永城矿区陈四楼井矿机毕业设计说明书.docx
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永城矿区陈四楼井矿机毕业设计说明书
1矿区概述及井田地质特征
1矿区概述
1.1.1.交通位置
永城矿区陈四楼井田位于河南省永城市境内,为陈集、城厢、顺和县所辖。
井田中心南据永城县城8KM。
地理坐标:
东径116°15′00″~116°26′15″,北纬33°56′30″~34°07′30″。
矿区北靠陇海铁路,东临京沪铁路,青(龙山)阜(阳)铁路从矿区东南约20Km处穿过,西有拟建中的京九铁路商阜段。
永城县城距商丘车站95KM,徐州车站97KM;宿州车站74KM,期间均有柏油公路相连,区内主要村镇之间亦有简易公路相通,交通运输堪称方便。
见交通运输图1.1
1.1.2.自然地理概况
井田位于黄淮海冲积平原东部,地势低洼平坦,自西北向东南微微倾斜,地面标高32.49——36.50m,一般为32m至35m之间,相对高差3m左右。
地表广为巨厚的新生冲积物所覆盖。
区内地表水系不甚发育,最大的河流沱河在井田南部2KM处跳过,井田内用于灌溉的沟渠纵横交错。
沱河系淮河水系,发源于商丘市东北之响河,向东南流入安徽省的新汴河,全长120KM,其流量受大气降水控制,年平均流量1——2m3/s,有记载的最大流量384m3/s(1963年)
本区属半湿润、半干旱的大陆性气候,冬春干旱,夏秋多雨,四季分明。
据永城气象站资料:
气温:
1974—1984年观测,月平均最高气温26.89℃(7月份),最低气温零下0.32℃,年平均14.3℃。
日最高气温41℃(1965年7月30日),最低零下19℃(1957年2月21日)。
降雨量:
最大降雨量1022.5mm(1977年),最小为630.4mm,年平均813.4mm;日最大降雨量207mm(1965年7月15日—18日)。
蒸发量:
历年最大蒸发量1985。
7mm(1978年),最小1603.2mm(1975年),年平均1745.4mm。
相对湿度平均68—73.16%。
冬春季多西北风,夏季多东北风,偶有东南风,最大风速183m/s(1982年4月12日)。
每年12月至翌年3月份为降雪和冰冻期,最大冻土深度19cm.
据《中国地震烈度表》载,本区为六度地震区。
河南省地震局受永城煤炭工业联合公司委托,提出“永城县地震基本烈度鉴定书”,该文在分析了地质构造及本区地震史以后,认为“本区不可能发生六级左右地震,主要是受邻区强震影响,其地震基本烈度六度是适宜的”。
又提出“鉴于永城煤炭储量丰富,现已投入建井,将来发展远景可观,据此建议,对特别重要的工程建筑物,可提高一度设防”。
煤炭部基建司对陈四楼矿井方案设计审查意见明确:
“建筑物均按6度设防,但对六大要害系统按7度的构造措施设计。
”
1.1.3.矿井建设的外部条件
矿井工业场地至矿区集配站的铁路专用线正线里程15.86KM,将与矿井同步建设。
新、老两条永砀公路,分别自工业广场两侧经过,将矿井工业场地与铁路干线和土产材料产地连通,交通条件较好。
矿井永久电源,由拟建中的永城220KV变电站供给。
由地方集资兴建的永城县11KV变电站,可作为本矿井建井时期的施工电源。
为确保施工安全,另一电源可取自新庄矿井。
矿区热电站应尽快建设。
经初步勘探证实,上第三系孔隙承压水,无论水质和水量均可满足本矿井永久水源的需求。
矿区北部的芒山,生产白灰、石子、料石等土产材料。
由国家统一分配的水泥、钢材、木材等亦可通过公路运至本矿。
矿井建设的外部条件比较落实、可靠。
图1.1陈四楼矿交通运输图
1.2.井田地质
1.2.1.地形
永城煤田为华北型沉积,地层分区属华北区、鲁西分区、徐州小区的范畴。
本井田无基岩出露,全部被新生界冲积层所覆盖,缺失上奥陶统至下石炭统、三迭系至第三系古新统两段。
钻探揭露的基岩地层上至石千峰组(平顶山砂岩),下至中奥陶统马家沟灰岩,厚度约为1100m。
1.2.2.井田勘探程度
新华夏体系及东西向构造构成永城煤田的骨架,本煤田有永城背斜及北部的孔庄—芒山背料组成。
陈四楼井田位于永城隐伏背料之西冀,总体走向NNW,倾向8WW。
而井田内部走向变化较大,几经折转,大体呈一“弓”字形。
由于受多期构造运动的影响,褶曲,断裂及岩浆岩均较发育。
地层倾角在露头处局部较大,02—03线及65线以北多在20°—30°,中部8°—10°;向深部逐渐变小,一般为4°—8°,局部8°—10°。
1、褶曲
井田内褶曲比较发育,65线以北尤甚。
分为近南北向及近东西向两组。
近南北向褶曲有陈四楼向斜,小赵营背、高六湾向斜、李古同背斜及周庄向斜等。
其中陈四楼向斜位于井田的南端,后四个褶曲位于井田北端,为一连续而有规律的褶曲构造。
近东西向的自南向北有八里庙向斜、胡庄背斜、小陈庄向斜及汉陈向斜等。
其中汉陈向斜南北两翼分别受F13及F18断层所切割,视其全貌为一地堑式向斜构造。
2、断裂
据侧定,井田内岩浆岩活动大致有两个井田内断裂构造均为正断层,影响开采的共有两条,其他均为小断层.
表1.1主要断层表
断层编号
F1
F2
长度
6.6KM
2.6KM
走向
N39°W
N35°W
倾向
S
S
落差
160m
89m
类型
正
正
可靠性
可靠
可靠
倾角
60°~70°
56°
3、岩浆活动
井田内未发现岩浆活动。
期次:
基性岩偏老为华力西运动晚期产物,酸性岩为燕山运动早~晚期产物。
基性岩主要为辉绿岩,一般在三煤组中顺煤层侵入三4、三22、三5煤层中,呈岩脉或岩席产出;酸性岩主要为闪长岩类及花岗岩类,呈岩墙及岩席产出,侵入二2煤层中。
受岩浆岩侵入影响地段,使煤层结构复杂,或变为天然焦,降低了煤层的经济价值。
1.2.3.井田的水文地质特征
1、含水层及隔水层特征
自上而下分为四个含水组:
(1)新生界孔隙含水组:
区内松散地层沉积为冲积及湖积,其厚度受古地形影响而东薄西厚、南薄北厚。
含水砂层一般为1~12层,平均总厚86.34m,浅部以大气降水垂直渗入为主,中部及深部以水平侧向渗透为主。
属孔隙承压水,q=0.004~7.0t/s·m,K=0.6~23m/d。
含水砂层之间及其与基岩之间有厚度比较稳定的枯土层,形成天然的隔水屏障,局部地段与基岩处有透镜状砂层,即所谓“天窗”,对浅部开采会具有一定影响。
(2)二迭系砂岩裂隙,孔隙含水组:
主要由上、下石盒子组及山西
组砂岩裂隙孔隙承压水组成。
其补给方式以水平侧向渗透补给为主,渗透能力差,富水性弱,迳流滞缓,以静储量为主,易于疏干。
q=0.1213t/s·m,K=0.568—3.91m/d,水质类型为SO4-Nα型。
(3)石炭系灰岩岩溶裂隙含水组:
主要含水岩层为石灰岩(11层),次为砂岩。
灰岩以L2L3L4L7L8L9L10七层比较稳定,岩溶裂隙比较发育,但多被泥质或钙质充填。
补给方式为远方侧向渗透净除。
q=0.000685—2.068t/s·m,K=0.00492—7.473m/d。
水质类型SO4—Nα,矿化度>2q/L。
(4)奥陶系岩溶裂隙含水组:
区域范围内,在安徽省闸河煤田东西两侧出露,本煤田仅在芒山有局部出露。
岩溶发育,富水性强。
补给方式以远方水平渗透为主。
q=0.000685—15.7t/s·m,K=0.002—7.473m/d。
水质类型SO4—CαNα,矿化度2.206—4.43q/L。
2、井田水文地质条件
本井田水文地质类型为中等~简单,其主要依据是:
(1)直接充水含水层,三煤层和二煤层顶板砂岩含水性弱,单位涌水量一般小于0.01t/s·m,本应为简单类型,但F18以北存在太原组灰岩补给;
(2)上覆新生界含水层与基岩界面之间有厚度大于30m的粘土层阻隔,正常地段对煤系地层无充水作用;
(3)下覆太原组灰岩含水层与二2煤层之间有砂岩和泥岩组成的隔水层,厚度在50m以上,正常地段二2煤层的开采不存在底板突水的威胁;
(4)井田内断层富水性及导水性弱q<0.001t/s·m;
(5)主采煤层顶底板岩层稳定;
(6)矿床远离地表水体。
表1.2各煤层情况表
煤层名称
煤层厚度
最小~~最大
平均
煤质
煤种牌号
原煤灰分
Ad(%)
挥发分
vdaf(%)
原煤全硫
St,d(%)
发热量
QGr,daf(mj/kg)
三4
0-2.19
1.6
20.96
10.97
0.59
33.93
贫、无烟、天然焦
21.09
8.44
0.54
33.60
31.39
6.33
0.43
30.65
三2
0-2.90
1.5
23.97
15.80
0.56
35.41
瘦、贫、无烟、天然焦
20.88
1.10
0.72
33.75
21.21
8.52
0.59
33.59
31.39
7.85
0.78
28.85
三1
0-5.78
1.3
25.04
14.80
0.48
35.73
瘦、贫、无烟、天然焦
21.39
11.22
0.66
33.94
21.21
8.48
0.58
34.43
25.96
6.55
0.84
29.40
二2
3.90-4.50
4.0
15.90
10.27
0.48
34.37
贫、无烟、天然焦
13.79
8.13
0.51
34.67
23.98
7.12
0.67
32.46
3、矿井预计涌水量
井田南部和西部均以断层构成阻水边界,东部煤层露头与粘土隔水层相接,只有北界F11断层使二2煤与对盘太原组灰岩相接,可视大弱补给边界。
采用“集水廊道”法计算,矿井预计正常涌水量894m3/h
(其中:
K5砂岩328m3/h.,三煤组291m3/h,二煤组275m3/h;最大涌水盘1627m3/h。
)
1.2.4.地温
地温:
二2煤层在-650m以深,除63至65线范围地温低于31℃,其余均高于31℃,属一级热害区;三22煤层仅在0312孔至-650m以深出现小范围的一级热害区。
井田内其余地段地温均属正常。
1.3.煤层
1.3.1.煤层埋藏条件
井田内含煤地层自下而上为石炭系上统太原组、二迭系下统山西组,下石盒子组及二迭系上统上石盒子组。
共含煤17~20层,煤层总厚13.85m。
其中有经济价值的为下二迭统的山西组及下石盒子组。
该两含煤地层总厚度平均181m,煤层总厚10.42m,含煤系数58%。
其中山西组的二2煤层为主要可采煤层,下石盒子组中可采和大部可采的煤层有三1、三22、三4三层。
其特征见表1.2。
二2煤层为一稳定~较稳定、结构简单(偶含泥岩夹歼一层)的中厚煤层。
除井田西部受岩浆岩侵入的影响变质为天然焦或不可采外,全区稳定可采。
三1煤层,层位稳定,平均厚度卫1.30m,其可采范围集中在08线以南。
04线以南以单层结构为主,以北渐变为双层结构,未受岩浆岩破坏。
三22煤层,较稳定,平均厚度1.5m,受岩桨岩破坏范周约占十分之一,从南向北由单层结构渐变为双层至三层结构。
三4煤层为一较稳定~不摇定煤层。
在可采范围内平均厚度约为1.6m,单层与双层结构的穿见层次基本相等,受岩浆岩影响的范围约占三分之一,煤层变质为天然焦,而且结构变得复杂。
1.3.2.煤层围岩性质
二2煤层顶板以中细砂岩及砂质泥岩为主,其中中砂岩约占55%,砂质泥岩约占45%,井田中部17~31线多为砂质泥岩,两端以砂岩为主,局部顶板为岩浆岩。
其抗压强度为:
砂质泥岩389~544kg/cm3,砂岩306~1264kg/cm3。
底板多为泥岩和粉砂岩。
其抗压强度为:
砂质泥岩236~864kg/cm3,砂岩733~1393kg/cm3。
三22煤层顶板以泥岩及细砂岩为主,其中泥岩约占
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