五阳煤矿1.8Mt新井通风安全设计_图文.doc

编号字号 本科生毕业设计论文 题目五阳煤矿1.8Mt/a新井通风安全设计 姓名学号 班级 二〇一四年六月 中国矿业大学 指导教师评语①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等 成绩指导教师签字 年月日 评阅教师评语①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等 成绩评阅教师签字 年月日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况 提出问题 回答问题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩 答辩委员会主任签字 年月日 学院领导小组综合评定成绩 学院领导小组负责人 年月日 摘要 本毕业设计包括三部分一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为五阳煤矿1.8Mt/a新井通风安全设计。潞安矿业集团五阳煤矿位于山西省襄垣县境内。矿井南北走向长度最长为5.4km,最短为4.8km,平均长度约为5.1km;而东西倾向最长约为10.3km,最短约为6.7 km,平均长8.5km,矿井总面积约为43 km2。井田工业储量为219.5Mt,矿井可采储量为153.79Mt,服务年限为61年。矿井采用立井开拓。 矿井前期采用中央边界式通风方式,后期采用中央并列式通风方式。主要通风机型号为2K56-NO.30型,配套电动机型号为JS158-6。矿井在通风容易时期总进风量为108.68m3/s,通风阻力为1083.65Pa,等积孔位3.75m2。矿井在通风困难时期总进风量为126.55m3/s,通风阻力为2023.38Pa,等积孔位3.19m2。 由于矿井瓦斯涌出量较大,对煤矿的生产和安全不利影响,对全矿的通风系统安全进行监控监测。 专题部分是对五阳煤矿综放工作面瓦斯综合治理的探讨。采用本煤层预抽、裂隙带抽采、千米钻机裂隙带抽采、CO2预裂增透以及新技术、新设备,新工艺的简述。 翻译部分为增强煤矿瓦斯事故管理的瓦斯抽放现场模拟实验。 关键词五阳煤矿;矿井通风安全设计;安全监测监控;瓦斯治理。 ABSTRACT The design includes three parts general design, the special topic part and translation part. The general part is a safety design of new ventilation system in WuYang coal mines, annual production of which is 1.8 million tones. Wuyang coal mines of Luan Mining Group located in the Xiangyuan county, Shanxi province.The width of mine filed from east to west is about 10.3km and the north-south length is 4.85.4km , average 5.1km. Mining coal is NO.3 coal seam, the coal seam dip angle of which is 48, average 5, so they belong to nearly horizontal seam.The total area of mine filed id 43km2. The mine‘s industrial reserves is 219.5Mt and recoverable reserves is 153.79Mt, whose expected life of the mine is 61 years. Shaft development is shoosed to the mine. The advance ventilation system of mine is the central border ventilation and ventilation post is retrograde ventilation.The main fan chooses 2K56-NO.30 and the type of mating electric machine is JS158-6. During ventilating easy period, total inhaling air volume amounts of the mine is 108.68m3/s and the mine ventilation resistance is 1083.65Pa .The equivalent orfice covers is 3.75m2. During ventilating difficult period, total inhaling air volume amounts of the mine is 126.55m3/s and the mine ventilation resistance is 2023.38Pa. The equivalent orfice covers is 3.19m2. As the larger mine gas emission in coal mine, which affect both safety and productivity, On the whole mine ventilation system to monitor safety monitoring. The special topic part is about Wuyang Coal Mine Gas Comprehensive Mechanized Caving Face investigate governance. Using the Predrainaging, fractured zone extraction, Kilometers rig fractured zone extraction, CO2 Presplit AR as well as new technology, new equipment, new technology brief. The name of translation part is Simulation of an enhanced gas recovery field trial for coal mine gas management Keywords Wuyang coal mine;Mine ventilation and safety design;Safety monitoring;Gas manage 目录 一般设计部分 1 1矿区概况与井田地质特征 2 1.1矿井概况 2 1.1.1 矿区地理位置及交通 2 1.1.2 矿区气候条件 2 1.1.3 矿区水文情况 3 1.2井田地质特征 3 1.2.1 煤系地层概述 3 1.2.2 地质构造 4 1.2.3 井田水文地质特征 5 1.2.4 岩层地温特性 7 1.3煤层特征 7 1.3.1 煤层赋存情况 7 1.3.2 煤层的围岩性质 8 1.3.3 煤的特征 10 2 井田开拓 12 2.1井田境界及可采储量 12 2.1.1 井田境界 12 2.1.2 可采储量 12 2.1.3 矿井设计生产能力及服务年限 14 2.2井田开拓 15 2.2.1 井田开拓的基本问题 15 2.2.2 矿井基本巷道 18 2.2.3 大巷运输设备的选择 25 2.2.4 矿井提升 26 3 采煤方法及采区巷道布置 29 3.1首采区地质构造和煤层特征 29 3.1.1 首采区地质构造 29 3.1.2 煤层特征 29 3.1.3 水文地质 29 3.2采区巷道布置及生产系统 30 3.2.1 采区巷道布置 30 3.2.2采区生产能力 31 3.2.3 采区内采煤工作面布置及其接替顺序 31 3.3采煤方法 32 3.3.1 采煤工艺方式 32 3.3.2 回采巷道布置 35 4 矿井通风 39 4.1矿井通风系统的选择 39 4.1.1 矿井通风方式的选择 39 4.1.2 矿井通风方法的选择 43 4.2采区通风 44 4.2.1 采区通风系统的选择 44 4.2.2 回采工作面通风方式的选择 45 4.2.3 采区通风构筑物 47 4.3掘进通风 47 4.3.1 掘进巷道的基本概况 47 4.3.2 掘进工作面通风方式的选择 47 4.3.3 掘进工作面需风量计算 49 4.3.4 掘进通风设备选型 50 4.3.5 掘进通风技术管理及安全措施 53 4.4矿井所需风量 54 4.4.1 矿井总风量的计算 54 4.4.2 矿井风量分配 56 4.4.3 风速验算 57 4.5矿井通风阻力 58 4.5.1 矿井通风容易时期和困难时期的确定 58 4.5.2 矿井通风阻力计算 64 4.6矿井主要通风机选型 66 4.6.1 矿井自然风压计算 66 4.6.2 主要通风机设计工况点确定 67 4.6.3 主要通风机设备选型 68 4.6.4 主要通风机设备安装使用的技术要求 71 4.7矿井反风措施及装置 71 4.7.1 矿井反风的目的意义 71 4.7.2 对反风、风硐的基本要求 71 4.8矿井通风费用概算 72 4.8.1 主要通风机运转耗电量 72 4.8.2 局部通风机的总耗电量 72 4.8.3 吨煤耗电量 72 4.8.4 吨煤通风电费 73 4.8.5 其它通风费用 73 5 矿井安全技术措施 74 5.1矿井安全技术概况 74 5.1.1 矿井瓦斯 74 5.1.2 煤尘情况 74 5.1.3 矿井火灾隐患 74 5.1.4 矿井水灾隐患 75 5.2矿井安全监测监控 75 5.2.1 监测对象和监测范围 75 5.2.2监控系统选择 75 5.2.3 KJ101型矿井监控系统功能和原理 75 5.2.4 甲烷传感器的布置 78 5.2.5 其他传感器的布置 80 5.2.6 信息传输系统 86 5.3矿井安全监测监控系统运行可靠性分析 86 参考文献 88 五阳煤矿综放工作面瓦斯综合治理的探讨 91 0 引言 91 1综放工作面的瓦斯涌出规律 91 2综合防治瓦斯的具体措施 92 3五阳煤矿7602工作面 92 3.1综放面瓦斯来源及超限原因分析 92 3.2综放面瓦斯超限原因分析 92 3.3 7602工作面瓦斯预测及预抽 93 3.4瓦斯综合治理技术分析 93 3.5瓦斯综合治理效果 99 4瓦斯治理新工艺、新方法、新设备 99 4.1德国EH260钻机试验 99 4.2 CO2预裂增透试验 99 5结论 100 参考文献 100 翻译部分 101 英文原文 102 中文译文 110 致谢........................................................................................................... 错误未定义书签。 一般设计部分 1矿区概况与井田地质特征 1.1矿井概况 1.1.1矿区地理位置及交通 五阳煤矿是潞安矿区东北部边缘的一对大型矿井。行政区划隶属襄垣县所辖,位于王桥镇境内。井田范围南以文王山北正断层为界,北至西川正断层,东起15-3煤层露头线及经线38418000,西至经线38408000。南北长约13 km,东西宽约10 km,面积约为78.3649 km2。其地理坐标为东经11258′25″至11305′09″,北纬3626′46″至3633′47″。 潞安矿区地处山西省东南部沁水煤东部边缘中段,地跨长治、太原焦作铁路纵贯矿区东部。邯郸长治,太原焦作铁路在长治北站交汇。太原焦作线北接石太、同蒲线,南接陇海线。 五阳煤矿距离襄垣城区约3.5km,距长治市约45km,距太原市约215km。而潞安矿区的公路网连接着整个矿区,矿区至长治,太原等地均有汽车相通,因此五阳煤矿的交通可谓“四通八达”,条件较为便利。 图1-1 五阳煤矿交通位置图 1.1.2矿区气候条件 该区气候为温暖带大陆性气候,据襄垣县气象站1967年1985年7月资料统计,最大年降水量为814.3 mm 1971年;最小为395.1 mm 1978年;年平均为526.8 mm。蒸发量最大为1949.0 mm 1981年;最小为1515.0 mm1975年;年平均1753.3 mm,雨季主要集中在七、八月,蒸发量为降雨量的近四倍。年平均气温最高为9.6℃1978年,最低 位8.1℃1967年,极端最高为37.2℃1978.6.30;最低位-29.1℃1971.1.23。全年雷暴最多为52天1971年。日最大降水量为101.5 mm 1972.7.7。最大风速为21 m/s 1982 年5月。历年霜日在9月中旬至次年5月,冻土最大深度为0.82 m 1967.2。 另据长治市地震局介绍,在1981年3月9日襄垣县曾发生过一次地震,震级为3.2级。襄垣县地震基本烈度为Ⅵ度。 1.1.3矿区水文情况 井田内主要河流为浊漳河西源和南源。西源由西至东流入矿区,南源则由西南汇入,并于矿区中部汇合。南,西二源汇合后,由南而北至襄垣城东流出矿区,总汇水面积约750km 。并在井田外两河上游分别建有漳泽水库和后湾水库。而区内无大的地表水体。 煤层露头附近有一条季节性河流淤泥河,自南而北流淌,一般流量为360m/h。另外,流经本井田的浊漳河南源,为以常年有水河流,其最高洪水位857.65m1964.6.15,最大流量224m/s,局部对煤层顶板含水层有明显的入渗补给。 1.2井田地质特征 1.2.1煤系地层概述 本井田广为第四系黄土所覆盖,局部地带有二叠系石盒子组地层,零星出露,据以往地质资料和新近资料,将本井田地层发育情况由老到新叙述如下 1奥陶系中统上马家沟组O2s 井田钻孔揭露最大厚度为99.27m,岩性为深灰色巨厚层状石灰岩,浅灰色白云质灰岩,泥灰岩。局部夹石膏层。石灰岩呈豹皮状,含珠角石、腹足类,有孔虫等化石,分布于井田南部文王山北断层下。 2奥陶系中统峰峰组O2f 该组厚度为120m左右,岩性为浅灰,深灰色厚层状石灰岩,灰色厚层状白云质灰岩,夹灰色中厚层状泥灰岩。与下伏地层呈整合接触。 3石炭系中统本溪组C2b 该组厚度3.5m29.92m,平均8.5m。岩性以灰色块状铝土泥岩为主,局部发育灰白色中厚层状细粒石英砂岩,灰色砂质泥岩,底部为山西式铁矿层。有时见及不稳定的薄煤层或煤线。井田东南郭庄附近有出露。与下伏地层呈假整合接触。 4石炭系上统太原组C3t 本组厚度89.2m139m,平均厚度103m。是本区的主要含煤地层之一。岩性主要为灰,灰黑色石灰岩,灰,灰白色细粗粒石英砂岩,灰,灰黑色粉砂岩,砂质泥岩,泥岩,夹815层煤,其中可采煤层17层。泥岩多含铁质结核及植物化石碎片,致密坚硬;砂岩有时常相变为砂质泥岩及泥岩。本组发育四层较稳定的石灰岩及一层局部发育不稳定的石灰岩,属典型的海陆交互相沉积,旋回结构明显,且岩性岩相较为复杂。与下伏地层呈整合接触。 5二叠系下统山西组P1sh 本组厚度59.2085.85m,平均厚度约70m。是本区主要含煤地层,岩性主要为灰白、灰色中-细粒石英砂岩,灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩互层,含植物化石碎片,含煤14层。其中下部的3煤层为主要可采煤层,平均厚度5.73m,底部以一层灰白色中厚层状细或中粒石英砂岩K7与太原组分界,为滨海三角洲沉积。与下伏地层呈整合接触。 6二叠系上统上石盒子组P1x 本组厚度83.64151.90m,平均厚度约110m。岩性变化较大,顶部为紫红、紫灰色等杂色含粒厚层状铝质泥岩,砂质泥岩。俗称桃花泥岩中,底部为灰白、灰色石英砂岩为主K8。岩层颜色由浅到深的变化反应气候由温暖潮湿渐变为炎热干燥。为上三角洲平原冲击平原沉积。与下伏地层呈整合接触。 7二叠系上统上石盒子组P2s 本组厚度一般在300m左右。岩性有紫红、紫灰等杂色泥岩或砂质泥岩及灰、灰白黄绿色石英砂岩组成。为半干热气候条件下,冲击平原沉积。与下伏地层呈整合接触。 8第四系Q 其厚度0m80.17m,平均约32.73m。是本井田主要覆盖层,岩性为棕黄、浅黄色亚粘土,含砂质粘土,夹姜结石层,局部有砾石,顶部为植耕土,近漳河一带为古河床及河漫滩沉积。与下伏地层呈不整合接触。 鉴于本井田历次地质资料的地层划分标准不甚统一,本次地层划分主要以2001年五阳煤矿矿井生产地质报告中的地层划分为标准进行统一,区域地层基本与此一致。五阳井田历次进行带区精查,补勘精查,对煤系地层的控制程度较高,但对含煤地层系统研究较差,特别是对本井田含煤地层沉积环境缺乏系统的分析研究。 1.2.2地质构造 潞安矿区处于我国东部新华夏构造体系第三隆起带中段,即太行山段。在这个一级隆起带上发育有二级隆起与凹陷,由东向西有晋城获鹿断褶带,武乡阳城凹褶带等,它们彼此平行呈雁行排列。总体延伸方向为北2030东,局部地段因受其它构造体系的影响略偏北。 潞安矿区处于武乡阳城凹褶带中段,晋城获鹿断裂西侧。晋城获鹿断裂对矿区构造格局的形成和发展具有重要的控制作用。矿区主体构造线方向与晋城获鹿断裂带一致,呈北北东北东东向。南北方向分别以文王山地垒和二岗山地垒为界分为北、中、南段。北段南部文王山断层与西川断层之间,由宽缓褶曲和正断层组成的北东东向的构造带,五阳井田位于该构造带内,北以西川断层为界,南以文王山北断层为界。 五阳井田处于上述二级构造带之间,受晋城获鹿断褶带的控制和武乡阳城凹褶带的影响主要形成低级、低序次的构造。本井田的基本构造特征为宽缓褶曲相伴有大中型、高角度正断层和次一级的小型断裂,构造线方向大致为北东东和北东方向褶曲。 ①褶曲 井田内主要褶曲为天仓向斜,与其伴生的次级褶曲由北向南有崔村向斜、大郝沟向斜、十字道背斜、五阳背斜、东周背斜。其轴向除崔村向斜为北北东向外,其余均为北东东向。天仓向斜横贯井田中央,为本井田的主体构造。褶曲的共同特点是向西倾伏,两翼倾角520,仅天仓向斜和崔村向斜轴部大于20甚至达25。天仓向斜幅度在100 m 以上,其它在2080 m之间。 小黄庄断层以北至西川断层之间由崔村向斜和大郝沟向斜构成煤层的基本形态,而小黄庄断层以南至文王山北断层之间以中部的天仓向斜构成煤层的基本形态。 ②断层 断层在褶曲形成过程中,由于背斜轴部张引力的作用发育有高角度正断层,构成地垒、地堑构造,它们是五阳井田常见的断层组合形式,直接控制和影响含煤岩系的分布发育规律和煤层开采。井田控制性断层从北向南西川正断层、王家庄正断层、小黄庄正断层、 崔家庄3号、2号、1号正断层、文王山北正断层落差均大于100 m,落差10100 m的中型断层有东南上正断层、仓上正断层、西王桥正断层、南丰正断层、西大巷正断层、7506正断层、东周正断层等。 区内共揭露大小断层198条其中正断层195条、逆断层3条。落差大小统计大于5 m的55条,15 m断层有81条,小于1 m的断层62条。均不同程度的影响生产。除逆断层外均为高角度正断层,断层倾角6585。断层延伸方向分两组,其中主要一组为NEE向,常在N6085之间,另一组为NE向,常在N4550E之间。 ③陷落柱 五阳井田内岩溶陷落柱较发育,从目前钻探和井巷工程揭露来看,岩溶陷落柱主要集中在天仓向斜轴两侧,共发现56处,其中井下揭露43个,电法及三维地震勘探发现13个。横截面大多呈椭园形,长短轴比一般为1.72.0,长轴多与构造线方向垂直,短轴则平行于构造线方向。柱体大小不一,最大可达97750 m2,一般为4400 m2,平均14619 m2,接触面呈锯齿状,常以7585倾角的反漏斗状向深部延伸。已揭露的陷落柱在403450 m水平,因大部分处在奥灰水位之上,所以大部分无水, ④河流冲刷 井田内河流原生冲刷在3煤层中上部,岩性多为灰白色、灰黑色中粒砂岩,呈不规则包裹于煤层中,其特点是煤层伪顶及底板正常,煤层结构正常,在东三、东二、东四采区均可见到。后生冲刷在煤层上部常见伪顶,直接顶被河床、河漫滩冲刷,沉积有中细粒砂岩和砂质泥岩,含少量植物化石。其特点是面积大,顶板薄,无伪顶,顶板岩性多为砂岩,在东二、东三、东四采区均可见到。 综上所述,影响本井田煤层开采的主要构造因素为断层、褶曲及陷落柱,河流冲刷次之,根据建矿以来开采及补充勘探,井田内未发现岩浆岩侵入。 矿井构造特征是宽缓褶曲相伴生大,中型交角度正断层和次级小型断裂。构造线方向多为南北方向,褶曲有崔村向斜,大郝沟向斜,十字道背斜,五阳背斜。 与褶曲相伴生较大的构造主要有控制矿井范围的西川断层,文王山断层及发育在矿井内的王家庄断层,小黄庄断层。崔家庄1.2.3号断层,走向多呈北东方向,落差均在100m 以上落差在10100m的断层有东南上断层,仓上1号断层,1505断层,仓上2号断层,西王桥断层,五阳断层等。其产状与较大断层基本一致。其中南丰正断层;位于南丰村南、大黄庄、十字道村南一线,大黄庄村西走向为北50东,倾向东南,倾角70,落差560m,大黄庄村东,走向北82东,倾角70,落差725m,东在西王桥村北附近分叉尖灭,西在南45号钻孔附近尖灭。有地震测线和钻孔控制,井下生产巷道揭露,已查明。矿井内无陷落柱。 五阳井田处于上述二级构造带之间,受晋获断褶带的控制和武阳凹褶带的影响主要形成低级,低序次的构造。本井田的基本构造特征为向南西倾伏宽缓褶曲,伴有大中型、高角度正断层和次一级的小型断裂;地层总体倾向南西,倾角一般为5。 1.2.3井田水文地质特征 本区主要河流为浊漳河南源和西源,属于海河水系漳河流域。浊漳河由南向北经过矿区南部边缘,其支流有绛河,岚水河和清河等。浊漳河西源由西向东流经矿区北缘,其支流有淤泥河。浊漳河南源流入漳泽水库与其支流汇合,再向北与西源汇合。南、西二源汇合绕过五阳至襄垣城东与浊漳北源汇合。南、西二源在井田中央与西源汇合后,由南而北 穿越井田,至襄垣城东与浊漳河北源汇合流出五阳井田。浊漳河河床宽达70110m长年流水,流量为1m/s。而矿区内基本无地表河流。 矿井涌水量一般为400m3/h左右,井田内主要有13个含水层组,4个隔水层组。其中,奥陶系中统一个含水层,石碳系上统太原组四个含水层,二叠系下统山西组两个含水层,二叠系下统下石盒子组四个含水层,第四系孔隙潜水含水层和基岩风化带裂隙含水层,以及石碳系中统本溪组铝土质泥岩和上统太原组底部砂泥岩段隔水层、石碳系中统太原组中段砂泥岩隔水层和3 煤层底板隔水层。 1含水层 根据含水层岩性、储水空间和水力性质,本矿区含水层自下而上可分为13个。 1奥陶系中统O2f灰岩含水层为本区含煤地层的基底灰岩,主要由厚层状石灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩,平均厚度120m。单位涌水量0.039L/s m32.7L/s m,渗透系数0.048m/d43.88m/d,属富水性强的裂隙溶洞含水层,对突水淹井威胁最大。该含水层上距3 煤层80m140m。在隔水层的阻隔下,一般不会发生直接突水。 2石碳系上统太原组K2石灰岩含水层,该层为太原组底部灰岩,局部含燧石,层厚 3.11m17.66m,平均7.72m。溶洞裂隙发育,但多被方解石充填。单位涌水量0.00055L/s m0.00066L/sm,渗透系数0.00022 m/d0.977m/d。 3石碳系上统太原组K3石灰岩含水层,本层为太原组中下部一层薄中厚层状灰岩。层厚 1.66m5.49m,平均 3.29m。裂隙溶洞发育,含方解石小晶体及细脉,单位涌水量0.00075L/s m,渗透系数0.0075m/d。 4石碳系上统太原组K4石灰岩含水层,本层含水层为太原组中部灰岩。层厚2.10m 5.57m,平均4.26m。中厚层状,含燧石,底部泥质含量高,节理发育,溶、裂隙多被方解石脉充填。单位涌水量0.00124L/sm,渗透系数0.0056m/d。 K2、K3、K4灰岩含水层,沉积间距小于30m、水位较接近,可作为一个含水岩组考虑。按突水系数0.6计算,3 煤层至K4灰岩顶面间的隔水层所承受的水压为 3.4MPa 5.4MPa,均构不成3 煤层底板直接充水含水层。 5石炭系太原组K5灰岩含水层,为太原组上部灰岩。厚0m6.65m,平均2.56m。薄至中厚层状,为隐晶质石灰岩,裂隙发育,但多被方解石充填。单位涌水量0.00041L/s m,水位标高876.17m。据实际生产验证,该含水层对矿井充水无影响。 6二叠系下统山西组K7砂岩含水层,该含水层位于山西组底部。厚13.0m30.3m,平均21.0m。以中细粒砂岩为主,局部为砂质泥岩及粉砂岩,裂隙较发育,但多被方解石填充。单位涌水量0.0714 L/sm,渗透系数0.132 m/d。属富水性极弱的裂隙含水层。它是3 煤层底板直接充水含水层。因其富水性极弱,可认为对矿井充水无影响。 7二叠系下统山西组3 煤层顶板S4砂岩含水层,该含水层位于山西组中下部,是3 煤层老顶。厚2.21m28.43m,平均15.01m。裂隙发育,部分被方解石脉充填,局部相变为砂岩与砂质泥岩或砂质泥岩与泥岩互层。单位涌水量0.0714L/sm,渗透系数0.132m/d,水位标高865.53m,局部富水性好。属富水性弱的裂隙含水层。 8二叠系下统下石盒子组底部K8砂岩含水层,该含水层位于下石盒子组底部,是下石盒子组与山西组分界砂岩。厚3.70m26.75 m,平均11.95m。以中粒砂岩为主,中部夹薄层砂质泥岩。平均下距3 煤层36.76m。属富水性弱的裂隙含水层。 S4砂岩和K8砂岩含水层可直接接受地表水补给,水位标高达856m,且均处在3 煤 层顶板冒落裂隙带之内,故均为3 煤层直接充水含水层。由于砂岩裂隙的渗透性较弱K0.132 m/d,故对矿井充水影响较小。 9二叠系下统下石盒子组下部砂岩含水层,该含水层位于下石盒子组下部。厚1.85m 27.16m,平均11.68m。以中粒砂岩为主,底部及中上部含砾,中上部夹薄层泥岩。属富水性弱的裂隙含水层。对3 煤层开采有一定影响。 10二叠系上统上石盒子组底部分界砂岩含水层,该含水层位于上石盒子组底部,是区内上、下石盒子组分界标志。厚5.35m24.70m,平均12.47m。以中粒砂岩为主,颗粒具有上粗下细之特征,中部夹薄层砂质泥岩。属富水性相对较强的裂隙含水层。对3 煤层没有影响。 11二叠系上统上石盒子组下部砂岩含水层,该含水层位于上石盒子组下部。厚1.0m 18.3m,平均12.4m。为灰白色砂岩,钙质胶结,底部含砾。属富水性弱的裂隙含水层。 12基岩风化带裂隙含水层,该含水层位于各种基岩的顶部,风化带裂隙厚度35m 40m。裂隙带多以开口状出现,且多被泥质充填。根据常村矿井资料,裂隙带多由破碎的泥岩、砂岩组成,单位涌水量仅为0.046L/sm0.086L/sm。属富水性弱的裂隙含水层。 13第四系孔隙潜水含水层,该含水层主要由第四系中的砂及砾石组成,厚零至数十米,其厚度和富水性因地而异。单位涌水量0.31L/s m,渗透系数1.11m/d10.85m/d。一般在古河床或河流阶地附近,厚度大、富水性强,水位标高受季节变化影响。为富水性中等的孔隙潜水含水层。它是当地农村生活和灌溉用水的主要水源。 2隔水层 1石碳系中统本溪组铝土质泥岩和上统太原组底部砂泥岩段隔水层,层段厚11.25m 73.37m,平均28.78m,厚度变化较大。主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、薄层砂岩和铝土泥岩组成,底部为鲕状铝土泥岩及山西式铁矿。可有效阻隔中奥陶统马家沟组灰岩水向上的垂直补给。 2石碳系中统太原组中段砂泥岩隔水层,位于K4与K5灰岩之间。层间距35m45m,由泥岩、砂质泥岩、砂岩组成。可有效地阻隔上、下灰岩水的联系。 3其它隔水层,井田内含水层与含水层之间,一般被互层状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩夹薄层砂岩相隔,其厚度不等。这些组合岩层可有效隔断含水层之间的水力联系。 从以上各含水层的水位标高看,在无导水构造影响时,以上隔水层均有良好的隔水性能。 1.2.4岩层地温特性 生产矿井测量井下温度16℃左右,地温为1℃/100m属于地温正常地区。 1.3煤层特征 1.3.1煤层赋存情况 井田内的煤层主要分布在二叠系下统的山西组和石炭系上统太原组。共含煤13层,包括可采煤层1层,局部及偶尔可采11层,总厚度13.31m,含煤系数8.17;其中,3煤层为采矿证批准开采的煤层。 图1-2 综合地质柱状图 1.3.2煤层的围岩性质 井田内含煤地层沉积稳定,岩性组合及地球物理性质具有一定的规律,标志层、煤层本身特征明显。各煤层对比主要是采用标志层法,其次利用煤层与围岩的物理差异及层间距作为辅助依据。主要标志层有K2、K3、K4、K5石灰岩,K6石灰岩燧石层,K7砂岩, 3煤层,K8砂岩,其中K6、K7、K8砂岩作为辅助标志层参与煤层对比,主要标志层特征见表1-1。 表1-1 主要标志层特征表 地层单位标志层 号 岩性 厚度 /m 层间距/m 发育 程度 稳定性备注 P1x K8 中粒砂岩 95 . 1175 . 26 70 .3 全区较稳定 36.69 P1sh 3煤层 8.5 90 .7 22 .0 全区稳定 10.10 K7细中粒砂岩 00 .7 50 . 14 00 .2 全区较稳定 太原组C3t K6石灰岩 00 .1 0 偶尔不稳定 6.30 K5石灰岩 56 .2 65 .6 0 局部较稳定 38.45 K4石灰岩 26 .4 57 .5 10 .2 全区稳定 6.83 K 3 石灰岩 29.349 .566.1 全区 稳定 11.09 K 2 石灰岩 72.766 .1711.3 全区 稳定 3.68 151 煤层 92.90 .110.0 全区 稳定 4.77 153 煤层 59 .192 .274.0 全区 稳定 井田内的煤层主要分布在二叠系下统的山西组和石炭系上统太原组。共含煤13层,包括可采煤层1层,局部及偶尔可采11层,总厚度13.31m ,含煤系数8.17;其中,3煤层为采矿证批准开采的煤层,本次 均对其储量进行了估算,平均总厚度5.8m ,各煤层层位及特征见表1-2。 表1-2 各 煤 层 层 位 及 特 征 表 地层 单位 煤层 编号 厚度 /m 层间距/m 发育 程度 层位 稳定性 可采性 开采 状况 备注 山 西 组 P 1sh 1 07.070 .00 局部 不稳定 局部 8.86 2 15 .060 .00 偶尔 不稳定 不可采 18.27 3 75 .590 .722.0 全区 稳定 可采 主采 26.20 太 原 组 C 3t 6 70 .016 .10 局部 稳定 局部 5.43 8 20 .090 .00 局部 不稳定 偶尔 10.37 9 56 .088 .10 局部 不稳定 局部 9.33 10 44 .070 .10 局部 不稳定 局部 12.26 11 35 .090 .00 局部 较稳定 偶尔 3.80 12 50 .009 .10 局部 稳定 局部 7.60 14 30 .000 .10 大部 稳定 局部 23.50 151 92 .090 .110.0 全区 稳定 大部 含硫量高 1.72 152 57 .071 .10 大部 稳定 局部 1.90 153 59 .192 .274.0 全区 稳定 大部 含硫量高 可采煤层3煤层,位于山西组中下部,厚度0.22m 7.90m ,平均厚度5.75m ,含夹矸02层,夹矸厚度最大0.10m ,最小0.01m ,平均0.06m ,纯煤厚度5.69m 。夹矸岩性多为炭质泥岩,少数为泥岩。煤层顶板岩性为泥岩、砂质泥岩,局部为细砂岩。底板岩性为黑色泥岩、粉砂岩。属结构简单。该煤层全区稳定可采且厚度大,为本井田正在开采煤层,因此对该煤层的控制研究程度均很高。 1.3.3 煤的特征 1煤的物理性质 3煤为黑色,细中条带状结构,层状构造,条痕色为黑色,强玻璃光泽,裂隙较发育,呈阶梯状或贝壳状断口。经取样测试3 煤视相对密度为1.35kg/m 3 1.41kg/m 3 ;散密度为849kg/m 3950kg/m 3;安息角为37.237.3;磨檫角为2024。 2煤的化学性质 表1-3 3 煤层煤质分析统计结 果 表 煤层 原 煤 浮 煤 质量分级 水分 / 灰分 / 发热量Q gr,v,d /mJ/k g 水分/ 灰分/ 发热量 Q gr,v,d /mJ/k g 灰分 发热量 3 0.21.4 0.80 9.228 14.92 2733.4 30.71 0.22.4 0.90 6.214 9.25 2933.5 31.99 低灰煤 特高热值煤 表1-4 3 煤 层 煤 质 化 验 统 计 结 果 表 煤层 浮煤挥发分 V daf / 全硫S t,d / 按标准折算后的全硫S t,d / 质量分级 原煤形态硫/ 原煤 浮煤 全硫St,d 硫铁矿硫Sp,d 硫酸盐硫Ss,d 有机硫So,d 3 12.6419.99 15.79 0.110.65 0.37 0.250.59 0.36 0.29 特低硫煤 3煤的工业价值 根据3煤层的煤质特征和煤的化学工艺性质对煤的工业用途评述如下3煤为低灰、特低硫、低磷、特高热值、较高软化温度灰、极易磨、高热稳定性中等易选的贫煤、贫瘦煤、瘦煤。其中贫煤可广泛用于电力、冶金、高炉喷吹、气化、化工、建材等行业;贫瘦 煤、瘦煤可作炼焦配煤,3煤层的工业用途综合评价见表1-5。 表1-5 3 煤的工业用途综合评价 煤层指标 项目 A d / S t,d /