凉水井煤矿2.40Mta新井设计【含CAD图纸+文档】
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目录1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1井田位置、范围和交通位置11.1.2地形地貌21.1.3河流及水系21.1.4矿区气象地震21.1.5矿区水源、电源、劳动力及建材来源21.2井田地质特征21.2.1井田勘探程度21.2.2井田煤系地层概述31.2.3井田地质构造51.2.4矿井水文地质特征及评价51.2.5矿井涌水量71.3煤层特征71.3.1可采煤层特征71.3.2煤层围岩性质91.3.3煤的特征91.3.4煤层瓦斯及煤尘情况142 井田境界和储量152.1井田境界152.1.1井田范围152.1.2开采界限152.1.3井田尺寸152.2井田地质勘探162.3矿井地质储量162.3.1储量计算基础162.3.2矿井地质储量计算172.3.3矿井工业储量计算182.4矿井设计储量192.4.1永久煤柱损失量192.4.2矿井设计储量202.5矿井可采储量202.5.1工业场地煤柱202.5.2主要井巷煤柱223 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限233.1矿井工作制度233.2矿井设计生产能力及服务年限233.2.1确定依据233.2.2矿井设计生产能力233.2.3矿井服务年限233.2.4井型校核244 井田开拓254.1井田开拓的基本问题254.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标254.1.2工业场地的位置274.1.3开采水平的确定及盘区划分284.1.4主要开拓巷道284.1.5开采顺序284.1.6方案比较294.2矿井基本巷道354.2.1井筒354.2.2各种硐室394.2.3主要开拓巷道405 准备方式带区巷道布置445.1 煤层地质特征445.1.1 带区位置445.1.2 带区煤层特征445.1.3 煤层顶底板岩石构造情况445.1.4 水文地质445.1.5 地质构造445.1.6 地表情况445.2 带区巷道布置及生产系统445.2.1 带区准备方式的确定445.2.2 带区巷道布置455.2.3 带区生产系统455.2.4 带区内巷道掘进方法465.2.5 带区生产能力及采出率465.3 带区车场选型设计475.3.1带区车场的形式475.3.2带区车场的调车方式485.3.3带区主要硐室布置486 采煤方法496.1 采煤工艺方式496.1.1 带区煤层特征及地质条件496.1.2 确定采煤工艺方式496.1.3 回采工作面参数506.1.4 采煤工作面破煤、装煤方式506.1.5 移架及推溜方式516.1.6 端头支护及超前支护方式516.1.7 各工艺过程注意事项526.1.8 采煤工作面正规循环作业536.2 综采工作面的设备选型及配套556.2.1 采煤机的选型计算556.2.2 液压支架的选型计算556.2.3 刮板输送机的选型计算576.2.4 支架底板比压验算576.2.5 液压支架576.3 回采巷道布置616.3.1 回采巷道布置方式616.3.2 回采巷道参数626.4 顶板管理636.4.1 工作面顶板管理636.4.2 工作面上、下端头及出口的顶板管理647 井下运输667.1概述667.1.1矿井设计生产能力及工作制度667.1.2煤层及煤质667.1.3运输距离和货载量667.1.4矿井运输系统667.2设备选择677.2.1设备选型原则:677.2.2带区运输设备选型及能力验算677.3大巷运输设备选择697.3.1主运输大巷设备选择697.3.2辅助运输大巷设备选择707.3.3运输设备能力验算718 矿井提升728.1矿井提升概述728.2主副井提升728.2.1主井提升728.2.2副井提升749 矿井通风及安全769.1矿井通风系统选择769.1.1矿井概况769.1.2矿井通风系统的基本要求769.1.3矿井通风方式的选择769.1.4矿井主要通风机工作方式选择779.1.5带区通风系统的要求789.1.6工作面通风方式的选择789.1.7 通风构筑物799.2带区及全矿所需风量799.2.1工作面所需风量的计算799.2.2掘进工作面需风量809.2.3硐室需风量819.2.4其它巷道所需风量819.2.5矿井总风量829.2.6风量分配及风速验算829.3矿井通风总阻力计算839.3.1 矿井通风总阻力计算原则839.3.2 确定矿井通风容易和困难时期最大阻力路线839.3.3计算矿井摩擦阻力和总阻力:849.3.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔869.4选择矿井通风设备889.4.1选择主要通风机889.4.2电动机选型919.5安全灾害的预防措施919.5.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施919.5.2预防井下火灾的措施929.5.3防水措施9210 设计矿井基本技术经济指标93参考文献94翻译部分 Effect of size on the compressive strength of coal95块度大小对煤的抗压强度的影响102专题部分 关于围岩控制技术研究1071 绪论1071.1 问题的提出及研究意义1071.2 国外研究的现状1081.3 国内沿空留巷技术研究的现状1091.4 沿空留巷待解决问题及技术难点1102 巷道围岩的变形机理及控制研究1113 沿空留巷理论基础1133.1 围岩控制的关键层理论1133.2 沿空留巷巷道围岩活动规律1143.2.1 沿空留巷上覆岩层破断规律1143.2.2 沿空留巷围岩活动空间特征1153.2.3 矿压显现规律及沿空留巷的受力状况1174 沿空留巷巷旁充填技术1194.1 巷旁充填支护变形机理1194.2 巷旁充填体初期所需支护阻力工程计算1204.3 巷旁充填体后期所需支护阻力工程计算1214.4 巷旁充填体宽度设计1214.5 巷道宽度与充填体强度关系1224.6 充填体变形的控制1235 工程实践1245.1 工程地质条件1245.2 巷内锚杆支护参数1245.3 巷旁支护参数1255.3.1 巷旁支护阻力1255.3.2 巷旁支护材料1255.4 矿压观测结果及分析1255.5 注浆1275.5.1 施工工艺1275.5.2 注浆工艺1275.5.3 注浆设备1275.5.4 注浆液的配制1285.5.5 注浆压力1285.5.6 浆液注入量1285.5.7 注浆效果1286 结论128致 谢13081 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1井田位置、范围和交通位置凉水井井田位于陕西省榆林市神木县境内,地处榆神矿区东部,行政区划隶属神木县西沟乡、马家塔乡及瑶镇管辖。西(安)包(头)铁路和榆神府二级公路(204省道)均从井田南侧通过,新建的榆神高速公路并行S204省道北侧紧邻井田南部边界通过。矿井北至神木县城16km、大柳塔镇40km、包头304km,东经神木到府谷90km,南距榆林市94km、西安市770km。交通十分方便。矿井交通位置见图1-1。图1-1矿井交通位置图1.1.2地形地貌矿井位于陕北黄土高原北部与毛乌素沙漠南缘的接壤地带,东部为黄土梁峁沟谷地貌,西部为波状沙丘地貌,矿井南部、北部黄土冲沟发育,梁峁区及沙丘区植被覆盖较好,植被品种主要以沙柳、沙蒿、柠条、沙打旺等。地势总体呈西高东低、中部高南北低的特点,最高处位于西部东小阿包,标高1326.40m,最低处位于东南角碱房沟一带,标高1100.00m左右,最大高差226.40m,一般标高1220.00m左右。1.1.3河流及水系本区属黄河一级支流窟野河流域。西部边界大致为窟野河与秃尾河之分水岭。北部的麻家塔沟流和南部的西沟沟流为窟野河一级支流,均为长年性流水,受区内东西向分水岭制约,两沟分别于神木县城北、南两地注入窟野河内,据长观资料,麻家塔沟流量一般为528.75L/S,西沟流量一般为256.80L/S。井田内其它沟流均属季节性,流量随季节变化明显。1.1.4矿区气象地震据神木气象站观测资料知本井田地处西北内陆,受极地大陆冷气团影响时间较长,受海洋暖气团影响时间较短,为典型中温带半干旱大陆性气候,冬季寒冷,夏季炎热,昼夜温差悬殊。当年11月至次年3月为冰冻期,冻土最大深度146cm;最大积雪厚度12cm;元月初至5月初为季风期,多为西北风,多年平均风速2.5m/s,最大风速25m/s,年平均气温8.4,极端最高气温38.9,极端最低气温28.5,年平均降雨量436.7mm,且多集中于7、8、9三个月,约占全年总量的68%;年平均蒸发量1907.22122.7mm,是降雨量的45倍,多年平均气压910毫巴。根据国家地震局和建设部1990年颁发的中国地震烈度区划图规定,区内地震烈度为度。据史料记载,除公元1448年和1621年在府谷、榆林、横山发生过5级地震外,在本区再未地震发生过4级以上地震。1996年5月3日,距本井田350km的包头发生的6.4级地震本井田也仅有震感而已。本井田地壳活动相对微弱,基本烈度为度, 1.1.5矿区水源、电源、劳动力及建材来源矿井工业场地地面生产生活用水水源取自锦界水厂,永久水源为锦界水厂,其上级水源为瑶镇水库的蓄水,目前由锦界水厂向矿井工业场地日用消防水池供水的输水管道(D1596,L=12.3km)已经投用。陕西榆林供电局已在锦界建成锦界一变、二变两座110/35/10kV,分别安装231.5+63.0MVA及363.0MVA的主变压器。另外,陕西省电力公司也在锦界建有一座110kV变电站,主变容量现为一台20MVA 主变;后期为250.0MVA。矿区位于陕北人口稠密区,劳动力资源相对丰富。土产建筑材料砖、瓦、石子和料石均可就地供应,钢材、木材和水泥等物资可经公路及铁路直接运至矿井工业广场。1.2井田地质特征1.2.1井田勘探程度2003年58月,陕西省煤田地质局194队、物测队在进行陕北侏罗纪煤田榆神矿区凉水井勘探区详查时,在井田内施工钻孔10个,完成钻探工程量2094.79m;地球物理测井完成2023.50实测米;抽水试验1层次;同时进行了1:25000地质、水文地质填图及环境地质调查;采集各类样品194件;地震施工测线6条,长37.32Km,计2037个合格物理点;磁法施工测线44条,长78.36Km,计4183个合格物理点。工程质量优良,获得了各项可靠地质成果。陕西省煤田地质局194队2004年2月提交的陕西省陕北侏罗纪煤田榆神矿区凉水井井田勘探地质报告基本查清了井田地层及构造,获得了较为可靠的资源储量。1.2.2井田煤系地层概述榆神矿区位于陕西省榆林市神木县西部,地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区,井田基本被第四系覆盖,。根据地质填图成果及钻孔揭露,地层由老至新依次为:三迭系上统永坪组(T3y),侏罗系中统延安组(J2y)、直罗组(J2z),第三系上新统保德组(N2b)、第四系中更新统离石组(Q2L)、上更新统萨拉乌苏组(Q3S)、全新统风积沙(Q4eol)及冲积层(Q4al)。 地层特征自老至新分述如下:1、三迭系上统永坪组(T3y)该套地层是陕北侏罗纪煤田含煤地层的沉积基底,区内未出露,其岩性为一套巨厚层状浅灰绿色、灰绿色细-中粒长石、石英砂岩,含大量云母及绿泥石,成分以石英、长石为主,分选性及磨园度中等,泥质或泥钙质胶结,具交错层理和水平层理,局部含石英砾、灰绿色泥质包体、煤屑及黄铁矿结核。2、侏罗系中统延安组(J2y) 为本井田的含煤地层,全区分布,在井田南部的四卜树沟、梁家湾沟,北部的石板台、山榆树圪崂、梁家沟,东部的碱房沟等沟谷中有出露,按含煤性、沉积旋迴自下而上分为五段(见图2-1-1)。该套地层由于受沉积后期冲刷及剥蚀,第五段缺失,第四段仅井田西南缘残存,第三段井田西部保存完整,东部大范围内保存不全,第二段井田东部局部地段亦有剥蚀现象,第一段全井田分布。全组地层一般厚度77.97(L1)-180.10m(P120),平均142.68m,总体趋势是井田中部LK6号钻孔一带及西部较厚,厚度大于150m,-勘探线东部变薄,厚度100m左右。与下伏三迭系上统永坪组呈平行不整合接触。分述如下:1)延安组第一段(J2Y1)本段自延安组底部至5-2号煤层顶面,分为2个沉积旋回,分别含5-3、5-2号煤层。第一旋回岩性以灰白色中粒砂岩为主,灰色粉细砂岩次之;局部以灰色粉砂岩为主,夹薄层泥岩或薄煤层,具平行层理、波状层理及水平层理;常见植物化石;顶部为5-3号煤层。该旋回向东岩性逐渐变细,厚度变薄甚至尖灭。第二旋回中下部岩性以厚层状灰白色、灰色中粗粒砂岩为主,局部为细中粒砂岩,具平行层理;上部为灰色粉砂岩、细粒砂岩,具水平层理及波状层理,常见植物化石;顶部为5-2号煤层。本段厚13.77-55.40m,平均厚度34.50m。2)延安组第二段(J2Y2) 本段自5-2煤层顶面至4-2煤层顶面,分为3个沉积旋回,分别含4-4、4-3、4-2号煤层。各旋回下部岩性主要以灰白色、灰色细粒砂岩为主,上部为细粒砂岩和厚层状灰色粉砂岩,夹薄层灰黑色泥岩,具水平层理及微波状层理,含植物化石及碎片,顶部分别为4-4、4-3、4-2煤层。本段厚59.71-83.39m,平均厚度67.62m。3)延安组第三段(J2Y3) 本段自4-2煤层顶面至3-1煤层顶面,划分为1个沉积旋回。下部岩性为一套巨厚层状灰色中粒砂岩,泥质胶结,不显层理,上部以深灰色粉砂岩、细粒砂岩、泥岩为主,夹薄煤层,具波状层理,泥岩中含植物化石。由于受后期剥蚀,仅井田西缘该段顶部保存3号煤层。本段厚9.27-57.45m,平均厚度36.68m。4)延安组第四段(J2Y4) 本段自3-1煤层顶面至2-2煤层顶面,含2号煤组。因受后期剥蚀,本井田内基本全区缺失,亦未见2号煤层,该段在K3-K3勘探线以西局部有残存,残存厚度6.90-37.71m。岩性下部主要以灰色粉砂岩、细粒砂岩、泥岩为主,上部以厚层状灰白色细粒砂岩,中粒砂岩为主。发育微波状层理及水平层理。延安组地层划分图 图2-1-13、侏罗系中统直罗组(J2z)除井田西部边缘一带仅存9.50-12.25m的中-粗粒砂岩外,全区均被剥蚀,与下伏延安组呈平行不整合接触。岩性以巨厚层状黄灰、黄绿色、局部紫杂色中-粗粒长石砂岩,分选性中等,滚园度以次棱角状为主,钙质胶结,不显层理。4、新近系上新统保德组(N2b)出露于北部孟家石庙、黄家庙、山榆树屹崂、上榆树峁及碱房沟一带,地表最大出露厚度54.06m,据钻孔揭露,其厚度2.90-74.50m,平均厚度31.61m。岩性主要为浅红色、棕红色粘土及亚粘土,含不规则的钙质结核,呈层状分布。局部地段底部为10-30cm厚的砾石层,砾石成份多为石英砂岩、砾岩等,钙质胶结,坚硬致密。本组地层因含动物骨骼化石而称为“三趾马粘土”。与下伏侏罗系中统直罗组呈不整合接触。5、第四系中更新统离石组(Q2L)区内广泛分布,主要出露于井田中、东部,地表最大出露厚度34.78m,据钻孔揭露,厚度0-60.00m,平均厚度26.43m。岩性以灰黄色、棕黄色亚粘土、亚沙土为主,其中夹多层古土壤层,含分散状钙质结核,砾径一般3-5cm,最大10cm,发育垂直裂隙。与下伏地层呈不整合接触。6、第四系上更新统萨拉乌苏组(Q3S)井田内局部分布,主要出露于响水河、凸扫沟、海子沟一带。据填图资料,厚度一般8-10m,最大18m;据钻孔揭露,厚度0-18.60m,平均厚度8.56 m。岩性主要由灰黄色、灰绿色、灰褐色及灰黑色粉沙、细沙、中沙组成,夹亚沙土、亚粘土和泥炭层。局部底部含有豆状钙质结核。与下伏地层呈不整合接触。7、第四系全新统风积层(Q4eol)及冲积层(Q4al)。冲积层:主要分布于沟谷中,岩性以灰黄色、灰褐色细沙、粉沙、亚沙土和亚粘土为主,含少量腐植土,底部多数含有砾石层,砾石直径3-4cm,分选性、滚园度均差,一般厚度1.5-5.0m左右。与下伏地层呈不整合接触。风积沙层:广泛分布于本井田西部,以固定沙丘、半固定沙丘形式覆盖于其它地层之上。岩性主要为浅黄色、褐黄色细沙、粉沙,质地均一,分选性好,磨园度较差,厚度0-30.76m,平均厚度6.69m。与下伏地层呈不整合接触。1.2.3井田地质构造陕北侏罗纪煤田位于鄂尔多斯台向斜东翼陕北斜坡上。据区域资料,基底中主要存在吴堡-靖边EW向、保德吴旗NE向、榆林西神木西NE向构造带,对煤田的形成及分布具有一定的控制作用。榆神矿区位于陕北侏罗纪煤田东部,地层总体为NWW向缓倾斜、倾角不足1的单斜构造。历次构造运动在矿区内主要以垂向运动为主,形成了一系列平行不整合面,局部地段发育有缓波状起伏,但未发现较大断层,亦无岩浆活动。凉水井井田位于榆神矿区东北部,井田内地层平缓,倾角不足1,构造总体趋势为倾向NWW的单斜构造,在此基础上发育一些极其宽缓的小型波状起伏,未见岩浆岩。从5-3煤层底板等高线图上可以看到,在井田西部P120-L10-LK21号钻孔连线一带为南北向波峰,在LK7-L7号钻孔连线一带为南北向波谷,最大起伏44.68m。该波峰在上部各煤层底板等高线图上均有反映,具继承性,但在幅度及规模上变得越来越小;中部相对平坦;东部相对抬升,起伏10m左右,坡角小于1。未发现落差大于15米的断层。综上所述,本井田属于构造简单和主要煤层赋存较稳定井田。1.2.4矿井水文地质特征及评价1、 地表水井田为黄河支流窟野河流域,西部边界部位为窟野河与秃尾河分水岭,北部的马家塔河流和南部的西沟河流均为窟野河支流,常年流水。井田中部东西分水岭将地表水划分为南北流域。南部流域西沟河流量256.80L/s,较大的沟流为凸扫沟,流量为43.28156.96L/s。北部马家塔河流量528.75L/s,较大沟流为王家石庙沟,流量为53.09186.46L/s,其余支沟均属季节性流水,北部沟谷中建有多处水库,其中孟家石庙水库库容较大,库容量109200m3。2、含、隔水层井田中部东西向分水岭将地表水划分为南北流域,依据赋水特征将井田地下水划分为孔隙潜水含水层和基岩裂隙含水层两种含水类型。1)孔隙潜水含水层(1) 新生界松散层孔隙潜水含水层主要分布于井田西部,岩性为粉沙中沙,厚度030.76m,平均厚度6.69m,透水性能好,不含水或含水微弱,与下伏地层组成单一含水层,水位埋深3.50m,泉流量一般在0.140.325L/s,属弱富水。在基岩掩盖区与基岩风化裂隙承压水组成复合含水层。(2) 第四系全新统冲积孔隙潜水含水层主要分布于较大沟岸阶地及沟谷漫滩,岩性为细沙、中粗沙、亚沙土及沙砾石层组成,孔隙大,补给条件优越,富水性较好,厚度1.55.0m,水位埋深0.29.0m,泉流量一般0.089.375L/s,属弱到中等富水。(3) 第四系上更新统萨拉乌苏组孔隙潜水含水层区内分布极不均一,在中西部出露,受隔水层顶面起伏影响,厚度变化大。东部黄土沟壑、梁峁区缺失,由于该层厚度小,且分布不连续,潜水位低,富水性弱。水文地质调查孔及松散沙层抽水孔资料显示,萨拉乌苏组厚度3.0018.60m,平均厚度8.56m,岩性为灰褐色、灰黑色、灰黄色中细沙,主要接受大气降水及凝结水补给,沿隔水层底板向低洼处汇集,以分散的下降泉直接或间接排泄出地表。沟谷水位埋深2.70m,泉的流量南部0.145.618L/s,属弱到中等富水;北部泉流量较大(52号泉群)达32.22L/s,属中等富水。松散沙层在先采地段为透水层,不含水,仅在井田西北部Lk20号钻孔松散沙层抽水孔略有显示。2)中更新统离石组黄土与第三系上新统保德组红土相对隔水层主要分布于东部梁峁区郝家圪崂、黄家庙、盆堰一带。离石黄土以亚粘土、亚沙土为主,含分散状钙质结核,厚度4.5060.00m,平均厚度26.43m,孔隙度大,结构疏松,垂直节理发育,易被地表水冲蚀,相对隔水。梁峁区埋深较大,富水性弱。保德组红土以粘土为主,致密、坚硬,厚度2.974.50m,平均厚度31.61m,是本区主要隔水层。3)基岩裂隙含水层(1) 侏罗系中统直罗组基岩裂隙含水层仅分布井田西部边缘J105、J107号一带,厚度9.512.25 m,岩性为灰黄绿、灰白色厚层状中、粗粒砂岩,局部夹粉、细砂岩,岩性疏松碎裂,少数钙质胶结,砂岩硬度大,裂隙发育,具有较好渗透性和储水条件。平均单位涌水量为0.0402L/sm,平均渗透系数0.142m/d,富水性弱。(2) 侏罗系中统延安组基岩裂隙承压含水层 4-2煤上覆基岩段裂隙含水层东部L1、P123号钻孔一带缺失。岩性为一套灰色、灰黄色、灰绿色中、细粒砂岩,局部夹粉砂岩及泥岩,上部风化强烈,裂隙发育,具有良好的渗透性及储水条件。厚度9.3781.81m,平均厚度42.98m,水位埋深沟谷区0.20m,梁峁区48.0m,单位涌水量0.003620.094L/sm,富水性弱。 烧变岩裂隙孔洞潜水含水层仅在井田内石板台村北水库东侧出露,砂岩烧变后呈棕红色,以片状、块状等不规则条带状分布,泉流量0.221L/s,水质属HCO3Ca、Mg型水,矿化度0.254g/L,富水性弱。3、补给、迳流与排泄本区沙层潜水以接受大气降水直接补给为主,凝结水补给微弱。该含水层的地下水流向受黄土及粘土隔水层顶面形态控制,由高处向低处迳流,最终以下降泉的形式排泄于沟谷或低洼处,垂面上通过蒸发作用排泄。侏罗系碎屑岩孔隙裂隙承压水主要接受区域侧向补给和上部地下水的渗透补给,基岩出露区则直接接受大气降水沿裂隙向岩层微弱渗透。其次是沙层孔隙水通过透水“天窗”入渗补给,沿基岩面一般由高向低运移,被沟谷切割后,便以泉的形式泄出地表。4、 水文地质条件评述本井田煤层直接充水含水层为各煤层顶板砂岩裂隙水。由于地表无大的水体,其上有黄土与红土覆盖,补给条件差,据L4、LK5、LK9号钻孔抽水试验资料:单位涌水量0.0010.0094L/sm,小于0.1L/sm。故井田水文地质勘探类型为二类一型,即以裂隙充水为主的水文地质条件简单的矿床。由于本井田煤层埋藏浅,基岩覆盖层薄。煤层开采后工作面的冒落带或裂隙带直接进入沙层含水层,容易引起工作面溃水溃砂,造成工作面停产,因此在开采过程中,对回采工作面接近沟谷区域,应加强监测。提前做好准备,提高矿井排水能力。1.2.5矿井涌水量2005年陕西汇森煤业公司委托陕西省煤田地质局185队对首采区和首采工作面地下水分布、富水性进行勘测,提交了陕西汇森煤业开发有限公司凉水井煤矿首采区水文地质勘探报告,该报告预测结果:矿井正常涌水量327m3/h,最大涌水量为510m3/h。矿井现有排水系统排水能力均按此考虑。鉴于矿井试生产以来实际涌水量逐年增大的特点,为确保安全,矿上又委托煤田地质局185队对矿井未来1015年开采区域的水文地质情况进行了预测,预计未来矿井正常涌水量为1100 m3/h左右,最大涌水量1800 m3/h左右。1.3煤层特征1.3.1可采煤层特征井田内含煤地层为侏罗系中统延安组,共含可采及局部可采煤层6层,自上而下依次为3-1、4-2、4-3、4-4、5-2 、5-3煤层。其中5-2煤层基本全区可采,为井田主要可采煤层。现分述如下:1、3-1煤层位于延安组第三段顶部,煤层厚度0.25-0.88m,平均厚度0.47m,不含夹矸,层位稳定,厚度变化小,结构简单,仅在井田西部边界与锦界井田接壤的很小区域可采。2、4-2煤层位于延安组第二段顶部,煤层厚度0.30-1.05m,平均厚度0.59m,在四卜树沟、大西梁,石板台、山榆树屹崂等沟中均有出露,在石板台、山榆树屹崂沟谷中露头部位发生自燃,在大西梁北,上榆树峁、王家院、碱房沟附近被剥蚀,煤层由西向东变薄。含夹矸0-3层,夹矸厚度0.06-0.75m,一般0.20m左右,岩性多为泥岩和粉砂岩。属以中厚煤层为主,层位稳定,厚度变化小,不结构简单,可采。3、4-3煤层上距4-2号煤层17.3042.69m,平均24.46m,在四卜树-孟家石庙以西可采,煤层厚度0.651.08m,平均0.73m,一般不含夹矸。属薄煤层,层位稳定,厚度变化小,结构简单,不可采。4、4-4煤层上距4-3煤间距11.7016.35m,平均13.29m,在勘探线以西可采,厚度0.561.55m,平均厚度0.78m,一般不含夹矸。属薄煤层,层位稳定,厚度变化小,结构简单,不可采的。5-2煤层:为井田主采煤层之一,上距4-4煤间距20.6941.28m,平均25.29m,除井田东北角小范围自燃外,全区可采。厚度2.854.23m,平均厚度3.49m,一般不含夹矸。属以中厚煤层为主,层位稳定,厚度变化小,且规律明显,结构简单,全区大部可采的稳定煤层。5、5-3煤层上距5-2煤2.5436.30m,平均21.19m,厚度0.807.35m,平均厚度2.78m,含夹矸03层,一般为12层,夹矸厚度0.371.20m,岩性为泥岩或粉砂岩。煤层分布具有波谷处厚,波峰处薄;向西变薄,向东变薄尖灭的特征。属以中厚煤层为主,层位稳定,厚度有一定变化,但规律明显,结构较简单,不可采。可采煤层特征见表1-3-1。表1-3-1 可采煤层结构特征表煤层编号煤层厚度(m)平均(m)煤 层 结 构与下煤层间距平均(m)可采面积(km2)可采区域视密度(m/t3)3-10.25-0.880.47不含夹矸,层位稳定,厚度变化小,结构简单39.14-46.542.668.5靠近井田西部边界1.294-20.30-1.050.59(25)含03层夹矸,厚0.060.50m,一般0.2m,岩性多为泥岩和粉砂岩。结构简单。59.96不可采1.2917.30-42.6924.464-30.65-1.080.73(23)一般不含夹矸,仅4个点各有1层夹矸,厚0.010.15m,岩性为粉砂岩。结构简单。44.84不可采1.2911.7-16.3513.294-40.56-1.550.78(19)一般不含夹矸,仅西部J107、J109孔含1层夹矸,厚0.140.23m,岩性为粉砂岩。结构简单。53.38不可采1.2820.69-41.2825.295-22.85-4.233.49(22)一般不含夹矸,仅西部P120、J105、J107及东部P134、L2共5个孔见到12层夹矸,厚0.050.50m,一般0.2m,岩性为粉砂岩。结构简单。69.25全区可采1.292.54-36.3021.195-3037-1.200.68 (20)含03层夹矸,一般12层,厚0.070.45m,岩性为泥岩或粉砂岩。结构简单至较简单。44.99不可采1.301.3.2煤层围岩性质4-2煤层:顶板岩性以粉砂岩细粒砂岩为主,局部为中粒砂岩和泥岩,厚度0.5526.72m,偶见泥岩伪顶。底板岩性以粉砂岩为主,局部为细粒砂岩和泥岩,厚度0.5124.03m,偶见泥岩、粉砂岩伪底。4-3煤层:顶板以细粒砂岩为主,局部为中粒砂岩和粉砂岩。底板岩性以粉砂岩为主,局部为细粒砂岩或泥岩,东部偶见泥岩伪底。4-4煤层:顶板以粉砂岩为主,局部为细粒砂岩和泥岩;底板主要为粉砂岩和细粒砂岩,局部为粉砂质泥岩、砂质泥岩和泥岩。5-2煤层:顶、底板均以粉砂岩、细粒砂岩为主,岩石单轴饱和抗压强度小于30Mpa,岩体完整性中等。5-3煤层:顶板主要为粉砂岩和细粒砂岩,局部为中粒砂岩和炭质泥岩,偶见泥岩伪顶。底板以粉砂岩为主,局部为细粒砂岩和中粒砂岩,偶见泥岩、粉砂岩及中粒砂岩伪底。1.3.3煤的特征1.煤的物理性质和煤岩特征(一)煤的物理性质各煤层均为黑色、条痕褐黑色,弱沥青沥青光泽,棱角状、参差状断口,部分阶梯状断口。煤层内生裂隙815条/5,裂隙常被方解石脉及黄铁矿薄膜充填。5-2煤层中上部含褐色菱铁质鲕粒或似豆状钙泥质结核,直径16,厚度0.050.10m,密度3.74.2g/cm3,并富集成层。4-2煤层中细条带结构;5-2及5-3煤层细线理状结构,水平层理。煤的硬度2.16。煤层易氧化、风化,易自燃。煤岩成分以暗煤、亮煤为主,夹镜煤条带或透镜体。丝炭沿层面呈长条带状或透镜状分布,厚度13,并可见破碎程度不等的炭化植被叶片和茎杆薄片。(二)宏观煤岩类型:4-2煤层以半亮煤为主,次为半暗煤;5-2、5-3煤层以半暗煤为主,次为暗淡煤和半亮煤。由表1-3-2可知,各煤层有机组分含量高,在92.5-98.9%之间,综合平均值95.097.5%。其中镜质组综合平均值42.652.4%;惰质组综合平均值44.151.3%;壳质组综合平均值0.81.6%。各煤层无机矿物含量很低,综合平均值2.55.0%,主要以碳酸盐类为主,粘土类次之,硫化物少量。惰质组含量高是矿区煤层显微组分的特征。表1-3-2 显微煤岩组分及反射率统计表煤层点数(个)有 机 显 微 组 分 ()无机显微组分()镜质组平均反射率(%)镜质组惰质组壳质组有机总量粘土类碳酸盐硫化物4-2447.556.852.4(4)40.148.044.1(4)0.31.81.0(4)96.598.897.5(4)0.21.60.7(4)0.72.71.7(4)0.10.30.2(2)0.5560.5880.576(4)4-3537.353.244.8(5)42.256.550.7(5)1.02.51.6(5)94.398.997.1(5)0.10.60.3(5)0.95.62.6(5)0.1(1)0.5810.6090.591(5)4-4438.053.143.3(4)42.455.651.1(4)0.31.60.8(4)93.696.495.3(4)0.10.30.2(4)3.46.24.5(4)0.1(1)0.5870.5900.588(4)5-2643.256.251.9(6)40.952.344.2(6)0.61.41.0(6)96.298.097.1(6)0.11.50.7(6)1.53.22.2(6)0.10.20.1(5)0.5680.5860.581(6)5-3530.851.242.6(5)41.563.351.3(5)0.31.81.1(5)92.596.395.0(5)0.33.01.5(5)1.35.23.3(5)0.10.30.2(4)0.5610.5900.578(5)综合镜质组反射率及煤化阶段:各煤层镜质组平均最大反射率()在0.5560.609%之间,属煤化阶段,即低煤化度烟煤。煤的视密度:各煤层测试成果表明,煤的视密度(ARD)算术平均值如下表1-3-3为:表1-3-3煤的视密度(ARD)算术平均值表煤层视密度煤层视密度3-1煤层1.29 g/cm34-2煤层1.29 g/cm34-3煤层1.29 g/cm34-4煤层1.28 g/cm35-2煤层1.29 g/cm35-3煤层1.30 g/cm32.煤的化学性质和工艺性能1)煤的工业分析指标及其变化规律水分(Mad)、全水分(Mt):各煤层原煤水分(Mad)变化在3.559.15%之间,综合平均值为5.777.05%。浮煤水分在2.169.70%之间,综合平均值为3.905.19%。根据详查阶段全水分(Mt)煤样测试成果,4-2煤层全水分为10.2%,5-2煤层全水分为6.6%。灰分产率(Ad):各煤层原煤灰分在3.5317.24%之间,综合平均值为7.399.99%。属动力煤的灰分产率变化小的特低灰分煤。原煤经1.4密度液洗选后,灰分产率大幅度降低,浮煤灰分在2.145.83%之间。浮煤挥发分(Vdaf):各煤层浮煤挥发分在32.5240.57%之间,综合平均值为35.2037.39%,属中高高挥发分煤。表1-3-4各煤层煤质工业分析表煤层煤别水分Mad(%)灰分Ad(%)挥发分Vdaf(%)4-2原煤4.589.157.05(45)3.5512.657.39(44)34.5939.9037.40(45)浮煤2.489.705.19(45)2.145.163.51(45)34.9940.3537.09(45)4-3原煤3.669.116.49(37)3.5314.398.12(35)32.2541.5736.63(37)浮煤2.367.634.84(37)2.585.103.57(37)33.0541.3836.39(37)4-4原煤4.107.926.44(40)3.7917.249.99(38)32.5338.5635.50(40)浮煤2.247.924.68(40)2.444.763.53(40)32.5239.2335.20(40)5-2原煤3.558.116.31(42)4.1814.157.46(42)33.7439.7537.64(42)浮煤2.167.354.34(42)2.245.833.61(42)33.7739.2737.39(42)5-3原煤3.787.965.77(37)5.3016.629.48(37)33.3539.9536.70(37)原煤2.186.133.90(37)2.965.234.25(37)32.5340.5736.55(37)2)煤层的元素组成及其特征各个煤层煤质主要含有碳、氢、氧、氮、硫、磷以及其他有害元素。其中煤层碳含量在81.1984.79%之间,煤层氢含量在4.225.41%之间,煤层氮含量在0.881.24%之间,煤层氧含量在8.6212.04%之间。各煤层全硫在0.150.61%之间,其综合平均值为0.150.496%,均属特低硫煤,煤中全硫由硫酸盐硫(Ss,d)、硫化铁硫(Sp,d)和有机硫(So,d)组成(表1-3-5),其中以有机硫(So,d)为主,次为硫化铁硫(Sp,d),硫酸盐硫(Ss,d)少量。表1-3-5 煤层中各种形态硫测试分析成果统计表煤层项目煤别Ss,dSp,dSo,d4-2原煤0.000.070.01(25)0.010.160.07(25)0.000.400.19(25)4-3原煤0.000.020.01(21)0.010.160.07(21)0.120.420.22(21)4-4原煤0.000.030.01(19)0.010.110.06(19)0.080.320.19(19)5-2原煤0.010.030.01(24)0.020.160.08(24)0.070330.19(24)5-3原煤0.000.050.02(19)0.010.190.09(19)0.090.290.21(19)煤层中有害元素(表1-3-6)主要有磷(Pd)、砷(As,d)、氟(Fad)、氯(Cld)。4-4煤层磷分含量在00.062%之间,平均值为0.010%,属特低磷煤。4-2、4-3、5-2、5-3煤磷分含量在0.0010.109%之间,综合平均值为0.0110.031%,属低磷煤。各煤层砷含量在05ppm之间,综合平均值为1.32.0ppm,属一级含砷煤。符合酿造和食品加工业用煤质量不超过8ppm要求。各煤层氟含量在4250ppm之间,综合平均值为5487ppm,表明煤中氟含量很低。4-2、4-3、4-4、5-2煤层氯含量在00.128%之间,综合平均值为0.0260.043%,属特低氯煤,5-3煤层氯含量在0.0040.107%之间,平均值为0.065%,属低氯煤。表1-3-6 煤质有害元素分析成果汇总表煤层 项目煤别St,d(%)Pd(%)Cld(%)As,d(ppm)Fad(ppm)4-2原煤0.150.610.38(35)0.0010.0690.011(40)0.0010.1280.026(28)031.5(34)616359(34)4-3原煤0.200.550.28(37)0.0010.0950.012(31)0.0030.0940.031(27)051.7(27)41785.4(27)4-4原煤0.180.380.27(40)0.0000.0620.010(31)0.0040.0970.026(26)051.6(28)1022563(28)5-2原煤0.150.420.27(42)0.0010.1090.031(36)0.0000.0880.043(31)052(33)1525087(33)5-3原煤0.190.460.31(37)0.0010.0630.018(32)0.0040.1070.065(27)041.3(29)921385(29)3)煤的发热量(Qgr,d)评述各煤层原煤高位干燥基发热量(Qgr,d)在27.1032.69MJ/Kg之间,综合平均值为29.6632.26MJ/Kg,属特高热值煤(表1-3-7)。 表1-3-7 各煤层发热量测定成果表煤层号 项目煤别Qb,ad(MJ/kg)Qgr,d(MJ/kg)4-2原煤26.5330.4128.57(39)28.3932.5630.58(39)浮煤29.7031.2230.51(9)31.1832.7832.03(6)4-3原煤27.1430.6027.89(31)28.8632.5529.66(31)浮煤30.2231.2330.69(8)31.6232.6832.11(6)4-4原煤25.4929.8028.13(34)27.1031.7029.92(34)浮煤30.1031.3130.77(9)31.4232.6932.12(6)5-2原煤27.1530.3228.85(38)28.8232.2030.63(38)浮煤29.9732.0331.01(10)31.1833.3332.26(7)5-3原煤26.4430.0928.43(35)27.8931.7630.00(35)浮煤30.7531.4431.07(9)31.8532.5732.18(6)3、煤炭分类及工业用途根据中国煤炭分类国家标准(GB5751-86),以表征煤化度的浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)产率和粘结性指数(GR.I)确定:4-2、5-2煤层以长焰煤41号(CY41)为主,部分不粘煤31号(BN31);4-3、4-4、5-3煤层以不粘煤31号(BN31)为主,部分长焰煤41号(CY41)。依据矿井采样工作面煤层分布特点及可选性原煤样化验成果,矿区周围为长焰煤41号。煤的空气干燥基水分低,干燥基硫分特低(均小于0.5%),煤的干燥基灰分低,发热量为高热值煤。煤层的灰成分硅、铝氧化物含量高,氧化铁及氧化钙含量低,煤灰熔融温度(ST)一般大于1250,煤的化学反应性强,热稳定性好,煤中有害元素磷、氟、氯、砷含量低,是优良的动力和气化用煤。煤层中矸石厚度变化幅度大,致使开采煤层灰分显著增高,与近邻矿井开采的其它煤层比较,煤层比较松软,易裂成薄片状或碎未状,抗碎强度为84%,明显低于其它煤层(如2-2、3-1、5-2煤层一般90%以上),因此对该矿井煤炭加工及利用产生了不利影响,有必要加强煤质系统采样及矿井掘进工作的煤质预测研究,指导煤炭采掘生产管理,使煤炭灰分降低。经科研单位及大专院校的科学试验,本矿区煤可作为动力用煤、气化用煤、液化用煤、高炉喷吹用煤、炼焦配煤、固体热载体干馏用煤等。1.3.4煤层瓦斯及煤尘情况1.瓦斯通过对4-2、4-3、4-4、5-2、5-3煤层21个瓦斯样品进行测试分析,井田各煤层自然瓦斯以N2为主,CO2次之,CH4少量甚至微弱,根据邻近小煤矿调查,各矿瓦斯含量微弱;本区瓦斯分带属CO2-N2带,故本矿井为低瓦斯矿井。2.煤尘精查报告通过对17个样品测试结果表明:本区各煤层火焰长度均大于400mm,岩粉添加量大于50%,煤尘爆炸指数远大于10%,各煤层均具有煤尘爆炸危险性。煤科总院重庆分院2007年5月对本矿井4-2煤层煤尘爆炸性鉴定结果为:有煤尘爆炸危险性。3.煤的自燃根据精查报告,井田各煤层还原样燃点最高温度374,氧化程度达87,还原样燃点最低温度258,氧化程度达50,各煤层均为自燃煤层。煤炭科学研究总院重庆分院2007年6月采用色谱吸氧法对本矿井初期开采的4-2煤层自燃倾向进行了鉴定,结果为一类容易自燃煤层。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围根据2008年7月国土资源部颁发的凉水井煤矿采矿许可证(证号C1000002008071110000044),凉水井井田范围由18个坐标点围成。井田面积约为69.4619km2。本次设计以国土资源部批复的井田边界为准。整个井田境界共有拐点18个,根据国土资源部批复的详细经纬坐标见表2-1-1。表2-1-1矿区范围拐点坐标一览表拐 点纬距(X)经距(Y)拐点纬距(X)经距(Y)S1430645237434220S5429975137440265S1-1429728737434127S5-1429975137440316S1-2429726237434450S5-2429979037440290S1-3429613037434332S6429979037442526S1-4429615837433988S7430068937442542S2429572237434004S2-4429889537438586S2-1429787937438224S2-5429824637438944S2-2429789037438194S3429855937439558S2-3429811237437610S44299516374394672.1.2开采界限本井田共含煤6层,其中中生界侏罗系中统延安组第三段含煤1层(3-1煤层),延安组第二段含煤3层(4-2、4-3、4-4煤层),另外延安组第一段含煤2层(5-2、5-3煤层)以5-2煤层为主要可采煤层,厚度适中,埋藏浅,储量丰富。5-2煤最大厚度为4.23m, 最小厚度约为2.85 m,平均煤厚为3.49m。2.1.3井田尺寸井田的走向最大长度为7.97km,最小长度为5.17km,平均长度为7.5km。井田的倾斜方向的最大长度为10.9km,最小长度为4.7km,平均长度为9.3km。煤层的倾角最大为3,最小为0,平均近1。井田的水平面积按下式计算:S = H L (2-1)式中:S 井田的水平面积,km2 H 井田的平均水平宽度,km L井田的平均走向长度,km 则井田的水平面积为:S =7.59.3=69.31km2,井田赋存状况示意图如图2-1所示。图2-1井田赋存状况示意图2.2井田地质勘探本井田地质资料相对较详细,根据区内地质条件并结合以往各勘查阶段地质成果,本次南北向布设勘探线3条,使井田探明的资源量区勘探线距达1000m。勘探线上共布设钻孔22个,其中探煤孔19个,探煤兼水文孔3个。为验证磁法勘探成果,在九定敖包、凸扫沟布设火境孔两对
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