01第一章 井田及地质特征Word文档下载推荐.docx
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提交了百灵井田北中段(KP14—KP21勘探线)煤炭资源储量核实报告”,并说明该报告可以作为办证及相关作业的地质依据。
报告中划定了本井上部采空区的范围,并提交了9163万吨的矿井保有资源/储量。
(二)矿井设计情况
该矿井以往的生产一直为小型片盘斜井群生产,基本无正规设计。
2001年本矿自进行了方案设计,欲开发深度煤层,开拓方式选择斜—立混合式。
为了使矿井系统更加完善,在实施的过程中又委托兰州煤矿设计研究院于2002年进行了矿井技术改造初步设计。
为了结合矿井已施工的现实,充分利用已施工工程,初步设计中也选择了斜—立混合式开拓方式(只委托了初步设计的编制,不包括施工设计)。
在矿井的施工过程中,由于井田境界发生了变化(区国土资源厅重新划界),庆华公司又委托兰州煤矿设计研究院进行了矿井技术改造的修改设计。
2006年初庆华集团根据本企业焦化和煤化工工业的发展需要,对百灵煤炭有限责任公司提出了新的规划要求,将该井的生产能力一次提到180万吨/年,全部基建模式按照180万吨/年井型实施,满足已建成的200万吨/年洗选能力的选煤厂的加工需要(该选煤厂位于本井附近)。
因此百灵煤炭有限责任公司特委托我院进行180万吨/年矿井改扩建工程初步设计的编制(见委托书)。
(三)矿井生产与建设情况
百灵煤矿有限责任公司(原为庆华煤矿)以往一直在井田露头和浅部(+1350m以上)进行小规模多井生产,2002年前实际产量可达70—100万吨/年,最近几年由于浅部资源减少年产量只能维持在50万吨左右。
以往的生产由于装备简单,工艺落后(短壁或巷柱式炮采),生产效率低,回收率低,用人多,安全存在一定隐患。
后来经过庆华集团精心策划,谋求发展,欲将百灵矿井建成一个现代化的大、中型矿井,开发深部资源,故而进行了90万吨/年矿井的正规设计和建设。
因此在正规矿井的建设中(90万吨/年)又兼顾浅部小井的生产活动,实行边建设边生产,以生产保建设。
在90万吨矿井的建设中已完成了主立井、副斜井、回风井(斜井)井筒和+1200m水平运输石门的井巷工程。
地面建设也完成了部分工程。
本次设计是在此基础上进行改造设计的。
四、矿井建设的外部条件
(一)交通运输条件
百灵煤矿位于呼鲁斯太镇以南约3km。
(二)电力供应
距百灵矿约5km左右建有一座110kV区域变电所(宗别立),该变电所的主变压器容量为40000kVA,已有一回6kV输电线路直接送入本矿。
另外,距矿井2km又设有一座35kV的变电所(主变容量为6300kVA),也有一回6kV输电线路为本矿供电。
因此百灵矿目前已形成双电源供电条件,对今后生产和安全十分有利的。
(三)矿井供水
原矿井供水是利用矿井附近的呼鲁斯太沟内的沙层潜水,基本可满足原矿井的生活用水。
但水量有限,并随季节变化较大,不可能满足建成后新井的生产和生活用水,因此庆华集团正在筹建新的永久水源,直供百灵矿井和选煤厂。
新水源地距矿井40km左右(已开始供水),根据水勘资料和已建成的宁煤供水系统取水情况介绍,该水源地(位于内蒙境内)的水量十分丰富,水质也好,是理想的供水水源。
该水源系单项工程建设,不包括在矿井投资范围内。
(四)通信条件
百灵矿井距阿左旗呼鲁斯太镇约3km,该镇有线通信光缆已与阿左旗联网,矿井已设有对外通信系统与之联通。
另外,无线通信系统中国联通和移动覆盖全区,因此矿井对外通信条件业已具备。
(五)场地及材料供应情况
1、场地条件
矿井所处区域内,地形虽然多为低山丘陵地带,但矿井工业场地和行政福利区处在一个宽阔较为平坦的浅形山谷内,常年生产已用大量矸石平整了面积较大的场地,对新井的场地建设已奠定了很好的基础。
另外,场地一侧的山沟常年无水,而且已经进行了挡护和疏通,雨水季节不会受到洪水的威胁。
2、材料供应
矿井建设所需的砂、石、砖、瓦等地方材料当地可以解决,水泥、钢材、木材等需通过铁路、公路从外地购入。
五、产品市场与价格预测
该矿生产的煤炭主要用于焦化和煤化工生产,百灵煤炭公司以往与甘肃酒泉钢厂有长期的供煤协议,但由于老矿的年产量小,基本处于供不应求的情况。
庆华集团改变了产业结构后,已建成了焦化、煤化工企业对焦煤的需求量大幅度增加,并将百灵矿区作为本公司的焦煤基地(距乌斯太化工基地最近),因此该井扩能后生产的煤炭产品首先要满足本企业的需求,多余产品可继续供应酒钢。
而且180万吨的年产量只能供本企业洗煤厂加工的一部分。
因此矿井产品市场是比较大的,不存在滞销的问题。
根据目前的现场调查本矿生产的块煤坑口价在200-220元/t(块煤率23%),末煤价135元/t,平均价格在150元/t左右。
根据本地区煤炭供需发展近几年内有望增高到250元/t左右,因此今后矿井生产的效益是可观的。
第二节地质特征
一、井田内主要地层及地质构造
(一)地层
本区划分为华北地层区,鄂尔多斯地层分区,贺兰山—桌子山小区,出露地层比较全。
区内出露的主要地层从下至上有太古界(贺兰山群)、震旦系(西勒图组)、寒武系、石炭系(太原组)、二叠系(山西组)三叠系(延长组)、侏罗系、第四系(更新统、全新统),缺少白垩系和新近系(第三系)地层。
其中石炭系太原组和二叠系山西组为百灵井田的含煤地层。
(二)井田内主要构造
井田内构造不甚发育,主要包括褶皱和断层构造。
1、褶皱构造
区内褶皱构造主要发育于古生和中生代地层中,呈宽缓的背、向斜形式。
本区的褶皱构成与成矿关系不密切,部分含煤地层的褶皱转折端煤层有加厚或变薄现象,但总体分析井田内褶皱构造对今后的煤层开采影响不大。
2、断层构造
井田的外围形成多条大的区域性断层,但距本井田较远,只有在井田东部存在一条逆断层,将煤层切割,并将深部煤层逆推上来,形成了井田的煤层露头(均出露地面)。
在该条断层的影响下,井田出现了几条小的伴生局部断层。
这些局部断层大部表现为走向断层。
最大的走向断层F14,断距小(≤20m),走向短(约1550m),对今后的煤层开采不会造成大的影响(留有断层防护煤柱)。
二、煤系地层及煤层情况
井田内含煤地层为二叠系山西组(PS)和石炭系太原组(CT)。
共含有12层煤,其中主要可采层为煤2、3、5、6、7五层煤,煤层倾角一般为21°
左右。
(一)二叠系下段地层厚度为73m。
岩性为灰色薄层砂岩、粉砂岩、炭质页岩、灰白色中厚石英砂岩。
含有二层煤(煤2和煤3),煤层平均总厚为11.54m,含煤系数为15.8%。
1、煤2层全区区连续分布,煤层厚度0.72—8.94m,平均3.12m。
煤层结构较为简单,一般含1—4层夹矸,夹矸厚度0—0.7m(总厚)。
为主要可采煤层。
2、煤3距煤2层一般为35m左右,煤层厚度为0.1-23.4m,平均为8.43m,全区大部可采。
煤3层在厚度上分布很不规律,主要表现为上部厚下部薄、南部厚北部薄,矿井南部局部地段煤层厚度出现透镜体,范围不大。
而且下部+1200m标高以下大部不可采。
煤层结构较复杂,一般含矸0—5层,最多可达12层,夹矸累厚0—1.2m。
煤3层为本井田内主要可采层,资源量占全区的38.9%。
但由于煤层厚度变化大,严重影响到井下的回采工艺确定,因此建议回采时要灵活掌握。
(二)石炭系太原组一段厚度为254m。
主要岩性煤层上部为灰色中厚层状石英粗砂岩、炭质页岩。
煤层下部为石灰岩(透镜体)、细砂砾岩、粘土岩和深灰色泥晶灰岩。
本地层中共含有可采煤层为4层(煤5、煤6、煤7、煤8)。
1、煤5层厚度为0.11—3.78m平均厚1.31m,是较稳定的局部可采煤层,煤层结构简单,距煤3层间距约为25m左右。
2、煤6层是全区可采煤层中最稳定的煤层之一,煤层厚度平均为1.61m。
结构简单,一般无夹矸,厚度稳定,距煤512m左右。
3、煤7层也是全区最稳定的煤层之一,平均厚度为1.73m,结构简单,一般无夹矸,距煤6层30m左右。
4、煤8、煤9、煤12层为不稳定的局部可采煤层,可作为矿区生产中的配采煤层(炮采)。
各煤层分布及特征表,见表1-2-1。
三、煤质与煤的用途
(一)煤的物理性质
各层煤呈黑色,油脂玻璃、沥青光泽,条带状、线状、少量为致密块状。
断口呈贝壳状、阶梯状。
属于半光亮—半暗型煤。
煤的平均容重为1.4—1.55t/m3。
(二)煤的化学成份
1、原煤灰分:
煤3、煤5为富灰煤,煤7为低灰煤,其余为中灰煤。
2、原煤硫分:
煤2、煤3、煤5,全硫含量0.5—0.54%,属特低硫煤,煤6为低硫煤,煤7、煤12、煤15为中硫煤,煤8、煤10为高硫煤。
但从总体分析特低硫—低硫煤的储量占了90%以上。
3、磷分:
各煤层均属特低磷煤。
4、其它性质:
各煤层原煤挥发分为20.65—24.92%,洗精煤挥发分为17.9—20.75%;
洗精煤灰分8—12%;
胶质层厚度一般≤25mm,属于焦煤类型,少量属于瘦煤。
5、发热量:
各煤属中位发热量均在23.03Mt/kg(5500卡)以上。
各煤田中北段各煤层化学成分主要工艺性质成果表,见1-2-2。
(三)煤的用途
本井田内的煤属于特低磷,特低硫—低硫,中灰—富灰,,高发热量的焦煤和瘦煤(少量),因此主要用途为冶金炼焦,部分煤作为动力和民用煤。
各煤层理论精煤出量(灰分小于12%)表,见表1-2-3。
各煤层中煤含量及可选性等级表,见表1-2-4。
各煤层铁箱试验结果综合表,见表1-2-5。
煤田中北段各煤层化学成分主要工艺性质成果表
表1-2-2
煤层编号
洗煤情况
水分(%)
灰分Ag(%)
平均(%)
挥发分Vr(%)
硫分S
(%)
磷Pg(%)
胶质层(mm)
发热量(MJ/kg)
容重(t/m3)
低位
高位
2
原煤
0.70
20-30
24.89
23.57
0.48
0.0086
13-23
24.04
34.81
1.50
洗煤
0.62
10-13
10.87
20.75
0.50
0.0236
32.02
35.96
3
0.69
25-30
27.87
23.26
0.51
0.0396
8-21
24.80
34.36
0.68
10-12
11.26
19.31
0.54
0.0590
31.56
35.64
5
0.60
28.10
24.92
-
22.96
34.43
1.45
0.57
11-15
12.00
20.56
0.71
0.0255
31.58
35.67
6
15-25
20.42
20.88
1.32
0.0040
0-11
25.90
32.86
0.52
9-12
10.35
17.90
1.14
0.0105
32.49
35.98
7
7-15
11.31
19.72
2.22
0.0057
32.15
36.08
1.40
0.61
4-8
5.43
17.01
1.55
0.0011
33.96
36.02
8
18.57
20.86
6.04
0.0091
0-19
28.47
35.50
6-10
8.24
19.07
2.49
0.0138
32.47
35.51
10上
21.33
21.30
4.14
16-29
29.27
0.56
8-10
8.23
19.38
2.80
0.0548
32.23
36.06
10
0.67
22.65
22.93
4.21
10-18
33.83
0.64
8-11
8.82
20.87
2.68
0.0210
33.89
36.19
12
0.55
12-25
20.99
22.97
2.24
14-23
26.79
34.33
8-13
10.86
22.07
1.30
0.0066
32.43
35.95
15
13-25
17-47
20.65
2.13
0.0154
14-35
28.58
35.58
8-98
0.0140
32.87
36.48
22
0.66
23.95
21.13
2.63
0.0071
10-25
27.08
34.79
10-15
12.67
18.74
0.0058
30.84
35.62
各煤层理论精煤出量(灰分小于12%)
表1-2-3
煤层名称
出量(%)
灰分(%)
备注
2号煤层
45.15
11.98
包括粉煤浮选
3号煤层上部(3上)
33.17
11.89
3号煤层中部(3部)
28.51
3号煤层中部(3中)
46.46
11.92
3号煤层下部(3下)
52.61
11.96
56.72
11.53
6号煤层
71.60
11.21
7号煤层
81.76
10.00
94.35
8.38
8号煤层
84.35
10.32
9号煤层
67.92
10上煤层
46.93
10.90
各煤层中煤含量及可选性等级
表1-2-4
中煤含量
可选性等级
1.4~1.8
1.5~1.8
19.60
10.68
中等易选
3号上(第3上)
15.16
10.05
Hak15
3号中(第3中)
29.10
19.64
难选
3号下(第3下)
19.16
9.10
易选
17.10
11.90
17.03
5.82
硐2
12.78
3.84
Hak5
18.53
7.80
17.74
8.28
16.29
8.40
四、矿井水文地质
(一)地表水
本区气侯干燥,大气降水稀少(年降雨量平均为150mm左右),无常年地表泾流。
每年雨季各沟谷有短暂的泄洪流水,由于排泄条件好,不会对矿井场地造成威胁。
(二)煤系地层含水特征
1、含水层特征
根据井田内含水地层的特征,共划分一个含水组和五个含水带。
(1)沟谷第四系孔隙潜水含水组
含水厚度为7.0m左右,主要岩性为砂、砾、薄层亚粘土层,单位涌水量0.744L/s.m,渗透系数4.239m/d,水质为C1·
SO4—K·
Na·
ca型水。
该含水组直接受大气降水量影响,因此动储量不大。
(2)第一含水带
位于煤2层底板以上150m,厚度一般为77m左右。
岩性为中砂岩、砂质页岩,裂隙率为2.7%,隔水层为煤2层底板(砂质泥岩)。
单位涌水量为0.00365L/s·
m,渗透系数0.004m/d,水质为C1·
HCO3—K·
Na型水。
(3)第二含水带
位于煤2与煤3层之间,含水层厚度为37m。
岩性为中粗砂岩夹煤层,裂隙率为3.2%,隔水层为煤3层底板细砂岩。
单位涌水量为0.00157—0.0709L/s·
m,渗透系数0.01—0.28m/d,水质为HCO3·
C1—K·
(4)第三含水带
位于煤3—煤8层之间,含水层厚度为18m,岩性为砂岩,砂质页岩、煤层夹三层灰岩,裂隙率为3.3%,隔水层为煤8层底板泥岩。
单位涌水量0.013L/s·
m,渗透系数0.06L/d,水质为HCO3·
(5)第四系含水带
位于煤8层—煤15层之间,含水层厚度为31m。
岩性为中、细砂岩、砂质页岩夹煤层,裂隙率为3.7%。
单位涌水量0.00055L/s·
m,渗透系数0.0013m/d,水质为HCO3—K·
(6)第五系含水带
位于煤15层底板—石英砂岩之间,含水层厚度为11m。
岩性为细砂岩、砂质页岩夹煤层和薄层灰岩,裂隙率为1.1%。
单位涌水量0.00026L/s·
m,渗透系数0.0016m/d,水质为HCO3—K·
1、地表水不发育,而且排泄条件好,渗入地下的水量很有限,不会影响井下涌水量的变化。
2、含煤地层中虽然存在五个含水带,但水量甚微,补给条件差,渗透系数小,而且无动储量(补充水没有),因此今后对矿井开采不会有太大的影响。
3、因该矿上部采空区(+1350m以上)面积大,并存在有老窑积水(水量不大),这是井下涌水增加因素和可能发生透水事故的最大隐患,因此本次设计中留有足够的防水煤柱(30—50m),今后生产中严防误采煤柱,并采取探放水措施,严防发生透水淹井伤人事故。
4、根据上部小窑生产调查资料表明,几个可采煤层的顶、底不存在涌水层位,井下正常涌水量<30m3/h,最大涌水量不超过90m3/h。
设计中考虑到深部地层含水性的增强,回采面积增加,再加上井下洒水、灌浆后余水量的增加,暂确定矿井正常涌水量为140m3/h左右(余水考虑60m3/h),最大涌水量为180m3/h(余水60m3/h)。
五、煤层顶、底板岩层工程地质评价
煤层顶板岩性可分为三类,及砂岩、页岩与灰岩、砂质页岩。
煤2、煤3和煤10顶板常为中、细砂岩,厚度在3—8m之间变化,而且砂岩为直接顶时稳定性良好,但煤2和煤10往往出现有页岩或砂质页岩伪顶(一般厚0.5—2.0m),稳定较差。
煤3层顶板有时出现粘土岩(节理发育),易冒落,顶板管理需加强。
而且煤3层顺槽尽量靠近煤层底板开掘。
煤6层直接顶为薄层灰岩(0.5—3.0m)稳定性较好,易维护。
煤7层顶板一般为钙质页岩,其稳定性稍差,对开采中的顶板管理不会造成大的影响,但在开掘煤层顺槽时应加强支护,煤8、煤12层顶板常为页岩、砂质页岩,局部为细砂岩,稳定性较差(岩性脆弱易碎)。
因此在掘巷和开采中应加强支护和管理。
煤巷留用时间不应过长,并加强回采速度,防止冒落,从而影响安全和正常生产。
综合分析,上述各煤层顶板为稳定—比较稳定,管理比较容易。
但在煤巷支护上视情况而定,不良地段应加强支护(顶部锚索,侧帮挂网,或采用砌碹)。
经勘察和对生产井的实际调查各煤层的底板比较稳定。
岩性主要为页岩、砂质页岩、岩性比较脆,但浸水后不膨胀,为较稳定的中硬底板,支护设备的底盘比压不用选择太大的型号,减少搬家运输困难。
根据地质部门(内蒙地勘院)实地调查,采空区上部地表均未见塌陷、断裂现象(煤层薄,顶板为砂岩、灰岩稳定性好),只是在厚煤层(煤3)的采空区地面有少量裂隙外,地表无沉降现象。
总体分析定论,井田内工程地质条件属中等稳定型。
六、矿井其它开采条件
(一)煤层瓦斯
1965年提交的精查报告中作的钻孔瓦斯测试工作较为简单,瓦斯样少,但报告中分析,井田浅部(+1300m)以上为低瓦斯,深部为高瓦斯,并提
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- 01第一章 井田及地质特征 01 第一章 井田 地质 特征
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