采矿工程毕业设计[1]

河南理工大学毕业设计11矿区概况及井田地质特征1.1位置、范围和交通1.1.1位置某某煤矿位于河南省新密煤田西南部、平陌-某某矿区东部，行政区划主体位于河南省新密市某某镇申沟村。1.1.2范围该矿平面范围大致为：西起32勘查线，东到46勘查线的某某断层和崔庄断层交汇处，北起于樊寨断层，向南大致到龟山断层；开采矿种为煤炭；二1煤层限采标高+100～-600m，二1煤层矿区范围现由2001年河南省国土资源厅核发的32个拐点圈定（采矿许可证号4100000140155），南北宽约0.1～3.3km，东西长约0.3～7.3km，面积9.7KM2。1.1.3交通某某煤矿行政区划主体位于河南省新密市某某镇申沟村，向北直距矿务局和新密市约12km和15km，向东北直距郑州市约40km。区内有公路直达新密、登封、新郑和郑州等地市，还有本矿专用铁路—宋（寨）大（冶）铁路经新密铁路与京广铁路相连，矿区北邻3km处还有窄轨铁路向东通达开封。矿区北部15km处的豫04公路以及东部40～45km处的107国道、京广铁路、京珠高速公路通达全国各地。总之，本区交通方便。河南理工大学毕业设计2图1.1.3某某煤矿交通位置图1.2自然环境区内地形起伏不平，地势西高东低、南高北低，总体西南高、东北低。地面高程最高在南部归心寨处300.4m，最低在东边陈家窝处155.5m，相对高差144.9m。本区地貌成因类型属构造剥蚀地貌，地貌单元为丘陵。区内基岩裸露平面积约占勘查区总平面面积的10%，其它大部为第四系松散堆（沉）积物所掩盖，因此本区也可称为松散层半掩盖区或基岩半裸露区。本区水系属淮河流域。区内无水库和常年性河流，仅有一条的季节性河流－麻河在雨季从矿区西南向东北穿过矿区中部流入矿区东北部的淮河二级支流双洎河，在正常年份或干旱季节往往断流而在矿区中部滞留并形成龟山寨泉池洼地，水量较小，其水源来自西南上游3km外的老姜窝小型水库。该水库水多来自元古界变质岩裂隙水和大气降水，补给有限。本区气候属暖温带半干旱大陆性季风气候区。年平均气温9.1～14.6℃，最高达44.6℃，最低为–18.2℃；年降雨量381.3～1059.6mm，平均606.2mm，降雨多集中在7、8、9三个月，并常伴有雷电；年蒸发量908～1976.2mm；年平均相对湿度60-70%；风向主要为东南向、西北向和西南向，风力在冬春季最大，达40m/s；最大积雪深度23cm（1964.12.31）；最大冻土深20cm（1966.12.30）；霜冻期11、12、1、2四个月。此地区历史上没有发生过较大的地震，没有地震威协。河南理工大学毕业设计3勘查区内主要有申沟、黄固寺、圣地庙等几个行政村，总人口约1万人。工业以建材（耐火粘土）、采矿、运输等为主，农业以小麦、玉米等为主。水电状况良好，区内经济相对发达。1.3地层某某煤矿的地层情况如下：下元古界嵩山群:主要为紫红色、灰白色绢云母石英片岩和灰白色石英岩，厚278～287m，平均厚283m。上元古界震旦系:主要为紫红色浅变质石英砂岩，平均厚92m。下古生界寒武系:又分下、中、上三统。下统多为豹皮灰岩和紫红色、黄绿色泥灰岩，底部为含磷砂砾岩，厚约160m；中统多为暗紫红色粉砂岩、页岩和鲕状、竹叶状灰岩等，厚约340m；上统多为灰色、灰白色鲕状白云岩，厚约260m。下古生界奥陶系:多为兰灰色、深灰色石灰岩，厚25.33～79.95m,平均厚55m。上古生界的石炭系:又分中统本溪组和上统太原组。本溪组多为灰色铝土质泥岩，厚2.79～33m,平均10.47m。上古生界的二叠系:又分下统的山西组和下石盒子组，上统的上石盒子组和石千峰组。山西组岩性主要为深灰色砂泥岩，含本煤田中主要可采煤层即二1煤层。中生界三叠系:主要保存三叠系。该系又分下、中、上统。下统主要为紫红色泥岩和中细粒砂岩，厚约615m；中统主要为黄绿色细砂岩和砂质泥岩互层，厚约190～500m，平均200m；上统主要为土黄色、紫红色、黄绿色、青灰色砂质泥岩，厚约330～600m，平均370m。1.4构造新密煤田处于新华夏系第二沉降带与第三隆起带之交接部位，又位于华北古板块板内嵩箕构造区嵩山（东段称荥密）大背斜和箕山（东段称风后岭）大背斜之间的新密复向斜内，其基本构造形态为向东倾伏的复向斜。褶皱常为线状褶皱。一般背斜较为紧密，向斜较为宽缓。二者常相间排列，构成隔挡式褶皱组合，并控制着煤炭赋存的基本特征。断裂线性特征明显。近东西向断裂一般线性明显，延伸较远，切割较深，为本区主要断裂，常为走向断裂；北西向断裂线性明显，延伸较远，常为走滑平移断裂；北东和北北东向断裂发育较少。这些断裂多为正断层，只有少量逆断层分布于煤田西南部的平超矿区、关口勘查区等。它们往往成组出现，正断层在剖面上常呈阶梯状、地堑状、地垒状，逆断层在剖面上常组成迭瓦状。这些断层及其组合不但调整、分割着褶皱构造，也直接控制着煤系的赋存状态。另外还发育有少量滑动构造，如中部的罗湾滑动构造等。（1）褶皱河南理工大学毕业设计4某某背斜：矿区西北部位于其东部倾伏端，受其影响，矿区西北部地层和二1煤层走向皆发生东偏北的偏转，倾角变缓成4～21º。它在影响着矿区开拓方式、特别是1采区和2采区采煤工作面的布置等生产系统的选择（2）断裂龟山断层：区域上位于风后岭背斜北翼和新密复向斜南翼转化带一线，本区位于井田南部张沟向斜核部，近东西走向。它影响该矿区的划分，同时因富水、断距大等原因，将对断层两边特别是南部煤层的开采带来十分不利的影响，同时又成为矿区南部边缘富水、导水的边界和通道，也是矿区地下水的南部补给边界。某某断层：位于井田北部，地表在葛庄－纪窝一线。它影响矿区划分，对开采北部煤层不利，但却是矿区北部接受西部岩溶水和某某泉群地下、地表水的富水断层和导水通道，对矿井水的赋存和疏排起重要作用。崔拐断层：位于矿区东南部。该断层降低了断层两边煤炭资源储量控制程度，影响采区采煤工作面布置。崔庄断层：位于矿区东南部边缘。断层降低了其两边煤炭资源储量控制程度，成为井田地下水的东南补给边界。（3）滑动构造名字叫新庄滑动构造，在2004～2006年的某某井田外围煤详查时发现该滑动构造。滑体地层主要由二叠系上统地层组成，滑面主要沿上、下石盒子组、山西组地层软性岩层附近滑动并形成一定厚度的断层破碎带，滑面倾向北，倾角5～30°不等，上陡下缓。（4）岩浆岩及岩溶陷落柱地质填图、钻探、地震和矿井生产中未发现岩浆岩及岩溶陷落柱。1.5煤层二1煤层赋存于二叠系下统山西组下部大占砂岩之下，距上部大占砂岩6.39m、砂锅窑砂岩约60m，距下部L7-8石灰岩平均12.07m。因张沟向斜的存在，煤层沿走向和倾向均存在一定变化，总体近东西走向，龟山正断层以北的主体区总体倾向南，倾角4～45°，龟山断层以南倾向北，倾角14～19º。矿区内93个钻孔中未到二1煤钻孔2个，断失二1煤钻孔4个，见二1煤钻孔87个。87个见煤点中，不可采煤层占4点，薄煤层1点，中厚煤层15点，厚煤层9点，总体应属kh中厚煤层。二1煤层平均厚3.5m，全区可采。该煤层大部分不含夹矸，偶含一层夹矸，局部结构复杂（2～4层夹矸），总体应为简单结构煤层；含结构的见煤孔点有17个，主要分布于井田东南部；夹矸岩性主要为炭质泥岩，其次为泥岩、砂质泥岩，42付补24孔和44付补21孔夹矸岩性主要为细粒砂岩甚至中粒砂岩。顶板岩性多为砂质泥岩和细粒砂岩等；夹矸分布不稳定，常具有短距离内尖灭的现象，反映了该区二1煤原始泥炭层堆积时沉积基底的不稳和沉积物补给之间关系的不平衡。二1煤顶板岩性只有矿区中部的38-补5、西风井1、5、3902、东风4、18-5、40-补4、4101孔等8个孔点见有细或中粒河南理工大学毕业设计5砂岩，砂岩老顶面积只占煤层顶板面积的8.7％，其它绝大多数为泥岩和砂质泥岩，它占总面积的91.3％；底板岩性几乎全为泥岩和砂质泥岩，偶有炭质泥岩、粉砂岩和石灰岩等。二1煤层在矿区内被上覆岩层全部掩盖，无煤层露头，埋藏较深。矿区范围内二1煤层赋存标高为+100～-600m标高。总之，该区二1煤层钻孔和巷道揭露见煤点较多，煤层厚度、结构及其可采范围等查明程度较高，煤层稳定程度可属较稳定煤层。1.6煤质1.6.1煤的物理性质及煤岩特征二1煤黑色，受构造影响，该煤多呈粉末状，少量鳞片状，金刚光泽，宏观煤岩类型为半亮型或光亮型煤，煤的视密度1.45t/m3，视电阻率在80～315Ω/cm之间。（1）灰分（Ad）：二1煤原煤灰分（Ad）8.50～27.30％，平均14.86％（63点），介于10.01～16.00％、16.01～29.00％两区间，据GB/T15224.1-2004标准（动力用煤），应属低－中灰煤，总体属低灰煤。（2）挥发分（VDAF）：二1煤浮煤干燥无灰基挥发分（VDAF）两极值为10.47～15.26%，平均12.90（64点）%，介于10.00～20.00％之间。2006年5月该矿在21和22两采区所采煤层煤样测试结果为:浮煤挥发分(VDAF)12.10～12.40%,平均12.25%。据MT/T849-2000标准，应属低挥发分煤。（3）元素组成：二1煤的元素组成主要为碳、氢、氧、氮、硫，其中碳占绝大多数91.36％，其次为氢4.29％。氢碳比为0.047（表5-5）。（4）发热量（QGR，V，D）：二1煤原煤干基恒容高位发热量（QGR，V，D）两极值33.64～36.08MJ/kg，平均35.45MJ/KG（40点），＞29.60MJ/kg。因此据GB/T15224.3-2004标准，该煤应属特高热值煤。但2006年5月该矿在21和22两采区所采煤层煤样测试结果为:原煤高位发热量28.30～29.04%,平均28.67%。据GB/T15224.3-2004该煤为高热值煤。考虑到钻孔煤质点较多，更具代表性，本报告赞同为特高热值煤。总之，二1煤属低灰、特低硫、低磷分、低挥发分、特高热值煤。1.6.2煤类依据现行的《中国煤炭分类国家标准》（GB5751-86），二1煤层干燥无灰基挥发分（VDAF）两极值为10.47～15.26%，平均12.90%，胶质层最大厚度Y值为10mm，焦渣特征为1～4（未测试粘结指数），据此判定本区二1煤应属贫煤（PM，数码11）。河南理工大学毕业设计61.6.3工业用途评价二1煤属低灰、特低硫、低磷、低挥发分、特高热值煤粉煤，同时具有中等软化温度灰。据此，本区二1煤层适宜火力发电及沸腾层发生炉用煤和民用型煤。1.7水文地质1.7.1主要含水层（1）寒武、奥陶系长山组和马家沟组（∈3CH+O2M）灰岩岩溶裂隙承压含水层。该含水层可以通过断裂带补给C3TL1-4和C3TL7-8灰岩，是二1煤层间接底板充水含水层。（2）太原组下段灰岩（C3TL1-4）岩溶裂隙承压含水层。该含水层为一1煤层顶板直接充水含水层。并通过断裂带和C3TL7-8灰岩发生水力联系，成为二1煤层底板间接充水含水层。（3）二1煤层顶板砂岩孔隙裂隙承压含水层。该含水层为二1煤层顶板直接充水含水层，因富水性较弱，补给条件差，对采煤影响不大。（4）石千峰组下段平顶山砂岩孔隙裂隙承压含水层。该含水层平均厚73.45m，区内分布有限，富水性较弱，对二1煤矿床充水意义不大。（5）圈门组金斗山砂岩孔隙裂隙承压含水层。该含水层仅在矿区南邻有少量分布，富水性较弱，对二1煤矿床充水意义不大。（6）新近系洛阳组泥质灰岩岩溶裂隙承压含水层。该含水层仅在矿区东南外分布，富水性中等，对本区二1煤矿床充水影响不大。1.7.2主要隔水层特征（1）本溪组（C2B）铝质泥岩隔水层位于O2M灰岩顶面至一1煤层底面之间，矿井及其外围共27个钻孔穿过该层，厚度2.27～34.789m，平均厚9.81m。距二1煤层距离平均为78.17m。岩性为浅灰－深灰色鲕粒状、豆状铝质岩、铝质泥岩，结构致密，层位稳定，隔水性良好。（2）太原组（C3T）中段砂泥岩隔水层该层下起L4灰岩顶面，上至L7灰岩底面，矿井及其外围共有28个钻孔穿过该层，厚度10.65（44-补20孔）-41.