【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 頂板砂巖含水組與隔水層 從下石盒子組戊組頂板到丁組底板， 其間主要有戊組老頂砂巖含水層 (即 D 煤底板砂巖 )和丁煤底板砂巖含水層，總厚 20m 左右。各厚 10m 左右，中間被厚近 20m 的原 D煤段砂泥巖隔水層分開(kāi)。含水組單位涌水量 ～ ，滲透系數(shù) ～。 由于厚度小，含水性差，屬弱含水層。含水層隱伏露頭接受第四系底礫石含水層補(bǔ)給。 D、石千峰組砂巖裂隙含水層 位于煤系地層頂部，在井田分水嶺一帶出露。平頂山砂巖厚 120m 左右，石千峰紅色砂巖厚 240～ 350m，淺部風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石較破碎，直接接受降水補(bǔ)給，含水性 較強(qiáng)。李口向斜軸部 2617 鉆孔成自流井，現(xiàn)作礦泉水。 G、第四系底部礫石含水層 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第四系底部礫石層厚 0～ 10m，由北而南變厚，覆蓋于基巖上，巖性為礫石夾粘土，屬坡積、洪積物，礫石層之上為含鈣質(zhì)結(jié)核粘土隔水層。 井田水文地質(zhì)類型 屬中等型水文地質(zhì)條件礦井。 經(jīng)精查補(bǔ)充勘探資料計(jì)算并參照相鄰礦井實(shí)際涌水量資料，根據(jù)補(bǔ)充地質(zhì)報(bào)告審查意見(jiàn)；本礦井涌水量 不大。 煤層特征及媒質(zhì) 井田含煤地層有石炭系上統(tǒng)太原組、二迭系下統(tǒng)山西組、下石盒子組和上統(tǒng) 上石盒子組。含煤巖系總厚度 800m 左右，含煤 44 層，煤層總厚度 ～ ，含煤系數(shù)～ %。自上而下為甲，乙、丙、丁、戊、己、庚七個(gè)煤組。 井田甲、乙、丙煤組無(wú)工業(yè)開(kāi)采價(jià)值。甲 乙 丙 3零星達(dá)到可采厚度，屬高灰高硫劣質(zhì)煤，由于埋藏淺，只有小窯開(kāi)采。最下部庚組煤薄，僅庚 20 局部可采，且為高硫煤。丁、己煤組根據(jù)公司規(guī)劃由相鄰的一礦、八礦開(kāi)采，在這里不再描述。 戊煤組： 屬二疊系下石盒子組，上距丁組煤 60～ 80m，下距己煤組 160～ 180m。包括戊 戊戊 戊 1戊 1戊 13，可采煤層為戊 戊 910。可采戊組煤層上距丁 6煤層 90m左右，戊 8煤層由東南向西北逐漸變薄，絕大多數(shù)厚度在 ～ 之間，僅在西北隅煤厚小于 ，為戊 8煤層不可采區(qū)。戊 910 煤層是主要的開(kāi)采煤層，煤厚在 ～ 之間，一般煤厚為 左右，與戊 8煤相似，由東南向西北逐漸變薄。戊 11煤層僅西南角局部可采，煤厚 ～ ，因本煤層富含夾矸，煤質(zhì)欠佳，沉積不穩(wěn)定，為非主采煤層。戊 8與戊 9之間有兩層夾矸，厚 4～ 8m，夾矸間有一煤線（ ～ ），戊9與戊 10中間含一層夾矸 ，夾矸厚度多在 0— 左右，僅個(gè)別地方達(dá) 。戊 10與戊11間砂巖沉積不穩(wěn)定在 1～ 7m 之間，戊 8直接頂為致密泥巖，水平層理發(fā)育，厚 ，向上為 的砂質(zhì)泥巖，再向上為灰綠色細(xì)砂巖，厚約 ，戊 11底板為灰色砂質(zhì)泥巖偶夾透鏡狀砂巖，含菱鐵礦薄層及結(jié)核。 十礦李口向斜軸南翼，煤層傾角變化較大。 表 12 可采煤層特征表 煤層名稱 煤層厚度 （ m） 傾角 （ 176。） 穩(wěn)定性 硬度 夾矸厚（ m） 容重 （ t/m3） 頂板巖性 底板巖性 戊 8 ~ 0~13 穩(wěn) 中硬 0 泥巖，砂質(zhì) 灰色泥巖，河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 定 泥巖，砂巖 砂質(zhì)泥巖 戊 910 ~ 0~13 穩(wěn)定 中硬 0~ 泥巖，砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖 灰色粒土泥巖 煤層圍巖性質(zhì) 煤層頂?shù)装鍘r由為砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖互層組合，煤組煤層直接頂板大多數(shù)為砂質(zhì)泥巖或泥巖，老頂一般為砂巖，少有偽頂，偽頂巖性為炭質(zhì)泥巖。各煤層均以砂質(zhì)泥巖及泥巖為直接底板，靠東部個(gè)別煤層直接底板有粉砂巖及砂巖。除己 15煤層底板遇水膨脹外，其它 煤層底板一般不底鼓，易管理。 據(jù)鉆空巖芯物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明，其砂巖的抗壓強(qiáng)度平均 104Pa、粉砂巖為 4704104Pa、砂質(zhì)泥巖為 104Pa 及泥巖為 104Pa，各類巖石抗壓強(qiáng)度平均 2940104Pa，屬中等穩(wěn)定頂板范疇。 煤的特征 （ 1） 煤質(zhì) 戊組煤各分層特征：戊 8為硬質(zhì)塊狀半暗 — 半亮煤，厚 ～ ，平均 ，灰份 ～ %，揮發(fā)份 ～ %，膠質(zhì)層厚度為 ～ 38mm 屬肥煤。戊 910厚 ～ 一般為 ，煤層頂?shù)子? 左右塊狀硬煤，中間為軟煤，其灰份～ %，揮發(fā)份 ～ %，膠質(zhì)厚度 21～ 39mm。戊 11厚度不穩(wěn)，本井田范圍內(nèi)大多不可采，該層復(fù)雜含薄層夾矸多。灰份 34～ 38%，揮發(fā)份 32%，膠質(zhì)厚 20mm。 （ 2） 煤的類別牌號(hào) 本區(qū)煤質(zhì)穩(wěn)定，根據(jù)井田內(nèi)各煤層揮發(fā)份、粘結(jié)指數(shù)、膠質(zhì)層最大厚度，結(jié)合《中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（ GB5752－ 86）》，對(duì)照中國(guó)煤炭分類簡(jiǎn)表：井田可采煤層煤類為氣煤、 1/3 焦煤、肥煤和焦煤、可供動(dòng)力用和煉焦用煤。 戊 8煤層為 富灰、 1/3 焦煤、肥煤，戊 910煤層為中灰、 1/3 焦煤，其共同為低硫、磷，具中等發(fā)熱量、極難選的煤類，宜作動(dòng)力用煤。 其煤質(zhì)分析見(jiàn)表 13。 表 13 煤質(zhì)特征表 煤層 名稱 灰分 （ %） 揮發(fā)分 （ %） 水分 （ %） S （ %） 發(fā)熱量 （ KJ/kg） 工 業(yè) 牌 號(hào) 戊 8 FM～ 1/3JM 戊 910 1/3JM （ 3） 戊組煤（ 戊 戊 910）的物理特征 主要以半暗型煤，其次為半亮型煤。黑色，條痕為棕黑色，弱玻璃光澤，以暗煤、河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 亮煤為主，鏡煤和絲炭含量很少，一般呈透鏡狀和線理狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)。據(jù)篩分試驗(yàn)結(jié)果表明，原煤自然粒度粉煤占 %，視密度 t/m3。散煤視密度 ，硬度為 2176。經(jīng)火焰試驗(yàn)認(rèn)為其易燃、長(zhǎng)焰、煙濃、體積膨脹，焦渣疏松。煤中有機(jī)顯微組分占 6987%，無(wú)機(jī)顯微組分 1331%，在有機(jī)顯微組分中鏡質(zhì)組含量 5485%，灰 灰白色以基質(zhì)鏡質(zhì)體為主，少量均質(zhì)鏡質(zhì)體和結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體，惰性組含量為 %，白色 亮黃白色的粗粒體和絲質(zhì)體，常見(jiàn)半絲質(zhì)體，穩(wěn)定組含量 39%，深灰色小孢子體、角質(zhì)體、栓質(zhì)體及樹(shù)脂體等。無(wú)機(jī)顯微組分中主要有粘土類、黃鐵礦、方解石等。石英和粘土礦物多為基質(zhì)鏡質(zhì)體和粗粒體所膠結(jié)，屬原生礦物質(zhì)。方解石和黃鐵礦呈脈狀分布在裂隙中，應(yīng)屬原生礦物質(zhì)。 (4)戊組煤（ 戊 戊 910）的化學(xué)特征 1）戊 8煤層：原煤灰分產(chǎn)率 %，屬中灰煤，經(jīng)洗選煤的灰分產(chǎn)率下降 23倍，浮煤的灰分產(chǎn)率 %。 2） 戊 9煤層：原煤灰分產(chǎn)率 %，屬低中灰煤，經(jīng)洗選煤質(zhì)明顯提高，灰分產(chǎn)率 %。 3） 戊 10煤層：原煤灰分產(chǎn)率 %，屬中灰煤，經(jīng)洗選煤質(zhì)大有提高，灰分產(chǎn)率%。 根據(jù)本礦的煤質(zhì)情況及當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的需求，本礦生產(chǎn)的原煤和經(jīng)加工的塊煤主要用于電廠、熱電廠和分散客戶，可主要作為電力、船舶、鍋爐用煤及其他工業(yè)用煤，另外還可作為良好的煉焦用煤。 (5)煤的容重 經(jīng)過(guò)化驗(yàn)分析得出戊煤為 。硬度中硬 ,普氏硬度為 2～ 3。 (6)瓦斯 本井田在勘探階段，馬棚山及高皇廟礦區(qū)共采了 19 個(gè)鉆孔瓦斯樣，其中馬棚山礦區(qū) 14 個(gè)，高皇廟礦區(qū) 5 個(gè)。從鉆孔分析看，瓦斯含量甚低，沼氣含量一般 在 ～，最高為 。二氧化碳含量一般 ～ ，最高 。 A、煤層瓦斯壓力和瓦斯含量 近期在井田地面布置了十幾個(gè)測(cè)試瓦斯壓力鉆孔，比較成功的有 7 個(gè)鉆孔，測(cè)試結(jié)果：戊 910煤層標(biāo)高 ，垂深 495m，瓦斯壓力 13 個(gè)大氣壓。在相應(yīng)地點(diǎn)取煤樣做吸附試驗(yàn)戊 910煤層瓦斯含量值為 ；戊 910 垂深 508m，瓦斯含量值 等。 B、煤層瓦斯預(yù)測(cè) 根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》第 22 條，預(yù)測(cè)煤層突 出危險(xiǎn)性中的單項(xiàng)指標(biāo)為煤層瓦斯壓力 P≥ 時(shí)為具有突出危險(xiǎn)煤層。戊 8及戊 910煤層實(shí)測(cè)瓦斯壓力均小于河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 單項(xiàng)指標(biāo)值。 區(qū)內(nèi)各主要可采煤層 CH4平均含量為 ～ ； CO2各煤層平均含量為 ～ 。各主要可采煤層瓦斯自然成分以 N2 為主占 ～％； CO2次之， ～ ％， CH4含量?jī)H占 ～ ％。全礦井相對(duì)瓦斯涌出量為 ，絕對(duì)瓦斯涌出量為 ，根據(jù) 20xx 版《煤礦安全規(guī)程》， 因 系鉆孔采樣，測(cè)定結(jié)果低于實(shí)際瓦斯含量，參考鄰區(qū)一、二、三、四、八礦瓦斯資料，設(shè)計(jì)礦井時(shí)定為低瓦斯礦井。 (7)煤塵及其爆炸性 根據(jù)勘探資料， 本礦各煤層煤塵爆炸指數(shù)為 ～ ％，戊組煤 ～％，屬存在煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤層。 1997 年平煤 (集團(tuán) )公司通風(fēng)管理中心實(shí)驗(yàn)室，對(duì)各主要可采煤層煤塵爆炸性鑒定結(jié)果，仍為存在煤塵爆炸性危險(xiǎn)的煤層。 (8)煤的自燃性 根據(jù)近十年 (1988～ 1997 年 )內(nèi)鄰礦發(fā)火次數(shù)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出百萬(wàn)噸發(fā)火率為 ，煤層自燃發(fā)火期 戊組煤 4～ 6 個(gè)月 。主要可采煤層自 燃傾向等級(jí)為易自燃煤層。 所以設(shè)計(jì)中應(yīng)該提高采掘速度，合理安排回采與掘進(jìn)之間的關(guān)系，盡量減少煤巷空閑情況的出現(xiàn)，采空區(qū)要求封閉嚴(yán)實(shí)，以防止余煤的自燃。 （ 1） 地溫 本次統(tǒng)計(jì)補(bǔ)勘鉆孔 29 個(gè)，對(duì)深部 18 個(gè)孔進(jìn)行了測(cè)溫，測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)可靠。 根據(jù)中科院地質(zhì)所與集團(tuán)公司對(duì)平頂山礦區(qū)進(jìn)行的地溫分析，確定礦區(qū)恒溫帶深度在25m 左右，溫度 ℃。根據(jù)十礦井由內(nèi)的測(cè)溫孔資料分析，十礦井田恒溫帶深度 25～30m，溫度 ℃。 ①鉆孔測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的校正 井田內(nèi)的測(cè)溫鉆孔為簡(jiǎn)易測(cè)溫孔， 采用中性點(diǎn)法校正測(cè)溫孔的巖石溫度，中性點(diǎn)采用經(jīng)驗(yàn)法求得，中性點(diǎn)的深度為鉆孔深度的 ～ 倍，溫度為實(shí)測(cè)溫度?？椎椎脑紲囟葹閷?shí)測(cè)溫度加 ℃。 ②戊 10 煤層底板地溫狀況 根據(jù)鉆孔測(cè)溫資料和井下巷道測(cè)溫資料分析，戊 10 煤層底板的溫度為 ～℃，地溫趨勢(shì)為自南向北隨深度增加而相應(yīng)升高，煤層等溫線與煤層底板等高線的展布趨勢(shì)基本一致，戊 10煤層底板標(biāo)高約 600m以淺至 350m為一級(jí)高溫區(qū) (31～ 37℃ )，約 600m 以下深度為二級(jí)高溫區(qū) (37176。 )。 ③影響 井田地溫的原因 平頂山煤田為一地壘構(gòu)造，中間的基巖相對(duì)抬升，四周被高角度正斷層切割后下降，被高熱阻的第四系沖積層覆蓋，大地?zé)崃飨鄬?duì)集中于中間的基巖，形成典型的基底抬高河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 型地?zé)岙惓^(qū)。平頂山礦區(qū)的地溫梯度平均在 ～ ℃ /1OOm，十礦井田正處于平頂山礦區(qū)主體構(gòu)造李口向斜南翼，馬棚山位于井田中部，馬棚山南北兩側(cè)均覆蓋有第四系沖積層，南側(cè)較厚，北測(cè)較薄。因此，井田地溫受李口向斜大地?zé)崃鱾?cè)向作用和南北兩側(cè)的沖積層的熱阻大、大地?zé)崃飨鄬?duì)集中兩種因素的影響。 （ 2） 地壓 地壓與開(kāi)采 深度有關(guān)。根據(jù)臨礦實(shí)測(cè)，埋深超過(guò) 600m，頂板壓力加大、底鼓強(qiáng)、巷道變形快、維護(hù)周期短。 地壓與構(gòu)造部位有關(guān)，即邊界條件變化大的部位地壓大， 地壓是客觀存在，其防治方法第一是埋深超過(guò) 600m 決不能跳采，第二是地質(zhì)條件變化大部位加強(qiáng)支護(hù)。 根據(jù)資料數(shù)據(jù)可知由于礦井開(kāi)采深度大，溫度過(guò)高，所以應(yīng)在深部開(kāi)采時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的降溫措施。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第二章 井田 開(kāi)拓 井田境界 及可采儲(chǔ)量 井田境界 本井田在能滿足生產(chǎn)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的前提條件下，主要考慮了自然條件原因，將十礦四周境界定為：南 以各煤層露頭為界；北至李口向斜軸部，以戊煤組 800m 底板等高線分界；標(biāo)高西以 26 勘探線與一、二礦相鄰；東以 20勘探線與八礦為界。 根據(jù)以上劃分本井田 東西走向長(zhǎng) ；南北傾斜寬 ；水平含煤面積 。 郭莊背斜軸牛莊向斜軸李口向斜軸h =1 0 ∠60176。3737000750080008500900037395003740000405004100041500420xx42500430004350038437500 8000 8500 9000 9500 38440000 40500 4100038440000 40500 4100041500 420xx42500 43000 43500 44000420xx41500410004050037400003739500900085008000750070006500北八礦八礦一礦一礦39500 圖 21 井田賦存狀況示意圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 戊 8 煤層 工業(yè)儲(chǔ)量按下式計(jì)算： Zg1=SMr/cosα （ ） = SM1γ1/cosα