课程设计(张集矿)

1 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1 1 井田概况井田概况 1 1 1 交通位置 本井田位于江苏省徐州市铜山县境内 距徐州市约 22km 交通 铁路徐铁路与陇海铁路在该井田南部相交 铁路专用线与徐沛铁路在 刘集站接轨 公路 井田东部有徐沛公路通过 矿用公路在唐沟站与徐沛公路连 接 交通极便 附交通位置图 1 1 2 地形地势 本井田地貌属黄淮冲积平原 地表岩性性主要诶黄淮堆积的亚粘土 地势平 坦 地面标高为 35 45m 微向东及北东倾斜 地面坡度为 0 1 矿区内无洪 水 内涝现象 1 1 3 河流湖泊 矿区内地表水系重要有废黄河和桃园河两条河流 废黄河 斜穿井田西南部 呈北西 东南延展 河道宽浅 河床大部分干枯 为季节性河流 两岸筑有防洪堤坝 堤坝标高 43 44m 桃园河 为一条季节性河流 由西向东流入京杭运河 只有尾端和支流伸入 井田东部 河道较浅 讯期泄水 排涝 旱期断流 在井田以东约 15km 有徐州地区最大地表水体微山湖 全湖面积 644km2 湖 面水位常年标高 31 33m 最高洪水位 36 9m 1957 年 自 1958 年以来 微山 湖大堤多次进行培修 堤顶标高一般增高到 38 5 39 5m 堤宽为 6 10m 同时开 挖了京杭运河 疏竣了流通河道 兴建了配套 节制 灌溉等工程 基本上解决 了洪水危害 1 1 4 矿区气候条件 1 1 4 1 矿区气候性质及气温变化 据地质报告提供徐州气象站资料 本矿区气候属南温带鲁淮区 具有长江与 黄河流域 气候的过度性质 但接近北方气候的特点 气候温和 四季明显 日 照充足 春秋季短 入冬和回暖较早 冬寒干燥 夏热多雨 春秋干旱突出 并 伴有寒潮 霜冻 风雪 台风 冰雹和暴雨等灾害性天气出现 气温 历年年平均为 14 2 C 最高气温 40 6C 1972 年 6 月 11 日 最低 温度零下 22 6 C 1969 年 2 月 6 日 35 2 C 以上高温天数年平均为 11 天 零下 10 C 的低温年平均 6 天 1 1 4 2 雨季时间 年平均及最大降雨量 据徐州气象站 1951 1982 年资料 历年平均降雨量 866 7mm 最大降雨量出现 在 1962 年 达 1360mm 最少降雨量出现于 1953 年 仅为 595 2mm 降雨量多集 中在每年夏季的 6 8 月 平均为 511 2mm 占全年降雨量的 59 年平均降雨为 32 天 暴雨日年平均仅为 4 天 日最大降雨量为 255 5mm 1 1 4 3 结冰及解冻日期 最大冻结深度 最大积雪厚度 据徐州气象站资料 本区河港封冻日期 平均在 12 月底 1 月低最早 12 月 15 日 最晚为 1 月 30 日 历年最大冻土厚度为 24cm 1968 年 1 月 2 日 最早解冻 日期为元月 1 日 1974 年 最晚为 2 月 21 日 1957 年 平均解冻日期为 1 月 22 日 最大积雪厚度为 25cm 1964 年 2 月 15 日 1 1 4 4 全年最大频率风向和最大风速 本区历年四季风向均为偏东风为主 ENE 频率为 13 年平均风速为 30 米 秒 年平均大风日为 15 3 天 3 4 月最多 最大风速为 19 3 米 秒 1952 年 5 月 瞬时最大风速曾达 12 级 台风直接影响本区平均 3 5 年一次 而台风倒槽影响本 区较多 年均有一次 多出现在 8 9 月 常常带来暴雨 1 1 4 5 地震及地震烈度 据国家地震局南京地震大队 1977 年编制的 江苏地震 中记载 江苏记载 地震开始于公元前 179 年至公元 1982 年 发生有感地震 600 多次 破坏地震 29 次 其徐州附近发生有感地震 36 次 破坏性地震 4 次 其中最大 2 次 即一次发 生于公元 1668 年 7 月 25 日 震中山东省郯城 震级 8 5 级 震中烈度 12 度 当 时铜山 徐州 城市建筑倾覆过半 远近压死者不计其数 第二次发生于 1937 年 8 月 1 日 震中山东荷泽 震级 7 级 震中烈度 9 度 本区处于波及影响范围 房 屋摇动 旧房坍塌 50 余间 伤亡 20 余人 按国家地震局烈度区划 规定徐州建 筑物按地震烈度 7 度设防 重要建筑物按 8 度设防 1 1 4 6 临近矿井 其临近矿井东有年产 120 张小楼煤矿和年产能力为 120 万吨的庞庄煤矿 东 北有年产 90 的坨城煤矿和年产能力为 90 的柳新矿 西北有年产能力的 120 万吨 的马坡矿 1 1 4 7 水源和电源 水源 该矿以前曾利用距工业广场 2 9km 的 59 41 号钻孔建成水源井 该水源 虽水量能满足需要 但水质经多次化验 因硫酸根离子 氧化物及铁的含量较多 引用危害极大 已经停用 现在取用的引用水取自井下 300 水平太原群灰岩水 电源 工业广场内建 110 25 6KV 变电所一座 有坨城电厂 110KV 供电 1 2 地质特征地质特征 1 2 1 井田地形 本矿区位于黄淮冲击平原 地势平缓 微向东及北东倾斜 地面标高 35 45m 地面坡降为千分之一 1 2 2 井田的勘探程度 张集井田从 1957 年至 2000 年共施工地震详查测线 51 条 点测长 121 57km 地震测线 49 条 测长 105 67km 地质钻孔 179 个 工程量 134000 01m 1 2 2 1 以往勘探工作 1 57 59 电法勘探 资料无法收集 2 1975 年 12 月 76 年 4 月 江苏地勘公司在张集进行地震详查勘探 3 1974 年 1976 年江苏煤田地探四 二队在张集精查勘探 提出了 江苏省 张集勘探区精查地质报告 最终 1 2 2 2 建井后补充勘探工作 1 1984 年为验证物探效果 在张集东采区施工 4 个验证孔 工作量 2587 38m 2 1994 年为查明矿下部采区边界断层位置 7 煤构造形态及煤层厚度变化情况 进行勘探 1 2 2 地质构造 1 2 2 1 煤田和井田地质构造及其关系 本井田位于新华夏第二隆起带西侧 丰沛隆起带南侧 起构造以新华夏为主 受郯庐带扭到影响 形成了张集背斜 李庄背斜 姚庄背斜一组褶皱和断裂带 在井田的西南部由于燕山运动早期华夏系再次活动的加剧了原有的断裂 构成了 火岩层侵入通道 形成井田西南部 成岩株状入侵 使围岩拱起 媒质受热变坏 呈细脉状 岩株状侵入附近的太原组和本溪组地层中 对本区煤层起了破坏性作 用 燕山运动后期 受郯庐断裂带左行扭动影响 是本井田东南部边界断层 F1 下 盘想西北急骤下降 落差很大 并以西部火成岩为砥柱 形成向西南收敛 向东 北撇开 由于紧密的褶皱和层见的强烈的滑动 从而是有的媒层变的很薄 尖灭 1 2 2 2 地质年代 地层层序 沉积厚度和岩石特征 徐州煤田处于丰沛隆起的南侧 张集井田属于徐州九里山外围煤田 夹于鲁 西和两淮煤田之间 根据地质物探资料 井田地层 下奥陶系贾汪组 小家屿组 马家沟组 中奥陶系白土组 石炭系本溪组和太原组 二叠系山西组 上下是石 盒子组 石子峰组及第四系 现就对煤系地层及第四系地层按生成次序概述如下 1 系中统本溪组 吼 8 03 22 68m 平均厚度 14 33m 属滨海沉积 其 岩性为 上部为 十四 层灰白色石炭夹灰绿粘土层 富含黄铁矿结核 中下部 为绿色泥岩 和杂粉沙岩及薄层砂岩 底部为紫红色铁质泥岩和残余铁矿曾 与 下地层曾平行不整合接触 2 石炭系中统太原组 厚 123 33 187 16m 平均 153 78m 本组属滨海 平原海陆交互相沉积 有石灰岩 粉沙岩 泥岩 粘土层 中细沙岩几煤层组成 含石灰岩十三层 各层在全区比较的稳定 尤以一 四 九 十 十二层灰岩特 别突出 为本区标志层 本组含煤 16 层 均为薄煤层 基本上都不可采 只有 层在全区内稳定可采 其煤层赋存变化 沿走向自东向西变薄 沿倾向 浅 薄深厚 3 石炭系山西组 厚 71 6 159 61m 平均为 108 92m 本组为滨海冲积 沉积 含煤碎岩相与太原组呈整合接触 其岩性为 上部为泥岩 中细砂岩组成 偶夹 1 2 层煤线 中部为 B C 层煤含煤段 有中粗 细粒石英砂岩 粉沙岩及 煤层组成 下部由粉沙岩与细砂岩互层及泥岩组成 4 二跌系石盒子组 全组厚为 156 9 274 5m 平均 218m 本组含煤广 布分布 其底部以灰绿或灰白色含砾中粗砂岩与山西组整合接触 含煤构造为海 陆冲击平原陆相含煤碎岩沉积 其岩性 上部由粉沙岩 泥岩夹薄层中细砂岩组 成 中部以中厚层中粗砂岩 细砂岩 粉砂岩 偶加煤线 下部为中组煤含煤段 有粉砂岩 粘土岩 中细顺眼及煤层组成 含煤 1 8 层 一般四层 煤层总后为 3 米左右 其中中 3 中 4 煤层为主要可采煤层 5 二叠系上石盒子组 全组厚为 323 40 586 35m 平均为 426 91m 井 田内大部分钻孔揭露 其底部以含砾 粒砂岩与下层呈整合接触 含煤建造碎岩 沉积 岩相主要为泥岩粉砂岩 含砾粗砂岩 偶见薄煤 6 四系 有下更新统 中更新统 上更新统及全更新统组成 由东南往 西北方向逐渐加厚 总厚度在 93 59 170 30m 之间 其岩性由粉砂岩 淤泥质沙 质粘土 粘土及砂姜等组成 1 2 3 地质构造 1 2 3 1 构造形态 本井田总体成单斜构造 地层走向由东向西为 北东东 近东西渐变为北西 西向 井田东北部出现近南北向 上煤层露头在西部走向近南北 地层总体向南 倾 倾角为 9 14 倾角由浅向深逐渐减小 至井田南部及较大断层附近倾角又开 始变大 1 2 3 2 断裂构造 本井田中部及东部断裂构造简单 断层稀少 而西南部构造发育复杂 有一 大的正断层 落差比较大 两侧节理较发育 大中型断层 4 条 孙氏店断层 F1 F6断层为边界断层 1 2 3 3 褶皱构造 井田内发育着次一级的宽缓褶皱 褶曲比较发育 且具有短轴宽缓的特点 特别是井田西部 南部褶曲更发育 褶曲轴向成北东东至近东西向 与区域褶曲 轴向基本一致 综上说述 井田地层产状变化有一定的规律性 基本上随褶皱轴向 3 变化而 变化 与淮阴山脉的走向 倾向大体一致 其倾角具有浅大深小的特点 背斜平 缓 本井田属于地质构造简单 倾角平缓 以波状起伏为主的 类井田 1 2 4 井田的水文地质 张集煤矿位于半封闭的腾县背斜储水构造水文地质单元的西南侧 本区是一 个相对封闭的断块型水文地质构造煤系 第四系含水层组与煤系地层各含水层的 水力联系较弱 断层导水性较弱 为含水层之间水力联系不密切 加之煤系地层 埋深较大 深部地下水循环缓慢 补给不良 排泄不畅 矿井水文地质规程 中 矿井水文地质条件分类标准 张集井田属于水文地质条件简单型的矿井 矿井充 水来源主要是山西组砂岩裂隙水 太原组灰岩岩溶裂隙水 目前 张集煤矿正常 涌水量为 86m3 h 矿井最大涌水量平均为正常矿井涌水量的 1 3 倍 1 2 4 1 含水层与隔水层 1 第四系地层 井田内发育完全 由下更新统 中更新统 上更新统及完 全更新统组成 由东南向西北逐渐增厚 总厚度为 93 59 163 65m 按沉积时代 由新到老叙述如下 全新统 为黄河泛滥相和湖沼相沉积 厚度 13 5 18 45m 之间 主要有黄色 含粘土粉岩 砂质粘土 淤泥质砂质粘土组成 据邻取 区抽水资料 单位涌水 量为 0 0076 L s m 水位标高 31 226 41 3714m 季节性变化 水质属弱碱性及硬 淡水 上更新统埋藏深度为 31 69 39 60m 厚度为 16 4 22 20 为冲积相湖沼相沉 积 有黄褐 砖红色粘土 砂质粘土及粉细杉组成 底部见分散浆块 厚度稳定 粘土 1 6 层 总厚 5 65 15 30m 平均 10 48m 单位涌水量为 0 36 0 91 升 秒 米 属弱碱性 弱矿化度极硬水 中更新统 埋藏深度为 67 7 87 51m 厚度 32 69 48 09m 平均 37 91m 为 河床相湖沼相沉积 岩性主要为浅砖红色粉砂 中细砂 砂姜粘土 砂质粘土及 粘土组成 总厚度为 14 96 32 50m 平均 24 96m 厚度比较稳定 具有良好的隔 水性能 本统上部有一稳定的粘土和砂质粘土层 厚度为 7m 连续性好 为较好 的隔水层 水位标高为 35 30m 单位涌水量 0 334 L s m 下更新统埋藏深度为 82 20m 118 40m 厚 8 0 50 7m 东南部发育不全 基岩 隆起区厚度较薄 为河床 河漫 湖沼相沉积 岩性主要为黄土 棕黄色含砾粘 土 砂质粘土钙质层组成 粘土 2 9 层 厚度稳定 其上部有一稳定的粘土层厚 5 16m 平均 10m 分布连续 为良好的隔水层 单位涌水量为 0 2006 0 52L s m 水位标高为 12 03 24 13m 2 上第三系中新统上新统 主要见于井田西北中深部 埋藏深度为 101 163 65m 平均 131 46m 厚 0 0 35 16m 为浅湖相沉积 岩性主要由厚层 灰绿色粘土 薄层细砂及粘土质砂砾组成 据 8 个钻孔资料表明 以厚层粘土为 主 厚 2 0 31 61m 平均 18 20m 隔水性能较好 3 石千峰组 深部有 22 个钻孔资料表明 厚度 485 95m 上部为泥岩 粉 砂岩夹薄层细砂组成 为相对隔水段 下部由 1 6 层中粗粒砂岩组成 节理裂隙 不发育 富水性较弱 4 上石盒子组 平均厚度为 426 95m 含水平均 4 层 由砾中粗砂岩组成 含水砂岩厚度 5 2 66 70m 平均 26m 富水中等 对煤层开采无影响 5 下石盒子组 厚度 156 90 274 50m 平均 218m 由粉砂岩 泥岩 煤 层及中细砂岩含水层组成 对于采煤层有直接影响的含水层是煤层顶部 m 以内 1 5 层的中细砂岩 水位标高 37 09m 单位涌水量 0 017L s m 富水性差 6 山西组 厚 71 64 159 61m 上 下部由泥岩 粉砂岩夹薄层细砂岩组 成 中部为含煤段 对 B C 煤层有直接影响的是 B 层煤顶部 40m 以内的砂岩含 水层和 C 煤层的顶板砂岩 B 煤层顶部砂岩 1 7 层 总厚度为 4 15 40 51m 平 均 15 87m 一般距煤层 8m 左右 岩性为细中粒石英砂岩 高角度裂隙较发育 C 层煤顶板 为中细粒长石英砂岩 1 2 层 平均厚度 17 39m 抽水资料 水位 标高 36 21 20 02m 单位涌水量 0 024 1 5L s m 7 太原组 厚 123 38 187 16m 由石灰及中细砂岩 岩溶含水层及砂岩 粘土岩 煤层组成 最大涌水量为 120m3 h 正常涌水量 2 0 40m 3 h 由于补给 条件差 矿井生产排水量不断消耗其静水量 是可以疏干的其它各层灰岩情况有 待以后查明 8 本溪组 C2 厚度 8 03 22 68m 平均 14 23m 由灰岩 粘土岩 粉 砂岩 铝土岩及铁质泥岩组成 邻近抽水试验 单位涌水量 0 002 0 038 升 秒 米 可视为相对隔水层 9 奥陶系 0 有 13 个钻孔资料揭露 厚度 5 25 75 44m 前后有 5 次抽 水试验 32 个 长期观察孔 水位标高 36 76 6 43m 单位涌水量 0 0536 6 18 升 秒 米 富水性不均一 以静水储量为主 补给不足 且于太原组岩溶含水层有 着水力联系 1 2 4 2 断层导水性 根据钻孔资料分析 断层一般的破碎带一般不明显 钻孔抽水证明 断层一 般导水性比较的差 在断层尖灭端或两条断层相交处 因应力集中 岩石破碎 裂隙发育 含水层导水性增强 隔水岩层性能相对减弱 断层导水性相对增强 1 2 4 3 地下水的补给条件及水力条件 井田西南部有各含水层隐伏露头带 又被 F1 正断层所截 并有一隆起块段 四周环以弱透水岩层 有被较稳定的粘土隔水层的第四系覆盖 基岩裂隙岩溶水 不受大气降水的直接补给从抽水试验资料看 地下水补给条件不良 矿井直接充含水层是石盒子组中组煤顶部砂岩 山西组 B C 煤层顶板砂岩裂 隙含水层和太原组十灰 十二灰 岩溶含水层及已被揭露的四灰 直接补给途径 和部位 主要通过第四系底部沙砾层 基岩露头风化裂隙带 从上复第四系底部 含水层孔隙及下部高水头的奥陶岩溶裂隙水获得补给 构成水力联系 1 2 4 4 水质 从化学成份上看 第四系属重碳酸 硫酸盐氯化物钙钠型水 矿化度为 0 46 2 65g L 第三系属氯化物 硫酸盐钠型水 矿化度为 1 51 4 17g L 二迭 系水质属重碳酸盐 氯化物硫酸盐钠镁钙型水 矿化度 1 09 3 28g L 石炭系水 质属重碳酸盐及硫酸盐钙型 钾钠行水 矿化度 0 732 0 402g L 1 2 4 5 矿井涌水量 采用邻近矿井 庞庄 齐全的矿井涌水量资料及该矿 1974 年以来积累的涌水 量计算 和降深资料参加回归计算 又考虑了抽水试验成果 其涌水量为 正常涌水量为 86m3 h 最大涌水量为 112 m3 h 1 3 煤层特征煤层特征 1 3 1 煤层埋藏条件和特征 本矿区煤层埋藏较深 地面标高为 43m 煤层露头线为 120m 煤层最深超 过 850m 共有八层煤 分别为中 3 中 4 B1上 B1下 C1上 C1下 7 9 煤 层 但除了 7 煤层厚度为 58 8m 外 其余均为不可采煤层 7 煤位于太原组中下部 平均厚度为 5 8m 煤层倾角平均为 11 6 上距 层 24m 下距 层煤为 28m 老顶为粉细砂岩 井田内共有 96 个钻孔穿过 可采点 93 个 不可才采点 1 个 层位不清楚点为 2 个 煤层赋存稳定 煤层变化不大 为稳定煤层 1 3 2 煤层的围岩性质 见表 1 2 表 1 2 7 煤顶底板特征 类别直接顶老顶直接底老底 名称粗砂岩粉细互层粗砂岩细砂岩 厚度2 2610 001 754 56 硬度 f 4 68 104 68 10 强度 Mpa450500400500 1 3 3 煤层露头及风氧化带 本井田煤层被百米左右的冲积层覆盖 经风氧化带取样试验 水分增高 粘 结性 发热量 结焦性 灰熔点 燃点 碳 氢等降低 氧含量突增 煤尘爆炸 无火 煤质指标的变化均为风化煤的特征 风氧化带深度为由冲积层底部向下 25 米 1 3 4 煤层特征 1 3 4 1 煤质 本井田煤层属高陆等陆生植物生成的腐植煤类 煤层以深成变质为主 煤层 工业牌号以肥煤 焦煤为主 多为中等挥发分 粘结性强 结焦性好 特低硫 特底磷 1 水分 煤层原煤 Mad一般为 0 5 1 70 水分标准差为 5 98 属中等变 化 2 灰分 7 煤为中灰煤 一般值 13 25 灰分标准差为 4 80 属变化小 煤层 3 硫 各煤层均属特低硫煤 4 磷 7 煤层属低磷煤 5 发热量 各煤的 Qb d值约为 26 00MJ KG 6 煤的用途 本矿区洗精煤为配煤炼焦 中煤可作动力煤及民用 经热处 理后可用于小化肥工业 7 煤层属有煤尘煤炸危险 8 煤的自燃 煤层属易自燃发火 1 3 4 2 瓦斯 煤尘 煤的自然性及地温 1 瓦斯钻孔取样瓦斯测定结果 见表 1 3 表 1 3 瓦斯钻孔取样测定结果 煤层中 3中 4BC 0 95 4 991 411 31 5 920 53 4 890 001 3 60 001 4 69CH4 2 573 062 920 641 10 瓦 斯 含CO20 21 1 411 300 29 4 950 34 0 850 10 1 460 22 1 55 量0 711 730 570 360 69 等级低瓦斯低瓦斯低瓦斯低瓦斯低瓦斯低瓦斯 根据各层煤瓦斯测定结果知道本矿井属低瓦斯矿井 2 煤尘爆炸危险性及煤的自然性 据地质报告提供资料 中组煤煤尘指数 为 29 42 37 60 参照邻近坨城和张小楼矿煤层有自然发火倾向的实际情况 煤 尘具有爆炸性 3 地温 徐州地区是北纬 34 15 恒温带深度为 25 30m 温度为 16 6 多年平均恒温度为 15 1 地温梯度值平均为 2 6 100m 每 38 4m 增加 1 各测量孔同深度地温差异见下 1 4 表 表 1 4 钻孔不同深度温度统计表 序号钻孔号300m 500m 800m 900m 140624 430 239 0 240925 732 4 341024 530 3 441327 533 542 3 541723 027 534 3 642122 827 434 539 1 742323 829 036 742 0 842924 028 9 943823 728 9 1044025 331 8 1144523 528 636 3 1245424 029 337 442 7 1345624 330 0 1445823 729 036 8 1546522 426 733 5 1647225 4 1747323 528 435 9 1847522 526 8 1947722 927 5 2048024 029 337 3 2147623 728 636 0 差异3 27 38 8 1 3 4 3 冲击地压 冲击地压现象已成为深部开采的一大难题 是威胁煤矿安全生产的主要灾害之 一 本矿井煤层埋藏深 有冲击地压危险 影响冲击地压的主要因素有开采深度 煤层和顶底板岩石的性质和特征 地 质构造因素 除地质因素外 还有开采技术条件 各种因素间相互联系 又相互 制约 往往是几个影响因素同时作用 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 2 1 1 井田划分的原则 1 要充分利用其自然条件划分井田 2 要有与矿区开发强度相适用的矿井数目和井田范围 3 要照顾全局 4 要为矿井的发展留有余地 5 井田划分的直 折 线原则 6 要达到安全 经济效果好 2 1 2 划分井田的方法 1 按地质构造划分井田 2 按煤层赋存条件划分井田 3 按煤质 煤种分布规律划分井田 4 按地形 地物界限划分井田 5 按伴生有益矿产富集带或其他开采技术条件划分井田 6 人为划分井田 2 1 3 井田境界 本设计井田境界 北以 115m 煤层露头线为边界 南以大断层为边界 东以人 为倾斜法划分井田 西以与坨城矿界线为界 全矿井东西长约 5 875km 南北水平 宽 3 573km 煤层平均倾角 11 6 井田倾斜长度约 3 648km 井田面积约为 18 5km2 井田境界详见开拓图 2 2 矿井工业储量矿井工业储量 本井田钻孔数总计 270 个 总工程量 179260 59m 网度达到每公里 11 25 孔 达到了精查要求 煤层最小可采厚度 0 8m 煤层平均厚度 7 0m 平均倾角 11 6 最大倾角 14 1 最小倾角 9 16 煤的容重为每立方米 1 4t 据 生产矿井储量管理规程 规定煤层最低可采厚度为 0 70m 核定工业储量 g S M d cosa 18 5 104 7 1 4 cos11 6 18508 万