张山子煤业有限公司矿井技术改造（扩大区）初步设计安全专篇.doc

张山子煤业有限公司矿井技术改造（扩大区）初步设计安全专篇前 言枣庄市台儿庄区张山子煤矿位于鲁南韩台煤田西端，地处枣庄市台儿庄区张山子镇境内，苏鲁两省交界处.隶属于枣庄市台儿庄区。矿井的企业性质为地方国有。一、设计编制依据及基础资料1、国家煤矿安全监察局文件“煤安监监一字200265号”文关于印发煤矿初步设计安全专篇编制内容的通知。2、山东省煤矿安全监察局文件“鲁煤安技装200189号”文转发国家煤矿安全监察局关于发布的通知。3、山东省煤炭工业总公司“（85）鲁煤基（地局）字第427号”文。4、山东省国土资源厅“鲁国土资字2004381号”文关于枣庄市张山子煤业有限公司扩界划定矿区范围的批复。5、山东省煤炭工业总公司“（85）鲁煤基（地局）字第427号”文张山子煤矿补充勘探地质报告。6、山东省煤炭工业局“鲁煤规发字200680号”文关于枣庄市张山子煤业有限公司矿井技术改造初步设计开拓（部分）变更的批复。7、枣庄市台儿庄区张山子煤矿初步设计说明书。8、山东省韩台煤田张山子煤矿保有储量核实报告。9、山东煤田地质局第一勘探队编制的山东省韩台煤田张山子煤矿生产地质报告。10、山东煤田地质局第一勘探队编制的山东省韩台煤田张山子煤矿扩大区资源储量报告。11、中华人民共和国矿山安全法、煤炭法、矿产资源法、安全生产法、国家煤矿安全监察局6号令等法规；12、煤炭工业小型煤矿设计规定、煤矿安全规程以及有关专业的规范、规定等。13、张山子煤业有限公司技术改造项目安全预评价报告。14、国务院第号令国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定。二、设计的指导思想认真贯彻党和国家有关安全生产的方针、政策和法规，遵守有关的技术政策、规范、规程等，本着工程量省、投资少、工期短、见效快、易施工和易管理等原则，做到技术先进、经济合理、系统简化、环节顺畅、安全可靠。提高矿井的安全程度和安全管理水平；提高矿井的抗灾害能力，减少和控制技术改造施工和生产中的危险、有害因素，降低矿井生产的安全风险，进一步提高矿井综合经济效益，适应市场经济的要求，在市场经济中发挥较好的经济效益和社会效益。三、设计的主要特点及安全评价1、矿井主要特点、矿井所使用的涉及安全生产的设备均选用经过安全检验并取得煤矿矿用产品安全标志的产品。、矿井扩大区开拓方式为立井开拓，上、下山开采，主水平标高为-76.8m。、根据扩大区施工情况，新建一对立井，主井为罐笼提升井，担负扩大区混合提升，井筒净直径5.0m；风井为专用回风井，井筒净直径5.0m。、扩大区的通风系统为中央并列式，主井进风，风井回风。、采煤方法及采区装备：放炮落煤，溜子运输，走向长壁开采，单体液压支柱支护，垮落法管理顶板。、扩大区地面布置工业广场和地面生产系统，满足扩大区安全生产的需要。、地面生产系统：原煤50分两级，人工捡矸，地面不建煤仓，直接落地储煤。、充分利用现有生产系统及装备，尽量减少地面附属物，简化生产系统。、充分考虑矿井扩大区实际施工情况和已形成的工程设施能够得到充分利用。、充分利用自然环境中京杭大运河运输的有利条件，煤炭上井后经分级即可通过汽车运至港口装船外运。2、矿井安全评价本矿井开采过程中将存在煤尘、瓦斯、煤层自燃、水患等自然灾害。设计针对各种可能形成的自然灾害均采取了相应的预防性措施，在开采过程中，严格遵守煤矿安全规程和有关政策、法律、法规的规定，为矿井的安全生产提供了必要的前提条件。另外，矿井在生产过程中始终贯彻“安全第一，预防为主”的方针，加强组织领导，建立健全各项制度，抓好责任落实，把各种自然灾害的发生消灭在萌芽之中。国家安全生产监督管理局研究中心于2005年4月编制完成了张山子煤业有限公司技术改造项目安全预评价报告，安全预评价对张山子煤业有限公司技术改造（扩大区）的安全生产条件进行了全面分析，采用定性和定量方法对矿井典型事故的发生原因进行了深入分析，并通过实际案例进行验证，对矿井生产过程中的危险、有害因素进行了剖析和分级，同时提出了具体的安全对策和预防措施。本设计按照“三同时”的要求认真落实了安全预评价中提出的各项措施。因此，矿井的生产安全是有保证的。四、存在的主要问题1、扩大区内见煤钻孔较少，煤层赋存状况控制程度不足，建议加强生产勘探工作，以利于指导生产。2、根据矿井扩大区地面塌陷情况和了解资料，福兴煤矿在扩大区范围内曾有采掘活动，因此，矿井扩大区生产之前必须详细了解、全面掌握其采掘活动范围和采动情况，并采取相应措施，确保安全生产。3、矿井扩大区形成独立的生产系统后，原矿和扩大区应在原有的基础上加强安全管理确保安全生产。第一章 矿井概况及安全条件第一节 井田概况一、地理概况1、位置与交通张山子煤矿扩大区位于枣庄市台儿庄区张山子镇北部，紧邻张山子煤矿东部边界，其地理坐标为：东经：11725151172700北纬：343315343445扩大区西距京沪铁路利国车站6 km，利国站至徐州市约40 km，韩庄运河从井田北部通过，可常年通行各类货船，伊家河流经本区，并与运河沟通，机船可通行。公路交通亦较方便，京福高速公路在区内通过，煤矿至台儿庄、利国、贾汪均有公路相通。公路、铁路、水运交通较方便（见张山子煤矿交通位置示意图）。2、地形地貌区内地势平坦，地形南高北低，地面标高+32.95+36.05 m，平均标高+34 m左右，南有中低山丘，最高+288 m，运河两岸地势低平，标高+32 m左右，全区被第四系冲积黄土覆盖。3、水系区内地表水系发育，井田西部最大的地表水体是微山湖，湖面辽阔，常年积水，最高水位达+36.48 m。它直接补给本区北部韩庄运河和南部伊家河。韩庄运河宽200 m，伊家河为人工挖掘，宽30 m。韩庄运河常年有水，由西向东流经本区，伊家河为韩庄运河的一条支流。本井田历年洪水最高水位+35 m。4、气象本井田气象属北温带季风区，属季风型过度性气候。据枣庄市气象部门提供，结合以往的气象资料叙述如下：近20年最高气温39.6（1988年7月7日），最低气温-19.2（1990年2月1日），平均气温13.9。1月、2月份气温最低，7月份气温最高。历年雨季一般始于6月下旬，9月中旬结束，以7、8月份雨量最多。近20年年最大降水量905.2 mm，年最小降水量415.3 mm（1988年），平均年降水量905.2 mm，日最大降水量220.2 mm。本区地处季风带，四季风向变化较大，全年以东风为多，其次是南东南风、南风和东风。春、夏、秋三季以东南风为主，冬季多西北风。风向更迭期在3月和9月。平均风速2.9 m/s，最大风速15 m/s。近20年平均积雪2.5 cm，最大积雪6 cm（1990年1月31日），最小积雪1 cm（1988年12月）。近20年最大冻土深度14 cm（1988年12月17日），最小冻土深度5 cm（1992年）。最早冻结日期10月28日（1966年），最晚冻解日期3月25日（1970年）。5、地震根据中国科学院出版的全国地震烈度区划图，本区的地震列度划定为7度。二、主要自然灾害本矿井主要自然灾害包括煤尘、瓦斯、煤层自燃、水患、地温等自然灾害。三、邻近矿井概况扩大区相邻和接近的矿井有张山子煤矿、大兴煤矿、福兴煤矿及盐城市利国煤矿。1、张山子煤矿张山子煤业有限公司张山子煤矿始建于1972年，1976年投入生产，设计年生产能力7万吨。矿井开拓采用斜井开拓方式，主采2煤、3煤、4煤。一水平-130m，正常涌水量70m3/h，最大涌水量298.9 m3/h；二水平-250m，正常涌水量80m3/h，雨季井下涌水量明显增加，降雨后89天可达正常涌水量的4倍，约300m3/h。2003年煤矿改制为煤业有限公司。2003年4月核定生产能力为15万吨年。2、大兴煤矿枣庄市大兴煤矿隶属于枣庄市泉兴矿业有限责任公司，属枣庄市国有控股企业，位于山东省枣庄市峄城区曹庄乡境内。大兴煤矿设计能力30万吨年，服务年限28.6年。采用一对立井单水平上、下山开拓，开采水平-406 m，中央并列式通风。首采区采用走向长壁布置工作面，倾斜和伪倾斜开采，全部跨落法管理顶板。于1999年11月正式开工，至2003年11月实现了联合试运转。矿井主采2、3煤层。矿井正常涌水量为153m3/h，最大涌水量为460m3/h。3、福兴煤矿福兴煤矿1997年6月建井，原设计生产能力6万吨/年，2001年核定生产能力15万吨/ 年，主采煤层2、3层煤。矿井开拓方式为主井开拓，水平标高123m。矿井正常涌水量60m3/h，最大涌水量100m3/h。4、盐城市利国煤矿利国煤矿是张山子西部紧邻矿井，以江苏省和山东省省界为井田边界。利国煤矿建于1970年12月，设计年生产能力21万吨。矿井开拓采用立井开拓方式，主采2煤、3煤、4煤。开采水平-400m。正常涌水量344m3/h，最大涌水量500 m3/h。矿井涌水量受大气降水影响明显。四、矿区水源、电源及通信1、水源：本区第四系上组含水层埋藏浅，水质较差，因此水源选择东北部含水丰富的奥陶系灰岩水，可做为本矿的供水水源。2、电源：张山子煤矿地处张山子镇镜内，供电条件十分优越，周围有两座220kv变电站、三座110kv变电站和三座35kv变电所。张山子35kv变电所35kv主供电源引自220kv青檀变电站（经文堆），装机容量25mva，35kv备用电源经候孟引自万年闸110kv变电站，装机容量6.3mva。张山子和侯孟两处变电所的电源最上级青檀变电站两路220kv电源均引自十里泉发电厂。 扩大区与张山子矿相距4km，该变电所已不能承担扩大区的供电需求。根据周边电源情况及矿方与供电部门拟定意向，同时又要满足煤矿安全规程和煤炭工业小型煤矿设计规定有关供电电源的要求，张山子矿扩大区10kv主供电源和备用电源均引自相距1.5公里的张山子35kv变电所，主供电源与备用电源分别引自上级变电所的不同母线段，因此具备双电源进矿条件。3、通信矿井设行政电话、生产调度电话及电力调度电话，通讯电缆选用hyat-5020.5由张山子镇电信分局出线，电话总机由张山子镇电信分局“虚拟”调度。扩大区生产调度归属张山子矿总机调度室，地面及井下各主要生产部门均设生产调度电话，地面变电所、绞车房及井下中央泵房等各主要配电点均设电力调度电话。第二节 安全条件一、地质特征本井田为华北型沉积的隐蔽式煤田，扩大区内地层据钻孔揭露，第四系之下有山西组、太原组、本溪组和奥陶统马家沟组。本井田含煤地层为太原组及山西组。井田内地层由老到新分述如下：1、奥陶系马家沟组（o1-2m）奥陶系马家沟组，厚约600 m，为煤系之基底，岩性为浅海相的深灰色厚层致密质纯灰岩及豹皮灰岩，夹白云质灰岩组成。裂隙发育，含大量方解石脉，发育有小溶洞。2、本溪组（c2b）厚约45 m。主要由灰深灰色、杂色泥岩，薄厚层石灰岩、g层铝土岩及奥陶系石灰岩风化侵蚀面上残余铁质泥岩（山西式铁矿）组成。含石灰岩四层（十二十五），其中以第十四层灰岩较厚而稳定（约8.00 m左右），为灰至灰白色，含白云质及白色燧石结核。多依其赋存情况而含水，与g层铝土、山西式铁矿为本组之标志层。本组地层与奥陶系呈假整合接触。3、太原组（c2p1t）本组厚约180 m，本组地层在井田的北部保存完整，总的剥蚀情况是南部严重，向北逐渐减弱，直至保存完整。主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩、薄层石灰岩和煤层组成。属海陆交互相沉积。其厚度由西向东逐渐变薄。含石灰岩十三层，多位于泥岩之下，为煤层顶板。其中石灰岩三、五及石灰岩十下层位、厚度稳定，分布普遍，为良好的标志层。其它各层灰岩，可做为岩、煤层对比的辅助标志层。三灰、十下灰中常含硅质结核。本组含煤10层，均为薄煤层，其中局部可采煤层为煤15上、煤17二层煤。属泥炭沼泽相沉积。本组与中石炭统本溪组整合接触，以本溪组顶部十二层灰岩顶面与太原组分界面。4、山西组（p1）最大残留厚度为86.98 m左右。井田内南部全部被剥蚀，向北剥蚀渐弱，直至保存完整。其岩性主要由深灰色至灰黑色泥岩、灰白色中、细粒砂岩、砂泥岩互层及煤3、煤4四层煤层组成。山西组与下伏石炭统太原组整合接触，以太原组顶部一层含海百合茎、长身贝化石的黑色泥岩之顶面为其界面。5、第四系（q）第四系在本井田内厚4.5021.50 m，平均厚13.59 m。井田内以南部较薄，向北逐渐变厚。由土黄色耕植土、棕黄色至黄褐色砂质粘土、姜结石及底部砂砾或薄层灰色粘土组成。其中姜结石层局部厚7.00 m左右。有粘土充填其中，为弱含水层。耕植土中多见淡水贝壳，属湖泊相沉积。二、地质构造扩大区地处韩台煤田西部，东部及南部为各煤层露头线。根据钻孔揭露资料，本区为一向西北倾斜的单斜构造，地层走向北东，倾向北西。地层倾角南及东南部露头部位局部倾角较陡，平均倾角约30左右，最大达50以上。主要发育两组断裂构造，分别为北东向和近东西向。井田内局部见岩浆活动。太原组煤层在本井田内未见有岩浆侵入。根据地质报告，本矿井地层为一单斜构造，产状较陡，断裂构造发育程度简单，构造复杂程度属简单类型。断层是本扩大区主要构造形式，主要有北东向、近东西向两组断层。扩大区内共发现断层3条，均为正断层，分别为北东向的f1断层，近东西向的f2、f8断层，其落差均大于100 m，贯穿全井田，对矿井构造形态起到主要的控制作用。现将各断层分述如下：1、f1断层：为本矿井新、老区分界断层。走向北东，倾向北西，倾角75，落差260280 m，贯穿全井田，向北延出井田。由13、16、17、18四条勘探线穿过，74-40、16-1与2003-8、2003-9两对钻孔控制，属控制断层。 2、f2断层：为井田南部主要断层，自西向东，走向由北东东向转为近东西向，倾向南，倾角75，落差40100 m，落差自西向东逐渐增大，自3线以东所有勘探线均穿过，由74-40号孔穿过，5线74-11、2003-1，6线74-28、74-27，7线74-38、74-19，8线补22、74-34，9线74-25、79-10，11线74-31、79-12等6对钻孔控制，属查明断层。3、f8断层：位于井田东南部，为边界断层，自西向东，走向由北东东转北东，倾向北西，倾角75，落差200 m，贯穿全井田，井田内延展长度2900m，向北延出。由16-1号孔穿过，17-1、17-2及18-1、2003-1两对钻孔控制，属控制断层。断层特征见表1-1扩大区断层控制程度一览表 表1-1断层名称走向倾向倾角（）落差（m）长度（m）控制情况控制程度f1nenw75260280170074-31、16-1，2003-8、2003-9两对孔控制控制f2neeewse754010049005线74-11、74-8对孔6线74-28、74-27对孔7线74-38、74-19对孔8线补22、74-31对孔9线74-25、79-10对孔11线74-31、79-12对孔等6对钻孔控制查明f8neenenw75200290016线16-1穿过；17线17-1、17-2穿过；18线18-1、2003-1对孔控制三、煤层及煤质、煤层根据扩大区储量报告，扩大区含煤地层为石炭、二叠系，煤系地层2003-10号孔揭露厚度为273.83 m。含可采或局部可采煤层4层，分别为煤3、煤4、煤15上、煤17，平均纯煤总厚7.62 m，含煤系数为2.8。现分述如下：1、煤3：位于山西组的中部。井田内仅局部赋存，主要分布范围在f2断层以北，f1断层以东，f2断层以南完全被剥蚀。区内残存伪厚04.24 m。其顶板为灰色粉砂岩，底板是粉砂岩。赋存范围内稳定，厚度较大。为本井田的可采煤层之一。2、煤4：位于山西组底部，上距煤3 为21.99m，下距太原组石灰岩（三）30.85 m（由西浅部向东深部逐渐变薄）。伪厚02.29 m。为井田内较稳定煤层。其顶板一般为灰色细粒砂岩，底板一般为粉砂岩，伪底为灰色泥岩，含植物根化石。该煤层厚度大，为井田的主要可采煤层之一。3、煤15上： 位于太原组中部，上距煤13在15.6025.32 m之间，下距16煤层26.3050.00 m，平均35.25 m。伪厚01.05 m，平均为0.65 m。井田内17-1及2003-10号钻孔揭露该煤层。为较稳定煤层。其顶板为石灰岩，局部有泥岩伪顶，底板为灰色泥岩，含植物根化石。为本井田内局部可采煤层。4、煤17：位于太原组下部，上距煤16在4.3024.00 m之间，下距太原组底部约20.00m，伪厚01.05 m，平均为0.67 m。为本井田内较稳定煤层。其顶板一般为石灰岩，局部有泥岩伪顶，底板一般为灰色细粒砂岩。、煤质1、煤层物理性质及煤岩特征根据钻孔煤芯及矿井现场资料，本区主要可采煤层，山西组煤层（煤3、煤4）：黑色，弱玻璃光泽，亮煤为主，次为暗煤，夹镜煤条带，为半亮半暗型煤。太原组煤层：黑色，玻璃光泽，较硬，贝壳状断口，具规则的细条带状结构，裂隙充填有黄铁矿或方解石膜，煤岩类型一般为半亮煤。2、主要煤质特征由于本次扩大区勘探见煤点较少，煤质代表不具有全面性，以下煤质资料为借用张山子煤矿或邻区煤质资料。主要煤质特征见表1-2。3、煤的工业用途根据邻矿资料，煤3、煤4为气煤，煤15上、煤17为气肥煤，可作民用和工业用煤。可 采 煤 层 煤 质 分 析 统 计 表 表1-2层别项目柴煤2烟煤煤2天然焦煤3-1天然焦煤3-2天然焦煤4天然焦原煤工业分析原煤精煤2.34(13)4.84(5)3.81(6)2.49(11)md1.80(3)1.90ad27.40(3)7.8830.27(13)23.27(13)19.70(6)16.62(11)vdaf35.59(3)32.339.09(13)4.43(5)11.36(6)8.66(11)粘结性1-73-45-61-21-21-21-3硫份0.52(3)0.29(13)0.22(5)0.86(6)0.83(11)发热量qb，ad卡/克5649(3)5094(13)5619(5)6234(6)6436(11)qb，d卡/克5824(3)4985(5)5551(2)6179(4)qb，daf卡/克8135(3)76030(12)7741(5)8060(6)7915(11)磷0.00083(1)0.0060(11)0.005(5)0.0045(2)0.0046容量g/cm31.47(4)1.77(29)1.64(11)1.67(12)1.64(25)胶质层指数xm/m29.5(1)ym/m9(1)曲线型微波(1)熔合情况部分(1)四、瓦斯、煤尘、煤的自燃、地温和地压1、瓦斯矿井扩大区位于张山子井田的东侧为一个勘探区的一部分，因断层切割而分出。根据张山子矿多年生产生产鉴定资料，04、05年两年测定的瓦斯相对涌出量分别为0.34、0.31 m3/t、绝对涌出量均为0.12 m3/min，其等级为低瓦斯矿井。张山子煤矿2005年度矿井瓦斯等级鉴定结果见下表（表1-3）。张山子煤矿2005年度矿井瓦斯等级鉴定表 表1-305年度瓦斯鉴定04年度瓦斯鉴定相对涌出量(m3/t)绝对涌出量(m3/min)等级瓦斯二氧化碳采区、工作面瓦斯最大相对涌出量(m3/t)有无高瓦斯区有无突出相对涌出量(m3/t)绝对涌出量(m3/min)等级相对涌出量(m3/t)绝对涌出量(m3/min)0.310.12低0.340.12低1.440.300.35无无2、煤尘：根据矿井（扩大区）实验室煤尘爆炸性鉴定报告，表明3煤层无爆炸危险性、4煤层有爆炸危险性(详见表1-4)。但是，根据邻矿生产情况3煤层有爆炸危险性，因此，矿井生产后应采取一定措施，防止煤尘爆炸。实验室煤尘爆炸性鉴定报告表表1-4煤层名称工 业 分 析 （%）爆炸性试验鉴定结论水份wf灰份af挥 发 份火焰长度（毫米）抑制煤尘爆炸最低岩粉量（%）vf %vt %3煤1.646.858.479.26不爆炸4煤1.388.2125.2927.9725045爆炸3、煤的自燃：根据矿井（扩大区）煤层自燃倾向鉴定报告，本井田开采煤层3煤为三类不易自燃煤层，4煤为二类自燃煤层。煤层自燃倾向鉴定报告见表1-5。但是，根据邻矿资料，扩大区开采煤层均有自燃发火倾向。煤层自燃倾向鉴定报告表表1-5采样地点水分%mad灰份%ad挥发份%vdaf全硫%st,d真密度trdg/cm3吸氧量ml/g干煤自然倾向等 级3煤1.646.859.261.510.32三类不易自燃4煤1.388.2127.971.350.47二类自燃4、地温：本井田未开展地温测试工作，据区域资料：区域性地热梯度为2.73/100 m，恒温度深度为37.80 m，温度15.57。因此可估计出不同埋深条件下的地温值见表1-6。深 度 与 地 温 关 系 表 表1-6深度（m）100200300400500600700地温（）17.320.022.725.428.230.933.6根据规范：“平均地温小于3/100 m的地区为地温正常区”，本井田属地温正常区。5、地压：据邻近煤矿观测数据，直接顶的初次垮落步距为10 m左右，老顶的初次跨落步距15.8026.00 m，平均为20.23m，老顶周期来压步距9.9518.05m，平均为11.77m。以上开采技术条件是根据本矿实际生产提供资料得出，根据邻近生产矿井大兴和福兴煤矿鉴定资料，同属一个煤田的煤3、煤4均有煤尘爆炸危险性和自燃发火倾向。因此，本矿井在开采扩大区煤层时，需采取一定的预防措施。五、水文地质1、概况扩大区位于韩台煤田的西部。韩台煤田位于徐州背斜的东南翼，岩层走向近东西。井田地势平坦，地面标高+3336 m，北部略低于南部。地表水系发育，煤田西部最大的地表水体是微山湖，伊家河自西向东穿过井田中部，运河自西向东流经井田北缘。井田内主要地层有第四系、二叠系和石炭系，煤系基底为奥陶系。井田内主要含水层有：第四系姜石层，局部与下伏基岩直接接触，可补给基岩水；二叠系山西组3层煤顶部岩浆岩裂隙含水层、石炭系上统石灰岩和奥陶系石灰岩。本井田南部第四系冲积层下伏大面积基岩含水层露头，特别是奥陶系石灰岩岩溶裂隙发育，可直接接受大气降水补给，又可接受第四系补给，水量十分丰富。据张山子煤矿历年矿井涌水量观测资料，矿井涌水量明显受大气降水影响。2、含水层、第四系姜结石含水层据张山子井田资料，灰白色黄褐色钙结核，上部粒径15 mm，中下部粒径增大到530 mm，个别粒径达40 mm。其间充填黄色粘土。姜石层由南向北逐渐增厚，最厚达19.9m（74-5孔）。其上为灰黄色粘土，厚03.50 m，底部普遍分布一层厚约1 m的隔水粘土层。扩大区仅两孔，厚度1015.88m。一九七四年十月曾在伊家河南125 m处的28号水井进行简易抽水试验，涌水量为0.528 m3/h。张山子煤矿一号井沿煤层掘至露头，揭露姜结石含水层，于一九七四年雨季观测，其涌水量约10 m3/h。、下二叠系山西组3层煤顶部岩浆岩裂隙含水层据2003-3号孔资料，3层煤顶部岩浆岩为闪长玢岩，厚约40m，依张山子煤矿井下观测资料，此层位涌水量15m3/h左右。据邻近大兴井田96-10号孔抽水试验资料，岩浆岩水量很小，单位涌水量仅0.032 l/sm。、太原组三层灰岩据张山子煤矿资料，三层灰岩含水层厚约3.60m，有两个分层。上分层厚约1.60m，下分层厚约1.50m，中间夹泥岩约1.00m。该层分布广泛，层位稳定，裂隙比较发育。2003号孔三灰伪厚5.65m，浅部钻孔（74-10、74-17、74-24）揭露该层溶洞发育，有漏水现象。井田最下层可采煤层（4层煤）距三层灰岩约28.00m，张山子煤矿到目前为止井下巷道尚未揭露。3、矿井充水因素分析矿井主要充水因素有基岩含水层中孔隙、裂隙水，岩溶承压水，断层带水，封闭不良钻孔水及大气降水、地表水，它们通过不同通道涌入井下，造成矿井充水。、基岩含水层中孔隙、裂隙水、岩溶承压水的充水开采煤2、煤3时主要充水来源是其顶板二叠系石盒子组砂岩水及闪长玢岩含水层的水。砂岩水为孔隙裂隙水，涌水量不大，富水性不均一，常见裂隙带和构造带富水。砂岩水的来源有限，以静储量为主，动储量较小。开采下组煤层时主要充水来源为第十层石灰岩含水层，岩溶裂隙较发育，其富水性随埋藏深度增加而减弱，在浅部和构造带附近裂隙发育，富水性强，水的主要补给来源是通过断层含水层的补给，特别是f1、f2断层下盘的奥陶系石灰岩，含水丰富，雨季时接受地表水和大气降水补给，通过f1、f2断层补给第十层石灰岩含水层，造成井下涌水。、断层导水井田边界f1、f2断层的导水性很强，其下盘奥灰和本井田内所有含水层对口接触，这是本井田主要补给水源。在靠近断层附近要留有足够的防水煤柱，以防突水。井田内小断层较多，它们可沟通上、下含水层，因此要注意小断层突水。、封闭不良的钻孔封闭质量不良的钻孔在自然状态下可能不导水，经采动和矿井排水的影响，受扰动而成为导水通道。因此，对封孔质量有问题的钻孔必须采取包括启封在内的对应措施，保证矿井安全生产。、大气降水及地表水的影响矿井涌水量的增减趋势与大气降水量的变化趋势一致，说明大气降水是矿井充水的主要因素之一。4、井田水文地质条件类型根据区内构造特征、煤层与含水层的关系，对比生产矿井的水文地质特征，本井田水文地质条件类型属岩溶裂隙类简单中等类型。5、矿井扩大区涌水量预计根据矿井扩大区储量报告，预计扩大区正常涌水量为71.55m3/h，最大涌水量为178.88m3/h。按照矿井扩大区井下实际施工揭露情况以及了解资料情况，由于扩大区内有采空区，因此，其涌水量有可能比储量报告预计的要大，根据设计委托，矿井扩大区正常涌水量为150m3/h，最大涌水量为400m3/h。六、勘探报告的评价及问题建议1、地质勘探程度评价、报告充分利用本次勘察成果资料，查明了井田地层及构造发育情况。、基本查明扩大区煤系地层厚度、岩性、可采煤层赋存情况，以及煤质、煤类，指出了煤的工业利用方向。、大致查明了区域及扩大区水文地质条件、各含、隔水层情况以及矿井充水因素。根据张山子煤矿实际资料及扩大区水文地质条件对矿井正常涌水量、最大涌水量进行了预算，预算方法合理。、大致查明了其它开采技术条件。对各可采煤层顶底板稳定性作了评价，根据张山子煤矿资料推断本矿属低沼气矿井，煤尘有爆炸危险性，煤层有自燃发火倾向。、资源储量估算方法正确，工业指标及参数选取合理，块段划分和资源储量分类正确，预算结果基本可靠。、对扩大区新增资源储量进行了经济技术评价，结论正确。2、问题与建议、扩大区内见煤钻孔较少，煤层赋存状况控制程度不足，建议加强生产勘探工作，以利于指导生产。、扩大区没有进行专门水文地质工作，主要含水层无抽水试验资料，水文地质条件尚未查清，建议进行水文补勘，并设立水文观测孔，了解地下水动态变化，以指导矿井防治水工作。第三节 设计概况一、工程性质该矿隶属于枣庄市台儿庄区。矿井的建设性质为技术改造。二、井田开拓开采、井田境界根据2004年11月3日山东省国土资源厅颁发的采矿许可证（证号：3700000420247），张山子煤业有限公司井田范围由以下坐标点连线圈定，见表1-7。井田范围：东起第19勘探线，西到山东、江苏两省交界处；南至各层煤露头，北至韩庄运河。井田面积为6.3695km2。开采深度：由0米至-450米标高。张山子煤业有限公司矿区范围拐点坐标一览表 表1-7点号x坐标y坐标点号x坐标y坐标13825775.0020536410.0073827500.0020541000.0023827680.0020536330.0083827000.0020540500.0033827537.0420539915.6593826363.1220539232.0443827665.0020541000.00103825810.0020538000.0053828066.2620541136.80113825580.0020537140.0063828065.0020541175.00新增加范围为扩大区，2004年4月2日山东省国土资源厅颁发了韩台煤田半楼井田（普查）探矿权证（探矿权证号3700000420232），并于2004年8月19日以“鲁国土资字2004381号”文对扩界矿区范围进行了批复，其范围共由7个拐点坐标圈定（见表1-8），开采深度由0米至-450米标高，新增矿区（扩大区）面积0.92平方公里。张山子煤业有限公司扩大区拐点坐标一览表 表1-8点号x坐标y坐标点号x坐标y坐标13827537.0420539915.6553827500.0020541000.0023827665.0020541000.0063827000.0020540500.0033828066.2620541136.8073826363.1220539232.0443828065.0020541175.00、储量1、计算边界储量计算边界，是按照山东省国土资源厅批定的矿井扩大区范围，由7个边界拐点坐标所圈定的扩大区范围。 2、储量计算指标及方法、煤层厚度大于0.6m，灰分小于40%。、煤层中夹矸单层厚度小于0.05m，参与储量计算；煤层夹矸大于0.05m，将夹矸剔除后计算储量。、煤层视密度：3-1、4煤层平均视密度为1.30 t/m3；15上、17煤层平均视密度为1.27 t/m3。、储量计算方法采用地质块段法，面积使用求积仪法测定，煤层倾角等于或大于15时，采用各煤层的真厚度和斜面积计算资源储量。3、储量类型根据储量报告和有关勘查规范，扩大区资源储量估算，把井田范围内达到控制的资源储量块段划归内蕴经济资源量332，把达到推断的资源储量块段划归内蕴经济资源量333。4、储量计算结果根据储量报告，扩大区范围内累计探明矿产资源储量424.5万吨（气煤300.5万吨，气肥煤124.0万吨），其中控制的内蕴经济资源量（332）300.5万吨（均为气煤），推断的内蕴经济资源量（333）124.0万吨（均为气肥煤）。扣除各类损失后剩余可采储量（111）80.7万吨。扩大区可采储量计算见表1-9。、技改生产能力及服务年限1、设计能力根据省煤炭工业局批复，矿井技改后扩大区生产能力为15万t/a。2、矿井服务年限根据矿井开采条件和有关规定，储量备用系数选用1.3。矿井扩大区服务年限为：a矿井可采储量年生产能力/储量备用系数 80.7151.34.1(a)由上计算可知，矿井扩大区服务年限为4.1a。由于下组煤（煤15上、煤17）作为远景储量，未计入可采储量，另外，风井处工广占压煤柱最后可以回收，因此，扩大区可采储量远不止80.7万吨，服务年限也会加长。第 19 页 共 115 页 枣庄市工业设计院张山子煤矿扩大区可采储量计算表 单位：万吨表1-9煤种煤层111b122b1111222m222s22合计资源储量基础储量可采储量预可采储量资源量qm3-199.449.478.499.449.478.4177.8471.931.350.871.931.350.8122.7小计171.380.7129.2171.380.7129.2300.5qf15上24.718.124.718.142.81739.941.339.941.381.2小计64.659.464.659.4124.0合 计171.380.764.6188.6235.980.7188.6424.5第 100 页 共 115 页 枣庄市工业设计院、扩大区开拓根据本井田扩大区自然状况和煤系地层实际条件，结合矿井工程施工情况,井口及工业场地布置于扩大区的西北部。此处地面地形平坦，地面标高一般+33m，历年最高洪水位为+35.0m。工广距北部的韩庄运河500m左右，交通运输非常便利。依照本矿井扩大区开采条件以及已形成的实际施工情况，开拓方式为立井开拓方式。一个主要水平上下山开采，主水平标高布置在-76.8m，主采3、4两层煤。通过石门开采15上、17两层下组煤。、采区布置及主要设备1、采区巷道布置根据本井田扩大区煤层赋存状态和开拓布置，整个扩大区（可采范围）作为一个采区进行开采，采区集中上下山布置在扩大区可采范围中部靠近工广保护煤柱，分别布置两条上、下山，一条为采区集中运输上、下山，用作混合运输；另一条为采区回风上、下山，用于采区回风。首采工作面布置在采区东翼4层煤-76m底板等高线以下，工作面回风顺槽沿着4层煤-76m底板等高线布置，工作面下部为轨道顺槽，工作面切眼沿着扩大区东部边界煤柱保护线布置。根据井筒和巷道施工实际揭露和了解情况，福兴煤矿已越界开采3煤大部分及4煤的少部分，因此为了确保扩大区的安全生产，开采之前要进一步了解掌握福兴煤矿越界开采范围及采空区情况。2、采区主要设备依照煤层赋存条件，采区布置一个工作面，工作面采用mz1.2型煤电钻打眼，dz22型单体支柱支护顶板。工作面使用sgd-420/30a型刮板运输机运煤，溜头接矿车，大巷采用电机车、斜巷采用调度绞车运输，回柱绞车进行回柱。矿井扩大区初期共配备3个掘进工作面，掘进工作面设备主要有：煤电钻、气腿凿岩机、局部扇风机、污水泵和调度绞车等。三、提升、通风、排水和压风设备1、提升设备、井筒特征根据矿上提供资料和现场情况，矿井扩大区内已经有两个井筒（主井、风井），且两井筒已施工到底，主井筒重要担负矿井井下原煤、矸石、物料、人员的提升，装备一对1t单层单车罐笼，单侧钢罐道，玻璃钢梯子间，同时作为矿井应急安全出口和进风井筒。依据井筒装备和提升容器的需要以及施工情况，主井井筒直径为5m，净断面19.6m2，井口永久标高+36.5m，井底标高-76m。风井井筒直径为5m，净断面19.6m2，井口永久标高+36.5m，井底标高-76m。装备玻璃钢梯子间，同时作为矿井应急安全出口和回风井筒。、提升设备根据矿井生产能力和有关参数，经计算比较，主井提升设备选用2jk-2/30a 双滚筒缠绕式提升机，yr315s-6型电动机，110kw，380v，提升机实际最大提升速度vm=3.2m/s，纯运行时间46.86s，主机厂配套tkd-a2-1186成套电控系统，带动力制动。选配提升机微机监控综合保护装置作为后备保护。本提升机380/220v电源均为两回路，分别引自矿井地面变电所不同段母线。3、排水设备矿井扩大区井底车场设有主排水泵房及水仓；装备有三台md280-434型水泵，额定流量为346m3/h,扬程148m，配套电动机yb355s-4 10kv 220kw，一台工作、一台备用和一台检修。敷设两路2739mm排水管路。4、通风设备新区距老区4km 左右，通风距离过长，通风阻力大。为了简化通风系统，扩大区按独立的通风系统进行设计。扩大区通风方式为中央并列式，主井进风，风井回风，反转反风。 经计算选择bk54-6-15型轴流式防爆风机，配yb280s-6 （380v 45kw 980rpm）型防爆电机。5、压风设备考虑到本矿井井筒较浅，服务年限短，为降低消耗、便于管理，掘进工作面采用移动式压风机分散就近供风。四、井上井下主要运输设备1、地面运输设备本矿扩大区工业广场紧靠京杭运河南大堤，运河北大堤建有煤炭专用码头，在条件成熟时矿可自建煤码头，码头与工广之间用运煤胶带加长直接送至码头，形成水运专用运输通道，不需中间环节，可直接装船外运，降低外运成本。因此，矿井技改后，水运将是本矿主要的外运通道。2、井下运输设备矿井扩大区井下大巷运输考虑采用架线电机车牵引一吨矿车进行运输。五、地面生产系统原煤考虑分为50mm两级：分储分装，直接落地，用铲车装汽车外运。 井下原煤通过矿车由罐笼提出地面，矿车自溜至一吨前倾式翻车机将煤卸入缓冲仓，通过电电液双扇型闸门将原煤送至入筛皮带机上，经机头溜槽落至单层单轴振动筛上，把原煤分为50mm两级。+50mm原煤从筛上经筛前溜槽落地，人工拣矸后装车外销。-50mm级原煤经筛下溜槽入起堆皮带机，经机头溜槽落地起堆。六、工业场地布置特征、防洪排涝及地面建筑及煤柱矿井技术改造扩大区单独布置工广。场地建筑物考虑主要生产设施和部分必要的辅助设施及部分管理设施。工业场地较为平坦,全部为可耕地,自然标高为32.9536.05m，井田北部为京杭大运河台儿庄韩庄段，河宽近200m，扩大区南部为伊家河，由于井田内河流纵横，今后受水威胁较小。井口及主要建筑室内地坪标高定为+36.5m。各类煤柱留设及压煤情况：断层两侧煤柱：考虑到断层对煤层破坏的影响，断层旁侧小断层发育，断层位置和倾角的局部小范围变动等因素，在断层两侧留设煤柱20100m。其原则是：断层落差大于100m的每盘留煤柱100m；断层落差大于50m或有导水可能时每盘留煤柱50m；断层落差在3050m时每盘留设30m煤柱；断层落差小于30m时，每盘留设20m。根据本矿井以往的开采经验及断层导水情况，断层煤柱一般按30m留设。生产中断层煤柱留设可视水文地质条件相应调整，确保矿井安全生产。共需留设断层煤柱40.4万吨。边界煤柱：以井田边界坐标点连线内侧留设30m边界煤柱。需留设边界煤柱30.6万吨。工广保护煤柱：工广维护带宽度按15m，第四系按45地层移动角，其它地层按75移动角计算，以此圈定保护煤柱。河床、村庄煤柱：张山子煤矿扩大区范围内地面村庄有半楼、王庄、德胜庄、武它子和平山子。其中对扩大区开采有影响需留设保护煤柱的只有半楼一个村庄。京杭运河、伊家河、伊家支河分别从扩大区的北部、中部和南部通过。其中京杭运河对扩大区开采有部分影响需留设部分保护煤柱。维护带宽度按20m，运河、村庄第四系按45地层移动角，其它地层按75移动角圈定保护煤柱，后期经论证批准后可进行条带等特殊开采。共需留设保护煤柱117.6万吨。七、供电及通讯1、供电电源、电压在扩大区工业广场西部建设10kv变电所一座，地面及井下均为低压用电