灵泉矿井设计毕业设计说明书

摘 要 这次毕业设计我们所做的是灵泉矿井设计。它包括井田地质、开拓、开采、运输、提升、通风、排水以及其它几个方面。显德汪一矿新井设计主要包括以下几部分： 1．井田概述。矿井的地质、地理位置、煤层等基本情况的概述。 2．井田开拓。矿井井田内的可采储量，矿井生产能力及服务年限的确定。以及水平的划分，井筒位置的确定，经济比较部分，采区的划分，井底车场线路计算，硐室布置等部分。 3．采区设计及开采方法。主要介绍采区的设计、开采的技术和技巧、采区巷道布置及回采系统的构成以及采区各峒室的布置和采区的工作制度。 4．矿井生产中的提升、运输、通风、排水方式的确定及其所用设备额选型计算与相关的硐室布置等。 为了实践并且把这四年所学的知识转化成为真正的成果，针对显德汪一矿的实际情况我提出了多种开采方案和设想。例如，长壁工作面采煤法在开采缓倾斜煤层的过程中，在老顶周期性跨落和其它因素的影响下，采用沿空掘巷的方式进行回采、掘进和维护。另外，本设计是我的一个初步浅显的设计，在设计中引用方法也一定存在问题，请各位老师批评指正。并且本设计采用AutoCAD2006辅助设计，减少了绘图的困难并且增加了图纸的可读性。 真心感谢给杨永辰和陈立老师在设计中给予我的认真指导，让我学到了很多，我会继续努力学习，不断丰富自己。谢谢！ 关键词: 地质、开拓、采煤方法、通风、瓦斯、排水 Abstract This graduation design is about the new mine planning for lingquan coal mine. It involves the geology, development, operation, transportation, haulage, ventilation and drainage, among other respects, in special terms; 1. Summary of the mine, this chapter mainly introduces the position, geology and conditions of the coal seam. 2. Mine development. This chapter extrapolates among other areas, reserve, serving limits, working system, spot of the draft, selection of level, further drift of mine, panel division and underground station. 3. Design of mining districts and retreating technology. This chapter explains the general situation of the mining district, technology and techniques of the working face, roadway layout and operation system in the mining district, the design of the mining district station, cave layout and the schedule for drainage and mining in the main mining district. 4. Operational system of the mine, this chapter states transportation, haulage, ventilation and drainage systems of the mine and the selection of equipment used in the system mentioned above. In order to practice and reinforce the wealth of the knowledge learned in the past four years, I try my best to introduce various state-of-the-arts when respecting the specific situation of lingquan coal mine. For instance, long wall mine on the inclination, long wall mining on the strike with top coal drawing, and among others, drifting and retaining gateways along goaf are preferred in the design. In addition, the design connects operational situation of a mine with a college student’s ability to elementary scientific research. What’s more, it has been completed with the aid of AutoCAD2006, which streamlined the design process dramatically and lessened the hardness of drawing significantly. Thanks for Mr. Yangyongchen and Chenli giving me so much direction, which let me learn much more. I will try my best to study in order to enrich myself in the future. Thank you! Keywords: geological ,development ,mining method ,ventilation, methane, drainage 目 录 摘 要 - 1 - Abstract - 2 - Keywords: - 2 - 第1章 矿井概述及井田特征 - 5 - 1．1 矿区概述 - 5 - 1．2 井田地质特征 - 7 - 1．3 煤层特征 - 17 - 第2章 井田境界和储量 - 23 - 2．1 井田境界 - 23 - 2．2 井田工业储量 - 23 - 2．3 井田可采储量 - 24 - 第3章 矿井生产能力、服务年限及工作制度 - 27 - 3.1产能力及服务年 - 27 - 第4章 井田开拓 - 30 - 4.1 概述 - 30 - 4.2 确定井田开拓方式 - 32 - 4.3 矿井基本巷道 44 4.4 开拓系统的综述 53 第5章 采煤方法和盘区巷道布置 55 5.1 煤层的地质特征 55 5.2 采煤方法和回采工艺 57 5.3 开采巷道和生产系统 78 5.4 采区车场设计及硐室 81 5.5 采区采掘计划 83 第6章 矿井运输与提升 86 6.1 概述 86 6.2 盘区运输设备的选择 89 6.3 主要巷道运输设备的选择 91 6.4 主井提升 95 4．提升速度图参数的计算 100 6.5 副井提升设备的选择 104 第7章 矿井通风与安全 106 7.1 矿井概况、开拓方式及开采方法 106 7.2 矿井通风方式与通风系统的选择 107 7.3 盘区及全矿所需风量 110 7.4 矿井通风阻力计算 116 7.5 选择矿井通风设备 120 7.6 防止特殊灾害的安全措施 123 第8章 矿井排水 127 8.1 概述 127 8.2 排水设备选型 127 8.3 水仓及水泵房 135 8.4 技术经济指标 137 第9章 技术经济指标 138 感 谢 141 参 考 文 献 142 第1章 矿井概述及井田特征 1．1 矿区概述 1.1.1 矿区概述 灵泉矿位于河北省邢台市西南部35km处，邢台地区沙河市与邯郸地区武安市的接壤地带。井田大部分属沙河市灵泉镇管辖，只有东南少部分属武安市邑城乡管辖。地理坐标为：东经11411′15″～11415′00″，北纬3648′45″～3655′00″。 矿区东以F1断层为界，和章村矿三、四井相邻；北部以K2及3勘探线为界；南部东边以2108和1902钻孔连线为界，界线以北为上关煤矿；西以煤层露头线为界；南界自东向西依次为2108和1902钻孔连线—F6断层—1730、1608、1630、1603孔连线—F4断层—F20断层。采矿许可证许可范围具体由52个坐标点圈定，见表1-1。井田东西宽约4km，南北长约5km，面积18.1858km2。 矿区范围内有沙河市恒利煤矿和孟石岗煤矿。开采深度由+238m至-400m标高。 1.1.2 交通条件 矿井东距京广铁路沙河车站25km，距矿山村支线铁路权村车站6km。煤矿外运铁路专线从权村车站接轨延伸至工业广场。 井田内有两条主要公路穿过，邢台至渡口公路从东向西经过井田北部；邢台至都党公路从井田东部通过，经工业广场伸向西南方向，通往武安市和山西省。总之，矿区内公路四通八达，交通非常便利。见矿区交通位置图（图1-1）。 1.1.3 矿区地震情况 根据历史记载，涉县1314年10月5日发生过6级地震，磁县1830年6月12日发生过7.5级地震，邢台地区隆尧县1966年3月8日发生过7.2级地震，本矿区位于涉县、磁县及邢台之间，因此，有发生地震活动的可能。邢台矿区处于地震强烈度6~7度区。 1.1.4 矿区气象 矿区为温带大陆性气候，四季分明，春季干旱多风沙，、夏季炎热雨水多，秋季干燥日照长，冬季寒冷雨雪少。 根据沙河市赵泗水气象站的资料，年降水量为751.9~256.4mm，平均497.0mm，雨季多集中在七、八月份。年蒸发量1472.9~2268.3mm，平均1719mm。年平均相对湿度66.0%，年平均气温为13.0℃左右，历史最高气温40.1℃，最低气温-16.6℃。降雪及冻结日期自12月初至次年3月初，约80余天。平均风速3m/s左右，春季最大风速可达15.3m/s，风向以北、东及南风居多。 图1-1 灵泉矿矿区交通位置图 1.1.5 矿区地形、地势及河流 井田内地表水系不发育，仅有季节性小溪共三条，雨季有水，旱季断流，均属北洺河支流，现分述如下： 中关小溪：源起刘石岗以北，SEE向横穿井田北部地段，河床底部第四系地层厚50m以上，冰碛泥砾发育，无渗漏的威胁。 栾卸小溪：以刘石岗西冲沟与灵泉冲沟为主，并汇集王窑北冲沟及王窑冲沟。根据观测资料，暴雨后出现水流但无渗漏现象，并且与奥灰水无水力联系，但在栾卸附近通过井田浅部地段，第四系地层厚度较薄，煤层开采后塌陷裂隙将通达地表，因此局部地段需铺衬防漏。 紫牛湾小溪：灵泉冲沟、温庄南冲沟、李石岗西冲沟汇集而成，河床底部第四系地层厚100m以上，无渗漏的威胁。 1.1.6矿井中小煤矿开采情况 截止2004年底，灵泉井田内、周围及专用铁路沿线附近，共有大小煤矿（窑）数十座，其中有的有开采证，有的则是无证开采。这些小煤矿（窑）主要分布在井田西部和南部的煤层露头线附近，主采浅部的1#、2#煤层，个别小煤窑也开采7#、8#、9#煤层。开采深度一般为100~250m。 另外，井田东部及西南部老窑也广泛分布，开采历史悠久，这些老窑主要开采1#、2#煤层，个别开采5#、6#、7#煤层。开采深度不大，一般30~60m，最大深度150m。现如今，在灵泉井田范围内有沙河市恒利煤矿和孟石岗村煤矿。 1．2 井田地质特征 1.2.1 井田地层特征 灵泉矿全部被新生界第四系松散沉积层覆盖，第四系与下伏各地层呈不整合接触。根据钻孔及矿井开采掘进揭露的地层情况，本区发育的地层自下而上依次为奥陶系中统马家沟组（O2m）、峰峰组（O2f），石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t），二叠系下统山西组（P1s）、二叠系下统下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）、新生界第四系（Q）。矿区内地层由老至新描述如下： 一、奥陶系（O） 1、奥陶系中统下马家沟组（O2x） 由角砾状灰岩及峰窝状泥质、白云质灰岩组成，厚度大于144m，按岩性可分为三段。 2、奥陶系中统上马家沟组（O2s） 由浅黄、浅红色白云质角砾状灰岩，蜂窝状灰岩，灰色致密块状灰岩及泥质灰岩组成。总厚平均246m，按岩性特征可分为三段。 3、奥陶系中统峰峰组（O2f） 由厚层状致密灰岩、结晶灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩组成。本区钻孔揭露总厚度平均167m。按其岩性特征全组可分为三段。与上覆中石炭统本溪组呈平行不整合接触。 二、石炭系（C） 1、中石炭统本溪组（C2b） 主要由深灰色泥岩、粉砂岩及石灰岩组成，夹不稳定薄煤层及薄层中细粒砂岩。泥岩富含铝质，具鲕状结构。泥岩、粉砂岩富含黄铁矿结核与微晶，并含植物根化石。石灰岩含蜓科动物化石。本组厚6.98～30.50m，平均厚17.56m。该组以顶部一层本溪灰岩或晋祠砂岩与上石炭统太原组为界。与下伏奥陶系中统峰峰组呈平行不整合接触。该组含大量蜓类、小有孔虫及牙形刺化石： 蜓类：Fusulina konnoi F.cylindrical Pseudostaf fella 牙形石:Idiognathodus delicates Ligonodina sp. Hindeodella sp. 2、上石炭统太原组（C3t） 为一套海陆交互相沉积，井田主要含煤地层之一。由深灰色、灰色粉砂岩，灰至灰白色中细粒砂岩、石灰岩及煤层组成，发育灰岩4～6层，含煤6～9层。该组以顶部一座灰岩（有时相变为海相泥岩）或2#煤层底板砂岩（俗称北岔沟砂岩）作为与二叠系下统山西组的分界。总厚120.53～186.44m，平均厚135.50m。以整合接触关系沉积于本溪组之上。富含黄铁矿、菱铁矿及动植物化石。本组含蜓、小有孔虫、腕足类、牙形刺、珊瑚等动物化石，在泥岩粉砂岩中含植物化石，主要有： 蜓科: Quasifusulina longissima Q.compacta Schwagerina nobilis S.japonica 牙形石：Streptognathodus fuchengensis Anchignathodus 珊瑚：Lophocarinophyllum acanthiseptum 腕足类：Dityoclostus taiyunfuensis Eomarginfera pusilla Marginifere orientalis M.linchengensis 三、二叠系（P） 1、下二叠统山西组（P1s） 为过渡相碎屑岩沉积，是井田又一主要含煤地层。岩性由灰色、深灰色、黑灰色的中细粒砂岩、粉砂岩和煤层组成。砂岩和粉砂岩中含有鳞木、芦木、苛达松、羊齿类等植物化石。顶部粉砂岩中普遍具有黑色细鲕粒结构；中下部含煤2～4层。该组厚50.68～116.7m，平均厚83.8m。上界为下石盒子组底部的“骆驼脖”砂岩。与下伏太原组地层为整合接触。本组含猫眼鳞木、耳脉羊齿、中国瓣轮叶、星轮叶、芦木、带科达等植物化石，主要分子有： Emplectopteris triangularis Annularia mucronata A.stellata Sphenophyllum thonii Lobatannularia ensifolia Taeniopteris multinervis Callipteridium koraiense Pecopteris taiyuanensis 2、下二叠统下石盒子组（P1x） 为陆相沉积。岩性以灰、灰绿色、紫斑色粉砂岩和含铝土质的砂质泥岩为主，普遍含有菱铁质大鲕粒，集结成瘤状或葡萄状结合体。中部和下部夹有2～3层中细粒砂岩，最下部一层砂岩通称“骆驼脖”砂岩，呈灰色，含云母片和泥质包体，全区普遍发育，是一辅助对比标志。该组顶界为一层沉积稳定的富含菱铁质鲕粒及豆状铝土质的泥岩，俗称“桃花”泥岩，是下石盒子组与上石盒子组的分界层。该组地层厚26.5～58.0m，平均41.1m。与下伏山西组为整合接触关系。本组含植物化石： Pecopteris sp. Pecopteris hemtelioides Lobatannularia sp Calamites sp. Cf. Sphenopteridium pseudogermanicum Sphenophyllum sp. Annularia stellata 3、上二叠统上石盒子组（P2s） 为陆相沉积。岩性以灰绿色、紫斑色粉砂岩及砂质泥岩为主，夹有数层中细粒含砾砂岩和铝土质泥岩。该组平均总厚307.4m。按岩性组合特征可分为四段。本区出露最高层位为三段，岩性为砂岩、粉砂岩互层。与下伏下石盒子组呈整合接触。本组含植物化石： Alethopteris sp. Chiropteris reniformis. Gigantonoclea sp. G.hallei Neuropteridium coreanicum Pecopteris anderssonii 四、第四系（Q） 覆盖于各时代地层之上，与各地层均呈角度不整合接触关系。 1、下更新统新村组（Q1x） 为冰碛及间冰期沉积物，总厚10～150m，一般厚40m左右。下部为冰碛红色泥砾；上部为冰水沉积的杂色粘土、细砂、亚粘土及砂砾石等。本组在灵泉、新村、柳泉、上关一带有所出露。 2、中更新统石岗组（Q2s） 为冰碛红粘土砾石层，中夹透镜状砂层，上覆厚2～6m的坡洪积相红色亚粘土。砾石成分以石英砂岩、石英岩为主。砾石表面见有刨蚀凹月面、压坑及擦痕等冰碛物特征。该组总厚8.0～81.64m，一般厚30m。全区大面积出露，多组成三级台地。 3、上更新统马兰组（Q3m） 为多种成因的黄土、淡黄土。分布在二级阶面及冰碛台面，具垂直节理和大孔隙。厚2～10m，含鹿、豺、蜗牛等化石。底部具有砾石透镜体。 4、全新统（Q4） 为洪冲积相卵石层，成分以石英砂岩为主，砾径10～20cm，夹红色细砂，厚2～6m。分布在一级阶地、漫滩、河谷内。在山麓山丘之上，表现为厚度不超过1m的残坡积碎石。 上述地层划分，主要沿用了原精查地质报告和生产矿井地质报告的划分结果。本次修编报告，按照76年华北地层会议通过的地层划分方案，仅对与此方案不相一致的下二叠统下石盒子组（P1x）与上二叠统上石盒子组(P2s)之间的地层界线做了重新调整。对下石盒子组不再分段，对上石盒子组分为四段。无论沿用的原地质报告地层界线，还是重新修改的地层界线均以特征明显、发育普遍的标志层、古生物化石及测井曲线（视电阻率及自然伽玛）等作为划分与对比的主要方法。依据充分，对比结果可靠。 1.2.2 区域地质构造 灵泉矿位于武安断陷北部，太行山隆起带东侧，为新生代华北盆地的西部边缘，隆尧南正断层上盘（南侧）至名河一线，与隆尧南正断层平行展布的向斜、背斜的褶皱构造位置。见邢台矿区区域构造纲要略图（图1–2）。 图1-2 灵泉矿区区域构造纲要略图 （1）——隆尧南正断层 （2）——曲陌镇背斜 现将对灵泉井田有控制作用的区域性构造简述如下： 1、隆尧南正断层 横贯邢台煤田中部，展布于隆尧～南宫一带，总体走向近EW，断层面向南倾斜，倾角55左右，落差900～2900m。在煤田内延伸长度约44km，将邯邢煤田分为南北两个构造单元。其下盘（北侧）构成尧山山系，出露煤系基底奥陶纪灰岩；其上盘（南侧）有煤系地层广泛赋存。灵泉矿就位于隆尧南正断层南侧。 2、太行山山前大断裂南段 由隆尧～邢台之间的唐庄农场断层、晏家屯断层、邢台～邯郸间的百泉断层、临洛关断层等组成，总体走向NNE，唐庄农场断层走向NE。断层面均向东或SE倾斜，落差500～1800m。太行山山前大断裂是太行山隆起带与华北盆地的分界，在隆尧南断层以南构成太行山隆起带和华北盆地次一级构造单元——邢台武安断陷与巨鹿邯郸断陷之间的分界。 3、灵泉正断层 为武安断陷中的次一级断层。南起武安县以南，向北经郭儿庄、上关村继续向北延伸，断层走向NNE，向西倾斜，落差50～100m。该断层构成灵泉井田与其东侧章村井田的自然边界。在灵泉井田被称为F1断层。 灵泉矿边界断层多为NNE走向的正断层，区内发育有大量NNE～NE向正断层及少量NNW向正断层，组成一系列地堑、地垒和阶梯状单斜断块（半地堑或箕状地堑）。 1.2.3 井田地址构造 矿区内基本构造格架是被NNE向正断层 切割的NNE与NWW向向斜的复合构造。井田内较大褶曲为东部的灵泉向斜、南部的栾卸向斜，以及西部的李石岗向斜和李石岗背斜。向斜形态比较清晰完整，宽缓开阔，略显波状起伏。背斜形态不明显，常成鼻状。区内大、中型断层大多呈NNE或NW向斜列，与褶皱轴向基本平行，反映区内构造主应力方向来自北西、南东。褶皱形成后期应力释放，再伴随相继图1-3 灵泉井田构造纲要图 发生构造运动，地层再受主张应力作用下发生分裂，产生两组共扼性断裂，一组NNE向正断层，另一组NW或NWW向正断层，反映了本区断裂构造的生成机制。详见井田构造纲要图（图4-2）及井田基岩地质图（附图1）。 对井田构造分述如下： （一）褶皱 1、灵泉向斜（f1） 位于井田东部，自南向北略呈弧形伸展，19~14线弧形向东凸起，尔后近SN向N伸展至7线，再自7线呈NNE向伸出北部井田；北部在上关一带仰起，平均仰角14，轴部出露地层为二叠统上石盒子组二段（P2s2）、一段（P2S1）两翼地层分别为下石盒子组一、二段（P1x1、P2x2）、山西组（P1sh）、太原组（C3t）。东翼倾角较大为10~25，局部达30，平均17左右，地层走向NW~近SN，倾向SW~W。西翼倾角较缓为8~15，平均11，地层走向NE~NNW向，倾向NE~SE。 2、栾卸向斜（f2） 位于井田中南部。基岩地质图上显示其轴部出露最新地层为上二叠统石盒子组二段、一段（P2s2、P2S1），南翼地层分别为上二叠统石盒子组一段（P2s2），下二叠统石盒子组一段、二段（P1x1、P1x2）、山西组（P1sh）、石炭系太原组（C3t）、本溪组（C2b）和奥陶纪灰岩（O2f）。北翼出露较新地层为上二叠统石盒子组一段（P2S1），及下二叠统石盒子组二段（P1x2），向斜轴自1616孔北部呈NWW向往偏西方向延伸，先后被F5、F10、F4断层切割，呈右行扭动于1203~1200孔一线，伸向山西组煤系地层。向斜轴延展长度30km左右。该向斜呈缓波状起伏，北翼平均倾角14，南翼平均倾角17，总体为一不对称的宽缓向斜。 3、李石岗向斜（f3） 位于井田西部，褶皱规模不大，由于受比邻的向斜、背斜的复合干扰，至12勘探线褶皱轴向近SN，自12线至11线轴向转为NW向，再自11线至10线为NE向呈现向西凸的弧形，再以N23W向8线伸展，在807钻孔西北侧仰起，且轴向向西偏转，最后消失在5线以南。向斜东翼倾角较缓，平均11，向西倾斜；西翼较陡，平均倾角16，因而也是一条不对称的宽缓向斜，井田内断续延伸长度达3km左右。 （二）断层 灵泉井田断裂构造的总体特点是：断层性质绝大部分为正断层，断层走向以NNE为主，大中断层主要集中在井田东南部，井田西北部小断层与层滑构造发育。据矿井地质资料井田内现已发现大小断层693条。其中落差>30m以上的断层12条；落差20~30M的6条；落差10~20m的12条；落差5~10m的15条，其余均为落差<5m的小型断层，是在1#、2#煤层开采过程中揭露的。详见灵泉矿区主要断层一览表4-1。 1、大中型断层 （1）F1断层 即前述的灵泉断层，为井田东部边界断层。总体走向方位为10~25，断面向西倾斜，区内延伸长约6km。在第17勘探线附近落差72m，倾角50，第7勘探线以北出现分叉，断距变小为58~65m，倾角70，向北延出井田时成为由F1-1、F1-2和F1主干断裂共同组成的断裂束。 （2）F2断层 位于井田东部。两端分别消失于第7和第12勘探线附近，与F1断层平行延展。走向NNE（10），断面向NW倾斜，倾角70，落差10~35m，全长1650m，在11与12勘探线之间的中央石门施工时未见，断层向南尖灭。 （3）F3断层 位于李石岗东侧。南起第10勘探线，往北延到柳泉村西伸出区外。断层走向以7号勘探线为界，南部为N40E，北部为N25E，倾向NW，倾角58。7号勘探线以南与F18断层相交。据一采区行人及轨道上山、南运大巷、一采区回采工作面资料，该断层在4#煤层中落差为11m，在3#煤层顶板落差为8m，向上到2#煤层以下消失。在垂向上落差自下而上变小，进入2#煤层之前可能转变为层滑。断层在井田内延伸长约3400m，最大落差40m区内延伸长约6km。在第17勘探线附近落差72m，倾角50，第7勘探线以北出现分叉，断距变小为58~65m，倾角，向北延出井田。 （4）F4断层 位于井田西南部边缘。由郭儿庄伸入井田南部，经栾卸以西，向北经生产揭露在23煤层以下层位消失于12勘探线1205孔附近。在1#煤层以下层位，该断层可向NW方向延伸至10勘探线1002孔以北。断层走向N15E~N20W，倾向东，倾角70，落差13~40m。区内延伸长度为2400m。 （5）F5断层 位于井田南部，东下河村以东，自16线以南伸出井田外，至22勘探线附近消失。北段在12~14勘探线之间与F10断层相交。断层走向N20E，倾向SE，倾角70，落差20~35m，区内长约1200m。 （6）F6断层 位于井田南部南沟村西侧，南端伸出井田，交于F1断层，北端消失于16勘探线附近，自17勘探线以南至C3钻孔间长约700m，为井田边界，17勘探线以北伸入井田内约1150m，断层走向自南向北由SN至N25E，倾向NW，倾角70~75，落差20~60m。 （7）F9断层 位于井田东部22勘探线与8勘探线之间，与F1断层平行延展，北端消失于8勘探线附近，南端与F1断层相交。断层走向自南而北由N40E转为N10E，倾向NW，倾角65，井田内长约3950m，落差30~70m。 （8）F10断层邢台 位于井田西南东下河村西侧，南经1608孔伸出井田外，北至温庄附近消失。断层走向N25E，倾向SE，倾角70，井田内长1450m，落差20~40m。该断层在14勘探线以南，17勘探线以北地段有分叉现象。如1608孔所见分叉为平行延展的两条断层。 （9）F11断层 位于井田西北部，F3断层东侧，与F3断层近似平行延展，走向N10E，倾向SE，倾角70，井田内延伸长2100m，落差20~25m。断层向北消失于第3勘探线附近，向南消失于第10勘探线附近。此断层由809、710、507、408等钻孔揭露，但在1#煤层相应位置未发现相当规模的断层，说明其已在1#煤层之下消失。 （10）F16断层 位于井田东南得义西侧，向南交于F9断层，向北消失于16~17勘探线之间，延伸长580m。据1715钻孔揭露落差20m，在2#煤层落差16m，断层走向近SN，倾向西倾角70。 （11）F17断层 位于井田西侧8勘探线和11勘探线之间。走向NE，倾向西，倾角70，落差15m，延展长度320m。发育在2#煤层及其以下层位，沿走向有1020孔揭露。 （12）F18断层 位于井田西北李石岗以南，向北交于7勘探线的F3断层，向南延至10勘探线附近消失。走向N20E，倾向西，倾角70，钻孔揭露点落差20m，在3#煤层落差10m，9#煤层落差24m，断层延展长度1025m。在进入2#煤层后顺层滑移一段后消失。 （13）F20断层 位于井田西南，北西端延出井田外，南东端与F4断层相交。断层走向N55W，倾向NE，倾角65，落差35m，井田内长1600m，该断层西南端在2#煤层以下层位分叉为二条平行断层交于F4断层。 （14）F21断层 位于井田西北边界附近，仅由404孔揭露，走向N25E，倾向NW，倾角70，落差30m，断层全长约800m。 （15）F22断层 位于井田北部3勘探线以北304孔附近。走向N10E，倾向东，倾角67，落差15m，延展长度210m。发育在基岩侵蚀面之下各煤岩层层位，如6#、9#煤层。沿走向由304孔揭露，控制不严。 （16）F25断层 位于风井之南，8与10勘探线之间。南与F26断层相交，由一采区行人上山揭露，走向SN，倾向西，倾角54，延展长度360m，落差9.5m。发育在2#煤层以下层位，走向控制不严，有待进一步查清。 （17）F26断层 位于风井东南一采区行人揭露。走向N45E，倾向SE，倾角61，延展长度510m，落差10m，发育在2#煤层以下层位，走向控制不够严密，有待进一步查清。 （18）F28断层 位于井田东侧，8与11勘探线之间，平行F3断层南段展布，由一采区南运巷揭露，断层破碎带宽0.3m，走向SE，倾向西，倾角60~80，延展长度690m，落差10m，在进入2#煤层发生顺层滑动后消失。走向控制不够严密，有待进一步查清。 （19）F29断层 位于李石岗以南，F18断层以东，8与11勘探线之间，平行F18断层延展，由副石门揭露，走向N10E，倾向西，倾角50，延展长度625m，落差在3#煤层9~10m，9#煤层15m，发育层位在2#煤层以下，仅由1009孔间接揭露，有待进一步证实。 （20）F30断层 位于井田中部温庄以西，走向N3E，倾向西，倾角52，属勘探未发现断层，由主暗斜井揭露。揭露点断层上盘为3#煤层位，下盘为5#煤层底板层位，断层带宽0.6m，落差30m，该断层在位于2#煤底板层位的二水平煤仓绕道中揭露，落差为10m左右，而在八采一煤下山未见。落差下大上小，有可能在1#煤层位消失。该断层走向延展情况有待进一步查明。 （21）F31断层 位于井田中部二水平集中运输巷。断层走向南北，倾向西，倾角60~70。在二水平集运巷揭露点落差25m，在9#水源井揭露点落差28m，延展长度大于150m，在1714运输巷掘进期间为见该断层存在迹象，其发育层位在2#煤层及其以下层位，控制不够严密，有待进一步查明。 （22）F32断层 位于井田西北李石岗南，由二采轨道上山揭露，走向N5W，倾向NEE，倾角74，落差24m，延展长度大于120m。发育在2#每常及其以下层位。该断层为井田内发现的唯一一条落差较大的逆断层。 （23）F33断层 二采通风行人巷揭露，走向114，倾向24，倾角74，落差13~18m，延展长度大于120m。发育在2#煤层及其以下层位。 （24）F34断层 位于东风井车场，由1#煤层断至2#煤层，落差14m。 （25）F35断层 位于九轨道下部车场，9#煤层运输下山揭露由5#煤层断至3#煤层，落差6m。 1.2.4岩浆岩分布范围 本井田内一采区上山与温庄村连线以南地区煤系地层均发现有岩浆体侵入，约占井田面积的三分之一多，见岩浆岩侵入分布范围及等厚线图4-13。据钻孔揭露，侵入太原组煤系中的岩浆体，大致可分为两层：下层位于太原组下部9#煤层与大青灰岩之间，厚1.20~59.7m，分布在显5、1208、显12三孔连线以南地区，其厚度自西南向北东方向逐渐变薄尖灭，见图4-15。上层位于太原组中部7#煤层与伏青灰岩之间，厚2.86~27.01m，分布在井田西南边缘，呈NW~SE向延展，向NE方向在1603与1405二孔连线地带与下层侵入体合并。二者间距0~49.47m。 1.2.5 岩溶陷落柱 灵泉煤矿1994年4月在1#煤层1715综采工作面回采过程中首次揭露岩溶陷落柱一个。该处1#煤层厚1.45m，粉砂岩顶板，泥岩底板。陷落柱中心点坐标X=82000，Y=18397。平面形状呈椭圆形，长轴14m，延展方向为N64E，短轴9.5m，面积105m2。构造部位处于栾卸向斜核部，煤层底板标高-180m左右。受采掘高度限制，剖面上所见到的陷落柱形状接近直立，柱面凹凸不平，呈锯齿状，对煤层挤压明显，与煤层界限分明，柱体周围约0.5m范围内的煤层略向柱内倾斜，柱内充填物棱角明显，大小混杂，大者直径可达0.6m，小者0.03m左右，排列无序，为杂乱无章的堆积物，干燥无水。岩性有绿色泥岩，灰色、紫色砂岩、粉砂岩等，其间被细碎屑及泥质物所胶结，胶结程度疏松。从充填物的岩性及颜色判断，堆积物是来自1#煤层上部的石盒子组及其以上层位，反映出陷落柱的塌陷高度较大。从奥灰岩顶面算起，至少有200m以上。 截止2005年6月30日灵泉煤矿在开采1#、2#煤层的过程中，先后发现岩溶陷落柱六个，编号依次为X1、X2、X3、X4、X5，它们在平面图上一般呈椭圆形，在2#煤层底版等高线图上，其长、短轴分别为：X1：3025m，X2：8560m，X3：9550m，X4：4530m，X5：1410m。可见其面积均不大。在剖面图上下大上小，如X1 在1#煤层底版等高线图上其长、短轴分别为149.5m。 在近几年的开采过程中先后在井田西、南部的栾卸向斜核部及灵泉向斜核部又发现5个NE向展布岩溶陷落柱。 1．3 煤层特征 1．3．1 含煤地层特征 矿区内主要含煤地层为近海型海陆交互相含煤岩系的石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，次为石炭系中统本溪组。区内共含煤19层，可采与局部可采煤层10层，自上而下依次为：1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#煤层。煤层总厚度17.3米，其中山西组1#煤平均煤厚6.20m，2#煤平均煤厚6.20m；太原组9#煤平均煤厚5.54米。区内煤类1#、2#、3#煤以无烟煤为主，局部地段为贫煤，其余煤层均为无烟煤。现灵泉矿开采煤层为1#、2#和9#煤。 详见灵泉井田煤系地层综合柱状图（附图2）。现分述如下： 1、石炭系中统本溪组（C2b） 为本区次要含煤地层，属一种在凹凸不平的古剥蚀面上填平补齐性质的沉积建造。厚度6.98～30.50m，平均厚17.56m。因沉积基底起伏不平，厚度变化较大。本组中下部以铝土质泥岩及铝土质粉砂岩为主，具鲕状结构，富含菱铁矿及黄铁矿鲕粒，水平层理和块状层理发育，海相底栖生物化石和植物化石少见，仅顶部含少量植物根化石。属泻湖海湾相沉积；本组上部由石灰岩夹煤组成。石灰岩称之为本溪灰岩，一般分为二层，全区稳定分布，所夹10#煤层属不稳定局部可采煤层，属浅海相与滨海泥炭沼泽相交互沉积。 2、石炭系上统太原组（C3t） 为井田主要含煤地层之一，厚102.53～186.44m，平均135.50m。属滨海平原上形成的海陆交互相含煤建造。含海相灰岩4～6层，含煤6～9层。根据岩性岩相及含煤性特征，分上、中、下三部分予以描述： （1）太原组下部 从本溪灰岩顶界至8#煤层顶面。平均厚32.62m，为太原组中的主要含煤层段。属滨海泻湖相与泥炭沼泽相交替成煤环境。岩性主要由泥岩，粉砂岩夹煤层组成。泥岩致密、细腻有滑感，铝质含量高，具鲕状结构，块状层理；粉砂岩多呈灰黑色，中厚层状，含有菱铁矿和较多的黄铁矿结核，层理不显。本层段含9#、8#两层煤。9#煤层为井田较稳定的主要可采煤层，在井田南部存在岩浆岩侵入现象；8#煤层为极不稳定的局部可采煤层。 （2）太原组中部 从8#煤层顶面（即大青灰岩底面）至野青灰岩顶面。厚度平均80.3m。为太原组含煤层数多，但煤层薄的次要含煤层段。属于河流作用为主的三角洲相沉积和浅海相沉积。岩性主要由粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩组成，夹4～5层石灰岩及4～7层薄煤层。灰岩自下而上依次为大青、中青、小青、伏青及野青灰岩。除小青灰岩外，共余四层灰岩全区稳定发育，是区内良好的对比标志层。煤层自下而上依次为顶部4#、5#煤层；中部的6#、6下#及7#煤层。4#、6#、7#层为不稳定的局部可采煤层。其余煤层均为不稳定到极不稳定的不可采煤层。在井田南部自6#煤层往下，有岩浆岩局部穿层侵入现象。 （3）太原组上部 从野青灰岩底界至一座灰岩顶面。厚度平均14.73m。为太原组次要含煤层段，以滨海海湾相沉积为主。岩性主要由粉砂质泥岩组成，中夹一层3#煤层。含菱铁矿及黄铁矿结核，水平层理发育。顶部含一层薄层石灰岩，称之为一座顶岩，分布很不稳定，常相变为海相泥岩。所夹3#煤层，层位较稳定，但厚度薄且变化大，属极不稳定的不可采煤层。 本组为典型的海陆交互相沉积，由浅海相和陆海过渡相组成，标志层多且稳定。含煤地层厚度变化较大，但在井田内有规律可寻。为本井田重要的含煤地层总体表现为栾卸向斜及灵泉向斜轴部沉积厚度较大，一般在140～150m间，其余大部分地段厚度在120～130m左右。 本组与下伏地层本溪组呈整合接触。 3、二叠系下统山西组（P1s） 为主要含煤地层。该组厚度50.68～116.7m，平均83.80m，形成于滨海冲积平原环境。共含煤2～4层。 根据岩性岩相及含煤性特征，可分为上下两部分。煤层集中发育在本组下部，本矿主采煤层2#煤就在此组下部。 （1）山西组下部 自一座灰岩顶界或2#煤层底板砂岩底界到1#煤层顶面。平均厚45.1m，为山西组含煤层段。岩相以三角洲平原相、湖泻相及河流相为主。岩性主要由中细粒砂岩及粉砂岩夹煤层组成。底部砂岩分选中等，具板状斜层理。粉砂岩富含泥质及黄铁矿结核。2#煤层顶部砂岩分选较差。长石含量较高，具大型板状交错层理，底部常有冲刷现象存在。本层段所夹1#、2#煤层分布稳定，为主要可采煤层。2煤仅局部可采。 （2）山西组上部 自1#煤层顶面至下石盒子组底部“骆驼脖”砂岩底面。以湖泊相沉积为主，夹有河流相沉积。岩性由粉砂岩、砂质泥岩组成，夹有中细粒砂岩。在底部偶见1～2层煤线，极不稳定。 本组含煤地层厚度总体变化规律是由西向东逐渐变薄。井田西部沉积厚度一般为90～110m，中部一般为80～90m，东部一般为70～80m。 1．3．2 标志层特征 本矿区含煤地层厚度变化较大，岩性也有变化，但仍有规律可寻。各煤层间标志层层位基本稳定，特征明显，是良好的对比依据。同时各煤层本身在结构、厚度、顶底板、煤质、层间距及物性等方面也有明显的特征，因而煤层本身也是较好的标志层。 各煤层间的主要标志层自下而上依次为鲕状铝土质泥岩、本溪灰岩、大青灰岩、中青灰岩、伏青灰岩和野青灰岩，其特征如下： 1、鲕状铝土质泥岩 位于本溪组底部。灰白色、灰色，富含菱铁矿及黄铁矿结核而形成鲕粒结构。此标 志层全区基本发育。一般厚4～8m，局部相变为铝土质粉砂岩，上距本溪灰岩8.5m左右。 2、本溪灰岩 位于本溪组上部。岩性为灰至深灰色中厚层状石灰岩，细晶质结构，含丰富的蜓科 动物化石。全区分布稳定，厚度0.39~8.61m，平均2.97m，中夹10#煤层为其一大特征，上距9#煤层平均15.93m。 3、大青灰 位于太原组下部，全井田分布稳定，是煤系地层中最厚的一层灰岩。呈灰色，中厚层状，具方解石脉及燧石结核，含海相动物化石。厚0.53～9.71m，平均4.67m，为8#煤层直接顶板，上距中青灰岩11m左右。 4、中青灰岩 位于7#煤层与大青灰岩之间。全井田除在一、三、五、八采区的部分地区发生尖灭及在温庄以东存在一条南北向尖灭带外，其它地区均有发育。厚度0.36~3.69m，平均1.23m。灰黑色显晶质结构，充填有方解石细脉，含海相动物化石。上距伏青灰岩平均13.28m。 5、伏青灰岩 位于太原组中部。灰及深灰色薄层～中厚层状，显晶质结构，质纯，具方解石脉， 含有较多蜓科动物化石。厚度0.39~3.40m，平均1.86m，层位稳定，为6煤层直接顶板。上距3#煤层0~21.30m，平均13.59m。上距野青灰岩平均44.73m。 6、野青灰岩 位于太原组上部。深灰色中厚层状，隐晶质结构，致密坚硬，含硅质，具方解石细脉穿插，含腕足类动物化石。厚0.70～3.76m，平均2.31m，为4#煤层直接或间接顶板，上距3#煤层3.27~12.14m，平均6.54m。 本井田在地质勘探期间，煤岩层对比采用了标志层、层间距、煤厚、电测井曲线等多种综合对比方法，对比依据充分，煤层层位确定准确，对比结果可靠。 1．3．3 含煤性概述 灵泉矿含煤地层为中石炭统本溪组，上石炭统太原组和下二迭统山西组。该井田煤系地层平均厚度约236m，共含煤10~15层，煤层总厚13.54m，总含煤系数5.7%，其中可采煤层8层，可采总厚度10.06m，可采含煤层系数4.2%。 本溪组厚度6.98~30.50m，平均17.56m，含不稳定薄煤层1~2层，煤层总厚度1.18m，含煤系数为6.7%。具局部可采煤层一层，为10#煤层，可采煤层平均厚度0.81m，可采含煤系数为4.6%。 太原组厚度102.53~186.44m，平均135.50m。含主要煤层8层，煤层总厚度8.09m，总含煤系数6.0%。从上到下编号煤层为3#、4#、5#、6#、6下#、7#、8#、9#，其中位于太原组底部的9#煤层为主要可采煤层，4#、6#、7#、8#四层煤为局部可采煤层，其余煤层不可采。可采的五层煤，可采总平均厚度5.82m，可采系数4.3%。 山西组厚度50.68~116.70m，平均83.80m。含煤2~4层，煤层总厚4.27m，总含煤系数5.1%。位于该组中部的1#煤层和下部的2#煤层为主要可采煤层，可采煤层总厚度3.43m，可采含煤系数4.1%。 1．3．4 煤层分述 灵泉矿主要可采煤层为2#、4#煤层，1#、6#、7#、8#、10#为大部分或局部可采煤层，2下#煤层是2#煤层的分叉煤层，仅小块可采，3#煤层仅个别达到可采厚度。现从上到下分述如下： 2#煤层 1、2#煤层是井田内主要可采煤层之一，对其厚度变化及其原因作了较全面的分析。 2#煤层位于山西组底部，1#煤层之下3.09~29.80m，平均19.71m，经全井田81个钻孔煤厚点资料统计，煤厚4.2~5.8m，平均5.0m。扣除东部不可采边界外钻孔，其余61个钻孔点煤厚0~7.29m，平均2.20m。已采区516个生产点煤厚0~8.0m，平均2.76m。钻孔资料显示煤层含夹矸0~2层。但煤矿生产证实，已采区煤层结构较复杂，距煤层底板0.2~0.3m处有一层0.2m左右的炭质泥岩夹矸，煤层中、下部有一层夹矸厚0~0.60m，其厚度和层位均不稳定。 2#煤层厚度变化在总体上也表现出西厚东薄的变化规律，大体沿20000经线以西，大部分地区煤厚在2.0m以上，且在北部>3.0m的厚煤区时有分布,仅发育一小块煤厚较薄区，煤厚在1.30m左右。但在已采区，发现的形状不同规模不等的变薄带21个。20000经线以东，煤厚在0~2.0m之间变化，大部分地区在1.3m以下。且煤厚变化急剧，北部有一大片无煤区存在，中部12~14勘探线间有一大块不可采区，此外在无煤区边缘及1118、1714孔周围也有不可采区出现。 通过对可采边界线内的2#煤层选点采用真厚度评价，全区61个钻孔点的计算结果为γ=62.6%，Km=0.98；已采区47个钻孔点的计算结果为γ=52.6%，Km=0.98；已采区516个生产点的计算结果为γ=45.8%，Km=0.92。均属不稳定煤层。采用可采煤厚计算的结果也是如此。 4#煤层 4#煤层位于太原组上部，野青灰岩之下0~2.16m，平均1.30m处，上距3#煤层5.04~15.03m，平均10.26m，下距6#煤层平均29.84m。经全区86个钻孔统计，煤层真厚平均1.25m。煤层厚度多集中在1.1～1.4m之间。煤层结构简单，一般不含夹矸。该煤层基本全区分布，但厚度较小，井田北部及南部基本上不可采，可采区主要分布在8至16勘探线之间的井田中部地区，可采区内煤厚变化不大，经区内86个钻孔厚度统计计算4#煤层可采指数Km=0.37，煤厚变异系数γ=42.98%，属极不稳定煤层。 第2章 井田境界和储量 2．1 井田境界 该井田北部以附近村庄为界，南部以三矿为界，西部以边临煤矿采空区为界，东部以F4断层为界。井田走向长度为6605km，南北走向3476km，井田水平面积约为23.5 km2。 2．2 井田工业储量 灵泉矿各煤层平均视密度表 表21 煤 层 2# 4# 视密度t/ m3 1.40 1.40 储量计算公式： Q=SMγ （21） 式中 Q------储量（万t）； S------煤层水平投影面积（m2）； M-----煤层平均厚度（m）； γ------煤的容重(t/m3)。 经过计算，2#、4#号煤层的平均倾角均为11.3。 由地质资料可知： S2=23526613/ cos11.3（m2） M=5.0米 γ=1.40(t/m3) 2#煤储量为 Q2=（235266135.01.40）/cos11.3 =16468.63万吨 4#煤储量为 S4=23526613/ cos11.3（m2） M=1.25米 γ=1.40(t/m3) Q4＝（235266131.251.40）/cos11.3 =4117.16万吨 本井田的工业储量为 Q工 = Q2+ Q4 =16468.63+4117.16 =20585.79万吨 2．3 井田可采储量 在本井田范围内，各类煤柱的留设原则为： 1. 断层煤柱：断层按其落差大小及对煤层的破坏程度而留设保安煤柱，落差≥50米者，两侧各留50m（水平距离），落差≥20m（水平距离），两侧各留20-50m（水平距离），落差〈20m 者，不留保安煤柱。 2. 井田边界煤柱：按20m（水平距离）留设。 3. 三下保安煤柱设计时, 下山基岩移动角β=73-0.6α 上山基岩移动角γ=73 走向基岩移动角δ=73 松散移动角Φ45 α-----煤层真倾角 4. 在井田开采初期, 由于工业广场范围内布置主、副井和其他相关的建筑，根据下表确定工业广场面积为500396=198000m2，井田范围内的松散层80米，φ=45，