課程設(shè)計(城郊礦)

1、1 礦井概況與地質(zhì)特征1.1 礦井概況1.1.1 地理位置與交通城郊井田位于河南省永城市境內(nèi)，覆蓋城關(guān)鄉(xiāng)、城廂鄉(xiāng)的全部及侯嶺、雙橋、十八里、將口鄉(xiāng)的一部分。南北長約6km，東西寬約8km，勘探面積約48.1km2。礦井北臨陳四樓井田，南接新橋井田，地理坐標(biāo)為：東經(jīng)116º1730116º2521，北緯33º535234º0035。井田內(nèi)地勢平坦、交通方便。永城市西北至隴海鐵路商丘東站約95km，夏邑東站62km；東北至京滬鐵路徐州車站約100km，東南至宿州車站約75km，距京九鐵路的亳州車站55km，且均有柏油公路相通。礦井交通位置圖見圖1-1。圖1-

2、1 礦井交通位置圖1.1.2 動力供應(yīng)井田內(nèi)第三、第四系含水量比較豐富，可作為礦井供水水源。礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)有永城縣電廠，裝機(jī)容量1.5萬kW，供本縣工農(nóng)業(yè)用電。在建的永城縣140kV變電站，是由地方集資興建的，經(jīng)夏邑、虞城到商丘，主要供地方用電。礦區(qū)永久電源由商丘220kV變電站供給。1.1.3 地形與河流城郊井田位于淮河沖積平原的東部，地勢平坦，海拔標(biāo)高在+21+24m之間，相對高差23m，微向東南傾斜。區(qū)內(nèi)新生界松散沉積物廣泛分布，厚度一般為220m左右。工業(yè)廣場標(biāo)高+24.6m。城郊井田內(nèi)地表水系不發(fā)育，僅有淮河支流的沱河從本區(qū)北中部自西向東流過，沱河源于商丘北側(cè)響河，雨季流量劇增，旱季干涸無

3、水，屬季節(jié)性河流。實測最高洪水位標(biāo)高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水位標(biāo)高+30.39m，最大流量384 m3/s（1963年8月9日），年平均流量一般為12m3/s。其上游永城市段常年關(guān)閘蓄水，致使下游斷流無水。夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，平均風(fēng)速3.4m/s，最大風(fēng)速20 m/s。降雪期和冰凍期為11月至翌年3月。凍土深度一般10cm左右，最大19cm。1.1.4 氣象本區(qū)地處中緯34º附近，屬半干旱、半濕潤季風(fēng)型氣候，蒸發(fā)量大于降雨量，干濕差大，四季分明。年平均氣溫14.3，日最高氣溫41.5，日最低氣溫為-23.4。年平均降水量962.9，年最大降水量1518

4、.6，年最小降水量556.2。大氣降水量多集中在78月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸發(fā)量1808.9。1.1.5 自然地震按照中國地震烈度區(qū)劃圖（1990）的使用規(guī)定，永城地區(qū)受地震影響不大，地震烈度小于6度。經(jīng)河南省地質(zhì)局建議，對于特別重要的工程和建筑物，可提高一度設(shè)防。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 井田地形及煤系地層概述本井田位于淮河沖積平原北部，地面自然標(biāo)高在+31+34m之間。地形微向東南傾斜，地勢平坦。精查地質(zhì)報告基本查明了井田的煤層賦存情況、構(gòu)造情況、煤質(zhì)以及水文地質(zhì)條件。本井田屬華北上古生界聚煤區(qū)，為新生界沉積物所掩蓋。據(jù)鉆孔揭露下伏地層由老至新有：中下奧陶統(tǒng)（O1-2）

5、、中上石炭統(tǒng)（C2-3）及二疊系（P）。（柱狀圖見附圖）。1）中下奧陶統(tǒng)（O1-2）本地層主要由灰色厚層狀石灰?guī)r、礫狀石灰?guī)r、豹皮狀石灰?guī)r以及白云質(zhì)灰?guī)r所組成?；?guī)r主要特征是質(zhì)純而致密，具多組極為發(fā)育的裂隙，被方解石巖脈充填。在井田內(nèi)只有少數(shù)鉆孔揭露本地層，揭露最大厚度為117.6m。2）石炭系（C）a中石炭統(tǒng)本溪組（C2）：本組地層下部主要為灰色鋁土質(zhì)泥巖，厚度一般為6m。上部主要為深灰色灰色鋁土質(zhì)泥巖，灰色砂質(zhì)泥巖以及一層不穩(wěn)定的石灰?guī)r，厚度620m，一般厚14m。b上石炭統(tǒng)太原組（C3）：本組為一套典型的海陸交互沉積巖系。主要由1215層薄中厚石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、鋁土質(zhì)泥巖、砂巖以及

6、45層薄煤線交互沉積而成，厚度130147m，一般137m。3）二疊系（P）a下二疊統(tǒng)山西組（P1）：本組主要由砂巖、砂質(zhì)泥巖，泥巖以及13層煤（二煤組）所組成。厚度82120m，平均厚度96m。b下二疊統(tǒng)下石盒子組（P2）：本組主要由深灰色灰色泥巖、鋁土質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖及46層煤（三煤組）組成，厚度4595m，平均厚度84m。 c上二疊統(tǒng)上石盒子組（P21）：本組地層厚約729m，主要由灰色砂質(zhì)泥巖、鋁土質(zhì)泥巖、砂巖以及69層薄煤線交互而成。d上二疊統(tǒng)石千峰組（P22）：本組地層主要由平頂山砂巖段，泥灰?guī)r性和石膏鈣核段組成，歡度為706m。井田內(nèi)僅有少數(shù)幾個鉆孔揭露，此地層為不連續(xù)地層

7、。4）上第三系（N）：本地層屬河湖相沉積a中新統(tǒng)：本組厚度30145m，平均厚度101m。主要由米黃褐黃色中細(xì)砂巖、粉砂、粘土質(zhì)砂及砂質(zhì)粘土組成。b上新統(tǒng)（N2）：本統(tǒng)厚3788m，平均厚70m。主要由砂質(zhì)粘土夾褐黃細(xì)砂、粉砂及粘土質(zhì)砂組成。5）第四系a更新統(tǒng)：本組厚度2248m，平均厚度33m。主要有粉細(xì)砂、粘土，局部為粘土。b全新統(tǒng)：本組厚度1432m，平均厚度21m。上部為黃色粘土質(zhì)砂為主，下部為土黃褐黃粉細(xì)砂。1.2.2 構(gòu)造特征城郊井田位于北北東向的永城隱伏背斜的西翼中段，北北東向斷層構(gòu)造居主導(dǎo)地位，其次是近東西向構(gòu)造，局部發(fā)育有北西向構(gòu)造。總體構(gòu)造特征是以寬緩褶皺為主，伴隨一定數(shù)量

8、的斷裂構(gòu)造，且多集中在表現(xiàn)明顯的背、向斜兩側(cè)，見圖1-2城郊井田構(gòu)造綱要圖。整個井田以近北北東向斷層構(gòu)造居主導(dǎo)地位，其次是近東西向構(gòu)造，局部發(fā)育有北西向構(gòu)造?？傮w構(gòu)造特征是以寬緩褶皺為主，伴隨一定數(shù)量的斷裂構(gòu)造。晚古生代中基性巖漿巖活動比較強(qiáng)烈，并對煤層有一定的破壞作用。圖1-2 城郊井田構(gòu)造綱要圖1.2.3 水文地質(zhì)1）含水層、隔水層及其特征井田內(nèi)主要有9個含水層組，4個隔水層組。其中，新生界4個含水層組，1個隔水層組；二疊系石盒子組1個含水層組，1個隔水層組；二疊系山西組1個含水層組，1個隔水層段；石炭系太原群2個含水層組，1個隔水層段；奧陶系中下統(tǒng)1個含水層組。a第四系全新統(tǒng)松散孔隙潛水

9、含水層：此層厚21m左右，砂巖較發(fā)育，單位涌水量0.1524.167×10-3/s.m2，滲透系數(shù)0.65423.06m/d，水位受大氣降水影響，屬強(qiáng)含水層。b第四系全新統(tǒng)松散孔隙承壓水含水層：此層厚33m左右，中砂層厚21m，單位涌水量0.594×10-3/s.m2，屬中等含水層。c上第三系上部松散孔隙承壓水含水層：此層厚70m左右，單位涌水量0.1980.468×10-3/s.m2，滲透系數(shù)為0.4760.87m/d，屬中等含水層。d新生界底部隔水層：此層厚31m左右，其中粘土層厚25m，可塑性好，分布廣泛且穩(wěn)定，為一良好隔水層。在16線以北變薄，起不到隔水作

10、用。e下石盒子組三煤組頂板砂巖裂隙承壓水含水組：此組厚45m左右，含水層為中、細(xì)砂巖，單位涌水量0.0004310.0399×10-3/s.m2，滲透系數(shù)為0.006160.361m/d，屬弱等含水層。f山西組二2煤層頂板砂巖裂隙承壓水含水組：此組厚52m左右，含水層為中、細(xì)砂巖，單位涌水量0.0003670.0804×10-3/s.m2，滲透系數(shù)為0.001720.0338m/d，屬弱等含水層。g石盒子與山西組間隔水層：下石盒子組三煤組頂板砂巖含水層 山西組二2煤層頂板砂巖含水層之間有厚38m的泥巖、砂質(zhì)泥巖、鋁土巖，且分布穩(wěn)定，起到了良好的隔水作用。h山西組與太原群間隔

11、水段：二2煤層底板太原組之間有50m左右的細(xì)、粉砂巖和泥巖，巖石致密，為良好的隔水層。i太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙承壓水含水組：此組厚32m左右。全井田發(fā)育穩(wěn)定，巖溶裂隙最為發(fā)育，單位涌水量0.1250.793×10-3/s.m2，滲透系數(shù)為0.8014.904m/d，水量相對豐富，但不急條件不良，屬中等含水層。j太原組下段灰?guī)r巖溶裂隙承壓水含水組：此組厚24m左右。單位涌水量0.1211.216×10-3/s.m2，滲透系數(shù)為0.7037.473m/d，水量大，屬中等含水層。k太原組上段與下段間隔水層段：太原組上段灰?guī)r含水組與下段灰?guī)r含水組之間主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖組成

12、，為良好的隔水層。h奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水含水組：此組厚度不詳。單位涌水量0.008430.704×10-3/s.m2，滲透系數(shù)為0.05611.878m/d，巖溶裂隙發(fā)育不均，富水性明顯差異，屬中等強(qiáng)含水層。2）礦井涌水量地質(zhì)報告中預(yù)計礦井涌水量：正常180m3/h 最大220m3/h3）井田水文地質(zhì)類型本井田主要開采下石盒子組三煤組和山西組二2煤層。三煤組以巖層裂隙水為主，水文地質(zhì)條件簡單；二2 煤以底板巖溶裂隙水為主，水文地質(zhì)條件屬中等類型。1.2.4 開采技術(shù)條件1）煤層頂?shù)装迦航M煤層直接頂板，底板主要為薄層狀泥巖，砂質(zhì)泥巖，局部為粉砂巖，抗壓強(qiáng)度一般小于600kg/cm

13、2（局部大于600kg/cm2），穩(wěn)定性差，管理有一定困難。二2煤層直接頂，底板多為細(xì)中粒砂巖，厚層狀泥巖（厚度一般大于5m），局部為砂質(zhì)泥巖或落層狀泥巖，抗壓強(qiáng)度一般大于600kg/cm2 ，巖石的完整性，穩(wěn)定性較好，頂板易于管理，底板一般不易發(fā)生底鼓。2）瓦斯、煤塵等井田中各煤層沼氣含量一般小于0.5cm3/g，屬低沼氣礦井。各煤層均無煤塵爆炸危險。各煤層均屬不自燃發(fā)火煤層。3）地溫井田內(nèi)地溫僅隨深度的增加而增加。井田的平均地濁梯度為2.670C/100m，從地溫梯度看，淺部地溫梯度較高，深部地溫梯度較低。1. 3 煤層特征1.3.1 煤層埋藏條件及圍巖性質(zhì)本井田主要含煤地層為下二疊統(tǒng)山西

14、組（含三煤）及下石盒子組（含煤46層）。兩組地層平均總厚177m，含煤79層。煤層總平均厚度10.82m。主要可采煤層為二2、三22、三3、和三4煤層。煤層風(fēng)氧化帶深度，通過煤芯煤樣化驗、分析定為由基巖頂界向下垂深20m。本井田內(nèi)石炭系、二疊系均為含煤地層。各可采煤層具體埋藏特性如下：1）二2煤層：位于山西組中下部，可采厚度為0.88.86m，平均厚度3.5m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，僅有一層厚度小于0.41m的夾矸，煤層賦存穩(wěn)定，煤層頂板多為砂質(zhì)泥巖及中細(xì)砂巖，底板多為砂質(zhì)泥巖及細(xì)砂巖。砂巖抗壓強(qiáng)度3161063kg/cm2，泥巖抗壓強(qiáng)度433612kg/cm2。2）三22煤層：位于下石盒子組中部的三

15、煤組中，可采厚度為0.83.13m，平均厚度1.6m。結(jié)構(gòu)較簡單，含夾矸12層，煤層比較賦存穩(wěn)定，煤層頂板多為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，底板多為炭質(zhì)泥巖及砂質(zhì)泥巖。砂質(zhì)泥巖抗壓強(qiáng)度222314kg/cm2。砂巖抗壓強(qiáng)度312859kg/cm2。3）三3煤層：位于下石盒子組中部的三煤組上部，可采厚度為0.83.16m，平均厚度1.62m。結(jié)構(gòu)比較簡單，為較穩(wěn)定煤層，煤層頂板多為泥巖及砂質(zhì)泥巖，底板多為砂質(zhì)泥巖。泥巖抗壓強(qiáng)度386kg/cm2。砂巖抗壓強(qiáng)度498kg/cm2。4）三4煤層：位于下石盒子組中部的三煤組頂部，可采厚度為0.82.49m，平均厚度0.94m。結(jié)構(gòu)比較簡單，為局部可采煤層，煤層頂板

16、多為泥巖及砂質(zhì)泥巖，底板多為砂質(zhì)泥巖。具體城郊礦可采煤層特征見表1-1。表1-1 城郊煤礦可采煤層特征表煤層名稱煤層厚度/m(最小-最大)/平均與下煤層間距/m穩(wěn)定程度煤層結(jié)構(gòu)頂板底板三4(0.8-2.49)/0.948不穩(wěn)定泥巖夾矸01層泥巖及炭質(zhì)泥巖砂質(zhì)泥巖三3(0.8-3.16) /1.628-10比較穩(wěn)定局部有1層泥巖夾矸泥巖及砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)泥巖三22(0.8-3.13) /1.680比較穩(wěn)定12層泥巖夾矸粉砂巖或砂質(zhì)泥巖炭質(zhì)泥巖或泥巖二2(0.8-8.86) /3.5比較穩(wěn)定局部有1層泥巖夾矸粉沙巖局部石灰?guī)r粉沙巖及沙巖1.3.2 煤層特征1）煤的容重煤的實體容重二2煤1.6t/m3，三22、三3、和三4煤1.5 t/m3。2）煤的工業(yè)分析及用途本井田各可采煤層均以高變質(zhì)程度的年輕無煙煤為主，其次為天然焦，個別煤層有少量貧煤點(diǎn)。二2煤層發(fā)熱量QDfr7400cal/g，QDfT8400 cal/g；灰分