五阳三矿60Ma新井设计煤矿毕业论文

1、五阳三矿6.0Ma新井设计摘 要本设计矿包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为五阳三矿6.0 M/a新井设计。五阳三矿位于山西省潞安矿区东北部，属市襄垣县管辖。井田走向（南北）长约5.6 km，倾向长约（东西）8.53 km，井田总面积为47.5 km2。主采煤层为3#煤层、15#煤层，平均倾角为6°，煤层平均总厚度为10 m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为1002.995 Mt，可采储量为724.41 Mt。矿井设计生产能力为6.0 Mt/a，矿井服务年限为92.87 a。矿井涌水量较大，正常涌水量为240 m3/h，最大涌水量为310 m3/h。矿井相对瓦斯涌出量为0

2、.8 m3/t，属于低瓦斯矿井。煤层无自然危险，无煤尘爆炸危险。井田为双立井两水平开拓，运输大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用矿车运输，矿井通风方式为两翼对角式通风。矿井年工作日为330 d，工作制为“四六”制。一般部分包括10章：1. 矿区概述与井田地质特征；2. 井田境界和储量；3.矿井工作制度和生产能力；4. 井田开拓；5. 准备方式带区巷道布置；6. 采煤方法；7. 井下运输；8. 矿井提升；9. 矿井通风与安全；10. 矿井基本技术经济指标。专题部分题目为：综放工作面自然发火问题的研究与防治技术。关键词：立井；带区；两翼对角式。目 录一般部分1 矿区概述与井田地质特征11.1 矿区

3、概述11.1.1 矿区地理位置11.1.2 交通条件11.1.3 地形、地貌21.1.4 河流21.1.5气象与地震情况21.1.6 水源31.2 井田地质特征31.2.1 井田地质构造31.2.2水文地质71.3 煤层特征101.3.1 煤层101.3.2 煤质121.3.3 煤层顶、底板151.3.4 瓦斯151.3.5 煤尘与煤的自然162 井田境界和储量162.1 井田境界162.1.1 井田境界划分的原则162.1.2 井田围162.1.3 开采界限162.1.4 井田尺寸172.2 矿井工业储量172.2.1 工业储量计算172.3 矿井可采储量182.3.1 可采量计算182.3

4、.2 井田永久保护煤柱损失量182.3.2 矿井可采储量193 矿井工作制度和设计生产能力203.1 矿井工作制度203.2 矿井设计生产能力与服务年限203.2.1 矿井服务年限的核算203.2.2 井型校核214 井田开拓224.1 井田开拓的基本问题224.1.1 确定井筒形式、数目、与位置234.1.2 工业广场的位置244.1.3 开采水平水平的确定与带区和采区的划分244.1.4 主要巷道的开拓244.1.5 方案比较254.2 矿井基本巷道304.2.1 井筒304.2.2. 井底车场与硐室314.2.3 主要巷道开拓345 准备方式带区巷道布置375.1 煤层地质特征375.1

5、.1 带区位置375.1.2 带区煤层特征375.1.3 煤层顶底板375.1.4水文地质385.1.5 地质构造385.2 带区巷道布置与生产系统385.2.1 带区准备方式的确定385.2.2 带区巷道布置385.2.3带区主要硐室布置395.2.4 带区生产系统405.2.5 带区的巷道掘进方法405.2.6 带区生产能力与采出率405.3 带区车场选型设计416 采煤方法426.1 采煤工艺方式426.1.1 采煤工艺的确定426.1.2 回采工作面参数436.1.3 采煤工作面破煤、装煤方式446.1.4 工作面放顶煤方式456.1.5 采煤工作面支护方式476.1.6 端头支护与超

6、前支护方式486.1.7 采煤工作面循环作业表496.2 回采巷道布置516.2.1 回采巷道布置方式516.2.2 回采巷道参数517 井下运输527.1 概述527.1.1 运输距离和货载量527.1.2 矿井运输系统537.2带区运输设备选型547.2.1 设备选型原则547.2.2 带区运输设备选型与能力核算547.2.3 辅助运输方式的选择567.2.4 运输能力验算577.3 大巷运输设备选型577.3.1 主要运输大巷设备的选型577.3.2 辅助运输大巷设备选择578 矿井提升608.1 矿井提升概述608.2 立井提升618.2.1 主立井提升618.2.2 副井提升设备选型

7、629 矿井通风与安全649.1 矿井通风系统649.1.1 矿井通风系统的基本要求649.1.2 矿井通风方式659.2 矿井通风系统确定659.2.1 矿井概述659.2.2 矿井通风方式的选择659.2.3 主要通风机的工作方式669.2.4工作面通风系统的要求679.2.5工作面通风方式679.2.6 工作面风流方向的选择689.3 矿井风量计算699.3.1工作面所需风量计算699.3.2 备用工作面所需风量的计算709.3.3 掘进工作面所需风量的计算709.3.4 硐室需风量719.3.5 其他巷道所需风量719.3.6 矿井总风量719.3.7 风量分配、风速验算729.4 矿

8、井阻力计算739.4.1 矿井通风阻力计算749.4.2 矿井通风阻力759.4.3 两个时期的矿井总阻力和总等积孔769.5选择矿井通风设备769.5.1 矿井通风设备的要求769.5.2 选择主要通风机779.5.3 电动机选型799.6 防止特殊灾害的安全措施799.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施799.6.2 预防井下火灾的措施809.6.3 防水措施8010 设计矿井经济技术指标81参考文献83专题部分0概述：871 煤层自然发火防治技术的发展现状851.1 煤的自燃假说851.2煤炭自然发火防治技术的发展现状851.2.1 煤层自燃发火处理方法851.2.2 煤层自燃发火预测法8

9、62 易自燃厚煤层的一般特性862.1 煤炭的自然过程862.2 影响煤炭自燃发火的因素882.2.1 煤炭自燃的因882.2.2 影响煤炭自燃的外因892.2.3 自燃倾向性鉴定分类903 煤炭自燃隐患预测预报技术903.1 CO测定技术903.1.1 测定管测定CO技术903.1.2 便携式CO测定装置923.2 煤温测定技术923.2.1 温度计间接测定煤温技术923.2.2 热敏电阻间接测定煤温技术923.2.3 红外线探测技术923.2.4 束管检测技术963.2.5 同位素探测技术964 易燃煤层综放工作面防灭火技术974.1 开采技术防灭火984.1.1合理确定开拓方式984.1

10、.2 选择合理的采煤方法984.2通风措施防治自燃发火994.2.1 选择合理的通风系统994.2.2 增阻减少漏风防灭火1004.2.3均压减少漏风防灭火1004.3介质法防自燃发火1004.3.1灌浆防灭火1004.3.2凝胶防灭火1004.3.3 阻化剂防灭火1004.3.4 惰性气体防灭火1014.4三相泡沫防灭火技术1015 结束语102参 考 文 献102致 102107 / 1151 矿区概述与井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1矿区地理位置潞安矿区地处山西省东南部，沁水煤田东部边缘中段，地跨市、潞城市、襄垣县、屯留县、长子县。山西省潞安环保能源开发股份隶属的五阳煤矿位于潞安矿

11、区北东部边缘，属市襄垣县管辖。其地理坐标：东经112°5825113°0509，北纬36°264636°3347。1.1.2 交通条件五阳煤矿交通条件较为便利。太焦铁路线自北而南横穿井田，襄垣火车站、五阳火车站位于井田之，本矿铁路专用线与五阳站相接。邯长、太焦铁路在北站交会。太焦线北接石太、同浦线，南接陇海线。图1.1阳煤矿交通位置图榆黄公路自本井田穿过，西距208国道1 km。五阳煤矿距襄垣城约3 km，距市约45 km。距市约215 km。潞安矿区的公路网连接着整个矿区，矿区至、等地均有汽车相通，交通真可谓“四通八达”，见图11。至各主要城市间距离见

12、表11。表1.1 市距各主要城市距离简表名称起止线铁路/公路距离(km)太焦线铁路280太焦线铁路217邯长线邯郸铁路220长太线公路250长邯线邯郸公路185长石线石家庄公路长北线公路长线公路长天线公路长西线公路1.1.3 地形、地貌潞安矿区位于太行山中段西侧，盆地之西部。隶属的五阳井田位于矿区东北部。纵观其地貌特征，属黄士高原的低山丘陵地带，地势较为平坦，呈南高北低，西高东低。大多为黄士所覆盖，局部零星出露中奥系地层与二叠系地层，冲沟发育。最高点位于本区南文王山北断层附近，海拔为+945.50 m，最低点位于漳河河谷，海拔+854.50 m，最大高差为91.50 m，平均海拔900 m。1

13、.1.4 河流本井田主要河流为浊漳河西源和南源，属海河流域漳河水系，浊漳河南源由南而北流经井田南部，其支流有绛河、岚水、淘清河等。浊漳河由西向东流入井田北缘，其支流有淤泥河，南、西二源在井田中央与西源汇合后，由南而北穿越井田，至襄垣城东与浊漳河北源汇合流出五阳井田。1.1.5气象与地震情况本区属暖温带大陆气候。年平均气温8.9 ，月平均最低气温-6.9(一月)，最高气温22.8 (七月)。年降水量为414917 mm，年平均为583.9 mm。年蒸发量为1493.81996.3 mm，年平均为1731.84 mm。降水量多集中在7、8、9三个月。日最大降水量为109.7 mm(1972年7月7

14、日)。风向多为西北风，最大风速1420 m/s。冻土期为每年十一月至次年四月，最大冻土层深度55 cm。据GB18306-2001图A1中国地震峰值加速度区划图，本区为6级烈度区。1.1.6 水源目前，该矿生活用水水井4口，取水层位均是中奥统灰岩水，水质为HCO3Ca类型。其3口，日供水量2600m3；山下1口，日供水量960m3；可满足生活用水需求1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造1. 区域底层五阳井田属潞安矿区。潞安矿区位于华北地台山西台背斜，沁水煤田中东部边缘。地层发育与华北地台其它地区一样，结晶基底为太古界、下远古界地层，其上发育了寒武系、奥系、石炭系、二叠系、三迭系、侏罗系、

15、上第三与第四系等地层，缺失上奥统、志留系、泥盆系、下石炭统、白垩系、下第三系等地层（见附图一）。区域各时代地层均有所出露。据以往地质资料区域地质资料将寒武系以新地层，由老到新简述如下：（1）寒武系（）该系地层在五阳井田无出露，主要分布在左权、襄垣、平顺等地。与下伏元古界地层呈不整合接触。厚约486 m。 寒武系下统（1）该统缺失馒头组、仅发育毛庄组。主要为紫红色页岩与紫红色白云质泥质灰岩互层，夹表灰色中厚层状右灰岩、鲕状灰岩；底部为一层底砾岩。，厚约3590 m。 寒武系中统（2）徐庄组（2x）：下段主要为紫红色页岩、细砂岩夹薄层石灰岩、鲕状灰岩。上段主要为浅灰色中厚至薄层状石灰岩、泥质条带灰

16、岩等。厚度一般为5890 m。夏组（2z）：底部为薄层泥质条带灰岩或薄层灰岩、泥质灰岩。其上主要为浅灰至深灰色薄至厚层状灰岩、石灰岩，下部夹紫红色页岩。一般厚约170 m。 寒武系上统（3）崮山组（3g）：主要为灰、灰黄色薄至中厚层状泥质条带灰岩或竹叶状灰岩，夹黄绿色钙质页岩与生物碎屑灰岩。厚度一般为40 m。长山组（3c）：主要为紫红、灰紫色中厚层状竹叶状灰岩夹泥质条带灰岩或薄层白云质灰岩。厚度约722 m。凤山组（3f）：主要为灰、灰白色厚层状中至粗晶白云质灰岩。一般厚约100 m。 （2）奥系（O） 奥系下统（O1）本统厚度为65210m，一般厚度130m。中上部为灰色中厚、巨厚层状白云

17、岩，下部为泥质白云岩夹竹叶状白云岩。与下伏地层为整合接触。 奥系中统下马家沟组（O2X）本组厚度多37210m，一般厚度120m，中上部为青灰色中厚、巨厚状石灰岩，下部为角砾泥灰岩和铝质灰岩。 奥系中统上马家沟组（O2S）本组厚度170310m，一般厚度230m，中上部为灰色白云质泥灰岩、泥质灰岩，灰黑色中厚层状豹皮灰岩。下部为灰绿色泥灰岩或角砾状泥灰岩。 奥系中统峰峰组（O2f）本组厚度为55289m。岩性为浅灰色中厚层状豹皮灰岩，灰白色白云岩夹灰黑色中厚层状灰岩。（3）石炭系（C）石炭系中统组（C2b）该组厚度235m，一般厚度20m。岩性以铝土泥岩为主，并发育有石灰岩，少量砂岩，夹有煤线

18、。底部有山西式铁矿透镜体赋存。与下伏层呈平行不整合接触。 石炭系上统组（C3t）本组厚度80150m，一般厚度100m，为主要含煤地层之一。岩性由灰黑色，灰色泥质岩，砂岩，发育46层石灰岩，含煤1015层，底部为灰白色中厚层状砂岩（K1）。与下伏地屋呈整合接触。（4）二叠系（P）下统山西组（P1s）该组厚度为36135m，一般厚度60m，为主要含煤地层之一。岩性灰黑色，灰色泥质岩，灰白色中、细粒砂岩与煤层组成。发育14层煤。底部以K7灰白色中或细粒砂岩为界。与下伏地层呈整合接触。 二叠系下统下石盒子组（P1x）该组厚度4878m，一般厚度65m。顶部为杂色鲕状铝土质泥岩（桃花泥岩），中部为浅灰

19、色中粒、细粒砂岩，下部为杏黄色砂岩、泥岩、灰色泥岩，偶夹煤线，底部灰白色中、细粒砂岩（K8）。与下伏地层呈整合接触。 二叠系上统上石盒子组（P2s）该组厚度400550m，一般厚度520m，上部为杂色砂岩与紫红色泥岩，中部为杂色砂岩、泥岩与黄绿色中粒砂岩灰色泥岩，下部为紫色、杂色、黄绿色泥质岩组成，底部为灰白色厚层状中粗粒砂岩、灰绿色砂岩（K10）。与下伏地层呈整合接触。 二叠系上统石千峰组（P2sh）该组厚度22217m，一般厚度150m。岩性以黄绿色厚层状中、粗粒砂岩与紫红色泥岩互层，上部发育，有淡水灰岩与薄层石膏层。仅在屯留井田西部有2个钻孔完整接露，最大厚度192m。与下伏地层呈整合接

20、触。（5）三叠系（T） 三叠系下统家沟组（T1l）本组厚度为115595m，一般厚度400m。岩性主要由浅灰、紫红色薄中厚层状中-细粒砂岩和紫色泥岩组成。仅在屯留井田有2个钻孔见与，最大厚度53.39m。与下伏地层呈整合接触。 三叠系下统和尚沟组（T1h）本组厚度130475m，一般厚度250m。岩性主要由紫灰色砂岩和紫红色泥岩组成。与下伏地层呈整合接触。 三叠系中统二马营组（T2er）地层一般厚度600m。岩性主要由紫红色泥岩，砂质泥岩、浅绿色厚层状粗砂岩组成。与下伏地层呈整合接触。 三叠系中统组（T2t）厚度一般为55m。上部为红色砂质泥岩，夹细粒砂岩，下部为紫色、灰绿色厚层状中粒砂岩和灰

21、绿、灰紫色砂质泥岩。与下伏地层呈整合接触。 三叠系上统延长组（T3y）厚度30138m，一般厚度50m。岩性由紫红、灰绿色中厚层状中、细粒砂岩，粉砂岩，泥岩夹淡水灰岩组成。与下伏地层整合接触。（6）侏罗系（J）区域西北部有零星出露。该系缺失下统和上统，仅发育中统黑峰组。岩性为灰黄色厚层状含砾粗中粒砂岩，局部夹砾岩与紫红、淡绿色砂质泥岩。厚度为30254 m。与下伏三迭系呈不整合接触。（7）上第三系（N）厚度5268m。岩性以棕红色粘土、砂质粘土为主，底部为砾石，在武乡县村为厚层状灰绿、灰黑色粘土，粉砂与薄层泥岩互层，并夹油页岩。与下伏地层呈角度不整合接触。（8）第四系（Q）厚度0300m为棕黄

22、、淡黄色亚粘土，含砂质粘土，亚砂土夹钙质结核与近代冲积层砂、砾石与泥土组成。与下伏地层呈角度不整合接触。2. 井田地层本井田广为第四系黄土所覆盖，局部地带有二叠系地层零星出露，南部边缘地带有奥系地层出露。据以往和新近地质资料，本井田发育的较新地层有奥系、石炭系、二叠系、第四系等地层（见附图1），现由老到新叙述如下：（1）奥系中统上马家沟组O2s井田钻孔揭露最大厚度为99.27 m，岩性为深灰色巨厚层状石灰岩，浅灰色白云质灰岩、泥灰岩。局部夹石膏层。石灰岩呈豹皮状，含珠角石、腹足类，有孔虫等化石，分布于井田南部文王山北断层下。（2）奥系中统峰峰组O2f该组厚度为120m左右，岩性为浅灰、深灰色厚

23、层状石灰岩，灰色厚层状白云质灰岩，夹灰色中厚层状泥灰岩。与下伏地层呈整合接触。（3）石炭系中统组C2b该组厚度3.529.92m，平均8.5m。岩性以灰色块状铝土泥岩为主，局部发育灰白色中厚层状细粒石英砂岩，灰色砂质泥岩，底部为山西式铁矿层。有时见与不稳定的薄煤层或煤线。井田东南郭庄附近有出露。与下伏地层呈假整合接触。（4）系上统组C3t本组厚度89.2139m，平均厚度103m。是本区的主要含煤地层之一。岩性主要为灰、灰黑色石灰岩，灰、灰白色细粗粒石英砂岩，灰、灰黑色粉砂岩，砂质泥岩，泥岩，夹815层煤，其中可采煤层17层。泥岩多含铁质结核与植物化石碎片，致密坚硬；砂岩有时常相变为砂质泥岩与

24、泥岩。本组发育四层较稳定的石灰岩与一层局部发育不稳定的石灰岩，属典型的海陆交互相沉积，旋回结构明显，且岩性岩相较为复杂。与下伏地层呈整合接触。（5）二叠系下统山西组P1s本组厚度59.2085.85 m，平均厚度约70 m。是本区主要含煤地层，岩性主要为灰白、灰色中-细粒石英砂岩，灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩互层，含植物化石碎片，含煤14层。其中下部的3#煤层为主要可采煤层，平均厚度5.73m，底部以一层灰白色中厚层状细或中粒石英砂岩（K7）与组分界，为滨海三角洲沉积。与下伏地层呈整合接触。（6）二叠系下统下石盒子组P1x本组厚度83.46151.90 m，平均厚度约110 m。岩性变化较大，顶

25、部为紫红、紫灰色等杂色含鲕粒厚层状铝质泥岩，砂质泥岩。（俗称桃花泥岩）中，底部为灰白、灰色石英砂岩为主（K8）。岩层颜色由浅到深的变化反映气侯由温暖潮湿渐变为炎热干燥。为上三角洲平原冲积平原沉积。与下伏地层呈整合接触。（7）二叠系上统上石盒子组P2s本组厚度一般在300 m左右。岩性由紫红、紫灰等杂色泥岩或砂质泥岩与灰、灰白和黄绿色石英砂岩组成。为半干热气侯条件下，冲积平原沉积。与下伏地层呈整合接触。2.断层正断层：位于南峰沟，西村一线，全长约3 km，走向北50°东，倾向东南，倾角75°，落差一般为1260 m，南峰沟村以西逐渐减小。 1.2.2水文地质井田主要河流有浊漳

26、河西源和南源。西源由西而东流入矿区，而南源由西南汇入，并于矿区中部汇合。南、西二源汇合后，由南而北至襄垣城东流出矿区，总汇水面积约750 km2 。并在井田外两河上游分别建有漳泽水库和后湾水库。而区无大的地表水体。煤层露头附近有一条季节性河流淤泥河，自南而北流淌，一般流量为360 m3/h。另外，流经本井田的浊漳河南源，为一常年有水河流，其最高洪水位857.65 m（1953.6.15），最大流量224 m3/s，局部对煤层顶板含水层有明显的入渗补给。潞安矿区位于沁水煤盆地东翼、辛安泉流域补给区的西部边缘上，即该泉域若干个地下水迳流带的一个分支上，水文地质条件相对简单。这是由于该区奥灰被上覆地

27、层覆盖、补给条件差、迳流速度慢所造成的。五阳矿区位于潞安煤田东北部。北起西川正断层，南至文王山北正断层；东部以3# 煤露头为界，西部为一设定边界。区地层走向明显受褶曲控制，而地表水流向与地层走向基本垂直，故一般不利于地表水直接补给地下水。南、北边界断层造成五阳地块下降（形成地堑），导致煤层底板以下富水性较强的灰岩含水层与煤层顶板以上富水性较弱的砂岩含水层或煤层对接，而成为补给边界。另外，五阳矿区断裂构造比较发育，且伴随有主要沿天仓向斜轴部发育的陷落柱，无疑会导致本区水文地质条件的复杂化。1含水层根据含水层岩性、储水空间和水力性质，本矿区含水层自下而上可分为13个。（1）奥系中统灰岩含水层该层灰

28、岩为本区含煤地层的基底灰岩，主要由厚层状石灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩，平均厚度120 m。该含水层在矿区外文王山北断层以南有出露。岩溶、裂隙特别发育，其主要富水段见区域含水岩组中的奥系中统灰岩含水段。据注（抽）水试验，单位注（涌）水量0.023232.7 L/sm，渗透系数0.04843.68 m/d，富水性极不均一，水质类型为HCO3Ca型水。长观资料，1992年7月初水位标高+658.75+660.42 m，北高南低，基本与1991年一致，且小黄庄断层下盘奥灰岩溶较文王山北断层下盘发育。属富水性强的裂隙溶洞含水层，对突水淹井威胁最大。该含水层上距3# 煤层108.70198.92 m，平均

29、138.70 m。在隔水层的阻隔下，一般不会发生直接突水。但极有可能通过断层破碎带、陷落柱或封闭不良钻孔进入矿井。故该层水患应以防为主。（2）石炭系上统组K2石灰岩含水层该层为组底部灰岩，局部含燧石，层厚3.1117.66 m，平均7.72 m。溶洞裂隙发育，但多被方解石充填。平均下距15#煤层约3 m、15# 煤层约9.5 m，且是以上 煤层的直接顶板充水含水层。平均上距3# 煤层101.68m；平均下距奥灰29.84 m。单孔、单层注水试验，单位涌水量0.000550.00066 L/sm，渗透系数0.00540.653m/d；王庄井田16号和43号两钻孔抽水试验，单位注水量0.00050

30、.916 L/s m，渗透系数0.888 m/d。水质类型有HCO3K+Na型、HCO3ClK+Na型、HCO3ClK+NaCa型、ClSO4K+Na型。1992年7月水位标高+659.65+735.99 m；据井下放水钻孔水压折算，2000年水位标高+608.7+617.9 m。井下多处揭露，最大涌水量50.11 m3/h；测、放水钻孔最大涌水量33.0 m3/h。（3）石炭系上统组K3石灰岩含水层本层为组中下部一层薄中厚层状灰岩。层厚1.665.49 m，平均3.29 m。裂隙溶洞发育，含方解石小晶体与细脉。平均上距3# 煤层85.6 5 m。井下测压钻孔涌水量21.030.60 m3/h

31、。按井下测压钻孔水压折算，1997年元月14日水位标高+620.35 m，0.0260.201 L/sm。（4）石炭系上统组K4石灰岩含水层本层含水层为组中部灰岩。层厚2.105.57 m，平均4.26 m。中厚层状，含燧石，底部泥质含量高，节理发育，溶、裂隙多被方解石脉充填。平均上距3# 煤层71.09 m。1967年6月28日，东四石门溜煤眼，因放炮引起了该层突水，水量达482 m3/h，说明该含水层局部具有一定的富水性。K2、K3、K4灰岩含水层，沉积间距小于30 m、水位较接近，可作为一个含水岩组考虑。按突水系数0.6计算，3# 煤层至K4灰岩顶面间的隔水层所承受的水压为3.36 MP

32、a，均构不成3# 煤层底板直接充水含水层。（5）石炭系组K5灰岩含水层为组上部灰岩。厚0.006.65 m，平均2.56 m。薄至中厚层状，为隐晶质石灰岩，裂隙发育，但多被方解石充填。平均上距3# 煤层33.98 m。水IC3-1-5孔注水试验，单位涌水量0.000041 L/sm，水位标高+876.17m。井下放水钻孔涌水量6.09.0m3/h。水质类型为ClHCO3K+Na型和ClHCO3K+NaCa。据实际生产验证，该含水层对矿井充水无影响。以上所述的K2K5灰岩含水层所做的单层注水试验较少，水文地质参数不能确切代表其真实情况。根据K2K5或K3K5灰岩含水层所做的混合注水试验，单位注水

33、量0.00001816.41 L/sm，一般小于0.1L/sm，渗透系数0.000022270.60 m/d。说明K2K5灰岩含水层局部富水性极强，在今后生产中应加强防犯。但从相距分别为1650m、1160 m的水C3-1-3与水C3-1-2、水C3-1-1与水C3-1-1水位差70.84m、29.19 m来看，其水力联系较差。K5灰岩含水层与3# 煤层之间有一层富水性极弱，甚至为隔水层的砂、泥岩互层段，该段可有效阻隔其下部灰岩水进入矿井。按突水系数0.50.6计算，该段可承受的水压为0.951.14 MPa。（6）二叠系下统山西组K7砂岩含水层该含水层位于山西组底部。厚1630 m，平均27

34、.20 m。以中细粒砂岩为主，局部为砂质泥岩与粉砂岩，裂隙较发育，但多被方解石填充。单位涌水量0.0714 L/sm，渗透系数0.132 m/d。属富水性极弱的裂隙含水层。它是3# 煤层底板直接充水含水层。因其富水性极弱，可认为对矿井充水无影响。（7）二叠系下统山西组3# 煤层顶板S4砂岩含水层该含水层位于山西组中下部，是 3# 煤层老顶。厚2.2128.43 m，平均15.01m。裂隙发育，部分被方解石脉充填，局部相变为砂岩与砂质泥岩或砂质泥岩与泥岩互层。下距3# 煤层013 m，浅部可接受大气降水和河流渗透补给。单位涌水量0.0714 L/sm，渗透系数0.132 m/d，水位标高+865

35、.53 m，局部富水性好。整体属富水性弱的裂隙含水层。（8）二叠系下统下石盒子组底部K8砂岩含水层该含水层位于下石盒子组底部，是下石盒子组与山西组分界砂岩。厚3.7026.75 m，平均11.95 m。以中粒砂岩为主，中部夹薄层砂质泥岩。平均下距3# 煤层36.76 m。属富水性弱的裂隙含水层。S4砂岩和K8砂岩含水层可直接接受地表水补给，水位标高达+856 m，且均处在3# 煤层顶板冒落裂隙带之，均为3# 煤层直接充水含水层。由于砂岩裂隙的渗透性较弱（K=0.132 m/d），故对矿井充水影响较小。（9）二叠系下统下石盒子组下部砂岩含水层该含水层位于下石盒子组下部。厚1.8527.16 m，

36、平均11.68 m。以中粒砂岩为主，底部与中上部含砾，中上部夹薄层泥岩。平均下距3# 煤层62.86 m。属富水性弱的裂隙含水层。对3# 煤层开采有一定影响。（10）二叠系上统上石盒子组底部分界砂岩含水层该含水层位于上石盒子组底部，是区上、下石盒子组分界标志。厚5.3524.70 m，平均12.47 m。以中粒砂岩为主，颗粒具有上粗下细之特征，中部夹薄层砂质泥岩。平均下距3# 煤层146.76 m。属富水性相对较强的裂隙含水层。对3# 煤层没有影响。（11）二叠系上统上石盒子组下部砂岩含水层该含水层位于上石盒子组下部。厚1.018.3 m，平均12.4 m。为灰白色砂岩，钙质胶结，底部含砾。属

37、富水性弱的裂隙含水层。（12）基岩风化带裂隙含水层该含水层位于各种基岩的顶部，风化带裂隙厚度3540 m。裂隙带多以开口状出现，且多被泥质充填。根据常村矿井资料，裂隙带多由破碎的泥岩、砂岩组成，单位涌水量仅为0.0460.086 L/sm。属富水性弱的裂隙含水层。 （13）第四系孔隙潜水含水层该含水层主要由第四系中的砂与砾石组成，厚零至数十米，其厚度和富水性因地而异。单位涌水量0.31 L/sm，渗透系数1.1110.85 m/d。一般在古河床或河流阶地附近，厚度大、富水性强，水位标高受季节变化影响。为富水性中等的孔隙潜水含水层。它是当地农村生活和灌溉用水的主要水源。2. 隔水层根据岩性特征，

38、井田主要隔水层自上而下有：石炭系中统组铝土质泥岩和上统组底部砂泥岩段隔水层、石炭系中统组中段砂泥岩隔水层和3# 煤层底板隔水层等。（1）石炭系中统组铝土质泥岩和上统组底部砂泥岩段隔水层层段厚11.2573.37 m，平均28.78 m，厚度变化较大。主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、薄层砂岩和铝土泥岩组成，底部为鲕状铝土泥岩与山西式铁矿。可有效阻隔中奥统马家沟组灰岩水向上的垂直补给。（2）石炭系中统组中段砂泥岩隔水层位于K4与K5灰岩之间。层间距3545 m，由泥岩、砂质泥岩、砂岩组成。可有效地阻隔上、下灰岩水的联系。（3）其它隔水层井田含水层与含水层之间，一般被互层状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩夹薄层

39、砂岩相隔，其厚度不等。这些组合岩层可有效隔断含水层之间的水力联系。从以上各含水层的水位标高看，在无导水构造影响时，以上隔水层均有良好的隔水性能。根据综上所述主采矿井涌水量一般为230250 m3/h，最大288.33 m3/h，平均涌水量为 240 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 煤层1. 含煤性井田的煤层主要分布在二叠系下统的山西组和石炭系上统组。共含煤13层，包括可采煤层2层，总厚度18 m，含煤系数8.17 %；其中，3#、15#煤层为采矿证批准开采的煤层，本次均对其储量进行了估算，平均总厚度15 m，可采含煤系数5.07%。煤层倾角3.0°12.8°，平均倾角

40、6°。各煤层层位与特征见表1-2。2. 可采煤层分述如下：（1）3#煤层：位于山西组中下部，厚度1.5212.80 m，平均厚度10 m，最薄点位于井中东部，全区总体上稳定，无明显变化趋势，风化带可见最小煤厚为0.22 m。含夹矸02层，夹矸厚度最大0.10 m，最小0.01 ，平均0.06 m，纯煤厚度5.69 m。夹矸岩性多为炭质泥岩，少数为泥岩。煤层顶板岩性为泥岩、砂质泥岩，局部为细砂岩。底板岩性为黑色泥岩、粉砂岩。属结构简单。该煤层全区稳定可采且厚度大，为本井田正在开采煤层，因此对该煤层的控制研究程度均很高。据上分析,确定3#煤层为稳定型。（2）15#煤层：位于组下部，上距K

41、2灰岩10 左右，厚度1.26.5 m，平均5 m,较稳定。含夹矸03层，厚度0.050.20 m平均厚度0.15 ，局部呈透镜状厚度近0.47 m。夹矸岩性多为炭质泥岩，顶底板岩性为泥岩、砂质泥岩。煤层层位稳定，全区可采，该煤层的控制与研究程度均较高。其余6#、8#、9#、11#、12#、14#煤层在全井田属局部和偶尔可采。根据现行煤、泥炭地质勘查规与有关规定,均属不可采煤层。表1-2 各地层层位与特征表 地层单位煤层编号厚度(M)层间距(M)发育程度可采性稳定性开采状况层位厚度山西组P1s1#局部局部不稳定不稳定8.862#偶尔不可采不稳定不稳定18.273#全区可采稳定稳定主采26.20

42、太原组C3t6#局部局部稳定不稳定5.438#局部偶尔不稳定不稳定10.379#局部局部不稳定不稳定9.3310#局部局部不稳定不稳定12.2611#局部偶尔较稳定不稳定3.8012#局部局部稳定不稳定7.6014#局部局部稳定不稳定26.5015#全区可采稳定较稳定主采3. 煤层对比井田含煤地层沉积稳定，岩性组合与地球物理性质具有一定的规律，标志层、煤层本身特征明显。各煤层对比主要是采用标志层法，其次利用煤层与围岩的物理差异与层间距作为辅助依据。主要标志层有：K2、K3、K4、K5石灰岩，K6石灰岩（燧石层），K7砂岩，3#煤层，K8砂岩，其中，K6、K7、K8砂岩作为辅助查标志层参与煤层对

43、比。主要标志层特征见表42：现将本井田煤层对比（参见表2-1）简述如下：1#煤层：位于山西组顶部，层位不稳定，下距3#煤33m左右，上距K8砂岩4m左右。对比程度可靠。2#煤层：位于山西组上部，层位不稳定，下距3#煤约16m左右，上距K8砂岩20m左右。3#煤层：位于山西组中下部，厚度大且层位稳定。物性反映明显，一般呈高电阻，低密度，低伽玛。本身为良好的对比标志层。上距K8砂岩约36m左右。下距K5石灰岩约33m左右。对比程度可靠。6#煤层：位于K5灰岩之上，K6燧石层之下，层位稳定，下距K5石灰岩6m左右。对比程度可靠。8#煤层：直接伏于K5石灰岩下，层位不稳定，对比程度可靠。9#煤层：位于

44、K5、K4石灰岩之间，层位不稳定。上距K5石灰岩11m左右，下距K4石灰岩26m左右，对比程度可靠。10#煤层：位于K5、K4石灰岩之间，层位不稳定，上距K5石灰岩30m左右，下距K4石灰岩7m左右。11#煤层：位于K4、K3石灰岩之间，层位较稳定，上距K4石灰岩6m左右。对比程度稳定可靠。12#煤层：直接伏于K3石灰岩之上，层位稳定，对比程度可靠。14#煤层：直接伏于K2石灰岩之下，层位稳定，对比程度可靠。15#煤层：位于K2石灰岩之下，层位稳定，上距K2石灰岩13m左右，对比程度可靠。本次煤层编号主要参照最新勘探成果和五阳井田补充勘探地质报告等资料，采用统一的煤层与标志层编号。煤层对比存在

45、的问题： 由于历次勘探的程度、技术方法与施工单位等不同，造成地层分界的高低不同，地层成份、结构、构造描述不规，给本次煤岩对比带来一定困难和误差。 组底部与组分界砂岩（k1），岩性不稳定，对比时一般以15#煤下约一个沉积旋回终了为界，旋回特征不明显的以铝土泥岩顶为界。各主要标准层特征如表1-3。1.3.2 煤质1.煤的物理性质3#煤：为黑色，细中条带状结构，层状构造，条痕色为黑色，强玻璃光泽，裂隙较发育，呈阶梯状或贝壳状断口，以亮煤为主，暗煤次之，夹少量镜煤与丝炭条带。经取样测试3#煤视相对密度为1.351.41；散密度为849950 kg/m3；安息角为37.237.3度；摩檫角为2024&#

46、176;。15#煤层：为黑色，细中条带状结构, 层状构造，条痕色为黑色，金刚光泽，裂隙发育，呈阶梯状或参差状断口，以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带和丝炭透镜体，含黄铁矿结核。经取样测试15#煤视相对密度为1.40和1.42。3煤的化学性质（1）.水分（Mad）各煤层原、浮煤水分变化不大，各煤层原、浮煤水分分析见表1-4。 （2）.灰分（Ad）3#煤层原煤灰分较稳定，一般在1316%，仅少数点>20%； 15#煤层原煤灰分变化在7.6135.28%，各煤层原、浮煤灰分分析见表1-4。依据GB/T15224.1-2004煤炭质量分级（灰分）标准，各煤层灰分分级：3# 煤层属低灰煤；15#煤层

47、属中灰煤。各煤层煤灰分变化示意图1.2。煤层经浮选后灰分下降幅度较大，3#、15#煤层降灰率分别为38%和53%。（3）挥发分（Vdaf）五阳煤矿各煤层挥发分产率Vdaf在15 %左右，在垂向上随着煤层埋藏深度的增加，挥发分产率逐渐降低。挥发分分析见表1-5。（4）硫分（St,d）各煤层硫分化验结果见图1.3。依化验数据分析3#煤层原煤全硫含量0.5%，15#煤原煤全硫含量变化较大0.526.51%。依据GB/T15224.2-2004煤炭质量分级（硫分）标准，用实测各煤层发热量数据折算干燥基全硫，结果见表1-4。依据该标准进行煤的硫分分级：3#煤属特低硫煤； 15#煤属中硫煤。各煤层硫分变化

48、示意图1.3。形态硫仅五-194孔15#煤层有化验资料，形态硫中以硫铁矿硫含量为主，占77%，有机硫含量次之，占22%，硫酸盐硫含量很少，仅为1%。山西组3#煤层全硫含量低于组15#煤层，15#煤层全硫经洗选后硫含量均有较大幅度降低，脱硫率分别44%。因此，在对本区组中高硫煤的开采过程中，采取适宜的脱硫方法将提高组煤层的利用价值，同时也能带来更加可观的社会效益和经济效益。（5）发热量（Qgr,v,d）影响煤的发热量主要是水分和灰分。各煤层原、浮煤高位发热量达29.97MJ/Kg以上，依据GB/T15224.3-2004煤炭质量分级（发热量）标准，对各煤层发热量进行分级：3#、15-1#和15-

49、3#煤层均属特高热值煤。结果见表4-4。洗选后各煤层发热量有不同程度的增高，如图1.4所示。 （6）元素分析煤中的碳、氢元素是煤质分析的基本指标。各煤层元素中以碳元素（Cdaf）为主，占91%以上，次为氢（Hdaf）元素，占4%左右，氮元素（Ndaf）和氧+硫元素（Odaf +St,daf）为少量。各煤层的浮煤元素分析见表1-4。表1-3 主要标志层特征表地层单位标志层代号岩性厚度(M)层间距(M)发育程度稳定性备注P1xK8中粒砂岩全区较稳定36.69P1s3#煤层全区稳定23.10K7细中粒砂岩全区较稳定0太原组C3tK6石灰岩偶尔不稳定6.025K5石灰岩局部较稳定34.55K4石灰岩全

50、区稳定10.28K3石灰岩全区稳定12.64K2石灰岩全区稳定6.2315#煤层全区稳定表1-4各煤层煤质分析统计结果表 煤层原 煤浮 煤质量分级水 Mad (%)灰分Ad(%)发热Qgr,v,d（MJ/kg）水分Mad(%)灰分Ad(%)发热量Qgr,v,d（MJ/kg）灰分发热量3#0.191.410.80(59)9.1828.0214.92(59)26.9933.3930.71(28)0.242.420.90(46)6.2314.479.25(61)28.8833.4831.99(14)低灰煤特高热值煤15#0.106.651.09(56)7.6135.2822.11(67)23.623

51、5.6030.32(20)0.305.741.13(41)4.6720.7010.41(41)32.0633.2032.63(2)中灰煤特高热值煤图1.2各煤层灰分变化示意图图1.3各煤层硫分变化示意图1.3.3 煤层顶、底板五阳矿区目前主采煤层为3# 煤层。原矿区加上南峰扩大区，总面积约48km2。从钻孔柱状统计看，3# 煤层顶板可大致分为：伪顶、直接顶与老顶，局部直接顶与老顶合并；而直接底和老底稳定，只局部发育有伪底。该井田顶、底板为一套砂岩、泥岩与砂质泥岩互层岩性。3# 煤层顶板初次来压步距1617 m、周期来压布距810 m。图1.4 各煤层发热量示意图3# 煤层泥岩顶板的平均单向抗压

52、强度为38.651.9 MPa，细粒砂岩顶板的平均单向抗压强度为57.074.1 MPa；而3#煤层泥岩底板的平均单向抗压强度为30.656.4 MPa，平均单向抗拉强度为2.23 MPa；砂质泥岩底板的平均单向抗压强度为38.9 MPa；细粒砂岩底板的平均单向抗压强度为57.668.2 MPa，平均单向抗拉强度为2.522.56 MPa。1.3.4 瓦斯1. 影响煤层瓦斯赋存的主要地质因素区影响煤层瓦斯赋存的主要地质因素如下：（1）、煤层围岩封闭性能： 3#煤层顶板多为泥岩，部分为砂质泥岩。泥岩或砂质泥岩透气性较差，对煤层瓦斯的封闭能力较强，并构成对煤层瓦斯的有效封盖，以利于煤层中瓦斯的保存

53、和集聚，致使煤层瓦斯含量增大。（2）、构造对瓦斯的影响：断层对瓦斯的赋存也有一定的影响，区小黄庄和家庄正断层属性断层，其节理有利于瓦斯气体的逸散，因此，断层附近煤层瓦斯含量较低。（3）、落陷柱对瓦斯的影响：天仓向斜轴两侧附近有部分岩溶落陷柱，这些落陷柱在形成过程中，其周围的煤、岩层因柱体向下塌陷，周围产生大量的性节理，而有利于煤层中瓦斯向外运移排放，因而落陷柱周围瓦斯含量降低。2.瓦斯涌出量3#煤层瓦斯绝对涌出量为14.1821.61 m3/min，平均涌出量为15.66 m3/min；相对涌出量为0.31.35 m3/t,平均涌出量为0.8 m3/t。属于低瓦斯矿井。瓦斯含量变化随着煤层埋藏深度的增大，瓦斯含量也增大。1.3.5 煤尘与煤的自然3#煤层煤尘具无爆炸性，属不自燃煤层，但局部可能会产生自燃。15# 煤层属不易自燃煤层，但局部可能产生自燃。2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田境界划分的原则在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田围划分为井田的原则有：（1）井田的储量，煤层赋存情况与开采条件要与矿井生产能力相适应；（2）保证井田有合理尺寸；（3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；（4）合理规划矿井开采围，处理好相邻矿井间的关系。2.1.2 井田