神火集團(tuán)薛湖煤礦二七采區(qū)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

神火集團(tuán)薛湖煤礦二七采區(qū)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)神火集團(tuán)薛湖煤礦二七采區(qū)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目目 錄錄 前言前言.1 目目 錄錄.3 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征.6 1.1 礦區(qū)概述.6 1.2 井田地質(zhì)特征.8 1.3 煤層特征.16 2 采區(qū)邊界和儲(chǔ)量采區(qū)邊界和儲(chǔ)量.24 2.1 采區(qū)邊界.24 2.2 可采煤層.24 2.3 采區(qū)尺寸.24 2.4 采區(qū)儲(chǔ)量.25 3 采區(qū)方案設(shè)計(jì)采區(qū)方案設(shè)計(jì).31 3.1 礦井工作制度.31 3.2 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限.31 3.3 工作面劃分.31 4 采區(qū)巷道布置采區(qū)巷道布置.33 4.1 煤層的地質(zhì)特征 .33 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 2 4.2 帶區(qū)巷道布置.34 4.3 帶區(qū)車(chē)場(chǎng)選型設(shè)計(jì) .43 5 采煤方法采煤方法 .46 5.1 采煤方法選擇.46 5.2 采煤工藝方式.46 5.3 回采巷道布置.60 6 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng).63 6.1 概述.63 6.2 帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇 .64 7 采區(qū)通風(fēng)采區(qū)通風(fēng) .69 7.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 .69 7.2 風(fēng)量計(jì)算.75 7.3 選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 .78 8 安全災(zāi)害的預(yù)防措施安全災(zāi)害的預(yù)防措施.83 8.1 預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施 .83 8.2 預(yù)防井下火災(zāi)的措施 .83 8.3 防水措施.84 9 設(shè)計(jì)采區(qū)基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)采區(qū)基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) .85 致致 謝謝.87 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 3 前前 言言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是據(jù)在河南省神火集團(tuán)薛湖煤礦進(jìn)行的畢業(yè)實(shí)習(xí)中所收 集的礦井生產(chǎn)圖紙和資料，對(duì)礦井進(jìn)行的一個(gè)采區(qū)的設(shè)計(jì)。 采礦工程畢業(yè)設(shè)計(jì)是采礦工程專(zhuān)業(yè)全部教學(xué)進(jìn)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。 作為對(duì)學(xué)生在學(xué)校的最后一次綜合性的知識(shí)技能考查，它主要是考查學(xué)生 這三年來(lái)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)及其專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握情況，使學(xué)生學(xué)會(huì)自我思考、自 行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合起來(lái)應(yīng)用。這 樣達(dá)到了對(duì)理論知識(shí)“溫故而知新“的作用，同時(shí)也學(xué)到了一些實(shí)際生產(chǎn) 過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)。 設(shè)計(jì)的過(guò)程就是一個(gè)不斷認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)的過(guò)程。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，認(rèn) 真貫徹礦產(chǎn)資源法、煤炭法煤炭工業(yè)技術(shù)政策、煤炭安全規(guī)程 、煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范以及國(guó)家其它發(fā)展煤炭工業(yè)的方針政策，積 極采用切實(shí)可行高產(chǎn)高效的先進(jìn)技術(shù)與工藝，力爭(zhēng)自己的設(shè)計(jì)成果達(dá)到較 高水平。 本設(shè)計(jì)以實(shí)踐教學(xué)大綱及指導(dǎo)書(shū)為依據(jù)，嚴(yán)格按照安全規(guī)程 的要求，采用工程技術(shù)語(yǔ)言，對(duì)礦井的開(kāi)拓、準(zhǔn)備、運(yùn)輸、提升、排水、 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 4 通風(fēng)等各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。由于時(shí)間關(guān)系和設(shè)計(jì)者水平有限，設(shè)計(jì) 中失誤之處在所難免，敬請(qǐng)審閱老師給予批評(píng)指正！ 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 5 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1.1 礦區(qū)概述 1.1.1 交通位置交通位置 薛湖礦井位于河南省永城市北部，屬永城市管轄。地理坐標(biāo)為東徑 11617301162830，北緯 340530341000。 井田中心南距永城市 23，西至商丘市 75km，東至江蘇徐州市 80km，至安徽淮北市 40km，分別與京九、隴海、津浦三條鐵路干線(xiàn)有公路 相連，北至隴海鐵路碭山站 38km，永城礦區(qū)自用鐵路與京九、隴海鐵路相 連。連、霍高速公路從本區(qū)北緣通過(guò)，碭山永城公路從井田東部通過(guò)， 井田內(nèi)鄉(xiāng)間公路縱橫成網(wǎng)，交通便利，如圖 1.1。 隴海鐵路位于礦區(qū)北部，青（龍山）阜（陽(yáng)）鐵路從礦區(qū)南部通過(guò)， 西部有京九鐵路，由青阜線(xiàn)青町車(chē)站接軌的礦區(qū)鐵路專(zhuān)用線(xiàn)已建成投入運(yùn) 營(yíng)，并在陳四樓礦為薛湖礦井留有接軌位置。 1.1.2 地形、地貌地形、地貌 本區(qū)位于淮河沖積平原北部，地勢(shì)平坦開(kāi)闊，總體為西北高，南東低。 最高海拔標(biāo)高+40.2m，最低+32.3m，一般+36+38m。 1.1.3 河流及水體河流及水體 本區(qū)屬淮河水系，地表水體不發(fā)育，主要河流為王引河，流經(jīng)勘探區(qū) 東北部邊界附近，最大流量為 46.6m3/s，最高水位標(biāo)高為+39.70m。其余均 為季節(jié)性河流，雨季水位上漲，流量增大，旱季水量減少，甚至干涸無(wú)水。 1.1.4 氣象地震氣象地震 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 6 本區(qū)屬半干旱半濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候，年平均降水量 877.4mm，年最大降 水量 1518.6mm，年最小降水量為 556.2mm，降水多集中于 7、8、9 三個(gè)月。 多年平均蒸發(fā)量為 1811.12mm，蒸發(fā)量大于降水量。每年七、八月最熱， 一、二月最冷，最高氣溫為+ 41.5，最低氣溫為-23.4，年平均氣溫 +14.4。夏季多東南風(fēng)，冬季多北、西北風(fēng)，多年平均風(fēng)速 3.4m/s，最大 風(fēng)速 20m/s。冰凍期為每年 11 月初至翌年 3 月底，最大凍土深度為 0.21m。 永城市屬郯城廬江地震帶影響范圍，地震烈度小于 6。據(jù)有關(guān)記載， 公元 925 年以來(lái)，永城市東部安徽省境內(nèi)肖縣、宿縣一帶曾發(fā)生 38 次強(qiáng)烈 地震。1668 年山東郯城曾發(fā)生 8.3 級(jí)地震，永城市受到地震影響。 根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001），本區(qū)位于地震烈 度度區(qū)。 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 7 圖 1.1 薛湖礦井交通位置圖 1.1.5 礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況 永夏礦區(qū)地處黃淮平原北部。礦區(qū)工業(yè)以煤炭、電力、冶金、建筑材 料為主，農(nóng)業(yè)以種植小麥、玉米、大豆等為主，經(jīng)濟(jì)作物主要有花生、棉 花、芝麻等。 礦井建設(shè)所需鋼材、木材從外地采購(gòu)，經(jīng)鐵路和公路直接運(yùn)至工業(yè)場(chǎng) 地，磚、瓦、沙、石及水泥均可就地供應(yīng)。 本區(qū)地處黃淮沖積平原的北部，土地肥沃，人口稠密，在礦區(qū)范圍內(nèi) 分布有薛湖鄉(xiāng)、聶四樓、候寺村、洪寨村、洪路口、洪后樓等 40 多個(gè)大大 小小的村莊，征地和拆遷工作對(duì)礦井生產(chǎn)會(huì)有一定的影響。 神火集團(tuán)公司已建成的礦區(qū)中心居住區(qū)及機(jī)修、器材供應(yīng)等輔助設(shè)施， 可為礦井建設(shè)和生產(chǎn)提供生活服務(wù)及生產(chǎn)服務(wù)。 1.1.6 水源及電源水源及電源 區(qū)內(nèi)第三、四系松散孔隙承壓水含水層，砂層厚度大，分布穩(wěn)定，富 水性較好，水質(zhì)符合飲用標(biāo)準(zhǔn)，可作為礦井供水水源。另外，井下排水經(jīng) 處理后也可作為礦井供水水源。永城市水利局對(duì)礦井生產(chǎn)、生活用水、取 水已給予批復(fù)。 本礦井供電電源雙回路均來(lái)自距離礦井約 41km 已建成屬神火集團(tuán)管 理的神火中心 220kV 變電站。 1.2 井田地質(zhì)特征 1.2.1 基本特征基本特征 本區(qū)位于區(qū)域構(gòu)造永城復(fù)背斜北部仰起端、次一級(jí)構(gòu)造聶奶廟背斜的 北翼，總體構(gòu)造形態(tài)呈一走向北西西的單斜構(gòu)造，由于受東西向構(gòu)造和北 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 8 北東向構(gòu)造的控制和影響，而使其構(gòu)造形態(tài)局部復(fù)雜化。本區(qū)地層產(chǎn)狀在 西部為近南北向北西西向，向西傾斜；中部走向北西至 87 勘探線(xiàn)轉(zhuǎn)為近 東西向，向北傾斜，傾角在淺部為 25左右，深部一般為 510，沿走向 及傾向均有小型起伏；62 勘探線(xiàn)以東，受北北東向?yàn)春鄬訋в绊?，地?走向基本上為北 50東，并發(fā)育北北東向的背、向斜構(gòu)造，其北端走向轉(zhuǎn)為 東西，向北傾斜。 本區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要發(fā)育北東向和近東西向兩組斷層，均為高 角度正斷層，中部發(fā)育北東向和近東西向斷層；西部以近東西向?yàn)橹鳌?本區(qū)發(fā)育的主要褶曲有 5 個(gè)，即北西向的聶奶廟背斜、薛湖向斜，近 南北向的侯寺向斜和北北東向的張營(yíng)背斜、徐營(yíng)背斜。 本區(qū)局部發(fā)育巖漿巖，主要分布在井田東部 66 勘探線(xiàn)以東及西部 87 勘探線(xiàn)以西，巖漿巖侵入范圍各煤層中不同，二2煤巖漿巖侵入范圍較大， 可采煤層被吞蝕或部分吞蝕，殘留部分也往往大部變質(zhì)成不可采的天然焦。 1.2.2 地層地層 永夏煤田屬華北地層區(qū)魯西分區(qū)徐州小區(qū)，新生界松散沉積物覆蓋全 區(qū)，為一掩蓋型煤田。依據(jù)鉆孔揭露，本井田發(fā)育地層自下而上分別為： 中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2m)、中、上石炭統(tǒng)本溪組(Cb)、太原組(C3t)、下二迭統(tǒng) 山西組(P1sh)與下石盒子組(P1x)、上二迭統(tǒng)上石盒子組(P2S)、石千峰組(P2sh)及 新近系(N)、第四系(Q)。見(jiàn)圖 1.2 1.奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m） 主要為淺灰、灰色隱晶質(zhì)細(xì)晶質(zhì)中厚厚層狀石灰?guī)r，上部含黃鐵 礦，巖溶裂隙較發(fā)育，本區(qū)僅有少數(shù)鉆孔揭露，揭露最大厚度 38.86m。 2.石炭系（C） （1）石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b） 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 9 本組上部由灰深灰色砂質(zhì)泥巖及泥巖組成，偶夾二層薄層泥灰?guī)r； 下部為灰灰白色鋁土質(zhì)泥巖或鋁土巖，含菱鐵質(zhì)鮞粒，具滑感；底部有 紫花色鋁土泥巖，含較多的鐵質(zhì)鮞粒和結(jié)核。本組地層厚 1623m，平均 厚 19m，與下伏馬家溝組呈平行不整合接觸。 （2）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t） 由薄中厚層狀石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖組成，含薄煤 34 層， 據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔揭露,未見(jiàn)到可采煤厚點(diǎn)。全組共含石灰?guī)r 911 層，單層一般 厚 35m，厚者可達(dá) 14m。本組地層厚 135142m，平均 139m。與下伏本 溪組呈整合接觸。 3.二疊系（P） （1）二疊系下統(tǒng)山西組（P1sh） 該組為本區(qū)主要含煤地層，即二煤段。自二 1 1 煤底板砂巖至下石盒子 組底鮞狀鋁土質(zhì)泥巖（K4）底，由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、砂巖組成。 含煤 34 層，分布于中下部，其中二2煤是本區(qū)主要可采煤層。本組地層 厚 68109m，平均 92m，與下伏太原組呈整合接觸。 （2）二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x) 自 K4鮞狀鋁土質(zhì)泥巖底至 K7中粒砂巖底，為本區(qū)主要含煤地層之一。 由泥巖、鋁土泥巖、砂巖、粉砂巖與煤層組成。本組地層平均厚 404m，與 下伏山西組呈整合接觸。據(jù)煤、巖層組合特征可分為三、四、五三個(gè)煤段。 （3）二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s） 自 K7中粒砂巖底至“平頂山砂巖”底，主要由灰綠色、灰色、紫花色泥 巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖、煤線(xiàn)組成，地層厚約 350m，與下伏下石盒子組呈整 合接觸。據(jù)煤、巖層組合特征分為六、七兩個(gè)煤段。 （4）二疊系上統(tǒng)石千峰組（P2sh） 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 10 本區(qū)石千峰組地層揭露極少，地層厚度不詳。區(qū)內(nèi)僅發(fā)育石千峰組第 一段地層，以灰灰白色，厚層狀，中粗粒石英砂巖為主，夾有灰綠色細(xì) 砂巖及粉砂巖。該段地層厚 107121m，平均 114m，與下伏上石盒子組地 層呈整合接觸。 4.新生界（KZ） （1）新近系（N） 新近系下部（N1）：屬河湖相沉積，厚度 180250m，與下伏各地層呈 角度不整合接觸，可分為上下二段。下段（N1 1）：以土黃、棕黃、灰綠 色粘土、亞粘土為主。底部普遍發(fā)育一層灰白色，俗稱(chēng)“鈣質(zhì)層”的亞粘土， 含 14 層粉砂、細(xì)砂，厚度變化幅度為 030m，呈透鏡體狀。該段地層 厚 35127m，平均 90m，埋藏深度 280300m。上段（N2 1）：由淺黃、 棕黃色中細(xì)砂、 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 11 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 12 界 系 統(tǒng) 組 新 生 界 (KZ) (N) 下 二 統(tǒng) (P1) 二 疊 系 (P) 古 生 界 (PZ) (C) (C2) (C3) K4 K2 石 系 炭 石 上 統(tǒng) 中 統(tǒng) K3 二3 0.29 0.600.00 巖 石 名 稱(chēng) 及 巖 性 簡(jiǎn) 述 149.178.7845.20124.0874.92106.4330.0060.00 疊 為細(xì)中砂，黃色或黃褐色，質(zhì)純，松散，分選性好，并含有礫石。層間夾 有雜色粘土，亞粘土及少量砂土，局部可見(jiàn)薄層鈣質(zhì)砂巖，灰白色，堅(jiān)硬。 上部為雜色粘土，亞粘土和粉細(xì)砂、中砂交替出現(xiàn)。粘性土和砂層在不同 段均有分布，厚度變化較大。粘性土質(zhì)較純，粘塑性好、細(xì)膩、光滑半堅(jiān)硬、 由灰色、灰色砂巖，砂質(zhì)泥巖，紫斑泥巖組成。上部主要為中、粗粒砂巖 上部主要為深灰色、灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖，次為細(xì)粒砂巖。中部含煤 由淺灰色白云質(zhì)灰?guī)r，夾灰深灰色石灰?guī)r，豹皮狀灰?guī)r組成。井田 較穩(wěn)定。三5煤局部可采，三2 1、三6、三7煤為不可采煤層。三2煤與三4煤 上段：為砂巖，砂質(zhì)泥巖及泥巖組成。下段：夾一中厚層狀鋁質(zhì)泥巖，中上 鏡鑒定名為生物碎削灰?guī)r（肉眼能辨認(rèn)者主要為海百合莖、珊瑚、腕足類(lèi)等 本組產(chǎn)豐富的動(dòng)物化石，主要為蜓科，有孔蟲(chóng)、腕足類(lèi)及少量珊瑚，另外 內(nèi)僅有部分鉆孔穿見(jiàn)其頂部巖層，其中6605孔穿見(jiàn)45.20m. 具紫紅色斑塊，底部含赤鐵礦團(tuán)塊或條帶(即山西式鐵礦層位)。 性較差，巖石致密。堅(jiān)硬。未見(jiàn)動(dòng)植物化石。 灰綠色細(xì)粒砂巖。粉沙巖及砂質(zhì)泥巖、紫斑泥巖顯著減少。富含植物化石。 鋁質(zhì)泥巖，局部夾砂巖或砂質(zhì)泥巖，呈灰淺灰綠色,常見(jiàn)有紫紅色斑塊。鮞 為褐色、黃褐色、灰綠色亞粘土及亞砂土交替出現(xiàn)層間偶見(jiàn)少量粉砂和中 粒砂巖，間夾薄層細(xì)粒砂巖，砂巖中石英含量占90以上，硅質(zhì)膠結(jié)，分選 底部為薄層棕褐色或棕黃色砂或砂礫。 頂部為耕植土，中上部為粉砂，多為黃色、黃褐色，松散，含泥質(zhì)。部分 塑性交好，有錳染現(xiàn)象，含有鈣質(zhì)結(jié)合、直徑23厘米 上部多為黃色、灰褐色細(xì)中砂和少量粉砂。松散、含泥質(zhì)，分選性較差。 更 統(tǒng) 新 全 新 統(tǒng) 新 上 (Q1-3) 30.00 90.00 150.00 地 層 單 位 地層 厚度 分層 厚度 綜合柱狀 (1:500) 最小最大 平均 煤層名稱(chēng)標(biāo)志層名稱(chēng) (Q4) 60.00 第 四 (Q) 系 260.00 110.0088.73 348.73 系 三 第 上 統(tǒng) 上 二 疊 統(tǒng) (P2) 組 峰 千 (P2sh) 25.00 K9 上 373.73 497.81 下 石 盒 子 組 572.73 山 組 西 組 原 太 馬 (O) (O2) 統(tǒng)系 奧 中 陶下 828.33 837.11 882.31 679.16 四3 K5 1.0525.03 7.92 0.64 1.38 1.42 0.79 3.0422.63 9.50 二2 2.23 3.850.50 三1 三2 2 三3 三5 三6 二1 2 二1 1 0.64 0.35 2.00 22.00 8.78 K1 0.854.98 1.95 14.10 10.59 6.20 本層為K9標(biāo)志層，井田內(nèi)僅有一個(gè)鉆孔穿見(jiàn)，且揭露不全。為淺灰色中粗 紫斑泥巖十分發(fā)育，以紫紅色為主。不含或偶含植物化石碎片。下部為灰 本段主要特征是薄中厚層狀石英砂巖明顯增多，并且顆粒較粗。 七層，自下而上編號(hào)為三1三7煤層，其中三1、三2 2、三4煤工業(yè)煤層，層位 底部K4標(biāo)志層，層位穩(wěn)定，但厚度變化較大，以鮞狀鋁質(zhì)泥巖為主，次為 由泥巖，砂質(zhì)泥巖，砂巖及煤層組成，含煤四層(二煤組)，其中二 2煤 層層位穩(wěn)定，為區(qū)內(nèi)主要可采煤層，二1 1煤層偶而可采。 K3標(biāo)志層(L11)該層灰?guī)r厚度不大、但區(qū)內(nèi)穩(wěn)定，以含豐富的生物碎削為特 砂巖多發(fā)育在L4、L5、L10灰?guī)r的上、下部，以細(xì)粒砂巖為主，一般為長(zhǎng)石 砂巖，膠結(jié)物均為粘土質(zhì)和鈣質(zhì)。本組地層普遍含黃鐵礦結(jié)核，并含34 層薄層菱鐵礦，但層位不穩(wěn)定。 本組為K1標(biāo)志層，為灰淺灰綠色鋁質(zhì)泥巖，局部夾一層灰?guī)r、中下部 (P2S) 石 盒 子 組 (P1X) (P1S) (C3t) 組 溪 本 (C2b) 家 溝 組 (O2m) (N2) (N1) 統(tǒng) 新 中 25 地段含有砂礫。 下部為黃褐色為主的雜色粘土、亞粘土和少量亞砂土、土質(zhì)一般細(xì)膩，粘 底部為褐黃色粉細(xì)紗、質(zhì)純松散，局部含泥質(zhì)。 砂質(zhì)間夾有雜色粘土、亞粘土，含鈣質(zhì)結(jié)核。 中部為粘土、亞粘土與細(xì)中砂交替出現(xiàn)。粘性土多為雜色，土質(zhì)細(xì)膩、質(zhì) 教純，有錳染現(xiàn)象，含鈣質(zhì)結(jié)核，直徑13厘米。砂性土松散，分選性差。 砂。粘性土質(zhì)純，細(xì)膩、光滑、堅(jiān)硬、呈塊狀，斷口具臘脂光澤，粘塑性強(qiáng) 含鈣質(zhì)、鋁質(zhì)、有錳染現(xiàn)象，可見(jiàn)少量錳豆，其下部分地段，可見(jiàn)少量灰綠 色粘土，含較多鈣質(zhì)結(jié)核和鋁質(zhì)，較堅(jiān)硬有錳染現(xiàn)象。底部多為粉細(xì)紗層。 地段厚薄變化較大。 中下部多為褐色，灰綠色粘土和少量亞粘土，局部見(jiàn)少量碎石。次生碳鹽 灰綠色粘土、亞粘土和少量亞粘土，局部見(jiàn)少量碎石。次生碳酸鹽在不同地 含鋁質(zhì)、鈣質(zhì)和鈣質(zhì)結(jié)核，底部多為亞粘土，局部為砂層呈柱狀，有溶蝕現(xiàn) 象，溶洞被泥質(zhì)半充填。井田北部粘性土，含石膏晶體與基巖接觸處有小礫 石，直徑在0.30.7厘米、呈次棱角狀或次園狀與下伏地層呈不整合接觸。 本段相當(dāng)于豫西之平頂山砂巖段。與下伏地層呈整合接觸。 四1K5標(biāo)志層層位穩(wěn)定，井田內(nèi)呈東薄西厚。淺灰色，細(xì)中粒砂巖，局部 為粉砂巖，以石英為主，次為長(zhǎng)石。膠結(jié)物以硅質(zhì)為主，次為粘土質(zhì)、鈣 質(zhì)，含菱鐵礦。具斜層理，層面含炭質(zhì)。含泥質(zhì)包裹體。分選中等，磨圓度 中等，呈次菱狀，次圓狀。與下伏地層呈整合接觸。 1.19 0.00 2.42 0.00 2.66 0.00 2.03 0.10 間夾一層中細(xì)粒砂巖，厚度不穩(wěn)定，可作為區(qū)分二者的輔助標(biāo)志。本組中 上部砂巖較為發(fā)育，層數(shù)較多，但均不穩(wěn)定，一般為中細(xì)粒砂巖交錯(cuò)層理 發(fā)育,碎硝成分以石英為主,長(zhǎng)石.菱鐵礦次之,重礦物主要有錯(cuò)石.磷灰石、電 氣石、榍石等。另外還有少量海綠石、鮞綠泥石等礦物。 狀鋁質(zhì)泥巖以含粗大鮞粒、球粒為特征，其成份為菱鐵質(zhì)、粘土礦物含量 80以上，經(jīng)X衍射鑒定粘土礦物主要是高嶺石，次為石英，蒙脫石、水云 本段含豐富的植物化石、主要有楔羊齒、櫛羊齒、帶羊齒及根座化石等。 與下伏地層呈整合接觸。 本組以二2煤為界可分成上、下兩段。 部為23層含鋁質(zhì)泥巖，有時(shí)含薄層菱鐵礦，中下部發(fā)育有厚層中粗粒長(zhǎng) 石、石英砂巖，以巖榍含量高為特征，成分復(fù)雜，膠結(jié)物為泥巖，松散、俗 稱(chēng)“豆腐渣”沙巖（相當(dāng)于豫西的香炭砂巖層位），亦可作為輔助標(biāo)志層。 下段：主要由灰色泥巖、黑色泥巖夾黑色砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖及薄煤層 二3煤位于本段中部。該段下部為黑色泥巖。 （二1、二2煤）組成。二1煤層層位較穩(wěn)定。二2煤層不穩(wěn)定、局部位炭質(zhì)泥巖 所代替。本段沙巖發(fā)育、中上部幾乎全由一厚層中細(xì)粒條帶裝沙巖組成（與 豫西大占砂巖層位相當(dāng)）多為泥質(zhì)膠結(jié)，成份以石英為主，含泥質(zhì)包體，由 泥質(zhì)條帶組成的緩波狀層理、脈狀層理十分發(fā)育層面含炭質(zhì)及白云母片，統(tǒng) 稱(chēng)條帶狀砂巖。該砂巖區(qū)內(nèi)穩(wěn)定，容易辨認(rèn)，可作為輔助標(biāo)志層。此砂巖以 下至K3灰?guī)r為一厚層黑色泥巖，含黃鐵礦晶粒和菱鐵礦薄層，局部見(jiàn)有動(dòng)物 化石碎片。 本段含豐富的植物化石、主要有楔羊齒、櫛羊齒、帶羊齒、齒葉及科達(dá)等。 與下伏地層呈整合接觸。 碎片），是區(qū)內(nèi)良好的標(biāo)志層之一。 本組一般含石灰?guī)r11層，自上而下編號(hào)為L(zhǎng) 1L11。其中厚度穩(wěn)定的有三 層（L2、L8、L11),較穩(wěn)定的有四層（L3、L6、L7、L9）不穩(wěn)定的有四層（L1、 L4、L5、L10),且L4、L5常有分叉尖滅合并現(xiàn)象。 L8灰?guī)r，為本組上部的厚層灰?guī)r，其厚度僅次于L2灰?guī)r，且區(qū)內(nèi)穩(wěn)定，可 作區(qū)內(nèi)的輔助標(biāo)志層。本組含煤（57層），均不可采，一般以灰?guī)r作為頂 板。 有少量植物化石。與下伏地層為整合接觸。 L2灰?guī)r為K2標(biāo)志層。是本組下部的厚度灰?guī)r，區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，厚度穩(wěn)定。 以含較多的燧石結(jié)核和蜓科化石為其主要特征，是區(qū)內(nèi)良好的標(biāo)志層之一。 本組化石僅在個(gè)別鉆孔見(jiàn)有保存不完好的始史斯塔夫蜓、伏芝加爾小澤蜓 有孔蟲(chóng)等。與下伏地層呈假整合接觸。 母等。 (m) (m) 厚度(m) 及 ) ) 厚度(m) 及 最小最大 平均) ) 0.45 1.19 0.00 0.70 0.04 0.70 0.00 圖 1.2 地質(zhì)綜合柱狀圖 亞砂土和灰黃、灰綠色亞粘土、粘土組成，含鈣質(zhì)和鋁土質(zhì)。砂層松散,單 層厚度大,粒度粗,泥質(zhì)含量少,砂層 510 層，厚度 60100m。該段地層厚 110160m，平均 135m。埋藏深度 165300m。 新近系上部（N2）：屬河湖相沉積，厚度 4573m，平均厚 60m。 主要由土黃、灰黃、棕黃、亞粘土、粘土夾砂層透鏡體組成，富含大小不 一的礫石與姜結(jié)石。本段地層以高可塑性粘土為主，砂層一般 24 層，厚 度 625m，埋藏深度 100165m。 （2）第四系（Q） 更新統(tǒng)（Q13）：屬?zèng)_洪積相沉積，厚度 4678m，平均厚 65m， 與下伏新近系地層呈整合接觸。以土黃、黃褐、淺黃色亞粘土為主，夾亞 砂土及粉砂、細(xì)砂透鏡體。含砂層 37 層，厚度 1235m，亞粘土中姜結(jié) 石富集。埋藏深度 35100m。 全新統(tǒng)（Q4）：屬?zèng)_積相沉積，厚度一般為 2030m，平均厚 25m。由灰黃、土黃色亞砂土夾灰黃、褐黃色亞粘土、粘土組成,含小礫石 及姜結(jié)石,薄層粉、細(xì)砂層呈透鏡體狀,亞粘土中夾 12 層灰褐色含腐植質(zhì) 的“黑土”，含大量田螺、蝸?；?。 1.2.3 水文地質(zhì)水文地質(zhì) 薛湖井田位于永城復(fù)背斜西翼北段，處在區(qū)域徑流區(qū)帶。F112正斷層 落差 90m，切割聶奶廟背斜軸部，使區(qū)外東部背斜軸部相對(duì)富水區(qū)的奧陶 系地層與區(qū)內(nèi)煤系地層對(duì)接，應(yīng)為勘探區(qū)的供水邊界；西部為太原組灰?guī)r 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 13 深埋區(qū)，灰?guī)r頂面埋深在 1000m 以下，巖溶發(fā)育程度隨深度減弱，地下水 徑流遲緩，但考慮到灰?guī)r頂面 1000m 深度距離首采區(qū)較遠(yuǎn)，可視為無(wú)限邊 界；北部亦為太原組灰?guī)r深埋區(qū)，灰?guī)r頂面埋深在 1000m 以下，相對(duì)較封 閉，可作為相對(duì)隔水邊界。南部為聶奶廟背斜軸部的灰?guī)r隱伏露頭區(qū)，但 新生界隔水層的覆蓋，客觀上削弱了上部灰?guī)r含水層的富水程度，因此為 無(wú)限邊界。 井田內(nèi)無(wú)常年流水河流，王引河在勘探區(qū)東北邊界穿過(guò)，1956 年實(shí)測(cè) 最大流量 46.6m3/s，最高水位標(biāo)高 39.70m，平時(shí)水量較小。位于勘探區(qū)中、 西部的白河、韓溝兩條暫時(shí)性水流，自北向南注入沱河，旱季經(jīng)常干枯無(wú) 水。地表水體距離煤層垂直距離一般大于 400500m，并且有巨厚新生界 阻隔，因此地表水對(duì)煤層開(kāi)采無(wú)影響。 區(qū)內(nèi)含水層自上而下劃分為：新生界含水層（組）；基巖風(fēng)化帶含水 層；二疊系下石盒子組、山西組砂巖含水層；石炭系太原組上段灰?guī)r含水 層；石炭系太原組下段灰?guī)r含水層；奧陶系灰?guī)r含水層。共計(jì)六個(gè)含水層， 描述如下： （1）新生界含水層（組） 新生界松散巖類(lèi)含水層西部厚，東部薄，厚度 110.67m445.10m，平 均值 358.08m。主要砂層含水層埋藏深度分別為第四系全新統(tǒng) 035m 和新 近系含水層 150300m。 全新統(tǒng)含水層屬潛水，孔隙水儲(chǔ)存較為穩(wěn)定，補(bǔ)給迅速。含水層埋藏 深度一般 2535m，地下水位較淺，一般 34m，單位涌水量 q1.582.55 l/sm，滲透系數(shù) k6.3611.88m/d，富水性強(qiáng)。動(dòng)態(tài)受季節(jié) 影響變化明顯，水位年變化幅度 2.222.67m，水質(zhì)良好，直接受大氣降水 的補(bǔ)給，地下水循環(huán)交替條件好，動(dòng)態(tài)變化幅度大。 新近系含水層屬深層承壓水。由中細(xì)砂層、粉砂、亞砂土組成，含深 層孔隙承壓水，砂層厚度大，一般 60100m，賦存穩(wěn)定，地下水徑流方向 自西北流向東南，水位標(biāo)高 34.5735.57m，單位涌水量 0.1291.31 l/sm，滲透系數(shù) 1.702.07m/d，該含水層因第四系更新統(tǒng)和新近系上部隔 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 14 水層的阻隔，正常情況下，淺層水和大氣降水難于垂直下滲補(bǔ)給，據(jù)鄰區(qū) 資料，地下水動(dòng)態(tài)變化不大，年變幅度較小，不易受污染，礦化度 1.1291.390g/l，總硬度 98.32118.02，氯化物含量 203g/l，水化學(xué)類(lèi)型 為 HCO3ClSO4Na 型，PH 值 8.08.2。 （2）基巖風(fēng)化帶含水層 區(qū)內(nèi) 117 個(gè)鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，漏水孔 18 個(gè)，占總數(shù)的 15.4%。8016 孔山西組二2煤層頂板風(fēng)化帶抽水，單位涌水量 0.000388 l/sm，滲透系數(shù) 0.00182m/d，富水性較弱，水位標(biāo)高 29.90m。 （3）下石盒子組、山西組二2煤頂、底板砂巖裂隙承壓含水組 由中粒、細(xì)粒砂巖組成，厚度 915m，砂巖致密，裂隙不發(fā)育，單位 涌水量為 0.000007580.00195 l/sm，滲透系數(shù) k0.00007430.0121m/d，屬弱富水含水層。 二2煤底板有一層中細(xì)粒砂巖，厚度一般 8m 左右，沒(méi)有進(jìn)行抽水試驗(yàn)， 區(qū)域上該層也具有一定富水條件，其富水程度較弱。 （4）太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水組 由 56 層灰?guī)r組成，厚度 17.5525.85m，平均 22.13m，太原組頂部 L12（K3）灰?guī)r呈薄層狀，平均厚度 1.30m，全區(qū)揭露該層鉆孔 97 個(gè)，其 中漏水孔 1 個(gè)。L8灰?guī)r厚度較大，賦存穩(wěn)定，一般厚度 10m。灰?guī)r致密 完整，巖溶裂隙不發(fā)育，單位涌水量 0.000004660.000865 l/sm，滲透 系數(shù) k0.00004410.00580m/d，水位標(biāo)高詳查期間 33.1036.38m、 勘探期間-1.15-10.87m。抽水后水位恢復(fù)時(shí)間很長(zhǎng)，難于達(dá)到抽前靜止 水位，顯示該層富水性弱，滲透性能差，徑流遲緩，地下水以靜儲(chǔ)量為主。 考慮到巖溶裂隙發(fā)育的不均一性，靠近淺部和斷層附近，含水層的富水性 會(huì)有所增強(qiáng)。 （5）太原組下段灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水組 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 15 由五層灰?guī)r組成，厚度 14.98m，其中 L2灰?guī)r沉積厚度大，賦存穩(wěn)定， 灰?guī)r埋深一般在-500m 以下，裂隙被充填，巖溶裂隙不發(fā)育，滲透性能差， 8705 孔抽水時(shí) q0.000984L/sm，K0.000960m/d，屬弱富水含水層。 （6）奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水含水層 揭露最大厚度 38.86 m，富水程度不詳，區(qū)域資料顯示，該層單位涌 水量為 0.008433.152 l/sm，但本區(qū)奧陶系埋藏較深 ,巖溶裂隙發(fā)育程度 相對(duì)較低。 1.3 煤層特征 1.3.1 煤層煤層 本區(qū)煤層賦存于石炭二疊系含煤巖系，含煤巖系分四組七個(gè)煤段， 含煤地層總厚度 993.0m，共含煤 13 層，煤層總厚度 7.27m，含煤系數(shù) 0.73%。下二迭統(tǒng)山西組和下石盒子組含主要可采煤層二2煤。煤層特征見(jiàn) 表 1.1。 1.3.2 煤層頂、底板煤層頂、底板 二2煤直接頂板以砂質(zhì)泥巖粉砂巖為主，細(xì)粒、中粒砂巖頂板次之，厚 度一般 510m。老頂為細(xì)粒、中粒砂巖，厚度 2.3519.7m。直接底板主 要為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，厚度 0.7632.73m，一般 1.1812.71m，巖石致 密，偽頂為 0.4m 的砂質(zhì)頁(yè)巖，基本頂為 26m 的砂巖，分布連續(xù)穩(wěn)定。 頂、底板抗壓強(qiáng)度細(xì)粒砂巖以上的一般 46.8130.2 MPa，砂質(zhì)泥巖、 粉砂巖 15.8757.3 MPa、泥巖 12.446.27 MPa；頂?shù)装蹇估瓘?qiáng)度細(xì)粒砂巖 以上的一般 1.15.77 MPa、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖 0.504.8 MPa、泥巖 0.572.1 MPa?？梢?jiàn)砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)粒砂巖的強(qiáng)度指標(biāo)較高，泥巖 強(qiáng)度偏低。 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 16 井田內(nèi)大部分區(qū)段二2煤頂板巖石力學(xué)強(qiáng)度較高，完整性較好，屬易于 管理的頂、底板。在斷層發(fā)育處，巖石原生結(jié)構(gòu)遭到破壞，裂隙較發(fā)育， 強(qiáng)度降低容易造成冒頂及片幫，需在采掘生產(chǎn)中加以注意。 1.3.3 煤質(zhì)煤質(zhì) 1.煤的物理性質(zhì) 本區(qū)二2煤層為黑灰黑色，少量鋼灰色，似金屬光澤，均一狀條帶 狀結(jié)構(gòu)，性脆，具貝殼狀及參差狀斷口，層狀構(gòu)造，裂隙較發(fā)育，大都有 松散易碎的碎裂煤及粉粒煤。二2煤層不同煤類(lèi) WY、PM、TR 的視密度分 別為 1.45t/m3、144 t/m3、1.66 t/m3； 亮型煤，該煤的頂部普遍發(fā)育一層 0.50.7m 左右的光亮型、質(zhì)地堅(jiān)硬 的塊狀煤，中部和下部多為粉粒煤。 顯微煤巖特征：鏡下鑒定，本區(qū)各煤層的有機(jī)組分均以鏡質(zhì)組為主， 半鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組次之。 表 1.1 煤層特征表 煤層 厚度 （m） 煤層結(jié)構(gòu)頂?shù)装逄卣?煤 組 煤 層 最小- 最大 平均 夾 矸 層 數(shù) 夾 矸 厚度(m) 頂板底板 穩(wěn) 定 性 傾角 （度） 備 注 二 煤 組 二 2 0-4.77 2.6 10.02-0.52 砂質(zhì) 泥巖 或砂 巖 砂質(zhì) 泥巖 和粉 砂巖 較 穩(wěn) 定 5-15 全 區(qū) 基 本 可 采 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 17 3.煤的化學(xué)性質(zhì) （1）水分（Mad） 可采煤層原煤平均分析基水分為：二2煤貧煤 0.511.77%,平均 1.01%；無(wú)煙煤 0.564.02%，平均 1.54%。天然焦 0.433.23%，平均 1.39%。 （2）灰分（Ad） 可采煤層原煤平均干燥基灰分為：二2煤貧煤 9.7929.21%，平均 16.91%；無(wú)煙煤 9.2817.42%，平均 14.39%，屬低中灰煤。天然焦 15.7236.67%，平均 24.61%。 原煤經(jīng) 1.4 或 1.5 比重液洗選后，各煤層浮煤灰分可下降 10%左右，二 2煤下降 79%。二2煤一般 5060%。 （3）全硫（St.d） 可采煤層全硫平均含量一般均小于 1.0%，多在 0.40.6%之間。二2煤 貧煤 0.281.14%，平均 0.36%；無(wú)煙煤 0.280.67%，平均 0.49%，屬特低 硫煤。天然焦 0.322.28%，平均 1.02%。 （4）揮發(fā)分（Vdaf） 原煤揮發(fā)分其變化與煤中礦物質(zhì)含量變化密切相關(guān)。二2煤無(wú)煙煤浮煤 揮發(fā)分平均 8.51%，貧煤 11.63%。天然焦浮煤揮發(fā)分平均 8.5%。 4.煤中的有害元素 （1）磷：各煤層的磷含量在 0.01%以下，屬特低磷煤層。 （2）砷：砷的含量很低，一般為 24 mg/kg，為一級(jí)含砷煤。 （3）氯：氯的含量很低，0.008%以下。 （4）氟：二2煤一般為 3040 mg/kg。 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 18 （5）鉻：二 2煤一般為 1320 mg/kg。 （6）汞：汞的含量 0.20.4 mg/kg。 （7）硒：硒的含量一般為 12 mg/kg，極個(gè)別點(diǎn)在 35 mg/kg。 （8）鉛：二2煤一般為 1015 mg/kg。 5.煤的工藝性能 （1）元素分析 各煤層原煤干燥無(wú)灰基碳的含量 89.4393.52%，含量較穩(wěn)定，氮的含 量為 1.01.4%，氧、硫之和含量 23%。 （2）發(fā)熱量（Qnet.v.d） 二2貧煤原煤發(fā)熱量 27.5429.68MJ/Kg，平均 28.47 MJ/Kg；無(wú)煙煤原 煤發(fā)熱量 28.7629.43MJ/Kg，平均 29.10MJ/Kg。天然焦原煤發(fā)熱量一般為 18.1426.34MJ/Kg，平均 22.70MJ/Kg。 （3）簡(jiǎn)易可選性 二2煤煤層分別進(jìn)行不同級(jí)別的簡(jiǎn)易篩分及浮沉試驗(yàn)，篩分結(jié)果二2煤 具有一定的塊煤率。 原浮沉試驗(yàn)，采用中煤含量法，用 1.5 比重級(jí)，進(jìn)行簡(jiǎn)易篩分及浮沉試 驗(yàn)，二2煤可選性評(píng)價(jià)結(jié)果，屬中等可選極難選煤 （4）其它工藝性能 熱穩(wěn)定性：二2煤貧煤、無(wú)煙煤其熱穩(wěn)定性屬于中等較高熱穩(wěn)定性煤， 達(dá)到固定床煤氣發(fā)生爐用煤和化工用煤指標(biāo)。灰成分、灰熔融性：各煤層 煤灰中以 SiO2和 Al2O3為主，兩者含量占 7080%，其次是 CaO，一般含量 47%；Fe2O3含量 57%；MgO 的含量在 2.0%左右，；SO3的變化范圍在 2.04.0%；KaO 和 Na2O 的含量在 0.51.0%左右。煤和天然焦的灰熔融性 （ST）均大于 1350，屬難熔灰分。 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 19 可磨性：用哈特葛羅夫法測(cè)定，可磨性系數(shù)測(cè)定結(jié)果，二2煤屬易磨煤。 結(jié)渣性：二2煤結(jié)渣性試驗(yàn)，結(jié)渣性屬中等弱結(jié)渣煤。 6.煤類(lèi) 采用中國(guó)煤炭分類(lèi)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB575186對(duì)二2煤進(jìn)行分類(lèi)，二2煤 主要以貧煤為主，有少量無(wú)煙煤和天然焦。 煤類(lèi)分布：二2煤以薛湖紅寨紅前樓一線(xiàn)，北為貧煤，南為無(wú)煙煤， 而位于東、西的大洪莊、后陸灣、徐營(yíng)、張路口為天然焦。 。 7.煤的工業(yè)利用途徑 本區(qū)二2煤以半亮型煤為主，碎塊狀居多，為低中灰、特低硫、特低磷、 中高發(fā)熱量、熱穩(wěn)定性良好、難熔灰分的貧煤 貧煤可作氣化、動(dòng)力和民用煤；無(wú)煙煤除可作動(dòng)力和民用外，塊煤可 作化工原料，經(jīng)過(guò)一定加工，粉狀煤可供高爐噴吹燃料，而少量的貧瘦煤 經(jīng)洗選后其精煤可作配焦用煤。 8.煤層風(fēng)化帶深度 根據(jù)煤的物理化學(xué)性質(zhì)的改變，區(qū)內(nèi)煤層的風(fēng)化帶深度為自基巖往下垂深 約20m左右。 1.3.4 瓦斯瓦斯 據(jù)本區(qū)二2煤層瓦斯成分分析，煤層底板-600m 以淺地帶，沼氣成分最 高占 70%，一般小于 20%，個(gè)別點(diǎn)氮?dú)膺_(dá) 60%，二氧化碳 20%，甲烷含量 在 5ml/g 以下，屬瓦斯風(fēng)化帶；-600m 以深地帶沼氣成分占 8095%之間， 甲烷含量在 5 ml/g 以上。 瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)瓦斯含量一般在 1.764.46ml/g 之間；進(jìn)入沼氣帶，沼 氣含量則有所增加，煤層底板-600-800m 瓦斯含量 6.1517.59 ml/g；800m 以深最高達(dá) 19 ml/g（714 孔，孔深 813.2m）。瓦斯逸散初速 河南理工大高等職業(yè)學(xué)院 20 度（P）、煤的堅(jiān)固性系數(shù)（f），鉆孔儲(chǔ)層壓力測(cè)試（P）等的測(cè)定結(jié)果 見(jiàn)表 1.2。 1.3.5 煤塵煤塵 區(qū)內(nèi)各煤層多數(shù)為粉粒狀煤，開(kāi)采時(shí)易產(chǎn)生大量的煤塵，鉆孔煤樣煤 塵爆炸性試驗(yàn)，二2煤煤塵爆炸指數(shù)均大于 10%，可采煤層煤塵有爆炸性。 煤塵爆炸性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1.3。 1.3.6 煤的自燃煤的自燃 本區(qū)煤樣測(cè)試結(jié)果，還原樣著火點(diǎn)與氧化樣著火點(diǎn)（T0）均小于 25， 各煤層均應(yīng)屬不易自燃煤層。 著火點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1.4。 表 1.2 各可采煤層 P、p、f 測(cè)定結(jié)果表 等溫吸附 煤 層 孔號(hào) 深度 （m） 瓦斯含量 （ml/gr） pfP a 值b 值 孔隙 率 （%） 71-4813.2019.7110.390.240.923