大学毕业设计---采矿工程

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1、山东科技大学学士学位论文 摘要摘要本毕业论文包括两部分组成。第一部分为济宁矿业集团阳城煤矿南部区域开拓设计说明。说明书主要内容有：阳城煤矿南部区域开拓设方案的提出、比较、选择；南一采区储量计算、服务年限计算、区段划分、采煤方法的选择；矿井的通风、排水、提升系统等。第二部分为煤矿锚杆支护的发展及其支护原理专题，研究了煤矿锚杆支护的现状发展。并对现有的锚杆的支护机理进行了简要分析。关键词： 矿井开拓设计 采区设计 矿井安全 锚杆支护山东科技大学学士学位论文 目录目录第一部分 济宁矿业集团阳城煤矿南部区域开拓设计1 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.2 地质特征42 井田开拓352.1 井田

2、境界及储量352.2 矿井设计生产能力及服务年限422.3 井田开拓453 大巷运输及设备653.1 运输方式的选择653.2 矿车663.3 运输设备选型674 采区布置及装备704.1 采区概况704.2 采区储量及服务年限704.3 采区准备714.5 巷道掘进855 通风与安全885.1 概况885.2 矿井通风895.3 井下灾害预防966 提升、通风、排水和压缩空气设备1086.1 提升设备1086.2通风设备1116.3 排水设备1136.4 压缩空气设备1147 职业安全卫生和消防1177.1 防火1177.2 粉尘防治1187.3 瓦斯防治1197.4 防治水119第二部分

3、专题煤矿锚杆支护的发展及其支护原理1 煤矿锚杆支护1221.1 课题研究背景及意义1221.2 锚杆支护理论的研究现状1242 锚杆在围岩中的加固作用机理分析1292.1 锚杆的种类及结构特征1292.2 锚杆支护理论1332.3 锚杆对加固拱内岩体力学性质的影响138第三部分 翻译西班牙 RiosaOlloniego煤矿瓦斯预防和治理1.简介1462.说明中央盆地和阿斯图里亚斯8煤层气1473.结论148 原文:1511.Introduction1522.Description of the Asturian Central basin and of the 8th Coalbed1543.

4、Conclusions155 第一部分济宁矿业集团阳城煤矿南部区域开拓设计山东科技大学学士学位论文 1井田概况及地质特征1 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置阳城矿井所在井田为韩岗井田，属梁山煤田的一部分，位于山东省济宁市梁山县东南约25km，行政区划隶属济宁市梁山县、汶上县及泰安市东平县，井田主体位于梁山和汶上两县境内。2002年1月28日经山东省国土资源厅勘探许可登记（许可证号：3700000210016），井田范围：东起F1断层，西至太原组17煤层露头；南起F3断层，北至汶泗支断层，东北角为F2断层。东西宽2.26.7km，南北长10.5km，面积41km2。根据国土资

5、源部划定矿区范围批复（国土资矿划字2004012号），矿区范围由17个拐点圈定。其地理坐标为：东经11617181162346，北纬354224354834。本区交通方便，位于京沪铁路与京九铁路之间，南有连接京沪、京九、京广三大南北铁路交通干线的新（乡）兖（州）石（臼所）铁路，通过本区西侧兖州车站；铁路可通往全国各地，还可通过石臼港运往海外。煤炭铁路外运十分方便。济（南）菏（泽）高速公路从本区西北穿过，井田东有105国道，井田南侧为汶（上）梁（山）公路，乡村级公路成网。交通位置见图111。水路方面，京杭大运河流经济宁市，构成水上运输通道，煤炭可通过水路运往华东省市。本井田经汶（上）梁（山）公路

6、至京杭大运河（后孙）21km，具备水运条件。1.1.2地貌水系井田内地势平坦，为黄河冲积平原，井田西北角有一条北东向东平湖大坝将本区分为泄洪区和陆地，泄洪区面积3.5km2，陆地面积37.5km2。陆地标高+38.8041.60m，泄洪区地面标高+37.50+39.20m，东平湖防洪大坝坝顶标高+46.90+47.40m，坝顶面宽20m。井田内地表水系不发育，中部有一条北东向季节性河流，水量受大气降水影响。1.1.3气象井田气候温和，属北温带季风区，气候变化显著，四季分明，夏季炎热，冬季寒冷，年平均气温13.5，月平均最高气温29，日最高气温41.6，月平均最低气温4.1，日最低气温19.4，

7、年平均降雨量701.9mm。降雨多集中于7、8月，春季雨量少。年平均蒸发量1654.7mm，年最大蒸发量1819.5mm。春、夏季多东及东南风，冬季多西北风，平均风速2.3m/s。历年最大积雪厚度0.15m，最大冻土厚度0.3m。1.1.4地震根据1990年中国地震烈度区划图（1990），本井田所在地在度分界线上。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）确定：本区地震动反应谱特征周期为0.40s，地震动峰值加速度为0.05g。1.1.5矿区内工农业生产、建筑材料等情况区内土地肥沃，生物资源繁多，主要粮食作物有小麦、玉米、高粱、谷子、绿豆、地瓜、大豆、水稻等。经济作物主要有棉花、花生、

8、芝麻、蔬菜、瓜果、花卉、药材等。农业生产中还有花木种植、水产养殖、畜牧等副业。区内主要工业有煤炭、石材开采、煤化工、酿造、建材等。除乡镇企业外，井田东南部的兖州矿区、济东矿区、济北矿区均已建成投产，并取得了良好的社会效益和经济效益，附近的唐口矿井、梁宝寺矿井等正在建设中。这些矿区的生产建设经验，为本矿井的建设和生产提供了宝贵经验。区地面村庄较多，其中影响井下开采的村庄27个，压煤面积较大。因此，矿井生产期间应根据国家政策，有计划的妥善处理占地和迁村事宜。矿井建设中的钢材、木材等材料主要由外地供应，水泥、砖、瓦、砂、石等材料均可由当地或附近解决。1.1.6区域电源和水源1）电源本矿井所在地区电源

9、充足，周边有济宁电厂、菏泽电厂、邹县电厂等大中型火电厂，220kV、110kV电力网贯穿本矿井周边地区。从电力部门了解到本矿井所在地区电网地理接线图情况，在矿井西约23km的梁山县有梁山中心变一座，安装231.5MVA变压器，110/35kV电压等级，在梁山中心变西南约4km处刚刚建成座220/110/35kV的变电所，220kV电源引自郓城变，前期安装一台150MVA变压器。梁山中心变运行时间较长，已没有35kV出线间隔。在本矿井东约22krn的汶上县有汶上变一座，安装120l31.5MVA变压器两台，110/35kV电压等级，汶上变北约5km处有中都变一座，220/110/35kV，安装一

10、台150MVA变压器，220kV电源引自马青变电所和水浒变电所，有110kV和35kV出线间隔。设计自汶上中都变电所和梁山东南变电所向本矿供电，电源可靠。2）水源据山东省梁山煤田韩岗井田勘探（精查）地质报告，区域内主要含水层有第四系砂层、3煤层顶板砂岩、太原组三灰、十下灰及奥陶系石灰岩。第四系上组含水层具中等富水性，地下水埋藏特征为潜水或弱承压水，补给来源为大气降水和地表水体，水位随季节变化。井田内枯季潜水位埋深11.2011.27m。邻近唐阳煤矿第四系浅部含水层的水质资料，水质类型为重碳酸钙镁型，矿化度为0.2980.405g/L。第四系上组砂层水层是本矿井可选择的水源，但使用第四系浅层水作

11、为供水水源有与农业灌溉及农民争水之虞。根据Y41号孔奥陶系灰岩抽水试验资料，单位涌水量0.275L/sm，中等富水性，水量丰富，水位标高29.455m，埋藏浅，静水位埋深9.91m。但氯化物、硫酸根离子总量达2279.39mg/L，远远大于250mg/L，固形物达3.512g/L，永久硬度1.955g/L。卫生指标未做检测，但一般化学指标均不能满足生活饮用水标准。矿井井下水经处理后，作为井下消防洒水、黄泥灌浆等工业用水。1.2 地质特征1.2.1地质构造1）地层本区为全隐蔽式华北型石炭二叠系含煤区，地层由新到老为：第四系；二迭系上统上石盒子组、二迭系下统下石盒子组和山西组；石炭系上统太原组、石

12、炭系中统本溪组及奥陶系。见地层综合柱状图121。现将地层顺序自上而下叙述如下：（1）第四系（Q）厚197.30337.10m，平均250.00m。为冲积相松散层。上部为灰褐色、灰黄色及灰黑色粘土与粉土；下部为灰褐色、灰绿色及灰白色粘土、砂层、砂姜及钙质层，局部少有细砾。上部含有介壳化石及现代植物根须。南厚北薄，覆盖于煤层及其它地层之上，与下伏基岩为不整合接触。（2）二迭系上统上石盒子组（P2s）厚0636.81m。以内陆湖相为主的洪泛平原砂泥交替沉积。以杂色泥岩为主，具灰色及深灰色泥岩。发育有灰绿色中粗粒厚层砂岩，并有少量细砂岩及粉砂岩。底部为一至两层灰白色及灰褐色含砾中粗砂岩，成份以石英为主

13、，次为长石，铁硅质胶结，致密，较坚硬，俗称“奎山砂岩”，为上下石盒子组地层的分界标志。该地层在井田内浅部多被剥蚀，深部保留厚度较大，主要分布于东部及北部，最大残留厚度为636.81m。与下石盒子组为整合接触。 （3）二迭系下统、下石盒子组（P1x）厚0226.00m。为滨海平原环境下的河湖相砂泥沉积，以杂色泥岩为主，该组地层中部发育有一层中砂岩，局部相变为粗砂岩或细砂岩；该组中下部有一层较混杂的中细砂岩，俗称“老柴顶砂岩”，其下为灰黑色粉砂岩及一层泥岩段，含炭质泥岩，偶夹煤线，俗称“柴煤段”地层，是该组地层对比的辅助标志。底部为一层灰绿色中粗粒砂岩，局部相变为含砾粗砂岩或细砂岩，分选性差，胶结

14、松散，统称为“分界砂岩”，为下石盒子组与山西组地层的分界标志。该地层除浅部极少部分地层未保留外，全井田分布，与下伏地层整合接触。、山西组（P1s）厚66.05110.00m，平均厚92.00m。为滨海潮坪环境下的砂泥含煤沉积，由三大沉积旋回组成。上部以紫色、灰绿色、浅灰色泥岩、粉砂岩及灰色中砂岩、细砂岩组成；中部以浅灰色中细砂岩为主，间夹深灰色泥岩或粉砂岩，本井田内的局部可采2煤层沉积于该地层中；下部由灰白色中细砂岩及深灰色或灰黑色粉砂岩及煤层组成，本井田的主要可采煤层3煤赋存于此地层中。煤层下部的砂岩常形成明显的条带型层理或浑浊状层理，具生物扰动构造，常相变为粉砂岩与下伏太原组的海相泥岩分界

15、。为过渡性接触关系，故山西组整合于太原组地层之上。本地层全井田分布，分别以Y51、Y103号孔为中心，厚度较大，向周围逐渐变薄。（4）石炭系上统太原组（C3t）厚161.55175.00m，平均165.00m。为浅海与滨海环境下的碳酸盐岩与细碎屑岩含煤交替沉积。该组共由8层灰色石灰岩与浅灰色细砂岩、中砂岩及灰黑色粉砂岩、泥岩交互沉积，含煤15层。该地层以三灰、八灰、十灰为重要标志，三灰以厚度较大，坚硬，含较丰富的蜓科化石及燧石结核，沉积稳定为特征；八灰位于该地层中部，以颜色深，沉积稳定，除极不稳定的九灰外，距下部十灰间距较大；十灰位于本组地层下部，以含丰富的个体较大的纺锤蜓、假希瓦格蜓及多量燧

16、石结核，十上灰与十下灰组成上薄下厚的双层机构区分于其它灰岩，为该组地层对比的重要标志。本井田局部可采的15下煤及可采的16、17煤层形成于该组地层的前期建造。本组地层的上部以海相泥岩含海豆芽化石及菱铁矿结核为特征与其上部山西组为界；底部以杂色泥岩与本溪组的十二层灰岩为界。该组地层全井田分布，厚度稳定，与下伏本溪组地层呈整合接触。（5）石炭系中统本溪组（C2b）本组25.0429.14m，平均厚27.00m。为浅海及滨海环境沉积。由浅灰色、灰白色石灰岩及灰绿色、紫红色、灰色泥岩及铝质泥岩组成，偶见粉砂岩。底部褐红色铁质泥岩因长期沉积间断，铁质得到富集而形成残余式铁矿，为本溪组地层与奥陶系的分界标

17、志。本组地层全井田分布，与下伏奥陶系地层呈假整合接触。本组石灰岩中偶见蜓科及其它海相动物化石。（6）奥陶系（O2b）钻孔揭露厚度51.60m，属海相沉积，以浅灰色、灰色厚层状隐晶质灰岩为主，少为深灰色石灰岩，夹有灰褐色白云岩或白云质灰岩，溶蚀孔洞发育。为该区含煤地层的沉积基底。偶见珠角石等化石。2）地质构造本井田位于鲁西断块北部、汶泗向斜北翼及嘉祥东平地垒北部，为两者的复合部位。井田由于受多期构造运动的影响，褶皱和断裂展布具多样性和切割的复杂性。构造复杂因素以断裂为主，次级褶皱北部也较发育，地层走向以NE为主，倾向SE，倾角1125，局部50。（1）褶曲井田北部，即阳城坝断层以北褶曲发育，阳城

18、坝断层南部主要为走向NE的单斜构造，井田内褶曲如下：、侯仓向斜位于井田北部，向斜轴轴向NW25，且被汶泗支断层所切。东南部褶曲仰起，且被季庄断层所截。延展长度3.5km，受后期断裂DF93、DF92、DF支88、阳城坝、DF69等断层切割，破坏褶曲对称性，两翼浅陡深缓，倾角1150，褶曲幅度1050m，东翼与屈楼背斜相连。该褶曲地震有11条测线，勘探有两条剖面控制，褶曲形态清晰。、王楼背斜位于西部偏北，勘探46线西部，轴向EW，往东转NE且枢纽倾伏与侯仓向斜交汇处形成鞍部。该背斜被后期阳城坝断层、DF74、DF75等断层破坏失去完整性。轴向延展长度1.5km，该褶曲物探7条测线，勘探2条剖面控

19、制，因褶曲幅度小，褶曲形态不甚清晰。、屈楼背斜位于井田东北角、西部紧靠侯仓向斜。该背斜轴向NE10，延展长度1.5km，北部被汶泗支断层所截，枢纽往南倾伏，东翼被F2断层所切，背斜中部又被DF91、DF90、DF88、DF89、阳城坝等多条断层破坏，失去完整性。该褶曲幅度小，物探有6条测线，勘探第2剖面东部控制，褶曲形态较清晰。（2）断层井田内断层发育，东、南、北分别被F1、F2、F3、F4及汶泗支断层所截，据物探资料提供有大小断层124条，均为正断层。其中57条小断层，因断层落差甚小，在3煤底板等高线图上显示不清。其余67条断层均在3煤底板等高线图上标出，其控制程度按断层走向可分北东（含NN

20、E、NEE）、北西（含NNW、NWW）及近东西向三组，其中北东向组最为发育，按规模Fl、季庄、阳城坝三条断层在区内延展长，落差大，构成本区断裂主体，分别位于井田东部、中部和北部。并将落差较小的北西向一组断层所截。北西向组断裂也较发育、条数多、落差相对较小，与北东向组呈“X”型相交。近东西向组、条数少、落差较大，形成时间相对较早，被后期北东、北西向断裂所切。钻探竣工钻孔34个，其中有14个钻孔，20个断点穿过区内断层予以验证。全区67条断层按断层落差大小和控制程度分别统计见表1.1和表1.2，断层情况见表1.3。 井田内按断层落差统计表 表1.1落差（m）1000m100m50100255002

21、5合 计数 量2133119267 井田内按控制程度断层统计见表 表1.2控制程度查 明基本查明初步控制 合 计数 量29221667 主要断层情况一览表 表1.3断层名称断层落差(m)断层产状区内延展长度（km）控制情况查明程度走向倾向倾角断点级别穿过钻孔可靠程度 F11300NESWNW7010550A（5）B（6）C（5）可靠查明 F2800NWSESW701800C（1）较差初步查明 F31000NWSESW701410A(2)可靠查明F4350NNE转NESE转SSE701040A（1）B（1）较可靠基本查明季庄断层50290NE转NEENW转NNW709680A（18）B（11）C

22、（6）Y45、Y83、补141Y161可靠查明汶泗支断层900EW正S702930A（2）较可靠基本查明阳城坝断层20400NE转NEENW转NNW705220A（8）B（2）可靠查明 DFl070NWWNNE701280B（2）较可靠基本查明DF2090SEE转SENNE转NE701800A（1）B（2）C（1）可靠查明DF32080SEE转SESSW转SW701840A（2）B（3）可靠查明 DF4070NWSW70980A（1）B（2）可靠查明DF550130SEE转NEENNE转NNW702700A（1）B（3）C（1）可靠查明DF62070NNE转NNWNWW转SWW702670A（

23、3）B（2）C（1）可靠查明 DF71530NEESWWNNW701400A（2）B（2）C（1）较可靠基本查明 DF83070SSWNNESEE70390B（1）较差初步查明DF95075NWWSEENNE701320B（2）较可靠基本查明 DFl6030NWSENE70710A（2）B（1）可靠查明DFl7035NNESSWNNW70280A（2）B（1）可靠查明DFl9030SWWNEESSE70790B（3）可靠查明DF24070SW转SSWSE转SEE701580B（2）较可靠基本查明 DF26080SE转正ESW转正S701680A（3）B（2）可靠查明DF270100NE转NNW

24、NW转SWW702300A（2）B（14）C（4）Y141可靠查明 DF28075NESE70450B（3）Y141可靠查明 主要断层情况一览表 续表1.3断层名称断层落差(m)断层产状区内延展长度（km）控制情况查明程度走向倾向倾角断点级别穿过钻孔可靠程度 DF34090NNW转正N转NEENEE转正E转NEE70600A（2）B（5）Y121可靠查明 DF36020NNWSEESWW70475B（1）C（1）Y142较差基本查明DF3850100SEE转正ENNE转正N702730A（4）B（2）可靠查明DF461040SWW转NNWSSE转SSW701380A（1）B（12）C（3）可靠

25、查明DF492075正W转SW正N转NW702480A（4）B（5）C（1）可靠查明DF49支020SSW转SWNWW转NW70450B（1）C（2）较差初步查明 DF50020NNWSSENEE70450A（1）Y122较差基本查明 DF52030NWSESW70710B（2）较差初步查明 DF53040SWNW701160B（2）较差初步查明DF54020NWWSEENNE70850A（1）Y103较差基本查明DF552585NWSENE702130A（1）B（3）较可靠基本查明 DF56060NE转NEENW转NNW701700A（2）C（1）较可靠基本查明DF583075NWSESW7

26、0610A（2）较可靠基本查明DF60050SEESSW701280A（1）B（3）较可靠基本查明 DF6150170SE转SEENE转NNE701900A（3）B（2）可靠查明 DF62030SEENNE701050A（1）B（1）较差初步查明DF64080NWWSSW701430A（1）B（2）可靠查明DF650100NESWNW701470A（2）B（1）可靠查明 DF69040SWWNEENNW701160A（3）可靠查明 DF73020NWSESW70310A（1）较差初步查明DF745070NWWNNE70600C（1）较差初步查明DF7570100NWWNNE701280A（1）

27、B（1）较可靠基本查明DF76050NWSW701300A（2）Y41较可靠查明DF77035NWSENE701260A（2）较可靠基本查明主要断层情况一览表 续表1.3断层名称断层落差(m)断层产状区内延展长度（km）控制情况查明程度走向倾向倾角断点级别穿过钻孔可靠程度 DF79050SEE转NESSW转SE701130A（2）B（1）较可靠基本查明 DF800120NNE转SENW转NE702650A（1）B（3）C（2）较可靠基本查明 DF8130120NE转NNESE转SEE701490A（1）B（1）较可靠基本查明 DF83060NWSESW70640C（1）较差初步查明 DF840

28、50NWSENE701030B（1）C（1）较差初步查明DF8550110NWSESW702400A（2）B（2）C（1）可靠查明DF884060NW转NNWSW转SWW701920A（4）C（1）可靠查明DF88支3560NNWSSW701530A（1）B（1）较可靠基本查明 DF892040SWWNEESSE70650B（1）较差初步查明 DF90125190SSE转SEESWW转SSW702800A（2）B（1）较可靠基本查明DF9130170SSE转正ESWW转正S701510A（2）B（1）可靠查明DF9260220SWWNEENNW702960A（3）可靠查明 DF933045SS

29、WNNESEE70410B（1）较差初步查明DF946085SSWNNESEE70680B（1）较差初步查明DF95060NESWSE70810B（1）C（1）较差初步查明 DF981020SSWNNENWW70350A（1）较差初步查明DF995070SSWNNESEE70660B（1）较差初步查明DF100020SWNENW70480A（1）较差基本查明DF1011530SWNESE70470B（1）较差基本查明井田内断层按其控制程度分为查明、基本查明、初步控制三个等级。查 明：地震反映可靠或少量钻孔穿过。基本查明：地震反映较可靠（A、B级）或地震控制较差（C级），但有钻孔穿过。初步控制：

30、无钻孔穿过，地震反映较差。（3）岩浆岩全井田竣工钻孔34个，仅在煤层赋存深部局部地段，Y45、Y65两孔见岩浆岩。其中Y45孔于深937.70m见岩浆岩，厚6.50m。该侵入体位于季庄断层破碎带内，未侵入断层两盘岩层。Y65孔浅部于孔深293.50m、334.30m两处见岩浆岩，厚度分别为2.20m、13.40m。该岩浆岩侵入层位偏高，远离煤层，对煤层无影响。由于本区岩浆岩侵入仅在局部，仅两孔揭露，厚度又薄，地震波很难发现，故该井田岩浆岩侵入对3煤层个别点变质程度仅有轻微影响。1.2.2煤层与煤质1）煤层本井田含煤地层为二迭系下统山西组及石炭系上统太原组，含煤地层总平均厚257.00m。共含煤

31、18层，煤层总平均厚18.62m，含煤系数为7.2%。现自上而下分述如下：（1）山西组：厚66.05110.00m，平均92.00m，含煤13层。煤层编号自上而下为1煤、2煤、3煤。煤层总平均厚度为8.75m，含煤系数为9.5%，山西组为滨海潮坪环境下的砂泥含煤沉积，由三大沉积旋回组成，含一层局部可采的薄煤层及一层稳定的厚煤层，2煤及3煤层分别位于下部的两个旋回中。（2）太原组：厚161.55175.00m，平均165.00m，含煤15层。煤层编号自上而下为4煤18煤，煤层总平均厚度9.87m，含煤系数为6%。太原组为浅海与滨海环境下的碳酸盐岩及细碎屑岩含煤交替沉积，由十二个沉积旋回组成，其海

32、水进退频繁，成煤环境短暂，煤层层数多，厚度薄，层位稳定。多数煤层不可采，15下煤层局部可采，16、17煤层可采。（3）主要可采煤层特征：本井田内主要可采煤层为3、16、17煤层，局部可采煤层为2、15下煤层。主要可采煤层特征见表1.4 主要可采煤层特征表 表1.4煤层名称穿过点煤厚夹矸层数见矸率（%）夹矸厚度可采性指数（Km）变异性系数（%）稳定性可采点断薄点断缺点小计最小最大平均(m)最小最大平均(m)32545344.039.527.5015000.630.301.016稳定1661181.392.351.72l3300.550.381.020稳定176280.881.201.021170

33、0.400.251.014稳定、3煤层煤层厚4.039.52m，平均厚度7.50m，结构简单，局部含泥岩夹矸1层。偶为炭质泥岩或粉砂岩夹矸。夹矸厚度00.63m，平均厚0.30m。夹矸位于煤层下部，偶出现在上部。煤层可采性指数为1.00，变异系数为16%，属稳定煤层。3煤层直接顶板为泥岩，中部相变为粉砂岩，个别点为细砂岩或中砂岩，偶为炭质泥岩，大多以伪顶形式出现。3煤层底板岩性以泥岩为主，中部局部为粉砂岩，少量为炭质泥岩。2）煤质本井田山西组3煤层和太原组16、17煤层均为高等陆生植物生成的腐植煤类，煤层主要受深成变质作用，煤质变化较简单。根据现有资料分析，全井田煤种主要以气煤为主，局部块段为

34、1/3焦煤，为煤质变化简单区。（1）煤的化学性质可采煤层煤质特征见表1.5。、水分（Mad）本井田煤层水分含量一般在2%左右。3煤层气煤的原煤水分含量为2.53%，局部点高达3.54%。各煤层均属低水分煤层，对煤层的利用影响小。、灰分（Ad）本井田各煤层原煤灰分含量平均在1015%之间，净煤灰分均在10%以下，属低灰煤。但个别点原煤灰分超过15%，属中灰煤。、硫分（St,d）本井田3煤层中硫分平均含量均小于1%，其中1/3焦煤硫分含量为0.31%，属特低硫煤，气煤硫分含量为0.49%，属低硫分煤。16煤17煤中原煤硫分含量分别为3.14%和3.37%，属特高硫煤，且局部点硫分含量达7.27%。

35、反映出本井田煤层从上到下硫分含量有增大的趋势。、磷（Pad）本井田各煤层中除16煤原煤磷含量为0.009%，属特低磷煤外，3煤层1/3焦及气煤中原煤磷含量均为0.033%，属低磷煤。17煤中磷含量为0.090%，属中磷煤。Y141孔中17煤磷呈富集状，含量高达0.338%。、氯（Cl）本井田各煤层中氯含量大都在0.1%之下，含量较低。但Y161孔中16煤氯含量达0.859%，远高于其他钻孔，其成因可能与断层带附近某些元素相对富集有关。、砷（As）本井田各煤层中砷的含量一般都在06PPM之间，含量较低，不影响该区煤层的利用。但Y162孔3煤砷含量偏高，达330PPM。、氟（F）本井田各煤层中氟的

36、含量一般在30200PPM之间，含量较低，不影响该区煤的利用。Y162孔17煤氟含量较高，达271PPM。、铅（Pb）本井田各煤层均做了铅元素含量测定，煤中铅的含量大多在00.10%之间，只有个别孔煤中铅含量达0.110.14%，含量较低，对煤层利用影响不大。（2）元素分析和发热量、从煤的元素分析表明，本井田各煤层中碳、氢元素含量均基本稳定，碳含量在80.5083.26%之间，氢含量在5.285.34%之间。表明变质程度相近的煤层中碳、氢元素含量基本接近。、根据现有资料统计，本井田各煤层发热量平均值在26.9430.22MJ/kg之间，属高热值特高热值煤。、灰成分及煤灰熔融性本井田各煤层中煤灰

37、分均以SiO2、Al2O3等酸性灰渣为主，碱性成分较少，灰分指数较低。各煤层中煤灰熔融性平均值ST：3煤大于1361C，属较低的高熔灰分；16煤1244C，17煤为1166C，均属低熔灰分20山东科技大学学士学位论文 1井田概况及地质特 可采煤层煤质特征表 表1.5项目 煤层316171/3焦煤气 煤气 煤气 煤原煤精煤原煤精煤原煤精煤原煤精煤工业分析（%）水分（Mad）1.422.301.87(3)0.601.721.03(3)1.003.542.53(26)0.783.021.73(26)1.602.682.07(6)0.682.481.79(6)1.482.502.07(6)1.582.

38、502.08(6)灰分（Ad）11.9725.0717.00(3)6.419.988.08(3)8.0219.3613.79(26)5.3010.306.94(26)6.1113.6510.50（6）4.196.114.98(6)4.5225.3113.90(6)4.529.847.29(6)挥发分（Vdaf）34.6036.2335.59(3)34.7236.8236.10(3)37.3141.5539.30 (26)38.1541.9239.81(26)32.7847.0743.41(6)32.2446.0443.06(6)43.2946.7045.26(6)42.6546.8944.84

39、(6)元素分析（%）碳（Cdaf）82.3683.7383.26(3)75.2882.9081.53(24)82.2483.2582.85(10)80.0884.1982.03(5)81.2683.8282.14(5)77.4482.0980.50(6)80.6083.0781.67(6)氢（Hdaf）5.235.325.29(3)4.725.945.32(24)5.205.565.39(10)4.765.565.28(5)5.225.615.47(5)4.755.715.34(6)3.225.935.20(6)氮（Ndaf）1.451.531.50(2)1.291.601.45(23)1.5

40、401.621.52(9)1.281.481.39 (5)1.281.411.35 (5)1.151.591.34(6)1.151.511.37(6)氧（Odaf）9.4310.889.95(3)10.0014.4811.56(17)10.0810.5810.33(5)9.4511.9110.68(2)9.6311.910.77 (2)11.7712.5412.16(2)11.7712.5412.16(2)全硫（St.d）(%)0.310.320.31(3)0.310.380. 34(3)0.211.700.49(26)0.211.160.41(24)2.643.823.14(6)2.083.

41、212.80(6)0.727.273.37(6)0.823.612.71(6)磷（Pad）(%)0.0200.0500.033(3) 0.021 0.021(1)0.0050.0970.033(26)0.0090.0810.026(12)0.0030.0350.009(6)0.0020.0030.003(2)0.0170.3380.090(5)0.0310.0420.037(2)发热量Qb.ad(MJ/kg)24.8328.7627.44(3)25.8730.1228.01(26)29.2631.8331.02(11)28.6331.5530.05(6)31.5533.4032.30(3)24

42、.6532.44298.62(6)30.5632.4431.60(4)Qb.daf(MJ/kg)25.3529.2327.89(3)26.6833.5930.13(26)30.1134.1430.61（10）30.4434.2333.09(6)31.7634.3833.14(3)30.7334.4733.26(6)32.9134.5433.94（4）Qnet,v,d(MJ/kg)24.4928.2126.94(3)25.7330.2527.97(126)29.0832.0430.96(10)29.4231.7430.22(4)30.6532.7531.88(3)25.2031.8028.75(

43、6)31.2132.8031.92(4)粘结指数GRL 80.893 87.9(3) 4692 74.3(26) 62101.3 89.9(6)77.599.889.4(6)胶质层厚度X(mm) 3640 38.7(3) 3159 45.1(26) 3748 39.6(5) 3350 42.7(6)胶质层厚度Y(mm) 1116.2 13.1(3) 1012 10.9(26) 1624 21.0(5) 1122 16.8(6)山东科技大学学士学位论文 1井田概况及地质特 （3）煤的工艺性能、煤的含油性根据煤的低温干馏试验分析表明，各煤层焦煤产率Tar,ad7%，为富油煤。、炼焦性本井田煤层未做

44、专门的炼焦试验，故对3煤层中1/3焦煤的机械强度、裂纹率及孔隙率等不清，今后需加强这方面的工作。、精煤回收率根据精煤回收率试验结果，3煤精煤回收率为48.82%，属中等，16煤、17煤精煤回收率分别为50.74%和58.16%，属良等。、可选性本井田对各煤层均进行了3煤的简易可选性试验，原煤筛分结果表明，136mm粒级产率较高，随粒度减小产率逐渐减少；灰分则以136mm、800m，F3断层落差1000m，可能为嘉祥断层或嘉祥支断层。F1断层为井田东部边界断层，落差1300m，东盘上升，新生界以下下古生界地层出露。井田的北边、东边、南边边界以外推测均为下古生界寒武、奥陶系地层，就地下水的径流补给

45、特征而言，本井田基岩含水层系统在水平方向上具有较好的侧向补给条件。韩岗井田是一个半封闭水文地质单元中的开放块段。1）含水层及隔水层（1）第四系（Q）井田内钻孔揭露厚度197.30337.10m，平均250.00m。结合地震资料，第四系松散层厚度150350m，一般厚度250.0m。北薄南厚，往北、西北和东北方向井田边界处厚150m，往南逐渐增厚，范庄、东孙庄、袁口乡附近最厚达350m。依据岩性组合及含隔水特征，自上而下可分为上、中、下三组。上组：底板埋深115.90240.05m，平均厚度147.00m。由粉砂、细砂和粘土、粉质粘土组成。含水砂层较发育，有922层，平均14层，总厚度77.77

46、m。含水砂层与粘土隔水层厚度比1.12，上组含水层具中等富水性，地下水埋藏特征为潜水或弱承压水，补给来源为大气降水和地表水，水位随季节变化。井田内枯季潜水位埋深11.2011.27m。中组：底板埋深153.80298.50m，平均214.00m，中组平均厚度67.00m，以粘上、粉质粘土为主，夹粘土质砂和含粘土砂。含水砂层和粘土隔水层厚度比为0.45，含水砂层不发育，中组为相对隔水层组。下组：底板埋深197.30337.10m，平均厚度36.00m。由含粘土砂、粘土质砂砾及含砾粘土、粉质粘上组成。含隔水层厚度比0.78，含水层富水性弱。井田的西部和东北部，在第四系底部普遍有一层粘土和粉质粘土分

47、布，厚度2.614.6m，平均7.05m。这一部分正好处于煤系地层的露头区，有效地隔绝了第四系下组含水层对基岩含水层的直接补给。一般认为矿区内分布有厚度大于5m稳定的弱隔水层，就能有效地阻挡地表水和大气降水的入渗。阳城井田内第四系松散层中均有多层稳定的粘土隔水层，大于5m的粘土层层厚411层，一般7层，其中每孔总有一层最厚的粘土或砂质粘土层，层厚达9.588.6m，平均25.98m，而且大都分布在100m以深的中、下组内，这就有效地隔绝了地表水和大气降水对基岩含水层的直接补给，也隔绝了第四系松散层上、中、下各组之间的水力联系。（2）上石盒子组（P2s）井田内19个钻孔揭露，厚0636.81m由

48、杂色泥岩、灰色粉砂岩隔水层与灰绿色细砂岩含水层组成，砂岩含水层127层，平均砂泥岩厚度比为0.53。底部有一至三层，俗称“奎山砂岩”的中细粒砂岩、中粗砂岩及含砾粗砂岩，厚度2.8025.65m，平均10.17m。“奎山砂岩”为弱含水层，距3煤层平均278m，一般不会对3煤层开采产生直接影响。（3）下石盒子组（P1x）厚0226.00m，上部以厚层杂色泥岩，灰绿色、灰紫色粉砂岩为主，间夹中细粒砂岩。下部浅灰色中粗粒砂岩、中厚层杂色泥岩，灰至灰绿色粉砂岩、泥岩。全组砂岩含水层与泥岩、粉砂岩隔水层不等距相间，砂岩含水层10层左右，砂泥岩厚度比0.53。下石盒子组底部有一至二层分选性较差，灰至灰绿色中

49、粗砂岩或含砾粗砂岩（分界砂岩），厚1.2717.50m，平均5.29m，简易水文消耗量0.010.12m3/h，该组砂岩属弱含水裂隙含水层。分界砂岩下距3煤层42.0087.00m，平均65.00m。开采山西组3煤层，综采一次性全放顶时，导水裂隙带在发展过程中部分地段最终有可能延伸到分界砂岩，但因富水性极弱，不会对煤层开采增加多少水量。（4）山西组（P1s）厚66.00110.00m，平均92.00m。由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成。砂岩含水层与泥岩粉砂岩隔水层相间，全组砂岩一般6层，砂岩、泥岩厚度比0.54。Y143号孔在孔深713.45720.80m漏水，漏失量1.115m3/h。对3煤层

50、开采有影响的直接充水含水层是3煤顶板砂岩段，统计3煤层顶部80m以内的砂岩层分布，一般312层，平均6层，总厚度13.8048.10m，平均总厚度31.69m。山西组3煤层顶板砂岩含水性弱，有一定的动储量，但补给较差。（5）太原组（C3t）厚度160.00175.00m，平均165.00m，由多层薄层石灰岩溶隙含水层，细砂岩裂隙含水层及粉砂岩、粘土岩隔水层以及多层薄煤层组成。灰岩7层，平均总厚度14.56m，占本组厚度的9%。在煤系地层竖直剖面上为相对富水的含水岩组，其中对开采3煤、16煤、17煤有影响是三层灰岩、十下层灰岩和十一层灰岩。三层灰岩厚2.215.00m，平均4.01m，是区域性富

51、水含水层。石灰岩（三）富水性不均一。三层灰岩距3煤层49.0058.00m，平均54.00m，其间含水层不发育，含隔水层厚度比0.180.43，平均0.29m，简易水文消耗量0.020.26m3/h。在正常间距下，不会对开采3煤层造成底鼓突水。但在矿井生产初期，三灰水水压较大，750m开采水平时达7.8MPa，当断层使三灰与煤层间距缩小，且岩体不完整，岩石破碎强度低，就有可能对3煤层开采造成突水。十下灰和十一灰分别是16煤和17煤的顶板。十下灰平均厚度5.93m，简易水文消耗量0.010.72m3/h。十一层灰岩平均厚度1.26m，简易水文消耗量0.010.06m3/h。这两层灰岩富水性均为弱较弱，本身在开采16煤、17煤时充水影响不大，真正对开采16煤、17煤造成威胁的是下伏区域性强含水层奥陶系灰岩。（6）本溪组（C2b）厚度25.0030.00m，本井田7孔揭露。上部为薄层石灰岩、白云质灰岩，下部为泥岩、粘土岩、铁质泥岩。钻孔简易水文消耗量00.12m3/h，井田内未见漏水钻孔，结合区域资料，正常情况下，本溪组可视为相对隔水层段。（7）奥陶系中统（O2b）中厚层状石灰岩，4孔揭露，揭露最大厚度51.60m。奥陶系灰岩是区域性强含水层，但富水性不均一。2）断层导水性断层导水性取决于诸多因素，首先是断层的性质、落差、断距大小，断层带的物质组成、破碎程度及胶结状态；其次是断层两盘