煤矿开采毕业设计说明书

1第一章矿（井）田地质概况1.1矿（井）田位置及交通1.1.1交通位置王家山煤矿位于靖远县城北约60km，宝积山矿区西北约10km，行政区划属白银市平川区王家山镇和东升乡管辖。面积约8.3421km2，地理坐标为：东经104°48′06″～104°53′12″，北纬36°51′35″～36°53′14″。靖远煤业有限责任公司取得王家山煤矿的采矿权，国土资源部2001年12月26日颁发了采矿许可证，开采深度标高为1780—850m，有效期自2001年12月至2017年12月。王家山煤矿西北距国道309线约2.5km。铁路由白（银）～宝（积山）线的长征车站接轨，经旱平川、水泉，至煤矿工业广场有专用线。矿区内的公路、简易公路纵横交错，交通甚为方便。交通位置如图1.12图1.1交通位置图1.1.2地形地貌矿区地处干旱区，地形复杂。地形陡峻，最高点位于栒条岘，标高2021.7m，最低点位于下红湾，标高1815.0m，相对高差206.7m，水洞沟以西基岩裸露，属剥蚀构造地貌，王家山向斜两翼形成相向的单面山，由于沿张性构造裂隙易于向下切割侵蚀，故横向沟谷发育。随着向斜的倾3没，岩层逐渐被黄土覆盖；水洞以东主要为黄土丘陵区，相对高差较小，一般20～50m。1.1.3气象及水文情况矿区气候属内陆半沙漠干旱气候㈠气温：月平均-9～24℃，最低-18～23℃，最高达35～38℃，年平均7.9～9.2℃。夏季酷热，冬季严寒，春、夏、秋季昼夜温差10～16℃㈡降水量：年平均量在187～374mm之间，平均250mm左右.多集中于7、8、9三个月，降水量占全年的50～60%，常形成暴雨。㈢蒸发量：年平均1439～1782mm，平均1655mm，为降水量的6.6倍。㈣湿度：年平均55～64%，4、5月份最干燥，为41～60%，7～11月份湿度在58～75%之间。㈤风向：除夏、秋季有东南风外，其他时间多西北风，风力2～4级，最大达6～8级，全年平均风速1～1.4m/s。㈥每年11月至次年3月为冻结期，最大冻结深度93cm。区内无常年流水，仅有两条砂河在每年7～9月雨季期间山洪暴发才有短暂的暂时性流水。一条是苦水峡砂河，发源于矿区东南部的小井子沟，由南向北穿过矿区中部，经胶泥崖村、大红沟、北滩，与咸水河汇合，至中卫注入黄河；另一条是孔家沟砂河，由李家坪向西流经矿区南侧，在33、107号孔附近折向西南，经石碑子沟、旱平川，流入黄河。矿区以南的变质岩裂隙水沿F1断裂带溢出，在苦水峡砂河上游形成水质良好，但水量甚小的上升泉，最小涌水量0.175L/S，最大涌水量为1.112L/S。4由于受F1断裂带中断层泥的阻滞，进入孔家沟砂河后形成地下潜流，潜水面深3～10m，对河床中分布的各个水井进行了不定期观测，水量不大，如李家坪水井的涌水量为20.39m3/d。1.1.4矿区概况1.矿区开发情况王家山矿区开采历史久远，在建井时，井田浅部的小窑已具备相当规模。为了协调与地方的关系，省委、省政府先后多次从生产矿井不同位置划给地方资源2501.84万t，从1550m水平以下资源内划给地方资源储量1806.0万t。经煤业公司调查，王家山矿区原有各类地方小煤窑（乡村、个体、其它）43个，通过多次关井压产的整顿，部分小窑已被关闭、封停，现保留24个小煤矿持有合法证件，但仍存在一证多井、超层越界、乱挖滥采、侵占大矿资源的现象。具体分布情况为：在王家山煤矿一号井周边实测有8个矿13个井口，二号井周边实测有11个矿14个井口，五号井周边有5个矿7个井口，各小煤矿的开采能力都在3万吨以上，有的能力达10万t，由于小矿开采技术条件差、回采率低，对资源破坏量非常大。另外，井田内煤层大多为急倾斜煤层，而划出的资源均在井田浅部，使划出资源的下部形成相当数量的呆滞煤量。也使王家山煤矿生产能力、矿井服务年限等受到较大影响。2.矿区经济情况本区以农业为主，农产品主要有小麦、谷物、豆类等，由于干旱多风，产量均较低。5工业方面，有矿区所属各煤矿，以及矿区辅助和附属企业事业单位等，还有靖远县所属厂矿及定西陶瓷厂、煤矿等企业，国家重点建设工程靖远电厂二期工程已竣工，靖远矿区供水工程亦完工交付使用。整个靖远矿区水、电、路、通讯等都已形成系统和综合能力。3.矿井建设和生产所需主要材料的来源主要建筑材料，除钢材以外，水泥、砖瓦、砂石、白灰等均为本地生产，可就近购买。4.水源、电源及劳动力来源本矿井由靖远矿区净水厂供水。靖远矿区净水厂设在黄河北岸，取黄河水为水源，经过净化后供整个矿区。该水厂日处理水量54000m3/d，可向王家山矿井供水9900m3/d，能够满足该矿井集中生产用水。黄河水通过、过滤、消毒等手段处理后，水质符合国家生活饮用水标准。该水总硬度约为11.8德国度，Ph值约为7.8，浊度3度。本矿井井下水的矿化度非常高,不宜作为生活水源,但该水可以满足灌浆用水的水质要求,因而可以用来制水泥浆。矿区内现有靖远电厂（140万kW）。王家山矿有35KV变电所。运输条件良好，矿区铁路专用线和矿区公路均已通达井口工业广场。综上所述，本矿井的供水、供电、运输等外部建设条件良好。5.矿藏市场供需情况近年来，王家山煤矿利用原有小矿井的产能，大力推广综采放顶煤等采煤新技术，加之煤炭行情利好，目前已是产销两旺，利润大增（表8-7）。本矿井筛未煤全部供应靖远电厂，由于属于国家计划价，因此售价较低（128元/t），6但也比1999年技改项目设计所依据的不含税综合价107.88元/t要高。至于块煤，由于供民用，目前井口售价为280～290元/t,但本矿井块煤率偏低（±1%）。1.2矿（井）田地层及地质构造1.2.1地层王家山矿区地层主要有下志留统马营沟群（S1m）上三叠统南营儿群（T3nn），中侏罗统窑街组（J2y），中侏罗统新河组（J2x），上侏罗统苦水峡组（J3k），下白垩统河口群(K1nk)、上第三系（N）和第四系（Q）。下志留统为中生界基底地层，上三叠统常为煤系基底，中侏罗统窑街组为主要含煤地层。在矿区南部F1断层带中局部有残留的泥盆系及石炭系地层，此外，在矿区南北的外侧布有上第三系红层。1.2.2构造1.断裂构造王家山煤矿区地质构造的主要特点是：以断裂为主，褶皱为辅。但中深部区域主要为向斜构造，即王家山向斜。该向斜由中生界地层构成，向西抬起收拢，向东倾伏撒开，渐被第四系覆盖，长约10㎞，向斜轴走向北60°～70°西，局部近东西向，两翼地层产状不同，北翼地层在Ⅺ勘探线以西走向为北75°西，倾向南西，倾角25°～40°；Ⅺ勘探线以东渐转为北80°东，向南南东倾，倾角40°～60°，XV勘探线以东更陡，达60°以上；南翼地层走向为北60°西，倾向7北东，倾角35°～66°，局部直立、倒转，为一南陡北缓、轴面南倾的不对称向斜。Ⅶ勘探线以西向斜轴被F21断层切断。井田内以走向断层为主，发育于井田西南部的北倾断层有F21断层，F14断层是沿次级背斜轴错断形成，西起水洞沟，至加Ⅻ勘探线以东消失，长3.5㎞，Ⅻ勘探线以西走向北80°西，以东呈近东西向，倾向南或西南，倾角67°～85°，为一高角度逆冲断层，破碎带宽2～7m，断层距10～60m，中间大，两端小。F21断层位于王家山向斜轴部，西起Ⅰ勘探线以西，大致沿向斜轴延伸，至Ⅷ勘探线以东偏向向斜轴以南，一直向东伸至矿区以外。通过矿井的这一段走向呈65°西，倾向南西，倾角80°，浅部有时直立或向北东倾，使断层呈微向北凸的弧形，南西盘向上逆冲，将王家山向斜轴切割破坏。通过矿井的这一段断距约45～100m，西小东大。2.褶皱构造陇西系乌鞘岭—六盘山主褶带逶迤通过靖远北部。靖远煤田便形成于褶带中古变质岩体的低洼地带。受陇西系所左右，区域主要构造形迹多呈北50°～60°西方向。有如下主要构造：㈠松山—响泉山—黄家洼山隆褶带：走向长约80km，主体由下古生界及震旦亚界变质岩组成，总体走向北50°西。㈡宝积山复向斜：位于松山—响泉山—黄家洼山隆褶带的南侧，为一南翼受到破坏的不完整复向斜，主轴呈北50°西方向，走向长约37km。㈢王家山复向斜：位于松山—响泉山—黄家洼山隆褶带北侧，为一南陡北缓的不对称复向斜，主轴走向北60°～70°西。㈣青石山半环状构造：位于宝积山矿区与红会矿区之间，由青石山西侧弧形断层及其所包围的下奥陶统变质岩花岗岩组成。8㈤北滩新生代拗陷：位于王家山复向斜以北，在王家山矿区以F15断层为界与隆褶带分开。㈥靖远新生代拗陷：位于宝积山复向斜以南，为靖远—静宁拗陷带的一部分。3.岩浆岩侵入岩浆岩主要分布在矿区以南的寿石山、红会将军坟滩及崛吴山北坡，主要岩性为花岗岩和花岗闪长岩，对矿区煤系没有影响。1.3矿体赋存特征及开采技术条件1.3.1煤层及煤质1.煤层本区的主要含煤地层为中侏罗统窑街组（J2y），厚116m,含煤五层,平均总厚30.67m，含煤系数26%；其次为中侏罗统新河组（J2x）第一段，平均总厚64m，含煤两层，平均总厚2.99m，含煤系数4.7%。各煤层由上到下编号为：1层煤，2上层煤，2层煤，2下层煤，3层煤和4层煤，其中，2层煤和4层煤为主要可采煤层，厚度大，较稳定，且分布面积广；3层煤为局部可采层，分布面积较大，厚度较薄，变化亦较大；其余煤层更不稳定，多呈透镜状。此外，4层煤向南由于相变，发生分叉，变薄，以至尖灭，在深部形成4下层煤；另在深部钻孔中4下层煤以下尚有1—2层透镜状煤层，偶达可采厚度以上。煤系含煤性的变化规律比较明显：南翼不如北翼，西端不及东端。北翼西部又较东部含煤性差，Ⅶ勘探线以西含煤系数平均为17.9%，低于北翼平均数，9以东平均为28.1%，高于北翼平均数。全区平均为19.7%。（一）1层煤位于中侏罗统新河组第一段，即第Ⅲ旋回的顶部，煤层薄而变化大，多不可采，呈透镜状。全区共有31个孔见到此层煤。达可采厚度以上的有12个孔，纯煤真厚最大1.60m，主要分布在Ⅺ-Ⅻ勘探线间，多为单一结构或含一层夹矸，最多含三层夹矸，夹矸最多小于1m，1层煤常相变为灰黑色炭质泥岩、泥岩或砂质泥岩，与2层煤的间距西小东大，ⅩⅢ勘探线以东皆在55m以上，最大的为308号孔，达113.84m，ⅩⅢ勘探线以西多在55m以下，一般30～45m，最小的为48号孔，不足30m。(二)2上层煤位于中侏罗统新河组第一段的下部，分布比较集中，主要发育于南翼Ⅵ勘探线以西和北翼东部的ⅩⅢ和加ⅩⅢ勘探线间及西端Ⅱ勘探线以西，在北翼的281、59、46、264和255号孔尚有零星分布。全区见2上层煤的有32个孔，煤厚0.11m（109号孔）—6.32m（294号孔），纯煤厚度达可采厚度以上的有18个孔，其中最厚4.27m。2上层煤与2层煤的间距在南翼和北翼西端为6.93m（透3号孔）—28.19m（77号孔），平均15.73m，北翼东部为5.00m（浅6号孔）—13.73m（129号孔），平均9.64m。多为单一结构，少数含一至二层夹矸，夹矸最厚为1.12m（浅6号孔），最薄的仅0.99m（40号孔），岩性为泥岩、砂质泥岩或粉砂岩。(三)2层煤赋存于中侏罗统窑街组顶部，为本井田最主要的可采煤层，分布面广，厚度巨大，煤层比较稳定。煤厚变化规律性比较明显，南薄北厚，西薄东厚。这10一部分煤层结构的变化情况是：ⅩⅢ勘探线以东多含二至四层夹矸，少数含一层，个别有五层夹矸，共同的特点是，夹矸多在煤层上部，下部常为单一的巨厚煤分层，ⅩⅢ勘探线以西多为单一结构或含一至二层夹矸，少数含三至五层夹矸，个别的结构较为复杂，如21号孔有七层夹矸，37号孔有八层夹矸，夹矸最厚为8.15m（273号孔），大多0.20～2.00m，少数2～5m。夹矸岩性多为粉砂岩、泥岩或炭质泥，偶为细砂岩。另外，古河流冲刷是造成四号井中部以西厚度变化的主要原因。从底板等高线图及剖面图上清楚地反映出，2层煤不仅沿走向有波状起伏变化，同样，沿倾向亦有明显的起伏变化，致使底板等高线蜿蜓变曲，疏密不匀，这显然是岩、煤层在构造变动过程中受挤压而产生的形态变化。(四)2下层煤位于中侏罗统窑街组上部，呈透镜体状，很不隐定，全区仅有11个钻孔见到