设计--煤层赋存及其特征.doc

一、矿井概况八矿位于平顶山市区东部，北依焦赞山，南临程平路，东与许昌襄城县毗连，西距市中心11km。井田东以沙河为界，西与十矿和十二矿相邻，南以丁、戊、己各煤组露头为界，北部以丁、戊、己-600m、-650m、-800m煤层底板等高线为界。许（昌）南（阳）公路，孟（庙）平（顶山）铁路穿境而过，矿区铁路专用线从储煤仓直达田庄集配站和平顶山东站，与孟宝铁路相连，行政区域隶属于平顶山市卫东区。其地理坐标为东经1132291133014，北纬334513334726，公路、铁路均可直达井田。八矿始建于1966年，是我国自行设计和施工的第一座特大型矿井，1981年2月投产，设计生产能力300万吨/年，矿井东西走向长12.5Km，南北倾斜宽3.36Km，面积41.42Km2。井田内主要可采煤层有己16.17、己15、戊9.10、丁5.6四层。四层主采煤层总厚度为11.62m。分别为：丁5.6煤层：平均厚度2.0m；戊9.10煤层：平均厚度4.2m；己15煤层：平均厚度3.5m；己16.17煤层：1.41.8m；其中戊9.10煤层和己15煤层为突出煤层。八矿是我国自行设计和施工的第一座特大型矿井，设计能力300万吨/年。设计服务年限65年。1966年10月12日破土动工，1981年2月13日一期工程投产，1984年12月30日二期工程投产。矿井采用两个水平、大巷、采区上下山开拓方式，采用走向长壁全部垮落采煤法，一水平标高430m，二水平标高693m。2008年矿井综合核定能力360万t/a。一水平现有7个采区（丁一、己二、己三扩大、己四、戊二、己三、戊四采区）。截止2010年5月底，一水平剩余圈定储量1300万t，剩余服务年限4年左右。接替水平二水平（-693），规划5个采区（戊一、戊二、己一、己二、丁二采区）。二水平工业储量26832.8万t，可采储量13557.6 万t。设计生产能力400万t/a。戊一、己二上山采区已投产。二、 煤炭资源和开采地质条件1煤炭资源1.1 主要可采煤层本区煤层分别赋存于石炭系太原组，二叠系山西组及上下石盒子组，含煤地层总厚度约788m，含煤88层，煤层总厚度约15.8m，含煤系数2.01%。共分甲、乙、丙、丁、戊、己、庚七个煤组，其中井田内主要可采煤层有己16.17、己15、戊9.10、丁5.6四层。四层主采煤层总厚度为11.62m。可采系数1.47%。八矿主要可采煤层统计表 单位：m煤层编号对 照煤层名称煤层间距煤层结构厚度/夹矸层数厚度（最小、最大）平均厚度四6.7丁5.60.010.7/120.82.62.01三9.10戊9.10860.020.52/1234.54.3二2己151652.55.333.61二1己16.176.50.010.2/120.52.61.71.2 煤类丁5.6煤层属中富灰、低硫、低磷，可选性差，发热量较高，1/3焦煤，是电力、机车等动力用煤的优质原料。戊9.10煤层为中富灰，低硫、低磷，可选性差，高发热量肥煤，是良好的燃料用煤。己15及己16.17煤层，为低灰、低硫、低磷，可选性及结焦性均好的高发热量焦煤，属优质主焦煤。2 开采地质条件2.1 煤层地质构造情况矿区地层倾角042，平均15。井田煤系地层的基底为寒武系崮山组，平均厚度为200m左右；石炭系上统太原组，厚度6292m，一般80m左右，为一套砂质泥岩、中细砂岩、泥岩中夹薄煤层及页岩地沉积；二叠系厚度平均约1100m，主要为砂质泥岩、泥岩、中至细粒砂岩和煤层沉积；新生界第三系（N）灰白色泥质灰岩沉积不稳定，仅在南部局部沉积，厚4.413.7m；第四系（Q）厚度0450m，第四系沉积最厚部位在矿井东部，主要为棕黄色，砂质、粉砂质粘土。煤系地层主要形成于石炭系和二叠系，整套含煤地层成因主要为海陆交互相、海陆过度相、海陆相沉积。井田处于李口集向斜的东南翼，总体构造形态呈单斜构造，次级褶曲有郭庄背斜及己一南翼的盆状向斜；大的断层主要有任庄断层、辛店断层、张湾断层及白石沟断层等。依据地质构造分类：八矿地质构造类型为类型。2.2 水文地质情况矿井地下水的补给来源为大气降水和地面水体，补给区在矿区南翼，矿井地下水位随季节影响变化幅度很小。矿区内主要含水层寒武纪张夏组鱼子状灰岩，富含水段为3050m；其次为崮山组白云质灰岩，主要含水段距己组煤底板80300m；另一组含水层为上石炭纪太原群灰岩，总厚度为80m；第三组含水层为煤系顶板砂岩，为裂隙水，含水量较小；第四组为第三系淡水灰岩，不整合地覆盖于老地层之上，使下伏各灰岩含水层发生水力联系；第五组为第四系浅层近代河流冲积砂、砾石层，饱含地下水。矿井原设计正常涌水量为600m/h，最大涌水量为1080m/h。自一期工程投产至1984年初矿井涌水量，一般为350m/h，近十年的涌水量，一般在620730m/h之间，2006年矿井实测正常涌水量570m/h，最小涌水量520m/h，最大涌水量585m/h。其水的来源主要为对寒灰的人为疏放水及正常的采掘时煤层顶板滴淋水。据水文地质类型划分，八矿水文地质条件为中等偏复杂岩溶裂隙水充水矿井。2.3工程地质煤系地层之上第四系松散覆盖层，多为亚砂土和亚粘土组成，中夹薄层的中细砂，其厚度一般为0400m。丁5.6煤层伪顶为砂质泥岩，一般厚0.20.9m，上有一层0.01m厚的煤线，直接顶为砂质泥岩及粉细砂岩，老顶为中粗粒砂岩，一般随采随落，但局部煤层顶板直接为砂岩覆盖，岩石坚硬，回采时不易放顶，现巷道多采用锚网支护。丁5.6煤层底板为1.53.0m厚的泥岩，及砂质泥岩，其中泥岩遇水膨胀，易发生地鼓。戊9.10煤层直接顶一般为砂质泥岩，厚813m，局部煤层直接顶为砂岩不易放顶，老顶为戊8煤之上的中粒砂岩，砂岩裂隙发育，一般随采随落。煤层底板为泥岩砂质泥岩及细砂岩，其中泥岩遇水膨胀，易发生地鼓，巷道现以锚网支护为主。己15煤层顶板为砂质泥岩，在一、二、四采区，距煤层顶板0.60.8m处有0.010.2m的煤线，回采时极易滑落，在己三扩大采区逐渐消失。老顶为中粗粒砂岩，砂岩裂隙较发育，厚一般为1525m，煤层底板为泥岩及砂质泥岩，其中泥岩遇水膨胀，易发生地鼓。巷道以锚网、锚索支护为主。己16.17煤层顶板为薄层状砂质泥岩及粉、细砂岩互层。回采时易脱落。煤层底板为1.2m厚的泥岩及厚约26m的薄层状粉细砂岩，其中泥岩遇水膨胀，易发生地鼓。巷道以金属棚支护为主。2.4矿井瓦斯、煤尘有爆炸危险、自燃倾向性、地温根据重庆煤科院研究分析，八矿为瓦斯严重突出矿井。建井至今共发生瓦斯突出事故36余次，最大压出煤量达570余吨，这些突出事故均不同程度地对矿井安全生产造成影响。戊9.10煤层瓦斯相对涌出量375.9810.487m/td，瓦斯绝对涌出量5.33510.274m/min，煤尘爆炸指数31.6534.14%；己15煤层瓦斯相对涌出量123.376m/td，绝对涌出量9.573m/min，煤尘爆炸指数为24.1929.92%。八矿主采的丁、戊、己组煤层，均具有爆炸危险性，煤层具有自然发火倾向，自然发火期为46个月。平顶山矿区的恒温带深度为25m，温度为17.2。八矿地区的地温梯度为3.53.8/100m，局部达到5/100m，随着开采深度的加大，温度逐渐升高。目前多数工作面温度在2730之间，少数工作面最高气温达至32，已进入高温区。三、开采技术条件矿井现有主井、副井、新副井、西一风井、西二风井、东风井、丁一风井、北风井共有8个立井井筒，其中4个为进风井，4个为回风井。主井井筒：净直径7.5m。安装同等能力的70年代西德进口多绳摩擦提升机两台，绞车型号为GHH44，提升高度575M，设计年提升能力300万T/年，2008年额定年提升能力385万T/年。箕斗额定载重14T，最大提升速度10m/s。钢丝绳直径37，单机电机容量2100KW，控制系统采用AEG公司的直流拖动控制成套设备。其中主井系统经过国产化改造，控制系统有一套ASCS系统备用，主井II系统于2008年11月份进行了电控系统改造，目前运行正常。副井井筒：净直径7.5m。安装洛矿七十年代产JKM3.254和JKM4410.5多绳摩擦提升机各一台。提升高度550M。3.254系统设计提升能力14T，实际提升能力10T，最大提升速度6m/s，钢丝绳直径32.5，由两台800KW电机双机拖动。JKM44提升系统设计提升能力19T，实际提升能力19T。最大提升速度6.4m/s，钢丝绳直径37，电机容量8002KW。3.254、44系统采用直流拖动控制，44系统控制部分04年进行了改造，用可控硅数字控制代替原FD系统，3.254系统控制部分07年进行了改造，目前试运行良好。两个系统均采用单罐提升、平衡锤配重的布置方式，尾绳为扁绳。新副井井筒：净直径7.5m。装备由洛阳中信重型机械公司生产的多绳摩擦提升机2台，2008年5月投入使用，两台均为直流拖动系统。绞车型号为JKMD44（III）PDS，电动机型号ZKTD215-60，1300KW，两个系统均采用单罐提升、平衡锤配重的布置方式，尾绳为扁绳。主提升纲丝绳型号442BB6V37SFC-1750，提升高度814.39m，最大提升速度10m/s。额定最大静张力68t，额定最大静张力差18t。工作闸、安全闸为盘形闸，液压驱动。担负全矿井部分物料、人员上下任务。矿井为分区抽出式通风。东风井、西一风井各安装K4-73-10NO32F型扇风机2台，北风井安装ANN-3120/1600N型全自动轴流风机2台。丁一风井安装一对BDK-12-NO36型对旋主扇。一水平主排水泵房安装MD450-6010型水泵7台，273排水管路4趟。水仓容积4800m3。二水平主排水泵房安装PJ200B10型多级离心泵5台，325排水管路4趟。水仓容积6200m3。矿井原煤分采分运，大巷采用5t底卸式矿车，CDXT2-12J蓄电池电机车牵引。辅助运输采用非标2tU型矿车，另有平板车和材料车，轨距900mm。地面生产系统实现丁、戊、己组煤分提分运分装。矿井电源引自贾庄和申楼110KV变电站，矿井设有焦庄、工业广场、程庄 3 座 35KV变电站。四、矿井生产情况矿井目前采掘队伍建制5综1备、4开7掘。产量规模稳定在300万t/a，采掘接替基本正常。2010年矿井生产上己组煤主力采面由己15煤层转向己16.17煤层，己组煤单产降低；主提升系统丁戊组煤分装分运，丁戊组提升系统制约产能发挥；瓦斯治理工程大幅增加。原煤计划33煤层赋存及其特征井田范围内可采煤组主要为丁组、戊组和己组，庚组局部可采。丁组煤层是十矿开采的三组煤层中同比埋藏最浅的一组煤层。丁5煤层厚度稳定，一般厚1.15m，丁6煤层厚度较稳定，一般厚度1.62.0m左右。1995年10月1997年1月间，丁组煤共发生突出24次，均发生在丁5、丁6合层的丁5-6-21130采面。戊组煤层位于丁组煤层之下约90m。含戊8、戊9、戊10、戊11、戊12、戊13六个煤分层。其中戊12、戊13属煤线不可采；戊8煤层一般厚度0.81.0m；戊9煤层厚1.21.5m；戊10煤层厚2.8m左右；戊11煤层厚1.8m左右，厚度不稳定，在井田中部及北翼25勘探线以东广大地区均为不可采。（见图2-21）戊9-10合层是矿井和戊组主要可采煤层之一，厚度4.04.5m，一般厚度在4.2m左右。埋深496m1012m的实测瓦斯压力为0.782.12MPa。戊9-10煤层是十矿最先发生突出的煤层，自1988年4月以来共发生突出18次。戊8煤层和戊9-10煤层间距不等，