采矿工程毕业设计（论文）-赵家寨煤矿4.0Mta新井设计

编 号 字 号 本 科 生 毕 业 设 计 论 文 题目 赵家寨煤矿 4 0Mt a 新井设计 房柱式采煤法煤柱稳定性影响因素浅析 姓名 学号 01120068 班级 采矿工程 2012 3 班 二 一六年六月 中 国 矿 业 大 学 本 科 生 毕 业 设 计 姓 名 学 号 01120068 学 院 矿 业 工 程 专 业 采 矿 工 程 设计题目 赵家寨煤矿 4 0t a 新井设计 专 题 房柱式采煤法煤柱稳定性影响因素浅析 指导教师 职 称 副教授 2016 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业论文任务书 学院 矿业工程 专业年级 采矿工程 2012 级 学生姓名 任务下达日期 2016 年 1 月 14 日 毕业论文日期 2016 年 3 月 14 日至 2016 年 6 月 16 日 毕业论文题目 赵家寨煤矿 4 0Mt a 新井设计 毕业论文专题题目 房柱式采煤法煤柱稳定性影响因素浅析 毕业论文主要内容和要求 根据采矿工程专业毕业设计大纲 本毕业设计分为一般部分 专题部分 和翻译部分 具体包括 1 一般部分 赵家寨煤矿 4 0Mt a 新井设计 2 专题部分 房柱式采煤法煤柱稳定性影响因素浅析 3 翻译一篇 3000 字以上的专业英语文章 院长签字 指导教师签字 中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书 指导教师评语 基础理论及基本技能的掌握 独立解决实际问题的能力 研究 内容的理论依据和技术方法 取得的主要成果及创新点 工作态度及工作量 总 体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 指导教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 选题的意义 基础理论及基本技能的掌握 综合运用所学知识 解决实际问题的能力 工作量的大小 取得的主要成果及创新点 写作的规范程 度 总体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 评阅教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基 本 正 确 有 一 般 性 错 误 有 原 则 性 错 误 没 有 回 答 答辩委员会评语及建议成绩 答辩委员会主任签字 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩 学院领导小组负责人 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分 赵家寨煤矿 4 0Mt a 新井设计 赵家寨煤矿位于河南省新郑市 矿区内交 通便利 井田东西走向长 8 79km 南北倾向宽 3 4km 井田面积约 28km2 井田内可采 煤层共有 4 层 主采煤层为二 1 煤 井田内二 1 煤倾角在 0 14 之间 平均厚度 14m 矿 井工业储量为 507 19Mt 可采储量为 351 3Mt 设计服务年限 64a 矿井正常涌水量为 600m3 h 最大涌水量为 650m3 h 矿井相对瓦斯涌出量为 1 418m3 t 绝对瓦斯涌出量为 0 532m3 min 属低瓦斯矿井 煤层无自然发火倾向 但煤尘有爆炸危险性 根据井田地质条件 提出四个技术上可行的开拓方案 方案一 立井单水平开拓 下设辅助水平 方案二 立井两水平开拓 二水平直接延深 方案三 主斜副立单水平 开拓 下设辅助水平 方案四 立井两水平开拓 二水平主井直接延深 副井暗斜井延 深 通过粗略和详细技术经济比较 最终确定方案一为最优方案 一水平标高 230m 西 翼辅助水平标高 430m 整个井田划分为 2 个采区 2 个带区和 2 个盘区 考虑到井田东 西走向较长 矿井生产前期采用中央并列式通风方式 后期根据需要在井田东西两翼增 加两个边界回风井 矿井采用带区式准备方式 工作面设计长度 210m 采用综合机械化放顶煤采煤工艺 矿井年工作日为 276d 昼夜净提升时间为 16h 矿井采用 三八制 工作制度 两班生 产 一班检修 生产班每班完成 3 个采煤循环 检修班完成 1 个采煤循环 循环进尺为 0 8m 日产量为 4 68Mt 矿井煤炭运输采用胶带输送机 辅助运输采用防爆型无轨胶轮车 主井采用两对 16t 底卸式箕斗提煤 副井采用一套 5t 双层单车罐笼带平衡锤 一套一大罐笼 5t 双层单车 一个小罐笼 专题部分题目为 房柱式采煤法煤柱稳定性影响因素浅析 主要内容是采用定性与 定量评价相结合的综合评价法 从煤柱宽高比 煤柱面积比率 煤柱强度与载荷计算 煤柱保持稳定最小宽度等方面对房柱式采空区遗留煤柱稳定性进行评价 并结合实例进 行分析 翻译部分主要内容是浅述遗传分析中的经验 在复杂的基因数据库里机器学习与数 据开采 英文题目为 Machine learning and data mining in complex genomic data a review on the lessons learned in Genetic Analysis Workshop 19 关键词 立井 辅助水平 带区 综合机械化放顶煤 房柱式采煤法 ABSTRACT This design includes three parts the general design the monographic study and the translation The general design is about a 4 0 Mt a new underground mine design of Zhaojiazhai Coal Mine Zhaojiazhai Coal Mine lies in the west of Xinzheng City Henan province The transportation in the mining area is very convenient It s about 14 km on the strike and 4 5 km on the dip with the 47 km2 total area There are 4 minable coal seam The main aquifer coal seam is 2 1 coal seam with an average thickness of 14 m and the dip of 2 1 coal seam is 0 14 The proved reserves of this coal mine are 507 19 Mt and the minable reserves are 351 3 Mt with a mine life of 64 a The normal mine inflow is 600 m3 h and the maximum mine inflow is 650 m3 h The mine relative gas emission quantity is 1 418 m3 t and the absolute gas emission quantity is 0 532 m3 min Thus it is a low gas mine The coal seam has no spontaneous combustion tendency but the coal dust has explosion hazard Based on the geological conditions of the mine I bring forward four available project in technology The first is vertical shaft development with two mining levels the deep extension of blind slope and an auxiliary level is set on the east wing the second is vertical shaft development with two mining levels the deep extension of blind shaft and an auxiliary level is set on the east wing the third is vertical shaft development with three mining levels the deep extension of blind slope and an auxiliary level is set on the east wing and the last is vertical shaft development with three mining levels the deep extension of blind slope and blind shaft and an auxiliary level is set on the east wing The first project is the best comparing with other three projects in technology and economy The first mining level is 230m and the auxiliary level on the east wing is 430m The mine field is divided into nine strip districts and one mining district Taking into account the long distance in the east and west direction The type of mine ventilation is the centralized juxtapose ventilation at the beginning period At the later period The type of mine ventilation is the centralized juxtapose ventilation two wings diagonal ventilation Designed first mining district makes use of the method of the mining district preparation The design length of working face is 210 m which uses fully mechanized mining with top coal caving technology The working days in one year are276 Everyday it takes 16 hours in lifting the coal The operation mode in the mine is three eight with two teams mining and the other overhauling Every mining team makes three working cycle and the overhauling team makes one working cycle So everyday there are 7 working cycles The advance of a working cycle is 0 8 m and the quantity of 16966 5 ton coal is maked everyday Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource and mine car to be assistant transport The main shaft uses two double 12 t skips to lift coal and the auxiliary shaft uses a twins wide 1 5 t four car double deck cage to lift material and personnel transportation The monographic study entitled Analysis on Three soft unstable coal seam roadway support technology of Zhengzhou mining area The study mainly analyse the instability failure reasons of Three soft unstable coal seam roadway in Zhengzhou mining area And the corresponding control measures and control mechanism on surrounding rock are raised in this study The translated academic paper is about Numerical simulation of the factors in uencing dust in drilling tunnels Its title is Numerical simulation of the factors in uencing dust in drilling tunnels Its application Keywords shaft two mining levels strip district fully mechanized mining with top coal caving centralized juxtapose ventilation 目 录 一般部分 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 地理位置 1 1 1 2 地形 地貌 1 1 1 3 气象 地震 2 1 1 4 水文情况 2 1 1 5 矿区经济概况 2 1 1 6 水源及电源 2 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 井田煤系地层 3 1 2 2 井田地质构造 5 1 2 3 井田水文地质特征 6 1 3 煤层特征 8 1 3 1 可采煤层赋存特征 8 1 3 2 煤质 10 1 3 3 煤层开采技术条件 12 2 井田境界和储量 13 2 1 井田境界 13 2 1 1 井田范围 13 2 1 2 开采界限 13 2 1 3 井田尺寸 13 2 2 矿井工业储量 13 2 2 1 储量计算基础 13 2 2 2 井田地质勘探 14 2 2 3 矿井工业储量计算 14 2 3 矿井可采储量 15 2 3 1 安全煤柱留设原则 15 2 3 2 矿井保护煤柱损失量 16 2 3 3 矿井设计可采储量 17 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 19 3 1 矿井工作制度 19 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 19 3 2 1 矿井设计生产能力 19 3 2 2 确定依据 19 3 2 3 服务年限 20 3 4 0 井型校核 20 4 井田开拓 22 4 1 井田开拓基本问题 22 4 1 1 确定井筒 硐 形式 数目 位置及坐标 22 4 1 2 工业场地的位置 24 4 1 3 开采水平的确定及带区 采区的划分 24 4 1 4 主要开拓巷道 24 4 1 5 开拓方案比较 24 4 2 矿井基本巷道 32 4 2 1 井筒 32 4 2 2 井底车场及硐室 32 4 2 3 主要开拓巷道 39 5 准备方式 带区巷道布置 43 5 1 煤层地质特征 43 5 1 1 带区位置 43 5 1 2 带区煤层特征 43 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 43 5 1 4 水文地质 43 5 1 5 地质构造 43 5 2 带区巷道布置及生产系统 43 5 2 1 带区准备方式的确定 43 5 2 2 带区位置及范围 44 5 2 3 带区巷道布置 44 5 4 0 带区生产系统 44 5 2 5 带区内巷道掘 进 45 5 2 6 带区生产能力及采出率 46 5 3 带区车场选型计算 47 5 3 1 带区车场的形式 47 5 3 2 带区车场的调车方式 48 5 3 3 带区主要硐室布置 48 6 采煤方法 49 6 1 采煤工艺方式 49 6 1 1 带区煤层特征及地质条件 49 6 1 2 确定采煤工艺方式 49 6 1 3 回采工作面参数 50 6 1 4 回采工艺及工作面设备选型 50 6 1 5 采煤工作面支护方式 54 6 1 6 端头支护及超前支护方式 56 6 1 7 各工艺过程注意事项 57 6 1 8 回采工作面正规循环作业 58 6 2 回采巷道布置 60 6 2 1 回采巷道布置方式 60 6 2 2 回采巷道参数 60 7 井下运输 62 7 1 概述 62 7 1 1 井下运输设计的原始条件与数据 62 7 1 2 运输距离和货载量 62 7 1 3 井下运输系统 62 7 2 带区运输设备选型 63 7 2 1 设备选型原则 63 7 2 2 带区运输设备的选型及能力验算 63 7 3 大巷运输设备选型 66 7 3 1 运煤设备 66 7 3 2 辅助运输设备选择 66 8 矿井提升 68 8 1 矿井提升概述 68 8 2 主副井提升 68 8 2 1 主井提升 68 8 2 2 副井提升 70 9 矿井通风及安全 72 9 1 矿井通风系统选择 72 9 1 1 矿井概述 72 9 1 2 矿井通风系统的确定 72 9 1 3 带区通风系统的确定 74 9 1 4 矿井通风容易与困难时期的确定 75 9 2 带区及全矿所需风量 76 9 2 1 采煤工作面实际需风量 76 9 2 2 掘进工作面实际需风量 79 9 2 3 硐室需风量 80 9 4 0 其它巷道需风量 81 9 2 5 矿井所需总风量 81 9 2 6 风量分配及风速验算 81 9 3 全矿通风阻力的计算 82 9 3 1 矿井通风总阻力计算原则 82 9 3 2 矿井最大阻力路线 82 9 3 3 矿井通风阻力计算 82 9 3 4 矿井通风总阻力 84 9 4 矿井通风设备选型 84 9 4 1 主要通风机选型 84 9 4 2 电动机选型 86 9 4 3 主要通风机附属装置 87 9 5 防治特殊灾害的安全措施 87 9 5 1 预防瓦斯灾害的措施 87 9 5 2 预防煤尘灾害的措施 88 9 5 3 预防井下火灾的措施 89 9 5 4 预防井下水灾的措施 89 10 设计矿井基本技术经济指标 90 参考文献 92 专题部分 郑州矿区 三软 不稳定煤层巷道支护技术分析 93 1 绪论 93 1 1 研究意义 93 1 2 国内外研究概况 93 1 2 1 软岩巷道工程支护理论的研究现状 94 1 2 2 软岩巷道支护技术研究现状 95 1 3 问题的提出 97 2 三软 煤层巷道的工程特征及变形失 稳的研究 98 2 1 三软 煤层巷道的工程特征 98 2 1 1 三软 煤层的定义 98 2 1 2 三软 煤层巷道的基本力学属性及工程力学特性 98 2 2 三软 煤层巷道变形失稳的研究 99 2 2 1 三软 煤层巷道变形破坏的特点及形式 99 2 2 2 三软 煤层巷道变形失稳力学机理 100 2 2 3 三软 煤层巷道稳定性的主要影响因素 101 2 3 三软 煤层巷道支护的基本原则与主要维护方法 102 2 3 1 三软 煤层巷道的支护原则 102 2 3 2 三软 煤层巷道的主要维护方法 102 3 郑州矿区 三软 煤层巷道支护技术分析 102 3 1U 型钢支架结构稳定性 103 3 1 1U 型钢支架工作原理 103 3 1 2U 型钢支架结构失稳原因分析 103 3 2U 型钢支架结构稳定性控制技术 104 3 2 1 支护结构补偿原理 104 3 2 2 支护结构补偿体力学特性 104 3 2 3 支护结构补偿的基本原则 105 3 3 郑州矿区 三软 煤层巷道高强稳定型支护技术方案 105 3 3 1 告成煤矿巷道失稳破坏特征分析 105 3 3 2 巷道失稳破坏原因分析 105 3 3 3 高强稳定型支护技术方案 106 4 结论 108 参考文献 108 翻译部分 英文原文 110 中文译文 119 致谢 127 一 般 部 分 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 第 1 页 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 赵家寨煤矿位于河南省新郑市 行政划属新郑市辛店镇和城关镇及新密市大隗镇管 辖 井田北部以大隗断层为界 南部西段以欧阳寺断层为界 南部东段以新密公路为界 西部以二 1 煤 800m 底板等高线为界 东部以贾梁断层和二 1 煤露头线为界 其地理坐标 为 东经 113 34 00 113 43 00 北纬 34 23 30 34 26 30 矿区内已形成非常便利的交通网络 G107 国道 郑新公路 京广铁路 京珠高速 郑石高速公路从井田东侧通过 新密公路从井田南部通过 新密铁路从井田北部通过至 新郑东站与京广铁路接轨 登 封 杞 氏 762mm 地方窄轨铁路从井田南部通过 区内公路以新郑市为中心 可通往郑州 40km 新密 48km 禹县 38km 平顶山 110km 许昌 74km 等地 新郑国际机场位于井田的东北部 矿井交通位置见图 1 1 图 1 1 矿井交通位置图 1 1 2 地形 地貌 矿区内地表绝大部分被第三 四系冲积层覆盖 为平原微丘地形 地势总体较为平 坦 仅西北部冲沟较为发育 西部边缘地带出现一些小丘陵和零星突起 井田内海拔标 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 第 2 页 高一般在 100 175m 之间 平均约 125m 相对高差约为 75m 1 1 3 气象 地震 矿区属大陆性半干旱气候 干湿季节性交替明显 年温差较大 四季分明 夏季炎 热 冬季寒冷 春秋两季气候宜人 年平均气温 14 1 月最高气温 38 6 1976 年 6 月 月最低气温为 8 1 1977 年 1 月 每年 6 9 月为雨季 年最大降水量为 977 1mm 1954 年 最小降水量为 213 9mm 1985 年 年均降水量为 592 6mm 年蒸 发量为 1680 2041mm 本区风向风力随季节交替变化 夏季多东南风和南风 冬季多西 北风和北风 年平均风速 2 37m s 最大风速为 18m s 月平均相对湿度 8 月最大为 83 1 月最小为 63 年平均相对湿度为 70 年均霜期为 159 天 年均雾日为 32 天 结冰期一般为 12 月至翌年 3 月 冻土深度为 100 150mm 积雪厚度 150 200mm 根据河南省地震局资料 本区历史上未发生过大的地震 按照 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 附录 A 我国主要城镇抗震设防烈度设计基本地震加速度和设计地震 分组 划分 本矿井所在地区新郑市抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度值为 0 10g 设计地震分组为第一组 1 1 4 水文情况 本区主要河流为双洎河 属淮河水系 双洎河上游有洧 溱二源 洧水发源于登封 东北阳城山 马岭山 入新郑境约 4km 溱水发源于新密市白寨乡牌坊沟 入新郑境约 1km 洧 溱二水于邓湾寨西汇合 以下河段称为双洎河 双洎河在新郑市境内流经戴湾 人和寨 云湾 泥河寨 市区 双龙寨 至梨河镇黄湾村出境入长葛 至扶沟县北流入 贾鲁河 新郑市境内河段全长 314km 河床宽度 10 30m 河底平均低于地面 16m 正常 流量 2m3 s 平均行水深度 0 5m 河底坡降 1 200 1 1200 河底岩性为沙壤土 双洎河为 常年性河流 该河自西北向东南流经本井田 河流流量受季节影响较大 旱季较小 雨 季较大 根据新郑市人和寨观测站资料 最大洪水流量为 256m3 s 洪水位标高为 122 33m 1 1 5 矿区经济概况 新郑市总面积 873km2 人口 62 万 近几年来社会经济发展速度很快 初步形成了以 卷烟 化工 电力 医药 建材 食品加工为主 门类较为齐全的工业经济和以大枣 无公害节水莲藕 畜禽养殖为主的生态农业产业体系 旅游 商贸 房地产等三大产业 齐头并进 协调发展 经过大力推进产业结构的战略性调整 全市已形成煤炭 烟草 电力 医药 食品 建材 化工等特色支柱产业 赵家寨煤矿工业场地位于新郑市辛店镇 辛店镇现代通讯设施完备 信息传播方便 快捷 通讯网络与全国联网运行 辛店镇镇域企业 260 家 初步形成了能源 建材 机 电 化工 食品 卷材六大支柱产业 围绕能源开发 辛店镇已形成煤电 水泥 焦炭 铝等产业链 被新郑市委 市政府确定为能源建材工业园 1 1 6 水源及电源 本矿井地下水丰富 预计矿井正常涌水量为 600m3 h 井下排水经处理后 可供矿井 生产和生活之用 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 第 3 页 矿井电源取自矿井正东约 7km 处胡庄 110kV 变电站和矿井正南约 2km 处辛店兴龙 110kV 变电站 1 2 井田地质特征 1 2 1 井田煤系地层 本区地层区划属华北地层区华北平原地层分区之嵩箕小区 区内仅西部及其外围的 许岗 三岔口一带有二叠系上统平顶山砂岩和三叠系下统金斗山砂岩出露 绝大部分为 新生界掩盖 地层以沉积岩系为主 其次为变质岩系 未发现火成岩 区内出露地层由 老到新有前震旦系 震旦系 寒武系 奥陶系 石炭系 二叠系 三叠系 第三系 第 四系 赵家寨井田内地层均被新生界地层覆盖 由老到新依次为寒武系上统 奥陶系中统 石炭系中上统 二叠系及第三 四系 简述如下 1 寒武系上统长山组 3ch 钻孔揭露最大厚度为 154 41m 岩性以灰 灰白色 厚层状白云质灰岩为主 夹薄层状泥灰岩 钙质泥岩 砂质泥岩及鲕状石灰岩 裂隙具 方解石脉 见不规则状溶洞 与下伏地层平行不整合 假整合 接触 2 奥陶系中统马家沟组 Q 2m 钻孔揭露厚度为 25 33 79 95m 平均 54 70m 为 灰色中厚层状石灰岩 上部夹泥灰岩 下部夹砾屑灰岩 底部为钙质泥岩和砂质泥岩 与下伏地层平行不整合接触 3 石炭系 C 缺失下统 中上统揭露厚度 49 36 131 39m 平均 86 71m 1 中统本溪组 C 2b 以铝质泥岩为主 含黄铁矿 菱铁矿结核 局部夹中 细粒砂岩 偶含薄煤一层 组厚平均 8 93m 与下伏地层平行不整合接触 2 上统太原组 C 3t 自一 1 煤层底板的根土岩至一 9 煤层顶板的菱铁质泥岩或 L9 灰岩顶 厚度平均 77 78m 由灰岩 砂岩 砂质页岩 泥岩和煤层组成 据岩性可分为上 中 下三段 下段 下部灰岩段 自本组底部至 L4 灰岩顶部 厚度 17 76 43 40m 平均 27 27m 以石灰岩 煤层为主 夹砂质泥岩 泥岩 含灰岩四层 L1 L4 其中 L1 灰岩 普遍发育 为本区标志层 常与 L2 灰岩合并为一层 总厚度平均 12m 含煤四层 其中 一 1 煤层大部可采 一 3 一 4 煤层偶尔可采 中段 中部碎屑岩段 自 L4 灰岩顶部至 L7 灰岩底部 厚 21 58 54 00m 平均 33 70m 以砂岩 砂质泥岩 泥岩为主 夹二层透镜状石灰岩 L5 L 6 及薄煤 3 层 一 5 一 6 一 7 L 5 L 6 灰岩常相变为砂岩 该砂岩为浅灰色中细粒石英砂岩 局部含细 砾 上段 上部灰岩段 自 L7 灰岩底部至一 9 煤层顶板的菱铁质泥岩或 L9 灰岩顶 厚 9 58 26 96m 平均 1141m 以石灰岩 砂质泥岩 泥岩为主 夹薄煤 2 层 一 8 一 9 一 9 煤层偶可采 一 8 煤层不可采 含灰岩三层 其中 L7 石灰岩普遍发育 平均 6m 常 与厚约 3m 的 L8 石灰岩合并为一层 L 9 石灰岩不稳定 常相变为菱铁质泥岩 本组与下 伏地层整合接触 4 二叠系 P 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 第 4 页 区内西部有零星出露 据钻孔揭露 井田内二叠系保留不全 石千峰组上部第四段 与第三段上部受蚀殆尽 保留厚度 661 78 1037 16m 平均 829 46m 含煤 24 层 分上下 两统 与下伏地层整合接触 1 下统山西组 P 1sh 自一 9 煤层顶板的菱铁质泥岩或 L9 灰岩顶至砂锅窑砂岩底 厚 53 36 104 65m 平均 75 49m 由砂岩 砂质泥岩 泥岩及煤层组成 含煤 6 层 产大量植物化石 据其岩性 特征自下而上可分为大占砂岩段 香炭砂岩段和小紫泥岩段 大占砂岩段 自本组底至二 3 煤层底 厚 20 89 37 63m 平均 27 82m 下部的二 1 煤 层底板砂岩为深灰 灰黑色条带状细粒砂岩 中部的二 l 煤层全区可采 是本区主要可采 煤层 上部的大占砂岩为灰色中细粒砂岩 厚 1 92 20 98m 平均 11 66m 层面富含白云 母及炭质薄膜 其下的二 2 煤层不发育 香炭砂岩段 自二 3 煤层底至二 4 煤层顶板砂岩底 厚 19 36 36 12m 平均 27 55m 由深灰色中细粒砂岩 砂质泥岩 泥岩与煤层组成 下部的二 3 煤层大部可采 直接顶板 为深灰 黑灰色泥岩或砂质泥岩 中部的香炭砂岩为深灰色中细粒砂岩 平均厚度 6 31m 含菱铁质线理及结核 上部为黑灰 深灰色泥岩及砂质泥岩 含菱铁质假鲕和结 核 夹不稳定的二 4 煤层 小紫泥岩段 自二 4 煤层顶板砂岩底至砂锅窑砂岩底 厚 13 11 30 90m 平均 20 12m 下部为浅灰色含菱铁质中细粒长石石英砂岩 泥硅质胶结 厚约 7m 中上部为 灰紫色的小紫泥岩 厚 13 12m 含铝质及菱铁质假鲕 局部具鲕状结构 夹薄层绿灰色 细粒砂岩及不可采煤层 2 层 二 5 二 6 本组与下伏地层整合接触 2 下统下石盒子组 P 1x 自砂锅窑砂岩 Ss 底界至田家沟砂岩 St 底界 厚 230 99 370 68m 平均 283 72m 含三 四 五 六共 4 个煤段 其岩性由砂岩 砂质泥岩 泥岩 炭质泥岩及 极不稳定的薄煤层组成 各煤段划分均以其煤段底部的砂岩为界 其中三煤段不含煤层 四 五 六煤段见薄煤 12 层 不可采或偶尔可采 本组与下伏地层整合接触 3 上统上石盒子组 P 2s 自田家沟砂岩 St 底界至平顶山砂岩 Sp 底界 厚 208 94 311 28m 平均 265 25m 含七 八 九共 3 个煤段 其岩性由灰 灰绿 浅灰色泥岩 砂质泥岩 粉砂 岩及细 中粒砂岩及少量薄煤层组成 本组与下伏地层整合接触 产少量动植物化石 4 上统石千峰组 P 2sh 下起平顶山砂岩 Sp 底界 上部地层由于被剥蚀而至基岩面 本组属含煤岩系盖 层 厚 168 49 200 99m 平均 205m 与下伏地层呈假整合接触 本组岩性主要由灰绿 浅灰色厚层状中粒长石石英砂岩 薄层暗紫红色和兰灰色泥岩 砂质泥岩及灰绿色粉砂 岩组成 平顶山砂岩厚 48 49 70 55m 平均 55m 岩性为灰白 浅灰色厚层状中粗粒长 石石英砂岩 坚硬 耐风化 5 上第三系 N 与下伏地层呈不整合接触 厚度由西向东逐渐增大 厚度 0 65145m 平均 260m 岩性以粘土 砂质粘土为主 弱固结至半固结 夹粉砂 细砂层 含泥质团块及钙质结 核 下部夹砾石层 底部有一层底砾岩 厚 0 26 11m 平均 4 17m 西部边缘附近底部 见有灰白色泥灰岩 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 第 5 页 6 第四系 Q 第四系地层遍布全区 广泛分布于平川 沟谷及河床阶地 总厚度 0 175m 平均 45m 下部为亚砂土夹亚粘土 局部为亚粘土夹砂砾石层 中部为砂土 亚砂土 含钙质 结核 局部为亚粘土夹砂砾石层 上部由粉砂质粘土 亚砂土及粉 细砂层组成 夹透 镜状粘土层 灰 深 灰 色 砂 质 泥 岩 泥 岩 夹 灰 色 细 砂 岩 含 白 云 母 片 黄 铁 矿 晶 粒 和 薄 膜 中上 部 常 含 薄 煤 灰 色 细 中 粗 粒 石 英 砂 岩 含 白 云 母 片 黄 铁 矿 晶 粒 和 结 核 粒 度 由 上 向 下 变 粗 具 平 行 层 理 和 交 错 层 理 底 部 常 为 深 灰 色 砂 质 泥 岩 夹 生 物 屑 石 灰 岩 含 不 稳 定 薄 煤 深 灰 色 含 泥 质 燧 石 及 生 物 屑 石 灰 岩 2层 夹 砂 质 泥 岩 泥 岩 薄 层 含 薄 煤 2层 灰 深 灰 色 生 物 碎 屑 石 灰 岩 夹 燧 石 灰 岩 含 次 生 方 解 石 脉 中 部 夹 不 稳 定 薄 煤 黑 色 粉 粒 状 碎 块 状 光 亮 型 煤 种 为 贫 和 无 烟 煤 中 上 部 常 含 夹 矸 1层 大 部 可 采 深 灰 色 泥 岩 砂 质 泥 岩 局 部 下 部 夹 细 中 粒 砂 岩 灰 浅 灰 及 紫 红 色 铝 质 泥 岩 局 部 夹 浅 灰 色 中 粒 石 英 砂 岩 中 上部 偶 含 1层 煤 个 别 厚 度 达 可 采 灰 至 深 灰 色 石 灰 岩 局 部 含 炭 质 薄 膜 及 缝 合 线 微 晶 质 结 构 厚 层 状 构 造 灰 色 角 砾 状 灰 岩 夹 石 灰 岩 角 砾 呈 椭 圆 状 次 棱 角 状 直 径 10 5毫 米 上 部 深 灰 至 灰 黑 色 泥 岩 含 炭 质 中 下 部 为 灰 灰 绿 色 钙 质 泥 岩 及 砂 质 泥 岩 下 部 夹 不 稳 定 薄 煤 1层 波 状 层 理 发 育 砂 锅 窑 砂 岩小 紫泥 岩二 6二 5二 3二 4香 炭 砂 岩二 2二 1一 8一 7一 6一 4一 3一 2一 1一 0一 51275 8 906 312 7 891028 7 35 96410872 3910 53246 971 02 5346781 06 2 4918 79620 345 地 层 系 统 地 层 厚 度 m柱状 0标 志 层及 煤 层名 称 岩 性 描 述界 系 统 组 段 累 计厚 度 层厚 PzC2t2b 古 二叠生 下 下石盒子组山西组 界 石炭系 上统 太原组本溪组奥陶系 中统 马家沟组 5 P1xP 1sO 2m统系 三煤段上段段中下段中段上段 段下 大 紫 泥 岩大 占 砂 岩二 底一 9 灰 灰 绿 色 泥 岩 砂 质 泥 岩 鲕 状 结 构 含 菱 铁 质 结 核 具 暗 紫 红 色 斑 块 灰 白 浅 灰 绿 色 细 粒 长 石 石 英 砂 岩 夹 砂 质 泥 岩 具 平 行 及 波 状 层 理 浅 灰 灰 绿 及 紫 红 色 铝 质 泥 岩 砂 质 泥 岩 粉 砂 岩 富 含 鲕 粒 和 菱 铁 质 结 核 具 紫 斑 和 暗 斑 灰 白 浅 灰 色 中 粗 粒 长 石 石 英 砂 岩 含 泥 质 包 裹 体 底 部 含 砾 具 交 错 层 理 厚 层 状 灰 色 及 浅 灰 绿 色 铝 质 泥 岩 砂 质 泥 岩 具 鲕 状 结 构 局 部 含 暗 紫 色 斑 块 含 不稳 定 薄 煤 浅 灰 色 菱 铁 质 石 英 砂 岩 含 白 云 母 片 菱 铁 质 泥 质 胶 结 厚 层 状 灰 深 灰 色 泥 岩 砂 质 泥 岩 含 白 云 母 片 局 部 鲕 状 结 构 含 菱 铁 质 结 核 产 植 物 化 石 含 不 稳 定 薄 煤 浅 灰 灰 褐 色 中 粒 长 石 石 英 砂 岩 上 部 和 下 部 多 为 深 灰 色 砂 质 泥 岩 含 植 物 化 石 黑 色 粉 状 及 片 块 状 半 亮 型 局 部 含 夹 矸 矿 区 东 北 部 尖 灭 其 余 大 部 可 采 灰 深 灰 色 中 细 粒 长 石 石 英 砂 岩 含 白 云 母 片 和 炭 屑 含 黄 铁 矿 结 核 上 部 和 下 部 多为 砂 质 泥 岩 含 植 物 化 石 偶 含 薄 煤 黑 色 粉 粒 状 及 块 状 半 亮 型 局 部 含 夹 矸 1 2层 为 本 区 主 要 可 采 煤 层 上 部 为 深 灰 色 砂 质 泥 岩 顶 部 常 含 薄 层 炭 质 泥 岩 中 下 部 为 灰 色 细 粒 长 石 石 英 砂 岩 灰 色 菱 铁 质 泥 岩 局 部 相 变 成 石 灰 岩 致 密 坚 硬 比 重 大 常 含 方 解 石 脉 深 灰 灰 色 石 灰 岩 上 部 夹 灰 深 灰 色 泥 岩 砂 质 泥 岩 和 薄 层 细 粒 砂 岩 深 灰 色 泥 岩 砂 质 泥 岩 含 白 云 母 片 黄 铁 矿 晶 粒 和 薄 膜 顶 部 含 较 稳 定 薄 煤 1层 深 灰 灰 色 含 生 物 屑 燧 石 灰 岩 含 燧 石 结 核 与 条 带 致 密 坚 硬 图 1 2 地质综合柱状图 1 2 2 井田地质构造 本区主体构造为一两翼地层产状平缓 倾角 3 15 轴向 NWW SEE 的宽缓背斜构 造 井田内断裂构造发育 共有断层 18 条 全区构造复杂程度中等 1 褶曲 本区主要褶曲为滹沱背斜 背斜轴走向 120 延展长度约 12km 西北倾伏端被大隗 断层切割 向东南至 14 勘探线仰起 轴面近似直立 北翼地层走向 145 160 倾向 55 70 倾角 6 15 南翼地层走向 115 140 倾向 205 230 倾角 3 12 背斜轴被徐 庄断层切断 该背斜控制了整个区域北部煤层产状 并以其为主 出现了一些宽缓的褶 曲 2 断层 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 第 6 页 井田内断裂构造发育 勘探阶段共发现断距较大的断层 18 条 除温泉 宁沟两条小 逆断层之外 其它均为正断层 井田内构造方向与区域构造方向相符合 大隗断层 贾 梁断层 欧阳寺断层构成本区自然边界 断层走向除大隗断层为近东西向外 其余均为 北西 南东方向 其中落差大于 100m 的断层 5 条 落差 50 100m 的断层 5 条 落差 30 50m 的断层 7 条 落差小于 30m 的断层 1 条 1 2 3 井田水文地质特征 1 地表水 区内有两条河流 双洎河和沂水河 最高洪水位标高 一般为 102 33 103 31m 新 郑市西关双洎河桥位置洪水位标高为 105 68m 其桥面标高为 108 04m 洪水期对地面 建筑无影响 河流距主要开采煤层二 1 煤约 400m 左右 且对地下水的补给仅限于局部地 段 补给量很小 对开采影响不大 2 主要含水层与隔水层 1 含水层 寒武系上统长山组 3ch 白云质灰岩岩溶承压水含水层 该含水层大体上沿滹沱背斜轴部地带 埋藏深度 400m 左右 向北东方向逐渐增加到 1400m 揭露厚度一般 10 30m 80 年代天然水位标高 121 46 126 06m 211 1810 补 等孔水位标高分别达 134 06m 129 18m 该含水层与 O2m 灰岩含水层为一个统一含水层 奥陶系马家沟组 O 2m 灰岩岩溶裂隙水含水层 该层钻孔揭露厚度 25 33 79 95m 平均厚度 54 70m 该层上段为厚层状灰岩 下段 泥质成分增高 岩溶裂隙主要发育于断裂带 滹沱背斜轴部及露头带附近 其标高为 225 71 542 71m 该含水层强富水 但不均一 主要富水地带为滹沱背斜轴部 露头风化带及断裂带 钻孔单位涌水量 q 0 0143 1 507L s m 80 年代水位标高 121 59 122 36m 水温 23 29 该含水层距上覆一 1 煤层平均 9 43m 是一 1 煤层底板直接充水岩层 同时 由 于该含水层和 C3tL1 4 C 3tL7 8 灰岩含水层有水力联系 所以对二 1 煤的开采也有较大影响 石炭系太原组下段 C 3tL1 4 灰岩岩溶裂隙承压水含水层 该层有 1 4 层灰岩组成 间夹薄层泥岩 砂质泥岩及薄煤 厚度 13 86 42 99m 其 中灰岩厚度 7 4 34 91m 平均 18 79m L 1 L 2 常合为一层 二者一般厚 10 13m 该层岩溶裂隙发育 富水性较强 溶洞发育标高为 128 48 440 43m 高度 0 08 0 5m 大者 4 0 4m 钻孔单位涌水量 q 1 0077 4 72L s m 为 80 年代天然水位标高 122 22 125 82m 水温 28 30 该含水层是一 1 煤层顶板板直接充水岩层 对煤层的开 采影响较大 石炭系太原组上段 C 3tL7 8 灰岩岩溶裂隙承压水含水层 该层主要有 L7 L 8 两层厚层状 隐晶结构灰岩组成 含水层埋深一般 200 850m 含 水层厚度 0 18m 一般厚 10m 左右 灰岩岩溶裂隙主要发育于滹沱背斜轴部 断裂带及 露头带附近 钻孔单位涌水量 q 0 019 0 6949L s m 80 年代天然水位标高 120 85 126 65m 该层是二 1 煤层底板直接充水岩溶含水层 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 第 7 页 二叠系山西组 P 1sh 砂岩孔隙裂隙承压水含水层 该层由大占砂岩和香炭砂岩组成 含水层埋深一般 200 850m 大占砂岩厚度 0 96 31 90m 平均 17 05m 香炭砂岩厚度 14 23m 孔隙裂隙一般不发育 且多被方解石 脉充填 水位标高 117 02 128 26m 钻孔单位涌水量 q 0 0012 0 085L s m 该层为二 1 和二 3 煤层顶板直接充水含水层 但富水性较弱 对煤层开采影响不大 上 下石盒子组及上部砂岩孔隙裂隙承压水含水层 该层段为砂岩 砂泥岩互层段 以砂锅窑砂岩 Ss 田家沟砂岩 St 平顶山砂岩 Sp 发育良好 上 下石盒子组中厚度 5m 以上的中 粗 巨粒砂岩共 13 层 平均总 厚度 94 09m 埋深 50 700m 平顶山砂岩埋深 100 350m 厚度 48 49 70 55m 一般厚 度 55 76m 上 下石盒子组砂岩裂隙较发育 该套砂岩厚度较大 但富水性弱 其间因 有数层砂质泥岩及泥岩隔水层而水力联系不佳 故对七 4 煤层及下伏二 3 二 1 煤层的开 采影响不大 第四系孔隙潜水含水层 中更新统 Q 2 含水层主要分布在井田西部贾咀 辛店一带 厚度约 30m 水位深 度 6 1 30m 水位标高 126 4 171 22m 钻孔单位涌水量 q 0 178 47L s m 岩性上部为 亚砂夹亚粘土 下部亚粘土夹砾石 底部常见棱角状分选差的碎石层 上更新统 Q 3 含水层主要分布井田东部双洎河两岸的平原区 厚度约 50m 水位深度 1 84 35m 水位 标高 96 93 150 50m 钻孔单位涌水量 q 0 252 2 71L s m 岩性上部以亚砂土为主 含 钙质胶结 下部为亚粘土夹砾石层 底部为河床粗砂砾层 全新统 Q 4 含水层主要分 布于双洎河沿岸及新郑市区以东平原区的浅表部 厚度约 10m 水位深度 1 01 13 32m 水位标高 100 32 131 67m 钻孔单位涌水量 q 0 22 0 776L s m 岩性为粉砂土 亚砂 土 粉细砂 夹透镜状粘土层 双洎河沿岸河流一级阶地的底部具河床相砂砾石层 2 隔水层 一 1 煤层底板铝土质隔水层 该层位于奥陶系灰岩顶面至一 1 煤层底面之间 厚度 1 87 33 84m 该层层位较稳定 岩性致密 隔水性良好 但因该层在局部地段很薄 尤其在受断裂错动的情况下 奥陶 系灰岩高压岩溶水将对一 1 煤层的开采有直接影响 太原组中段砂泥岩隔水层 该层系指 L4 灰岩顶面到 L7 灰岩底面之间的砂质泥岩为主 夹细粒砂岩 薄煤层和不 稳定的 L5 及 L6 灰岩 厚 1143 68 33m 该层层位较稳定 隔水性较好 为 C3tL1 4 灰岩与 C3tL7 8 灰岩之间的隔水层 但在断裂切割处以及背斜轴部张裂带上 将会形成上 下含水 层间的水力联系 二 1 煤层底板砂泥岩隔水层 指 L8 灰岩顶面到二 l 煤层底板之间的砂 泥岩段 据本区揭露该层厚度 1 61 43 82m 平均厚 10 96m 该层有一定的隔水作用 隔水层厚度小于 5m 以及断裂破 碎之处会造成底板突水可能 石千峰组上段细粒砂岩 砂质泥岩隔水层 该层在井田西缘有零星出露 大部分被第三 四系掩盖 岩性为砂质泥岩和细粒砂 岩 孔隙裂隙不发育 对上覆下伏含水层起隔水作用 上第三系 N 1l 砂质粘土及粘土隔水层 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 第 8 页 由厚度为 0 65145m 平均厚 255 02m 的砂质粘土和粘土组成 由于厚度大 层位较 稳定 所以是第四系含水层与下伏基岩含水层之间良好的隔水层 井田部分钻孔揭露底 部有厚度 0 33 28 70m 一般厚度 10m 直径一般 20 100mm 的砾石层 其中充填较多 的粘土 多呈半胶结状态 施工中该层未发现漏水 测井解释富水性很弱 对矿床充水 及供水意义不大 3 矿井充水条件分析 1 地表水和新生界孔隙含水层至二 l 煤间距很大 约 350 900m 其间有平均厚 度 255 02m 的粘土和砂质粘土隔水层 故不能形成矿床充水水源 2 二 l 煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层 富水性弱 地下水径流迟缓 补给条件差 一般不会对矿井形成较大危害 3 太原组上部灰岩岩溶裂隙承压水是二 1 煤层底板直接充水水源 水量较丰富 补给强度中等 钻孔单位涌水量 q 0 019 0 6949L s m 二 l 煤层底板隔水层 厚度 1 61 43 82m 平均 10 96m 隔水性不佳 特别是断裂带将成为煤层底板突水通道 同时 还可能成为下部 C3tL1 4 灰岩甚至 O2m 灰岩岩溶水间接充水的通道 4 井田东部灰岩陷伏露头地带 汇集丰富的混合型岩溶裂隙承压水 矿井深疏排 水时 将会形成回流 成为二 1 煤层的重要充水水源 5 构造对矿床充水的影响 断层是本区矿床充水的主要因素 北部边界 F1 和东北 部的 F3 断层 使三个岩溶含水层在垂直方向上发生水力联系 并形成高水位的富水导水 带 需留够防水煤柱 区内一系列北西向的断层其落差多大于 30m 常造成 O2m 和 C3t 灰 岩与可采煤层对接 上述断裂带不仅是矿床充水的重要途径 而且富水性强 对开采威 胁很大 滹沱背斜轴部地带 岩溶裂隙发育 各岩溶含水层之间存在密切的水力联系 既有深部的纵向水流 又有沿背斜轴运移的横向水流 是本区矿床充水强烈的地段 4 井田水文地质勘探类型划分 根据 河南省新密煤田赵家寨井田勘探报告 研究结论 本井田水文地质勘探类型 为第三类第一亚类第二型 即以底板溶蚀裂隙充水为主的水文地质条件中等偏复杂的岩 溶充水矿床 5 矿井涌水量计算 地质报告仅对二 l 煤层开采进行涌水量计算 井田的矿井充水主要是底板灰岩岩溶裂 隙含水层 顶板含水层富水性较弱 因此涌水量计算以太原组上段灰岩含水层为主 地质部门根据矿区水文 地温勘探情况 通过大孔抽水试验 采用有限单元法估算 矿井水平正常涌水量为 600m3 h 利用解析法对矿井涌水量进行了预警预报 矿井涌水量 为 650m3 h 其中二 l 煤顶板砂岩含水层疏干涌水量由裘布依的承压 潜水公式计算 顶 板含水层涌水量为 139 23m3 h 本设计按矿井正常涌水量为 600m3 h 最大涌水量为 650m3 h 设计 由于本区构造条 件复杂程度中等 且有厚层新生界覆盖 尽管采用多种勘探手段 也难以精确查出各条 断层的水力性质及变化规律 1 3 煤层特征 1 3 1 可采煤层赋存特征 井田可采煤层共有 4 层 自上至下分别为七 4 二 3 二 1 和一 1 二 1 煤层属全区可 中国矿业大学 2016 届本科生毕业设计 第 9 页 采煤层 二 3 一 1 煤层属大部可采煤层 七 4 煤层大部被剥蚀 仅西部局部保存 在保 存区内属大部可采煤层 井田内可采煤层特征见表 1 1 七 4 煤 赋存于上石盒子组七煤段中下部 上距平顶山砂岩 2