采矿工程毕业设计（论文）-袁店二矿1.8Mta新井设计（全套图纸）

编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）题目： 袁店二矿1.8 Mt/a新井设计 基于COMSOL的煤矸石中重金属离子迁移规律分析姓名： 学号： 01120075 班级： 采矿工程2012-3班 二 一 六 年 六 月中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计全套图纸，加153893706姓 名： 学 号： 01120075 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 袁店二矿1.8 Mt/a新井设计 专 题：基于COMSOL的煤矸石中重金属离子迁移规律分析指导教师： 职 称： 讲 师 2016年6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程2012级 学生姓名 任务下达日期：2016年1月8日毕业设计日期：2016年3月8日 至 2016年6月14日毕业设计题目：袁店二矿1.8 Mt/a新井设计毕业设计专题题目：基于COMSOL的煤矸石中重金属离子迁移规律分析毕业设计主要内容和要求：根据采矿工程专业毕业设计大纲，本毕业设计分为一般部分、专题部分和翻译部分，具体包括：1、一般部分：袁店二矿1.8 Mt/a新井设计，主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采带区设计、采煤方法、矿井运输提升、矿井通风系统等。2、专题部分：基于COMSOL的煤矸石中重金属离子迁移规律分析。3、翻译部分：完成近2年国外期刊上与采矿或煤矿安全有关的科技论文翻译一篇，题目为“Modelling the Shear Behaviour of Rock Joints with Asperity Damage Under Constant Normal Stiffness”，论文4721字符。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为袁店二矿1.8 Mt/a新井设计。一般部分共包括10章：1、矿区概述与地质特征；2、井田境界和储量；3、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4、井田开拓；5、准备方式带区巷道布置；6、采煤方法；7、井下运输；8、矿井提升；9、矿井通风与安全；10、矿井技术经济指标。袁店二矿位于安徽省濉溪县与涡阳县的交界处，交通便利。井田走向长约6.23 km，倾向长约5.36 km，总面积为34.58 km2。主采煤层为72煤，煤层倾角平均11.9，平均总厚度为5.0 m。井田地质条件较为中等偏复杂。井田工业储量为211.72 Mt，可采储量为144.78 Mt。矿井设计生产能力为1.8 Mt/a。矿井服务年限为61.87 a，涌水量不大，矿井正常涌水量为362 m3/h，最大涌水量为540 m3/h。矿井瓦斯相对涌出量为7.12 m3/t，绝对涌出量为13.48 m3/min，为瓦斯矿井。井田开拓方式为立井两水平上下山开拓，二水平采用暗斜井延深。采用胶带输送机运煤，采用矿车进行辅助运输。矿井通风方式为前期中央并列式通风后期混合式通风。首采区为西二带区，共划分为九个分带，并进行了运煤、通风、运料、排矸、供电系统设计。针对72201工作面进行了采煤工艺设计。该工作面长度为200 m，煤层平均厚度为5.0 m，平均倾角8.5。工作面采用大采高一次采全高采煤方法。采用进口大功率双滚筒大采高采煤机割煤，往返一次割两刀。采用“四六制”工作制度，截深0.8 m，每天三个循环，循环进尺1.6 m，月推进度118 m。专题部分题目为：基于COMSOL的煤矸石中重金属离子迁移规律分析，简要介绍了充填开采后煤矸石所处的应力状态，煤矸石的煤矸石在矿井水的作用下其中重金属离子的迁移规律，以及对地下水的影响。翻译部分英文题目为：Modelling the Shear Behaviour of Rock Joints with Asperity Damage Under Constant Normal Stiffness ，主要内容是介绍模拟恒定法向刚度下的岩石粗糙节理破坏的剪切行为。关键词：袁店二矿；暗斜井延深；两水平；带区布置；中央并列式通风；大采高一次采全高采煤方法；重金属离子ABSTRACTThis design includes three parts: the general part, the special subject part and the translation part.The general part is about a brand new design for Yuandian No.2 mine of 1.8 Mt/a. This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5. mining district preparation; 6. The method used in coal mining; 7. Underground transportation of the mine; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms of the designed mine.Yuandian No.2 mine located in Anhui Province, at the junction of woyang and suixi. The Strike length of the coalfield is 6.23 km, the tendency width is about 5.36 km，and the total area is 34.58 km2.The 72 is the main coal seams with average dip of 13.The average thickness of the coal seam is about 5.0 m. The geologic structure of this coalfield is middle complex.The recoverable reserves of the coalfield are 211.72 million tons and the minable reserves are 144.78 million tons. The designed productive capacity is 1.8 million tons percent year, and the service life of the mine is 61.87 years. The normal flow of the mine is 362 m3 per hour and the max flow of the mine is 540 m3 per hour. The relative mine gas gush is 7.12 m3/t and the absolute gush is 13.48 m3/min, so it is a gas mine.The mine is a vertical shaft development with two mining levels and the extension of blind slope. The central laneway uses Belt Conveyor to transit coal, and trolley wagons are used for accessorial transportation in the roadway. The ventilation mode of this mine is center juxtapose form in early stage and mixed ventilation in late stage.The design applies district preparation against the first district of WestTwo which divided into 9 longwall faces totally, and conducted coal conveyance, ventilation, gangue conveyance and electricity designing.The design conducted coal mining technology design against the 72201 face. The coal seam average thickness of this longwall face is 5.0 m and the average dip is 8.5, The face applies fully-mechanized coal mining overall height in one times method, and uses double drum shearer cutting coal which cuts twice each working cycle. “Four-Six” working system has been used in this design and the depth-web is 0.8 m with there working cycles per day, and the advance of a working cycle is 1.6 m. So the advance is 118 m per month.The topic of special subject parts is Based on COMSOL analysis migration of heavy metals ions in gangue. It mainly introduces a brief introduction of gangue after backfill mining in which the stress state, migration of heavy metal ions in gangue under the influence of mine water, And its influence to the groundwater.The translation title is Modelling the Shear Behaviour of Rock Joints with Asperity Damage Under Constant Normal Stiffness.Keywords: Yuandian No.2; Blind slope; Two level; strip distict layout; Centerjuxtapose ventilation; coal mining overall height in one times method；heavy metal ion目录1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.2井田地质特征21.3煤层特征112 井田境界与储量192.1井田境界192.2矿井工业储量192.3矿井可采资源/储量223 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限273.1矿井工作制度273.2矿井设计生产能力及服务年限274 井田开拓294.1井田开拓的基本问题294.2矿井基本巷道395 准备方式带区巷道布置515.1煤层的地质特征515.2带区巷道布置及生产系统525.3带区车场选型设计566 采煤方法596.1采煤工艺方式596.2回采巷道布置687 井下运输717.1概述717.2带区运输设备选择727.3大巷运输设备选择738 矿井提升778.1矿井提升概述778.2主副井提升779 矿井通风及安全839.1矿井地质、开拓、开采概况839.2矿井通风系统的确定839.3矿井风量计算889.4矿井风量分配929.5矿井通风阻力计算929.6矿井通风设备选型989.7安全灾害的预防措施10110 设计矿井基本技术经济指标103参考文献105基于COMSOL的煤矸石中重金属离子迁移规律分析1071 绪论1071.1 研究背景1071.2 研究意义1071.3 国内外研究现状1081.4 研究内容及路线1092 煤矸石物理特性及污染组分分析1102.1 煤矸石的物理特性1102.2 煤矸石污染组分分析1113 煤矸石充填体所处环境及对矿井水污染特征1143.1 固体充填采场覆岩移动特征1143.2 煤矸石所处水环境特征1163.3 煤矸石淋溶液对地下水污染特征1174 煤矸石中重金属离子迁移规律的数值模拟研究1184.1 COMSOL Multiphysics 软件简介1184.2 几何模型的建立1184.3 模型参数的确定1194.4 本章小结1225 结论与不足1225.1 研究结论1225.2 研究不足123参考文献124翻译原文127中文译文143致谢155一 般 部 分中国矿业大学2016届本科生毕业设计 第33页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置袁店二矿位于安徽省濉溪县与涡阳县的交界处，淮北临涣矿区西南部，其中心东距宿州市约55km、东北距淮北市约52km。该项目是国家煤炭工业“十一五”规划和安徽省“861”行动计划重点建设项目，也是淮北矿区“煤化、盐化一体化工程”重要支撑项目之一。该矿井位于淮北平原中部，内部地势较为平坦，地面标高在+26.38+29.78m，一般在+27.95m，地势主要呈现为由西北向东南微微倾斜。袁店二矿陆路交通较为便利，北约10km处有濉阜铁路的青疃站，东55km处有京沪铁路的宿州站；203省道（淮北六安）及合（肥）徐（州）高速公路从井田东部穿过，区内县乡公路网纵横交错，与干线相连可达全国各地。交通位置见图1-1。图1-1 袁店二矿交通位置示意图地面以村庄和农田为主，根据当地军事、文物等管理部门出具文件，井田内无文物古迹、自然保护区、军事防务区、油气管道、油汽井设施、水库等。1.1.2矿区气候条件本区属季风暖温带半湿润气候，春秋季多东北风，夏季多东东南风，冬季多北西北风。平均风速为3 m/s，最大风速可达18 m/s。平均气温为14.4 ，最低气温（1988年12月16日）为-10.9 ，最高气温（1988年7月8日）为40.3 。年平均降雨量为834 mm，雨量多集中在七、八两个月。无霜期为208-220天，冻结期一般在十二月上旬至次年的2月中旬。1.1.3矿区的水文情况本矿井范围内无较大的河流，仅有北淝河，另外还有曹青河、殷阳河、青龙沟、凤凰沟等、大小不一的人工开挖的农灌沟渠纵横交错。北淝河属季节性河流，流经本矿井的西部和南部，经曹市镇向东南流去。北淝河及人工沟渠流量均受大气降水控制，每年7-9月份雨季，河水位较高，流量较大。每年10月至次年3月枯水季节，水位较低，干旱严重时甚至断流。年平均水位：上游尹口水位标高为17.5 m，下游沫河口水位标高为14.5 m。淮北煤田是新生界松散层所覆盖的全隐伏煤田，是以顶底板直接进水，裂隙水为主要充水水源的矿床，局部地区亦有底板进水岩溶水充水矿床。水文地质条件简单或中等，局部地区太灰、奥灰以及新生界松散层四含可能会大量突水。袁店二矿为第三、四系松散层覆盖下的全隐蔽矿床。地下水含水层可根据其赋存介质特征进一步划分第三、四系松散层孔隙含水层、二叠系煤系砂岩裂隙含水层（段）和煤系下伏石灰岩岩溶裂隙含水层（段）。为节省水资源，井上下消防洒水用水、地面绿化等工业用水采用处理后的井下排水。1.1.4矿区电源条件本地区电源充沛。区域内有淮北发电一厂、淮北发电二厂和淮南发电总厂等大型电厂。地区电网系统合理，供电电源充足，能够为本矿井提供可靠的供电电源。矿井西边约16km处新建有焦楼110/35kV变电所，该变电所两台主变容量为40MVA，两路电源分别引自涡阳220kV及海孜110kV变电所。矿井东北方向24.5km处建有220/110/35kV杨柳变电所。根据煤矿发展用电需要，电力部门还计划在距矿井17km处的临涣镇新建一座110kV变电所。上述变电所的供电可靠性及运行安全性都很好，可满足袁店二井的用电需求。1.1.5矿区水源条件本区新生界含水层埋藏浅。新生界松散层一、二含分布稳定，水质较好，水量较丰富，开采条件简单，区内灌溉机井多开凿于此层内，水量为3050m3/h。新生界松散层第一、二含水层可作为该矿工业及生活用水的供水水源。区域水文地质资料表明太灰、奥灰含水层含水较丰富，但水质不好，矿化度高，硬度大，不宜做饮用水源，但可满足工业用水、井下防尘以及采煤用水的需要。为节省水资源，井上下消防洒水等工业生产用水采用处理后的井下排水。总之，本矿井供水水源充足可靠。1.2井田地质特征1.2.1煤系地层袁店二井煤系地层为新生界松散层所掩盖。钻探揭露，新生界松散层下伏地层自上而下分别为二叠系的石千峰组、上石盒子组、下石盒子组和山西组；石炭系的太原组、本溪组；奥陶系的老虎山组马家沟组。区域内对煤矿床成因有影响的地层为石炭、二叠系，如图1-2所示。地层简述自下而上如下：1）奥陶系（O2lO1m）揭露厚度2.54 m。岩性为灰褐色、灰棕色、淡肉红色厚层状石灰岩，微晶结构，致密性脆，裂隙发育，质不纯，具豹皮状构造，顶部见少量黄铁矿结核。2）石炭系（C）（1）中统本溪组（C2b）井田内无钻孔揭露。据邻区五沟矿资料，揭露最大厚度23.83 m，岩性为：灰白色、紫红色铝质泥岩，富含铝质，致密性脆，含少量菱铁鲕粒；灰到深灰色细粉砂岩，含较多泥质，见黄铁矿结核分布不均，顶部含细砂质，具明显的薄层理。（2）上统太原组（C3t）井田内无钻孔系统揭露，04-07孔揭露到6灰。据区域资料总厚度为132.40 m。岩性以浅灰色石灰岩为主，次为深灰色泥岩、粉砂岩和少量砂岩。石灰岩总厚70.53 m，占本组地层总厚度的53%。石灰岩大多富含动物化石，其中二四灰含燧石结核。顶部一灰，浅灰色，方解石晶体粗大，富含动物化石，薄而稳定，是本井重要的对比标志层。3）二叠系（P）（1）下统山西组（P1s）山西组下界为太原组第一层灰岩之顶，上界为铝质泥岩之底，厚72133 m，一般93 m左右。由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。含10、11两个煤层组，其中10煤层为本区的主要可采煤层，与下伏地层呈整合接触。（2）下统下石盒子组（P1x）本组下界为铝质泥岩之底，上界为K3砂岩之底，厚度210300 m，一般237 m左右。含4、5、6、7和8五个煤层（组），与下伏地层呈整合接触。（3）上统上石盒子组（P2s）自K3砂岩底界至平顶山砂岩底界，厚约540580 m，一般厚约565 m。含1、2和3煤层（组），其中32为主要可采煤层。该组地层特点为含杂色泥岩和灰绿色砂岩。23煤层（组）间砂岩较少，以泥岩、粉砂岩为主，以紫斑和灰绿色为主。12煤层（组）间，含少量灰白色砂岩，细碎屑岩类以灰灰绿色为主，紫斑很少，上与下伏地层呈整合接触。（4）上统石千峰组（P2sh）分布于本区深部。底部平顶山砂岩：厚度58129 m，一般120 m左右，为灰白色和浅灰绿色，中粒巨粒，含石英砾石，分选差，具明显韵律结构。石英占9095 %，透明无色，长石占2 %，主要为微斜长石，具格子双晶，次要矿物为白云母、磷灰石、黑云母、粘土质和炭质。胶结物约占3 %，为矽质和钙质，胶结类型为孔隙式。底部砂岩中，夹多层灰绿色及紫斑状泥岩和粉砂岩。底部砂岩之上为暗紫色、砖红色的粉砂岩和细砂岩，层理面含多量白云母片，见块状半透明石膏。未发现植物化石和煤层，与下伏地层呈整合接触。4）上第三系（N）上第三系厚度155.45203.20 m，平均174.90 m，与下伏二叠系地层呈不整合接触。（1）中新统（N1）中新统厚度51.58118.40 m，平均厚度80.20 m，分上、下二个部分：下部为冲洪积残坡积相沉积物，岩性复杂，以砾石、砂砾、粘土砾石、粘土质砂为主，夹04层砂质粘土、粘土、钙质粘土、粘土夹砾石，粘土类多呈半固结状。下部厚度受古地形控制。沿古地形低洼处，砂砾颗粒较粗，沉积厚度较大；由西向东，由北向南沉积厚度逐渐减小。两极厚度041.05 m，平均13.60 m，分布不稳定。上部厚度31.1097.10 m，平均66.60 m，上部地层厚度较大，分上、下两段：下段岩性以灰白色泥灰岩，钙质粘土及灰绿色、棕黄色、棕红色半固结状粘土、砂质粘土为主，夹薄层砂及粘土质砂，为湖滨回水湾静水环境沉积。上段以灰绿色、棕黄色、棕红色粘土、砂质粘土为主，夹薄层砂及粘土质砂，局部地段夹厚层砂层。粘土类厚度大，岩性致密，可塑性强，具有较多钙质结核和铁锰质结核，具45静压滑面，局部在170200 m为厚层细砂、粉砂。本统属河湖相沉积，分布较稳定。（2）上新统（N2）上新统厚度65.95110 m，平均94.60 m，分上、下二个部分：下部厚度38.5592.80 m，平均73.60 m，中间有一厚层粘土，将下部分为上、下两段。下段岩性以土黄色、浅肉红色、灰白色细砂、中砂及少量粗砂，粘土质砂为主。砂层由石英、长石及少量云母组成，分选性较差。下段砂层一般不太发育，砂层单层厚度一般较小，泥质含量较高。上段岩性以土黄色、浅肉红色、灰白色细砂、中砂为主，夹粘土、砂质粘土薄层，局部有12层单层厚度12 m的钙泥质胶结的砂岩（盘），坚硬，有水溶蚀现象。砂层由石英、长石及少量云母组成，分选性较差，单层厚度一般较大，结构松散，泥质含量较低。上部厚度9.4045.70 m，平均21 m。以灰绿色、浅棕红色、土黄色砂质粘土为主，夹12层薄层砂。粘土致密，可塑性强。顶部富含钙质及铁锰质结核，为一沉积间断剥蚀面，是第三系与第四系的分界线。5）第四系（Q）第四系假整合于下伏第三系地层之上，厚度78.60106.20 m平均87.20 m。（1）更新统（Q13）更新统厚度46.0072.40m，平均56.20m，分上、下两个部分：下部厚度21.2050.20 m，平均32.50 m。以褐黄色、土黄色细砂、粉砂、粘土质砂为主，夹16层粘土、砂质粘土。砂层结构松散，发育分布不均，成分以石英、长石为主，次为云母，分选性较好。上部厚度14.6032.90 m，平均23.70 m，以土黄色、棕黄色及少量棕红色粘土、砂质粘土为主，夹03层薄层砂和粘土质砂。顶部富含砂礓及钙质、铁锰质结核。本统属河漫滩牛轭湖相沉积。（2）全新统（Q4）本统厚度27.0036.00 m，平均31.00 m中、下部以浅黄色、土黄色细砂、粉砂、粘土质砂为主，夹24层薄层砂质粘土，砂层成分以石英、长石为主，次为云母，具有水平层理，含螺丝化石；粘土中含砂礓及铁锰质结核。埋深20 m左右，有一层厚1.00 m的褐黄色、灰黑色富含腐植质和螺丝化石的砂质粘土或粘土质砂。顶部近地表0.50 m左右为褐黄色耕植土，由近代河流泛滥堆积而成。本统由24个沉积旋迥，属河流相河漫滩相沉积。图1-2 综合地质柱状图1.2.2地质构造袁店二井总体上为一走向北东北东东，倾向北西北的单斜断块，褶曲不发育，局部有小的起伏。地层倾角较平缓，一般515。断层较发育，走向以北东向为主，其次为近南北向，个别为北西向和近东西向。三维地震勘探前后，主要断层的位置及落差有所变化，但总体构造格局没有变，总体形态变化不大。本井局部有岩浆活动，侵入层位从10煤到7煤，其中7-8煤受影响较大。1）褶曲区内没有明显的褶曲构造，仅局部有小的起伏。2）断层根据钻探、测井、地震资料主要断层共有4条，均为正断层。分别为袁店断层（H200 m 5070）、高长营孜断层（H=400550m 6070）、NWF断层（H200m 6070）、105-FS33（H=100300m 6070）。1.2.3井田水文地质特征淮北煤田是新生界松散层所覆盖的全隐伏煤田，是以顶底板直接进水，裂隙水为主要充水水源的矿床，局部地区亦有底板进水岩溶水充水矿床。水文地质条件简单或中等，局部地区太灰、奥灰以及新生界松散层四含可能会大量突水。根据其赋存介质特征进一步划分第三、四系松散层孔隙含水层、二叠系煤系砂岩裂隙含水层（段）和煤系下伏石灰岩岩溶裂隙含水层（段）。1）新生界松散层含、隔水层（组）井田内新生界松散层厚度变化受古地形控制，大致上有自东南向西北逐渐增厚的趋势。松散层两极厚度234.05309.40 m，平均262.10 m。按其岩性组合特征及其与区域水文地质剖面对比，自上而下可划分为四个含水层（组）和三个隔水层（组）。（1）第一含水层（组）一般自地表垂深35 m起，底板埋深27.0036.00 m，平均31.00 m，含水砂层总厚6.4024.27 m，平均13.30 m。岩性以浅黄色、土黄色粉砂、粘土质砂、细砂为主，夹14层粘土或砂质粘土。砂层结构松散，成分以石英、长石为主，次为云母，具水平层理，粘土中含砂礓及铁锰质结核。垂深20 m左右普遍发育有一层灰黑色富含腐植质的粘土或砂质粘土，厚约11.5 m，含螺蚌化石或碎片，近地表0.50 m为褐黄色耕植土壤。据相邻水源勘探涡水4、涡水14、涡水28孔抽水试验资料：静止水位标高27.59 29.22 m，q=0.9911.29l/ s.m，富水性中等强。由区域水文资料表明，一含分布稳定，水质较好，富水性较强，开采条件简单。区内灌溉机井多开凿于此层内，水量3050m3/h。一含水可作为该井田工业和生活饮用水的水源。该组上部为潜水，下部水具弱承压性，为一复合型潜水弱承压含水层（组）。地下水主要补给来源为大气降水渗入，其次为侧向迳流补给。一含水的排泄以蒸发和人工开采为主。（2）第一隔水层（组）底板埋深49.0064.20 m，平均54.70 m。隔水层厚8.6028.20 m，平均17.10 m。岩性由土黄色、棕黄色及少量棕红色粘土或砂质粘土夹03层砂或粘土质砂组成，富含钙质或铁锰质结核。粘土或砂质粘土质纯致密，可塑性较强。该层分布较稳定，一般隔水性能较好，但在局部地带隔水层较薄，使其具有弱透水性。（3）第二含水层（组）底板埋深78.60106.20 m，平均87.20 m。含水砂层厚4.6027.30 m，平均13.10 m。岩性以土黄色、浅肉红色细砂、粉砂为主，夹23层粘土或砂质粘土。砂层结构松散，成分以石英、长石为主，次为云母，分选性较好。砂层不太发育，分布不稳定，厚度变化大且薄。局部地段仅有相应的层位，无明显的含水砂层存在。本组为一孔隙类复合承压含水层，砂层发育分布不均，富水性也相对强弱不一。以层间水平迳流补给为主，在局部地带接受一含的越流补给，水位变化基本上与一含升降同步，并滞后于一含。据相邻矿井资料，二含水质较好，各项指标均能满足生活饮用水标准，可以作为供水水源。（4）第二隔水层（组）底板埋深95.80130.00 m，平均108.20 m。隔水层厚度6.6044.30 m，平均18.50 m。岩性由土黄色、棕黄色、浅棕红色及少量灰绿色粘土、砂质粘土夹12层薄层砂层组成。粘土类一般塑性好，膨胀性强，结构致密。该层分布较稳定，隔水性能一般较好，但局部隔水层薄弱地带隔水性能较弱，二、三含之间存在一定的水力联系。（5）第三含水层（组）底板埋深153.40197.95 m，平均181.70 m。含水砂层厚7.3069.10 m，平均35.20 m。岩性以土黄色、浅肉红色、棕红色、灰白色细砂、粉砂、中砂、粘土质砂为主，夹棕黄色、浅肉红色及灰绿色粘土或砂质粘土35层。砂层结构松散，主要矿物成分为石英，次为长石及云母片，分选性较差。本层（组）中部有一厚层粘土将其分为上、下段；上段局部含有13层透镜状钙质胶结的砂岩（盘），厚13 m，较坚硬，局部有溶蚀现象；上段砂层单层厚度大，富水性较强。下段砂层不太发育，单层厚度较小，质不纯，含泥质量增高，富水性较弱。据相邻水源勘探涡水3、涡水20孔抽水试验资料，静止水位标高15.0622.31 m，q=0.4910.637l/ s.m，富水性中等。三含上部水质尚好，在一、二含水量不足时，三含上部水可以作为生活饮用水水源。三含下部水质较差，不宜做生活饮用水水源。（6）第三隔水层（组）底板埋深219.00289.30 m，平均248.50 m。隔水层厚约23.2086.60 m，平均56.40 m。岩性以灰绿色、棕黄色、棕红色砂质粘土、粘土及灰白色钙质粘土、泥灰岩为主，夹砂层或粘土质砂05层。该层分上、下两段：上段粘土、砂质粘土可塑性好，膨胀性强；下段灰白色、乳白色钙质粘土，泥灰岩呈半固结状，可塑性较差，为湖滨回水湾静水环境沉积。该层（组）粘土类可塑性好，膨胀性强，厚度大，分布稳定，隔水性良好，是区域及本矿重要的隔水层（组）。由于它的存在使其以一、二、三含地下水及地表水、大气降水与其下的四含水、煤系砂岩裂隙水之间失去水力联系。（7）第四含水层（组）底板埋深234.05309.40 m，平均262.10 m。含水砂层厚度019.90 m，平均7.50 m。四含沉积厚度受古地形控制，古地形低洼处四含沉积厚度较大。四含岩性复杂，由砾石、砂砾、粘土砾石、粗砂及粘土质砂等组成，其间夹有04层薄层状粘土夹砾石、粘土、砂质粘土、钙质粘土等。从总体上看四含岩性泥质含量高，渗透性差，补给条件较差，一般富水性弱。其地下水以区域层间迳流为主，水平径流条件差，补给微弱，处于滞缓状态，与煤系砂岩裂隙含水层通过风化裂隙带及采空冒裂带裂隙构成直接水力联系。而与上覆一、二、三含水层无直接水力联系。生产实践证明四含直接覆盖在煤系地层之上，是矿井充水的主要补给水源之一，但一般补给量不大。2）二叠系煤系含、隔水层（段）二叠系岩性由砂岩、泥岩、粉砂岩、煤层等组成，并以泥岩、粉砂岩为主。其中泥岩、粉砂岩可视为隔水层，砂岩层组成含水层，各含水层之间均为有效隔水层阻隔。含水层的富水性主要取决于岩层的裂隙发育程度、连通性和补给条件。地下水主要储存和运移在以构造裂隙为主的裂隙网络之中，以储存量为主。其主采煤层顶底板砂岩裂隙水是井巷开拓、煤层开采时矿井直接充水水源。据抽水试验资料，主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层q=0.0073240.017l/ s.m。另据相邻生产矿井实际资料，井下揭露的突水点变化规律，一般是开始涌水量较大，随时间延长，衰减较快，呈淋水或滴水状态，仅少量突水点呈流量稳定的长流水。总的来说，煤系砂岩裂隙含水层富水性较弱，根据区域水文地质资料及主采煤层赋存的位置关系、裂隙发育程度划分为三个含水层（段）和四个隔水层（段）。（1）3煤上隔水层（段）底板埋深285.50796.30 m，平均440.50 m，除部分地段该层位缺失外，隔水层厚度为19380.48 m，平均146.90 m。岩性为泥岩、粉砂岩、砂岩相互交替，以泥岩、粉砂岩为主。钻探揭露时没有发生漏水现象，隔水性能较好。本层段上部为风氧化带，泥岩强烈风化后呈高岭土状，增加其隔水能力，砂岩风化后裂隙发育，减弱其隔水能力。（2）34煤间砂岩（K3）裂隙含水层（段）底板埋深318.55892.15 m，平均512.60 m。砂岩厚度3.2857.27 m，平均16.50 m。岩性主要由灰白色中、粗砂岩组成，在32煤组下22.8567.21 m，平均44.40 m，有12层，灰白色中、粗、细粒砂岩（即K3砂岩）。K3砂岩厚度变化较大，厚度025.89m，平均11.00 m。该层（段）砂岩裂隙发育不均匀，局部构造裂隙发育，特别是浅部当K3砂岩处于风氧化带范围内时，裂隙更为发育。钻探揭露时没有发生漏水现象，钻孔泥浆消耗量较小。该含水层（段）除在局部地段富水性较强外，总体上属于富水性弱至中等的含水层。该含水层（段）距8煤层约200 m，按照采空冒裂带高度估算，对72、82、10煤层开采无直接充水影响。但是该层段厚度大，分布稳定，局部垂直裂隙发育，在巷道揭露时不排除有发生突水的可能性。（3）46煤间隔水层（段）底板埋深271.501067.85 m，平均526.40 m，隔水层厚度10.90157.70 m，平均100.70 m，主要由泥岩、粉砂岩夹少量砂岩组成，岩性致密完整，裂隙不发育，隔水性能较好。（4）78煤上、下砂岩裂隙含水层（段）底板埋深288.501126.78 m，平均562.50 m，砂岩厚度1.8342.39 m，平均15.40 m，岩性以灰白色中、细粒砂岩为主，夹泥岩、粉砂岩。砂岩中高角度裂隙发育，但具有不均一性。该含层（段）处于封闭半封闭环境，以储存量为主，是开采78煤层的矿井直接充水含水层。（5）8煤下隔水层（段）底板埋深263.15966.95 m，平均581.90 m，隔水层厚度5.8165.65 m，平均31.70 m。岩性以泥岩、粉砂岩、铝质泥岩为主，局部夹薄层砂岩。在8煤下7.9029.20 m，平均16.8 m普遍有02层铝质泥岩，厚度09.55 m。铝质泥岩岩性特征明显、层位稳定。该层（段）岩性致密，隔水性能较好。（6）10煤顶、底板砂岩裂隙含水层（段）底板埋深328.601028.20 m，平均597.90 m，砂岩厚度055.68 m，平均20 m。岩性以灰白色中、细砂岩为主，夹灰色粉砂岩及泥岩。砂岩裂隙发育不均，局部多发育垂直裂隙，钻探揭露时没有发生漏水现象。地下水处于封闭半封闭环境，以储存量为主。在不与其它含水丰富的含水层发生水力联系时，水量小且易于疏干。但若遇断层使其与下部的太灰、奥灰岩溶水沟通时，则突水量相对较大。该含水层（段）是开采10煤时矿井直接充水含水层。（7）10煤下至太原组一灰顶隔水层（段）岩性主要为泥岩和粉砂岩，夹12层砂岩，局部有砂泥岩互层。见灰岩钻孔67个，其中38个钻孔10煤层底至太灰间距（真厚）正常情况下间距为38.1665.10 m，平均间距为46.90 m，有29个钻孔由于受断层影响其间距薄为044 m。有5个钻孔为太灰露头孔。由以上数据可以看出，在一般情况下开采10煤时此层（段）能起到隔水作用。但局部地段由于受断层影响，导致间距缩短，甚至煤层与灰岩“对口”，隔水层厚度变薄甚至消失，岩芯破碎，隔水能力降低。3）太原组石灰岩岩溶裂隙含水层（段）本矿井共有67个钻孔揭露太原组地层，最大揭露厚度65.41 m（04-07孔），多数钻孔仅揭露一二层灰岩，少数钻孔揭露下部灰岩。据相邻五沟矿资料太原组地层厚度132.40 m，有石灰岩12层，总厚75 m，占全组总厚的60%。本矿一灰厚度0.333.29 m，平均1.77 m左右，二灰厚度1.533.55 m，平均2.89 m左右。三灰厚度4.1810.83m，平均8.31 m左右，四灰厚度2.4625.26 m，平均13.79 m。1-4灰累计平均厚度26.76 m。太原组岩性由石灰岩、泥岩、粉砂岩及薄煤层组成，以石灰岩为主。地下水主要储存和运移在石灰岩岩溶裂隙网络之中，富水性主要取决于岩溶裂隙发育的程度。岩溶裂隙发育具有不均一性，因此富水性也不均一。石灰岩岩溶裂隙在浅部较发育，向深部逐渐减弱。当岩溶裂隙发育时富水性较强，反之就弱。第一、二层石灰岩厚度小，第三、四层石灰岩厚度较大。一四灰通常视为一个统一的含水层（段），并作为10煤开采时防治水的主要对象。五灰十三灰埋藏较深，距主采煤层较远，岩溶裂隙不太发育，水动力条件相对较差，通常视为间接含水层段。钻探揭露太原组地层时，没有发生漏水现象。4）矿井主要充水因素分析各矿井在建井和生产中，一般情况下突水有两种情况：一是煤系砂岩裂隙水，多呈淋水、滴水，局部出现突水，水量均不是太大，因煤系水补给不足，往往消耗自身的储存量。二是有四含或太灰的补给，其突水量往往开始较大，以后经过处理，水量变小或呈常流水。（1）矿井水文地质边界条件本矿井水文地质边界条件与临涣矿区水文地质边界条件一致，四周被大的断层切割，东西分别受南坪断层和丰涡断层控制，南北分别受光武固镇断裂和宿北断裂制约。这些大的断裂均具有一定的隔水能力，井田内次一级构造展布形迹主要受控于四周边界断层。大的构造单元控制着矿坑总涌水量大小，各部位的富水性又受次一级构造和各种因素的制约，井田内地层中有多个含水层（组），但也有多个相应的隔水层阻隔。由于井田内断层的导水性差，煤层顶底板隔水层厚度较大时，具有抑制顶、底板突水的作用，不同组（段）地下水对矿坑充水的影响程度有明显的不同。（2）矿井充水水源本矿井地层中有多个不同含水层（组、段），但它们在垂直剖面上相应的也有多个不同的隔水性良好的隔水层（组、段）所阻隔，不同（组、段）的地下水对矿井的充水影响有明显的不同。地表水和新生界松散层第一、二、三含水层（组）地下水由于受第三隔水层（组）所阻隔，它们一般对矿井充水无影响。其主要充水水源有：新生界松散层第四含水层（组）本矿井四含普遍分布，厚度019.90 m，平均7.5 m，岩性复杂。从四含的岩性组合、沉积厚度、分布范围分析，其富水性弱-中等。四含地下水可沿浅部基岩风化带裂隙、煤层采空冒裂带裂隙和顺煤层进入矿井，在留有防水煤柱的情况下是浅部煤组开采的主要补给水源。主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层（段）各主采煤层顶、底板砂岩裂隙含水层是矿井充水的直接充水含水层，由于砂岩裂隙发育具有不均一性，一般富水性较弱。地下水处于封闭半封闭环境，补给条件差，以储存量为主。淮北煤矿生产实践表明，此含水层在不与其它含水丰富的含水层（组）发生水力联系时，一般水量不大，易于疏干，对矿井生产不会构成大的水患威胁。断层及构造裂隙对矿井充水作用和影响本矿井多数断层在天然状态下富水性弱，导水性差。井巷工程穿过较大断层两盘裂隙带时，断层裂隙带水会进入矿井，其水量不大，但在井巷开拓和煤层开采时会破坏地下水的天然平衡状态，使断层的导水性有所改变。当断层落差较大时，形成太原组石灰岩（或奥灰）岩溶裂隙水与主采煤层对口或间距缩小，开采煤层时有发生突水的可能性。太灰、奥灰石灰岩岩溶裂隙含水层（段）太灰、奥灰岩溶裂隙含水层差异比较大，但总的看来是富水性较强的含水层，是10煤层开采时矿井重大隐患。在正常情况下灰岩岩溶裂隙水对可采煤层开采无直接充水影响。当井巷工程遇到导水断层或陷落柱时，灰岩岩溶裂隙水对矿坑产生直接充水或发生“底鼓”。由于灰岩水水压大，水量丰富，易于造成突水灾害。根据太灰突水系数估算成果，本矿井所有钻孔突水系数均超过0.07 MPa，受构造影响的钻孔突水系数是0.07 MPa的411倍，因此10煤开前必须施工井下太灰放水孔对太灰水进行疏水降压，在隔水层薄弱地段进行底板注浆加固。由此分析，本矿井矿井直接充水水源是主采煤层顶、底板砂岩裂隙水。在合理留设防水煤柱的情况下，四含孔隙水是矿井充水的间接充水水源，而煤系下伏的石灰岩岩溶裂隙水则是矿井充水的重要隐患。（3）矿井充水途径矿井充水的通道主要有：砂岩构造裂隙、采动冒落带裂隙、断层及岩溶陷落柱以及未封闭好的钻孔等。一般来说，灰岩水进入矿井的途径有四种：高压灰岩水突破煤层底板进入矿井，特别是在底板较薄的区段，由于采动时底板造成破坏，底板的有效隔水厚度可能不足以抵抗下伏的高压水，因此可能导致突水。灰岩水沿断裂带进入矿井。采、掘揭露或接近含、导水岩溶陷落柱导致突水。沿封闭不良的钻孔沟通其它含水层。本矿井涌水量不大，矿井正常涌水量为362m3/h，最大涌水量540m3/h。1.3.1井田勘查程度及开采条件评价本矿井地质勘查工作经历了预查、普查、详查、勘探、首采区三维地震勘探及补充勘探等六个阶段，采用了地震、钻探、测井等综合勘查手段，查明了井田可采煤层构造形态及主要褶曲、断裂、煤层厚度、储量、煤质、水文地质条件及其它开采技术条件，安徽省淮北煤田临涣矿区袁店二井勘探（补充）地质报告通过了评审，国土资源部以国土资储备字2008107号文下发关于矿产资源储量评审备案证明。地质报告符合本井田的实际情况和矿井生产建设的实际需要。矿井储量丰富可靠、煤质优良，资源条件较好。地质构造复杂程度为中等偏复杂（类），水文地质条件属中等类型（类二型），工程地质条件复杂程度为中等（类二型）。瓦斯、煤尘爆炸、煤层自燃、地温、地压等其它开采技术条件因素复杂，环境地质质量为不良（类）。综合评定本矿开采技术条件为中等偏复杂类型。1.3煤层特征1.3.1可采煤层本井田含煤地层为石炭二叠系。石炭系煤层薄，不稳定，煤质差，并且顶板多为石灰岩。二叠系含煤地层总厚约900 m，分下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组，含1、2、3、4、5、6、7、8、10、11等十个煤层（组），含煤20余层，煤层总厚10.91 m。1、2、4、5、6、11等六个煤层（组）为不可采煤层，32、72、81、82、10等5层为可采煤层，可采煤层总厚7.88 m，占含煤总厚的58%；其中72煤为主要采煤层，总厚5.0 m，占可采煤层总厚的55%。各煤层（组）的间距有一定变化，但在一定范围内具有相对稳定性，对于邻近钻孔对比具有重要意义，可采煤层特征见表1-1，各煤层层间距见表1-2。表1-1 煤层特征表煤层岩浆岩侵入点最小最大平均（m）夹矸结构类型可采指数（%）面积可采率（%）稳定程度1层2层3层合计3240-2.000.975229较简单8178不稳定724.235.545.00128727简单9083较稳定8150-4.340.50224简单279不稳定8270-3.220.8015217较简单4626不稳定1030-5.691.8619120简单8474不稳定32煤层：位于上石盒子组下部，下距上石盒子组底界K3砂岩约48 m。煤厚02.00 m，平均0.97 m，可采指数0.81，为全区大部可采的较稳定薄煤层。煤层结构较简单，以单一煤层为主，部分含有12层夹矸，夹矸多为泥岩、炭质泥岩。顶、底板以泥岩为主，砂岩、粉砂岩零星分布。不可采区主要出现在东部2125线间。72煤层：位于下石盒子组下部。下距铝质泥岩底板40 m左右。煤厚4.235.54 m，平均5.0 m，可采指数0.81，高长营孜断层以东因岩浆侵蚀煤和天然焦混杂，或被吞蚀，个别点可采，未估算资源储量。可采区主要分布于高长营孜断层以西，该区段煤厚4.235.54 m，平均5.0 m，可采指数0.90。煤层结构较简单，以单一煤层为主，36%的见煤点具12层夹矸，