采矿工程毕业设计（论文）-平朔三号井工矿6.0Mta新井设计【全套图纸】.doc

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名 学 号 学 院 矿业矿业工程学院工程学院 专 业 采采矿矿工程工程 设计题目 平朔三号井工平朔三号井工矿矿 6 0Mt a 新井新井设计设计 专 题 坚坚硬厚煤硬厚煤层综层综放开采放开采顶顶煤弱化技煤弱化技术术研究研究 指导教师 职 称 讲师讲师 2008 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院学院 矿业矿业学院学院 专业专业年年级级 采采矿矿工程工程 04 级级 学生姓名学生姓名 任任务务下下达达日日期期 2008 年年 1 月月 20 日日 毕业设计日期 毕业设计日期 2008 年年 3 月月 1 日至日至 2008 年年 6 月月 20 日日 毕业设计题目 毕业设计题目 平朔三号井工平朔三号井工矿矿 6 0Mt a 新井新井设计设计 毕业设计专题题目 毕业设计专题题目 坚坚硬厚煤硬厚煤层综层综放开采放开采顶顶煤弱化技煤弱化技术术研究研究 毕业设计主要内容和要求 毕业设计主要内容和要求 根据采矿工程专业毕业设计大纲 本毕业设计分为一般部分 专 题部分和翻译部分 具体包括 1 平朔三号井工矿 6 0Mt a 新井设计 2 完成专题 坚硬厚煤层综放开采顶煤弱化技术研究 3 翻译一篇 3000 字以上的专业英语文章 全套图纸 加全套图纸 加 153893706 3 院长签字 指导教师签字 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 基础理论及基本技能的掌握 独立解决实际问题的能力 研究内容的理论依据和技术方法 取得的主要成果及创新点 工作态度 及工作量 总体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 指导教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 选题的意义 基础理论及基本技能的掌握 综合运用 所学知识解决实际问题的能力 工作量的大小 取得的主要成果及创新点 写作的规范程度 总体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 评阅教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 选题的意义 基础理论及基本技能的掌握 综合运用 所学知识解决实际问题的能力 工作量的大小 取得的主要成果及创新点 写作的规范程度 总体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 评阅教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩 答辩委员会主任签字 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩 学院领导小组负责人 年 月 日 摘摘 要要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为平朔三号井工矿 6 0Mt a 新井设计 共分 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 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 田南北宽 4 7 6 6km 东西长 7 9km 面积约 28 5km2 主采煤层为 4 号煤 9 号 煤和 11 号煤 4 号煤平均厚 11 7m 9 号煤平均厚 12 5m 11 号煤平均厚 3 3m 井田地质条件简单 矿井工业储量为 648 73Mt 可采储量 440 75Mt 矿井正常涌 水量为 500m3 h 最大涌水量为 800m3 h 矿井瓦斯涌出量低 为低瓦斯矿井 矿井为斜井单水平开拓 大巷采用胶带输送机运煤 辅助运输采用无轨胶轮 车 矿井通风方式为中央并列式通风 一矿一面 矿井采用倾斜长壁综合机械化 放顶煤开采法 一次采全高 矿井年工作日为 330d 每天净提升时间 16h 矿井工作制度采用 三八 制 两班生产 一班准备 专题部分题目是坚硬厚煤层综放开采顶煤弱化技术研究 主要是对当前国内 煤矿中综放工作面坚硬顶煤的弱化技术进行分析 翻译部分主要内容为对千万吨级矿井综采工作面的开采工艺性评价 英文题 目为 Fuzzy evaluation on coal seam geological condition of coal face in ten million ton Mine ABSTRACT The three parts are included in this design i e the general part special subject part and translated part The general part is a new design of Pingshuo No 3 mine 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 system of the mine 9 The ventilation and the safety operation of the mine 10 The basic economic and technical norms Pingshuo No 3 mine lies in Northwest of Pingshuo mine The run of the mine field is 4 7 6 6 km the width is about 7 9 km mine farmland total area is 28 5 km 2 The four nine and eleven is the main coal seam The thickness of the three main coal is about 11 7m 12 5m and 3 3m respectively The coalfield geological condition is simple The proved reserves of the coalfield are 648 73 million tons The recoverable reserves are 440 75 million tons The normal flow of the mine is 500 m3 percent hour and the max flow of the mine is 800 m3 percent hour The mineral gas gushes the deal lower for low gas mineral mine The mine farmland in an inclined mine to expand The main transportation uses the adhesive tape transportation opporteunity coal The working system three eight is used in the Pingshuo No 3 mine It produced 330d a Special subject parts of topics is a formulation about the technology for intenerate the firm coal The main contents of the special subject is about the technology used in coal mine to intenerate the firm coal Translation part of main contents is about Fuzzy evaluation on coal seam geological condition of coal face in ten million ton Mine 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 I 目目 录录 一般部分一般部分 第一章第一章 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 第一节 矿 区 概 述 1 第二节 井 田 地 质 特 征 6 第三节 煤 层 特 征 13 第二章第二章 井田境界及储量井田境界及储量 19 第一节 井田境界 19 第二节 储 量 20 第三章第三章 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 25 第一节 矿井工作制度 25 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 25 第四章第四章 井井 田田 开开 拓拓 27 第一节 矿井开拓的基本问题 27 第二节 方案比较 30 第三节 矿井基本巷道 34 第五章第五章 准备方式准备方式 盘区巷道布置盘区巷道布置 45 第一节 煤层的地质特征 45 第二节 盘区巷道布置及生产系统 46 第三节 巷 道 掘 进 48 第六章第六章 采煤方法采煤方法 50 第一节 采煤方法的确定 50 第二节 工作面参数的确定 52 第三节 工作面主要设备选型 53 第四节 工作面生产能力及回采工艺 58 第七章第七章 井下运输井下运输 61 第一节 概述 61 第二节 运输方式的选择 61 第三节 主运输设备选型 63 第四节 辅助运输设备选型 63 第八章第八章 矿井提升矿井提升 67 第一节 概述 67 第二节 提升设备 67 第九章第九章 矿井通风及安全技术矿井通风及安全技术 70 第一节 概 况 70 第二节 矿 井 通 风 71 第三节 粉尘灾害防治 80 第四节 瓦斯灾害防治 81 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 II 第五节 矿井防灭火 82 第六节 矿井防治水 84 第十章第十章 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 86 专题部分专题部分 1 顶煤破碎原理 过程及影响因素顶煤破碎原理 过程及影响因素 89 1 1 顶煤的破碎原理 89 1 2 顶煤的破碎过程 90 1 3 影响顶煤破碎的因素 91 2 顶煤弱化技术研究顶煤弱化技术研究 91 2 1 顶煤弱化技术现状 91 2 2 顶煤弱化技术分析 92 3 注水弱化顶煤技术研究注水弱化顶煤技术研究 92 3 1 煤层预注水机理 93 3 2 预注水对煤体的弱化作用 94 3 3 预注水参数的确定方法 95 3 4 工程应用 98 3 5 结论 101 4 爆破弱化顶煤技术研究爆破弱化顶煤技术研究 101 4 1 坚硬煤体爆破弱化的破煤机理 101 4 2 顶煤预先爆破弱化的爆破特点 102 4 3 顶煤爆破弱化的影响作用 103 4 4 工程应用 105 5 主要结论主要结论 112 参考文献参考文献 113 翻译部分翻译部分 英文原文 115 中文译文 123 致致 谢谢 131 一 般 部 分 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 1 第一章第一章 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 第一节第一节 矿矿 区区 概概 述述 一 井田位置及交通一 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112 18 30 112 24 06 北纬 39 32 37 39 36 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 二 地形与地貌二 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 最低处位于北部的大砂沟 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 30 50m 形态为 V 字型或 U 字型 三 水文情况三 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 四 气象及地震情况四 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 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 2 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 18 25 以上 图图 1 1 1 平朔矿区交通位置图平朔矿区交通位置图 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 3 图图 1 1 2 井田在矿区中的位置图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 3 682 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 2008 届本科生毕业设计 4 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 107 175 天 4 蒸发量 年蒸发量在 1996 00 2132 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 五 矿区经济概况五 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 kW h 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 六 周边小窑概况六 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 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 5 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 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 表表 1 1 1 相邻小窑基本情况相邻小窑基本情况 矿 井 名 称 面 积 km2 储 量 万吨 生产能力 万吨 年 备 注 下梨园矿1 3430509 蒋家坪矿1 791861 830 木瓜界矿6 701924015 平鲁联营矿1 0011629 井木矿0 90108015 双碾矿0 8079015 七 主要建材供应条件七 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 八 水源与电源八 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 九 外部协作条件九 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 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 6 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 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 十 拆迁征地问题十 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 第二节第二节 井井 田田 地地 质质 特特 征征 一 区域地质特征一 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 2600 3500m 以上 区域地层详见表 1 2 1 地层综合柱状图见图 1 2 1 二 地层特征二 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 C2b 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 1 3 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 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 7 1 2 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 00 53 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 C3t 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 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 90 125 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 P1s 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 2 3 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 00 13 40m 平均 6 05m 本组地层厚 38 00 79 00m 平 均厚 66 18m 与下伏地层整合接触 2 下统下石盒子组 P1x 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 1 2 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 0 71 30m 平均 厚 58 81m 与下伏地层整合接触 3 上统石盒子组 P2s 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 N2j 岩性为棕红色粘土和亚粘土 内含铁锰质斑点 中下 部常含 3 5 层钙质结核 本组厚 0 41 18m 平均厚 2 08m 与下伏地层为角度 不整合接触 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 8 五 第四系 Q 1 中 上更新统 Q2 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 0 67 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 2 全新统 Q4 表表 1 2 1 区域地层一览表区域地层一览表 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 Q1 到全新统 Q4 均 有沉积 厚 0 210m 新 生 界 第三系上新统静乐组 上新统 N2 俗称静乐红土 厚 0 120m 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 133 184m 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 224 274m 下石盒子组 灰黄 黄绿色砂岩 砂质泥岩 紫红 色泥岩 厚 82 226m 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 37 70m 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 9 续表续表 1 2 1 区域地层一览表区域地层一览表 地 层 单 位 界系统组 简 述备 注 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 87 118m 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 24 46m 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 0 40m 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 三 构造三 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 NW SE 向 东北部地层向 SW 倾斜 西南部地 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 10 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 NW SE 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 1 10 西南翼较陡 倾角 7 13 2 木瓜界背斜 位于本区中西部 轴向 NW SE 与东坡向斜轴基本一致 由北向南通过区 外 209 及 309 73 钻孔东 东北翼地层倾角 7 13 西南翼倾角 2 左右 3 马营背斜 位于井田的南部 轴向 NE SW 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 2 5 总体看来 本区构造复杂程度属简单类型 四 水文地质四 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 河水由风化壳泉水补给 清水流量 0 1 2 升 秒 大沙沟为一条季节性河 流 平时基本无水 在本区的西北边界隐伏煤层露头区由西南向东北斜穿而过 其下伏的第四系孔隙水水量较大 补给煤系地层 1 含水层赋存条件 1 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层 井田范围内灰岩未有出露 位于井田西南角的水 1 号孔揭露灰岩 48 61m 顶 界埋深 189 62m 标高 1165 46m 孔深 205 223m 段灰岩含少量裂隙 裂隙面有 铁锈色 230 236m 岩石较为破碎 且有溶蚀小洞及裂隙 安 5 号探岩溶孔位 于井田中北部东坡向斜轴部 揭露灰岩 100 80m 顶界埋深 397 50m 标高 950 27m 其岩性上部为灰白色石灰岩 岩石致密 坚硬完整 中部为角砾状泥 岩 岩芯完整 厚 10 00m 下部为黄白色白云质灰岩 上段岩芯完整 坚硬 孔 深 451 00 455 30m 岩芯略为破碎 简易水文观测 水位 消耗量基本无变化 静止水位埋深 257 74m 标高 1090 03m 从两个孔揭露灰岩情况分析 灰岩揭露 100m 范围内岩溶裂隙不甚发育 富 水性一般 为相对弱含水层段 2 太原组砂岩裂隙含水层 本组地层由砂岩 砂泥岩及煤互层组成 地下水赋存在砂岩裂隙中 为砂岩 裂隙潜水承压含水层 根据含水层空间赋存状态 垂向上分为四个含水层段 6 号煤顶板砂岩裂隙含水层段 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 11 在本区的中部 341 水 2 安 5 337 322 328 号孔呈孤岛状分布 其岩性 以中粗砂岩为主 中细砂岩次之 厚 1 50 15 41m 砂岩裂隙比较发育 多数钻 孔在该层段漏水 是 6 号煤顶及 4 号煤底板直接充水含水层段 据本区东北蒋家 坪矿资料 采 4 号煤时 煤层底板涌水 涌水量约 1000 1200m3 d 9 号煤顶板砂岩裂隙含水层段 该含水层段全区赋存 为区域性主要含水层段 也是 9 号煤顶板直接充水含 水层段 其岩性为中粗砂岩 局部为细砂岩 厚度 6 30m 含水层厚度大 裂 隙发育 且有水蚀空洞 据地面调查 双碾矿采 9 号煤层时 顶板冒落后沿冒落 带 裂隙顶板涌水 涌水量约为500 700m3 d 位于木瓜界 村南原大磨沟煤矿 开采 9 号煤时 巷道顶板涌水 涌水量为 1000 1440m3 d 位于本区西部的大沙沟河谷 区 9 号煤层上部砂岩与松散层接触 砂岩风化裂隙发育 与松散岩层孔隙水水 力联系密切 据水 1 号孔抽水试验资料 单位涌水量 0 54L s m 富水性中等 9 11 号煤之间砂岩段 岩性主要为中细砂岩 局部为粗砂岩 砂砾岩 全区分布 含水层厚度 0 7 10 8m 一般厚度 2 5m 是 11 号煤层顶板直接充水含水层 11 号煤底板砂岩裂隙含水层段 岩性为中砂岩 细砂岩 厚 3 15m 为太原组次要含水层段 据抽水试验资料 太原组砂岩裂隙水单位涌水量 0 0051 0 544 L s m 渗透 系数 0 0232 1 3466m d 富水性弱 中等 各孔抽水试验成果见表 1 2 2 表表 1 2 2 水文孔抽水试验成果表水文孔抽水试验成果表 孔 号 降 深 m 单位涌水量 L s m 渗透系数 m d 静止水位标高 m 水 13 6950 5441 34661334 63 水 240 480 00510 02321335 51 安 34 70 21270 43111306 12 S70213 190 04620 10851317 17 3 山西组砂岩裂隙含水层 含水层岩性为粗砂岩 中细砂岩 系砂岩裂隙含水 本组赋存 2 3 层中粗 砂岩 厚 13 00 19 00m 上部砂岩含水层分布不稳定 呈透镜体状 底部 K3砂 岩赋存较为稳定 厚 2 0 10 0m 井田西南部山西组地层埋藏较浅 上部风化裂 隙较为发育 易接受大气降水补给 在地形低洼处 地下水汇集 富水性中等 如双碾矿西约 500m 原沙地矿 现为造纸厂 上世纪八十年代沿东北方向以 25 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 12 坡度开凿斜井 风化裂隙涌水 井筒涌水量在 100m3 h 以上 风化壳以下 岩石 胶结致密 裂隙不甚发育 且砂岩之间有泥质岩阻隔 补给条件差 含水性极弱 单位涌水量 0 0046L s m 渗透系数 0 02487m d 在平蕃城一带 地下水曾出现自 流 水头高出地表 3 07m 4 下石盒子组砂岩裂隙含水层 含水层岩性以底部的灰白色含砾粗砂岩为主 厚度变化较大 在本区的沟谷 中多有出露 是风化壳的主要组成部分之一 也是本区一个主要的含水层 区内 泉水多出露在该层 富水性不均一 泉水流量一般小于 1L s 平蕃城涌水孔 上 世纪 60 年代涌水量 44m3 h 由于区域水位普遍下降 目前流量已降至 16m3 h 水 2 号孔下石盒子组抽水试验 降深 21 03m 静止水位标高 1358 10m 单位涌 水量 0 433L s m 富水性弱 中等 5 上石盒子砂岩裂隙含水层 本组地层主要分布于本区的东北部 多位于侵蚀基准面之上 砂岩多透水而 少含水 石井沟村西泉水流量 0 03L s 总体属弱含水层 为风化裂隙潜水 6 第四系孔隙含水层 本区广泛分布第四系黄土 厚约 20m 黄土层具垂直节理和大孔隙 赋存孔 隙潜水 含水性极弱 本区西部大沙沟河谷区 赋存上更新统孔隙潜水 含水层 岩性为冲积 冲洪积形成的砂砾石 砂 厚 13 30m 地下水易接受大气降水补 给 富水性较强 据抽水试验资料 单位涌水量 0 67L s m 渗透系数 4 419m d 2 地下水补给 径流 排泄条件 大气降水是本区地下水的主要补给来源 勘探区范围地表分布有广泛的第四 系黄土 下伏第三系红土 构成了基岩上覆隔水层 在沟谷两侧及山坡 石盒子 组地层局部出露 上部风化裂隙发育 可接受大气降水直接入渗补给 地下水迳 流条件好 水循环迅速 以溶滤作用为主 在地形低洼处以泉的形成排泄 山西 组 太原组地层受上部隔水层阻隔 大气降水补给量极其有限 补给条件较差 在向斜构造轴部 节理裂隙相对发育 该部位可获得一定量的侧向补给 大沙沟 一带 太原组地层与第四系松散层直接接触 水力联系密切 上更新统冲洪积层 水量较为丰富 补给太原组砂岩裂隙小 大沙沟河谷以东地区 山西组 太原组 地层随着埋深的增加 岩石固结致密 裂隙变的稀少 补给径流条件变差 地下 水在向向斜轴部运动过程中 在地表由于没有排泄点 只能由北而南向勘探区外 泄流 随着煤层的开采 会形成以矿井为中心的排泄点 勘探区位于奥灰岩溶水 迳流区 灰岩埋深大 主要接受区外奥灰水的远源排给 补给量的大小取决于岩 溶发育程度 勘探区断裂构造不甚发育 仅在向斜背斜地段相对富集 奥灰水由 西向东迳流运动 出区外向神头泉排泄 3 矿井涌水量 设计结合地质报告所提矿井涌水量 并参考邻近一 二号井估算 取矿井正 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 13 常涌水量 500m3 h 最大涌水量 800m3 h 第三节第三节 煤煤 层层 特特 征征 一 煤层一 煤层 本区含煤地层为二叠系下统山西组 石炭系上统太原组 中统本溪组 现分 述如下 1 山西组 本组含煤三层 编号为 1 2 3 号煤 零星分布 极不稳定 无经济开采价 值 本组地层厚 38 00 79 00m 一般为 66 18m 煤层薄 含煤性差 1 号煤分 布于区东部 零星 均不可采 2 号煤分布于区南部 厚 0 0 55m 平均厚 0 35m 分布范围小 3 号煤分布于区中部 分布范围小 厚 0 0 61m 平均厚 0 41m 本组含煤系数为 1 2 太原组 为本区的主要含煤地层 共含煤九层 编号为 4 5 6 7 8 9 10 11 12 号煤 其中 5 7 号煤层极不发育 4 5 号煤层 组合为上煤组 6 7 号煤为中煤组 8 9 10 11 12 号煤为下煤组 4 9 11 号为主要可采煤层 6 10 号为局部可采煤层 8 12 号为零星可采煤 层 本组地层厚 72 90 125 40m 一般厚 101 93m 煤层总厚 30 38m 含煤系数 为 30 4 9 号煤层间距为 24 20 61 20m 平均为 38 00m 9 11 号煤层间距 为 3 84 26 88m 平均为 11 79m 3 本溪组 本组地层厚 23 00 53 00m 一般为 45 77m 含煤 1 2 层 煤厚一般小于 0 50m 零星分布 无工业价值 含煤性差 二 可采煤层二 可采煤层 本区主要可采煤层为 4 9 号煤层 全区稳定可采 11 号煤层较稳定 局部 不可采 6 号煤层在区内局部可采 8 10 12 号煤层零星可采 现将各主要可 采煤层自上而下分述如下 1 4 号煤层 全区赋存 为本区主要可采煤层之一 位于太原组顶部 距山西组底部 K3 砂岩约 0 8 60m 煤层厚 5 00 16 95m 平均 11 73m 顶板多为砂质泥岩 中 粗粒砂岩 有时为泥岩 炭质泥岩 粉细砂岩 底板多为砂质泥岩 泥岩 炭质 泥岩及细粒砂岩 煤层结构复杂 夹石 1 9 层 一般为 4 层左右 夹石多为炭 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 14 质泥岩 高岭质泥岩及砂质泥岩 厚 0 04 3 00m 平均厚 1 03m 本煤层稳定 除西部 北部 南部局部风化外 其余全区可采 厚度变化不大 347 号孔最厚 为 16 95m 西南部煤层薄 东部煤层厚 从西部到东部 煤层逐渐变厚 2 9 号煤层 位于 8 号煤层之下 3 85 24 65m 平均 16 63m 上距 4 号煤层约 51 88m 为本区的主要可采煤层之一 煤厚 6 56 16 12m 平均 12 51m 煤层结构复杂 含夹石 0 9 层 一般为 2 5 层 夹石多为高岭质泥岩 炭质泥岩及砂质泥岩 厚 0 05 2 80m 一般厚 0 40m 其顶板多为砂质泥岩 炭质泥岩及泥岩 底板以 砂质泥岩为主 局部为炭质泥岩或砂岩 本煤层全区发育可采 西北部煤层较厚 中南部较薄 属稳定型煤层 3 11 号煤层 位于太原组的下部 距 10 号煤层 2 24 14 10m 平均 7 78m 为本区主要可 采煤层之一 煤厚 0 55 9 65m 平均 3 32m 区内东北部煤层较发育 320 孔不 可采 西南部煤层较厚 中部 东北部煤层较薄 含夹石 0 4 层 一般为 1 3 层 顶板多为砂质泥岩 炭质泥岩 其上常为一层深灰色泥质灰岩 底板多为砂 质泥岩 有时为泥岩或细粒砂岩 属较稳定可采煤层 可采煤层特征见表 1 3 1 表表 1 3 1 可采煤层厚度 煤层间距及变化情况一览表可采煤层厚度 煤层间距及变化情况一览表 煤层编号 煤层厚度 m 最小 最大 平均 煤层间距 m 最小 最大 平均 稳定程度及可采情况赋存范围 4 5 00 16 95 11 73 全井田可采 稳定全井田1 50 22 18 10 73 6 0 2 65 1 40 局部可采 不稳定局部 8 43 33 65 23 12 8 0 1 30 0 23 零星可采 不稳定零星 3 85 24 65 16 63 9 6 56 16 12 12 51 全井田可采 稳定全井田 2 03 11 55 4 88 10 0 2 50 0 77 零星可采 不稳定零星 2 24 14 70 7 78 11 0 55 9 65 3 32 全井田可采 较稳定 极个别点不可采 全井田 12 0 1 61 0 42 1 21 10 80 4 04零星可采 不稳定零星 三 可采煤层顶底板性质三 可采煤层顶底板性质 4 号煤层 伪顶 零星分布于区内 岩性为泥岩 炭质泥岩及砂质泥岩 薄层状 水平 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 15 层理 厚 0 2 0 5m 直接顶 全区大部分地区有直接顶分布 313 316 318 水 2 安 5 号孔伪 顶之上为老顶 323 329 334 号孔煤层直接覆盖老顶 直接顶岩性为泥岩 砂 质泥岩 中厚层状 水平 缓波状层理 性脆 易碎 厚度变化无规律 最小厚 度 1 20m 最大厚度 12 42m 一般厚度 5 10m 老顶 全区分布 由 K3砂岩构成 以中粒砂岩 细粒砂岩为主 次为粗粒 砂 岩 砂岩矿物成分以石英 长石为主 中厚 厚层状 基底式 孔隙式泥质胶结 半坚硬 厚 1 1 16 2m 采区的西北部煤层埋藏较浅 岩石质量指标 RQD 值在 50 左右 属岩体完 整性差 中等的岩体 相对来说顶板的稳定性比较差 由西向东煤层埋藏渐深 岩石的完整性渐好 顶板的稳定性变好 底板 岩性以泥岩 砂岩泥岩为主 炭质泥岩 中细砂岩次之 厚 0 6 7 4m 安 1 号孔岩石力学测试 砂质泥岩单向抗压强度 57 13 83 66Mpa 属半坚硬 坚硬岩石 9 号煤层 伪顶 分布于本区的中部 西部 岩性为炭质泥岩 泥岩 厚 0 20 0 57m 直接顶 大部分地区有分布 中部 西部局部缺失 岩性主要为泥岩 砂质 泥岩 局部为炭质泥岩 薄层状 中厚层状 波状层理 均匀层理 6 6 线以北 双层结构居多 以南则为单层结构 泥岩 炭质泥岩含植物茎 叶碎片及炭质条 带 微细软弱结构面较为发育 强度较低 沿软弱结构面易产生离层 顶板稳定 性较差 勘探区东北角厚度 2 8m 东南角较薄 厚 0 65 1 0m 西部厚度变化 较大 在 0 6 8 4m 之间 老顶 全区分布 由砾岩 粗粒砂岩 中细粒砂岩构成 一般厚度 4 10m 最大厚度 26 2m 砂岩矿物成分主要为石英 长石 岩屑次之 中厚 厚层状 交错层理 块状构造 孔隙式钙质胶结 较为坚硬 安 1 号孔采样测试 粗粒砂岩单向抗压强度 19 41 89 92Mpa 平均 59 59Mpa 属中等坚硬 坚硬岩 石 9 号煤层老顶整体看岩体质量好 一般属稳定顶板 仅在褶皱的轴部及靠近 露头地段砂岩的裂隙比较发育 影响了岩体的完整性 底板 岩性为泥岩 砂质泥岩 炭质泥岩 局部为砾岩 中粒砂岩 厚 0 7 6 54m 中粒砂岩单向抗压强度 40 27 55 44Mpa 属中等坚硬岩石 11 号煤层 伪顶 仅 305 315 335 安 3 号孔有伪顶分布 岩性为泥岩 砂质泥岩 薄层状 水平层理 厚 0 30 0 55m 随煤层开采而垮落 顶板不稳定 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 16 直接顶 分布于全区大部分地区 岩性主要为泥岩 砂质泥岩 局部为粉砂 岩 炭