采矿工程毕业设计新阳煤矿5Mta新井设计

1、 中国矿业大学银川学院本 科 毕 业 设 计（ 2013届）题 目 山西省汾西矿业集团新阳煤矿 5mt/a新井设计 系 别 矿业工程系 专业班级 学生姓名 指导教师 2013年 5月 9日中文题目：汾西矿业集团新阳煤矿500万t/a新井设计毕业设计共147页图纸共2张说明书共143页完成日期：2013年5月9日答辩日期：2013年5月13日摘要本设计为新阳煤矿5mt/a新井设计，新阳煤矿是汾西矿业集团有限责任公司技术改造提升生产能力中的一个井田，位于孝义市城西14km的新阳镇，设计生产能力为年产500万吨。设计开采煤层为9-10-11#，煤层平均厚度为12m，煤层顶底板稳定，相对瓦斯涌出量为2

2、.6m3/t，正常涌水量为250m3/h，最大涌水量为300m3/h，煤炭的自燃等级为ii级，自燃倾向性为自燃。根据以上情况，本设计采用主斜井、副立井的开拓方式，盘区式准备。采煤方法为综采放顶煤倾斜长臂式开采。并通过井田开拓、采煤方法、矿井通风与安全、矿井运输、提升与排水这几张内容对矿井的回采工艺、运煤系统、排矸系统、行人系统、通风系统、排水系统做了详细的设计。回采工艺为综采放顶煤，一次采全高。放煤步距为一刀一放。因为煤炭有自燃倾向性，但并不确定自然发火期，所以采煤工作面采用双巷布置，有利于防止内因火灾，并且对下一区段的顶板稳定性有帮助。关键字：综采放顶煤；盘区；开拓；采煤目录1 矿区概述及井

3、田地质特征11.1 矿区概述11.2 井田地质特征41.3 煤层特征162 矿井储量、生产能力及服务年限272.1 井田境界272.2 井田储量282.3 矿井生产能力及服务年限343 井田开拓373.1 井田开拓373.2 井筒特征433.3 井底车场473.4 主要开拓巷道493.5开采顺序及采区、煤矿工作面的配置513.6 矿井工程量和建井工期554 采煤方法574.1 采煤方法的选择574.2 盘区巷道布置及生产系统584.3 采煤工艺设计665 矿井通风与安全815.1 矿井通风系统的选择815.2 矿井风量计算及风量分配845.3 矿井通风阻力计算885.4 扇风机选型925.5

4、防止特殊灾害的安全措施966 矿井运输、提升及排水996.1 矿井运输996.2 矿井提升1046.3 矿井排水1197 盘区供电设计1267.1 盘区变电所位置的选择1267.2 确定供电电压及供电方案1267.3 负荷分析与统计1277.4 供电方案设计1277.5 采区供电系统拟定及负荷计算1287.6 采区动力变压器及移动变电站的选择1297.7 供电系统中高压配电装置的选择1307.8 低压开关及保护装置选择1307.10 低压电缆选择1338 技术经济指标134参考文献136致 谢137附录a138 中国矿业大学银川学院毕业设计 1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1

5、 地理位置新阳煤矿是汾西矿业集团有限责任公司技术改造提升生产能力中的一个井田，位于孝义市城西14km的新阳镇，属吕梁市孝义市行政管辖区。本井田地理范围为北纬370541371128，东经11135471114218。井田西南与水峪井田毗邻；井田西部与羊寨勘探区为邻，即以南马庄正断层为界；东与白壁关井田(目前已规划为新阳煤矿白壁关区)相邻，即以偏店逆断层为界；北至丈八煤层露头；南到兑镇介西铁路北。南北长约为7.5km，东西宽约9km，总面积为53.2851km2。1.1.2 地形、地貌本井田处于黄土高原中部的山西省吕梁山东麓，区内地表大部被黄土覆盖，黄土冲沟发育， 基岩仅在井田南部的兑镇河谷地带

6、及矿区中部的新阳河床两岸有零星煤系地层出露，新阳河谷地面标高+800m+880m，丘陵地标高+900m+1100m，相对高差在300m左右。1.1.3 交通条件新阳煤矿交通极为便利，南同蒲铁路介(休)西(泉)线沿井田东南边界通过，介西线白壁关站有到矿区的铁路专用线，专用线长5km，介休站到太原站169km。太(原)离(石)高速公路即307国道从矿区北边通过，340省道从矿区中心通过，至汾阳城18km ，汾阳至太原106km，矿区交通位置见图1-1。1.1.4 本区内的工业和农业新阳煤矿高阳区西部及南部数十公里区域内，因煤层埋藏较浅，煤质优良，很久以前当地居民就有小煤窑开采的历史。根据杨家庄村元

7、朝延佑四年（1314年）的碑文记载，当时古窑已经很多，推测在唐宋年间已有小窑进行生产，主要开采2#煤层，个别煤窑如胡家窑煤矿开采9-10-11号煤层。截止2005年年底，新阳煤矿范围内保留采矿权的小煤矿有16座，其中孝义市境内有15座，新阳煤矿周边皆为农村，原生环境良好，仅有农耕活动，农民牲畜圈养，少量放牧。河流、地表水体无污染，除夏季洪水造成水土流失外，其余几乎没有什么环境地质灾害。当地农民以种植业为主，主要农作物有小麦、玉米、高梁、谷子等。区内煤炭资源丰富，工业主要以开办煤矿为主，开采运输业较发达。图1-1 交通位置图1.1.5 供电供水矿井用电采用双回路供电系统，一回引自矿务局自备电厂后

8、庄变电站的内部电网，电压110kv，输电距离4km；一回引自华北电网兑镇变电站，电压110kv，输电距离2km，对矿井的建设较为有利。新阳煤矿现供水水源为矿工业广场附近的gsj-c1-6号水源井，即矿区永久水源。取水层位为奥陶系中统马家沟组，能满足矿井工业用水和生活用水之需求，从山西煤田地质研究所提供的水质分析报告来看，其水质符合国家饮用水水质标准。1.1.6 气候条件本井田气候受季风环流、地理纬度和海拔高度的影响，一年四季分明，是典型的暖温带气候。本区属大陆性气候，冬季受蒙古冷高压的控制，多偏北和西北的气流影响，气候寒冷少雪；夏季受太平洋副热带高压影响，多偏南和东南气流，气候炎热，雨量集中；

9、春季受冬夏季风气团的交替控制，气候多风干旱，变化明显；秋季则因蒙古高压气团的迅速南侵，天高气爽多为晴朗天气。年气温68月份最高一般为26-28，最高可达39，每年12月份最冷，一般为-7-15，最低为-23，冻土深度一般为0.42m0.69m，年降水量5mm左右，雨季集中于78月份，年蒸发量一般为1800mm1900mm，远大于年降水量，故该区比较干旱。1.1.7 水文情况新阳区内河流均属黄河流域汾河水系，流向由西往东，平时少水或无水，均属季节性河流。新阳河发源于西部吕梁山，流经井田中部，至善吉村与兑镇河汇合后流入孝河，长34km，出山后河谷宽度为200m5m。二十世纪六十年代该河仍有小股长流

10、水，二十世纪七十到八十年代，由于地方工业及煤炭工业的发展，截流或渗水严重，矿区地段已成为干枯河床。兑镇河发源于西部吕梁山柳子沟，经柳湾矿区，水峪矿区及井田东南部至善吉村流入孝河，该河长33km，河谷宽200m左右。上述河谷均为季节性河流，平均流量很小，主要靠间歇性泉及矿坑排水补给，雨季山洪暴发水势凶猛。1958年1960年在下游张家庄附近修建了“八一”水库，库容量约3336.5m立方米。贾家庄村东面河谷有一座小型水库，库容量约89m立方米，均为农业灌溉及养鱼业之用。1.1.8 地震根据中国地震烈度区划图（1990）划分：本井田属地震烈度区7度区；根据中国地震参数区划图（gb18306-2001

11、），本区所属地震动峰值加速度分划为0.15g。1.2 井田地质特征1.2.1 井田的地形本井田处于黄土高原中部的山西省吕梁山东麓，区内地表大部被黄土覆盖，黄土冲沟发育，基岩仅在井田南部的兑镇河谷地带及矿区中部的新阳河床两岸有零星煤系地层出露。1.2.2 井田的勘探新阳井田于1956年1958年由山西省地质厅燃料地质队进行勘探，1958年8月提交山西省孝义、汾阳县新阳井田煤田地质勘探报告，同年8月经省储委以第25号决议书批准。后经1962年、1964年省储委先后两次复审结果为不合格报告，撤销原批准储量，进行重新勘探。1964年山西煤炭工业管理局119队从矿井设计、生产需要出发，结合本区的地质条件

12、，进行了地质勘探改革试验。在勘探过程中，依据以往及新了解的地质情况，对钻孔的布置作了几次调整变更。于1965年6月初结束施工，同时提交了山西省霍西煤田汾孝矿区新阳井田地质勘探最终报告，山西省储委1965年7月以第18号决议书批准。1991年7月22日中国统配煤矿总公司关于印发统配煤矿矿井地质条件分类结果的通知（中煤总生字1991第338号）把新阳煤矿地质条件类别评定为二类矿井，代号为“adeg”。1992年2月11日中国统配煤矿总公司关于印发统配煤矿矿井水文地质条件分类的通知（中煤总生字1992第57号）把新阳煤矿水文地质条件类型评定为简单型。从1991年至今，新阳煤矿利用山西组2号煤层生产巷

13、道系统的有利条件，对原勘探阶段钻孔密度不足不能足以控制山西组3号煤层底板等高线变化而进行了补充勘探，共施工33个钻孔。其中30个孔按规定探清了3号煤，有3个孔未见煤。2003年10月11日至2003年11月30日，汾西矿业集团有限责任公司新阳煤矿通过招标方式委托山西省第六地质工程勘查院对新阳煤矿九采区进行了三维地震勘探，勘探面积0.5km2。1.2.3 地层的概述新阳井田地表绝大多数被第三系沉积物所掩盖，基岩仅在西部、南部河谷中有所出露，地层由老至新简述如下：1、奥陶系中统峰峰组（o2f）本统为煤系地层之基底，岩性为浅灰色及深灰色，致密厚层状海相石灰岩，质较纯，性较脆，顶部具溶蚀现象，常见有黄

14、铁矿晶体及不规则之方解石细脉，侵蚀面50m之下夹石膏12层。2、石炭系中统本溪组（c2b）平行不整合与峰峰组灰岩侵蚀面之上，厚度由12m35.5m不等，平均24.3m，为海陆交互相沉积，岩性为灰浅灰色，由灰白色黏土质泥岩、砂岩、石灰岩组成，偶夹薄煤层，底部为铝土岩，常含较多结核状、圆块状黄铁矿。3、石炭系上统太原组（c3t）本组地层由灰、灰黑色泥岩，砂岩，粉砂岩，石灰岩及煤层组成，含煤57层。主要可采煤层为9-10-11号，与下伏地层为整合接触。本组地层厚度87.6m108.6m，平均98m。4、二叠系（p）按其岩性特征，含植物化石情况分为山西组，上、下石盒子组，分述如下：（1）下统山西组（p

15、1s）出露于井田西南部胡家窑，西沟村及西北部安家岭村一带。与石炭系上统太原组为整合接触，以底砂岩k7至下石盒子组k8砂岩底为界，厚29.4m64.6m，平均46m。为本区主要含煤地层之一。岩性由灰色、黑色砂质泥岩，灰黑、黑色泥岩、深灰、灰白色细、中砂岩及煤层组成。煤层编号由上而下有1号、2号、3号煤层，其中2号煤层为全区稳定可采煤层，1号煤层为大部可采煤层，3号煤层局部可采。（2）下统下石盒子组（p1x）出露于井田西部胡家窑、西沟村、西北部安家岭、中部南头村、中南部贤者村一带。与下伏山西组为整合接触，以底砂岩k8至上石盒子组k10为界，厚63m98m，平均80.5m。a. 下石盒子组二段（p1

16、x2）以灰绿、黄绿色中粗砂岩为主。夹砂质泥岩及泥岩顶部有一层桃花色铝质泥岩(俗称“桃花泥岩”)厚3.78m左右。距1号煤层一般90m110m，是很好的标志层，本段厚32m45m，平均37.2m。b. 下石盒子组一段（p1x1）以深灰色、灰色细砂岩及黑灰色泥岩，粉砂岩为主。含菱铁矿结核及不稳定之薄煤层23层，最多达7层，底部砂岩（k8）为灰白色、中厚层状，致密块状，成分以石英为主，层位稳定，厚0.5m21.4m，平均5.10m。本段厚38m52.5m，平均43.5m。（3）上统上石盒子组（p2s）出露于井田西南部贤者村、神福村及东南部韩家滩、桑湾一带，与下石盒子组为整合接触。下部主要以黄绿、杏黄

17、色砂岩，灰绿色中粗长石石英砂岩为主，偶夹粘土泥岩。上部主要以黄、绿、灰白及紫色细中粒长石石英砂岩及灰紫、暗紫、黄绿色泥岩为主，并夹灰黄色及灰色铝土泥岩、岩性变化较大，大都受侵蚀，厚度不一，不易对比。5、第三系上新统（n2）分布于低山丘陵半坡及冲沟两壁，其厚度不一。最厚在桑湾村南达51.65m。主要为半胶结之砂砾层，棕黄、浅棕红色亚粘土、土黄色亚粘土、钙质土等组成。有三层钙质胶结砾岩，以下部一层较稳定，胶结良好，其它两层变化较大，一般厚30m70m，平均厚50m。砾石成分以石灰岩为主，砂岩及泥岩次之，分选差，滚圆度中等，砂石大小不一，本统沉积于各不同时代的基岩上，呈明显之角度不整合接触。6、第四

18、系（q）本井田范围内分布较广，角度不整合于不同岩层之上。（1）下更新统（q）浅红色粘土，夹砂砾石层。厚0m25m，平均12m。（2）中更新统（q2）以深红、浅红色亚粘土为主，深红色砂土及粉砂土次之。广布整个井田，与下伏地层为不整合接触，厚度不一，厚0m55m，平均厚27m，底部偶见未经胶结的砂砾层。其砾石成分为石灰岩、砂岩，分选不好，滚圆度中等。在亚粘土中夹几层暗红色和红色条带及不稳定之钙质结核层。（3）上更新统（q3）在本区广泛出露。为土黄、灰白色粉砂土，松散，具孔隙和孔洞，钙质结构零星分布，且具垂直节理，孔状结构发育，厚度不一，最厚约30m，一般厚为0 m30m，平均厚为28m，与下统地层

19、为不整合接触。（4）全新统（q4）主要分布在现代河床及一级阶地之上，以现代河流的冲积物和洪积物、砂及泥砂、砂砾为主，厚0m20m，一般为5m。新阳井田含煤地层沉积类型和特征明显，主要煤层及标志层清楚可做为对比的标志。因此，标志层对含煤地层进行划分，其对比程度可靠。本次修编报告与原1995年10月新阳矿编制的矿井地质报告一样仍沿用传统的岩石地层单位划分和对比地层，将太原组与本溪组之界限置于晋祠砂岩（k1）及其相当层位之底；山西组与太原组之界限置于k6灰岩之上的k7砂岩（相当于太原西山的北岔沟砂岩）底或与其相当层位；下石盒子组与山西组之界限置于k8砂岩（相当于太原西山的骆驼脖砂岩）底或与其相当层位

20、；上石盒子组与下石盒子组之界限置于“桃花泥岩”及相当层位之上的k10砂岩之底。1.2.4 井田地质构造新阳煤矿位于山西台背斜沁水坳陷的西缘，吕梁隆起的东翼，汾孝凹陷的东北部，其构造方向与吕梁、霍山方向大体一致。新阳井田基本为一残破的的盆状构造，地层倾角510，局部为15左右，东西构造差异很大，西部为单斜构造区，断层多，落差小，东部为断裂构造区，断层落差大，短轴褶曲较发育。新阳井田未发现岩浆活动，具体情况叙述如下：1、褶曲新阳井田发育较大的褶曲有11个，详见褶曲综合成果表1-1。现对影响较大的褶曲特征叙述如下：表1-1 褶曲综合成果表编 号名 称位 置褶曲要素控制钻孔性质轴向两翼倾角（）轴长（m

21、）1贤者向斜贤者村北向斜北东10172800高-31、17-72新阳向斜穿过新阳村向斜北东北西8143300高-11、22-93神福背斜神福村西背斜北东810320020-7、高-254西辛壁向斜西辛壁南向斜北东591170高-1、高-35东曹村向斜穿过东曹村向斜北东北西691700高-18、高-20、高-196临水背斜穿过临水村背斜北东北西82800高-4、高-10、101、1-117韩家滩背斜韩家滩西北背斜北东56270024-5、24-78偏城向斜穿过偏城村向斜北东67355022-9、贤-5、23-4、24-4、23-3、24-39角带向斜穿过角带村向斜北西3820009-3、9-4、

22、12-4、12-510南头向斜穿过南头村向斜东西36142012-4、14-211神安背斜神安村东及东北背斜北西北东5925高-12、1-9在新阳煤矿有煤区44.0723km2的范围内，共发育着11条褶曲，褶曲密度为0.25条/km2，褶曲轴长共计25530m，轴长57.93m/km2以上这些褶曲延伸长度较大，对采区的合理布置造成一定的影响，尤其是井田中部（东西走向）的东部贤者向斜、新阳向斜，神福背斜对采区的合理布置造成了一定的困难，因此把新阳井田褶曲复杂程度评定为第二类。由于井田2号煤层已基本采掘完，对褶曲的揭露控制和研究程度较高，由此可以推断开采9-10-11号煤层时，褶曲条数、轴的位置、

23、大小和方向不会发生大的变化。2、陷落柱井田内陷落柱比较发育，从野外勘探到井下采掘共发现177个（其中勘探阶段、小窑、井筒、钻孔探明6处，地面所见8处，共计14处）。井田有煤区面积为44.0723km2，每平方公里4.016个。从1、2、3号煤层开采过程中所发现的陷落柱来看具有群生的特征，井田中北部和东部陷落柱比较发育，其余部位零星发育。横断面呈椭圆形，有时可见到似圆形，从陷落柱的剖面形状来看，大多为上小下大的漏斗状，但也有上大下小的锥状，陷落柱与水平面的夹角一般为6080之间，从井下所揭露的陷落柱情况来看，陷落柱与煤层接触处，煤层中一般有岩石嵌入，而陷落柱的柱面是不规则面，从其塌陷的岩体来看，

24、一般被破碎的上覆岩体所充填。陷落柱长轴22m502m，短轴17m150m，面积为346m262648m2。柱体内一般无水，说明陷落柱导水性差。1.2.5 井田的水文地质特征1、地下水新阳煤矿位于郭庄泉水文地质单元北部地段，该单元北部边界为汾河向斜翘起端，也以地表分水岭为界，西段与柳林泉域相邻。边界走向由西向东，自土湾垴子交口县上顶山（2100.7m）井沟梁（1690.5m）中阳县上顶山（1739.8m）荒草山东（1779.1m）离石顶天垴南（1980.6m）文水拐岭底汾阳桑枣坡宋家庄文水神堂；区域内根据含水岩系和水力特征，地下水可分为以下几种类型：（一）奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层主要为奥陶系灰

25、岩，区域西、西北部均有出露，其埋深由西而东逐渐加大。岩溶现象发育，有利于地下水循环，在霍州郭庄泉群以6.29m3/s的涌水量排泄而出。水量充沛，富水性较强。其主要补给来源为大气降水。地下水的运动流向与汾河大致相同，汇集于霍州市郭庄一带，由于受下团柏断层阻挡以泉的形式涌出。（二）太原组岩溶裂隙和山西组、石盒子组砂岩裂隙含水层主要为石炭系太原组石灰岩，二叠系山西组、石盒子组砂岩层，尤以太原组石灰岩为主，分k2、k3、k4三层，总厚度17.68m，在区域西、西北部出露，向东被黄土覆盖。裂隙发育程度在平面上分布不均，因而在不同地段富水性相差较大。山西组及石盒子组砂岩含水层一般水量不大、富水性微弱。山西

26、组砂岩抽水试验结果，单位涌水量仅0.00091l/s.m，石盒子组砂岩含水层抽水试验时，抽水开始二分钟以后无水。从抽水情况看山西组及石盒子组砂岩含水层，无论对未来煤层的开采还是在供水水源方面均无较大意义。这类裂隙含水层的补给来源以大气降水为主，其次为风化裂隙潜水及山涧沟谷地表的入渗补给。（三）孔隙承压水含水层属第三系河湖相堆积物，由砂、砂砾、砾石层组成，出露于低山及山前倾斜平原的河谷之中，其厚度随基岩侵蚀面而变化，一般为50m157.3m，富水性变化较大，单位涌水量0.31l/s.m4.60l/s.m，渗透系数2.39m/d27.90m/d，补给来源为大气降水，地下水运动方向为北东向或北东东向

27、。（四）孔隙潜水含水层主要为第四系河床冲积层，由砂、卵石组成，分布于新阳河、兑镇河、孝河及各支流河谷之中，厚度为10m20m，富水性变化较大，其水位埋深小于8m，补给来源为大气降水，水流运动方向与河流沟谷延伸方向一致，基本上全为由西向东，成为当地居民饮用水及农业浇灌用水之主要水源2、岩层透水据地质勘查资料和矿井地质报告资料，现将井田内水文地质特征叙述如下：（一）主要含水层（组）根据含水层的性质可分为以下四种：孔隙潜水含水层、孔隙承压含水层、层间裂隙含水层、岩溶裂隙含水层。1、中奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系石灰岩是煤系地层的基底，井田内没有出露，埋藏深度西浅东深，中部一般在300m以下。根据钻

28、孔揭露资料，奥灰裂隙及岩溶现象比较发育，由东向西，从北部到中部地区，岩溶裂隙发育程度越来越高，因而奥灰含水层的富水性具有各向异性，新阳井田属郭庄泉域奥灰水的径流区，属强含水层。据1995年10月由新阳煤矿地测科提交的汾西矿务局新阳煤矿矿井地质报告知：奥灰水水位标高在+510m+525m之间，单位涌水量2.13l/s.m21.96 l/s.m。奥灰岩溶裂隙含水层的补给来源以大气降水及部分山涧沟谷潜水经由郭庄泉西部奥灰出露区的入渗补给，其地下水的流向由西北到东南。2、太原组灰岩(k2)含水层太原组k2灰岩是9-10-11号煤层的直接顶板，k2灰岩厚5.00m28.20m，平均10.04m，含水层属

29、于溶洞-裂隙水，在浅部或断层带处裂隙溶洞发育。高37号孔在k2灰岩中见溶洞2.45m，富水性次于k3灰岩。钻孔单位涌水量在0.022l/s.m0.885l/s.m之间，水位标高+820.61m+922.37m，为弱中等富水性含水层。邻区水峪矿1983年在三采扩区放水巷放水时，其涌水量为115m3/h。其它巷道揭露时，其涌水属突发性的，且水量较大，但时间较短，对生产有一定的影响。3、太原组灰岩(k3k4)含水组k3、k4灰岩含水组为裂隙-溶洞水。k3是7号煤层的间接底板，为8号煤层的直接顶板，大部分钻孔在钻到此层位时均遇见大小不等溶洞。高3号孔遇见0.93m的溶洞，高11号孔遇见0.44m的溶洞

30、。凡钻孔钻到此层位时其漏失水量突增，最大漏失水量可达10.2m3/d，说明其裂隙溶洞十分发育，富水性较强， 尤其在大断层附近则更大。据钻孔抽水资料知：单位涌水量为0.20l/s.m7.41l/s.m，灰岩为k3弱极强富水性含水层，因此k3灰岩为本井田富水性最强的含水岩层，k4灰岩次之。此灰岩（k3、k4）含水岩组，对今后煤层开拓威胁较大。k4灰岩厚0.40m1.00m，平均3.45m，单位涌水量0.003l/s.m0.091l/s.m，为弱中等富水性含水层，其补给来源主要为大气降水或风化壳潜水及山涧河谷潜水。地下水运动方向，主要为自西向东。4、山西组砂岩裂隙含水组本组为层间裂隙水，厚一般为20

31、m45m，其富水性视岩层裂隙发育程度而异，单位涌水量0.0003l/s.m0.403l/s.m为弱富水性中等富水性含水层，对煤层开采无影响。5、二迭系下石盒子组k8砂岩含水层本组以k8砂岩为主要含水岩层，是1号煤层间接顶板， 为层间裂隙水。k8砂岩厚度一般为5.10m，其富水性视砂岩裂隙发育程度而异， 本区一般水量较小，其地下水主要补给来源，为大地降水及地面河谷潜水。6、二迭系下石盒子组k9砂岩含水层本组k9砂岩属于层间裂隙水。一般厚度9.9m左右，变化较大，含水微弱，水量一般不大，且距可采煤层较远， 中间夹有较厚的泥岩及粉砂岩隔水层，对煤层开采影响不大。7、二迭系上石盒子组k10砂岩含水层本

32、组k10砂岩层间裂隙水，一般厚为12.6m左右，含水性极不均匀，随k10砂岩裂隙的变化而变化，在裂隙发育的区段富水性强，在裂隙不发育的区段富水性弱，且距可采煤层较远，中间夹有较厚的泥岩及粉砂岩隔水层，对煤层开采影响不大。8、第三系砂砾层含水组第三系上新统河湖相堆积，与下伏基岩呈角度不整合接触，底部常有一层砾岩，成分以石灰岩为主，次为砂岩， 砾石直径大部分在50mm以上，层厚3.51m，由灰黄、棕黄色砂、砂砾、砾石和亚粘土或亚砂土互层的松散地层组成，砂及砂砾有的被钙化和胶结。第三系上新统砾岩承压孔隙水:此含水岩层为河湖相或滨湖相疏松沉积，由砾石及粗、中砂组成，局部胶结或半胶结。出露于临水村以西及

33、曹村等沟谷中， 向北东方向倾斜， 基本与基岩侵蚀面倾斜相一致，分布较广，厚度变化很小。 含水层一般可分为b2、b3、b4三个含水层或组。b2含水层厚1.00m8.05m，平均厚2m3m，埋深013.0m，从抽水结果知，单位涌水量q=0.036l/s.m0.038l/s.m，渗透系数k=0.0116m/d0.532m/d，为弱富水性含水层，水位标高为792.74m815.16m，本层不宜作为大型供水源。b3、b4含水层，二者相距较近，位于上新统下部，二者共有23以至8个分层。厚度自0.9m76.84m，平均厚20m30m，顶板埋深116.0m以内，底板埋深可达265.07m。水位标高为782.8

34、3m803.04m，由于二者水头压力无显著区别，抽水试验时作为一个含水层(组)同时进行，单位涌水量q=0.31l/s.m4.60l/s.m，渗透系数k=2.39m/d27.90m/d，r=1600米，为中等极强富水性，b3与b4有互补现象。9、第四系冲积层含水组第四系更新统q1q4由底部砾岩有时变为不胶结状，红色土及黄土、河谷冲积层( 命名为b1含水层)，与亚粘土组成，厚度可达80m。b1含水层主要由巨砾卵石砂砾凸镜体粘性土组成厚10m20m，顺河流方向变化不大， 其宽度在新阳河与兑镇河汇合处善吉村，有5m800m，水位标高在830m756m，抽水试验结果q=0.60l/s.m12.87l/s

35、.m，k=5.80m/d43.49m/d，r=5m为中等极强富水性含水层，垂直水流方向q=20.96m/d，k=220m/d， 潜水的补给来源有大气降水、基岩裂隙水、上新统的孔隙水等多方面的，大部分时间呈细水长流，各含水层（组）综合成果见表1-2。表1-2 各含水层（组）特征综合成果表名 称地下水类 型两极厚度平均厚度(m)单位涌水量(l/m.s)水位标高(m)渗透系数(m/d)水 质 类 型奥陶系石灰岩裂隙-溶洞水2.13-21.96550-575太原组k2灰岩裂隙-溶洞水28.20-5.0010.040.022-0.885820.61-922.370.357-13.09hco3-so4-c

36、a-mg太原组k3灰岩裂隙-溶洞水9.30-2.705.710.020-7.41819.19-921.910.6826-80.98hco3-so4-ca-mg太原组k4灰岩裂隙-溶洞水7.00-0.403.450.003-0.91850.13-936.170.107-24.88so4-hco3-ca-mg山西组砂岩组层间裂隙水20-450.0003-0.403815.61-984.720.00111-1.17so4-hco3-ca-mg石盒子组砂岩组层间裂隙水51-1230.600.0009-0.11785.65-891.120.00142-0.203hco3-na-ca第三系砂砾岩承压孔隙水

37、0.9-76.840.31-4.60782.83-815.160.0116-27.90hco3-so4-ca-mg第四系冲积层孔 隙潜 水10-200.6-12.87756-83019.485- 46.50hco3-so4-ca-mg（二）隔水层：区内各含水层之间基本上都有隔水层相间，但主要有以下三层：1、 11号煤层底板至奥灰顶界面之间的隔水层奥陶系峰峰组上覆地层中石炭统本溪组，其厚度12m35.5m，平均厚度24.3m。由一组粘土质泥岩、砂岩、灰岩组成，下部为铝土岩及铁铝岩。9-10-11号煤层底板至本溪组上界面平均间距84.0m，由泥岩、粉砂岩、砂质泥岩互层组成。这套地层在没有导水通道存

38、在的条件下是奥灰含水层和煤系地层含水层之间较好的隔水层。2、下石盒子组以上隔水层区内下石盒子组以上地层数百米，其岩性主要为泥质砂岩、泥岩、细-粉砂岩组成，夹少量中粗粒砂岩，是煤系地层上部较好的隔水层。在没有导水通道存在的条件下，本隔水层能有效的阻止上部裂隙水向下渗透补给煤系地层中的含水层。3、第四系中、下更新统隔水层第四系中、下更新统是一套以深红、浅红亚粘土为主，淡红色砂土及粉砂土组成，广布整个井田，厚度6m55m，在没有导水通道存在的条件下能够隔绝第四系孔隙潜水含水层与下伏地层的水力联系。（三）井田内地质构造的水文地质特征经过几十年的开采，在井田西部、南部和西北部开采范围内仅有一条断层发生涌

39、水，即1990年开拓七采大巷时遇一断层发生涌水，涌水量为7.89m3/h98.28m3/h，平均63.7 m3/h。1991年开拓七采绕道又遇此断层发生涌水，涌水量为46.7m3/h136.8 m3/h，经分析认为此断层导通了k3、k4灰岩水，发生涌水。其它断层均未发生涌水，但是，随着深部煤层的不断开拓，矿山压力和太原组灰岩水的压力不断增加，都会使原来不导水的断层很可能变成导水断层。在开拓井田东部煤层时，由于断层多且落差较大，切割了各含水层，这些断层就会成为这些含水层之间的导水通道，使各含水层之间的水发生水力联系。由于井田中心地带（贤者向斜部位）和井田东部（新阳向斜部位）9-10-11号煤层底

40、板标高高于奥灰岩溶水位标高530m不存在带压开采问题。带压区中的断层很可能成为奥灰岩溶水进入巷道和采掘工作面的导水通道。因此在开采9-10-11号煤层时应引起高度重视。必须注意和预防断层导水事故的发生，在断层附近采取有力措施，以防奥灰岩溶水导入矿井。井田内陷落柱比较发育，分布无规律可循，它属奥灰岩溶塌陷形成。煤遇陷落柱的地方，煤层均遭破坏。可能是沟通奥灰岩溶水的通道，在井田中心地带和东部很少一部区域9-10-11号煤层带压开采区陷落柱有导通奥灰岩溶水的可能，应引起矿方高度注意，采取探水前进、留设防水煤柱和谨慎对待等措施，防止透水事故的发生，确保安全生产。1.3 煤层特征1.3.1 煤层的埋藏特

41、征新阳煤矿地质构造复杂程度为中等，全井田构造形态基本上为一残破的盆状构造，地层倾角510，局部可达15左右，南北长约为7.5km，东西宽约9km，总面积为53.2851km2。1.3.2 煤层1、含煤性井田内主要含煤地层为山西组和太原组，总厚144.0m，含煤12层，煤层总厚16.2m，含煤系数为11.3%。可采煤层总厚为12.55m，可采含煤系数为8.1%。山西组厚29.40m64.6m，平均厚46.0m，含煤4层，自上而下编号为1、2、3-1、3号，煤层总厚4.87m，含煤系数10.6%，其中3-1号煤层为全区不可采煤层，1号、2号、3号煤层为主要可采煤层，平均厚4.63m，可采含煤系数为

42、10.1%。太原组厚87.6m108.6m，平均厚98.0m，含煤8层，自上而下编号为4、5、6、7-1、7、8、9-10-11、11a，煤层总厚11.33m，含煤系数11.6%，其中9-10-11号煤层为主要可采煤层，其余各煤层均为不可采煤层。可采总厚11.92m，可采含煤系数为8.1%。1.3.3 煤层及围岩性质可采煤层情况详见表1-3。表1-3 可采煤层情况一览表地层单位可采含煤系数（%）煤层号煤厚(m)最小最大 平均厚（点数）间距(m)结构厚度变异系数r(%)可采性指数(km)稳定性可采性统组下二叠统山西组10.110.40-1.720.98(74)5.8810.2972.53简单32

43、0.91较稳定大部可采21.23-4.642.58(90)较复杂231.0稳定全区可采30-1.841.07(64)简单520.78不稳定局部可采上石炭统太原组8.99-10-1110.58-15.3611.92(72)复杂211.0稳定全区可采（一）1号煤层位于山西组中上部，上距k8砂岩约17m左右，下距k7砂岩约25m左右，下距2号煤层约5.88m.层位稳定，煤厚0.40m1.72m，平均0.98m，煤层结构简单，其厚度变异系数（）为32%，可采性指数(km)为0.91，属较稳定的大部可采的薄煤层。在井田西部与2号煤层合并，西北部煤层厚度不足0.6m，该煤层的控制及研究程度较高。顶板为中粒

44、砂岩、有时相变为粉砂岩，厚约80m，单向抗压强度为19.7mpa，底板为粉砂岩或泥岩。（二）2号煤层位于山西组中下部，上距k8砂岩约24m左右上距1号煤层约5.88m，下距k7砂岩约16m左右，下距3号煤层约10.29m。煤厚1.23m4.64m，平均2.58m，层位稳定含夹矸13层，结构较复杂，煤厚变异系数（）为23%，可采性指数（km）为1，为全区稳定的可采的中厚煤层，在井田西部与1号煤层合并，并且由东向西逐渐增厚。该煤层的控制及研究程度均较高。顶板为中粒砂岩、粉砂岩、有时为细砂岩，厚度一般为13m左右，单向抗压强度为26.58 mpa。底板为粉砂岩、细砂岩或泥岩。（三）3号煤层位于山西组

45、下部，上距k8砂岩约37m左右，上距2号煤层约10.29m，下距k7砂岩约5m左右，下距9-10-11号煤层约72.53m。煤厚度变异系数（）为52%，可采性指数(km)为0. 78，属局部可采的不稳定的薄煤层，在高-18号孔和高-30号孔处尖来，在井田西部大部不可采，东部发育较好稳定可采。其控制及研究程度较高。顶板一般为泥岩或砂质泥岩，厚为6.40m15.10m，含有泥质结核，其中有一层稳定的3-1号煤线，在3号煤层上部1.28m4.26m处泥岩和抗压强度为26.17 mpa，砂质泥岩抗压强度为37.83 mpa，底板为细砂岩厚度3.50m，岩性较硬，抗压强度为46.65 mpa83 mpa

46、。（四）9-10-11号煤层位于太原组下部，上距k7砂岩约66m左右，上距3号煤层约72.55m，下距k1砂岩约21m左右；煤厚10.58m15.36m，平均12m，含夹石24层，结构复杂，层位稳定。其厚度变异系数（）为21%，可采性指数（km）为1，属全区稳定可采的厚煤层。其控制及研究程度与1、2、3号煤层比较；相对较差一些。顶板为厚层块状k2石灰岩，常有溶洞出现。时有炭质泥岩或泥岩伪顶。k2石灰岩为不易冒落的坚硬顶板，底板为粘土泥岩铝土泥岩或泥质砂质泥岩。底板含铝土质较高，具可塑性，遇水易膨胀变软。泥岩抗压强度为27.73 mpa39.4 mpa，石灰岩为75.95 mpa141.32 m

47、pa，粘土岩为27.12 mpa50.08 mpa，经计算，9-10-11号煤层最大压力值2。（五）煤岩层对比井田内含煤地层沉积稳定，岩性组合具有一定的规律，标志层层位稳定，煤层厚度变化小，特征明显，易识别等特点。这为煤岩层对比提供了可靠的地质依据。1995年10月新阳煤矿编制的生产矿井地质报告主要采用的是标志层煤层及层间距，对煤岩层进行了对比，通过30多年的开拓生产证明其煤岩层对比是可靠的。1.3.4 煤质根据煤岩和煤化学特征以及中国煤炭分类国家标准（gb5751-86）划分煤类，并经统计，1、2、3号三层煤均为焦煤，9-10-11号煤层瘦煤。自投产至今，新阳煤矿主要开采1号和2号煤层，3号

48、煤仅在四采区布置工作面进行了生产，9-10-11号煤层刚开始生产。一、煤的物理性质及煤岩特征1、2、3号煤层颜色均为黑色、条痕均为棕黑色、强玻璃光泽、裂隙发育、裂隙表面平坦光滑，其裂隙一般垂直层理面，煤的硬度较小，视密度1、2号煤层平均为1.35t/m3，3号煤层平均为1.40t/ m3，为光亮型煤。二、煤的化学组成及其特征煤的化学组成见表1-4。表1-4 煤的工业分析表 项目煤层号原 煤浮 煤煤种mad%ad%std%pd%ad%std%vdaf%10.383.921.298.2846.1421.820.290.840.420.00250.12130.02334.8114.8610.430.

49、370.630.2822.4526.5824.97jm20.372.200.946.8630.0813.210.282.160.450.00320.08470.01083.6518.247.210.331.040.4212.5327.3723.47jm30.302.280.838.0748.2221.290.302.571.720.00320.01790.00846.2933.8010.170.411.260.8220.9828.1025.32jm9-10-110.106.211.089.8641.1514.201.823.722.720.00060.02910.00953.8922.368.

50、049.563.152.2614.8819.8218.95sm（一）1号煤层水分(mad)：原煤0.38%3.92%，平均1.29%，为特低全水分煤；灰分(ad)：原煤8.28%46.14%，平均21.82%；浮煤4.81%14.86%，平均10.43%，为特低灰煤高灰煤，以中灰煤为主，经洗选后原煤灰分平均降低了11.39%，灰分降低率达52.2%，硫分(std)：原煤0.29%0.84%，平均0.42%；浮煤0.37%0.63%，平均0.28%，为特低硫煤；经洗选后整个煤层全为特低硫煤，效果比较明显。浮煤挥发分(vdaf)：22.45%26.58%，平均24.97%，为中等挥发分煤；原煤磷(

51、pd)含量为0.0025%0.1213%，平均0.0233%为特低磷高磷分以低磷分煤为主；1号煤层发热量(qgrd)：33.50mj/kg36.33mj/kg，平均35.45mj/kg，属特高热值煤。烟煤的胶质层最大厚度22mm；曲线型为之字型，烟煤的粘结指数为90；根据中国煤炭分类国家标准（gb5751-86）vdaf在10.0%28.0%之间，gri65和y25.0mm为焦煤，新阳井田由于1号煤层vdaf22.34%26.36%在10.0%28.0%之间、gri为9065、y为22.4825.0mm，故1号煤层为焦煤。（二）2号煤层水分(mad)：原煤0.37%2.20%，平均0.94%，

52、为特低全水分煤；灰分(ad)：原6.86%30.08%，平均为13.21%，浮煤3.65%18.24%，平均7.21%，为特低灰煤高灰煤，以低灰煤为主，经洗选后原煤灰分平均降低了6.0%，灰分降低率达45.4%，效果比较明显；硫分(std)：原煤0.28%2.16%，平均0.45%，浮煤0.33%1.04%，平均0.42%，为低硫分煤，经洗选后原煤硫分平均降低了0.03%，降低率为0.67%，效果不明显；浮煤挥发分(vdaf)：21.53%27.37%，平均23.47%，为中等挥发分煤；原煤磷(pd)含量为0.0032%0.0847%，平均0.0108%，为特低磷中磷分以低磷分煤为主；2号煤层

53、发热量(qgrd)：35.06mj/kg36.79mj/kg，平均36.34mj/kg，为特高热值煤。胶质层最大厚度20mm，粘结指数为87，根据中国煤炭分类国家标准（gb5751-86）的规定本煤层属焦煤。（三）3号煤层水分(mad)：原煤0.30%2.28%，平均0.83%，为特低全水分煤，浮煤1.06%，也为特低全水分煤；灰分(ad)：原煤8.07%48.22%，平均21.29%，浮煤6.29%33.80%，平均10.17%，为低灰煤高灰煤，以中灰煤为主，经洗选后，原煤灰分平均降低了11.12%，灰分降低率达52.2%，灰分降低效果比较明显；硫分(std)：原煤0.30%2.57%，平均

54、1.72%，浮煤0.41%1.26%，平均0.82%，为中低硫煤，经洗选后，原煤硫分平均降低了1.32%，硫分降低率达76.7%，经洗选后脱硫效果非常明显，同时也说明3号煤层中硫的成份主要来自无机硫，无机硫经洗选后极易脱掉；浮煤挥发分(vdaf)：20.98%28.10%，平均25.32%，为中等挥发分煤；原煤磷(pd)含量为0.0032%0.0179%，平均0.0084%，为特低磷低磷分以特低磷煤为主；3号煤层发热量(qgrd)：32.90mj/kg，平均35.58mj/kg，为特高热值煤。胶质层最大厚度为21mm；粘结指数为89，为焦煤。（四）9-10-11号煤层水分(mad)：原煤0.10%6.21%，平均1.08%，为特低全水分煤；灰分(ad)：原煤9.86%41.15%，平均14.20%，浮煤3.89%22.36%，平均8.04%，为低灰煤，