【導(dǎo)讀】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)

　　

【正文】 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 呈現(xiàn)總體向南傾斜的單斜構(gòu)造 .該單斜構(gòu)造產(chǎn)狀平緩 ， 地層傾角一般在 11～ 16176。之間，僅在 F16斷層附近，地層局部直立或倒轉(zhuǎn)。 一、褶皺 井田內(nèi)褶皺不發(fā)育，在總體為單斜構(gòu)造的背景下，沿走向 、傾向局部均有連續(xù)寬緩的波狀起伏。在 4 4 46 等勘探線附近，沿走向存在著軸向近南北、平緩開闊的背斜、向斜，沿傾向上的變化相對(duì)比較穩(wěn)定，僅在 45 線以西、 +350m 水平以上煤層淺部有軸向近東西的撓曲現(xiàn)象。 二、斷層 （ 1）井田邊界斷層 ① F16 斷層 經(jīng)井田南緣通過，為井田深部邊界斷層。斷層總體走向呈 NWW 向，局部方向有所偏轉(zhuǎn)，表明了斷層沿走向上的舒緩波狀特點(diǎn) ， 對(duì)比 21和 23 煤層斷煤交線，淺部較深部舒緩波狀特點(diǎn)更為顯著。該斷層傾向總體向南 ,傾角一般在 60176。左右，經(jīng) 4504 鉆孔計(jì)算，落差在500m 左右，是一個(gè)上盤三疊系地層被推覆于下盤中侏羅統(tǒng)義馬組之上的走向逆斷層。 該斷層除 510 480 4507 等鉆孔控制外，西采區(qū) 1～ 2煤皮帶下山已經(jīng)揭露，其位置較原確定位置北移 146m，斷層旁測(cè)牽動(dòng)現(xiàn)象較明顯。 45 線以東無鉆孔控制位置可能有一定擺動(dòng)。 ② F17 斷層 精查地質(zhì)報(bào)告中認(rèn)為， F17斷層為橫穿義馬煤田南部的一條正斷層，在耿村井田深部 42線以東切割 F16，該斷層走向 NW290176。、傾向 NE、落差 600m。 ③ F5101 斷層 該斷層位于 50線西，為耿村與楊 村井田的邊界斷層，斷層走向 NNW，自煤層露頭邊界至井田南部邊界 ， 全長(zhǎng)約 2km，傾向 SWW、斷層面平直 ， 傾角陡峻 ， 一般≥ 80176。 12081 工作面切眼見該斷層落差 21m，屬上盤下落的正斷層。 井田內(nèi)斷層較簡(jiǎn)單，經(jīng)勘探、補(bǔ)勘及采掘生產(chǎn)揭露，未發(fā)現(xiàn)落差大于 20m 以上的斷層存在。而落差大于 5m 以上的斷層僅見兩條。 井田的水文地質(zhì)特征 井田內(nèi)主要地表水為南澗河和石河，石河為南澗河的支流，于下石河處匯入南澗河，匯水面積為 。南澗河經(jīng)井田淺部橫貫東流，義馬以上流域面積 576 km2。最大洪流 量為 ，雨季地表水、地下水沿沖溝排入南澗河，為一典型的山區(qū)河流。 依據(jù)地層與組成巖石的給水性、透水性特征及地下水的賦存條件，由下至上分為侏羅系 中統(tǒng)義馬組底礫巖孔隙～裂隙承壓含水層、侏羅 系 中統(tǒng)馬凹組礫巖孔隙～裂隙承壓含水層、侏羅 系 上統(tǒng)巨厚礫巖孔隙～裂隙潛水～承壓含水層、第三 系 泥灰?guī)r，礫巖巖溶孔隙～裂隙潛水～承壓含水層、第四 系 底部礫卵石層孔隙潛水含水層五個(gè)含水層。 (1) 侏羅 系 中統(tǒng)義馬組底礫巖孔隙～裂隙承壓含水層 厚 0～ ，一般為 ,分布于井田淺部和東部 ,且由東向西逐漸變薄。 3774004 號(hào)孔以西相變?yōu)楹[粘土、粘土巖， 350 3502 孔一帶沉積厚度為 。礫石成 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 分以石英巖和石英砂巖為主。泥質(zhì)基底～孔隙式膠結(jié)。該層為二煤或 23 煤層的直接底板，鉆探遇該層，沖洗液消耗甚小，井下開掘遇本層，未見涌、突水現(xiàn)象。據(jù)抽水資料、簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)和礦井資料分析，本層含水性微弱，對(duì)礦井開拓影響不大。 (2) 侏羅 系 中統(tǒng)馬凹組礫巖孔隙～裂隙承壓含水層 厚 ～ ，一般為 ，侏羅系中統(tǒng)礫巖含量在井田內(nèi)自東向西逐漸減少，局部地段以透鏡體狀出現(xiàn)。礫石成分以石英砂 巖、石英巖、石灰?guī)r為主的中粗礫巖，次為巖漿巖，礫徑大小不等，泥質(zhì)膠結(jié)，中間夾有粉砂巖、泥巖隔水層，含水層水以靜儲(chǔ)量為主，含水層儲(chǔ)水空間有限，補(bǔ)給量小。本層為二煤組頂板直接充水含水層。 (3)侏羅 系 上統(tǒng)巨厚礫巖孔隙～裂隙潛水～承壓含水層 厚 ～ 一般為 ，本層位于井田中部山脊及其以南地 呈半裸露狀分布。礫石成分以石英巖、石英砂巖為主，石灰?guī)r、巖漿巖次之，分選性差。頂部風(fēng)化帶有溶蝕現(xiàn)象，發(fā)育小溶洞。鉆探遇本層，沖洗液漏失嚴(yán)重，最大漏失量為。該層中下部礫巖膠結(jié)完好 ，含水性弱。據(jù) 4308 號(hào)水文觀測(cè)孔在二氧化碳洗井時(shí)，將孔內(nèi)水全部洗凈，水位經(jīng) 262 小時(shí)恢復(fù) ，水位標(biāo)高 +,說明侏羅系上統(tǒng)厚層礫巖上部風(fēng)化帶富水性較強(qiáng) ,而下部則含水性弱 ,該層對(duì)礦井開拓影響不顯著。上部水質(zhì)為 HCO3～ Ca 型水，下部水質(zhì)為 HCO3～ Na178。 Ca型。 (4) 第三 系 泥灰?guī)r、礫巖巖溶孔隙～裂隙潛水～承壓含水層 厚 0～ ，一般為 ，井田內(nèi)均有不同程度的沉積，泥灰?guī)r質(zhì)純、蜂窩狀溶洞發(fā)育，溶洞一般直徑為 10～ 20mm，最大 50～ 70mm。底部為鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖。據(jù)江 蘇四隊(duì)延深勘探資料：井田內(nèi)大部份鉆孔揭露本層時(shí)，沖洗液發(fā)生較大的消耗，最大消耗量為，富水性中等，水位季節(jié)變化大，變幅為 ～ 之間。 (5) 第四 系 底部礫卵石層孔隙潛水含水層 厚 0～ ，井田內(nèi)局部沉積，巖性由石英砂巖的礫卵石組成，底部直接不整合于下伏地層之上。接受南澗河水、大氣降水的補(bǔ)給，井田內(nèi)少數(shù)民井用水取于該層，季節(jié)水位變化較大，變幅在 ～ 。水質(zhì)為 HCO3～ Ca型，水溫 12℃。 井田的涌水量 礦井正常涌水量 45m3/h，經(jīng)處理后 循環(huán)用于注漿、防塵。通過采掘揭露及歷年來礦井涌水量資料，最大涌水量 ， 正常涌水量 1995 年至 2021 年 70 m3/h、 2021 年至2021 年 45 m3/h，預(yù)測(cè)礦井最大涌水量 m3/h，未發(fā)生過大的突水事故，礦井直接充水水源主要為頂板砂巖水和老空水，屬水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單礦井。 煤層特征 概述 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 23 煤 位于煤系地層義馬組底部礫巖段之上，下距三疊系地層 ～ ，平均。井田內(nèi)見煤鉆孔 52 個(gè)，其中可采點(diǎn) 50 個(gè)，煤層厚度 ～ ，一般 ，煤厚變異系數(shù) ?=%，可采性指數(shù) Km=，厚度大，井田內(nèi)普遍可采，屬較穩(wěn)定煤層。該煤層含夾矸 0～ 11層，一般 3～ 7 層，厚 ～ ，一般 ，夾矸巖性多為泥巖或炭質(zhì)泥巖，煤層底部多為煤矸互層，屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)。頂板為灰色含菱鐵質(zhì)細(xì)砂巖 (Js2砂巖 )。直接底板為炭質(zhì)泥巖或煤矸互層，間接底板為底礫巖。如下表所示： 表 12煤層發(fā)育情況預(yù)覽表 煤 層 名 稱 厚度 （ m） 兩極值 平均值 含 煤 系數(shù) % 層間距 （ m） 兩極值 平均值 ～ 煤 層 結(jié) 構(gòu) 頂板 巖性 底板 巖性 煤層可采性指數(shù) km 煤厚變異系數(shù) γ 穩(wěn) 定 性 可采 程度 層數(shù) 厚度 復(fù) 雜 程 度 23煤 ～ 0～ 11 4～ 4 ～ 復(fù)雜 砂巖偽頂 泥巖 較 穩(wěn) 定 普遍 可采 煤層的圍巖性質(zhì) 23 煤層 頂板巖性 有兩種情況，在井田淺部和中部 +300m 以上，頂板為灰白色薄層細(xì)中粒長(zhǎng)石石英砂巖，厚 0～ ，一般 ，隨 2 22 煤層與 23煤層合并，厚度由淺部至深部變小并尖滅，至 +300m 水平以下，頂板為 21 煤層頂板黑色泥巖 (JK1)代替。底板為砂礫巖、砂巖或砂質(zhì)泥巖，偽頂多為炭質(zhì)泥巖與煤線互層 1～ 2m，遇水變軟，對(duì)采掘有一定影響。砂巖、泥巖頂板均較堅(jiān)硬，不易破碎，便于管理。 煤的特征 煤層 本井田屬于侏羅系義馬組二 3煤層，為單一煤層。該煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬 穩(wěn)定型單一煤層。煤層厚 度平均為 ，傾角 12186。，為緩傾斜煤層。如表 13所示。 煤 煤層厚度 (m) 煤 傾 圍巖性質(zhì) 煤 硬 容 煤中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 表13 煤 層 特 征 表 本井田煤層煤質(zhì) 煤為黑色、條痕為褐黑色，具瀝青光澤，多為立方節(jié)理，真密度 ，視密度 ，煤呈塊狀或小塊狀產(chǎn)出，煤在空氣中易風(fēng)化破碎，塊煤加熱時(shí)破碎嚴(yán)重，燃點(diǎn)低，堆放時(shí)易于自燃， 一般自燃發(fā)火期為 1 個(gè)月，燃點(diǎn)溫度 268～ 270℃。 據(jù)測(cè)定原煤（ 50～ 1mm粒度級(jí)）的散煤重 ，靜止角 176。，摩擦角 176。 表 14 煤的工業(yè)分析表 煤 層 名 稱 精 度 原 煤 透 光 透光率 鏡煤平 均最大反射率 煤種牌號(hào) Vadf Y C H W Qgrdaf 氧化腐植酸 ﹪ ㎜ ﹪ ﹪ MJ/k ﹪ ﹪ ﹪ ﹪ 序 號(hào) 層 名 稱 最小 — 最大 平均 可采 厚 層 間 距 (m) 角 (176。 ) 頂 板 底 板 牌 號(hào) 度 重 (t/m3) 層結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性 平 均 1 二3 / 12 石英砂巖 粉砂巖 礫巖 長(zhǎng)焰煤 f〈 1.6 1． 40 穩(wěn)定 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 23煤 ～ ～ Cγ 按《中國(guó)煤炭分類》（ GB575186）標(biāo)準(zhǔn)，干燥無灰基揮發(fā)份 Vdaf37%、透光率 PM 30～50%、恒濕無灰基高位發(fā)熱量 24MJ/kg，則劃為長(zhǎng)焰煤。因此，本井田各煤層均屬長(zhǎng)焰類。 煤質(zhì)及工業(yè)用途評(píng)述 以作動(dòng)力用煤為主，原煤低位發(fā)熱量 Q 為 17290～ 21140J/g，符合火力發(fā)電及其它一般工業(yè)鍋爐用煤要求。經(jīng)半工業(yè)規(guī)律氣化試驗(yàn)證明，煤對(duì) CO2反應(yīng)性大于 60%(表 320)，硫分低、不粘結(jié)，大于 25mm 塊煤在 32%左右，可在沸騰和固定層發(fā)生爐進(jìn)行氣化，但由于煤機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)渣性、熱穩(wěn)定性差，灰溶點(diǎn)低，對(duì)氣化用煤有影響。據(jù)配焦稀硝酸氧解制硝基腐植酸試驗(yàn)結(jié)果，該煤種配量可達(dá) 10～ 20%。原生腐值酸 %，硝酸增添量在 1:左右，但對(duì)于各煤層之配煤量能否增加，制取硝酸腐植酸的經(jīng)濟(jì)價(jià)值尚需進(jìn)一 步研究。應(yīng)充分利用義馬長(zhǎng)焰煤對(duì) CO2反應(yīng)性強(qiáng)、含硫量低、產(chǎn)氣率高、 宜于氣化特點(diǎn)，就地入選塊煤作氣化原料，就地加壓氣化，剩余沫煤供應(yīng)電廠。 煤塵、瓦斯和煤的自燃情況 在建井階段測(cè)定瓦斯 濃度 一般為 ~%之間 ， 個(gè)別達(dá) %，在構(gòu)造帶則大于 10%，而且能聽到瓦斯涌出的 ―嘶嘶 ‖聲，礦井生產(chǎn)掘進(jìn)過程中，在煤巖層破碎地段有時(shí)亦聽到過此現(xiàn)象。絕對(duì)瓦斯涌出量 ～ 、 ～ ，相對(duì)瓦斯涌出量， ～ ?t、 ～ ?t，鑒定結(jié)果均屬低 瓦斯 礦井。但隨著開采深度的增加，瓦斯有增大的趨勢(shì) 。 1993 年以來，因開采 22 和 23 煤層，瓦斯絕對(duì)和相對(duì)涌出量均有所增加，隨著礦井的延伸，特別是 2～ 3煤層，由于煤層厚且變化較大，埋深相對(duì)增加，瓦斯含量也將隨之增加。因此雖為低瓦斯礦井，也應(yīng)做好通風(fēng)安全及瓦斯的預(yù)防預(yù)報(bào)，以杜絕事故的發(fā)生。 瓦斯涌出量隨風(fēng)量增加而增加。根據(jù) 《煤礦安全規(guī)程》第 145 條 和 《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》 第 9 條規(guī)定， 采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min， 用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的 ， 必須建立地 面永久抽放系統(tǒng)或井下臨時(shí)抽放系統(tǒng) ，因此，建議采用上隅角瓦斯抽放方法解決。 煤層有煤塵爆炸性危險(xiǎn)。 礦井投產(chǎn)以來各煤層均不同程度的煤層自燃現(xiàn)象，煤層發(fā)火原因決定于回采后浮煤量和推進(jìn)速度，一般推進(jìn)速度大于 35m/d，不易發(fā)火 。若小于 35m/d， 易發(fā)火。因此在開采過程中，一是應(yīng)減少浮煤損失，二是提高推進(jìn)速度，以避免煤的自燃發(fā)生。據(jù)義馬侏羅紀(jì)厚煤層綜采面自然火災(zāi)規(guī)律及防治措施的研究（王正木 ,1997 年），隨著綜采面由一次采全高中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 的煤層向特厚煤層轉(zhuǎn)移 ,自然發(fā)火將會(huì)更加頻繁 ,成為威脅綜采面安全生產(chǎn)的突出問題 ,且是 推行放頂煤綜采的攔路虎。對(duì)綜采面煤層自燃應(yīng)以防為主 ,采取可靠措施 ,形成完整工藝 ,消除導(dǎo)致煤自燃的基因 ,如黃泥或類似材料灌漿工藝、阻化劑防治煤層自燃工藝、注氮預(yù)防煤自燃等。 2 井田開拓 井田境界及可采儲(chǔ)量 井田境界 千秋井田位于河南省義馬市之南 1～ 2km，東與北露天和躍進(jìn)礦為界，西至 41 勘探