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摘 要 本设计包括三个部分 一般设计部分 专题设计部分和翻译部分 一般部分为祁南矿 1 5Mt a 的新井设计 祁南矿位于安徽省宿州市境内 京 沪铁路从本区东北通过 交通十分便利 井田走向长 8km 倾斜宽 3 2km 面积 25 6km2 主采煤层一层 即 32煤层 平均倾角 13 厚约 4 0m 井田工业储量 为 143 8248 Mt 可采储量 109 643Mt 矿井服务年限为 56 2 a 井田地质条件简 单 表土层平均厚度 72 m 矿井正常涌水量为 129 35m3 h 最大涌水量为 219 1 m3 h 矿井绝对瓦斯涌出量为 2 1 m3 min 属低瓦斯矿井 煤层有自燃发火倾向 发火期 3 6 个月 煤尘具有爆炸危险性 根据井田地质条件 提出四个技术上可行开拓方案 方案一 立井两水平开 采 暗斜井延深至 830m水平 方案二 立井两水平开采 立井延深至 830m水 平 方案三 立井两水平开采 暗斜井延伸至 750 m 水平 方案四 立井两水 平开采 立井井延伸至 750 m 水平 通过技术经济比较 最终确定方案一为最 优方案 将主采煤层划分为两个水平 一水平标高 650 m 二水平标高 830 m 设计首采区采用采区准备方式 工作面长度 200 m 采用一次采全高采煤法 全部跨落法处理采空区 矿井采用 三八 制作业 两班生产 一班检修 生产班 每班 3 个循环 日进 6 个循环 循环进尺 0 8 m 日产量 4569 6t 大巷采用带式输送机运煤 辅助运输采用 1 5 t 固定箱式矿车 主井装备一 套 16 t 双箕斗和一套 16 t 单箕斗带平衡锤提煤 副井装备一对 3 t 矿车双层单车 罐笼带平衡锤担负辅助运输任务 矿井采用中央并列式通风 通风容易时期矿井 总需风量 4608 m3 min 矿井通风总阻力 2096 Pa 风阻 0 35 N s2 m8 等积孔 2 92 m2 矿井通风容易 矿井通风困难时期矿井总风量 4608 m3 min 矿井通风总阻 力 2740 Pa 风阻 0 46 N s2 m8 等积孔 2 27m2 矿井通风容易 设计矿井的吨煤 成本 17 95 元 t 专题部分题目是矿井深部开采支护技术研究 翻译部分是一篇关于华丰煤矿冲击矿压电磁辐射监测 英文原题目是 EME rock burst monitoring in coal mine huafeng 关键词 立井 两水平 上山开采 大采高 单巷掘进 中央并列式 ABSTRACT This design can be divided into three sections general design monographic study and translation of an academic paper The general design is about a 1 5 Mt a new underground mine design of Qinan coal mine Qinan coal mine lies in Suzhou Anhui province Beijing Shanghai railway from the northeast through the region the traffic is very convenient It s about 8 km on the strike and 3 2 km on the dip with the 25 6 km2 total horizontal area The minable coal seam of this mine is only 32with an average thickness of 4 0 m and an average dip of 13 The proved reserves of this coal mine are 143 8248Mt and the minable reserves are 109 643Mt with a mine life of 56 2a The geological condition of the mine is relatively simple The average thickness of 72 m surface soil The normal mine inflow is 129 35 m3 h and the maximum mine inflow is 219 1 m3 h It s a coal seam liable to explosion Based on the geological condition of the mine I bring forward four available project in technology The first is vertical shaft development with two mining levels and the extension of inclined shaft go to 830 m thr second is vertical shaft development with two mining levels and the extension of vertical shaft go to 830 m the third is vertical shaft development with two mining levels and the extension of inclined shaft go to 750 m the last is vertical shaft development with two mining levels and the extension of vertical shaft go to 750 m The first project is the best comparing with other three project in technology and economy The first level is at 650 m The second level is at 830m Designed first mining district makes use of the method of preparation in mining area the length of working face is 200m which uses fully mechanized coal mining technology and fully caving method to deal with goaf The working system is three eight with three teams mining and the other overhauling Every mining team makes three working cycle with six working cycle everyday Advance of working cycle is 0 8 m and quantity of 4569 6 ton coal is maked everyday Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource and mine car to be assistant transport Main shaft makes use of skip to transport coal resource when subsidiary shaft makes use of cage to be assistant transport In the prophase of mining the mine makes use of centralized ventilation method when in the evening of mining the mine makes use of areas ventilation method At the easy time of mine ventilation the total air quantity is 4608 m3 per minute the total mine ventilation resistance is 2096 Pa the coefficient of resistance is 0 35 N s2 m8 equivalent orifice is 2 92 m2 At the difficult time of mine ventilation the total air quantity is about 4608 m3 per minute the total mine ventilation resistance is 2740 Pa the coefficient of resistance is 0 465 N s2 m8 equivalent orifice is 2 27 m2 The cost of the designed mine is 17 95 yuan per ton The monographic study is deep mining mine support technology The translated academic paper is about EME rock burst monitoring in coal mine huafeng Keywords shaft two level up dip mining large mining height single thunnel drivage centralized juxtapose ventilation 目 录 一般部分一般部分 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 2 井田地质特征 2 1 3 煤层特征 7 2 井田境界和储量井田境界和储量 2 1 井田境界 12 2 2 储量 12 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 17 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 17 4 井田开拓井田开拓 4 1 井田开拓的基本问题 19 4 2 矿井基本巷道 27 5 准备方式准备方式 采采区巷道布置区巷道布置 5 1 煤层地质特征 38 5 2 采区巷道布置及生产系统 39 5 3 采区车场选型设计 42 6 采煤方法采煤方法 6 1 采煤工艺方式 45 6 2 回采巷道布置 57 7 井下运输井下运输 7 1 概述 59 7 2 采区运输设备选择 61 7 3 大巷运输设备选择 63 8 矿井提升矿井提升 8 1 概述 66 8 2 主井提升 66 8 3 副井提升 69 9 矿井通风及安全技术矿井通风及安全技术 9 1 矿井通风系统选择 70 9 2 采区及全矿所需风量 74 9 3 矿井通风总阻力计算 78 9 4 选择矿井通风设备 84 9 5 防止特殊灾害的安全措施 88 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 90 参考文献参考文献 92 专题部分专题部分 矿井深部开采矿井深部开采支护技术研究支护技术研究 1 引言引言 2 开采深度开采深度与巷道围岩的变形关系与巷道围岩的变形关系 2 1 中国的研究 95 2 2 德国的研究 95 2 3 前苏联的研究 96 3 深部深部开采巷道支护技术研究开采巷道支护技术研究 3 1 深部开采巷道支护技术 97 3 2 深部开采巷道支护方式 100 3 3 锚杆 锚索联合支护作用分析 107 4 工程实例工程实例 4 1 开拓及准备巷道支护设计 110 4 2 回采巷道支护设计 110 4 3 不稳定松软围岩巷道支护技术 116 4 4 锚索适应围岩变形的措施 116 5 结论结论 参考文献参考文献 121 翻译部分翻译部分 英文原文英文原文 123 中文译文中文译文 129 致谢致谢 136 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 矿区地理位置矿区地理位置 祁南矿井位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境内 北距宿州市约 23km 南距蚌埠市 约 70km 矿井交通极为方便 京沪铁路从本区东北通过 北距宿州站约 23km 东距芦 岭站 12 5km 青芦支线从矿井北部通过 矿井铁路运输专用线在宋庄站与青芦铁路接轨 206 国道宿 州 蚌 埠 段从矿井中部穿过 合徐高速公路从矿井西部通过 公路可 直通徐州 蚌埠 合肥 南京 阜阳 淮北 淮南 河南省永城等地 矿井内有淮河支 流浍河通过 乘船可进入淮河和洪泽湖 交通位置如图 1 1 图 1 1 祁南煤矿交通位置示意图 1 1 2 地形 地貌特征地形 地貌特征 祁南煤矿处于淮北平原中部 区内地势平坦 地表自然标高 17 20 23 80m 一 般在 22m左右 1 1 3 水文情况水文情况 本矿区属淮河流域 在区内有淮河支流浍河和澥浍新河从矿区流过 流量不稳定 随季节影响变化大 浍河自西北向东南注入淮河和洪泽湖 历年本区最高洪水位 23 5m 对矿坑及矿区建设影响不大 矿井内农用灌溉沟渠纵横 村庄星罗棋布 地表下潜水较丰富 一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此 1 1 4 气象及地震情况气象及地震情况 本区气候温和 属北温带季风区海洋 大陆性气候 气候变化明显 四季分明 冬 季寒冷多风 夏季炎热多雨 春秋两季温和 据宿州市气象局自 1980 年以来观测资料 平均气温 14 6 最高气温 40 3 最低气温 12 5 年平均降雨量 756mm 雨量多 集中在 7 8 月份 最大冻土深度 0 17m 年平均风速 2 2m s 最大风速 20m s 主导风 向为东 东北风 无霜期 210 240 天 冻结期一般在 12 月上旬至次年 2 月中旬 本区地震动反应普特征周期为 0 4s 地震动峰值加速度为 0 05g 相应地震基本烈度 值为 度区 1 2 井田地质特征 1 2 1 井田地质构造井田地质构造 祁南煤矿位于宿南向斜西南部 为一走向近南北转至东西 倾向东转至倾向北的弧 形单斜构造 轴向基本与地层走向一致 1 2 2 地层特征地层特征 祁南矿井范围无岩层出露 均为松散层覆盖 经钻孔揭露地层有石炭系 二叠系 第三系和第四系 地层厚度大于 1622 50m 由老至新叙述如下 一 石炭系上统太原组 C3t 本矿未完全揭露 据邻区祁东矿 26 27 6 钻孔资料 厚度 192 81m 岩性由浅海相 石灰岩及过渡相的灰色砂岩 深灰色粉砂岩 泥岩和薄煤层组成 其中以石灰岩为主 占本组地层厚度的 40 左右 石灰岩编号自上而下为一灰 十二灰 其中三灰 四灰 十二灰三层灰岩厚度较大 全区较为稳定 顶部一灰厚度一般 2 3m 其顶部含泥质 富含动物化石及其碎屑 细晶 粗晶结构 是下部煤组对比的重要标志层 本组灰岩中动物化石主要有以下种属 Lophocarinophyllum sp Schwagerina sp Fenestella sp Fistulipora basleoensis Basslor 本组地层属浅海相 滨海相 潮坪相及过渡相沉积 主要特征如下 1 灰岩中含有大量的海相动物化石 2 泥岩和粉砂岩中见较多植物化石 3 地层中含多层灰岩 4 砂岩和粉砂岩中可见水平层理 透镜状层理 混蚀层理 脉状层理和搅动构 造 5 含多层薄煤层 6 随海水进退 地层呈现多旋回 二 二叠系 1 下统山西组 P1s 厚度 120 165m 平均 135m 以 125 150m为多 本组岩性由砂岩 粉砂岩 泥岩和煤层组成 含 10 11 两个煤组 10 煤层上偶含 薄煤线 11 煤层一般不可采且不稳定 与下伏地层整合接触 本组植物化石丰富 主要有以下种属等 Tingia hamaguchii Pecopteris sp Sphenophyllum sp Callipteris sp 2 二叠系上统上石盒子组 P2ss 地层厚度大于 680m 含煤 1 2 3 三个煤层 组 岩性主要由浅灰 灰 灰绿 灰紫色细砂岩 粉砂岩 泥岩和煤层组成 成煤条件 自 3 煤层 组 向上经 2 煤层 组 至 1 煤层 组 逐渐变差 煤层的可采性从主采到 可采到不可采 岩石粒度由细变粗 层理类型由下部缓波状层理渐变为交错层理 岩石 中的黑云母含量 自下而上也逐渐增多 中 下部可见较多植物化石碎片 与下伏地层呈整合接触 三 第三系 R 据钻孔岩性岩相组合特征 化石孢粉资料与有关地层剖面对比 划分区内第三系如 下 1 渐新统 E3 与下伏二迭系呈不整合接触 厚度 0 54 56m 平均 40m 岩性较复杂 主要为砾 石 砂砾 砾岩 粘土夹砾石 粘土质砂 钙质粘土及泥灰岩等 本统为残积 坡积堆 积物 其岩性受基岩古地形控制 低洼地带形成迴水湾湖相物质 以钙质粘土 泥灰岩 粘土为主 含少量粘土质砂层 泥灰岩 钙质粘土水平性强 在一定范围内分布稳定 可作为对比依据 本统上段 顶部 棕黄色粘土 砂质粘土中可明显见有沉积间断所形成的剥蚀淋滤 淀积层 构成沉积间断古剥蚀面 可作为本统组合特征 也为与其上地层分界标志 2 中新统 N1 厚 68 20 185 55m 以灰绿色粘土和砂质粘土为主 塑性强 分布稳定 具 45 静 压滑面 在下部砂质粘土中富含钙质团块和少量铁锰质结核 本统为广阔的湖心相和湖 边缘相沉积物 岩相组合特征与江苏泗洪下草湾下段一致 其层位相当 3 上新统 N2 总厚 26 20 132 40m 1 下部厚 23 60 97 60m 以细砂 中细砂 中砂为主 次为粉砂及粘土质砂 夹 3 7 层粘土和砂质粘土 含有 1 3 层钙质胶结的细砂岩 其下含泥量增高 混杂粘 土碎屑及粘土球 为河湖交替相沉积物中的标志 2 上部厚 2 80 34 80m 以棕红色粘土和砂质粘土为主 可塑性好 分布不稳 定 顶部含有较多铁锰质结核和钙质结核 淋滤网纹发育 构成一较大的沉积间断古剥 蚀面 可作为第三 第四系的界线 四 第四系 Q 1 更新统 QP 总厚 80m左右 与第三系呈假整合接触 1 下部厚 17 33 51 40m 砂层与粘土 砂质粘土呈互层状 以河间阶地沉积物 为主 砂层不发育 且多呈薄层状 只在河漫滩地段砂层发育 构成 3 4 个沉积旋迴 2 上部厚 7 29 93m 以暗黄色 棕黄色粘土和砂质粘土为主 夹有 2 3 层砂 层 富含钙质结核和铁锰质结核 为一沉积间断的古剥蚀面 为目前淮北地区区分更新 统与全新统的界线 2 全新统 Qn 厚 28m 与更新统呈假整合接触 下部以细粉砂层为主 夹薄层粘土 中 上部以粘土夹薄层砂为主 垂深 18 22m 地段的灰色砂层或黑灰色粘土质砂层中富含腐植质及螺蚌碎片 本统在矿内属于平原超 河漫滩相及牛轭湖相沉积物 近地表为褐黑色耕植土壤 垂深 3 5m为砂质粘土 含钙质砂礓结核 沿浍河两 岸低洼地带 沉积有棕红色近代黄泛淤积的粘土层 本统共有 2 4 个较明显的沉积旋迴 组合 1 2 3 水文地质水文地质 淮北煤田位于安徽省淮北平原的北部 为新生界松散层覆盖的全隐蔽煤田 在地貌 单元上属华北大平原的一部分 除濉溪 肖县和埇桥区北部符离集 徐州一带为震旦 寒武 奥陶系等基岩裸露的剥蚀低山 残丘和山间谷地外 其余地区皆为黄 淮河冲积 平原 其低山 残丘海拔高程一般为 80 408m 平原区海拔高程一般为 20 50m 地 势总体上呈现西北高而东南略低的微微倾斜趋势 地面坡降约 1 万左右 区内河渠纵横交错 主要河流有岱河 闸河 濉河 新汴河 沱河 浍河 澥河 涡河 北淝河等 大多属淮河水系 各河大致自西北流向东南 大部分汇入淮河 新汴 河直接汇入洪泽湖 流经洪泽湖后入海 均属中小型季节性河流 河水受大气降水控 制 雨季各河水位上涨 流量突增 枯水期间河水位回落 流量减少甚至干涸 各河年 平均流量 3 52 72 10m3 s 年平均水位标高为 14 73 26 56m 淮北煤田中部的宿北断层将其划分为南区和北区两个水文地质单元 南区包括宿县 矿区 临涣矿区和涡阳矿区 北区位于宿北断层与丰沛断层之间 包括濉肖矿区 祁南煤矿位于淮北煤田宿县矿区的南部 北以第 10 勘探线与桃园矿相接 东以 F22 断层与祁东矿为界 水文地质单元属于南区 南区水文地质特征 新生界松散层覆盖于二叠系煤系地层之上 厚度 80 45 866 70m 一般 350m左右 新生界松散层划分四个含水层 组 和三个隔水层 组 三隔厚度大 分布稳定 隔 水性能好 是区内重要的隔水层 组 四含厚度 0 59 10m q 0 00024 0 404l s m k 0 0011 5 8m d 在朱仙庄矿东北部 祁南矿西北部 许疃矿 徐广楼井田有第三系 下部砾岩含水层 砾岩厚度 0 111 40m 一般 20 50m q 0 568 3 406l s m k 0 23 29 53m d 富水性弱 强 四含水平补给 径流条件差 开采条件下通过基岩浅部裂隙 带和采空冒裂带渗入矿井排泄 四含直接覆盖在二叠系煤系地层之上 是矿井充水的主要补给水源之一 二叠系煤系地层可划分为三个含水层 段 和四个隔水层 段 即 3 煤上隔水层 段 3 4 煤层间砂岩裂隙含水层 段 4 6 煤层间隔水层 段 7 8 煤层上下砂 岩裂隙含水层 段 8 煤下铝质泥岩隔水层 段 10 煤层上 下砂岩裂隙含水层 段 10 煤层 太原组一灰顶隔水层 段 主采煤层顶 底板砂岩裂隙含水层是矿井充水的 直接充水水源 地下水储存和运移在以构造裂隙为主的裂隙网络之中 处于封闭 半封闭的水文地 质环境 地下水补给微弱 层间经径流缓慢 基本上处于停滞状态 显示出补给量不足 以静储量为主的特征 开采条件下以突水 淋水和涌水的形式向矿井排泄 井下出现的 出水点大多为滴水 淋水 个别出水点涌水量较大 一般是开始水量较大 短期内水量 很快下降 后逐渐减少甚至疏干 石炭系划分太原组石灰岩岩溶裂隙含水层 段 和本溪组铝质泥岩隔水层 段 另外还有奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 段 太灰和奥灰均隐伏于新生界松散层之下 灰岩埋藏较深 径流和补给条件较差 富 水性弱 强 差异较大 开采条件下以 10 煤底板突水或井下疏放水的形式向矿井排泄 祁南矿水文地质边界条件与宿县矿区水文地质边界条件一致 四周被大的断层切割 煤矿内次一级构造展布形迹主要受控于四周边界断层 四周大的断层均具有一定的隔水 能力 大的构造单元控制着矿井总涌水量大小 各部位的富水性又受次一级构造和各种 原因的制约 主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层富水性弱 其中的地下水处于封闭 半封 闭状态 以储存量为主 矿井涌水时影响范围较小 因此 主采煤层及底板砂岩裂隙含 水层可视为无限承压含水层 本矿地层中有多个含水层 段 也有多个相应的隔水层 段 阻隔 由于断层的 导水性差 煤层顶底板隔水层厚度较大时 有抑制煤层顶底板砂岩裂隙含水层突水的作 用 不同组 段 地下水对矿井充水的影响程度有明显不同 一 新生界松散层含 隔水层 组 本矿二叠系含煤地层均被新生界松散层覆盖 新生界松散层由第四系和上第三系组 成 厚度受古地形控制 除古潜山及其附近外 大致趋势是由北向南 自西向东厚度逐 渐增大 两极厚度为 190 00 403 75m 平均 330 00m 按其岩性组合特征及其与区域 水文地质剖面对比 自上而下可划分四个含水层 组 和三个隔水层 组 1 第一含水层 组 一般自地表垂深 3 5m 起 底板埋深 24 8 36 40m 含水砂层总厚 15 20m 平 均厚 17m 岩性主要由浅黄色 浅灰色粉砂 粘土质砂组成 局部为细砂 夹 4 6 层 浅黄色 灰色 棕红色粘土和砂质粘土薄层或透镜体 主要为河漫滩黄河冲积相沉积 近地表为褐色耕植土壤 呈疏松状 含钙质砂礓结核 垂深 20m 左右普遍发育一层黑色 富含腐植质的粘土或砂质粘土 厚约 1 15m 含螺蚌化石及碎片 该组上部以粉砂 粘土质砂为主 砂层颗粒细 呈松散状 单层较厚 见微波状层理 下部相变频繁 夹 层增多 泥质含量增高 上部为潜水 下部水具弱承压性 本组为一复合孔隙型潜水 弱承压含水层 据 1510孔和水源勘探祁南 4 孔抽水试验资料 q 0 744 1 129L s m K 2 88 3 441m d 富水性中等 水质类型为 HCO3 Ca Mg 型 矿化度 0 372 0 359g L PH 值 7 6 7 9 弱碱性 全硬度 12 36 15 53 德国度 氟的含量为 1 1mg l 其它矿物质微量 或无 水中细菌总数 9 34 个 毫升 大肠杆菌为 3 11 个 升 稍受污染 本组地下水主要补给来源是大气降水入渗 其次为侧向径流补给 一含地下水由于 埋藏浅 受地形控制 地下水流向近似平行地表水系 水力坡度 1 23 万 2 第一隔水层 组 底板埋深 38 10 57 50m 隔水粘土层厚 5 9 19 70m 平均厚 10m 岩性由暗黄色 棕黄色中厚 薄层状粘土或砂质粘土组成 夹薄层或透镜体状的粉砂或粘土质砂 1 2 层 富含钙质和铁锰质结核 该层 组 分布较稳定 隔水性能较好 但在局部地段由 于隔水层较薄 使其具有弱透水性 3 第二含水层 组 底板埋深 71 10 104 10m 含水砂层厚 7 10 36 85m 平均厚 15m 该组由浅黄色 的细砂 粉砂与棕红色 灰褐色粘土和砂质粘土呈互层状组成 砂层矿物成分以石英 长石为主 含少量的云母及暗色的矿物 含水层中夹粘土层 3 5 层 组成一个复合含 水层 组 为孔隙型承压含水层 组 以河间阶地沉积物为主 砂层不太发育 多呈 薄层状 富水性相对较弱 矿井东北及西南部为河漫滩相沉积 砂层较发育 富水性较 强 据 159 15 1612 祁南 6 钻孔抽水试验 q 0 163 1 588L s m K 0 843 6 6182m d 水质 类型为 HCO3 SO4 Na 或 HCO3 SO4 Cl Na Mg 型 矿化度为 0 473 0 697g L PH 值为 7 6 8 1 全硬度为9 20 18 98德国度 有害元素中 铅0 0 5mg L 氟0 70 0 80mg L 细菌总数一般小于 3 个 升 水温 16 本层以层间水平径流 补给为主 在局部地段接受上层一含水的越流补给 据长观 孔资料 二含地下水位略滞后一含 地下水流方向为北西 东南向 水力坡度 1 2 万 水量消耗于层间径流和人工开采 二含水为中性 微硬 硬 淡水 各指标均能满足生活饮用水标准 可以作为饮用 水水源 4 第二隔水层 组 底板埋深 86 00 118 80m 隔水粘土层厚 2 8 30 50m 平均 12m 主要由中厚层 状棕黄色 浅棕红色粘土和砂质粘土组成 夹有一至二层薄层或透镜状砂层 据差热分 析 粘土矿物主要为水云母方解石 蒙脱石 砂质成分占 7 塑性强 结构致密 含 铁锰质结核 该组分布稳定 隔水性能好 5 第三含水层 组 底板埋深 129 9 190 9m 含水砂层厚 10 20 62 55m平均 40m 为河湖相沉积物 岩性由浅红色 灰黄色 棕红色 浅灰白色中砂 细砂 粉砂夹粘土或砂质粘土组成 砂层呈松散状 分选性好 单层厚度大 矿物成分以石英 长石为主 及少量的暗色矿 物 一般在 110 140m深度间普遍含有 1 3 层凸透镜状钙质胶结的砂岩盘 厚 1 3m 较坚硬 局部有溶蚀现象 下部砂层质不纯 含泥量增高 本组为孔隙型承压含水层 含水层空间分布稳定 在平面上呈北西 南东展布 砂 层由西北向东南逐渐增厚 矿内东部和南部砂层厚度较大 一般大于 40m 为富水地段 三含水为中性 硬 极硬 淡 微碱水 水质比一 二含水差 在一 二含供水量 不足时 三含上部垂深 150 m以内 可作为饮用水源 6 第三隔水层 组 底板埋深 174 05 362 90m 隔水粘土层厚度 45 80 157 40m 平均厚度 109m 在 古潜山处厚度较小 三隔与基岩直接覆盖接触 主要岩性为灰绿色 棕黄色粘土和砂质 粘土 夹薄层或透镜状砂 2 5 层 上部岩性质纯 局部半固结状 具 45 度静压滑面 中下部粘土层可塑性好 膨胀性强 钙质含量较高 三隔厚度大 分布稳定 为矿内良 好的隔水层 组 由于三隔的存在 三隔以上各含水层与其下的四含及基岩中的地下 水失去水力联系 7 第四含水层 底板埋深 115 29 403 75m 含水层厚度 0 36 13m 平均 10 14m 在矿井的西部 和南部边缘地段 由于受到暂时性洪水搬运 形成洪积 和坡积物 岩性为砾石 粘土质 砾石 粘土夹砾石及粘土质砂等 砾石成分为灰岩 砂岩 石英岩 燧石等 砾径一般 为 1 5cm 大者 5 15cm 磨圆度差 其间及顶部还有钙质结核和铁锰质结核生成 本矿西北部煤系露头边缘地段为砾岩主要分布区 1 3 煤层特征 1 3 1 1 3 1 煤层煤层 本矿井含煤地层为石炭二叠系 钻孔揭露总厚度达 1000m以上 为一套连续的海相 过渡相及陆相碎屑岩和可燃有机岩沉积 因石炭系煤层在本区薄 不稳定 水文地质 工程地质及其它开采技术条件复杂 暂不作为勘查对象 本区的主要含煤地层为二叠系 的山西组 下石盒子组和上石盒子组 一 二叠系下统山西组 一 下段 一灰 11 煤层 厚度 22 33m 平均 27m 以深灰色 灰黑色泥岩和细粉砂岩为主 夹不稳定浅灰 色砂岩或砂泥岩互层 细粉砂岩和泥岩为均一块状 夹细砂岩薄层可见水平层理 细粉 砂岩中常含长条状菱铁质结核 底部深灰色泥岩中偶见动物化石碎屑 本段所含 11 煤层在本区为不稳定薄煤层 二 中段 11 10 煤层间 厚度 25 40m 平均 33m 全区比较稳定 岩性以砂岩和砂泥岩互层 叶片状砂岩 为主 少量粉砂岩 砂岩为浅灰白色 矿物组分以石英为主 含长石 分选一般 磨园 较差 具缓波 波状层理 砂泥岩互层以灰白色细砂岩与灰黑色粉砂岩或泥岩 呈薄层 状交互组成 多呈缓波 水平状层理 局部波状层理 具底栖动物通道等为其特征 砂 岩中局部菱铁质富集 本段所含 10 煤层 组 其层位 厚度及结构均较不稳定 受岩浆岩影响 使煤层 厚度 结构和煤质破坏严重 本段所含 10 煤层在本区为不稳定煤层 不考虑开采 三 上段 10 煤层之上 该段厚度 45 68m 平均 58m 岩性以砂岩为主 夹粉砂岩和泥岩 砂岩主要为浅 灰 灰白色细 中粒长石石英砂岩 具交错层理 接近 10 煤层常见一层岩屑砂岩 胶 结松散 中 粗粒结构 交错层理 局部见平行层理 二 二叠系下统下石盒子组 一 中 下部富煤段 6 煤层 组 至 9 煤下铝质泥岩 厚度 90 125m 平均 110m 岩性由砂岩 粉砂 岩 泥岩 铝质泥岩和煤组成 底部为铝质泥岩 其颜色为浅灰白色 夹有紫 黄 绿 色花斑 具鲕状结构 鲕粒分布不均匀 成份为菱铁质 由于本段以三角洲平原相沉积 为主 所含煤层在区域不同层位遭受到不同程度的分流河道侵蚀 导致煤层不稳定 或 缺失或不可采 二 上部含煤段 本段自 6 煤层 组 以上至 K3砂岩底 厚度 108 132m 平均 117m左右 岩性主 要由灰 深灰色泥岩 粉砂岩 浅灰色砂岩及煤层组成 在粉砂岩和泥岩中 含较多鲕 状和姜状菱铁质结核 本段含煤性较差 仅含 4 煤层 组 无可采煤层 在 4 煤层 组 附近见较多植物化石 三 二叠系上统上石盒子组 本矿井范围内未见顶界面 揭露地层厚度 680m 岩性由砂岩 粉砂岩 泥岩及煤 层组成 含 1 2 3 煤组 其中 32层可采 并为本矿主采煤层 其它煤层均不可采 按 煤组分为四段 一 3 煤组下 自 K3砂岩底 3 煤组 厚度 17 50m 平均 30m 左右 自北向南该段厚度略有增 大趋势 岩性以砂岩和泥岩为主 少量粉砂岩 底部 K3砂岩为灰白色 中 粗粒 成 分以石英为主 次为长石 硅质胶结 具交错层理 层面可见蜂窝状构造 矿井内大部 发育 泥岩中含少量铝质 该段不含煤 偶见薄煤层或炭质泥岩 二 3 2 煤组间 3 煤组底 2 煤组 厚度 65 126m 平均 110m 3 煤组除 32煤层为本矿井主采煤 层外 上 下所含 3 5 层薄煤层均不可采 本段岩性由砂岩 灰紫或灰绿色粉砂岩 泥岩和煤层组成 砂岩相对较少 砂泥岩比一般为 0 23 上下部泥岩中含少量菱铁鲕粒 三 2 1 煤组间 2 煤组底 1 煤组 厚度变化大 50 120m 一般在 80m 左右 岩性以杂色粉砂岩 泥岩 灰色的砂岩和煤层组成 2 煤组含煤 3 9 层 煤分层间距较大 煤层一般不可采 该段上部岩性为灰绿色细砂岩 夹紫斑泥岩 下部为灰绿色夹紫斑泥岩 底部含少 量菱铁鲕粒 四 1 煤组上 包括 1 煤组及其以上地层 矿井内地层厚度 400m 岩性为一套杂色泥岩 粉砂岩 砂岩组成 粉砂岩中具以颜色和成分不同而显示的缓波状层理 砂岩中可见交错层理 中上部砂岩粒度较下部粗且杂质增多 本段下部 1 煤组含煤 2 7 层 但灰分偏高 多 为炭质泥岩 本矿不考虑开采 1 3 2 可采煤层可采煤层 由于其它煤层条件复杂且煤层较薄 多为不可采煤层 本区主采煤层为 32煤 煤 层特征表如下 煤 层 穿过点数 个 岩 浆 侵 入 点 煤厚 m 煤层结构 水平面积 km 2 可 采 指 数 变 异 系 数 稳 定 程 度 合 计 见 煤 可 采 不 可 采 沉 缺 断 缺 不 采 用 最小 最大 平均 夹矸层数 结构 类型 可采 面积 不可 采面积 可采 面积 比率 1 2 2 32 121 119 115 2 2 2 0 58 4 54 4 43 32 21 简单 25 6 25 6 100 0 98 33 较 稳 定 32煤层特征表 32煤层位于上石盒子组下部 上距 23煤层 90 116m 平均 103m 是本矿井主采煤 层 煤层厚度 0 58 4 54m 平均 4m 3 50m以上的可采见煤点达 50 以厚煤层为主 11 14 线间煤层普遍较厚 煤层结构较 夹矸 1 6 层 以 1 2 层为主 夹矸为泥岩或 炭质泥岩 全矿井除两个不可采点外 其余均可采 可采性指数 0 98 变异系数 33 可采面积达 100 属较稳定煤层 煤层顶板岩性多为泥岩 砂岩顶板分布在矿井中北 部的深部区域 粉砂岩顶板零星分布 底板以泥岩为主 1 3 3 煤层顶 底板煤层顶 底板 煤 层 顶 板 底 板 岩性 厚度 m 岩性 厚度 m 32 伪顶 泥岩 炭泥 直接顶 泥岩 粉砂岩 老顶 砂岩 粉砂岩 0 0 99 1 02 4 8 5 38 37 直接底 泥岩为主 老底 泥岩 粉砂岩 1 07 4 83 5 02 50 1 3 4 煤质煤质 根据矿井煤质资料 结合区域地质构造作用分析 本矿井在晚古生代泥炭化作用结 束后至中生代燕山构造运动之前 区域变质作用占据主导地位 在燕山运动时期 矿井 内部发生岩浆侵入 区域变质作用又迭加了接触变质作用 本矿井主采煤层主要为中灰 高灰融点 低硫 低磷的中变质阶段的气煤 肥煤及 1 3 焦煤等 其粘结性能较好 可选性一般较差 1 煤的物理性质 32煤组分以亮暗煤为主 类型为半亮 半暗煤 2 煤的化学性质 1 灰分 原煤灰分为中灰煤 煤层灰份组成主要是酸性氧化物 其中以 SiO2和 Al2O3为主 碱性氧化物为 Fe2O3和 CaO 及少量 MgO 和 SO3 由于煤层硫含量和灰成份中的碱性氧化物含量较低 一般不能自熔 因此 主采煤 层的结渣指数和结污指数是较低的 属污垢组分程度的低等 2 硫分 32煤 St d平均为 1 18 属中硫煤 32煤 St d 1 者占测试样品的 43 最高达 5 45 一般在 1 2 占测试样品 St d 1 的 70 St d 1 1 49 其硫化物硫与有机硫含量 几乎各占一半 St d 1 5 者则以硫化物硫为主 占 50 70 St d 为 5 45 者 硫化物 硫高达 4 01 占 St d的 70 3 水分 原煤平均水分均在 1 25 1 60 之间 且不同煤类 天然焦除外 水分变化不大 4 挥发分 32煤浮煤挥发分产率 37 属高挥发分煤 3 煤中的有害元素 1 磷 P 煤层含磷量均很低 原煤平均含量在 0 005 0 009 之间 浮煤则在 0 002 左右 属特低磷煤 2 氯 三氧化二砷 Cl As2O3 煤层含量很低 氯含量为 0 0029 0 035 属特低氯煤 三氧化二砷平均含量为 0 3 5ppm 为一级含砷煤 上煤组 32煤 颜色 灰黑 黑 条痕 棕黑 光泽 沥青 玻璃 结构 条带状 构造 层状 块度 块 碎块 内生裂隙 较发育 视密度 1 40 1 42 坚固性 较硬韧 断口 参差状 特 征 性 质 煤 组 4 煤的工艺性能 1 煤的燃烧性 单位 MJ kg 煤 层 Qb ad 两极值 平均 点 Qb d 两极值 平均 点 Qb daf 两极值 平均 点 Qgr d 平均 点 Qnet d 分级 32 23 69 29 03 26 48 39 24 15 29 51 26 89 39 32 80 36 48 34 60 39 26 75 39 19 01 高热值煤 2 煤的可磨性 HGI 主采煤层可磨性值一般在 80 170 之间 属易碎煤 3 热稳定性 本矿井各煤层热稳定性属中等 4 气化及炼油的适应性 本矿井烟煤属高 中高挥发分 特强 强粘结性煤 碳含量偏高 碳氢比较低 虽 然焦油产率较高 属富油煤 但仍不宜做炼油和液化用煤 另外 本矿井烟煤粘结性较强 灰熔点一般属难熔灰 而天然焦不具粘结性 易碎 且具热爆性而使热稳定性降低 因此不宜做气化用煤 1 3 5 瓦斯瓦斯 煤层瓦斯成份以 CH4为主 在 80 以上 次要成分为 CO2和N2气 由浅至深含量 降低 但瓦斯分带情况不明显 32煤层瓦斯含量很低 绝对瓦斯涌出量为 2 1m3 min 1 3 6 煤的自燃煤的自燃 煤 层 原样 氧化样 还原样 TO 自燃发火倾向 两极值 一 般 两极值 一 般 两极值 一 般 两极值 一 般 很 容 易 自 燃 有 可 能 不 自 燃 结 论 32 325 372 340 358 321 357 335 352 333 378 360 372 7 59 12 14 1 5 11 易 自 燃 不自燃 1 3 7 煤尘煤尘 除天然焦外 煤层挥发分产率 30 火焰长度多在 50 400mm 有爆炸危险性 煤尘爆炸性实验结果如下表所示 煤层 火焰长度 mm 两极值 一般 岩粉量 两极值 一般 测定点数 爆炸危险性 32 50 600 50 400 45 80 65 70 11 有爆炸危险性 1 3 8 地温地温 本矿井属于以地温正常为背景地温区 全矿井在 800 以浅部分温度都低于 31 为 无热害区 2 井田境界与储量 2 1 井田境界 2 1 1 矿井位置矿井位置 祁南煤矿位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境内 北距宿州市约 23km 南距蚌埠市 约 70km 2 1 2 井田范围井田范围 矿井北部以第 10 勘查线与桃园煤矿毗邻 东部以 F2断层与祁东煤矿相接 井田平 均走向长度约 8km 平均水平宽度约 3 2km 井田的水平面积按下式计算 S H L 2 1 式中 S 井田的水平面积 km2 H 井田的平均水平宽度 km L 井田的平均走向长度 km 则井田的水平面积为 S 8 3 2 25 6km2 2 2 矿井工业储量 2 2 1 构造类型构造类型 煤层倾角北部较陡为 11 16 中部及东部较缓为 6 14 无岩浆活动 构造简 单 属于第一类 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 本矿井设计对 32煤层进行开采设计 它们的平均厚度为 4m 基岩无出露 本次储量计算是在精查地质报告提供的 1 10000 煤层底板等高线图上计算的 储 量计算可靠 采用块段法计算工业储量 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 在圈定的块段法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 块段划分如图 2 1 所示 图 2 1 块段划分示意图 根据 煤炭工业设计规范 求得以下各储量类型的值 由图计算各块段面积分别为 1 块段 S1 3 912km2 平均倾角 16 2 块段 S2 11 468km2 平均倾角 10 3 块段 S3 10 220km2 平均倾角 13 煤的容重为 1 4t m3 平均厚度 4m 按下式计算 Z S R H cos 2 2 式中 Z 各块段储量 Mt S 各块段面积 km2 R 煤的平均容重 t m3 H 煤的平均厚度 m 各块段煤层平均倾角 通过计算各块地质资源储量分别为 1 块段 Z1 22 8Mt 2 块段 Z2 65 22Mt 3 块段 Z3 58 74Mt 则 32煤层总的地质储量为 Z Z1 Z2 Z3 22 8 65 22 58 74 146 76 Mt 2 2 3 矿井工业资源储量矿井工业资源储量 矿井工业资源储量按下式 2 3 计算 Zg Z111b Z122b Z2M11 Z2M22 Z333 k 2 3 式中 Zg 矿井工业资源储量 Mt Z111b 探明的资源量重经济的基础储量 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 地质构造中等 煤层赋存 较稳定 故取 0 8 根据勘探地质报告 本矿井地质资源分类如下表 2 2 所示 表 2 2 地质资源分类表 地质 资源 储量 探明的资源储量 控制的资源储量 推断的 资源量 经济的 基础 储量 边际经济的 基础储量 经济的 基础 储量 边际经济的 基础储量 推断的储量 111b 2M11 122b 2M22 333 60 30 10 则矿井工业资源储量为 Zg Z 0 6 0 3 0 1 0 8 143 8248Mt 2 4 5 矿井设计储量矿井设计储量 矿井设计储量按下式 2 4 计算 Zs Zg P1 2 4 式中 Zs 矿井设计资源储量 Mt P1 断层煤柱 防水煤柱 井田境界煤柱 地面建筑物 地面构筑 物煤柱等永久煤柱损失量之和 Mt 按照 煤矿安全规程 规定 由本矿井实际情况取井田境界煤柱为 20m 断层保护煤柱 为 40m 则保护煤柱量如下表 2 3 所示 表 2 3 保护煤柱压煤量 名称 面积 m2 比重 t m3 煤厚 m 压煤量 Mt 井田境界煤 柱 483518 1 4 4 2 7077 断层 F1 煤 柱 53134 98 0 2604 断层 F2 煤 柱 92280 0 5167 则矿井设计资源量为 Zs Zg P1 143 8248 2 7077 0 2604 0 5167 140 34M