采矿工程毕业设计(论文)-柳泉煤矿0.6Mta新井设计【全套图纸】 .doc
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1、第- 35 -页中国矿业大学2014届本科生毕业设计1.井田概况及地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置:柳泉煤矿位于铜山县柳泉镇内,距徐州市22km,东距京福高速公路及京沪铁路7km,104国道10km,有公路直通柳泉火车站,西南距垞城铁路专用线4km,西邻京杭大运河,北部濒邻微山湖,北上山东,南达长江,常年通航,陆路、水运交通均十分便利,见交通位置图1-1。图1-1 交通位置图1.1.2地形地貌:区属黄淮冲积平原,地势平坦,地面标高3234m,自西北向东南略有倾斜,地面坡度一般为1/5000,沿湖为1/3000,向南3km为由寒武奥淘纪石灰岩组成的低山区,山体标高100150m。1.
2、1.3矿区的水文情况: 本区位于微山湖南岸,微山湖与昭阳湖、南阳湖、独山湖组成一个湖泊群,湖泊面积1265km2。最高洪水位标高+36.48m。本区西部有京杭大运河,河宽50m、水深34m,经郑集新河入微山湖。城子河流经本区南部,西接京杭大运河,东入微山湖,是柳泉煤矿的主要运煤航道。1.1.4气象及地震情况:本区属南温带鲁淮区,具长江和黄河流域气候的过渡区特征,气候温和,日照充足、四季分明、雨水较多。年平均降水量795.9mm最大降水量1297mm(1958年),多集中在7、8月间。年平均降雪日10天,最多28天,最大积雪厚度25mm。年平均气温14左右,七月份平均气温最高,一月份平均气温最低
3、。年平均相对温度70%,年平均蒸发量1679mm。河湖封冻一般在12月底至下年1月底。最大冻土深度24 cm。本区全年以偏东风为最多,年平均风速约30m/s,冬春季节受北方冷空气影响多西北大风。本区地震烈度7度区。 根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)地震动峰值加速度分区为0.10.15g。1.2 井田地质特征全套图纸,加1538937061.2.1地质构造本区处于郯城庐江深大断裂带西盘,秦岭东西构造带北支的东端与新华夏系第二隆起带西侧的交汇处,徐州复背斜的西北侧。其构造形迹受东西向构造、华夏系及新华夏系构造体系的联合控制,褶皱轴向呈北东40左右,断裂走向北东3040。就区内构
4、造控制程度而言,属中等偏简单,褶皱、断裂均不发育。1.2.2地层本井田为隐蔽式煤田,自上而下地层特征如下: 石炭系上统太厚组(C3t)区内16个钻孔均未穿透,揭露厚度3.98191.28m。由十三层厚薄不等的浅灰色石灰岩与灰黑色粉砂岩、浅灰色粘土岩及浅灰、灰绿色中细砂岩及煤层交互沉积。因其沉积特征各异,现以九灰为界,分上下两部分。下部:厚约93m。由十、十一、十二、十三共4层石灰岩及灰岩间的砂岩、泥岩、薄煤层组成;其中十灰厚度大,含腕足类化石,上部白与下部黑,颜色对比鲜明,与上、下灰岩层间距较大,一般25m到30m左右,为本段地层对比的辅助标志。十一灰及十二灰组成上薄下厚的双层结构,尤以十二灰
5、厚度大,含大量纺外向纺锤蜒而为本组地层的主要标志之一。十三灰以其化石密集而易于辨认,故亦为本段地层的辅助标志。上部:厚约76m,由灰岩、泥岩、砂岩及薄煤层组成,含灰岩9层,其中一灰、四灰、五灰、六灰、九灰沉积稳定,一灰颜色浅,岩面粗糙,含有现有珊瑚及海百合茎化石;特征明显,位于该组地层的最顶部,成为与上覆山西组地层分界的标志。四灰厚度大,含燧石结核,为本段地层的主要标志之一。八灰与九灰相距较近,为本段地层对比的辅助标志。该组地层与下伏本溪组整合接触。 二迭系a、山西组(P1S)厚78.89121.20m,平均107.23m。岩性由灰白色中砂岩,灰色细砂岩,深灰色粉砂岩及灰黑色泥岩,灰褐色粘土岩
6、及煤层组成;最顶部为杂色泥岩。本组共含煤35层,煤层常位于该组地层的中下部。其煤层沉积特征明显,各煤层常具一层老顶砂岩。7煤层顶板以灰白色中粒砂岩为主,具斜层理,含有菱铁质鲕粒及炭纹。沉积虽然连续,但厚度变化大。9煤层顶板为浅灰及灰白色中细粒砂岩,成份以石英为主,含长石,硅钙质胶结,分选性好,含黑色泥岩包裹体,常见有黑色泥质条带,构成水平层理及缓波状水平层理;9煤层之下常具一层砂岩,除含有菱铁矿结核及具有生物搅动构造外,与其顶板砂岩特征基本相似,岩性区别不大。9煤上距7煤层为2550m,下距10煤5m左右;9煤层之底板砂岩,即为10煤层顶板砂岩。10煤之下为粉砂岩或与分细砂岩互层,底部为灰黑色
7、海相泥岩,含菱铁矿透镜体,具底栖动物浅穴,为该区地层对比的辅助标志。山西组全区分布,虽然因不均衡沉降而造成薄厚不等的沉积,但整体连续无缺失。该组地层与下伏太原组为整合接触。b、下石盒子组(p1x)厚123.46224.59m,平均195.50m。主要为杂色泥岩,浅灰色,灰褐色粘土岩,灰杂灰色粉砂岩及灰色、灰绿色细砂岩,灰白色中细砂岩、中粗粒砂岩及深灰色泥岩、粉砂岩和煤层组成。因上、下地层沉积特征各异,分上、下两段叙述:下部含煤段:厚约76.5m左右。主要由灰、深灰色泥岩、粉砂岩,灰白色细中砂岩及煤层组成。粉砂岩、泥岩中含植物化石。中细砂岩含菱铁矿鲕粒,呈缓波水平层理及斜波状层理,常形成煤层的顶
8、板。该段常含煤23层,有时57层,可采煤层一层(即3煤)。灰色地层厚约40m,为本组含煤段地层。其下为杂色泥岩。最底部为灰灰绿色含砾粗砂岩,有时相变为中砂岩或细砂岩。成分以长石石英为主,具多量岩屑,泥质胶结,分选性差,具韵律分选层理,厚度为0.5020m,平均厚6.50m。此层为下石盒子组与山西组地层的分界,俗称为分界砂岩,为该区地层对比的重要标志层。此层上距3煤层约45m左右,下距7煤层50m左右。上部非含煤段:厚约120m,其岩性以杂色泥岩为主,间有灰色粉砂岩,灰褐色粘土岩、灰绿及灰白色细砂岩,少有中粗粒砂岩。杂色泥岩中以紫红色为主,具灰、灰黄、灰绿色斑块,含。灰色粉砂岩及灰褐色粘土岩中多
9、含植物碎片化石及植物根化石。有时含完整的脉羊齿及瓣轮叶等化石。细砂岩常具缓波状水平层理及斜波状层理,含泥岩包裹,具少量炭屑。本组地层与下伏山西组为整合接触。C、上石盒子组(P2S)厚13.58538.95m,平均269.75m。上部以灰,灰绿、灰杂色斑块状泥岩为主,夹薄层中细或中粗砂岩,分选性较差,下部为灰色,浅灰色及绿灰色中细砂岩,与杂色、灰色、深灰色泥岩,粉砂沉积。距底部约100m处为灰、深灰色泥岩及粉砂岩,多含植物根化石,偶夹薄层炭质泥岩或煤线。底部为灰白或灰褐色中粗粒含砾石英砂岩,坚硬;一般为12层,偶见3层,上薄下厚,俗称“奎山砂岩”,为上石盒子组与下石盒子组地层的分界标志。该组与下
10、伏下石盒子组整合接触。d、石千峰组(P2sh)仅见于04勘探线4号孔,厚度69.65m。主要有暗红色泥岩、粉砂岩,灰褐、灰绿色及灰白色中粗粒砂岩组成;粗砂岩分选性差,含有岩屑及石英细粒,时见韵律分选层理。底部为一层厚30m左右的含砾粗砂岩,与下伏上石盒子组整合接触。 第四系(Q)厚37.40-95.00m,平均51.52m。第四系松散层主要由粘土、砂质粘土、砂姜粘土、含粘土粉细砂、中砂、砾石层及粘土砂姜、钙质粘土等组成,其中砂层、砂砾石等含水层仅占地层总厚度的1/3-1/4,且普遍含粘粒。(2)构造本区处于郯城庐江深大断裂带西盘,秦岭东西构造带北支的东端与新华夏系第二隆起带西侧的交汇处,徐州复
11、背斜的西北侧。其构造形迹受东西向构造、华夏系及新华夏系构造体系的联合控制,褶皱轴向呈北东40左右,断裂走向北东3040。就区内构造控制程度而言,属中等偏简单,褶皱、断裂均不发育,现叙述如下: 褶皱景山勘查区主体为一向倾盆地,收不均匀构造应力作用,盆地东南翼产状陡立,倾角6075,向深部变缓,倾角1015,形成陡帮平底的箱式褶曲。闫大庄向斜为景山勘查区主体向斜,轴部位于检测区中部偏西北,其走向由西南至东北,呈NE70转向NE50NE60,最后渐转为南北向至NW10而翘起,略呈“L”形,轴长约8km;8条勘探线控制,煤层底板等高线涂上清晰,控制程度可靠;其东南翼发育有秦楼背斜和城子河向斜等次级褶曲
12、。 岩浆岩本区内岩浆岩侵入普遍,据钻孔揭露,下石盒子组5个钻孔见岩浆岩侵入1-3层,侵入厚度0.925.38m。依据肉眼鉴定描述,侵入到下石盒子组,山西组的岩浆岩,其岩性相似,为深灰灰绿色,隐细晶质,斑状结构,块状构造,含黑云母碎片,矿物成分为斜长石、角闪石或辉石,据区域资料,燕山期岩浆侵入规律为:早期以中酸性为主,多呈岩株、岩盘侵入;晚期以中基性为主,多呈岩脉、岩床侵入。故本区岩浆岩侵入为燕山晚期。见综合柱状图 1-2:综合柱状图 1-21.2.3水文地质1、地表水系本区属华北平原山东丘陵的西南缘,地势低平。东南部为低山丘陵,山体走向NESW。西南部的麻雀山为区内最高峰,标高241m。西北部
13、为黄淮冲积平原,地面标高3234m(西南高而东北低),地面坡度一般为15000,沿湖为13000。微山湖为区内最大湖泊,其次有城子湖、留武湖、后川湖等。主要河流有京杭运河、顺堤河、废黄河、不老河,闸河、桃园河、郑集河等,流向自西向东或东南。区内水系特点是流程短、河槽浅,汛期行水,旱期断流,仅在下游的沿湖地带基本保持常年有水。1957年微山湖水泛滥,苏北堤河以东全部受淹,洪水位标高36.1236.84m,目前沿湖大堤堤顶标高一般在39.00m左右。本区气候属南温带鲁淮区,据徐州气象站资料,年平均降水量795.9mm;蒸发量1679mm,降水多集中在59月(常见68月),占全年总降水量的54.17
14、5.4%。2、井田含、隔水层(组、段)水文地质特征(1)本溪组(C2b)上部以浅灰色石灰岩含水层为主,夹泥岩或铝质泥岩,下部由杂、紫红色泥岩、铁质泥岩隔水层组成。据区域资料,正常条件下,它为基底奥陶系灰岩强岩溶含水层与太原组灰岩岩溶水的良好隔水边界。(2)太原组(C3t)揭露厚度3.98191.28m,由灰色石灰岩、生物碎屑灰岩及浅灰色中细砂岩等组成溶隙裂隙含水层;共有灰岩13层,总厚度25.2240.74m,占该组总厚度的18.928.3%。四灰:灰色,上部浅棕灰色,微晶质结构,底部夹泥质条带,富含珊瑚,海百合茎等海相动物化石,少含燧石结核,裂隙发育,方解石及泥质充填,局部发育溶蚀洞穴,富水
15、性较强,为开采山西组7、9煤层的间接充水含水层。综合本区勘探成果及邻近矿井揭露情况,太原组石灰岩岩溶含水层富水性中等,且自浅向深富水性趋弱。深灰色粉砂岩、泥岩、灰色粘土岩、煤层等组成相对隔水层。(3)山西组(P1s)厚度78.89121.20m,平均107.23m。上部和下部由泥岩、粉砂岩夹薄层细砂岩组成,为相对隔水层段;中部为含煤层段,砂岩含水性相对较好,虽然高角度张裂隙较发育,但多被方解石等充填,各漏水点均位于浅部(143.36243.85m)。邻区垞城矿清理斜巷底部7煤底板砂岩水质分析(76年1月),水质为氯化物重碳酸钠型,矿化度1.033克升。煤层顶部50m以内的充水砂岩直接影响7煤层
16、开采,其层数17层,平均4层;厚度6.4036.57m, 平均18.53m;钻孔中均未见漏水。总体上7煤顶部砂岩含水层富水性较弱。根据邻近矿井开拓资料,7煤层底板砂岩不如顶板砂岩发育,但由于距太原组岩溶含水层较近,易获得补给,涌水量往往高于顶板砂岩。(4)下石盒子组(Plx)厚度123.46224.59m,平均196.50m,由粉砂岩、泥岩、煤层及中、细砂岩含水层组成。景山勘查区3-11号孔470471m漏水,漏失量1.18 m3h,砂岩局部高角度张裂隙发育,但多为钙质或泥质充填。邻区李场井检孔2、3煤层底板(基岩风化带)至山西组7煤顶底板砂岩混合抽水试验(1995年5月):单位涌水量0.00
17、0386Lsm,渗透系数0.0273md,水质为氯化物硫酸钠型,矿化度2.46gL,富水性弱。上部砂岩不发育,为相对隔水层段。(5)上石盒子组(P2s)厚度13.58538.95m,平均269.75m,浅部遭剥蚀。主要由泥岩、粉砂岩、粘土岩及砂岩组成。含水层段与隔水层段相间,底部70m以内岩性为灰白色含砾中粗砂岩(奎山砂岩),一般24层,平均厚度20余米,景山勘查区内计有6个层次漏水,富水性弱中等,检测区内未见漏水钻孔。奎山砂岩下距2、3煤层平均160余米,对煤层回采无影响。夹河矿井筒穿过奎山砂岩涌水量210 m3h,-80m人行石门过奎山砂岩涌水量130m3h。(6)石千峰组(P2sh)区内
18、仅1个钻孔揭露。岩性由紫红色中粗粒砂岩夹紫红色泥岩,粉砂质泥岩组成,为相对含水层段。(7)第四系(Q)厚度37.4095.00m,平均51.52m,主要由粘土、砂质粘土、砂姜粘土夹含粘土粉细砂、中砂、砾石层及粘土砂姜、钙质粘土等松散层组成,其中砂层、砂砾石层等含水层一般仅占地层总厚度的1314,且普遍含粘土成份。剖面上一般可将第四系松散层划分为上、中、下、底四段。 底段:厚度022.0m,平均10.50m,仅发育于西、西北部。岩性为棕黄灰绿色粘土、砂质粘土及粘土质中细砂,偶见粘土质砾石层。 下段:厚度6.225.2m,平均13.70m,黄褐色夹绿灰色,上部以粘土砂姜、砂姜粘土为主;下部多见钙质
19、粘土、中部偶夹粘土质粉细砂、砂质粘土等。3-15号孔抽水试验,第一股水(250L)抽出后,24小时抽出水量仅6.828L,富水性弱。水质为硫酸钠镁型,矿化度1.655gL。 中段:厚度13.030.0m,平均18.70m,黄褐色为主,夹绿灰色,紫色,可塑硬塑,岩性以粘土、砂质粘土及粉细砂等为主。局部含砂姜,该段为相对富水层。见少量现代蚌螺壳残体。 上段:厚度4.518.4m,平均8.62m,灰浅黄色,常见一层灰色流塑状淤泥质粘土。以软可塑状粘土、砂质粘土为主,局部夹l-2层粘土质粉细砂,多见近代植物根须及小孔隙。3、矿井水文地质类型及复杂程度综上所述,按照矿井水文地质规程中有关规定,本区属于半
20、封闭的徐州煤田刘集复式向斜水文地质单元内的北东端水文地质块段。第四系中的粘土、砂质粘土及砂姜粘土厚而稳定,它剪弱了大气降水、地表水、第四系孔隙水与基岩煤系含水层的水力联系。基底奥陶系灰岩虽然接受东南裸露山区侧向补给,但本溪组下部泥岩段具良好隔水作用。对2、3煤开采产生直接充水的为其顶部砂岩裂隙含水层,其富水性一般较弱;太原组石灰岩(四灰)为7煤层开采的间接充水含水层,据邻区揭露资料分析,富水性中等,因此本区水文地质类型属简单中等型,其中,开采中组煤层为简单型。矿床水文地质条件属简单型。4、矿井涌水量原地质报告预测矿井的正常涌水量90 m3h;预测最大涌水量为355 m3h。矿井近三年实测涌水量
21、均在20m3/h左右。1.3煤层及煤质1.3.1煤层(1)煤层特征及含煤性本井田含煤地层为二迭系山西组和下石盒子组,含局部可采煤层三层,即2煤、3煤和7煤,其中可采煤层3煤的平均厚度3.2m。 3煤层煤厚0.32-3.45m,平均3.2 m。部分为单层结构,部分为双层或叁层结构,煤层结构的变化无规律。检测区内穿过3煤层钻孔16个,其中断缺点1个,见煤点15个,可采点8个,可采性指数0.53。3煤顶板大部分为深灰色泥岩,少数为深灰色粉砂岩及浅灰色细砂岩。3煤层底板为灰色泥岩和褐灰色粘土岩。3煤层在最北端受岩浆岩入侵影响变为天然焦。3煤层属大部分可采的较稳定煤层。1.3.2煤质(1)物理性质及煤岩
22、特征检测区内主要可采煤层为3煤层,其余各煤层均为不可采煤层。3煤:灰黑黑色,油脂光泽及弱玻璃光泽,硬度1.52,褐黑黑色条痕,具厚度不等的条带状结构,含少量碎屑镜质体性脆、易碎,土状参差状断口,内生裂隙较发育,半暗暗淡型煤。镜质组主要为均质镜质体和基质镜质体,。木质结构已被强烈破坏,镜质体的腔孔结构已消失。惰性组主要为粗粒体、丝质体和半丝质体,含少量微粒体和菌类体,多呈大小不等,形状不规则的碎片分布在凝胶化基质中。丝质体腔孔结构多已破坏,有的腔孔被粘土充填。壳质组以大小孢子体为主,含少量角质体、树脂体及木栓质体。无机矿物中,以粘土为主,呈微粒状、浸染状或条带状分布。黄铁矿呈星散状分布。碳酸盐呈
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