康城煤矿北风井封堵施工方案.doc

1 40 康城煤矿北风井封堵施工方案康城煤矿北风井封堵施工方案 邯郸矿务局康鑫工贸总公司 二 一五年十月 1 40 1 40 第一章第一章 东城井地质 水文 储量情况东城井地质 水文 储量情况 一 自然情况一 自然情况 1 地形 地貌 地形 地貌 东城井田为古黄河泛滥形成的冲积平原 平均厚度 56 0m 区 内地势较平坦 地表标高 36m 40m 由于几十年的煤炭开采活动 使地表形成大面积塌陷并积水成塘 塌陷区水深可达 5m 6m 矿区东南有寒武 奥陶纪石灰岩构成的为数不多的低山丘陵 大致呈 NE60 方向延展 自西向东有大 小孤山 霸王山 九里山 琵琶山 其中以九里山最高 山顶绝对标高为 173 2m 2 水文 水文 井田内地表水体主要为塌陷区积水 积水区常年水位 34 3m 雨季最高水位 36 25m 1982 年 7 月 22 日 3 3 气象 气象 根据徐州气象资料 本区属南温带鲁南气候区 具有长江流域 和黄河流域气候过渡的性质 日照充足 年降水量充沛 冬寒干燥 夏热多雨 春 秋季短 并有寒潮 霜冻 冰雹 旱风等自然灾害 1 降水量 由于本区地处中纬度副热带和暖温带的过渡区 因此 降水有 集中性高 年变化大的特点 平均年降水量 841 9mm 最大 1297 0mm 1958 年 最小 500 6mm 1988 年 夏季平均雨量 6 8 月 466 03mm 约占全年降水量的 55 其中以 7 8 月份雨 量最多 形成了冬干 春秋旱频繁 盛夏常发生旱涝急转 易涝 易旱的气候特点 2 蒸发量 1440mm 年 2 40 3 风向 风速 全年多偏东风 平均风速 3 2m s 最大风速 24 3m s 1959 年 6 月 4 气温 年平均气温 14 13 1 月份最低 平均气温 0 6 7 月份最 高 平均气温 27 4 5 冻土 冻土深度平均为 29cm 6 霜期 历年平均初霜期为 10 月下旬 终霜期 4 月上旬 4 地震 地震 徐州地区地震烈度为 7 度 根据 1956 年科学出版社资料 徐州 地区地震记录始于公元 522 年 讫于 1937 年 即 1415 年间发生地 震 21 次 其中破坏性地震占了 3 7 次 影响较大的有 1502 年 10 月 17 日地震 坏城垣民舍 1668 年 7 月 25 日山东莒县郯城 8 5 级 地震 1937 年 8 月 1 日山东渮泽 7 级地震等 本区属华北地震区 距郯庐断裂约 100km 该断裂带为一长期 活动的强地震带 二 矿井基本概况二 矿井基本概况 东城井为庞庄煤矿的一个生产井口 位于徐州市西北郊铜山县 拾屯乡境内 距市区约 15 公里 井田面积 4 7 平方公里 地理坐标 东经 117 06 19 北纬 34 20 24 东城井田是徐州煤田九里山矿区拾屯勘探区的井田之一 是 1959 年前由华东煤田地质勘探局 124 煤田地质队发现 后由前煤炭 工业部徐州基本建设局地质勘探管理处 169 队勘探 并于 1958 年 7 月提出 拾屯矿区精查地质报告 包括王庄 东城 庞庄 桃园 拾屯和邓庄六个井田 196O 年 7 月 25 日经江苏省储委会储字第 7 号决议书批准 l959 年又提出 拾屯矿区深部补充勘探报告 并 于 1959 年 11 月以苏煤技委字第 4 号决议书批准 3 40 东城井 1960 年 2 月 24 日开工兴建 1964 年 6 月 30 移交生产 设计能力 21 万吨 年 1974 年经过改扩建工程 设计生产能力为 45 万吨 年 矿井改扩建后 随着机械化程度逐步提高 实际生产能力 逐年上升 1980 年煤炭部核定生产能力 80 万吨 年 由于高强度的 开采 资源已近枯竭造成运输距离远 通风系统复杂 井口范围内 的产量逐年下降 由于东城井资源枯竭 1991 年经苏煤司生 91 367 号文件批准 核销东城井 45 万吨 年的原矿井生产能力 实行庞庄井和东城井 合并 该井有 140m 220m 270m 三个生产水平 开采下石 盒子组 1 2 煤和山西组 7 8 9 煤 三 矿井范围和相邻矿井关系三 矿井范围和相邻矿井关系 东城井田北以 F1 断层为界与张小楼井相邻 南到 F3 断层为界 与王庄井田相邻 西以 F46 断层和庞庄井田相邻 东到山西组煤层 露头 四 水文地质四 水文地质 矿井水文地质特征 矿区总体趋势向西北倾斜 本井田北部和 南部各有 F1 F3 F47 F46 断层切断各含水层的连续性 西部为 泄水区 只有东部为补给区 山西组砂岩露头与冲积层底部粘土砾 层直接接触 地层倾角较缓 补给范围较广 水文地质类型为中等 防治水工作易于进行 1 地表水 地表水 井田内地表水体主要为塌陷区积水 积水区常年水位 34 3m 雨季最高水位 36 25m 区内另有零星的鱼塘和纵横交错的排水沟渠 分布 因此 地表水系较为发育 2 矿井主要含水层组划分及特征 矿井主要含水层组划分及特征 根据含水层岩性特征 空隙性质及地下水埋藏条件 矿井主要 4 40 含水层组可划分为三种类型 1 孔隙潜水 承压含水层组孔隙潜水 承压含水层组 主要由第四系松散沉积物组成 不整合于各煤系地层之上 其 厚度为 52 7 124 0m 平均 76 0m 分布趋势东南薄 西北厚 自 上而下划分为 3 个含水层 组 上 中部粉砂层富水性相对较好 下部砂礓粘土层富水性极弱 底部粘土砾石层富水性一般 第四系上部松散砂层孔隙潜水含水层组第四系上部松散砂层孔隙潜水含水层组 主要是第四系上部的粉砂土层 为黄泛区的冲 淤积物 厚度 0 16 40m 平均 8 20m 该层松软 空隙大 富水性中等 水位埋 深一般在 3m 左右 为区内民用主要水源 钻孔抽水资料 q 0 275 s m K 3 58m d 水质类型 HCO3 Mg2 k Na 矿化度 M 0 94g 属富水性中等的含水层组 第四系中部砂层孔隙承压含水层组第四系中部砂层孔隙承压含水层组 由灰 灰黄 黄色粉 细砂及粘土 砂质粘土 砂礓粘土层组 成 厚度 58m 左右 其中砂层厚度 10m 左右 富水性较好 井简涌 水量 20 115m3 h 该含水层组上部为深灰 深黄色粘土层 厚约 8m 透水性差 富水性弱 分布稳定 可视为相对隔水层 下部是红褐色粘土及砂 礓粘土层 厚 20m 左右 局部夹有砂层透镜体 富水性弱 透水性 差 为一相对隔水层 第四系底部粘土砾石孔隙承压含水层第四系底部粘土砾石孔隙承压含水层 厚度 0 42 3m 平均 5 1m 分布不稳定 为黄褐色 灰白色粘 土夹砾石或砂礓层 砾石以灰岩残块为主 呈次棱角 浑圆状 砂 礓粒径不均 多小于 6mm 富水性及透水性均较弱 该层抽水试验 资料 5 40 0 0172 0 0571 s m K 0 176 0 374m d M 0 469 4 38g 属富水性弱的含水层 是区内各基岩含水层的主要补给水源 2 裂隙承压含水层组裂隙承压含水层组 上石盒子组底部奎山砂岩裂隙承压含水层上石盒子组底部奎山砂岩裂隙承压含水层 奎山砂岩厚 4 6 41 7m 平均 13 9m 为灰 灰白色中 粗粒 含砾砂岩 整合接触于下伏地层 分布稳定 富水性中等 透水性 较强 井筒涌水量 30 120m3 h 抽水试验资料 q 1 12 s m k 5 195m d 矿化度 M 1 90g 水质类型 SO42 K Na Ca2 属富水性中等的含水层 下石盒子组砂岩裂隙承压含水层组下石盒子组砂岩裂隙承压含水层组 该含水层组砂岩总厚度平均为 63 10m 单层砂岩最厚为 35 04m 多为泥质胶结的中 细粒砂岩 是开采 1 2 煤层的直接充 水含水层 砂岩富水性弱 中等 渗透性较差且不均一 地下水赋 存受构造控制且以静储量为主 已采工作面涌水量一般为 5 10m3 h 最大 165m3 h 抽水试验资料 q 0 002 0 33 s m K 0 073 2 45m d 矿化度 M 1 09 2 069g 水质类型 C1 SO42 K Na Mg2 属富水性弱 中等的含水层组 下石盒子组底部分界砂岩裂隙承压含水层下石盒子组底部分界砂岩裂隙承压含水层 分界砂岩厚 13m 左右 为浅绿 浅灰色中 粗粒含砾砂岩 巷 道开拓涌水量为 5 10m3 h 属富水性弱 中等的含水层 山西组砂岩裂隙承压含水层组山西组砂岩裂隙承压含水层组 6 40 该含水层组有砂岩 1 6 层 砂岩总厚度平均为 35 64m 单层 砂岩最小仅 0 79m 多为灰色细 中粒砂岩 是开采 7 9 煤层的直 接充水含水层 本组砂岩富水性弱 渗透性差 砂岩裂隙水以静储 量为主 易于疏干 已采工作面涌水量一般为 5 10m3 h 最大为 66m3 h 抽水试验资料 q 0 001 0 056 s m K 0 003 0 688m d 矿化度 M 1 123 2 56g 水质类型 C1 SO42 K Na Ca2 属富水性弱的含水层 3 岩溶裂隙承压含水层组岩溶裂隙承压含水层组 太原组灰岩岩溶裂隙承压含水层组太原组灰岩岩溶裂隙承压含水层组 该含水层组由 13 层灰岩组成 灰岩总厚 41 71m 占本组地层 厚度的 27 其中以四灰最厚 平均 10 7m 分布稳定 岩溶裂隙 较为发育 富水性好 该含水层组按其赋水特征与煤层开采关系 分为一 六灰 七 十灰 十一 十三灰 3 个含水层组 1 一 六灰含水层组 q 0 6768 3 9333 s m 平均 2 846 s m K 2 741 18 401m d 平均 12 486m d 矿化度 M 0 79 1 85g 水质类型 HCO3 K Na Ca2 C1 SO42 K Na Ca2 属富水性中等 强的含水层组 2 七 十灰含水层组 q 0 0135 1 508 s m 平均 0 6932 s m K 0 211 23 208m d 平均 10 505m d 矿化度 M 0 61 1 04g 7 40 水质类型 HCO3 K Na Ca2 C1 SO42 K Na Ca2 属富水性弱 中等的含水层组 3 十一 十三灰含水层组 q 0 033 0 395 s m 平均 0 2137 s m K 0 039 7 919m d 平均 3 979m d 矿化度 M 0 42 0 71g 水质类型 HCO3 K Na Ca2 属富水性弱 中等的含水层组 奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层 本区奥陶系地层总厚 450 530m 与上覆石炭系中统底部的铁 质页岩呈假整合接触关系 主要分布在煤系地层底部及外围 在井 田北部 因 F1 逆断层的推覆作用 使上盘的部分奥陶系灰岩溶隙含 水层直接超覆于煤系地层之上 造成水体下压煤 井田内共有 41 个钻孔揭露奥陶系灰岩 揭露厚度 0 6 215 2m 不等 其中 F1 逆断层上盘 26 个钻孔 27 次对奥灰含水层进行了抽 水试验 q 0 00000108 6 5 s m 平均 1 9273 s m k 0 000000453 92 25m d 矿化度 M 0 324 0 688g 水质类型 HCO3 K Na Ca2 在 F1 逆断层下盘及其它地段 有 6 个钻孔对奥灰含水层进行了 抽水试验 q 0 0025 0 207 s m 平均 0 086 m K 0 039 1 153m d 平均 0 253m d 矿化度 M 0 411 0 78g 水质类型 HCO3 K Na Ca2 8 40 五 矿井充水因素五 矿井充水因素 本井多年的开采实践证明 大气降水及地表水对煤层的开采及 矿井涌水无直接影响 冲积层水对风氧化带以下浅部水平的工作面 回采略有影响 出水量略有增加 断层水及开采煤层顶板砂岩裂隙 水也是矿井充水主要因素之一 本井主要的充水因素为顶板砂岩水和老塘老洞水 在主采煤层 7 煤顶板有数层薄至中厚层砂岩裂隙含水层 加之断层和褶皱的影 响 经常在构造部位的工作面出现淋水和涌水 一般不超过 20m3 h 现所剩储量均为构造部位的边角残煤 防治老塘老洞水占 90 以 上 六六 矿井涌水 矿井涌水 东城井正常涌水量 55m3 h 历史上最大涌水量 290 m3 h 1990 年 10 月 本井涌水量与巷道开拓长度 工作面回采面积及大气降 雨无明显的相关关系 1 井下涌水与构造的关系 在较大断层的尖灭收敛段 由于断层的地应力释放 往往形成 小面积的裂隙发育带 便于储存积水 如 721 工作面位于东 2 断层 消失端 回采时三次出水 水量在 3 10m3 h 在多余断层交汇地带 由于地应力相应集中 7 煤顶板砂岩富 水性好 裂隙发育 如 726 工作面在掘进时 迎头出水量较大 造 成无法掘进 至今 F46 与 F47 交汇三角地带因此未能回采 奥陶系灰岩央本区是一个主要的含水层处在太原组的下面和煤 盆边缘 从太原组的下部的 12 灰到中奥陶系含水最丰富的马家沟组 共 l59 米 且太原组底部有一层海相页岩 致密 厚 10m 隔水性 能较好 故而一般情况下 奥灰水对太原组的开采没有影响 但由 于 F1 断层的存在 使奥陶系岩含水层超覆于我井所采煤层之上 对 山西组的开采有极大的威胁 特别是 4 线以东 由于 F1 将奥陶马 9 40 家沟组的中下部及寨山组的上部地层抬高 而中段正是岩溶裂隙发 育 含水极丰富的层段 2 东城井自 1964 年开采以来 没有发生重大的突水事故 影 响头面的水害事故有四次 分述如下 1977 年 9 月 2 日 掘进七在 804 跳面切眼横管透 7 煤皮带机 道突水约 2600m3 淹没部分切眼及溜子道 工人被堵 经追水后人 员得到脱险 1989 年 12 月 9 日 736 放水道外口密闭墙 由于墙内老塘 水及注浆水位增高 被压垮出水 最大涌水量 150 m3 h 导致 270 泵房被淹 1990 年 1 月 18 日 237 放水道透 135 老塘出水 120 m3 淹 巷道 15m 淹没 72 小时 1990 年 3 月 5 日 742 面采后导致裂隙带连通上方隐伏张 性裂隙 沟通 F1 上盘奥灰水 最大涌水量 80 m3 h 工作面被淹 迫使停采封闭 七 矿井排水七 矿井排水 矿井排水是煤矿安全生产的重要环节之一 防排水系统的设计 依据是矿井预计涌水量 其技术要求应满足 煤矿防治水工作条例 第 21 条之规定 以保证矿井常规排水的需要 东城井主要泵房及排 水设施表 东城井原为二级排水 220 泵房排入 140 泵房 由 140 泵房再排向地面 220 泵房撤销后 改为一级排水 140 以上水平涌水由 140 泵房排向地面 其余矿井涌水通过庞庄井与东 城井之间的过水通道涌入庞庄井 由庞庄井排出 东城井主要泵房及排水设施表东城井主要泵房及排水设施表 泵房 名称 设计 涌水 量 m3 h 实际 涌水 量 m3 h 排 水 能 力输水能力 水仓容积 3 10 40 水 泵 型 号 功 率 台 数 总能力 m3 h 管径 mm 趟 数 总能 力 m3 h 主仓副仓 140 447 4127 8200D43 63603864 24528642044930 220 506 0189 0200D43 63603864 245286418001408 八 东城井采空区积水预测及防治八 东城井采空区积水预测及防治 东城井现 3 处老空积水区为北翼积水区 南一采区积水 南二 采区积水区 1 北翼积水区北翼积水区 1 北翼积水区工作面分布及生产状况 北翼积水区位于东城井 220 水平北翼采区 靠近 F1 断层浅部 717 719 工作面附近 标高 165m 265m 北翼积水区含 717 719 及 717 小面等采空区 2 北翼积水区积水量预测 据测算 北翼积水区的积水上限约为 165m 积水下限约为 265m 积水面积约 136640m2 积水量约 94281 m3 动水补给 8 10 m3 h 补给水源为第四系冲积层水 与露头奥灰水有联系 3 北翼积水区补径排条件分析 北翼积水区恰好位于北翼向斜的核部 故容易积水 其补给水 源为第四系冲积层水和露头奥灰水 动水补给约 10 m3 h 年补给 量约 87600 m3 在 186 水仓未报废之前 北翼积水区所含工作面的 涌水通过 186 水仓向外排水 根据庞庄井多年观测 东城井向庞庄 井的老空水补给趋于稳定 充分说明东城井的各老空积水的补径排 条件已处于动态平衡中 目前 当北翼采空区积水水位超过 165m 时 积水渗出且通过 186 水仓向南一积水区排泄 最后进入 8237 临时水仓 预测北翼积水区向南一积水区的补给流量约为 10 m3 h 11 40 2 南一积水区 南一积水区 1 南一积水区工作面分布及生产状况 南一积水区位于东城井 240 水平南一采区 靠近 F1 断层深部 742 930 932 工作面附近 标高 240m 330m 南一积水区含 738 736 734 734 下 832 932 834 930 730 721 721 下 723 7243 8243 742 等采空区 该积水区涵盖工作面最多 且上 下煤层的采空区大多经垮落形成一体 采空区高度向上发展 因此 该积水区潜在积水能力相当可观 2 南一积水区积水量预测 南一积水区的积水上限约为 220m 积水下限约为 330m 积水 面积达 762450m2 积水量约为 457500m3 接受 F1 断层上盘奥灰水和 上游北翼积水区的补给 3 南一积水区补径排条件分析 南一积水区位于 F1 断层和庞庄背斜之间 F1 断层落差 180 500m 断层切割了上 下石盒子组 山西组 太原组 本溪组 及奥陶系地层 部分地段奥陶系灰岩直接覆盖在煤系地层之上 该 积水区主要接受上盘奥陶系灰岩含水层的补给 南一积水区原有 270 水仓 现已报废 根据以往观测 当 270 水仓正常工作时 断 层另一侧的庞庄井并未受到东城井老空水直接影响 说明东 2 断层 和 F46 断层隔水性良好 当积水标高达到 240m 水平以后 向 240 水仓汇集 最后与南翼外排水聚集 而 728 和 928 两个工作面位于 东 2 断层和 F46 断层之间及庞庄背斜的西北侧 该处断层因采掘破 坏而已经完全失去了隔水性能 当积水标高达到 220m 水平后 南 一积水区水受庞庄背斜分水岭和巷道工作面布置的控制经两个工作 面分两条通道进入庞庄井 南一积水采空区导水通道 1 南一积水区水经 728 和 928 两个采空区向西越过 F46 断层 依 12 40 次逐渐向庞庄井 762 与 962 764 与 964 701 与 901 703 与 903 7501 与 9501 7503 与 9503 采空区渗流汇水 7503 与 9503 老 空水从 9 煤底板砂岩裂隙流出 据实际观测 该老空水出水点有两 处 出水点处砂岩呈乳白色 而周围岩石有 挂红 现象 合计流 量为 22 m3 h 该导水通道主要为采空区渗流通道 南一积水区采 空区导水通道 南一积水区轨道巷导水通道 2 导水通道主要为南四采区轨道巷 南四采区轨道巷北端受工作 面开采影响已被破坏 南一积水区水从南四采区轨道巷北端渗流进 入轨道巷 以自由水流的方式经轨道巷排出并流入 370 主副水仓 据观测 该出水点流量约 15 m3 h 3 南二采区积水区南二采区积水区 1 南二采区积水区工作面分布及生产状况 南二采区积水区位于东城井 240m 南二水平 靠近 F46 断层中 部 752 970 工作面附近 标高 240 m 270 m 含 970 和 752 两 个工作面 该积水区积水面积较小 2 采空积水区积水量预测 南二积水区的积水上限约为 260m 积水下限约为 270m 积水 面积约为 35412m2 积水量约 24434 m3 2001 年在 F46 放水道进行 探放 目前预计有部分积水 水源为顶板砂岩水和部分采空区积水 3 南二采区积水区补径排条件分析 南二采区积水区位于拾屯向斜核部 主要接受周围老空水和顶 板砂岩水补给 受向斜地形控制 出水通道若至上限后 老空水通 过 918 放水道和 515 放水道流入庞庄井 520 小湖系水仓 据观测 该导水通道出水流量为 10m3 h 13 40 4 老空水对庞庄井影响分析老空水对庞庄井影响分析 由于东城井所设主动排水设施报废 其三个主要采空积水区老 空水受地形 巷道布置情况 工作面布置情况以及部分岩石裂隙发 育情况等的影响分三条导水通道流入庞庄井 目前 在南一积水采空区导水通道出水点处 庞庄井正在或将 要布置 9507 和 9509 两个工作面 庞庄井目前所观测到的老空水总 体流量约为 47 m3 h 南一积水采空区导水通道出水量约占总体的 50 南一积水轨道巷导水通道为大巷排水 且 370 水仓有足够的 排水能力 水害威胁相对较小 南二采区积水区老空导水通道经两 条放水道排入 520 小湖系水仓 该水仓附近目前未安排生产工作面 故 庞庄矿东城井老空水向庞庄井排泄的三条通道中 老空水对矿 井安全生产构成威胁的通道主要是南一积水采空区导水通道 据观测 随着东城井关井 140 泵房报废 该出水点水量呈上升 趋势 预计老空水总流量将会在达到一个峰值 50 55 m3 h 后稳定下 来 东城井老空水给庞庄井的排水造成了一定的压力 且对部分工 作面安全生产有直接的威胁 若导水通道被堵塞后老空水位上升 当水压达到一定极限时 老空水极有可能突破隔水煤柱突然涌出 给矿井安全生产造成不良影响 5 老空水防治方案 老空水防治方案 庞庄矿在老空水防治方面做了大量的工作 包括钻孔疏放 巷 道疏水 1 钻孔疏放 为探查 9501 采空区积水线的高度 庞庄井在 9503 材料道共施 工 4 个放水孔 每孔进尺 7 5m 共计 30m 4 个探查孔均未出水 也未测出水头压力 说明老空水水位在探查孔之下 该处老空水经 底板砂岩裂隙流入 9503 材料道 2 巷道疏水 14 40 为保证 9503 采空区老空水正常排放 在 9503 溜子道出口处的 密闭墙底部埋设 2 个 4 寸放水管 南四采区轨道巷原建有密闭墙 为降低老空水压力 将密闭墙打开疏通 东城井南二采区老空水通 过 918 和 515 两条放水道进入庞庄井 520 小湖系水仓 保证 918 和 515 两条放水道畅通 九 九 储量计算储量计算 1 储量计算范围 储量计算范围 井田内各可采煤层储量计算边界 上限为 50m 下限至 270m 东自煤层露头 西至 F46 断层 南至 F3 断层 北至 F1 断 层下盘交面线 2 储量计算水平 储量计算水平 储量计算水平分别为 140m 220m 和 270m 3 工业指标 工业指标 1 煤层最低可采厚度为 0 7m 2 煤层可采灰分不大于 40 3 煤的发热量不低于 14 54MJ kg 4 储量计算级别及块段的划分 储量计算级别及块段的划分 1 各级储量的基本线距 井田的勘探类型为 类 各级储量的基本线距见表 各级储量基本线距表各级储量基本线距表 单位 m 勘探类型煤 层A 级B 级C 级 二类一型750010002000 二类二型250010002000 二类三型1 8 92505001000 2 储量计算块段的划分原则 1 具体块段按储量级别分水平 分永久煤柱 三下 压煤划 15 40 分 原则上不跨越 3 条勘探线 凡生产采区或已被批准的采区设计 按采区划分块段 2 对于因构造影响使煤层变薄或增厚的钻孔及工程质量低劣 打丢 打薄的个别钻孔 在计算时不采用其厚度 3 A B 级储量由实测巷道或勘探工程点圈定 C 级储量可由 工程点圈定 也可高级储量外推求得 以不超过基本线距 1 2 的距 离外推 C 级储量 4 断层煤柱的留设 井田内可跨越已查明落差不大于 50m 的 单个断层圈定高级储量 其断层两侧各留 30 50m 的地段降为 C 级 储量 若断层密集 则不能跨越断层划分高级储量 工广煤柱内不 留设断层煤柱 5 见煤点的煤层厚度低于 0 7m 时 用插入法求出可采边界 对未见煤钻孔 用相邻钻孔连线的中点为零点 再用插入法求出其 可采边界 5 储量计算方法及参数的确定 储量计算方法及参数的确定 1 储量计算方法 储量计算采用的是等高线法及地质块段法 即在 1 5000 煤层 底板等高线图上圈定各可采煤层储量级别块段 分别计算其地质储 量 计算公式为 Q S M D sec 式中 Q 计算块段储量 t S 计算块段平面积 m2 M 计算块段平均厚度 m D 煤层容重 t m3 计算块段平均倾角 16 40 2 储量计算参数的确定 1 平面积在计算机的 CAD 图中量出平面积 2 平均倾角 根据块段内等高线之间的平均水平距离及高差 用反三角函数 求得 3 煤层平均厚度 各煤层见煤点厚度均采用煤层真厚 4 容重 1 煤 1 35 2 煤 1 31 7 煤 1 34 8 煤 1 32 9 煤 1 31 3 可采储量计算 计算公式 Q采 Q工 1 n k 式中 Q采 可采储量 t Q工 工业储量 t n 地质及水文地质损失系数 K 采区回采率 6 储量计算结果 储量计算结果 截止东城井关闭井田内剩余资源储量 434 2 万吨 可采储量 27 1 万吨 l 分煤层统计与分析 单位 万吨 煤层工广煤柱 F1 断层煤柱及 村庄压煤 小计备注说明及分析 276 776 7 739 3177 6216 9 814 460 975 3 965 365 3 F1 断层煤柱是永久煤柱 因 历年采出没有摊销 挂在表 中 2 7 8 9 煤有一部份 是东固城村庄压煤 且在 17 40 合计 53 7380 5434 2 270m 南一积水区下 积水量 大 水体下不易开采 故没 有可采量 2 工广煤柱储量情况 东城井主副井保护范围总面积 83832 平方米 其中有两个 5 米 断层 对回采有较大影响 位于两个 H 5 米断层内的面积 17816 平 方米 剩余 66016 平方米 储量如下 煤层面积 m2 煤厚 m 采高 m 容重储量 万 t 7 煤 838323 52 61 3439 3 8 煤 838321 31 31 3214 4 小计 53 7 对主副井保护范围部分进行设计工作面 设计工作面见附图 储量计算如下表 工作面面积 m2 容重采高 m 采出量 万 t 723115761 342 64 0 72471711 342 62 5 72552361 342 61 8 727206861 342 67 2 726106581 342 63 7 823101931 321 41 9 82460671 321 41 1 826114771 321 42 1 827175081 321 22 8 合计 27 1 18 40 第二章 东城井井筒煤柱回收经济效益分析第二章 东城井井筒煤柱回收经济效益分析 一 东城井主副井储量情况一 东城井主副井储量情况 东城井主副井保护范围总面积 83832 m2 其中有两个 5 米断层 对回采有较大影响 位于两个 H 5 米断层内的面积 17816 m2 剩余 66016 m2 储量如下为 53 7 万吨 其中七煤 39 3 万吨 8 煤 14 4 万吨 对主副井保护范围部分进行设计工作面见附图 可安排工作 面储量为 27 1 万吨 具体数据见东城井剩余储量计算 炮采工作面 采出率按 97 计算 共可回收资源 27 1 97 26 3 万吨 二 运输系统说明二 运输系统说明 庞庄井与东城井的通道为 370 南四采区皮带机道 南四采区轨 道 南四采区回风道 此三条通道部分 位于东城井一侧 已被南 四 7 煤煤柱和南四 9 煤柱回采破坏 已无法使用 并且该区为老火 区 周边也全部为老塘区 根据以上地质条件 选用如下掘进巷道 采取机轨合一巷道布置 设计路线见附图 三 通风系统三 通风系统 以庞庄井向东城井为进风 东城井风井为出风 形成一套进回 风系统 四 工程量计算四 工程量计算 根据现有的地质条件共设计了三个方案 1 方案一 方案一 方案一掘进线路在图上标识为 1 2 3 3 A A B C C D D 方案一工程量见下表 方案 1 工程量统计表 19 40 工程名称修复岩巷煤巷小计进尺工期 米 米 米 米 米 天 11 2 段 299 299650 22 3 段 323 323654 33 3 段 94 94331 43 A 段 379 379663 5 A A 段 2042046 531 6A B 段 653 6533218 7 B C 段234 234639 8 C C 段 134 134345 9 C D 段 1961966 530 10 D D 段 3623626 556 合计 12358817622878 617 修复巷道共计 1235 米 岩巷 881 米 煤巷 762 米 合计 2878 米 需要 617 天即 21 个月 1 年 9 个月 完成 需要皮带部数为 7 部 2 方案二 方案二 方案二掘进线路在图上标识为 1 2 3 3 A A B C D 方案二与方案一的不同点在 C 至 D 间 原方案一为 C C D D 掘进大部分在 8 煤内掘进 但线路远并且需要过水区 方 案二为 C D 取直线 但其掘进为岩巷 方案二工程量见下表 方案 2 工程量统计表 20 40 工程名称修复岩巷煤巷小计进尺工期 米 米 米 米 米 天 11 2 段 299 299650 22 3 段 323 323654 3 3 3 段 94 94331 4 3 A 段379 379663 5 A A 段 2042046 531 6 A B 段 653 6533218 7 B C 段234 234639 8 C D 段 563 5633188 合计 123513102042749 674 修复巷道共计 1235 米 岩巷 1310 米 煤巷 204 米 合计 2749 米 需要 674 天即 23 个月 1 年 11 个月 完成 需要皮带部数为 4 部 3 方案三 方案三 方案三掘进线路在图上标识为 1 2 3 3 A D 方案三与其他两个方案的不同点在 A 至 D 间 为 A D 取直 线 但其掘进为岩巷 方案三工程量见下图 方案三方案三工程量统计表工程量统计表 工程名称修复岩巷煤巷小计进尺工期 21 40 米 米 米 米 米 天 11 2 段299 299650 22 3 段323 323654 33 3 段 94 94331 43 A 段379 379663 5A D 段 1558 15583519 合计 1001165202653 718 修复巷道共计 1001 米 岩巷 1652 米 煤巷 0 米 合计 2653 米 需要 718 天即 24 个月 2 年 完成 需要皮带部数为 3 部 五 经济效益测算五 经济效益测算 由于方案一巷道掘进量最小 原则上选用方案一 进行效益测 算如下 因为巷道沿老区掘进 顶板不完整 掘进及修护难度较大 另 外考虑到轨道与皮带 行人联合布置 巷道断面较大 巷道按净宽 5 0 米计算 如下 1 掘修费用 掘修费用 岩巷掘进 881 米 单价 1 6 万元 米 费用为 1410 万元 巷道修护 1235 米 原巷道为 3 0 米 需扩宽至 5 0 米 且巷道 年久失修 巷道状不明 单价按 1 4 万元 米 费用为 1729 万元 煤巷掘进 762 米 沿 8 煤薄煤层掘进 平均煤厚 1 1 米 破底 量较大 单价按 1 2 万元 米 费用为 914 4 万元 井巷费用总计 4053 万元 折合吨煤成本为 154 11 元 2 安装费用 安装费用 需要安装皮带 7 部 共计 266 万元 22 40 H 架 950 架 共计 18 7 万元 胶带 6000 米 共计 187 2 万元 三联辊 2000 个 共计 44 万 底托辊 950 个 合计 11 5 万元 轨道 6000 米 共计 72 万元 道板 4800 块 合计 45 6 万元 电绞及斜巷安全设施投入 500 万元 通防及压风管路费用约 100 万元 总费用为 1245 万元 以上设备材料按 1 5 备用系数 总费用为 1867 5 万元 吨煤成本为 71 元 3 回采费用 回采费用 设备运行费 东城井剩余可采出量为 26 3 万吨 预计回采时间 为 451 天 5 部皮带每天运行 18 小时计算 预计电费为 500 万元 电绞运行费用约为 50 万元 折合吨煤费用为 20 9 元 吨 4 效益计算 效益计算 东城井原煤完全成本为 400 元 吨 合计吨煤成本为 646 元 吨 其他不可预见支出按 10 计算 吨煤完全成本为 710 元 吨 东城井原煤平均发热量为 5600 大卡 市场价为 895 元 吨 吨 煤效益为 895 710 185 元 全部经济效益预计为 4865 5 万元 六 结论六 结论 1 东城井剩余采出量为 26 3 万吨 经济效益为 4865 5 万元 但由于只设计一条通道 掘进过程中要通过老火区 及采空区导致 掘进过程中不可预料的因素太多 安全上不能保证 2 外围开发时间长 掘进 修复巷道加上各种设施 设备的安 装 正式进入工作面掘进预计需要 2 年时间 3 见效慢 由于外围的掘进都在岩巷中 前期投入较大 只有 开始方工作面后才有效益 23 40 4 井筒煤柱的回收会直接影响道主副井 井壁下沉坍塌 会直 接造成地表水或第四季含水层的水溃入井下 影响庞庄井的安全生 产 因此对于东城井剩余主副井保护煤柱的不建议开采 24 40 第三章第三章东城井井筒概况东城井井筒概况 一 东城井概况一 东城井概况 由于东城井资源枯竭 1991 年经苏煤司生 91 367 号文件批准 核销东城井 45 万吨 年的原矿井生产能力 实行庞庄井和东城井 合并 1992 年 集团公司徐煤党发 92 37 号文件批准撤销张小楼 矿级建制 于 1992 年 8 月 1 日将原张小楼煤矿合并至庞庄煤矿管理 即为庞庄煤矿张小楼井 现三对矿井各自有独立的生产系统 开采 下石盒子组和山西组煤层 太原组煤层由于煤层较薄 水文地质条 件复杂以及村庄压煤等问题 尚未列入开采计划 东城井由上海煤炭工业设计院设计 华东煤炭工业公司第十二 建井工程处承建施工 1960 年 2 月破土动工 于 1964 年 1 月 2 日 开始试生产 同年 5 月 1 日正式投入生产 原设计能力为 21 万吨 年 1974 年改扩建箕斗井 生产能力提高到 45 万吨 年 1980 年 煤炭部核定生产能力为 80 万吨 年 1984 年产量创历史最高纪录 生产原煤 121 0 万吨 由于 80 年代开采强度大 造成资源枯竭 为 此 苏煤司生 91 367 号文件批准 核销东城井 45 万吨 年的原矿 井生产能力 实行庞庄井和东城井合并 目前矿井已结束回采 正 在进行设备回收 即将进入关井闭坑 二 东城井主要生产系统二 东城井主要生产系统 1 提升系统 提升系统 运煤方式皮带为主 辅以溜子KJ2 2 5 1 2D 主提绞车2EM3000 1530JRQ148 8 电动机JRQ148 8 副提设备 1t 单层单车罐笼 箕斗J 4 箕斗副提能力66 万吨 年 主提能力98 2 万吨 年运人方式 运料方式矿车系统评价可 靠 25 40 2 排水系统 排水系统 东城井原有 2 个中央泵房 6 台水泵 140 水平安装 200D43 6 水泵 3 台 220 水平安装 200D43 4 水泵 3 台 均为双回路供电 两趟排水管路 目前 220 泵房已撤销 设备已回收 3 供电系统 供电系统 庞庄三井电源均来自徐州茅村电厂 以柳新区域变电所 35kv 双 回路供庞庄三井地面变电所 东城井 柳新区变配出的三条 6KV 线路分别代东城井口电板的 三段母线上的全部负荷 东城井口电板 段母线与 段母线 段母 线与 段母线 段母线与 段母线之间均设有联络开关 构成环母 线供电 下属的风井电板 洗选厂电板 压风机房电板及井下 140 中央泵房均为双回路供电 各自母线上均设有联络开关 正常情况下 各 段母线分别代各自母线上的负荷 所有联络开关均处于分闸状态 井 下高压供电系统根据采区布置和生产需要设置区域变电所和配电点 全部采用双回路供电 4 压风系统 压风系统 东城井地面安装 2 台 4L 20 8 型空压机 供矿井生产过程中使 用 5 通信系统 通信系统 井上下 矿内外调度通讯 我矿三井井上 下分别使用数字程 控调度机 全部直通到主要要害岗位 各采掘头面 部分主要场所 还按装了可视监控 达到了可视对讲 使调度畅通 6 通风系统 通风系统 东城风井井筒直径 3 5m 装配 70B2 21NO24 轴流式风机 2 台 电机型号 JSQ1512 8 转数 740r min 功率 570kw 一台运转 一 台备用 26 40 7 主井 副井 风井井筒煤柱留设及变形情况 主井 副井 风井井筒煤柱留设及变形情况 1 主井 副井 风井井筒煤柱留设 在工广煤柱开采前 对主井 副井 风井三个井筒分别留设了 保护煤柱 井筒按 级保护 围护带宽度为 20m 井筒标高 37m 冲积层厚度为 84 35m 采用 45 70 70 0 7 主井 副井 风井保护煤柱平均宽度分别为 140m 134m 120m 2 主井 副井 风井井筒变形情况 由于受工广煤柱的采动影响 东城井主副井均出现不同程度变 形 我矿组织人员每 10 天对东城井副井和主井井筒竖直情况进行一 次全面测量 每周对主井 副井 风井井口标高水准测量一次 主 副井筒测量采用在井筒内投放细钢丝 钢丝下方悬挂重锤拉直钢丝 量取钢丝与罐道和横梁的距离 从井筒下口向上每隔一个横梁量取 一组数据 2011 年 8 月 5 日测量结果 主井上口向东偏 71mm 向南偏 58mm 副井上口向北偏 39mm 向西偏 59mm 预计主井 副井最大偏 斜不超过 100mm 主井 副井 风井井口标高未受采动影响而下沉 井壁目前无开裂现象 井下采动对主井 副井 风井影响为 级以 下 主 副井及风井剖面见下图 27 40 东城井主井筒岩层剖面图 1 座标X 3803000 Y 20511270 2 标高 实际h 37 000m 地平 36m 3 开工日期 1960年2月24日 4 竣工日期 1961年5月3日 层次走向倾角真厚累计层厚井筒剖面岩性描述硬度 标本 编号 涌水量 吨 时 备注 00 0000 0000 000井口盖板0 10 9300 9300 930 粉砂 含有60 的粉砂 含有植物的根茎渗性性强 1 7 020 11 360 31 280 26 000 16 920 20 2001 1300 200 粘土 含有少量的细砂 粘土为主 具有可塑 不透水 2 32 4773 6072 477 粉砂 含有80 的石英质细砂和少数的云母片透水性强 3 40 7004 3070 700 砂质粘土 具有松散性 纲状细小裂隙 水量很大 4 50 4004 7070 400 流砂 石英为主 含少量的泥 流动性强 摇动出水 5 60 4005 1070 400 砂岩粘土 粘性强 易流动 含水性大 6 72 6797 7862 679 流砂 含矿佔90 含少量的白云母片 含水强 易流动 7 83 32011 4063 620 砂质粘土 含少量的细砂 胶结良好 上部流动 下部变硬 8 94 49415 9004 494 粘土夹砂江 上部含砂块较多 下部较少 有贝壳遗体 9 104 13020 0304 130 粘土 组织细密 含水性弱 粘性强 有少量贝壳残体 10 110 90020 9300 900 流砂 颗粒较粗 含水性强 易流动 11 124 11025 0404 110 粘土 组织细密 有大量的贝壳 12 131 95026 9901 950 粘土夹砂江 粘佔绝大部分内含贝壳 13 141 20028 1901 200 流砂 含水较大 流动性强 14 152 16030 3502 130 粘土 夹砂江质硬含水性强 15 160 60030 9500 600 粘土 含水性强粘性强可塑 16 177 49838 4487 498 粘土砂江 粘土佔大部分 上部较软 下部较硬 粘性强 17 181 50439 9521 504 粘土 粘性强可塑 18 1916 05256 004 16 052 粘土夹砂江 质硬含水性强 在40 00m 50 30m处有灰白色的 石灰岩 组织细密 含有植物的残体 1941 400 15 500 59 200 35 200 72 000 28 200 85 150 38 524 90 500 23 916 110 120 25 200 123 330 29 411 139 060 40 000 154 45 41 580 201 00057 0041 000 粘土 质硬组织细密 粘性强 20 217 78964 7927 788 粘土夹砂江 质较硬 上部含砂江块较多 含水性弱 21 220 35065 1420 350 流砂 颗粒较粗 似黄砂 具有流动性 22 230 55065 6920 530 粘土夹砂江 有小的空隙 23 240 35066 0420 350 流砂 见水后特别易流动 24 251 50067 5421 500 粘土夹砂江 以粘土为主 含水性弱 25 26 N8 E14 4 99972 6925 150 泥质页岩 下部为黄色 层理不显著 26 272 18074 9422 250 砂质页岩 风化后质软 中部有粗砂岩黑色 27 282 86077 8922 950 泥质页岩 性质脆有滑石 组织细密 下部质软 28 291 74679 6921 800 砂质页岩 有方解石脉充填结构细密 质较软 29 303 76083 5723 880 页岩 组织细密有白色的条纹 30 310 38883 9720 400 砂岩 风化后质软 似粉砂含黑色煤纹 31 320 79684 7920 820 页岩 组织细密 有白色的条纹 32 330 72785 5420 750 砂岩 风化后呈粉砂 局部有煤残 33 342 66788 2922 750 页岩 质脆 有滑石 组织细密 层理显著 34 3518 049 106 900 18 608 砂岩 风化后呈黄色 中等颗粒 易松散 以石英为主 2 3 35 3619 167 126 660 19 760 砂质页岩 层理显著 节理发达 含有云母碎片 3 4 36 371 940 128 6602 000 页岩 泥质胶结 性脆组织细密 含白云母碎片 2 3 37 3811 407 140 420 11 760 砂质页岩 层理显著 节理发育 内含不规则的斜石 3 4 38 395 791 146 3905 970 页岩 泥质胶结 组织细密 节理发育 含白云母碎片 3 4 39 4012 690 159 480 13 090 砂页岩互层 层理显著 节理发育 断面清晰 泥质胶结 4 5 40 41 N8 E14 0 190 159 6800 200 煤 性脆 呈块状 树脂光泽 含黄铁矿 2 3 41 420 290 159 9800 300 页岩 节理发育 易碎 有不规则的滑石含