金丰集团向阳矿井通风设计毕业论文.doc

1 金丰集团向阳矿井通风设计毕业论文金丰集团向阳矿井通风设计毕业论文 目录 摘要 I ABSTRACTABSTRACT II 第一章 井田概况及地质特征 1 第一节 井田概况 1 一 交通位置 1 二 地形地貌及河流 2 三 气象 2 四 地震 2 五 地温 2 六 邻近生产矿井及老窑 3 七 矿区内工农业生产及主要建筑材料供应情况 4 八 水源及电源 4 第二节 地质特征 4 一 地层 5 二 构造 10 三 煤层 11 四 煤质特征 13 五 矿区水文地质条件 15 六 其它开采条件 18 第二章 井田开拓 21 第一节 井田境界及储量 21 一 井田境界 21 二 储量 22 第二节 矿井设计生产能力与服务年限 24 一 矿井工作制度 24 二 矿井设计生产能力 24 三 矿井服务年限 24 第三章 通风与安全 25 第一节 概况 25 一 本矿井矿井瓦斯 煤尘 自燃及地温情况 25 第二节 矿井通风 25 一 确定矿井通风系统 25 二 矿井通风方式 26 第三节 矿井风量计算及确定 27 一 采煤工作面的风量计算 27 二 掘进工作面需风量计算 28 三 硐室需风量的计算 29 四 矿井总风量的计算 29 第四节 矿井风量的分配 30 一 分配原则及方法 30 第五节 采区通风设计 31 一 采区通风系统的确定 31 二 回采工作面的通风系统 33 第六节 掘进工作面通风设计 36 一 掘进通风方法 36 二 掘进工作面所需风量及掘进面的设计 37 三 掘进通风设备选择 38 四 局部通风机的选择 39 五 掘进通风技术管理和安全措施 40 第七节 全矿通风阻力的计算 41 一 计算原则 41 二 计算方法 42 三 风网图的绘制 45 第八节 主要通风机选型 46 一 确定主要通风机的风压 46 二 主要通风机选择要求 47 第九节 选择电动机 48 一 电动机的选择 48 二 电动机选择计算 49 第十节 矿井反风措施 49 一 矿井反风的目的意义 49 二 反风方法及安全可靠性分析 50 第十节 矿井通风评价 50 一 矿井通风费用 50 二 矿井等积孔 总风阻 51 第四章 矿井安全技术措施 53 第一节 井底火灾及煤层自然发火的防治措施 53 第二节 预防煤尘爆炸措施 53 第三节 预防瓦斯爆炸的措施 53 第四节 避灾路线 54 第五章 矿山环保 54 第一节 矿山污染源概述 54 一 大气污染 54 二 废水排放 54 三 固体废弃物排放 54 四 噪声污染 55 第二节 矿山污染源的防治 55 一 大地污染防治 55 二 矿山水污染的防治 55 三 噪声的控制 56 结论 57 致谢 58 参考文献 59 第一章 井田概况及地质特征 第一节 井田概况 一 交通位置 本区西距登封市约22km 东北距新密市约22km 登封 大冶 新密公路从区北 通过 新郑 伊川伊水寨铁路从区外东南部通过 矿区距大冶车站约 2km 新郑 登 封地方小铁路从本区南部边界通过 交通便利 详见交通位置示意图 1 1 交通位置示意图交通位置示意图 1 1 1 1 二 地形地貌及河流 1 地形地貌 本区为低山丘陵地形 区内地势呈西北高 东南低 最高海拔标高为 418 40m 最低海拔标高为 265 10m 相对高差 153 30m 地面冲沟发育 有利 于大气降水的迳流和排泄 2 水系 本区属淮河流域颍河水系 区内主要常年性地表水体为西施和向阳水库 紫罗池水库 位于矿区西南和中部 均为小型塘坝 几乎常年干枯 仅在大 雨过后有短暂蓄水 区内季节性冲沟较发育 平时干涸无水 雨季细流潺潺 暴雨时段洪流滚滚 自北向南 自西向东流入双洎河 向东经水冶 超化 新 郑 扶沟等地后又折向南 于周口市汇入颍河 三 气象 本区属大陆性半干旱型季风气候区 夏 秋两季炎热多雨 冬 春两季寒 冷干燥 年降雨量 416 50 1102 90mm 一般 600 800mm 降雨多集中在 7 9 月 份 约占全年降雨量的 65 年平均气温 14 2 七月份最热 历年最高气温 高达 44 6 元月份最冷 历年最低气温达 18 2 最大冻土深度为 20cm 春 夏 秋三季以东北风 东风为主 冬季以西北风为主 冬 春季风力 较大 最大风速可达 20m s 四 地震 据河南省地震局资料 登封市及邻近地区近期未发生过大的破坏性地震 历史上有记载的较大地震有 6 次均波及本区 并造成较大损失 七十年代中期 曾发生过 3 次 2 5 级以上有感地震 未造成损失 根据国家质量技术监督局发布的 中国地震参数区划图 GB18306 2001 登封市及其附近地区的地震动峰值加速度 g 值为 0 05 对应的地震基本设防烈 度值为 度 五 地温 矿区内以往未进行过地温测试工作 西邻登封煤田在详查阶段进行了地温 测试工作 据 登封煤田详查勘探地质报告 资料 本区恒温带深度确定为 20m 温度为 16 8 地温梯度为 1 504 100m 矿区内 二1煤层底板最 低标高为 245m 故推算区内最高地温为 20 18 小于一级高温区下限温度 31 因此 推测本矿区内属地温正常区 矿坑深部回采时不会出现地温高 温热害问题 六 邻近生产矿井及老窑 本区周围无生产矿井 在矿区东北部分布有少量老窑 1 现将区内生产矿井 和老窑叙述如下 一 生产矿井 1 向阳煤矿 该矿属大冶镇办集体企业 原为东施煤矿 建于1974 年 1975 年 10 月投产 目前该矿分为四个井区开采 其中四井已停产 现生产能力为 27 万吨 年 煤 层结构简单 不含夹矸 煤层顶 底板均为黑色泥岩或砂质泥岩 矿井经历年 开采 累计动用资源储量 479 万吨 向阳一井 一对斜井开拓 片盘开采 主斜井装备一对 3 5t 斜井箕斗 副斜井采用单钩串车提升 主井进风 副井回风 井下布置一个炮采工作面 设计能力 0 21Mt a 井下正常涌水量 10 20m3 h 低瓦斯 主要在徐庄断层以 南开采 向阳二井 主 副 风三立井开拓 主井净直径 4 0m 井深 123m 装备 一对 1 5t 箕斗 副井净直径 3 2m 井深 104 3m 装备一对 0 75t 非标罐笼 风井 2 8m 井深 80 2m 爬梯 走向长壁开采 炮采 主副井进风 风井回风 低瓦斯 生产能力 0 03Mt a 主要在徐庄断层以北 100m 水平以浅开采 向阳三井 主 副 风三立井开拓 主井净直径 4 0m 井深 272 7m 落 底标高 30m 装备一对 1 5t 箕斗 钢丝绳罐道 敷设有排水管及电缆 副斜井 净直径 2 8m 井深 184m 装备一个非标 0 75t 矿车罐笼 爬梯 风井 净直径 2 8m 井深 49 7m 敷设有一趟排水管 爬梯 采煤方法为走向长壁式 炮采 机械通风 低瓦斯 生产能力 0 03Mt a 主要采掘范围在井田西南部 50m 以 浅 向阳四井 主 副 风三立井开拓 位于一井西部 炮采 开采范围较小 早已停产 2 西村三矿 位于本区南部二1煤层露头附近 1989 年 9 月建井 为村办集体企业 竖井 开采二1煤层 采掘范围内煤厚11 00 20 00m 构造简单 由于该矿井范围小 煤层厚度大 矿井采用群井开采 工作面采用金属支架支护 不留设护井煤柱 机械通风 生产过程中未发生过地质灾害 经历年开采 矿井内累计动用资源储 量 78 万吨 二 老窑 在矿区东北部煤层露头附近有5 个老窑 010 014 号 均开采二1煤层 开 采时间为1932 年 1934 年间 开采范围小 分别为东西15 20m 南北8 15m 开 采深度小于30m 煤厚一般1 50 2 00m 在矿区南部 西施村断层以南 分布有 9 个老窑 002 009 号 049 号 这些老窑开采时间 开采范围均不同 七 矿区内工农业生产及主要建筑材料供应情况 本区位于登封市大冶镇 当地经济以农业为主 主要农作物有小麦 玉米 谷类等 工业主要为煤炭资源开发 区内村庄有西施村 张家门 王楼等 矿井建设所需要的建材 可就地取材 也可由公路运入 八 水源及电源 1 水源 该矿地面及井下用水水源现取自已有机井 出水量约 40 m3 h 水质水量 均能满足扩建后矿井用水量 2 电源 现向阳煤矿为双回路电源 一路来自登封市自备电厂 供电电压等级 10kv 供电距离 2km 供电线路导线型号为 LGJ 95 一路来自大冶 35kv 变电 站 电压等级 10kv 供电距离 2km 供电线路导线型号为 LGJ 95 矿井的供 电电源可靠 第二节 地质特征 本区区域地层划分属华北地层区豫西 豫东南分区嵩箕小区 主要发育地层 为寒武系 奥陶系中下统 石炭系中 上统 二叠系 第四系和古近系 其中 石炭系和二叠系为主要含煤地层 2 该区位于嵩山背斜与荟翠山背斜之间的新密向斜西端南翼 区域基本构造 形态为轴向近东西向的复式背斜 且断裂构造较发育 主要有近东西向 北西 向 北东向三组 以正断层为主 并伴有少量逆断层 区域矿产以煤矿床为主 主要可采煤层为赋存于山西组下部的二1煤层 为发育稳定 普遍可采的厚煤层 太原组底部的一1煤层为大部可采煤层 一 地层 区内基岩大部被第四系覆盖 仅在矿区西部及北部和南部有零星出露 据 钻孔揭露 发育地层有奥陶系中统马家沟组 O2m 石炭系中统本溪组 C2b 上统太原组 C2t 二叠系下统山西组 P1sh 下石盒子组 P1x 上石盒子 组 P2s 和第四系 Q 现由老至新分述如下 一 奥陶系中统马家沟组 O2m 为煤系地层沉积基底 在区外南北两侧有零星出露 以浅灰色石灰岩为主 隐晶质结构 局部夹泥质灰岩及薄层泥岩 上部具溶蚀现象及缝合线 下部夹 角砾状灰岩 钻孔揭露最大厚度为 60 94m 二 石炭系 C 1 中统本溪组 C2b 在区外南北两侧有零星出露 以浅灰色铝土质泥岩为主 局部为铝土矿 具鲕状和豆状结构 含黄铁矿结核及团块 局部呈层状出现 在 HG 曲线上呈下 低上高的异常反映 主要是该组地层中镓元素含量较高所致 该层铝土质泥岩 是对比一1煤层的主要标志层 本组厚度为 3 36 31 66m 平均 9 36m 以滨海 泻湖相沉积为主 本溪组与下伏马家沟组为平行不整合接触 2 上统太原组 C3t 为区内主要含煤地层之一 由灰 深灰色中 厚层状石灰岩 深灰色泥岩 砂质泥岩 砂岩和煤层组成 厚 64 07 106 98m 平均 75 09m 共含煤 7 层 仅底部的一1煤层为大部可采煤层 其它煤层均不可采 依据其岩性组合和沉 积特征可分为三段 下部灰岩段 自太原组底界至 L4石灰岩顶界 主要由灰 深灰色石灰岩 黑色泥岩 砂 质泥岩和煤层组成 含石灰岩 4 层 L1 L4 常合并为 1 2 层 中夹泥岩或砂 质泥岩薄层 具燧石团块和黄铁矿结核 含蜓类 介形类 海百合 腕足类等 动物化石及其碎屑 其中 L1石灰岩特征明显 在 DLW 曲线上异常挺拔直立 宽 大园滑 为本区一良好标志层 局部与 L2石灰岩合并 厚度为 3 79 15 00m 平均 11 21m 本段含煤 2 层 一1 一3 一4 其中一1煤层为大部可采煤层 一3 一4煤层不可采 该段石灰岩与泥岩和煤层 DLW 曲线呈高低相间 曲线组 合形态似 高山峡谷 状 为区内主要物性标志层 本段厚度为 4 96 39 61m 平均 13 16m 中部碎屑岩段 自 L4石灰岩顶界至 L7石灰岩底界 由深灰色中细粒砂岩 俗称胡石砂岩 灰黑色砂质泥岩 泥岩组成 夹薄层石灰岩 L5 L6 及薄煤层 一5 一6 一7 煤层均不可采 泥岩中含植物化石碎片和黄铁矿结核 具水平层理和波 状层理 砂岩以石英为主 呈正粒序 为区内辅助标志层 本段厚度 28 76 59 08m 平均 46 89m 上部灰岩段 自 L7石灰岩底至 L9石灰岩 局部为菱铁质泥岩 顶界面 以深灰 灰色石 灰岩为主 夹深灰色泥岩 砂质泥岩 砂岩和煤层 该段含石灰岩 3 层 L7 L8 L9 石灰岩具方解石脉和少量黄铁矿结核 含蜓类等动物化石 其 中 L8石灰岩厚 3 13 4 64m 平均 3 95m 发育稳定 特征明显 为本区主要标 志层之一 L9石灰岩不稳定 常相变为菱铁质泥岩 为太原组与山西组分界标 志层 含煤 1 层 一8 不可采 本段厚度为 7 27 27 30m 平均 15 02m 据太原组岩性组合 沉积特征及生物组合规律 在晚石炭世 本区为滨 海地带 上段和下段的碳酸盐建造 标志着开阔的陆表海环境 中段的碎屑岩 沉积则为海水动荡退出时形成的海湾潮坪环境 薄煤层则反映短期的泥炭沼泽 相 沉积旋回显示海陆交替环境 太原组与下伏本溪组为整合接触 三 二叠系 P 本区二叠系厚度为 548 40m 分为下统山西组 下石盒子组和上统上石盒 子组 共含煤 23 层 其中二1煤层为本区主要可采煤层 其它煤层均不可采 1 下统山西组 P1sh 自 L9石灰岩 局部相变为菱铁质泥岩 顶至砂锅窑砂岩底 为一套灰 深 灰色泥岩 砂质泥岩 粉砂岩及中细粒砂岩为主组成的含煤地层 即二煤组 厚 65 31 90 17m 平均 79 90m 与下伏太原组为整合接触 根据其岩性组合特 征可分为四段 二1煤段 自 L9石灰岩 局部相变为菱铁质泥岩 顶至大占砂岩 Sd 底 由深灰色 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 细中粒砂岩和煤层组成 具水平层理 脉状层理和 透镜状层理 含菱铁质结核和黄铁矿散晶 富含植物根部化石及有机质条带 本段下部为二1煤层底板砂岩 Se 厚 2 22 5 98m 平均 4 19m 岩性为深灰 色细 中粒砂岩 局部为粉砂岩 具波状层理和交错层理 物性特征明显 在 DLW 曲线上呈中高幅值 HGG HG 曲线呈低密度 低伽玛值反映 为本区主要标 志层之一 本段含二1煤层 为全区普遍可采煤层 本段厚度为 12 20 28 78m 平均 23 29m 大占砂岩段 自大占砂岩 Sd 底至香炭砂岩 Sx 底 由深灰 灰黑色泥岩 砂质泥岩 砂岩组成 含煤 1 层 二2 不可采 下部为本区标志层之一的大占砂岩 Sd 厚 5 32 15 95m 平均 10 38m 为深灰 灰色细中粒砂岩 成分以石英为主 次为长石 层面含丰富的白云母碎片和炭屑 物性特征明显 在 DLW 曲线上呈 中高阻反映 是对比二1煤层的重要标志层 3 泥岩和砂质泥岩具水平层理和 波状层理 含大量植物化石及碎片 本段厚 17 45 26 13m 平均 22 67m 香炭砂岩段 由灰色 深灰色泥岩 砂质泥岩和中细粒砂岩组成 下部为香炭砂岩 Sx 厚 0 13 85m 平均 5 94m 为中细粒砂岩 局部为粗粒砂岩 成分以石英为主 层面含白云母片和炭质薄膜 可见重矿物包体 为本区主要标志层之一 本段 厚 17 53 28 77m 平均 22 18m 小紫泥岩段 由泥岩 砂质泥岩及粉砂岩 细粒砂岩组成 顶部泥岩含铝质 具紫斑及 菱铁质鲕粒 俗称小紫泥岩 为本区一辅助标志层 本段厚 5 66 18 55m 平 均 11 76m 山西组底部为大面积稳定的潮坪沉积 向上演变为泻湖沉积 中 上部则 以三角洲沉积为主 2 下统下石盒子组 P1x 本组厚度为 217 87 320 04m 平均 242 85m 由灰色泥岩 砂质泥岩 铝 土质泥岩和砂岩组成 与下伏山西组为整合接触 据其沉积特征可分为三 四 五 六 4 个煤组 三煤组 自砂锅窑砂岩 Ssh 底至四煤底板砂岩 Ss 底 底部为细中粒砂岩 俗 称砂锅窑砂岩 Ssh 厚 5 14 12 40m 平均 8 71m 含黑色泥质包体和泥质条带 局部见石英细砾 硅钙质胶结 交错层理 在 DLW 曲线上呈高阻反映 HGG HG 曲线上呈高密度 低伽玛值反映 特征明显 为下石盒子组与山西组的分界标 志层 下部为浅灰 紫灰色铝土质泥岩 俗称米村泥岩 具鲕状结构 鲕粒成 分为菱铁质 易于辨认 为本区辅助标志层 中上部为深灰色泥岩 砂质泥岩 与砂岩互层 含少量植物化石碎片及菱铁质鲕粒 煤组共含煤 4 层 三1 三 2 三4 三5 均不可采 三煤组厚 90 95 112 20m 平均 94 21m 三煤组以三角洲平原湖泊相沉积为主 四煤组 下部为四煤底板砂岩 Ss 厚 6 30 12 37m 平均 9 34m 岩性为浅灰 灰 绿色厚层状中细粒长石石英砂岩 含石英细砾 泥质团块及菱铁质结核 具交 错层理 泥质胶结 其物性特征表现为 DLW 曲线呈中等幅度 异常顶部多为锯 齿状 HGG HG 曲线呈低密度 低伽玛值反映 为本区主要标志层之一 中部 为灰 深灰色砂质泥岩 泥岩夹薄层细中粒砂岩 上部为浅灰 灰色泥岩 砂质 泥岩 具紫斑 局部含鲕粒和植物化石 煤组共含煤4 层 四1 四2 四3 四 4 均不可采 四煤组厚度为 45 05 60 37m 平均 52 41m 四煤组下部为三角洲分流河道及河口沉积 中上部为三角洲平原相沉积 五煤组 底部为浅灰 灰色厚层状中粒岩屑砂岩 具板状交错层理 泥质胶结 为 四煤组与五煤组分界砂岩 下部为灰色细粒长石石英砂岩 中粒岩屑砂岩夹灰 色泥岩 砂质泥岩及紫斑泥岩 中部为灰 深灰色泥岩 砂质泥岩及薄层细粒 长石石英砂岩 上部为灰色中粒砂岩及泥岩 紫斑泥岩 砂岩具大型板状交错 层理 层面富集菱铁质 煤组共含煤 2 层 五1 五2 均不可采 五煤组厚 38 97 51 73m 平均 43 10m 五煤组上部和下部以分流河道沉积为主 中部主要为三角洲平原相沉积 六煤组 底部为灰白色中粗粒长石岩屑石英砂岩 分选磨园较好 硅 泥质胶结 含海绿石 楔状交错层理 下部为灰色泥岩 砂质泥岩与浅灰 灰白色细中粒 砂岩互层 泥岩以含大量紫斑为特征 且常含菱铁质鲕粒 中部以灰 深灰色 泥岩为主 夹粉砂岩 细粒砂岩薄层 泥岩局部具紫斑 含铝质及菱铁质鲕粒 上部为灰色 灰绿色泥岩 砂质泥岩与粉砂岩或中粗粒砂岩互层 泥岩具大量 紫斑 局部呈灰黑色 含植物化石 煤组共含煤5 层 六1 六2 六3 六4 六5 均不可采 六煤组厚 43 13 65 33m 平均 53 13m 3 上统上石盒子组 P2s 七煤组 底部为浅灰 灰白色中粗粒砂岩 俗称田家沟砂岩 砂岩底部常含砾岩薄 层 厚 1 03 14 51m 平均 5 54m 局部相变为细粒砂岩或粉砂岩 层面含炭质 偶见亮煤条带 含泥质包体 具大型板状交错层理及波状层理 厚度较稳定 特征明显 是良好标志 下部为灰 深灰色泥岩 夹砂质泥岩 粉砂岩及细 中粒砂岩 具紫斑 中部以灰 深灰及黑灰色泥岩 砂质泥岩为主 夹粉砂岩 细粒砂岩及薄煤 2 层 七1 七2 均不可采 顶部夹三层硅质泥岩 单层厚 均小于 0 30m 岩石致密坚硬 呈深灰色及兰灰色 垂直节理发育 产海绵骨 针化石 七煤组厚 66 76 103 41m 平均 79 47m 八煤组 底部为灰 灰白或略带绿色长石岩屑石英粗粒砂岩 泥 钙质及硅质胶结 分选好 发育交错层理 产树干化石 含海绿石 下部为灰 灰绿色泥岩及粉 砂岩 夹硅质泥岩 或硅质海绵岩 5 7 层 单层厚度 0 14 0 50m 底部泥岩 含铝质并富含菱铁质鲕粒 中部为灰 深灰色泥岩 砂质泥岩夹灰绿色粉砂岩 细粒砂岩 偶见薄煤 3 层 八1 八2 八3 均不可采 泥岩富含植物化石 上部为灰 灰绿色砂质泥岩 泥岩与细粒砂岩互层 顶部泥岩具紫斑 含铝质 八煤组厚 58 23 75 74m 平均 70 43m 九煤组 4 底部为中粗粒长石砂岩 含黑云母 泥钙质胶结 分选较差 中等 下部 为灰色泥岩 砂质泥岩夹灰绿色粉砂岩 细粒砂岩薄层 局部泥岩呈暗紫色 砂岩具波状层理 含植物化石 上部为灰色 局部为灰绿色或暗紫色泥岩 砂 质泥岩及粉砂岩 细粒砂岩互层 砂质泥岩富含植物化石 局部泥岩具硅质 含少量海绵骨针 可见海绿石 九煤组厚 56 95 97 31m 平均 75 75m 四 第四系 q 以黄土层 砾石层为主 局部为黄土夹砾石 松散 透水性强 厚度为 1 48 26 45m 一般 10 20m 与下伏各时代地层为角度不整合接触 二 构造 本区构造以褶曲为主 主体构造为一轴向 86 110 向西倾伏的的向斜构 造 西施村向斜 并伴有 4 条正断层和 1 条逆断层 构造复杂程度属中等构造 一 褶曲 1 西施村向斜 为本区的主体构造 轴部位于矿区中部 轴向 86 110 向西倾伏 倾 伏角 8 10 在矿区西部被大路南断层切割 延伸长度大于 3km 两翼倾角北 缓南陡 北翼地层走向 114 132 倾向 204 222 倾角 11 24 南翼地层 走向 66 72 倾向 246 253 倾角 18 27 该向斜由补 3 补 8 钻孔和采 掘工程揭露 已查明 2 吴家门背斜 轴部位于矿区北部 轴向 75 86 向西倾伏 倾伏角 9 16 在矿区西部 被大路南断层切割 延伸长度大于 2km 北翼地层走向 50 左右 倾向 320 倾角 14 左右 南翼地层走向 114 132 倾向 204 222 倾角 11 24 该向斜轴部由采掘工程揭露 已查明 二 断层 1 山槐正断层 为矿区西部边界断层 延伸长度大于1 5km 断层走向148 155 倾向58 65 倾角 60 左右 落差 70 150m 其北东盘下降 南西盘上升 为正断层 该断层上盘为奥陶系马家沟组石灰岩 在地表有出露 断层已查明 2 大路南正断层 位于矿区北部边界附近 延伸长度大于4km 断层走向63 100 倾向333 10 倾角 70 左右 落差 20 180m 东部大 西部小 断层北盘下降 南盘 上升 为正断层 该断层在地表有出露 14001 钻孔在二1煤层和一1煤层之间 揭露该断层 两层煤间距仅 6 29m 缺失地层约 70m 断层已查明 3 徐庄正断层 位于矿区中部 延伸长度 2km 为正断层 其北西盘上升 南东盘下降 落差 0 30m 断层走向 45 55 倾向 135 145 倾角 70 左右 该断层由采 掘工程多处揭露 已查明 4 西施村正断层 为矿区南部边界断层 延伸长度大于 1 5km 为正断层 其北盘下降 南 盘上升 落差0 40m 断层走向90 110 倾向0 20 倾角70 左右 该断 层由采掘工程多处揭露 已查明 5 紫罗池逆断层 位于矿区中部 延伸长度 0 9km 为逆断层 其北盘下降 南盘上升 落 差 0 20m 断层走向90 95 倾向0 5 倾角60 左右 该断层由 0301 孔揭 露 已查明 三 煤层 1 煤层发育情况 本区含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组 下石盒子组 含 煤地层总厚 672 24m 共计含煤 30 层 煤层总厚16 16m 含煤系数为2 40 其 中赋存于山西组下部的二1煤层和太原组底部的一1煤层为主要可采煤层 可采 煤层总厚 4 69m 可采含煤系数 0 70 各煤组煤层发育情况见表 1 2 1 2 可采煤层 1 二1煤层 赋存于山西组下部 上距大占砂岩 Sd 0 5 76m 平均 2 82m 距香炭砂 岩 16 15 23 39m 平均 18 60m 距砂锅窑砂岩 Ssh 35 68 60 38m 平均 45 37m 下距二1煤层底板砂岩 Se 0 98 2 81m 平均 1 64m 距 L8石灰岩 11 30 18 08m 平均 13 70m 距 L1石灰岩 64 80 76 07m 平均 71 87m 为本 区主要可采煤层 煤层埋深 34 658m 底板标高为 280 240m 区内钻孔和矿 井采掘工程揭露该煤层 厚度为 0 30 13 71m 平均 3 56m 具南北部薄中部和 西部厚的变化趋势 煤层结构简单 仅局部含一层厚 0 15m 的黑色泥岩夹矸 煤层发育情况一览表煤层发育情况一览表 表 1 2 1 煤 组可采煤层 地层 单位名 称 厚 度 m 含 煤 层 数 煤 层 编 号 编号 厚度 m 九煤组75 750 八煤组70 433八1 八2 八3 上石盒 子 组 七煤组80 622七1 七2 六煤组86 295 六1 六2 六3 六 4 六5 二 叠 系下石盒 子 组 五煤组68 272五1 五2 四煤组58 214 四1 四2 四3 四 4 三煤组 101 5 8 5 三1 三2 三4 三 5 山西组二煤组61 102二1 二2二1 0 30 13 71 3 56 石炭系太原组一煤组69 997 一1 一3 一4 一 5 一6 一7 一8 一1 0 21 1 92 1 13 二1煤层顶板为灰黑色泥岩及砂质泥岩 含大量植物化石 底板为灰黑色 泥岩及砂质泥岩 综上所述 区内二1煤层层位稳定 结构简单 全区可采 煤层稳定程度 属较稳定煤层 2 一1煤层 赋存于太原组底部 上距 L8石灰岩 65 42m 距二1煤层 83 07m 下距 O2m 石灰岩 8 47m 煤层埋深 34 740m 底板标高为 260 320m 区内 7 孔 周围 3 孔穿见该煤层 其中 8 孔可采 煤层厚度为 0 21 1 93m 平均 1 13m 煤层 结构简单 不含夹矸或含 1 2 层黑色泥岩 炭质泥岩薄层 煤层顶板为 L1石灰岩 底板为铝土质泥岩 综上所述 区内一1煤层属层位稳定 结构简单 大部可采的较稳定型薄 煤层 5 四 煤质特征 1 煤的物理性质和煤岩特征 二1煤为黑色 以粉状煤为主 偶见块状 鳞片状薄层 玻璃光泽 宏观 煤岩成分以亮煤为主 可见镜煤条带 为半亮 光亮型煤 煤的视密度为 1 40t m3 一1煤为黑色 以块状为主 煤的视密度为 1 35 t m3 2 煤的化学性质和工艺性能 一 煤的化学性质 1 煤的元素组成 二1煤浮煤有机元素以碳元素为主 占 91 35 次为氢元素 占 4 29 氮元素为 1 36 氧与硫之和为 3 00 一1煤浮煤有机元素以碳元素为主 占 89 21 次为氢元素 占 4 53 氮元素为 0 98 氧与硫之和为 5 46 2 水分 Mad 二1煤原煤水分含量为 0 79 1 52 平均 0 92 浮煤水分含量为 0 82 1 97 平均 1 19 一1煤原煤水分含量为 0 57 1 11 平均 0 76 浮煤水分含量为 0 50 1 38 平均 0 72 3 灰分 Ad 二1煤原煤灰分为 8 50 19 81 平均 14 00 属低灰煤 浮煤灰分为 3 98 11 63 平均 7 43 一1煤原煤灰分为 6 99 24 44 平均 13 85 属低灰煤 浮煤灰分为 2 26 6 41 平 4 20 4 硫分 St d 二1煤原煤全硫含量为 0 26 0 38 平均 0 31 属特低硫煤 经洗选后 全硫含量变化不大 表明煤中硫分组成以有机硫为主 一1煤原煤全硫含量为 2 78 6 96 平均 5 06 属高硫煤 硫分组成以 硫化物硫和有机硫为主 分别占 2 61 和 2 87 硫酸盐硫含量甚微 5 磷 Pd 区内无一1煤层磷含量测试资料 据以往勘查取样测试资料 二1煤磷含 量为 0 011 0 038 平均 0 022 属低磷分煤 二 煤的工艺性能 1 挥发分 Vdaf 二1煤原煤挥发分为 10 68 17 57 平均 12 80 浮煤挥发分为 10 02 15 23 平均 12 04 一1煤原煤挥发分为 12 34 17 55 平均 15 05 浮煤挥发分为 10 61 17 28 平均 14 06 2 发热量 Qgr ad 区内无二1煤原煤低位发热量测试资料 二1煤原煤高位发热量为 28 14 31 95MJ kg 平均 29 81 MJ kg 属特高热值煤 一1煤原煤发热量为 30 73 MJ kg 属特高热值煤 3 煤灰成分及其熔融性 二1和一1煤煤灰成分以硅 铝氧化物为主 次为氧化铁 氧化钙 氧化 镁等含量较少 见表 2 3 二1煤煤灰软化温度大于 1400 属高熔灰分煤 一1煤煤灰软化温度为 1220 属低熔灰分煤 煤灰成分化验结果表 表 1 2 2 灰 成 分 煤层 SiO2 Al2O3 TiO 3 Fe2O3CaOMgOSO3 二1 45 1935 812 987 100 762 98 一1 35 8634 1423 143 370 521 26 4 煤的粘结性 二1煤和一1煤浮煤胶质层最大厚度均为0mm 其焦型为粉状 均无粘结性 3 煤类及煤的工业用途 二1和一1煤浮煤干澡无灰基挥发分 Vdaf 分别为 12 04 和 14 06 胶质 层最大厚度均为 0mm 依据 中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 确定二1 煤和一1煤均为贫煤 本区二1煤为属低灰 特低硫 低磷 特高热值 高熔灰分之贫煤 可做 为火力发电用煤和动力用煤 也可做为民用燃料 一1煤为低灰 高硫 特高热 值 低熔灰分之贫煤 经脱硫处理后 可做为火力发电用煤和动力用煤 也可 做为民用燃料 五 矿区水文地质条件 一 矿区水文地质单元位置及边界 6 地质构造上 向阳煤矿处在嵩箕复向斜东北翼浅部 为嵩箕复向斜汇水盆 地的补给 排泄区 矿区内为次一级复背向斜构造 地层走向近北东 向西北 南倾斜 边界主要断裂构造为矿区外西南部的翟门正断层 郜 F5 其走向北西 倾向北东 两断盘南升北降 落差 30 50m 左右 构成矿区西南部的水文地质 边界 西北部地层受大路南断层 芦 F13 所限 其走向北东 倾向北西 落差 20 180m 使区内二1煤层与区外二叠系中上统砂泥质碎屑岩段相对接 构成西 北部相对阻水的矿区自然边界 二 主要含水层 1 煤层顶板砂岩裂隙含水层 一般系指煤层之上 60m 范围内所含砂岩裂隙含水层 岩性为细 粗粒砂岩 一般发育 1 3 层 主要为大占砂岩 香炭砂岩及砂锅窑砂岩 累计厚度约 8 20 m 左右 岩石完整致密 裂隙不甚发育 钻孔简易水文观测中该层位基 本不漏水 冲洗液消耗量为 0 02 0 03m3 h 但在断层附近地段含水性一般较 强 在煤田勘探阶段 未对该含水层段进行抽水试验工作 据西南部箕山勘探 区钻孔抽水试验资料 单位涌水量为 0 00016l s m 渗透系数为 0 00072m d 水质类型为 SO HCO3 Ca K Na 型水 在矿井生产中 该含水层 水多以滴水形式向矿坑充水 矿坑正常充水量在 50 80m3 h 表明该含水层富 水性较弱 该层为二1煤层顶板直接充水含水层 2 煤层底板灰岩岩溶裂隙含水层 主要由太原组上段灰岩组成 其中 L7和 L8灰岩较发育 但以 L8灰岩为主 层位稳定 厚度 3 13 4 64m 平均在 4 00m 左右 据钻探资料 灰岩致密坚 硬 岩溶裂隙较发育 但多被方解石脉所充填 钻探过程中 在补 2 补 4 孔 见溶孔或小溶洞 且大量漏水 据东部大平及区内 0201 钻孔抽水试验资料 单 位涌水量为 0 0182l s m 渗透系数为 0 15m d 水位标高为 217 09m 水质 类型为 HCO3 SO Ca Mg 型水 表明该灰岩含水层富水性弱 中等 在断裂构 造作用下 当其与下部强含水层产生水力联系时 富水性也会相应增强 该层 为二1煤层底板直接充水含水层 3 太原组下段灰岩岩溶裂隙含水层 系指太原组下段 L1 L4灰岩 一般 L1 L3灰岩较发育 层位较稳定 厚度 3 79 15 00 m 一般厚度在十米以上 据钻探资料 灰岩致密坚硬 L2 L4灰 岩局部可相变为砂岩或与 L1合并为一层 岩溶裂隙也不甚发育 且多被方解 石脉或黄铁矿细晶所充填 该灰岩含水层在本区未进行抽水试验工作 据以往 钻探地质资料 钻孔冲洗液消耗量为 0 01 0 45m3 h 一般为 0 2 m3 h 表明 其导 富水性均较差 4 奥陶 寒武系灰岩岩溶裂隙含水层 本区钻孔揭露灰岩厚度为 2 05 60 94 m 勘探中 在区外 1001 及 1201 孔于标高 40 44m 和 40 15m O2 分别见溶洞和裂隙 钻孔冲洗液消耗量为 9 00 10 80m3 h 据钻孔抽水资料 单位涌水量为 0 189 7 216l s m 渗透 系数为 0 512 7 85m d 水位标高为 208 63 211 50m 水化学类型为 HCO3 Na C a 型或 HCO3 C a Mg 型 矿化度为 0 301g l PH 值为 7 30 7 55 说明该含水层岩溶裂隙发育 补给迳流条件好 富水性强 但极 不均一 为本区重要含水层 是开采一1煤层时底板直接充水含水层和二1煤层 底板间接充水含水层 三 主要隔水层 1 二叠系石盒子组碎屑岩段隔水层 该层段厚度一般 20 50m 由泥岩 砂质泥岩 砂岩等碎屑岩组成 以泥 岩 砂质泥岩为主 间夹数层中厚层状中粗粒砂岩含水层 赋存有一定的水量 但由于其夹持于厚层泥质岩之间 且距开采煤层较远 又因含水层砂岩胶结致 密坚硬 在该段中可起到骨架作用 相对增强了泥质岩层的力学强度 该层段 风化裂隙较发育 具弱透水性 上覆于二1煤层之上 为其顶板的相对隔水层 对上部第四系砂砾石潜水含水层和下部二1煤层顶板砂岩承压含水层之间的水力 联系 可起到良好的阻隔作用 2 二1煤层底板碎屑岩段隔水层 二1煤层底板至 L8灰岩顶界之间的砂泥质岩段 据统计 厚度 4 35 31 27m 厚度平均 10m 左右 区内中部较厚 向东西两侧变薄 岩性以 泥岩 砂质泥岩 粉细粒砂岩为主 底部夹一薄层灰岩 L9灰岩透镜体 分布 连续 层位稳定 裂隙不发育 透水性差 隔水性能良好 正常情况下 可阻 隔下部太原组上部灰岩段灰岩水充入矿坑 但在厚度沉积较薄地段及受断裂构 造破坏部位 将会弱化或失去隔水作用 3 太原组中段碎屑岩段隔水层 太原组中段即自 L7灰岩至 L4灰岩间的碎屑岩段 主要由泥岩 砂质泥岩 及粉砂岩组成 本段厚度 22 76 42 45m 平均在 35m 左右 层位稳定 裂隙 不发育 透水性差 正常情况下 能起到良好的隔水作用 可阻隔太原组上 下段含水层之间的水力联系 4 本溪组铝土岩及泥岩隔水层 由本溪组铝土岩 铝土质泥岩和泥岩组成 本段厚度 3 36 14 31m 平均 在 10m 左右 其岩性致密 裂隙不发育 透水性差 正常情况下 具有良好的 隔水性能 六 其它开采条件 1 生产矿井工程地质特征 根据本矿及邻近矿井生产资料 二1煤层局部具炭质泥岩 或泥岩 伪顶和 伪底 直接顶 底板以黑色泥岩和砂质泥岩为主 质软不易管理 一般沿底送巷 岩巷采用钢钎 水泥浆锚喷 柱脚柱头穿鞋戴帽 正常情况下能保证矿井正常 生产 偶见冒顶 片帮 掉块 底鼓及支柱滑沉等不良工程地质现象 2 二1煤层顶底板特征 区内 0201 孔 对二1煤层顶 底板进行了岩石物理力学样的采集和试验工 作 但样品采集品种和试验项目不全 又据东部大平煤矿以往在 1001 1002 1004 和 13A 补 14 及补 13 孔进行的岩石物理力学样的采集和试 验成果资料 其综合结果详见表 1 2 3 综上所述 本区二1煤层顶 底板局部具泥岩 炭质泥岩伪顶或伪底 直接 顶 底板岩性以泥岩 砂质泥岩为主 老顶以中粗粒砂岩为主 根据其岩性组合 特征及岩石力学强度 二1煤层顶 底板工程地质类型 属 类型顶 底板 生产中易于产生冒顶 片帮 掉块及底鼓变形 遇水易泥化变形 并产生支柱 滑沉等不良工程地质现象 其工程地质条件不佳 生产中应加强顶 底板的观 察和维护与管理工作 3 二1煤层瓦斯 7 本区及周围无开采一1煤层生产矿井 以往勘查也未采取一1煤层瓦斯煤样 现对矿区二1煤层瓦斯情况叙述如下 二叠系岩石物理力学性质试验结果表 MPa 表 1 2 3 抗 剪 强 度 30 45 项 岩 目 性 正应 力 剪应 力 正应 力 正应 力 内摩 擦角 凝聚 力系 数 自然状态 抗压强度 单向抗 拉强度 泥 岩 31 0 61 0 砂质泥 岩 5 59 412 512 524 7039 8 62 11 8 砂 岩 7 112 119 119 130 80126 3 169 44 7 石 灰 岩 67 2 86 4 生产矿井瓦斯 向阳煤矿建于 1975 年 开采二1煤层 现设计和核定生产能力为 27 万吨 年 采煤方法为走向长壁式 炮采 机械通风 一井现开采水平为 30m 以浅 瓦斯相对涌出量 9 6m3 t d 绝对涌出量为 4 00m3 min 现按低瓦斯矿井管理 二井现开采水平为 100m 以浅 瓦斯相对涌出量为 6 7m3 t d 现按低瓦斯矿井 管理 三井现开采水平为 50m 以浅 瓦斯相对涌出量为 9m3 t d 现按低瓦斯 矿井管理 矿井瓦斯涌出量随着开采深度的增加 呈增高的变化趋势 矿区瓦斯 据 新密煤田东施井田补充勘探地质报告 二1煤层瓦斯带范围大体如下 200m 以浅为二氧化碳 氮气带 200 80m 为氮气 瓦斯带 80m 以深为 瓦斯带 因此 建议在矿井深部开采时 应加强通风和瓦斯监测工作 确保矿 井安全生产 该矿井最大开采深度约 210m 左右 且受吴家门背斜及西施村向斜的影响 瓦斯易于积聚 一井 30m 以浅瓦斯相对涌出量 9 6m3 t d 随着开采深度的增 加深部瓦斯将更大 为了矿井生产安全考虑 设计按高瓦斯设计 4 二1煤层的煤尘爆炸危险性 区内无一1煤层煤尘爆炸危险性测试资料 二1煤层以粉状煤为主 在以往 勘查和矿井生产中取样测试结果 二1煤为有煤尘爆炸危险性煤 见表 1 2 4 二1煤层煤尘爆炸鉴定结果表 表 1 2 4 矿井 Mad Aad Vd Vdaf 焦 渣 特 征 火焰长 度 mm 抑制煤尘爆炸 性 最低岩粉掺量 爆炸性结论 1002 孔0 85 11 60 9 67 11 051025 有煤尘爆 炸性 向阳煤矿一 井 0 94 14 35 12 18 14 2221030 有煤尘爆 炸性 5 二1煤层的自燃倾向性 区内无一 1煤层煤炭自燃倾向等级鉴定资料 据矿井生产中取样测试结 果 二1煤自燃倾向分类为三类 属不易自燃煤 见表 1 2 5 二1煤自燃倾向等级鉴定结果表 表 1 2 5 工业分析 着火温度 矿 井 MadAadVdafT氧T原T还 T 自燃倾 向分类 向阳煤矿一井0 9414 3514 2240340641512三类 6 地温 矿区内以往未进行过地温测试工作 西邻登封煤田在详查阶段进行了地温 测试工作 据 登封煤田详查勘探地质报告 资料 本区恒温带深度确定为 20m 温度为 16 8 地温梯度为 1 504 100m 矿区内 二1煤层底板最 低标高为 245m 故推算区内最高地温为 20 18 小于一级高温区下限温度 31 因此 推测本矿区内属地温正常区 矿坑深部回采时不会出现地温高 温热害问题 第二章 井田开拓 第一节 井田境界及储量 一 井田境界 登封市向阳煤业有限公司位于登封市东部约 22km 行政隶属登封市大冶镇 管辖 地理坐标为 东经 113 11 45 113 14 04 北纬 34 26 34 34 27 45 井田范围以河南省国土资源厅下发的登封市向阳煤业有限公司采矿许可证 确定的矿区范围为准 由 25 个拐点坐标圈定 各拐点坐标见表 2 1 1 矿区边界拐点范围一览表矿区边界拐点范围一览表 表 2 1 1 点号XY点号XY 13813938 0038426100 0023813500 0038426715 00 33813392 0038426780 0043813380 0038427142 00 53813138 0038427142 0063813178 0038427575 00 73813495 0038427575 0083813491 0038427660 00 93813688 0038427700 00103813690 0038427860 00 113813650 0038428000 00123813638 0038428238 00 133813471 0038428238 00143813471 0038428170 00 153813308 0038428170 00163813330 0038428775 00 173813629 0038429347 00183814042 0038428968 00 193814360 0038428724 00203814456 0038428656 00 213814868 0038429185 00223815135 0038429660 00 233815186 0038429554 00243815160 0038428525 00 253815309 0038428410 00 该区南北宽 0 80 2 20km 东西长 0 45 3 50km 面积约 3 8105km2 二 储量 1 地质资源储量 根据储量核查报告估算 全区共获得资源储量 2361 万吨 其中二1煤层资 源储量 1802 万吨 一1煤层资源储量 559 万吨 经矿井开采 累计动用资源储 量 557 万吨 均为二1煤层 保有资源储量 1804 万吨 其中二1煤层资源储量 1245 万吨 一1煤层资源储量 559 万吨 见表 2 1 3 核查资源储量汇总表核查资源储量汇总表 表 2 1 3 煤 层 资源储量 万吨 保有储量 万吨 111b122b333小计 动用储 量 万吨 111b122b333小计 二1 112222046018025575652204601245 331332333小计331332333小计 一1 155404559155404559 合 计 112237586423615575653758641804 2 工业资源储量 由于 333 储量级别较低 考虑 0 8 的可信度系数后 矿井保有工业储 量 1631 2 万吨 其中二1煤层 1153 万吨 一1煤层 478 2 万吨 3 各类煤柱留设 井筒与工业广场煤柱 设计根据 建筑 水体 铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程 的有 关规定 并参照登封煤田的经验数据 采用垂线法计算留设工广煤柱 第四系 表土段 45 下山方向移动角 72 0 6 走向和上山方向移动 角 72 主 副斜井井筒的两侧按 30m 留设 井田边界煤柱 8 井田的边界煤柱除南部 浅部 外 其余边界煤柱均按 20m 留设 断层煤柱 本井田范围内北部大路南正断层 落差 20 180m 西部山槐正断层落差 70 150m 太原组上段灰岩含水层静水位标高 217 09m 在本井田范围内二1 煤层底板标高 250 200m 分别与两断层接触 设计按照静水位标高和水压 计算 大路南断层安全煤柱按 20 50m 留设 山槐断层安全煤柱按 32 50m 留 设 紫罗池逆断层 徐庄断层实际揭露中落差较小 暂不留设煤柱 但生产中 应加强探放水工作 防止突水事故发生 村庄煤柱 由于主斜井附近村庄较多 徐庄村 西施村 东施村等 且煤层距离地 表较近 为防止开采而引起的地面塌陷及井下涌水量增大 设计暂按留设煤柱 考虑 后期可考虑搬迁 其余村庄较小 按搬迁考虑 4 可采储量 矿井保有工业资源储量 扣除井筒及工业场地 井田边界 断层等各类永 久煤柱损失 再乘以采区回采率后 计算矿井可采储量为 8736 7Kt 矿井可采储量见附表 2 1 4 矿井可采储量汇总表矿井可采储量汇总表 单位 Kt 表 2 1 4 永 久 煤 柱 损 失 煤 层 保有工业资源储量 边界及 浅部防 水 断 层 采 空 区 村庄小计 设计 资源 储量 井筒 及工 广 可采 储量 111b 122 b 7850200300250