课程设计(张集矿)

1、1 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置：本井田位于江苏省徐州市铜山县境内，距徐州市约22km。交通：铁路徐铁路与陇海铁路在该井田南部相交，铁路专用线与徐沛铁路在刘集站接轨。公路，井田东部有徐沛公路通过，矿用公路在唐沟站与徐沛公路连接，交通极便。（附交通位置图）1.1.2 地形地势本井田地貌属黄淮冲积平原，地表岩性性主要诶黄淮堆积的亚粘土。地势平坦，地面标高为+35+45m，微向东及北东倾斜，地面坡度为0.1%，矿区内无洪水，内涝现象。1.1.3 河流湖泊矿区内地表水系重要有废黄河和桃园河两条河流。废黄河，斜穿井田西南部，呈北西-东南延展，河道宽浅，河床大部分干枯，为季节性河

2、流。两岸筑有防洪堤坝，堤坝标高+43+44m.桃园河，为一条季节性河流，由西向东流入京杭运河，只有尾端和支流伸入井田东部，河道较浅，讯期泄水，排涝，旱期断流。在井田以东约15km，有徐州地区最大地表水体微山湖（全湖面积644km2）湖面水位常年标高+31+33m,最高洪水位36.9m（1957年）。自1958年以来，微山湖大堤多次进行培修，堤顶标高一般增高到+38.5+39.5m,堤宽为610m,同时开挖了京杭运河。疏竣了流通河道，兴建了配套、节制、灌溉等工程。基本上解决了洪水危害。1.1.4 矿区气候条件1.1.4.1 矿区气候性质及气温变化：据地质报告提供徐州气象站资料：本矿区气候属南温带

3、鲁淮区，具有长江与黄河流域、气候的过度性质，但接近北方气候的特点。气候温和，四季明显，日照充足，春秋季短，入冬和回暖较早，冬寒干燥，夏热多雨。春秋干旱突出，并伴有寒潮、霜冻、风雪、台风、冰雹和暴雨等灾害性天气出现。气温： 历年年平均为14.2C，最高气温40.6C，（1972年6月11日），最低温度零下22.6C（1969年2月6日），35.2C以上高温天数年平均为11天，零下10C的低温年平均6天。1.1.4.2 雨季时间、年平均及最大降雨量：据徐州气象站1951-1982年资料，历年平均降雨量866.7mm，最大降雨量出现在1962年，达1360mm，最少降雨量出现于1953年，仅为595

4、.2mm。降雨量多集中在每年夏季的6-8月，平均为511.2mm，占全年降雨量的59%，年平均降雨为32天，暴雨日年平均仅为4天，日最大降雨量为255.5mm。1.1.4.3 结冰及解冻日期、最大冻结深度、最大积雪厚度：据徐州气象站资料，本区河港封冻日期，平均在12月底-1月低最早12月15日，最晚为1月30日。历年最大冻土厚度为24cm（1968年1月2日），最早解冻日期为元月1日、（1974年），最晚为2月21日（1957）年，平均解冻日期为1月22日，最大积雪厚度为25cm（1964年2月15日）。1.1.4.4 全年最大频率风向和最大风速：本区历年四季风向均为偏东风为主，ENE频率为1

5、3%，年平均风速为30米/秒，年平均大风日为15.3天，34月最多，最大风速为19.3米/秒（1952年5月），瞬时最大风速曾达12级。台风直接影响本区平均3-5年一次，而台风倒槽影响本区较多，年均有一次，多出现在8-9月。常常带来暴雨。1.1.4.5 地震及地震烈度：据国家地震局南京地震大队（1977年编制的江苏地震中记载，江苏记载地震开始于公元前179年至公元1982年，发生有感地震600多次，破坏地震29次，其徐州附近发生有感地震36次，破坏性地震4次，其中最大2次，即一次发生于公元1668年7月25日，震中山东省郯城，震级8.5级，震中烈度12度，当时铜山（徐州）城市建筑倾覆过半，远近

6、压死者不计其数。第二次发生于1937年8月1日，震中山东荷泽，震级7级，震中烈度9度，本区处于波及影响范围，房屋摇动，旧房坍塌50余间，伤亡20余人，按国家地震局烈度区划，规定徐州建筑物按地震烈度7度设防，重要建筑物按8度设防。1.1.4.6 临近矿井其临近矿井东有年产120张小楼煤矿和年产能力为120万吨的庞庄煤矿，东北有年产90的坨城煤矿和年产能力为90的柳新矿。西北有年产能力的120万吨的马坡矿。1.1.4.7 水源和电源水源：该矿以前曾利用距工业广场2.9km的59-41号钻孔建成水源井，该水源虽水量能满足需要，但水质经多次化验，因硫酸根离子，氧化物及铁的含量较多，引用危害极大，已经停

7、用。现在取用的引用水取自井下-300水平太原群灰岩水。电源：工业广场内建110/25/6KV变电所一座，有坨城电厂110KV供电。1.2 地质特征1.2.1 井田地形本矿区位于黄淮冲击平原，地势平缓，微向东及北东倾斜，地面标高+35+45m，地面坡降为千分之一。 1.2.2 井田的勘探程度张集井田从1957年至2000年共施工地震详查测线51条，点测长121.57km，地震测线49条，测长105.67km，地质钻孔179个。工程量134000.01m。1.2.2.1 以往勘探工作：（1）5759电法勘探，资料无法收集；（2）1975年12月76年4月，江苏地勘公司在张集进行地震详查勘探；（3）

8、1974年1976年江苏煤田地探四、二队在张集精查勘探，提出了江苏省张集勘探区精查地质报告（最终）。1.2.2.2 建井后补充勘探工作：（1）1984年为验证物探效果，在张集东采区施工4个验证孔，工作量2587.38m；（2）1994年为查明矿下部采区边界断层位置，7煤构造形态及煤层厚度变化情况进行勘探。1.2.2 地质构造1.2.2.1 煤田和井田地质构造及其关系本井田位于新华夏第二隆起带西侧，丰沛隆起带南侧，起构造以新华夏为主，受郯庐带扭到影响，形成了张集背斜，李庄背斜，姚庄背斜一组褶皱和断裂带。在井田的西南部由于燕山运动早期华夏系再次活动的加剧了原有的断裂，构成了火岩层侵入通道，形成井田

9、西南部，成岩株状入侵，使围岩拱起，媒质受热变坏，呈细脉状，岩株状侵入附近的太原组和本溪组地层中，对本区煤层起了破坏性作用。燕山运动后期，受郯庐断裂带左行扭动影响，是本井田东南部边界断层F1下盘想西北急骤下降，落差很大，并以西部火成岩为砥柱，形成向西南收敛，向东北撇开。由于紧密的褶皱和层见的强烈的滑动，从而是有的媒层变的很薄，尖灭。1.2.2.2 地质年代、地层层序、沉积厚度和岩石特征：徐州煤田处于丰沛隆起的南侧，张集井田属于徐州九里山外围煤田，夹于鲁西和两淮煤田之间，根据地质物探资料、井田地层、下奥陶系贾汪组、小家屿组、马家沟组、中奥陶系白土组、石炭系本溪组和太原组、二叠系山西组、上下是石盒子

10、组、石子峰组及第四系。现就对煤系地层及第四系地层按生成次序概述如下：（1） 系中统本溪组，吼8.0322.68m，平均厚度14.33m，属滨海沉积。其岩性为：上部为“十四”层灰白色石炭夹灰绿粘土层，富含黄铁矿结核，中下部为绿色泥岩，和杂粉沙岩及薄层砂岩，底部为紫红色铁质泥岩和残余铁矿曾，与下地层曾平行不整合接触。（2） 石炭系中统太原组，厚123.33187.16m，平均153.78m，本组属滨海平原海陆交互相沉积，有石灰岩、粉沙岩、泥岩、粘土层、中细沙岩几煤层组成，含石灰岩十三层，各层在全区比较的稳定，尤以一、四、九、十、十二层灰岩特别突出，为本区标志层。本组含煤16层，均为薄煤层，基本上都

11、不可采，只有层在全区内稳定可采。其煤层赋存变化，沿走向自东向西变薄，沿倾向，浅薄深厚。（3） 石炭系山西组，厚71.6159.61m，平均为108.92m，本组为滨海冲积沉积，含煤碎岩相与太原组呈整合接触，其岩性为：上部为泥岩，中细砂岩组成，偶夹12层煤线。中部为B、C层煤含煤段，有中粗、细粒石英砂岩，粉沙岩及煤层组成。下部由粉沙岩与细砂岩互层及泥岩组成。（4） 二跌系石盒子组，全组厚为156.9274.5m，平均218m，本组含煤广布分布，其底部以灰绿或灰白色含砾中粗砂岩与山西组整合接触，含煤构造为海陆冲击平原陆相含煤碎岩沉积，其岩性：上部由粉沙岩、泥岩夹薄层中细砂岩组成，中部以中厚层中粗砂

12、岩、细砂岩、粉砂岩，偶加煤线，下部为中组煤含煤段，有粉砂岩、粘土岩、中细顺眼及煤层组成，含煤1-8层，一般四层，煤层总后为3米左右，其中中3、中4煤层为主要可采煤层。（5） 二叠系上石盒子组，全组厚为323.40586.35m，平均为426.91m，井田内大部分钻孔揭露，其底部以含砾、粒砂岩与下层呈整合接触。含煤建造碎岩沉积。岩相主要为泥岩粉砂岩、含砾粗砂岩，偶见薄煤。（6） 四系：有下更新统、中更新统、上更新统及全更新统组成。由东南往西北方向逐渐加厚。总厚度在93.59170.30m之间。其岩性由粉砂岩、淤泥质沙质粘土，粘土及砂姜等组成。1.2.3 地质构造1.2.3.1 构造形态本井田总体

13、成单斜构造，地层走向由东向西为：北东东，近东西渐变为北西西向；井田东北部出现近南北向，上煤层露头在西部走向近南北，地层总体向南倾，倾角为914，倾角由浅向深逐渐减小，至井田南部及较大断层附近倾角又开始变大。1.2.3.2 断裂构造本井田中部及东部断裂构造简单，断层稀少，而西南部构造发育复杂，有一大的正断层，落差比较大，两侧节理较发育。大中型断层4条，孙氏店断层（F1），F6断层为边界断层。1.2.3.3 褶皱构造井田内发育着次一级的宽缓褶皱，褶曲比较发育，且具有短轴宽缓的特点，特别是井田西部、南部褶曲更发育，褶曲轴向成北东东至近东西向，与区域褶曲轴向基本一致。综上说述，井田地层产状变化有一定的

14、规律性，基本上随褶皱轴向3变化而变化，与淮阴山脉的走向、倾向大体一致，其倾角具有浅大深小的特点，背斜平缓,本井田属于地质构造简单,倾角平缓,以波状起伏为主的类井田。1.2.4 井田的水文地质张集煤矿位于半封闭的腾县背斜储水构造水文地质单元的西南侧，本区是一个相对封闭的断块型水文地质构造煤系。第四系含水层组与煤系地层各含水层的水力联系较弱，断层导水性较弱，为含水层之间水力联系不密切，加之煤系地层埋深较大。深部地下水循环缓慢，补给不良，排泄不畅。矿井水文地质规程中矿井水文地质条件分类标准，张集井田属于水文地质条件简单型的矿井。矿井充水来源主要是山西组砂岩裂隙水，太原组灰岩岩溶裂隙水。目前，张集煤矿

15、正常涌水量为86m3/h。矿井最大涌水量平均为正常矿井涌水量的1.3倍。1.2.4.1 含水层与隔水层（1）第四系地层，井田内发育完全，由下更新统、中更新统、上更新统及完全更新统组成，由东南向西北逐渐增厚，总厚度为93.59163.65m。按沉积时代，由新到老叙述如下：全新统，为黄河泛滥相和湖沼相沉积，厚度13.518.45m之间，主要有黄色含粘土粉岩、砂质粘土、淤泥质砂质粘土组成，据邻取、区抽水资料，单位涌水量为0.0076 L/s.m，水位标高+31.22641.3714m季节性变化，水质属弱碱性及硬淡水。上更新统埋藏深度为31.6939.60m，厚度为16.422.20，为冲积相湖沼相沉

16、积，有黄褐、砖红色粘土、砂质粘土及粉细杉组成。底部见分散浆块，厚度稳定，粘土16层，总厚5.6515.30m，平均10.48m。单位涌水量为0.360.91升/秒、米。属弱碱性，弱矿化度极硬水。中更新统，埋藏深度为67.787.51m，厚度32.6948.09m,平均37.91m。为河床相湖沼相沉积，岩性主要为浅砖红色粉砂、中细砂、砂姜粘土、砂质粘土及粘土组成。总厚度为14.9632.50m，平均24.96m，厚度比较稳定，具有良好的隔水性能。本统上部有一稳定的粘土和砂质粘土层，厚度为7m，连续性好，为较好的隔水层。水位标高为+35.30m，单位涌水量0.334 L/s.m。下更新统埋藏深度为

17、82.20m118.40m,厚8.050.7m东南部发育不全，基岩隆起区厚度较薄，为河床、河漫、湖沼相沉积。岩性主要为黄土、棕黄色含砾粘土、砂质粘土钙质层组成。粘土29层，厚度稳定，其上部有一稳定的粘土层厚516m平均10m，分布连续，为良好的隔水层。单位涌水量为0.20060.52L/s.m。水位标高为-12.03+24.13m。（2）上第三系中新统上新统，主要见于井田西北中深部，埋藏深度为101163.65m，平均131.46m，厚0.035.16m，为浅湖相沉积。岩性主要由厚层灰绿色粘土、薄层细砂及粘土质砂砾组成。据8个钻孔资料表明，以厚层粘土为主，厚2.031.61m，平均18.20m

18、，隔水性能较好。（3）石千峰组，深部有22个钻孔资料表明，厚度485.95m，上部为泥岩、粉砂岩夹薄层细砂组成，为相对隔水段。下部由16层中粗粒砂岩组成，节理裂隙不发育，富水性较弱。（4）上石盒子组，平均厚度为426.95m，含水平均4层，由砾中粗砂岩组成。含水砂岩厚度5.266.70m，平均26m，富水中等，对煤层开采无影响。（5）下石盒子组，厚度156.90274.50m，平均218m，由粉砂岩、泥岩、煤层及中细砂岩含水层组成。对于采煤层有直接影响的含水层是煤层顶部m，以内15层的中细砂岩，水位标高+37.09m,单位涌水量0.017L/s.m，富水性差。（6）山西组，厚71.64159.

19、61m。上、下部由泥岩、粉砂岩夹薄层细砂岩组成，中部为含煤段，对B、C煤层有直接影响的是B层煤顶部40m以内的砂岩含水层和C煤层的顶板砂岩。B煤层顶部砂岩17层，总厚度为4.1540.51m，平均15.87m。一般距煤层8m左右，岩性为细中粒石英砂岩，高角度裂隙较发育。C层煤顶板，为中细粒长石英砂岩，12层，平均厚度17.39m。抽水资料，水位标高+36.21+20.02m，单位涌水量0.0241.5L/s.m。（7）太原组，厚123.38187.16m，由石灰及中细砂岩、岩溶含水层及砂岩粘土岩、煤层组成。最大涌水量为120m3/h，正常涌水量2.040m.3/h，由于补给条件差，矿井生产排水

20、量不断消耗其静水量，是可以疏干的其它各层灰岩情况有待以后查明。（8）本溪组（C2），厚度8.0322.68m，平均14.23m。由灰岩、粘土岩、粉砂岩、铝土岩及铁质泥岩组成。邻近抽水试验，单位涌水量0.0020.038升/秒、米。可视为相对隔水层。（9）奥陶系（0）有13个钻孔资料揭露，厚度5.2575.44m，前后有5次抽水试验,32个 长期观察孔，水位标高+36.76-6.43m，单位涌水量0.05366.18升/秒、米，富水性不均一。以静水储量为主，补给不足，且于太原组岩溶含水层有着水力联系。1.2.4.2 断层导水性根据钻孔资料分析，断层一般的破碎带一般不明显，钻孔抽水证明，断层一般导

21、水性比较的差。在断层尖灭端或两条断层相交处，因应力集中，岩石破碎，裂隙发育，含水层导水性增强，隔水岩层性能相对减弱，断层导水性相对增强。1.2.4.3 地下水的补给条件及水力条件井田西南部有各含水层隐伏露头带，又被F1正断层所截。并有一隆起块段，四周环以弱透水岩层，有被较稳定的粘土隔水层的第四系覆盖，基岩裂隙岩溶水不受大气降水的直接补给从抽水试验资料看，地下水补给条件不良。矿井直接充含水层是石盒子组中组煤顶部砂岩，山西组B、C煤层顶板砂岩裂隙含水层和太原组十灰、十二灰、岩溶含水层及已被揭露的四灰。直接补给途径和部位，主要通过第四系底部沙砾层，基岩露头风化裂隙带，从上复第四系底部含水层孔隙及下部

22、高水头的奥陶岩溶裂隙水获得补给，构成水力联系。1.2.4.4 水质从化学成份上看，第四系属重碳酸硫酸盐氯化物钙钠型水。矿化度为0.462.65g/L。第三系属氯化物、硫酸盐钠型水，矿化度为1.514.17g/L。二迭系水质属重碳酸盐氯化物硫酸盐钠镁钙型水，矿化度1.093.28g/L。石炭系水质属重碳酸盐及硫酸盐钙型、钾钠行水，矿化度0.7320.402g/L。1.2.4.5 矿井涌水量采用邻近矿井（庞庄）齐全的矿井涌水量资料及该矿1974年以来积累的涌水量计算，和降深资料参加回归计算，又考虑了抽水试验成果，其涌水量为：正常涌水量为86m3/h，最大涌水量为112 m3/h。1.3 煤层特征1

23、.3.1 煤层埋藏条件和特征本矿区煤层埋藏较深，地面标高为+43m，煤层露头线为-120m，煤层最深超过-850m。共有八层煤，分别为中3、中4、B1上、B1下、C1上、C1下、7、9煤层，但除了7煤层厚度为58.8m外，其余均为不可采煤层。7煤位于太原组中下部，平均厚度为5.8m,煤层倾角平均为11.6。上距层24m。下距层煤为28m，老顶为粉细砂岩。井田内共有96个钻孔穿过，可采点93个，不可才采点1个，层位不清楚点为2个。煤层赋存稳定，煤层变化不大，为稳定煤层。1.3.2 煤层的围岩性质（见表1-2）表1-2 7煤顶底板特征类别直接顶老顶直接底老底名称粗砂岩粉细互层粗砂岩细砂岩厚度2.2

24、610.001.754.56硬度（f）4-68-104-68-10强度Mpa4505004005001.3.3 煤层露头及风氧化带本井田煤层被百米左右的冲积层覆盖，经风氧化带取样试验，水分增高，粘结性、发热量、结焦性、灰熔点、燃点、碳、氢等降低。氧含量突增，煤尘爆炸无火，煤质指标的变化均为风化煤的特征，风氧化带深度为由冲积层底部向下25米。1.3.4 煤层特征1.3.4.1 煤质本井田煤层属高陆等陆生植物生成的腐植煤类。煤层以深成变质为主，煤层工业牌号以肥煤、焦煤为主，多为中等挥发分，粘结性强，结焦性好，特低硫，特底磷。（1）水分：煤层原煤Mad一般为0.51.70，水分标准差为5.98，属中

25、等变化。（2）灰分：7煤为中灰煤，一般值1325，灰分标准差为4.80，属变化小煤层。（3） 硫：各煤层均属特低硫煤。（4） 磷：7煤层属低磷煤。（5） 发热量：各煤的Qb.d值约为26.00MJ/KG。（6) 煤的用途：本矿区洗精煤为配煤炼焦，中煤可作动力煤及民用。经热处理后可用于小化肥工业。（7） 煤层属有煤尘煤炸危险。（8） 煤的自燃: 煤层属易自燃发火。1.3.4.2 瓦斯、煤尘、煤的自然性及地温（1） 瓦斯钻孔取样瓦斯测定结果（见表1-3）表13 瓦斯钻孔取样测定结果煤层中3中4BC瓦斯含量CH40.95-4.991.411.31-5.920.53-4.890.001-3.60.00

26、1-4.692.573.062.920.641.10CO20.21-1.411.300.29-4.950.34-0.850.10-1.460.22-1.550.711.730.570.360.69等级低瓦斯低瓦斯低瓦斯低瓦斯低瓦斯低瓦斯 根据各层煤瓦斯测定结果知道本矿井属低瓦斯矿井。（2）煤尘爆炸危险性及煤的自然性：据地质报告提供资料，中组煤煤尘指数为29.4237.60%，参照邻近坨城和张小楼矿煤层有自然发火倾向的实际情况，煤尘具有爆炸性。（3） 地温：徐州地区是北纬3415，恒温带深度为2530m，温度为16.6，多年平均恒温度为15.1，地温梯度值平均为2.6/100m，每38.4m增加

27、1。各测量孔同深度地温差异见下1-4表。表14 钻孔不同深度温度统计表序号钻孔号300m()500m()800m()900m()140624.430.239.0240925.732.4341024.530.3441327.533.542.3541723.027.534.3642122.827.434.539.1742323.829.036.742.0842924.028.9943823.728.91044025.331.81144523.528.636.31245424.029.337.442.71345624.330.01445823.729.036.81546522.426.733.516

28、47225.41747323.528.435.91847522.526.81947722.927.52048024.029.337.32147623.728.636.0差异3.27.38.81.3.4.3 冲击地压冲击地压现象已成为深部开采的一大难题，是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。本矿井煤层埋藏深，有冲击地压危险。影响冲击地压的主要因素有开采深度、煤层和顶底板岩石的性质和特征，地质构造因素。除地质因素外，还有开采技术条件。各种因素间相互联系，又相互制约，往往是几个影响因素同时作用。2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田划分的原则（1）要充分利用其自然条件划分井田。（2）要有与矿

29、区开发强度相适用的矿井数目和井田范围。（3）要照顾全局。（4）要为矿井的发展留有余地。（5）井田划分的直（折）线原则。（6）要达到安全、经济效果好。2.1.2 划分井田的方法（1）按地质构造划分井田。（2）按煤层赋存条件划分井田。（3）按煤质、煤种分布规律划分井田。（4）按地形、地物界限划分井田。（5）按伴生有益矿产富集带或其他开采技术条件划分井田。（6）人为划分井田。2.1.3 井田境界本设计井田境界，北以-115m煤层露头线为边界，南以大断层为边界，东以人为倾斜法划分井田，西以与坨城矿界线为界。全矿井东西长约5.875km，南北水平宽3.573km，煤层平均倾角11.6，井田倾斜长度约3.648km，井田面积约为18.5km2。井田境界详见开拓图。2.2 矿井工业储量本井田钻孔数总计270个，总工程量179260.59m，网度达到每公里11.25孔，达到了精查要求。煤层最小可采厚度0.8m，煤层平均厚度7.0m，平均倾角11.6，最大倾角14.1，最小倾角9.16，煤的容重为每立方米1.4t 。 据生产矿井储量管理规程规定煤层最低可采厚度为0.70m，