黄河北矿区阳谷阳谷茌平矿区开发建设特点与关键技术

黄河北矿区阳谷阳谷茌平矿区开发建设特点与关键技术

1阳谷—黄河北矿区阳谷—茌平区概况及开发意义黄河北矿区位于山东省中部，位于济南、山东和运城之间。矿区中心东距济南市约70km,西距聊城市约60km,北距德州市约150km,是鲁西大型煤炭基地中待规划开发的大型矿区。黄河北矿区包含阳谷—茌平区和黄河北区,其中阳谷—茌平区总面积2671.07km2,含煤面积2239.28km2。估算-1500m以浅资源/储量面积932.4km2,共获得煤炭资源/储量约8534.6648Mt,初步规划7对矿井,规模12.90Mt/a,服务年限80a,配套建设选煤厂和低热值燃料电厂,规划总投资约330亿元。该矿区不仅煤炭资源丰富、煤质好、煤炭品种齐全,更有交通便利,区位优越的显著优势,其地处缺煤地区,具有优越的市场开发前景。根据鲁西大型煤炭基地规划,黄河北矿区煤炭资源整装、储量丰富,有序勘探和开发黄河北矿区煤炭资源,不但可以缓解目前华东地区煤炭供需紧张状况,保障山东省能源供应安全稳定和经济持续稳定发展,而且对当地经济发展、社会稳定与和谐具有重要的意义。2煤-岩-震对比分析-400m1)外部建设条件优越:黄河北矿区阳谷—茌平区位于山东省聊城市,铁路、公路、水路运输方便,地处缺煤地区,煤炭产品市场需求量大。聊城地区无生产煤矿,根据2012年统计,该地区煤炭调入量达3000万t。2)煤炭资源较丰富:-1500m以浅煤炭资源/储量8534.6648Mt,其中:低硫煤资源/储量5187.5863Mt,高硫煤资源/储量3347.0785Mt。查明低硫煤资源/储量4385.649Mt,其中2~12煤层查明低硫煤资源/储量3914.1008Mt;-1500m以浅可利用的查明资源/储量2962.03Mt。16、17-1、17-2、18煤层受奥灰水底鼓突水威胁较严重,根据《煤矿防治水规定》计算,其奥灰突水系数均大于0.1MPa/m,且绝大部分为高硫煤,将其划为暂不利用储量。3)煤田内断层多,落差大,形成井田自然边界。阳谷—茌平区的西部边界为聊考大断裂(落差大于2500m),北部边界为齐广断裂(落差大于1000m),东部边界为刘集断层(落差大于500m),东南边界为东阿断层(落差大于2500m),向南部延伸到河南境内。除这些大规模边界断裂以外,矿区内较大断裂还有古城断裂、谭庄—阿城镇断裂、茌平断裂、ZF3断层、于集断裂、博平断裂等。煤田内构造以断裂为主,由于构造活动,形成升降相间的构造格局。4)可采煤层埋藏深:黄河北矿区阳谷—茌平区含煤地层为石炭—二叠系地层的山西组和太原组。根据目前勘探程度,煤田内可采区域主要分布在煤田的西部和中东部,煤层埋藏深度-800~-1500m之间,形成阳谷片区、聊城片区两个大的自然开采块段;西南部、中西部和东部煤层埋藏深度在-1500~-3100m。5)开采技术条件中等:煤田内煤层均为缓倾斜煤层,地质构造复杂程度中等,瓦斯含量低,上组煤开采水文地质条件中等;主要开采煤层为山西组的3上煤层和3下煤层,厚度均为中厚~厚煤层。6)区内地形平缓,为冲积平原。地面随河流流势自西南向东北倾斜,最高海拔+49m,最低海拔+24m,地表被第四系洪积、冲积层所覆盖,矿区地面比较平坦。7)煤田所在地区人口稠密,村庄多,自然环境较好,地表水系较多。3重要的矿区资源开发技术3.1冻结井筒支护技术区内第四系及上第三系地层的厚度450~1250m,给建井带来一定难度。巨野煤田龙固矿井主井采用钻井法施工,通过的表土层厚度为546.48m,副井采用冻结法施工,表土层厚度为567.70m,都是目前国内冻结法和钻井法通过不稳定地层较深的井筒。与龙固矿井邻近的万福矿井井筒要穿过755m厚的冲积层,其主井井筒冻结深度达894m,万福矿井与中国矿业大学联合进行了万福矿井超深厚表土层冻结井筒支护技术研究,对深井冻结井壁结构进行了进一步优化。以上实践及研究成果均为本区深井井筒建设积累了宝贵经验。3.2矿井冲击地压防治技术方案整个矿区煤炭资源埋藏深度大,矿井开拓的第一水平埋藏深度基本在900~1000m之间,开采深部资源将带来高地压、高地温、冲击地压、承压水突水等井下灾害。高地压表现为矿压显现剧烈。随着采深的增加引起的覆岩自重压力的增大和构造应力的增强,井下围岩发生剧烈变形、巷道和工作面围岩失稳、并伴有破坏性的冲击地压,给顶板管理带来许多困难。根据巨野煤田开采巷道支护研究和实践,主要通过加大工作面液压支架支护强度、采用锚网索喷支护、注浆锚索和注浆锚杆的应用、二次锚固技术、让压锚索、锚杆等支护技术加强工作面及巷道的支护强度,减少巷道的维护工作。随着开采深度的逐步增加,地温也随之升高。随着地温的不断升高,热害以及有毒有害气体、粉尘的危害也日益增大。这些危害严重影响作业工人的效率以及他们的身心健康,甚至很可能导致一些矿井恶性事故的发生,给矿井的安全生产及其日常管理带来了极大的威胁。巨野矿区深井建设采用了冰冷和水冷两种制冷系统,实践证明,巨野矿区赵楼矿井采用的井下集中式水冷系统,具有效率高、效果好、适应性强的优点,正在其临近矿井中推广应用。冲击地压指采掘空间周围煤岩体中聚集的能量突然大量释放,快速破坏煤岩体并将煤岩体抛出、产生巨大声响和气浪并剧烈震动,造成人员伤亡和工作场所空间严重破坏的煤矿灾害,目前冲击地压危险性预测方法主要有采动应力监测、电磁辐射法、钻屑法、微震法、地音法。防治措施主要有:合理开采程序与巷道布置、煤层注水、采用可缩性支护、采取预卸压措施、对坚硬顶板进行处理、控制采高和推进速度。承压水在本区实际上是指三灰岩溶水和奥灰岩溶水。由于本区奥灰水一般富水性强、补给好、水量大,因此,开采留设了足够的保护煤柱。开采时的突水危害主要为三灰岩溶水突水,三灰是开采3煤层底板进水的直接充水含水层。而本区三灰富水性差异较大,浅部或断层附近裂隙发育,富水性中等,深部裂隙不发育,富水性弱,且富水区呈斑块状分布,不连续,无大面积富集区。因此,本区三灰突水防治的总体技术方案主要有注浆加固、疏水降压和改进采煤工艺三种方法。根据三灰含水层水文地质条件特点,在三种方法中,应以疏水降压为主,之后再根据实际情况结合注浆加固和改进采煤工艺方法开展回采工作。3.3煤炭开采影响的发展趋势本区地面村镇、河流、铁路、高速公路、省道等地面建构筑物较多,对井下煤炭资源的回收影响较大,适宜采用开采减沉效果较好的绿色开采技术。近年来,众多煤炭企业与科研院所合作通过科研攻关、技术实践,已基本掌握了综采固体充填、普采固体充填、风力充填、膏体(似膏体)充填和高水(超高水)充填采煤所需的大量关键技术,充填开采在最大程度回收煤炭资源的同时,将对地表生态的影响程度降到最低,从源头治理煤炭开采对地下水和地表土地与建(构)筑物的破坏,解放“三下一上”呆滞资源,对于解决我国煤矿采出率低和开采破坏环境问题、提高矿井安全保障、建设生态矿区具有重要作用。另外,黄河自本区东南部流过,黄河下游属于强烈的堆积游荡性河道,由于黄河水少沙多,水沙输送很不平衡,泥沙常年淤积,河床逐年抬高,造成黄河下游“地上悬河”的局面,不仅使河道整治工程失去作用,也对防洪和滩区群众生命财产构成了极大威胁,受黄河泥沙影响,聊城市也土地沙化的严重困扰,黄河泥沙成为影响聊城市生态环境的不利因素之一。将来本区充填开采宜重点研究黄河泥沙充填开采,利用黄河泥沙作为井下开采的充填材料,既解决了充填材料不足的问题,也可以处理掉一部分黄河泥沙,降低土地沙化危害,改善生态环境。4开采影响因素及对策1)提高矿区地质勘查保证程度。本矿区总体勘探程度不高,影响了矿区建设规模、均衡服务年限、发展后劲以及后备矿井的建设。在下阶段各井田的勘探中,应有针对性地进行专门的勘探和研究,以利于矿井的设计、建设和生产。2)认真协调地企关系。矿区地处山东省聊城市,地形平坦,村庄稠密,矿区开发后井下煤层开采对地面村庄的影响将是制约矿井生产的重要因素之一,应大力发展充填开采等环境影响小、地面损毁程度低的回采工艺,并同时结合城镇发展和新农村建设做好搬迁规划。3)科学管理,周密部署。煤矿建设投资大、周期长、项目关联程度高、制约因素多,因此应在项目实施过程中科学管理,周密部署,以保证项目的顺利实施。4)合理确定开发主体。根据国家煤炭产业政策,“一个矿区,一个开发主体”,本煤田位于山东省