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南屯煤礦小槽煤開拓延深設計

添加時間:2020/08/04 來源:未知 作者:未知
南屯煤礦下組煤的開拓延伸進行設計。在設計中盡量做到危險最少,效益好,把南屯煤礦建成高產高效的礦井,為我國的煤炭生產作出貢獻。
以下為本篇論文正文:

摘 要

  本文根據對南屯煤礦資料的學習和研究,遵照《煤礦安全規程》和《煤炭工業設計規范》的要求,充分運用所學的知識,以南屯煤礦開采的實際情況為依據,對南屯煤礦下組煤的開拓延伸進行設計。在設計中盡量做到危險最少,效益好,把南屯煤礦建成高產高效的礦井,為我國的煤炭生產作出貢獻。

  本設計主要研究內容包括:

  1. 合理的選擇開拓延深的方案

  2. 井底車場形式的選擇和主要運輸大巷的布置情況

  3. 合理確定延伸水平的開拓方式

  4. 確定首采區的巷道布置方式

  5. 井下設備的選型

  關鍵詞: 儲量計算;多水平開拓;巷道布置;經濟指標;

南屯煤礦小槽煤開拓延深設計

Abstract

  Based on the study and research of Nantun coal mine data, in accordance with the requirements of "coal mine safety regulations" and "coal industry design code", this paper makes full use of the knowledge learned, and designs the development and extension of the lower group coal in Nantun Coal Mine Based on the actual situation of Nantun coal mine. In the design, we should try our best to achieve the least danger and good benefit, build Nantun coal mine into a high-yield and high-efficiency mine, and contribute to the coal production in China.

  The main research contents of this design include:

  1. Reasonable selection of development and deepening scheme

  2. The selection of the form of the shaft bottom yard and the layout of the main transportation roadway

  3. Reasonably determine the development mode of extension level

  4. Determine the roadway layout of the first mining area

  5. Selection of downhole equipment

  Key words: reserve calculation; multi level development; roadway layout; economic index;

目錄

  第一部分 南屯煤礦小槽煤開拓延深設計

  1 礦井概述

  1.1 礦區概況

  1.1.1 礦井的地理位置、交通

  南屯煤礦位于兗州煤田東南部,東臨京滬鐵路和 104 國道,南臨鄒濟公路,西北有兗新鐵路、 327 國道、京杭大運河,礦井距鄒城車站約 8 千米,礦區專用鐵路直通礦井煤倉并與京滬鐵路接軌,礦區公路四通八達,區內交通十分方便。

  井田位置交通示意圖見圖 1.1.

  1.1.2 礦井的地形地勢及地震區

  內地形平坦,地面標高 +63-+40m,自東向西逐漸降低。白馬河和南沙河分別自北向南,自東向西流經井田的西部和南部,在東紀溝附近匯合后注入微山湖。白馬河全長 76km,流域面積 1052平方米,河床寬 10-420m,屬于季節性河流,最大流量 568m3 /s ,近幾年,因疏通河道,現已成為常年通航的河流。南沙河現為鄒城市西葦水庫的溢洪河道,建庫以來溢洪一次,近幾年,由于雨量偏小,沙河成為了鄒城市部分企業常年排泄污水的河道。

  本區屬于溫帶季風區的海洋-大陸性氣候,四季分明。歷年來平均氣溫17.9 ℃,日最高氣溫 40.3 ℃,日最低氣溫- 18.3 ℃,最大凍土深度 0.27m,最大積雪厚度 0.24m.年平均降雨量 708.14mm,年最大降雨量 1263.8mm,年最小降雨量 268.5mm.降雨多集中在 7 至 8 月份,風向頻率多為南風及東南風,最大風速 16m/s.地震烈度 7 度。

  1.2 井田地質及煤層特征

  1.2.1 井田境界、尺寸和面積

  南屯煤礦小槽煤井田邊境:東以大嶧山斷層為界,西以馬家樓斷層與里彥礦井為界;北以皇甫斷層與鮑店、東灘兩井為界;南以 2002 年 4 月新調整的南屯、北宿兩礦邊界 6 個坐標點連線與北宿礦井為界。

  井田東西平均長 10.5km,南北平均寬 3.4km,面積約 35.47km2.

  1.2.2 井田地層及其主要特點

  1. 第四系( Q):厚 18.47~160.40m,平均 102.86m,東南薄,西北厚,分上、中、下三組。上組厚 17.15~59.00m,平均 33.46m,由棕黃色砂質粘土及松散的粘土質長石、石英砂層和沙礫組成,局部見有灰綠色粘土質砂,底部往往見鈣質結核和豆狀錳鐵質結核,含水豐富。中組厚 2.60~92.95m,平均 46.16m,由灰綠色粘土、密實的粘土質石英、長石砂礫組成,上部以砂礫為主,透水性差,含水微弱。下組厚 0~42.31m,平均 22.24m,以厚層的粘土質砂礫為主,夾粘土層,富水性較弱。

  井田東部邊界處缺失下組和中組,僅發育上組,井田中部僅發育中組和上組,西部上、中、下三組均發育。

  不整合于侏羅系之上。

  2. 上侏羅系蒙陰組( J3 ):殘厚 44.88~794.57m,由南向北增厚,為一套紅色砂巖。自上而下劃分為一段、兩段、三段。

  一段最大殘厚 558.34m,由灰 ~灰綠~灰白色及紫紅色砂巖和細粉砂巖組成。

  二段厚 124.56~264.39m,由紫紅色泥質中、細砂巖組成,夾數層礫巖,具緩波狀層理和泥裂現象三段厚 10.90~47.42m,10.90~47.42m,平均 26.02m,底部為 0~12.75m厚的礫巖,礫巖成分為灰巖塊、石英、泥質巖屑,該層礫巖有的地段相變為紫紅色中、粗砂巖,其上為平均厚約 20m的灰- 灰綠色砂巖與粉砂巖互層,其間夾有紫紅色中、細砂巖。

  不整合與二迭系之上。

  3. 二迭系( P):為本區上部煤系底層,礦井南部已遭剝蝕,僅東北部保留較全,包括山西組、下石盒子和上石盒子組。

 。1)上石盒子組( P2x):僅 219 孔殘存 18.32m,由細砂巖和含礫粗砂巖組成。

 。2)下石盒子組( P1x):厚 51.87m(219 號孔),僅在井田東北部保留較全,主要巖性為灰色含礫中 ~粗砂巖和灰綠色粘土巖、粘土質細砂巖。由于古風化作用而呈灰黃色至雜質。

 。3)山西組( P1s):厚 66.44~90.37m,平均 77.94m,是本區內主要的含煤層段。主要由厚層砂巖、砂巖與粉砂巖互層、薄層粉砂巖、淺灰色呂質泥巖及煤層組成。井田南部本組已全部剝蝕掉。主要可采煤層 3 上,3 下層煤位于本組下部。

  整合于石炭系之上。

  4. 石炭系( C): (1)太原組( C2t):厚 155.75~186.02m,平均厚 170.02m.由深灰 ~灰黑色泥質巖、粉砂巖、砂巖、灰巖和煤層組成。其中下部的第十 下 層灰巖和上部的第三層灰巖質純且層位穩定,是本區的主要標志層。共含煤 18 層,主要可采煤層為 16 上 和 17 層煤,局部可采的有第 6、15 上 18 上 16 下 層煤也有偶達可采的。

 。2)本溪組( C2b ):厚 45.28~67.23m,平均 57.23m.由灰綠色、紫色鋁質泥巖、鐵質泥巖、鋁土巖、灰色粉砂巖和石灰巖組成,中夾數層煤線。上部為具有粒狀結構的第十二層灰巖和灰綠色灰質泥巖組成, 第十二層灰巖多分為兩層;中部主要為灰白色質純的第十四層灰巖,其間常出現一層相變的粗砂巖,由西向東顯著變薄,底部為紫色鐵質泥巖和灰、灰綠色鋁土巖間夾不穩定薄層第十五層灰巖。由于奧陶系侵蝕面得凹凸不平,使該層厚度變化很大,鋁土巖有時為砂礫所代替。

  假整合奧陶系之上。

  5. 奧陶系:為煤系底層基地,厚約 450~750m,分冶里統( O1)和馬家溝統(O2)。分冶里統厚 210~330m.冶里統厚 210~330m,馬家溝統厚 240~420m,灰白色灰巖為主,夾少量白云質灰巖。

  1.2.3 可采煤層特征及煤質

  本井田共含有 23 層煤,平均厚度 16.07m.可采和局部可采煤層 7 層,分別為 3 上 3 下、6、15 上、16 上、17、18 上,平均厚度 12.27m.自上而下分為兩組: 3 上、3 下、6 煤為上組, 15 上、16 上、17、18 上煤為下組。其中主采煤層 3 上、3 下、16 上、17、18 上煤為下組。其中主采煤層 3 上、3下、16 上、17煤全區穩定可采,平均厚度為 10.56m,其余三層為局部可采。

  可采和局部可采煤層特征如下:

 。1) 3 上煤:位于山西組中下部,煤厚為 3.29~7.85m,平均 5.38m,下距 3 下煤 0.18~15.66m,平均 5.38m,下距 3 下煤 0.18~15.66m.3 上與 3下煤層間距變化與層間巖性有關,層間為泥巖、粉砂巖時,層間距較少,當層間巖性相變為細砂巖時,層間距也隨之增大。該層煤全區穩定可采。

 。2)3 下煤:位于山西組下部,下距山西組底界平均為 17.59m,厚2.00~4.15m,平均 3.22m.該層煤全區穩定可采。

 。3)6 煤:位于太原組上部,層位穩定,結構簡單,以三灰為主要標志層,下距三灰平均 7.63m.該層煤厚度小,為 0~0.94m,平均 0.65m,近東部局部可采,屬于極不穩定煤層。

 。4)15 上煤:位于太原組中下部,第九層灰巖為其頂板,上距第八層灰巖 10m左右。煤厚 0~1.00m,平均厚度 0.56m,層位穩定,厚度較小,結構簡單,僅 7 勘探線以西局部可采。該層煤在井田西部相變為腐泥煤、碳質泥巖和油頁巖,厚度 0.45~2.98m,平均厚 1.76m,其下部變化很大,灰分 40%左右,含油率 5%以上,最高達 45.53%,為重要的有益礦產。

 。5)16 上煤:位于太原組下部, 第十下層灰巖為其頂板, 層位十分穩定,下距 17 層煤 12m左右,煤厚 0.28~1.39m,平均厚度 0.93m,其間夾一層厚0.07~0.34m 碳質泥巖或碳質砂巖,煤層中含大量黃鐵礦結核和黃鐵礦細晶,對煤層開采和煤質影響較大。其下距 16 下煤 7m左右,其間巖性為粉砂巖、中砂巖和細砂巖。

 。6) 17 煤:位于太原組下部,第是一層灰巖為其頂板,層位穩定。煤厚 0~1.43m,平均厚 1.11m,厚度較小,結構簡單,含一至二層夾矸和大量黃鐵礦結核和黃鐵礦結晶, 對煤層開采和煤質影響較大, 在 231 號孔和丁 120號孔變為厚達 2.23m 的腐泥巖。

 。7) 18 上煤:位于太原組的下部,上距 17 層煤 5m左右,下距奧灰平均62.78m左右,為極不穩定煤層。該層煤結構復雜,全區普遍分為兩個分層,其夾層為淺灰色鋁質泥巖, 厚 0.05~2.90m,普遍超過上分層厚度。 上分層厚0.04~0.60m,下分層平均厚 0.50m,最厚達 1.04m.屬局部可采煤層。

  煤層綜合柱狀圖見圖 1.2.

  可采和局部可采煤層特征見表 1.1.


  本區煤質穩定, 各層煤均為中變質程度的氣煤, 山西組煤質為低硫中灰煤,中等可選至易選,是良好的煉焦配煤和動力用煤;太遠群各煤層除 15上層煤為中灰、 18 上層煤富灰外, 16 上與 17 層煤為高硫低灰,除 18上層煤難以選擇外,其余各層煤均屬易選至中等可選。

 。ㄒ唬┟褐杏泻M分分析

  1. 灰分:各層煤分在平面上變化不大, 相鄰采樣點變化小于 2%,但在剖面上則具有一定規律性。即結構復雜煤層大于結構簡單煤層,不穩定煤層大于穩定煤層,薄煤層灰分的變化幅度大于厚煤層的變化幅度。

  2. 硫分:山西組煤層為低硫煤,太原組煤層為中高至高硫煤。各層煤全硫在平面上變化不大,剖面上從上往下有逐漸增高的趨勢。

  山西組煤層的硫化鐵硫和有機硫均低于 0.4%,且有機硫高于硫化鐵硫;太原組煤層硫化鐵硫、有機硫均大于 1%,且有機硫小于硫化鐵硫。

  3. 磷分:各煤層均屬低磷至特磷磷煤,精煤磷分低于 0.01%.

  煤質特征見表 1-3.

 。ǘ┟嘿|評價

  1. 原煤灰分除第 18 上層煤的灰分較高外,其余煤層的平均灰分一般為10~16%,各煤層的發熱量、灰熔點高,為良好的動力用煤。下組煤硫分高,除作為動力用煤外,還可作為化工用煤。

  2. 除第 3 層煤符合煉焦用煤要求外, 其它各層煤經洗選后, 硫分仍較高,故不宜單獨煉焦。

  3. 除第 18上層煤難洗選外,其它各層煤屬易至中等可選。若混合洗選,可選 1.45 作分離比重,這樣既可提高洗煤效率,又可擴大下組煤的應用范圍。

  1.2.4 地質構造

  南屯煤礦位于兗州向斜的南翼,為一傾向北東傾角 3 度到 15 度的單斜構造。東西北三面而分別北峰山斷層、馬家樓斷層及皇甫斷層所截。井田內次一級褶曲及小斷層發育,屬于兗州煤田中構造較為簡單類型井田之一。

  1. 斷層井田內斷層較少,且多分布在井田邊界和東北部,除峰善斷層落差較大以外,其余斷層落差均在 20-70m左右,斷層特征見表 1-12.

  褶曲礦井生產與勘探中揭露和控制的褶曲,大部分為中小寬緩褶曲,但井田東部經地震勘探后發現有較大幅度褶曲,褶曲主要有:

 。1)丁 36 號孔附近背斜: 呈 北 40°東的方向, 位于 4 至 5 勘探線之間,長 500 余米。地層傾角變陡,幅度達 15m.由于后期的剝蝕作用,致使該孔附近出現 3 煤剝蝕無煤帶(2)178~ 補 47~丁 14~丁 21 號附近的向背斜構造, 軸向北 40°東,軸向長約 4100m,位于井田南部 6 線~井田東部邊界之間,總跨度約 1200m,幅度約40m,由鉆孔控制,他是造成井田南部出現剝蝕無煤帶的主要原因。

 。3) 西部 9~13勘探線之間的多個小背, 向斜相間排列。傾角 2°~3°,局部傾向相反,產狀變化大,褶曲其短軸,寬緩的特點,幅度一般在 5 到 15m.

 。4)14 勘探線附近的鼻狀結構: 為兗州傾伏向斜的次級構造, 是受同擠壓力作用后,遭受剝蝕的結果,使第 3 上,3 下 層煤西部露頭附近呈鼻狀構造,但 3 下煤以下的太原組地層比較完整,說明構造向深部逐漸消失。

 。5) 補 19 孔的背斜構造:由 補 19 孔控制,上組煤為一背斜構造,幅度約 20m.

 。6)219 號孔附近向斜:軸向近東西向,軸線長 1100m,并被 F103斷層切割, 跨度 100m,是本井田內幅度最大的褶曲,由二維和三維地震線控制(7) 丁 16~丁 19 號孔附近向斜和背斜: 兩者軸向一致,呈 北 60°東方向,軸向長約 1200m,被 103斷層所截,位于 1~3勘探線之間,總跨度約 600m,幅度約 65m,由二維和三維地震線控制(8) 補 39~丁 45~補 38 號孔附近向斜:位于井田東北部 4~6線之間,軸線呈近東西向且落有彎曲,長約 1500m左右,褶曲幅度小,約為 30m.

 。9) 丁 26~丁 145 號孔之間向斜:位于 6~8 線間的南部,軸線東西向,長1000m左右,褶曲幅度小,約為 30m.

  一采區東部向斜構造:軸向北 20°西,寬約 340m,幅度 30m.為一短軸、傾伏褶曲。

  主要斷層特征表見表 1.2.

  1.2.5 田水文地質條件

  1. 含水層特征

  含水層自上而下為第四系上、下組砂巖、砂礫巖、侏羅系紅層,二迭系山西組 3 層煤頂板砂巖,石炭系太原組三灰,十下層灰巖,本溪群十四層灰巖和奧陶系石灰巖。簡述如下:

  第四系上、下組砂巖、砂礫巖:上組煤厚 11.19~69.10m,平均厚 53.97m.

  主要由棕色砂質粘土與松散的粘土質長石、石英沙礫層組成,下部偶見灰綠色,含水豐富。單位涌水量為 1.411~2.0221/s.m ,屬孔隙水。對礦井開采基本無影響。下組厚 0~42.31m,平均厚 22.24m,僅發育井田中、西部,東部缺失。由灰綠色、局部黃綠色的粘土質巖、砂礫、沙層及砂質粘土組成,富水性弱,單位涌水量 0.0030971/s.m ,對礦井開采基本無影響。

  侏羅系紅層:為一套紅色砂巖層,屬孔隙 - 裂隙含水層,單位涌水量0~0.1861/s.m. 該層水賦存極不均勻,裂隙發育層段,一般含裂隙水,甚至會形成富水段;而在裂隙不發育段內,含水較少,甚至起隔水作用。該層水對小槽煤開采不會有影響。

  3煤頂板砂巖: 是目前礦井開采 3 層煤時主要充水含水層。厚度3.28~39.54m,平均厚 13.80m,主要為中細砂巖,為裂隙承壓含水層,單位涌水量問哦 0.00203~0.0381/s.m .

  第三層石灰巖:厚 3.42~7.73m,平均 5.45m,灰白至深灰色,為裂隙承壓含水層,單位涌水量 0.000303~0.1801/s.m ,井田西北部和東部富水性較好。據 1998 年 J3-24 號水文孔三灰穩定水位觀測資料及礦井北石門、西大巷、中央泄水巷等揭露點的涌水資料, 三灰水位已由精查期的 +37.72~+40.23下降到 -295.679~-350m 以下,白馬河風井檢查孔水位已下降到三灰頂板以下,已不具有承壓性,故三灰水補給不良,易于疏干。

  第十下層石灰巖 : 厚 3.31~9.03m,平均 5.21m,靜儲量大,動儲量小,淺部為洞穴水,深部為裂隙水,井田西部富水性好,該層是第 16 上層煤的直接頂板,故是小槽煤開采的直接沖水含水層。根據臨近北宿、落陵、唐村煤礦開采經驗,該含水層對礦井充水具有初期大、后期小、深部疏水淺部干等特點。另外由于淺部礦井的開采, 水壓標高已降低,據北宿煤礦資料,-290m水平以上已基本疏干。

  第十四層石灰巖:厚 0.30~14.79m,平均厚 0.30~17.79m,本身富水性不大,屬溶洞裂隙承壓水。但距奧灰很近,因構造等原因與奧灰往往有水力聯系。 1986 年 11 月混合井檢查孔對該層灰巖抽水試驗,單位涌水量為0.01022/s.m ,水壓標高為 +29.234m.

  奧陶系石灰巖:厚 450~750m,上部裂隙發育,局部有溶洞,屬溶洞裂隙承壓水,水壓標高為 +27.34m.

  2. 斷層導水性

  邊界斷層導水性:據精查期資料,井田邊界的峰山斷層、皇甫斷層均為若透水性斷層,西部馬家樓斷層為導水斷層。但據現在的資料,東部峰山斷層也為導水斷層。

  井田內斷層的導水性:井田內斷層較少,東部斷層發育較密,三維地震對斷層的導水性進行了初步研究, 認為落差大于 30m的斷層都具有橫向導水性。從斷層力學性質上考慮,走向近南北向的斷層應為張性斷層,其導水性可能性要大。有的斷層使三灰、十 下灰、奧灰等與煤層對接,甚至含水層間直接對接,它們之間均有補給關系。

  3. 封閉不良鉆孔對不良水文地質條件的影響

  井田內共有封閉不良或封閉情況不明的鉆孔 11 個,已啟封 4 個,這些鉆孔穿過三個以上甚至井田內所有含水層,對礦井生產構成潛在威脅。封閉不良鉆孔的存在,在井田內水文地質條件進一步復雜化。

  4. 小槽煤開采水平涌水量預計

  由于南屯礦小槽煤水文地質資料少,其水文地質特征沒有查明,尤其是對小槽煤開采具有較大威脅的十四灰鶴奧灰水未作詳細分析, 故小槽煤開采水平涌水量準確難度較大。 本設計根據集團公司有關文件和鄰近礦井開采小槽煤時的涌水量,對南屯煤礦小槽煤開采水平涌水量預計如下:

  根據兗州礦務局兗礦局基字第 44 號文"關于南屯礦井建設計補充修改資料的函"第二條規定,南屯礦井 -440m 水平小槽煤涌水量預計 460m3/h .

  南屯煤礦于 2000 年 12 月編制的《礦井地質報告》預計小槽煤正常涌水量為 75 m3/h ,最大涌水量為 225 m3/h .

  另外,目前北宿煤礦 -290m水平正常涌水量為 45 m3/h ,最大涌水量 89m3/h .而北宿與南屯兩井田為同一個水文地質單元,所不同的是南屯煤礦小槽煤位于北宿煤礦深部,正常情況下,南屯煤礦小槽涌水量較北宿礦大。

  綜上所述,設計充分考慮到南屯煤礦小槽煤賦存條件及地質特征等多方面因素,預計小槽煤開采水平正常涌水量為 250 m3/h ,最大涌水量為 500 m3/h ,需要說明的是:奧灰富水性較強, 是將來小槽煤開采的主要防治水對象,故深部開采時,為防止底板奧灰突水,保證回采安全,在對奧灰水采用疏水降壓、注漿加固的同時,還要建立一套完善的防水患工程。

  1.2.6 瓦斯、煤塵及煤的自然性

  該礦屬地低沼氣礦井。根據各煤層取樣化驗結果,煤塵爆炸指數高達44.48~61.37 ,故煤塵具有爆炸性強、火焰長的特點,生產過程中必須高度重視。各煤層均有自然發火傾向,特別是 3 上和 3 層煤極易自然。太原群煤層雖有自然發火傾向,但在兗州礦區至今尚無先例。

  1.3 井田開拓方式

  1.3.1 井田開拓方式

  井田采用為立井多水平上山開拓,分為 -350 和-440 兩個開采水平。

  1.3.3 井筒情況

  南屯煤礦采用立井開拓,大槽煤分 -350m 和-440m 兩個開采水平。開采大槽煤時,整個礦井共有 4 井筒,即主井、副井、中央風井和白馬河風井。

  1.3.4 井底車場

  井筒與水平軌道運輸大巷距離較遠, 礦井采用立井立式環形井底車場見圖 1.3 .

  1.3.5 井田開采程序、回采方法

  開采順序按照由近到遠、由易到難、先淺部后深部的順序進行。后退式回采。

  1.4 礦井延深的必要性

  1.4.1 延深的必要性

  南屯煤礦是兗州礦區第一對投產的大型化礦井, 也是兗州礦區第一對以開采山西組 3 層煤即大槽煤為主的礦井。礦井原設計生產能力 150萬 t/a ,1973年 12月 26 日移交生產, 1978年礦井實際生產原煤 157.5 萬 t ,達到并超過礦井設計生產能力。礦井于 1986 年進行改擴建設計,擴建后礦井設計生產能力為 240 萬 t/a .

  南屯煤礦從投產至今一直開采大槽煤, 在大槽煤巷道布置及回采工藝等方面積累了豐富的經驗,為礦區發展做出了較大的貢獻。由于礦井對大槽煤開發強度較大,特別是進入九十年代以來,隨著開采技術和工作面水平的提高,礦井產量大幅度增加,導致大槽煤儲量遞減較快,截止 2001 年底大槽煤地質儲量 14579.5 萬 t ,工業儲量 10978.8 萬 t ,可采儲量 7657.9 萬 t ,占可采儲量的 75.7%.按目前開采強度,在村莊搬遷的情況下,大槽煤服務年限僅為 11 年。由此可見,從保證礦井持續穩定發展的角度來看,小槽煤開拓必須提到議事日程上來。

  1.4.2 延深水平地質資料的可靠程度

  1. 目前小槽煤勘探程度及存在的問題小槽煤勘探程度:

  南屯煤礦小槽煤井田面積 35.47km2,井田內施工至小槽煤鉆孔計 93 個,平均每平方公里 2.62 個鉆孔,主要斷層及褶曲已基本控制,煤層和煤質特征基本清楚。

  存在的問題:

 、巽@孔分布不均,井田西部、 東部及深部鉆孔較少,儲量級別較低,控制程度較差;②小槽煤構造控制程度相對較差;③小槽煤水文地質資料缺乏, 其水文地質特征沒有查明, 尤其是對小槽煤開采有較大威脅的十四灰和奧灰水未作詳細分析。

  由于存在以上問題,故今后還需作大量的補勘工作,以滿足將來不同設計階段和礦井安全生產的需要。

  1.4.3 補勘探的要求

  1. 前期補勘工程前期補勘以查清小槽煤水文地質特征、 初期采區構造及提高初期采區儲量等級為目的,補勘工程如下:

 。1)補水文孔 6 個,編號為 14-1、14-2、14-3、O-1、O-2、O-3,其中14-1、14-2、14-3 終孔位置為十四灰巖, 、O-1、O-2、O-3 終孔位置以進入奧灰 30m為準。14-1 與 0-1、14-2 與 0-2、14-3 與 0-3 各一組,分別位于工業廣場、中央風井工廠及白馬河工廠。 此六個鉆孔除表土段采用無芯鉆進外,基巖部分全部取芯,且在施工時不僅要作簡易水文觀測,同時必須對十 下 灰巖、十四灰和奧灰進行單獨抽水試驗。此六個水文觀測孔鉆探工程量約為3200m.

 。2)補地質鉆孔及定向孔 5 個初期十三采區面積約 3.23km2 ,已有鉆孔 5 個,且均位于采區東部,采區儲量級別大部分為 c 級,為滿足設計和生產要求,需補地質鉆孔 2 個,以提高采區儲量級別。

  為準確確定十三采區上山方位和層位,需補定鉆孔 3 個。

 。3)對初期十三采區進行物探,查清內部構造、十四會和巖溶發育狀況及邊界斷層位置,為設計和生產服務。

 。4)對于十一采區西部進行井下物探,查清大槽煤已揭露的一采區西部斷層在小槽煤中是否存在,以便于小槽煤十一采區工作面布置。

  2. 后期補勘工程井田西部、東部及深部鉆孔較少,控制程度較差,屆時根據初期采區實際揭露煤層情況和構造情況再作必要的補充地質勘探工作。

  1.4.4 設計的依據和設計特點

  1. 設計的主要依據

 。1) 華東煤炭工業基本建設公司第二勘探隊 1965 年 5 月編制的《山東省兗州煤田丁村勘探區精查地質報告》

 。2) 南屯煤礦地質測量科編制的《兗州礦務局南屯煤礦礦井地質報告》

 。3) 兗礦集團有限公司南屯煤礦 2000 年 12 月編制的《礦井地質報告》

 。4)2001 年 10 月 15日,集團公司關于"南屯、北宿煤礦邊界調整及南屯小槽煤開拓方案審查若干意見

 。5) 《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設于壓煤開采規程》

 。6) 《煤炭工業礦井設計規范》

  2. 設計的主要特點

 。1) 充分利用- 432m水平已完成的小槽煤開拓巷道, 合理進行開拓部署,初期巷道工程量較少

 。2) 根據礦井目前輔助運輸方式。 同時針對小槽煤采區運輸巷道斷面小、矸石量較大等特點,對輔助運輸方式進行了論證,合理選擇輔助運輸設備

 。3) 在井下設有矸石轉換系統和臟雜煤處理系統, 簡化了地面生產系統,減少了工程投資

 。4) 在小槽煤儲、裝、運及煤的洗選加工等方面充分利用了現有地面生產系統,以較少的技術改造獲得較高的經濟效益

 。5) 設計對各生產系統的生產能力留有較大的富裕系數,為小槽煤高產高效創造有利條件。

  2 開采范圍與生產能力
  2.1 開采范圍及儲量
  2.2 生產能力與服務年限
  3 開拓準備
  3.1 水平延伸方案的選擇
  3.2 采區劃分與接續
  3.3 大巷布置
  3.4 井筒、井底車場及硐室
  3.5 水平接替時的技術措施

  4 采區設計
  4.1 采區概況及地質特征
  4.2 采區生產能力及服務年限
  4.3 采區巷道布置
  4.4 采煤方法及采區參數
  4.5 采掘工作
  4.6 工作面設備及掘進速度
  4.7 采區巷道掘進順序及回采工作面接續安排
  4.8 采區車場及硐室

  5 通風與安全
  5.1 礦井通風
  5.2 井下災害預防
  6 提升、通風、排水、壓風設備
  6.1 提升設備
  6.2 通風設備
  6.3 排水設備
  6.4 壓縮空氣設備

  7 勞動定員與主要技術經濟指標
  7.1 勞動定員
  7.2 主要技術經濟指標
  第二部分 南屯煤礦轉入 -550 水平開采時沖擊地壓預防
  8 南屯煤礦研究沖擊地壓的必要性
  9 沖擊地壓的影響因素
.
  9.1 開采深度
  9.2 頂底板結構
  9.3 地質構造
  9.4 煤柱的影響

  10 煤的沖擊傾向性研究 .
  11 南屯礦深部開采時沖擊地壓的預測

  11.1 鉆屑法
  11.2 微震法
  11.3 經驗類比法
  12 南屯礦深部開采時沖擊地壓的防治
  12.1 超前松動爆破
  12.2 鉆孔卸壓
  12.3 煤層注水
  12.4 采用合理的開拓布置和開采方式

  13 存在問題及今后努力方向

  沖擊地壓檢測及防治手段有待進一步完善。

  目前,沖擊危險檢測主要采用電磁輻射儀和鉆屑法,電磁輻射儀受現場環境影響較大,預測準確度受到一定局限,可靠性較差。鉆屑法檢測準確度相對較高,但職工勞動強度大,作業時間長,并且受設備、人員操作等因素影響較大。因此,必須進一步完善檢測方法和手段,積極引進微震監測系統等先進監測技術和設備, 實現沖擊危險動態連續檢測,進一步提高沖擊地壓預測預報的準確性。

  在沖擊地壓危險區域進行監測和解危作業時危險性大,特別是打鉆過程中容易誘發沖擊地壓。因此,加強施工作業人員的安全防護,是當前急待解決的問題。必須抓緊研制及應用防沖人員專用防護裝備,如專用頭盔、衣服及靴子等。在沖擊危險區域作業時必須嚴格執行限制人員活動的措施。綜采(放)工作面移動變電站尾車距離工作面煤壁一般不應小于 100m,采煤機在距工作面沿空側順槽出口 30 組支架范圍內割煤時,順槽自工作面煤壁 100m范圍以內一般不得有人。

  回采工作面上方厚層堅硬頂板沖擊危險的力學機制或冒落規律及防范控制措施有待深入研究。兗州礦區鮑店煤礦、南屯煤礦等 3 層煤上方賦存厚度達幾十米的堅硬砂巖,濟三煤礦、濟二煤礦 3 層煤上方賦存厚度達幾十米至上百米的堅硬砂巖和巖漿巖, 當采空區面積達到一定范圍之后,煤層上方巨厚堅硬頂板大面積垮落有可能誘發礦震。因此,應加強工作面上覆巖層結構、關鍵層厚度和巖性的研究,結合地面巖移觀測資料,對大面積采空區地表下沉是否充分進行分析,防止厚層堅硬頂板大面積跨落導致沖擊地壓事故。

  參考文獻
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