祁南五矿300万ta新井设计

目 录第一章 矿区概述及井田地质特征1第一节 矿区概述1第二节 井田地质特征3第三节 煤层特征.5第二章 井田境界及储量16第一节 井田境界16第二节 矿井工业储量17第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限21第一节 矿井工作制度21第二节 矿井设计生产能力及服务年限21第四章 井田开拓24第一节 井田开拓的基本问题24第二节 矿井基本巷道36第五章 准备方式-采(盘)区或带区巷道布置55第一节 煤层地质特征55第二节 带区巷道布置及生产系统55第三节 带区车场选型设计56第六章 采煤方法.63第一节 采煤工艺方式.63第二节 回采巷道布置.73 第七章 井下运输75第一节 概述75第二节 带区运输设备的选择77第三节 大巷输设备的选择79第八章 矿井提升81第一节 概述81第二节 主井提升81第三节 副井提升83第九章 矿井通风及安全技术85第一节 矿井通风系统的选择85第二节 防止特殊灾害的安全措施92第十章 技术经济分析及主要技术经济指标95第一节 技术经济分析95第二节 主要技术经济指标96参考文献：98致 谢99第一章 矿区概述及井田地质特征第一节 矿区概述1.1.1交通位置祁南五矿位于安徽省宿州市埇桥区祁县境内。北距宿州市约23km，南距蚌埠市约70km。矿井北部以第10勘探线与淮北矿业集团桃园矿毗邻，东部以F22断层与皖北矿务局祁东煤矿分界，浅部止于二叠系山西组10煤层露头；深部以煤层800m水平地面投影为界，走向长约8.5km,宽约38.5km,矿井面积43.2。地理坐标：东经1165803” -1170352 北纬332845-332252本矿井交通极为方便，京沪铁路从本区东北通过，北距宿州站约23km,东距芦岭站12.5km；青芦支线从矿井北部通过，矿井铁路运输专用线在宋庄站与青芦铁路接轨；206国道宿（州）蚌（埠）段从矿井中部穿过，公路可直通徐州、阜阳、淮北、河南省永城等地。矿井内有淮河通过，乘船可进入淮河和洪泽湖（见图1.1）图1.1 矿井交通位置图1.1.2地形地势 祁南五矿处于淮北平原中部。区内地势平坦，地表自然标高+17.20+23.80m一般在+22m左右。基岩无出露，均为巨厚新生界松散层覆盖1.1.3河流、湖泊、沼泽的分布及范围本矿区属淮河流域，在区内有淮河支流浍河和澥浍新河从矿区流过，通航民船，流量不稳定，随季节影响变化大，常年有水。浍河自西北向东南注入淮河和洪泽湖。历年最高洪水位+24.5m，对矿坑及矿区建设影响不大，矿井内农用灌沟纵横，村庄星罗棋布。地表下潜水较丰富，一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此。1.1.4气象及地震情况本区气候温和，属北温带季风区海洋大陆性气候。气候变化明显，四季分明，冬季寒冷多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和。据宿州市气象局19801998年观测资料，平均气温14.6，最高气温40.3，最低气温-12.5。年平均降雨量756mm，雨量多集中在7、8月份。最大冻土深度0.17m，年平均风速2.2m/s,最大风速20m/s，主导风向为东东北风。无霜期210240天。冻结期一般在12月上旬至次年2月中旬。宿县矿区位于华北板块东南缘。东有郯庐大断裂，西有阜阳-麻城断裂，北有秦岭纬向构造带，南有五河-利辛断裂。据历史资料记载，安徽北部一带，自公元925年以来发生有感地震40余次，其中1960年以来本区发生较大的地震有7次（见表1.1）。根据安徽省地震局1996年编制出版的安徽地震烈度区划图查得，本区属于4-6级地震区，地震烈度为7度。1.1.5煤田开发历史、现有生产、在建矿井和小煤窑分布扩开采情况。表1.1 近年来淮北地区有感地震统计表时间1965.3.151971.7.131973.9.221979.3.21981.12.201983.11.71999.1.12震中位置固镇灵壁临涣固镇固镇菏泽利辛地震级别4.03.34.55.03.05.94.2淮北矿区地处华东，自1958年动工建设以来，现已成为我国的主要产煤基地之一，自1984年以来，淮北矿物局年产已超过1400万吨，现有职工十万余人。另外还有属地方管辖的皖北矿物局。伴随着煤炭工业的发展，交通、机械、化工、水泥、电力、纺织等工业都相继发展，形成了以煤炭工业为主的综合经济发展区。1.1.6矿区经济概况：工业、农业、劳动力、建筑材料情况淮北矿区地处平原，土地肥沃，农作物生长良好，单产较高，农作物主要有小麦、玉米、大豆、棉花等。近年来乡镇企业发展迅速，乡镇企业有农具厂、砖窑厂、造纸厂、化肥厂等。1.1.7文物古迹及其他地面建筑等情况本井田区域内无文物古迹，无高大及重要建筑物，所以这方面对井田开拓没什么影响。1.1.8. 水源和电源矿井供水水源为新生界松散层一、二含水层，该层埋藏深度较浅，分布广，水量比较丰富，水质符合要求，为了充分利用地下水资源，设计采用井下排水处理后，作选煤厂及工业场地的生产及部分生活用水。根据已批准的宿县矿区总体设计，电力部门已在矿区内的南坪集建成220/110/35Kv变电站，该变电所以220Kv输电线路与淮北电厂相联，淮北电厂与淮南电厂联网。祁南矿取自南坪集变电所是落实的。第二节 井田地质特征1.2.1.地质构造一、煤田和井田地质构造及其相互关系。祁南五矿位于淮北煤田的东南缘，在地层区划分上属于华北地层区鲁西地层分区徐宿小区。本区地层出露甚少，多为第四系冲、洪积平原覆盖。区内所发育地层由老到新层序为青白口系(Zq)、震旦系(Zz)、寒武系（）、奥陶系（O1+2）、石炭系(C2+3)、二叠系（P）、侏罗系（J）、白垩系（K）、上第三系（N）和第四系（Q）。据安徽省地矿局编写的区域地质调查报告有关资料，见表1.2二、地质年代、地层层序、沉积厚度及岩石特征。（插图：煤系地层综合柱状图）矿井范围无岩层出露，均为巨厚松散层覆盖，经钻孔揭露地层有石炭系、二叠系、第三系和第四系，地层厚度大于1400m，由老至新概述如下：（一） 石炭系上统太原组（C3t）本矿未完全揭露，据邻区祁东矿26-276钻孔资料，厚度192.81m。岩性由浅海相石灰及过渡相的灰色砂岩、深灰色粉砂岩、泥岩和薄煤层组成。其中以石灰岩为主、占本组地层厚度的40%左右。石灰岩有814层，一般1112层。石灰岩编号自上而下为一灰十二灰。其中三灰、四灰、十二灰三层灰岩厚度较大，全区较为稳定。顶部一灰厚度一般23m，顶部含泥质，富含动物化石及其碎屑，细晶粗晶结构，是下部煤组对比的重要标志层。本组含煤68层，局部可采达23层，总厚平均3.58m，属不稳定煤层。与下伏地层整合接触。（二） 二叠系（P）1、下统山西组（）厚度120165m，平均135m，以125150m为多。本组岩性由砂岩、灰砂岩、泥岩和煤层组成。含10、11两个煤组，10煤层上偶含薄煤线。10煤层为本矿井主要可采煤层之一，11煤层一般不可采且不稳定。与下伏地层整合接触。2、下统下石盒子组（P1x） 地层厚度变化较大，两极值为215260m，平均232m，全区以220230m为主。含4、6、7、8、9五个煤层（组），含煤1013层，煤层总厚15.53m。本组为本矿井主要含煤段，岩性主要由砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩和煤层组成。砂岩多在639煤层（组）间和4煤（组）上、4煤层（组）附近可见保存较完整的植物叶部化石，且多含鲕粒。底部铝质泥岩是本区稳定的岩煤层对比的标志层。与下伏地层呈整合接触。3、上统上石盒子组(P2s) 地层厚度大于680m，含煤1、2、3三个煤层（组）。岩性主要由浅灰、灰、灰绿、灰紫色细砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。成煤条件自3煤层（组）向上经2煤层（组）至1煤层（组）逐渐变差，煤层的可采性从主采到可采到不可采。岩石粒度由细变粗。层理类型由下部缓波状层理渐变为交错层理。岩石中的黑云母含量，自下而上也逐渐增多。中、下部可见较多植物化石碎片。与下伏地层整合接触。（三） 第三系（R）锯钻孔岩性相组合特征，化石孢粉资料与有关地层剖面对比，划分区内第三系如下：1、渐新统（E3）与下伏二叠系呈不整合接触，厚度054.56m平均40m。岩性较复杂，主要为砾石、砂砾、砾岩、粘土夹砾石、粘土质粘、钙质粘土及泥灰岩等。本统为残积、坡积、堆积物，其岩性受基岩古地形控制。低洼地带形成水湾湖相物质，以钙质粘土、泥灰岩、粘土为主，含少量粘土质砂层，泥灰岩、钙质粘土水平性强，在一定范围内分布稳定，可作为对比依据。本统上段（顶部）棕黄色粘土、砂质粘土中可明显见有沉积间断所形成的剥蚀淋滤淀积层，构成沉积间断古剥蚀面，可作为本统组合特征，也为与其上地层分界标志。2、中新统（N1）厚68.2185.55m，以灰绿色粘土和砂质粘土为主，塑性强，分布稳定，具45静压滑面，在下部砂质粘土中富含钙质团块和少量铁锰结构。本统为广阔的湖心相和湖边缘相沉积物，岩相组合特征与江苏泗洪下草湾下段一致，其层位相当3、上新统（N2）总厚26.20132.40m.(1)下部厚23.6097.60m，以细砂，中细砂、中砂为主，次为粉砂及粘土质砂，夹37层粘土和砂质粘土。含有13层钙质胶结的细砂岩，其下含泥量增高，混杂粘土碎屑及粘土球，为河湖交替相沉积物中的标志。（2）上部厚2.8034.80m,以棕红色粘土和砂质粘土为主，可塑性好，分布不稳定，顶部含有较多铁锰质结核和钙质结核，淋滤网纹发育，构成一较大的沉积间断古剥蚀面，可作为第三、第四系的界线。（四）第四系（Q）1、更新统（Qp） 厚80m左右，与第三系呈假整合接触。（1）下部厚17.3351.40m砂层与粘土、砂质粘土呈互层状，以河间阶地沉积物为主，砂层不发育，且多呈薄层状，只在河温滩地段砂层发育，构成34个沉积旋迴（2）上部厚729.93m，以暗黄色、棕黄色粘土和砂质粘土为主，夹有23层砂层，富含钙质结核和铁锰质结核，为一沉积间断的古剥蚀面，为目前淮北地区区分更新统与全新统的界线。 2、全新统（Qn） 厚28m，与更新统呈假整合接触。下部以细砂粉砂层为主，夹薄层粘土，中、上部以粘土夹薄层砂为主，垂深1822m地段的灰色砂层或黑灰色粘土质砂层中富含腐植质及螺蚌碎片。本统在矿内属于平原超河漫滩相及牛轭湖相沉积物。近地表为褐黑色耕植土壤，垂深35m为砂质粘土，含钙质砂礓结核。沿浍河两岸低洼地带，沉积有棕红色近代黄泛淤积的粘土层。本统共有24个较明显的沉积旋迴组合。第三节 煤层特征。根据钻探资料分析，32煤层位于上石盒子组下部，距离K3砂岩约3246m，煤层较稳定。煤层赋存较为稳定，煤层厚度0.584.54，平均厚度3.38m，。煤层倾角712，平均9为单一中厚煤层。整个采区全部可采，变异系数49.7%，含矸率为10.9%，为稳定煤层。煤层结构复杂，含夹矸03层，多为12层，夹矸厚度（0.070.29m），夹矸岩性主要为泥岩，少部分为炭质泥岩或粉砂岩。煤呈黑色灰黑色，沥青玻璃光泽，条带状结构，层状构造参差状断口，内生裂隙较发育。宏观煤岩成分以亮煤、暗煤为主，夹有镜煤透镜薄层，宏观煤岩类型为半亮半暗型煤。容重1.381.43g/cm3，平均1.4g/cm3。根据煤质化验资料分析32煤煤种为气煤，32煤原煤灰份为1633%，一般2028%，精煤灰份713%，一般911%。32煤含硫量0.935.54%，一般1.52.5%，为中硫区；含磷量0.0024%，属特低磷。煤的坩埚粘结性指数一般46。分析基弹筒发热量54006900卡/克，一般在57006200卡/克。四、断层和褶皱发育情况及其分布规律、陷落柱、剥蚀带等其他构造情况。祁南井田共查出断层65条，按力学性质分：正断层45条，逆断层20条；按断层走向分：北东向23条，北西向27条，近南北向8条，近东西向7条；按断层落差大小分，小于或等于10m的36条，大于10m而小于20m的10条，等于或大于20m而小于30m的10条，等于或大于30m而小于50m的4条，大于50m的5条。1、NNE 和 NWW 两组断层NNE、NWW两组断层是井田内最先形成的两组断裂，它们是宿东向斜刚开始形成的早期平石“X”型剪切节理基础上发育起来的断裂，以平移正断层为主。NNE断层组在井田南部比较发育，为F23，F5，F1等断层近似平行分布。NWW断层组在井田北部比较发育，如F10、F11等断层。2、NNW断层NNW断层组形成稍晚，是宿东向斜形成后，在继续挤压过程中产生的晚期剖面“X”型节理基础上发育起来的断裂。它们与地层走向基本一致，以逆断层为主，在井田的东翼发育，断距较大，如F4、F21等断层。3、放射状断层组宿东向斜形成晚期，在向斜转折端处放射状裂隙的基础上，发育成放射状的断层井田内分布在北部转折端处，断层走向多变，呈放射状，断距小，走向短，以中小型断层为主。五、火成岩侵入情况及对煤层和开采的影响。1、侵入层位矿井内岩浆岩活动不甚强烈，主要侵入下煤组10煤层，矿井内共见岩浆岩钻孔有114个，绝大多数钻孔只见一种岩浆岩，只有7个钻孔见到二种岩浆岩。侵入10煤层的岩浆岩最为发育，分布较广，对煤层、煤质影响较大，侵入面积为15.48km2，占该煤层总面积42%，主要分布在补18线以北及17线以东第一水平地区。而侵入中部煤组62煤层的岩浆岩主要分布在17线以东地区，侵入面积为7.56km2，占该煤层总面积的25%。2、侵入特征 侵入本矿的岩浆岩体属脉岩，均呈小型岩床产出，平面呈片状或树状。侵入10煤层的云斜煌斑岩厚度变化不大，从0.054.10m，平均1.36m，一般在1m左右，2m以上的厚度仅个别点出现。侵入中部煤组的岩浆，厚度小，从0.052.25m，平均1.03m，一般小于1m，岩浆岩多为沿煤层中部或顶部顺层侵入。3、岩浆岩的侵入对煤层煤质的影响岩浆岩的侵入、破坏了煤层的原生状态，对煤层煤质影响体现在以下几个方面：（1）、由于岩浆热力作用，使煤层焦化，降低了矿井工业总储量和煤的利用价值。（2）、岩浆岩侵入使煤层变薄或完全被吞失，使煤层厚度发生变化，不可采区增大，降低了煤层的稳定性。（3）岩浆岩沿煤层顶板侵入，使煤层顶板遭受破坏，大大降低顶板强度，增加了回采难度。（4）煤层被岩浆岩穿插，出现分叉合并，使煤层夹矸增多，结构复杂。1.2.2.煤层及煤一、含煤情况本矿井含煤地层属二叠系下统山西组，下石盒子组和上石盒子组。含煤地层厚度约940m，含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11等11个煤层（组），含煤30余层。可采或局部可采煤层有32、71、72、10煤层等4层，6层不稳定煤层，4层较稳定煤层。可采煤层平均总厚度为12.68m，占煤层总厚的74%，含煤系数2.4%。其中32、71、72.、10四个煤层为矿井主要可采煤层。二、主要可采煤层特征各可采煤层的主要特征如表1.2。表1.2 可采煤层特征表煤层煤层厚度（米）煤层间距（米）稳定性倾角（度）容量（t/m）备注最小最大平均最小最大平均320.664.543.38155280227较稳定101.407105.023.64较稳定111.401.52177207.363.64较稳定121.38841781201005.263.23不稳定111.3332 煤层是主采煤层之一，厚度0.584.54米，平均3.38米，全区仅有1314 孔与补26 孔不可采（0.580.66），煤层结构较为复杂，具泥岩或炭质泥岩夹矸16层，以一层为主属较稳定煤层。71煤层:位于下石盒子组下部，上距63煤层1443m，平均27m。煤层厚度05.02m，平均2.43m，薄中厚煤层。可采区以中厚煤层为主，煤层结构简单，属较稳定煤层。72煤层:位于下石盒子组下部，上距71煤层1.521m，平均7m左右，是本矿井主要可采煤层之一。煤层厚度07.36m，平均3.64m。以中厚煤层为主，结构较复杂，属较稳定煤层。10煤层:位于山西组中部，上距9煤层5699m，平均75m。煤层厚度05.26m，全区平均煤厚3.23m；在非岩浆侵入区煤层厚度05.26m，平均3.52m。以中厚煤层为主。10煤层为矿井主采煤层之一，由于受岩浆侵入影响，使其稳定性遭到破坏，为不稳定煤层。在非岩浆岩区，属较稳定煤层。煤层结构简单，在岩浆侵入区煤层结构变得复杂。(一)、主要可采煤层的顶底板特征（1）、32煤层：顶板主要是泥岩，局部有粉砂岩，细砂岩；底板主要是泥岩，局部地带为粉砂岩、砂岩取代。顶板类型属于类。（2）、71煤层：顶部岩性变化较大，北部以泥岩为主；中部为粉砂岩或中砂岩；东部为泥岩、粉砂岩。底板一般即为72煤层顶板。（3）、72煤层：顶板主要为泥岩，北部有中砂岩、粉砂岩分布，南部粉砂岩零星分布。底板主要为泥岩，局部相变为粉砂岩。（4）、10煤层：主要为砂岩、泥岩，局部为中砂岩。底板主要为粉砂岩。顶板类型为类。(二)、煤质（1）、灰分:矿井各煤层的精煤及原煤灰分产率由上至下有降低趋势，其中精煤基本上在9%。10煤层明显低于其它煤层，在67%左右；原煤灰分多在1525%之间，10煤层灰分相对较低，多为1015。32煤层夹矸较多，夹矸主要为泥岩，原煤灰分是在采样过程中去除夹矸后的灰分产率，若不除去煤层的夹矸，商品煤灰分产率可达36%左右，比纯煤灰分产率高出约12%。（2）、硫分:矿井除32煤层外，其余各煤层原煤全硫含量均很低，属特低硫，平均含量在0.40%以下。32煤层原煤全硫含量明显高于其它煤层，含量在0.543.82，平均1.31%。在平面上，低硫和特低硫占本煤层大部分，为72.56%。（3）、发热量（Q）:各煤层发热量由上至下逐渐增高，并随煤化程度增高而增高（天然焦除外）。属中等发热量煤，原煤发热量51007700卡/克，其中10煤层属中等高发热量煤，平均发热量达6700卡/克。（4）、挥发分:各煤层属中挥发分上限高挥发分下限，为27.8639.92%，纵向上有递减趋势。挥发分产率与煤层相对深度有良好的相关性。挥发分在横向上的变化，各煤层均显示出由北向南逐渐递减，32、71、72煤呈现较有规律的带状分布。10煤层沿岩浆岩侵蚀区边界，挥发分急剧变化，在非岩浆侵蚀区有南北分带现象，同时又显示出西高东低的趋势。(三)、煤层的工业牌号及其用途本矿井煤的工业牌号以1/3焦煤为主，次为气煤和肥煤，在岩浆侵入的10煤层，有少量高变质的天然焦和无烟煤。从各可采煤层煤类分布看，32煤层全部为气煤， 72煤层以1/3焦煤为主，次为气煤和肥煤，10煤层除天然焦外为1/3焦煤和肥煤。1.2.3.瓦斯赋存状况及其涌出量一、瓦斯根据矿井生产揭露的煤层情况分析，矿井瓦斯含量以7煤组最高（其中72煤层压力达3.6Mpa，为突出煤层），其次为32煤层，其瓦斯压力较高为2.8MPa，涌出量较大，有突出危险。10煤瓦斯含量较低，在矿井瓦斯涌出量中所占比例较小。各煤层瓦斯含量赋存情况介绍如下：（1）、32煤层浅部瓦斯含量很低，相对瓦斯涌出量为0.44.49m3/t，平均含量2.82m3/t；深部瓦斯含量一般不超过8m3/t，在矿井东部的次级向、背斜附近瓦斯富集，含量10m3/t。绝对瓦斯涌出量一般在1.2m3/min左右，最大绝对瓦斯涌出量3.5m3/min。（2）、72煤层矿井北部瓦斯含量较低，一般30%，火焰长度大多50400mm，各煤层均有爆炸性危险。试验中一般需要通入5075%的岩粉方能抑制爆炸。三、煤的自燃性矿井地质报告以还原样与氧化样着火点温度之差T，评价煤的自燃发火等级。32、72煤层属极易自燃不自燃发火煤层； 10煤层属易自燃不自燃发火煤层。四、地温矿井属于以地温正常为背景的高温区。恒温带深度39m，地温梯度2.6/100m。在-500m以浅一般都低于31，为无热害区；-550-800m，地温在3040之间，为12级热害区。五、地压矿井在勘探及采掘生产过程中未进行过专门地压测试工作。但祁南煤矿属于淮北煤田宿县矿区，宿县矿区四周被大的断裂切割，东南西北方向分别为固镇-长丰断裂、光武-固镇断裂、丰涡断裂和宿北断裂，祁南矿则位于宿县矿区宿南向斜西翼南部的转折端，为一走向近似南北转至东西，向西凸出，倾向东至北的弧形单斜构造。地质构造变化如此大，预计受构造应力影响非常大，随着开采深度的增加，作用于采掘工程的顶压、侧压和底压会越来越大。1.2.4.水文地质一、地表水系本区河流均属淮河水系的一部分，主要有新濉河、汴河、沱河、浍河及涡河等，它们自西北流向东南汇入淮河，流经洪泽湖然后入海。它们都属于季节性河流，河水受大气降水控制，雨季各河流水位上涨，流量突增；枯水期间河流水流量减小甚至干枯。各河平均流量3.5272.10 m3/s，年平均水位标高为14.7326.56m。祁南矿地势较为平坦，北高南低，地面标高17.2023.80m，一般22m左右，矿内人工开挖数条近南北向泄水沟，最大的为澥浍新河，其作用主要是防洪排涝，它们自北向南或由南向北汇于浍河集中排泄。矿内的最大地表水体是浍河，由矿井中北部斜穿而过，河水自西北流向东南。属淮河的支流，为一季节性河流。宽50150m，深35m，两岸有人工河堤，每年79月为雨季，一般流量510m3/s，枯水季节每年10月至次年3月，干旱严重季节甚至断流。历史上浍河最高洪水位为1909年记载的23.5m，自1967年新汴河开挖以后，增强了区域内泄洪能力，浍河水从未溢出河床，根除了区域内水患。从水文地质图上看，浍河与各主采煤层露头线投影成3060的角度斜交，但由于有隔水层特别是新生界第三隔水层的存在，使地表水（包括河水）与煤系含水层没有水力联系。因此，目前地表水对煤矿开采和矿区建设没有危害。二、矿井含水层（组、段）根据区域地层及含水层赋存空间的分布情况，区域含水层（组、段）可分三大类，分别为：新生界松散层类孔隙含水层（组）碎屑岩和局部地区分布的岩浆岩类裂隙含水层（段）碳酸盐岩类裂隙溶隙含水层（段）。矿井含水层自上而下划分9个含水层（组），主要含水层及其特征见表1.3。三、各含水层的补、径、排及水力联系，区域地下水对本矿的影响。（1）、新生界第一含水层（组）该组上部属潜水，下部属弱承压水，为多层结构的复合含水层（组），主要靠大气降水和地表水体垂直渗透补给，循环交替条件良好，水位随季节变化大，主要排泄途径为蒸发和人工开采。在河流附近，雨季时，河水补给一含，在旱季主要排泄途径为蒸发和人工开采。在河流附近，雨季时，河水补给一含，在旱季一含水又补给河流。在区域范围内，矿区一含上部水接受河流上游的补给，同时又通过河流的径流排泄到河流的下游。一含下部水以层间径流为主，在一隔薄弱地带也可越流补给二含。（2）、新生界第二、三含水层（组）均属多层结构和承压含水层（组），以区域层间径流为主。其次在二隔薄弱地带，由于隔水层的弱透水性，二含接受一含的补给，同时又越流补给三含。根据祁南井田供水水文地质勘察报告提供的资料，二隔在矿内大部分地带隔水性能较表1.3 主要含水层主要水文地质特征表 含水层厚度(m)q(l/s.m)K(m/d)富水性水 质 类 型新生界一含15300.15.351.038.67中强HCO3-Na.Mg新生界二含10600.130.9210.95中强HCO3.SO4-Na.Ca HCO3-Na.Ca新生界三含20800.1431.210.5135.47中等SO4.HCO3-Na.CaHCO3. SO4-Na.Ca新生界四含0570.000242.6350.00115.8弱中SO4.HCO3-Na.Ca HCO3.Cl-Na.Ca3煤(K3) 含水层20600.020.870.0232.65弱HCO3.Cl-Na.Ca SO4-Ca.Na7-8煤砂岩含水层20400.00220.120.00661.45弱HCO3.Cl-Na.Ca SO4-Ca.Na10煤上下砂岩含水层25400.0030.130.0090.67弱HCO3.Cl-Na HCO3-Na太原组灰岩含水层471350.003411.40.01536.4弱强HCO3.SO4-Ca.Mg SO4.Cl-Na.Ca奥陶系灰岩含水层约5000.006545.560.007260.24强HCO3-Ca.Mg SO4.HCO3-Ca.Mg致使三含水与一、二含水有一定差异，地下水在垂向上运动微弱，水力坡度1.05/万，矿内好， 三含地下水流向为南西北东向，其排泄方式主要为侧向径流。由于三含之下有分布稳定、巨厚、隔水性能良好的三隔的存在，使一、二、三含水和四含、煤系水失去水力联系，一、二、三含水除了可以为矿井提供水源之利外，对矿井开采没有影响。（3）、新生界第四含水层（组）因四含直接覆盖在基岩各含水层之上，在天然状态下与下伏各含水层均有一定的水力联系。矿内大部分地带四含不发育，水平径流及区域补给微弱，但在西北砾岩分布区，由于砾岩溶隙、裂隙发育，水平径流强，含水丰富，在井下采煤靠近砾岩区时，部分砾岩水可能渗入矿井内，从而使矿井涌水量增加。（4）、二迭系主采煤层间砂岩裂隙含水层（段）矿井煤系地层岩性一般较致密，砂岩裂隙不发育，渗透性弱，主要受区域层间径流、补给，同时浅部露头带接受新生界四含水缓慢渗入补给。由于井巷的开挖和煤层的开采，二迭系砂岩裂隙水以突水、淋水和涌水的形式向矿坑排泄。但因区域范围内煤系水补给水源缺乏，水平径流微弱，以静储量为主，故区域煤系水的补给对采矿影响不大。（5）、太灰、奥灰岩溶裂隙含水层（段）以层间径流、补给为主，在浅部露头带接受四含水的补给。在区域范围内，若出现了大的水位差则径流补给明显，尤其是奥灰，其单层厚度大，浅部溶隙发育，如任楼煤矿1996年3月4日7222工作面由岩溶陷落柱突水造成淹井灾害时，突水4天后，远在16.2km外的童亭矿91-8奥灰观测孔水位下降了7.02m。这说明区域灰岩水尤其是奥灰水的补给会给煤矿开采造成巨大灾害。四、区域矿井水文地质特征淮北煤田濉肖矿区各矿正常涌水量为100300 m3/s，其它矿区各矿正常涌水量为200500 m3/s，矿坑直接充水水源为煤层顶底板裂隙含水层，出水点水量大小与构造裂隙发育程度河补给水源有密切关系，只要没有富水含水层补给，一般水量呈衰减趋势，矿井初期开采时水量增长较快，投产几年以后，涌水量较趋稳定，甚至降低，以后随采区接替和开采延深，矿井涌水量只是有所增加。井下揭露的断层多为滴水、淋水或无水，若不与石灰岩含水层沟通一般水量不大。突水点的水量变化一般是开始较大，后逐渐减小。太原组石灰岩与10煤层间距一般大于50m，在正常情况下不会发生底鼓突水，若遇构造或岩溶陷落柱，使煤层与太灰以至奥灰对口或间距缩短，太灰水有可能对矿坑产生直接充水。综上所述，淮北煤田是被新生界松散层所覆盖的全隐伏型煤田。整个煤田是以空隙水和裂隙水为主要充水水源的矿床，在正常情况下，水文地质条件大多属于简单或简单-中等，但局部地段太灰、奥灰有可能大量突水的时候，个别矿井水文地质条件也可为复杂类型。五、主要充水含水层影响祁南矿采掘生产的主要充水含水层有新生界松散层第四含水层、煤系砂岩裂隙含水层和太原组灰岩含水层及奥陶系灰岩含水层。（1）、新生界松散层第四含水层底板埋深190.0403.75m，含水层厚度033.80m，平均10.1m。在本矿西北部砾岩分布区，砾岩的厚度为3.0928.80m，平均16.53m。在井田的西部和南部边沿地段，由于受暂时性洪水搬运，形成洪积、坡积物。岩性为砾石、粘土质砾石，粘土夹砾岩及粘土质砂等。砾岩溶隙、洞穴发育，矿内砾岩分布面积3km2，砾岩一般导水性强，含水性丰富。在中部和东南部四含顶部多为灰白色泥岩和钙质粘土。中下部以粘土、砂质粘土或粘土质砂为主，含有较多的钙质团块及铁锰质结核，局部地段的底部含有少量的粘土质砾岩或粘土夹砾岩，该地段四含部发育。井田东北部的阎家浅山地段，新生界厚度最小，三隔与基岩直接接触，四含缺失。综上所述，四含厚度变化不大，界面形态波状起伏，岩性各不相同，赋水性强弱差异较大，四含大部分地段属弱含水层，水量较小，但砾岩分布区西部边界不清，矿内分布面积虽不大，但水量充沛，值得注意。北部砾岩区富水性较强。四含水可通过浅部裂隙带，断层破碎带和塌陷裂隙带进入矿坑，与煤系砂岩裂隙水有一定的水力联系，是浅部煤层开采的主要补给水源。正常地段在合理留设防水煤柱的情况下对矿坑无突水威胁，但要防止砾岩水直接进入矿井。（2）、煤系砂岩裂隙含水层煤系砂岩裂隙水是矿井的直接充水水源，由于砂岩裂隙发育不均一，一般富水性较弱，以静储量为主，补给量不足，故对矿井的安全生产威胁不大。（3）、灰岩岩溶裂隙含水层（段）太原组灰岩富水性不均一，其富水性强弱，取决于岩溶裂隙发育程度，其规律是浅部露头带岩溶裂隙发育，富水性较深部强，即使在同一深度，其岩溶裂隙的发育程度也具不均一性，但在一般情况下是14灰岩溶裂隙较发育，富水性较好，结合邻矿资料分析，矿内14灰总厚度0.4421.91m，其中以第三、四层和第十二层灰岩最厚，三者厚度占全组灰岩总厚的50。由淮北各矿的生产实践得知，太灰岩溶裂隙水是开采10煤的矿坑充水的主要隐患之一，灰岩岩溶裂隙水能否突破10煤底板隔水层对矿坑突水，取决于太灰原始导高、水头压力、隔水层厚度、隔水层的抗压强度以及底板受构造、开采等因素影响与破坏程度。据经验：开采深度550m时隔水层厚度小于48m，开采-600m深度时，隔水层厚度小于55m，开采-700m深度时，隔水层厚度小于60m，开采-800m深度时隔水层厚度小于65m时，其突水系数Ts值均大于0.15MPa/m，则突水可能性较大。随着开采水平的增加，10煤底板受到的水压就越大，突水可能性就越大，因此10煤回采时应及时对太灰水采取探水或降压措施，把太灰水Ts值降到临界突水系数以内，以确保开采10煤生产的安全。矿内没有揭露奥灰钻孔，据区域资料，该层段石灰岩溶裂隙发育，富水性强，但不均一，差异很大，一般情况下浅部露头带含水性较丰富，但在正常情况下，奥灰远离主采煤层，一般对煤矿开采无直接充水影响。综上太灰和奥灰岩溶裂隙发育不均，富水程度不一，但总体上讲，是富水含水层，正常情况下对煤层开采无直接充水影响，当遇断层使煤层与灰岩对口接触或其间距缩短或是遇封闭不良钻孔等情况，灰岩水有可能突入矿井。随着采掘的延深，灰岩的可能突水性大大增加，对灰岩可能突水地带，隔水层薄弱地带，开采10煤时采取疏水降压或底板加固等措施。六、断层的富水性和导水性根据井田精查勘探期间提供的钻孔资料结合生产揭露的地质情况分析，可将井田内发育的断层分为张扭性和压扭性两种类型，破碎带岩性较为混杂，主要以泥岩、粉砂岩及少量砂岩为主，局部夹炭质泥岩或煤，挤压和揉皱现象严重，巷道揭穿不同层位的断层破碎带基本未发生漏水现象。根据13-14、14勘探线剖面资料及1415、1416、1417钻孔资料分析，井田内F8正断层，落差090m，破碎带宽度1.526.6m，充填物以泥岩为主，含有少量砂岩碎块，断层两盘隐伏基岩面高差约40米，说明F8断层为新构造运动形成。精查时148孔对F8断层抽水试验：S 75.22m，q 0.0004l/s.m，k 0.000878m/d，矿化度0.401g/l，水质为HCO3.Cl.SO4-Na.Mg.Ca类型。矿井南部F9断层有5个钻孔控制，断层破碎带宽度0.46m，充填物主要为破碎泥岩，断层带上、下盘岩层裂隙也不发育，在钻进时钻孔冲洗液消耗量也不大，由补223孔对F9抽水试验，S 98.11m，q 5.110-5l/s.m，k 2.0810-4m/d，矿化度0.576g/l，水质为HCO3.SO4Na.Mg类型。从以上资料可以看出，出水量极小，其单位涌水量达到隔水岩层的标准。其水化学成份也与其它含水层不同，这说明断层与其它含水层水力联系不密切。综合评价矿井断层在一般情况下富水性较弱，导水性较差。但由于采掘比钻孔揭露的面积大，破坏程度高，打破了原来的地质、水文地质天然平衡条件，使某些断层导水性有所增强（采掘中大部分落差大于2m的断层有淋水、滴水及渗水现象，少数断层有导水现象），若断层沟通了富水岩层，而隔水层厚度小且较破碎时，就有可能产生突水。预防断层的突水重点应放在石灰岩可能突水的部位，对新构造运动的断层也应引起足够的重视。七、矿井涌水量矿井充水水源主要是煤系砂岩裂隙水。根据矿井地质报告提供的资料分析，矿井一水平预计正常涌水量为420 m3/h，最大涌水量为501m3/h；灰岩水突水量654m3/h，新生界四含砾岩区突水量1133m3/h。目前矿井二水平32下块段已生产，预计采区正常涌水量65m3/h，最大涌水量98m3/h，将其计入矿井正常涌水量，矿井正常涌水量应为485m3/h，最大涌水量599m3/h，灾变涌水量1139 m3/h（不计入四含砾岩区突水量）。目前矿井实测涌水量为160 m3/h左右。八、水文地质条件分类按照矿井水文地质规程中有关矿井水文地质条件分类标准，通过对本矿井水文地质条件综合分析，本矿井大部分地带为简单类型，砾岩区和灰岩易突水区为复杂类型，矿井水文地质条件综合评定为水文地质复杂型矿井。-103-第二章 井田境界和储量第一节 井田境界本井田境界为：北部以10勘探线与桃园煤矿为界；东部以F22断层与皖北矿业集团祁东矿为界；井田深部边界也扩大到32煤层-800mm水平地面投影线为界；浅部以10煤露头为界。井田走向长约10.5km，侧斜宽3-8km，井田面积55.42km2。以72煤层等高线确定井田边界如图2.1所示拐点坐标为：（右下角起逆时针的拐点坐标） 1、X=3703000 Y =3950200； 2、X=3703000 y=3703000 3、X=3696012.5 Y=39498500； 4、X=3695827.7 Y=39498670.7 5、X=3695500 Y=39499397.5；6、X=3695500 Y=39501370.7 7、X=3695901.7 Y=39502000； 8、X=3695500 Y=39504440 9、X=3695500 Y=39504870.5；10、X=3699000 Y=39505500 11、X=3699403.3 Y=39505500；图2.1 井田境界图第二节 矿井工业储量2.2.1.矿井地质储量一、储量计算方法为了便于生产矿井的利用，根据煤层倾角（25）及开采技术的要求储量计算的方法选用平面投影地质块段法。即在1：10000煤层底板等高线中，以等高线断层面及各类技术边界为界限，将煤层分为若干块段的面积，按块段的平均煤层煤厚，平均倾角，平均容重，计算各块段的储量，然后相加。公式：Q=SmD式中：Q计算块段的储量（t） S块段的面积（） M块段的平均煤厚（m）D块段的平均容重（t/m）二、有关参数的确定1、块段面积的确定采用几何法，即将形状简单的块段，划分成若干几何图形，然后求几何图形的面积，最后求其总和。2、煤层厚度确定采用各测点观测值的算术平均值，对于有夹矸的煤层。夹矸的单层厚度不大于0.05m时，夹矸与煤层合并计算，当夹矸厚度大于0.05m时而小于煤层最低可采厚度时，煤层不作独立分层，当夹矸单层厚度等于或大于煤层最低可采厚度时，被夹矸分开的煤层作为独立煤层，分别计算储量。表2.1 各煤层厚度一览表 煤层32717210最小厚度0.58000最大厚度4.545.027.365.26平均厚度3.382.433.643.233、容重的确定表2.2 各煤层密度一览表煤层32717210容重1.401.401.381.33矿井地质资源量：勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部。包括探明的内蕴经济的资源量331、控制的内蕴经济的资源量332、推断的内蕴经济的资源量333。2.2.2.矿井的工业储量和可采储量矿井工业资源储量：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121b和122b、边际经济的基础储量2M21和2M22，连同地质资源量中推断的资源量333的大部，归类为矿井工业资源储量。矿井工业资源储量按下式计算：1.风氧化带煤量批准的地质储量46611.77万t中包括风氧化带煤量1857.40万t2.防水防砂煤柱对矿井开采有影响的松散含水层是新生界底部的第四含水层，四含水在井田内分布情况如下：井田中部和东部属于回水湾，滨湖交替相沉积物，顶部多为灰白色泥灰岩和钙质黏土；中，下部为黏土，砂质黏土或黏土砂质，局部地段的底含有少量的黏土质砾石和黏土夹砾石。该段底含不发育，含水性弱，据187孔和14158空抽水资料：Q=4.5*10-41.61*10-3L/（M.S）井田北部系露头边缘面积3k左右的地段，为砾岩分布区，砾岩洞穴发育，含水性强。据补148孔和121孔对砾岩抽水资料：Q=0.2592.635L/（M.S）在矿井涌水量计算中，考虑了新生界底部（四含）水在煤层回采放顶后沿塌陷落带进入矿坑，但未考虑北部立言区通过采空区陷落隙带向矿坑的突水。通过对朱仙庄和百善等矿井的调查，并多次到地质部门进一步了解地质水文资料，综合分析认为：地质部门提供的四含资料较为可靠。设计按照建筑物，水体，铁路及主要井巷煤柱留设于压煤开采规程第44条，留设安全煤岩柱。井田北部砾岩区符合水体下采动等级中级情况，要求留设防水安全煤岩柱。井田中部和东部符合水体下采动等级中级情况，要求留设防砾安全煤岩柱。在防水，防砂煤岩柱留设高度计算中，对与四含接触的煤层顶板60m 左右岩性进行了统计，各类岩石比例见表2.4。表2.3 煤层顶板岩性 煤层13线以北13线以南砂岩类（%）泥岩类（%）砂岩类（%）泥岩类（%）348.0251.9850.9149.09749.450.153.2246.781059.2740.7359.540.5防水煤岩柱基本符合三下开采规程中硬岩石计算公式。从以上表来看，祁南矿井煤层上覆岩层与四含接触段砂岩类所占比例比较高，为了安全可靠，设计按“三下开采规程”硬岩计算公式，进行防水、防砂煤柱计算。防砂安全煤岩柱计算公式：Hs=Hm+HbHm=（100m）/（2.1M+16）2.5防水安全煤岩柱计算公式：HshHoi+HhHoi=（100m）/（2.1M+2.0）8.9式中： Hs防砂安全煤岩柱垂高（m） Hm冒落带的最大高度（m） Hb保护层厚度（m） m累计菜厚（单层采厚1-3m） Hsh防水安全煤岩柱垂高（m） Hoi导入裂缝高度（m）设计依据露头附近钻孔岩芯资料，根据以上公式计算防水、防砂煤岩柱。全矿井防水、防砂安全煤岩柱量为3053.75万t。（3）断层煤柱断层两侧煤柱宽度：落差大于50m的断层留50m煤柱；落差大于30m 并且小于等于50m的断层留30m 煤柱；落差大于10m 并且小于等于30m的断层留20m 煤柱；落差小于等于10m的断层不留煤柱。断层煤柱为725.44万t。（4）井田境界煤柱矿井北部境界10勘探线南侧留设20m 煤柱，井田境界煤柱16.16万t。（5）工业场地与风井场地的煤柱计算煤柱中，松散层与基岩的移动角，根据芦岭和朱仙庄矿井实际使用的资料选用。移动角 松散层 45,基岩走向=75 ,倾向（上山=75下山=65）。工业场地煤柱留设中，考虑到浍河北岸的祁县集与工业场地较近，祁县现有住户490户，另有区政府机关，乡镇企业，中小学校，医院等，搬迁难度大，费用高，并且多是压-550m以下的煤层，故与工业场地一同留设煤柱。矿井设计产量为300万t/a，按照设计规范中要求的工广用地指标300万吨大型矿井用地25公顷。工业广场设计为长方形，长为600m，宽420m，面积25.2公顷，工广内建有选煤厂。工广长轴方向与煤层走向垂直，考虑地层变异，围护带宽度留设20m。压煤量计算如下：32煤层保护煤柱地面投影为梯形，上底1360m，下底1450m，高1250m，煤层倾角10煤厚3.38m，密度1.4t/ m3Q=(1360+1450)/21250/cos103.381.4=8438779.01t7煤层保护煤柱地面投影为梯形，上底1480m，下底1560m，高1400m，煤层倾角12煤厚3.64m，密度1.38t/ m3Q=(1480+1560)/21400/cos123.641.38=9873657.20t10 煤层保护煤柱地面投影为梯形，上底1520m，下底1560m，高660m，煤层倾角11煤厚3.23m，密度1.33t/ m3Q=(1520+1560)/2600/cos113.231.33=4087468.61t综合以上计算，工业广场压煤总量为1879.99万t。综上，矿井可采储量=（设计利用储量-氧化带煤量-各类永久煤柱煤量）采区回采率。其中：采区回采率：32，72，10煤层为80%。根据以上计算结果，矿井可采储量为21454.792万t。 2.2.3.各煤层储量情况 表2.4矿井可采储量汇总表 单位：万吨水平煤层工业储量永久煤柱损失(冲击层防水、断层、工业广场、井田边界)开采损失可采储量备注一326081.50638.211216.304226.99其他各煤层均为不可采煤层715936.49570.051187.304179.14728765.48863.342191.375710.77107659.10720.321531.825406.96合计28442.572791.926126.7919523.86二324751.03460.10950.213340.72714259.30425.80851.861981.64726289.05630.501572.264086.29102869.82285.81573.962010.05合计18169.201082.213948.29408.65全矿井总计46611.7728932.10第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限第一节 矿井工作制度本矿井的生产制度按设计规定为：每年工作日数为330天，矿井每昼夜分三班工作。采煤工作面为两班生产，另一班维修设备，通风、排水则须三班工作，每日为24小时生产。每天净提升小时数为16小时。表3.1 矿井工作制度表年工作日数（天）班/日净提升小时/日330316第二节 矿井设计生产能力及服务年限本矿井井田面积内勘探出煤炭工业储量为46611.77万t，可采储量为28932.10万t。根据井田地质、煤层赋存条件和淮北矿区生产实践，初步确定矿井生产能力提出三个方案：180万t/a、240万t/a和300万t/a。经过分析比较后确定选用井型为300万t/a的方案，其理由如下：1、本矿井煤层赋存稳定，主要可采煤层有32、71、72、10等四层，可采总厚度为12.68m，四层煤层平均厚度2.433.64m,为中厚煤层。全井田可采储量为28932.10万吨，故本矿井有建设300万t/a大型矿井的煤层赋存条件。2、本井田内煤层的工业牌号均为气煤。煤层属于低硫、低磷、低中灰份煤，故本井田煤质较好，可作为工业用煤和动力用煤。本矿井位于经济发达而煤炭产需矛盾最突出的华东地区。因此煤炭用户落实，销售渠道好。故合理的提高本矿井的开发强度，对于缓解华东地