采矿工程毕业设计(3).doc

中国矿业大学（北京）2011级本（专）科生毕业设计（论文）中国矿业大学（北京）成人高等教育本 （ 专 ） 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）中文题目： 英文题目： 姓名： 学号： 学院（函授站）： 专 业： 班级： 指导教师： 职称： 完成日期 年 月 日中国矿业大学（北京）成人高等教育本（专）科生毕业设计（论文）学院（函授站）： 专业： 班级： 学生姓名： 任务下达日期： 年 月 日完成日期： 年 月 日题目：专题题目：主要内容和要求：院长（函授站站长）： 指导教师签字：中国矿业大学（北京）成人高等教育本（专）科生毕业设计（论文）指导教师评阅书指导教师评语（学生的工作能力；综合运用基础理论与专业知识解决问题的能力；理论依据和技术方法；取得的主要成果；取得的主要成果及创新点；总体评价；建议成绩；存在问题、可否提交答辩等）： 成绩： 指导教师签名： 年 月 日 中国矿业大学（北京）成人高等教育本（专）科生毕业设计（论文）评阅教师评阅书评阅教师评语（论文选题的价值与意义；综合运用基础理论与专业知识解决问题的能力；工作量的大小；创新点评价；写作的规范程度；建议成绩；存在问题、可否提交答辩等）： 成绩： 指导教师签名： 年 月 日 中国矿业大学（北京）成人高等教育本（专）科生毕业设计（论文）答辩及综合成绩学院（函授站）：学生姓名： 学号： 专业： 班级：题目：专题题目： 答 辩 情 况 （ 本 科 ）提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正 确有一般性错 误有原则性错 误回答不 清答辩成绩（本科）： 答辩小组长（本科）： 年 月 日指导教师评价成绩： 指导教师： 年 月 日评阅教师评价成绩： 评阅教师： 年 月 日答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任： 年 月 日学院（函授站）领导小组综合评价成绩： 学院（函授站）领导小组负责人： 年 月 日目 录1 矿区概述及井田特征11.1 概述11.1.1 矿区的地理位置及行政隶属关系11.1.2 地形地貌等情况11.1.3 气候地震等情况21.2 井田及其附近的地质特征21.2.1 井田的地层层位关系及地质构造21.2.2 含煤系及地层特征31.2.3 水文地质41.3 煤质及煤层特征141.3.1 煤质、煤类及煤的用途141.3.2 煤层的含瓦斯性、自燃性、爆炸性181.3.3 井田的勘探程度及进一步勘探要求182 井田境界及储量182.1 井田境界182.1.1 井田范围182.1.2 边界煤柱留设202.1.3工业广场保护煤柱留设202.1.4 边界的合理性212.2 井田的储量212.2.1 井田储量的计算原则212.2.2 矿井工业储量223 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度243.1 矿井年产量及服务年限243.1.1 矿井的年产量243.1.2 服务年限243.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性253.2 矿井的工作制度254 井田开拓254.1 井筒用途、布置、装备、位置和数目的确定254.1.1 井筒用途、布置及装备264.1.2 井筒位置及数目的确定264.2 开采水平的设计264.2.1 水平划分的原则264.2.2 开采水平的划分284.2.3 设计水平储量及服务年限284.2.4 设计水平的巷道布置284.2.5 大巷的位置、数目、用途和规格284.3 采区划分及开采顺序294.3.1 采区形式及尺寸的确定294.3.2 开采顺序294.4 开采水平井底车场形式的选择304.4.1 井底车场形式的选定304.4.2 井底车场硐室及位置305 采准巷道布置315.1 设计采区的地质概况及煤层特征315.1.1 采区概况315.1.2 煤层地质特征及工业储量315.1.3 采区生产能力及服务年限315.2 采区形式、采区主要参数的确定325.2.1 采区形式325.2.2 采区上山数目、位置及用途325.2.3 区段划分325.3 采区车场及硐室335.3.1 车场形式335.3.2 采区煤仓335.4 采准系统、通风系统、运输系统345.4.1 采准系统345.4.2 通风系统345.4.3 运输系统345.5 采区开采顺序345.6 采区巷道断面356 采煤方法356.1 采煤方法的选择356.1.1 选择的要求356.1.2 采煤方法356.2 开采技术条件366.3 工作面长度的确定366.3.1 按通风能力确定工作面长度376.3.2 根据采煤机能力确定工作面长度376.3.3 按刮板输送机能力校验工作面长度386.4 采煤机械选择和回采工艺确定386.4.1 采煤机械的选择386.4.2 配套设备选型406.4.3 回采工艺方式的确定416.5 循环方式选择及循环图表的编制446.5.1 确定循环方式446.5.2 劳动组织表456.5.3 机电设备表476.5.4 技术经济指标表477 矿井通风487.1 概述487.2 矿井通风系统的选择497.2.1 通风方式的选择497.2.2 通风方法的选择507.3 矿井风量的计算与风量分配517.3.1 矿井总进风量517.3.2 回采工作面所需风量的计算527.3.3 掘进工作面所需风量537.3.4 硐室所需风量的Qd的计算547.3.5 其他巷道所需风量557.3.6 风量的分配17567.4 矿井总风压及等积孔的计算567.4.1 计算原则567.4.2 计算方法597.4.3 计算等积孔597.5 通风设备的选择607.5.1 矿井主要扇风机选型计算607.5.2 电动机选型计算627.5.3 耗电量637.6 灾害防治综述13647.6.1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施647.6.2 预防煤尘爆炸措施657.6.3 预防瓦斯爆炸的措施657.6.4 避灾路线658 矿井运输与提升668.1 概述668.2 采区运输设备的选择668.2.1 采区运输上山皮带的选择669.2.2 采区轨道上山运输设备的选择678.2.3 运输顺槽转载机和皮带机选择678.2.4 回风顺槽中运输设备的选择688.2.5 工作面刮板输送机的选择688.3 主要巷道运输设备的选择698.4 提升708.4.2 主井提升设备的选择708.4.3 副井提升设备的选择719 技术经济指标719.1 全矿人员编制719.1.1 井下工人定员719.1.2 井上工人定员729.1.3 管理人员729.1.4 全矿人员729.2 劳动生产率739.2.1 采煤工效739.2.2 井下工效739.2.3 生产工效7311.2.4 全员工效739.3 成本739.4 全矿主要技术经济指标75 结论78参考文献80附录A81附录B88前言中国是世界最大产煤国，煤炭在中国经济社会发展中占有极重要的地位。煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占75%以上。煤炭发展的快慢，将直接关系到国计民生。作为采矿专业的一名学生，我很荣幸能够为祖国煤炭事业尽一份力。毕业设计是毕业生把大学所学专业理论知识和实践相结合的重要环节，使所学知识一体化，是我们踏入工作岗位的过度环节，设计过程中的所学知识很可能被直接带到马上的工作岗位上，所以显得尤为重要。学生通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及内容，培养实事求是、理论联系实际的工作作风和严谨的工作态度，培养自己的科学研究能力，提高了编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力。该说明书为刘官屯矿0.90Mt/a井田初步设计说明书，在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予指导，并合理运用平时及课堂上积累的知识，查找有关资料，力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述，并进行了技术和经济比较。论述了本设计的合理性，完成了毕业设计要求的内容。同时说明书图文并茂，使设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中，得到了指导老师的详细指导和同学的悉心帮助，在此表示感谢。由于设计时间和本人能力有限，难免有错误和疏漏之处，望老师给予批评指正。1 矿区概述及井田特征1.1 概述1.1.1 矿区的地理位置及行政隶属关系山西曙光船窝煤业有限公司矿井位于山西省河津市城西北部17km处下化乡船窝村东北，行政区隶属下化乡管辖。其地理坐标为东经11034281103846；北纬354251354712。该矿井东侧有龙(龙门)虎(薛虎沟)公路通过，距晋韩公路(108国道)9.0km，距侯(马)西(安)铁路龙门煤炭铁路集运站11.4km，距清涧煤炭铁路集运站14.5km，交通较为方便。1.1.2 地形、地貌、交通等情况1) 地形地貌该矿井井田位于吕梁山支脉龙门山区河津市境内，属低山丘陵黄土地貌景观。井田内地势东北高，西南低，“V”字型冲沟发育，地表最高点位于井田东部北丁家湾梁峁上，标高为862.50m，最低点位于井田西南部沟谷中船窝村西，标高为378.00m，相对高差484.50m。2) 水文井田系黄河流域，黄河由北向南流经井田西南边缘，距井田西南边缘约500m。在禹门口以北，河床陡狭，宽仅100.00m左右，坡陡流急，出禹门口河面骤增达数公里，水的流速顿减。根据黄河水文站观测结果，黄河最大流量出现在1967年8月11日，水量为21000m3/s，水位384.72m，含砂量464kg/m3；最高洪水位出现在1977年7月6日，水位标高385.83m，流量达14500m3/s，含砂量621kg/m3，最大流速同日为10.7m/s；最大含砂量出现在1966年，含砂量最高达933kg/m3(过后一天或几小时后即恢复正常)。河床一般高度为378.00m，近年来，由于泥砂淤积，河床高度为382.00m，待河床面高度上涨七、八年之后即有一次冲刷，将河床面降到380.00m以下，这样河床冲刷与淤积这一过程约78年为一周期。因而黄河最大流量和最高洪水位、最大含砂量等都不是同一时期出现。井田内无常年性河流，仅在雨季时，井田内较大沟谷中才有洪水流出，注入黄河。1.1.3 气候地震等情况本区属半干旱大陆性气候，年温差大，夏季炎热，冬季寒冷。据河津市气象站19851989年气象资料记载，年平均气温13.5，每年1月份气温最低，平均-5，7月份气温最高，平均26.8，最高可达39.8；降水多集中在6、7、8、9四个月，占年降水量的44%，平均年降水量为466.10mm；平均年蒸发量为1824.60mm，蒸发量大于降水量；春夏两季多为西南风，秋冬多为西北风，最大风速15m/s；每年11月上旬霜冻结冰开 始，至次年3月上旬终，最大冻土深度400mm，无霜期平均226 d。根据建筑抗震设计规范(GB50011-2001)（2008年版）和中国地震动峰值加速度区划图（GB18306-2001图A1），本区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g。1.2 井田及其附近的地质特征1.2.1 井田的地层层位关系及地质构造本井田位于河东煤田乡宁矿区南部王家岭井田的西南部边缘，井田内沟谷发育，在沟谷梁脊多黄土覆盖，沟谷多二叠系上石盒子组出露。据井田地层结合周围矿井及井田内钻孔资料，将井田内地层由老至新分述如下：1)奥陶系中统峰峰组(O2f)埋藏于井田深部，为煤系地层之基底，岩性为灰深灰色厚层状石灰岩夹泥质灰岩。厚度100.00130.00m，平均110.00m。2)石炭系中统本溪组(C2b)厚度10.2019.60m，平均15.00m。下部为灰色铝土泥岩，有时底部含铁质结核；中部为灰色、深灰色粘土岩及粉砂岩，局部夹不稳定12号煤层。3)石炭系上统太原组(C3t)井田内主要含煤地层之一，本组厚度52.8865.53m，平均60.16m。本组井田南部沟谷底部出露。主要由灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色中细砂岩和3层石灰岩及78层煤层组成。4)二叠系下统山西组(P1s)井田内主要含煤地层之一，本组厚度29.6759.19m，平均48.32m。本组井田南部沟谷出露。主要由灰灰黑色泥岩、砂质泥岩和灰灰白色粉细砂岩及46层煤层组成。5)二叠系下统下石盒子组(P1x)本组厚度65.2588.30m，平均76.49m。在井田东南沟谷出露。下部为中细砂岩，有时为粗砂岩，灰白色，以石英、长石为主，含泥岩碎屑。上部为深灰色、灰绿色、紫红色斑块泥岩，粉砂岩夹薄层细砂岩。在顶部有一层杂色铝质泥岩、鲕状结构。底部以K8中粗砂岩与下伏地层整合接触。6)二叠系上统上石盒子组(P2s)本井田内仅残存中下部地层，最大残留厚度156.42m。该组为灰紫、灰绿、紫红色、杂色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中粗砂岩。7)第四系中更新统(Q2)厚度055.00m，一般为18.00m，分布于井田沟谷梁脊上。灰黄色、棕黄色带红色，以亚粘土、亚砂土、粘土为主，夹砾石层。8)第四系上更新统（Q3）厚度010.00m，平均5.00m。为淡黄色亚粘土、褐色棕黄色亚粘土、亚砂土，在本区分布面积很小。9)第四系全更新统（Q4） 分布于黄河河道、岸边及沟谷底，主要为冲洪积砂土、砂砾石。1.2.2 含煤系及地层特征1.含煤性井田内主要含煤地层为山西组和太原组。山西组平均厚度为48.32m，含煤4层，其中2号煤层稳定可采，煤层厚度6.83m，含煤系数为14.13%，可采煤层厚度为6.03m，可采含煤系数为12.47%；太原组平均厚度60.16m，含煤7层，其中10号煤层稳定可采，煤层厚度为4.27m，含煤系数为7.1%，可采煤层厚度为3.57m，含可采煤层系数为5.93%。2.可采煤层井田内可采煤层为山西组2号煤层和太原组的10号煤层,其特征见表2-1-1。1)2号煤层：位于山西组下部，为本井田内可采煤层之一。厚度4.567.12m，平均5.85m，结构简单，仅局部含1层夹矸，井田内稳定可采。煤层顶板为砂质泥岩，局部为中砂岩，底板砂质泥岩，局部为泥岩。2)10号煤层：位于太原组的下部，为本井田可采煤层之一。上距2号煤层31.8557.43m，平均41.53m。厚度2.184.99m，平均3.42m，一般含02层夹矸，结构简单较简单，井田内稳定可采。煤层顶板为K2石灰岩；底板为砂质泥岩或泥岩。表2-1-1 可采煤层特征表 煤组煤层煤层厚度最小最大平均(m)煤层间距(m)煤层结构顶底板岩性稳定性倾 角 (度)容重(t/m3)夹石层数顶板底板山西组24.56-7.125.8531.8-57.4342.630-2砂质泥岩砂质泥岩稳定2-151.35太原组102.18-4.993.420-2K2灰岩砂质泥岩稳定2-151.401.2.3 水文地质 1.区域水文地质井田位于黄河东岸，吕梁山脉南端河东煤田的西南角，大地构造位置位于3个级构造单元的复合部位。北至井子滩店沟一线，南至船窝村，西临黄河，与陕西省韩城市隔河相望，东至园子沟，形状呈倒三角形。区域出露太古界、古生界、中生界、新生界地层。地层总体走向NE，一般倾角430。区内地下水以接受大气降水及地表水补给为主。第四系松散层孔隙潜水受地形、地貌及当地侵蚀基准面控制，以泉、潜流形式向河流、沟谷排泄。三叠系、二叠系、石炭系各含水岩组，处于地形较高及浅埋区时，以潜水形式向沟谷、河流排泄，受当地侵蚀基准面控制，深埋区则以承压水形式自东向西或自北向南排泄至黄河或通过黄河谷底向鄂尔多斯台拗排泄。奥陶系、寒武系灰岩水则以承压水形式自东向西，自北向南流动，在禹门口一带泄入黄河。涑水杂岩在区内出露很少，为风化带裂隙水，接受大气降水补给，以潜流形式向黄河排泄。本区属黄河流域，除黄河外，区内发育平行树枝状水系，均属季节性河流，绝大部分直接注入黄河。1)含水岩组的划分第四系孔隙潜水含水层主要分布在广大残垣地带及黄河阶地，与下伏地层均为不整合接触。残垣地带的第四系，岩性由黄土状土、古土壤、钙质结核及少量的砂砾组成。因地形较陡，切割严重，又无良好的地下水赋存条件，大部分地段为透水不含水层；个别地方因粘土，亚砂土阻隔，含孔隙潜水，富水性极弱。河谷谷地地带，层位连续稳定成富水含水层含水，地下水接受大气降水、地表水体及基岩水补给，动态随季节变化。二叠、三叠系砂岩裂隙含水岩组二叠系呈NESW向分布于区域中部，与石炭系整合接触。三叠系分布在区域的北西部，与下伏二叠系为整合接触。由一套厚度各异，粒级不同的砂岩、泥岩、页岩互层组成。含水岩组由粗、中、细、粉砂岩水层构成；以节理、裂隙为地下水的赋存空间。属潜水承压水含水含水岩组。含水岩组在地形较高处及裸露区，多形成裂隙水，水量大小受地貌、岩性、构造控制，接受大气降水补给，在地形低凹处覆盖区及深埋区，形成层间裂隙承压水接受层间侧向渗透补给大气降水，地表流水补给。富水性一般较差，属高水头、弱富水承压含水岩组。石炭系上统砂岩裂隙及石灰岩岩溶裂隙含水岩组出露在西坡及禹门口北部附近与下伏奥陶系呈平行不整合接触。主要为K1砂岩、K2、K3、K4灰岩含水层。含水岩组一般以裂隙、节理为赋水空间，岩溶不发育，属含水不均一含水岩组。奥陶系、寒武系石灰岩岩溶裂隙含水岩组石灰岩地层主要分布在龙门口西交口一带，以中奥陶厚层灰岩夹34层泥灰岩及中寒武鲕状灰岩为主要赋水部位。在灰岩裸露区及半裸露区，灰岩的节理、裂隙、岩溶均较发育。如王家岭井田杜家沟平硐内见有同地下水流向一致的NESW向发育的溶洞，溶洞发育奥陶系、寒武系灰岩中，直径为12m，最深的溶洞不见底。区内灰岩水的赋存运动规律，严格受地貌、构造、岩性制约，富水性不均一。在灰岩裸露区，半裸区，灰岩水为裂隙岩溶潜水，水位埋藏深，接受大气降水垂直渗透补给。在覆盖区、深埋区，属高水头裂隙岩溶承压水，以侧向补给为主。涑水杂岩风化带裂隙水涑水杂岩出露在禹门口西磑口一带，主要为片麻岩含水，地下水多赋存于风化带裂隙及构造裂隙中，属裂隙潜水，富水性一般较差，但汇集流量较大。在地貌条件有利情况下，也可富水。风化带深度一般在40余米，接受大气降水及其它含水层的补给。2)区域地下水的补、径、排条件第四系松散层孔隙潜水主要接收大气降水的补给，受地形地貌及当地侵蚀基准面控制，以泉水或潜流形式向河流或沟谷排泄。三叠系、二叠系、石炭系等含水层在裸露区接受大气降水补给，在地形较高的浅埋区，在当地侵蚀基准面以上以潜水形式向沟(河)谷排泄。寒武奥陶石灰岩则以承压水形式，自E(或SE)向W(或NW)，南部南端王家岭区自NE而SW流动，泄于黄河或鄂尔多斯台坳。在深埋区为滞流区。据勘探资料，井田东王家岭区奥灰水位标高为642.75816.24m。3)区域构造对水文地质条件的控制作用自禹门口至根底，山西断隆发育寒武系，二叠系地层，其总体构造为走向NESW，倾向NW的单斜构造组成。马头山断裂在禹门口一带寒武、奥陶系灰岩中同台头禹门口断褶带相交。台头禹门口断隆内灰岩地下水呈复杂的单向辐射运动形式。形成了NESW向地下分水岭。2.井田水文地质1)井田地表水体及河流本区属黄河流域。井田内地表无大的河流，各沟谷平时基本干枯无水，雨季汇集洪水沿沟排泄往西汇入黄河。2)井田含水层第四系孔隙含水层松散含水层在井田内不甚发育，零星出露于沟谷梁塬上，不整合堆积在不同的基岩风化面上。直接受大气降水补给。含水微弱。上石盒子组顶部砂岩(K13)裂隙孔隙含水层该砂岩在井田中西部出露，黄绿色中粗粒，厚层状，风化裂隙发育，一般厚16.00m。泉流量0.06L/s0.28L/s，含水性尚好，为山区主要饮用水，对矿井开采无影响。上石盒子组中部砂岩裂隙含水层黄绿色灰白色中、细粒砂岩，由于各层零星出露，厚度不一，受大气降水及地表水补给差，含水性差异较大。呈泉水出露，流量0.0890.237 L/s。个别钻孔有涌水现象。王家岭井田13号孔涌水量0.041 L/s，1138号孔涌水量0.091 L/s。下石盒子组砂岩(K9)及山西组砂岩(K8)裂隙含水层该含水层位于2、3号煤层之上，为直接充水岩层。岩性为灰白色，浅黄灰色，厚层状，局部变为薄层状，裂隙不发育，平均厚35.10m。由于地形影响，受大气降水及地表水补给差异性较大，井田东北部及外围泉流量0.020.5 L/s。钻孔抽水试验，单位涌水量0.00050.108 L/s，水位标高668.00921.00m，为较弱含水层。太原组石灰岩岩溶裂隙含水层以深灰色致密坚硬之K2石灰岩为主要含水层，溶蚀不强烈，岩溶不甚发育，而垂直风化裂隙尚发育，井田南部外围地表泉流量0.0020.102 L/s，钻孔抽水试验单位涌水量0.00040.102 L/s.m，水位标高577.73799.96m，富水性弱，为10号煤层直接充水含水层。太原组底砂岩裂隙承压含水层灰白色粗粒石英砂岩，厚度变化大，有分叉现象，一般厚7.40m。地表未见泉水出露。钻孔抽水试验单位涌水量0.00020.208 L/s.m；水位标高802.00633.00m，属弱含水层，为12号煤层直接充水岩层。补充勘探施工有补2号水文孔，根据其太原组抽水资料，太原组水位埋深为23.00m，水位标高577.868m，单位涌水量平均0.0006227 L/sm，渗透系数0.00282m/d，影响半径2200.05m，水质类型为HCO3SO4-NaK型，总矿化度1.724g/L。奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系石灰岩出露于井田南部外围，露头所见溶洞、裂隙，节理比较发育，杜家沟平硐中见有古溶洞。补充勘探施工有补2号水文孔，根据其奥陶系抽水资料，奥陶系水位埋深为212.68m，水位标高387.80m，单位涌水量平均0.2032L/sm，渗透系数0.1415m/d，影响半径273.78m，水质类型为HCO3-NaMg型，总矿化度0.8289g/L。井田西北部运城寺塔煤矿2006年施工ZK202号文孔，分别对奥陶系、太原组和山西组进行抽水，奥灰水水位埋深为66.39m，水位标高394.35m，单位涌水量平均0.0006423 L/sm，渗透系数0.00151。中寒武系石灰岩岩溶裂隙含水层寒武系中统，在井田东南外大片出露，受大气降水补给条件良好。地下水以泉的形态出露，北午芹泉出露于张夏组鲕状石灰岩中，最大流量50L/s（71年5月），最小流量38L/s（71年7月），月平均流量39.2L/s，为一稳定性好的含水层。西硙口泉出露于徐庄组石灰岩裂隙中，泉流量14.5L/s。3)井田隔水层井田内各含水层之间有较多的优良隔水层段。使各水层之间呈相近平行的储水系统，互不影响，井田内起主要作用的隔水层段有三层段：山西组顶部泥岩隔水层段山西组顶部泥岩层段，为泥岩、粉砂岩组成隔水层段，层位厚度稳定，为2号煤层上部含水层与下石盒子组含水层之间良好的隔水层段，起到良好的相对隔水作用，使各含水层无水力联系。太原组顶部与K4灰岩顶之间泥岩隔水层段太原组顶部至K4灰岩顶之间的泥岩层段，主要为泥岩、粉细砂岩、煤组成隔水层段，有良好的隔水作用，使山西组含水层和太原组岩溶含水之间无水力联系，起到相对隔水作用。太原组底部及本溪组与奥灰侵蚀面之间的泥岩隔水层段太原组底部及本溪组为良好的泥岩、粉细砂岩、铝土泥岩组成良好的隔水层段，使奥灰岩溶水与太原组岩溶水之间及K1砂岩含水层之间无水力联系，起到良好的相对隔水作用。4)地下水的补给、径流、排泄条件井田内沟谷出露的地层为上石盒子组，仅井田南部沟谷中局部出露下石盒子组、山西组及太原组，第四系覆盖于沟谷的梁塬上，由于沟谷基岩裸露，“V”字型沟谷发育，给地表水的排泄创造了良好条件，地表水很快流失，沿沟谷向西南流入黄河，使地下水接受大气降水的补给甚小，同时井田内各含水层之间又有良好的相对隔水层存在，将各含水层分割成相互平行近独立状态，在垂向上形成层间流动的含水层，使各含水层水各自沿层间裂隙向西运动于黄河排泄。通过抽水试验，井田内含水层含水微弱，均为弱含水层。5)水文地质类型根据井田内补2号孔水文资料，奥陶系石灰岩岩溶水水位标高为387.80m。井田开采2、10号煤层，2号煤层位于山西组下部，其直接充水含水层为顶板以上砂岩裂隙含水层，含水层水通过裂隙、采空冒落带、导水裂隙带入渗。大气降水作为充水水源，主要通过岩层裂隙入渗，入渗量微弱，2号煤层矿井涌水量主要为采空区积水渗入所致，井下开采2号煤层，几个坑口涌水量一般在310-400m3/d，均用2台4寸泵抽水，受季节性变化。井田2号煤层最低底板标高为320.00m。10号煤层位于太原组下部，其直接充水含水层为K2石灰岩岩溶裂隙含水层，含水层水通过裂隙、采空冒落带、导水裂隙带入渗，矿井涌水量270-350m3/d，井田西北10号煤层最低底板标高为270.00m，远低于奥陶系石灰岩岩溶水水位，因此井田西北部10号煤层承受奥陶系石灰岩岩溶裂隙水的静压力较大。据突水系数公式式中：Ts突水系数，MPa/m；P隔水层底板所能承受的水头压力，MPa；M底板隔水层厚度，m；2号煤层最大突水系数：Ts=(387.80-320+84.63)9.810-3/84.63=0.018(MPa/m)10号煤层最大突水系数：Ts=(387.80-270+38.43)9.810-3/38.43=0.040(MPa/m)经计算2、10号煤层最大突水系数分别为：0.018MPa/m、0.040MPa/m。根据2009版煤矿防治水规定，底板受构造破坏块段安全突水系数一般不大于0.06MPa/m，正常块段，安全突水系数不大于0.1MPa/m，本井田为无构造破坏地区。2号煤层突水系数仅为0.018MPa/m，10号煤层突水系数仅为0.040MPa/m，均小于临界突水系数0.06MPa/m，没有突水危险，属安全区，井田2、10号煤层水文地质条件为中等类。5)矿井充水因素分析充水水源及其影响程度大气降水对矿井充水的影响大气降水是该矿矿井水的主要来源，即降水通过基岩裂隙及松散沉积物孔隙渗入地下，在岩石裂隙相互勾通的情况下进入井下巷道，在煤层露头附近直接接受大气降水的补给，据矿井调查，2号煤层主要充水水源为煤层顶板渗水，矿井涌水量具明显的动态变化特征。采空区积水对矿井充水的影响据矿方提供，该矿开采2号煤层，采空区积水量约200000 m3，10号煤层采空区内无积水。井筒水对矿井水的影响因井筒开拓近于顺层巷道，揭露含水层较少，据本次调查，井筒向矿井渗水量不大。现根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程导水裂隙带公式计算2号煤层开采所产生的导水裂隙带高度:2号煤层顶板为砂岩，采用公式如下：公式一：公式二： 冒落带最大高度：式中: Hli导水裂隙带高度（m）；Hm冒落带高度（m）；M累计采厚（m）。2号煤层平均厚度5.85m，一次采全高，计算后导水裂隙带为：公式一计算结果：45.1450.73m，公式二计算结果：58.38m。冒落带高度10.3814.78m。10号煤层顶板为石灰岩，采用公式如下：公式一：公式二： 冒落带最大高度：式中: Hli导水裂隙带高度（m）；Hm冒落带高度（m）；M累计采厚（m）。10号煤层平均厚度3.42m,一次采全高,计算后导水裂隙带高度为: 公式一计算结果：47.1864.98m，公式二计算结果：65.56m。冒落带高度12.2817.28m。2号煤层距地表621.21m，故导水裂隙带未达地表，地表水体对煤层开采的影响较小，但在今后开采中一定不能轻视地表水体对煤层开采的影响。10号煤层距2号煤层平均为42.63m，小于导水裂隙带高度，因此开采10号煤层时应加强探放水，注意2号煤层采空区积水对开采10号煤层的影响。水害防治措施技术措施a、地面防治水矸石和炉渣等固体废物不得弃于沟谷中，以免淤塞河道，造成行洪不畅。在雨季前，组织有关人员踏勘井田是否有采空塌陷裂隙、裂缝、塌陷洞，并用黄土、粘土、碎石及时填封，用粘土夯实高出地表。b、井下防治水井田内2号煤层基本开采完毕，10号煤层开采面积较小，井田南部小窑未破坏10号煤层，井田南部采空区较多，是防治水的关键。井下防治水应做到：掘进工作面接近断层、采空区时必须按矿井设计留设防水煤柱。发现透水预兆必须停止作业，采取措施，并向调度室报告。经常清挖井下水仓，保证水仓有足够容量。井下水泵必须设置三台，一台使用、一台备用、一台检修，确保正常使用。井田内各可采煤层均存在带压开采现象，在矿井开采前，应对井田内奥灰水进行突水危险性评价。管理措施平时加强防讯宣传；建立探放水管理制度；做好防水计划；成立“雨季二防”指挥部；组织雨季前“三防”大检查；加强职工培训，保证安全生产。物质措施保证雨季防治水物资供应。在矿井生产建中，尚未发生过大的水害，但是仍不能放松对水害的防治工作，具体应做到：每年汛期前必须将井筒周围的导水渠挖好疏通，并由专人负责。必须经常检查矿区地表是否存在导水裂隙或其它导水通道，发现裂隙导水通道，应及时将其回填封实。必须随时观察井下各种涌水现象，做好常规矿井水文地质工作。必须经常了解井田内及周边其它生产矿井开采情况，掌握其采空范围，涌（积）水情况，防止越界开采，造成巷道相互贯通，采空区积水涌入矿井，造成涌（突）水事故的发生；本矿开采后形成的采空区会有积水，应加强管理。对有潜在危险的地段，应做到“预测预报，有掘必探，先探后采，先治后采”。3.矿井涌水量本井田地层为一倾向NW的单斜构造，煤层标高由东南向西北逐渐递减。含水层距主要可采煤层近，但其含水微弱，断层不发育，含水层对煤层开采影响小。由于采空区或采空破坏区较大，其积水入渗增加各矿井涌水量，据调查井田开采2号煤层每个矿井涌水量大约为310.00400.00m3/d，受季节影响。各坑口涌水量情况见表2-1-3，计算得各井田富水系数为0.500.78m3/t。利用富水系数法计算当开采2号煤层生产能力达到1.20Mt/a时，矿井涌水量为20003120 m3/d。开采10号煤层矿井涌水量主要为煤层顶板K2石灰岩溶裂隙含水层水通过裂隙、采空裂隙入渗补给。矿井涌水量为270350m3/d，利用富水系数法计算当开采10号煤层生产能力达到120万t/a是时，矿井涌水量为21602800 m3/d。表2-1-3 矿井坑口涌水量统计表 开采煤层矿井坑口生产能力（Mt/a）最小涌水量（m3/d）最大涌水量（m3/d）受季节影响排水设备2号2号煤井0.21350400受2台2DA-BX41号井0.15310390受2台2DA-BX43号井0.15310390受2台2DA-BX410号船窝煤矿0.15270350受2台2DA-BX4本次设计，矿井正常涌水量为90m3/h，最大涌水量130 m3/h。4.供水水源1)地面供水水源：根据现场调研，本矿井地面生活用水为拟在工业场地附近新建一口深水井深度达到奥灰水位，水质符合饮用标准，水量丰富，通过潜水泵提升至地面高位水池，可作为地面生产、生活用水的供水水源。2)井下供水水源：矿井正常涌水量为90m3/h，最大为130m3/h,涌水排至地面后，经净化处理，可作为矿井井下消防、洒水及井下用水设施用水水源。荆东四矿的水文地质条件属一般型，有八个含水层，自下而上分别为：1）奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层（）2）K2K6砂岩裂隙承压含水层（）3）K6煤12砂岩裂隙承压含水层（）4）煤9煤7砂岩裂隙承压含水层（）5）煤5以上砂岩裂隙承压含水层（）6）风化带裂隙、孔隙承压含水层（）7）第四系底部卵石孔隙承压含水层（）8）第四系中上部砂卵砾孔隙承压和孔隙潜水含水层（）其中与矿井生产较密切的为、。全矿预测涌水量：最大涌水量 419.6 m3/h正常涌水量 256.3 m3/h1.3 煤质及煤层特征1.3.1 煤质、煤类与煤的用途1.物理性质和煤岩特征1)2号煤层宏观煤岩特征为黑色，上部为半暗型，中下部为半亮型和光亮型煤，光泽为金属光泽，构造明显，煤质较硬，具深褐色条痕。镜煤为光泽极强之狭长条带夹于亮煤之中，具明显的贝壳状断口，但层的界限不显。暗煤光泽暗淡，呈角砾状断口，丝炭大多呈小凸镜体夹于其他各种成分中。2)10号煤层宏观煤岩特征为黑色，属半亮及半暗煤型，弱金属光泽。层状构造比较清晰。煤的光泽最亮部分为亮煤，内生裂隙发育，层理中夹有极少量的扁豆状丝炭。光泽较暗的部分为暗煤，煤质坚硬，灰分及丝炭的扁豆状夹层较多，断口呈角砾状，呈黑色条痕。2.化学性质及工艺性能井田内各煤层主要煤质化验成果详见表2-1-2。根据地质报告提供的山西省煤炭工业局综合测试中心化验结果，现将各主要煤层的煤质特征分述如下: 1)2号煤层水分(Mad)：原煤0.28%1.10%,平均0.58%;浮煤0.28%0.53%,平均0.45%。灰分(Ad)：原煤13.81%18.70%,平均15.28%;浮煤6.43%8.30%,平均7.69%。挥发分(Vdaf)：原煤17.88%20.47%,平均19.03%;浮煤16.78%17.95%,平均17.23%。发热量(Qgr,d)：原煤29.0131.63 MJ/kg，平均30.29MJ/kg;浮煤33.1034.96 MJ/kg，平均33.60MJ/kg。硫分(Std)：原煤0.28%0.36%,平均0.31%;浮煤0.36%0.62%,平均0.47%。胶质层厚度(Y)：8.00mm。焦渣特征(CRC)：46，平均5。粘结指数(GRI)：53.071.0，平均61.0。本煤层为低灰中灰，平均为低灰、特低硫、低挥发分中等挥发分，平均为低挥发分、高热值特高热值，平均为特高热值瘦煤和焦煤。2)10号煤层水分(Mad)：原煤0.30%0.85%,平均0.49%;浮煤0.23%1.11%,平均0.47%。灰分(Ad)：原煤11.42%19.03%,平均16.31%;浮煤6.96%10.84%,平均8.70%。挥发分(Vdaf)：原煤14.91%19.42%,平均16.98%;浮煤14.68%18.22%,平均16.04%。发热量(Qgr,d)：原煤27.9935.63 MJ/kg，平均30.26MJ/kg;浮煤32.2433.50 MJ/kg，平均33.03MJ/kg。全硫(Std)：原煤2.01%3.12%,平均2.81%;浮煤1.87%2.96%,平均2.62%。胶质层厚度(Y)：原煤4.0014.00mm，平均8.00mm。焦渣特征(CRC)：46，平均5。粘结指数(GRI)：764，平均27。本煤层为特低灰中灰，平均为中灰、中高硫高硫，平均为中高硫、低挥发分中等挥发分，平均为低挥发分、高热值特高热值，平均为特高热值瘦煤和贫瘦煤。表2-1-2 煤层煤质化验结果表 煤层项目2号10号工业分析Mad(%)原煤0.28-1.10/0.580.30-0.85/0.49浮煤0.28-0.53/0.450.23-1.11/0.47Ad(%)原煤13.81-18.70/15.2811.42-19.03/16.31浮煤6.43-8.30/7.696.96-10.84/8.70Vdaf(%)原煤17.88-20.47/19.0314.91-19.42/16.98浮煤16.78-17.95/17.2314.68-18.22/16.04St.d(%)原煤0.28-0.36/0.312.01-3.12/2.81浮煤0.36-0.62/0.471.87-2.96/2.62Qb.daf (MJ/kg)原煤29.01-31.63/30.2927.99-35.63/30.26浮煤33.10-34.96/33.6032.24-33.50/33.03煤类SM、JMSM3.煤的粘结性和结焦性1)胶质层指数和罗加指数2号煤层胶质层指数为3.6012.00mm，平均6.71mm，体积曲线多呈平滑下降和微波型。罗加指数为14.3890.41，平均45.62，粘结指数为5873.3，焦渣特征为46，为不膨胀熔融粘结。10号煤层胶质层指数为4.0014.0mm，平均5.70mm，体积曲线多呈平滑下降，少数微波型。罗加指数为070.40，平均40.80，粘结指数为1664，焦渣特征为46，