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晋华宫煤矿新井设计

前言

煤炭,是我国的主要能源,石油的减少与价格的升高更使得煤炭占据了越来越重要的位置。煤炭发展的快慢,将直接关系到国计民生。煤炭不仅是我国的基本燃料,而且是重要的工业原料,从煤中可以提取二百多种产品,这些产品都是我国社会主义经济建设和人民生活所必须的。

毕业设计是学生锻炼自己动手操作和理论相结合的重要环节,通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识,掌握矿井设计的方法、步骤及内容,培养自己的实事求是、理论联系实际的工作作风和严禁的工作态度,培养自己的科学研究能力,提高了编写技术文件和运算的能力,同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力。

本设计是晋华宫矿1.50Mt/a新井设计。该设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述,通过指导教师的指导,并合理运用地质资料和以前积累的知识,查找有关资料,力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。

设计严格遵守设计规范,对每个方案都做出合理性的论述,并在很多处进行了技术和经济比较,基本完成了毕业设计要求的全部内容。但由于时间紧和个人能力有限,书中会有不妥之处,还请老师提出指正。

第一章井田概况及地质特征

1.1井田概况

1.1.1 交通位置

国投昔阳能源有限责任公司杨子沟三矿位于昔阳县城南约13km处,杜庄至下庄一带,行政区划属于大寨镇管辖。其地理坐标为:东经113°37′21″~113°40′39″,北纬37°28′30″~37°30′54″。

井田东西宽约4000m,南北长约4500m,井田面积为12.5026km2。

207国道穿过井田东部,井田到昔阳县城直距约13km。由207国道与太旧高速公路平定出入口并入全国高速公路网,阳涉铁路从井田西部通过,由阳涉铁路坪上集运站并入全国铁路网,交通便利。

矿井交通位置详见图1.1-1。

1.1.2 地形地貌

该井田位于沁水煤田东北部边缘,太行山的西翼,地处黄土丘陵—河流堆积阶梯地带。总体上地势西南高东北部低,最高点位于井田西南部,海拔为+1361.3m,最低处位于井田东北角,海拔标高为+959.6m,最大相对高差401.7m。

1.1.3 河流与水系

本井田属海河水系,东部有松溪河流经本井田,由南西向北东流入桃河。松溪河是昔阳县境内最大的河流,松溪河主干发源于和顺县窑上村附近,由松岭进入本县向北流,境内长73.25km,总流域面积1473.2km2,占全县面积的75.6%。县境内共发育有7条支流,分别是:安坪河、巴洲河、赵壁河、洪水河、杨赵河、刀把口河(清水河)、王寨河。其各支流上游共建有中小型水库25座。清水流量杨家坡水库上游为0.092m3/s,水泥厂河道处为0.146m3/s。

井田位于松溪河杨子沟三矿段,该段水文单元南起杨家坡水库,下接郭庄水库,全年排水时

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间为7至9月属汛期,本次调查松溪河在杨子沟三矿煤矿井口东部的河流中最高洪水位标高987.60m,最大排水量60m3/s,最大洪水高度0.6m,河道宽度30~50m。上游杨家坡水库截流后,河水主要供给农民生活用水和农田灌溉。井田东部河流段岩石风氧化深度一般为15-20m左右,如果无构造沟通河流不会渗入煤矿。井田位置及水系图见图1.1-2。

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图1.1-2 井田位置及水系图

井田内再无其它常年性流水河,各冲沟均为季节性河流。只有洪水期有洪水从沟谷中短暂流过。汇流后流入松溪河。

1.1.4 气象及地震

本县地处暖温带半干旱大陆性季风气候区,一年四季分明,春季气温回升快,不稳定,少雨多风,夏季炎热多雨,秋季晴朗风大,冬季寒冷少雪且风大。多年平均气温为9.3℃;一月份最冷,平均-6.2℃;七月份最热,平均23.9℃。极端最高气温达37.9℃(1961年6月10日),极端最低气温为-23.9℃(1970年1月5日)。

多年平均降水量受地形等因素影响较明显,东部东冶头、丁峪、王寨一带达600~

680mm,西部沾尚镇、西寨乡及东部皋落镇东南为600~650mm,中部其它乡镇为500~600mm,界都乡最低仅480mm,白羊山一带最高达700mm。全县年均降水量542.4mm(1958~2003年),年最大降水量995.7mm(1963年),日最大降水量173.6mm(1963年8月5日),时最大降水量46.7mm(1971年7月13日20时~21时),10分钟最大降水量26mm(1965年7月13日17时14分至24分),7~8月降水量占全年降水量的47%。年均蒸发量1834.2mm,最高为2265mm(1972年),最低为1565.4mm(1983年)。无霜期128~193天,霜冻期10月~次年3月,冻土深度一般为0.80m,最大冻土深度为1.10m。

夏季主导风向为东风,冬春主导风向为西北风。风速年平均为 2.6m/s,月平均最大风速为3.9m/s(1979年1月),最小为1.7m/s(1972年9月)。

根据国家地震局《中国地震反应普特征周期区划图》(GB18306-2001)和《中国地震动峰值加速区划图》(GB18306-2001),本区应属7度基本烈度区。

1.1.5 矿区经济概况

昔阳县总人口为23.12万人,耕地面积43.8万亩,人均占有耕地1.87亩,主要以坡地为主,主要农作物多为玉米、高梁、谷子、大豆、杂粮等。

原煤生产能力638万t;2004年煤炭产业完成利税7000多万元,占到县财政总收入的60%。2005年1-11月底煤炭产业完成利税7787.9万元,完成财政总收入50%,比去年同期增加了700多万元。

昔阳县境内矿产资源丰富,优势矿产为煤、石灰岩、高铝粘土矿,近几年来矿产开发迅速,为本县的经济建设提供资源保证,其中煤炭行业成为全县支柱性产业,但产品开发利用不足,仍停留在初加工阶段。2007年,煤炭深加工有长足的发展,精煤生产能力达到4.0Mt/a。

昔阳县的自然、人文景观等旅游资源较为丰富,有三教河-里沙瑶自然风景区,水磨头溶洞、丁峪巨型叠层石,大寨虎头山森林公园、卧佛寺、崇敬寺和石马寺被列入省级重点文物保护。

由于煤炭产业的大力发展,给全县人民带来更大的实惠,同时带动全县服务业、建筑业、电业、劳动业等各行各业的大力发展,为昔阳县的经济跨越式发展奠定了基础。

1.1.6 矿区运输情况

国家公路干线207国道从井田东部原工业场地边缘通过,公路交通十分方便。阳(泉)

~涉(县)地方铁路由井田西侧边界外约200m处通过,拟建的杨子沟三矿煤矿铁路专用线由井田西侧阳涉铁路石窑坪村附近接入井田境界内,煤炭可经铁路外运。矿井建设具备良好可靠的运输条件。

1.1.7 水源、电源情况

1.1.7.1 水源情况

矿井靠近松溪河,井田东北部松溪河下游3.5km处有郭庄水库,上游西南部4.0km处有杨家坡水库。杨子沟三矿煤矿从杨家坡水库取水,用于供应矿井及选煤厂的生活用水;井下消防洒水、选煤厂生产补充水、工业场地生产用水利用处理后的井下排水,水源条件落实可靠。

1.1.8.2 电源情况

昔阳220kV变电站,电压等级为220/110/35kV。

杜庄35kV变电站主变容量为2×3150kVA,电压等级为35/10kV,一回电源引自昔阳坪上110kV变电站35kV出线间隔,另一回电源引自李阳35kV变电站35kV出线间隔。

矿井工业场地分别位于昔阳220kV变电站南8km处,杜庄35kV变电站西南4.5km处。矿井电源一回路电源引自昔阳220kV变电站35kV出线间隔,另一回电源引自杜庄35kV变电站35kV出线间隔。该方案已由供电局确认。

1.1.9 通讯条件

昔阳县现有通信网络具有语音、数据、图像等多业务宽带传输功能,杨子沟三矿煤矿现通讯联络即可利用该网络完成。

1.1.10 主要建筑材料供应条件

杨子沟三矿煤矿邻近的阳泉矿区为国内大型煤炭工业基地,长期以来形成了可靠的材料供应来源,为杨子沟三矿煤矿的建设和生产提供了方便条件。

1.2地质特征

1.2.1 地质构造

1.2.1.1 地层

井田位于沁水煤田的东北边缘,由东向西出露地层由老到新。井田东部外围大面积出露奥陶系峰峰组、上马家沟组地层;石炭系本溪组、太原组;二叠系山西组地层分布零星;

区内二叠系上、下石盒子组地层广泛分布,新生界覆于各个时代基岩之上。现根据精查区并结合补充勘查资料从奥陶系至第四系地层分述如下:

(一)奥陶系中统(O2)

李家沟精查区内的L86号孔为岩溶孔。该孔揭露奥陶系地层295.79m。根据岩性,并参照地质局水文队在昔阳地区施工的水文孔资料,可划分为峰峰组及上马家沟组上段两部分。

上马家沟组(O2s):揭露厚度107.03m,属上马家沟组上段。主要为深灰色石灰岩夹薄层白云岩,中、上部具有角砾状构造,底部含不均匀铁质,节理岩溶发育。

峰峰组(O2f):厚189.76m,上部以灰色、深灰色石灰岩为主,夹白云质灰岩及薄层白云岩,局部呈角砾状,具波状层理,顶部含团块状黄铁矿。中部为灰色豹皮灰岩及石灰岩夹豹皮灰岩、岩溶、裂隙较发育。底部为石膏带,主要为角砾状泥质白云岩、角砾状泥灰岩夹薄层石膏及纤维状石膏组成。

(二)石炭系中统本溪组(C2b)

全厚17.00-35.00m,平均30.00m。有东南厚、西北薄的变化趋势。平行不整合于奥陶系灰岩之上。主要由深灰色、灰色、砂质泥岩、泥岩、铝质泥岩及石灰岩组成,夹1~2层煤线。底部为黄铁矿层,常呈星散状或团块状富集于灰岩及铝土岩中。极不稳定,厚0~0.90m,平均0.53m。地面及浅部氧化为褐铁矿及赤铁矿,称山西式铁矿。其上为G层铝土矿,厚1.50~11.20m,平均厚5.68m,为浅灰或灰白色,含硅质,铁质较高。有1~3层石灰岩,质较纯,分布较稳定。本组岩性特点为颜色浅,含铁铝质高,岩性细腻。砂岩多为细砂岩,分选、磨圆也较好,充分显示了过渡相为主的沉积环境特征。

(三)石炭系上统太原组(C3t)

本组为重要含煤地层之一。以K1砂岩为基底,连续沉积于本溪组之上。全厚96.40-119.50m,平均107.86m。主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩、海相泥岩、灰岩和煤层组成。含81、8、9上、9、11、12、13、13下、14、15、15下号等11层煤。灰岩3-4层。15号煤以上三层灰岩,全区比较稳定,岩性各具特色,可作为良好标志层。本组地层岩性稳定,全区变化不大,沉积环境差异显著,旋回明显属海陆交替相沉积。动物化石有:Quasi fusulina sp

Q phaselus

Q longissima(Moeller)

Q compacta(lee)

Schwagerina st complicata(schellwien)

Ozawainella sp

植物化石有:

Neuropteris ovata

Pecopteris cyathea

Sphenophyllum neofim-briatgm

太原组地层又分为三段,现分段述如下:

1.太原组下段(C3t1)

本段厚度为24.12-32.19m,平均30.14m,各分层叙述如下:

K1砂岩:灰色,细粒砂岩,以石英、长石为主,含暗色矿物,厚度在1.20~7.80m之间,一般2.10m左右,为区域上良好的标志层之一。

砂质泥岩:以灰色、灰黑色为主,水平层理发育,含植物化石,厚度在4.30~7.60m,一般为5.10m。

中夹15

号煤:黑色,光泽暗淡,不稳定不可采,厚度在0~1.08m之间,平均为0.10m。

9号煤层:黑色,块状及粉末状,以暗色为主,含0-3层夹矸,本井田厚度为6.4~6.6m 左右,平均6.50m。

泥岩:灰色,深灰色泥岩,局部为砂质泥岩,水平层理,分层上部和下部空隙有植物化石,厚度一般在14.23~18.39m之间,平均为17.66m。

14号煤层:黑色,不稳定,不可采,厚度为0~0.60m左右,平均0.41m。

2.太原组中段(C3t2)

本段地层厚度26.10~32.35m平均29.34m,现分述如下:

K2石灰岩:灰、深灰色,裂隙发育,质硬,性脆,厚度一般在2.80~7.12m之间,平均为4.70m。

泥岩:灰黑色砂质泥岩为主,水平层理,裂隙发育,厚度为 4.30~7.60m之间,平均7.36m。

砂质泥岩:深灰色,砂质泥岩,水平层理发育,厚度4.30~6.94m,平均5.70m。

中部夹有13

号煤层,不稳定,不可采,厚度0-0.50m,平均0.02m。

13号煤:黑色,不稳定不可采。厚度在0-0.75m,平均0.46m。

K3石灰岩:灰黑色,含泥质,含少量动物化石,裂隙发育,厚度为1.70~2.60m,平均2.19m。

砂质泥岩:水平层理发育,含少量植物化石,厚度一般在4.20~5.70m之间,平均4.63m。

12号煤层:不稳定,不可采煤层,厚度0~1.25m,平均为0.47m。

泥岩:黑色,深灰色,含植物化石。厚度1.04~2.60m,平均为1.47m。

11号煤层:不稳定,不可采,厚度0~0.70m,平均为0.42m。

K4石灰岩:灰黑色,含泥质,方解石发育,较硬,厚度在0.82~2.96m之间,平均1.95m。

3.太原组上段(C3t3)

本段地层厚度46.18~54.96m,平均为48.38m。其岩性如下:

泥岩:深灰色,粉砂质,水平层理,厚度为1.90~3.50m之间,平均2.61m。

S1砂岩:灰色,浅灰色中粒砂岩,成份以石英、长石为主,厚度在7.80~9.70m,平均8.50m。

砂质泥岩:深灰色,水平层理,含少量植物化石。厚度在2.45~4.10m之间,平均3.55m。

9号煤:黑色,本井田厚度为0~1.46m左右,平均0.77m。属较稳定、局部可采煤层。

砂质泥岩:灰黑色,水平层理发育,含植物化石。厚度1.80~2.90m,平均2.41m。

9上号煤层:厚度为0-0.70m,平均0.35m,属不稳定、不可采煤层。

S2中粒砂岩:灰色,深灰色,成分以石英、长石为主,厚度为7.90~11.23m之间,平均10.98m。

8号煤:本井田厚度为0~1.24m左右,平均0.52m。属不稳定,不可采煤层。

砂质泥岩:深灰色,水平层理,含大量植物化石。厚度在4.70~7.20m之间,平均6.10m。

81号煤:不稳定的不可采煤层,厚度0~0.90m,平均0.29m。

S3中粒砂岩:成份以石英、长石为主,厚度4.90~6.04m,平均5.03m。

砂质泥岩:局部含少量粉砂岩,厚度6.50~8.20m,平均7.30m。

(四)二叠系下统山西组(P1s)

本组地层厚度44.10~59.20m,平均53.69m。连续沉积在太原组地层之上,也是本井田

的重要含煤地层之一,共含煤4层,其中6号煤层属不稳定的零星可采煤层。该组岩性为砂岩、泥岩及煤层等组成。其底部以K7砂岩底与太原组分界,顶部以K8砂岩的底界与下石盒子组下段分界,现将该组地层自下而上分述如下:

K7细粒砂岩:灰色,局部夹砂质泥岩,成分以石英、长石为主,厚度0-14.7m,平均8.73m。

砂质泥岩:深灰色,含少量植物化石,厚度1.94~3.04m,平均2.50m。

6号煤层:黑色,属不稳定,零星可采煤层,厚度0~1.14m,平均0.58m。

砂质泥岩:黑色,深灰色,局部夹少量泥岩。厚度12.35~17m,平均14.23m。

细粒砂岩:灰色,以石英、长石为主,含暗色矿物,厚度8.49~11.75m,平均9.63m。

砂质泥岩:黑色,局部夹泥岩,含植物化石,厚度1.79~3.20m,平均2.36m。

砂质泥岩:灰色,灰黑色,厚度12.13~18.75m,平均14.67m。中间夹1、2、3号薄层煤线,均不稳定,不可采。

(五)二叠系下统下石盒子组(P1x)

底界以K8砂岩与山西组整合接触,顶为K10桃花泥岩顶界面。全厚90.00~130.00m,平均110m左右,分为两段。

1.一段(P1x1)

基底为K8砂岩,厚4.59~9.80m,平均8.03m。岩性、厚度变化均大,不易对比。地面所见为浅灰色、黄绿色厚层状中—粗粒长石石英砂岩,底部有小砾石、泥质、硅质胶结,具斜层理,分选磨圆差,俗称“绿色地层”。有时相变为砂质泥岩。钻孔岩芯为灰色、深灰色中—粗粒砂岩,有时相变为粉砂岩及砂质泥岩。L1孔K8砂岩镜下鉴定,定名为岩屑石英砂岩。石英65%~70%,硅质岩屑5%~10%,石英岩、砂泥质岩屑15%~20%,为硅质少量泥质、接触,孔隙式胶结。本段地层特点为下部色调深,为灰黑、深灰、灰色,上部色调浅,为灰、浅灰、绿灰等色;下部岩性粒度较细,多为粉砂岩、砂质泥岩,夹细砂岩、中砂岩薄层;上部岩性粒度较粗,多为中砂岩、粗砂岩,夹细砂岩、粉砂岩及砂质泥岩;下部含1~3层煤线。全厚47.00~65.50m,平均50m左右。

2.二段(P1x2)

包括黄色地层和砂岩带。基底砂岩K9,为黄绿色厚层状粗粒长石石英砂岩,底部含砾,

分选磨圆差,泥质胶结,时夹粉砂岩条带,显波状层理,厚一般10m左右。其上为浅黄、黄绿、灰绿色砂质泥岩、含大的菱铁矿结核,夹灰、黑灰色泥岩条带、煤线及铝质泥岩,并夹数层黄绿色中—粗砂岩,俗称“黄色地层”。上部为砂岩带,由2-3层黄绿色厚层状粗粒砂岩夹黄色及少量紫斑状砂质泥岩和薄层细砂岩组成。顶部为桃花泥岩K10。桃花泥岩厚一般5~8m。为浅灰、灰紫色铝质泥岩,具网格状节理,含大量铁质鲕粒且不均匀,地面风化后呈褐红色斑块,颜色鲜艳,如桃花绽开,故称为桃花泥岩。加之其上下岩层颜色区别明显,故作为上、下石盒子组的分界标志十分理想。桃花泥岩上部有时出现一层锰铁矿结核层,厚0.40~1.00m,较稳定,亦可作为辅助标志。全段厚52.50~72.50m,平均60m左右。

(六)二叠系上统上石盒子组(P2s)

区内大面积出露,K12狮脑峰砂岩常呈悬崖峭壁,围绕山脊呈带状分布,井田本组残留厚度在80~240m,平均160m。分为两段。

1.一段(P2s1)

与下石盒子组地层连续沉积。下部以桔黄、黄褐、黄绿等杂色砂质泥岩为主,夹薄层黄绿色、灰绿色中—细粒砂岩组成,砂岩厚度变化较大,一般呈透镜状,俗称“红黄色地层”。上部以黄绿色中—粗粒砂岩为主,夹黄褐色、暗紫色砂质泥岩及泥岩条带,偶见夹灰黑色砂质泥岩薄层,富含植物叶片化石。并夹不稳定锰铁矿1-3层,厚者可达0.70m,本段地层全厚70~170m之间,平均为120m。

2.二段(P2s2)

基底为K12狮脑峰砂岩,厚0~60m,一般为30m左右。由2~3层灰绿色中—粗粒砂岩夹黄绿、灰紫、灰绿色砂质泥岩组成, 俗称“褐色地层”。下层砂岩较厚,底部含砾分选磨圆均差,硅质,泥质胶结,坚硬,具板状斜层理及楔形交错层理。井田本段残留厚度在10~70m,平均为40m。

(七)第四系(Q)

不整合覆盖于各时代基岩之上,分布于山顶山坡及沟谷中。

中上更新统(Q2+3):为棕红色、浅黄、黄灰色亚砂土或细粉砂土,孔隙度大,垂直节理发育,底部含钙质结核。厚0~25m,一般厚15.00m。

第四系全新统(Q4):主要分布于松溪河及较大沟谷中。为现代冲积、洪积物。由砂、卵石及粉砂土组成,最大厚度15m,一般10m。

1.2.1.2 地质构造

本井田位于沁水煤田的东北部边缘,太行隆起之西翼。基本构造形态为一单斜构造,走向北东,倾向北西。在此单斜基础上又发育次一级的波状褶曲,地层倾角不大,20~140,井田中部有一轴向北西的宽缓的背斜及两个相应向斜。井田内生产过程中发育有4条正断层,落差均在5m左右。井田西部发育有两个陷落柱,陷落柱规模不大,大的直径为310m 左右,小陷落柱直径为170m左右。

1.2.1.3 岩浆岩

井田内未发现岩浆岩侵入。

综合上述资料,确定本井田构造复杂程度属简单。

1.2.2 煤层及煤质

1.2.2.1 煤层

1.含煤性

井田内含煤层主要为石炭系上统太原组(C3t)及二叠系下统山西组(P1s)。可采煤层赋存于太原组;山西组内赋存有零星可采的薄煤层或煤线。

含煤地层的厚度、岩性、岩相及沉积特征沿走向和倾向变化不大,标志层明显。主要含煤地层太原组和山西组的厚度平均为161.55m,其中含煤层或煤线9层,煤层累计平均厚度9.16m。含煤系数为5.67%。现将主要含煤地层太原组和山西组简述如下:(1)山西组(P1s)

地层厚度一般为44.10~59.20m,平均53.69m。含煤4层,自上而下分别为1、2、3、6号煤层,其中6号煤层为不稳定零星可采煤层,其它均为不稳定不可采煤层。可采部分煤层累计平均厚度0.82m,含煤系数为1.53%。

(2)太原组(C3t)

地层厚度一般为96.40~119.50m,平均107.86m。含煤11层,自上而下分别为81、8、9

上、9、11、12、13、13

、14、15、15下号煤层。煤层累计平均厚度8.34m,含煤系数为7.73%。

其中9号煤层为全区较稳定局部可采煤层,煤层厚为0~1.46m,平均0.77m;9号煤层为全区稳定可采煤层,煤层厚为3.75~5.89m,平均4.60m。(见9号煤层厚度等值线示意图1.2-1),可采煤层含煤系数为4.98%。其余煤层为不稳定、不可采煤层。

2.可采煤层

(1)、9号煤层:

位于太原组下段,下距K4灰岩11.20m,煤层厚度为6.4~6.6m,平均6.5m,含0-1层夹矸,结构简单,夹矸岩性为泥岩。顶板为深灰色泥岩及砂质泥岩,水平层理,含植物化石,底板为灰黑色砂质泥岩及泥岩。为全井田较稳定、可采煤层。

图1.2-19号煤层厚度等值线图

表1.2-2 可采煤层特征表

煤层编号煤层厚度(m)

最小-最大

平均

层间距(m)

平均

夹矸(层)

稳定性

可采性

顶底板岩性

顶板底板

晋华宫煤矿新井设计

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1.2.2.2 煤质

1.煤的物理性质

井田内各煤层物理性质基本相同,表现为黑色或灰黑色,条痕为深黑色,玻璃—强玻璃光泽。硬度一般为3~4,有一定的韧性,内生裂隙不太发育,参差状及贝壳状断口。视密度1.40-1.46t/m3,比重比视密度稍大。

2.煤的化学性质

原煤水分(Mad)为0.11~0.97%,平均0.40%,灰分(Ad)为6.28~24.22%,平均12.75%,挥发份(Vdaf)7.15~12.88%,平均9.70%,全硫(St.d)为0.80~3.15%,平均1.36%,发热量(Qgr.v.d)24.86 ~32.59MJ/kg平均29.78%,磷(P.d)0.071~0.15%,平均0.107%。

浮煤水分(Mad)为0.14~1.08%,平均0.39%,灰分(Ad)为3.13~7.13%,平均5.36%,挥发份(Vdaf)7.86~8.92%,平均8.31%,全硫(St.d)为0.75~1.03%,平均0.88%,磷(P.d)0.04~0.092%,平均0.072%。

原煤灰成分:SiO245~29%、Al2O326~31%、Fe2O37.7~8.3%、CaO6.10~6.68%、MgO0.8~1.25%、TiO21.38~1.94%、SO31.37~1.95%、MnO20.07~0.08%。

灰熔融性:DT:1240->1500℃,ST1282℃,FT1332℃。

综上所述:9号煤为特低灰~中灰、低硫~中高硫、中热值~特高热值为主的低磷分无烟煤。

3.煤类及工业用途

本区的无烟煤质量较好,其中煤的恒容低位发热量(Q gr.ad)25 MJ/kg,原煤灰分(A d)<30%,全硫(S t.d)<3%,灰熔点均为高熔灰分煤,精煤灰分(A d)<15%,全硫(S t.d)<1%,挥发分(V daf)<10%,可达到目前我国高炉喷吹用煤的主要指标,另外,本井田煤的有害元素含量低,碳含量高,发热量高,耐烧强,作蜂窝煤成型好,亦是好的动力用煤。

1.2.3 其它开采技术条件

1.2.3.1 瓦斯

据2007年6月《山西省煤炭工业局文件晋煤安发》[2007]2030号文件,杨子沟三矿煤

矿为高瓦斯矿井,矿井瓦斯相对涌出量49.74m3/t,绝对涌出量14.19m3/min。矿井二氧化碳相对涌出量1.82m3/t,绝对涌出量0.52m3/min。

杨子沟三矿地质报告中补充勘查工作对9号煤层均采取瓦斯样,共计11个。各煤层甲烷含量测试结果见表1.2-3。

表1.2-3 9号煤层瓦斯含量表

晋华宫煤矿新井设计

从瓦斯成分测定结果知:9号煤层瓦斯成分以甲烷为主,其次为氮气、二氧化碳。重烷含量甚微,大都检测不到。垂向上随着煤层埋藏深度的增加氮气含量略有减少,甲烷有所增加。根据所测煤层瓦斯成分,本区瓦斯分带可划为:甲烷带、氮气—甲烷带。

据2009年1月《山西省煤炭工业局文件晋煤安发》[2009]36号文件,鉴定杨子沟三矿为高瓦斯矿井,绝对涌出量6.97m3/min。矿井二氧化碳绝对涌出量0.55m3/min。

根据山西国辰建设工程勘察设计有限公司·阳泉煤科瓦斯治理工程项目部编制的《国投昔阳能源有限责任公司杨子沟三矿矿井瓦斯抽放初步设计》瓦斯抽采专项设计,按照《矿井瓦斯涌出量预测方法》AQ1018-2006中的规定进行瓦斯涌出量计算,开采煤层瓦斯相对涌出量为8.90m3/t,邻近层瓦斯相对涌出量为15.72m3/t,合计回采工作面瓦斯涌出量为24.62m3/t,生产能力为0.9Mt/a时绝对瓦斯涌出量为69.94 m3/t;掘进瓦斯涌出量为3.58 m3/min,生产采区瓦斯涌出量为32.61 m3/t,矿井瓦斯涌出量为42.39 m3/t,绝对瓦斯涌出量为104.36 m3/min。为高瓦斯矿井。(详见瓦斯抽采专项设计)

1.2.3.2 煤尘爆炸性

根据山西煤矿矿用安全产品检验中心2008-K0052检验报告,本矿9号煤层无煤尘爆炸性。

但在今后的开采过程中仍要落实各项综合防尘措施,防止煤尘飞扬和堆积。

1.2.3.3 煤的自燃

根据山西煤矿矿用安全产品检验中心2008-K0052检验报告,本矿9号煤层自燃等级Ⅲ,

自燃倾向性质:不易自燃。

但是,根据临近矿井生产实际,本9号煤层按容易自燃煤层考虑。

1.2.3.4 地温、地压

通过对7个检查孔进行的系统的井温测量工作,孔深在100m时地温一般为8.53~13.90℃。

分析得知:钻孔在100m以内为恒温带,实际变化范围在8.53~13.90℃,但是根据测试结果,在此基础上随着季节的不同略有变化,地温变化梯度一般为 1.12~2.20℃/100m,平均1.50℃/100m,属地温正常区。

煤矿无冲击地压危害发生。

1.2.3.5 煤层顶底板条件

9号煤层直接顶板为泥岩或与砂质泥岩互层,局部夹粉砂岩,厚度为16.33~36.77m,平均厚23.40m,属半坚硬岩层。RQD值60%~90%;抗压强度25.6-83.3MPa,平均41.4 MPa;抗拉强度0.2~0.4 MPa,平均0.3 MPa;岩体质量指标为0.46,局部可见薄层泥岩、炭质泥岩伪顶。岩体质量中等。总体看来顶板较稳定。

9号煤层直接底板为泥岩或砂质泥岩,厚度为10.41~26.85m, RQD值35%;抗压强度33.0~83.5 MPa,平均45.6 MPa;属坚硬岩层;抗拉强度0.5~0.8 MPa,平均0.7 MPa;岩体质量指标为0.38~0.56,平均0.47,岩体质量中等。软化系数在0.32~0.55之间,软化性强,遇水作用下易发生软化,有底鼓现象发生。局部可见薄层炭质泥岩伪底。总的来看,底板条件较好。

1.2.4 水文地质

该井田位于沁水煤田东北部边缘,太行山的西翼,地处黄土丘陵—河流堆积阶梯地带。总体上地势西南高东北部低,最高点位于井田西南部,海拔为1361.3m,最低处位于井田东北角,海拔标高为959.6m,最大相对高差401.7m。

1.2.4.1 井田主要含(隔)水层

1.奥陶系中统岩溶含水层

由奥陶系中统的深灰色厚层状石灰岩、角砾状石灰岩、薄层泥灰岩及白云岩和石膏等组成。裂隙岩溶主要发育于上马家沟组二段下部及其以下的灰岩之中,富水性较强,为区

域主要岩溶含水层。含水层的补给来源以南部区域岩溶水的侧向补给为主,次为东南部奥灰岩浅埋地段的上部地下水、地表水等沿断层或岩石裂隙的垂向渗透补给。

位于井田东北部距井田13km处的安坪电厂供水井,井口标高+880.00m,静水位埋深467.5m,水位标高+412.5m;位于井田北部的南渡海村供水井,距井田20km,井口标高+922.00m,静水位埋深493.2m,水位标高+428.8m;原李家沟精查区51号孔位于井田东南边界外600余米处,51号孔资料水位埋深380.03m,水位标高+565.00;根据以上三个水位资料可以看出,岩溶水由南西流向北东,51号孔与安坪电厂供水井直距约18km,计算其水力坡度为8.3‰,以此推算井田内的岩溶水水位标高在+518~548m之间。

水质类型一般为氯化物—重碳酸盐—钠钙型。

2.石炭系太原组灰岩裂隙含水层

含水层主要是K2、K3、K4泥灰岩和砂岩裂隙。根据杨子沟三矿矿区六个抽水试验资料,该组含水层一至三层,平均厚4.0m,钻孔单位涌水量均<0.1L/s·m,属弱富水含水层。

3.二叠系下统下石盒子组与山西组砂岩裂隙含水层

杨子沟三矿矿区补7钻孔及井筒检查钻孔全部揭露该两组地层。根据抽水试验结果山西组含水层只有一层为3号煤层直接顶板,平均厚0.92m,弱富水性;下石盒子组含水层主要为细、中、粗粒砂岩以及含砾粗砂岩,根据钻孔抽水试验资料,该组含水层厚 6.6~13.8m,平均10.8m,钻孔单位涌水量均<0.1L/s·m,属弱富水含水层。

4.基岩风化裂隙含水层

根据钻孔资料统计,井田内强风化带发育深度3~11.7m,含水层以风化裂隙为主,该含水层一般富水性弱,局部富水性较好,根据杨子沟三矿J4钻孔抽水试验资料,钻孔单位涌水量0.004L/s·m,属弱富水含水层,水位标高1080.45m,渗透系数0.0379m/d,影响半径35.98m,水质类型为HCO3- Na+型。

5. 第四系全新统含水层

第四系全新统分布在松溪河漫滩及一级阶地上,含水层为现代冲洪积砂砾石层,该含水层在本区厚度小,一般属弱富水含水层。

6. 二叠系上、下石盒子组泥岩隔水层

二叠系上、下石盒子组地层为一套泥岩和砂岩交互沉积地层,泥岩沉积厚度大,且连续稳定,钻孔钻进过程中水位不变化泥浆消耗不大。是基岩风化裂隙含水层以及地表水与

煤系地层之间较好的隔水层。

7. 本溪组泥岩隔水层

本溪组主要为一套泥岩,铝土岩、粘土岩地层,夹薄层生物碎屑灰岩和煤线,平均厚度30m左右,该组地层隔水层性能良好,加上9号煤下到本溪组顶部厚度平均23m,总厚53m,是奥陶系岩溶水与煤系地层间重要的隔水层。

1.2.4.2 主要含水层的补给、排泄条件

区域岩溶水属娘子关泉域水文地质单元。大气降水和地表水通过灰岩裸露区垂直入渗补给是其主要补给方式。另外松散岩类孔隙水和其它含水层地下水,通过断层、陷落柱等构造通道向深部越流,也是岩溶地下水的补给来源之一。

岩溶地下水接受补给后,由南西向北东运动,最终排向娘子关泉。娘子关泉位于平定县娘子关镇附近,出露于桃河与温河汇集地段。由11个主要泉水组成,分布在程家至苇泽关约7km长的河漫滩及阶地上,出露高程360~392m。泉群多年平均流量

12.16m3/s(1956~1984年),是我国北方最大的岩溶泉水。20余年来,由于降水量减少,

泉域岩溶水开采量的不断增加,1985~1996年12年泉水平均实测流量减少7.97 m3/s。

天然状态下,年际不稳定系数为1.5,属稳定型泉水。泉域范围面积为7217km2,其中裸露可溶泉2282km2。泉域分布范围包括阳泉市的平定、盂县、城郊,晋中地区的阳泉、寿阳、昔阳、和顺、左权,等县(市)。从构造上看,处于沁水凹陷的北端,为一北东向翘起的大向斜。出露地层自东向西,由北向南,由老到新。沉积了厚度达467~628m 的中奥陶统岩溶含水层,为岩溶水的贮存、运移提供了巨大的调蓄空间。岩溶水由北、西、南三面向娘子关一带径流汇集,由于该处下奥陶统相对隔水层的隆起,并被桃河侵蚀出露,使岩溶地下水溢出地表成泉。故娘子关泉基本上为全排型接触溢流泉。1.2.4.3 井田水文地质类型

井田内有四条断层及两个陷落柱,主要以单斜构造为主,9号煤层的直接含水层因素为其上覆的三层灰岩,井田内奥陶灰岩岩溶水水位标高约为+518~548m左右,低于9号煤层最低底板标高+570m,依据《矿区水文地质工程地质勘探规范》,井田内9号煤层的矿床水文地质类型定为三类第一亚类一型。即以顶板进水为主的岩溶充水为主,水文地质条件简单的矿床。

1.2.4.4矿井涌水量

计算所采用的水文地质参数,均系生产煤矿实际排水量,应用比拟法进行预算,预计了正常开采条件下矿坑涌水量及最大涌水量,预测方法合理,结果正确,随着开拓范围的扩大致使塌陷裂隙的发展,使上覆基岩风化带含水层接受大气降水的补给,使矿坑涌水量将发生变化,因此,必须在生产过程中,加强水文地质工作,及时指导矿井安全生产。

本设计依据地质报告提供的J1、J2、J3、J4、J5、J6共6个钻孔进行抽水试验资料,取各钻孔下段抽水试验取得的渗透系数最大值为0.014m/d,9号煤层主要充水因素为上部的K2、K3石灰岩,含水层厚度分别为4.65m、2.19m。

按照水平廊道法计算,合计为1355.3 m3/d,即57 m3/h。

考虑杨子沟三矿煤矿现有采空区涌水和黄泥注浆析出水量全部汇入井底水仓,本次设计按矿井正常涌水量133 m3/h,最大涌水量213 m3/h设计。

1.2.5 其它有益矿产及伴生资源

常与煤共生的有益矿产有黄铁矿、粘土矿和铝土矿、铁矿、砂石矿等。井田范围内的砂石是天然的建筑材料,需进行综合调研,然后开发利用。井田范围内未发现其它可综合利用的有益矿产。

1.3 井田勘探程度及存在问题

1.3.1 以往地质工作

1.1956年11月至1958年12月,原山西煤田地质局119队对昔阳-左权地区进行了普查地质工作,共施工钻孔44个,累计进尺115211.54m,提交有《山西省沁水煤田昔阳-左权间普查地质报告》,山西煤田地质局119队技术委员会于1958年12月以(58)119队煤地技字第6号决议书审查批准,经1962年8月复审,认为地质测量精度不够,勘探质量差,结论是报告不予批准,储量注销。

2.1980-1983年,山西省148煤田地质勘探队对李家沟勘探区进行了补充精查勘探,共施工钻孔134个,总进尺64466.95m,并全部进行了测井工作,质量均达到合格以上水平。全部钻孔均进行了钻孔简易水文工作,质量合格,期间还进行了水文地质调查,施工专门水文孔3个,计进尺1234.53m,共进行抽水试验8次,全为甲级,其中1个为岩溶孔。全

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