中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 21040005 学 院： 应用技术学院 专 业： 采矿工程 设计题目：济宁三号煤矿4Mt/a新井设计 专 题：济宁三号煤矿井下矸石充填的设计与应用 指导教师： 职 称： 副 教 授 2008年 6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 采矿04-1 学生姓名 任务下达日期： 2008 年3 月19日毕业设计日期： 2008年3 月 19 日至2008 年 06 月 10日毕业设计题目：济宁三号煤矿4Mt/a新井设计毕业设计专题题目：济宁三号煤矿井下矸石充填的设计与应用毕业设计主要内容和要求：按采矿工程毕业设计大纲要求，一般部分完成济宁三号煤矿4.0Mt/a新井设计;专题为济宁三号煤矿井下矸石充填的设计与应用;翻译是关于综放沿空掘巷卸压方面的知识，英文题目为：“Study on destressing technology for a roadway driven along goaf in a fully mechanized top-caving face”。
全套图纸，加153893706 摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分一般部分为济宁三号煤矿4.0 Mt/a新井设计济宁三号煤矿位于山东省济宁市东面，交通便利井田走向（南北）长约6.8 km，倾向（南北）长约9.6 km，井田总面积为65 km2主采煤层为3下煤，平均倾角为5°，煤层平均总厚为7.8 m井田地质条件较为简单井田工业储量为692.46 Mt，矿井可采储量503.27 Mt矿井服务年限为89.87 a，矿井正常涌水量为550 m3/h，最大涌水量为650 m3/h矿井瓦斯相对涌出量为0.355m3/t，为低瓦斯矿井井田为双立井单水平开拓矿井年工作日为330 d，工作制度为“三八”制矿井采用一矿一面的高效作业方式，采煤方法为走向长壁综合机械化放顶煤开采运输大巷采用胶带运输煤炭，辅助运输采用无轨胶轮车设备矿井通风方式为中央边界式通风主扇工作方式采用抽出式一般部分共包括10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-盘区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。
专题部分主要介绍的是济宁三号煤矿井下矸石充填的设计与应用翻译部分英文题目为：“Study on destressing technology for a roadway driven along goaf in a fully mechanized top-caving face”关键词：立井开拓； 无煤柱开采； 综采放顶煤ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design of JiSan mine. JiSan mine lines in East of JiNing in ShangDong province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 6.8km ,the width is about 9.6km，well farmland total area is 65㎞2.The three is the main coal seam, and its dip angle is 5 degree. The thickness of the mine is about 7.8 m in all. The proved reserves of the minefield are 692.46 million tons. The recoverable reserves are 503.27 million tons. The designed productive capacity is 3 million tons percent year, and the service life of the mine is 89.87 years. The normal flow of the mine is 550 m3 percent hour and the max flow of the mine is 650 m3 percent hour. The mineral well gas gushes quantity 0.355m3/t, is a low gas mineral well.The well farmland is a single level with an double upright well to expand. The working system “three-eight” is used in the Jisan mine. It produced 330d/a.The colliery adopts one mine one efficiently working-face method. The mining method of the mine is fully-mechanized top-coal caving face with longwall in the strike. Transportation Roadway belt used to transport coal, Assist transportation to adopt trackless rubber tyre vehicle equipment. Mine ventilation for the central border type.main work method for draw out type.This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.Special subject the part is main introductive, Jining No.3 coal mining area of 18 underground waste filling design and application.Translate parts of topics is“Study on destressing technology for a roadway driven along goaf in a fully mechanized top-caving face”。
Keywords：vertical shaft development; no pillar mining; the top-coal caving mining; 目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征 11.1矿区概述 11.1.1交通位置 11.1.2地形地貌 21.1.3气象 21.1.4自然地震 21.1.5水源及电源 21.1.6矿区经济概况 31.2井田地质特征 31.2.1地质勘探程度 31.2.2井田地层 31.2.3井田地质构造 71.2.4水文地质 81.3煤层特征 111.3.1煤层在含煤地层中的分布及组合特征 111.3.2可采煤层顶、底板地质条件 141.3.4煤质 161.3.5瓦斯、煤尘及煤的自燃 202 井田境界和储量 232.1井田境界 232.1.1井田范围 232.1.2开采界限 232.1.3井田尺寸 232.2矿井工业储量 242.2.1储量计算基础 242.2.2工业储量计算 252.3矿井可采储量 262.3.1安全煤柱留设原则 262.3.2矿井永久保护煤柱损失量 272.3.3矿井可采储量 303 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 313.1矿井工作制度 313.2矿井设计生产能力及服务年限 313.2.1确定依据 313.2.2 矿井设计生产能力 313.2.3矿井服务年限 323.2.4 井型校核 324 井田开拓 344.1井田开拓的基本问题 344.1.1确定井筒形式、数目、位置、坐标 344.1.2工业广场的位置、形状和面积的确定 374.1.3开采水平的确定 374.1.4主要开拓巷道 384.1.5矿井开拓延深 394.1.6方案比较 394.2矿井基本巷道 464.2.1井筒 464.2.2井底车场及硐室 514.2.3主要开拓巷道 535 准备方式—盘区巷道布置 575.1煤层地质特征 575.1.1盘区位置及范围 575.1.2盘区煤层特征 575.1.3煤层顶底板岩石构造情况 575.1.4水文地质 585.1.5地质构造 585.1.6地表情况 585.2盘区巷道布置及生产系统 585.2.1盘区准备方式的确定 585.2.2盘区巷道布置 595.2.3盘区生产系统 605.2.4盘区内巷道掘进方法 615.2.5盘区生产能力及采出率 625.3盘区车场及主要硐室 636 采煤方法 656.1采煤工艺方式 656.1.1盘区煤层特征及地质条件 656.1.2确定采煤工艺方式 656.1.3确定工作面各项参数 676.1.4工作面推进长度和推进方向确定 686.1.5回采工作面破煤、装煤方式 686.1.6 回采工艺 706.1.7确定回采工作面运煤方式 716.1.8回采工作面支护 726.1.9端头支护方式 756.1.10工作面辅助顺槽、胶带顺槽的超前支护 756.1.11 合理采放比、放顶步距、放煤方式的确定 796.1.12各工艺过程注意事项 806.1.13回采工作面正规循环作业 826.1.14工作面吨煤成本 846.2回采巷道布置 876.2.1回采巷道布置方式 876.2.2工作面回采巷道参数 877 井下运输 907.1概述 907.1.1矿井设计生产能力及工作制度 907.1.2煤层及煤质 907.1.3运输距离和货载量 907.1.4矿井运输系统 917.2盘区运输设备选择 927.2.1设备选型原则： 927.2.2盘区运输设备选型及能力验算 937.3大巷运输设备选择 947.3.1主运输大巷设备选择 947.3.2辅助运输大巷设备选择 957.3.3运输设备能力验算 978 矿井提升 988.1矿井提升概述 988.2主副井提升 988.2.1主井提升 988.2.2副井提升 1009 矿井通风及安全 1039.1矿井概况、开拓方式及开采方法 1039.1.1矿井概况 1039.1.2开拓方式 1039.1.3开采方法 1039.1.4变电所、充电硐室、火药库 1039.1.5工作制、人数 1049.2矿井通风系统的确定 1049.2.1矿井通风系统的基本要求 1049.2.2矿井通风方式的选择 1049.2.3矿井主扇工作方式选择 1059.2.4盘区通风系统的要求 1069.2.5工作面通风方式的选择 1079.3矿井风量计算 1089.3.1工作面所需风量的计算 1089.3.2备用面需风量的计算 1109.3.3掘进工作面需风量的计算 1109.3.4硐室需风量 1129.3.5其它巷道所需风量 1129.3.6矿井总风量 1139.3.7风量分配 1139.4矿井阻力计算 1149.4.1矿井最大阻力路线 1159.4.2矿井通风阻力计算 1229.4.3矿井通风总阻力 1229.4.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔 1229.5选择矿井通风设备 1239.5.1选择主扇 1239.5.2电动机选型 1279.5.3对矿井主要通风设备的要求 1289.6安全灾害的预防措施 1289.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 1289.6.2预防井下火灾的措施 1299.6.3防水措施 12910 设计矿井基本技术经济指标 131专题设计部分1绪论 1332 井下矸石充填的巷道布置 1353 井下矸石充填工艺及设备 1404 经济效益和社会效益分析 1435 结论 144翻译部分英文原文 146中文译文 155参考文献 160致 谢 161一般部分 中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第118页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1交通位置济宁三号煤矿位于山东省西南部济宁市南郊，距济宁市14 km，北与济宁二号煤矿毗邻，东距兖矿集团有限公司所在地邹城40 km。
本区交通方便，铁路、公路及水路运输均很发达，济宁三号煤矿交通位置如图1.1铁路有兖(州)新(乡)铁路通过济宁市，向东32 km至兖州站，与京沪线相接，向西在菏泽站与京九线相接，在新乡与京广线相接轨通往日照煤港的兖(州)石(臼所)支线全长316 km京沪铁路和京福高速公路通过邹城市，南下华东用煤中心上海市812 km，北上山东省省会济南市156 km；兖州矿区内铁路专用线早己建成，铁路运输四通八达兖州、济宁、邹城的公路己成环形，济东矿区公路也己形成该公路横贯井田北部，公路运输甚为便利京杭运河由北向南流经井田西部，河宽60～80 m，平均水深2 m，全年除一、二月份因水浅不能通航外，其余时间均可通航西靠京杭大运河的济宁港，又有济三煤矿新建煤运码头，南北水上运输主航道建成在即，公路和水上运输十分便利图1.1 济宁三号煤矿交通位置图1.1.2地形地貌本井田地形系由湖区及滨湖冲积平原组成地势东高西低，滨湖冲积平原地势平坦，沟渠纵横地面标高+32.53～+37.78 m，地势东高西低，自然坡度0.4‰；西部南阳湖区，标高+31.68～+35.99 m泗河口冲积处稍高，一般在+33～+35 m左右；湖堤堤高一般+36.42～+38.22 m。
1.1.3气象本区气候温和，属温带季风区海洋——大陆性气候据济宁气象局1959年至1995年观测资料：(1)降水量：历年平均降雨量677.2 mm，年最大降雨量1186 mm(1964年),日最大降雨量183.7 mm(1993年8月5日)，年最小降雨量441.9 mm (1966年)降雨量多集中在7、8月份，春季少雨，时有春旱2)蒸发量：年平均蒸发量1785.2 mm，年最大蒸发量2228.2 mm(1960年)，年最小蒸发量1451.1 mm(1964年)3)气温：历年平均气温13.6 ℃，月平均最高气温29 ℃(1959年7月)，日最高气温41.6 ℃(1960年6月21日)，月平均最低气温-4.1 ℃(1967年1月)，日最低气温-19.4 ℃(1964年2月18日)，多年最低平均气温月为1月，平均气温-2 ℃4)风向及风速：春、夏两季多东及东南风，冬季多西北风，平均风速2.3 m/s，最大风速22.7 m/s(1979年6月25日)5)冻土深度：历年最大积雪厚度0.15 m；最大冻土深度0.31 m1.1.4自然地震国家地震局、建设部震发办〔1992〕160号文“关于发布《中国地震烈度区划图〔1990〕》和《中国地震烈度区划图〔1990〕》使用规定的通知”：济宁市任城区烈度为7度。
1.1.5水源及电源井田内可供选择的水源有：第四系冲积层水，第四系上段砂砾层含水丰富，单位涌水量达1.5211 L/s.m，矿化度0.67 g/L左右，水质属HCO3-Ca.K+Na型，水质符合生活饮用水标准以及处理后的矿井井下排水利用地下水水质易保证且处理简单，利用矿井排水符合节水政策，因此，设计中两个水源均考虑利用，建井初期生产及生活用水利用新近系砂砾石层地下水，矿井生产期间生产、生活及选煤厂洗煤用水利用处理后的矿井排水本区现有济宁电厂，装机容量300 MW；邹县电厂，装机容量2400 MW两厂发电量可满足本区用电负荷的需要井田周围有济宁二号煤矿110kV变电所、接庄110 kV变电所和济东新村电厂以及济宁二号煤矿电厂为确保矿井供电质量及可靠性，设计利用济宁二号煤矿110 kV变电所和邹县电厂作为矿井双回路供电电源矿井负荷分别单独由两回路独立的电源供电，满足《煤矿安全规程》的要求1.1.6矿区经济概况济宁人杰地灵，是全国商品粮基地，盛产小麦、玉米、棉花、花生、果品、瓜菜、畜产品和渔湖产品矿产资源分布广、品种多、储量大，主要有煤、铁、铜、铅、大理石等三十多种济宁是全国八大煤炭基地之一，已探明的储量200多亿吨，稀土储量1300多万吨。
拥有全国最大的坑口电厂邹县发电厂济宁是山东省淡水资源最丰富的地区微山湖水面1260平方公里，是全国十大淡水湖之一，北引黄河、南饮长江，储水量达30亿立方米另有丰富的地下水资源，淡水资源占全省的六分之一济宁市素以“孔孟之乡”、“江北小苏州”而著称多年来，兖矿集团大力实施“以煤为主，煤与非煤并重”发展战略，形成了以煤炭、煤化工、电解铝为主体，发电、矿井基建、建筑建材、机械加工、外经外贸等多产业综合经营的格局1.2井田地质特征1.2.1地质勘探程度济宁煤田发现于1957年底，1959年12月提出《山东省济宁第Ⅱ煤田综合普查报告》 1968年10月提出《山东省济宁煤田(东区)总体详查地质报告》1980年11月开始对本井田进行精查勘探，1983年11月提出《山东省济宁煤田三井田精查地质报告》普、详、精查三个阶段共在本井田施工钻孔236个，工程量167390.47 m1983年12月经山东省煤炭工业局审查认为：该报告勘探与研究程度较高，已基本达到《煤炭资源地质勘探规范》有关大型精查地质报告的要求，可以提供设计部门作为矿井初步设计的依据，并以 (83)鲁煤基字第1210号文批准该报告1.2.2井田地层井田内地层包括中、下奥陶统，中石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二迭统山西组、下石盒子组，上二迭统上石盒子组、上侏罗统蒙阴组及第四系。
由老而新分述如下：(1)奥陶系中、下统(O1～2)：据井田东部兖西水源勘探区3-2号钻孔资料，总厚742 m分为下统和中统，下统厚72.1 m，以白云质灰岩为主；中统厚669.9 m，主要为灰及棕灰色厚层状石灰岩、豹皮灰岩夹泥灰岩及钙质泥岩等2)中石炭统本溪组(C2b)：厚20.25～64.75 m,平均44.43 m北部厚往南渐变薄主要由杂色铝质泥岩及薄层石灰岩组成，偶夹薄层煤，但无经济价值含灰岩二至三层(十二、十三、十四灰)，十二灰为薄层灰岩，不稳定，仅井田北部与二井田相邻地区局部地段发育十三、十四灰厚度较大，全区稳定，为良好标志层本组底部常以一层浅灰色为主、夹紫红等色的铝铁质泥岩，相当于G层铝土岩和山西式铁矿层，它与下伏奥陶系中统石灰岩为假整合接触3)上石炭统太原组(C3t)：厚71.00～190.30 m，平均170.54 m由深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色砂岩、石灰岩及煤层组成含薄层石灰岩12层(一、二、三、四、五、六、七、八、九、十上、十下、十一灰)，以三、十下灰最为稳定，为重要标志层其它各层石灰岩按其岩性、厚度及其与其它各层岩石的组合关系，均可作为岩、煤层对比的标志层含煤22层(4、5、6、8上、8下、9、10上、10下、11 、12上、12中、12下、14、15上、15下、16上、16下、17、18上、18中、18下、19)，可采与局部可采者6层(6、10下、12下、15上、16上、17)。
本组主要为过渡相及浅海相沉积，相环境稳定，旋回结构与粒度韵律清晰，易于对比，含较多动植物化石4)下二迭统山西组(P1s)：厚约80 m主要由浅灰、灰白及灰绿色砂岩，深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩及煤层组成含煤5层(1、2、3上、3上1 、3下)，可采者二层(3上、3下)，尤以3下煤层为主，厚度大，储量丰富，是本区主要含煤地层本组粗碎屑颗粒含量比例较高，以过渡相沉积为主5)下二迭统下石盒子组(P1X)：厚约50 m保存于井田中、北部及西部，东及南部则因侵蚀使之变薄或缺失由灰绿色砂岩、杂色铝质泥岩、灰及深灰色泥岩与粉砂岩等组成，为内陆河床及湖泊相沉积6)上二迭统上石盒子组(P2sh)：最大残厚185.8 m保存于井田中、北部及西部，东及南部则大部被侵蚀由灰绿色砂岩及杂色粘土岩组成，为内陆河床及湖泊相沉积以底部B层铝土岩下的粗砂岩与下石盒子组分界7)上侏罗统蒙阴组(J3m)：最大残厚684.9 m，平均272.82 m残存厚度东及南部薄，西部厚蒙阴组按岩性特征分为上、下二个亚组，下亚组含一、二、三段；上亚组含四、五段，分段叙述如下：下亚组：①第一段：厚0～218 m以砖红色粘土质细至中粒砂岩为主，含铁质，胶结较松散。
底部常发育有一层砾岩，成分以石英岩为主，石灰岩次之，铁泥质胶结 ，较坚硬，具裂隙，构成上侏罗统红砂岩内第三含水段，单位涌水量为0.0764～0.1293 L/sm②第二段：厚0～173.7 m为暗紫、紫红色细至中粒砂岩，下部夹泥岩薄层，底部处常含有砂砾岩或砾岩层单位涌水量0.18420～0.00466 L/sm③第三段：厚0～256 m主要为紫灰、暗紫色中、细粒砂岩，顶部含较多的粉、细砂岩，且常夹有灰及灰绿色岩层本段中、下部侵入有灰绿色辉长岩层状侵入体，呈岩床存在，厚0～150 m，平均89.36 m，主要含角闪辉长岩及橄榄辉长岩等岩浆岩顶底部及其邻近的本段砂岩内裂隙较发育，砂岩受岩浆岩烘烤而变硬，颜色变浅形成含水段底部含水段的单位涌水量为0.0006～0.0888 L/sm上亚组：①第四段：厚0～435.70 m为灰、深灰、灰绿色粉细砂岩互层，以粉砂岩为主，夹泥质粉砂岩、泥岩和较多的泥质条带，尤以下部为多，且常夹有紫灰色岩层②第五段：厚0～266.30 m为较单一的灰、灰绿色粉细砂岩互层，以细砂岩为主，多为泥、钙质胶结，下部含数十米厚的叶肢介化石层，并常见鱼化石主要化石有：狼鳍鱼(未定种)Lycoptera sp.，东方叶肢介(多种)Eosestheria sp.等。
8)第四系(Q)：厚116.67～255.9 m，平均184.57m由粘土、砂质粘土及砂砾层等组成，地层东薄西厚，井田内按岩性及其结构变化可分为上(Q上)、下(Q中+下)二段①下段(Q中+下)：厚72.68～147.61 m由灰绿、灰白色砂砾、粘土质砂砾、粘土、砂质粘土等组成，含0～3层高岭土，上部偶夹少量黄、灰黄色粘土、砂质粘土②上段(Q上)：厚55.02～90.40 m以黄、灰黄色粘土、砂质粘土及细中、砂为主，有时为灰及灰绿色井田地质综合柱状图见图1.2图1.2 井田地质综合柱状图1.2.3井田地质构造本井田位于南北向的济宁地堑构造内，属济宁煤田(东区)的中部东西二侧分别为南北向的区域性断裂孙氏店断层和济宁断层，井田内断层则以受此区域性断裂控制的南北向断层为主井田的褶曲形态北部以宽缓褶皱为特点，往南逐渐转成北东向、向北西倾伏的单斜构造，构造中等偏简单1)地层产状及主要褶曲本井田煤系地层东及东南浅，西部深由北至南为一近南北走向、向西倾伏逐渐转成北东走向向北西倾伏的单斜构造浅部具宽缓褶皱的特点,形成次一级的向背、斜构造地层倾角平缓，一般在5°～8°左右，唯东部孙氏店支一断层西侧，因受断层牵引影响，倾角局部变陡可达18°以上。
井田内褶曲构造因地层倾角平缓，褶曲幅度又不大，所以形态不甚明显资源勘探(精查)阶段控制的主要褶曲有北北西向一组，发育于井田的东部为李二庄向斜、南王背斜它们的产状、特征如下：①李二庄向斜位于井田东部，向斜轴分布在朱庄东、李二庄、北王庄、程堂、麦店一线北北西走向，与孙氏店支一断层相平行，延展长在10 km以上该向斜东南浅、西北深，为一倾伏向斜向斜幅度30～190 m，跨度1～2 km以井田东南角的麦店庄处表现最明显,形成下组煤在井田东南角的凸出缘二翼倾角5°～18°，东翼稍陡，西翼缓，一般在5°～8°左右②南王背斜位于李二庄向斜西侧，为与之相伴的一背斜构造北起黑土店，经宋庄，邬庄、黄庄、南王庄至仲浅一线东南浅，西北深，为一倾伏背斜北北西走向，延展长在10 km以上背斜幅度0～80 m，跨度0.8～2 km以东南仲浅庄处表现明显，在井田中部5、6线处表现不清楚二翼倾角6°～9°，较为平缓2)断层井田内断层具有明显的规律性，其中为主的南北向断层组，多为东升西降的正断层，因而使井田地层自东向西呈台阶下降另一组北东至东西向的正断层，分布不甚规律主要断层特征具体见表1.13)岩浆岩井田内普遍有燕山期的岩浆活动，呈层状侵入于上侏罗统红砂岩内。
侵入层位较为稳定，主要在上侏罗统下亚组第三段的中下部，厚0～150 m,平均91.36 m东部薄，西部厚全区普遍发育，缺失厚度系受侵蚀所致岩性以橄榄辉长岩为主，也有角闪辉长岩等灰绿色，等粒状晶质结构，岩层中部颗粒较粗，结晶及自形程度好据薄片鉴定资料：主要矿物为基性斜长石(拉长石)、辉石、橄榄石及角闪石，付矿物有少量磷灰岩、磁铁矿及黑云母等岩石因次生蚀变，橄榄石有蛇纹石化，辉石、角闪石发生绿泥石化岩浆岩下距上侏罗统红砂岩底界99.30～259 m，平均151.31 m距3上煤层最小距离也在127 m以上，对煤层与煤质均无影响表1.1 主要断层特征表断层名称断层性质断层产状落差m延展长度km走向倾向倾角孙氏店断层正NNWW70°450全长：46区内：6八里铺断层正SNW70°0～307.4董庄断层正SNE70°35～3254.51.2.4水文地质济宁三号井田上覆地层第四系平均厚184.57 m，上侏罗统(包括岩浆岩)平均厚272.82 m，3上煤层顶板砂岩之上有平均厚70.87 m的二迭系隔水层因此，大气降水、南阳湖以及泗河等地表水很难下渗补给煤系各含水层，与矿井涌水量无直接关系最下一层可采煤层与奥灰之间沉积有比较厚的压盖隔水层，平均厚61.76 m，在正常情况下，能够阻止奥灰水底鼓。
上组煤直接充水含水层3上煤层顶底板砂岩富水性较弱，补给条件不好，水文地质条件属简单类型；3下煤层冒裂带高度达到上侏罗统底砾岩的块段，由于底砾岩水的影响，水文地质条件为中等类型下组煤直接充水含水层十下灰埋藏深，富水性弱～中等；正常情况下，奥灰不会发生底鼓突水；断层导水性弱因而，下组煤水文地质条件属简单～中等类型1)含水层井田内含水层自上而下主要有第四系砂砾孔隙含水层、上侏罗统砂砾岩裂隙含水层、3煤层顶底板砂岩裂隙含水层、太原组第三、十下层石灰岩溶裂隙含水层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层含水层由上向下简述如下：①第四系分上、下两段上段厚55.02～90.04 m，一般70 m左右，由粘土、砂质粘土及砂层组成，砂层纯且松散，透水性好，单位涌水量0.4895～6.2688 L/s·m；下段由砂砾、粘土质砂砾、粘土及砂质粘土等组成砂层以粗砂为主，含细砾，多长石颗粒，单位涌水量3.398 L/s·m两段之间水力联系不密切②上侏罗统含水段由上而下分三段第一段是岩浆岩顶部及邻近砂岩第二段是岩浆岩底部及其邻近砂岩在正常情况下与采煤无关，单位涌水量0.0709～0.0999L/s·m第三含水段是上侏罗统下部砾岩。
该层距上侏罗统底界30 m左右，一般厚10～20 m，其成分以石英岩为主，灰岩次之下距3下煤层的最小间距为30.53 m单位涌水量0.1291 L/s·m北王断层以东的大部分面积和C11-4号孔周围的3层煤，其回采后的裂隙带高度可达到该层砾岩，成为矿井涌水含水层③山西组3层煤顶底板砂岩3上层煤顶板为细至中粒砂岩，厚度一般3～45.9 m，平均19.20m，3下煤层顶板为中到粗粒砂岩，一般厚6～60 m，平均厚27.96 m单位涌水量0.0075L/s·m其底板砂岩为细砂岩或粉、细砂岩互层，一般厚2.5～20 m，平均11.53 m3层煤顶底板砂岩含水性弱，补给条件差，主要含静储量水，为直接充水含水层④太原组第三层灰岩厚3.10～8.54 m，平均5.71 m质较纯，有含水裂隙，浅部有小溶洞，其露头基本在上侏罗统地层之下，不与第四系地层直接接触单位涌水量0.0000031～0.00306 L/s·m属补给条件差的弱含水层⑤太原组十下层灰岩厚2.62~8.15 m，平均4.8 m其露头均在第四系地层之下，但第四系底部普遍沉积粘土层，故十下灰来自露头的补给条件差单位涌水量0.00101～0.1818 L/s·m。
该层-500 m水平以上为具有一定水头补给边界的弱至中等富水性含水层500 m水平以下则含水性明显减弱⑥奥陶系石灰岩总厚742～-500 m水平以上,单位涌水量0.01706～1.8142 L/s·m，属中到强含水层500～-700 m区段，单位涌水量0.00245 L/s·m，属弱含水区700 m水平以下则含水性更弱2)隔水层本井田隔水层组较多，重要的有以下两组：①煤系上覆隔水层组3煤层顶板砂岩以上的上石盒子组，厚0～185.8 m，下石盒子组厚0～50 m，以隔水岩层为主，夹有薄层细、中、粗粒砂岩抽水试验水质资料表明该组上下含水层的水化学特征有明显差异，该隔水层之上的上侏罗统砂砾岩水以SO4-K+Na型为主，矿化度小于1 g/L，而其下的3煤层顶底板砂岩含水层水以HCO3-K+Na 型为主，矿化度高达1.834 g/L这说明二迭系隔水层组的隔水性能好，上下含水层之间很难发生水力联系②7煤层下伏隔水层组本矿井17煤层至奥灰的正常间距为52.46～86.33 m，平均61.76 m，北厚南薄太原组岩性以泥岩、粉砂岩为主，夹薄层砂岩；本溪组岩性以杂色泥岩、铁铝质泥岩为主，夹薄层石灰岩二层，其中十三灰平均厚4.53 m，十四灰平均厚4.2 m，均不含水。
泥岩、粉砂岩、石灰岩共同组成压盖隔水层组，阻止奥灰底鼓突水3)断层导水性断层对含水层和隔水层的影响形式不同，对隔水层主要是破坏其隔水岩层强度、降低其隔水性能；对含水层来说，由于岩层错位，既可破坏含水层的连续性、降低其含水性，也可使含水性弱的含水层与含水性强的含水层对接，发生水力联系，从而使含水性弱的含水层的含水性增强断层带的水文地质特征是影响断层导水性的关键因素，若断层一侧存在富水性较强的含水层，则断层带表现出水平导水性，即其侧向导水作用明显；若断层带沟通上方或下方强含水层时，断层带垂向导水作用明显在区域水文地质条件十分复杂的地区，如淄博、肥城、焦作等矿区，断层带的水平和垂向导水作用均十分明显；在区域水文地质条件简单～中等的地区，断层带的导水性一般较差，或者仅以水平、垂向导水其中之一为主井田东部边界为孙氏店断层，孙氏店断层以东为奥灰强富水区，孙氏店断层落差40～450 m，在断层带内的钻孔，不论深浅，孔孔漏水，说明孙氏店断层的含水空间发育、导水性强但由于孙氏店断层发育有分支断层，受分支断层影响，含水层的连续性受到破坏，因而水文地质条件趋于中等，使本井田断层的含水性和导水性变弱井田内主要断层有孙氏店支一断层(有6个钻孔穿过)、八里铺断层(有13个钻孔穿过)。
钻孔穿过以上断层点时，断层带均不漏水，说明断层带本身含水性弱、导水性差4)相邻矿井开采情况及对本矿井影响济宁三号煤矿北以390000纬线与济宁二号煤矿井为界，东南端与泗河口煤矿相邻，均处于同一水文地质单元，充水规律基本相同，可起到对直接充水含水层联合疏放的作用5)矿井涌水量预计经地质队计算，首采区3下层煤顶底板砂岩涌水量为240 m3/h；三灰涌水量为46 m3/h；上侏罗统下部砾岩涌水量为230 m3/h；合计涌水量为516 m3/h矿井正常涌水量为550 m3/h，最大涌水量为650 m3/h1.3煤层特征本井田含煤地层为太原组和山西组,平均总厚250 m，按原精查报告最低可采厚度0.60 m，可采煤层有3上、3下、6、10下、12下、15上、16上及17共八层，平均总厚10.32 m，含煤系数为 4.1%其中主要可采煤层为3上、3下及16上、17煤层，平均总厚7.36 m,占可采煤层总厚的71.3%又以3下煤层厚度较大，平均厚度达7.8 m，且埋藏浅，位于含煤地层顶部，是先期开采的主要对象1.3.1煤层在含煤地层中的分布及组合特征(1)煤层分布本井田山西组含煤4层,为1、2、3上、3下煤层，其中两层可采,为3上、3下煤层;太原组含煤共22层,为4、5、6、8上、8下、9、10上、10下、11、12上、12中、12下、14、15上、15下、16上、16下、17、18上、18中、18下及19煤层，其中六层可采，为6、10下、12下、15上、16上、17煤层。
以上8层可采煤层按其在含煤地层中的位置可以分成上、中、下三个可采煤层组上可采煤层组：包括3上、3下及6煤层，它们分别位于山西组中、下部和太原组的上部煤层组总间距75 m，其中3上至3下煤层为35 m，3下至6煤层也为35 m煤层组顶部的3上煤层距其上部上石盒子组B层铝土岩72 m；底部6煤层下距三灰11 m中可采煤层组：包括10下、12下及15上煤层，位于太原组的中部三层煤的总间距为32 m，其中10下至12下煤层为15m,12下至15上煤层为16 m，中煤组距上组煤50 m，距下组煤38 m下可采煤层组：包括16上及17煤层，位于太原组的下部下煤组16上与17煤层间距仅5 m17煤层下距本溪组十三灰21 m将以上八层可采煤层分为上组煤(3上、3下、6)，下组煤(10下、12下、15上、16上、17)，并按《煤炭工业技术政策》规定煤层最低可采厚度为0.7m，对各煤层的可采性和稳定性重新进行评价各煤层的厚度、结构、稳定性及间距变化情况见可采煤层情况一览表（表1.2）2)可采煤层本井田含可采煤层八层，分述如下：①3上煤层位于山西组中部，上距B层铝土岩76.63 m，下距3下煤层34.95 m。
煤层厚度0～5.8 m，平均1.18 m可采块段内的煤层厚度0.7～5.8 m，平均1.71 m大部为中厚煤层煤层厚度较稳定，并呈现一定的规律变化，存有自东向西逐渐增厚的趋势②3下煤层位于山西组下部，下距6煤层35.03 m煤层厚度0～9.69 m，平均7.6 m可采范围内的煤层厚度0.7～9.69 m，平均7.8 m大部为厚煤层，煤层厚度较稳定，呈现东厚西薄的规律变化③6煤层位于太原组上部,下距三灰10.8 m,距10下煤层50.06 m煤层厚度0～139 m,平均0.44 m可采块段煤层厚度0.7～1.39 m，平均0.8 m为薄煤层，北部稍好，有可采块段；往南逐渐变薄直至沉缺，大部不可采可采系数(Km)8%，煤厚变异系数(Υ)35.86%,为局部可采的极不稳定煤层④10下煤层位于太原组中部，下距12下煤层15.16 m煤层厚度0～1.08 m，平均0.57 m可采块段内煤层厚度0.70～1.08 m，平均0.76 m为薄煤层，一般不含夹石该煤层东部稍好，有可采块段，西部及南部大部不可采可采系数(Km)21.77%,煤厚变异系数(Υ)20.87%，为局部可采的极不稳定煤层⑤12下煤层位于太原组中下部,下距15上煤层16.85 m。
煤层厚度0～1.68 m，平均0.53 m可采范围内煤层厚度0.6～1.68 m，平均0.95 m为薄煤层，一般不含夹石煤层北薄南厚，南及西南部大部可采，且厚度可达1 m以上可采系数(Km)38.46%,煤厚变异系数(Υ)47.99%，为局部可采的极不稳定煤层⑥15上煤层位于太原组中下部，下距16上煤层37.51 m煤层厚0～1.6 m，平均0.63 m可采块段内煤层厚度0.7～1.69 m，平均0.81 m为薄煤层，一般不含夹石煤层于东部陆地稍好，有可采块段；西部则差可采系数(Km)33.33%,煤厚变异系数(Υ)24.84%，为局部可采的极不稳定煤层⑦16上煤层位于太原组下部，下距17煤层5.32 m煤层厚度0.43～1.94 m，平均1.17 m为薄煤层，含夹石1～3层，多为炭质粉砂岩至细砂岩本煤层厚度变化小，可采系数(Km)97.3%,煤厚变异系数(Υ)18.18%，为全区可采的稳定煤层⑧17煤层位于太原组下部，下距十三灰21 m,距奥灰65 m，煤层厚度0.26～1.34 m，平均0.79 m，可采范围内煤层厚度0.7～1.34 m,平均0.84 m ,为薄煤层有时含1～2层夹石，多为炭质粉砂岩或细砂岩。
可采系数(Km)74.83%,煤厚变异系数(Υ)19.22%，为大部可采的不稳定煤层表1.2 可采煤层情况一览表煤层名称煤 层夹 石全井田厚度可采范围平均煤厚(点数)稳定性结 构间 距层 数岩 性最小～最大最小～最大平均(点数)平均(点数)3上0～5.801.18(181)1.71(127)不稳定简 单17.92～59.5034.95(120)0～3泥 岩炭质泥岩3下0～9.697.8(186)7.8(186)较稳定较简单0～3泥 岩粉 砂 岩23.57～52.2935.03(152)60～1.390.44(188)0.80(15)极 不稳 定简 单0～1 炭质泥岩37.23～60.0550.06(84)10下0～1.080.57(127)0.76(32)极 不稳 定简 单0～1 泥 岩 9.31～22.4815.16(104)12下0～1.680.53(131)0.95(71)极 不稳 定简 单0～1炭质泥岩11.48～27.0616.85(107)15上0～1.600.63(127)0.81(50)极 不稳 定简 单0～1炭质泥岩29.70～52.9037.51(111)16上0.43～1.941.14(128)1.15(126)稳 定较简单0～3炭质粉砂岩细 砂 岩2.54～11.095.32(124)170.26～1.340.79(126)0.84(110)不稳定较简单0～2炭质粉砂岩细 砂 岩1.3.2可采煤层顶、底板地质条件(1)3上煤层顶板主要为灰白色粉砂岩，厚0.6～27.35 m，局部有厚0.5～4.39 m的粉砂岩与细砂岩直接顶和厚0.33～0.65 m的泥岩或粉砂岩伪顶。
岩性、厚度变化较大粉砂岩抗压强度平均为54 MPa，普氏硬度为6.3，据顶板岩性和抗压强度，参考岩层厚度、层理、构造、裂隙和硬度等综合指标，将3上顶板划为不稳定～中等稳定顶板底板以泥岩、泥岩、粉砂岩为主，抗压强度31～48.3 MPa，多为不坚固岩石东南部分布有厚0.1～0.55 m的泥岩、铝质岩伪底底板为不稳定底板2)3下煤层顶板以中砂岩、粉砂岩、细砂岩为主，厚0.6～60 m粉砂岩顶板主要分布在首采区的东部、中部和西部，其余较大面积顶板为砂岩伪顶分布较零散，主要为泥岩和粉砂岩伪顶，厚0.1～0.45 m，伪顶之上的直接顶板主要为中、细砂岩，厚0.9～29.65 m抗压强度平均值：粉砂岩为54 MPa，细砂岩为77.2 MPa，中砂岩为67.6 MPa在C5-12号孔至C6-5号孔一带主要由抗压强度较低的粉砂岩组成，划为不稳定顶板，其它主要为较稳定～稳定顶板，在C4-4、119、C10-11号孔附近，分布有坚硬顶板底板在矿井北部多分布中等坚固的泥岩，厚0.6～4.20 m；首采区中部底板为细砂岩、粉细砂岩互层，其中粉砂岩厚0.6～6.45 m，粉细砂岩互层厚4.35～12.15 m，湖区及南部地区为粉砂岩、砂质泥岩底板。
泥岩底板为中等稳定底板，细砂岩、粉细砂岩互层底板为稳定底板，粉砂岩、砂质泥岩底板为不稳定～中等稳定底板3)6煤层顶板以深灰色粉砂岩、泥岩、粉细砂岩互层为主，局部为厚2.95～5 m的细砂岩粉砂岩顶板厚0.8～11.8 m，泥岩顶板厚0.95～12.99 m，粉细砂岩互层顶板厚2.52～13.98 m参考济宁二号矿井6煤层物理力学性质测试资料，本矿井6煤层顶板为不稳定～中等稳定顶板底板以灰色～深灰色粉砂岩为主，其次为细砂岩，厚0.67～13.6 m局部分布有泥岩或粉砂岩伪底为中等稳定底板4)10下煤层顶板以灰色粉砂岩为主，次为泥岩和砂质泥岩，厚0.66～17.55 m，岩性较均一，为中等稳定顶板底板以灰色细砂岩为主，次为灰色粉砂岩，厚0.6～12.21 m局部分布有厚度不超过0.6 m的泥岩或铝质泥岩伪底为中等稳定底板5)12下煤层顶板以泥岩为主，次为粉砂岩，厚0.8～8.95 m，局部分布有泥岩或炭质泥岩伪顶为不稳定顶板底板以粘土岩、泥岩为主，次为粉砂岩在13、14线以南，泥岩、铝质泥岩厚度变薄，成为伪底，直接底板为第八层石灰岩，石灰岩厚0～2.7 m石灰岩底板为稳定底板，泥岩底板为不稳定底板，泥岩遇水易变软膨胀，不利于支护。
6)15上煤层顶板为第九层石灰岩，厚0～3.05 m，局部相变为泥岩或粉砂岩石灰岩下常有0.08～0.26 m的泥岩或粉砂岩伪顶石灰岩顶板为稳定顶板，泥岩、粉砂岩顶板为不稳定顶板据兖州矿区北宿煤矿开采经验，当工作面自石灰岩顶板向泥岩顶板推进，采至顶板相变处时，常发生垮顶事故因此，本矿井开采15上煤层时，在靠近相变处应加强支护和顶板管理底板以细砂岩、泥岩、粉砂岩为主，厚0.65～19.3 m局部分布有厚0.10～0.6 m的泥岩或铝质泥岩伪底，其直接底多以细砂岩为主，次为粉砂岩和中砂岩首采区东部局部分布有泥岩底板，泥岩遇水易变软膨胀，不利于巷道支护，在此地段回采时应注意顶板是否相变，加强顶板管理，以防发生冒顶事故7)16上煤层顶板为第十下层石灰岩，厚0.72～8.15 m局部分布厚0.08～0.12 m的泥岩伪顶十下灰抗压强度平均为111.3 MPa，最大达187.2 MPa，普氏硬度大于10，属极坚固岩石16上煤层顶板为稳定顶板据兖州矿区唐村、北宿煤矿开采16上煤层实际资料，16上煤层石灰岩中下部有一软弱结构面存在，沿此面划为直接顶和老顶，直接顶易发生冒顶本矿井开采16上煤层时，应注意观察此软弱结构面是否存在，加强顶板支护和管理，防止发生冒顶事故。
底板在矿井北部多为铝质泥岩和粉砂岩，铝质泥岩厚0.6～3.29 m，粉砂岩厚0.56～3.6 m；南部多为泥岩，厚0.6～3.54 m泥岩底板遇水易变软膨胀，不利于巷道支护8)17煤层顶板以薄层第十一层石灰岩为主，十一灰厚0～2.84 m，部分地段相变为粉砂岩、砂质泥岩，厚0.37～4.54 m石灰岩顶板为稳定顶板，粉砂岩顶板为中等稳定顶板当工作面由灰岩顶板向粉砂岩或砂质泥岩顶板推进，推进至相变处时，应注意加强顶板支护与管理，以防垮顶底板以铝质泥岩为主，厚0.65～4.49 m，次为泥岩和粉砂岩泥岩底板遇水易变软膨胀，不利于支护，若再遇顶板相变处，则会使支护条件更加恶化根据上述各可采煤层顶底板岩石特征分析认为：3上、3下、10下、16上、17煤层为中等稳定～稳定顶板，6、15上煤层为不稳定～稳定顶板，12下煤层为不稳定顶板；3上、3下、6、10下煤层底板以粉砂岩、泥岩为主，为中等稳定底板，12下、15上、16上、17煤层底板以泥岩为主，为不稳定底板1.3.4煤质(1)煤的物理性质本井田八层可采煤层均为黑色、黑褐条痕色的软～中等坚硬煤层煤的硬度(坚固性系数)平均1.04，山西组煤层硬于太原组煤层，煤的最大硬度达1.89(3上煤层)，单项抗压强度5.19～12.54 MPa(3下煤层)。
各煤层的物性特征见表1.3表1.3 各煤层的物性特征表 项煤层煤 层光 泽硬度真密度视密度断 口裂 隙3上沥青～玻璃1.351.461.38贝壳、参差状较发育3下玻璃1.291.441.36参差、阶梯、贝壳状较发育6玻璃～沥青1.011.451.35贝壳、阶梯状较发育10下玻璃、油脂0.891.411.37阶梯、贝壳状较发育12下玻璃0.871.40。