济宁三号煤矿4.0Mta新井设计

中 国 矿 业 大 学 本 科 生 毕 业 设 计 姓 名 学 号 21040005 学 院 应用技术学院 专 业 采矿工程 设计题目 济宁三号煤矿 4Mt a 新井设计 专 题 济宁三号煤矿井下矸石充填的设计与应用 指导教师 职 称 副 教 授 2008 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 应用技术学院 专业年级 采矿 04 1 学生姓名 任 务 下 达 日 期 2008 年 3 月 19 日 毕业设计日期 2008 年 3 月 19 日至 2008 年 06 月 10 日 毕业设计题目 济宁三号煤矿 4Mt a 新井设计 毕业设计专题题目 济宁三号煤矿井下矸石充填的设计与应用 毕业设计主要内容和要求 按采矿工程毕业设计大纲要求 一般部分完成济宁三号煤矿 4 0Mt a 新井设计 专题为济宁三号煤矿井下矸石充填的设计与 应用 翻译是关于综放沿空掘巷卸压方面的知识 英文题目为 Study on destressing technology for a roadway driven along goaf in a fully mechanized top caving face 摘 要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为济宁三号煤矿 4 0 Mt a 新井设计 济宁三号煤矿位于山东 省济宁市东面 交通便利 井田走向 南北 长约 6 8 km 倾向 南北 长约 9 6 km 井田总面积为 65 km2 主采煤层为 3 下 煤 平均倾角为 5 煤层平均总厚为 7 8 m 井田地质条件较为简单 井田工业储量为 692 46 Mt 矿井可采储量 503 27 Mt 矿井服务年限为 89 87 a 矿井正常涌水量为 550 m3 h 最大涌水量为 650 m3 h 矿 井 瓦 斯 相 对 涌 出 量 为 0 355m3 t 为低瓦斯矿井 井田为双立井单水平开拓 矿井年工作日为 330 d 工作制度为 三八 制 矿井采用一矿一面的高效作业方式 采煤方法为走向长壁综合机械化 放顶煤开采 运输大巷采用胶带运输煤炭 辅助运输采用无轨胶轮车设备 矿井通风方式为中央边界式通风 主扇工作方式采用抽出式 一般部分共包括 10 章 1 矿区概述及井田地质特征 2 井田境界和储 量 3 矿井工作制度及设计生产能力 服务年限 4 井田开拓 5 准备方式 盘区巷道布置 6 采煤方法 7 井下运输 8 矿井提升 9 矿井通风与安全 技术 10 矿井基本技术经济指标 专题部分主要介绍的是济宁三号煤矿井下矸石充填的设计与应用 翻译部分英文题目为 Study on destressing technology for a roadway driven along goaf in a fully mechanized top caving face 关键词 立井开拓 无煤柱开采 综采放顶煤 ABSTRACT This design includes of three parts the general part special subject part and translated part The general part is a new design of JiSan mine JiSan mine lines in East of JiNing in ShangDong province The traffic of road and railway is very convenience to the mine The run of the minefield is 6 8km the width is about 9 6km well farmland total area is 65 2 The three is the main coal seam and its dip angle is 5 degree The thickness of the mine is about 7 8 m in all The proved reserves of the minefield are 692 46 million tons The recoverable reserves are 503 27 million tons The designed productive capacity is 3 million tons percent year and the service life of the mine is 89 87 years The normal flow of the mine is 550 m3 percent hour and the max flow of the mine is 650 m3 percent hour The mineral well gas gushes quantity 0 355m3 t is a low gas mineral well The well farmland is a single level with an double upright well to expand The working system three eight is used in the Jisan mine It produced 330d a The colliery adopts one mine one efficiently working face method The mining method of the mine is fully mechanized top coal caving face with longwall in the strike Transportation Roadway belt used to transport coal Assist transportation to adopt trackless rubber tyre vehicle equipment Mine ventilation for the central border type main work method for draw out type This design includes ten chapters 1 An outline of the mine field geology 2 Boundary and the reserves of mine 3 The service life and working system of mine 4 development engineering of coalfield 5 The layout of panels 6 The method used in coal mining 7 Transportation of the underground 8 The lifting of the mine 9 The ventilation and the safety operation of the mine 10 The basic economic and technical norms Special subject the part is main introductive Jining No 3 coal mining area of 18 underground waste filling design and application Translate parts of topics is Study on destressing technology for a roadway driven along goaf in a fully mechanized top caving face Keywords vertical shaft development no pillar mining the top coal caving mining 目 录 一般设计部分 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 地形地貌 2 1 1 3 气象 2 1 1 4 自然地震 2 1 1 5 水源及电源 2 1 1 6 矿区经济概况 3 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 地质勘探程度 3 1 2 2 井田地层 3 1 2 3 井田地质构造 7 1 2 4 水文地质 8 1 3 煤层特征 11 1 3 1 煤层在含煤地层中的分布及组合特征 11 1 3 2 可采煤层顶 底板地质条件 14 1 3 4 煤质 16 1 3 5 瓦斯 煤尘及煤的自燃 20 2 井田境界和储量 23 2 1 井田境界 23 2 1 1 井田范围 23 2 1 2 开采界限 23 2 1 3 井田尺寸 23 2 2 矿井工业储量 24 2 2 1 储量计算基础 24 2 2 2 工业储量计算 25 2 3 矿井可采储量 26 2 3 1 安全煤柱留设原则 26 2 3 2 矿井永久保护煤柱损失量 27 2 3 3 矿井可采储量 30 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 31 3 1 矿井工作制度 31 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 31 3 2 1 确定依据 31 3 2 2 矿井设计生产能力 31 3 2 3 矿井服务年限 32 3 2 4 井型校核 32 4 井田开拓 34 4 1 井田开拓的基本问题 34 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置 坐标 34 4 1 2 工业广场的位置 形状和面积的确定 37 4 1 3 开采水平的确定 37 4 1 4 主要开拓巷道 38 4 1 5 矿井开拓延深 39 4 1 6 方案比较 39 4 2 矿井基本巷道 46 4 2 1 井筒 46 4 2 2 井底车场及硐室 51 4 2 3 主要开拓巷道 53 5 准备方式 盘区巷道布置 57 5 1 煤层地质特征 57 5 1 1 盘区位置及范围 57 5 1 2 盘区煤层特征 57 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 57 5 1 4 水文地质 58 5 1 5 地质构造 58 5 1 6 地表情况 58 5 2 盘区巷道布置及生产系统 58 5 2 1 盘区准备方式的确定 58 5 2 2 盘区巷道布置 59 5 2 3 盘区生产系统 60 5 2 4 盘区内巷道掘进方法 61 5 2 5 盘区生产能力及采出率 62 5 3 盘区车场及主要硐室 63 6 采煤方法 65 6 1 采煤工艺方式 65 6 1 1 盘区煤层特征及地质条件 65 6 1 2 确定采煤工艺方式 65 6 1 3 确定工作面各项参数 67 6 1 4 工作面推进长度和推进方向确定 68 6 1 5 回采工作面破煤 装煤方式 68 6 1 6 回采工艺 70 6 1 7 确定回采工作面运煤方式 71 6 1 8 回采工作面支护 72 6 1 9 端头支护方式 75 6 1 10 工作面辅助顺槽 胶带顺槽的超前支护 75 6 1 11 合理采放比 放顶步距 放煤方式的确定 79 6 1 12 各工艺过程注意事项 80 6 1 13 回采工作面正规循环作业 82 6 1 14 工作面吨煤成本 84 6 2 回采巷道布置 87 6 2 1 回采巷道布置方式 87 6 2 2 工作面回采巷道参数 87 7 井下运输 90 7 1 概述 90 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 90 7 1 2 煤层及煤质 90 7 1 3 运输距离和货载量 90 7 1 4 矿井运输系统 91 7 2 盘区运输设备选择 92 7 2 1 设备选型原则 92 7 2 2 盘区运输设备选型及能力验算 93 7 3 大巷运输设备选择 94 7 3 1 主运输大巷设备选择 94 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 95 7 3 3 运输设备能力验算 97 8 矿井提升 98 8 1 矿井提升概述 98 8 2 主副井提升 98 8 2 1 主井提升 98 8 2 2 副井提升 100 9 矿井通风及安全 103 9 1 矿井概况 开拓方式及开采方法 103 9 1 1 矿井概况 103 9 1 2 开拓方式 103 9 1 3 开采方法 103 9 1 4 变电所 充电硐室 火药库 103 9 1 5 工作制 人数 104 9 2 矿井通风系统的确定 104 9 2 1 矿井通风系统的基本要求 104 9 2 2 矿井通风方式的选择 104 9 2 3 矿井主扇工作方式选择 105 9 2 4 盘区通风系统的要求 106 9 2 5 工作面通风方式的选择 107 9 3 矿井风量计算 108 9 3 1 工作面所需风量的计算 108 9 3 2 备用面需风量的计算 110 9 3 3 掘进工作面需风量的计算 110 9 3 4 硐室需风量 112 9 3 5 其它巷道所需风量 112 9 3 6 矿井总风量 113 9 3 7 风量分配 113 9 4 矿井阻力计算 114 9 4 1 矿井最大阻力路线 115 9 4 2 矿井通风阻力计算 122 9 4 3 矿井通风总阻力 122 9 4 4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 122 9 5 选择矿井通风设备 123 9 5 1 选择主扇 123 9 5 2 电动机选型 127 9 5 3 对矿井主要通风设备的要求 128 9 6 安全灾害的预防措施 128 9 6 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 128 9 6 2 预防井下火灾的措施 129 9 6 3 防水措施 129 10 设计矿井基本技术经济指标 131 专题设计部分 1 绪论 133 2 井下矸石充填的巷道布置 135 3 井下矸石充填工艺及设备 140 4 经济效益和社会效益分析 143 5 结论 144 翻译部分 英文原文 146 中文译文 155 参考文献 160 致 谢 161 一 般 部 分 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 11 页 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 交通位置 济宁三号煤矿位于山东省西南部济宁市南郊 距济宁市 14 km 北与济 宁二号煤矿毗邻 东距兖矿集团有限公司所在地邹城 40 km 本区交通方便 铁路 公路及水路运输均很发达 济宁三号煤矿交通位置如图 1 1 铁路有兖 州 新 乡 铁路通过济宁市 向东 32 km 至兖州站 与京沪线 相接 向西在菏泽站与京九线相接 在新乡与京广线相接轨 通往日照煤 港的兖 州 石 臼所 支线全长 316 km 京沪铁路和京福高速公路通过邹城市 南下华东用煤中心上海市 812 km 北上山东省省会济南市 156 km 兖州矿 区内铁路专用线早己建成 铁路运输四通八达 兖州 济宁 邹城的公路己成环形 济东矿区公路也己形成 该公路 横贯井田北部 公路运输甚为便利 京杭运河由北向南流经井田西部 河 宽 60 80 m 平均水深 2 m 全年除一 二月份因水浅不能通航外 其余 时间均可通航 西靠京杭大运河的济宁港 又有济三煤矿新建煤运码头 南北水上运输主航道建成在即 公路和水上运输十分便利 兖 州 市 小 雪邹 城 市曲 阜 市济 宁 市 南 阳 湖 泗 水 县泗 河 泗 河 至 日 照至 日 照至 新 乡 至 新 乡 至 南 京 至 天 津 至 徐 州 至北京 白马河 河运 京 杭 城 前店 子 泉 林泗 张 界 河 京沪 铁 路新 兖 铁 路 兖 铁 路石日 东 高 速京福 高 速 汶 上 县 济 宁 三 号 煤 矿 济 宁 济 南 北 京 徐 州 上 海 日 照 港 新 乡济 宁 156km82193km81230km 图 1 1 济宁三号煤矿交通位置图 1 1 2 地形地貌 本井田地形系由湖区及滨湖冲积平原组成 地势东高西低 滨湖冲积 平原地势平坦 沟渠纵横 地面标高 32 53 37 78 m 地势东高西低 自然坡度 0 4 西部南 阳湖区 标高 31 68 35 99 m 泗河口冲积处稍高 一般在 33 35 m 左右 湖堤堤高一般 36 42 38 22 m 1 1 3 气象 本区气候温和 属温带季风区海洋 大陆性气候 据济宁气象局 1959 年至 1995 年观测资料 1 降水量 历年平均降雨量 677 2 mm 年最大降雨量 1186 mm 1964 年 日最大降雨量 183 7 mm 1993 年 8 月 5 日 年最小降雨量 441 9 mm 1966 年 降雨量多集中在 7 8 月份 春季少雨 时有春旱 2 蒸发量 年平均蒸发量 1785 2 mm 年最大蒸发量 2228 2 mm 1960 年 年最小蒸发量 1451 1 mm 1964 年 3 气温 历年平均气温 13 6 月平均最高气温 29 1959 年 7 月 日最高气温 41 6 1960 年 6 月 21 日 月平均最低气温 4 1 1967 年 1 月 日最低气温 19 4 1964 年 2 月 18 日 多年最低平均气温月为 1 月 平均气温 2 4 风向及风速 春 夏两季多东及东南风 冬季多西北风 平均风速 2 3 m s 最大风速 22 7 m s 1979 年 6 月 25 日 5 冻土深度 历年最大积雪厚度 0 15 m 最大冻土深度 0 31 m 1 1 4 自然地震 国家地震局 建设部震发办 1992 160 号文 关于发布 中国地震烈 度区划图 1990 和 中国地震烈度区划图 1990 使用规定的通知 济宁市任城区烈度为 7 度 1 1 5 水源及电源 井田内可供选择的水源有 第四系冲积层水 第四系上段砂砾层含水 丰富 单位涌水量达 1 5211 L s m 矿化度 0 67 g L 左右 水质属 HCO3 Ca K Na 型 水质符合生活饮用水标准 以及处理后的矿井井下排水 利 用地下水水质易保证且处理简单 利用矿井排水符合节水政策 因此 设 计中两个水源均考虑利用 建井初期生产及生活用水利用新近系砂砾石层 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 13 页 地下水 矿井生产期间生产 生活及选煤厂洗煤用水利用处理后的矿井排 水 本区现有济宁电厂 装机容量 300 MW 邹县电厂 装机容量 2400 MW 两厂发电量可满足本区用电负荷的需要 井田周围有济宁二号煤矿 110kV 变电所 接庄 110 kV 变电所和济东新村电厂以及济宁二号煤矿电厂 为确保矿井供电质量及可靠性 设计利用济宁二号煤矿 110 kV 变电所和邹 县电厂作为矿井双回路供电电源 矿井负荷分别单独由两回路独立的电源 供电 满足 煤矿安全规程 的要求 1 1 6 矿区经济概况 济宁人杰地灵 是全国商品粮基地 盛产小麦 玉米 棉花 花生 果品 瓜菜 畜产品和渔湖产品 矿产资源分布广 品种多 储量大 主 要有煤 铁 铜 铅 大理石等三十多种 济宁是全国八大煤炭基地之一 已探明的储量 200 多亿吨 稀土储量 1300 多万吨 拥有全国最大的坑口电 厂邹县发电厂 济宁是山东省淡水资源最丰富的地区 微山湖水面 1260 平 方公里 是全国十大淡水湖之一 北引黄河 南饮长江 储水量达 30 亿立 方米 另有丰富的地下水资源 淡水资源占全省的六分之一 济宁市素以 孔孟之乡 江北小苏州 而著称 多年来 兖矿集团大力实施 以煤为主 煤与非煤并重 发展战略 形成了以煤炭 煤化工 电解铝为主体 发电 矿井基建 建筑建材 机械加工 外经外贸等多产业综合经营的格局 1 2 井田地质特征 1 2 1 地质勘探程度 济宁煤田发现于 1957 年底 1959 年 12 月提出 山东省济宁第 煤田 综合普查报告 1968 年 10 月提出 山东省济宁煤田 东区 总体详查地 质报告 1980 年 11 月开始对本井田进行精查勘探 1983 年 11 月提出 山东省济宁煤田三井田精查地质报告 普 详 精查三个阶段共在本井 田施工钻孔 236 个 工程量 167390 47 m 1983 年 12 月经山东省煤炭工业局审查认为 该报告勘探与研究程度较 高 已基本达到 煤炭资源地质勘探规范 有关大型精查地质报告的要求 可以提供设计部门作为矿井初步设计的依据 并以 83 鲁煤基字第 1210 号 文批准该报告 1 2 2 井田地层 井田内地层包括中 下奥陶统 中石炭统本溪组 上石炭统太原组 下二迭统山西组 下石盒子组 上二迭统上石盒子组 上侏罗统蒙阴组及 第四系 由老而新分述如下 1 奥陶系中 下统 O 1 2 据井田东部兖西水源勘探区 3 2 号钻孔资 料 总厚 742 m 分为下统和中统 下统厚 72 1 m 以白云质灰岩为主 中 统厚 669 9 m 主要为灰及棕灰色厚层状石灰岩 豹皮灰岩夹泥灰岩及钙质 泥岩等 2 中石炭统本溪组 C 2b 厚 20 25 64 75 m 平均 44 43 m 北部厚往 南渐变薄 主要由杂色铝质泥岩及薄层石灰岩组成 偶夹薄层煤 但无经 济价值 含灰岩二至三层 十二 十三 十四灰 十二灰为薄层灰岩 不稳 定 仅井田北部与二井田相邻地区局部地段发育 十三 十四灰厚度较大 全区稳定 为良好标志层 本组底部常以一层浅灰色为主 夹紫红等色的 铝铁质泥岩 相当于 G 层铝土岩和山西式铁矿层 它与下伏奥陶系中统石 灰岩为假整合接触 3 上石炭统太原组 C 3t 厚 71 00 190 30 m 平均 170 54 m 由深灰 色 灰黑色粉砂岩 泥岩 灰色砂岩 石灰岩及煤层组成 含薄层石灰岩 12 层 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 上 十 下 十一灰 以三 十 下 灰最为稳定 为重要标志层 其它各层石灰岩按其岩性 厚度及其与其 它各层岩石的组合关系 均可作为岩 煤层对比的标志层 含 煤 22 层 4 5 6 8 上 8 下 9 10 上 10 下 11 12 上 12 中 12 下 14 15 上 15 下 16 上 16 下 17 18 上 18 中 18 下 19 可采与局部可采者 6 层 6 1 0 下 12 下 15 上 16 上 17 本组主要为过渡相及浅海相沉积 相环 境稳定 旋回结构与粒度韵律清晰 易于对比 含较多动植物化石 4 下二迭统山西组 P 1s 厚约 80 m 主要由浅灰 灰白及灰绿色砂岩 深灰 灰黑色粉砂岩 泥岩及煤层组成 含煤 5 层 1 2 3 上 3 上 1 3 下 可采者二层 3 上 3 下 尤以 3 下 煤层为主 厚度大 储量丰富 是本区主 要含煤地层 本组粗碎屑颗粒含量比例较高 以过渡相沉积为主 5 下二迭统下石盒子组 P 1X 厚约 50 m 保存于井田中 北部及西部 东及南部则因侵蚀使之变薄或缺失 由灰绿色砂岩 杂色铝质泥岩 灰及 深灰色泥岩与粉砂岩等组成 为内陆河床及湖泊相沉积 6 上二迭统上石盒子组 P 2sh 最大残厚 185 8 m 保存于井田中 北 部及西部 东及南部则大部被侵蚀 由灰绿色砂岩及杂色粘土岩组成 为 内陆河床及湖泊相沉积 以底部 B 层铝土岩下的粗砂岩与下石盒子组分界 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 15 页 7 上侏罗统蒙阴组 J 3m 最大残厚 684 9 m 平均 272 82 m 残存厚 度东及南部薄 西部厚 蒙阴组按岩性特征分为上 下二个亚组 下亚组 含一 二 三段 上亚组含四 五段 分段叙述如下 下亚组 第一段 厚 0 218 m 以砖红色粘土质细至中粒砂岩为主 含铁质 胶结较松散 底部常发育有一层砾岩 成分以石英岩为主 石灰岩次之 铁泥质胶结 较坚硬 具裂隙 构成上侏罗统红砂岩内第三含水段 单位 涌水量为 0 0764 0 1293 L sm 第二段 厚 0 173 7 m 为暗紫 紫红色细至中粒砂岩 下部夹泥 岩薄层 底部处常含有砂砾岩或砾岩层 单位涌水量 0 18420 0 00466 L sm 第三段 厚 0 256 m 主要为紫灰 暗紫色中 细粒砂岩 顶部 含较多的粉 细砂岩 且常夹有灰及灰绿色岩层 本段中 下部侵入有灰 绿色辉长岩层状侵入体 呈岩床存在 厚 0 150 m 平均 89 36 m 主要含 角闪辉长岩及橄榄辉长岩等 岩浆岩顶底部及其邻近的本段砂岩内裂隙较 发育 砂岩受岩浆岩烘烤而变硬 颜色变浅形成含水段 底部含水段的单 位涌水量为 0 0006 0 0888 L sm 上亚组 第四段 厚 0 435 70 m 为灰 深灰 灰绿色粉细砂岩互层 以粉 砂岩为主 夹泥质粉砂岩 泥岩和较多的泥质条带 尤以下部为多 且常 夹有紫灰色岩层 第五段 厚 0 266 30 m 为较单一的灰 灰绿色粉细砂岩互层 以 细砂岩为主 多为泥 钙质胶结 下部含数十米厚的叶肢介化石层 并常 见鱼化石 主要化石有 狼鳍鱼 未定种 Lycoptera sp 东方叶肢介 多种 Eosestheria sp 等 8 第四系 Q 厚 116 67 255 9 m 平均 184 57m 由粘土 砂质粘 土及砂砾层等组成 地层东薄西厚 井田内按岩性及其结构变化可分为上 Q 上 下 Q 中 下 二段 下段 Q 中 下 厚 72 68 147 61 m 由灰绿 灰白色砂砾 粘土质砂 砾 粘土 砂质粘土等组成 含 0 3 层高岭土 上部偶夹少量黄 灰黄色 粘土 砂质粘土 上段 Q 上 厚 55 02 90 40 m 以黄 灰黄色粘土 砂质粘土及细 中 砂为主 有时为灰及灰绿色 井田地质综合柱状图见图 1 2 176上12上十 五十 四十 三 7 80 960 0 2中 砂粉 砂 3 煤上 统组 由 灰 白 色 岩 杂 色 粘 土 岩 铝 铁 质 泥 质 岩 铝 土 岩 等 组 成 水 位 标 高 36 12 40 m 由 深 灰 色 泥 质 岩 粉 沙 岩 灰 色 粘 土 灰 绿 色 砂岩 组 成 其 中 夹 有 灰 岩 9层 和 薄 煤 层 20层 第 16号 17号 煤 层 位 居 下 部 为 全 区 可 采 薄 煤 层 第 号 5号 和 18号 等 层 为 局 部 可 采 煤 层 水 位 标 高 34 16 40 2m 本 井 田 主 要 含 煤 岩 层 以 浅 色 灰 白 色 以 及 浅 灰绿 色 砂 岩 为 主 由 深 灰 灰 黑 色 粉 沙 岩 泥 岩 以及 煤 层 组 成 其 含 煤 4层 1 2 3上 3下 1 2 层 煤 不 稳 定 3上 3下 煤 层 较 稳 定 为 井 田 内主 要 可 采 煤 层 上 石 盒 子 组 杂 色 铝 质 泽 岩 粉 沙 岩 以 及 灰 绿 色砂 岩 组 成 厚 度 为 0 185 0m下 石 盒 子 组 以 灰 绿 色 砂 岩 杂 色 铝 质 泥 岩 为 主 厚 度 为 6 08 95 64m 又 上 而 下 有 紫 红 色 砂 岩 暗 绿 色 组 粉 沙 岩 紫 红色 硕 岩 灰 紫 灰 褐 灰 绿 的 细 砂 岩 等 组 成 第 一 段 厚 0 218m第 二 段 厚 73 1第 三 段 厚 0 260m第 四 段 厚 435 7第 五 段 厚 0 26m 岩 性 有 粘 土 砂 质 粘 土 及 沙 硕 层 等 组 成 东 薄 西厚 以 黄 灰 黄 色 粘 土 砂 质 粘 土 及 细 中 砂 为 主 厚 度 为 5 02 90 4m q 0 4895 6 281m 水 平标 高 为 348 3 0中 0下 有 灰 绿 灰 白 色 沙 硕 粘 土 砂 质粘 土 组 成 厚 度 为 72 68 147 61m q 0 45 3 891m岩 性 描 述 及 水 文 特 征统组厚度 标志图 煤层赋存 岩组柱状岩性柱状 十 二十 一十 灰九 灰八 灰 五 灰七 灰三 灰二 灰 古 生 界 石炭系 二叠 系 本溪群 太原群 17 92 59 065 0845 4 40 山西组 上石盒子 组 0 684 7 2 82蒙阴组侏罗纪中生界 16 7 25 90 184 5 20 0 第四纪新生代 下组中组上组系带地 层 系 统 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 17 页 图 1 2 井田地质综合柱状图 1 2 3 井田地质构造 本井田位于南北向的济宁地堑构造内 属济宁煤田 东区 的中部 东西 二侧分别为南北向的区域性断裂孙氏店断层和济宁断层 井田内断层则以 受此区域性断裂控制的南北向断层为主 井田的褶曲形态北部以宽缓褶皱 为特点 往南逐渐转成北东向 向北西倾伏的单斜构造 构造中等偏简单 1 地层产状及主要褶曲 本井田煤系地层东及东南浅 西部深 由北至南为一近南北走向 向 西倾伏逐渐转成北东走向向北西倾伏的单斜构造 浅部具宽缓褶皱的特点 形成次一级的向背 斜构造 地层倾角平缓 一般在 5 8 左右 唯东部 孙氏店支一断层西侧 因受断层牵引影响 倾角局部变 陡 可 达 18 以上 井 田内褶曲构造因地层倾角平缓 褶曲幅度又不大 所以形态不甚明显 资源勘探 精查 阶段控制的主要褶曲有北北西向一组 发育于井田的东 部 为李二庄向斜 南王背斜 它们的产状 特征如下 李二庄向斜 位于井田东部 向斜轴分布在朱庄东 李二庄 北王庄 程堂 麦店 一线 北北西走向 与孙氏店支一断层相平行 延展长在 10 km 以上 该 向斜东南浅 西北深 为一倾伏向斜 向斜幅度 30 190 m 跨度 1 2 km 以井田东南角的麦店庄处表现最明显 形成下组煤在井田东南角的凸出 缘 二翼倾角 5 18 东翼稍陡 西翼缓 一般在 5 8 左右 南王背斜 位于李二庄向斜西侧 为与之相伴的一背斜构造 北起黑土店 经宋 庄 邬庄 黄庄 南王庄至仲浅一线 东南浅 西北深 为一倾伏背斜 北北西走向 延展长在 10 km 以上 背斜幅度 0 80 m 跨度 0 8 2 km 以东南仲浅庄处表现明显 在井田中部 5 6 线处表现不清楚 二翼倾角 6 9 较为平缓 2 断层 井田内断层具有明显的规律性 其中为主的南北向断层组 多为东升 西降的正断层 因而使井田地层自东向西呈台阶下降 另一组北东至东西 向的 正断层 分布不甚规律 主要断层特征具体见表 1 1 3 岩浆岩 井田内普遍有燕山期的岩浆活动 呈层状侵入于上侏罗统红砂岩内 侵入层位较为稳定 主要在上侏罗统下亚组第三段的中下部 厚 0 150 m 平均 91 36 m 东部薄 西部厚 全区普遍发育 缺失厚度系受侵蚀所致 岩性以橄榄辉长岩为主 也有角闪辉长岩等 灰绿色 等粒状晶质结构 岩层中部颗粒较粗 结晶及自形程度好 据薄片鉴定资料 主要矿物为基 性斜长石 拉长石 辉石 橄榄石及角闪石 付矿物有少量磷灰岩 磁铁矿 及黑云母等 岩石因次生蚀变 橄榄石有蛇纹石化 辉石 角闪石发生绿 泥石化 岩浆岩下距上侏罗统红砂岩底界 99 30 259 m 平均 151 31 m 距 3 上 煤层最小距离也在 127 m 以上 对煤层与煤质均无影响 表 1 1 主要断层特征表 断层产状断层 名称 断层 性质 走向 倾向 倾角 落差 m 延展长度 km 孙氏店断层 正 NNW W 70 450 全长 46区内 6 八里铺断层 正 SN W 70 0 30 7 4 董庄断层 正 SN E 70 35 325 4 5 1 2 4 水文地质 济宁三号井田上覆地层第四系平均厚 184 57 m 上侏罗统 包括岩浆岩 平均厚 272 82 m 3 上 煤层顶板砂岩之上有平均厚 70 87 m 的二迭系隔水层 因此 大气降水 南阳湖以及泗河等地表水很难下渗补给煤系各含水层 与矿井涌水量无直接关系 最下一层可采煤层与奥灰之间沉积有比较厚的 压盖隔水层 平均厚 61 76 m 在正常情况下 能够阻止奥灰水底鼓 上组煤直接充水含水层 3 上 煤层顶底板砂岩富水性较弱 补给条件不好 水文地质条件属简单类型 3 下 煤层冒裂带高度达到上侏罗统底砾岩的块段 由于底砾岩水的影响 水文地质条件为中等类型 下组煤直接充水含水层十 下 灰埋藏深 富水性弱 中等 正常情况下 奥灰不会发生底鼓突水 断层导水性弱 因而 下组煤水文地质条件属简 单 中等类型 1 含水层 井田内含水层自上而下主要有第四系砂砾孔隙含水层 上侏罗统砂砾 岩裂隙含水层 3 煤层顶底板砂岩裂隙含水层 太原组第三 十 下 层石灰岩 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 19 页 溶裂隙含水层 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层 含水层由上向下简述如下 第四系分上 下两段 上段厚 55 02 90 04 m 一般 70 m 左右 由 粘土 砂质粘土及砂层组成 砂层纯且松散 透水性好 单位涌水量 0 4895 6 2688 L s m 下段由砂砾 粘土质砂砾 粘土及砂质粘土等组成 砂层以粗砂为主 含细砾 多长石颗粒 单位涌水量 3 398 L s m 两段之 间水力联系不密切 上侏罗统含水段由上而下分三段 第一段是岩浆岩顶部及邻近砂岩 第二段是岩浆岩底部及其邻近砂岩 在正常情况下与采煤无关 单位涌水 量 0 0709 0 0999L s m 第三含水段是上侏罗统下部砾岩 该层距上侏罗 统底界 30 m 左右 一般厚 10 20 m 其成分以石英岩为主 灰岩次之 下 距 3 下 煤层的最小间距为 30 53 m 单位涌水量 0 1291 L s m 北王断层以东 的大部分面积和 C11 4 号孔周围的 3 层煤 其回采后的裂隙带高度可达到 该层砾岩 成为矿井涌水含水层 山西组 3 层煤顶底板砂岩 3 上 层煤顶板为细至中粒砂岩 厚度一般 3 45 9 m 平均 19 20m 3 下 煤层顶板为中到粗粒砂岩 一般厚 6 60 m 平均厚 27 96 m 单位涌水量 0 0075L s m 其底板砂岩为细砂岩或粉 细 砂岩互层 一般厚 2 5 20 m 平均 11 53 m 3 层煤顶底板砂岩含水性弱 补给条件差 主要含静储量水 为直接充水含水层 太原组第三层灰岩厚 3 10 8 54 m 平均 5 71 m 质较纯 有含水裂 隙 浅部有小溶洞 其露头基本在上侏罗统地层之下 不与第四系地层直 接接触 单位涌水量 0 0000031 0 00306 L s m 属补给条件差的弱含水层 太原组十 下 层灰岩厚 2 62 8 15 m 平均 4 8 m 质较纯 其露头均在 第四系地层之下 但第四系底部普遍沉积粘土层 故十 下 灰来自露头的补给 条件差 单位涌水量 0 00101 0 1818 L s m 该层 500 m 水平以上为具有 一定水头补给边界的弱至中等富水性含水层 500 m 水平以下则含水性明 显减弱 奥陶系石灰岩总厚 742 500 m 水平以上 单位涌水量 0 01706 1 8142 L s m 属中到强含水层 500 700 m 区段 单位涌水量 0 00245 L s m 属弱含水区 700 m 水平以下则含水性更弱 2 隔水层 本井田隔水层组较多 重要的有以下两组 煤系上覆隔水层组 3 煤层顶板砂岩以上的上石盒子组 厚 0 185 8 m 下石盒子组厚 0 50 m 以隔水岩层为主 夹有薄层细 中 粗粒砂岩 抽水试验水质资 料表明该组上下含水层的水化学特征 有明显差异 该隔水层之上的上侏 罗统砂砾岩水以 SO 4 K Na 型为主 矿化度小于 1 g L 而其下的 3 煤 层顶底板砂岩含水层水以 HCO3 K Na 型为主 矿化度高达 1 834 g L 这 说明二迭系隔水层组的隔水性能好 上下含水层之间很难发生水力联系 7 煤层下伏隔水层组 本矿井 17 煤层至奥灰的正常间距为 52 46 86 33 m 平均 61 76 m 北 厚南薄 太原组岩性以泥岩 粉砂岩为主 夹薄层砂岩 本溪组岩性以杂 色泥岩 铁铝质泥岩为主 夹薄层石灰岩二层 其中十三灰平均厚 4 53 m 十四灰平均厚 4 2 m 均不含水 泥岩 粉砂岩 石灰岩共同组成压盖 隔水层组 阻止奥灰底鼓突水 3 断层导水性 断层对含水层和隔水层的影响形式不同 对隔水层主要是破坏其隔水 岩层强度 降低其隔水性能 对含水层来说 由于岩层错位 既可破坏含 水层的连续性 降低其含水性 也可使含水性弱的含水层与含水性强的含 水层对接 发生水力联系 从而使含水性弱的含水层的含水性增强 断层带的水文地质特征是影响断层导水性的关键因素 若断层一侧存 在富水性较强的含水层 则断层带表现出水平导水性 即其侧向导水作用 明显 若断层带沟通上方或下方强含水层时 断层带垂向导水作用明显 在区域水文地质条件十分复杂的地区 如淄博 肥城 焦作等矿区 断层 带的水平和垂向导水作用均十分明显 在区域水文地质条件简单 中等的 地区 断层带的导水性一般较差 或者仅以水平 垂向导水其中之一为主 井田东部边界为孙氏店断层 孙氏店断层以东为奥灰强富水区 孙氏 店断层落差 40 450 m 在断层带内的钻孔 不论深浅 孔孔漏水 说明孙 氏店断层的含水空间发育 导水性强 但由于孙氏店断层发育有分支断层 受分支断层影响 含水层的连续性受到破坏 因而水文地质条件趋于中等 使本井田断层的含水性和导水性变弱 井田内主要断层有孙氏店支一断层 有 6 个钻孔穿过 八里铺断层 有 13 个钻孔穿过 钻孔穿过以上断层点时 断层带均不漏水 说明断层带本身含水性弱 导水性差 4 相邻矿井开采情况及对本矿井影响 济宁三号煤矿北以 390000 纬线与济宁二号煤矿井为界 东南端与泗河 口煤矿相邻 均处于同一水文地质单元 充水规律基本相同 可起到对直 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 21 页 接充水含水层联合疏放的作用 5 矿井涌水量预计 经地质队计算 首采区 3 下 层煤顶底板砂岩涌水量为 240 m3 h 三灰涌 水量为 46 m3 h 上侏罗统下部砾岩涌水量为 230 m3 h 合计涌水量为 516 m3 h 矿井正常涌水量为 550 m3 h 最大涌水量为 650 m3 h 1 3 煤层特征 本井田含煤地层为太原组和山西组 平均总厚 250 m 按原精查报告最 低可采厚度 0 60 m 可采煤层有 3 上 3 下 6 10 下 12 下 15 上 16 上 及 17 共八层 平均总厚 10 32 m 含煤系数为 4 1 其中主要可采煤层为 3 上 3 下 及 16 上 17 煤层 平均总厚 7 36 m 占可采煤层总厚的 71 3 又以 3 下 煤层厚度较大 平均厚度达 7 8 m 且埋藏浅 位于含煤地层顶部 是先期 开采的主要对象 1 3 1 煤层在含煤地层中的分布及组合特征 1 煤层分布 本井田山西组含煤 4 层 为 1 2 3 上 3 下 煤层 其中两层可采 为 3 上 3 下 煤层 太原组含煤共 22 层 为 4 5 6 8 上 8 下 9 10 上 10 下 11 12 上 12 中 12 下 14 15 上 15 下 16 上 16 下 17 18 上 18 中 18 下 及 19 煤层 其中六层可采 为 6 10 下 12 下 15 上 16 上 17 煤层 以上 8 层 可采煤层按其在含煤地层中的位置可以分成上 中 下三个可采煤层组 上可采煤层组 包括 3 上 3 下 及 6 煤层 它们分别位于山西组中 下 部和太原组的上部 煤层组总间距 75 m 其中 3 上 至 3 下 煤层为 35 m 3 下 至 6 煤层也为 35 m 煤层组顶部的 3 上 煤层距其上部上石盒子组 B 层铝土 岩 72 m 底部 6 煤层下距三灰 11 m 中可采煤层组 包括 10 下 12 下 及 15 上 煤层 位于太原组的中部 三 层煤的总间距为 32 m 其中 10 下 至 12 下 煤层为 15m 12 下 至 15 上 煤层为 16 m 中煤组距上组煤 50 m 距下组煤 38 m 下可采煤层组 包括 16 上 及 17 煤层 位于太原组的下部 下煤组 16 上 与 17 煤层间距仅 5 m 17 煤层下距本溪组十三灰 21 m 将以上八层可采煤层分为上组煤 3 上 3 下 6 下组煤 10 下 12 下 15 上 16 上 17 并按 煤炭工业技术政策 规定煤层最低可采厚度为 0 7m 对各煤层的可采性和稳定性重新进行评价 各煤层的厚度 结构 稳定性及间距变化情况见可采煤层情况一览表 表 1 2 2 可采煤层 本井田含可采煤层八层 分述如下 3 上 煤层 位于山西组中部 上距 B 层铝土岩 76 63 m 下距 3 下 煤层 34 95 m 煤层厚度 0 5 8 m 平均 1 18 m 可采块段内的煤层厚度 0 7 5 8 m 平均 1 71 m 大部为中厚煤层 煤层厚度较稳定 并呈现一定的规律变化 存有 自东向西逐渐增厚的趋势 3 下 煤层 位于山西组下部 下距 6 煤层 35 03 m 煤层厚度 0 9 69 m 平均 7 6 m 可采范围内的煤层厚度 0 7 9 69 m 平均 7 8 m 大部为厚煤层 煤层 厚度较稳定 呈现东厚西薄的规律变化 6 煤层 位 于 太 原 组 上 部 下 距 三 灰 10 8 m 距 10 下 煤 层 50 06 m 煤 层 厚 度 0 139 m 平 均 0 44 m 可采块段煤层厚度 0 7 1 39 m 平均 0 8 m 为薄煤层 北部稍 好 有可采块段 往南逐渐变薄直至沉缺 大部不可采 可采系数 Km 8 煤厚变异系数 35 86 为局部可采的极不稳定煤层 10 下 煤层 位于太原组中部 下距 12 下 煤层 15 16 m 煤层厚度 0 1 08 m 平均 0 57 m 可采块段内煤层厚度 0 70 1 08 m 平均 0 76 m 为薄煤层 一般 不含夹石 该煤层东部稍好 有可采块段 西部及南部大部不可采 可采 系数 Km 21 77 煤厚变异系数 20 87 为局部可采的极不稳定煤层 12 下 煤层 位于太原组中下部 下距 15 上 煤层 16 85 m 煤层厚度 0 1 68 m 平均 0 53 m 可采范围内煤层厚度 0 6 1 68 m 平均 0 95 m 为薄煤层 一般 不含夹石 煤层北薄南厚 南及西南部大部可采 且厚度可达 1 m 以上 可采系数 Km 38 46 煤厚变异系数 47 99 为局部可采的极不稳定煤 层 15 上 煤层 位于太原组中下部 下距 16 上 煤层 37 51 m 煤层厚 0 1 6 m 平均 0 63 m 可采块段内煤层厚度 0 7 1 69 m 平均 0 81 m 为薄煤层 一般 不含夹石 煤层于东部陆地稍好 有可采块段 西部则差 可采系数 Km 33 33 煤厚变异系数 24 84 为局部可采的极不稳定煤层 16 上 煤层 位于太原组下部 下距 17 煤层 5 32 m 煤层厚度 0 43 1 94 m 平均 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 23 页 1 17 m 为薄煤层 含夹石 1 3 层 多为炭质粉砂岩至细砂岩 本煤层厚 度变化小 可采系数 Km 97 3 煤厚变异系数 18 18 为全区可采的稳 定煤层 17 煤层 位于太原组下部 下距十三灰 21 m 距奥灰 65 m 煤层厚度 0 26 1 34 m 平均 0 79 m 可采范围内煤层厚度 0 7 1 34 m 平均 0 84 m 为薄煤层 有时含 1 2 层夹石 多为炭质粉砂岩或细砂岩 可采系数 Km 74 83 煤 厚变异系数 19 22 为大部可采的不稳定煤层 表 1 2 可采煤层情况一览表 煤 层 夹 石 全井田 厚度 间 距 最小 最大 最小 最大 煤 层 名 称 平均 点数 可采范 围平均 煤厚 点数 稳定性 结 构 平均 点数 层 数 岩 性 3 上 0 5 801 18 181 1 71 127 不稳定 简 单 0 3 泥 岩炭质泥岩17 92 59 50 34 95 120 3 下 0 9 697 8 186 7 8 186 较稳定 较简单 0 3 泥 岩粉 砂 岩 23 57 52 29 35 03 152 6 0 1 390 44 188 0 80 15 极 不稳 定 简 单 0 1 炭质泥岩 37 23 60 05 50 06 84 10 下 0 1 08 0 57 127 0 76 32 极 不 稳 定 简 单 0 1 泥 岩 9 31 22 48 15 16 104 12 下 0 1 68 0 53 131 0 95 71 极 不 稳 定 简 单 0 1 炭质泥岩 15 上 0 1 60 0 63 127 0 81 50 极 不 稳 定 简 单 11 48 27 06 16 85 107 0 1 炭质泥岩 29 70 52 90 37 51 111 16 上 0 43 1 94 1 14 128 1 15 126 稳 定 较简单 0 3 炭质粉砂岩 细 砂 岩 17 0 26 1 340 79 126 0 84 110 不稳定 较简单 2 54 11 09 5 32 124 0 2 炭质粉砂岩 细 砂 岩 1 3 2 可采煤层顶 底板地质条件 1 3 上 煤层 顶板主要为灰白色粉砂岩 厚 0 6 27 35 m 局部有厚 0 5 4 39 m 的 粉砂岩与细砂岩直接顶和厚 0 33 0 65 m 的泥岩或粉砂岩伪顶 岩性 厚 度变化较大 粉砂岩抗压强度平均为 54 MPa 普氏硬度为 6 3 据顶板岩 性和抗压强度 参考岩层厚度 层理 构造 裂隙和硬度等综合指标 将 3 上 顶板划为不稳定 中等稳定顶板 底板以泥岩 泥岩 粉砂岩为主 抗压强度 31 48 3 MPa 多为不坚 固岩石 东南部分布有厚 0 1 0 55 m 的泥岩 铝质岩伪底 底板为不稳定 底板 2 3 下 煤层 顶板以中砂岩 粉砂岩 细砂岩为主 厚 0 6 60 m 粉砂岩顶板主要 分布在首采区的东部 中部和西部 其余较大面积顶板为砂岩 伪顶分布 较零散 主要为泥岩和粉砂岩伪顶 厚 0 1 0 45 m 伪顶之上的直接顶板 主要为中 细砂岩 厚 0 9 29 65 m 抗压强度平均值 粉砂岩为 54 MPa 细砂岩为 77 2 MPa 中砂岩为 67 6 MPa 在 C5 12 号孔至 C6 5 号孔 一带主要由抗压强度较低的粉砂岩组成 划为不稳定顶板 其它主要为较 稳定 稳定顶板 在 C4 4 119 C10 11 号孔附近 分布有坚硬顶板 底板在矿井北部多分布中等坚固的泥岩 厚 0 6 4 20 m 首采区中部 底板为细砂岩 粉细砂岩互层 其中粉砂岩厚 0 6 6 45 m 粉细砂岩互层 厚 4 35 12 15 m 湖区及南部地区为粉砂岩 砂质泥岩底板 泥岩底板为 中等稳定底板 细砂岩 粉细砂岩互层底板为稳定底板 粉砂岩 砂质泥 岩底板为不稳定 中等稳定底板 3 6 煤层 顶板以深灰色粉砂岩 泥岩 粉细砂岩互层为主 局部为厚 2 95 5 m 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 25 页 的细砂岩 粉砂岩顶板厚 0 8 11 8 m 泥岩顶板厚 0 95 12 99 m 粉细砂 岩互层顶板厚 2 52 13 98 m 参考济宁二号矿井 6 煤层物理力学性质测试 资料 本矿井 6 煤层顶板为不稳定 中等稳定顶板 底板以灰色 深灰色粉砂岩为主 其次为细砂岩 厚 0 67 13 6 m 局 部分布有泥岩或粉砂岩伪底 为中等稳定底板 4 10 下 煤层 顶板以灰色粉砂岩为主 次为泥岩和砂质泥岩 厚 0 66 17 55 m 岩 性较均一 为中等稳定顶板 底板以灰色细砂岩为主 次为灰色粉砂岩 厚 0 6 12 21 m 局部分布 有厚度不超过 0 6 m 的泥岩或铝质泥岩伪底 为中等稳定底板 5 12 下 煤层 顶板以泥岩为主 次为粉砂岩 厚 0 8 8 95 m 局部分布有泥岩或炭 质泥岩伪顶 为不稳定顶板 底板以粘土岩 泥岩为主 次为粉砂岩 在 13 14 线以南 泥岩 铝 质泥岩厚度变薄 成为伪底 直接底板为第八层石灰岩 石灰岩厚 0 2 7 m 石灰岩底板为稳定底板 泥岩底板为不稳定底板 泥岩遇水易变软膨胀 不利于支护 6 15 上 煤层 顶板为第九层石灰岩 厚 0 3 05 m 局部相变为泥岩或粉砂岩 石灰 岩下常有 0 08 0 26 m 的泥岩或粉砂岩伪顶 石灰岩顶板为稳定顶板 泥 岩 粉砂岩顶板为不稳定顶板 据兖州矿区北宿煤矿