学士学位论文--九里山煤矿.doc

（论文（论文）1 九里山煤矿毕业设计 目目 录录 前前 言言.3 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征.8 第一节 矿井概况.8 第二节 地质特征.11 第二章第二章 井田开拓与开采井田开拓与开采.30 第一节 井田境界及储量.30 第二节 设计生产能力及服务年限.33 第三节 二水平开拓.34 第四节 井筒.36 第五节 井底车场及硐室.37 第三章第三章 大巷运输大巷运输.38 第四章第四章 采区布置及装备采区布置及装备.39 第一节 采煤方法.39 第二节 采区布置.42 第三节 巷道掘进.44 第五章第五章 通风与安全通风与安全.46 第一节 通风系统.46 第二节 风量计算.46 第三节 巷道断面设计.50 第三节 灾害预防.53 第六章第六章 防治煤与瓦斯突出专项措施防治煤与瓦斯突出专项措施.56 第一节 一般规定.56 第二节 专项施工措施.57（论文（论文）2 第三节 瓦斯抽放及监测.61 第七章第七章 提升、运输提升、运输.72 第一节 提升设备.72 第二节 运输设备.81 第八章第八章 通风、排水、压风设备及消防洒水通风、排水、压风设备及消防洒水.84 第一节 通风设备.84 第二节 排水设备.85 第三节 压风设备.88 第四节 井下消防、洒水.89 （论文（论文）3 前前 言言 焦作煤业（集团）有限责任公司九里山矿（以下简称九里山矿）是焦煤集团主力矿井之一，于 1970 年 7 月开始建井，1983 年 4 月 30 日简易投产。设计生产能力为 0.6Mt/a，2005 年核定生产能力为 1.0Mt/a，现开拓范围，东部已至冯营断层，西部至第 11 勘探线，一五下山送至-450m 水平。矿井投产时仅投产了一一采区和一二采区，一二采区投产后，曾多次发生大的突水事故，采区涌水量曾高达 90m3/min 以上，迫使采区停产治水至今。近几年矿井又开拓了一三、一四、一五采区；长期以来，矿井形成了单翼生产的局面，生产地区集中在一一采区和一三采区；目前，一一采区已结束，一三采区 2002 年后递减，一五采区瓦斯地质条件比较复杂，在一三采区结束后，仅靠一四和一五采区生产，难以保证矿井现有生产能力，矿井二水平开拓迫在眉睫。1996 年 2 月九里山矿就以焦九办字（96）31 号“关于九里山矿开拓二水平的请示”提出二水平补勘及开拓问题上报矿务局。1996 年 3 月局地测处编制了“二水平精查勘探初步设计”，设计采用地震与钻探相结合的综合勘探方法；中国煤田地质总局水文物探队于 1997 年 1 月 24 日3 月 7日完成了地震勘探野外数据采集工作，资料经常规和特殊处理后于 1997年 8 月提交了九里山二水平地震勘探报告；焦作矿务局水文队于 1996年 9 月1998 年 6 月完成了二水平勘探的野外施工，1998 年 11 月编制了焦作矿务局九里山煤矿二水平勘探地质报告。2000 年，九里山矿二水平开拓方案经公司领导及有关技术部门多次充分论证，择优选定了暗斜井与西翼下山联合开拓方案，并于 2001 年 1 月 3日经公司办公会研究通过，根据会议精神，为了减少投资，尽早形成生产能力，矿井二水平开拓采取分期施工方式，一期工程利用一水平西翼大巷首先开拓二四采区。按集团公司审定的二水平开拓方案，设计处于 2001年2002 年间多次修改完善焦作煤业（集团）有限责任公司九里山矿二四采区初步设计。2006 年 5 月二四采区轨道上山全部结束，到 2007 年 6（论文（论文）4 月底，二四采区提升、运输、供电、通风、排水等系统将全部形成。2005 年以来，集团公司领导多次组织各职能部门会议论证，根据 1998水文队版焦作矿务局九里山煤矿二水平勘探地质报告，以及二四采区开拓现状，于原二水平总体设计基础上优化设计，选出二水平开采方案。考虑将二水平实行集中运输、排水，分区通风，新上二水平风井。一、编制依据一、编制依据 1.煤矿安全规程、煤炭工业矿井设计规范及国家其它现行的有关煤炭项目建设的法律、法规及标准。2.河南省煤炭地质勘察研究院编制焦作煤业（集团）有限责任公司九里山煤矿生产矿井地质报告。3.原矿井的有关资料，其中包括二1煤层矿井开拓方式平面图、地面工业广场平面布置图等。4 焦作煤业（集团）有限责任公司九里山矿二四采区初步设计。5综合 20052007 年间多次关于九里山矿二水平设计会议讨论意见、2007 年 4 月、7 月对二水平初设评审意见、批复。二、设计的指导思想二、设计的指导思想 以提高矿井经济效益为中心，以高产高效为标准，以安全生产为重点。按照煤炭工业的各项方针政策，认真分析矿井的地质条件、煤层及赋存条件和开采技术条件，充分利用矿井现有井巷工程、设备及地面设施系统等，因地制宜地积极采用先进的科学技术、先进的生产工艺、先进的设备，提高矿井的科学管理水平，在保证安全生产和达到较好的技术经济指标的前提下，最大限度地降低矿井基建投资，将矿井建设成为经济型、效益型的矿井。三、设计的主要特点、主要技术经济指标三、设计的主要特点、主要技术经济指标 （一）设计的主要特点 1.二水平二四采区（采区命名仍沿用以前）已先期开拓，利用一水平西翼大巷首先施工；二四采区生产初期运输利用一水平西翼大巷、通过一四采区和西风井回风；二四采区后期生产利用二水平大巷集中运输、排水，改造一水平西翼大巷、补做做西回风巷进回风，新风井回风。（论文（论文）5 2.从一水平井底车场掘进石门，开拓二水平暗斜井。二一采区利用三条暗斜井进行开拓，轨道、皮带及回风暗斜井均为煤层顶板岩巷，与煤层留约 8保护岩柱；为避免各中车场反复揭煤，二一辅助回风（煤巷）沿二1煤层顶板布置。在二一采区下部布置二水平泵房及水仓。3.二水平标高为-450m，实行集中运输、排水、分区通风。4.新建二水平风井，建新风井服务二水平，具有诸多优点：系统简单、便于管理、通风线路短、有利于安全、生产运营经济；还能提前解放一二、一四、一三煤柱，缓解矿井接替紧张局面；可以提前解放东、西风井广场；利用风井开拓二水平，可有效缓解本矿接替、排矸系统紧张问题。随着矿井的开采深度的增加，位于上部的东、西风井与二水平相距甚远，不利于通风和矿井的安全：东风井的风机能力不能满足二水平生产需要，需更换东风井风机；利用东、西风井服务二水平，回风线路长，风阻大，维护费用高；两套风机运行，管理不便，运营成本高；需补作回风巷。5.综合各方面意见和二水平瓦斯、地质条件，特别是“以风定产”，二水平瓦斯含量高，制约着矿井产量的大幅度提高，设计二水平采区生产能力按 0.6Mt/a，比较切合实际。6结合本矿井生产能力，以及安全、效率、和煤的回收率等因素，二水平采用走向长壁综采分层开采采煤方法，全部垮落法管理顶板。7二1煤层位于山西组下部，二1煤段之顶部，距太原组上部灰岩段顶之硅质泥岩或 L8 石灰岩 15.6535.24m，平均 20.01m，层位稳定。煤层直接顶板以砂质泥岩、泥岩为主，间接顶板为细粗粒砂岩（大占砂岩）；底板多为砂质泥岩和粉砂岩，局部为灰、灰黑色细砂岩，含少量白云母碎片和植物根部化石，偶见炭质泥岩。二1煤层普遍发育，煤层厚度大、结构简单、层位稳定，是井田内主要开采煤层。煤厚 012.93，平均厚5.44，以半亮型煤为主。8区内地层产状变化不大，整体为一走向 N40E，倾向 SE 的单斜构造，地层倾角平缓 1015。井田构造以断裂为主，褶曲不发育，局部受断裂影响，形成小的褶曲，大中型断层稀少，井田构造类型应为中等。9二水平正常涌水量 57m3/min、最大 80m3/min。矿井水文地质类型（论文（论文）6 为复杂型。10.九里山矿为煤与瓦斯突出矿井。11.二1煤为无烟煤三号，以低灰、特低硫、高发热量及中等软化温度灰和较低流动温度灰、较难磨为特征，是良好的动力用煤、水煤浆材料。12.二1煤层以块煤为主，煤尘量较小，依据 20002005 年的鉴定报告，二1煤层煤尘无爆炸性，属不易自燃发火煤层。13.建立了完整的井上、下抽放系统，并有完善的抽放管路，设计建立地面瓦斯抽放泵站，目前矿井瓦斯主要用作民用燃料，以后逐步形成煤层气发电、生产化工产品。14.矿井地面监控中心装备了生产安全监控系统，实现了对矿井生产和安全的连续监测，统一指挥，从而达到了监测监控自动化。（二）主要技术经济指标 1.设计生产能力：0.6Mt/a；2.井巷工程总量：21044m/303363m3；3.千吨掘进指标：35.1m/kt；4.总人数：矿在籍人数；5.项目总投资：19189.65 万元；6.吨煤投资：319.83 元；7.建井工期：38.1 个月；8.达产时间：3 个月；四、存在的主要问题及建议四、存在的主要问题及建议 1.岩巷下山掘进时加强探煤，掌握煤层赋存状况，确保岩巷与煤层的岩柱，防止误揭煤。2施工过程应根据实际地压情况，进行支护设计，选择合理的支护参数。3生产地质报告：由于未收集到近几年的钻孔瓦斯资料，该节文字采用 58 年勘探的钻孔瓦斯资料进行叙述。井田中、深部无瓦斯取样钻孔。因此二水平开拓开采时，要加强瓦斯赋存、运移规律的研究，建立健全瓦斯抽放、监测监控及预测预报机制，增强瓦斯防治工作主动性，确保矿井（论文（论文）7 安全生产。根据规程要求，二水平二一采区井巷第一次揭穿（开）煤层时，必须测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其他与突出危险性相关的参数。4在施工和生产过程中要重点做好瓦斯防突和防突水工作。5工作面液压支架架型的最后确定需要科研和生产厂家来进行选型设计，以选择符合本矿实际的液压支架。（论文（论文）8 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 第一节第一节 矿井概况矿井概况 一、位置和交通一、位置和交通 九里山矿位于焦作市东 18 km，矿井地理座标为：东经 1132311326，北纬 39173921，行政区属焦作市管辖。井田北部有焦（作）辉（县）公路，南部有焦（作）新（乡）公路和正在建设的济（源）东（明）高速公路，矿井铺设专用铁路线经新（乡）焦（作）待王站编组后输送全国各地。公路四通八达，可直达郑州、洛阳、新乡、山西晋城等地，乡间简易公路纵横成网，交通十分方便。图 1-1 九里山煤矿交通位置图 二、范围和面积二、范围和面积 井田范围由 9 个拐点坐标圈定（其中扣除的四点控制范围为九里山乡三矿，面积 0.10km2），矿井总面积为 18.60km2。井田西起 11 勘探线与演马庄矿相邻，东以北碑村断层为界与古汉山井田相连；北起煤层隐伏露头，南抵西仓上断层。东西走向长约 5.5 km，（论文（论文）9 南北倾向宽约 3.4 km。三、自然地理三、自然地理 本区属太行山山前平原和冲积、洪积扇的边缘地带。总体地形平坦，海拔 85117m，一般在 95m 左右。全区地势北西高，南东低，地面坡度为38。由于浅部煤层开采后地面塌陷，局部形成低洼带，雨季会出现短时积水。西部九里山残山上断续出露石炭、奥陶系灰岩，高出地面约 70m。该区属海河流域卫河水系，东部有石门河，西部有山门河，均发源于太行山，且为间歇性河流，河水在山口外 2025km 全部渗漏地下，成为煤矿的主要充水水源。据近年资料表明，除雨季外，平时河床干枯。河流上游建了不少中、小型水库，基本上无洪泛危害。九里山矿区内无河流，仅东侧有一条冲沟，经隤城寨、大陆村向东南流散，平时无水，雨季排洪。历年最高洪水位为 1929 年。1955 年 9 月在隤城寨实测洪水位为+101.76m，高于地下水位 10 余米，按实际河道断面计算流量为 456m3/s。在亮马村、高寨、大陆村、蒋村以南建井前冲积层浅部有泉水溢出，雨季有大片沼泽地出现，现因井下排水及生产、生活、灌溉等开采浅层潜水量增加，区域地下水位下降等原因，沼泽、泉水已干涸断流。本区属暖温带典型的大陆性干旱气候，四季分明，春季干旱、风多，夏季炎热多雨，秋季风和日丽、日照长，冬季寒冷、雨雪较少。据 19631988 年气象资料，最低气温-19.9（1971 年），最高气温43.3（1966 年），平均气温 15。最大冻土厚为 190mm（77 年元月）。年降水量 457.6mm（1986 年）689mm（1988 年），年平均降水量552.45mm。降水多集中于 7、8、9 三个月，占年降水量的 61.7%，其次 5、6、10 三个月，占年降水量的 32.7%，1、2 月份降水最少，仅占年降水量的 1.5%。年蒸发量为 17002000mm，蒸发量大于降雨量。风向 59 月份以东风、东南风为主，10 月份至翌年 4 月份以西风、西北风为主，一般风速 23 级，最大 11 级（78 年 6 月 30 日晚）。西北风频率较大，对本地区气候影响也较大。（论文（论文）10 据焦作市地震办公室提供的资料，自 1038 年1978 年 6 月，发生的较大地震且对焦作有影响的共有 35 次。根据国家质量技术监督局发布“中华人民共和国国家标准 GB183062001中国地震动参数区划图”焦作市地震动峰值加速度 g 为 0.1，本区对应的基本烈度为度，其地震设防应为。四、矿井开发概况四、矿井开发概况 九里山矿由武汉煤矿设计院设计，1970 年 7 月开始建井，设计井型0.60Mt/a（后扩至 0.90Mt/a），1983 年 4 月投产，开采山西组二1煤层。矿井开拓方式为立井多水平上下山开拓。提升系统：主井为一台 XKT23.51.7-15.5 提升机，一对 5.5t 箕斗，副井采用 JKDL854 型绞车提升，矿井采用集中排水系统，安装 D4506 型卧泵 21 台，德国 6736/11 型潜水泵 5 台，总排水能力 257.5m3/min。目前，矿井东部-250m以浅已基本采完，转入-250m以深至马坊泉断层间开采；西部-250m以浅一半地段已采完，正在向-250m以深开拓。多年来实际生产能力在0.60Mt/a左右，现已达到设计生产能力0.90Mt/a。采煤方法主要采用走向、倾斜长壁分层采煤法，回采工艺采用综合机械化采煤和炮采，顶板管理方式为全部垮落法。综采工作面采用ZF4400-17/33型液压支架支护顶板，MXG-150/375型采煤机进行割煤装煤，工作面铺设 SGD630/220 型刮板输送机运煤；炮采工作面采用 DZ22、25-30/100 型单体液压支柱配合 HDJA-1200 型铰接梁支护顶板，放炮落煤，人工攉煤，工作面铺设 SGW-40T 型刮板输送机运煤；矿井现通风方法为中央边界与对角混合式通风。煤巷掘进工艺：MZ-12C 型湿式煤电钻打眼，矿用水胶、硝铵炸药，毫秒、顺发电雷管起爆爆破落煤，放炮器为 MFB-100 型；支护型式有：11 号工字钢梯形棚支护和锚网支护（选用 L=1800mm 或 2200mm，18mm 螺纹钢钢筋锚杆）树脂药卷；锚杆钻机。岩巷掘进工艺：YZ-24 型气腿式凿岩机打眼，矿用硝铵炸药爆破；支护形式为：锚喷支护（选用 L=2200mm,=18mm 螺纹钢钢筋锚杆）。运输方式：工作面生产原煤通过工作面刮板输送机运到运输机巷，（论文（论文）11 经皮带上（下）山运至井底煤仓，容量为 500t，通过主井运至选煤厂，原煤经洗选后由煤仓装火车外运，同时备有 2 个 0.10Mt 露天储煤场，在车皮不足时储煤，有车皮时再装车外运。该矿为单一煤层开采，主采煤层为二叠系山西组二1煤层，煤层结构简单，煤厚平均 5.15m，属优质无烟煤。现开采标高-300m，垂深 400m。主要有四个生产采区，即：一一采区：11 煤柱工作面；一二采区：13051下风道、上风道；一四采区：14031 工作面、14052 备用工作面、14091 运输巷、上风道、14101 工作面、14062 下风道；一五采区：15011 工作面、15051 区段巷；二四采区：24 轨道石门、回风石门、辅助回风石门。本矿为煤与瓦斯突出矿井，2006 年 3 月、8 月、12 月分别在 14121、15041 运输巷发生煤与瓦斯突出，二1煤层煤尘爆炸指数 11.05%，无爆炸危险性，无自燃现象。现有 1 个综采队，3 个炮采队，年产原煤 0.90Mt；另有 1 个开拓队，2 个掘进队和 1 个巷修队，年掘进总进尺 4000m 左右。目前有 4 个工作面生产，即 14061、15011、13113 工作面和 13 煤柱工作面，采掘接替基本平衡。第二节第二节 地质特征地质特征 一、一、地质构造地质构造 (一一)地层地层 1.1.区域地层区域地层 九里山井田地层区划属华北地层区太行小区。据区域出露及钻孔揭示，区域地层缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系、石炭系下统、侏罗系和白垩系。各时代地层由老到新叙述如下：（1）前震旦系（Anz）出露于井田东北太行山南麓及修武县黑龙王庙北侧一带。主要为一套深变质岩系，由黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、斜长角闪变粒岩及角闪片岩等组成，厚度不详。（2）震旦系（Z）（论文（论文）12 仅出露于修武黑龙王庙北侧一带，主要为浅紫、浅黄色中厚巨厚层状中粒石英砂岩，中上部夹紫红色泥岩。厚 22.00175.00m，与下伏地层不整合接触。（3）寒武系（）出露于焦作煤田北部山区，分下、中、上三统。总厚度 473.00-587.00 m，各统之间整合接触，与下伏震旦系地层平行不整合接触。下统(1)：主要为浅海相石灰岩、鲕状灰岩，夹有泥岩、粉砂岩及页岩，底部有一层含磷粗粒砂岩。厚 130.00160.00m。中统(2)：主要由浅海相石灰岩、鲕状灰岩、白云质灰岩组成，夹薄层粉砂岩、泥岩，富含动物化石。厚 291.00349.00m。上统(3)：由浅海相的石灰岩、白云质灰岩组成。厚 52.0078.00m。（4）奥陶系（O）出露于焦作煤田北部山区及井田西部，仅残存下、中两统。厚 600m左右，与下伏寒武系地层平行不整合接触。下统(O1)：下部冶里组为浅海相石灰岩、含燧石结核及条带状白云岩，缺失上部亮甲山组。中统马家沟组(O2m)：为浅海相中厚层状石灰岩、白云岩夹角砾状灰岩、泥灰岩、泥岩和透镜状石英砂岩。厚 500m 左右，与下统冶里组平行不整合接触。（5）石炭系（C）焦作煤田北部山前有零星出露，厚 92.00m 左右。分上统为本溪组和上统为太原组，两统之间整合接触，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。中统本溪组(C2b)：主要为灰色、灰白色铝土质泥岩，夹石英砂岩、砂质泥岩及透镜状石灰岩。为滨海泻湖相及障壁岛相沉积，厚 13.00m 左右。上统太原组(C3t)：由深灰色石灰岩、泥岩、砂质泥岩，砂岩及煤层组成。为海陆交互相沉积，厚 79.00m 左右。为区域主要含煤地层之一。（6）二叠系（P）焦作煤田西部有零星出露，总厚 850m 左右。分上、下两统，下统分为山西组和下石盒子组；上统分为上石盒子组和石千峰组。除石千峰组与（论文（论文）13 上石盒子组间平行不整合接触外，其余组间均整合接触，且与下伏石炭系地层整合接触。下统（P1）山西组(P1sh)：主要由灰色、深灰色砂岩、粉砂岩及深灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成。为海陆过渡相沉积，形成区内主要含煤地层，其中二1煤层为该区主采煤层，该组地层厚 75.00m 左右。下石盒子组(P1x)：主要由灰色、浅灰色铝质泥岩、砂质泥岩、深灰色泥岩、灰灰白色砂岩、粉砂岩组成。局部发育薄层炭质泥岩和煤线。为一套海陆过渡相沉积，厚 324.00m 左右。上统（P2）上石盒子组(P2s)：主要由灰色、青灰色、紫红色砂质泥岩、泥岩、灰灰白色砂岩组成，局部夹薄煤层，为海陆过渡相沉积，厚 241.00m 左右。石千峰组(P2sh)：下部为灰白色厚层状中粗粒砂岩，中上部由紫红色砂质泥岩、泥岩及粉砂岩、细粒砂岩组成，局部夹石膏薄层。厚度大于 190m。（7）第四系、第三系（Q+R）广布于山前平原区，为棕黄色、褐黄色黄土、粘土、砂质粘土夹砾石、流砂、砾石层。与下伏地层呈不整合接触。地层厚度差别较大，从几米到数百米，整体上北薄南厚。2.2.井田地层井田地层 九里山井田属第四系、第三系全覆盖区。据钻孔揭露，本区赋存地层主要有奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组和上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组、第四系、第三系。其中石炭系上统太原组和二叠系下统山西组为主要含煤地层，从老到新分述如下：（1）奥陶系（O2）中统（O2m）马家沟组：岩性为灰深灰色厚层状石灰岩或白云质石灰岩，较致密，层面含炭质及泥质，中上部 25m 左右为灰深灰色厚层状石灰岩，致密性脆，呈块状；顶部厚约 20m 为白云质杂色似砾状灰岩和角砾状石灰岩。顶部因风化和铁质侵染，呈棕红色，岩性混杂。该组中上部岩溶裂隙发育，含水丰富。出露于井田北部的九里山一带，区内钻孔揭露最（论文（论文）14 大厚度为 118.25m。（2）石炭系（C）中统本溪组（C2b）：底部多为铝土质泥岩，致密有滑感，含有黄铁矿结核及晶粒，偶为粗粒石英砂岩。中部为铝土质泥岩，夹灰色泥质粉砂岩，砂质泥岩及薄层状细中粒石英砂岩，据镜鉴资料，砂岩主要成份为石英（85+%），长石占 7+%，杂基主要为高岭石、水云母，粘土矿物占 20%。为孔隙接触式胶结。上部为浅灰色青灰色铝土质泥岩，夹黄铁矿条带，具水平纹理，据镜鉴资料，该层铝土质泥岩多为针状和叶片状，为本区标志层之一。该组岩性及厚度变化较大，无明显规律。本组厚 4.9016.67m，平均厚 9.74m。与其下伏地层呈平行不整合接触。上石炭统太原组（C3t）：底界为一2煤底面，顶界为 L9石灰岩顶面。由灰黑色泥岩、深灰色粉砂岩、灰色砂岩、深灰色石灰岩及煤层组成。其中含石灰岩 8 层，自下而上称为 L2、L3L9，一般灰岩下含煤层。底部一2煤大部可采，中部的一5煤局部可采，其余煤层均不可采。据岩性组合特征，本组常分为三段，即下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段，分别简述如下：下部灰岩段：一2煤层底或其直接底板根土岩底至 L4石灰岩顶，以石灰岩为主，夹砂质泥岩、泥岩及煤层，偶夹薄层细砂岩。底部一2煤厚0.202.42m，平均厚 1.67m，含矸 1-3 层，夹矸岩性主要是泥岩或炭质泥岩。一2煤直接顶板为 L2石灰岩，厚 10.7216.49m，平均厚 12.45m，L2石灰岩为厚层状，深灰色、灰色，坚硬致密，含大量燧石结核及腕足类、海百合和蜓类化石，有时夹泥岩薄层。该层灰岩厚度大，层位稳定，全区发育，为重要标志层之一。中砂泥岩段：自 L4灰岩顶至 L8灰岩底，以灰黑色细砂岩、砂质泥岩及泥岩为主，局部夹 23 层石灰岩（L5、L6、L7）及薄煤。中部常有一层中粗粒石英砂岩，厚度较大，质纯。下部 L5石灰岩较稳定，为一5煤为直接项板。L6灰岩有时相变为中细粒砂岩或砂质泥岩，该段所见薄煤均不可采。含 Boultonia Cheni,Schwagerina 化石等。上部灰岩段：自L8灰岩底至L9灰岩顶，底部L8石灰岩，厚4.1513.77m，（论文（论文）15 平均 8.67m，深灰色、厚层状、隐晶质，有时含有燧石团块，垂直节理发育，充填有方解石脉，该层灰岩厚度大，层位稳定，全区发育，为重要标志层之一。上部主要由砂质泥岩、泥岩及少量细砂岩组成，偶夹煤线。顶部为 L9石灰岩，质坚性脆，厚 0.281.80m，平均厚 0.69m，十分稳定，发育良好，为山西组与太原组之分界，同时也是重要标志层之一，L9石灰岩在井田东部分叉为二层。本段含 Boultonia Cheni,Schubetella sp 等化石，本组厚 69.4684.15m，平均厚 76.28m。与其下伏地层呈整合接触。（3）二叠系（P）井田内二叠系上部地层遭到不同程度的剥蚀。其中下统山西组保存完整，下石盒子组大部分地区保存较好，浅部遭到剥蚀，上统上石盒子组仅在深部有部分残存，地层不完整。下统（P1）山西组（P1sh）：底界为 L9石灰岩之顶面，顶界为砂锅砂岩之底面。主要由灰色、深灰色、灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，其颜色自下而上由深变浅。含大量栉羊齿、鳞木、轮叶等植物化石，为本井田主要含煤地层，其下部二1煤层层位稳定，全区发育，为主要开采煤层。根据其岩性特征自下而上分为二1煤层段、大占砂岩段、香炭砂岩段、小紫泥岩段。二1煤层段：自太原组 L9石灰岩顶界面至大占砂岩底，以深灰色、灰黑色含菱铁质泥岩、条带状砂岩及煤层组成，西部以泥岩、砂质泥岩为主，东部砂岩增多，地层增厚。其中二1煤层为本井田主要可采煤层，厚4.73-6.77m，平均 6.16m，底板泥岩含有 Pecopteris sp.,Sphenophyllum thonii 等植物化石。底部为细中粒砂岩，多夹泥质条带，具波状、透镜状层理，称“二1煤层底板砂岩”，为一辅助标志层。大占砂岩段：自大占砂岩底至香炭砂岩底，含 13 层砂岩。下部为厚层状灰色中粗粒长石、石英砂岩（大占砂岩），成分以石英为主，长石次之，含有少量暗色矿物，层面含较多白云母碎片及炭质，硅质胶结，具交错层理，局部含泥质团块，厚 1.1231.89m，平均厚 11.56m，为主要标志层之一。上部为深灰色砂质泥岩、泥岩，偶夹不可采的薄煤层或煤线。（论文（论文）16 本段含较多植物化石：Calamiaes sp,Pacopteris sp.,Neuropteris Sp.等。香炭砂岩段：自香炭砂岩底至小紫泥岩底，含 12 层砂岩。由灰色中细粒砂岩及砂质泥岩、泥岩组成。下部的香炭砂岩为深灰色细粒长石石英砂岩，含泥质包体与菱铁质团块，厚 7.08m。上部的泥岩及砂质泥岩呈灰、黑灰色，产植物叶部化石。小紫泥岩段：自小紫泥岩底至砂锅窑砂岩底，属本组顶部，厚 10m 左右。岩性以紫灰色泥岩为主，含铝质及菱铁质假鲕，局部夹深灰色砂质泥岩。本组厚 60.28101.53m，平均厚 82.68m。与下伏地层整合接触。下石盒子组（P1x）：底界为砂锅窑砂岩之底面，顶界为田家沟砂岩之底面。该组地层包括三煤段、四煤段、五煤段和六煤段四个煤段。三煤段：底部砂锅窑砂岩（Ss）为灰白色中细粒砂岩，常有园度较高的石英砾石，粒度由上向下渐粗，硅质胶结，含黑色泥岩包裹体，具底砾岩和冲蚀面，厚 2.4020.58m，平均 8.85m，为下石盒子组与山西组之分界标志。中下部为灰白色铝土质泥岩（俗称 A 层铝土）、紫斑泥岩及深灰色泥岩，含大量菱铁质鲕粒，铝土质泥岩为本区重要标志层之一。中部为绿灰色细中粒砂岩、青灰色含紫斑泥岩、灰黑色泥岩及砂质泥岩。上部为浅灰色中细粒砂岩、紫斑泥岩、灰黑色砂质泥岩及泥岩，局部富集云母片。四煤段：底部四煤底板砂岩（S4）为浅灰色、灰绿色细粗粒砂岩，含深灰色泥岩包裹体和泥质团块，层面含少量云母片，泥岩团块棱角明显，有时呈定向排列，粒度由上而下逐渐变粗，分选差，硅质胶结，为本区重要标志层之一。中上部为深灰色、灰色砂质泥岩、泥岩，含铝质，具紫斑及菱铁质鲕粒，局部夹砂岩、粉砂岩透镜体。五煤段：由三层灰白色、灰绿色细粗粒石英砂岩和泥岩、砂质泥岩组成，每层砂岩粒度均上细下粗，韵律明显，局部具韵律结构，中上部砂岩含泥岩包裹体。六煤段：由灰绿色、灰紫色泥岩、砂质泥岩及灰绿色、灰白色中细粒砂岩组成。泥岩、砂质泥岩具紫斑。本组厚 210.20253.60m，平均 230.40m，与下伏山西组呈整合接触。（论文（论文）17 上石盒子组（P2s）：下起田家沟砂岩底，上至平顶山砂岩底。主要由暗紫色、紫红色、青灰色泥岩、砂质泥岩及灰白色、灰绿色细粗粒砂岩组成。底部田家沟砂岩(St)为灰白色、灰绿色中粗粒石英砂岩，具底砾岩，含烟紫色石英及泥岩包裹体，为本区主要标志层之一。各层砂岩中含海绿石和硅化生物化石碎屑。本组地层厚 300m 左右，因古风化剥蚀等原因，区内多数地方被剥蚀掉，仅在深部残存部分下部底层。与下伏下石盒子组为整合接触。（4）第三、四系 超覆于各时代地层之上，由坡积、洪积与冲积形成的黄色、褐红、紫灰及杂色黄土、红土、黄土夹砾石、红土结核、砾石层等组成，底部局部有砾岩层。厚 47.70241.00m，平均厚 154.77m，与下伏地层不整合接触。(二二)构造构造 1.1.区域构造特征区域构造特征 焦作煤田位于昆仑秦岭构造带北支北缘，祁吕贺山字型构造前弧东翼与新华夏系第三隆起带太行山北斜的复合部位。自印支旋迴以来，本区经历了多次构造运动形成了目前的构造格局。区内断裂密布，主要发育有近 EN 向、NE 向和 NW 向三组高角度正断层。其中 NE 向断层最为发育，矿区西部密度大，多呈地垒、地堑型构造，在矿区东部多呈阶梯状构造，近 EW 向断层规模大、切割 NE 向断层；NW向断层数量很少，主要发育在矿区东北部，切割 NE 向断层。区域地层走向 NENNE，倾向 SE，倾角平缓，褶皱不发育，地层沿倾向及走向有宽缓的波状起伏。2.2.井田构造特征井田构造特征 与区域构造规律相一致，井田内发育有 NE 向、NW 向和近 EW 向三组高角度正断层，大、中型断层主要是 NE 向和 NW 向，无近 EW 向。整体为一走向 N40E，倾向 SE 的单斜构造，地层倾角平缓，1015。井田构造以断裂为主，褶曲不发育，局部受断裂影响，形成小的褶曲，如马坊泉断层北侧一牵引向斜褶皱。3.3.大、中型断层大、中型断层 （论文（论文）18 井田内大中型断层有两组，均为高角度正断层，一组为 NENEE 向的西仓上断层（F901）、马坊泉断层（F903）、亮马村断层（F904）、及 F905、F906断层，另一组为 NW 向的方庄断层（F908）、冯营断层（F910）和北碑村断层（F911），后者切割前者。（1）马坊泉断层（F903）位于井田中部，横贯全区，向西北延出井田，逐渐尖灭，向东南延出井田，被北碑村断层切割错开。走向 N45EN55E，倾向 NW，南盘上升，北盘下降，为高角度正断层，井田内落差 45165m，由东向西落差减少。马坊泉断层上盘发育一宽缓的牵引向斜，轴向与断层走向大致平行。14 勘探线以西该向斜消失。该断层被钻孔及采掘工程控制。（2）亮马村断层（F904）位于井田中部，马坊泉断层以北，与马坊泉断层近于平行，向西北延出井田边界且逐渐尖灭，向东南延伸交于马坊泉断层。走向 N65E，倾向NW，南盘上升，北盘下降，为高角度正断层，井田内落差 1030m，由东向西落差减少，为控制可靠断层。（3）冯营断层（F910）与北碑村断层（F911）位于井田东部边界附近，冯营断层（F910）走向 N34W，倾向 NE，落差 080m；北碑村断层（F 911）走向 N32W，倾向 SW，落差 18100m。两断层走向近于平行，倾向相反，形成一狭长的地堑构造，控制程度较低。综上所述，区内地层产状变化不大，大中型断层稀少，断距大于 20m的断层有 5 条，0.27 条/km2，总长为 18830m，1012.37m/km2。因此，井田构造类型应为中等构造。表 2-2-1 井田内主要断层统计见 断层名称 断层 性质 落差（m）断层产状 控制可靠程度 走向（）倾向（）倾角（）西仓上断层（F901）正断层 0100 N57E N38W 70 推断 马坊泉断层正断层 2160 N40E N52W 70 可靠（论文（论文）19（F903）N61E N43E N24W N45W 亮马村断层（F904）正断层 030 N65E N23W 70 可靠 F905 正断层 015.0 N60E S30ES12E 实测 70 可靠 F906 正断层 011 N56E S30E 70 较可靠 北碑村断层（F911）正断层 18100 N32W S58W 70 较可靠 方庄断层（F908）正断层 08 N44W N45E 70 较可靠 冯营断层（F910）正断层 080 N34W N47E 70 较可靠 二、二、煤层及煤质煤层及煤质 1.1.含煤地层及煤层含煤地层及煤层 九里山矿含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组、二叠系上统上石盒子组。主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，其它含煤地层偶见煤线，无可采点。主要含煤地层总厚158.96m，共计含煤 8 层，煤层总厚 7.67m，含煤系数为 4.83%。其中石炭系太原组有一2煤、一3煤、一4煤、一5煤、一6煤、一7煤六层煤，二叠系山西组有二1煤（大煤）和二3煤两层煤。山西组二1煤普遍发育，层位稳定，结构简单，为主要可采煤层。石炭系太原组一2煤普遍发育，层位较稳定，结构简单，为大部分可采煤层；一5煤较发育，层位较稳定，但煤层普遍较薄，不可采。其它煤层煤厚薄，层位不稳定或极不稳定，多以薄煤层、煤线或炭质泥岩出现，无经济价值。二1煤层位于山西组下部，二1煤段之顶部，距太原组上部灰岩段顶之（论文（论文）20 硅质泥岩或 L8 石灰岩 15.6535.24m，平均 20.01m，层位稳定。煤层直接顶板以砂质泥岩、泥岩为主，间接顶板为细粗粒砂岩（大占砂岩）；底板多为砂质泥岩和粉砂岩，局部为灰、灰黑色细砂岩，含少量白云母碎片和植物根部化石，偶见炭质泥岩。大占砂岩主要由石英，长石及少量岩屑组成，有时见有煤屑，层面富含白母片，分选性中等，磨园度多呈次园状，钙质或硅质胶结，具斜层理和缓波状层理。该层厚度大，层位稳定，为二1煤层对比的可靠依据。二1煤层普遍发育，煤层厚度大、结构简单、层位稳定，是井田内主要开采煤层。煤厚 012.93，平均厚 5.44，以半亮型煤为主。二1煤层厚度多集中在 4.00m8.00m 之间，其中煤厚 3.51m8.0m 的厚煤层所占比例最大，为 71.4%；其次是煤厚 1.3m3.5m 的中厚煤层，占 18.7%；8m的厚煤层占 7.7%，而煤厚75mm.2 抽放钻孔长度：上向孔 75m，下向孔 70m，上向孔与下向孔重合交叉 5m。（二）抽放钻孔间距确定（二）抽放钻孔间距确定 1 抽放工作面瓦斯含量：根据该矿地质状况显示，该采区瓦斯平均含量按 30m3/t。2 工作面预抽瓦斯量 根据焦作矿区各抽放矿井经验，采煤工作面开采前，瓦斯抽出率须达到 30%方可满足开采要求，依据上述经验，确定该采区工作面开采前预抽率为 40%，由公式得知，采煤工作面开采前预抽出瓦斯量：Qr=LSH(W-Wc)40%式中：Qr采煤工作面预抽瓦斯量 m3 L采煤工作面走向长度 1570m （论文（论文）64 S采煤工作面倾斜长度 140m H采煤工作面煤层厚度 5.44m 煤层容重 t/m3 1.5t/m3 W 采煤工作面煤层瓦斯含量 m3/t 26m3/t Wc 采后吨煤残存瓦斯含量 5m3/t Qr=15701405.441.5(265)0.40=15065971m3 3.百米钻孔抽出瓦斯量 Qb=1440qbT=14400.02210=6048m3 式中：Qb百米钻孔抽出瓦斯量 m3 qb百米钻孔抽放瓦斯流量 0.02m3/hm.min T预抽期，根据该采区瓦斯含量大煤层埋藏深，突出危险性大的特点，预抽期定为 7 个月，即：210 天 4.工作面钻孔总长度 mQQLbrz249107604815065971100100 5.钻孔间距 由于钻孔长度平均为 73m，则钻孔总数 34127324910773zLn个 钻孔间距 mnLR92.0234121570222 实际布置抽放孔数 341392.0157022RLN个 6.预抽工作面实际钻孔总长度 Ls=73N=733413=249152m 7.抽放钻孔封孔：采用聚胺脂封孔技术，封孔段长度为 1.0m，封孔深度 58m，并在孔口用水泥砂浆固孔。（三）预抽期复核（三）预抽期复核 21024915202.01440150659711001440100sbLqQrT天 即：采煤工作面开采前要抽 40%的瓦斯，预抽期需 210 天（四）每分钟应抽瓦斯量（四）每分钟应抽瓦斯量 （论文（论文）65 min/8.4910024915202.01003minmLqqsb（五）抽放瓦（五）抽放瓦斯总量斯总量 新瓦斯抽放泵站能力按负担两个工作面选型，二一采区开采后该泵站除负担二一采区瓦斯抽放外还将负担后期二四采区瓦斯抽放任务，为简便计算本设计按两个采煤工作面计算，故其抽放瓦斯总量为：Qmax=2qmin=249.8=99.6m3/min（六）抽放管路混合流量（六）抽放管路混合流量 根据该矿煤层瓦斯含量大、气源丰富但抽放浓度多变的特点，管路内抽放瓦