【文章內(nèi)容簡介】 田150m水平四、六采區(qū)中部有一向斜構(gòu)造，軸向NE，該向斜幅度、寬度都較小，兩翼傾角一般為3~8176。，對劃分采區(qū)影響不大。在井田的東部F24斷層以東，有一以28320鉆孔為頂部的穹窿構(gòu)造。經(jīng)生產(chǎn)驗證，該穹窿構(gòu)造受F2F20和F15等斷層控制，其附近小斷層特別發(fā)育，對生產(chǎn)有一定的影響（）。 地質(zhì)構(gòu)造圖3700采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相對較復(fù)雜。西部煤巖層呈單斜構(gòu)造，中部為一褶皺構(gòu)造，東部為向斜構(gòu)造，向斜軸走向約為109176。煤巖層受構(gòu)造斷層影響，走向變化較大。煤巖層走向整體約在87~110176。之間，采區(qū)西部煤巖層傾向N334176。~357176。W，~176。，平均為5176。；采區(qū)東部煤巖層變化較大，傾向約為N110176。E，傾角為3~11176。，平均為9176。采區(qū)受三條斷層F2F24F03影響較大，且斷層延展距離較長，對采區(qū)布局和工作面布置影響嚴(yán)重，三條落差較大的斷層其附生斷層也較多，采區(qū)內(nèi)尚有隱伏的斷層，它們的存在也對采區(qū)工作面布置產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。 3700采區(qū)主要斷層情況編號構(gòu)造性質(zhì)產(chǎn)狀（褶曲軸面）實見位置及控制情況走向/176。傾向/176。傾角/176。落差/mF24正401307070～160323鉆孔、3302工作面實見，西段控制程度較高，東段控制一般F243正561467015控制程度較低F03正34～56304～3266520~130250東大巷、東皮帶實見，控制程度較高F11正119209701000磁偶源勘探控制四、水文地質(zhì)本區(qū)位于F2F0F243斷層間形成的獨立水文塊段。采區(qū)邊界F12斷層為隔水邊界，F(xiàn)2F24F03斷層為弱隔水采區(qū)邊界。主要含水層是第四系砂及砂礓層、石盒子砂巖、31煤層頂板砂巖。第四系水由于底部粘土層的阻隔，不與煤系地層發(fā)生水力聯(lián)系，31層煤頂板砂巖水水量不大，補給微弱，易于疏干。采區(qū)東部982孔附近上覆寒武系和奧陶系灰?guī)r，賦存標(biāo)高為+35m，鉆孔施工時該層位漏水，距31煤層329m左右，對本采區(qū)的掘進和回采影響不大。采區(qū)東部區(qū)域地表為澗北水庫，季節(jié)性少量存水，大部分時間處于干涸狀態(tài)，全采方法將對其壩堤產(chǎn)生損壞，應(yīng)按保護煤柱回采。據(jù)地質(zhì)報告資料及生產(chǎn)實際揭露資料分析，本采區(qū)主要的充水來源是31煤老頂中砂巖裂隙水和部分生產(chǎn)用水。31煤頂板砂巖裂隙水：該層中砂巖屬弱含水層，～，垂直裂隙發(fā)育，局部富水性較強。根據(jù)3302工作面、3500采區(qū)掘進資料表明，其富水性較弱，一般在頂板破碎處、裂隙發(fā)育處和斷層帶附近淋水較大，但短時間內(nèi)即可疏干，對掘進有一定的影響，初始水量最大約為30m3/h。施工中主要以頂板淋水為主，下山掘進時影響較大。砂巖裂隙水量即正常涌水量30m3/h：據(jù)250m水平實際開采資料，31煤頂板中砂巖涌水量最大為20m3/h（3500巷探、3302工作面)，3300采區(qū)軌道、皮帶掘進時頂板砂巖水量為10m3/h。生產(chǎn)用水量30m3/h：按一個工作面兩個掘進頭同時施工計算。采區(qū)最大涌水量為頂板砂巖裂隙水量（正常涌水量）及生產(chǎn)用水之和，因此最大涌水量為30＋30＝60m3/h。第三節(jié) 開采技術(shù)條件一、開采方法與頂?shù)装鍡l件白莊礦井通常采用走向長壁后退式采煤方法，全部垮落法管理頂板。本區(qū)31煤層全部可采。31煤層埋深為395~420m?！?，為較穩(wěn)定的厚煤層。局部含夾矸，～，位于煤層上部。煤層在采區(qū)中部最厚，向四周變薄。本采區(qū)煤層產(chǎn)狀受構(gòu)造影響，變化較大。區(qū)內(nèi)31煤頂板變化較大，采區(qū)大部分直接頂為粉砂巖，～，416孔、384孔附近粉砂巖消失，中砂巖直接覆蓋在煤層之上。煤層老頂變化較小，采區(qū)大部為厚層中砂巖。煤層底板一般為粘土巖，變化不大。澗北堤壩保護煤柱內(nèi)經(jīng)鉆孔352241463234以及在3700、3500和3900采區(qū)打了幾個探巷，~，埋深為448m。 31煤層頂?shù)装孱悇e巖石名稱厚度/m主要巖性特征（含水性）老頂中砂巖~灰白色，中粗石英砂巖，裂隙富水直接頂粉砂巖0~深灰，泥質(zhì)膠結(jié)，含煤線，不含水直接底粘土巖0~淺灰色，團塊狀結(jié)構(gòu)，植物化石多二、瓦斯、煤塵和煤的自燃（一）瓦斯～，～，屬低沼氣礦井。涌出特征為普遍涌出。~，～。本礦井至今未發(fā)生過煤和瓦斯突出。（二）煤塵白莊礦井煤塵爆炸指數(shù)均在35～45%，火焰長為650～700m，止爆巖粉用量為75～80%。據(jù)地質(zhì)報告資料，具有強烈爆炸危險。（三）煤的自然發(fā)火傾向經(jīng)其它礦井開采資料證實，3層煤多次發(fā)生過自燃發(fā)火，但是白莊煤礦至今還未發(fā)生過煤層自燃現(xiàn)象。31煤屬三級自燃傾向，發(fā)火期為6～12個月。三、地溫與地壓（一）地溫本井田恒溫帶為40m左右，地溫梯度為2℃/100m，井下工作區(qū)溫度為18～20℃，隨開采深度的增加，地溫也會上升。（二）地壓據(jù)250m水平生產(chǎn)實際，井巷地壓的顯現(xiàn)及其對巷道的破壞程度，與開采深度、開采范圍、圍巖性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造條件等有關(guān)。隨開采深度的增加，地壓明顯增大，臨近采空區(qū)地壓顯現(xiàn)明顯，軟巖層較堅硬巖層地壓顯現(xiàn)明顯，斷層及其交叉處、向斜的軸部地壓顯現(xiàn)均較顯著。目前無實測的地壓資料。第三章 澗北堤壩下壓煤開采的必要性和可行性第一節(jié) 澗北堤壩概況及壓煤量一、澗北水庫澗北水庫于1965年10月動工興建，1966年6月完工。水庫地勢北高南低，壩址附近均為寒武奧陶系灰?guī)r地層。壩基底部有一層厚度1~2m的膠結(jié)礫石鏈。1981年，曾進行過一次加高培厚。2004年6月14日，發(fā)現(xiàn)大壩端至放水洞附近沿壩坡出現(xiàn)多處裂縫，縫寬為1~3cm，總長為246m。2007年5月，肥城市水利局組織專家對澗北堤壩進行了安全鑒定，評定該庫為三類壩。2008年開始肥城市水利局進行了澗北堤壩除險加固工程設(shè)計和施工。澗北水庫位于肥城市湖屯鎮(zhèn)張店村以北，是一座?。?）型水庫，其上游l000m處還建有響水河?。?）型水庫1座。澗北水庫流域面積為11km2，。庫區(qū)呈扇形。壩址位于砂石山與青石山的交界處，土層厚度為8~10m，風(fēng)化土層厚度為1~。庫區(qū)為輕沙壤土，透水性較差，放水洞、溢洪道均建在硬土上。澗北水庫庫區(qū)植被較好，水土流失較輕。水庫流域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，雨熱同期，，℃，℃（7月份），最低氣溫為7℃（1月份），多年平均降雨為641mm，最大風(fēng)力為10級，汛期多年最大風(fēng)速為16m/s。澗北水庫樞紐工程包括大壩、溢洪道、放水洞三大部分。大壩為均質(zhì)土壩，全長為1100m，其中主壩長為250m，副壩長為850m。大壩上游坡為砌石護坡，坡比為1:，大壩下游坡均為草皮護坡，無排水溝。溢洪道位于澗北水庫大壩的右側(cè)，為開敞式壩肩溢洪道，入口為漿砌亂石，長為64m，寬為3m；向西為泄水槽明渠，渠坡兩岸為干砌石護坡，坡比為1:1；泄槽東西長為124m，溢洪道出口砌有南北向一條長35m、寬5m的進堰式跌水，堰下建有一個消力池。放水洞位于水庫大壩的中間偏右，為壩內(nèi)式無壓砌石拱涵洞，洞長為60m。澗北水庫建有啟閉機房一間，無工作橋，閘門為手動螺桿式錐形吊錘，現(xiàn)已破壞。肥城地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度。設(shè)計地震分組為第三組。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB500112001），該場區(qū)地基土屬中軟場地土，建筑場地類別屬Ⅱ類，處于建筑抗震一般地段。澗北水庫壩體主要由壤土組成，大部分處于軟塑～可塑狀態(tài)，壩體填筑基本上具中、高壓縮性狀態(tài)，根據(jù)鉆孔原位測試結(jié)果顯示壩體局部均勻性、密實度均較差。迎水坡為干砌石護坡，石塊小且不規(guī)則，縫隙大，存在多處位移、掏空、松動、塌陷現(xiàn)象。壩基大部分布在具高滲透性的粗砂層上，顆粒級配好。放水洞在主壩西側(cè)，型式為無壓砌石拱涵洞，洞長60m。涵洞采用吊錘錐形式閘門。進水段八字墻已斷裂，裂縫達10cm以上，洞口有雜物淤積現(xiàn)象，洞頂多年老化。溢洪道在水庫大壩左側(cè)，溢洪道為開敞式，入口寬64m，出口寬35m，長124m，深2m。該水庫溢洪道進水段開闊，高程為110m，土基，無進水障礙。此區(qū)域內(nèi)覆蓋層主要為壤土。表層已開墾為耕地，大多種植經(jīng)濟林以及小麥、玉米等農(nóng)作物。 澗北水庫及大壩平面位置2012年4月10日，肥城礦業(yè)集團公司李彬主任、白莊煤礦馮總、袁明旺部長和山東科技大學(xué)郭金運教授一起現(xiàn)場考察了澗北水庫和大壩，并向周邊居民調(diào)查了澗北水庫情況。澗北水庫接近15年基本無水，長期處于干涸狀態(tài)，庫區(qū)和下游已經(jīng)種植農(nóng)作物和樹木（、）。，大壩內(nèi)已多年無水，即使雨季也處于無水狀態(tài)，已經(jīng)被當(dāng)?shù)卮迕癞?dāng)作耕地用于種植農(nóng)作物。庫區(qū)現(xiàn)狀庫區(qū)現(xiàn)狀庫區(qū)下游損壞啟閉機 澗北水庫最近狀況（2012年4月10日） 澗北大壩庫區(qū)近況（2012年8月22日）二、澗北堤壩下壓煤情況3700采區(qū)的儲量計算和“三下”。其中塊段劃分為：250m水平東翼皮帶大巷煤柱、416孔和63234孔連線、F24斷層煤柱、F03斷層煤柱間為I塊段；煤田邊界保護煤柱、416孔和63234孔連線、F24斷層煤柱、F03斷層煤柱間為II塊段；F24斷層煤柱為Ⅲ塊段；F03斷層煤柱為Ⅳ塊段。塊段I為B級儲量，其余塊段為C級儲量。為了保護澗北水庫和大壩，白莊煤礦留設(shè)了保護煤柱。澗北堤壩保護煤柱面積約為457053m2，壓煤較多，31煤層儲量為147萬t。經(jīng)過多年的開采，白莊煤礦可采儲量越來越少，生產(chǎn)接續(xù)逐漸發(fā)生困難。同時，寶貴的煤炭資源也是國民經(jīng)濟建設(shè)的基礎(chǔ)。 本采區(qū)儲量計算及“三下”壓煤儲量計算結(jié)果塊段號斜面積(m2)煤厚（不含夾石）容重(t/m3)工業(yè)儲量(萬t)地損系數(shù)回采率(%)可采儲量(萬t)BCI79298580II25326080III7518980IV7885580合計1200289工業(yè)儲量村莊壓煤保護煤柱白莊煤柱（萬t)張店煤柱（萬t)澗北大壩煤柱（萬t)工業(yè)儲量147第二節(jié) 澗北堤壩下壓煤開采的必要性煤炭資源是不可再生的，進行“三下”壓煤開采，是在充分利用煤礦原有生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行的，既大力開發(fā)了煤炭資源，又延長了礦井壽命；既有較高的經(jīng)濟價值，又有十分顯著的社會效益，特別是在白莊煤礦生產(chǎn)接續(xù)出現(xiàn)困難條件下。因此“三下”壓煤開采是十分必要的。根據(jù)現(xiàn)有煤炭儲量情況，為了包括礦井生產(chǎn)能力和接續(xù)，白莊煤礦計劃開采澗北堤壩下31層壓煤。第三節(jié) 澗北堤壩下壓煤開采的可行性一、建筑物下壓煤開采實踐白莊煤礦進行了31000、3600、3300、3900等多個采區(qū)的村莊下煤層開采，積累了豐富的“三下”壓煤開采經(jīng)驗，具有很好的技術(shù)力量和系統(tǒng)設(shè)備，制定了良好的管理措施和工藝，獲得了寶貴的“三下”壓煤開采巖移參數(shù)，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。（一）李家寨村下煤層開采3602工作面位于李家寨村的東半部，白莊村以西，地面標(biāo)高為+~+，~，煤層傾角為0~9176。，平均為4176。~，采用傾斜長臂采煤法，全部垮落法管理頂板，工作面長為110~153m，平均為144m，開采時間為2000年10月至2001年3月。李家寨村為搬遷村莊，為了取得巖移參數(shù)，設(shè)置了一條與工作面夾角成52176。左右的斜交觀測線，并在村莊內(nèi)的學(xué)校、民房墻角上選定了10個觀測點，以觀測地表下沉量及建筑物下沉損壞情況。根據(jù)房屋監(jiān)測點觀測資料，下沉量達到350mm時房屋出現(xiàn)裂縫，達到850mm時院墻明顯歪斜，柏油路面鼓起，房屋裂縫明顯增大，門口移動錯位，村委大門斷裂錯動達到40mm，破壞嚴(yán)重。實測得到的最大下沉量為1106mm。獲得的主要巖移參數(shù)為：下沉系數(shù)q=，主要影響正切值tanβ=，上山方向拐點偏移距為12m。（二）白莊煤礦3305工作面條帶開采3305工作面地面地形平坦，地面標(biāo)高為+~+，分上下兩個工作面，長臂交替開采，采寬為27~，~23m。工作面走向長為400m，傾斜長為180~260m。~。煤層結(jié)構(gòu)簡單，一般不含夾石，傾角為5~10176。，在煤層上部1~~，均不可采，~，~。巖移觀測站位于3305工作面地表曹莊與小唐莊之間，設(shè)置2條傾斜觀測線和1條走向觀測線，觀測站共設(shè)置觀測點62個，其中控制點7個，村莊內(nèi)工作測點29個，觀測線點間距10~15m，個別為6~10m；村莊內(nèi)工作測點一般設(shè)置在煤層采區(qū)邊界區(qū)段、采區(qū)中央部位和煤柱中央部位。為監(jiān)測村莊民房破壞程度，在曹莊村設(shè)置25個建筑物觀測點，小唐莊設(shè)置54個觀測點，大部分觀測點設(shè)置在建筑物基礎(chǔ)上。對小曹莊和小唐莊建筑物觀測點分別進行了19次和13次觀測。3305條 ，實際采出率為50%，有效地保護了村莊民房，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。3305工作面實測的建筑物最大下沉值為205mm，地表最大下沉值為317mm。求得的巖移參數(shù)為：q=，b=，tanβ=，S1=，S0=18m，θ=85176。15′。（三）3900條帶開采2007年，白莊煤礦委托山東科技大學(xué)編制了《肥城白莊煤礦有限公司3900采區(qū)31煤層張店村下壓煤開采方案設(shè)計》，山東省煤炭工業(yè)局魯煤規(guī)發(fā)字[2008]68號予以批復(fù)，批準(zhǔn)張店村下壓條帶開采3903903910工作面，采過的工作面對村莊影響較小，開采設(shè)計方案為采60m，留120m，選取的參數(shù)為q=，b=，tgβ=，k=，采出率為33％。實際下沉量為320mm，基本與設(shè)計相符。2009年12月，煤炭工業(yè)濟南設(shè)計研究院編制了《3900采區(qū)31煤層董莊村村下壓煤開采方案設(shè)計》，山東省煤炭工業(yè)局魯煤搬遷字[2010]40號予以批復(fù)，批準(zhǔn)董莊村下壓煤條帶開采3914工作面，開采設(shè)計方案為采70m，留120m，選取的參數(shù)為q=，b=，tanβ=，S1=，S0=18m，θ=85176。15′。二、相鄰采區(qū)開采及影響情況澗北堤壩位于3700采區(qū)東北部，緊靠BF13井田邊界