【文章內(nèi)容簡介】 層及其頂?shù)装宓膸r石力學(xué)性質(zhì)見表 12。 表 12 可采煤層及其頂?shù)装宓膸r石力學(xué)性質(zhì)表 層位 密度 g/cm3 三軸抗剪參數(shù) 抗壓強度 Mpa 抗拉強度 Mpa 內(nèi)聚力 Mpa 內(nèi)摩擦角 11煤頂板 27176。 44180。 11煤底板 30176。 39180。 11煤頂板 ～ 34176。 41～ 36176。 57180。 ～ ～ 11煤底板 ～ 23176。 17180?！?35176。 54180。 ～ ～ 煤質(zhì) 據(jù)《 林南倉 地質(zhì)報告》提供的資料，本井田可采煤層的變質(zhì)程度較低，相當(dāng)于氣煤階段。根據(jù)各煤種的分布情況，得出本井田煤的變質(zhì)以區(qū)域變質(zhì)為主。 林南倉 井田各煤 第 11 頁 共 1435 頁 層均屬腐植質(zhì)煤，通過肉眼鑒定，顏色一般為黑色，玻璃光澤。塊狀構(gòu)造，少數(shù)為條帶狀。煤巖組分以亮煤為主，鏡煤及暗煤次之，絲炭少見。煤巖類型一般為光亮型或半光亮型、次為半 暗型。各煤層煤質(zhì)特征見表 13。 表 13 各煤層煤質(zhì)特征表 項目 煤層 水分 (%) 灰分 (%) 揮發(fā)分 (%) 全硫 (%) 發(fā)熱量 MJ/Kg 煤種 磷 ‰ 精煉回收率 % 元素分析 C% H% O% N% 11 氣煤 瓦斯 由于 林南倉 礦生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域廣，構(gòu)造形式多，多煤層開采，因而瓦斯涌出量因區(qū)域、構(gòu)造部位及煤層的不同而有差異。因此，礦井對瓦斯進行了深入 的研究，并且把瓦斯的涌出量的測量工作作為礦井生產(chǎn)的一個重要內(nèi)容，根據(jù)測定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分析計算得出鑒定結(jié)果 (表 63)，本礦屬低瓦斯等級。煤礦瓦斯是安全的重要隱患，應(yīng)引起高度重視，要嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》之規(guī)定，建立健全各項有關(guān)瓦斯管理制度，采取廣泛的、有效的預(yù)防措施。 表 14 礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果總表 瓦斯 二氧化碳 鑒定等級 上年度鑒定等級 全礦井 12 煤 全礦井 12 煤 相對量(m3/t) 絕對量(m3/min) 是否 突出 最大相對量(m3/t) 相對量(m3/t) 絕對量 ((m3/min) 最大相對量(m3/t) 否 低 低 煤塵及煤的自燃 林南倉 礦對 可采 煤 層 的煤塵的爆炸性進行了鑒定，結(jié)果顯示鑒定煤層有爆炸危險，因此，加強采掘作業(yè)現(xiàn)場滅塵工作，仍是當(dāng)前安全工作的一個重要環(huán)節(jié)。 礦井火災(zāi)的發(fā)生與發(fā)展，嚴(yán)重地影響著煤礦的安全生產(chǎn)，火災(zāi)的發(fā)生還極易引發(fā)煤塵瓦斯爆炸，因此礦井火災(zāi)是煤礦的重大自然災(zāi)害之一。針對煤層自然發(fā)火，進行煤的自燃傾向性鑒定，尋找比較敏感的標(biāo)志氣體，制定適合本地的防滅火措施是非常必要的。為了探索 林 南倉 礦煤層的自燃發(fā)生規(guī)律，對 11 煤、 12 煤的自燃傾向性進行了測定 ,得出結(jié)論。煤層自然發(fā)火性情況及煤塵爆炸性情況見表 15。 表 15 煤層自然發(fā)火性情況及煤塵爆炸性情況 煤層名稱 11 12 煤層自然傾向性等級 自燃 Ⅱ 級 自燃 Ⅱ 級 最短自然發(fā)火期 (月 ) 812 812 煤塵爆炸性鑒定結(jié)果 有爆炸性 有爆炸性 采礦學(xué)說明書 _畢業(yè)設(shè)計 5 煤塵爆炸指數(shù) ～ ～ 根據(jù)測定結(jié)果有針性地采取防滅火措施，可以減少不必要的浪費和因火災(zāi)造成的損失。建立完善的工作制度和嚴(yán)格的檢查管理制度，并采取相應(yīng) 的防范措施，煤的自燃發(fā)火是可以預(yù)防的。 煤的工業(yè)用途評價 井田內(nèi)各煤層均屬氣煤，小牌號為氣煤 1 號和氣煤 2 號，根據(jù) 9 煤鐵箱試驗結(jié)果，煤的結(jié)焦性能較差，塊度小，抗碎性及抗磨性能較差，不適于單獨煉焦之用，但可以考慮作配焦用煤；煤的焦油含量較高，屬富油煤～高油煤，可考慮煤的綜合利用。由于煤的發(fā)熱量均在 ～ ，可作為動力用煤。 勘探程度及可靠性 本井田的精查工作量很大，除以往工作量以外，最后一次精查區(qū)內(nèi)又鉆了 11 個孔， 萬余平米，基本上搞清本井田的煤層賦存情況和主 要的地質(zhì)構(gòu)造情況。但由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，相當(dāng)一部分?jǐn)嗔讶允峭贫ǖ?。根?jù)本區(qū)斷裂的一般規(guī)律，往往在大斷裂附近還有很多較小的斷裂，再者由于煤層走向變化大，還可能有新的斷裂沒有控制，這些都需要在健井和生產(chǎn)過程中予以注意。 礦井瓦斯等級，涌水量是根據(jù)礦井實際情況推算出來的。所以可靠性不足，待礦井建設(shè)投產(chǎn)后，根據(jù)實際生產(chǎn)情況重新確定。 井田境界 在煤田劃分為井田時，要保證各井田有合適的尺寸和境界，使煤田的各部分都能得到合理的開發(fā)。井田的劃分原則是： (1)井田范圍、儲量、煤層賦存及開采條件要 與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)。 (2)保證井田有合適的尺寸。 (3)充分利用自然等條件劃分井田。 (4)合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理好相鄰礦井之間的關(guān)系。 井田范圍 第 13 頁 共 1435 頁 林南倉 井田東部、西部、南部、北部以人為劃分井田邊界線為界。東北部及西南部以沖積層下潛伏露頭以下垂深 30m處氧化風(fēng)化帶為界，深部以煤 11 盆狀向斜底 700 標(biāo)高為最終深度。 上述界限內(nèi)的范圍為本礦設(shè)計范圍，以此計算設(shè)計儲量。 開采界限 井田內(nèi)含煤地層為井田煤系主要由石炭系上統(tǒng)和二疊系下統(tǒng)組成，煤系總厚度約450 m，共含煤 19 層，其中 可采煤層共二層，即 11 煤、 12 煤，可采煤層集中在趙各莊組和大苗莊組，平均總厚度 m，可采含煤系數(shù) %。 林南倉 礦井田中 11 煤為較穩(wěn)定煤層， 12 煤為穩(wěn)定煤層。其中主采煤層為 11， 12 煤， 11， 12 號煤層由于其厚度較低且含硫分較高，作為后期儲備資源開采。礦井設(shè)計主要針對 11， 12 煤層。 開采上限： 11， 12 號煤層 風(fēng)化帶 150m。 下部邊界： 11， 12 號 煤層 900m。 井田尺寸 井田南北約 ，東西約 5 km，面積約 17km2。 井田的走向最大長度為 ,最小長度為 ,平均長度為 8km。 井田傾斜方向的最大長度為 ,最小長度為 ,平均長度為 6km。 11煤層的傾角最大為 17176。，最小為 12176。，平均為 16176。 井田賦存狀況示意圖如圖 21 所示 9 0 0 8 5 0 9 0 0 9 5 0采礦學(xué)說明書 _畢業(yè)設(shè)計 5 圖 21 井田未來發(fā)展情況 林南倉 井田東部、南部及西部都有井田開采，在橫向上沒有發(fā)展，而在縱向上隨著技術(shù)的進步和勘探水平的全面提高，井田范圍內(nèi)的儲量會越來越精確，可能在更深部發(fā)現(xiàn)可采煤層。 礦井儲量 設(shè)計井田范圍內(nèi) 計算的煤層為 11煤層 。礦井儲量是指礦井內(nèi)所埋藏的數(shù)量，具有工業(yè)價值的煤炭數(shù)量。它不僅包含著煤礦在地下埋藏的數(shù)量，而且還表示煤炭的質(zhì)量，反映井田的勘探程度及開采技術(shù)條件。礦井儲量可分為礦井地質(zhì)儲量、礦井工業(yè)儲量和礦井可采儲量。 礦井工業(yè)儲量是指平衡表內(nèi) A+B+C 級儲量的總和。礦井設(shè)計儲量是礦井工業(yè)儲量減去設(shè)計計算的斷層煤柱、井田境界煤柱、防水煤柱和已有的地面構(gòu)筑物、建筑物需要留設(shè)的保護煤柱等永久煤柱損失量后的儲量。礦井可采儲量是指礦井設(shè)計儲量減去礦井井 下主要巷道及上下山保護煤柱、工業(yè)場地保護煤柱后乘以采區(qū)回 采率的儲量。 儲量計算基礎(chǔ) (1)根據(jù) 林南倉 井田地質(zhì)勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算。 (2)煤層厚度的確定：計算煤層采用各煤分層的累計厚度作為儲量計算厚度，個別點夾矸分層厚雖大干 ，但不予分層計算。所有厚度大于 的夾矸均不計入儲量計算厚度。此外，在煤層頂部，當(dāng)夾矸分層厚大于其上煤分層厚；在煤層底部，當(dāng)夾矸分層厚度大于其下煤分層厚度，并且煤分層厚度小于 時，則該煤分層不參與儲量計算。儲量計算中凡煤層厚度不可靠者均不予采用。 (3)井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩 ，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法。 井田地質(zhì)勘探 井田地質(zhì)勘探類型為精查，屬詳細(xì)勘探。 井田范圍內(nèi)鉆孔分布：井田內(nèi)北部邊界附近、西北部邊界附近及井田中部地區(qū)，鉆孔布置相對較少；其他區(qū)域鉆孔分布比較均勻，勘探詳細(xì)。井田內(nèi)高級儲量 A+B+C 所占比列符合煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范要求。 第 15 頁 共 1435 頁 由于本礦井屬沉積穩(wěn)定的近水平區(qū)，構(gòu)造簡單，煤層標(biāo)志層明顯穩(wěn)定。煤層的主要質(zhì)量指標(biāo)和經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)都符合工業(yè)要求，能滿足當(dāng)前生產(chǎn)故可將地質(zhì)儲量作為工業(yè)儲量。 煤層最小可采厚度為 。 11 煤層最小可采厚度為 ，最大可采厚度為 7 m，平均厚度為 煤平均厚度 。 礦井工業(yè)儲量 礦井工業(yè)儲量的計算 Q＝ A/cosαhr 式中 Q—礦井工業(yè)儲量； A—井田面積； α—煤層傾角； h—煤層平均厚度； r—煤的平均容重 取 噸 /立方米； 將井田進行分塊，計算各個分塊的儲量，再總和得礦井工業(yè)儲量： Q= 萬 t 礦井可采儲量 計算可采儲量時，必須要考慮以下儲量損失： 1）工業(yè)廣場保安煤柱； 2）井田境界煤柱損失； 3）采煤方法所產(chǎn)生煤柱損失和斷層煤柱損失； 4）建筑物、河流、鐵路等壓煤損失； 5）其它各種損失。 安全煤柱 為保護地面建筑物及工程設(shè)施的安全，本設(shè)計對井筒及工業(yè)廣場、規(guī)劃中的大斷層留設(shè)安全煤柱。 安全煤柱留設(shè)原則： (1)工業(yè)場地、井筒留設(shè)保護煤柱，對較大的村莊留設(shè)保護煤柱，對零星分布的村莊不留設(shè)保護煤柱。 采礦學(xué)說明書 _畢業(yè)設(shè)計 5 (2)各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。巖層移動角為 60，表土層移動角為 45176。 (3)維護帶寬度：風(fēng)井場地 20m，村莊 10m，其他 15m。 (4)斷層煤柱寬度 30m，井田邊界煤柱寬度為 20m。 (5)工業(yè)場地占地面積，根據(jù)《煤炭工程設(shè)計暫行規(guī)定》中第二十條規(guī)定，工業(yè)場地占地面積指標(biāo)見表 21。 表 21 工業(yè)場地占地面積指標(biāo) 井型 / 占地面積指標(biāo) /ha.()1 4~6 ~ ~3 ~ ~ ~ ~ ~ 注：指標(biāo)中小井取大值，大井取小值。 礦井永久保護煤柱損失量 (1)井田邊界保護煤柱：井田邊界保護煤柱留設(shè) 30m，由底板等高線看 出本井田邊界周長為 ，則各煤層的井田邊界保護煤柱損失量為： 井田邊界保護煤柱損失量為： Mt。 (2)斷層保護煤柱：本井田存在三個落差較大的斷層，斷層的累計長度為 ，斷層每側(cè)留設(shè)保護煤柱 30m寬，則煤層的斷層保護煤柱損失量為： 11煤層 : 60= Mt 總的斷層保護煤柱損失量為： Mt。 (3)大巷保護煤柱：大巷中心距離為 50m，大巷兩側(cè)的保護煤柱寬度各為 30m， 則煤層的大巷保護煤柱損失量為： 180+180= Mt 大巷保護煤柱損失量為： Mt。 (4)井筒保護煤柱：主、副井井筒保護煤柱在工業(yè)場地保護煤柱范圍內(nèi)，風(fēng)井井筒保護煤柱在大巷保護煤柱范圍內(nèi)，故井筒保護煤柱損失量為 0。 (5)煤層露頭安全煤柱：本礦區(qū)新生界厚 100～ 380m，底部含水層為第四系卵礫石巖，其上覆蓋了 20～ 90m厚的粘土層，故底部含水層富水性較弱，補給條件差，減小防水煤柱尺寸后水量不會增大很多，故本礦區(qū)留露頭煤柱 50m。另外可采取疏干或局部疏干采區(qū)新生界底含水、增大礦坑的排水 能力，從而減少煤層露頭煤柱尺寸。 則煤層的露頭保護煤柱損失量為： 第 17 頁 共 1435 頁 50= Mt 煤層露頭保護煤柱損失量為 Mt。 (6)工業(yè)場地保護煤柱： 保護煤柱的邊界是從受保護范圍的邊界起，按移動角 γ， β和 δ所作的保護面與煤層交線來確定的。保護煤柱的留設(shè)與計算一般用垂直剖面法求得，具體方法與步驟如下： 。如圖 23 所示，在開拓平面圖上通過建筑物四個角分別做平行與煤層走向和傾斜的四條直線，得矩形 abcd。在矩形的外緣加上 15m 寬的維護帶，得受保護面積 aˊbˊcˊdˊ。 。通過受保護面積中心作一沿煤層傾斜方向的剖面 Ⅰ ，在這個剖面上，由維護帶的邊緣點 m1， n1 起在表土層以 θ劃兩條保護線，即 m1m2， n1n2。然后在基巖中于下山和上山方向按上山移動角 γ和下山移動角 β作保護線，與煤層相交得nˊ和 kˊ，則通過 nˊ和 kˊ的走向線分別為保護煤柱的上部和下部邊界。以同樣的方法在平行煤層走向的剖面 Ⅱ ，按其走向移動角 δ作保護線，求得沿走向的煤柱邊界 AˊBˊ和 CˊDˊ，將 nˊkˊ和 AˊBˊ， CˊDˊ均繪制在平面圖上，即得保護煤柱邊界 ABCD。煤柱是一個梯形。垂 直剖面法設(shè)計工業(yè)場地保護煤柱如圖 23 所示。 本礦井工業(yè)場地按 Ⅱ 級保護，維護帶寬度 15m，工業(yè)場地占地面積由表 21 確定，取 17 公頃。本礦井的沖積層厚 200m，沖積層移動角 θ為 45176。，基巖移動角 γ=δ=70176。、 β=73176。，地面標(biāo)高 +30m， 12煤層見煤標(biāo)高 200m， 11煤層見煤標(biāo)高 115m。以上數(shù)據(jù)均來自于開灤礦務(wù)局地測處中國礦業(yè)大學(xué)測物系在全國礦山測量學(xué)術(shù)會議上發(fā)表的開平礦區(qū)地表