張小樓煤礦1.2Mta新井設計【含CAD圖紙+文檔】

張小樓煤礦1.2Mta新井設計【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,張小樓,煤礦,mta,設計,cad,圖紙,文檔 摘 要 本設計包括三個部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。 一般部分為張小樓煤礦1.2Mt/a新井設計。一般部分共包括10章：1.礦區(qū)概述及井田地質特征；2.井田境界和儲量；3.礦井工作制度及設計生產能力、服務年限；4.井田開拓；5.準備方式-帶區(qū)巷道布置；6.采煤方法；7.井下運輸；8.礦井提升；9.礦井通風與安全技術；10.礦井基本技術經濟指標。 張小樓煤礦位于徐州市市西北銅山縣柳新鎮(zhèn)和劉集鎮(zhèn)境內，距徐州市區(qū)13km，交通便利。整個井田東西長約4.80km、南北寬約3.53km，井田面積16.94km2。。煤層平均傾角20度°，為緩傾斜煤層，埋藏淺，埋深平均215m，其中表土層為76m，設計所采煤層為7號煤，平均厚度2m、7號煤，平均厚度3.5m,. 工業(yè)儲量125Mt，可采儲量101Mt，服務年限64.74a。礦井涌水量不大，正常涌水量為16 m3/h，最大涌水量為30m3/h。礦井相對瓦斯涌出量為3.35 m3/t，屬低瓦斯礦井。礦井煤塵無爆炸危險性，切不易自燃。 礦井采用立井兩水平開拓。采煤方法為綜合機械化一次采全高開采。全礦采用膠帶運輸機運煤，輔助運輸采用礦車。礦井通風方式為中央并列式。礦井年工作日為330 d，日凈提升時間16h，工作制度為“三八制”。 專題部分題目是孤島工作面危險性分析。通過對孤島工作面上覆巖層運動規(guī)律和孤島工作面應力分布及能量分布的研究，分析出孤島工作面的危險性區(qū)域。 翻譯部分是一篇關于采空區(qū)瓦斯和瓦斯抽放鉆孔的論文，英文題目為Methane moving law with long gas extraction holes in goaf。 關鍵詞：立井兩水平；采區(qū)；采全高；皮帶； 礦車；中央并列式通風 ABSTRACT This design includes three parts: the general part, special subject part and translation part. The general part is a new design of NO.1.2 of Zhangxiaolou mine. This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.Development engineering of coalfield; 5.The layout of mining area; 6.The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms. No.1.2 of Zhangxiaolou locates at the west of Xuzhou , 13 km away from the center of the town. And it has convenience transportations. The shape of minefield is like a rectangle which has a length of 4.8km in the east and west direction while a width of 3.53 km in the south and north direction on average. The total area is Approximately 16.94km2. The main coal seam in the mine are two, which are the 7# coal seam and the thickness is about 2.0 m ,and the 9# coal seam the thickness is about 3.5m . The average angle is 20 degree. The proved reserves of the minefield are 125million tons. The recoverable reserves are 101 million tons. The designed productive capacity is 1.2million tons per year. The service life is 64.74 years. The normal flow of the mine is 16 m3 per hour and the max flow of the mine is 30 m3 per hour. The Relative gas discharge quantity is 3.35 m3 per ton. Thus it is Low gaseous mine. The coal dust of the mine has non-explosion hazard. But the coal seam is easily spontaneous combustion. The level of spontaneous combustion is low. The development of the mine are two levels with a main inclined shaft. Several belt conveyers undertake the job of coal transport in the mine, while the auxiliary transportation system depends on the mine cars. The ventilation type is centralized juxtapose. The working days in a year are 330. Everyday it takes 16 hours in lifting the coal. The working system in the mine is “three-eight”. The title of the special subject part is “Island coal mining face risk analysis”. Through the study of island coal mining face of overlying strata movement ,and island coal mining face stress distribution and engergy distribution, analysis of risk area of island coal mining face. The translated academic paper is aboutt the mathane moving in goaf and the long gas extraction holes. Its title is “Methane moving law with long gas extraction holes in goaf”. Keywords: Two levels of the shaft; district; mining high belt; trams; Central side-by-side ventilation. 目 錄 1礦區(qū)概述及井田地質特征 1 1.1礦區(qū)概述 1 1.1.1礦區(qū)地理位置 1 1.1.2井田地質特征 2 1.1.3井田地質構造 5 1.2區(qū)域水文地質 6 1.2.1煤層特征 7 2井田境界與儲量 10 2.1井田境界 10 2.1.1開采界限 10 2.1.2井田尺寸 10 2.2礦井儲量計算 10 2.2.1構造類型 10 2.2.2礦井工業(yè)儲量 10 2.2.3礦井的地質儲量表 11 2.2.4礦井可采儲量 13 2.2.5工業(yè)廣場煤柱 13 3礦井工作制度、設計生產能力及服務年限 15 3.1礦井工作制度 15 3.2礦井設計生產能力及服務年限 15 3.2.1礦井設計生產能力 15 3.2.2井型校核 15 4井田開拓 17 4.1井田開拓的基本問題 17 4.2確定井筒形式、數目、位置及坐標 17 4.3工業(yè)場地的位置 18 4.4開采水平的確定及采區(qū)劃分 18 4.5主要開拓巷道 19 4.6方案比較 19 4.7礦井基本巷 29 4.7.1井筒 29 4.7.2大巷 32 4.7.3井底車場 36 5準備方式-采區(qū)布置 39 5.1煤層地質特征 39 5.1.1采區(qū)位置 39 5.1.2采區(qū)煤層特征 39 5.1.3煤層頂底板巖石構造情況 39 5.1.4地質構造 39 5.1.5地表情況 39 5.1.6與鄰近煤礦的開采關系 39 5.2采區(qū)巷道布置及生產系統(tǒng) 40 5.2.1采區(qū)準備方式的確定 40 5.2.2采區(qū)巷道布置 40 5.2.3采區(qū)生產系統(tǒng) 41 5.2.4采區(qū)內巷道掘進方法 42 5.2.5采區(qū)生產能力及采出率 42 5.3采區(qū)車場選型設計 43 6采煤方法 46 6.1采煤工藝方式 46 6.1.1采區(qū)煤層特征及地質條件 46 6.1.2確定采煤工藝方式 46 6.1.3回采工作面參數 47 6.1.4綜采工作面的設備選型與配套 47 6.1.5各工藝過程及注意事項 52 6.1.6工作面端頭支護和超前支護 54 6.1.7循環(huán)圖標、勞動組織、主要技術經濟指標 55 6.2回采巷道布置 57 6.2.1回采巷道布置方式 57 6.2.2回采巷道參數 57 7井下運輸 59 7.1概述 59 7.1.1礦井設計生產能力及工作制度 59 7.1.2煤層及煤質 59 7.1.3礦井運輸系統(tǒng) 59 7.2采區(qū)運輸設備選擇 60 7.2.1設備選型原則： 60 7.2.2采區(qū)運輸設備選型及能力驗算 60 7.3大巷運輸設備選擇 61 7.3.1運輸大巷設備選擇 61 7.3.2軌道大巷設備選擇 61 7.3.3選擇電機車 62 7.3.4設備選擇 62 8礦井提升 64 8.1礦井提升概述 64 8.2主副井提升 64 8.2.1 已知原始條件和數據 64 8.2.2主井提升設備的選型 64 8.2.3副井提升設備選型 67 9礦井通風及安全技術 69 9.1礦井概況、開拓方式及開采方法 69 9.1.1礦井地質概況 69 9.1.2開拓方式 69 9.1.3開采方法 69 9.1.4變電所、充電硐室、火藥庫 69 9.1.5工作制、人數 69 9.2礦井通風系統(tǒng)的確定 69 9.2.1礦井通風系統(tǒng)的基本要求 69 9.2.2礦井通風方式的選擇 70 9.2.3礦井主要通風機工作方式選擇 71 9.2.4采區(qū)通風系統(tǒng)的要求 71 9.2.5工作面通風方式的選擇 72 9.3礦井風量計算 72 9.3.1工作面所需風量的計算 73 9.3.2備用面需風量的計算 74 9.3.3掘進工作面需風量 74 9.3.4硐室需風量 75 9.3.5其它巷道所需風量 75 9.3.6礦井總風量 75 9.3.7風量分配 75 9.4礦井阻力計算 76 9.4.1礦井最大阻力路線 76 9.4.2礦井通風阻力計算 81 9.4.3礦井通風總阻力 81 9.4.4兩個時期的礦井總風阻和總等積孔 81 9.5選擇礦井通風設備 81 9.5.1選擇主要通風機 81 9.5.2電動機選型 81 9.6安全災害的預防措施 81 9.6.1預防瓦斯和煤塵爆炸的措施 81 9.6.2預防井下火災的措施 81 9.6.3防水措施 81 10設計礦井基本技術指標 81 參考文獻 81 孤島工作面危險性分析 81 摘要： 81 1緒論 81 1.1問題的提出及研究意義 81 1.2選題的背景及意義 81 2孤島工作面上覆巖層運動和破壞以及支承力 81 2.1覆巖斷裂系破壞分析 81 2.2兩側工作面開采時覆巖斷裂特征 81 2.3 孤島工作面煤體支承壓力 81 2.3.1 兩側小于臨界采空范圍 81 2.3.2 兩側臨界采空范圍 81 3孤島工作面沖擊地壓誘因及危險性規(guī)律 81 3.1孤島工作面發(fā)生沖擊地壓的主要誘因分析 81 3.1.1不同煤厚對孤島工作面沖擊地壓的影響 81 3.1.2不同埋深對沖擊地壓的影響 81 總結 81 參考文獻 81 1 INTRODUCTION 81 2 HYDRODYNAMICS EQUATIONS OF GAS MOVEMENT 81 3. FIELD OBSERVATION 81 3.1. Working face situation 81 3.2. Observation method 81 3.3. Observation results 81 4. LABORATORY EXPERIMENT 81 4.1. Experimental details 81 4.2. Experimental results 81 5. CONCLUSIONS 81 1簡介 81 2瓦斯運動的流體動力學方程 81 2.1瓦斯涌出特征 81 2.2瓦斯擴散特征 81 3現場勘查 81 3.1工作面的狀況 81 3.2 研究方法 81 3.3 觀測結果 81 4實驗室實驗 81 4.1 實驗的詳細信息 81 4.2 實驗結果 81 5結論 81 鳴謝 81 致 謝 81 155 1礦區(qū)概述及井田地質特征 1.1礦區(qū)概述 1.1.1礦區(qū)地理位置 龐莊煤礦張小樓井位于徐州市西北銅山縣柳新鎮(zhèn)和劉集鎮(zhèn)境內，距徐州市區(qū)13km。東鄰江蘇天能集團柳新煤礦，西鄰徐州礦務集團夾河煤礦，南鄰龐莊井。（交通位置見圖1）。礦區(qū)鐵路專用線在夾河站與隴海線和夾符線相連，礦井東鄰京福高速公路，東距京杭大運河8km，徐沛公路從井田內穿過，交通十分便利。 圖 1龐莊煤礦張小樓井交通位置示意圖 1）井田范圍 南部（淺部）以F1斷層與龐莊井田為界，北部（深部）至京福高速公路保護煤柱線；東部以蘇煤司基（87）第252號文規(guī)定的西1、西2和西3三個座標點的連線及其延長線與柳新井田為界，西部以蘇煤司基（84）第579號文規(guī)定點連線與夾河井田深部為鄰。整個井田東西長約4.80km、南北寬約3.53km，井田面積16.94km2。開采深度為-250m～-1250m。 2）礦區(qū)經濟狀況及礦區(qū)電力供應 礦區(qū)工業(yè)發(fā)展迅速，已形成鑄造、釀酒、繅絲、紡織、塑編、木材加工、機械制造等八大工業(yè)體系，工業(yè)產品100余種。龐莊煤礦工業(yè)園區(qū)，形成了板皮加工、塑料編織、鑄造加工、機械制造四大主導產業(yè)。礦區(qū)農副產品資源豐富，有優(yōu)質小麥、“無公害水稻”、“高蛋白玉米”等糧食作物7.4萬畝，蕓豆5000畝，黃皮洋蔥1000畝、脫毒土豆1000畝、東北毛茄1000畝、越冬甘蘭1000畝、大沙河無籽西瓜14000畝、優(yōu)質紅富干蘋果4000畝、桑園5000畝。有年出欄300萬羽的肉鴨養(yǎng)殖基地、年出欄150萬羽的合同雞養(yǎng)殖基地、有大型的波爾山羊養(yǎng)殖基地。 礦井110kV主電源引自沛縣220kV變電站，備用電源引自龐莊110kV變電站，由110kV線路送至距礦井110kV變電站。 3）礦區(qū)氣候條件 本區(qū)屬南溫帶黃淮區(qū)，氣象具有長江流域與黃河流域的過渡性質，接近北方氣候的特點，入冬和回春均較旱，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。春季常有干旱及寒潮、霜凍等自然災害，但四季分明，氣候溫和。降水表現為集中度高，年變化大，形成春季易旱，盛夏易澇的氣候特點。土地最大凍結深度29mm，每年凍結期在十一月上旬至翌年三月下旬解凍，全年風向頻率多為東南偏東風，四季風向變化較大，春夏多東南風，秋冬多偏北風，年平均風速3.2m/s，最大風速20m/s。 氣溫：年平均氣溫13.8°C，日最高氣溫40.70°C（1966年7月18日），日最低氣溫-21.3°C（1967年1月4日）。 降水量：年平均降水量811.7mm，最大年降水量1178.9mm（1977年），最小降水量550mm（1968年），最大日降水量340.7mm（1971年8月9日），降水多集中于7、8月份，占全年降水量的60%。 蒸發(fā)量：年平均最大蒸發(fā)量1873.5mm（1968年），最小蒸發(fā)量1273.9mm（1985）。 本區(qū)屬于季風型大陸性氣候。 4）礦區(qū)水文情況 井田內地表水體主要為塌陷區(qū)積水，其次有拾新河和拾屯河。 塌陷區(qū)積水:積水區(qū)常年水位+34.3m；雨季最高水位+36.25m（1982年7月22日）。 拾屯河:從礦區(qū)南部露頭自西向東入丁萬河，全長13Km。為季節(jié)性河流。 拾新河:1977年12月銅山縣在礦區(qū)中部自西北向東南人工開挖而成，常年積水，水深5～6m，河床不連續(xù)且與塌陷區(qū)積水連成一片。 除上述地表水體外，尚有零星的魚塘和縱橫交錯的排水溝渠分布。因此，礦區(qū)地表水系較為發(fā)育。 5）地震 徐州地區(qū)地震烈度為7度，根據1956年科學出版社資料，徐州地區(qū)地震記錄始于公元522年，訖于1937年，即1415年間發(fā)生地震21次。其中破壞性地震占了3～7次。影響較大的有1502年10月17日地震，壞城垣民舍；1668年7月25日山東莒縣郯城8.5級地震，1937年8月1日山東渮澤7級地震。 本區(qū)屬華北地震區(qū)，距郯廬斷裂約100km，該斷裂帶為一長期活動的強地震帶。 1.1.2井田地質特征 1）區(qū)域地質構造簡況 徐州煤田位于中朝準地臺山東隆起區(qū)的南端，徐州復背斜的西端。若按地質力學劃分：是秦嶺東西向構造帶的北支和新華夏第二隆起帶的交匯部位，其東側緊鄰郯廬大斷裂。故本區(qū)是幾個大構造帶的交匯地，構造復雜。區(qū)內蓋層發(fā)育，屬北方型。中生代印支--燕山運動對本區(qū)影響甚大，使本區(qū)地層發(fā)生褶皺、斷裂并伴有巖漿活動。 徐州復背斜由多個相間排列的背、向斜組成。自東南向西北分別是：棠張集向斜、大許家背斜、賈汪向斜、徐州背斜、閘河向斜、肖縣背斜、九里山向斜等。每一個背、向斜由更次一級的背、向斜組成復式背、向斜。就單一褶曲而言，一般北翼較緩，南翼較陡，局部直立甚至倒轉，并伴生有與褶曲軸大致平行的高角度逆斷層、逆掩斷層出觀。 區(qū)域地層沉積缺失奧陶系上統(tǒng)、志留系、泥盆系及石炭系下統(tǒng)，除震旦系與寒武系、奧陶系與石炭系呈假整合接觸關系，第四系與其它各時代的地層呈不整合接觸關系外，其它各地層皆呈整合接觸關系。 徐州地區(qū)的巖漿巖活動大致分為三期：即晚元古代未的輝綠巖類侵入，燕山中～晚期的中酸性-中基性巖漿巖活動、燕山晚期～喜山期的基性-超基性巖漿巖活動。在徐州復背斜的分布大體沿桃山集-徐州-賈汪一線以東出露的全為基性巖；該線以西出露的主要為中性-中酸性-酸性火成巖，這正是利國鐵礦和斑井銅礦的成礦母巖。本井田的太原組地層及鄰區(qū)的垞城礦太原組地層亦見有煌斑巖、輝綠巖類的巖墻、巖脈侵入，而井田西北部的張集礦則見有大面積的中酸性火成巖。 2）井田地層 圖2 綜合柱狀圖 井田內無基巖出露，現據區(qū)外露頭所見及鉆孔揭露資料，將井田地層自下而上簡述如下： （1）、寒武系(€) 井田鉆孔未見，僅在礦區(qū)外圍群山有出露。主要分布于徐州復背斜的軸部，與下伏地層震旦系(Z)呈假整合接觸。下部以砂頁巖為主，夾薄層狀灰?guī)r；中、上部則由中～厚層狀灰?guī)r組成。 （2）、奧陶系(O) 僅見于少數鉆孔，是徐州復背斜構造的兩翼主要地層組成部分。也是煤系地層的沉積基底。區(qū)內只發(fā)育有下統(tǒng)和中統(tǒng)，上統(tǒng)缺失。其中： 奧陶系下統(tǒng)(O1)：與下伏地層寒武系呈整合接觸關系。 下部由中厚層竹葉狀白云巖、泥質白云巖、頁片狀泥質灰?guī)r、鈣質白云巖及厚層狀灰?guī)r組成。 上部的馬家溝組則由中厚層～巨厚層的豹皮狀灰?guī)r組成，頂部夾有紫灰色薄層鈣質白云巖，厚450～530m，平均484m。 奧陶系中統(tǒng)閣莊組(O2g)：厚65.2～70.9m平均68m。由青灰色～黃灰～灰色薄～中厚層鈣質白云巖、白云質灰?guī)r、白云巖組成。 （3）、石炭系(C) 系地層僅發(fā)育有中統(tǒng)和上統(tǒng)，下統(tǒng)缺失。 ①、石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b) 本組地層厚17.8～42.7m，平均27m，假整合于奧陶系之上。是在奧陶系中統(tǒng)之后地殼整體長期上升、剝蝕夷平的基礎上廣泛海侵的淺海相沉積。其巖性自下而上為： 下部：為紫色、灰綠色頁巖(相當于華北山西式鐵礦層位)，含鐵不均勻，厚度較小，一般在6m左右，系本組與下伏奧陶系之分界標志層。 中部：為淺灰色鋁土質頁巖，厚度多小于5m。 上部：淺灰色厚層狀石灰?guī)r，含黃鐵礦，夾透鏡狀頁巖，厚約16m。 ②、石炭系上統(tǒng)太原組(C3t) 本組地層厚124.0～208.2m，平均156.0m。為本區(qū)主要含煤地層之一。整合于本溪組之上，為海陸交互相沉積，主要有灰白～灰黑的灰?guī)r、頁巖、砂質頁巖組成，夾極不穩(wěn)定～穩(wěn)定薄煤7～10層，可采者兩層。各層石灰?guī)r中常含有豐富的蜓科、腕足類及海百合化石。 （4）、二迭系(P) 區(qū)內二迭系地層沉積有下統(tǒng)-山西組、下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組。現分述如下： ①、二迭系下統(tǒng)山西組（P11 s） 本組地層厚96.5～145.4m，平均113.0m。為本區(qū)主要含煤地層之一。整合于太原組地層之上，為近海河湖沼澤相沉積。主要由灰色頁巖、砂質頁巖、灰色粉砂巖及石英砂巖組成。中、下部以石英砂巖為主，其次為深灰～灰白色頁巖、砂質頁巖組成。夾穩(wěn)定～極不穩(wěn)定的薄～中厚煤層4～6層，其中7煤為穩(wěn)定可采煤層，8、9煤為局部可采煤層。各煤層上、下的頁巖中常含有保存較為完整的植物化石，常見有櫛羊齒、楔葉木、輪木、丁氏蕨等。 ②、二迭系下統(tǒng)下石盒子組(P12 x) 本組厚：170.7～299.0m，平均217.0m，為本區(qū)主要含煤地層之一，整合于山西組地層之上，為內陸湖泊沼澤相沉積。主要由灰綠～深灰色砂質頁巖組成，上部以灰色為主，下部以深灰色為主。自上而下夾數層雜色頁巖。含煤6～9層，其中1、2煤可采。 本組下部的煤層附近地層中常保存有較為完整的植物化石：辨輪木、輪木、蘆木、大羽羊齒、柯特木和丁氏蕨等。 ③、二迭系上統(tǒng)上石盒子組（P21 s） 厚3.9～269.2m，平均250m，整合于下石盒子組之上。為炎熱氣候下內陸河湖相沉積。以雜色、灰綠色，灰色砂頁巖、頁巖為主夾灰綠色、淺灰色細～中粒砂巖，中下部時夾有煤線及炭頁巖，底部為灰～灰白色石英長石粗粒含礫砂巖，間夾灰色，雜色頁巖。為本組與下統(tǒng)下石盒子組分界標志層，產煙葉大羽羊齒、劍形瓣輪木等化石。 （5）、第四系(Q) 區(qū)內厚度52.7～124.0m，平均76.0m，不整合于各地層之上，主要由礫石、砂礓、粘土、亞粘土、粉砂土和腐植土組成。井田范圍內由東南向西北逐漸增厚。 地質綜合柱狀圖 如 1.1.3井田地質構造 張小樓井田位于徐州煤田九里山向斜中段張小樓背斜北翼。該背斜僅在13-1～15線的露頭部位有所顯露，其核部為奧陶系中統(tǒng)地層。F1號逆斷層基本沿背斜軸部切割，因此形成一個不完整背斜，南翼僅殘存很少山西組、太原組煤系地層。北翼保存相對較完整，但也被幾條大中型斷層縱橫切割，略顯破碎。 該井田整體呈一走向北東、傾向北西上陡下緩的鏟式單斜構造，淺部地層傾角一般在24°～40°、深部地層傾角5°～15°。13-1～16-1勘探線間淺部露頭部位的煤層分別被落差20.0m以上的F18、F15、F14、F0、K3、K1、K6等斷層切割，破壞了淺部單斜構造形態(tài)。深部則表現為兩個寬緩的向斜和兩個寬緩的背斜。 截止目前，區(qū)內尚未發(fā)現有火成巖侵蝕。 1）褶曲 除淺部13-1～15線間的露頭部位發(fā)育的、被F1斷層沿軸部切割的背斜（稱張小樓破背斜）以外，在-1000m以下，K1斷層以東有一向斜構造和一背斜構造，分別稱為東翼深部向斜和東翼深部背斜。K1斷層以西有一向斜構造和一背斜構造，稱為西翼深部向斜和西翼深部背斜。 2）斷層 本井田內斷裂構造較為發(fā)育，淺部更顯復雜。已揭露的大中型斷層共15條：F0、F1、F2、F14、F15、F16、K1、K2、K3、K5、K6及F1-1、F1-2、龐5、RF1（F號斷層為勘探時所發(fā)現，K號斷層為采掘工程所揭露，RF斷層為三維地震勘探解釋斷層）。從斷層走向看，大致可分兩組：一組為北東向斷層，其走向大致與張小樓破背斜軸向一致，基本可視為走向斷層，這組斷層有F0、F1、F2 、F14、F15、F16、F1-1、F1-2、龐5、RF1、K3、K6；另一組為北西向斷層，大體與淺部背斜軸向相正交或斜交，基本上可視為傾向斷層。 3）陷落柱 鉆探及采掘活動中至今尚未發(fā)現有陷落柱，另據三維高分辨地震勘探資料顯示：深部地震勘探區(qū)未發(fā)現直徑大于10m的陷落柱。 4）巖漿巖 本區(qū)的巖漿巖活動自老至新大致分為三期：即呂梁期花崗巖、燕山期中基性巖侵入以及喜馬拉雅期的玄武巖流，在煤系中以燕山期侵入體為主。其巖柱主要為閃煌斑巖，閃長巖、安山巖等，其巖性、產狀、分布范圍及對煤層的影響以查明。 1.2區(qū)域水文地質 1）第四系砂巖或砂礫層空隙含水層。 第四系為一套松散的沉積物，井田內厚度30～80 m,平均70m，大體分為五段，包括三個含水層，一個弱透水層和一個隔水層組，從上至下依次為： (1) 第一段砂層空隙潛水含水層組（Ⅰ含） 本段厚6~19 m，平均為17.6 m，主要由棕黃、棕灰色粉砂、粘土質砂夾薄層粘土。砂質粘土組成。據水文孔抽水試驗資料，水質為HCO3-K+Na型，礦化度為0.75~0.84 g/l，富水性中等，是當地居民生活的主要水源。 (2) 第二段粘土。砂質粘土及砂層弱透水層組（Ⅱ透） 本段厚9.8~15.4 m，平均為10.4 m，主要由黃褐色，棕褐色及灰綠色粘土、砂質粘土組成，常夾2~6層細砂，粘土質砂，局部為中粗粒砂，砂層犬牙交錯，總厚度為1~4.9 m，平均為3.3 m約占本段厚度的31.7%；本段可視為弱透水層組。 (3) 第三段砂層孔隙承壓水層組（Ⅲ含） 本段厚13~26.2 m，平均為24.8 m，由灰白、灰綠、土黃色、中、粗砂及粘土質砂夾薄層粘土、砂質粘土組成，粘土總厚度3.2~4.8 m，平均為3.52 m，占本段厚度的23.8%。據流量測井資料k=2.106 m/d。本層水是目前張雙樓礦區(qū)的工業(yè)和生活水源。據水源井取水和水質資料，出水量大于60 m3/h。水質類型為SO4-K+Na。本層屬于富水性中等含水層組。 (4) 第四段粘土隔水層組（Ⅳ隔） 本段厚度12.7~16.3 m，平均14.4 m，井田內東薄西厚，總體上比較穩(wěn)定，主要灰白、灰綠及灰褐色粘土、砂質粘土組成，局部夾2~5層砂層透鏡體。該層作為隔水層組，對控制上部1含、3含垂直向下入滲補給5含起到了抑制作用。 (5) 第五段砂礫層承壓含水層組（Ⅴ含） 本段常稱作底礫層，厚0~7.8 m，平均為2.8 m，井田東部普遍發(fā)育，西部有大面積缺失。其上部以灰黃色含礫粗砂或粘土質砂為主。下部以雜色砂礫為主，夾不穩(wěn)定薄層粘土，礫石成分主要為石英砂，粒徑2~4 cm，滾圓良好，隙間充填物為粘土及砂，含量達50~60%。本層屬于中等含水層。 2）二迭系砂巖裂隙含水層 二迭系地層包括上石盒子組（12~175/101 m）、下石盒子組(165~247/220 m)、山西組(93~185/112 m)，總厚度433 m，主要由泥巖、砂質泥巖加沙巖石組成。砂巖含水層據其厚度和富水情況主要由上石盒子組底部奎山砂巖、下石盒子組中部砂巖、下石盒子組底部分界砂巖，下部7、9煤頂砂巖含水層。 (1) 第一段、上石盒子組底部奎山砂巖裂隙承壓水含水層 厚10.22~41.7 m，平均為21.63 m，分布廣泛。立井井筒揭露該層時用水量達126 m3/h，富水性中等。由于該含水層距離7煤較遠，對井田煤層開采無直接充水影響。 (2) 第二段下石盒子組中部砂巖裂隙承壓含水層 厚14~49.1 m，平均為34.00 m。分布在6線以西。主井井筒揭露該層時用水量達104 m3/h，富水性中等。該含水層對礦井煤層開采無直接影響。 (3) 第三段下石盒子組底部分界砂巖裂隙承壓水層。 厚2.76~26.60 m，平均為11.06 m。分布在7線以西。主井接露時用最大涌水量70~80 m3/h，副井清理斜巷揭露時最大用水量69.4 m3/h，富水性小。據水位觀測資料，-500 m水平以上該含水層以呈半疏干狀態(tài)。 3）山西組下部砂巖裂隙承壓含水層 7煤頂板砂巖含水層，厚度1.20~39.60 m，平均為18.93 m，為7煤老頂或直接頂。據抽水試驗資料q=0.0026 L/(m·s)，k=0.0014 m/d。綜合勘探和生產揭露情況分析，富水性屬小~中等，水質類型為SO4-Ca(K+Na)型，礦化度為3.186~4.544 g/L。本層為開采7煤直接充水含水層。 4）第四段粘土隔水層組（Ⅳ隔） 本段厚度57～129m，平均72m，井田內東薄西厚，總體上比較穩(wěn)定，主要由灰白、灰綠及灰褐色粘土、砂質粘土組成，局部夾2～5層砂層透鏡體。該層作為隔水層組，對控制上部Ⅰ含、Ⅲ含水垂直向下入滲補給Ⅴ含起到了抑制作用，其良好的隔水性能對阻礙基巖含水層接受第四系上部水及大氣降水的補給起到了關鍵的作用。 5）石炭系本溪組砂泥巖隔水層組 本組地層厚20.90～38.35m，平均28.61m，主要為雜色泥巖、砂泥巖夾灰?guī)r、鋁土泥巖及灰?guī)r組成。據水補4-1孔抽水試驗資料q=0.007L/s.m，K=0.005m/d，水質類型為SO4-Ca(K+Na)型，礦化壓4.038g/L；Z25孔流量測井資料q=0.269L/s.m，K=5.701m/d，5-4孔流量測進資料反映幾乎無水，說明本溪組富水性微弱，局部含水，因而本組與太原組底部十三灰以下泥巖、砂泥巖段（厚11.50～20.07m平均14.43m）一起可視為隔水層組。 礦井的歷年涌水量的變化范圍為20～340m3/h，水文地質屬于簡單型，全井田最大涌水量為340m3/h，正常涌水量為320m3/h煤層特征 1.2.1煤層特征 1）煤層賦存情況 本礦井賦存煤層自上而下為：7、9。各煤層特征(見表1-1)，分述如下。 表 1-1 龐莊煤礦張小樓井賦存煤層情況一覽表 煤層號 穿過點數 可采 點數 不可采 點數 缺失 點數 兩極厚度 平均值(m) 可采 指數 變異 系數 煤層穩(wěn) 定程度 7 17 16 0 1 1～3.55 2.00 1.00 7% 穩(wěn)定 9 14 14 0 0 2.20～4.62 3.50 1.00 3% 穩(wěn)定 （1）7煤層 7煤層為本礦區(qū)主采煤層之一。厚度1.31～2.55m，平均厚度2m，局部有0.2m左右的夾矸1層，夾矸巖性主要為頁巖，偶爾也可見砂頁巖；煤層傾角0～25°；7煤上距分界砂巖43.96～60.46m，平均間距52.27m左右；7煤下距9煤間距18.17～23.85m，平均間距20.00m；煤層可采性指數Km＝1.00，變異系數γ＝7％。直接頂為灰白色砂質頁巖或中～細粒砂巖，厚度0.20～29.77m，平均厚5.81m老頂多為砂質頁巖或中～細粒砂巖；直接底為深灰色砂質頁巖，偶見中～細粒砂巖或粉砂巖，厚度0.55～25.23m，平均厚度7.58m。綜合評價7煤為穩(wěn)定的中厚煤層。 （2）9煤層 9煤層為本礦區(qū)主采煤層之一。9煤上距7煤間距2.17～4.35m，平均間距3.5m；9煤下距太原組一灰間距24.1～28.9m，平均間距25.3m左右；煤層厚度2.20～4.62m，平均厚度3m；煤層傾角0～25°；煤層可采性指數Km＝1，變異系數γ＝3％。直接頂板多為灰白色細粒砂巖或砂頁巖互層，厚度6.43～33.78m，局部有0.3～0.6m厚的頁巖偽頂；直接底板多為頁巖或砂頁巖，偶見粉砂巖，厚度0.59～6.08m，1.49m。綜合評價9煤為穩(wěn)定的中厚煤層。 2）煤層的圍巖性質 表1-2 7號煤層頂底板巖性 頂底板名稱 巖石名稱 厚度（m） 巖 性 特 征 老 頂 砂 巖 6.28 灰白色中細粒砂巖，無節(jié)理，層理發(fā)育。 直接頂 砂(頁)巖 5.2 灰黑色砂頁巖，局部為灰白色中細粒砂巖。 偽 頂 頁 巖 0～0.8 灰黑色泥質頁巖。 直接底 砂頁巖 6.68 灰黑砂頁巖，內有結核結構。 表1-3 9號煤層頂底板巖性 頂底板名稱 巖石名稱 厚度（m） 巖 性 特 征 老 頂 砂 巖 6.28 灰白色中細粒砂巖，無節(jié)理，層理發(fā)育。 直接頂 砂(頁)巖 5.2 灰黑色砂頁巖，局部為灰白色中細粒砂巖。 偽 頂 頁 巖 0～0.8 灰黑色泥質頁巖。 直接底 砂頁巖 6.68 灰黑砂頁巖，內有結核結構。 老 底 砂 巖 23.81 灰色細～中粒砂巖，層理發(fā)育，垂直裂隙發(fā)育，局部賦水。 3）煤的特征 （1）物理性質 7煤：黑～黑褐色，呈油脂～半暗淡光澤，鱗片狀及厚薄不等的條帶狀結構，條痕呈褐色，硬度 Ⅱ～Ⅲ，不規(guī)則斷口，內生裂隙發(fā)育，性脆易碎，為光亮～半暗型煤。 9煤：與7煤物理性質相似。鏡下鑒定結果：條帶狀結構明顯，局部能看到有絲炭物質所組成的線理結構。有機組份主要有絲炭物質組成，有少量凝膠化物質及角質分子。 表1-4可采煤層原煤實測及礦采用容重統(tǒng)計表 煤層 7 9 測定值 1.31～2.55 2.17～4.35 礦采用值 1.36 1.37 （2）化學性質 ①煤的揮發(fā)份（Vdaf） 區(qū)內各主要可采煤層原煤揮發(fā)份平均在36.04～49.01%之間，均為高揮發(fā)份煤，揮發(fā)份最小為9煤，最大為7煤，揮發(fā)份值最高平均在49.01%左右。 從表中可看出太原組煤層揮發(fā)份高于山西組煤層揮發(fā)份。 注：在2～9勘探線間，由于受到火成巖侵入，Z9、Z64、Z12、Z20、Z18孔揮發(fā)份值僅為2.94～12.44%，平均9.64%，已變質為天然焦。 ②元素分析 區(qū)內各主要可采煤層碳、氫含量基本穩(wěn)定，干燥無灰基碳含量（Cdaf）平均在83.62～84.60%之間，最小為7煤，最大為9煤；干燥無灰基氫含量（Hdaf）平均在5.27～5.50%之間，最小為9煤，最大為7煤；干燥無灰基氮含量（Ndaf）平均1.42%；干燥無灰基氧含量（Odaf）平均在8.94～9。53%之間。 （3）煤的有害成份 ①水份（Mad） 區(qū)內各可采煤層原煤水份在1.13～1.87％之間變化，最小為7煤，最大為9煤。 ②灰份（Ad） 區(qū)內各可采煤層原煤灰份產率13.26～17.94％，在有效灰份采樣層次中（，各煤層灰份產率≤10％的占20％，＞10～15％的占32％，＞15～25％的占38％，＞25～40％的占10％，可見區(qū)內煤層以低～中灰煤為主。據各煤層煤芯煤樣統(tǒng)計結果：9、21煤為低灰煤，7、17煤為中灰煤。各煤層精層煤平均灰份產率為4.52～8.58%，均屬特低煤。說明原煤中外在灰份較多，精選后大部份可剔除掉，另外，因火成巖侵入造成局部煤層變質為天然焦，以及采樣過程中泥漿或夾矸的混入也是造成部分煤樣灰份增高的原因。 ③硫（St,d） 區(qū)內各可采煤層平均含硫量變化較大，7、9煤原精煤含硫量在量0.52～0.67％均為特低硫煤。 ④灰份及灰融性、灰渣特征 區(qū)內各主要可采煤層煤灰成份及灰渣均以SiO2和Al2O3為主，屬于酸性。 煤灰的熔融性主要取決于煤灰的化學成份，區(qū)內各煤層灰熔點溫度測試情況。 ⑤瓦斯突出性 全區(qū)采取瓦斯樣34個，所測瓦斯含量及礦井井下所測得的瓦斯涌出量均低于10m3/t，屬于低瓦斯礦井。 ⑥自燃性 本井田內各煤層均沒有自燃發(fā)火傾向和爆炸危險，自投產以來沒有發(fā)生過煤層自燃和爆炸現象。 2井田境界與儲量 2.1井田境界 礦井東起F1大斷層，西到F24井田邊界，南自太原組7煤層露頭線，北到-1200m水平7煤層底板等高線。水平標高為-200m～-1200 m，井田走向長4.776 km，傾斜寬3.369km，面積約16.09km2。地面地形平坦，標高一般在 (+38～+39m)。 2.1.1開采界限 本井田共含煤4層，分別為7、9、17、21煤層，其中7、9煤為主要可采煤層，17、21煤為不可采煤層。7煤層平均總厚2m，7煤層平均總厚3.5m。 2.1.2井田尺寸 井田的走向平均長度為4.776km。 井田的傾斜方向平均長度為3.369km。 煤層的傾角最大為31.6°，最小為2.6°，平均為18.7°。 井田的水平面積按下式計算： S = H × L （2.1） 式中S --井田的水平面積，m2 H --井田的平均水平寬度，m L--井田的平均走向長度，m 則井田的水平面積為：S =4.776×3.369 =16.09 km2 2.2礦井儲量計算 2.2.1構造類型 煤層內傾角為4°~15°，褶曲與斷層均較發(fā)育，無巖漿活動，為中等構造地區(qū)，屬于第二類。 2.2.2礦井工業(yè)儲量 礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內，經地質勘探，煤層厚度和質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚。 根據已看勘探的煤種以貧煤為主，其次是無煙煤，由表2-1知最低可采厚度為0.7m。 表2-1 儲量計算厚度、灰分指標 儲量類別 能利用儲量 尚可利用儲量 煤的種類 煉焦用煤 非煉焦用煤 褐煤 煉焦用煤 非煉焦用煤 褐煤 最低可采厚度/m 緩斜煤層（0°-25°） 0.7 0.7 0.8 0.5 0.6 0.7 傾斜煤層（25°-45°） 0.6 0.7 0.7 0.4 0.5 0.6 急斜煤層（>45°） 0.5 0.6 0.6 0.4 0.4 0.5 最低灰分% 40 50 本礦井設計對7，9煤層進行開采設計，它們的厚度分別為2、3.5，基巖無出露，均為巨厚新生界松散層覆蓋。 本次儲量計算是在精查地質報告提供的1：5000煤層底板等高線圖上計算的，儲量計算可靠。 7煤層和9煤層，采用塊段法計算工業(yè)儲量。 圖2-1 塊段劃分示意圖 地質塊段法就是根據一定的地質勘探或開采特征，將礦體劃分為若干塊段，在圈定的塊段法范圍內可用算術平均法求得每個塊段的儲量。煤層總儲量即為各塊段儲量之和，每個塊段內至少應有一個以上的鉆孔。塊段劃分如圖2-1所示。 根據《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》，求得以下各儲量類型的值： 礦井地質資源量 礦井地質資源量可由以下等式計算： （2.1） 式中：--礦井地質資源量，Mt； --煤層平均厚度，m； --煤層底面面積，m3； --煤容重，t/m3。 將各參數代入（2.1）式中可得表2-2，所以地質儲量為： =177.74（Mt） 2.2.3礦井的地質儲量表 表2-2 7煤地址儲量表 序號 平均傾角A（°） 平均厚度(m) 容重(t/m3) 平面面積(km2) cos（A） 工業(yè)儲量 (萬t) k1 22.79 2 1.36 1.984973 0.921926777 5.399127 k2 19.78 2 1.36 1.540957 0.940973679 4.191403 k3 31.63 2 1.36 1.773512 0.851418119 4.823952 k4 29.47 2 1.36 1.332331 0.870654437 3.623941 k5 2.60 2 1.36 6.596835 0.998963843 17.94339 k6 6.36 2 1.36 3.572009 0.993838596 9.715863 總計 45.69768 表2-3 9煤地址儲量表 序號 平均傾角A（°） 平均厚度(m) 容重(t/m3) 平面面積(km2) cos（A） 工業(yè)儲量 (萬t) k1 22.79 3.5 1.37 1.984973 0.921926777 9.517947 k2 19.78 3 .5 1.37 1.540957 0.940973679 7.388889 k3 31.63 3 .5 1.37 1.773512 0.851418119 8.503989 k4 29.47 3 .5 1.37 1.332331 0.870654437 6.388528 k5 2.60 3.5 1.37 6.596835 0.998963843 31.63183 k6 6.36 3 .5 1.37 3.572009 0.993838596 17.12778 總計 80.55896 礦井工業(yè)資源儲量按下式2.3計算: Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333×k （2.3） 式中 Zg--礦井工業(yè)資源儲量，Mt； Z111b--探明的資源量重經濟的基礎儲量，Mt； Z122b--控制的資源量中經濟的基礎儲量，Mt； Z2M11--探明的資源量中邊際經濟的基礎儲量，Mt； Z2M22--控制的資源量中邊際經濟的基礎儲量，Mt； Z333--推斷的資源量，Mt； k--可信度系數，取0.7～0.9，地質構造簡單，煤層賦存穩(wěn)定取0.9；地質構造復雜、煤層賦存不穩(wěn)定取0.7.根據本礦實際條件，地質構造中等，煤層賦存較穩(wěn)定，故取0.9。 根據勘探地質報告，本礦井地質資源分類如下表2.2所示： 表2-4 地質資源分類表 地質資源儲量 探明的資源儲量 控制的資源儲量 推斷的資源量 經濟的基礎儲量 邊際經濟的基礎儲量 經濟的基礎儲量 邊際經濟的基礎儲量 推斷的儲量 111b 2M11 121b 2M22 333 60% 30% 10% 則礦井工業(yè)資源儲量為： 7煤： Zg=Z×60%+Z×30%+Z×10%×0.9=0.99×45.69768=45.240Mt。 9煤： Zg=Z×60%+Z×30%+Z×10%×0.9=0.99×80.55896=79.754Mt。 Zh= Zg7+ Zg9Z=125Mt 2.2.4礦井可采儲量 礦井設計資源儲量按式（2.4）計算： （2.4） 式中 --礦井設計資源/儲量 --斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱損失量之和。按礦井工業(yè)儲量的3%算。 則：＝125－125×3%＝121.25（Mt） 礦井設計可采儲量 （2.5） 式中 --礦井設計可采儲量； --工業(yè)場地和主要井巷煤柱損失量之和，按礦井設計資源/儲量的2%算； C--采區(qū)采出率，厚煤層不小于75%；中厚煤層不小于80%；薄煤層不小于85%。此處取0.85。 則：＝(121.25－121.25×2%)×0.85＝101.00125（Mt） 2.2.5工業(yè)廣場煤柱 根據《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》不同井型與其對應的工業(yè)廣場面積見表2-3。第5-22條規(guī)定：工業(yè)廣場的面積為1.5平方公頃/10萬噸。本礦井設計生產能力為120萬噸/年，所以取工業(yè)廣場的尺寸為300m×480m的長方形。煤層的平均傾角為25度，工業(yè)廣場的中心處在井田走向的中央，傾向中央偏于煤層中上部，該處表土層厚度為76m，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場內。工業(yè)廣場按Ⅱ級保護留維護帶，寬度為15m。本礦井的地質掉件及沖積層和基巖層移動角見表2-4。 表2-5 工業(yè)場地占地面積指標 井 型（萬t/a） 占地面積指標（公頃/10萬t） 240及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8 表2-6 巖層移動角 廣場中心深度/m 煤層傾角 煤層厚度/m 沖擊層厚度/m ф δ γ β -500 25° 2、3.5 150 40 75 75 65 圖2-2 工業(yè)廣場保護煤柱 由此根據上述以知條件，畫出如圖2-2所示的工業(yè)廣場保護煤柱的尺寸： 由圖可得出保護煤柱的尺寸為： 由于兩層煤，需算兩個保護煤柱。由CAD量的兩個梯形的面積分別是：1207406m2和1231251.25 m2 S7煤=971012/cos25°=1071393.2m2 S9煤=995884/cos25°=1098836.415m2 則：工業(yè)廣場的煤柱量為： Z工=S×M×R （2.6） 式中： Z工----工業(yè)廣場煤柱量，萬t； S ----工業(yè)廣場壓煤面積，㎡； M ----煤層厚度，7煤2 m，9煤3.5m； R ----煤的容重, 7煤1.36 t/m3，9煤1.37t/m3。 則： Z7煤=1071393.2×2×1.36×10-4 =291.418(萬噸) Z9煤=1098836.415×3.5×1.37×10-4 =526.892(萬噸) Z工=291.418+526.892=818.31(萬t)  3礦井工作制度、設計生產能力及服務年限 3.1礦井工作制度 按照《煤炭工