潞安集团五阳二矿300万吨新井设计【含CAD图纸+文档】
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第 1 页 (共 120 页) 设计总说明 此毕业设计包括两个部分:一般部分和专题部分。 一般部分为潞安五阳矿 300 万 t 新井设计,共分为十部分:矿井概述及井田地质特 征;井田境界和储量;矿井工作制度、设计生产能力及服务年限;井田开拓;采区巷 道布置;采煤方法;井下运输;矿井提升;矿井通风及安全和设计矿井基本经济技术 指标。 五阳矿东西长约为 7700m,南北宽约为 5600m,面积约为 43.5km2。其中主采煤层 为 3# 4#煤,倾角平均为 4.5。该煤层赋存稳定,平均厚度 6.35m。属于低瓦斯矿井, 煤层无爆炸危险性,无自然发火现象。 本矿井设计采用“三八”制工作制度,即“两采一准” ,矿井设计生产能力按年工 作日 330 d 计算。每天净提升时间为 16 h。 五阳矿为新建矿井,设 1 个主井、1 个副井、几个采区风井。为了保证第一水平 的服务年限主、副井筒位于井田中央。本矿井采用立井单水平加暗斜井开拓方式。 采用带区开采煤层,根据设计要求,同时生产的带区一个,一个带区一个工作面 保证全矿井的产量。 主井直径 7.5m,一对 16t 多绳箕斗提升,副井直径 8.0m 采用多绳摩擦式绞车提升 一对 1.5t 矿车双罐笼提升,风井直径 6.5m。井底车场采用立井卧式。 矿井布置一个综采工作面保证全矿井的产量,工作面长度 300m,采用双巷掘进。 在轨道大巷内采用 ZK10-6/550 型架线电机车牵引矿车进行辅助运输,在运输大巷 内采用 PF41132 型带式输送机运输煤炭,采煤工艺为一次采全厚综合机械化采煤 工艺,采空区处理方法为全部垮落法。 矿井的开采能力取决于回采工作面和采(带)区的生产能力,本矿井计划用一个 带区的一个高产、高效工作面保证全矿井的产量。 主采煤层厚度 3.2m,工作面长度 300 m,采煤机截深 0.865 m,每天进 8 刀,一年 工作日 330 d ,计算出综放面的生产能力为 291.57 万 t,再加掘进头出煤能够满足矿井 设计生产能力的要求。 由于 3 煤赋存稳定,煤层倾角平缓,采煤机采用端部割三角煤斜切进刀、往返一 次割两刀的割煤方式,前滚筒割顶煤,后滚筒割底煤。工 作 面 放 煤 采 用 多 轮 顺 序 放 煤 , 第 2 页 (共 120 页) 两 刀 一 放 , 采 放 平 行 作 业 。 本矿采用的提升方式:主井采用箕斗提升,副井采用罐笼提升; 风速的验算符合要求,通风阻力经过计算。 专题部分为老空水防治 煤矿水害是与瓦斯、火灾、粉尘、动力地质灾害并列的矿山建设与生产过程中的 五大安全灾害之一。长期以来,因为煤矿水害而给国家和人民带来的经济损失和人身 伤亡极为严重。特别是近年来,随着煤炭工业的迅速发展,煤炭资源开发生产的深度 在不断加大,采煤工作面的空间尺度在不断增加,矿井采掘速度和采掘机械化程度明 显提高,这种高产高效的生产管理方式对防治水害安全技术的要求也越来越高。随着 煤矿开采方式,开采深度和工作面开采空间尺度的变化,水害产生的条件、威胁程度, 以及水害形成的机理都在发生着很大的变化。探索、应用和推广适应新的矿井采掘条 件下的水害防治技术与方法,对于体现以人为本理念、实现安全高效生产具有重要意 义。 第 3 页 (共 120 页) Graduation Design Manual This graduation practice includes two parts: General part and special subject part. New five sun ore 3 million ts wells design the general part for Lushui River safety , are ten parts together mark: Shaft summary and well-field geology characteristic; Well-field realm and reserves; Shaft working system, designs efficiency and the length of service; Well- field is opened up; The mining area tunnel is arranged; Coal mining method; Underground transportation; The shaft is hoisted; Mine ventilation and the fundamental economic and technical norms safe and designing a shaft. The Wu-yang ore is 7700 ms from east to west often about , north and south width makes an appointment with km2 to be 5600 ms , area makes an appointment with to be 43.5. Betoken a coal mining among them the tier is 3 # 4 # coal , the dip angle is 4.5 equally. Be coal seam taxs turn to store stability, 6.35 ms sharing thickness. Belong to the high gas shaft , coal seam have explosion danger, nothing get angry naturally phenomenon. “Surely, the shaft designs the spirit the shaft being designed adopt “38“ to make working system , being liang“ producing annual ability note workday 330 ds calculation. Every day nothing but lifting time is 16 hs. Five open ore are new-built shafts , set up 1 main shaft , 1 auxiliary shaft , several mining area ventilating shafts. The first horizontal length of service betokens , subsidiary pitshaft is located in well-field central authority for guarantee. The shaft adopt capital to shaft Shan is horizontal add unclear inclined shaft developing way. Adopt design call for to take area to exploit a coal seam , is based on, simultaneous area one , one giving birth to a child at the same time bring a area face guarantee entire the shaft output along. 7.5 ms , many ropes of a pair of 16 t dustpans fight against the main shaft diameter being advanced, auxiliary shaft diameter 8.0 ms adopt many ropes to rub dyadic winch lifting pair of 1.5 t mine car pair of cages lifting, ventilating shaft diameter 6.5 ms. The shaft bottom car park is adopt to shaft horizontal type. Shaft arrange a output , face putting spirit face guarantee entire shaft together length 300 ms, adopt two Alley driving. 第 4 页 (共 120 页) Adopt ZK10-6/550 type stringing electromobile to drag a mine car being in progress assisting transportation within big alleys of orbit , adopt simultaneous PF4 1132 types style to transport machine transporting coal within transporting big alleys, coal mining handicraft is that a spirit is complete favor the machinized synthetical coal mining handicraft , goaf handles method being all caving law. Shaft face exploiting an ability depending on backstoping and spirit (bring the area efficiency along) , the shaft plans the output using a high yield , high-effect face bringing area along to swear to satisfy a shaft. Betoken a coal mining tier thickness 3.2 ms , the face length 300 ms, coal mining machine intercepts 0.865 deep m , receives 8 knives , workdays for 1 year every day 330 ds, the efficiency soft and floury calculating out a heddle readjusting oneself to a certain extent is 2,915,700 ts , driving designs the efficiency request in addition before producing coal being able to satisfy a shaft. The dip angle is mild because 3 coal tax stores stability , the coal seam , coal mining machine adopt telos to cut askew eager triangle coal feed , the once going there and back cuts liang of knifes to cut coal way, the front cylinder cuts top coal , the queen cylinder cuts bottom coal. Face puts in coal adopt many wheels to put in coal in proper order , liang of knife once readjusts oneself to a certain extent, the spirit readjusts oneself to a certain extent parallel operations. Lifting way that the ore adopts: The main shaft adopt skip lifting to fight against , the auxiliary shaft adopt a cage to be advanced; The wind speed checking calculation accords with a request , the resistance being ventilated calculation passes. The special subject part leaves water prevention and cure empty for the old people. Coal mine water harms one of mine five big safe disasters in construction and procedure of production being that the geology disaster stands side by side with the gas , conflagration , dust , driving force. Economic losses and person casualties being brought about by the country and the people because coal mine water harms for a long time, are extremely grave. Develop especially in recent years, with the coal industry promptness, the depth producing is in coal resources development unceasingly enlarge, coal mining face space dimension is in 第 5 页 (共 120 页) escalation , shaft digging speed and machinized degree of digging improve obviously , this high yield high-effect manufacturing management way harms to prevention and cure water safe technology call for also more and more tallly. Exploit way with the coal mine, The face exploiting the depth sum exploits space dimension change , water makes the condition coming into being, threaten degree, and water makes the mechanism taking form very big change happened. The water under the condition probing , applying the digging adapting to the new shaft and extending harms the prevention and cure technology and method , high- effect childbirth has importance to embodying with this artificial idea , realizing safety. 第 6 页 (共 120 页) 目 录 1 矿井概况 .1 1.1 井田概况 .1 1.1.1 位置及范围 1 1.1.2 交通位置 .2 1.1.3 地形地势 .4 1.1.4 气象、水系及地震 4 1.1.5 水源和电源 .4 1.2 地质特征 5 1.2.1 区域地质构造 5 1.2.2 地层 .5 1.2.3 井田地层 8 1.2.4 井田地质构造 .10 1.3 煤层及煤质 10 1.3.1 煤层 .10 1.3.2 煤质 .13 1.4 其他开采技术条件 28 1.4.1 瓦斯 28 1.4.2 煤尘 .31 1.4.3 煤的自燃 31 1.4.4 地温 31 1.5 水文地质 31 1.5.1 含水层及其水文地质特征 31 1.5.2 井田内主要隔水层 33 1.5.3 矿井地质与矿井水文地质工作 .41 1.5.4 井田内及井田周边小煤矿开采情况 34 2 井田境界和储量 .36 2.1 井田境界 36 第 7 页 (共 120 页) 2.1.1 井田范围 .36 2.1.2 开采界限 .36 2.1.3 井田尺寸 .36 2.2 矿井工业储量 37 2.2.1 储量计算基础 .37 2.2.2 井田地质勘探 .37 2.2.3 工业储量计算 .38 2.3 矿井可采储量 39 2.3.1 安全煤柱留设原则 .39 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 .39 2.3.3 矿井可采储量 .40 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .41 3.1 矿井工作制度 41 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 41 3.2.1 确定依据 .41 3.2.2 矿井设计生产能力 .41 3.2.3 矿井服务年限 .41 3.2.4 井型校核 .42 4 井田开拓 .43 4.1 井田开拓的基本问题 43 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 .44 4.1.2 工业场地的位置 .45 4.1.3 开采水平的确定及采盘区划分 .45 4.1.4 主要开拓巷道 .45 4.1.5 方案比较 .45 42 矿井基本巷道 .51 4.2.1 井筒 .51 4.2.2 井底车场及硐室 .51 4.2.3 主要开拓巷道图 54 第 8 页 (共 120 页) 5 准备方式 带区巷道布置 .56 5.1 煤层地质特征 56 5.1.1 带区位置 .56 5.1.2 带区煤层特征 .56 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 .56 5.1.4 水文地质 .56 5.1.5 地质构造 .56 5.1.6 地表情况 .56 5.2 带区巷道布置及生产系统 57 5.2.1 带区准备方式的确定 57 5.2.2 带区巷道布置 .57 5.2.3 带区生产系统 .58 5.2.4 带区内巷道掘进方法 58 5.2.5 带区生产能力及采出率 58 5.3 带区车场选型 60 6 采煤方法 61 6.1 采煤工业方式 61 6.1.1 带区煤层特征及地质条件 .61 6.1.2 确定采煤工艺方式 61 6.1.3 回采工作面参数 62 6.1.4 采煤工作面破煤装煤方式 .62 6.1.5 采煤工作面支护方式 .65 6.1.6 端头支护及超前支护 .67 6.1.7 各工艺过程注意事项 .68 6.1.8 采煤工作面正规循环作业 .70 6.2 回采巷道布置 72 6.2.1 回采巷道布置方式 .72 6.2.2 回采巷道参数 .73 7 井下运输 .75 第 9 页 (共 120 页) 7.1 概述 75 7.1.1 矿井设计生产能力及工作制度 .75 7.1.2 煤层及煤质 .75 7.1.3 运输距离和货载量 .75 7.1.4 矿井运输系统 .76 7.2 带区运输设备选型 76 7.2.1 设备选型原则 .76 7.2.2 带区运输设备选型及能力计算 .77 7.3 大巷运输设备选择 79 7.3.1 主运输大巷设备选择 79 7.3.2 运输设备能力验算 .80 8 矿井提升 .81 8.1 矿井提升概述 81 8.2 主副井提升 81 8.2.1 提升方式 81 8.2.2 矿井主提升设备的选择及计算 .81 9 矿井通风与安全 .84 9.1 通风系统的确定 84 9.1.1 概 述 .84 9.1.2 矿井通风系统的确定 .84 9.1.3 主扇工作方式的确定 .84 9.2 风量计算和风量分配 85 9.2.1 矿井风量计算的规定 .85 9.2.2 采掘工作面及硐室所需风量的计算 .85 9.2.3 矿井总供风量 .88 9.2.4 风量分配 .89 9.2.5 风量的调节方法与措施 .89 9.2.6 风速验算 .89 9.3 矿井通风阻力的计算 91 第 10 页 (共 120 页) 9.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力 .91 9.3.2 矿井等积孔的计算 .94 9.4 通风设备的选择 94 9.4.1 主扇的选择计算 .94 9.4.2 电动机的选择 .95 9.4.3 反风措施 .95 9.5 矿井安全技术措施 95 9.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 .96 9.5.2 预防井下火灾 .96 9.5.3 水灾的预防 96 9.5.4 其它事故预防 .97 10 设计矿井基本技术经济指标 98 参 考 文 献 .99 ABSTRACT.102 1 提出专题 .103 2 防治老空水技术途径 103 2.1 老空水的来源 .103 2.2 防治老空水技术途径 .103 2.2.1 老空水赋存特点 103 2.2.2 老空水的危害性 104 2.2.3 防治老空水技术途径 104 3 钻探、物探相结合实例 105 3.1 水文地质概况 .105 3.2 大巷下山煤柱段开采技术条件 .106 3.3“气球爆炸”理论 106 3.4 大巷下山煤柱段开采中的防治水技术 107 3.4.1 煤柱段开采方案 .107 第 11 页 (共 120 页) 3.4.2 采空区积水的防治措施 .107 3.5 结语 109 4 煤矿井下老空水的防治技术研究 110 4.1 老空水能量意外释放模型 .110 4.2 老空水害发生的要素分析 .110 4.3 老空水的防治技术 .111 4.3.1 防止采空区积水 111 4.3.2 查明老空区积水情况 111 4.3.3 探放老空水的若干关键技术 .112 4.3.4 防隔水煤柱的留设与维护 .114 4.4 开展技术培训,提高工人防治水害技能 115 致 谢 .116 第 1 页 (共 120 页) 1 矿井概况 1.1 井 田 概 况 1.1.1 位置及范围 潞安矿区地处山西省东南部,沁水煤田东部边缘中段,地跨长治市、潞城市、襄 垣县、屯留县、长子县。山西省潞安环保能源开发股份有限公司隶属的五阳煤矿位于 潞安矿区北东部边缘,属长治市襄垣县管辖。其地理坐标:东经 1125825113 0509,北纬 362646363347。井田范围南以文王山北正断层为界,北至西川正 断层,东起 表 1-1 五阳煤矿区范围拐点坐标 4#煤层拐点 15 个,标高从 830m 至 250m 点号 X Y 点号 X Y 1 4045500.00 38412370.00 9 4042410.00 38418000.00 2 4048570.00 ,38415700.0 0 10 4038080.00 38418000.00 3 4046920.00 38414900.00 11 4035600.00 38408000.00 4 4046010.00 38415560.00 12 4041100.00 38408000.00 5 4044785.00 38414800.00 13 4041300.00 38409300.00 6 4044060.00 38415680.00 14 4042780.00 38408650.00 7 4043280.00 38416400.00 15 4046360.00 38411520.00 8 4042720.00 38416510.00 3#4#煤层拐点 28 个,标高从 830m 至 250m 点号 X Y 点号 X Y A1 4035600.00 38408000.00 A15 4041640.00 38415800.00 A2 4041100.00 38408000.00 A16 4041500.00 38416280.00 A3 4041300.00 38409300.00 A17 4040900.00 38416160.00 A4 4042780.00 38408650.00 A18 4040750.00 38416070.00 第 2 页 (共 120 页) A5 4046360.00 38411520.00 A19 4040580.00 38415720.00 A6 4045500.00 38412370.00 A20 4041380.00 38415660.00 A7 4044005.00 38411060.00 A21 4041600.00 38415960.00 A8 4043400.00 38412700.00 A22 4040420.00 38416070.00 A9 4042500.00 38412940.00 A23 4040240.00 38415900.00 A10 4042220.0 38413140.00 A24 4040160.00 38415600.00 A11 4042380.00 38413680.00 A25 4039850.00 38415550.00 A12 4041680.00 38414100.00 A26 4038840.00 38414060.00 A13 4040800.00 38414400.00 A27 4038260.00 38415200.00 A14 4041600.00 38415440.00 A28 4037320.00 38415020.00 4-3#煤层露头线(经线 38418000) ,西至经线 38408000。南北长约 13km,东西宽 约 10km,面积约为 78.3649km2。 2001 年 11 月 6 日,中华人民共和国国土资源部以 1000000120132 号颁发的采矿许 可证规定的井田范围由 155 个拐点坐标圈定,兹将 3#、4 #煤层拐点坐标列下,见表 1-1, 需扣除的 12 个小煤矿拐点坐标暂略。该证所核定的矿区面积 78.3649km2,开采煤层为 3#、4 #煤层,生产规模为 300 万 t/年。 1.1.2 交通位置 五阳煤矿交通条件较为便利。太焦铁路线自北而南横穿井田,襄垣火车站、五阳 火车站位于井田之内,本矿铁路专用线与五阳站相接。邯长、太焦铁路在长治北站交 会。太焦线北接石太、同浦线,南接陇海线。 第 3 页 (共 120 页) 图 11 五 阳 煤 矿 交 通 位 置 图 榆黄公路自本井田穿过,西距 208 国道 1km。五阳煤矿距襄垣城约 3km,距长治 市约 45km。距太原市约 215km。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,交通真可谓“四通八达” ,见图 11。长治至各主要城市间距离 见表 12。 表 12 长治市距各主要城市距离简表 名称 起止线 铁路/公路 距离(km) 太焦线 长治太原 铁路 280 太焦线 长治新乡 铁路 217 邯长线 长治邯郸 铁路 220 长太线 长治太原 公路 250 长邯线 长治邯郸 公路 185 长石线 长治石家庄 公路 长北线 长治北京 公路 长郑线 长治郑州 公路 第 4 页 (共 120 页) 长天线 长治天津 公路 长西线 长治西安 公路 1.1.3 地形地势 潞安矿区位于太行山中段西侧,长治盆地之西部。隶属的五阳井田位于矿区东北 部。纵观其地貌特征,属黄士高原的低山丘陵地带,地势较为平坦,呈南高北低,西 高东低。大多为黄士所覆盖,局部零星出露中奥陶系地层及二叠系地层,冲沟发育。 最高点位于本区南文王山北断层附近,海拔为+945.50m,最低点位于漳河河谷,海拔 +854.00m,最大高差为 91.50m。 1.1.4 气象、水系及地震 本区属典型大陆性气候,干燥多风,四季分明,年平均气温 8.9,日最高气温 37.4,最低气温-29.1。 年平均降水量为 583.3mm,最大 917.0mm,最小 414.0mm,雨季集中在 7、8、9 三个月,日最大降水量 109.7mm。 年平均蒸发量为 1755.3mm(高于降水量 2.01 倍);最高为 1996.3mm,最低为 1502.1mm。 年主导风向为西北风,夏季风向为东南风,最大风速为 17m/s,最大风压为 350Pa。 冰冻期为每年 10 月末到翌年 4 月,最大冻土深度为 0.75m。 本井田主要河流为浊漳河西源和南源,属海河流域漳河水系,浊漳河南源由南而 北流经井田南部,其支流有绛河、岚水、淘清河等。浊漳河由西向东流入井田北缘, 其支流有淤泥河,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。 根据 1990 年国家地震局对五阳、襄垣县地区地震基本烈度的划分意见,本区地震 基本烈度为 6 度。 1.1.5 水源和电源 1)水源 矿井工业用水采用井下排水处理后复用。生活用水原准备取自常村矿井水源地奥 灰水,用约 10.5km 的长距离输水管送到矿井工业场地。 第 5 页 (共 120 页) 由于生活饮用水水源过远,目前,潞矿集团正在矿井工业场地与矿井东风井场地 之间进行水源勘探,积极查明第四系底砾层及中奥陶系 O2f、O2s 等地层的水文情况, 如其水量、水质能满足饮用水要求和标准,则优先利用其作为矿井饮用水源。 2)电源 长治地区有华北电网主力电厂漳泽电厂一处,处于漳泽水库大坝东约 2.5km, 现装机已达 1000MW。 长治北有 220kV 变电站一座,容量 290MVA,电压为 220/110/35kV,目前以 220kV 线路与霍县电厂(400MW) 、漳泽电厂并网,该变电站为电力系统的枢纽变电 站。 矿区现有电源三处:西白兔电厂,规模(36+12)MW;长治电厂装机 23MW; 五阳矿坑口热电厂装机 225MW。常村矿设有 110kV 变电站,是矿区的一座中心变 电所,电源两回引自位于常村矿井东南约 3km 的辛安开闭所,两回引自五阳电厂,装 置 3 台 31.5MVA 变压器,电压为 110/35/6kV。本矿井电源条件可靠。 1.2 地 质 特 征 1.2.1 区域地质构造 潞安矿区位于沁水煤田东部中段,处于华北断块区吕梁太行断块沁水块坳东部次 级构造单元的沾尚武乡阳城北北东向褶曲带中段,晋获断裂带西侧。矿区主体部分 为新生代叠加的长治新裂陷,五阳井田位于新裂陷西北部。 1.2.2 地层 1)区域地层 五阳井田属潞安矿区。潞安矿区位于华北地台山西台背斜,沁水煤田中东部边缘。 地层发育与华北地台其它地区一样,结晶基底为太古界、下远古界地层,其上发育了 寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三迭系、侏罗系、上第三及第四系等地层,缺失 上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、白垩系、下第三系等地层。区域内各时代地 层均有所出露。据以往地质资料区域地质资料将寒武系以新地层,由老到新简述如下: (1)寒武系() 第 6 页 (共 120 页) 该系地层在五阳井田内无出露,主要分布在左权、襄垣、平顺等地。与下伏元古 界地层呈不整合接触。厚约 486 m。 寒武系下统( 1) 该统缺失馒头组、仅发育毛庄组。主要为紫红色页岩与紫红色白云质泥质灰岩互 层,夹表灰色中厚层状右灰岩、鲕状灰岩;底部为一层底砾岩。 ,厚约 3590 m 。 寒武系中统( 2) 徐庄组(2x):下段主要为紫红色页岩、细砂岩夹薄层石灰岩、鲕状灰岩。上 段主要为浅灰色中厚至薄层状石灰岩、泥质条带灰岩等。厚度一般为 5890 m 。 张夏组(2z ):底部为薄层泥质条带灰岩或薄层灰岩、泥质灰岩。其上主要为 浅灰至深灰色薄至厚层状灰岩、石灰岩,下部夹紫红色页岩。一般厚约 170 m。 寒武系上统( 3) 崮山组(3g):主要为灰、灰黄色薄至中厚层状泥质条带灰岩或竹叶状灰岩, 夹黄绿色钙质页岩及生物碎屑灰岩。厚度一般为 40 m。 长山组(3c ):主要为紫红、灰紫色中厚层状竹叶状灰岩夹泥质条带灰岩或薄 层白云质灰岩。厚度约 722 m。 凤山组(3f):主要为灰、灰白色厚层状中至粗晶白云质灰岩。一般厚约 100 m。 2)奥陶系(O) (1)奥陶系下统(O 1) 本统厚度为 65210m,一般厚度 130m。中上部为灰色中厚、巨厚层状白云岩, 下部为泥质白云岩夹竹叶状白云岩。与下伏地层为整合接触。 (2)奥陶系中统下马家沟组(O 2X) 本组厚度多 37210m,一般厚度 120m,中上部为青灰色中厚、巨厚状石灰岩, 下部为角砾泥灰岩和铝质灰岩。 (3)奥陶系中统上马家沟组(O 2S) 本组厚度 170310m,一般厚度 230m,中上部为灰色白云质泥灰岩、泥质灰岩, 灰黑色中厚层状豹皮灰岩。下部为灰绿色泥灰岩或角砾状泥灰岩。 (4)奥陶系中统峰峰组(O 2f) 本组厚度为 55289m。岩性为浅灰色中厚层状豹皮灰岩,灰白色白云岩夹灰黑色 中厚层状灰岩。 第 7 页 (共 120 页) 3)石炭系(C) (1)石炭系中统本溪组(C 2b) 该组厚度 235m,一般厚度 20m。岩性以铝土泥岩为主,并发育有石灰岩,少量 砂岩,夹有煤线。底部有山西式铁矿透镜体赋存。与下伏层呈平行不整合接触。 (2)石炭系上统太原组(C 3t) 本组厚度 80150m,一般厚度 100m,为主要含煤地层之一。岩性由灰黑色,灰 色泥质岩,砂岩,发育 46 层石灰岩,含煤 1015 层,底部为灰白色中厚层状砂岩 (K 1) 。与下伏地屋呈整合接触。 4)二叠系(P ) (1)下统山西组(P 1s) 该组厚度为 36135m,一般厚度 60m,为主要含煤地层之一。岩性灰黑色,灰色 泥质岩,灰白色中、细粒砂岩及煤层组成。发育 14 层煤。底部以 K7 灰白色中或细 粒砂岩为界。与下伏地层呈整合接触。 (2)二叠系下统下石盒子组(P 1x) 该组厚度 4878m,一般厚度 65m。顶部为杂色鲕状铝土质泥岩(桃花泥岩) ,中 部为浅灰色中粒、细粒砂岩,下部为杏黄色砂岩、泥岩、灰色泥岩,偶夹煤线,底部 灰白色中、细粒砂岩(K 8) 。与下伏地层呈整合接触。 (3)二叠系上统上石盒子组(P 2s) 该组厚度 400550m,一般厚度 520m,上部为杂色砂岩及紫红色泥岩,中部为杂 色砂岩、泥岩及黄绿色中粒砂岩灰色泥岩,下部为紫色、杂色、黄绿色泥质岩组成, 底部为灰白色厚层状中粗粒砂岩、灰绿色砂岩(K 10) 。与下伏地层呈整合接触。 (4)二叠系上统石千峰组(P 2sh) 该组厚度 22217m,一般厚度 150m。岩性以黄绿色厚层状中、粗粒砂岩与紫红 色泥岩互层,上部发育,有淡水灰岩及薄层石膏层。仅在屯留井田西部有 2 个钻孔完 整接露,最大厚度 192m。与下伏地层呈整合接触。 5)三叠系(T) (1)三叠系下统刘家沟组(T 1l) 本组厚度为 115595m,一般厚度 400m。岩性主要由浅灰、紫红色薄中厚层状 中-细粒砂岩和紫色泥岩组成。仅在屯留井田有 2 个钻孔见及,最大厚度 53.39m。与下 伏地层呈整合接触。 第 8 页 (共 120 页) (2)三叠系下统和尚沟组(T 1h) 本组厚度 130475m,一般厚度 250m。岩性主要由紫灰色砂岩和紫红色泥岩组成。 与下伏地层呈整合接触。 (3)三叠系中统二马营组(T 2er) 地层一般厚度 600m。岩性主要由紫红色泥岩,砂质泥岩、浅绿色厚层状粗砂岩组 成。与下伏地层呈整合接触。 (4)三叠系中统铜川组(T 2t) 厚度一般为 55m。上部为红色砂质泥岩,夹细粒砂岩,下部为紫色、灰绿色厚层 状中粒砂岩和灰绿、灰紫色砂质泥岩。与下伏地层呈整合接触。 (5)三叠系上统延长组(T 3y) 厚度 30138m,一般厚度 50m。岩性由紫红、灰绿色中厚层状中、细粒砂岩,粉 砂岩,泥岩夹淡水灰岩组成。与下伏地层整合接触。 6)侏罗系(J) 区域西北部有零星出露。该系缺失下统和上统,仅发育中统黑峰组。岩性为灰黄 色厚层状含砾粗中粒砂岩,局部夹砾岩及紫红、淡绿色砂质泥岩。厚度为 30254 m。 与下伏三迭系呈不整合接触。 7)上第三系(N) 厚度 5268m。岩性以棕红色粘土、砂质粘土为主,底部为砾石,在武乡县张村 为厚层状灰绿、灰黑色粘土,粉砂与薄层泥岩互层,并夹油页岩。与下伏地层呈角度 不整合接触。 8)第四系(Q) 厚度 0300m 为棕黄、淡黄色亚粘土,含砂质粘土,亚砂土夹钙质结核及近代冲 积层砂、砾石及泥土组成。与下伏地层呈角度不整合接触。 1.2.3 井田地层 本井田广为第四系黄土所覆盖,局部地带有二叠系地层零星出露,南部边缘地带 有奥陶系地层出露。据以往和新近地质资料,本井田发育的较新地层有奥陶系、石炭 系、二叠系、第四系等地层,现由老到新叙述如下: 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 第 9 页 (共 120 页) 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 3.529.92m,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 89.2139m,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 P1s 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(K 7)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)二叠系下统下石盒子组 P1x 本组厚度 83.46151.90m,平均厚度约 110m。岩性变化较大,顶部为紫红、紫灰 色等杂色含鲕粒厚层状铝质泥岩,砂质泥岩。 (俗称桃花泥岩)中,底部为灰白、灰色 石英砂岩为主(K 8) 。岩层颜色由浅到深的变化反映气侯由温暖潮湿渐变为炎热干燥。 为上三角洲平原冲积平原沉积。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。岩性由紫红、紫灰等杂色泥岩或砂质泥岩及灰、灰白 和黄绿色石英砂岩组成。为半干热气侯条件下,冲积平原沉积。与下伏地层呈整合接 第 10 页 (共 120 页) 触。 8)第四系 Q 其厚度 080.17m,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。五阳井田历次进行分采区精查,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。 1.2.4 井田地质构造 矿区主构造线近南北,以褶曲为主,向斜紧密,背斜开阔,断裂较少,地层走向 近南北,倾向西且略有起伏;倾角 315。 井田内揭露的断层共 33 条,其中正断层 10 条,逆断层 23 条。落差大于 30m 的断 层有 9 条( 包括井田南、北边界断层),3010m 的断层有 20 条,落差小于 10mm 的有 4 条。 褶曲以北北东南北向为主,贯穿全井田的褶曲自西向东依次有坪村向 斜、余吾背斜、余吾向斜、苏村背斜及五阳向斜。其中以西部的坪村向斜和 东部的苏村背斜构成井田内煤层起伏的基本形态。另外,还有东邓向斜和墙 则背斜。此外,井田内有陷落柱 6 个。 1.3 煤 层 及 煤 质 1.3.1 煤层 本区主要含煤地层为石炭系上统太原组(C 3t)及二叠系下统山西组(P 1s) ,现分 述于下: 1)石炭系上统太原组(C 3t): 该组为一套典型的海陆交互相沉积,并形成四个明显的旋回韵律结构,其厚度为 89.2139m,平均厚度 103m,岩性为灰色、深灰色石灰岩,灰色、灰白色细、中、粗 粒石英砂岩,灰黑色粉砂岩、砂质泥岩,泥岩及煤层。其中夹 815 层煤,发育四层 第 11 页 (共 120 页) 稳定的石灰岩(K 2、K 3、K 4、K 5、 )及一层不稳定的石灰岩(K 6) 。测井物性反映:煤 层一般为高电阻、低密度、低伽玛。石灰岩为高电阻、高密度、低伽玛。因此标志明 显。该组产植物化石碎屑及动物化石。 2)二叠系下统山西组(P 1s): 该组为陆相沉积,其厚度为 39.20m 至 85.85m,平均厚度约 60m,岩性为灰色粉 砂岩、砂质泥岩、泥岩、灰白色中、细粒石英砂岩及煤层。其中夹煤 14 层。中下部 发育的 3#煤为全区稳定的可采煤层,厚度为 1.50m7.90m, 平均厚度为 5.73m。测井物 性反映:煤层表现为高电阻、低密度、低伽玛。由于 3#煤层发育、厚度大且稳定,其 本身即为明显的标志层。该组产植物化石碎屑。 3)区域地质构造 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,现简述如下: (1) 晋(城)获(鹿)断褶带 北起河北省的获鹿,向南经昔阳县的皋落各和顺县的表城、左权县、黎城县的拐 镇、芳泉、泽城、潞城市的西井、南委泉、西柏会和长治市的东侧,一直向南延伸经 高平市至晋城市以南,长约 250km,宽 2050km,总体走向呈北 25东复式背斜。 (2) 武(乡)阳(城)凹褶带 主要展布于和顺、左权、屯留、阳城一线以西;圣山、樊寺山、沁源、安泽一线 以东的广大区域内。总体为一复式向斜。主要构造形迹是由二叠系,三叠系岩层组成 的一系列彼此平行的褶皱,规模较小,一般长 2030km ,最长 40km,均系平缓开阔 的褶曲,两翼倾角多为 10,最大达 20。向斜较背斜更为开阔。其次是局部地段发育 的压性断裂,一般为高角度正断层,其延伸方向均为北 25东。 潞安矿区处于武阳凹褶带中段,晋获断裂西侧。晋获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获断裂带一致,呈北 北东北东东向。沿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。 自上而下的煤层特征为: 第 12 页 (共 120 页) 3 号煤层位于二叠系山西组下部,为上煤组,厚 2.703.72m 。一般 3.2m,煤层稳 定,顶板一般为泥岩,粉砂质泥岩,底板为黑色泥岩、粉砂岩,老底为中细粒砂岩。 夹矸 03 层,一般 1 层,厚 0.27m,属结构简单至较简单煤层。 9 号煤层位于石炭二叠系太原组中部 K3 石灰岩之上,下距 12 号煤层 7.6235.68m,平均 13.38m。煤层厚度 2.63.7mm,平均 3.15m。煤层稳定,顶板一 般为泥岩,粉砂质泥岩,底板为黑色泥岩、粉砂岩,老底为中细粒砂岩。 12 号煤层位于石炭系太原组二段中部 K3 石灰岩之上,下距 15-2 号煤层 24.8045.12m,平均 29.9m。煤层厚度为 01.95m ,平均 0.71m,仅在井田中部可采。 顶板为泥灰岩。属不稳定型局部可采煤层。 15-2 号煤层位于太原组一段下部,下距 15-3 号煤层 0.805.50m,平均 2.62m,煤 层仅在井田东北、东南局部可采。顶底板皆为泥岩层,属不稳定型局部可采煤层。 15-3 号煤层位于太原组一段下部,煤层厚度 02.95m ,平均 1.18m,井田内分南、 北两片可采,顶板为泥岩、粉砂质泥岩,底板为泥岩、炭质泥岩。该煤层属不稳定型 局部可采煤层。 9、12、15-2 、15-3 号煤层为下组煤,因其硫分较高,俗称臭煤。 煤层特征见表 1-3-1。 表 1-3-1 可采煤层煤层地 质特征 顶底板岩性 地 层 煤 层 编 号 煤层厚度 m 最小最大 一般 煤层 结构 层间距 m 最小最大 平均 煤层稳 定程度 顶板 底板 可采情 况 煤的容 重 (t/m3) 二 叠 系 山 西 组 P1s 3 2.73.72 3.2 简单, 含夹 矸 13 层 稳定 泥岩、 粉砂岩 泥岩、 粉砂岩 全井田 可采 1.4 石 4 2.63.7 简单, 50.4873.12 61.83 稳定 泥岩 泥岩 全井田 1.4 第 13 页 (共 120 页) 3.15 含夹 矸 02 层 可采7.6235.68 13.38 12 01.95 0.71 简单 不稳定 石灰岩 泥岩 局部可 采 1.45 24.8045.12 29.9 15-2 02.00 0.71 复杂 不稳定 泥岩 泥岩或 粉砂质 泥岩 局部可 采 1.51 炭 系 太 原 组 C3t 15-3 02.95 1.18 复杂, 含夹 矸 13 层 0.805.50 2.62 较稳定 泥岩、 粉砂质 泥岩 泥岩或 粉砂质 泥岩 局部可 采 1.50 1.3.2 煤质 1)煤的物理性质 3#4#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#4#煤视相对密度为 1.35,1.41;散密 度为 849950kg/m3;安息角为 37.237.3 度;摩檫角为 2024。 15-1#和 15-3#煤:为黑色,细 中条带状结构, 层状构造,条痕色为黑色,金刚光泽, 裂隙发育,呈阶梯状或参差状断口。经取样测试 15-1#和 15-3#煤视相对密度为 1.40 和 1.42。 2)煤岩特征 (1)宏观煤岩特征: 3#4#煤:煤岩组分以亮煤为主,暗煤次之,夹少量镜煤及丝炭条带。煤岩类型以半 亮型为主,半暗型次之。 15-1#和 15-3#煤:煤岩组分以亮煤为主,暗煤次之,夹镜煤条带和丝炭透镜体,含 黄铁矿结核。煤岩类型以半亮型为主,半暗型次之。 第 14 页 (
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