张志远东荣一矿毕业设计1126.docx
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张志远东荣一矿毕业设计1126
东荣一矿矿井设计说明
朱红亮
第一章、井田概况及地质特征
第一节、井田概况
一、交通位置
东荣一矿位于黑龙江省集贤县境内，行政区隶属集贤县腰屯乡管辖。
井田西南距福利屯32km，经福利屯到双鸭山市40km。
同三公路于井田北部边界外3.2km处通过，国铁福前线于井田南部边缘外2km处通过，矿区铁路于井田北部边界0.8km处通过，交通较为方便。
二、地形地貌及水系
本井田位于三江平原的西南部，煤系地层均被第四系松散层覆盖，地形平坦，地面标高为+66~+68m。
井田北部有双山子，标高+154m；西部有过索利岗山，标高为+207.9m；南部完达山北麓，北面平坦敞开。
井田内无较大河流，只有二道河子在井田北部边界外穿过。
松花江在井田北约45km处流过，最高洪水位标高+67.3m,枯水位标高为+55.02m。
三、气象
本区属寒温带大陆性气候，冬季严寒，夏季温热，年平均最高气温为20.1~23.7ºC，年平均最低气温为-17.4~-23.9ºC，极端最低气温-35ºC。
年降水量325.7~692.3mm，年蒸发量1095.5~1430.6mm，年平均相对湿度61~70％，年平均风速为4.1~4.7m/s，最大可达24m/s，风向多偏西风。
每年十月至翌年五月为冻结期，最大冻结深度为1.55~2.08m。
根据国家地震局资料，本区地震裂度在6度以下，无强烈地震史。
第二节地质特征
一、区域地质
（一）地层
本区位于集贤煤田的东南部，为一全隐蔽区。
区内地层系统简单，发育有元古界麻山群、古生界泥盆系中统、中生界侏罗系上统、新生界第三系上新统和第四系。
其中侏罗系上统（鸡西群）为本区主要含煤地层，地层最大厚度大于240m。
（二）构造
本区位于新华夏系第二隆起带北端的三江盆地西部。
由于受东西向压应力的作用及新华夏系构造应力场作用，该盆地形成了一系列的轴向北北东的富锦、绥滨—集贤、佳木斯等隆拗相间排列的隆起带与拗陷带，同时产生了不同序次和不同方向的断裂构造。
二、井田地质
（一）地层
井田内地层有元古界麻山群、古生界泥盆系、中生界侏罗系、新生界第三系和第四系。
（二）构造
本井田位于绥滨—集贤拗陷带的东荣向斜东翼的南段，井田内以弧形断裂为主，并由此而派生两组褶曲构造。
井田内地层走向近南北，倾角一般为15~25°，局部地段由于断裂影响形成急倾斜带。
断裂构造
井田内断层走向可分为三组，共有断层26条，其中北北西到南北组有4条，北东向组12条，北西向组10条。
断层多为压扭性断裂，导水性差。
褶皱
井田内主要褶皱有F8牵引褶曲和F7派生褶曲两组。
F8牵引褶曲位于F8断层两侧，由F8断层两盘相互扭动产生。
断层北侧为背斜，南侧为西斜。
F7派生褶曲位于F7断层东段的北侧，属F7派生构造，轴向北东60°，向南西倾伏，延展甚短，与F7断层相交。
三、岩浆岩
井田内岩浆岩活动微弱，无大的侵入岩体和喷出岩，仅于钻孔中见有厚度不大的浅层侵入岩体，岩性为辉长—闪长玢岩，呈岩脉侵入于煤系下部层位的裂隙中，对煤层无影响。
四、煤层
本井田具有经济价值的可采煤层均集中于侏罗系鸡西群城子河组，该含煤地层总厚度为930m，含煤50余层，煤层平均总厚36.29m，其中大部分为不可采煤层。
可采及局部可采的煤层自上而下分别为5、9、12、14、16、17、18、20下、22、23、24、26、29_1b号共13个可采及局部可采煤层，而上层群和下层群分别为5号煤层和29_1b号煤层。
井田内煤层属稳定~不稳定，结构简单~复杂，一般含1~2层夹矸，局部达3~4层。
五、煤质
全井田煤层属低~中灰、特低硫、中~低磷、高发热量、易选~中等可选、弱粘结~中等粘结性、低变质阶段的气煤和长焰煤，以长焰煤为主，气煤次之，可做为动力用煤和炼焦配煤。
全井田煤的挥发份（Vadf）一般大于40％，，各煤层平均Y值为4.7~8.9mm，灰分含量（Ad）一般为11.23~22.81％，原煤全硫（Sd）为0.17~0.28％，磷（Pd）的平均含量为0.007~0.05％，各煤层平均发热量为24.72~29.26MJ/kg。
六、水文地质
（一）含水层
井田内含水层可分为：
1、第四系含水层：
全区广泛分布，直接覆盖于第三系或煤系地层之上，由各粒级的砂、砾砂和砾石等组成。
由南向北逐渐增厚，厚度120~150m。
根据第四系地层的划分，分上部含水层和下部含水层。
（1）上部含水层：
全区发育，厚度100~110m，上部以中、粗砂及砾砂等组成，含水性和透水性好，单位涌水量3.833L/S·m，渗透系数10.134m/d，是本区间接主要含水层。
下部以细砂和中砂为主，粗、砾砂次之。
单位涌水量0.544~0.593L/S·m，渗透系数1.273~1.569m/d，均为孔隙承压水。
2、煤系裂隙含水带
煤系裂隙含水带，根据裂隙发育程度，埋藏深度、含水性、透水性因素，可分为风化裂隙含水带、亚风化裂隙含水带和弱裂隙含水带。
（1）风化裂隙含水带：
岩性为粉砂和细、中砂岩为主，厚度60~120m，单位涌水量一般为0.018~0.316L/S·m。
天窗部位风化裂隙含水带富水性强，单位涌水量最大为1.41L/S·m。
（2）亚风化裂隙含水带：
位于风化裂隙含水带之下，厚度100m，裂隙不发育，单位涌水量0.002~0.0398L/S·m，渗透系数为0.004~0.0291m/d。
（3）弱风化裂隙仿水带：
位于亚风化裂隙含水带之下，裂隙不发育，仅局部受构造影响，裂隙含水，但很微弱。
（二）断层带的富水性和导水性
井田内断裂发育，以压扭性断裂为主，压扭性断裂导水性和富水性很微弱。
张性断层两侧裂隙发育，富水性较强、导水性较好。
因此，在开采过程中应注意防止溃水。
（三）隔水层
井田内主要有第四系上部隔水层、下部隔水层和第三系隔水层。
第四系上部隔水层一般为8~10m；下部隔水层为8~16m，埋深100~130m，两隔水层均为亚粘土和粘土层，具有良好的隔水性能。
第三系隔水层为泥岩和粉砂岩等，泥质半胶结，埋藏深度120~290m，厚度10~120m，从东向西逐渐增厚，局部缺失形成“天窗”。
（四）天窗
本井田范围内“天窗”有三处，其中较大的一处位于8~12勘探线的煤层露头部位，其下伏有9~26号煤层露头。
“天窗”范围内，第四系和煤系的富水性好、透水性强。
根据水11号抽水孔资料，煤系风化裂隙含水带单位涌水量1.41L/S·m，渗透系数为2.857m/d，又有F13等几条正断层通过“天窗”，使水文地质条件变得复杂。
因此，在“天窗”范围内开采时应特别慎重。
（五）井田水文地质类型
本含煤地层主要岩性由各种粒级的砂岩组成。
直接充水含水层，以裂隙含水为主，为裂隙充水矿床。
井田煤系上覆盖有巨厚的第四系和第三系层，煤层位于当地侵蚀基准面以下，地表水位与煤系风化裂隙含水带水位联系微弱。
煤系风化裂隙含水带宿水性变化较大，煤系外围岩层透水性很微弱，排泄条件良好。
第四系与煤系风化裂隙含水带之间有第三系隔水层，透水性能良好。
唯有“天窗”部位第四系部含水层与煤系风化裂隙含水带有水位联系，补给较好，但第四系下部含水层含水性及透水性较弱。
综上所述，本井田水文地质条件类型根据直接充水含水后的富水性和补给条件，以及单位涌水量的大小来划分，属以中等条件为主的裂隙充水矿床。
（六）预计矿井涌水量
根据地质报告提供的涌水量数据，设计预计矿井先期开采地段内正常涌水量为462m3/h，最大涌水量为721m3/h。
七、其它开采技术条件
（一）瓦斯
根据地质报告提供的采样资料，井田内瓦斯含量为0.07~3.38ml/g，-500m以上瓦斯含量均低于2ml/g，但地质报告没有
明确说明矿井瓦斯等级，本设计根据采样数据分析，结合东荣二矿实际情况，暂定本矿井初期为低瓦斯矿井。
（二）煤的自燃与煤尘爆炸
根据地质报告及东荣二、三矿实际开采情况，矿井煤尘有爆炸危险，有自然发火倾向。
（三）地温
本区恒温带深度为20m，恒温带温度为+5.6℃，每百米地温梯度为2.8℃。
本区地温变化随深度增加而增高，影响地温变化的主要因素是自然增温率。
因此，初步认为本地区地温为正常区，对矿井生产影响不大。
（四）煤层顶、底板
本井田内各煤层顶底板以粉砂岩、细砂岩和粉细矿岩互层为主，部分露头部位，煤层顶底板岩层的单向抗压强度值降低。
八、对资源条件的评价
1、对煤层稳定性的评价
根据《煤矿地质规程》，煤层厚度变化的稳定程度，应以煤层可采性指数（Km）和煤层厚度变异系数（r）来评定。
本矿井要采及局部可采煤层共13层，其中9、12、16、18、20、26层基本全区可采，为本矿的主要可采层，即为主要的评价对象（其余各煤层因是零星可采，故不参与评价），评价结果为全矿井主要煤层基本为稳定至较稳定煤层。
2、对储量及其分布的评价
（1）工业储量
全矿井共获得工业储量194.251Mt，其中A+B级储量为70.366Mt，占总工业储量的36.2％。
按水平标高划分，-450m以上工业储量72.974Mt，占全矿井工业储量的37.6％，其中A+B级储量40.191Mt，占本水平工业储量的55.1％；-450~-700m工业储量67.461Mt，占全矿井工业储量的34.7％，其中A+B级储量27.845Mt，占本水平工业储量的41.3％。
（2）可采储量
矿井可采储量114.174Mt，一水平-450m以上可采储量为35.421Mt，其中适合机械化开采的可采储量约占19.252Mt，约占本水平-450m以上可采储量的54.4％。
3、结论
本矿井煤炭储量丰富，资源可靠，地质构造及水文地质条件中等，主要可采煤层赋存稳定，顶底板易于管理，为综合机械化开采，建设高产高效矿井提供了较适宜的条件。
地质勘探程度达到了精查勘探要求，可作为矿井设计的依据。
第二章井田开拓
第一节井田境界及储量
一、井田境界
根据东荣矿区总体设计，本矿井的井田境界为：
北部以F2断层，即东荣二矿南部边界为界；南部以F1断层为界；东部以各煤层露头及F55、F7断层为界；西部以16号煤层-900m等高线垂直投影为界。
井田南北走向长2.5~10.0km，平均7.0km，东西倾斜宽2.0~5km，平均4.0km，井田面积约为28.0km2。
因本井田浅部为各煤层露头，深部为16号煤层-900m等高线垂直投影。
而井田走向两翼的F1、F2断层均为落差大于100m以上的断裂构造，属自然境界。
因此，设计认为本矿井井田境界确定合理。
二、储量
本矿井工业储量（A+B+C）合计为194.251Mt，其中一水平-450m以上工业储量为72.974Mt，-450~-700m工业储量为67.461Mt。
扣除非经济储量、防水煤柱、断层煤柱、工业广场煤柱和暗斜井煤柱，以及开采损失煤量后，全矿井设计可采储量约为114.174Mt，
其中一水平-450以上设计可采储量约35.421Mt，-450~-700m设计可采储量约78.753Mt。
水
平
煤
层
工业储量
A＋B＋C
煤柱损失
开采
损失
设计可采
储量
计算
服务年限
断层
防水
工广及井筒
呆滞量
小计
一
水
平
-450m
以
上
5
2.833
0.240
0.019
0.367
0.626
0.331
1.876
9
6.734
0.337
0.500
2.022
2.859
0.581
3.294
12
9.270
0.535
0.182
0.560
1.628
2.905
0.955
5.410
14
0.701
0.105
0.596
16
13.215
1.179
0.832
0.920
0.978
3.909
1.861
7.445
17
1.494
0.037
0.145
0.553
0.735
0.114
0.645
18
13.104
0.900
0.564
1.060
1.000
3.524
1.916
7.664
20
10.151
0.537
0.416
1.030
0.576
2.559
1.518
6.074
20下
2.803
0.209
0.183
0.077
0.469
0.350
1.984
22
5.001
0.165
0.242
1.011
0.214
1.632
0.505
2.864
23
0.805
0.121
0.684
24
0.785
0.058
0.695
0.753
0.005
0.027
26
4.179
0.182
0.267
0.292
0.741
0.516
2.922
29－1b
1.899
0.034
0.023
0.705
0.762
0.170
0.967
合计
72.974
4.413
3.373
4.673
8.815
21.474
9.048
42.452
33.7
工业储量、设计可采储量汇总表单位：
Mt
工业储量、设计可采储量汇总表单位：
Mt
水
平
煤
层
工业储量
A＋B＋C
煤柱损失
开采
损失
设计可采
储量
计算
服务年限
断层
防水
工广及井筒
呆滞量
小计
一
水
平
︵
-450m
-700m
︶
5
8.905
0.659
0.015
0.674
1.235
6.996
9
6.054
0.529
0.529
0.829
4.696
12
8.068
0.402
0.402
1.533
6.133
14
0.171
0.026
0.145
16
12.705
0.649
0.073
0.722
2.397
9.586
17
1.633
0.679
0.679
0.143
0.811
18
11.828
1.137
0.110
1.247
2.116
8.465
20
7.146
0.697
0.697
0.967
5.482
20下
2.991
0.165
0.165
0.424
2.402
22
0.156
0.024
0.132
23
0.991
0.096
0.096
0.134
0.761
24
1.330
0.248
0.248
0.162
0.920
26
4.649
0.440
0.095
0.109
0.644
0.601
3.404
29－1b
0.834
0.067
0.067
0.115
0.652
合计
67.461
5.768
0.278
0.124
6.170
10.706
50.585
40.1
工业储量、设计可采储量汇总表单位：
Mt
水
平
煤
层
工业储量
A＋B＋C
煤柱损失
开采
损失
设计可采
储量
计算
服务年限
断层
防水
工广及井筒
呆滞量
小计
全
矿
5
11.738
0.899
0.019
0.382
1.300
1.566
8.872
9
15.929
1.314
0.500
2.784
4.598
1.700
9.631
12
24.745
1.613
0.182
1.016
2.241
5.052
2.954
16.739
14
0.872
0.131
0.741
16
44.335
3.591
0.832
2.063
3.661
10.147
6.838
27.350
17
4.191
0.163
0.145
2.650
2.958
0.185
1.048
18
33.191
2.415
0.564
2.296
4.014
9.289
4.780
19.122
20
23.013
1.277
0.416
1.985
2.035
5.713
3.460
13.840
20下
9.062
0.524
0.183
0.289
0.119
1.115
1.192
6.755
22
5.157
0.165
0.242
1.211
0.014
1.632
0.529
2.996
23
1.796
0.096
0.096
0.255
1.445
24
4.200
0.363
1.117
1.480
0.408
2.312
26
13.289
0.731
0.267
1.245
1.250
3.493
1.469
8.327
29－1b
2.733
0.083
0.023
0.782
0.888
0.277
1.568
合计
194.251
13.234
3.373
10.105
21.049
47.761
25.744
120.746
95.8
第二节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井工作制度
本矿井设计年工作日330d，每日三班作业，边采边准。
每班工作8h，每天净提升时间为16h。
二、矿井设计生产能力
根据已批准的《东荣矿区总体设计》安排，东荣一矿设计生产能力为0.9Mt/a。
本次设计对设计生产能力进行论证和分析。
现就0.6Mt/a、0.9Mt/a、1.2Mt/a三种井型方案做如下比较：
（一）按井下构造条件和煤层开采条件进行分析
1、构造复杂程度
本井田呈一向西倾斜的单斜构造。
井田内除F7派生褶曲较大外，其它褶曲构造对煤层开采影响不大。
井田内26条断层多数已查明，对影响采区划分的断裂构造控制清楚。
根据前节对井田地质构造的评价，地质构造复杂类型为Ⅱ类，其中井田中部构造较为简单。
2、煤层开采条件
全井田共获得工业储量194.251Mt，高级储量占36.2％，其中-450m以上工业储量72.974Mt，高级储量占55.1％。
井田内煤层对比可靠，煤层层数、结构和可采范围已查明。
根据井田内煤层赋存情况，井田内14个可采煤层中，按各煤层的层间距将可采煤层共分为上、中、下三个层群。
其中，中层群含9~26号12个可采煤层，其工业储量约179.78Mt，约占矿井总工业储量的92.6％，上、下层群分别为5号层和29—1b号层，两层群的工业储量之和约14.471Mt，约占矿井总工业储量的7.4％。
因此，中层群为该矿井的主要开采煤层群。
经上节分析，9、12、16、18、20、26等六个煤层基本全区可采。
其中12、16、18、20四个煤层赋存稳定（仅18号层煤厚变异系数略大些），煤层平均厚度为1.38~1.66m，四个煤层的工业储量总和约125.28Mt，约占全矿井总工业储量的64.5％，可作为本矿井的主力开采煤层，其它煤层平均厚度为0.77~1.15m，可与主力煤层搭配开采。
从以上井下条件看，设计以井田中层群采区作为主要开采块段，以12、16、18、20号为主力层开采煤层，其井型无论定为0.6Mt/a、0.9Mt/a、1.2Mt/a均是可行的。
井田可采煤层特征表
名称
厚度（m）
层间距（m）
夹矸
结
构
稳
定
性
可
采
性
顶底板主要岩性
平均
容重
（t/m3）
储量
（Mt）
备注
最小～最大
最小～最大
层数
顶板
底板
平均
平均
厚度（m）
5
0.70～1.04
120～170
简单
较稳定
局部可采
粉砂岩
粉砂岩
1.31
11.738
煤层厚度按可采范
围重新统计
0.83
9
0.70～1.19
150
24～47
1～3
较复杂
稳定
局部可采
粉砂岩
细砂岩
粉砂岩
1.31
15.929
0.93
0.04～0.10
12
0.70～1.88
35
15～35
13～
复杂
较稳定
局部可采
粉砂岩
粉砂岩
细砂岩
1.33
24.745
1.25
0.10～0.30
14
0.70～1.49
27
20～48
简单
稳定
局部可采
粉砂岩
细砂岩
中砂岩
细砂岩
粉砂岩
1.28
0.872
1.10
16
0.70～2.43
35
7～28
1～2
较简单
较稳定
大部可采
粉砂岩
细砂岩
粉砂岩
1.32
44.335
1.44
0.05～0.20
17
0.70～2.07
20
15～40
简单
较稳定
局部可采
细砂岩
粉砂岩
粉砂岩
1.38
4.191
1.05
18
0.70～3.11
25
36～50
1～2
较复杂
不稳定
大部可采
粉砂岩
粉砂岩
细砂岩
1.35
33.191
1.47
0.10～0.25
20
0.70～2.40
45
0～20
1～2
较复杂
较稳定
局部可采
粉砂岩
中砂岩
粉砂岩
1.37
23.013
1.63
0.10～0.30
20下
0.70～1.81
4
14～32
1～2
较复杂
稳定
局部可采
粉砂岩
细砂岩
粉砂岩
1.39
9.062
1.05
0.05～0.24
22
0.70～1.68
20
0～16
1～5
复杂
稳定
局部可采
粉砂岩
粉砂岩
1.38
5.157
1.15
0.10～0.65
23
0.70～0.84
8
10～30
简单
稳定
局部可采
粉砂岩
细砂岩
粉砂岩
1.34
1.796
0.77
24
0.70～1.40
15
20～60
简单
稳定
局部可采
粉砂岩
中细砂岩
粉砂岩
细砂岩
1.31
4.200
0.90
26
0.70～1.45
45
120～170
1～2
较简单
稳定
局部可采
粉砂岩
细砂岩
粉砂岩
细砂岩
1.35
13.289
0.96
0.05～0.20
29-1b
0.70～1.17
150
简单
稳定
局部可采
粉砂岩
粉砂岩
1.34
2.733
（二）按矿井服务年限与井型关系进行分析
本矿井可采储量114.174Mt，一水平-450m以上可采储量为35.421Mt，储量备用系数按1.4计算，则矿井及一
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