课程设计说明书.pdf

目录目录 1 井田概述及井田地质特征 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 地理位置 1 1 1 3 气候条件 1 1 1 4 地形外貌 2 1 1 5 水文情况 2 1 1 6 矿区工 农业情况 2 1 1 7 矿井电源 2 1 2 井田地质特征 2 1 2 1 井田勘探程度 2 1 2 2 勘探工作及质量评述 3 1 2 3 井田煤层地层构造 4 1 2 4 地质构造 7 1 2 5 井田水文地质特征 8 1 3 煤层特征 9 1 3 1 煤层赋存情况 9 1 3 2 煤质 10 1 3 3 煤层顶底板条件 11 1 3 4 瓦斯等级 煤层爆炸性 煤层自燃倾向性及其他开采技术条件 12 2 井田境界和储量 12 2 1 井田境界 12 2 2 矿井工业储量 13 2 21 井田地质勘探 13 2 2 2 矿井工业储量 13 2 3 矿井可采储量 15 2 3 1 井田边界煤柱 15 2 3 2 工业广场保护煤柱 16 2 3 3 大巷保护煤柱 17 2 3 4 矿井设计储量 18 2 3 5 矿井可采储量 18 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 18 3 1 矿井工作制度 18 3 3 1 矿井工作制度的确定 18 3 3 2 矿井每昼夜净提升小时数 19 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 19 3 2 1 确定依据 19 3 22 矿井设计生产能力 19 3 23 矿井服务年限 19 4 井田开拓 21 4 1 井田开拓的基本问题 21 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置 22 4 1 2 工业广场的选择 23 4 1 3 主要开拓巷道 24 4 1 5 方案比较 24 1 井田概述及井田地质特征井田概述及井田地质特征 1 1 矿区概述矿区概述 1 1 1 交通位置交通位置 砚北矿区位于甘肃省平凉地区所属华亭县 崇信县两县境内 从华亭县向南 沿华 亭 天 水 公路 经庄浪 78 km 秦安 160 km 可达陇海铁路天水 车站 240 km 向东 20 km 至安口镇与宝 鸡 平 凉 公路相接 经安口镇 向南 144 4 km 达陇海铁路宝鸡站 向北 80 km 到平凉与西 安 兰 州 公路 相通 另外华亭 策底 峡中 平凉为 63 km 井田内简易公路四通八达 矿区 铁路专用线设计距宝鸡中卫铁路安口南工业站 9 52 km 矿井至各大车站和城市 见图 1 1 宁 夏 宁 夏 甘 肃 甘 肃 陕 西陕 西 兰州 宝鸡市 陇县 千阳县 平凉市 崇信县 平泉镇 镇原县 什字路镇 彭阳县 泾源县 庄浪县 华亭县 新窑镇 安口镇 张家川回族自治县 通渭县 陇西县 渭源县 漳县 定西市 清水县 武山县 岷县 静宁县 天水市 秦安县 临洮县 西吉县 G309 G309 G309 G309 G312 G312 G312 G316 G316 G212 G212 G310 G310 G310西宝高速 霍连高速 砚 北 图图 1 1 交通位置图交通位置图 1 1 2 地理位置地理位置 砚北井田位于华亭煤田中东部 隶属华亭县策底乡 砚硖乡及东华镇管辖 地理坐标约居东经 106 36 17 106 39 59 北纬 35 13 16 35 17 33 之间 井田南 北长 5 1 km 东西宽 4 5 km 面积 15 957 km2 主 副井工业广场区位于华亭县 城东 2 5 km 处 与县城之间有柏油公路相通 1 1 3 气候条件气候条件 本矿区为半干旱 半湿润的大陆性气候 冬季严寒干燥 夏秋两季湿润多雨 昼夜温差较大 最低气温 23 6 C 最高气温 35 4 C 年平均气温 6 5 8 5 C 年降水量 349 7 907 0 mm 平均 512 6 mm 一年内降水量多集中在 7 8 9 三 个月 占全年降水总量的 57 17 年蒸发量在 1007 4 1539 6 mm 以 4 5 6 7 8 月最大 年平均相对湿度 65 79 年平均风速 1 4 2 0 m s 最大风速 18 m s 11 月至来年 3 月土地冰冻 历史最大冻结深度 0 72 m 年积雪最厚 24cm 基本风压 0 35kN m2 本区冬季严寒干燥 冻害为冬季自然灾害 夏秋两季为汛期 主要灾害为山 洪 雷电 根据中国科学院编制的 中国地震活动区域图 及相关文件 确定本地区地 震基本烈度为七度 1 1 4 地形外貌地形外貌 本矿区地处六盘山山脉关山东麓 陕甘宁盆地之西缘 属黄土高原的一部分 地貌形态主要是梁峁相间 剥蚀堆积的黄土低山丘陵区 以第三系和侏罗系地层 构成基地格架 表层普遍覆盖有黄土 海拔高度大致在 1430 1680 m 最高点 在矿区北部上院峁 海拔 1693 9 m 最低点在矿区南部的北汭水河河床处 海拔 1413 5 m 相对高差 280 4 m 地形总体上是西高东低 北高南低 河谷下切作 用较弱 沟脑一般呈 V 型 中下游则多为 U 型 谷地宽阔堆积有第四系砂砾 卵石层 1 1 5 水文情况水文情况 矿区内水文网属泾河水系 北汭水河发源于关山东麓 自西向东在矿区南端 流过 在矿区东南角和南汭水河相汇合 经安口 崇信至泾川县流入泾河 最小 径流量 0 145 m3 s 最大 0 95 m3 s 平均 0 37 m3 s 砚峡沟为斜穿矿区的最大沟 谷 沟中水量很小 砚峡沟中水在砚峡乡处流出井田 经东峡口流入汭水河 1 1 6 矿区工 农业情况矿区工 农业情况 矿区内人口较少 区内国民经济以工农业为主 农作物主要有小麦 玉米 土豆 经济作物主要为胡麻及黄麻 华亭地区工业以煤炭为主 煤田浅部有省 地 县 乡镇煤矿开采 除此而外 尚有陶瓷 水泥 砖瓦农机 玻璃 灯泡等 地方工业 区内砂 石等建筑材料也较丰富 1 1 7 矿井电源矿井电源 矿井采用双电源双回路供电方式 双回路分别来自华亭陈家沟 110 kV 变电 所 35 kV 母线段和石堡子 35 kV 母线段 双回线路进入华砚 35 kV 变电所 线路 导线为 LGJ 240 mm2 线路全长 4 38 km 设置两台 SZL7 20000 35 10 6kV 主变 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 井田勘探程度井田勘探程度 1 勘探工作概述 华亭煤田的地质勘探工作始于 1958 年 4 月 先后有 191 队 134 队 146 队和 149 队在不同时期和不同阶段进行过勘探 并提交过相应的地质报告 各队 在不同时期的勘探程度及结果如下所述 1958 1961 年 191 队提交煤田地质普查报告 1 件 I V 号井田精查地质报告 5 件 经 1962 年复审后 因钻探质量低劣 精查降为普查 1965 1966 年 134 队提交了 华亭煤田详查地质报告 1970 年以后 146 队先后提交了南井田 陈家沟井田精查和精补地质报告及 策底井田精查地质报告 1978 年 149 队提交了 砚峡露天建井 精查 勘探报告 1992 年 3 月 146 队提交了 华亭煤田砚北井田勘探 精查 地质报告 经 全国矿产储量委员会全储决字333 号文批准 本报告为设计 建设及生产 的主要依据 2 勘探工程网度 根据 1986 年全国矿产储量委员会制定的 煤炭资源地质勘探规范 本井田 勘探类型为 二类二型 则基本线距 500m 控制 A 级储量 500 1000 m 控制 B 级储量 1000 2000m 控制 C 级储量 1 2 2 勘探工作及质量评述勘探工作及质量评述 1 钻探工程 本井田从 1958 1991 年 先后有四个勘探队在不同时期共竣工 32 个钻孔 进尺 1598 09 m 其中有 191 队 8 个孔 134 队 7 个孔 149 队 9 个孔 146 队 8 个孔 可采煤层质量 井田范围内煤层倾角大部分为近水平煤层 部分地区为缓倾 斜煤层 因此全井田最低可采厚度取 0 8 m 精查勘探参与验收评级的主要可采 和局部可采煤层共有 42 层次 均按 86 年部颁钻孔质量验收标准进行了验收 评 级结果 优质煤层 33 层 占 78 6 合格煤层 5 层 占 11 9 不合格 4 层 占 9 5 主要可采煤层 5 层 32 个孔均见到 其中优质 16 层 合格 1 层 不合 格 1 层 优质层占 88 9 2 地质和水文地质填图 报告使用的地质和水文地质图各 21 5 km2 此次设计中所采用的是井田的一 部分面积 井田南北长 5 1 km 东西宽 4 5 km 面积 15 957 km2 其中包括 149 队 1978 年测绘的 1 2000 地质和水文地质图 经缩制成 1 5000 图纸和 1985 年以及 146 队 1991 年测绘的 1 5000 地质和水文地质图 以上图纸已经随 精 查报告 的审批而验收通过 故本井田使用的地质图和水文地质图 质量可以作 为煤矿生产和建设使用 3 水文地质钻孔 井田内和边界附近共竣工水文地质钻孔 8 个 进尺 1568 45m 井田内 3 个 进尺 723 32m 对五个含水层分别进行了抽水试验 除第三含水层的两个水文 孔的抽水质量仅一个孔不可靠外 另一个孔和其它含水层的抽水质量均可靠 4 工程地质钻孔 149 队在原砚峡露天勘探区内做了大量的工程地质工作 在 21 个钻孔中 其 中有 9 个孔位于本井田内 采了岩石物理力学性质试验样 256 个 因此本井田 完成的工程地质工作量大 质量可以满足设计和况建要求 5 其它工程量和质量概况 井田内共采各种样 845 个 采样和试验质量均达到了规范标准 试验项目和 数量满足了精查阶段的要求 本井田共有 9 个钻孔采了 21 个瓦斯样 质量符合 部颁标准 井田内采了煤层自燃样 16 个 煤尘爆炸样 2 个 采样和试验质量均 达到了规范要求 以上样品在 1965 年以前 由原陕西省煤炭工业局地质公司综 合实验室测试 以后由甘肃省煤炭地质勘探公司中心实验室测试 微量元素和稀 散元素 PPM 值均为光谱分析 百分含量值为化学分析 该两室化验成果内外互 检 合格率达 96 以上 质量均可满足要求 以上勘探工程量及质量见下表 井田内勘探工程量统计简表 1 1 表表 1 1 井田内各阶段勘探工程量统计简表井田内各阶段勘探工程量统计简表 勘探工程 1958 1962 年 队 1965 1966 年 队 1970 1972 年 队 1976 1978 年 队 1984 1988 年 1991 年 146 队 合计 钻 探 孔数 数 15 3 5 29 3 15 70 进尺 米 5531 25 1280 51 2324 54 12235 51 2388 40 7085 88 30846 09 质 量 可 靠 较可 靠 参 考 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 特 甲 乙 特 甲 乙 丙 8 2 5 3 5 11 12 6 3 6 5 4 6 30 23 11 测 井 孔 数 数 未测井 3 5 89 3 15 55 实测 米 864 80 2244 00 11652 00 2342 00 6924 00 24026 80 质 量 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 废 3 5 13 15 1 3 15 31 23 1 水 文 孔数 数 2 1 3 进尺 米 300 05 423 27 723 32 抽水次 数 2 2 抽水质 量 甲 乙 丙 优 合 格 不 合 优 合 格 不合 格 废 1 1 1 1 2 1 1 各种采样 51 30 121 72 571 845 地质填图 9 5 km2 12 km2 21 5 km2 1 2 3 井田煤层地层构造井田煤层地层构造 1 区域地层 华亭煤田位于华北地层区的西南缘 属陕甘宁盆地盆缘地层分区平凉 永寿 地层的北部 其总的特征与华北地层区相似 缺失上奥陶统 志留系 泥盆系和 石炭系地层 本区地层从老到新有 蓟县系 寒武系 奥陶系中下系 二叠系 三叠系 侏罗系 白垩系下统 上第三系和第四系等 其地层厚度 岩性特征见 下表 1 2 表表 1 2 华亭煤田区域地层简表华亭煤田区域地层简表 地层名称 符号 厚度 m 岩性概述 界 系 统群 组 新 生 界 第四系 Q 298 黄土 亚砂土 古黄土 残积 上 第 三 系 甘肃群 Ngn 110 中上部黄红 红黄色泥岩 砂质泥岩下部 为砾岩 下 第 三 系 E 不详 桔红色泥岩 泥质细砂岩 底部为砾岩 中 白垩系 志丹群 K 839 中上部为暗紫 灰绿 瓦灰等色砂质泥岩 粉砂岩夹砂岩 下部为灰黄色 侏 中 安定组 J2a 151 紫红色泥岩 砂质泥岩 砂岩泥岩 泥岩 生 界 罗 系 统 直罗组 J2c 243 紫红 灰绿色砂岩 粉砂岩 砂岩泥岩 泥岩 中下统 延安组 J1 2y235 灰白色砂岩 灰黑色砂质泥岩 煤及油页 岩 下统 富县组 J1f 23 紫红 灰绿等杂色砂砾岩 砂岩泥岩 泥 岩 三 叠 系 延长群 T3yn 3277 黄绿 灰绿色砂岩 泥岩 上部为含煤线 纸坊群 T2zh 402 灰紫 灰褐色砾岩 中 粗粒砂岩 细砂岩 下 统 T1 308 红色中 粗砂岩夹泥岩 细砂岩 砂砾岩等 古 生 界 二 叠 系 上 统 石千峰组 P2sh 106 灰绿 兰灰 紫红色砂岩 砂质泥岩夹泥 岩 上石盒子 组 P2s 74 灰绿 灰黄色砂岩夹紫灰绿色泥岩 砂质 泥岩 下 统 下石盒子 组 P1x 50 黄灰色砂质泥岩与泥岩砂岩 山西组 P1s 52 灰黑色 灰色砂质泥岩 泥岩 石英砂岩 底部含煤 铝 铁 奥 陶 系 中 统 平凉组 P2p 180 灰色钙质页岩及黄绿色砂质泥岩 薄层灰 岩 三道沟组 O2s 435 浅微红 浅黄色厚层灰岩与豹皮灰岩互层 下统 水泉岭组 O1s 283 灰 灰红色白云质灰岩 白云岩夹灰岩 页岩 寒 上统 3 100 灰 灰黄色白云岩 武 系 中 统 张夏组 2z4 灰色鲕状灰岩及紫红色页岩 徐庄组 2x 110 暗紫红色页岩 钙质粉砂岩夹薄层灰岩 毛庄组 2n 59 紫红色页岩夹石英细砂岩 下统 1 55 浅红 紫红色白云质细砂岩 粉砂岩 石 英岩 砾岩 震 旦 亚 界 贺兰 山群 王全口组 Zjw 1351 浅灰色含燧石条带白云质灰岩 白云岩夹 页岩 黄旗口组 Zjh 428 灰紫 浅紫红色石英砂岩 泥岩及灰岩 2 含煤地层概述 含煤地层延安组根据岩性 岩相特征 旋回结构及煤层发育情况 从下至上 分为三个岩段 包括四个旋回 五个煤组 另外在延安组以下富县组还发育着一 个煤组 富县组 J1C 含煤组 含煤 1 层 顶底板稳定 岩性为紫杂色砂砾岩 砂岩 及泥质岩夹灰色 紫褐色砂质泥岩 具似鲕状结构 层理不清 厚度变化较大 煤厚平均为 0 70 m 延安组第一段 第 旋回 J1 2Y 即主要含煤段 含厚煤层的 5 煤层 从 延长群顶面或富县组顶界至主要煤层 5 煤层 顶板 厚度变化不大 最大 13 m 最小 9 m 平均 12 m 延安组第二段 第 II III 旋回 J1 2Y2 从第一段顶至 1 煤层顶板 第 二旋回从第一段顶至 4 煤层顶板 以上为第 III 旋回 由于二者差异较大 分旋 回叙述如下 第 旋回主要为浅灰 灰色细砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 次为中 粗粒砂 岩 中部夹几层不稳定薄煤 上部在井田北部及东北部发育一层劣质油页岩 其 上部为 4 煤层及其顶板 反映了河流 湖泊相及泥炭沼泽相依次过渡的沉积特 征 是一组覆水较深 较稳定环境下的沉积 厚度最大 85 69 m 最小 22 43 m 平均 65 46 m 其剖面 72 89 m 由上向下分述如下 a 深灰色粉砂岩 19 m b 4 煤 以亮煤为主 结构较复杂 0 81 m c灰绿色粉砂岩 52 m d 灰色粉砂岩 12 34 m e 沙质泥岩 8 55 m 第 III 旋回总体表现为以灰 灰黑色粉砂岩 砂质泥岩为主的细碎屑岩沉积 夹少量细到粗砂岩 发育多层薄煤及煤线 各煤层的间距基本稳定 从上到下含 1 煤 2 1 煤 2 2 煤 2 3 煤和 3 煤 在煤田北部及中部有一至三个薄层劣质 油页岩 岩性 岩相横向变化较小 纵向上以下到上 反映了由河湖相 沼泽相 及泥炭沼泽相多次交错出现的沉积特征 旋回结构呈多阶段发展 本段含大量黄 铁矿结核及晶粒 含植物化石 最大厚度 129 80 m 最小厚度 42 82 m 平均 57 81 m 延安组第三段 第 IV 旋回 J1 2y3 本段不含煤但有煤线 井田浅部因遭受后期剥蚀 保存不全 而深部保留厚 度较大 岩性主要为灰绿 灰色粉砂岩 砂质泥岩及泥岩 次为细 粗粒砂岩 局部夹一至二层煤线及薄层劣质油页岩 层面上具有较多植物化石及化石碎片 本段底部为灰绿 灰白色砂岩 顶部与直罗组假整合接触 最大厚度 66 36 m 最小厚度 7 77 m 平均 43 02 m 砚北煤矿地层 含水层综合柱状图如图 1 2 所示 图图 1 2 砚北煤矿地层 含水层综合柱状图砚北煤矿地层 含水层综合柱状图 1 2 4 地质构造地质构造 煤矿的基本构造特征 砚北煤矿的基本构造形态 从北到南为单斜 背斜和向斜 单斜等 井田东 地层 厚度 群组段 煤层 名称 柱 状 1 1000 地层名称 岩 性 描 述 Q4 39 00 黄色耕植土 风化残积 坡积砂土 河流冲积 马三组 10 00 土黄色亚粘土安亚砂土 甘肃群 二 段 Ngn2 一 段 N3n 133 51 33 03 砖红色或浅红色砂质泥岩 上部以灰黄色细砂岩 安定组 J2Q 106 12 褐色粉砂岩 直罗组 J2C 17 51 紫红 衣绿色泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 与灰绿色中粗粒砂岩不等厚互层底部为厚 层状灰白色 灰绿色粗砂岩 延 安 组 J1 2y 第 三 段 J1 2y3 43 02 灰绿 灰色粉砂岩 砂质泥岩及泥岩 夹一至二层煤线及灰质泥岩 底部为绿 灰白色细砂岩 第 二 段 J1 2 y 52 1 煤 2 1 煤 2 2 煤 2 3 煤 3 煤 4 煤 5 煤 以灰 深灰色粉砂岩 砂质泥岩及泥 岩为主 夹少量细 粗砂岩 发育多层 煤线 各煤层间距基本稳定 从上到下 含煤1 煤2 煤2 2 煤2 3 煤3 煤 层间岩性 岩相横向变化较小 灰绿色细砂岩 长烟煤 紫褐色砂质泥岩 具似鲕状结构 层 理不清 厚度变化较大 长石质砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 富县组 J1c 759 65 延长群 第一 段 12 0 60 0 70 0 90 0 90 1 71 0 81 J1 2y T3yn 6 煤 1 8 表土 砂土 泥岩 砂岩 粉砂岩 泥岩到 粗砂岩 互层 14 15 7 8 19 12 34 8 55 灰色粉砂岩 砂质泥岩 4 43 5 56 紫杂色砂砾岩 砂岩及泥质岩夹灰色 砂砾岩 泥岩 泥岩 粉砂岩 细砂岩 粗砂岩 泥岩 泥岩 粗砂岩 泥岩 砂岩 长焰煤 Q3m 部边界为 FI 大断层 中部南北走向存在以落差由南向北不断增大的 FII 正断层 因这次设计是对井田的一部分进行设计 在设计的矿井中没有断层出现 因区内 尚未发现岩浆岩 现对井田内分布的褶皱加以叙述 a 井田北部单斜 位于 16 勘探线以北 5 煤层产状 从北而南由北 15 度西 至南 28 度东 倾向南西西 倾角 5 9 度 b 井田西部背斜 起于 16 勘探线 止于 12 勘探线以南 背斜轴向由北 13 度西至南 25 度东 向南倾伏 c 井田中东部向斜 起于 16 勘探线 止于 11 勘探线 向斜轴向 北部为北 54 西 中部为北 33 西 南部为南 21 东 向北抬起 向斜西翼倾角 11 16 东 翼倾角 1 5 为一宽缓背斜 d 井田南部单斜 实为前一向斜的南延部分的东翼 向斜轴为本井田的深部 边界线 西翼属白草峪井田范畴 起于 11 勘探线 止于 1 勘探线以南 5 煤层 产状 走向北北西至南南东 倾向南西西 整体构造简单 主要为近水平煤层 局部地区的倾角较大 达到了 12 以上构造发生在中下侏罗统煤系和上覆中侏罗统以及下伏下侏罗统和上三 叠统地层内 构造造对煤层 煤质 水文和其它开采条件的影响 a 井田构造对煤层的影响 沿背斜轴煤层厚度普遍变薄 向斜轴煤层厚度有所增加 本区构造具有继承性 属于基底构造的背斜和向斜在成煤过程中继续发展 背斜属于隆起区 堆积的成煤物质较少 而且这些物质在凝胶化作用下 形成的 凝胶和溶胶有一定的流动性 容易向凹陷区运移 故形成的煤层较薄 向斜属凹 陷区 堆积的成煤物质较多 加之由背斜区搬运来的凝胶化物质 故形成的煤层 较厚 从背斜和向斜构造与煤层的厚度变化来分析 反映出煤盆地的基底构造和 同沉积构造对煤层厚度变化有影响 单斜构造与煤层厚度变化不明显 但显示出一些规律性 如井田南部单斜区 5 煤层浅部厚度较大 一般在 13 m 左右 深部较薄 一般在 9 m 左右 经地质 构造和沉积建造的综合分析研究结果表明 现在的煤层露头带 非原始沉积边缘 b 井田构造对煤质的影响 在背斜和向斜区内 5 煤层的原煤灰份和全硫无明显变化 均属特低硫和特 低灰 5 煤层的精煤挥发份产率却变化较明显 以 13 和 15 勘探线为例 背斜 轴为 40 84 39 58 向斜轴为 38 99 38 33 后者 5 煤层的挥发份产率比前者 低 1 25 1 85 c 井田构造对水文及其它开采技术条件的影响 井田构造对水文地质的影响不明显 形成井田的水文地质条件简单 井田构 造对其它开采技术条件的影响 设计中的井田内尚未发现断层和岩浆岩 加之宽 缓的背斜 向斜和北部的单斜构造以及 5 煤层层较稳定等 都给综合机械化开 采提供了有利条件 5 煤层倾角 2 12 有的接近水平 平均角度为 6 5 属于近水平煤层 适合机械化采煤 此矿井采用综采放顶煤开采 1 2 5 井田水文地质特征井田水文地质特征 矿区水文地质条件 矿区内岩层按其含水性 含水类型及水力特征分为五个主要含水层和三个相 对隔水层 由老到新分别为 a 第一含水层 上三叠统延长群 为第一裂隙承压含水层 单位涌水量 0 1108L sm 渗透系数 0 0018 m d b 第二含水层 下侏罗统富县组至中下侏罗统延安组第一段 5 煤层的直 接底板 钻孔单位涌水量 0 002 0 00307L sm c 第三含水层 中下侏罗统延安组第二至第三段 为 5 煤层顶板含水层 单孔涌水量 1 227 1 900 m3 d 单位涌水量 0 00017 0 000531 l sm d 第四含水层 上第三系甘肃群 主要为第三系甘肃群第一段砂砾岩层 个别孔在第二段也有砂砾岩含水层 钻孔单位涌水量 0 1566 0 4791 l sm e 第五含水层 第四系全新统 该含水层主要为第四系砂砾卵石层 分布 在井田南部水河床处及砚峡沟中 单位涌水量为 0 779 l sm 单孔涌水量为 300m3 d 三个隔水层位于第二 第三含水层间 三 四含水层间和四 五含水层间 第三系砂砾岩裂隙孔隙承压水含水层 其主要补给来源在裸露部分接受大气 降水补给 其次是接受地表水及第四系潜水的补给 补给条件差 该含水层的排 水一部分是生产矿井 一部分是华亭供水井开采 井田内构造简单 没有断裂构造 裂隙不发育 直接充分含水层埋深大 水 量很小 单位涌水量最大为 218 m3 h 平均为 198 m3 h 涌水量较低 本井田 划分为水文地质条件简单的类型 充水因素及涌水量预测 a 地表水对矿井开采的影响 因华亭矿区内唯一的控制西部边界断层为一压扭性断层 且隐伏于第三系之 下 不能沟通地面河水和第四系潜水 而砚北井田内无断裂构造且煤层冒裂带高 度远小于其上覆地层厚度 所以地表水对矿井开采无影响 b 地下水对矿井开采的影响 砚北井田内第一含水层 T3yn 第二含水层 J1f J 1 2y 及第三含水层对 矿井开采影响不大 第四含水层 Ngn 为承压复合含水层 该含水层渗透性及 富水性较好 为矿井间接充水含水层 是矿井充水的主要来源 供水水源 砚北矿井的供水来自西华洪积扇水源地 其供给能力为 13000 m3 d 水化学 类型为重碳酸 钙型 矿化度为 0 18 0 30 g l 属淡水 1 3 煤层特征煤层特征 1 3 1 煤层赋存情况煤层赋存情况 含煤性 本井田含煤地层为中下侏罗统延安组和富县组 根据 华亭煤田煤岩层对比 报告 自上而下命名为 1 煤 2 1 煤 2 2 煤 2 3 煤 3 煤 4 煤 5 煤和 6 煤 煤层总平均厚度为 19 42 m 含煤系数为 7 78 5 煤层为全区主要可采煤 层 其中 5 煤层平均厚度占总平均厚度的 61 79 全井田广泛发育 6 煤层平 均厚度为 1 8 m 赋存不稳定 且全井田零星分布 零星 局部可采煤层为 2 2 煤 2 3 煤 3 煤和 4 煤 2 2 但煤 2 3 煤和 4 煤 可采范围很小 主要为鸡 窝煤 1 层仅个别点可采 2 1 煤层全区不可采 各煤层厚度 层间距及分布范 围等情况见下表 1 3 表表 1 3 各煤层发育情况各煤层发育情况 煤层名称 煤层厚度 m 平均间距 m 稳定性 结构 分布情况 最小 最大平 均 1 煤 0 2 01 0 60 不稳定 较简单 2 线以北较广泛分布 个别点可 采 2 1 煤 0 1 59 0 70 14 极 不 稳 定 较简单 6 16 线较局部分 6 线以南 零星分布 全区不可采 2 2 煤 0 1 94 0 90 15 极 不 稳 定 较简单 12 线以南局部分布 12 线以北 较广泛分布 零星可采 2 3 煤 0 2 60 0 90 7 不稳定 较简单 12 线以北较广泛分布 局部可 采 12 线以南零星分布 3 煤 0 3 11 1 71 8 不稳定 较简单 4 线以北广泛分布 6 线以北局 部可采 4 煤 0 2 30 0 81 19 不稳定 较复杂 4 线以北广泛分布 零星可采 5 煤 9 13 12 52 较稳定 较复杂 复杂 全区广泛分布 为主要可采煤 层 6 煤 0 2 34 1 8 10 不稳定 较简单 全区零星分布 主要为鸡窝煤 可采煤层 本井田可采煤层 5 煤层特征表述如下 5 煤层 全井田主要可采煤层 位于延安组第一段中上部 为厚煤层 全 井田广泛分布 较稳定 厚度在 9 13 m 煤层采用厚度变化于 11 13 m 之间 平均 12 m 煤层沿倾向变化 11 线以北 煤层厚度明显向向斜轴部增厚 向背 斜轴部变薄 煤层结构较简单 夹矸薄 绝大部分为单一分层 11 线以南 煤 层厚度起伏变化不大 几乎为单一厚度的煤层 1 3 2 煤质煤质 1 煤的物理性质 各可采煤层均为黑色 条痕为深棕色 具沥青光泽 断口多为贝壳状 参 差状 个别层可见阶梯状 棱角状 均一状 节理面有黄铁矿薄膜 裂隙局部发 育 为方解石脉充填 易燃 烟浓焰长 燃烧时基本不膨不融 2 煤的化学性质 可采煤层的主要煤质指标 5 煤层 原煤 Mad5 33 13 00 平均 9 82 Ad3 85 17 71 平均 7 49 精 煤 Vdaf35 59 41 93 平 均 38 89 Std0 14 1 34 平 均 0 49 Qarvd27 19 30 21MJ kg 平均 28 76MJ kg 粘结指数 GRI 为零 可采煤层的煤质变化 5 煤层灰份 挥发份 全硫在垂向上变化据所有化验成果表明 顶部和底部 三者含量均略高 灰份沿走向从南向北逐渐略有增高 4 18 10 69 倾向上 据 13 14 勘探线资料 灰份从东向西由大变小 8 11 5 47 的趋势 全 硫变化与灰份基本相同 灰份标准差 S 为 2 36 全硫标准差 S 为 0 22 煤质变 化程度属变化小类型 挥发份随着深度增加而减小 3 可采煤层煤类的确定依据 主要根据中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 精煤挥发份 Vdaf 37 透光 率 PM 50 粘结指数 GRI 均为零 因此确定 3 煤层和 5 煤层为长焰煤 4 煤的可选性 通过对井田北部的静宁煤矿和东南部的华亭煤矿采 5 煤层筛分浮沉大样和 简选样进行可选性试验表明 当分选比重在 1 5 时 V 1 8ST 0 1 浮物产率在 9 47 14 44 之间 精煤回收率平均为 72 属优等 可选性属易选煤类 5 煤的风氧化 本井田煤层埋藏深度均在 300m 以下 属于隐伏煤层 并且构造简单 煤层 未遭受剥蚀和风化等因素的影响 据已有的钻孔的测试成果 各煤质化学指标与 深部钻孔煤质指标均无明显差异 这主要是本区基岩渗透性差 覆盖层厚度大 岩性致密 裂隙不发育 地表水位 均在煤系地层以上 较浅 又无地表水渗入 煤层的通道 并且煤岩组分中的丝炭组分较高 不易氧化 故本井田煤层未遭受 风化和氧化 6 煤的综合利用评价 砚北井田煤质分析项目比较齐全 研究程度较高 除局部可采煤层灰份 全 硫含量较高外 其余煤质指标均与 5 煤层近似 现就主要可采的 5 煤层利用方 向简述如下 煤的化学活性高 在温度为 950 时 二氧化碳还原率一般都超过 60 有的高达 95 热稳定性为中等 机械强度属于中高 煤灰粘度低 加之属低熔 灰份 对液态排渣有利 在工业气炉中能较长时间稳定运转 技术经济指标优良 是理想的气化用煤 煤的灰份 硫份低 发热量高 可作为交通运输及一般工业动力用煤 由于有害元素含量较低 可作为良好的民用燃料和食品 酿造工业燃料用 煤 可作为低温干馏炼油原料 可作为制造化肥的化工原料 1 3 3 煤层顶底板条件煤层顶底板条件 本井田可采煤层 5 煤层 5 煤层顶板以薄层状砂质泥岩 泥岩为主 局部 为粉砂岩及炭质泥岩 水平层理发育 丰富的植物化石碎片 较松软 岩石节理 裂隙不发育 背斜轴附近及向斜东翼浅部具有较多滑面及揉皱 根据采掘揭露资 料距 5 层顶板约 10 m 处有一厚 0 3 m 0 6 m 的灰白色砂质泥岩 其遇水松软 对巷道维护影响不大 5 层顶 底板物理力学性质见下表 1 4 表表 1 4 5 煤层顶 底板物理力学性质煤层顶 底板物理力学性质 取样所在井田部位 井田北部 井田南部 取样层位 5 煤顶板 5 煤底板 5 煤顶板 5 煤底板 其密度 g cm3 2 66 2 67 2 55 2 77 2 49 2 78 2 27 2 99 视密度 g cm3 2 41 2 50 2 09 2 59 2 28 2 68 2 11 2 69 单 向 抗 压 强 度 MPa 平均 17 39 45 51 35 49 6 17 56 57 24 55 3 53 30 97 19 22 0 39 64 88 25 51 单 向 抗 拉 强 度 MPa 平均 1 11 1 81 1 57 0 25 4 15 1 96 1 37 2 45 1 67 0 59 5 10 1 91 内摩擦角 平均 37 46 44 01 41 41 33 01 48 09 40 34 28 30 43 18 33 44 24 38 39 41 35 52 凝聚力系数 平均 1 20 0 45 2 72 0 30 12 0 3 94 1 67 11 07 6 88 4 12 21 76 10 98 普氏系数 平均 0 17 0 45 0 35 0 06 0 57 0 25 0 02 0 42 0 30 0 01 0 68 0 36 韧性 平均 13 0 15 2 14 10 5 4 23 3 12 33 1 3 4 瓦斯等级 煤层爆炸性 煤层自燃倾向性及其他开采技术条件瓦斯等级 煤层爆炸性 煤层自燃倾向性及其他开采技术条件 5 煤层瓦斯相对涌出量为 0 66 m3 t d 属低瓦斯煤层 煤尘具有爆炸性 爆 炸指数为 34 68 5 煤层易自燃发火 发火期为 3 6 个月 最短 29 d 砚北矿 井井下无高热害区 根据目前掌握的情况 5 煤层在采掘过程中 局部地段有地 压显现 2 井田境界和储量井田境界和储量 2 1 井田境界井田境界 煤田划分为井田是矿区总体设计的一项重要的任务 划分时要保证各井田都 有合理的尺寸和境界 使煤田各部分都能得到合理的开发 实际的井田范围和形 状差异很大 划分时一般遵循以下的原则 1 与矿井的生产能力相适应 2 保证井田有合理尺寸和足够的储量 3 充分利用自然条件进行划分 如地质构造 断层 等 4 合理规划矿井开采范围 处理好相邻矿井间的关系 5 留有余地 6 直 折 线原则 砚 北 井 田 地 理 坐 标 约 居 东 经106 36 17 106 39 59 北 纬 35 13 16 35 17 33 之间 井田南北长 5 1 km 东西宽 4 5 km 面积 15 957 km 2 主采煤层为 5 煤 5 煤层倾角 2 14 有的接近水平 平均角度为 6 5 属于近水平煤层 且无断层 赋存稳定 井田边界状况如图 2 1 图 2 1 井田边界状况示意图 2 2 矿井工业储量矿井工业储量 2 21 井田地质勘探井田地质勘探 1 参加资源 储量估算的煤层 本次参加资源 储量估算的煤层只有 5 煤 2 资源 储量估算的范围 5 煤层在井田全区范围内广泛分布 赋存稳定 并且煤层底板等高线上的储 量均设定为经济的储量和边界经济的储量 并设定 70 为经济的储量 30 为边 际经济的储量 2 2 2 矿井工业储量矿井工业储量 矿井工业储量是指在井田范围内 经地质勘探 煤层厚度和质量均合乎开采 要求 地质构造比较清楚的储量 主采 5 煤层为厚煤层 全井田广泛分布 较稳定 煤层采用厚度变化于 11 13 m 之间 平均 12 m 煤层倾角 2 14 有的接近水平 平均角度为 6 5 属 于近水平煤层 本次储量计算针 5 煤层 在精查地质报告提供的 1 5000 煤层底板等高线 图上计算 储量计算精确 可靠 计算方法采用地质块段法 地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征 将矿体划分为若干块段 在圈定的块段范围内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 每个块段内至少应有一个以上的钻孔 本井田地质块段的划分主要根据煤层倾角大致一致 兼顾煤层厚度基本稳定 相等的原则进行 平均每个块段内有 4 个钻孔 且每个块段都不少于 2 个钻孔 块段的划分如图 2 2 所示 1050 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 0 000001 Z ZmF 2 1 式中 Zz 矿井地质资源量 Mt m 煤层平均厚度 m F 煤层底面面积 m2 煤容重 t m3 将各参数代入式 2 1 中可得表 2 1 所以矿井地质资源量 262 9 Z ZMt 矿井划分块段后的地质资源量如下表 2 1 所示 表 2 1 矿井地质资源储量 煤 层 块 段 倾角 块段面积 km2 煤厚 m 容重 t m3 储量 Mt 煤层总储量 Mt 5 1 14 15 1 22 12 1 36 19 1904 262 9 2 5 53 6 65 12 1 36 108 528 3 4 58 6 02 12 1 36 98 2464 4 12 97 2 22 12 1 36 36 2304 2 矿井工业储量 1050 1 2 3 4 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 的是经济的基础储 量 30 的是边际经济的基础储量 则矿井工业资源 储量由式 2 2 计算 矿井工业储量可用下式计算 1111222M112M 22333gbb ZZZZZZk 2 2 式中 g Z 矿井工业资源 储量 Mt 111b Z 探明的资源量中经济的基础储量 Mt 122b Z 控制的资源量中经济的基础储量 Mt 211m Z 探明的资源量中边际经济的基础储量 Mt 222m Z 控制的资源量中经济的基础储量 Mt 333 Z 推断的资源量 Mt k 可信度系数 取 0 7 0 9 地质构造简单 煤层赋存稳定的矿井 k值 取 0 9 地质构造复杂 煤层赋存较稳定的矿井 k取 0 7 该式中取 0 9 111 60 70 110 418 bZ ZZMt 122 30 70 55 209 bZ ZZMt 2 11 60 30 47 322 mZ ZZMt 222 30 30 23 661 mZ ZZMt 333 10 23 661 Z ZkZkMt 因此将各数代入式 2 2 得 260 17 g ZMt 2 3 矿井可采储量矿井可采储量 2 3 1 井田边界煤柱井田边界煤柱 根据砚北矿的实际情况 按照 煤矿安全规程 的有关要求 井田边界内侧 暂留30m宽度作为井界煤柱 则井田边界保护煤柱的损失按下式计算 2 3 式中 P 井田边界保护煤柱损失 Mt H 井田边界煤柱宽度 30m L 井田边界长度 5 煤为15491 76m m 煤层厚度 12m rmLHP r 煤层容重 1 36t m3 代入数据得 58 736 11276 1549130MtP 2 3 2 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 工业广场的占地面积 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表 序号 井型 Mt a 占地面积指标 公顷 10万t 1 2 4及以上 1 0 2 1 2 1 8 1 2 3 0 45 0 9 1 5 4 0 09 0 3 1 8 矿井井型设计为1 2Mt a 因此由表2 2可以确定本设计矿井的工业广场为 0 144km2 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 第14条 和第17条规定工业广场属于 级保护 需要留设15m宽的围护带 本设计选定 工业广场长为450m 宽为320m 工业广场的中心处在井田走向的中央 倾向中 央 其中心处埋藏深度为 1050m 该处表土层风氧化带厚度为39m 主井 副 井 地表建筑物均布置在工业广场内 结合本矿井的地质条件及冲积层和基岩移 动角 见表2 3 采用垂直剖面法计算工业广场的压煤损失 表表 2 3 岩层移动角岩层移动角 广场中心深度 m 煤层倾角 煤层厚度 m 冲积层厚度 m 500 4 57 12 39 45 76 76 80 采用垂直剖面法计算所得各主采煤层工广保护煤柱面积及压煤量见下表 2 4 表表 2 4 各煤层工广煤柱压煤量计算表各煤层工广煤柱压煤量计算表 煤层 厚度 m 工业广场煤柱面积 m 压煤量 Mt 5 12 490452 7 8 0 工业广场总压煤量计算公式如下 mPS 2 4 式中 P 工业广场保护煤柱压煤量 Mt S 工业广场煤柱面积 m2 m 煤层厚度 本矿取12m r 煤层容重 本矿取1 36t m3 代入数据得工业广场总压煤量为 0004 8MtmSP 采用垂直剖面法计算工业广场压煤示意图如图2 3所示 图图 2 3 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 2 3 3 大巷保护煤柱大巷保护煤柱 根据砚北矿的实际情况 按照 煤矿安全规程 的有关要求 取大巷保护煤 柱的宽度为30m 同时取两条大巷之间的保护煤柱为30m 而根据本矿的煤层赋 存条件和煤矿地质条件 本井田采用单水平两条大巷开拓 则大巷保护煤柱的损 失按下式计算 100PLmr 2 5 式中 P 大巷保护煤柱 Mt 100 大巷保护煤柱及大巷间煤柱的总宽度 L 大巷长度 本矿为2887 87m m 煤层厚度 本矿为12m r 煤层容重 本矿取1 36t m3 代入数据得 100 2887 87 12 1 364 71PMt 综上 矿井的永久保护煤柱损失量汇总见表2 5 表表 2 4 岩层移动角永久保护煤柱损失量岩层移动角永久保护煤柱损失量 煤柱类型 储量 Mt 井田边界保护煤柱 7 63 工业广场保护煤柱 8 18 大巷保护煤柱 4 71 合计 15 81 1550 1500 1450 1400 1350 1300 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 900 850 800 750 2 3 4 矿井设计储量矿井设计储量 矿井设计储量可按下式计算 1 sg ZZP 2 6 式中 Zs 矿井设计储量 Mt P1 断层煤柱 防水煤柱 井田境界煤柱 地面建筑物等永久煤柱损失量 之和 Mt 则 1 260 177 63252 54 sg ZZPMt 2 3 5 矿井可采储量矿井可采储量 矿井设计可采储量是矿井设计的可以才出的储量 可以按下式计算 k2 Z s ZPC 2 7 式中 Zk 矿井设计可采储量 Mt P2 工业场地和主要丼巷煤柱损失量之和 Mt C 采区采出率 厚煤层不小于0 75 中厚煤层不小于0 8 薄煤层不小 0 85 根据本矿的煤层赋存条件和煤层地质条件以及本矿的实际情况 取本矿的5 煤 层采取采出率为0 75 则矿井的设计可采储量为 2 179 74 ks ZZP CMt 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 3 1 矿井工作制度矿井工作制度 由 煤炭工业矿井设计规范 第2 2 3条规定 矿井的设计生产能力按330d 计算 砚北矿井设计年工作日330d 3 3 1 矿井工作制度的确定矿井工作制度的确定 矿井工作制度设计采用 三八 工作制 即二班采煤 一班准备 每班净工作 时间为8h 每班割两刀放一次煤 工作面每刀采 放 采放比为 3 3 2 矿井每昼夜净提升小时数矿井每昼夜净提升小时数 按照 煤炭工业矿井设计规范 规定 矿井每昼夜净提升时间16h 这样充 分考虑了矿井的富裕系数 防止矿井因为提升能力不足而影响矿井的增产或改扩 建 因此本矿设计每昼夜净提升时间为16h 3 2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 3 2 1 确定依据确定依据 煤炭工业矿井设计规范 第2 2 1条规定 矿井设计生产能力应该根据开 采条件 资源条件 技术装备 经济效益及国家对煤炭的需求等因素 经多种方 案的比较或系统优化后方可确定 矿区规模可依据以下条件确定 1 资源情况 煤田地质条件简单 储量丰富 应加大矿区规模 建设大型矿 井 煤田地质条件复杂 储量有限 则不能将矿区规模定得太大 2 开发条件 包括矿区所处地理位置 是否靠近老矿区及大城市 交通 铁 路 公路 水运 用户 供电 供水 建筑材料及劳动力来源等 条件好者 应加大开发强度和矿区规模 否则应缩小规模 3 国家需求 对国家煤炭需求量 包括煤中煤质 产量等 的预测是确定矿 区规模的一个重要依据 4 投资效果 投资少 工期短 生产成本低 效率高 投资回收期短的应加 大矿区规模 反之则缩小规模 3 22 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 本矿井井田范围内煤层赋存简单 地质条件较好 煤层平均厚度12m 煤层 平均倾角6 5 属近水平煤层 结合本井田的工业储量 设计储量和可开采储量 最终选定矿井设计生产能力1 2Mt a 3 23 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应 矿井设计生产能力通常指矿井设计的年生 产能力 是煤矿生产建设的重要指标 是选择井田开拓方式的重要依据之一 矿 井可采储Zk 设计生产能力A 矿井服务年限力T三者之间的关系为 k Z T A K 3 1 式中 T 矿井服务年限 a Zk 矿井可采储量 Mt A 设计生产能力 Mt K 矿井储量备用系数 本矿设计中取1 3 确定井型时需要考虑备用系数的原因