吕家坨矿毕业设计设计说明书(采矿专业）

第1页第1页矿区概况及井田地质特征1.1概况1.1.1地理位置与交通开滦矿务局吕家坨矿位于河北省唐山市古冶区境内，西距唐山18km，北距古冶9km。地理坐标为东经118°24'，北纬39°40'。矿区交通便利。古吕钱公路南接唐港公路，北通205国道，津唐、唐港、京沈高速公路正在修建；矿区铁路专线吕古铁路和吕陡铁路与京山线接轨；水路运输东有秦皇岛港，西有天津新港，南有新近建成的京唐港；水、陆交通发达，煤炭外销十分方便(见图1－1)1.1.2自然环境井田内地势平坦，略向南倾斜，地形呈东北高西南低。沙河从采区地表流过,厂区排水沟均由厂房向四周道路降坡5‰，雨水沟多南北向，东西向水沟与矿井雨水沟相接。最高洪水位为29.57m。北京市三河玉田丰润古冶唐山市吕家坨矿秦皇岛市秦皇岛港乐亭京唐港南堡北塘塘沽天津新港宝坻天津市02550km1234京秦线京沈高速公路京山线津唐高速公路京津高速公路京津线唐港高速公路坨港铁路渤海1.林西矿2.范各庄矿3.钱家营矿4.陡河电厂第2页本区气候属于大陆性气候，最高气温为37.6℃，风向多为东风，冬季为偏北风，年最大风速20m/s，冰冻期由每年12月初至翌年3月初，土壤冻结深度为0.8m。年平均降雨量630mm，年最大降雨量1007.7mm，最热月份平均湿度79%，最大冻结深度为0.80m。按国家地震局地震地质大队提供资料，本区处于强烈地震活动地带，地震基本烈度为8级。1.1.3矿井附近的工农业情况吕家坨庄矿附近地主要厂矿企业有：吕家坨矿北接林西矿，南、东分别与钱家营矿和范各庄矿相邻。矿井所在地为第四纪冲积平原，地势平坦，农业比较发达，主要农作物为：主要农作物有小麦、玉米和水稻。1.1.4水源、电源、劳动力及建材来源我矿采用自备水源井供水，目前正在使用的供水井共有9眼，其中黑鸭子4眼，工业广场3眼，南小区2眼。各井参数见表1—1这些井形成两套供水系统，一是黑鸭子至矿区的集中管路供水系统，包括黑鸭子及工业广场的水井，最大供水能力1100m3/h，供矿生产和东工房、小楼生活区及黑鸭子、北安各庄、南安各庄、大安各庄、吕家坨村生活用水（见图8-1）。二是南小区独立供水系统，最大供水能力100m3/h，供小区内居民生活用水。矿井采用双回路供电，一路来自唐山电厂，另一路来自古冶变电站。矿区位于华东大平原上的人口稠密区，劳动力资源比较丰富。土产建筑材料砖、瓦、石子和料石均可就地供应，钢材、木材和水泥等物资可经公路及铁路直接运至矿井工业广场。第3页表1—1目前矿正使用中的供水孔有关参数一览表供水孔名称孔口坐标成井时间原始静水位m单位涌水量l/s.m取水层位井管直径mm井管深度m井深m供水能力m3/hXYZ吕水07395282.289337.532.973.1025.1043.788O2230100235.71230吕水06394400.594644.832.366.0229.5832.567O232537.6183.03230更新1号394840.294510.931.882.1220.90O237760.0241.00230备用2号394606.694789.631.483.0221.24O237762.5219.90230吕观01392808.991226.728.678.0317.142.240O224580.5421.1280锅炉房井Q27366.966.8650营运科井Q27350南小区5号390369.589337.527.089.0511.321.918Q27366.066.0050砖厂1号390353.489831.080.0811.00Q27373.873.80501.2井田地质特征矿区地表为第四纪冲积平原，地面标高介于+22～+31m之间。地形总趋势北高南低，沙河由井田东部自东北流向西南。沙河属季节性河流，旱季有时断流，雨季流量较大，最高洪水位+30m。境内有村庄18个。主要农作物有小麦、玉米和水稻。采矿活动引起地表沉陷，使矿井周围形成塌陷坑。1998年实测塌陷坑积水面积1.9km2，最大积水深度3m，积水量121万m3。积水范围主要分布在井田东翼。吕范公路东坑，林西发电厂以粉煤灰造地还田；吕范公路以西至工业广场之间的塌陷区域已成为古冶区国家级农副渔业开发区；矿医院南塌陷波及区采用抗变形技术，兴建职工住宅楼23栋；井田西翼塌陷坑现作排矸场，为村庄搬迁准备场地。所有这些工作，使塌陷坑治理初见成效。第4页1.2.1地层吕家坨矿煤系地层属于典型的华北区石炭二叠纪含煤岩系，其上界为唐家庄组A层铁铝质粘土岩顶面，下界为唐山组G层铁铝质粘土岩底面。根据两个钻孔实际控制，煤系地层厚度分别为480.35m和486.26m，按分组段厚度累计，煤系地层厚度为489m。表1－2地层划分明细表地层层组起止层位地层厚度m所含系统组煤层（编号）标志层第四系由地表至基岩顶面10.0-103.50─────61.38二迭系上统洼里组下界为红色砂岩层底砾岩。300.00古冶组由红砂岩底砾岩底面至A层铝土岩顶界面338.02-434.7─────377.83A0下统唐家庄组A层铝土岩顶面至煤5顶板顶界面。177.0-238.0─────217.03、4A大苗庄组煤5顶板顶界面至煤11顶板腐－泥岩顶面45.93-96.11─────67.575-1、5-2、6、7-1、7-2、8、9、煤6顶板石炭系上统赵各庄组煤11顶板腐－泥岩顶面至K6石灰岩顶界面44.05-91.01─────69.4611、12-1、12-2、12下K8、K7开平组K6灰岩顶界面至K3(唐山灰岩)顶界面。49.99-79.14─────70.0013、14、15、16、17K6、K5、K4中统唐山组K3顶界面至奥陶系马家沟组灰岩顶界面。65.70-76.99─────70.04K3、K2、K1、G奥陶系中统马家沟组400±第5页1.2.2构造吕家坨井田位于开平向斜东南翼中段，其主体构造是吕家坨背斜。开平向斜是一赋煤向斜构造，煤系地层为石炭二迭系。向斜轴的总体方向约NE40°，北部受青龙山背斜等北西－南东向构造的影响，自古冶至唐家庄逐渐变为东西向，形成一弧形构造。向斜的两翼不对称：西北翼岩层倾角陡，甚至局部倒转，并伴随出现了一组与向斜轴大致平行的断层和短轴褶皱构造。东南翼岩层倾角相对平缓，向斜边缘出现两组短轴边幕状褶皱，轴向与开平向斜轴直交或斜交，并沿倾伏方向逐渐消失。其中一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜及南阳庄－岭上背斜组成；另外一组在宋家营以南，规模不如前一组。东南翼断层的发育程度相对西北翼较低，且断层常分布在轴部附近，方向常斜交地层走向或平行褶曲的轴向，正断层为主，逆断层较少，落差一般小于30米。1.2.3煤层及其顶底板岩性特征本井田煤系地层总厚760m，含煤27层。其中可采煤层为山西组二2煤、下石盒子组的三2、三3、三5煤，共计四层。山西组含煤系数3.24％，下石盒子组含煤系数3.3％。共划六个煤组：一煤组位于太原群，含煤多达10层，一般5－7层；二煤组位于山西组中部，含煤最多4层，一般2层；三煤组位于下石盒子组，最多7层，一般2－5层；四煤组位于上石盒子组下部，含煤最多3层，一般2层；五、六煤组均位于上石盒子组中部，五煤组含煤最多3层，六煤组含煤1层。普遍可采者二2煤及三2煤层局部可采者一4煤，三3、三5煤层局部不可采。余者偶见可采点，多属不可采煤层。其中三2煤层为本设计的主采煤层。井田构造简单，煤层间距及厚度稳定，标志层明显。三2煤层：顶部为灰白色细砂岩，在1线－3线间厚度变化在3.5m－12m左右，4线－5线间厚度变化在9.7m－18m左右，中央薄层深灰色泥岩，形成明显的沉积韵律和条带状层理，沿走向及倾向层位稳定，易于辨认，是控制该煤层的良好辅助标志。有个别地段相变为砂质夹薄层泥岩，但其条带状层理仍然显而易见。有的地段厚度变薄多为三煤组沉积发育所第6页致。该煤层下距三1煤层7m左右，距K4标志层34m左右，上距三3煤层8m左右。偶有尖灭和变薄。厚度变化0－2.8m，一般厚度1.5－1.8m，在1线－2线-300m水平以上有增厚之势（2.4－2.8m），结构简单。主要煤层特征表见表1－2－3。表1－3煤组煤层一般厚度（m）煤层结构顶底板岩性稳定性可采程度倾角（°）容重（t/m3）夹石层数夹石厚度顶板底板下石盒子组三50－1.90普遍含一层夹石一般为0.3m左右泥岩或砂质泥岩泥岩较稳定局部不可采5°左右，近露头处变陡，为10°左右1.431.11三30－1.70一般含一层夹石厚0.3m左右泥岩泥岩不稳定局部可采5°左右，近露头处变陡，为10°左右1.431.01三20－2.80无夹石砂岩泥岩和砂质泥岩较稳定可采5°左右，近露头处变陡，为10°左右1.433．6山西组二20.88－4.43无夹石泥岩、砂质泥岩有时为砂岩泥岩和砂质泥岩不稳定可采5°左右，近露头处变陡，为10°左右1.433.061.2.4水文地质特征(1)地表水特征井田内地形平坦，地面标高介于＋22～+31m之间。地面径流不发育，第7页降水大部分渗入地下补给潜水，只有大雨或暴雨才形成地表径流，流入附近的塌陷坑、沙河、幸福河或低洼地带。沙河为季节性河流，当上游普降暴雨时，第二天洪峰到达矿区。1977年7月27日，北部山区暴雨过后，在大安各庄东沙河坝处测得洪水位＋30m，这是建矿以来沙河的最高洪水位。为防止洪水泛滥，1986年加固了沙河大坝。但近年来大坝北端人为损坏严重，一旦发生大的降雨，洪水可能溢出河道，危及附近村庄和农田。受矿井开采活动的影响，造成地面塌陷，使井田两翼形成塌陷积水坑。到1997年底，塌陷坑积水总面积2500000m2，积水总体积1781000m3。其中，东翼塌陷坑积水面积2429000m2，积水量1725000m3，西翼塌陷坑积水面积71000m2，积水量56000m3。塌陷坑积水面积和积水量每年随季节的变化而变化，6、7、8、9月份为蓄水期，到10月初积水量最大；汛期过后，由于蒸发、地下渗透和农村灌溉，塌陷坑积水量减少，每年五月末六月初积水量最少。十年来塌陷坑积水面积及积水量变化情况见表1-4。表1-4塌陷坑积水面积和积水体积统计表时间东翼西翼全矿面积(m2)体积(m3)面积(m2)体积(m3)面积(m2)体积(m3)1988280.5285.753.748.0334.2333.71989267.9230.827.913.2295.8244.01990267.1200.337.421.1304.5221.41991284.0330.834.26.2318.2280.31992278.3326.96.42.4284.7329.31993272.8182.36.53.3279.3185.31994250.2156.76.35.6256.5162.31995282.9198.626.618.4309.5217.31996283.7197.629.027.1312.7224.71997242.9172.57.15.6250.0178.1采用灰色关联分析方法，利用表1—2—4中的数据，对塌陷坑积水和-425水平涌水量关系进行评价，得出积水面积与涌水量的关联度为0.52，积水体积与涌水量的关联度为0.63。所以，塌陷坑积水面积和积水体积与井下涌水量关系不密切。分析其原因，大致有以下几点：1、矿区内基岩上部覆盖有较厚的冲积层，大气降水量主要补给潜水。第8页2、冲积层与基岩呈不整合接触，基岩风化带平均厚20m左右，风化带岩石松软，裂隙弥合，透水性较弱，对上下含水层水的沟通起到了一定的阻滞作用。3、煤系地层顶部平均厚9.67m的A层粘土岩隔水性良好。4、深部采空冒落裂隙带高度达不到地表，没有良好的导水通道。(2)含水层的水文地质特征根据开滦矿务局统一的含水层划分标准，将区内的地层划分为七个含水层（见表1-5）。其中，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ含水层对矿井涌水量影响较大，为直接充水含水层，其它为间接充水含水层。表1-5含水层划分表含水层所处层位含水层厚含水层岩性含