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                                    南屯煤矿小槽煤开拓延深设计

                                    添加时间:2020/08/04 来源:未知 作者:未知
                                    南屯煤矿下组煤的开拓延伸进行设计。在设计中尽量做到危险最少,效益好,把南屯煤矿建成高产高效的矿井,为我国的煤炭生产作出贡献。
                                    以下为本篇论文正文:

                                    摘 要

                                      本文根据对南屯煤矿资料的学习和研究,遵照《煤矿安全规程》和《煤炭工业设计规范》的要求,充分运用所学的知识,以南屯煤矿开采的实际情况为依据,对南屯煤矿下组煤的开拓延伸进行设计。在设计中尽量做到危险最少,效益好,把南屯煤矿建成高产高效的矿井,为我国的煤炭生产作出贡献。

                                      本设计主要研究内容包括:

                                      1. 合理的选择开拓延深的方案

                                      2. 井底车场形式的选择和主要运输大巷的布置情况

                                      3. 合理确定延伸水平的开拓方式

                                      4. 确定首采区的巷道布置方式

                                      5. 井下设备的选型

                                      关键词: 储量计算;多水平开拓;巷道布置;经济指标;

                                    南屯煤矿小槽煤开拓延深设计

                                    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;

                                    目录

                                      第一部分 南屯煤矿小槽煤开拓延深设计

                                      1 矿井概述

                                      1.1 矿区概况

                                      1.1.1 矿井的地理位置、交通

                                      南屯煤矿位于兖州煤田东南部,东临京沪铁路和 104 国道,南临邹济公路,西北有兖新铁路、 327 国道、京杭大运河,矿井距邹城车站约 8 千米,矿区专用铁路直通矿井煤仓并与京沪铁路接轨,矿区公路四通八达,区内交通十分方便。

                                      井田位置交通示意图见图 1.1.

                                      1.1.2 矿井的地形地势及地震区

                                      内地形平坦,地面标高 +63-+40m,自东向西逐渐降低。白马河和南沙河分别自北向南,自东向西流经井田的西部和南部,在东纪沟附近汇合后注入微山湖。白马河全长 76km,流域面积 1052平方米,河床宽 10-420m,属于季节性河流,最大流量 568m3 /s ,近几年,因疏通河道,现已成为常年通航的河流。南沙河现为邹城市西苇水库的溢洪河道,建库以来溢洪一次,近几年,由于雨量偏小,沙河成为了邹城市部分企业常年排泄污水的河道。

                                      本区属于温带季风区的海洋-大陆性气候,四季分明。历年来平均气温17.9 ℃,日最高气温 40.3 ℃,日最低气温- 18.3 ℃,最大冻土深度 0.27m,最大积雪厚度 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,风向频率多为南风及东南风,最大风速 16m/s.地震烈度 7 度。

                                      1.2 井田地质及煤层特征

                                      1.2.1 井田境界、尺寸和面积

                                      南屯煤矿小槽煤井田边境:东以大峄山断层为界,西以马家楼断层与里彦矿井为界;北以皇甫断层与鲍店、东滩两井为界;南以 2002 年 4 月新调整的南屯、北宿两矿边界 6 个坐标点连线与北宿矿井为界。

                                      井田东西平均长 10.5km,南北平均宽 3.4km,面积约 35.47km2.

                                      1.2.2 井田地层及其主要特点

                                      1. 第四系( Q):厚 18.47~160.40m,平均 102.86m,东南薄,西北厚,分上、中、下三组。上组厚 17.15~59.00m,平均 33.46m,由棕黄色砂质粘土及松散的粘土质长石、石英砂层和沙砾组成,局部见有灰绿色粘土质砂,底部往往见钙质结核和豆状锰铁质结核,含水丰富。中组厚 2.60~92.95m,平均 46.16m,由灰绿色粘土、密实的粘土质石英、长石砂砾组成,上部以砂砾为主,透水性差,含水微弱。下组厚 0~42.31m,平均 22.24m,以厚层的粘土质砂砾为主,夹粘土层,富水性较弱。

                                      井田东部边界处缺失下组和中组,仅发育上组,井田中部仅发育中组和上组,西部上、中、下三组均发育。

                                      不整合于侏罗系之上。

                                      2. 上侏罗系蒙阴组( J3 ):残厚 44.88~794.57m,由南向北增厚,为一套红色砂岩。自上而下划分为一段、两段、三段。

                                      一段最大残厚 558.34m,由灰 ~灰绿~灰白色及紫红色砂岩和细粉砂岩组成。

                                      二段厚 124.56~264.39m,由紫红色泥质中、细砂岩组成,夹数层砾岩,具缓波状层理和泥裂现象三段厚 10.90~47.42m,10.90~47.42m,平均 26.02m,底部为 0~12.75m厚的砾岩,砾岩成分为灰岩块、石英、泥质岩屑,该层砾岩有的地段相变为紫红色中、粗砂岩,其上为平均厚约 20m的灰- 灰绿色砂岩与粉砂岩互层,其间夹有紫红色中、细砂岩。

                                      不整合与二迭系之上。

                                      3. 二迭系( P):为本区上部煤系底层,矿井南部已遭剥蚀,仅东北部保留较全,包括山西组、下石盒子和上石盒子组。

                                     。1)上石盒子组( P2x):仅 219 孔残存 18.32m,由细砂岩和含砾粗砂岩组成。

                                     。2)下石盒子组( P1x):厚 51.87m(219 号孔),仅在井田东北部保留较全,主要岩性为灰色含砾中 ~粗砂岩和灰绿色粘土岩、粘土质细砂岩。由于古风化作用而呈灰黄色至杂质。

                                     。3)山西组( P1s):厚 66.44~90.37m,平均 77.94m,是本区内主要的含煤层段。主要由厚层砂岩、砂岩与粉砂岩互层、薄层粉砂岩、浅灰色吕质泥岩及煤层组成。井田南部本组已全部剥蚀掉。主要可采煤层 3 上,3 下层煤位于本组下部。

                                      整合于石炭系之上。

                                      4. 石炭系( C): (1)太原组( C2t):厚 155.75~186.02m,平均厚 170.02m.由深灰 ~灰黑色泥质岩、粉砂岩、砂岩、灰岩和煤层组成。其中下部的第十 下 层灰岩和上部的第三层灰岩质纯且层位稳定,是本区的主要标志层。共含煤 18 层,主要可采煤层为 16 上 和 17 层煤,局部可采的有第 6、15 上 18 上 16 下 层煤也有偶达可采的。

                                     。2)本溪组( C2b ):厚 45.28~67.23m,平均 57.23m.由灰绿色、紫色铝质泥岩、铁质泥岩、铝土岩、灰色粉砂岩和石灰岩组成,中夹数层煤线。上部为具有粒状结构的第十二层灰岩和灰绿色灰质泥岩组成, 第十二层灰岩多分为两层;中部主要为灰白色质纯的第十四层灰岩,其间常出现一层相变的粗砂岩,由西向东显著变薄,底部为紫色铁质泥岩和灰、灰绿色铝土岩间夹不稳定薄层第十五层灰岩。由于奥陶系侵蚀面得凹凸不平,使该层厚度变化很大,铝土岩有时为砂砾所代替。

                                      假整合奥陶系之上。

                                      5. 奥陶系:为煤系底层基地,厚约 450~750m,分冶里统( O1)和马家沟统(O2)。分冶里统厚 210~330m.冶里统厚 210~330m,马家沟统厚 240~420m,灰白色灰岩为主,夹少量白云质灰岩。

                                      1.2.3 可采煤层特征及煤质

                                      本井田共含有 23 层煤,平均厚度 16.07m.可采和局部可采煤层 7 层,分别为 3 上 3 下、6、15 上、16 上、17、18 上,平均厚度 12.27m.自上而下分为两组: 3 上、3 下、6 煤为上组, 15 上、16 上、17、18 上煤为下组。其中主采煤层 3 上、3 下、16 上、17、18 上煤为下组。其中主采煤层 3 上、3下、16 上、17煤全区稳定可采,平均厚度为 10.56m,其余三层为局部可采。

                                      可采和局部可采煤层特征如下:

                                     。1) 3 上煤:位于山西组中下部,煤厚为 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 上与 3下煤层间距变化与层间岩性有关,层间为泥岩、粉砂岩时,层间距较少,当层间岩性相变为细砂岩时,层间距也随之增大。该层煤全区稳定可采。

                                     。2)3 下煤:位于山西组下部,下距山西组底界平均为 17.59m,厚2.00~4.15m,平均 3.22m.该层煤全区稳定可采。

                                     。3)6 煤:位于太原组上部,层位稳定,结构简单,以三灰为主要标志层,下距三灰平均 7.63m.该层煤厚度小,为 0~0.94m,平均 0.65m,近东部局部可采,属于极不稳定煤层。

                                     。4)15 上煤:位于太原组中下部,第九层灰岩为其顶板,上距第八层灰岩 10m左右。煤厚 0~1.00m,平均厚度 0.56m,层位稳定,厚度较小,结构简单,仅 7 勘探线以西局部可采。该层煤在井田西部相变为腐泥煤、碳质泥岩和油页岩,厚度 0.45~2.98m,平均厚 1.76m,其下部变化很大,灰分 40%左右,含油率 5%以上,最高达 45.53%,为重要的有益矿产。

                                     。5)16 上煤:位于太原组下部, 第十下层灰岩为其顶板, 层位十分稳定,下距 17 层煤 12m左右,煤厚 0.28~1.39m,平均厚度 0.93m,其间夹一层厚0.07~0.34m 碳质泥岩或碳质砂岩,煤层中含大量黄铁矿结核和黄铁矿细晶,对煤层开采和煤质影响较大。其下距 16 下煤 7m左右,其间岩性为粉砂岩、中砂岩和细砂岩。

                                     。6) 17 煤:位于太原组下部,第是一层灰岩为其顶板,层位稳定。煤厚 0~1.43m,平均厚 1.11m,厚度较小,结构简单,含一至二层夹矸和大量黄铁矿结核和黄铁矿结晶, 对煤层开采和煤质影响较大, 在 231 号孔和丁 120号孔变为厚达 2.23m 的腐泥岩。

                                     。7) 18 上煤:位于太原组的下部,上距 17 层煤 5m左右,下距奥灰平均62.78m左右,为极不稳定煤层。该层煤结构复杂,全区普遍分为两个分层,其夹层为浅灰色铝质泥岩, 厚 0.05~2.90m,普遍超过上分层厚度。 上分层厚0.04~0.60m,下分层平均厚 0.50m,最厚达 1.04m.属局部可采煤层。

                                      煤层综合柱状图见图 1.2.

                                      可采和局部可采煤层特征见表 1.1.


                                      本区煤质稳定, 各层煤均为中变质程度的气煤, 山西组煤质为低硫中灰煤,中等可选至易选,是良好的炼焦配煤和动力用煤;太远群各煤层除 15上层煤为中灰、 18 上层煤富灰外, 16 上与 17 层煤为高硫低灰,除 18上层煤难以选择外,其余各层煤均属易选至中等可选。

                                     。ㄒ唬┟褐杏泻ψ榉址治

                                      1. 灰分:各层煤分在平面上变化不大, 相邻采样点变化小于 2%,但在剖面上则具有一定规律性。即结构复杂煤层大于结构简单煤层,不稳定煤层大于稳定煤层,薄煤层灰分的变化幅度大于厚煤层的变化幅度。

                                      2. 硫分:山西组煤层为低硫煤,太原组煤层为中高至高硫煤。各层煤全硫在平面上变化不大,剖面上从上往下有逐渐增高的趋势。

                                      山西组煤层的硫化铁硫和有机硫均低于 0.4%,且有机硫高于硫化铁硫;太原组煤层硫化铁硫、有机硫均大于 1%,且有机硫小于硫化铁硫。

                                      3. 磷分:各煤层均属低磷至特磷磷煤,精煤磷分低于 0.01%.

                                      煤质特征见表 1-3.

                                     。ǘ┟褐势兰

                                      1. 原煤灰分除第 18 上层煤的灰分较高外,其余煤层的平均灰分一般为10~16%,各煤层的发热量、灰熔点高,为良好的动力用煤。下组煤硫分高,除作为动力用煤外,还可作为化工用煤。

                                      2. 除第 3 层煤符合炼焦用煤要求外, 其它各层煤经洗选后, 硫分仍较高,故不宜单独炼焦。

                                      3. 除第 18上层煤难洗选外,其它各层煤属易至中等可选。若混合洗选,可选 1.45 作分离比重,这样既可提高洗煤效率,又可扩大下组煤的应用范围。

                                      1.2.4 地质构造

                                      南屯煤矿位于兖州向斜的南翼,为一倾向北东倾角 3 度到 15 度的单斜构造。东西北三面而分别北峰山断层、马家楼断层及皇甫断层所截。井田内次一级褶曲及小断层发育,属于兖州煤田中构造较为简单类型井田之一。

                                      1. 断层井田内断层较少,且多分布在井田边界和东北部,除峰善断层落差较大以外,其余断层落差均在 20-70m左右,断层特征见表 1-12.

                                      褶曲矿井生产与勘探中揭露和控制的褶曲,大部分为中小宽缓褶曲,但井田东部经地震勘探后发现有较大幅度褶曲,褶曲主要有:

                                     。1)丁 36 号孔附近背斜: 呈 北 40°东的方向, 位于 4 至 5 勘探线之间,长 500 余米。地层倾角变陡,幅度达 15m.由于后期的剥蚀作用,致使该孔附近出现 3 煤剥蚀无煤带(2)178~ 补 47~丁 14~丁 21 号附近的向背斜构造, 轴向北 40°东,轴向长约 4100m,位于井田南部 6 线~井田东部边界之间,总跨度约 1200m,幅度约40m,由钻孔控制,他是造成井田南部出现剥蚀无煤带的主要原因。

                                     。3) 西部 9~13勘探线之间的多个小背, 向斜相间排列。倾角 2°~3°,局部倾向相反,产状变化大,褶曲其短轴,宽缓的特点,幅度一般在 5 到 15m.

                                     。4)14 勘探线附近的鼻状结构: 为兖州倾伏向斜的次级构造, 是受同挤压力作用后,遭受剥蚀的结果,使第 3 上,3 下 层煤西部露头附近呈鼻状构造,但 3 下煤以下的太原组地层比较完整,说明构造向深部逐渐消失。

                                     。5) 补 19 孔的背斜构造:由 补 19 孔控制,上组煤为一背斜构造,幅度约 20m.

                                     。6)219 号孔附近向斜:轴向近东西向,轴线长 1100m,并被 F103断层切割, 跨度 100m,是本井田内幅度最大的褶曲,由二维和三维地震线控制(7) 丁 16~丁 19 号孔附近向斜和背斜: 两者轴向一致,呈 北 60°东方向,轴向长约 1200m,被 103断层所截,位于 1~3勘探线之间,总跨度约 600m,幅度约 65m,由二维和三维地震线控制(8) 补 39~丁 45~补 38 号孔附近向斜:位于井田东北部 4~6线之间,轴线呈近东西向且落有弯曲,长约 1500m左右,褶曲幅度小,约为 30m.

                                     。9) 丁 26~丁 145 号孔之间向斜:位于 6~8 线间的南部,轴线东西向,长1000m左右,褶曲幅度小,约为 30m.

                                      一采区东部向斜构造:轴向北 20°西,宽约 340m,幅度 30m.为一短轴、倾伏褶曲。

                                      主要断层特征表见表 1.2.

                                      1.2.5 田水文地质条件

                                      1. 含水层特征

                                      含水层自上而下为第四系上、下组砂岩、砂砾岩、侏罗系红层,二迭系山西组 3 层煤顶板砂岩,石炭系太原组三灰,十下层灰岩,本溪群十四层灰岩和奥陶系石灰岩。简述如下:

                                      第四系上、下组砂岩、砂砾岩:上组煤厚 11.19~69.10m,平均厚 53.97m.

                                      主要由棕色砂质粘土与松散的粘土质长石、石英沙砾层组成,下部偶见灰绿色,含水丰富。单位涌水量为 1.411~2.0221/s.m ,属孔隙水。对矿井开采基本无影响。下组厚 0~42.31m,平均厚 22.24m,仅发育井田中、西部,东部缺失。由灰绿色、局部黄绿色的粘土质岩、砂砾、沙层及砂质粘土组成,富水性弱,单位涌水量 0.0030971/s.m ,对矿井开采基本无影响。

                                      侏罗系红层:为一套红色砂岩层,属孔隙 - 裂隙含水层,单位涌水量0~0.1861/s.m. 该层水赋存极不均匀,裂隙发育层段,一般含裂隙水,甚至会形成富水段;而在裂隙不发育段内,含水较少,甚至起隔水作用。该层水对小槽煤开采不会有影响。

                                      3煤顶板砂岩: 是目前矿井开采 3 层煤时主要充水含水层。厚度3.28~39.54m,平均厚 13.80m,主要为中细砂岩,为裂隙承压含水层,单位涌水量问哦 0.00203~0.0381/s.m .

                                      第三层石灰岩:厚 3.42~7.73m,平均 5.45m,灰白至深灰色,为裂隙承压含水层,单位涌水量 0.000303~0.1801/s.m ,井田西北部和东部富水性较好。据 1998 年 J3-24 号水文孔三灰稳定水位观测资料及矿井北石门、西大巷、中央泄水巷等揭露点的涌水资料, 三灰水位已由精查期的 +37.72~+40.23下降到 -295.679~-350m 以下,白马河风井检查孔水位已下降到三灰顶板以下,已不具有承压性,故三灰水补给不良,易于疏干。

                                      第十下层石灰岩 : 厚 3.31~9.03m,平均 5.21m,静储量大,动储量小,浅部为洞穴水,深部为裂隙水,井田西部富水性好,该层是第 16 上层煤的直接顶板,故是小槽煤开采的直接冲水含水层。根据临近北宿、落陵、唐村煤矿开采经验,该含水层对矿井充水具有初期大、后期小、深部疏水浅部干等特点。另外由于浅部矿井的开采, 水压标高已降低,据北宿煤矿资料,-290m水平以上已基本疏干。

                                      第十四层石灰岩:厚 0.30~14.79m,平均厚 0.30~17.79m,本身富水性不大,属溶洞裂隙承压水。但距奥灰很近,因构造等原因与奥灰往往有水力联系。 1986 年 11 月混合井检查孔对该层灰岩抽水试验,单位涌水量为0.01022/s.m ,水压标高为 +29.234m.

                                      奥陶系石灰岩:厚 450~750m,上部裂隙发育,局部有溶洞,属溶洞裂隙承压水,水压标高为 +27.34m.

                                      2. 断层导水性

                                      边界断层导水性:据精查期资料,井田边界的峰山断层、皇甫断层均为若透水性断层,西部马家楼断层为导水断层。但据现在的资料,东部峰山断层也为导水断层。

                                      井田内断层的导水性:井田内断层较少,东部断层发育较密,三维地震对断层的导水性进行了初步研究, 认为落差大于 30m的断层都具有横向导水性。从断层力学性质上考虑,走向近南北向的断层应为张性断层,其导水性可能性要大。有的断层使三灰、十 下灰、奥灰等与煤层对接,甚至含水层间直接对接,它们之间均有补给关系。

                                      3. 封闭不良钻孔对不良水文地质条件的影响

                                      井田内共有封闭不良或封闭情况不明的钻孔 11 个,已启封 4 个,这些钻孔穿过三个以上甚至井田内所有含水层,对矿井生产构成潜在威胁。封闭不良钻孔的存在,在井田内水文地质条件进一步复杂化。

                                      4. 小槽煤开采水平涌水量预计

                                      由于南屯矿小槽煤水文地质资料少,其水文地质特征没有查明,尤其是对小槽煤开采具有较大威胁的十四灰鹤奥灰水未作详细分析, 故小槽煤开采水平涌水量准确难度较大。 本设计根据集团公司有关文件和邻近矿井开采小槽煤时的涌水量,对南屯煤矿小槽煤开采水平涌水量预计如下:

                                      根据兖州矿务局兖矿局基字第 44 号文"关于南屯矿井建设计补充修改资料的函"第二条规定,南屯矿井 -440m 水平小槽煤涌水量预计 460m3/h .

                                      南屯煤矿于 2000 年 12 月编制的《矿井地质报告》预计小槽煤正常涌水量为 75 m3/h ,最大涌水量为 225 m3/h .

                                      另外,目前北宿煤矿 -290m水平正常涌水量为 45 m3/h ,最大涌水量 89m3/h .而北宿与南屯两井田为同一个水文地质单元,所不同的是南屯煤矿小槽煤位于北宿煤矿深部,正常情况下,南屯煤矿小槽涌水量较北宿矿大。

                                      综上所述,设计充分考虑到南屯煤矿小槽煤赋存条件及地质特征等多方面因素,预计小槽煤开采水平正常涌水量为 250 m3/h ,最大涌水量为 500 m3/h ,需要说明的是:奥灰富水性较强, 是将来小槽煤开采的主要防治水对象,故深部开采时,为防止底板奥灰突水,保证回采安全,在对奥灰水采用疏水降压、注浆加固的同时,还要建立一套完善的防水患工程。

                                      1.2.6 瓦斯、煤尘及煤的自然性

                                      该矿属地低沼气矿井。根据各煤层取样化验结果,煤尘爆炸指数高达44.48~61.37 ,故煤尘具有爆炸性强、火焰长的特点,生产过程中必须高度重视。各煤层均有自然发火倾向,特别是 3 上和 3 层煤极易自然。太原群煤层虽有自然发火倾向,但在兖州矿区至今尚无先例。

                                      1.3 井田开拓方式

                                      1.3.1 井田开拓方式

                                      井田采用为立井多水平上山开拓,分为 -350 和-440 两个开采水平。

                                      1.3.3 井筒情况

                                      南屯煤矿采用立井开拓,大槽煤分 -350m 和-440m 两个开采水平?纱蟛勖菏,整个矿井共有 4 井筒,即主井、副井、中央风井和白马河风井。

                                      1.3.4 井底车场

                                      井筒与水平轨道运输大巷距离较远, 矿井采用立井立式环形井底车场见图 1.3 .

                                      1.3.5 井田开采程序、回采方法

                                      开采顺序按照由近到远、由易到难、先浅部后深部的顺序进行。后退式回采。

                                      1.4 矿井延深的必要性

                                      1.4.1 延深的必要性

                                      南屯煤矿是兖州矿区第一对投产的大型化矿井, 也是兖州矿区第一对以开采山西组 3 层煤即大槽煤为主的矿井?缶杓粕芰 150万 t/a ,1973年 12月 26 日移交生产, 1978年矿井实际生产原煤 157.5 万 t ,达到并超过矿井设计生产能力?缶 1986 年进行改扩建设计,扩建后矿井设计生产能力为 240 万 t/a .

                                      南屯煤矿从投产至今一直开采大槽煤, 在大槽煤巷道布置及回采工艺等方面积累了丰富的经验,为矿区发展做出了较大的贡献。由于矿井对大槽煤开发强度较大,特别是进入九十年代以来,随着开采技术和工作面水平的提高,矿井产量大幅度增加,导致大槽煤储量递减较快,截止 2001 年底大槽煤地质储量 14579.5 万 t ,工业储量 10978.8 万 t ,可采储量 7657.9 万 t ,占可采储量的 75.7%.按目前开采强度,在村庄搬迁的情况下,大槽煤服务年限仅为 11 年。由此可见,从保证矿井持续稳定发展的角度来看,小槽煤开拓必须提到议事日程上来。

                                      1.4.2 延深水平地质资料的可靠程度

                                      1. 目前小槽煤勘探程度及存在的问题小槽煤勘探程度:

                                      南屯煤矿小槽煤井田面积 35.47km2,井田内施工至小槽煤钻孔计 93 个,平均每平方公里 2.62 个钻孔,主要断层及褶曲已基本控制,煤层和煤质特征基本清楚。

                                      存在的问题:

                                     、僮昕追植疾痪,井田西部、 东部及深部钻孔较少,储量级别较低,控制程度较差;②小槽煤构造控制程度相对较差;③小槽煤水文地质资料缺乏, 其水文地质特征没有查明, 尤其是对小槽煤开采有较大威胁的十四灰和奥灰水未作详细分析。

                                      由于存在以上问题,故今后还需作大量的补勘工作,以满足将来不同设计阶段和矿井安全生产的需要。

                                      1.4.3 补勘探的要求

                                      1. 前期补勘工程前期补勘以查清小槽煤水文地质特征、 初期采区构造及提高初期采区储量等级为目的,补勘工程如下:

                                     。1)补水文孔 6 个,编号为 14-1、14-2、14-3、O-1、O-2、O-3,其中14-1、14-2、14-3 终孔位置为十四灰岩, 、O-1、O-2、O-3 终孔位置以进入奥灰 30m为准。14-1 与 0-1、14-2 与 0-2、14-3 与 0-3 各一组,分别位于工业广场、中央风井工厂及白马河工厂。 此六个钻孔除表土段采用无芯钻进外,基岩部分全部取芯,且在施工时不仅要作简易水文观测,同时必须对十 下 灰岩、十四灰和奥灰进行单独抽水试验。此六个水文观测孔钻探工程量约为3200m.

                                     。2)补地质钻孔及定向孔 5 个初期十三采区面积约 3.23km2 ,已有钻孔 5 个,且均位于采区东部,采区储量级别大部分为 c 级,为满足设计和生产要求,需补地质钻孔 2 个,以提高采区储量级别。

                                      为准确确定十三采区上山方位和层位,需补定钻孔 3 个。

                                     。3)对初期十三采区进行物探,查清内部构造、十四会和岩溶发育状况及边界断层位置,为设计和生产服务。

                                     。4)对于十一采区西部进行井下物探,查清大槽煤已揭露的一采区西部断层在小槽煤中是否存在,以便于小槽煤十一采区工作面布置。

                                      2. 后期补勘工程井田西部、东部及深部钻孔较少,控制程度较差,届时根据初期采区实际揭露煤层情况和构造情况再作必要的补充地质勘探工作。

                                      1.4.4 设计的依据和设计特点

                                      1. 设计的主要依据

                                     。1) 华东煤炭工业基本建设公司第二勘探队 1965 年 5 月编制的《山东省兖州煤田丁村勘探区精查地质报告》

                                     。2) 南屯煤矿地质测量科编制的《兖州矿务局南屯煤矿矿井地质报告》

                                     。3) 兖矿集团有限公司南屯煤矿 2000 年 12 月编制的《矿井地质报告》

                                     。4)2001 年 10 月 15日,集团公司关于"南屯、北宿煤矿边界调整及南屯小槽煤开拓方案审查若干意见

                                     。5) 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设于压煤开采规程》

                                     。6) 《煤炭工业矿井设计规范》

                                      2. 设计的主要特点

                                     。1) 充分利用- 432m水平已完成的小槽煤开拓巷道, 合理进行开拓部署,初期巷道工程量较少

                                     。2) 根据矿井目前辅助运输方式。 同时针对小槽煤采区运输巷道断面小、矸石量较大等特点,对辅助运输方式进行了论证,合理选择辅助运输设备

                                     。3) 在井下设有矸石转换系统和脏杂煤处理系统, 简化了地面生产系统,减少了工程投资

                                     。4) 在小槽煤储、装、运及煤的洗选加工等方面充分利用了现有地面生产系统,以较少的技术改造获得较高的经济效益

                                     。5) 设计对各生产系统的生产能力留有较大的富裕系数,为小槽煤高产高效创造有利条件。

                                      2 开采范围与生产能力
                                      2.1 开采范围及储量
                                      2.2 生产能力与服务年限
                                      3 开拓准备
                                      3.1 水平延伸方案的选择
                                      3.2 采区划分与接续
                                      3.3 大巷布置
                                      3.4 井筒、井底车场及硐室
                                      3.5 水平接替时的技术措施

                                      4 采区设计
                                      4.1 采区概况及地质特征
                                      4.2 采区生产能力及服务年限
                                      4.3 采区巷道布置
                                      4.4 采煤方法及采区参数
                                      4.5 采掘工作
                                      4.6 工作面设备及掘进速度
                                      4.7 采区巷道掘进顺序及回采工作面接续安排
                                      4.8 采区车场及硐室

                                      5 通风与安全
                                      5.1 矿井通风
                                      5.2 井下灾害预防
                                      6 提升、通风、排水、压风设备
                                      6.1 提升设备
                                      6.2 通风设备
                                      6.3 排水设备
                                      6.4 压缩空气设备

                                      7 劳动定员与主要技术经济指标
                                      7.1 劳动定员
                                      7.2 主要技术经济指标
                                      第二部分 南屯煤矿转入 -550 水平开采时冲击地压预防
                                      8 南屯煤矿研究冲击地压的必要性
                                      9 冲击地压的影响因素
                                    .
                                      9.1 开采深度
                                      9.2 顶底板结构
                                      9.3 地质构造
                                      9.4 煤柱的影响

                                      10 煤的冲击倾向性研究 .
                                      11 南屯矿深部开采时冲击地压的预测

                                      11.1 钻屑法
                                      11.2 微震法
                                      11.3 经验类比法
                                      12 南屯矿深部开采时冲击地压的防治
                                      12.1 超前松动爆破
                                      12.2 钻孔卸压
                                      12.3 煤层注水
                                      12.4 采用合理的开拓布置和开采方式

                                      13 存在问题及今后努力方向

                                      冲击地压检测及防治手段有待进一步完善。

                                      目前,冲击危险检测主要采用电磁辐射仪和钻屑法,电磁辐射仪受现场环境影响较大,预测准确度受到一定局限,可靠性较差。钻屑法检测准确度相对较高,但职工劳动强度大,作业时间长,并且受设备、人员操作等因素影响较大。因此,必须进一步完善检测方法和手段,积极引进微震监测系统等先进监测技术和设备, 实现冲击危险动态连续检测,进一步提高冲击地压预测预报的准确性。

                                      在冲击地压危险区域进行监测和解危作业时危险性大,特别是打钻过程中容易诱发冲击地压。因此,加强施工作业人员的安全防护,是当前急待解决的问题。必须抓紧研制及应用防冲人员专用防护装备,如专用头盔、衣服及靴子等。在冲击危险区域作业时必须严格执行限制人员活动的措施。综采(放)工作面移动变电站尾车距离工作面煤壁一般不应小于 100m,采煤机在距工作面沿空侧顺槽出口 30 组支架范围内割煤时,顺槽自工作面煤壁 100m范围以内一般不得有人。

                                      回采工作面上方厚层坚硬顶板冲击危险的力学机制或冒落规律及防范控制措施有待深入研究。兖州矿区鲍店煤矿、南屯煤矿等 3 层煤上方赋存厚度达几十米的坚硬砂岩,济三煤矿、济二煤矿 3 层煤上方赋存厚度达几十米至上百米的坚硬砂岩和岩浆岩, 当采空区面积达到一定范围之后,煤层上方巨厚坚硬顶板大面积垮落有可能诱发矿震。因此,应加强工作面上覆岩层结构、关键层厚度和岩性的研究,结合地面岩移观测资料,对大面积采空区地表下沉是否充分进行分析,防止厚层坚硬顶板大面积跨落导致冲击地压事故。

                                      参考文献
                                      [1] 徐永圻 . 煤矿开采学 [M]. 徐州:中国矿业大学出版社, 1999
                                      [2] 钱鸣高、石平五 , 《矿山压力及其控制》 . 北京: 煤炭工业出版社, 2003
                                      [3] 陈炎光 , 徐永圻 .《中国采煤方法》 [M]. 中国矿业大学出版社 ,1993
                                      [4] 杨增夫等 .《徐州矿务集团常用采煤方法与回采工艺》 [M]. 北京:煤炭工业出版社 ,2001
                                      [5] 兖州矿业(集团)有限责任公司 . 《兖州矿区煤炭生产技术》 [M]. 北京:煤炭工业出版社 ,1998.10
                                      [6] 曲春刚 . 薄煤层中实现高产高效的技术探讨 [J]. 煤炭技术 ,2007.3
                                      [7] 东兆星 , 吴士良 . 《井巷工程》 [M]. 徐州:中国矿业大学出版社 ,2004.1
                                      [8] 王来贵 , 章梦涛等 . 冲击地压的分类研究 . 煤矿开采 ,998.3, 第 1 期
                                      [9] 张万斌 , 王淑坤 , 滕学军 . 我国冲击地压研究与防治的进展 [J], 煤炭学报,1992,17(3):27~35
                                      [10] 帕雷谢维奇 , 张友云译 . 冲击地压预测和防治方法及其效果 , 煤炭科技,1990,6:37~39
                                      [11] 窦林名 , 何学秋 . 冲击地压防治理论与技术 [M]. 徐州: 中国矿业大学出版社, 2001

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