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1、毕 业 论 文论文题目： 煤矿开采矸石充填技术与应用 函授站: 肥城矿业集团培训中心 专业班级： 采矿工程2010级8班 撰写人： 老于 指导教师： 山东科技大学继续教育学院2011年 9月 25日摘 要文章对济宁三号煤矿矸石充填方案进行了分析，确定了矸石充填的工艺流程，并对矸石充填的关键步骤以及输送机设备性能进行了详细阐述。济宁三号煤矿利用井下矸石做为充填体,力图解决“三下”压煤,实现“规模性”开采,矸石不升井,防止在地面堆积造成环境污染,改善井下矸石提升造成的矿井辅助运输紧张,形成了济宁三号煤矿充填开采新模式,取得了良好成效,为兖州矿区实现矿区资源与环境协调发展的绿色开采提供了借鉴。关键词
2、：矸石充填；充填设备；工艺流程山东科技大学继续教育学院2010级采矿工程专业论文煤矿开采矸石充填技术与应用1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置济宁三号煤矿位于山东省西南部济宁市南郊，距济宁市14 km，北与济宁二号煤矿毗邻，东距兖矿集团有限公司所在地邹城40 km。本区交通方便，铁路、公路及水路运输均很发达，济宁三号煤矿交通位置如图1.1。铁路有兖(州)新(乡)铁路通过济宁市，向东32 km至兖州站，与京沪线相接，向西在菏泽站与京九线相接，在新乡与京广线相接轨。通往日照煤港的兖(州)石(臼所)支线全长316 km。京沪铁路和京福高速公路通过邹城市，南下华东用煤中心上海
3、市812 km，北上山东省省会济南市156 km；兖州矿区内铁路专用线早己建成，铁路运输四通八达。兖州、济宁、邹城的公路己成环形，济东矿区公路也己形成。该公路横贯井田北部，公路运输甚为便利。京杭运河由北向南流经井田西部，河宽6080 m，平均水深2 m，全年除一、二月份因水浅不能通航外，其余时间均可通航。西靠京杭大运河的济宁港，又有济三煤矿新建煤运码头，南北水上运输主航道建成在即，公路和水上运输十分便利。图1.1 济宁三号煤矿交通位置图1.1.2地形地貌本井田地形系由湖区及滨湖冲积平原组成。地势东高西低，滨湖冲积平原地势平坦，沟渠纵横。地面标高+32.53+37.78 m，地势东高西低，自然坡
4、度0.4；西部南阳湖区，标高+31.68+35.99 m。泗河口冲积处稍高，一般在+33+35 m左右；湖堤堤高一般+36.42+38.22 m。1.1.3气象本区气候温和，属温带季风区海洋大陆性气候。据济宁气象局1959年至1995年观测资料：(1)降水量：历年平均降雨量677.2 mm，年最大降雨量1186 mm(1964年),日最大降雨量183.7 mm(1993年8月5日)，年最小降雨量441.9 mm (1966年)。降雨量多集中在7、8月份，春季少雨，时有春旱。(2)蒸发量：年平均蒸发量1785.2 mm，年最大蒸发量2228.2 mm(1960年)，年最小蒸发量1451.1 mm
5、(1964年)。(3)气温：历年平均气温13.6 ，月平均最高气温29 (1959年7月)，日最高气温41.6 (1960年6月21日)，月平均最低气温-4.1 (1967年1月)，日最低气温-19.4 (1964年2月18日)，多年最低平均气温月为1月，平均气温-2 。(4)风向及风速：春、夏两季多东及东南风，冬季多西北风，平均风速2.3 m/s，最大风速22.7 m/s(1979年6月25日)。(5)冻土深度：历年最大积雪厚度0.15 m；最大冻土深度0.31 m。1.1.4自然地震国家地震局、建设部震发办1992160号文“关于发布中国地震烈度区划图1990和中国地震烈度区划图1990使
6、用规定的通知”：济宁市任城区烈度为7度。1.1.5水源及电源井田内可供选择的水源有：第四系冲积层水，第四系上段砂砾层含水丰富，单位涌水量达1.5211 L/s.m，矿化度0.67 g/L左右，水质属HCO3-Ca.K+Na型，水质符合生活饮用水标准。以及处理后的矿井井下排水。利用地下水水质易保证且处理简单，利用矿井排水符合节水政策，因此，设计中两个水源均考虑利用，建井初期生产及生活用水利用新近系砂砾石层地下水，矿井生产期间生产、生活及选煤厂洗煤用水利用处理后的矿井排水。本区现有济宁电厂，装机容量300 MW；邹县电厂，装机容量2400 MW。两厂发电量可满足本区用电负荷的需要。井田周围有济宁二
7、号煤矿110kV变电所、接庄110 kV变电所和济东新村电厂以及济宁二号煤矿电厂。为确保矿井供电质量及可靠性，设计利用济宁二号煤矿110 kV变电所和邹县电厂作为矿井双回路供电电源。矿井负荷分别单独由两回路独立的电源供电，满足煤矿安全规程的要求。1.1.6矿区经济概况济宁人杰地灵，是全国商品粮基地，盛产小麦、玉米、棉花、花生、果品、瓜菜、畜产品和渔湖产品。矿产资源分布广、品种多、储量大，主要有煤、铁、铜、铅、大理石等三十多种。济宁是全国八大煤炭基地之一，已探明的储量200多亿吨，稀土储量1300多万吨。拥有全国最大的坑口电厂邹县发电厂。济宁是山东省淡水资源最丰富的地区。微山湖水面1260平方公
8、里，是全国十大淡水湖之一，北引黄河、南饮长江，储水量达30亿立方米。另有丰富的地下水资源，淡水资源占全省的六分之一。济宁市素以“孔孟之乡”、“江北小苏州”而著称。多年来，兖矿集团大力实施“以煤为主，煤与非煤并重”发展战略，形成了以煤炭、煤化工、电解铝为主体，发电、矿井基建、建筑建材、机械加工、外经外贸等多产业综合经营的格局。1.2井田地质特征1.2.1地质勘探程度济宁煤田发现于1957年底，1959年12月提出山东省济宁第煤田综合普查报告 。1968年10月提出山东省济宁煤田(东区)总体详查地质报告。1980年11月开始对本井田进行精查勘探，1983年11月提出山东省济宁煤田三井田精查地质报告
9、。普、详、精查三个阶段共在本井田施工钻孔236个，工程量167390.47 m。1983年12月经山东省煤炭工业局审查认为：该报告勘探与研究程度较高，已基本达到煤炭资源地质勘探规范有关大型精查地质报告的要求，可以提供设计部门作为矿井初步设计的依据，并以 (83)鲁煤基字第1210号文批准该报告。1.2.2井田地层井田内地层包括中、下奥陶统，中石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二迭统山西组、下石盒子组，上二迭统上石盒子组、上侏罗统蒙阴组及第四系。由老而新分述如下：(1)奥陶系中、下统(O12)：据井田东部兖西水源勘探区3-2号钻孔资料，总厚742 m。分为下统和中统，下统厚72.1 m，以白云质灰
10、岩为主；中统厚669.9 m，主要为灰及棕灰色厚层状石灰岩、豹皮灰岩夹泥灰岩及钙质泥岩等。(2)中石炭统本溪组(C2b)：厚20.2564.75 m,平均44.43 m。北部厚往南渐变薄。主要由杂色铝质泥岩及薄层石灰岩组成，偶夹薄层煤，但无经济价值。含灰岩二至三层(十二、十三、十四灰)，十二灰为薄层灰岩，不稳定，仅井田北部与二井田相邻地区局部地段发育。十三、十四灰厚度较大，全区稳定，为良好标志层。本组底部常以一层浅灰色为主、夹紫红等色的铝铁质泥岩，相当于G层铝土岩和山西式铁矿层，它与下伏奥陶系中统石灰岩为假整合接触。(3)上石炭统太原组(C3t)：厚71.00190.30 m，平均170.54
11、 m。由深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色砂岩、石灰岩及煤层组成。含薄层石灰岩12层(一、二、三、四、五、六、七、八、九、十上、十下、十一灰)，以三、十下灰最为稳定，为重要标志层。其它各层石灰岩按其岩性、厚度及其与其它各层岩石的组合关系，均可作为岩、煤层对比的标志层。含煤22层(4、5、6、8上、8下、9、10上、10下、11 、12上、12中、12下、14、15上、15下、16上、16下、17、18上、18中、18下、19)，可采与局部可采者6层(6、10下、12下、15上、16上、17)。本组主要为过渡相及浅海相沉积，相环境稳定，旋回结构与粒度韵律清晰，易于对比，含较多动植物化石。(4)下二
12、迭统山西组(P1s)：厚约8 m。主要由浅灰、灰白及灰绿色砂岩，深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩及煤层组成。含煤5层(1、2、3上、3上1 、3下)，可采者二层(3上、3下)，尤以3下煤层为主，厚度大，储量丰富，是本区主要含煤地层。本组粗碎屑颗粒含量比例较高，以过渡相沉积为主。(5)下二迭统下石盒子组(P1X)：厚约50 m。保存于井田中、北部及西部，东及南部则因侵蚀使之变薄或缺失。由灰绿色砂岩、杂色铝质泥岩、灰及深灰色泥岩与粉砂岩等组成，为内陆河床及湖泊相沉积。(6)上二迭统上石盒子组(P2sh)：最大残厚185.8 m。保存于井田中、北部及西部，东及南部则大部被侵蚀。由灰绿色砂岩及杂色粘土岩组成，
13、为内陆河床及湖泊相沉积。以底部B层铝土岩下的粗砂岩与下石盒子组分界。(7)上侏罗统蒙阴组(J3m)：最大残厚684.9 m，平均272.82 m。残存厚度东及南部薄，西部厚。蒙阴组按岩性特征分为上、下二个亚组，下亚组含一、二、三段；上亚组含四、五段，分段叙述如下：下亚组：第一段：厚0218 m。以砖红色粘土质细至中粒砂岩为主，含铁质，胶结较松散。底部常发育有一层砾岩，成分以石英岩为主，石灰岩次之，铁泥质胶结 ，较坚硬，具裂隙，构成上侏罗统红砂岩内第三含水段，单位涌水量为0.07640.1293 L/sm。第二段：厚0173.7 m。为暗紫、紫红色细至中粒砂岩，下部夹泥岩薄层，底部处常含有砂砾岩
14、或砾岩层。单位涌水量0.184200.00466 L/sm。第三段：厚0256m。主要为紫灰、暗紫色中、细粒砂岩，顶部含较多的粉、细砂岩，且常夹有灰及灰绿色岩层。本段中、下部侵入有灰绿色辉长岩层状侵入体，呈岩床存在，厚0150 m，平均89.36 m，主要含角闪辉长岩及橄榄辉长岩等。岩浆岩顶底部及其邻近的本段砂岩内裂隙较发育，砂岩受岩浆岩烘烤而变硬，颜色变浅形成含水段。底部含水段的单位涌水量为0.00060.0888 L/sm。上亚组：第四段：厚0435.70 m。为灰、深灰、灰绿色粉细砂岩互层，以粉砂岩为主，夹泥质粉砂岩、泥岩和较多的泥质条带，尤以下部为多，且常夹有紫灰色岩层。第五段：厚02
15、66.30 m。为较单一的灰、灰绿色粉细砂岩互层，以细砂岩为主，多为泥、钙质胶结，下部含数十米厚的叶肢介化石层，并常见鱼化石。主要化石有：狼鳍鱼(未定种)Lycoptera sp.，东方叶肢介(多种)Eosestheria sp.等。(8)第四系(Q)：厚116.67255.9 m，平均184.57m。由粘土、砂质粘土及砂砾层等组成，地层东薄西厚，井田内按岩性及其结构变化可分为上(Q上)、下(Q中+下)二段。下段(Q中+下)：厚72.68147.61 m。由灰绿、灰白色砂砾、粘土质砂砾、粘土、砂质粘土等组成，含03层高岭土，上部偶夹少量黄、灰黄色粘土、砂质粘土。上段(Q上)：厚55.0290.40 m。以黄、灰黄色粘土、砂质粘土及细中、砂为主，有时为灰及灰绿色。井田地质综合柱状图见图1.2。图1.2 井田地质综合柱状图1.2.3井田地质构造本井田位于南北向的济宁地堑构造内，属济宁煤田(东区)的中部。东西二侧分别为南北向的区域性断裂孙氏店断层和济宁断层，井田内断层则以受此区域性断裂控
