煤矿安全监测监控系统毕业设计2(4)

2020-02-22 13:04

3.1.5 电源及水源

双鸭山地区现有区域变电站两座及大型火力发电厂一座。在矿区总体设计阶段,供电电源方案已达成协议,电源容易解决。

本区内第四系地层广泛分布,地下含水量极其丰富,水源充足。

3.2 地质特征

3.2.1 矿区地层情况

1.地层

井田内地层有下元古界麻山群、古生界泥盆系、中生界侏罗系、新生界第三系和第四系。

2.构造

东荣二矿位于绥滨—集贤拗陷带东荣向斜的东翼。井田内构造特征以F9断层为界,北部为轴向北东30度~75度的八队向斜构造;南部为地层走向呈北西10度,倾角15度—25度的单斜构造,并有次一级缓波状褶曲。

1)断裂构造

由于本井田处于区域性三种构造应力场的复合部位,应力集中。断裂较发育,按其展布方向可划归四组:一组为北北西至南北向;一组为北东向;一组为北西向;另一组断层为东西向断层。上述四组断层中,前两组断层为主干断层,后两组断层多为伴生断层。

全井田共查出断层49条。其中正断层24条,逆断层25条。落差大于100米的断层12条;落差50米~100米断层12条;落差30米~50米的断层8条;落差小于30米的断层17条。

2)褶皱

井田内主要褶曲为八队向斜,该构造与井田之北的二九一背斜并列存在。另外,受F3断层影响,在F9断层以南的单斜构造内,F3断层两侧有一波状起伏的褶曲,但比较平缓,对煤层影响不大。

3)岩浆岩

本井田内岩浆岩以侵入为主,大多呈岩脉及岩床侵入于晚侏罗纪煤系地层中。为燕山期产物,以中性石英闪长岩、基性辉绿岩、玄武岩为主。岩浆岩主

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要分布在F9断层与精查17线之间,成岩床侵入14号煤层中,使煤层局部变质。

4)煤层

本井田具有经济价值的可采煤层均集中于侏罗系鸡西群城子河组,该组地层总厚度为930米,共含煤50余层,煤层平均总厚度36.29米,其中大部分为不可采煤层,可采及局部可采的煤层共18个煤层。平均总厚度为23.96米,各煤层倾角一般在18度~25度,只有八队向斜北翼煤层倾角达40度左右。

井田内各可采煤层,按其在纵向剖面的分布规律及组合特征,可分为上、中、下三个煤层群。其中上层群只有5号煤层,它与中层群的9号煤层间距达142米—150米;中层群含有9、12、13、14、16、17、18、20上、20、23、24、25和26号十三个可采煤层,煤层总厚度为16.60米。本煤层群的特点是煤层多、集中、间距小而厚度大,一般间距为20米—50米;下层群含有29—1b、29—3、30上和30号四个可采煤层,煤层总厚度6.53米。由于本煤层群在形成时受古地理的控制,故在井田内均为局部可采。

本井田内煤层厚度大,且发育较好的主要可采煤层有16、17、18、24号四个煤层。现分述如下:

16号煤层全井田发育,上距14号煤层约35m,深部变小。可采厚度为0.7m~2.77m,平均厚度1.57m,该煤层稳定,由南向北,由东向西增厚到1.6m~2.25m。为单一煤层,顶部和底部局部出现1~2层夹石,厚度为0.05m~0.10m。煤层顶板为粉砂岩及含炭粉砂岩。

17号煤层是井田内储量最大,发育最好的煤层。距16号煤层0.04m~25m,间距变化沿走向稳定。第34走向线处为20m~25m,向东西分别变小。可采厚度一般为2.5m~4m,向东增厚,八队向斜处的西部变薄为1m左右。煤层基本属单一结构。F9断层以南,煤层下部有一层夹石,厚0.1m;F9断层以北,煤层有1~2层夹石,厚0.15m~0.47m,夹石为粉砂岩或炭质泥岩。煤层顶板为细砂岩,底板为粉砂岩。

18号煤层基本上全井田发育,仅在14~16线之间的浅部,22线以北的西部及向斜顶端等小范围不可采。上距17号煤层约15m~40m。煤层的可采厚度为0.7m~2.38m,较稳定。结构 属复煤层,有1~2层夹石,厚0.1m~0.25m,为粉砂岩及炭质泥岩,中分层发育较好。煤层顶板为粉砂岩,底板为粉砂岩及细砂岩。

24号煤层基本全井田发育,只在17~19线浅部露头局部变薄不可采。可采范围内厚度稳定,结构简单,煤层厚度一般为1.2~1.5m,八队向斜处略有增厚。该层距23号煤层10m~25m。煤层顶板为粉砂岩、细砂岩、中砂岩;底

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板为粉砂岩和细砂岩。

5)煤质

本井田煤质属中低灰分、特低-低磷、特低硫、高发热量、弱粘结-中等粘结性、易选至中等可选的低变质煤。煤种主要以气煤为主,长焰煤次之,14号煤层局部变为无烟煤和天然焦,煤种在垂向上无明显变化,可作为动力用煤和炼焦配煤。

6)其它开采技术条件 (1)瓦斯

本矿井初期为低瓦斯矿井,但随采深的加大,使得矿井存在煤与瓦斯突出危险。

(2)煤的自燃与煤尘爆炸

本矿井井田各煤层均有煤尘爆危险及自然发火倾向。 (3)地温

本井田恒温带深度为20米,温度为+5.6摄氏度,每百米地温梯度2.8摄氏度。-500水平的平均地温为+19.5摄氏度;-700米水平的平均地温为+25.3摄氏度;-900米水平的平均地温为30.9摄氏度。故本井田为地温正常区。 (4)煤层顶、底板

井田内各煤层顶、底板均以粉砂岩、细砂岩和粉细砂岩互层为主,部分为中、粗砂岩。单向抗压强度范围为58.8Mpa~153.5MPa。煤层露头部位的顶、底板抗压强度值有所降低。根据集贤煤矿的顶板测定资料,预计本矿井各煤层顶板类别均在一级II类以上。

3.2.2 井田径界、矿井生产能力及服务年限

一、概况

(一)井田境界

东部边界:以各煤露头为界。 南部边界:以F2断层为界。

西部边界:以16层煤层-900m等高线垂直投影为界。 北部边界:以F48、F10、F4及其延长线为界。

井田走向长6.5km,倾斜宽4.0km,面积26.16km2。 (二)储量

1.储量计算基础和方法:

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1)储量计算基础

(1)最低可采厚度:气煤为0.70m,长焰煤和弱粘结煤0.80m。 (2)煤层灰分:小于40%。

(3)煤层容重:采用各层煤的算术平均值。 (4)计算最低标高:-900m。 2)储量计算方法:

(1)风化带:以第三系下基础垂深30m划定。 (2)可采边界:用内插法圈定。

(3)断层煤柱:落差大于50m的断层每侧留50m煤柱,落差小于50m的断层每侧留30m煤柱。

(4)天窗煤柱:天窗范围内-150m水平以上的煤层不计算储量。 2.储量计算结果:

全井田共有A+B+C级储量290.424Mt,其中A级储量66.185Mt,B级储量50.874Mt,A+B级储量117.059Mt,占A+B+C级储量的40.3%,-500m以上全井田共用A+B+C级储量82.447Mt,占-500m以上A+B+C级储量的47.3%。

3.储量分布情况:

全井田储量主要分布在-500m以上,共有A+B+C级储量 174.207Mt,占故井总储量的60%。井田内主要可采煤层A+B+C级储量181.361Mt,占全井田总储量的62.4%。

4.设计利用储量 1)永久煤柱 (1)防水煤柱

本井田第四系含水层与煤系地层之间,绝大部分含有第三系隔水层。但14~17勘探线煤层江部第三系地层缺失,形成“天窗”。根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定,计算出本矿井“天窗”部位最大防水煤柱高度为72.0m。其最低标高为-241.0m,高于各煤风氧化带高度(垂高30m)。因此,将风氧化带下限作为安全煤岩柱留设的基础,考虑到风氧化带的底界面变化较大,为便于巷道布置及回采,将开采上限与防火煤柱综合考虑,确定本井田的开采上限为-250m。该标高以上工业储量为2.619Mt。

(2)断层煤柱

设计对落差大于50m的断层两侧各按50m留设煤柱,落差小于50m的断层两侧各按30m留设煤柱,但对F2断层,由于落差大(210m~400m),破碎带宽,又是井田境界,设计暂按100m留设煤柱。经计算,全井田设断层煤柱的工业储

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量合计为41.822Mt,其中-500m以上为27.44Mt。

(3)工业场地煤柱

本设计根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程》留设工业场地煤柱。其岩石移动角取值如下:

第四系塌陷角取45度,第三系塌陷角的取值,设计按其岩层胶结状况及松散程度,暂取55度。

(4)1号风井场地煤柱

1号风井场地煤柱留设方法同工业场地煤柱留设方法一致。经计算,压煤总量为0.522Mt。所压煤量全部为-500m以上储量。

(5)“二九一”农场煤柱

根据国家计委「1986」1858号文件批准,“二九一”农场按不搬迁考虑。本设计以文件批准的“二九一”农场规划范围进行留设煤柱。其煤柱留设方法与工业场地煤柱相同。经计算,压煤总量为27.232Mt,其中-500m以上20.202Mt。

2)设计利用储量

全井田的工业储量减去各种煤柱,即为本井田的设计利用储量。经计算,其总量为200.032Mt,占全井田工业储量的68.9%,其中-500m以上设计利用储量为107.675Mt,占本水平工业储量的61.8%。

二、 矿井服务年限

本矿井设计年工作日为300d每日三班作业,其中两班半生产,半班准备。每班工作8h,每天净提升时间14h。

三、矿井设计生产能力

为充分论证其合理性,本设计就1.8Mt/a和1.5Mt/a二种生产能力方案分析如下:

(一)煤层开采条件及构造条件 1.煤层开采条件

全井田共获得工业储量290.424Mt,高级储量占40.3%井田内煤层对比可靠,煤层层数、结构和可采范围已查明。

根据井田内煤层赋存情况,井田内18个可采煤层分为上、中、下三个煤层群。主要可采层16、17、18、24号煤层均分布在中部层群,平均厚度分别为1.57m,2.85m,1.56m,和1.16m。稳定性好,其工业储量占全国总量的62.4%,是适合综采的主力煤层。但剩余的14个煤层,其工业储量占全井田总量的47.6%,煤层比较薄弱,而且分散。

2.构造条件

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