采矿工程毕业设计.docx
《采矿工程毕业设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《采矿工程毕业设计.docx(54页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
采矿工程毕业设计
摘要
本设计为清水营煤矿1.5Mt/a初步设计。
清水营煤矿井田地质构造复杂,煤层倾角16o。
煤种以气煤为主。
井田内共有4层可采煤层,煤层总厚10m,井田面积15km2。
可采储量154.33Mt,矿井设计服务年限74a。
清水营煤矿采用双立井、多水平、集中大巷、上山式开拓方式。
主井采用16t箕斗提升。
副井采用12t罐笼提升。
主运输采用架线电机车牵引3t底卸式矿车。
一水平设6个采区,设计采区布置三条煤层上山,生产能力0.6Mt/a。
设计工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤工艺,“四-六”工作制。
清水营煤矿属瓦斯矿井,采用两翼对角抽出式通风。
关键词:
立井开拓;上山;综合机械化采煤工艺
Abstract
按照此格式编写完说明书后直接更新整个目录即可。
第1章井田概况及矿井建设条件
1.1井田概况
1.1.1交通位置
经过多年建设已形成较为完善的公路网。
银(川)~古(窑子)~王(家圈)高速公路及国道307线沿本井田南部东西向穿过,向西经灵武市、吴忠市及青铜峡镇可接国道109线和包兰铁路,向东经盐池县、定边县可达榆林、延安、太原等地。
包(头)~兰(州)国铁干线于矿区西部约85km处南北向通过,接轨于大坝车站的灵武铁路专用线,已于1995年10月建成通车,目前已延伸至灵武矿区古窑子车站,并通往各大矿区,线路全长70km,拟建的太~中~银铁路从井田南部通过。
另外,井田距离银川河东机场约48km,可通过银(川)~古(窑子)~王(圈梁)高速公路直达机场,交通十分方便,(图1-1交通位置图)
1.1.2地形地貌
井田内地形为低山丘陵,西高东低,南高北低,间有植被。
井田内最大高程点位于南端的杨家庄(1404号钻孔附近),海拔高度为1426m,最低高程点位于井田北端唐家湾,海拔高度为1288m,相对高差约138m。
图1-1交通位置图
1.1.3地面水系
区内无常年地表迳流,仅在井田北端长城南侧的边沟有水流,源头在清水营一带。
上游平时无水,仅中、下游有细小水流,自东而西经横城勘探区北端在临河汇入黄河,迳流量一般为2.85~40.5升/秒,矿化度低,可供饮用。
1.1.4气象特征
本区属半干旱半沙漠大陆性气候。
据灵武市气象资料,年最高气温41.40℃(1953年),最低-28℃(1954年),气候干热,昼夜温差大。
降雨多集中在7、8、9月份,年降雨量最大为299.1mm,最大年蒸发量达2771mm,蒸发量为降雨量的十倍左右。
无霜期短,约在5月中旬至9月底。
风季多集中在春秋两季,最大风力达8级一般为4~5级,多为北及西北风,春季时有沙尘暴天气出现。
冰冻期自每年10月下旬至翌年3月下旬,最大冻土深度为1.09m(1968年2月),一般为0.5~1.0m。
1.1.5地震情况
本区居鄂尔多斯盆地西缘断褶带中部,属吴忠地震活动带。
地震震中多分布在黄河沿岸,1010~1991年间发生大地震11次,震级4.9~5.5级之间,近期弱震时有发生。
地震活动在空间上以吴忠、灵武两地相互转移,呈一密集的地震分布。
近期与历史上的地震活动位置比较接近,反映了构造活动至今仍在持续进行。
根据《宁夏地震裂度区划图》,勘查区地震裂度为Ⅶ度,地震动峰值加速度在0.15g。
1.1.6地区经济概况
该区经济较为落后,井田内座落有四个自然村,有清水营一队、清水营二队、杨家庄、方家老庄,没有大规模的工业厂矿,井田南部的京盛煤矿为该区的主要工业。
主要以农、牧业为主,农作物一年一熟。
有荞麦、玉米、马铃署、胡麻等。
为响应国家号召,实行“退耕还林”、“退牧还草”政策,农牧民以种草植树为主,经济来源主要靠筛砂、运输。
1.1.7矿区开发简史
井田南部有京盛煤矿一座,设计年生产能力为1.5Mt,开采二、三、五层煤,煤层总厚约7m,走向长2.4km,倾斜宽约0.43km,占有资源量8.5Mt;井田外围西南方向的灵武矿区有灵新煤矿、磁窑堡煤矿和建设中的羊场湾大井,设计能力分别为2.4、1.5和8Mt。
1.1.8地面建(构)筑物及设施
地面村庄主要建筑大致分为两种:
一种为80年代建造的砖木结构平房,结构整体性较差,抵抗地表变形能力较弱;另一种为90年代建造的砖混结构的平房,设有基础圈梁、檐圈梁和构造柱,建筑物整体性较好,抵抗地表变形的能力较强。
1.2矿井外部建设条件及评价
1.2.1运输条件
经过多年建设已形成较为完善的公路网。
银(川)~古(窑子)~王(家圈)高速公路及国道307线沿本井田南部东西向穿过,向西经灵武市、吴忠市及青铜峡镇可接国道109线和包兰铁路,向东经盐池县、定边县可达榆林、延安、太原等地。
包(头)~兰(州)国铁干线于矿区西部约85km处南北向通过,接轨于大坝车站
的灵武铁路专用线,已于1995年10月建成通车,目前已延伸至灵武矿区古窑子车站,
并通往各大矿区,线路全长70km,拟建的太~中~银铁路从井田南部通过。
另外,井田距离银川河东机场约48km,可通过银(川)~古(窑子)~王(圈梁)高速公路直达机场,交通十分方便。
1.2.2电源条件
本区电源主要为灵武矿区110KV变电站,该变电站位于灵新煤矿工业场地以北500m处,设计规模为两台25000KVA变压器。
目前已建成投运,其电源以两回LGJ—240的110KV线路取自灵武东山220KV变电站,该变电站220KV电源取自大坝电厂及宁夏电网。
沿古王高速公路以北4km左右,已架设一条由灵武东山变电站至盐池的220KV供电线路。
东山变电站安装两台变压器,总容量240MVA。
为满足鸳鸯湖地区负荷发展需要,自治区政府规划建设白芨滩110KV变电站,由灵武矿区110KV变电站以双回110KV线供电,矿区电力可靠。
1.2.3水源条件
本区居民饮用水主要取自于白芨滩供水站。
对井田具有供水意义的地下水主要有供灵武矿区的金银滩水源地,供水能力为30000m3/d,水源可靠。
另外,金银滩水源地西北部尚有横城、面子山水源地,预计可开采量30000~40000m3/d,但勘探程度不够,目前尚不具备开采条件。
矿区附近具有供水意义的地表水有位于矿区西部60km处的黄河水。
根据宁夏自治区政府的综合调配,在满足现有各种规划用水的情况下,国家批准宁夏自治区使用的黄河取水指标尚有8.35亿m3/a可供调配使用。
目前,自治区政府已经规划修建从黄河取水至重化工基地的供水工程,本矿井的水源可结合能源重化工基地建设,统一修建取水供水工程,矿井用水直接从能源重化工基地鸳鸯湖专线供水管网接取。
1.2.4其它建设条件
井田西南部地表出露的三叠系地层中的长石石英砂岩,白垩系宜君组中的砾岩、石英岩及砂岩砾岩,砾径较大,胶结尚好。
另外,在井田西部回民巷沟中有大量的砂石,均可作为建筑材料使用。
1.3矿井资源条件
1.3.1地层
根据全国地层多重划分对比研究《宁夏回族自治区岩石地层》(1996年)岩石地层的划分成果,鸳鸯湖矿区属晋冀鲁豫地层区(V4)、华北西缘地层分区(V41)、桌子山-青龙山地层小区(V41-2)。
根据区域地质资料,桌子山-青龙山地层小区(V41-2)为中生代拗陷区,以中生代地层最为发育。
古生代地层被广泛发育的中、新生代地层所掩盖,埋藏较深。
仅在矿区西北部的横城和西南部的韦州煤田有零星出露,缺失三叠~侏罗系沉积,新生界普遍发育(见表1-1)
表1-1地层特征表
地层时代
厚度(m)
岩性描述及接触关系
古生物特征
分布情况
界
系
统
组
新生界Cz
第四系Q
9.74
由风积砂、砂土组成
全区广泛发育。
古近系E
渐
新
统
E3
清
水
组
E3q
100.0
紫红色粘土、砂质粘土,泥质为主,局部夹砂质,与下伏地层呈不整合接触。
主要发育在横城地区,其它区域零星分布。
表1-1区域地层简表续表
地层时代
厚度(m)
岩性描述及接触关系
古生物特征
分布情况
界
系
统
组
中生界Mz
白垩系K
下
统
K1
洛河组K1lh
217.0
棕红色块状,粗、中粒砂岩夹泥岩、粉砂岩、细粒砂岩透镜体,与下伏地层呈整合接触。
区内东南部零星分布。
宜君组K1y
887.0
灰紫色砾岩为主,砾石大小悬殊,成分复杂,主要以灰岩、砂岩、石英岩为主,与下伏地层呈不整合接触。
横城以东,碎石井、鸳鸯湖以北未发育。
侏罗系J
上统J3
安定组J3a
230.5
棕褐、灰绿、紫红、土黄色泥岩、沙质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩为主、与下伏地层呈整合接触。
鸳鸯湖矿区、灵武矿区及马家滩矿区。
中统J2
直罗组J2z
448.6
以紫红、灰绿、蓝灰色泥岩、粉砂岩、细粒砂岩为主,向下粒度变粗,底部为一层灰白色含小砾石粗砾砂岩,与下伏地层呈整合接触。
PicenapollenitesspQuadraculinaClassopollissp
延安组J2y
326.0
灰白色砂岩、灰及深灰色粉砂岩,泥岩为主,含编号及未编号煤层30余层,与下伏地层呈假整合接触。
PodozamitesspEquisetitesspCladophlebissp
三叠系T
上统T3
上田组T3s
1270.0
深灰色微带绿、黄绿、灰白色砂岩、粉砂岩,下部色调以绿色、黄绿色为主,粒度变粗,与下伏地层呈整合接触。
NeocalamitesUnioningxiaensisUniohuangbagauensis
中统T2
二马营组T2e
650.0
灰紫色、紫红色、黄绿色中厚层状砂岩,砂岩中含紫红色泥岩,粉砂岩砾块,且具独特的“砂球状”构造,与下伏地层呈假整合接触。
未见化石
中统T2
二马营组T2e
650.0
灰紫色、紫红色、黄绿色中厚层状砂岩,砂岩中含紫红色泥岩,粉砂岩砾块,且具独特的“砂球状”构造,与下伏地层呈假整合接触。
未见化石
表1-1区域地层简表续表
地层时代
厚度(m)
岩性描述及接触关系
古生物特征
分布情况
界
系
统
组
古生界Pz
二叠系P
上统P2
孙家沟组P2sj
226.0
中上部为棕红色、紫红色中粗粒砂岩、粉砂岩,底部为砾状砂岩,与下伏地层呈整合接触。
未见化石
横城矿区及韦州矿区
石盒子组P1-2sh
219.5
上部以紫、灰紫色泥岩为主,中部以灰绿色泥岩为主,夹薄层砂岩,下部含植物化石,与下伏地层呈整合接触。
GigantopterisyuananensisTingiahamaguchii
下统P1
170.5
上部以灰紫、紫、灰绿色,粉砂岩为主,下部以灰白色砂岩为主,夹1~2层薄煤,并含植物化石,与下伏地层呈整合接触。
PecopterisanderssoniiPecopterisspTaeniopterissp
山西组P1s
77.0
灰白、深灰色砂岩,深灰、灰黑色粉砂岩,其中夹可采煤层1~3层及薄煤层,与下伏地层呈整合接触。
AnnulariaspTaeniopterisPecopterissp
石炭系C
上统C2
太原组CP2t
78.0
灰色、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层2~4层及薄层灰岩组成,本组旋回结构清晰,与下伏地层呈整合接触。
Neuropterisaovata Dictyoclostus
Tingiahamaguchii
土坡组C2t
286.0
灰黑色砂岩,粉砂岩夹薄层泥岩,灰岩含较丰富的腕足类等化石,底部主要为黑灰色泥岩,夹数层薄煤层,与下伏地层呈不整合接触。
NeuropterisgiganteaOunbarllaSubpapyraceaNereuropteris
奥陶系O
下统O1
马家沟组O1m
682.5
灰色、灰褐色隐晶灰岩,含白云质隐晶灰岩,有红绿色藻、腕足、介形虫及海绵骨针等化石碎片。
1.3.2构造
1、井田地质构造特征
宁夏以青铜峡~固原断裂为界将境内划分两个一级大地构造单元,其东北侧为华北地台,西南侧属秦祁褶皱带。
根据《宁夏回族自治区煤炭资源预测与评价报告》(1994年第三次煤田预测)构造划分成果(见图2-2-1),鸳鸯湖矿区属华北地台(A)、南北向逆冲构造带(A2)、桌子山-横山堡逆冲带(A23)。
本区东临鄂尔多斯台拗,西接六盘山弧形构造带,呈一南北向之狭长地带,其南北方向均延至区外。
本区由一系列走向NNW或近SN向的褶皱群及与之相伴的断层组成。
北部以褶皱为主,断层稀少,向南断层发育破坏了褶曲的完整性。
晚古至中生代区内大幅度沉降,古生代南段沉降较深,沉积较厚;中生代北段沉降较深,沉积较厚。
加里东运动(中奥陶纪末)除固原县的石节子沟仍为海水浸漫外,全区大部分上升成为陆地,缺失晚奥陶世、志留纪、泥盆纪及早石炭世地层的沉积。
早华力西旋回在本区没有明显的构造运动,继加里东旋回,区内继续隆起上升。
中华力西旋回本区表现为沉降运动,石炭系上统土坡组、太原组,不整合于奥陶下统之上。
晚华力西旋回,海水退出本区,致使早二叠世早期山西组及其以后的沉积全为纯陆相碎屑建造。
印支亚旋回的早期,在本区表现为升降运动,缺失早三叠世沉积,但原有的构造格局没有显著的改变,沉积了三叠系中、上统。
印支亚旋回的晚期,在本区表现为大规模上升隆起。
上田组地层受到不同程度的剥蚀,瓦窑堡组在矿区内剥蚀殆尽,早侏罗世富县组在区内的缺失,延安组与下伏上田组间的假整合等都是其重要标志。
燕山运动为本区主要构造运动。
早燕山亚旋回本区表现为升降运动,期间沉积了侏罗系中统延安组、直罗组和侏罗系上统安定组;中燕山亚旋回期(中侏罗世末至早白垩世初)构造运动在本区表现剧烈,使侏罗系及其以前的地层褶皱成山,形成一系列近南北走向的褶曲及断裂,致使该褶带构造已具雏形,表现在早白垩世边缘相砾岩以角度不整合沉积于前期地层之上;晚燕山亚旋回期,发生在早白垩世后,本褶带再度褶皱隆起,该构造层之方向继承了前构造层之方向,所生成的各构造在前期构造之上,致使该褶带之构造趋于成熟。
喜山旋回在银川地堑表现强烈,据钻探资料证实该区沉降较深,沉积厚度达3000m以上。
在第四系、古近系地层中有小型褶曲及断裂。
2、褶曲
①、鸳鸯湖背斜
纵贯全区,轴向自南向北有一定的变化,南段为N32~15°E,向北渐转为近南北向,北段渐转为N25°W,轴面东倾,倾向78°,两翼地层不对称,西翼陡,地层倾角38~70°,东翼缓,地层倾角15°左右,该背斜向南延至马家滩~萌城勘探区称为冯记沟背斜。
②、清水营向斜
位于矿区北部,轴向自北向南有一定的变化,在第11勘探线以北轴向为N12°E,第11勘探线以南轴向为N30°W。
延展长度约2.63km,向北在宁蒙边界处趋于消失,向南在Q202孔西消失。
为一宽缓的向斜构造,两翼基本对称,西翼倾角5~13°,东翼5~10°,向北轴部呈下降趋势,变化比较平稳,倾伏角为8°。
③、清水营背斜
位于矿区北部轴向近南北,延展长度约2.25km,向北在宁蒙边界处趋于消失,向南在Q202孔东消失。
为一宽缓的背斜构造,受F2断层的影响东翼略陡于西翼,西翼倾角5~10°,东翼6~15°,向北轴部呈下降趋势,变化比较平稳,倾伏角为9°。
④、张家庙向背斜
位于矿区南部,轴面走向N8°W渐转为N13°E。
延展长度为5.6~5.95km,在8勘探线附近消失,向南延至马家滩~萌城勘探区。
轴面东倾倾角80°,两翼均不对称,向斜西翼较缓,倾角10~20°,向斜东翼、背斜西翼陡,倾角20~45°,背斜东翼较缓,倾角10~25°。
3、断层
F1正断层
图3-2-14F9断层在时间剖面上的反映
位于Q403~1205号钻孔一线。
延展长度约3337m,向东北方向跨过长城延伸至内蒙古境内。
自西向东走向由N50ºE,渐变为N70ºE~N42ºE、倾向SE,倾角约67º~72º,落差30~80m,落差由上到下变大。
在Q403号钻孔中,地层缺失37.71m,缺失四上、四煤,属详细查明断层(见图3-2-14)。
F2逆断层
DF21
T2
T8
T18
图3-2-19F14断层在D4线时间剖面上的反映
位于方家老庄西北约800m。
延展长度约1752m,走向为N55E、倾向SE,倾角约63~75º,落差0~35m,属查明断层(见图3-2-19)。
表1-2主要断层特征表
序号
断层名称
断层性质
断层产状
区内走
向长度
(m)
控制程度
备注
走向
倾向
倾角
(°)
落差
(m)
1
F1
正
NE
SE
49
80
12~42
Q403号钻孔控制,地层缺失37.71m。
缺失四上、四煤,三维地震解释。
2
F2
逆
NE
SE
125
75
12~42
二维地震解释
1.3.3煤层
本井田内延安组含煤地层平均厚为276.50m,含煤层为22层,平均总厚为28.54m,含煤系数为10.3%(28.54/276.5=10.3%)。
其中:
编号煤层总20层。
编号煤层中可采或局部可采煤层为14层,自上而下编号为:
二、三、三下、四上、四、五、六、八、十、十一、十二、十五、十七、十八煤。
全区可采煤层为4层。
1)二煤
是该井田最主要的可采煤层,位于含煤地层最上部,全区发育,分布面积为51.55km2,煤层较稳定,全部可采。
上距直罗组与延安组分界线为0~16.40m,平均为2.13m,大部分地段与J2z/J2y分界线直接接触。
井田内见煤点为55个,其中:
中厚煤层点占为22%、厚煤层点占为76%、特厚煤层点为2%。
煤层厚度为2.06~5.22m,平均为3.00m,可采厚度为2.06~8.10m平均为4.75m,属中厚~厚煤层。
厚度变化总体呈现为:
自西向东、自北向南逐渐变薄。
含夹矸为0~1层,厚度为0.09~0.64m。
夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩为主要成分,多位于煤层的中下部位,层位较为稳定,结构比较简单。
综上所述:
二号煤为厚煤层,厚度有一定的变化且规律明显,结构较简单,煤类以长焰煤为主,不粘煤次之,全区可采,属于稳定煤层。
2)三煤
上距二号煤为3.07~22.47m,平均为14.21m,与二煤的层间距较为稳定。
层位较为稳定,基本全区可采,不可采点多为砂体冲刷,煤层分布面积为52.07km2,可采面积38.38km2。
井田内见煤点50个,其中:
不可采煤层点占6%、薄煤层点占18%、中厚煤层点占76%。
煤层厚度0.30~3.28m,平均为1.70m,可采厚度为1.07~3.28m,平均为1.65m,属中厚煤层。
井田中部较厚,向南、向北逐渐变薄。
含夹矸0~1层,厚度为0.04~0.46m。
夹矸岩性以粉砂岩、炭质泥岩为主,少量泥岩,多位于煤层的上部,层位较为稳定,结构较简单。
综上所述:
三煤为中厚煤层,属较稳定煤层。
八煤
位于延安组第三段5小旋回的顶部。
层位稳定,全区可采,煤层分布面积59.72km2。
上距三煤10.11~50.40m,平均20.94m,与三煤的层间距自北向南逐渐变大。
井田内见煤点68个,全部可采,其中:
薄煤层点占6%、中厚煤层点占82%、厚煤层点占12%。
煤层厚度0.95~4.44m,平均2.76m,可采厚度0.85~3.97m,平均2.65m,属中厚煤层。
厚度变化总体呈现为:
井田中北部较厚,向南逐渐变薄。
最厚点位于Q405号钻孔,最薄点位于309号钻孔含夹矸0~2层,厚度为0.02~0.52m。
夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩为主,少量粉砂岩,结构较简单。
顶板岩性多为粉砂岩、泥岩;底板岩性以粉砂岩为主。
综上所述:
八煤为中厚煤层,厚度变化规律明显,结构较简单,煤类以不粘煤为主,长焰煤次之,全区可采,属稳定、对比可靠煤层。
十煤
图4-3-27十煤厚度等值线图
位于延安组第三段4小旋回的顶部。
层位稳定,大部可采,煤层分布面积62.09km2,可采面积52.79km2。
上距八煤8.96~28.51m,平均18.74m,与八煤的层间距较为稳定。
井田内见煤点76个,有63个可采,其中:
不可采煤层点占17%、薄煤层点占21%、中厚煤层点占62%。
煤层厚度0.10~2.30m,平均1.33m,可采厚度0.87~2.30m,平均1.46m,属薄~中厚煤层。
厚度变化总体呈现为:
Q2勘探线以北及4勘探线以南地区较薄,自西向东逐渐变厚。
最厚点位于Q702号钻孔,最薄点位于1105号钻孔(见图4-3-27、图4-3-28、图4-3-29、图4-3-30)。
含夹矸0~1层,厚度为0.04~0.35m。
夹矸岩性为泥岩、炭质泥岩,结构简单。
顶板岩性以粉砂岩为主、细粒砂岩次之;底板岩性以粉砂岩为主、泥岩次之。
序号
煤层全区厚度(m)
煤层可采区厚度(m)
煤层层间距(m)
煤层结构
顶底板岩性
煤层稳定性
煤层可采范围
煤层视密度
最小~最大
平均
最小~最大
平均
最小~最大
平均
夹矸层数
夹矸厚度(m)
顶板
底板
2
2.06~8.22
4.88
2.06~8.10
4.74
3.07~22.47
14.21
1
0.31
不稳定
不稳定
稳定
1.4
3
0.19~3.19
1.68
0.80~3.19
1.95
6.88~33.10
18.05
0
0
中等
中等
稳定
1.4
8
0.95~4.44
2.76
0.85~3.97
2.65
21.28~51.15
37.78
1
0.32
中等
中等
稳定
1.4
10
0.10~2.50
1.44
0.57~2.50
1.54
14.84~40.40
25.05
0
0
中等
中等
稳定
1.4
综上所述:
十煤为中厚煤层,厚度变化规律明显,结构简单,煤类以长焰煤为主,不粘煤次之,大部可采,属稳定、对比可靠煤层。
(见表1-3)
表1-3可采煤层特征表
1.3.4煤质
1、煤类
井田内各煤层的物理性质变化不大,均为黑色,沥青、丝绢光泽,平坦状、阶梯状、参差状断口,内生裂隙较发育。
结构以条带状为主,构造多为层状。
各煤层宏观煤岩成分以暗煤为主,夹镜煤条带,丝炭多沿层面呈长条带状或透镜体分布。
宏观煤岩类型以半暗煤为主,部分半亮煤、暗淡煤。
各可采煤层平均视密度为1.39~1.47,平均真密度为1.53~1.63
2、煤质分析
显微组分中有机组分平均占85.8%,其中镜质组为31.5~53.4%,平均45.28%;惰质组为43.9~66.6%,平均52.89%;壳质组为0.9~3%,平均1.84%。
无机组分含量为6.5~21.3%,平均为14.19%;无机组分中以粘土矿物为主,平均为11.56%,占无机组分的81.5%。
二~六煤镜质组含量为31.5~48.7%,平均为42.03%;八~十五煤镜质组为49.4~53.4%,平均51.16%;十七~十八煤镜质组为38.5~44.4%,平均为41.95%,含煤地层中,上部和下部煤层镜质组含量低于中部煤层。
惰质组含量变化情况与镜质