潞安司馬礦井1.8Mta的新井設計含5張CAD圖-采礦工程.zip
潞安司馬礦井1.8Mta的新井設計含5張CAD圖-采礦工程.zip,司馬,礦井,1.8,Mta,設計,CAD,采礦工程
摘 要本設計包括三個部分:一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分針對潞安司馬礦井進行了井型為1.8Mt/a的新井設計。司馬礦井位于山西省長治縣境內,井田走向長約4.00km,傾向長約4.69km,面積約18.80km2。主采煤層為3#煤層,平均傾角3.8,平均厚度7.62m。井田工業(yè)儲量為197.62Mt,可采儲量133.55Mt,礦井服務年限為57.07a。礦井正常涌水量為220m3/h,最大涌水量為300m3/h;礦井相對瓦斯涌出量為0.67m3/t,屬低瓦斯礦井。礦井煤層沒有自燃傾向性,但煤塵有爆炸危險性。根據井田地質條件,設計采用立井單水平開拓方式,井田采用帶區(qū)和盤區(qū)布置方式,共劃分為四個帶區(qū),三個盤區(qū),軌道大巷、膠帶機大巷和回風大巷皆為煤層大巷,布置在3號煤層。礦井通風方式采用中央并列式通風。針對東七帶區(qū)采用了帶區(qū)準備方式,共劃分10個分帶工作面,并進行了運煤、通風、運料、排矸、供電系統(tǒng)設計。針對3703工作面進行了采煤工藝設計。該工作面煤層平均厚度為7.62m,平均傾角3.8,直接頂為炭質泥巖,老頂為粉砂巖。采煤方法為綜合機械化放頂煤開采。礦井年工作日為330 d,日凈提升時間16h,采用“四六制”工作制度,截深0.6m,每天六個循環(huán),循環(huán)進尺3.6m,月推進度108m。大巷采用膠帶輸送機運煤,輔助運輸采用架線式電機車牽引1.5t固定箱式礦車運輸。專題部分題目為錨網支護沿空掘巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,闡述了沿空掘進巷道上覆巖層結構、圍巖應力分布、圍巖變形的一般規(guī)律。并通過現(xiàn)場實測數(shù)據的整理分析,總結了類似條件下巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,以指導沿空巷道的支護設計。翻譯部分是一篇建筑物下似膏體充填開采新工藝的探討性論文,英文題目為A New Mode of Coal Mining Under Buildings with Paste-Like Backfill Technology。關鍵詞:立井開拓; 帶區(qū)布置; 放頂煤采煤法; 中央并列式通風; 架線電機車運輸;似膏體充填。ABSTRACTThis design includes three parts: the general part, special subject part and translation part.The general design is about a 1.80 Mt/a new underground mine design of Sima coal mine. Sima coal mine is located in Changzhi, shanxi province. Its about 4.0 km on the strike and 4.69 km on the dip, with the 18.80 km2 total horizontal area. The minable coal seam is 3# with an average thickness of 7.62 m and an average dip of 3.8. The proved reserves of this coal mine are 197.62 Mt and the minable reserves are 133.55 Mt, with a mine life of 57.07 a. The normal mine inflow is 220 m3/h and the maximum mine inflow is 300 m3/h. The mine gas emission rate is 0.67 m3/t which can be recognized as low gas mine. And its have no spontaneous combustion tendency, and its a coal seam liable to explosion.Based on the geological condition of the mine, this design uses vertical shaft single-level development method, and strip and districts preparation ,which divided into four bands and three districts, and track roadway, belt conveyor roadway and return airway are all coal roadways, arranged in the 3# coal seam. The ventilation type is centralized juxtapose ventilation;The design applies strip preparation against the first band of East Seven which divided into 10 stirps totally, and conducted coal conveyance, ventilation, gangue conveyance and electricity designing.The design conducted coal mining technology design against the 3703 face. The coal seam average thickness of this working face is 7.62 m and the average dip is 3.8, the immediate roof is mud stone and the main roof is sand stone. Comprehensive mechanization puts in the top coal technology is the mining method. The working days in a year are 300. Everyday it takes 18 hours in lifting the coal. The working system in the mine is “four-six”and the depth-web is 0.6 m with six working cycles per day, and the advance of a working cycle is 3.6 m and the advance is 108 m per month.Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, the xiliary haulage uses the wire laying type electric locomotive to tow the 1.5t fixed box-type mine car transportation.The monographic study is a brief analysis of behavior law of mine pressure of gob-side entry bolting with wire mesh.This paper has discussed the overlying strata structure of gob-side entry and the law of both surrounding rock stress distribution and surrounding rock deformation.By finishing and analysising the data from worksite, summarized the behavior law of mine pressure of gob-side entry with similar geological conditions to direct the support design for gob-side entry.The translated part is under a building resembles the paste body backfill to mine the new craft the discussion paper, English topic is A New Mode of Coal Mining Under Buildings with Paste-Like Backfill Technology.Keywords:vertical development; strip district; coal caving mining; centralized juxtapose ventilation; overhead line electric locomotive transport; paste-like backfill.目 錄一般設計部分1 礦區(qū)概述及井田地質特征11.1礦區(qū)概述11.1.1交通位置11.1.2地形、地貌11.1.3河流及水體11.1.4氣象地震11.1.5礦區(qū)經濟概況11.1.6水源及電源11.2井田地質特征21.2.1井田地質構造21.2.2地層31.2.3水文地質41.2.4地質勘探程度71.3煤層特征81.3.1煤層81.3.2煤層頂?shù)装?1.3.3煤質91.3.4瓦斯111.3.5煤塵121.3.6煤的自燃121.3.7地溫122 井田境界和儲量132.1井田境界132.1.1井田范圍132.1.2開采界限132.1.3井田尺寸132.2礦井儲量132.2.1儲量計算基礎132.2.2安全煤柱留設原則132.2.3礦井地質儲量142.2.4礦井工業(yè)儲量計算162.2.5礦井設計儲量162.2.6礦井設計可采儲量163 礦井工作制度、設計生產能力及服務年限193.1礦井工作制度193.2礦井設計生產能力及服務年限193.2.1確定依據193.2.2礦井設計生產能力193.2.3礦井服務年限193.2.4井型校核204 井田開拓214.1井田開拓的基本問題214.1.1確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標214.1.2工業(yè)場地的位置224.1.3開采水平的確定及采盤區(qū)劃分224.1.4主要開拓巷道224.1.5方案比較234.2礦井基本巷道284.2.1井筒284.2.2井底車場及硐室314.2.3主要開拓巷道335 準備方式帶區(qū)巷道布置385.1煤層地質特征385.1.1帶區(qū)位置385.1.2帶區(qū)煤層特征385.1.3煤層頂?shù)装鍘r石構造情況385.1.4水文地質385.1.5地質構造385.2帶區(qū)巷道布置及生產系統(tǒng)385.2.1帶區(qū)準備方式的確定385.2.2帶區(qū)巷道布置395.2.3帶區(qū)生產系統(tǒng)395.2.4帶區(qū)內巷道掘進方法415.2.5帶區(qū)生產能力及采出率425.3帶區(qū)車場選型設計436 采煤方法446.1采煤工藝方式446.1.1帶區(qū)煤層特征及地質條件446.1.2確定采煤工藝方式446.1.3回采工作面參數(shù)456.1.4綜采工作面的設備選型及配套456.1.5回采工作面破煤、裝煤方式496.1.6回采工作面支護方式506.1.7端頭支護及超前支護方式526.1.8各工藝過程注意事項536.1.9回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)546.2回采巷道布置576.2.1回采巷道布置方式576.2.2回采巷道參數(shù)587 井下運輸617.1概述617.1.1礦井設計生產能力及工作制度617.1.2煤層及煤質617.1.3礦井運輸系統(tǒng)617.2帶區(qū)運輸設備選擇627.2.1設備選型原則627.2.2帶區(qū)運輸設備選型及能力驗算627.3大巷運輸設備選擇647.3.1膠帶運輸大巷設備選擇647.3.2輔助運輸大巷設備選擇657.3.3運輸設備能力驗算668 礦井提升678.1礦井提升概述678.2主副井提升678.2.1主井提升678.2.2副井提升699 礦井通風及安全719.1礦井概況、開拓方式及開采方法719.1.1礦井地質概況719.1.2開拓方式719.1.3開采方法719.1.4變電所、充電硐室、火藥庫719.1.5工作制、人數(shù)719.2礦井通風系統(tǒng)的確定719.2.1礦井通風系統(tǒng)的基本要求719.2.2礦井通風方式的選擇729.2.3礦井主要通風機工作方式選擇739.2.4帶區(qū)通風系統(tǒng)的要求739.2.5工作面通風方式的選擇749.2.6回采工作面進風巷道的布置749.3礦井風量計算759.3.1工作面所需風量的計算759.3.2備用面需風量的計算769.3.3掘進工作面需風量769.3.4硐室需風量779.3.5其它巷道所需風量789.3.6礦井總風量789.3.7風量分配789.4礦井通風阻力計算799.4.1礦井通風總阻力計算原則809.4.2確定礦井通風容易和困難時期809.4.3礦井最大阻力路線809.4.4礦井通風阻力計算809.4.5礦井通風總阻力839.4.6兩個時期的礦井總風阻和總等積孔849.5選擇礦井通風設備859.5.1選擇礦井通風設備的要求859.5.2通風機的選型859.5.3電動機選型879.6安全災害的預防措施899.6.1預防瓦斯和煤塵爆炸的措施899.6.2預防井下火災的措施899.6.3防水措施9010 設計礦井基本技術經濟指標91參考文獻93專題設計部分錨網支護沿空掘巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律951 緒論951.1問題的提出及背景951.2國內外研究現(xiàn)狀961.2.1沿空掘巷煤柱的留設研究現(xiàn)狀961.2.2沿空掘巷巷道的支護現(xiàn)狀971.2.3沿空掘巷錨桿支護理論981.2.4沿空掘巷錨網支護機理991.2.5沿空掘巷錨網支護施工工藝1001.2.6沿空掘巷錨網支護質量要求1001.3研究內容及研究方法1012 沿空掘巷巷道上覆巖層的結構1013 沿空掘巷巷道圍巖應力分布規(guī)律1023.1采場側向支承壓力分布規(guī)律1033.2煤層走向支承壓力分布規(guī)律1044 沿空巷道圍巖變形分析1044.1煤柱與巷道圍巖的相互關系1044.2煤柱應力和應變的一般特征1044.3沿空掘巷巷道圍巖變形分析1055 錨網支護沿空巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律現(xiàn)場實測1055.1實測工作面基本情況及觀測儀器1055.1.1地質條件1055.1.2沿空巷道支護參數(shù)1055.1.3礦壓觀測儀器1065.2測站布置1085.2.1巷道表面收斂規(guī)律1085.2.2巷道深部圍巖活動規(guī)律。1085.2.3煤層平面內應力分布規(guī)律。1085.3現(xiàn)場實測結果及分析1095.3.1巷道兩幫位移規(guī)律1095.3.2巷道頂?shù)装逦灰屏垦莼?guī)律1125.3.3巷道低幫深部位移規(guī)律1145.3.4巷道高幫深部位移規(guī)律1155.3.5巷道高幫應力分布規(guī)律1165.3.6巷道低幫應力分布規(guī)律1186 結論119翻譯部分英文原文122中文譯文129致 謝134一般部分1 礦區(qū)概述及井田地質特征1.1礦區(qū)概述1.1.1交通位置司馬煤礦位于長治縣境內,行政區(qū)劃隸屬長治縣蘇店鎮(zhèn),北距長治市14km,其地理位置為北緯360407-361023,東經1130033-1130530。礦界西北以太焦鐵路東側保安煤柱與南寨煤礦相望,南與經坊煤礦為鄰,東部為3號煤層露頭線,西鄰目前在建的高河井田。礦界范圍近一七邊形,南北長約4.0km,東西長約4.7km,總面積18.8km2。村莊多、人口密集,各種道路四通八達,區(qū)內交通極為方便。太(原)焦(作)鐵路從井田西部邊緣通過,接軌于太焦鐵路小宋車站的經坊煤礦鐵路專用線從礦井中通過。207國道從礦區(qū)內南北穿過,西部的長治-晉成高速公路已經通車,區(qū)內各鄉(xiāng)村間均有公路或大路相通,交通便利,如圖1.1。1.1.2地形、地貌本區(qū)地處太行山西側,位于山西高原東南部的長治斷陷堆積盆地內。井田內地形總的趨勢為南高北低,北部地勢較為平坦,最高點位于鮑村西山附近,標高+993.6m,最低點位于安城村西,標高+932.4m,地形最大相對高差61.2m。1.1.3河流及水體本礦區(qū)所處區(qū)域包括漳河流域、辛安泉域的廣大地區(qū),區(qū)域內主要河流是漳河,屬海河水系。本礦區(qū)內無大的地表水體,僅在礦區(qū)中部有一條黑水河,為受季控制的間歇性小溪,向北流長12km 后匯入石子河,石子河也為季節(jié)性河流,最終匯入濁漳河南源。1.1.4氣象地震本區(qū)屬于大陸性氣候,晝夜溫差較大。據長治市氣象站觀測統(tǒng)計,氣溫為-29.037.6,平均9.1,。年降水量340.19832.9mm,年平均降水量595mm;年平均蒸發(fā)量為1558mm。夏季多東南風,冬季多西北風,最大風力為10級。無霜期160180d,凍土深度5075cm,屬半濕潤地區(qū)。根據中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001),本區(qū)位于地震動峰值加速度為0.10,對應地震烈度為度區(qū)。1.1.5礦區(qū)經濟概況長治縣位于長治盆地東南部邊緣,面積484 km2 。人口約30.3萬人,人口密度625人km2,全縣經濟以煤炭工業(yè)為支柱產業(yè)??h城工業(yè)主要有采礦、冶鐵、建材、食品、紡織等,其次有化肥、陶瓷、電石、玻璃器皿等地方工業(yè)。主要農作物有小麥、谷子、玉米、薯類和豆類等;經濟作物有潞麻、油菜等。1.1.6水源及電源本區(qū)淺水層和地表水均無利用價值,礦井供水水源考慮取用水量豐富、水質優(yōu)良的奧灰水。另外,礦井涌水排至地面經凈化處理達到復用水標準后,可用于選煤生產和井下區(qū)內奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組、第四系沖洪消防灑水,礦井水源比較可靠。根據石屹節(jié)煤業(yè)公司司馬礦井籌備處與山西省電力公司長治供電分公司達成的供電協(xié)議,司馬礦設35kV雙回路供電電源,一回電源引自城南110kV變電站35kV母線,另一回電源引自韓店110kV變電站35kV母線,礦井工業(yè)場地設35kV變電所,礦井供電電源可靠。1.2井田地質特征1.2.1井田地質構造本區(qū)大地構造位置處于我國東部新華夏構造體系第三隆起帶的中段,亦即太行山隆起褶帶,該帶系一西緩東陡的大型復背斜隆起,北段逐漸往NE彎曲,南段往SW及至往西扭轉,總圖1.1 司馬礦井交通位置圖體延伸方向為N2030E,它與其它隆起帶和沉降帶彼此平行,并呈雁行排列,作為分界構造的晉獲褶斷帶位于沁水坳陷和太行山隆起帶之間。礦區(qū)位于晉(城)-獲(鹿)褶斷帶南段的主要構造形跡長治大斷裂的西側,西臨武鄉(xiāng)-陽城坳褶帶。區(qū)內構造受新華夏構造體系的控制,其構造形跡亦呈多字型排列規(guī)律,總體呈一走向NNE、傾向NW、傾角4左右的單斜構造,并伴有寬緩褶曲和少量斷裂,區(qū)內無巖漿巖侵入。區(qū)內第四系松散層覆蓋較厚,很少基巖出露?,F(xiàn)根據以往鉆孔揭露和地震剖面控制的主要構造分述如下:1、褶曲(1)信義村背斜位于司馬、信義村一線,區(qū)內長約5.5km,走向南段N75E,北段N55E,由地震測線所控制,兩翼地層傾角4。(2)原家莊向斜位于馮村東、原家莊一線,區(qū)內長約3.5km走向N5565E,由地震測線所控制,兩翼地層傾角4。(3)蘇店背斜位于西申家莊-林移西南一線,區(qū)內長約1.5km,走向NE,兩翼地層傾角3-4。2、斷層礦區(qū)內以往勘探中發(fā)現(xiàn)中型斷層1條,為北東走向,具有一定的規(guī)律性??此抡龜鄬游挥诳此麓迥现榴T村一線,長約3.57km,走向NE68,傾向SE22,傾角75,落差1015m,20-5號孔見該斷層,并有地震測線所控制。3、陷落柱在原勘探施工中區(qū)內20-4鉆孔揭露陷落柱1個,在3號煤層下部孔深372.16-458.34m處見巖芯破碎,由于3號煤層在此孔中保存完好,因此該陷落柱是否波及3號煤層尚無法定論,建議將來開采前在此地段進行必要的探測工作。1.2.2地層本礦區(qū)含煤地層為晚古生代石炭-二疊系,區(qū)內除西部外緣零星出露P2s地層外,其余全部為第四系所覆蓋?,F(xiàn)依據鉆孔資料將各地層由老到新簡述如下:1、奧陶系中統(tǒng)(O2)為煤系地層基底,鉆孔揭露厚度261.31m(2102號孔)。(1)上馬家溝組(O2s)揭露最大厚度70m左右,為灰色中厚層狀的石灰?guī)r,夾泥質灰?guī)r及白云質灰?guī)r。(2)峰峰組(O2f)據長治詳查資料,厚161.82-200m,平均176.21m,主要由石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云質灰?guī)r夾石膏層組成。2、石炭系(C)(1)中統(tǒng)本溪組(C2b)與下伏奧陶系地層呈平行不整合接觸。厚3.20-29.60m,平均10.44m。主要為一套瀉湖潮坪為主的灰-深灰色的泥巖、砂質泥巖沉積,夾石灰?guī)r及薄煤層,底部含鐵鋁質泥巖,含菱黃鐵礦結核和大量動植物化石。(2)上統(tǒng)太原組(C3t)區(qū)內主要含煤地層之一,厚92.90-121.31m,平均104.74m,為一套海陸交互相沉積。主要由灰深灰色砂巖、粉砂巖、泥巖、煤層及石灰?guī)r組成,層理構造發(fā)育,動植物化石豐富。按巖性組合特征劃分太原組可分為三段:下段(C3t1):從K1砂巖底-K2灰?guī)r底,平均厚度16.31m,以灰-灰黑色泥巖為主,夾鈣質泥巖、泥灰?guī)r,局部夾粉砂巖,含煤2-3層,其中14、15號為可采煤層。中段(C3t2):由K2灰?guī)r底-K4灰?guī)r頂,平均厚34.88m,為深灰-灰黑色泥巖、砂質泥巖,夾細粒砂巖和粉砂巖,有石灰?guī)r、泥灰?guī)r4-5層,含煤3層,均不可采。上段(C3t3):由K4灰?guī)r頂-K4灰?guī)r底,平均厚度53.45m,為深灰-灰黑色的泥巖、砂質泥巖夾粉砂巖及細粒砂巖,見石灰?guī)r或泥灰?guī)r2-3層,夾不穩(wěn)定的煤層5-7層,其中8-2、9為局部可采煤層。二迭系(P)(1)山西組(P1s)為礦區(qū)主要含煤地層之一,本組厚45.67-65.10m,平均57.36m。底部以K7砂巖與下伏地層呈整合接觸,由砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成,中部為本區(qū)主要可采的3號煤層賦存部位。本組以色淺、含砂成分較高、交錯層理發(fā)育、生物擾動構造多、植物化石豐富為特點。屬濱海三角州沉積。(2)下石盒子組(P1x)K8砂巖底K10砂巖底,厚43.07-75.64m,平均62.70m。以K8砂巖與下伏地層整合接觸。主要為淺灰色深灰色泥巖、砂質泥巖、灰白色砂巖,頂部常含一較穩(wěn)定的帶紫斑的鮞粒鋁質泥巖,俗稱“桃花泥巖”。(3)上石盒子組(P2s)區(qū)內僅在西部零星出露,鉆孔最大揭露厚度290.58m,僅出現(xiàn)中段和下段,底部K10砂巖與下伏地層呈整合接觸。本組地層由灰綠、紫紅砂質泥巖、泥巖、灰白、黃綠色中粗粒砂巖組成。4、第三系上新統(tǒng)(N2)為一套山麓洪積相沉積,厚021.24m。為紫紅、褐紅、磚紅、棕黃及黃色粘土、亞粘土與砂互層,底部含礫石層。與下伏地層呈角度不整合接觸。5、第四系(Q)區(qū)內廣泛分布,鉆孔最大揭露厚度198.95m,主要由亞砂土、亞粘土、粘土、砂組成,底部含礫石層。根據首采區(qū)地震資料,新生界厚度總體規(guī)律為東南部和西南部較薄,厚度變化范圍在125-140m之間,中部厚度一般在140-150m之間,西北部和東北部相對較厚,厚度變化在145-170m之間。1.2.3水文地質礦區(qū)所處區(qū)域水文地質單元包括漳河流域、辛安泉域的廣大地區(qū)。區(qū)域東部地勢高峻,出露一套碳酸鹽巖類地層,呈南北向長條狀分布,含巖溶裂隙水,向西地勢逐漸降低。區(qū)域中西部屬長治盆地,多被切割成黃土丘陵和低山。該盆地為新生代早期形成的斷陷盆地,新生界厚度達300多米,其間屬孔隙含水層,區(qū)內尚有古生界碎屑巖類裂隙含水層,富水性弱。區(qū)域內主要河流是漳河,屬海河水系。本礦區(qū)內無大的地表水體,僅在礦區(qū)中部有一條黑水河,為季節(jié)性河流,向北流長12km后匯入石子河,石子河也為季節(jié)性河流,最終匯入濁漳河南源。1、區(qū)內主要含水層組圖1.2 綜合柱狀圖(2)二迭系下統(tǒng)山西組砂巖裂隙含水層組該含水層組主要由K7砂巖及K砂巖組成,一般厚9.70m。巖性以中、細粒砂巖為主,裂隙局部發(fā)育,含水性不一。詳查所施工的抽水孔1304、3201孔因水量小而抽干,據2102孔抽水結果,水位埋深72.78m,標高876.10m,涌水量0.057L/s,水位降深30.64m,單位涌水量0.00186L/s.m,滲透系數(shù)0.0096m/d,水質屬HCO3、C1-Ca2+、Mg2+、Na +型水。該含水層屬弱富水性含水層。(3)二迭系石盒子組砂巖裂隙含水層組該含水層組主要由數(shù)層中、粗粒砂巖組成。裂隙雖較發(fā)育,但鉆進中消耗量一般不大。3號煤層開采時形成的導水裂隙帶可達該含水層組底部,從而成為3號煤層的間接充水含水層。該含水層屬弱富水性含水層。(4)基巖風化帶裂隙含水層為不同時代基巖與第四系接觸帶,巖性破碎,風化裂隙發(fā)育,深度50m左右。本區(qū)內19-2號孔對該含水層進行了抽水試驗,成果:水位埋深80.95m,標高857.85m,涌水量0.260L/s,單位涌水量為0.0036L/s.m,滲透系數(shù)0.0068m/d,水位降深72.32m,水質屬HCO3-.Cl-K+.Na+型水,屬弱富水性含水層。(5)第四系沖洪積孔隙含水層本區(qū)幾乎全被第四系所覆蓋,厚36.1-198.95m。由砂、砂礫層組成。據詳查動態(tài)觀測資料,大氣降水影響明顯。據南寨煤礦1、2號井筒檢查孔對第四系地層及民井抽水結果,單位涌水量0.02-0.17L/s.m,滲透系數(shù)0.02-0.06m/d為弱富水性至中等富水性的含水層。2、區(qū)內主要隔水層(1)石炭系中上統(tǒng)隔水層組該隔水層組主要由本溪組、太原組一段泥巖、砂質泥巖、鋁質泥巖等組成,一般厚15m,主要阻隔下部奧陶系含水層與上部各含水層間的水力聯(lián)系。(2)太原組上段隔水層組該隔水層組主要由太原組上段泥巖、砂質泥巖等組成,一般厚10m左右,主要阻隔太原組含水層與山西組含水層間的水力聯(lián)系。(3)二迭系砂巖含水層層間隔水層主要由泥巖、砂質泥巖、鋁質泥巖組成,呈層狀分布于各含水層之間,形成平行復合結構,阻隔各含水層間的垂向水力聯(lián)系。3、井田涌水量根據地質報告提供的資料情況,本次設計對象3號煤層,下組煤層因硫份高,受奧灰水的威脅較大,且距3號煤層較遠、不影響上組煤的開采,本次設計暫不予考慮。根據地質報告提供的礦井涌水量計算結果,結合鄰近礦井涌水量情況,預計司馬礦達到1.8Mt設計生產能力時,正常涌水量為220m3/h,最大涌水量為300 m3/h。4、各含水層的補給、排泄、逕流條件第四系含水層在區(qū)內廣為分布,該含水層主要接受大氣降水補給;基巖風化帶含水層在第四系覆蓋比較薄的地段接受第四系含水層的補給。主要煤層(3號)的直接充水含水層山西組K砂巖及K7砂巖含水層,與上覆各含水層有石盒子組隔水層相隔,補給條件差,含水性相對較弱,在無構造溝通和隔水層未遭到破壞時,與其它含水層不會產生水力聯(lián)系。僅在礦區(qū)東部,因煤層埋深較淺,并且伴有向背斜上下起伏的存在,局部隔水層遭破壞,使上部含水層很容易補給其下部含水層,溝通上、下含水層水力聯(lián)系。5、主要斷裂構造的導水性本井田構造以小型褶曲為主,伴隨著落差1015m的斷裂構造條??词厮抡龜鄬樱簭埿詳嗔?,落差1015m不等,對礦床可能起著導水通道的作用。6、井田水文地質類型區(qū)內的主要可采煤層為3號煤層,其直接充水含水層為山西組砂巖裂隙含水層,該含水層含水性一般較弱;區(qū)內構造簡單,主要以寬緩褶皺為主;奧灰水位具有較高的水壓值,3號煤層在礦區(qū)西部最低標高520m,奧灰水位標高約為660m左右,但其間有130m以上的地層阻隔;故礦床為以裂隙充水為主的簡單充水礦床,即第二類第一型。由于構造等因素影響,使局部富水或溝通其它含水層,將造成局部地段水文地質條件復雜化。1.2.4地質勘探程度本區(qū)較系統(tǒng)的地質工作始于1958年?,F(xiàn)將歷次地質勘查工作內容和質量情況簡述如下:1958年4月-1959年1月,山西煤田地質勘探114隊在進行長治南北普查時,在本礦區(qū)內施工普查鉆孔7個,鉆探進尺2630.65m,1959年12月提交了沁水煤田長治南北普查區(qū)地質報告,山西省煤管局地質勘探局復審技術委員會于1962年8月28日以第002號決議書審批通過該報告。 1980年-1983年,先后由煤炭部第一勘探公司物測隊與144、148隊地震分隊合作在長治普查區(qū)及長治-長子區(qū)分別進行過地震的概、詳查工作,其中在本礦區(qū)內施工地震測線17條,計測線長57.3km,所獲資料基本控制了東部邊界3號煤層露頭,1985年12月提交了長子-長治地震詳查報告,煤炭部第一勘探公司于1986年8月以(87)煤勘字第12號文批準,資料可靠,但地震點數(shù)量不詳,也無法評價其質量。1982年10月-1986年12月,山西煤田地質勘探114隊在長治南詳查區(qū)施工時,在本礦區(qū)內施工詳查鉆孔15個,鉆探進尺6915.43m。1987年10月提交長治勘探區(qū)詳查地質報告,1988年2月10日山西省煤炭工業(yè)管理局以第8801號文批準了該報告。1990年5月-1992年4月,山西省煤炭地質勘探二隊在長治蘇店井田精查勘探時,在本礦區(qū)內施工鉆孔12個,鉆探進尺4667.39m,1992年5月山西省煤炭地質勘探一隊提交了山西省長治市蘇店煤礦精查地質報告,但未見其審查批準書。工程質量本報告利用鉆孔共計34個,分別按煤炭部78及86兩個標準進行評級,可靠鉆孔27個(其中甲級孔14個、乙級孔11個、丙級孔2個),參考7個(1958年前后長治南北普查期鉆孔)。測井質量評級甲級孔23個,乙級孔4個,三個合格,三個參考,一個廢孔。礦區(qū)范圍內的34個鉆孔,奧陶系終孔的23個,本溪組終孔的4個;參考的7個鉆孔中在3號煤下終孔的3個,15號煤下終孔的1個,K4石灰?guī)r終孔的3個。所利用的全部鉆孔除2102號孔外(3號底15號未封閉),其余鉆孔均按要求自孔底向上封至3號煤層頂上15m,風化帶自基巖下80m向上封閉20m,孔口封5米并埋石樁,各封閉段均采取樣品檢驗合格。60年以前所施工的鉆孔,因資料殘缺,封孔質量無法評價。老窯和火區(qū)的分布本礦區(qū)內無生產煤礦和老窯,在礦界南有經坊煤礦、西北有南寨煤礦。經坊煤礦:位于長治縣韓店鎮(zhèn)黎嶺村,屬長治縣縣營。1986年開始建井,1997年投入生產,采用一對斜井開拓,開采山西組3號煤層,設計能力120萬t/a,綜合機械化開采,當前年產量為180萬噸,日排水量12001500m3,相對瓦斯涌出量為1.91m3/t,屬低沼氣礦井。南寨煤礦:位于長治市區(qū)西郊的南寨村,現(xiàn)屬山西省煤炭進出口總公司所轄,設計能力90萬t,采用一對立井開拓,用綜采和炮采相結合的方法開采山西組3號煤層,現(xiàn)年產量180萬t,為低瓦斯礦井。本礦區(qū)西側的高河井田也為潞安礦業(yè)集團規(guī)劃礦井,目前勘探工作已完畢,正在籌劃建井,預計設計能力在800萬噸左右。經過以往多次地質勘查和本次建井施工,在礦區(qū)內未發(fā)現(xiàn)有火區(qū)存在。補充地質工作在本礦建井期間,為更好地控制首采區(qū)內的小構造發(fā)育狀況和煤層的起伏形態(tài),潞安礦業(yè)集團公司曾委托山西煤田地質綜合普查隊在2003年底-2004年初對本礦首采區(qū)1.55 km2范圍進行了三維地震勘探,此次工作采用R-48型數(shù)字地震儀,40道接收,采樣間隔為1ms,記錄長度1s,前放增益24-36db。根據本區(qū)地形地貌和煤層埋藏深度情況,勘探中采用了8線6炮制,中間激發(fā)雙邊接收的束狀觀測系統(tǒng),共完成三維地震勘探線束7束,測線總長14.23km,測點8443個,總生產物理點1835個,合格率99%,質量達到了規(guī)范要求。1.3煤層特征1.3.1煤層本區(qū)內主要含煤地層為山西組和太原組,含煤6-14層,含煤地層平均總厚162.10m,煤層平均總厚15.96m,含煤系數(shù)平均9.85%。可采煤層平均總厚15.03m,可采含煤系數(shù)9.3%。其中可采煤層特征見表1.1。1、山西組為主要含煤地層之一,地層總厚45.67-65.10m,平均57.36m,一般含煤1-3層,煤層平均總厚7.62m,含煤系數(shù)11.5%。主要可采煤層3號煤層位于本組中下部,其余煤層為極不穩(wěn)定的薄煤層,不具工業(yè)開采價值。2、太原組主要含煤地層之一,地層總厚92.90-121.31m,平均104.74m。含煤5-11層,自上而下編號為5、7、8-2、9、11、12、13、14、15號煤層,煤層平均總厚度9.32m,平均含煤系數(shù)8.9%,可采煤層平均總厚8.31m,可采含煤系數(shù)為7.9%。其中9、14、15號煤層全區(qū)穩(wěn)定可采,8-2號煤層較穩(wěn)定大部分可采,其余煤層為零星或不可采。其中可采煤層有:3號煤層位于山西組中下部,上距K8砂巖平均厚29.60m,下距K7砂巖平均厚10.77m,下距可采煤層8-2層平均厚52.03m。煤層厚6.47m-8.80m,平均7.62m ,變異系數(shù)Gr=6.5%,屬穩(wěn)定可采煤層。煤層結構簡單,一般含1-2層泥巖或炭質泥巖夾矸,平均厚0.40m,純煤厚6.47m-8.45m,平均厚7.22m。9號煤層位于太原組三段底部,上距8-2號煤層9.12-14.12m,平均11.38m,下距14號可采煤層32.98-42.87m,平均厚37.59m。煤層厚0.76-1.78m,平均1.46m,Cr=0.16,本區(qū)僅20-4號孔不可采,屬單一結構煤層,全區(qū)穩(wěn)定可采。14號煤層位于太原組一段頂部,其頂板為K2灰?guī)r,上距9號煤層平均37.59m,下距15號可采煤層3.20-5.45m,平均4.74m。煤層厚0-1.59m,平均厚0.90m,Cr=0.28,屬較穩(wěn)定煤層,全區(qū)僅兩點(1903、22-2孔)不可采外,其余均達可采厚度,煤層厚0.80-1.59,平均0.93m,且厚度穩(wěn)定,變異系數(shù)Cr=0.19,屬單一結構煤層,全區(qū)穩(wěn)定可采。15號煤層位于太原組一段下部,上距14號煤層平均間距4.74m,煤層厚1.08-6.70m,平均4.64m,變異系數(shù)Cr=0.20,煤層結構復雜,一般含3-4層泥巖或炭質泥巖夾矸,夾矸厚0-1.68m,平均0.96m,純煤厚1.08-6.70m,平均3.68m。煤層厚度變化不大,僅22-3號孔出現(xiàn)異常變薄,可能是局部成煤環(huán)境的變化所造成的。1.3.2煤層頂?shù)装?號煤層:煤層頂板為粉砂巖或細粒砂巖,局部為泥巖、砂質泥巖;底板一般為泥巖、砂質泥巖,局部為粉砂巖。9號煤層:煤層頂板一般為泥巖、泥灰?guī)r;底板為泥巖、砂質泥巖、粉砂巖,局部為砂巖。14號煤層:煤層頂板為石灰?guī)r,局部含炭質泥巖偽頂,煤層底板為泥巖、砂質泥巖。15號煤層:煤層頂板一般為泥灰?guī)r、泥巖;底板為泥巖、砂質泥巖、局部為鋁質泥巖。1.3.3煤質1.煤的物理性質和宏觀煤巖特征(1)3號煤層:灰黑黑色,塊狀為主,玻璃光澤,亮煤為主,暗煤次之,夾鏡煤條帶,屬半光亮型煤。(2)9號煤層:黑色,半光亮型,塊狀-粉狀,玻璃光澤,含黃鐵礦結核。(3)14號煤層:黑色、半光亮型,粉狀-塊狀,玻璃光澤,具條帶狀結構。(4)15號煤層:黑色,半光亮型,塊狀-粉狀,玻璃光澤,含黃鐵礦結核及散晶。2.顯微煤巖特征(1)3號煤層:鏡質組在72.1-73.9%之間,半鏡質組4.9-6.2%之間,絲質組21.2-21.7%之間。鏡質組多為均質、基質、團塊狀鏡質組,礦物含量不多,主要以粘土類(2.7-7.3%)為主。(2)15號煤層:鏡質組為85.0%;半鏡質組為2.7%,絲質組為12.3%。鏡質組以均質鏡質體和基質鏡質體為主,結構鏡質體少見。半鏡體多于團塊體。礦物含量為4.6%,以粘土類為主,其次為黃鐵礦。粘土多為層狀或透鏡狀分布于有機質中。黃鐵礦為顆粒狀或結核狀,其它成分較少。3.煤的化學性質(1)水分(Mad)可采煤層原煤平均分析基水分為:3號煤煤層0.5316.30%,平均1.74%;8-2號煤層0.625.14%,平均1.62%;9號煤層0.545.45%,平均1.60%;14號煤層0.483.13%,平均1.62%;15號煤層0.363.20%,平均1.17%。(2)灰分(Ad)可采煤層原煤平均干燥基灰分為:3號煤煤層10.2237.49%,平均15.66%;8-2號煤層14.5939.35%,平均23.51%;9號煤層14.1729.52%,平均19.27%;14號煤層7.3924.42%,平均13.88%;15號煤層12.4435.11%,平均23.42%。(3)全硫(St.d)3號煤煤層0.210.62%,平均0.37%;8-2號煤層0.623.74%,平均1.73%;9號煤層1.313.81%,平均2.04%;14號煤層2.147.71%,平均3.66%;15號煤層3.927.74%,平均5.46%。(4)揮發(fā)分(Vdaf)原煤揮發(fā)分其變化與煤中礦物質含量變化密切相關。3號煤煤層14.7521.44%,平均16.20%;8-2號煤層17.2524.88%,平均18.02%;9號煤層14.7719.84%,平均16.60%;14號煤層13.0923.02%,平均15.34%;15號煤層14.5021.32%,平均17.44%。表1.1 可采煤層特征表含煤地層煤層編號 煤厚(m)最小最大/平均平均煤層間距(m)夾石層數(shù)煤層結構穩(wěn)定性可采性山西組36.97-8.33/7.6263.4137.594.741簡單穩(wěn)定全區(qū)可采太原組90.76-1.78/1.460簡單較穩(wěn)定局部可采140-1.59/0.900簡單較穩(wěn)定局部可采151.08-6.70/4.6434復雜穩(wěn)定全區(qū)可采4.煤中的有害元素(1)磷:各煤層的磷含量在0.01%以下,屬特低磷煤層。(2)砷:砷的含量很低,一般為24 mg/kg,為一級含砷煤。(3)氯:氯的含量很低,0.008%以下。(4)氟:3號煤一般為3040 mg/kg。(5)鉻:3號煤一般為1320mg/kg。(6)汞:汞的含量0.20.4 mg/kg。(7)硒:硒的含量一般為12 mg/kg,極個別點在35 mg/kg。(8)鉛:3號煤一般為1015 mg/kg。5.煤的工藝性能(1)煤的熱穩(wěn)定性:經過鉆空3號煤取樣測試,結果為粘結。(2)發(fā)熱量(Qnet.v.d)3號煤原煤發(fā)熱量21.0432.29MJ/Kg,平均30.18 MJ/Kg;無煙煤原煤發(fā)熱量31.7233.69MJ/Kg,平均29.10MJ/Kg。(3)簡易可選性本區(qū)內僅在19-2孔采取了3、15號煤層的煤芯煤樣做簡易可選性試驗 3號煤層:采用0.1含量法評價。以經紡煤礦3號煤層為例,假定精煤灰分為10,理論分選比重為1.48,理論精回收率為87.5%,0.1含量為28.4%(已扣除沉矸),可選性屬中等,假定精煤灰分為10.5%時,理論分選比重為1.51,理論精煤回收率為90.5%,0.1含量為18.0%(已扣除沉矸),可選性屬易選。(4)其它工藝性能熱穩(wěn)定性:經相鄰區(qū)的1105、1311、2704孔3號煤取樣測試,結果為粘結。煤的化學反應性:22-2孔采取號煤樣進行煤的化學反應性的測定:1100時,3號煤層二氧化碳還原率為39.3%,二氧化碳分解率為42.8%,反應性屬中等??赡バ裕簱?705、2103、2105、2504號孔采樣測試,3號煤層的哈氏可磨性指數(shù)(KHG)96103。結渣性:據長治勘探區(qū)詳查地質報告3號煤層取樣測試,3號層鼓風強度0.1米/秒時,結渣率為16.49-31.97%;鼓風強度0.3米/秒時,結渣率為17.89-43.36%,可見3號煤層屬中等結渣煤。6.煤類劃分本礦區(qū)煤類劃分按中國煤炭分類國家標準(GB575186)進行。以精煤揮發(fā)分產率(900Vdaf)和粘結指數(shù)(GR,I)為主要分類指標。將本區(qū)各煤層煤類劃分如下:(1)3號煤層:洗煤揮發(fā)分(Vdaf)為13.78-15.83%,平均14.78%;粘結指數(shù)(GR,I)9.0-49.57,平均17.0,可劃分為瘦煤(SM)、貧瘦煤(PS)。(2)9號煤層:洗煤揮發(fā)分(Vdaf)14.41-17.21%,平均15.75%;粘結指數(shù)(GR,I)2.0-19.0,平均8.7,劃分為貧瘦煤(PS)、貧煤(PM)。(3)14號煤層:洗煤揮發(fā)分(Vdaf)12.08-14.80%,平均13.40%;粘結指數(shù)(GR,I)0.0-17.0,平均1.1,劃分為貧瘦煤(PS)、貧煤(PM)。(4)15號煤層:洗煤揮發(fā)分(Vdaf)12.32-18.07%,平均14.12%;粘結指數(shù)(GR,I)0.0-11.8,平均4.1,劃分為貧瘦煤(PS)、貧煤(PM)。7.煤的工業(yè)利用途徑3號煤層為特低灰-低中灰,特低硫,高發(fā)熱量,高熔灰分之瘦煤和貧瘦煤,可用作煉焦配煤和發(fā)電用煤、民用煤;9號煤層為中低灰-中灰,低中硫-高硫,高發(fā)熱量,高熔灰分之貧煤和貧瘦煤。洗選后可作為煉焦配煤、民用煤和動力用煤;14號煤層為草藥低灰-中灰,高硫,高發(fā)熱量,低熔灰分之貧煤和貧瘦煤,可用作動力用煤、民用煤;15號煤層為中低灰-中高灰,高硫,高發(fā)熱量,高熔灰分之貧煤和貧瘦煤,可用作民用煤和動力用煤。1.3.4瓦斯據經坊煤礦瓦斯資料:瓦斯成份主要為甲烷和二氧化碳,瓦斯相對涌出量4.73-8.57m3/t,平均6.77m3/t,屬低瓦斯礦井。據南寨煤礦瓦斯資料:瓦斯成份主要為甲烷、次為二氧化碳及氮氣,瓦斯相對涌出量為1.19m3/t,屬低沼氣礦井。以此可以推斷出本礦井為低瓦斯礦井。礦區(qū)內以往勘探采用解吸法共采3、15號煤層瓦斯煤樣14個,其中15號煤層瓦斯樣8個,其測試結果表1.2。從表中可以看出,本礦井應屬低瓦斯礦井。本礦區(qū)內3號煤層甲烷含量的分布具東低西高的特點,東部存在大片瓦斯風化區(qū),往西隨煤層埋藏深度增加,甲烷含量也明顯增高,今后開采煤層深部時瓦斯將是影響礦井安全的一個危害因素,目前礦井絕對瓦斯涌出量為1.74m3/min,相對瓦斯涌出量為0.67m3/t。表1.2 3、15號煤層甲烷含量、瓦斯成份測定結果統(tǒng)計表煤層號(點數(shù))甲烷含量ml/g.daf自燃瓦斯成份%CH2CO2N2C2-C83(6)0.004-6.101.830.15-97.7738.030.79-12.856.311.35-96.3554.050.000-9.621.9515(8)0.00-12.462.800.47-99.8124.410.60-34.2419.054.23-85.5156.550.0001.3.5煤塵據區(qū)內部分勘探鉆孔及鄰近的22-1孔采樣作3、9、15號煤層爆炸性試驗,結果見表1.3:表1.3 煤塵爆炸試驗結果表采樣位置煤層號Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)煤塵爆炸備注火焰長度(mm)加巖粉量(%)有無爆炸性22-131.3414.9516.872555有試驗結果由山西煤田地質研究所提供22-230.9112.6716.63060有22-190.5817.0116262060有22-1150.6420.0616.811555有22-2150.6625.6817.621540有170432055有1704152055有從表中可以看出3、9、15號煤層均屬有爆炸危險性,井下應作好防塵除塵工作。1.3.6煤的自燃據區(qū)內部分鉆孔及鄰近22-1孔采樣作3、9、15號煤層煤的自燃趨勢試驗見表1.4。表1.4 煤的燃點試驗結果表 采樣位置煤層號燃 點()備注原煤樣氧化還原22-13408400414由山西煤田地質研究所測試22-2340439841122-1940936941522-21541539142717043379376380170415377379393根據煤的自燃傾向性等級分類表,3號煤層的T1-3為4-14,屬不自燃煤層; 9號煤層T1-3為46,也屬很易自燃煤層;15號煤層T1-3為14-36,屬不自燃-不易自燃煤層。1.3.7地溫以往有13個鉆孔進行了簡易測溫,根據測溫資料結果統(tǒng)計分析,區(qū)內恒溫帶深度在2040m,溫度為14.7,地溫梯度變化在1.15-1.45/10米之間,因此屬地溫正常區(qū)。2 井田境界和儲量2.1井田境界2.1.1井田范圍司馬井田范圍為:煤礦位于長治縣境內,北距長治市14km,北以太焦鐵路東側保安煤柱為界(與南寨煤礦相望),南與經坊煤礦為鄰,東部為3號煤層露頭線,西鄰高河井田。具體井田境界由以下7點坐標限定(3帶,中央子午線1
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