郑煤集团赵家寨煤矿新矿井设计毕业论文.doc

1 郑煤集团赵家寨煤矿新矿井设计毕业论文郑煤集团赵家寨煤矿新矿井设计毕业论文 目 录 目目 录录 3 1 1 矿区概述及井田地质特症矿区概述及井田地质特症 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 地理位置 1 1 1 2 地形 地貌 1 1 1 3 气象 地震 2 1 1 4 水文情况 2 1 1 5 矿区经济概况 2 1 1 6 水源及电源 3 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 井田煤系地层 3 1 2 2 井田地质构造 5 1 2 3 井田水文地质特征 6 1 3 煤层特征 9 1 3 1 可采煤层赋存特征 9 1 3 2 煤质 11 1 3 3 煤层开采技术条件 13 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 15 2 1 井田境界 15 2 1 1 井田范围 15 2 1 2 开采界限 15 2 1 3 井田尺寸 15 2 2 矿井工业储量 15 2 2 1 储量计算基础 15 2 2 2 井田地质勘探 16 2 2 3 矿井工业储量计算 16 2 3 矿井可采储量 18 2 3 1 安全煤柱留设原则 18 2 3 2 矿井保护煤柱损失量 18 2 3 3 矿井设计可采储量 20 3 3 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 21 3 1 矿井工作制度 21 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 21 3 2 1 矿井设计生产能力 21 2 3 2 2 确定依据 21 3 2 3 服务年限 22 3 2 4 井型校核 22 4 4 井田开拓井田开拓 24 4 1 井田开拓基本问题 24 4 1 1 确定井筒 硐 形式 数目 位置及坐标 24 4 1 2 工业场地的位置 26 4 1 3 开采水平的确定及带区 采区的划分 26 4 1 4 主要开拓巷道 27 4 1 5 开拓方案比较 27 4 2 矿井基本巷道 35 4 2 1 井筒 35 4 2 2 井底车场及硐室 36 4 2 3 主要开拓巷道 44 5 5 准备方式准备方式 带区巷道布置带区巷道布置 48 5 1 煤层地质特征 48 5 1 1 带区位置 48 5 1 2 带区煤层特征 48 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 48 5 1 4 水文地质 48 5 1 5 地质构造 48 5 2 带区巷道布置及生产系统 48 5 2 1 带区准备方式的确定 48 5 2 2 带区位置及范围 49 5 2 3 带区巷道布置 49 5 2 4 带区生产系统 50 5 2 5 带区内巷道掘进 51 5 2 6 带区生产能力及采出率 51 5 3 带区车场选型计算 53 5 3 1 带区车场的形式 53 5 3 2 带区车场的调车方式 54 5 3 3 带区主要硐室布置 54 6 6 采煤方法采煤方法 56 6 1 采煤工艺方式 56 6 1 1 带区煤层特征及地质条件 56 6 1 2 确定采煤工艺方式 56 6 1 3 回采工作面参数 56 6 1 4 回采工艺及工作面设备选型 57 6 1 5 采煤工作面支护方式 60 6 1 6 端头支护及超前支护方式 62 6 1 7 各工艺过程注意事项 63 6 1 8 回采工作面正规循环作业 65 6 2 回采巷道布置 67 6 2 1 回采巷道布置方式 67 6 2 2 回采巷道参数 67 3 7 7 井下运输井下运输 68 7 1 概述 68 7 1 1 井下运输设计的原始条件与数据 68 7 1 2 运输距离和货载量 68 7 1 3 井下运输系统 69 7 2 带区运输设备选型 69 7 2 1 设备选型原则 69 7 2 2 带区运输设备的选型及能力验算 70 7 3 大巷运输设备选型 72 7 3 1 运煤设备 72 7 3 2 辅助运输设备选择 73 参考文献参考文献 107 1 1 矿区概述及井田地质特症 1 1 矿区概述 1 1 11 1 1 地理位置地理位置 赵家寨的井田位于河南省新郑市 行政区划属新郑市辛店镇和城关镇及新密市大隗 镇管辖 井田的北部以大隗断层为界 南部西段以欧阳寺断层为界 南部东段以新密公 路为界 西部以煤 800m 底板等高线为界 东部以贾梁断层和煤露头线为界 其地理坐标 为 东经 113 34 00 113 43 00 北纬 34 23 30 34 26 30 矿区内形成非常便利交通网络 G107 国道 郑新公路 京广铁路 京珠高速 郑石 高速公路从井田东侧通过 从井田南部通过 铁路从井田北部通过至新郑东和站京广铁 路接轨 登 封 杞 氏 761mm 地方窄轨铁路从井田南部通过 区内公路以新郑市 为中心 可通往郑州 41km 新密 43km 禹县 35km 平顶山 111km 许 昌 73km 地 新郑国际机场位于井田的东北部 矿井交通位置见图 1 1 图 1 1 矿井交通位置图 1 1 21 1 2 地形 地貌地形 地貌 矿区内的地表绝大部分被第三 四系冲积层覆盖 为平原微丘地形 地势总体为平 2 坦 仅西北部冲沟为发育 西部边缘地带出现一些小丘陵与零星突起 井田内海拔标高 一般在 101 145m 之间 平均约 122m 相对高差约为 74m 1 1 31 1 3 气象 地震气象 地震 这个区属大陆性半干旱气候 特点是干湿季节性交替明显 年温差较大 四季分明 夏季炎热 冬季寒冷 春秋两季气候宜人 平均气温 14 2 最高气温 38 4 1976 年 6 月 最低气温为 6 1 1977 年 1 月 年 6 9 月为雨季 年最大降水量为 937 1mm 1954 年 最小降水量为 223 9mm 1985 年 年均降水量为 542 6mm 年 蒸发量为 1680 2041mm 本区风向风力随季节交替变化 夏季多东南风和南风 冬季多 西北风和北风 年平均风速 2 37m s 最高风速为 18m s 平均相对湿度 8 月最大为 83 1 月最小为 64 年平均相对湿度为 70 年均霜期为 159 天 年均雾日为 32 天 结冰期一般为 12 月至翌年 3 月 冻土深度为 120 150mm 积雪厚度 126 200mm 1 1 41 1 4 水文情况水文情况 这个区主要河流为双洎河 属淮河水系 双洎河上游有洧 溱二源 洧水发源于登 封东北阳城山 入新郑境 4km 溱水发源于新密市白寨乡牌坊沟 入新郑境约 2km 洧 溱二水于邓湾寨西汇合 以下河段称双洎河 双洎河在新郑市境内流经戴湾 人和寨 云湾 泥河寨 市区 双龙寨 至梨河镇黄湾村出境入长葛 至扶沟县北流入贾鲁河 新郑市境内河段全长 33 5km 河床宽度 10 30m 河底均低于地面 16m 正常流量 2m3 s 均行水深度 0 4m 河底坡降 1 230 1 1240 河底岩性为沙壤土 双洎河为常年性 河流 该河自西北向东南流经本井田 河流流量受季节影响较大 旱季小 雨季大 根 据新郑市人和寨观测站资料 最大洪水流量为 246m3 s 洪水位标高为 142 33m 1 1 51 1 5 矿区经济概况矿区经济概况 新郑市的总面积 833km2 人口共 63 万 近几年来社会经济发展速度很快 初步形成 了以化工 电力 医药 建材 食品加工为主 门类为齐全的工业经济与大枣 无公害 节水莲藕 畜禽养殖为主的生态农业产业体系 旅游 商贸 房地产等大产业齐头并进 协调发展 经过大力推进产业结构的战略性调整 全市已形成煤炭 烟草 电力 医药 食品 建材 化工等特色支柱产业 1 1 61 1 6 水源及电源水源及电源 赵家寨矿井地下水丰富 估计矿井正常涌水量为 400m3 h 井下排水经处理后 可供 矿井生产与生活之用 3 矿井电源取自矿井正东约 6km 处胡庄 110kV 变电站和矿井正南约 4km 处辛店兴龙 110kV 变电站 1 2 井田地质特征 1 2 11 2 1 井田煤系地层井田煤系地层 井田内地层均被新生界地层覆盖 由老到新为寒武系上统 奥陶系中统 石炭系中 上统 二叠系及第三 四系 简述如下 1 寒武系上统长山组 3ch 钻孔揭露最大厚度为 154 41m 岩性以灰 灰白色 厚层状白云质灰岩为主 夹薄层状泥灰岩 钙质泥岩 砂质泥岩及鲕状石灰岩 裂隙具 方解石脉 见不规则状溶洞 与下伏地层平行不整合 假整合 接触 2 奥陶系中统马家沟组 Q2m 钻孔揭露厚度为 25 33 79 95m 平均 54 70m 为 灰色中厚层状石灰岩 上部夹泥灰岩 下部夹砾屑灰岩 底部为钙质泥岩和砂质泥岩 与下伏地层平行不整合接触 3 石炭系 C 缺失下统 中上统揭露厚度 48 36 121 39m 平均 76 71m 1 中统本溪组 C2b 以铝质泥岩为主 含黄铁矿 菱铁矿结核 局部夹中 细粒砂岩 偶含薄煤一层 组厚平均 8 73m 与下伏地层平行不整合接触 2 上统太原组 C3t 自一1煤层底板的根土岩至一9煤层顶板的菱铁质泥岩或 L9灰岩顶 厚度平均 75 78m 下段 下部灰岩段 自本组底部至 L4灰岩顶部 厚度 15 76 36 40m 平均 27 27m 以石灰岩 煤层为主 夹砂质泥岩 泥岩 含灰岩四层 L1 L4 其中 L1灰岩 普遍发育 为本区标志层 常与 L2灰岩合并为一层 总厚度平均 12m 含煤四层 其中 一1煤层大部可采 一3 一4煤层偶尔可采 中段 中部碎屑岩段 自 L4灰岩顶部至 L7灰岩底部 厚 21 58 54 00m 平均 33 70m 以砂岩 砂质泥岩 泥岩为主 夹二层透镜状石灰岩 L5 L6 及薄煤 3 层 一 5 一6 一7 L5 L6灰岩常相变为砂岩 该砂岩为浅灰色中细粒石英砂岩 局部含细 砾 上段 上部灰岩段 自 L7灰岩底部至一9煤层顶板的菱铁质泥岩或 L9灰岩顶 厚 9 58 24 96m 平均 13 81m 以石灰岩 砂质泥岩 泥岩为主 夹薄煤 2 层 一8 一9 一9煤层偶可采 一8煤层不可采 含灰岩三层 其中 L7石灰岩普遍发育 平均 5m 常 4 与厚约 4m 的 L8石灰岩合并为一层 L9石灰岩不稳定 常相变为菱铁质泥岩 4 二叠系 P 西部有零星出露 据钻孔揭露 井田二叠系保留不全 石千峰组上部第四段与第三 段上部受蚀殆尽 保留厚度 651 78 1237 16m 平均 849 46m 含煤 23 层 上下两统 和 下伏地层整合接触 1 下统山西组 P1sh 自一9煤层顶板的菱铁质泥岩或 L9灰岩顶至砂锅窑砂岩底 厚 53 36 104 65m 平均 75 49m 由砂岩 砂质泥岩 泥岩及煤层组成 含煤 6 层 产大量植物化石 据其岩性 特征自下而上可分为大占砂岩段 香炭砂岩段和小紫泥岩段 大占砂岩段 自本组底至二3煤层底 厚 20 89 37 63m 平均 27 82m 下部的二1煤 层底板砂岩为深灰 灰黑色条带状细粒砂岩 中部的二l煤层全区可采 是本区主要可采 煤层 上部的大占砂岩为灰色中细粒砂岩 厚 1 92 20 98m 平均 11 66m 层面富含白云 母及炭质薄膜 其下的二2煤层不发育 香炭砂岩段 自二3煤层底至二4煤层顶板砂岩底 厚 19 36 36 12m 平均 27 55m 由深灰色中细粒砂岩 砂质泥岩 泥岩与煤层组成 下部的二3煤层大部可采 直接顶板 为深灰 黑灰色泥岩或砂质泥岩 中部的香炭砂岩为深灰色中细粒砂岩 平均厚度 6 31m 含菱铁质线理及结核 上部为黑灰 深灰色泥岩及砂质泥岩 含菱铁质假鲕和结 核 夹不稳定的二4煤层 小紫泥岩段 自二4煤层顶板砂岩底至砂锅窑砂岩底 厚 13 11 30 90m 平均 20 12m 下部为浅灰色含菱铁质中细粒长石石英砂岩 泥硅质胶结 厚约 7m 中上部为 灰紫色的小紫泥岩 厚 13 12m 含铝质及菱铁质假鲕 局部具鲕状结构 夹薄层绿灰色 细粒砂岩及不可采煤层 2 层 二5 二6 本组与下伏地层整合接触 2 下统下石盒子组 P1x 自砂锅窑砂岩 Ss 底界至田家沟砂岩 St 底界 厚 230 99 370 68m 平均 283 72m 含三 四 五 六共 4 个煤段 其岩性由砂岩 砂质泥岩 泥岩 炭质泥岩及 极不稳定的薄煤层组成 各煤段划分均以其煤段底部的砂岩为界 其中三煤段不含煤层 四 五 六煤段见薄煤 12 层 不可采或偶尔可采 本组与下伏地层整合接触 1 2 21 2 2 井田地质构造井田地质构造 本矿井主体构造为一两翼地层产状平缓 倾角 3 16 轴向 NNW SEE 的宽缓背斜构 造 井田内断裂构造发育 共有断层 15 条 5 1 褶曲 本矿井主要褶曲为滹沱背斜 背斜轴走向 130 延展长度约 13km 西北倾伏端被大 隗断层切割 向东南至 15 勘探线仰起 轴面近似直立 北翼地层走向 135 150 倾 45 70 倾角 6 15 南翼地层走向 115 140 倾向 205 230 倾角 3 12 2 断层 井田内的断裂构造发育 勘探阶段共发现断距较大的断层 16 条 构造方向与区域构 造方向相符合 大隗断层 贾梁断层 欧阳寺断层构成本区自然边界 断层走向除大隗 断层为近东西向外 其余均为北西 南东方向 1 2 31 2 3 井田水文地质特征井田水文地质特征 1 地表水 本矿井内有两条河流 双洎河和沂水河 最高洪水位标高 一般为 101 33 104 31m 新郑市西关双洎河桥位置洪水位的标高为 102 68m 其桥面标高为 106 04m 洪水期对地面建筑无影响的 河流距的主要开采煤层二1煤约 400m 左右 且 对地下水的补给仅限于局部地段 补给量很小 对开采影响不大 2 主要含水层与隔水层 1 含水层 寒武系上统长山组 3ch 白云质灰岩岩溶承压的水含水层 含水层大有体上沿滹沱背斜轴部的地带 埋藏深度 600m 左右 向北东方向逐渐增加 到 1444m 揭露厚度一般 11 32m 80 年代天然水位标高 121 46 126 06m 211 1810 补等孔水位标高分别达 132 46m 129 18m 该含水层与 O2m灰岩含水层为一个统一含水 层 奥陶系马家沟组 O2m 灰岩岩溶裂隙水含水层 该层钻孔揭露厚度 25 33 79 95m 平均厚度 54 70m 该层上段为厚层状灰岩 下段 泥质成分增高 岩溶裂隙主要发育于断裂带 滹沱背斜轴部及露头带附近 其标高为 225 71 542 71m 含水层强富水 但不一 主要富水地带滹沱背斜轴部 露头风化带及断裂带 钻孔 单位涌水量 q 0 0143 1 507L s m 80 年代水位标高 121 59 122 36m 水温 23 29 该含水层距上覆一1煤层平均 9 43m 是一1煤层底板直接充水岩层 同时 由于该含水 层和 C3tL1 4 C3tL7 8灰岩含水层有水力联系 所以对二1煤的开采也有较大影响 石炭系太原组下段 C3tL1 4 灰岩岩溶裂隙承压水含水层 6 该层有 1 4 层灰岩组成 间夹薄层泥岩 砂质泥岩及薄煤 厚度 13 66 43 99m 其 中灰岩厚度 7 4 34 91m 平均 18 79m L1 L2常合为一层 二者一般厚 10 13m 石炭系太原组上段 C3tL7 8 灰岩岩溶裂隙承压水含水层 该层主要有 L7 L8两层厚层状 隐晶结构灰岩组成 含水层埋深一般 250 850m 含 水层厚度 0 18m 一般厚 10m 左右 灰岩岩溶裂隙主要发育于滹沱背斜轴部 断裂带及 露头带附近 钻孔单位涌水量 q 0 019 0 6949L s m 80 年代天然水位标高 120 85 126 65m 该层是二1煤层底板直接充水岩溶含水层 二叠系山西组 P1sh 砂岩孔隙裂隙承压水含水层 该层由大占砂岩和香炭砂岩组成 含水层埋深一般 250 850m 大占砂岩厚度 0 96 31 90m 平均 17 05m 香炭砂岩厚度 14 23m 孔隙裂隙一般不发育 且多被方解石 脉充填 水位标高 117 02 128 26m 钻孔单位涌水量 q 0 0012 0 085L s m 该层为二1 和二3煤层顶板直接充水含水层 但富水性较弱 对煤层开采影响不大 上 下石盒子组及上部砂岩孔隙裂隙承压水含水层 该层段为砂岩 砂泥岩互层段 以砂锅窑砂岩 Ss 田家沟砂岩 St 平顶山砂 岩 Sp 发育良好 上 下石盒子组中厚度 5m 以上的中 粗 巨粒砂岩共 13 层 平均 总厚度 94 09m 埋深 50 700m 平顶山砂岩埋深 100 350m 厚度 48 49 70 55m 一般 厚度 55 76m 上 下石盒子组砂岩裂隙较发育 该套砂岩厚度较大 但富水性弱 其间 因有数层砂质泥岩及泥岩隔水层而水力联系不佳 故对七4煤层及下伏二3 二1煤层的 开采影响不大 第四系孔隙潜水含水层 中更新统 Q2 含水层主要分布在井田西部贾咀 辛店一带 厚度约 30m 水位深 度 6 1 30m 水位标高 126 4 171 22m 钻孔单位涌水量 q 0 178 3 57L s m 岩性上部 为亚砂夹亚粘土 下部亚粘土夹砾石 底部常见棱角状分选差的碎石层 上更新统 Q3 含水层主要分布井田东部双洎河两岸的平原区 厚度约 50m 水位深度 1 84 35m 水位标高 96 93 150 50m 钻孔单位涌水量 q 0 252 2 71L s m 岩性上部以 亚砂土为主 含钙质胶结 下部为亚粘土夹砾石层 底部为河床粗砂砾层 全新统 Q4 含水层主要分布于双洎河沿岸及新郑市区以东平原区的浅表部 厚度约 10m 水 位深度 1 01 13 32m 水位标高 100 32 131 67m 钻孔单位涌水量 q 0 22 0 776L s m 岩性为粉砂土 亚砂土 粉细砂 夹透镜状粘土层 双洎河沿岸河流一级阶地的底部具 河床相砂砾石层 2 隔水层 7 一1煤层底板铝土质隔水层 该层位于奥陶系灰岩顶面至一1煤层底面之间 厚度 1 87 33 84m 该层层位较稳定 岩性致密 隔水性良好 但因该层在局部地段很薄 尤其在受断裂错动的情况下 奥陶 系灰岩高压岩溶水将对一1煤层的开采有直接影响 太原组中段砂泥岩隔水层 L4 层指石灰岩顶面至 L7 灰岩 砂质泥岩 底部表面的细砂岩 薄煤层的 L5 和 L6 灰不稳定 16 83 68 33m 厚 层是稳定的 良好的抗水性 为 c3tl1 4 石灰石和 c3tl7 8 灰之间的隔水层 但在断裂切割和裂谷带背斜轴 将形成 含水层间的水力联系下 二1煤层底板砂泥岩隔水层 指 L8灰岩顶面到二l煤层底板之间的砂 泥岩段 据本区揭露该层厚度 1 61 43 82m 平均厚 10 96m 该层有一定的隔水作用 隔水层厚度小于 5m 以及断裂破 碎之处会造成底板突水可能 石千峰组上段细粒砂岩 砂质泥岩隔水层 该层在井田西缘有零星出露 大部分被第三 四系掩盖 岩性为砂质泥岩和细粒砂 岩 孔隙裂隙不发育 对上覆下伏含水层起隔水作用 上第三系 N1l 砂质粘土及粘土隔水层 平均厚度为 0 656 85m 255 02m 厚砂质粘土和粘土 由于厚度大 层位较稳定 所以是第四系含水层及基岩含水层之间的隔水层 IDA 透露一些钻孔在 0 23 22 70m 厚 底 一般 10m 厚的砾石层 20 直径 100mm 这更是填充粘土 半胶结 3 矿井充水条件分析 1 地表水和新生界孔隙含水层至二l煤间距很大 约 340 900m 其间有平均厚 度 275 02m 的粘土和砂质粘土隔水层 故不能形成矿床充水水源 2 二l煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层 富水性弱 地下水径流迟缓 补给条件差 一般不会对矿井形成较大危害 3 水量较丰富 补给强度中等 钻孔单位涌水量 q 0 019 0 6949L s m 二l煤层 底板隔水层 厚度 1 61 43 82m 平均 10 96m 隔水性不佳 特别是断裂带将成为煤层底 板突水通道 同时还可能成为下部 C3tL1 4灰岩甚至 O2m灰岩岩溶水间接充水的通道 4 井田东部灰岩陷伏露头地带 汇集丰富的混合型岩溶裂隙承压水 矿井深疏排 水时 将会形成回流 成为二1煤层的重要充水水源 5 构造对矿床充水的影响 断层是本区矿床充水的主要因素 北部边界 F1和东北 部的 F3断层 使三个岩溶含水层在垂直方向上发生水力联系 并形成高水位的富水导水 8 带 需留够防水煤柱 4 井田水文地质勘探类型划分 根据 河南省新密煤田赵家寨井田勘探报告 研究结论 此井田水文地质勘探类型 为第三类第一亚类第二型 即以底板溶蚀裂隙充水为主的水文地质条件中等偏复杂的岩 溶充水矿床 5 矿井涌水量计算 对煤矿涌水量对矿井充水井田地质报告只有两主要是石灰岩喀斯特裂隙含水层底板 顶板含水层是弱的 所以在太原组上部灰岩含水层排水量的计算 根据水文地质部门 矿区地热勘探 通过大孔抽水试验 用有限元方法 600m3 h 的 矿井正常涌水量估算 矿井涌水量的解析法预测矿井涌水量 是 650m3 小时 两 L 煤顶 板砂岩含水层排水的涌水量由压力潜水裘布依公式计算 顶板含水层 139 23m3 h 本设计根据矿井正常涌水量为 600m3 h 最高产量为 650m3 h 的设计 由于复杂的 地质条件适中 盖上厚的新生代 尽管采用多种勘探手段 很难准确地检测液压性能和 故障的变化规律 1 3 煤层特征 1 3 11 3 1 可采煤层赋存特征可采煤层赋存特征 井田煤层分为 4 层 分别为七 3 个 4 两至 1 和 1 二 1 煤层是两 3 1 大煤层 大多数的七煤层 4 侵蚀 西部唯一的地方保存 该地区保存在煤层中很大的一部分 IDA 在表 1 1 煤层 七 4 煤发生在七段中 石河子组下部 从平顶山 231 39m 田家沟砂岩 砂岩从 26 82m 煤层厚度平均 0 49 米 1 11m 夹矸 1 2 层 岩性为泥岩 煤层结构简单 煤 层顶板为砂质泥岩和泥岩 泥岩底 七 4 矿区含煤面积约 10 IDA IDA 大面积煤层 煤层厚度薄煤 0 80 1 30M 有约 3 平方公里的地区 煤层厚度大于 1 30 米厚的煤 1 87km2 面积约 二 在山西组下部 3 煤发生 从 22 59 73 88m 46 35m 砂岩窑砂锅 平均距离 L7 灰岩 25 3700 万 平均 31 62m 煤层厚度 0 米 6 98m 平均 几见洞 1 层煤矸石煤矸 石 岩性为泥岩 碳质泥岩和煤层结构简单 3 个矿区煤矿区约占 71 其中 0 80 1 30M 薄煤层煤厚 4 约 22 5km2 面积 1 31 3 50m 煤层厚度厚煤区 3 个 面积约灵 一个较小的煤层厚度 3 51 8 00m 厚煤层的煤 厚度在背斜轴线两侧中央厚度的总体趋势 煤层厚度和最小厚度的减小 北东部和南部 煤层厚度沿走向区基本变化 沿倾向北东 的起伏趋势薄的厚的薄的西南 突然有局部增厚和变薄的现象 煤层厚度的变化 不稳 定系数为 5 09 属不稳定煤层 表 1 1 可采煤层特征表 煤层名称 两极厚 度 平均厚 度 煤层结构稳定程度 煤层间距 m 9 m 七4 0 49 2 01 1 11 含夹矸 1 2 层 较简单较稳定 局部可采38 50 98 50 二3 0 6 98 1 37 含夹矸 1 层 较简单不稳定 大部可采 153 30 5 04 39 50 二1 0 21 75 3 0 含夹矸 1 2 层 较复杂较稳定 主要可采 18 60 54 128 00 一1 0 4 55 1 46 含夹矸层 较简单不稳定 大部可采80 35 二1煤 赋存于山西组下部 上距砂锅窑砂岩 42 59 93 88m 平均 64 72m 下距 L7 灰岩 20 25m 平均 22 28m 煤厚 0 21 75m 平均 5 50m 煤层厚度有一定变化 属较稳 定的中厚 厚煤层 煤层含夹矸 1 2 层 夹矸厚度 0 10 2 2m 夹矸岩性多为泥岩和炭质 泥岩 煤层结构简单 煤层直接顶板为泥岩 炭质泥岩或砂质泥岩 厚度 0 13 0 87m 平均 0 48m 直接底板为泥岩 炭质泥岩或砂质泥岩 厚度 0 13 2 87m 平均厚度 1 07m 二1煤可采区域含煤面积约占全井田的 98 其中煤厚 0 80 1 30m 的薄煤带 2 个 面积约 0 9km2 1 31 3 50m 的中厚煤带 4 个 面积约 19 4km2 煤厚 3 51 8 00m 的厚煤 带 2 个 面积约 19 5km2 煤厚大于 8m 的特厚煤带 14 个 面积约 9 3km2 井田内特厚 煤带主要分布于中部 厚煤带展布于中部特厚煤带两侧及北东部 中厚煤带主要分布于 南东 南西部 薄煤带 不可采带多零星散布于南部 煤厚变化规律不明显 但尚可发 现宏观趋势 整体趋势为中部背斜轴部煤厚最大 向两侧及北东煤厚渐小 南东及西部 煤厚最小 另外 煤厚沿走向变化较小 沿倾向变化相对较大 在南部 煤厚有急剧增 厚变薄现象 但煤层总体上属较稳定型煤层 一1煤 俗称炭煤 赋存于太原组底部 上距二1煤层 54 128m 平均 80 35m 下距 奥陶系顶界面平均 8 93m 煤厚 0 4 55m 平均 1 46m 层位稳定 大部可采 煤层含夹 矸 1 3 层 夹矸厚度 0 20 1 29m 一般 0 30 0 60m 夹矸岩性多为泥岩和炭质泥岩 煤 层结构简单 煤层多为 L1灰岩直接压煤 偶有直接顶板 岩性以炭质泥岩为主 厚度 0 30 0 71m 底板多为铝质泥岩 平均厚度 8 93m 一1煤可采区域含煤面积约占全井田 的 76 煤层厚度总体变化趋势为中部厚 东西两侧薄 煤层总体上属较稳定 不稳定 型煤层 由于一1煤距奥灰较近 受奥灰岩溶裂隙承压水的影响 目前的开采安全技术条 件尚不成熟 1 3 21 3 2 煤质煤质 1 煤层物理性质和煤岩特征 10 1 物理性质 井田内可采煤层物理性质见表 1 2 表 1 2 煤层物理性质 煤层颜色结构构造断口坚硬程度产出状态视密度真密度 七4黑褐条带状块状参差状半坚硬粒 碎块1 441 56 二3黑受构造影响轻微参差状松软粉粒状1 391 46 二1灰黑呈现结构煤特征 松软鳞片1 411 51 一1灰黑条带状块状 贝壳 参差状 坚硬粒 碎块1 431 53 2 煤岩特征 二1煤宏观煤岩成分不易分辨 二3煤 一1煤均以亮煤为主 可见镜煤条带 为半 亮型 七4煤以亮煤为主 可见暗煤 为半暗 半亮型 二1 二3和一1煤中矿物含量较少 以粘土矿物为主 次为硫化物和碳酸盐等 一1 煤硫化物远远高于二1 二3煤层 七4煤层粘土矿物达 18 9 硫化物 碳酸盐 氧化物 则均匀分布 2 化学性质和工艺性能 1 化学性质 元素组成 井田内可采煤层原煤 浮煤元素分析结果见表 1 3 表 1 3 可采煤层元素分析结果表 原煤 浮煤 煤层 CdarHdarNdar O S dafCdarHdatNdar O S daf H C 原子比 七489 785 561 323 2990 345 291 213 150 702 二390 494 241 393 8891 714 251 372 670 556 二189 923 991 624 4791 474 121 602 810 541 一186 703 860 918 5388 373 870 936 830 526 有害组分 七杆 4 煤灰丰富的灰 二是低灰分煤 3 煤为主 局部超低灰和丰富的灰 二 1 煤 煤低灰 局部小 area of 超低灰和丰富的灰 1 煤灰 in the 的地方 有小面积的低灰分煤 7 4 两个 3 二 1 煤有低污染煤 煤的煤 1 严重的污垢 7 08 4 属于高硫煤 在 1 4 洗液密度在七 4 两 三硫二 1 煤变小 1 煤率是 4 11 C 七 4 两个 3 防潮 二 1 煤水是分别为 0 93 0 96 毫克 和 0 50 the waterwas 低 其他有害元素 七4煤和一1煤为特低磷煤 二3和二1煤为低磷煤 七4 二3 二1煤中的砷 氯 氟含量均较低 符合各类工业用煤要求 一1煤中的砷含量高达 14ppm 不符合食品工业 用煤要求 2 工艺性能 燃烧性 a 发热量 七4煤原煤干燥基高位发热量为 25 24MJ kg 二3 二1 一1煤为 29 35 30 27MJ kg b 可磨性 二3 二1煤为易磨碎煤 一1煤为较易磨碎煤 c 煤灰熔融性 据灰熔融性测定结果 七4 二3 二1 一1煤灰软化温度 ST 依 次降低 分别为 1420 1400 1372 1212 七4 二3 二1煤属高熔灰分煤 适 用于固态排渣炉用煤 一1煤为低熔灰分煤 适用于液态排渣炉用煤 气化性 根据 6 13mm 级块煤测定结果 本井田二1煤热稳定性综合为中等 极差级别 根据 各煤层反应性测定结果 900 时各煤层的二氧化碳转化率为 9 5 17 0 当温度升至 950 时 则为 21 52 反应能力略微增强 但均为弱反应煤 3 煤类确定 依据 中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 以浮煤干燥无灰基挥发分 Vdaf 粘结指数 GR I 胶质层最大厚度为主要指标 辅以干燥无灰基氢 Hdaf 含量 镜 煤最大反射率 R max 焦渣特征等确定 二3 二1和一1煤从西到东依次为贫瘦煤 贫煤和无烟煤 七4煤为肥煤 另有两个孤立焦煤点 二3煤以贫瘦煤 贫煤为主 无烟 煤次之 另有两个孤立瘦煤点 二1煤以贫煤为主 无烟煤次之 分别有 2 个和 3 个孤立 贫瘦煤点 一1煤无烟煤面积比二1煤大 反映了深成变质作用的结果 3 煤的可选性评价 根据煤的浮沉实验 二3 二1和一1煤浮煤产率以小于 1 5 密度级产率居多 分别占 80 32 81 67 和 71 54 据浮沉实验结果 二3 二1煤为极易选 极难选煤 一1煤 为极易选 易选煤 根据简选样筛分实验结果 二1煤随粒度减小 产率增高 质量变好 全硫减少 12 4 煤质特征综述 二1煤 黑 黑灰色 具半金属 玻璃 油脂光泽 条带状结构 粒状小块状构造 偶含黄铁矿薄膜 属半亮 光亮型煤 原煤为低灰 特低硫 低磷 极易选 极难选煤 的贫瘦煤 贫煤和无烟煤 可作悬浮床气化用煤和动力用煤 贫瘦煤可用于炼焦配煤 无烟煤可作高炉喷吹用煤 发热量 Qgr v d 为 29 65 30 41MJ kg 二3煤 煤质为近似二1煤层的贫煤 发热量 Qgr v d 为 29 28 30 38MJ kg 七4煤 属富灰到高灰 特低硫 特低磷 很难选 不能选的中等热值肥煤 可作动 力用煤和民用煤 发热量 Qgr v d 为 25 24MJ kg 一1煤 为中灰 富灰 高灰 特低磷 高硫之无烟煤 发热量 Qgr v d 为 28 77 30 86MJ kg 1 3 31 3 3 煤层开采技术条件煤层开采技术条件 1 煤层顶底板情况 主要可采煤层二1煤顶底板岩性 顶板 伪顶多为炭质泥岩 页岩 易破碎 伪顶厚度 0 0 5m 局部厚度达到 1 5m 伪顶零星分布在中部 911 904 孔以及东南部的 1614 2202 孔附近 泥岩 砂质泥岩顶 板主要在 3 勘探线以东 与砂岩顶板相间分布 厚度 1 1 11 23m 占井田面积 40 左右 岩石结构致密 抗压强度 15 3 28 2MPa 一般较稳定 砂岩顶板全区均有分布 占井田 面积 50 左右 厚度 1 1 33m 平均 11 06m 岩石致密 坚硬 抗压强度 21 4 168 4MPa 由此可见 大部分区段二1煤顶板为砂岩老顶 岩石力学强度较高稳固 性较好 在断层发育处及背斜轴部地带 岩石原生结构遭到破坏 裂隙较发育 容易造 成巷道矿压显现强烈 底板 伪底多为炭质泥岩 易破碎 主要分布在 508 505 孔 官刘庄断层以及 1408 1803 孔一带 占井田面积的 15 8 砂岩底板主要分布在 508 7012 钻孔 1207 1107 钻孔以及 1911 2205 钻孔附近 占井田面积 13 2 厚度 1 1 10m 平均 3 8m 岩石抗压强度为 53 2 193 1MPa 泥岩 砂质泥岩为大面积分布的直接底板 厚度 0 75 17 19m 平均 3 10m 层理普遍发育 岩石抗压强度 7 8 86 1MPa 属较稳定底板 2 瓦斯 井田西部瓦斯成分以 CH4为主 为沼气带范围 两极值为 6 43 98 71 次为 N2和 CO2 中东部瓦斯成分则以 N2和 CO2为主 为瓦斯风化带 CH4成分较低 二1煤沼气带分布在井田西部 深部及第 10 勘探线以西块段 其余为瓦斯风化带 13 二3煤瓦斯赋存规律和特征与二1煤近似 但沼气带范围小 西部煤层较厚地段瓦斯含量 稍高 七4煤和一1煤均属瓦斯风化带 一1煤瓦斯成分为 0 22 32 瓦斯含量为 0 0 39ml g 可燃物 本区瓦斯呈西高东低的特征 总体东北部属瓦斯风化带 西南部为瓦斯带范围 CH4 含量总的变化趋势是随煤层埋深的增大而升高 根据矿井煤层瓦斯含量和生产能力预测 矿井生产时瓦斯相对涌出量为 4 436m3 t 绝对瓦斯涌出量为 30 806m3 min 矿井应属低 瓦斯矿井 3 煤尘及煤的自燃 七4 二3和二l煤层火焰长度分别为 10mm 14mm 和 10mm 加岩粉量分别为 40 43 和 43 结论为均有爆炸危险性 一1煤无煤尘爆炸性资料 通过地质报告钻孔样品燃点测试结果 确定二3和二1煤层均为不易自燃煤层 4 地温 本区属地温正常背景下存在局部地温异常区 据井田内 10 个钻孔恒温带观测 本井 田恒温带深度 10 18m 温度 16 16 93 一般 16 3 地温梯度 2 0 5 39 100m 平均 3 5 100m 初期开采块段地温正常 I 级热害区主要在东部的东土桥断层与双洎河断层 之间以及西部二l煤层 400m 标高以深区域 II 级热害区主要分布在双洎河断层以东 占 井田面积的 9 12 14 2 井田境界和储量 2 1 井田境界 2 1 12 1 1 井田范围井田范围 赵家寨矿井井田范围为 北部以大隗断层为界 南部西段以欧阳寺断层为界 南部 东段以新密公路为界 西部以二1煤 800m 底板等高线为界 东部以贾梁断层和二1煤露 头线为界 地理坐标为 东经 113 34 00 113 43 00 北纬 34 23 30 34 26 30 井田二 1煤层赋存状况如图 2 1 所示 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 150 250 300 350 400 500 450 400 350 300 550 350 300 250 200 250 250 300 200 250 N 图 2 1 井田二1煤层赋存状况示意图 2 1 22 1 2 开采界限开采界限 井田可采煤层共有 4 层 自上而下分别为七4 二3 二1和一1 二1煤层属全区可 采煤层 二3 一1煤层属大部可采煤层 七4煤层大部被剥蚀 仅西部局部保存 在保 存区内属大部可采煤层 二1煤层为为本矿井主采煤层 平均厚度为 5 5m 由于二1煤层 厚度大 赋存条件较好 故本设仅考虑二1煤层 2 1 32 1 3 井田尺寸井田尺寸 井田东西走向长 11km 南北倾向宽 3 4km 井田面积约 40km2 2 2 矿井工业储量 2 2 12 2 1 储量计算基础储量计算基础 1 根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算 2 根据 煤炭资源地质勘探规范 和 煤炭工业技术政策 规定 煤层最低可采厚 度为 0 70m 原煤灰分 40 3 依据国务院过函 1998 5 号文 关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问 15 题的批复 内容要求 禁止新建煤层含硫份大于 3 的矿井 硫份大于 3 的煤层储量列 入平衡表外的储量 4 储量计算厚度 夹石厚度不大于 0 05m 时 与煤分层合并计算 复杂结构煤层的 夹石总厚度不超过每分层厚度的 50 时 以各煤分层总厚度作为储量计算厚度 5 井田内主要煤层稳定 厚度变化不大 煤层赋存较稳定 勘探工程分布比较均匀 采用地质块段的算术平均法 2 2 22 2 2 井田地质勘探井田地质勘探 本区地质勘探工作历时较长 地质勘探工作是在河南省煤田地质局一队 1978 年提交 的详查报告基础上 于 1981 年至 2002 年分阶段进行的 前后共分为三个阶段 本井田 勘探类型和网度符合地质勘探规范要求和客观实际 各项勘探工程质量和勘探研究程度 高 地质基础资料齐全 准确 可靠 对井田构造 可采煤层的厚度 结构 产状及分 布已查明 煤的用途已评价 储量数据可靠 可以满足矿井设计的需要 2 2 32 2 3 矿井工业储量计算矿井工业储量计算 本矿井主采煤层为二1煤 采用地质块段法计算工业储量 地质块段法就是根据煤层倾角和厚度大体一致的原则 将井田划分为若干块段 在 圈定的块段范围内可用算术平均法求得每个块段的储量 煤层总储量即为各块段储量之 和 本井田划分为 10 个储量块 分块情况如图 2 2 所示 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 150 250 300 350 400 500 450 400 350 300 550 350 300 250 200 250 250 300 200 250 N 1 2 9 4 63 10 8 7 5 图 2 2 块段划分示意图 1 矿井地质资源量 矿井地质资源量可由下式计算 2 1 6 10 1 z 10 cos Z ii i i ASm 16 式中 Zz 矿井地质资源量 Mt mi 第 i 块段煤层平均厚度 m Si 第 i 块段煤层平面面积 m2 煤的密度 1 41t m3 Ai 第 i 块段煤层的平均倾角 将各参数代入式 2 1 可得表 2 1 故矿井地质资源储量为 162 37Mt 2 矿井工业储量 根据钻孔布置 在矿井地质资源量中 60 探明的 30 控制的 10 推断的 根据 煤层厚度和煤质 在探明的和控制的资源量中 70 是经济的基础储量 30 是边际经济 的基础储量 则矿井工业储量由下式计算 Zg Z111b Z122b Z2M11 Z2M22 Z333k 2 2 式中 Zg 矿井工业储量 Mt Z111b 探明的资源量中经济的基础储量 Mt Z122b 控制的资源量中经济的基础储量 Mt Z2M11 探明的资源量中边际经济的基础储量 Mt Z2M22 控制的资源量中边际经济的基础储量 Mt Z333 推断的资源量 Mt k 可信度系数 取 0 7 0 9 根据本矿实际条件取 0 8 其中 Z111b Zz 60 70 162 37 60 70 91 22Mt Z122b Zz 30 70 162 37 30 70 35 15Mt Z2M11 Zz 60 30 162 37 60 30 30 12Mt Z2M22 Zz 30 30 162 37 30 30 15 06Mt Z333k Zz 10 80 162 37 10 80 13 39Mt 则矿井工业储量 Zg 91 22 35 15 30 12 15 06 13 39 184 94Mt 表 2 1 井田块段储量计算表 块号 平均倾角 平面面积 m2 煤层面积 m2 煤层平均厚度 m 密度 t m 3 储量 Mt 1145858131 296037283 543 01 4125 52 26 66396350 086438979 503 01 4127 21 37 05069445 335107177 153 01 4121 59 40 51177690 511177735 313 01 414 98 53 02464793 412468172 533 01 4110 43 17 603912078 723912078 723 01 4116 54 77 57794671 927861863 173 01 4133 23 89 62764984 312804214 723 01 4111 85 94 53778334 633794279 773 01 4116 03 合计39216480 2139601784 42 162 74 2 3 矿井可采储量 2 3 12 3 1 安全煤柱留设原则安全煤柱留设原则 1 工业场地 井筒留设保护煤柱 对较大的村庄留设保护煤柱 对零星分布的村庄 不留设保护煤柱 2 各类保护煤柱按垂直剖面法确定 用岩层移动角确定工业场地煤柱 3 围护带宽度是根据矿区建筑物的保护等级划定的 风井属 I 级保护建筑物 故风 井场地留设 20m 宽的围护带 工业场地属 II 级保护建 构 筑物 留设 15m 宽围护带 4 落差超过 100m 的断层保护煤柱宽度 50m 井田境界煤柱宽度为 50m 5 工业场地占地面积 根据 煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明 中第十 五条 工业场地占地面积指标见表 2 2 表 2 2 工业广场占地面积指标 井型 万 t a 占地面积指标 公顷 10 万 t 240 及以上1 0 120 1801 2 45 901 5 9 301 8 2 3 22 3 2 矿井保护煤柱损失量矿井保护煤柱损失量 1 井田境界保护煤柱 根据本矿井的实际情况 鉴于本井田大部分边界为落差超过 100m 的断层边界 按照 煤矿安全规程 2010 年版 的有关要求 井田边界内侧暂留 50m 宽度作为井田境界 煤柱 则井田境界保护煤柱的损失量按下式计算 P H L M 10 6 2 3 式中 P 井田境界煤柱损失量 Mt H 井田境界煤柱宽度 50m L 井田境界长度 29410m m 煤层厚度 3 0m 煤的密度 1 41t m3 18 代入数据得 P 50 29410 3 0 1 41 10 6 6 22Mt 2 工业场地保护煤柱 本矿井设计生产能力为 2 4Mt a 由表 2 2 可得工业场地占地面积为 0 24km2 故可取 工业场地为 600m 400m 的长方形 工业场地所在位置的煤层倾角为 1 其中心处煤层埋 藏深度为 270m 该处表土层厚度为 102m 主井 副井及地表建筑物均布置在工业场地 内 工业场地按 II 级保护留维护带 宽度为 15m 本矿井的地质条件及冲积层和基岩层 移动角见表 2 3 表 2 3 地质条件及岩层移动角 场地中心煤层埋深 m煤层倾角 煤层厚度 m表土层厚度 m 2701310245756375 结合本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角 采用垂直剖面法计算工业场地的压 煤损失 工业场地压煤计算示意图如图 2 3 所示 工业场地压煤量可按下式计算 P S m 10 6 cos 2 4 式中 P 工业场地压煤量 Mt S 工业场地压煤水平面积 703414 47m2 m 煤层厚度 3 0m 煤的密度 1 41t m3 煤层倾角 1 代入数据得 P 703414 47 3 0 1 41 10 6 cos1 2 98Mt 125 100 150 200 50 23 0 19 图 2 3 工业场地压煤计算示意图 3 井筒保护煤柱 主副井筒和前期回风井保护煤柱在工业场地保护煤柱范围内 后期在井田两翼有两 个回风井 即东 西翼回风井 按照 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤 开采规程 2000 版 中参数计算 取东西风井工业场地为 100m 100m 同样用垂直剖 面法计算东西风井压煤量为 3 13Mt 4 大巷保护煤