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白莊煤礦村下壓煤開采方案設(shè)計(jì)-文庫吧資料

2024-09-05 08:06本頁面
  

【正文】 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(zhǎng)為 246m。壩基底部有一層厚度 1~2m 的膠結(jié)礫石鏈。 19 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(dòng)工興建, 1966 年 6 月完工。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(jiān)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。 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(huì)上升。 (三) 煤的自然發(fā)火傾向 18 經(jīng) 其它 礦井 開采資料證實(shí), 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。 (二) 煤塵 白莊礦井煤塵 爆炸指數(shù)均在 35~ 45%, 火焰長(zhǎng) 為 650~ 700m, 止爆巖粉用量 為 75~80%。瓦斯中 CH4含量為 ~, CO2為~ 。 表 31 煤層 頂?shù)装? 類別 巖石名稱 厚度 /m 主要巖性特征 ( 含水性 ) 老頂 中砂巖 ~,中粗石英砂巖,裂隙富水 直接頂 粉砂巖 0~,泥質(zhì)膠結(jié),含煤線,不含水 直接底 粘土巖 0~,團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu) ,植物化石多 二、瓦斯、煤塵和煤的自燃 (一)瓦斯 白莊 礦井 CH4相對(duì)涌出量為 ~ , CO2相對(duì)涌出量 為 ~ 晝夜 , 屬低沼氣礦井。 31煤層 頂?shù)装逄卣饕姳?。煤層底板一般為粘土巖,變化不大。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,厚度 為 ~ , 416 孔 、 384孔附近粉砂巖消失,中砂巖直接覆蓋在煤層之上。煤層在采區(qū)中部最厚,向四周變薄。 31煤層厚約 為 ~ ,平均為 米,為較穩(wěn)定的厚煤層 。 本區(qū) 31煤層全部可采。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。 砂巖裂隙水量即正常涌水量 30m3/h:據(jù) 250m 水平實(shí)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(jìn)時(shí)頂板砂巖 17 水量為 10m3/h。根據(jù) 3302 工作面、 3500采區(qū)掘進(jìn)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(shí)間內(nèi)即可疏干,對(duì)掘進(jìn)有一定的影響,初始水量最大約 為 30m3/h。 據(jù)地質(zhì)報(bào)告資料及生產(chǎn)實(shí)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。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(shí)該層位漏水 , 距 31煤層 329m 左右,對(duì)本采區(qū)的掘進(jìn)和回采影響不大。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。 落差 /m F24 正 40 130 70 70~ 160 323 鉆孔、 3302 工作面實(shí)見,西段控制程度較高,東段控制一般 F243 正 56 146 70 15 控制程度較低 F03 正 34~ 56 304~ 326 65 20~130 250 東大巷、東皮帶實(shí)見,控制程度較高 F11 正 119 209 70 1000 磁偶源勘探控制 四、水文地質(zhì) 本區(qū)位于 F2 F0 F243 斷層間形成的獨(dú)立水文塊段。 傾向 /176。 表 給出了 3700 采區(qū)主要斷層情況。平均 為 9176。;采區(qū)東部煤巖層變化較大,傾向約為 N110176。W,傾角 為 ~176。之間,采區(qū)西部煤巖層傾向 N334176。煤巖層受構(gòu)造斷層影響,走向變化較大。 圖 地質(zhì)構(gòu)造圖 3700 采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造 相對(duì) 較 復(fù)雜。 在井田的東 部 F24 斷層以東,有一以 28 320 鉆孔為頂部的穹窿構(gòu)造。 在井 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。平均為 19176。向斜軸部?jī)A角較小,一般 為 4~8176。北部靠近北界斷層附近發(fā)育一較大的向斜褶皺。 井田南部褶皺的排列方式有平行式 和雁列式,具有短袖、傾伏的特點(diǎn)。如 2 煤和 7 煤中揭露的小斷層密度、展布方向等方面差異較大, 7 煤斷裂小構(gòu)造極其發(fā)育,而 8 煤相距僅 25m 左右,卻構(gòu)造又相對(duì)簡(jiǎn)單,且 8 煤中發(fā)育一組逆斷層,頂板構(gòu)造二合頂極為發(fā)育,但 7煤中未曾出現(xiàn)過。 15 ? 煤層中小斷層在垂向上具有明顯的分層性。被控制的次級(jí)斷層與控制性斷層存在伴生或者派生的關(guān)系,常與控制性斷層平行或以小角度相交,其發(fā)育數(shù)量隨距離控制性斷層而遞減。 ? 斷層的分級(jí)控制性明顯,其控制關(guān)系既表現(xiàn)在斷層的規(guī)模級(jí)別上,也表現(xiàn)在斷層的發(fā)育數(shù)量及展布方位上。 全井田被規(guī) 模較大的斷層分割成三個(gè)大的塊段,在 F7 與 F24 之間形成地壘, F24 與F03 之間形成地塹, F03 與 F21 之間又形成地壘。落差 為80~160m。在井 田內(nèi)延伸長(zhǎng)度為 2400m,有 421 鉆孔穿過,表現(xiàn)為北升南降的正 斷層,為基本查明斷層。 ? F21 斷層:為井田東部邊界,走向 NNE,傾向 SE,傾角 為 75176。落差 25~70m。在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度為 4950m,有 73 66 73 33 333 等鉆孔穿過,并由地面地震勘探基本查明,表現(xiàn) 為東升西降的 正斷層。 ? F7 斷層:為井田的西部邊界,走向 NNW~NE,傾向 SWW~NW,傾角 65~80176。在井田內(nèi)部延伸長(zhǎng)度為 3800m,有 380、西補(bǔ) 16 等鉆孔穿過,井下 3201 工作面、 3203 運(yùn)中、 250m 軌道石門、 150m 西大巷等多出實(shí)際揭露。 14 ? F03 斷層:位于井田中東部,走向 NE,傾向 NW,傾角 50~80176。該斷層在 303 鉆孔附近落差最大,向東逐漸減小,在 F24 斷層附近消失;向西分叉為兩條斷層。落差 為 0~150m。 ? F3 斷層:為現(xiàn)生產(chǎn)井田與擴(kuò)建新區(qū)的分界斷層,位于井田的中西部。落差大于 1000m。 ? F12 斷層:為 F1 斷層的分支,井田東北部邊界。在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度為 1900m。走向 NW,傾向 SW,傾角 70176。另外,井田內(nèi)還發(fā)育少量近 EW 向的斷層。 井田內(nèi)中新生代斷層十分發(fā) 育,除極少數(shù)小型斷層之外,絕對(duì)多數(shù)為正斷層。并向北有變 陡的趨勢(shì)。;向斜北翼地層傾角較大,一般為 14~43176。向斜南翼地層傾角較緩,一般為 0~18176。煤田鄰 F1 邊界斷層局部發(fā)育南緩北陡的走向向斜,另有少量褶皺,具有短軸、寬緩、傾伏的特點(diǎn),多屬斷塊活動(dòng)派生 的牽引褶皺,煤田內(nèi)部構(gòu)造在平面上的發(fā)育程度,展布方向等具有明顯的差異性,可將煤田劃分成東、中、西三個(gè)構(gòu)造區(qū),白莊井田即位于肥城煤田的西部構(gòu)造區(qū)。 肥城煤田總體上呈一向北傾斜的單斜構(gòu)造 ,煤田的東部、西部和北部為斷裂所包圍。在斷塊凸起的山體上古生界遭受強(qiáng)烈剝蝕,在斷塊凹陷的盆地內(nèi)使石炭二疊紀(jì)煤系得以保存,并接收晚侏羅世以來的沉積。尤其是中新生代以來,在太平洋板塊俯沖的影響下,在魯西首先形成了 NW、 NEE 向兩 組斷裂,它們各自平行等距排列,彼此交切,將魯西切割成許多大小不等的菱形塊體。沂沭斷裂帶以西,齊河廣饒斷裂以南的廣大魯西地區(qū),其基底為太古界泰山群變質(zhì)巖系,蓋 層為下古生界寒武、奧陶系。 二灰厚 度為 ~ ,平均 為 ,全區(qū)可對(duì)比,富含動(dòng)物化石,位于太原群上部 。 結(jié)構(gòu) Km r 穩(wěn)定性 31 平均 9 簡(jiǎn)單~ 復(fù)雜 1 穩(wěn)定 最小~最大 ~ 3~ 11 表 31煤層煤質(zhì) 物 理 特 征 煤層 顏色 光澤 硬度 容重 煤巖類型 31 黑灰色 玻璃 1~2 亮煤質(zhì)暗煤型 工業(yè)指標(biāo) 煤層 M A V FC S P Q Y 工業(yè)指標(biāo) 31 12 QM 本采區(qū) 4 煤 局部可采, 厚 度為 ~ ,平均 為 ,全區(qū)可對(duì)比,上距 31煤 ~ , 平均 為 , 下距一灰 ~ , 平均 為 。 表 給出了 31煤基本賦存狀態(tài),表 給出了 31煤層煤質(zhì)。富含植物化石。山西組由煤層、粉砂巖、泥巖、粘土巖、互層及細(xì)、中粒砂巖組成,為過渡相沉積。 3700 采區(qū) 內(nèi) 主要 鉆孔情況見表 。 3700 采區(qū)勘探程度 相對(duì) 較低。該采區(qū)上限標(biāo)高 309m,下限標(biāo)高為 425m,地面標(biāo)高為 +~+,走向長(zhǎng)2500~2612m,傾向長(zhǎng) 152~536m,傾向平均 344m,面積 792985m2。 3700 采區(qū)位于 250m 水平,屬于 二迭系 山西 組,可采煤層為 31煤。 5 煤與 6 煤間距 為 ~,平均 ; 6 煤與 7 煤間距 為 ~,平均 為 ; 7 煤與 8 煤間距 為 ~,平均 為 ; 8 煤與 9 煤間距 為~,平均 為 ; 9 煤與 101 煤間距 為 ~,平均 為 ; 101 煤與102 煤間距 為 0~,平均 為 。其中可采煤層 4 層(分別為 102 煤),厚 度為 ;局部可采煤層 3 層(分別為 5 上、 101 煤),全 厚 為 。 1 煤與 31煤間距 為 ~,平均為 ; 31煤與 32煤間距 為 0~,平均 為 ,該兩層煤 在井田的東 北部合并; 32煤與 4 煤間距 為 ~,平均 為 。山西組共含煤 5 層 ,總厚度為 。 10 圖 綜合地層柱狀圖 11 二、可采煤層特征 井田含煤地層屬于典型的 華北型石炭 ~二疊紀(jì)沉積地層。主要分布于井田北部山區(qū),主要產(chǎn)三葉蟲等化石。 ? 寒武系:厚約 600 多米。主要分布于井田北部中低山區(qū)。石 灰?guī)r中主要產(chǎn)腕足類、腹足類、海百合、珊瑚、長(zhǎng)身貝和蜓科等化石。巖性以灰 ~灰黑色粉砂巖為主,淺灰 ~深灰色泥巖、灰 ~灰綠色中、細(xì)粉砂巖、粉砂巖與細(xì)砂巖互層等相間出現(xiàn),含石灰?guī)r 5 層,其中一、二、四灰為標(biāo)志層。在煤層及頂?shù)装鍘r層中主要產(chǎn)苛達(dá)木 、楔葉木、輪木、細(xì)羊齒和蘆木 等化石。為主要含煤地層,含煤 5 層,都集中在中部。巖性主要為灰 ~灰白色中粒砂巖和砂泥巖互層。底部為灰綠色中、粗粒砂巖,含礫石,為與山西組的分界層。下石盒子組( P)厚約 55m。其中,上石盒子組( P)厚約 0~100m。厚度約 28~120m,一般為 35~65m,平均為 ,呈 南薄北厚趨勢(shì)。 Ⅱ號(hào)面出口Ⅰ號(hào)面運(yùn)中 圖 澗北堤壩區(qū)域概況 9 第二節(jié) 地質(zhì)特征 一、地層 白莊井田地層劃分屬于華北地層區(qū)魯西地層分區(qū),地層沉積穩(wěn)定,巖層厚度、巖性變化、地層接觸關(guān)系等均與魯西地層分區(qū)一致。 為了保護(hù)澗北大壩,白莊煤礦留設(shè)了保護(hù)煤柱,如圖 所示。該采區(qū)上限標(biāo)高為 309m,下限標(biāo)高為 425m,地面標(biāo)高為 +~+,走向長(zhǎng)為 2500~2612m,傾向長(zhǎng)為 152~536m,傾向平均長(zhǎng)為 344m,面積為 792985m2。 3700 采區(qū)位于 250m 水平,屬于 二迭系 山西 組,可采煤層為 31煤。 因此 ,白莊煤礦完全掌握了村莊下采煤技術(shù),獲得了良好的地表巖移參數(shù),積累了豐富的村莊下條帶采煤實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 2020 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(jì)》,山東省煤炭工業(yè)局魯煤規(guī)發(fā)字 [2020]68 號(hào)文予以批復(fù),批準(zhǔn)張店村下壓煤條帶開采 390 3910工作面,采出率為 33%。白莊煤礦依據(jù)上述批文 ,于2020 年 4 月至 2020 年 7 月間,先后采用了高檔普采和綜采方式回采了 3100231010 條帶工作面以及 3101 3101 31018 和 31020 條帶工作面。 白莊煤礦目前主采煤層 為 3 煤。經(jīng)儲(chǔ)量重新核實(shí)后,截止 2020 年 6 月,全礦井保有儲(chǔ)量 萬 t,探明的可研經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量 ( 111b) 萬 t,可采儲(chǔ)量( 111) 萬 t,控制的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量 ( 122b) 萬 t,預(yù)可采儲(chǔ)量 ( 122) 萬 t,探明的(可研)邊際經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量( 2M11) 萬 t,控制的邊際經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量( 2M22) 萬 t。 副井和風(fēng)井裝備有梯子間,作為礦井的安全出口。430m 軌道下山安裝 1 臺(tái) 2JK2/20X 型單繩纏繞式雙滾筒提升機(jī),提升容器為 型礦車(單鉤 5 輛),擔(dān)負(fù)井下 250m 水平到井下 430m 水平矸石提升、材料下放等輔助提升任務(wù)。老副井裝備 1 臺(tái) 型單繩纏繞式雙滾筒提升機(jī), 提升容器為 1t 礦車單層單車罐籠,擔(dān)負(fù)井下 150m 水平到地面的輔助提升任務(wù)。白莊煤礦井下原煤采用箕斗提升,人員上下、矸石提升和材料下放由新副井、老副井兩套提升設(shè)備承擔(dān),井下 430m 水平到 250m 水平輔助提升采用絞車和架空乘人裝置提升矸石、下放材料 以及 運(yùn)送人員。主井井口直徑
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