凉水井煤矿6.0Mta新井设计-浅埋矿井水害防治实例分析及保水采煤

1、中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 I 页 中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号： 01080276 学 院： 矿业工程学院矿业工程学院 专 业： 采矿工程采矿工程 设计题目： 凉水井煤矿凉水井煤矿 6.0Mt/a 新井设计新井设计 专 题： 浅埋矿井水害防治实例分析及保水采煤浅埋矿井水害防治实例分析及保水采煤 指导教师： 职 称： 副教授副教授 2012 年 6 月 徐州 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 II 页 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工 2008 级 学生姓名 任任务务下下达达日日期期：2012 年年 1

2、 月月 8 日日 毕业设计日期：毕业设计日期：2012 年年 3 月月 12 日日 至至 2012 年年 6 月月 8 日日 毕业设计题目：毕业设计题目：凉水井煤矿凉水井煤矿 6.0Mt/a 新井设计新井设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目：浅埋矿井水害防治实例分析及保水采煤浅埋矿井水害防治实例分析及保水采煤 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 以实习矿井凉水井煤矿条件为基础，完成凉水井煤矿以实习矿井凉水井煤矿条件为基础，完成凉水井煤矿 6.0Mt/a 新新 井设计。主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井设计。主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力

3、、 井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。 结合煤矿生产前沿及矿井设计情况，撰写一篇关于浅埋矿井水害结合煤矿生产前沿及矿井设计情况，撰写一篇关于浅埋矿井水害 防治实例分析及保水采煤的专题论文。防治实例分析及保水采煤的专题论文。 完成完成 2003 年年煤炭科学与工程学报煤炭科学与工程学报上与采矿有关的科技论文上与采矿有关的科技论文 翻译一篇，题目为翻译一篇，题目为“Surrounding rock deformation regularity of roadway under extremely compli

4、cated geological conditions in deep mine and its control”，论文，论文 3871 字符数。字符数。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 III 页 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 IV 页 摘摘 要要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为凉水井矿 6.0Mt/a 新井设计。共分 10 章：1.矿区概述及井田地质 特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开 拓；5.准备巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井

5、通风与安全 技术；10.矿井基本技术经济指标。 凉水井井田地处陕西省榆林市以北、神木县以南，属于榆神矿区，行政区划 隶属神木县西沟乡、麻家塔乡及瑶镇管辖。井田范围由 27 个坐标点围成，井田 面积约为 68.08km2。主采煤层为 4-2煤、5-2煤、5-3煤，4-2煤平均厚 2.98m，5-2 煤平均厚 2.41m，5-3号煤平均厚 2.78m，井田地质条件简单。矿井工业储量为 775.19Mt，可采储量 594.22Mt。矿井正常涌水量为 327m3/h，最大涌水量为 510m3/h。矿井瓦斯涌出量低，为低瓦斯矿井。 矿井为综合（主斜副立）单水平开拓，大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输 采用

6、无轨胶轮车，矿井通风方式为分区域式通风。一矿两面，矿井采用倾斜长壁 综合机械化采煤法，一次采全高。 矿井年工作日为 330d，每天净提升时间 16h。矿井工作制度采用“三八”制， 两班生产、一班准备。 专题部分题目是浅埋矿井水害防治实例分析及其对策。主要是对当前国内陕 北内蒙等浅埋矿井水害防治的问题进行实例分析，并简要介绍了保水采煤。 翻译部分主要内容为复杂地质条件下深部矿井的巷道变形规律及其控制，英 文题目为：Surrounding rock deformation regularity of roadway under extremely complicated geological co

7、nditions in deep mine and its control. 关键词：凉水井煤矿、主斜副立、盘区、分层大巷、无轨胶轮车、分区域通风 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 V 页 ABSTRACT The three parts are included in this design, the general part,special subject part and translated part. The general part is a new design of Liangshuijing mine. This design includes ten chapt

8、ers. 1. An outline of the mine field geology. 2. Boundary and the reserves of mine. 3. The service life and working system of mine. 4. development engineering of coalfield. 5. The layout of panels. 6. The method used in coal mining. 7. Transportation of the underground. 8. The lifting system of the

9、mine. 9. The ventilation and the safety operation of the mine. 10. The basic economic and technical norms. Liangshuijing mine field is located in the north of Yulin City, Shaanxi Province south of Shenmu belong Yushen mining area, administrative divisions under the Xi Gou Xiang,Ma Jia Ta Township,Ya

10、o jurisdiction of the town.The run of the mine field range is surrounded by 27 coordinate points,mine farmland total area is 68.08 km 2. The 4- 2、5-2、5-3 is the main coal seam,The thickness of the three main coal is about 2.98m,2.41m and 2.78m respectively. The coalfield geological condition is simp

11、le. The proved reserves of the coalfield are 775.19million tons. The recoverable reserves are 594.22 million tons. The normal flow of the mine is 327 m3 percent hour and the max flow of the mine is 510m3 percent hour. The mineral gas gushes the deal lower,for low gas mineral mine. The mine farmland

12、is a single level in an comprehensive development to expand.The main transportation uses the adhesive tape transportation opporteunity coal. The working system “three-eight” is used in the Liangshuijing mine. It produced 330d/a. Special subject parts of topics is a formulation about the cure and the

13、 analysis of well water harm in the shallow mine.The main contents of the special subject is about discussing the shallow mine water problems in northern Shaanxi and Neimenggu and putting forward its countermeasures. Translation part of main contents is about surrounding rock deformation regularity

14、of roadway under extremely complicated geological conditions in deep mine and its control. Keywords: Liangshuijing mine, main shaft auxiliary slope, panel, main roadway forsingle seam, trackless vehicles ,sub-regional ventilation 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 VI 页 目 录 1 矿井概况与地质特征.2 1.1 井田概况.2 1.1.1 交通位置.2

15、1.1.2 地形与地貌.2 1.1.3 河流.2 1.1.4 气象及地震情况.2 1.1.5 相邻关系.4 1.1.6 电源条件.4 1.1.7 水源条件.4 1.1.8 矿区经济状况.5 1.2 井 田 地 质 特 征.5 1.2.1 地层.5 1.2.2 地质构造.6 1.2.3 水文地质.6 1.3 煤层特征 .9 1.3.1 煤层.9 1.3.2 可采煤层顶底板性质.11 1.3.3 煤质.12 1.3.4 煤的工艺性能.12 1.3.5 瓦斯、煤尘和煤的自燃倾向.12 2 井田境界及储量.13 2.1 井田境界.14 2.1.1 井田范围.14 2.1.2 井田尺寸.14 2.1.3

16、 开采界限.14 2.2 矿井地质储量.15 2.2.1 矿井地质储量计算.15 2.2.2 矿井工业储量计算.16 2.2.3 工业场地煤柱.16 2.2.4 其他煤柱.18 2.2.5 矿井可采储量.18 3 工作制度、设计生产能力及服务年限.19 3.1 矿井工作制度.19 3.2 矿井设计生产能力及服务年限.19 3.2.1 矿井生产能力确定的条件.19 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 VII 页 3.2.2 矿井服务年限.19 3.2.3 井型校核.20 4 井田开拓.21 4.1 井田开拓的基本问题.21 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标.21 4.1.2

17、矿井开采水平及标高确定 .23 4.1.3 主要开拓巷道 .23 4.2 方案比较.23 4.2.1 方案提出.23 4.2.2 经济比较.26 4.2 矿井基本巷道.29 4.2.1 井筒.29 4.2.2 井底车场.32 4.2.3 大巷.34 5 准备方式盘区巷道布置.38 5.1 煤层的地质特征.38 5.1.1 盘区位置.38 5.1.2 盘区煤层特征.38 5.1.3 顶底板岩石构造情况.38 5.1.4 瓦斯与水文地质情况.38 5.1.5 地质构造.38 5.2 盘区巷道布置及生产系统.39 5.2.1 盘区准备方式的确定.39 5.2.2 盘区巷道布置.39 5.2.3 盘区

18、区生产系统.40 5.2.4 盘区内巷道掘进方法.41 5.2.5 盘区生产能力及采出率.42 5.3 盘区车场选型设计.44 5.3.1 盘区车场设计.44 5.3.2 盘区主要硐室.44 6 采煤方法.45 6.1 采煤工艺方式.45 6.1.1 盘区煤层特征及地质条件.45 6.1.2 确定采煤工艺方式.45 6.1.3 回采工作面参数.45 6.1.4 采煤工作面破煤、装煤方式.45 6.1.5 采煤工作面支护方式.47 6.1.6 各工艺过程注意事项.50 6.2 回采巷道布置.52 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 VIII 页 6.2.1 回采巷道布置方式.52 6.

19、2.2 回采巷道支护参数.52 7 井下运输.55 7.1 概述.55 7.1.1 井下运输设计的原始条件和数据.55 7.1.2 运输距离和货载量.55 7.1.3 矿井运输系统.55 7.2 煤炭运输方式和设备的选择.56 7.2.1 煤炭运输方式选择.56 7.2.2 盘区煤炭运输设备选型及验算.56 7.2.3 煤炭运输大巷设备选型及验算.57 7.3 辅助运输方式和设备选择.58 7.3.1 选择无轨胶轮车.58 7.3.2 设备选择.59 8 矿井提升.63 8.1 矿井提升概述.63 8.2 主井提升.63 8.2.1 设备选型.63 8.2.2 运输能力演算.64 8.3 副井

20、提升.64 9 矿井通风及安全.66 9.1 矿井通风系统的选择.66 9.1.1 矿井通风系统的基本要求.66 9.1.2 矿井通风系统的确定.66 9.1.3 盘区通风系统的确定.68 9.2 矿井风量计算.68 9.2.1 各用风地点的用风量和矿井总用风量.68 9.2.2 通风构筑物.72 9.3 矿井通风阻力计算.72 9.3.1 计算原则.73 9.3.2 矿井最大阻力路线.73 9.3.3 矿井通风阻力计算.78 9.3.4 矿井总风阻和等积孔计算.80 9.4 选择矿井通风设备.80 9.4.1 选择主要通风机.80 9.4.2 电动机选型.82 9.5 安全灾害的预防措施.8

21、3 9.5.1 火灾及煤层自燃发火的防治措施.83 9.5.2 预防煤尘爆炸的措施.85 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 IX 页 9.5.3 预防瓦斯爆炸的措施.85 9.5.4 防水措施.86 10 设计矿井基本技术经济指标.87 参考文献.88 （专题部分）浅埋矿井水害防治实例分析及保水采煤.90 0 概况.90 1 矿区水文地质结构类型划分.90 1.1 薄基岩上班厚层第四系孔隙水系统.91 1.2 厚基岩上部包含厚层白呈系孔隙裂隙水系统.92 1.3 水文地质结构类型岩相古地理成因.93 2 矿区突水与演砂水文地质条件.94 2.1 浅埋深、薄基岩、厚松散层突水.94

22、2.2 浅埋深、薄基岩、厚砂层溃砂.95 2.3 薄松散层、厚基岩、白垩系突水.95 3 防治水措施实例分析.96 3.1 锦界煤矿 93208 综采工作面防治水措施.96 3.2 补连塔煤矿四盘区顶板突水防治.99 3.3 活鸡兔矿井烧变岩水害防治.102 4 保水采煤.104 4.1 保水煤柱留设分析.104 4.2 房柱式保水开采设计实例分析.107 参考文献：.111 （翻译部分：英文原文）SURROUNDING ROCK DEFORMATION REGULARITY OF ROADWAY UNDER EXTREMELY COMPLICATED GEOLOGICAL CONDITION

23、S IN DEEP MINE AND ITS CONTROL.113 0 INTRODUCTION.113 1 MAINTENANCE CHARACTERISTICS OF MAIN ROADWAY AND GEOLOGICAL CONDITIONS.113 2 SURROUNDING ROCK DEFORMATION REGULARITY OF ROADWAY UNDER EXTREMELY COMPLICATED GEOLOGICAL CONDITIONS.114 2.1 ESTABLISHMENT NUMERICAL COMPUTING MODEL.114 2.2 NUMERICAL C

24、OMPUTING RESULTS AND ANALYSIS.115 3 SUPPORTING PATTERN OF ROADWAY SURROUNDING ROCK AND DETERMINATION OF SURROUNDING ROCK DYNAMIC CONTROL PARAMETERS.116 3.1 CONTROLLING PRINCIPLE AND SUPPORTING PATTERN OF ROADWAY.116 3.2 DYNAMIC CONTROL SUPPORTING DESIGN OF SURROUNDING ROCK.117 4 MEASURED ANALYSIS OF

25、 ROADWAY SURROUNDING ROCK CONTROL RESULTS.118 5 CONCLUSIONS.119 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 X 页 （翻译部分：中文译文）复杂地质条件下深部矿井的巷道变形规律及其控制.120 1 大巷的维护特点和地质条件.120 2 在极其复杂的地质条件下的巷道围岩变形规律.121 2.1 建立数值计算模型.121 2.2 数值计算结果和分析.121 3 巷道支护模式与支护参数的确定.122 3.1 巷道支护模式及原理.122 3.2 巷道支护参数的确定.122 4 巷道围岩控制措施效果分析.123 5 结语.124 致 谢.1

26、25 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页 一 般 部 分 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页 1 矿井概况与地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置交通位置 凉水井井田位于陕西省榆林市神木县境内，地处榆神矿区东部，行政区划隶属神木 县西沟乡、马家塔乡及瑶镇管辖。 西（安）包（头）铁路和榆神府二级公路（204 省道）均从井田南侧通过，新建的 榆神高速公路并行 S204 省道北侧紧邻井田南部边界通过。矿井北至神木县城 16km、大 柳塔镇 40km、包头 304km，东经神木到府谷 90km，南距榆林市 94km、西安市 770km。 交通十分方便。 矿

27、井交通位置见图 1-1-1。 1.1.2 地形与地貌地形与地貌 井田位于陕北黄土高原北部，毛乌苏沙漠之南缘，属丘陵区。东部为黄土梁峁沟谷 地貌，西部为波状沙丘地，地势开阔。井田南部、北部黄土冲沟发育，梁峁区及沙丘区 植被覆盖良好，主要以沙柳、沙蒿、柠条、沙打旺等为主。地势总体呈西高东低、中部 高南北低的特点，最高处位于西部东小阿包，标高+1326.40m，最低处位于东南角碱房沟 一带，标高+1100.00m 左右，最大高差 226.40m，一般标高+1220.00m 左右。 1.1.3 河流河流 本区属黄河一级支流窟野河流域。西部边界大致为窟野河与秃尾河之分水岭。北部 的麻家塔沟流和南部的西沟

28、沟流为窟野河一级支流，均为长年性流水，受区内东西向分 水岭制约，两沟分别于神木县城北、南两地注入窟野河内，据长观资料，麻家塔沟流量 一般为 528.75L/S，西沟流量一般为 256.80L/S。井田内其它沟流均属季节性，流量随季节 变化明显。 1.1.4 气象及地震情况气象及地震情况 本井田属中温带半干旱大陆性气候，冬季寒冷，夏季炎热，昼夜温差悬殊。当年 11 月至次年 3 月为冰冻期，冻土最大深度 146cm；最大积雪厚度 12cm；元月初至 5 月初为 季风期，多为西北风，多年平均风速 2.5m/s，最大风速 25m/s，年平均气温 8.5，极端 最高气温 38.9，极端最低气温28.5

29、，年平均降雨量 436.7mm，且多集中于 7、8、9 三个月；年平均蒸发量 1907.22122.7mm，是降雨量的 45 倍。 根据国家地震局和建设部 1990 年颁发的中国地震烈度区划图规定，区内地震烈 度为度。据史料记载，除公元 1448 年和 1621 年在府谷、榆林、横山发生过 5 级地震 外，在本区再未地震发生过 4 级以上地震。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页 36 109110111 112113 36 37 38 39 40 37 38 39 40 109110 112113111 鄂尔多斯 包头市 托克托 新街 大柳塔 三岔 尔林兔 柠条塔 店塔 神

30、木 府谷 保德 大保当 榆林市 横山 米脂 绥德 吴堡 子长 永坪 清涧 延川 延安市 临县 离石 汾阳 榆次 太原市 介休 兴县 岢岚 静乐 五寨 神池 阳方口 朔县 内 蒙 古 黄 陕 西 省 河 山 西 省 凉水井井田 伊金霍洛旗 霍县 平遥 沁县 中阳 交口 隰县 灵石 准格尔旗 河曲 清水河 佳县 210国道 210国道 210国道 109国道 109国道 204省道 西 包 铁 路 神 朔 铁 路 304省道 黄 河 210国道 图图 1-1-1 矿井交通位置图矿井交通位置图 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页 金 鸡 滩 井 田 牛家梁 杭来湾井田 (备用) 西

31、庄 韩界 金牛井田 旧 河 路 常乐堡 榆 (备用) 路 海流滩井田榆 双山 (备用) (备用) 上河井田 神树畔 田(备用) 半坡山井 柳巷 神 郝家梁 二墩河 麻黄梁 榆树湾井田 公 千树塔 深 部 扩 大 区 曹 家 滩 井田 公 包 源 地 水 西 神 铁 大 保 当 井 田 公 包 瑶 镇 水 源 保 护 区 林 兔 尔 路 高家堡 路 西 神木县 马王庙井田 河 兴 梁 井 田（备 用） 朱家塔井田(备用） 香水河井田 神 东 矿 区 锦 界 井 田 大砭窑小煤矿开采区 凉水井井田 小煤矿开采区 梁家村井田 北 小煤矿开采区 李 家 沟 锦 界 工业园 工业园 二 塔 界 小 煤

32、矿 开 采 区 小 煤 矿 开 采 区 锦界小煤矿 开 采 区 薛家村 东湾 榆林市 包头 区 井田 井田 井田 井田 井田 井田 井田 井田 井田 井田 图1-1-2 凉水井井田在榆神矿区中的位置图 1.1.5 相邻关系相邻关系 井田位于陕北侏罗纪煤田榆神矿区二期规划区东北部。西侧毗邻锦界井田，南侧为 香水河井田，东侧为梁家村井田和薛家村小煤矿开采区，北侧为神东矿区红柳林井田和 东湾小煤矿开采区。 凉水井井田与邻近井田关系见图 1-1-2。 图图 1-1-2 凉水井井田在榆神矿区中的位置凉水井井田在榆神矿区中的位置 1.1.6 电源条件电源条件 榆林供电局已在锦界建成锦界一变、二变两座 11

33、0/35/10kV，分别安装 231.5+63.0MVA 及 363.0MVA 的主变压器。 另外，陕西省电力公司也在锦界建有一座 110kV 变电站，主变容量现为一台 20MVA 主变；后期为 250.0MVA。 矿井工业场地现建有一座 35/10kV 变电所，内安二台 SFZ10-M- 16000/35、3532.5%/10.5、16000kVA 的全密封式三相双绕组有载调压降压变压器；两 回 35KV 电源分别引自 110kV 锦界一变 35kV 二段不同母线上。采用 LGJ-240 导线双回路 铁塔。 1.1.7 水源条件水源条件 矿井工业场地地面生产生活用水水源取自锦界水厂，永久水源

34、为锦界水厂，其上级 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页 水源为瑶镇水库的蓄水，目前由锦界水厂向矿井工业场地日用消防水池供水的输水管道 （D1596，L=12.3km）已经投用。工业场地内设有二座容积为 500m3的日用消防水池， 其供水能力可以满足本次扩能后的需要。 1.1.8 矿区经济状况矿区经济状况 神木县位于榆林市以北，地处陕西最北端。区内煤炭资源十分丰富。自改革开放以 来，经过几十年的飞速发展，目前神木县已从国家级贫困县发展成为陕西五强县之首。 矿区农作物主要有小麦、谷子、玉米，经济作物以豆类为主，矿区工业主要以煤炭生产 为主，其余有电力、纺织、建材等工业。 1.2

35、井田地质特征 1.2.1 地层地层 井田地层区划属华北区陕甘宁盆地分区。井田基本被第四系覆盖，地层由老至新依 次为：三迭系上统永坪组（T3y），侏罗系中统延安组（J2y）、直罗组（J2z），第三系上 新统保德组（N2b）、第四系中更新统离石组（Q2L）、上更新统萨拉乌苏组（Q3S）、全 新统风积沙（Q4eol）及冲积层（Q4al）。现分述如下： 1） 三迭系上统永坪组（T3y） 该套地层是陕北侏罗纪煤田含煤地层的沉积基底，区内未出露，其岩性为一套巨厚 层状浅灰绿色、灰绿色细中粒长石、石英砂岩，含大量云母及绿泥石，成分以石英、 长石为主，分选性及磨圆度中等，泥质或泥钙质胶结，具交错层理和水平层理

36、，局部含 石英砾、灰绿色泥质包体、煤屑及黄铁矿结核。 2） 侏罗系中统延安组（J2y） 为本井田的含煤地层，全区分布，在井田南部的四卜树沟、梁家湾沟，北部的石板 台、山榆树圪崂、梁家沟，东部的碱房沟等沟谷中有出露，按含煤性、沉积旋回自下而 上分为五段。受“古直罗河”冲刷及沉积后期剥蚀，第五段缺失，第四段仅井田西南缘残存， 第三段井田西部保存完整，东部大范围内保存不全，第二段井田东部局部地段亦有剥蚀 现象，第一段全井田分布。地层厚度 77.97（L1）180.10m（P120），平均 142.68m，与 下伏三迭系上统永坪组呈平行不整合接触。 3） 侏罗系中统直罗组（J2Z） 除井田西部边缘 J

37、105、J107 钻孔一带仅存 9.5012.25m 的中-粗粒砂岩外，全区均 被剥蚀，与下伏延安组呈平行不整合接触。 岩性以巨厚层状黄灰、黄绿色、局部紫杂色中-粗粒长石砂岩，分选性中等，滚圆度 以次棱角状为主，钙质胶结，不显层理。 4） 新近系上新统保德组（N2b） 出露于北部孟家石庙、黄家庙、山榆树屹崂、上榆树峁及碱房沟一带，地表最大出 露厚度 54.06m，据钻孔揭露，其厚度 2.90-74.50m，平均厚度 31.61m。岩性主要为浅红色、 棕红色粘土及亚粘土，含不规则的钙质结核，呈层状分布。局部地段底部为 10-30cm 厚 的砾石层，砾石成份多为石英砂岩、砾岩等，钙质胶结，坚硬致密

38、。本组地层因含动物 骨骼化石而称为“三趾马红土”。与下伏侏罗系中统直罗组呈不整合接触。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页 5） 第四系中更新统离石组（Q2l） 区内广泛分布，主要出露于井田中、东部，地表最大出露厚度 34.78m，据钻孔揭露， 厚度 060.00m，平均厚度 26.43m。 岩性以灰黄色、棕黄色亚粘土、亚沙土为主，其中夹多层古土壤层，含分散状钙质 结核，砾径一般 35cm，最大 10cm，发育垂直裂隙。与下伏地层呈不整合接触。 6） 第四系上更新统萨拉乌苏组（Q3S） 井田内局部分布，主要出露于响水河、凸扫沟、海子沟一带。据填图资料，厚度一 般 810m，最

39、大 18m；据钻孔揭露，厚度 018.60m，平均厚度 8.56 m。岩性主要由灰 黄色、灰绿色、灰褐色及灰黑色粉沙、细沙、中沙组成，夹亚沙土、亚粘土和泥炭层。 局部底部含有豆状钙质结核。与下伏地层呈不整合接触。 7） 第四系全新统冲积层（Q4al）及风积沙层（Q4eol） 冲积层：主要分布于沟谷中，岩性以灰黄色、灰褐色细沙、粉沙、亚沙土和亚粘土 为主，含少量腐植土，底部多数含有砾石层，砾石直径 34cm，分选性、滚圆度均差， 一般厚度 1.55.0m 左右。与下伏地层呈不整合接触。 风积沙层：广泛分布于本井田西部，以固定沙丘、半固定沙丘形式覆盖于其它地层 之上。岩性主要为浅黄色、褐黄色细沙、

40、粉沙，质地均一，分选性好，磨圆度较差，厚 度 030.76m，平均厚度 6.69m。与下伏地层呈不整合接触。 1.2.2 地质构造地质构造 凉水井井田位于榆神矿区东北部，井田内地层平缓，倾角不足 1，构造总体趋势为 倾向 NWW 的单斜构造，在此次基础上发育一些极其宽缓的小型波状起伏，未见岩浆岩， 也未发现落差大于 15m 的断层，本井田构造属简单类。 1.2.3 水文地质水文地质 1） 地表水 井田为黄河支流窟野河流域，西部边界部位为窟野河与秃尾河分水岭，北部的马家 塔河流和南部的西沟河流均为窟野河支流，常年流水。井田中部东西分水岭将地表水划 分为南北流域。南部流域西沟河流量 256.80L

41、/s，较大的沟流为凸扫沟，流量为 43.28156.96L/s。北部马家塔河流量 528.75L/s，较大沟流为王家石庙沟，流量为 53.09186.46L/s，其余支沟均属季节性流水，北部沟谷中建有多处水库，其中孟家石庙 水库库容较大，库容量 109200m3。 2） 含、隔水层 井田中部东西向分水岭将地表水划分为南北流域，依据赋水特征将井田地下水划分 为孔隙潜水含水层和基岩裂隙含水层两种含水类型。 孔隙潜水含水层 新生界松散层孔隙潜水含水层 主要分布于井田西部，岩性为粉沙中沙，厚度 030.76m，平均厚度 6.69m，透水 性能好，不含水或含水微弱，与下伏地层组成单一含水层，水位埋深 3

42、.50m，泉流量一般 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 7 页 表表 1-2-1 区域地层一览表区域地层一览表 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页 在 0.140.325L/s，属弱富水。在基岩掩盖区与基岩风化裂隙承压水组成复合含水层。 第四系全新统冲积孔隙潜水含水层 主要分布于较大沟岸阶地及沟谷漫滩，岩性为细沙、中粗沙、亚沙土及沙砾石层组 成，孔隙大，补给条件优越，富水性较好，厚度 1.55.0m，水位埋深 0.29.0m，泉流 量一般 0.089.375L/s，属弱到中等富水。 第四系上更新统萨拉乌苏组孔隙潜水含水层 区内分布极不均一，在中西部出露，受隔水层顶

43、面起伏影响，厚度变化大。东部黄 土沟壑、梁峁区缺失，由于该层厚度小，且分布不连续，潜水位低，富水性弱。水文地 质调查孔及松散沙层抽水孔资料显示，萨拉乌苏组厚度 3.0018.60m，平均厚度 8.56m， 岩性为灰褐色、灰黑色、灰黄色中细沙，主要接受大气降水及凝结水补给，沿隔水层 底板向低洼处汇集，以分散的下降泉直接或间接排泄出地表。沟谷水位埋深 2.70m，泉的 流量南部 0.145.618L/s，属弱到中等富水；北部泉流量较大（52 号泉群）达 32.22L/s， 属中等富水。松散沙层在先采地段为透水层，不含水，仅在井田西北部 Lk20 号钻孔松散 沙层抽水孔略有显示。 中更新统离石组黄土

44、与第三系上新统保德组红土相对隔水层 主要分布于东部梁峁区郝家圪崂、黄家庙、盆堰一带。离石黄土以亚粘土、亚沙土 为主，含分散状钙质结核，厚度 4.5060.00m，平均厚度 26.43m，孔隙度大，结构疏松， 垂直节理发育，易被地表水冲蚀，相对隔水。梁峁区埋深较大，富水性弱。保德组红土 以粘土为主，致密、坚硬，厚度 2.974.50m，平均厚度 31.61m，是本区主要隔水层。 基岩裂隙含水层 侏罗系中统直罗组基岩裂隙含水层 仅分布井田西部边缘 J105、J107 号一带，厚度 9.512.25 m，岩性为灰黄绿、灰白 色厚层状中、粗粒砂岩，局部夹粉、细砂岩，岩性疏松碎裂，少数钙质胶结，砂岩硬度

45、 大，裂隙发育，具有较好渗透性和储水条件。平均单位涌水量为 0.0402L/sm，平均渗透 系数 0.142m/d，富水性弱。 3）侏罗系中统延安组基岩裂隙承压含水层 （1） 4-2煤上覆基岩段裂隙含水层 东部 L1、P123 号钻孔一带缺失。岩性为一套灰色、灰黄色、灰绿色中、细粒砂岩， 局部夹粉砂岩及泥岩，上部风化强烈，裂隙发育，具有良好的渗透性及储水条件。厚度 9.3781.81m，平均厚度 42.98m，水位埋深沟谷区 0.20m，梁峁区 48.0m，单位涌水量 0.003620.094L/sm，富水性弱。 （2）烧变岩裂隙孔洞潜水含水层 仅在井田内石板台村北水库东侧出露，砂岩烧变后呈棕

46、红色，以片状、块状等不规 则条带状分布，泉流量 0.221L/s，水质属 HCO3Ca、Mg 型水，矿化度 0.254g/L，富水 性弱。 4） 补给、迳流与排泄 本区沙层潜水以接受大气降水直接补给为主，凝结水补给微弱。该含水层的地下水 流向受黄土及粘土隔水层顶面形态控制，由高处向低处迳流，最终以下降泉的形式排泄 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 9 页 于沟谷或低洼处，垂面上通过蒸发作用排泄。侏罗系碎屑岩孔隙裂隙承压水主要接受区 域侧向补给和上部地下水的渗透补给，基岩出露区则直接接受大气降水沿裂隙向岩层微 弱渗透。其次是沙层孔隙水通过透水“天窗”入渗补给，沿基岩面一般由高向低运移

47、，被沟 谷切割后，便以泉的形式泄出地表。 5） 水文地质条件评述 本井田煤层直接充水含水层为各煤层顶板砂岩裂隙水。由于地表无大的水体，其上 有黄土与红土覆盖，补给条件差，据 L4、LK5、LK9 号钻孔抽水试验资料：单位涌水量 0.0010.0094L/sm，小于 0.1L/sm。故井田水文地质勘探类型为二类一型，即以裂隙充 水为主的水文地质条件简单的矿床。 6） 矿井涌水量预测 2005 年陕西汇森煤业公司委托煤田地质局 185 队对首采区和首采工作面地下水分布、 富水性进行勘测，提交了陕西汇森煤业开发有限公司凉水井煤矿首采区水文地质勘探 报告，该报告预测结果：矿井正常涌水量 327m3/h

48、，最大涌水量为 510m3/h。矿井现有 排水系统排水能力均按此考虑。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层煤层 井田内含煤地层为侏罗系中统延安组，厚 77.97m180.10m，平均 142.68m，自下而 上分为五个含煤段，每段含 1 个煤组，共含可采及局部可采煤层 6 层，自上而下依次为 3- 1、4-2、4-3、4-4、5-2 、5-3煤层。其中 4-2、5-2、5-3煤层基本全区可采，为井田主要可采煤 层。 1）3-1煤层：位于延安组第三段顶部，井田内大部被剥蚀，主要分布于井田西边缘。 最大埋深 118m,煤层底板标高 11691195m,煤层厚度 3.00-3.34m，平均 3.15

49、m。区内见煤 点 5 个，不含夹矸。为 3-1煤层仅在井田西部边界与锦界井田接壤的很小区域可采。 2）4-2煤层是井田内的主采煤层，位于延安组第二段顶部，上距 3-1煤层间距 34.99 43.00m，平均 37.77m，最大埋深 180m,煤层底板标高 11241156m,可采面积 56.84km2， 占井田面积 83.5%。在四卜树沟、大西梁，石板台、山榆树屹崂等沟中均有出露，在石板 台、山榆树屹崂沟谷中露头部位发生自燃，在大西梁北，上榆树峁、王家院、碱房沟附 近被剥蚀，煤层由西向东变薄，在矿区中、西北部煤层较厚, 约为 3.40m4.20m，而在 东部、南部及西南部煤层相对较薄。在东部

50、D3 线以东煤层逐渐变薄，至不可采。 4-2煤层厚度 0.30-4.20，平均厚度 2.98m，含夹矸 0-3 层，夹矸厚度 0.06-0.75m，一般 0.20m 左右，岩性多为泥岩和粉砂岩。顶板岩性以粉砂岩细粒砂岩为主，局部为中粒砂 岩和泥岩，偶见泥岩伪顶。煤层底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和泥岩。 综上所述，井田内 4-2煤层为中厚煤层，大部可采，厚度变化小，结构简单，煤类以 长焰煤（CY41）为主，BN（31）次之，煤的硫分、灰分变化小，属稳定型煤层。 3）4-3煤层: 位于延安组第二段中部，上距 4-2号煤层间距 17.3042.69m,平均 24.46m，埋深 126188m

51、,煤层底板标高 11021124m,在四卜树孟家石庙以东不可采， 以西可采，可采面积 44.84km2，占全区面积的 61.3%。 煤层厚度 0.18-1.41m，平均 1.02m。一般不含夹矸，仅 4 个点各有一层粉砂岩夹矸， 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页 夹矸厚度 0.01-0.25m。4-3煤层顶板岩性以细粒砂岩为主，局部为中粒砂岩和粉砂岩；煤 层底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩或泥岩，东部偶见泥岩底板。 综上所述，4-3煤层为薄煤层，大部可采，层位稳定，厚度变化小，结构简单，煤类 以不粘煤 BN（31）为主，长焰煤 CY（41）次之，煤的硫分、灰分变化小，

52、属较稳定煤 层。 4）4-4煤层: 位于延安组第二段中下部，上距 4-3煤间距 11.70-16.35m，平均 13.29m, 埋深 100198m,煤层底板标高 10881105m,在-勘探线以西可采，可采面积 53.38 平 方公里，占井田面积的 72.9%。煤层厚度 0.40-1.55m，平均厚度 1.09m。一般不含夹矸， 仅 L7 号钻孔含 1 层泥岩夹矸，夹矸厚度 0.14-0.25m。4-4煤层顶板岩性以粉砂岩为主，局 部为细粒砂岩和泥岩，厚度 0.8014.25m，偶见粉砂岩、细粒砂岩及泥岩伪顶。底板主 要为粉砂岩和细粒砂岩，局部为粉砂质泥岩、砂质泥岩和泥岩，厚度 0.7525

53、.30m，偶 见薄层泥岩、粉砂质泥岩底板。 综上所述，4-4煤层为薄煤层，大部可采，层位稳定，厚度变化小，结构简单，煤类 主要以不粘煤 BN（31）为主，局部为长焰煤 CY（41），煤的硫分、灰分变化小，属较 稳定煤层。 5）5-2煤层:该煤层为主采煤层之一，位于延安组第一段顶部，上距 4-4煤间距 20.69 41.28m，平均 25.29m，最大埋深 275m,煤层底板标高 10521088m,除矿区东北角小范围 自燃外，全区可采，可采面积 67.77km2，占全区面积的 99.53%。在 278L3 号钻孔连线 一带有一宽度为 2.0km、煤厚为 1.30m 左右的薄煤带，以这个薄煤带向

54、东、向西煤层逐渐 变厚，变化范围为 1.804.20m，最厚处在 P134 号钻孔附近，煤厚为 4.23m。煤层厚度 1.00-4.23m，平均厚度 2.41m。一般不含夹矸，在西部边缘 P120 及东部 P134、L2 等钻孔 见到 1-2层夹矸。夹矸厚 0.05-0.50m，一般 0.20m 左右，岩性为粉砂岩。 煤层顶板岩性以粉砂岩为主，细粒砂岩次之，局部为中粒砂岩和泥岩，厚度 1.20 25.30m。煤层底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和中粒砂岩，厚度 0.80 15.54m，偶见泥岩底板。 综上所述，5-2煤层属中厚煤层，全区可采，厚度变化小，且规律明显，结构简单， 煤类以长焰

55、CY（41）为主，局部为不粘煤 BN（31），煤的硫分、灰分变化 6）5-3煤层：为主采煤层，位于延安组第一段中下部，上距 5-2煤层 2.54-36.30m，东 北部间距变小，平均间距 21.19m，埋深 225281m,煤层底板标高 10251077m,可采面积 58.10km2，占矿区面积的 85.33 %。 5-3煤层在 LK7-LK6 号钻孔厚度大，向西变薄，向东变薄尖灭,即在 278-L4-L1 钻孔连 线以西及 278-LK21-LK16-P120 钻孔连线以东可采，其余地段不可采。煤层厚度 0.30- 7.35m，平均厚度 2.78m。含夹矸 0-3层，一般为 1-2层，夹矸厚

56、度 0.07-0.45m，岩性为泥 岩或粉砂岩。5-3煤层顶板岩性主要为粉砂岩和细粒砂岩，局部为中粒砂岩和炭质泥岩， 偶见泥岩伪顶。煤层底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和中粒砂岩，偶见薄层泥 岩。 综上所述，5-3煤层属中厚煤层，大部可采，层位稳定，厚度有一定变化，但规律性 明显，结构简单-较简单，煤类以不粘煤 BN（31）为主,长焰煤 CY（41）次之，煤的硫分、 灰分变化小，属稳定性煤层。 可采煤层特征见表 1-3-1。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 11 页 表表 1-3-1 可采煤层特征表可采煤层特征表 煤 层 编 号 煤层厚度（m） （） 平均 最小最大煤 层 结

57、 构 与下煤层间距 （m） （） 平均 最小最大 可采 面积 （km2） 可采 区域 视密度 （m/t3） 3-1 3.00-3.40 3.17 无8.5 靠近 井田 西部 边界 1.29 39.14-46.5 42.66 4-2 0.80-4.2 2.98（25） 含 03 层夹矸，厚 0.060.50m，一般 0.2m，岩性多为泥岩和粉 砂岩。结构简单。 59.96 基本 全区 可采 1.29 17.30-42.69 24.46 4-3 0.80-1.41 1.02（23） 一般不含夹矸，仅 4 个点各有 1 层夹矸，厚 0.010.15m，岩性为粉砂 岩。结构简单。 44.84 全区 大

58、部 可采 1.29 11.7-16.35 13.29 4-4 0.80-1.55 1.09（19） 一般不含夹矸，仅西 部 J107、J109 孔含 1 层夹 矸，厚 0.140.23m，岩 性为粉砂岩。结构简单。 53.38 全区 大部 可采 1.28 20.69-41.28 25.29 5-2 1.00-4.23 2.41（22） 一般不含夹矸，仅西 部 P120、J105、J107 及 东部 P134、L2 共 5 个孔 见到 12 层夹矸，厚 0.050.50m，一般 0.2m，岩性为粉砂岩。结 构简单。 71.63 全区 可采 1.29 5-3 0.80-7.05 2.78（20）

59、含 03 层夹矸，一般 12 层，厚 0.070.45m，岩性为泥岩 或粉砂岩。结构简单至较 简单。 2.54-36.30 21.19 58.10 全区 大部 可采 1.30 1.3.2 可采煤层顶底板性质可采煤层顶底板性质 4-2煤层：顶板岩性以粉砂岩细粒砂岩为主，局部为中粒砂岩和泥岩，厚度 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 12 页 0.5526.72m，偶见泥岩伪顶。底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和泥岩，厚度 0.5124.03m，偶见泥岩、粉砂岩伪底。 4-3煤层：顶板以细粒砂岩为主，局部为中粒砂岩和粉砂岩。底板岩性以粉砂岩为主， 局部为细粒砂岩或泥岩，东部偶见泥岩伪

60、底。 4-4煤层：顶板以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和泥岩；底板主要为粉砂岩和细粒砂 岩，局部为粉砂质泥岩、砂质泥岩和泥岩。 5-2煤层：顶、底板均以粉砂岩、细粒砂岩为主，岩石单轴饱和抗压强度小于 30Mpa，岩体完整性中等。 5-3煤层：顶板主要为粉砂岩和细粒砂岩，局部为中粒砂岩和炭质泥岩，偶见泥岩伪 顶。底板以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和中粒砂岩，偶见泥岩、粉砂岩及中粒砂岩伪 底。 1.3.3 煤质煤质 1）煤类 据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86），以浮煤干燥无灰基挥发分 Vdaf） （900）、透光率和粘结指数作为依据进行分类。由于本井田内各煤层的粘结指数绝大 多数为 0，少量为