凉水井煤矿2.4 Mta新井设计-凉水井矿浅埋煤层开采岩层控

毕业设计任务书任务下达日期：2012年1月8日毕业设计日期：2012年3月12日 至 2012年6月8日毕业设计题目：凉水井煤矿2.4 Mt/a新井设计毕业设计专题题目：凉水井矿浅埋煤层开采岩层控制毕业设计主要内容和要求：以实习矿井凉水井煤矿条件为基础，完成凉水井煤矿2.4Mt/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、首采区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。结合煤矿生产前沿及矿井设计情况，撰写一篇关于凉水井矿浅埋煤层开采岩层控制的专题论文。完成2010年国际岩石力学与采矿科学杂志上与采矿有关的科技论文翻译一篇，题目为“Longwall mining-induced fault reactivation and delayed subsidence ground movement in British coalfields”，论文5466字符。院长签字： 指导教师签字：摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为凉水井矿2.4Mt/a新井设计。凉水井煤矿位于陕西省榆林市以北、神木县以南，交通便利。井田走向（南北）长约6.84km，倾向（东西）长约9.81km，井田总面积为62.71km2。主采煤层为4-2号煤、5-2号煤，平均倾角为1，煤层平均总厚为5.52m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为36802万t，矿井可采储量28182万t。矿井服务年限为83.88a，涌水量较大，矿井正常涌水量为327m3/h，最大涌水量为510m3/h。矿井瓦斯涌出量低，为低瓦斯矿井。煤层有自燃发火倾向，煤尘具有爆炸危险性。矿井为斜井两水平开拓，大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车，矿井通风方式为中央并列式通风。一矿一面，矿井采用走向长壁综合机械化采煤法，一次采全高。矿井年工作日为330d，工作制度为“四六”制。一般部分共包括10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-盘区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。专题部分题目是凉水井矿浅埋煤层开采岩层控制。主要运用浅埋煤层长壁工作面上覆岩层活动规律对凉水井矿开采时的矿压显现做出分析。翻译部分主要内容为长壁开采引起的断层活化和地面延迟沉降在英国煤田中的研究，英文题目为：Longwall mining-induced fault reactivation and delayed subsidence ground movement in British coalfields。ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design of liangshuijing mine. Liangshuijing mine lines in North of YuLin and South of ShenMu in ShanXi province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 6.84 km ,the width is about 9.81 km，well farmland total area is 62.71km2.The 4-2 and 5-2 is the main coal seam, and its dip angle is 1degree. The thickness of the mine is about 5.52m in all. The proved reserves of the minefield are 368.02 million tons. The recoverable reserves are 281.82 million tons. The designed productive capacity is 2.4 million tons percent year, and the service life of the mine is 83.88 years. The normal flow of the mine is 327 m3 percent hour and the max flow of the mine is 510 m3 percent hour. The mineral well gas gushes the deal lower, for low gas mineral well. It is coal of spontaneous combustion tendency, and its a coal seam liable to explosion.The mine is two levels in an inclined well to expand. The main transportation uses the adhesive tape transportation opporteunity coal,and the auxiliary transportation uses trackless vehicles.Mine is only one working surface, the coal mining method is to longwall fully-mechanized coal mining technology. The ventilation method is fully caving method to deal with goaf.。The working system “four-six” is used in the Liangshuijing mine. It produced 330d/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.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.Special subject parts of topics is the shallow seam mining rock layer controlling of Liangshuijing mine. It is made an analysis of liangshuijing mine by the rock layer movement rule of the shallow seam longwall working face.Translation part of main contentses is Longwall mining-induced fault reactivation and delayed subsidence ground movement in British coalfields.目 录一般部分01 井田概况及地质特征11.1矿区概述11.1.1交通位置11.1.2地形、地貌11.1.3河流11.1.4气象及地震11.1.5水源、电源与通讯31.1.6矿区经济状况31.2地质特征31.2.1地质构造31.2.2地层特征31.2.3水文地质61.3煤层特征71.3.1煤层71.3.2煤质91.3.3煤的工艺性能101.3.4矿井开采技术条件111.3.5其它有益矿产112 井田境界及储量132.1井田境界132.1.1井田范围132.1.2开采界限132.1.3井田尺寸132.2矿井工业储量152.2.1工业指标及确定依据152.2.2井田地质勘探152.2.3矿井地质资源量152.2.4矿井工业资源/储量162.3矿井可采储量162.3.1安全煤柱留设162.3.2矿井设计资源/储量182.3.3矿井设计可采储量183 矿井设计生产能力及服务年限203.1矿井工作制度203.2矿井设计生产能力及服务年限203.2.1确定依据203.2.2矿井服务年限203.2.3井型核算214 井田开拓224.1井田开拓的基本问题224.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标224.1.2工业场地的位置234.1.3开采水平的确定及盘区划分234.1.4主要开拓巷道244.1.5方案比较244.2矿井基本巷道304.2.1井筒304.2.2井底车场及硐室384.2.3主要开拓巷道405 准备方式盘区巷道布置445.1煤层地质特征445.1.1盘区位置445.1.2盘区煤层特征445.1.3煤层顶底板岩石构造情况445.1.4水文地质455.1.5地质构造455.1.6地表情况455.2盘区巷道布置及生产系统455.2.1盘区准备方式的确定455.2.2盘区巷道布置455.2.3盘区生产系统465.2.4盘区内巷道掘进方法475.2.5盘区生产能力及采出率495.3盘区车场选型设计506 采煤方法516.1采煤工艺方式516.1.1盘区煤层特征及地质条件516.1.2确定采煤工艺方式516.1.3回采工作面参数516.1.4回采工作面破煤、装煤方式516.1.5回采工作面支护方式546.1.6顺槽及两端头顶板管理576.1.7各工艺过程注意事项586.1.8回采工作面正规循环作业586.2回采巷道布置606.2.1回采巷道布置方式606.2.2回采巷道参数607 井下运输637.1概述637.1.1矿井设计生产能力及工作制度637.1.2煤层及煤质637.1.3运输距离和货载量637.1.4矿井运输系统637.2盘区运输设备选择647.2.1设备选型原则：647.2.2盘区运输设备选型及能力验算647.3大巷运输设备选择667.3.1主运输大巷设备选择667.3.2辅助运输大巷设备选择677.3.3运输设备能力验算708.1矿井提升概述718.2主副井提升718.2.1主井提升718.2.2副井提升729 矿井通风及安全739.1矿井概况、开拓方式及开采方法739.1.1矿井地质概况739.1.2开拓方式739.1.3开采方法739.1.4变电所、火药库739.1.5工作制、人数739.2矿井通风系统的确定749.2.1矿井通风系统的基本要求749.2.2、矿井通风方式的选择749.2.3、矿井主要通风机工作方式选择759.2.4、盘区通风系统的要求759.2.5、工作面通风方式的选择769.3矿井风量计算769.3.1工作面所需风量的计算779.3.2备用面需风量的计算789.3.3掘进工作面需风量789.3.4硐室需风量799.3.5冲淡无轨胶轮车尾气实际需要风量计算799.3.6其它巷道所需风量809.3.6矿井总风量809.3.7风量分配809.4矿井阻力计算819.4.1矿井最大阻力路线819.4.2矿井通风阻力计算869.4.3矿井通风总阻力879.5选择矿井通风设备889.5.1选择主要通风机889.6安全灾害的预防措施909.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施909.6.2预防井下火灾的措施919.6.3防水措施91参考文献95专题部分96浅埋煤层开采岩层控制971研究背景及研究意义971.1研究的背景971.2浅埋煤层国内外研究现状981.3研究的意义992浅埋煤层上覆岩层运动特征及浅埋煤层定义1002.1浅埋煤层上覆岩层运动的主要特征1002.2浅埋煤层的定义1003浅埋煤层长壁开采顶板砌体梁结构及其稳定性1013.1老顶“短砌体梁”结构分析1013.2老顶“台阶岩梁”结构分析1043.3 控制老顶结构滑落失稳的支护力确定1064 浅埋煤层采场支护1074.1浅埋煤层采场的支架围岩动态作用关系1074.2合理支护阻力的确定107参考文献110翻译部分111英文原文112中文译文123致谢130一般部分1 井田概况及地质特征1.1矿区概述1.1.1交通位置凉水井井田地处陕西省榆林市以北、神木县以南，属于榆神矿区，行政区划隶属神木县西沟乡、麻家塔乡及瑶镇管辖。210国道西(安)包(头)段从矿区西侧通过，榆神府二级公路（204省道）和西(安)包(头)铁路并行从井田南缘的矿井工业场地南侧通过。矿井北至神木县城16km、大柳塔镇76km、包头304km，东经神木到府谷90km，南距榆林市94km、西安市770km。区内各县、乡之间均有公路相通，并与省内“米”字型公路网相连，向省外辐射，与蒙西、晋北以及宁北地区形成四通八达的公路网。西(安)包(头)铁路神延段通过矿井南部，在本矿井附近分别设有锦界车站、凉水井车站，神（木）黄（骅）铁路线神朔段在神木北站与西包铁路接轨，矿井交通十分方便。榆林机场已开通榆林至西安、榆林至包头航线，航空运输快捷方便。矿井交通位置见图1.1。1.1.2地形、地貌井田位于陕北黄土高原北部，毛乌苏沙漠之南缘，属丘陵区。东部为黄土梁峁沟谷地貌，西部为波状沙丘地，地势开阔。井田南部、北部黄土冲沟发育，梁峁区及沙丘区植被覆盖良好，主要以沙柳、沙蒿、柠条、沙打旺等为主。地势总体呈西高东低、中部高南北低的特点，最高处位于西部东小阿包，标高+1326.40m，最低处位于东南角碱房沟一带，标高+1100.00m左右，最大高差226.40m，一般标高+1220.00m左右。1.1.3河流本区属黄河一级支流窟野河流域。西部边界大致为窟野河与秃尾河之分水岭。北部的麻家塔沟流和南部的西沟沟流为窟野河一级支流，均为长年性流水，受区内东西向分水岭制约，两沟分别于神木县城北、南两地注入窟野河内，据长观资料，麻家塔沟流量一般为528.75L/S，西沟流量一般为256.80L/S。井田内其它沟流均属季节性，流量随季节变化明显。1.1.4气象及地震本井田属中温带半干旱大陆性气候，冬季寒冷，夏季炎热，昼夜温差悬殊。当年11月至次年3月为冰冻期，冻土最大深度146cm；最大积雪厚度12cm；元月初至5月初为季风期，多为西北风，多年平均风速2.5m/s，最大风速25m/s，年平均气温8.5，极端最高气温38.9，极端最低气温28.5，年平均降雨量436.7mm，且多集中于7、8、9三个月；年平均蒸发量1907.22122.7mm，是降雨量的45倍。图1.1 矿井交通位置图根据国家地震局和建设部2001年颁发的GB50011-2001建筑抗震设计规范规定，区内地震烈度为度，设计基本地震加速度值为0.05g。据史料记载，除公元1448年和1621年在府谷、榆林、横山发生过5级地震外，在本区再未发生过4级以上地震。1.1.5水源、电源与通讯西北电网330kV供电线路已分别送至榆林和神木，榆林至神木、榆林至店塔镇的两条110kV电源线路已经建成使用。从榆林镇北台变电站出线的矿区110kV供电专线已送至锦界，并已在锦界建成二座110/35kV变电站，矿井电源可从锦界110/35kV变电站接取。矿井永久水源为锦界水厂，其上级水源取自瑶镇水库蓄水，瑶镇水库已于2004年建成，从水库通往锦界水厂的供水管网也已建成投运，故矿井水源可靠。本区属榆林市电话网，矿井地面通讯经神木、锦界并入榆林市通讯网络与全国各地联系，矿井对外通讯方便。1.1.6矿区经济状况神木县位于榆林市以北，地处陕西最北端。区内煤炭资源十分丰富。自改革开放以来，经过几十年的飞速发展，目前神木县已从国家级贫困县发展成为陕西五强县之首。矿区农作物主要有小麦、谷子、玉米，经济作物以豆类为主，矿区工业主要以煤炭生产为主，其余有电力、纺织、建材等工业。1.2地质特征1.2.1地质构造凉水井井田位于榆神矿区东北部，井田内地层平缓，倾角不足1，构造总体趋势为倾向NWW的单斜构造，在此基础上发育一些极其宽缓的小型波状起伏，未见岩浆岩，也未发现落差大于15m的断层，本井田构造属简单类。邻近的锦界井田东部边界靠近凉水井田处通过地震勘探发现有F1、F2两条断层，断层落差分别为015m、08m，因此在生产过程中应引起注意。1.2.2地层特征井田位于榆神矿区东部，是鄂尔多斯盆地的一部分，地层区划属华北区陕甘宁盆地分区。本井田基本被第四系覆盖，仅在北部、东部沟谷中有基岩出露。根据地质填图成果及钻孔揭露，本井田地层由老至新依次为：三迭系上统永坪组(T3y)，侏罗系中统延安组(J2y)、直罗组(J2z)，新近系上新统保德组(N2b)、第四系中更新统离石组(Q2L)、上更新统萨拉乌苏组(Q3S)、全新统风积沙(Q4eol)及冲积层(Q4al)。现分述如下：(1) 三迭系上统永坪组(T3y)该套地层是陕北侏罗纪煤田含煤地层的沉积基底，区内未出露，其岩性为一套巨厚层状浅灰绿色、灰绿色细-中粒长石、石英砂岩，含大量云母及绿泥石，成分以石英、长石为主，分选性及磨圆度中等，泥质或泥钙质胶结，具交错层理和水平层理，局部含石英砾、灰绿色泥质包体、煤屑及黄铁矿结核。(2) 侏罗系中统延安组(J2y)为本井田的含煤地层，全区分布，在井田南部的四卜树沟、梁家湾沟，北部的石板台、山榆树圪崂、梁家沟，东部的碱房沟等沟谷中有出露，按含煤性、沉积旋回自下而上分为五段。受“古直罗河”冲刷及沉积后期剥蚀，第五段缺失，第四段仅井田西南缘残存，第三段井田西部保存完整，东部大范围内保存不全，第二段井田东部局部地段亦有剥蚀现象，第一段全井田分布。地层厚度77.97(L1)180.10m(P120)，平均142.68m，与下伏三迭系上统永坪组呈平行不整合接触。(3) 侏罗系中统直罗组(J2Z)除井田西部边缘J105、J107钻孔一带仅存9.50-12.25m的中-粗粒砂岩外，全区均被剥蚀，与下伏延安组呈平行不整合接触。岩性以巨厚层状黄灰、黄绿色、局部紫杂色中-粗粒长石砂岩，分选性中等，滚圆度以次棱角状为主，钙质胶结，不显层理。(4) 新近系上新统保德组(N2b)出露于北部孟家石庙、黄家庙、山榆树屹崂、上榆树峁及碱房沟一带，地表最大出露厚度54.06m，据钻孔揭露，其厚度2.90-74.50m，平均厚度31.61m。岩性主要为浅红色、棕红色粘土及亚粘土，含不规则的钙质结核，呈层状分布。局部地段底部为10-30cm厚的砾石层，砾石成份多为石英砂岩、砾岩等，钙质胶结，坚硬致密。本组地层因含动物骨骼化石而称为“三趾马红土”。与下伏侏罗系中统直罗组呈不整合接触。(5) 第四系中更新统离石组(Q2l)区内广泛分布，主要出露于井田中、东部，地表最大出露厚度34.78m，据钻孔揭露，厚度060.00m，平均厚度26.43m。岩性以灰黄色、棕黄色亚粘土、亚沙土为主，其中夹多层古土壤层，含分散状钙质结核，砾径一般35cm，最大10cm，发育垂直裂隙。与下伏地层呈不整合接触。(6) 第四系上更新统萨拉乌苏组(Q3S)井田内局部分布，主要出露于响水河、凸扫沟、海子沟一带。据填图资料，厚度一般810m，最大18m；据钻孔揭露，厚度018.60m，平均厚度8.56 m。岩性主要由灰黄色、灰绿色、灰褐色及灰黑色粉沙、细沙、中沙组成，夹亚沙土、亚粘土和泥炭层。局部底部含有豆状钙质结核。与下伏地层呈不整合接触。(7) 第四系全新统冲积层(Q4al)及风积沙层(Q4eol)冲积层：主要分布于沟谷中，岩性以灰黄色、灰褐色细沙、粉沙、亚沙土和亚粘土为主，含少量腐植土，底部多数含有砾石层，砾石直径34cm，分选性、滚圆度均差，一般厚度1.55.0m左右。与下伏地层呈不整合接触。风积沙层：广泛分布于本井田西部，以固定沙丘、半固定沙丘形式覆盖于其它地层之上。岩性主要为浅黄色、褐黄色细沙、粉沙，质地均一，分选性好，磨圆度较差，厚度030.76m，平均厚度6.69m。与下伏地层呈不整合接触。图1.2 地质综合柱状图1.2.3水文地质(一) 地表水井田为黄河支流窟野河流域，西部边界部位为窟野河与秃尾河分水岭，北部的马家塔河流和南部的西沟河流均为窟野河支流，常年流水。井田中部东西向分水岭将地表水划分为南北流域。南部流域西沟河流量256.80L/s，大的沟流为凸扫沟，流量为43.28156.96L/s。北部马家塔河流量528.75L/s，较大沟流为王家石庙沟，流量为53.09186.46L/s，其余支沟均属季节性流水，北部沟谷中建有多处水库，其中孟家石庙水库库容较大，库容量109200m3。(二) 含、隔水层井田中部东西向分水岭将地表水划分为南北流域，依据赋水特征将井田地下水划分为孔隙潜水含水层和基岩裂隙含水层两种含水类型。1. 孔隙潜水含水层(1) 新生界松散层孔隙潜水含水层主要分布于井田西部，岩性为粉沙中沙，厚度030.76m，平均厚度6.69m，透水性能好，不含水或含水微弱，与下伏地层组成单一含水层，水位埋深3.50m，泉流量一般在0.140.325L/s，属弱富水。在基岩掩盖区与基岩风化裂隙承压水组成复合含水层。(2) 第四系全新统冲积孔隙潜水含水层主要分布于较大沟岸阶地及沟谷漫滩，岩性为细沙、中粗沙、亚沙土及沙砾石层组成，孔隙大，补给条件优越，富水性较好，厚度1.55.0m，水位埋深0.29.0m，泉流量一般0.089.375L/s，属弱到中等富水。(3) 第四系上更新统萨拉乌苏组孔隙潜水含水层区内分布极不均一，在中西部出露，受隔水层顶面起伏影响，厚度变化大。东部黄土沟壑、梁峁区缺失，由于该层厚度小，且分布不连续，潜水位低，富水性弱。水文地质调查孔及松散沙层抽水孔资料显示，萨拉乌苏组厚度3.0018.60m，平均厚度8.56m，岩性为灰褐色、灰黑色、灰黄色中细沙，主要接受大气降水及凝结水补给，沿隔水层底板向低洼处汇集，以分散下降泉直接或间接排泄出地表。沟谷水位埋深2.70m，泉的流量南部0.145.618L/s，属弱到中等富水；北部泉流量较大（52号泉群）达32.22L/s，属中等富水。松散沙层在先采地段为透水层，不含水，仅井田西北部Lk20号钻孔松散沙层抽水孔略有显示。2. 中更新统离石组黄土与新近系上新统保德组红土相对隔水层主要分布于东部梁峁区郝家圪崂、黄家庙、盆堰一带。离石黄土以亚粘土、亚沙土为主，含分散状钙质结核，厚度4.5060.00m，平均厚度26.43m，孔隙度大，结构疏松，垂直节理发育，易被地表水冲蚀，相对隔水。梁峁区埋深较大，富水性弱。保德组红土以粘土为主，致密、坚硬，厚度2.974.50m，平均厚度31.61m，是本区主要隔水层。3. 基岩裂隙含水层(1) 侏罗系中统直罗组基岩裂隙含水层仅分布井田西部边缘J105、J107号一带，厚度9.512.25 m，岩性为灰黄绿、灰白色厚层状中、粗粒砂岩，局部夹粉、细砂岩，岩性疏松碎裂，少数钙质胶结，砂岩硬度大，裂隙发育，具有较好渗透性和储水条件。平均单位涌水量为0.0402L/sm，平均渗透系数0.142m/d，富水性弱。(2) 侏罗系中统延安组基岩裂隙承压含水层 4-2煤上覆基岩段裂隙含水层东部L1、P123号钻孔一带缺失。岩性为一套灰色、灰黄色、灰绿色中、细粒砂岩，局部夹粉砂岩及泥岩，上部风化强烈，裂隙发育，具有良好的渗透性及储水条件。厚度9.3781.81m，平均厚度42.98m，水位埋深沟谷区0.20m，梁峁区48.0m，单位涌水量0.003620.094L/sm，富水性弱。 烧变岩裂隙孔洞潜水含水层仅在井田内石板台村北水库东侧出露，砂岩烧变后呈棕红色，以片状、块状等不规则条带状分布，泉流量0.221L/s，水质属HCO3Ca、Mg型水，矿化度0.254g/L，富水性弱。(三) 补给、迳流与排泄本区沙层潜水以接受大气降水直接补给为主，凝结水补给微弱。该含水层的地下水流向受黄土及粘土隔水层顶面形态控制，在井田中部有东西向的分水岭，其北属麻家沟流域，地下水向东北迳流，其南属西沟流域，地下水向东南迳流，最终以下降泉的形式排泄于西沟或麻家塔沟的支沟中，与此同时，另一部分则被蒸发。侏罗系碎屑岩孔隙裂隙承压水主要接受区域侧向补给和上部地下水的渗透补给，基岩出露区则直接接受大气降水沿裂隙向岩层微弱渗透。其次是沙层孔隙水通过透水“天窗”入渗补给，沿基岩面一般由高向低运移，被沟谷切割后，便以泉的形式泄出地表。(四) 水文地质条件评述本井田煤层直接充水含水层为各煤层顶板砂岩裂隙水。由于地表无大的水体，其上有黄土与红土覆盖，补给条件差，据L4、LK5、LK9号钻孔抽水试验资料：单位涌水量0.0010.0094L/sm，小于0.1L/sm。故井田水文地质勘探类型为二类一型，即以裂隙充水为主的水文地质条件简单的矿床。由于本井田煤层埋藏浅，基岩覆盖层薄。煤层开采后工作面的冒落带或裂隙带直接进入沙层含水层，容易引起工作面溃水溃砂，造成工作面停产，因此在开采过程中，对回采工作面接近沟谷区域，应加强监测。提前做好准备，提高矿井排水能力。(五) 矿井涌水量预测2005年陕西汇森煤业公司委托煤田地质局185队对首采区和首采工作面地下水分布、富水性进行勘测，2005年12月陕西省煤田地质局185队提出陕西汇森煤业开发有限公司凉水井煤矿首采区水文地质勘探报告，该报告预测结果：矿井正常涌水量327m3/h，最大涌水量为510m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层井田内含煤地层为侏罗系中统延安组，厚77.97m180.10m，平均142.68m，自下而上分为五个含煤段，每段含1个煤组，共含可采及局部可采煤层6层，自上而下依次为3-1、4-2、4-3、4-4、5-2 、5-3煤层。其中4-2和5-2煤层基本全区可采，为井田主要可采煤层。3-1煤层：位于延安组第三段顶部，井田内大部被剥蚀，主要分布于井田西边缘。最大埋深118m,煤层底板标高11691195m,煤层厚度3.00-3.34m，平均3.15m。区内见煤点5个，不含夹矸。为3-1煤层仅在井田西部边界与锦界井田接壤的很小区域可采。4-2煤层是井田内的主采煤层，位于延安组第二段顶部，上距3-1煤层间距34.9943.00m，平均37.77m，最大埋深180m,煤层底板标高11241156m,可采面积56.84km2，占井田面积83.5%。在四卜树沟、大西梁，石板台、山榆树屹崂等沟中均有出露，在石板台、山榆树屹崂沟谷中露头部位发生自燃，在大西梁北，上榆树峁、王家院、碱房沟附近被剥蚀，煤层由西向东变薄，在矿区中、西北部煤层较厚, 约为3.40m4.20m，而在东部、南部及西南部煤层相对较薄。在东部D3 线以东煤层逐渐变薄，至不可采。4-2煤层厚度0.30-4.20，平均厚度2.98m，含夹矸0-3层，夹矸厚度0.06-0.75m，一般0.20m左右，岩性多为泥岩和粉砂岩。顶板岩性以粉砂岩细粒砂岩为主，局部为中粒砂岩和泥岩，偶见泥岩伪顶。煤层底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和泥岩。综上所述，井田内4-2煤层为中厚煤层，大部可采，厚度变化小，结构简单，煤类以长焰煤(CY41)为主，BN(31)次之，煤的硫分、灰分变化小，属稳定型煤层。4-3煤层: 位于延安组第二段中部，上距4-2号煤层间距17.3042.69m,平均24.46m，埋深126188m,煤层底板标高11021124m,在四卜树-孟家石庙以东不可采，以西可采，可采面积44.84km2，占全区面积的61.3%。煤层厚度0.18-1.41m，平均0.58m。一般不含夹矸，仅4个点各有一层粉砂岩夹矸，夹矸厚度0.01-0.25m。4-3煤层顶板岩性以细粒砂岩为主，局部为中粒砂岩和粉砂岩；煤层底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩或泥岩，东部偶见泥岩底板。综上所述，4-3煤层为薄煤层，基本不可采。4-4煤层: 位于延安组第二段中下部，上距4-3煤间距11.70-16.35m，平均13.29m,埋深100198m,煤层底板标高10881105m,在-勘探线以西可采，可采面积53.38平方公里，占井田面积的72.9%。煤层厚度0.40-1.55m，平均厚度0.59m。一般不含夹矸，仅L7号钻孔含1层泥岩夹矸，夹矸厚度0.14-0.25m。4-4煤层顶板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和泥岩，厚度0.8014.25m，偶见粉砂岩、细粒砂岩及泥岩伪顶。底板主要为粉砂岩和细粒砂岩，局部为粉砂质泥岩、砂质泥岩和泥岩，厚度0.7525.30m，偶见薄层泥岩、粉砂质泥岩底板。综上所述，4-4煤层为薄煤层，不可采。5-2煤层:该煤层为主采煤层之一，位于延安组第一段顶部，上距4-4煤间距20.6941.28m，平均25.29m，最大埋深275m,煤层底板标高10521088m,除矿区东北角小范围自燃外，全区可采，可采面积67.77km2，占全区面积的99.53%。在278L3号钻孔连线一带有一宽度为2.0km、煤厚为1.30m左右的薄煤带，以这个薄煤带向东、向西煤层逐渐变厚，变化范围为1.804.20m，最厚处在P134号钻孔附近，煤厚为4.23m。煤层厚度1.00-4.23m，平均厚度2.41m。一般不含夹矸，在西部边缘P120及东部P134、L2等钻孔见到1-2层夹矸。夹矸厚0.05-0.50m，一般0.20m左右，岩性为粉砂岩。煤层顶板岩性以粉砂岩为主，细粒砂岩次之，局部为中粒砂岩和泥岩，厚度1.2025.30m。煤层底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和中粒砂岩，厚度0.8015.54m，偶见泥岩底板。综上所述，5-2煤层属中厚煤层，全区可采，厚度变化小，且规律明显，结构简单，煤类以长焰CY(41)为主，局部为不粘煤BN(31)，煤的硫分、灰分变化小，属稳定煤层。5-3煤层：为主采煤层，位于延安组第一段中下部，上距5-2煤层2.54-36.30m，东北部间距变小，平均间距21.19m，埋深225281m,煤层底板标高10251077m,可采面积43.10km2，占矿区面积的63.29%。5-3煤层在LK7-LK6号钻孔厚度大，向西变薄，向东变薄尖灭,即在278-L4-L1钻孔连线以西及278-LK21-LK16-P120钻孔连线以东可采，其余地段不可采。煤层厚度0.30-1.35m，平均厚度0.58m。含夹矸03层，一般为12层，夹矸厚度0.07-0.45m，岩性为泥岩或粉砂岩。5-3煤层顶板岩性主要为粉砂岩和细粒砂岩，局部为中粒砂岩和炭质泥岩，偶见泥岩伪顶。煤层底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和中粒砂岩，偶见薄层泥岩。综上所述，5-3煤层属薄煤层，不可采。各煤层特征见表1.21.3.2煤质（1）煤类据中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)，以浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)(900)、透光率和粘结指数作为依据进行分类。由于本井田内各煤层的粘结指数绝大多数为0，少量为3-5，透光率在9098%之间，属长焰煤范筹。井田内各煤层为长焰煤CY(41)和不粘煤BN(31)。（2）煤质特征本井田主要为长焰煤和不粘煤，镜质组最大反射率为0.556-0.609%，属煤化阶段。煤的水分(Mad)为3.55-9.15%，灰分(Ad)平均值小于10%，属低灰；全硫(St.d)平均值小于0.4%，属特低硫；发热量（Qnet,d）平均值为28.41-29.77MJ/Kg，属中高-高热值煤；抗碎强度高，化学反应性强，高热稳定性，煤中有害元素含量低，不具粘结性,较难磨,富油高油。各煤层煤质特征见表1.3。表1.2 各煤层特征表煤层编号煤层厚度(m)煤 层 结 构与下煤层间距(m) ()可采区域视密度(m/t3)3-13.00-3.343.15不含夹矸34.9943.0037.77局部可采1.294-20.30-4.202.98含03层夹矸，厚0.060.50m，一般0.2m，岩性多为泥岩和粉砂岩。结构简单。大部可采1.2917.3042.6924.464-30.18-1.410.58一般不含夹矸，仅4个点各有1层夹矸，厚0.010.25m，岩性为粉砂岩。结构简单。不可采1.2911.7016.3513.294-40.40-1.550.59一般不含夹矸，L7号钻孔含1层夹矸，厚0.140.25m，岩性为泥岩。结构简单。不可采1.2820.6941.2825.295-21.00-4.232.41一般不含夹矸，仅西部P120及东部P134、L2等钻孔见到12层夹矸，厚0.050.50m，一般0.2m，岩性为粉砂岩。结构简单。全区可采1.292.5436.3021.195-30.30-1.350.58含03层夹矸，一般12层，厚0.070.45m，岩性为泥岩或粉砂岩。结构简单至较简单。不可采1.301.3.3煤的工艺性能（1）煤的粘结性和结焦性各煤层浮煤粘结指数绝大多数为0，煤层原煤焦渣特征在24之间，区内各煤层均具有特低灰低灰、特低硫低硫、低特低磷，中高发热量、富油、高挥发分产率等化学特性。各煤层均属低变质的长焰煤和不粘煤。各煤层均无粘结性或粘结性微弱，结焦性较差。(2) 灰熔性特征各煤层软化温度（ST）值变化在980-1500之间，其综合平均值在1148-1393之间。其中4-2、4-3、5-2、5-3号煤层综合平均值在11481230之间，属低熔灰分煤。4-4煤层综合平均值为1393，属高熔灰分煤。(3) 可磨性各煤层可磨性指数变化在4373%之间，其综合平均值在5764%之间。表明可磨性指数较小，属较难磨煤。(4) 煤的低温干馏及焦油产率各煤层原煤焦油产率(Tar，d)：变化在7.715.8%之间，其综合平均值在10.212.3%之间，属富高油煤。总之，本区煤质优良，是良好的动力、化工用煤。还可作为高炉喷吹用煤、碳化用煤、炼焦配煤、炼机焦用煤、气化用煤、固体热载干馏等用煤，经试验尤其适合作为直接液化用煤。1.3.4矿井开采技术条件1. 煤层顶、底板岩性 3-1煤层：顶板岩性以粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩为主，厚度0.6016.90m，底板为粉砂岩、泥岩，厚度0.644.90m。4-2煤层：顶板岩性以粉砂岩细粒砂岩为主，局部为中粒砂岩和泥岩，厚度0.5526.72m，偶见泥岩伪顶。底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和泥岩，厚度0.5124.03m，偶见泥岩、粉砂岩伪底。5-2煤层：煤层顶板岩性以粉砂岩为主，细粒砂岩次之，局部为中粒砂岩和泥岩，厚度1.2025.30m。煤层底板岩性以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩和中粒砂岩，厚度0.8015.54m，偶见泥岩底板。2. 瓦斯 通过对4-2和5-2煤层21个瓦斯样品进行测试分析，井田各煤层自然瓦斯以N2为主，CO2次之，CH4少量甚至微弱，根据邻近小煤矿调查，各矿瓦斯含量微弱；本区瓦斯分带属CO2-N2带，故本矿井为低瓦斯矿井。3. 煤尘通过对17个样品测试结果表明：本区各煤层火焰长度均大于400mm，岩粉添加量大于50%，煤尘爆炸指数远大于10%，各煤层均具有煤尘爆炸危险性。4. 煤的自燃 判断：还原样燃点最高温度374，氧化程度达87，还原样燃点最低温度258，氧化程度达50，各煤层均为自燃煤层。5. 地温钻孔简易测温结果表明，钻孔孔底最高温度14.3（LK5），地温梯度2.9/100m，因此，本井田属地温正常区，也无地热危害。1.3.5其它有益矿产根据凉水井井田勘探地质报告，各煤层及其顶、底板和夹矸中仅个别点镓（Ga）含量达到工业品位(30ug/g)外，其余微量元素锗（Ge）、铀（U）、钒（V）、钍（Th）均未达到工业品位，故本井田内没有其它值得开采的有益矿产。2 井田境界及储量2.1井田境界2.1.1井田范围凉水井井田地处陕西省榆林市以北、神木县以南，属于榆神矿区。井田边界各拐点坐标见表2.1。表2.1 井田边界各拐点坐标表拐 点X坐标Y坐标拐 点X坐标Y坐标S1430645237434220S5-1429975137440316S1-1430645237434217S5-2429979037440290S1-2429726237434450S6429979037442526S1-3429613037434332S7430068937442542S1-4429615837433988S8430072737444148S2429572237434004S8-1430120337444149S2-1429787937438224S8-2430116537444085S2-2429789037438194S8-3430133037443000S2-3429811237437610S8-4430200037443000S2-4429889537438586S8-5430200137444150S2-5429824637438944S9430500837444155S3429855937439558S10430499037438914S4429951637439467S11430636437438911S54299751374402652.1.2开采界限井田内含煤地层为侏罗系中统延安组，厚77.97m180.10m，平均142.68m，自下而上分为五个含煤段，每段含1个煤组，共含可采及局部可采煤层6层，自上而下依次为3-1、4-2、4-3、4-4、5-2 、5-3煤层。其中4-3、4-4、5-3是薄煤层，不具有可采价值，3-1只有局部地区可采，4-2和5-2煤层基本全区可采，为井田主要可采煤层。开采上限：3号煤层以上无可采煤层。下部边界：5号煤层以下无可采煤层。2.1.3井田尺寸井田的走向最大长度为10.43km，最小长度为4.28km，平均长度为6.84km。井田倾斜方向的最大长度为9.91km，最小长度为9.66km，平均长度为9.81km。煤层的倾角最大为1，最小为0，平均为1，井田平均水平宽度为9.81km。井田的水平面积按下式计算：S = H L （2.1）式中： S井田的水平面积，m2；H井田的平均水平宽度，m；L井田的平均走向长度，m；则，井田的水平面积为：S = 9.81 6.84= 62.71（km2）图2.1井田赋存状况示意图。图2.1井田赋存状况示意图2.2矿井工业储量2.2.1工业指标及确定依据凉水井煤矿煤炭资源丰富，地层倾角不足1，井工开采，煤类为长焰煤和不粘煤，依据煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T02152002）和可行性研究结果确定本次资源/储量估算的工业指标如下：1、最低可采厚度：0.80m。2、原煤最高可采灰分Ad（%）：40%。煤矿内煤层所有见煤点灰分均小于40%，满足规范和可研要求。3、最高硫分St,d（%）：3%。煤矿内煤层的原煤硫分最大值0.61%，满足规范和可研要求。4、最低发热量Qnet.d(MJ/Kg)：17.0MJ/Kg。煤矿内煤层的原煤发热量最小值为24.53MJ/kg，满足规范和可研要求。5.煤层容重：42煤层容重为1.29t/m3，52煤层容重为1.29t/m32.2.2井田地质勘探根据凉水井井田勘探报告所述：本区地层平缓、构造简单，主要可采煤层4-2和5-2煤层均属稳定煤层，其勘探类型为一类一型，即构造简单煤层稳定型。因此对稳定的4-2和5-2煤层原则上采用10001000m钻探网辅以10002000m地震测线并外推1/2工程线距圈定为探明的资源量区，20002000m钻探网结合地震测线并外推1/2工程线距圈定为控制的资源量区，有少量钻孔控制的圈定为推断的资源量区；对不稳定的3-1煤层均圈定为推断的资源量区。本井田基本被新生界地层覆盖，仅北部、东部沟谷中有含煤地层侏罗系中统延安组出露，属大部掩盖区。地质填图面积76Km2，编录地质点2084个，平均27.42点/Km2，含煤地层界线点点距150-200m，非含煤地层界线点点距200-300m，地质观测点点距350-400m，地质观测点记录详细、点位准确可靠；剖面及探槽布设合理，施工方法正确；对出露的含煤地层界线、煤层露头点、剖面及探槽均用经纬仪进行了施测，计算了坐标及高程。由此可见，地层划分、剖面及探槽布设合理，资料完整、齐全、清晰，图文一致，井田勘探工作满足设计和规程要求。2.2.3矿井地质资源量凉水井煤矿内煤层倾角平缓，不足1，为近水平煤层，构造简单，各煤层厚度变化小，规律性明显，以较稳定稳定煤层型为主，勘探工程布置合理。故本次采用水平投影面积地质块段法进行资源/储量估算。估算公式为：Q=SMD其中：Q资源/储量（万t）S块段面积（万m2）M块段平均煤层厚度（m）D平均视密度（t/m3）井田范围内可采煤层为4-2、5-2煤等2层，共获得资源/储量382.08Mt。井田资源/储量汇总见表2.2。表2.2 井田资源/储量汇总表 单位：Mt分 类煤 层3313323332S22合 计4285.4042.6455.00183.045275.7737.6985.58199.04合 计161.1780.33140.58382.082.2.4矿井工业资源/储量 矿井的工业资源储量是地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同地质资源量中推断资源量333乘以可信度系数。本矿井的工业资源储量为全井田探明的资源量（331）+控制的资源量（332）+推断资源量（333）乘以可信度系数。矿井工业资源/储量=111b+122b+2M11+2M22+333k本矿井工业资源/储量=111b+122b+333k=368.02Mt式中：K可信度系数，取0.9。根据计算，矿井工业资源/储量为368.02Mt。矿井工业资源/储量总表见表2.3。表2.3 矿井工业资源/储量表 单位：Mt煤层编号资 源 量333333K合计331332111b2M112S11小 计122b2M222S22小计4285.485.442.6442.6455.0049.50177.545275.7775.7737.6937.6985.5877.02190.48合计161.17161.1780.3380.33140.58126.52368.022.3矿井可采储量2.3.1安全煤柱留设本矿井工业场地和井筒均在井田范围以内，需留设安全煤柱；本井田范围内村庄稀少，且大都分布在富水区及沟谷区，设计留设了安全煤柱。本井田煤层埋深较浅，煤层开采后形成的导水裂隙带可能会沟通地表，因此井田范围内的沟流均需留设防水安全煤柱。其煤柱留设按建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程规定从保护面积边界起以移动角圈定。沙层及黄土层按45确定移动角，基岩部分按中硬岩层70确定移动角。安全煤柱留设原则1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为70，表土层移动角为45；3)维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；4)断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m；5)工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2.1。表2.1 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.81. 矿井工业场地及风井场地煤柱本矿