凉水井煤矿40 Mta新井设计大断面煤巷支护技术研究与应用

1、摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分是凉水井煤矿4.0 Mt/a新井设计。全篇共分为十个部分：矿区概况与井田地质特征、井田境界和储量、矿井工作制度和设计生产能力及服务年限、井田开拓、准备方式采区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风及安全和矿井基本技术经济指标。凉水井煤矿位于陕西省榆林市，矿井总面积约为68.08 km2，井田走向长平均约6.84 km，倾向长平均约9.81 km。本设计主采煤层为4-2、5-2、5-3煤，平均厚度为3 m、2.4 m、2.78 m，煤层赋存稳定，为缓倾斜煤层，倾角03，平均1。井田内工业储量为579.01 Mt，可采储量为

2、440.33 Mt。矿井正常涌水量120 m3/h，最大涌水量400 m3/h；矿井绝对瓦斯涌出量为8.18 m3/min，属于低瓦斯矿井，不易自燃，煤尘有爆炸危险。凉水井矿设计年生产能力为4.0 Mt/a，服务年限为78.6年。矿井开拓方式为斜井双水平开拓。设计首采区采用盘区准备方式，工作面长度240 m，采用走向长壁综合机械化采煤方法，矿井年工作日为330 d，工作制度为“四六制”。大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车运输。矿井通风方式为中央并列式。专题是大断面煤巷支护技术研究与应用。翻译部分英文原文题目是“Analysis on producemechanism and inf

3、luence factorof CO gas onthe coal exploitation working face”。关键词：斜井；盘区；综采；中央并列式；ABSTRACTThis design consists of three parts: the general part, the special part and the translated part.The general design is about a 4.0 Mt/a new underground mine design of Liangshuijing coal mine. It has ten chapters:

4、an outline of the mine and mine field geology; boundary and reserves; productive capacity, service life and working system of mine; development engineering of coalfield; the layout of mining area; the method used in coal mining; transportation of underground; mine lifting; mine ventilation and safet

5、y; the economic and technologic index of the mine.The Liangshuijing mine field lies in the yulin city of Shanxi province, the total area of the mine is 68.08 km2. Its about 6.84 km on the strike and 9.81 km on the dip. There is three minable coal seam: No.4-2,No.5-2 and No.5-3, and the average thick

6、ness of the seam is 3 m,2.4m and 2.78 m. They are stable and fluty inclined. The dip angle is from 0 degree to 3 degree, and is 1 degree on average. The normal flow of the mine is 120m3/h, and the maximum mine flow is 400 m3/h. The absolute gas emission rate of mine is 8.18 m3/min which belongs to l

7、ow gas mine. The seams dont have self-combustion tendency, and the coal dust has explosion hazard.The productive capacity of Liangshuiijng mine is 4.0 million tons per year, and its service life is 78.6 years. The development of the mine is inclined shaft development with two mining levels Designed

8、first mining district makes use of the method of the panel rise. The length of working face is 240 m, which uses fully-mechanized longwall mining method. The working system is “foure-six” which produces 330 d/a.Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, and the assistant tra

9、nsport use mine car. The type of mine ventilation system is central paralleling ventilation.The special part is a paper that Large section coal roadway supporting technology research and ApplicationTranslated part:the original english text of the title is “Analysis on producemechanism and influence

10、factorof CO gas onthe coal exploitation working face”.Keywords: inclined shaft; panel district; fully mechanized mining; central parallel目 录一般部分11 井田概况及地质特征21.1井田概况2交通位置2地形、地貌2河流2气象及地震2水源、电源与通讯2、矿区规划及井田内小煤矿开采情况4矿区经济状况51.2地质特征5地层及构造5煤层、煤质及煤的工艺性能6水文地质10矿井开采技术条件12其它有益矿产122 井田境界和储量142.1井田境界14井田境界14井田面积1

11、42.2 矿井工业储量142.2.1 井田勘探14矿井工业储量15矿井可采储量16工业广场煤柱173 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限183.1矿井工作制度183.2矿井设计生产能力、服务年限18校核煤层开采能力是否满足设计生产能力18校核各种辅助生产环节的能力18校核储量条件194 井田开拓204.1井田开拓的基本问题20井筒形式的确定20井筒位置的确定采（带）区划分22工业场地的位置22开采水平的确定及采盘区划分22矿井开拓方案比较234.2矿井基本巷道26井筒26开拓巷道26井底车场及硐室275 准备方式盘区巷道布置345.1煤层地质特征34盘区位置34盘区煤层特征34煤层顶底板岩石

12、构造情况34水文地质35地质构造35地表情况355.2盘区巷道布置及生产系统35盘区准备方式的确定35盘区巷道布置355.2.3盘区生产系统37盘区巷道掘进方法38盘区生产能力及采出率395.3盘区车场选型设计405.4巷道掘进40掘进工作面个数及掘进设备40巷道掘进进度指标40带区及工作面回采率41采掘比例关系41掘进率41矸石率416 采煤方法426.1采煤工艺方式42盘区煤层特征及地质条件42确定采煤工艺方式42回采工作面参数43采煤工作面破煤、装煤方式44采煤工作面支护方式45工作面端头支护及超前支护方式48各工艺过程注意事项49回采工作面正规循环作业516.2回采巷道布置52回采巷道

13、布置方式52回采巷道支护参数52回采巷道支护材料参数537 井下运输567.1概述56井下运输的原始条件和数据56井下运输系统56运输距离和货载量577.2盘区运输设备选择57井下运输设计规定57盘区运输设备的选择577.3大巷运输设备选择58主运输大巷设备选择58辅助运输大巷设备选择598 矿井提升638.1矿井提升概述638.2主副井提升63主井提升63副井提升设备选型649 矿井通风及安全689.1矿井概况、开拓方式及开采方法68矿井地质概况68开拓方式68开采方法68变电所、火药库68工作制、人数689.2矿井通风系统的确定69矿井通风系统的基本要求69矿井通风方式的选择69矿井通风方

14、法的选择70盘区通风系统的要求70工作面通风方式的选择719.3矿井风量计算71工作面所需风量的计算71备用面需风量的计算73掘进工作面需风量73硐室需风量73其它巷道所需风量73矿井总风量74风量分配749.4矿井阻力计算75计算原则75矿井最大阻力路线75计算矿井摩擦阻力和总阻力：759.5选择矿井通风设备80选择主要通风机81电动机选型839.6安全灾害的预防措施84预防瓦斯和煤尘爆炸的措施84预防井下火灾的措施84防水措施8510 设计矿井基本技术经济指标86参考文献87专题部分881 绪论891.1 问题的提出及研究意义891.2 国内外研究现状89国内外锚杆支护技术的发展和理论研究

15、现状89国内外煤巷综合掘进机械及锚杆支护装备的的研究现状912巷道断面形状及锚杆相关参数的确定942.1数值模拟方法及基本原理94数值模拟方法的特点94显式拉格朗日差分分析的基本原理942.2巷道断面形状的确定95数值模拟计算模型的建立952.3锚杆长度、间距的确定103计算模型的建立103模拟结果分析1032.4本章小结1053工程实例1063.1 工程概况1063.1.1 煤层赋存及构造1063.1.2 煤层顶底板1063.1.3 大采高综采面切巷概况1063.2 支护设计1063.2.1 支护特点1063.2.2 支护方案选择1063.3 支护设计1073.3.1 顶板支护1073.3.

16、2 巷帮支护1073.4 矿压监测1073.5结语1084结论109翻译部分111翻译原文112中文译文117致 谢120一 般 部 分1 井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1交通位置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。210国道西(安)包(头)段从矿区西侧通过，榆神府二级公路（204省道）和西(安)包(头)铁路并行从井田南缘的矿井工业场地南侧通过。矿井北至神木县城16 km、大柳塔镇76 km、包头304 km，东经神木到府谷90 km，南距榆林市94 km、西安市770 km。区内各县、乡之间均有公路相通，并与省内“

17、米”字型公路网相连，向省外辐射，与蒙西、晋北以及宁北地区形成四通八达的公路网。西(安)包(头)铁路神延段通过矿井南部，在本矿井附近分别设有锦界车站、凉水井车站，神（木）黄（骅）铁路线神朔段在神木北站与西包铁路接轨，矿井交通十分方便。榆林机场已开通榆林至西安、榆林至包头航线，航空运输快捷方便。矿井交通位置见图1-1。1.1.2地形、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，

18、标高+1326.40 m，最低处位于东南角碱房沟一带，标高+1100.00 m左右，最大高差226.40 m，一般标高+1220.00 m左右。1.1.3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528.75 L/S，西沟流量一般为256.80 L/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

19、冰冻期，冻土最大深度146 cm；最大积雪厚度12 cm；元月初至5月初为季风期，多为西北风，多年平均风速2.5 m/s，最大风速25 m/s，年平均气温8.5 ，极端最高气温38.9 ，极端最低气温28.5 ，年平均降雨量436.7 mm，且多集中于7、8、9三个月；年平均蒸发量1907.22122.7 mm，是降雨量的45倍。根据国家地震局和建设部2001年颁发的GB50011-2001建筑抗震设计规范规定，区内地震烈度为度，设计基本地震加速度值为0.05 g。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，在本区再未发生过4级以上地震。1.1.5水源、电源与通

20、讯西北电网330 kV供电线路已分别送至榆林和神木，榆林至神木、榆林至店塔镇的两条图1-1矿井交通位置图 110 kV电源线路已经建成使用。从榆林镇北台变电站出线的矿区110 kV供电专线已送至锦界，并已在锦界建成二座110/35 kV变电站，矿井电源可从锦界110/35 kV变电站接取。矿井永久水源为锦界水厂，其上级水源取自瑶镇水库蓄水，瑶镇水库已于2004年建成，从水库通往锦界水厂的供水管网也已建成投运，故矿井水源可靠。本区属榆林市电话网，矿井地面通讯经神木、锦界并入榆林市通讯网络与全国各地联系，矿井对外通讯方便。1.1.6、矿区规划及井田内小煤矿开采情况井田位于榆神矿区二期规划区东北部。

21、榆神矿区位于陕北侏罗纪煤田中部，东西长4368 km，南北宽2342 km，面积2625 km2，普查地质储量301.7亿吨，全区划分为一期规划区、二期规划区和深部扩大区三部分。我院一九九八年编制了陕西省榆神矿区一期规划区总体规划，该规划区沿神延铁路两侧共划分了大保当、曹家滩、金鸡滩、榆树湾、杭来湾、西湾等6对大型矿井，规划建设总规模55.0 Mt/a。二00二年二月编制了陕西省榆神矿区二期规划区总体规划，该规划区规划有锦界（10.0 Mt/a）、凉水井（4.0 Mt/a）两对大型矿井以及马王庙、香水河、大砭窑、梁家村等四对中、小型井田，总规模16.55Mt/a。国家计委分别于2000年和20

22、02年对上述两个总体规划进行了批复。其中批复的凉水井矿井生产能力为4.0 Mt/a。图1-2凉水井井田与邻近井田的关系西包铁路从榆神矿区中部通过，在矿区内长度约80 km，设有10个中间站或会让站。榆神矿区在锦界和牛家梁设有两个工业园区，矿区工业企业和生产生活设施、辅助企业均设在园区内，与本矿井的距离分别为10 km和61 km。凉水井井田与邻近井田关系见图1-2。矿区总体规划批准的原井田范围为73.18 km2，其内有合法开采的黄土庙、响水河、碱房沟、沙沟峁联办等4个小煤矿。黄土庙煤矿位于井田西部边界，采用竖井开采4-2煤层；响水河煤矿位于井田中南部边界，以一对斜井开采4-2煤层。碱房沟和沙

23、沟峁联办煤矿位于井田东南部边界，同样以一对斜井开采5-2煤层。这些小煤矿的年产量均在0.09 Mt以下，井下采用人工打眼放炮，房柱式开采，小四轮拖拉机运输，采用小水泵间断排水，生产条件简陋，部分小矿曾发生过冒顶事故。为确保矿井安全生产，2007年5月国土资源部国土资矿划字2007019号文对凉水井井田边界范围进行了调整，将井田边界附近上述4个小煤矿全部划出本井田开采范围，调整后的井田范围缩小至68.0868 km2，故重新划定后的井田范围内不再有小煤矿存在。1.1.7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

24、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地质特征1.2.1地层及构造1）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15 m的断层，本井田构造属简单类。邻近的锦界井田东部边界靠近凉水井田处通过地震勘探发现有F1、F2两条断层，断层落差分别为015 m、08 m，因此在生产过程中应引起注意。2）地层特征井田位于榆神矿区东部，是鄂尔多斯盆地的一部分，地层区划属华北

25、区陕甘宁盆地分区。本井田基本被第四系覆盖，仅在北部、东部沟谷中有基岩出露。根据地质填图成果及钻孔揭露，本井田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)，新近系上新统保德组(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

26、层理，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)180.10 m(P120)，平均142.68 m，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J105、J10

27、7钻孔一带仅存 m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54.06 m，据钻孔揭露，其厚度 m，平均厚度31.61 m。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10-30 cm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。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

28、不整合接触。(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34.78 m，据钻孔揭露，厚度060.00 m，平均厚度26.43 m。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35 cm，最大10 cm，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810 m，最大18 m；据钻孔揭露，厚度018.60 m，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、

29、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34 cm，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、粉沙，质地均一，分选性好，磨圆度较差，厚度030.76 m，平均厚度6.69 m。与下伏地层呈不整合接触。1.2.2煤层、煤质及煤的工艺性能1) 煤层 井田内含

30、煤地层为侏罗系中统延安组，厚77.97 m180.10 m，平均142.68 m，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。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11691195 m,煤层厚度3.00-3.34 m，平均3.15 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。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

31、-1煤层间距34.9943.00 m，平均37.77 m，最大埋深180 m,煤层底板标高11241156 m,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3.40m4.20 m，而在东部、南部及西南部煤层相对较薄。在东部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2.98 m，含夹矸0-3层，夹矸厚度0.06-0.75 m，一般0.20m左右，岩性多为泥岩和粉砂

32、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，煤类以长图1-3 地质综合柱状图 焰煤(CY41)为主，BN(31)次之，煤的硫分、灰分变化小，属稳定型煤层。4-3煤层: 位于延安组第二段中部，上距4-2号煤层间距17.3042.69 m,平均24.46 m，埋深126188 m,煤层底板标高11021124 m,在四卜树-孟家石庙以东不可采，以西可采，可采面积44.84 km2，占全区面积的61.3%。煤层厚度 m，平均1.02 m。一般不含夹矸，仅4个

33、点各有一层粉砂岩夹矸，夹矸厚度0.01-0.25 m。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，属较稳定煤层。4-4煤层: 位于延安组第二段中下部，上距4-3煤间距11.70-16.35 m，平均13.29 m,埋深100198 m,煤层底板标高10881105 m,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0.40-1.55 m

34、，平均厚度1.09 m。一般不含夹矸，仅L7号钻孔含1层泥岩夹矸，夹矸厚度5 m。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0.8014.25 m，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0.7525.30 m，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。5-2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20.6941.28 m，平均25.29 m

35、，最大埋深275 m,煤层底板标高10521088 m,除矿区东北角小范围自燃外，全区可采，可采面积67.77 km2，占全区面积的99.53%。在278L3号钻孔连线一带有一宽度为2.0 km、煤厚为1.30 m左右的薄煤带，以这个薄煤带向东、向西煤层逐渐变厚，变化范围为1.804.20 m，最厚处在P134号钻孔附近，煤厚为4.23 m。煤层厚度 m，平均厚度2.41 m。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 m，一般0.20 m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1.2025.30 m。煤层底

36、板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和中粒砂岩，厚度0.8015.54 m，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CY(41)为主，局部为不粘煤BN(31)，煤的硫分、灰分变化5-3煤层：为主采煤层，位于延安组第一段中下部，上距5-2 m，东北部间距变小，平均间距21.19 m，埋深225281 m,煤层底板标高10251077 m,可采面积43.10 km2，占矿区面积的63.29%。附5-3煤层等厚线图，见(图3-2-2)。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-

37、LK21-LK16-P120钻孔连线以东可采，其余地段不可采。煤层厚度0.30-7.35 m，平均厚度2.78 m。含夹矸0-3层，一般为1-2层，夹矸厚度 m，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。2) 煤质（1） 煤类据中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)，以浮煤干燥无

38、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3-5，透光率在9098%之间，属长焰煤范筹。井田内各煤层为长焰煤CY(41)和不粘煤BN(31)。表1-1 可采煤层特征表煤层编号煤层厚度(m)(最小-最大/平均)煤 层 结 构与下煤层间距(m)(最小-最大/平均)可采区域视密度(m/t3)3-13.00-3.343.15不含夹矸34.9943.0037.77局部可采1.294-20.30-4.202.98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。大部可采1.2917.3042.692

39、4.464-30.18-1.411.02一般不含夹矸，仅4个点各有1层夹矸，厚0.010.25m，岩性为粉砂岩。结构简单。大部可采1.2911.7016.3513.294-40.40-1.551.09一般不含夹矸，L7号钻孔含1层夹矸，厚0.140.25m，岩性为泥岩。结构简单。大部可采1.2820.6941.2825.295-21.00-4.232.41一般不含夹矸，仅西部P120及东部P134、L2等钻孔见到12层夹矸，厚0.050.50m，一般0.2m，岩性为粉砂岩。结构简单。全区可采1.292.5436.3021.195-30.30-7.352.78含03层夹矸，一般12层，厚0.07

40、0.45m，岩性为泥岩或粉砂岩。结构简单至较简单。大部可采1.30（2）煤质特征本井田主要为长焰煤和不粘煤，镜质组最大反射率为0.556-0.609%，属煤化阶段。煤的水分(Mad)为3.55-9.15%，灰分(Ad)平均值小于10%，属低灰；全硫(St.d)平均值小于0.4%，属特低硫；发热量（Qnet,d）平均值为Kg，属中高-高热值煤；抗碎强度高，化学反应性强，高热稳定性，煤中有害元素含量低，不具粘结性,较难磨,富油高油。3) 煤的工艺性能（1）煤的粘结性和结焦性各煤层浮煤粘结指数绝大多数为0，煤层原煤焦渣特征在24之间，区内各煤层均具有特低灰低灰、特低硫低硫、低特低磷，中高发热量、富油

41、、高挥发分产率等化学特性。各煤层均属低变质的长焰煤和不粘煤。各煤层均无粘结性或粘结性微弱，结焦性较差。（2） 灰熔性特征各煤层软化温度（ST）值变化在980-1500 之间，其综合平均值在1148-1393 之间。其中4-2、4-3、5-2、5-3号煤层综合平均值在11481230 之间，属低熔灰分煤。4-4煤层综合平均值为1393 ，属高熔灰分煤。（3） 可磨性各煤层可磨性指数变化在4373%之间，其综合平均值在5764%之间。表明可磨性指数较小，属较难磨煤。（4） 煤的低温干馏及焦油产率各煤层原煤焦油产率(Tar，d)：变化在7.715.8%之间，其综合平均值在10.212.3%之间，属富

42、高油煤。总之，本区煤质优良，是良好的动力、化工用煤。还可作为高炉喷吹用煤、碳化用煤、炼焦配煤、炼机焦用煤、气化用煤、固体热载干馏等用煤，经试验尤其适合作为直接液化用煤。1.2.3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。井田中部东西向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/s，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

43、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。（1） 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030.76 m，平均厚度6.69 m，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3.50 m，泉流量一般在0.140.325 L/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

44、，补给条件优越，富水性较好，厚度1.55.0 m，水位埋深0.29.0 m，泉流量一般0.089.375 L/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3.0018.60 m，平均厚度8.56 m，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，以分散下降泉直接或间接排泄出地表。沟谷水位埋深2.70 m，泉的流量南部0.145.618 L/

45、s，属弱到中等富水；北部泉流量较大（52号泉群）达32.22 L/s，属中等富水。松散沙层在先采地段为透水层，不含水，仅井田西北部Lk20号钻孔松散沙层抽水孔略有显示。（2） 中更新统离石组黄土与新近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4.5060.00 m，平均厚度26.43 m，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2.974.50 m，平均厚度31.61 m，是本区主要隔水层。（3） 基岩裂隙含水层 侏罗系中统直

46、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0.0402 L/sm，平均渗透系数0.142 m/d，富水性弱。 侏罗系中统延安组基岩裂隙承压含水层a) 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9.3781.81 m，平均厚度42.98 m，水位埋深沟谷区0.20

47、m，梁峁区48.0 m，单位涌水量0.003620.094 L/sm，富水性弱。b) 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，砂岩烧变后呈棕红色，以片状、块状等不规则条带状分布，泉流量0.221 L/s，水质属HCO3Ca、Mg型水，矿化度0.254 g/L，富水性弱。3) 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，在井田中部有东西向的分水岭，其北属麻家沟流域，地下水向东北迳流，其南属西沟流域，地下水向东南迳流，最终以下降泉的形式排泄于西沟或麻家塔沟的支沟中，与此同时，另一部分则被蒸发。侏罗系碎

48、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，被沟谷切割后，便以泉的形式泄出地表。4) 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0.0010.0094 L/sm，小于0.1 L/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。由于本井田煤层埋藏浅，基岩覆盖层薄。煤层开采后工作面的冒落带或裂隙带直接进入

49、沙层含水层，容易引起工作面溃水溃砂，造成工作面停产，因此在开采过程中，对回采工作面接近沟谷区域，应加强监测。提前做好准备，提高矿井排水能力。5) 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，2005年12月陕西省煤田地质局185队提出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327 m3/h，最大涌水量为510 m3/h。1.2.4矿井开采技术条件1) 煤层顶、底板岩性 3-1煤层：顶板岩性以粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩为主，厚度0.6016.90 m，底板为粉砂岩、泥岩，厚度0.644

50、.90 m。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0.5526.72 m，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0.5124.03 m，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：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1.2025.30 m。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

51、度0.8015.54 m，偶见泥岩底板。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。2) 瓦斯 通过对4-2、4-3、4-4、5-2、5-3煤层21个瓦斯样品进行测试分析，井田各煤层自然瓦斯以N2为主，CO2次之，CH4少量甚至微弱，根据邻近小煤矿调查，各矿瓦斯含量微弱；本区瓦斯分带属CO2-N2带，故本矿井为低瓦斯矿井。3) 煤尘通过对17个样品测试结果表明：本区各煤层火焰长度均大于400 mm，岩粉添加量大于50%，煤尘爆炸指数远大于10%，各煤层均具有煤尘爆炸危险性。4) 煤的

52、自燃 判断：还原样燃点最高温度374 ，氧化程度达87，还原样燃点最低温度258 ，氧化程度达50，各煤层均为自燃煤层。5) 地温钻孔简易测温结果表明，钻孔孔底最高温度14.3 （LK5），地温梯度2.9 /100 m，因此，本井田属地温正常区，也无地热危害。1.2.5其它有益矿产根据凉水井井田勘探地质报告，各煤层及其顶、底板和夹矸中仅个别点镓（Ga）含量达到工业品位(30ug/g)外，其余微量元素锗（Ge）、铀（U）、钒（V）、钍（Th）均未达到工业品位，故本井田内没有其它值得开采的有益矿产。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田境界矿区总体规划批准的原井田范围为73.18 km2，

53、其内有合法开采的黄土庙、响水河、碱房沟、沙沟峁联办等4个小煤矿。黄土庙煤矿位于井田西部边界，采用竖井开采4-2煤层；响水河煤矿位于井田中南部边界，以一对斜井开采4-2煤层。碱房沟和沙沟峁联办煤矿位于井田东南部边界，同样以一对斜井开采5-2煤层。这些小煤矿的年产量均在0.09 Mt以下，井下采用人工打眼放炮，房柱式开采，小四轮拖拉机运输，采用小水泵间断排水，生产条件简陋，部分小矿曾发生过冒顶事故。井田面积2007年5月国土资源部国土资矿划字2007019号文对凉水井井田边界范围进行了调整，将原井田内的小煤矿全部划出本井田。调整后的井田面积约为68.0868 km2。本次设计以国土资源部批复的井田

54、边界为准。2.2 矿井工业储量 井田勘探1) .工程测量勘控点在井田已有国家三角点和详查勘查时建立的E级GPS点等基础上发展。钻孔、物探点、地质点、水文点、小煤矿井口、工程地质点等测量时其发展次数不得超过3次。勘控点高程用等外水准或三角高程测量方法测定。2) 地质、水文地质(含工程、环境地质要素)填图1:10000地质、水文地质(含工程、环境地质要素)填图以井田边界为界，面积76 km2；配合槽探实测地层剖面；对河流及具代表性的水井、水泉、矿井水等进行长观；采集有代表性的全分析水样，实测并调查小煤矿；。3) 钻探工程根据区内地质条件并结合以往各勘查阶段地质成果，本次南北向布设勘探线3条，使井田

55、探明的资源量区勘探线距达1000 m。勘探线上共布设钻孔22个，其中探煤孔19个，探煤兼水文孔3个。为验证磁法勘探成果，在九定敖包、凸扫沟布设火境孔两对共4个。在井田西部Z1、Z2、Z3地震折射测线上布设新生界水文地质调查孔6个。基岩风化裂隙水是煤层直接充水含水层，本着一孔多用的原则，在探明的资源量区选择LK5、LK9钻孔作为水文孔对4-2煤层以上基岩段和LK5孔4-2至5-3煤之间基岩段进行抽水试验；选择LK9、LK18钻孔对松散层进行抽水试验，共计抽水试验5层次。对LK2、LK3、LK4、LK5、LK10、LK17钻孔进行工程地质编录。4) 地球物理测井工作依据为煤田地球物理测井规范(DZ/T008093)，本次对32个钻孔均进行地球物理测井，探煤孔及探煤兼水文孔进行声速测井，LK5、LK9、LK18孔进行水文测井及简易测温。5) 地震勘探根据井田浅层、深层地质条件，本次共布设南北向地震反射测线5条(L1、L