王村矿矿井开采设计说明书毕业论文.doc

1 王村矿矿井开采设计说明书王村矿矿井开采设计说明书 毕业论文毕业论文 目目 录录 摘摘 要要 1 第一章第一章 矿井地质概况矿井地质概况 1 1 1 矿井位置及交通 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 地形地貌 1 1 1 3 气象及水文情况 1 1 1 4 矿区概况 3 1 2 矿井境界及储量 3 1 2 1 井田境界 3 1 2 2 储量 4 1 3 矿井地层及地质构造 9 1 3 1 地层 9 1 3 2 构造 11 1 4 煤层赋存特征及开采技术条件 12 1 4 1 煤层及煤质 12 1 4 2 煤层自燃发火 煤尘 瓦斯及地热 16 1 4 3 水文地质 17 1 5 矿井勘探类型及勘探程度评价 20 第二章第二章 矿井工作制度 生产能力及服务年限矿井工作制度 生产能力及服务年限 21 2 1 矿井工作制 21 2 2 矿井生产能力及服务年限 21 2 2 1 矿井设计生产能力的确定 21 2 2 2 矿井服务年限 22 第三章第三章 井田开拓井田开拓 23 3 1 井筒形式 数目及位置的确定 23 3 1 1 井筒形式的确定 23 3 1 2 井筒数目的确定 23 3 1 3 井筒位置的确定 24 3 2 开采水平的划分及布置 29 3 2 1 井田内划分及开才顺序 29 3 2 2 开采水平的划分及水平标高的确定 29 3 2 3 阶段运输大巷和回风大巷布置 29 3 3 井底车场 30 3 3 1 井底车场形式选择及硐室布置 30 3 3 2 井底车场通过能力 30 3 3 3 井底车场巷道断面选择 30 3 4 方案比较 确定开拓系统 33 2 3 4 1 可行方案 33 3 4 2 方案技术比较 34 3 4 3 方案经济比较 34 第四章第四章 采矿方法采矿方法 36 4 1 采区概况及地质特征 36 4 1 1 采区概况 36 4 1 2 采区地质特征 36 4 2 采区内的划分 37 4 2 1 采区内主要采煤参数的确定 37 4 2 2 采区内划分方法 37 4 2 3 工作面编号 37 4 3 采区巷道布置 38 4 3 1 采区上下山布置 38 4 3 2 顺槽布置 38 4 3 3 采区车场 38 4 4 采区生产安排 41 4 4 1 采区生产能力 41 4 4 2 采煤工作面接续 41 4 5 巷道掘进 43 4 5 1 采区巷道断面设计 43 4 5 2 采区巷道掘进施工设计 44 4 5 3 采区地压与支护设计 45 4 5 4 采区巷道掘进施工组织 46 4 6 采矿方法 49 4 6 1 采煤方法的选择 49 4 6 2 采煤工艺设计 49 4 6 3 采煤工作面生产管理和劳动组织 52 4 6 4 采煤工作面主要技术经济指标 53 第五章第五章 通风与安全通风与安全 55 5 1 概述 55 5 1 1 瓦斯 55 5 1 2 煤尘 55 5 1 3 煤的自燃性 55 5 1 4 地温 55 5 2 矿井通风 56 5 2 1 通风方式及通风系统 56 5 2 2 矿井瓦斯涌出及矿井瓦斯等级确定 56 5 2 3 矿井风量 负压及等积孔计算 56 5 2 4 安全措施 防止漏风及降低风阻措施 67 5 3 灾害防治及安全措施 67 5 3 1 防止瓦斯灾害的措施 67 5 3 2 预防煤尘灾害的措施 68 5 3 3 预防井下水灾的措施 68 5 3 4 预防顶板灾害的措施 68 第六章第六章 矿井主要设备矿井主要设备 69 6 1 提升设备 69 6 1 1 选型计算所需的原始资料 69 6 1 2 选型计算的主要内容 69 6 2 主要运输设备 71 6 2 1 电机车运输 71 6 2 2 胶带输送机运输 72 3 6 3 通风设备 73 6 3 1 选型计算所需的原始资料 73 6 3 2 通风设备选型 73 6 4 排水设备 74 6 5 压缩空气设备 74 6 6 供电设备 75 致致 谢谢 76 参考文献参考文献 77 1 第一章第一章 矿井地质概况矿井地质概况 1 1 矿井位置及交通 1 1 1 交通位置 本井田位于澄合矿区中部 澄城 合阳两县交界处 隶属于合阳县王村公社和澄城县 庄头公社管辖 井田中心孔 W014 号钻孔的位置是 东经 110 03 34 91 北纬 35 12 32 91 井田交通方便 公路四通八达 主干公路有西 安 愚 门口 高速 西 安 韩 城 公路 澄 城 合 阳 公路 分别经过井田东部及南部 田间简易公路密布 西 韩铁路 西安 韩城 横穿井田中部 这些公路和铁路均与省境内的主干路相接 可直通 西安 渭南 铜川及附近各县 合阳火车站仅距井田中央二公里许 对本井田的开发极为 有利 交通位置图见图 1 1 1 1 1 2 地形地貌 本区属渭南黄土高原的一部分 黄土覆盖厚度达 150 200m 井田内地形平坦 地面 高程为 720 750m 地面为耕地 土质肥沃 对工业场地和井口位置的选择影响不大 井 田内村庄密布 西北部有中王村 西南部有南王村 中部有王家河村 东北部有樊庄村 东南部有北蔡村和坊社村 这些村庄对开采的影响较大 需要留设大量的保护煤柱 1 1 3 气象及水文情况 区内为大陆性半干旱气候 据合阳县气象站 62 80 年资料 年降雨量 431 5 1956 年 814 9 1964 年 mm 平均 564 1mm 年蒸发量为 1745 2mm 气压 934 6mb 年平 均气温 10 9 12 1 最高温度 40 1 1962 7 11 最低温度 20 1 1967 1 16 绝对湿度 10 8 毫巴 相对温度 62 最大积雪 13cm 最大风速 18m s 最大冻土深 47cm 最大降水强度 96mm 日 最长连续降水 10 天 降水 91 3mm 雨季集中于七 八 九三个月 2 多为暴雨 平均三个月的降水量的 54 1 本区地震强烈度为八度 图图 1 1 1 1 1 1 交通位置图交通位置图 井田内有金水沟和大峪河两条溪流 均由大气降水及第四纪潜水补给 其流量受季节 3 控制 冬春季甚微 河流两岸长期受水流冲刷 支沟发育 地形复杂 常形成黄土峭壁 高差达 100m 左右 两条河流都发源于北部黄龙山区 自北向南流经井田中西部 分别注 入黄河 金水沟河底最底高程 611m 流量甚微 常有断流现象 在开采设计时可以不留 煤柱 大峪河河底最底高程 558m 年平均流量 22 公升 秒 1973 年 4 月份观测为 32 5 公 升 秒 1 1 4 矿区概况 澄合煤业王村二矿是陕西省第一个按现代化矿井标准设计的矿井 设计生产内力 150 万 t a 由西安煤矿设计研究院设计 矿井于 1982 年 2 月开始开发 于 1988 年 12 日末 建成投产 工业场地位于澄合矿区东部的合阳县王村镇 东距合阳县城 7 公里 西区澄城 县城 16 公里 矿区因黄土广厚 煤系及煤层未出露 故无小窑开采 井田内无生产矿井 邻近生产矿井有合阳文革煤矿 董家河矿 权家河矿及澄合二矿和公社经营的小煤矿等 上述矿井均开采矿区浅部煤层 有较长的开采史 积累了一定的地质资料 矿区占地面积 999 4 亩 地面平坦 地面建筑布局合理 井然有序 分工业区 生活 区 中间有矿区公路 绿茵点缀 环境整洁优美 生活福利设施齐全 建有家属区楼房 23 幢 单身职工楼房 7 幢以及食堂 托儿所 职工医院 澡堂 俱乐部等 生活区采取 集中供热 供用闭路电视天线系统 矿区水 电 路三通 交通方便 北靠省道西区公路 东有公路 108 国道 西 安 侯 马铁路通过井口 铁路专线与西候线合阳站接轨 全长 3 04 公里 矿区建有一 座 110 千伏变电站 装有 25000 千伏安变压器 2 台 并建有利用矿务局锅炉热能 热电营 的 2 3000kw 发电站 以 6000 伏与变电所联网 井田面积 42 平方公里 主采煤层为石碳二迭系 5 号煤 可采层为 4 10 号煤层 煤 质数中灰 富硫 煤种为瘦煤 贫煤 以瘦煤为主 发热量 5 000 千卡 Kg 地貌条件复 杂 三软 煤层 不易自燃 低瓦斯矿井 矿井正常涌水量 300 立方米 小时 4 1 2 矿井境界及储量 1 2 1 井田境界 王村井田北以 340m 等高线为界 南以煤层风氧化带为界 西以金水沟为界 东以 2 2 勘探线为界 井田范围 井田大致呈梯形状 东西走向长 14km 南北倾斜宽 3km 面积 42km2 井田境界拐点坐标见 1 2 1 表表 1 1 2 2 1 1 井田境界拐点坐标井田境界拐点坐标 点号X 坐标Y 坐标点号X 坐标Y 坐标 1389935041069523896650411545 3389629041190543895830412315 5389629041357063896605414090 7389670041470083897315416015 93897510416605103899850418080 113900405418655123900610418950 133901720419686143902015418500 153901520416920163901340416200 173900815415190183900510413760 193899910412775203899690411245 1 2 2 储量 1 各级储量划分原则 A 级储量 煤层对比正确 厚度可靠 煤质已查明 构造形态及底板起伏已较严格控 制 其最大误差不超过 10 20m 工程点以线距 500 650m 孔距 500m 左右进行控制 见煤工程点的质量为甲乙级有求 A 级储量集中分布首采区第七到第十二勘探线之间 在 5 号煤层圈定 B 级储量 煤层对比及厚度可靠 煤质及变化基本查明 煤种及用途已查明 煤层变 化基本查明 构造形态及底板起伏基本控制 其最大误差不大于 20 30m 见煤工程点的 5 质量达到甲乙级要求 以线距 1000 1300m 孔距 800 1000m 进行控制 主要分布于 A 级区外围及井田两翼 C 级储量 已有工程点控制为原则 凡煤层对比基本可靠 煤质及煤种基本查明 工 程点不是废孔的均可使用 主要分布于井田边界处及可采边界处附近 在 4 号好 5 号煤层的局部不可采区的边部 C 级储量以上工程点连线为界直接于 A 级储量 块断相接 这种跳级接触是合理可行的 2 储量计算方法 风氧化带边界的确定 井田南部边界为煤层露头线 第四系黄土沉积前增长期暴露于 地表 经受风化 煤层顺层受到严重风化 最大宽度达 1000m 以上 风化的严重程度只要 受上覆地层的厚度 距煤层露头远近及裂隙发育程度的控制 其界线的钻孔揭露为主要手 段 以肉眼鉴定为主并结合煤质化验而定 用以控制风化带边界的钻孔共 15 个 本井田 5 号煤层风氧化带边界线 尤其是首采区部分的控制是严密可靠的 其摆动范围一般不超 过 50m 10 号煤层的直接顶板一般为 K2 石灰岩 这层灰岩的岩溶裂隙较发育 地下水中的游 离氧化有很大影响 在井田中部也受到氧化 如 6 2 1 W16 W031 及 16 8 等孔 这些 孔的煤质化验结果清楚地显示的出其氧含量增高 发热量降低 最低可采厚度的确定 本井田的煤种虽以瘦煤为主 但属中灰富硫煤 作为炼焦煤是 不适宜的 主要用于动力及民用 故最低可采厚度定为 0 8m 对于煤中夹矸的处理按规 范进行大于 0 05m 的矸石剔除 等于或小于 0 05m 的矸石与煤合并计算 煤分层小于矸石 者不予计算 煤种界线 因本井田位于瘦煤与贫煤的过渡带 特别是在井田中部首采区 俩个煤种 互交出现 总的趋势是第六勘探线以西以瘦煤为主 贫煤较少 以东侧以贫煤为主 瘦煤 较少 经与澄合矿务局商定 第六勘探线以西煤种全部作为瘦煤处理 以东侧作为贫煤 区 10 号煤作为贫煤 各煤层的容重选用 各煤层的储量计算容重取试验测定的平均值 对于个别容重数值 过大的不予使用 现采用容重值 4 号煤为 1 33 5 号煤为 1 40 10 号煤 1 38 厚度零点及 0 80m 界线的确定 零点按规定的二分之一法划定 对于各煤层的可采区 0 80m 的边界按内插法进行 因各层 0 80 0 70m 的宽度过窄且范围不大 故对这部分零 界可采区储量未计算 参与储量计算的煤层有 4 号 5 号 10 号三层煤 本区地层平缓 倾角 6 8 主 6 要可采煤层厚度变化中等 且无较大的特厚地段或特薄区 故采用地质块段法 选用各孔 的斜厚度及平面面积进行计算 厚度选用块段内各见煤点厚度的算术平均值 当块段边界 为 0 80m 的最低可采边界时 适当加入 0 80m 的点参与平均厚度的计算 工业储量计算 块断水平投影法 按煤层倾角或厚度在大致稳定的范围内 沿煤层底 板等高线划分块断 分块段按下列公式计算 Q SMr cos 式中 Q 块断工业储量 万 t S 块断水平投影面积 m2 M 块断内煤层的真厚度 为该块断中各见煤点的厚度的算术平均值 m r 块断内煤层的容重 t m3 煤层倾角 采用块断内的平均倾角 度 可采储量计算 可采储量按下式计算 Z Q P C 式中 Z 矿井可采储量 万 t Q 矿井工业储量 万 t P 保护工业场地 井田境界 河流 湖泊 铁路 村庄等留设的永久性保护煤 柱损失量 C 采区的回采率 3 储量计算结果 因井田内多次施工 加之当时的技术水平及对质量的要求不统一 用现行规范衡量显 得个别钻孔质量较差 但从实际出发 结合邻近工程点的资料进行分析 大多数钻孔的资 料还是可以利用或有较大的参考价值的 特别是对底板高程的控制基本是可靠的 储量计 算结果见表 1 2 2 表表 1 1 2 2 2 2 矿井工业储量汇总表矿井工业储量汇总表 工业储量 万 t 煤层 层别 ABA BCA B C A B A B C 100 备注 4 煤 1086845193111103041 63 5 T 563 7 IIC 2478 5 煤 398743758362587214234 58 7 T 4141 IIC 10093 10 煤 830449127921733442 58 9 T 3442 总计 5903566911562915520717 55 7 T 8146 IIC 12571 4 安全煤柱留设 西韩铁路以路基外侧加 20m 宽保护带为界 工业广场及风井广场按二及保护 围带 15m 中王村 南王村 王家河村 樊庄村 北蔡村 坊社村等村庄按三级保护 维护带 5m 大欲河 金水沟等河流常年断流在此不留设保护煤柱 澄合公路结合实际情况不留煤 柱 开采后采取维护措施 井田内无落差大于 10m 的断层故无需留设保护煤柱 井田境界 留煤柱 10m 大巷两侧留煤柱 50m 中间 30m 上下山两侧 30m 中间 20m 按照澄合矿务局 81 158 号文件 关于保安煤柱设计时采用移动角的规定 黄土层 52 基岩上山 70 下山 68 计算保安煤柱 工业广场占地面积按照 煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明 中第十五条关于 减少工业广场占地问题中 占地面积指标控制在下表控制的范围内 工业广场的占地面积 按照 1 公顷 10 万吨 工业广场的占地面积为 15 公顷 取工业广场的保护尺寸为 300 500 150000m2 的矩形布置工业场地 工业场地布置在井田中央王家河村以北 工 业广场占地面积指标明细表见表 1 2 3 由工业广场保护煤柱留设图 1 2 1 可知工业广场的保护煤柱为梯形 ABCD 5 号煤层 松散层厚度取 50m 按照澄合矿务局 81 158 号文件 关于保安煤柱设计时采用移动角 的规定 黄土层 52 度 基岩上山 70 度 下山 68 度计算保安煤柱 工业广场保护煤柱 留设图见图 1 2 1 表表 1 1 2 2 3 3 工业广场占地面积指标明细表工业广场占地面积指标明细表 井型与设计能力 万 t a 占地面积指标 公倾 10 万 t 240 3000 7 0 8 120 1800 9 1 0 45 901 2 1 3 8 9 30 1 5 备注 占地面积指标中小井取大值 大井取小值 图 1 2 1 工业广场保护煤柱留设图 工业广场压煤量计算公式为 P 1 2 AB CD H M r cos 式中 AB CD 工业广场保护梯形的上 下底 m H 工业广场保护梯形的高 m M 煤层厚度 m r 煤的容重 t m3 煤层的倾角 度 代入数据 由上式可算得工业广场的压煤量为 P 63 万吨 矿井可采储量见表 1 2 4 表表 1 1 2 2 4 4 矿井可采储量矿井可采储量 设计损失水 平 煤 层 工业储 量工业场 地 井田境 界 断层开采损 失 其他损 失 合计 可采储 量 430410004893268152226 51423412475804018311473156919 一 10344200089092018101632 9 小计 20717125580539743601004010777 1 3 矿井地层及地质构造 1 3 1 地层 本井田几乎全部被广厚的黄土所覆盖 仅在大峪河河谷中有上 下石盒子组地层零星 出露 矿区地层综合柱状图见图 1 3 1 现据钻孔所获资料 自老到新叙述如下 1 奥陶系中下奥陶统 O1 2 井田内未见出露 仅在临区文革煤矿以东大峪河下游刘家河村以南有零星出露 厚度 不详 一般埋深 200 400m 一般钻孔揭露厚度 5 10m 少数延深钻孔揭露厚度 5 10m 少数延深钻孔揭露厚度 30 135m 不等 岩性为 灰 灰黑色 中厚层状 致密坚 硬 质纯 隐晶质至细晶质 结构 石灰岩上裂隙发育 有溶蚀现象 常含有方解石细脉 夹薄层泥灰岩及白云质灰岩 局部有缝合线构造及虫迹搅动浑浊状层理 在灰岩面以下 20m 常夹有一层 1 5m 厚的浅灰色粉质泥岩含铝质及黄铁矿结核 在灰岩延深孔中发现有 溶洞存在 溶洞中的充填物质为深灰 灰色细粉砂岩 钙质泥岩及灰岩顶面起伏不平 常 有一些侵蚀残丘和溶蚀漏斗 2 石炭系中统本溪群 C2b 本群假整合于奥陶系中下统石灰岩之上 在井田内分布不普遍 绝大部分钻孔未见 仅个别钻孔有其层位 厚度 0 94 3 36m 岩性多为灰色 灰绿色和紫灰色的铝质泥岩 泥岩及粉砂岩 含有黄铁矿 层理不清 多具团块结构 10 0 0 2 2 0 0 2 2 0 0 5 50 0 2 28 8 2 23 3 1 1 0 00 0 2 23 3 7 76 6 图图 1 1 3 3 1 1 矿区地层综合柱状矿区地层综合柱状 3 石炭系上统太原群 C3t 11 连续沉积于本息群地层之上 属海陆互相沉积 其井田内主要含煤地层 岩性主要由 碎屑岩 泥岩煤及石灰灰岩组成 厚度 22 09 75 11m 一般厚度 45m 左右 按岩性可分 上中下三部分 4 二迭系下统山西组 p13 连续沉积于太原群地层之上 含煤沉积建造 以河床主流相及河漫相为主 次为牛轭 湖相及泥炭沼泽相沉积 厚度 21 55 62 47m 一般厚 40m 左右 按照岩性及岩相特征可 分上 中 下三部分 5 下二迭统下石盒子组 P1sh 连续沉积于山西组地层之上 厚度 22 04 64 01m 平均厚度 35m 本组地层在井田 内大峪河河谷中有零星出露 由灰白 灰绿 灰色的砂岩 粉砂岩及灰紫杂色的砂质泥岩 组成 为河床相和河漫相沉积 底部为灰白色 灰黄色的中粒砂岩 成分以石英 长石为 主 局部地段其底部含有石英砾石 多呈厚层状 具斜层理 分选较好 泥质 钙质胶结 近底部常为硅质胶结 风化后常出现姜黄色斑点 层位稳定但厚度变化大 为河床相砂岩 6 上二迭统上石盒子组 P2sh 连续沉积于下石盒子组地层之上 厚度为 320 360m 本组地层在井田内无出露 钻 孔揭露不全 唯井田边界外的 85 号孔揭穿厚度为 2373 54m 其岩性由一套中厚层状中粗 粒砂岩和粉砂岩 砂质泥岩互层组成 底部为一层后 10m 左右的灰白 灰色的中粗粒砂岩 成分以石英 长石为主 粒度自上而下变粗 底部常含有 0 5 1m 厚的石英砾石及岩屑 呈厚层状 具有大型斜层理 局部有韵律层理 下部多为硅质胶结 岩性坚硬 厚度变化 大 该层之上有一层 10m 左右厚的紫杂色泥岩 内含鲕状成豆状的铁质结核 为全区一明 显的对比地层标志 7 第四系上更新统 Q3 以黄土为主 全层厚 170m 左右 上部为黄色的亚粘土及亚砂土 局部夹透镜状流砂 层钙质结核 表层几乎全为耕土 中部全为硬质黄土 内夹红色古土壤条带及亚粘土薄层 古土壤中含有植物根痕 下部为硬质红色粘土 底部有一层半成岩状的砾石 厚度变化很 大 0 33 70m 钙质胶结 砾石成份以砂岩为主 分选性滚圆度均很差 1 3 2 构造 本井田地层走向北东东或近东西向 倾向北北西 地层倾角 6 8 最大的 11 12 井田总体为一波状起伏的较平缓的单斜构造 沿走向和倾向发育有小型为主的宽缓褶曲 其轴向多成北东向或东东向 少数成北西向 幅度多不超过 30m 一般为 10 20m 延展 长度 500 800m 不等 宽度 400 700m 井田内尚未发现较大的断裂 1 4 煤层赋存特征及开采技术条件 1 4 1 煤层及煤质 1 煤层 本井田为石炭二迭系含煤建造 主要煤层赋存于太原群地层中 自上而下的煤层编号 为 4 1 4 2 通常称 4 号 5 1 通常称 5 号 5 2 6 7 8 9 10 1 通常称 10 号 等煤层 5 号煤层是井田内主要可采煤层 其储量占全井田储量的 68 以上 而 4 10 号各煤层为局部可采煤层 其余各煤层都是不可采煤层 偶见可采点 彼此孤立 不能连成片 可采煤层平均总厚度为 5 80m 含煤系数为 7 7 山西组地层含煤层三层 多为煤线或不可采 无工业价值 编号自上而下为 1 2 3 号 1 2 号在钻孔中很少见及仅 3 号煤层可局部见可采点 但多不能练成片 厚度 0 0 9m 不等 可采煤层特征表见表 1 4 1 1 4 号煤层 位于太原群顶部 为一较稳定的局部可采煤层 结构较简单 一般无夹矸 少数孔有 1 2 层 全井田普遍有其层位 厚度 0 2 70m 一般厚度 1 10m 左右 因其厚度多在 1M 左右 煤层稍有变薄即出现不可采地段 最小的不可采区仅 0 15km2 主要可采区分布于 井田中部首采区及井田的东西俩端 山西组底部河床相砂岩 常为其直接顶板砂岩 对该 煤层有建造内冲刷作用 常使煤层变薄 或冲刷殆尽 此层砂岩的岩相局部有一定的变化 若其上的 4 1 号煤层顶板常为粉砂岩或砂质泥岩 当该砂岩不发育或下切冲刷不剧烈时 在该煤层之上 常发育有一层厚 0 1 47m 的 4 1号煤层 其厚度变化大 多数孔不可采 或仅有层位 与 4 2号煤层的间距变化也较大 2 5 号煤层 本层是井田内的主要可采煤层 厚度 0 12 7 00m 一般厚度 3 4m 为一中厚煤层 厚度较为稳定 变化尚有一定规律 一般在背向斜的翼部煤层发育较厚 且呈北东向延伸 薄煤带与厚煤带相见出现 就全井田来看 浅部及深部较薄 中间较厚 含夹矸 0 7 层 13 但多数 2 4 层 较稳定的矸石有俩层 并可进行对比 矸石多为砂质泥岩及泥岩 少数 孔为粉砂岩 个别为石灰岩 在井田的中西部 有一条宽 700m 长 2900m 向北西延伸的不可采区 此不见采区已 由大量钻孔进行控制 范围圈定可靠 由所获得的资料分析 形成不可采区的原因是由于 成煤时的泥炭沼泽发育不良 致使碳化程度低 形成 1 3M 厚的碳质泥岩 其中夹不规则 的薄煤条带 5 号煤层的变薄及发育情况 除受当时的沉积环境控制外 上部的 K4 砂岩冲刷下切 也是造成煤层变薄的原因之一 如 F16 号孔 5 号煤层直接与 K4 砂岩 粗粒砂岩 接触 煤层厚仅 2 36m W20 号孔 K4 砂岩 中粒砂岩 下切至 5 号煤 煤层更薄 仅余 0 91m 14 1 号孔 K4 砂岩厚 21 15m 煤层冲刷殆尽 直接与 5 号煤层地板相接 5 号煤 层在沉积后可能一度暴露于水体之上遭受分化 这从井下及钻孔所获得的资料可以得到证 明 5 号煤层下部煤质明显优于上部 矿井下观察煤层下部条带状结构造清晰 镜煤组份 光泽强 而上部煤层光泽暗淡 条带状构造不如下不清晰 镜煤组份光泽较暗淡 井下所 采煤层煤样也可以证明下部煤质优于上部 5 号煤与 4 号煤层之间的距离变化较大 从 0 62 9 94m 一般为 2m 左右 俩侧之间 有一层湖相细粒砂岩 以富含云母片 岩性较疏松为其明显特征 层位稳定 易于区别 但局部地区这俩层煤相距较近 有合并趋势 如 W11 号孔俩层相距 0 97m W013 号孔俩层 距 0 62m 它们之间不但距离短 而且岩性也多为粉砂岩 泥岩及碳质泥岩 5 号煤层之下 2 50m 左右 有一层厚度变化的较稳定的薄煤层 一般仅见层位 厚度 0 2 81m 一般厚度 0 20 0 40m 全井田仅有 1 2 2 5 15 1 18 2 20 1 等孔出现 数个独立零星可采点 3 10 号煤层 为一不稳定的局部可采煤层 厚度 0 5 39m 含可采煤层的多数钻孔煤层 1m 左右 一般为简单结构 少数为复煤层或煤组 可采区分布于井田西部的大峪河以西地段 其余 虽然有俩处可采区 但面积都不大 该煤层在大多数钻孔里都直接顶板为 K2 灰岩 少数 钻孔里见泥岩伪顶 煤层的厚度及分布在很大程度上受沉积基底的起伏控制 形成一些不 连续的聚煤小凹地 在某些以煤组出现的地区 多达 4 5 层 据以上分析 它的生成环 境是由于不稳定的泥炭沼泽的覆水情况几经变化致使煤层结构复杂 由于 10 号煤层局部 为复煤层 为了区别它们 将上分层称为 10 1 下分层称为 10 2 上下分层有的均发育 有的上分层发育 有的下分层发育 但多数钻孔内上分层较下分层发育 总之 多数地段 14 发育是不均衡的 表表 1 1 4 4 1 1 可采煤层特征表见可采煤层特征表见 煤层厚度煤层间距夹矸顶底板煤 层 最 小 最 大 平 均 最 小 最 大 平 均 层数总厚 顶 板 底 板 稳 定 性 倾 角 度 容 重 t m3 402 701 10 0 2 1 2 砂 岩 泥 岩 稳 定 3 9 1 330 62 9 9420 0 50 127 003 00 0 7 3 8 砂 岩 泥 岩 稳 定 6 8 1 40 1005 390 99 94 46 87 18 0 0 2 2 9 石 灰 岩 泥 岩 不 稳 定 4 8 1 38 2 煤质 煤的物理性质及肉眼鉴定特征 本井田各煤层硬度较小 成块度较低 机械化强度低 多为粉末状 5 号煤层具有弱油脂光泽 煤岩组分为光亮及半暗煤 条带状结构较清晰 条痕黑色 燃烧火焰中等偏长 较不易燃 略有熔融膨胀现象 矿物杂质少见 硫化物较 多 机械强度及块度下部略优于上部 煤岩鉴定 井田内共采煤样 28 个 其中 4 号煤层 5 个 5 号煤层 14 个 11 号煤层 2 个 各煤层岩组分以凝胶化组分为多 一般含量在 80 左右 半凝胶化组分多在 3 5 之间 丝碳化组分多在 12 20 之间 矿物杂质主要为粘土 其次为方解石 有少许黄铁矿及微 量石英 粘土一般以条带状为主 方解石为脉状 黄铁矿呈侵染状 石英呈细小颗粒散布 于煤种 变质阶段为烟煤第 V 阶段偏高 鉴定报告综合见下表 1 4 2 所示 表表 1 1 4 4 2 2 煤岩鉴定煤岩鉴定 有机显微组分 矿物杂质 煤层 号镜质组 J 半镜质组 BJ 丝质组 S 粘土组 KN 硫化物组 KL 碳酸盐组 KT 氧化物组 KY 备 注 478 9 89 5 84 2 3 0 6 3 4 1 4 2 18 12 8 1 0 5 1 2 4 0 1 9 0 7 0 1 1 0 4 0 0 2 0 04 变质 阶段 15 551 6 87 2 73 4 1 3 11 0 5 6 8 3 45 7 20 7 0 6 9 5 3 2 0 3 2 9 1 3 0 3 2 2 1 1 0 1 1 0 3 1071 3 91 8 78 4 1 0 6 2 3 4 7 2 25 6 18 2 0 8 5 2 2 1 0 1 7 0 8 0 1 3 0 5 0 0 5 0 2 烟煤 V 偏 高 煤的工业分析 对井田内各可采煤层及不可采煤层的部分可采点均进行了采样化验 特别是可采煤层的采样点分布均匀 所获资料基本上反应了煤质客观特征 各煤层的化验 分析如下 1 4 号煤层 精煤挥发份 Vr 为 12 62 18 31 平均 15 13 胶质层厚度 0 12mm 平均 3 36mm 焦渣特征为 3 6 罗加指数 0 66 85 原煤灰分 Ag 为 7 79 37 88 平均 15 80 经洗选后可降至 6 41 全硫 Sog 含量 0 86 8 78 平均 2 59 其中有机硫占 1 31 经洗选后为 1 32 磷含量 0 0025 0 0483 平均 0 0111 发热量 QDTg 5002 8040 千卡 千克 平均 7484 千卡 千克 全层属中灰富硫煤 煤的变质程度自西向东增高 大峪河以西为 IIC1 IIC2 大峪河至第三勘探线以东基 本为 T 煤分布区 2 5 号煤层 精煤挥发份 Vr 为 11 08 17 67 平均 15 18 胶质层厚度 0 12 5mm 平均 5 45mm 焦渣特征 2 6 罗加指数 0 43 48 原煤灰分 Ag 为 9 32 37 67 平均 20 17 经洗选后可降至 7 77 全硫 Sog 含 量 0 83 6 96 平均 3 42 经洗选后可降至 2 01 其中有机硫为 1 8 硫含量 0 0024 0 1436 平均 0 0274 发热量 QDTg 4502 7629 千卡 千克 平均 6740 千卡 千克 全层属中灰富硫煤 各煤种的分布与 4 号煤层基本相同 自西向东变质程度增高 从井田西界至 W19 与 W85 号钻孔连线全为 IIC 煤 以东到第三勘探线为 IIC 与 T 煤相交出现 第三勘探线以东 全为 T 煤 全层 IIC 煤占 70 以上 3 10 号煤层 精煤挥发份为 12 53 19 17 平均 15 62 角质层厚度 0 13mm 焦渣特征 2 6 罗加指数 0 65 70 原煤灰分 8 31 32 71 平均 16 24 经洗选后可降至 7 37 全硫含量 1 13 8 59 16 平均 16 24 经洗选后可降至 7 37 全硫含量 1 13 8 59 平均 4 22 经洗选后可 降至 3 56 其中有机硫为 2 96 磷含量 0 0017 0 0135 平均 0 0058 发热量为 5250 7871 千卡 千克 平均 6844 千卡 千克 全层属中灰高硫煤 本层属局部可采煤层 可采区内为 IIC 煤与 T 煤相互出现 因 T 煤占数多 故全层煤 按 T 煤计算 1 4 2 煤层自燃发火 煤尘 瓦斯及地热 1 煤层自燃发火及煤尘 井田内共 12 个煤芯样作了煤尘爆炸及自然试验 经抚顺煤炭研究院煤尘室进行试验 火焰长平均在 250 300mm 之间 结论为 有爆炸危险性 生产中应予以注意 加强防尘 措施 自燃试验原样煤着火温度为 382 384 氧化样着温度为 347 362 结论为 煤自燃为二至四级 均为不易自燃的煤 在实际生产中也从未发生过煤尘爆炸及自燃现 象 但是 本区各煤层均为富硫煤 硫经过氧化生成亚硫酸而产生大量的热量 热量聚集 带一定程度即可引起煤堆自燃 澄合二矿 文革煤矿等地面煤堆均有过自燃现象 故本井 田开采出的煤不宜堆放时间过长 2 瓦斯 井田内共采瓦斯样 58 个 其中 4 号煤层 12 个 瓦斯含量 0 07 0 88 毫升 克 平均 0 364 毫升 克 5 号煤层 19 个 瓦斯含量 0 02 2 0 毫升 克 平均 0 29 毫升 克 10 号煤层 7 个瓦斯含量为 0 12 毫升 克 平均 0 29 毫升 克 11 号煤层 3 个 瓦斯含量为 0 12 毫升 克 从各煤层瓦斯含量的平面分布来看 无明显规律及分带现象 3 地热 本井田先后对 25 个钻孔进行了测温工作 其中两个孔进行了稳态测温 测温中采用 JW78 型 04 号与自制桥式井温仪 测量方法是以点测为主 点距 20m 煤层附近加点测量 绝大部分钻孔都测两条曲线 且都是停钻后 8 小时所测 所有测温资料基本达到简易测温 的要求 但因各孔测次数不多 对于非稳态测量 测温孔所采用的温度均系由各钻孔校正 曲线所查 校正曲线中的恒温点温度以合阳气象站 1962 1980 年地表 5cm 10cm 处平均 地温 12 7 计算 因本区属基地凹陷型 地下水交替不强烈 水温约等于岩温 热流值 一般正常 测温钻孔的平均梯度值最大 5 1 100m 最小 0 72 100m 平均 2 45 100m 属 低温正常区 25 个测温钻孔 孔井最大温度 28 5 W32 号孔最小 15 6 平均 21 58 属 无热害区 井田 17 1 4 3 水文地质 本井田已经二次精查勘探 基本查明地下水的赋存情况 为了全面地了解井田内的水 文地质概况 进一步查清地下水的含水性及补给径流 排泄条件 验证 8 3 号孔附近一 带是否有地下暗河存在 准确地预计矿坑涌水量 在原有的基础上 增补了一定工作量 现将井田水文地质概况分述如下 本井田水文地质条件与邻近井田相似 其特点是黄土广厚覆盖 水位埋藏较深 地表 水不发育 地下水主要赋存于基岩裂隙或岩溶裂隙之中 区内除大峪河河谷中有零星基岩 出露外 其余均为黄土覆盖 因受基岩起伏变化之控制 黄土层厚度变化较大 约 80 300m 一般厚 150 160m 地貌属堆积侵蚀类型 基本可分台 沟谷两种形态 台塬 大致向东南微倾沟谷深切壁陡 呈 V 字形 区内地表水体仅有西部大峪河及东部金水 沟溪流 流量受季节性影响及降雨控制 本井田地下水受大气降水补给 主要蕴藏在小向斜轴部及金水沟 大峪河谷地 按其 岩性及藏水空间可分为 第四系松散岩层孔隙水 石炭二迭系砂岩裂隙水 太原群 K2 灰 岩及奥陶系石灰岩岩溶裂隙水三种类型 总体而言 第四系砂土层含水不富 石炭二迭系 地层富 透水性不强 奥灰岩溶水富 透水性强 但极不均一 形成非均质的统一含水体 对煤田开采水平低于 380m 高程是 有不同程度的影响 因此 本井田煤系及上部地层应 属于水文地质条件简单井田 同时鉴于奥灰岩深埋于各煤层之下 应属于底板进水为主的 岩溶水矿床 因本井田深部边界标高较高 开采上山部分的煤层时 奥灰水的影响不大 但由于本井田开采的最低水平为 360m 故当开采水平低于 380m 时 奥灰水将有一定的影 响 根据几次精查水文地质勘探及邻近矿井资料 将本井田含水层由上而下划分如下 1 第四系及第四系松散岩层孔隙水 本区第四系 Q1 Q3 广厚分布 覆盖与基层之上 形成黄土台塬 总厚一般为 160m Q3 主要为浅灰 浅黄色粉土质亚砂土 松散 具大孔隙厚度 5 20 米 Q2 岩性为 浅灰黄 桔黄色黄土状亚粘土 亚砂土及细砂层 中夹褐红色古土壤数层 团粒结构 质不均 多具白色钙质网膜 亚粘土 亚砂土较松散 质均 由上到下变硬 局部夹透镜 状流砂及钙质结核 厚度 80 100m 水位埋深在 80m 左右 据民井抽水资料 q 0 119 0 2642 公升 秒米 k 6 33m 日 水质属 HCO3 Na Mg 型 矿化度 0 67 0 74 克 升 Q1 在井田由北向南变厚 厚度 3 158m 岩性为棕黄 棕红色粘土 并夹 3 5 层 18 粉细砂和中细砂及分布不稳定的沙砾层 底部有较厚的亚粘土夹砾石层 总厚 3 25m 砾砂层厚度 1 3 米 地下水位埋深 30 145 米 流向由东向西 因上部黄土广覆 补给 条件差 故本层含水不富 钻孔 民井抽水 q 0 00012 0 67 公升 秒米 平均 q c p 0 148 k 0 00115 1 48m 日 水质属 HCO3 Na Mg 型 矿化度 0 33 0 86 克 升 但 在 W01 号孔中 当钻穿 Q1 与下部地层时出现涌水 推算水位高出地表 10m 高程 642 02 孔深 90m 水量为 32 5m3 h 127m 深水量为 20 3 m3 h 从多次观测的涌水量数字来看 水量有变小的趋势 说明第四系 Q1 在个别地段含水丰富 经化验水质较好 2 石炭 二迭系砂岩裂隙水 主要含水层为上石盒子组底部 K5 砂岩 下石盒子组底部砂岩及山西组底部 K4 砂岩 水赋存于裂隙之中 含水性不均一 各砂岩层间被泥岩所隔 含水层水位不一 水质不同 因之在自然条件下基本上形成无水力联系的复合含水层 1 上石盒子组底部 K5砂岩含水层 岩性为灰色 浅灰色中粗砂岩 钙质胶结 裂隙发育 透水性好 据 92 号孔统计 该层厚度为 0 90 23 76m 平均约 7 50m 据 4 次抽水试验 q 0 000102 0 40 公升 秒米 平均 0 1 公升 秒米 K 0 00055 0 16m 日 KCP 0 0449 米 日 水质属 HCO3 SO4 Na Mg 型 2 下石盒子组底部砂岩含水层 岩性为灰白 灰黄色中粒砂岩 泥质胶结 坚硬 裂隙较发育 透水性较强 据 146 个钻孔统计含水层厚度约 0 80 24 48m 平均 12 40m 含水性变化有较大差异 部分钻 孔漏水 据 14 4 号钻孔可知 水位深 48 23m 高程 532 69m Qcp 0 0151 公升 秒米 K 0 0303m d 水质属 HCO3 SO4 Na Mg 型水 矿化度 0 893 克 升 3 山西组底部 K4 砂岩含水层 岩性为灰白色 深灰色中粗砂岩 含大量云母片 钙质胶结 坚硬且裂隙发育 透水 性较好 厚度变化大 据 175 个钻孔计 含水层厚度为 0 50 33 13m 平均 8 23m 从 8 5 号钻孔可知 水位深 2 2 65m q 0 0043 0 154 公升 秒米 平均 0 0793 公升 秒米 K 0 0142 1 04 米 日 Kcp 0 361 米 日 井田东部边缘金水沟 A119 号 A125 号俩水文 孔在钻进该层时 均发生涌水 但涌水量甚微 为 1 公升 秒 其中 A125 号孔承压水头高 出地表 1 5m 据董家河矿与澄合二矿 1981 年水质分析 该层为 HCO3 SO4 Na Mg 型水 矿化度 0 94 1 12 克 升 3 太原群 K2 灰岩 奥陶系灰岩裂隙岩溶水 19 1 太原群 K2 灰岩含水层 岩性为黑灰色 致密坚硬 一般为隐晶结构 裂隙岩溶发育不 均 K2 灰在本区一般 发育俩层 局部 1 3 层 厚度变化较大 据 175 个钻孔统计 厚度为 0 15 32m W10号孔 平均 5 80m 该层顶板为石英砂岩或砂质泥岩 底板多为 10 号煤或砂质泥岩接触 该 层在有的钻孔中岩溶发育 钻穿是严重漏水 多次堵漏无效 有的岩液较发育 有小溶孔 和溶蚀现象 揭穿时虽漏水 但容易于堵漏 有的则无裂隙 岩芯完整 不漏水 也不含 水 从几个水文孔可知 水位高程均在 381 382m 左右 q 0 00069 0 5695 公升 秒米 Qcp 0 7158 公升 秒米 K cp 0 0096m 日 含水性不一 在 350m 高程以上含水性弱 水 质为 CHO3 CL Na Mg 型 矿化度 0 63 10115 克 升 太原群地层因黄铁矿含量较高 故水质多为 HCO3 CL SO4 Na Mg 型 矿化度 0 5 1 克 升 2 奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 奥灰岩为本区石炭 二迭系煤田的基底 岩性主要为灰 深色石灰岩 白云岩 白云 质石灰岩 致密坚硬 隐晶质 微晶质结构 本井田先后施工奥灰延深孔 14 个 奥灰专门 水文孔 4 个 揭露灰岩最小厚度为 8 30m 最大厚度 125 04m 一般厚度为 50m 以上 其 中 4 个专门水文孔均揭露 100 余米 井田俩层有奥灰专门水文孔 11 个 揭露厚度 50 235m 大部分揭露 100 余米 从井田内所施工的钻孔来看 8 3 W08 W015 号孔岩 溶比较发育 多被泥铁质及方解石脉充填 溶洞多被铁质侵染 其中 8 3 号孔钻进灰岩 122 95m 最低揭露高程 323 11m 钻进中全部漏水 岩芯采取率低 岩芯破碎 在高程 355 340m 间出现溶洞 钻具下落极快 岩芯裂隙发育 网状方解石脉及小溶洞密集 宽 10 20mm 多为细粒状方解石晶 高程 350m 以下多巨大溶洞 在 13m 段内钻进感觉似 土层 孔深 375 17 386 36m 无岩芯 推测为泥质等松软充填物 W08 号孔在灰岩顶 面下 30m 内有岩溶俩处 直径分别为 0 20m 0 90m 溶蚀现象严重 在高程 437 75m 处 溶洞高达 0 90m 漏水严重无法施工 从 139 队所施工的水 5 水 6 和水 7 号三个水文 孔亦可说明奥灰岩岩溶发育 但高程不一 水 6 号孔进尺 100 10m 溶洞充填物 3 处 高 程 312 7 264 66m 厚度 23 98m 充填物多为铝质泥岩及灰岩块 在高程 100 88m 溶 洞及溶洞充填物 5 处 总计厚度 23 98m 充填物多为铝质泥岩和钙质泥岩及灰岩块 在 高程 44 27m 处有 3m 直径的溶洞 高程 33m 左右见 1 5m 直径的溶洞 水 7 号孔钻进奥 灰 100 55m 有溶洞充填物 5 层 累计 8 28m 最大 2 99m 充填物多为泥岩和钙质粉砂 岩 其它各灰质孔一般岩芯完整 裂隙不太发育 仅在个别地段有溶蚀裂隙及蜂窝状 网 格状小溶孔 且多被方解石脉充填 从奥灰岩岩溶对比图可知 岩溶发育无一定规律 但 20 多后构造因素控制 在 8 3 号孔周围布有四个孔 W08 号孔 W015 号俩孔部分层位可见 较大溶洞 而 W09 W036 号孔均揭露至 320m 高程以下 但未见溶洞 岩芯完整 说明在 8 3 号孔近东西方向可能岩溶发育 北西方向岩溶不发育 8 3 号虽溶洞较大 但均已充 填 从资料分析 此溶洞与周围溶洞高程不同 并非连通 加之本段注水 水位抬高 0 10m 因之地下暗河存在的可能性不大 钻孔取芯可推测 13m 岩溶段可能沿裂隙钻进 不会有大的溶洞 若有地下河 必有出口入口及流向 注水更不会使水位抬高 仅此一孔 结论有地下河存在 依据是不足的 但由于奥灰岩溶水是一个非均质的统一含水体 其富 透水性及不均一 并具有 380m 高程的区域水位 此水位表征区域奥陶系石灰岩岩溶裂隙 水的水力联系 本井田由于奥灰岩溶水埋藏很深 加之设备和技术条件有限 无法取得抽 水试验资料 因之很难确切阐明 1 5 矿井勘探类型及勘探程度评价 本次补充勘探资料自八零年四月下达任务至八一年六月提出资料 野外施工于四月二 十日结束 历时十四个月 在 45 5km2的范围内施工钻孔 37 个进尺 11902 13m 全井田 共施工钻孔 219 个 总进尺 70199 20m 平均每 km2面积内 4 38 个钻孔 采取煤芯样 294 个 岩石力学式样 9 个 水样 20 个 瓦斯煤尘样 70 个 专门水文钻孔 6 个 煤系两个 奥灰四个 抽注水 12 次 奥灰岩延伸孔 14 个