【正文】 25℃起始溫度時(shí)，3 上煤層最短自然發(fā)火期為 43 天， 3 下煤層最短自然發(fā)火期為 34 天。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 12 表 鉆孔瓦斯測(cè)定資料 煤層 鉆孔（個(gè)） 瓦斯含量（ cm3/g） 瓦斯成分（％） CH4 Co2 CH4 CO2 N2 3 上 1 3 下 10 12 下 1 16 4 表 歷年礦井瓦斯鑒定結(jié)果 測(cè)定時(shí)間 批復(fù)時(shí)間 平均絕對(duì)涌出量（ m3/min） 平均相對(duì)涌出量（ m3/t） CH4 Co2 CH4 Co2 1989 7 月 15 日 1990 7 月 24 日 1991 7 月 13 日 1992 7 月 14 日 1993 7 月 13 日 1994 7 月 16 日 1995 7 月 15 日 1996 7 月 26 日 1997 7 月 14 日 1998 7 月 14 日 1999 7 月 23 日 2020 7 月 4 日 2020 7 月 6 日 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 13 表 煤塵爆炸性測(cè)定成果一覽表 表 3 上 、 3 下 煤層煤塵爆炸性鑒定表 采樣煤層 采樣日期 1997 年 6 月 鑒定日期 工業(yè)分析 爆炸性試驗(yàn) 爆炸性結(jié)果 水分 灰分 揮發(fā)分 火焰 長(zhǎng)度 （ mm） 抑制煤塵爆 炸最低巖分量％ 原煤 精煤 3 上 7400 95 有爆炸性 3 下 7400 95 有爆炸性 表 煤層自燃傾向鑒定表 煤層 鉆孔 （個(gè)） （176。 C） 自然發(fā)火結(jié)論（等級(jí)） 3 下 2 711 不自然發(fā)火的（ 4） 12 下 2 1250 有可能自然發(fā)火的（ 3）～容易自然發(fā)火的（ 1） 16 3 1928 有可能自然發(fā)火的（ 3）～自然發(fā)火的（ 2） 可采煤層頂?shù)装? 1） 3 上煤層 直接頂板巖性一般為泥巖、砂質(zhì)泥巖，向上常有較厚的細(xì)中砂巖，部煤層 鉆孔 （個(gè)） 煤塵爆炸 火焰長(zhǎng)度（ mm） 巖粉量（％） 爆炸結(jié)論 3 上 4 450700 6575 有爆炸危險(xiǎn) 3 下 7 20750 4575 有爆炸危險(xiǎn) 12 下 2 600850 7075 有爆炸危險(xiǎn) 16 4 50900 7080 有爆炸危險(xiǎn) 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 14 分地段頂板為中、細(xì)粒砂巖，砂巖單向抗壓強(qiáng)度在干燥狀態(tài)下為 179。106pa，飽和吸水狀態(tài)下平均為 179。 106pa；砂質(zhì)泥巖單向抗壓強(qiáng)度干燥狀態(tài)下平均為 179。 106pa，屬中等冒落 難冒落頂板。底板多為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，厚度一般 。 2） 3 下煤層 3 下煤層大部地段頂板為淺灰白色細(xì)、中砂巖，厚度一般為 2030m，其堅(jiān)固性大于 3 上煤層頂板砂巖，屬中等冒落 極難冒落的頂板， 14 線以北部分地段及以南的大部分地段有泥巖偽頂，其厚度多在 ，有時(shí)增至 25m或更大，形成直接頂，容易冒落。底板為炭質(zhì)或砂質(zhì)泥巖，向下漸變?yōu)榉凵皫r、砂泥巖互層，一般 35m。 3） 12 下煤層 頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，向上漸 變?yōu)榉凵皫r、細(xì)砂巖，厚 57m，堅(jiān)固性較差，屬冒落 中等冒落性頂板，底板為粘土泥巖、泥巖，向下為石灰?guī)r（八灰）或砂巖。 4） 16 煤層 頂板為第十層石灰?guī)r，厚 ，一般為 5m左右，層位穩(wěn)定，巖性堅(jiān)固，單向抗壓強(qiáng)度干燥狀態(tài)下平均為 160179。 106pa，飽和吸水狀態(tài)下平均為 146179。 106pa，屬極難冒落頂板，有時(shí)有泥巖偽頂，厚 ，隨采隨落，底板為泥巖或粘土巖，厚度多在 1m之內(nèi)，向下變?yōu)樯皫r。 水文地質(zhì) 對(duì)二水平開采有影響的含水層主要有（ 1）第四系沖積層、（ 2）上侏羅統(tǒng)下部礫巖層、 （ 3）石盒子組底部砂巖、（ 4）煤系地層中的 3 煤頂部砂巖層、（ 5）第三層石灰?guī)r、（ 6）第十層石灰?guī)r、（ 7）第十四層石灰?guī)r、（ 8）奧灰等，二水平內(nèi)斷層導(dǎo)水性弱，水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單 中等類型。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 15 1） 含水層 （ 1） 第四系砂礫層 第四系厚 ，平均 ，根據(jù)顏色、巖性及含水性分為上、下兩組，分界深度 ，上組平均厚 ，一般含砂層或砂礫層 3 層，厚度為 9m左右，其中第 3 層厚度大，作為上下組的分界層。本組砂礫層富水性強(qiáng)，局部承壓，單位涌水量為 ，水 位標(biāo)高+，水質(zhì)重碳酸鹽 鈣鈉型，礦化度 ,水質(zhì)良好。下組平均厚，夾砂層 23 層，厚度 ，富水性較上組弱，單位涌水量，水位標(biāo)高 +，水質(zhì)為重碳酸、硫酸鹽 鈣鈉型，礦化度。 （ 2）上侏羅統(tǒng)礫巖 一般厚 80m 左右，以石英巖、石灰?guī)r礫為主，鈣質(zhì)、泥巖膠結(jié)，具溶洞和裂隙， 100m水平以上發(fā)育，單位涌水量 ，地下水逕流條件較好，動(dòng)水量充沛，富水性強(qiáng)，水位標(biāo)高 ++，屬裂隙溶洞承壓水，第四系砂巖水是補(bǔ)給的主要來源，在正常地段礫巖層下距 3 上煤層，在開采后的冒落裂隙帶高度之外，但個(gè)別地段因斷層切割關(guān)系使礫巖與煤層間距縮小，可能導(dǎo)致礦井涌水量增加。 （ 3）石盒子組底部砂巖 一般厚 10 米左右，巖性為中 細(xì)粒砂巖，屬裂隙承壓含水層，現(xiàn)井下該含水層出水點(diǎn)最大涌水量達(dá)到 50m3/h，此含水層下距 3 上煤層平均為， 3 上煤層開采后導(dǎo)水裂隙帶高度有可能達(dá)到該層，應(yīng)引起重視。 （ 4） 3 煤頂部砂巖 包括 3 上、 3 下煤層頂部砂巖，其厚度在 ，平均 37m 左右，砂巖 具有裂隙，多為方解石充填，在斷層帶附近，張裂隙發(fā)育，并有小孔洞，單位涌水量 ，是開采 3 煤時(shí)礦井涌水的主要來源，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 16 但補(bǔ)給條件不良，易于疏干。 （ 5）第三層石灰?guī)r 深灰色，厚層狀、純質(zhì)，厚 ，平均 8m，上距 3 下煤層平均40m，富水性強(qiáng)而不均一，屬溶洞裂隙水，單位涌水量為 ，水位標(biāo)高 +～ +，含水不均一是由于裂隙溶洞發(fā)育不均所致，其規(guī)律是淺部比深部較發(fā)育。 （ 6）第十層石灰?guī)r 淺 深灰色石灰?guī)r，致密，厚 ，平 均厚 ，含裂隙承壓水，單位涌水量 ，水位標(biāo)高 +～ +，水質(zhì)為硫酸鹽鈉型，礦化度 ，十灰是 16 煤層的直接頂板，是開采 16 煤的主要充水水源，但補(bǔ)給條件不良，含水性弱，對(duì)開采影響不大。 （ 7）第十四層石灰?guī)r 位于煤系地層底部， 16 煤之下 45m 左右，層厚 ，平均厚，質(zhì)純，含裂隙承壓水，單位涌水量 ，水位標(biāo)高+～ +。 （ 8）奧陶系灰?guī)r 青灰、 灰白色厚層狀石灰?guī)r，淺部裂隙溶洞發(fā)育，富水性強(qiáng)，單位涌水量 ，水位標(biāo)高 +～ +，水質(zhì)為硫酸鹽、氯化物 鈣鈉型，礦化度 。 上述各含水層間均有粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖等隔水層相隔，一般無水力聯(lián)系。正常地段內(nèi)，各含水層與煤層的距離見表 。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 17 表 各含水層與煤層的距離表 煤層與含水層間距 (m) 礫巖至石盒子組底板砂巖 石盒子組 底板砂巖 至 3 上 煤層 3 下 煤層 至三灰 三灰至 12 下 煤層 12 下 煤 至十灰 16 煤至 十 四灰 十四灰 至奧灰 最大 最小 平均 40 2） 隔水層 （ 1）第四系隔水層 上組：頂部 為覆蓋土層，其下為黃色、黃褐色粘土、砂質(zhì)粘土、砂姜結(jié)核砂質(zhì)粘土。下組：由粘土、含砂姜結(jié)核粘土組成。上下組粘土層總厚度平均約 34m。第四系隔水層具有良好的隔水性能，即使受采動(dòng)影響，地表水也無 向下滲透現(xiàn)象。 （ 2）太原組粘土巖 三灰至十下灰之間主要由粘土巖與含水微弱的粉砂巖和薄層石灰?guī)r組成，隔水性良好。其中 12 下煤層上距三灰 左右，下距十下灰約，這些隔水層對(duì)于 12 下煤層的開采十分有利。 （ 3）本溪組粘土巖 十二灰至十四灰之間以粘土巖為主，間夾細(xì)砂巖，十四灰與奧灰之間為雜色粘土巖、鐵質(zhì)泥巖、粘土巖、 G 層粘土巖。對(duì)于阻隔奧陶系石灰?guī)r水上升、減少奧灰水對(duì)礦井安全生產(chǎn)的威脅起到重要作用。 3） 斷層導(dǎo)水性 本井田煤系中主要含水層有 3 上、 3 下煤層頂板砂巖、三灰、十下灰、十四灰。在正常情 況下，各含水層之間無水力聯(lián)系，但由于本井田斷層比較發(fā)育致使不含水層與含水層對(duì)口接觸或間距縮短而發(fā)生水力聯(lián)系。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 18 二水平內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育，由于斷層作用地層發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，使本來沒有水力聯(lián)系的含水層對(duì)口接觸或間距大大縮小致使水文地質(zhì)條件復(fù)雜化。斷層的導(dǎo)水性與斷層上、下兩盤對(duì)口接觸的巖性、斷層帶充填物成份、膠結(jié)程度等有關(guān)，因此巷道穿斷層時(shí)應(yīng)注意分析斷層兩盤巖性，當(dāng)穿含水層對(duì)口接觸的斷層時(shí)，要作好防水準(zhǔn)備，導(dǎo)水性好的斷層有尹家洼、劉仙莊、高廟等斷層，井田內(nèi)根據(jù)斷層大小導(dǎo)水性強(qiáng)弱已分別留出了不同寬度的防水煤柱，以防突 水。開采太原群煤層時(shí)，由于斷層關(guān)系，使煤層在多處與奧陶系灰?guī)r對(duì)口接觸，為防止突水，應(yīng)留設(shè)防水煤柱。 4） 地溫地壓 本井田上侏羅統(tǒng)以上非含煤地層地溫梯度最低，平均 176。 C/100m； 3上、 3 下煤層以上的含煤地層為中梯度，為 176。 C/100m； 3 上、 3 下煤層以下為高梯度，為 176。 C/100m。平均地溫梯度約為 176。 C/100m，開采320 水平 3 上、 3 下煤層不會(huì)有高溫?zé)岷Πl(fā)生。開采 450 水平 3 上、 3 下煤層，特別是開采太原組 16 煤層，垂深達(dá)到 500m左右，地溫在 30176。 C 左右。 中、新生代以來，本 井田沉降幅度較大，巨厚的中、新生界地層覆蓋在石炭二疊系含煤地層之上。含煤地層的地壓為大地靜壓力場(chǎng)型，壓力主要來自上覆地層的重力。礦壓顯現(xiàn)除與原始地層重力、構(gòu)造應(yīng)力有關(guān)外，還與煤層頂板巖性及其組合密切相關(guān)。井田內(nèi)斷層性質(zhì)多為張扭性，大型斷層兩側(cè)常伴生許多條中、小型斷層，形成斷層組。在斷層附近，裂隙發(fā)育、巖層破碎，易產(chǎn)生應(yīng)力異常，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)高度重視。 井田開拓方式 井田開拓方式 本井田開拓方式為立井開拓。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 19 水平劃分和水平標(biāo)高 本井田以山西組和太原群兩煤組分別設(shè)水平開采。 第一水平標(biāo)高為 320m，開采山西組 3 上、 3 下兩煤層。 第二水平標(biāo)高為－ 450m，開拓太原群 12 下、 16 煤層及井田東南部劉仙莊斷層和尹家洼斷層之間的山西組 3 上、 3 下兩煤層。 風(fēng)井井筒圖主井井筒圖副井井筒圖注漿管梯子間梯子間7003504500通訊光纜灑水管壓風(fēng)管排水管通訊監(jiān)測(cè)電纜動(dòng)力電纜φ65004501000圖 各井筒裝備圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 20 井筒 礦井移交生產(chǎn)時(shí)共設(shè)主井、副井和中央風(fēng)井 3 個(gè)井筒，井筒裝備見圖。 主井凈直徑φ ，裝備一對(duì) 12t 多繩箕斗，擔(dān)負(fù)全礦井原煤提升。 副井凈直徑φ ，裝備一對(duì) 1t 雙層四車加寬型罐籠，擔(dān)負(fù)全礦井人員、材料、設(shè)備升降及矸石提升，并兼做進(jìn)風(fēng)井。井 筒內(nèi)布置有梯子間，排水管三路，壓風(fēng)管、供水管各一路，還布置有動(dòng)力電纜、通訊、信號(hào)電纜、安全監(jiān)測(cè)線、束管等。 中央風(fēng)井凈直徑φ ，作全礦井回風(fēng)之用，井筒內(nèi)布置有梯子間。 礦井南七采區(qū)開拓后，中央風(fēng)井已不能滿足通風(fēng)需要，于 2020 年新建南風(fēng)井并投入使用。井筒凈直徑φ ，布置有梯子間和一路供水管路。 井田開采順序 按照先近后遠(yuǎn)的原則，分南北兩翼對(duì)稱開采。 井底車場(chǎng)形式 斜式環(huán)行車場(chǎng)。見圖 。 采煤方法 第一水平采用綜采和高檔普采兩種回采工藝，全部陷落法管理頂板。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 21 圖 320m 水平斜式環(huán)形井底車場(chǎng) 二水平皮帶暗斜井320水倉(cāng)三環(huán)水倉(cāng)內(nèi)環(huán)水倉(cāng)外環(huán)副井提升主井山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概況 22 礦井延深的必要性 蔣莊煤礦設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力 150 萬 t/a，于 1989 年 6 月 24 日正式投產(chǎn)，截止 2020 年累計(jì)生產(chǎn)原煤 2589 萬 t。一水平的 10 個(gè)采區(qū)，現(xiàn)已動(dòng)用 5 個(gè)，其中 2020 年內(nèi)南一、北二、南三 3 個(gè)采區(qū)開采結(jié)束，北八、南七成為礦井的主力采區(qū)，南九采區(qū)現(xiàn)正在開拓，尚未開拓的南五、北六采區(qū)儲(chǔ)量較少，北十、北十二采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，村莊壓煤量大，開拓工程量相當(dāng)大，開采效益有待進(jìn)一步進(jìn)行綜合比較分析 。從一水平實(shí)際揭露的地質(zhì)構(gòu)造情況看，復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于礦井原精查地質(zhì)報(bào)告，礦井南翼、北翼均揭露落差大于 20m 的斷層，在精查地質(zhì)報(bào)告中沒有控制，給礦井的開采布置和儲(chǔ)量利用造成極大影響，致使一水平剩余經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量大大減少。經(jīng)測(cè)算，截