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1、目 录全套CAD图纸，联系 153893706一般部分：1 矿井概述及井田地质特征11.1矿井概况11.1.1交通位置11.1.2地形、地貌21.1.3河流及水体21.1.4气象及地震21.1.5矿区经济概况21.1.6水源及电源21.2井田地质特征31.2.1井田位置、地层、煤系地层概述31.2.2井田区域及地质构造71.2.3水文地质81.2.4其它有益矿物91.3煤层特征101.3.1煤层101.3.2煤层顶、底板111.3.3煤质111.3.4煤尘爆炸性131.3.5煤的自然倾向性及瓦斯含量142 井田开拓152.1井田境界及可采储量152.1.1井田境界152.1.2可采储量172.
2、1.3矿井设计生产能力及服务年限192.2井田开拓202.2.1井田开拓的基本问题212.2.2矿井基本巷道272.2.3大巷运输设备选择372.2.4矿井提升393 采煤方法及带区巷道布置433.1煤层的地质特征433.1.1煤层埋藏条件433.1.2煤质与地质情况433.2带区巷道布置及生产系统443.2.1带区准备方式的确定443.2.2带区数目及位置443.2.3带区巷道布置443.2.4带区主要生产系统443.2.5带区主要硐室453.2.6确定带区生产能力和采出率453.3采煤方法473.3.1带区煤层特征及地质条件473.3.2采煤工艺方式473.3.3回采巷道布置574 矿井通
3、风604.1矿井通风系统选择604.1.1选择矿井通风系统的原则604.1.2矿井主要通风机工作方法的确定614.1.3确定矿井的通风方式614.2带区通风644.2.1带区通风系统的要求644.2.2工作面通风方式的选择644.2.3工作面风流方向的选择654.2.4通风构筑物664.2.5回采工作面风量674.2.6带区通风系统的评价694.3掘进通风694.3.1掘进通风方式的确定694.3.2掘进工作面所需风量计算714.3.3掘进工作面设备选择714.3.4掘进通风技术管理和安全措施734.4矿井总风量744.4.1风量计算的原则和方法744.4.2确定矿井总风量744.4.3矿井风
4、量分配754.5矿井通风阻力774.5.1矿井通风阻力计算原则774.5.2矿井通风容易时期和困难时期路线的确定774.5.3矿井通风容易和困难时期的通风网路图及立体图784.5.4容易和困难时期阻力计算824.5.5矿井总风阻及总等积孔的计算854.6矿井主要通风机选型864.6.1主要风机选型原则864.6.2矿井主扇静风压与工作风量864.6.3主要通风机实际工况点确定884.6.4电动机选型904.6.5矿井主要通风设备的配置及要求904.7矿井反风措施及装置914.7.1矿井反风的目的及意义914.7.2主扇的附属装置914.7.3通风机房布置图934.8概算矿井通风费用934.8.
5、1电费934.8.2设备折旧费944.8.3材料消耗费944.8.4通风工作人员工资费用944.8.5专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费及其他费用944.8.6矿井的吨煤通风费用955 矿井安全技术措施965.1采煤面传感器的设置965.1.1甲烷传感器的设置965.1.2其它传感器的设置975.2带区掘进工作面（煤巷）传感器的设置985.2.1甲烷传感器的设置985.2.2其它传感器的设置985.2.3风瓦斯电闭锁功能995.3矿井其它地点传感器的设置1015.3.1其他位置甲烷传感器的设置1015.3.2一氧化碳传感器的设置1025.3.3风速传感器1025.3.4开关量传感器的设置10
6、25.3.5温度、烟雾及风压传感器的设置103专题部分：煤矿瓦斯抽采及利用现状104翻译部分：英文原文121中文译文129参考文献135致 谢136一般部分1 矿井概述及井田地质特征1.1矿井概况1.1.1交通位置古书院矿位于山西省东南部，沁水煤田的东南缘，晋城市区北侧1km处，行政隶属晋城市管辖。其地理座标为东经为11248341125256，北纬353033353415。井田东部有太原焦作铁路经过。本矿专运线5 km与晋城北站接轨，向南经月山，新乡分别与焦枝、京广线相通。207国道从井田东部经过，与207国道平行的有晋城长治高速公路，晋城阳城、晋城焦作、长治邯郸高速公路已建成通车，晋城济源
7、高速公路正在建设中；省级公路四通八达，交通甚为方便见图1.1。图1.1 古书院井田位置示意图1.1.2地形、地貌古书院井田位于太行山西侧的南端，总的地形是西北高，东南低，系丘陵起伏的缓波状地形。井田内地形以构造剥蚀中低山为主，西北高，东南低。最高峰方山海拔1054.8米，一般标高在700-800米之间。由方山向东南经白马寺山、大岭头一线为地表分水岭，其东北部为北石店盆地，西南部为钟家庄盆地，地表北部一般为基岩出露，南部为黄土覆盖，地貌属低山丘陵。1.1.3河流及水体晋城市属黄河流域沁河水系。井田内无常年迳流的地表水系，均为季节性河流。雨季流量较大，西南部大气降水经晋城西河、古书院河、晋城东河流
8、入钟家庄盆地，经白水河流经孔庄注入丹河，东北部大气降水汇入刘家川河、司徒河向东于背荫汇流经水东注入丹河。1.1.4气象及地震本区属太行山西侧山间盆地，属暖温带大陆性气候。四季分明，温和宜人，日照充足。秋季多西北风，春夏季多东南风。年最小降雨量296mm，最大降雨量1010mm，平均686.10mm。降雨量集中在7、8、9三个月。蒸发量一般为降雨量的23倍。气温一般较高，日最高温度达38.6，最低气温22.8，平均气温达11。无霜期较长，全年约180天。冻结期为11月至次年2月，最大冻土深度一般为43cm，最大积雪厚度为21cm。风力不大，一般34级，最大6级。历年地震资料及文献记载，晋城地区未
9、发生过5级以上的破坏性地震。外围强震的波及曾对本区造成房屋倒塌，人畜伤亡。据山西省地震局1978年省震字第29号文关于颁发山西省地震基本烈度区划图及说明的通知，将本区划为六度地震烈度区。1.1.5矿区经济概况整个晋城矿区跨越晋城市和阳城、沁水两县，面积为6795km。1985年底统计资料人口为1184000人。本区处于太行山西坡，土质比较肥沃，主要农作物有玉米、谷子、小麦和高梁，由于农田水利基本建设发展较快，亩产水平逐年提高。工业主要有冶炼、化肥、水泥、发电、农机、副食品加工及手工业等。往年年地方小煤矿发展较快，1985年资料统计小煤矿民发展到468处，原煤产量达到970.1万t。1.1.6水
10、源及电源1）水源古书院矿现有自备水源井6眼，分别是下平房水源井（3号）、水塔水源井（14号）、西风井水源井（15号）、南风井水源井（26号）、34号家属楼南水源井（28号）、32号家属楼东水源井（1号）。6个水源井全部采用深井潜水泵吸取中奥陶统深层水作为永久水源，日均取水量约为8000m，年提水量约为292万m。古矿现供水情况地面由1号、3号、14号、28号水源井供给，井下用水由15号、26号水源井供给，并于2001年对该矿地面和井下用水进行了互联网。当地面和井下任何一方用水出现紧张时，可由另一方进行补充，从而缓解了用水紧张的状况。根据晋城市水环境监测中心分析测试结果报告单，除西风井总硬度、硫
11、酸根稍高以外，其余测定项目全部符合GB574985生活饮用水标准。各水井情况详见表11。表1.1 古书院矿水源井情况一览表w水源井位置涌水量（m3/h）近期取水量（m3/h）成井时静水位（m）近期静水位（m）水位升降（m）132号楼东6060129.00137.048.043下平房90110121.78167.3444.5614水塔60110152.50181.3028.8015西风井6260213.80238.3024.5026南风井7460276.55297.6021.0528东区34号楼南8080168.26178.4110.152）供电（1）地面供电：古书院矿35千伏变电所原有5600
12、千伏安变压器两台，82年第一次扩建主变容量不够，增订为10000千伏。35千伏安供电线路也做了相应改动，由凤凰山矿35千伏变电所送古矿35千伏变电所一回线路，另从王台铺矿35千伏变电所送古矿一回线路，形成老区三矿环形供电，凤矿电源由两回路输电线引自巴公电厂同地区电网相连。第一次矿井扩建，对35KV变电所的6KV配电室做了扩建，现有GG1A高压盘28块，BSL1A低压盘7块。地面生产系统分筛分楼和35千伏变电所两个配电点分别装有5602千伏安变压器，地面生活区及其它用电，共计装有大小12台变压器（2060千伏安）。（2）井下供电：下井主电缆为ZLQ203185两回路，第一次扩建改为VV29824
13、0双回路到井下中央变电所，东、西两翼分别由ALQ203150，VV293150做干线电缆。1.2井田地质特征1.2.1井田位置、地层、煤系地层概述古书院井田位于沁水煤田东南部，晋城矿区东部，井田内基岩主要分布于井田北部、西北部山梁及中南部沟谷零星地段，新生界覆盖层主要分布在井田中南部、东部的丘陵、低洼地带及沟谷两侧。1）根据地表露头和钻孔揭露资料，井田内沉积地层由老至新分述如下：（1）奥陶系中统（O2）下马家沟组（O2x）以中厚层状石灰岩为主，下部夹泥质灰岩和含石膏的泥质角砾状灰岩，中下部岩溶发育，呈蜂窝状小溶洞相互连通，一般可见岩溶比较发育的层段13层，溶洞内可见黄褐色沉淀物。最高的岩溶层距
14、奥灰顶界264.27377.00m，岩溶层段总厚8.7064.59m，平均31.69m。本组钻探揭露最大厚度178.32m。上马家沟组（O2s）以浅灰深灰色致密性脆的厚层状石灰岩为主，次为泥质灰岩，具方解石细脉。本组厚177.04254.13m，平均207.96m。峰峰组（O2f）以深灰色坚硬致密的厚层状石灰岩及角砾状灰岩为主，夹有薄层泥灰岩。本组厚42.7986.13m，平均68.38m。图1.2 煤层综合柱状图（2）石炭系（C）中统本溪组（C2b）大部出露于白马寺逆断层之东侧下降盘西部边缘。由含铝质较高的红色及灰白色泥岩组成，中夹薄层砂质泥岩、细砂岩。底部为山西式铁矿。本组厚0.7085.
15、5m，平均43.1m，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。上统太原组（C3t）出露于白马寺断层东侧，为井田主要含煤地层之一。由灰黑深灰色泥岩、砂质泥岩、灰色砂岩、57层石灰岩和69层煤层组成。底部以一层灰白色中细砂岩（K1）与本溪组分界。井田内K1砂岩极不稳定，大部相变为深灰色泥岩。全组厚51.23m116.17m，平均83.70m，与下伏地层呈整合接触。（3）二叠系（P）下统山西组（P1s）为井田主要含煤地层之一。井田内出露较多，但均零星不完整。以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层。底部为一层不太稳定的中粒砂岩。本组厚38.02m81.21m，平均54.48m，与下伏地层整合接触
16、。下统下石盒子组（P1x）主要出露在井田内较高的山腰处。由灰、灰绿色细中粒砂岩，灰、黄绿色的砂质泥岩、泥岩组成。底部为一层厚5m左右的中细粒长石石英砂岩（K8），为与山西组的分界标志。顶部为一层粉红色铝质泥岩，含鲕粒，俗称“桃花泥岩”，层位稳定，为良好的地层对比标志。本组厚50.0778.60m，平均53.86m。上统上石盒子组（P2s）本组为一套陆相碎屑岩沉积，井田西北部有大面积出露。根据岩性组合特征，可划分为三段：一段（P2s1）：分布于井田西北部较大沟谷两侧，由黄绿、灰绿、紫红色细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。底部为一层中细粒长石石英杂砂岩（K10），泥质胶结，具交错层理。与下伏下石盒子组
17、呈整合接触。平均厚度85115m，平均99.30m。二段（P2s2）：分布于井田西北梁坡之处。由浅黄、黄绿色砂岩、泥岩、砂质泥岩组成。夹有数层灰绿、黄绿色中粗粒长石石英杂砂岩，中下部夹一薄层褐铁矿层，底部以一层灰绿色中粒长石石英砂岩（K11）与一段分界。二段（P2s3）：井田北部方山山顶有少量分布，属本段底部层段。岩性为黄绿色厚层状中细粒砂岩（K12），井田内该段中上部多被剥蚀，最大残留厚度10m左右。（4）上第三系上新统（N2）为深红色粘土、亚粘土，含砂量较多，可见锰铁质黑色斑点，含钙质结核35层。在井田中部和东北部丘陵地带有零星出露，厚度08m，与下伏地层不整合接触。（5）第四系（Q）分布
18、范围较广，与地形起伏相一致，厚度由山梁向边坡递增，最厚达49.53m（205孔），沉积物以红土、黄土为主，冲积物为砂砾层。中更新统（Q2）井田内大片分布，为浅棕黄色亚粘土、砂质粘土。含有灰白色钙质结核，俗称“姜结石”，多呈似层状分布，与下伏地层呈不整合接触。本统厚度040m。上更新统（Q3）井田内广泛分布，为灰黄色亚砂土、粉砂土，垂直节理发育，野外常形成黄土陡坎，底部含砾石层，厚度025m。全新统（Q4）为砂卵石、砂土堆积的现代冲积洪积层，厚度010m，主要分布于较大沟谷中的河床、河漫滩及两侧一级阶地。2）含煤地层井田内含煤地层主要为上石炭统太原组（C3t）和下二叠统山西组（P1s）。（1）太
19、原组（C3t）为井田主要含煤地层之一，由深灰色灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩、石灰岩、煤层组成。含煤9层，自上而下编号为5、6、7、8、9、11、12、13、15号，其中可采2层（9、15号）。发育57层石灰岩，由下而上分别称为K2、K3、K4、K4上、K5下、K5、K6，含丰富的蜒、腕足类化石。泥岩、砂质泥岩中都含有丰富的植物化石碎片。底部有一层鲕状结构的砂质泥岩与本溪组相分。全组厚51.23m116.17m，平均83.70m，与下伏地层呈整合接触。K1K4四层灰岩分别是：K1灰岩：位于太原组中部，是9号煤层的底板，全区稳定，厚7.5411.38m，一般9m左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧
20、石条带为其特征，中部含泥质，裂隙中充填有方解石细脉。含有丰富的动物化石。厚度大且稳定，是岩、煤层对比的主要标志层之一。K2灰岩：位于K1上部约6m，厚1.803.84m，一般厚3m，呈深灰色，性脆质硬，含少量燧石结核。裂隙被方解石充填，产动物化石。K3灰岩：位于太原组中上部，K3灰岩上距K4约17m，下距9号煤层仅隔一层薄煤和一层7m左右的泥岩，一般厚1m左右，最厚达2.8m，呈灰色，致密坚硬，含少量燧石结核。有时相变为钙质泥岩、砂岩。含丰富的动物化石。K4灰岩：区内多数钻孔见到，不太稳定，有时相砂岩或砂质泥岩等。上距3号煤层813m，厚0.50m左右。当山西组与太原组分界标志层不稳定时，可作
21、为划分地层的辅助标志层。（2）山西组（P1s）为井田主要含煤地层之一。由灰白色深灰色砂岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩、煤层组成。含煤3层，自上而下编号为1、2、3号，其中3号煤为主要可采煤层。本组厚48.0281.21m，平均54.48m。K7砂岩：厚014.00m，平均2.00m。深灰色薄层状细粒砂岩，具波状层理。有时相变为砂质泥岩、泥岩。K7砂岩顶3号煤层底：厚6.1116.08m，平均8.90m。深灰灰黑色砂质泥岩、泥岩，生物扰动构造发育，含植物碎片化石。顶部为一层灰黑色炭质泥岩，厚1.01m左右。3号煤层：俗称“香煤”。厚1.102.00m，平均1.55m。黑色，以亮煤为主，具似金属光泽，贝
22、壳状断口，质硬。属稳定可采煤层，是良好的对比标志。泥岩、砂质泥岩：厚3.6013.34m，平均4.70m。灰黑色，有时与粉砂岩、细粒砂岩呈互层状。产植物化石碎片。砂岩：厚026.78m，平均7.77m。灰灰白色细中粒砂岩，成分以石英为主，岩屑次之，含白云母片及炭屑。为3号煤的老顶。砂质泥岩：厚3.3814.95m，平均9.35m。灰灰黑色，夹粉砂岩及细粒砂岩。产植物化石碎片。2号煤层：厚00.50m，极不稳定。砂质泥岩：厚5.1015.30m，平均8.87m。灰灰黑色，夹粉砂岩及细粒砂岩。产植物碎片化石。1号煤：厚00.40m，极不稳定。砂质泥岩：厚1.6017.90m，平均8.00m。灰黑色
23、，夹砂质泥岩和粉砂岩。产植物碎片化石。本组属三角洲平原亚相和泻湖、湖沼相沉积。K7砂岩为分流河道沉积。随着海平面的下降，沉积了一套以泥岩、粉砂岩为主的细粒沉积物。后由于地壳相对稳定，为煤炭沉积提供了良好的条件，发育了稳定性好、厚度大、含硫低的3号煤层。以后，地壳相对上升，被上三角洲平原分流河道、决口扇、溢岸沉积所覆盖。这些溢岸、决口沉积对分流间湾进行充填，沉积物以细中粒砂岩为主，间夹砂质泥岩和不稳定之煤层，由于泥炭沼泽分布有限，又近碎屑岩沉积体系，故形成薄而不连续的煤层（1、2号煤），不具工业价值。1.2.2井田区域及地质构造1）区域构造古书院井田位于沁水煤盆地东南缘、太行经向构造体系的复背斜
24、南端西翼。从地质力学角度分析，位于新华夏系第三隆起带（太行隆起）与秦岭纬向构造带的复合部位。主要构造形迹有：（1）新华夏系构造，斜穿矿区中部，南起晋城石盘村，北达长治以北，由一系列褶皱和压扭性断裂组成，影响带宽度1620km。由于褶皱隆起的存在，将晋城矿区分为东西两个含煤区。（2）近南北经向构造，一是合涧上八里复式背斜，主轴位于陵川县东部，呈NE810方向展布。二是沁河复式向斜，位于矿区西部、阳城、郑庄、马必一带。总体为一NE向的复式向斜，在两翼发育一系列次级褶皱。在町店、阳城一定轴向由南北偏转为西南，与东西向构造相联合。（3）东西纬向构造，位于矿区南部，为一长达百余千米，宽610km的断裂褶
25、皱带，中段与新华夏系呈截接复合关系。（4）晋东南山字型构造，西起曲沃、绛县一带，东至辉县、汲县，北至安泽、长子一线，南到济源、沁阳一带，东西长约220km，南北宽约100km，轴部大体展布在屯留、长子、高平一线以西，沁河以东，张店至常店的范围内，于周村北一带消失，晋城矿区位于轴部的南端。2）井田构造受区域构造影响，本井田地质构造以宽缓褶曲为主，地层倾角28，伴生一条大型边界断层和一些落差不大的小型断层和陷落柱，叙述如下：（1）褶曲根据地表露头和井下巷道揭露，本井田内共发育大小褶曲20条，其中向斜10条，背斜10条，分述如下：二仙掌向斜（S1）：于白马寺逆断层东侧，轴向NE1222，南起晋普山井
26、田，经北岩井田，进入本井田，其轴部在本井田大致沿古补71号孔-142号孔-137号孔-补43号孔东延伸，向北于二仙掌村东伸入凤凰山井田，全长20000m。西翼陡而狭，倾角926，东翼平缓，倾角6-8，受白马寺逆断层上升盘牵引成为极不对称的向斜。石城沟背斜（S2）：轴向NE1222，南起寨上，经北岩井田东部，进入本井田，其轴部在本井田大体沿古72号孔-古78号孔-补18号孔-04号孔-补67号孔-166号孔方向延伸，背斜全长5000m，东翼倾角812，西翼倾角68。方山向斜（S3）：轴部沿张岭村东-牛山村东-杨庄-老王圪套方向延入凤凰山井田，纵贯古书院、凤凰山两井田，主体走向NW1030，东翼倾
27、角68，西翼倾角812，全长12000m。大张村背斜：位于井田东部大张村附近，走向近南北，两翼倾角3左右，全长2500m。王谷坨背斜：位于王谷坨村东，走向近东西向，两翼倾角46，全长1500m。七岭向斜：位于大张村背斜东南（红庙岭一带），走向北西转近南北，全长2000m。两翼倾角平缓，34。孙村向斜：位于大张村与孙村之间。主体走向北东约25，两翼倾角5左右，全长2000m，向北延入王台铺井田。井田褶曲延伸长度均在1000m以上，幅度基本均在3060m之间。按褶曲长度和幅度分类，井田褶曲大、中、小型均有分布。但从褶曲两翼紧闭程度分类，由于井田内褶曲两翼夹角均大于120，按照矿井地质工作手册（19
28、99）中分类标准，井田褶曲均属平缓褶曲。一般说来，单斜构造和平缓褶曲对综采影响不大。（2）断层井田较大断层为西北边界处的白马寺逆冲断层，井田内地表未见其它断层。均为层间错动的小断层，绝大多数断层落差在2.50m以下，仅个别达5.609.40m，因属层间断层，对主采煤层开采影响不大。现将井田西北边界处的白马寺逆冲断层叙述如下：白马寺逆冲断层：为井田西北部的自然边界，地表断层处大部都被黄土覆盖，据局部出露点观测资料，断层走向N1525E，倾向NW，倾角70，断距20-40m，该断层属区域较大断层，由南部晋普山区延至本井田，延伸长度20km以上。该断层属边界断层，且断层东侧部分资源已划归南坪煤矿开采
29、，故白马寺断层对煤层开采基本无影响。1.2.3水文地质1）地表水系井田范围主要地表水系为古书院河，于井田西部由北向南穿过井田，为季节性河流，其北段流量一般为0.06m3/s，雨季受降水影响可急速增大至0.60m3/s。该河南段因有矿坑排水汇入，水量增大，流量可达10.5107.8L/s。2）主要含水层（1）奥陶统中统岩溶裂隙含水层组本井田奥陶系中统以中厚层状石灰岩为主，夹薄层泥质灰岩。富水段主要是上、下马家沟组灰岩。钻孔中见有13层溶洞发育的层段，一般在上马家沟组中部和下马家沟组上部和中部，厚约3540m。PH值为7.37.9，暂时硬度为13.1214.38（德国度），永久硬度为8.949.0
30、3（德国度），水质类型为低矿化度HCO3SO4CaMg型水，是本区的主要供水水源。本井田范围奥灰水位标高约为554.10594.0m。关于奥陶系中统峰峰组，岩性主要为深灰色石灰岩、角砾状灰岩和泥灰岩，据古矿7个水源井揭露资料，峰峰组岩性致密，岩溶裂隙不发育，钻探中在峰峰组段均未发生漏水现象，地质报告将峰峰组作为相对隔水层考虑，建议矿方应进一步收集资料或进行补充勘查对峰峰组可否作为隔水层作出准确结论。（2）石炭系灰岩岩溶裂隙含水层组石炭系含石灰岩57层，其中含水层主要为K2、K5石灰岩。K5灰岩含水层厚04.61m。据125号孔抽水试验资料，单位涌水量为0.038L/s.m，渗透系数0.11m/
31、d。K2灰岩含水层厚7.5411.38m，是15号煤层的直接顶，据井田南部125号和东北部146号钻孔抽水试验，单位涌水量为0.00270.213L/s.m。渗透系数0.00430.705m/d。另据井田西北部2007年补勘钻孔（古补92、古补95、古补96）抽水资料，太原组含水层单位涌水量为0.0550.0119L/s.m，渗透系数为0.0040.0082m/d，属富水性弱中等含水层。水质类型为HCO3SO4KNaCa型水，PH值7.9，水位标高762.40804.55m。由于埋藏较深，太原组灰岩含水性较弱。（3）二叠系砂岩裂隙含水层二叠系含水层主要为3号煤层老顶砂岩及上、下石盒子组砂岩，含
32、水性较弱。据125号和143号钻孔抽水资料，单位涌水量为0.000320.0246L/sm，渗透系数0.001450.118m/d，富水性弱。水质类型为HCO3KNa型水，水位标高708.10889.73m。（4）风化壳裂隙含水层风化壳主要发育于二叠系地层裸露区或浅埋地带，风化壳深度3050m，裂隙随埋藏深度增加而减弱。一般地形较高处比较低处发育。其含水性多与地表汇水面积及风化壳底部隔水层的隔水能力有关，水量大小不等。属弱中等富水含水层。（5）第四系冲积层孔隙含水层第四系孔隙潜水分布于较大沟谷地段。含水量较为丰富，在河床地带水量大，远离河床则变小。一般含水层埋藏浅，直接接受大气降水补给，受季节
33、影响大。大部富水性微弱，局部富水性较强。水质类型为HCO3SO4-Ca型水。PH值7.17.5，潜水位深1.356.95m。村民人畜用水多采自该潜水层，水质硬度小，基本符合GB574985饮用水标准。1.2.4其它有益矿物本溪组有铝土岩，其下部有山西式铁矿。铝土岩可烧制陶瓷及耐火材料，铁矿石是地方小高炉及冶炼厂的主要原料。煤中风氧化带内的腐植酸可加工肥料及提取药物。石灰岩可供制造水泥，烧制石灰。煤矸石及石盒子组的砂岩可用作建筑材料。另外，煤层中还伴生有稀散元素锗、镓等，但其品位不高。15号煤层中的黄铁矿可提炼硫磺和黑矾。1.3煤层特征1.3.1煤层古书院井田含煤地层属石炭二叠纪。煤系地层总厚1
34、23.68142.04米。一般厚132.24米。共含煤10余层，煤层总厚1315米，含煤系数约10。其中石炭系太原组含煤八层，仅9号煤、15号煤二层稳定可采，二叠系山西组含煤五层，仅3号煤层稳定可采。煤层特征见表13。表1.2 可采煤层特征表煤层号煤层厚度（m）最小最大一般夹石层数最少最多一般层间距（m）最小最大一般稳定程度及可采情况31.201.921.5502135.64-45.540.6稳定可采92.8111.197.00512稳定可采15.10-22.0418.571531170512较稳定可采1）3号煤层：位于山西组下部。下距K4灰岩9.61米左右，距9号煤层40.6米左右。煤层厚1
35、.201.92米，平均1.55米左右，夹石12层，最多可达5层，多见于中下部，煤层厚度变化不大，全区稳定可采（见表14）。到目前为止，3号煤层已将近采完。其伪顶为黑色泥岩或炭质泥岩，直接顶板多为灰黑色的砂质泥岩或粉砂岩，老顶多为灰色厚层状砂岩，底板一般为灰黑色粉砂岩或炭质泥岩。2）9号煤层：是主要可采煤层之一，位于太原组中部的K1与K2灰岩之间。下距15号煤层18.57米左右。煤层厚2.8111.19米，平均7.0米，厚度变化较大。煤层顶板为K2灰岩，厚1.5米左右，底板为石灰岩，结构简单，全区稳定可采。3）15号煤层：位于太原组下部，煤厚311米，平均7米，厚度无明显变化规律，夹石12层，最
36、多达5层，夹石厚度一般在0.5米以下。其直接顶板为砂岩，厚度6.92米左右。底板以黑灰色炭质泥岩、铝土质泥岩为主。全区大部可采，属较稳定煤层。表1.3 可采煤层稳定程度定量统计表煤层号可采性指数标准差变异系数厚度分级稳定性31000.190.13中厚稳定91000.900.15厚稳定15970.730.37中厚较稳定4）煤层对比本区3号煤层位于山西组，属陆相沉积，9号、15号煤层位于太原组，属海陆交互相含煤沉积，各煤层厚度、层位、层间距稳定，煤质、物性、顶底板特征明显，对比依据充分，因此，本矿区内煤层对比十分可靠。1.3.2煤层顶、底板1）3号煤层从钻孔和生产揭露资料看，3号煤层普遍沉积有伪顶
37、、直接顶和老顶。伪顶岩性为黑色泥岩或炭质泥岩，厚度0.100.20m。结构疏松，易碎，强度低，不易支护，随采掘脱落。直接顶板多为黑色及灰色的砂质泥岩或粉砂岩，层理发育，致密坚硬，节理裂隙较发育，平均厚度2.70m。老顶岩性为灰白色中粒或细粒砂岩，平均厚度7.70m，致密坚硬，层理发育，节理裂隙较发育，呈半张开状，有方解石充填，老顶来压后可自行塌落。煤层上覆岩性，从伪顶、直接顶到老顶为软弱较硬坚硬型，再向上是软弱坚硬相间的平行复合结构。3号煤层直接底板为泥岩，厚度约1.00m，其下为砂质泥岩，厚约8.6米左右，开采中受压后，有时发生底鼓现象。2）9号煤层9号煤层顶板岩性以K2石灰岩为主，有时为砂
38、质泥岩，K2灰岩厚约1.5m左右，致密坚硬，较稳定，节理裂隙发育，有方解石充填。单向抗压强度33.569.3Mpa，平均48.5Mpa；单向抗拉强度3.705.87Mpa，平均4.44Mpa，抗剪强度平均7.83Mpa，老顶为砂质泥岩，厚约4.36m，节理裂隙发育，较硬。煤层上覆岩性，从直接顶到老顶属坚硬较坚硬型，再向上是硬较硬相间的平行复合结构。9号煤层直接底板为K1石灰岩，约1.00m，其下为黑灰色砂质泥岩（含高岭土），平均厚度10.65m，强度低，稳定性差，单向抗压强度12.916.2Mpa，平均16.7Mpa；单向抗拉强度0.440.85Mpa，平均0.66Mpa，抗剪强度2.083.
39、39Mpa，平均2.91Mpa，膨胀率为1.763.64，平均2.91，这种岩性遇水易膨胀和泥化，从而降低了底板的稳定性，属软弱坚硬型。3）15号煤层15号煤层直接顶板为砂岩，厚5.548.3m，平均6.92m左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧石条带，全区稳定，据相邻矿井（王台铺矿）测试，其单向抗压强度平均47.0Mpa左右；单向抗拉强度平均为4Mpa左右，抗剪强度平均为3.70Mpa，属坚硬型顶板。老顶为砂质泥岩，深灰色，厚约10.65m。直接底板为砂质泥岩，平均厚度约12.75m，其下部为砂岩，平均厚度约为14.75m，再其下部为本溪组的铝土泥岩，厚约26.95m，属软弱型。据相邻矿井
40、（王台铺矿）测试，铝土泥岩单向抗压强度为11.4Mpa；单向抗拉强度为0.76Mpa，抗剪强度为2.49Mpa，膨胀率为0.63。这种岩层吸水性强，从而降低了底板的稳定性。1.3.3煤质1）煤的物理性质3号煤层为黑灰色，金属光泽，贝壳状断口，致密坚硬，均一条带状结构，由亮煤和镜煤组成，宏观煤岩类型为光亮型。9号煤层为灰黑色，玻璃光泽，致密，性脆，由暗煤和亮煤组成，条带状结构，阶梯状断口，可见黄铁矿结核或呈星散状赋存于煤中。宏观煤岩类型为半光亮型。15号煤层为黑色，油脂光泽，以暗煤为主，夹镜煤条带，平坦状断口，条带状结构，块状结构，煤中富含黄铁矿结核，宏观煤岩类型为半暗淡型。2）煤的化学性质各煤
41、层原煤水分一般在11.5之间，洗煤后，3号煤水分有所下降，15号煤稍有增高。原煤灰分产率从上至下，呈递增之趋势，3号煤为低灰煤，9、15号煤为中灰煤。硫分以3号煤最低，属特低硫煤，9号煤以中硫煤为主。在井田南部补66孔周围有一富硫带。而15号煤层在本井田中南部大面积为高硫煤。垂向上，煤中的硫分自上而下增加。经统计，三层煤的灰分变化标准差均小于1，硫分变化标准差3号煤小于0.5，9、15号煤则大于0.8。3号煤层煤质变化小，9、15号煤层煤层煤质变化大。煤中的元素组成以碳为主，约占93，其次为氢约占3，说明煤化程度较高。表1.4 可采煤层煤芯煤样煤质特征w原/精煤工业分析原/精煤全硫（）发热量Q
42、b.daf（MJ/kg）元素分析MadAdVdafCdafHdafOdafNdaf30.593.521.42（31）7.7116.9112.84（31）4.659.326.83（31）0.350.680.41（12）33.6434.8935.54（9）90.0894.3192.80（3）2.233.512.90（3）1.244.722.51（3）1.031.141.08（3）0.551.931.33（7）3.5714.337.73（7）3.947.446.07（7）0.420.500.44（4）90.404.101.43（27）7.7028.7818.44（27）5.2610.547.29（2
43、7）0.414.721.81（15）25.5334.6131.51（13）93.2594.0993.73（7）2.783.282.96（7）2.060.961.284.243.06（6）7.257.997.60（6）4.745.355.04（6）0.580.780.68（6）150.393.621.32（27）13.6337.6823.37（27）5.5113.298.44（27）0.607.123.05（15）23.7634.7930.53（14）90.2794.0493.20（9）2.673.192.88（9）1.424.932.78（3）0.781.030.92（3）0.303.852.
44、23（14）3.339.365.86（14）4.539.205.62（10）0.611.541.12（10）3）容重本次报告未对3煤和9煤进行容重测试，根据以往容重资料，3煤容重仍定为1.45，9、15煤为1.49。4）煤的有害成分含量及煤的可选性（1）有害成分3号煤磷含量为0.045，9、15号煤层小于0.01，3号煤属低磷煤，9号、15号为特低磷煤；原煤硫分含量3号煤小于0.5，9号煤为1.81，15号煤为3.05，经1.4比重液洗选后，3号煤硫分略有上升，9号、15号煤则明显下降。煤中的有害成分主要为9、15号煤中的硫分。（2）可选性筛分：3号煤50mm筛上物产率为33.96，成块率不高
45、，灰分在1006mm级呈增加趋势。9号煤50mm筛上物产率44.57，灰分产率在8025mm粒级增高，+256mm粒级灰分下降，60mm粒级灰分又呈上升趋势，硫分含量在8025mm粒级增加，随后又下降。15号煤在50mm筛上物产率为37.63，灰分产率在8025mm粒级增高，+25mm以下级呈锯齿状变化。硫分含量呈锯齿状变化。浮沉：按中国煤炭可选性评定标准（MT5681），采用“分选比重0.1含量法”评定，结果见表1-6。表1.5 浮沉评定表层名指定精煤灰分分选密度0.1含量可选性等级310.01.758.0极易选910.01.5072.0极难选12.51.6761.0极难选14.51.925.1极易选1510.01
