田陈煤矿1.5Mta新井设计含5张CAD图.zip
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田陈煤矿1.5Mt/a新井设计摘 要本设计包括三个部分:一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为田陈煤矿1.5Mt/a新井设计。田陈煤矿位于山东省滕州市管辖的滕南矿区境内,交通便利。井田走向(东西)长约3.7km,倾向(南北)长约7.32km,总面积为27.15km2。主采煤层为3煤,煤层倾角为1.320.56,平均总厚度为5m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为18040万t,可采储量为12776万t。矿井设计生产能力为1.5Mt/a。矿井服务年限为60.8a,涌水量不大,矿井正常涌水量为373m3/h,最大涌水量为400m3/h。矿井瓦斯相对涌出量为1.33 m3/t,绝对涌出量为2.0m3/min,为低瓦斯矿井。井田开拓方式为立井单水平上下山开拓。采用胶带输送机运煤,采用矿车进行辅助运输。矿井采用两翼对角式通风方式。矿井年工作日为330d,工作制度为“三八”制。一般部分共包括10章:1、矿区概述与地质特征;2、井田境界和储量;3、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限;4、井田开拓;5、准备方式带区巷道布置;6、采煤方法; 7、井下运输;8、矿井提升;9、矿井通风与安全;10、设计矿井基本技术经济指标。专题部分题目是浅谈深部巷道变形机理及支护技术,主要是分析了深部软岩巷道的变形机理及支护技术的探究,对深部围岩支护原理做了较深刻的探究。翻译部分主要内容是关于伽马射线传感仪在煤矿残顶煤厚度测量中的应用,英文题目为: Remnant Roof Coal Thickness Measurement with Passive Gamma Ray Instruments in Coal Mines关键词:立井;单水平;带区;两翼对角式通风ABSTRACTThis design includes three parts: the general part, the special subject part and the translation part. The general part is a new design for Tianchen mine. Tianchen mine is located in Xintai which comes within the jurisdiction of Tengzhou in Shandong province. It is very convenient to get to the mine in terms of both highway and railway. The length of the coalfield is 3.7km,the width is about 7.32km,and the total area is 27.15km2.The fourth and the sixth are the main coal seams, and its dip angle is 1.320.56 degree. The thickness of the mine is about 5.0m in all. The geologic structure of this coalfield is simple.The recoverable reserves of the coalfield are 180.4million tons,and the minable reserves are 127.76 million tons. The designed productive capacity is 1.5 million tons percent year, and the service life of the mine is 60.8 years. The normal flow of the mine is 373m3 per hour and the max flow of the mine is 400 m3 per hour. The relative mine gas gush is 1.33 m3/t and the absolute gush is 2.0m3/min, so it is a low gas mine. The mine is a single level in two shafts to develop. Te central laneway uses Belt Conveyor to transit coal, and trolley wagons are used for accessorial transportation in the roadway.The ventilated way of opposite angle of two wing was used.The “three-eight” working system is used in the Tianchen mine. It produces for 330 days a year. This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Underground transportation of the mine; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms of the designed mine.The topic of special subject parts is the Analysis of Gob-side Entry Retaining Technology in Mechanized Mining Face. It makes a fully comprehensive statement of gob-side entry retaining technology in mechanized mining face.Translation part is aboat Passive Gamma Ray Instruments was used in Coal Mines.The English title is “Remnant Roof Coal Thickness Measurement with Passive Gamma Ray Instruments in Coal Mines”.Keywords: Shaft; Single level; Panel; Two Wing Opposite Angle Type Well Ventilation.目 录1 矿井概况与地质特征11.1 矿井概况11.1.1地理位置与交通11.1.2地形地貌11.1.3河流及水体11.1.4矿区的气候条件21.1.5地震21.2 井田地质特征21.2.1井田地质特征21.2.2构造51.2.3水文地质61.2.4其他有益矿产71.3 煤层特征91.3.1煤层91.3.2煤质91.3.3 煤层顶、底板112 井田境界和储量142.1井田境界142.1.1井田范围142.1.2开采界限142.1.3井田尺寸142.2井田工业储量142.2.1储量计算基础142.2.2矿井工业储量计算182.3矿井可采储量182.3.1 安全煤柱留设原则182.3.2 矿井永久保护煤柱损失量192.3.3 矿井可采储量计算203 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限213.1矿井工作制度213.2 矿井设计生产能力及服务年限213.2.1 矿井设计生产能力213.2.2 井型校核214 井田开拓234.1井田开拓的基本问题234.1.1 井筒形式的确定234.1.2工业场地的位置254.1.3井筒位置的确定采(带)区划分254.1.4 开采水平的确定274.1.5 矿井开拓方案比较274.2 矿井基本巷道364.2.1井筒364.2.2开拓巷道364.2.3井底车场及硐室375 准备方式带区巷道布置455.1煤层地质特征455.1.1带区位置455.1.2带区煤层特征455.1.3煤层顶底板岩石构造情况455.1.4水文地质455.1.5地质构造465.1.6地表情况465.2 带区巷道布置及生产系统465.2.1带区准备方式的确定465.2.2带区巷道布置465.2.3带区生产系统485.2.4带区内巷道掘进方法495.2.5带区生产能力及采出率495.3带区车场选型设计506 采煤方法526.1 采煤工艺方式526.1.1 采煤方法的选择526.1.2 回采工作面长度的确定536.1.3 工作面的推进方向和推进度536.1.4 综采工作面的设备选型及配套536.1.5 各工艺过程注意事项576.1.6 工作面端头支护和超前支护586.1.7循环图表、劳动组织、主要技术经济指标596.1.8综合机械化采煤过程中应注意事项626.2回采巷道布置636.2.1回采巷道布置方式636.2.2回采巷道参数637 井下运输647.1概述647.1.1矿井设计生产能力及工作制度647.1.2煤层及煤质647.1.3运输距离和辅助运输设计647.1.4矿井运输系统647.2带区运输设备选择657.2.1设备选型原则657.2.2带区运输设备选型及能力验算657.3大巷运输设备选687.3.1主运输大巷设备选择687.3.2辅助运输大巷设备选择687.3.3运输设备能力验算708 矿井提升728.1矿井提升概述728.2主副井提升728.2.1主井728.2.2副井提升设备选型739 矿井通风及安全769.1矿井地质、开拓、开采概况769.1.1矿井地质概况769.1.2开拓方式769.1.3开采方法769.1.4变电所、充电硐室、火药库779.1.5工作制、人数779.2矿井通风系统的确定779.2.1矿井通风系统的基本要求779.2.2矿井通风方式的选择779.2.3矿井通风方法的选择789.2.4带区通风系统的要求799.2.5带区通风方式的确定799.3矿井风量计算799.3.1通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定809.3.2各用风地点的用风量和矿井总用风量809.3.3风量分配839.4矿井阻力计算849.4.1计算原则849.4.2矿井最大阻力路线859.4.3计算矿井摩擦阻力和总阻力889.4.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔909.5选择矿井通风设备909.5.1选择主要通风机909.5.2电动机选型949.6安全灾害的预防措施959.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施959.6.2预防井下火灾的措施959.6.3防水措施9510 设计矿井基本技术经济指标97参考文献99致 谢1001 矿井概况与地质特征1.1 矿井概况1.1.1地理位置与交通枣庄矿业集团公司田陈煤矿位于山东省滕州市南部,井田跨滕州市张王镇和微山县欢城镇。区内官(桥)柴(里)铁路专用线横穿矿区中部,东至京沪线官桥站11km,西至柴里矿6km。滕州至微山公路分别经过井田东西两侧。以工业广场为中心,北距滕州市约18km,南至微山县16km。官桥至江苏沛县公路经井田南部穿过,东距官桥11km,西距江苏沛县34km,交通十分方便(见图1-1-1)。图1-1-1 交通位置图1.1.2地形地貌滕南矿区地形平坦,地面标高+64+32m,地形自然坡度约千分之一,为由东北向西南缓慢下降的滨湖冲积平原,西南部地势较低洼,面临微山湖和昭阳湖。1.1.3河流及水体井田内地势同样是东北高西南低,田陈井田内没有河流经过,离井田北界约7公里有荆河及郭河 井田地面标高+54.98+35.11m,一般都高于最高洪水位+37.01m,因此,基本上不受洪水威胁。田陈煤矿工业、生活饮用水利用的是第四系砂层水,由于第四系属于富水性不均一的含水层,导致补给量远远小于开采量以及矿井的排水量,致使第四系水位严重下降,因此第四系含水层有被疏干的可能性,第四系作为供水水源正面临危机。鉴于以上原因,矿井工业供水以污水净化复用为主要方向,第四系净化后供饮用作为辅助供水水源。1.1.4矿区的气候条件本区属季风型大陆性气候。降水量:根据滕州市气象站资料,19562005年平均降水量为804.3mm,1964年最大为1245.8mm,1968年最小为423.5m。日最大降水 量230.3mm(1958年6月30日)。蒸发量:年平均蒸发量1988.2mm(19561975年)。年平均绝对湿度12.7毫巴(19562005年)。主导风向:春夏两季多东及东南风,冬季多东北及西北风,全年则以东南风为最多,春季是多风季节。历年平均风速2.75.3m/s,最大风速可达20m/s,多偏北风,常出现在春季。气温:年平均气温为13.5,元月最冷,历年元月极端最低气温平均为-11.8。七月份最热,历年七月极端最高气温平均为35.1,极端最高温度40.9,最低-21.8(1957年元月18日)。一般在10月下旬出现初霜,11月中旬初雪,最大积雪厚度0.09m(1973年1月7日)。冰冻期34个月,最大冻土深度0.28m(1977年元月78日)。1.1.5地震根据国家地震局,建设部震发办(1992)160号文“关于发布中国地震烈度区划图(1990)和中国地震烈度区划图(1990)使用规定的通知”,滕州地区的地震烈度为7度。 1.2 井田地质特征1.2.1井田地质特征本井田地层属华北型沉积,地层系统自老而新有震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系和第四系等。除奥陶系及其以前地层在煤田外围有零星出露外,其余皆隐伏于第四系之下。在地层层序中,除部分缺失外,一般均发育比较齐全,地层综合柱状图如图1-2-1。图1-2-1地层综合柱状图(一)石炭系1中统本溪组(C2)厚度3639m,平均38m。其岩性由杂色泥岩、石灰岩、粘土岩组成。底部为灰绿色铝质泥岩,下部为紫红、灰绿等杂色泥岩,夹不稳定的第十五层石灰岩,质不纯,含黄铁矿。中部为第十四层石灰岩,厚5.7510.90m,呈乳白灰白色,含粘土质及粒状黄铁矿,十四灰中部往往夹有薄层泥岩,该层岩性及层位均较稳定,为本区主要标志层之一。上部为杂色泥岩夹不稳定的第十三层石灰岩。顶部为十二层石灰岩厚1.254.70m,平均2.44m,灰深灰色,含海百合茎、纺锤虫化石,该层为与太原组的分界标志层。2上统太原组(C3)厚度155185m,平均168m。其岩性由海陆交互相的深灰色泥岩、薄层石灰岩、灰绿色砂岩和少量粘土岩组成,夹石灰岩11层,含腕足类、纺锤虫、珊瑚动物化石,共含薄煤15层,其中都为不可采煤层。现自下而上分段叙述如下:(1)第十二层灰岩顶界至第十下层灰岩:本段厚度2033m,平均26m。其岩性由细砂岩、粉砂岩、粘土岩和砂质泥岩组成。为太原群的主要含煤层段,含煤三层(16、17、18煤),其中16、17煤层全区普遍存在,第十一层灰岩为17煤层的顶板,含泥质,常富集动物化石,有时相变为泥岩,本段底部含极不稳定的第18层煤,薄而不可采。(2)第十下石灰岩:厚度3.356.57m,平均5.34m。上部为灰色,下部为深灰色,中下部含纺锤虫化石,常堆积成群,偶夹有薄层泥岩及燧石结核,底部常含有泥质及生物化石碎屑,该层为第16煤层的顶板,岩性特征明显,层位稳定,为本区良好的主要标志层。(3)第十下灰岩至第三层灰岩:本段一般厚度96m左右,其岩性以灰至灰绿色细、中粒砂岩和深灰色泥岩为主,其次为粉砂岩、砂质泥岩和少量粘土岩,夹薄层灰岩6层(即四、五、六、七、八、九灰岩),共含薄煤层9层(即7、8、9、10、11、12上、12下、14、15煤层),本段特点是石灰岩和煤层的层数多而厚度薄,说明当时地壳处于小幅度的频繁振荡环境下,因此,不利于中厚煤层的堆积,煤层均薄而不可采,且煤层变薄、尖灭现象显著。在石灰岩中以第五、第九层灰岩,层位稳定,厚度和岩性变化均较小,可作为本段地层对比标志层。第九层石灰岩,平均厚度2.16m,灰棕灰色,夹泥质条带,含海百合茎化石,为第15煤层的顶板。第五层石灰岩,平均厚度2.76m,灰深灰色,含少量海百合茎,局部含动物化石碎屑,为第9煤层的顶板。(4)第三层石灰岩:厚度5.7610.35m,平均7.60m。灰深灰色,致密坚硬,含有珊瑚、海百合茎化石,局部含纺锤虫化石。该层层位稳定,厚度变化较小,为本井田的主要标志层。(5)第三层石灰岩至太原组顶界:本段平均厚度33m。其岩性为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,夹薄层灰岩两层(一、二灰岩),含不可采的薄煤三层(4、5、6煤),本段岩性特点是致密细匀、深灰灰黑色,含菱铁矿结核和黄铁矿细晶,常含有海百合茎和腕足类化石,上部在局部块段被山西组底部砂岩冲刷。(二)二叠系1山西组(P1s):厚度96140m,平均118m。本组上部为陆相沉积,下部为过度相沉积。下部:岩性以灰白色中、细粒砂岩为主,次为少量粉砂岩、砂质泥岩和泥岩,是本井田的重要含煤层段,含3煤属于厚煤层,是本井田的主要可采煤层,在煤层附近的粉砂岩、砂质泥岩中常含有契叶羊齿、苛达木、带羊齿等植物化石。底部以一层细砂岩或细砂岩与粉砂岩互层,常有浑浊状层理和底栖动物通道与太原组分界。上部:灰灰绿色粉砂质粘土岩和粉砂岩组成,间夹数层灰灰绿色砂岩。2石盒子组(P12+P21):本组因受长期的剥蚀,致使地层保留很不完整,最大残厚260m。其岩性以杂色粘土岩、浅灰、灰绿色粉砂岩为主,间夹数层灰绿色中、细粒砂岩,属陆相沉积。底部以一层浅灰灰绿色、分选差的中粗砂岩或含砾砂岩与山西组分界。下距分界砂岩一般50m左右60m左右,含薄煤层13层(俗称柴煤),煤厚一般为0.200.30m,位于柴煤附近的粘土岩、粉砂岩为深灰灰黑色,往往含有植物化石碎片和大羽羊齿、翼羽木化石。柴煤虽薄而不可采,但其层位比较稳定,可作为煤系地层对比的上部标志层。1.2.2构造鲁西南地区为一“X”型断裂发育区,发育断裂四组,即NW向、NE向、NNE向和NNW向断裂,NNE向(6070)及NNW向(340350)断裂构成主要构造格架,为主干断裂,构成煤田或井田的边界。NW向(310320)断裂为基底断裂,NNE向(510)断裂为井田内发育的主要断裂。断裂活动顺序依次为NW向、NEE向、NNW向、NNE向。田陈井田位于鲁西南断块南部,井田构造与区域构造基本一致,以断块构造为主,全矿井共揭露落差大于20m的断层1条,褶曲宽缓,沿走向和倾向皆有起伏,如表1-2-1和表1-2-2表1-2-1 田陈井田褶皱构造一览表名称轴向主要情况简述田陈向斜北东转北东东位于井田西南,延展至东田陈附近而消失。区内延展长度约2公里,东部被欢城断层及其支断层切割破坏。蔡楼背斜北东位于井田南部,向北延伸至第15线消失于大宗村附近,区内延展1公里。西北部因受欢城断层切割,形态已不完整。前马寨向斜北东位于井田东南,延展长度约2.5公里,向斜东南被T19-4断层和李集支断层切割。许楼背斜北东位于许楼与T173号孔之间,延展长度约0.8公里。表1-2-2 田陈井田内主要断层(落差大于20m)特征一览表断层名称性质产状落差(m)控制程度主要情况简述走向倾向倾角(度)T19-4正近东西北7520-30T19-4孔穿过,并有地震线控制,基本查明。区内延展长度2.3km。根据规范要求和矿井实际,断层复杂程度为IIa类,褶曲发育程度为IIb类,本矿井构造复杂程度为IIabc。1.2.3水文地质田陈煤矿位于滕县背斜南翼,属于滕南煤田。滕南煤田南界为姚桥断层,东北部为庄里断层,煤系各含水层通过断层与区外的上侏罗统岩层对口接触,形成隔水边界。北部为背斜的轴部,由于遭受剥蚀,致使中、新生界底部含水岩组大面积与基岩风化带接触,而奥灰的隐伏露头面积达453km2。沿背斜核部,张性裂隙发育,富水性强,可得到中新生界底部含水岩组的地下水补给,同时通过东部峄山断层东北部之进水口得到区外基岩岩溶水的补给。因此,该背斜轴部既是地下水储存和富集的场所,又是强迳流带,此处的地下水通过顶部透水边界及奥灰与煤系各含水层的对口部位(断层切割所至),补给煤系各含水层。当矿井排水时,背斜轴部奥灰水向翼部及倾伏端迳流,侧向补给煤系各含水层。含水层特征井田内主要含水层有:第四系砂砾层含水层,侏罗系砂砾岩含水层,二叠系顶部砂岩裂隙含水层,3煤层顶板砂岩裂隙含水层,太原组第三层石灰岩裂隙含水层,第十层石灰岩裂隙含水层,本溪组第十四层石灰岩裂隙含水层,奥陶纪石灰岩岩溶裂隙含水层。各含水层之间普遍发育一定厚度的隔水层。1.第四系砂砾层含水层 井田内第四系主要由粘土、砂质粘土、砂层、砾石层等组成。第四系含水层为砂砾层孔隙潜水承压水含水层,属冲积平原和冲积湖相沉积。富水性很不均一,西部平均厚度50m以上,分成上、下两组;东部一般只发育上组,厚度一般20m左右。居住区内平均厚度40.85m。总体上,西部强于东部,上组强于下组。第四系底部多为815m厚的粘土或砂质粘土层,为一良好的隔水层。水质类型为HCO-3Ca2+型水,矿化度0.304g/L,总体富水性强。另据邻矿资料,滕南矿区第四系水位,特别是下组水位已明显下降。 2侏罗系砂砾岩含水层本井田最大残厚640m。根据岩性可分为上、中、下三部份。上部50m左右为紫红色砂质砾岩,砾石成分多为石英及少量灰岩,泥质或钙质胶结,松散,有小溶洞发育,富水性强。中部50m左右主要为紫红色砂岩,夹几层薄层砾岩,主要成分为长石、石英,中细粒为主,铁质胶结,致密,近直立裂隙发育,富水性相对弱。下部5060m为紫红色砂质砾岩。单位涌水量0.0000483.059L/s.m,富水性弱至强,但局部有侏罗系砂岩强富水地段。受断层等因素影响,井田内局部3煤至侏罗系底界面间距较小,开采3煤时,侏罗系砂岩水可能会通过导水裂隙带进入矿井。侏罗系含水层属孔隙、岩溶、裂隙承压含水层。3二叠系顶部石盒子砂岩裂隙含水层富水段主要有两个,一是石盒子组顶部古风化壳砂岩裂隙富水段,风化裂隙发育,厚度10m左右,富水性相对较强。二是,柴煤段以下,石盒子组和山西组分界的中厚层砂岩,一般厚度20m左右,下距3煤大约80m,富水性弱。两段砂岩富水性不均一,有时合为一段。43煤顶板砂岩裂隙含水层本含水层为裂隙承压含水层,一般厚度50m左右,富水裂隙多为近东西走向,局部有近南北走向的富水裂隙与近东西方向富水裂隙交叉切割。受断层影响,断层两侧往往有平行于断层的富水裂隙,一般宽25mm,最大达200mm以上,裂隙中多无充填物,局部被方解石充填,但充填不实。大裂隙无论在水平方向上,还是在铅直方向上,两端皆闭合,仅中部宽大。3煤顶板砂岩成带状富水特征,即只在裂隙集中发育的裂隙带内富水。同一富水裂隙带内,裂隙连通性较好。不同富水裂隙带之间,连通性差。从整个井田看,砂岩厚度大、埋深小,断层带附近或应力集中、裂隙发育的区段,富水性强。5太原组第三层石灰岩裂隙含水层(简称三灰)井田内三灰厚78m, 上距3煤层平均46m。井田内揭露三灰钻孔中, 共有5个漏水孔, 漏水孔率较低。三灰属裂隙承压含水层,富水性不均一,总体三灰富水性较弱,属弱含水层,因此三灰对3煤开采影响不大。除以上含水层外,尚有太原组第十下灰、本溪组十四灰岩和奥陶纪石灰岩等含水层,由于井田内尚未揭露下组煤,也没有关于下组煤的水文资料和抽水试验资料,等开采下组煤时,补充了下组煤水文地质资料,再对下组煤水文地质条件进行评述。自矿井进入正常开采以来,随着井巷工程的增加,矿井涌水量逐年增大,由建井初期的100 m3/h左右,增加至2004年的280 m3/h左右,2005年增至320m3/h左右。1990年2月,3煤层发生重大突水,640 m3/h左右,影响生产达半年之久。现今矿井开采3煤时, 全矿井的正常涌水量为373m3/h,最大用水量为400 m3/h。1.2.4其他有益矿产煤层中分散放射性元素根据煤芯测定结果,各煤层镓含量均有个别点达到工业要求(0.003%0.005%),锗、钒含量均未达到一般工业要求,如表1-2-3表1-2-3 煤层镓、锗、钒含量表 煤层牌号锗(Ge)镓(Ga)钒(V)PPM%3 QM12FM0.013(1)14FM16FM17FM0.010(1)0.008(1)3天然焦1.20(1)1、煤层顶底板中分散放射性元素根据钻孔测定结果,各煤层顶底板中锗含量均为零,钒含量较低,3、16、17煤层顶板中镓含量达0.0030.0045,见表1-2-4表1-2-4 顶底板镓、锗、钒含量表 煤层样品编号Ge%Ga%V%33顶100.0010.0073顶200.0020.0013顶300.0020.0073底100.0020.0083底200.0020.0083底300.0020.0081616顶2000.00716顶3000.00616底100.0030.00716底200.0030.00816底300.0030.0071717顶100.0040.00617顶200.0040.00617顶300.0040.00717底100.0040.00817底200.0030.00717底300.0040.0082、耐火粘土仅在63-39号孔石盒子组底部铝土岩作了采样实验,但实验项目不全。根据试验结果,Fe2O3含量高,未达耐火粘土一般工业要求,见表1-2-5表1-2-5 成分含量表孔号岩石名称厚度(m)止深(m)SiO3(%)Al2O3(%)Fe2O3(%)CaO(%)(MgO)%63-39铝土岩6.22283.4839.7634.447.530.150.131.3 煤层特征1.3.1煤层矿区含煤地层主要为石炭系上统太原组与二迭系下统山西组,煤系地层总厚为286.00m,共含煤19层,煤层平均总厚15.10m,含煤系数5.3%。其中主要可采煤层1层,平均厚5.00m,占煤系地层总厚的1.75%。一、石炭系上统太原组(C3)为典型的海陆交互相含煤沉积,厚155185m,平均168m,岩性主要为灰黑色泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩、石灰岩及煤层,底部以一层中细粒砂岩与本溪组分界。根据岩性特征,自下而上太原组可划分出三大层段:以三灰底界面至太原组顶界面为第一段,该段含有不可采煤层3层(4、5、6),较薄,仅局部可采。以三灰底界面至十下灰底界面间为第二段,以薄层灰岩、薄煤层和深色粉砂岩、泥岩、铝质泥岩交互出现为总特征,其中十下灰分布最稳定,八灰、九灰较稳定,以十下灰底界面至太原组底界面为第三段,该段为太原组主要含煤段,含煤三层(16 、17、18上),均不可采。二、二迭系下统山西组(P11)厚度96140m,平均118m。本组上部为陆相沉积,下部为过渡相沉积,是本井田的重要含煤层段,含煤1层,即3煤层。厚4.55.5m,平均厚5.0m。煤层可采性指数Km为0.909,煤厚变异系数为34.6%,属于中厚煤层,是本井田的主要可采煤层,属于较稳定煤层。1.3.2煤质井田内煤的成因类型为腐植煤类。属于低至中变质阶段的烟煤。局部地段,由于岩浆侵入,使3上煤和3下煤接触变质成天然焦。各煤层的有害组分及其他指标一般变化不大。建井和生产期间对原报告确定的煤质作了验证。1煤的物理性质实际揭露与原报告基本一致(见表1-3-1)。表1-3-1 煤的物理性质 煤层牌号物理性质颜色光泽断口裂隙节理结构构造充填物3QM黑弱玻璃玻璃粒状平坦状具裂隙不发育线理状、条带状局部均一状方解石、黄铁矿薄膜及细晶12QM黑玻璃平坦状贝壳状具裂隙、节理条带状、细条带状方解石、黄铁矿晶粒及结核14FM黑玻璃贝壳状平坦状具裂隙、节理细条带状、线理状方解石、黄铁矿晶粒及结核16FM黑玻璃强玻璃贝壳状平坦状裂隙、节理较发育条带状、细条带状有时不明显方解石、黄铁矿晶粒及结核17FM黑玻璃强玻璃贝壳状裂隙、节理较发育透镜状、条带状方解石、黄铁矿晶粒及结核2煤岩组份从煤岩资料可以看出,各煤层煤岩组份含量以镜煤组为主,丝炭组次之,角质组矿物质含量较少。太原组煤层镜煤组含量高于山西组煤层,丝炭组含量高于山西组煤层。山西组煤层一般均成亮型至半亮型。以半亮型为主,太原组煤层为半亮至亮型。3煤质与煤类建井期间新获得的煤质资料,煤的工业牌号确定系根据煤(以炼焦用煤为主)的分类方案,分类指标为经过1.4比重液洗选后的精煤可燃挥发份(Vdaf)和胶质层最大厚度(Ymm)。山西组3煤层属气煤(QM),太原组14、16、17煤属于肥煤(FM),其中16、17煤层各有三个点为气煤34号,按分类指标十分接近肥煤,故而均按肥煤考虑。元素分析资料与煤的工业牌号基本吻合,但碳的含量太原组煤层比山西组煤层略低,而氢的含量则相反,比山西组煤层稍高,其主要原因系煤岩组分含量不同。镜煤组碳含量比丝炭组高,由于太原群煤层镜煤组含量高于山西组煤层,丝炭组含量低于山西组煤层,所以太原组煤层碳含量略低于山西组煤层,氢含量稍高于山西组煤4煤的有害组分井田内煤的成因类型为腐植煤类,变质程度为低至中变质阶段的烟煤。各煤层的有害组分及其他指标一般变化不大,现分述如下:(一)灰分(Ad)主要可采煤层3煤灰分较低。如下表1-3-2和表1-3-3 表1-3-2 主采煤层元素分析 煤层样品编号元素分析CdafHdafNdafOdaf389-483.065.291.269.76表1-3-3 元素分析综合结果表煤层牌号元素分析(%)CdafHdafNdafOdaf+ Sdaf3QM12煤层:低中灰份,平均为中灰份,仅一点为低灰份,以中灰份为主,北部灰份较高。14煤层:灰份较高。16煤层:低富灰份,平均为中灰份。西部灰份较低,东北部灰份较低,南部灰份较高。17煤层:中高灰份,平均为富灰份。净煤灰份含量各煤层均10%。灰份分级采用标准:10%低灰份、1114%中灰份、1426%富灰份、26%高灰份。各煤层成分以SiO2+Al2O3含量较多,CaO+MgO含量较少,太原群煤层由于Fe2O3及SO3含量增高而SiO2+Al2O3降低,一般具酸性渣特性。井田内煤层硫分含量,具随煤层层位降低而增高的特点。山西组煤层全硫含量较低,一般为低中硫分。3原煤为特低硫、特低磷煤,含氟平均66PPM5煤的可选性3煤层属于中等可选(中煤1.41.8)或易选煤(中煤1.51.8),理论精煤回收率均属优等可选6煤的工艺性能3煤层单独炼焦能获得较好的焦碳,焦碳强度:小转鼓指数M40为61.8863.10%,M10为7.989.44%。山西组煤层一般为中油煤(Tar.d:713%),太原群煤层为富油煤(Tar.d: 1320%),但各煤层粘结性较强,太原群煤层硫分含量也较高,大型低温干馏有困难。见表1-3-4表1-3-4 3煤特征值表煤层牌号焦油产率(%)半焦炭CRad粘结指数GR.ITar.adTar.d3QM7煤的工业用途其焦碳具低硫、低灰、高强度及抗磨性强的特点,能满足大型钢铁企业的要求,故可作良好的炼焦或配焦用煤。太原群煤层硫分较高,若与低硫煤配合降低硫分后,也可作配焦用煤。山西组煤层其指标尚能符合低温干馏用煤要求,但粘结性稍强,经进一步半工业性试验后,亦可考虑作炼油用煤。山西组煤层灰分、硫分较低,发热量灰熔点较高,可作良好的动力用煤。太原群煤层因硫分较高,适合于电力用煤。1.3.3 煤层顶、底板3煤层顶板一般由伪顶、直接顶和老顶组成。伪顶多为炭质泥岩,层理发育,厚0.5m左右,属于不稳定围岩。直接顶多为泥质砂岩、砂质泥岩,局部为粘土岩,有时为砂泥岩互层,层理发育,分层厚度0.2m左右,裂隙一般少于1条/m,属于中硬岩石,中等稳定顶板。老顶为中细粒长石石英砂岩,属于稳定性较好的围岩。局部地区老顶砂岩直接覆盖于3煤之上。3煤层底板由伪底、直接底等组成。伪底厚0.5m左右,为炭质泥岩、泥岩,为不稳定围岩。直接底板厚24m,主要由泥岩、砂岩组成,泥岩的抗压强度为24.79MPa,抗拉强度为1.22MPa,砂质泥岩遇水易膨胀。属于中等稳定围岩。矿井按类顶底板管理。1瓦斯对3煤的瓦斯含量和瓦斯成分进行了测定,结果如表1-3-5。但样品均系掘进迎头放炮后所取,瓦斯相对溢出较多,其结果仅供参考。建井中揭露各煤层时皆未发现煤和瓦斯突出。参照邻区资料,田陈井田大部甚至全部皆处在氮气带。本矿井属于低瓦斯矿井。表1-3-5 瓦 斯 特 征 样品编号瓦斯含量(毫升/克可燃质)瓦斯成分粉碎前脱气瓦斯量粉碎后脱气瓦斯量总计粉碎前自燃瓦斯成分CH4CO2CH4CO2CH4CO2CH4%CO2%N2%09-10.0350.0020.0370.0020.0723.2896.7207-10.0320.0010.0270.0010.0595.5094.500480.020.0330.0532.1097.900490.0310.0470.0783.2896.722煤尘根据原报告和新鉴定资料,各可采煤层煤尘皆具有爆炸性,如表1-3-6。另据2005年中国煤科院抚顺分院鉴定报告:3煤煤尘爆炸指数为:38.57%表1-3-6 爆尘爆炸性鉴定资料 样品编号煤层取样时间爆炸性试验爆炸性结论原号实验号火焰长度(mm)抑制煤尘爆炸最低岩粉39-17623 89.5.940090有煤尘爆炸危险性89-41390389.8.1040095有煤尘爆炸危险性89-51391389.8.2340090有煤尘爆炸危险性89-61392389.8.2340090有煤尘爆炸危险性3煤层自燃倾向按煤矿安全规程第228条“煤的自燃倾向性等级分类”,各可采煤层皆有自燃发火倾向,且3煤层自燃倾向等级均为类自燃,如表1-3-7表1-3-7 煤层自燃发火性试验倾向 样品编号煤层燃点(C)自燃发火结论原号实验号原样氧化样还原样T89-1762334231234533自燃89-2763332732633711不易自燃89-3764334433934910不易自燃89-41390334832935324容易自燃4地温根据深部勘探资料,常温层深度在40m左右,温度为15.7。常温带以下,地温随深度增大而增加的规律比较明显,但不同地层的增温梯度是有差异的。根据测温结果,综合地层平均增温梯度为1.75/100m。煤系地层平均增温梯度为2.37/100m,奥灰为1.22/100m。同一地温值所处的垂深,南深北浅,或者说同一深度的地温,北高南低。在平面上,地温线与地层走向基本一致,仅在井田中部地温低,而东部地温稍高。从等温线的数值排列上看,地温自南向北逐渐增高。-450M以上为19-26,为地温正常区。-450700M地温一般在2630,不大于31,基本属于无热害区,-700M以下地区一般不大于37,基本属一级热害区。全井田未发现二级热害温度值。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围资源储量计算范围同国土资源部2000年10月颁发的采矿许可证(证号1000000020089)核定的范围一致。估算深度为-300-800m。具体计算范围:北以矿区拐点坐标连线与金庄勘探区相邻;西部北段以刘仙庄断层,南段以尹家洼断层与蒋庄井田毗邻;东部以3煤-800m为深部边界;南部东段以纵坐标线3862500与许楼井田相邻,南部中段以第17勘探线和3煤层-450等高线垂切与欢城煤矿相邻,西段以19勘探线与代庄相邻。2.1.2开采界限井田上部以-300m为界,南部以任楼断层为界,北部以杨柳断层为界,下部以-800m煤层底板等高线为界。矿井南北长约7.5Km,东西宽3.34.1Km。开采深度:-300m-800m标高。2.1.3井田尺寸井田的走向长度平均为7.32Km,最大7.7Km,最小7.0Km。井田的倾斜方向最大长度为4.1Km,最小长度为3.3Km,平均长度3.7Km。煤层的倾角最大为20.560,最小为1.30,平均为70。 井田的水平面积按下式计算:S = H L (2-1-1)式中:S-井田的水平面积,m2; H-井田的平均水平宽度,m; L-井田的平均走向长度,m。则井田的水平面积为 S=27.15m22.2井田工业储量2.2.1储量计算基础1)地质资料依据(1)枣庄矿务局第一工程处编制的山东省滕南矿区田陈矿井建井地质报告,1989.12;(2)山东省滕县煤田田陈井田精查补充勘探地质报告,1977.10;(3)山东省枣庄矿务局田陈煤矿南二采区及北一辅助采区地震开发勘探报告、枣庄矿务局田陈煤矿北五采区地震勘探报告、枣庄矿业(集团)公司田陈煤矿北三采区三维地震勘探报告、枣庄矿业(集团)公司田陈煤矿北七采区三维地震勘探报告(4)建井以来开拓开采揭露的地质及水文地质资料;(5)建井以来田陈煤矿有关地质及水文地质研究项目科研报告及资料;(6)邻区地质资料及其它有关资料。2)储量计算基础(1)本次储量计算是按照煤、泥炭地质勘查规范DZ/0215-2002要求的工业指标进行资源储量计算,炼焦用煤最低开采厚度为0.7 m,最高灰分不得超过40%,最高硫分不得超过3%;(2)储量计算厚度:夹矸厚度不大于0.05 m时,与煤分层计算,复杂结构煤层的夹矸总厚度不超过每分层厚度的50%时,以各煤分层总厚度作为储量计算厚度;(3)井田内主要煤层稳定,厚度变化不大,煤层产状平缓,勘探工程分布比较均匀,本次储量计算只针对主采煤层,采用地质块段的算术平均法;(4)煤层容重:主采煤层3煤层平均容重为1.33 t/m3。3)井田地质勘探依据煤、泥炭地质勘查规范附录D的规定,满足各级储量要求的各种符合相应质量级别的勘探工程(含钻探、地震、巷探)控制的构造类别、煤层型别线距分别按附录D1、2的规定衡量。本井田历经找煤、普查、详查、精查四个阶段,勘探面积约19.2 km2。1、矿区地质构造类型为中等,根据规范要求,其工程控制基本线距为:探明的250500m,控制的5001000m,如表2-2-1。 表2-2-1 构造复杂程度类型钻探工程基本线距表构造复杂程度各种查明程度对构造控制的基本线距探明的控制的简单500100010002000中等2505005001000复杂2505002、按煤层的稳定程度,本次估算资源储量钻探工程基本线距见表2-2-2。 表2-2-2 资源储量钻探工程基本线距表煤层类型煤层各级储量钻探工程基本线距 /m探明的控制的推断的稳定煤层3、16250500500100010002000不稳定煤层12、14、173753、综合考虑构造类型和煤层的稳定程度,并结合矿井实际,各块段资源查明程度线距的要求为:(1)探明的:有生产巷道揭露,或虽无巷道揭露但钻孔控制程度基本达到250500m,构造和煤厚均较可靠,水文地质条件已查明。(2)控制的:块段内主要为勘探钻孔控制,且块段内线距14、17煤层达到375m,其他煤层达到5001000m,构造基本控制,煤厚基本可靠。4)矿井地质资源量计算本矿井所采煤层为3煤层,采用地质块段法。地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征,将矿体划分为若干块段,在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和,每个块段内至少应有一个以上的钻孔。估算公式如下:Zi= SiMi/cos (2-2-1)式中:Zi各块段地质资源储量储量,万t;Si各块段的真实面积,m2;Mi各块段煤层的厚度, m;Ri各块段内煤的容重, t/m3。根据地质勘探情况,将田陈矿划分为A、B、C、D四个块段。块段划分如图2-2-1所示。图2-2-1田陈煤矿地质块段划分示意图运用CAD查询出各块段面积,运用式 2-2-1计算各个块段的地质储量,见表2-2-3表2-2-3 各块段的地质资源储量ABCD面积 /m210808652668048873902612543927平均倾角 /61472密度 /tm-31.331.331.331.333煤层厚度 /m5.05.05.05.0地质储量 /万吨7219.84552.164944.381692.55则本矿井的地质储量为:18408.89万吨2.2.2矿井工业储量计算矿井工业储量是指地质储量经可行性评价后,其经济意义在边际经济及以上的基础储量的内蕴经济的资源储量乘以可信度系数之和,计算公式如下: Zg=111b+122b+2M11+2M22+333k (2-2-2)式中Zg 矿井工业资源/储量,万t;111b 探明的资源量中的经济的基础储量,万t;122b 控制的资源量中的经济的基础储量,万t;2M11 探明的资源量中的边际经济的基础储量,万t;2M22 控制的资源量中的边际经济的基础储量,万t;333 推断的资源量,万t;k 可信度系数,取0.70.9,井田地质构造简单、煤层赋存稳定k值取0.9;地质构造复杂、煤层赋存不稳定k值取0.7,本井田地质构造中等简单、煤层赋存稳定,取 k=0.8。本矿井地质资源储量中探明的60%、控制的30%、推断的10%,探明的包括111b和2M11,控制的包括122b和2M22,推断的为333,矿井各级储量分类见表2-2-4。表2-2-4 矿井地质资源分类表矿井地质资源储量 /万t探明的控制的推断的60%30%10%80%20%80%20%100%111b2M11122b2M223338836.272209.07
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