神火集團薛湖煤礦二七采區(qū)設計畢業(yè)設計.doc

神火集團薛湖煤礦二七采區(qū)設計畢業(yè)設計神火集團薛湖煤礦二七采區(qū)設計畢業(yè)設計 目目 錄錄 前言前言.1 目目 錄錄.3 1 礦區(qū)概述及井田地質特征礦區(qū)概述及井田地質特征.6 1.1 礦區(qū)概述.6 1.2 井田地質特征.8 1.3 煤層特征.16 2 采區(qū)邊界和儲量采區(qū)邊界和儲量.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)儲量.25 3 采區(qū)方案設計采區(qū)方案設計.31 3.1 礦井工作制度.31 3.2 礦井設計生產能力及服務年限.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 煤層的地質特征 .33 河南理工大高等職業(yè)學院 2 4.2 帶區(qū)巷道布置.34 4.3 帶區(qū)車場選型設計 .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)生產系統(tǒng)采區(qū)生產系統(tǒng).63 6.1 概述.63 6.2 帶區(qū)運輸設備選擇 .64 7 采區(qū)通風采區(qū)通風 .69 7.1 礦井通風系統(tǒng)選擇 .69 7.2 風量計算.75 7.3 選擇礦井通風設備 .78 8 安全災害的預防措施安全災害的預防措施.83 8.1 預防瓦斯和煤塵爆炸的措施 .83 8.2 預防井下火災的措施 .83 8.3 防水措施.84 9 設計采區(qū)基本技術經濟指標設計采區(qū)基本技術經濟指標 .85 致致 謝謝.87 河南理工大高等職業(yè)學院 3 前前 言言 本次畢業(yè)設計是據在河南省神火集團薛湖煤礦進行的畢業(yè)實習中所收 集的礦井生產圖紙和資料，對礦井進行的一個采區(qū)的設計。 采礦工程畢業(yè)設計是采礦工程專業(yè)全部教學進程中的最后一個環(huán)節(jié)。 作為對學生在學校的最后一次綜合性的知識技能考查，它主要是考查學生 這三年來對基礎知識及其專業(yè)知識的掌握情況，使學生學會自我思考、自 行設計。在設計過程中，把所學的理論知識與實踐經驗綜合起來應用。這 樣達到了對理論知識“溫故而知新“的作用，同時也學到了一些實際生產 過程中的經驗。 設計的過程就是一個不斷認識和學習的過程。在本次設計過程中，認 真貫徹礦產資源法、煤炭法煤炭工業(yè)技術政策、煤炭安全規(guī)程 、煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范以及國家其它發(fā)展煤炭工業(yè)的方針政策，積 極采用切實可行高產高效的先進技術與工藝，力爭自己的設計成果達到較 高水平。 本設計以實踐教學大綱及指導書為依據，嚴格按照安全規(guī)程 的要求，采用工程技術語言，對礦井的開拓、準備、運輸、提升、排水、 河南理工大高等職業(yè)學院 4 通風等各個生產系統(tǒng)進行了設計。由于時間關系和設計者水平有限，設計 中失誤之處在所難免，敬請審閱老師給予批評指正！ 河南理工大高等職業(yè)學院 5 1 礦區(qū)概述及井田地質特征礦區(qū)概述及井田地質特征 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，碭山永城公路從井田東部通過， 井田內鄉(xiāng)間公路縱橫成網，交通便利，如圖 1.1。 隴海鐵路位于礦區(qū)北部，青（龍山）阜（陽）鐵路從礦區(qū)南部通過， 西部有京九鐵路，由青阜線青町車站接軌的礦區(qū)鐵路專用線已建成投入運 營，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，地勢平坦開闊，總體為西北高，南東低。 最高海拔標高+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，流經勘探區(qū) 東北部邊界附近，最大流量為 46.6m3/s，最高水位標高為+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，甚至干涸無水。 1.1.4 氣象地震氣象地震 河南理工大高等職業(yè)學院 6 本區(qū)屬半干旱半濕潤季風型氣候，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，冬季多北、西北風，多年平均風速 3.4m/s，最大 風速 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。據有關記載， 公元 925 年以來，永城市東部安徽省境內肖縣、宿縣一帶曾發(fā)生 38 次強烈 地震。1668 年山東郯城曾發(fā)生 8.3 級地震，永城市受到地震影響。 根據中國地震動參數(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)學院 7 圖 1.1 薛湖礦井交通位置圖 1.1.5 礦區(qū)經濟概況礦區(qū)經濟概況 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，農業(yè)以種植小麥、玉米、大豆等為主，經濟作物主要有花生、棉 花、芝麻等。 礦井建設所需鋼材、木材從外地采購，經鐵路和公路直接運至工業(yè)場 地，磚、瓦、沙、石及水泥均可就地供應。 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 分布有薛湖鄉(xiāng)、聶四樓、候寺村、洪寨村、洪路口、洪后樓等 40 多個大大 小小的村莊，征地和拆遷工作對礦井生產會有一定的影響。 神火集團公司已建成的礦區(qū)中心居住區(qū)及機修、器材供應等輔助設施， 可為礦井建設和生產提供生活服務及生產服務。 1.1.6 水源及電源水源及電源 區(qū)內第三、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，水質符合飲用標準，可作為礦井供水水源。另外，井下排水經 處理后也可作為礦井供水水源。永城市水利局對礦井生產、生活用水、取 水已給予批復。 本礦井供電電源雙回路均來自距離礦井約 41km 已建成屬神火集團管 理的神火中心 220kV 變電站。 1.2 井田地質特征 1.2.1 基本特征基本特征 本區(qū)位于區(qū)域構造永城復背斜北部仰起端、次一級構造聶奶廟背斜的 北翼，總體構造形態(tài)呈一走向北西西的單斜構造，由于受東西向構造和北 河南理工大高等職業(yè)學院 8 北東向構造的控制和影響，而使其構造形態(tài)局部復雜化。本區(qū)地層產狀在 西部為近南北向北西西向，向西傾斜；中部走向北西至 87 勘探線轉為近 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 勘探線以東，受北北東向灤湖斷層帶影響，地層 走向基本上為北 50東，并發(fā)育北北東向的背、向斜構造，其北端走向轉為 東西，向北傾斜。 本區(qū)斷裂構造較發(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；西部以近東西向為主。 本區(qū)發(fā)育的主要褶曲有 5 個，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背斜、徐營背斜。 本區(qū)局部發(fā)育巖漿巖，主要分布在井田東部 66 勘探線以東及西部 87 勘探線以西，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、灰色隱晶質細晶質中厚厚層狀石灰?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)學院 9 本組上部由灰深灰色砂質泥巖及泥巖組成，偶夾二層薄層泥灰?guī)r； 下部為灰灰白色鋁土質泥巖或鋁土巖，含菱鐵質鮞粒，具滑感；底部有 紫花色鋁土泥巖，含較多的鐵質鮞粒和結核。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、砂質泥巖、砂巖組成，含薄煤 34 層， 據區(qū)內鉆孔揭露,未見到可采煤厚點。全組共含石灰?guī)r 911 層，單層一般 厚 35m，厚者可達 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 組底鮞狀鋁土質泥巖（K4）底，由泥巖、砂質泥巖、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。據煤、巖層組合特征可分為三、四、五三個煤段。 （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、砂質泥巖、砂巖、煤線組成，地層厚約 350m，與下伏下石盒子組呈整 合接觸。據煤、巖層組合特征分為六、七兩個煤段。 （4）二疊系上統(tǒng)石千峰組（P2sh） 河南理工大高等職業(yè)學院 10 本區(qū)石千峰組地層揭露極少，地層厚度不詳。區(qū)內僅發(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 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“鈣質層”的亞粘土， 含 14 層粉砂、細砂，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、 棕黃色中細砂、 河南理工大高等職業(yè)學院 11 河南理工大高等職業(yè)學院 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 及 巖 性 簡 述 149.178.7845.20124.0874.92106.4330.0060.00 疊 為細中砂，黃色或黃褐色，質純，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，局部可見薄層鈣質砂巖，灰白色，堅硬。 上部為雜色粘土，亞粘土和粉細砂、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。粘性土質較純，粘塑性好、細膩、光滑半堅硬、 由灰色、灰色砂巖，砂質泥巖，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、砂質泥巖，次為細粒砂巖。中部含煤 由淺灰色白云質灰?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，砂質泥巖及泥巖組成。下段：夾一中厚層狀鋁質泥巖，中上 鏡鑒定名為生物碎削灰?guī)r（肉眼能辨認者主要為海百合莖、珊瑚、腕足類等 本組產豐富的動物化石，主要為蜓科，有孔蟲、腕足類及少量珊瑚，另外 內僅有部分鉆孔穿見其頂部巖層，其中6605孔穿見45.20m. 具紫紅色斑塊，底部含赤鐵礦團塊或條帶(即山西式鐵礦層位)。 性較差，巖石致密。堅硬。未見動植物化石。 灰綠色細粒砂巖。粉沙巖及砂質泥巖、紫斑泥巖顯著減少。富含植物化石。 鋁質泥巖，局部夾砂巖或砂質泥巖，呈灰淺灰綠色,常見有紫紅色斑塊。鮞 為褐色、黃褐色、灰綠色亞粘土及亞砂土交替出現(xiàn)層間偶見少量粉砂和中 粒砂巖，間夾薄層細粒砂巖，砂巖中石英含量占90以上，硅質膠結，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。部分 塑性交好，有錳染現(xiàn)象，含有鈣質結合、直徑23厘米 上部多為黃色、灰褐色細中砂和少量粉砂。松散、含泥質，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 煤層名稱標志層名稱 (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標志層，井田內僅有一個鉆孔穿見，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標志層，層位穩(wěn)定，但厚度變化較大，以鮞狀鋁質泥巖為主，次為 由泥巖，砂質泥巖，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)內主要可采煤層，二1 1煤層偶而可采。 K3標志層(L11)該層灰?guī)r厚度不大、但區(qū)內穩(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，以細粒砂巖為主，一般為長石 砂巖，膠結物均為粘土質和鈣質。本組地層普遍含黃鐵礦結核，并含34 層薄層菱鐵礦，但層位不穩(wěn)定。 本組為K1標志層，為灰淺灰綠色鋁質泥巖，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、土質一般細膩，粘 底部為褐黃色粉細紗、質純松散，局部含泥質。 砂質間夾有雜色粘土、亞粘土，含鈣質結核。 中部為粘土、亞粘土與細中砂交替出現(xiàn)。粘性土多為雜色，土質細膩、質 教純，有錳染現(xiàn)象，含鈣質結核，直徑13厘米。砂性土松散，分選性差。 砂。粘性土質純，細膩、光滑、堅硬、呈塊狀，斷口具臘脂光澤，粘塑性強 含鈣質、鋁質、有錳染現(xiàn)象，可見少量錳豆，其下部分地段，可見少量灰綠 色粘土，含較多鈣質結核和鋁質，較堅硬有錳染現(xiàn)象。底部多為粉細紗層。 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，局部見少量碎石。次生碳酸鹽在不同地 含鋁質、鈣質和鈣質結核，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。 本段相當于豫西之平頂山砂巖段。與下伏地層呈整合接觸。 四1K5標志層層位穩(wěn)定，井田內呈東薄西厚。淺灰色，細中粒砂巖，局部 為粉砂巖，以石英為主，次為長石。膠結物以硅質為主，次為粘土質、鈣 質，含菱鐵礦。具斜層理，層面含炭質。含泥質包裹體。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 間夾一層中細粒砂巖，厚度不穩(wěn)定，可作為區(qū)分二者的輔助標志。本組中 上部砂巖較為發(fā)育，層數(shù)較多，但均不穩(wěn)定，一般為中細粒砂巖交錯層理 發(fā)育,碎硝成分以石英為主,長石.菱鐵礦次之,重礦物主要有錯石.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。 狀鋁質泥巖以含粗大鮞粒、球粒為特征，其成份為菱鐵質、粘土礦物含量 80以上，經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層含鋁質泥巖，有時含薄層菱鐵礦，中下部發(fā)育有厚層中粗粒長 石、石英砂巖，以巖榍含量高為特征，成分復雜，膠結物為泥巖，松散、俗 稱“豆腐渣”沙巖（相當于豫西的香炭砂巖層位），亦可作為輔助標志層。 下段：主要由灰色泥巖、黑色泥巖夾黑色砂質泥巖、炭質泥巖及薄煤層 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、局部位炭質泥巖 所代替。本段沙巖發(fā)育、中上部幾乎全由一厚層中細粒條帶裝沙巖組成（與 豫西大占砂巖層位相當）多為泥質膠結，成份以石英為主，含泥質包體，由 泥質條帶組成的緩波狀層理、脈狀層理十分發(fā)育層面含炭質及白云母片，統(tǒng) 稱條帶狀砂巖。該砂巖區(qū)內穩(wěn)定，容易辨認，可作為輔助標志層。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，局部見有動物 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、齒葉及科達等。 與下伏地層呈整合接觸。 碎片），是區(qū)內良好的標志層之一。 本組一般含石灰?guī)r11層，自上而下編號為L 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)內穩(wěn)定，可 作區(qū)內的輔助標志層。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標志層。是本組下部的厚度灰?guī)r，區(qū)內普遍發(fā)育，厚度穩(wěn)定。 以含較多的燧石結核和蜓科化石為其主要特征，是區(qū)內良好的標志層之一。 本組化石僅在個別鉆孔見有保存不完好的始史斯塔夫蜓、伏芝加爾小澤蜓 有孔蟲等。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 地質綜合柱狀圖 亞砂土和灰黃、灰綠色亞粘土、粘土組成，含鈣質和鋁土質。砂層松散,單 層厚度大,粒度粗,泥質含量少,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）：屬沖洪積相沉積，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、細砂透鏡體。含砂層 37 層，厚度 1235m，亞粘土中姜結 石富集。埋藏深度 35100m。 全新統(tǒng)（Q4）：屬沖積相沉積，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 及姜結石,薄層粉、細砂層呈透鏡體狀,亞粘土中夾 12 層灰褐色含腐植質 的“黑土”，含大量田螺、蝸牛化石。 1.2.3 水文地質水文地質 薛湖井田位于永城復背斜西翼北段，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富水區(qū)的奧陶 系地層與區(qū)內煤系地層對接，應為勘探區(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，可視為無限邊 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，相對較封 閉，可作為相對隔水邊界。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 無限邊界。 井田內無常年流水河流，王引河在勘探區(qū)東北邊界穿過，1956 年實測 最大流量 46.6m3/s，最高水位標高 39.70m，平時水量較小。位于勘探區(qū)中、 西部的白河、韓溝兩條暫時性水流，自北向南注入沱河，旱季經常干枯無 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，因此地表水對煤層開采無影響。 區(qū)內含水層自上而下劃分為：新生界含水層（組）；基巖風化帶含水 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。共計六個含水層， 描述如下： （1）新生界含水層（組） 新生界松散巖類含水層西部厚，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，孔隙水儲存較為穩(wěn)定，補給迅速。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。動態(tài)受季節(jié) 影響變化明顯，水位年變化幅度 2.222.67m，水質良好，直接受大氣降水 的補給，地下水循環(huán)交替條件好，動態(tài)變化幅度大。 新近系含水層屬深層承壓水。由中細砂層、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給，據鄰區(qū) 資料，地下水動態(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，水化學類型 為 HCO3ClSO4Na 型，PH 值 8.08.2。 （2）基巖風化帶含水層 區(qū)內 117 個鉆孔簡易水文地質觀測統(tǒng)計，漏水孔 18 個，占總數(shù)的 15.4%。8016 孔山西組二2煤層頂板風化帶抽水，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煤底板有一層中細粒砂巖，厚度一般 8m 左右，沒有進行抽水試驗， 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，其 中漏水孔 1 個。L8灰?guī)r厚度較大，賦存穩(wěn)定，一般厚度 10m?；?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，水位標高詳查期間 33.1036.38m、 勘探期間-1.15-10.87m。抽水后水位恢復時間很長，難于達到抽前靜止 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 會有所增強。 （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 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 表 1.1。 1.3.2 煤層頂、底板煤層頂、底板 二2煤直接頂板以砂質泥巖粉砂巖為主，細粒、中粒砂巖頂板次之，厚 度一般 510m。老頂為細粒、中粒砂巖，厚度 2.3519.7m。直接底板主 要為砂質泥巖、粉砂巖，厚度 0.7632.73m，一般 1.1812.71m，巖石致 密，偽頂為 0.4m 的砂質頁巖，基本頂為 26m 的砂巖，分布連續(xù)穩(wěn)定。 頂、底板抗壓強度細粒砂巖以上的一般 46.8130.2 MPa，砂質泥巖、 粉砂巖 15.8757.3 MPa、泥巖 12.446.27 MPa；頂?shù)装蹇估瓘姸燃毩Ｉ皫r 以上的一般 1.15.77 MPa、砂質泥巖、粉砂巖 0.504.8 MPa、泥巖 0.572.1 MPa?？梢娚百|泥巖、粉砂巖、細粒砂巖的強度指標較高，泥巖 強度偏低。 河南理工大高等職業(yè)學院 16 井田內大部分區(qū)段二2煤頂板巖石力學強度較高，完整性較好，屬易于 管理的頂、底板。在斷層發(fā)育處，巖石原生結構遭到破壞，裂隙較發(fā)育， 強度降低容易造成冒頂及片幫，需在采掘生產中加以注意。 1.3.3 煤質煤質 1.煤的物理性質 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 狀結構，性脆，具貝殼狀及參差狀斷口，層狀構造，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 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、質地堅硬 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)各煤層的有機組分均以鏡質組為主， 半鏡質組、惰質組次之。 表 1.1 煤層特征表 煤層 厚度 （m） 煤層結構頂?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 泥巖 或砂 巖 砂質 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)學院 17 3.煤的化學性質 （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 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含量變化密切相關。二2煤無煙煤浮煤 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，極個別點在 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）簡易可選性 二2煤煤層分別進行不同級別的簡易篩分及浮沉試驗，篩分結果二2煤 具有一定的塊煤率。 原浮沉試驗，采用中煤含量法，用 1.5 比重級，進行簡易篩分及浮沉試 驗，二2煤可選性評價結果，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、無煙煤其熱穩(wěn)定性屬于中等較高熱穩(wěn)定性煤， 達到固定床煤氣發(fā)生爐用煤和化工用煤指標?；页煞?、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)學院 19 可磨性：用哈特葛羅夫法測定，可磨性系數(shù)測定結果，二2煤屬易磨煤。 結渣性：二2煤結渣性試驗，結渣性屬中等弱結渣煤。 6.煤類 采用中國煤炭分類國家標準GB575186對二2煤進行分類，二2煤 主要以貧煤為主，有少量無煙煤和天然焦。 煤類分布：二2煤以薛湖紅寨紅前樓一線，北為貧煤，南為無煙煤， 而位于東、西的大洪莊、后陸灣、徐營、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、動力和民用煤；無煙煤除可作動力和民用外，塊煤可 作化工原料，經過一定加工，粉狀煤可供高爐噴吹燃料，而少量的貧瘦煤 經洗選后其精煤可作配焦用煤。 8.煤層風化帶深度 根據煤的物理化學性質的改變，區(qū)內煤層的風化帶深度為自基巖往下垂深 約20m左右。 1.3.4 瓦斯瓦斯 據本區(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%，個別點氮氣達 60%，二氧化碳 20%，甲烷含量 在 5ml/g 以下，屬瓦斯風化帶；-600m 以深地帶沼氣成分占 8095%之間， 甲烷含量在 5 ml/g 以上。 瓦斯風化帶內瓦斯含量一般在 1.764.46ml/g 之間；進入沼氣帶，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 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)學院 20 度（P）、煤的堅固性系數(shù)（f），鉆孔儲層壓力測試（P）等的測定結果 見表 1.2。 1.3.5 煤塵煤塵 區(qū)內各煤層多數(shù)為粉粒狀煤，開采時易產生大量的煤塵，鉆孔煤樣煤 塵爆炸性試驗，二2煤煤塵爆炸指數(shù)均大于 10%，可采煤層煤塵有爆炸性。 煤塵爆炸性試驗結果見表 1.3。 1.3.6 煤的自燃煤的自燃 本區(qū)煤樣測試結果，還原樣著火點與氧化樣著火點（T0）均小于 25， 各煤層均應屬不易自燃煤層。 著火點試驗結果見表 1.4。 表 1.2 各可采煤層 P、p、f 測定結果表 等溫吸附 煤 層 孔號 深度 （m） 瓦斯含量 （ml/gr） pfP a 值b 值 孔隙 率 （%） 71-4813.2019.7110.390.240.923