采矿工程毕业设计（论文）-涡北煤矿1.2Mta新井设计（全套图纸）.docx

中国矿业大学2012届本科生毕业设计（论文） 第11页全套加1538937061 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1 矿区地理位置涡北井田位于淮北平原西部，行政区划属安徽省涡阳县管辖，井田中心南距涡阳县城4km，地理坐标东径11609581161245，北纬333053333448。井田东西宽约3.2km，南北长约6km，面积约19km2。濉（溪）阜（阳）铁路从井田东南约3km处通过，该线往东北经符离集可接入津沪线，往西南经阜阳可接入京九线。井田附近在濉阜铁路上有涡阳和龙山两个车站，距井田中心分别为5km和11km。区内公路四通八达。涡阳永城公路纵贯井田东部，涡阳往阜阳、蚌埠、亳州、淮北、永城等邻近市、县均有公路相通。涡河是淮河的支流，距矿井工业场地最近处仅2km，可通行200t400t级船。由涡河经怀远可进入淮河，还可经洪泽湖于淮安转入京杭运河进入长江。因此，本区地理位置优越，交通运输方便，矿井具备铁路、公路和通航河流三种运输条件。交通位置见图111。1.1.2 矿区气候条件本区属季风暖温带半湿润气候，气候温和，四季分明。年平均气温14.6，最高气温41.2，最低气温24。最早冻结期为11月，最迟解冻为翌年3月，最大冻土深度为0.19m。年平均风速为3.2m/s，平均降雨量811.8mm，雨季集中在78月份。春秋季多东北风，夏季多东东南风，冬季多北西北风。1.1.3 矿区的水文情况本区水源充足。根据现有水文地质资料，新生界第一含水层富水性强，水质较好，可作为矿井的生活水源。矿井水经处理后，可作为矿井及选煤厂生产用水。 经涡阳县水利局涡水政字200193号文关于对淮北矿业有限公司关于涡北矿井取水许可预审请函的复函批准，同意日取水量1200m3，基本可以满足矿井生活用水量的需求。矿井投产后，正常排水量为每小时420m3，远大于矿井及选煤厂生产用水需求。本矿井供水水源是可靠的，已得到落实。1.2 井田地质特征涡北矿井井田境界为：南起F9断层，北至刘楼断层；东起太原组第一层灰岩顶面的隐伏露头线，西止于32煤层1000m水平等高线的地面投影线。平面上呈一不规则的矩形，南北长约6km，东西宽约3.2km，面积约19km2。1.2.1地层本井田地层属华北型沉积，含煤地层为石炭系、二叠系。地层特征见表121和地质综合柱状图1.2.1图1-1-1地 层 特 征 一 览 表 表121地 层 系 统厚度（m）主 要 岩 性界系统组新生界（K2）系四系（Q）全新统（Q4）约20m上段：褐黄色、灰黄色砂质粘土，垂深57m，富含钙质结核。下段：土黄色、浅黄色粉砂、细砂及粘土质砂间夹薄层砂质粘土，砂层较松散。与下伏更新统呈假整合接触。更新统约70m 为河流相沉积，岩性变化大，由浅黄色细砂、粉砂和粘土质砂间夹多层粘土和砂质粘土组成。假整合于上第三系之上。上第三系（N）上新统（N2）约182m 上段：灰绿、浅黄、棕黄色粘土及砂质粘土间夹23层细砂及粘土质砂。中段：棕黄及浅黄色中细砂和粉砂间夹35层粘土或砂质泥土，砂层单层厚度大，结构松散。下段：棕黄、灰绿、灰白色中细大砂及粉砂、粘土质砂间夹36层砂质粘土及粘土组成。与下伏中新统呈整合接触。新生界（K2）上第三系（N）中新统（N1） 上段：岩性由灰绿、灰白、灰黄色厚层粘土及砂质粘土间夹58层细砂或粘土质砂组成。中段：岩性为灰绿色粘土和半固结及固结状灰白色泥灰岩及钙质粘土。下段：为残坡积相沉积，一般平均厚度34m，为深黄、灰白、灰绿及棕红色砂砾、砾石、粘土砾石、粘土质砂及钙质粘土组成，多呈半固结状。与下伏二叠系呈不整合接触。地 层 特 征 一 览 表 续表121地 层 系 统厚度（m）主 要 岩 性界系统组古生界（P2）二叠系（P）上 二迭 统（P2）石 千 峰 组（P22 ） 310m 上段：砖红色粉砂岩为主，夹细砂岩薄层，含有重矿物，常见钙质结核。下段：为灰白色粗粒石英砂岩夹砖红色砂岩、粉砂岩薄层，含长石及重矿物。与下伏上石盒子组整合接触。上石合子 组（P12）约642 由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，含1、2、3三个煤层（组），其中32为局部可采煤层。与下伏下石盒子组整合接触。下 二迭 统（P1）下石盒子 组（P21 ） 由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，为井田内主要含煤段，其中81、82为主要可采煤层，62、63为局部可采煤层。与下伏山西组整合接触。山西组（ P11 ） 由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，含10、11两煤层（组）。与下伏太原组整合接触。石炭系（C）上 统（C3）太原组（C3t）127.70 上段：灰深灰色泥晶生物碎屑灰岩5层夹深灰色泥岩及薄层细砂岩。中段：浅灰色灰色细中粒石英砂岩、泥岩夹薄煤三层及生物碎屑灰岩一层。下段：为厚14.82m的深灰色生物碎屑泥晶灰岩。与下伏本溪组整合接触。中 统(C2)本溪组(C2b)43.73 为深灰色钙质泥岩、暗紫色杂色铝质泥岩、铁铝质泥岩为主。与下伏老虎山组假整合接触。图1.2.1 地质综合柱状图2、地质构造涡北井田位于淮北煤田涡阳矿区的东北部，地处宿北断裂、光武固镇断裂及夏邑固始断裂和丰涡断裂所围成的菱形块内。井田主体构造表现为一遭受断层（块）切割了的西倾单斜，明显受到区域构造的制约。井田地质构造复杂程度属中等类型，局部中等偏复杂。（1）地层产状及褶曲本区褶曲不甚发育，仅存在一些宽缓的波状起伏，具体表现为：F22断层以东，地层走向近南北，倾角变化不大，一般在27左右。F22断层以西，地层倾角则相对较为平缓，但沿走向有一定的变化。北部宽缓，地层走向近南北，地层倾角在1121之间，一般在17左右。（2）断层根据涡北井田勘探（精查）地质报告，全区共发现断层3条，均为正断层。区内F22和F26两条正交断层落差分别为2080m及90310m，将井田分割成四个小区，为井田内主要构造，次生断层较发育。此外，精查地质报告中提出，井田内尚有46个地震解释小于10m的孤立断点。井田构造示意见图121。矿井主要断层特征及控制程度见表122。主 要 断 层 特 征 表 续表122断 层名 称性 质落 差（m）断 层 产 状走向长度（m）钻 探控制点地 震 控 制 点查明程度走 向倾 向倾 角ABCF22正65250SNE30756000924185查 明F25正90310NENW4070370081062查 明F26正0100NENW4070220032查 明（3）岩浆岩区内岩浆活动不甚强烈，仅在井田边缘有两个钻孔（61、127孔）见到。根据已有资料分析，岩浆岩的侵入时代应属于燕山期，岩浆岩对井田内煤层、煤质影响的可能性较小。1.2.2 水文地质特征本矿为第三、四系松散层覆盖下的裂隙充水矿床。根据含水层赋存介质特征自上而下划分为第三、四系松散层孔隙含水层（组），二叠系煤系砂岩裂隙含水层（段），太原组石灰岩岩溶裂隙含水层（段），奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段）。各含水层（组、段）之间又分布有相应的隔水层（组、段），因此各含水层（组、段）自然状态下补给、迳流、排泄条件显著不同，从而在水化学特征上也存在明显的差别。根据钻探及测井、抽（注）水试验、简易水文观测、水文长观孔及巷道、工作面实际揭露的水文地质资料，对本矿主要含水层水文地质特征叙述如下：（1）新生界松散层含、隔水层（组）1）第一含水层（组）一般自地表垂深35m起，底板埋深28.0041.60m，平均33m。含水层主要由浅黄色粉砂、粘土质砂及细砂组成，夹薄层砂质粘土，局部含有砂礓块。含水砂层厚度为15.0028.60m，平均22m。2）第一隔水层（组）底板埋深53.5086.60m，平均深度72m，由棕黄色夹浅灰绿色斑块的粘土及砂质粘土组成，其中夹25层砂或粘土质砂。粘土类两极厚度14.0045.60m，平均厚度29.50m。粘土塑性指数为14.2026.80。粘土类质纯致密，可塑性较强。该层（组）分布稳定，隔水性能较好，能阻隔其上、下的含水层的水力联系。3）第二含水层（组）底板埋深72.30105.60m，平均埋深88m，由浅黄色及浅灰色绿色、灰白色细、中砂夹14层粘土或砂质粘土组成。含水砂层厚3.7031.70m，平均11.00m。砂层分布不稳定，厚度变化大，局部地段仅有相应的层位，无明显的含水砂层存在，由于含水砂层发育分布不均，富水性也相对强弱不一。4）第二隔水层（组）底板埋深99.30120.00m平均埋深105m，隔水层厚度4.9022.60m。岩性以棕黄色、浅灰绿色的粘土或砂质粘土为主，部分夹13层砂或粘土质砂，呈透镜状分布。5）第三含水层（组）底板埋深112.60170.60m，平均138m。岩性以灰白色、浅黄色细砂、中砂及少量粗砂为主，夹13层粘土或砂质粘土。含水砂层分布不稳定，两极厚度5.843.70m，平均厚度21.60m。6）第三隔水层（组）本层（组）底部深度112.00191.80m。其不整合于二迭系之上，主要由灰绿色、浅黄色粘土及砂质粘土夹13层砂层组成，偶夹钙质及铁锰质结核。隔水层两极厚度037m，平均厚度11.80m。粘土层可塑性好，膨胀性强，塑性指数18.221.0，隔水性良好。本矿内三隔在大部分地带均能起到较好的隔水作用，使三含之水不能成为矿井的直接充水水源。（2）二叠系煤系含、隔水层（段）1）五含上隔水层（段）除部分地段该层位缺失外，厚度为68215.59m，一般大于100m，岩性为泥岩、粉砂岩、砂岩相互交替，以泥岩、粉砂岩为主，砂岩裂隙不发育，穿过该层段的钻孔冲洗液只有02-1、03-4等少数孔发生漏失现象，说明该层段的隔水性能较好。2）第五含水层（段）（K3砂岩裂隙含水层）岩性主要由灰白色中、粗砂岩组成，厚约30m，岩体刚性强，是岩层受力区构造破裂极为发育的介质条件。该层段厚度大，分布稳定，垂直裂隙发育。在钻探过程中曾多次发生涌漏水现象，有些孔漏失严重，据主检孔抽水试验资料，平均q=0.1613l/s.m，K=12.07m/d，水位标高+0.04m，水化学类型为SO4.Cl- Na. Ca类型，矿化度为1.97g/L。3）K3砂岩下隔水层（段）主要由泥岩、粉砂岩夹少量砂岩组成，除少数孔缺失该层段外，厚度为5085m，穿过该层位的钻孔只有个别钻孔冲洗液发生漏失现象，说明该层（段）的隔水性是好的。4）第六含水层（段）（区域5煤上下砂岩裂隙含水层）六含主要由13层灰白色中、细粒砂岩夹泥岩或粉砂岩组成。砂岩厚度330m，一般厚度15m左右，其岩性致密，坚硬，裂隙发育，据风检和副检孔抽水试验资料，平均q=0.00240.7563l/s.m，K=0.007512.89m/d，水化学类型为SO4-K+ Na. Ca类型，矿化度为2.1782.242g/L。以上资料说明，六含砂岩裂隙发育不均一，局部裂隙发育好，富水性中等。5）4煤上隔水层（段）此层（段）间距3381m，主要由泥岩、粉砂岩夹12层砂岩组成，岩性致密完整，裂隙不发育，只有个别孔出现冲洗液漏失现象，此层（段）隔水性能较好。6）4煤上、下砂岩裂隙含水层岩性以灰白色中、细粒砂岩为主，夹泥岩、粉砂岩。七含砂岩厚度4.5041.20m，平均20.20m，见表5107。七含在本矿中部和9线以北砂岩厚度较大，含水性相对较强。据钻孔抽水试验资料q=0.04360.0921l/s.m，K=0.10090.1897m/d，富水性弱。水化学类型为SO4-K+ Na类型，矿化度为2.3173.412g/L。以上资料表明该含水层富水性较好，但含水性、导水性很不均一，局部较强。其地下水处于封闭半封闭环境，以储存量为主。是开采4煤层的直接充水水源。7）4煤下铝质泥岩隔水层(段)此层段厚度为2065m。一般厚度为25m左右，岩性以铝质泥岩为主，局部夹薄层砂岩，该铝质泥岩为浅灰灰白色，含紫色花斑，性脆含较多菱铁鲕粒，岩性特征明显，层位、厚度稳定，是中、下部煤组的分界。其岩性致密，隔水性能较好。8）6煤上下砂岩裂隙含水层该含水层砂岩厚度5.2049.87m，平均21.50m左右。岩性以灰白色中、细砂岩为主，夹灰色粉砂岩及泥岩。砂岩裂隙发育不均，局部多发育垂直裂隙。6煤上砂岩在14勘探线以北厚度较大，含水较丰富。在勘探施工时，曾发生多次冲洗液消耗量大或漏失现象。据12-13-1孔抽水试验，q=0.0104l/s.m，K=0.0383m/d，水化学类型为SO4-K+ Na类型，矿化度为3.693g/L。据2005年04-4（水17）钻孔流量测井资料，八含水位标高为-147.204m， K=1.13m/d。6煤上下砂岩裂隙含水层流量测井资料。6煤上下砂岩裂隙含水层是开采6煤层时矿井直接充水含水层。本矿井最大涌水量为250m3/时，正常涌水量为280 m3/时。1.3 煤层特征1.3.1煤层本井田二叠纪含煤地层，总厚约990m，含煤2030余层，煤层总厚约2026m。上石盒子组下部含1、2、3三个煤组，多为薄煤层。下石盒子组含4、5、6、8等四个煤组，为井田主要含煤段。山西组下部含10、11二个煤组，煤层薄。全井田可采和局部可采的有32、62、63、8、112等六层煤层，总厚度10.10m，占煤层总厚的44%，其中8为主要可采的较稳定煤层，总厚度7.37m，占可采煤层总厚的73%；其它为不稳定的局部可采煤层。（1）32煤层位于上石盒子组下部，为本组唯一可采煤层。煤层厚0.221.75m，平均0.88m，可采指数58%。结构简单，部分见煤点具一层夹矸，夹矸为炭质泥岩或泥岩。F26断层以北厚约0.91.10m，仅个别点不可采，厚度变化不大，可采区连续，趋向于较稳定煤层。F26断层以南煤层厚度变化较大，可采区零星分布。F22断层以东，32煤层仅个别点达可采厚度，无利用价值。F22断层以西厚度一般为1.00m左右，但南部和北部各有一个不可采区。因此，32煤层为局部可采的不稳定煤层。煤层顶、底板以泥岩为主，并有少量粉砂岩和细砂岩。（2）62煤层位于下石盒子组下部，上距32煤层平均间距为211.25m，煤层厚01.66m，平均0.58m，可采指数30%。结构简单，少数见煤点具一层夹矸，夹矸为炭质泥岩。F26断层以北煤层厚度薄，均为可采；F26断层以南煤层厚度在临界可采附近，可采区零星分布，因此，62煤层为局部可采的不稳定煤层。煤层顶、底板以泥岩为主，并有少量粉砂岩。（3）63煤层位于下石盒子组下部，上距62煤层0.928.96m，平均3.58m，煤层厚01.21m，平均0.53m，可采指数24%。结构简单，少量见煤点具一层夹矸，夹矸为炭质泥岩。F25断层以北煤层厚度薄，均不可采；F25断层以南可采区零星分布，因此，63煤层为局部可采的不稳定煤层。煤层顶板以泥岩为主，底板一般为泥岩，少量粉砂岩或细砂岩。（4）8煤层位于下石盒子组下部，上距63煤层平均间距29.01m，平均3.96m，可采指数100%。结构简单，1/3见煤点具一层夹矸，夹矸为炭质泥岩或泥岩。F26断层以北煤层厚度一般为59m。F26断层以南煤层厚度变化稍大，一般为46m，全区可采。8煤层为较稳定煤层。煤层顶板以泥岩为主，粉砂岩、细砂岩次之，粉砂岩、细砂岩下常发育泥岩伪顶，底板一般为泥岩。（5）112煤层位于山西组下部，上距82煤层平均间距为103.03m，煤厚01.58m，平均为0.74m，可采指数41%。结构简单，少量见煤点具一层夹矸，夹矸为泥岩或炭质泥岩。112煤层厚度较薄，见煤点厚度一般均在临界可采附近，为局部可采的不稳定煤层。煤层顶板以泥岩为主，粉砂岩次之，底板一般为粉砂岩。可采煤层特征见表123。1.3.2煤质本井田除32、63煤层伴有FM外，其余均为我国稀缺的优质JM。8煤层为中高发热量、中等挥发分、中等偏强粘结性的优质JM。8煤为低中灰、特低硫、低磷煤。各煤层煤质特征见表124。1.3.3其它开采技术条件1、煤层顶底板力学性质本井田可采煤层32、62、63、8、112顶板以泥岩为主，其次是粉砂岩，局部细、中砂岩。底板以泥岩为主，其次粉、细砂岩。主要可采煤层8煤顶板泥岩抗压强度11.325.6MPa，岩石力学强度较低，变形模量小，遇水易泥化膨胀、崩解，煤层顶板极易坍塌、冒落，开采过程中容易放顶。细、中砂岩抗压强度39.0159.0MPa，抗拉强度1.594.04MPa，岩石较坚硬致密，抗压强度高，顶板不易坍塌。8煤层底板泥岩抗压强度9.735.6MPa，抗拉强度0.683.40MPa，力学强度低，岩石受压易破碎，局部可能产生底鼓。粉砂岩抗压强度为34.163.2MPa，细砂岩抗压强度55.281.0MPa，岩石坚硬完整，不易发生底鼓现象。按煤炭部试用煤层顶、底板工程地质分类方案（建议），可将本井田煤层顶板分为二类，底板分为一类。2、瓦斯、煤