袁一煤矿1.2Mta新井设计

第 1 页摘 要一般部分为淮北矿业集团袁一煤矿 1.2Mt/a 新井设计。袁店一矿西部边界为袁店断层为界，东至 32 煤层-950 m 的水平投影线和 39467500 经线，南从杨柳五沟断层及 10 煤层露头线，北到 32 煤层-950 m 的水平投影线和区块登记边界。东西长约 6.913.6 km，南北宽 1.23.4 km，井田面积约 35.98 km2。主采煤层为 10 煤，煤层倾角为 515 ，平均约 10，属于缓倾斜煤层，煤层平均厚度为 3.9 m。井田工业储量为 129.57 Mt，矿井可采储量 90.47 Mt。矿井服务年限为53.9 a，第一水平服务年限 25.2 a。矿井正常涌水量为 392 m3/h，最大涌水量为 584 m3/h。矿井最大相对瓦斯涌出量 10.08 m3/t，属于高瓦斯矿井。井田开拓方式为立井两水平暗斜井延开拓，井田采用采、带区式布置方式，共划分为二个采区，十个带区，轨道大巷、胶带机大巷和回风大巷皆为岩石大巷，布置在 10 煤层底板岩层中。针对西六带区采用了带区准备方式，共划分 5 个回采工作面，并进行了通风、运煤、运料、排水、排矸、供电系统设计。针对 10601 工作面进行了采煤工艺设计。该工作面煤层平均厚度为 3.9 m，平均倾角 11.3。矿井年工作日为 330 d，工作制度为“四六”制，工作面采用长壁综采一次采全高采煤法。采用双滚筒采煤机割煤，往返一次割两刀。截深 0.8 m，每天六个循环，循环进尺 4.8 m，月推进度 144 m。大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用电机车牵引固定矿车运料。矿井通风方式前期为中央分列式，中期为中央并列式，后期为中央分列式通风。主井采用两套带平衡锤的 12 t 箕斗提煤，副井采用一对 1.5 t 矿车双层四车窄罐笼和一个带平衡锤的 1.5 t 矿车双层四车宽罐笼运料和升降人员。专题部分题目是泥化巷道底板控制技术。翻译部分主要内容是复合载荷下沙层地基运转塑性模型，其英文题目为：A plasticity model for the behaviour of footings on sand under combined loading。关键词：袁一煤矿；暗斜井；大断面巷道；大采高一次采全厚采煤法；中央并列式第 2 页ABSTRACTThe general part is a new design for YuanDian mine. Yuan Dian mine in west is bounded Yuan Dian fault; East to 32 coal-950m level projection lines and 39467500 at warp; South from a willow 5 ditch fault and 10 coal seam outcrop lines; North to 32 coal-1000 m level projection lines and block registration boundary. The length of the minefield is about 6.9 13.6km, north and south wide 1.2 3.4 km, field with an area of about 35.98km2. The 10# is the main coal seam. The dip angle of the coal is 515 degree and the average one is 10 degree. The average thickness of the coal is 3.9m in 10#.The proved recoverable reserves of the minefield are 129.57 million tons, and the minable reserves are 90.47 million tons. The designed productive capacity is 1.2 million tons per year, and the service life of the mine is 53.9 years. The normal flow of the mine is 392m3 per hour and the max flow of the mine is 584m3 per hour. The relative mine gas gush is 10.08m3/t, It is a high gas mine. The mine is a double level dark tilt extending depth and concentration rock roadway to develop and full strip preparation, which divided into three working areas and eight bandts, and track roadway, belt conveyor roadway and return airway are all rock roadways, arranged in the floor rock of 10# coal seam.The design applies strip preparation against the first band of West Two which divided into 5 stirps totally, and conducted coal conveyance, ventilation, gangue conveyance and electricity designing. The design conducted coal mining technology design against the 10601 face. The coal seam average thickness of this working face is 3.9m and the average dip is 11.3. The “four-six” working system is used in the mine. It produces for 330 days a year. The working face applies fully mechanized longwall full-height coal caving method, and uses double drum shearer cutting coal which cuts twice each working cycle. The depth-web is 0.8m with six working cycles per day, and the advance of a working cycle is 4.8m and the advance is 144m per month.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 earlier stage which using boundary juxtapose form and later stage which using center juxtapose form. The main shaft uses double 12t skips to lift coal with a balance hammer and the auxiliary shaft uses a twins narrow1.5t four-car double-deck cage and a wide 1.5t four-car double-deck cage to lift material and personnel transportation.The topic of special subject parts is the restoration technology of large section and loose-fractured Instability roadway which in high seepage pressure.第 3 页Translation part is about the useage of coal mine of US, and discusses to set up a mechanical anchor system to improve the performance of bolt. Its English title is “A plasticity model for the behaviour of footings on sand under combined loading”.Keywords：Yuandian coal mine; Blind inclined shaft; Large section roadway; High cutting coal mining method; Center juxt aposesventilation第 4 页目 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 .131.4 其它开采技术条件 .141.5 其他有益矿产 .162 井田境界和储量 172.1 井田境界 .172.2 矿井储量计算 .173 矿井工作制度、设计生产能力与服务年限 233.1 矿井工作制度 .233.2 矿井设计生产能力 .233.3 矿井设计服务年限 .254 井田开拓 274.1 井田开拓的基本问题 .274.2 矿井基本巷道 .375 带区准备方式 495.1 带区煤层地质特征 .495.2 带区巷道布置及生产系统 .505.3 带区车场选型计算 .546 采煤方法 556.1 采煤工艺方式 .556.2 回采巷道布置 .677 井下运输 707.1 概述 .707.2 带区运输设备选择 .717.3 大巷运输设备选择 .748 矿井提升 778.1 概述 .778.2 主副井提升 .779 矿井通风及安全技术 819.1 矿井概况、开拓方式及开采方法 .819.2 矿井通风系统的确定 .829.3 矿井风量计算 .869.4 矿井通风阻力计算 .909.5 通风设备选择 .969.6 安全灾害的预防措施 .100第 5 页10 设计矿井基本技术经济指标 102泥化巷道底板控制技术1041 绪论 1041.1 问题的提出和研究意义 .1041.2 国内外研究现状 .1052 泥岩的矿物、岩相和类型 1082.1 矿物特征 .1092.2 泥岩的岩相 .1092.3 泥岩的类型 .1093 泥岩中的有机质 1093.1 分布及保存形式 .1093.2 有机质对黏土矿物的影响 .1104 泥岩泥化机理 1104.1 水的作用 .1104.2 裂隙的作用 .1104.3 有机质作用 .1114.4 动载作用 .1115 巷道底鼓的基本特征研究 1115.1 巷道底鼓的现场调查和矿压观测 .1115.2 巷道底鼓的实验室模拟 .1135.3 巷道底鼓的数值模拟 .1146 巷道底鼓的机理 1166.1 挤压流动性底鼓 .1166.2 挠曲褶皱性底鼓 .1166.3 剪切错动性底鼓 .1166.4 遇水膨胀性底鼓 .1177 影响底鼓的主要因素 1177.1 底板岩性 .1177.2 围岩应力 .1177.3 水理作用 .1177.4 支护强度 .1178 巷道底鼓的防治方法 1188.1 全封闭 U 型钢可缩性支架 1188.2 锚注结合加固底板 .1188.3 硐室顶部切槽卸压 .1229 结论 123A plasticity model for the behaviour of footings on sand under combined loading125复合载荷下沙层地基运转塑性模型142第 6 页致谢149第 7 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置袁店一井位于安徽省濉溪县与涡阳县的交界处，在袁店集附近，行政区划属于濉溪县和涡阳县。本矿井位于淮北平原中部，陆路交通较为便利，北西约 10 km 处有濉阜铁路的青疃站，东 50 km 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。因 此 ， 本 区 地 理 位 置 优 越 ， 交 通 运 输 方 便 ， 矿 井 具 备 铁 路 、 公 路 运输 条 件 。 交 通 位 置 见 图 1-1。图 1-1 淮北矿业集团袁店一矿交通位置图1.1.2 地形地貌及水系井田位于淮北平原中部，区内地势平坦，地面标高 26.3829.788 m，一般 28 m 左右。本区属淮河水系，井田内无大的河流，农用人工灌渠纵横交错。1.1.3 气象及地震烈度（1）气象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。平均气温为第 8 页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。（2）地震烈度根据安徽省地震局 1996 年编制出版的安徽地震烈度区划图，本区属于4-6 级地震区，地震动峰值加速度值为 0.05 g，地震基本烈度值为度区。1.1.4 矿井电源矿区电源充沛可靠。根据矿区规划，本矿井供电电源接自井田东北部约11.5 km 的 220/110/35 kV 杨柳变电所。该变电所两台主变容量为 120 MVA，两路电源分别引自淮北一电厂及二电厂，可为袁店一井提供可靠电源。目 前 ， 淮 北 矿 业 （ 集 团 ） 有 限 责 任 公 司 已 和 安 徽 省 电 力 公 司 淮 北 供电 公 司 达 成 袁 店 一 井 供 电 协 议 。1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质概况袁店一井井田范围：西以袁店断层为界，与袁店二井毗邻；东至 32 煤层-950 m 的水平投影线和 39467500 经线；南从杨柳五沟断层（与五沟煤矿相邻）及 10 煤层露头线；北到 32 煤层-950 m 的水平投影线和区块登记边界。东西长约 6.913.6 km，南北宽 1.23.4 km，井田面积约 35.98 km2。1.2.2 地层袁店一井及其邻近煤矿均未见基岩裸露。经钻探揭露，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。地层特征表如图 1-2。第 9 页图 1-2 地 层 特 征 图1.2.3 褶皱及断层袁店一井总体上为一走向北北西，倾向北东的单斜断块，次级褶曲较发育，走向上地层线表现为波浪状。地层倾角较平缓，一般 515，浅部缓深部略陡。断层的走向以北东向为主，其次为近南北向，个别为北西向和近东O2f2C2b1老虎山下统奥陶系 本 溪中 统 石 灰 岩铝 质 泥 岩3.81240下石盒子组P1xs系叠二生界古 岩 性 简 述岩 石 名 称标 志层 及煤 层编 号柱 状1： 50层 厚（ m）组统系界 地 层 单 位13.6 浅 灰 色 、 层 状 、 性 脆 、 微 晶 结 构 、 纯质 ， 高 角 度 裂 隙 发 育 。浅 灰 色 到 暗 红 色 、 中 厚 层 状 、 含 有 铁 质 结 核上 统 太 原组 3t3 泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩 灰 到 、 深 灰 色 、 炭 屑 或 植 物 化 石 碎 片石炭系 C下统P山西组 1s5.39.0453 砂 岩 、 粉 砂 岩 、 泥 岩砂 岩 、 粉 砂 岩 、 泥 岩泥 岩 和 粉 砂 岩10号 煤 灰 黑 黑 色 、 条 带 状 、 层 状 结 构 、 碎 块下统P13702.515.78160 铝 质 泥 岩泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩 浅 灰 色 到 暗 红 色 、 中 厚 层 状 、 含 有 铁 质 结 核泥 岩 、 砂 岩 灰 到 、 深 灰 色 、 炭 屑 或 植 物 化 石 碎 片8号 煤 砂 岩上统P2上石盒子组 2 煤煤煤80.1694.27017.8054.3 泥 岩 、 粉 砂 岩泥 岩 、 粉 砂 岩泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩泥 岩 、 粉 砂 岩 、 砂 岩 颜 色 变 杂 ， 紫 色 绿 色 增 多颜 色 变 杂 ， 紫 色 绿 色 增 多颜 色 变 杂 ， 紫 色 绿 色 增 多颜 色 变 杂 ， 紫 色 绿 色 增 多上第三系NK376413.58764 粘 土 、 薄 层 砂中 砂 、 细 砂 及 少 量 粗 砂粘 土 、 砂 质 粘 土 灰 绿 色 、 灰 白 色 ， 粘 土 可 塑 性 强灰 白 色 、 浅 黄 色 ， 砂 层 结 构 松 散棕 黄 色 、 灰 绿 色 ， 顶 部 富 含 钙 质 铁 锰 结 核第四系Q更新统 1-3全新统 4.7647.64 细 砂 、 粘 土 、 砂 质 粘 土粘 土 、 砂 质 粘 土细 砂 、 粉 砂 、 粘 土 质 砂 浅 黄 色 及 浅 灰 绿 色 、 灰 白 色棕 黄 色 夹 浅 灰 绿 色 、 顶 部 含 有 钙 质铁 锰 质 结 核褐 黄 色 、 含 螺 蛳 、 蚌 壳 化 石 ， 近 地 表为 耕 植 土 壤第 10 页西向。三维地震勘探前后，主要断层的位置及落差有变化，但总体构造格局没有变，总体构造形态变化不大。本井局部有岩浆活动。（1）褶曲袁店背斜：位于井田西部，轴部位于 1822 线附近，轴向 NNE，向深部倾伏，被五沟杨柳断层切割，形态不完整，仅保留北端一段，轴长约3.2 km，背斜东翼较缓，地层走向 NW，为五沟向斜西翼；背斜西翼较东翼陡，地层走向 NE 转近 EW，在 22 线附近背斜形态十分明显。（2）断裂构造淮北煤田由于受郯庐断裂及东西向挤压应力的影响表现为网格状断块构造，而本井田的构造则是东西向挤压应力及南北向等构造应力综合作用的结果，因此井田构造与区域构造特征基本相同。根据钻探、测井、地震资料共组合断层近 10 余条，均为正断层。三维地震勘探后，主要断层有：五沟扬柳断层及 F1、 F2、F3、F5 断层。具体见表 1-1。表 1-1 主要断层情况一览表地震控制点数序号 名称 性质 走向 倾向 倾角(度)落差(m)延伸长度(km) A B C 控制程度1 五沟-杨柳 断层 正 E-NE N-NW 6070 300500 13.5 65 8 查明2 F1 正 NE NW 6070 200500 4.0 3 3 查明3 F2 正 NE NW 6570 0200 3.2 30 54 6 查明4 F3 正 NE NW 6570 60300 5.5 67 25 查明5 F4 正 N W 70 2050 1.8 9 10 6 查明6 F5 正 N-N E-SE 6065 10260 2.7 29 25 4 查明（3）岩浆岩本井局部有岩浆活动，侵入层位 10 煤受影响不大。侵入本井田的岩浆为中性闪长玢岩和基性辉绿岩及蚀变岩浆岩等，岩浆以顺层的方式侵入煤层组中，主要集中在井田西部 18-23 线间。7 2 煤层 2 个点，厚度 0.62、1.70 m；81 煤层 1 个点，厚度 0.60 m；8 煤层 4 个点，厚度 0.382.69 m；10 煤层 2 个点，1 个点厚度 0.75 m，另一个点吞蚀。侵入在煤层中间者，以夹矸形式出现，一般一层。（4）陷落柱袁店一井未发现陷落柱。首采块段三维地震勘探也未发现直径 15 m 以上陷落柱。1.2.4 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。水第 11 页文地质条件大部分简单或中等；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，防治水工程量比较大，此类矿井水文地质条件为复杂类型。临涣矿区位于淮北煤田中南部，属于淮北煤田水文地质分区 I 区（南区）的一部分。东部以南坪断层与宿县矿区相接，西部以丰涡断层与涡阳矿区相邻；北部以宿北断层与濉肖矿区相接，南部以寒武系、奥陶系石灰岩为界。其水文地质条件受四周的大断裂所控制，形成网格状水文地质单元。袁店一井位于临涣矿区南部，童亭背斜西翼中段，受控于孟集断层、五沟杨柳断层、黄殷断层的单斜断块。东南部以五沟杨柳断层与五沟矿相邻；东部至矿权界与张油坊井田相邻；西部以袁店断层与袁店二井为界；北部至32 煤层-950 m 水平投影线和矿权边界与临涣矿相望；南部至五沟杨柳断层及 10 煤层露头线。（1）地表水系袁店一井地势较为平坦，地面标高为 27.2028.446 m，一般 28.00 m 左右。矿井西侧有涡河，水流终年不断，可航行机帆船。南侧有北淝河，经曹市集向东南流去，属季节性河流。东北侧有浍河。涡河、浍河、北淝河均注入淮河，属淮河水系。袁店一井区内没有大的河流，仅有曹青河、殷阳沟、青龙沟、凤凰沟等纵横交错，大小不一的人工沟渠，它们均受大气降水补给，每年 7-9 月份雨季，河水位较高，流量较大，局部漫及地表，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。由于本井田煤层埋藏相对较深，地表水对矿井充水与矿井建设没有影响。（2）含水层及隔水层袁店一井为第三、四系松散层复盖下的全隐蔽矿床。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） 。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下伏基岩古地形控制，大致上有自东向西、自南北向中部逐渐增厚的趋势。松散层厚度 184.8285.6 m，平均为256.3 m。古地形起伏不大。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） ，现自上而下分述之。第一含水层（组）一般自地表垂深 35 m 起，底板埋深 27.0034.30 m 左右，平均 30.50 m，含水砂层总厚 4.2021.40 m，平均 12.70 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 第 12 页m，含螺蚌化石或碎片，近地表 0.50 m 为褐黄色耕植土壤。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。第一隔水层（组）底板埋深 46.8054.60 m，平均 50.10 m。隔水层厚 8.3024.80 m，平均14.70 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。第二含水层（组）底板埋深 72.5596.70 m，平均 84.60 m。含水砂层厚 4.5127.40 m，平均 13.40 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。第二隔水层（组）底板埋深 79.80123.05 m，平均 107.50 m。隔水层厚度 6.6537.70 m，平均 18.20 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。第三含水层（组）底板埋深 156.20197.50 m，平均 174.60 m。含水砂层厚 8.8060.75 m，平均 32.30 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。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。第 13 页第三隔水层（组）底板埋深 201.40262.06 m，平均 248.20 m。隔水层厚约 42.2077.30 m，平均 61.90 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,局部地段在深度190200 m 处为厚层砂。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。第四含水层（组）底板埋深 202.50271.05 m，平均 256.30 m。含水砂层厚度 017.15 m，平均 6.00 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。据 04-98 孔抽水资料，四含静止水位标高+15.696 m，q=0.009351 l/s,k=0.12275 m/d，水化学类型为 HCO3Cl-Na，矿化度 0.679 g/l，全硬度4.71 德国度。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=0.0073240.02143 L/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） 。3)太原组石灰岩岩溶裂隙含水层（段）第 14 页袁店一井共有 62 个钻孔揭露太原组地层，最大揭露厚度 52.06 m（06-26 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 4.1810.83 m，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)本溪组铝质泥岩隔水层（段）袁店一井没有钻孔控制，据相邻五沟矿资料，隔水层厚度 0.8723.83 m平均 10.33 m，岩性以灰白色、紫红色铝质泥岩、粉砂岩为主，含 02 层石灰岩，隔水性较好。5)奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段）区域厚度 500 多米，袁店一井有 04-80、04-82、213、173、04-74、2436 等 6 个钻孔揭露，揭露最大厚度为 13.16 m（04-74 孔） 。岩性为肉红色致密块状性硬隐晶质厚层状白云质灰岩。钻探揭露时 04-74 孔发生漏水现象，漏失量为 12 m3/h。奥灰突水具有水压高，水量大的特征，是矿井开采的重要隐患之一。如1996 年 3 月任楼煤矿 7222 工作面因岩溶陷落柱导水发生特大突水灾害，最大水量达 34570 m3/h，造成矿井被淹，损失巨大。因此提前对奥灰含水层进行水文地质评价，制定防治水计划很有必要。（3）各含水层的补给、径流、排泄及水力联系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，地下水循环交替条件良好，水位随季节变化大，主要排泄途径为蒸发和人工开采。在区域范围内，一含水上部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。一含下部水以层间迳流为主，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）二者均属多层结构的承压含水层（组） ，以区域层间迳流为主，其次在一、二隔薄弱地带，二含接受一含越流补给或越流补给三含，二者的排泄方第 15 页式主要为侧向径流，其次二、三含上部也有相当部分水为人工开采。由于三含之下有分布较稳定、隔水性能较好的三隔存在，使一、二、三含水与四含水及煤系水失去水力联系。3)第四含水层（组）四含属承压含水层，其上有隔水性良好的第三隔水层（组）所阻隔，其地下水与地表水及一、二、三含地下水无水力联系。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（主要在各基岩含水层露头带） 。煤层开采以后四含水将通过浅部裂隙带和采空冒裂带裂隙渗入矿坑，引起四含水位下降。但总体上看，在自然条件下四含地下水水平径流条件差，区域补给微弱，处于滞缓状态。4)二叠系主采煤层间砂岩裂隙含水层（段）二叠系含煤地层一般岩性较致密，砂岩裂隙大多不发育，富水性差，渗透性差，主要为区域层间补给径流、排泄，同时浅部露头带接受新生界四含水缓慢渗入补给。在井巷开拓和煤层开采条件下，二叠系砂岩裂隙水以突水、淋水和涌水的形式向矿坑排泄。区域范围内二叠系砂岩裂隙含水层补给水源缺乏，水平径流微弱，以储存量为主，故区域二叠系砂岩裂隙含水层之水的补给对该井田开采影响不大。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，区域范围内，若出现大的水位差，则径流、排泄、补给明显。据邻近童亭矿 91-观 9 孔长观孔资料，1997 年太灰水位埋深为 140.70 m，与精查期间太灰水位相差139.45 m。这说明在开采条件下太灰水通过露头与煤系含水层之间存在一定的水力联系，太灰水可以部分间接地补给矿坑，以 10 煤层底板涌水的形式向矿坑排泄，成为矿井排水的一部分被排放到地面。目前袁店一井太灰水位埋深为 6.58.81 m，高于相邻童亭矿太灰水位（2005 年 12 月太灰水位埋深170.40 m）160 余米，说明太灰水由南向北面的童亭矿方向迳流。相邻生产矿井水文地质资料表明，由于煤矿的开采奥灰水已部分地补给太灰，然后进入矿坑被排到地面，同时也说明了，奥灰水与太灰水有一定的越流关系。（4）断层的富水性和导水性1)断层的富水性和导水性根据钻探揭露资料，断层破碎宽度 260 m，一般多为泥质充填，岩性较混杂，主要为泥岩、粉砂岩及少量砂岩。挤压和揉皱现象严重，岩芯较破碎，泥岩呈糜棱状，砂岩呈碎块状、角砾状。钻探穿过五沟杨柳等断层时均没有发生漏水现象。五沟杨柳断层据 04-82 孔对五沟杨柳断层破碎带抽水试验，q=0.003013 第 16 页l/s.m，k=0.01139 m/d，水化学类型为 HCO3SO4Na+Mg 型水。对抽水结果进行了长时间的水位恢复，水位恢复十分缓慢，而且最终也没有恢复到抽水前的静止水位高度，说明五沟杨柳断层富水性弱、导水性差。F4 断层06-9 孔对 F4 断层破碎带抽水试验 q=0.007904 l/s.m，K=0.014793 m/d，水化学类型为 HCO3-Na 型。对抽水结果进行了长时间的水位恢复，水位恢复十分缓慢，而且最终也没有恢复到抽水前的静止水位高度，F4 断层富水性弱、导水性差。2)小断层及构造裂隙的导水性和富水性小断层是指落差5 m 的小断层。淮北各生产矿井在生产过程中均发现了很多小断层，有的矿井甚至发现有几百条小断层，袁店一井处于童亭背斜西翼北段，与临涣矿区其它矿井地质构造条件基本相似，受区域构造的影响，构造应力集中小断层较发育。小断层因其数量多，张性好，充填差，是基岩地下水良好的导水通道，相互联结起到汇水网络作用，可造成太灰内部，太灰与奥灰之间，太灰与煤系砂岩之间的水力沟通，是矿井充水的主要控水构造之一。从剖面图上可以看出五沟杨柳断层、F1、F4 、EF35 断层不仅造成 10 煤层与奥灰“对口”接触，甚至造成 8 煤层与奥灰“对口”接触，对这些位置应高度重视。袁店一井 10 煤层与太原组灰岩或奥陶系石灰岩“对口”情况。对于这些落差较大断层的导水性和富水性还应进一步探查研究。生产实践表明，一些较大的断裂带本身虽不含水，导水性也差，但是在其两侧派生的一些次级小断层及裂隙带往往含水丰富，导水性也较强。淮北煤田生产矿井在采掘过程中揭露的大于 2 m 的小断层多数有淋水、滴水或渗水现象，甚至少数断层有滞后突水现象，如刘桥矿、杨庄矿、祁东矿均是在揭露 23.5 m 的小断层发育部位发生了突水。总之，袁店一井多数断层富水性弱，导水性差。但随着矿井采掘深度的不断增加，断层的导水能力可能会有所增强；同时也不排除某些断层或断层的某些部位存在富水性较强，导水性较好的可能性。（5）岩溶发育特征石灰岩岩溶裂隙在浅部发育，深部减弱，同时在水平方向上岩溶裂隙发育程度也具有不均一性。从临海童矿区资料分析，灰岩岩溶裂隙含水层（段）地下水是从童亭背斜轴部和临涣工人村附近接受补给的，从童亭到临涣、海孜地下水的溶蚀能力逐渐下降。袁店一井虽然目前没有发现有岩溶陷落柱存在，但生产过程中仍不能掉以轻心，加强岩溶陷落柱的探查和研究工作，确保矿井安全生产。（6）矿井水文地质类型及复杂程度综上所述，10 煤层顶底板砂岩裂隙含水层（段）是矿井充水的直接充水含水层，一般富水性较弱。10 煤层开采时受灰岩水威胁严重，太灰、奥第 17 页灰岩溶裂隙含水层具有水压高、水量大的特征，防治水工程量较大，是矿井安全生产的重要隐患之一。构造复杂程度中等（类）小断层的构造裂隙较发育。按照煤、泥炭地质勘查规范 （DZ/T0215-2005） 、 矿区水文地质工程地质勘探规范 （GR/12719-91） 、参照矿井水文地质规程 ，该矿应属裂隙含水层充水、顶板进水为主的矿床，水文地质条件属中等偏复杂类型。（7）矿井充水因素分析1）邻近生产矿井邻近生产矿井水文地质简况袁店一井相邻生产矿井有五沟矿、童亭矿、界沟矿和临涣矿，稍远的有任楼矿、海孜矿、杨柳矿，上述煤矿与袁店一井水文地质特征基本相似。煤系地层均被厚二百米左右的新生界松散层所覆盖。新生界松散层四含直接覆盖在煤系地层之上，富水性弱中等，是矿井充水的主要补给水源。二叠系煤系砂岩裂隙含水层富水性较弱，主采煤层顶底板砂岩裂隙水是矿井的直接充水水源。断层的富水性弱，导水性差。地层正常情况下太灰水和奥灰水对矿井不会构成直接充水影响，但若遇导水性断层或岩溶陷落柱时，二者之水有可能突入矿井，给生产带来危害。相邻生产矿井影响矿井涌水量因素及变化规律a.由于新生界松散层第三隔水层隔水性能较好，能有效地隔绝大气降水、地表水与煤系砂岩裂隙水的水力联系，因而大气降水、地表水和矿坑涌水量没有关系。b.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，因煤系砂岩水补给条件差，往往是消耗自身的储存量。二是有四含或太灰水的补给时，其突水量往往开始较大，以后经过治理，水量变小或呈常流水。c.从淮北各矿生产实际情况来看，出水点出水量大小与构造裂隙发育程度有密切关系，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，矿井涌水量随采掘面积的扩大、开采水平的延深、原煤产量的增加而增加；当开采面积达到一定值（多数在一水平的开拓范围内，只占设计开拓范围的 1/31/5 左右）时，矿井涌水量已达到高峰或相对稳定状态，保持在一定的范围值内波动；其后在采区接替、采掘面积增加或开采水平延深时，矿井涌水量也有所增加，但不太明显，呈现出水量与开拓面积、深度之间的非线性关系。d.在地层正常情况下，太原组石灰岩岩溶裂隙水对矿井涌水量没有直接关系，但据童亭矿太灰水位观测资料，目前太灰水位大幅度下降，说明太灰水已经成为 10 煤层砂岩裂隙水的补给水源进入矿井。矿井涌水量随着井下突水的发生同步剧增，矿井涌水量的增加量与井下突水量密切相关。2）矿井充水因素分析第 18 页矿井水文地质边界条件袁店一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，东西分别受固镇长丰断层和丰沛断层控制，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。矿井充水水源袁店一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。袁店一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。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：a.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。b.灰岩水沿断裂带进入矿井。c.采、掘揭露或接近含、导水岩溶陷落柱导致突水。d.沿封闭不良的钻孔沟通其它含水层。（8）矿井涌水量预计1)涌水量预计的依据、范围及方法涌水量预计的依据：安徽省淮北煤田临涣矿区袁店一井勘探（补充）地质报告 。涌水量预计的范围：主要是一水平（基岩风氧化带下限-748 m ）范围。涌水量预计的方法：根据袁店一井水文地质条件和矿井充水因素分析，矿井充水水源主要是主采煤层顶底板砂岩裂隙水，四含水作为主要补给水源、太灰可能会产生突水。因此对这三部分水量分别予以预计，预计方法采用地下水动力学公式法及水文地质比拟法，以便于相互验证涌水量估算结果，选择较合适涌水量。第 19 页2)矿井涌水量估算结果评述估算新生界松散层第四含水层（组）涌水量为 94 m3/h，在留设一定防水煤柱的情况下，只要采空冒裂带不波及四含，其地下水不会直接进入矿井，故此涌水量不计入矿井正常涌水量内，供留设防水煤柱的参考。采用地下水动力学法估算矿井一水平正常涌水量为 359 m3/h；采用水文地质比拟法估算矿井一水平正常涌水量为 392 m3/h，最大涌水量为 584 m3/h。两种方法估算的矿井涌水量结果相差不大。矿井涌水量估算公式和参数选择合理，基本符合该矿水文地质条件反映的规律。采用水文比拟法公式估算的正常涌水量 392 m3/h 和最大涌水量 584 m3/h，作为矿井排水设计的参考依据。估算太灰岩溶裂隙含水层（段）的可能突水量为 585 m3/h，不作为矿井正常涌水量亦不作为最大涌水量，但此水量应计入灾变水量。袁店一井灾变水量 392+585=977 m3/h，此水量较大，应采取有关措施，预防此类突水的发生。参照地下水资源分类分级标准 （GB/15218-94）四含估算涌水量结果应属 D 级，误差大体在 60%以内；一水平估算涌水量结果其精度相当 C级，误差大体在 40%以内，基本能满足矿井排水设计需要；估算太灰可能突水量结果应属 E 级，误差大体在 80%以内。3)矿井排水量确定矿井正常涌水量为 392 m3/h，最大涌水量 584 m3/h，考虑井筒淋水、井下洒水等生产工艺用水，取正常排水量为 432 m3/h，最大排水量为 624 m3/h。由于开采水平加深，井田内大断层较多，考虑太灰突水可能性，矿井灾变排水量按矿井最大涌水量、太灰突水灾变水量及井筒淋水量的总和设计，矿井灾变排水量为 1001 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 煤层（1）含煤地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，水文、工程地质条件复杂。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 9.2 m。1、2、3、4、5、6、7、8、11 等 9 个煤层（组）为不可采煤层，10 煤层为可采煤层，可采煤层厚 3.9 m。（2）煤层10 煤层位于山西组的中部，上距铝质泥岩约 60 m。下距太原组一灰顶界面约 50 m。煤层厚 1.376.95 m，平均厚 3.90 m，属中厚厚煤层，以厚煤层为主。穿过点 92 个，可采点 63 个，可采指数 0.94。煤层原生结构简单，第 20 页少数见煤点具 12 层夹矸，夹矸为泥岩、炭质泥岩。煤层顶、底板以砂岩、泥岩为主，其次为粉砂岩。全区大部可采，发育较好，为较稳定的主要可采煤层。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，对邻近钻孔对比具有重要意义。1.3.2 煤质（1）煤类本井可采煤层以炼焦配煤中的肥煤、1/3 焦煤和焦煤为主，个别点为气煤、气肥煤，少量有岩浆侵入的变为天然焦。（2）煤质本井田可采煤层为二迭纪山西组和上下石盒子组沉积的煤层，区域变质阶段属 阶段的气煤焦煤。由于后期受岩浆的侵入，使各煤层因距岩浆远近不同而出现了不同的变质程度，其变质阶段从V ，甚至阶段的无烟煤 天然焦。各煤层原煤灰分为中灰高灰煤；低硫分 中硫分煤；特低磷低磷分煤；特低氯；一级 二级含砷煤；具中热值 高热值；煤灰为中等高软化温度和中等流动温度灰；不易结渣；含油富油；各煤层属中中高挥发分煤；具强粘结性特强粘结性；具良好的结焦性；各煤层可选性评定为易选极难选煤。（3）煤的用途根据袁店井田的煤种及煤质特征，该矿井生产的原煤可以做为炼焦配煤、动力用煤和化工用煤。产品结构为：洗精煤、中煤、煤泥、矸石四种产品，洗精煤作为冶金炼焦用煤供华东地区的钢铁厂；中煤、煤泥和部分矸石一起作为动力用煤供电厂发电；剩余矸石制砖。1.4 其它开采技术条件（一）煤的瓦斯（1）矿井瓦斯勘探（补充）地质报告在孔深 265.20997.00 m 用解吸法采集瓦斯样品183 个，合格样品有 152 个，占样品总数 83%，不合格样品 31 个，占样品总数 17%。在可采煤层 135 个合格样品中，其中 CH4 含量为 02.00 m3/t 的81 个，2.00 m3/t 的 54 个。（2）瓦斯成分本井可采煤层平均瓦斯成分分带不明显，主要以氮气甲烷带为主，其间夹有氮气 二氧化碳带、甲烷带。（3）瓦斯含量在可采煤层 135 个合格样品中，瓦斯含量10 cm3/g 的有 3 个，分别为第 21 页04-96 孔 8 煤层在 408.00 m 样品分析中，CH4 含量为 12.78 cm3/g；06-8 孔8 煤层在 624.57 m 样品分析中，CH4 含量为 13.61 cm3/g；瓦斯含量在 510 cm3/g 的有 14 个，在 25 cm3/g 的有 37 个。（4）煤与瓦斯突出危险性预测勘探过程中限于技术条件只用解吸法测试瓦斯成分和含量，对瓦斯突出性试验需送到专门测试单位进行。钻孔煤样由于钻进和取样，必失去部分游离瓦斯，所以测试结果往往偏低。而由瓦斯突出性试验单位测得的结果往往与矿井生产中样品测得结果差异较大，所以利用朗格缪尔等温吸附公式，计算煤层吸附瓦斯和游离瓦斯量时，不能准确得出煤层的总体瓦斯含量和准确评价瓦斯突出的危险性。综合指标 D 值，由于缺乏钻孔瓦斯压力测值，也影响准确评价。（5）施工实测瓦斯情况根据现场实测资料显示，10 煤层没有突出危险性预测指标达到或超过突出临界指标，经认定，10 煤层为高瓦斯煤层。综上所述，袁店一井为高瓦斯矿井。（二）煤的自燃各煤层为易自燃不易自燃，不易自燃的点数所占的比例较大。参照淮北地区相似条件矿井实际经验，考虑一定安全系数，矿井设计暂按自燃矿井设计，建议矿井揭煤时按新的标准对煤的自燃倾向性进行鉴定，并测定各煤层自然发火期。（三）煤尘爆炸各煤层煤尘爆炸试验中，火焰长度在 10-400 mm，具有爆炸危险，需通入 1095%岩粉方可抑止其爆炸。据煤矿技术操作规程提供的煤尘爆炸经验公式 K=V100/（ V+Fc） ，计算出本井烟煤部分的煤层煤尘爆炸指数（K 值