【文章內(nèi)容簡介】 m，平均 m。大部為中厚煤層。煤層厚度較穩(wěn)定，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律變化，存有自東向西逐漸增厚的趨勢。 ② 3下煤層 位于山西組下部，下距 6煤層 m。煤層厚度 0～ m，平均 m?？刹煞秶鷥?nèi)的煤層厚度 ～ m，平均 m。大部為厚煤層，煤層厚度較穩(wěn)定，呈現(xiàn)東厚西薄的規(guī)律變化。 ③ 6煤層 位于太原組上部 ,下距三灰 m,距 10下煤層 m。煤層厚度 0～ 139 m,平均 m。可采塊段煤層厚度 ～ m，平均 m。為薄煤層，北部稍好，有可采塊段；往南逐漸變薄直至沉缺，大部不可采。可采系數(shù) (Km)8%，煤厚變異系數(shù) (Υ)%, 為局部可采的極不穩(wěn)定煤層。 ④ 10下煤層 位于太原組中部，下距 12 下煤層 m。煤層厚度 0～ m，平均 m?？刹蓧K段內(nèi)煤層厚度 ～ m，平均 m。為薄煤層，一般不含夾石。該煤層?xùn)|部稍好，有可采塊段，西部及南部大部不可采?？刹上禂?shù) (Km)%,煤厚變異系數(shù) (Υ)% ，為局部可采的極不穩(wěn)定煤層。 ⑤ 12下煤層 位于太原組中下部 ,下距 15上煤層 m。煤層厚度 0～ m，平均 m?？刹煞秶鷥?nèi)煤層厚度 ～ m，平均 m。 為薄煤層，一般不含夾石。煤層北薄南厚，南及西南部大部可采，且厚度可達(dá) 1 m 以上。可采系數(shù) (Km)%,煤厚變異系數(shù)(Υ)% ，為局部可采的極不穩(wěn)定煤層。 ⑥ 15上煤層 位于太原組中下部，下距 16上煤層 m。煤層厚 0～ m，平均 m?？刹蓧K段內(nèi)煤層厚度 ～ m，平均 m。為薄煤層，一般不含夾石。煤層于東部陸地稍好，有可采塊段；西部則差?？刹上禂?shù) (Km)%,煤厚變異系數(shù) (Υ)% ，為局部可采的極不穩(wěn)定煤層。 ⑦ 16上煤層 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué) 院 2021 級采礦工程專業(yè)論文 第 13 頁 位于太原組下 部，下距 17 煤層 m。煤層厚度 ～ m，平均 m。為薄煤層，含夾石 1～ 3層，多為炭質(zhì)粉砂巖至細(xì)砂巖。本煤層厚度變化小，可采系數(shù) (Km)%,煤厚變異系數(shù) (Υ)% ，為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。 ⑧ 17煤層 位于太原組下部，下距十三灰 21 m,距奧灰 65 m，煤層厚度 ～ m，平均 m，可采范圍內(nèi)煤層厚度 ～ m,平均 m ,為薄煤層。有時含 1～ 2層夾石，多為炭質(zhì)粉砂巖或細(xì)砂巖?？刹上禂?shù) (Km)%,煤厚變異系數(shù) (Υ)19 .22%，為大部可采的不穩(wěn)定煤層 表 可采煤層情況一覽表 煤 層 名 稱 煤 層 夾 石 全井田 厚度 可采范 圍平均 煤厚 (點數(shù) ) 穩(wěn)定性 結(jié) 構(gòu) 間 距 層 數(shù) 巖 性 最小～最大 最小～最大 平均 (點數(shù) ) 平均 (點數(shù) ) 3 上 0～ (181) (127) 不穩(wěn)定 簡 單 ～ (120) 0～ 3 泥 巖 炭質(zhì)泥巖 3 下 0～ (186) (186) 較穩(wěn)定 較簡單 0～ 3 泥 巖 粉 砂 巖 ～ (152) 6 0～ (188) (15) 極 不 穩(wěn) 定 簡 單 0～ 1 炭質(zhì)泥巖 ～ (84) 10 下 0～ (127) (32) 極 不 穩(wěn) 定 簡 單 0～ 1 泥 巖 ～ (104) 12 下 0～ (131) (71) 極 不 穩(wěn) 定 簡 單 0～ 1 炭質(zhì)泥巖 ～ (107) 15 上 0～ (127) (50) 極 不 穩(wěn) 定 簡 單 0～ 1 炭質(zhì)泥巖 ～ (111) 16上 ～ 穩(wěn) 定 較簡單 0～ 3 炭質(zhì)粉砂巖 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué) 院 2021 級采礦工程專業(yè)論文 第 14 頁 (128) (126) ～ (124) 細(xì) 砂 巖 17 ～ (126) (110) 不穩(wěn)定 較簡單 0～ 2 炭質(zhì)粉砂巖 細(xì) 砂 巖 可采煤層頂、底板地質(zhì)條件 (1)3上煤層 頂板主要為灰白色粉砂巖，厚 ～ m，局部有厚 ～ m的粉砂巖與細(xì)砂巖直接頂和厚 ～ m的泥巖或粉砂巖偽頂。巖性、厚度變化較大。粉砂巖抗壓強(qiáng)度平均為 54 MPa，普氏硬度為 ，據(jù)頂板巖性和抗壓強(qiáng)度，參考巖層厚度、層理、構(gòu)造、裂隙和硬度等綜合指標(biāo)，將 3上頂板劃為不穩(wěn)定～中等穩(wěn)定頂板。 底板以泥巖、泥巖、 粉砂巖為主，抗壓強(qiáng)度 31～ MPa，多為不堅固巖石。東南部分布有厚 ～ m的泥巖、鋁質(zhì)巖偽底。底板為不穩(wěn)定底板。 (2)3下煤層 頂板以中砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖為主，厚 ～ 60 m。粉砂巖頂板主要分布在首采區(qū)的東部、中部和西部，其余較大面積頂板為砂巖。偽頂分布較零散，主要為泥巖和粉砂巖偽頂，厚 ～ m，偽頂之上的直接頂板主要為中、細(xì)砂巖，厚 ～ m。抗壓強(qiáng)度平均值：粉砂巖為 54 MPa，細(xì)砂巖為 MPa，中砂巖為 MPa。在 C512 號孔至C65 號孔一帶主要由抗壓強(qiáng)度較低的粉砂巖組成，劃為不穩(wěn)定頂板，其它主要為較穩(wěn)定～穩(wěn)定頂板，在 C4 11 C1011 號孔附近，分布有堅硬頂板。 底板在礦井北部多分布中等堅固的泥巖，厚 ～ m；首采區(qū)中部底板為細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖互層，其中粉砂巖厚 ～ m，粉細(xì)砂巖互層厚 ～ m，湖區(qū)及南部地區(qū)為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖底板。泥巖底板為中等穩(wěn)定底板，細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖互層底板為穩(wěn)定底板，粉砂巖、砂質(zhì)泥巖底板為不穩(wěn)定～中等穩(wěn)定底板。 (3)6煤層 頂板以深灰色粉砂巖、泥巖、粉細(xì)砂巖 互層為主，局部為厚 ～ 5 m 的細(xì)砂巖。粉砂巖頂板厚 ～ m，泥巖頂板厚 ～ m，粉細(xì)砂巖互層頂板厚 ～ m。參考濟(jì)寧二號礦井 6 煤層物理力學(xué)性質(zhì)測試資料，本礦井 6 煤層頂板為不穩(wěn)定～中等穩(wěn)定頂板。 底板以灰色～深灰色粉砂巖為主，其次為細(xì)砂巖，厚 ～ m。局部分布有泥巖山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué) 院 2021 級采礦工程專業(yè)論文 第 15 頁 或粉砂巖偽底。為中等穩(wěn)定底板。 (4)10下煤層 頂板以灰色粉砂巖為主，次為泥巖和砂質(zhì)泥巖，厚 ～ m，巖性較均一，為中等穩(wěn)定頂板。 底板以灰色細(xì)砂巖為主，次為灰色粉砂 巖，厚 ～ m。局部分布有厚度不超過 m的泥巖或鋁質(zhì)泥巖偽底。為中等穩(wěn)定底板。 (5)12下煤層 頂板以泥巖為主，次為粉砂巖，厚 ～ m，局部分布有泥巖或炭質(zhì)泥巖偽頂。為不穩(wěn)定頂板。 底板以粘土巖、泥巖為主，次為粉砂巖。在 1 14線以南，泥巖、鋁質(zhì)泥巖厚度變薄，成為偽底，直接底板為第八層石灰?guī)r，石灰?guī)r厚 0～ m。石灰?guī)r底板為穩(wěn)定底板，泥巖底板為不穩(wěn)定底板，泥巖遇水易變軟膨脹，不利于支護(hù)。 (6)15上煤層 頂板為第九層石灰?guī)r，厚 0～ m，局部相變?yōu)槟鄮r或粉砂巖 。石灰?guī)r下常有 ～ m 的泥巖或粉砂巖偽頂。石灰?guī)r頂板為穩(wěn)定頂板，泥巖、粉砂巖頂板為不穩(wěn)定頂板。據(jù)兗州礦區(qū)北宿煤礦開采經(jīng)驗，當(dāng)工作面自石灰?guī)r頂板向泥巖頂板推進(jìn)，采至頂板相變處時，常發(fā)生垮頂事故。因此，本礦井開采 15上煤層時，在靠近相變處應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)和頂板管理。 底板以細(xì)砂巖、泥巖、粉砂巖為主，厚 ～ m。局部分布有厚 ～ m的泥巖或鋁質(zhì)泥巖偽底，其直接底多以細(xì)砂巖為主，次為粉砂巖和中砂巖。首采區(qū)東部局部分布有泥巖底板，泥巖遇水易變軟膨脹，不利于巷道支護(hù)，在此地段回采時應(yīng)注 意頂板是否相變，加強(qiáng)頂板管理，以防發(fā)生冒頂事故。 (7)16上煤層 頂板為第十下層石灰?guī)r，厚 ～ m。局部分布厚 ～ m的泥巖偽頂。十下灰抗壓強(qiáng)度平均為 MPa，最大達(dá) MPa，普氏硬度大于 10，屬極堅固巖石。 16上煤層頂板為穩(wěn)定頂板。據(jù)兗州礦區(qū)唐村、北宿煤礦開采 16上煤層實際資料， 16上煤層石灰?guī)r中下部有一軟弱結(jié)構(gòu)面存在，沿此面劃為直接頂和老頂，直接頂易發(fā)生冒頂。本礦井開采 16上煤層時，應(yīng)注意觀察此軟弱結(jié)構(gòu)面是否存在，加強(qiáng)頂板支護(hù)和管理，防止發(fā)生冒頂事故。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué) 院 2021 級采礦工程專業(yè)論文 第 16 頁 底板在礦井北部多為鋁質(zhì)泥巖和粉砂巖，鋁質(zhì)泥巖厚 ～ m，粉砂巖厚 ～ m；南部多為泥巖，厚 ～ m。泥巖底板遇水易變軟膨脹，不利于巷道支護(hù)。 (8)17煤層 頂板以薄層第十一層石灰?guī)r為主，十一灰厚 0～ m，部分地段相變?yōu)榉凵皫r、砂質(zhì)泥巖，厚 ～ m。石灰?guī)r頂板為穩(wěn)定頂板，粉砂巖頂板為中等穩(wěn)定頂板。當(dāng)工作面由灰?guī)r頂板向粉砂巖或砂質(zhì)泥巖頂板推進(jìn)，推進(jìn)至相變處時，應(yīng)注意加強(qiáng)頂板支護(hù)與管理，以防垮頂。 底板以鋁質(zhì)泥巖為主，厚 ～ m，次為泥巖和 粉砂巖。泥巖底板遇水易變軟膨脹，不利于支護(hù)，若再遇頂板相變處，則會使支護(hù)條件更加惡化。 根據(jù)上述各可采煤層頂?shù)装鍘r石特征分析認(rèn)為： 3 上、 3下、 10 下、 16上、 17煤層為中等穩(wěn)定～穩(wěn)定頂板， 15上煤層為不穩(wěn)定～穩(wěn)定頂板， 12下煤層為不穩(wěn)定頂板； 3上、3 下、 10 下煤層底板以粉砂巖、泥巖為主，為中等穩(wěn)定底板， 12 下、 15上、 16上、 17煤層底板以泥巖為主，為不穩(wěn)定底板。 瓦斯、煤塵及煤的自燃 本礦井瓦斯最高含量為 ，屬低瓦斯礦井。各煤層均有煤塵爆炸危險性，并有自然發(fā)火傾向。 (1)瓦斯 本礦井用撫研 58型集氣式和解吸法在 3 上、 3下、 16 上、 17 四個主采煤層的 72 個層點采取 90個瓦斯樣。資料可利用的有 52層點 57個樣。瓦斯成份、含量見表 。 表 煤層瓦斯成份和含量數(shù) 煤層 采樣深度 (m) 最淺 最深 瓦斯含量 cm3/g燃 最 大 平 均 瓦斯成份 % 最 大 平 均 CH4 CO2 CH4 CO2 N2 3 上 3 下 16 上 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué) 院 2021 級采礦工程專業(yè)論文 第 17 頁 17 全礦井甲烷最高含量為 cm3/g燃 (C106號孔 3下煤層 )，最大甲烷成份 %(C87號孔 3 下煤層 )，按煤層順序自上而下有增大趨勢。甲烷和二氧化碳占瓦斯成份的 %。余之為氮氣和少量的重?zé)N等氣體，瓦斯成份主要為淺部的 N2～ CO2帶和之下的 N2～ CH4帶。 本礦井雖屬隱蔽煤田，但由于煤層在成煤時期原始生成的瓦斯量遭到大量排放，殘留在煤中的瓦斯很小。煤系地層沉積后，又受到長期各種風(fēng)化營力作用的影響，特別是在各煤層露頭附近和淺部地區(qū)，煤層瓦斯遭受風(fēng)化更重，因此，形成了以氮氣～二氧化碳帶為主，次為氮氣～沼氣帶，也有少量氮氣帶和混合帶的瓦斯風(fēng)化帶。根據(jù)鄰 區(qū)礦井資料，推斷本礦井應(yīng)屬低瓦斯礦井，但須在生產(chǎn)中進(jìn)行實測、化驗，以防局部瓦斯富集。 (2)煤塵 礦井內(nèi)各煤層的火焰長度均大于 380 mm，撲滅火焰的巖粉量 35～ 90%(見表 )，原煤可燃基揮發(fā)份平均值都大于 37%，根據(jù)揮發(fā)份 (Vdaf)和固定碳計算的煤塵爆炸指數(shù)，山西組煤 %，太原組煤 %。各煤層均有煤塵爆炸危險性。 表 煤層煤塵爆炸指標(biāo)試驗成果表 煤塵 煤層 火焰長度 (mm) 巖粉量 (%) 結(jié) 論 3 上 400～ 670(10) 55～ 90 (10) 有 爆炸危險 3 下 380～ 700(20) 35～ 90 (19) 有爆炸危險 6 630～ 670(2) 85(2) 有爆炸危險 10 下 500～ 750(5) 70～ 90 81(5) 有爆炸危險 12 下 400～ 700(6) 60～ 85 (6) 有爆炸危險 15 上 400～ 740(11) 60～ 90 75(11) 有爆炸危險 16 上 400～ 750(18) 65～ 90 (18) 有爆炸危險 17 400～ 750(17) 60～ 90 (16) 有爆炸危險 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué) 院 2021 級采礦工程專業(yè)論文 第 18 頁 (3)煤的自燃 礦井內(nèi)各煤層的原樣著火溫度在 322～ 353℃ 間。還原樣和氧化樣的著火點之差(△T)1 ～ 43℃ ，從不自燃發(fā)火到很易自燃發(fā)火的煤均有，平均資料表明，各煤層主要為不易自燃發(fā)火的煤 (見表 )。 鑒于兗州煤田各生產(chǎn)礦井開采過程中自燃發(fā)火的實際情況，為確保生產(chǎn)安全，本礦井各可采煤層的自燃發(fā)火期也應(yīng)與其一致，為 3～ 6個月。 表 煤層自燃發(fā)火指標(biāo)試驗成果表 煤 層 原 樣 (℃ ) 氧 化 樣 (℃ ) 還 原 樣 (℃ ) △ T (℃ ) 自燃發(fā)火等級 結(jié) 論 3上 323～353 326(14) 298～ 341 325(14) 334～ 355 344(14) 8～ 43 19(14) Ⅰ (1) Ⅱ (3) Ⅲ (5) Ⅳ (5) 很易自燃～不自燃 3下 326～350 338(32) 315～ 340 330(31) 335～ 355 346(32) 1～ 27 16(39) Ⅱ (1) Ⅲ (20) Ⅳ (11) 易自燃～不自燃 6 333～341