1、五陽三礦6.0Ma新井設計摘 要本設計礦包括兩個部分：一般部分和專題部分。一般部分為五陽三礦6.0 M/a新井設計。五陽三礦位于山西省潞安礦區東北部，屬市襄垣縣管轄。井田走向（南北）長約5.6 km，傾向長約（東西）8.53 km，井田總面積為47.5 km2。主采煤層為3#煤層、15#煤層，平均傾角為6°，煤層平均總厚度為10 m。井田地質條件較為簡單。井田工業儲量為1002.995 Mt，可采儲量為724.41 Mt。礦井設計生產能力為6.0 Mt/a，礦井服務年限為92.87 a。礦井涌水量較大，正常涌水量為240 m3/h，最大涌水量為310 m3/h。礦井相對瓦斯涌出量為0

2、.8 m3/t，屬于低瓦斯礦井。煤層無自然危險，無煤塵爆炸危險。井田為雙立井兩水平開拓，運輸大巷采用膠帶運輸機運煤，輔助運輸采用礦車運輸，礦井通風方式為兩翼對角式通風。礦井年工作日為330 d，工作制為“四六”制。一般部分包括10章：1. 礦區概述與井田地質特征；2. 井田境界和儲量；3.礦井工作制度和生產能力；4. 井田開拓；5. 準備方式帶區巷道布置；6. 采煤方法；7. 井下運輸；8. 礦井提升；9. 礦井通風與安全；10. 礦井基本技術經濟指標。專題部分題目為：綜放工作面自然發火問題的研究與防治技術。關鍵詞：立井；帶區；兩翼對角式。目 錄一般部分1 礦區概述與井田地質特征11.1 礦區

3、概述11.1.1 礦區地理位置11.1.2 交通條件11.1.3 地形、地貌21.1.4 河流21.1.5氣象與地震情況21.1.6 水源31.2 井田地質特征31.2.1 井田地質構造31.2.2水文地質71.3 煤層特征101.3.1 煤層101.3.2 煤質121.3.3 煤層頂、底板151.3.4 瓦斯151.3.5 煤塵與煤的自然162 井田境界和儲量162.1 井田境界162.1.1 井田境界劃分的原則162.1.2 井田圍162.1.3 開采界限162.1.4 井田尺寸172.2 礦井工業儲量172.2.1 工業儲量計算172.3 礦井可采儲量182.3.1 可采量計算182.3

4、.2 井田永久保護煤柱損失量182.3.2 礦井可采儲量193 礦井工作制度和設計生產能力203.1 礦井工作制度203.2 礦井設計生產能力與服務年限203.2.1 礦井服務年限的核算203.2.2 井型校核214 井田開拓224.1 井田開拓的基本問題224.1.1 確定井筒形式、數目、與位置234.1.2 工業廣場的位置244.1.3 開采水平水平的確定與帶區和采區的劃分244.1.4 主要巷道的開拓244.1.5 方案比較254.2 礦井基本巷道304.2.1 井筒304.2.2. 井底車場與硐室314.2.3 主要巷道開拓345 準備方式帶區巷道布置375.1 煤層地質特征375.1

5、.1 帶區位置375.1.2 帶區煤層特征375.1.3 煤層頂底板375.1.4水文地質385.1.5 地質構造385.2 帶區巷道布置與生產系統385.2.1 帶區準備方式的確定385.2.2 帶區巷道布置385.2.3帶區主要硐室布置395.2.4 帶區生產系統405.2.5 帶區的巷道掘進方法405.2.6 帶區生產能力與采出率405.3 帶區車場選型設計416 采煤方法426.1 采煤工藝方式426.1.1 采煤工藝的確定426.1.2 回采工作面參數436.1.3 采煤工作面破煤、裝煤方式446.1.4 工作面放頂煤方式456.1.5 采煤工作面支護方式476.1.6 端頭支護與超

6、前支護方式486.1.7 采煤工作面循環作業表496.2 回采巷道布置516.2.1 回采巷道布置方式516.2.2 回采巷道參數517 井下運輸527.1 概述527.1.1 運輸距離和貨載量527.1.2 礦井運輸系統537.2帶區運輸設備選型547.2.1 設備選型原則547.2.2 帶區運輸設備選型與能力核算547.2.3 輔助運輸方式的選擇567.2.4 運輸能力驗算577.3 大巷運輸設備選型577.3.1 主要運輸大巷設備的選型577.3.2 輔助運輸大巷設備選擇578 礦井提升608.1 礦井提升概述608.2 立井提升618.2.1 主立井提升618.2.2 副井提升設備選型

7、629 礦井通風與安全649.1 礦井通風系統649.1.1 礦井通風系統的基本要求649.1.2 礦井通風方式659.2 礦井通風系統確定659.2.1 礦井概述659.2.2 礦井通風方式的選擇659.2.3 主要通風機的工作方式669.2.4工作面通風系統的要求679.2.5工作面通風方式679.2.6 工作面風流方向的選擇689.3 礦井風量計算699.3.1工作面所需風量計算699.3.2 備用工作面所需風量的計算709.3.3 掘進工作面所需風量的計算709.3.4 硐室需風量719.3.5 其他巷道所需風量719.3.6 礦井總風量719.3.7 風量分配、風速驗算729.4 礦

8、井阻力計算739.4.1 礦井通風阻力計算749.4.2 礦井通風阻力759.4.3 兩個時期的礦井總阻力和總等積孔769.5選擇礦井通風設備769.5.1 礦井通風設備的要求769.5.2 選擇主要通風機779.5.3 電動機選型799.6 防止特殊災害的安全措施799.6.1 預防瓦斯和煤塵爆炸的措施799.6.2 預防井下火災的措施809.6.3 防水措施8010 設計礦井經濟技術指標81參考文獻83專題部分0概述：871 煤層自然發火防治技術的發展現狀851.1 煤的自燃假說851.2煤炭自然發火防治技術的發展現狀851.2.1 煤層自燃發火處理方法851.2.2 煤層自燃發火預測法8

9、62 易自燃厚煤層的一般特性862.1 煤炭的自然過程862.2 影響煤炭自燃發火的因素882.2.1 煤炭自燃的因882.2.2 影響煤炭自燃的外因892.2.3 自燃傾向性鑒定分類903 煤炭自燃隱患預測預報技術903.1 CO測定技術903.1.1 測定管測定CO技術903.1.2 便攜式CO測定裝置923.2 煤溫測定技術923.2.1 溫度計間接測定煤溫技術923.2.2 熱敏電阻間接測定煤溫技術923.2.3 紅外線探測技術923.2.4 束管檢測技術963.2.5 同位素探測技術964 易燃煤層綜放工作面防滅火技術974.1 開采技術防滅火984.1.1合理確定開拓方式984.1

10、.2 選擇合理的采煤方法984.2通風措施防治自燃發火994.2.1 選擇合理的通風系統994.2.2 增阻減少漏風防滅火1004.2.3均壓減少漏風防滅火1004.3介質法防自燃發火1004.3.1灌漿防滅火1004.3.2凝膠防滅火1004.3.3 阻化劑防滅火1004.3.4 惰性氣體防滅火1014.4三相泡沫防滅火技術1015 結束語102參 考 文 獻102致 102107 / 1151 礦區概述與井田地質特征1.1 礦區概述1.1.1礦區地理位置潞安礦區地處山西省東南部，沁水煤田東部邊緣中段，地跨市、潞城市、襄垣縣、屯留縣、長子縣。山西省潞安環保能源開發股份隸屬的五陽煤礦位于潞安礦

11、區北東部邊緣，屬市襄垣縣管轄。其地理坐標：東經112°5825113°0509，北緯36°264636°3347。1.1.2 交通條件五陽煤礦交通條件較為便利。太焦鐵路線自北而南橫穿井田，襄垣火車站、五陽火車站位于井田之，本礦鐵路專用線與五陽站相接。邯長、太焦鐵路在北站交會。太焦線北接石太、同浦線，南接隴海線。圖1.1陽煤礦交通位置圖榆黃公路自本井田穿過，西距208國道1 km。五陽煤礦距襄垣城約3 km，距市約45 km。距市約215 km。潞安礦區的公路網連接著整個礦區，礦區至、等地均有汽車相通，交通真可謂“四通八達”，見圖11。至各主要城市間距離見

12、表11。表1.1 市距各主要城市距離簡表名稱起止線鐵路/公路距離(km)太焦線鐵路280太焦線鐵路217邯長線邯鄲鐵路220長太線公路250長邯線邯鄲公路185長石線石家莊公路長北線公路長線公路長天線公路長西線公路1.1.3 地形、地貌潞安礦區位于太行山中段西側，盆地之西部。隸屬的五陽井田位于礦區東北部。縱觀其地貌特征，屬黃士高原的低山丘陵地帶，地勢較為平坦，呈南高北低，西高東低。大多為黃士所覆蓋，局部零星出露中奧系地層與二疊系地層，沖溝發育。最高點位于本區南文王山北斷層附近，海拔為+945.50 m，最低點位于漳河河谷，海拔+854.50 m，最大高差為91.50 m，平均海拔900 m。1

13、.1.4 河流本井田主要河流為濁漳河西源和南源，屬海河流域漳河水系，濁漳河南源由南而北流經井田南部，其支流有絳河、嵐水、淘清河等。濁漳河由西向東流入井田北緣，其支流有淤泥河，南、西二源在井田中央與西源匯合后，由南而北穿越井田，至襄垣城東與濁漳河北源匯合流出五陽井田。1.1.5氣象與地震情況本區屬暖溫帶大陸氣候。年平均氣溫8.9 ，月平均最低氣溫-6.9(一月)，最高氣溫22.8 (七月)。年降水量為414917 mm，年平均為583.9 mm。年蒸發量為1493.81996.3 mm，年平均為1731.84 mm。降水量多集中在7、8、9三個月。日最大降水量為109.7 mm(1972年7月7

14、日)。風向多為西北風，最大風速1420 m/s。凍土期為每年十一月至次年四月，最大凍土層深度55 cm。據GB18306-2001圖A1中國地震峰值加速度區劃圖，本區為6級烈度區。1.1.6 水源目前，該礦生活用水水井4口，取水層位均是中奧統灰巖水，水質為HCO3Ca類型。其3口，日供水量2600m3；山下1口，日供水量960m3；可滿足生活用水需求1.2 井田地質特征1.2.1井田地質構造1. 區域底層五陽井田屬潞安礦區。潞安礦區位于華北地臺山西臺背斜，沁水煤田中東部邊緣。地層發育與華北地臺其它地區一樣，結晶基底為太古界、下遠古界地層，其上發育了寒武系、奧系、石炭系、二疊系、三迭系、侏羅系、

15、上第三與第四系等地層，缺失上奧統、志留系、泥盆系、下石炭統、白堊系、下第三系等地層（見附圖一）。區域各時代地層均有所出露。據以往地質資料區域地質資料將寒武系以新地層，由老到新簡述如下：（1）寒武系（）該系地層在五陽井田無出露，主要分布在左權、襄垣、平順等地。與下伏元古界地層呈不整合接觸。厚約486 m。 寒武系下統（1）該統缺失饅頭組、僅發育毛莊組。主要為紫紅色頁巖與紫紅色白云質泥質灰巖互層，夾表灰色中厚層狀右灰巖、鮞狀灰巖；底部為一層底礫巖。，厚約3590 m。 寒武系中統（2）徐莊組（2x）：下段主要為紫紅色頁巖、細砂巖夾薄層石灰巖、鮞狀灰巖。上段主要為淺灰色中厚至薄層狀石灰巖、泥質條帶灰

16、巖等。厚度一般為5890 m。夏組（2z）：底部為薄層泥質條帶灰巖或薄層灰巖、泥質灰巖。其上主要為淺灰至深灰色薄至厚層狀灰巖、石灰巖，下部夾紫紅色頁巖。一般厚約170 m。 寒武系上統（3）崮山組（3g）：主要為灰、灰黃色薄至中厚層狀泥質條帶灰巖或竹葉狀灰巖，夾黃綠色鈣質頁巖與生物碎屑灰巖。厚度一般為40 m。長山組（3c）：主要為紫紅、灰紫色中厚層狀竹葉狀灰巖夾泥質條帶灰巖或薄層白云質灰巖。厚度約722 m。鳳山組（3f）：主要為灰、灰白色厚層狀中至粗晶白云質灰巖。一般厚約100 m。 （2）奧系（O） 奧系下統（O1）本統厚度為65210m，一般厚度130m。中上部為灰色中厚、巨厚層狀白云

17、巖，下部為泥質白云巖夾竹葉狀白云巖。與下伏地層為整合接觸。 奧系中統下馬家溝組（O2X）本組厚度多37210m，一般厚度120m，中上部為青灰色中厚、巨厚狀石灰巖，下部為角礫泥灰巖和鋁質灰巖。 奧系中統上馬家溝組（O2S）本組厚度170310m，一般厚度230m，中上部為灰色白云質泥灰巖、泥質灰巖，灰黑色中厚層狀豹皮灰巖。下部為灰綠色泥灰巖或角礫狀泥灰巖。 奧系中統峰峰組（O2f）本組厚度為55289m。巖性為淺灰色中厚層狀豹皮灰巖，灰白色白云巖夾灰黑色中厚層狀灰巖。（3）石炭系（C）石炭系中統組（C2b）該組厚度235m，一般厚度20m。巖性以鋁土泥巖為主，并發育有石灰巖，少量砂巖，夾有煤線

18、。底部有山西式鐵礦透鏡體賦存。與下伏層呈平行不整合接觸。 石炭系上統組（C3t）本組厚度80150m，一般厚度100m，為主要含煤地層之一。巖性由灰黑色，灰色泥質巖，砂巖，發育46層石灰巖，含煤1015層，底部為灰白色中厚層狀砂巖（K1）。與下伏地屋呈整合接觸。（4）二疊系（P）下統山西組（P1s）該組厚度為36135m，一般厚度60m，為主要含煤地層之一。巖性灰黑色，灰色泥質巖，灰白色中、細粒砂巖與煤層組成。發育14層煤。底部以K7灰白色中或細粒砂巖為界。與下伏地層呈整合接觸。 二疊系下統下石盒子組（P1x）該組厚度4878m，一般厚度65m。頂部為雜色鮞狀鋁土質泥巖（桃花泥巖），中部為淺灰

19、色中粒、細粒砂巖，下部為杏黃色砂巖、泥巖、灰色泥巖，偶夾煤線，底部灰白色中、細粒砂巖（K8）。與下伏地層呈整合接觸。 二疊系上統上石盒子組（P2s）該組厚度400550m，一般厚度520m，上部為雜色砂巖與紫紅色泥巖，中部為雜色砂巖、泥巖與黃綠色中粒砂巖灰色泥巖，下部為紫色、雜色、黃綠色泥質巖組成，底部為灰白色厚層狀中粗粒砂巖、灰綠色砂巖（K10）。與下伏地層呈整合接觸。 二疊系上統石千峰組（P2sh）該組厚度22217m，一般厚度150m。巖性以黃綠色厚層狀中、粗粒砂巖與紫紅色泥巖互層，上部發育，有淡水灰巖與薄層石膏層。僅在屯留井田西部有2個鉆孔完整接露，最大厚度192m。與下伏地層呈整合接

20、觸。（5）三疊系（T） 三疊系下統家溝組（T1l）本組厚度為115595m，一般厚度400m。巖性主要由淺灰、紫紅色薄中厚層狀中-細粒砂巖和紫色泥巖組成。僅在屯留井田有2個鉆孔見與，最大厚度53.39m。與下伏地層呈整合接觸。 三疊系下統和尚溝組（T1h）本組厚度130475m，一般厚度250m。巖性主要由紫灰色砂巖和紫紅色泥巖組成。與下伏地層呈整合接觸。 三疊系中統二馬營組（T2er）地層一般厚度600m。巖性主要由紫紅色泥巖，砂質泥巖、淺綠色厚層狀粗砂巖組成。與下伏地層呈整合接觸。 三疊系中統組（T2t）厚度一般為55m。上部為紅色砂質泥巖，夾細粒砂巖，下部為紫色、灰綠色厚層狀中粒砂巖和灰

21、綠、灰紫色砂質泥巖。與下伏地層呈整合接觸。 三疊系上統延長組（T3y）厚度30138m，一般厚度50m。巖性由紫紅、灰綠色中厚層狀中、細粒砂巖，粉砂巖，泥巖夾淡水灰巖組成。與下伏地層整合接觸。（6）侏羅系（J）區域西北部有零星出露。該系缺失下統和上統，僅發育中統黑峰組。巖性為灰黃色厚層狀含礫粗中粒砂巖，局部夾礫巖與紫紅、淡綠色砂質泥巖。厚度為30254 m。與下伏三迭系呈不整合接觸。（7）上第三系（N）厚度5268m。巖性以棕紅色粘土、砂質粘土為主，底部為礫石，在武鄉縣村為厚層狀灰綠、灰黑色粘土，粉砂與薄層泥巖互層，并夾油頁巖。與下伏地層呈角度不整合接觸。（8）第四系（Q）厚度0300m為棕黃

22、、淡黃色亞粘土，含砂質粘土，亞砂土夾鈣質結核與近代沖積層砂、礫石與泥土組成。與下伏地層呈角度不整合接觸。2. 井田地層本井田廣為第四系黃土所覆蓋，局部地帶有二疊系地層零星出露，南部邊緣地帶有奧系地層出露。據以往和新近地質資料，本井田發育的較新地層有奧系、石炭系、二疊系、第四系等地層（見附圖1），現由老到新敘述如下：（1）奧系中統上馬家溝組O2s井田鉆孔揭露最大厚度為99.27 m，巖性為深灰色巨厚層狀石灰巖，淺灰色白云質灰巖、泥灰巖。局部夾石膏層。石灰巖呈豹皮狀，含珠角石、腹足類，有孔蟲等化石，分布于井田南部文王山北斷層下。（2）奧系中統峰峰組O2f該組厚度為120m左右，巖性為淺灰、深灰色厚

23、層狀石灰巖，灰色厚層狀白云質灰巖，夾灰色中厚層狀泥灰巖。與下伏地層呈整合接觸。（3）石炭系中統組C2b該組厚度3.529.92m，平均8.5m。巖性以灰色塊狀鋁土泥巖為主，局部發育灰白色中厚層狀細粒石英砂巖，灰色砂質泥巖，底部為山西式鐵礦層。有時見與不穩定的薄煤層或煤線。井田東南郭莊附近有出露。與下伏地層呈假整合接觸。（4）系上統組C3t本組厚度89.2139m，平均厚度103m。是本區的主要含煤地層之一。巖性主要為灰、灰黑色石灰巖，灰、灰白色細粗粒石英砂巖，灰、灰黑色粉砂巖，砂質泥巖，泥巖，夾815層煤，其中可采煤層17層。泥巖多含鐵質結核與植物化石碎片，致密堅硬；砂巖有時常相變為砂質泥巖與

24、泥巖。本組發育四層較穩定的石灰巖與一層局部發育不穩定的石灰巖，屬典型的海陸交互相沉積，旋回結構明顯，且巖性巖相較為復雜。與下伏地層呈整合接觸。（5）二疊系下統山西組P1s本組厚度59.2085.85 m，平均厚度約70 m。是本區主要含煤地層，巖性主要為灰白、灰色中-細粒石英砂巖，灰、灰黑色粉砂巖、砂質泥巖互層，含植物化石碎片，含煤14層。其中下部的3#煤層為主要可采煤層，平均厚度5.73m，底部以一層灰白色中厚層狀細或中粒石英砂巖（K7）與組分界，為濱海三角洲沉積。與下伏地層呈整合接觸。（6）二疊系下統下石盒子組P1x本組厚度83.46151.90 m，平均厚度約110 m。巖性變化較大，頂

25、部為紫紅、紫灰色等雜色含鮞粒厚層狀鋁質泥巖，砂質泥巖。（俗稱桃花泥巖）中，底部為灰白、灰色石英砂巖為主（K8）。巖層顏色由淺到深的變化反映氣侯由溫暖潮濕漸變為炎熱干燥。為上三角洲平原沖積平原沉積。與下伏地層呈整合接觸。（7）二疊系上統上石盒子組P2s本組厚度一般在300 m左右。巖性由紫紅、紫灰等雜色泥巖或砂質泥巖與灰、灰白和黃綠色石英砂巖組成。為半干熱氣侯條件下，沖積平原沉積。與下伏地層呈整合接觸。2.斷層正斷層：位于南峰溝，西村一線，全長約3 km，走向北50°東，傾向東南，傾角75°，落差一般為1260 m，南峰溝村以西逐漸減小。 1.2.2水文地質井田主要河流有濁漳

26、河西源和南源。西源由西而東流入礦區，而南源由西南匯入，并于礦區中部匯合。南、西二源匯合后，由南而北至襄垣城東流出礦區，總匯水面積約750 km2 。并在井田外兩河上游分別建有漳澤水庫和后灣水庫。而區無大的地表水體。煤層露頭附近有一條季節性河流淤泥河，自南而北流淌，一般流量為360 m3/h。另外，流經本井田的濁漳河南源，為一常年有水河流，其最高洪水位857.65 m（1953.6.15），最大流量224 m3/s，局部對煤層頂板含水層有明顯的入滲補給。潞安礦區位于沁水煤盆地東翼、辛安泉流域補給區的西部邊緣上，即該泉域若干個地下水逕流帶的一個分支上，水文地質條件相對簡單。這是由于該區奧灰被上覆地

27、層覆蓋、補給條件差、逕流速度慢所造成的。五陽礦區位于潞安煤田東北部。北起西川正斷層，南至文王山北正斷層；東部以3# 煤露頭為界，西部為一設定邊界。區地層走向明顯受褶曲控制，而地表水流向與地層走向基本垂直，故一般不利于地表水直接補給地下水。南、北邊界斷層造成五陽地塊下降（形成地塹），導致煤層底板以下富水性較強的灰巖含水層與煤層頂板以上富水性較弱的砂巖含水層或煤層對接，而成為補給邊界。另外，五陽礦區斷裂構造比較發育，且伴隨有主要沿天倉向斜軸部發育的陷落柱，無疑會導致本區水文地質條件的復雜化。1含水層根據含水層巖性、儲水空間和水力性質，本礦區含水層自下而上可分為13個。（1）奧系中統灰巖含水層該層灰

28、巖為本區含煤地層的基底灰巖，主要由厚層狀石灰巖、白云質灰巖和泥質灰巖，平均厚度120 m。該含水層在礦區外文王山北斷層以南有出露。巖溶、裂隙特別發育，其主要富水段見區域含水巖組中的奧系中統灰巖含水段。據注（抽）水試驗，單位注（涌）水量0.023232.7 L/sm，滲透系數0.04843.68 m/d，富水性極不均一，水質類型為HCO3Ca型水。長觀資料，1992年7月初水位標高+658.75+660.42 m，北高南低，基本與1991年一致，且小黃莊斷層下盤奧灰巖溶較文王山北斷層下盤發育。屬富水性強的裂隙溶洞含水層，對突水淹井威脅最大。該含水層上距3# 煤層108.70198.92 m，平均

29、138.70 m。在隔水層的阻隔下，一般不會發生直接突水。但極有可能通過斷層破碎帶、陷落柱或封閉不良鉆孔進入礦井。故該層水患應以防為主。（2）石炭系上統組K2石灰巖含水層該層為組底部灰巖，局部含燧石，層厚3.1117.66 m，平均7.72 m。溶洞裂隙發育，但多被方解石充填。平均下距15#煤層約3 m、15# 煤層約9.5 m，且是以上 煤層的直接頂板充水含水層。平均上距3# 煤層101.68m；平均下距奧灰29.84 m。單孔、單層注水試驗，單位涌水量0.000550.00066 L/sm，滲透系數0.00540.653m/d；王莊井田16號和43號兩鉆孔抽水試驗，單位注水量0.00050

30、.916 L/s m，滲透系數0.888 m/d。水質類型有HCO3K+Na型、HCO3ClK+Na型、HCO3ClK+NaCa型、ClSO4K+Na型。1992年7月水位標高+659.65+735.99 m；據井下放水鉆孔水壓折算，2000年水位標高+608.7+617.9 m。井下多處揭露，最大涌水量50.11 m3/h；測、放水鉆孔最大涌水量33.0 m3/h。（3）石炭系上統組K3石灰巖含水層本層為組中下部一層薄中厚層狀灰巖。層厚1.665.49 m，平均3.29 m。裂隙溶洞發育，含方解石小晶體與細脈。平均上距3# 煤層85.6 5 m。井下測壓鉆孔涌水量21.030.60 m3/h

31、。按井下測壓鉆孔水壓折算，1997年元月14日水位標高+620.35 m，0.0260.201 L/sm。（4）石炭系上統組K4石灰巖含水層本層含水層為組中部灰巖。層厚2.105.57 m，平均4.26 m。中厚層狀，含燧石，底部泥質含量高，節理發育，溶、裂隙多被方解石脈充填。平均上距3# 煤層71.09 m。1967年6月28日，東四石門溜煤眼，因放炮引起了該層突水，水量達482 m3/h，說明該含水層局部具有一定的富水性。K2、K3、K4灰巖含水層，沉積間距小于30 m、水位較接近，可作為一個含水巖組考慮。按突水系數0.6計算，3# 煤層至K4灰巖頂面間的隔水層所承受的水壓為3.36 MP

32、a，均構不成3# 煤層底板直接充水含水層。（5）石炭系組K5灰巖含水層為組上部灰巖。厚0.006.65 m，平均2.56 m。薄至中厚層狀，為隱晶質石灰巖，裂隙發育，但多被方解石充填。平均上距3# 煤層33.98 m。水IC3-1-5孔注水試驗，單位涌水量0.000041 L/sm，水位標高+876.17m。井下放水鉆孔涌水量6.09.0m3/h。水質類型為ClHCO3K+Na型和ClHCO3K+NaCa。據實際生產驗證，該含水層對礦井充水無影響。以上所述的K2K5灰巖含水層所做的單層注水試驗較少，水文地質參數不能確切代表其真實情況。根據K2K5或K3K5灰巖含水層所做的混合注水試驗，單位注水

33、量0.00001816.41 L/sm，一般小于0.1L/sm，滲透系數0.000022270.60 m/d。說明K2K5灰巖含水層局部富水性極強，在今后生產中應加強防犯。但從相距分別為1650m、1160 m的水C3-1-3與水C3-1-2、水C3-1-1與水C3-1-1水位差70.84m、29.19 m來看，其水力聯系較差。K5灰巖含水層與3# 煤層之間有一層富水性極弱，甚至為隔水層的砂、泥巖互層段，該段可有效阻隔其下部灰巖水進入礦井。按突水系數0.50.6計算，該段可承受的水壓為0.951.14 MPa。（6）二疊系下統山西組K7砂巖含水層該含水層位于山西組底部。厚1630 m，平均27

34、.20 m。以中細粒砂巖為主，局部為砂質泥巖與粉砂巖，裂隙較發育，但多被方解石填充。單位涌水量0.0714 L/sm，滲透系數0.132 m/d。屬富水性極弱的裂隙含水層。它是3# 煤層底板直接充水含水層。因其富水性極弱，可認為對礦井充水無影響。（7）二疊系下統山西組3# 煤層頂板S4砂巖含水層該含水層位于山西組中下部，是 3# 煤層老頂。厚2.2128.43 m，平均15.01m。裂隙發育，部分被方解石脈充填，局部相變為砂巖與砂質泥巖或砂質泥巖與泥巖互層。下距3# 煤層013 m，淺部可接受大氣降水和河流滲透補給。單位涌水量0.0714 L/sm，滲透系數0.132 m/d，水位標高+865

35、.53 m，局部富水性好。整體屬富水性弱的裂隙含水層。（8）二疊系下統下石盒子組底部K8砂巖含水層該含水層位于下石盒子組底部，是下石盒子組與山西組分界砂巖。厚3.7026.75 m，平均11.95 m。以中粒砂巖為主，中部夾薄層砂質泥巖。平均下距3# 煤層36.76 m。屬富水性弱的裂隙含水層。S4砂巖和K8砂巖含水層可直接接受地表水補給，水位標高達+856 m，且均處在3# 煤層頂板冒落裂隙帶之，均為3# 煤層直接充水含水層。由于砂巖裂隙的滲透性較弱（K=0.132 m/d），故對礦井充水影響較小。（9）二疊系下統下石盒子組下部砂巖含水層該含水層位于下石盒子組下部。厚1.8527.16 m，

36、平均11.68 m。以中粒砂巖為主，底部與中上部含礫，中上部夾薄層泥巖。平均下距3# 煤層62.86 m。屬富水性弱的裂隙含水層。對3# 煤層開采有一定影響。（10）二疊系上統上石盒子組底部分界砂巖含水層該含水層位于上石盒子組底部，是區上、下石盒子組分界標志。厚5.3524.70 m，平均12.47 m。以中粒砂巖為主，顆粒具有上粗下細之特征，中部夾薄層砂質泥巖。平均下距3# 煤層146.76 m。屬富水性相對較強的裂隙含水層。對3# 煤層沒有影響。（11）二疊系上統上石盒子組下部砂巖含水層該含水層位于上石盒子組下部。厚1.018.3 m，平均12.4 m。為灰白色砂巖，鈣質膠結，底部含礫。屬

37、富水性弱的裂隙含水層。（12）基巖風化帶裂隙含水層該含水層位于各種基巖的頂部，風化帶裂隙厚度3540 m。裂隙帶多以開口狀出現，且多被泥質充填。根據常村礦井資料，裂隙帶多由破碎的泥巖、砂巖組成，單位涌水量僅為0.0460.086 L/sm。屬富水性弱的裂隙含水層。 （13）第四系孔隙潛水含水層該含水層主要由第四系中的砂與礫石組成，厚零至數十米，其厚度和富水性因地而異。單位涌水量0.31 L/sm，滲透系數1.1110.85 m/d。一般在古河床或河流階地附近，厚度大、富水性強，水位標高受季節變化影響。為富水性中等的孔隙潛水含水層。它是當地農村生活和灌溉用水的主要水源。2. 隔水層根據巖性特征，

38、井田主要隔水層自上而下有：石炭系中統組鋁土質泥巖和上統組底部砂泥巖段隔水層、石炭系中統組中段砂泥巖隔水層和3# 煤層底板隔水層等。（1）石炭系中統組鋁土質泥巖和上統組底部砂泥巖段隔水層層段厚11.2573.37 m，平均28.78 m，厚度變化較大。主要由泥巖、砂質泥巖、粉砂巖、薄層砂巖和鋁土泥巖組成，底部為鮞狀鋁土泥巖與山西式鐵礦。可有效阻隔中奧統馬家溝組灰巖水向上的垂直補給。（2）石炭系中統組中段砂泥巖隔水層位于K4與K5灰巖之間。層間距3545 m，由泥巖、砂質泥巖、砂巖組成。可有效地阻隔上、下灰巖水的聯系。（3）其它隔水層井田含水層與含水層之間，一般被互層狀泥巖、砂質泥巖、粉砂巖夾薄層

39、砂巖相隔，其厚度不等。這些組合巖層可有效隔斷含水層之間的水力聯系。從以上各含水層的水位標高看，在無導水構造影響時，以上隔水層均有良好的隔水性能。根據綜上所述主采礦井涌水量一般為230250 m3/h，最大288.33 m3/h，平均涌水量為 240 m3/h。1.3 煤層特征1.3.1 煤層1. 含煤性井田的煤層主要分布在二疊系下統的山西組和石炭系上統組。共含煤13層，包括可采煤層2層，總厚度18 m，含煤系數8.17 %；其中，3#、15#煤層為采礦證批準開采的煤層，本次均對其儲量進行了估算，平均總厚度15 m，可采含煤系數5.07%。煤層傾角3.0°12.8°，平均傾角

40、6°。各煤層層位與特征見表1-2。2. 可采煤層分述如下：（1）3#煤層：位于山西組中下部，厚度1.5212.80 m，平均厚度10 m，最薄點位于井中東部，全區總體上穩定，無明顯變化趨勢，風化帶可見最小煤厚為0.22 m。含夾矸02層，夾矸厚度最大0.10 m，最小0.01 ，平均0.06 m，純煤厚度5.69 m。夾矸巖性多為炭質泥巖，少數為泥巖。煤層頂板巖性為泥巖、砂質泥巖，局部為細砂巖。底板巖性為黑色泥巖、粉砂巖。屬結構簡單。該煤層全區穩定可采且厚度大，為本井田正在開采煤層，因此對該煤層的控制研究程度均很高。據上分析,確定3#煤層為穩定型。（2）15#煤層：位于組下部，上距K

41、2灰巖10 左右，厚度1.26.5 m，平均5 m,較穩定。含夾矸03層，厚度0.050.20 m平均厚度0.15 ，局部呈透鏡狀厚度近0.47 m。夾矸巖性多為炭質泥巖，頂底板巖性為泥巖、砂質泥巖。煤層層位穩定，全區可采，該煤層的控制與研究程度均較高。其余6#、8#、9#、11#、12#、14#煤層在全井田屬局部和偶爾可采。根據現行煤、泥炭地質勘查規與有關規定,均屬不可采煤層。表1-2 各地層層位與特征表 地層單位煤層編號厚度(M)層間距(M)發育程度可采性穩定性開采狀況層位厚度山西組P1s1#局部局部不穩定不穩定8.862#偶爾不可采不穩定不穩定18.273#全區可采穩定穩定主采26.20

42、太原組C3t6#局部局部穩定不穩定5.438#局部偶爾不穩定不穩定10.379#局部局部不穩定不穩定9.3310#局部局部不穩定不穩定12.2611#局部偶爾較穩定不穩定3.8012#局部局部穩定不穩定7.6014#局部局部穩定不穩定26.5015#全區可采穩定較穩定主采3. 煤層對比井田含煤地層沉積穩定，巖性組合與地球物理性質具有一定的規律，標志層、煤層本身特征明顯。各煤層對比主要是采用標志層法，其次利用煤層與圍巖的物理差異與層間距作為輔助依據。主要標志層有：K2、K3、K4、K5石灰巖，K6石灰巖（燧石層），K7砂巖，3#煤層，K8砂巖，其中，K6、K7、K8砂巖作為輔助查標志層參與煤層對

43、比。主要標志層特征見表42：現將本井田煤層對比（參見表2-1）簡述如下：1#煤層：位于山西組頂部，層位不穩定，下距3#煤33m左右，上距K8砂巖4m左右。對比程度可靠。2#煤層：位于山西組上部，層位不穩定，下距3#煤約16m左右，上距K8砂巖20m左右。3#煤層：位于山西組中下部，厚度大且層位穩定。物性反映明顯，一般呈高電阻，低密度，低伽瑪。本身為良好的對比標志層。上距K8砂巖約36m左右。下距K5石灰巖約33m左右。對比程度可靠。6#煤層：位于K5灰巖之上，K6燧石層之下，層位穩定，下距K5石灰巖6m左右。對比程度可靠。8#煤層：直接伏于K5石灰巖下，層位不穩定，對比程度可靠。9#煤層：位于

44、K5、K4石灰巖之間，層位不穩定。上距K5石灰巖11m左右，下距K4石灰巖26m左右，對比程度可靠。10#煤層：位于K5、K4石灰巖之間，層位不穩定，上距K5石灰巖30m左右，下距K4石灰巖7m左右。11#煤層：位于K4、K3石灰巖之間，層位較穩定，上距K4石灰巖6m左右。對比程度穩定可靠。12#煤層：直接伏于K3石灰巖之上，層位穩定，對比程度可靠。14#煤層：直接伏于K2石灰巖之下，層位穩定，對比程度可靠。15#煤層：位于K2石灰巖之下，層位穩定，上距K2石灰巖13m左右，對比程度可靠。本次煤層編號主要參照最新勘探成果和五陽井田補充勘探地質報告等資料，采用統一的煤層與標志層編號。煤層對比存在

45、的問題： 由于歷次勘探的程度、技術方法與施工單位等不同，造成地層分界的高低不同，地層成份、結構、構造描述不規，給本次煤巖對比帶來一定困難和誤差。 組底部與組分界砂巖（k1），巖性不穩定，對比時一般以15#煤下約一個沉積旋回終了為界，旋回特征不明顯的以鋁土泥巖頂為界。各主要標準層特征如表1-3。1.3.2 煤質1.煤的物理性質3#煤：為黑色，細中條帶狀結構，層狀構造，條痕色為黑色，強玻璃光澤，裂隙較發育，呈階梯狀或貝殼狀斷口，以亮煤為主，暗煤次之，夾少量鏡煤與絲炭條帶。經取樣測試3#煤視相對密度為1.351.41；散密度為849950 kg/m3；安息角為37.237.3度；摩檫角為2024&#

46、176;。15#煤層：為黑色，細中條帶狀結構, 層狀構造，條痕色為黑色，金剛光澤，裂隙發育，呈階梯狀或參差狀斷口，以亮煤為主，暗煤次之，夾鏡煤條帶和絲炭透鏡體，含黃鐵礦結核。經取樣測試15#煤視相對密度為1.40和1.42。3煤的化學性質（1）.水分（Mad）各煤層原、浮煤水分變化不大，各煤層原、浮煤水分分析見表1-4。 （2）.灰分（Ad）3#煤層原煤灰分較穩定，一般在1316%，僅少數點>20%； 15#煤層原煤灰分變化在7.6135.28%，各煤層原、浮煤灰分分析見表1-4。依據GB/T15224.1-2004煤炭質量分級（灰分）標準，各煤層灰分分級：3# 煤層屬低灰煤；15#煤層

47、屬中灰煤。各煤層煤灰分變化示意圖1.2。煤層經浮選后灰分下降幅度較大，3#、15#煤層降灰率分別為38%和53%。（3）揮發分（Vdaf）五陽煤礦各煤層揮發分產率Vdaf在15 %左右，在垂向上隨著煤層埋藏深度的增加，揮發分產率逐漸降低。揮發分分析見表1-5。（4）硫分（St,d）各煤層硫分化驗結果見圖1.3。依化驗數據分析3#煤層原煤全硫含量0.5%，15#煤原煤全硫含量變化較大0.526.51%。依據GB/T15224.2-2004煤炭質量分級（硫分）標準，用實測各煤層發熱量數據折算干燥基全硫，結果見表1-4。依據該標準進行煤的硫分分級：3#煤屬特低硫煤； 15#煤屬中硫煤。各煤層硫分變化

48、示意圖1.3。形態硫僅五-194孔15#煤層有化驗資料，形態硫中以硫鐵礦硫含量為主，占77%，有機硫含量次之，占22%，硫酸鹽硫含量很少，僅為1%。山西組3#煤層全硫含量低于組15#煤層，15#煤層全硫經洗選后硫含量均有較大幅度降低，脫硫率分別44%。因此，在對本區組中高硫煤的開采過程中，采取適宜的脫硫方法將提高組煤層的利用價值，同時也能帶來更加可觀的社會效益和經濟效益。（5）發熱量（Qgr,v,d）影響煤的發熱量主要是水分和灰分。各煤層原、浮煤高位發熱量達29.97MJ/Kg以上，依據GB/T15224.3-2004煤炭質量分級（發熱量）標準，對各煤層發熱量進行分級：3#、15-1#和15-

49、3#煤層均屬特高熱值煤。結果見表4-4。洗選后各煤層發熱量有不同程度的增高，如圖1.4所示。 （6）元素分析煤中的碳、氫元素是煤質分析的基本指標。各煤層元素中以碳元素（Cdaf）為主，占91%以上，次為氫（Hdaf）元素，占4%左右，氮元素（Ndaf）和氧+硫元素（Odaf +St,daf）為少量。各煤層的浮煤元素分析見表1-4。表1-3 主要標志層特征表地層單位標志層代號巖性厚度(M)層間距(M)發育程度穩定性備注P1xK8中粒砂巖全區較穩定36.69P1s3#煤層全區穩定23.10K7細中粒砂巖全區較穩定0太原組C3tK6石灰巖偶爾不穩定6.025K5石灰巖局部較穩定34.55K4石灰巖全

50、區穩定10.28K3石灰巖全區穩定12.64K2石灰巖全區穩定6.2315#煤層全區穩定表1-4各煤層煤質分析統計結果表 煤層原 煤浮 煤質量分級水 Mad (%)灰分Ad(%)發熱Qgr,v,d（MJ/kg）水分Mad(%)灰分Ad(%)發熱量Qgr,v,d（MJ/kg）灰分發熱量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)低灰煤特高熱值煤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)中灰煤特高熱值煤圖1.2各煤層灰分變化示意圖圖1.3各煤層硫分變化示意圖1.3.3 煤層頂、底板五陽礦區目前主采煤層為3# 煤層。原礦區加上南峰擴大區，總面積約48km2。從鉆孔柱狀統計看，3# 煤層頂板可大致分為：偽頂、直接頂與老頂，局部直接頂與老頂合并；而直接底和老底穩定，只局部發育有偽底。該井田頂、底板為一套砂巖、泥巖與砂質泥巖互層巖性。3# 煤層頂板初次來壓步距1617 m、周期來壓布距810 m。圖1.4 各煤層發熱量示意圖3# 煤層泥巖頂板的平均單向抗壓

52、強度為38.651.9 MPa，細粒砂巖頂板的平均單向抗壓強度為57.074.1 MPa；而3#煤層泥巖底板的平均單向抗壓強度為30.656.4 MPa，平均單向抗拉強度為2.23 MPa；砂質泥巖底板的平均單向抗壓強度為38.9 MPa；細粒砂巖底板的平均單向抗壓強度為57.668.2 MPa，平均單向抗拉強度為2.522.56 MPa。1.3.4 瓦斯1. 影響煤層瓦斯賦存的主要地質因素區影響煤層瓦斯賦存的主要地質因素如下：（1）、煤層圍巖封閉性能： 3#煤層頂板多為泥巖，部分為砂質泥巖。泥巖或砂質泥巖透氣性較差，對煤層瓦斯的封閉能力較強，并構成對煤層瓦斯的有效封蓋，以利于煤層中瓦斯的保存

53、和集聚，致使煤層瓦斯含量增大。（2）、構造對瓦斯的影響：斷層對瓦斯的賦存也有一定的影響，區小黃莊和家莊正斷層屬性斷層，其節理有利于瓦斯氣體的逸散，因此，斷層附近煤層瓦斯含量較低。（3）、落陷柱對瓦斯的影響：天倉向斜軸兩側附近有部分巖溶落陷柱，這些落陷柱在形成過程中，其周圍的煤、巖層因柱體向下塌陷，周圍產生大量的性節理，而有利于煤層中瓦斯向外運移排放，因而落陷柱周圍瓦斯含量降低。2.瓦斯涌出量3#煤層瓦斯絕對涌出量為14.1821.61 m3/min，平均涌出量為15.66 m3/min；相對涌出量為0.31.35 m3/t,平均涌出量為0.8 m3/t。屬于低瓦斯礦井。瓦斯含量變化隨著煤層埋藏深度的增大，瓦斯含量也增大。1.3.5 煤塵與煤的自然3#煤層煤塵具無爆炸性，屬不自燃煤層，但局部可能會產生自燃。15# 煤層屬不易自燃煤層，但局部可能產生自燃。2 井田境界和儲量2.1 井田境界2.1.1 井田境界劃分的原則在煤田劃分為井田時，要保證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開發。煤田圍劃分為井田的原則有：（1）井田的儲量，煤層賦存情況與開采條件要與礦井生產能力相適應；（2）保證井田有合理尺寸；（3）充分利用自然條件進行劃分，如地質構造（斷層）等；（4）合理規劃礦井開采圍，處理好相鄰礦井間的關系。2.1.2 井田