采矿工程毕业设计红菱井工矿开采3000万吨新井设计毕业设计Word下载.docx

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总观全区为一平缓的地形。

2）矿区的气候，雨期及降雨量

本区属于温寒带大陆性气候，多风。

冬季以西北风为主，最大风速为25.2米/秒，最高气温为38°

C，最低气温为-30.6°

C。

本区最大降雨量为686毫米，雨量集中在七八月份，为395毫米，占全年降雨量的58%。

3）矿区的冻结期，冻结深度及地震震级

本矿区的冻结期为11月至第二年4月，土冻结深度为139公分，最大积雪为200毫米。

本区位于华北地震区辽南地震十度带，属于四类裂度区。

最大震级为1975年2月4日晚七时中心在海城，波及本区为5.5级，最大震源为30公里。

1.2井田及其附近的地质特征

1.2.1井田地层

本井田全区均为第四纪所覆盖，从钻孔资料和综合分析其他层从老到新分别述如下：

1）奥陶系中统：

该统为青灰色，杂色厚层壮石灰岩，质地，含海相动物化石，并有大的溶洞与裂隙。

2）石炭系中统本溪组：

该组可分为两段，上部为灰岩段，下部为杂色泥岩段。

上部共含灰岩3～5层，靠底部为G层粘土或山西式铁矿，厚度为80～110米，与奥陶系（中统）假整合接触。

3）石炭系上统太原组：

其整合于本溪组之上，该组可分为四个段：

①上部含煤段②中部砂岩段③下部含煤段④下部砂岩段。

公含七层，编号8～14，为本区主要含煤地层。

底部为灰白色砂岩，其上为黑色泥岩粉砂岩为主，偶夹有薄层砂岩。

8煤顶板的海相泥岩中含有石燕海百合化石，其中10煤、12煤最为发育，为全区主要可采煤层，该组厚90～110米。

4）下二迭系山西组：

其整合与太原群之上。

该组可分为两段：

上部含煤段，由黑色泥岩、粉砂岩及煤组成，计含煤7层，编号1～7。

下部砂岩段，为灰白色中细粒砂岩，厚层状结构，其中5、7煤最为发育，为全区主要可采煤层。

本组厚约70～110米。

5）下二迭系石盒子组：

该组上部为紫红色、灰绿色、灰白色等杂色泥岩及粉砂岩，顶部为不稳定的A层粘土。

中下部为稳定的B层粘土。

其间为杂色泥岩。

下部为中粗粒砂岩，厚度为220米左右，与下部的山西系整合接触。

6）上二迭系上石盒子组：

上部为杂色泥岩，灰绿色泥岩。

下部为巨厚层状中—巨粒砂岩，具交错层理，泥岩中含植物化石碎片。

该层厚度约为350米左右，与下部的下盒子组整合接触。

7）上二迭系石千峰组：

上部为厚层紫红色，具交错层理的砂岩，下部为砾石层，凝灰质胶结，砾石多为火山岩，厚度约为400米左右，与下部的上石盒子组系整合接触。

8）侏罗系中统：

角度不整合与下部的石千峰组之上，上部由紫红色凝灰质粉砂岩及细砂岩组成，底部为砾岩层，砾岩成分主要为石灰岩，该层仅见于井田西北角几西南角，厚度为0～500米。

9）第四系：

上部为腐植土、亚砂土、亚粘土，中部为流砂层、粘土层，底部西翼为砂砾岩，东翼为粘土层，厚度为70～110米，含水丰富。

1.2.2含煤地层

本区含煤地层由下二迭系山西组和上石炭系太原组组成，系一套由海陆交互相逐渐过渡到陆相的含煤地层，共含煤十四层，其中山西组含煤七层，太原组七层。

其中太原组的10煤、12煤为全区沉积稳定，为大面积可采煤层，而其他的则为局部发育的可采煤层或不可采煤层。

从上而下分述如下：

山西组：

粉砂岩：

深黑色，含植物化石，厚约1.5米。

粘土岩：

深灰色，厚度约0.9米。

灰黑色，由细条带状斜层理，含植物化石碎片及黄铁矿结核，厚约2.0米。

粘土层：

灰黑色，含粉砂质，并含植物根化石，厚约3.6米。

黑灰色，含大量的植物叶化石，厚约2.1米。

1号煤层：

黑色，亮型煤，易破碎，为不可采煤层，厚度在0.06～0.94米之间，不可采。

深灰色，含植物根化石，厚度约0.5米。

泥岩：

黑灰色，含植物化石碎片，易破碎，厚约0.6米。

深灰色，下部含较多的植物叶、茎化石，厚约0.6米。

细砂岩：

灰白色，坚硬，厚约0.8米。

2号煤层：

黑色半暗型煤，煤质不好，含细泥条带及黄铁矿结核，厚度在0.05～0.92米，为不可采煤层。

灰褐色，含植物根、茎化石碎片，厚度约1.1米。

灰～灰黑色，含植物化石碎片，细条带状层理，厚度约1.9米。

灰白色，石英质，质密坚硬，具波状层理，厚约3.1米。

3号煤层：

黑色，易破碎，粉末状，厚度在0.07～0.13之间，为局部可采煤层。

灰黑色，含粘土质，厚约0.4米。

灰黑色，较坚硬，含植物化石碎片，厚约3.4米。

灰黑色，含植物化石碎片，厚约0.9米。

黑色，含海百合茎石燕、珊瑚等化石，贝壳状断层，无层理，厚度约3～5米。

是良好的标志层之一。

4号煤层：

黑色，半暗型煤，厚度在0.05～0.25米之间，为不可采煤层。

黑灰色，水平层理，有根茎化石碎片，厚约1.9米。

深灰色，厚层状，含云母，厚度约为1.1米。

深灰色，含炭质，薄层状，厚约0.5米。

5号煤层：

黑灰色，半暗型煤，粉末状，下部有时夹0.1米的炭质泥岩，厚度在0.12～2.05米之间。

为不可采煤层。

深灰色，含植物根化石，厚约1.2米。

黑灰色，有黄铁矿结核，含粉砂质，厚度1.5米。

灰黑色，质密性脆，厚度2.1米。

6—1号煤层：

黑色，粉末状，夹泥岩条带，厚度在0.06～0.82米之间。

黑色，含粘土层，含植物根化石，厚约0.8米。

灰色，致密，质纯，厚约0.2米。

深灰色，含钙质及方解石脉，厚约1.5米。

黑灰色，结构致密，含植物叶化石碎片，厚约2.1米。

6—2号煤：

黑色，粉末状，质不纯，夹泥岩条带，厚约0.15～1.10米之间，为不可采煤层。

灰褐色，含大量的植物根化石。

结构致密，遇水易破碎，参差状断层，厚度在0.5～1.0米之间。

该层在井田内不普遍发育，为局部标志层（C层粘土）。

深灰色，含植物化石碎片，条带状，水平层理，厚约3.5米。

中砂岩：

灰白色，坚硬，含植物化石碎片，厚约4.6米。

灰黑色，厚层条带状，水平层理，厚约4米。

7号煤层：

黑色粉末状，全区沉积不稳定，最大厚度为3.07米，最小厚度为0.28米，为不可采煤层。

粉砂质泥岩：

灰黑色，含细层理，并有大量的植物化石，厚约3.0米。

7—2号煤层：

黑色，易破碎，粉末状，为局部发育的不可采煤层，厚度一般为0.06～0.25米。

炭质泥岩：

黑色，含炭质较高，厚约0.4米。

灰黑色，含大量的植物化石碎片，厚约1.5米。

粗砂岩：

灰白色，厚层状，厚度5～20米。

以石英，长石为主，胶结物多为泥岩、粘土质。

其全区发育，为本区的主要标志层之一。

太原组

黑色，致密，无层理，喊菱铁矿结核，并有腕足、斧足类等海相动物化石。

该层全区发育稳定，厚约4～8米，为该区的主要标志层之一。

8号煤层：

黑色，粉末状，易破碎，半亮型煤。

平均厚度0.8米，为不可采煤层。

灰白色，厚层状，致密坚硬，厚约1.48米。

灰白至灰黑色，条带状，质地坚硬，厚约1.3米。

灰黑色，结构致密，含动物化石，局部出现泥灰岩，厚约2.10米。

9号煤层：

黑色，亮型煤，粉末状，易破碎，厚约0.03～0.78米，为不可采煤层。

灰白色，致密坚硬，含植物根化石，厚约2.4米。

10号煤层：

黑色，易破碎，粉末状，半亮型煤，平均厚度4.3米，为全区可采煤层。

灰白色，以石英、长石为主，致密坚硬，厚度20米。

。

12号煤层：

黑色，易破碎，粉末状，全区发育，为井田的主要可采煤层之一，平均厚度7.2米。

灰黑色，含粘土质，并含大量植物化石，易碎，厚度6.1米。

灰白色，厚层理，致密坚硬，厚约1.0米。

灰黑色，含植物化石碎片，厚约2.5米。

13号煤层：

亮型煤，黑色，煤质不好，有时相变为炭质泥岩，极易破碎，为不可采煤层，厚约0.03～2.58米。

灰褐色，含大量的植物根化石，极易破碎，厚约0.52.0米。

嘿灰色，性脆，含方解石脉，厚约2.0米。

灰黑色，含粉砂质及菱铁矿结核，厚约1.3米。

灰黑色，块状，厚约1.1米。

14号煤层：

亮型煤，黑色，粉末状，厚度在0.09～0.77米之间，为不可采煤层。

黑色，含炭质及植物化石随片，厚约0.5米。

黑灰色，厚约1.7米。

灰色～灰白色，局部含炭线，并含大量的植物化石，致密坚硬。

以石英、长石为主。

厚度在18米左右，是本区较好的标志层。

1.2.3岩性特征

本区含煤建造的太原组和山西组岩性特征比较明显，横向分布比较稳定，在地层剖面上呈有规律的变化。

含煤建造有碎屑岩、粘土岩、化学岩三大类岩类组成，其中以碎屑岩为主（占85.23%），粘土岩次之（占9.07%），化学岩最少（5.7%）。

一般太原组较山西组细。

1.2.4岩相特征

本区石灰二迭系含煤沉积岩相是一套结构简单，有变化规律的沉积物，下部太原组以海相为主，含有过渡物。

山西组以过渡物为主，含有海相。

根据沉积物的岩性特征，本区曾发生普遍海侵七次，其中太原组内五次，山西组二次。

区内沉积可分为三大类11种：

1）海相大类：

⑴浅海碳酸岩沉积相。

⑵浅海泥相，粉砂质沉积相。

⑶滨海砂质，粉砂质沉积相。

2）过渡相大类：

⑷砂洲、砂嘴、砂坝砂质沉积相。

⑸泻湖、海湾泥质、粉纱质沉积相。

⑹泻湖海湾滨岸，砂质、粉砂质沉积相。

⑺水下三角洲砂质沉积相。

⑻滨海平原，湖泊泥质，粉砂质沉积相。

3）陆相大类：

⑼滨海复水沼泽相。

⑽滨海泥炭沼泽相。

⑾滨海沼泽相。

1.2.5水文地质

1）水文地质条件及特征

本井田位于松辽平原南部，下辽河平原东侧。

第四纪地层发育，厚达百余米，形成了含水丰富的冲程平原。

本区东翼由于东部山坡风化堆积了较厚的粘土层，形成了较好的隔水层。

而西翼受到河流冲积作用，堆积了较号的以砂、砂砾岩为主的松散层，又与煤系地层露头直接接触，不利于隔水。

本区水文地质特征是上覆于煤系地层的第四纪松散，厚度较大，含水丰富，水质较好，可供矿区水源用。

而煤系地层则埋藏较深，煤系上覆岩层很厚，且坚硬致密，不易导水。

其它岩层含水极为微弱，有利于煤层开采。

本区沙河横穿井田中部，注入太子河，属于季节性河流。

冬季细流，宽20～100米，水深1～2米，夏季平均流量204立方米/秒，最大流量为1590立方米/秒，最高洪水位为+37.47米。

区内第四纪地层上部普遍发育有15～30米粘土层、亚粘土层，做地表水向深部渗透差。

2）含水层评述

a.第四纪松散孔隙承压强含水层：

70～110米，由粘土、亚粘土、砂、砂砾石组成。

本区普遍发育，为含水丰富透水性强的主要含水层。

单位涌水量为2.09～4.77升/秒米，渗透系数5.627～14.054米/日，静止水位深2.00～6.00米，年变化幅度3.00米。

地下水温9～18°

地下水潜流方向由北向西南，即235°

地下水主要靠大气降水补给。

b.煤系上部上下石盒子组砂岩微弱裂隙承压含水层：

全厚393.49米。

含水层厚为113.99米，单位涌水量为0.00028～0.00644升/秒米。

渗透系数为0.00028～0.00178米/日。

属微弱含水层。

c.山西组、太原组煤系极弱裂隙承压含水层：

该层总厚度185米，含水厚度9.51～54.23米，平均41.63米，单位涌水量为0.00000501～0.00087升/秒米。

渗透系数0.00026～0.000615米/日。

属极弱含水层。

d.本溪组灰岩、砂岩裂隙承压含水层：

由砂岩、灰岩、泥岩构成，厚度4.5～127.46米，砂岩含水层平均厚度26.310米。

灰岩在本区发育有3～5层，厚度较薄，一般3～5米，岩质致密，透水性差，单位涌水量为0.00163～0.002升/秒米。

渗透系数0.00074～0.00394米/日。

属弱含水层。

e.奥陶纪灰岩岩溶含水层：

单位涌水量0.000129升/秒米。

渗透系数0.0001126米/日。

本区只在上部裂隙做了抽水试验，水量很小，属弱含水层，但在露头处漏水严重，深部奥陶纪灰岩含水情况不名。

鉴于该井田露头全为第四系所覆盖，未专门采风氧化带煤样，基岩强风化带为10米，弱风化带为25米左右。

因此，由煤层露头向里推15～30米为风氧化带。

1.3矿层质量及矿层特征

1.3.1煤层及可采煤层

本井田含煤地层为下二迭系山西组及上石炭系的太原组，计含煤14层。

1～7煤层赋存于山西组，8～14层于太原组。

10煤、12煤全区发育稳定，余者皆为沉积不稳定的煤层，虽有局部可采点，但因构不成大块段无法开采，现将主要可采煤层自上而下分别叙述如下：

1）5煤层：

位于山西组顶部，为全区发育的可采煤层，为简单结构煤层，煤厚变化不大，平均厚度为3米，顶底板均为细砂岩。

2）7煤层：

位于山西组底部，为全区发育的可采煤层，其局部发育两层，下分层为不稳定层，可采部分厚1.00米～1.40米，一般厚度为1.04米。

顶板厚层状黑白相间条带状细粉砂岩，局部为海相泥岩。

其底板为厚层状粉砂岩。

7煤距5煤层约10米。

3）10煤层：

位于太原组顶部，为全区发育的可采煤层，平均厚度6.1米。

顶板为粗砂岩，海相泥岩。

底板为粘土质粉砂岩。

10煤层与7煤层间距45米。

4）12煤层：

位于太原组下不，全区发育，平均厚度3.1米。

顶板厚层状海相泥岩，直接地板为粘土岩，粘土质粉砂岩含大量植物化石，老底为灰白色中砂岩，厚3～5米。

其顶底板有时夹薄层炭质伪顶和伪底。

12煤距10煤20米。

1.3.2瓦斯、煤尘、自然发火

表1-1煤层顶底板岩石性质

Table1-1Rockcharacteristicofcoalseamroofandfloor

岩性颜色性质特征

泥岩灰黑色含植物化石碎片，易破碎

细砂岩灰白色灰白色，坚硬

粉砂岩深黑色黑灰色，含植物化石

8煤黑色易破碎，粉末状

泥岩黑灰色细粒结构，条带状分布，松散易破碎

粉砂岩灰白色细粒结构，分选性差，胶结好

泥岩黑灰色有黄铁矿结核，含粉砂质

10煤黑色黑色易破碎，粉末状

泥岩灰黑色含植物化石碎片，易破碎

泥岩灰黑色含植物化石碎片，易破碎

12煤黑色黑色，粉末状，半亮型煤

1）瓦斯及其赋存规律

本矿井属于高瓦斯矿井，随着煤层开采面积和深度的增加，其瓦斯涌出量不断的增大，其规律为：

瓦斯含量沿走向方向变化规律是：

由北向南逐渐增大。

沿煤层倾斜方向：

由浅至深瓦斯含量略有增大的趋势。

地质变化个构造影响区：

一般情况下瓦斯较大。

以上几点规律除煤层形成过程中本身所特有的原因外，最基本的因素还

是地质因素，首先和上赋岩性、厚度有关。

2）煤尘

本区煤层均为粉末状，煤层十分干燥，采支后空气中煤尘含量较大，一般在非洒水情况，可达470㎎/m³

，最小为250㎎/m³

，经煤尘爆炸实验有爆炸危险。

3）煤的自燃

本区的10煤、12煤均有自燃发火的倾向，其发火原因如下：

煤层结构以粉末状为特点，氧化面积大。

煤中伴有黄铁矿，呈结核状或细脉状，有的呈侵染或鳞片状，加之含微量硫、磷，煤层开采后暴露在空气中，煤和黄铁矿氧化过程中都会产生和积聚一定的热量，如遇水将起化学反应成硫酸根，就在硫酸的生成与分解过程中，热量剧增，给煤的自燃创造了有利的条件。

煤的物理化学性质是煤的自燃的先决条件。

本井田煤层虽属烟煤，但挥发分含量高，燃点较低，各层煤最高挥发分含量均在25%以上。

因此，本井田自燃趋向较高，自燃发火期3～6个月。

为防止自燃发火应从以下几方面采取措施：

用注水、阻化剂等以延长发火期。

回收采空区浮煤，使之减少到最低程度。

采空区必须及时封闭。

采用均压通风措施，控制采空区进氧。

加快开采速度。

建立其它放火技术措施。

本井田是高沼气矿井，又有煤尘爆炸危险，因此，防止煤的自燃对矿井安全生产是十分重要的。

1.3.3煤质

1）煤的物理性质及煤岩特性

井田内各种煤层均为深黑色，条痕为棕黑色，玻璃～强玻璃光泽，中～细条带状结构，层状结构，内生裂隙发育，性脆易破碎，大多呈粉末状及细粒状，块状较少。

煤层偶见弱细光泽，木质结构。

12煤近顶板附近常含有团状及侵染状黄铁矿和透明体。

井田内各煤层属高等植物所组成的，太原组各煤层多由半亮型和光亮型组成。

而山西组各煤层多由半亮型和半暗型煤组成。

各煤层凝胶化组分较少，丝炭化组分次之，稳定组分少见。

矿物质主要是呈大小不一的侵染或结核状粘土和黄铁矿，石英次之，方解石更少。

2）煤质标号

按中国煤质分类国家标准（GB5751—86）依东煤公司地质局化验室提供的化验结果，本井田煤层可划分出气煤、肥煤、焦煤三个煤种。

其中气煤挥发分含量在32.73%～34.73%之间，一般为34.72%，胶质层最大厚度在17.00～22.66，一般为19.79。

肥煤的挥发分含量在22.74%～19%，一般为30.81%，胶质层最大厚度在25.10～48.00之间，一般为33.65。

焦煤挥发分含量在18.85%～29.97%之间，一般为26.01%，胶质层最大厚度在9.00～25.00之间，一般为20.97。

煤层柱状见图1-2。

岩石名称

柱状

累深（m）

层厚（m）

岩性描述

粗砂岩

390.1

11.4

灰白色、胶结较差

粉砂岩

394.0

3.9

灰色、含植物化石

煤

397.6

3.6

含0.1厚泥岩4层

灰色泥岩

397.9

0.3

无层理

399.0

1.1

含0.1m厚泥岩1层

399.3

400.5

1.2

黑色、含带状

400.9

0.4

1.3.4井田勘探程度及对勘探的要求

补充勘探

本井田精查阶段勘察网度按“三类九型”和“四类十六型”布置，确定了7条倾向勘探线，孔线距在400M左右，在以后的生产中，一方面在原有的勘探线上加密钻孔，以弥补精查阶段钻孔质量差，钻孔密度不足的缺陷，另一方面，矿井现水平采掘实践证实，本井田地质构造属二类偏复杂，局部地段达到三类，同时本井田小结构十分发育，为了配合生产，特别是为了配合综采工作面，在原有的勘探线之间又加密一条勘探线，重点解决偶早问题，所以在钻孔密度上没有严格控制。

深部水平根据规程规定，矿井地质条件分类为：

叫稳定煤层，属二类;

构造中等应属二类，其他开采技术条件复杂程度为一类。

以此为依据确定勘探线菊和控距为400m。

本井田地质条件分类工作虽然进行过，但由于各个水平，各个采取的地质构造条件差异较大，现有争议，所以一直没有成型。

2井田境界及储量

2.1井田境界

本井田以南北为走向，东西为倾向。

东为林盛堡向斜，西为煤层露头，南到沈一矿边界，北到F15断层，煤层浅部等高线按深部规律判断，倾角为12度左右。

该井田走向长度约为4.5千米，倾向长度3.5千米，井田面积约为16.1平方千米。

2.1.1井田境界

根据矿井设计规范的规定，采区开采顺序必须遵守先近后远，逐步向边界扩展的原则，并应符合下列规定[5]：

1）首采采区应布置在构造简单，储量可靠，开采条件好的块段，并宜靠近工业广场保护煤柱边界线。

2）开采煤层群时，采区宜集中或分组布置，有煤和瓦斯突出的危险煤层，突然涌水威胁的煤层或煤层间距大的煤层，单独布置采区。

3）开采多种煤类的煤层，应合理搭配开采，一般不得分采分运。

2）边界矿柱的留法及尺寸

a.井田边界矿柱留30米。

b.井田浅部防水煤柱斜长50米。

c.断层煤柱每侧各为20米。

2.1.2临近井田的开发情况以及与本矿的关系

本井田位于林盛堡向斜西边，其临近矿井有：

位于该向斜西翼中段的红菱煤矿，与该井田南部相比邻，设计能力为90万吨/年，改扩建后生产能力可达150万吨/年。

1969年12月15日开始建井，1976年3月20日移交，1978年1月正式生产，截止91年底该矿井保有储量为8958.9万吨，以焦煤为主，91年产量为116万吨。

位于红菱煤矿西南部有红阳三矿，1991年12月破土动工，设计能力为150万吨/年，储量为15816.4万吨，煤种以瘦贫煤为主。

位于本矿南辽阳市上岗子向斜西马矿，设计能力为75万吨/年，1978年开始建井，1989年移交，1990年3月正式生产。

截止2004年底保有储量为8859.7万吨。

煤种为无烟煤，2004年产量为23万吨。

本井田以断层和向斜为边界，充分利用自然条件。

在井田范围内，储量、煤层赋存及开采条件均与矿井生产能力相适应。

井田内有足够的储量和合理的服务年限。

井田走向长度大于倾斜长度，有两层煤，可保证矿井各个开采水平有足够的服务年限。

阶段高度及阶段斜长适当，矿井通风、井下运输较容易。

综上所述，红菱二矿矿区工业广场左右两侧各划分划分三个采区，其煤层赋存条件好，储量较大，开采条件也好。

2.2井田的储量

2.2.1井田的工业储量

1）矿井的工业储量：

勘探地质报