采矿毕业设计.doc

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1、第一章 矿井概况第一节 矿区概况一、地理位置、交通新源井田位于山东省滕州市西部昭阳湖区。行政区划归滕州市和微山县共同管辖。地理位置：新源井口地理坐标为东经1165431，北纬350135。井田东西长约8-9km，南北宽约7-9.5km，面积约54km2，其中湖区面积约占井田面积的87%。交通情况：本区东有京沪铁路，区内辛安港距滕州火车站25km；井田东侧有济（宁）微（山）公路和两条县级公路；井田内有京杭大运河，北达济宁，南通苏、沪、杭，湖滨筑有留庄港、辛安港两个航运码头，经昭阳湖与大运河相连，交通方便。见交通位置图1-1-1。二、地形地貌本区北面为丘陵和凫山中低山区，区内大部分为湖区，地面标高

2、+30.1436.35m，湖底标高约32m。地势为东高西低。井田东侧中部有一条北沙河，河水自东北流向西南至昭阳湖，属季节性河流。井田大部分面积位于湖水区，湖面辽阔，常年积水，最高洪水位+36.48m，沿湖筑有堤坝，湖堤顶标高+37.1939.89m，堤坝宽25m。近十年水位偏低，丰水期水位标高+34.0435.25m。三、气象及地震1、气象本区为温带半湿润季风区，属海洋与大陆间过渡性气候，四季分明。年平均气温约为13.5。降雨多集中7、8月份，年平均降水量768.3mm。本区四季风向变化较大，春、夏、秋三季以东南风为主，冬季北风、西北风较多。4月份和夏季大风较多，历年最大风速29m/s（196

3、9年7月22日）。2、自然地震根据中华人民共和国国家标准GB50011-2001建筑抗震设计规范。本井田抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g（山东省第一组）。四、周围其它煤矿开发情况新源井附近已建矿井有武所屯、休城、徐庄、赵坡、留庄、级索、王晁、北徐楼、滨湖和锦丘等10对地方、国有煤矿（详见图12 周边矿井分布示意图）。东邻枣庄市台儿庄区王晁煤矿、北邻枣庄矿业（集团）有限责任公司滨湖煤矿，西和南为新安煤矿南井。新源井与四邻间边界皆为人为划定。其中王晁煤矿为年产量0.3Mt/a滨湖煤矿为年产量1.20Mt/a，新安煤矿为年产量3.00 Mt/a。这些矿井的建设和生产为本井田的建设

4、提供了丰富的经验。五、矿井建设条件1、水源本区水源可靠，水量丰富，可供矿井选择的有第四系的冲击层的砂岩水和奥灰水。2、电源本矿井的电源可引自井田东部和北部的十里泉、大邬、杜庙变电所几新建成的留庄变电所，矿井电源落实可靠。3、建设材料矿井建设所需要的主要建筑材料除钢材、木材及部分水泥需外地采购外，其余砖、瓦、土、石等均可由当地解决。第二节 井田地质特征一、井田境界、尺寸及面积本井田东起37和41勘探线，西至57勘探线与湖西矿井为界，北起大刘庄断层，南至F45-14断层及45-14、47-8、50-5、51-11钻孔连线和f54-9断层与新安煤矿为界。新源井口地理坐标为东经1165431，北纬35

5、0135。井田东西长约8-9km，南北宽约7-9.5km，面积约54km2，其中湖区面积约占井田面积的87%。二、地层及主要特点本区为全隐蔽的华山型石炭、二迭系煤田。地层自上而下为第四系、上侏罗统蒙阴组、下二迭统石盒子组和山西组、上石炭统太原组、中石炭统本溪组、中、下奥陶统地层。含煤地层为上石炭统太原组和下二迭统山西组。其中第四系遍布全区，厚度86.70156.55m，平均122.23m，该层由东向西逐渐增厚，于下伏地层不整合接触。上侏罗统蒙阴组最大残厚863.37m，平均256.15m，与下伏地层呈角度不整合接触，下二迭统石盒子组最大残厚86.10m，平均35.29m，与下伏地层山西组呈整合

6、接触。下二迭山西组正常厚51.8581.10m，平均65.98m，含煤3层（2、3（3上）、3下），3煤层厚度大，储量丰富，为本区主要煤层。本组整合于太原组之上。上石炭统太原组厚33.45m193.50m，平均170.34m，含煤20层，大部分可采2层（12下、16煤层），局部可采1层（14煤层）。含灰岩14层，其中三、五、八、九、十灰厚度稳定，分布普通，可做本组主要标志层，该层整合于本溪组之上，本溪组厚度51.3519.85m，平均30.77m。与下伏奥陶系石炭岩呈假整合接触，奥陶系中、下统最大残厚204.7m，总厚可达741m。奥陶系灰岩为区内强岩溶裂隙含水层。三、可采煤层特征及可采储量1

7、、可采煤层特征本区含煤地层为二迭系下统山西组和石炭系上统太原组，共含煤23层，其中大部面积可采3（3上）、3下、12下、16共十层，平均总厚17.96m。3（3上）煤层最厚，最大最度10.54m，平均厚8.42m。全区分布12煤，大部可采，平均厚度1.33m；局部可采煤层为14煤层。可采煤层特征见表1-2-2。可采煤层特征表 表1-2-1 煤层名称全区厚度（m）最小最大煤层间距（m）最小最大结构稳定性可采性夹石顶底板岩性平均平均层数主要岩性顶板底板36.8010.54039.30简单稳定全区可采12砂质泥岩泥岩泥岩砂质泥岩9.283上08.18简单较稳定大部可采01砂质泥岩泥岩中砂岩砂质泥岩粉

8、砂岩4.063下04.8024.6172.74116.68简单有稳定至较稳定局部可采1泥岩砂质泥岩细砂岩砂质泥岩细砂岩2.0312下02.7190.0236.3693.25简单较稳定大部可采12泥岩砂质泥岩泥岩石灰岩1.33160.302.6351.51简单较稳定至稳定大部可采1泥岩砂质泥岩石灰岩泥岩1.332、储量计算1、本区煤层以气煤为主，兼有气肥煤， 属于炼焦配煤，煤层倾角一般小于15度，依据规范规定，煤层的最低可采厚度伪0.7m。灰份不大于40%。2、采用地质块段法和煤层伪厚及水平面积直接在煤层底板等高线图上计算煤层储量。煤层块段平均厚度，采用块段内和邻近控制点的见煤点煤厚，以算术平均

9、数求得。储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石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。按照断层落差大小，两侧各留设一定水平宽度的安全煤柱，落差不小于100m的断层两侧各留设100m的断层煤柱；落差在50100m的断层两侧各留设50m的断层煤柱；落差在3050m的断层两侧各留设30m的断层煤柱；落差小于30m的断层上组煤不留设煤柱；落差1030m的断层下组煤留设20m的断层煤柱；落差10m的断层不留设断层煤柱。煤的视密度为3上煤1.36，3下煤1.35，12下煤1.33，14煤1.32，16煤1.30。3上煤地质储量为8909万

10、t, 3下煤地质储量为1829万t, 12下煤地质储量为5395万t, 14煤地质储量为1005万t, 16煤地质储量为8072万t。3、设计储量（1）井田南部及东部留50m井田煤柱。（2）本井田大部分位于湖区，进有马口庄台一个村庄在井田开采初期压煤。（3）防水煤柱问题根据地质报告，本井田开采3煤时，上侏罗统含水层为3煤层直接充水含水层之一。 矿井设计储量计算表 1-2-2煤层工业储量煤柱设计储量断层煤柱村庄煤柱边界煤柱小计3上89096359210483180873下1829531111641665合计1073868820310499597434、可采储量（1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对

11、较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为63、70、70，表土层移动角为45；（3）大巷煤柱宽度3上60m,3下50m。（4）开采损失3上按照25%，3下按照20%计算损失量。 矿井可采储量计算表 1-2-3煤层可采储量煤柱及开采损失可采储量大巷煤柱上下山煤柱深部构造复杂煤柱开采损失小计3上808735434214701478364444343下166516337279241716949合计97435173791749171943605383四、地质构造本井田位于滕县背斜中西部，为向北西

12、倾斜的单斜构造，并伴有宽缓的短轴褶曲。由于受凫山、孙氏店、峄山等区域性断层的控制，区内次级构造以北东向为主，次为近南北向和西北向断层，早期褶曲为北东向，并伴有北东向逆断层，后受燕山晚期构造运动影响，后期南北向断裂对前期北东向构造进行改造，将其复合、错断、同时产生了少量北西断层，全区属构造中等井田。见井田构造视意图1-2-1。1、主要褶皱有47-6向斜和49-9向斜。2、断层本区内有45条断层，其中落差100m的2条，50m的4条，3050m的7条，10m30m的14条，10m的18条。详见区内断层一览表（表1-2-1）。断层分布详见井田构造示意图1-2-1。3、岩浆岩井田内有8个钻孔见岩浆岩，

13、入侵太原组及蒙阴组之中，对16煤层及煤质有轻微的影响。主要分布于井田的东北部（3739勘察线间）及西南部（573孔处），呈脉状侵入在大刘庄断层的上盘附近。除37-15、67-5孔16煤层、38-11孔14煤层，因受其影响变质为天然焦和38-10孔9煤被吞蚀外，其余均未受影响。本井田只有57-3孔在侏罗系中也发现岩浆岩，厚27.2m，但其在3煤层露头以外，对3煤没有影响。岩浆岩呈灰黑色、致密块状、坚硬、具气孔、杏仁状构造。基质矿物主要由白色辉石组成，辉石呈柱状次为橄榄石，橄榄石具蛇纹石化及绿泥石化。岩浆岩的入侵年代大致相当于燕山晚期。主要断层特征表 表1-2-4断层名称性质产 状落 差（m）查明

14、程度走向倾向倾角（）F45-14断层正NEESSE70065查明基本查明张庄断层正DNESEE70060查明控制差F13断层正DNESEE70015基本查明F14断层正DNESWW70010初步控制F15断层正DNESEE7008查明F16断层正NENW70012初步控制F38-11断层正SEE45050基本查明F25-10断层逆NENW70035基本查明初步控制胡楼断层正NNESEE70040查明F18断层正NNWSWW70010查明F20断层正NESE70012查明（三维区）F21断层正NENW70015查明（三维区）F22断层正NWSW70015查明（三维区）F23断层正NWSW7003

15、5查明（三维区）F24断层正NNESEE70025查明（三维区）F25断层正NNESEE70010初步控制F26断层正NNESEE7009查明F27断层正NNWSWW70018初步控制F28断层正NWNE70030初步控制F29断层正NWNE70030初步控制F30断层逆NENW45022初步控制F31断层正NNESEE70012基本查明F32断层正NNWSWW70018查明F33断层正NWSW7006查明F34断层正NNESEE70015查明孟口断层正NNENWW70090查明初步控制石口断层正NNENWW703090初步控制F54-9断层正NWNE7020120初步控制控制差F35断层正S

16、NE70020控制差F39-6断层正NENW70023初步控制大刘庄断层正NESE7050270基本查明初步控制西马村断层正SNE701035初步控制大刘庄支三断层正NESE701035初步控制49-5孔西正NESE700950-5孔北正NESE7006过45-14孔正NESE7005过46-9孔正NESE7006过41-25孔正NESE700445-4孔西北正NENW7009过54-9孔正NWWSSW7008查明过48-8孔正NENW7008查明（三维区）48-8孔西正NENW7008查明（三维区）过47-12孔正NENW7006查明（三维区）47-12孔北正NESE7009查明（三维区）4

17、7-13孔西北正NENW7009查明（三维区）五、水文地质1、含水层根据本井田含水层的水文地质条件，3煤层开采的直接充水含水层为浅部第四系下组砂砾层，上侏罗统一段砂砾岩，3煤层顶底板砂岩，12下煤层开采的直接充水含水层为五九灰间的薄层灰岩及砂岩；16煤层直接充水含水层为十下灰岩，深部构造和奥灰水影响。因些，本井田水文地质类型山西组3煤层为裂隙岩溶类中等型；12下煤层为裂隙岩溶类简单型；16煤层为裂隙岩溶中等型。区内主要含水层自上而下为第四系上、下段砂砾岩；侏罗系第一、第二段砂砾岩层；二迭系山西组3（3上、3下）煤层顶底板砂岩层；石炭系太原组第三、五、八、九、十层石灰岩；本溪组十四灰；奥陶系石灰

18、岩。2、隔水层（1）第四系中部隔水层段厚度19.054.5m，平均36.7m。主要由粘土、砂质粘土、粘土砂质砂组成，夹薄层砂层。粘土含量高，可塑性强，且广布全区，一般含粘土17层，累厚038.65m，平均8.70m，是稳定的隔水层段。经42-16钻孔（上组）与42-12钻孔（下组）抽水试验证实，第四系上下组水无水力联系，静水位差8.62m，43-21钻孔位于湖滨，地面高出湖面不足1m，而第四系水位埋深达25.47m。因而中组有效地阻止了大气降水、地表土、上组潜水与下部含水层水力联系。由于中组隔水层的存在，下组砂层不连续，湖水与下部基岩含水层无直接联系，因而对煤层开采无影响，沿湖的徐庄（大屯）、

19、崔庄矿的开采亦证明湖水对煤层开采无直接影响。（2）、上侏罗统三段粉灰岩相对隔水层揭露最大残厚863.37m。该段含水极弱，可视为相对隔水层段。抽水试验时常在粉砂岩中止水，据管内外水位观测，止水效果良好，水位差较大，也证明了其隔水性。（3）、16煤层至奥灰层段隔水层由于太原组下部和本溪组组成，16煤层至奥灰正常间距41.9773.30m，平均53.94m，由泥岩、粘土岩、石灰岩及煤组成，实验证明粘土岩和泥岩隔水司长较好，据计算该层抗压强度加权平均值为51.01108.94Mpa，整体强度较高，因此在正常情况下，因厚度较大，强度较高，可以阻止奥灰底鼓突水。但在深部水压增大或受构造影响强度减弱、间距

20、变小处，要加强防范奥灰水。3、断层的导水富水性根据65个揭露断点的钻孔统计，泥浆消耗量为0.020.27m3/h，与上、下盘正常层位相比，消耗量略有增加，这从一个侧面反映了断层带不富水的特征。但从基岩的含水层泥沙漏水分布特点看，一般漏水点均位于含水层隐伏露头及断层附近的事实说明，在大断层的附近，岩石较破碎，裂隙发育，常伴生一些次级小断层，而充填程度又较差，因此，大断层两侧及交汇部位常形成相对富水区。关于断层导水性，对某一断层的不同部位以及不同含水层不可简单论之。结合构造因素分析，滕北矿区基岩含水层（奥灰例外）均与南部矿区无直接相联处，同一时间含水层水位以奥灰最低（包括Q下砂层水），因此奥灰水是

21、联系各含水层的桥梁，其联系方式一为断层带纵向导水，二为横向上含水层对接触导水。井田内断层对上组煤为阻水的，对下组煤有导水倾向，断层是否有纵向导水性尚无确切资料，现认为有导水可能。总之，该井田各含水层补给不良，地下水以静储量为主，含水层间水力联系较差，基岩含水层中的地下水主要通过矿井排水而排泄。4、水文地质条件类型根据本井田含水层的水文地质条件，3煤层开采的直接充水含水层为浅部第四系下组砂砾岩，上侏罗统一段砂砾岩，3煤层顶底板砂岩，井巷工程开拓还受到三灰水威胁；12下煤层开采的直接充水含水层为五九灰间的薄层灰岩及砂岩；16煤层直接充水含水层为十下灰岩，深部构造和奥灰水影响。因此，本井田水文地质类

22、型山西组3煤层为裂隙岩溶类中等型；12下煤层为裂隙岩溶类简单型；16煤层为裂隙岩溶类中等型。5、矿井充水因素分析（1）3煤层充水因素本井田3煤层主要赋存在第41勘探线以西的湖区，赋存区内，山西组残留厚度较薄，致使上侏罗统一段含水层成为3煤层直接充水含水层之一。据统计3（3上）煤层上距侏罗系0143.06m，3煤层厚6.0810.54m，3上煤层厚度2.918.18m。参照兖州、滕南、大屯煤田第四系覆盖下中硬岩石顶板的实测，本井田的裂高计算采用16倍裂采比法计算值，即以45.6168.4m为评价充水依据。在南部侏罗系变薄处，可穿过侏罗系进入第四系底部；侏罗系露头之外直接影响至第四系底部。初期采区

23、范围内3上煤层正常厚度3.536.70m，煤层开采冒裂带高度在一次采全高条件下为56.46107.2m，侏罗系距3上煤层间距为8.5549.52m，裂隙带可进入侏罗系高度为23.5264.42m，故3上煤层开采均受到侏罗系一段砂、砾岩水影响，因此3上煤层开采的直接充水含水层为山西组砂岩和侏罗系一段砂、砾岩水。（2）12下煤层充水因素12下煤层上覆较强含水层为三灰，三灰距12下煤层正常间距41.5270.65m，一般50m左右，12下煤层厚02.29m，平均1.30m。据本矿区武所屯矿实测裂隙带高度为采厚的20倍，冒裂高度多在30m以下，故三灰水正常情况下对12下煤层开采无充水影响。在12下煤层

24、开采动范围内主要含水层为八灰、九灰、局部影响至五灰，但因各灰岩富水性不强，故正常情况下，无重要充水危害。(3)地表湖水与煤层开采的关系位于同一煤田、相距本井田约15km的柴里煤矿，位于滨湖地带，表土厚6080m，它于1964年建成，为煤炭部确定的解放厚强含水冲积层下浅部厚煤层，缩小防水煤柱的试验开采矿井。在三十多年生产过程中，进和了广泛的科研工作，其成果证明，在最小防水煤柱由35m缩小至15m的情况下，矿井涌水量变化与地表水、大气降雨、第四系上部潜水均无直接水力联系。目前微山湖两岸的段庄煤矿、徐庄煤矿、姚桥煤矿、崔庄煤矿等均进行了微山湖下采煤试验工作，试验证明采取合理的采煤方法，湖水对矿井安全

25、开采无影响。本井田表土厚86.70155.55m，井田水文地质条件及抽水试验研究说明，由于第四系中组隔水层的存在，湖水对下伏各基岩含水层无直接水力联系，因而对煤层开采也无直接影响，正常情况下通过采取适当的采煤方法，湖水下开采各煤层是安全的。六、瓦斯、煤尘1、瓦斯本井田各煤层瓦斯（CH4）含量最高为0.693cm3/g燃，CO2最高含量为0.383cm3/g燃，瓦斯成分中CH4占029.60%，CO2占0.6414.41%，氮气及其它占62.2898.41%，应属CO2N2带。由于煤系沉淀之后遭到长期剥蚀和各种地质应力的风化作用，原始生成的瓦斯得以大量排泄，故残留在煤中的瓦斯含量较低。但在生产过程中应加强瓦斯管理，以防瓦斯积聚发生瓦斯爆炸事故。2、煤尘爆炸性和煤的自燃倾向各煤层的煤尘爆炸性试验结果表明，火焰长度在20700mm之间，一般大于600mm，扑灭火焰的岩粉量为30.085.0%，干燥无灰基挥发分均大于35.09%，故各煤层均有煤尘爆炸危险性。根据本井田煤样测试结果，各煤层原样着火温度为315349，还原样与氧化样着火点之差为436，据此，评定各煤层均有程度不同的自燃发火倾向。根据本井田煤样测试结果，评定自燃等级平均为3，属不易自燃煤层。