煤矿开采论文Word下载.docx
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（一）矿井目前生产建设概况
井田面积2.8472km2，批准开采9、11号煤层。
具体现状如下：
1、提升系统
（1）主斜井
净宽3.2m，倾角28°
，半园拱荒料石砌碹，净断面9.1m2，斜长320m，井筒内已装备带宽为800mm的DT75型强力胶带输送机，功率为2×
110kW，敷设高压下井电缆两趟，排水管路两趟，同时还敷设有消防洒水管路、通信、信号电缆等设施，担负矿井煤炭提升任务，兼做矿井进风和安全出口。
（2）副斜井
净宽2.5m，倾角18°
，半园拱荒料石砌碹，现在净断面6.9m2（改造后净断面7.95m2），斜长390m，井筒内铺设轨距为600mm，轨型为30kg/m单轨，已装备JTP－1.2型提升绞车一部，功率为30kW，敷设有通信、信号电缆等设施，担负矿井全部（材料、设备、矸石等）辅助提升任务，兼做矿井回风和安全出口。
2、通风系统
矿井属低瓦斯矿井，通风系统为中央并列式，通风方式为抽出式。
主斜井进风，副斜井回风，在副斜井井口装备FBCZ-4-№13B型轴流风机2台，配用电机功率为55kW。
3、供电系统
4、供水及排水系统
（1）供水水源
矿区生活饮用水取自第四系上更新统冲积孔隙水，该层水在井田分布范围较广，富水性中等，本矿在工业广场附近打了两口水井，出水量300-400m3/d，水质类型为HCO3-Ca.Mg型水，矿化度240mg/L，总硬度185.67mg/L，PH值8.0，现在出水量不能够满足矿井升级改造后的生活用水；
矿井升级改造后设计可凿深井一眼取自奥灰岩溶水以满足矿区用水需要，据地质报告提供本区奥灰水单位涌水量0.21-0.28l/s.m,水质良好，为理想的供水水源。
（2）排水系统
矿井在井底设中央水仓，主水仓容量250m3，副水仓容量150m3，现有3台D25-30×
7型多段离心式水泵，配用电机功率为37KW，660V，2950rpm；
井下正常涌水量200m3/d，雨季最大涌水量为300m3/d，采掘工作面的水由小水泵排至井底水仓，再由主水泵排出地面，排水管沿主斜井敷设到地面储水池。
5、采掘运系统
采煤方法为壁式炮采，现布置一个回采工作面和两个掘进工作面，回采工作面布置长度为160m的两条顺槽，工作面长60m，刀柱间距25m，煤柱留5m，实采20m，一次采全高，全部垮落法管理顶板。
工作面到大巷为刮板输送机及带式输送机运输，大巷为树脂锚杆支护，原煤通过主斜井大倾角带式输送机提升至地面储煤场；
工作面所需材料由副斜井下放至井底车场，经轨道大巷转运至运输顺槽至工作面。
6、井下消防洒水系统
在主斜井井口附近建有一座容量为230m3静压洒水池，井下消防洒水采用一个系统，沿主斜井敷设一趟DN80×
4.0消防洒水管路。
7、通信系统
矿井通信主要从右玉县电信局引3对中继线至本矿程控交换机，矿井内部采用行政与生产调度合一的方式，配COS-DH型数字程控交换机，井下选用KTL-20型本安交接箱，下井通信电缆采用两回MHUYAV50×
2×
0.8型电缆。
8、矿井三大监控系统
矿井装设KJ95型煤矿瓦斯监控系统、DT-KC2000型产量监控系统及KJ153型下井人员监控系统。
9、地面设施
矿井地面工业场地已有行政公共建筑面积6567m2，包括办公楼、招待所、培训中心、职工食堂、职工宿舍、文化娱乐中心等。
矿井机械化升级改造后利用现有的工业场地即可满足要求。
（二）周边小窑状况
井田北为东洼北煤矿，东和南阳坡煤矿毗邻，南与吐儿水煤矿接壤，西部无煤矿。
东洼北煤矿批准开采9、11号煤层，采用一对斜井进行开拓，矿井正常涌水量为330m3/d，最大涌水量为420m3/d，瓦斯绝对涌出量为1.72m3/min，相对涌出量为5.90m3/t；
二氧化碳绝对涌水量为1.88m3/min,相对涌出量为6.49m3/t，属低瓦斯矿井。
南阳坡煤矿批准开采9号、11号煤层，采用一对斜井进行开拓，采煤方法为综采放顶煤，矿井正常涌水量为200m3/d，最大涌水量为500m3/d，瓦斯绝对涌出量为1.49m3/min，相对涌出量为3.6m3/t；
二氧化碳相对涌出量为2.80m3/t，属低瓦斯矿井。
吐儿水煤矿兼并重组后为关闭矿井。
根据矿方提供的调查材料表明，本矿及周边各矿均没有越界开采情况，其中东侧南阳坡煤矿现在其井田东部开采，西部为实体煤，北侧东洼北煤矿和南侧吐儿水煤矿分别于1990年和1988年建矿，现开采范围均距本井田边界有一定距离，且开采时各矿均留设足够的矿界保护煤柱，没有发现相互连通现象，目前未构成对本矿生产的不利影响。
但本矿在今后开采中还须经常调查邻矿开采情况和采空区积水情况，以防巷道相互贯通引发各类事故。
第二节井田地质特征
一、地层
本井田位于大同煤田西南边缘，属于黄土掩盖区。
根据以往地质勘探资料结合井筒所揭露的实际地层情况，井田内赋存地层由老到新为：
奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。
现分述如下：
1、奥陶系中统马家沟组（O2m）
为煤系地层基底，主要为灰、灰黄色厚层状石灰岩及白云质灰岩，夹有少量泥灰岩，岩石致密、坚硬，裂隙及小溶洞发育，裂隙多被方解石脉充填，含动物化石。
本区揭露厚度380m。
2、石炭系（C）
①、中统本溪组（C2b）
主要由深灰－灰黑色泥岩、砂质泥岩，灰、灰白色砂岩及1－2层石灰岩组成。
底部为浅灰－灰白色铝土质泥岩和棕红色铁质泥岩。
本组地层厚度18.00－26.64m，平均厚度22.10m，与下伏奥陶系地层为平行不整合接触。
②、上统太原组（C3t）
为本井田主要含煤地层，主要由灰白、浅灰色砂岩，深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩及煤层组成，富含植物化石，局部有风化现象。
底部K2砂岩层位稳定，为太原组与本溪组的分界标志。
本组厚85.00－120.00m，平均100.76m，与下伏本溪组呈整合接触。
3、二叠系（P）
①、下统山西组（P1s）
由灰黄色、浅灰色、灰白色砂岩，浅灰色、灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩及煤层组成，下部含植物化石。
底部K3砂岩层位稳定，为山西组与太原组的分界标志。
本组厚59.00－75.00m，平均68.22m，与下伏太原组呈整合接触。
②、下统下石盒子组（P1x）
岩性以深灰色泥岩、砂质泥岩夹粉砂岩为主，底部为灰色中细粒砂岩（K4）。
井田残留厚度32.00m左右。
4、第四系（Q）
第四系在井田内极为发育，全区被其所覆盖，厚12.29－61.00m，平均29.91m。
①、中上更新统（Q2＋3）
浅红色、土黄色亚砂土、亚粘土为主，夹有钙质结核。
厚4.00－47.10m，平均19.73m，与下伏地层为角度不整合接触。
②、全新统（Q4）
为现代河流沉积物，由亚沙土、砂、卵石组成，分布于元子井田西部大沙沟河床及两侧的平缓地带。
厚0.00－20.00m，一般5.00m，与下伏地层为角度不整合接触。
二、含煤地层
井田含煤地层为大同煤田的下煤系，即石炭－二叠系煤岩系，其主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。
现叙述如下：
1、太原组（C3t）
主要由灰、灰白色砂岩、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、高岭质泥岩和煤层组成。
该组为本区主要含煤地层，含4、7、9、10、11、12号煤层，其中9、11号煤层为主要可采煤层，赋存稳定，其余各煤层为局部可采或零星赋存煤层。
本区由于煤层埋藏浅，4、9号煤层有不同程度的风氧化。
本组最底部发育一层灰白色或灰黄色中、粗砂岩，定为标志层K2，作为与下伏本溪组的分界标志。
该组含有丰富的植物化石，沉积韵律较为清楚，属山前平原的曲状河到泥炭沼泽的沉积类型，为过渡相含煤建造。
本组厚85.00－120.00m，平均100.76m，与下伏地层整合接触。
2、山西组（P1s）
由一套灰、深灰、灰白色碎屑岩、粉砂岩、砂质泥岩和煤层组成。
本组含煤2层，其中：
山西组中部的2号煤层分布有零星可采点，3号煤层以不稳定煤线赋存。
最底部发育一层灰白色碎屑岩（K3），赋存稳定，作为与太原组的分界标志。
本组属古陆边缘的山前冲积平原型，以内陆河床相、河漫滩相为主，为陆相含煤建造。
本组厚59.00－75.00m，平均68.22m，与下伏地层整合接触。
如上所述，本井田可采煤层均赋存于石炭系上统太原组，其中局部可采煤层为4号煤层，井田内均被风氧化。
9、11号煤层为全区可采煤层，分布广泛，厚度大且稳定，是井田主要可采煤层，其它煤层为不可采煤层。
太原组地层与山西组相比，具有颜色深，粒度细，泥岩发育等特点。
在其形成过程中具有良好的聚煤环境，聚煤作用相当发育，属海陆交互相沉积。
这一时期，地壳上升处于海退阶段，中间过程作小的海侵、海退振荡。
本区地层厚度、岩性、岩相、物性、沉积特征等沿其走向和倾向都无明显的变化规律。
三、井田内煤系地层的主要地质构造
井田位于大同煤田南部石炭二叠系煤田的西北边缘，属大同煤田向斜构造的西部，在地质构造上它既服从于大同煤田总体构造规律特征，又有其特殊性，在地层走向、倾向、断裂、褶皱的分布形态等，皆与燕山期北东和北北东向构造有关，受大同向斜控制和影响，北东向构造在井田内占主导地位，与大同煤田整体及东部地区相比，地层倾角相对较为平缓。
根据钻孔和井下揭露，本井田内发育一组宽缓的背向斜构造，轴向呈北东向，两翼不对称，背斜东翼、向斜西翼较平缓，地层倾角为1－2°
。
背斜西翼，向斜东翼，即井田东、西边界附近稍陡，地层倾角为3－4°
另据钻孔和井下巷道揭露，井田内发育2条正断层，现分述如下：
1、F1断层
位于井田西部，正断层，走向N65°
W，倾向NE，倾角70°
，落差8m，此断层由井下巷道揭露，推测延伸长度400m。
2、F2断层
位于井田中西部，正断层，走向N15°
E，倾向SE，倾角70°
，落差6m，由井下巷道揭露，井田内推测延伸长度约150m。
综上所述，本井田地质构造属简单类型。
四、井田的水文地质及矿井涌水量概况
（一）水文地质
1、含水层
①、奥陶系岩溶裂隙含水层
奥陶系主要为岩溶裂隙含水层，据邻区资料，多数钻孔在钻进至石灰岩时漏水，富水性较强，据吐儿水井田抽水试验结果，单位涌水量为0.21－0.28L/s.m，渗透系数1.08－1.278m/d，水位标高1201.10m，裂隙发育，且多被方解石充填，本含水层富水性及导水性均较好，水量较大，水质也好，为HCO3－－SO42――-Ca2＋－Mg2＋型水。
根据区域资料推测本井田奥灰岩溶水水位标高在1204m左右。
②、太原组砂岩裂隙含水层
太原组是本区主要含煤地层，9号煤层上部砂岩及K2砂岩是本组主要含水层段，含水层厚10－20m，9号煤层上部砂岩呈半风化状，岩石较为破碎，裂隙发育。
本矿在开采9号煤层时，砂岩裂隙水经过冒落带或断层直接进入矿井，矿井涌水量在300m3/d左右，由于矿井排水，太原组地下水位已大幅度下降，在影响半径范围，地下水位已降至9号煤层中。
据东洼北煤矿3号水文孔抽水试验，静止水位深149.52m，单位涌水量0.0285－0.04L/s.m，渗透系数0.0856－0.1001m/d，富水性弱。
水质类型：
HCO3－Ca.Mg型水，矿化度340mg/L，总硬度238.42mg/L，PH值7.07。
③、山西组砂岩裂隙含水层
山西组地层埋藏浅，近地表岩石均已风化，属风化裂隙水，该含水层与上部冲积层水局部沟通，富水性较好。
有时第四系上更新统砂层与山西组地层直接接触，水力联系密切。
在矿坑排水疏干范围内，山西组含水层基本已无水。
东洼北煤矿3号孔山西组抽水试验时，静止水位深85.20m，基本已到孔底，成干孔状态。
④、第四系孔隙含水层
第四系孔隙含水层在本区分布范围较广，含水层为第四系上更新统砂、砂砾石层，厚4.85－10.00m，颗粒粗，以粗砂、砾砂为主，局部富水性较好。
东洼北煤矿在区内打的两口浅层水井，出水量300－400m3/d，富水性中等。
水质类型为HCO3－Ca.Mg型，矿化度215mg/L，总硬度185.87mg/L，PH值8.30。
2、隔水层
本区隔水层有石炭系中统本溪组地层和上更新统粘土层。
本溪组岩性主要为灰色砂质泥岩、泥岩，灰白色铝质泥岩组成，加少量中－细砂岩，局部为灰岩，厚18.00－26.64m，平均22.10m。
本组地层普遍发育，连续性强，是煤系下伏良好的隔水层。
上更新统粘土在本区分布比较广，厚度一般在4－10m，是煤系地层上覆良好的隔水层。
3、矿井水文地质类型
玉龙煤业有限公司主要可采煤层为9、11号煤层，其直接充水含水层山西组、太原组砂岩裂隙含水层富水性并不强，但由于其上覆第四系孔隙水富水性较强，而且局部地段与山西组风化壳直接接触，水力联系密切。
本区多数钻孔山西组、太原组地层已风化，第四系孔隙水通过风化壳直接补给煤系地层。
虽然煤系地层大部分地段有上更新统粘土阻隔，但由于9号煤层与上覆粘土的间距仅为100m左右，矿井在今后的开采过程中，采空区面积增大，顶板冒落势必波及到地表，第四系孔隙水通过裂隙带向井下泄流，矿井涌水量将会大大增加。
井田奥陶系石灰岩岩溶裂隙水含水性较强，岩溶水水位标高1204m左右，而11号煤层底板标高均在1204m以上，不会受到岩溶水的危害。
综上所述，本井田水文地质类型为二类一型，为裂隙、孔隙充水水文地质简单矿井。
（二）矿井涌水量及预算
该矿开采9号煤层时，正常涌水量为200m3/d，雨季最大涌水量为300m3/d。
现采用富水系数比拟法对本次设计为60万t/a时的涌水量预算如下：
预算公式：
Q=K·
P＝
·
P
该矿正常涌水量为200m3/d，最大涌水量为300m3/d，矿井生产能力为15万t/a，日产量为455t/d，富水系数K正常＝
＝0.44m3/t，K最大＝
＝0.66m3/t。
当矿井生产能力扩大为60万t/a时，日产煤为1818t/d，日涌水量为：
Q正常＝0.44×
1818＝800m3/d=33m3/h
Q最大＝0.66×
1818＝1200m3/d=50m3/h
以上涌水量为理论预算值，根据该矿井下情况，当遇到断层和陷落柱时，初期涌水量均较大，然后逐渐减少，故推测当今后开采中遇到隐伏断层和陷落柱时，矿井涌水量将会有较大增加，应注意防范。
第三节煤层的埋藏特征
一、煤层
1、含煤性
井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组，地层厚度为85.00－120.00m，平均厚度100.76m，共含煤6层，为4、7、9、10、11、12号煤层，煤层总厚度平均为17.10m，含煤系数为17％，其中9、11号煤层为稳定可采煤层，4号煤层为不稳定局部可采煤层，其余为不可采煤层。
井田可采煤层情况详见表1-3-1。
表1-3-1可采煤层特征
煤层
编号
煤层号度（m）
最小-最大
平均
煤层间距（m）
结构
（夹矸数）
稳定性
可采性
顶板岩性
底板岩性
倾角
（°
）
视密度
（t/m3）
4
0.00-1.79
1.51
26.54-55.45
45.46
简单
（0-2）
不稳定
局部
可采
泥岩
砂质泥岩
9
7.72-13.26
9.21
简单～复杂
（0-4）
稳定
全区
砂岩
1～4
1.43
7.35-24.73
16.11
11
3.68-7.18
5.59
较简单
（1-3）
1.50
2、可采煤层
现将井田内可采煤层自上而下分述如下：
（1）4号煤层
位于太原组顶部，煤层厚度0－1.79m，平均0.51m，属不稳定局部可采煤层，可采地段为井田东北部S308号孔附近，由于埋藏浅，该煤层在井田内均被风化。
该煤层结构简单，含0－2层薄层泥岩夹矸。
煤层顶底板均为泥岩、砂质泥岩。
（2）9号煤层
位于太原组地层中部，厚度一般为7.72－13.26m，平均厚约9.21m，属稳定可采煤层。
煤层结构中等，含0－4层夹矸。
井田内S308号钻孔揭露该煤层全部风氧化，TE8、TE9、TE12号钻孔揭露该煤层上部风氧化。
煤层顶板为砂质泥岩、砂岩，底板为泥岩、中细砂岩。
（3）11号煤层
位于太原组地层中下部，厚度一般在3.68－7.18m，平均厚约5.59m，煤层结构中等，含有1－3层夹石，井田内全区赋存，属稳定可采煤层。
煤层顶板为泥岩，底板为泥岩、细砂岩。
3、煤层对比
石炭系太原组为本井田主要含煤地层，该含煤地层中含有稳定的9、11号煤层，煤层厚度大且层位稳定，加之有稳定的标志层（K1、K2、K3）作参照，故煤层对比较为容易。
本次煤层对比采用标志层对比法，以及煤层厚度、煤层间距、结构、测井曲线形态及沉积特征等因素进行了综合对比，对比可靠，层位清楚。
二、煤层围岩性质
（一）顶底板条件
1、9号煤层
直接顶板：
为灰色泥岩或中细砂岩，厚约2.0m，块状、较坚硬，不易跨落。
老顶：
为灰白色粗粒砂岩，厚约30m，成分以石英、长石为主，含黑色矿物，钙质胶结，坚硬，难垮落。
直接底板：
为黑色泥岩、炭质泥岩，厚约4.59m，细腻，具滑感，较坚硬，局部为细砂岩。
2、11号煤层
岩性以泥岩为主，多为薄层状结构，断口平坦状、参差状，含植物化石碎片，质软、性脆，厚2.50m左右。
分布于井田的北部、西部和东南部，岩性以中粗砂岩为主，局部为细砂岩，厚层状，钙质、泥质胶结，半坚硬，厚约11.00m。
岩性以泥岩为主，厚5.00m左右，薄层状，有时为中细砂岩、钙质胶结，坚硬。
相邻东洼北煤矿补充勘探时曾采取9、11号煤层顶底板样进行了力学性质试验，试验结果见表1-3-2。
煤层顶底板岩石物理力学成果表
表1-3-2
孔号
煤层号
顶底板类型
岩性
真密度
（kg/m3）
含水率
（％）
孔隙率
抗压
强度
（MPa）
抗拉
抗剪
内摩
擦角
凝聚力
软化系数
3
9－1
顶板
2609
2497
1.13
4.29
7.90
0.46
4.03
9－2
底板
粉砂岩
2630
2550
0.94
3.04
17.10
1.55
4.80
33°
48′
6.16
0.71
（二）井田工程地质条件复杂程度评价
井田位于大同盆地西缘，洪涛山以北，属山前丘陵区，区内地势平坦，井田西南部有元子河斜穿而过，区内地层有第四系上更新统、二叠系山西组、石炭系太原组、本溪组及奥陶系，构造简单。
本区第四系中上更新统地层厚度12－61m，上部为马兰期黄土，下部为河流相物质，有3－4层砂层，厚度不等，最厚处厚约20m，岩性为砾砂、粗砂，薄的地方位于古河道边缘，单层厚度0.70m。
砂层未胶结、疏松、含水，形成了流砂层，井巷在施工过程中顶部易产生塌陷，边帮变形，给井筒的施工带来困难。
井田煤层埋藏较浅，煤层顶板岩石多呈风化状，风化裂隙比较发育，顶板岩体质量差，多属不稳定顶板，在掘进过程中容易产生冒落、塌方、掉块等不良工程地质问题。
煤系地层砂岩裂隙水与上部松散层孔隙水水力联系密切，煤层大面积开采后，在局部地段可能会产生顶板突水及流砂溃入井下等不良水文地质及工程地质问题，对矿井安全影响严重。
综上所述，本区工程地质条件较为复杂，属工程地质条件中等类型。
三、煤的性质及品种
（一）煤的物理性质和煤岩特征
各煤层以弱玻璃光泽为主，断口差参状，块状构造，韧性较大，镜煤内生裂隙发育并充填方解石
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