抽采达标工艺方案设计Word格式文档下载.docx
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1.龙家山煤矿瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯方法的确定、抽放瓦斯量预计等;
2.瓦斯抽放管网、抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计;
3.抽放瓦斯系统的设备、仪器、仪表及附属装置选型及安装设计;
4.矿井抽放瓦斯管理及安全措施;
5.主要设备、材料;
6.工程投资概算。
1井田概况
1.1交通位置
龙家山煤矿位于湖南省耒阳市东南10km处的泗门洲镇,行政区划隶泗门洲镇楼下村;
地理坐标:
东经112°
53′30″~112°
54′02″,北纬26°
18′46″~26°
22′10″,面积4.0387km2;
京广铁路在矿山西侧6km通过,在耒阳站设有白沙矿区专用运煤支线,并在该矿井设有工农车站;
107国道、京珠高速公路均与京广铁路平行,矿山有公路与之相连,交通较方便;
耒水穿越矿井东北段,现该河流上游约14km,下游约18km均建成低位水电站。
交通位置见图1-1。
图1-1矿井交通位置图
1.2自然地理
1.2.1地形与地貌特征
矿区属低山丘陵地形,为剥蚀构造丘陵及堆积谷地地貌。
矿井东北段为耒水一级堆积阶地地貌,56勘探线以南为低山丘陵地形,56勘探线以北为剥蚀残丘地形。
最高点为矿井南端风岭形,海拔标高200.8m,最低点为耒水河漫滩,海拔标高为84.8m。
最大相对高差为116m,一般相对高差为30~50m。
矿井丘岗地形呈南北向展布与地层走向基本一致,冲沟较发育其基本上呈东西向,丘岗坡度10~40°
,一般约20~25°
。
残、坡积层较薄,厚度0~4m。
森林较茂密,植被覆盖率较高。
耒水一级阶地平坦,坡度0~5°
,为冲、洪积物堆积。
1.2.2水文
矿区内水系发育一般,耒水由东南向西北方向在矿井的东北侧通过,历史上最大流量4887.68m3/s,最小流量约26.9m3/s,河宽250~400m,河床最低标高75.0m,最高洪水为86m。
现上、下游均建有低水位水电站,故水位稳定,水流较平缓。
刘家村小溪位于井田内中部,其发源地位于矿井西侧的差洞沟,由北向南在伍家冲转为东西,在刘家冲转为南北向,在桥边村处流入耒水,该河流为季节性小溪。
满洲小溪其发源地位于坦家冲井田,在本矿井南侧的边缘的新波洞由西向东流入耒水,该河流为季节性小溪,雨季时流量也仅为6.06m3/s。
矿井内水塘星罗棋布,大多数为小水塘。
矿井西侧有西冲水库,其大坝的标高为107.4m,库容量约为8~10万m3。
1.2.3气象与地震
矿区属于亚热带大陆性气候,四季分明,雨量充沛,气候温暖潮湿,霜期较短。
据耒阳市气象站1951年至2010年观测资料,年最高气温在每年7、8月份,最低气温在每年12月至次年2月。
最高气温41.4°
C(2003.8.3),最低气温零下7.7°
C(1972.2.9)。
年平均气温在17.1至19.4°
C之间。
年最大降雨量1942.4mm(2002年),年最小降雨量858.2mm(2003年),年平均降雨量为1392.3mm,月最大降雨量769.5mm(1978.5),月最小降雨量0mm(2003.7和2004.10),日最大降水量341.7mm(2006.7.15),最大连续降雪13天(1969),最大积雪深度280mm(2008.1.30),年最大蒸发量1794.1mm(1998),月最大蒸发量361.2mm(1998.8),日最大蒸发量14.5mm(1989.7.23)冬春季多为西北风,夏秋季多为东南风,最大风速18m/s。
本区为少震区,仅于1640年冬发生过一次4级地震,震中位于永兴县至郴州市一带。
近期发生有感地震二次,一次于1974年10月21日,震级1.6级,另一次是1975年9月27日,震级1.1级,属弱震区。
据GB18306-2001《中国地震参数区划图》,本区地震动峰值加速度<
0.05g,地震动反映谱特征周期值为0.35s,对应地震基本烈度为VI度区。
区内无滑坡、泥石流等地质灾害;
煤系地层除砂岩含裂隙水外,其它均为相对隔水层,矿井水文地质条件属简单类型,工程地质条件中等,环境地质条件属中等类型。
地面村庄分布较广,矿区周边村庄较多,人口密集。
1.2.4电源情况
矿井现有6KV变电所一座,该变电所主供电源来自珠矶滩35KV降压站,导线为LGJ-185;
备有电源有两趟来自红卫35KV降压站,导线均为LGJ-120。
龙家山矿井地面变电所内,设有GG-1A型高压开关柜27台,其中带电容器柜2台,母线分段柜1台,电压互感器柜2台。
所外有SJ1-560/6/0.4型变压器2台。
目前矿井最大负荷为1790KW。
1.3井田境界及煤炭储量
1.3.1井田境界
龙家山煤矿位于湖南省耒阳市东南12km处,行政区划隶属于耒阳市泗门洲镇辖区内。
耒新铁路从矿区及其附近通过,与在井田西侧6km通过的京广铁路相接,耒新公路在矿区附近通过,北通耒阳,西到小水铺均与107国道相连,并经耒阳互通处与京珠高速公路相通。
22′10″。
距耒阳市区12公里,距公司本部2公里。
表1-1龙家山煤矿拐点坐标表1980(西安坐标系)
拐点号
X
Y
1
2912149.599
38389066.190
9
2914864.619
38388701.182
2
2912240.599
38389186.191
10
2915076.621
38388841.183
3
2912574.602
383892560191
11
2916274.630
38389051.182
4
2912794.604
38389291.991
12
2917354.639
38389341.182
5
2912794.603
38389019.189
13
2916529.634
38389896.188
6
2913644.610
38389106.188
14
2915809.628
38389681.188
7
2914064.613
38389009.186
15
2912869.606
38389991.996
8
2914701.618
38388941.184
16
2911879.598
38389776.196
标高:
由+180m~-400m,共由16个拐点圈定,矿区面积约4.0208km2
1.3.2煤炭储量
矿井截止2010年底保有储量539.8万吨,其中可采储量328.2万吨,截止评估基准日(2011年8月31日),保有可采储量317.6万吨。
1.4矿井地质与煤层赋存
1.4.1矿井地层
矿井出露的地层从新至老有第四系(Q)、白垩系下统红色岩组(K1)、三叠系下统大冶组(T1d)、二叠系上统大隆组(P2d)、二叠系上统龙潭组上段(P2l2)、二叠系上统龙潭组下段(P2l1)。
1、第四系(Q):
分布于山坡,山沟和耒水、满州小溪两岸的低洼地带,由残积、坡积、冲积物组成,以亚粘土、粘土为主,次为风化碎块。
厚0~16m,平均4m。
与下伏地层呈不整合接触。
2、白垩系(K):
本层俗称“红层”,分布在56勘探线以北,岩层走向40~80°
,倾向北西,倾角10~30°
,与下伏地层成角度不整合接触。
岩性为紫红色砂质泥岩、粉砂岩,中~厚层状,近水平层理,有少许方解石脉穿插,夹较多的薄层石膏。
中、上部夹有不规则的砂砾岩及砾岩,底部有一层不稳定的底砾岩,厚0~32m平均10.5m。
6005钻孔的砾岩层出现涌水。
底界有一层0.25~2.5m杂色粘土。
层组厚393m。
3、三叠系下统大冶组(T1d)
为浅海相碳酸盐建造。
分上、中、下三部。
(1)上部以黄色泥质灰岩为主,间夹薄层灰岩、钙质砂岩。
厚250m以上。
(2)中部以灰岩为主,夹泥灰岩、泥质灰岩,厚30.00~50.00m。
(3)下部为泥灰岩、泥质灰岩,夹2~3层薄层灰岩,底部夹泥岩。
厚50.00~100.00m。
全组厚约400m,产头足类、瓣鳃类动物化石。
与下伏地层呈整合接触。
4、二叠系上统大隆组(P2d)
为一套浅海相硅质岩建造。
根据岩性可分为上、中、下三部分。
(1)上部为灰黑色~灰褐色薄层硅质岩。
致密坚硬,菱形节理发育,含较多星点状黄铁矿及方解石脉,夹硅质泥岩及硅质灰岩,厚0~57.00m,平均16.0m。
(2)中部为灰黑色薄层状硅质泥岩,含星点状黄铁矿,夹薄层硅质岩,厚0~68.10m,平均40.00m。
(3)下部为白云岩(俗称铁矿层),致密坚硬,有大量方解石脉穿插。
镜下鉴定,主要由白云石组成,含量90%以上,少量方解石、石英、动物化石碎片,微量铁质、泥质。
白云石结晶质,半自形、自形为主,大小0.02~0.15mm,呈粉晶等粒状结构,紧密镶嵌接触。
全组厚44.00~74.50m,平均57.3m。
5、二叠系上统龙潭组(P2l)
为一套过渡相含煤建造,主要由中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成。
根据岩性、含煤性、古生物等特征分为上段和下段。
(1)上段(P2l2)
本段地层为含煤地层,含煤6层,分别编号为1、2、3、5、6、7煤层。
其中6煤层为主要可采煤层,5煤层为局部可采煤层,2、3煤层为不可采煤层,1煤层只有5孔见到,因沉积环境影响4煤层在本井田缺失,7煤层绝大部分缺失,仅局部地段为煤线或为炭质泥岩。
上段全层厚约226m。
①1煤组(P2l2-4)
由砂质泥岩及底部1煤层组成,自上而下为:
砂质泥岩、泥岩,局部为粉砂岩:
深灰色,薄层状,水平层理至缓波状层理,含瘤状黄铁矿结核和丰富的植物化石碎片。
厚4.3~11.0m,平均7.0m。
1煤层:
极不稳定,局部为炭质泥岩,厚0~0.49m,平均0.14m。
1煤组厚4.3~11.49m,平均厚7.14m。
②薄层砂岩(P2l2-k)
细粒石英砂岩,夹薄层粉砂岩或砂质泥岩:
灰色,薄层状,缓波状层理,局部为楔形交错层理。
含星点状、瘤状黄铁矿结核、菱铁矿结核及植物化石碎片,层位稳定。
本层厚18.0~39.6m,平均28.0m。
细粒石英砂岩显微特征:
碎石成分石英大于90%,次为硅质岩屑,少量泥质岩屑,微量白云母、电气石、黄铁矿。
粒径0.03~0.20mm,粉砂质细粒砂状结构,分选性中等,棱角状。
石英它形,棱角分明,部分波状消光,少量具有次生加大现象。
胶结物约20%,为菱铁质、泥质、绿泥石、少量硅质、接触~孔隙式胶结。
③2煤组(P2l2-3)
砂质泥岩,局部为石英粉砂岩,偶夹细砂岩:
深灰色,薄层状、水平层理。
粉砂岩中见楔形层理,含少量星点状黄铁矿,夹较多似层状、透镜状菱铁矿结核。
结核内常有黄铁矿结晶,俗称“结核泥岩”。
石英粉砂岩显微特征:
碎屑成份,石英80~85%,硅质岩屑10%,泥质岩屑2~5%。
微量锆石、电气石、磷灰石、黄铁矿。
粒径0.01~0.25mm,粉砂状结构,分选中等~好,棱角状~次棱角状。
石英它形,粒状、波状消光,部份石英次生加大,原生轮廓隐约可见,个别石英含锆石、云母、电气石包裸体、胶结物为硅质、泥质、菱铁质、绿泥石,接触~孔隙式胶结。
产植物化石:
联合栉羊齿、基缩羊齿、尖瓣单网羊齿。
动物化石:
肥状裂齿蛤、裂齿蛤未定种、肋膘蛤。
层厚16.00~58.5m,平均33.0m,底部见一层煤,称2煤层。
2煤层:
厚度极不稳定,不可采。
2煤组厚16.35~62.10m,平均33.80m。
④3~6煤组(P2l2-2)
(A)3煤组
中细粒石英砂岩:
灰~灰白色,薄~中厚层状,缓波状层理为主,局部见楔形交错层理、斜层理,层面多云母碎片、碳质点。
顶部一般为粉砂岩或砂质泥岩,含植物化石碎片,中部夹薄层泥岩。
中细粒石英砂岩显微特征:
碎屑成份,石英80%以上,硅质岩屑5~10%,少量泥质岩屑,微量电气石、黄铁矿、白云母、锆石。
碎屑大小为0.1~0.7mm,中细粒砂状结构,分选中等,次棱角~次圆状。
石英洁净,它形,普遍具有次生加大现象,再生边较宽,可见原生轮廓,部份石英波状消光,石英间多镶嵌接触。
胶结物主要是硅质,少量泥质、绿泥石,再生式及接触式胶结。
粉砂岩、砂质泥岩或泥岩:
深灰色,薄~中厚层状,水平层理,局部夹细砂岩及薄层煤,含菱铁矿结核,产植物化石碎片,及栉羊齿未定种。
厚14.0~26.5m,平均21.5m。
3煤:
极不稳定,不可采。
3煤组厚14.07~26.57m,平均22.07m。
(B)5煤组
粉砂岩或砂质泥岩:
深灰色,薄~中厚层状,水平层理,夹细砂岩条带,夹似层状、透镜状菱铁矿结核,风化呈灰色片状,底部产植物化石:
尖瓣单网羊齿、基缩羊齿、湖南轮叶、芦木。
中部一层细粒石英砂岩:
灰~深灰色,薄层状、缓波状层理,常变为粉砂岩。
厚0~13.00m,平均8.2m。
显微特征:
石英75%左右,长石1~5%,泥质岩屑10~15%,硅质岩屑5%,少量白云母,喷出岩屑,微量电气石、锆石、磷灰石、金红石。
碎屑颗粒0.02~0.70mm,分选性中等或较好,石英洁净它形,部份波状消光和次生加大,胶结物约20%,以泥质为主,次为硅质。
总厚14.0~26.5m,平均21.5m。
底部为5煤层。
5煤层:
层位较稳定,厚0~1.99m,平均0.74m。
5煤组厚14.2~28.59m,平均22.24m。
(C)6煤组
由细、中粒长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤组成
深灰色,薄层状,水平层理及缓波状层理,厚0~16.5m,平均3.5m。
细、中粒长石石英砂岩:
浅灰~灰白色,薄层状,缓波状、楔形及斜层理,层面见丰富的云母碎片及碳质点。
地表风化为黄色、灰黄色,质地疏松,俗称“疏松砂岩”,夹粉砂岩、砂质泥岩及泥岩。
厚16.5~33.5m,平均22.5m。
细中粒长石石英砂岩的显微特征为:
石英70~80%,长石10~15%。
岩屑10%,含少量白云母,重矿物有锆石、磷灰石、电气石、金红石、白钛石。
碎屑大小0.05~0.30mm,细粒砂状结构,分选性中等~良好,次棱角状~棱角状,石英它形洁净,波状消光,石英次生加大,原生轮廓隐约可见,再生边窄。
长石多见,有斜长石、正长石、条纹长石,斜长石的聚片双晶清晰,也见正长石的卡氏双晶。
岩屑多见,以泥质岩屑为主,次为硅质岩屑,少量云母屑,微量喷出岩屑。
胶结物10~20%,成份为菱铁质、钙质、硅质、泥质。
接触~孔隙式胶结。
粉砂岩,局部为砂质泥岩:
深灰色,薄~中厚层状,水平层理,含植物化石碎片,夹碳质泥岩或薄层煤。
厚5~10.50m,平均10.87m。
6煤层:
是区内主采煤层,厚0~21.50m,平均2.07m。
6煤组厚27.80~71.93m,平均40.07m。
⑤7煤组(P2l2-1)
含长石石英细砂岩局部为粉砂岩:
灰~深灰色,薄~中厚层状,缓波状层理,层面有较多云母片。
厚0.5~13.0m,平均1.40m。
石英75%,岩屑15~20%,长石2~5%,云母少量~2%。
重矿物有锆石、电气石、白钛石、金红石、磷灰石。
颗粒粒度0.02~0.20mm,石英洁净它形,棱角分明,岩屑以泥质为主,少量硅质、火山岩岩屑。
长石有斜长石、正长石。
胶结物10~30%,以泥质、绿泥石、铁质为主。
砂质泥岩(或粉砂岩)与细砂岩互层:
灰~深灰色,薄层状,水平~缓波状层理,层面多碳质镜面,含植物化石碎片。
产锐角磷木化石。
层厚4.5~27.12m,平均15.0m。
碎屑成份,石英70~75%,长石5~15%,岩屑10~20%,微量黑云母、电气石、锆石,分选中等~良好,岩屑以泥质岩屑、硅质岩屑为主。
胶结物有绿泥石、泥质、菱铁质、钙质,接触~孔隙式胶结。
浅灰色,略显淡绿色,薄~中厚层状,缓波状层理,成份以石英为主,次为长石,少量云母,断口具油脂光泽。
偶尔为粉砂岩,层厚21.0~40.7m。
平均32.0m。
泥岩、砂质泥岩,偶有炭质泥岩及薄煤层,厚6.0~23.5m。
平均14.75m。
7煤组厚32.0~104.32m,平均55.45m。
(2)下段(P2l1)
①砂质泥岩:
深灰~灰黑色,薄层状,水平层理,产大量微体动物化石,底部见螺类动物化石及龟形结核。
厚2.52~11.54m,平均5.50m。
此层是上下段分界的标志层。
②灰白色中细粒砂岩:
夹灰~灰绿色泥岩和薄层碳质泥岩或薄煤层。
底部为薄层泥岩和铁锰层。
厚约271.5m。
龙潭组下段厚约277m。
全组平均厚503m,与下伏地层呈整合接触。
1.4.2地质构造
本井田位于白沙向斜西翼,呈一单斜,地层走向近于南北至北北东,倾向东,倾角30~33°
小型褶曲在井田地表南北段均有发现,但幅度甚小。
区内断层不甚发育,已发现的断层有五条,即枫树下倾向正断层(F1),新坡洞倾向逆断层(F2),柳家村走向逆断层(F3),耒河边斜交逆断层(F4)、F5正断层(见断层一览表)。
1、枫树下倾向正断层(F1)
位于井田南端52线南100m,齐家村一带,走向N60°
W,走向长约700m,倾向NE,倾角70°
,地表6煤层水平错距100余米。
据生产矿井±
0m供水工程巷道穿越F1断层,无明显断层痕迹,但该段巷道有滴水;
矿井-100m水平生产资料,临近F1断层,尚未发现断层痕迹,但煤层厚度变薄。
2、新坡洞倾向逆断层(F2)
地面位于5201孔附近,走向N75°
W,走向长约500m,倾向NE,倾角78°
,地表见薄层砂岩组与大隆组直接接触,矿井-200m水平B5202孔附近18-6采掘工作面,未见明显断层痕迹,F2未曾截断6煤层。
3、柳家村走向逆断层(F3)
位于井田西部,南起62勘探线,北至69勘探线,走向近SN,长约1800m,倾向W,倾角32°
,断距20m,只影响65线至67线6煤层露头附近的浅部煤层,对6煤层破坏很小。
4、耒河边斜交逆断层(F4)
地表受白垩系红层掩盖没有出露,由7103孔控制,为井田北部边界断层,对6煤层影响较小。
走向N35°
W,倾向NE,倾角55°
5、F5正断层
位于井田东部,地表受白垩系红层掩盖,没有出露,仅6006孔控制,该孔大隆组硅质泥岩直接与2煤顶板结核泥岩接触,缺失1煤组,薄层砂岩组及2煤组部分地层断距约40m。
它断开6煤层约在-460m水平,推测F5断层走向335°
,倾向NE,倾角70°
表1-2龙家山矿井断层一览表
序
号
名称
位置
走向
倾向
倾角
长度
(m)
断距
对煤层影响
F1枫树下正断层
井田南端边界
310°
40°
60°
80
100
为井田自然边界
F2新坡洞逆断层
52勘探线附近
103°
13°
78°
60
50~150
无
F3柳家冲逆断层
62~69勘探线的井田西侧
187°
277°
29°
1500
50
F4耒河边逆断层
68勘探线以北隐伏断层
147°
57°
55°
不明
6、6煤层被红层剥蚀情况
白垩系(K)“红层”南起龙家山井田56勘探线,北至白山坪井田9勘探线,走向长约6km,东西宽约1.5km,面积约4.25km2。
“红层”最大厚度在龙家山井田B6504孔、B6603孔和B6705孔附近。
6煤层最大被剥蚀深度约450m(相当于-330m水平)。
因“红层”与煤系地层呈不整合接触,且“红层”直接覆盖于6煤层之上,“红层”底面与煤层倾斜面近于平行,煤层稍向上窿起,就被剥蚀,反之下凹,则凹处煤层被保留,煤层的连续性很差,为极不稳定煤层。
龙家山矿井北翼-100m水平的146采区、166采区和-250m水平226采区的生产中均证实此情况。
6煤层直接顶板为红层时,煤层可采区范围很小,储量可靠率极低。
预测延深水平(-400m)在64勘探线以北-330m水平以上6煤层依旧为极不稳定煤层,资源储量不可靠。
龙家山煤矿构造复杂程度属简单至中等类型。
1.4.2水文地质
1、岩层的含水性与隔水性
(1)第四系(Q)
分布于冲沟低洼地带,由残积、坡积、冲积物组成,以亚粘土、粘土为主,次为风化碎块。
厚0~19m,平均4m。
冲积层含孔隙潜水,单位涌水量0.064l/s.m。
(2)白垩系下统红色岩组(K1)
分布于井田中部、北部广大地区,由红色粉砂岩、砂砾岩、细砂岩及底砾岩组成,全层厚393m,细砂岩局部含孔隙潜水,为弱含水层,粉砂岩、砂砾岩、底砾岩为隔水层。
(3)三叠系下统大冶组(T1d)
分布于井田东部,为一套浅海相碳酸盐沉积,分上、中、下三部,总厚400m。
下部为泥质灰岩、泥灰岩,厚50~100m;
中部为中厚层状石灰岩夹泥质灰岩,厚30~50m;
上部为泥质灰岩夹薄层灰岩、钙质砂岩,含承压裂隙溶洞水,泉水最大流量0.34l/h,为弱含水层。
(4)二叠系上统大隆组(P2d)
分布于井田南部,为一套浅海相硅质岩建造,由硅质泥岩、硅质岩、硅质灰岩组成,平均厚57m。
本组地层浅部经风化后,含裂隙潜水,单位涌水量0.00034l/s.m,含水微弱,深部可视为隔水层。
(5)二叠系上统龙潭组上段(P2l2)
除砂岩微弱含水外,其余均为隔水层,砂岩涌水量0.0305~0.0445l/s.m。
(6)二叠系上统龙潭组下段(P2l1)
分布于井田西部,除螺底砂岩为微弱含水层外,其余均为隔水层。
螺底砂岩距主采6煤层大于200m,其微弱含水对矿井无影响。
2、断层含水性和导水性
矿山目前开采范围已查明的断层有F
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