地质荆各庄煤矿工程生产实习报告

1、1.前言11.1实习目的11.2实习要求12.矿井概况22.1荆各庄矿交通位置22.2荆各庄矿气象条件32.3荆各庄矿区地貌42.4荆各庄矿发展历程43.矿井地质特征53.1区域地质背景53.2水文地质特征63.3构造地质特征63.3.1褶曲构造73.3.2断裂构造84.主要实习内容94.1中央水泵房94.2地面变电站104.3主副井114.4巷道掘进头134.5荆各庄矿排水系统及评价134.5.1中央泵房的排水设备及能力134.5.2排水设施能力及评价154.5.3排水系统评价总结175.总结196.参考文献211.前言大三上学期我们完成了专业基础课的学习，如矿山开采、矿山测量、水文地质学、

2、沉积岩石学、构造地质学等；下学期开始进行专业课的学习，如地下水动力学、工程地质学、能源地质学、地球物理勘探、矿井地质学、矿井制图学等。在已掌握专业基础知识的前提下，为了促进专业课的学习，开阔同学们的视野，使同学们对专业有所认识，老师组织我们进行了荆各庄煤矿现场生产实习。1.1实习目的生产实习是我们地质工程学生培养过程中十分重要的实践性环节，是在已完成各种基础地质课程的学习和进行过两次地质实习的基础上进行的，主要任务是在老师或生产单位指导老师的具体指导下，通过参加地质工作，学会有关地质工作的各种基本方法，为后续课程的学习和从事地质工作打下坚实的基础。 1.2实习要求了解实习区的地质概况，能阅读钻

3、孔柱状图、地质剖面图、地形地质图、工程布置图和地质素描图等。掌握地质编录和图件修编的各种基本工作方法。重点观察、描述和记录典型的地质现象，掌握地质工作流程，了解相关规程。2.矿井概况2.1荆各庄矿交通位置荆各庄矿位于河北省唐山市北偏东约13 km处，在开平煤田凤山西北侧,自成一盆状向斜。南北长约3.5Km，东西宽约3.4Km，北端闭合，南端开放，井田面积9.23Km2。南距马家沟矿6 km，荆各庄矿距原京山铁路开平车站10 km，东距陡河发电厂4.5 km。中间有陡河相隔，北与陡河电厂相距3.5Km。行政属开平区管辖。交通十分方便，铁路：一条通往用煤大户陡河电厂的专用线，并与吕陡线在我井田上方

4、交汇；另一条经马家沟矿业公司与老京山线的开平站相联。公路：北距10Km与京沈高速公路、102国道相联，南距7Km经开平与205国道、津秦高速公路相联，形成了比较完整的交通网，四通八达。（ 图2.1 荆各庄矿交通图） 图2.1 荆各庄矿交通图2.2荆各庄矿气象条件本区系于半大陆性气候。处于我国的暖温带，南临渤海，受温带季风影响，气候属于暖温带半湿润季风型大陆性气候，冬季受极地大陆性气团控制，气候寒冷，雨雪稀少，多偏北风；春季受大陆性变化气团影响，降水不多，多偏南风，蒸发量增大，往往形成干旱天气。风随季节变化的规律性很明显，冬季西伯利亚附近广大地区经常为较强的冷气团控制，致使盛吹西北风；夏季，受海

5、洋暖湿气团影响，盛吹偏南风；春秋两季是冬季风和夏季风的过渡季节，风向多变。夏季炎热多雨。多东南风；冬季严寒凛冽。本区多年年平均气温在1012.13之间，全年温度变化较大，最高气温39.6 ，最低气温-21 ，平均气温11.1 。根据区内气象站资料，本区降水量充沛，年平均降雨量为614.7 mm，最大降雨量为1007.7 mm，最小降雨量为411.8mm，降水主要集中在78月，两个月的降水量占全年总降水量的60%左右。 本区的月蒸发量在32.8225.1mm之间，月相对湿度在3.9%79.9%之间，月相对湿度平均值为56.8%，20042009年平均蒸发量为1057.5 mm。冰冻期由每年12月

6、至翌年3月初，冻土深度0.60.8 m。 2.3荆各庄矿区地貌实习区为一平坦的冲积平原，北部山区为燕山山脉的余脉，井田北、东、南三面被低山包围， 颇有山前扇状地景观。井田北部地面标高+38.9m(较高)，南部 地面标高为+23.85m(较低)，地面坡度为3-4，倾向陡河。2.4荆各庄矿发展历程开滦（集团）有限责任公司荆各庄矿业分公司矿（以下简称荆各庄矿）位于河北省唐山市开平区（图2.4）境内，始建于1958年，1962年停建，1970年恢复建井，1979年建成投产，设计生产能力120万t/a，该矿于19801983年进行了重大技术改造，主要对西风井、南翼、西翼皮带巷工程以及主井的提升能力等进行

7、了技术改造，大大提高了矿井的生产能力，1984年最高达到217万吨。1997年核定能力为170万吨。2007年底矿井核定生产能力201万吨。井田探明地质储量1.4亿吨，其中可采储量7268万吨，截止到2008年底地质储量剩余6537.4万吨，其中可采储量3442.7万吨。由于计划经济时期连年超强度开采，可利用储量只有293万吨。矿井资源濒临枯竭。3.矿井地质特征荆各庄井田的地理坐标为东经11815411181304，北纬394508394318，隶属于开平煤田，位于开平向斜的西北侧，中隔凤山缸窑背斜自成一盆状向斜。南北长约3.5公里，东西宽约3.4公里，北端闭合，南端开放，其轮廓恰似一直径3.

8、5公里的亚圆形，面积10.6445平方公里。3.1区域地质背景荆各庄井田为一平坦的冲积平原，东南面沿陡河东岸是由奥陶纪灰岩构成的东北西南方向起伏伸展的低山丘陵。从东往西有巍山（290 m）、凤山（180 m）、小梁山（100 m）和菀豆山（38 m），由菀豆山向西南倾没于平原之下。由巍山向东北低山丘陵接连绵延，地势逐渐增高，直到青龙山标高达493.01 m。由于多年的开采造成矿井东部地表塌陷，形成大面积的积聚水坑，积水面积约87.6万m2。（图3.1开平煤田构造图） 图3.1 开平煤田构造图3.2水文地质特征荆各庄矿区地下水系统十分复杂，采、掘、开工程受水害威胁大，水文地质复杂，区内共含有八个

9、含水层，K2K6砂岩裂隙承压含水层（）、K612煤砂岩裂隙承压含水层（）、5煤以上砂岩裂隙承压含水层（）为矿井直接充水含水层，含水丰富；其中5煤以上砂岩裂隙承压含水层是矿井顶板突水的直接水源，是威胁矿井生产的主要含水层，特别是对9煤的开采影响最大；矿井的涌水量经过建矿初期的大涌水量后逐渐趋于平稳，总体呈逐年递减趋势，矿井正常涌水量18.71m3/min，最大涌水量54.97m3/min。；但矿井防治水难度较高，工作量大，水文地质条件为复杂型。3.3构造地质特征荆各庄井田煤系主要由石炭系上统和二叠系下统地层组成，煤地层总厚度约450m，共含大小煤层19层，煤层总厚度25.3m，含煤系数5.7%，

10、其中可采煤层共四层，即煤9、煤11、煤12-1、煤12-2，平均总厚度16.22m，可采煤层集中在大苗庄组和赵各庄组。井田煤层顶底板评为类顶板。荆各庄井田内无火成岩侵入。（ 图3.2 荆各庄井田构造图） 图3.2 荆各庄井田构造图3.3.1褶曲构造荆各庄矿井田自身即为一个盆状向斜，向斜轴线偏居西侧，近南北延伸，中部略向西呈弧形弯曲，并向南偏东倾伏，倾伏角约56。向斜轴线西侧地层产状急陡，而东侧则较为舒缓，同时向斜边缘较之中部地层产状陡。这种构造特征直接影响了井田不同区域断裂构造的性质和发育程度。在井田东部有一舒缓横向褶皱，轴线方向N43E，长700 m，宽300 m，两翼倾角510。在井田中南

11、部有一小型背斜，轴线方向N40E，长600 m以上，背斜西部一翼产状较陡，倾角2560，东部则地层较舒缓，倾角1525。背斜脊部张性断裂非常发育，同时煤岩层均有拉伸变薄现象，2095、2097、2099、2020s泄水巷等工程对其均有控制。3.3.2断裂构造断裂构造是井田最为重要的构造形式，它不但构成了井田边界，而且直接影响采区的划分，同时在井田内广泛存在，是采掘生产和井巷工程所要解决的最主要的地质问题。井田向斜西陡、东缓、边缘陡、中部缓的不对称性，造成井田范围内断裂构造的性质、分布、发育程度具有较大的分异。总体上讲，向斜轴线以西区域内以逆断层为主，且多为冲断层，构造复杂；而向斜轴线以东则以张

12、性正断层为主，逆掩断层次之，冲断层极为少见，构造条件亦相对简单，按其走向大致可分为三组。4.主要实习内容4.1中央水泵房中央水泵房位于-375水平，一水平排水从-375m水仓直接排到地面，排水高度411m，水泵型号采用250D608，总功率9000KVA，电压6000V，布置18台，9台工作，6台备用，3台检修。每台排水量420m3/h，工作水泵总排水能力为3780m3/h，能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。工作水泵加备用水泵总排水能力为6300m3/h，能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量，配电采用双回路供电，符合矿井主要排水设备要求。目前，矿井涌水量为16.58m3/min

13、。水泵房下面是该水平主水仓，另外还有一个副水仓。水泵房内有工作和备用水管，工作水管的能力能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常用水量；工作和备用水管的总能力，能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h最大涌水量。泵房和矿井的连接通道，设置可靠的控制闸门。该泵房有两个出口，一个用斜巷通到井筒，另一个通到井底车场。该水泵房主仓的水为二水平涌水，从-475m排到-375m，排水高度为100m。（图4.1 中央水泵房） 图4.1 中央水泵房4.2地面变电站在荆各庄煤矿老师的带领下，我们来到了该矿唯一的一所地面变电站（图4.2荆各庄煤矿地面变电站）。在老师的讲述中我们认识到这座地面变电站有三条3

14、5KV的高压电源分别从贾安子和后屯输入，总长度29Km，主变压器共有三台为S7型变压器，总容量为63003KVA，总用电量5730万KWh，最大电力负荷8610KW，平均电力负荷6540KW。断路器由多油断路器改换为真空断路器，核心部件是真空灭弧室；这种断路器有很多优点，如出头开距小、动作快、燃弧时间短、电弧能量小、维护工作量小；防火、防爆；动触杆惯性小、适于频繁操作等。因此如果某台断路器毁坏，只需远程操作便可轻松断开前后两路断路器，切断高压线路，同时防止工作回电从而有效保证维修工的人身安全。地面的供配配电：从地面变电站35KV变为6KV，输到部位变电所，变电所由6KV变为380V或220V，

15、输到各用户；井下供配电：从地面变电站35KV变为6KV，输到井下中央变电所，中央变电所由6KV输到井下采区变电所，采区变电所由6KV变为660V，输到各工作面，另外综采支架、掘进机、主排水水泵直接使用井下中央变电所输来的6KV电源。变电站在76年唐山大地震中遭遇和建设历史。 图4.2荆各庄煤矿地面变电站4.3主副井主井直径5.0m，从地面直至第一水平-375m，井深411.391m，在-246水平留设马头门，主井专做提升煤炭和矿井回风之用。井内装备一对9吨箕斗和通讯、动力电缆与排水管路，在回风水平-246m以上设有梯子间。提升选用P43.2型分裂式单滚筒绞车，用二台1000KW电动机拖动，提升

16、能力190.9万t/a，最大速度10.6m/秒。箕斗装载采用预先定容，下开折页式闸门装载设备，悬吊装载。该矿井有两个副井，均采用立井提升方式。1号副井井筒直径6.0m，装备一对铝合金双层轻型罐笼，用来升降人员、提升材料、矸石、设备等，并兼作矿井进风及各种管线等敷设。2号副井井筒直径6.0m，装备一对钢铁双层罐笼，用来升降人员、提升材料、矸石、设备等，并兼作矿井进风。1号副井：提升机为241.7型捷克双滚筒绞车，用一台1000kW电动机拖动，实测最大速度7.217m/s。提升1.7t矿车，上层可载人员28名。2号副井：提升机型号为JKM-2.8/6 绞车，用两台800千瓦电动机拖动，实测最大速度

17、9.8m/s。提升1.7t矿车，上层可载人员35名。1号副井提升能力核定为153.5万t/a。2号副井提升能力核定为224.8万t/a。矿井副井提升系统总能力378.3万t/a。副井直径6.0m，从地面直至第一水平-375m，井深422.94m，在-246水平留设马头门，副井专做升降人员和提升材料、设备与矿井进风之用。井内装备一对铝合金双层罐笼和通讯、动力电缆与排水管路，在回风水平-246m以上设有梯子间。提升选用241.7捷克双滚筒绞车，用两台1000KW电动机拖动，罐笼下层可装3t矿车（现使用1.7t矿车），上层可载人员28名，提升能力133.9万t/a，最大速度7.217m/秒。4.4巷

18、道掘进头在煤矿地质科人员及班主任杨德芳老师的带领下，我们一起参观了-375水平巷道的掘进头，沿着长长的巷道，走了大约半个多小时，终于走到了巷道掘进头。巷道掘进头上，有两根钻杆，正在往外排水。听地质科专业老师的讲解，我们才知道，前方遇见了导水断层，打进钻杆去排水，已经排差不多一年了，现在水量已经减小了，刚打进去的时候比较大。后来，我们又问了老师许多我们不懂的问题，比方说：巷道掘进头岩石的岩性，断面产状的测量等4.5荆各庄矿排水系统及评价影响涌水量的因素有很多，如有地表水体（河流、水库、湖泊海洋等）、大气降水、矿体及其围岩本身贮存的地下水、岩石的性质和产状等诸多因素，其中对涌水量有较大影响的是含水

19、层的涌水。4.5.1中央泵房的排水设备及能力 （1）水泵荆各庄矿业分公司井下现有中央泵房三个，分别为-375水平中央泵房、-475水平中央泵房、-530水平中央泵房。 1）-375 水平卧泵有18台，其中工作9台；备用6台；检修3台（清水泵3台）。泵型号：MD450-608(16台)，每台设计排量为7.5 m3/min，扬程411 m和MD155-678（2台），每台设计排量为4.67 m3/min，扬程411 m。合计排水能力为129.34 m3/min，实际排水能力按额定排水能力的70%计算，实际排水能力为90.538 m3/ min。 2）-475 水平卧泵有11台，其中工作5台；备用4

20、台；检修2台（清水泵3台）。泵型号：KND450-603（9台），每台设计排量为7.5 m3/min，扬程115 m和KND280-434（2台），每台设计排量为4.67 m3/min，扬程115 m。合计排水能力为76.84 m3/min，实际排水能力按额定排水能力的70%计算，实际排水能力为53.788 m3/min。 3）-530 水平卧泵有6台，其中工作3台；备用2台；检修1台。泵型号：MD280-435（6台），每台设计排量为4.67 m3/min，扬程150 m。合计排水能力为28.02 m3/min，实际排水能力按额定排水能力的70%计算，实际排水能力为19.614 m3/min

21、。（2）水仓容量矿井一水平内外水仓总有效容量为1.71万m3 ，内仓容积为6950 m3，外仓容积为10150 m3；二水平内外水仓总有效容量为11814 m3，内仓容积为4819 m3，外仓容积为6995 m3；三水平内外水仓总有效容量为7592 m3，内仓容积为1640 m3，外仓容积为5952 m3。（3）排水管路主井有480 mm19 mm的3条。副井：419 mm19 mm的计有4条，其中1条作为压风管路，实际供排水用的是3条。主副井6条排水管路合计可通过的排量为5760 m3/h（96 m3 / min）。二水平管路：305 mm的计有4条，273 mm的有1条，5条排水管路合计可

22、通过的排量为2466 m3/h（41.1 m3/ min）。三水平管路：302 mm的计有3条。4.5.2排水设施能力及评价（1）水泵矿井涌水量主要为-375、-475、-530水平各采区出水量。-530水平年平均涌水量2.863.47m3/min，平均3.206m3/min，24小时内涌出4616.64m3 ，矿井总涌水量的20.80%。而-530水平20小时内水泵（未加入备用及检修的水泵）的排水量为11768.4m3。后者比前者大7151.76m3，能满足本水平排水还绰绰有余。-475水平年平均涌水量6.52511.820m3/min，平均8.663m3/min，24小时内涌出12474.

23、72m3 占，矿井总涌水量的56.10%，而-475水平20小时内水泵（未加入备用及检修的水泵）的排水量为31500m3，算入-530水平，总涌水量17091.36m3，能满足本水平及-530水平排入本水平的排水要求。-375水平年平均涌水量2.973.9125m3/min，平均3.375m3/min，24小时内涌出4860m3 ，占矿井总涌水量的21.90%；加-530水平及-475水平总涌水量为21951.36m3，而-375水平20小时内水泵（未加入备用及检修的水泵）的排水量为56700m3，能满足本水平及-530水平、-475水平排入本水平的排水要求。煤矿安全规程规定，工作水泵的能力应

24、能在20 h内排出矿井24 h的正常涌水量。正常情况下，在加入备用水泵及检修水泵的情况下，矿井24 h涌水量为21758.4 m3，而20 h工作水泵的排出量为95268 m3，后者比前者大73509.6 m3。二水平24 h正常涌水量为12484.8 m3，而20 h二水平工作水泵的排出量为28020 m3，后者比前者大15536 m3。三水平24 h正常涌水量为4780.8 m3，而20 h二水平工作水泵的排出量为 16812 m3，后者比前者大12031.2 m3。因此，矿井的工作水泵能力是符合煤矿安全规程规定的。（2）排水管路煤矿安全规程规定，工作水管的能力应能配合工作泵在20 h内排

25、出矿井 24h的正常涌水量。矿井一水平24 h的正常涌水量为21758.4 m3，而20 h排水管路通过的总水量为.64 m3，后者比前者大.287 m3。二水平24 h的正常涌水量为12484.8 m3，而20 h排水管路通过的总水量为65367.04 m3，后者比前者大52882.64 m3。因此矿井的排水管路通过的能力也是符合煤矿安全规程的，与水泵配套，无卡脖现象。（3）水仓按煤矿安全规程第253条规定，正常涌水量大于1000 m3/h的矿井，主要水仓有效容量要满足下式要求： V=2 （Q+3000）m3式中V主要水仓的有效容量（m3 ），Q矿井涌水量（m3）。一水平、二水平和三水平水仓

26、有效容量较对应水仓的有效容量大，各个水仓有效容量完全符合规定，具有抗灾能力，满足疏水降压的要求。荆各庄矿排水系统符合国家安全规程的要求，能够满足日常涌水量的要求还绰绰有余。4.5.3排水系统评价总结荆各庄煤矿排水系统完善，排水能力强，正常情况下能够满足矿井的排水需求。对于水泵：-530水平最大可以满足16.345m3，即在-530水平，当涌水量小于此值时，所有涌出的水全部可以排尽；-475水平最大可以满足48.125m3，即在-475水平，当涌水量（已减去-530水平排进本水平的地下水）小于等于31.78m3时，从-530水平排到本水平和本水平的水都可以被排进；-375水平最大可以满足78.7

27、5m3，即在-375水平，当涌水量小于30.625m3时，所有的涌水都可以被排走。对于排水管路：-375水平在符合安全规程的要求（工作水管的能力应能配合工作泵在20 h内排出矿井 24h的涌水量）时，允许通过的最大流量108.5997m3；-475水平允许通过的最大流量为54.47m3。对于水仓：矿井一水平内外水仓总有效容量为1.71万m3 ，内仓容积为6950 m3，外仓容积为10150 m3；二水平内外水仓总有效容量为11814 m3，内仓容积为4819 m3，外仓容积为6995 m3；三水平内外水仓总有效容量为7592 m3，内仓容积为1640 m3，外仓容积为5952 m3。水仓容积足够大，可以满足抗灾要求。荆各庄矿曾经发生多次煤矿突水事故，例如：1979年2月1日零时，在1096运输巷掘进时遇F16断层，顶板冒落，导致突水，当日早8点来压，巷道冒高，涌水量增至3 m3/min，2月4日14时涌水量达到高峰Q=