城郊井田毕业设计.doc
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1、1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置与交通城郊井田位于河南省永城市境内,覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、蒋口乡的一部分。南北长约8.3km,东西宽约4.95km,勘探面积约44km2。矿井北临陈四楼井田,南接新桥井田,地理坐标为:东经11617301162521,北纬335352340035。图111 城郊矿交通位置图井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95km,夏邑东站62km;东北至京沪铁路徐州车站约100km,东南至宿州车站约75km,距京九铁路的亳州车站55km,且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通(见图111)。1.1.2地形地
2、貌城郊井田位于淮河冲积平原的东部 ,地势平坦,海拔标高为+30m,微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布,厚度一般为100m左右。工业广场标高+35.0m。1.1.3主要河流城郊井田内地表水系不发育,仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过,沱河源于商丘北侧响河,雨季流量剧增,旱季干涸无水,属季节性河流。实测最高洪水位标高+29.79m,(1963年8月9日),年平均水位标高+26.39m,最大流量384m3/s(1963年8月9日),年平均流量一般为12m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水,致使下游断流无水。本区地处中纬34附近,属半干旱、半湿润季风型气候,蒸发量大于降雨量,干湿差大,
3、四季分明。年平均气温14.3 ,日最高气温41.5,日最低气温为-23.4。年平均降水量962.9,年最大降水量1518.6,年最小降水量556.2。大气降水量多集中在78月份,可占全年降水量的50%以上,年蒸发量1808.9。永城地区受地震影响不大,地震烈度小于6度。1.2井田地质特征1.2.1质构造城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段,北北东向断层构造居主导地位,其次是近东西向构造,局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主,伴随一定数量的断裂构造,且多集中在表现明显的背、向斜两侧。见图121城郊井田构造纲要图。1)褶皱构造井田内褶皱构造除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外,其余
4、均属褶幅不大的隆起和凹陷。主要有:四里禅向斜、柏窑背斜。2)断裂构造井田地层走向为北北东向,中部、北部由于受小褶曲的影响,呈波状起伏,走向变化较大。地层产状总趋势向南西西方向倾斜,地层倾角一般在815,褶皱和断裂构造呈北北东向和近东西展布。本井田精查勘探时在44km2范围内组合大小断层5条,其中较大的断层有3条,井田东北部即以一大断层为界。总之,整个井田以近北北东向断层构造居主导地位,其次是近东西向构造,局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主,伴随一定数量的断裂构造。晚古生代中基性岩浆岩活动比较强烈,并对煤层有一定的破坏作用。图121 城郊井田构造纲要图 1.2.2文地质条件新生界
5、松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组,由于新生界底部砂层少,富水性又弱,与基岩之间有平均厚44.29m的粘土隔水层,对矿床一般无充水影响。煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源,但由于井田内砂岩富水性很弱,渗透性差,径流滞缓,补给源不足,故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。太原组上段灰岩是开采二2煤层的间接充水含水层,二2煤底板下距K3(L11灰岩,平均厚1.64m)平均距离50m,距L8灰岩(平均厚10.49m)平均距离80m,L8上距L11一般平均在30m左右,其间又有泥岩,砂质泥岩相隔,基本无水力联系,因此,如不受断裂构造影响,正常情况下不会造成突水。本井田断层富水性微弱,具
6、有一定的隔水性能,一般情况下不会发生大导水威胁。综上所述,本井田是一个与外部水力联系微弱,补给不足的较完整的独立水文地质单元,开采煤层远离地表水体,无流水影响,间接充水岩层“灰岩”虽然单位涌水量较大,局部在断层处有与煤层对接的可能性,如留好煤柱,远离断层,一般是不会突水的,本矿井水文地质,工程地质条件属中等类型。矿井正常涌水量380m3/h,考虑上段灰岩突水,最大涌水量为420m3/h。1.2.3 地温井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地温梯度为2.67 /100m,从地温梯度看,浅部地温梯度较高,深部地温梯度较低。从二煤组煤层、三煤组煤层地温等值线图上看出,等温线与煤层底板等高线基本
7、平行,二煤组煤层-500m以浅的地温一般低于30C,-600m以深的地温除井田东南部小面积低温区外,一般为一级高温区。在3127孔(F3断层西侧)-700m以深地段,地温大于31,为一级高温区,其余地段地温一般低于31。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件煤层走向为东西走向,北高南低,平均倾角为8,其中上部煤层更加平缓,倾角只有2度到5度,下部煤层倾角较大,有10度左右。煤层上部露头深度大约有30m。本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组(P1s)及下石盒子组(P1 x),两组煤系地层总厚度平均172.17m,煤层总厚度平均9.22m,总的含煤系数为5.93%。下二叠统山西组(P1s)含二煤组,
8、由13个分层组成,分层编号从下至上分别为二1、二2、二3,合并为2#煤,煤层平均总厚度为2.95m,含煤系数为3.8%。下石盒子组(P1x)含三煤组,由47个分层组成,分层编号从下至上分别为三1、三21、三、三3、三4、三5、三6及三7,合并为3#煤,煤层总厚度为4.18m,含煤系数为9.0%。井田内二2、三1、三、三4煤层为可采煤层,详见煤层情况一览表。1.3.2煤质二2煤层属低灰分,特低硫,特低磷,高发热量,易选的优质无烟煤。三1煤层以富灰分为主,特低硫,特低磷,中等发热量,中等难选的无烟煤。三22和三4煤层为中灰分,特低硫,特低磷,中高发热量,中等可选性的无烟煤。各可采煤层中贫煤数量较少
9、,除它的发热量量稍高于无烟煤外,其它煤质特征与无烟煤相似。二2煤层为无烟煤,首先可作为化工用煤,包括气化用煤及发生炉煤气用煤和化肥用煤,其次作为动力用煤及民用燃料等。三煤组各层煤可用于发电,水泥工业及民用,详见可采煤质特征表。1.3.3煤层顶底板三煤组煤层直接顶板,底板主要为薄层状泥岩,砂质泥岩,局部为粉砂岩,抗压强度一般小于600kg/cm2(局部大于600kg/cm2),稳定性差,管理有一定困难。二煤组煤层直接顶,底板多为细中粒砂岩,厚层状泥岩(厚度一般大于5m),局部为砂质泥岩或落层状泥岩,抗压强度一般大于600kg/cm2 ,岩石的完整性,稳定性较好,顶板易于管理,底板一般不易发生底鼓
10、。1.3.4瓦斯、煤尘等井田中各煤层沼气含量一般小于0.5cm3/g,属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。表131 煤层情况一览表煤组号煤层编号煤分层数煤厚最小最大平 均(m)间距最小最大平 均(m)夹矸层数可采情况含煤系数煤层稳定性三煤组三710.200.500.380不可采9.0%不稳定0.6221.024.10三610.121.200.530不可采不稳定0.4314.293.75三5120.201.170.5701偶见可采点不稳定0.9014.406.57三4130.053.551.4502大部可采较稳定0.409.354.10三310.20.950.30不可
11、采不稳定0.5215.214.32三22121.54.624.1801可采较稳定(31线以南稳定)0.205.811.52三2110.200540.340不可采不稳定0.576.812.67三1120.32.031.0501大部可采较稳定偏不稳定表132 可采煤质特征表煤层编号煤质牌号原 煤精 煤Ad(%)St.d(%)Qnet.ad(MJ/kg)Ag(%)Vr(%)Cc(%)Hr(%)三22WY13.6834.0420.10(83)0.231.470.62(57)18.130.627.5(76)2.4513.368.04(72)6.309.538.36(67)90.6393.6992.23(
12、40)3.524.433.93(40)TR16.7926.3020.72(11)0.420.610.54(7)24.629.327.5(11)4.3611.887.89(11)9.9711.4410.55(11)90.4091.9591.14(9)3.814.494.16(9)二2WY8.6435.6714.41(178)0.141.050.498(8)20.732.428.5(155)2.5011.536.23(147)5.629.867.80(145)91.0395.2992.76(98)3.244.203.78(101)TR13.3215.0114.35(4)0.101.000.49(8
13、)29.630.429.9(4)3.978.966.58(4)10.0310.7210.41(5)90.5291.7091.23(3)3.944.194.05(3)二煤组二310.20.400.301.405.102.910不可采3.8%不稳定二2120.327.682.9501全区可采稳定23.0140.0830.47二1120.250.550.4001不可采不稳定2 井田境界与储量1.1井田境界2.1.1井田境界在煤田划分为井田时,要保证各井田有合理的尺寸和境界,使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有:1)井田范围内的储量,煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应;
14、2)保证井田有合理尺寸;3)充分利用自然条件进行划分,如地质构造(断层)等;4)合理规划矿井开采范围,处理好相邻矿井间的关系。根据以上原则,矿井井田北以F6断层及人为边界为界,西部以F10断层为界,并有煤层露头,煤层露头约4.70km,东南方向均以人为边界为界。2.1.2井田特征井田内部有南北走向F4、F48及F16三条断层将井田隔断,整个井田面积约44km2,由于开采上限为煤层露头,故无扩大的可能;煤层下部边界有待继续进一步的勘探,尚有扩大的可能。井田走向较长,最大走向长度为7.55km,走向最小长度5.65km,平均走向长度6.86km;井田倾向较长,最大倾向长度只有9.24km,最小倾向
15、长度3.54km,平均为6.45km,井田大致呈梯形分布。煤层上部较平缓,近水平分布,下部煤层倾角较小,最小为2,煤层最大倾角为12,整个井田煤层倾角约8。2.2 矿井工业储量本矿井设计只对2#、3#煤层进行开采设计,主采煤层为3#煤,其中2#煤层厚2.95m,3#煤层厚4.18m。边界露头线为-260m,-740m以下的煤炭储量尚未探明,作为矿井的远景储量。本次储量计算是在精查地质报告提供的110000煤层底板等高线图上计算的,储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据,煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得,其公式一般为:Zg=SMR (211)其中:Zg矿井的工业储量,
16、t; S 井田的倾斜面积,km2; M煤层的厚度,m; R 煤的容重,t/m3,取R=1.45 t/m3。则:Zg=44106(4.18+2.95)1.45/cos8 =454894000/cos8t=45936.45万t其中,3#煤层Zg3=44 1064.181.45/cos8=26930.49万t 2#煤层Zg2=441062.951.45/cos8=19005.96万t煤层最小可采厚度为2煤层,2.95m。2.3 矿井可采储量2.3.1边界煤柱边界煤柱可按下列公式计算Z1=LBMR (221) 其中: Z1边界煤柱损失量,m; L边界保护煤柱宽度,m; B边界长度,m; M煤层厚度,m
17、; R煤的容重,t/m3,取R=1.45t/m3。井田边界煤柱按一侧40m的宽度留置,总长度为27km。则井田的边界煤柱为: Z1=2710340(4.18+2.95)1.45 =1116.56t2.3.2断层保护煤柱断层两侧保护煤柱由于水大以及落差较大,可按每侧40m宽度留置,井田内有断层三条,长度分别为3.9Km,2.5Km和3.2Km,因此断层保护煤柱损失量为: Z2=(3.9+2.5+3.2)10340(4.18+2.95)1.452= 793.99 万t2.3.3工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范第5-22条规定:工业广场的面积为0.81.1平方公顷/10万吨。本矿井设计生产能力为30
18、0万吨/年,则30(0.81.1)=2.43.3,在此取工业广场占地面积为30公顷,即30万m2。所以取工业广场的尺寸为550m550m的正方形(见图221所表示)。在计算矿井可采储量时,工业广场保护煤柱可按井田工业储量的5%留置,因此工业广场的煤柱量为:表2.3.1工广、村庄保护煤柱设计参数 650m41.8m35m15m841707064.4工业广场保护煤柱面积为1234475m2,即煤柱损失量为:Z3=1234475(4.18+2.95)1.45/cos8 =12888045t =1289万t2.3.4煤层露头保护煤柱基岩面有一定的松散层含水层覆盖时,防水安全煤岩柱的垂高Hf,应等于导水
19、带裂缝高度和Hl与保护层高度Hb之和,如下图所示: 1:裂隙带边界 2:冒落带边界 3:采空区Hb:保护带高度 Hl :冒落带垂高 Hf:防水煤柱全高Hf = Hl+ Hb冒落带高度计算:Hm -冒落带最大高度,mM - 煤层厚度或采高,mK -岩石碎胀系数,K=1.3 - 煤层倾角保护层厚度选取:覆岩岩性中硬,松散层底部粘性土层厚度大于累计采厚,所以累计采厚,n:煤层分层数所以露头煤柱宽度为(14.07+14.26)/tg8 =201.58 202m保护煤柱损失煤量为Z4=20247001.457.13/cos8 = 991.12万t2.3.5保护煤柱总量合计煤柱为P =Z1+Z2+Z3+Z
20、4=1116.56+793.99+1289+991.12=5198.49万t其中P3#=3047.64万tP2#=2150.83万t综合以上计算,则矿井的可采储量按下式计算: Zk=(Zg-P) C (221)其中:Zk-矿井的可采储量,t; Zg-矿井的工业储量,t; P -保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤柱损失量,t; C -采区采出率。现在分煤层计算可采储量:3#煤层 Z3# = (Zg3-P3#) C3#=(26930.49-3047.64)75%= 18312.14万t2#煤层 Z2# = (Zg2-P2#) C2#=(19005.96-2150.83)
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