河南理工大学采煤工艺实习报告文档格式.docx
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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
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。
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
832.7
A3-111b
20.40
11.0
5.623
168.6
A4-333
7.93
70.2
A5-333
21.83
260
A6-333
10.32
91.3
A7-333
7.54
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
1559
483.6
2042.6
保有工业资源
1559+483.6×
0.8=1945.88
各
种
煤
柱
边界煤柱
边1
(333)k
块段储量类别
面积(万m2)
煤层厚度(m)
煤层倾角(°
11
视密度(t/m3)
占有资源量
56.16
断层煤柱
断1
断2
断3
7.51
7
8
413.4
330.72
村庄煤柱
村1
17.35
煤厚(m)
206.64
储量级别
111b
总计
593.52
386.88
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)
75%=1014.27
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)
N35°
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
近东西
南
65°
5~20
1989年物探异常点控制。
F209
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
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
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型断层,均具垂直和水平导水现象,其中F204(马坊泉断层)在九里山矿巷道揭露时曾发生巷道底鼓及滞后突水,应为导水断层。
受中型或大型断层影响,预测区内小构造较发育,尤其是第八及第九勘探线附近水文地质条件极为复杂。
二、采区充水因素
1.二1煤层至冲积层底板距离在200m以上,故无冲积层水害威胁。
2.顶板充水水源主要是大占砂岩水,其富水性较差,掘进过程中局部有滴淋水现象,回采过程中顺冒落带下来,但无水害威胁。
3.底板充水水源主要是L8灰岩水,L8灰岩厚6.1~13.1m,平均8.85m,上距二1煤底板12.26~21.5m,水压2.5~4.7MPa,突水系数0.2~0.22MPa/m,有突水威胁。
4.L2、O2灰岩上距二1煤底板分别在70m及100m以上,隔水层较厚,但可在周边大中型断层及次生小构造的破碎带补给L8灰岩水,有突大水的威胁,要留足断层防水煤柱。
三、涌水量预测
据《焦煤集团演马庄矿二七下山采区地质说明书》可知,二七下山采区正常涌水量预算为26.27m3/min;
最大涌水量预算为31.15m3/min。
四、矿井水文地质类型
矿井水文地质类型为极复杂型。
五、防治水建议
1.对中型断层要查明准确位置,并留足防水煤柱,对巷道过5m以上的断层要进行预注浆加固处理。
2.在采区投产时,井下对受影响的观测孔和封孔质量不合格的钻孔应重新封孔。
3.该采区有较大突水威胁,顶层工作面形成后,应对其底板进行预注浆加固后,方可进行回采。
4.为防止误揭断层,应保持一条巷道超前钻探。
5.建造必不可少的防排水设施,并定期对防排水设施进行检查、试验。
第四节开采技术条件
一、煤层瓦斯
瓦斯仍然是影响生产的主要因素。
二1煤埋深大于300m,煤层中瓦斯赋存量10~20m3/t,除8-12孔外,其它钻孔瓦斯含量均大于17m3/t,其中11-12孔瓦斯含量高达19.1m3/t,瓦斯压力0.6~1.6MPa。
总之,本区瓦斯含量高,压力大,属煤与瓦斯突出危险区。
二、煤尘的爆炸性和煤的自燃发火
本矿煤尘爆炸指数为9.44%,无煤尘爆炸危险。
本矿二1煤层为三类不易自燃煤层,无自然发火倾向,不存在自然发火而引起的火灾。
三、地温
地温21℃左右,属正常地温区,最大埋深500m,矿压较大。
四、二1煤层顶底板工程地质条件
二1煤伪顶为炭质泥岩,局部发育。
二1煤直接顶板为粉砂岩和砂质泥岩,厚8.32m左右。
灰黑色,中厚层状及薄层状,质软性脆,具滑痕,上部夹有菱铁质结核,为隔水层。
二1煤老顶多为砂岩,厚9.91m左右。
灰色,硅质胶结,细~中粒,具小型交错层理,含菱铁质,具纵向张裂隙,为弱含水层。
二1煤直接底为粉砂岩、泥岩,厚9.15m,灰黑色,质软性脆,含植物