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1、精选优质文档-倾情为你奉上前 言毕业设计是采矿工程专业本科教学中最关键、最重要的的一个环节，它由毕业实习和毕业设计两部分组成.三个多月的时间里，在各位指导老师，各位同学的关心和帮助下，我圆满的完成了设计工作。 毕业设计是对本专业所学知识的全面复习和巩固，加深理解所学的专业知识，并系统的熟悉矿山开采设计、建设、生产以及安全的各个环节和系统的掌握有关知识，为以后从事矿井设计、建设、安全技术工作、技术管理工作及经营管理工作做好准备。对矿山开采规划与设计基本知识能力进行系统的教育，对矿山开采，矿山安全筹划等知识和技术全面，系统的应用能力的初步训练，对综合分析和解决生产实际问题的能力的培养，对矿山规划与
2、设计基础技能（绘图技能、文字表达与计算机技能等）的全面的初步的训练。了解矿山开采中的有关政策、法规，熟悉并能正确应用有关规定。一、编制设计的依据 本设计依据了西安科技大学能源学院采矿工程毕业设计大纲、毕业设计指导丛书、以及采矿工程专业的课本：采煤学、矿井设计、矿山压力及岩层控制、煤矿通风与安全、井巷施工、采矿机械及设备等相关专业书册。同时也参考了矿井设计指南、采矿设计手册、中国采煤方法图集、中国煤矿开拓系统图集、中国采煤法方法、中国煤矿开拓系统等相关工具书籍现代化亿吨矿区生产技术以及定额指标、设备目录、标准图册等。二、设计的指导思想 严格遵守国家制定的各项有关煤炭工业安全、生产、设计、环保、建
3、设程序等的法律、规章制度等。按照郑煤集团总体发展思路，充分解放思想，认真分析井田的地质条件、煤层条件、水文条件、开采技术条件和外部现状，充分利用当地的现有资源，体现矿井设计的集中化、机械化和技术经济的合理原则。结合实际情况，科学、合理地确定各个系统，因地制宜地积极采用先进的科学技术、先进的工艺、先进的设备和行之有效的操作方法，提高矿井的抗灾能力、经济效益、管理水平，在保证安全生产的前提下最大限度地降低矿井基建投资，把超化煤矿建设成系统简单、机械化程度高、安全保障能力强、高产高效的现代化矿井。三、设计的主要特点 在设计中，我系各位老师及领导给予了我极为大力的支持。特别是指导老师范老师更是给了我精
4、心的指导与关怀，不厌其烦的为我讲解，化解了很多的知识重点与难点，并提出了许多宝贵的建议与意见，使我在经过设计学习后，受益匪浅。大学的学习在毕业设计中拉下帷幕。这次毕业设计是另一种新的学习的开始。我要以此为契机，努力并且尽量完美的规划和设计我的人生。由于时间紧迫，章节繁多，加之本人水平有限，设计中难免存在不足之处，还敬请各位老师、同学批评指正。目 录专心-专注-专业第1章 井田地质概况1.1 井田位置及交通1.1.1交通位置超化煤矿位于河南省新密煤田西南部、平陌-超化矿区东部，行政区划主体位于河南省新密市超化镇申沟村。该煤矿位于郑州市西南50公里，新密市南约15公里的超化镇境内，井田面积8.8K
5、m。矿区专用铁路在新郑与京广铁路接轨，畅通全国；107国道从矿区东部通过，矿区内公路四通八达，交通十分方便。其地理坐标为东经1132247-1132735，北纬342509-342658。超化煤矿向北直距矿务局和新密市约12km和15km，向东北直距郑州市约40km。区内有公路直达新密、登封、郑郑和郑州等地，别外还有本矿专用铁路宋（寨）大（冶）铁路经新密铁路与京广铁路相连，北邻3km处还有窄轨铁路向东通达开封。矿区北部15km处的豫04公路以及东部4045km的107国道、京广铁路、京珠高速公路通达全国各地。超化煤矿交通位置示意图如1-1所示：图1-1 超化煤矿交通位置示意图（二）隶属关系及企
6、业性质郑煤集团超化煤矿隶属郑煤集团。属国有企业性质，采矿权人为郑煤集团。1.1.2地形地貌本区内地形起伏不平，地势西高东低、南高北低，总体西南高、东北低。地面调程最高在南部归心寨处300.4m，最低在东边陈家窝处155.5m,相对高差144.9m。本区地貌成因类型属构造剥蚀地貌，地貌单元为丘陵。区内基岩裸露平面积约占勘查区总平面面积的10%，其它大部为第四系松散堆（沉）积物所掩盖，因此本区也可称为松散层半掩盖区或基岩半裸露区。1.1.3气象及水文情况1、气象本区属温带半干旱大陆性气候区。夏季炎热多东南风，冬季寒冷多西北风，气温41.317.8，年平均14.3，年降雨量397.7973mm，平均
7、624.35mm，79月为雨季，最大积雪深度0.20m，最大冻土深度0.18m，地面最大风速22m/s，地震烈度为度。2、地形与地貌本区北、西、南三面环山，向东开阔平坦，似一箕形盆地，山地属于秦岭山系北支嵩山山脉之东延部分。西北部五指岭为本区最高山峰，海拔1215.9m，由此沿矿区北侧荥巩背斜轴部向东下降为低山丘陵，至矿区东部过渡为平原，该山脉呈东西向展布，系黄淮一级分水岭。整体地貌矿区南北两侧为东西排列的低山区，矿区西南部和中南部的广大地带为丘陵岗地，矿区东部京广线两侧及中部双洎河河谷地带为冲、洪积平原。3、河流本区水系属淮河流域。区内无水库和常年性河流，仅有一条的季节性河流一麻河在雨季从矿
8、区西南向东北穿过矿区中部流入矿区东北部的淮河二级支流双洎河，在正常年份或干旱季节往往断流而在矿区中部滞留并形成龟山寨泉池洼地，水量较小，其水源来自西南上游3km外的老姜窝小型水库。该水库水多来自元古界变质岩裂隙水和大气降水，补给有限。本区气候属暖温带半干旱大陆性季风气候区。年平均气温9.1-14.6C，最高达44.6C，最低为-18.2C;年降雨量381.3-1059.6mm，平均606.2mm，降雨多集中在7、8、9三个月，并常伴有雷电;年蒸发量908-1976.2m;年平均相对湿度60-70%;风向主要为东南向、西北向和西南向，风力在冬春季最大，达40ms；最大积雪深度23cm（1964.
9、12.31）；最大冻土深20cm（1966.12.30）；霜冻期11、12、1、2四个月。1.1.4矿区概况根据全面地质资料核定超化煤矿生产能力为120万吨；井田开拓方式为立、斜井综合开拓；采用伪斜走向长壁放顶一次采全厚采煤法，全部跨落法管理顶板。勘查区内主要有申沟、黄固寺、圣地庙等几个行政村，总人口约1万人。工业以建材（耐火粘土）、采矿、运输等为主，农业以小麦、玉米等为主。水电状况良好，区内经济相对发达。1.2井田境界及储量1.2.1井田境界西起32勘查线，东到46勘查线的起化断层和崔庄断层交汇处，北起于樊寨断层，向南大致到龟山断层; 开采矿种为煤炭;二1煤层限采标高+60-900m，二1煤
10、层矿区范围现由2001年河南省国土资源厅核发的32个拐点圈定（采矿许可证55），有效期2001年1月至2019年1月。该区南北宽约0.13.3km,东西长约0.37.3km，面积8.8km2。2006年经河南省煤炭资源整合，省国土资源厅将超化煤矿东部划归已经整合到郑煤集团下属的新发煤矿和蓝盾煤矿一部分，范围在经线Y.00和Y.00以东，两矿割去总面积约1.6km2。1.2.2储量（1）矿区的煤炭资源 郑煤集团公司是郑州矿区煤炭资源开发的主体企业。该矿区有四大煤田，千米以浅煤炭资源量160亿吨，煤炭资源丰富。目前，郑煤集团公司主要开发新密煤田和登封煤田。荥巩煤田的三李井田、计河井田、金龙井田等整
11、合后正在技术改造。(2) 地质勘查地质调查最早由李希霍芬和辛长福等人开始，后有孙建初、曹世禄等人作一般性地质调查。解放后陆续进行了较系统的地质普查与勘探工作，主要工作单位有：开封地质调查所、地质部456队、河南省工业厅地质队、密县地质队、中南煤田地质局123队和127队、煤田地质公司一队、二队和三队，以及郑州矿务局钻探队等单位，累计钻探进尺约50万米。地质研究程度较高。(3) 区域构造本矿区在大地构造上位于昆仑秦岭纬向构造带北亚带的东延部分与新华夏系第二沉降带西缘之复合部位，在地质历史发展过程中，本区经历了多次构造变动，尤其以燕山运动最为强烈，奠定了本区基本构造格局。区域地质构造展布呈近东西向
12、，以高角度正断层为主，次为褶皱。地层主要是沉积岩，属华北型石炭系、二叠系含煤地层。区内地层标志层较多，地层中富含动、植物化石，也为地层对比提供了可靠的依据，地层分界、对比可靠。区域内以沉积矿产为主，煤炭蕴藏量丰富。(4) 煤炭资源及开发状况郑州矿区包括新密煤田、新郑煤田及登封煤田和荥巩煤田。该区煤炭资源丰富，现生产矿井多分布在新密煤田、登封煤田；基建矿在新郑煤田、登封煤田各一个。本公司生产矿井主采煤层为二迭系山西组二1煤，煤层厚0.34-37.8米，平均8.5米，倾角4-29度，平均10度。地质构造：芦沟矿复杂程度为ab类，其余矿井为ab类。煤层具有顶板软、煤层软、底板软的特性，属豫西“三软”
13、不稳定难采煤层。 (2)矿井储量井田工业储量汇总表煤层层 别工业储量（万t）A+BA+B+C（%）备注ABA+BCA+B+C二煤.019.535.595.4%矿井煤柱留设1.井田边界煤柱按照煤矿设计规范的要求，井田边界留设20m煤柱。矿井边界煤柱留设量为：39.44万t。2.井筒及工业场地保护煤柱由于井田面积较大，为减少通风线路长度，可把工业广场布置在井田中央，本着少投入、少占牧场的原则，作到合理规划和优化布置。（1） 安全煤柱按移动角采用垂直法和垂直剖面法计算，根据建筑物、水体、铁路、及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程2007年版的规定，工业场地、井筒保护等级为级，围护带宽度取20m,由于没有
14、实测的岩层移动角参数数据，留设安全煤柱时，暂根据建筑物、水体、铁路、及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程(2007年版)附表5-3及附表5-4选取，表土松散层移动角取45，岩层移动角取70。（2）、设计对井田的村庄采用搬迁，工业场地，井筒等均留设了保护煤柱。井田边界留20m隔离煤柱，采区边界线两侧各留设5m隔离煤柱，主要巷道两侧各留设50m保护煤柱，断层两侧各留设30m煤柱。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，煤柱留设所使用的参数如下：保护煤柱的留设过程，如图1-2-2所示：图1-2-2 用垂直断面法确定工业广场下安全煤柱（1）确定受保护面积。如图1-2-2所示，在开拓平面图上
15、通过建筑物的四个角分别作平行于某煤层走向和倾斜的四条直线得矩形abcd。在矩形的外缘上加上15m宽的维护带，得受保护面积abcd。（2）确定保护煤柱边界。通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜方向的倾斜剖面-，在这个剖面上，由维护带的边缘点m1,n1起在表土层以=45画两条保护线，即m1m2，n1n2。然后在基岩中于下山和上山方向按上山移动角=61和下山移动角=70作保护线，与煤层相交得n和k点，则通过n和k的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。以同样的方法在平行煤层走向的剖面-上，按其走向移动角=70作保护线，求得沿走向的煤柱边界AB和CD，将nk和AB、CD均绘制到平面图上，即得保护煤柱边界A
16、BCD。煤柱是一个梯形。（3）煤柱煤量计算工业场地煤柱煤量=梯形面积煤层平均厚度每层平均密度=8.51.45=30.5万t矿井可采储量汇总表水平别煤层别工业储量A+B+C（吨）设计损失可采储量（万吨）备注工业场地井田境界断层开采损失其他损失合计一层二1煤.5.5.5.59525.6万吨工业储量为1.1543亿吨，可采储量为9525.6万吨。 (3) 矿区自然灾害情况随着开采活动向深部转移，自然灾害的威胁越来越严重。瓦斯：瓦斯压力和瓦斯涌出量逐渐增大，矿井瓦斯等级上升非常快，瓦斯治理难度明显增大。大平、告成、超化已经由高瓦斯矿井转化为煤与瓦斯突出矿井；裴沟为高瓦斯矿井；其余矿井为低瓦斯矿井。随着
17、开采深度的进一步增加，瓦斯危害将更加严重。水害：超化、芦沟两矿水文地质为复杂类型，其余各矿为中等类型。目前，各矿井煤层底板石炭系L1-3灰岩和奥陶系灰岩等承压含水层水位高于开采标高，属带压开采。加上实行放顶煤开采工艺以后，对老空积水规律认识不够清楚，特别是井田范围内小煤窑乱挖滥采，防御老空水灾害难度很大。地质补勘工程欠账较多，地质测量和探放水手段落后。煤尘：煤质松软易成粉末状，且孔隙率低，注水困难，生产过程中产尘量较大，特别是综采放顶煤工作面的防尘问题是一项技术难题。煤尘具有爆炸危险；煤层自燃发火期2-6个月。矿山压力显现越来越明显；以上因素是制约安全生产稳定健康发展的主要问题。1.3井田地层
18、及地质构造1.3.1井田地层地层总体近东西走向，局部有变化，倾向南，采掘中不断发现有小断层和褶曲，构造复杂程度中等；煤层较稳定，普遍可采，但煤厚变化较大，煤厚0-37.8m,正常煤厚5-10m之间；煤层偶含夹矸，局部结构复杂，含夹矸2-4层，总体结构简单；煤层顶板主要为砂质泥岩和泥岩岩，其次为中细粒砂岩，底板主要为砂质泥岩和泥岩，易于管理；矿井来水以底板L7-8灰岩水为主，近年年平均矿井涌水量正常约500m3h，最大706.1m3h；2004年相对瓦斯涌出量6.48m3t，2005年发现-200m以下煤层有动力现象，现按煤与瓦斯突出矿井管理，机械通风。1.3.2 地质构造 本工作面地质构造复杂
19、，煤层整体上呈现一单斜构造型态。煤层底板产状为：140200825。但在送巷时揭露了13条断层，其中一条逆断层。受构造影响，煤层底板产状及煤层厚度变化均较大。工作面断层情况超化井田位于荥密大背斜南翼的平陌超化矿区东部，呈一大的单斜构造，区内构造以高角度近东西的走向正断层为主，伴有逆断层及宽缓褶曲，区内构造类型中等。一、地质构造及煤层特征1、构造特征超化矿区总体构造为夹持于新密复向斜西南翼的次一级平陌-超化向斜东段（本区叫张沟向斜），主体位其北翼。地层走向总体近东西向，南北对倾，倾角变化范围在4-45之间，北缓南陡。伴有三组（近EW、NW和NE向）多条断裂构造。主要的构造方向为近东西向，其次为北
20、东和北西向。较大的（中型和大型）断层（断距40m）主要有龟山断层、杨台逆断层、超化断层、河西断层、樊寨断层、小司沟断层和崔庄断层7条，另有20多条小断层。该区含煤地层沿走向和倾向均有一定变化，地层产状南北对倾，总体为一不完整、不对称、紧密向斜（即张沟向斜），矿区主体在其北翼，受三组（近EW、NW和NE向）断层切割和破坏，南翼还受滑动构造和破坏影响，因此，该区构造复杂程度为中等构造。地质填图、钻探、地震和矿井生产中未发现区内有岩浆岩。超化煤矿位于平陌-超化勘探区的东部，其总体构造为夹持于新密复向斜西南翼的次一级平陌超化向斜东段（本区叫张沟向斜），主体位于其北翼。地层走向总体近东西向，南北对倾，倾
21、角变化范围在445之间，北缓南陡，伴有三组（近EW、NW和NE向）多条断裂构造。主要的构造方向为近东西向，其次为北东和北西向。较大的（中型和大型）断层（断距40m）主要有龟山断层、杨台逆断层、超化断层、河西断层、樊寨断层、小司沟断层和崔庄断层7条，另有20多条小断层；另外龟山断层南还发育滑动构造。(1)断裂龟山断层：区域上位于风后岭背斜北翼和新密复向斜南翼转化带一线，本区位于井田南部张沟向斜核部，近东西走向。地表在韩家寨黄寨白龙庙灰徐沟一线，纵贯本区南部边缘，区域延长约15Km，倾向北，倾角5870左右，南升北降，正断层，区域断距200500m，本区断距300410M，超化煤矿南部断距最大，向
22、东西两端变小。它影响该矿区的划分，同时因富水、断距大等原因，将对断层两边特别是南部煤层的开采带来十分不利的影响，同时又成为矿区南部边缘富水、导水的边界和通道，也是矿区地下水的南部补给边界。杨台逆断层：位于矿区西南，地面无出露。地下断失二1煤层交面线发端于超化煤矿35勘探线与龟山断层交汇处，向西大致沿二1煤层露头经王岗东坡向西出区，区内延长约2Km，近东西走向，北升南降，倾向北，倾角1040，区内逆差约160190m，东小西大。3204孔见九煤组后又重复到P2SH2地层，3202孔见三煤组后又重复到P2S组地层。该断层控制基本可靠。它影响该矿区的划分，同时因断距大等原因，将对断层南部煤层的开采带
23、来不利的影响，在水文上它成为矿区西南边界的一条阻水边界。超化断层：位于井田北部，地表在葛庄纪窝一线，区内延长约2Km，向东西两端伸出区外，近东西走向，南升北降，正断层，倾向北，倾角5565，断距65110m，东大西小。它影响矿区划分，对开采北部煤层不利，但却是矿区北部接受西部岩溶水和超花泉群地下、地表水的富水断层和导水通道，对矿井水的赋存和疏排起重要作用。河西断层：位于矿区北部边缘，地表发端于4001孔附近向西经西风井向河西村延伸，近东西走向，北升南降，正断层，倾向南，倾角约60，断距30m。4号水井与1号水井二1煤层不连续。控制程度差。该断层也可看成是樊寨断层的支断层，对开采北部煤层不利。樊
24、寨断层：位于矿区最北部，大部分在区外，地表在4001孔和周家窝一线，向东西两边延伸，近东西走向，南升北降，正断层，倾向北，倾角65，区域断距120400m，本区断距120140m，西小东大。有4号水井、4001孔和1号水井揭露，控制基本可靠。樊寨南断层：位于东风井西风井一线，延长约0.7Km，北西走向，西南升东北降，正断层，倾向北东，倾角60，断距020M，向北西尖灭。该断层也可看成超化支断层，对开采北部煤层不利。小司沟断层：位于矿区中南部，地表在39-补14孔和41-补26孔一线，延长约1.4Km，近东西走向，北升南降，正断层，倾向南，倾角4050，断距040m，向东西两边尖灭。39-补14
25、孔缺失部分P1X地层，41-补23孔也有揭露，23轨道和回风下山等巷道也有揭露。崔拐断层：位于矿区东南部，地表在42付-补31孔和44付-补21孔一线，延长约0.8Km，近东西走向，北升南降，正断层，倾向南，倾角约60，断距017m，向东西两边尖灭。该断层降低该区附近煤炭资源储量类别，影响23采区采煤工作面布置。崔庄断层：位于矿区东南部边缘，地面在白龙庙崔庄蓝盾煤矿竹园沟陈家窝一线，延长约2.7KM，北东走向，东南升西北降，正断层，倾向北西，倾角约55，断距045m，西边尖灭，向东交于超化断层。该断层降低该区附近煤炭资源储量类别，成为矿区地下水的东南补给边界。其它正断层：如F3、F东、DF4、
26、DF5、DF6、FS1FS18等矿井揭露和二维、三维地震查明的小断层，它们大多分布在矿井深部的21采区和23采区。这些小型构造对采区和采煤工作面的布置和采煤方法的选择有着至关重要的破坏作用，特别对综采工作面的破坏性更大，因此在开采时应加以重视。(2)褶皱张沟向斜：该向斜近东西向横贯矿区南部，为平陌超化向斜之东段，夹持于南部的风后岭背斜和北部的超化背斜之间，总体走向近东西，地面向斜轴之枢纽迹线在韩沟张沟圣地庙龟山寨南坡崔庄一线，并略向北东偏转，图幅内从西到东延长约6KM，南北宽约12Km，长宽比约6:13:1,应为一紧密向斜；该向斜在本区西部和中部两翼产状是北陡南缓，轴面向北倾斜，倾角70左右，
27、东端（即23采区三维地震所称“崔庄向斜”）两翼是南陡北缓，轴面近直立或微向南倾斜，从西到东轴面呈麻花状，总体看应为一斜歪向斜；该向斜向西倾伏，向东扬起，说明该向斜为倾伏向斜；同时该向斜大致沿其轴部由龟山正断层切割破坏，其北翼又有杨台逆断层切割破坏，所以该向斜又为一不完整向斜。超化背斜：矿区西北部位于其东部倾伏端，受其影响，矿区西北部地层和二1煤层走向皆发生东偏北的偏转，倾角变缓成214。该背斜为一向东略偏北倾伏的宽缓平卧背斜，核部地层由O2M和3CH等碳酸岩盐岩组成，南翼和东部倾伏端由煤系组成。其它小褶曲：在超化煤矿工业广场3号水井、6号水井、2号水井和水仓等处，以及21051、21071等采
28、区均发现煤岩层有倾斜、倒转等小褶曲现象，并不同程度伴生有小的断层等现象。(3)滑动构造区内发育的滑动构造为新庄滑动构造，在20042006年的超化井田外围煤详查时即发现该滑动构造。西部发端于28线，向东到超化煤矿的龟山正断层；地表浅部沿南部的新庄断层伸展，深部向北交于龟山断层；滑动方向由南向北；该滑动系统可进一步分为上部的滑体、中部的滑面和下部的滑床三部分。滑体地层主要由二叠系上统地层组成，滑面主要沿上、下石盒子组、山西组地层软性岩层（特别是二1煤层，见36剖面）附近滑动并形成一定厚度的断层破碎带，滑面倾向北，倾角530不等，上陡下缓；滑床主要由奥陶系和寒武系刚性地层组成，局部保留有二1煤层（
29、34线以西）。本区3607孔及外围的3404、3405孔均见该滑动构造。控制基本可靠。总之，本区含煤地层沿走向和倾向均有一定变化，地层产状南北对倾，总体为一不完整、不对称、紧密向斜（即张沟向斜），矿区主体在其北翼，受三组（近EW、NW和NE向）断层切割和破坏，南翼还受滑动构造和破坏影响，构造复杂程度中等构造。4、构造煤发育及分布特征构造软煤是在构造应力作用下，煤层遭受了韧性变形，从而形成与原生煤结构、构造迥异的构造煤。严重破坏的构造煤的主要特点是：煤体强度低，使得发动突出的应力临界值大幅度降低；煤的孔隙结构发生变化，瓦斯的放散速度加快，特别是突出发动后，煤很容易被粉碎，瓦斯放散速度更快；软煤分
30、层的应力敏感性强，在原始应力状态下渗透率很低，有利于瓦斯瓦斯保存、容易形成高瓦斯压力梯度，一定厚度的构造软煤的存在是发生突出的必要条件，本矿所采二1煤层受滑动构造影响大部为构造煤，本次重点研究二1煤的分布规律、及影响因素。本区二1煤层厚0.3437.8m，平均厚8.5m，二1煤总体应属巨厚煤层。张沟向斜的存在，使煤层沿走向和倾向均存在一定变化，总体近东西走向，龟山正断层以北的主体区总体倾向南，倾角4-45，龟山断层以南倾向北，倾角14-19。矿区内93个钻孔中未到二1煤钻孔2个，断失二1煤钻孔4个，见二1煤钻孔87个。在87个见煤点中，不可采点4个，约占总见煤孔数的4.6，见煤孔数占95.4，
31、不可采点面积约占总含煤面积的1；87个见煤点中，不可采煤层占4点，薄煤层1点，中厚煤层15点，厚煤层9点，特厚煤层15点，巨厚煤层43点，属中厚煤层。该区二1煤层厚薄变化规律性不明显，存在短距离内突然增厚或变薄现象，厚煤带主要分布在矿区中深部3702观4补1442-补139孔一带，其长轴方向多为北西南东向，深部相对为薄煤带。分析原因主要与原始沉积有关，但也受后期构造影响，深部煤层多受断层切割影响而相对变薄。郑州矿区主要包括新密煤田、登封煤田和荥巩煤田，受历次大地构造运动的影响，特别是受印支晚期至燕山期昆仑秦岭造山运动的影响，煤系地层受到南北向挤压破坏。晚白垩世以后，受华北陆块板块运动影响，联合
32、造山后的松弛作用，挤压被拉张所取代，郑州矿区较为发育的滑动构造均属于该构造应力场作用的结果。在多次强烈构造运动的作用下，郑州矿区所主采的二1煤层受到严重的挤压、揉搓和剪切破坏，形成了厚煤层全层构造煤，区内煤层赋存及瓦斯分布很不稳定，大小构造形迹遍布，属典型的“三软”不稳定难采煤层，所蕴含的煤与瓦斯突出灾害较为严重。2、煤田演化及瓦斯地质规律(1)煤田构造演化煤田在区域构造上位于华北地块南缘，中生代及其之前属于华北型的地壳结构。中生代以来，受着秦岭大别山造山带构造的控制与改造，因此又属于秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系，其位于豫西渑池义马宜阳鲁山舞阳逆冲推覆构造带的东北侧。印支期至燕山早、中期，受秦
33、岭造山带隆起强烈推挤作用，形成主体为一系列北西向展布的挤压断裂、褶皱构造；燕山早、中期，如同华北板块一样，受太平洋库拉板块北北西向俯冲，在原来北西向构造的基础上，又形成了一系列的北北东北东向的挤压断裂、褶皱构造，但规模和发育程度都弱于北西向构造。嵩山背斜、箕山背斜、颖阳芦店向斜，以及控制大平井田的北东向展布的大冶向斜、周山、吴庄逆断层都是此期形成的。发生在晚侏罗世早白垩世的裂陷活动和晚白垩世早第三纪的裂陷活动，北西向构造表现为伸展运动背景下的差异升降活动，新密煤田由原来的北西向展布的逆冲推覆构造反转为正断层，形成为一系列北西南东向展布为主的正断层所夹的地堑、地垒、掀斜构造。 太平洋板块对华北板
34、块俯冲方向改变，加上印度板块对华北板块挤压应力增强，使得华北板块不断向东向太平洋方向蠕散，华北板块处于引张、裂陷、伸展的地球动力学背景，北北东、北东向断裂表现为右旋拉张的受力状态。沿着太行山武陵山北北东向的重力梯级带横跨秦岭造山带的部位，形成了一系列NNESN的新生代陆相断陷盆地横切先期所有构造，在豫西煤田形成了一系列北北东、北东向展布的裂陷带，有利于瓦斯释放。1.4煤层赋存特征及开采技术条件1.4.1 煤层及煤质一、煤层情况1、煤层赋存情况本井田煤层赋存较稳定，煤层产状变化较大，倾角为4-29具体表现为东部陡，西部缓，煤层平均厚度约8.5m，最厚可达17m以上，最薄约4m，特别是在至坐标线之
35、间，煤层较厚，均在10m以上。煤层受构造的影响也较为破碎、松软。2、煤层编号及煤质本工作面所采的煤层为山西组二1煤，呈黑色粉末状，硬度低，松软，属中灰、低硫、高发热量、贫瘦煤。工作面煤层结构复杂，含有1-2层夹矸，厚度多在0.05m至0.2m之间，对煤质有一定影响。二、煤层顶板(附煤层综合柱状图)1、伪顶：炭质泥岩，厚度为0.2m。岩性特征：局部发育。2、直接顶：泥岩，厚度为5.4m。岩性特征：深灰色，含植物化石碎片。3、老顶：砂质泥岩、砂岩，厚度为25.78m。岩性特征：灰色砂质泥岩及中粒砂岩。三、煤层底板1、直接底：泥岩，厚度为12.04m。岩性特征：深灰色，含植物根部化石。2、老底：砂质
36、泥岩及灰岩。岩性特征：石炭系太原组地层四、煤层特征本区含煤岩系为石炭二叠系。含煤岩组由下至上依次为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组及上统上石盒子组。依岩性和含煤性不同划分为九个含煤组（段）。太原组习惯上称一煤组，山西组习惯上称二煤组，下石盒子组包括三、四、五、六计4个煤段，上石盒子组包括七、八、九计3个煤段。含煤地层总厚约667.95m，含煤23层，煤层总厚约12m，含煤系数1.80%。可采煤层总厚10.92m。（仅据本矿区钻孔揭露），其中山西组二1煤层全区发育，为本区开采煤层(见下表1-4-1)。二1煤层厚0.34-37.8 m,平均8.5m，煤层倾角4-29，平均10。顶、底
37、板岩性均为砂质泥岩及泥岩，厚度一般1.02.0m，顶、底板及煤厚相对较稳定，受区域性滑动构造影像，煤层及顶、底板滑面发育，易冒落，在井田边界及边界断层附近煤层厚度变化比较大，煤层可采指数为95，变异指数为60.6，属极不稳定煤层（豫西“三软”不稳定煤层）。表1-4-1 超化煤矿含煤岩组煤层发育情况统计表地层系统煤 组（段）常见主要煤层系统组名称厚 度含煤层数煤层编号编号煤厚（m）穿过孔数见煤孔数可采性二叠系上统上石盒子组P2s九煤段73.301八煤段75.871七煤段82.333七1七七3七20-3.24/0.602210局部可采下统下石盒子组P1x六煤段74.151六1五煤段69.873五1
38、五2五3四煤段70.492四1四2三煤段74.701三1山西组P1s二煤组73.032二0二1二10.19-37.8/8.508787全区可采石炭系上统太原组C3t一煤组74.219一1 一9一10-2.90/1.042320大部可采合计9个667.9523132117 (1) 煤的物理性质及煤岩特征二1煤受构造影响，该煤多呈粉末状，少量鳞片状，金刚光泽，宏观煤岩类型为半亮型或光亮型煤，煤的视密度1.45t/m3，视电阻率在80315/cm之间。(2) 煤的化学性质(1)灰分（Ad）：二1煤原煤灰分（Ad）8.5027.30，平均14.86，介于10.0116.00、16.0129.00两区间
39、。据GB/T15224.1-2004标准（动力用煤），应属低中灰煤，总体属低灰煤。二1煤煤灰熔融性软化温度（ST）平均为12401400，总体大于12501350。据MT/T853.1-2000标准，应属中等软化温度灰（MST）。(2)全硫（St，d）：二1煤原煤全硫（St，d）0.14-2.05，平均0.45，折算后的干燥基全硫St,d（基准发热量24.00/实测发热量29.85）实测干燥基全硫0.450.36，0.50。据GB/T15224.2-2004标准（动力煤中无烟煤和烟煤硫分分级），总体属特低硫煤。(3)磷（Pd）：二1煤原煤磷（Pd）0.0110.038，平均0.022，介于0.
40、0100.050区间，按MT/T562-1996标准确定，总体为低磷分煤。(4)挥发分（Vdaf）：二1煤浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）两极值为10.4715.26%，平均12.90%，介于10.0020.00之间。据MT/T849-2000标准，应属低挥发分煤。(5)元素组成：二1煤的元素组成主要为碳、氢、氧、氮、硫（表1-4-2）。表1-4-2 二1煤元素分析结果汇总表浮 煤 元 素 分 析（%）H/CCdafHdafNdafOdaf+Sdaf90.3192.2191.36/94.054.444.29/91.221.791.58/92.243.282.81/90.047(6)发热量(Qg
41、r，v，d)：二1煤原煤干基恒容高位发热量（Qgr，v，d）两极值24.0632.49MJ/kg，平均29.85 MJ/kg（40点），29.60 MJ/kg，因此据GB/T15224.3-2004标准，该煤应属特高热值煤。(3) 煤类及工业用途依据现行的中国煤炭分类国家标准（GB5751-86），浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)及粘结指数(G)、胶质层最大厚度(Y)等为划分指标。 二1煤层干燥无灰基挥发分（Vdaf）两极值为10.4715.26%，平均12.90%，胶质层最大厚度Y值为0mm，焦渣特征为14(未测试粘结指数)，据此判定本区二1煤应属贫煤(PM，数码11)。二1煤属低灰、特低硫
42、、低磷、低挥发分、特高热值煤粉煤，同时具有中等软化温度灰。据此，本区二1煤层适宜火力发电及沸腾层发生炉用煤和民用型煤。矿区内开采煤层为二1煤层。二1煤层赋存于二叠系下统山西组下部大占砂岩之下，距上部大占砂岩一般6.39m砂锅窑砂岩约60m，距下部L7-8石灰岩一般12.07m，该煤层位较稳定。因张沟向斜的存在，煤层沿走向和倾向均存在一定变化，总体近东西走向，龟山正断层以北的主体区总体倾向南，倾角445，龟山断层以南倾向北，倾角1419。总体应属厚煤层。二1煤层含结构真厚0.3437.8m，平均厚8.5m，全区可采。该煤层大部分不含夹矸，偶含一层夹矸，局部结构复杂（2-4层夹矸），总体应为简单结
43、构煤层；顶板岩性多为砂质泥岩和细粒砂岩等；夹矸分布不稳定，常具有短距离内尖灭的现象。底板岩性几乎全为泥岩和砂质泥岩，偶有炭质泥岩、粉砂岩和石灰岩等。二1煤层在矿区内被上覆岩层全部掩盖，无煤层露头，埋藏较深。全区埋藏深度约为+60-1050m标高，埋深约1101250m。该区二1煤层厚薄变化规律性不明显，总之，该区二1煤层钻孔和巷道揭露见煤点较多，煤层厚度、结构及其可采范围等查明程度较高，煤层稳定程度可属较稳定煤层。1.4.2煤层自然发火、瓦斯、煤尘及地热等煤层具有自然发火倾向：煤层自然发火等级为三级，为不易自燃煤层。煤的自燃：煤层具有自燃现象，其最短自燃发火期为72天。瓦斯含量：依据矿井瓦斯等
44、级鉴定结果，矿井相对瓦斯涌出量为6.75m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量为28.93m3/min。瓦斯分布不均匀，高瓦斯区呈条带状分布，2005年经重庆分院鉴定为突出矿井。煤尘爆炸指数：经煤尘爆炸指数鉴定， 我矿煤尘爆炸指数为17.58%，煤尘具有爆炸危险性。煤尘情况：煤尘具有爆炸危险性。地温、地压：本工作面地温、地压均正常。 1.4.3水文地质本井田受龟山断层的影响，大量奥陶系灰岩水通过龟山断层东段补给井田内各含水层。井田内的主要含水层分别为：奥陶系灰岩含水层、石炭系灰岩含水层和二叠系砂岩含水层。原鉴定矿井水文地质条件中等，根据矿井深部区实际揭露情况分析，水文地质条件趋于复杂。1.5 井田勘探类
45、型及勘探程度评价 井田勘探类型为一类一型。1.勘探程度二1煤层，勘探程度和研究程度较高，达到了精查要求。2.勘探程度评价（1）本次工作本着滚动式开发原则及设计主要目的层为二1煤层，故对本区西部部分D级储量和太原组各可采煤层未进行进一步工程控制，今后生产过程中应注意研究这些地段的煤层赋存情况、煤质及其变化规律和工程地质特征。（2）矿山建设初期应进行采区地震，进一步控制构造，以免隐伏构造导水及底鼓现象的发生，防止奥灰突水，发生事故。第二章 矿井设计生产能力及服务年限2.1矿井工作制度本矿井设计年工作日为330天。每天三班作业，两班采煤一班准备。每日净提升时间为16小时。2.2.矿井设计生产能力及服务年限2.2.1矿井设计生产能力设计确定矿井设计生产能力为120万吨/年,且认为是合理的。由于本矿井的采煤机截深取0.8米，每天进刀数为4刀，工作面长度为120米，平均煤厚为8.5米，煤的容重为1.45kg/m。故由公式AA矿井生产能力；煤的容重；L工作面长度；M