【正文】 礦井安全防護(hù)分析與應(yīng)用 ......................... 86 ........................................... 86 2 煤層頂板主要的含水地層 ..................................... 86 3 井田水文地質(zhì)情況分析 ....................................... 88 4 煤層頂板水的防治方法 ....................................... 89 5 煤礦突水系統(tǒng)分析 ........................................... 92 6 礦井防水閘門的施工管理 .................................... 102 7 帶壓礦井應(yīng)急排水系統(tǒng)和防水閘門 ............................ 104 8 礦井排水的處理與利用 ...................................... 107 9 結(jié)束語 ........................................................................................................ 109 翻譯部分 Research on support bearing and top coal stability of fully mechanized caving face in deep mine .... 112 深部綜放開采頂煤穩(wěn)定性與支架承 載研究 ............ 118 一 般 部 分 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 礦區(qū) 概況 井田位置、范圍和交通位置 錢家營礦業(yè)分公司位于河北省唐山市豐南區(qū)錢家營鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為北39176。33′ 東經(jīng) 118176。28′。位于華北平原，屬于平原地區(qū)，地勢平坦，沒有高山及丘陵。井田范圍內(nèi)有北陽莊、林子里、小屯、錢家營等村莊，井田西南有工人家屬居住區(qū)，距工業(yè)廣場約 3 千米。礦區(qū)內(nèi)有鐵路與京山線古冶車站和林西礦業(yè)有限公司接軌，鐵路交通方便有公路干線通過井田，公路 交通十分方便，屬京、津、唐三角區(qū)，距北京、天津均為 100km。見錢家營礦交通線路圖，如下圖 1 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 地形地貌 本地區(qū)地勢平坦，井田范圍內(nèi)全被第四系沖積層所覆蓋，地勢低平，東北高，而西南低，標(biāo)高介于 7～ 26m 之間，地形坡度 1/1000。東部于新古河道兩側(cè)有高度 1～ 3m 呈北東 —南西向排列的小型沙丘。 礦區(qū)的氣候條件 礦區(qū)為大陸性季風(fēng)氣候，春季東風(fēng)和西風(fēng)交替出現(xiàn)，氣候干燥少雨；夏、秋兩季東南和南風(fēng)常由海面帶來潮濕空氣，使礦區(qū)多雨；冬季因受西伯利亞蒙古一帶冷氣壓影響多西北風(fēng)，氣候寒冷干燥。礦區(qū)內(nèi)由 11 月至翌年 3 月為凍結(jié)期，凍結(jié)深度為 至 ，最高氣溫在零上 27176。至 37176。，最低氣溫在 29176。至 34176。，全年氣溫平均為零上 176。，年降水量為 370mm 至 631mm，全年主導(dǎo)風(fēng)向多為西北、東南，風(fēng)力 3 至 4 級。根據(jù)開灤礦務(wù)局地震辦公室 1991年 5 月 31 日提供的《錢家營礦區(qū)地震基本烈度評定報告》 ，錢家營礦區(qū)地震基本烈度為七度 河流水系 井田內(nèi)有沙河、老牛河。沙河發(fā)源于遷安城西好樹屯，匯集清涼山東麓一帶山地之水向南流去，過巍峰山 —鳳凰山間的山谷，進(jìn)入開平煤田。蜿蜒于唐家莊礦業(yè)有限公司，流經(jīng)呂 家坨礦業(yè)公司與范各莊礦業(yè)之間，回折而向西南，穿過錢家營、宋家營、小集鎮(zhèn)，而泄入葦泊洼地內(nèi)。 水源與電源 1） 礦井供水現(xiàn)狀及存在的問題 1. 礦井供水現(xiàn)狀 礦井供水主要包括生活用水和生產(chǎn)用水兩部分。生活用水主要分為工業(yè)廣場生活用水和工房區(qū)生活用水，生產(chǎn)用水分為井下生產(chǎn)用水和地面生產(chǎn)用水。 工業(yè)廣場生活用水主要取自沖積層中部卵礫石承壓含水層，部分取自凈化礦井水 (主要用于洗澡用水 )，到目前為止，工業(yè)廣場共施工沖積層水源井14 口，正在使用的有 5 口，其余均已報廢，可供水量為 ，水質(zhì)符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 工房區(qū)生活用水取自沖積層中部以及底部卵礫石承壓含水層。工房區(qū)已累計施工水源井 10 口，正在使用的有 3 口，其余水井均已報廢 (包括 3 口水質(zhì)不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的奧陶系石灰?guī)r巖溶含水層水源井 ),供水量為。水質(zhì)符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 井下生產(chǎn)用水取自沖積層底部卵礫石含水層以及礦坑水，礦井為井下生產(chǎn)供水在東風(fēng)井工業(yè)廣場先后施工水源井 7 口，正在使用的只有一口，其余均已報廢，供水能力為 ，水質(zhì)良好。另外，東風(fēng)井井筒涌水和300 水平回風(fēng)大巷涌水中的一部分 (約 )，西風(fēng)井筒及井底車場涌水 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 ()，以及 600 水平東西大巷涌水的部分 (約 )均被用作生產(chǎn)使用，總供水能力達(dá)約 。 地面生產(chǎn)用水主要取自凈化礦坑水，主要供洗煤廠、營運(yùn)科、供應(yīng)科、以及服務(wù)公司等單位使用。見下表一，礦井總的用水情況 礦井總的用水情況 表一 2. 礦井供水中存在的問題 礦井供水存在的問題主要有以下幾個方面： 一 水源井成井質(zhì)量低，使用壽命短，建礦以來礦井共施工水源井 31 口，仍在使用的僅有 9 口，水井涌砂量大，平均使用壽命只有 2～ 3 年。 二 礦 井供水缺乏統(tǒng)一的管理和規(guī)劃。 三 浪廢現(xiàn)象嚴(yán)重。四是用水決策缺乏科學(xué)論證，如礦坑水的利用問題，井下生產(chǎn)用水問題，鍋爐用水問題等。分割法國風(fēng)格 2）礦井供水設(shè)想 目前礦區(qū)供水能力可以滿足生活，生產(chǎn)的需要，預(yù)計近十年內(nèi)礦區(qū)用水量不會有大的變化?？偟膩碚f，礦區(qū)生活飲用水必須取自第四系沖積層，礦坑水可以根據(jù)具體情況盡可能加以利用。必須根據(jù)水井使用壽命定期補(bǔ)充打新的水井，或采用先進(jìn)工藝處理恢復(fù)已報廢的水井。使礦井供水能力始終滿足礦區(qū)生產(chǎn)、生活需求。 3）礦坑水利用 目前礦井已建成礦坑水處理廠，可對礦井水進(jìn)行一級處理和 二級處理。目前對礦井對礦坑水全部進(jìn)行一級處理，進(jìn)行二級處理的礦井水約 ～用途 地點(diǎn) 取水層位 供水能力 (m3/min) 目前供水量 (m3/min) 水質(zhì)情況 生 活 用 水 工房區(qū) 沖積層 ～ 符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè) 廣場 沖積層 ～ 符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn) 礦坑水 ～ 水質(zhì)一般 生 產(chǎn) 用 水 地 面 礦坑水 或更大 ～ 水質(zhì)一般 井 下 沖積層 ～ 符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn) 礦坑水 ～ 水質(zhì)一般 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 ，主要供洗澡以及地面生產(chǎn)使用。礦井水中剩余部分全部排入老牛河。 礦區(qū)中央變電站的電源線共計四趟，其中 2趟電網(wǎng)是呂家坨變電站 35KV輸電線，接礦中央變電站饋送至一水平，另外 2 趟是開灤林西電廠 35KV 輸電線，經(jīng)過中央變電站饋送至一水平。 4）電源配置礦區(qū)中央變電站的電源線共計四趟，其中 2 趟電網(wǎng)是呂家坨變電站 35KV 輸電線，接礦中央變電站饋送至一水平，另外 2 趟是開灤林西電廠 35KV 輸電線，經(jīng)過中央變電站饋送至一水平。 進(jìn) 入本礦區(qū)中央變電站的電源線共計四趟，其中 2 趟電網(wǎng)是呂家坨變電站 35KV 輸電線，接礦中央變電站饋送至一水平，另外 2 趟是開灤林西電廠35KV 輸電線，經(jīng)過中央變電站饋送至一水平。 井田地質(zhì)特征 井田地質(zhì) 概況 錢家營井田位于開平煤田之開平向斜的東南翼，開平煤田位于燕山南麓，受新華夏系構(gòu)造的控制，是一個北東向的大型復(fù)式含煤向斜構(gòu)造。它包括了開平向斜、車軸山向斜、荊各莊向斜和西缸窯向斜四個含煤構(gòu)造。開平向斜為一大型不對稱向斜構(gòu)造，軸向在南部為北東 40176。，到北部古冶以東逐漸轉(zhuǎn)成近東西向，其西北翼地層陡立至 倒轉(zhuǎn)，東南翼地層平緩而多褶曲，自北而南有杜軍莊背斜、呂家坨背斜、范各莊向斜、畢各莊向斜、南陽莊背斜、高各莊向斜、李辛莊向斜、劉唐保背斜和深港向斜等褶曲，它們的軸向都與主向斜斜交，構(gòu)成了 “邊幕式 ”褶曲。 井田大中型構(gòu)造特征 1)錢家營井田東端為畢各莊向斜西翼和小張各莊向斜西翼，向西依次為南陽莊背斜、高各莊向斜，再向西逐漸過渡到井田中部的單斜區(qū)，此單斜構(gòu)造向西南延展約 12 公里，又開始出現(xiàn)褶曲，自東向西依次為李辛莊向斜、劉唐保背斜。井田西端為深港向斜東翼。 2)井田內(nèi)褶曲線性排列明顯，如南陽莊背斜，延展 長度達(dá) 7 公里，長寬比為 3:1。各褶曲軸向都與主向斜軸（開平向斜）斜交。褶曲多呈不對稱狀：背斜東南翼傾角較大，一般 20176。左右；西北翼傾角平緩，一般 10176。左右；向斜則相反，東南翼傾角緩，西北翼傾角大。 3)井田構(gòu)造以褶曲為主，斷裂為輔，斷層以傾向或斜交為主，且大中型斷層多伴生在褶曲軸部和褶曲區(qū)與單斜區(qū)過渡帶。 井田內(nèi)各主要構(gòu)造塊段的劃分 錢家營井田位于開平煤田東南翼的西南段，煤系地層的時代屬于石炭系上統(tǒng)和二迭系下統(tǒng)?；P地層為中奧陶統(tǒng)馬家溝組石灰?guī)r。煤系地層總厚度約為 500 米。含煤十幾層，煤層總厚達(dá) 米，含煤系數(shù) %，地層特 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 征與開平煤田其它井田基本相同，現(xiàn)由老至新，從煤系的基盤～奧陶系中統(tǒng)描述如下： (O2)： 本組為巖性單調(diào)、質(zhì)純的碳酸鹽相沉積。以厚層狀，灰褐～淡玖瑰色豹皮狀灰?guī)r為主，夾白云巖和薄層狀白云質(zhì)灰?guī)r。后者多賦存在本組地層的上部。井田內(nèi)共四個鉆孔揭露了該層，最厚達(dá) 米。根據(jù)巖芯觀察其頂部大約 40 米以淺部分屬古風(fēng)化殼，最頂部約 20 米風(fēng)化程度甚強(qiáng)，常具黃褐色斑狀雜色，向下逐漸減弱。裂隙中見有淺灰雜色鋁土巖充填，系屬石炭系中統(tǒng) G 層鋁土巖沿裂隙填入的堆積物 。本組厚度約 300 米。 (C)： 分上、中兩統(tǒng)，下統(tǒng)缺失。下界為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組石灰?guī)r頂面，兩者呈假整合接觸。上界為煤 11 頂板一含海相動物化石之細(xì)粉砂巖頂面。與上復(fù)的二迭系呈整合接觸?？偤褚话慵s 200 米。 1)石炭系中統(tǒng)一唐山組 (C2)： 直接復(fù)于奧陶系灰?guī)r之上。上界為唐山石灰?guī)r (K3)頂面。一般約 60 米。 本統(tǒng)地層以紫、綠灰色的粘土巖和淺灰色粉砂巖為主，僅上部可見細(xì)砂巖。 本統(tǒng)下部厚約 26 米為濱海環(huán)境的湖泊相碎屑巖沉積。向上逐漸過渡到海相薄層碳酸鹽和過渡相的交替沉積。形成一個逐漸遞進(jìn)的相序。本 統(tǒng)標(biāo)志性巖層自下而上有 G 層鋁土巖和三個薄層灰?guī)r。 2)石炭系上統(tǒng) (C3)： 分上下兩組。下組稱開平組，上組稱趙各莊組。上組是重要的含煤地層。本統(tǒng)一般厚約 135 米。 (P1)： 下界以煤 11 頂板之粉砂巖頂面，與趙各莊組呈整合接觸。上界 A 層鋁土質(zhì)粘土巖頂面，部分地區(qū)有沖刷面。本統(tǒng)地層一般厚約 300 米，分上下兩組。下組稱大苗莊組；上組稱唐家莊組。其大苗莊組是主要含煤地層。 1)大苗莊組 (P11 )： 上界為煤 5 頂板的中、細(xì)粒砂巖底面。此間為一古河床的沖刷面，常使煤 5 遭受剝蝕的跡象。如林 88 孔煤 5 厚度 為 0 米，錢 34 厚 米。本組厚約 70 米。本組地層為過渡相粘土巖和陸相碎屑巖的交替沉積。大陸沖積相己開始出現(xiàn)。含煤六層，即煤 煤 煤 煤 、煤 6 和煤 5。其中煤 7和煤 9 厚度較大，為層位穩(wěn)定的主要可采煤層。標(biāo)志層：煤 6 頂板粉砂巖：深灰一黑灰色。致密，質(zhì)地均一。具海百合莖及腕足類化石。含黃鐵礦散晶及褐灰色泥質(zhì)或菱鐵質(zhì)結(jié)核。層位穩(wěn)定。 2)唐家莊組 (P11 )： 下界為煤 5 頂部的中、細(xì)砂巖底面，與下伏大苗莊組呈沖刷接觸，上界為 A 層鋁土質(zhì)粘土巖頂面。一般厚度 220 米左右。井田內(nèi)局部受剝蝕。本組地層屬陸相堆積， 河流活動極為活躍，除了在河流期交替的短暫時期有一些 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 滯水盆地湖相的粉砂質(zhì)和泥質(zhì)沉積物外，很少見有典型湖泊相的沉積物。巖性以粗碎屑砂質(zhì)巖類占絕對優(yōu)勢。由于地殼逐漸趨向隆起，河流活躍，遷徙頻繁，已不利于煤層堆積。本組地層大致可分三段。每一巖段由河床相粗碎屑物起到滯水盆地（湖）細(xì)碎屑物止，反映了三次河流活動的大周期。 （ P2）： 分上下兩組。下組稱古冶組，上組稱洼里組。本統(tǒng)厚度大于 722 米。 1)古冶組 ： 下界為 A 層鋁土巖頂面，呈沖刷接觸。