煤矿开采施工方案可行性研究.docx
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1、第一章概况第一节工作面位置及井上下关系该工作面南面为未开拓区域,北面为3上1112工作面,西面为徐庄井田边界煤柱,东面为西十一采区四条下山。具体位置关系及井上下关系(见表1.1工作面位置及井上下关系表)。见附图一:3上UlO工作面平面图(1:2000)O表1.1工作面位置及井上下关系水平名称-600采区名称西H一采区地面标高(m)+33.39+36.19工作面标高(Dl)-503.1-590.7地面相对位置该工作面北距张白庄94m,城新村164m,东部上部为张白庄南港,地面为昭阳湖水域。回采对地面设施影响回采后地面下沉量较大,由于地面为昭阳湖水域,张白庄南港在二线船闸保护煤柱以东,因此影响不大
2、。井下位置及相邻关系该工作面南面为未开拓区域,北面为31112工作面,西面为徐庄井田边界煤柱,东面为西十一采区四条下山。走向长度(In)1614倾斜长度(m)108-174面积(m2)227970141第二节煤层本工作面开采煤层为3上煤层,总体为一单斜构造,根据两道及切眼实际揭露的地质情况,煤层厚度稳定,煤层厚度3.6m7.0m、平均5.1m,掘进过程中局部揭露一层夹砰,厚度约0.3m。煤层倾角5。10。,平均14。(见表L2煤层情况表)表L2煤层情况表煤层厚度(m)3.6-7.0煤层结构复杂煤层倾角(度)525。5.114可采指数1.0变异系数(%)10稳定程度稳定煤层描述该工作面总体为一单
3、斜构造,根据两道及切眼实际揭露的地质情况,煤层厚度稳定,煤层厚度3.6m7.0ni、平均5.1m,掘进过程中局部揭露一层夹砰,厚度约0.3限煤层倾角5。25。、平均14。左右。煤质情况水分M原煤灰分A净煤挥发分V发热量Q原煤全硫S胶质层厚度Y工业牌号1.34%10.86%36.15%7184卡/克0.69%16mm气煤该工作面煤质较稳定,煤种较单一。煤灰熔融性较高,是良好的动力用煤。局部存在一层夹肝,厚度约0.3m。工作面内断层发育,受其影响,在回采过程中切割岩石,对煤质有一定影响。第三节煤层顶底板本工作面煤层顶底板情况。(见表L3煤层顶底板情况表)。附图二:工地层综合柱状图。表1.3煤层顶底
4、板情况表煤层顶底板情况顶底板名称岩石名称厚度(m)岩性特征老顶中、细粒砂岩79灰白色,成分以石英为主,次为长石,含少量暗色矿物,水平层理,波状层理,下部含粉砂质,见少量植物茎化石。直接顶粉砂岩6.6深灰色,层状,水平层理,缓波状层理,平坦状断口,层面具黑色亮煤碎片,见少量植物茎化石和化石碎片,局部夹有薄层细砂岩。伪顶泥岩0.5深灰色,致密,含植物化石碎片及少量黄铁矿。直接底砂质泥岩2.013.57.2灰色,致密,性脆,含砂量均匀夹黑色炭化植物化石碎片,含星散状黄铁矿,夹煤线及菱铁结核。老底粉砂岩9.5灰色,以粉砂岩为主,夹有细砂岩薄层,水平层理,波状层理,平坦状断口,层面见黑色亮煤碎屑附图二:
5、3上IlIO综放工作面地层综合柱状图顶底板岩石名称名称厚度(F)柱状图岩性描述中、细粒砂岩79老顶灰白色,成分以石英为主,物,水平层理,波状层理,物茎化石。次为长石,含少量暗色矿下部含粉砂质,见少量植直接顶伪顶直接底粉砂岩66泥岩053上煤367051粉砂质泥岩723下煤老底粉砂岩70深灰色,层状,水平层理,缓波状层理,平坦状断口,层面具黑色亮煤碎片,见少量植物茎化石和化石碎片,局部夹有薄层细砂岩。深灰色,致密,含植物化石碎片及少量黄铁矿。I黑色,光亮型,玻璃光泽,块状,节理发育。以镜煤、亮煤为主夹暗煤条带,局部为片状。掘进过程中局部揭露一层央肝,厚度约0.3m。灰色,致密,性脆,含砂量均匀夹
6、黑色炭化植物化石碎片,含星散状黄铁矿,夹煤线及菱铁结核。黑色,煤岩成分以镜煤、亮煤为主,次为暗煤,呈块状、光亮型,玻璃光泽,平坦状、阶梯状断口,含瘤状、片状黄铁矿。灰色,以粉砂岩为主,夹有细砂岩薄层,水平层理,波状层理,平坦状断口,层面见黑色亮煤碎屑第四节地质构造一、断层情况以及对回采的影响根据工作面两道及切眼实际揭露情况,该工作面揭露断层54条,其中断层H2.Om共27条,其中运3、f90.FD3断层在运输巷揭露落差分别为3.6m、5.0m、2.5m7.0m,FD4断层在运输巷及01探巷揭露落差为8.Om-16m,FDl断层、FD2断层、FDII断层为面内的隐伏断层在面内延展长度分别为200
7、m、800m.300m,对回采影响较大。(见表L4断层情况表)表1.4断层情况表构造名称走向(度)倾向(度)倾角(度)颂落差(m)对回采的影响Wf801738350正4.5有一定影响运11435355正0.5影响不大运22811865|-:2.0有一定影响运339332il:3.6有一定影响运41425260逆1.0影响不大运53012070正1.5有一定影响运61677760正1.8有一定影响f903598950正5.0影响较大FD3三3812870正0-8.02.5-7.0影响较大运759560正1.3有一定影响运82511565正0.8影响不大FD4断层2511540-67正016816
8、影响较大运917526570il:2.0有一定影响运1059560逆1.5有一定影响运111028065il-:1.1有一定影响构造名称走向(度)倾向(度)倾(度)性三落差(In)对回采的影响W运121010040正1.0有一定影响运131710760正2.0有一定影响运141304055正1.0有一定影响运1515024080正2.5有一定影响运162811870正2.5有一定影响运173112165正1.3有一定影响运181310360正0.8影响不大运191506065正1.0有一定影响运2014823865正1.0有一定影响探13212270Il:2.5有一定影响探22911965Ik
9、:2.3有一定影响材1027055Ik:1.0有一定影响材21405060Ili2.0有一定影响材31495945正2.6有一定影响材413522550逆0.7影响不大材51405055正1.2有一定影响材61071745正1.0有一定影响材71354545正0.8影响不大材81405060正1.6有一定影响切14513545正0.5影响不大FDl503205575正0-10.0影响较大FDIl351255565正0-8.0影响较大FD2453155565Ili05.0影响较大241143511:1.5有一定影响2311355il:1.5有一定影响补运112521542正1.2有一定影响构造名
10、称走向(度)倾向(度)倾(度)性三落差(In)对回采的影响W补运21628660正1.0有一定影响补运31528570正1.5有一定影响补运42011070正1.5有一定影响补运539365正1.5有一定影响补运67016070正2.0有一定影响补运73568650正0.7影响不大补运84513580正2.0有一定影响补运91607055正2.5有一定影响补运105514565正4.0有一定影响补运118017038Il:2.5有一定影响补运124531550Ik:1.4有一定影响卜运134531553Ik:1.0有一定影响FMs4513560正8.0影响较大二、其他因素对回采的影响1、由于工
11、作面内断层较发育,受其影响在回采过程中可能切割岩石,对煤质有一定影响。2、根据两道及切眼实际揭露情况,断层较发育,在断层附近,煤岩层破碎、松软、易冒落、应加强顶板管理和支护,回采时应引起重视。3、为躲避落差O16m的FD4断层,工作面采取不规则布置,材料巷21#导点和补材料巷7#导点间需增加支架44架。第五节冲击地压一、根据中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室对3上IllO工作面煤岩冲击倾向鉴定结果:煤层具有强冲击倾向,煤层顶板具有弱冲击倾向。二、工作面开采深度在-534.89626.89m,已超过临界采深,因此正常开采时可能发生冲击地压,即已经达到诱发冲击地压的深度条件。三、3上Il
12、lO工作面临近断层处,断层的发育导致构造形态复杂化,当断层构造应力、原岩应力与其他应力叠加时很可能发生冲击灾害。第六节水文地质3上IIIO工作面回采过程中可能存在的影响因素:顶板砂岩裂隙水、断层水、采空区积水、封闭不良钻孔,三灰水具体分析如下:一、顶板砂岩水影响分析3煤层顶板砂岩在正常地段补给条件较差,以静水量为主,富水性弱。在构造复杂部位,当通过断层与强含水层对口接触时,其富水性相对增强,对3煤层开采存在着一定的威胁。据F1524钻孔资料显示,3煤顶板山西组砂岩含水层厚84.3m,下石盒子组砂岩含水层厚140.3m。3上1110工作面两巷、切眼掘进中在揭露断层附近或顶板岩层裂隙发育处,巷道顶
13、板出现滴水、淋水现象;尤其在多条断层错综交叉地段,顶板裂隙较发育、富水性增强,巷道顶板淋水较为集中、淋水量较大。其含水段为3煤顶板砂岩中,水源为3煤顶板砂岩裂隙含水。开采3上煤层时煤层顶板导水裂隙带高度计算:100YmH导=F5.61.6M+3.6(据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程)式中:“导一一顶板裂隙带高度(m);EM累计采厚(m)。3上煤层厚度为3.67.0m,平均5.1m,计算得顶板导水裂隙带高度为44.1-52.9m,平均49.0m;以往3上503工作面井下实际探测3上煤两带发育高度为55.9mO综上所述,3上IllO工作面回采过程中主要受3煤顶板砂岩裂隙水威胁。
14、二、侏罗系水影响分析侏罗系砾岩底界至工作面煤层顶板间距224.6m。计算3煤工作面“两带”高度最大为52.9m,且工作面内断层落差最大为16m,所以3上1110工作面回采期间影响范围在老顶中、细砂岩层中,不受侏罗系砾岩含水层水影响,更不受第四系含水层水影响。三、三灰水影响煤层底板导水裂隙带深度公式为:=0.7(X)7+0.1079L(据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程)h:底板导水裂隙带深度(In);1.:工作面斜长(In),取180mo计算得开采3上煤层时煤层底板导水裂隙带深为20.12mo工作面煤层底板距第三层灰岩(石炭系太原组)最小间距55.2m,大于矿井“下两带”深度
15、,经计算,岩柱厚度满足安全隔水厚度;煤层距奥灰含水层更远,所以三灰、奥灰等灰岩含水层不会对工作面回采构成影响。四、采空区积水的影响分析该面井下位置南、北部为未开采区域,西部为边界保护煤柱,东部靠近西十一采区四条下山,不存在采空区积水现象,所以3上1110工作面回采期间不受采空区积水的影响。五、封闭不良钻孔的影响分析位于工作面内不存在地质钻孔,所以3HlO工作面回采期间不受封闭不良钻孔的影响。六、涌水量(一)“大井”法预计计算公式:Q_1.366K(2HM-”-1)IgK)Tgw(据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程)q=yF/R()=ro+2SK11式中:Q:预计矿井涌水量(m
16、3h);F:井下巷道分布面积(m2);K:含水层的渗透系数(md);H:含水层水位标高(m);M:含水层平均厚度(m);R0:排水时含水层的影响半径(m);r0:“大井”半径(m);hw:疏降后稳定水位。因S=H故hw=0;参照3上1109工作面顶板砂岩含水层反推渗透系数:3上1109工作面Q正常二110m3h,F=177773.81m2,含水层水位标高按照西H一采区西翼3上1101工作面疏放后水位标高计算H=524.7-437.0=87.7m,M=78.10m,得K=0.143md;31110工作面顶板砂岩含水层渗透系数亦取K=0.143mdo含水层水位标高按照西十一采区西翼3上512工作面
17、疏放后水位标高计算H=591.9-456.7m=135.2m,S=135.2m;含水层平均厚度m=84.3m;31110工作面计划回采面积234787.3m2,其“大井”半径r排水时影响半径Ro按公式计算为:r=273.38m;R0=1462.33mo计算得正常涌水量Q=175.33m3ho最大涌水量按照正常涌水量的1.5倍计算得Q最大二263.Om3ho(二)比拟法预计式中:Q:预测涌水量(m3h);Q1:已知涌水量(m3h),取3上1109工作面最大涌水量260m3/h;SL预计降深(m);S:已开采降深(m),取3上1109工作面降深524.7437.0=87.7m。计算得Q最大=209
18、.40m3ho通过以上两种计算方法,所的计算结果相近,为保证安全仍取大值。因此,预计31110工作面回采期间最大涌水量263.0m3h,正常涌水量175.33m3ho七、排水方案结合3上1110补材料巷及材料巷(下巷)现场地形特点,特制定排水方案如下:(一)当3上1110工作面推过泄水巷之前,将原先选择二级泵排水方式变更为一级泵直排方式,即:在3上1110补材料巷内安泵随工作面退采进度而跟进,将工作面出水直排至-600水平车场水沟内,最后经水沟流入-600水仓。(二)当工作面推过泄水巷后,采空区内动水及工作面生产用水全部经泄水巷流入3上1112运输巷内,要继续利用3上1112运输巷原有排水泵直
19、排至-600水仓。当3上1110工作面沿上山退采至材料巷13#导线点时,要在3上1110材料巷(下巷)12#导线点附近低洼区水仓内安泵,以保障后续工作面回采排水安全。第七节影响回采的其它因素影响回采的其它地质情况(见表1.5影响回采的其它地质情况)表1.5影响回采的其它地质情况瓦斯根据地质资料及邻近工作面的开采情况,该面为低瓦斯工作面。煤尘煤尘具有爆炸性危险,爆炸指数为41.34机煤的自燃煤层具有自燃发火倾向,自燃发火期为54天。地温工作面处于正常地温,温度一般在26左右。地压煤层冲击地压倾向性为强冲击倾向,顶板冲击地压倾向性为弱冲击倾向。普氏硬度(f)煤层夹砰直接顶直接底1.5465746第
20、八节储量及服务年限一、储量块段号走向长(m)倾斜长(m)煤厚(m)容重(tm3)工业储量(t)回采率(%)可采储量(t)18011085.11.355956089053604728131745.11.3597396690876569总计16145.11.351569574901412616工业储量:1569574t可采储量:该工作面回采率规定为90%,可采储量1412616to二、工作面服务年限工作面的服务年限二可采推进长度/月设计推进长度=801/194.4+813/129.6=10.4(个月)其中:月设计推进长度二月生产天数每天正刀循环总数X循环进尺X正规循环系数加架前月推进长度二30X9
21、XO.890%=194.4m加架后月推进长度=3060.890%=129.6m第二章采煤方法第一节巷道布量一、工作面运输巷沿煤层底板掘进,长度1640m。主要用于工作面运煤和回风。巷道断面为矩形,净宽3.8m,净高3.15m,断面积11.97疔。(见图2.1)采用锚网梯索支护。顶部金属螺纹钢锚杆规格20*220Omnb锚杆间排距为800*800mm,锚杆托盘采用IOmnl厚的钢板经冲压而成,其规格为:150*15OnIn1。钢筋梯钢筋直径16mm,规格:90*4200,间距为80Omnb顶部金属菱形网规格为900*460OnIn1。帮部采用金属螺纹钢锚杆、旧皮带及金属菱形网支护,金属螺纹钢锚杆
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