开阳马头坡煤矿开采建设方案.doc

马头坡煤矿开采建设方案马头坡煤矿开采建设方案 说说 明明 书书 二 一三年 1 69 前前 言言 马头坡煤矿位于贵阳市开阳县北部 行政区划属开阳县冯三镇管辖 矿区大致为 一不规则的长方形 由 7 个拐点圈定 走向长 5 40km 宽 0 65 0 95km 面积 4 4764km2 原属私营企业 2005 年 9 月 8 日获得由贵州省开阳县国土资源局探矿权 许可证 规模为 6 万吨 年 根据贵州省煤炭管理局 贵州省发展和改革委员会 贵州省经济贸易委员会 贵州省国土资源 厅 贵州煤矿安全生产管理局 贵州省环境保护局 关于批复贵阳市花溪区等七县 区 市 煤 矿整合 调整布局方案的请示 黔煤呈 2006 30 号 及贵州省国土资源厅 关于开阳县冯三镇 马头坡煤矿等三煤矿矿区范围的批复 黔国土资矿管函 2007 1709 号 的文件精神 马头坡煤 矿列为扩界扩能矿井 生产规模由原 6 万 t a 扩至 9 万 t a 开采深度 1100 830m 目前矿井仅完成了主 副 风三条斜井部分井巷工程 现矿井处于停建状态 贵州开阳化工有限公司是兖矿集团有限公司与贵州开磷集团共同投资建设的大型 煤化工企业 一期合成氨项目是国家批准的贵阳煤磷化工 国家 生态工业示范基地 重点项目 该项目已于 2009 年 5 月开工建设 预计 2012 年建成投产 届时将形成年 产 50 万 t 合成氨 8 万 t 硫氨生产能力 该项目达产后 年需原料煤约 120 万 t 为 解决 50 万 t 合成氨原料煤需要 2011 年 6 月贵州开阳化工有限公司煤业分公司收购 了河边煤矿 由于原矿井勘探程度较低 为满足下一步矿井建设和生产需要 贵州开阳化工有 限公司煤业分公司于 2012 年 3 月委托兖矿集团东华建设有限公司地矿建设分公司对 矿井进行补充地质勘探 共完成 10 个钻孔 工程量 2756 52m 由于补勘后的井田煤层赋存情况及开采技术条件与原设计依据的地质资料差别较 大 原设计已不能较好地指导今后矿井建设和生产 矿井 技改 开采方案有必要根 据补充勘探资料进一步优化和完善 一 方案建设依据一 方案建设依据 1 兖矿集团东华建设有限公司地矿建设分公司 2012 年 8 月提交 贵州省开阳县 马头坡煤矿勘探地质报告 2 矿井采掘工程平面图 3 2009 年 1 月 20 日贵州省国土资源厅颁发的马头坡煤矿 采矿许可证 证号 2 69 5200000920088 4 贵州省煤炭管理局 2002 年 2 月 26 日颁发的 开阳县冯三镇马头坡煤矿煤炭生产许可证 证号 X240106020 5 贵州省煤田地质局实验室 2004 年 6 月 2 日提交的马头坡煤矿 煤炭自燃倾向等级鉴定报告 表 6 贵州省煤田地质局实验室 2004 年 11 月 5 日提交的马头坡煤矿 煤尘爆炸性鉴定报告 7 贵州省煤炭管理局文件 黔煤生产字 2007 94 号 对贵阳市煤矿 2007 年 度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复 8 贵州省工商行政管理局 2003 年 4 月颁发的 营业执照 注册号 5200002207179 9 2006 年 12 月 31 日贵州省人民政府 黔府函 2006 206 号 省人民政府关于贵阳市花溪区 等七县 市 区 煤矿技改和调整布局方案的批复 10 贵州省国土资源厅文件 黔国土资储备 2008 655 号文关于 贵州省开阳县马头坡煤矿详 查及资源储量核实报告 矿产资源储量评审备案证明 11 现行的国家煤炭等行业有关技术政策 规程 规范和技术标准 主要为 煤矿安全规程 2010 煤炭工业小型矿井设计规范 GB50399 2006 等 5 贵 州丰顺矿山安全生产技术咨询服务有限公司 2008 年 11 月编制的 贵州省开阳县河边 煤矿 技改 方案说明书 12 现场踏勘收集的有关资料 二 设计指导思想二 设计指导思想 1 坚持安全第一的生产方针 认真贯彻执行国家 煤炭工业有关方针政策 深 化设计改革 切实体现 少投入 多产出 工期短 见效快 等原则 适应市场经济 的需要 2 结合小型矿井建设的特点 根据矿井补充勘探资料和目前实际建设情况 优 化开拓部署 合理确定矿井开拓水平及运输方式 简化开采系统 减少初期井巷工程 量 缩短建井工期 3 充分利用矿井现有的井巷工程及地面设施 完善各大生产系统 简化生产环 节 地面生产系统布置简单 最大限度地降低工程投资 三 设计特点及主要技术特征三 设计特点及主要技术特征 1 矿井设计规模 9 万 t a 3 69 2 矿井服务年限 10 0a 3 资源 储量 截止 2012 年 8 月 31 日 井田范围内共获得保有资源量 498 8 万 t 其中 探明的经济基础储量 111b 为 27 6 万 t 控制的经济基础储量 122b 为 120 3 万 t 推断的内蕴经济资源量 333 为 350 9 万 t 其中 受底板茅口灰岩突水威胁突 水系数大于 0 1Mpa m 区域资源储量为 213 1 万 t 突水系数小于 0 1Mpa m 区域资源 储量为 285 7 万 t 集团公司以兖矿集团发 2013 66 号文批复该报告 4 井田尺寸 井田为大致为一不规则的长方形 由 7 个拐点圈定 走向长 5 40km 宽 0 65 0 95km 面积 4 4764km2 5 矿井开拓 采用斜井开拓 初期布置主 副 风 3 个斜井 6 主 副斜井提升 主斜井采用带式输送机提升 带宽 650mm 带强 750kN m PVC 带速 2 0m s 电机功率 90kW 副斜井采用 JTP 1 6 1 5 31 5 型单 绳缠绕式提升机 电机功率 110kW 单钩串车提升 7 通风系统 矿井通风方式为机械抽出式 初期通风系统为中央并列式 副斜 井进风 回风斜井回风 8 采煤方法 采用炮采采煤工艺 全部垮落法管理顶板 9 矿井供电 设计该矿采用两路 10kV 供电电源 10 供水水源 矿井生产 消防用水就近取水 11 安全监控和通信 矿井配备 KJ90N 型安全监测监控系统 KJ106 井下人员定 位系统 配备 HY 64 型数字程控调度交换机用于生产调度 12 环境保护 设计对各种主要污染物如井下排出的矸石 设备噪声源 污水 烟气排放 大气污染 地表塌陷等均采取相应的防治措施 13 建设工期 经各类工程施工排序 矿井建设工期为 20 个月 14 设计井巷工程量 矿井移交生产时井巷工程量为 3605m 15 主要经济指标 1 工程项目总资金 12193 71 万元 其中 井巷工程投资 2011 95 万元 土建工程投资 663 31 万元 安装工程投资 1239 85 万元 设备及工器具购置 1811 05 万元 工程建设其他费用 2835 55 万元 2 吨煤投资 四四 存在的主要问题与建议 存在的主要问题与建议 1 根据勘探区调查资料 邻近勘探区 C3 煤层瓦斯相对涌出量较小 没发生过煤 4 69 与瓦斯突出现象 但黔安监管办字 2007 345 号文规定 开阳县属于煤与瓦斯突出区 域 本次勘探未进行瓦斯压力测定 未进行煤与瓦斯突出鉴定 仅选择 5 个钻孔进行 瓦斯含量及成分分析 由取得瓦斯资料来看 煤层处在瓦斯风化带 设计暂按低瓦斯 矿井设计 为确保矿井建设和今后生产安全 设计建议矿井在建设期间 暂按 煤与瓦斯 突出矿井进行管理 见煤后立即委托具有突出危险性鉴定资质的单位对煤与瓦斯突出 进行鉴定 根据鉴定结果 及时修改和完善有关设计 2 本矿井属水文地质类型复杂矿井 部分区域受底板茅口灰岩突水威胁 突水 系数大于 0 1Mpa m 但本次勘探水文工作较少 对主要含水层仅作了定性分析 缺少 单位涌水量 渗透系数等参数 未对断层导水性进行详细分析 建议在今后建设和开 采过程中 加强水文地质补充勘探工作 进一步查清含水层的富水性 断层含 导 水性 同时在今后的开采中应建立地下水动态监测网 加强地表水及各含水层之间导 水性的相关研究 另外应坚持 预测预报 有疑必探 先探后掘 先治后采 得防治 水原则 防范水害发生 3 矿井构造控制程度较低 建议在今后生产过程中 采取必要的手段 查清井 田内主要构造分布及性质 4 在井田周边分布着数个废弃老窑 采空区积水和有害气体可能对今后矿井开 采构成危害 必须采取留设防隔水煤柱等措施加以防范 5 各煤层顶 底板多以炭质泥岩 泥岩为主 岩石完整性差 中等 属软弱 半坚硬岩石 不稳定 中等稳定顶 底板 其稳定性较差 遇水较易软化 在开采时 应注意加强顶 底板的管理 5 69 第一章第一章 井田概况及矿井建设条件井田概况及矿井建设条件 第一节第一节 井田概况井田概况 一 交通位置一 交通位置 马头坡煤矿直距开阳县城 15km 距贵阳 70km 区内交通以公路 铁路为主 贵阳至 开阳二级公路从矿区南西经过 贵遵高速公路及黔渝铁路从矿区西经过 距息峰火车 站 60km 交通较为方便 使其煤炭资源的开发具有了良好的外部条件 图 1 1 1 开阳县马头坡煤矿交通位置图 二 井田自然概况二 井田自然概况 1 地貌特征 本区地处贵州高原黔北山区 以风化剥蚀 溶蚀地貌为主 总体地势为南高北低 东高西低 最高点位于矿区练岔西部的山顶 海拔标高 1146m 最低点位于矿区北东角冯三镇的河谷底 海 拔标高 975m 其相对高差为 171m 一般海拔标高 1000 1100m 属中低山地形 2 地表水系 本区河流为山区雨源型河流 河床粗糙 水流湍急 流量变化幅度大 雨季山洪飞瀑 河水暴 涨 枯季流量较小 属长江流域 乌江水系汇水区域 河水主要受大气降水的控制 区内最低点为冯三镇河谷 标高约为 975m 为本矿区最低侵蚀基准面 3 气象 马头坡 煤矿 6 69 矿区地处贵州高原西部 温暖湿润 冬无严寒 夏无酷暑 日照时数少 霪细雨季 节长而频繁 相对湿度偏大 雪凝冻天气较长 夏季时有冰雹 山洪等灾害性天气出 现 矿区属中亚热带季风气候区 因受南 北气流和高原地貌的双重制约 季节更替不 甚分明 气温变化也不大 冬无严寒 夏无酷署 据历年气象资料 极端最高气温为 34 1 极端最低气温 9 6 年平均气温 13 6 无霜期 265 天 基本属温和气 候 雨量充沛 年平均降雨量 1243mm 多集中在 6 8 月 此段时间内降雨量可多达 670 680mm 平均风速为 2 3m s 最大风速为 20 0m s 风向多为东风 4 地震 矿区至今未做过地震基本烈度鉴定 也没有地震资料记载 据 中国地震烈度参数 区划图 GB18306 2001 1 400 万 该矿区地震烈度为 度 地震动峰值加速 度 0 05g 据 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 抗震设防烈度为 度 三 区内国民经济概况 矿区聚居汉族 布依族 苗族等少数民族 以农业为主 其次为当地煤矿开采业 农作物主要有玉米 水稻 小麦 油菜等 经济作物为油菜 烟叶 茶叶等 矿产资 源以煤为主 当地剩余劳动力较多 可为矿山建设提供劳动力资源 区内居民的经济来源仍以传统的家畜 家禽饲养为主 近年来 劳务输出逐步成 为该区居民的主要经济来源 7 69 第二节第二节 矿井建设矿井建设现状现状 目前矿井按生产能力 9 万吨 年正行技改 采用斜井开拓 主 副 风井累计掘 进 327 米 剩余 987 米 电源条件 一回路电源已由冯三镇变电站 10kV 端接入 另一回路由高云变电所 10kV 接入该矿井 实现矿井双回路供电 供电线路长度 10km 矿井开发在电力上是 有保障的 现在按照黔府办发电 2011 155 号文规定 处于停建整合 第三节第三节 矿井资源条件矿井资源条件 一 一 地层地层 区内出露地层较齐全 自震旦系上统至第四系沉积中 除泥盆系 石炭系缺失外 均有出露 总厚度约 9900m 其中以三叠系 侏罗系 白垩系分布最广 与含煤地层有关的地层基本情况见 表 2 1 1 表 2 1 1 地层简表 地 层 名 称 系统 名 称代 号 厚 m 主要岩性 第 四系 Q0 10 坡 残积亚砂土 亚粘土 冲积泥砾 下 第三系 E1 5砾石 白 垩系 上 统 夹关组K2j900长石石英砂岩 上 统 蓬莱镇 组 J3p730 1122砂岩 泥岩互层 遂宁组J2sh375 578 上沙溪 庙组 J2s871 1239中 统 下沙溪 庙组 J2x261 377 侏 罗系 中 下统 自流井 群 J1 2zl290 476 泥岩 砂岩 长石 石砂岩 上 统 须家河 组 T3xi209 373岩屑石英砂岩 三 叠系中 统 狮子山 组 T2sh0 177灰岩夹白云岩 8 69 松子坎 组 T2s152 295白云岩 泥 页岩 茅草铺 组 T1m416 530 灰岩 白云岩 白 云质灰岩 下 统 夜朗组T1y310 504泥页岩 夹灰岩 长兴组P3c36 65上 统 吴家坪P3w216 291 灰岩 粘土岩 夹 煤层 中 统 茅口组P2m182 351 二 叠系 下 统 梁山组P1l130 180 灰岩 底部有粘土 岩绿泥石 韩家店 组 S1h 石牛栏 组 S1sh 志 留系 下 统 龙马溪 组 S1l 600 页岩 钙质砂岩 夹生物碎屑灰岩 五峰组Q3w 上 统 涧草沟 组 Q3j 宝塔组Q2b 中 统 十字铺 组 Q1sh 110 泥质灰岩 瘤状灰 岩夹炭质页岩 湄潭组Q1m380 粘土岩 页岩夹灰 岩 红花园 组 Q1h 奥 陶系 下 统 桐梓组Q1t 145 生物碎屑灰岩 白 云岩 上 中统 娄山关 组 2 3ls 458白云岩 石冷水 组 2s中 统 高台组 2g 30白云岩 砂岩 清虚洞 组 1q35 白云质灰岩 白云 岩 金顶山 组 1j 明心寺 组 1m 寒 武系 下 统 牛蹄塘 组 1n 45砂页岩夹灰岩 震 旦系 上 统 灯影组Zbdn6白云岩 各组段地层岩性特征由下到上分述如下 区内出露的地层有寒武系中上统娄山关群 2 3ls 二叠系下统栖霞组 P1q 中统茅口组 P2m 上统吴家坪组 P3w 长兴组 P3c 至第四系 Q 现从老到新分述如下 寒武系中上统娄山关组 寒武系中上统娄山关群 2 3ls 分为 3 段 上段以灰 浅灰色白云岩为主 夹厚层白云 岩 局部含燧石团块或燧石条带 中段以浅灰色中厚层 薄层白云岩 泥质白云岩为主 夹浅 灰色角砾状白云岩 下段为灰色 浅灰色中厚层至块状微 细粒白云岩 含三叶虫化石 厚度 1022m 9 69 中二叠系统栖霞组 分布于矿区西北部 灰色 灰色中厚层含燧石生物屑泥晶灰岩夹筳灰岩 中二叠系统茅口组 分布矿区西面 主要为灰色 浅灰色中厚层状 厚层状灰岩 具缝合线构造 产腕足类 蜓 等动物化石 上二叠系统吴家坪组 矿区主要含煤地层 为一套海相沉积 分为上中下三段 岩性由灰色 深灰色粉砂质泥岩 粉砂岩 泥灰岩 煤层及灰岩组成 具水平层理 波状层理 交错层理 含腕足类 瓣鳃类 介形虫等动物化石 含大羽羊齿 鳞木等植物化石及植物化石碎片 煤核等 含煤 1 5 层 一 般 3 层左右 可采煤层 1 层 1 号煤层 厚度 220 260m 平均 245m 上二叠统长兴组 分布于矿区北部 由灰 深灰色厚层状含硅质岩团块生物碎屑泥晶石灰岩 上部多为深灰 褐黑色硅质岩夹深灰 灰绿 黄绿色粘土岩 区内厚 23m 左右 第四系 Q 分布广泛 主要由松散的崩塌物 坡积物 沟谷冲积物 粘土等组成 厚度 0 10m 局部达 50 米 与下伏地层呈不整合接触 二 构造二 构造 位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区 冯三向斜西翼 区内构造线方向以 北西 南东向为主 区域性断层主要以北西 南东向逆冲断层 构造运动强烈 断层主要为矿区 东侧一条北东 南西向逆断层 F1 倾向 100 倾角 65 断距较大 主要表现为断层东侧为娄 山关白云岩与西侧二叠系吴家坪组煤系地层碎屑岩的地层接触 属逆冲断裂性质 开阳县马头 坡煤矿区内岩层总体为一单斜构造 倾向 45 150 一般 80 110 倾角 16 45 一般 26 30 局部碎屑岩地段的小型褶皱发育造成产状紊乱 总体属构造中等 一 断层 本次勘探前 区内已存在断层 3 条断层 主要分布在矿区的东及南东面 其展 布方向主要为南东向 以正断层为主 在已存在的 3 条断层中 正断层 2 条 逆断 10 69 马头坡煤矿构造纲要图 图 3 3 1 11 69 层 1 条 本次勘探后 经贵州省地质调查院填图 并结合钻探成果 对矿区内 原断层位置和编号进行了修正 原 F1 正断层修正为 F1 逆断层 原 F3 平移断层不存 在 根据 302 孔孔内揭露的地层情况证实 F2 逆断层是存在的 101 孔内揭露一条 F3 正断层 1 F1 断层 位于勘探区东侧靠勘探区边界的一条逆断层 为区域性断层 两端均延伸至勘探 区以外 为地质填图控制 断层倾向为 80 至 100 倾角为 65 落差 300m 受断层影响勘探 区中部及南部地层为娄山关组直接与吴家坪组接触 东部为断层上盘 为寒武系娄山关组 西 部为下盘 为二叠系吴家坪组 其间缺失茅口组及栖霞组等地层 2 F2 断层 南起三岔土西 北至龙湾方向与 F1 断层相交 走向南北 倾向东 倾角 75 85 逆断层 地层断距约 200 270m 破碎带岩层产状紊乱 倾角大 具断层角砾 上盘 为二叠系上统吴家坪组底部地层砂质泥岩及厚层状灰岩 下盘为二叠系上统吴家坪组上部地层 3 F3 断层 为正断层 位于勘探区 101 孔附近 倾角大于 75 落差 20 30m 二 岩浆岩 勘探区内无岩浆岩分布 综上所述 勘探区总体构造形态为单斜 地层产状沿走向略有变化 倾角从浅部 西部 到 深部 东部 逐渐增大 除东部为区域性高角度逆断层外 区内发育少量正断层 褶曲少见 构造复杂程度属中等类型 三 煤层三 煤层 1 含煤性 勘探区内含煤地层为吴家坪组 P3w 主要以浅海相碳酸岩沉积为主 其次为三角洲沉积的泥 岩 粉砂岩 煤 其主要含煤段为第一段 厚度 9 30 49 12m 左右 平均 25 63m 岩性以泥岩 夹泥质灰岩为主 含可采煤层 1 层 C3 煤层 第二段以燧石灰岩为主 局部夹不稳定泥岩及薄 煤层 总体含 0 1 煤层 主要为 C2 煤层 零星可采 大部沉缺 2 可采煤层 勘探区内含煤地层主可采煤层为 C3 煤层 C3 煤位于吴家坪组第一段中部 距 茅口组约 4 50m 34 51m 距一段顶 0 10m 11 55m 本次勘探穿过 14 点 含原钻 孔 4 个 见煤点数 11 个 可采点 9 个 沉缺点 1 个 断缺 2 点 可采指数 81 82 直接顶板为铝质泥岩 粉砂质泥岩 间接顶板为泥灰岩 底板为泥岩 粉砂 质泥岩 分界明显 煤层厚度 0 20m 3 57m 变异系数 0 68 平均 1 58m 煤层厚 12 69 度有一定变化 局部增厚变薄 夹矸 1 至 2 层 一般为泥岩 结构简单 除 902 附 近相变 101 孔和 601 孔断缺外 全区大部可采 煤层稳定程度应属较稳定类型 图 1 3 2 C3 煤层厚度等值线图 四 煤质四 煤质 一 物理性质和煤岩特征 13 69 1 物理性质 C3 煤层颜色多为黑色 少量黑灰色 粉末状为主 少量粒状及块状 内生和外生 裂隙较发育 充填薄膜状 网格状 脉状方解石 含较多结核状 透镜状 浸染状 星 点状 蠕虫状黄铁矿 其它物理性质见表 5 1 1 物 理 性 质 一 览表 表5 1 1 项目 煤层 光 泽视 密 度真 密 度断 口裂 隙 C3 似金属 沥青 1 48 1 56 1 82 1 65 3 平坦状 阶梯状 较发育 2 煤岩特征 1 煤的宏观煤岩及类型 煤层的煤岩成分主要以亮煤为主 夹镜煤线理及暗煤条带 含黄铁矿透镜体 煤的宏观煤岩 类型以半亮型为主 少量半暗及暗淡型 2 煤的微观煤岩类型 微镜惰煤 二 煤的化学性质 一 水分 Mad C3 煤原煤水分含量为 1 16 1 52 平均 1 37 为特低水分煤 浮煤水分含量 0 55 1 38 平均 0 90 二 灰分 Ad C3 煤原煤灰分含量为 21 10 43 12 平均 30 94 为中高灰煤 浮煤灰分含量为 10 82 14 93 平均 13 37 为低灰煤 见图 5 2 1 C3 煤层灰分含量分布图 三 挥发分 C3煤原煤挥发分含量为9 80 27 66 平均21 25 浮煤挥发分含量为 17 94 22 17 平均19 40 四 硫分 四 硫分 全全硫硫 C3煤的硫分含量3 54 7 60 平均5 31 为高硫煤 南部硫分偏高 浮煤硫 分含量2 04 3 01 平均2 75 脱硫率48 硫分中以硫化铁硫 Sp d 为主 其 次为有机硫 盐酸盐硫最少 见表5 2 2 煤层硫分含量分布图见5 2 2 C3煤硫分统计表 表5 2 2 14 69 全硫 St d 硫酸盐硫 Ss d 硫化铁硫 Sp d 有机硫 So d 平 均 5 310 164 342 71 最 大 7 600 264 392 95 最 小 4 810 064 282 47 5 其它有害元素 煤中存在的对人体和生态有害的元素主要为硫 磷 砷 氟 氯等元素 这些元素 随煤层的开采和利用对人体和生态 以及工农业生产都有不同程度的影响 因此在今 后矿区开采和煤的利用过程中 需要对上述元素进行监测 以有利于环境保护 煤层中有害元素有硫 St d 磷 P 砷 As 氯 Cl 氟 F 等 1 原煤硫 St d 煤层硫分含量 3 54 7 60 平均 5 31 为高硫煤 今后 在煤矿开采或煤加工利用时会对周围环境造成污染 2 原煤磷 P 煤层含量为 0 019 根据我国煤炭行业 GB T20475 1 2006 煤中磷分分级 标准的规定 C3 煤属于 低磷分煤 P 2 对生态环境影响不大 3 原煤砷 As 煤层含量为 7 10 6 为一级含砷煤 4 原煤氯 Cl 煤层含量为 0 111 根据我国煤炭行业 GB T20475 2 2006 煤中氯含量分级 标准的规定 本区煤层为低氯煤 Cl 2 5 原煤氟 F 煤层含量为 378 10 6 根据 煤中氟含量分级 MT T966 2005 的规定 煤层属高氟煤 200 10 6 今后在煤矿开采或煤加工利用时注意 对周围环境污染的影响 6 煤灰成份 原煤灰成分主要以 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 为主 煤层含量分别为 15 69 44 04 21 51 19 60 4 35 占灰成分总量的 89 50 其它含量占有的比例不大 最小 为二氧化锰 含量 0 094 区内可采煤主要煤灰成份见表 5 2 4 C3 煤灰成份 表 5 2 4 项 目 煤 层 SiO2 Al2O 3 Fe2O 3 CaO MgO SO3 TiO 2 K2O Na2O MnO2 平 均 44 04 35 21 51 19 60 4 3 5 1 4 3 4 5 4 1 7 6 0 5 4 0 220 094 三 煤的工艺性能 1 发热量 C3 煤层原煤干燥基高位发热量 Qgr d 为 18 00 26 79MJ kg 平均 21 88 MJ kg 属于中发 热量煤 C3 浮煤干燥基高位发热量 Qgr d 为 16 55 32 06MJ kg 平均 26 59MJ kg 煤层发热量指标 表 5 3 1 原煤发热量浮煤发热量 Qb d MJ kg Qgr d MJ kg Qnet d MJ kg Qb d MJ kg Qgr d MJ kg Qnet d MJ kg 18 74 27 17 22 48 3 18 00 26 79 21 88 3 20 24 16 85 32 40 26 89 3 16 55 32 06 26 59 3 30 31 31 21 30 76 2 2 碳酸盐二氧化碳 CO2 根据以往化验资料 煤对二氧化碳化学反应性 作 1 个样的试验 化验结果表明 温 度在 950 时的 值为 31 0 37 94 平均为 33 0 温度在 1000 时的 值为 36 5 50 5 平均 43 5 本区煤层属于弱还原性煤 即是对二氧化碳还原率较低的煤 3 焦渣特征 C3 煤层焦渣特征 原煤 2 6 浮煤 2 7 4 灰熔融性 根据以往化验资料 1 该层煤灰软化温度 ST 为 1190 1290 平均值为 1240 根据 煤灰熔融性软化温度 ST 分级 MT T852 2000 的规定 该煤层属较低软化温 度灰 RLST 2 该层煤煤灰流动温度 FT 为 1220 1320 平均值为 1270 根据 煤灰熔融性流动温度 FT 分级 MT T853 2 2000 的规定 该煤层属较低流动 16 69 温度灰 RLFT 煤层灰熔融性特征表 表 5 3 2 项目 ST 软化温度 FT 流动温度 平均 12401270 最大 12901320 最小 11901220 5 结渣性 根据以往化验资料 对该煤层所作的结渣性 当鼓风强度为 0 1 0 3m s 时 其试验结果均分 布在弱结渣区 为弱结渣煤 6 可磨性指数 HGI 根据以往化验数据表明本区煤层可磨性指数为 172 根据 煤的哈氏可磨性指数分级标准 MT T852 2000 的规定 该煤层均及易磨煤 UEG 四 煤类 C3 浮煤挥发分含量为 17 94 22 17 平均 19 40 粘结指数为 84 据以往资料 原煤胶质 层厚度 29 00 38 00mm 平均 32 64mm 根据中国煤炭分类标准 为肥煤 变质阶段为 阶 段 五 煤的风化和氧化 根据钻孔勘探资料 矿区风氧化带深度为 10m 六 煤的工业用途 根据煤质化验资料 C3 煤可以作为燃料 锅炉用煤及化工原料 五 水文地质五 水文地质 一 区域水文地质 井田位于黔北 属于中山 中低山地貌 出露的地层按岩性大致可分为可溶岩与 非可溶岩两大类 二叠系中统茅口灰岩 上统长兴灰岩 寒武系下统娄山关群灰质白 云岩属可溶岩 含碳酸盐岩岩溶水 富水性较强 二叠系上统吴家坪组 下统梁山 组 三叠系下统夜郎组砂泥岩类属非可溶岩 含基岩裂隙水 富水性及透水性均弱 17 69 区域水文地质图 图 6 1 1 区域内岩层主要为碳酸盐岩和碎屑岩两大类 碳酸盐岩包括二叠系上统吴家坪组 茅口组及 寒武纪明心寺组 娄山关组 碳酸盐岩广布矿区内 多属裸露及半裸露的基岩山区 地表岩溶 洼地 落水洞 溶斗等较发育 地下局部发育溶洞 暗河 大气降水容易通过地表大量的负地 形渗入岩溶裂隙 管道 暗河之中 岩层中赋存着丰富的岩溶水 富水性强 这些岩溶水长途 迳流 最后以岩溶大泉 岩溶泉群或暗河等形式排泄于当地河谷中 区域内碎屑岩分布面积较小 仅在局部出露 主要包括二叠系上统吴家坪组一段的粘土岩 粉砂质粘土岩 泥岩 碎屑岩靠近地表时风化较强烈 风化裂隙较发育 含风化裂隙水 深部 发育构造裂隙地段 以含构造裂隙水为主 碎屑岩区地下水运动受地形 地貌 岩性 构造控 制 富水性总体较弱 主要依靠大气降水补给 受地势影响 一般为近源补给 就近排泄 区域内岩溶水和碎屑岩裂隙水均以大气降水作为主要补给来源 地下水动态随季节变化明显 一般每年 5 月地下水流量 水位开始回升 6 9 月为最高值 其间出现 1 3 次峰值 10 12 月份进入平水期 水位 流量开始下降 二 矿井水文地质条件 1 地表水及大气降水 矿区属中亚热带季风气候区 因受南 北气流和高原地貌的双重制约 雨量充沛 年平均降 雨量 1243mm 多集中在 6 8 月 此段时间内降雨量可多达 670 680mm 其阴雨期长 有利于 对地下水的补给 矿区内及外围地表水系不发育 绝大部分来源于矿区中 西部山谷基岩裂隙水渗出 属季节 性溪沟水 集中向东流 后汇入矿区东形成常年溪沟水 水体有冯三镇溪沟 三岔土水库 新 房子水库 2 老窑积水 矿区西面含煤地层浅部分布有废弃老窑 老窑采空区内有大量积 18 69 水 今后矿床开采中接近采空区应进行超前探水或先疏干采空区积水 以防采空区 积水涌入矿井 造成突水事故 3 地下水含 隔 水层 1 第四系孔隙水弱含水层 主要分布在洼地和各地层之上 成份主要由坡积 洪积 冲积 及部份湖沼沉积的砾石 砂 亚粘土及粘土组成 厚度为 0 50m 一般 10m 左右 其特点是孔 隙大 渗透性较强 矿区内未发现泉水点 本层含孔隙水 由于多覆盖于各地层之上 其与下 伏各地层中地下水有直接的水力联系 但由于厚度较小 其富水性弱 为透水层 对煤矿开采 影响较小 2 二叠系上统吴家坪组二段 P3w2岩溶水强含水层 为灰色到深灰色薄层到中厚层 薄板状 含燧石团块灰岩 夹燧石层 夹黄灰色 灰色薄层到中厚层粉砂岩 粘土岩 该层以主要含碳 酸岩溶水 以大气降水补给为主 季节性变化明显 溶洞发育 富水性强 本次勘探吴家坪组 二段石灰岩溶洞 裂隙发育 钻孔漏水严重 见附表 3 3 3 二叠系上统吴家坪组一段 P3w1裂隙水弱含水层 分布于矿区内东侧 由灰黄色粉砂岩 泥质粉砂岩 粉红色泥岩 薄层灰岩及煤层组成 厚度约 25 63m 以往调查中发现 D4 D5 D16 共 3 个泉水点 泉水流量分别为 0 24l s 0 16l s 0 90l s 泉流量均较小 本层以基岩裂隙 水为主 富水性弱 为相对隔水层 本层中的基岩裂隙水将成为矿井开采时的直接充水水源 局 部裂隙发育 钻孔漏水严重 见附表 3 3 4 二叠系中统茅口组 P2m 岩溶水强含水层 分部于矿区西部 由灰色 灰白色厚层至块 状灰岩组成 区内出露厚度大于 200m 岩溶微地貌 岩溶洞 岩溶漏斗 岩溶洼地 比较发育 以往调查中发现 D2 D3 D6 D7 D8 岩溶洞 漏斗 5 个 岩溶泉点 D17 一个 泉水流量 1 53l s 详见表 6 2 2 该层主要含碳酸盐岩溶水 以大气降水补给为主 季节性变化明显 富水性强 本次抽水资料显示茅口组灰岩静水位为 996 72m 矿区最低侵蚀基准面为 975m 综 合分析各方面资料 计算底板隔水层承受的水头压力以矿区最低侵蚀基准面标高为宜 根据底 板突水系数 T P M P 水压 Mpa M C3 煤层底板到茅口距离 m 根据 煤层防治水规定 底板受构造破坏的块段其突水系数不大于 0 006 正常块段突水系数不大于 0 1 根据各钻孔数 据计算结果见表 6 2 1 其突水威胁预测见图 6 2 1 5 寒武系中上统娄山关组 ols 岩溶水强含水层 分部于矿区东部 区内岩性由灰白色 白云岩 白云质灰岩组成 地表风化后多显细微浅红色纹露 未见顶 底 区内出露厚度大于 150m 以往调查中发现 D12 一个岩溶泉 泉水流量 1 53l s 该层主要含碳酸岩溶水 以大气降 水补给为主 季节性变化明显 富水性强 本次 ZK601 钻孔显示娄山关组裂隙 溶孔发育 有 水蚀现象 19 69 4 充水通道 1 岩石天然节理裂隙 矿区直接充水含水层吴家坪组 P3w 含煤地层大部分出露于地表 岩石风化节理 裂隙很发 育 而深部发育的构造节理 裂隙 它们是大气降水直接进入矿井的通道 2 开采冒落裂隙 采煤活动产生的冒落裂隙 是地表水及地下水 老窑水溃入矿井的通道 C3 煤 层开采时 吴家坪组第二段的岩溶水有可能通过开采冒落裂隙涌入矿井 3 底板突水性 C3 煤层距茅口组约 4 50 34 51m 平均 18 70m 以灰白色铝质泥岩 黑灰色 泥岩为主 3 线及 ZK201 较厚 矿区大部分在 10 20m 茅口组水位标高 996 72m 东部 F1 断层附近厚度 5 10m 底板标高小于 800m 突水系数约 0 16 大于正常块段 的安全标准 开采时茅口组岩溶水可能涌进矿井 4 暗河及溶洞 勘探区内岩石大部分为石灰岩及白云质石灰岩 为岩溶地貌 溶洞暗河发育 地表水及大气 降水汇入溶洞暗河后沿地下流动 尤其雨季水量巨大 以往及本次勘探资料均发现溶洞及落水 洞 受构造影响矿区内裂隙发育 一沟通煤层顶板与暗河及溶洞 导致岩溶水涌入矿井 5 地表水与大气降水直接补给 由于矿区位于单斜构造上 岩溶发育 吴家坪组在矿区大部部直接出露地表 冯三镇溪流在 北部直接流过 F1 破碎带 大气降水与河水可以沿裂隙补给吴家坪组 6 充水方式 由于矿井直接充水含水层露头分布局限 接受一定的大气降水补给 充水通道以岩石风化裂 隙及采矿裂隙为主 规模一般不大 少量为老窑 采空区巷道 岩溶管道导水 因此目前矿井 充水方式主要以渗水 滴水 淋水为主 随着矿井进一步向深部延伸 采矿裂隙增多 采空区 面积增大 矿井涌水量将逐渐增大 特别是开采深度低于矿区最低侵蚀基准面时 河水可能沿 煤层底板的茅口组灰岩溃入矿井而产生突水 5 矿井涌水量预测 矿井勘探地质报告采用比拟法 大井法 分析预算法分别对矿井涌水量进行预测 推荐取值 正常涌水量为 55 4m3 h 最大涌水量为 110 8m3 h 6 矿井水文地质类型 马头坡煤矿 C3 煤层主要充水水源为为吴家坪组一段裂隙含水层 其次是受采掘破坏裂隙及构 20 69 造裂隙沟通的吴家坪组二段及茅口组岩溶水 因此 矿床为裂隙充水矿床 在煤层露头附近存 在一定数量的老窑采空区 矿井受水害威胁中等 为水文地质条件中等的矿床 六 其他开采技术条件六 其他开采技术条件 1 瓦斯 根据勘探区调查资料 邻近勘探区 C3 煤层瓦斯相对涌出量为较小 没发生过煤与瓦斯突出现 象 根据 2007 年 12 月 30 日贵州省煤炭管理局文件 对贵阳市煤矿 2007 年度矿井瓦斯等级鉴 定报告的批复 黔煤行管字 2007 517 号 本矿井绝对瓦斯涌出量为 0 74m3 min 相对瓦斯涌 出量为 9 81m3 t 绝对 CO2 涌出量为 0 31m3 min 相对 CO2 涌出量为 4 11m3 t 审批结果为低 瓦斯矿井 本次勘探取 501 钻孔煤样一件做煤层瓦斯等温吸附实验 实验结果 C3 煤层瓦斯放散速度为 p 为 13 076 大于判定煤层突出危险性单项指标的临界值 10 矿区未进行过瓦斯压力测试与煤与瓦斯突出鉴定 建议在矿井建设以后进行鉴定 2 煤尘爆炸性 根据贵州省开阳县马头坡煤矿于 2004 年 11 月 5 日专门采样送贵州省煤田地质局实验室化验 室提交的煤尘爆炸性鉴定报告 水份 0 67 灰份 22 79 挥发份 26 22 火焰长度 20mm 煤 层爆炸最低岩粉量 75 该煤层具有爆炸性 本次勘探选取 1 孔进行爆炸性测试 测试结果如下表 见表 7 3 1 所示 火焰长度为 30mm 最低抑制岩粉量为 45 挥发分 Vdaf 变化在 21 36 之间 因此 煤层具有煤尘爆炸危险性 煤尘爆炸性指标一览表 表7 3 1 孔 号 火焰长度 mm 最低抑制岩粉量 挥发分 Vdaf 爆炸危险性 3 01 3030454521 61 有爆炸性 3 自燃发火倾向性 根据以往化验资料 贵州省开阳县马头坡煤矿于 2004 年 11 月 5 日专门采样送贵州省煤田地 质局实验室化验室提交的煤炭自燃倾向性等级鉴定报告 氧化温度为 344 原样温度 361 还原温度 367 煤层自燃倾向等级为自燃煤层 根据山东省泰山矿产资源检测研究院实验室对 301 孔 C3 煤层化验结果 本矿 C3 煤层属容易 自燃煤层 I 级 见下表 C3 煤层自燃倾向表 7 4 1 21 69 化验编号 水分 Mad 灰分 Ad 挥发 分 daf 全硫 St d 真相 对密度 火 焰 长 度 mm 吸氧 量 ml g 干煤 自 燃倾 向性 分类 等级 E2012157 8 1 5 0 21 6 1 21 3 6 3 5 4 1 5 6 3 0 0 7 1 I 级容 易自 燃 4 地温 本次勘探对 701 号孔和 801 号孔进行了简易测温测井 不同深度的温度值见表 7 5 1 和表 7 5 2 由表可以得出增温带温度变化图 矿区地温梯度约为 1 5 百米 区内未发现地温异常区 地温正常 5 煤层顶 底板 C3 煤层顶板 为灰 灰黑色薄 中厚层状泥岩 泥灰岩 泥质粉砂岩等 多含植物碎屑化石 及黄铁矿散晶 发育裂隙 充填方解石脉 近平坦状断口 层理发育 RQD 统计值 0 92 平 均 42 25 质量差 岩样测试抗压强度值为 21 5 64 3MPa 稳定性较差 易坍塌 开采时需 进行全支护 其中石灰岩及泥质石灰岩顶板抗压强度较大 为 64 3MPa 但分布范围小 大部为 泥岩 粉砂岩顶板 测得抗压强度 21 5 MPa 但从现场勘探资料看 C3 煤层顶板松软 稳定性 差 C3 煤层底板 为浅灰 灰色泥岩 铝质泥岩等 多含植物碎屑化石 局部含部分砂质 发育 裂隙 充填方解石脉 吸水性强 局部地段存在泥化 膨胀现象 易产生底鼓 RQD 统计值 0 70 平均 28 75 质量差 岩样测试抗压强度值为 1 7 55 5 MPa 稳定性差 矿床的工程地质条件属层状岩类简单 中等型 第四节第四节 井田勘探程度及开采条件评价井田勘探程度及开采条件评价 一 勘查程度一 勘查程度 本井田地质勘探基本查明了矿区地层 岩性 构造特征和 C3 煤层的赋存情况 查明了 C3 煤层的煤类 煤质特征及变化 评述了工艺性能及其工业用途 查明了矿 区断层 对小构造的发育程度 分布范围及对开采的影响做出了评述 详细查明了 矿井水文地质条件 确定了矿井水文地质类型 调查了老窑 生产矿井的分布和开 22 69 采情况 对老窑的采空区基本掌握 研究了 C3 煤层顶底板的工程地质特征 瓦斯 煤的自燃趋势 煤尘爆炸危险性及地温变化等开采技术条件 并做出了相应的评价 估算了矿井资源储量 分析认为 所提供的地质资料满足矿井设计要求 二 存在的问题及建议二 存在的问题及建议 1 各煤层顶 底板多以炭质泥岩 泥岩为主 岩石完整性差 中等 属软弱 半坚硬岩石 不稳定 中等稳定顶 底板 其稳定性较差 遇水较易软化 在开采时应注意加强顶 底板的 管理 2 勘探区东部的区域大断层 F1 附近 次生断层 裂隙较发育 建议加强这方面的分析研究 工作 并做好井下工作 保障生产安全 3 在设计和开采中建立地下水动态监测网 加强地表水 地下水及各含水层之间导水性的相 关研究 防范水害 4 在勘探区西部分布着数个废弃老窑 个别可能存在采空区 在开采过程中需要预防采空区 积水和积气对采矿可能构成的危害 建议对采空区进行物探工作 5 在受底板茅口组灰岩水突水威胁的区域进行采掘工作前 要采取如井下物探 钻探等手段 提前进行探水工作 搞清水文地质情况 采取有针对性的防治水措施 消除隐患后方可开展采 掘工作 确保矿井生产安全 6 建议煤炭开采过程中注重水环境影响分析 科学环保开采 力保水资源生态环境不被破坏 7 建议进行煤与瓦斯突出鉴定 8 加强研究煤矸石变废为宝的利用途径 建立科学环保现代化矿井 23 69 第二章第二章 矿井资源矿井资源 储量 设计储量 设计生产能力及服务年限生产能力及服务年限 第一节第一节 井田资源井田资源 储量储量 全矿井资源储量全矿井资源储量 截至 2012 年 8 月 31 日 估算马头坡煤矿 均在准采标高 1100 500m 内 保有煤炭资源储 量为 608 0 万吨 保有资源储量中 探明的经济基础储量 121b 为 27 7 万吨 控制的经济基础储量 122b 为 147 6 万吨 推断的内蕴经济资源量 333 为 432 7 万吨 探明 控制的资源 储量为 175 3 万吨 占保有资源 储量的 29 探明的资源 储量为 27 2 万 吨 占保有总资源 储量的 5 其中 受底板茅口灰岩突水威胁突水系数大于 0 1 区域资源储量为 326 4 万吨 突水系数小 于 0 1 区域资源储量为 281 6 万吨 保有资源量中含各类保护煤柱资源量 50 5 万吨 均为推断的内蕴经济资源量 333 其中边 界煤柱 12 1 万吨 断层煤柱 34 3 万吨 巷道煤柱 4 1 万吨 C3 煤层全矿井资源 储量估算汇总表 单位 万吨 表 9 4 1 查明的经济资源量 333 煤 层 编 号 资源量 估算面 积 m2 12 1b 12 2b 正 常 煤 柱 小 计 121b 122b 合 计 121b 12 1b 122b 333 121b 12 2b 121b 122b 33 3 C 3 216388 8 27 7 14 7 6 3 82 2 5 0 5 43 2 7175 3 6 08 0529 第二节第二节 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 一 矿井工作制度一 矿井工作制度 矿井年工作日为 330d 采用 三八 工作制 二班生产 一班检修 每天净提 升时间 16h 24 69 二 矿井设计生产能力二 矿井设计生产能力 本矿井主要是开采 C3 煤层 该煤层赋存较稳定 开采技术条件一般 资源储量 较少 地质构造较复杂 水文地质复杂 适合建设小型矿井 根据 采矿许可证 的登记生产规模 河边煤矿设计能力为 9 万 t a 设计认为该井型是适宜的 三 矿井设计服务年限三 矿井设计服务年限 矿井设计服务年限按下式计算 T Z KA 式中 T 矿井服务年限 a Z 矿井可采储量 100 万 t A 矿井生产能力 9 万 t a K 储量备用系数 取 1 4 经计算矿井服务年限为 7 9 年 25 69 第三章第三章 井田开拓井田开拓 第一节第一节 开拓方式与井口位置开拓方式与井口位置 一 井田开拓方式及井口位置一 井田开拓方式及井口位置 1 井口及工业场地的选择 根据矿井煤层赋存情况 并综合井田内地形地貌 交通运输 井下资源赋存条件等因素 结 合矿井现状拟定两个建设方案 并进行比较 具体如下 方案一 利用原已施工的部分井筒 采取斜井开拓进行建 设 井口及工业场地充分利用原有井口及工业场地 矿井开拓采用斜井开拓 开采一个水平 先期布置一个采矿井开拓采用斜井开拓 开采一个水平 先期布置一个采 区 两翼开采 区 两翼开采 首采区为一采区 布置在井筒的北翼 矿井井筒形成并形成系统后 即可布置回采面进行回 采 首采工作面 1101 布置在采区北翼 1101 运输巷与主斜井相连 1101 回风巷与回风斜井相 连 构成回采面进行回采 同时准备采区南翼的 1102 运输巷和 1102 回风巷掘进头 形成完整 的井下生产系统 后期沿煤层走向布置煤层运输大巷 连接各采区 二 三采区分别单独设计回风斜井 通风方式为分区抽出式通风 通风方式为分区抽出式通风 矿井以一个炮采工作面 两个掘进头满足 9 万吨 年设计能力 采煤方法采用走向长壁式后退 采煤法 矿井工业场地设在主平硐口附近 方案二 利用原工业场地 在原井筒的南侧 紧靠原井筒位置重新布置三个井筒 矿井开拓采用斜井开拓 开采一个水平 先期布置一个采区 两翼开采 矿井开拓采用斜井开拓 开采一个水平 先期布置一个采区 两翼开采 首采区为一采区 布置在井筒的北翼 矿井井筒形成并形成系统后 即可布置回采面进行回 采 首采工作面 1101 布置在采区北翼 1101 运输巷与主斜井相连 1101 回风巷与回风斜井相 连 构成回采面进行回采 同时准备采区南翼的 1102 运输巷和 1102 回风巷掘进头 形成完整 26 69 的井下生产系统 后期沿煤层走向布置煤层运输大巷 连接各采区 二 三采区分别单独设计回风斜井 通风方式为分区抽出式通风 通风方式为分区抽出式通风 矿井以一个炮采工作面 两个掘进头满足 9