1、1摘要本设计所选题目为同晟达煤业10煤层60万T/A初步设计，根据同晟达煤业提供的跃进煤矿的井田概况和地质资料。井田概况包括井田境界；地表的交通位置以及自然地理水源、电源的供应情况。地质特征资料包括地层；地质构造；煤层及煤质；煤层顶底板情况及煤层的瓦斯、煤尘、没的自燃性；以及矿井的水文地质情况。此次设计的目的是运用自考阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专业范围的某一课题进行较深入的研究，以培养和提高学生学习分析和解决实际问题的能力，是学员走上工作岗位前进行的一次综合性能力训练，也是对一个未来采矿工程高级工程技术人才的基本训练。设计时应以当前煤矿开采发展的趋势和方向，结合本煤
2、矿的特征以综合机械化大采高开采为首选采煤方法。并合理的布置开拓巷道的工作面，以简化采煤生产系统，提高煤炭的利用率。该矿井的设计生产能力为60万T/A，就一个开采水平，采用后退式开采一次采全高，采用完全垮落法管理顶板。综合机械化开采。设计过程中我们对矿井的各个系统又有了一次比较全面的认识和了解，同时在老师的辅导和帮助下也解决了一些实际问题。使我们在掌握专业知识的同时也提高了自己以后在现实工作岗位上的能力。关键词顶板管理；采煤方法；地质灾害采矿班学生王槐山2013年11月20日2第一章井田概况和井田地质特征第一节井田概况一、矿区地理位置及交通条件同晟达煤矿整合区位于临汾市乡宁县台头镇松卜岭及曲里村
3、一带，行政区划隶属乡宁县台头镇管辖。地理位置为吕梁山南端东麓，临汾盆地西缘。其地理坐标为北纬360254“360425“；东经1100620“1100819“根据晋煤重组办发【2009】85号关于临汾市乡宁县煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复，划定整合煤矿范围由16个拐点坐标依次相连圈定，地下开采2号10号煤层。开采深度为124999米至98499米。整合范围平面呈不规则多边形，南北宽约220KM，东西长约450KM，面积64801KM2，地理坐标位于北纬360254“360425“和东经1100620“1100819“之间。详见山西省国土资源厅提供的同晟达煤业有限公司拐点坐标一览表111
4、。同晟达煤业有限公司整合煤矿拐点坐标一览表序号北京54座标与西安80坐标纵坐标54XM横坐标54YM纵坐标80XM横坐标80YM13993800001950800000399375081195079306823993800001950870000399375082195086306833993000001950870000399295081195086306943993000001951000000399295082195099307053992250001951050000399220081195104307163991868001951229700399181882195122277373
5、991909001951230700399185982195122377383991896001951236400399184682195122947393991857001951235600399180782195124307310399182500195125000039917758219512430731139912500019512500003991200811951243073123991250001951200000399120081195119307313399100000195120000039909508119511930731439910000019510500003990
6、950801951043072153991500001950888000399145080195088107016399150000195080000039914507919507930693同晟达煤矿交通现状以公路为主，井田向东北约2KM的土石公路可达乡（宁）临（汾）干线公路，往东50KM沿临乡公路可达南同蒲铁路临汾火车站，同时可达大（同）运（城）高速公路及霍（县）候（马）一级公路。往南沿临乡公路可达乡宁县城及河津火车站。交通条件较为便利。（详见交通位置图111）交通位置图1114二、矿区的工农业生产建设概况根据该井田地形结构特征，矿区内山峦起伏，沟壑丛横，基本没有大面积的耕田，山间有部分小
7、的梯田用于农作物耕地，种植单一，地表覆盖大面积的天然灌木林和杂木，矿区四周有报废的老窑和小型矿井，矿区内有整合后报废的巷道及地面建筑，没有古迹和工厂三、矿区的电力供应基本情况根据同晟达煤矿10号煤层600KT/A生产能力估算的负荷，设计选择同晟达煤矿矿井供电采用两回35KV专用电源线路供电，两回LGJ15035KV分别引自一趟距矿井工业场地约67KM处的光华110KV变电站，另一趟距矿井176KM的管头35KV变电站。再就是矿井还必须有备用一台1000KVA的发电机，作为应急电源，入矿井两回电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷，矿井的两回路电源线上都不得分接任何
8、负荷。以确保矿井供电安全可靠。四矿区水文简况1地面生产、生活及地面消防供水水源井田内地表水量十分缺乏，不具备向矿山供水的自然条件；松散层分布零星，无强富水含水层；煤系地层和上覆岩层裂隙含水层水量微弱，无法满足矿山须求水量；通过水文调查和勘探在距矿井15KM山下有一水源为奥陶系石灰岩岩溶水，该水水质好，水量丰富可以解决矿井生产，生活用水问题。（现在坪坡村在此有一深水井，作为村里的生活水源）2井下供水水源矿井正常涌水量为542M3/H，最大涌水量为75M3/H。涌水排出地面后，经净化处理后，水质指标为SS含量10MG/L30MG/L，悬浮物粒径015MM03MM，PH736585，每100ML水样
9、中未检出总大肠菌群和粪大肠菌群，水质符合井下防尘洒水用水水质标准，可作为井下消防、洒水及井下各用水设施用水水源，多余部分用于黄泥灌浆用水。五矿区的地形与气象同晟达煤矿位于吕梁山南部的中低山区，临汾盆地西缘。主要山梁走向呈北西、南东向，地形切割较为强烈。沟谷多呈“V”字形，最高点位于井田中部松柏岭山梁上，标高为13483M，最低点位于原山鸡坡井田煤矿北边下孔家村南部沟谷，标高为10600M，相对高差2883M，属中山区。5井田中东部展布一北西至南东向天然地表分水岭，以该岭控制，地表水向北东汇入石灰窑河，石灰窑河向东汇集于台头河，地表水向南西汇入曲里河，曲里河在向南东汇集于光华河，光华河向南东经襄
10、汾注入汾河，汾河向南至河津禹门口汇入黄河。井田属黄河流域，汾河水系。该地区属大陆型气候，四季分明，昼夜温差较大。气象部门观测结果表明年平均气温912，最高气温可达38，最低气温24，年平均水量3823MM，蒸发量大于降水量，结冰期为11月至次年3月，无霜期约180天，最大冻土深度53CM。夏秋季多东南风，冬春季多西北风，最大风速18M/S。根据中国地震动峰值加速度区划图GB183062001年，动峰值加速度为015，对应地震烈度为度，因此，本设计地震设防按7度考虑。第二节井田地质特征一、井田所属的位置、地质层位概述1井田所属的位置井田范围位于河东煤田乡宁矿区东南部，出露地层由老到新依次出露太古
11、界古生界（寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系）、中生界（三迭系），新生界（上第三系、第四系）。煤田为石炭二叠系含煤建造，含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组，属海陆交互相沉积。山西组2号煤层为全区可采的中厚煤层，1号，2号上煤层为局部可采薄煤层。太原组10号煤层为全区可采中厚厚煤层，其它煤层均为不可采的薄煤层，大多厚度小于060M，有些煤层仅见其沉积层位。2、井田地质层位的概述井田位于山西省河东煤田东南部边缘，乡宁矿区北部，基岩裸露区。依据补勘地质资料，地层由老到新分别为奥陶系中统马家沟组、峰峰组，石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、第四系中更新统和现代冲、洪积沉积层
12、，各地层特征如下所述（一）、奥陶系1）奥陶系中统上马家沟组（O2S）井田内无出露，据区域资料，本组地层厚约180225M,岩性由灰黄、浅灰、灰白色中薄层灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩组成。2）奥陶系中统峰峰组（O2F）6奥陶系峰峰组为石炭系沉积之基底，矿井范围内无出露，井田外东边沟谷边可见。依据区域资料，峰峰组由灰色、深灰色石灰岩、泥灰岩、浅灰色白云质灰岩组成，厚度100M左右。该段溶蚀现象明显，裂隙及小溶洞发育，多被方解石充填，洞内常见方解石晶。（二）、石炭系（C）1）石炭系中统本溪组（C2B）沉积于奥陶系古侵蚀面上，与峰峰组呈假整合接触，岩性为一套灰灰黑色泥岩、粉砂岩、碎屑石英砂岩及不稳定的薄
13、层生物泥晶灰岩。厚度为426M1760M，平均厚度994M。在本溪组底部，发育一层褐灰色铝质泥岩（G层铝土矿层），最大厚度可达8M左右，具内碎屑及鳞状结构，并含大量团块状黄铁矿，区域上相当于山西式铁矿层位。本组地层化石稀少，含少量植物茎干碎片。2）石炭系上统太原组（C3T）连续沉积于本溪组地层之上，由K1底至K7底，为区内主要含煤地层之一，地层最小厚度3665M（TD4）,最大厚度5740M（TD5）,平均厚度4593M（9）。从沉积物的组成上可将该组分为三段第一段下部碎屑岩沉积段从K1底至K2底。地层最小厚度540M（TD6），最大厚度1290M（TD4），平均厚度1043M（10），主要由
14、砂岩、粉砂岩、含铝质泥岩及煤层组成，含9、10、10号下煤层，其中10号煤层为沉积稳定全区可采，其它煤层为不稳定不可采煤层，底部为一层灰白色细、中粒石英砂岩，该层特征明显，易于辨认，并可作为划分地层的标志层，称K1标志层。但其稳定性较差，有时局部可相变为粉砂岩或泥岩。第二段中部碎屑岩与碳酸盐岩交互沉积段由K2底至K4顶（K5砂岩底）。本段地层最小厚度1500MTD4，最大厚度2460MTD6，平均厚度1628M9，主要由石灰岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成，含7、7下、8、8号下煤层，均属不可采煤层。含石灰岩23层，从下到上称为K2、K3、K4灰岩，分别为10号煤层、8号煤层和7号煤层的直接顶
15、板，K2灰岩全区沉积稳定，K3、K4不稳定，局部相变为砂岩或泥岩。第三段上部碎屑岩沉积段，由K4灰岩顶（K5砂岩底）至K7砂岩底。最小厚度1605MTD2,最大厚度2465M（TD5），平均厚度1682M（9），主要由黑色泥岩、粉砂岩、砂岩及煤组成，含5上、6、6号下煤层，均为不可采煤层。7（三）、二叠系（P）1）二叠系下统山西组（P1S）连续沉积于太原组地层之上，呈整合接触。由K7底至K8底，山西组为本区主要含煤地层之一，由K7底至K8底，最小厚度2690M（TD3）,最大厚度4235（TD7）M，平均3545M（5），主要由灰黑色泥岩、粉砂岩及砂岩组成，含煤1上、1号、1下、2上、2号、3
16、号、3号下煤层。其中，2号煤层为全区可采，1号煤层为局部可采，其它为不可采煤层。底部为一层灰白色细、中粒岩屑石英砂岩，称K7标志层。最小厚度090883M，平均厚度287M。2）二叠系下统石盒子组（P1X）连续沉积于山西组地层之上，由K8底至K10底，据区域地层，本组厚度约54M1193M，本整合区内因后期剥蚀作用影响，本组地层保存不全。顶部为一层桃红色铝质泥岩（称桃花泥岩），是良好的辅助标志层。上部由灰绿色细粗粒岩屑长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩组成，带紫色斑块。下部为灰绿色、灰白色中粗粒岩屑长石石英砂岩和灰黑色粉砂岩、泥岩。泥岩、砂质泥岩中富含植物化石，底部以中粗粒岩屑石英砂岩，称K
17、8标志层，与下伏山西组分界，依岩性特征大致分为两段第一段自K8砂岩底至K9砂岩底，以灰白色中细粒砂岩、深灰色粉砂岩、砂质泥岩为主，夹黑灰色泥岩。本次钻孔揭露厚度37303770米，平均厚度3750米（2）。第二段自K9砂岩底至K10砂岩底，主要为浅灰、灰绿细砂岩和含紫色斑状泥岩组成，顶部为灰白色、灰绿色夹紫红色斑块的鲕状铝质泥岩，其中，紫红色鲕状泥岩层位稳定，全区发育，俗称“桃花泥岩”，下部为K9砂岩。3）二叠系上统上石盒子组（P2S）连续沉积于下石盒子组地层之上，该段总体特征为上部为紫红、褐紫色厚层至块状泥岩与灰白、灰绿至块状含砾砂岩互层；中部为褐紫色块状泥岩、砂质泥岩，夹紫色厚层至块状含砾
18、中粒砂岩；下部为黄灰、灰绿色厚层至块状含砾石细中粒砂岩与杂色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩或泥质粉砂岩成不等厚互层。区内仅残留中下部地层，且零星保存于矿区西部与中部。因剥蚀作用影响，本矿井残留最大厚度约100M。（四）、第四系（Q）地层零星分布于山梁、沟坡之上或谷地之中，厚度020M。下部棕黄色，棕红色的8砂土、粘土、亚粘土组成，含大量钙质结核。上部浅黄、棕黄色、亚粘土夹砂土、粘土，质地松散，颗粒均匀，含少量钙质结核。二、主要地质构造的形式及分布、冲击层厚度及底层的移动角河东煤田乡宁矿区区域构造体系位于祁吕贺山字型构造前弧东翼内侧，吕梁山脉东南端，其地质应力大体为北西南东向挤压。受区域构造体系及多期
19、次构造作用的影响，矿区内地层以褶曲为主，伴生的断裂构造以北东南西走向的张性断裂。为一走向北东倾向北西的单斜构造，地层倾角515。该井田位于鄂尔多斯断块与吕梁太行断块的分界线离石大断裂带的东南侧，其次一级的台头管头北东东、南西西向断裂带的东南侧。该次一级断裂带由系列逆断层和正断层自北向往南东向依次排列有高家坡逆断层、陈家沟正断层、石灰窑正断层，还夹一些同方向的小断层，相伴随一些背向斜构造。本井田总体构造为一走向北东、倾向北西的单斜构造，地层倾角一般610，井田北部断层发育（主要在原花盛煤矿井田内），南部断层不发育，现将井田内的褶曲、断层叙述如下1、褶曲S25向斜轴向北东东，倾向北东至东，两翼基本
20、对称，地层倾角10左右，本井田内轴长约500M。S26背斜位于井田中部，轴向北东东，倾向北东至东，南东翼地层较缓，地层倾角7左右，北西翼较陡，地层倾角10左右，轴长2KM。2、断层石灰窑正断层位于井田北部下孔庄村南400M一带，走向北东，倾向南东，地面断距50M，倾角75，北东至南西向切割本井田，井田内延伸长度850M。F64正断层位于井田北部边界，走向N86E，倾向南东，倾角70，地面断距20M，井田内延伸长度约400M。F65正断层位于井田下孔家西，走向N75E，倾向南东，倾角70，地面断距25M，延伸长度达700M。F66正断层位于井田北部石灰窑断层南，走向N52E，倾向北西，倾角70，
21、地面断距20M，延伸长度850M。3、岩浆岩和陷落柱经钻孔揭露，整合区内未发现岩浆岩和陷落柱。9总述，本井田地层走向变化不大，断层不甚发育，主要集中在井田北部一带，组成一断裂带，褶曲宽缓，未发现岩浆岩及陷落柱，本井田构造属简单类第三节煤层的埋藏特征一、煤层的赋存特征煤层赋存特征见煤系地层柱状图13110（一）、含煤地层本井田主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。1、石炭系上统太原组（C3T）连续沉积于本溪组地层之上，由K1底至K7底，为区内主要含煤地层之一，地层最小厚度3665M（TD4）,最大厚度5740M（TD5）,平均厚度4593M（9）。含5上、6、6下、7、7下、8、8下
22、、9、10、10下煤层。从沉积物的组成上可将该组分为三段第一段下部碎屑岩沉积段从K1底至K2灰岩底。地层最小厚度540M（TD6），最大厚度1290M（TD4），平均厚度1043M（10），主要由砂岩、粉砂岩、含铝质泥岩及煤层组成，含9号、10号、10号下煤层，10号煤层为沉积稳定全区可采。其它为不可采煤层。底部为一层灰白色细、中粒石英砂岩，该层特征明显，易于辨认，并可作为划分地层的标志层，称K1标志层，但其稳定性较差，有时局部可相变为粉砂岩或泥岩。第二段中部碎屑岩与碳酸盐岩交互沉积段由K2灰岩顶至K4灰岩顶（K5砂岩底）。最小厚度1500MTD4，最大厚度2460MTD6，平均厚度1628M
23、9，主要由石灰岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成，含煤7、7下、8、8下号煤层4层，均属不可采煤层。含石灰岩23层，从下到上称为K2、K3、K4灰岩，分别为10煤层、8号煤层和7号煤层的直接顶板，K2灰岩沉积稳定，K3、K4不稳定，局部相变为砂岩或泥岩。第三段上部碎屑岩沉积段，由K4灰岩顶（K5砂岩底）至K7砂岩底。最小厚度1605MTD2,最大厚度2465M（TD5），平均厚度1682M（9）。主要由黑色泥岩、粉砂岩、砂岩及煤组成，含5上、6、6下号煤层，均为不可采煤层。2、二叠系下统山西组（P1S）连续沉积于太原组地层之上，呈整合接触。由K7底至K8底，山西组为本区主要含煤地层之一，最小厚度
24、2690M（TD3）,最大厚度4235（TD7）M，平均3679M（5），主要由灰黑色泥岩、粉砂岩及砂岩组成，含煤1上、1、1下、2上、2、3、3下号煤层。其中，2号煤层为全区可采，1号煤为局部可采，3号煤层为不可采煤层。底部为一层灰白色细、中粒岩屑石英砂岩，称K7标志层，最小厚度090883M，平均厚度287M。（二）、含煤性山西组和太原组为本区主要含煤地层。共含煤17层，煤层编号分别1上、1、1下、2上、2、3、3下、5上、6、6下、7、7下、8、8下、9、10、10下煤层。11据本次钻孔揭露，山西组共含煤7层（1上、1、1下、2上、2号、3号、3号下），平均煤层总厚366M，平均含煤系数
25、1032，平均可采煤层总厚度278M，平均可采煤层含煤系数778；山西组含煤性总的特点是煤层层数多，单层厚度小，变化大，达可采厚度的层数少，其中2号为全区稳定可采煤层，1号、2上为局部可采煤层，其它为不可采煤层。太原组共含10层（5上、6、6下、7、7下、8、8下、9、10、10下），平均总厚305M，平均含煤系数63，平均可采总厚267M，平均可采含煤系数49。总的特点是煤层层数多，达可采厚度者层数较少，但可采煤层厚度较大。其中10号为沉积稳定的全区稳定可采煤层，其它煤层为稳定较稳定的或不稳定的不可采煤层。二、可采煤层整合区达到可采的煤层有三层，分别为1号、2号和10号煤层。其中1号煤层为沉
26、积不稳定的局部可采煤层，2号和10煤层为沉积稳定的全区可采煤层，各层煤特征详见表131。现将1号、2号、10号可采煤层分述如下表131可采煤层特征表时代煤层号煤层厚度煤层间距结构稳定性可采性顶板岩性底板岩性最小最大平均最小最大平均P1S1020125075（5）无夹矸结构简单不稳定局部可采细粒砂岩砂质泥岩0851079882090320203（4）01夹矸结构简单稳定采空全区可采泥岩砂质泥岩518066155850（7）C3T10125415267（10）02层夹矸结构较简单稳定全区可采石灰岩泥岩1号煤层位于山西组顶部，下距2号煤间距085M1070M,平均厚度988M左右，上距K8砂岩085
27、107米，煤层厚度据本次钻孔揭露为020125M，平均075M，在本次勘探的TD3，TD4，TD5，TD7，TD8钻孔中见到，无夹矸，结构简单，层位不稳定，顶板为细粒砂岩，底板为砂质泥岩，为沉积不稳定局部可采煤层。122号煤层位于山西组中部，下距10号煤层间距为51806615M左右，平均5850M，煤层厚度据本次钻孔揭露为090320M，平均203M，含01层夹矸，结构简单，层位稳定，厚度变化不大，顶板为黑色泥岩，底板为砂质泥岩，为沉积稳定全区可采煤层。2号煤层伪顶厚度一般在12M，老顶为细粒砂岩，厚度在34M。2号煤层厚度变化不大，稳定可采，结构简单，为全区稳定可采煤层，目前均已采空破坏，
28、资源枯竭。10号煤层10号煤层位于太原组下段顶部，上距2号煤层间距为51806615M左右，平均5850M，煤层厚度据本次钻孔揭露为125415M，平均267M，不含夹矸，顶板为K2石灰岩，底板以泥岩为主。总述10号煤层厚度变化不大，稳定可采，结构简单，为沉积稳定的全区可采煤层。3、煤层对比同晟达整合区内地层出露良好，沉积稳定，标志明显。本区可参与煤层对比的标志层有K1砂岩、K2灰岩、K7砂岩和K8砂岩等，这些标志层均为全区分布，层位稳定，厚度变化不大，特征明显。易于对比，特征如下K1砂岩位于太原组底部，区内钻孔揭露厚度208634M，平均367M，为灰白色细粒石英砂岩，局部为含砾粗砂岩，层面
29、见少量白云母片和煤屑，硅质胶结。K1顶面向上100M左右即为10号煤层的底板。K2灰岩位于太原组下段顶部，区内钻孔揭露厚度100658M，平均339M，为深灰色厚层状灰岩。偶见灰色泥岩或砂质泥岩为直接顶。K3灰岩大部相变为砂岩，K4不稳定。K7砂岩位于山西组底部，灰色细粒长石石英砂岩，区内钻孔厚度090883M，平均287M，与下伏地层呈冲刷接触，具大型板状、楔状层理。该砂岩之上25M左右为3号煤层。K8砂岩位于下石盒子组底部，是下石盒子组与山西组之分界，为灰色中粒长石石英砂岩，区内钻孔揭露厚度0351310M，平均厚度464M，层位稳定，其下8200M左右即为2号煤层。三、煤层围岩性质本次补
30、勘在TD7孔中采取10号煤层顶底板力学样，送陕西省煤田地质局综合测试中心测试，测试结果表明10号煤层顶板单向抗压强度38MPA，单向抗拉强度178MPA，13底板单向抗压强度2010MPA，单向抗拉强度102MPA。详见（岩石力学试验报告表112）表132岩石力学试验报告表煤层顶底板岩性抗压强度MPA抗拉强度MPA抗切强度MPA岩石类型10顶板灰岩4871783912中等稳定底板泥岩2871023821中等稳定井田内煤系地层岩石类型以互层状软硬相间碎屑岩类为主，间夹坚硬的石灰岩或泥灰岩，工程地质类型为较简单型。10号煤层顶板为K2石灰岩,不易冒落，容易管理，底板为泥岩。综上述，本井田主要可采煤
31、层，顶底板工程地质条件简单。在构造破碎带附近，煤层的顶底板及工程地质条件复杂，将有可能出现冒顶、底鼓等工程地质问题。四、煤的性质及品种（1）物理性质2号煤层为褐黑色浸染色黑色，一般呈强玻璃光泽，条带状和均一状结构，裂隙较发育；10号煤层多为黑色，光亮型煤为主，半亮和和半暗型次之，以玻璃光泽为主，条带状结构，富含黄铁矿结核，内外生裂隙发育，充填物多为黄铁矿及方解石。10号煤层的密度为14吨/M2化学性质、工艺性能根据本矿煤层煤样化验资料和陕西省煤田地质局131队勘探报告中煤芯煤样化验资料，矿井可采煤层煤质特征见表13314主要可采煤层煤质特征表煤层号原煤测定浮煤测定水份灰份挥发份全硫发热量磷视密
32、度水分灰分挥发分全硫发热量粘结指数回收率MADADVDAFSTDQGRVDMJ/KGQNETDMJ/KGPDARDMADADVDAFSTDQGRVDMJ/KGGRI14206241919811152317164119322160206503704704326143014290926462922278200230032002713505424711853712348801812199719330360510413225325432406568661570541008514211613126837751572131489182316481325434529013251329982759132444
33、29162684130015002300208140140（13034125088135151248864131426172415931313525820313298532803160106878731330725613煤层号浮煤测定煤灰成分测定煤灰熔融性OC稀散元素PPM碳氢氮氧二氧化硅三氧化二铁三氧化二铝氧化钙氧化镁三氧化硫变形温度软化温度流动温度锗镓铀CDAFHDAFNDAFODAFSIO2FE2O3AL2O3CAOMGOSO3DTSTFTGEGAU2882591458982414684480740770762185934065114515651352332412373463350634
34、8549450149807707707718528323402075510650212510892490288976636412386609509909762142302226132013601340613301370135061350139013706116698600689249028897663641238660950990976214230222613201360134061330137013506根据煤炭质量分级GB/T152241、2、32010，中国煤炭分类标准GB/T57512009，该10号煤层属特低灰高灰，中高硫高硫、中热值特高热值的焦煤。具中等粘结性和结焦性，是良好的炼焦
35、及动力用煤。3瓦斯、煤尘、煤的自燃性（一）瓦斯根据临汾市煤炭工业局临煤审发【2007】404号关于2007年第一批79座矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复15原花盛矿井瓦斯相对涌出量为169M3/T，绝对涌出量为035M3/MIN，二氧化碳相对涌出量为411M3/T，绝对涌出量为085M3/MIN。属低瓦斯矿井。根据煤炭科学研究总院2012年2月编制的山西煤炭运销集团同晟达煤业有限公司矿井瓦斯涌出量预测报告同晟达煤矿以60万T/A产能开采10号煤层时，矿井最大绝对瓦斯涌出量674M3/MIN，最大相对瓦斯涌出量485M3/T。（二）煤尘爆炸危险性2010年11月2日，山西省临汾市煤炭安
36、全检测检验中心，依据国标要求，对山西煤炭运销集团同晟达煤业有限公司所属花盛煤矿所送煤样品进行了煤尘爆炸性试验危险测试，评价10号煤层有爆炸性。三煤的自然2010年11月2日，山西省临汾市煤炭安全检测检验中心，依据国标要求，对山西煤炭运销集团同晟达煤业有限公司所送煤样品进行了煤尘自燃倾向性测试，评价10号煤层自然等级为，倾向性为自燃（四）地温及地压原矿井在掘进和采煤过程中均未发现地热异常，均属地温正常区第四节水文地质一、地表水整合内沟谷一般无水流，均为季节性溪沟流，雨季时有较短时期涓涓溪流，若遇暴雨，常有洪水发生，但数小时后即减退消失，在植被发育地段，降雨形成的地表水流延续时间相对较长。由于区内
37、地形陡峻，若遇瀑雨，地表水富集形成的山洪一泻而去。二、含水层本井田下伏奥灰岩溶地下水位标高（500508M），远低于10号煤层的最低标高1050M，奥灰岩溶对本井田10号煤层开采无充水影响。K8、K9砂岩含水层是开采2号煤层的直接顶板充水含水层，2号煤层开采塌陷裂隙与上覆砂岩体发生水力联系，或在浅部与风化裂隙水发生水力联系，成为矿井充水的主要来源。2号煤层矿井水文地质条件为中等类型。10号煤层开采后导水裂隙带高度最大为6939米，大于2号煤层与10号煤层的间距585米，故10号煤层开采后与上部2号煤层采空区积水会发生水力联系，10号煤层开采产生的导水裂隙带可沟通2号煤层采空区积水；K2、K3、
38、K4石灰岩含水层是开采1016号煤层的直接顶板充水含水层，本次勘探对TD7钻孔进行了抽水试验,K2、K3、K4石灰岩含水层单位涌水量为0006L/SM，水质类型为HCO3CA2MG2KNA，属富水性弱的含水层，局部地段可能通过开采产生的塌陷裂隙带接受上部砂岩的充水补给；下伏奥灰岩溶地下水位标高（500508M），低于10号煤层的最低标高（1050），下伏奥灰岩溶水不会对10号煤层开采产生影响，10号煤层矿井涌水量为2040M3/D；10号煤层采空区总积水量331432M3；据调查10号煤层在采掘过程中未发现出水点和突水点，也未发生过突水事故；矿井防治水工作简单。由于10号煤层采空并且有积水，因
39、此，10号煤层矿井水文地质条件为中等类型。1第四系更新统孔隙潜水第四系黄土分布于井田山脊或山坡之上，岩性为灰白色砂质粘土、亚粘土、风化岩、砂砾层及砾石层，层位不稳定，厚度变化大。该潜水含水层透水性能较好，仅在沟谷中富水性相对较好，主要受大气降水补给，由于所处位置较高，为透水而不含水的岩层。2上石盒子组K10砂岩裂隙含水层。分布面积广，岩性为细中粒砂岩，层厚一般10M左右，均有不同程度的含水性，泉水出露较多，流量在045051L/S，钻孔在砂岩钻进大多出现冲液消耗增大,处在风化带范围内，则出现15M3/H的全漏，在一定构造条件下成为相对富水地段，因此，属砂岩裂隙弱含水层。3下石盒子组K9、K8砂
40、岩裂隙弱含水层K8、K9砂岩为2号煤层直接充水含水层，本矿区K8厚度0351310M，平均465M，富水性与蓄水构造及风化裂隙有关，浅部风化裂隙发育地带富水性中等，冲洗液消耗量小于05M3/H，大部分为弱含水层。台头（神角）井田606号孔水位标高139745M，水质类型为HCO3KNA型，单位涌水量仅为0000127L/SM，表明富水性极弱,908孔单位涌水量0007L/SM，表明富水性弱。4山西组底部砂岩（K7）裂隙弱含水层含水层主要为23层不稳定的砂岩层，为底板间接充水含水层，厚度090883M，平均287M。岩性主要为细粒砂岩，岩芯鉴定裂隙不发育，冲洗液消耗量小于05M3/H。因此，为富
41、水性弱的含水层。5太原组K4、K3、K2石灰岩岩溶裂隙弱中等含水层太原组含水层，主要是三层灰岩（K2、K3、K4），K2灰岩厚度100658M，平均339M，17是10号煤层顶板直接充水含水层，岩性为深灰色致密坚硬石灰岩，中夹薄层的黑色泥岩、粉砂岩。该层灰岩岩溶裂隙发育，钻进中冲洗液消耗量120300M3/H,部分钻孔消耗量达1215M3全漏。表明该含水层裂隙岩溶发育或为透水层。但在K2灰岩深埋区（200M以下）含水微弱，据台头（神角）精查908、606号孔抽水试验资料，单位涌水量仅000022000025L/SM，水质类型为HCO3CA2MG2KNA，本次补勘对TD7钻孔的该层段进行了抽水试
42、验，单位涌水量仅0006L/SM，水位标高在118251米，属富水性弱的含水层。K3石灰岩为8号煤层直接充水含水层，厚072555M,平均261M，岩性为深灰色，块状、质较纯或质纯、裂隙较发育，多被方解石充填，钻进消耗量一般在010040M3/H，个别钻孔消耗量稍有增大，属富水性弱的含水层。K4石灰岩为7号煤层顶板，厚140972M,平均421M，岩性为深灰色致密块状，含泥质，裂隙较发育，且多被方解石细脉充填。属富水性弱的含水层。6峰峰组石灰岩岩溶溶隙裂隙弱中等含水层奥陶系地层出露于井田西部，峰峰组石灰岩是本区煤系地层下伏的主要含水层，岩性为质纯、致密、性脆的石灰岩、泥灰岩，裂隙稍发育，一般被
43、方解石充填，局部偶见有封闭式小溶洞，可见有角砾状石灰岩，棱角状灰岩碎块被泥灰岩胶结，厚度7005M，钻进时冲洗液消耗量一般在15M3/H以下。上马家沟组主要为石灰岩、泥灰岩、白云质灰岩，具裂隙，但大都被方解石脉或石膏充填，富水性不大。钻孔消耗量最大为100M3/H，一般为050M3/H080M3/H。峰峰组石灰岩岩溶裂隙水位于煤系地层之下，是区域内主要的强富水性含水层。整合区西部赵家湾煤炭普查区施工的水井Y19491500,X3986125的资料，水位标高610M,涌水量672M3/D，单位涌水量为000940133L/SM；水质类型为SO4HCO3CAMG型或SO4HCO3CA，矿化度066
44、069G/L，总硬度（以CAC03计）53285632MG/L,属极硬水。富水性弱中等的岩溶裂隙含水层。据此推断本矿区奥灰水位在500508M。矿区内10号煤层底板标高在1050M以上，下距奥灰水静水位的距离在550M。因此，开采10号煤层，将不会受到奥陶系石灰岩岩溶裂隙水的影响。综上所述。井田内可采煤层埋藏较浅，2号煤直接充水含水层主要为二叠系砂岩层间裂隙含水层，富水性弱；10号煤直接充水含水层为太原组薄层灰岩溶隙裂隙水，补给条件较差，富水性弱中等，三、地下水的补给、径流与排泄18勘查区各类地下水，因所处地形地貌、含水层岩性等水文地质条件差异，其补给、迳流及排泄条件明显有别。1）松散层潜水区
45、域内松散层出露于山梁、沟坡之上或谷地之中，河谷川道区松散层潜水，主要由大气降水和下伏基岩地下水补给，近河地段与河流地表水有互补关系，即洪水期河水补给地下水，枯水期地下水补给河水。梁峁地区，黄土透水性能好，降水入渗补给量大；补给方式为大气降水的垂直渗入。地下水流向基本与地形坡向一致，即由分水岭地段流向沟谷，最终汇入河流。总体而言，由于地形破碎，地势高低悬殊，松散层地下水具有迳流途径短，水循环交替强烈，矿化作用弱的特点。除沟谷中地下水以补给地表水的方式排泄外，梁峁区地下水，均以泉的形式排泄于沟谷为主要排泄途径。2）砂岩裂隙地下水区域内基岩裸露，其补给、径流、排泄条件受埋藏条件和地质构造控制，浅循环
46、带以补给区与排泄区均在浅部为特征，补给区居地形较高的露头地带，排泄区居低凹地段，高处地段获得降水及地表水入渗补给，向低凹处运移，低凹处则以盈溢形式向外排泄。深循环带地下水则通过裂隙向深部运移，随埋深加大而迳流趋于滞缓。总体以地层倾向向西北方向运移。3）太原组灰岩岩溶地下水主要为K2石灰岩，为10号煤层直接充水含水层，厚度变化大，裂隙不甚发育，岩溶裂隙地下水大多在有利地段排泄于地表河流；在侵蚀基准面以下，则通过裂隙排泄于深部奥灰岩岩溶裂隙之中。而在隔水条件相对较好的低凹地段才有可能保存，并形成一定的富水范围，对10号煤层的开采形成危害。4）奥陶系峰峰组灰岩岩溶地下水（O2F）奥灰岩溶裂隙水补给主
47、要为区外降水入渗补给，其次为上部孔隙水以及基岩裂隙水下渗补给以及矿区以北出露的奥灰接受大气降水和河水的渗漏补给。奥灰岩溶水的径流方向总的趋势由北向南，径流条件较好。其排泄方式主要以上升泉群为排泄口。四、矿井充水因素分析及水害防治措施1、地表水体大气降水对矿井开采的影响井田地表未发现水库，主要为季节性河流即石灰窑河、麻地沟河等两条河流。1019号煤层厚度125415M，经计算10号煤层开采后垮落带高度为HC9211929M，导水裂隙带高度为HT4466939M。10号煤层在煤矿北部露头，由于采空区导水裂隙的作用，破坏地层的完整性，垂向水力联系加强，沟通基岩风化带，使地表各沟谷水对10号煤层采空区
48、产生充水，表明地表水对10号煤层开采有充水影响。2、地质构造对矿井开采的影响井田内主要是发育有轴向北东的背、向斜构造，地层倾角一般小于10。在井田西北部发育一组断层（石灰窑断层及F64、F65、F66），断裂沟通了各含水层间的水力联系，降低岩石的力学强度，造成矿井容易突水的软弱带，但因区域基岩裸露，地形高差大，煤层上覆含水层富水性弱，对煤层开采不会造成危害，但在雨季应防止地形低洼地带积水及上部采空区积水通过断裂进入巷道，应加强矿井水文地质工作、加强探放水，防治断裂带的导水作用。3、矿井充水因素K8、K9砂岩含水层是开采2号煤层的直接顶板充水含水层，2号煤层开采塌陷裂隙与上覆砂岩体发生水力联系，
49、或在浅部与风化裂隙水发生水力联系，成为矿井充水的主要来源。据矿井开采水文地质调查，2号煤层矿井涌水量为3050M3/D，其涌水量不大；原台头（神角）井田606号钻孔抽水试验K8、K9砂岩含水层单位涌水量00001270007L/SM，为弱含水层，2号煤层采空区总积水量704204M3；据调查原小煤矿2号煤层在采掘过程中未发现出水点和突水点，也未发生过突水事故；矿井防治水工作简单。2号煤层采空破坏，且积水量较大，因此，2号煤层矿井水文地质条件为中等类型。据10号煤层开采后导水裂隙带高度最大为6939米，大于2号煤层与10号煤层的间距585米，故10号煤层开采后与上部2号煤层采空区积水会发生水力联系，10号煤层开采产生的导水裂隙带可沟通2号煤层采空区积水；K2、K3、K4石灰岩含水层是开采10号煤层的直接顶板充水含水层，本次勘探对TD7钻孔进行了抽水试验,K2、K3、K4石灰岩含水层单位涌水量为0006L/SM，水质类型为HCO3CA2MG2KNA，属富水性弱的含水层，局部地段可能通过开采产生的塌陷裂隙带接受上部砂岩的充水补给；下伏奥灰岩溶地下水位标高（500508M），低于10号煤层的最低标高（1050
