煤矿采区设计说明书.doc

龙宇能源股份有限公司龙宇能源股份有限公司 车集煤矿车集煤矿 2828 采区初步设计采区初步设计 说说 明明 书书 编制单位 车集煤矿编制单位 车集煤矿 二二 0000 八年四月八年四月 1 参参 加加 设设 计计 人人 员员 名名 单单 矿矿 长 杨联合长 杨联合 总工程师 葛妙英总工程师 葛妙英 采采 矿 穆朝元 徐星华矿 穆朝元 徐星华 地地 质 陈旺明 高质 陈旺明 高 琪琪 测测 量 张道德量 张道德 通通 风 王义民风 王义民 机机 电 徐亲成电 徐亲成 2 目 录 前 言 3 第一章 矿井 28 采区概况及地质特征 5 第一节 概况 5 第二节 地质构造情况 6 第三节 煤层发育情况 7 第四节 水文地质情况 8 第五节 其它开采技术条件 11 第七节 采区涌水量计算 19 第八节 28 采区储量计算 21 第二章 28 延伸采区开拓方案的确定 23 第一节 境界及储量 23 第二节 设计生产能力及服务年限 24 第三节 方案确定 25 第三章 采区布置及装备 29 第一节 采区布置 29 第二节 采煤方法 29 第四章 通风与安全 30 第一节 概 况 30 第二节 通 风 30 第三节 灾害预防 38 第五章 28 采区斜巷轨道运输及设备选型 40 第一节 斜巷人员提升 40 第二节 斜巷提升系统 40 第六章 28 采区皮带运输系统 43 第七章 28 采区排水和压缩空气设备 48 第一节 排水设备选型 48 第二节 压缩空气设备 51 第三节 供水管路 52 第八章 28 采区供电系统 52 3 前前 言言 根据车集煤矿的采区接替安排 矿井北翼 26 采区的二2煤回采结束后 将接采 26 采区下部的 28 采区 由于 26 采区的三条下山下部均布置在二2煤 煤层底板下并以石门开拓 而 26 采区三个石门东端 轨道石门距二2煤层的 最小距离为 15m 皮带石门距煤层的最小距离为 18m 回风距煤层的最小距离为 9m 由于 DF061断层实际揭露与三维物探资料正好相反 根据煤层底板等高线 及 26 采区轨道 皮带 回风石门的探煤情况看 26 采区轨道 皮带 回风石 门正好处于二2煤层的一个背斜构造的轴部 其南翼的二2煤层出现一段下山 走势然后变为上山走势 北翼大致呈现一个平台状 但北部较低 因此原拟定 的 26 延伸采区的南北翼大巷开拓方式已无法实现开拓布置 故 28 采区考虑采 用下山开拓方式 28 采区深部为矿井边界煤柱 南部有 23 延伸采区 且 DF023 DF025断层 落差较大 故考虑南翼以 DF023 DF025断层煤柱为边界 28 采区北翼有一条 落差 0 90m 的 DF082断层致使采区布置时无法穿越该断层实现生产 故 28 采 区北翼考虑以 DF082断层煤柱为边界 另外 28 采区范围内 DF042 DF043两条断 层落差均为 0 15m 且 DF023 DF025走向大致一致并与 DF042 DF043及 DF082 三条断层的走向大致呈平行状态 同时 DF042 DF043两条断层自上而下基本位 于 28 采区中间位置 且该两条断层附近多为薄煤或无煤区 因此三条下山沿 DF042 DF043断层布置 因而使 28 采区呈现一南北较长 东西略窄的长方形 块段 并且使 28 采区两翼储量基本均衡实现两翼开采 又可充分利用断层保 护煤柱及薄煤区作为下山保护煤柱 从而减少煤柱损失 车集煤矿的工程设计人员经过多方位思索和比较 终于设计出了 28 延伸 4 采区的开拓布置方案 按照集团公司的要求 我矿编制了 车集煤矿 28 采区初步设计方案 含 图纸及说明书等 初步设计的主要依据是 1 28 采区二2煤层底板等高线及储量计算图 1 2000 2 28 采区轨道 皮带 回风下山预想剖面图 1 2000 3 28 采区煤系地层综合柱状图 1 500 需要说明的几个问题是 1 28 采区地质说明书的编制依据是中国矿业大学提交的 车集煤矿二水 平三维地震勘探报告 在编写 28 采区地质说明书 时 对原精查地质报告 及其它物探所解释的断层进行了删改 因此在 28 采区等高线图上仅保留了中 国矿大三维地震解释的断层 另外 28 采区深部由于勘探钻孔少 钻探控制精 度低 而三维地质勘探还没有达到矿井边界 故 28 采区深部 尤其是深部北 端缺乏地质资料 给设计带来很大困难 因此施工过程中 地质部门应做好地 质工作 及时补充地质资料 为下一步的设计工作服务 2 28 采区开采深度较大 水文地质条件复杂 开采时需打一个深部水文 长期观测孔 3 28 采区巷道过断层构造及接近重点防水区时需进行探放水设计或底板 改造 4 对 28 采区边界圈定的底板异常带和重点防水区域还要进行专门的物探 工作 以进一步查明异常带的范围 水文地质条件以及带内二2煤层与太灰和 奥灰接触关系 此处是防治水的重点 在设计和施工时应引起高度重视 5 另外随着埋藏深度的增加 地温将可能升高 地压将增大 根据精查 5 地质报告和瓦斯地质图预测 本采区均处于瓦斯含量较高的区域 在施工时应 加强瓦斯监测和瓦斯治理工作 由于 28 采区位于矿井深部 故在从事采掘生 产活动的过程中要采取加强支护的措施 同时要防止冲击地压对采掘生产造成 危害 另外 28 采区深部防治水工作也是生产过程中的重点工作 6 28 采区北翼所布置的采煤工作面基本为仰采 采面结束后采空区将存 积水源 对相邻采面的布置和生产将会产生较大的影响 故应考虑在北翼深部 施工一条泄水巷 并沿 DF082断层向上掘进至 28 采区北翼上部 对空区的积 水进行排放 以确保北翼采煤工作面的生产安全 7 由于 28 采区三条下山均布置在煤层底板下 14m 处 故掘进施工时 应及时准确地探明二2煤层赋存情况 并做好地质素描 8 本采区地表村庄较多 工作面回采时对地表建筑物可能产生一定的影 响 应提前采取相应的措施 协调好工农关系 第一章第一章 矿井矿井 2828 采区概况及地质特征采区概况及地质特征 第一节第一节 概况概况 28 采区位于 26 采区下部二2煤层底板标高在 810 1060m 的范围内 在 11 15 勘探线之间 西部浅部以 F5正断层为界 深部以 DF024和 DF025正断层 为界 东部以 DF082断层煤柱为界 上部与 26 采区为邻 下部至井田边界 东西走向长 2300 2900m 南北斜宽 1620m 平面积 3 0Km2 二2煤工业储 量 1215 6 万吨 可采储量 890 万吨 地面永淮公路从采区上部斜穿而过 其西部为车集村及车集矿工业广场保 护煤柱 地面分布有翼庄 张明庄等五个村庄 无水体及河流 采区对应地面 标高在 31 34m 之间 地势较平缓 6 第第二二节节 地地质质构构造造情情况况 由于受区域构造运动的影响 28 采区地质构造条件复杂 采区范围内中 小型断层极为发育 现将 三维地震 物探已控制的中小型断层的情况进行描述 1 F5边界断层 位于 28 采区西部浅部边界 区内延展 460 米 走向 150 倾向 240 倾角 70 度 落差 0 35 米 该断层控制较可靠 2 DF024正断层 位于 28 采区西部深部边界 区内延展 400 米 走向 180 倾向 270 倾角 50 60 落差 0 12 米 该断层控制较可靠 3 DF025正断层 位于 28 采区西部 F024正断层的上部 区内延展 215 米 走向 30 65 倾向 120 155 倾角 70 80 落差 0 10 米 该断层控制较可靠 4 DF028逆断层 位于 28 采区三条下山的西翼中部 区内延展 930 米 走向 30 45 倾 向 300 315 倾角 70 80 落差 0 6 米 该断层控制较可靠 5 DF043正断层 位于 28 采区中部 三条下山穿过该断层 区内延展 1300 米 走向 10 30 倾向 280 300 倾角 70 80 落差 0 15 米 该断层控制较可 靠 6 DF066逆断层 位于 28 采区东翼中上部 区内延展 1400 米 走向 20 45 倾向 7 290 315 倾角 15 25 落差 0 3 米 该断层控制较可靠 7 DF042正断层 位于 28 采区中下部 三条下山沿该断层的上盘煤柱掘进 区内延展 540 米 走向 0 5 倾向 270 275 倾角 50 70 落差 0 15 米 该断层 控制较可靠 8 DF082正断层 位于 28 采区的东部 属该采区的边界断层 该断层落差 0 90 米 区内 落差 40 90 米 区内延展 1500 米 走向 345 20 倾向 75 110 倾角 50 65 该断层控制较可靠 第第三三节节 煤煤层层发发育育情情况况 28 采区内共发育有二2 三22 三3 三4煤四层可采煤层 由于受永城复 式背斜的控制 煤层走向基本为 NE 向 倾向 SE 受 F5 DF042 DF043 DF082断层的控制 煤层倾角有一定变化 采区深部煤层倾 角较大 在 8 20 平均为 12 左右 采区上部煤层倾角较小 在 7 13 之间 平均为 8 全区平均煤层倾角 9 另外 在采区的东部有一个 向斜构造 给工作面布置带来一定影响 根据钻孔揭露资料显示 该区段内二2煤层厚度在 2 21 8 86 米 平均 2 7 米 三22煤厚在 1 29 2 36 米 平均 1 52 米 三3煤 厚度在 0 73 1 9 米 平均 1 52 米 三4煤层仅局部达到可采范围 28 采区设计时不予考虑开采 二2煤层结构简单 变异系数为 20 7 属较稳定煤层 三22煤层结构复 杂 发育 1 3 层夹矸 其中距煤层底板 0 3 0 5 米左右发育一层 0 2 0 6 米 的夹矸 煤层变异系数为 7 8 属较稳定煤层 三3煤层结构复杂 发育 8 1 3 层夹矸 一般在距顶板 0 4 米左右 距底板 0 7 米处各发育有一层夹矸 夹矸层厚层位稳定 三3煤层变异系数为 12 3 属较稳定煤层 本采区三3煤层以上还发育一层三4煤 三4煤层厚度变化较大 在本采 区内局部可采 第第四四节节 水水文文地地质质情情况况 根据相邻采区生产实践及区域水文地质条件分析 28 采区水文地质条件 相对其它采区更为复杂 开采二2煤层时 以顶板砂岩裂隙和太原组灰岩岩溶 水为主要充水水源 其中 太灰上段灰岩水是影响生产的主要充水水源 由于 本采区开采深度较大 灰岩水头值增大 在设计和生产时 必须引起足够重视 以免发生水患 二2煤层开采时为水文地质条件中等类型 三煤组开采时则以 顶板砂岩裂隙水为主要充水水源的水文地质条件简单类型 一 充水水源 1 新生界含水层组 新生界含水层组地层总厚 223 24 米 其间发育有四层含水层 第四系全新统松散孔隙潜水含水层组 第四系更新统松散孔隙承压含水层组 上第三系上部松散孔隙承压含水层组 上第三系下部松散孔隙承压含水层组 新生界底部发育一层隔水层段 厚度一般在 31 米左右 其中粘土厚 25 米 可塑性良好 为一良好的隔水层 使其上部的四个含水层均不能直接对下部进 行水源补给 2 基岩风化带含水层 9 厚度最大 32 75 米 最小 9 5 米 平均 18 08 米 该层富水性较微弱 渗 透性差 一般不对下伏岩层进行充水 3 下石盒子组三煤顶板砂岩裂隙承压含水层组 该层段由中 细粒砂岩 泥岩 砂质泥岩组成 总厚一般为 46 米 其中中 细粒砂岩的厚度在 13 44 米左右 裂隙不甚发育 富水性弱且不均一 地下 水处于近似封闭环境 迳流滞缓 以静储量为主 易于疏干 属弱含水层 是 三煤回采时的直接充水水源 对三煤回采会造成一定影响 4 山西组二 2 煤层顶板砂岩裂隙承压含水层组 该层段由中 细粒砂岩 泥岩 砂质泥岩组成 总厚一般为 52 米 含水层 中细砂岩厚度变化较大 平均 16 01 米左右 裂隙不发育 富水性微弱 地下 迳流条件不良 以静储量为主 易于疏干 属弱含水层 是二2煤回采时的直 接充水含水层 5 太原组上段灰岩岩溶承压含水层组 该含水层组由 L7 L12共 6 层灰岩组成 灰岩累厚 32 米 其中以 L9和 L10 灰岩最厚 L9灰岩厚度一般在 10 米左右 全井田稳定发育 岩溶裂隙发育 含水性丰富 是二2煤回采时的直接充水水源 二2煤层底板距太原组第一层 灰岩之间 为细 粉砂岩及泥岩组成 最大厚度 71 49 米 最小厚度 32 79 米 平均 51 24 米左右 为一良好的隔水层 但若不进行底板注浆改造 因采动及 构造影响 会将太原组上段灰岩岩溶承压水导高 严重影响二 2 煤的回采 6 太原组下段灰岩岩溶承压含水层组 该含水层由 L2 L6共 5 层灰岩组成 灰岩累厚 24 米左右 其中以 L2灰 岩最厚 一般在 13 米左右 岩溶裂隙发育 含水性丰富 水位恢复快且稳定 10 属中等含水层 是二2煤层开采的间接充水水源 太原组上 下段灰岩岩溶承 压含水层组之间 主要由粉砂岩 泥岩 砂质泥岩组成 厚度稳定 一般在 60 米左右 为一良好的隔水层 正常情况下它们之间无水力联系 若遇构造 及采动影响 其将越流补给太原组上段灰岩含水层 7 奥陶系灰岩岩溶承压含水层组 该含水层总厚不祥 含水层厚度变化较大 岩溶裂隙发育不均 富水性具 明显差异 是二2煤开采的间接充水水源 太原组下段灰岩岩溶承压含水层组 与奥陶系灰岩岩溶承压含水层组之间 普遍发育有一层泥岩 砂质泥岩及铝土 岩 厚度在 11 30 米 平均 20 米 分布稳定 是良好的隔水层 正常情况两 者之间无水力联系 若遇构造及采动影响 其将越流补给上部含水层 二 突水通道 1 断层破碎带导水 由于受区域构造影响 28 采区内发育有多条断层 其中 F5 DF042 DF043 DF082正断层及 DF028逆断层 落差在 6 米 90 米之间 对 采区布置有较大影响 由于这些断层落差较大 裂隙发育 若遇采矿扰动 有 可能形成导水通道 造成突水 由于埋藏较深 水压大 一旦突水 将造成重 大损失 2 封闭不良钻孔导水 由于井田钻孔施工的周期长 施工单位多 根据详 精查阶段检查 存在 封孔质量差的问题普遍存在 因此要加强过钻孔时的防治水工作 以免因钻孔 封闭质量差造成突水事故的发生 3 其它通道 11 纵深裂隙导水 通过对车集煤矿以往工作面突水因素分析 工作面突水的 主要通道是纵深裂隙导水 这种突水形式在国内其它矿区未见有报道 是永夏 矿区突水的一大特点 也是以后防治水工作的难点和重点 另外 在 23 采区采掘过程中 曾经遇到二个不含水的陷落柱 在对本采 区进行三维地震物探时 发现有两处 底板异常带 必须对物探结果进行专门 的存在陷落柱的可能性进行分析 并提出分析意见与建议 在 底板异常带 附 近进行采掘活动时 必须坚持 有疑必探 先探后掘 的施工原则 以免因误透 含水的陷落柱而发生淹井事故 第第五五节节 其其它它开开采采技技术术条条件件 一 顶 底板条件 1 老顶岩性特征及厚度变化 根据钻探资料 结合其它采区生产揭露的实际情况 28 采区二2煤层顶底 板的发育情况分析如下 经统计 二2煤层老顶岩性以粗或中 细粒砂岩居多 亦见有粉砂岩 砂 质泥岩等 老顶厚度大 最薄处为 5 米左右 最厚可达 20 余米 一般平均厚 度超过 8 米 岩性相对较稳定 单一 老顶中的粗 中 细粒砂岩多呈灰白色 成份以石英为主 长石次之 各 种粒径的砂粒分选均匀 磨圆度较好 2 直接顶岩性特征及厚度变化 直接顶多为泥岩或砂质泥岩 粉砂岩 局部可见各种粒径的砂岩 钻孔及 巷道揭露的总实见点数为 222 个 其中直接顶板为泥岩的有 83 个实见点 占 总实见点的 37 4 其中 63 个点钻孔所见 20 个采掘揭露的实见点 厚度 12 在 0 5 21 米之间 平均厚度为 2 9 米 泥岩多呈灰 中灰色 块状 裂隙发 育 具滑面 多含植物茎叶化石及其碎片 直接顶板为砂质泥岩的有 64 个实见点 占总数的 28 8 58 个钻孔实见 点 厚度在 0 6 19 米之间 平均厚度为 3 2 米 砂质泥岩多为中灰色或浅灰 色 含砂不均 往往呈现过渡变化关系 具有滑面 呈块状 含植物茎叶化石 及其碎片 直接顶板为粉砂岩的有 40 个实见点 占总实见点的 18 37 个钻孔实见 点 厚度在 1 14 2 米之间 平均厚度为 4 4 米 多呈薄层状或与砂质泥岩 泥岩互层 易碎 少见含植物碎片 层面上往往含有部分云母片 直接顶板为细砂岩的有 25 个实见点 占总实见点的 11 3 24 个钻孔实 见点 厚度在 1 21 米之间 平均厚度为 6 6 米 多呈中厚层状 灰白色 钙质胶结 致密坚硬 以石英为主 裂隙较发育 具平行层理或似水平层理 直接顶板为中粗粒砂岩的有 10 个钻孔实见点 占总实见点的 4 5 厚度 在 2 26 米之间 平均厚度为 8 3 米 以石英长石为主要成份 厚层状 性脆 钙质或矽质胶结 裂隙发育 裂隙间充填了方解石脉 多具平行层理或似水平 层理 3 复合顶的岩性特征及厚度变化 根据车集煤矿采掘工作面揭露到的二2煤层复合顶板特点 我们将复合顶 板定义如下 是指在二2煤层顶部与直接顶板之间的 沉积粒度为泥或粉砂粒 级的一套沉积岩层 其岩性以泥岩为主 也可见有砂质泥岩的复合顶板 在复 合顶板与直接顶板之间 往往发育有一层或多层煤线 与随采随垮的伪顶不同 在采掘活动后的一定时间内 产生 离层现象 而发生垮落 在直接顶与二2煤 13 层之间 复合顶板两极厚度在 0 至 2 1 米之间 大部在 0 1 0 6 米范围内 在 复合顶与二2煤层之间 普遍发育了一层厚度 0 05 0 5 米的煤线 局部最多 可见三至四层煤线发育 煤线厚度最大时可达 1 1 米 2107 里改造下巷 一 般大部分地段煤线厚度为 0 1 0 3 米 该层复合顶岩性以泥岩为主 中灰至灰 黑色 颜色随碳含量的增高而变深 砂质泥岩少见 泥岩呈块状 赋含植物茎 叶化石及其碎片 1 复合顶板的区域构造赋存特征 复合顶板的明显特征是在二2煤层顶部发育一层泥岩复合顶 厚度一般 0 1 0 6 米之间 复合顶与直接顶板之间形成一层煤线 煤线厚度一般在 0 1 0 3 米之间 其形成过程大体如下 整个成煤盆地 包括成煤所在的沼泽 随大范围的区域构造运动的影响而 快速下沉 相对于泥炭的堆积速度 在原堆积的泥炭顶部覆盖上一定厚度的 泥或沙 形成煤层的复合顶 在此以后一段很短的时间 指形成一定厚度煤线 所需要的时间 内 大范围区域构造运动使得成煤盆地下降速度与泥炭堆积速 度大体相当 又有薄层泥炭堆积在复合顶板的顶部 以后成煤盆地又快速下沉 而形成煤层的直接顶板 从而结束二2煤层最初的成煤掩埋期 在车集煤矿采 掘揭露的大部分工作面都属于此种类型 通常所认为的复合顶板正常发育地段 如 2106 工作面 2202 工作面等 均属于复合顶板正常发育的情况 此类复合 顶板一般易于管理 2 复合顶板的同沉积断层赋存特征 同沉积断层普遍发育于大型凹陷盆地的边缘 控制聚煤盆地的大小 规模 与煤岩层的形成 其往往在盆地两侧造成同期沉积岩层在厚度 岩性 结构 14 构造等方面的差异和不可对比性 同沉积断层在煤矿生产中不常见 但确是存 在 国内未见过这方面的相关报道 在认识车集煤矿二2煤层复合顶板的特殊 性时 我们注意到了这一点 其表现是在顺二2煤层的巷道掘进施工过程中 煤层的复合顶板突然增厚 但复合顶上部的煤线仍然连续 仔细观察 在复合 顶突然增厚处存在一处 断层面 但并未将岩层断开 且岩性呈过渡性质 岩 层呈过渡接触关系 但在 断层 的两盘岩性 粒度等有细微的差别 在车集煤 矿的 2401 上巷及 2402 下巷等处 曾揭露到这类 断层 观察其平 剖面形态 具有以下特征 逐渐增厚的复合顶与煤层 煤线和直接顶板 上覆下伏岩层 呈过渡接 触关系 且层理清晰 煤岩层接触处未见到象后生断层那样的断面 这是同 沉积断层的最显著特征与标致 断层上盘 下降盘 岩层 复合顶 明显增厚 在 2402 工作面下巷的 地质素描图上可以看出 同沉积断层两盘的二2煤层厚度为 2 9 米 同沉积增 厚了的复合顶厚度为 1 4 米 求得该同沉积断层生长指数为 1 48 表明该同沉 积断层不甚发育 复合顶尖灭的面呈上陡下缓形态 在剖面上呈凹面向上的勺状等特征 这是同沉积断层的明显特征 2402 工作面下巷地质素描图上可以清楚地看到 这一点 所形成的复合顶在断层两侧呈条带状 沿断层走向方向展布 即在平面 图上复合顶板异常发育的范围 从 2402 工作面下巷揭露的资料分析 在走向 上的异常范围在 15 至 20 米左右 同沉积断层形成的复合顶 沉积粒度由细到粗递增 依次为煤 泥岩 砂 15 质泥岩 同沉积断层造成复合顶局部增厚 是受控于局部小范围内构造应力变 化或局部基底沉降不均所造成的 我们认为 此种类型及成因影响的复合顶板 异常发育的范围不大 在采掘施工时 难于及时 有效地对此类复合顶板进行 支护 控制 3 复合顶板的局部基底震荡沉积赋存特征 局部基底震荡沉积的成因类型 受制于局部的构造变化 不同于同沉积断 层 主要表现在 与同沉积断层造成复合顶的局部增厚所不同的是其在形成局部复合顶时 实际上没有形成有 落差 的煤岩层呈过渡接触关系的 断层面 在沉积范围上比同沉积断层所造成的复合顶增厚的范围要大 在沉积环境 上往往出现多次反复震荡 比同沉积断层所处的环境更复杂 往往在一段复合 顶里面能够发育多条煤线 如 2111 工作面回风联巷 2107 里段改造下巷所揭 露到的情况 局部见有 4 层煤线发育 该类复合顶板厚度变化大 异常范围广 工作面回采过程中支护困难 4 二2煤层顶板的结构特征 二2煤层结构简单 一般不发育夹矸 井田内平均厚度为 2 8 米 二2煤层的老顶 以粗或中 细粒砂岩居多 亦见有粉砂岩 砂质泥岩等 二2煤层直接顶 二2煤层直接顶板结构较为复杂 由于沉积环境的变化 岩性多变 以泥岩或砂质泥岩者居多 其次多为粉砂岩或中细粒砂岩 二2煤层的复合顶板 复合顶多为泥岩 局部可见砂质或炭质泥岩 在复 合顶与二2煤层间 普遍发育了一层煤线 复合顶板中局部可见三至四层煤线 16 发育 二 瓦斯 根据精查地质报告资料 本矿区各煤层从露头到底板标高 600 米水平为 低瓦斯带 600 米水平以下瓦斯局部比较富集 由于缺少资料 此处仅根据 其它采区开采情况和精查资料 对有关情况进行大致分析与描述 1 根据精查地质报告采样得知二2煤在 10 18 勘探线之间的深部 瓦斯 浓度最高点达 95 99 瓦斯含量 13 37cm3 g 可燃物在 1819 孔 二2煤底板 标高 889 35 米 取样时 煤芯从取芯管内喷出 并随之逸散出大量气体 说 明 CH4不仅含量高且具有一定的压力 根据 2301 工作面采掘时的情况证明 600 米以下瓦斯涌出量较大 2 三22煤层在 12 17 勘探线之间的深部 存在瓦斯局部富集带 总之 随着埋藏深度的增加瓦斯含量呈上升趋势 三 岩浆岩 由于构造运动的影响 车集矿的岩浆活动比较频繁 岩浆岩的分布广泛 根据三维地震资料的结果 本采区内有五处岩浆岩侵蚀区 几乎占采区面积的 十分之一 由于岩浆岩的存在 给采区内工作面的布置造成一定困难 四 地温 根据精查地质报告全井田的地温梯度值 具有一定的规律性 可以预见 地温将是影响 28 采区采掘作业的又一重大地质灾害 在浅部一带表现出较高 的梯度 一般在 3 0 3 5 100m 中深部逐渐减小 至深部一带一般在 1 4 1 8 100m 其主要煤层地温分布情况如下 1 二2煤层 10 线以北 800m 水平以下为一级高温区 一般在 31 左右 17 局部受构造影响温度增高 呈地温异常区 1000m 以下水平地温可达 34 35 左右 2 三22煤层 10 线以北 800m 水平一般在 30 左右 局部受构造影响温 度增高 1000m 以下水平地温可达 33 左右 五 煤尘与自燃发火 1 煤尘 本井田煤为年青无烟煤 无爆炸危险性 2 自燃发火 本井田各煤层均为不自燃煤层 六 煤系地层发育情况 28 采区煤系地层主要为石炭 二叠系地层 现分述如下 1 石炭系 下统缺失 仅存中统及上统 1 中碳统本溪组 C2 主要为海相豆状 鲕状铝土岩 G 层 及不稳 定的赤铁矿层组成 全厚 6 20 米 平均 14 米左右 其假整合于中上奥陶系灰 岩之上 2 上石炭统太原组 C3 本组层厚 130 165 米 一般 150 米左右 是一套标准的海陆交互相地层 由陆相碎屑岩及海相灰岩组成 陆相碎屑岩主 要为泥岩 砂质泥岩及细 粉砂岩及煤线或薄煤组成 海相地层多为浅海相石 灰岩 分 9 12 层 其中以 L2 L9灰岩最厚 且赋水性强 厚度均超过 12 米 以 L7底部为界 将其分为太灰上段和太灰下段 在 L2上部及 L9上部均有一层 燧石结核 致密坚硬 层位稳定 岩性特征明显 分别定为 K2 K3标志层 2 二叠系 P 是本区主要含煤地层 分为上统和下统 最大厚度 900 多米 1 下二叠统 P1 18 1 山西组 P11 厚 90 130 米 由砂岩 泥岩 炭质泥岩及煤层组成 这三层从上至下依次为二1 二2 二3煤 其中二2煤层厚 0 8 86 米 平均厚 2 7 米 为主采煤层 山西组以二煤层为轴线分上下两个沉积旋回 上旋回一般具有上粗下细的 特点 下旋回的特点是下细上粗底部有一层 纯而细腻的泥岩 黑色 厚 10 米 左右 山西组上界以鲕状铝质泥岩 K4 之底界与下石盒子组分界 2 下石盒子组 P12 厚 45 95 米 平均厚 81 米 本组由深灰 灰黑色 泥岩 铝质泥岩 砂岩泥岩 砂岩及 4 6 层薄煤层组成 这 4 6 层煤统称为三 煤组 从下至上依次为三1 三21 三22 三3 三4 三5煤 其中三22及三3 煤为主采煤层 2 上二叠统 P2 本区只发育上石盒子组 全组厚 730 米 从下而上分 四个段 1 第一段 P21 1 厚 150 米左右 由灰色的泥岩 砂质泥岩 铝质泥岩 砂岩及不稳定的四煤组组成 底部以 K5砂岩标志层下界与下伏的下石盒子组 整合接触 四煤组一般厚 0 2 米 不可采 2 P21 2全段厚 195 245 米 平均 230 米 主要由砂质泥岩 铝质泥岩 砂岩及不稳定的 1 6 层煤线或炭质泥岩 五 煤组 组成 下部以灰白色的石英砂岩 标志层 K6与下伏的 P21 1地层整合接 触 3 第三层 P21 3 本段厚 180 222 米 平均 210 米 本段主要由灰色 紫红色砂质泥岩 粉砂岩及薄层中粗粒砂岩组成 底部 夹一层煤线或灰质泥岩 底部以标志层 K7砂岩与 P21 2整合接触 19 4 第四段 P21 4 本段厚 145 95 米 平均 190 米 本段在本区不完全出露 局部被风化 剥蚀 岩性以紫红色砂岩 粉砂岩 与花斑状砂泥岩组成 第第七七节节 采采区区涌涌水水量量计计算算 一 计算范围 810 米至 1060 米范围 走向长 2300 2900m 倾斜宽 1620m 平面积 3 0KM2 二 水文地质条件及计算公式选择 由于 28 采区在平面上呈近平行四边形 二2煤和三煤组顶板砂岩水充水 形式为承压转无压 根据经验 采用 大井法 公式进行计算应该比较接近实际 计算公式如下 Q 1 336K 式中 K 渗透系数 米 天 M 含水层厚度 米 H 水头高度 米 h 坑道边界至隔水边界的距离 米 R0 引用影响半径 米 采用 R0 r0 10HK0 5 r0 打井引用半径 米 由于本采区范围为一近似平行 四边形 所以 r0 取值采用公式 r0 1 16 长 轴 短轴 4 则 r0 1180 米 20 Q 涌水量 吨 时 石炭系上段灰岩含水层在精查地质报告中进行的有限元法计算结果 与 23 延伸采区实际涌水量接近 28 采区对其涌水量的计算时 采用比拟法 取 一水平 2107 工作面稳定突水量 400 吨 小时 三 主要参数来源 1 渗透系数 三煤层顶板含水层 K 值利用 623 148 1103 钻孔的抽水 资料 与精查地质报告利用值相同 二2煤层顶板含水层 K 值利用 632 803 钻孔抽水资料 比精查报告利用值大些 2 含水层厚度 二2煤层 三煤层顶板含水层厚度为井田钻孔揭露伪厚 的平均值 3 水位降深值 为 810 到 1060 米标高平均值加上水位标高 四 计算结果 现将各含水层涌水量计算结果列于下表 五 计算结果评述 做本采区水量预测时 仅考虑一次灰岩突水量的稳定值和三煤组 二2煤 层顶板砂岩的淋水量 从精查报告对涌水量的预计来分析 三煤和二煤顶板砂岩含水层以及石炭 K m d M m H m R 0 m r 0 m h m Q m 3 h 三三煤煤层层顶顶板板0 22113 4459039531180130 235 二二 2 煤煤层层顶顶板板0 031516 015902227118012049 太太原原组组上上段段灰灰岩岩 参考一水平突水参数 取突水量的稳定值 400 吨 小时 400 21 系灰岩含水层涌水量计算值比较切合实际 是可靠的 但采区涌水量的预计时 由于 26 采区的部分水量下渗或流入 28 采区 这部分水量在 28 采区水量计算 中 应予以适当考虑 从计算结果看 正常涌水量为 284 吨 小时 最大涌水量为 684 吨 小时 但当考虑其它部分因素时 28 采区正常涌水量取 300 吨 小时 最大涌水量取 800 吨 小时较为适宜 因此 Q正常 300 吨 小时 Q最大 800 吨 小时 第第八八节节 28 采采区区储储量量计计算算 一 储量计算范围 以概况部分说明的范围 平面积 3 0km2 二 储量计算的有关参数确定 各煤层储量计算参数仍按精查地质报告确定的原则 煤层最低可采厚 度按 0 8m 煤层底板倾角大于 6 时 计算储量时采用真厚度 倾斜面积 因三组煤层暂不考虑开采 因此本说明书仅计算二2煤的储量 储量计算 公式 储量 cos h d 煤层储量 单位 吨 平面积 单位 m2 煤层倾角 单位 度 h 煤层厚度 单位 m d 容重 单位 t m3 22 三 储量计算结果 走向长 2300 2900m 倾斜宽 1620m 倾角 6 12 平均 9 煤层厚度 0 8 8 66m 平均 2 7m 容重 1 45t m3 平面积 3 0Km2 二2煤工业储量 1215 6 万吨 其中断层煤柱占 103 万吨 DF024断层 储量 19 9 万吨 F5断层 储量 6 7 万吨 DF043断层 储量 21 6 万吨 DF082断层 储量 54 8 万吨 除去断层煤柱 28 采区的可采储量为 890 万吨 四 存在的问题及建议 1 该采区钻探控制网的密度较疏 均在 1000 1000M 只达到 C 级储量 的要求 控制精度较低 2 该采区做三维地震勘探时未做到井田边界 950 以下未控制 采区 深部是否还有隐伏的断层 还需进一步的查明 控制 18 勘探线以北的岩浆 岩侵入范围需做进一步的控制 圈定其分布范围 3 本采区内没有水文观测孔 开采时需打一个深部水文长期观测孔 4 由于本采区二2煤层埋深在 810 1050 之间 煤层底板所承受的 承压含水层的水头压力将更大 增加了防治水的难度 巷道过断层构造带时要 进行探放水设计或进行防水加固 5 另外随着开采深度的增加 地温将可能升高 地压将增大 根据 精查地质报告当埋藏深度在 600 米标高以下时瓦斯的赋存量及涌出量将有所 23 增大 需加强瓦斯的治理工作 第二章第二章 2828 延伸采区开拓方案的确定延伸采区开拓方案的确定 第一节第一节 境界及储量境界及储量 一 境界 28 延伸采区位于 26 采区下部 南部以 DF023及 DF025断层为界与 23 采区 北部相邻 北部以 DF082断层为边界 东 下部 至矿井边界 西 上部 南 翼大致以 810m 等高线为界 西部北翼边界大致在 820m 900m 等高线之间以 50 方位角为界 28 采区南北长约 2300 2900 米 东西宽约 1620 米 面积 约 3020000 平方米 二 储量 煤层储量计算参数仍按精查地质报告确定的原则 煤层最低可采厚度按 0 8m 煤层底板倾角小于 6 12 计算储量时采用真厚度 倾斜面积 因三组煤层暂不考虑开采 因此本说明书仅计算二2煤的储量 储量计算 公式 cos h d 式中 Q 储量 S 面积 煤层倾角 h 煤层厚度 d 煤的容重 24 储量计算结果见下表 储量块段计算表 块段级别 平面积 米 2 倾角 度 煤厚 米 容重 吨 米 3 地质储量 万吨 28 采区A30200006 12 2 851 451215 6 各种保护煤柱储量计算表 DF042断 层煤柱 54896122 501 4519 9 DF082断 层煤柱 156818122 411 4554 8 DF043断 层煤柱 59586122 501 4521 6 采区下山 煤柱 47666072 501 45172 8 小计 269 1269 1 28 采区地质储量 1215 6 万吨 各种煤柱储量合计为 269 1 万吨 28 采区 25 可采储量 890 万吨 第二节第二节 设计生产能力及服务年限设计生产能力及服务年限 设计年工作日 300d 每天提升时间按 14h 设计能力按 200 万 t a 标煤 220 万 t a 日生产能力 5350t 28 延伸采区服务年限约为 3 18 年 储量备 用系数取 1 4 第三节第三节 方案确定方案确定 一 方案说明 1 方案 28 采区三条下山沿 DF042断层布置 见附图 28 采区轨道下山 自 26 采区轨道石门东端停头位置开始 沿 183 51 37 的方位角先做 28 采区轨道下山上部平台车场 83m 然后仍安 183 51 37 的方位角向下以 8 的下山施工 137m 后 巷道调整坡度为 7 施工 361m 然后以 11 的下坡施工 247m 巷道转平 做中部车场 100m 然后以 10 的下山施工 53m 然后以 6 的下山掘进至轨道下山下部车场 最后施工 下部车场 28 采区轨道下山主体巷道布置在煤层底板之下约 14m 位置的层位 28 采区轨道下山的下部变平后接着施工下部车场 变电所 泵房及水仓 28 采区轨道下山的矸石直接通过绞车提升至 26 采区出矸系统 28 采区皮带下山是自 26 采区轨道石门南端原施工的水仓通道内距 26 采 区轨道石门 90m 处开口 先以 12m 的半径做皮带下山绕道 然后巷道转为按 203 的方位角 以 23 的坡度上坡掘进 58m 到达 28 采区煤仓上口水平 转 作平巷 15m 作为上部车场 然后巷道转向安 183 51 37 的方位角做平巷 150 后巷道转为下山施工 28 采区皮带下山 28 采区皮带下山上段位于二2煤 26 层顶板 皮带下山上段施工坡度设计为 10 下坡 施工约 250m 穿过 DF042断 层 然后沿煤层底板掘进至矿井边界 巷道穿越 DF042断层后 主体巷道布置 在煤层底板下约 14m 巷道坡度在 4 10 之间 28 采区皮带下山机头硐室 施工有一个煤仓 一个矸仓 掘进施工时可直接用皮带将工作面的矸石运至矸 仓 经 26 采区轨道石门出矸装车外运 生产过程中由于采煤工作面下巷通过 溜煤眼与皮带下山连接 工作面煤炭通过下巷皮带 溜眼 落到 28 采区下山 皮带 运到采区上部煤仓 采煤工作面的矸石通过该系统到达煤仓上口时 通 过煤仓与矸仓之间的桥式转载机运至矸仓 进入 26 采区出矸系统 28 采区皮 带下山施工时采用机轨合一 投产后皮带靠一帮铺设 另一帮安装猴车 以便 于人员上下时搭乘 28 采区回风下山自 26 采区回风石门东端沿 183 51 37 的方位角施工 先施工上部平台 48m 并跨过 26 采区皮带石门 然后转入下山施工 直至施工 到矿井边界 28 采区回风下山主体巷道布置在煤层底板下 14m 沿煤层坡度施 工巷道坡度在 6 14 之间 28 采区回风下山施工时的出矸问题 前期可通 过矿车运输 并经 26 采取回风石门运至 26 采区出矸系统出矸 后期可在巷道 内铺设皮带 并通过皮回联巷的皮带将工作面矸石运至皮带下山出矸系统 经 26 采区出矸系统出矸 28 采区运料可通过轨道下山的两部绞车通过甩车场分别运送至各工作面 车场 进入采掘工作面 通风系统 28 采区生产时 下山通风巷道采用两进一回 轨道下山与皮 带下山为进风巷 回风下山为专用回风巷 新鲜风流经 26 采区轨道 皮带下 山及石门进入 28 采区轨道下山 然后进入 28 采区各采掘工作面 并通过采掘 27 工作面的专用回风巷回入 28 采区回风下山 少量新鲜风流经 28 采区皮带下山 通过溜煤眼的通风孔进入工作面上下巷的皮带机头硐室 随后进入 23 延伸采 区回风下山 回风经 28 采区回风下山 26 采区回风石门 26 采区回风巷 24 采区回风下山 进入 22 采区回风上山 经北风井排至地面 排水系统 采掘工作面水流经三条下山水沟流入 28 采区下部水仓 根据 28 采区水文地质资料 该采区正常涌水量小于 300m3 故 28 采区排水 由 28 采区下部泵房向上直接排如 26 采区排水系统 水流经 28 采区回风下山的 排水管路排至 26 采区水仓 进入 26 采区排水系统并排至 500m 水平井底水仓 由井底主泵房排至地面 2 方案 方案 见附图 与方案 相比较 不同之处在于 28 采区的三条下山沿 DF043断层布置 轨道 皮带及回风下山均布置在煤层底板下 14m 但下山开拓 巷道工程量稍大一些 同时下山巷道与采煤工作面上下巷夹角偏大 采面回采 到下山保护煤柱时将会留下较大的一个三角煤 采区丢煤较多 其它如巷道布 置方式 运输 通风 运料 排水系统均相同 3 方案 方案 见附图 与方案 相比较 不同之处在于 28 采区的三条下山沿 DF042 DF043中间布置 大致平行于两条断层布置 轨道 皮带及回风下山均 布置在煤层底板下 14m 但下山开拓巷道工程量仍稍大一些 同时下山巷道与 采煤工作面上下巷夹角偏大 同时施工工作面上下巷时在两条断层之间无法实 现沿煤层施工 故布置工作面施工上下巷时岩巷工程量很大 达不到经济合理 28 的目的 其它如巷道布置方式 运输 通风 运料 排水系统均相同 二 方案选择 方案 和方案 相比较 方案 沿 DF042断层布置 开拓工程量少将近 400m 同时下山与采煤工作面上下巷之间的夹角比方案 沿 DF043断层小 采 煤工作面推至下山保护煤柱时可少丢失三角煤 对提高矿井资源回收率有很大 意义 另外根据三维物探资料 DF042断层在二2煤层中为不可靠 图片资料中 可见到二2煤层并没有断开 但厚度似不稳定 因此从这一角度看 下山沿 DF042断层布置不如沿 DF043断层布置优越 故方案 和方案 各有利弊 但方 案 更有利于资源回收 故比较好 方案 和方案 相比较 方案 的三条下山沿 DF042 DF043中间 大致平 行于两条断层布置 其下山开拓工程量相对较少 下山与采煤工作面上下巷之 间的夹角也少小一点 对回收煤炭资源有利 但是由于三条下山布置在两断层 之间 在向两翼开掘工作面上下巷时 均需穿越断层 而且由于下山至两条断 层的距离均较近 故无法在断层之间沿煤施工 因此巷道跨越断层并找煤时均 需做岩巷 岩巷工程量很大 故方案 不如方案 好 更没有方案 优越 综上所述 经过三种方案的比较 方案 最优 故选择方案 三 下山巷道空间层位的确定 28 采区轨道下山上部车场及平台 巷道施工标高和 26 采区轨道石门东端 标高相同 巷道位于煤层底板之下 15m 18m 之间 离煤层的间距较大 有利 于施工轨道下山上部车场及平台 轨道下山从上变坡点开始施工 按 6 11 的下山坡度进行施工 并将下山控制在距煤层底板 8 14m 的净岩柱 的层位 坡度大致和煤层坡度相同进行施工 29 28 采区皮带下山上段 由于施工上部煤仓的原因 煤仓上口底板标高控 制在与二2煤层底板标高相同位置 机头硐室的施工 使皮带上山上段处于二 2煤层顶板 故皮带上山上段以 10 的坡度下山施工至 DF043断层 巷道穿越 断层后即沿煤层底板以 4 10 的下山施工 并确保巷道距离煤层底板的净岩 柱在 8 10m 之间 28 采区回风下山的施工坡度为 6 14 巷道距离煤层底板的净岩柱在 8 10m 之间 四 采区主要硐室 28 采区下部布置有采区泵房 泵房变电所 水仓 管子道 下山下部联 巷等巷道及硐室 下山中部布置有采区变电所 瓦斯抽放泵站及上山之间的联 巷 车场等 第三章第三章 采区布置及装备采区布置及装备 第一节第一节 采区布置采区布置 一 采区设计及采煤工作面生产能力 28 采区设计为下山双翼开采 采区内同时布置 2 个综采工作面进行生产 综采工作面的设计生产能力为 90 万 t a 同时布置掘进工作面 4 个 掘进煤量按 10 进行计算 设计采区生 产能力约为 200 万 t a 二 巷道布置 28 采区轨道 皮带 回风下山的主体巷道布置在煤层底板下 14m 的层位 这样便于采面的上下巷与下山之间的连接 30 采煤工作面上下巷均通过溜煤眼与皮带巷连接 有利于实现独立通风 且 采区内巷道沿煤层布置 岩巷工程量相应较少 第二节第二节 采煤方法采煤方法 采煤工作面采用走向长壁采煤法 全部陷落法管理顶板 综采工作面采用 MG200 500 WD 型采煤机 根据煤厚配滚筒暂定采用 1 6m 直径的滚筒 采高 1 9 3 5m 截深 0 63m 牵引速度 0 6 3m min 使用 SGZ 730 2 200 型中 双链刮板输送机 额定运输能力 700t h 转载机为 SZZ630 90 中双链刮板转载 机 小时运量 600t 使用新设计的液压支架 下顺槽采用 DSJ 1000 2 90 胶 带输送机 带速 2m s 额定运输能力 1000t h 工作面轨道顺槽选用无极绳绞 车进行设备及材料的运输 第四章第四章 通风与安全通风与安全 第一节第一节 概概 况况 根据 车集井田精查地质报告 提供的资料和我矿目前在生产实际中掌握 的情况 二2煤层在 28 采区会出现瓦斯局部富集现象 根据对已揭露的煤层进行的自然发火倾向性和煤尘爆炸性鉴定结果 二2 煤层属于三类不易自燃煤层 没有自然发火倾向性 煤尘无爆炸危险 因此在 28 采区的设计中不考虑设置防灭火注浆管路和隔爆设施 根据井田地质报告提供的资料 煤层地温变化正常 第二节第二节 通通 风风 一 通风系统的选择 31 28 采区位于 26 采区深部 设计为双翼开采 布置三条下山巷道 其中轨 道下山和皮带下山进风 回风下山回风 三条下山分别与 26 采区的轨道下山 皮带下山和回风下山相连通 二 28 采区前期和后期的最大通风阻力路线 28 采区设计为双翼开采 三条下山巷道布置在 26 采区的下部 在采区设 计中 设计布置 14 个采煤工作面 从准备布局可知 采区上部 2802 首采面开 采时为通风容易时期 采区深部采面 2813 回采时为通风困难时期 采区中部 采面开采时通风难度居中 因此 1 容易时期的最大通风阻力路线 副井 含主井 井底车场 26 采区轨道下