煤矿90万吨矿井初步设计毕业论文.doc

1 煤矿煤矿 9090 万吨矿井初步设计万吨矿井初步设计毕业论文毕业论文 目目 录录 前前 言言 I 摘摘 要要 II ABSTRACT III 第一章第一章 井田概述和井田地质特征井田概述和井田地质特征 5 第一节 矿区概述 5 一 矿区地理位置及交通条件 5 二 矿区的工农业生产建设概况 6 三 矿区电力供应基本情况 7 四 矿区的水文简况 7 五 矿区的地形与气象 7 第二节 井田地质特征 7 一 井田位置与地层 7 二 地质勘探程度 10 三 井田内煤系地层的主要地质构造 10 四 井田的水文地质概况 11 第三节 煤层的埋藏特征 13 一 煤层的赋存特征 13 二 煤层围岩性质 15 三 煤的性质及品种 16 第二章第二章 井田境界与储量井田境界与储量 20 第一节 井田境界 20 一 井田境界的描述 20 第二节 地质储量的计算 21 一 计算对象及范围的确定 21 二 工程控制情况 21 三 储量计算工业指标 21 四 计算方法的选择 22 五 储量级别与块段划分 22 六 储量计算结果 22 第三节 可采储量的计算 23 一 矿井设计资源 储量 23 二 安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法 23 2 三 矿井设计可采资源 储量 23 第三章第三章 矿井工作制度及生产能力矿井工作制度及生产能力 25 第一节 工作制度 25 第二节 矿井生产能力及服务年限 25 一 矿井生产能力 25 二 矿井服务年限 26 第四章第四章井田开拓井田开拓 27 第一节 井田开拓方案的确定 27 一 井田开拓的原则 27 二 影响矿井开拓部署的因素 27 三 工业场地的位置 27 四 井口形式 数目和位置的选择 27 五 主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择 30 第二节 方案比较 32 一 技术比较 32 二 经济比较 33 第五章第五章矿井基本巷道及建井计划矿井基本巷道及建井计划 36 第一节 井筒 石门与大巷 36 一 井筒 36 二 大巷 40 三 井底车场硐室 41 第二节 井底车场 41 一 井底车场的形式 41 第三节 建井工作计划 42 一 施工准备的内容 42 二 矿井移交标准 43 三 井巷平均成巷速度指标 44 第六章第六章 采煤方法采煤方法 45 第一节 采煤方法的选择及其依据 45 一 煤层赋存条件 45 二 采煤方法的选择 45 第二节 确定采区巷道布置和要素 46 一 回采工作面的个数 产量及装备 46 二 回采工作面回采方向与接替 46 三 采区及工作面回采率 47 第三节 回采工艺与劳动组织 47 一 综采工作面设备选型 47 3 二 工作面顶板管理方式 支护设备选型 50 三 回采工艺 51 四 劳动组织 54 第四节 采 盘 区的准备与工作面接替 56 一 巷道断面和支护形式 56 二 巷道掘进进度指标 56 三 掘进工作面个数和掘进面的机械配备 56 四 矿井达产时采掘比例关系 掘进率 采区回采率 57 五 工作面接替 57 第七章第七章 井下运输井下运输 58 第一节 运输系统与运输方式的确定 58 一 运输方式的选择 58 二 运输系统 58 第二节 运输设备的选择和计算 59 一 矿车 材料车和人车 59 二 大巷内运输设备的选型 59 第八章第八章 矿井提升矿井提升 61 第一节 矿井提升概述 61 第二节 主井提升 61 一 提升容器的选择 61 二 提升钢丝绳的选择计算 62 三 提升机选择 64 四 提升电动机的估算 65 第三节 副井提升 65 第九章第九章 矿井通风与安全矿井通风与安全 67 第一节 风量的计算 68 一 采煤工作面实际需要风量的计算 68 二 掘进工作面实际需要风量的计算 69 三 硐室需要风量 70 四 其他需风量 70 第二节 矿井通风系统和风量分配 70 一 通风方式 70 二 风井数目 位置 服务范围及服务年限 70 三 掘进通风及硐室通风 70 第三节 计算负压及等积孔 71 一 计算原则 71 二 计算方法 72 第四节 选取扇风机 75 4 一 选择主扇 75 二 选择电动机 77 三 反风措施 78 第五节 安全生产技术措施 78 一 煤尘爆炸的防止措施 78 二 煤及瓦斯突出的预防措施 79 三 矿井水灾预防措施 79 四 火灾预防措施 79 五 防止冒顶事故的措施 79 六 避难硐室和避灾路线 79 七 矿山救护队的设置 79 第十章第十章 经济部分经济部分 81 第一节 矿井设计概算 81 一 井巷工程概算的编制依据 81 二 井巷工程概算的编制方法 81 三 矿建工程费用的计算方法 82 第二节 劳动定员和劳动生产率 82 一 定员范围 82 二 定员依据 82 三 定员方法 82 第三节 矿井主要经济指标 84 第三节环境保护 86 一 矿山污染源概述 86 二 矿山污染源的防治 87 三 地表塌陷及生态保护措施 88 参考文献参考文献 86 致致 谢谢 87 5 第一章第一章 井田概述和井田地质特征井田概述和井田地质特征 第一节第一节 矿区概述矿区概述 一 矿区地理位置及交通条件一 矿区地理位置及交通条件 XX 煤矿划定本次申报井田位于河东煤田乡宁矿区赵家湾详查区西北边缘地带 行政区划属乡宁县昌宁镇管辖 矿区地理坐标为 东经 110 49 59 110 52 20 北纬 35 59 04 36 01 00 其边界由六个拐点圈定 东西宽 3 53km 南北长约 3 6km 面积为 9 53km2 各 个拐点坐标分别为 X 3984650 Y 37484975 X 3987475 Y 37484975 X 3987470 Y 37487980 X 3986750 Y 37488500 X 3985080 Y 37487750 X 3983900 Y 37485600 矿区中心南距乡宁县城约 4 0km 在其西侧与南侧均有国道通过 矿区至乡宁县 城有乡村公路连接 东北可达临汾 西南直达河津 稷山 其间均有柏油路相通 因 此交通方便 见交通位置图 1 6 图图 1 1 交通位置图交通位置图 二 矿区的工农业生产建设概况二 矿区的工农业生产建设概况 本县主要农作物有玉米 小麦 谷子等 畜牧业以养殖牛 羊为主 工业有水泥 发电 煤业及炼铁等 近些年来采矿业发展迅速 逐渐形成为县内一大支柱产业 对 县内经济发展影响极大 7 三 矿区电力供应基本情况三 矿区电力供应基本情况 供电问题 不仅与矿区 15km 处有一座发电厂外 尚有高压电网自县城至矿区 10 余公里 应属容易解决之列 四 矿区的水文简况 四 矿区的水文简况 乡宁县主要河流 鄂河由矿区南侧约 1500m 处流过 属黄河一级支流 区内发 育有季节性河流 罗河 任家河向南注入鄂河 该区位于鄂尔多斯断块之次级构造单元 关王庙北东向褶带 分布有新 中 古 生界地层 地层总体走向北西 倾角一般为 5 8 地貌上属中低山 中高山区 由 基岩构成的地貌骨架 大部分被黄土覆盖 发育平行树枝状水系 主干流直接注入黄 河 五 矿区的地形与气象五 矿区的地形与气象 地形 地貌地形 地貌 矿区地处吕梁山脉南端 因大面积被黄土覆盖 沟壑发育 地形复杂 地势总体 为北高南低 北部在矿区边缘地带山峰海拔高程为 1360m 左右 南部最低沟谷标高为 约 1000m 相对高差约 360m 属中低 中高山地貌 气象气象 该区属干旱 半干旱大陆性气候 受季风影响 一年四季分明 春季干旱多风 昼夜温差大 夏季炎热 秋季温凉多雨 冬季寒冷 多西北风 年平均气温 10 左右 最高气温一般在每年的 7 月份 可达 35 1 月份最冷 最低气温为 18 雨季集中 在 7 8 月份 占全年降雨的 60 左右 年均降水量 572mm 蒸发量 1149 1854mm 每年 11 月份开始结冰 至次年 3 月底解冻 无霜期平均 210 天 地震地震 XX 煤矿所在地区没有发生过 5 级以上的破坏性地震 但历史上邻近地区的大地 震往往涉及本区 据省地震局资料 本区地震烈度为 6 7 度 第二节第二节 井田地质特征井田地质特征 一 井田位置与地层一 井田位置与地层 XX 煤矿井田位于河东煤田乡宁矿区赵家湾详查区西北边缘地带 区内由于大面 积黄土覆盖 基岩露头较少 主要分布在部分沟谷及其两侧和山梁上 零星出露 据 区内及外围附近涉及的赵家湾勘探区施工的钻孔资料 将矿区地层自老到新分述如下 奥陶系中统 奥陶系中统 O2 矿区内没有出露 钻孔一般也只探到该统地层顶部 即峰峰组第二段上部 岩性 为深灰色厚层状灰岩 8 石炭系 石炭系 C 中统本溪组 C2b 底部为褐红 灰黄色褐铁矿或硫铁矿 向上由铝土岩 铁铝岩及炭质泥岩及煤线 等组成 与下伏奥陶系中统峰峰组第二段地层呈不整合接触 本组厚度 8 15m 平均 12 0m 上统太原组 C3t 本组自 K1砂岩底至 K7砂岩底 为主要含煤地层之一 主要为灰白色 灰黑色砂 岩 粉砂岩 泥岩 石灰岩和煤层组成 本组厚度 50 0 60 0m 平均为 55 0m 所含 煤层自上而下编号有 4 号 11 号煤层 其中 10 号煤为稳定全区可采煤层 二叠系 二叠系 P 1 山西组 P1s 该组地层自 K7砂岩底至 K8砂岩底 为本区主要含煤地层之一 岩性由灰白色中 粒岩屑石英杂砂岩 灰色泥岩 根土岩 灰黑色炭质泥岩 粉砂质泥岩和煤层 煤线 组成 与下伏太原组地层为整合接触 该组厚 38 0 45 5m 平均 40 2m 所夹煤层自 上而下编号为 1 3 号 其中 2 号煤为稳定可采煤层 2 下石盒子组 P1x 自 K8砂岩底 至 K10砂岩底 岩性为灰白色中粗 中细粒岩屑石英杂砂岩与灰黑 色泥岩 砂质泥岩 灰色粘土质泥岩 灰绿色 紫红色泥岩互层组成 下部夹 1 2 层 煤线 向上部紫红色泥质成分增多 顶部含一层粉红 灰白 紫红色铝土质泥岩 即 桃花页岩 是上 下石盒子组分界的辅助标志 总厚度平均为 94m 3 上石盒子组 P2s 本组未见出露 自 K10砂岩底至 K13底 岩性为黄色 灰绿色岩屑石英杂砂岩和黄 绿色 紫红色泥岩 粉砂岩互层产出 总厚度平均为 305m 4 上统石千峰组 P2sh 主要分布在区内南部及西部大沟内 岩性为砖红色 紫红色泥岩和粉砂质泥岩 夹紫红色 灰白色中粒岩屑石英砂岩 钻孔揭露最大厚度为 200m 三叠系三叠系 刘家沟 T1l 在区内大沟中有出露 出露不全 厚约 0 200m 主要为下部地层 岩性为浅灰 紫色长石杂砂岩 间夹少量紫红色泥岩 上第三系 上第三系 N 矿区内大沟中底部有零星出露 与下伏地层呈不整合接触 为半胶结的砾岩 砂 砾岩与棕红色粘土互层 厚度 0 60m 第四系 第四系 Q 矿区内广泛分布 为浅棕红色 灰黄色亚砂土 亚粘土 夹薄层钙质结核 在部 分沟谷中有砂 砾等现代河床沉积 该系地层厚度为 0 160m 详见区域地层表 1 9 表表 1 1 区域地层简表区域地层简表 地 层 单 位厚度 m 界系统组段 最小 最大 平均 岩性描述 第 四 系 Q 上更 新统 Q3 0 160 矿区内广泛分布 为浅棕红色 灰黄色亚 砂土 亚粘土 夹薄层钙质结核 在部分 沟谷中有砂 砾等现代河床沉积 新 生 界 上 第 三 系 N 上新 统 N2 0 60 区内大沟中底部有零星出露 与下伏地层 呈不整合接触 为半胶结的砾岩 砂砾岩 与棕红色粘土互层 中 生 界 MZ 三 叠 系 T 下统 刘家沟组 T1l 0 200 在区内大沟中有出露 出露不全 主要为 下部地层 岩性为浅灰 紫色长石杂砂岩 间夹少量紫红色泥岩 石千峰组 P2sh 最大 200 主要分布在区内南部及西部大沟内 岩性 为砖红色 紫红色泥岩和粉砂质泥岩 夹 紫红色 灰白色中粒岩屑石英砂岩 上统 上石盒子 组 P2s 平均 305 本组未见出露 自 K10砂岩底至 K13底 岩 性为黄色 灰绿色岩屑石英杂砂岩和黄绿 色 紫红色泥岩 粉砂岩互层产出 下石盒子 组 P1x 90 96 自 K8砂岩底 至 K10砂岩底 岩性为灰白 色中粗 中细粒岩屑石英杂砂岩与灰黑色 泥岩 砂质泥岩 灰色粘土质泥岩 灰绿 色 紫红色泥岩互层组成 下部夹 1 2 层煤线 向上部紫红色泥质成分增多 顶 部含一层粉红 灰白 紫红色铝土质泥岩 即 桃花页岩 是上 下石盒子组分界 的辅助标志 古 生 界 二 叠 系 下统 山西组 P1s 38 45 5 该组地层自 K7砂岩底至 K8砂岩底 为本 区主要含煤地层之一 岩性由灰白色中粒 岩屑石英杂砂岩 灰色泥岩 根土岩 灰 黑色炭质泥岩 粉砂质泥岩和煤层 煤线 组成 与下伏太原组地层为整合接触 所 夹煤层自上而下编号为 1 3 号 其中 2 10 号煤为稳定可采煤层 上统 C3 太原组 C3t 50 60 本组自 K1砂岩底至 K7砂岩底 为主要含 煤地层之一 主要为灰白色 灰黑色砂岩 粉砂岩 泥岩 石灰岩和煤层组成 所含 煤层自上而下编号有 4 号 11 号煤层 其 中 10 号煤为稳定全区可采煤层 石 炭 系 中统 C2 本溪组 C2b 8 15 底部为褐红 灰黄色褐铁矿或硫铁矿 向 上由铝土岩 铁铝岩及炭质泥岩及煤线等 组成 与下伏奥陶系中统峰峰组第二段地 层呈不整合接触 Pz 奥 陶 系 O 中统 O2 峰峰组 100 170 矿区内没有出露 钻孔一般也只探到该统 地层顶部 即峰峰组第二段上部 岩性为 深灰色厚层状灰岩 二 地质勘探程度二 地质勘探程度 该区地质工作从上世纪三十年代开始 先后有 1936 年 侯德封著有 山西临汾乡宁煤田地质 概略叙述了含煤地层特征及煤 铁 石膏等矿产的分布 1956 1957 年 华北煤田地质局调查队填制了 1 万地形地质图 提交了概查报告 和普查勘探设计 1957 1958 年 华北煤田地质局 140 队 在乡宁赵家湾勘探区进行了普查勘探工 作 以 3000 3000m 网度探求 C 级储量 提交了 乡宁赵家湾普查报告 1975 1980 年 华北煤田地质局 144 队在该区进行 1 万地质填图 该图精度较高 对地质 水文 构造等均作了详细研究 尤其是对煤系地层进行了详细划分 1978 年 山西地矿局区调队提交了临汾幅 1 20 万区调报告 对该区地层详细进行 了组段划分 1986 年 山西煤田地质局 144 队对台头详查勘探区进行了详查 使该区地质和水 文地质工作程度进一步提高 1983 1987 年 山西省地矿局 213 地质队在赵家湾区进行了详查 提交了 山西 省河东煤田乡宁矿区赵家湾勘探区详查地质报告 该报告经山西省地质矿产局组织评 审 并以晋地矿字 1987 55 号文件下达了评审意见 批准提交的 B C D 级储量 区内曾施工一个钻孔 其编号为 ZK135 该孔由山西省地质矿产局二一三地质队 1986 年 6 月 28 号施工 8 月 30 号终孔 终孔深度 729 84m 终孔层位 O2 该孔进行了简 易水文观测 钻探评级为乙级 测井评级为甲级 综合评级为甲级 盖层用浓泥浆封 孔 煤系用砂子和水泥制成灰浆灌注 孔口高有水泥桩标志 封孔质量合乎要求 2002 年地质工作首先是充分收集 研究以往地质工作成果 进行野外调查 将所 获得的资料进行综合整理 参考 1983 1987 年 213 地质队提交的 山西省河东煤田乡 宁矿区赵家湾勘探区详查地质报告 以下简称详查报告 对 XX 煤矿占用资源量进 行了估算并编制了报告 山西省煤炭工程咨询评审中心已评审 提交了评审意见 井 11 田达到了勘探程度 可作为矿井建设和生产的地质依据 三 井田内煤系地层的主要地质构造三 井田内煤系地层的主要地质构造 矿区构造位置处于鄂尔多斯断块之次级构造单元 关王庙北东向褶带的南段之 中部 区域上规模较大的高家坡逆断层西侧 区内地层倾向北西 倾角平缓 一般在 5 8 呈单斜产出 由于受区域构造应力场作用 局部具波状起伏特征 倾角可达 25 但总的看来构造简单 断裂不发育 构造对煤层影响不大 四 井田的水文地质概况四 井田的水文地质概况 区域水文地质概况区域水文地质概况 该区位于鄂尔多斯断块之次级构造单元 关王庙北东向褶带 分布有新 中 古 生界地层 地层总体走向北西 倾角一般为 5 8 地貌上属中低山 中高山区 由 基岩构成的地貌骨架 大部分被黄土覆盖 发育平行树枝状水系 主干流直接注入黄 河 按区域水文地质单元划分 本区属黄河东断凹水文地质单元 单元内地下水以接 受大气降水为主 与地下水成互相补给关系 第四系松散层孔隙潜水受地形 地貌及 当地侵蚀基准面控制 以泉 滴水 潜流形式向河流 沟谷排泄 三叠系 二叠系 石炭系各含水组 所处地势较高或浅埋区时 以潜水形式向沟谷 河流排泄 受当地 侵蚀基准面控制 处于深埋区外以承压水形式自东向西运移 奥陶系 寒武系灰岩水 则以承压水形式也是自东北向西南运移 地表水地表水 矿区范围内地势特征是矿区北高南低沟谷发育 洪水季节能使雨水迅速排出区外 注入鄂河 因而区内除在大沟内有季节性流水外 其余的均为干沟 雨水难停留而形 成地表水体和渗入地下 补给地下水 另一方面该区气候干旱少雨 每年蒸发量是降 雨量的 2 3 倍 所以地表水资源比较紧缺 此外煤层埋深最小也在 300m 以下 所以 只要不让地表水灌入坑道 一般来说地表水对开采影响不大 地下水地下水 1 含水层 矿区及其附近含水层自上而下有 第三系 第四系松散岩孔隙潜水层 据钻孔揭露 全新统最厚 11m 内含较丰富的孔隙潜水 水位埋深一般 1 5m 单位涌水量 3 98 4 92L sm 地下水动态变化随季节和降雨变化 水位升降幅度 1m 左右 上 中更新统局部含孔隙潜水 上部 Q3为浅黄色亚砂土 砂质亚粘土 内含零星 次生钙质结核 结构疏松 具大孔隙 垂直节理发育 平行不整合于 Q2之上 Q2透 水性良好 内夹零星及层状砾石 在分布标高较低的有利地段其下部含孔隙潜水 上新统隔水局部含孔隙潜水 区内沿沟谷零星出露 为紫红色粘土 结构紧密 内夹杂乱密集的葡萄状钙质结核 为良好的隔水层 局部在该层下部见褐紫色细砂及 亚砂土 内夹卵砾石层透镜体 底有一层较稳定的卵砾石层 一般透水不含水 局部 地段补给 赋存条件有利则含孔隙潜水 煤系盖层碎屑岩裂隙含水层 12 本含水层包括山西组以上地层中的碎屑岩层 含水层厚度 160m 左右 位于 2 号 10 号煤之上 岩性以石英砂岩或岩屑石英杂砂岩为主 节理 裂隙为赋水空间 接受 大气降水补给 与地表水的水力联系比较密切 二者呈互补关系 该含水组在地势较 高处或浅埋区 往往形成裂隙水 水量大小受地貌 岩性 构造控制 处于深埋区则 形成层间裂隙承压水 受层间侧向渗透或大气降水补给 该含水组以浅部潜水为主 水位标高 740 1200m 一般富水性较差 山西组碎屑岩裂隙含水层 本含水组主要为 K7砂岩 K8砂岩 中间砂岩 及其余砂岩 含水层厚度 20m 左 右 一般都为厚层状 具有较大埋深 仅在断层附近裂隙发育 而远离断层则岩石完 整 裂隙发育程度差 赋水空间为节理裂隙 孔隙及层间裂隙 接受层间侧向渗透补 给 与地表水基本上无水力联系 该含水层水位标高 658 04m 富水性较弱 属弱富 水性 太原组石灰岩岩溶 碎屑岩裂隙水含水层 本含水层主要包括 K1 K5砂岩和 K2 K4石灰岩 含水层厚度 30m 左右 水位标 高 658m 左右 岩溶 节理裂隙为赋水空间 但在区内据统计资料 节理裂隙的发育 程度不均一 岩溶现象发育程度普遍较差 因此该含水层含水性不均一 含水性较弱 奥陶系碳酸盐岩裂隙 岩溶含水层 本含水层是煤系地层下伏的主要含水层 以岩溶 裂隙为赋水空间 从区域及钻 孔资料岩溶 裂隙发育程度是极不均一的 因此含水性也具的不均匀性 该含水层水 位标高 677 9m 承压水 接受垂直渗透补给及侧向补给 富水性强 2 隔水层 区内隔水层自上而下有 第三系棕红色粘土 砂质粘土 半成岩状态 细腻 致密块 阻水性能好 是 地表水向地下渗透的良好屏障 石炭系上统太原组与二叠系地层中大量的可塑性泥岩 砂质泥岩等 一般单层 厚度 2 0m 至数米 它们赋存于各含水层间 对各含水层的水力联系起着阻挡作用 是 良好的层间隔水层 石炭系中统本缓组 包括其中广泛存在的铝土质泥岩 铝土岩等 一般呈致密 块状 光滑细腻 透水性差 为良好的隔水层 3 水文地质条件类型 矿区地层呈单斜产出 主采对象为 2 号 10 号煤 现将各含水层对两层主采煤层 充水影响概述如下 奥陶系灰岩含水层埋深较大 奥灰水水位标高 677 90m 中间有本溪组隔水层 10 煤下距奥陶系顶面约 25m 其间有多个泥岩隔水层 无断层等构造因素导致与其它 含水层水力贯通 对煤层开采影响不太大 含煤岩系各含水层均具一定埋深 各含水层间均有泥岩 砂质泥岩隔挡 一般是 没有水力联系的 但由于区内煤层埋藏深度大 大部分位于地下水潜水面之下 被煤 系含水层内高水头的承压水淹没数十米至百米 不论水量大小对未来的开采都是有影 响的 应引起注意 煤系盖层各含水层一般裸露地表或属浅埋区 受大气降水补给 富水性弱 与深 埋区各含水层水力联系差 而且与主采煤层之间有大量的隔水层存在 因此对煤层开 采影响不大 13 地表无水体 只要注意洪水不灌入矿井 厂址及其附近排洪渠道及排洪设备齐全 则可排除地表水对煤层开采的影响 综上所述 该区开采煤层 水文地质条件属简单类型 4 矿井充水因素分析 矿区内煤层埋深均在 500m 以下 赋存标高为 300 500m 之间 10 号煤在 600m 以下 赋存标高在 230 490m 之间 在开采时 矿井充水水源主要是地下水 其中包 括盖层砂岩裂隙含水层 煤系地层砂岩 灰岩裂隙 岩溶含水层 奥陶灰岩裂隙 岩 溶含水层 由于各含水层间有较厚的泥岩 砂质泥岩 铝土岩等隔水层 矿区主体部 分无断层等构造因素使各含水层串通 因此相互间的水力联系差 在开采坑道未形成 前 它们处于平衡状态 但在煤矿开采时 由于井巷的开掘和采空区形成 或者采空 区顶板坍塌 底板突破 产生大量裂隙 使各含水层串通 因盖层含水层水位标高高 于主采煤层 这时盖层 煤系 奥陶系灰岩各含水层中的水就会沿新产生的裂隙等通 道涌入矿井 据详查报告预测 在 596 30m 开采标高 盖层含水层涌水量 47785 06m3 d 煤系地层含水层涌水量 4523 11m3 d 10 号煤开采标高 596 30m 盖层 含水层涌水量 48838 47m3 d 煤系含水层涌水量 9636 31m3 d 其充水量将随开采面积 深度增大而增大 因此解决饮用水水源 唯一办法就是打井 可在矿区厂址附近选一合适地方打井 一眼 解决水源问题 5 供水水源 地表水 矿区及其附近无地表水体 但在矿区北界外约 1 5km 有鄂河 罗河沟 任家河 地表流量 4 20l s 水量随季节变化明显 虽然鄂河在这一段有常年流水 但因污染 水质变坏 作为饮用水可能有问题 全新统砂砾石含水层 该含水层水位埋深 0 3 5 0m 单位涌水量 3 92 4 92L sm 水质好 达一级饮用 水标准 亦可作为饮用水源 矿坑排水 本区矿坑涌水量预测 2 号煤开采后为 52308m3 d 10 号开采后最高涌水量可达 58475m3 d 矿坑涌水水质复杂 可作为洗煤工业用水水源之一 因此 解决饮用水水源 唯一办法就是在全新统砂砾石含水层中打井 从而解决 饮用水源问题 第三节第三节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征 一 煤层的赋存特征一 煤层的赋存特征 2 10 号煤层的走向 北东 45 倾向 南东 45 倾角 4 2 号煤层的埋藏深度 659 711 7m 10 号煤层的埋藏深度 719 57 767 21m 构造简单 断裂不发育 构造对煤层影响不大 含煤性含煤性 区内主要含煤地层有山西组 太原组 其次为本溪组 14 山西组 本组地层平均厚度 40 2m 共含煤层 7 层 其中稳定的全区可采煤层 1 层 编号 为 2 号 局部可采煤层 2 层 编号为 1 号 3 号 不稳定 煤层 4 层 煤层总厚度 4 76m 含煤系数 11 8 可采煤层总厚度 3 93m 可采含煤系数 7 3 太原组 本组地层平均厚度 55 0m 共含煤层 9 层 仅有编号为 10 号煤为稳定全区可采煤 层 其余煤层均系不稳定或极不稳定的不可采煤层 所含煤层总厚 5 60m 含煤系数 10 2 其中可采煤层总厚 3 60m 可采含煤系数 6 5 本溪组 本组地层平均厚度 12 0m 共含煤 2 层其中编号为 12 号 13 号 为极不稳定 为 不可采煤层 含煤总厚度 0 20m 含煤系数 1 7 详见区域地层含煤特征表 2 表表 2 2 区域地层含煤特征表区域地层含煤特征表 地 层 单 位 厚度 界系统组段 最小 最大 一般 含煤性 二 叠 系 下统 山西 组 P1s 平均厚度 40 2m 共含煤层 7 层 其中稳定的全区可 采煤层 1 层 编号为 2 号 局部可 采煤层 2 层 编号为 1 号 3 号 不稳定 煤层 4 层 煤层总厚度 4 76m 含煤系数 11 8 可采煤层 总厚度 3 93m 可采含煤系数 7 3 上统 C3 太原 组 C3t 平均厚度 55 0m 共含煤层 9 层 仅有编号为 10 号 煤为稳定全区可采煤层 其余煤层 均系不稳定或极不稳定的不可采煤 层 所含煤层总厚 5 60m 含煤系 数 10 2 其中可采煤层总厚 3 60m 可采含煤系数 6 5 古 生 界 石 炭 系 中统 C2 本溪 组 C2b 平均厚度 12 0m 共含煤 2 层其中编号为 12 号 13 号 为极不稳定 为不可采煤层 含煤总厚度 0 20m 含煤系数 1 7 煤层煤层 由于该矿拟定主采 2 号 10 号煤层 所以本次仅对区内上述两个煤层叙述 2 号煤层 位于山西组下部 K7砂岩到中间砂岩之间 上距中间砂岩 6 20m 左右 下距 K7砂岩 12 4m 左右 其顶板为砂岩 砂质泥岩或泥岩 底板为沥青质泥岩 粉砂 岩等 该层煤厚 3 20 3 65m 平均厚 3 43m 结构简单 含一层厚 0 35m 左右的泥岩 夹矸 其层位稳定 厚度变化不大 由东南向北有变薄的趋势 赋存标高在 15 300 550m 之间 是区内主要可采煤层 10 号煤层 位于太原组下部 K2灰岩到 K1砂岩之间 K2灰岩为其直接或间接顶板 局部有 0 05 0 30m 厚炭质泥岩或沥青质泥岩伪顶发育 其底板为铝土质泥岩或泥土 岩 煤层厚 2 82 3 60m 平均厚度 3 21m 区内钻孔揭露煤层不含夹矸 赋存标高在 230 490m 之间 其厚度稳定 是区内主要可采煤层之一 也是拟定开采对象 详见可采煤层特征一览表 3 表表 3 3 可采煤层特征一览表可采煤层特征一览表 煤层厚度顶底板岩性煤 层 号 最小 最大 平均 m 结构 夹矸 数 稳定 性 可采性 顶板底板 2 3 20 3 65 3 43 较简单 0 稳定 全区可 采 中细砂 岩 炭质泥 岩 沥青质泥 岩炭质泥 岩 10 2 8 3 60 3 21 较简单 0 稳定 全区可 采 灰岩 高炭质 泥岩 铝土质泥 岩 粉砂 岩 煤层对比煤层对比 煤层对比是在正确的地层对比的基础上进行的 由于区内含煤地层层次清楚 岩 性稳定 各标志层特征明显 同时煤层也具有不同特征 因此煤层对比主要采用标志 层法及煤层自身特征法 标志层对比 区内煤层甚多 但主采对象为 2 号 10 号煤层 故仅将与上述两煤层邻近的标志 层特征分述如下 K8砂岩 呈浅灰色 灰白色 斜层理 交错层理发育 富含云母片 煤屑 矿物 成分主要有石英 岩屑 斜长石等 钙 泥质胶结 一般厚 10 15m 2 号煤位于其 下 24 30m K7砂岩 呈灰白色 大型板状层理 楔形层理发育 富含云母片 煤屑 为山西 组底砂岩 矿物成分有 长石 石英 岩屑等 泥质胶结 厚度一般 3 5 其上岩层 多为深灰色 而下则多为灰黑 黑色 2 号煤在其顶面之上 5m 左右 K2灰岩 位于太原组下部 为灰褐 生物碎屑灰岩 内含大量蜓科 海百合茎 腕足类等动物化石 发育中小型对称及不对称波痕 在区内分叉成两层 间夹厚约 4 5m 的石英砂岩 下分层厚约 2 3m 厚度层位稳定 其常为 10 号煤直接顶板 K1砂岩 位于太原组底部 厚 6 10m 其下粗上细 颗粒分选较好 硅质胶结 其上约 10m 为 10 号煤 16 煤层自身特征对比 煤层自身特征包括厚度 结构 煤质稳定性及顶 底板围岩等 这些特征是否相 同也是煤层对比重要依据之一 区内山西组煤层只有 2 号煤层分布稳定 且与其它煤层相比厚度大 结构简单 太原组只有 10 号煤层分布稳定 且厚度大的全区稳定可采煤层 K2灰岩常为其直接 或间接顶板 煤层结构简单 很容易区别 2 号煤层与 10 号煤相比 含硫量远比 10 号煤低 利用这些特征对比 已被大量实践证明是可靠的 也是可行的 二 煤层围岩性质二 煤层围岩性质 据钻孔揭露 2 号 10 号煤层顶板 底板岩性如下 2 号煤 直接顶板为泥岩 粉灰质泥岩 局部发育炭质泥岩伪顶 老顶为中细粒 岩屑石英杂砂岩 从岩性组合关系看属中等冒落性的 类顶板 底板为沥青质泥岩 炭质泥岩 10 号煤层 顶板为灰岩 煤层与灰岩之间常出现不连续的高炭质泥岩伪顶 底板 为铝土质泥岩 粉砂岩 铝土岩虽遇水易膨胀 但抗压强度大 不易产生底鼓 煤层顶 底板岩石物理力学性质试验结果表 4 表表 4 4 煤层顶 底板岩石物理力学性质试验煤层顶 底板岩石物理力学性质试验 煤层编号 顶 底板名 称 岩 性 抗压强度 MPa 抗拉强度 MPa 抗剪强度 MPa 老顶砂岩 97 024 2110 00 粉砂质泥岩 细 砂岩 88 003 8224 99 直接顶板 泥岩 33 032 5513 13 粉砂质泥岩 49 573 3320 29 2 底板 泥岩 37 242 455 98 老顶灰岩 98 881 6711 27 铝土质 泥岩 165 131 7610 4810 底板 粉砂岩 泥岩 101 824 2120 97 上述试验结果表明 2 号煤顶板以中等坚硬岩石为主 伪顶为极岩石 10 号煤顶不 坚硬岩石 底板为不坚硬板为坚硬岩石 底板为不坚硬岩石 在岩石完整性未遭到破 坏时通常稳固性较好 只是伪顶若开采时没有随煤层一起下落 需及时除掉 以防事 故的发生 在生产中应根据实际情况选择巷道跨度 并做适当的支护 以保证不发生 冒顶事故 确保安全生产 三 煤的性质及品种三 煤的性质及品种 煤的物理性质和煤岩特征煤的物理性质和煤岩特征 物理性质 区内煤层新鲜煤块为黑色 灰黑色 强玻璃光泽 裂隙发育 性脆 硬度一般 2 3 度 阶梯 参差状断口 2 号煤容重平均为 1 35t m3 10 号煤容重平均为 1 33t m3 煤岩特征 区内煤层宏观煤岩组分以亮煤为主 暗煤次之 含少量镜煤 条带状结构 层状 17 构造 煤岩类型属光亮型 半光亮型煤 显微煤岩组分由镜质组 半镜质组 丝质组及无机矿物组成 其中 镜质组含量 55 8 82 0 主要由均质和基质镜质体组成 半镜质组含量 7 3 29 3 丝质组含量 7 0 15 2 以半丝质体为主 其次含少量粗粒体和碎屑体 无机矿物组分含量 5 4 13 8 以粘土矿物为主 其次有黄铁矿 方解石等 多 呈分散状 结核状充填于其它组分之中 化学组成化学组成 由于拟定主采对象为 2 号 10 号煤层 据区内涉及的赵家湾勘探区钻孔资料及详 查报告中有关资料 仅区内 2 号 10 号煤质化验结果介绍如下 工业分析 水分 Wf 区内 2 号煤的分析基水分含量原煤一般为 0 72 1 11 平均为 0 89 精煤一般 为 0 17 1 10 平均 0 74 10 号煤原煤一般为 0 49 1 49 平均 0 92 精煤一般为 0 36 0 78 平均 0 61 灰分 Ag 2 号煤层原煤灰分产率 17 94 24 21 平均为 19 59 精煤 8 86 18 94 平 均 14 26 10 号煤层原煤灰分产率 13 78 19 82 平均为 16 8 精煤 7 16 13 44 平 均 10 51 挥发分 Vr 2 号煤层原煤挥发分产率 16 53 19 10 平均为 17 02 精煤挥发分产率 14 92 17 65 平均 16 01 10 号煤层原煤挥发分率 14 77 17 71 平均 16 47 精煤挥发分产率 14 54 16 78 平均为 15 43 元素分析 Cr 精煤含量为 87 63 91 35 平均含量 90 14 Hr 精煤含量为 4 1 5 01 平均含量 4 5 Or 精煤含量为 2 00 6 46 平均含量 3 42 Nr 精煤含量为 1 04 1 75 平均含量 1 45 有害元素 硫 S 2 号煤原煤全硫含量 SQg 0 30 0 37 平均为 0 34 精煤全硫含 量 SQg 0 32 0 45 平均为 0 38 10 号煤原煤全硫含量 SQg 2 14 2 64 平均为 2 48 精煤全硫含量 2 29 2 65 平均 2 46 磷 P 2 号煤原煤磷 P 含量 0 010 0 059 平均含量 0 026 10 号煤原煤磷 P 含量 0 003 0 019 平均含量 0 010 工艺性能工艺性能 发热量 区内煤发热量 18 QGWf 原煤 24131 31696J g 平均为 28706J g 精煤 30467 34194J g 平均为 31949J g QGWr 原煤 35003 35235J g 平均为 35128J g 精煤 35655 36041J g 平均为 35848J g 粘结性和结焦性 2 号煤层精煤粘结指数 GR I 2 2 44 平均为 12 1 10 号煤层精煤粘结指数 GR I 0 1 10 4 平均为 5 3 灰熔点 据测试结果 区内 2 号 10 号煤的灰熔点 变形温度 T1 软化温度 T2 熔 化温度 T3 均大于 1500 属难熔灰分 可选性 用 分选比重 0 1 含量法 按五个 三个假定灰分要求分别对 2 号煤层 10 号 煤层的可选性进行评价 其结果见表 5 表 6 表表 5 5 2 2 号煤层可选评价表号煤层可选评价表 假定精煤灰 分 理论分分选 比重 精煤理论产 率 0 1 含 量 可选性等级 8 01 43756 948 9 极难选 9 01 49865 740 3 极难选 10 01 56871 034 65 难 选 11 50 1 663 77 511 95 易 选 12 0 1 663 79 48 8 极易选 表表 6 6 1010 号煤层可选性评价表号煤层可选性评价表 假定精煤灰分 理论分分选比 重 精煤理论产 率 0 1 含量 可选性等级 9 01 4275 073 5 极难选 10 01 5090 829 7 中等可选 11 501 81597 04 5 极易选 煤类煤类 2 号煤层精煤可燃基挥发分 14 92 17 65 之间 粘结指数 2 2 44 以贫瘦煤为 主 次为瘦煤 10 号煤层精煤可燃基挥发分在 14 54 16 78 之间 粘结指数在 0 1 10 4 之间 以贫瘦煤为主 次为贫煤 煤尘煤尘 据研究 煤挥发分产率 Vr 在 35 40 以下时 随挥发分产率增高 煤尘爆炸 性增强 通常 Vr在 10 以下时 煤尘不爆炸 在 10 15 时具爆炸性 Vr大于 15 时爆炸性迅速增加 区内煤 Vr一般在 14 20 之间 所以煤尘具有爆炸性 因此应做 好防尘 除尘工作 19 瓦斯瓦斯 据勘探资料 区内瓦斯成分主要为 N2 CH4 CO2含量较低 瓦斯绝对涌出量为 0 28m3 min 相对涌出量为 0 75m3 t 由于区内煤层埋藏深度较大 虽然构造简单 但沿走向具波状起伏特征 岩层完整性较好 易形成储气环境 使瓦斯在局部聚集 给煤炭开采带来隐患 应时刻警惕 煤的自燃煤的自燃 由详查报告资料可知 区内 2 号煤层燃点倾向等级指数 T 接近自燃发火级煤下 界 属有可能自燃煤层 10 号煤层属不易自燃煤层 地温地温 根据详查报告中绘制的煤层等温线图 区内 2 号煤层地温 29 9 以上 10 号煤层 地温大部分高 31 4 2 号煤出层大于 31 的一级热害区 10 号煤层可能出现二级热 害区 因此 地温条件将是影响区内煤炭开发的一个重要环节 建议今后加强研究 并制定合理的开发方案 煤质特征及工业用途煤质特征及工业用途 根据中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 划分 由前述分析结果可知 区内 2 号煤属于中灰 特低硫 低磷 中等粘结性瘦煤及贫瘦煤 精煤灰分要求为 12 时极 易选 用于配煤炼焦 10 号煤属中低灰 富硫 低磷贫瘦煤及贫煤 精煤灰分要求 11 5 时极易选 缺 点是硫含量高 若能采取有效措施降低硫含量 亦属难得的稀缺炼焦用煤煤种 以用 于配煤炼焦为宜 20 第二章第二章 井田境界与储量井田境界与储量 第一节第一节 井田境界井田境界 一 一 井田境界的描述井田境界的描述 XX 煤矿划定本次申报井田位于河东煤田乡宁矿区赵家湾详查区西北边缘地带 行政区划属乡宁县昌宁镇管辖 矿区地理坐标为 东经 110 49 59 110 52 20 北纬 35 59 04 36 01 00 其边界由六个拐点圈定 东西宽 3 53km 南北长约 3 6km 面积为 8 18km2 各 个拐点坐标分别为 X 3984650 Y 37484975 X 3987475 Y 37484975 X 3987470 Y 37487980 X 3986750 Y 37488500 X 3985080 Y 37487750 X 3983900 Y 37485600 井田最大走向长度 3 0km 平均走向长度 2 27km 最大倾斜长度 3 57km 平均走向长度 2 52km 21 ZK122 1010 34 500 94 2 45 ZK135 1045 76 379 24 2 20 1 X 3984650 Y 19484975 X 3987475 Y 19484875 2 X 398747O Y 19487980 3 4 X 3986750 Y 19488500 5X 3985700 Y 19486580 7 X 3983900 Y 19485600 0 9 0 3 1 55 0 80 0 35 1 40 任 家 河 195 1292 7 500 480 460 440 420 400 380 360 340 320 X 3985080 Y 19487750 6 麦田煤矿井田范围 图图 2 2 井田范围井田范围 第二节第二节 地质储量的计算地质储量的计算 一 计算对象及范围的确定一 计算对象及范围的确定 由于拟定开采对象为 2 号 10 号煤层 所以本次储量计算对象确定为上述两层煤 其它煤层暂不参与本次计算 计算范围与申请矿区范围一致 面积为 9 53km2 二 工程控制情况二 工程控制情况 该矿申报矿区处于赵家湾详查区西北部的边缘地段 矿区范围内施工有 ZK135 一 个钻孔 其外围南部附近施工有 2 个钻孔编号为 ZK122 ZK2001 东北部施工一个钻 孔 钻孔编号为 ZK131 而西部无深部工程控制 三 储量计算工业指标三 储量计算工业指标 区内煤层埋藏较深 只能地下开采 而且矿方对工业指标没有特殊要求 由于本 区位于赵家湾详查区故储量计算工业指标与原报告一致 且本区 2 号 10 号煤为炼焦 22 用煤 则采用根据中华人民共和国国土资源部 DZ T0215 2002 煤 泥炭地质勘查规 范 规定 做为本次计算工业指标 即 最低可采厚度 0 70m 最高可采灰分 Ad 40 最高硫分 St d 3 四 计算方法的选择四 计算方法的选择 根据区内钻孔控制情况 2 号 10 号煤层厚度变化不大 倾角平缓 产状较稳定 井田面积为 9 53km2 故选用地质块段法估算 其公式为 Q S L D 式中 Q 煤炭储量 Mt S 煤层水平面积 km2 L 煤层平均厚度 m D 容重 t m3 2 号煤容重平均为 1 35t m3 10 号煤容重平均为 1 33t m3 2 号煤层平均厚 3 43m 10 号煤层平均厚度 3 21m 2 号煤层地质储量 Q1 9 53 3 43 1 35 44 13Mt 10 号煤层地质储量 Q2 9 53 3 21 1 33 40 69Mt 总的地质储量 Q Q1 Q2 44 13 40 69 84 82Mt 五 储量级别与块段划分五 储量级别与块段划分 根据 煤炭工业矿井设计规范 规定 矿井工业资源 储量是指地质中探明的资源 量 331 和控制的资源量 332 经分类得出的经济的基础储量 111b 和 122b 边际经济的 基础储量 2M11 和 2M22 连同地质资源量中推断的资源量 333 的大部分 六 储量计算结果六 储量计算结果 本次估算全井田赋煤区 2 10 号煤层现保有资源 储量 111b 122b 333 8482 万 t 其中探明的经济基础储量 111b 5433 7 万 t 占总资源 储量的 64 06 控制的经济 基础储量 122b 1573 万 t 探明的 可研 经济基础储量 111b 和控制的经济基础储量 122b 占总资源 储量的 82 61 推断的内蕴经济资源量 333 1475 3 万 t 资源 储量的 相关比例达到勘探阶段要求 2 10 号煤层资源 储量估算结果详见表 7 表表 7 7 2 2 1010 号煤层资源号煤层资源 储量估算结果汇总表储量估算结果汇总表 资源 储量 万 t 估算 范围 煤 层 号 煤 类 111b122b333 现保有 111b 总量 111b 122b 总量 2PS PM2973 5726713 5441367 3883 83 10PM PM2460 2847761 8406960 4681 28 全井 田赋 煤区 小计 5433 715731475 3848275 5282 61 23 第三节第三节 可采储量的计算可采储量的计算 一 矿井设计资源一 矿井设计资源 储量储量 根据 煤炭工业矿井设计规范 规定 计算矿井设计资源 储量时 应从工业储量 中减去断层 防水 井田境界 地面建 构 筑物等永久煤柱煤量及因法律 社会 环境保护等因素影响不得开采的煤柱煤量 该井田内的煤柱损失包括井田边界煤柱 村庄 表表 8 8 煤柱宽度表煤柱宽度表 中厚煤层煤柱宽度 m 厚煤层煤柱宽度 m 位置名称 巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间 水平大巷 20 30 25 50 主要回风巷 20 20 30 采区上山 2020 2530 4020 25 区段巷道 8 25 15 20 采区边界 10 10 断层境界30m 断层不含承压水 两井田之间40m 两边各留 20 m 二 安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法二 安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法 2 10 号煤层巷道煤柱 f MH S 6 05 2 1 式中 S1 巷道保护煤柱的水平宽度 m H 巷道的最大垂深 711m M 煤层厚度 3 43 f 煤的强度系数 2 5 m f MH S86 34 5 2 43 3 6 05 2 5 666 6 05 2 1 为便于煤柱的后期回收和利用 以及