采矿学课程设计-阳泉二矿4.0Mta新井设计(全套图纸).doc
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1、采矿学课程设计 1 目录 1 矿井概况与地质特征矿井概况与地质特征3 1.1 矿区概述.3 1.1.1 矿区地理位置.3 1.1.2 地形地貌 3 1.1.3 气象及地震.3 1.2 井田地质特征.4 1.2.1 井田地质构造.4 1.2.2 水文地质 6 1.3 煤层特征.8 1.3.1 煤层 8 1.3.2 瓦斯 9 2 井田境界和储量井田境界和储量.12 2.1 井田境界.12 2.1.1 井田范围 12 2.1.2 井田尺寸 12 2.2 矿井工业储量.13 2.2.1 井田地质勘探.13 2.2.2 储量计算基础.13 2.2.3 矿井工业储量计算.13 2.3 矿井可采储量.15
2、2.3.1 工业广场煤柱.15 2.3.2 边境煤柱 16 2.3.3 断层煤柱 16 2.3.4 矿井可采储量.17 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限17 3.1 矿井工作制度.17 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 .18 3.2.1 矿井设计生产能力.18 3.2.2 井型校核 18 4 井田开拓井田开拓 19 4.1 井田开拓的基本问题.19 4.1.1 井筒形式的确定.20 4.1.2 井筒位置的确定带区划分.22 4.1.3 阶段划分和开采水平的确定.22 4.1.4 井田划分 23 采矿学课程设计 2 4.1.5 主要开拓巷道.23
3、4.1.6 确定矿井开拓延深方案.24 4.1.7 确定带区间的接替顺序.24 4.1.8 开拓方案比较.24 参考文献参考文献30 采矿学课程设计 3 1 矿井概况与地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 矿区地理位置矿区地理位置 阳泉二矿东距阳泉市约 5 km,其地理坐标为东经 11325171133307, 北纬 374644375219。井田东部为大阳泉井田,西部为西上庄井田,南部 与五矿井田相邻,北部以石太铁路为界,隔桃河与三矿、四矿相望。井田走向 长约 8 km,倾向长约 7.8 km,面 62. 4186 km2,由 94 个坐标点圈定。 二矿原有东四尺、小南坑、西四尺三对生产井
4、。东四尺井于 1980 年经煤炭 部(80)煤计生字 1300 文批准报废,小南坑井于 1986 年采尽自然报废。现有 一对生产井口西四尺井,分为 470 和 560 两个生产水平,矿区坐标系井口 坐标如下:西斜井 X=99967.135,Y=96710.090,Z=733.0 东斜井 X=10030.427,Y=96748.240,Z=718.9 全套图纸,加全套图纸,加 153893706 二矿的交通条件极为便利。石太线为复线电气化铁路,东西贯穿本矿,成 为煤炭运销的大动脉。太石高速公路南北横穿井田,307 国道由西向东,在阳 泉市区与阳左公路和阳盂公路十字相交,构成网络,连通全国各地,见
5、图 1-1。 距有关主要城市、城镇里程见表 1-1。 表表 1-1 矿区距有关主要城市、城镇里程矿区距有关主要城市、城镇里程 城市名称北京太原石家庄天津郑州大同 铁路 里程(km)393124107526527777 城镇名称寿阳昔阳和顺盂县平定娘子关 公路 里程(km)3045102281240 采矿学课程设计 4 1.1.2 地形地貌地形地貌 井田区内地势平坦。 1.1.3 气象及地震气象及地震 阳泉矿区气候干燥,属温带大陆性气候。全年平均最高气温 17.1,最低 气温 5.5,历年平均 10.9,历史上最高气温达 40.2,最低气温-19.1。 年最大降水量为 866.4 mm,年最小降
6、水量为 240.4 mm,年平均降水量为 609.8 mm,多集中与 7、8、9 三个月,这三个月的降水量一般约占全年总降水量的 70以上,如 1966 年 8 月 23 日,一天内降水量达 261.5 mm。年蒸发量最大 2381.9 mm,最小蒸发量 1319.1mm,历年平均 1885.9mm。全年风向多变,以西 北风为主,雨季多偏东风,冬季盛行偏西风,历史上的最大风速为 1989 年 8 月 24 日 20 时 10 分至 20 时 25 分,阳泉市遭受到一次罕见的飓风暴雨、冰雹的 袭击,最大风力 12 级,最大风速为 35 m/s,历年平均 1.7 m/s。阳泉市最早初 霜期 198
7、0 年 9 月 23 日,最晚终霜期 1963 年 4 月 29 日,历年平均初霜期在 10 月 中旬,终霜期在 4 月上旬,年无霜期平均 184 天,最大冻土深度 0.68m。相对 湿度历年月最大 34.1 mm,最小 0.4 mm,历年平均 8.9 mm。 井田无详细地震记载。据国家地震局 1976 年 9 月中国地震基本烈度区划资 料(比例尺三百万分之一)及山西省地震局晋震发业字(1984)第 110 号文,阳泉矿 区基本烈度除昔阳县境内为 7 度区外,其余地区均为 6 度区。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田地质构造井田地质构造 阳泉矿区赋存的地层有太古界阜平群和龙华河群,下元古
8、界滹沱群和上元 古界震旦亚界长城系,古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系,中生界的三 叠系及新生界的第三系、第四系。在地层对比中通过岩相分析和相旋回研 究,结合煤系地层标准剖面,根据岩层及组合特征,采用古生物法、标志层法、 测井曲线等相互补充、验证、确定。地层对比准确、可靠。从古生界奥陶系开 始由下而上依次叙述如下: 1、奥陶系;与下伏地层寒武系为连续沉积,广泛出露于矿区东北部的弧形 区域内,即昔阳白羊峪、东寨平定郭家山、石门口阳泉白羊墅、张家井 盂县仙人村、长池、峰岭村一带。 下统:地层总厚度 120200 m、主要由含燧石结核的亮晶白云岩及白云质 灰岩组成。底部为黄绿色白云质页岩或钙质页岩
9、,下部以含燧石条带或燧石结 核的白云岩为主,中、上部为白云岩及少量白云质灰岩,含网格笔石、小栉虫、 蛇卷螺等化石。 中统:地层总厚度 415810m。 (1)、下马家沟组:地层总厚度 125225m,岩性横向变化小。第一段:地 层总厚度 1140m,主要由黄灰色薄层状泥晶白云岩、泥灰质白云岩、泥灰岩 采矿学课程设计 5 和石膏夹层组成,地表及浅部多为膏溶角砾岩,部分地区有底砾岩存在。第二 段:地层总厚度 3580m,主要由灰色及黑灰色中厚层状泥晶灰岩,含白云质灰 岩及花斑状灰岩组成。第三段:地层总厚度 5075m,主要为灰黑色中厚层泥 晶灰岩、白云质灰岩与薄层白云岩互层组成。 (2)、上马家沟
10、组:地层总厚度 180275m,底部岩性稳定,顶部岩性变化 较大。第一段:地层总厚度 2079m,主要由灰至土黄色薄层泥晶白云岩、灰 质白云岩组成,夹较多石膏层,石膏为青灰色或白色,致密块状,角砾状,地表 多见膏溶角砾岩。第二段:地层总厚度 84108m,主要由灰色及黑灰色中厚层 泥晶灰岩,花斑状灰岩、生物碎屑灰岩及薄层白云质灰岩组成。第三段:地层总 厚度 2062m,主要为灰色及黑灰色中厚层泥晶灰岩与薄至中层状灰质白云岩 互层,部分地区夹石膏层或膏溶角砾岩。 (3)、峰峰组:地层总厚度 130270m。第一段:地层总厚度 40160m, 上部和下部为土黄色或黄灰色薄层泥晶白云岩,泥灰质白云岩
11、、白云质灰岩、 泥质灰岩、泥灰岩,下部角砾状泥灰岩中夹青灰色或白色块状或条带状石膏层, 中部为厚 2030m 的青灰色中厚层花斑灰岩和生物碎屑灰岩。第二段:地层总厚 度 70150m,主要为灰色及黑灰色中至厚层生物碎屑灰岩,花斑状灰岩及泥晶 灰岩,夹薄层白云岩及泥质灰岩。 2、石炭系:平行不整合于奥陶系中统灰岩之上,主要由铝铁岩、泥岩、砂 质泥岩、砂岩、煤层及石灰岩组成的海陆交互相含煤建造,主要出露于阳盂、 阳左公路两侧及盂县土塔、牛村和平定巨城、移稂等地。 (1)、中统本溪组:地层总厚度 4060m,下部为灰白色铝土岩、铝土泥岩、 杂色泥岩夹结核状或团块状铁矿组成的铁铝岩,为山西式铁矿、黄铁
12、矿、铝土 矿富集之层位,上部为砂质泥岩、砂岩、夹 13 层灰岩及不稳定的煤线,含假 史塔夫、莫斯科唱贝、大脉羊齿等动、植物化石。 (2)、上统太原组:地层总厚度 100140m,主要为灰白色砂岩、黑灰色砂 质泥岩、泥岩、石灰岩夹炭质泥岩和煤层组成的一套海陆交互相含煤建造,是 本区主要含煤地层。含希瓦格、太原网格长身贝、假卵脉羊齿、栉羊齿、星 轮叶等动、植物化石。 3.二叠系;与下伏地层石炭系为连续沉积,是一套砂岩、砂质泥岩、泥岩 和煤组成的陆相沉积。为矿区范围内地表出露最广泛的地层,主要出露于阳左、 阳盂公路以西,和顺紫罗、三奇掌昔阳杨家坡、桑园、冀家庄、马道岭平 定寨平村、磐道岩、岳家沟、柳
13、渠、南沟掌、晓庄、高垴、北水草一线以东的 广大区域内。 (1)、下统: 山西组:地层总厚度 5070m,主要由砂岩、砂质泥岩及煤组成,含煤 26 层,亦为本区主要含煤地层,含多脉带羊齿、畸楔叶、三角织羊齿等植物 化石。 下石盒子组:地层总厚度 96165m,下部为黄绿色砂质泥岩为主的绿色岩 采矿学课程设计 6 层段,中部为褐黄色砂质泥岩及细砂岩为主的黄色岩层段,上部为黄绿色中、 粗粒砂岩为主的砂岩段。产大羽羊齿、栉羊齿、枝脉蕨、瓣轮叶等植物化石。 (2)、上统: 上石盒子组:地层总厚度 225395m,由黄绿、杏黄、灰白、紫红色的砂 岩、砂质泥岩及泥岩组成,以中间砂岩和狮脑峰砂岩为界分为红黄色
14、岩层下段、 红黄色岩层上段、褐色岩层段,含厚脉栉羊齿,中朝楔叶、多形准脉羊齿、肾 掌蕨等植物化石。 石千峰组:地层总厚度 88136m,为一套砖红色的陆相长石砂岩和泥岩沉 积,顶部夹 23 层较稳定的钙质结核和透镜状淡水灰岩。 4、三迭系:与下伏地层二叠系为连续沉积,出露在阳泉矿区西南边缘至和 顺、榆社、太谷、榆次交界地区,含芦木、脐根座等植物化石。 (1)、下统: 刘家沟组:地层总厚度 585633m,由灰褐色、红褐色厚至微层状细粒长 石砂岩夹薄板状页岩及砂质页岩组成。 和尚沟组:地层总厚度 167229m,由棕红色钙质泥岩、页岩夹细粒长石 砂岩组成,上部以砂岩为主。 (2)、中统: 二马营
15、组:地层总厚度 480m 左右,下部主要为灰绿、黄绿色细粒长石砂 岩,夹不稳定棕红色砂质泥岩,上部为灰绿色、黄绿色及浅肉红色厚层中粒长 石砂岩与棕红色钙质、砂质泥岩互层。 (3)、上统: 延长群:地层总厚度 100 余 m,由灰紫色、灰绿色、肉红色厚层中细粒长 石砂岩及灰绿色砂质泥岩和钙质泥岩组成,含山西枝脉蕨、似丹尼蕨等植物化 石。 5、上第三系:与下伏地层三叠系呈不整合接触。 上新统:地层总厚度 425m,岩性为红色粘土夹砂砾石、钙质结核,主要 分布于平定西回及盂县西潘等地。 6、第四系:主要分布于河流两岸、山间洼地及山坡上,与下伏地层第三系 呈不整合接触。 (1)、下更新统:地层总厚度
16、1080m,由淡红色、酱紫色亚粘土、粘土、 灰白色砂砾石组成、在芹泉、寿阳、上湖、景尚、松塔一带有零星出露。 (2)、中更新统:即离石黄土。地层总厚度一般 515m,最厚可达 40m, 为黄土状亚粘土及粘土,富含钙质结核,夹古土壤及砾砂透镜体。 (3)、上更新统:即马兰黄土。地层总厚度一般 310m,最厚可达 30m, 为浅黄色黄土、黄土状亚粘土、夹砂、砾石层。 (4)、全新统:地层厚度一般几 m,最厚可达 43m,与下伏地层呈不整合接 触,为现代冲积、洪积、坡积物。 采矿学课程设计 7 1.2.2 水文地质水文地质 阳泉矿区为中低山地形,海拔 6001600m,相对切割深度 200400m。
17、总 的地势是西高东低,南北高中间低。刁乌楞七千寨为矿区南部最高分水岭, 海拔 14951529.9m,北部最高为水渠洼顶,海拔为 1386.5m,桃河谷地海拔 600750m。 桃河为区内主要河流,属于海河流域滹沱河水系。桃河发源于寿阳县境内, 由西向东从矿区中部穿过,至娘子关磨河滩村与温河相汇,流经长度 80 多公里, 流域面积 1324km2;其中矿区及上游段长度 44Km,流域面积 503km2。桃河属 季节性河流,水量随季节变化明显,19591979 年洪水期(69 月)流量一般 为 38m3/s,平均为 4.146m3/s,清水期(105 月)平均流量为 0.521m3/s 以 下。
18、1959 年 8 月最大流量 2200m3/s。 根据岩层充水空间的性质及地下水埋藏条件,矿区含水层主要为三种类型。 1、孔隙水含水层 主要分布于桃河及其支流的河床以及其它低洼河谷中的冲积、洪积及坡积 层中,厚度 1020m 左右,由砂、砾石、卵石、滚石等组成。水量动态季节性 变化大,受大气降水制约。其中以桃河河谷含水较丰富,流量为 5.249.24L/sm(张家堰沟口到坡头村前)。 2、岩溶裂隙含水层 中奥陶统马家沟组灰岩为本区主要强含水层,出露于阳泉矿区东北部外围, 面积广大,为煤系地层基盘。灰岩岩溶裂隙及蜂窝状溶孔溶洞较发育,主要靠 大气降水及地表水渗漏补给,为补给娘子关泉水的主要含水层
19、。主要含水段的 岩性为上、下马家沟组的厚层灰岩。峰峰组灰岩多处于区域水位之上的垂直入 渗带。阳泉矿区大部位于娘子关泉域的西半部分,属于娘子关泉域的西部补给 迳流区。在圪套赛鱼冶西一线以东的桃河和温河河谷之间的三角形地 区,是娘子关泉域的地下水汇水区(即等水位线图中 420 等值线所圈定的区域), 水位平缓,水力坡度小于 1,富水性较好,具有岩溶水地下水库的特征。三 矿一带主要含水段标高 376138m,钻孔单位涌水量为 1.23m3/hm;阳泉至 白羊墅一带,主要含水段标高 425220m,钻孔单位涌水量介于 1.3270.58m3/hm 之间。娘子关群泉为本泉域的排泄区。 石炭系太原组薄层灰
20、岩主要有四节石、钱石,猴石三层石灰岩,总厚度 15.95m,其中以 15#煤层顶板四节石(K2 灰岩)厚度较大,为 512m 左右,在 浅部地区岩溶裂隙较为发育,含水较丰富。井田 514 及 802 钻孔资料,单位涌 水量可达 9.310.0L/sm,渗透系数 60.89171.40m/d;在远离河床,埋藏较 深和补给条件不好的地方含水微弱,如 509、518 等孔资料,单位涌水量仅 0.000540.054L/sm,渗透系数 0.000930.18m/d。在矿区北部清城、冠沟、 皇后等报告资料,三层灰岩经抽水试验单位涌水量 0.00060.00489L/sm,渗 透系数 0.003160.0
21、48m/d。 采矿学课程设计 8 3、基岩裂隙含水层 分布于二叠系山西组、石盒子组地层中,主要由裂隙砂岩、粉砂岩组成。 石盒子组 K8、K9、K11、K12 砂岩为主要含水层,一般出露较高,地表裂隙发 育,透水性较好,雨季常沿裂隙泄出形成下降泉。一般单位涌水量为 0.000180.024Lsm,渗透系数为 0.00110.146m/d;山西组 K7 砂岩为主 要含水层,单位涌水量 0.00020.0027L/sm,渗透系数 0.00640.01lm/d。属 弱裂隙含水层。 本区以大气降水为区域地下水的补给来源。东部奥陶系灰岩裸露区和第四 系孔隙含水层,直接接受大气降水的补给。地下水位、流量动态
22、变化与降水关 系特别密切。石炭、二叠系裂隙含水层靠大气降水及地表水补给。洪水期地表 水补给地下水,枯水期则排泄地下水。 本区含水层与隔水层相间成层状分布,区内断裂构造较少,规模较小,一 般情况下含水层之间没有水力联系,由于奥陶系地下水位埋深大都低于煤层开 采水平,石炭、二叠系基岩裂隙含水层为弱裂隙含水层,除局部地段外,对煤 矿开采一般影响不大。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层煤层 二矿井田含煤地层沉积于晚石炭世和早二叠世。含煤地层从老到新依次为 上石炭统太原组,下二叠统山西组,下伏地层为中石炭统本溪组,上覆地层为 下二叠统下石盒子组。由下而上依次叙述如下: 1、本溪组:地层总厚度 4060
23、m,平均 53.7m,主要由灰黑色、灰色砂质 泥岩、泥岩、细至中粒砂岩、铝土矿(或铝质泥岩)及 23 层石灰岩组成,含不 稳定小煤 24 层(厚度一般小于 0.20m)。下部石灰岩,俗称香炉石,沉积较稳 定,厚 2.25.5m,平均 4.0m,含纺缍虫、海百合及腕足类化石;底部铝土矿 (或铝质泥岩),普遍发育,厚 5.013.0m,平均 9.4m,具鲕状结构,有滑感, 其下常有厚 1.5m 左右的鸡窝状赤铁矿或黄铁矿层。 2、太原组;地层总厚度 90130m,平均 118.67m,主要由黑灰色砂质泥 岩、泥岩、灰白色砂岩,三层石灰岩及煤组成。与下伏地层本溪组连续沉积, 其基底为灰白色细至中粒砂
24、岩(K1),厚 0.815.3m,平均 5.0m,虽然厚度及岩 性变化较大,但尚较稳定,可作为分界标志层。三层石灰岩沉积广泛,厚度稳 定,是本组的良好标志层;下层 K2 灰岩,夹 23 层海相泥岩,将灰岩分成 34 层,故称四节石,厚 3.214.3m,平均 7.34m,井田西北角较厚,下距 K1 砂岩平均 29.18m,含燧石结核或团块,含中国海百合 SinocrinusTien,分喙石 燕 ChoristitesSP.等动物化石,底面向下 10m 左右为 15#煤;中层 K3 灰岩,富 含动物化石海百合茎 SinocrinusTien,由于海百合茎之横断面形若古钱,俗称钱 石,厚 1.25
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