兰花科创玉溪煤矿设计

第一章 井田概况及矿井建设条件
1.1　井田概况
1.1.1 交通位置
玉溪井田位于山西省南部、樊庄普查区的东南部，行政区划隶属沁水县胡底乡所辖，其地理坐标为：东经112°36′20″～112°41′00″，北纬35°42′15″～35°45′00″。

曲（沃）－辉（县）公路从本井田南部通过，向西经端氏镇、沁水县城，在侯马与大运公路相通；向东在高平市与207国道交会；侯月铁路经过端氏镇，距本井田约17km，向西在侯马与南同蒲线接轨，向南在月山与太焦铁路相交，交通尚称方便。

1.1.2 地形地貌
本区位于山西高原东南部，太行山脉南端。

区内地形总体为北高南低，沟谷纵横，地形起伏较大，东北最高，最高点位于东北角山梁，标高+1223.1m；西南最低，最低点位于胡底村东樊庄河谷，标高+759.1m，相对高差464m。

南部为樊庄河谷，走向近东西向及NEE向，与区内最发育的一组节理走向一致。

谷底较平缓，宽140～400m，坡降±1.6º；井田中北部为樊庄支谷及山梁，呈NNE向羽状分布，与该方向的一组节理相吻合，沟谷呈“V”字型尖谷，为侵蚀强烈的中低山区。

1.1.3 河流与水系
本区属黄河流域沁河水系，流经本区的樊庄河为固县河支流，属季节性河流，雨季有短暂洪流，旱季长期断流，向西在东山村附近流入固县河，向南于端氏镇汇入沁河。

1.1.4 气象及地震
本区属东亚季风区暖温带半湿润地区，大陆气候显著，四季分明。

夏季午间较热，早晚凉爽，雨水较多；冬季气候寒冷，雨雪稀少；春秋季雨少风多。

据沁水县气象局资料，当地年平均气温10.2℃，极端最高气温达37.4℃(1991年7月12日)，最低-18.7℃（1990年2月4日），无霜期180天，最大冻土深度43cm，最大风力为10级。

降雨多在六、七、八三个月，年降水量最大891.2mm，最小412.5mm，年平均蒸发量1584.78mm。

据县志记载，从1140年至今，该区共发生地震28次，其中破坏性地震8次。

根据国标50011-2001《建筑抗震设计规范》，本区位于沁水县境内，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，属第一组。

1.1.5 矿区总体规划及开发现状
国家发展改革委以“发改能源〔2010〕2801号”文批复了山西省晋城矿区总体规划，矿区范围南以15号煤层露头线为界，北东部以晋城行政区划为界与潞安矿区相连，西部和西北部以晋城行政区划为界与霍东矿区相邻。

矿区东西长为39～117km，南北宽约37～72km，面积约6201km2，地质资源量292亿t。

矿区共划分为33个井田、7个资源整合区、4个勘查区和1个矿区后备区，生产建设规模10610万t/a。

矿区内主要煤炭生产企业为晋城煤业集团，晋城煤业集团目前共有7对矿井，分别为长晋断裂带以东的古书院矿（3.00Mt/a）、王台铺矿（2.10Mt/a）和凤凰山矿
（4.00Mt/a），长晋断裂带以西的成庄矿（8.00Mt/a）、长平矿
（3.00Mt/a）、寺河矿（核定生产能力10.80Mt/a），生产能力共计
21.80Mt/a。

赵庄矿井设计生产能力6.00Mt/a，于2007年5月通过国家验收投产。

矿区内县营国有煤矿共48座，其中除东部的大阳矿（1.20Mt/a）、唐安矿（1.50Mt/a）、王坡矿（1.50Mt/a）等规模较大外，其余规模均较小；此外东部和南部煤层埋藏较浅处还有数量众多的地方煤矿。

玉溪矿井在矿区总体规划中的规模为2.40Mt/a，2008年开工建设。

1.1.6 煤炭运销及经济效益情况
山西兰花科技创业股份有限公司是由山西兰花煤炭实业集团有限公司独家发起以募集方式设立的上市公司，1998年12月17日在上海证券交易所上市，是山西省首家煤炭类上市公司和晋城市唯一的上市公司，经过几年的快速发展，已由一个单一的煤炭企业发展成为以煤化产品为主,集煤炭、化肥、精细煤化工等多元产业于一体的现代化企业，是全国化肥原料煤基地大型企业之一，总资产46.5亿元，年产煤炭5.00Mt，尿素120万t。

现有职工10970人。

公司不断深化产业结构调整，提高企业管理水平，经济效益连续四年实现翻番，2006年实现销售收入225404万元，同比增长31.6%；实现利税103915万元，同比增长21.6%；实现利润80957万元，同比增长29.2%；实现净利润56077万元，同比增长30.9%。

全年生产煤炭4.519Mt，同比增长11.87%；销售煤炭4.4656Mt，同比增长22.73%；生产尿素48.32万t，同比增长33.7%；销售尿素53.25万t，同比增长64.8%。

井田内山上人口已大量迁移，部分村庄已废弃，人口主要于公路两侧，每村200～400人。

区内经济以农业为主，随着经济改革的不断深入，农、林、牧、副业都有了一定程度的发展；玉溪村东南新建有一个玉溪铁厂。

1.1.7 相邻矿井生产情况
由于煤层埋藏深，井田范围内无小窑开采。

井田西部为胡底煤矿，立井开拓，设计生产能力0.30Mt/a，目前正在建设过程中。

东南部为王坡矿为生产矿井，斜井开拓，生产能力1.50Mt/a。

井田面积约27.79km2，南北长约5.2km，东西倾斜宽7.5km，精查面积为
13.21km2，主要可采煤层为3、9、15号煤层，地质储量约3.7亿t，可采储
量1.11亿t。

井下布置1个放顶煤综采工作面，以“一井一面”达到1.50Mt/a的生产能力。

本井田与相邻矿井位置关系见图1.1－1。

1.2 矿井外部建设条件及评价
1.2.1交通运输条件
晋煤外运的两大铁路干线从本井田周边通过，西部为侯月铁路，东部为太焦铁路。

规划建设的太焦与侯月铁路连接线（嘉峰至南陈铺）沿井田南部樊庄河通过，该连接线线路全长65.795km，设计运量近期为10.00Mt/a，远期15.00Mt/a，该项目铁道部以“计长函[2005]407号”文已审批通过，目前正在建设。

南嘉铁路从本井田南部通过，距矿井工业场地约3km左右设置有胡底车站，郑州铁路局以“郑铁计函〔2008〕16号”文出具了《关于兰花科创玉溪煤矿新建工程煤炭铁路运输的复函》，原则同意承担玉溪煤矿煤炭的铁路运输，接轨点为新建地方铁路太焦与侯月铁路连接线南嘉铁路上的胡底或樊庄站，通过太焦或侯月铁路实现煤炭外运。

矿井煤炭铁路外运通道基本落实。

1.2.2 水源情况
本矿井工业场地紧靠樊庄河谷布置，沟内第四系松散孔隙水和二叠系砂岩裂隙水水量较丰富，可作为矿井基建期间生活用水或生产期间的部分生活用水。

同时综合利用矿坑水，可满足矿山生产的用水需要。

因此，矿井的生产、生活用水有保障。

根据晋城市水利局《关于山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司取水
许可申请的批复》“晋市水[2006]第137号”，同意本项目生产用水源为矿坑排水，生活用水水源为玉溪村西一带胡底河流域的浅层地下水，矿井水源可靠。

1.2.3 电源情况
矿井工业场地建35kV变电所1座，其一回电源引自金峰110kV变电站35kV母线上，输电线路为LGJ－240/9.6km；另一回电源引自沁河110kV变电所35kV母线上，输电线路为LGJ－240/19km；两回电源正常时同时工作，分列运行；也可一回工作，一回带电备用。

目前矿井35kV变电所及2回输电线路已基本建成，供电电源可靠。

1.3 矿井资源条件
1.3.1 井田地层
区内地层出露条件较好，为二叠系上统上石盒子组上段、石千峰组、三叠系下统刘家沟组，第四系地层零星分布。

区内地层由老到新为：奥陶系中统上马家沟组(O2s)，奥陶系中统峰峰组(O2f)，石炭系中统本溪组(C2b)，石炭系上统太原组(C3t)，二叠系下统山西组(P1s)，二叠系下统下石盒子组(P1x)，二叠系上统上石盒子组(P2s)，二叠系上统石千峰组(P2sh)，三叠系下统刘家沟组(T1L)，第四系中更新统(Q2)，第四系上更新统(Q3)，第四系全新统(Q4)。

1.3.2 地质构造
1、地质勘探报告成果
本区位于沾尚－武乡－阳城北北东向褶带南段东部。

由区域构造控制本区整体地层为东高西低。

同时位于坳褶带南端部主轴附近，任何一期构造运动都会在区内有所显现，但幅度不可能太大，形成轴向弯曲次
级的宽缓褶曲及陷落柱，勘探区范围内没有发现断层，也无岩浆岩体侵入，构造属简单类。

现将各褶曲、陷落柱及小构造特征分述如下：
⑴褶曲：区内共有褶曲5条，轴向近南北向、NNE向为主，呈“)(”形。

⑵陷落柱：井田内共发现3个陷落柱，均分布于东部边界附近，由地表露头控制。

⑶节理及裂隙
井田内节理不太发育，一般以两组为主，规律性不强总体以走向60～95°一组最发育，其次走向为120～135°和170～175°及5～30°等三组较发育。

一般谷坡上部，山梁顶部较发育，0.1～0.8米1条，多显张性，部分节理较不规则，延伸不远即消失，为风化和构造裂隙。

沟谷中节理不发育，一般大于1米1条，常达1.5～2米1条，节理走向平直、规则，延伸较远，主要为构造节理。

综上所述：区内地层产状平缓，仅有方向单一为数不多的宽缓褶皱。

由于区内无断裂破碎带，构造裂隙不发育，各含水层垂向水力联系很小，导致地表泉水出露较多，而深部各含水层涌水量很小。

浅层地下水分布于向斜轴部并以泉的形式排泄。

除陷落柱附近对煤层、煤质及开采技术条件有所影响外，其余影响不大。

区内构造属简单类型。

2．首采区三维地震成果
2007年4月，山西省第六地质工程勘察院完成首采盘区4.76km2范围的三维地震勘探并提交了勘探报告。

其中断层、陷落柱描述如下：
⑴断层
区内构造相对不发育，以小断裂为主，无大的断层。

通过本次三维地震勘探，共解释断层10条，其中逆断层4条，正断层6条；落差均大于
5m，小于10m的断层5条，大于等于10m的断层5条。

首采盘区三维地震断层详见表1.3－1。

⑵陷落柱
本次三维地震勘探共解释陷落柱18个，其平面形态、地质特征、规模、陷落高度等均有差异。

其中可靠陷落住11个，较可靠陷落住7个；3号煤层上直径大于100m的陷落住9个，小于100m的陷落住9个。

首采盘区三维地震陷落柱详见表1.3－2。

1.3.3 煤层
1．含煤地层
煤层主要分布于山西组(P1S)、太原组(C3t)。

首采盘区三维地震断层一览表
表1.3－1
断层名称性
质
错断
煤层
断层产状
断层
落差
(m)
区内
延展
长度
(m)
控制
程度走向倾向倾角
DF1正391°181°70°～
73°
0～10130
较可
靠1591°181°70°～
73°
0～15143
DF2正320°～23°110°～
113°
71°～
75°
0～17178
可靠1518°～22°108°～
112°
71°～
75°
0～20193
DF3逆345°～59°315°～
329°
44°0～20187
可靠1544°314°40°～
44°
0～25370
DF4逆3349°79°31°0～899
可靠15340°～
355°
70°～85°31°0～14156
DF5正319°289°75°～
78°
0～10170
较可
靠
15357°～
19°
267°～
289°
75°～
78°
0～15245
DF6正30°90°71°0～688较可
靠157°97°71°0～10103
DF7逆3320°～
17°
230°～
287°
34°～
41°
0～20434
可靠
15328°～
15°
238°～
285°
34°～
41°
0～32500
DF8正3306°～
344°
36°～74°78°～
80°
0～7125
可靠
15293°～
340°
23°～70°78°～
80°
0～10210
DF9逆3351°～8°261°～
278°
20°～
30°
0～7290
较可
靠15343°～8°253°～
278°
20°～
30°
0～12460
DF10正37°97°71°0～8145较可
靠15
⑴山西组(P1S)
一般含煤1～3层，其中3号煤全区可采。

主要可采煤层3号煤层位于本组下部，其余煤层为极不稳定的薄煤层，不具工业价值。

⑵太原组(C3t)
一般含煤6～7层，仅15号煤层达可采。

主要可采煤层15号煤位于本组下段。

其余煤层为极不稳定的薄煤层。

首采盘区三维地震陷落柱一览表
表1.3－2
陷落柱编号平
面
形
态
中心坐标平面规模
相对3
煤陷
落高
度
（m）
控
制
程
度X Y
3煤15煤
长
轴
(m)
短
轴
(m)
面积
(m2)
长
轴
(m)
短
轴
(m)
面积
(m2)
DX1椭
圆
形
3954752648514100756645115105882470
可
靠
DX2椭
圆
形
39551016491761901251835120014021639214
可
靠
DX3长
条
形
39555776487571766089862157515853170
可
靠
DX4不
规
则
方
块
形
395555164910495855362115957218117可
靠
DX5椭
圆
形
3955825648866704528388560425694
较
可
靠
DX6椭
圆
形
39554806501152751703752029017541583228
可
靠
DX7圆
形39553436506997570432790755667141
较
可
靠
椭
可
DX8圆
形
39557846500452201302303722514026046228靠
DX9椭
圆
形
3955592650953100705035105806207191
较
可
靠
DX10椭
圆
形
39555536515218055389395705019136
较
可
靠
DX11椭
圆
形
395627164927680604393100755799170
可
靠
DX12葫
芦
形
39561666503862301402494224015028835240
可
靠
DX13似
椭
圆
形
395621365085095755740105807141198可
靠
DX14似
椭
圆
形
39558866509458555424695655365187
较
可
靠
DX15似
椭
圆
形
39559406511207040200075553054141
较
可
靠
DX16椭
圆
形
3956166651174200901482220510017217202
可
靠
DX17椭
圆
形
39562906507766050226275603155102
较
可
靠
DX18长
葫
芦
形
39564506511521707595391809011783166可
靠
2．可采煤层
⑴３号煤层
位于山西组下部，厚度5.12(12-1孔)～7.20m(11-1孔)，平均5.85m，纯煤厚度4.62m(12-1孔)～7.00m(11-1孔)，平均5.71m。

距底板0.95m处，有一层较稳定的夹矸，其厚度平均为0.28m，岩性为泥岩或炭质泥岩。

此外，在该层夹矸之上及煤层上部，尚有极不稳定的薄层夹矸。

顶板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部为细粒砂岩。

底板均为泥岩。

该煤层厚度大且稳定，结构简单，全区可采，为稳定型可采煤层。

下距１５号可采煤层82.80m(14-3孔)～84.54m(13-1孔)，平均84.34m。

⑵ 15号煤层
位于太原组一段顶部，厚度1.20～2.30m，平均1.84m，在煤层中下部具一层0.05(1202孔)～0.15m(13-1孔)，平均0.10m的泥岩夹矸。

顶板为K2石灰岩，底板为泥岩。

煤层结构简单，厚度较大，属稳定型可采煤层。

各可采煤层特征见表1.3－1。

可采煤层特征表
表1.3－1
1.3.4煤质
1．煤的物理性质
本井田内3、15号煤层均为黑色，条痕褐黑色，似金属光泽，条带状结构，断口贝壳状、阶梯状。

3号煤层视(相对)密度1.46t/m3。

15号煤层视(相对)密度1.49t/m3。

2．煤的化学性质
各煤层煤质特征详见表1.3－2。

3．煤类及工业用途
3号煤层为低中灰分、中磷、特低硫-低硫、特高热值、较高软化温度灰分之无烟煤。

煤对CO2反应性较低，精煤回收率属良等。

为合成氨和动力用煤。

井田内煤层为优质无烟煤，其块煤为我国化工行业，特别是合成氨工业紧缺的原料，国内每年缺口较大，具有很强的竞争力；末煤可作高炉喷吹及动力用煤。

各煤层煤质化验汇总表
表1.3－2
煤层号315
Mad(%)原
煤
0.86－4.34
2.37
2.16－
3.56
2.83
工业分析
精
煤
0.24－2.40
0.93
0.71－1.76
1.27
Ad(%)
原
煤
11.74－17.76
14.28
13.27-22.36
17.91
精
煤
7.09－10.06
8.55
6.63－9.12
7.47 Vdaf(%)
原
煤
7.43－9.17
8.07
6.66－9.06
8.17
精
煤
6.48－8.78
6.96
6.07－6.46
6.26 St,d(%)
原
煤
0.33－0.73
0.44
2.53－6.65
4.61
精
煤
0.27－0.46
0.41
1.30－
2.32
1.80
Pd(%)原煤0.016－0.062
0.043
Qb,d
(MJ/kg)
原
煤
27.89－31.35
30.19
27.15－30.73
28.84
精
煤
31.83－33.18
32.6333.17
元素分析(精)Cdaf(%)84.44－93.22
91.19
91.47－92.77
92.12
Hdaf(%) 3.10－3.39
3.24
3.00－3.22
3.11
Odaf(%) 1.31－2.77
2.27
1.39－
2.00
1.70
Ndaf(%) 1.07－1.41
1.31
0.76－1.70
1.12
煤灰成份分析(原)Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O
(%)
6.94－18.67
15.56
SiO2+Al2O3+TiO2
(%)
74.78－87.42
78.84
ST℃>1406
精煤回收率(%)
44.11－78.48
65.43
46.51－70.87
60.91
煤类WY3WY3
1.3.5水文地质
1.3.5.1 井田主要含水层
奥陶系中统岩溶裂隙含水层，石炭系上统太原组含水层，二叠系下统山西组含水层，二叠系上统砂岩裂隙含水层，基岩风化带含水层，第四系松散层砂、砾含水层。

1．奥陶系中统岩溶裂隙含水层
该含水层位于延河泉域北边界奥陶系岩溶裂隙含水层厚层覆盖区，属于弱迳流带。

井田内该含水层可分为下马家沟组，上马家沟组及峰峰组含水层。

岩性主要为石灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩等。

井田内有4个钻孔揭露奥陶系灰岩，其余均只钻进至3号煤层底。

最大埋深
862.04m(0801号孔)，最小埋深505.85(14-3号孔)。

其中13-1和14-3孔揭穿峰峰组地层，厚度分别为115.85和113.57m；揭露上马家沟组地层分别为70.27m和190.96m。

在钻进过程中，消耗量及水位均无明显变化。

消耗量变化为0.025～0.396m3/h，一般为0.135m3/h；钻探上取芯率高，岩芯完
整，仅局部见细小垂直裂隙；对该段进行水文地质测井，未发现明显含水层；而对奥陶系中统石灰岩含水层的抽水试验；13-1号孔为抽干，水位埋深372.90m标高为505.09m；14-3号孔单位涌水量为0.0056L/s.m，渗透系数0.0326m/d，水位埋深205.46m，标高为593.92m。

以上种种原因均说明该区奥陶系中统峰峰组及上马家沟组石灰岩含水层富水性较弱。

井田东部存在陷落柱，说明存在岩溶发育地段，上马家沟中段或下马家沟组，存在局部地段富水，在实际工作生产中应引起足够重视。

2．石炭系上统太原组含水层
该含水层为碎屑岩夹碳酸盐岩岩溶裂隙含水层，井田内无出露。

井田内有四个钻孔揭穿，该层位即0801、1202、13-1及14-3。

主要含水层由数层砂岩裂隙含水层及K2、K3、K5灰岩岩溶裂隙含水层构成。

其中K2为15号煤层顶板直接充水含水层，层厚稳定，一般厚6.28～8.67m，平均7.92m；K3一般厚2.90～5.30m，平均3.81m；K5一般厚2.00～4.05m。

三层石灰岩均发育有垂直裂隙，方解石脉充填，偶见小溶孔。

在该含水层中钻进时冲洗液消耗量及水位无明显的变化，消耗量最大为0.20m3/h，最小为0.04m3/h，一般为0.08m3/h。

井田内该含水层未进行抽水试验，邻区资料，该含水层除局部因构造影响富水外，一般富水性弱。

3．二叠系下统山西组含水层
为碎屑岩裂隙含水层，井田内无出露。

含水层主要由中-细粒砂岩组成。

厚度1.51～15.02m，平均8.97m。

含水空间以砂岩裂隙为主，是3号煤层顶板直接充水含水层。

钻进过程中最大消耗量为0.242m3/h，最小为0.026m3/h，一般0.161m3/h，水位无明显的变化。

据13-1及14-3号钻孔抽水试验资料，单位涌水量为0.001～0.00281L/s.m，渗透系数为0.0073～
0.0105m/d，为富水性弱的含水层，水质属Cl-K+Na型或Cl·HCO3-K+Na。

4．二叠系上统砂岩裂隙含水层
为碎屑岩裂隙含水层，含水层主要由粗－细粒砂岩组成，含水空间
以风化裂隙及砂岩裂隙为主，泉分布于向斜轴部，一般泉流量小于
0.3l/s，按《矿区水文地质工程地质勘探规范》天然泉水流量富水性划分为弱富水性含水层，水质属HCO3-Ca. Mg型水。

5．基岩风化带含水层
该含水层厚度由风化裂隙发育程度而异，13-1号孔可达93.37m，含水层主要由粗-细砂岩组成，含水空间以风化裂隙为主，钻进过程中最大消耗量为10.476m3/h(13-2号钻孔)，最小消耗量0.025m3/h，(13-1号钻孔)，一般1.322m3/h，据13-1及14-3号钻孔抽水试验资料，单位涌水量为0.0083l～0.0455L/s.m，渗透系数0.0215～0.0937m/d,水位标高+877.29m和
+743.10m,属于弱富水性含水层,水质属HCO3-Ca.Mg型或HCO3-K+Na。

6．第四系松散层砂、砾含水层
该含水层为松散岩类孔类隙水，含水层主要由砂、卵、砾石层等组成，主要分布于樊庄河谷及山间沟谷地带，富水性差异较大，受分布位置，补给条件及岩性组合的影响，局部富水性较好，如玉溪铁厂水井(26号)出量可达40m3/h，水质属HCO3-Ca型。

1.3.5.2 井田主要隔水层
石炭系中统本溪组底至上统太原组15号煤层底隔水层，二叠系砂岩层间隔水层。

1.3.5.3 陷落柱
地质勘探报告井田内发现有3个陷落柱，分布在井田东部。

首采区三维地震勘探共解释陷落柱18个，其中可靠陷落住11个，较可靠陷落住7个；3号煤层上直径大于100m的陷落住9个，小于100m的陷落住9个。

1.2.5.4 主要含水层的补给、排泄条件
井田出露基岩地层为二叠系、三叠系地层，其余为松散堆积物。

松散含水层主要接受大气降水补给，其次是与其下伏基岩风化带含水层的
相互补给。

在地势低或沟谷两岸则可补给下伏含水层。

基岩风化带含水层，主要接受大气降水及第四系含水层的补给，一部分地下水通过构造或裂隙补给下伏含水层，大部分地下水以迳流方式排出区外，局部以泉的形式排泄。

太原组，山西组含水层在井田内无出露，且埋藏深，与上覆及下伏各含水层均有一定厚度隔水层相隔，除陷落柱附近外若无构造沟通、人为破坏，则各含水层水力联系微弱。

井田内太原组、山西组含水层主要接受上覆地层微弱的补给，地下水运动以层间迳流为主，由于补给条件差，地下水迳流微弱，排泄区不明显。

中奥陶统峰峰组、上马家沟组含水层井田内埋藏较深、上覆盖层厚度大。

在区域上位于岩溶地下水迳流滞缓区，地下水迳流，排泄均不明显。

1.3.5.5 井田水文地质类型
1．3号煤层
井田内构造主要以宽缓褶曲为主，有少量断层，陷落柱较发育。

主采煤层位于当地侵蚀基准面以下，但主采煤层直接充水含水层钻孔单位涌水量仅为0.0011～0.0028L/s.m，且距奥灰岩溶含水层有100m以上的地层相隔。

井田内有两个钻孔揭露奥灰水，两个钻孔反映的的3号煤层底板标高分别为+383.34，384.54m，而3号煤层底板标高在+190～+450 m之间。

计算矿井的突水系数时取后者。

奥灰水位标高在+505.09～+593.92m 之间。

⑴根据两个钻孔突水系数计算（原初步设计）
采用国标《GB12719-91》附录G中的公式，计算3号煤层底板奥灰水突水系数（计算结果见表1.3－3）。

Ts＝P/（M-Cp）
式中：Ts――突水系数，MPa/m；
P――隔水层底板承受的水压，MPa；
M――底板隔水层厚度，m；
Cp――采矿对底板隔水层扰动破坏厚度，m；其中Cp取经验值15m。

①13-1号钻孔突水系数计算：
Ts=（505.09-383.34+94.93）×0.0098/（94.93-15）=0.027 MPa/ m
②14-1号钻孔突水系数计算：
Ts=（593.92-384.54+122.08）×0.0098/（120.08-15）=0.031 MPa/ m
经计算3号煤层底板奥灰水系数0.027-0.031MPa/m，均小于构造破坏地段临界突水系数0.06MPa/m。

3号煤层底板突水系数计算表
表1.3－3
孔号底板标高
(m)
底板水头压
力(MPa)
隔水层厚
度(m)
突水系数
(MPa/m)
13-1383.340.2194.930.027
14-1384.540.32122.080.031
（2）全矿井突水系数计算
采用国标《GB12719-91》附录G中的公式，计算3号煤层底板奥灰水突水系数（计算结果见表1.3－4）。

Ts＝P/（M-Cp）
式中：Ts――突水系数，MPa/m；
P――隔水层底板承受的水压，MPa；
M――底板隔水层厚度，取两个钻孔平均值108.51m；
Cp――采矿对底板隔水层扰动破坏厚度，m；其中Cp取经验
值15m。

全矿井最小突水系数计算：
Ts=（593.92-450.00+108.51）×0.0098/（108.51-15）=0.026 MPa/ m
全矿井最大突水系数计算：
Ts=（593.92-190.00+108.51）×0.0098/（108.51-15）=0.054 MPa/ m
经计算全井田3号煤层底板奥灰水系数0.026-0.054MPa/m，均小于构造破坏地段临界突水系数0.06MPa/m，因此煤层带压开采相对安全区域，一般3号煤层开采不受奥灰水威胁。

在生产中注意查明隐伏断层、陷落柱及其导水可能性，做好防治水工作。

全井田3号煤层底板突水系数计算表
表1.3－4
序号底板标高
(m)
底板水头压
力(MPa)
隔水层厚
度(m)
突水系数
(MPa/m)
1+350.000.25108.510.026
2+190.000.50108.510.054
依据《煤、泥炭地质勘查规范》，除陷落柱附近外，井田水文地质类型为二类一型，即简单型。

（3） 3号煤层采后裂隙带高度计算
采用中硬煤层《三下规程》附表6-2公式二计算：
H1i＝
式中：M――采高，m；
H1i――裂隙带高度，m；
①3号煤层最大厚度7.20m时：H1i＝=63.7m
②3号煤层最小厚度5.12m时：H1i＝=55.3m
③3号煤层平均厚度5.83m时：H1i＝=58.4m
井田范围内最低点海拔标高+759.1m，最高点海拔标高1223.1m，井田开采水平标高+320m，3号煤层埋藏深度433.9-883.3m，3号煤层采后未波及到地表，地表水不会影响井下3号煤层开采；3号煤层之上没有可供开采煤层，亦不会受到上覆煤层采空区积水威胁。

2．15号煤
15号煤层直接充水含水层为顶板K2石灰岩含水层，该含水层区内未做抽水试验工作。

据区域资料，该含水层富水性不均一，一般富水性较弱。

15号煤层底板距奥灰界面距离仅7.85m(13-1孔)，同时位于奥灰水位下208.03m，其突水系数为0.298，远大于0.15，故存在突水可能。

考虑到奥灰含水层在该区富水性相对较弱，故水文地质类型为三类二型。

在井田东部，则水文地质条件趋向复杂化。

1.3.5.6 矿井涌水量
矿坑排水量预测有多种方法，即解析法、吨煤排水系数法、水均衡法等。

根据玉溪煤矿地质报告和水资源论证报告，综合分析论证。

1．地质报告中已有的解析法预测成果
据玉溪井田3号煤层勘探报告，采用大井法对3号煤层进行涌水量预测，本区确定先期开采地段面积（F）约12km2，选用公式如下：лK[(2H-M)M-h2]
Q= ––––––––––––––– ………………………①
lnR-lnr0
2.73MSK
Q= ––––––––––………………………………②
LgR/lgr0
R=r0+10.S.K1/2………………………………③
式中：Q――预算涌水量（m3/d）；M――含水层平均厚度（m）；
h――3号煤层底至K7底的平均距离（m）；H――水柱高度(m)，为静止水位至疏干标高的距离与h之和，B级储量区最低标高+340m；S――水位降深，为静止水位至疏干标高的距离；K――渗透系数(m/d)，采用14-3号孔抽水试验资料，r0――引用半径，由式r0= (F/π)1/2得出：r0=1954.41m，取r0=1950m。

对于直接充水含水层：m=26.73，h=13.67，H=268.84，S=255.17，
K=0.01，r0=1950；对于间接充水含水
m=47.15，h=0，H=S=142.82，K=0.09（矿井地质勘探报告中显示矿井有三个教大的陷落柱存在，考虑矿井开采时有可能导入基岩风化带含水，故K值取0.09），r0=1950。

利用公式①、③可求出直接充水含水层涌水量3443.45m3/d，利用公式②、③可求出间接充水含不层涌水量为8338.11m3/d。

正常情况下，3号煤层涌水量为直接充水含水层与间接充水含水层涌水量之和，即11781m3/d。

2．水均衡法预测
井田处于太行山南段，延河泉域北边界剥蚀山区，雨量丰沛，地表水系较发育，侧向补给微弱，补给区主要集中在矿区范围，矿井水以垂向补给为主，故可采用降水入渗补给法预测矿坑排水量。

计算公式：
Q补＝103a·F·P/365
Q可＝β×Q补
式中：
Q补――矿井范围降雨入渗补给量（m3/d）
Q可――矿井影响范围地下不河开采量，即为矿井涌水量（m3/d）
a－－降水入渗补给系数
F――井田开采影响面积（km2）
β－－开采系数
据延河泉域研究成果及我省岩溶大泉研究中对同类碎屑岩分布区降水入渗系数的选取值，确定井田范围内降水入渗补给系数为0.08，井田面积29.79 km2，考虑采煤塌陷影响向井田边界周围延伸200～500m后，计算面积为31.37 km2，降水量采用沁水县1956～2005年系列值，并采用不同保证年法对玉溪矿井涌水量进行了预测。

计算结果见表1.3-5。

表1.3-5 降水入渗补给量计算表单位：km2、mm
矿区名称a F
降水
频率
P
补给量
万m3/a m3/d m3/h
玉溪矿井0.0831.37
50％596.0149.64097.9170.7
75％515.2129.33542.3147.6
95％412.4103.52835.5118.1
均值604.9151.84159.1173.3
经计算分析，因本井田3号煤层埋藏较深，距地面垂深约450m，考虑到向下游的侧向径流排泄以及向下伏岩溶水的越流补给等因素，采用
955频率保证年降水入渗补给量作为玉溪矿井井田影响范围内地下水可采资源量，即矿坑排水量为2835.5 m3/d（折合103.5万m3/a）。

3．排水系数法预测
⑴吨煤排水系数确定
吨煤排水系数是指矿坑排水量与同期煤产量的比值。

一个煤矿形成规模后，涌水量基本上处于相对稳定的状态，并不随着煤产量的增加呈线性增加，而是随着开采破坏总面积和补给水量的增加而增加，并受单位时间内最大补给量限制，不可能无限制的增加。

矿井单位时间产煤量可以随开采设备、工艺、采煤厚度、开采工作面数量的不同而相差悬殊；也可能受市场因素和政策环境的影响而变化。

两者不存在线性关系，但随着煤产量大幅增加，矿井排水量受充水水源和补给水量的限制而变化不大，则吨煤排水系数必然降低。

根据前述唐安煤矿矿坑排水量统计分析，唐安煤矿1999～2005年7年平均吨煤排水系数为0.63。

唐安煤矿与本矿均开采3号煤层，且两矿相距较近，故可采用唐安煤矿吨煤排水系数来作为玉溪煤矿的矿坑排水量的预测依据。

唐安煤矿与玉溪煤矿两矿开采规模、开采深度、开采水平不尽相同，唐安煤矿现状开采规模小于1.00Mt/a，开采深度为187m，分两个水平开采；玉溪煤矿设计开采规模为2.40Mt/a，开采深度大于450m，开采后导水裂隙影响高度要小于唐安煤矿，其接受大气降水补给能力要差，由此分析认为，玉溪煤矿吨煤排水系数较唐安煤矿要小，故采用25％折减系数即吨煤排水系数0.47，作为玉溪煤矿的吨煤排水系数。

⑵矿坑排水量预测
本矿进设计开采能力2.40Mt/a，矿井投产并达到设计生产能力
2.40Mt/a后，矿坑排水量预测为Q矿排=240×0.47＝112.8万m3/a，折合3090.4m3/d。