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采矿工程毕业设计，优秀通过答辩！！

中国矿业大学 2011 届本科毕业生毕业设计 第 5 页

斜的单斜构造，地层倾斜平缓，倾角 5～15°，并有发育不均的次级宽缓褶曲和断层。

本井田地层走向变化和构造特征，取决于区域构造背景，受潘集、陈桥背斜的控制。 潘集、陈桥背斜均为北西走向，然而它们呈错位排列，轴位错开约 6km。潘集、陈桥背斜 的排列形式，构成了背斜南翼地层走向呈北西～南北～北西的“S”形态。 1.2.3 水文地质特征

岩浆岩呈岩盘状以露头形式出露于井田东部，分布在潘集背斜轴部及其两侧，消失于 二十线，东西长 2300m，南北宽 1200～2000m。岩体上覆松散层，下伏煤系地层，在煤系 中呈岩床和岩脉产出，侵入于 4 煤～20 煤层位，且由东向西侵入层位逐渐增高。钻孔所见 岩体最大厚度为 145.55m。岩性为细晶岩和正长斑岩，绝对年龄 1.1 亿年，属燕山期产物。 煤层受其影响发生变质，局部为天然焦、无烟煤、贫煤，局部煤层被岩体全部吞蚀，亦有

变薄者。岩体主要影响 11-2和 8 煤层，对中下部煤层影响甚微。

1.3 煤层

1.3.1 煤层

（一）含煤性

二叠系除上部石千峰组为非含煤段，其它地层为含煤段，总厚 718m，含煤段的可采煤 层集中分布在煤系下段 350m 内，即可采煤层集中分布在二迭系下部，13-1煤至太原组一灰 之间的层段中，含定名煤层 29 层，总厚约 26.53m，含煤系数为 3.7%。含其中可采煤层 9 层，平均可采总厚 21.22m，占煤层总厚的 77%。其它不可采煤层不稳定，常见尖灭或以炭 质泥岩出现在层位上。共分七个含煤段，以第一、二、四段含煤最富。

煤系中上部第 5、6、7 含煤段有煤层 11 层，总厚 2.2m，内含局部可采煤层。然而， 这些煤层大多质差、层薄、结构复杂，变化大，常尖灭或被炭质泥岩替代，为不稳定煤层， 目前难以利用。

（二）可采煤层

表1-1 可采煤层特征表

煤层

11-2 煤层厚度 (m) 最小~最大 平均 1.44～5.05 3.49 含夹矸 层数 1～2 煤层 结构 较简单 可采范围 全区可采 稳定性 稳定 11-2 煤厚度 0.44～6.05m，平均煤厚 3.49m。一般厚 3～4m，除十七 14 外，全区可采， 煤层厚度变化小，变化规律明显（厚度突变点均为构造煤），煤层结构较简单，局部有 1～ 2 层夹矸，井田东部局部煤层被岩浆岩侵蚀，煤质变化很小，变异系数 24.68%，属稳定煤 层，先期地段稳定程度较其它地段好。顶板砂质泥岩，富含植物化石，底板为泥岩或砂质 泥岩，煤层上下各有 1～2 层薄煤，分别为 11-2、11-3煤，均不可采。煤层下部 30m 处有一 层花斑状砂质泥岩，是对比 11-2 煤层依据之一，对比可靠。是本区主要可采煤层。 1.3.2 煤质、煤类与煤的用途

本井田为中～中低变质的气煤和 1/3 焦煤．各煤层均属中灰分煤，各煤层为特低～低

硫、特低～低磷、中～中高热值，高熔～难熔灰分，富油～高油。是较为理想的炼焦配煤 或动力用煤。

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原煤水分：各煤层原煤空气干燥基水分平均值为 1.62～2.04%，3 煤最小，4-1煤最大。 灰分：各煤层原煤干燥基灰分平均值在 16.53～28.20%之间，7-2煤最高，3 煤层最低，

根据 GB/T 15224.1－2004，各煤层均属中灰煤。

硫分：各煤层原煤全硫平均值在 0.31～0.93%之间，通过与各煤层干燥基高位发热量

折算后的基准发热量干燥基全硫平均值在 0.28～0.88%之间，其中 13-1、11-2、3 煤属特低 硫煤，其余煤层均属低硫煤。

磷：各煤层原煤磷平均含量在 0.004～0.028%之间，除 13-1、3 煤层属低磷分煤外，其 余煤层均属特低磷煤。

11-2煤层煤质特征见表 1-2。

表1－2 主要可采煤层主要煤质指标一览表

煤层

项目 原煤水分 Mad (%) 原煤灰分 Ad(%) 浮煤灰分 Ad(%) 浮煤挥发分V

11-2

最小-最大 平均-点数 最小-最大 平均-点数 最小-最大 平均-点数 最小-最大 平均-点数 最小-最大 平均-点数 最小-最大 平均-点数 结 论 最小-最大 平均-点数 最小-最大

(℃)

0.86-2.86 1.77(33) 14.53-37.34 22.21(33) 2.84-11.75 8.53(32) 8.57-38.37 35.77(32) 20.85-34.83 26.90(25) 20.77-34.43 26.54(21) 高热值煤 0.16-0.68 0.41(27) 0.14-0.64 平均-点数 最小-最大 平均-点数 最小-最大 平均-点数 最小-最大 平均-点数 最小-最大 平均-点数 丁集 顾桥 最小-最大

(%)

daf

原煤发热量bd Q

(MJ/Kg)

Qgrd (MJ/Kg) 原煤全硫 (%) 折算后全硫 (%)

原煤磷(%) 焦油产率 Tarad (%) 浮煤 GRI 胶质层 Y (m/m) 视密度 ST

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平均-点数 0.39(21) 0.003-0.026 0.010(9) 8.33-13.00 10.09(14) 0-86.4 70.4(21) 8.5-16.0 12.0(29) 1.41 1.40 >1400->1500 >1464(11)

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1.4 开采技术条件

1.4.1 矿井涌水

本区含水层(组)由新生界松散层砂层孔隙水、二叠系砂岩裂隙水和石炭系太原组及奥 陶系石灰岩岩溶裂隙水三部分组成。

1、新生界松散层含隔水层(组)

井田内松散层厚 346.75m～563.80m，其厚度变化随古地貌形态由东南向西北增厚。基

本沿古地形向西北倾斜，局部地段稍有起伏，唯东南部十五 13孔处出现一古丘。松散层自 上而下可分为三个含水层(组)、一个隔水层(组)。

2、下第三系砂砾岩含水组

钻探揭露厚度 0～180.75m，底板埋深 414.07～737.85m，主要分布在井田的西北部。 东部有十九 7、十九 9两孔见砂砾岩，厚度小、分布范围有限。砂砾岩以石英岩砾和各级石 英砂岩砾为主，胶结物为泥质及粉砂质，砂砾岩裂隙不发育。据邻区单孔抽水成果， q=0.0196L/s.m，富水性弱，正常情况下对矿坑充水无影响。

3、二叠系砂岩裂隙含水层(组)和隔水层(组)

含水层岩性以中、细砂岩为主，局部为粗砂岩和石英砂岩，分布于可采煤层及泥岩之 间，岩性厚度变化均较大，分布又不稳定。据简易水文地质观测，全泵量漏水均在砂岩内， 区内三次抽水试验，水位标高 9.85～26.68m,q=0.000676～0.0342 l/s.m，k=0.00226～ 0.207m/d，水温 17～26℃，矿化度为 1.091～2.145g/l，全硬度为 3.39～5.22 德国度，

水质类型 HCO3·Cl-Na。

综上所述，煤系的富水性取决于砂岩裂隙的发育程度、开启大小和延展长度，而裂隙 发育的不均一性导致煤系富水性有很大差异。按钻孔单位涌水量，本区煤系富水性弱，从 抽水 Q—S 曲线向“疏干”方向变化，停抽后，水位恢复缓慢，表明是以储存量为主的不 均一裂隙含水层(组)。

4、二叠系底部隔水层(组)

二叠系底部 1 煤层距太原组灰岩距离为 24.02～37.47m, 平均 30.11m,主要由泥岩、粉 砂岩、砂泥岩互层组成，局部夹细砂岩，正常情况下，对太原组灰岩水能起一定隔水作用。

5、太原组灰岩岩溶裂隙含水层 太原组灰岩在本区埋藏较深，背斜轴部一般埋藏在-830m 以下，远离第一水平的先期 开采地段。据区域资料，地层总厚约 100～110m，含灰岩 13 层。除第 3、4、12 等三层灰 岩较厚外，其余均为薄层灰岩。灰岩岩溶裂隙发育不均一，一般在背斜轴部岩溶发育，但 多被方解石充填。简易水文未发现漏水和明显消耗。十九 4 孔抽水资料，水位标高 22.11m， q=0.244L/s.m , k=1.81m/d, 水质类型 Cl-K+Na，矿化度 2.425g/L,水温 31.5℃。富水性 中等。

6、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层

本区无钻孔揭露，综合邻区资料，钻探最大揭露厚度 56.89m，岩性致密呈厚层状，岩 溶裂隙不发育，水位标高 20.56～24.60m，q=0.00369～0.0348L/s.m , k=0.034～0.11m/d， 矿化度 2.30～2.4g/L,全硬度 4.39 德国度,水温 23～29℃。水质类型 Cl-K+Na。从区域性

资料分析，奥陶系灰岩岩溶裂隙在中下部比较发育，因岩溶裂隙发育不均一，各处富水性 有一定差异，潘谢矿区奥灰富水性表现为弱～中等。

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7、岩浆岩含水层

岩浆岩呈岩盘状以露头出露在井田东部，分布在潘集背斜轴部及浅部断层密集区。岩 体上覆松散层下部含水层（组），下伏煤系地层。岩性为细晶岩，钻孔揭露最大厚度 145.55m， 上部风化裂隙发育，沿裂隙面有水锈色。据邻区抽水资料，水位标高 19.952～19.668m， q=0.00476～0.0412L/s.m , k=0.0274～0.0494m/d,矿化度 1.826～2.504g/L, 水质类型 Cl—SO4—Na+K 型水,富水性弱。

8、地下水的补给途径和含水层之间的水力联系

本区地下水运动，因受含水层（组）埋藏条件不同，表现在地下水补给、迳流和排泄 条件有明显差别。

（1）新生界松散层含水层

①上部含水层上段因埋藏浅，浅层地下水运动既有层间水平流动，又有垂直方向交替 比较明显。以大气降水和地表水补给为主，雨季时河流侧向补给，水位随季节变化。排泄 方式主要是人工开采及蒸发，旱季亦可补给河流。下段地下水迳流方式为侧向层间迳流。 补给来源主要是侧向和上段含水层（组）越流补给。排泄方式主要是人工开采和侧向迳流 排泄。

②中部含水层（组）因上部无明显隔水层存在，天然状态下，上、中含水层（组）存 在水力联系；地下水以缓慢的层间迳流为主，储存量受区域调节。

③下含水层（组）之上有厚层粘土隔水层存在，与中含水层（组）无水力联系，其本 身以储存量为主，水平运动缓慢。下含直接覆盖基岩各含水层（组）之上，与基岩含水层

有一定水力联系。

（2）二叠系砂岩裂隙含水层

煤系砂岩分布在煤层和泥质岩石之间，砂岩厚度小，分布不稳定，又有煤层和泥质岩 石相隔，断层带一般含水性弱，导水性差，因此砂岩之间无水力联系。浅部与松散层下部 含水层（组）有一定水力联系。开采浅部煤层时，下部含水层（组）地下水通过基岩风化 带垂直渗入补给矿井。

（3）太原组灰岩岩溶裂隙含水层（组）

太原组第一层灰岩距 1 煤层底板平均间距 30.11m ，天然状态下无水力联系，开采水 平达-826m ，水头压力达 8.3Mpa ，开采条件下远远超过 1 煤层下隔水层（组）岩石的抗

压强度。特别是受断层的影响，1 煤层与灰岩之间隔水层（组）厚度变小或与灰岩对口， 有可能对煤系砂岩进行补给和造成灰岩突水。

9、矿床水文地质类型

本区在留设防水煤柱（一般 80m）条件下，因灰岩水头压力大，可能以底板突水方式 进入矿坑，水文地质条件中等。

10、矿井充水因素分析

本井田与潘集生产各矿的水文地质特征基本相同，矿井充水水源由三部分组成。 ⑴新生界砂层水

本区新生界松散层下部含水层（组）直接覆盖在煤系之上，天然条件下，下含水通过 煤系基岩风化带垂直渗透补给。补给量大小与风化带岩性和渗透性大小有密切关系。

⑵煤系砂岩裂隙水

是矿坑直接充水水源，区内砂岩裂隙发育极为不均，富水性差异较大，抽水试验成果