【文章內(nèi)容簡介】 礦井概述16大巷、中央泄水巷等揭露點(diǎn)的涌水資料，三灰水位已由精查期的+~+~350m 以下，白馬河風(fēng)井檢查孔水位已下降到三灰頂板以下，已不具有承壓性，故三灰水補(bǔ)給不良，易于疏干。第十下層石灰?guī)r:厚 ~，平均 ，靜儲量大，動儲量小，淺部為洞穴水，深部為裂隙水，井田西部富水性好，該層是第 16上層煤的直接頂板，故是小槽煤開采的直接沖水含水層。根據(jù)臨近北宿、落陵、唐村煤礦開采經(jīng)驗(yàn)，該含水層對礦井充水具有初期大、后期小、深部疏水淺部干等特點(diǎn)。另外由于淺部礦井的開采，水壓標(biāo)高已降低，據(jù)北宿煤礦資料，290m 水平以上已基本疏干。第十四層石灰?guī)r：厚 ~，平均厚 ~，本身富水性不大，屬溶洞裂隙承壓水。但距奧灰很近，因構(gòu)造等原因與奧灰往往有水力聯(lián)系。1986 年 11月混合井檢查孔對該層灰?guī)r抽水試驗(yàn)，單位涌水量為，水壓標(biāo)高為+。奧陶系石灰?guī)r：厚 450~750m，上部裂隙發(fā)育，局部有溶洞，屬溶洞裂隙承壓水，水壓標(biāo)高為+。邊界斷層導(dǎo)水性：據(jù)精查期資料，井田邊界的峰山斷層、皇甫斷層均為若透水性斷層，西部馬家樓斷層為導(dǎo)水?dāng)鄬?。但?jù)現(xiàn)在的資料，東部峰山斷層也為導(dǎo)水?dāng)鄬印＞飪?nèi)斷層的導(dǎo)水性：井田內(nèi)斷層較少，東部斷層發(fā)育較密，三維地震對斷層的導(dǎo)水性進(jìn)行了初步研究，認(rèn)為落差大于 30m的斷層都具有橫向?qū)?。從斷層力學(xué)性質(zhì)上考慮，走向近南北向的斷層應(yīng)為張性斷層，其導(dǎo)水性可能性要大。有的斷層使三灰、十 下 灰、奧灰等與煤層對接，甚至含水層間直接對接，它們之間均有補(bǔ)給關(guān)系。井田內(nèi)共有封閉不良或封閉情況不明的鉆孔 11個(gè)，已啟封 4個(gè)，這些山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概述17鉆孔穿過三個(gè)以上甚至井田內(nèi)所有含水層，對礦井生產(chǎn)構(gòu)成潛在威脅。封閉不良鉆孔的存在，在井田內(nèi)水文地質(zhì)條件進(jìn)一步復(fù)雜化。由于南屯礦小槽煤水文地質(zhì)資料少，其水文地質(zhì)特征沒有查明，尤其是對小槽煤開采具有較大威脅的十四灰鶴奧灰水未作詳細(xì)分析，故小槽煤開采水平涌水量準(zhǔn)確難度較大。本設(shè)計(jì)根據(jù)集團(tuán)公司有關(guān)文件和鄰近礦井開采小槽煤時(shí)的涌水量，對南屯煤礦小槽煤開采水平涌水量預(yù)計(jì)如下：根據(jù)兗州礦務(wù)局兗礦局基字第 44號文“關(guān)于南屯礦井建設(shè)計(jì)補(bǔ)充修改資料的函”第二條規(guī)定，南屯礦井440m 水平小槽煤涌水量預(yù)計(jì) 460m3/h。南屯煤礦于 2022年 12月編制的《礦井地質(zhì)報(bào)告》預(yù)計(jì)小槽煤正常涌水量為 75 m3/h，最大涌水量為 225 m3/h。另外，目前北宿煤礦290m 水平正常涌水量為 45 m3/h，最大涌水量 89 m3/h。而北宿與南屯兩井田為同一個(gè)水文地質(zhì)單元，所不同的是南屯煤礦小槽煤位于北宿煤礦深部，正常情況下，南屯煤礦小槽涌水量較北宿礦大。綜上所述，設(shè)計(jì)充分考慮到南屯煤礦小槽煤賦存條件及地質(zhì)特征等多方面因素，預(yù)計(jì)小槽煤開采水平正常涌水量為 250 m3/h，最大涌水量為 500 m3/h，需要說明的是：奧灰富水性較強(qiáng)，是將來小槽煤開采的主要防治水對象，故深部開采時(shí)，為防止底板奧灰突水，保證回采安全，在對奧灰水采用疏水降壓、注漿加固的同時(shí)，還要建立一套完善的防水患工程。 瓦斯、煤塵及煤的自然性該礦屬地低沼氣礦井。根據(jù)各煤層取樣化驗(yàn)結(jié)果，煤塵爆炸指數(shù)高達(dá)~，故煤塵具有爆炸性強(qiáng)、火焰長的特點(diǎn)，生產(chǎn)過程中必須高度重視。各煤層均有自然發(fā)火傾向，特別是 3上和 3層煤極易自然。太原群煤層雖有自然發(fā)火傾向，但在兗州礦區(qū)至今尚無先例。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概述18 井田開拓方式 井田開拓方式井田采用為立井多水平上山開拓，分為350 和440 兩個(gè)開采水平。 井筒情況南屯煤礦采用立井開拓，大槽煤分350m 和440m 兩個(gè)開采水平。開采大槽煤時(shí)，整個(gè)礦井共有 4井筒，即主井、副井、中央風(fēng)井和白馬河風(fēng)井。 井底車場井筒與水平軌道運(yùn)輸大巷距離較遠(yuǎn)，礦井采用立井立式環(huán)形井底車場見圖 。圖 井田開采程序、回采方法開采順序按照由近到遠(yuǎn)、由易到難、先淺部后深部的順序進(jìn)行。后退式回采。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概述19 礦井延深的必要性 延深的必要性南屯煤礦是兗州礦區(qū)第一對投產(chǎn)的大型化礦井，也是兗州礦區(qū)第一對以開采山西組 3層煤即大槽煤為主的礦井。礦井原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 150萬t/a，1973 年 12月 26日移交生產(chǎn)，1978 年礦井實(shí)際生產(chǎn)原煤 t，達(dá)到并超過礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。礦井于 1986年進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計(jì)，擴(kuò)建后礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 240萬 t/a。南屯煤礦從投產(chǎn)至今一直開采大槽煤，在大槽煤巷道布置及回采工藝等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為礦區(qū)發(fā)展做出了較大的貢獻(xiàn)。由于礦井對大槽煤開發(fā)強(qiáng)度較大，特別是進(jìn)入九十年代以來，隨著開采技術(shù)和工作面水平的提高，礦井產(chǎn)量大幅度增加，導(dǎo)致大槽煤儲量遞減較快，截止 2022年底大槽煤地質(zhì)儲量 t，工業(yè)儲量 t，可采儲量 萬 t，占可采儲量的 %。按目前開采強(qiáng)度，在村莊搬遷的情況下，大槽煤服務(wù)年限僅為 11年。由此可見，從保證礦井持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的角度來看，小槽煤開拓必須提到議事日程上來。 延深水平地質(zhì)資料的可靠程度小槽煤勘探程度：南屯煤礦小槽煤井田面積 ，井田內(nèi)施工至小槽煤鉆孔計(jì) 93個(gè)，平均每平方公里 ，主要斷層及褶曲已基本控制，煤層和煤質(zhì)特征基本清楚。存在的問題： ①鉆孔分布不均，井田西部、東部及深部鉆孔較少，儲量級別較低，控制程度較差；②小槽煤構(gòu)造控制程度相對較差；山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概述20③小槽煤水文地質(zhì)資料缺乏，其水文地質(zhì)特征沒有查明，尤其是對小槽煤開采有較大威脅的十四灰和奧灰水未作詳細(xì)分析。由于存在以上問題，故今后還需作大量的補(bǔ)勘工作，以滿足將來不同設(shè)計(jì)階段和礦井安全生產(chǎn)的需要。 補(bǔ)勘探的要求前期補(bǔ)勘以查清小槽煤水文地質(zhì)特征、初期采區(qū)構(gòu)造及提高初期采區(qū)儲量等級為目的，補(bǔ)勘工程如下：（1）補(bǔ)水文孔 6個(gè)，編號為 141414OOO3，其中1414143 終孔位置為十四灰?guī)r， 、OOO3 終孔位置以進(jìn)入奧灰 30m為準(zhǔn)。141 與 0142 與 0143 與 03各一組，分別位于工業(yè)廣場、中央風(fēng)井工廠及白馬河工廠。此六個(gè)鉆孔除表土段采用無芯鉆進(jìn)外，基巖部分全部取芯，且在施工時(shí)不僅要作簡易水文觀測，同時(shí)必須對十 下 灰?guī)r、十四灰和奧灰進(jìn)行單獨(dú)抽水試驗(yàn)。此六個(gè)水文觀測孔鉆探工程量約為 3200m。（2）補(bǔ)地質(zhì)鉆孔及定向孔 5個(gè)初期十三采區(qū)面積約 ，已有鉆孔 5個(gè)，且均位于采區(qū)東部，采區(qū)儲量級別大部分為 c級，為滿足設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求，需補(bǔ)地質(zhì)鉆孔 2個(gè)，以提高采區(qū)儲量級別。為準(zhǔn)確確定十三采區(qū)上山方位和層位，需補(bǔ)定鉆孔 3個(gè)。（3）對初期十三采區(qū)進(jìn)行物探，查清內(nèi)部構(gòu)造、十四會和巖溶發(fā)育狀況及邊界斷層位置，為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)服務(wù)。（4）對于十一采區(qū)西部進(jìn)行井下物探，查清大槽煤已揭露的一采區(qū)西部斷層在小槽煤中是否存在，以便于小槽煤十一采區(qū)工作面布置。井田西部、東部及深部鉆孔較少，控制程度較差，屆時(shí)根據(jù)初期采區(qū)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概述21實(shí)際揭露煤層情況和構(gòu)造情況再作必要的補(bǔ)充地質(zhì)勘探工作。 設(shè)計(jì)的依據(jù)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)1. 設(shè)計(jì)的主要依據(jù)(1)華東煤炭工業(yè)基本建設(shè)公司第二勘探隊(duì) 1965年 5月編制的《山東省兗州煤田丁村勘探區(qū)精查地質(zhì)報(bào)告》(2)南屯煤礦地質(zhì)測量科編制的《兗州礦務(wù)局南屯煤礦礦井地質(zhì)報(bào)告》(3)兗礦集團(tuán)有限公司南屯煤礦 2022年 12月編制的《礦井地質(zhì)報(bào)告》(4)2022年 10月 15日，集團(tuán)公司關(guān)于“南屯、北宿煤礦邊界調(diào)整及南屯小槽煤開拓方案審查若干意見(5)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)于壓煤開采規(guī)程》(6)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》(1)充分利用—432m 水平已完成的小槽煤開拓巷道，合理進(jìn)行開拓部署，初期巷道工程量較少(2)根據(jù)礦井目前輔助運(yùn)輸方式。同時(shí)針對小槽煤采區(qū)運(yùn)輸巷道斷面小、矸石量較大等特點(diǎn)，對輔助運(yùn)輸方式進(jìn)行了論證，合理選擇輔助運(yùn)輸設(shè)備(3)在井下設(shè)有矸石轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和臟雜煤處理系統(tǒng)，簡化了地面生產(chǎn)系統(tǒng)，減少了工程投資(4)在小槽煤儲、裝、運(yùn)及煤的洗選加工等方面充分利用了現(xiàn)有地面生產(chǎn)系統(tǒng)，以較少的技術(shù)改造獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益(5)設(shè)計(jì)對各生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力留有較大的富裕系數(shù)，為小槽煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造有利條件山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 開采范圍與生產(chǎn)能力222 開采范圍與生產(chǎn)能力 開采范圍及儲量 延深水平的境界南屯煤礦小槽煤井田邊境：東以大嶧山斷層為界，西以馬家樓斷層與里彥礦井為界；北以皇甫斷層與鮑店、東灘兩井為界；南以 2022年 4月新調(diào)整的南屯、北宿兩礦邊界 6個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)連線與北宿礦井為界。 延深水平的尺寸和面積井田東西平均長 ，南北平均寬 ，面積約 。 延深水平的地質(zhì)儲量、可采儲量及開采損害截至 2022年底，南屯煤礦保有地質(zhì)儲量 t，工業(yè)儲量 t，可采儲量 t。其中 3 上 和 3 下 層煤地質(zhì)儲量 t,工業(yè)儲量 t，可采儲量 t。下面就礦井小槽煤儲量作一具體分析。小槽煤地質(zhì)儲量 t。其中 15 上 層煤 t，16 上 層煤 t，17 層煤 t，18 上 層煤 t。小槽煤工業(yè)儲量 t。其中 15 上 層煤 t，16 上 層煤 萬 t，17 層煤 t，18 上 層煤 t。永久煤住包括斷層煤柱、井田邊界煤柱、工廣煤柱、中央風(fēng)井工廣煤柱、白馬河風(fēng)井工廣煤柱。村莊和鐵路專用線一律不留保安煤柱。八采區(qū)東斷層、一號井東斷層和 21號孔斷層各留 50m煤柱；南部預(yù)備宿井田邊界煤柱按兗州礦務(wù)局（92）兗煤局地字第 77號文由北宿一側(cè)留設(shè)，北部皇甫斷層留設(shè) 50m煤柱，西部馬家樓斷層留設(shè) 50m煤柱。永久煤柱總計(jì)為 萬 t。小槽煤設(shè)計(jì)儲量為 t。其中 15 上 層煤 t，16 上 層煤 t，17 層煤 t，18 上 層煤 t。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 開采范圍與生產(chǎn)能力23小槽煤開采損失按 15%計(jì)算，可采儲量 Zk=(ZcP) C=()= tZk礦井的可采儲量；Zc礦井的工業(yè)儲量；P礦井開采的煤柱損失C采出率可采儲量為 t。其中 15 上 層煤 t，16 上 層煤 萬 t，17 層煤 t，18 上 層煤 t。可采儲量中，三下壓煤達(dá) t，故經(jīng)濟(jì)可采儲量為 t。礦井小槽煤儲量分析見表21。表 21南屯煤礦小槽煤儲量分析表 單位：萬 t能利用儲量 可采儲量其中儲量煤層地質(zhì)儲量 A+B+C+D A+B+C D A+B永久煤柱設(shè)計(jì)儲量開采損失 計(jì)其中三下壓煤暫不能利用儲量15上 0 16上 0 17 0 18上 0 下組煤合計(jì) 0 4085 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 開采范圍與生產(chǎn)能力24 生產(chǎn)能力與服務(wù)年限 礦井工作制度年工作日 300天，每天 3班作業(yè)，日凈提升時(shí)間 14h。 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限由于小槽煤煤層較薄，且中間含有炭質(zhì)頁巖夾矸和大量硫化鐵結(jié)核，機(jī)械化開采難度較大。目前仍采用炮落機(jī)裝的采煤工藝，工作面單產(chǎn)相對較低。近兩年，隨著開采技術(shù)和管理水平的提高，北宿、楊村煤礦小槽煤工作面單產(chǎn)已由過去 15萬 t/a提高到 30~40萬 t/a。設(shè)計(jì)通過對礦井采掘關(guān)系、對拉工作面生產(chǎn)能力、技術(shù)管理水平等諸多因素綜合分析，認(rèn)為小槽煤設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 100萬 t/a比較合適。目前，礦區(qū)正在著手研究“含硬夾矸薄煤層機(jī)械化開采”這一難題，若獲得成功，小槽煤工作面單產(chǎn)將達(dá)到 50~60萬 t/a，屆時(shí)小槽煤生產(chǎn)能力可大幅度提高。由于目前南屯礦大槽煤儲量較少，工作面接續(xù)較為緊張，開采難度愈來愈大，為此，設(shè)計(jì)認(rèn)為在大、小槽煤同時(shí)生產(chǎn)期間礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬 t/a適合似的。在大槽煤結(jié)束后全部轉(zhuǎn)入小槽煤生產(chǎn)時(shí)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 100萬 t/a適合似的。南屯煤礦大槽煤目前裝備一個(gè)放頂煤綜采工作面和一個(gè)大功率高產(chǎn)高效綜采工作面，工作面單產(chǎn)已達(dá) 250~300萬 t/a能力。近幾年，礦井實(shí)際生產(chǎn)原煤已超過 400萬 t/a。考慮到今后大槽煤開采難度愈來愈大等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)按小槽煤投產(chǎn)前及大小槽煤同時(shí)生產(chǎn)期間礦井生產(chǎn)能力為 400萬 t/a，全部轉(zhuǎn)入小槽煤生產(chǎn)后，礦井生產(chǎn)能力為 100萬 t/a計(jì)算，取小槽煤儲量備用系數(shù) ，大槽煤儲量備用系數(shù) ，經(jīng)計(jì)算礦井服務(wù)年限約為 萬 t，其中大槽煤服務(wù)年限為 ，小槽煤服務(wù)年限為 。小槽煤服務(wù)年限的計(jì)算：山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 開采范圍與生產(chǎn)能力25T= KPk?Z= a=