华晟荣煤矿南四盘区煤矿开采毕业设计(编辑修改稿)

华晟荣煤矿南四盘区煤矿开采毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

顶板淋水方式向矿井充水；后期开采 15 煤层时，直接充水含水层为 K2 灰岩裂隙岩溶含水层。 且 15 煤层位于奥灰水位标高以下，受采动破坏影响，隔水层变薄，加之奥灰水较高的水头压力，使 15 煤层矿床开采，实际上已成为岩溶裂隙水充水矿床。 故在开采时应对其突水的可能性作进一步研究，并采取相应的安全措施。 1）褶皱引起充水：在背向斜转折端，裂隙相对较发育有利于地下水的富集，当掘进至附近时，可能引起矿井突水。 2）断层充水：井田内断层断距虽然不大，但断层破碎带可 沟通含水层之间的水力联系，可引起采煤时侧向矿井充水。 3）陷落柱充水：陷落柱产生的裂隙可沟通各含水层之间的水力联系，可引起采煤时向矿井侧向充水。 3 煤层底板突水系数计算见表 表 3 煤层底板突水系数计算表 孔号 底板标高 /m 底板水头压力 /MPa 隔水层厚度 /m 突水系数 /Ts 30—1 30—2 32—1 西部底板等高线最低标高 （ 5）、矿井涌水量 预测矿区在生产时，正常涌水量 200m3/h，最大涌水量 280 m3/h。 （ 6）、矿井供水水源 1）松散层孔隙水 含水较丰富，是当地农业和民用水的主要水源，为避免引起与农业争水的矛盾，一般不宜作为矿井建设的永久性水源。 2）基岩风化带水 含水性较好，富水差异性大，经取样分析，水质较好，可作为暂时水源。 3）上下石盒子组砂岩裂隙水 含水性较好，富水性不均一，经取样分析，水质较好， 可作为暂时水源。 4）奥陶系中统石灰岩岩溶水 根据区域资料，奥陶系中统上马家沟组岩溶裂隙发育，含水丰富，经取样分析，水质较好，一般可作为矿井建设的永久性供水水源，但存在富水性不均一现象，在选取该含水层作为水源地时，应作进一步的工作。 煤层特征 煤层 本区含煤 7～ 13 层，煤层总厚 ～ ，含煤系数 %。 主要可采煤层四层，为石炭系上统太原组 1 1 9 煤层和二叠系下统山西组 3 煤层。 （ 1） 3 煤层 煤层位于二叠系山西组下部，为上煤组，厚 ~。 平均厚度 ，煤层稳定，顶板一般为泥岩、砂质泥岩，底板为砂质泥岩、细粒砂岩。 一般夹矸 1 层，厚 ~，属结构简单至较简单煤层。 （ 2） 9 煤层 煤层位于石炭二叠系太原组中部，下距 14 号煤层 ~，平均。 煤层厚度 ~，平均 ，顶板为泥灰岩，底板为粉砂岩、细粒砂岩，为不稳定型局部可采煤层。 （ 3） 14 煤层 煤层位于石炭系太原组下部，下距 15 号煤层 ~，平均。 煤层厚度为 ~，平均 ，顶板为泥岩、石灰岩（ K2），底板为砂质泥岩。 属稳定可采煤层。 （ 4） 15 煤层位于太原组下部，煤层厚度 ~，平均 ，夹矸1~7 层，一般夹矸 2~3 层，顶板为砂质泥岩，底板为泥岩、铝土泥岩，属不稳定局部可采煤层。 且煤层位于奥灰水静水位标高以下 60~280m，一般 160m左右，水力压头大，加上断裂、陷落构造，奥灰水进入坑道的可能性很大，故其水文地质条件列为中等 ~复杂型。 各煤层情况统计见表。 表 煤层厚度、结构特征表 煤层 厚度 /m 结 构 层间距 /m 稳定性 煤的容重 3 ~（ ~） 稳定 9 ~（ ~） ~14 ~~15 ~~3 层 ~ 主采煤层的围岩性质 3 煤层直接顶板为砂质泥岩、泥岩 ，局部为粉砂岩，厚 ~，结构松软，吸水易软化，强度较低，岩相变化大。 老顶为中 ~细粒砂岩，厚 ~，岩相变化大。 真密度2657kg/m3，视密度 2640kg/m3，含水率 %，为半坚硬岩 ~坚硬岩。 3 煤层直接底板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，厚 ~。 老底为灰色中厚 ~厚层状细粒砂岩，厚 ~，岩相变化大，为半坚硬 ~坚硬岩。 垂向上为软弱 —坚硬 —软弱坚硬的相间复合结构，平面上岩相变化大， 3 煤层顶、底板工程地质条件复杂。 钻孔柱状图见附录。 3 煤层顶、 底板岩石物理力学性质试验结果见表 ： 表 岩石物理力学性质试验成果表 层位 岩石名称 饱和抗压强度 /MPa 自然抗压强度 /MPa 软化系数 3 煤层 顶板 细粒砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 3 煤层 底板 砂质泥岩 粉砂岩 煤的特性 （ 1） 、煤种 本井田内各煤层以贫煤为主，少部分为无烟煤，煤 质变化总的趋势具有东高西低的特点，亦即浅部煤层的变质程度低于深部。 （ 2）、煤的物理性质 井田内 310 3103303 钻孔采样对 3 煤层进行了显微煤岩鉴定，见表。 表 3 煤层显微组分定量统计一览表 煤层 有机组分 /% 无机组分 /% 镜质组最大反射 R0max/% 镜质组 惰质组 壳质 组 粘土 类 硫化铁类 碳酸化 盐类 其他 小计 3 ~91.6 ~18.4 ~9.6 ~ ~9.9 ~ 3 煤层为黑色、条痕为深黑色 —黑色，断口参差状 ~阶梯状，块状及粉状，玻璃 —金刚光泽，内生裂隙较发育。 由镜煤、亮煤及暗煤组成，以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带，细—中条带结构，属半亮 —光亮型煤。 其镜煤最大反射率（ Romax）值为 ~%，相当贫煤至无烟煤变质阶段。 14 煤层为黑色、条痕黑色，断口参差状 —阶梯状，玻璃 —金刚光泽，以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带，细条带状结构，含黄铁矿结 核及散晶，属半亮—光亮型煤。 15 煤层：黑色，块状为主，夹部分粉状，半暗型煤，玻璃光泽，含黄铁矿结核，最大反射率（ Romax）为 ~%，其变质阶段相当于贫煤。 （ 3）、化学性质及工艺性能 煤的工艺性能：煤的化学反应性， 3 煤二氧化碳还原率为 ~%，分解率 ~%，化学反应性一般为中等。 15 煤二氧化碳还原率为 %，分解率为 %，化学反应性属低等，煤的结渣性（ 3304 孔、 3 号煤）鼓风速度 ，结渣率为 %。 ，结渣率大于 25%，故 3 煤属强结渣煤。 在不同温度下煤层对 CO2 反应性试验结果见表。 表 15 煤对 CO2 反应性试验结果表 温度 CO2 还原率 % 800℃ 850℃ 900℃ 950℃ 1000℃ 1050℃ 1100℃ 3 煤层 15 煤层 综合煤质特征：原煤灰份、硫份由浅至深有逐渐增高之趋势，水份、磷份、发热量变化不大 ，碳元素含量均在 88%左右，各主要煤层灰份 SiO2+Al2O3 在 70%以上，精煤回收率， 3煤层为 %， 15 煤层小于 40%（平均 %），可选性属低等。 煤质的工业分析见表 、。 表 各煤层煤质化验工业分析 Mad/% Ad/% Vdaf/% St， d/% Pd/% Qgr， v， d MJ/kg 3 原 ~0 ~9 ~0 ~6 ~47 ~50 浮 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 15 原 ~6 ~4 ~7 ~9 ~36 ~49 浮 ~ ~ ~ 0~ ~25 ~62 表 元素分析（浮煤） 元素 煤层 Cdaf/% Hdaf/% Odaf/% Ndaf/% 3煤层 ~ ~ ~ ~ 15煤层 ~ ~ ~ ~ 表 煤灰成分分析结果 成分 煤层 SiO2+Al2O3+TiO2/% Fe2O3+CaO+MgO/% ST/℃ 视（相对） 密度 浮煤回收率/% 3煤层 ~ ~ 1337 ~ ~ 15煤层 ~ ~ 1397 ~ 、煤的工业用途 3 煤层主要为低 ~中灰、特低硫、低磷、高发热量、高熔点灰份贫煤，部分为无烟煤，精煤回收率、化学反应性均属中等，强结渣，为优良之动力用煤。 并可考虑作化工和气化用煤。 15 煤层为中灰、富 ~高硫、低磷、高发热量、高熔点灰份贫煤，部分为无烟煤。 由于化学反应性低，精煤回收率为低等，硫份高，主要作动力用煤。 煤层发热量汇总见表。 表 15 煤层发热量汇总表 煤层号 Qgr， v， d（ MJ/kg） （ MJ/kg） 3 煤层 原煤 ~ ~ 精煤 ~ 15 煤层 原煤 ~ ~ 精煤 ~ 瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃 （ 1）、瓦斯 瓦斯含量由东往西增加，由浅部往深部递增， 15 煤层甲烷含量不高，铁路以东 3 煤层为瓦斯风化带， 15煤大部为瓦斯风化带。 本井田瓦斯含量见测定结果汇总表。 综合上述结果，本井田 15 煤层按低瓦斯考虑。 表 15 煤层瓦斯含量测定结果汇总表 煤层编号 甲烷含量 （ ml/gdaf） 甲烷成份 （ %） 3 煤层 0~ 0~ 15 煤层 ~ ~ 对可采煤层钻孔瓦斯含量测定成果统计见表 表 可采煤层钻孔瓦斯含量测定成果统计表 煤层 编号 甲烷含量 ml/gdaf 瓦斯成分 CH4/% CO2/% N2/% C2Hx—C8Hx/% 3 煤层 ~1.41 ~35.68 ~5.02 ~82.70 15 煤层 ~7.78 ~7 ~4.22 ~9 (2)、煤尘爆炸与煤的自燃 据地质资料显示： 3 煤层有煤尘爆炸危险性， 15 煤层其火焰长度 4~20mm，扑灭火焰的岩粉量为 50%—70%， 15 煤层具有煤尘爆炸危险性，；据《长治勘探区详查地质报告》采样做煤的自燃趋势试验结果， 3 煤层还原样与氧化样燃点之差为 3—5℃，据此评定， 3 煤层属不易自燃煤层， 15 煤层还原样与氧化样燃点之差为 14—50℃， 15 煤层属自燃煤层。 （ 3）、地温 根据大范围的钻孔井温测量资料，本区为 地温正常区，平均地温梯度： 500m以内为 ℃ /hm， 500m以外为 ℃ /hm，综合分析认为地恒温带深度约 20—40m，温度 ℃。 煤层地质特征 盘区位置 设计采盘区（南四盘区）位于井田南翼，盘区上山的右侧。 盘区煤层特征 本首采盘区为 3 煤层，该煤层煤为黑色，由镜煤、亮煤及暗煤组成，以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带，细 —中条带结构，属半亮 —光亮型煤，相当贫煤至无烟煤变质阶段。 煤层平均厚度为 ，倾角 1~ 4，煤层结构简单：普 遍含有一层夹矸，夹矸平均厚度为 ~。 煤的硬度为 2~3，煤的密度为 ，其煤层特征见表。 表 煤层特征表 煤层 颜色 煤岩类型 比重 水分（ %） 灰分（ %） 挥发性（ %） 含硫量（ %） 发热量MJ/mg 业牌号 3 色 亮 6 1521 1118 PM 该盘区平均瓦斯相对涌出量为 m3/t，涌出量较小。 煤尘有爆炸危险性，无自然发火倾向。 煤层顶底板岩石构造情况 老 顶：中 ~细砂岩，厚 ~，平均厚度 ，深灰色的、长石岩屑、分选、磨圆较好； 直接顶：砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，厚 ~，平均厚度 ，灰黑色的、性脆、质硬； 直接底：砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，厚 ~，平均厚度 ，灰黑色、平坦状口； 老底：灰色中厚 ~厚层状细粒砂岩，厚 ~，平均厚度 ，岩相变化大，为半坚硬 ~坚硬岩。 水文地质 本首采盘区水文地质条件属简单型，该盘区上部为井田边界留设高度为 30m的边界 煤柱，预计不会对首采盘区开采造成突水威胁。 除此之外，太原组灰岩岩溶裂隙水是盘区内涌水的主要来源，但是隔水层比较厚（平均 10m），灰岩水主要通过采空区顶板冒落后的上部裂隙与采面导通。 由于砂岩裂隙发育不均，一般富水性弱，只在局部相对较强，以静储量为主，补给源不足，在开采时可能表现为少量突水、淋水、滴水。 地质报告提供首采盘区内正常涌水量为 200 m3/h，最大涌水量 280m3/h，涌水量不大。 地质构造 采盘区为背斜构造的一翼，煤层底板的起伏波动很小，煤层倾角 2~ 4。 盘区内无断层，无陷落柱，。