【導(dǎo)讀】一般部分為納林廟二礦Mt/a新井設(shè)計。納林廟二礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東勝煤田內(nèi)，井田東西長約，南北長約，井田總面積為。為4-1號煤、4-2號煤和6-2號煤，平均傾角為3°，煤層平均總厚為。井田工業(yè)儲量為34552萬t，礦井可采儲量23054萬t。礦井服務(wù)年限為，涌水。量不大，礦井正常涌水量為，最大涌水量為131m3/h。礦井瓦斯涌出量低，為低。井田為雙斜井單水平開拓。采用走向長壁采煤法，后退式開采，—次采全高，全部陷落法管理頂板。礦井年工作日為330d，工作制度為―三八‖制。專題部分題目是薄基巖淺埋煤層采場頂板運(yùn)動規(guī)律研究。

　　

【正文】 部地段有少量次生黃土。 第四系地層厚度變化比較大，從 ～ ,一般厚度 10m。不整合于一切下伏地層之上。 上述地層厚度詳見表 。 井田基本構(gòu)造形態(tài)與東勝煤田整體構(gòu)造形態(tài)基本一致，為一向南西傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角 1176。～ 3176。褶曲與斷層均不發(fā)育，無巖漿活動，屬于構(gòu)造簡單地區(qū)。 表 區(qū)域地層厚度 地 層 單 位 地層厚度 (m) 與下伏地層接觸關(guān)系 最小 最大 平均 第 四系 全新統(tǒng) (Q) 不整合 第三系 上新統(tǒng) (N2) 不整合 侏羅系 中下統(tǒng) 延安組(J12Y) J12Y2 整合 J12Y1 整合 三疊系 上統(tǒng) 延長組 T3Y 水文地質(zhì)特征 東勝煤田位于區(qū)域水文地質(zhì)分區(qū)的鄂爾多斯高原區(qū)東北部，區(qū)內(nèi)無顯著的山地，多為波狀起伏的丘陵和沙丘，地勢相對平緩。海拔標(biāo)高一般在 1200～ 1400m。地形中部高，向南北兩側(cè)逐漸降低。沿泊爾江海子～東勝市～潮腦梁一帶地形較高，呈東西向延伸，海拔標(biāo)高 +1400m～ +1500m 左右，構(gòu)成區(qū)域性地表分水嶺，俗稱 ―東勝梁 ‖。 東勝煤田屬溫帶半干旱大陸性氣候，降水稀少且集中，年降水量 ～ ，年蒸 發(fā)量 ～ 。蒸發(fā)量一般為降水量的 3～ 7 倍，日照豐富，干燥多風(fēng)。 在各種地質(zhì)應(yīng)力的長期作用下，煤田內(nèi)地形切割強(qiáng)烈，溝谷縱橫。煤田的南部為毛烏素沙漠北緣；西北部為庫布其沙漠的東緣，地貌特征屬鄂爾多斯高原毛烏素沙漠的東北緣，具侵蝕性丘陵地貌特征。 煤田內(nèi)湖泊、水庫零星分布，較大的湖泊均分布于 ―東勝梁 ‖以南，最大的為紅堿淖，面積約 80km2，水深在 5m 以上，蓄水約 6108m3。在 ―東勝梁 ‖兩側(cè)，眾多溝谷呈 ―樹枝狀 ‖分布于區(qū)內(nèi)，在南、北兩側(cè)的主要溝谷有：烏蘭木倫河、勃牛川以及罕臺川、哈什拉川 、西柳河等，均屬黃河流域水系。除個別大的溝谷具較小的常年性地表逕流外，一般均為季節(jié)性溝谷或干谷，雨季暴雨后均可形成洪流，水量大，歷時短促，沿 ―東勝梁 ‖兩側(cè)分別于南、北兩個方向逕流，最終流入黃河。 根據(jù)區(qū)域地層分布情況及地下水的賦存條件，煤田內(nèi)的含水巖組可歸納為兩大類：新生界第四系松散巖類孔隙潛水含水巖組和中生界碎屑巖類孔隙、裂隙潛水～承壓水含水巖組。現(xiàn)分述如下 (1)新生界松散巖類孔隙潛水含水巖組 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 ○ 1 第四系全新統(tǒng)沖洪積潛水含水層 (Q4al+pl)：該含水層為煤田內(nèi)分布較廣且普遍 含水的層段，巖性為各種粒級的砂、砂礫石，分布于 ―東勝梁 ‖南、北的各溝谷中。據(jù)現(xiàn)有鉆探資料，該層在 ―東勝梁 ‖以北最大厚度為 ， q=～ m，水質(zhì)類型以HCO3CaMg 型為主；在 ―東勝梁 ‖以南該層最大厚度為 ， q=～ m，水質(zhì)類型以 HCO3Ca 型為主。其富不性南部比北部大。 ○ 2 第四系全新統(tǒng)風(fēng)積砂潛水含水層 (Q4eol)：主要分布在煤田南部及西北部的毛烏素沙漠及庫布其沙漠之中，為黃色的粉細(xì)砂，具較強(qiáng)的透 水性，其富水性受基底圍巖起伏及巖性變化影響而差異較大。富水性強(qiáng)的風(fēng)積砂含水層，在溝谷深切地段常以泉群的形式出露。如在勃牛川東岸的卡壩兒溝及各鎖溝，其流量可達(dá) ～ ，水質(zhì)類型以 HCO3Ca型為主，礦化度為 ～ 。泉的流量受降水影響，動態(tài)變化較大 。 ○ 3 第四系上更新統(tǒng)薩拉烏素組潛水含水層 (Q3s)：該含水巖組均發(fā)育在 ―東勝梁 ‖以南，且在煤田西南一帶厚度較大，富水性相對較強(qiáng)。在其它地段一般富水性弱或不具富水性。巖性以粉細(xì)砂為主，西南部最厚 (吉呼爾其 )， q=～ m，水質(zhì)類型以HCO3Ca 型為主，礦化度為 。 ○ 4 第三系上新統(tǒng)紅土層 (N2)：零星出露于本區(qū)西部及東部一帶，上部為紅色及棕紅色亞粘土層，成分以粘土質(zhì)為主，含有分布不均的鈣質(zhì)結(jié)核，局部含砂量較高，未膠結(jié)。東部一帶較厚約 60～ 100m，一般 30m。該層不含水，為良好的隔水層。下部為淺桔黃、棕紅色礫石層，松散，泥質(zhì)半膠結(jié)，礫徑 1～ 15cm。地表偶見少量泉水出露。 (2) 中生界碎屑巖類孔隙、裂隙潛水 、 承壓水含水巖組 ○ 1 上侏羅～下白堊統(tǒng)志丹群 (J3～ K1Zh)：該含水巖組除煤田的東南部沒有外，其它地段均有分布，巖性以礫巖及粗粒砂巖為主，局部夾細(xì)粒砂巖及泥巖。一般呈東薄西厚之勢，最厚可達(dá) 500m 以上 (454 號鉆孔 )， q=～ m，水質(zhì)類型以 HCO3K+Na、HCO3CaMg 型為主，礦化度為 ～ 。在淺部多為潛水，向深部可逐漸過渡為承壓水。 ○ 2 侏羅系中統(tǒng) (J2)：該含水巖組由安定組 (J2a)、直羅組 (J2z)地層構(gòu)成。主 要分布在煤田的中部深部地區(qū)，在淺部及東部均遭后期剝蝕。含水層巖性以中、粗粒砂巖為主，一般由東向西、由南向北逐漸加厚，最大厚度約 358m， q=～ L/sm，水質(zhì)類型以CLHCO3K+Na 型為主，礦化度 ～ 。水力性質(zhì)多為承壓水，局部為潛水。 ○ 3 侏羅系中下統(tǒng)延安組 (J1－ 2y)：該組地層在煤田內(nèi)廣泛發(fā)育，巖性變化大，巖性組合主要為灰色泥巖、粉砂巖與灰白色、淺灰色各種粒級的砂巖互層，含 6 個煤組。延安組總厚 ～ ， q=～ L/sm，水質(zhì)類型以 HCO3CLK+Na 型為主，礦化度 ～ 。富水性弱，水力性質(zhì)多為承壓水，局部為潛水。 ○ 4 三迭系上統(tǒng)延長組 (T3y)：該組地層在煤田內(nèi)分布廣泛，巖性以灰綠色中、粗粒砂巖為主，夾泥質(zhì)粉砂巖及泥巖。鉆孔最大揭露厚度 ， q=～ m，水質(zhì)類型為 CLK+Na 型及 HCO3CLSO4 Na 型，屬孔隙、裂隙承壓水。由于其巖性膠結(jié)致密，裂隙發(fā)育一般較差，富水性在煤田 內(nèi)大多數(shù)地段較弱。 以上碎屑巖類含水巖組中均夾有隔水巖層，巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖等，這些隔水層與各含水層呈互層組合在一起，形成各含水層承壓頂、底板 。 (3)第四系潛水 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 區(qū)內(nèi)第四系潛水的補(bǔ)給均以接受大氣降水為主。沖洪積潛水在溝谷深切地段亦接受其它含水層以泉的形式排泄補(bǔ)給；風(fēng)積砂含水層亦接受沙漠凝結(jié)水的補(bǔ)給。 沖洪積含水層的逕流受溝谷地形控制，一般沿 ―東勝梁 ‖兩側(cè)順溝谷向南、北兩個方向逕流，進(jìn)而排泄出區(qū)；風(fēng)積砂含水層的逕流受下伏基巖地形控制，一般順地形向低洼處逕流，多以泉的形式在溝谷深切處排泄 。強(qiáng)烈的蒸發(fā)，亦為本區(qū)第四系潛水排泄的重要途徑。 (4)碎屑巖類孔隙、裂隙潛水 、 承壓水 碎屑巖類含水層在淺部裸露區(qū)以大氣降水為主要補(bǔ)給源，在第四系覆蓋區(qū)亦接受其潛水的滲透補(bǔ)給；在中深部則以側(cè)向逕流補(bǔ)給為主。 碎屑巖類地下水的逕流受地形、含水層的水力特征及巖石滲透性能等多方面因素影響，一般潛水在溝谷深切地段多沿傾向及層面逕流，以泉的形式排泄；在地形變化較小的地段一般以側(cè)向逕流的方式向深部運(yùn)動，進(jìn)而形成承壓水。承壓水的逕流在淺部地段多沿巖層傾向即南西方向逕流；而在深部的滯流區(qū)則向南偏東方向逕流，進(jìn)而排泄出區(qū)外。 本區(qū)各含水巖組的補(bǔ)給源均以貧乏的大氣降水為主，煤田內(nèi)地形切割強(qiáng)烈，降水排泄暢通，且蒸發(fā)強(qiáng)烈，不利于大氣降水的滲入補(bǔ)給。多旋回的碎屑巖沉積富含泥質(zhì)，裂隙不發(fā)育，導(dǎo)致煤田內(nèi)地下水資源貧乏。 (5)礦床充水因素分析 ○ 1 本區(qū)氣候干旱，降水稀少，年蒸發(fā)量是降水量的 5～ 8 倍，降水多集中在 9三個月，且地形切割強(qiáng)烈，易形成集中排泄，滲入地下很少，地形、地貌均不具備儲水條件，不會造成礦井大量充水。 ○ 2 本區(qū)構(gòu)造簡單，地層平緩，地層傾角 小于 10176。，其構(gòu)造輪廓為 一平緩的單斜構(gòu)造，傾向基本為南西向。無斷層及巖漿巖侵入，故不會因構(gòu)造破碎帶引起礦井充水。 ○ 3 煤系地層為沉積碎屑巖，鉆孔抽水試驗 q=～ m， K=～，含水層屬弱富水性，加之礦區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，切割較深，淺部地下水多沿溝谷滲出。深部地層由于巖石膠結(jié)致密，節(jié)理、裂隙不甚發(fā)育，地下水逕流不暢，形成了靜水壓力大，水頭高，水量小，以靜儲量為主要儲水條件的地下水，故不能造成礦井大量充水 。 ○ 4 礦區(qū)內(nèi)及附 近無大的地表水體，勃牛川雖流經(jīng)礦區(qū)西部，雨季易暴發(fā)洪水，但距礦區(qū)較遠(yuǎn)，且地形比礦區(qū)低，故洪水不會 注 入礦區(qū)。 ○ 5 據(jù)調(diào)查礦區(qū)附近北部有王家坡一家生產(chǎn)煤礦，采空面積 ，礦井排水量 50m3/d，水量較??；東部有納林廟二礦和四礦井兩個煤礦，據(jù)調(diào)查得知，礦井涌水量較小。附近及區(qū)內(nèi)無廢棄的老窯，不會因老窯積水帶來充水隱患。 (6) 涌水量預(yù)算 根據(jù)鉆孔抽水試驗資料為依據(jù)，對礦區(qū) 62 煤層進(jìn)行礦井涌水量預(yù)算。 計算結(jié)果為：基巖涌水量 1851 m3/d，可作為未來生產(chǎn)礦井正常疏干排水的 依據(jù)。當(dāng)?shù)V井大面積采空，且未進(jìn)行回填，發(fā)生大面積冒落，導(dǎo)水裂隙帶與地表溝通時，礦井最大涌水量可參照 62 號煤底板以上總涌水量 Q 總 =3157m3/d，作為未來生產(chǎn)礦井最大疏干排水的設(shè)計依據(jù)?？碧綀蟾鎸μ厥馇闆r未作涌水量預(yù)算，生產(chǎn)部門在采掘中，應(yīng)及時調(diào)整排水設(shè)施，保證礦井的正常、安全生產(chǎn)。 綜合分析，本區(qū)水文地質(zhì)類型為二類一型，即以裂隙含水層為主的水文地質(zhì)條件簡單的礦床。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 煤層特征 煤 層 區(qū)內(nèi)含煤地層為中、下侏羅統(tǒng)延安組 (J12Y)，該組地層厚度為 ～ 米，平均厚度為 m，非全 區(qū)發(fā)育，由于上巖段遭受剝蝕，厚度有一定變化。該組地層含煤 1～ 8層，具有對比意義的 6 層。下部煤層發(fā)育較好，厚度較大、含煤性較好；上部煤層發(fā)育一般，煤層較薄。 煤層傾角為 1176。～ 4176。,平均為 3176。賦存情況見圖 (煤層綜合柱狀圖 ) 區(qū)內(nèi)煤層自上而下基本表現(xiàn)為五層煤，即 4 4 5 5 6 7 號煤層，其中4 42 和 62 共三層煤達(dá)到可采，且 62 煤層為本區(qū)的主要可采煤層，在區(qū)內(nèi)全部可采；其它三層煤在工作區(qū)內(nèi)均不可采 。 (1) 41 煤層： 位于中下侏羅統(tǒng)延安組 (J12Y)中巖段的 上部，主要在原宏景塔三礦范圍內(nèi)發(fā)育，由于遭受剝 蝕在原納林廟四礦、原納林廟二礦范圍內(nèi)基本缺失。賦存區(qū)內(nèi)煤層厚度平均 ， 煤層結(jié)構(gòu)較簡單，含夾矸 1～ 2 層，一般為 1 層夾矸，個別含有 3 層夾矸，厚度為 ～ ，平均 ?？刹煞秶饕挥谠昃八V范圍內(nèi) 。 區(qū)內(nèi)煤層厚度變化規(guī)律性較明顯，結(jié)構(gòu)較簡單，煤類僅零星點(diǎn)為長焰煤，其他均為不粘煤 。 (2) 42 煤層： 位于中下侏羅統(tǒng)延安組 (J12Y)中巖段的下部，由于遭受剝蝕在原納林廟四礦、原納林廟二礦范圍內(nèi)大部分缺失。賦存區(qū)內(nèi)煤層厚度平均 為 。 。煤層結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸或含 1 層夾矸，厚度為 ～ ，平均 ?？刹煞秶饕挥谠昃八V范圍內(nèi) 。 區(qū)內(nèi)煤層厚度變化規(guī)律性較明顯，結(jié)構(gòu)較簡單，煤類局部地段為長焰煤，大部分為不粘煤。 (3) 62 煤層： 位于中下侏羅統(tǒng)延安組 (J12Y)的下巖段的下部，全區(qū)發(fā)育。 勘探資料中煤厚 平均為 。煤層結(jié)構(gòu)簡單， 厚度變化不大， 不含夾矸或含 1～ 2 層夾矸，巖性一般為泥巖和炭質(zhì)泥巖。全井田可采，原可采面積為 。 區(qū)內(nèi)煤層厚度變化很小，結(jié)構(gòu)簡單，煤巖類型單一，為不粘煤。 通過采掘?qū)嶋H揭露煤 厚為 ～ ，平均為 。在距煤層底板向上 之間局部發(fā)育一層 的泥巖夾矸。 (4) 51 煤層 位于中下侏羅統(tǒng)延安組 (J12Y)的下巖段的上部，全層煤厚為 ～ ，平均為 。 52 煤層 位于中下侏羅統(tǒng)延安組 (J12Y)的下巖段的中部， 全層煤厚為 ～，平均為 。 7 號煤層 位于中下侏羅統(tǒng)延安組 (J12Y)的下巖段的下部，全層煤厚為 ～ ，平均為 。 三層煤均為不可采煤層。 煤層頂、底 板 41 煤層：煤層頂板巖性為：砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖；底板巖性為：泥巖、砂質(zhì)泥巖。該煤層與 42 號煤層間距為 ～ ，平均為 。 42 煤層：煤層頂板巖性為：砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖；底板巖性為：泥巖、砂質(zhì)泥巖。 該煤層與 62 號煤層間距為 ～ ，平均為 。 62 煤層：煤層頂板巖性為：砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖、粉砂巖；底板巖性為：粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 煤質(zhì) 區(qū)內(nèi)煤肉眼鑒定呈黑色，條痕褐色 ,光澤暗淡，煤巖組份以亮煤為主 ,條帶狀結(jié)構(gòu) ,層狀構(gòu)造，參差狀 斷口 ,屬半亮型煤 。 各主要可采煤層的煤質(zhì)特征分述如下： (1)化學(xué)性質(zhì) ○ 1 水分 (Mad) 4 42 煤層原煤水分在 ～ %之間波動，平均為 %；浮煤的水分，浮煤水分在 ～ %之間波動，平均為 %，洗選后水分有所增高。 62 煤層原煤水分在 ～ %之間波動，平均為 %；浮煤水分在 ～ %之間波動，平均為 %，洗選后水分有所增高。 ○ 2 灰分 (Ad) 4 42 煤層的原煤的灰分 ，其值在 ～ %之間波動，平均 %；浮煤的灰分，浮煤灰分值為 ～ %，平均為 %，洗選后灰分大大降低，為低灰分煤 (LA)。 62 號煤的原煤的灰分，其值在 ～ %之間波動，平均 %；有 16 個樣品測試了浮煤的灰分，浮煤灰分值為 ～ %，平均為 %，洗選后灰分大大