平煤集团六矿矿井设计论文.doc

重庆大学网络教育学院 毕 业 设 计 论 文 题目 平煤集团六矿矿井设计 毕业设计 学习中心 批次 层次 专业 学 号 学 生 指 导 教 师 起 止 日 期 年 月 日 年 月 日 摘摘 要要 平煤六矿位于河南省平顶山市境内 为平煤集团下属新建矿井之一 井田地质条件比较简单 开采的二 1 煤层赋存稳定 煤层倾角大约为 15 煤层平均厚度 4 05m 矿井的设计生产能力为 0 6Mt a 服务年限为 35 年 根据本井田的实际情况 确定矿井的开拓方式为立井单水平开拓 采区式准备 走向长壁采煤法 综采工艺 矿井工作制度为三班采煤 一班准备 矿区的环境保护对矿井的发展有着重要的影响 因此本矿结合实际情况 采取有效措施来保护环境 关键词关键词 立井 单水平开拓 走向长壁 倾斜采煤法 前前 言言 采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节 同时也是对学生成绩的最终考核 其 目的是使学生深入认识矿井各个生产系统和各个生产环节之间的相互联系和协作关系 培养学生综合运用各门 学科的理论知识的基础上 分析和解决采矿工程技术各种上遇到的问题 培养和锻炼学生独立地进行学习和工 作的能力 培养学生搜集 整理 运用科技资料和生产技术经验的能力 进一步训练撰写技术文件和绘制工程 图件的基本技能 矿井设计是一个涉及煤矿开采学 井巷工程 矿山机械 矿井通风与安全 矿山开采保护治理等诸多技术 科学的系统工程 虽然本次设计题目中存在一些理想化的条件 但是通过这次设计 基本掌握了矿井设计的方 法和步骤 培养了搜集 整理 运用科技资料和生产技术经验的能力 提高了撰写技术文件和解决实际问题的 能力 这些能力的培养对以后走上工作岗位做了良好的铺垫 本次设计的参照矿井是平煤集团六矿 设计之前 我在该矿进行了毕业实习 通过地面参观 听总工及各 科室负责人作报告 参加科室实习及井下生产实习 对矿井的情况有了一个比较全面的认识 本次设计就是在 平煤六矿实际地质条件的基础上 根据收集到的矿井生产图纸和数据 按照指导老师的要求作了一些改动后 对矿井做的初步设计 其主要内容包括 矿区概况及井田地质特征 矿井储量 年产量及服务年限 井田开拓 准备方式 矿井通风与安全技术等五个方面 1 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 1 11 1 矿区概况矿区概况 平煤天安煤业股份有限公司六矿位于平顶山市区西 10 公里的龙山脚下 于 1958 年兴建 1970 年简易投产 设计生产能力 90 万吨 年 经过三次技术改造 现核定生产能力 339 万吨 年 有四个采区 共有四个采煤工作 面 主要开采丁 56 戊 8 戊 9 0 戊 10 煤层 这次设计的戊 9 0 22060 采煤工作面 该采煤工作面位于戊四采 区 开采 戊 9 0 煤层 采面走向长 2000 m 倾斜长 180 m 煤层走向为东西向 倾向 320 325 煤层平均厚 度为 3 5 m 与邻近层间距 25m 倾角 10o煤的密度为 1 5t m3 瓦斯绝对涌出量 15 m3 h 煤层无自然发火 煤尘有 爆炸性 煤质肥煤 采面最大涌水量 40m3 h 最小涌水量 20m3 h 煤层顶板 无伪顶 直接顶为 10 m 的粉砂质 泥岩 基本顶为 20 m 的细砂岩 在指导教师的指导下 并合理运用平时及课堂上积累的知识 查找有关资料 力求设计出一个高产 高效 安全的现代化采煤工作面 本设计主要分析了采煤工作面的危险源情况 设计出 了采煤方法 设计了生产各个系统 并且编制出了灾害预防措施 编制出了安全技术措施 更好的为该采面高 产高效打下坚实的安全技术支持 矿井采用大型现代化设备进行矿井的采煤 运输 提升 排水和通风 以科 技进步推动矿井的现代化发展 地形地带地形地带 井田属剥蚀型低山丘陵地貌 平顶山砂岩覆盖矿区大部 西部陡峻 东部平缓 东西向冲沟发育 全区地 形落差较大 最高点 660 63m 最低点 215m 相对差 445 63m 一般海拔高度 600 300m 雨季洪流沿冲沟向东 排泄 井田内无较大的河流和集水区 条件较好 该井田较大的断层多 煤层埋藏深度较大 故没有开发历史 为一完整的井田 地质特征地质特征 1 1 地层特征及断层地层特征及断层 一 地层 一 地层 揭露地层从老至新依次为 寒武系 奥陶系 石炭系 二叠系 三叠系及第四系 总厚为 1447 24m 其中 石炭系上统 二叠系下统及上统的上石盒子组为含煤地层 厚度为 681 24m 1 1 寒武系上统 寒武系上统 3 3 与下覆地层整合接触 平均厚度约 270 0m 下部为浅灰色 厚层状 细晶白云质灰岩 偶含鲕粒 裂隙 溶隙与溶孔较发育 2 2 奥陶系 奥陶系 O O 缺失上 下统 仅有中统马家沟组 O2m 与下伏 3呈假整合接触 厚 0 48 0m 平均厚度 15 0m 零 星出露二 1 煤层露头西侧 3 3 石炭系 石炭系 C C 缺失上 中统 上统分为本溪组与太原组 总厚度 67 43m 与下伏 O2m呈假整合接触 1 1 本溪组 本溪组 C3bC3b 假整合与 3或 O2m之上 厚度变化大 一般 3 39 17 19 米 平均 9 00 米 2 2 太原组 太原组 C3tC3t 假整合与于 C3b 之上 厚 28 23 71 15 米 平均 58 43 米 含煤 4 8 层 仅一 1 一 3 煤层偶尔可采 其余 均不可采 自上而下分为三个岩性段 a a 下部灰岩段 下部灰岩段 自一 1 煤层底板至 L4 灰岩顶 15 00 米 岩性主要为灰色 中厚层状石灰岩 黑灰色泥岩及砂质泥岩 发育石灰 岩四层 L1 L4 L4 灰岩含燧石结核及黄铁矿三晶 灰岩具有分岔 合并 相变现象 含煤层 2 4 层 一 1 一 4 B B 中部砂泥岩段 中部砂泥岩段 自 L4 灰岩顶至一 6 煤层底板 厚度 25 00 米 主要由深灰色中厚层状泥岩 砂质泥岩与浅灰色细 粗粒石英砂 岩组成 偶尔不稳定石灰岩 1 2 层 含薄煤 1 2 层 一般 1 层 一 5 煤层 均为不可采 C C 上部灰岩段 上部灰岩段 自一 6 煤层顶板至二 1 煤层砂岩底板 平均厚度 18 43 米 岩性以 L7 L8 石灰岩为主 与深灰色 黑灰色 砂岩互层并夹一 6 一 7 一 8 不可采煤层为特征 其中 L7 灰岩含燧石结核 层位稳定 基本全区发育 属区 域对比标志 4 4 二叠系 二叠系 P P 整合于石炭系之上 总厚度 952 81 米 分下 上统 下统与上统的上石盒子组属于含煤地层 厚度 613 81 米 含煤 27 层 其中二 1 煤层为全区可采煤层 下统 P1 厚 378 00 米 由山西组与下石盒子组与石千峰组构成 1 1 下统山西组 下统山西组 P1shP1sh 自二 1 煤层底板砂岩 Ser 底至砂锅窑砂岩 Sah 底 厚 58 43 88 42 米 平均 75 00 米 含煤一般 3 4 层 二 0 二 3 煤层 可分四个岩性段 图 1 2 1 综合柱状图 系统组序号柱 状厚度 米 岩性特 征 1 3 7 2 5 4 中细粒 砂岩 2 3 5 2 4 细砂岩 二 叠 系 下 统 山 西 组 3 4 03 1 73 14 95 二 1 煤 4 7 6 8 83 砂质泥 岩 石 炭 系 上 统 太 原 组 5 4 1 3 7 灰岩及 其煤线 泥岩岩 组成 二 1 煤层段 自 Ser 底至大占砂岩底 Sd 厚约 10 00 米 下部主要为 Ser 岩性为深灰色砂质泥岩夹砂质条带 或细粒砂岩夹泥质条带 呈脉状 透镜状 层埋发育 见虫孔 虫迹与植物化石 偶尔不可采的二 0 煤层 上 部为二 1 煤层 厚 1 73 14 95 米 平均 4 03 米 大占砂岩段 自大占砂岩底至香炭砂岩底 厚约 25 米 香炭砂岩段 自香炭砂岩底至瑶岭砂岩底 厚约 25 米 小紫泥岩段 自瑶岭砂岩底至砂锅窑砂岩底 厚约 15 米 2 2 下统下石盒子组 下统下石盒子组 P1xP1x 自砂锅窑砂岩底至田家砂岩 St 底 厚约 303 00 米 由三 四 五 六等四个煤段组成 各煤层段岩性 组合大同小异 基本为近海三角相砂泥岩互层夹煤层 3 3 上统上石盒子组 上统上石盒子组 P2sP2s 自田家沟砂岩 St 底至平顶山砂岩 Sp 底 厚 235 81 米 分 七 八 九三个煤层段 4 4 上统石千峰段 上统石千峰段 P2ShP2Sh 假整合于 P2s 之上 自平顶山砂岩底至金斗山砂岩底 厚约 338 00 米 分平顶山段与土门段 5 5 第四系 第四系 Q Q 与下伏地层呈不整合接触 厚 0 50 00 米 广泛出露于本区东 西两侧 主要由黄土 粘土 砂质粘土 等松散堆积物组成 均为半胶结状石 卵石层及未胶结的洪积 坡堆积物 煤层与煤质煤层与煤质 1 含煤性与可采煤层 二 1 煤层位于山西组下部 下距离 L7 灰岩顶界 7 13 米 上距大占砂岩底界 香炭砂岩底界分别为 3 15 米 25 50 米 上距六 2 煤 五 3 煤平均距离分别为 328 米 243 米 主要断层特征表 主要断层特征表 1 2 1 表 断层名性走向倾向倾角落差备 称质注 方 F1正近东 西 北7570 方 F3正80155 17060 7020 方 F5正1152560 7020 40 方 F7正8535560 7030 70 根据钻孔资料及浅部生产矿井揭露情况 二 1 煤层仅在区外有 2194 孔一个零点 有可能系构造作用所致 浅部生产井区 28 个点 煤厚 2 00 14 95 米 平均 6 23 米 深部区 3 孔平均煤厚 1 83 米 二 1 煤层揭露厚度 1 73 14 956 米 利用的平均厚度为 4 03 米 且不含夹矸 结构简单 二 1 煤层直接顶板多为泥岩及砂质泥岩 偶为粉砂岩或灰质泥岩 老顶一般为中粒长石石英砂岩 直接底 板为泥岩为主 偶为粉砂岩 老底多为粉砂岩 偶为砂质泥岩或细粒砂岩 二 1 煤层厚度变化趋势明显 沿倾向向浅部厚 平均 6 23 米 深部薄 平均 1 83 米 走向上有厚薄相 间的特征 影响煤层厚度变化的主要因素为沉积基底起伏及后期构造因素 根据已知资料二 1 煤层层位稳定 结构简单 只是厚度有一定的变化 但变化趋势明显 易控制 因此二 1 煤层为稳定煤层 可采煤层特征表可采煤层特征表 1 2 21 2 2 煤层厚度煤层结构顶底 板 岩性 煤 组 煤 层 最小最大平均 煤 层平 均间 距夹石 层数 夹石 厚度 顶 板 底 板 稳 定 性 倾 角 容 重 备注 七 七 1 0 241 250 81 局部 可采 六 2 01 741 2 稳 定 1 7 大部 分可 采 五 3 0 541 551 05 稳 定 1 7 大部 分可 采 二 1 1 7314 954 03 83 85 243 001 7 1 35 全采 2 煤的物理性质 二 1 煤呈现褐色黑色 煤的原始结构遭受严重破坏 呈粉状 粒状 局部夹块状 金属光泽 煤岩成分以 亮煤为主 暗煤次之 视密度为 1 34t m3 3 煤的化学性质和工艺性能 1 煤的元素组成 二 1 煤元素主要由碳元素 Cdaf 组成 次为氢元素 Hdaf 水分 二 1 煤原煤水份为 0 58 灰分 二 1 煤原煤灰分为 7 57 27 55 平均 15 67 为低灰分煤 硫分 二 1 煤原煤全硫含量为 0 21 1 77 平均 0 38 为特低硫煤 二 1 煤原煤磷 砷 氯含量如下 P 二 1 煤原煤磷含量为 0 021 属低磷煤 As 二 1 煤原煤砷含量为 1 0ppm Cl 二 1 煤原煤氯含量为 0 033 按 GB T 15224 1 GB T 15224 2 MT T 562 1996 和 MT T 803 1999 标准 综上所述 二 1 煤为低灰 特 低硫 低磷煤 3 煤的工艺性能 发热量 二 1 煤原煤发热量 Qgr v d PM PSM 分别为 29 56 MJ kg 30 34MJ kg 煤灰成分及灰熔融性 二 1 煤灰成分以二氧化硅为主 其次为三氧化 二铝 二者含量达 75 以上 各层煤三氧化二铁含量小于氧化钙与氧化镁之和 属褐煤型煤灰 4 煤类及煤的工业用途 1 煤类的确定 根据本区内煤类化验指标 浮煤干燥无灰基挥发份 Vdaf 粘结指数 GR I 按我国煤炭分类国家标准 GB5751 86 确定煤类 原浮煤元素分析结果表 1 2 3 煤层二 1 指标 PMPSSM Cdaf89 688 887 41 Hdaf4 174 314 82 Ndaf1 531 651 28 原煤 O Sdaf4 75 246 49 Cdaf91 1390 9890 03 Hdaf4 144 324 77 Ndaf1 531 641 36 浮煤 O Sdaf3 23 063 84 二 1 煤 Vdaf 为 13 72 18 86 GR I 为 1 42 胶质层厚度 Y 0 10mm 煤类为贫煤 贫瘦煤 瘦煤 贫煤仅分布于本区北部 面积 0 0667km2 瘦煤分布于本区南部 面积 0 0978km2 贫瘦煤分布于本区中部 面 积 1 0608km2 2 煤的工业用途初步评述 二 1 煤 为低灰 特低硫 低磷 特高热值高熔融性煤贫煤 贫瘦煤 瘦煤 贫煤可做民用及动力用煤 贫瘦煤 瘦煤可做炼焦配煤及动力用煤 二 1 煤 灰黑 黑色 粉状与粒状 半亮型 简单结构为重 局部夹 1 2 层夹矸为泥岩 含较多植物化石和菱铁 质结核 厚 0 22 09m 煤分为 211 和 221 两层煤 221 多为高产田炭质泥岩厚 0 2 73m 211 煤下同 厚度变化 井 田的东南部较厚 常见厚度 4m 左右 西北部较薄 常见厚度 2m 左右 02850292 孔一线以西部分不可采 为炭质岩 和黑色泥岩所代替 井田内二 1 煤层极限厚度最小 0 78m 最大 8 61m 平均厚度 4m 煤的容重为 1 41 其直接 顶板除 0285 0279 0256 孔一线以北之边部为松软的泥岩外 其余大部分为大砂岵直接压煤该层砂层为中一粗 粒 长石岩屑石英砂岩 钙质 泥质胶结 中一厚度状 下部层面富含白云母和炭质碎屑 厚度 0 40 89m 0242 孔 常见厚度 20m 左右 岩性较均一 较坚硬 底板多为砂质泥岩粉砂岩和泥岩 间接底板大 部有一层细砂岩 岩性较松软 煤质 二 1 煤层原煤灰分 10 1 28 63 平均 17 00 以中灰煤为主 东部 西部有局部地段低灰煤 北侧 南侧有小片富煤地段 全硫含量 0 31 1 52 平均 0 96 以特低硫煤为全磷含量 0 002 0 29 平均 0 008 属特低磷煤 挥发份 14 71 17 27 平均 16 14 发热量 4891 7706 大卡 公斤 平均 7047 大 卡 kg 胶质层厚度 0 14 5mm 平均 7 5mm 属瘦煤一号 可选性属难选中等可选 可作为炼焦配煤 工业动 力用煤和生活用煤 煤的工业用途分类 1 2 4 煤 层 颜 色 光泽硬度 容重 t m3 煤岩 类型 物 理 特 性 二 1 黑 色 玻璃0 5 11 357 煤 层 M A V S Q 大 卡 kg 工 业 牌 号 工 业 指 标 二 1 4 28 11 16 97 4 11 990 25 0 386500 无 烟煤 1 2 31 2 3 瓦斯 煤尘及煤的自燃瓦斯 煤尘及煤的自燃 瓦斯 根据本井田瓦斯的赋存情况 随煤层埋藏深度增加 瓦斯含量相应增高 此外 泥岩顶板处较砂岵 顶板处的瓦斯含量相应增高 2233 钻孔采取集气式瓦斯样一个 取样深度 678 66 米 经测定气体成分为 CO2 为 3 76 CH4 为 95 12 N2 为 1 12 甲烷含量为 7 29m3 t 2234 钻孔采取集气式瓦斯样一个 取样深度 927 50 米 经测定气体成分为 CO2 为 3 39 CH4 为 79 33 N2 为 17 28 甲烷含量为 11 82m3 t 煤尘与煤的自燃 属于三类不已自燃煤层 根据邻区新峰一矿报告资料 本区内二 1 煤层煤尘爆炸性指数为 24 48 煤尘有危险爆炸性 煤层自燃等 级为 类 属不易自燃煤层 地温 2231 2231 钻孔地温为 13 6 度 不存在地温热害 地温梯度为 1 25 2 07 hm 小于 3 hm 属地温正 常区 井下开采也未出现地热异常现象 1 2 41 2 4 水文地质水文地质 井田区域水文 气象简单 地表河流都为季节性溪流 年平均降水量为 719mm 平均气温 14 4 度 属于半 干旱大陆性气候带 对矿井无大的补水源存在 矿井地下水资源补给主要来源于底板的太原组上段灰岩含水层 全矿井正常涌水量 267 62 m3 h 最大涌水量为 344 09m3 h 井田水文地质条件 根据临近矿井平煤六矿水文地质条件如下 断层导水性和矿井涌水量分述如下 主要含水层 组 情况 主要含水层 组 情况 1 上寒武统 中奥陶统碳酸盐含水层 出露于矿区北部 垂直向上距二 1 煤层约 70 米 由白云质灰岩 白云岩及石灰岩等组成 厚度约 285 米 地表裂隙 溶隙等较发育 利于大气降水渗透补给 静止水位 273 43 米 该含水层含岩溶裂隙承压水水 富水 性强 但不均一 为二 1 煤层底板间接冲水含水层 因其距离煤层较远且受到隔水层的阻断 正常情况下不会 影响二 1 煤层开采 但遇到导水断层沟通 可能危机矿井安全 要采取适应的防水措施 大原群下段含水层 组 由 3 4 层石灰岩组成 总厚约 10 20 米 平均 15 米 根据区域资料 单位涌水量 0 059 5 251L s 水 位标高 265 09 米 该层含溶裂隙承压水 因此在断层附近采煤时要注意防水 太原群上段灰岩含水层 组 含 3 5 层石灰岩 总厚度 6 5 13 5 米 平均厚度 9 00 米 根据区外简易水文地质观测资料 水位标高 226 95 427 74 米 含岩溶裂隙承压水 根据对临近矿调查 该含水层为方山一矿 管山一矿及屈沟煤矿等 的主要充水水源 其导水性 含水性较好 是二 1 煤层地板直接充水含是水层 采煤中要高度重视 山西组砂岩含水层 位于二 1 煤层之上 一般由 3 5 层 粗粒砂岩组成 厚 15 13 米 其中大砂岩 香碳砂岩发育 根据 地质钻孔抽水实验 涌水量 0 718L s 水位标高 249 70 米 为孔隙裂隙承压水 该层为二 1 煤层顶板直接充 水含水层 充水方式一般为顶板淋水为主 因该含水层导水 富含水性差 一般不会威胁二 1 煤层的开采 但 在雨季或遇到构造破碎带要主要 石盒子组砂岩含水层 由沙锅窑砂岩 田家沟砂岩 大风口砂岩及四 五 六煤段分界砂岩组成 厚 20 40 米 属于孔隙裂隙 承压水含水层 富水 导水性均弱 且距离二 1 煤层较远 有上 下石盒子隔水层作用 对开采二 1 煤层一般 无影响 第四系含水层 由砂 砾石层组成 主要分布于冲沟两侧与矿区东 西部山麓地带 厚 0 50 米 临区颖河地界 U15 水井 简易抽水结果 涌水量 8 861L s 单位涌水量 8 27L s 渗透系数 550 d 水位标高 196 42 米 泉水流量一般 0 374 4 1321L s 含孔隙型泉水 渗透性较强 1 2 4 21 2 4 2 主要隔水层主要隔水层 1 本溪组隔水层 主要由铝质岩 铝质泥岩组成 平均厚度 9 00 米 层位稳定 隔水性好 一般情况下可 隔离奥陶系和太原组含水层的水力联系 如遇构造破坏或在薄弱地段可能失去隔水层作用 2 太原组中段隔水层 主要由泥岩 细粒砂岩构成 厚 6 08 28 15 米 平均 11 00 米 正常情况下能隔 断太原组上 下段灰岩含水层的联系 在断层裂隙带可能失去隔水层的作用 3 二 1 煤层底板隔水层 主要由二 1 煤层底界至太原组顶界灰岩间的泥岩 粉砂岩组成 厚 2 36 10 89 米 平均 6 5 米 一般能阻挡太原组上段灰岩水进入二 1 煤层 但在断层裂隙带或薄弱地段可能失去隔水层作 用 4 山西组隔水层 由二 1 煤层之上 沙锅窑砂岩以下的砂质泥岩 泥岩及粉 细砂岩组成 厚 34 31 58 73 米 平均 42 米 一般能阻断山西组之上各含水层的水力联系 但在采空区塌陷的情况下会失去隔水作用 全区及周遍发育 5 条断层 全为正断层 除方 F2 外 其余均为北盘下降 在井田北部呈现阶梯排列 这些 断裂 富水性都较弱 基本上属于隔水层 井田水文地质类型及矿井充水因素井田水文地质类型及矿井充水因素 二 1 煤层顶板直接充水含水层为山西组砂岩含水层 底板直接充水含水层为太原组上断灰岩含水层 且底 板直接充水含水层的富水性明显强于顶板含水层 因此二 1 煤层是以底板岩溶水为主的矿床 水文地质条件简 单 主要充水因素 1 大气降水 虽为间接方式对矿井充水 是矿井充水的只要因素 2 地下水 影响二 1 煤层开采的含水层是顶 底板充水含水层 二 1 受大气降水影响较小 故因断层导水致突水淹井的可能性较小 以防范于未然 利用比拟法计算矿井 的涌水量为 全矿井正常 267 62m3 h 全矿井最大 344 09m3 h 同时 对接近断层可能引起的井下复杂的工程 地质现象 也应采取防治措施 矿区工程地质条件矿区工程地质条件 井巷围岩工程地质特征 本区内第四系岩性由松散的粘土夹钙质结核及砂 砾石组成 基岩为二叠系含煤岩系 由细粒砂岩 中粒 砂岩与泥岩 砂质泥岩构成互层 间夹煤层 岩石组合以层状岩层坚硬岩为主 按照 矿山井巷工程施工及验 收规范 GBJ21390 附录二围岩分类划分 第四系属不稳定岩层 二叠系含煤岩层属中等稳定岩层 本矿在井 巷掘进过程中没有发生过冒顶等事故 二 1 煤层顶 底板工程地质条件 二 1 煤层 顶板以砂岩为主 厚 8 10m 厚度 层位稳定 局部为粉砂岩 砂质泥岩和泥岩 岩石结构致 密 岩体完整性好 易于管理 但在构造裂隙发育地段 易发生塌落 零星分布的炭质泥岩或泥岩伪顶随采随 落 对矿井掘进和开采影响不大 总体属中等稳定顶板 底板以砂质泥岩或泥岩夹粉 细砂岩条带为主 局部为细粒砂岩和泥岩 一般厚度在 5 10m 岩石结构较 致密 强度中等偏弱 岩体完整性好 在底板薄弱处 特别在断层带附近 岩石构造裂隙发育 强度较低 在 水的作用下易形成底鼓 总体也属中等稳定底板 由表 1 2 3 知 本区各类岩石的抗压强度相对较大 煤层顶 底板岩石稳定性较好 开采时一般无不良工 程地质现象 局部地段偶尔也会出现冒顶 片帮 掉块或底鼓等不良工程地质现象 生产中应采取一定的防护 措施 加强煤层顶底板的观察 维护与管理工作 二 1 煤层顶底板岩石物理力学性质测试结果表 1 2 5 由表知 本区各类岩石的抗压强度相对较大 煤层顶 底板岩石稳定性较好 开采时一般无不良工程地质 现象 局部地段偶尔也会出现冒顶 片帮 掉块或底鼓等不良工程地质现象 生产中应采取一定的防护措施 加强煤层顶底板的观察 维护与管理工 主要断层特征表 主要断层特征表 1 2 1 表 断层名称性质走向倾向倾角落差备注 方 F1正近东西北7570 方 F3正80155 17060 7020 方 F5正1152560 7020 40 方 F7正8535560 7030 70 砂岩砂质泥岩泥岩 项 目 真密度 孔隙度 抗压 强度 MPa 抗拉 强度 MPa 真密度 孔隙度 抗压 强度 MPa 抗拉 强度 MPa 真密度 孔隙度 抗压 强度 MPa 抗拉 强度 MPa 顶板 2 73 1 93 148 73 86 2 69 1 24 74 4 2 70 1 24 50 5 底板 2 70 1 24 64 2 根据钻孔资料及浅部生产矿井揭露情况 二 1 煤层仅在区外有 2194 孔一个零点 有可能系构造作用所致 浅部生产井区 28 个点 煤厚 2 00 14 95 米 平均 6 23 米 深部区 3 孔平均煤厚 1 83 米 二 1 煤层揭露厚度 1 73 14 956 米 利用的平均厚度为 4 03 米 且不含夹矸 结构简单 二 1 煤层直接顶板多为泥岩及砂质泥岩 偶为粉砂岩或灰质泥岩 老顶一般为中粒长石石英砂岩 直接底 板为泥岩为主 偶为粉砂岩 老底多为粉砂岩 偶为砂质泥岩或细粒砂岩 二 1 煤层厚度变化趋势明显 沿倾向向浅部厚 平均 6 23 米 深部薄 平均 1 83 米 走向上有厚薄相 间的特征 影响煤层厚度变化的主要因素为沉积基底起伏及后期构造因素 根据已知资料二 1 煤层层位稳定 结构简单 只是厚度有一定的变化 但变化趋势明显 易控制 因此二 1 煤层为稳定煤层 可采煤层特征表可采煤层特征表 1 2 21 2 2 煤层厚度煤层结构顶底板 岩性 煤 组 煤 层 最小最大平均 煤层 平均 间距夹石 层数 夹石 厚度 顶 板 底 板 稳 定 性 倾 角 容重备注 七 七1 0 24 1 250 81 局部 可采 六六2 01 741 2 稳 定 17 大部 分可 采 五五3 0 541 551 05 稳 定 17 大部 分可 采 二二1 1 7314 954 03 83 85 243 00171 35 全采 2 煤的物理性质 二 1 煤呈现褐色黑色 煤的原始结构遭受严重破坏 呈粉状 粒状 局部夹块状 金属光泽 煤岩成分以 亮煤为主 暗煤次之 视密度为 1 34t m3 3 煤的化学性质和工艺性能 1 煤的元素组成 二 1 煤元素主要由碳元素 Cdaf 组成 次为氢元素 Hdaf 水分 二 1 煤原煤水份为 0 58 灰分 二 1 煤原煤灰分为 7 57 27 55 平均 15 67 为低灰分煤 硫分 二 1 煤原煤全硫含量为 0 21 1 77 平均 0 38 为特低硫煤 二 1 煤原煤磷 砷 氯含量如下 P 二 1 煤原煤磷含量为 0 021 属低磷煤 As 二 1 煤原煤砷含量为 1 0ppm Cl 二 1 煤原煤氯含量为 0 033 按 GB T 15224 1 GB T 15224 2 MT T 562 1996 和 MT T 803 1999 标准 综上所述 二 1 煤为低灰 特 低硫 低磷煤 3 煤的工艺性能 发热量 二 1 煤原煤发热量 Qgr v d PM PSM 分别为 29 56 MJ kg 30 34MJ kg 煤灰成分及灰熔融性 二 1 煤灰成分以二氧化硅为主 其次为三氧化 二铝 二者含量达 75 以上 各层煤三氧化二铁含量小于氧化钙与氧化镁之和 属褐煤型煤灰 4 煤类及煤的工业用途 1 煤类的确定 根据本区内煤类化验指标 浮煤干燥无灰基挥发份 Vdaf 粘结指数 GR I 按我国煤炭分类国家标准 GB5751 86 确定煤类 原浮煤元素分析结果表 1 2 3 煤层二 1 指标 PMPSSM Cdaf89 688 887 41 Hdaf4 174 314 82 Ndaf1 531 651 28 原煤 O Sdaf4 75 246 49 Cdaf91 1390 9890 03 Hdaf4 144 324 77 Ndaf1 531 641 36 浮煤 O Sdaf3 23 063 84 二 1 煤 Vdaf 为 13 72 18 86 GR I 为 1 42 胶质层厚度 Y 0 10mm 煤类为贫煤 贫瘦煤 瘦煤 贫煤仅分布于本区北部 面积 0 0667km2 瘦煤分布于本区南部 面积 0 0978km2 贫瘦煤分布于本区中部 面 积 1 0608km2 2 煤的工业用途初步评述 二 1 煤 为低灰 特低硫 低磷 特高热值高熔融性煤贫煤 贫瘦煤 瘦煤 贫煤可做民用及动力用煤 贫瘦煤 瘦煤可做炼焦配煤及动力用煤 二 1 煤 灰黑 黑色 粉状与粒状 半亮型 简单结构为重 局部夹 1 2 层夹矸为泥岩 含较多植物化石和菱铁 质结核 厚 0 22 09m 煤分为 211 和 221 两层煤 221 多为高产田炭质泥岩厚 0 2 73m 211 煤下同 厚度变化 井 田的东南部较厚 常见厚度 4m 左右 西北部较薄 常见厚度 2m 左右 02850292 孔一线以西部分不可采 为炭质岩 和黑色泥岩所代替 井田内二 1 煤层极限厚度最小 0 78m 最大 8 61m 平均厚度 4m 煤的容重为 1 41 其直接 顶板除 0285 0279 0256 孔一线以北之边部为松软的泥岩外 其余大部分为大砂岵直接压煤该层砂层为中一粗 粒 长石岩屑石英砂岩 钙质 泥质胶结 中一厚度状 下部层面富含白云母和炭质碎屑 厚度 0 40 89m 0242 孔 常见厚度 20m 左右 岩性较均一 较坚硬 底板多为砂质泥岩粉砂岩和泥岩 间接底板大 部有一层细砂岩 岩性较松软 煤质 二 1 煤层原煤灰分 10 1 28 63 平均 17 00 以中灰煤为主 东部 西部有局部地段低灰煤 北侧 南侧有小片富煤地段 全硫含量 0 31 1 52 平均 0 96 以特低硫煤为全磷含量 0 002 0 29 平均 0 008 属特低磷煤 挥发份 14 71 17 27 平均 16 14 发热量 4891 7706 大卡 公斤 平均 7047 大 卡 kg 胶质层厚度 0 14 5mm 平均 7 5mm 属瘦煤一号 可选性属难选中等可选 可作为炼焦配煤 工业动 力用煤和生活用煤 煤的工业用途分类 1 2 4 煤层颜色光泽硬度 容重 t m3 煤岩 类型 物 理 特性 二 1黑色玻璃0 5 11 357 煤层 M A V S Q 大卡 kg 工业 牌号 工 业 指标 二 14 28 11 16 97 4 11 990 25 0 386500无烟煤 1 2 31 2 3 瓦斯 煤尘及煤的自燃瓦斯 煤尘及煤的自燃 瓦斯 根据本井田瓦斯的赋存情况 随煤层埋藏深度增加 瓦斯含量相应增高 此外 泥岩顶板处较砂岵 顶板处的瓦斯含量相应增高 2233 钻孔采取集气式瓦斯样一个 取样深度 678 66 米 经测定气体成分为 CO2 为 3 76 CH4 为 95 12 N2 为 1 12 甲烷含量为 7 29m3 t 2234 钻孔采取集气式瓦斯样一个 取样深度 927 50 米 经测定气体成分为 CO2 为 3 39 CH4 为 79 33 N2 为 17 28 甲烷含量为 11 82m3 t 煤尘与煤的自燃 属于三类不已自燃煤层 根据邻区新峰一矿报告资料 本区内二 1 煤层煤尘爆炸性指数为 24 48 煤尘有危险爆炸性 煤层自燃等 级为 类 属不易自燃煤层 地温 2231 2231 钻孔地温为 13 6 度 不存在地温热害 地温梯度为 1 25 2 07 hm 小于 3 hm 属地温正 常区 井下开采也未出现地热异常现象 1 2 41 2 4 水文地质水文地质 井田区域水文 气象简单 地表河流都为季节性溪流 年平均降水量为 719mm 平均气温 14 4 度 属于半 干旱大陆性气候带 对矿井无大的补水源存在 矿井地下水资源补给主要来源于底板的太原组上段灰岩含水层 全矿井正常涌水量 267 62 m3 h 最大涌水量为 344 09m3 h 井田水文地质条件 根据临近矿井平煤六矿水文地质条件如下 断层导水性和矿井涌水量分述如下 1 2 4 11 2 4 1 主要含水层 组 情况 主要含水层 组 情况 1 上寒武统 中奥陶统碳酸盐含水层 出露于矿区北部 垂直向上距二 1 煤层约 70 米 由白云质灰岩 白云岩及石灰岩等组成 厚度约 285 米 地表裂隙 溶隙等较发育 利于大气降水渗透补给 静止水位 273 43 米 该含水层含岩溶裂隙承压水水 富水 性强 但不均一 为二 1 煤层底板间接冲水含水层 因其距离煤层较远且受到隔水层的阻断 正常情况下不会 影响二 1 煤层开采 但遇到导水断层沟通 可能危机矿井安全 要采取适应的防水措施 大原群下段含水层 组 由 3 4 层石灰岩组成 总厚约 10 20 米 平均 15 米 根据区域资料 单位涌水量 0 059 5 251L s 水 位标高 265 09 米 该层含溶裂隙承压水 因此在断层附近采煤时要注意防水 太原群上段灰岩含水层 组 含 3 5 层石灰岩 总厚度 6 5 13 5 米 平均厚度 9 00 米 根据区外简易水文地质观测资料 水位标高 226 95 427 74 米 含岩溶裂隙承压水 根据对临近矿调查 该含水层为方山一矿 管山一矿及屈沟煤矿等 的主要充水水源 其导水性 含水性较好 是二 1 煤层地板直接充水含是水层 采煤中要高度重视 山西组砂岩含水层 位于二 1 煤层之上 一般由 3 5 层 粗粒砂岩组成 厚 15 13 米 其中大砂岩 香碳砂岩发育 根据 地质钻孔抽水实验 涌水量 0 718L s 水位标高 249 70 米 为孔隙裂隙承压水 该层为二 1 煤层顶板直接充 水含水层 充水方式一般为顶板淋水为主 因该含水层导水 富含水性差 一般不会威胁二 1 煤层的开采 但 在雨季或遇到构造破碎带要主要 石盒子组砂岩含水层 由沙锅窑砂岩 田家沟砂岩 大风口砂岩及四 五 六煤段分界砂岩组成 厚 20 40 米 属于孔隙裂隙 承压水含水层 富水 导水性均弱 且距离二 1 煤层较远 有上 下石盒子隔水层作用 对开采二 1 煤层一般 无影响 第四系含水层 由砂 砾石层组成 主要分布于冲沟两侧与矿区东 西部山麓地带 厚 0 50 米 临区颖河地界 U15 水井 简易抽水结果 涌水量 8 861L s 单位涌水量 8 27L s 渗透系数 550 d 水位标高 196 42 米 泉水流量一般 0 374 4 1321L s 含孔隙型泉水 渗透性较强 1 2 4 21 2 4 2 主要隔水层主要隔水层 1 本溪组隔水层 主要由铝质岩 铝质泥岩组成 平均厚度 9 00 米 层位稳定 隔水性好 一般情况下可 隔离奥陶系和太原组含水层的水力联系 如遇构造破坏或在薄弱地段可能失去隔水层作用 2 太原组中段隔水层 主要由泥岩 细粒砂岩构成 厚 6 08 28 15 米 平均 11 00 米 正常情况下能隔 断太原组上 下段灰岩含水层的联系 在断层裂隙带可能失去隔水层的作用 3 二 1 煤层底板隔水层 主要由二 1 煤层底界至太原组顶界灰岩间的泥岩 粉砂岩组成 厚 2 36 10 89 米 平均 6 5 米 一般能阻挡太原组上段灰岩水进入二 1 煤层 但在断层裂隙带或薄弱地段可能失去隔水层作 用 4 山西组隔水层 由二 1 煤层之上 沙锅窑砂岩以下的砂质泥岩 泥岩及粉 细砂岩组成 厚 34 31 58 73 米 平均 42 米 一般能阻断山西组之上各含水层的水力联系 但在采空区塌陷的情况下会失去隔水作用 1 2 4 31 2 4 3 临近生产矿井的水文地质特征临近生产矿井的水文地质特征 根据临近生产矿井的水文地质资料 开采开采二 1 煤层的矿井充水水源主要是来自底板的太原组上段的灰 岩含水层 为矿井的主要充水水源 1 2 4 41 2 4 4 断层导水性断层导水性 全区及周遍发育 5 条断层 全为正断层 除方 F2 外 其余均为北盘下降 在井田北部呈现阶梯排列 这些 断裂 富水性都较弱 基本上属于隔水层 1 2 4 51 2 4 5 井田水文地质类型及矿井充水因素井田水文地质类型及矿井充水因素 二 1 煤层顶板直接充水含水层为山西组砂岩含水层 底板直接充水含水层为太原组上断灰岩含水层 且底 板直接充水含水层的富水性明显强于顶板含水层 因此二 1 煤层是以底板岩溶水为主的矿床 水文地质条件简 单 主要充水因素 3 大气降水 虽为间接方式对矿井充水 是矿井充水的只要因素 4 地下水 影响二 1 煤层开采的含水层是顶 底板充水含水层 二 1 受大气降水影响较小 故因断层导水致突水淹井的可能性较小 以防范于未然 利用比拟法计算矿井 的涌水量为 全矿井正常 267 62m3 h 全矿井最大 344 09m3 h 同时 对接近断层可能引起的井下复杂的工程 地质现象 也应采取防治措施 1 2 51 2 5 矿区工程地质条件矿区工程地质条件 井巷围岩工程地质特征 本区内第四系岩性由松散的粘土夹钙质结核及砂 砾石组成 基岩为二叠系含煤岩系 由细粒砂岩 中粒 砂岩与泥岩 砂质泥岩构成互层 间夹煤层 岩石组合以层状岩层坚硬岩为主 按照 矿山井巷工程施工及验 收规范 GBJ21390 附录二围岩分类划分 第四系属不稳定岩层 二叠系含煤岩层属中等稳定岩层 本矿在井 巷掘进过程中没有发生过冒顶等事故 二 1 煤层顶 底板工程地质条件 二 1 煤层 顶板以砂岩为主 厚 8 10m 厚度 层位稳定 局部为粉砂岩 砂质泥岩和泥岩 岩石结构致 密 岩体完整性好 易于管理 但在构造裂隙发育地段 易发生塌落 零星分布的炭质泥岩或泥岩伪顶随采随 落 对矿井掘进和开采影响不大 总体属中等稳定顶板 底板以砂质泥岩或泥岩夹粉 细砂岩条带为主 局部为细粒砂岩和泥岩 一般厚度在 5 10m 岩石结构较 致密 强度中等偏弱 岩体完整性好 在底板薄弱处 特别在断层带附近 岩石构造裂隙发育 强度较低 在 水的作用下易形成底鼓 总体也属中等稳定底板 由表 1 2 3 知 本区各类岩石的抗压强度相对较大 煤层顶 底板岩石稳定性较好 开采时一般无不良工 程地质现象 局部地段偶尔也会出现冒顶 片帮 掉块或底鼓等不良工程地质现象 生产中应采取一定的防护 措施 加强煤层顶底板的观察 维护与管理工作 二 1 煤层顶底板岩石物理力学性质测试结果表 1 2 5 由表知 本区各类岩石的抗压强度相对较大 煤层顶 底板岩石稳定性较好 开采时一般无不良工程地质 现象 局部地段偶尔也会出现冒顶 片帮 掉块或底鼓等不良工程地质现象 生产中应采取一定的防护措施 加强煤层顶底板的观察 维护与管理工 1 2 61 2 6 地质勘探程度及其评价 地质勘探程度及其评价 1 勘探程度评述 本井田共施工钻孔 11 个 为矿井开拓提供了比较较真实 可靠的地质成果 详细划分了井田煤系地层 基 本查明构造形态和断层分布 基本查明了井田可采煤层的层数 层位 厚度 结构和可采范围 基本查明了二 1 煤层的煤质特征 煤类和煤的工业利用方向 基本查明了直接充水含水层的岩性 厚度 埋藏条件 含水层的 空间发育和分布情况 为矿山建设提供了较可靠的地质资料 2 矿井资源及开采条件评述 本井田资源可靠 储量丰富 二 l 煤层全区可采 是本区的主要可采煤层 煤厚平均 4 05m 煤层倾角 15 为低灰 特低硫 低磷 特高热值高熔融性煤贫煤 贫瘦煤 瘦煤 贫煤可做民用及动力用煤 贫瘦煤 瘦煤可做炼焦配煤及动力用煤 二 1 煤层 CH4 含量为 30 115ml g daf 为高瓦斯煤层 煤尘有爆炸危险性 煤层不易自燃 资源及煤层开采条件较好 水文地质类型应属第三类第二亚类二型 即以底板进水为主 水文 地质条件简单偏中等的岩溶充水矿床 砂岩砂质泥岩泥岩 项 目 真密度 孔隙度 抗压 强度 MPa 抗拉 强度 MPa 真密度 孔隙度 抗压 强度 MPa 抗拉 强度 MPa 真密度 孔隙度 抗压 强度 MPa 抗拉 强度 MPa 顶板 2 73 1 93 148 73 86 2 69 1 24 74 4 2 70 1 24 50 5 底板 2 70 1 24 64 2 2 2 矿井储量 年产量及服务年限 矿井储量 年产量及服务年限 2 12 1 井田境界井田境界 开采二 1 煤层 煤层走向为 N100 E 倾向为 N 1000 S 煤层厚度为 1 73 14 96m 平均厚度 4 03m 平均倾 角 150 设计开采上限标高 100 开采下限标高 450 米 井田走向长度 3500m 倾斜长 2200m 煤田面积为 7 70Km2 下限标高 450 米以下为无限地质煤田 根据有关文件规划没有划入井田开采范围内 2 22 2 井田储量井田储量 根据地质精查报告是提供的资料 对矿区储量进行 A B C 级储量的计算 矿井储量可分为矿井工业储量 矿井设计储量 矿井可采储量 2 2 12 2 1 矿井工业储量矿井工业储量 在矿井工业储量是勘探地质报告中提供的 能利用储量 中的 A B C 三级储量之和 其中高级储量 A B 级 之和所占比例应符合规定 井田内钻探工程基本线距 对 A 级储量 要求线距为 750 1000 m B 级储量要求为 1500 2000 m C 级为 3000 4000 m 储量计算方法采用地质块段法和煤层底板等高线综合方法计算 储量计算公式 Z 工业 S d x 或 Z 工业 s d x cos 式中 S 块段水平面积 d 块段采用煤层的平均厚度 米 r 煤层的容重 取值 1 35t m3 每一块段的平均倾角代入数据得 Z 工业 3980 万吨 表 2 2 1 矿井工业储量汇总表 2 2 1 工业储量 万 t 煤层名称 A BCA BA B C 二 1 煤层 237288964732613980 表 2 2 2 矿井高级储量比例 简单中等复杂地质开采条件 储量级 井型 别比例 大 型 中 型 小 型 大 型 中 型 小 型 中 型 小型 井田内 A B 级储量占总储量的比 例 4035253540202515 第一水平内 A B 级储量占本水平 储量比例 70604060503040不作具 体规定 第一水平内 A 级储量占本水平储 量的比例 4030153020不作具体 规定 不要求 2 2 22 2 2 矿井设计储量矿井设计储量 设计储量即为工业储量减去设计计算的断层煤柱 防水煤柱 井田边界煤柱和已有的地面建筑物 构筑物 需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量 计算公式如下 矿井设计储量 工业储量 永久煤柱损失 永久煤柱力 井田境界 断层 铁路桥 村庄保护煤柱等 注 井田边界煤拄在设计井田一侧可按 20 30m 留设 断层煤拄 落差大于采高小于 10M 每侧留 20M 落差 大于 10M 每侧留 30 50m 采空区边界煤拄每侧 10M 主要巷道每侧 30 40M 井筒及风井按保护对象的等级确 定其受保护边界范围的 井田边界处保护煤拄留设 30M 故井田边界保护煤拄损失 Z 边界 35000 2200 2 20 4 03 1 35 124 万 t 故 矿井设计储量 工业储量 永久煤拄损失 Z 设计 3980 124 3856 万 t 2 2 32 2 3 矿井可采储量矿井可采储量 矿井设计储量减去工业场地保护煤拄 井下主要巷道及上山下山保护煤拄后乘以采区回采率的储量 矿井设 计可采储量计算公式如下 矿井设计可采储量 矿井设计储量 保护煤拄损失 采区回采率 保护煤拄为 工业场地 风井场地 主要巷道及上下山等保护煤拄 因工业场地 矿井井下主要巷道等煤拄 损失与井田开拓方式 采煤方法有关 其煤拄损失量待井田开拓 采煤 方法确定后才能够确定 为了便于利用矿井可采储量初步确定矿井井型 上述永久煤拄损失等可暂按工业储量的 5 7 设计 井田及工业场地保护煤拄的计算如下 工业广场保护煤拄计算 表 2 2 3 矿井工业场地战地面积指标表 井型 Mt a 占地面积指标 公顷 Mt 2 4 3 007 8 1 20 1 809 10 0 45 0 9012 13 0 09 0 315 按规范规定 年产 60 万 t a 的矿井 工业场地占地面积指标为 13 公顷 Mt 故可算得工业场地的总面积 S 13 0 60 7 8 公顷 78000 工业场地占地面积