1 滨湖煤矿矿井概况.doc

山东科技大学学士学位论文1滨湖煤矿矿井概况1.1矿井地理位置及井田分布1.1.1地理位置及范围滨湖煤矿是枣庄矿业集团公司所属的国有煤炭企业。矿井坐落在枣庄滕州市境内。井田横跨济宁和枣庄两市，绝大部分开采区域位于昭阳湖区下。该矿井位于滕县煤田北部，地处滕州市望庄乡境内，东至滕州市20km，南东至微山县城36km，北西至济宁市69km，西侧与鱼台县隔湖相望。东侧2025km有104国道、京沪铁路和京福高速公路，水、陆交通十分方便。根据山东省国土资源厅的批复，井田边界以19个拐点确定，井田东西长10.51km，南北宽7.92km，面积44.018km2。滨湖煤矿采矿许可证划定的井田范围为：东起37勘探线与锦丘煤矿相连，西至57勘探线与湖西生建煤矿相邻；南以1017点连线与王晁煤矿及新源井相邻，北至大刘庄断层与北徐楼煤矿相接。1.1.2交通状况本矿井位于滕北矿区中部，水陆交通均很便利。公路四通八达，纵横交错。济（宁）微（山）公路从井田以东穿过，附近还有留庄经级索至滕州和济宁至滕州等公路。京沪铁路从矿区的东部通过，滕州站距本矿井约20km。本矿井西、南为南四湖，位于独山湖以东，京杭运河续建工程的留庄港和滕州港年吞吐量均为200万吨。本矿井距留庄港约8 km，与滕州港相邻。交通位置见图1.1。图1.1 滨湖煤矿交通（1：300000）1.2煤层赋存情况、顶底板条件1.2.1煤层（1）可采煤层本井田含煤地层为二迭系下统山西组和石炭系上统太原组。其中山西组地层（仅14个钻孔揭露）遭受后期剥蚀，保留不完整，钻孔揭露最大残厚47.10m。太原组平均总厚141.36 m，含可采或局部可采煤层12下、16煤二层，平均纯煤总厚2.63m，含煤系数为1.86%。可采煤层特征见表1.1。表1.1 可采煤层一览表煤层名称12下16全区煤层总厚（m）可采区采用煤厚（m）结构简单简单稳定性较稳定稳定可采性大部分可采全部可采间距（m）54.86夹石层数121岩性泥岩、炭质泥岩泥岩、炭质泥岩可采煤层和局部可采煤层分述如下：12下煤层：位于太原组中部，下距14煤层0.716.64m，平均2.22m。煤厚01.96 m，平均1.20 m。变异系数为32%。可采范围内煤厚0.701.95m，平均1.24m，变异系数18%，可采系数71%。顶板主要为泥岩、粉砂岩、砂泥岩、局部为中、细砂岩。底板为石灰岩（八），多数有0.10m左右的泥岩伪底。煤层结构简单，多含12层泥岩和炭质泥岩夹石，为较稳定煤层。但井田北部和孟口断层以西有冲刷和沉缺区。16煤层：位于太原组下部，下距石灰岩（十二）16.3831.91m，平均23.04m。距奥灰50.4091.98m，平均53.39m。在勘探区东北部有2孔受岩浆岩影响变为天然焦。煤厚0.301.56m，平均1.22 m。变异系数为16%。可采系数99%，顶板为石灰岩（十下），多有0.10m左右的泥岩伪底。底板为泥岩，局部为砂质泥岩。含层夹石，为泥岩和炭质泥岩。可采范围内煤厚0.701.56m，平均1.23m，变异系数13%，除67-5号孔和37-15号孔附近受岩浆影响变为天然焦外，全区厚度稳定，为稳定可采煤层。本矿井设计只开采12下煤层和16煤层，煤层倾角为07属于近水平煤层。（2）其它煤层3上煤层仅零星分布矿区南部41-19钻孔以南，为风氧化带，见煤点厚度0.935.11 m，平均2.14 m，结构简单。煤层的直接顶板以泥岩为主，其次是粉砂岩，底板以泥岩为主，砂质泥岩和细粒砂岩次之。3下煤层仅零星分布于矿区南部49-8钻孔以西、38-6钻孔以南，为风氧化带。煤层顶板以细粒砂岩为主，砂质泥岩和中粒砂岩次之，底板以泥岩为主，砂质泥岩次之。14煤层零星分布于矿区南部、F54-9以北，北端有沉缺现象。见煤点厚度0.201.75 m，平均0.59m。结构简单，为不稳定煤层。17煤层在矿区仅有零星分布，西北部有沉缺现象。见煤点厚度0.220.84m，平均厚0.62m。结构简单，为不稳定煤层。1.2.2煤质太原组煤层原煤灰分为低中灰，精煤为特低灰低灰，原煤硫分均变化于低中硫高硫之间，原、精煤磷分均为特低磷，挥发分大于43%，灰分以低熔为主，高发热量，胶质层厚度大，成焦率高，结焦性能良好，若与新安煤矿的3煤层配洗或解决脱硫问题，则可达到炼焦配煤要求，冶炼出高强度的优质焦炭，所以，各煤层可作为动力用煤和炼焦配煤。各煤层煤质特征见表1.2。表1.2 煤质主要特征指标汇总表 煤层项目12下16水分Mad(%)原煤1.223.981.223.832.99(62)2.22(97)精煤1.424.221.412.622.90(62)2.28(100)灰分Ad(%)原煤10.0523.694.6915.8915.90(62)11.02(99)精煤3.898.401.673.996.029(62)3.27(100)挥发分Vdaf(%)原煤39.3844.8441.3947.0442.97(62)45.55(99)精煤40.4144.6244.1452.3343.04(62)46.04(100)全硫St,d(%)原煤1.385.502.485.202.46(57)2.96(85)精煤1.092.142.003.401.42(50)2.86(75)磷Pd(%)原煤0.0040.0120.0010.0080.007(25)0.004(46)精煤0.0020.0080.0010.060.005(27)0.002(17)发热量Qb,ad(Mj/kg)原煤24.4430.5923.9532.8027.55(46)29.73(63)精煤30.8832.6430.9034.0529.87(18)32.82(20)元素分析(%)Cdaf80.4083.0482.10(27)80.4083.0478.4184.6982.10(27)81.60(47)Hdaf5.266.655.75(27)5.266.655.086.245.75(27)5.69(47)Ndaf1.521.811.62(27)1.521.811.321.541.62(27)1.41(47)焦油产率Tar,d(%)11.2320.012.4120.4614.50(42)16.62(68)灰熔融性ST()14401420112014001300(21)1203(29)粘结指数GRI42988510388(62)96(100)胶质层厚度Y(mm)8.024.511.038.018.2(62)25.6(100)煤类气煤气煤、肥煤1.2.3煤的顶底板稳定性12下煤层：直接顶以泥岩为主，厚约2.984.12m，平均3.55m，抗压强度为38.6MPa。次为砂质泥岩，局部为中砂岩，底板含泥岩伪底，直接底为石灰岩，抗压强度为134.7MPa。16煤层：直接顶为石灰岩，厚约2.757.7m，平均4.68m，抗压强度为173.8MPa。局部含泥岩伪顶，直接底以泥岩为主，抗压强度为38.5MPa。次为砂质泥岩或粉砂岩。根据本井田煤层顶、底板特征和岩石力学参数指标，结合邻近矿井开采实践，各煤层顶底板稳定性评价为：12下煤层顶板为易冒落至中等冒落，底板为稳定；16煤层顶板为难冒落，底板较稳定。主要可采煤层顶底板情况见下表1.3。1.2.4断层状况本区断层分北东向、近南北向、南东向正断层及北东向逆断层四组，以北东向居多，井田范围内共发现断层10条，其中落差大于035m的断层8条，落差023m的断层2条，其主要断层特征及分布见表1.4。表1.3 主要可采煤层顶底板情况一览表煤层类别岩性及变化岩石名称厚度（m）抗压强度（MPa）稳定性12下顶板直接顶以泥岩，砂质泥岩为主，粉细粒砂岩次之，偶见泥岩伪顶泥岩2.984.1238.6不稳定至中等稳定砂质泥岩0.812.2437.6底板直接底为八灰，局部八灰沉缺，相变为泥岩、粉砂岩，普通含泥岩伪底石灰岩（八）0.55.74134.7不坚固至坚固泥岩0.070.116顶板直接顶为十下灰岩，含泥岩伪顶石灰岩（十下）2.757.7173.8稳定底板直接底以泥岩、砂质泥岩为主，细粒砂岩次之，偶见泥岩伪底泥岩0.658.3338.5不坚固至中等坚固砂质泥岩1.005.9264.7表1.4 断层特征表断层名称性质走向倾向倾角落差(m)查明程度大刘庄断层正NESE7050-270基本查明初步控制大刘庄支三断层正NESE7010-35初步控制石口断层正NNENWW7030-90初步控制孟口断层正NNENWW700-90初步控制F2510逆NENW780-35基本查明初步控制F3811正SEE700-50基本查明胡楼断层正NNESEE700-40基本查明F396正NENW700-23初步控制西马村断层正SNE7010-35初步控制F16正NENW700-12初步控制1.2.5褶曲本区整体为一向西北倾斜的单斜构造，伴有宽缓的短轴褶曲，除煤层露头附近地层较陡外，地层倾角一般都小于10。本区主要褶曲为49-9向斜，位于本区西北部，轴部径45-26、46-5、49-9孔一线，轴向北西西，延伸长5.4km，幅度20100m，跨度1.14.4km，两翼倾角510，中部被F25-10逆断层所切，西部被石口断层、孟口断层所切。有12条地震测线和三维地震控制，东南部已查明，西北部初步控制。全区属构造中等煤田。1.3水文地质第四系覆盖全井田，第四系中部隔水层段分布稳定，隔水性好，大气降水、地表水及第四系上段水与煤系各含水层无直接水力联系，将来井下开采不会受地表水及第四系上段水的影响。井田边界受大刘庄断层切割，呈半封闭的水文地质块段。本井田水文地质条件属中等类型。12下煤层开采的直接充水含水层为五九灰间的薄层灰岩及砂岩；16煤层直接充水含水层为十下灰岩及深部构造和奥灰水影响。所以，12下煤层为裂隙岩溶类简单型；16煤层裂隙岩溶类中等型。根据现有资料，结合邻近生产矿井的水文地质情况，预计矿井涌水量如下。(1) 12下煤层开采时涌水量由充水因素可知，首采区12下煤层开采时的涌水量为太原组五灰和八到九灰涌水量之和。五灰在休城矿揭露的涌水量为54m3/h，留庄矿揭露的涌水量为24m3/h，考虑到五灰局部充水因素，经计算，12下煤层开采时的正常涌水量为85.68m3/h。(2) 16煤层开采时涌水量由充水因素分析，16煤层开采时的涌水量为十下灰涌水量。经计算，16煤层开采时的正常涌水量为198.22m3/h。(3) 矿井涌水量预计根据地质报告提供的矿井涌水量情况及对各充水含水层涌水量预计，按12下和16煤层同时开采，并考虑到井筒淋水、井下消防洒水等生产工艺用水，参照邻近矿井新安、王晁、北徐楼、赵坡等生产矿井实际情况，预计矿井正常涌水量为450m3/h，最大用水量为550 m3/h，水质为中性。1.4矿井开拓系统1.4.1开采水平及标高（1）水平划分根据井筒位置附近3920、3922、398钻孔揭露的层位状况及首采区煤层赋存特点，经综合分析矿井前后期开采条件，采用二个水平和一个辅助水平开拓本井田。其开拓剖面图如图1.2所示。第一水平设在-465m水平，辅助水平面设在-750m水平。采用上下山开采方式开拓开采西一采区和东二采区。东二采区上山采至西马村断层，留煤柱100m；西一采区集中下山采至-750m水平。矿井前期可利用胶带输送机集中下山回风。第二水平设在-950m水平，开拓开采F25-10与孟口断层之间块段和石口断层-1000m以上块段，为西三采区。矿井后期利用专用回风集中下山回风。（2）标高的确定根据井筒位置附近3920、3922、398钻孔揭露的层位状况及首采区煤层赋存特点，确定一水平标高为-465m。其特点为：图1.2 开拓剖面图 车场水平位于16煤层，通过西石门可就近布置首采块段的16煤层和12下煤层巷道及工作面，利于早出煤，早见效，滚动发展。 利用车场水平通过南石门作南翼轨道下山至-540m水平运输大巷。然后向西作-540m水平石门至西一采区集中下山上部车场，再作三条（轨道、胶带机、回风）集中下山至采区底部-750m辅助水平。另自-540m运输大巷继续水平向南作二条平行且间距30m的（轨道、胶带机）水平大巷至东二采区车场，然后转向掘东二采区的准备巷道及采区上山井田边界。 矿井-750-950m为矿井二水平。-950m水平以深为矿井后备区； 井筒比较浅，井筒冻结深度小，井筒工程量比较少，投资省。1.4.2运输大巷布置方式为实现早出煤和确保矿井进一步扩大生产规模，设计在井底车场调车场接方位角155布置三条大巷，即南轨道石门大巷（或下山），南胶带输送机巷和总回风巷至-540m标高。三条大巷间距依次为40m和30m。南轨道石门长900m，另掘车场巷道180m，在此设矿井火药库和掘进煤、脏杂煤翻罐笼转载系统。在此车场按同方位以9下坡掘南翼集中轨道下山至-540m标高作下部车场250m。在此建矿井变电所、矿井主排水泵房。南翼集中胶带输送机巷长1400m，矿井生产前期担负总回风任务。南翼回风下山，前期暂不施工，开拓西三采区时再掘。南二采区为首采块段的接续采区。自-540m标高车场处，向南掘南二轨道石门和南二胶带输送机巷（至采区煤仓）各1350m至南二采区车场，然后向12下煤掘反上山采12下煤，车场向东掘16煤采区轨道巷和胶带输送机巷及工作面。南二采区的12下煤和16煤的采区轨道巷错位布置；而上、下层胶带输送机巷重叠布置，之间用溜煤眼联通，实现井下煤炭集中运输。-465m水平南翼（三条）大巷长约1000m，穿过F38-11和F25-10断层，巷道位于砂质泥岩、中砂岩中；然后以9下坡掘南翼集中下山，穿过胡楼断层，长约480m掘至-540m下部车场；再向南掘南二采区石门400m，多位于粗砂岩和砂质泥岩中。在-540m水平向西掘石门1400m，抵达二水平下山上部车场。1.5煤层开采方式与掘进方式1.5.1煤层开采方式目前滨湖煤矿有121和161两个采煤工作面，两采煤工作面均为综采工作面，工作面标高分别为-450-485m和-465-542m。工作面采用采煤机、液压支架和刮板输送机，三机配合协调工作，使采煤工作面的破、装、运、支全部工序实现机械化。1.5.2掘进方式1)掘进工作面个数为保证矿井开拓、准备及回采煤量达到规定要求，确保回采工作面的正常接续，设计共配备4个掘进头，其中：普掘工作面3个，综掘工作面1个。生产过程中，应根据开采条件和回采接续要求，合理增减掘进工作面个数，以保证生产正常接续。回采与掘进工作面的采掘比为1：4。（1）掘进机械配备普掘工作面配备湿式气腿凿岩机、湿式煤电钻、耙斗装岩机、局扇、风镐、砼搅拌机和砼喷射机等设备。综掘工作面配备EBJ-120半煤岩掘进机，JZP-100A型皮带转载机，SSJ650/44型可伸缩胶带输送机和SCF-7型湿式除尘器等设备。（2）巷道断面与支护方式根据本矿井巷道围岩状况，借鉴矿区的巷道支护经验，确定井底车场巷道采用直墙半圆拱断面，大巷及上、下山采用锚喷支护；主要硐室采用锚喷、砼碹复合支护；顺槽巷道：12下煤层采用架工字钢棚支护，16煤层采用光爆锚喷支护。采区主要巷道断面特征见表1.5。表1.5 采区主要巷道断面特征见表序号巷道名称煤岩类别断面积（m2）支护方式铺设设备净掘1采区轨道下山半煤岩8.59.3锚喷2采区胶带输送机下山半煤岩8.959.77锚喷SSJ1000/2753轨道顺槽半煤岩7.58.2锚网喷4运输顺槽半煤岩7.58.2锚网喷可伸缩胶带机5联络行岩巷5.866.56锚网喷1.6矿井自然灾害情况本矿井有瓦斯、煤尘爆炸危险，煤层有自燃发火倾向、还存在水患等不安全因素。矿井生产必须坚持安全第一的方针，遵循“预防为主，综合治理”的原则，严格执行煤矿安全规程及矿山安全条例等安全法规的有关规定，建立健全各种安全技术规定，加强安全管理和安全监测制度，制定并严格执行各种安全责任制；在煤矿生产中，积极采用先进的安全技术装备，切实把煤矿安全工作建立在科学技术的基础上，认真执行安全教育和技术培训，进行严格考核；以预防井下瓦斯、煤尘爆炸、火灾、突水、粉尘等灾害为重点，控制恶性事故，改善煤矿安全生产面貌。1.6.1瓦斯涌出量根据精查地质报告，该井田瓦斯成分、含量见表1.6。本矿井CH4最高含量为0.693cm3/g.燃，CO2最高含量为0.389 cm3/g.燃。瓦斯成分中CH4占10.74%29.20%，CO2占11.66%14.41%，N2及其它占95.64%96.27%，应属CO2N2带。参照毗邻的武所屯矿井1987年鉴定为低沼气、低二氧化碳矿井的资料，确定本矿井为低瓦斯矿井。由于煤系沉积之后遭到长期剥蚀和各种地质应力的风化作用，原始生成的瓦斯得以大量排泄，故残留在煤中的瓦斯含量较低。但在生产过程中应加强瓦斯管理，以防瓦斯积聚发生瓦斯爆炸事故。表1.6 瓦斯成分、含量表项目煤层瓦斯含量cm2/g.燃最大/平均（点数）瓦斯成分（%）最大/平均（点数）CH4CO2CH4CO2N2及其它12下0.693/0.1300.389/0.12829.60/7.1214.4/16.9296.27/86.60160.324/0.0310.313/0.13910.74/1.2111.6/67.5295.64/91.211.6.2煤尘爆炸性和煤的自燃倾向各煤层的煤尘性试验结果（见表1.7）表明，火焰长度在20700mm之间，一般大于600mm，扑灭火焰的岩粉量为50.085.0%，干燥无灰基挥发分均大于35.09%，故各煤层均有煤尘爆炸危险性。根据本井田煤样测试结果，各煤层原样着火温度变化于325348之间，还原样与氧化样着火点之差为536，因此，各煤层均有不同程度的自燃发火倾向。因此，生产过程中应减少丢煤，及时密闭采空区，并采取加强通风的措施。1.7通风及排水要求1.7.1矿井通风系统通风资料：矿井初期最大通风风量：73 m/s表1.7 煤层煤尘爆炸实验结果表煤层火焰长度（mm）岩粉量（%）结论还原样（ ）氧化样()T()自燃等级12下300600（13）有爆炸危险4(4)3(6)2(3)1620700（2）4(10)3(17)2(3)1(1)矿井初期最大通风负压：1171.66Pa 矿井中期最大通风风量：94 m/s矿井中期最大通风负压：1762.6Pa矿井后期最大通风风量：109 m/s矿井后期最大通风负压：2831.99Pa矿井采用中央并列抽出式通风方式，副井进风，主井回风，配备两台 BDK54-8-26型轴流式通风机，一台运转，一台备用，叶片在-6+6之间可调。该风机电机功率为250kW定转速750rpm,传动方式为直连传动，最大供风量为5600 m3/min，矿井有效风量率为85%，矿井负压为1350Pa。 1.7.2矿井排水系统矿井采用集中排水方式，主排水泵房配备5台MD280-659 型排水泵，扬程 585m,并联使用；同时配备2台SK-3真空泵。排水管路D32513 两路。水仓分内外两环，内仓容积为1145 m3，外仓容积1697 m3。井下主要防水设施：-465水平泵房、变电所。1.8主副井系统1.8.1工业广场平面图工业场地的位置选择在主、副井井口附近，主、副井各一个。图1.3 工业广场平面图工业场地的形状和面积：根据设计规范工业占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为30公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向，长为600m,宽为500m。如图1.3所示。1.8.1主井主井井口标高+38m，井底标高-503m，主井井筒净直径5.0m，井筒内装备一对5.0m3非标轻型箕斗，钢罐道，层间距为6m，安装洛阳矿山机械厂生产的2JK3.5/11.5E绞车，提升类型为落地单绳缠绕式，最大提升量为8t。设有通讯、信号电缆及玻璃钢梯子间等。主井深503m，担负矿井的提煤任务，并兼作回风井。1.8.2副井副井井口标高+38m，井底标高-527m，副井井筒净直径6.5m，井筒内装备一宽一窄双层双车1t矿车多绳提升罐笼，钢罐道，层间距6m；装备玻璃钢梯子间，层间距4m，绞车房内安装四川矿山机械厂生产的JKMD-2.84-11.5多绳磨擦轮绞车1台，提升类型为落地多绳摩擦式。设有排水管、压风管、动力电缆及通讯、信号电缆。副井深527m，担负矿井矸石、人员、设备及材料提升任务，并兼作进风井。1.9主运输系统1.9.1运煤系统工作面煤机落煤工作面刮板输送机工作面运输巷（SDJ-150）皮带采区集运（SDJ-150）皮带采区溜煤眼-465胶带大巷强力皮带主井煤仓主井动筛车间设备：采煤机MG200/456AWD型、工作面刮板运输机SGB630180 桥式转载机SZB630/75。1.9.2采区煤仓采区煤仓的规格为D=8m，深度25m，支护形式为锚网喷护。1.10辅助运输系统辅助运输系统：采用CTY8/6-110蓄电池电机车，斜巷运输用JD-40调度绞车，配合1.0t矿车和平板车运输。1.11矿井供电系统1.11.1地面供电矿井地面建有35/6KV所，矿井地面6KV用电均由35/6KV变电所配出，其中主井、副井、风机房、动筛车间、工厂6/0.4KV变电所各2回路，下井2回路，各回路均采用电缆供电，集中出线电缆