河北省开滦集团林南仓矿90万吨矿井初步设计毕业论文.doc

河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 I 河北省开滦集团林南仓矿河北省开滦集团林南仓矿 9090 万吨矿万吨矿 井初步设计毕业论文井初步设计毕业论文 目 录 一矿井概况及井田地质特征一矿井概况及井田地质特征 1 1 1 矿区概况 1 1 1 1 井田位置 范围及交通情况 1 1 1 2 地形地势 1 1 1 3 气象 1 1 1 4 工农业生产和原料及电力供应 4 1 2 井田地质特征 4 1 2 1 区域地层 4 1 2 2 井田地层 7 1 2 3 井田地质构造 14 1 2 4 井田构造 15 1 2 5 煤层及顶底板岩石特征 16 1 2 6 井田水文特征 17 1 2 7 瓦斯煤质等 18 1 3 井田勘探程 19 1 3 1 勘探程度 19 1 3 2 地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价 19 二二 矿井储量 年产量及服务年限矿井储量 年产量及服务年限 20 2 1 井田境界 20 2 2 矿井储量 20 2 2 1 工业储量参予储量计算的煤层 20 2 2 2 储量计算的范围和边界 20 2 2 3 煤的技术条件 20 2 2 4 储量计算方法 21 2 2 5 储量级别的划分 21 2 2 6 储量计算中的几个具体问题 22 2 2 7 工业储量计算成果 22 2 2 8 矿井设计储量 23 2 2 9 矿井可采储量 24 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 II 2 3 矿井年产量及服务年限 26 2 3 1 矿井工作制度 26 2 3 2 矿井服务年限 26 三三 井田开拓井田开拓 28 3 1 概述 28 3 1 1 生产矿井的开拓方式概述及评价 28 3 1 2 影响因素分析及主要考虑的因素设计矿井开拓的主要 28 3 2 井田开拓 29 3 2 1 对井田开拓中问题分析 29 3 2 2 开拓方案的提出 31 3 2 3 二 三方案粗略经济比较 34 3 3 井筒特征 39 3 3 1 井筒断面尺寸 39 3 3 2 井壁的支护材料及井壁厚度 43 3 3 3 井筒深度 43 3 4 井底车场 44 3 4 1 概述 44 3 4 2 线路总平面布置设计 44 3 4 3 井底车场形式的确定 46 3 4 4 井底车场各存车线长度的确定 47 3 4 5 井底车场线路总平面布置 52 3 4 6 井底车场通过能力计算 52 3 4 7 确定井底车场主要巷道断面 55 3 4 8 井底车场硐室 57 3 5 开采顺序及采区 采煤工作面的配置 59 3 5 1 开采顺序 59 3 5 2 保证年产量的同采采区数和工作面数 60 3 5 3 井巷工程和建井工期 61 四四 采煤方法采煤方法 65 4 1 采煤方法的选择 65 4 2 巷道布置及生产统 65 4 2 1 走向长度的确定 65 4 2 2 确定区段斜长及区段数目 65 4 2 3 煤柱尺寸 66 4 2 4 采准巷道的布置 66 4 2 5 联络巷的布置 67 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 III 4 2 6 条带车场的形式 67 4 2 7 带区硐室 67 4 2 8 带区千吨掘进率 带区掘进出煤率及带区回采率 68 4 2 9 确定带区巷道掘进方法 设备数量及掘进工作面数 69 4 2 10 带区生产系统 70 4 3 回采工艺设计 71 4 3 1 机采工作面的主要设备 72 4 3 2 工作面循环方式和循环作业图表的编制 73 五五 矿井运输 提升及排水矿井运输 提升及排水 76 5 1 矿井运输 76 5 1 1 井下运输系统和运输方式的确定 76 5 1 2 带区运输设备的选型 76 5 1 3 大巷运输设备 77 5 1 4 列车组成的计算 78 5 1 5 电机车台数的计算 80 5 2 矿井提升 81 5 2 1 设计依据 81 5 2 2 立井提升设备选择计算 81 5 2 3 副立井提升容器确定 83 5 2 4 提升钢丝绳计算选型 85 5 3 矿井排水 91 5 3 1 概述 91 5 3 2 排水设备选型计算 91 六六 矿井通风与安全技术措施矿井通风与安全技术措施 99 6 1 矿井通风系统的选择 99 6 1 1 选择原则 99 6 1 2 选择矿井主扇的工作方法 100 6 1 3 选择矿井通风方式 100 6 2 风量计算及风量分配 102 6 2 1 矿井总风量计算 102 6 2 2 风速验算及风量分配 106 6 3 全矿通风阻力计算 107 6 3 1 计算原则 107 6 3 2 计算方法 108 6 3 3 计算矿井总风阻及总等积孔 111 6 4 扇风机选型 112 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 IV 6 4 1 选择主扇 112 6 4 2 电动机选择 113 6 5 防止漏风和降低风阻的措施 115 6 5 1 防止漏风和降低风阻的措施 115 6 6 矿井安全技术措施 115 6 6 1 概述 115 6 6 2 预防井下火灾的措施 118 6 6 3 粉尘的综合防治 118 6 6 4 预防井下水灾的措施 118 七七 矿山环保矿山环保 119 7 1 矿山污染源概述 119 7 2 矿山污染的防治 119 7 2 1 矿井水处理 119 7 2 2 固体废弃物处置 120 7 2 3 噪声治理 120 7 2 4 绿化措施 120 7 3 地表塌陷及生态保护措施 120 7 3 1 地表塌陷的预防措施 120 7 3 2 地表塌陷整治覆土 121 7 3 3 矸石回填塌陷区 121 谢谢 辞辞 122 参考文献 123 附录 附录 A 英文 附录 B 汉文译文 附图 C 附图一 井底车场平面图 1 500 附图二 井田开拓方式平面图 1 5000 附图三 井田开拓方式剖面图 1 5000 附图四 带区巷道布置及机械配备图 1 2000 附图五 带区巷道布置剖面图 1 2000 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 1 一矿井概况及井田地质特征一矿井概况及井田地质特征 1 11 1 矿区概况矿区概况 1 1 11 1 1 井田位置 范围及交通情况井田位置 范围及交通情况 地理位置 蓟玉煤田林南仓井田 位于河北省玉田县林南仓镇附近 地理坐标为东经 117 37 30 北纬 39 50 00 是蓟玉煤田东北端的一个独立向斜 构造 范围 林南仓井田东起白庄子 西至甫庄黄庄子一带 南起李三庄 北至后湖定 府 岳庄附近 东西长约 5 公里 南北宽约 3 5 公里 整个井田呈一个不规则 的长圆形 面积约为 13 5 平方公里 其开采坐标为 X 4410283 4414000 y 20550325 20555370 交通情况 林南仓井田位于京 津 唐三角地带中部 经本区内有至北京 天津的公 路及下仓至本矿的铁路 交通比较方便 见附图 1 1 1 附图一 1 1 21 1 2 地形地势地形地势 本区北枕燕山余脉 距螺山 峰山等只有十余公里 南为华北大平原 全 区被新生界地层覆盖 本区地形平坦 地势由北往南逐渐低下 地表标高介于 1 00至 6 91米之间 地形坡度约2 1000 区内无河流 仅井田北部有一较大积水洼地 后湖 现四周筑堤 作为天 然水库占地约 11000 亩 盛产芦苇 呈沼泽状态 1 1 31 1 3 气象气象 本区属大陆性气候 据玉田县气象站 1961 1971 年观测的资料是 1 降水量 年最大降水量 1154 5 毫米 年最小降水量 345 毫米 月最大 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 2 降水量 668 2 毫米 月最小降水量为零 本区降水量的特点是集中在 6 7 8 三 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 3 唐唐 山山 市市 天天津津市市 塘塘沽沽港港 宝宝坻坻县县 林林南南仓仓井井田田 石石人人沟沟 遵遵化化县县 山山海海关关 秦秦皇皇岛岛 抚抚宁宁县县 芦芦龙龙县县 昌黎县 乐乐 亭亭 县县 渤渤 海海 柏柏各各庄庄 小小集集 宁宁河河县县 车车轴轴山山向向斜斜 唐唐山山矿矿 开开平平 丰丰润润县县 沙沙流流河河 玉玉田田县县 蓟蓟县县 平平谷谷县县 三三河河县县 香香河河县县 房房山山 北北京京市市 林林 南南 仓仓 矿矿 业业 分分 公公 司司 交交 通通 位位 置置 示示 意意 图图 附图一 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 4 个月 约占全年的 87 而且多暴雨 2 蒸发量 年最大蒸发量是 2186 毫米 年最小蒸发量 1670 4 毫米 蒸发 量一般大于降水量的 2 倍 除 7 8 月份降水量大于蒸发量外 其它各月一般 蒸发量均大于降水量 3 气温 月最高平均气温 27 2 月最低平均气温 7 9 气温最高在 6 7 8 三个月 最低在 12 月和 1 月年平均气温在 9 8 12 2 之间 最大冻土深度 780 毫米 初冻日期一般在 11 月份 解冻一般在三月份 1 1 41 1 4 工农业生产和原料及电力供应工农业生产和原料及电力供应 1 矿区内工业以煤炭为主 农业主要种植小麦 玉米 棉花 间杂有果 园 菜园等 2 本矿井建设期间 所需要建设材料 除钢材 木材和部分水泥需由国 家计划供应外 其它砖 石 砂等土产材料 均由当地供应 满足建设需要 3 供水水源 根据地质资料和现场实际 本矿井第四系和基岩风化带裂 隙含水层水为本区农业灌溉和居民生活用水的主要来源 矿井用水和生活用水 水源为奥灰水 4 供电电源 玉田县林东变电站距离本矿井 5km 可作为矿井的主供电 源 1 21 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 11 2 1 区域地层区域地层 本区从古地理位置而言 位于燕山沉降带中段之南缘 在构造位置上北依 燕山褶皱带 山峦起伏 大片古老岩层出露 向南为一片平原 基岩地层被较 厚的第四系冲击层所覆盖 附柱状图 1 2 1 区域内最老的地层为前震旦纪变质岩系 向上依次为震旦系 寒武系 奥 陶系 石炭系 二迭系 第四系等地层 见表 1 2 1 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 5 累计 岩石名称 中粒 砂岩 泥岩 柱状 组统 层厚 厚度 岩性描述 灰色石英长石为主 灰色 灰绿色植物化石 地层系统 系 12煤 灰 深 灰色细 砂岩 灰岩 上 统 直 接 底 黑色块状 层状产出 岩石较 硬 为钙质或菱铁 质胶结 深灰色方解石 二 叠 系 石 灰 系 下 统 老 顶 灰色 粉砂 岩 致密 坚硬 呈条带状 图 1 2 1 附柱状图 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 6 地层划分明细表 表 1 2 1 地层划分明细表 地 层 系 统所 含 系 统 组 建 组 的 起 止 层 位 上下地层 的接触关 系 地层 厚 度 米 煤 层 编号 标 志 层 第 四 系 由 地 表 至 基 岩 顶 面 不整合 143 78 434 上 统 古 冶 组 下界至 A 层铝土 质粘土岩顶界整合300 上部铁质粘土岩 上部铝质粘土岩 A0 唐 家 庄 组 A 层顶界至煤 5 顶板粉砂岩顶界 整合1704A 层 二 迭 系 下 统 大 苗 庄 组 煤 5 顶板粉砂岩 顶界至煤 11 顶 板粉砂岩顶界 5 6 7 8 18 2 9 煤 7 顶板 含动 物化石之粘土岩 煤 8 底板 含砾 状粉砂岩 煤 11 顶板粉砂 岩顶界至 K6顶界整合55 11 12 1 2 下 煤 12 下顶板含 动物化石之粉砂 岩 赵 各 庄 组107上 统开 平 组 K6顶界至 K3顶界 整合8813 17K6 K5 K4石 炭 系 中 统 唐 山 组 K3顶界至奥陶系 石灰岩顶界假整合52 18 19 2 0 K3 K2 K1 G 层 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 7 1 2 21 2 2 井田地层井田地层 本区地层与开平煤田的岩性 岩相等沉积特征基本相同 见表 1 2 2 表 1 2 2 岩性特征表 界系统组代号厚度 米 新生界第四系不整合Q0 800 上统古冶组P12 300 唐家庄组P21170二迭系 下统 大苗庄组P11107 赵各庄组C2360 上统 开平组C1390 上古生界 石炭系 中统唐山组C252 中统马家沟组O2400 亮甲山组O21115奥陶系 下统 冶里组O11200 风山组90 长山组40上统 崮山组E70 中统张夏组100 130 馒头组150 景儿峪组200 下古生界 寒武系 下统 下马岭组400 铁岭组Z2t250 300 洪水庄组Z2h50 200 雾迷山组Z2w2500 3600 上统 杨庄组Z2y500 800 高于庄组Z1g1100 元古界震旦系 下统 大红峪组Z1g200 900 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 8 现由老到新的地层层序 从煤系地层的基盘 奥陶系中统至第四系描 述如下 一 奥陶系中统马家沟组 02 本区钻孔揭露最多者 15 89 米 岩性为浅灰 灰白色石灰岩 质纯性脆 时夹薄层状灰质粘土岩及白云质石灰岩或豹皮状灰岩 顶部有古风化壳迹象 含黄铁矿结核 裂隙溶洞较发育 有时被铝土质充填 二 石炭系 C 上限为煤 12 顶板细粉砂岩之顶界 与上复二迭系地层呈整合接触 下限 为奥陶系石灰岩顶面 两者呈平行不整合接触 地层厚度约 200 米 分中上两 统 下统缺失 1 石炭系中统 唐山组 C2 本统直接覆盖于奥陶系石灰岩之上 上限至第三海浸线 K3石灰岩顶面 地层厚度介于 46 08 61 77 米 平均为 52 米 岩性特征是 岩层颜色较浅 多为浅灰 灰色 并夹有少量紫色 在 K2灰岩以下 以粘土岩和粉砂岩类为主 岩石大致百分比为中 粗粒砂岩 占 10 74 细砂岩占 3 56 粉砂岩占 19 71 粘土岩占 56 62 煤层占 0 59 石灰岩占 8 78 层理不明显 粘土岩一般呈团块状构造 植物化石 保存较少 在石灰岩及其顶板细粉砂岩中 富含海相动物化石 菱铁质鲕粒及 结核发育 并含有黄铁矿结核和散晶 除部分粘土岩外 在一般岩层中皆含不 同程度的钙质 本统岩相组合特征是 下部厚约 25 米为滨海湖泊大相的碎屑岩沉积 向 上逐渐转为浅海薄层灰岩相和过渡相的交替沉积 构成三个完整的小旋回 每 个旋回一般由浅海沉积 第 I1旋回为滨海湖泊 起 经过渡相 终止于浅海灰 岩相 岩相特征是 自下而上海相地层增多 沼泽相和过渡相地层渐少 如 I1 I2 I3小旋回中海相地层分别约占整个小旋回地层总厚度的 1 13 1 2 和 2 3 形成一个递进相序 在整个中旋回中 海退相序地层总厚度为 42 23 米 海进相序地层总厚度为 10 米 反映出地壳上升运动的缓慢性和海浸的骤然性 串岭沟组Z1c800 1400 常州村组Z1ch30 1340 太古界前震旦系五台群A 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 9 由于地壳升降运动频繁 所以不利于煤层的形成 仅在短暂的海退时有沼泽相和 泥炭沼泽相产生 沉积有极不稳定的煤线 本统经过三次较大的海浸 形成较稳 定的薄层灰岩三层 自下而上命名为 k1 k2 k3 岩性特征 本组地层比唐山组颜色加深 多呈灰 深灰色 以粉砂岩为 主 粘土岩显著减少 岩石大致百分比为 中粗粒砂岩占 9 27 细砂岩占 24 17 粉砂岩占 40 55 粘土岩占 20 51 煤层占 1 81 石灰岩占 3 69 层理比前组明显而复杂 植物化石数量及属相对增多 并赋存于 K6以 下泻湖海湾波浪带相粉砂岩和煤 15 顶板粉砂岩中 前者多呈碎片 后者保存 完整 采集有假蛋形翅羊齿 苛达树 羽叶木 楔叶木等 黄铁矿结核和散 晶 菱铁质结核等均较发育 K5石灰岩顶板细粉砂岩中黄铁矿富集 为本区煤 系地层中最多的岩段 本组赋存有不稳定的薄层石灰岩三层 由下而上命名为 K4 K5 K6 其 中 K5在局部地段 如仓补 10 和仓 31 孔附近 为灰色泥质生物碎屑岩 其它 为钙质粉砂岩 白色动物介壳富集成层 易与其它石灰岩相区别 标志性岩层 K3 至 K4之间有 深灰色浅海相粉沙岩或粘土岩 细腻质纯性脆 含腕足 类珊瑚等动物化石 为石 K3灰岩直接顶板 一般厚度 9 米左右 K4 至 K5之间有 浅灰色细 中粒沙岩 成分以石英为主 次为少量岩 屑等 分选及滚圆度中等 拟质孔隙式胶结 夹碳质层纹 显水平层理和缓波 层理状 岩石成分比较单纯 易于煤系地层中的沙岩相区别 位于井筒西北部 常相变为粗砂岩 厚度达 20 米左右井以东见薄 井相变为细砂岩 一般厚度 5 米左右 灰 深灰色粘土岩 有时稍发褐色 质软 含铝土质和凌铁质结核 富 含植物根化石 成团块状构造 一般厚度在 3 米左右 K5 至 K6之间有 深灰色细粉砂岩 致密而细腻 性脆质地均一 富含黄 铁矿石结核 底部见有少量海百合等动物化石 为 K5灰岩之直接顶板 一般 厚度 7 5 米左右 深灰色粉砂岩和灰色细砂岩互层带 以前者为主 显条带状 具水平层理 及缓波状层理 含植物化石碎片和较完整的假蛋形翅羊齿等植物化石 灰色细砂岩 致密坚硬 泥至孔隙 基底式胶结 具水平层理和缓波状 层理 时为煤 12 下直接底板 以坚硬为特征 易与其他砂岩相区别 一般厚 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 10 度 4 米左右 赵各庄组 地层厚度 741 41 79 41 米 平均 55 米 岩性特征是 浅灰 深灰色 以粉砂岩为主 但比开平组为少 而厚层 状中粒砂岩相对增多 岩石大至百分比为 中粗粒砂岩占 12 9 细砂岩占 12 4 粉砂岩占 44 14 粘土岩占 9 9 煤层占 19 73 其它站 0 93 植 物化石以翅羊齿类居多 岩相组合特征是以滨海湖泊相为主 并有泻湖海湾相 湖滨波浪带相 湖泊三角洲相等沉积 本组地层可划分为三个完整的小旋回 海退相序地层厚度为 36 米 海进相序地层厚度为 19 13 米说明地壳处于缓慢的 波浪式上升 且升降幅度较小 比下部唐山组和开平组地层更接近于大陆性 趁机环境亦相对比较稳定 有利于煤层的形成 所以在每个小旋回的中上部均 有泥炭沼泽沉积相 赋存有主要可采煤层 煤 12 及不稳定的不可采煤层 标志性岩石及化石带有 煤 12 下顶板下粉砂岩 深灰 黑灰色 细腻含炭质及黄铁矿散晶 棕褐色条痕 贝壳状断口 富含腕足类 瓣鳃类和海百合等动物化石 一般厚 度在一米左右 2 煤 12 顶板粉砂岩 深灰色 岩性致密 质地均一 具水平层理及缓 波层理 采集有假蛋翅羊齿 开平翅羊齿 直脉翅羊齿类 星轮木 纤细轮木 长方楔叶 芦木苛达树等化石 为本组植物化石富集层之一 厚度一般在 5 米左 右 三 二叠系 P 下限为煤 11 顶板湖泊相细粉砂岩之顶界 与下伏地层呈整合接触 上限 为第四系松散沉积物 呈不整合接触 在井田内保留地层最大厚度约 560 米 分上 下两统 1 二叠系下统 P1 上限为 A 层铝土直粘土岩顶界 于上统呈整合接触 本统地层厚度约为 278 米 分上 下两组 上组称为唐家庄组 下组称为大苗庄组 其中大苗庄 组是主要含煤地层之一 1 大苗庄组 P11 底层厚度 71 41 140 37 米 平均为 107 米 岩性特征 本组地层为一套过渡相粉砂岩 粘土岩和粗碎岩 湖泊三角洲 相 交替之沉积物 岩石虽以粉砂岩为主 但粗碎屑比赵各庄组有显著增多 岩石大致百分比为 中粗粒砂岩占 21 18 以中粒砂岩为主 细砂岩占 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 11 15 58 粉砂岩占 39 74 煤层占 6 19 其它站 0 19 植物化石种属繁 多 以轮木 细羊齿类 楔叶木等居多 层状菱铁质结核发育 砂岩中局部岩 段含钙质 本组仍为滨海平原环境 以过渡相为主 而沼泽相和泥炭沼泽相很发育 且岩相稳定 纵横方向变化不大 根据岩相组合特征可划分为六个完整的小旋 回 每个旋回皆从湖滨波浪带相和湖泊三角洲相起 经沼泽相和泥炭沼泽相至 滨海湖泊相和泻湖海湾相止 海退相序地层厚度为 66 5 米 海进相序地层厚度 41 09 米 说明地壳升降幅度较小 沉积环境相对的比较稳定 赋存有可采煤 层和局部可采煤层煤 本组地层全属陆相沉积 河流开始活跃 因此河床相粗碎屑岩较下复地层显 著增多在河流期交替过程中有河漫相 内陆湖泊相等粉砂岩和泥质沉积物 其 中粉砂岩居多 岩石大致百分比为 中粗粒砂岩占 31 3 细砂岩占 11 98 粉砂岩占 53 24 粘土岩占 3 18 煤层占 0 3 植物化石数量少且 多赋存于四段湖泊相或湖沼相粉砂岩之中自下而上菱铁质结核逐渐被褐铁矿结 核所代替 本组地层可划分为两个中旋回 即 其中第 中旋回以湖泊 湖 滨波浪带相 沼泽相等细碎屑岩交替沉积为主 包括完整和不完整小旋回各一 个 分别以湖滨波浪带相和湖泊三角洲相起 至湖泊相和沼泽相止 由于地壳 处于上升趋势 振荡运动频繁 河流活跃 泥炭沼泽化时间短暂 不利于煤层 的形成所以尽沉积有极不稳定的煤线何不可采煤层 如煤 4 等 第中旋回包 括五个不完整的小旋回 均自河床相粗砂岩起 至沼泽相 河漫相 湖泊相粉 细砂岩止 岩性大致可划分为三段 即每段分别包括 1 2 3 4 和 5小旋回 反映了地壳三次较强烈的上升运动 形成三个河流巨周期 标志性岩层及化石带 深灰 浅灰色粉砂岩 砂岩段 以深灰色粉砂岩为主 夹薄层状浅 灰色粘土岩 时有沼泽相及极不稳定煤线出现 在煤 4 顶板深灰色粉砂岩中 采集有苛达树 直脉细羊齿 星轮木 楔叶木 芦木 带细羊齿等植物化石 三角洲相中 粗砾砂岩一般为浅灰色 成分以石英为主 次为燧石 岩屑 云母等 分选及滚圆度中等 底部有时具深灰色粉砂岩块 泥质孔隙式胶结 局部含钙质 显水平波状层理及交错层理在井筒南部及东部该层增厚 时为煤 5 之顶板岩层 岩性亦较标志 在钻探中该层为开始见煤之预告层 本段一般 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 12 厚度 40 米左右 深灰 灰发绿粉砂岩 砂岩段 以深灰色 灰绿色粉砂岩 细砂 岩为主 上部夹有少量浅紫色斑点及斑块 下部为灰白 浅灰色河床相中 粗粒砾岩 本段一般厚度 60 米左右 杂色粉砂岩 砂岩段 以灰绿 灰紫 深灰等杂色粉砂岩为主 具有 褐铁矿结核及紫色斑块 采集有苛达树 楔叶木 轮木 带羊齿等植物化石 下部亦为浅灰 灰绿色河床相中 粗粒砾岩 本段一般厚度 40 左右 中粗粒石英 长石砾岩段 以浅灰色 浅紫色含粒粗砾岩为主 间夹灰 紫色粉砂岩薄层 显大型直线形斜层理 成分主要为石英和长石 分选不好 呈半圆状 砂岩之顶部为 A 层铝土粘土岩 该段一般厚度为 28 米左右 2 二叠系上统 P2 尽保存有古冶组 P12 地层 最大厚度约 300 米 本组属陆相沉积 河床 相粗碎屑砂质岩居多 岩石大致百分比为 中粗粒砂岩占 46 06 细砂岩占 0 388 粉砂岩占 45 69 粘土岩占 7 87 本组地层大致可分为六段 即六个中粗粒砾岩带和六个粉砂岩 粘土岩 带 每一岩段皆有河床相中 粗粒砾岩起 至湖泊相或湖沼相细碎屑岩 粉 砂岩或粘土岩 止 反映了六次河流活动的巨周期 详见地层综合柱状图 岩性特征 中粗粒砾岩皆为灰白 灰紫色 成分为石英 燧石 岩屑 长石等 分选及滚圆度均不好 夹炭质层纹及紫色条带 显大型直线形斜层理 粉砂岩一般以灰紫色为主 褐铁矿结核发育 显花斑状结构 呈团块状构造 植物化石少 一般多赋存在上部铝土质粘土岩以下 30 米至 A 层以上 40 米之间 的粉砂岩中 采集有细羊齿 楔叶木 轮木等植物化石 标志性岩层有 A0层铁质粘土岩 紫红色 岩性致密 性脆质地均一 呈角状断口 含 豆状铁质结核及鲕粒 平均厚度 5 米 该层底板紫灰或灰白色粗砾岩极为标志 上部铝土质粘土岩 灰紫色 致密 细腻 有滑感 含铁质结核及鲕粒 显花斑状结构 平均厚度 4 53 米 本层顶板至上部铁质粘土岩间均为紫 灰 紫色粗砾岩 或含砾粗砾岩 于 A 层至 A0层之间砂岩相似 但该层颜色较紫 上部铁质粘土岩 岩性与 A0层铁质粘土岩颇为相似 但该层更为细腻 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 13 据仓补 17 化验结果 SiO2为 37 28 Ae203为 24 87 Fe2O3为 13 50 烧失 量为 13 56 平均厚度为 5 69 米 四 第四系松散沉积物 主要由粘土曾 砂层 砾石层极少量卵石层所组成 一般 70 米以浅砂层 或砾石层较多 深部则以粘土层为主 冲击层底部之卵石层在北部及东北部较 发育 厚达 30 米以上 在较稳定的两层粘土层之中 埋藏深度 70 110 米 和 120 220 米 富含淡水动物介壳 为良好的对比标志及隔水层 第四系 厚度变化较大 由井田北部的 143 78 米至东南部达 434 米以上 附标志层厚度 间距 稳定性一览表 表 1 2 3 表 1 2 3 标志层厚度 间距 稳定性一览表 厚度 米 间距 米 最小 最大最小 最大名称 项目 平均 点数 平均 点数 稳定性备注 2 00 6 50 上部 铁质粘土岩5 69 4 稳定 2 64 8 81 22 00 37 15 31 38 4 上部 铝土质粘土岩4 53 4 不稳定 1 81 9 66 88 46 119 06 103 10 5 A0层 5 00 18 稳定 1 83 8 00 19 19 45 37 35 11 17 A 层 3 66 15 不稳定 0 3 09 330 35 K6 0 90 24 不稳定 0 1 53 11 17 36 46 22 29 49 K5 0 53 36 稳定 0 41 5 89 35 26 81 24 48 19 7 K4 1 94 12 较稳定 0 79 3 76 12 69 18 70 16 05 5 K3 1 94 7 稳定 K21 22 2 92 2 76 6 25 4 46 5 较稳定 间 距 系 指 底 板 至 顶 板 的 距 离 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 14 1 69 7 0 41 3 50 5 84 22 80 16 62 7 K1 1 10 8 较稳定 0 97 6 87 G 层 3 01 5 18 16 27 58 23 41 5 稳定 1 2 31 2 3 井田地质构造井田地质构造 蓟玉煤田在大地构造位置上位于华夏系构造与山字型构造复合带内 即马 兰裕山字形构造弧顶略偏西翼 大地构造位置决定了该区的构造特征 在伴随马兰裕山字型构造形成时 因受来自北东方向的压力及南西方向的应力作用 使煤田由大致平行的压性兼 扭性构造带和与其大致垂直的张性兼扭性断裂带所组成 及自东向西依次有林 南仓向斜 林西背斜 李庄子向斜 地堑 黄土坎背斜和下仓向斜等并列 呈多字型构造 蓟玉煤田的构造特征是 一 褶皱 褶皱为本煤田的骨干构造 1 主要构造线 各向斜 背斜彼此平行相间排列 其褶皱轴线一般均作 北西方向延展 向斜均有煤系地层保护 并闭合成盆地形构造 而背斜部分煤 系地层则被剥蚀 2 褶皱均显不对称性 轴面向受力强烈的方向倾斜 本煤田之中部即林 西背斜至黄土坎背斜为受力较强烈的上升部位 因此 轴面均有内倾之趋势 如煤田东部林南仓 李庄子向斜之西翼地层产装较陡达 50 60 而煤田西部 的下仓向斜西翼地层产状平缓 一般为 10 20 东翼及东北边缘地带地层倾 角则较陡 达 45 60 3 林南仓向斜因地处马兰裕山字型构造弧顶前缘部位 东北端受北部压 力 西和西南端受来自于李庄子向斜方向的侧压力之力偶作用 使向斜轴线呈 U 字型 二 断层 本煤田断层多发育在受力较强烈的中部地带 即下仓向斜之东翼 李庄子 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 15 向斜及林南仓向斜西部 依据受力关系本区主要断层分以下几种 1 压扭性断层 断层构造线一般呈北西方向 与褶皱轴线相平行 多形 成与较强烈褶曲部位 断层面倾角一般较小 约 45 55 走向延长较远 2 张扭兼重力性质大断层 本类断层有两组 断层构造线一般呈北西方向与褶皱轴线相平行 断层面倾角较陡 一般 在 60 左右 断距百米至数百米 如李庄子向斜中 A B D E 等正断层均 属此类 使李庄子向斜形成地堑式构造 断层构造线一般呈北东方向与褶皱轴斜交 断层面倾角 60 75 断距数 十至数百米 并具有继承性 第四纪仍有活动 1 2 41 2 4 井田构造井田构造 林南仓井田位于蓟玉煤田东北部 为一盆状向斜构造 在井田内 表现有 北东向和北西向两组断裂带 起构造特征是 一 轮廓及产状 林南仓盆状向斜 煤层露头直接与第四系冲击层接触 向斜的边缘地层产状急陡 在 50 以上 明显地反映出井田地形成是受东北 西南方向的力偶作用 二 半穹隆构造 位于井田西北部 虽处向斜之边缘 但岩层产状平缓 一般在 10 以下 构造简单 为半椭圆型地穹隆构造 三 褶皱特征 本区主体构造为一不对称之盆地向斜 其内稍具波曲性 主要表现在西部 最深的中心位于井田东南部 仓补 19 孔附近 向斜轴 线自西向东围绕半穹隆呈有规律地 U 字形变化 而轴面在穹隆西侧和南侧 朝向穹隆相反地方面 穹隆东部轴面则倾向与穹隆地方面 围绕半穹隆呈一 S 形变化 四 断层特征 通过勘探 区内共发现断距大于 30 米大断层 2 条 见 表 1 2 4 表 1 2 5 由于所处位置不同 受力方向不一致 所以断层走 向亦不相同 1 2 4 断层特征 断距 钻孔轴心长度 单位 米 项 目 10050 30总计 条 数1 正断层 1 正断层 2 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 16 根据断层走向大致可划分为两个断裂带 1 北东断裂带 产生于穹隆之南部和东部 本构造行迹 主要由张扭性断 层所组成 各断层在井田西南部 穹隆南部 收敛 向北东方向呈弧状撒开 由于受力关系不同分为两组 1 张扭性断层组 正断层 本区断层多属此类 如 F1 断层面倾向 南东 倾角 40 60 左右 断距由几米至百余米 延展长度十几米至千余米不 等 2 张扭性断层组 正断层 断层面倾向南东 倾角 70 100 左右 断 距由几米至百余米 延展长度十几米至千余米不等 表 1 2 5 林南仓井田主要断层构造一览表 断层产 状 断 距 米 延展 长度 米 断层控制点 组 别 断 层 编 号走向 倾 向 倾 角 落差长度 F140 60SE 75 80 15 1103700 走向 仓补 11 仓补 6 仓 补 4 仓生 42 张 扭 性 断 层 组 F270 100 NE SE 14 85 28 703112 倾向 仓生 23 仓生 24 仓 生 15 仓补 23 仓生 31 1 2 51 2 5 煤层及顶底板岩石特征 煤层及顶底板岩石特征 煤层及顶底板岩石特征见表 1 2 6 表 1 2 6 煤层及顶底板岩石特征 煤层厚度 m 序 号 煤 层 名 称 最大 最小 平均 可采 厚 倾 角 0 顶板岩 性 底板岩 性 煤 牌 号 硬 度 容 重 煤层结构 及稳定性 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 17 平 均t m3 12346789101112 8 4 2 9 1 煤 12 5 5 5 5 20 灰色粉 砂岩 灰 深 灰色细 砂岩 气 煤 1 2 号 中 硬 1 42 结构简单 较稳定 1 2 61 2 6 井田水文特征井田水文特征 1 矿井的补给水源和含水层 本区属大陆性季风气候 降水多集中在 6 7 8 月份 从 1986 年至 2003 年 12 年间平均降水量为 660 2mm 最大年降水量 898 1mm 最小年降水量 452 4mm 由于本区冲积层厚度普遍大于 140m 降水对矿井涌水无直接影响 降水只 表现为首先对第四系含水层的补给 然后由第四系含水层补给各基岩含水层 区内外 2 地表水体及其对矿井涌水的影响 该矿区主要地表水体为采矿形成的塌陷积水坑 由于采区的分布初期形成 了两个积水坑 后由于开采加剧逐渐形成了一个大的积水坑 并且随开采范围 扩大 面积 坑深也在逐渐增大 而积水坑的水位主要受降雨影响 塌陷积水坑底部第四系地层厚度为 140m 而煤层开采的最大导水裂隙带高 度也不超过 50m 所以其积水对矿井涌水的变化无直接影响 它只是起到一定 的蓄水作用 便于大气降水对第四系含水层的补给 3 矿井直接充水含水层及其主要特征 井田为一冲积层覆盖下的石炭二叠纪含煤构造盆地 矿井的直接充水含水 层为煤 12 底板含水层 补给水源主要为冲积层底部砾石强含水层和煤系底部 的奥陶石灰岩水 由于冲积层底部砾石层水的动 静储量十分丰富与煤系各含 水层均角度不整合 因而它不仅可以对上述直接充水含水层从基岩面向下顺层 进行正常补给 而且还与奥灰水之间有极为广阔的互补关系 使奥灰水也有可 能通过冲积层底部砾石层向各煤系含水层进行间接补给 由于采后破坏 出现 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 18 了以开采区为中心的降落漏斗 造成含水层之间存在着水力联系 并随着开采 深度的增加 这种水力联系也在增强 4 矿井间接充水含水层及其主要特征 第四系含水层 矿井第四系地层厚度在 140m 与 440m 之间 其中以向斜轴 轴部为最薄 140 160m 以井田东南部为最厚 300 440m 其余大部区域在 200m 左右 第四系含水层以岩性 含水性不同 在垂向上明显分为几个带 各 带的岩性特征为 第四系含水层在井田范围内与基岩的接触为粘土接触和砂砾 接触 约各占一半面积 粘土接触多分布于井田中部 西南部和东南部 而从 矿井开采破坏影响基岩含水层的露头接触关系看砂砾接触占大部分 尤其以井 田北翼为最明显 几乎全部为砂砾接触 仅有西南 东南为粘土接触 奥陶系岩溶裂隙含水层 井田煤系地层下覆奥陶纪石灰岩 全井田共有 18 个钻孔揭露奥灰 揭露奥灰最多为 272 47m 裂隙和岩溶发育 漏失量较大 该含水层在冲积层覆盖区 灰岩在 100m 段内岩溶裂隙较为发育 水量充沛 深部煤系地层下的灰岩岩溶 裂隙不发育 即使有岩溶裂隙 大部分被粘土岩 充填 水量较小 该含水层距最小可采煤层最大厚度为 130m 隔水岩柱厚 50m 上部以粉砂岩为主 岩性致密 高岭土胶结 中部以细 中砂岩为主 泥 质基底式胶结 底部为铝土岩 岩石致密 厚度大 隔水性好 矿井属水文地 质条件复杂型矿井 5 矿井正常涌水量 400m3 h 最大涌水量为 600m3 h 1 2 71 2 7 瓦斯煤质等瓦斯煤质等 1 瓦斯 煤尘及自然情况 根据 1997 年 7 月矿井瓦斯等级鉴定结果 我矿平均相对瓦斯涌出量 1 67m T 小于 10m T 属低沼气矿井 我矿现采的煤 12 煤尘具备爆炸性 爆炸指数分别为 42 经抚顺煤研 所鉴定 我矿所采的煤层均属于一级自燃发火煤层 发火期 45 天至 1 年不等 2 煤质 煤的牌号与用途 林南仓矿各煤层均属气煤 该煤层总厚度为 4 5 米 距离板 1 0 米处 有 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 19 一层 0 2 0 5 米的夹矸 其工业分析见表 1 2 7 表 1 2 7 煤的工业分析 1 31 3 井田勘探程井田勘探程 1 3 11 3 1 勘探程度勘探程度 地质勘探是省勘探队对蓟玉煤田进行钻探工作 研究整个蓟玉煤田 地质 报告对煤层对比清楚 结果可靠 煤层结构 厚度 煤质牌号已查明 主要构 造基本控制 1 3 21 3 2 地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价 本区勘探工作是在文革时期完成的 根据地质报告及地质资料的分析 a 地质勘探线垂直煤层走向布置 勘探线间距及钻孔间距合理 b 林南仓矿田内高级储量比例合理 但深部钻孔稀疏 储量可靠程度较 差 c 水文地质条件复杂 涌水量受季节性气候影响 应长期作好水文地质 工作 d 瓦斯及风化带分布范围等资料的精确高 构造的控制程度好 e 沿长深部钻孔密度 从整体看未见有大的地质构造变化 煤层较稳定 厚度变化不大 序 号 煤层 名称 牌 号 水分 M 灰 分 A 挥 发 份 V 含磷 量 P 含 硫 量 S 胶 质 层 M Y 发 热 量 J g Q 备 注 1234567891011 1 煤 12 气煤 1 2 号 63239 280 030423 519 45 均为 平均 值 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 20 二二 矿井储量 年产量及服务年限矿井储量 年产量及服务年限 2 12 1 井田境界井田境界 井田境界应根据地质构造 储量 水文 煤层赋存情况 开采技术条件 开拓方式及地貌 地物等因素 进行技术分析后确定 一般井田划分的原则有 以下几条 1 以大断层 褶曲和煤层露头 老窑采空区为界 2 以山谷 河流 铁路 较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界 3 以相邻矿井井田境界煤柱为界 4 人为划分井田式 煤层倾角较小 特别是进水平煤层 用一垂直面来划 分井田边界 在倾斜或急斜煤层中 沿煤层的方向 常以主采煤层底板等高线 为准的水平面划分 根据以上原则及井田的实际情况 确定其的四周范围 东南面以 F1 断层为界 其余 三面被风氧化带所包围 构成井田边界 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 21 2 22 2 矿井储量矿井储量 2 2 12 2 1 工业储量参予储量计算的煤层工业储量参予储量计算的煤层 开采煤层为 12 煤层 2 2 22 2 2 储量计算的范围和边界储量计算的范围和边界 本区西区为一盆形向斜 其大部分面积的煤层埋藏在 200 550 米 之间 东区为单斜构造 其大部分面积的煤层埋藏在 200 650 米之间 故 各可采煤层风氧化带以下全部计算储量 2 2 32 2 3 煤的技术条件煤的技术条件 一 煤层的最低可采厚度为 0 70 米 烟煤 无烟煤和天然焦合并计算其 厚度 二 灰分 最高绝对干燥原煤灰分含量不超过 40 三 储量厚度 均系煤层真厚度 对结构复杂的煤层 当夹矸厚度小于 0 60 米 而煤分层厚度大于或等于夹矸石厚度者 则上下分煤层合并计算厚度 四 风化 氧化带界限 煤层露头以下垂深 30 米为风化 氧化带界限 五 断层 正 1 断距小于 20 米者 不留煤柱 2 断距大于或等 于 20 米者 断层两侧各 20 米作为煤柱 3 断距大于或等于 50 米者 断层 两侧各 40 米作为煤柱 单独计算其储量 2 2 42 2 4 储量计算方法储量计算方法 一 参加储量计算的各煤层 均按设计生产水平划分块段计算储量 即 冲积层煤柱 第一水平 450 米以浅 第二水平 450 至 650 米 同一水平 利用剖面线划分小块段 在 1 5000 等高线图上 计算面积使用的是 AutoCAD2007 的面积计算程序 所计算得的面积即为工业广场的压煤面积 二 参数的取得 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 22 1 平均倾角 利用特制的同比例坡度尺直接在等高线图上量取块段内相 邻的等高线距 量取数处 取其平均值 2 平均厚度 块段内各见煤点真厚相加 取其算术平均值 3 容重 参加储量计算的各煤层 分别为该煤层煤芯煤样容重值的算术 平均值 见表 2 2 1 表 2 2 1 容重值的算术平均值 煤层煤 12 容重1 42 三 可采边界的确定 可采与不可采两点之间用内插法求得 若一钻孔 煤层尖灭 相邻钻孔达到可采厚度 则取两孔间中点为零点 再用内插法求得 2 2 52 2 5 储量级别的划储量级别的划分分 一 储量级别 井田储量级别划分为 A B C D 四级 二 分级原则 A 鉴于本井田为一不规则的盆状向斜构造 断层较发育 并稍具波状起 浮 煤层以较稳定者为主 参照中华人民共和国煤炭工业部一九八三年九月 制定的 生产矿井储量管理规程 的规定 各级储量的勘探网密度见表 2 2 2 表 2 2 3 B 对于煤层厚度 结构及灰份变化有规律的煤层 其稳定性根据具体情 况确定 即同一煤层可划分出不同稳定程度的块段 C 储量级别外推原则 A 级块段可外推 500 米为 B 级 B 级块段可外推不 超 1000 米为 C 级 一般情况下不连续外推 表 2 2 2 基 本 线 距 米 构 造 类 别 A 级B 级C 级 第一类简单75015003000 第二类中等375 500750 10001500 2000 第三类复杂250250 500 表 2 2 3 基 本 线 距 米 煤 层 类 别 A 级B 级C 级 第一型稳定750 10001500 20003000 4000 第二型较稳定375 500750 10001500 2000 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 23 2505001000 第三型不稳定 250250 500 2 2 62 2 6 储量计算中的几个具体问题储量计算中的几个具体问题 1 个别点原煤灰份虽已超过 40 但可能由于煤层采取率低 代表性不 强 或采样质量不高等原因所致 故仍计算其储量 2 对个别钻孔煤层夹矸石虽大于 0 70 米 但分煤层厚度均超过 0 70 米时 上下煤层合并计算储量 3 对不稳定煤层储量未严格按线距要求 根据具体情况储量计算至可采 边界线 2 2 72 2 7 工业储量计算成果工业储量计算成果 矿井储量是指矿井井田边界范围内 通过地质手段查明的符合国家煤炭储 量计算标准的全部储量 又称矿井总储量 它不仅反映了煤炭资源的埋藏量 还表达了煤炭的质量 本井田采用的块段法计算的各级储量 块段法是我国目前广泛使用的储量 计算方法之一 块段法是根据井田内钻孔勘探情况 由几个厚度相近的钻孔连成块段 根 据此段的面积 煤的容重 平均厚度计算此块段的煤的储量 再把各个计算的 块段储量取和即为全矿井的井田储量 矿井工业储量是勘探 精查 地质报告的 能利用储量 中的 A B C 三 级储量之和 其中高级储量 A B 之和所占比例应符合表 2 2 4 的规定 由 煤层底板等高线及储量计算图上提供的资料可计算出来设计矿井工业储量 见 表 2 2 5 矿井工业储量汇总表 表 2 2 4 矿井高级储量比例 简单中等复杂地质开采条件 储量级别比例 大型中型小型大型中型小型中型小型 井田内 A B 级储量占 总储量的比例 4035253540202515 一水平内 A B 级储量 占本水平储量的比例 70604060503040 不作具体 规定 河南理工大学 2008 届本科生毕业设计 24 第一水平内 A 级储量占 本水平内储量的比例 4030153020 不作具体规 定 不要求 表 2 2 5 林南仓矿井工业储量汇总表 工业储量 万吨 煤层名称 ABA BCDA B C 备注 煤 122992856384830826930符合 总计2992856384830826930符合 2 2 82 2 8 矿井设计储量矿井设计储量 矿井设计储量等于矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱 井田境界煤柱 和已有的地面建筑物 构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储 量 1 工业储量 7125 64 万吨 2 断层煤柱 井田中央断层 136 28 万吨 3 井田境界煤柱 包括边界断层煤柱 其余的以风氧化带作为边界煤柱且 不计入境界煤柱内 86 71 万吨 井田境界煤柱留设 25 m 4 地面建筑物 构筑物需要留设的保护煤柱 0 万吨 矿井设计储量为 7125 64 86 71 136 28 6902 65 万吨 2 2 92 2 9 矿井可采储量矿井可采储量 矿井设计出了减去工业场地保护煤柱 井下主要巷道及上 下山保护煤柱 储量后后乘以采区回采率的储量 矿井设计可采