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1、 河 南 理 工 大 学采矿工程专业毕业设计说明书姓 名：康奋飞 学 号：310902010608学 院：能源科学与工程学院班 级：采矿工程09-6班设计题目：焦作煤业集团中马村矿1号井90万吨/a矿井初步设计指导教师：宋常胜职 称：副教授二一三年六月摘 要本设计的井田面积为10平方千米，走向约5千米，倾向约2千米，年产量90万吨。井田内煤层赋存比较稳定，煤层平均倾角10度，平均煤厚5.9m，整体地质条件比较简单。瓦斯涌出量大，涌水量也大。根据实际的地质资料情况进行井田开拓和准备方式的初步设计，该矿井决定采用立井加暗斜井二水平开采，设计采用综采放顶煤回采工艺，走向长壁采煤法，用全部跨落法处理采
2、空区。并对矿井运输和矿井通风等各个生产系统的设备选型计算，以及对矿井安全技术措施和环境保护提出要求，完成整个矿井的初步设计。矿井全部实现机械化，采用先进技术和借鉴已实现高产高效现代化矿井的经验，实现一矿一面高产高效矿井从而达到良好的经济效益和社会效益。关键词：立井、走向长壁、综采放顶煤、高产高效AbstractThe design of the mine area of 10 square kilometers, to about 5 km, tendency of about 2 km, the annual output of 900000 tons. Ida coal seam is r
3、elatively stable, the average angle of 10 degrees, the average coal thickness 5.9m, the overall geological condition is relatively simple. Large amount of gas emission, water quantity is large. Preliminary design of mine development and prepare the way according to the actual geological data situati
4、on, this mine decided to adopt vertical dark Shai Ni level mining, design of the fully mechanized caving coal mining technology, long wall mining method, with all cross fell method in the treatment of mined-out area. And equipment selection of the various production system of coal transportation and
5、 mine ventilation calculation, as well as mine safety technical measures and environmental protection request, the completion of the preliminary design of the entire mine. Mine all realize mechanization, the use of advanced technology and reference has realized high yield and high efficiency of mode
6、rn mine experience, realize one mine high yield and efficiency of mine so as to achieve good economic and social benefits.Keywords: shaft, longwall, fully mechanized top coal caving, high yield and high efficiency前 言采矿工程专业毕业设计是四年大学学习的最后一堂课，也是对毕业生质量的最后一次检查。它为毕业生提供了很好的理论结合实践的平台。在学校安排下，通过认识实习、生产实习、毕业实习
7、，已较为全面的了解了矿井的各个生产系统，使所学的专业知识得到了实践，以此为基础进行的毕业设计，是一次由工科学生向工程技术人员转变的考验，更是一次作为工科学生是否具备工程技术人员基本素质的考察。所以设计期间，严格执行教学大纲要求，以严谨的态度力求使设计合理完善。 本设计是以焦作煤业（集团）有限责任公司中马村矿地质资料为基础，根据本专业毕业设计的具体要求进行设计的。经过三周时间的矿井实习，已经收集了详细的矿井资料，通过仔细的学习与研究，基本掌握了矿井的实际情况，为接下来的矿井初步设计奠定了坚实的基础。本设计始于3月18日，历时两个多月，在老师的指导下，于6月5日结稿。矿井自然地质条件简单，主采 二
8、1煤层，平均厚度 5.9m，属厚煤层。煤层自燃性为不易自燃煤层，无煤尘爆炸危险性。中马村矿属煤与瓦斯突出矿井，瓦斯涌出量大，经抽放后，瓦斯相对涌出量为15.50m3/t，绝对涌出量为23.8538.26m3/min。矿井涌水量较大，正常涌水量 1794.6m/h，最大涌水量3340.8 m3/h。通过毕业实习现场考察学习，在收集的资料基础上，按照毕业设计大纲和设计任务要求，广泛参考煤矿矿井开采设计的有关书籍、资料和网络信息，依据煤矿设计规范、煤矿安全规程等在原则上指导煤矿矿井初步设计的有关规定和煤矿工业设备选型的要求，对焦作中马村矿进行了矿井初步设计。 设计中所采用的矿井开拓方式、准备方式以及
9、回采工艺经过方案比较和验算符合自然地质条件限制，满足设计要求。所选用工业设备与矿井设计生产能力及矿井自然地质条件相匹配，能够顺利达产，满足技术上最优、经济上最省的设计原则。本次设计主要对矿井开拓方式、准备方式和采煤方法进行了初步设计，对矿井运输、提升、通风等生产系统进行了描述和设备选型计算。设计中采用立井两水平上山开拓，二水平暗斜井延深，采区式准备，布置一个综采走向长壁工作面，一个工作面满足90万t/a 的生产要求，在井田两翼的上部边界建两个风井，采用对角式通风以解决瓦斯突出问题。设计时根据现有经济技术条件，尽可能采用先进的开采技术和设备，严格执行煤矿安全规程 煤炭工业矿井设计规范中的有关要求
10、与规定，以安全高效为原则进行生产。通过本次采矿专项初步设计的锻炼，经过一个多月的学习，我基本掌握了矿井初步设计所要求的基本知识，对大学四年所学的专业知识又有了系统的掌握和深化，对矿井设计的开拓方式、准备方式、采煤方法以及矿井通风等重要环节的要求有了明确的认识，基本具备了采矿工程专业学生的基本能力。设计的图纸通过CAD完成，在这个过程中我的CAD绘图水平有了明显的提高。本次设计是在矿压教研室宋常胜老师的多次精心指导下完成的，在此衷心感谢宋常胜老师以及教研室的各位老师们对我本次设计的悉心指导和严格要求，我会更加努力、认真的学习本专业技能，不辜负各位老师们的期望！目 录1 井田概况及地质特征11.1
11、 井田概况11.1.1 交通位置11.1.2 地形、地貌11.1.3 地表水系11.1.4 气象特征21.1.5 地震情况21.1.6 自然和生态环境概况21.2 地质特征31.2.1 地层31.2.2 构造61.2.3 煤层91.2.4 煤质91.2.5 水文地质101.2.6 其它开采技术条件131.2.7 井田勘查程度及开采条件评述162 井田开拓182.1 井田境界182.2 矿井设计生产能力及服务年限182.2.1 矿井地质资源量182.2.2 矿井工业资源量192.2.3 矿井设计资源/储量212.2.4 矿井设计可采储量212.2.5 矿井工作制度、设计生产能力与服务年限232.
12、3 井田开拓方案比较242.3.1 矿井开拓方式242.3.2 矿井开拓方案比较252.4 井筒302.4.1 主井302.4.2 副井312.4.3 风井332.5 井底车场及大巷342.5.1 井底车场342.5.2 设计基本参数352.5.3 一些基本问题的确定352.5.4 线路联接计算362.5.5 轨道线路平面布置392.5.6 通过能力计算392.5.7 坡度422.5.8 确定各井底车场硐室位置423 大巷运输及设备453.1 运输方式的选择453.1.1 井下煤炭运输453.1.2 井下辅助运输453.2 矿车463.3 运输设备选型473.3.1 大巷煤炭运输设备选型473
13、.3.2 运输上山胶带输送机的选型483.3.3 井下辅助运输设备选型484 采区布置及装备554.1 采煤方法554.1.1 采区煤层开采条件554.1.2 采煤方法选择554.1.3 采煤工艺554.2 采区布置584.2.1 首采区数目和位置选择584.2.2 首采区特征584.2.3 采区巷道布置604.2.4 采区车场和硐室布置604.3 采掘设备选型614.3.1 设备选型614.3.2 劳动组织和循环作业634.4 采区车场线路设计654.4.1 采区中部车场线路布置654.4.2 甩车场设计主要参数的选择664.4.3 甩车场线路设计685 通风和安全715.1 概况715.1
14、.1 通风设计的基本依据715.1.2 矿井通风系统要符合下列要求715.1.3 矿井通风系统的确定715.2 矿井风量计算725.2.1 采煤工作面实际需风量725.2.2 掘进工作面所需风量745.2.3 峒室实际需风量745.2.4 风速验算755.3 矿井通风设备选型765.3.1 计算原则765.3.2 计算方法765.3.3 计算矿井的总风阻及总等积孔795.3.4 扇风机选型805.3.5 矿井安全技术措施836 矿井建设工期856.1 指标选取856.2 关键线路856.3 工期计算86致 谢90参 考 文 献911 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置中马村
15、矿地处焦作煤田中部,位于河南省焦作市东北部8公里，行政隶属焦作市马村区待王镇管辖。本区煤矿铁路专用线与新（乡）焦（作）铁路在待王站接轨；矿区交通便利地理座标东经113162-1132211，北纬351537-351911。交通位置详见图1-1。 图1-11.1.2 地形、地貌中马村矿在地貌上属于太行山东南麓的山前冲、洪积缓倾斜平原，西北高东南低，地形简单。最高海拔标高位于08剖面线北西端，为163.00m，最低海拔标高位于矿区东南部边界3号拐点处，为111.00m，相对高差52.00m。有利于大气降水的迳流和排泄。1.1.3 地表水系本区属海河流域卫河水系。区内属山前冲、洪积缓倾斜平原，由北向
16、南逐渐下降，地面坡度相对较大，迳流条件较好，无常年性地表水体。区内中部山门河，发源于北部太行山区，以南北方向纵贯全区，河道宽70200m，河深57m，河床坡度为2，该河平时干涸无水，惟雨时有短暂洪流，但未曾出现过洪水溢出河岸现象，据1956年8月31日在白庄附近观测，其洪流量为5.83m3/s。1.1.4 气象特征据焦作市气象资料，本区属暖温带大陆性半干燥季风气候。春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季阴雨凉爽，冬季寒冷干燥，四季分明。多年平均降雨量594.40mm，日最大降雨量为151.80mm（1963年8月8日）；年最大降雨量为1107.70mm（1975年），年最小降水量248.40 mm（
17、1983年），降雨多集中在7、8月份，约占全年降雨量的45%。多年平均蒸发量为2033.50mm，相对湿度66.25%，绝对湿度12.89毫巴。年平均风速3.10m/s一般风力2-3级，以西北风和东北风为主，最大风力为9级，最大风速24m/s。最大冻土深度19cm，冻土期多集中在12月份和元月份。1.1.5 地震情况据焦作市地震局资料，本区历史上未发生大的破坏性地震。该区地震裂度为7度。1.1.6 自然和生态环境概况焦作矿产资源品种较多，储量较大，质量较好，经过普查的矿产资源有40余种，占全省已发现矿种25%，探明储量的有煤炭、石灰石、铝矾土、耐火粘土、硫铁矿等20多种，其中煤田东起修武，西至
18、博爱，南接武陟，东西长65公里，南北宽20公里，保有储量32.4亿吨，为单一的优质无烟煤 。焦作市水资源丰富。有群英水库、青天河水库、白墙水库、顺涧水库等较大水库，地表水资源充裕；焦作市还是天然的地下水汇集盆地，已探明地下水储量35.4亿立方米。建设中的南水北调中线工程也将从焦作通过。丰富的水资源在中西部地区是不可多得的。焦作区内地貌类型较全，自北向南，山地、丘岗、平原、滩涂皆备。全市已开发利用的土地资源分为耕地、林地、草地、工交建筑用地等四大类，其中耕地面积为257.9万亩，境内有约500平方公里的山前岗地和砾石倾斜平地，其地质坚硬稳固，地层耐力巨大，工程地质和区域定性好，且近邻矿点、水源、
19、交通干线和城镇，是极为理想的工业用地。1.2 地质特征1.2.1 地层本区属全掩盖区。据矿井和钻孔工程揭露，发育地层由老至新有奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1sh）、下石盒子组（P1x）、上石盒子组（P2s）和第三、四系（Q+N），现分述如下： （一）奥陶系中统马家沟组（O2m）在区外北部奥陶系中统马家沟组（O2m）有大面积出露，为煤系地层沉积基底，其下部为灰色中厚层状灰岩，夹少许角砾状灰岩及黄绿色泥灰岩；上部为青灰色、深灰色中厚层灰岩、白云质灰岩夹薄层状灰岩。厚度大于100.00m。（二）石炭系（C）1、中统本溪组（C2b
20、）在区外北部有零星出露，由灰色、深灰色铝土质泥岩、泥岩及灰白色中粗粒砂岩组成。其中铝土质泥岩具鲕粒结构，含黄铁矿结核。底部常为中粗粒砂岩或砂砾岩。本组厚度为7.9441.30m，平均24.66m，以滨海泻湖相沉积为主。本溪组与下伏奥陶系中统马家沟组为平行不整合接触。2、上统太原组（C3t） 为区内主要含煤地层之一，在区外北部有零星出露，由灰、深灰色中厚层状石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成。共含煤6层，可采煤层集中于中下部，其中一2煤层为大部可采煤层，一5煤层为局部可采煤层，其它煤层偶见可采点。本组平均厚度为86.36m.太原组与下伏本溪组为整合接触。（三）二叠系（P）本区二叠系含煤
21、地层平均厚度620.62m，从下而上为山西组、下石盒子组和上石盒子组。含七个煤组（段）其中二煤组含主要可采煤层，其它煤组均不具有工业价值的可采煤层。1、下统山西组（P1sh）自L9灰岩或硅质泥岩顶至砂锅窑砂岩底，为一套灰黑灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩为主组成的含煤地层，即二煤组。平均厚度为83.94m，与下伏太原组为整合接触。2、下统下石盒子组（P1x）据区内钻孔揭露，由灰色泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩和砂岩组成，与下伏山西组为整合接触。据其沉积特征可分为三、四、五、六等四个煤段。 三煤段自砂锅窑砂岩（Ssh）底至四煤底板砂岩（Ss）底。底部为中粗粒砂岩（俗称砂锅窑砂岩Ssh），厚0.
22、4016.78m，平均5.65m，含黑色泥质包体和泥质条带，局部见石英细砾，硅钙质胶结，交错层理，为下石盒子组与山西组的分界标志层。下部为浅灰紫灰色铝土质泥岩（俗称小紫泥岩），具鲕状结构，鲕粒成分为菱铁质，易于辨认，为本区辅助标志层。中上部为深灰色泥岩、砂质泥岩与砂岩互层，含少量植物化石碎片及菱铁质鲕粒。三煤段厚80.37131.50m，平均101.44m。三煤段以三角洲平原湖泊相沉积为主。 四煤段下部为四煤底板砂岩（Ss），厚2.6022.48m，平均10.59m，岩性为灰灰绿色厚层状细中粒长石石英砂岩，含石英细砾和泥质团块，泥质胶结，具交错层理，为本区主要标志层之一。中部为灰灰绿色砂质泥岩
23、、泥岩夹粉砂岩及细中粒砂岩。上部为浅灰白灰绿色泥岩、砂质泥岩及粉细砂岩，具紫斑，局部含鲕粒和植物化石。区内本段不含煤层。四煤段厚度为52.6999.50m，平均79.33m。四煤段下部为三角洲分流河道及河口沉积，中上部为三角洲平原相沉积。 五煤段底部为浅灰、灰白色厚层状中粗粒岩屑砂岩，含肉红色长石及泥质团块，具板状交错层理，硅质胶结，为四煤段与五煤段分界砂岩。下部为深灰色泥岩、砂质泥岩及紫斑泥岩。中部为灰、深灰色泥岩、砂质泥岩及薄层细粒长石石英砂岩。上部为灰色中粒砂岩及泥岩、紫斑泥岩，砂岩具大型板状交错层理，层面富集菱铁质。五煤段不含煤层。本段厚度为56.2586.89m，平均69.10m。五
24、煤段上部和下部以分流河道沉积为主，中部主要为三角洲平原相沉积。 六煤段以灰、深灰色泥岩、砂质泥岩及灰、灰白色厚层状细、中粗粒砂岩组成，泥岩局部具紫斑和菱铁质鲕粒，煤层不发育。底部为浅灰、灰色中粗粒砂岩，为五、六煤段分界砂岩。本段厚63.8891.79m，平均77.81m。3、上统上石盒子组（P2s）据区内钻孔揭露，该段地层仅保留七、八煤段，与下伏下石盒子组为整合接触，区内保留地层最大厚度222.00m,现分述如下： 七煤段以灰、灰绿、深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹细、中粒砂岩及粉砂岩，泥岩具紫斑，含菱铁质鲕粒。底部为灰白、灰绿色厚层状中粒长石石英砂岩，具大型板状交错层理，含石英细砾和泥质包体，俗
25、称田家沟砂岩，为上、下石盒子组的分界标志层。顶部夹15层硅质泥岩。本段不含煤层。本段厚84.00112.00m，平均99.00m。 八煤段以灰、深灰色砂质泥岩、泥岩为主，具紫斑，夹细中粒砂岩及粉砂岩，局部含炭质及植物化石。底部为灰、浅灰色厚层状中细粒砂岩，含石英细砾，硅质胶结，为八煤段与七煤段的分界砂岩。本段保留最大厚度110.00m.（四）第三、四系（q+N）以浅黄、棕红、黄色砂质粘土、亚粘土、亚砂土及砂砾石层组成，含钙质结核。厚27.25112.92m。平均76.12m，与下伏各时代地层为角度不整合接触。该矿所处位置地质柱状图如下图 12所示： 图12 中马矿地质柱状图1.2.2 构造中马
26、村矿位于焦作煤田中部，西南部及南部处于九里山断层（F14）下降盘，西部紧依凤凰岭断层，本井田构造格局受上述两条大断裂影响和控制。矿区总体构造形态为一缓倾斜的单斜构造，断层较发育，地层走向40100，倾向130190，倾角814。区内以断裂构造为主，均为高角度正断层，且以近东西和北东向断层为主，局部发育北西向正断层。区内无岩浆岩。区内西部断层较多，东部断层较少，全区构造复杂程度属中等。区内共发现落差10m以上断层28条，均为正断层。分为近东西向、北东向和北西向三组。现将主要断层分述如下：（一）近东西向断层区内落差10m以上的近东西向断层7条，均为正断层。1、中二断层：位于矿区西南部，是九里山主干
27、断层（F14）的羽状断层。断层在区内延伸长度1.90km。断层走向90，倾向0，倾角60左右，落差1054m。中74孔在孔深299.00313.10m处见破碎带，缺失山西组中上部岩层约18.00m；中67孔在孔深267.50m270.90m见断层破碎带，缺失下石盒子组砂锅窑砂岩上部岩层约23.00m；610孔在孔深112.00132.00m见断层破碎带，缺失下石盒子组中部岩层52.00m；中76孔在孔深345.70348.30m见断层破碎带，缺失山西组中上部地层54.00m左右。该断层西端交于中一断层，东端交于九里山断层，已查明。2、中四断层：位于矿区中部，属九里山主干断层（F14）的羽状断层
28、。该断层延伸长度0.80km，断层走向98107，倾向188197，倾角60左右，落差049m。中43孔于孔深391.96398.66m见断层角砾岩，山西组香炭砂岩与L9上部岩层相接，缺失山西组地层49m，二1煤层断失；中43孔向西100m处井底车场岩巷见该断层。断层沿走向向东落差逐渐增大，并交于九里山断层，向西尖灭，已查明。3、南中四断层：位于矿区西部，与中四断层倾向相反，组成小型地堑，属九里山主干断层的羽状断层（F14）之一。该断层延伸长度0.40km，断层走向102，倾向12，倾角60左右，落差032m。中37孔于孔深383.74400.86m见断层破碎带，缺失山西组地层约32m，二1煤
29、层断失；中34孔于孔深214.00248.00m见断层破碎带，缺失下石盒子组中部地层约36m。该断层已查明。4、中五断层：位于矿区中部，是九里山主干断层（F14）的羽状断层之一。在区内延伸长度1.25km。断层走向9598，倾向185188，倾角70左右，落差070.00m。2-5孔在孔深207.20208.00m见断层破碎带，缺失下石盒子组中部地层约37.00m。三维地震时间剖面T2波错断明显，断点、断面清晰可见。该断层向西延伸渐尖灭，已查明。5、中六断层：位于矿区中部与中五断层平行，为九里山断层（F14）的羽状断层之一，区内延伸长度1.00km，向西于2-5孔东部尖灭。断层走向9598，倾
30、向185188，倾角70，落差025m，主要依据3-6与K25孔二1煤层底板标高明显不连续，未控制。（二）北东向断层区内落差10m以上的北东向断层有11条，均为正断层。1、九里山断层（F14）：该断层是焦作煤田的主要断层之一。也是焦作矿区的中马村煤矿、冯营煤矿、方庄煤矿、韩王煤矿、演马庄煤矿、九里山井田、白庄煤矿、及古汉山井田的主要自然边界。2、李庄断层：位于矿区东北部，该断层与李庄分支断层组成阶梯状断层组。区内延伸长度4.60km。断层走向2855，倾向298325，倾角70左右。断层落差0120.00m，从中部向东北和西南方向延伸落差渐趋减小，西南部延伸出区外尖灭。601孔于孔深166.0
31、0174.00m处见断层角砾岩，缺失下石盒子组底部及山西组上部地层约57m；701于孔深218.00246.00m见断层角砾岩，山西组二1煤层上部地层直接与奥陶系灰岩相接触，二1煤层断失，缺失山西组中下部、太原组、本溪组及奥陶系上部灰岩共约185m；马35孔下石盒子组与太原组上部地层接触，二1煤层断失，缺失地层80m；马42孔二1煤层底板遇断层,缺失太原组地层40m；马21孔及5-3孔二1煤层底板遇断层，缺失太原组及本溪组地层分别约80m、70m。该断层已查明。（三）北西向断层区内落差10.00m以上的北西向断层共10条，均为正断层。1、凤凰岭断层：位于中马村矿区西南部边界附近，区内延伸长度2
32、.10km。断层走向282288，倾向192198，倾角70左右，落差160.00270.00m。区内中64孔在孔深564.63569.24m见断层破碎带，下石盒子组下部岩层与奥陶系马家沟组接触，二1煤层断失，缺失地层约270.00m；中13孔在孔深231.69341.98m处见断层破碎带，缺失下石盒子组中下部地层约250.00m；中82孔缺失下石盒子组中下部地层约160.00m；在韩王井田有万75、万74、万77、万78孔间接控制。该断层已查明。2、中一断层：位于凤凰岭断层北部，与凤凰岭断层大致平行。区内延伸长度1.55km。断层走向270296，倾向180206，倾角60左右，落差065.
33、00m。中70孔在孔深447.90453.70m见断层破碎带，二1煤层断失，缺失山西组中下部及太原组上部地层约58.00m；中72孔在孔深396.70m见断层破碎带，缺失下石盒子组下部地层约65.00m。中14孔在孔深270.74273.40m见断层破碎带，缺失下石盒子组下部地层约34.00m；604孔在孔深306.50308.30m见断层破碎带，缺失下石盒子组下部地层约40.00m。该断层东南端交于九里山断层，西北方向延伸尖灭，已查明。3、中三断层：位于矿区西南部主、副井附近，属九里山主干断裂的羽状断层之一。延伸长度约1.10km。断层走向280303，倾向190213，倾角60左右，落差2
34、0.0050.00m。614孔在孔深282.00283.00m见断层角砾岩，缺失下石盒子组地层约50.00m；0805孔在孔深276.00283.00m见断层角砾岩，缺失山西组二1煤层上部地层约20.00m；沿走向在井底车场岩巷中多处见到该断层。断层北西端交于李贵作断层，东南端交于九里山断层，已查明。矿井各断层特征见表11。 表11断层名称性质走向倾向倾角落差延展长度控制程度可靠程度九里山正断层NENW7025A+9B+5C可靠中五正断层NESE70186308A+2B+2C可靠DF1正断层东西S7552103A+2B可靠DF2正断层NESE707902A+B可靠DF3正断层东西S703100
35、3BDF4正断层NESE6551903A+2B可靠DF5正断层NESE653852A+BDF6正断层东西S7031103BDF7正断层NESE7531601A+2B+1CDF8正断层NWNE7562001A+1B+1C较可靠DF9正断层NWNE6541701B+2CDF10正断层NESE7031001A+2CDF11正断层东西S6552603A+2B可靠DF12正断层NESE7082503A+1B+1C可靠DF17正断层NESE7572605A+3B可靠DF22正断层NWSW7031001B+2CDF23正断层NWNE703801A+1B+1CDF24正断层NESE6541701A+2B+1C
36、DF25正断层NESE6561601A+3B+C较可靠DF26正断层NESE703703B1.2.3 煤层（一）煤系地层矿区内含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组，含煤地层总厚170.30m，太原组为一煤组，山西组为二煤组。共含煤13层，煤层总厚8.93m，含煤系数为5.24%。其中山西组下部的二1煤层为全区可采煤层，太原组下部的一2煤层为大部可采煤层，一5煤层为局部可采煤层，可采煤层总厚7.61m，可采含煤系数为4.47%。（二）煤层二1煤层位于山西组下部，下距太原组顶部L9灰岩或硅质泥岩11.95m左右，距L8石灰岩28.00m, 厚0.1013.53m，平均5.90m。一5煤层位
37、于太原组中部，上距二1煤层66.11m，距L8石灰岩30.43m，下距L2石灰岩18.22m。煤层厚度为03.96m，平均0.98m。一2煤层位于太原组底部，上距二1煤层96.76m，距L8石灰岩61.08m，距一5煤层29.95m，煤层厚度为03.43m，平均1.80m。1.2.4 煤质（一）煤的物理性质二1煤为黑色至灰黑色，条痕黑色，层状构造，以条带状结构为主，鳞片状结构次之，上下部为局部粉粒状，似金属光泽，贝壳状、参差状断口。煤的真密度为1.67t/ m3，视密度为1.50t/ m3。一5煤和一2煤为黑色，条痕黑色，以块状煤为主，似金属光泽，参差状及阶梯状断口，似层状构造，条带状结构，煤
38、层裂隙较发育，并充填方解石细脉，煤中含较多黄铁矿结核。煤的真密度分别为1.56 t/ m3和1.73 t/ m3，视密度分别为1.50 t/m3和1.56 t/m3。（二）煤的化学成分二1煤、一5煤和一2煤原煤元素分析结果见表12，各煤层元素组成均以碳元素为主，次为氢元素。表12 各煤层元素分析结果表 煤层原 煤（%）CdafHdafNdaf(O+S)daf二159.29-78.0069.752.22-3.112.750.47-1.160.761.45-4.012.46一583.333.070.991.68一265.72-75.5869.292.50-3.012.780.51-0.810.60
39、0.29-5.352.14（三）煤种由此可以看出二1煤为低灰、特低硫、低磷、高熔灰分的粉粒状煤，以瘦煤为主，有少量贫瘦煤。（四）煤的可选性根据中马矿生产大样筛分结果，二1煤以粉粒状为主，约占65%，中小块占26%，大块及特大块含量较少。根据浮沉试验结果，粒变50-0.5mm粒级的煤以1.3-1.5比重级产率较高，占6782%，精煤灰分为9.13%，分选比重0.1，产率19.54%，应属中等可选到易选。煤质分析如表13 所示。 表13 二1煤精煤煤质分析表项 目最小值最大值平均值总 数水份Wf%0.371.951.0630灰份Ag%3.169.296.7430挥发份Vr%14.6016.6115
40、.1930全硫SgQ%0.210.390.3222发热量卡/gQgDT79008243810917QYDT86688760872020胶质层X13.7034.5021.9021Y010.504.2520粘结指数G57634251.2.5 水文地质焦作煤田位于太行山隆起带与华北平原沉降带之间的过渡地段，属太行山东南麓山前冲、洪积缓倾斜平原，总的地势为西北高东南低，微向东南倾斜。中马村井田处在焦作煤田的浅部，总的地势倾向与煤田一致，地形相对高差约52m，沟谷不甚发育，地面较为平坦。由于该区受北东向、北西和近东西向三组高角度断裂的影响与控制，基岩地层被切割破碎，导致各含水层之间发生了一定的水力联系。
41、因此，区域水文地质条件甚为复杂。本区地下水除接受大气降水与隐伏露头区附近第三、四系孔隙水在“天窗”地段的补给外，主要为来自太行山区的侧向迳流补给。煤田位于区域地下水迳流带，据区域水文地质资料，西北部山区补给区，石灰岩面积1000多平方公里，基岩大面积裸露，以透水性良好的寒武和奥陶系碳酸盐岩为主，具有良好的天然补给条件。因而，地下水通过岩溶与断裂发育带汇集于山前煤田下部，由于受到近东西向压性断裂与石炭、二叠系弱透水岩体的阻隔和导向，转而向东、东南运移，排泄于区外。按照地层的岩性、厚度、含水空间特征及埋藏条件等，区内可划分三种类型的含水岩组，即第三、四系砂、卵砾石孔隙含水岩组，二叠系砂岩裂隙含水岩
42、组，奥陶系及石炭系灰岩岩溶裂隙含水岩组。太古界火成岩、变质岩及元古界震旦变质岩含水岩组，从区域水文地质角度看，由于富水性极弱，故可视为区域隔水层基底；而第三、四系，二叠、石炭系地层中的泥质碎屑岩类则可视为相对隔水层。（一）主要含水层与隔水层1、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层由角砾状灰岩、厚层状石灰岩、白云质灰岩和泥灰岩组成。据以往勘查资料，其厚度约为400m，山门河实测剖面资料出露厚度为234m。上距二1煤层底板110m左右。该地层岩溶裂隙发育，联通性好，水压高，富水性很强，但不够均一，一般在顶界面以下50m为古风化带，岩溶裂隙发育，是地下水运移、富集的主要层段。顶界面以下100150m为又一岩溶发
43、育层段。本区共有30个钻孔揭露该层段，揭露厚度6.67230.55m，以往勘查该层位冲洗液均有不同程度消耗与漏失现象，证实了灰岩裂隙岩溶比较发育，富水性强的特点。据中15、中17水位观测孔2004年1月观测，水位标高为+89.10+90.30m。2、本溪组铝土质泥岩隔水层由铝土质泥岩、薄层砂和砂质泥岩组成。厚7.9441.30m，平均厚度为24.66m，岩性致密，透水性差，是O2m 灰岩含水层与太原组下段灰岩含水层之间的主要隔水层。由于沉积厚度较薄，又被后期构造破坏，局部失去了隔水作用，使上下层灰岩水发生了一定的水力联系，但在地层连续完整的情况下，仍具有良好的隔水性能。3、太原组下段灰岩含水层
44、组由L13 灰岩组成，其中L12灰岩层位稳定，厚度较大，L3灰岩层位不稳定，厚度较薄。一般L2 与L3灰岩之间夹有砂岩或砂质泥岩。钻孔揭穿该层段厚度为920m，平均12 m。上距二1煤层约在75m左右，下距O2m灰岩25m左右。灰岩岩溶裂隙较发育，钻孔揭露灰岩岩溶溶洞直径0.101.47m。 又据钻孔太原组灰岩抽水试验，其渗透系数为0.0213.48m/d，观测孔静止水位标高为+98.67 m，富水性强，与O2m灰岩水存在有一定的水力联系。在焦作矿区曾多次发生该层段灰岩岩溶水突水淹井事故，单位水压突水量为4.510.17m/min.kg/cm2。本矿也发生过4次突水，突水量为1.00128.00m/min，目前水位标高在+85m左右。4、太原组中段隔水层由泥岩、砂质泥岩和砂岩及薄层灰岩组成，厚度1530m左右，是阻隔太原组上、下段灰岩含水层之间水力联系的主要隔水层，由于后期构造的破坏，在断裂附近失去了隔水作用，使太原组上、下段灰岩水发生了水力联系，但仍具有一定的隔水作用。5、太原组上段灰岩含水层由L7L9灰岩组成，其中L7与L9灰岩层位不稳定，厚度较薄，以L8灰岩为主要含水层。厚度3.9412.54m，平均7.78m，岩溶裂隙比较发育
