邢台煤矿1.5MT新井设计毕业论文.doc

邢台煤矿邢台煤矿 1 5MT1 5MT 新井设计毕业论文新井设计毕业论文 目目 录录 摘摘 要要 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 4 第一节 矿区概述 4 第二节 井田地质特征 5 第三节 煤层特征 17 第二章第二章 井田境界和储量井田境界和储量 22 第一节 井田境界 22 第二节 矿井工业储量 23 第三节 矿井可采储量 25 第三章第三章 矿井工作制度 设矿井工作制度 设计计生产能力及服务年限生产能力及服务年限 28 第一节 矿井工作制度 28 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 28 第四章第四章 井田井田开开拓拓 30 第一节 井田开拓的基本问题 30 第二节 矿井基本巷道 37 第五第五章章 准备方式准备方式 采采 盘 区或带区巷道布置 盘 区或带区巷道布置 49 第一节 煤层的地质特征 49 第二节 采区巷道布置及生产系统 51 第三节 采区车场选型设计 55 第六章第六章 采煤采煤方方法法 57 第一节 采煤工艺方式 57 第二节 回采巷道布置 72 第七章第七章 井下运输井下运输 76 第一节 概述 76 第二节 采区内运输设备选型 77 第三节 大巷运输设备选型 82 第八章第八章 矿矿井井提升提升 84 第一节 概述 84 第二节 主副井提升 84 第九章第九章 矿井矿井通通风及安全技术风及安全技术 87 第一节 概述 87 第二节 防止特殊灾害的安全措施 89 第十章第十章 设计矿设计矿井井基本技基本技术术经经济济指标指标 91 主主要要参考文献参考文献 91 致致谢谢 93 第一章 矿区概述 1 1 矿区概述 1 1 1 井田位置 居民点分布 范围和交通位置井田位置 居民点分布 范围和交通位置 河北金牛能源股分有限公司邢台矿位于河北省邢台市西南部 地理坐 标为 东经 114 24 15 114 30 34 北纬 36 58 31 37 03 53 井田内 的冲积层及井田周围的冲积层及奥陶纪灰岩中均含有丰富的水量 工业 广场及工人村的工业及生产用水皆可打钻由该两层抽取 邢台矿行政区 除南部及东西两侧分别隶属沙河县管辖外 其余均归邢台市管辖 矿区 东侧有京广铁路通过 东北距邢台火车站 7km 东距小康庄站 4km 并 有煤矿专用铁路线与矿区沟通 此外 矿区内公路四通八达 交通非常 方便 见矿区交通位置图 图 1 1 图 1 1 邢台矿矿区交通位置图 1 1 2悟思 李村等10个村庄分布于井田内附近 总人口约 13240人 农副业以棉 粮 梨为主 特别以产梨著名 矿井 工业广场及附近均为梨树林 1 1 3 气象气象 本区属温带大陆性气候 四季分明 据邢台气象 1954 1987 年观测 资料 最高气温 41 8 1961 年 6 月 12 日 最低温度 22 4 1958 年 1 月 16 日 平均气温 13 2 最大降水量 1269mm 1963 年 最小降 水量 222 9mm 1986 年 年平均降水量 532 7mm 蒸发量年平均为 1887 0mm 大雨降水量 春末夏初多风 南风为主 北风次之 年平均 风速为 2 0m s 矿区内雨季集中在 7 9 月份 占全年降水量 65 75 丰水年与枯水年降水量相差 3 5 倍 并存在 10 年左右的气象周期 从 而形成了地下水 集中补给 的条件 自 1972 年以来 受全球性气候的 影响 区内年平均气温与蒸发量逐年曾高 降水量和相对湿度逐年减少 1 1 4 地形及河流地形及河流 该区属于海河流域 区内地表水系不甚发育 主要河流有 七里河 沙河 七里河位于矿区北部 全长约 68km 上游黄店以上流量为 8000 0 15m s 在北会以下变为潜流 计算平均渗漏量为 0 346m s 河 床宽 300 500 雨季有流水 沙河位于矿区南部 上游分南 北两支又名渡口川 发源于沙河县 蝉房 全长 35km 渡口以上常年有水 流量 9786 0 24m s 上游在八 里庙边为潜流 1975 年 8 月 22 日在佐村实测漏湿量 2 00m s 北支又称 朱庄川 起源于邢台县白鹿角 全长 50km 上游朱庄以常年有水 流量 8360 0 068m s 平均 3 96m s 至东坚固附近变为潜流 1975 年 8 月 22 日实测 漏湿量 4 18m s 在矿区内属季节性河流 现已分别在七里和 沙河上游修建了东川水库 朱庄水库和东石岭 水库 用于防洪和灌溉 库容量分别为 0 06 4 16 0 68 108m 1 1 5 自然地震自然地震 矿区属地震活动区 历史上多次发生地震 其东边的隆尧县曾于 1966 年 3 月 8 日发生过 7 2 级地震 1 2 井田地质特征 1 2 1 井田地质井田地质 太行山东麓煤田峰峰煤产地 处在太行山中段山麓与京广线铁路间 南北狭长地带 北起邢台南至漳河 地理座标略为东经 114 度 114 度 30 分 北纬 36 度 10 分 37 度 15 分 邢台煤田处于峰峰煤产地的北部 往 北隔邢北勘探区与临城煤产地的东庞煤田相接 从构造形态和特征看 由于本区处在山西中台隆东缘的上升和华北 断拗西侧的下降之间的过度地带 区内构造由于受着地台振荡运动的垂 直应力的控制 其特点表现为 1 构造线的方向 区内地层走向 褶皱轴向及断层线 基本上是沿 着 N10 度 25 度 E 的方向 2 构造性质 断裂性质全属高角度 65 度 80 度 的正断层 地层 基本产状为一向东倾伏的单斜层 倾角 5 25 度 单斜层上次一级褶皱为 小型 平缓而对称的褶皱居多 3 构造形态 以块状断裂为主要形态 小型轻微的褶皱次之 断层 面的倾向不定 形成一系列的阶梯状和地斩地垒式的块状升降 此起彼 落 严重地破坏了地层分布的连续性 褶皱方面以斜列式开阔的短轴褶 皱为主 多显示倾伏向斜 喇叭口向斜 倾伏背斜 鼻状背斜 和挠折 式的单斜层 并有小型而完整的穹隆构造和盆地构造 4 断层本身特点 断层的滑动多具有明显的不均衡性 错距沿走向 呈逐渐变化 断层两盘滑动基本上垂直方向的 平移现象不明显 本区断层方向除了北东一组 N15 度 45 度 E 占绝对优势外 尚有 南北至北北东向和北东东至东西两组 此三组断层南北走向断层最先生 成一般错距较大 多在山脉边缘和山麓与平原相接处 起着控制煤田分 布的东西向范围 并在后期的构造运动中加剧 阻止了其它断层的发展 北东向组断层 生成时间大致与南北向组同时活稍靠后一些 这组断层 相当发育 错距和延展性规模大小均有 起着控制区内基岩构造的轮廓 严重地破坏了地层分布的连续性 东西向组断层 断层不甚发育但错距一般较大 多以倾斜断层出现 多切割北东向组断层 而形成 之 状断层网 此组断层起着限制和改 变地层沿走向的分布 含煤系地层包括有 自下而上顺序为中石炭统本溪组上石炭统太原 组 下二迭统山西组和下石盒子组 上二迭统上石盒子组中下部 上部 已被剥蚀 煤系地层的基底为中奥陶统马家沟组石灰岩 各个时期地层 的岩石特征 沉积厚度等请参阅综合状图 不在赘述 煤系地层上部为厚度层新生代松散掩盖层所覆 该层系由第三 四 纪山前冲积洪积的松散地层组成 结构较为复杂 分层有 25 44 层之多 其中砾石层有两层 砂层有 11 20 层 粘土类有 12 22 层 分层的砂层 和粘土相间排列 形成交互层结构 分层的厚度一般不大 但变化大 有几厘米到几十米 呈透镜体分布 交叉变薄的现象很普遍 该层在井 田西部及南部最薄 80 米左右 东部较厚 200 米左右 中部最厚 290 米左右 最厚地方是接近井田中心的卧庄附近 由于该层对井田 的开采有特殊意义 现将掩盖层中各层的岩性及厚度变化分述于下 1 表土层 指上部砾石层至地表一段 由 1 2 层粘质砂土或砂层 流砂 组成 总厚度 10 20 米 一般为 15 米左右 变化不大 一般是 井田北部和南部边缘的河床附近厚度较薄 且主要为砂层组成 其他地 段厚度均匀 砂层多为粘质砂土的夹层或上部砾石层的顶板 2 砾石层 共分两层 分别在掩盖层的上部和底部 上部砾石层 砾石成分为石英砂岩或石英岩 呈次棱状或菱角状 其间混杂有流砂 属沙河及七里河冲洪积扇沉积 砾石直径 60 2 厘米 砾石层分布稳定 厚度有 10 20 米 一般为 5 米 有于本层空隙发育 其上又为砂层及含透镜体砂质粘土的砂层所覆盖 其渗透性能亦很强 故与降雨和地表水有密切的水力联系 因而富水性极强 底部砾石层 砾石成分同上 砾石层分布极不稳定 厚度随地形起 伏而变化 地形低洼处沉积较厚 地形突起部分则较薄或尖灭 形成透 镜体 此厚彼薄 比较零乱 但厚度在 5 15 米之间者居多 个别地方有 尖灭和特厚现象 3 两层砾石层间粘土类和砂层 此段内的粘土类和砂层呈交互层结 构 多呈透镜体分布 分叉变薄现象很普遍 砂层 有 10 19 层之多 为粉砂至粗砂 一般为细中砂 以井筒附 近为界 南北表现多不相同 南部砂层多厚度大 一般分层厚度大于 5 米 最厚可达 30 米左右 且多分布在垂深 150 200 米以浅的层段 北 部砂层少 多呈薄层的透镜体 一般分层厚度小于 5 米 粘土类 包括粘土 砂质粘土 粘质砂土等 有 11 20 层之多 垂 深 150 米以浅主要为粘土和砂质粘土 150 米以深主要为砂质粘土和粘 质砂土 在粘土地层中有三层是厚度较大 分布较稳定 上层 底板深度为 45 75 米 厚度为 5 米 28 米 中层 底板深度为 100 140 米 厚度为 5 米 60 米 下层 底板深度为 150 200 米 厚度为 5 米 33 米 此三层粘土和其它粘土层的厚度变化 一般是 北部层厚 南部层 薄 但在垂深 150 200 米以深的层段粘土层较厚 所占比例亦大 邢台矿区全部被新生界第四系松散沉积层覆盖 第四系与下伏各地 层呈不整合接触 根据钻孔及矿井开采掘进揭露的地层情况 本区自下 而上有奥陶系中统峰峰组 O2f 石炭系中统本溪组 C2b 石炭系上 统太原组 C3t 二叠系下统山西组 P1s 二叠系下统下石盒子组 P1x 二叠系上统上石盒子组 P2s 新生界第四系 Q 矿区内各 地层由老至新描述如下 一 奥陶系 O 1 奥陶系中统 O2 1 峰峰组 O2f 主要岩性为厚层状灰黄 深灰 灰色石灰岩 局部层段为花斑状 角砾状白云质石灰岩夹泥质石灰岩 区域厚度 400m 500m 本矿区钻 孔揭露厚度 0 17 234 5m 峰峰组化石以头足类为主 其次为牙形石 二 石炭系 C 1 石炭系中统 C2 1 本溪组 C2b 底部为褐灰色 浅紫红色铝土岩及铝土质泥岩 含菱铁质鲕粒及结 核 其上为 1 2 层浅灰色中厚层状石灰岩夹薄煤 1 层 为 10 号煤 俗 称尽头煤 上部为深灰色粉砂岩 泥岩 致密 呈水平层理 含植物化 石 区域厚度 20m 25m 本组在矿区内钻孔揭露厚度 1 61 25 67m 平均 12 98m 与下伏奥陶系中统峰峰组呈平行不整合接触 该组含大量 蜓类 小有孔虫及牙形刺化石 2 石炭系上统 C3 1 太原组 C3t 由深灰 灰色泥岩 粉砂岩 灰 灰白色砂岩及四层灰 深灰色石 灰岩组成 含煤 8 14 层 其中 9 号煤是主要可采煤层 该组为矿区主 要含煤地层 区域厚度约 150 米 本矿区钻孔揭露厚度 117 50m 159 00m 平均厚度 134 35m 与下伏太原组呈整合接触 本 组含蜓 小有孔虫 腕足类 牙形刺 珊瑚等动物化石 在泥岩粉砂岩 中含植物化石 三 二叠系 P 1 二叠系下统 1 山西组 P1s 主要由深灰 灰 黑色粉砂岩 砂质泥岩 灰至灰白色砂岩组成 含煤 3 5 层 其中 2 号煤为本矿主要可采煤层 本组为矿区主要含煤地 层 钻孔揭露厚度 39 47m 84 70m 平均厚 60 04m 与下伏太原组呈整 合接触 本组含猫眼鳞木 耳脉羊齿 中国瓣轮叶 星轮叶 芦木 带 科达等植物化石 2 下石盒子组 P1x 主要岩性为浅黄 灰黄 土黄色中 细粒砂岩 粉砂岩 泥岩 夹 土黄 紫红 花斑状铝土质泥岩 铝土质泥岩含铁质 具鲕状结构 区 域厚度约 180m 208m 矿区内钻孔揭露厚度 42 00m 119 80m 平均 77 19m 与下伏山西组呈整合接触 2 二叠系上统 1 上石盒子组 P2s 主要为灰绿 紫灰色 黄 紫黄色砂岩 粉砂岩及泥岩 底部以黄 灰白色厚层状含砾粗砂岩与下石盒子组分界 顶部以暗紫色粉砂岩夹硅 质泥岩与石千峰组分界 区域厚度约 128m 388m 本区钻孔不完全揭 露厚度 8 80m 159 39m 与下伏下石盒子组呈整合接触 2 石千峰组 P2sh 主要岩性为暗紫 紫红色砂岩 粉砂岩 泥岩 紫红色泥岩 粉砂 岩中含钙质结核 区域厚度 246m 与下伏上石盒子组呈整合接触 该组 含扁体鱼化碎片 Platysomus 四 新生界第四系 Q 为坡积 洪积冲积物松散沉积 以杂色砂土为主 发育卵砾石层 区域厚度 110m 195m 矿区内钻孔揭露厚度 12 80m 288 50m 平均 189 74m 与下伏各地层呈不整合接触 1 2 2 地质构造及对煤层的影响地质构造及对煤层的影响 邢台井田由于处在构造上升与下降的过渡地带 井田内构造以剪切 断裂为主 褶皱表现轻微 井田内构造分述于下 1 褶皱 井田内基本构造为一被短轴褶皱和断层所复杂化的平缓单 斜层 地层产状总的趋势是走向为 N20 度 50 度 E 倾向东南 地层倾 伏平缓 倾角 10 20 度 一般以 15 度左右为主 在单斜层上表述次一级 褶皱为短轴向斜和鼻状背斜 分布在井田的东南部 短轴向斜 向斜轴 走向在北段卧庄以北呈 N30 度 E 中段为 N55 度 E 南段呈近似于东西 方向 轴长约 8 公里 在向斜的中段卧庄与洛阳之间显得非常开阔 而 南北两段则显著收缩成倾伏向斜 其轴分别向中段开阔处倾伏 从整个 形态来看 这个褶皱应是一个近似船形的盆地构造 鼻状背斜 位于向斜南段西侧的中留村南 倾伏轻微 轴向 N70 度 W 基本上沿区剖面延长 倾向东南 倾伏角约 9 度左右 东端与向斜 轴垂直相交 西端 F1 相阻 轴线长约 2 5 公里 2 断层 井田范围内及其附近共有大小断层 18 条 其中井田内共 有 12 条 F4 F2 F3 F15 F16 F10 F11 F12 F13 F14 F17 F20 断层的 均属高角度正断层 断层面倾角全为 70 度左右 井田内断层除上述一些断层外 一些零散 附生的落差小于 30 米以 下的断层估计尚有 综观井田内构造是复杂的 褶皱的存在使岩层弯曲 走向发生变化 断层的存在使岩层支离不连续 且在大大断层之间发育 着小断层 在不足 4 公里的距离内 就有大小断层 10 条 平均每隔 300 400 米就有一条断层 同时可看出以大断层为骨架 其间小于 50 米的断 层很发育 浅部地层破碎 断层发育 深部则多褶皱 断层较少 从其 他剖面也可看出断层与褶皱连续发育 这就形成了本井田的特点 地质构造对煤层的影响是多方面的 在本区的表现主要有以下几个 方面 1 对煤层赋存和分布的影响 本区单斜构造上发生了很多的深部变浅的 东升 断层 改变了煤 层赋存深度 扩大了现行可采范围 但由于断层丛生 褶皱发育 使煤 系地层支离破碎 分布不连续 开采极为困难 煤层时深时浅 过浅者 被剥蚀风化 过深者不易开采 大大降低了煤层的经济价值 断层附近地层挤压特别历害 有的地段产生层位混乱 煤层间距缩 短或错位 并使水文地质条件更加复杂 甚至造成不能开采的后果 如 F2 断层附近就属这种情况 2 断层对煤层厚度的影响 本井田的地质构造对煤层厚度影响较大 在断层形成时相对错动较 大的一盘 煤层厚度变化较大 靠近断层处其厚度可变为正常厚度的三 分之一 煤层变薄带的宽度一般不超过 20m 据统计的数字看 煤层变 薄带一般在断层上盘的乡 在下盘的少见 在煤层中还有另一类断层 是底板断顶板不断 这类断层对煤层的影响 主要表现在断层的下盘 对煤厚的影响程度也不等 另外根据统计数字 在开采 1 号煤层时 也遇到一些小断层 落差 一般 在 0 5m 至 1m 断层对煤厚的影响不等 有的断层对煤厚的影响不 明显 有的就很大 3 褶皱对煤层的影响 井田内的褶曲一般都比较平缓 开阔 两翼的倾角比较小 对煤 层的影响不明显 但局部地区 有些小型褶共对煤厚也有较大影响 在 7303 采面北部 有一底辟构造 该构造已有三条巷道实见 巷 道可见 2 煤层中的夹矸层受到破坏 夹矸以上的煤层和该煤层的顶板岩 石混杂在一起 杂乱无章 岩块大小不一 其形状有三角形 梯形 平行四边形和不规则的形态 岩块之间被煤粉充填 煤不成块状 这个 底辟构造的底部形态为一椭圆形 面积 1770 向上距冲积层较近 一般 20m 这些煤和岩石的混合体直接与冲积层相接 1 2 3 井田煤系地层井田煤系地层 本矿区全部为新生界所覆盖 主要含煤地层为石炭系 二叠系近海 型海陆交互相含煤岩系 现分述如下 1 石炭系中统本溪组 C2b 底部为风化残积的紫红色褐铁矿层和滨海静水湖泊沉积的铁质泥岩 铁质鲕状铝土泥岩 往上为 1 2 层薄层石灰岩 本溪灰岩 含海百合 纺锤蜓 腕足类 珊瑚等海生动物化石 为本组明显的标志层 数层 灰 深灰色泥岩 砂质泥岩和细粒砂岩 主要层理类型为水平层理 含 海豆芽化石及植物碎屑及根部化石 并含有黄铁矿结核 中上部含一层 厚 0 3m 左右的煤层 俗称尽头煤 此煤层有时夹在灰岩中 此煤层极 不稳定 无开采价值 本组厚 20m 25m 平行不整合于奥陶系中统峰峰组灰岩之上 沉 积在凹凸不平的古剥蚀面上 2 石炭系上统太原组 C3t 本组由深灰色 黑色泥岩 粉砂岩 灰 灰白色砂岩及四层灰至深 灰色石炭系 8 14 层煤相间交互组成 泥岩 粉砂岩中常含炭质 部分含有钙质 岩石致密 富含腕足类 海豆芽 海百合茎等动物化石及猫眼鳞木 卵脉羊齿及镰刀羊楔叶及科 达等植物化石 并含有黄铁矿薄膜 菱铁矿质及硅质结核 砂质包裹体 等 砂岩以细 中粒砂岩居多 成分以石英为主 风化长石次之 含有 白云母片等 多为泥质胶结 也有钙质胶结 层理类型丰富 以水平层 理 波状层理 斜层理和交错层理为主 含镜煤透镜体 树干化石及泥 质包裹体 灰岩中含有丰富的海生动物化石 大青灰岩中产有 长似纺锤蜓 Quasifusulina Longissima 柔似纺锤蜓 平常希瓦格蜓 太原网格 长身贝和海百合茎等 野青灰岩中产有 长似纺锤蜓 柔似纺锤蜓 大 豆柔似纺锤蜓 高尚希瓦格蜓及太原网格长身贝等 化石保存完整性差 本组为典型的海陆交互相沉积 由浅海相和陆海过渡相组成 标志 层多且稳定 其顶界为北叉沟砂岩底 底界为晋祠砂岩底 全组厚度约 150m 为本井田重要的含煤地层 含有六层参与储量计算的煤层 占参 与储量计算煤层总数的 80 本组与下伏地层本溪组呈整合接触 3 二叠系下统山西组 P2s 由深灰色 灰 黑色粉砂岩 砂质泥岩 灰至灰白色砂岩及 3 5 层 煤交互组成 岩层中常有硅质结核及包裹体 砂质泥岩 粉砂岩 特别是煤层顶板 中富含植物化石 主要有猫 眼鳞木 耳脉羊齿 中国瓣轮叶 星轮叶 芦木及带科达等 煤层底板 含有根化石 砂岩中以中粒砂岩为主 石英 云母为其主要成份 多为泥质 钙 质胶结 多为平行层理 波状层理 斜层理 含炭化或镜煤化的植物树 干化石和碎屑化石 并有泥质包裹体 煤层集中发育在本组下部 本矿目前主采煤层 2 煤就在此组 本组顶界为骆驼钵砂岩 底为北叉沟砂岩 厚约 60m 左右 本组过 渡相与陆相组成 与下伏太原组呈整合接触 1 2 4 岩浆岩的影响岩浆岩的影响 1 侵入部位及形态 本区有岩浆岩侵入体存在 集中区内中部小型 盆地的盆底部位 对 9 煤层影响最大 该区域 8 9 煤层大部分合并为 一层 层间距一般小于 0 5m 故推断 8 煤可能部分遭受岩浆岩侵入 岩 浆岩多沿 9 煤层中部或顶部侵入 形态为板状椭园形的岩床 东西两边 较厚 中间部位较薄 补 32 孔穿见厚度达 7 02m 补 16 孔穿见厚度只 有 0 23m 平均厚度为 2 85m 全区共有 16 个钻孔穿见 2 侵入岩岩性 侵入岩岩性经北京煤炭科学研究院鉴定 其结晶度 差 属闪长岩类的闪长玢岩 颜色为灰白色 在西南部 8601 孔 8604 孔为灰色或灰绿色 玢晶较小 玢晶成分为斜长石 中长石 角闪石 侵入体的基石为斜长石和角闪石 碳酸岩化 其次为黑云母 辉石 石 英和晶形完好的磷灰石 长柱状或短柱状 间有少量的黄铁矿结核和薄 膜 岩体局部地段碳酸岩化程度高 肉眼观察 该岩体为均一的块状构造 边缘部分有明显的流动构造 和长条形的小块俘虏体 8601 孔 8603 孔见到被俘虏的天然焦 为灰色 质纯 3 对煤层的影响 9 煤岩体侵入部位煤层厚度部分受吞蚀 使部分 煤层由气肥煤变成了贫煤或无烟煤 接触面出现天然焦 在 16 个穿见岩 浆岩侵入体的钻孔中 位于煤层上部或顶部的占 13 个 在煤层中部的有 3 个 扩 14 孔见岩浆岩 1 52m 吞蚀煤层 4m 剩余煤厚 2 13m 补 32 孔 岩体厚度 7 02m 吞蚀煤厚 4 5m 剩余煤厚 1 58m 扩 29 孔岩体厚度 5 53m 煤厚 5 01m 主 2 孔岩体 4 70m 煤厚 4 10m 以上钻孔资料显 示 侵入体对煤层的吞蚀程度 规律性不甚明显 侵入体对煤质的影响也无一定规律 9 煤被侵入的一大部分 很大 一部分仍为肥煤 补 16 孔侵入岩厚仅 0 23m 沿 8 煤入侵 使煤质变为 贫煤 补 4 孔岩体侵入 0 30m 使肥煤变为焦煤 8603 孔侵入体 1 55m 煤质由肥煤变为贫煤 其它钻孔所见侵入体 厚度在 2 5m 以上 使肥煤全部变成无烟煤 1 2 5 含水层的情况含水层的情况 根据勘探资料 按井田内地层的岩性特征及钻孔简易水文资料 共 划分含水层十二个 含水层编号及名称见表 2 1 表表 2 1 含水层编号及名称表含水层编号及名称表 含水层 编号 地质时代 含水层 名称 与煤层关系 地下水 类型 富水 性 单位涌水量 公 升 秒 米 中奥陶系石灰岩上距 1 号煤 裂隙溶 洞水 很强 的 0 0781 5 045 续表续表 2 1 含水层编号及名称表含水层编号及名称表 1中石炭系本 溪组 本溪石 灰岩 上距 1 号煤 溶洞裂 隙水 强的0 191 3 438 上石炭系太 原组 大青石 灰岩 2 号煤直接顶板 溶洞裂 隙水 强的0 00186 1 626 上石炭系太 原组 伏青石 灰岩 31号煤直接顶 板 溶洞裂 隙水 弱的 上石炭系太 原组 野青石 灰岩 溶洞裂 隙水 弱的0 0135 0 0198 二迭系山西 组 大煤砂 岩 7 号煤直接和间 接顶板 裂隙水弱的0 000223 0 0479 二迭系石盒 子组 砂岩裂隙水中等0 0599 二迭系石盒 子组 风化基 岩 与浅部煤层有 关 裂隙水弱的0 00286 0 0156 1新生界第三 四系 底部砾 石层 与煤层露头有 关 孔隙水 中等 的 0 00832 0 126 1新生界第三中部砂与煤层无关孔隙水中等0 0237 1 四系层的 1 2 新生界第三 四系 上部砂 层 与煤层无关孔隙水中强 的 0 0344 2新生界第三 四系 顶部砾 石层 与煤层无关孔隙水很强 的 7 278 11 319 资料表明 本含水组富水大小是随砾石层上的砂层厚度大小而变化 的 砂层厚水量大 砂层薄则水量小 从而说明底砾石层本身由于夹粘 土 而含水性是很弱的 含水层的补给来源 得自西侧与奥陶系灰岩水及其松散层中上部砂 层 在接触处的含水层水的补给 并与其下的基岩风化带由密切的水力 联系 也是第七煤层在浅部采煤时坑道中的主要充水水源 地表水雨各地地层相互之间的水力联系 地下水与地表水的时出时 没 显示了本井田复杂的水文地质条件 在西部山区常年有水河流 都 是由震旦系地层的裂隙水排泄汇集而成为河水的补给源地 但当河水进 入石灰岩河床 河水便立即消失 变为暗流 从而补给奥陶系石灰岩的 水量 在冲积平原区 灰岩水又以泉水排泄地表汇集 从而新成为河水 的补给来源 这在本井田已成为奥陶系灰岩喀斯特水的特点 处于奥陶系灰岩包围中的含煤地层 因而上覆掩盖层之下部砂层和 底部砾石含水层间无隔水层存在 而有水力联系外 由于煤系地层受断 层的切割作用 使之与奥陶系灰岩直接接触 因而加强了二者间的水力 联系 并增大了煤系含水层的水量 第三 四系掩盖层含水层间 因有良好的粘土类隔水 故深部含水 砂层和底部砾石层与顶部砾石层间无水力联系 因此煤系岩层与顶部砾 石层间也无水力联系 但顶部砾石层水与地表水有密切的水力联系 并直接得自地表水的 补给 同时在西部与奥陶系灰岩接触处 随其地形和各自水位的深浅 它们之间有水力联系 并产生互补关系 由此可知 本井田含煤地层与奥陶系灰岩及其上覆掩盖层的下部砂 层和底部砾石层之间有水力联系外 与砾石层水地表则无直接的水力联 系 矿井涌水量计算 计算的范围主要是第一水平第四 1 煤层以上的各 煤层巷道涌水量 计算时各种参数的采用是 含水层厚度用井筒附近钻 孔平均值 渗透系数用试验钻孔资料平均值 水位最大降低由静水位至 巷道地板深度 影响半径以矿井到被揭露含水层的露头 含水层情况见 表 2 2 表表 2 2 含水层情况含水层情况 含水 层编 号 水位深度 米 含水层 底板深 度 米 水位降低 S 米 平均厚度 Mcp 米 平均渗透 系数 cp 米 天 影响半 径 R 米 大井半径 0 米 12 20 250237 8013 240 6842410479 12 20275262 8025 000 03892410479 续表续表 2 2 含水层情况含水层情况 13 20380366 8020 920 2191380479 13 20415401 809 700 1681920479 14 20415400 801 31201712000479 采用以下两式计算 Q1 2 73 m3 时 2 1 o CPCP rR SM loglog Q2 1 36 m3 时 2 2 o CPCPCP rR MMH loglog 2 计算结果见表 2 3 表表 2 3 计算结果计算结果 m3 时 顺序 合计 式 349594161242091157 式 339394021212081109 则 Q1 19 28 m3 时 Q2 18 45 m3 时 因本矿井系新区水文地质条件又复杂 附近又无生产矿井参考 矿 井涌水量情况很难估计 但可以预见水量不会太小 设计重考虑将计算 所得数字作为矿井最大涌水量 排水设备的能力应考虑这个数字 因矿 井回采面积是逐渐加大 涌水量也是逐渐加大 水量变化还需要生产时 累积资料 一次将排水设备设置的过多也不一定合适 初期的排水设备 可以按 10 m3 分选择 仅在泵房留出扩建可能及备用水泵安装位置 水 量一旦变化有增加设备的准备即可 故确定矿井的最大涌水量为 20 m3 分 正常涌水量为 10 m3 分 1 3 煤层特征煤层特征 1 3 1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 本井田二迭纪山西组和石炭纪太原组 共含煤层 19 层 自上而下依 次为八 2 八 1 八 七 六 2 六 1 六 四 2 四 1 四 0 四 三 1 三 0 三 二 1 二 0 二 一 01 自六 2 以上五层为山西组煤层 以下 14 层为太原组煤层 参与储量计算者共计有 8 层煤 平均总厚度为 18 14 米其中七 四 1 三 一等 4 层煤全井田可采 属稳定 八 四 2 四 二等 4 层部分可采 属不稳定煤层 其余 11 层煤 因厚度不可 采 均为计算储量 1 3 2 煤层特征表煤层特征表 表表 2 42 4 邢台矿井可采煤层特征表邢台矿井可采煤层特征表 112345678 层名2八号七号四 2 号四 1 号四号三号二号1 号 煤 层 当地名 称 3小煤大煤 山青二 号 山青一 号 山青小青大青下架 煤 水分 Wa 4 1 73 0 91 1 23 14 2 75 0 54 1 41 53 1 60 0 21 0 98 20 3 20 0 68 1 28 29 2 46 0 49 1 20 18 2 77 0 52 1 49 26 1 40 0 22 0 79 14 3 14 0 27 1 04 50 质 灰分 Vc 5 38 81 14 70 24 85 14 29 74 10 74 18 25 53 39 05 1074 27 21 20 36 64 10 25 21 42 29 35 28 10 46 25 40 18 28 73 5 78 16 78 26 38 71 4 13 24 33 14 36 33 6 26 22 02 50 续表续表 2 4 邢台矿井可采煤层特征表邢台矿井可采煤层特征表 硫分 SOc 7 3 14 0 30 0 4996 14 4 9970 0 23 0 8753 51 13 10 1 0928 4 9387 11 4 44 0 807 1 7823 29 6 3 0 42 540 18 49 0 27 7749 23 120 1 4274 2961 13 9 0 476 3 6247 50 磷 P 8 0 0038 0 003 0 0034 2 0 096 0 0028 0 0202 24 0 0311 0 002 0 0132 9 0 0271 0 003 0 0128 14 0 0109 0 001 0 0066 6 0 1451 0 0048 0 0549 12 0 0492 0 002 0 0133 9 0 0961 0 001 0 0214 24 发热量 Qa 9 8459 7770 8542 8149 8621 7725 8488 8070 8626 7870 8622 8047 8687 8243 8748 8018 X 毫米10 48 32 40 6 11 46 11 33 9 48 46 18 35 4 9 38 5 2 25 1 26 62 18 5 36 1 8 34 4 19 5 18 43 5 4 29 15 10 45 1 18 2 43 胶 质 层 指 数 Y 毫米11 31 5 14 20 9 11 33 5 15 22 99 48 37 26 30 7 9 43 20 28 6 27 52 29 38 8 8 39 23 5 32 2 18 43 19 5 35 15 10 46 17 35 7 46 全厚12 小1303 5800 8700 500 244 30 层 厚 m 有 益大141 189 471 822 671 991 532 1710 16 续表续表 2 4 邢台矿井可采煤层特征表邢台矿井可采煤层特征表 均150 616 200 671 470 740 931 046 48 容重161 401 351 351 351 351 301 551 45 最小17 最大18 倾 斜 角平均19 顶板20 砂质 页岩 砂质 页岩 砂岩 砂质 页岩 砂质 页岩 砂质页 岩 砂 岩 砂质页 岩 石灰 岩 砂质 页岩 顶 底 板底板21 砂质 页岩 砂质 页岩 砂质 页岩 砂岩 砂质 页岩 砂质页 岩 砂 岩 页 岩 砂岩 砂质 页岩 砂质 页岩 煤层稳定情况22 不稳 定 稳定 不稳 定 稳定不稳定稳定 不稳 定 稳定 层间距 米 231 2 23 13 44 52 48 4 96 8 32 14 20 40 29 18 44 30 0 24 9 1 3 3 各可采煤层的特征 各可采煤层的特征 八号煤层 煤厚有 0 1 18 米 平均 0 61 米 可采地段集中在井田中 部 南 北 西三部厚度变薄以至尖灭 属结构简单煤层 与七号煤层 间距由北部 1 2 米 往南逐渐增大至 23 米 中部保持在 12 米左右 顶 底板为砂质页岩 个别钻孔为砂岩 岩性变化不规律 七号煤层 厚度以 4014 孔最薄为 3 58 米 以 4063 孔最厚 9 47 米 一般厚度 6 2 米 含夹矸 1 2 层 煤层中部一层分布普遍而层位稳定 最 厚达 0 99 米 下部一层仅少数钻孔见到 厚 0 1 0 2 米 该煤层为复杂煤 层 煤层直接顶板为砂岩和砂质页岩 砂岩分布在井田中部 砂质页岩 分布在南部和北部 岩性和厚度变化显著 直接底板为砂质页岩 厚 5 7 米 四 2 号煤层 煤层厚度由 0 1 82 米 平均厚度 0 67 米 厚度变化较 大 可采地段分布在井田中部和南部 北部煤层变薄至不可采 该煤层 为结构简单煤层 上距七号煤层 44 52 米 一般 48 米 顶板多为砂质页 岩 少数钻孔为砂岩 南部为石灰岩 底板为砂质页岩和砂岩 四 1 号煤层 煤层厚度由 0 87 2 67 米 平均厚度 1 47 米 井田东北 部厚度稍薄 一般 1 米左右 西南部煤层增厚 一般 2 米左右 属结构 简单煤层 距四 2 煤层 4 9 米 一般 6 米 层间距变化较小 煤层顶板 和底板为砂质页岩 四号煤层 煤层厚度 0 1 99 米 平均层厚 0 74 米 可采地段分布零 乱没有一定规律 仅井田中部和北部的局部地段具有可采厚度 为结构 简单煤层 距上部四 1 号煤层 8 23 米 煤层顶板为砂岩 砂质页岩 页岩和石 灰岩 底板为砂岩 砂质页岩和页岩 该层顶底板岩性 煤层厚度 均 有明显变化 三号煤层 煤层厚度 0 50 1 53 米 一般厚度 0 93 米 厚薄变化较小 煤层结构简单 距上部四号煤层 20 40 米 平均 29 米 层间距变化显著 煤层顶板多为砂质页岩 底板多为砂岩 二者均有变化 二号煤层 井田中部一 二号煤层合二为一 北部和南部则分为单 独煤层 分层厚度 0 24 2 17 米 平均厚度 1 04 米 厚薄变化较大 煤层 结构简单 煤层顶板为石灰岩 底板为砂质页岩 上距三号煤层 18 44 米 平 均 30 米 下距一号煤层 0 24 米 平均 9 米 一号煤层 煤层厚度 4 30 10 16 米 平均厚度 6 48 米 含夹石 1 5 层 夹石所在部位和厚度均有变化 为结构复杂煤层在井田东部有火成 岩侵入本煤层 有部分煤层厚度受到影响 且对煤质有不同影响 煤层 顶底板为砂质页岩 与二号煤层合层处顶板为石灰岩 下距奥陶纪石灰 岩顶面 25 37 米 柱 状厚度 m 岩 性 描 述 8 60 灰色泥质页岩 砂页岩互 层 8 40 泥质细砂岩 碳质页岩互 层 0 20碳质页岩 松软 6 90K1 煤层 1 30t m3 4 20 灰色砂质泥岩 细砂岩互 层 坚硬 7 80灰色砂质泥岩 3 0K2 煤层 1 30t m3 4 60薄层泥质细砂岩 稳定 3 20灰色细砂岩 中硬 稳定 2 2 K3 煤层 煤质中硬 1 30t m3 3 50 灰白色粗砂岩 坚硬 抗 压强度60 80Mps 24 68灰色中 细砂岩互层 图 2 4 地质综合柱状图 第二章第二章 井田境界和储量井田境界和储量 2 1 井田境界 井田划分原则 1 要充分利用自然条件划分井田 在可能的条件下 应尽量用地形 地物 铁路等 地质构造 断层 等 地质以及煤层特征等自然条件划分井田 做到减少煤柱损失 提高 资源采出率 减少给开采工作造成的困难 2 要有与矿区开发强度相适应 保证矿井数目和井田范围 井田范围要与矿井生产能力相适应 保证矿井有足够的储量和合理 的尺寸 特别是使矿井有合理的走向长度 3 直折线原则 划分时要尽可能的用直线和折线形式作为井田的边界 有利于矿井 设计和生产管理工作 4 合理划分矿井开采范围 处理好相邻矿井间的关系 5 安全经济效果好 方法 1 按地质划分 利用断层 褶曲轴 岩浆岩带 地质构造为自然井口边界是有限考 虑的最常用方法 2 按煤层赋存形态划分 这样做有利于对不同种媒质的管理 可提高经济效益 3 按地形 地物划分 在地面 河流 铁路 建筑物等留煤柱托保护时 可以保护煤托为 界划分井田 4 人为井田划分 邢台井田勘探范围东以 F2 断层为界 南以 F12 为界 北 西以煤层 与掩盖层接触线为界 东西长约 3 公里 南北长约 15 公里 勘探面积约 45 平方公里 井田北部为邢台市建筑区京广铁路由此通过 京广铁路以 北煤层主要为 41 煤层 这部分煤层除去邢台市建筑物压煤及京广铁路压 煤外所余煤量不多 且这部分煤层距离井筒较远 回采时又要穿过京广 铁路煤柱 通风运输都不方便 成本高 又邢台市的建筑有继续向南发 展的可能 占用这片土地 据此京广铁路以北的煤层暂不考虑回采 本井田的东南为奥陶系石灰岩包围 西为煤层露头或为断层切割 北则为断层与露头的闭合线 从平面图可看出井田的东西南北的四周形 成一闭合的菱形 四周附近没有其他可采井田或煤层与本井田相连 故 本井田从结构上为一独立的有限井田 可利用自然构造线为井田境界 因之 本井田的境界为 北以京广铁路煤柱线为界 东以 F2 断层 南为 F12 断层 西则以 41 煤层与掩盖层接触线和 F15 F14 断层连线为界 井田南北走向长约 9 公里 东西倾斜宽度 3 公里 井田面积约 27 平方公 里 井田西部 F15 F16 以西尚有部分煤层存在 今后适当补充些钻孔 探明其结构 唯这部分煤层据已掌握的资料是埋藏浅 倾斜宽度不大 且多为第 41 煤层以下的各煤层 留下掩盖层煤柱以后所余之可采储量已 很少 价值不大 又因奥陶纪石灰岩抬起 巷道穿过有一定危险性 很 难与现井田合并开采 估计勘探后井田的范围亦无发展的可能 其他三 边亦无发展的可能 2 2 矿井工业储量 井田勘探类型一级 煤层最小可采厚度为 2 2m 井田内煤层构造复 杂 结构复杂 矿井工业储量是指在井田范围内 经过地质勘探煤层厚度和质量均 合乎要求 地质构造比较清楚 目前即可供利用的可引入平衡表内的储 量 储量是按块段 结合等高线发计算的 块段是以等高线 境界线 级别线 地质剖面线划分的 煤层厚度采用块段平均厚度 各层煤的容 量为 表表 2 12 1 各层煤的容量各层煤的容量 煤层8742414321 容量1 401 351 351 351 351 301 551 45 基岩面向下垂深 25 米为煤层风氧化带不计储量 前述参与井田精查地质报告储量计算的可采和局部可采煤层计八层 即八 七 四 2 四 1 四 三 二 一等煤层 在设计中研究了这八层 煤的赋存情况 结合井田构造进行了评价 设计认为 1 第 1 层煤下距奥陶系灰岩为 25 37 米 奥陶系灰岩内喀斯特溶 洞发育 水量充沛 且具有高压力 第一煤层的回采将受到奥陶系灰岩 含水的威胁 在设计中考虑暂不能开采 该层储量列为表内 C2 级 作 为矿井备用储量 2 第 2 煤层直接顶板为石灰岩 厚度为 1 5 11 64 米 平均厚度 7 07 米 裂隙发育 有蜂窝状溶洞 为一强含水层 具有高达 200 500 米的压力 又本层煤下距一号煤层平均间距为 9 米 有的地方直接与一 号煤层合层 所以同样受奥陶系灰岩含水的威胁 在设计中考虑本层煤 亦暂不能开采 处理方法与一号煤同 3 第 3 煤层下距第 2 煤层平均间距为 30 米 因考虑第 2 煤层顶板 灰岩含水具有很高压力 当本层大面积采空后 第 2 煤层顶板灰岩含水 有可能突破第 3 煤层底板岩石而进入采空区 造成矿井灾害 从地质剖 面图中可看出 由于断层的错动 第 3 煤层的层位更接近第 2 煤层顶板 灰岩 由于第 3 煤层距第 2 煤层较近 如减去第 2 煤层顶板灰岩的厚度 其平均间距为 23 米 当底煤层采空后 灰岩水也有沿断层突入采空区 的可能 故本煤层考虑亦暂不能开采 其储量作为矿井备用储量 4 第 4 煤层为不稳定煤层 储量全属 C2 级 不计入矿井设计储量 中 按以上所述 参与矿井设计储量计算的只有四个煤层 计第八 七 四 2 四 1 煤层 矿井工业储量计算公式是 ZC SM1r1 SM2r2 SM3r3 SM4r4 式中 ZC 矿井工业储量 Mt S 煤层面积 M 煤层厚度 M1 6 48m M2 1 04m M3 0 93m M4 0 74m Z1 SM2r2 27000000 6 48 1 4 244944000t Z2 SM4r4 27000000 1 04 1 35 3790800t Z3 SM6r6 27000000 0 93 1 35 33898500t Z4 SM7r7 27000000 0 74 1 35 26973000t Z Z1 Z2 Z3 Z4 244944000t 3790800t 33898500t 26973000t 309606300t 即为 30960 6300Mt 2 3矿井可采储量矿井可采储量 2 3 1 煤柱的留设及煤柱损失煤柱的留设及煤柱损失 矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量 即工业储量减去工业 场地 井田疆界 河流 湖泊 建筑物等留置的永久煤柱损失量 结合本井田复杂的地形有以下几个要留永久保护煤柱 1 断层煤柱 考虑本区各含水层都具有高压力 断层带充填又不甚 致密 井田内断层按每边各留 20 30 米 井田边界断层煤柱按 50 70 米计算 计算所得断层煤柱储量为 705 32 万吨 占地质储量的 4 96 2 掩盖层防水煤柱的厚度是按自掩盖层向下垂深 60 米 包括风氧 化带 25 米 考虑的 这个数字是否可靠还待生产中验证 特别是在矿井 移交生产初期需要进行观察 积累资料 掩盖层防水煤柱储量为 2869 51 万吨 占地质储量的 20 2 地面之七里河及沙河系间歇河 只在雨季有水 余下时间河床内水 很小 且在掩盖层内夹有较厚而分布稳定的粘土层作为隔水层 隔绝了 河水下渗的通路 故开采该两条河下的煤层时不再留设防水煤柱 3 村庄煤柱 井田中部的村庄在设计中考虑迁移 计有卧庄 悟思 村等 井田四周的村庄不再考虑迁移 采取留煤柱的方式保护 计有西 北留村 洛阳村 西郭村 胡家营 李村 张家营等 村庄压煤量为 664 40 万吨 占地质储量的 4 66 4 不可采储量 系局部可采煤层的突出或不连续的零散部分 断层 或各种煤柱线所圈的尖角部分等 煤量不多 如果回采工程量又较大 所以决定暂不回采 待以后回收各种煤柱时再行回采 这部分煤量为 68 50 万吨 占地质储量的 0 48 5 巷道煤柱及开采损失 第七煤层为厚煤层 回收率按 75 计算其 他煤层按 85 计算 计算后共损失煤量 1910 16 万吨 占地质储量的 13 5 6 根据 煤炭工业设计规范 补充规定 大型矿井工业广场的占地 面积标准取 1 公顷 10 万 t 本矿井设计年产量为 1 8Mt a 因此 工业广 场定为 24 公顷 工业广场布置为 400 500m 的矩形 另外 根据规定 与宽边都加 15m 的围护带 煤层倾角 8 表土层厚度为 40m 基 岩移动角中 沿煤层走向移动角 70 上山移动角 70 下山 移动角 70 0 7 70 0 7 8 64 4 表土层移动角 5 工业广场保安煤柱 1531 44 万吨 占地质储量的 8 08 工广煤柱见 图 2 1 图 2 1 工业广场煤柱计算设计图 表土层移动角 50 基岩岩层移动角 70 上山移动角 70 下山移动角 0 7 64 4 以上各项煤柱损失共计 7748 43 万 t 占地质