【正文】 巷道掘進主要以頂板砂巖水為主，其水量大約在 30m3/h。 二 2煤層底板巖性以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主，巖性比較單一， 在巖性組合上很少有軟弱夾層，底板老底多，直接底少，雖偶有斷層通過，但規(guī)模均較小，故對底板的穩(wěn)定性影響亦不大。該組分上下兩段，上段含 5～ 6 層石灰 巖含水層（ L7～L12），其中 L L12等兩層分布穩(wěn)定，巖溶裂隙發(fā)育，富水較強，隨埋藏深度的增大，巖溶裂隙發(fā)育程度顯著減弱；另據(jù)礦井水文觀測孔觀測， L8灰?guī)r富水性較弱，一般情況下對礦井生產(chǎn)沒有太大威脅。 (3)、開采 二 2煤時主要導(dǎo)水通道： 采區(qū)內(nèi)二 2煤的導(dǎo)水途徑主要有三種：斷層、裂隙和封閉不良鉆孔。據(jù)調(diào)查，本采區(qū)不存才封閉不良鉆孔，但在施工遇鉆孔時還是應(yīng)先探測，再施工，以防萬一。 計算參數(shù)確定： (1)、頂板砂巖含水層涌水量預(yù)算參數(shù) 滲透系數(shù)（ K）：井田在 73– 2 孔對頂板含水層抽水試驗，校正滲透系數(shù)值 ，但該孔處于弱富水地段，不能代表全井田水文條件，鄰區(qū)陳四樓礦水文參數(shù) K=，認為取二者平均值較適宜，即取 K=； 含水層厚度（ M）：取其含水層平均厚度， M=12m； 水柱高度（ H）：取靜止水位標高 + 減去 – 780m水平含水層底板標高 – H=； 疏排區(qū)大井折算半徑 r= =720m； d1=1950m+720m=2670m d2=650m+720m=1370m (2)、底板砂巖含水層涌水量預(yù)算參數(shù) 滲透系數(shù)（ K）：取頂板預(yù)算參數(shù) K=； 含水層（ M）：取其含水層平均厚度， M=8m； 疏排降深 S=– (– 780)=； 疏排大井折算半徑 r 與 d d2值同上。 (三 )、二 2煤層開采的防治水工作： 頂板出水形式一般為工作面頂板淋水，使工作面環(huán)境惡化。 23采區(qū)二 2煤層其頂板以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，按一次采全高，全部陷落方法，經(jīng)過計算，導(dǎo)水裂隙帶一般不直接 溝通基巖風(fēng)化帶或新生界底部含水層，所以礦井煤柱基本上以防塌煤柱為主，但淺部開采厚度＞ ，應(yīng)考慮風(fēng)化帶及新生界下部含水層的影響。鉆探一般在物探標出的異常區(qū)內(nèi)施工，一方面可以探查底板水情，另一方面可以驗證物探結(jié)果。放水試驗后查明低水位區(qū)的太灰水量不大于 100m3/h，且在短期內(nèi)能夠產(chǎn)生顯著降深，即可在低水位區(qū)采用疏干降壓的防治水方法。一般在斷層兩側(cè)延展20m左右；斷層落差為 2～ 7m時，斷層附近一般直接伴隨巖石弱化區(qū)，其強度降低較大，范圍離開斷層約 1m、而一般巖石弱化區(qū)為 5m。 斷層活化導(dǎo)水機理：依據(jù)現(xiàn)有的水文地質(zhì)資料，薛湖煤礦許多斷層的導(dǎo)水性不明，但對已查明的不導(dǎo)水?dāng)鄬又荒苷f明是在原始地質(zhì)條件下不導(dǎo)水，在采動影響下斷層是否會活化為導(dǎo)水?dāng)鄬?，還有待研究?；夭晒ぷ髅嬖诘V壓、水壓作用下，易形成滯后式突水，水量呈跳躍式上升。據(jù)統(tǒng)計，由煤層斷層引起的底板突水次數(shù)占總突水次數(shù)的 50%以上，大部分是由中小型斷層引起的。 第四節(jié) 開采技術(shù)條件 一、二 2煤層頂、底板 工程地質(zhì)特征 (一 )、二 2煤層頂?shù)装鍘r性分布： 頂板：二 2煤層直接頂板主要為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，其次為細、中粒砂巖；除偽頂外，其它各類直接頂板厚度一般為 5～ 10m。 二 2煤層直接頂板為細粒砂巖以上巖層屬穩(wěn)定類頂板，粉砂巖和砂質(zhì)泥巖屬中等穩(wěn)定頂板，泥巖及偽頂?shù)囟螌儆诓环€(wěn)定頂板。 第五節(jié) 問題與建議 一、采區(qū)中部等高線形態(tài)異常，根據(jù)附近巷道實際揭露情況看，異常區(qū)等高線形態(tài)極有可能是受構(gòu)造影響，開采時應(yīng)引起注意。 七、構(gòu)造復(fù)雜地段，堅持“有疑必探，先探后掘”的原則，并編 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 24 制專門防治水措施。 三、參數(shù)確定 根據(jù)統(tǒng)計分析 23 采區(qū)內(nèi) 70、 71 和 72勘探線鉆孔煤厚資料，獲得煤層平均厚度 米；視密度仍采用《河南省永夏煤田薛湖井田勘探報告》所提供數(shù)據(jù)，取 。 七、儲量估算結(jié)果 估算范圍內(nèi)二 2煤層基礎(chǔ)儲量為 1530萬噸，設(shè)計可采煤量為 1108萬噸，其中采區(qū)邊界煤柱及斷層煤柱儲量為 277 萬噸。變坡掘膠帶下山，長度為約 85 米后變平，隨后根據(jù)煤層情況，保持距離煤層頂板 10 米掘進，在巷道邊坡處做豎曲線，曲線半徑為 90 米 (具體見附圖 :23采區(qū)上下山剖面圖 )。為保證回采工作面的正常接替，配備兩個煤巷掘進工作面，兩個巖巷掘進工作面，采掘比為 1： 4。運輸量完全滿足采煤機的生產(chǎn)工作量。 (6)、其它巷道，有煤倉進風(fēng)巷。 根據(jù)以上計算，采煤工作面需要風(fēng)量取 1710m3/min。 煤巷掘進工作面： Q 煤掘 ＞ 4 24 2 = 192m3/min 巖巷掘進工作面： Q 巖掘 ＞ 4 24 2 = 192 m3/min 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 33 Q 巖掘 ＞ 25 35 = 875 m3/min (4)、按風(fēng)速進行驗算： 9S＜ Q 巖掘 ＜ 240S （ m3/min） 15S＜ Q 煤掘 ＜ 240S （ m3/min） S—— 掘進工作面平均斷面， m2。主要通風(fēng)機裝備風(fēng)機運行參數(shù)自動監(jiān)測儀和水柱計。 Q 硐 n—— 不同獨立供風(fēng)硐室需要風(fēng)量， m3/min； 23 采區(qū)具 有獨立通風(fēng)條件的硐室有 23 采區(qū)變電所及 23 采區(qū)瓦斯抽放泵站配風(fēng)量分別為 160m3/min、 160 m3/min。同時還應(yīng)保證局部通風(fēng)機吸入口至掘進工作面回風(fēng)流之間的風(fēng)速，以防止局部通風(fēng)機吸入循環(huán)風(fēng)或這段距離內(nèi)風(fēng)流停滯，造成瓦斯積聚。取 V 采 = m/s； S 采 — 取采煤工作面風(fēng)、機巷的最大斷面積，風(fēng)巷凈斷面 、機巷凈斷面 ，取 S 采 = 由以上計算可知，按最大值 Q2 選取風(fēng)量，采煤工作面配風(fēng)按1710m3/min 選取。 三、采面布置與回采順序 采面采用兩巷布置：風(fēng)巷、機巷兩巷沿煤層走向方向布置， 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 30 由機巷進風(fēng)、運料、運煤，風(fēng)巷回風(fēng)，工作面采長 180 米。電動機功率 2 200kw。巷道斷面為半圓拱型， 規(guī)格為寬高 =4600mm 3900mm，凈斷面為 ㎡ ， 支護方式為錨網(wǎng)噴 +錨索支護，斷面如圖 232； 圖 232 23 采區(qū)回風(fēng)斷面圖 (三 )、 23 采區(qū)膠帶巷： 根據(jù)我礦大巷掘進的情況來看，巷道所受壓力較大，巷道變形量較大，為預(yù)留出足夠斷面，保證巷道平直，不影響強力皮帶的安裝， 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 28 斷面規(guī)格為：半圓拱形巷道，寬高 =4800mm 4000mm，凈斷面 ㎡ ，支護方式為錨網(wǎng)噴 +錨索支護，另設(shè)檢修道，斷面如圖 233； 圖 233 23 采區(qū)皮帶斷面圖 (四 )、采面風(fēng)、機巷 采面風(fēng)、機巷均沿煤層掘進，采用綜合機械化掘進工藝，為滿足要求，巷道規(guī)格為：三心拱型巷道，底寬 4800mm，正頂處高 3400mm，因煤層平均厚度為 2500mm，故要求破底 100mm，坡頂不超過 600mm，支護方式為 U29金屬棚 +錨索支護，斷面如圖 234； 圖 234 采面風(fēng)、機巷斷面圖 第四節(jié) 采煤方法、采掘比及采掘工作面機械設(shè)備 一、采煤方法 采區(qū)內(nèi)該煤層厚度變化不大，發(fā)育穩(wěn)定，僅有局部變薄或增厚。 二、采區(qū)服務(wù)年限 采區(qū)回采率按如下公式計算： 回采率（ %） = 1— （損失量 /工業(yè)儲量） =1— 損失率（ %） 可知 23采區(qū)設(shè)計可采煤量為 1108萬噸，其中采區(qū)邊界煤柱及斷層煤柱儲量為 277 萬噸，可算得 23 采區(qū)回采率為 %。 六、保護煤柱儲量計算 根據(jù)《薛湖煤礦建井地質(zhì)報告》所提出的采區(qū)邊界和斷層保護煤柱，采用北京龍軟科技發(fā)展有限公司開發(fā)的“地測空間管理信息系統(tǒng)”計算。估算面積為 ，底板標高 780～600 由以下拐點控制： 23 采區(qū)拐點坐標如下： （ 1） y= x= （ 2） y= x= （ 3） y= x= （ 4） y= x= （ 5） y= x= 二、工業(yè)指標 本采區(qū)二 2煤為貧煤，煤層傾角一般 1～ 17176。 四、受構(gòu)造影響局部地段地層節(jié)理發(fā)育，巖石破碎。 (二 )、巷道圍巖力學(xué)強度指標： 23 采區(qū)巖石抗壓強度，細粒砂巖 ～ ，平均 ；粉砂巖 ～ MPa ，平均 MPa ；砂質(zhì)泥巖～ MPa ，平均 MPa ；泥巖 ～ MPa，平均。巖石抗拉強度：細、中粒砂巖 ～ ，粉砂巖與砂質(zhì)泥巖 ～ ，泥巖 ～。在對斷層探查的基礎(chǔ)上針對斷層留設(shè)防水煤柱以及在對斷層探查的基礎(chǔ)上設(shè)計巷道過斷層方案。但在回采過程中，在礦壓、水壓的共同作用下引起底板巖體破裂，造成底板突水；突水為滯后式，水量一般較小 在附加切向應(yīng)力作用下，斷層活化的結(jié)果： (1)、斷層帶內(nèi)及斷層帶附近，原有裂隙的張開和發(fā)展。 表 132 斷層引起的底板突水特征 序號 斷層與煤層關(guān)系 突 水 特 征 1 斷層已切割了開采煤層 開掘工程一旦揭穿或穿過斷層帶，立即引起底板或巷道突水。一般正斷層是在低圍壓條件下形成的，因此，其斷裂面的張裂程 度很大，并且破碎帶疏松多孔隙、富水性強。根據(jù)一些現(xiàn)場底板巖體注水試驗結(jié)果可知，斷層破碎帶巖體的導(dǎo)水裂隙帶深度是正常巖體的 2倍左右。 采用疏水降壓措施：應(yīng)根據(jù)底板賦水情況布設(shè)疏水鉆孔，鉆深應(yīng)進入太原群上段灰?guī)r含水層。 底板灰?guī)r水為礦井主要威脅水源，截止目前，薛湖煤礦已在780m水平軌道巷及 21 采區(qū)共實施 L8水文觀測孔 11個，其中 2 號觀測、 11 號觀測孔見水，最大水壓值為 。但由于上部巖層為厚度大、含水層較好的中砂和細砂巖層，所以在留足防水煤柱的條件下，松散層水不會對礦井開采造成大的影響。但在遇大型斷裂構(gòu)造時仍應(yīng)引起注意。薛湖煤礦的生產(chǎn)系統(tǒng)變化對礦井涌水量有很大的影響，隨著掘進工作面的增加及回采面積的增大，涌水量會逐漸增大，但到一定時期后，應(yīng)該可以穩(wěn)定甚至逐漸減少。采區(qū)內(nèi)斷層較多，并且伴生斷層較為發(fā)育，采區(qū)工作面布置和回采將過斷層 DF21 、 DF2 DF2 DF2 DF31 、 DF3 DF3 DF34 。采區(qū)內(nèi)既無較大的地表水體，也無老窯老井，加之第三、四系蓋層很厚，所以地表水、老空水和新生界孔隙承壓水，對二 2煤的開采沒有太大的影響。 隨著采區(qū)的開采， 采空區(qū) 面 積 越來越大 ， 采空區(qū)積 水的防治問題也不容忽視。因此，該采區(qū)可視為一個相對穩(wěn)定、獨立的水文地質(zhì)單元。 下石盒子組和山西組隔水層 下石盒子組和山西組的含水層之間普遍發(fā)育三層隔水層，上石盒子組底部 K5砂巖至 三 2 2 煤頂板層段，二 2煤頂板砂巖以上至三煤組底板層段，由砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及薄層砂巖互層組成，厚度分別為30m， 50～ 70m，隔水性能良好，為區(qū)域性賦存 穩(wěn)定的隔水層。 L8灰?guī)r賦存穩(wěn)定，一般厚度 10m。共計六個含水層，描述如下： 新生界孔隙水含水組 新生界松散巖類含水層西部厚，東部薄，厚度 ～ ，平均值 。 煤層可采區(qū)主要分布于 87 勘探線以東中深部，其中 77～ 87線淺部為沉積尖滅零點和不可采區(qū)； 71～ 75 線中深部有不可采區(qū)；東部71 線以東中淺部為巖漿巖入侵區(qū)形成的天然焦多為不可采； 87 勘探線以西基本全為煤層不可采或相變成炭質(zhì)泥巖乃至尖滅沉積尖滅零區(qū)。 二 2煤層的宏觀煤巖特征：以亮煤為主，次為暗煤、鏡煤，屬半光亮～光亮型煤。 五、煤層 (一 )、煤系地層： 本區(qū)煤層賦存于石炭～二疊系含煤巖系，含煤巖系分四組七個煤段，即石炭系上統(tǒng)太原組（一煤段）、二疊系下統(tǒng)山西組（二煤段）與下石盒子組（三、四、五煤段）、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（六、七煤段），含煤地層總厚度 ，共含煤 13層，煤層總厚度 ，含煤系數(shù) %。由此可以看出區(qū)內(nèi)巖漿巖自東向西侵入，對煤層的影響程度，深部較小淺部較大。 左右，褶幅 25m為一不對稱向斜。斷層使工作面煤層突然斷失，使其運輸條件復(fù)雜化。落差 0～ 30m； DF5斷層位于采區(qū)南部，延展長度 ，斷層走向近NEE，傾向 SSE，傾角 60176。 二、構(gòu)造 (一 )、井田構(gòu)造： 薛湖煤礦位于區(qū)域構(gòu)造～永城復(fù)背斜北部仰起端、次一級構(gòu)造～聶奶廟背斜的北翼，總體構(gòu)造形態(tài)呈一走向北西西的單斜構(gòu)造，由于受東西向構(gòu)造和北北東向構(gòu) 造的控制和影響，而使其構(gòu)造形態(tài)局部復(fù)雜化。主要由土黃、灰黃、棕黃、亞粘土、粘土夾砂層透鏡體組成，富含大小不一的礫石與姜結(jié)石。下段以土黃、棕黃、灰綠色粘土、亞粘土為主。 (2) 七煤段：由灰綠、紫花色砂質(zhì)泥巖，粉砂巖及灰綠色、灰白色中細粒砂巖組成，含鐵質(zhì)結(jié)核，局部夾黑色泥巖 及鋁土巖，底部為灰白～灰綠色中粗粒砂巖，含小礫石，厚一般 5m，為 K8砂巖標志層。 K6之上 75m 左右含煤線或炭質(zhì)泥巖，為五煤層位，為輔助標志層。 (1)三煤段：為本區(qū)主要含煤地層，底部為灰白色鋁土泥巖，局部為紫花色，含菱鐵質(zhì)中～粗鮞粒 （ K4），局部具同心圓結(jié)