平朔三号矿井300万吨设计

中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 1 -页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 井田位置及交通平朔三号井工矿（安太堡井工矿）位于平朔矿区的西北部，朔州市西北约28km 处，井坪镇东北约 6km 处，行政区划隶属于山西省朔州市平鲁区管辖。井田范围：按国家发改委批复的平朔矿区总体规划 ，规划的安太堡井工矿井田，其范围主要由安太堡露天矿扩界区区北部区域组成。井田东部与张崖沟井田和东露天矿田毗邻，南部与安太堡矿田 、 双 碾 合 作 区 井 田 和 井 东 井 田 相 邻 ，西 部 、 北 部 以 11 煤 层 露 头 线 为 界 。 地 理 坐 标 为 东 经 112183 0 11224 06， 北 纬3932 37 3936 08。木瓜界铁路专用线接轨于安太堡露天矿的铁路专用线，在本井田西南侧设有装车站，全长 11.95km，安太堡露天矿铁路专用线与北同蒲铁路大新站接轨，线路全长约 11km。朔（州）平（鲁）二级公路沿七里河北上从本井田西侧通过到平鲁城区。向南接大（同）运（城）二级公路和大运高速公路。本矿井距朔平二级公路 6km，距大运高速公路 40km，因此本区交通运输条件十分便利。矿区北至大同 123km，南至太原 226km，井田交通位置图见图 1-1-1。井田在矿区中的位置见图 1-1-2。1.1.2 地形与地貌本区位于山西省北部，东有洪涛山，北西有西石山脉，南与朔县平原相接。区内地势大致为南部高，北部低，最高处位于 312 号孔东，海拔标高为 1495m，最低处海拔标高为 1295m，最大高差为 200m。区内黄土广布，侵蚀切割作用强烈，植被覆盖少，形成典型的梁、垣、峁等黄土高原地貌。沟谷多呈树枝状分布，切割深度 3050m，形态为“V” 字型或“U”字型。1.1.3 水文情况本区南部马营背斜一带北东南西向山梁为分水岭，其北部为源子河发源地，南部为马关河源头，两条河均属桑干河水系。区内无地表常年水体，仅在雨季时，有短暂洪流由树枝状沟谷中分别汇入该两条河流，然后汇入桑干河。另有少量泉水出露，但流量很小，东南部南水村东泉水流量相对较大。1.1.4 气象及地震情况本区之东为太行山、五台山，海拔皆在 2800m 以上，阻隔海洋季风吹入，而其西部与内蒙古相通，使本区一带成为塞外寒流南侵的必经之道。因此，大陆性气候极为典型，干燥寒冷、风沙严重为其特点。1. 气温 气 温 一 般 较 低 ， 以 年 温 差 与 日 温 差 大 为 其 特 点 ， 年 平 均 气 温5.4 13.8，绝 对 最高 温 度 34.5 ， 绝 对 最 低 温 度 27.4 ， 年 最 高 最 底 温 差 达 61.9，一般日温差也在中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 2 -页1825以上。图 1-1-1 平朔矿区交通位置图中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 3 -页图 1-1-2 井田在矿区中的位置图2. 日照期、湿度平朔矿区日照期年最长为 2883.1 小时，年最短为 2445.5 小时，平均为2693.3 小时，湿度年最小为 0，年最大为 80。3. 降水量年降水量分配极不均匀，暴雨强度大，年降水量为 345.3682.2mm，年平均为 426.7mm，多集中在七、八、九三个月，占全年降水量的 75%，有时达 90，中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 4 -页最大日暴雨量达 44.5mm。霜冻期每年九月下旬始至次年四月，个别年为五月上旬，冻结深度一般在 1110mm 左右，最大为 1310mm，雾期为 107175 天。4. 蒸发量年蒸发量在 1996.002132.70mm 之间，一般为 2066.7mm，从四月至六月，月蒸发量可达 580mm，一般年蒸发量是降水量的 5 倍左右。5. 风本区每年有风时间占全年总时间的 70，平均每年出现 40 天左右的大风，飓风天有 2 天左右，风沙日在 29 天以上，多集中于冬春季节，风向多为西北，最大风速可达 21.7m/s。6. 地震本区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速值为 0.15g。1.1.5 矿区经济概况朔州市位于山西省北部、大同盆地西南端，南邻忻州，北接大同，西北与内蒙古交界，两区四县（朔城区、平鲁区、山阴县、怀仁县、应县、右玉县） ，共69 个乡镇，1807 个行政村，总面积 1.06 万 km2，总人口 147 万人。农民人均耕地 4.5 亩，居全省第一。水源相对丰富，为全省人均水平的 1.68 倍。主要农作物有玉米、马铃薯、小麦、谷子、葫麻、甜菜、莜麦、豌豆等 30 多种。朔州市是一个以煤炭、电力为主的新兴工业城市，本区煤炭资源丰富，是国家主要能源基地之一。朔州矿藏资源丰富，初步探明的矿藏有煤炭、石灰岩、铁矿石、铝钒土、云母、粘土、石墨等 35 种。全市具有规模的工业企业 118 户，煤、电基础极为雄厚，且有大型现代化露天煤矿安太堡矿和安家岭矿以及华北地区最大的火力发电厂神头一、二电厂。全市煤炭生产能力 60.00Mt（其中地方 30.00 Mt）。电力总装机容量 241.8 万 kW，年发电量达到 140 多亿 kWh，约占全省总量的 20%。乳、瓷等新兴产业颇具实力。乳制品生产能力达到 10 万吨，约占全省总量的 60%以上，是全国农区最大的乳品生产基地。日用瓷生产能力达到 5 亿多件，怀仁嘉明陶瓷公司是全国最大的日用瓷生产企业。2004 年，全市国内生产总值达到 145.21 亿元。1.1.6 周边小窑概况本矿井位于平朔安太堡露天煤矿扩界区区的北部，井田东部有张崖沟井田和东露天矿田，南部有安太堡矿田、双碾合作区井田和井东井田。在井田内东北部边界有生产小煤矿两座，即下梨园矿和蒋家坪矿，下梨园矿生产能力 0.09Mt/a，原批采 4、9 号煤层，在井田内开采 9 号煤层，现政府已关闭；蒋家坪矿生产能力 0.3Mt/a，在井田内批采 9 号煤层，属蒋家坪乡集体所有。在本矿井南部边界外有生产小煤矿 4 座，即双碾矿、井木矿、木瓜界矿、平鲁联营矿。双碾矿生产能力 0.15Mt/a，在井田外批采 4 号煤层，属双碾乡集体所有；井木矿生产能力 0.15Mt/a，在井田外批采 4、9 号煤层，属井坪镇、木瓜界村集体所有；中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 5 -页木瓜界矿生产能力 0.15Mt/a，在井田外批采 4、9 号煤层，现开采 9 号煤层，属朔州市平鲁区地方国营所有；平鲁联营矿生产能力 0.09Mt/a，在井田外批采 4 号煤层，属山西经济日报社、李林中学集体所有。在井田南部的四个小煤矿没有越界开采，对本矿井安全生产没有影响。根据中国国际咨询公司关于平朔煤炭工业公司平朔三号井工矿项目核准的咨询报告“目前平朔三号井工矿井田范围内有蒋家坪和下梨园两座地方小型矿井，并且均已取得生产许可证和采矿许可证。从矿区总体布局看，这二座小型矿井的布局极不合理，并且对平朔三号井工矿的开拓和开采产生较大影响。咨询建议，下阶段应根据国家发展和改革委对平朔矿区总体的批复意见对其进行整合”。其基本情况见表 1-1-1。表 1-1-1 相邻小窑基本情况矿 井 名 称 面 积（km 2） 储 量（万吨） 生产能力（万吨年） 备 注下梨园矿 1.34 3050 9蒋家坪矿 1.79 1861.8 30木瓜界矿 6.70 19240 15平鲁联营矿 1.00 1162 9井木矿 0.90 1080 15双碾矿 0.80 790 151.1.7 主要建材供应条件本区主要建筑材料砖、瓦、砂、石等大宗建材当地或邻近地均有生产，钢材、木材、高标号水泥等可由外地购入，满足矿井建设的需要。1.1.8 水源与电源目前安太堡露天矿的给水工程和供水管线已形成，其水源取自耿庄水源地。矿井电源取自在建的木瓜界 110kV 变电站。1.1.9 外部协作条件平朔矿区是我国最大的露天煤矿生产及动力煤出口基地之一，自 1985 年开工经近 20 年的建设发展，目前矿区建设已形成露天矿、井工矿联合开发的良好局面。区内已建成生产原煤 15.00Mt/a 的安太堡露天煤矿和 10.00Mt/a 的安家岭露天煤矿及入洗原煤达 20.00Mt/a 的安太堡洗煤厂和入洗原煤达 24.00Mt/a 的安家岭洗煤厂。安家岭井工矿一、二号井均已进入试生产。矿区同时建成了年装车外运中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 6 -页商品煤 70.00Mt 安太堡铁路专用线和安家岭铁路专用线以及矿区机修厂、设备租赁站、物资总库等一系列完善的辅助生产设施和位于北旺庄的平朔矿区中心区，目前也已形成完善的行政、文教、卫生、生活福利等公共设施，均可为本矿井提供服务。因此本矿井外部协作条件良好。1.1.10 拆迁征地问题本区地处晋北黄土高原中低山区，区内村庄主要有平番城、下梨园、石井沟等三个村庄。多为窑洞或砖瓦结构房屋。为提高煤炭资源回采率和便于井下长壁工作面布置，设计建议按搬迁考虑。1.2 井田地质特征1.2.1 区域地质特征本区地处宁武煤田的北部，宁武煤田的东西边缘有呈条带状的上太古界变质岩系、上元古界震旦系环状出露。盆地的中心位于煤田中南部宁武静乐一带，其上部有侏罗系含煤地层出露，第三系和第四系地层在煤田内的广大地区均有不同程度的分布。地层总厚 26003500m 以上。区域地层详见表 1-2-1，地层综合柱状图见图 1-2-1。1.2.2 地层特征本区位于宁武煤田的北部，地表大部分被新生界地层覆盖，属典型的黄土丘陵地貌。在本区的北部靠近煤层露头处以及区内各大沟谷的底部有零星地层出露。区内由下至上发育有奥陶系上统上马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组以及新生界第三系静乐组和第四系中、上更新统、全新统地层，现分述如下：（一） 奥陶系（O）本次勘探只有安 5 一个钻孔揭露，揭露厚度为 100.80m。结合以往资料，本地层岩性主要由深灰色厚层状石灰岩、白云岩、白云质灰岩组成，间夹灰黄色钙质泥岩。泥质灰岩风化后呈豹皮状，中下部夹数层同生角砾岩。本系地层平均厚250m。（二） 石炭系（C）1. 中统本溪组（C 2b）岩性主要由灰色、深灰色、灰黑色砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。含 13 层深灰色石灰岩，仅中下部一层石灰岩较为稳定，定为标志层 K1，上部夹薄煤12 层，不稳定，厚度一般小于 0.50m，底部山西式铁矿不甚发育，有时有杂色铝土泥岩。本次勘探安 5 钻孔揭露其厚度为 36.00m，地层厚 23.0053.00m ，平均厚 45.77m，与下伏奥陶系地层为平行不整合接触。2. 上统太原组（C 3t）为主要含煤地层。根据以往资料并结合本次钻孔揭露的实际情况：本组主要中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 7 -页由灰白色砂岩、灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成，并夹有薄层泥质灰岩。全组从上而下可分为三个煤组：上煤组含 4、5 号煤层，其中 4 号煤层为稳定型煤层，5 号煤层在本区极不发育（区外东露天井田发育） 。中煤组间岩性由灰色、灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及 6、7 号不稳定型煤层组成，6 号煤之上普遍发育的 T4 砂体是与上煤组区分的标志，7 号煤层在本区极不发育。下煤组间岩性由灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及 8、9、10、11、12 号煤层组成。中、下煤组是以 T3 砂体区分。在 9 号与 11 号煤层之间一般发育有一层厚度不大层位较稳定的泥质灰岩，并常与 T2 砂体共生。本组地层厚 72.90125.14m，平均厚101.93m，煤层平均总厚 37.03m，底部发育的灰白色中、粗粒石英砂岩定为标志层 K2，与下伏地层整合接触，平均厚 5.09m。（三） 二叠系（P ）1. 下统山西组（P 1s）岩性主要由灰色、灰白色砂岩，灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩组成，砂质泥岩中含菱铁矿结核。本组共含 23 层薄煤层，编号为 1、2、3 号，全部为不稳定煤层。最底部 K3 砂岩为浅灰、灰白色厚层状中、粗粒砂岩，一般为下伏 4 号煤层的直接顶板，厚 1.0013.40m，平均 6.05m。本组地层厚 38.0079.00m，平均厚 66.18m。与下伏地层整合接触。2. 下统下石盒子组（P 1x）岩性主要由黄绿、灰黄色、灰白色粉、细砂岩及中粒砂岩、灰色、黄绿色砂质泥岩、泥岩组成。在下部的砂质泥岩中偶夹 12 层煤线，本组上部常见一层红灰紫色鲕状铝土岩（桃花泥岩） ，为 K6 砂岩的辅助标志层。最底部一层含砾粗粒砂岩为 K4 标志层，平均厚 9.72m，层位稳定。本组地层为 071.30m ，平均厚 58.81m，与下伏地层整合接触。 3. 上统石盒子组（P 2s）本组地层在本区内大部分已被风化剥蚀，只在本区的石井沟谷中有部分出露，且出露的地层为本组最底部地层即黄绿色巨厚层状含砾粗粒砂岩，定为标志层K6，区内残留最大厚度为 78.10m，平均厚 7.67m，与下伏地层整合接触。（四） 第三系（N）上新统静乐组（N 2j）：岩性为棕红色粘土和亚粘土，内含铁锰质斑点，中下部常含 35 层钙质结核，本组厚 041.18m，平均厚 2.08m，与下伏地层为角度不整合接触。（五） 第四系（Q）1. 中、上更新统（Q 2+3）上更新统为土黄色粉砂质亚砂土、亚粘土（俗称马兰黄土） ，中更新统由红黄色亚粘土和土壤层组成，含钙质结核，底部含砂砾。地层厚 067.95m ，平均厚 34.06m。广泛覆盖全区，为本区黄土貌的主要成分，不整合于下伏地层之上。中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 8 -页2. 全新统（Q 4）表 1-2-1 区域地层一览表地 层 单 位界 系 统 组简 述 备 注全新统第四系 更新统自下更新统（Q 1）到全新统（ Q4）均有沉积，厚 0210m。新生界 第三系 上新统 静乐组上新统 N2，俗称静乐红土，厚0120m。天池河组中统云岗组大同组侏罗系下统永定庄组沉积下统大同组、永定庄组，中统云岗组和天池河组，厚 500m 以上。铜川组中统二马营组和尚沟组中生界 三叠系下统刘家沟组有下统刘家沟组和和尚沟组，中统二马营组和铜川组。厚 500m 以上。石千峰组 以紫红色、砖红色富含钙质、铁质的砂、泥岩为主，厚 133184m 。上统上石盒子组 杏黄、黄绿色砂岩、砂质泥岩、紫红色泥岩为主，厚 224274m。下石盒子组 灰黄、黄绿色砂岩、砂质泥岩、紫红色泥岩，厚 82226m。古生界二叠系下统山西组 灰白色石英砂岩、灰色砂质泥岩夹煤线，厚 3770m。续表 1-2-1 区域地层一览表地 层 单 位界 系 统 组简 述 备 注中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 9 -页上统 太原组 灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩含泥质灰岩及主要可采煤层，厚 87118m。石炭系中统 本溪组 杂色铝土泥岩、砂质泥岩夹石灰岩及煤线，底部为山西式铁矿。峰峰组中统马家沟组亮甲山组奥陶系下统冶里组中统马家沟组、峰峰组灰岩和下统亮甲山组、冶里组灰岩，厚 600m 左右。凤山组长山组上统崮山组张夏组中统徐庄组古生界 寒武系下统 毛庄组沉积上统凤山组、长山组、崮山组、中统张夏组、徐庄组和下统毛庄组，厚300m 以上。元古界 为一套浅色质灰岩，出露于煤田东部边缘，厚 2446m。太古界 为一套中深变质岩系，出露于煤田东部边缘，厚 3000m 以上。主要分布于较大河谷、河床及两侧阶地之上，由石灰岩砾、卵石、粉砂土、中、粗粒砂岩岩屑及洪积物组成，厚 040m，平均厚 10m。另外，在本区内根据本次钻孔的揭露以及以往勘探资料证实未发现有岩浆岩，故本区未受岩浆岩活动的影响，也未发现陷落柱。1.2.3 构造本区位于宁武煤田朔州矿区东部，宁武向斜的北端。纵观本井田总体为一平缓的向斜构造，向斜轴向基本为 NWSE 向。东北部地层向 SW 倾斜，西南部地层向 NE 倾斜，中部较平缓。未见陷落柱和岩浆岩侵入体。主要构造形态如下：1、东坡向斜位于本区中东部，轴向大致呈 NWSE 向，从北至南通过石井沟村东、331孔及区外北水村，东北翼平缓，倾角 110，西南翼较陡，倾角 713 。2、木瓜界背斜中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第- 10 -页位于本区中西部，轴向 NWSE，与东坡向斜轴基本一致，由北向南通过区外 209 及 30973 钻孔东，东北翼地层倾角 713 ，西南翼倾角 2 左右。3、马营背斜位于井田的南部，轴向 NESW，从西向东通过区外 344 钻孔及区内 345 钻孔，规模小，两翼产状均 25。总体看来，本区构造复杂程度属简单类型。1.2.4 水文地质本区地貌属黄土丘陵区，地势总体为西南、东南、东北高向西北开口的黄土洼地，最高点位于西南部木瓜界背斜轴部黄土丘顶，海拔高程 1500m，最低点位于东南马关河谷底，海拔高程 1270m，主采煤层均在最低侵蚀基准面之下。马关河在本区的东部基本上是沿东坡向斜轴部由北向南斜穿过，区内长约 3km，长年有水，河水