山西长治羊头岭南仙泉煤业有限公司60万吨新井设计

毕业设计说明书 采矿工程专业 前 言 本设计是依托于山西长治羊头岭南仙泉煤业有限公司的矿井概括和地 质等资料 其目的是运用大学阶段所学的知识联系矿井实际生产展开设计 就本专业范围展开讨论研究 以培养我们学生分析和解决实际问题的能力 此次设计的矿井生产能力为60 万 t 年 采用一个水平开采 工作面采 煤方式为一次采全高综合机械化采煤法 采用全部跨落法管理顶板 专题 是 15 号煤层的矿井开拓方式及采煤工作面的布置和机械设备的选型 同时 也对生产中遇到的灾害作以详细的措施处理 本设计在编写的过程中 借鉴和参阅了有关教材和书籍 在此谨向各 位原作者表示忠心的感谢 由于本人水平有限 设计中错漏之处在所难免 恳请老师和同僚批评 指正 毕业设计说明书 采矿工程专业 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 第一节第一节 井田概况井田概况 一一 交交通通地地理理位位置置 山西长治羊头岭南仙泉煤业有限公司位于山西省长治县城东南约8 3km 处西池乡申 川村北 行政区划属长治县西池乡管辖 地理坐标为东经 113 05 22 113 06 37 北纬36 00 23 36 01 45 该矿西北距长治县县城约8 3km 太 原 长 治 高速公路从井田外西长治县城通 过 北距长治市约17 5km 长治 陵川公路从井田外西南部3 0 km 处通过 沙峪 西池 乡乡级公路从井田外西南部0 5km 处通过 交通条件便利 详见交通位置图1 1 1 图图1 1 1 1 1 1 南南仙仙泉泉煤煤业业交交通通位位置置示示意意图图 二二 地地形形地地貌貌 井田位于太行山西麓中段 属黄土低山丘陵地貌 地表经长期风化侵蚀 黄土冲 毕业设计说明书 采矿工程专业 沟及冲沟间黄土梁 峁 土坎断续分布 地形较简单 井田地表总体地势为中部 西北的黄土台 山梁高 最高点位于井田西北部边界 山梁顶 海拔 1040 2m 由井田西北 东北 东部分别向井田东南部主冲沟倾斜的冲 沟低 主冲沟由东北向西南倾斜 最低点位于井田南部边界主冲沟底 海拔 970 5m 最大相对高差 69 7m 三三 水水系系 井田内河流不发育 大小冲沟平时基本干枯无水 只有雨季时才有洪水沿各分叉 冲沟向井田东南部主冲沟汇聚 由井田排出后 向西南汇入陶清河水库 陶清河水库 正常库容量为 5000 万 m3 井田属海河流域漳河水系浊漳河支流 四四 气气象象及及地地震震情情况况 井田位于太行山区 属温带大陆性气候 四季分明 冬长夏短 季风较强 冬季 寒冷少雪 春季干旱多风 常出现十年九旱 夏季炎热多雨 秋季晴朗凉爽 全年平 均气温为 8 9 一月份最低 最低气温 29 0 平均气温为 6 4 七月份最高 最高气温达 37 6 平均气温为 23 2 年平均降水量 595mm 大多集中在 7 8 9 月份 年最大降水量为 832 9mm 年最小降水量为 340 2mm 区内年平均蒸发量为 1059 8mm 年最大蒸发量为 1123 7mm 最小为 981 1mm 年蒸发量是年降水量的 2 3 倍 霜冻期为 10 月下旬至次年 4 月下旬 全年无霜期 185 天 最大冻土深度为 0 75m 冬季多为西北风 夏季多为东南风 平均风速 1 9m s 最大风速 17m s 根据中华人民共和国 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 本区抗震设防烈度 为 7 度区 设计基本地震动峰值加速度值为 0 15g 五五 矿矿区区工工农农业业生生产产概概况况 山西省长治县为革命老区 地下资源丰富 有煤 石灰岩 白云岩 铝矾土 高岭 土等 工业上以采煤为主 其它有炼焦 水泥 机械 电力 化肥 化学 印刷 建材 农副产品养殖 加工等 主要农作物有谷子 玉米 小麦 高粱 油料作物等 特产党 参 知母 黄芪 五加皮等中药材 地区经济较为发达 六六 井井田田内内及及邻邻近近矿矿井井的的情情况况 整合后井田北与南仙泉村相邻 东北与原西池乡南耳煤矿 已政策性关闭 相邻 南与原萌城镇下西沟煤矿相邻 见井田四邻关系图 1 1 2 根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发 2009 37 号 毕业设计说明书 采矿工程专业 文 关于长治市长治县煤矿企业兼并重组整合方案 部分 的批复 长治县西池乡 南仙泉煤矿属单独保留矿井 矿井生产能力由 0 3Mt a 增加到 0 6Mt a 整合后矿井 名称变更为山西长治羊头岭南仙泉煤业有限公司 长治县西池乡南仙泉煤矿在 2006 年资源整合中由原长治县西池乡南仙泉煤矿和 西池乡申川煤矿进行资源整合 同时整合两矿东南两对已关闭的矿井 原西池乡西池 煤矿和原荫城镇下西沟煤矿北部 及部分空白资源整合而成 现将整合前各矿分述如 下 原西池乡南仙泉煤矿为长治县西池乡南仙泉村村办集体煤矿 始建于 1984 年 1985 年投产 设计生产能力 60kt a 核定生产能力 90kt a 2006 年 2 月山西省国土 资源厅换发了采矿许可证 证号 1400000630206 批准开采 3 号煤层 井田面积 0 1685km2 2004 年 1 月山西煤炭工业局换发了煤炭生产许可证 证号 毕业设计说明书 采矿工程专业 X040403103Y2G1 批准开采 3 号煤层 该矿采用一对立井开拓 主井担负提煤 排 水 下料及进风任务 兼作安全出口 风井担负回风任务 兼作另一安全出口 主井 采用双罐笼提升 主绞车型号为 2JT1200 1000 型 井下大巷煤炭运输采用胶带输送 机 工作面采用刮板输送机运输 采煤方法为短壁刀柱式 人工打眼放炮落煤 铺设 金属网分层开采 自然垮落法管理顶板 通风方式为中央并列抽出式 原西池乡申川煤矿为长治县西池乡申川村村办集体煤矿 始建于 1986 年 1990 投产 设计生产能力 60kt a 核定生产能力 60kt a 2002 年 11 月山西省国土资源厅 换发了采矿许可证 证号 1400000220748 批准开采 3 号煤层 井田面积 0 2351km2 2003 年 5 月山西省煤炭工业局为该矿换发了煤炭生产许可证 证号 X040403009Y2G1 批准开采 3 号煤层 该矿采用一对立井开拓 主井担负提煤 排 水 下料及进风任务 兼作安全出口 风井担负回风任务 兼另一作安全出口 主井 采用箕斗提升 主绞车型号为 JK1200 型 井下大巷煤炭运输采用胶带输送机 工作 面采用刮板输送机运输 采煤方法为短壁刀柱式 人工打眼放炮落煤 铺设金属网分 层开采 自然垮落法管理顶板 通风方式为中央并列抽出式 原西池乡西池煤矿属西池村村办集体煤矿 始建于 1998 年 2000 年投产 设计 生产能力 30kt a 实际生产能力 10kt a 批准开采 15 号煤层 井田面积 0 3082km2 曾开采 15 号煤层 该矿采用一对立井开拓 主井担负提煤 排水 下料 及进风任务 兼作安全出口 风井担负回风任务 兼另一作安全出口 主井采用箕斗 提升 井下大巷采用矿车运输 工作面采用刮板机运输 采煤方法为短壁刀柱式炮采 一次采煤层全高 全部垮落法管理顶板 该矿属低瓦斯矿井 通风方式为中央并列抽 出式 该矿自投产以来 生产一直不正常 仅在井田北部小范围开采 其余均为掘进 巷道 2003 年 8 月关闭 原荫城镇下西沟煤矿属荫城镇下西沟村村办集体煤矿 该矿始建于 1985 年 1987 年投产 原设计生产能力 30kt a 实际生产能力 10kt a 批准开采 15 号煤层 井田面积 0 6995km2 曾开采 15 号煤层 该矿采用一对立井开拓 主井担负提煤 排 水 下料及进风任务 兼作安全出口 风井担负回风任务 兼另一作安全出口 主井 采用箕斗提升 井下大巷采用矿车运输 工作面采用刮板机运输 采煤方法为短壁刀 柱式炮采 一次采煤层全高 全部垮落法管理顶板 该矿属低瓦斯矿井 通风方式为 中央并列抽出式 该矿自投产以来 仅在井田西北部小范围开采 其余均为掘进巷道 毕业设计说明书 采矿工程专业 1998 年停产 2001 年关闭 七七 水水源源和和电电源源情情况况 1 水源条件 矿井水源利用原主立井井筒侧壁水仓 距井口 70m 内的水 水质 水量满足矿井 需求 可作为本矿地面生产 生活供水水源 但从长远考虑 随着矿井建设规模的扩 大 生产及生活用水量的增加 开采奥灰水是矿井永久 可靠的供水水源 井下消防 洒水 地面消防及井下各用水设施用水水源为处理后的井下排水 2 电源条件 距矿井工业场东北约 5km 处有西故县 35kV 变电站 距矿井工业场地西北 4km 处 有韩店 110kV 变电站 根据山西长治羊头岭南仙泉煤业有限公司 600kt a 生产能力估 算的负荷和矿方要求 本次初设山西长治羊头岭南仙泉煤业有限公司矿井供电可采用 矿方已有的两回 10kV 专用电源线路供电 一回 LGJ 185mm2电源线路引自距矿井工业 场地东北约 5km 处的西故县 35kV 变电站 10kV 母线段 另一回 LGJ 185mm2电源线路引 自距矿井工业场地西北约 4km 处的韩店 110kV 变电站 10kV 母线段 矿井有两回路电 源线路 当任一回路发生故障停止供电时 另一回路能担负矿井全部负荷 矿井的两 回路电源线上都不得分接任何负荷 以确保矿井供电安全可靠 第二节第二节 地质特征地质特征 一一 区区域域地地质质简简况况 1 区域地层 井田位于沁水煤田东南边缘 高平东普查区的北部 晋城国家规划矿区高平东普 查区北部 矿区地层划分属华北地层区山西地层分区晋东南小区 区域地层特征见山 西省东南部地层简表 表 1 2 1 2 区域构造 山西省地处华北古板块内部 属于典型的板内构造 本井田位于沁水煤田东南边 缘 太行隆起之西翼 晋获褶断带南部东侧 区域大型断裂较发育 有近北东东向的 庄头正断层等 北北东向的长治正断层 高庙山正断层 高平正断层等 区域地层总 体走向近北北东向 向西倾的单斜构造 同时发育有宽缓的次级褶曲 3 区域含煤特征 毕业设计说明书 采矿工程专业 受区域构造的影响 以往的地质工作主要在晋获褶断带以西的长治 高平等矿区 山西省东南部地层简表山西省东南部地层简表 表 1 2 1 界系统组段代号厚度岩性描述接触关系 新生系第四系 中上 更新统 Q 0 120浅红色亚粘土 浅黄色亚砂土及砂砾石层不整合 石千峰组 P2sh 0 150 浅红色 紫红色泥岩 粉砂岩 细粒砂岩整合 三段 P2s3 250 320 280 灰黄 黄绿 紫红色泥岩夹中粒料砂岩 顶 部夹有燧石 二段 P2s2 80 130 100 灰黄 黄绿色泥岩夹粉砂岩 砂岩 上统 上石盒子组 一段 P2s1 130 200 160 杏黄色泥岩夹粉砂岩 砂岩 整合 下石盒子组 P1x 50 124 87 黄绿 杏黄色泥岩 粉砂岩夹砂岩 近顶部 有透镜状锰铁矿 整合 二叠系 下统 山西组 P1s 31 68 44 灰白 灰绿色石英砂岩 粉砂岩 页岩及煤 层 线 整合 上统太原组 C3t 70 118 80 灰白 灰色薄层状中细粒石黄砂岩 粉砂岩 泥岩及石灰岩 煤层 线 整合 上古 生界 石炭系 中统本溪组 C2b 0 25 10 灰白色铁铝岩 粘土岩 底部见 山西式铁矿 平行不整合 峰峰组 O2f 50 94 80 中厚层状豹皮状岩夹灰岩 下部为泥灰岩 角砾状泥灰岩 整合 上马家沟组 O2s 170 300 230 上部灰黑色中厚层状豹灰岩夹灰岩 下部为 泥灰岩 角砾状泥灰岩 整合中统 下马家沟组 O2x 37 213 120 青灰色中厚层灰岩 下部为角砾状泥灰岩 底部为浅灰 黄绿色钙质泥岩 整合 下古 生界 奥陶系 下统 O1 64 208 120 青灰色厚层状白云岩 含燧石条带 进行 区域主要含煤地层为太原组和山西组 太原组含煤层 11 层 自下而上为 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 号 煤层 其中 15 号煤层为全区稳定可采煤层 其余为不稳定不可采或个别点达到可采 厚度 不具经济价值的煤层 山西组含煤层 3 层 编号自下而上为 3 2 1 号煤层 其中 3 号煤层为全区稳定 可采煤层 其它均为不可采煤层 二 矿井地质二 矿井地质 一 地层 本井田大部分被黄土覆盖 基岩零星出露 井田内发育的地层由老至新有 奥陶 毕业设计说明书 采矿工程专业 系中统峰峰组 石炭系中统本溪组 上统太原组 二叠系下统山西组 下石盒子组及 上统上石盒子组 上第三系上新统 第四系中上更新统的地层 依据精查区资料 并 结合本次实测资料 现将井田内地层层序 厚度 岩性及其变化情况由老至新简述如 下 1 奥陶系中统峰峰组 O2f 奥陶系中统为灰色 深灰色石灰岩 灰白色 黄灰色泥质灰岩 灰色中厚层花斑 状灰岩 白云岩等组成 石灰岩质纯 性脆 本组厚度 100m 左右 2 石炭系中统本溪组 C2b 岩性为一套铁铝岩 铝土质泥岩 粘土岩 灰黑色石灰岩 与下伏地层呈平行不 整合接触 厚度 28 56 35 92m 平均为 32 78m 3 石炭系上统太原组 C3t 为本井田主要含煤地层之一 岩性主要为黑色泥岩 砂质泥岩 中粗粒砂岩 灰 色石灰岩及煤层 其中赋存有 6 7 7下 8 9 号 5 层煤 其中 8 9 号为可采煤层 其余为零星可采或不可采煤层 本组地层厚度 70 65 96 40m 平均为 82 00m 左右 底部以 K1中砂岩为界与下伏本溪组呈整合接触关系 4 二叠系下统山西组 P1s 本组地层为主要含煤地层之一 为一套陆相为主含煤沉积地层 岩性主要由长石 石英砂岩 泥岩 砂质泥岩 炭质泥岩组成 该组总共发育有 1 2 3 4 5 号五层 煤 其中 4 号煤层为可采煤层 其余为零星可采或不可采煤层 本组厚度约 54 97 74 38m 平均 64 31m 底部以 K3砂岩为界与下伏太原组地层呈整合接触关系 5 二叠系下统下石盒子组 P1x 岩性由一套灰 灰绿色陆相碎屑岩组成 偶尔含有不稳定的 1 2 层薄煤层 本组 地层厚度 70 20 119 93m 平均 86 34m 底部以 K4砂岩为界 与下伏山西组地层呈 整合接触关系 6 二叠系上统上石盒子组 P2s 本组岩性为黄绿色 紫红色泥岩 砂质泥岩 含少量砂岩 该组地层最大残留厚 度为 82 25m 与下伏地层呈整合接触关系 7 上第三系上新统 N2 毕业设计说明书 采矿工程专业 岩性为暗红色 棕红色亚粘土 夹有半胶结状砾石层 0 00 51 67m 平均 36 00m 底部以半胶结状砾石层为界与下伏地层角度不整合接触 8 第四系中上更新统 Q2 3 岩性为土黄色亚砂土 亚粘土 垂直节理发育 该统广泛分布于山梁及山坡上 0 00 90 00m 与下伏地层角度不整合接触 9 第四系全新统 Q4 分布于井田东北边界处的较大沟谷内 为河流冲积的砂 砾石层 厚度一般在 0 10m 二 含煤地层 井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组 现叙述如下 太原组地层为一套海 陆交互相含煤岩系 为本区主要含煤地层之一 岩性主要 为黑色泥岩 砂质泥岩 中粗粒砂岩 灰色石灰岩及煤层 从沉积特征看 太原组含 煤地层形成于海进过程中 聚煤作用形成于滨海平原上 海侵之初将潜水面抬升 致 使滨海平原沼泽化 大面积沼泽分布 堆积了泥炭层 海侵的发生为泥炭层埋藏保存 创造了条件 该组中共发育有五层灰岩 为地层对比的主要标志层 共发育有 6 7 7下 8 9 号 5 层煤 其中 8 9 号为全区可采煤层 其余为零星可采或不可采 煤层 山西组地层为主要含煤地层之一 为一套陆相含煤沉积地层 其含煤地层形成于 海退过程中 聚煤作用发生于海退造成的三角洲平原环境中 该组总共发育有 1 2 3 4 5 号 5 层煤 其中 4 号煤层为可采煤层 其余在本区为零星可采或不可 采煤层 该组其它岩性为长石石英砂岩 泥岩 砂质泥岩 炭质泥岩等组成 三 井田构造 本井田总体为一走向北北东 倾向北西西的单斜构造 倾角 2 9 本井田内 未发现断层及陷落柱 今后生产中应注意隐伏断层和陷落柱 以防透水事故的发生 四四 岩浆岩岩浆岩 井田内未发现有岩浆岩侵入现象 综上所述 本井田构造属简单类型 三 煤层 煤质及有益矿产三 煤层 煤质及有益矿产 毕业设计说明书 采矿工程专业 一 煤层 1 含煤性 井田内含煤地层为石炭系上统太原组 C3t 和二叠系下统山西组 P1s 分述如 下 1 太原组 C3t 为本井田的主要含煤地层之一 厚度 70 50 84 40m 平均 77 45m 含煤 6 层 编号为 6 9 11 12 13 15 号煤层 煤层平均总厚度 8 17m 含煤系数为 10 55 其中可采煤层平均总厚度 6 02m 可采含煤系数 7 77 所含煤层中 15 号煤层为井田内稳定可采煤层 其余均为不稳定不可采或零星可采煤层 2 山西组 P1s 为本井田主要含煤地层之一 最大残留厚度约 42 10m 含煤 2 层 为 2 3 号煤 层 煤层平均总厚度 4 36m 含煤系数 10 36 其中可采煤层平均总厚度 4 26m 可 采含煤系数 10 12 所含煤层中 3 号煤层为井田内稳定可采煤层 其余均为不稳 定不可采煤层 详见可采煤层特征表 表 1 2 2 不符 可采煤层特征表可采煤层特征表 表 1 2 2 含煤 地层 煤层 号 厚度 最大 最小 平均 m 间距 最大 最小 平均 m 结构 夹矸数 稳定性可采性 顶板 岩性 底板 岩性 山 西 组 3 6 10 6 45 6 21 简单 0 1 稳定 井田 可采 泥岩 砂质泥岩 泥岩 砂质泥岩 70 10 79 14 75 79 太 原 组 15 0 00 1 87 0 78 简单 2 3 稳定 井田 可采 石灰岩 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 2 可采煤层 1 3 号煤层 俗称 香煤 位于山西组中下部 下距 15 号煤层 70 10 79 14m 平均 75 79m 煤层厚度 6 10 6 45m 平均 6 21m 为赋煤区内稳定可采煤层 煤层结构简单 一般含 0 1 层夹矸 煤层顶板岩性为泥岩 砂质泥岩 底板岩性为泥岩 砂质泥岩 整合井田内的 3 号煤 层主要分布在北部 南部已被风化剥蚀 且在赋煤区已有大部分采空区 在 2007 年 资源整合前 原厚南仙泉煤矿和原申川煤矿均开采 3 号煤层 且已大部采空 毕业设计说明书 采矿工程专业 3 号煤层赋煤区为井田北部 其余大部分已被风化剥蚀 其中赋煤区内在 GM3 GM3见煤点附近厚度较厚 向西厚度逐渐变薄 2 15 号煤层 俗称 丈八煤 或 臭煤 位于太原组下段顶部 上距 3 号煤层 70 10 79 14m 平均 75 79m 下距本溪组 顶 4 40 15 10m 平均 9 75m 为赋煤区内稳定可采煤层 煤层厚度 5 25 7 19 平均 6 02 煤层结构中等 一般含 2 层夹矸 夹矸单层最大厚度 0 76m 一般为炭质 泥岩或泥岩 顶板为石灰岩 节理裂隙不太发育 底板为深灰色泥岩 含植物化石及 黄铁矿结核 井田本次增层 15 号煤层 但未曾采过 只有已关闭的原西池乡西池煤矿 和原荫城镇下西沟煤矿曾开采过该煤层 15 号煤层厚度总体上在井田中部较厚 向南北部逐渐变薄的趋势 3 煤层对比 煤层对比主要采用标志层 层间距 煤层自身特征 煤质特 征 物性及岩相旋回等综合方法 由于本区含煤地层沉积稳定 旋回结构清晰 大多 灰岩 砂岩标志层层位稳定 特征明显 加之可采煤层本身厚度 结构及层间距变化 具有一定规律 为煤层对比提供了充分依据 井田内各可采煤层对比可靠 二 煤质 1 物理性质 井田主要可采煤层 3 15 号煤层的物理性质及煤岩类型分述如下 宏观煤岩特征 3 号煤层呈黑色 灰黑色 金刚光泽 不污手 发育阶梯状 贝壳状断口 内生裂 隙发育 极脆 易碎 为条带状 线理状结构 块状或层状构造 宏观煤岩类型为光 亮型煤 煤岩组分以亮煤为主 夹有镜煤条带和少量暗煤 15 号煤层呈黑色 灰黑色 强玻璃光泽 似金属光泽 发育阶梯状 棱角状断口 裂隙较发育 常见黄铁矿充填 有一定韧性 为条带状 线理状结构 块状或层状构 造 宏观煤岩类型以光亮型煤为主 少量半光亮型煤 煤岩组分以亮煤为主 夹有镜 煤条带和少量暗煤 显微煤岩特征 井田内 3 15 号煤层显微煤岩特征相似 一般镜质组含量一般在 57 6 75 之间 半镜质组含量一般在 2 4 6 7 之间 丝质组含量一般在 20 30 之间 矿物含量一 毕业设计说明书 采矿工程专业 般在 10 15 之间 镜质组一般是以均质镜质体为主 其次为基质镜质体 丝质组多 为结构半丝质体 部分为粗粒体 少量为碎屑体 矿物含量多为分散状粘土 有个别 球状黄铁矿和黄铁矿结核以及次生方解石 变质阶段 3 15 煤层镜煤最大反射率 R max 在 11 5 左右 属第 变质阶段 相当于贫煤 阶段 2 煤的化学性质 工艺性能 根据原南仙泉煤矿和原申川煤矿 3 号煤层煤质化验资料及原西池煤矿 15 号煤层 煤质化验资料 结合区域煤质化验资料 将整合后南仙泉井田 3 15 号煤层的化学性 质及工艺性能分述如下 1 煤的化学性质 3 号煤层 水分 Mad 原煤 0 68 1 20 平均 0 90 浮煤 0 52 0 97 平均 0 75 灰分 Ad 原煤 10 80 16 22 平均 13 93 浮煤 5 33 11 96 平均 8 65 挥发分 Vdaf 原煤 12 17 13 78 平均 13 01 浮煤 12 67 14 80 平均 13 74 全硫 St d 原煤 0 35 0 45 平均 0 40 浮煤 0 30 0 40 平均 0 36 磷 Pd 原煤 0 0081 浮煤 0 0072 发热量 Qgr d 原煤 30 15 31 12MJ kg 平均 29 38MJ kg 胶质层最大厚度 Y 为 0 粘结指数 GR I 为 0 焦渣特征 CRC 为 3 固定碳 FC d 原煤 72 20 75 74 平均 73 73 15 号煤层 水分 Mad 原煤 1 20 1 89 平均 1 55 毕业设计说明书 采矿工程专业 浮煤 0 68 0 97 平均 0 83 灰分 Ad 原煤 10 81 27 97 平均 17 66 浮煤 5 37 17 62 平均 11 96 挥发分 Vdaf 原煤 10 17 13 78 平均 11 66 浮煤 12 97 13 89 平均 13 43 全硫 St d 原煤 1 64 2 97 平均 2 41 浮煤 1 19 1 84 平均 1 54 磷 Pd 原煤 0 0064 浮煤 0 0051 发热量 Qgr d 原煤 27 62 30 32MJ kg 平均 2 38MJ kg 胶质层最大厚度 Y 为 0 粘结指数 GR I 为 0 焦渣特征 RC 为 2 固定碳 FC d 原煤 72 80 84 15 平均 78 49 2 工艺性能 煤灰成份分析 3 15 煤灰成份以 SiO2 Al2O3为主 其中 SiO2 34 23 49 30 之间 Al2O3 26 25 41 31 之间 灰熔融性 ST 1325 1450 属高熔灰分 化学反应性 3 15 号煤层在 1100 C 时 反应性均属中等 CO2还原率在 9 40 25 8 之间 CO2分解率在 58 5 82 7 之间 反应性亦属中等 煤的结渣性 3 15 号煤层在鼓风强度 0 1m s 时 结渣率在 40 18 51 24 之间 当鼓风强度 0 3m s 时 结渣率 61 46 77 75 之间 均属强结渣性煤 煤的可选性 3 15 号煤浮选时 中煤含量在 16 10 31 66 应属中等可选 难选性煤 3 可选性 4 煤的风 氧化 毕业设计说明书 采矿工程专业 3 号煤层在井田内中北部 西南部均有隐伏露头 有风氧化现象 属露头型风氧 化 根据夏店详查地质报告资料 3 号煤层风氧化带宽度以 100m 圈定 井田内 15 号 煤层风氧化带宽度以 100m 圈定 5 煤质及工业用途评价 井田内 3 15 号煤层煤类均为贫煤 属非炼焦用煤 其中 3 号煤层属特低硫分煤 15 号煤层属中高硫分煤 经洗选后灰分 硫分均可大幅度降低 均可作为良好的动力 用煤及民用煤 三 有益矿产 井田内有益矿产主要有煤层气 铝土泥岩 山西式铁矿 石灰岩 微量元素等 现根据夏店详查地质报告资料及本次补充钻探资料简述如下 1 煤层气 从勘探资料及周边矿的瓦斯数据分析 本井田应属低瓦斯矿井 关于煤层气的资 源可利用情况还需进行专题研究 2 铝土泥岩 主要赋存于中石炭统本溪组 呈灰 灰白色块状 局部含鲕粒 细腻 致密 具 滑感 因无具体分析资料 其品位情况不详 3 石灰岩 太原组中夹有三层石灰岩 K2 K3 K4 其中 K2 K3质量较好 但因其埋藏较深 不易采出 故无经济价值 奥陶系灰岩井田范围内埋藏较深 不易采出 不具工业开采价值 4 微量元素 据 长治县王庄煤矿详查地质报告 资料 15 号煤层中锗含量为 2 70 g t 镓 含量为 24 0 g t 均不达工业品位要求 四 水文地质 一 区域水文地质 1 区域水文地质 区域奥灰岩溶水水文地质单元属辛安泉域 本井田位于辛安泉域南部的补给径流 区 辛安泉域总面积 10950km2 北部以榆社县人头山 辉教北 子金山 武乡县分南南 一线为界 西部以沁县与沁源县的行政边界为界 南部以浊漳河和沁河 丹河的地表 毕业设计说明书 采矿工程专业 分水岭为界 东部北段以清漳河与浊漳河地表分水岭为界 中段以寒武系下统和长城 系非可溶岩形成隔水边界 南段以黎城县洪井 东阳关镇 宋家庄 平顺县阳高 东寺头 西安里北 西马安一线为界 区域深层地下水自北 西 南向东南部径流汇集 于平 顺县北部辛安村一带呈群泉排泄 泉水出露标高 600 615m 泉群多年平均流量 11 90m3 s 1959 1984 枯水季节多年平均流量为 9 737m3 s 1973 1982 2 含水层 含水岩组的划分是以地下水 含水介质及其赋存特征和水动力条件来划分的 碳酸盐岩类溶水含水层组 奥陶系中统碳酸盐岩含水层组 为区域最主要的含水层位 据王庄详查区资料 区域内奥陶系上部层位多属透水层 局部受泥灰岩隔水层的影响而发育有弱含水层 中 下部自上而下裂隙岩溶发育程度逐渐提高 富水性逐渐增强 具有含水层厚度较 大 水位埋藏深 承压水头高的特点 其下部含水层富水性一般较强 煤系地层碎屑岩类裂隙和层间碳酸岩类岩溶水含水层组 石炭系太原组地层构成的含水层组 以砂岩及灰岩为含水层 地下水埋藏类型以 裂隙岩溶承压水为主 富水性决定于砂岩 灰岩的裂隙与岩溶发育程度 同时与构造 条件密切相关 据以往煤田勘探水文地质资料 钻孔单位涌水量为 0 0046 0 034L s m 为弱富水性 碎屑岩类层间裂隙水含水层组 二叠系上 下石盒子组及山西组的碎屑岩含水层组 其中风化裂隙带及砂岩为含 水层 泥岩为隔水层 地下水类型以潜水为主 部分地段下部赋存有承压水 富水性 取决于岩石的裂隙发育程度 一般富水性较弱 排泄方式多以泉水形式排出地表或以 矿坑水排出 也可沿断层向下渗透补给较深部地下水 地下水位 水量受地形影响变 化较大 季节性动态变化显著 水质以 HCO3 Ca 型为主 松散岩类孔隙水含水层组 含水层厚度一般不大 水位埋深不等 富水性随含水介质及所处地貌部位的不同 而异 该含水层组直接接受大气降水或河流补给 季节变化较大 动态特征显著 3 地下水的补 径 排 岩溶地下水的补 径 排条件 区域岩溶水属辛安泉域水文地质单元 大气降水和地表水通过灰岩裸露区垂直入 毕业设计说明书 采矿工程专业 渗补给是其主要补给方式 另外松散岩类孔隙水和其它含水层地下水 通过断层 陷 落柱等构造通道向深部补给 也是岩溶地下水的补给来源之一 岩溶地下水接受补给后 自北 西 南向东南部径流汇集 最终排向辛安泉 近 些年来 由于工农业用水的不断增加 因而人工开采也成为岩溶地下水的重要排泄方 式之一 碎屑岩裂隙地下水的补 径 排条件 大气降水的垂直入渗是碎屑岩砂岩裂隙地下水的主要补给来源 另外通过断层 陷落柱等构造通道 也可接受其它含水层的补给 含水岩组内各个含水层相对呈层状 水力联系较弱 各具不同的水位 地下水一般沿地层倾斜方向运动 在径流过程中 因沟谷切割受阻 常以泉的形式排出地表 松散岩类孔隙地下水的补 径 排条件 松散岩类孔隙含水层地下水的来源主要是大气降水和地表水的入渗补给 局部与 基岩裂隙水有互补现象 径流方向与地表水的径流方向基本一致 其排泄方式除排向 地表河流外 主要是人工开采 在奥陶系灰岩裸露区 往往下渗补给深层岩溶水 水 位受季节影响变化较大 雨季水位较高 旱季水位较低 4 隔水层 石炭系中统本溪组隔水层 岩性为铝质泥岩 砂质泥岩 泥岩 粉砂岩等 透水性差 成为奥陶系中统含水 层组与碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组之间的隔水层 碎屑岩层间隔水层 主要由具塑性的泥岩组成 呈层状分布于碎屑岩各砂岩含水层之间 使各含水层 间的垂向水力联系被阻 呈层状相对独立 二 矿井水文地质 1 水文地质概况 井田内没有大的地表水体 井田中部发育一条季节性排水沟渠 平时基本干枯无 水 只有雨季时才有洪水沿各分叉冲沟向井田东南部主冲沟汇聚 雨季水量稍大 汇 集两岸支叉小冲沟洪水 由井田排出后 注入井田西南部的陶清河水库 陶清河水库 正常库容量为 5000 万 m3 井田属海河流域漳河水系浊漳河支流 2 井田内主要含水层 毕业设计说明书 采矿工程专业 奥陶系中统石灰岩岩溶含水层组 据 山西晋煤集团长治仙泉煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告 中关于 ZK3 3 1 号水文孔资料 以下马家沟组灰岩岩溶裂隙较为发育 富水性较强 钻孔终 孔深度 452 68m 奥灰水位埋深 316 77m 水位标高 709 39m 据区域水文资料 按水 力坡度 3 推断本井田奥灰水位 714 43 722 10m 本井田 15 号煤层最低底板标高 801 30m 高于奥灰水位 故奥灰水对煤层的开采无影响 本井田奥灰水推测水位标 高在 714 43 722 10m 奥灰水流向由南向北 石炭系上统太原组石灰岩溶隙及砂岩裂隙含水层组 太原组含水层主要由 K2石灰岩组成 其次为 K3 K4石灰岩 据 山西晋煤集团 长治仙泉煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告 中关于 ZK2 2 号水文孔资料和本 次施工的各钻孔简易水文观测资料 本组 K2石灰岩岩溶及裂隙发育 钻探钻至该层时 出现大量漏水 其次为 K3石灰岩 而 K4石灰岩岩溶及裂隙不发育 只有少量溶隙 裂隙多被方解石充填 本组富水性在井田北部因埋藏较深而弱 而在井田东部因埋藏 较浅 靠近长河 补给条件好 富水性较强 据 ZK2 2 号水文孔混合注水试验资料 单位渗水量 0 1349L s m 渗透系数 2 8069m d 水位抬高 3 35m 水位标高 881 18m 水质类型属 SO42 HCO3 Ca2 Mg2 型 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组 山西组含水层主要由山西组底 K7等砂岩组成 岩性主要为中细粒砂岩 据 山西 晋煤集团长治仙泉煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告 中关于 ZK3 1 号水文孔 资料和本次施工的各钻孔简易水文观测资料 砂岩裂隙发育 富水性强 据 ZK3 1 号水文孔混合抽水试验资料 单位涌水量为 0 0159 0 0198L s m 渗透系数为 0 0971 0 1107m d 水位降深 7 88 24 53m 水位标高 1148 16m 水质类型属 HCO 3 Ca2 Mg2 型 第四系松散岩类孔隙含水层组 井田内第四系中上更新统广为分布 岩性为亚粘土 亚砂土 孔隙率差 井田地 形坡降较大 大气降水排泄较快 下渗量很小 故含水性微弱 局部较大沟谷底部的 砂砾石层 含水层厚度因地而异 水位埋深较浅 一般富水性较弱 水质较好 水位 及水量季节性变化大 3 地下水的补 径 排 毕业设计说明书 采矿工程专业 奥陶系中统石灰岩含水层组是井田内主要含水层 井田内无出露 其补给来 源以井田外西北部大面积灰岩裸露区及井田外东南 西南基岩裸露区大气降水补给及 地表水补给为主 另外还可通过构造带接受其上覆含水层水的补给 地下水的排泄方 式主要以泉水形式于辛安泉溢出 其次为人工排泄 井田内碎屑岩类含水层及石炭系上统太原组岩溶裂隙含水层组 因其间有厚 度不等的泥岩阻隔 水力联系主要以相互平行的层间径流为主 仅在构造部位才可能 发生直接水力联系 地下水的排泄方式主要以泉水形式于地形低洼处溢出 另外 矿 坑排水也是地下水排泄方法之一 井田内第四系松散层覆盖区 以第四系孔隙潜水为主 以接受大气降水或河 沟排水补给为主 由坡梁高处向沟谷低凹处径流 排泄 部分同时向下伏基岩裂隙补 给 渗漏 4 隔水层 奥陶系顶面至 15 号煤底板间的岩层以铝质泥岩类为主 裂隙不发育 具有较好 的隔水性能 可视为隔水层 石炭 二叠系含水层间均夹有较厚的泥质岩层 据上述 含水层叙述 各含水层的水位标高相差较大 说明其间基本无水力联系 因此这些岩 层具有较好的隔水性能 可视为隔水层 三 矿井充水因素分析及水害防治措施 1 构造对煤层开采的影响 井田内总体为一向斜构造 属聚水构造 井田西北发育 F1大断层 未发现陷落柱 及岩浆岩侵入体 构造对矿井充水有一定影响 一般断裂易沟通地下水 是矿井充水 及主要水害之一 故开采时应特别注意 井下采掘巷道接近断层时 必须加强探放水 工作 开采时按矿井设计留设防水煤柱 确保煤矿安全生产 2 矿井充水因素分析 1 充水水源及其影响程度 大气降水对矿井充水的影响 由于煤层埋藏较浅 因此大气降水是矿坑水的主要来源 即降水通过基岩裂隙及 松散沉积物孔隙渗入下部含水层 在岩石裂隙相互沟通的情况下进入巷道 由于降水 量的季节变化 矿井涌水量具有一定的动态变化特征 一般雨后 3 7 天 矿井涌水 量即显著增加 毕业设计说明书 采矿工程专业 地表水对矿井充水的影响 井田内没有大的地表水体 井田中部发育一条季节性排水沟渠 平时基本干枯无 水 只有雨季时才有洪水沿各分叉冲沟向井田东南部主冲沟汇聚 雨季水量稍大 汇 集两岸支叉小冲沟洪水 由井田排出后 注入井田西南部的陶清河水库 陶清河水库 正常库容量为 5000 万 m3 井田属海河流域漳河水系浊漳河支流 在主井附近历年最高洪水位为 990m 左右 低于主井井口标高 1011 416m 在副立 井口附近历年最高洪水位为 990m 低于副立井井口标高 1011 164m 在回风立井口 附近历年最高洪水位为 990m 远低于回风立井井口标高 1009 426m 故对现在各生 产井口均无淹井威胁 另外井田内中西部发育 1 条季节性排水沟渠 属季节性 雨季 排洪 旱季干涸 从总体情况分析 对本井田今后开采影响较大且最直接的地表水体是井田内西部 季节性排水沟渠 将来本矿开采至其附近时 应采取有效措施 防止雨季地表水通过 采空区地表塌陷 裂缝涌入井下 造成水灾事故 井田及周边矿井对今后开采的影响 兼并重组整合后本井田北部与山西晋煤集团长治仙泉煤业有限公司相距 65m 东 北与原西池乡北耳煤矿 关闭 相距 209m 南部与原荫城镇下西沟煤矿 关闭 相邻 部分重叠 东部 东南部为煤层露头 无煤矿 西南部无煤矿 西北为 F1大断层 井 田内小窑有原西池乡南仙泉煤矿 原西池乡申川煤矿 原西池乡西池煤矿 a 原西池乡南仙泉煤矿 原长治县西池乡南仙泉煤矿为长治县西池乡南仙泉村村办集体煤矿 始建于 1984 年 1985 年投产 设计生产能力为 6 万 t a 核定生产能力 9 万 t a 整合前实际生 产能力为 9 万 t a 矿井正常涌水量为 120m3 d 最大涌水量为 200 m3 d b 原西池乡申川煤矿 2007 年资源整合前关闭 原西池乡申川煤矿为长治县西池乡申川村村办集体煤矿 始建于 1986 年 1990 投产 原设计生产能力 6 万 t a 核定生产能力 6 万 t a 实际生产能力为 4 万 t a 矿井正常涌水量为 100m3 d 最大涌水量为 150m3 d c 原西池乡西池煤矿 2007 年资源整合前关闭 原西池乡西池煤矿属西池村村办集体煤矿 该矿始建于 1998 年 2000 年投产 原设计生产能力 3 万 t a 实际生产能力为 1 万 t a 矿井正常涌水量为 30m3 d 最 毕业设计说明书 采矿工程专业 大涌水量为 50m3 d d 原荫城镇下西沟煤矿 2007 年资源整合前关闭 原荫城镇下西沟煤矿属荫城镇下西沟村村办集体煤矿 该矿始建于 1985 年 1987 年投产 原设计生产能力 3 万 t a 实际生产能力为 1 万 t a 井田批采 15 号煤 层 曾开采 15 号煤层 正常涌水量为 30m3 d 最大涌水量为 60m3 d e 山西长治仙泉煤矿 山西长治仙泉煤矿分为三个小矿 一 仙泉北矿始建于 1995 年 1996 年建成 投产 现矿井生产正常 利用地下开采 短壁式采煤方法 有主 副井各 1 个 主井 为斜 井 副井为竖井 副井井深 120 44m 井径 3 00m 开采 3 号煤层 生产能力 10 15 万 t a 已快采完 二 长治县西池乡仙泉煤矿北矿二坑口 始建于 1982 年 1983 年投产 生产能力 1 3 万 t a 井田内 3 号煤层除井口保安外 基本采完 三 仙泉南矿始建于 1970 年 1971 年建成投产 生产能力 3 5 万 t a 现矿井生 产正常 地下短壁式开采 主 副井均为竖井 对本井田东北部的开采有较小的影响 f 原西池乡南耳煤矿 关闭 立井开拓 采煤方法为仓房式 开采 15 号煤 生产能力 15 万 t a 2007 年政策 性关闭 矿界相距 209m 15 号煤层已开采 积水面积 140 21m2 积水量约 8 61m3 对 本井田东北部的开采有较小的影响 采空区积水对矿井充水的影响 据调查 各矿井在 2007 年以前 一直采用旧式仓房式采煤方法 采区回采率只有 45 左右 经本次调查预算 本井田 3 15 号煤层采空区积水量总计约 8 24 万 m3 其中 3 号煤层采空区积水量合计约 5 17 万 m3 15 号煤层采空区积水量合计约 3 07 万 m3 周边矿井中原西池乡北耳煤矿 关闭 15 号煤层采空区积水量合计约 8 61 万 m3 详 见表 1 2 3 及 3 15 号煤层矿井充水性图 奥灰水对矿井充水的影响 井田奥灰水根据山西晋煤集团长治仙泉煤业有限公司 ZK3 3 1 号孔推测水位标高 714 43 722 10m 远低于 15 号煤层最低底板标高 801 30m 奥灰水无突水危险 综 合评述 矿井 3 15 号煤层水文地质条件均属简单类型 毕业设计说明书 采矿工程专业 2 矿井充水通道 据生产矿井充水情况与矿区水文地质条件来看 本井田各可采煤层充水通道主要 为煤层顶板以上岩石的裂隙 断层及开采后形成的导水裂隙带和采空区地表塌陷 裂 缝 其它因素居次 现根据 煤矿防治水规定 2009 年 关于煤层开采导水裂隙带 高度计算公式 结合井田批采各煤层顶板坚硬程度来确定 井田内采空区积水统计表井田内采空区积水统计表 表 1 2 3 矿名 煤层 号 积水区 编号 积水面积 煤层采 高 回采率 积水量 万 m3 备注 原南仙泉煤矿 3Q164 37 6 03 45 4 37 井田内 原南申川煤矿 3Q211 81 6 03 45 0 80 井田内 3 号煤小计 76 18 5 17 原西池乡西池煤矿 15Q316 27 5 46 45 1 00 井田内 原荫城镇下西沟煤矿 15Q439 13 4 70 45 2 07 井田内 15 号煤小计 55 40 3 07 井田内合计 131 58 8 24 原西池乡北耳煤矿 15Q5140 21 5 46 45 8 61 井田外 3 号煤层顶板以砂质泥岩 泥岩为主 根据顶板岩性 采用下列公式分别计算其 导水裂隙带高度 Hli 1 6 5 6 36 1 100 M M Hli 20 10 2 M 15号煤层顶板为 K2石灰岩 属坚硬岩性 采用下列公式计算其导水裂隙带高度 Hli 1 9 8 0 22 1 100 M M Hli 30 10 2 M 式中 Hli 导水裂隙带高度 m M 累计采厚 取各煤层最大值 m 毕业设计说明书 采矿工程专业 根据以上公式 计算各可采煤层导水裂隙带高度 同一煤层分别采用公式 1 2 各计算一次 取其最大值 计算如下 a 3 号煤层 1 Hli 5 6 51 94m 6 345 6 6 1 45 6100 2 Hli 20 10 60 79m 45 6 3 号煤层导水裂隙带高度为 60 79m b 15号煤层 1 Hli 8 9 78 10m 0 219 7 2 1 19 7100 2 Hli 30 10 90 44m 19 7 15号煤层导水裂隙带高度为 90 44m 由以上计算可知 3 号煤层采空后 其导水裂隙带直通地表 15号煤层采空后 其导水裂隙带可达太原组上段下部 包括K2 K3 K4石灰岩含水层 浅部直通地表 由此可见 井田内 3 号煤层采空后 其采空区是一个相对独立的积水单元 15号 煤层采空区导水裂隙带还沟通 K2 K3 K4石灰岩岩溶裂隙含水层 而不会与 3 号煤层 采空区积水发生联系 但可能在浅部与大气降水 部分地表水或第四系松散层含水层 发生联系 今后生产中要加强水文地质工作 另外 由于井田老窑年代已久 井筒封必情况不清 应防备封闭不良的井筒构成 导水通道 3 矿井水文地质类型 井田总体为一向北北东 北 北北西倾伏的向斜构造 3 号煤层直接充水含水层 为顶板以上的砂岩裂隙含水层 富水性弱 上部无强含水层 15 号煤层的直接充水含 水层为 K2石灰岩 岩溶裂隙太不发育 富水性弱 对煤层开采影响不大 其上无强含 水层 井田奥灰水根据山西晋煤集团长治仙泉煤业有限公司 ZK3 3 1 号孔推测水位标 高 714 43 722 10m 远低于 15 号煤层最低底板标高 801 30m 奥灰水无突水危险 综合评述 矿井 3 15 号煤层水文地质条件均属简单类型 4 矿井水害 本次整合各矿井在 3 15 号煤层开采 基建过程中 未曾发生过水害事故 但井 田内 3 号煤层采空区积水量合计约 5 17 万 m3 15 号煤层采空区积水量合计约 3 07 毕业设计说明书 采矿工程专业 万 m3 井田外的北耳煤矿已经关闭 15 号煤层采空区积水量合计约 8 61 万 m3 但井 田相距 230m 对本矿影响较小 另有大气降水 地表水 各含水层的水通过岩层裂隙 断层 采空区导水裂隙带 和地表塌陷 裂缝区等入渗补给采空区或巷道 故对今后各煤层的设计开采造成严重 影响 成为最主要的水害 矿井开拓的各井筒和工业广场等 不受洪水影响 5 矿井水害防治措施 据本次调查 整合各矿井以往未发生过水害事故 为了安全起见 建议做好以下 水害防治工作 及时清除排水沟道和水仓 保证排水通畅 定时检修排水设备 除保证正常排水工作外 还要配备足够的设备预防突发 水害的抢险工作 采取行之有效的探放水 防治水措施 严格执行探放水制度 对情况不明或 可疑之处 必须坚持 预测预报 有掘必探 先探后掘 先治后采 的防治水原则 对井田及周边相邻各矿的采空区及其积水范围要继