南山煤矿防治煤层自燃专项设计.doc

林东煤业发展有限责任公司南山煤矿林东煤业发展有限责任公司南山煤矿 防治煤层自燃专项设计防治煤层自燃专项设计 说说 明明 书书 南南 山山 煤煤 矿矿 二二一三年十二月一三年十二月 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿林东煤业发展有限责任公司南山煤矿 防治煤层自燃专项设计防治煤层自燃专项设计 说 明 书 矿矿 长：长： 总工程师：总工程师： 审审 核：核： 设设 计：计： 南南 山山 煤煤 矿矿 二二一三年十二月一三年十二月 0 会审意见会审意见 会审时间2013 年 12 月 23 日会审地点矿办公大楼四楼会议室 会审意见 1、南山煤矿 k5煤层煤炭含硫量大于 2%(即 sq2%)，根据中华人民 共和国国家标准煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法(gb/t 20104- 2006)，矿井应按类进行设计和管理，并且应尽快重新补做 k5 煤层煤炭自燃倾向性鉴定。 2、在今后的生产中，必须加强矿井通风瓦斯管理，杜绝瓦斯超限 和无风、微风作业现象，严防瓦斯、煤尘和火灾事故的发生。 3、加强培训，提高管理人员和从业人员的防灭火意识和防防灭火 操作技能。 4、矿井在开拓新水平、新采区时，应将大巷、采区上下山等主要 巷道布置在煤层的底板岩层中。 5、矿井防治煤层自燃资料欠缺，应尽快补作。 6、设计内容应根据矿井实际开采情况，补充矿井今后的防治煤层 自燃的规划，规划内容应包括防治煤层自燃的消防系统、束管检 测系统等。 参加会 审人员 记录人员张 伟 1 目目 录录 前前 言言 1 1 第一章第一章 矿井概况矿井概况 4 4 第一节 矿井概述 .4 第二节 矿井地质及煤层特征 .7 第三节 矿井开拓与开采 16 第五节 矿井通风 18 第二章第二章 防治煤层自燃措施防治煤层自燃措施 2121 第一节 阻化剂防灭火系统 21 第二节 其它防治煤层自燃措施 24 第三章第三章 投资估算投资估算 3131 附件：附件： 1、贵州省国土资源厅 2012 年 9 月 27 日颁发的贵州林东煤业发展有限责公司南山 煤矿采矿许可证，证号：c5200002012031120124213； 2、贵州煤矿安全监察局 2012 年 1 月 13 日颁发的贵州林东煤业发展有限责公司南 山煤矿安全生产许可证，证号：(黔)mk 安许证字0641； 3、2004 年 5 月煤炭科学研究院总院重庆分院提供的南山煤矿 k5煤层煤尘爆炸性 鉴定报告； 4、2004 年 5 月煤炭科学研究院总院重庆分院提供的南山煤矿 k5煤层煤炭自燃倾 向性等级鉴定报告。 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 0 前前 言言 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿位于息烽县城北约 6km 处，南山煤矿最初由 贵阳煤矿编制初步设计，经贵州省煤炭局批准，于 1970 年 10 月开工建井，1978 年 1 月开始试投产，原设计能力为 15 万 t/a。1978 年1988 年间，除 80 年、85 年、87 年 外，其余各年年产量均超过设计生产能力 15 万 t/a。1989 年 11 月矿井开始改扩建， 本次扩建由贵州省煤炭厅设计队、林东矿务局设计研究所设计。重新开掘三区大巷和 三区轨道上山及三区回风上山，于 1991 年 7 月完成改扩建投产，矿井改扩建后的设计 能力为年产 30 万 t/a。历年来，矿井最高实际生产能力 22.7 万 t/a（2009 年） ，一般 实际生产能力 1520 万 t/a。 开拓方式为走向平硐，分区上（下）山开拓，采煤方法为区内双翼走向长壁后退 式回采，采用爆破落煤，工作面采用单体液压柱配合铰接顶梁支护，全部垮落法管理 顶板。原井田面积 12.67km2，上世纪九十年代末，因煤炭市场不景气响应林东矿务局 “三转二建”战略，将矿区面积缩小为 2.3371km2，现井田面积变更为 7.32km2。所开 采的 k5煤层为低变质无烟煤，有煤与瓦斯突出危险，煤尘无爆炸性，煤层自燃倾向性 为不易自燃（类） ，建矿至今未发生煤层自燃现象，矿井无较大涌水。 矿井通风方式为分区式，通风方法为抽出式。即由主平硐和三采区轨道上山进风， 三采区回风上山回风，通风系统较简单。2006 年 5 月将三区风井原 2 台离心式主扇 （47220b）更换成同等功率的 2 台轴流式主扇（bd61、 ，一台使用， 一台备用，电机型号为 ybfh315s6，功率 752=150kw。同年 7 月初该两台轴流式通 风机正式投入运转。 根据 2008 年 11 月原林东矿务局设计研究所设计的南山煤矿开采方案设计（变 更） ，矿井开采权设计方案矿井划分为一个水平、四个采区开采。目前矿井一采区 （平硐大巷+1036m 标高）以上已于 1983 年 7 月完全采空；二采区（平硐大巷+1040m 标高）以下左采面为 75213 采面、右采面为 75214 采面，其开采最大深度分别为标高 +960.0 米、+1005.0 米，该标高以上地段煤炭资源均已于 2001 年 5 月完全采空。三采 区（平硐大巷+1043m 标高）以上开采的有：7531 采面、7532 采面、7533 采面、7534 采面、7536 采面、7538 采面、75312 采面、75310 采面、7535 采面及 75313 采面，上 述采面相继于 1997 年、2000 年、2002 年、2003 年、2004 年、2007 年、2008 年 7 月 和 2010 年 12 月回采结束；三采区+1043m 标高以下只开采 2 个采面：即 7537 采面和 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 1 75314 采面，上述二采面相继于 2005 年、2007 年初回采结束。 三采区采用下行式双翼交替开采，近二三年按序开采三采区（平硐大巷+1043m 标高）以上的采面有：7539 采面、75311 采面，今后三十五年将按序开采的采面有： 75316 采面、75315 对拉采面、75318 采面、75320 采面。其中 7539 采面、75311 采面 和 75315 对拉采面位于三采区 f7逆断层北西翼盘（+1050m 标高+1300m 标高以内）的 k5煤层；75316 采面、75318 采面和 75320 采面位于三采区 f7逆断层南东翼盘（+1050m 标高+1250m 标高以内）的 k5煤层。三区轨道上山和三区回风上山均布置在 k5煤层底 板茅口灰岩中,分别距 k5煤层底板 42.5m、36m，而三区运输上山则沿 k5煤层布置。目 前现正在回采的三采区采用下行式双翼交替开采（即采煤工作面从+1300m 标高自上而 下+1050m 标高布置） 。 根据南山煤矿开采方案设计（变更） 中的接替采区四采区，即开采平硐大 巷+1043m 标高以下（+1050m 标高+800m 标高以内）的 k5煤层，其四区轨道下山、四 区运输下山和四区回风下山均沿 k5煤层底板茅口灰岩布置。四采区采用下行式双翼交 替开采（即采煤工作面从+1050m 标高自上而下+800m 标高布置） ，区内双翼走向长壁 后退式回采。 根据 2004 年 5 月煤炭科学研究院总院重庆分院提供的南山煤矿 k5煤层煤炭自燃倾 向性等级鉴定报告，本矿 k5煤层属不易自燃煤层 (自燃倾向分类为 类)。2013 年 12 月 18 日贵州省安监局、贵州煤监局煤矿安全生产条件专项检查第一小组对对南山 煤矿进行检查时提出：南山煤矿 k5煤层煤炭含硫量大于 2%(即 sq2%)，根据中华 人民共和国国家标准 煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法 (gb/t 20104-2006)，矿井应 按类进行设计和管理，且要重新对 k5煤层煤炭自燃倾向性进行鉴定。在未重新做鉴 定前，暂按类进行设计和管理。为确保矿井安全生产，南山煤矿暂按类煤层自燃 倾向性进行编制南山煤矿防治煤层自燃专项设计 。 一、设计依据 1、 煤炭工业小型煤矿设计规范 （gb 503992006） ； 2、 煤矿安全规程 （2011） ； 3、 煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范 （aq 10552008） ； 4、 煤矿井下消防、洒水设计规范 （gb 503832006） ； 5、 矿井密闭防灭火技术规范 （aq 10442007） ； 6、 煤矿注浆防灭火技术规范mt/t 7021997 ； 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 2 7、 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 （aq 10292007） ； 8、 煤层自燃发火标志性气体色谱分析及指标优选方法 （aq/t 10192006） ； 9、 煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法 (gb/t 20104-2006)； 10、 矿井通风安全装备标准 ； 11、2004 年 5 月煤炭科学研究院总院重庆分院提供的南山煤矿 k5煤层煤炭自燃倾 向性等级鉴定报告； 12、 国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定 （中华人民共和国国务院令 第 446 号） ； 13、国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023 号） 14、国家安全监管总局 国家煤矿安监局关于印发煤矿井下安全避险“六大系统” 建设完善基本规范（试行） 的通知（安监总煤装201133 号） ； 15、 南山煤矿煤矿开采方案设计 ，林东矿务局设计研究所，2008 年 11 月； 16、贵州省能源局文件（黔能源发2011731 号）“关于对林东矿业集团公司关 于上报 2011 年度矿井瓦斯等级鉴定及二氧化碳测定结果的报告的批复”； 17、南山煤矿提供的采掘工程平面图及其它资料； 18、设计人员到现场搜集了解的情况。 二、设计原则二、设计原则 1、坚持“安全第一，预防为主、综合治理”的方针和“管理、装备、培训并重” 的原则； 2、按照煤矿安全规程 、 煤炭工业小型煤矿设计规范 、 煤矿注浆防灭火技术 规范等相关技术规范要求，实施综合性防治煤层自燃措施、确保矿井安全生产； 3、依靠科技进步，结合本矿井的实际情况，采用比较成熟的技术、设备、仪器、 仪表提高矿井综合的防治煤层自燃能力。 三、主要技术经济指标三、主要技术经济指标 1、设计年生产能力：30 万 t/a； 2、矿井配备专（兼）职防灭火机构人员：6 人； 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 3 第一章第一章 矿井概况矿井概况 第一节第一节 矿井概述矿井概述 一、矿井交通位置一、矿井交通位置 南山煤矿位于贵州省贵阳市息烽县城北约 6km，位于息烽县永靖镇管辖，矿区位于 小寨坝镇、永靖镇交界处的管田村。该矿地理坐标为: 东经 10643241064635，北纬 270831271009。川黔公路 210 国道 经矿区南西经过，矿区有专用公路与其相连，距离约 1.1km；兰海高速公路经矿区西侧 经过，经 210 国道分别在息烽和小寨坝镇与其相连；矿区距川黔铁路盘脚营站约 0.5 公里，经盘脚营火车站可达贵阳、遵义等地，交通方便。见交通位置图 1-1-1。 二、井田境界二、井田境界 扩界后的南山煤矿矿区平面积为 7.32km2，共由 12 个拐点坐标圈定，呈不规则 12 边形，地理坐标东经 10643241064635，北纬 270831271009。拟定的开采深度为+1880m+1480m 标高，矿区范围拐点 坐标见表 1-1-1。 表 111 扩界后南山煤矿矿区范围拐点坐标统计表 拐点编号x 坐标y 坐标 a3004047.0036374174.00 b3003237.0036374175.00 c3003290.0036375095.00 d3005115.0036377185.00 e3005180.0036371158.00 f3007010.0036378720.00 g3006295.0036376840.00 h3006905.0036376448.00 i3005380.0036375365.00 j3004180.0036374210.00 k3004160.0036373432.00 l3004045.0036373435.00 开采深度：+1450m+800m 标高 矿区面积：7.32km2 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 4 图 1-1-1 矿井交通位置图 三、地形地貌及自然地理条件三、地形地貌及自然地理条件 1、地形、地貌 息烽南山是乌江至贵阳间的第一高山地带，由高大山脊组成北东向的弧形山脉。 矿区即位于南山高地的中部及其东、西、面斜坡上，地势高、地形陡、高差大，海拔 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 5 标高 1028.421711.40m，最高点位于矿区南东部的懒板凳丫口，海拔 1711.40m，最 低点位于西部主井口，海拔 1028.42m，一般高差 350 m 480 m，最大高差 682.98m， 含煤地层一般标高 1130 m 1450m，矿区侵蚀基准面位于主井口北约 750 米处小干沟 公路桥下，标高约为 874m。 矿区总体上属中高山地貌，区内夜郎组、长兴组碳酸盐地层覆盖范围广，峰丛、 洼地、溶斗、溶洞、天窗等岩溶地貌较发育，长兴组及夜郎组地层在逆向坡地带易形 成陡崖、陡坡。 2、河流 南山煤矿地处长江流域乌江水系上游南侧之底寨河支流，区内由于碳酸盐岩广泛 分布，碎屑岩分布不多，地貌上以岩溶峰丛洼地为主，石芽、溶沟、溶槽、落水洞、 溶斗、竖井较发育，大气降水容易渗入地下，地表水系不发育，矿区地表水大多为 “v”型冲沟水或小型溪沟水。冲沟流程短，水量小，一般小于 5l/s，流量受季节性控 制明显，大多在雨季时增大，旱季时减小甚至干涸。 南山煤矿矿区范围内无较大的常年流水溪沟，仅矿区南部外围响水洞暗河出口处 以下河段梅子溪，常年有水，枯季流量 66.90l/s。 3、气象 矿区所在区域属北温带湿润季风气候，总的特征是温和湿润，降雨充沛，冬无严 寒，夏无酷暑，四季不甚分明。 据息烽气象站观测资料：历年日平均气温 18.8，日极端最高气温 36.5，日极 端最低气温-7.6，7 月平均温度 22.7；年平均降水量 1154.9mm，日最大降水量为 137.50 mm，最大连续降水量 144.0 mm，雨季多集中在 59 月，年均发生暴雨 23 次， 多在 57 月，12 月到次年 4 月为枯水期；多年平均风速 2.1m/s，最大 19m/s；相对湿 度为 7586%。 灾害性天气主要有春旱、冰雹、夏旱、夏季暴雨等。 4、地震 根据中国地震动参数区划图 （gb183062001） ，矿区地震烈度为度，地震动 峰值加速度为 0.05g。 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 6 四、水源条件四、水源条件 矿区目前供水水源为象鼻洞泉点及干沟专用供水孔两处，其供水能力为 1699t/d2050t/d。经检验， ph 值 7.57.6，硬度（德国度 d）6.478.04，固溶物 125176mg/l，为低矿化度、微中硬、hco3ca 型或 hco3ca. mg 型淡水。 五、电源条件五、电源条件 矿井一回路电源来自永靖变电站 110kv 以 lgj120 导线砼杆架设的 35kv 高压输 电线路，全长 13.1km；另一回路引至矿区工业广场外新建的盘脚营 220kv 变电站以 lgj-95 导线砼杆或铁塔架设的 35kv 高压输电线路（原来自天台主回路因 2008 年冬季 雨雪冰冻受损坏） ，全长 1.22km；上述二回路供电正常。 第二节第二节 矿井地质及煤层特征矿井地质及煤层特征 一、地层一、地层 矿区及周边出露的地层有中二叠统茅口组（p2m） 、上二叠统峨嵋山玄武岩组 （p3） 、龙潭组（p3l） 、下三叠统夜郎组（t1y） 、茅草铺组（t1m）及第四系（q）地 层。现由老至新分述如下： 1、二叠系中统茅口组（p2m）：浅灰色、深灰色中厚层状、块状灰岩。微晶至细 晶结构，含少量燧石结核，富含蜓科、腕足类和珊瑚化石。其顶部常见有一层厚约 12 米的灰色、深灰色硅质岩。厚度 28 米240 米。 2、二叠系上统峨嵋山玄武岩组（p3）：深灰色、深灰绿色，风化后为浅黄色、 黄褐色，块状构造，具气孔、杏仁构造，细晶质结构，质硬，比重大，为玄武熔岩组 成。其上一般有 310m 紫、灰、绿色凝灰岩与玄武岩过渡。与下伏地层呈假扩界接触。 该组厚度变化大，厚度约 015.08m。 3、二叠系上统龙潭组（p3l）：岩性以含泥灰岩、深灰色粉砂岩、细砂岩、粉砂 质泥岩为主，夹煤层。含煤层 79 层，含全区可采煤层 1 层，局部可采煤层 1 层，为 本区唯一含煤地层。与下伏玄武岩地层呈假扩界接触。厚 183195m。富含腕足类、瓣 鳃类、海百合、螺等动物化石及大羽羊齿、栉羊齿等植物化石。 4、二叠系上统长兴组（p3c）：灰色、深灰色，中厚层状、厚层状燧石灰岩，微 晶质至细晶质结构，偶夹粉砂岩、深灰色钙质泥岩、钙质粉砂岩，顶部偶夹薄层蒙脱 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 7 石泥岩，最顶部蒙脱石与上覆地层分界，底部为一层泥灰岩。产丰富的腕足、瓣鳃类 等动物化石。层面见有泥质及沥青质，下部和底部含较多泥质。厚 33.041 米，一般 厚 37.0m。 5、三叠系下统夜郎组（t1y）：岩性以灰色、深灰色薄层状、中厚层状、厚层状 灰岩为主。以岩石颜色、夹灰岩或泥灰岩、泥岩的层数及厚度，区内夜郎组分为三段。 九级滩段（t1y3） 、：紫红色薄层至中厚层泥岩，土状结构，含钙质及铁质，显清 晰的水平层理，间夹多层灰色质深灰色、局部为紫红色薄层至中厚层状灰岩。下部颜 色较浅，为灰绿色、灰黄色。含较多的半鳃类等动物化石。厚 5156 米，一般厚 52 米。 玉龙山段（t1y2） 、：顶部为浅灰色石灰岩与深灰色、黑灰色色薄层状钙质泥岩组 成。中部及中上部为灰色、深灰色薄层状、中厚层状、厚层状灰岩，微晶质结构，普 遍发育缝合线构造，方解石脉发育，局部呈网状。下部为灰色、深灰色中厚层状灰岩 与深灰色、黑灰色薄层泥岩互层，以石灰岩为主。厚 89320 米，一般厚 300 米。 沙堡湾段（t1y1） 、：灰黄色、黄绿色、深灰色薄层状钙质泥岩，间夹多层薄层状 泥灰岩、灰岩。富含半鳃类动物化石。厚 1823 米，一般厚 20 米。 6、三叠系下统茅草铺组（t1m）：上部为灰白色、灰色、肉红色含白云质灰岩、 白云质灰岩、灰质白云岩为主，呈微晶质结构，薄层状至厚层状，见缝合线构造，其 底部见肉红色、灰色角砾状白云质灰岩，间夹有多层泥岩、钙质泥岩，底为一层黄绿 色、鸭蛋绿色、铁锈色及杂色薄层状泥岩；下部有深灰色中厚层状石灰岩和灰白色、 浅灰色、肉红色含云质灰岩交互组成，该组地层在矿界内保存不全，以南极顶一带保 存厚度最大，超过 500 米。与下伏地层呈扩界接触。 7、第四系（q）：以堆积、坡积成的棕黄色含砂粘土及砂质粘土。零星分布于山 坡及地势低洼处。最大厚度约 9.70m，与下伏地层呈角度不扩界。 二、地质构造二、地质构造 南山煤矿位处息烽向斜西翼，地层走向总体为北东-南西向，倾向南东，倾角 1424，一般为 22。地层产状随背、向斜褶皱起伏而变化，煤层产状与地层产状 一致。 区内褶曲具有多种形态，以舒缓开阔型为主。断层多为陡倾的正、逆及平移断层， 直线延伸，少数平缓展转弯曲，个别地段有逆掩断层。大背斜常被断层破坏，向斜保 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 8 存较好。 南山井田所处的息烽向斜，总体为北东方向的短轴向斜，呈一个较大的圆形构造 盆地，由于主体部位与息烽涡轮构造重合，绕其外有幅射分部，顺时针向弯曲的小褶 曲及压扭性断层。 本区各种构造体系形成的现今构造景观，都是在燕山期定型的。 1、褶曲 息烽向斜：长约 25km，宽 10km，轴向北东 20，呈棱形，地层倾角北西翼 1424，南西翼 140160，核部最新地层为自流井群，翼部主要为三叠系及二 叠系地层。 安底寨复背斜：该背斜位于矿区西部，轴向北东、南西向，矿区南西端安底寨附 近为其倾没部分。南东翼倾角平缓，1424；北西翼倾角 70至直立倒转。轴部 出露地层南西段为 k4煤层顶板燧石灰岩，北东段为茅口灰岩。背斜轴部已被 f1断层破 坏。 2、断层 南山井田历次勘探共发现断层计 28 条，其中隐状断层 18 条。断层落差大于 30m 的 4 条，在矿区范围内的有 f1、f4、f7断层。另外 f11、f12、f13三条断层落差小于 30m，虽对煤层破坏较大，但其位于矿区外，对开采无影响；等于或大于 20m 的有 fl4、f21两条；落差小于 20m，等于或大于 10m 的有 11 条，即 f16、f18、f19、f20、f22、f23、f24、f26、f28、f30、f35；落差小于 10m 的 11 条，即 f9、f15、f17、f25、f27、f29、f31、f32、f33、f34、f36。 此外，经多年来的开采地质资料统计分析： 一采区掘进回采时，共发现小断层 17 条。其中绝大部分为正断层，断层走向北东、 北北东，倾向南东、南南东，倾向 4580之间，落差 0.3m2.5 范围内变化。断 层分布几乎全部在采区南翼的 f1逆断层上盘附近。 二采区在掘进回采时，共发现断层 25 条。以正断层居多。其中，有 7 条走向为北 西向，3 条走向南北向，其余全为北东、北北东向。其倾向绝大部分往南东、南南东倾。 断层落差除一条外为 12 米外，其余均为 0.3m2.0 米间变化。绝大部分分布在二采区 的北翼，分析可能与 f7逆断层的发育有密切关系。 三采区在掘进回采时，共发现断层 48 条。以正断层居多。其中，有 8 条走向为东 西向，4 条走向南北向，其余全为北东、北北东向。其倾向绝大部分往南东、南南东倾。 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 9 断层落差除 f301、f303、f 304为 515 米外，其余均为 0.3m2.0 米间变化。绝大部分 分布在 f7逆断层两盘，分析可能与 f7逆断层的发育有密切关系。 勘探所查明的断层，其走向多为北东，与矿井开拓过程中的实际情况是基本吻合 的。同时矿井生产揭露的断层资料又为勘探钻孔中所见断点的组合和空间展布提供了 重要依据。 综上所述，南山煤矿构造复杂程度类型应属简单偏中等类型。 三、煤层三、煤层 1、含煤地层 龙潭组（p3l）为区内唯一的含煤地层，属滨海至浅海型海陆交互相沉积。 龙潭组厚 183185 米，一般厚 185 米，主要为泥岩、粉砂岩、细纱岩、灰岩及煤 组成，富含腕足类、半鳃类、蜓科和植物化石。含煤 79 层，一般为 8 层，主要可采 煤层一层。根据含煤性，岩性组合特征和标志层的分布，含煤地层为上、中、下三段。 长兴组底界至 k3煤层为上段；k3煤层底至 k4煤层底界为中段；k4煤层至本组底为下段。 现根据岩性组合特征将各段详细分述如下： (1)、上段（p3l3） 、 本段厚度 46.5052.60 米，一般厚 48.00 米，厚度变化小。 上部以灰岩为主，间夹泥岩、钙质砂岩等，不含煤层。下部以泥岩、粉砂岩为主， 间夹有灰岩，含煤 35 层，一般为 4 层，其最上一层为 k2煤层，最下一层为 k3煤层。 (2)、中段（p3l2） 、 本段厚 39.0052.20 米，一般厚 45.00 米，厚度有一定变化。含煤一层（即底部 k4煤层） 。 上部以泥岩、粉砂岩为主，其下部间夹有菱铁质灰岩、石灰岩等。中部及下部几 乎全部为深灰色中至厚层状遂石灰岩，仅在中部和下部之间夹一层厚度 1.0 米左右的 粉砂岩（或粉砂质泥岩） ，其厚度均很稳定，特征明显特殊，是很好的对比标志。 (3)、下段（p3l1） 、 本段厚 88.1098.00 米，一般厚 92.00 米。中下部含矿区范围内唯一主要可采煤 层（k5煤层） 。 上部以深灰色中厚层状遂石灰岩为主，顶部多夹薄层泥岩、钙质粉砂岩、细纱岩。 中上部夹有一层 1.00 米左右的泥岩，厚度稳定，特征明显，是良好的对比标志（标三） 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 10 。中部以浅灰色、灰绿色薄至中厚层状钙质细纱岩、粉砂岩和灰岩及 k5煤组成。k5煤 层顶板为深灰色灰岩（标四） ，厚 4.20 米，夹有两层厚 0.20 米左右的淡黄色、黄绿色 蒙脱石泥岩，灰岩中含动物化石。下部以铝土岩为主，厚度变化较大，间夹火山碎屑 岩。 2、含煤系 龙潭组（p3l）为矿区内唯一含煤地层，一般厚约 185m，含煤 79 层，一般 8 层， 含煤平均总厚约 4.20m，含煤系数 2.3%。全区可采煤层 1 层（即 k、煤层，而 k4煤层 零星可采，k3煤层局部可采，其余各煤层均不可采，可采含煤系数为 1.1%。 3、可采煤层 据贵州省息烽县遵义煤田南山井田（扩大）精查地质报告 ，矿区内可采煤层为 k5煤层。 k5煤层位于龙潭组下段的下部。上距 k3煤层 111.00122.50 米，一般厚 118.0 米； 距 k4煤层 66.5077.50 米，一般为 71.00 米；下距茅口组灰岩顶界 17.0020.50 米， 一般 19.00 米。煤层厚度 0.733.98 米，一般厚 1.80 米。 从上表所示，k5煤层仅 1 个点不可采，其余均可采，煤厚变化小。另从历年来南 山煤矿开采一、二、三采区的 400 余点煤厚资料分析:该煤层厚度绝大部分在 1.80 米 左右变化，其变化系数为 29%。 k5煤层一般含夹矸一层，局部为两层，偶含夹矸 34 层。上层夹矸较稳定，厚 0.000.40 米，一般厚 0.10 米，为粘土质泥岩或炭质泥岩，其上煤分层厚 0.200.50 米，一般 0.30 米；下层夹矸不稳定，厚 0.001.36 米，一般为 0.20 米， 岩性也为粘土岩或炭质泥岩。 k5煤层顶板大部分为深灰色中厚层状灰岩，厚一般 4.20 米，局部有一厚度 0.000.40 米的泥岩或炭质泥岩为伪顶；老顶为灰色、深灰色粉砂岩、细纱岩，强度 较高。 k5煤层直接底板为粘土岩，厚 0.000.40m，局部为炭质泥岩；老底为铝土质泥岩， 其强度低，水稳性差，遇水极易软化膨胀。 可采煤层特征见表 12-2。 综上所述，k5煤层结构简单至较简单,可采性好，属稳定类型煤层。 表 1-2-2 可采煤层特征表 煤层 煤厚（m） 倾角容重稳定 围岩性质 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 11 名称（）（t/m3)程度顶板底板 k5 0.733.89 1.80 1424 22 1.45 较稳 定 深灰色中厚层状灰岩, 老底为铝土质泥岩 直接底板为粘土岩, 老底 为铝土质泥岩 四、煤质四、煤质 1、物理性质 (1)、物理性质和煤岩特征 k5煤层：黑色至黑灰色，似金属光泽，均一结构薄层至块状煤，显水平层理，中 上部内生裂隙发育。宏观煤岩类型为半亮型至半暗型煤，质软易碎，含透镜状黄铁矿 结核。显微组分以镜质组为主，多见均匀基质体、镜质体，少量木质镜质体，偶见镜 质浑园体；丝质组较少：以木镜丝质体，木镜半丝质体较普遍；无机组分以粘土矿物 为主，方解石、石英次之，含少量黄铁矿。最大镜煤反射率（rmax）平均 2.564%， 显微硬度（hv）平均 36.06kg/mm2。其变质阶段为低变质无烟煤。 (2)、视密度 k5煤层比重平均为 1.63，容重为 1.45t/m3。 2、化学性质 (1)、水份（mad） k5煤层原煤为 0.281.78%，一般为 1.21%。 (2)、灰分（d） k5煤层原煤为 14.4027.11%，一般为 24.95%；精煤为 8.2912.43%，平均 9.78%。 (3)、挥发分（vdaf） k5煤层原煤 8.6010.45%，平均 9.53%，精煤 7.268.68%,平均 7.98%。 (4)、硫分（st,d） k5煤层原煤硫分（st,d）：1.725.75%，平均 3.74%；精煤 1.421.87%,平均 1.63%。 k5层原煤硫分（st,d）：1.725.75%，平均 3.74%；精煤 1.421.87%,平均 1.63%。 原煤无机硫占全硫的比例为 84.72%,有机硫占全硫的 15.28%。 从煤层硫分等值线图分析，矿区范围内 k5煤层硫分有由浅至深增大的趋势，矿区 中部硫分高于东、西部硫分。 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 12 (5)、氢含量（hdaf） k5煤层氢含量一般大于 3.00%，煤层平均值为 3.74%。 (6)、碳含量（cdaf） k5煤层碳含量为 90.5692.26%，平均为 91.40%。 (7)、灰成分 根据 k5煤层灰分分析结果：二氧化硅含量小于 50%；三氧化二铝在 20%左右；三氧 化二铁平均值为 3.49%，其它成分平均值均小于 2%。 3、工艺性能 (1)、灰熔融性 k5煤层煤灰熔融性 t2：1283，属高熔灰分。 (2)、机械强度 k5煤层为 23.9%，属低强度煤。 (3)、可磨性 k5煤层为 141.44，易磨碎。 (4)、热稳定性 k5煤层热稳定性 s+6、s6-3、s3-1、s-1 四级各实测一个，平均值分别为： 59.60%、26.80%、7.58%、6.02%。 (5)、煤对二氧化碳反应性 在温度 1000时煤对二氧化碳反应性： k5煤层实测 7 个，最小值 30.90%，最大值 69.45%，平均 48.4%。 (6)、发热量（q） k5原煤发热量（qgr。ad）为 25.17530.235mj/kg，平均 27.705mj/kg。 按 gb/t213-1996 标准换算收到基恒容低位发热量（qnet.v.ar）其值在 27mj/kg 以上为特高发热量煤。因此，区内 k5 主采煤层为特高发热量煤。煤层煤质特征见表 1- -2-3。 表 1-23 煤质特征表 煤层 编号 mad (%) ad (%) vdaf (%) st,d (%) qgr,daf （mj/kg） cdaf (%) k5原煤24.959.533.7427.70591.40 k5精煤9.787.981.63 4、煤类 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 13 k5煤层属1 阶段，煤类属无烟煤。 5、有害元素 氟（f）含量：全区仅 1 个点，测值为 390.4ppm。 砷（as）含量：k5煤层 0.09.4ppm ，平均 3.8ppm。 磷(p)含量：k5煤层 0.005%0.012%，平均 0.0074%。 氟（f） 、砷（as） 、磷(p)含量较微量，对环境不构成影响。有害元素含量见表 1 24。 表 124 有害元素一览表 f（ppm）as（ppm）p（%） 煤层 小大平均小大平均小大平均 k5390.40.09.43.80 0.0050.012 0.0074 6、其它微量元素 锗（ge）等其它微量元素见表 125。 表 125 其它微量元素一览表 项目最小值（ppm）最大值（ppm）个数平均值（ppm） ge315127.8 ga13241217.2 u7.210118.5 7、煤质及工业用途评价 本矿煤层为高硫、中灰、高发热量无烟煤。依据其主要煤质指标，本矿煤炭用途： (1)、原煤可作一般工业锅炉和火力发电等动力用煤。硫分高可增设脱硫设备，挥 发分低，可配适量烟煤。煤灰熔融性 t2大于 1250可考虑固态排渣。 (2)、6mm 的粉煤占 50%以上，可考虑粉煤气化。 (3)、煤矸石可供建材、铺路和井下充填用。 8、其它有益矿产 (1)、硫铁矿：龙潭组（p3l）底部 k5煤层底板地层中含有一定量的黄铁矿晶体、 团块，但根据采样化验结果分析，无工业应用价值，其化验结果详见表 1-2-6。 (2)、锗：煤层中伴生锗 315ppm，但品位低。 (3)、镓：煤伴生镓 1324ppm，品位低。 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 14 表 1-2-6 硫铁矿化验成果两极值表 项目 sgq%as%f%pb+zn%c% 最小值 0.0403.422-43.3-30.56 最大值 5.314.02-59.45-45.25-27.28 个数 1515151515 平均值 0.985.06-65.544-21.148-22.76 五、矿井瓦斯等级、煤尘爆炸性危险性、煤层自然倾向性：矿井煤与瓦斯突出危五、矿井瓦斯等级、煤尘爆炸性危险性、煤层自然倾向性：矿井煤与瓦斯突出危 险性、冲击地压、地温情况。险性、冲击地压、地温情况。 1、瓦斯 瓦斯：南山煤矿勘探期间采煤芯瓦斯样品 11 个，全部为 k5煤层，经测试：瓦斯自 然组分：n2=2.3753.20%，ch4=30.9595.96%，co22%)，根据中华人 民共和国国家标准 煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法 (gb/t 20104-2006)，矿井应按 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 15 类进行设计和管理，且要重新对 k5煤层煤炭自燃倾向性进行鉴定。在未重新做鉴定 前，暂按类进行设计和管理。 5、地 温 南山煤矿在勘探阶段，在 1304 孔中进行了近似稳态测温工作，其它 9 个孔简易测 温，测温结果表明：矿区平均地温梯度为 0.51.5/100m，本矿区无地温异常区。 6、冲击地压 地质报告未提供冲击地压的相关资料，本区从未有发生冲击地压的情况。暂按无 冲击地压考虑。 七、矿井资源储量及服务年限七、矿井资源储量及服务年限 南山煤矿设计可采储量 691.22 万 t，生产能力为 30 万 t/a。矿井服务年限为 16.45 年。 第三节第三节 矿井开拓与开采矿井开拓与开采 一、开拓方式一、开拓方式 矿井开采方式为走向平硐开拓，分区上（下）山开拓，采煤方法为区内双翼走向 长壁后退式回采，采用爆破落煤，工作面采用单体液压柱配合铰接顶梁支护，全部垮 落法管理顶板。矿井主平硐位于矿区西侧，主平硐以方位角 89掘进经 750 米过 f1逆 断层进入 k5煤层顶板，然后沿 k5煤层上部粉砂岩层位（与 k5煤层层间距约 20 米）掘 至一区车场后转入煤层底板玄武岩中。由于巷道不易维护，过二区车场后又转到茅口 灰岩中掘至三区车场，全长约 4850 米。一区、二区回风斜井早已报废，现使用的三区 轨道上山和三区回风上山均位于矿区中部，均布置在 k5煤层底板茅口灰岩中,分别平均 距 k5煤层底 42.5m，36m，而三区运输上山则沿 k5煤层布置。三区轨道上山以方位角 339，坡度 23掘至三区井底车场，落底标高为 1040.2 米，全长 1108 米；三区回风 上山以方位角 339，坡度 20掘至三区井底车场，落底标高为 1040.2 米，全长 1143.0 米。目前现正在回采的三采区采用下行式双翼交替开采（即采煤工作面从+1300m 标高 自上而下+1050m 标高布置） 。 2008 年 11 月原林东矿务局设计研究所设计的南山煤矿开采方案设计（变更） 中的接替采区四采区，即开采平硐大巷+1043m 标高以下（+1050m 标高+800m 标 高以内）的 k5煤层，其四区轨道下山、四区运输下山和四区回风下山均沿 k5煤层底板 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 16 茅口灰岩布置。四采区采用下行式双翼交替开采（即采煤工作面从+1050m 标高自上而 下+800m 标高布置） ，区内双翼走向长壁后退式回采。 矿井正常生产时以一个炮采工作面和二个掘进工作面达到矿井 30 万 t/a 的设计生 产能力。矿井采掘比 1:2。 二、水平、采区划分二、水平、采区划分 全矿井划分为二个水平，四个采区开采，其中一水平一、二采区以开采结束，三 采区正在开采中，二水平四采区未采。 三、采区巷道布置三、采区巷道布置 因系单一煤层开采，采区巷道布置无分散与集中，开采设计以三采区原有的三条 上山继续开采三采区，而四采区三条下山分两翼划分小区段的布置方式来开采。在 k5 煤层底板有 7.715.5m（平均 12.3m）铝土质泥岩和 0.015.0（平均 6.5m）的玄武 岩 m。铝土质泥岩较软而又具有底鼓现象，而玄武岩坚硬，不便掘进施工。为了便于巷 道维护和有利于瓦斯突出矿井的管理。根据南山煤矿多年来的生产实践经验，设计将 四采区轨道下山、四区运输下山和四区回风下山沿煤层真倾斜方向布置在距 k5煤层底 板 20m 的茅口灰岩中（矿区侵蚀基准面位于主井口北约 750 米处小干沟公路桥下，标 高约为 874m。由于开磷隧道在矿区中部标高约 825 米处通过，茅口组灰岩的水已部分 疏干。 ） ，在每一小区段内轨道、运输与回风下山之间以一条石门相连，分别作为运料、 运煤和回风之用。 四、开采顺序四、开采顺序 1、采区开采顺序 根据矿井现有情况，由于一、二采区已开采结束，因此开采顺序为三采区（现正 在回采）四采区（未采区） 。 2、煤层开采顺序 由于矿区内可采煤层仅为 k5煤层，因此无煤层开采顺序。 3、区段开采顺序 区段开采顺序：现正在回采三采区下行式双翼交替开采顺序，未采的四采区采用 下行式双翼交替开采顺序。 五、采煤方法、顶板管理五、采煤方法、顶板管理 采煤方法为区内双翼走向长壁后退式回采，采用爆破落煤，工作面采用单体液压 柱配合铰接顶梁支护，全部垮落法管理顶板。 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 17 回采工艺、工作面支护及顶板管理回采工艺、工作面支护及顶板管理 采煤工作面设计采用炮采工艺。 (1)、落煤方式：回采工作面采用爆破落煤配电煤钻（mz15 型）打眼，3#煤矿安 全许用炸药爆破，煤矿许用毫秒延期电雷管进行起爆。放炮落煤，人工攉煤。 (2)、运输方式：回采工作面(sgw-150 型刮板运输机)采面运输巷(sgw-34 型刮 板运输机和 ssd800/240 型皮带运输机)三区运输上山(ssd800/240 型皮带运输机) 采区煤仓三区煤仓绕道(jd-11.4 调度绞车牵引)主平硐大巷(ccg20/600yfb 型防爆 柴油机车)地面(ccg20/600yfb 型防爆柴油机车)。 (3)、支护方式及顶板管理：工作面煤层直接顶大部分为深灰色中厚层状灰岩，厚 一般 4.20 米，局部有一厚度 0.000.40 米的泥岩或炭质泥岩为伪顶；老顶为灰色、 深灰色粉砂岩、细纱岩，强度较高。直接底板为粘土岩，厚 0.000.40m，局部为炭质 泥岩；老底为铝土质泥岩，其强度低，水稳性差，遇水极易软化膨胀产生底鼓，生产 实践中证实老顶初次来压步距为 2550m，老顶为二类顶板，直接顶为三类，本设计采 用 dzn30/100 单体液压支柱配合 hdja-1200 绞接顶梁进行支护；支柱排距为 1200mm、柱距为 600mm， “三四”排管理，即“见四回一” ，最大控顶距 5.0m，最小 控顶距 3.8m，放顶步距 1.2m。全部垮落法管理顶扳。直接顶不稳定时，投产后视情况， 可加强支护；老顶坚硬难冒时,可采取强制放顶措施,若底板吸水后易膨胀,支护时可在 支柱底部加柱鞋,防止支柱插入底板。 六、掘进方法六、掘进方法 掘进工作面配备 yt-28 型风动凿岩机、zqsj-90/2.4a 型手持式气动钻机和 zn- 1.5t127v 型煤电钻打眼、zl-500 型探水钻等机械设备，远距离放炮掘进。采用 sgw-34 型和 sgb-420/240t 型刮板运输机运输煤炭，采用 mgc1.1-6 型矿车配合 jd-1 型和 jd-1.6 型调度绞车运输矸石。 七、支护形式七、支护形式 结合本矿井的实际情况，考虑巷道的服务年限，在正常情况下，岩层巷道采用锚网 喷支护，破碎地段可根据情况改用料石砌碹或其它有效支护形式。矿井开拓巷道、准 备巷道及硐室均采用锚网喷或砌碹支护。其它回采巷道均采用锚网或金属支架支护。 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 18 第五节第五节 矿井通风矿井通风 一、矿井通风系统一、矿井通风系统 1 1、通风方式、通风方式 矿井通风方式为分区式。 2 2、通风方法、通风方法 矿井通风方法为抽出式。 3 3、主要通风路线、主要通风路线 三采区回采工作面通风线路为：主平硐（和三区轨道上山）三区大巷（和三区 井底车场）七石门(八石门)三区进风石门(三区煤仓行人进风巷)三区运输上山 采煤工作面运输巷采煤工作面采煤工作面回风巷回风联络巷车场三区回 风上山地面。 四采区回采工作面通风线路为：主平硐（和三区轨道上山）三区大巷（和三区 井底车场）四区轨道下山(和七石门(八石门)三区煤仓行人进风巷三区运输上山 四区运输联络巷四区运输下山)区段进风运输联络巷采煤工作面运输巷采煤 工作面采煤工作面回风巷区段回风联络巷四区回风下山地面。 4 4、井筒数目、位置、服务的范围及时间、井筒数目、位置、服务的范围及时间 全矿井设 3 个井筒，即主平硐、副斜井（即三区轨道上山）作为全矿井进风、运 煤、运矸、运料和运人等之用，回风斜井（即三区回风上山）作为全矿井专用回风之 用。主平硐位于矿区西侧，副斜井（即三区轨道上山）和回风斜井（即三区回风上山） 均位于矿区中部。主平硐、副斜井（即三区轨道上山）和回风斜井（即三区回风上山） 为全矿服务，服务年限与矿井服务年限相同（16.45a）。若需要改变全矿井通风系统 时，必须编制矿井通风设计及安全措施，由企业技术负责人审批。本矿井主要井口数 目为 3 个，井筒特征见表 1-5-1。 表 1-5-1 井筒位置及特征表 井口坐标(m)断面(m2) 井筒 名称 x(m)y(m) 井口 标高 (m) 井筒 长度 (m) 掘净 倾角 () 方位角 () 主平硐3004107.9536373485.51+1028.448858.45.83269 副斜井3006769.0536376446.53+1396.311087.85.223339 回风上山3006807.5236376447.99+1404.011438.86.220339 注：表中坐标为北京坐标系，黄海高程。 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计 19 二、矿井风量、风压及等积孔二、矿井风量、风压及等积孔 1 1、矿井风量、矿井风量 根据南山煤矿开采方案设计（变更） ，矿井设计能力 30.0 万 t/a，按一个采煤 作面、二个掘进工作面能够达到生产能力。在计算出的矿井通风容易时期和困难时期 需风量，减去独立回风的硐室、巷道风量后，各采掘工作面风量按其产量、瓦斯涌出 量情况分配风量详见表 1-5-2 和表 1-5-