【文章內(nèi)容簡介】 ................................ 134 翻譯部分 Solutions to Zero Emission of Methane in Coal Mine Enterprises....... 136 煤礦企業(yè)甲烷零排放解決途徑 ................................... 143 致 謝 ....................................................... 148 一 般 部 分 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 1 頁 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 礦區(qū)概況 礦區(qū)地理位置與交通條件 峰峰煤礦是我國特大型煤炭生產(chǎn)基地，盛產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦煤、動力煤和無煙煤。峰峰煤田位于河北省南部，邯鄲市西南 35 公里，在太行山支脈九山東麓，京廣鐵路西側(cè)，地跨峰峰、磁縣、武安等縣市；北起洺河，南至漳河，南北長 45 公里，東西寬 28公里，礦區(qū)總面積為 1250 平方公里，其中含煤地層面積約 562 平方公里。 礦區(qū)地理位置優(yōu)越，交通方便，礦區(qū)環(huán)形鐵路與京廣鐵路相接，礦區(qū)公路與 107 國道及京珠高速公路相接，通達全國各地。礦區(qū)交通位置圖如圖 11 所示。 圖 礦區(qū) 交通位置圖 礦區(qū)地形 及水文概況 峰峰礦區(qū)位于太行 山東麓低山丘陵與平原交接的過渡地帶，地勢西高東低。礦區(qū)中部有鼓山橫貫南北，鼓山東側(cè)為低緩山谷及間隔洼地，鼓山西側(cè)為和村 — 孫莊向斜。地面標高為 +105～ +280m。 礦區(qū)內(nèi)南有漳河，中有滏陽河，北有洺河，區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育。在漳河河道上見有水庫，滏陽河由奧灰群泉水匯流而成，在礦區(qū)東部建有東武士水庫。滏陽河為礦區(qū)內(nèi)主要地表水系，平均流量為 152m3/s，最大洪水流量為 500m3/s，最高洪水位標高為： +。 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 2 頁 礦區(qū)內(nèi)褶皺斷裂發(fā)育，將區(qū)內(nèi)切割成若干個小型地壘、地塹或塊段。以鼓山背斜隆起為界，將整個礦區(qū)分為東、西兩個不同的水文地質(zhì)亞單元。鼓山以西，基巖廣泛出露，斷層發(fā)育，煤層埋藏較淺，地下水補、徑、排條件良好。鼓山以東地區(qū)，地形相對較低、基巖局部出露，煤層單斜構(gòu)造向深部傾斜，地下水補、徑、排條件較差，特別是在礦區(qū)中深部的大淑村、羊東和九龍口井田一帶，隨著埋藏深度的增加，巖溶、裂隙發(fā)育程度減弱，地下水補、徑、排條件不良。 工業(yè)及居民用水的水源：由于井田內(nèi)奧灰水水質(zhì)差，不符合工業(yè)用水和居民用水的 要求。故礦井投產(chǎn)后開采了一礦井田內(nèi)的奧灰水作為九龍礦的供水水源。 九龍礦供電系統(tǒng)電源引自距礦井 5 公里的泉頭 110/35/6 千伏變電站，以兩截面為LG150 電壓為 35 千伏的輸電線路向本礦供電；同時本礦 6 千伏系統(tǒng)，由自備電廠以 萬 KW的發(fā)電機組作為 6000 千伏母線的輔助電源。 礦區(qū)氣候概況 本區(qū)屬半大陸性氣候，年最高氣溫 ℃，最低氣溫 ℃，年平均氣溫 ℃，年降雨量 500mm 左右。蒸發(fā)量 2021mm 左右。氣壓 1000 毫巴。主導風向為南風，最大風速16s/m。凍結(jié)期為每年 12月 至次年 3 月份，凍結(jié)層深度 。 地震：本區(qū)位于邯鄲～安陽地震危險區(qū)北部。根據(jù)地震資料記載，清朝以來本區(qū)附近曾發(fā)生過多次大地震， 1830 年 6 月 12 日開始，磁縣連續(xù)兩日大震，以后常有微震。本區(qū)為地震活動區(qū)。 1966 年邢臺（隆堯）大地震時，震中強度為 ，邯鄲地區(qū)達 5級左右。據(jù)中國科學院地球物理研究所資料，本地區(qū)地震烈度為 7度。 該區(qū)境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，種類繁多。已探明并具開采價值的有煤、鐵礦石、瓷土、鋁礬土、石灰石、大理石、石膏等 30 多種，其中原煤儲量 35 億 t，鋁礬土 4 億 t，優(yōu)質(zhì)石灰石 55 億 t，煤矸石 3億 t，紫砂土 2億 t。這些資源不僅儲量大，而且埋藏淺、品位高、宜開采，對于發(fā)展煤化工、電力、建材、陶瓷等項目，具有得天獨厚的條件和良好的基礎。該區(qū)工業(yè)起步較早，工礦企業(yè)眾多，行業(yè)門類齊全，轄區(qū)內(nèi)有各類企業(yè) 1000 多家，其中國家、省、市屬企業(yè)達 236 家，國內(nèi)著名的邯峰電廠、峰峰集團有限公司（原冀中能源峰峰集團）、河北太行集團、邯鄲陶瓷總公 司等大中型企業(yè)均落戶該區(qū)，形成了煤焦化、陶瓷、建材、電力四大支柱產(chǎn)業(yè)。近幾年來，該區(qū)區(qū)委、區(qū)政府以國家產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整和發(fā)展市場經(jīng)濟為契機，以重點項目建設為載體，大力推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，在積極改造提升傳統(tǒng)企業(yè)的同時，新上了粉煤灰綜合利用、“三網(wǎng)合一”、煤氣輸配、熱電廠擴建、生物工程等一批科技含量高、附加值高、市場競爭力強的重點項目，工業(yè)發(fā)展后勁明顯增強。 井田地質(zhì)特征 井 田 地形及 地質(zhì)勘探 九龍礦井田西依鼓山，東近華北大平原的西部邊緣，為侵蝕堆積類型的緩傾斜山前平原，地表有一定的起伏，以低緩丘陵為 其特征。井田內(nèi)地勢西低東高，南低北高，雖發(fā)育 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 3 頁 有較多的沖溝，但一般切割不深。兩側(cè)在北郭莊、九龍口、李兵莊以及前、后南臺一帶，由兩條北東向的山崗包圍，在井田中部有滏陽河穿過，井田內(nèi)總體地形為四周高而中間低的盆地地形。最高處為姚洼村東側(cè)之山崗，海拔標高為： +，最底侵蝕基準面為滏陽河河床，海拔標高為： +，相對高差約 80m 左右。 九龍礦井田三面均為大斷層切割，成一地壘形式賦存，屬于地質(zhì)構(gòu)造中常區(qū)，除北西角斜切正斷層比較密集外，全區(qū)均勻而稀疏地分布數(shù)條斜切正斷層，落差一般不大，斷層帶膠結(jié)較好， 井巷通過尚不致困難。 煤系地層概況 九龍礦位于峰峰礦區(qū)的東南部，區(qū)內(nèi)多為新生界松散及半固結(jié)沉積物覆蓋，僅后樸子村一帶沖溝內(nèi)有上石盒子組四段及石千峰組基巖零星出露。鉆孔揭露地層包括奧陶系中統(tǒng)峰峰組；石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組；二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組，上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組及三疊系下統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組。由老至新敘述如下： （一）、奧陶系中統(tǒng)峰峰組（ 02f） 巖性主要為灰、深灰色厚層灰?guī)r，花斑狀、角礫狀灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r。井田內(nèi)最大揭露厚度 ，據(jù)區(qū)域資料本組厚度一般為 150m 左右。 （二）、石炭系（ C） 1 中統(tǒng)本溪組（ C2b） 上部為頁巖，夾薄層不穩(wěn)定煤線；中部為灰白色鋁質(zhì)粘土巖，具鮞狀結(jié)構(gòu)；下部為紫紅色含鐵質(zhì)泥巖（即山西式鐵礦）。本組厚度變化較大，為 ～ ，平均 。該組假整合于中奧陶統(tǒng)峰峰組之上。 2 上統(tǒng)太原組（ C3t） 該組為井田內(nèi)主要含煤地層之一，巖性以灰黑色泥巖、粉砂巖為主，間夾中細砂巖，含薄層石灰?guī)r 8層，灰?guī)r富含海相動物化石，為本組良好的標志層。本組屬典型的海陸交互沉積，旋回結(jié)構(gòu)清楚，灰?guī)r及煤層作為標志層多而穩(wěn)定，煤層易于對比，下與本溪組為連續(xù)沉積。厚度為 至 ，平均 。 （三）、二疊系（ P） 下統(tǒng)（ P1）山西組（ P1s） 該組為區(qū)內(nèi)又一主要含煤地層。上部巖性以深灰、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖為主；中部以灰色中砂巖為主；下部為灰黑色砂質(zhì)泥巖夾中細砂巖。本組含煤 2～ 4 層，其中可采 及部分可采 2 層。本組厚度為 ～ ，平均 ，與太原組為連續(xù)沉積，以一座灰?guī)r上一層砂巖為其底界。 下石盒子組（ P1x） 巖性上部以紫灰、紫紅色砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主，間有不穩(wěn)定的中細砂巖 1~2 層；下部以灰綠色中砂巖為主，夾一層灰色鋁土泥巖。砂巖多含泥質(zhì)碎屑、炭屑物，層面見較多的白云母及金云母，一般為鈣質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)。本組泥巖及砂質(zhì)泥巖多具鮞狀結(jié)構(gòu)，尤以頂部一層含淡黃色石英鮞粒的紫紅色砂質(zhì)泥巖具標志特征。本組厚度 ～ ，平均，底部以一層中砂巖與山西組分 界。 上統(tǒng)（ P2）上石盒子組（ P2s） 一段（ P2s1）巖性為紫紅、紫灰綠色砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、含鋁粘土巖，間夾數(shù)層薄狀 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 4 頁 灰黑色泥巖。砂質(zhì)泥巖、粘土巖中含較多的鮞粒，以中部一層含桔黃色粗鮞粒為特征可作為標志層位。本段厚度 ～ ，平均 ，底部以一層細砂巖與下石盒子組分界。 二段（ P2s2）以灰、灰白色各粒級砂巖為主，間夾紫紅色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖。砂巖厚度較穩(wěn)定，但顆粒變化大，成分以石英、長石為主，有少量紅色、雜色礦物，多為硅質(zhì)膠結(jié)。頂部為紫紅色、磚紅色厚層狀砂質(zhì)泥巖。下部有一組合標志層；上層為紫綠花色砂質(zhì)泥巖和含鋁粘土巖；中層為一層豬肝紫花色較純含鋁粘土巖；下層為底部灰黑色中粗砂巖。本段厚度為 ～ ，平均 ，底部以灰黑色中粗砂巖與一段分界。 三段（ P2s3）巖性上部以灰白色中砂巖為主，間夾砂質(zhì)泥巖、粉砂巖；中下部為紫紅色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖。本段厚度 ～ ，平均 。底部以一層灰綠色、紫褐色含礫中砂巖與二段分界。 四段（ P2s4）巖性為紫灰、紫灰綠色砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，間夾薄層中砂巖。下部砂質(zhì)泥巖中夾有 5～ 6 層薄層硅鋁層，最上兩層質(zhì)脆，具光滑垂直的解理面，為本區(qū)的標志層，頂部有一層豬甘紫色泥巖。本段厚度 ～ ，平均 ，底部以含礫粗砂巖與三段分界。 石千峰組（ P2sh） 上部巖性以薄層紫紅色泥巖、粉礫巖為主；中部為淡水灰?guī)r及鈣質(zhì)泥巖，含海豆芽化石，巖性特殊，沉積穩(wěn)定，為本組良好的標志層； 下部為紫紅色中細砂巖夾粉砂巖。本組厚度 ～ ，平均 。本組與上石盒子組為連續(xù)沉積。 （四）、三疊系下統(tǒng)（ T1） 劉家溝組（ T1l） 劉家溝組巖性為暗紫、淺紫紅色薄層至厚層細砂巖、砂巖及少量粉砂巖，含同生砂巖礫石。區(qū)內(nèi)僅有 11和 12 兩鉆孔完全揭露，據(jù)區(qū)域資料本組厚度 。與下伏石千峰組雖整合接觸。 和尚溝組（ T1h） 巖性為紫紅、暗紫色薄層板狀與厚層細砂巖、粉砂巖，夾暗紫色薄片狀頁巖。該組區(qū)內(nèi)僅 11和 22孔部分揭露，據(jù)區(qū)域資料本組厚 。區(qū)內(nèi)兩 組未劃分。 (五 )、新生界 (Kz) 下部為上第三系（ N）半固結(jié)的淺黃、灰綠色粘土巖、砂質(zhì)粘土巖及粉砂巖，底部為一層礫巖。上部為第四系（ Q）黃色、棕紅色粘土、砂質(zhì)粘土及礫石、卵石層。新生界厚度變化很大，為 0~，平均 。角度不整合基巖各地層之上。 井田內(nèi)煤系地層自下而上由海陸交互相到陸相沉積組成，各沉積旋回結(jié)構(gòu)清楚，巖性、巖相組合特征有明顯的規(guī)律性。主要煤層（ 2 號、 4 號、 6 號、 7 號、 8 號、 9 號）和標志層（如各層灰?guī)r等）的層位、厚度、間距均穩(wěn)定或較穩(wěn)定，且物性特征明顯。因此，該區(qū)煤巖層對比 可靠，特別是各可采煤層對比準確無誤。附井田地質(zhì)柱狀圖 (圖 ). 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 5 頁 圖 井田地質(zhì)柱狀圖 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 6 頁 井田主要地質(zhì)構(gòu)造 九龍礦位于鼓山背斜東翼，呈一菱形狀，與毗鄰礦井 (井田 )均為斷層相隔。北部由 FF1（羊一 井田南部邊界）大斷層組成的近千 m 大地塹與九龍礦礦相隔，南部由 F2 F25（梧桐莊井田北部邊界）大斷層組成的近千 m 大地塹與梧桐莊礦相隔，西部以 F8 斷層與二礦泉頭區(qū)及新三礦深部相隔，東部以各煤層 900m 等高線為深部邊界，井田為一地壘式封閉礦井。 井田總體構(gòu)造形態(tài)為一單斜構(gòu)造，次級褶曲及北東、北北東向斷裂比較發(fā)育，構(gòu)造復雜程度中等，淺部局部構(gòu)造比較復雜。 井田內(nèi)地層走向在北部基本為北東向，中部轉(zhuǎn)為近南北向，至南部轉(zhuǎn)為北西向，地層傾向由北部的傾向南東，中部的傾向東，至南部轉(zhuǎn)為傾向北東。 地層傾角一般在 10176?！?20176。之間，總體上呈西（淺部）陡東（深部）緩之勢，南部地層非常平緩，局部傾角小于 5176。 井田內(nèi)褶皺構(gòu)造主要為次級褶曲，均為規(guī)模較小的短軸寬緩褶曲，褶曲軸向北部為北西西向，南部為北北東～北東向，主要表現(xiàn)為煤層底板等高線 (或基巖地質(zhì)界線 )呈緩波狀。 井田內(nèi)最大的一條斷層為 F10 號斜交正斷層，位于井田中央，落差 0～ 30m，西南端至8剖面線附近尖滅，東北端尖滅于 6 剖面線附近。 斷層走向 N30176。 E，傾向 SE，傾角 65 176?！?8 176。，延展長度約 1600m，平均斷層帶寬 。 水文地質(zhì)特征 九龍煤礦為一封閉 較好的水文地質(zhì)塊段，地下水徑流緩慢，甚至近于停滯，以靜儲量為主，動儲量不大，易于分區(qū)疏干。 井田內(nèi)煤系地層中及上部各含水層富水性弱或較弱，且補給條件差，各含水層水易于疏干，對煤層開采構(gòu)不成威脅。下部位于奧灰?guī)r溶地下水排泄區(qū)下游，奧灰地下水處于相對滯流狀態(tài)，但奧灰富水性強，水壓較大，距 9號煤底板僅 ~，且 8號煤頂板大青灰?guī)r受斷層影響多處與奧灰對接，可能會使大青灰?guī)r含水層水與奧灰水導通，因此奧灰水對開采下組煤威脅較大，奧灰含水層 60