河南理工大学采煤工艺实习报告.docx

河南理工大学采煤工艺实习报告.docx

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河南理工大学采煤工艺实习报告

河南理工高职学院

采煤工艺实习报告

系别：

采矿工程系

专业：

煤矿开采

学号：

101012081

姓名：

典叶楠

班级：

开采12-1

2014年11月09日

课程设计成绩评定

专业班级：

煤矿开采12-1学生姓名：

典叶楠

一·评语

二·成绩

指导老师：

（签名）

2014年11月09日

前言

第一章矿井概况

第一节井田基本情况

第二节井田地质构造

第二章采区边界及储量

第三章采区地质构造及水文地质条件

第一节采区地质

第二节采区煤层及地质

第三节采区水文地质条件及涌水量预计

第四节开采技术条件

第四章采区生产能力和服务年限

第五章采区巷道布置及开采

第一节采煤方法

第二节采区巷道布置

第六章技术经济指标

前言

本次实习来到了焦作演马庄矿，在矿上进行了将近一个月的实习，演马庄矿矿井是由煤炭工业部武汉设计研究院设计，1958年建井，1961年4月投产，设计生产能力45万t/a，主采煤层为二1煤。

2000年以来，矿井各生产系统改造投资加大，生产能力显著提高，2005年核定生产能力确定为90万t/a，2008年生产能力核定120万t/a。

演马庄矿井田分二个水平开采，即一水平、二水平，经过五十年的开采，目前一水平已基本结束，仅剩西一煤柱正在回采。

二水平可布置采区四个，即二一、二二、二五、二七采区，目前矿井正在开采二二、二五、二七三个采区。

按矿井规划，二二采区于2011年7月底结束后，将无采区进行接替；二五采区的接替采区为二一下山采区，目前二一下山采区三条下山已落底，正在施工二一下山采区泵房水仓，预计2013年2月首采工作面21011工作面形成；27采区的接替采区为二七下山采区和二七采区下段。

从以上情况可看出，二二采区结束后，矿井只剩2个开采采区，即二五、二七采区，为确保二五、二七采区的顺利接替，只有加快二七下山采区的开拓，才能保证矿井生产的顺利接替和稳定产量。

二七下山采区共估算出二1煤储量

万t，其中（111b）级储量1559万t，（333）级储量483.6万t。

扣除煤柱损失，采区回采率按0.75计算，则二七下山采区可采储量为1014.27万t。

第一章矿井概况

第一节井田基本情况

一、位置和交通

演马庄矿井田位于焦作市东北部约20km，行政隶属焦作市管辖，地理坐标东经113°21′～11°24′，北纬35°15′～35°17′，井田西部与韩王井田相邻，东部与九里山井田相邻，南部以凤凰岭断层为界。

北部至二1煤露头。

矿区走向长4.3～7.5km，倾向宽0.9～3.1km，面积约14.8733km2。

井田内交通便利，地理位置优越，东距京广线新乡站55km，南接陇海线、新焦线、焦太线、焦枝线和焦柳线等铁路干线，与本矿专用铁路直接相连。

二、自然地理

该区属太行山前平原和冲积、洪积扇的边缘地带，地势平坦，海拔+83～+123m，一般在100m左右，全区地势北西高，南东低，最大坡度±2°25′。

气象：

本区属暖温带典型大陆性半干旱气候，四季分明，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季风和日丽、日照长，冬季寒冷、雨雪少。

据1963～1988年气象资料，最低气温-19.9℃（1971年），最高气温43.3℃（1966年），平均气温15℃，最大冻土厚度为190mm（1977年元旦）。

年降水量457.6mm（1986年）～689mm（1988年），年平均降水量552.45mm，降水量多集中于7、8、9三个月，占年降水量的32.7％，1、2月份降水量最少，仅占年降水量的1.5％。

年蒸发量为1700～2000mm，蒸发量6、7、8三个月最大，蒸发量大于降水量。

风向5～9月份以东风、东南风为主，10月份至翌年4月以西风、西北风为主，一般风速2～3级，最大11级（1978年6月30日晚）。

西北风频度最大，对本地区影响也较大。

地震：

据焦作市地震办公室提供的资料，自1038年～1978年6月，发生的较大地震且对焦作有影响的共有35次。

据中华人民共和国国家标准GB18306—2001《中国地震动参数区划图》焦作市地震动峰值加速度g为0.1，对应烈度为Ⅶ度。

三、矿井开发状况

矿井开拓方式为立井多水平上、下山开拓，一水平大巷标高-75m，二水平大巷标高-200m。

共有5个井筒：

主、副井筒位于井田中央，均为进风井；西风井和东风井分别位于井田上部边界的西部和东部，均为回风井；另有东四进风斜井，主要担负矿井进风。

在矿井上部煤层露头附近布置一条（或两条平行）总回风大巷，贯穿矿井东、西两翼，并通过风井联络巷与风井相连，用于矿井回风。

矿井属中央边界与两翼对角式混合通风，通风方法为抽出式。

第二节井田地质构造

焦作煤田的分布基本上受太行山隆起和武陟隆起所控制，构造形式以北东向和近东西向断裂为主，褶皱不发育，断裂多为高角度正断层，形成一系列地垒、地堑构造及阶梯状单斜构造，整个矿区受断裂构造控制。

演马庄矿井田作为焦作煤田的一部分基本上被高角度正断层所包围，处在九里山、凤凰岭、方庄三条断层所形成的三角状断块中部，地层走向N50°～70°E，倾向SE，倾角4°～15°，一般9°左右，井田内构造以断裂为主，褶皱不发育。

矿区共发育三组不同方向的断裂，即：

北东、东西和北西向。

浅部构造简单，深部和东部相对复杂，西部由于受九里山断层和凤凰岭断层不同方向构造作用，其构造、水文地质、瓦斯等地质条件更复杂。

第二章采区边界及储量

一、采区边界

二七下山采区边界按地质条件和开采条件进行划分，本设计二七下山采区边界：

东至第十一勘探线（井田边界），南至井田边界，西至第七勘探线，北至马坊泉断层（F204）。

上限标高-210m，下限标高-440m，地面标高+87～+96。

二七下山采区走向长1210m，倾向长1170m，面积约1.42km2。

二、采区储量

据《焦煤集团演马庄矿二七下山采区地质说明书》，本采区二1煤储量计算范围：

北部以马坊泉断层保护煤柱为界，东部以井田边界为界，南部以F210断层为界，西部以第七勘探线为界。

区内煤层均达可采厚度，断层防水煤柱属永久性防水煤柱，矿界不计算可采储量。

1.地质储量

二七下山采区共划分7个储量块段，共估算二1煤储量

万t，其中（111b）级储量1559万t，（333）级储量483.6万t。

如下表：

二七下山采区地质报告二1煤储量估算汇总表表2-1-1

块段编号

平面积（万㎡）

倾角（°）

平均厚度（m）

容量（t/m3）

储量（万t）

A1-111b

63.02

8.0

6.02

1.47

557.7

A2-111b

69.91

7.0

8.102

1.47

832.7

A3-111b

20.40

11.0

5.623

1.47

168.6

A4-333

7.93

11.0

6.02

1.47

70.2

A5-333

21.83

7.0

8.102

1.47

260

A6-333

10.32

8.0

6.02

1.47

91.3

A7-333

7.54

11.0

5.623

1.47

62.1

合计

其中111b级储量1559万t，333级储量483.6万t。

2.工业资源储量

采区二1煤层工业资源储量为111b+333k＝1945.88万t。

K——可信度系数，取0.8

3.各类煤柱的留设

二七下山采区留设采区边界防水煤柱、断层防水煤柱、村庄保护煤柱。

（333）乘以0.8的系数后，采区边界防水煤柱损失56.16万t，断层防水煤柱330.72万t，村庄保护煤柱206.64万t。

各种煤柱损失总计为593.52万t。

4.设计利用储量

设计利用储量为采区工业资源储量减去各种煤柱损失储量所得储量，即：

1945.88-593.52=1352.36万t。

5.可采储量

可采储量为设计利用储量乘以采区回采率所得储量。

二1煤层回采率按75％计算。

二1煤层可采储量=1352.36×75%=1014.27万t。

二七下山采区设计可采储量为1014.27万t。

详见表2-1-2。

资源储量及各种资源损失量计算表表2-1-2

保有资源量

（万t）

储量

（111b）

（333）

小计

合计

1559

483.6

2042.6

保有工业资源

储量（万t）

1559+483.6×0.8=1945.88

各

种

煤

柱

边界煤柱

块段编号

边1

小计

（333）k

合计

块段储量类别

（333）

面积（万m2）

7.93

煤层厚度（m）

6.02

煤层倾角（°）

11

视密度（t/m3）

1.47

占有资源量

70.2

70.2

56.16

56.16

断层煤柱

块段编号

断1

断2

断3

小计

（333）k

合计

块段储量类别

（333）

（333）

（333）

面积（万m2）

21.83

10.32

7.51

煤层厚度（m）

8.102

6.02

5.623

煤层倾角（°）

7

8

11

视密度（t/m3）

1.47

1.47

1.47

占有资源量

260

91.3

62.1

413.4

330.72

330.72

村庄煤柱

块段编号

村1

小计

（333）k

合计

块段储量类别

（111b）

面积（万m2）

17.35

煤厚（m）

8.102

煤层倾角（°）

7

视密度（t/m3）

1.47

占有资源量

206.64

206.64

206.64

合计

储量级别

111b

（333）

小计

（333）k

合计

总计

206.64

483.6

593.52

386.88

593.52

设计利用储量（万t）

1945.88-593.52=1352.36

开采损失量（万t）

1352.36×（1-75%）=338.09

可采储量（万t）

1352.36×75%=1014.27

第三章采区地质构造及水文地质条件

第一节采区地质

二七下山采区共有地质钻孔17个，其中有8个L8灰岩水文观测孔（即8－11、8－12、9－16、9－17、10-7、10-8、11-11、11-12钻孔）基本控制了二七下山采区的大型地质构造。

基本探明了二七下山采区水文地质特征。

一、地层

本区为第三、四系全掩盖区，据区内钻孔揭露，地层由老至新为：

奥陶系中统马家沟组，石炭系中统本溪组，上统太原组，二迭系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组下段、中段及第三、四系，现由老至新分叙如下：

1.奥陶系中统马家沟组（O2）

据区域资料，厚310～420m，区内揭露最大厚度141.3米（3-3孔），底部厚约20m为灰色厚层状石灰岩，致密性脆，顶部稍含泥质，中下部厚约80m，岩性为灰～深灰色厚层状石灰岩，较致密，层面含炭质及泥质，上部约20m为灰～深灰色厚层状石灰岩，致密性脆呈块状，顶部厚约20m，为白云质杂色似砾状灰岩和角砾岩状石灰岩，顶部因风化和铁质侵染，呈棕红色，岩性混杂。

2.中石炭统本溪组（C2）

本组与下伏奥陶系中统马家沟组呈假整合接触，厚7.40～33.2m，平均16.92m，底部多为铝土质泥岩，致密有滑感，含有黄铁矿结核及晶粒，偶为粗粒石英砂岩，中部为铝土质泥岩，夹灰色泥质粉砂岩，砂质泥岩及薄层状细、中粒石英砂岩，据镜鉴资料，砂岩主要成份为石英（85+%），长石占（7+%），杂基主要为高岭石，水云母及粘土矿物，占（20+%），为孔隙-接触式胶结，上部为浅灰色～青灰色铝土质泥岩，夹黄铁矿条带，具水平纹理，据镜鉴资料，该层铝土质泥岩多为针状和叶片状，为标志层之一。

3.上石炭统太原组（C3）

该组为一套海陆交互相沉积含煤岩系，上限以L9灰岩顶界与山西组分界，下限以一2煤底部含铝土质泥岩与C2分界，与下伏地层呈整合接触，厚69.06～86.75外一般78.83m，按其岩性组合及含煤情况，自下而上可分为三段：

下部灰岩含煤段：

本段自太原组底界至L5灰岩顶，一般厚37.42m，主要由L1～L5五层石灰岩组成，其间夹灰色粉砂岩、灰色泥岩及薄煤，L2石灰岩位于该段下部，全区稳定，厚4.85～14.35m，平均10.81m，灰～深灰色，致密坚硬、泥晶结构，中夹不规则隧石团块，中部夹泥岩薄层，局部含泥质，具裂隙及溶洞，含有较多的蜒类等动物化石

L2石灰岩为本区重要标志层之一，其余各层灰岩均在1.50～2.84m左右，变化较大，本段共含煤5层，一5煤～一1煤，其中一2煤（俗称三煤），全区较稳定，平均厚1.20m，其余各煤层较薄，不稳定，无开采价值。

中部碎屑岩段：

自L5灰岩顶至L7灰岩顶，平均厚16.87米，由灰色粉砂岩、灰色泥岩、灰色细、中粒石英砂岩及薄层石灰岩组成，含灰岩2层（L7、L6）厚1.88～2.38m其中L7石灰岩不稳定，常相变为泥质粉砂岩或泥岩，含煤2层（一6及一7），其中一6煤层位较稳定，以一61、一62两层煤出现（俗称二煤），煤层厚度在0.40m左右，不可采，泥岩中有少量植物化石碎片及菱铁质鲕粒。

上部灰岩段：

本段自L7灰岩顶至L9灰岩顶，厚度24.54m左右岩性以石灰岩为主，含L8、L9两层石灰岩，间夹灰～灰黑色泥岩砂质泥岩、煤，其中L8石灰岩厚度大，全区发育，为本区重要要标志层之一，岩性为深灰色、中厚层状，致密、泥晶结构，顶部略含泥质含不规则燧石团块及较多的蜒类化石等，本段含煤2层（一8、一9煤），不发育，不可采，L9灰岩厚度在2.5m左右，全区稳定，是划分P11与C3的重要标志层。

4.二迭系下统山西组（P1l）

该组为本区主要含煤地层，与下伏太原组呈整合接触，下自太原组L9石灰岩顶上至砂锅窑砂岩（S12）底界，厚84.36～119.20m,平均99.72m，由灰～深灰色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、含铝土质泥岩及煤层组成，按其岩性组合自下而上可分为三段：

下段（含煤段）：

本段（L9顶～大占砂岩S10底）平均厚16.5m岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩、细粒岩屑杂砂岩，薄层菱铁质泥岩及煤层组成，本段含煤2层（二0、二1），其中二l煤（俗称大煤）位于本段顶部，是该矿主要可采煤层，平均厚6.68m全区稳定可采，底板泥岩含有植物化石，二l煤层下约3～7m偶有薄煤一层（俗称冯营层，二O煤），多为炭质泥岩代替，极不稳定，再下夹2～3层菱铁质泥岩，致密性脆坚硬。

中段（大占砂岩段S10）：

该段平均16.76m，由深灰色薄层状砂质泥岩和大占砂岩组成，大占砂岩为二1煤层顶板，多为老顶，一般厚15.04m岩性为灰色、厚层状，成份以石英为主（70+%），岩屑（15+%），据镜鉴资料，石英表面多具溶蚀外形，岩屑成份较杂，多碳酸盐化有叶腊石化，填隙物以次生白云石和叶腊石化等粘土矿物为主，含晶粒、显微鳞片状结构，重矿物的锆石，泥硅质胶结，铁质鲕粒常顺层分布形成小型交错层理，层面含炭质腊及较多白云母碎片，底部常有泥质包体和亮煤小包体，特征明显，易于辨认，为本区重要标志层，

大占砂岩之下常为黑色泥岩，偶夹薄煤一层（二2煤），极不稳定，砂岩之上常为深灰色砂质泥岩，具水平纹理，含较多植物化石，偶见薄煤一层（二3），极度不发育。

上段（香炭砂岩段）

该段厚66.48m，岩性以浅灰～灰色细～中粒石英杂砂岩为主，次为深灰色粉砂岩、砂质泥岩，含鲕状铝质泥岩组成，香炭砂岩一般为2个分层姑（S111及S112），间距15米左右，上层（S112）厚5.18m，下层（S111）厚6.61m。

多为石英岩屑杂砂岩，硅泥质胶结，石英（70+%），岩屑（20+%），杂基为水云母，粘土等5～18%,全晶粒鳞片状结构，孔隙～接触式胶结，分选磨园度较好，石英有次生加大，偶含泥质小包体，S112砂岩水平层理及脉状层理及小型交错层理明显，砂岩中含有铁质鲕粒和少量铁质结核Sll1砂岩以下以粉砂岩、泥岩为主，厚19.78m泥岩中含铝质，具暗班及小鲕粒，泥岩中含较多植物化石。

5.二迭系下统下石盒子组（P12）

本组以砂锅窑砂岩（S12）底界与山西组（P11）分界，厚77.69～110.65m，平均95.49m，由灰白～浅灰～灰绿色细～中粒砂岩、砂质泥岩、泥岩和铝土质泥岩组成，含植物化石碎屑。

底部的砂锅窑砂岩为灰色，细～中粒局部为粗粒，薄层状，硅泥质胶结，成份以石英为主（90%），长石4%，岩屑6%，有少量泥质包体，杂基为高岭石粘土矿物10%，正长石表面叶腊石化，石英有微弱次生加大现象，底部含石英小砾石，为本区重要标志层，其上3～4m处，常有浅灰～灰白色铝土质泥岩（俗称A层铝土）厚层状、致密，有滑感，具暗班及少量紫斑，富含菱铁质鲕粒，中部以灰～灰绿色砂质泥岩和含铝土质泥岩为主，夹薄层细砂岩，砂质泥岩含暗斑较多，少含菱铁质鲕粒，中上部发育Sl4砂岩，一般由2～3个分层组成（Sl41、Sl42、Sl43），岩性为灰、灰绿色中粗粒，岩屑石英砂岩，层面偶含炭质及少量菱铁质，具平行及交错层理，中夹粉砂岩条带，泥岩中含植物化石。

6.二迭系上统上石盒子组下段（P21-1）

本段以四煤底砂岩（S15）与下石盒组（P12）分界，整合接触，据区内钻孔揭露最大厚度为167.11m，底部四煤底砂岩（S15），平均数5.85m，呈灰白～灰绿色，岩屑石英杂砂岩，硅泥质胶结，成份以石英为主（90%），岩屑10%m，以燧石为主，重矿物锆石＜1%，孔隙式胶结，底部含有少量泥质包体和石英小砾石，分选磨圆度较差，为本区重要标志层之一，中下部多为灰色砂质泥岩及泥岩，夹薄层细砂岩，含铁质结核、具暗斑，少含水量铝质，中上部以灰折色、细、中粒石英砂（S16）硅质胶结，底部含有泥质包体及石英小砾石，分选较差，成份以石英为主（90%）重矿物有磁铁矿，锆石＜1%，孔隙～接触式胶结，具小型交错层理，该层砂岩多以3层连续出现（S161-3）而区别于其它砂岩标志层，顶部多以浅灰、青灰色泥岩、砂质泥岩，夹薄层细粒砂岩组成，具紫红色、暗兰色斑块，少许铁质鲕粒和结核，黑色泥岩含有化石。

7.二迭系上统上石盒子组中段（P21-2）

本段以田家沟砂岩（S17）底板与（P21-1）分界，区内钻孔揭露不全，最大厚度为31.77m，底部砂岩（S17），呈灰白～灰绿色，中～粗粒石英岩屑石英杂砂岩，厚层状，具交错层理，局部韵律层理明显，为本区重要标志层之一，其上多为青灰、灰绿色，灰紫色泥质粉砂岩、泥岩等，少含铝质，具紫斑。

8.第三四系（Q＋R）

该地层不整合于各基岩地层之上，厚31.97～173.20m，，平均85.7m，由北西向南东有递增的趋势，黄土层厚度4.25m，顶部0.8～1.0m腐植土，其下为流砂、砾石层，一般厚10m，固结差，中上部为黄褐色～综红色粘土及粘土质砂，具可塑性，中下部夹砾岩4～8层，单层厚2.00～16.5m，砾石成份多以石灰岩为主，石英砂次之，钙质胶结，具裂隙及溶洞，充填方解石脉，下部粘土中夹有不规则钙质结核，底部多为砾石层，少有粘土，夹砾石层。

二、采区构造

区内无陷落柱、岩浆岩及河床冲刷等不良地质现象。

区内地层走向N45°E，倾向南东，倾角7°～12°。

构造以断裂为主。

王母泉断层、马坊泉断层、F210断层为本采区边界断层，属中型～大型断层，上部马坊泉断层落差0~30m左右，西南部为王母泉断层，落差大于100m，为本区最大的断层，南部F209和F210两条大断层形成“地垒”构造，地质条件较复杂。

另据三维地震资料，还有多条落差为0～6m可疑断点，待采掘过程中进一步查明。

总之，掘进时仍可能遇到5m落差以下的断层。

主要断层见下表。

二七下山采区主要断层表3-1-1

编号

构造

性质

产状（褶曲轴面）

实见位置及控制情况

走向

倾向

倾角

（°）

落差

（m）

王母泉断层（F212）

正断层

N60°E

北西

60°

120

5-10、5-11、5-13、6-16、6-17等钻孔控制，本采区控制程度较差。

马坊泉断层（F204）

正断层

N35°E

北西

60°

0~30

二七采区中段巷道钻探，地震勘探DF15、DF16断层控制。

在11-6孔附近走向由东西向变为近南北向。

F207

正断层

近东西

南

65°

5~20

1989年物探异常点控制。

F209

正断层

近东西

北

65~75°

5~60

9-8、9-4、10-15、11-12、9-17、10-8、10-11等钻孔、1989年物探异常点及DF5、DF7断层所控制。

F210

正断层

近东西

南

65~75°

0~40

8-12、10-8、9-17、9-4、11-12孔、1989年物探异常点及DF9断层所控制。

F07

正断层

近东西

南

65~75°

5~25

7-12、7-13、7-4、8-11、8-15、8-16、8-21等钻孔、1989年物探异常点及DF9断层所控制。

第二节采区煤层及煤质

一、煤层

区内可采煤层为二1煤层，赋存于山西组底部，上距砂锅窑砂岩70m左右，下距山西组底界（L9灰岩顶）10m左右，距L8灰岩18m左右，煤层厚度3.2～10.65m，平均7.03m，平均倾角8°。

煤层赋存良好，无分叉现象，仅个别孔含有0.05~0.30m夹矸，属厚～特厚煤层、较稳定煤层。

纵观全局，煤层变化不大，大于6m或小于6m的煤层厚度呈波浪状北西～南东向展布，煤层顶板稳定且平整，底板局部有隆起现象，但范围不大，工作面褶曲不发育，但煤层在倾向上有小型的宽缓波状，煤层小范围变化系受煤层基底小型隆起所致。

一2煤勘探程度不足，水文地质条件复杂，故不计算储量，本设计部考虑一2煤。

二、煤质

1.物理性质

物理性质：

二1煤为灰黑色，粉末状或块状，似金属光泽，容度1.47t/m3，具参差状、贝壳状断口。

二1煤宏观煤岩组分，以亮煤为主，含少量丝炭透镜体，属半光亮～光亮型。

2.化学性质

（1）元素组成

二1煤以碳元素为主，次为氢元素。

（2）有害组分

灰分：

二1煤原煤灰分平均为14.73％，属低中灰煤。

煤灰成分：

二1煤以硅、铝氧化物为主，次为三氧化二铁和氧化钙。

硫分：

二1煤原煤硫分平均为0.39％，属特低硫煤。

磷分：

二1煤原煤磷分平均为0.04％，属低磷分煤，符合各类工业用煤要求。

3.工艺性能

二1煤原煤平均发热量为29MJ/kg，属特高热值煤；二1煤原煤灰熔融性属低～高熔融性。

4.煤类及工业用途评价

综上所述，二1煤为低中灰煤、特低硫、低磷分、高热值、低～高熔灰分无烟煤三号。

二1煤块煤可做合成氨用煤，粉煤可做动力或民用燃料。

第三节采区水文地质条件及涌水量预计

一、概况

本采区水文地质条件一般规律为：

上部及东翼相对简单，深部及西翼相对复杂。

区内含水层数较多，富水性强，主要通过断层破碎带发生水力联系。

F204、F213、F212等周边断层均属中型或大