内容讲义课件zdy

1、目录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 地理位置、交通情况11.1.2 地形气候21.1.3 周边矿井开采情况31.1.4 矿区水文情况31.2 井田地质特征41.2.1 井田地形41.2.2 井田地层41.2.3 井田地质构造51.2.4 井田水文地质71.3 煤层特征81.3.1 煤层在含煤地层中的分布81.3.2 可采煤层81.3.3 煤的特征92 井田境界和储量132.1 井田境界132.2 矿井工业储量132.3 矿井可采储量152.3.1 安全煤柱留设原则152.3.2 矿井保护煤柱煤损量162.3.3 矿井设计储量173 矿井工作制度、设计生产能服务

2、年限183.1 矿井工作制度183.2 矿井设计生产能服务年限183.2.1 确定依据183.2.2 矿井设计生产能力183.2.3 矿井服务年限183.2.4 核算矿井第一水平服务年限184 井田开拓204.1 井田开拓的基本问题204.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标204.1.2 工业场地的位置234.1.3 开采水平的确定及带区划分234.1.4 开拓巷道234.1.5 开采顺序234.1.6 开拓方案比较234.2 矿井基本巷道304.2.1 井筒304.2.2 井底车场及硐室334.2.3 开拓巷道375 准备方式带区准备方式395.1 煤层地质特征395.1.1 采区位置3

3、95.1.2 采层特征395.1.3 煤层顶底板岩石构造情况395.1.4 水文地质395.1.5 主要地质构造405.2 采区巷道布置及生产系统405.2.1 带区准备方式的确定405.2.2 带区巷道布置405.2.3 带区生产系统405.2.4 带区内巷道掘进方法415.2.5 带区生产能采出率415.2.6 带区车场的形式435.2.7 带区车场的调车方式435.2.8 带区主要硐室布置436 采煤方法456.1 采煤工艺方式456.1.1 带层特征及地质条件456.1.2 确定采煤工艺方式456.1.3 回采工作面参数466.1.4 回采工作面破煤、方式466.1.5 回采工作面支护

4、方式496.1.6 端头支护及超前支护方式516.1.7 各工艺过程注意事项526.1.8 回采工作面正规循环作业546.2 回采巷道布置576.2.1 回采巷道布置方式576.2.2 回采巷道参数577 井下. 607.1 概述607.1.1 矿井设计生产能工作制度607.1.2 煤层及煤质607.1.37.1.4 矿井7.2 带区距离和辅助设计60系统60设备选择617.2.1 设备选型原则：617.2.2 带区7.3 大巷设备选型及能力验算61设备选637.3.17.3.2 辅助大巷设备选择63大巷设备选择638 矿井提升658.1 矿井提升概述658.2 主井提升658.2.1 箕斗6

5、58.2.2 提升机658.2.3 钢丝绳技术特征668.2.4 提升能力验算668.3 副井提升689 矿井通风及安全709.1 矿井地质、开拓、开采概况709.1.1 矿井地质概况709.1.2 开拓方式709.1.3 开采方法709.1.4 变电所、充电硐室、库709.1.5 工作制、人数719.2 矿井通9.2.1 矿井通的确定71的基本要求719.2.2 矿井通风方式的选择719.2.3 矿井通风方法的选择729.2.4 带区通的要求739.2.5 带区通风方式的确定739.3 矿井计算749.3.1 通风容易时期和通风时期采煤方案的确定749.3.2 各用. 74点的用和矿用9.3

6、.3分配799.4 矿井阻力计算809.4.1 计算原则809.4.2 矿井最大阻力路线809.4.3 矿井通风阻力计算819.4.4 矿井通风总阻力839.4.5 总等积孔839.5 选择矿井通风设备849.5.1 选择主要通风机849.5.2 电选型869.6 安全灾害的预防措施879.6.1 预防瓦斯和煤尘的措施879.6.2 预防井下火灾的措施879.6.3 防水措施8810 设计矿井基本技术指标89参考文献90专题部分大采高综采技术研究92引言921 国内外研究现状931.1 国外现状931.2 国内现状931.3 大采高综采技术发展趋势942 大采高支架稳定性问题提出942. 1

7、大采高稳定性事故分类952.2 影响大采离支架稳定性的主要因素及研究方法953 大采高支架横向稳定性力学模型及条件963.1 支架翻到力学模型963.2 单架自由状态翻到特征973.3 多架翻到特征1033.4 支架受侧向力与单架支架情况下支架翻倒特征比较1054 结论105参考文献107翻译部分INVESTIGATIONS OF WATER INRUSHES FROM AQUIFERS UNDER COAL SEAMS（JINCAI ZHANG）1091 INTRODUCTION1092 DETERMINATION OF THE WATER-CONDUCTING FAILURE ZONE I

8、N THE SEAM FLOOR1113EMPIRICAL PREDICTION OF THE DEPTH OF THE WATER-CONDUCTING FAILURE ZONE1154S116REFERENCES117煤层下含水层突水机理研究1181 引言1182 煤层底板下水承压失效区的测定1193 结论123致谢126一般部分中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 1 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置、交通情况淄博矿业公司煤矿位于济宁煤田西北部，行政区划属济宁市任城区二十里铺镇及长沟镇管辖。淄博矿业公司煤矿采矿证(证号为3700000420299)批

9、准的矿井范围，共由 14 个拐点圈定（见表 1.1），极值地理坐标为东经116°2830"116°3230"，北纬 35°2930"35°3230"，南北长 44.5km，东西宽 46km，面积为 20.8863k ，开采上、下限标高-200-900m。表 1.1矿区拐点坐标一览表煤矿中心距济宁市 14km，105 国道(北京-珠海)从本矿井东 1.97km 处通过，327国道(一级公路)从矿区南部横贯东西，兖州、济宁、邹城的公路已成环形，并与 104 国道相连，公路极为便利(见图 1.1)。连接京沪、京九两大南北

10、铁路干线的新(乡)菏(泽)兖(州)石(臼港)铁路，从本矿井南部通过，设有济宁、孙氏店及兖州西站。由济宁市东行30km 至兖州，与京沪铁路相接，与京广铁路相连。济北矿区铁路109km 至菏泽站与京九铁路相接，菏泽至新乡 190km线从本矿井东南部通过，从兖州西站接轨，煤炭铁路外运十分方便。著名的京杭大运河由北流宁市重要的水上要道，6080m，平均水深 2m ,全年除一、二月份因水浅不能通航外，其余时间均可通航。根据水利交通部门2500 万t。，京杭运河将建成为南北水上的主要航道。经疏通后年通过能力为点 号坐标（54c 坐标系）坐标（80 坐标系）XYXY139302402045560039301

11、94.0039455545.3323930555204546053930509.0039454550.3333931250204532503931203.9939453195.3343932350204525003932303.9839452445.3353933300204530003933253.9839452945.3263934625204554753934578.9939455420.3173935225204554503945178.9939455395.3083935375204577403935329.0039457685.3093933240204578753933194.0

12、139457820.31103932850204584253932804.0139458370.31113932000204584233931954.0139458368.31123932000204590563931954.0239459001.31133931500204591253931454.0239459070.31143930645204568123930599.0139456757.32中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 2 页图 1-1交通位置图1.1.2 地形气候本井田内为冲积、湖积平原，地形平坦，地势呈东北略高，西南稍低，地面标+37.04+41.28m，平均高程为

13、+38.00m，自然地形坡度为 0.7。本矿区气候温和，属温带季风区海洋大陆性气候。据济宁气象站 1959 年 1 月到 2010年 12 月的观测资料：气温平均气温 13.5，月平均最高气温 34.3（1957 年 7 月），日最高气温 41.6（1960 年 6 月 21 日），月平均最低气温9.8（1963 年 1 月），日最低气温19.4(1964年 2 月 18 日)，多年来最低平均气温月为 1 月，平均最高气温月为 7 月。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 3 页降水量：年平均降水量 688.86mm，年最大降水量为 1186.0mm(1964 年)，年最小降水量为 34

14、7.90mm(1988 年)，日最大降水量 177.1mm(1965 年 7 月 9 日)，降水多集中于每年的7、8 月份。一般春季雨量少， 时有春旱。年平均蒸发量 1751.7mm， 年最大蒸发量2228.2mm(1960 年)，年最低蒸发量 1493.0mm(1984 年)。由于有第四系粘土阻隔，大气降水对矿井开采基本无影响。风向、积雪厚度及冻土深度：春夏两季多东南风，冬季多西北风，最大风力大于8 级，平均风速为 2.3ms。1.1.3 周边矿井开采情况最大积雪厚度 0.15m，最大冻土深度 0.31m。本矿南为济宁矿业运河煤矿，东邻煤矿。具置见下图。1、运河煤矿位于山东省济宁市西北郊的南

15、张镇境内，其行政区划属山东省济宁市任城区，距济宁市约 7.5km；主井井口坐标经距 3928684，纬距 39455705，副井井口坐标经距 3928619，纬距 39455838，开采上下限：-200m 至-1000m 标高，面积为 12.4018k ；设计能力 60 万 t/a，2006 年核定生产能力 140 万 t/a，设计服务年限 56.8a；采用立方式，主采煤层为 3 煤层，目前已形成开采 3 煤层的两个水平，即-490m 水平和-725m 水平，-490m 水平已布置两个采区，即首采9 采区，-725m 水平已布置三个采区，分别为 8采区、6 采5 采区；矿井正常涌水量为 91m

16、³/h，矿井最大涌水量为 173m³/h；矿井历年瓦斯等级鉴定结果为低瓦斯矿井；3 层煤煤尘指数为 34%，有强性；3 煤层有自燃发火倾向，发火期一般为3-6煤矿以F11 断层（落差65400m，）。运河煤矿与相隔，在边界线的两侧各留设了 20m 的保护煤柱，对本矿安全生产无威胁。图 1-2邻区矿井图1.1.4 矿区水文情况中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 4 页井田内河流稀少，水系不甚发育，仅有排涝的沟渠。矿井以西有京杭大运河，汛期有的最高洪水位标+36.67m，最大流量为 626m³s（1964 年 9 月 6 日），枯水季节河水减少甚至断流。京杭大

17、运河在该矿井西南 4km 处注入南阳湖。南阳湖有历史+40m，高于区内地表水最高湖水位标+36.86m（1957 年 7 月 15 日）。矿井井口标体历史最高洪水位。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地形本区地层区划属华北地层地层分区济宁地层小区。本区除东北部有寒武系和奥陶系出露外，其余均被第四系覆盖。第四系之下发育侏罗系、二叠系和石炭系。系、泥盆系和三叠系等。1.2.2 井田地层志留本矿井地层由老到新发育有中、下奥，中石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组、下石盒子组，上二叠统上石盒子组，上侏罗统蒙阴组及第四系。属全隐蔽的华北型石炭二叠纪煤田，煤系以中奥如下：1、奥陶系中、下统(O1

18、-2)为基底，现将矿区内地层及其特征自下而上分述据邻区钻孔地层总厚 800m 左右，本区最厚度 155.53m，主要岩性为灰及棕灰色厚层状石灰岩、豹皮灰岩，夹多层白云质灰岩、白云岩及薄层泥岩，岩溶较发育， 区主要含水层。2、中石炭统本溪组(C2b)厚 20.0053.45m，平均 35.01m，主要由紫红色、灰绿色泥岩，粉砂岩和薄层石灰岩组成，偶见 19 煤层。含石灰岩四层（十二、十三、十四、十五灰）。底部常为一层灰紫、紫红等杂色铝铁质泥岩（山西式铁矿层），与下3、上石炭统太原组(C3t)、下奥为假整合接触。全矿井普遍发育，有剥蚀现象，有闪长岩侵入体。正常厚度 133.25225.37m，平均

19、172.43m，矿井主要含煤地层之一。由灰灰黑色粉砂岩、泥岩、浅灰色中、细砂岩、石灰岩及煤层组成。含石灰岩 12 层，其中三、十下灰厚度大且稳定；五、七、八灰较稳定， 其他石灰岩局部发育，有相变现象。含煤 22 层，其中 16、17 煤层为较稳定煤层，全矿井大部分可采；6、15 上煤层为部分可采煤层，并有沉缺现象。本组地层为典型的海陆交互相沉积， 旋回明显，粒度韵律清楚，主采煤层、标志层层位稳定，易于对比。以十二灰顶界组底界并与下层呈整合接触。4、下二叠统山西组(P1s)正常厚度 53.7992.80m，平均 72.20m，是本区主要含煤地层，有剥蚀现象，有闪长岩侵入本组。主要由浅灰、灰白色中

20、、细粒砂岩及黑色粉砂岩、泥岩和煤层组成，砂岩含量较高。上部以泥岩、粉砂岩为主,夹薄层砂岩。中下部以砂岩为主,夹泥岩、粉砂岩薄层及煤层，砂岩含量较高。斜层理发育，含海绿石。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 5 页底部泥质含量增多，砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，且细砂岩中见有粉砂岩泥岩包裹体。波状及浑浊状层理发育，见底栖动物通道，为一良好标志，与下伏太原组顶部的黑色海相泥岩、泥质粉砂岩为连续沉积。本组内含煤 5 层,分别为 1、2（2 上、2 下）、3 上、3，其中 3 煤层厚度大，储量丰富，为本区主采煤层。本区为从海陆交互相向陆相发展的过渡相沉积，与下伏太原组为整合接触。5、下二叠统下石盒子

21、组(P1x)厚度 11.6085.00m，平均 53.37m，由、紫灰、灰等杂色泥岩、粉砂岩及灰绿色砂岩组成。属温湿、干热过渡条件下的内陆河湖相沉积，中下部所夹细、中粒砂岩不甚稳定，常相变为粉砂岩、泥岩。与下伏山西组地层呈整合接触。6、上二叠统上石盒子组(P2s)最大残留厚度 273.70m，平均 122.57m，矿井中部保留较厚。主要由灰、灰绿色中、细砂岩和 、灰紫等杂色泥岩与粉砂岩组成， 近底部发育有一层铝土岩，俗称“B 层铝土岩”，厚 05.87m，平均 2.00m，是较好的标志层。其下发育有一层中细粒砂岩，以此砂岩作为上、下石盒子组的分界。本组属干热条件下的河湖相沉积。7、上侏罗统蒙阴

22、组(J3m)本组地层钻孔最大残厚 594.59m，主要分布在矿井的南部，以 N3-1 号孔为中心，向周围变薄。分上下两个亚组。上亚组主要由灰、深灰至灰绿色粉、细砂岩组成，夹泥岩和泥质条带。下亚组主要为一套紫灰色、暗紫色和砖红色中、细砂岩，夹粉砂岩和泥岩，在 N4-1、N4-5，地层中，上部有一岩浆岩（辉长岩类）侵入体，呈岩床状，钻孔厚度分别为 0.40m、2.10m。本组地层底部多有紫红色砂砾岩，与下8、第四系(Q)层呈角度不整合接触，易于区分。厚 19.70129.90m,平均 88.35m。中部厚,向四周变薄。由粘土、钙质粘土、砂质粘土、砂及砂砾层组成，分为上、中、下三段。本系属河湖相沉积

23、与下1.2.3 井田地质构造层呈角度不整合接触。本矿井位于济宁煤田(东区)北部。构造发育受东西南北向区域构造。早期主要为北东北东东向褶曲，因受南北向断层影响，发生扭曲，被改造为北东东东西向褶曲,形态已整。晚期主要表现为南北向褶曲。全矿井明显表现为一近南北向的向斜褶曲，褶曲翼部倾角较陡,轴部较缓,因受南北向、近东西北东向三组断层的切割，被分解为几个地块,形态整。区内断裂构造主要发育近南北向断层，北西向断层数量较少，落差小，延展短。(图 3.2矿井构造示意图)。（一）褶曲矿井整体上为一构造盆地 ，四周高、中间低，由于断层切割，形态已整。地层倾角西部较缓，一般为 415°；东部较陡，大多

24、10°以上，局部地段大于 30°。该区由于受多期构造运动的影响，形成了一系列的不同级别、不同方向的褶曲。主要褶曲为南张向斜、东部的 N6-9 向斜及西部的 S8-1 向斜、向斜、向斜；其次有向斜、钱东南背斜、西背斜。现分述如下:海西向斜及中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 6 页1、南张向斜：位于本区中部，贯穿本矿井。轴部位于 N4-1、N5-11、N6-5、N8-5、N10-1 孔一线，轴向近南北，大体与 F3 断层平行。倾伏，延伸长约 5km。倾角较缓，一般为 615°，东翼较陡，一般为 1032°。因受多次构造运动影响及断层切割，褶曲形态整

25、。该褶曲由矿井多条巷道、测线及钻孔，已经查明。2、N6-9 向斜：位于矿井东南部，轴向北东 65°北西 70°。轴部位于 N6-9 孔、N6-7、N6-6 号孔一线，倾伏，延伸长约 3km，两翼基本呈单斜形态。轴部及北翼地层倾角较缓，一般为 615°；西部较陡，局部>30°；南翼 1525°。西部为 F4 及 F5 断层切割，中部为 F27、F29 等断层切割，东部则主要受 F7 断层切割，形态已整。该褶曲由 125×125测线和钻孔及井下多条巷道，已经查明。3、S8-1 向斜：位于矿井西部，轴向北西 6570m。轴部位于N8-

26、1、N8-2、S8-1 号孔一线，倾伏，延伸长约 2km。北翼地层倾角 515°，南翼较缓一般 310°。东部为F2 断层切割。该褶曲由测线和钻孔，已经查明。4、向斜：位于井田西部村东南侧，作为该区的构造主体，和向斜了全区完整的向斜构造。轴部位于 N8-1、N8-2、S8-1 号孔一线，其轴线基本呈近东西转北西方向，轴长 950m，向斜两翼基本对称，倾角 4°22°，向斜轴线中部倾角较陡，幅度 70 m 左右，最大宽度为 350m，为一倾伏的向斜，该向斜北方向消失于 SF20断层的北部附近。东部为F2 断层切割。已经查明。5、向斜：位于井田西部，轴线基本

27、呈北西方向，轴长为 800m 左右。向斜两翼基本对称，一般倾角为 6°，幅度 50 m 左右，最大宽度为 400m，为一南倾伏的向斜。该向斜6、南方向消失于SF20 断层附近。三维，基本查明。向斜：位于井田西南部，轴线呈北西方向，轴长为 500 m 左右，幅度 45m 左右，最大宽度为 250m 左右，倾角为 3°9°，为一，基本查明。南倾伏的不对称向斜。三维7、幅度约 15 明。8、西向斜：位于井田西南部边缘，轴线大体上呈北西西方向延伸，长度约 320m，m 左右，向斜东北翼倾角较陡为 20°，属于对称向斜。三维，基本查西背斜：位于井田西南部，轴线大体

28、上呈北西转西方向，长度约 600m，幅度约 60 m 左右，背斜以SF10 为界，以西倾角较陡为 17°，以东倾角较缓为 6°，为一南倾伏背斜。三维，基本查明。9、东南背斜：位于东南处。F8 断层从其翼部穿过，背斜为北西向，区内轴长约 625m。两翼倾角不对称，翼缓倾角 5°左右，陡倾角 21°左右。轴部倾角小于 5°。三维（二）断层（1）F3 正断层，基本查明。位于矿井中西部，在 N5-12、N6-3、N7-1、N10-1 钻孔一线，区内延展长度 4.50km，NENNE，倾向 SESEE，倾角 5070°，落差 060m。有 16

29、 条二维线。以南属查明断层； 步断层。（2）F3 支正断层以北至 3 煤层露头线属基本查明断层；3 煤层露头线以北为初中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 7 页位于矿井中西部，N7-1、N9-5 钻孔东侧，NENNE，倾向 SESEE，倾角 7073°，最大落差 073m，区内延展长度 1.50km，130 轨道上山1 次，3 条线二维线，三维。N7-1 钻孔以北 500m 范围内属查明，北部基本查明。本矿井褶曲构造、断层构造，对采煤和采区布置的影响均较小，综合确定本矿井地质构造复杂程度为中等复杂。1.2.4 井田水文地质矿井所在区域：东起峄山断层，西至嘉祥断层，凫山断层，北

30、至郓城断层。东西宽 4258km，南北长 4755km，面积约 2500k 。峄山断层为正断层，东升西降，落差15002500m，区域内奥陶系灰岩与区域外前震旦系变质岩对接；凫山断层为正断层,北升南降，落差>2000m，区域内奥灰与区域外上侏罗系地层在深部接触；嘉祥断层为正断层，西升东降，落差 700m1000m。区域内奥陶系灰岩与区域外寒武系及其下部变质岩系对接；其东部的济宁断层为东升西降的正断层，落差>100 m，与嘉祥断层组成隔水地堑，在地堑较深处的 T1-4 号灰群孔抽水，水质属 SO4·Ca 型，矿化度 2.972g/L，高于济宁断层以东相应部位的指标，证明济宁

31、断层两侧的奥灰水水力不密切；郓城断层为正断层，南升北降，落差 300500m，区域内奥陶系与区外二迭系地层接触，侧向补给不良。孙氏店断层将本区域分割为东西两部分，其西为济宁地堑，地堑内为济宁煤田。其东又分为三部分：中部为兖州煤田；南部为水源地，奥灰的涌水量>10L/s.m，属级富水区；北部为兖西水源地，奥灰的涌水量为 110L/s.m。属级富水区。水源地南部有寒武系及奥陶系灰岩出露，面积约 200k 。兖西水源地内，在磁阳山有奥陶系灰岩出露，面积仅约 0.5k ，露头区接受大气降水补给。除此以外，全部被第四系覆盖。以看出，区域内奥灰受断层，以断层与周围不透水地层相接触，侧向补给、排泄不良

32、。但在石灰岩中的断层带和构造裂隙，易受水溶蚀而形成含水带，因而还不能排除边界断层具有垂向补给的可能性。区域内地表水系发育，南四湖大部分在区内，泗河自东北南流入南阳湖。地层，全区第四系厚度变化较大，从 0338.76m，大范围内东北薄、第四系属冲积、西南厚。第四系按其富水性、沉积物特征的不同可分为上、中、下三组。第四系特征：一是厚度大，含水层和隔水层大多相间沉积；二是第四系沉积所处的冲积、扇部位不同而富水性有差异。济宁煤田处于泗河冲积、扇前沿，第四系总厚度加厚，但砂层粒度较细，含水层变少而隔水层增多，第四系下组砂砾层富水性中等，砂砾层下有较稳定的厚层粘土及石膏粘土，了砂砾层与基岩接触，使之与基岩

33、含水层水力不密切。兖州煤田处于泗河冲积扇轴部，粒度较粗，含水层相对增多，第四系下组砂砾层为水层并与基岩大面积接触，有条件补给基岩水，使第四系下组水与基岩水有较好的水力。、区域范围内奥陶系石灰岩具有排泄区。露型、覆盖型、埋藏型，形成了不同的补给、奥灰水补给区可分 露补给区及第四系覆盖补给区两部分。 露补给区主要分布在凫山寒武系、奥陶系灰岩及北部磁阳山奥陶系灰岩出露区，在此范围内接受大气降水补给。凫山 露区面积广，补给水顺岩层倾斜方向向北运动形成水区。覆盖补给区主要在水源地、兖西水源地。奥陶系石灰岩大面积直接被第四系覆盖，水由东北流南，于济宁二号煤矿以东 4-1 号孔接受第四系孔隙水下渗补给。奥灰

34、中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 8 页以南， 露补给宁煤田处于奥灰覆盖补给区奥灰岩溶水南北合流，形成带，泄向湖区。济水带，济宁三号煤矿奥灰岩溶水位曾高出地面并有自喷孔，。南阳湖附近奥灰露头边缘为泄水区，而且在两城附近出现奥灰埋分布于兖州煤田、济宁煤田，其特点是深埋于石炭二迭系之下，不具备接受大气降水、地表水、第四系孔隙水补给条件。兖州煤田之下绝大部分属级（涌水量 0.11.0L/s.m）富水性含水层区，局部为级（涌水量 1.010.0L/s.m）强极强富水性含水层区。济宁煤田之下大部分是级（涌水量<0.1L/s.m）弱富水性含水层区，济宁三号煤矿南部、许厂煤矿为级中等富水性含

35、水层区，岱庄煤矿北部为级水性含水层区。煤矿位于区域水文地质单元的西北部，奥灰属级中等富水性含水层区。全矿井的涌水量为上组煤和下组煤矿井涌水量之和。即：本矿井正常涌水量为99.19+262.82=362.01m³/h，最大涌水量为 118.3+305.38=423.68m³/h。1.3 煤层特征本矿井含煤地层为下二叠统山西组、石炭系上统太原组和中统本溪组。其中本溪组仅局部赋存薄煤层，无可采价值，故不详述。山西组和太原组为主要含煤地层，平均总厚 244.63m。共含煤层 27 层,平均总厚 12.95m，含煤系数为 5.6，可采煤层 3、16、17，平均总厚 9.50m；其中以

36、 3 煤层最厚，最大厚度 9.61m，全区平均 5.10m， 的 55，是本矿井的主采煤层。1.3.1 煤层在含煤地层中的分布本矿井下二叠统山西组含煤 5 层，即 1、2(2 上、2 下)、3 上、3 煤层。太原组含煤 22 层, 即 4、5、6、7、8 上、8 下、9、10 上、10 中、10 下、11、12 上、12 中、12 下、14、15 上、15 下、16、17、18 上、18 中、18 下煤层。其中 3、16、17 煤层全区大部分可采，按煤层在含煤地层中的位置，可采煤层分成上、下两组。上组煤为 3 煤层，下组煤为 16、17 煤层。各煤层的厚度、结构、稳定性及间距变化情况见可采煤层

37、 情况一览表(表 4.1)及可采煤层一览表(表 4.2)。另外 2、6、和 15 上煤层在区内有部分可采点，但分布面积较小，均不足其赋存煤层总厚面积的 1/3，故作为不可采煤层，不参加储量估算。表 1.2可采煤层情况一览表1.3.2 可采煤层本矿井含可采煤层共 3 层，现分述如下：（1）3 煤层煤层名称穿过钻孔个数可采点不可采点断缺断薄天然焦吞蚀点断层煤风化可采性指数可采不可采370418545160.870.90110.86中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 9 页为矿井主要可采煤层，位于山西组中下部，上距 2 煤层 9.8340.60m,平均 22.18m，下距太原组海相泥岩 4.

38、1722.06m,平均 11.43m；下距 16 煤层 110.70189.10m,平均156.84m；煤层厚度 0.577.61m,平均 5.10m；可采性指数 0.87,变异系数 26.04%，属较稳定煤层。煤层中一般不含夹石,个别见 12 层夹石, 岩性为泥岩或粉砂岩,煤层结构简单。顶板主要为粉砂岩、泥岩,少数为中、细砂岩,底板主要为泥岩,粉砂岩,少数为粉、细砂岩互层。（2）16 煤层位于太原组下部，十下灰为其直接顶板,下距 17 煤层 6.5313.32m,平均 10.29m；煤层厚度 0.004.14m，平均 3.10m，可采性指数 0.90,变异系数 28.86%，属较稳定煤层。一

39、般含一层夹石，少数含 2 层夹石，夹石岩性多为炭质砂岩，炭质粉砂岩，少数为泥岩， 煤层结构简单顶板主要为石灰岩，偶有泥岩、炭质泥岩伪顶，底板主要为泥岩，粉砂岩， 少数为细砂岩。（3）17 煤层位于太原组下部，距太原组底界 8.6318.20m，平均 13.15m。煤层厚度 0.003.51m，平均 2.99m，可采性指数 0.86,变异系数 14.16%，属稳定较稳定煤层。部分含一层夹石，夹石多为泥岩、炭质泥岩，少数为粉砂岩，煤层结构简单。矿井北部 N10-1、N10-2、N9-6 三孔受断层影响，造成局部不可采，可采面积约13.91k ，可采范围内平均厚度1.00m。顶板主要为石灰岩、泥岩、

40、粉砂岩，底板主要为泥岩。表 1.3可采煤层特征一览表1.3.3 煤的特征1、煤的物理性质本矿井各可采煤层均为黑色、黑褐、褐黑条痕色的软硬煤层。煤的硬度(坚固性系数)平均 0.87，山西组煤层硬于太原组煤层，煤的最大硬度达 1.40(3 煤层)，天然度 1.53。3、16 煤层宏观组分多以、暗煤为主，夹少量镜煤条带及丝炭；17 煤层以亮煤为主,次为暗煤,夹少量镜煤、丝炭条带。山西组煤丝炭含量比太原组煤多，以线理状分布于煤层中。类型以半亮型煤为主, 次为半暗型煤。中宽条带状结构。各煤层显微组分及镜煤反射率见表 4.4。在有机显微组分中，凝胶化组分平均占 69%,山西组煤层名称煤层夹石全区厚度(m)

41、 最小最大平均(点数)结构稳定性变 异系数（%）可采性指数间距(m) 最小最大平均(点数)层数主要岩性30577.615.10(51)简单较稳定26.040.87110.70189.10156.84(23)0-2泥 岩粉砂岩160.004.143.10(61)简单较稳定28.860.900-2炭质细砂 岩粉砂岩6.5313.3210.29(56)170.003.512.99(60)简单稳定 较稳定14.160.860-1泥 岩炭质泥岩中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 10 页煤层凝胶化组分含量低于太原组煤层；丝炭化组分则相反；稳定组分山西组煤层略高于太原组煤层，各煤层都不同程度地含有

42、少量腐泥基质条带。无机组分以粘土矿物为主，粘土类山西组煤层高于太原组煤层，占总量的 5185%，其次为碳酸盐、氧化物和硫化物。本矿井镜煤最大反射率变化在 0.6153.775区间,各煤层变质程度属阶段的低,但均以阶段的气煤、气肥煤为主。由于岩浆的侵入,使局部煤层煤由低变质阶段烟煤变质为中、质阶段的焦煤、贫煤、无烟煤,甚至天然焦。表 1.4各煤层主要物性特征表2、煤的工业分析指标及其变化规律（1） 灰分：各煤层原煤灰分平均值均属低中灰，3 煤层变化于低中灰中灰之间；16 、 17 煤层变化于低灰中灰之间，原煤灰分的变化范围 7.1327.84%。3、16、17 煤层均以低中灰为主，3 煤层北部天

43、然焦区为中灰、中高灰；16 煤层在北部及西北部有中灰零星分布；17 煤层东北部及 N5-3、N6-1 孔周围为中灰；16、17 煤层有特低灰零星分布。-1.4 密度级浮煤灰分 3 煤层为低灰，16、17 煤层为特低灰，变化范围 2.1414.90%，浮煤回收率变化在 5077%之间。用洗选的方法脱除煤中矿物杂质，以降低灰分的效果较明显。（2） 挥发分：各煤层浮煤挥发分产率(Vdaf)平均值均大于 35%,为高挥发分煤。山西组煤层的浮煤挥发分产率比太原组煤层相对低4.86%。太原组煤层煤化程度相对山西组煤层略高。（3） 发热量：山西组煤层原煤分析基弹筒发热量平均为 27.71MJ/kg,变化于

44、22.26 29.64MJ/kg 之间,太原组煤层平均值均大于 28.18MJ/kg；恒容干基低位发热量为 22.4630.76MJ/kg，各煤层均属中高热值特高热值煤，发热量高低与灰分值呈反比关系。（4）硫分：3 煤层原煤硫分均小于 1.0,为特低低硫煤，且以硫化物硫为主,次为有机硫。西北部硫分偏低，为特低硫，东南部、南部大面积为低硫。16、17 煤层硫分变化于中高硫高硫之间，平均为高硫煤。太原组煤层原煤硫分以硫化物硫为主，次为有机硫； 而浮煤硫分则以有机硫为主，次为硫化物硫。本区太原组煤层有机硫含量相对较高，由于有机硫的增大，给煤的洗选带来较大。硫化物硫在洗选过程中有较好的脱硫效果。各煤层

45、的全硫、硫化物硫，有机硫脱硫系数。3、煤的灰成分及其特征3 号煤的灰成分主要以酸性的二氧化硅、三氧化二铝为主，这两种成分占煤灰的 76 以上，16 煤层的灰成分也以酸性的二氧化硅、三氧化二铝为主，其次为碱性的三氧化二铁、氧化钙、氧化镁等成分。17 煤层酸性、碱性成分相差不大。山西组煤层的灰熔融性(ST)均大于 1250,为难熔灰分；太原组煤层灰熔融性(ST)平均值小于 1250,为以低熔为项目煤层光泽硬 度真密度视密度断口裂隙3油脂0.811.401.01(9)1.421.661.47(17)1.301.531.38（23)阶梯状参差状较发育16沥青0.280.830.66(4)1.381.4

46、91.43(8)1.281.421.36（14)阶梯状参差状发 育17油脂0.480.860.67(2)1.371.541.44(8)1.261.431.34（16)阶梯状参差状发 育中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 11 页主的低灰分。根据煤灰成分计算，结污指数各煤层均低，结渣指数山西组煤层低，太原组煤层严重。4、煤的结焦性：山西组煤层粘结指数(GR.I)为 4782，胶质层厚度(Ymm)为 12.515.5mm，膨胀度(b%)为2324%，自由膨胀序数(CSN)为 35.2，指数为 6574。太原组的气肥煤、气煤的上述指标均比山西组煤层高。从上述各煤层的粘结性指标和的半焦产率、焦

47、渣特征等指标都显示出各煤层具有良好的结焦性能。率、干馏根据邻区岱庄煤矿利用煤样进行的炼焦试验，结果表明所得焦块外观均为银灰色，结焦良好，3 上、3 煤层的焦块较致密，裂纹较少，16、17 煤层的焦块上部有蜂焦。3上、3 煤层炼得的焦炭质量比 16、17 煤层炼得的焦炭质量好，是 16、17 煤层的焦炭由于惰性成分含量有少量的蜂焦，在转鼓中易屑， 16、17 煤层的焦炭有部分蜂不足所致。另外 3 上、3 煤层稳定组分较高也是焦炭好的一个5、煤的分类：。煤的工业分类：按中国煤炭分类标准(GB/T57512009)划分,以浮煤挥发分产率(900Vdaf%)和粘结指数(GR.I)为主要分类指标,胶质层

48、厚度(Ymm)膨胀度(b%)为辅助指标,本区煤类划分结果为:3 煤层主要为气煤,个别点为 1/3 焦煤、弱粘煤、无烟煤、天然焦;太原组煤层主要为气肥煤和气煤。个别点为 1/3 焦煤、弱粘煤、贫煤、无烟煤、天然焦。3 煤层除 8 线以北被岩浆岩吞蚀,出现小片天然焦区，依次为无烟煤、焦煤、1/3 焦煤区,南部大面积为气煤。16 煤层受F7 断层以东岩浆岩影响，使其东部出现天然焦区,依次为无烟煤、贫煤、1/3 焦煤区,17 煤层使其东南部同样出现天然焦区及小面积无烟煤区，16、17 煤层除北部及南部小面积为气煤外,其余大面积均为气肥煤。根据煤类、灰分和硫分标准差进行衡量,各煤层均属煤质变化大的煤层。

49、表 1.5煤质变化程度一览表6、煤的工业用途评价：根据本矿井上述煤质特征，对煤的工业用途做如下评述。（1）炼焦用煤山西组煤层以气煤(QM45)为主，灰、等有害组分低，结焦性能好，率较高，通过洗选可以生产多种级别的冶炼用炼焦浮煤，配以其它煤类炼焦效果更好。太原组煤层为气肥煤(QF46)、气煤(QM45)，特低灰，特低磷，唯硫含量高，但结焦性能比山西组。矿井生产开采时，若上、下组煤按比例配采，混合(洗选)使用，不仅可煤层项 目31617煤 类QM、1/3JM、RN、WYQM、QF、1/3JM、RN、PM、WYQM、QF、WY标准差Ad (%)1.935.055.71St,d (%)0.161.19

50、0.81变化程度大大大中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 12 页以降低煤的硫分，而且还可以降低煤的灰分，增强粘结性，使之符合炼(冶金)焦用煤要求。另外，采用“缚硫焦”工艺，太原组煤层浮煤也可以炼制冶金焦的要求。（2）动力用煤各煤层的挥发分、发热量、灰分、硫分等指标均符合火力发电厂固态除渣煤粉锅炉用煤要求，太原组煤层由于煤的灰熔融性(ST)<1350，结渣性较强，灰粘度较大，必须和灰熔融性高的煤掺混或和低发热量煤掺混(使Qnet,v,ar12.54MJ/kg)，才能使之符合煤粉锅炉用煤要求。（3）气化、液化用煤3 煤层对反应性试验温度在 900950时分解率均小于 60。为中等结

51、渣、中等粘结性煤；太原组煤层为渣、强粘结性煤，因此，不宜于固定层和沸腾层煤气发生炉用煤。粉煤悬浮床气化炉对煤质要求不严，特别是太原组高硫、低熔点、强粘结气煤、气肥煤，均可适用于K-T 炉气化用煤的要求。各煤层焦油产率虽然大于 7，但由于粘结性强(Y 值>9mm)，热稳定性差(济宁煤田三号煤矿资料)，因此不符合干馏法炼油的要求。但太原组煤层碳氢比<16，Vdaf>35，Ad<5，浮煤可考虑用氢化法提炼焦油。太原组煤层具有较高的有机硫，有利于液化反应，从组分看，气煤、气肥煤多含有最易液化的树皮类稳定组分，可大大提高液化效果，因此各煤层大都符合液化用煤工业要求。中国矿业大学

52、2012 届本科生毕业设计第 13 页2 井田境界和储量2.1 井田境界井田东西平均长 4.1km，南北宽 3km，面积约为 12km²，开采上、下限标高-230-720m。井田内煤层倾角为 3°21°。倾斜长度最大 3125m 最小 3016m 平均 3066m。2.2 矿井工业储量井田主采煤层为 3#、16#、17#煤。由于 3#、16#、17#煤的煤层产状大致相同，对于地质储量的计算，3#、16#、17#煤均采用地质块段法进行计算。计算地质储量时，主要是根据煤层倾角大体一致的原则将整个井田划分为 4 个储量块，并分别加以标号、计算。煤层储量块段的划分如图2-2 所示图 2-1各块段的储量可按下式计算：煤层储量块段划分Zi = Si Mii式中Zi各块段储量，万t； Si各块段的煤层面积，m²； Mi各块段煤层的厚度，m；i 各块段煤的容重，3#煤层取值 1.47 t/m³，16#煤层取值 1.43 t/ m³，17#煤层取值 1.44 t/ m³。下表列出两煤层个储量块段的具体计算数值：中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 1