【正文】 面多系高產(chǎn)農(nóng)林經(jīng)濟(jì)作物，采煤沉陷后將引起海水倒灌侵污，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和居民生計(jì)，而且土地征用賠償、村莊 搬遷等費(fèi)用昂貴，每采出 1t 煤炭高達(dá) 元（以 1994 年計(jì)），尤其村莊搬遷動(dòng)員工作困難大，直接影響著礦井接續(xù)開(kāi)拓布置和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。 由于龍口煤田資源條件好、又是魯東地區(qū)能源供應(yīng)的主要基地，同時(shí)受上述原因制約，經(jīng)有關(guān)部門(mén)論證、批準(zhǔn)和勘查，開(kāi)始對(duì)礦區(qū)北部海下煤炭資源進(jìn)行開(kāi)采利用，開(kāi)采區(qū)向海域延伸，開(kāi)拓采區(qū)，以達(dá)到延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限、增加礦井生產(chǎn)能力、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、減緩陸地采煤破壞農(nóng)田與生態(tài)環(huán)境的矛盾的目的。 海下采煤是中國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展的大事，標(biāo)志著中國(guó)煤炭開(kāi)發(fā)進(jìn)入了一個(gè)全新的歷史階段，對(duì)于拉動(dòng)煤炭工業(yè)的 快速發(fā)展，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)煤炭的需求，對(duì)于中國(guó)依靠體制創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，實(shí)行能源國(guó)際化戰(zhàn)略，提高在國(guó)際煤炭技術(shù)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。 延深水平地質(zhì)資料的可靠程度及補(bǔ)充勘探的要求 構(gòu)造復(fù)雜程度 據(jù)地質(zhì)勘探資料 ，北皂煤礦海域擴(kuò)大區(qū)位于黃縣煤田的西北部，井田地層傾角總體較平緩，一般小于 10186。，海域中沿盆地邊緣傾角較陡，局部可達(dá)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概述 23 38186。構(gòu)造以斷裂為主， 海域整體形態(tài)為受斷裂破壞的不對(duì)稱短軸向斜，褶曲形態(tài)比較寬緩。按褶曲軸的走向，可分為北東向和北西向兩組，北西向一組是區(qū)內(nèi)的主要褶曲 形態(tài)，北東向一組屬于次級(jí)褶皺且多分布于海域的西部；東部簡(jiǎn)單，基本為單斜形態(tài)。區(qū)內(nèi)發(fā)育一定數(shù)量的斷層，無(wú)巖漿巖侵入。構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等偏復(fù)雜類(lèi)型。 井田揭露斷層均為正斷層，斷層走向以北東和近東西向兩組斷層為主，局部發(fā)育有北北西向斷層，構(gòu)造類(lèi)型為中等構(gòu)造，主要特征有： 1)斷層沿走向表現(xiàn)為迅速尖滅。 2)斷層的垂向切割深度不同。有的斷層向上一直斷到基巖頂界，有的只斷至泥灰?guī)r，還有的僅斷開(kāi)煤 2，其上、下的煤 煤 4均不錯(cuò)斷。 3)同一條斷層在不同地段斷開(kāi)的層位也不相同。 4)斷面傾角一般較陡，大斷層斷層面多呈 現(xiàn)出破碎帶。 主要的褶曲形態(tài)比較寬緩，次級(jí)褶曲因應(yīng)力的不均和地層塑性較強(qiáng)，則表現(xiàn)比較緊密。按褶曲軸的走向，可分為北東和北西兩組，北西向一組是區(qū)內(nèi)的主要褶曲形態(tài)，北東向一組屬于次級(jí)褶皺且多分布于勘探區(qū)的中西部；東部簡(jiǎn)單，基本為單斜形態(tài)。 在煤 2賦存區(qū)內(nèi)共解釋斷點(diǎn) 177 個(gè)，組合斷層 44 條。其中落差大于 100m的斷層 2條， 50～ 100m 的斷層 5條， 20～＜ 50m 的斷層 12 條，小于 20m的斷層 25 條 (包含 12 條沒(méi)有定名的斷層除 1 條位于勘探區(qū)東北隅落差 12m外，其余落差均小于 10m)。 2021 年 4 月～ 6 月，在海域擴(kuò)大區(qū)東部東西長(zhǎng) ，南北寬 ～，面積 的范圍內(nèi)進(jìn)行了三維補(bǔ)充地震勘探，在三維地震勘探區(qū)內(nèi)共解釋落差大于 5m 的斷層 63 條，其中新發(fā)現(xiàn)斷層 38 條，與二維地震勘探成果基本一致的斷層 25 條，否定斷層 3 條；落差大于 10m 以上的斷層53 條，落差 5～ 10m 的斷層 10條；另有落差小于 5m的斷層 59 條。斷層總數(shù)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概述 24 為 122 條。 煤、油頁(yè)巖層穩(wěn)定情況 依據(jù)煤、油頁(yè)巖層特征，各層穩(wěn)定程度見(jiàn)表 。 表 煤、油頁(yè)巖層穩(wěn)定程度劃分一覽表 煤層編號(hào) 煤 1 煤 2 煤 4 油 2 穩(wěn)定性 較穩(wěn)定 穩(wěn)定 較穩(wěn)定 穩(wěn)定 對(duì)補(bǔ)充勘探的要求 1） 由于煤 4 厚度變化大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相變嚴(yán)重，開(kāi)采煤 2 時(shí)可繼續(xù)在井下利用鉆探等手段進(jìn)行查明。 2） 進(jìn)一步查清海域區(qū)水文地質(zhì)條件，對(duì)斷層導(dǎo)水性繼續(xù)查明。 3） 鑒于海下采煤在我國(guó)尚無(wú)經(jīng)驗(yàn)，加之本次海域勘探在水文地質(zhì)和其它開(kāi)采技術(shù)等方面還不是很充分，因此在近岸曲段，適當(dāng)布置水文地質(zhì)鉆孔，并做好長(zhǎng)期觀測(cè)工作，為海下采煤提供充分的地質(zhì)資料。 4） 生產(chǎn)探測(cè)：應(yīng)借鑒英國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，重視井下勘探工作，充分利用物探、鉆探和巷探等手段，查明煤層賦存情 況、斷層構(gòu)造，確保采掘工作的正常進(jìn)行和可靠接續(xù)。 設(shè)計(jì)的主要依據(jù)、設(shè)計(jì)特點(diǎn) 設(shè)計(jì)的主要依據(jù) (1)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)于壓煤開(kāi)采規(guī)程》。 (2)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》。 (3)1989 年 8 月提出 的 《龍口礦務(wù)局北皂煤礦海域部分單道地震勘探報(bào)告》 。 (4)1996 年 1 月 提出的 《龍口礦區(qū)北皂煤礦海域海陸空白帶地震勘探報(bào)告》。 (5)2021 年 3 月中旬提交了《龍口礦業(yè)集團(tuán)有限公司北皂煤礦海域東一山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 礦井概述 25 采區(qū)三維地震勘探報(bào)告》 。 (6)山東煤炭地質(zhì)工程勘察研究院于 1997 年 12 月提交 的 《山東省龍口礦區(qū)北皂煤礦海域勘探地質(zhì)報(bào)告》 。 . 設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn) 1)充分利用 — 175m 水平和 250m 水平已有的巷道，合理進(jìn)行開(kāi)拓部署，初期巷道工程量較少。 2)在煤儲(chǔ)、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。 3)設(shè)計(jì)對(duì)各生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力留有較大的富裕系數(shù)，為高產(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(kāi)采范圍與生產(chǎn)能力 26 2 開(kāi)采范圍與生產(chǎn)能力 開(kāi)采范圍及儲(chǔ)量 延深水平的境界、尺寸和面積 海域?yàn)楸痹砻旱V陸地 地層 向北部的自然延伸，東與柳海煤礦相鄰，西北至煤 4 露 頭 ， 南 至 渤 海 海 岸 線 ， 地 理 坐 標(biāo) ： 東 經(jīng)120176。19?45? — 120176。27?33? ，北緯 37176。41?32? — 37176。48?02? 。 面積 平方公里。 延深水平的地質(zhì)儲(chǔ)量，可采儲(chǔ)量及開(kāi)采損失 北皂煤礦海域擴(kuò)大區(qū)尚未開(kāi)采，其儲(chǔ)量仍為國(guó)土資源部?jī)?chǔ)量批準(zhǔn)書(shū)批準(zhǔn)的儲(chǔ)量： 地質(zhì)儲(chǔ)量： Q 煤 ＝∑ SiMiγ i/cosα i （ ） ＝ 179。 106179。 179。 176。 = Mt 式中 Q— 煤炭工業(yè)儲(chǔ)量 Mt； Si— 塊段水平投影面積 m2； Mi— 塊段內(nèi)煤層的平均真厚度 m； γ i— 塊段內(nèi)煤層的容重 t/m3。 α i— 煤層傾角，采用塊段內(nèi)的平均傾角 176。 其中Ｍ i＝ (Ｍ １ ＋Ｍ ２ ＋Ｍ ３ ＋?＋Ｍ n)/n，式中Ｍ １ 、Ｍ ２ 、Ｍ ３ 、?、Ｍ n為該塊段中各見(jiàn)煤點(diǎn)的煤層真厚度， m， n— 參加計(jì)算的見(jiàn)煤點(diǎn)數(shù) (塊段中的鉆孔數(shù) ) 計(jì)算煤層厚度時(shí)，應(yīng)扣除夾矸厚度。儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果 以萬(wàn)噸為單位，不留山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 開(kāi)采范圍與生產(chǎn)能力 27 小數(shù)。 可采儲(chǔ)量：礦井可采儲(chǔ)量是指礦井總儲(chǔ)量中可采出的那部分儲(chǔ)量，即 Z＝ (Q－ P)178。 C () ＝ （ － ） 179。 75% ＝ Mt 式中： Z— 礦井可采儲(chǔ)量， Mt； Q— 礦井工業(yè)儲(chǔ)量， Mt； P— 保護(hù)工業(yè)場(chǎng)地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱損失量， Mt； 斷層煤柱：鑒于海下采煤和煤系有軟巖等特殊情況，凡落差 ≥30m 的斷層兩側(cè)各留 50m 的斷層保護(hù)煤柱，落差 20m～ 30m 的斷層兩側(cè)各留 30m 的斷層保護(hù)煤柱，落差＜ 20m 的斷層不留煤柱 。 礦井邊界煤柱：由礦井邊界向礦井內(nèi)側(cè)推 50m，作為礦井邊界煤柱。此，礦井開(kāi)采需留設(shè)一定的防海水煤巖柱，沿海岸線向海域方向留寬度為 30m 的防護(hù)帶 C— 采區(qū)回采率，厚煤層不低于 ；中厚煤層不低于 ；薄煤層不低于 。 可采儲(chǔ)量： Mt。其中： B 級(jí) ， C 級(jí) ， B+C 級(jí) ，D 級(jí) 。 開(kāi)采損失： Mt，海岸線保護(hù)煤柱為 ，斷層煤柱為 Mt，井田保護(hù)煤柱為 Mt。 海岸線保護(hù)煤柱： P 海岸 ＝ 179。 30179。 179。 = 斷層煤柱： P 斷層 =179。 179。（ 1536+1060+650）179。 2179。 50 ＋ 179。 179。（ 1223++++348+521 ）179。 2 179。30= Mt 井田保護(hù)煤柱： P 井田 =**300963m2= Mt 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 開(kāi)采范圍與生產(chǎn)能力 28 生產(chǎn)能力與服務(wù)年限 礦井工作制度 設(shè)計(jì)年工作日為 330d，日工作班數(shù)為三班生產(chǎn)，一班檢修，每天凈提升時(shí)間為 16h。 井 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限 北皂煤礦是全國(guó)第一個(gè)海濱礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 90 萬(wàn)噸 /年，是國(guó)內(nèi)最大的開(kāi)采褐煤和油母頁(yè)巖共生的礦井。核定生產(chǎn)能力為 225 萬(wàn) t/a，根據(jù)陸地與海域擴(kuò)大區(qū)的可采儲(chǔ)量、賦存條件、勘探程度和配采關(guān)系，海域擴(kuò)大區(qū)延深設(shè)計(jì)能力為 90萬(wàn) t/a 礦井有效可采儲(chǔ)量為 Mt，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 90 萬(wàn)噸 /年， KAZT k?? () = ? = 年 式中： A—— 礦井生 產(chǎn)能力， t/a； ZK—— 礦床可采儲(chǔ)量， t； T—— 礦井服務(wù)年限， a； K—— 儲(chǔ)量備用系數(shù)，一般取 。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 開(kāi)拓延深 29 3 開(kāi)拓 延深 水平延深方案的選擇 開(kāi)拓延深設(shè)計(jì)原則 為了選擇出技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都比較合理的下組煤開(kāi)拓延深方案，本設(shè)計(jì)遵循下列設(shè)計(jì)原則： 1） 嚴(yán)格遵循《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《煤炭工業(yè)技術(shù)政策》、《煤礦安全規(guī)程》等文件的有關(guān)規(guī)定； 2） 盡量減少巖石巷道，減少工程投資。充分利用現(xiàn)有井巷、設(shè)施及設(shè)備，減少臨時(shí)輔助工程量，降低投資； 3） 積極采用新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備。在新水平選 擇更為合適的采煤方法、先進(jìn)的采掘技術(shù)和設(shè)備，改革礦井井田開(kāi)拓和采區(qū)準(zhǔn)備方式； 4） 加強(qiáng)生產(chǎn)管理、延深的組織管理和技術(shù)管理，施工和生產(chǎn)緊密結(jié)合、協(xié)調(diào)一致，盡量減少延深對(duì)生產(chǎn)的影響； 5) 盡可能減少新舊水平的同時(shí)生產(chǎn)時(shí)間； 6） 在經(jīng)濟(jì)合理的情況下，盡量提高煤炭采出率，延長(zhǎng)礦井的服務(wù)年限； 7） 充分考慮礦井的生產(chǎn)現(xiàn)狀、實(shí)際技術(shù)水平的特點(diǎn)。 影響開(kāi)拓延深的主要因素 海域煤 2開(kāi)拓延深方案的選擇需要考慮以下幾個(gè)因素： 1） 充分利用 北皂 煤礦現(xiàn)有的工業(yè)場(chǎng)地、井筒、大巷等工程，以減少投資，縮短建設(shè)工期 。 2） 條 件適宜時(shí)，考慮采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法； 3） 推進(jìn)長(zhǎng)度，減少工作面搬家次數(shù)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 開(kāi)拓延深 30 開(kāi)采水平的劃分及水平標(biāo)高確定 水平標(biāo)高確定的確定及原則 1)有利于井田開(kāi)拓布置及首采區(qū)巷道布置。 2)初期井巷工程量少，基建投資少，建井工期短，礦井有較好的初期效益。 3)井底車(chē)場(chǎng)巷道及主要硐室位于較好的巖層中，有利于施工和維護(hù)。 綜合考慮煤層圍巖條件，為節(jié)省井巷工程量，并有利于海域擴(kuò)大區(qū)首采區(qū)巷道布置，設(shè)計(jì)井底車(chē)場(chǎng)確定在 350 水平。 開(kāi)采水平的劃分 根據(jù)海域煤 2煤層地質(zhì)條件，結(jié)合目前的開(kāi)采 技術(shù)水平，設(shè)計(jì)將海域劃分為 350m 一個(gè)開(kāi)采水平。 250m 水平和 350m 水平之間設(shè)計(jì)用一組暗斜井聯(lián)絡(luò)。本設(shè)計(jì)只對(duì)于 350m 水平進(jìn)行研究。 方 案比較、確定開(kāi)拓系統(tǒng) 提出開(kāi)拓延深方案 北皂煤礦海域擴(kuò)大區(qū) 海域?yàn)楸痹砻旱V陸地 地層 向北部的自然延伸，東與柳海煤礦相鄰，西北至煤 4露頭，南至渤海海岸線 。 地層整體走向近東西向，向南東傾斜的單斜構(gòu)造，并伴有次一級(jí)褶曲及斷裂構(gòu)造。 傾角 5176。 ～ 21176。 之間，一般小于 10176。 。井田內(nèi)發(fā)育著次一級(jí)的寬緩褶曲。主要含煤地層為下第三系黃縣組，煤系之上覆蓋較厚的第四 系。井田內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，按其走向可分為北東東向和北西西向兩組，只有少數(shù)呈近東西向或北西向。斷層以正斷層為主，斷層傾角一般 50?～ 60?。對(duì)海域 350m 水平煤 2煤層開(kāi)采提出四個(gè)開(kāi)采方案： 方案一： 暗斜井 延深南北向大巷開(kāi)拓 （見(jiàn) 平面圖 和剖面圖 ） 本方案設(shè)計(jì)采用軌道暗斜井、回風(fēng)暗斜井、皮帶暗斜井三條暗斜井， 三條暗斜井延深水平為 350m 水平 。 在海域擴(kuò)大區(qū)中央位置附近設(shè)三條大巷 ，