i xxxx 煤電集團公司煤電集團公司 xxxx 煤礦煤礦 技術改造初步設計安全專技術改造初步設計安全專 篇篇 說說 明明 書書 ii 目 錄 修改補充說明修改補充說明1 1 前前 言言2 2 第一章第一章 井田概況及安全條件井田概況及安全條件1010 第一節 井田概況10 第二節 安全條件12 第三節 礦井設計概況31 第二章第二章 礦井通風礦井通風7777 第一節 概 況 77 第二節 礦井通風78 第三節 礦井降溫措施.101 第三章第三章 粉塵災害防治粉塵災害防治104104 第一節 粉 塵 104 第二節 防塵措施.105 第三節 防爆措施.111 第四節 隔爆措施.116 第五節 礦井地面生產系統防塵.122 第四章第四章 瓦斯災害防治瓦斯災害防治124124 第一節 瓦 斯 124 iii 第二節 防爆措施.124 第三節 隔爆措施.127 第四節 開采煤與瓦斯突出煤層防突措施.127 第五節 礦井瓦斯抽放.139 第六節 三條生命線.155 第五章第五章 防滅火防滅火157157 第一節 概 況 157 第二節 開采煤層自燃預測及防治措施.157 第三節 井下外因火災防治及裝備.159 第六章第六章 礦井防治水礦井防治水171171 第一節 礦井水文安全條件分析.171 第二節 礦井防治水措施.181 第三節 井下防治水安全設施.187 第七章第七章 井下其它災害防治井下其它災害防治194194 第一節 頂板災害防治及裝備.194 第二節 開采沖擊地壓煤層的措施.198 第三節 爆破材料庫.198 第四節 提升運輸事故防治措施及裝備.201 第五節 電氣事故防治措施及裝備.214 第八章第八章 礦井集中安全監測監控礦井集中安全監測監控220220 第一節 概 述 220 iv 第二節 安全監測、監控和傳輸設備選擇.222 第三節 監測設備各類傳感器的布置.227 第四節 井下各類傳感器裝備量.230 第五節 礦井安全監測監控系統運行可靠性分析.230 第九章第九章 礦井安全檢測及其它裝備、礦山救護隊礦井安全檢測及其它裝備、礦山救護隊232232 第一節 礦井安全檢測及其它裝備.232 第二節 礦山救護隊.235 第三節 礦山保健設施.237 第十章第十章 勞動定員和概算勞動定員和概算238238 第一節 勞動定員.238 第二節 投資概算.244 第三節 概算匯總表.246 1 修改補充說明 鑒于井下地質條件改變，實體工程與原設計有較大出入，平禹 煤電公司 xx 礦又委托我院對原設計進行修改，本次修改的主要內容 是：采區下山中部車場標高由-300m 改為-240m 水平由于首采工 作面煤厚變化較大，落差小于 1m 的斷層較發育，首采面 21040 由原 設計的綜采工作面改為懸移支架炮采工作面為便于實施疏水降壓 工程，提高礦井排水能力，-240m 泵房排水設備由原設計的 md280- 808 水泵 5 臺（額定流量：280m3/h，配隔爆型異步電動機 yb630s2-4，6kv，900kw， ）改為 md450-6010 型 6 臺（流量： 450m3/h 配電機：yb630m2-4，1120kw/6000v）地面新增瓦斯抽放 泵站一座，安裝 2 臺型號：2bef-42，流量 156m3/min 抽放泵。 基于以上原因對原初設進行了修改， 平禹煤電集團公司 xx 礦 技術改造初步設計安全專篇也進行了相應的修編。 2010 年 5 月 22 日，xx 煤礦安全監察局豫南監察分局組織專家 對 xx 設計院有限公司提交的xx 煤電集團公司 xx 礦技術改造初步 設計安全專篇（修改） （以下簡稱安全專篇 ）進行審查。我院隨 后組織有關專業人員按照專家提出的意見，對xx 煤電集團公司 xx 礦技術改造初步設計安全專篇進行了修改補充完善并上報。 平頂山平煤設計院有限公司 2 前 言 一、項目概況一、項目概況 平禹煤電公司 xx 礦原隸屬禹州市 xx 礦業集團公司，是具有獨 立法人地位的地方國有企業。2004 年為平煤集團兼并,劃歸平禹煤 電公司管理。 xx 礦建于 1975 年，開采二l煤層，一對片盤斜井開拓，中央分 列式通風。1981 年、1991 年經過兩次技術改造，礦井生產能力由原 來的 0.03mt/a 提高到 0.15mt/a。2003 年 3 月由焦作礦務局工程勘 察設計研究所完成xx 省禹州市 xx 礦業集團 xx 礦二水平初步設計 ，設計二水平生產能力為 0.21mt/a，并根據此次設計進行了部分井 巷工程的施工。2009 年核定生產能力為 0.29mt/a。 xx 井田以云蓋山斷層為界將煤田分為上、下兩部分，上部分經 30 多年開采，可采資源枯竭，一水平回采已經結束，下部分新區開 發是礦井繼續發展、生產能力達到 0.29mt/a 的唯一出路。由于受地 質構造、煤層賦存深度和地表村莊、河流、水庫的條件制約，下部 煤層開采比較困難。若重建新井，工期長、工程量大，且現有工業 廣場、各生產系統、生活福利設施均不可利用。經有關專家和上級 主管部門多次技術論證，采用水平下延開拓方式對 xx 礦下山采區進 行開采。 xx 礦于 2004 年 10 月完成了xx 礦業集團 xx 礦二水平通風系 統補充設計,但 xx 礦在二水平的開發過程中，發生了三次煤與瓦 斯動力現象，經煤科總院重慶分院研究，認為這三次煤與瓦斯動力 平頂山平煤設計院有限公司 3 現象，均屬于煤與瓦斯突出，并將 xx 礦定為煤與瓦斯突出礦井，所 開采的二1煤層定為煤與瓦斯突出煤層。 煤礦安全規程第 179 條 和防治煤與瓦斯突出細則第 10 條的規定：對有突出危險的新建 礦井，突出礦井的新水平、新采區，必須編制防治突出煤層突出的 設計。按照上述兩個文件規定，并使各個系統能夠滿足年產 0.29mt 的能力，從采、掘、機、運、通等各個方面對 xx 礦井進行技術改造 初步設計。 根據煤安監監一字（2002）65 號煤礦（井工、露天）初步設 計安全專篇編制內容的通知,受平禹煤電公司 xx 礦的委托，我院 于 2009 年 1 月完成了平禹煤電公司 xx 礦技術改造初步設計安全專 篇的編制工作。 二、編制設計的依據二、編制設計的依據 （一）批準文件 1、豫煤行2008522 號xx 省煤炭工業管理局關于平禹煤電公 司 xx 礦技術改造初步設計的批復 2、中平辦號轉發xx 省工業和信息化廳關 于 2009 年度全省煤礦瓦斯等級鑒定結果的批復 （豫工信2010 66 號） （二）法律、法規及條例 1、 中華人民共和國煤炭法 2、 中華人民共和國礦山安全法(煤炭) 3、 中華人民共和國安全生產法 平頂山平煤設計院有限公司 4 4、 中華人民共和國環境保護法 5、 中華人民共和國職業病防治法 6、 煤礦安全監察條例 （三）規范、規程及行業標準 1、 煤炭工業礦井設計規范 2、 礦井抽放瓦斯工程設計規范 3、 煤礦瓦斯抽放規范 4、 煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范 （aq1029- 2007） 5、 礦山電力設計規范 6、 礦山環境保護與綜合治理方案編制規范 7、 煤礦井下粉塵綜合防治技術規范 8、 煤礦安全規程 9、 礦井水文地質規程 10、 建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程 11、 煤礦救護規程 12、 煤礦井下低壓供電系統及裝備通用安全技術要求 13、 煤礦瓦斯抽采指標 14、 煤礦礦工通風開采技術條件 15、 煤礦（井工、露天）建設工程安全設施設計審查標準 16、能源部基設199071 號礦井初步設計編制內容 平頂山平煤設計院有限公司 5 17、 采礦規程設計手冊 18、 礦井通風安全裝備標準 （四）其它 1、平禹煤電公司 xx 礦工程設計委托書。 2、中國煤炭地質總局一二九勘探隊 2007 年 4 月完成的xx 省 平禹煤電集團公司 xx 礦礦井地質報告 。 3、煤安監監一字（2000）第 17 號關于發布煤礦礦山救護工 作暫行規定的通知。 4、國家煤礦安全監察局煤安監監一字200265 號文發布的 煤礦（井工、露天）初步設計安全專篇編制內容的通知。 5、 xx 煤電集團公司 xx 礦礦井技術改造初步設計說明書、 主要機電設備器材目錄。 三、設計的指導思想三、設計的指導思想 設計充分利用礦井原有各生產系統開拓二水平采區，做到少投 入，多產出，盡早形成生產能力，確保 xx 礦穩定、持續發展；以經 濟效益為中心，以市場為導向，依靠科技進步，提高礦井技術裝備 水平和工作面單產能力，簡化生產環節，實現合理集中生產，同時 設計充分體現“以人為本、安全第一”的生產方針。如在礦井煤與 瓦斯突出的治理上，結合礦井實際，采用高位抽放的方法對瓦斯進 行治理；在主、輔運輸系統方面盡可能減少環節，實現生產的連續 性，既能提產增效，又可減少事故，保證安全生產。 平頂山平煤設計院有限公司 6 四、設計的主要特點及安全評價四、設計的主要特點及安全評價 （一）設計的主要特點 1、開拓開采系統：本次設計主采煤層為二1煤層，煤層為一走 向北東 4045、傾向南東的單斜構造，采區范圍由 15 個平面直 角拐點坐標圈定,開采深度為-10m 至-550m 標高，東以竹園溝、文殊 正斷層為界，西以井田邊界為界走向長 2.1km，傾向寬約 1.1km，資 源儲量估算面積為 3.34km2。根據地質條件、礦井上部原有巷道開 拓布置條件以及受地表村莊制約等綜合因素分析，經方案技術論證、 專家審議，并報請有關部門批準，設計采用在-10m 水平布置兩條石 門，穿過云蓋山斷層，以一對皮帶下山、軌道下山對下山采區進行 開拓。考慮到下山采區煤與瓦斯突出的情況，布置專用風井和專用 回風道，為礦井安全生產提供了基本保障。 2、通風系統：礦井采用中央分列通風方式，抽出式通風方法， 即主、副斜井進風，回風井回風。主扇為軸流式風機，運行效率高； 全礦井反風利用主扇風機反轉實現，區域及局部反風，通過巷道布 置和井下通風設施來實現，反風設施能在 10min 內改變巷道中風流 方向，風流方向改變后，通風機供給風量不小于正常風量的 40%； 礦井風量按瓦斯涌出量及總回風流中瓦斯濃度不超過 0.75%計算風 量，并考慮了漏風系數，能保證每一個作業點的風量，風量充足能 保證礦井安全生產，通風系統簡單，管理方便；通風設備考慮了備 用。因此通風系統安全可靠，抗災能力強。 3、瓦斯防治：根據中平辦【2010】13 號文轉發省工業和信 平頂山平煤設計院有限公司 7 息化廳關于 2009 年度全省煤礦瓦斯等級鑒定結果批復的通知,本 井田為煤與瓦斯突出礦井。為保證礦井安全生產，設計采用加強通 風沖淡稀釋瓦斯、底位抽放瓦斯同時加強檢測、監控等綜合措施。 4、防塵、防爆、隔爆：針對煤層煤質較松軟，產塵量大，煤塵 有爆炸危險性的特點，設計中采用煤層注水；加強采、掘、運的噴 霧灑水、濕式鉆眼、水炮泥封孔、及時沖洗巷壁、清掃和刷白巷道、 采用合理的風速、風流凈化、個體保護、環境檢測和設置水幕等綜 合防塵、防爆技術措施，降低和減少了煤塵。并采用設置水棚或水 袋等隔爆措施，以減少煤塵和瓦斯爆炸造成的危害。 5、礦井安全監測監控系統：設計配備了一套“kj70n”型集中 監測監控系統，符合 aq6201-2006 標準規定，井下設備配置符合 ma 證書規定。該系統由主機、傳輸接口、分站、傳感器、斷電控制器、 聲光報警器、電源箱、避雷器等設備組成，符合 aq1029-2007 規范 規定并能實現手動遙控斷電功能。具有模擬量、開關量、累積量采 集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能，用 于監測甲烷濃度、一氧化碳濃度、風速、風壓、溫度、煙霧、饋電 狀態、風門狀態、風筒狀態、局部通風機開停、主通風機開停，并 實現甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控制。 6、井下電氣設備選型嚴格按照煤礦安全規程 ，井下各變電 所均采用礦用隔爆型高壓真空配電裝置及礦用隔爆型斷路器，同時 對井下機電硐室，電氣設備防火、提升運輸事故的防治等方面采取 了大量的措施，今后在生產中要加強管理，保證做到安全生產。 平頂山平煤設計院有限公司 8 7、礦井防滅火：礦井在建設和生產期間嚴格執行礦井滅火規 范 ，防止火災發生。xx 礦煤層為不易自燃煤層，防滅火主要考慮 外因火災的防治。礦井井上、下按照礦井防滅火規范配備了完 整的消防灑水系統及消火栓，此外在地面主要建筑內和井下機電硐 室內配備了各種滅火器等防滅火設施，維護利用好這些設施能有效 地防治、控制火災。 8、礦井防治水：本礦為中等水文地質類型，設計采用了除留足 煤柱外，還配備了足夠的排水設備和探放水設備，采取探放水措施 來預防水害事故。生產中要嚴格執行“預測預報，有疑必探，先探 后掘，先治后采”的原則。 9、頂板管理：本礦井煤層頂底板主要為泥巖、粉砂巖和中粒砂 巖，設計對主要巷道和回采工作面均選用了安全可靠的支護材料， 并配備了各種壓力計和測力計，能及時掌握支架受力狀況和礦壓顯 現，根據不同的圍巖情況選擇不同的支護方式，能有效地控制頂板 冒落。 10、平禹煤電公司 xx 礦技術改造初步設計專篇工程設計范圍包 括井巷工程、土建工程、安裝工程及設備購置、工程建設其他費用。 安全工程概算總投資 6614.75 萬元，其中，井巷工程 1735.41 萬元， 土建工程 788.75 萬元，設備及工器具購置 1696.17 萬元，安裝工程 1865.87 萬元，工程建設其它費用 95.81 萬元，工程預備費 432.74 萬元。 平頂山平煤設計院有限公司 9 五、問題與建議五、問題與建議 1、在 xx 礦現有巷道條件下，二1煤層的有關瓦斯基本參數是 在-240m 標高附近測定的,按照煤礦安全規程和我防治煤與瓦 斯突出規定相關規定，在開發二水平下山采區時應加強瓦斯監測 的力度，保證安全生產。 2、鑒于煤與瓦斯突出的危險性和 xx 礦由原來的低瓦斯礦井直 接到煤與瓦斯突出礦井的特殊情況，對礦井今后的防突工作提出以 下幾點建議： （1）要建立專門的防突組織機構，配備專職人員，負責掌握突 出動態和規律，制定和組織實施防突措施，填寫突出卡片，積累資 料。 （2）配置必要的防突裝備和自救設備。 （3）開展對各級職工的防突知識培訓教育，熟悉突出預兆和防 治突出的基本措施，事故發生時的救護方法及救護設施的使用操作。 （4）由于礦井為單一煤層開采，應采取抽放瓦斯作為區域性防 突措施，本次設計要求礦井采用低位抽放的方式對瓦斯進行治理。 （5）石門揭煤、煤巷和采煤工作面的突出危險性預測指標，要 經過實驗考察篩選，并確定出適合本礦條件的臨界值。 3、xx 礦自建礦以來，共發生較大的礦井突水 16 次，所以在掘 進、生產過程中要注意監測、監控水文地質情況，做到“預測預報， 有疑必探，先探后掘，先治后采” ，保證礦井的安全生產。 平頂山平煤設計院有限公司 10 第一章 井田概況及安全條件 第一節 井田概況 一、位置交通一、位置交通 xx 礦位于 xx 省禹州市西 27km 文殊鄉境內，東距許昌市 60km， 南至平頂山市 48km。區內鄉鎮簡易公路四通八達，許(昌)洛(陽)公 路從井田東部通過，交通條件便利。另有平（頂山）禹（州）準鐵 路及平（頂山）禹（州）準鐵路。 為本區煤炭外運提供良好的交通條件。見圖 1-1-1。 圖圖 1-1-11-1-1 交通位置圖交通位置圖 平頂山平煤設計院有限公司 11 二、地形、地勢與水系二、地形、地勢與水系 井田位于穎河、汝河分水嶺地帶，屬山區與平原接壤過度地段， 為沖擊、洪積山前丘陵地貌。地勢呈西南高、東北低，標高 +210350m，相對高差 140m 左右。 井田內地表水系不發育，烏江河為井田內唯一季節性河流，流 經井田深部，旱季幾乎斷流，雨季水量增大，動態受大氣降水控制。 三、氣象、地震三、氣象、地震 本區屬半干旱大陸型氣候，年最高氣溫為 42.9，最低氣溫為 -13.9，年平均氣溫為 14.3。年最大降水量為 907.8mm（1977 年） ，最小為 430mm，平均 635.4mm，降雨主要集中在 69 月份。年 均蒸發量為 1675.1mm。年平均絕對濕度 133.3 毫巴，相對濕度 68.7%。 夏季多西南風和東南風，冬季多西北、北和東北風，最大風速達 19m/s。冰凍期一般為 11 月至次年 3 月初，最大冰凍深度約為 18cm。 本區為地震低于 4 級的弱震區，地震基本烈度為六度。 四、礦區水源、電源及通信四、礦區水源、電源及通信 1、電源條件 本礦井供電電壓選用 35kv，電源為雙回路，其中一回路為主供 專用電源，由云蓋山 35kv 變電站架一回 lgj-120 長約 5.2km 的 35kv 輸電線路至本礦地面變電所。另一回路為備用回路，由文殊 35kv 變電站架一回 lgj-70 長約 4km 的 35kv 輸電線路至本礦地面變 平頂山平煤設計院有限公司 12 電所。 2、水源條件 井下涌水作為水源，經處理后用于各個用水單位，這樣能夠充 分利用水資源，減少浪費，并可以避免廢水排放對周圍環境的影響。 五、主要自然災害五、主要自然災害 礦區的主要自然災害為氣象災害，由于降雨集中在 6、7、8、9 四個月，雨量大時易形成洪澇災害。 六、小煤窯開采情況六、小煤窯開采情況 本區煤炭開采歷史悠久，地方小窯數量眾多，以開采淺部露頭 為主，規模不大，對深部煤炭開采無直接影響。 第二節 安全條件 一、地層一、地層 井田內地層出露較好，地層從老至新依次為寒武系、石炭系、 二疊系、三疊系及第四系，總厚 1447.24m。 先將本礦井含煤地層從老到新（從下到上）分述如下： （一）寒武系() 1、中寒武統（2） （1）毛莊組（2m） 下部紫色和綠色泥巖間夾薄層狀淺灰色泥灰巖，上部中厚層狀 鱺狀灰巖間夾薄層狀暗紫色泥巖和淺灰色薄層狀灰巖互層。厚度大 平頂山平煤設計院有限公司 13 于 57m。 （2）徐莊組（2x） 下部為紫紅色砂質泥巖夾粉砂巖及透鏡狀灰巖，與下部地層整 合接觸。上部為灰、深灰色厚層條帶狀灰巖，間夾綠色泥巖、鱺狀 灰巖、致密灰巖及含海綠石砂巖。全組厚度 139.6m。 （3）張夏組（2zh） 下部為粗鱺狀亮晶灰巖、生物碎屑一礫屑灰巖，富含腕足、棘 皮、軟舌螺，三葉蟲動物化石碎片。往下泥質條帶增多，同下伏地 層整合接觸。全組厚度 171m。 2、寒武統固山組（3g） 巖性為灰白色，中厚層狀白云質灰巖，具不明顯的細鱺狀結構， 頂部風化后呈灰黑色為其特征。厚度 115.0m。 （二）石炭系（c2） 1、溪組（c2b3） 淺灰色、灰色鋁土泥巖，下部為紫紅色，含赤鐵礦中部大部具 豆狀、鱺狀結構，含較多黃鐵礦；上部致密塊狀。平均厚 7.8m。底 部鐵鋁層與下伏上寒武統固山組白云質灰巖呈平行不合接觸。 2、太原組（c2t4） 即含煤地層第一含煤段，上界止于本組 l1、灰巖頂面或 ll灰巖 卜黑色海相泥巖頂面。厚 41.3263.33m 平均 55.09m。 本組為一套含薄煤層的砂巖、泥巖和灰巖組成。根據巖性組合 劃分為三段即：下部灰巖段，中部砂泥巖段，上部灰巖段。 平頂山平煤設計院有限公司 14 （1）下部灰巖段 由 l1l4四層深灰色生物碎屑泥晶灰巖，砂質泥巖和 5 層薄煤 組成。厚 7.286.15m，平均厚 18.72m。 （2）中部砂泥巖段 由灰色一深灰黑色砂質泥巖、中粒砂巖，兩三層不穩定的生物 碎屑泥灰巖及 34 層不穩定薄煤層組成。平均 22.56m。 （3）上部灰巖段 由 35 層深灰色生物碎屑泥晶灰巖、泥晶灰巖、砂質泥巖、細 粒石英砂巖及 23 層不穩定的薄煤層組成。平均 15.40m。 在 xx 井田 12425 勘探線附近約 1km 地段，上部灰巖被中粒石 英砂巖替代，硅質鈣質膠結。底部粒粗含石英細礫石。 （三）二疊系（p) 1、下統（p1）山西組（p1s） 為石炭二疊系含煤地層第二含煤段。主要巖性由淺灰色、深灰 色細一中粒石英巖屑砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖和煤層等組成。 平均 93.69m，在二煤底板、大占砂巖上部及香炭段共有七個植物化 石層，編號 39,均富含植物化石。 根據砂鍋窯砂巖（k2）的展布穩定，標志明顯以及化石情況， 山西組頂界的劃分確定在 k1的底界。 2、中統（p2） (1)下石盒子組（p2x） 根據巖性組合和含煤性分為三、四、五、六四個含煤段。 平頂山平煤設計院有限公司 15 三煤段 主要巖性為淺灰色灰綠色，細中粒巖屑石英砂巖、粉砂巖、 泥巖和煤組成。含煤約 5 層，其中三9煤局部可采。此段頂部泥巖 大多可見紫斑，以此與其它煤段相區別。本段頂界止于三、四煤段 分界砂巖，平均 67.51m。段內有 5 個化石編號為 1014。 四煤段 由深灰色、灰色泥巖、砂質泥巖、粉砂巖、灰白色及淺灰色細 一中粒砂巖及煤層組成，含煤 38 層，通常 35 層，四4煤為本 區主要可采煤層之一，四2煤局部可采。 五煤段 由灰色、深灰色砂質泥巖、粉砂巖和灰白色、淺灰色中一細粒 石英砂巖、民石巖屑石英砂巖和煤層組成。 六煤段 由灰色、深灰色砂質泥巖、泥巖和淺灰色細一中粒長石巖屑石 英砂巖、巖屑石英砂巖和煤層組成。 (2）上石盒子組（p2s）根據巖性組合和含煤特征分為七、八、 九三個煤段。 七煤段由灰色、深灰色砂質泥巖和淺灰色長石巖屑石英砂巖 和煤層組成。含煤 6 層，一般常見七2、七3、七4，其中七4煤層較 發育，在 xx 井田以東局部開采，平均 77.73m。 八煤段 由灰色細一粗粒巖屑長石砂巖、長石巖屑石英砂巖和深灰色， 平頂山平煤設計院有限公司 16 灰色砂質泥巖及煤層組成。含煤 6 層，平均 79.83。 九煤段 由灰色、深灰色砂質泥巖和灰色、綠灰色細中粒巖屑石英砂 巖、粉砂巖及極不穩定的 25 層薄煤層組成。平均厚 93.36m。 上石盒子組總厚 219.30286.25m，平均 250.97m。 3、上統（p3)石千峰組（p3sh1） (1）石千峰組一段,分布在井田內云蓋山、牛頭山、跑馬嶺，牛 頸山山頂及東南坡，因其巖性堅硬，風化后形成獨特的單面山地貌 形態。巖性為淺灰灰白色，略呈肉紅色，與下伏巖層融合接觸。 平均 81m。 (2）石千峰組二、三段（p3sh2+3） 分布在井田深部邊緣。該組下部為灰綠、綠灰色粉砂巖夾紫紅 色泥巖、泥灰巖透鏡體，有時灰巖、泥灰巖相變為鈣質膠結的泥巖， 常呈球狀風化，在泥巖中尚可見植物化石碎片。平均 179m。 （四）三疊系（t) 1、劉家溝組（t11) (1)劉家溝組一、二段（t111+2) 下部相當于登封的土門組砂巖，紫紅色、淡紅色中一細粒砂巖 夾鈣質粉砂巖。砂巖普遍具“紅斑” ，亦具少量浪成波痕，可見交錯 層理、波狀層理、混濁層理、斜層理等。平均 85m。 (2)劉家溝組三段（t13） 相當于金斗山砂巖段。為紫紅色、淡紅色中一細粒砂巖，夾鈣 平頂山平煤設計院有限公司 17 質粉砂巖，巖性與土門砂巖類似，但砂巖“紅斑”較密集，斑點較 大，野外描述巖性特征時稱“麻斑砂巖” ，具大型斜層理及混濁層理。 平均厚 130m。 （3）和尚溝組（t1h）巖性為磚紅色砂質泥巖、粉砂巖夾暗紫色 細砂巖。殘厚85m。 （五）第四系 本區不發育，分布零星，主要為黃土，其次是沖積，坡積堆積。 厚度 020m。 二、地質構造二、地質構造 xx 井田位于云蓋山礦區的東北部，其基本構造形態為單斜構造。 地層走向北東 4045，傾向南東，傾角 25左右，向深部傾角 局部變陡，可達 2832。 井田內以斷裂構造為主，褶曲構造不發育，現把井田主要斷層 分述如下： 1、下白峪正斷 s 層（fl） 構成云蓋山礦區。也是 xx 井田的下部邊界斷層。從西南到東北 沿下白峪、里杜溝、庫房溝、劉家門、老君蛔進入本井田，向東經 辛莊延至區外。該斷層向西由下白峪村西分岔至寒武系地層中，為 區域性斷裂。走向 ne4050，傾向北西，北西盤下降，傾角 4070，長度 16km，落差以中部里杜溝劉家門帶最大，約 6001000m，向兩端減少至 200400m。這一深部邊界斷層控制可 靠，擺動范圍不大。 平頂山平煤設計院有限公司 18 2、竹圓溝正斷（f15） 位于 xx 井田東北端邊界斷層，由主要斷層 f15和次要斷層 f16組 成。走向近東西，傾向南，傾角 5570。西南盤下降，落差 100150m，延展長度 2.5km。 3、文殊店正斷（f17） f17為井田東北邊界。位于文殊店西，全被黃土覆蓋，根據文殊 店村東、西三疊系紅色砂巖正走向上明顯錯開北端交于 f15斷層，斷 層走向北稍偏西，傾向東，傾角 72，東盤下降，落差 5060m。 井田東北邊界在文殊店附近構造較復雜。 4、云蓋山正斷層（f3） 位于井田中深部，系一條貫穿全井田的走向正斷層，分布在云 蓋山、牛頭山、跑馬嶺南坡，出露位置大部被第四系覆蓋。僅局部 地段和用槽探可以見到。斷層地貌特征十分清晰。斷層走向 ne4050傾向西北，西北盤下降，傾角 4070，延長 10km 以上。落差 30100m，由西向東落差增大，在 xx 井田 123125 勘 探線附近最大，再往東延入陳崗區內。 5、云蓋山支斷層（f4） 位于井田東，走向正斷層，傾向北西，落差 4050m，延伸長 度約 1000m。因僅一個鉆孔揭露，控制程度很差。 三、煤層三、煤層 本區含煤地層為石炭系太原組、二疊系山西組和上、下石盒子 組。煤系總厚約 700m。分為九個含煤段，含煤約 50 層，煤層總厚 平頂山平煤設計院有限公司 19 約 10.77mm。其中可采和局部可采煤層二1、四2、六2、七4四層， 平均總厚 6.8m，xx 井田只采二1煤。可采煤層特征詳見表 1-2-1。 二1煤層層位穩定，呈不均勻的層狀或連續的透鏡狀，煤厚度 變化頗大，據井田內 21 個鉆孔統計，煤厚 0.2412.43m，平均 5.65m。其中云蓋山斷層以上 8 個鉆孔煤厚為 1.5712.43m，平均 6.92m。生產巷道揭露煤厚 0.315.5m，平均 5.41m。云蓋山斷層以 下鉆孔 13 個，煤厚為 0.24m 到 12.09m，平均 4.68m，根據可采礦對 煤厚度劃分的規定（0.71.3m 為薄煤層，1.313.5m 為中厚煤層， 3.518m 為厚煤層，大于 8m 為特厚煤層） 。 可采煤層特征表可采煤層特征表 表 1-2-1 煤層厚度（m）煤層頂底板巖性 容重備 煤 組 煤 層 最小最大平均 平均 間距 （m） 頂板底板 穩 定 性 傾 角(t/m3)注 七七20.241.250.81 局部 可采 六六201.741.283穩定25 大部 可采 五五30.541.551.05 85 穩定25 大部 可采 二二10.2412.034.68 243 大占 砂巖 砂質 泥巖 穩定251.34 全部 可采 總的看來，井田淺部平均厚度大，深部平均厚度小，二者相差 2.24m。井田內二1煤厚度分布還有如下特點： 1、厚薄煤帶相間分布 平頂山平煤設計院有限公司 20 井田內無論在走向上或傾向上，大范圍內表現一種特厚煤與薄 及中厚呈相間分布的特點，在云蓋山斷層上部，鉆孔和生產實測資 料表明，在 2701 孔一帶有一個長 300m 左右的厚及特厚煤層區。向 西緊接著一個約 400m 寬的薄至不可采帶（沿傾向往下增厚） 。再向 西約 500600m 又有一個厚煤帶，向西又出現一個薄及中厚煤帶， 帶寬 300350m。再向西又一是個厚煤及特厚煤帶，過了 123 勘探 線，又開始變薄。一般厚煤帶個體呈東西向，厚煤帶串列方向 ne45，不同的厚及特厚帶的延伸方向與本井北東構造線一致。這 種厚薄相間分布的特點是地史時期各種應力綜合作用的結果，是受 構造控制的。 2、煤層厚度在小范圍變化迅速 一些特厚煤層點或薄煤點所代表的范圍都不大，在個小范圍內 就會發生變化。 3、煤層厚度在走向或傾向上呈跳躍式變化 煤層厚度沿走向或傾向上不具漸變規律，而是忽薄忽厚地變化， 它反映一個規律，即薄煤附近還有厚煤，厚煤旁側必有薄煤的特點。 四、煤質四、煤質 （一）煤的物理性質及煤巖特征 1、煤的物理性質 二1煤層為黑色、玻璃光澤、質軟而松散，一般呈粉末狀及顆 粒狀，少量呈碎屑狀，局部地段夾透鏡狀塊煤（即磚碴煤） ，磚碴煤 平頂山平煤設計院有限公司 21 為黑色，光澤暗淡，塊狀、質地堅硬、視密度大。全層平均真密度 為 1.47，視密度為 1.45。屬特低強度和易磨碎煤。 2、煤巖特征 該煤層宏觀煤巖類型屬于半亮型半暗型煤，以半亮型煤為主， 局部夾的磚碴煤為暗淡型。 二1煤層顯微煤巖類型為微礦化特強礦化暗亮型，以弱礦化 暗亮型為主。其次為微礦化弱礦化亮暗型。 （二）煤的化學性質及工藝性能 1、煤類 xx 礦所采二1煤煤種屬貧煤。 2、煤中有害組分 （1）水分：二1煤的原煤分析基水份平均為 0.701.70%，平 均為 1.08%,變化不大。 （2）灰份：二1煤原煤灰分為 13.2830.87%，屬低灰高灰 煤，平均為 15%，屬中灰煤。 （3）全硫：區內二1煤層原煤全硫含量較低，均小于 0.5% ， 平均為 0.37%,屬特低硫煤。 （4）磷、氯：二1煤層磷含量較低，平均為 0.017%，屬中磷煤。 氯含量為 0.030.21%，平均 0.11%，在工業利用上危害不大。 （三）工業用途 二1煤層屬中灰、特低硫、高熱值、中磷之貧煤，可選性中等， 浮煤回收率較高，但塊煤少，主要可用作動力燃料和民用。 平頂山平煤設計院有限公司 22 五、開采技術條件五、開采技術條件 （一）煤層頂底板 1、頂板 二1煤層直接頂板多為厚而堅硬的灰白色中粒巖屑石英砂巖， 即大占砂巖（k2） 。 2、底板 底板為深灰色砂質泥巖，偽底板為炭質泥巖和根土巖，共厚 0.762.05m。其下為灰色細砂巖和灰黑色粉砂巖互層，厚約 78m。 抗壓強度小，距灰巖較近，在太原組含水層的地下水頭壓力下，容 易發生底鼓，其特點是來得快，消失亦快，當泥巖、粉砂巖底板在 地下水長期浸透會發生膨脹，也會引起底鼓，這種底鼓的特點是來 得慢，不易消失。 （二）瓦斯 根據中平辦【2010】13 號文轉發省工業和信息化廳關于 2009 年度全省煤礦瓦斯等級鑒定結果批復的通知 ，礦井瓦斯相對涌出量 為 6.61m3/t，絕對瓦斯涌出量 3.45m3/min，屬突出礦井。 （三）煤塵爆炸性 根據中平辦【2010】13 號文轉發省工業和信息化廳關于 2009 年度全省煤礦瓦斯等級鑒定結果批復的通知及 xx 礦多年井下取樣 進行煤塵爆炸性試驗，爆炸指數為 13.61%，屬有爆炸危險性煤層。 （四）煤的自燃傾向性 平頂山平煤設計院有限公司 23 據 xx 礦多年井下取樣進行煤層自燃傾向性試驗及中平辦 【2010】13 號文轉發省工業和信息化廳關于 2009 年度全省煤礦 瓦斯等級鑒定結果批復的通知 ，二l煤層屬不易自燃煤層。 （五）地溫 恒溫帶的深度和溫度推定恒溫的深度為 40m，溫度為 16.3。 井田內測溫鉆孔 5 個，根據 4 個基本可靠的測溫孔資料，按照恒溫 帶的溫度和深度，中性點和孔底溫度測得本井田地溫梯度為 1.32 100m，各孔未見地溫異常點。各孔二1煤的溫度均在 31以下， 因此，本井田不存在熱害區。 六、水文地質六、水文地質 （一）區域水文地質概況 1、區域含水層及隔水層 云蓋山礦區的含水層組可劃分為松散巖類孔隙含水層組，碎屑 砂巖裂隙含水層組和可溶性碳酸鹽巖溶裂隙含水層組等三個基本類 型。 （l）松散巖類孔隙含水層組 在云蓋山井田范圍內，基巖大多裸露，本含水組不發育，僅在 溝谷處有少量松散沉積物，對煤礦開采沒有影響。 （2）碎屑巖類裂隙含水層組 二疊系砂巖構成碎屑巖類裂隙含水層組的主體，各種砂巖總厚 可達 200m，其中位于可采煤層頂板的砂巖，開采時屬于直接充水含 水層。特點是水壓高，水量小，補給不足，易于疏干。 平頂山平煤設計院有限公司 24 （3）可溶性碳酸鹽類巖溶裂隙含水層組 該含水層組主要由寒武系張夏組、固山組及石炭系太原組的白 云質石灰巖、鱺狀灰巖、石灰巖、隧石灰巖構成。 本區各含水量間有良好的相對隔水層，自下而上為：寒武系饅 頭組及毛莊組頁巖和砂質泥巖，太原組底部鋁土泥巖及中部砂泥巖， 二疊系多層泥巖和砂質泥巖，正常情況下，可隔絕各灰巖含水層的 水力聯系。 （4）xx 井田位于一個面積較小，近似矩形封閉的水文地質單 元之中，僅在西北側分布有限的灰巖構成補給區，地下水量不豐富。 （5）區內灰巖含水層巖溶裂隙不甚發育，且不均一，發育程度 有一定的深度限制。井田北側外圍坡村附近的涌泉河河床為區域侵 蝕基準面，在此標高之上，特別是+230+300m 之間，地表巖溶發 育，向深部以巖溶裂隙為主，發育強度迅速衰減。 （二）礦井水文地質類型 按礦井水文地質規程規定，根據礦井實際水文地質資料， 利用“礦井水文地質類型劃分軟件” ，進行了計算機判別，判別結果 為礦井水文地質簡單類型。綜合考慮各種因素，地質報告把 xx 礦劃 為簡單偏中等水文地質類型。 （三）礦井充水條件 1、礦井水補給來源 煤礦開采時可能的礦井水補給來源主要有：大氣降水、地表水、 平頂山平煤設計院有限公司 25 地下水和老窯（老空區）積水等。本區地表水系不發育，烏江河為 流經井田中深部唯一的條季節性溪流，是大氣降水和地下水的排泄 通道，旱季幾乎斷流，雨季水量增大，動態受大氣降水控制，雨后 很快出現大流量。 根據礦井涌水量觀測情況，通常礦井正常涌水量穩定，當礦井 下有新的突水點時，水量增加，一段時間后基本恢復正常。這充分 說明：在 xx 礦區主要含水層的補給面積有限，地形切割較深，地表 排泄條件良好，不利于大氣降水的滲漏補給，使大氣降水不能夠快 速、直接補給各含水層。 綜上分析，xx 礦一井田范圍內，垂向上第四系沉積厚度不大， 對地表水、大氣降水沒有多大隔阻作用。地下水主要接受大氣降水、 地表水和下覆含水層水的滲漏補給，表現為補給量不足的、大氣成 因的特點。橫向上（即側向上）距西北部的大面積石灰巖裸露的補 給區較近（僅數公里） ，以近源補給為特征，但橫貫礦區北西部的祖 師廟斷層具有一定的隔水性，起了天然屏障作用，使礦區內各主要 含水層水源補給量不足。 （四）主要充水含水層與隔水層 按照井田內揭露的地層巖石特征、空隙性質、貯水條件和水力 特征，結合礦井主采的二1煤層圍巖參與或阻止礦坑充水的實際情 況分為四個含水層（段）和三個隔水層。 1、主要充水含水層（段） 對開采二1煤層有充水影響的主要含水層有：二1煤層上覆的砂 平頂山平煤設計院有限公司 26 巖裂隙含水層；底板下伏的有三個含水層，均屬底板進水的灰巖巖 溶裂隙含水層，茲分述如后： （1）二疊系山西組、下石盒子組砂巖裂隙含水層 該含水層由二l煤層頂板以上山西組和下石盒子組中的砂巖組 成，以構造裂隙和風化裂隙為主，裂隙發育不均一，為一含水不均 一的弱含水層。且隨著向深部開采頂板水有減小趨勢。 （2）石炭系上統太原組上部灰巖巖溶含水層段 太原組土段灰巖由 l8l11四層組成，是開采二1煤層的直接充 水水源，平均總 10.79m。該含水層段厚度薄，貯水能力差，動力補 給弱，巖溶發育不均一。因此，本含水層為弱含水層，利于疏干。 （3）石炭系上統太原組下部灰巖巖溶含水層段 本段含隧石灰巖四層（lll4)，層位穩定，總厚 7.2324.19m，平均厚 19m。l4距二1煤層底板 33.0162.44m，平 均 46.39m，屬底板間接充水含水層。滲透性較強，壓力傳遞快，含 水層非均質各向異性明顯；由于距二1煤層底板較遠，具有潛在的 威脅。 （4）寒武系上統白云質灰巖巖溶含水層 本含水層以固山組白云質灰巖為主，層厚 115.35m，區域侵蝕 基準面以上，存在垂直和水平循環帶，地表巖溶發育，見有 0.10.4m 垂直巖溶裂隙，寬 2.3m，高 3.5m。此含水層屬強含水層。 在構造適當部位可頂托或側向補給上部含水層，是二1煤開采的間 接充水含水層，也是區內唯永久性供水水源。 平頂山平煤設計院有限公司 27 2、主要隔水層 在上述各含水層間，賦存有良好的相對隔水層，在正常情況下， 可起到隔水作用。分述如下： （1）太原組上段頂部隔水層 l9至二1煤層底板之間為一深灰色的砂質泥巖、泥巖段，區內 沉積不穩定，厚度變化大，為 1.0328.62m，平均厚 12.14m，井 田內厚度為 16.44m。巖石的抗張強度為 20kg/cm2。顯然該隔水層在 厚度變薄地段難以阻擋太原組上段灰巖水突入巷道及采面。 （2）太原組中段砂泥巖段隔水層 l4灰巖頂面至 l5灰巖底面為泥巖、砂巖泥巖、粉砂巖，俗稱砂 泥巖段，厚度 1.5832.84m,平均 22.56m。從研究灰巖突水的角度 看，可將二1煤底板至 l4之間視為相對隔水層，期間距 33.0162.44m，一般大于 40m。該隔水層段的存在，在正常塊段內 可阻止下伏的太原組下段灰巖含水層水向礦坑充水。 （3）太原組底部鋁土泥巖隔水層 寒武系頂部與太原組下段灰巖之間的鋁土質粘土巖，從巖性來 說隔水性能良好。 （五）老窯（空）水 xx 礦周邊共有 6 對鄉鎮煤礦，分別為賀廟煤礦、棗園村辦煤礦、 棗園二礦、王山煤礦、角坪一礦和角坪二礦。其對 xx 礦有安全危害 的主要是角坪一礦和角坪二礦： 角坪二礦（現己關閉）,在 xx 礦東部竹園溝斷層附近開采，侵 平頂山平煤設計院有限公司 28 入 xx 礦井田范圍內，且易導通斷裂帶水，未來會對 xx 礦在東翼開 采帶來隱患。 角坪一礦（現己關閉） ，井田在 xx 礦-10m 東大巷以東。xx 礦在 -10m 東大巷、+43m 東大巷和+90m 東回風巷均建有防水閘墻，現仍 有從角坪一礦來的水從-10m 東大巷、+43m 東大巷防水閘墻的放水管 中流出，2004 年以來水量穩定（總涌水量 92m3/h）且無水壓，暫無 大礙。但該礦在云蓋山支斷層附近開采，有可能導通斷裂帶水，對 xx 礦下山采區東區開采造成水害威脅。 （六）斷裂帶的導水性 區內共發育三組斷裂構造，主要的一組為北東向走向正斷層， 其次還發育有近東西向和西向的兩組斜交正斷層。下面就井田內和 臨近的主干斷層的導水性分述如下： 1、云蓋山正斷層的導水性 該斷層橫貫 xx 井田中部，為壓扭性斷層，傾向北西，井田內落 差近 100m。落差具有兩端大，中間小的特點，致使上寒武統灰巖含 水層部分被斷開，部分未斷開，未完全斷開地段的地下水仍保持水 力聯系。寒武系灰巖在斷層部位的埋深己超過-100m，含水層的巖溶 發育程度相對較弱。斷層帶富水性弱，導水性差。因此，該斷層為 弱透水或阻水斷層。 2、下白峪正斷層的導水性 該斷層為井田的深部邊界斷層，傾向北西，落差 2001000m， 使區內主要含水層上寒武統固山組巖溶含水層失去連續性，且埋深 平頂山平煤設計院有限公司 29 于-240m 以下，巖溶發育程度急劇降低，地下水徑流條件變差。勘 探時有 1 個孔穿見該斷層，未漏水，斷層導水性不良。因此，該斷 層為一隔水斷層，也是井田深部的阻水邊界。 3、竹園溝正斷層的導水性 該斷層為井田東北部邊界斷層，傾向南，落差 100150m。2815 孔穿見該斷層，沖洗液不消耗，說明深部導水性 不良。該斷層西段，上下兩盤均為上寒武統巖溶含水層，含水層連 續，為透水段；井田淺部0m 水平以上二1煤層與下寒武統巖溶含 水層對接，石炭系灰巖含水層可能獲得寒武系灰巖水的側向補給； 深部巖溶發育程度減弱，且煤系地層厚度增大，斷層帶泥質成分增 多，阻水性增強。開采過程中應留設足夠的防水煤柱；深部為弱透 水至阻水。 4、祖師廟正斷層的導水性 該斷層位于井田之西南，傾向北西，落差 7500m，且由西南 往東北逐漸增大，落差的差異使斷層的導水性呈現西段透水，東段 阻水的特點，這己為斷層兩盤同一含水層地下水位相差 10 余 m 所證 實。這一特點無疑對 xx 礦開采煤炭資源是有利的。 5、花溝正斷層的導水性 該斷層位于井田之西南，介于云蓋山斷層與祖師廟斷層之間， 傾向北西，走向長度 6800m，落 2560m，接近 xx 井田斷層逐漸尖 滅。該斷層兩盤的上寒武統灰巖含水層未完全斷開，地下水流連續； 煤系地層錯斷，太原組灰巖含水層不連續。抽水過程中無水力聯系， 平頂山平煤設計院有限公司 30 表明是阻水的。因此，該斷層在煤系地層中是阻水的，在上寒武統 地層中是透水的。 6、文殊店正斷層的導水性 該斷層為井田東北部邊界斷層，傾向東，落差 50 余 m。由于斷 層附近灰巖含水層埋深標高在-4o0m 以下，巖溶裂隙不發育，因此 斷層導水性不良。但是在文殊店附近地質構造相當復雜，地層產狀 變化大，不同走向的斷層相互切割，文殊店斷層的阻水性可能會受 到一定影響。加之基巖被掩蓋，工程控制不足，研究程度低，深部 開采時應留設足夠的防水煤柱，以防不測。值得指出的是，井田內 的一些小斷層，落差雖然不大，但巖石破碎，往往成為突水通道。 綜上所述，xx 井田內斷層的導水性能大多不良，屬阻水斷層或 弱透水斷層。但因斷層落差不同，使得斷層兩盤對接的巖性出現空 間差異，斷層間的組合關系也使得不同斷層的水文地質性質不盡相 同，即使同一斷層在走向和垂向上導水性能也有較大差別。小斷層 和裂隙，往往成為礦井開采時的突水通道。 （七）礦井涌水量 礦井正常涌水量 449.72m3/h，最大涌水量 809.50m3/h。 （八）水文地質類型 本礦為簡單偏中等水文地質類型。 七、對礦井地質勘探安全條件資料的評價及存在的問題七、對礦井地質勘探安全條件資料的評價及存在的問題 （一）勘探程度 本井田由中國煤炭地質總局一二九勘探隊利用地震與鉆探相結 平頂山平煤設計院有限公司 31 合的綜合勘探方法進行精查勘探。精查勘探查明了井田內地層；查 明了井田構造形態，邊界斷層和褶皺；查明了可采煤層層數、層位、 厚度、結構及變化規律，層位對比結果可靠；查明了二1煤的煤質 特征及變化情況，確定了煤類；確定了水文地質類型，查明水文地 質條件；查明了井田地溫狀況及地溫梯度。通過相關部門的審查