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煤矿采矿毕业设计范本

第一章矿区概述及井田地质特征

1.1矿区概述

1.1.1地理位置及交通条件

汾西矿业集团新（水）峪煤矿有限责任公司,位于省孝义市境，覆盖下堡镇、兑镇镇、柱濮镇的一部分。

南北长约8.4km，东西宽约7.1km，矿区面积57.02km2。

距孝义市20公里，地理坐标：

东经111°35′12″～111°39′03″，北纬37°00′40″～37°07′29″。

矿区南北跨越旺家垣井田、交子里井田及新（水）峪井田，西与曲井田瓜沟井田相邻，东邻高阳井田、宜兴井田，北以下堡河为自然边界，南以4098000纬线与交子里井田相接。

矿区交通便利，南同蒲铁路介（休）西（泉）支线从矿区穿过，矿区设有兑镇车站，往西至曲车站。

有孝（义）午（城）公路通过矿区往东通大运高速公路及108国道，往北至307国道，与夏汾高速公路相通。

通过铁路公路可达全国各地.

表1-1矿区距邻近主要城市距离表

城市

距离（公里）

城市

距离（公里）

城市

距离（公里）

孝义

20

691

孟塬

426

汾阳

38

407

549

介休

42

531

814

146

980

1348

1．1.2地形地貌

本矿区位于吕梁山中段，汾河中游西岸，属黄土高原中丘陵地貌，矿区最高点位于南部海拔标高1150.2m，最低点位于矿区中北部的兑镇河谷，海拔标高847.50m。

相对高差302.7m，矿区地势形态为南部中部相对较高，北部东部相对较低，区沟谷纵横呈“V”字型发育，沟谷基本呈南北向，新生界的黄土主要分布在山梁垣上，基岩一般多出露在沟谷中，纵观全区其地貌特征为中等切割至轻微切割的中低丘陵类型。

1.1.3、电源

矿井用电采用双回路供电系统，一回引自矿务局自备电厂后庄变电站的部电网，电压110KV，输电距离2Km；一回引自华北电网兑镇变电站，电压110KV，输电距离2Km。

综上所述，本矿外部建设条件较优越，硬件可靠，对矿井的建设较为有利。

1.1.4、水系

本区地表水属黄河流域汾河水系，主要河流为北部边缘的下堡河及横贯矿区东西的兑镇河，柱濮河，三条河均属季节性河流，受季节影响较大，雨季山洪汇集，河水猛涨，旱季河水流量较小，甚至干涸。

矿井建有自备水源地，取奥系灰岩岩溶地下水，水质经化验符合国家有关规定，能解决矿区工业用水及生活用水，也为矿区的进一步发展提供了水源保证。

1.1.5、气象

本区气候属暖温带大陆性半干旱半湿润气候，春季风大雨少干旱，夏季多雨炎热，秋季温暖湿润，冬季寒冷少雪，四季分明，平均年气温在10.3℃左右，一月份最低平均气温-10.5℃，最低-23℃。

七月份气温最高，最高可达39℃，平均降雨量约500mm，雨水多集中在7～9月份，占全年降雨的60～80%；年蒸发量为1800～1900mm。

每年十一月至次年四月为冻结期，最大冻土深度0.74m。

1.1.6、地震

本区地震烈度Ⅶ度区，根据《中国地震参数区划图》（GB18306—2001），属地震动峰值加速度为0.1～0.15g区。

1.1.7、本区经济状况

本区围涉及孝义市境的下堡镇，兑镇镇，柱濮镇、驿马乡，的部分村庄，人口约5万人。

当地农民以种植业为主，主要农作物有小麦、玉米、高梁、谷子等。

区煤炭资源丰富，工业主要以开办煤矿为主，开采运输业较发达。

1.2井田地质特征

1.2.1区域地质

霍西煤田位于省中南部吕梁山脉与霍山山脉之间，北起汾阳，南至河津，在隰县、乡宁与河东煤田相连接，地理坐标在东经110°21′～112°00′之间，北纬34。

46′～37°15′之间；行政区划分属晋中、吕梁、、（市）地区。

本矿区位于霍西煤田的北部孝义市境。

区域地层与华北煤田大部分地区相似，出露岩层主要为前震旦系、震旦系、寒武系，缺失上奥统、志留系、泥盆系、和下石炭统。

在中奥统上沉积了石炭系、二叠系和第三系、第四系。

石炭二叠系为本区主要含煤地层，为海陆交互相及陆相含煤岩系，煤田尚未发现火成岩。

1.2.2．环境地质

本矿区区域构造上处于祁吕贺“山字型”弧形构造东翼，不同级别不同形态的褶曲构成了煤田的基本框架，高角度的正断层较发育，次一级的波浪状起伏系煤田的一大特点。

地质构造受“山字型”构造，华夏系构造以及汾河新凹陷的控制。

燕山运动造成了该区地质构造的基本轮廓。

井田地质情况与区域地质相符合，主要受断层及褶皱构造的控制，岩层总体为西高东低，走向南北倾向东的单倾构造，井田揭露的地层主要有奥系的石炭系、二叠系、第三、第四系，地表大部分地区被红、黄土覆盖，仅在沟谷中出露有二叠系组，石盒子组地层，出露岩层多为砂岩、泥岩、砂质页岩，泥岩、砂质页岩、风化现象较严重。

砂岩岩石裂隙发育，井田无炭柱一般发育，无火成岩侵入。

井田水文地质条件中等或简单，地表河流均为季节性河流，平时水量较小，雨季洪水来势汹猛，有时溢出河道，形成水患。

地表沟谷中出露的砂岩有泉水涌出，含水层主要以石炭系K2、K3、K4灰岩为主，二叠系的含水层砂岩富水弱。

本区的地质环境随着井下的开采发生着变化主要表现在地表土地裂缝造成水土、流土、黄土冲涮洞、沟谷、滑坡，地面建筑裂缝，沟谷中的泉水干涸，环境恶化。

在自然状态下，滑坡的出现一般较少，规模较小，滑坡的土方量以几百至几千方土石，在沟谷中出现岩石崩塌较少，一般不会形成泥石流，滑坡一般分布在黄土较厚，阻陡峭的沟谷，山沟岩石崩塌多在一岩石出露陡峭的沟谷，他们的强度较弱。

1.2.3、地层

1]本矿井地层与霍西煤田汾孝矿区的地层一致，煤系地层的基底为奥系灰岩，在其上部沉积了石炭系，二叠系地层及第三、第四系红黄土层，煤系地层与奥系为平行不整合接触。

矿区大部分地区被红黄土覆盖，在沟谷中出露有组组、下石盒子组及上石盒子组地层，现根据勘探及生产中的有关资料由老至新如下：

1）奥系中统上马家沟组（O2s）

2）奥系中统峰峰组（O2f）

3）石炭系中统组（C2b）

4）石炭系上统组（C3t）

5）二叠系下统组（P1S）

6）二叠系下统下石盒子组（P1X）

7）二叠系上统上石盒子组（P2s）

8）第三系上新统（N2）

9）第四系（Q）

井田地层对比的方法主要以钻孔的勘探资料为主，将各标志层、煤层、加以对比，在巷道、实际揭露的资料中经验证对比较合理，能够指导生产，服务生产，整个井田对比可靠。

2]地下含水层的划分

新（水）峪煤矿位于郭庄泉域岩溶地下水系统的中北部，为浅埋藏型隐伏岩溶区，主要接受大气降水补给，矿区出露的地层为石炭系上统组、二叠系下统组、下石盒子组、上统上石盒子组、第三系及第四系地层，根据含水岩系及水力特征将井田地下水划分为以下几种类型。

1）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组

2）碎屑岩类裂隙含水量水岩组

3]二叠系砂岩含水层

二叠系含水层由若干层砂岩组成，其主要含水层为K7、K8、K9砂岩及基岩风化壳。

含水层富水性受埋藏深浅条件的制约，一般情况下，含水层埋深小，富水性好，反之则差。

K7砂岩在井田厚度变化大，层位不稳定，K8砂岩厚度在0.7～9.3m之间，平均4.06m。

K9砂岩厚度为5.6～10.10m。

平均7.80m。

基岩风化壳因为露出地表或距离地表较近，风化裂隙发育，接受补给条件较好，其富水性要好于K7、K8、K9砂岩。

在断层带，滑坡体及裂隙发育的向斜部位涌水量一般较大，组含水层主要为K7砂岩，据2～14#孔抽资料，单位涌水量为0.0068L/S·m，旺-25#孔单位涌水量为0.007L/S·m，水位标高+919.8m。

水质一般为“H·S-N·M”型水。

下石盒子组大多出露于地表，在井田受沟谷切割影响，在接受大气降水补给后，经短暂径流，在合适的地段以泉的形式涌出。

本组较稳定的是K8、K9砂岩，厚6～15m，旺-15#钻孔在钻进到K9砂岩时曾出现过自流。

高出钻口8.65m，水位标高+946.62，自流量0.18L/S。

总之，组及下盒子组砂岩含水层在正常情况下富水性差，但也不排除在局部地段富水的可能性。

据2～14#孔抽水资料，单位涌水量为0.0068L/S，渗透系数为0.0285m/d，东北高阳井田抽水结果，单位涌水量0.0012～0.0105L/S·m，渗透系数0.00142～0.0157m/d，地下水矿化度0.310～0.125g/L，为淡水，PH值7.8～8.4为碱性水。

水质类型“H·S-C·M”型水。

4]松散层类孔隙含水层组

本区松散层类孔隙含水层组为第三系、第四系地层，主要分布于兑镇河、下堡河、柱濮河河床及主要沟谷，以砂卵石层、砂砾石层、砂为主，卵砾石成分多为灰岩、砂均未胶结，粒度相差悬殊。

分选性差，孔隙度大，为良好的含水层，也是良好的透水层。

分布于地表厚8～12平均9m大的沟谷，兑镇一带水井调查说明其水位变化均受气候及降雨量控制，兑镇河平时水深不超过0.2m，常年有水，雨季山洪瀑发，水势汹涌，旱季水位下降。

专门对兑镇河的流量进行了测量，测得最大洪水位标高877.68m，流量7.38m3/s，据水井简易抽水资料，单位涌水量6.67L/S·m，受季节性影响，动态变化幅度在1m左右，水质类型为H·S-C·M型水。

5]矿井充水因素分析

本区基本以波状褶曲构造为特征，西高东低，除东部的偏店断层断距较大外，其余均为小型断层，并以高角度扭性正断层为主，是地表水及各含水层之间相互联系的良好通道，但对矿井开采会带来一定的影响。

在煤系地层中，含水层和隔水层相间，在正常情况下这些层间地下水之间没有联系，但在断层附近或由于煤层开采，导致顶板塌陷后，产生裂隙，形成地表水及地下水的通道，使地下水的迳流方向发生改变，地下水通过导水裂隙进入巷道。

9#煤层的直接充水含水层为K2石灰岩，间接充水含水层为K3、K4石灰岩，主要补给区在矿区以外，K3、K4在矿区西北部有小面积出露，补给来源以大气降水为主，含水层在补给区接受大气降水补给后，通过地下迳流进入本区，是9#煤层的主要充水水源。

1.2.4、岩浆岩

通过历史地质勘探和矿井揭露，本矿区未发现有岩浆的侵入活动。

1.2.5水文地质

区域水文地质

本区位于郭庄泉域中北部，泉域及岩溶水盆地的围主要受汾西大向斜的控制，泉域的北界基本沿晋中盆地的南缘到将军山以南的变质岩裸露区，南止于射姑山，盈利，团柏一线。

西起吕梁山分水岭，东边界北段至汾阳-孝义大断层，南段为霍山，山前大断裂和一部分变质岩区，直接补给区为寒武系，奥系灰岩裸露区（特别是西部）及汾河河流渗漏段。

补给区面积1400Km2,岩溶地下水的补给，以大气降水直接入渗补给及河川径流集中渗漏补给为主，从西部大面积灰岩揭露区入渗的地下水，从北部灵石一带汾河河谷中渗漏的河水及从东部来的水均向河谷下游汇集，并以泉群的形式集中排泄，泉群由60余个泉眼组成，出露标高+516～521m，流量7.04～9.80m3/s，平均7.23m3/s。

区域根据含水岩系及水力特征，将地下水划分为以下几种类型：

1）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组

2）碎屑岩类裂隙含水量水岩组

3）松散层类孔隙含水层组

4）隔水层

1.2.6、褶皱与断层

本区褶皱构造较发育，构成矿区构造的基本格架。

由于地层倾角平缓，在露头的个别地段见到基本形态，一般不易观察到，但在主要煤层等高线图上则反映清楚（见附图）表1-2为勘探报告及井下实测得到的主要褶皱的基本情况。

表1-2新（水）峪矿区背、向斜统计表

名称

位置

轴向

两翼倾角

轴长（m）

1

郝家寨向斜

郝家寨村西南

N30°E

2-13°

1000

2

郝家寨背斜

郝家寒村西南

N30°E

5-7°

800

3

兑镇背斜

兑镇北

NW

5-6°

1000

4

恭家园向斜

旺家垣以北

NE80°-SE80°

6-10°

2400

5

茹来背斜

茹来村南50m

NE75°-80°

7-10°

225

6

黑坡沟背斜

黑坡沟村

NE20°-SE85°

6-9°

1730

7

偏店背斜

偏店村南200m

NE11°-NE30°

6-9°

11000

8

偏店向斜

偏店村西400m

65°

2-13°

7050

偏店背斜东翼至偏店断层，平行断层有一条宽约50m左右的急倾斜带，倾角70°，在矿井延长约6.5Km。

本井田构造形态主要为走向南北倾向东的单倾构造，区次一级褶皱较发育，使地层呈波浪起浮状，断层落差不大，以高角度正断层为主，逆断层主要表现为契形推移，推移距离短，延伸长为特征。

无炭柱从目前实际揭露情况看多分布于井田中部和西北部，大小各异，长轴短的10m，长的270m。

本区无火成岩侵入。

1）断层

本区断层构造不甚发展，小断层较多，平均1.1条/Km2，多为高角度正断层，有两条大型断层。

已揭露的断层基本控制了断层的断距，延展方向和长度，研究程度较高。

基本情况见表1-3，新（水）峪矿井断层统计表。

表1-3新（水）峪矿区断层统计表

断层位置

断层要素

走向

倾向

倾角

落差

性质

延伸长度

F1

位于矿井中央

N87°E

NW

75°

4.0

正断层

500

F2

位于矿井中央

SN-N5°W

NE

60°

3.2

正断层

1500

以上表中所列各断层均在本矿区，延伸出井田外则不予统计，未揭露者均属地表调查发现勘探报告资料提供,并且生产矿井对地表断层进行实际收集，资料真实可靠。

井田东部边界的偏店断层下盘附近有一条宽约50m的急倾斜破坏带，旺-23号孔打在急倾斜破坏带中组缺失约25m，断层往北延至高阳井田，往南延伸进入交子里井田在矿区走定向长度达10.5Km。

本矿区断层的平面展布规律为：

断层走向大致南北发育，这与区域构造吻合，分别属于祁吕贺兰“山字型”的新华夏系构造体系。

并且以高角度正断层为主，断层落差大，延伸长，最大距离10.5Km。

断层面有明显的擦痕，且有平移错动现象，呈显扭动性质。

所以本区断层基本上为扭性断裂或压扭性断裂，其应力场特征与区域应力场特征相似。

1.3煤层与煤质

1.3.1煤层

1）含煤性

本井田含煤地层系上古生界石炭系组及二叠系组，含煤岩系总厚度为144.8m，共含煤9～11层，其中可采煤层总厚度为18.9m，含煤系数为9.5%，组平均厚度为102.6m，含煤7层，其中可采煤层平均厚度为4.49m，含煤系数为9.6%。

组平均厚为42.2m,含煤4层，其中可采煤层平均总厚度为9.26m，含煤系数为9.0%。

从分布特征看，组可采煤层2#全井田稳定可采厚煤层，3#煤层局部可采变化大，各煤层间距变化较大.组可采煤层9#为井田稳定可采中厚煤层，4#、5#局部可采，煤层变化较小。

2）可采煤层

本矿井稳定可采的煤层自下而上有9#、2#煤层，局部可采煤层有10#、7#、3#，其余煤层均不可采。

表1-4为新（水）峪煤矿公司可采煤层

表1-4新（水）峪煤矿公司可采煤层特征一缆表

1#

最大－最小

顶板

底板

平均

2#

5.92-11.49

1-6

稳定

全区可采

砂岩

页岩

7.63

5.55-21.25

3#

0.10-1.75

13.4

0

不稳定

局部可采

页岩

砂岩

0.83

33.73-35.0

7#

0.20-1.23

34.19

0

不稳定

局部可采

页岩

砂岩

0.67

29.45-45.3

9#

1.1-1.93

38.33

0

稳定

全区可采

K2石灰岩

泥岩

1.57

5.52-11.54

10#

0.20-1.23

8.53

0

不稳定

局部可采

砂岩

铝土泥岩

0.67

1.3.2、各煤层的顶底板岩性特征

井田可采煤层5层，倾角3°～11°，平均为7°，煤质较硬。

各可采煤层分述如下：

1）2#煤层：

位于组上部，上距K8砂岩6～15m，一般8m左右，下距9#煤层约85m，煤层厚度6.60～10.53m，平均7.63m。

从地质勘探中可知本煤层中有夹矸大约6层左右，编号为1#～6#，夹石层厚度一般1～15cm，2#矸在井田北部多呈窝矸出现，厚度可达0～80cm，在井田中部较稳定一般厚8cm左右，大部分夹矸层位较稳定，变化有规律可寻属稳定可要煤层,煤层厚度往南变薄，煤层的节理较发育，层理不甚发育。

对分层开采具有指导作用，现开采使用放顶煤一次性采全高。

2）3#煤层：

位于组上部，上距2#煤层13.4m，下距4#煤约9m，煤厚为0～1.75m，平均0.83m，有时尖灭为零。

属不稳定局部可采煤层，节理发育，层理较发育。

3）7#煤层：

位于组中部，上距3#煤层34.19m,下距K3砂岩10.6

，该煤层厚0.20～1.23m,平均0.67m，在整个井田厚度变化不大，煤层厚度变异系数为8.54%，可采性指数为1，本煤层属结构简单的不稳定局部可采煤层。

4）9#煤层：

位于组下部，上距7#煤层40.13m,煤层厚度1.10～1.93m,平均1.57m，经计算煤层厚度变异系数为12.15%。

可采性指数为1。

为稳定的可采煤层，煤层无夹矸，结构简单，煤层节理发育，主要节理方向为5°～335°，层理不甚发育。

5）10#煤层:

位于组下部，上距9#煤层8.53m,煤层厚度0.20～1.23m,平均0.67m,属局部可采不稳定煤层。

1.3.3煤层顶、底板

1）2#：

该煤层直接顶板为细中粒砂岩坚硬，局部相变为泥页岩厚2.5m，底板为砂质页岩或黑色页岩，厚2m。

底板页岩中常含有植物化石。

2）3#煤层:

该煤层的顶板为页岩或砂质页岩，灰色较坚硬，底板为泥岩，灰黑色。

3）7#煤层:

该煤层的直接顶板为页岩，节理发育，性脆，易破碎，厚3.69～4.39m，平均3.99m，老顶为K4石灰岩，厚2.70～6.80m。

煤层的底板为粉砂岩。

4）9#煤层：

该煤层的直接顶板为K2石灰岩，伪顶为一层页岩，一般较薄5cm，随采随落，局部变厚，可达30cm，直接顶K2石灰岩，厚1.5～2m。

致密坚硬，青灰色，质纯，局部溶洞发育有时可相变为泥岩，老顶为K2石灰岩，5～11.5m。

灰色，青灰色,结构致密坚硬，中间夹有1～2层的页岩，厚一般1m左右。

其底板为泥岩，灰白色，易破碎，厚0.5～1.2m，节理发育，密度可达10～30条～0.1m。

5）10#煤层:

该煤层的直接顶板为粉砂岩,底版为铝土泥岩,遇水膨胀.

表1-52#、9#煤层顶底板煤层，岩性物理力学性质

岩石名称

抗压强度

（Kg/cm2）

容重

（g/cm2）

泊松比

普氏系数

弹性模量

（Kg/cm2）

9#顶板

K2石灰岩

1509

2.9

0.34

15.1

8.1×10/5

9#底版

泥岩

518

2.58

0.36

3.8

1.9×10/5

2#顶板

砂岩

72

1.36

0.36

3.8

1.9×10/5

2#底版

页岩

159

2.59

0.5

2

0

1.3.4煤质

1]物理性质

煤岩组分以亮煤为主，块状及粉末状。

据采矿阶段测试资料，9#煤层大部分为粉状块，少部分为不规则的菱形；2#煤层大部分为菱形，少部分为不规则的立方体形。

局部地段含泥岩或砂质泥岩夹矸1～5层。

条痕为棕黑色、沥青—玻璃光泽，硬度一般为2～3，有一定的韧性，贝壳状、阶梯状断口，均一条带状结构，层状、块状构造，生裂隙较发育。

2]煤的可选性

1）可选性评价

精煤回收率，9#煤层为49.15%，精煤回收率属中等。

2#煤层上分层为71.61%、2#煤层中分层为73.08%，精煤回收率属优等2#煤层下分层为37.2%，精度回收率属低等。

2）煤的筛分和沉浮试验

矿方于对9#、2#煤层采大样进行了筛分、浮沉试验，将其试验结果简述如下：

（1）煤的筛分试验：

9#煤层筛分前总重量为10589.5Kg，自然粒度级筛分结果：

50mm的产率12.949%，50～0mm级占到87.051%，随着粒度的减小，灰分逐渐降低，100～25mm级的灰份、硫份逐渐增加，25～0.5mm级的灰份逐渐减小，而硫份逐渐增加。

2#煤层上分层筛分前总重量为10144.2Kg，自然粒度级筛分结果：

50mm级的产率9.734%，50～0mm级占到90.266%，随着新高度的减小，100～50mm级的灰分、硫份逐渐增加，50～0mm级的灰份、硫份总趋势是逐渐减小，发热量逐渐增加。

2#煤层中分层筛分前总重量为10173.8Kg，自然粒度级筛分结果：

100～50mm级的产率10.184%，50～0mm级占到89.816%，随着粒度的减小，100～0mm级的灰份逐渐减小，100～25级的硫份、发热量膛渐减小，而25～0mm级硫份、发热量逐渐增加。

2#煤层下分层筛分前总重量为10332.0Kg，自然粒度级筛分结果：

100～50mm级的产率13.505%，50～0mm级占到86.495%，随着粒度的减小，100～0mm级的灰份逐渐减小，100～25级的硫份、发热量膛渐减小，而25～0mm级硫份逐渐减小、发热量逐渐增加。

（2）浮沉试验：

新（水）峪矿9#、2#煤层在样50～0.5mm自然级浮沉试验综合结果见表1-6、1-7，取各煤层50～0.5mm级（1.4密度级）的平均值，按±0.1法评定，各煤层均为极难选煤层。

表1-6新（水）峪矿2#煤层下分层50～0.5mm自然级浮沉试验综合结果表

密度级

（Kg/L）

产率（%）

灰分（%）

累计

可选密度级±0.1

浮煤

沉煤

密度级

（Kg/L）

产率

（%）

产率

（%）

灰分

（%）

产率

（%）

灰分

（%）

＜1.30

7.45

4.13

7.45

4.13

92.55

32.50

1.30

37.22

1.30-1.4

29.77

9.50

37.22

8.43

62.78

43.40

1.40

47.47

1.40-1.5

17.70

16.85

54.92

11.14

45.08

53.83

1.50

24.82

表1-7新（水）峪矿9#煤层50～0.5mm自然级浮沉试验综合结果表

密度级

（Kg/L）

产率

（%）

灰分

（%）

累计

可选密度级±0.1

浮煤

沉煤

密度级

（Kg/L）

产率

（%）

产率

（%）

灰分

（%）

产率

（%）

灰分

（%）

＜1.30

14.69

1.63

14.69

1.63

85.31

29.87

1.30

49.15

1.30-1.40

34.46

3.83

49.15

3.15

50.85

47.51

1.40

53.85

1.40-1.50

19.39

9.83

68.54

5.05

31.46

70.7