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上段(P2l3):
为14号煤层顶界至长兴组底界,厚约75m,为三角洲的废弃期,发育潮坪相、潮道相及泻湖相等,以沉积煤层厚度大、间距小、变化大为特征。
一般含煤18~34层,含煤总厚度5.00~34.22m,平均16.41m,含煤系数9.49%,可采及局部可采煤层7层。
其中全区可采煤层有6中煤层,大部可采煤层有26、33号煤层,局部可采煤层有6下、10、14、19号4层,零星可采煤层有6上、7、8、11、30、34号7层,可采煤层总厚度8.18m,可采含煤系数约4.81%。
3、构造
井田位于大方背斜东翼北段,地层走向总体呈NE,倾向SE,倾角3~15°
,基本为一宽缓的单斜构造。
浅部地段倾角较小,其间发育多条宽缓的次一级褶曲,使地层产状有一定的起伏变化,深部地层倾角较大。
局部见有少量断层,褶曲轴及断层基本呈北东-南西向展布。
构造形迹以褶曲为主。
①褶曲
井田内背、向斜发育,规模较大者为:
位于井田北东部的哑口上向
斜、蒙子林背斜、青林向斜、母鸡山向斜及龙滩背斜;
位于井田北西部的红山向斜。
现分述如下:
哑口上向斜:
轴向NNE,北西翼倾角一般为6°
,南东翼倾角一般为10°
,在井田内延伸长度3km左右。
蒙子林背斜:
轴向NNE,北西翼倾角一般为13°
,井田内延伸长度3km左右。
青林向斜:
位于北东部井田内,轴向NNE,北西翼倾角一般5°
,南东翼倾角一般为4°
,位于4、6线之间北部,延伸长度约2000m。
母鸡山向斜:
位于井田内北东部,轴向NNE,北西翼倾角一般为9°
,南东翼倾角一般为6°
,在井田内延伸长度1700m。
龙滩背斜:
位于井田内北东部,轴向NNW,北西翼倾角一般为4°
,井田内延伸长度500m。
红山背斜:
位于井田内北西部边界附近,轴向NNE,北西翼倾角一般为5°
,在井田内延伸长度1.5km。
另外,井田内还发育宽缓褶皱及上述背、向斜的次一级褶曲,倾角虽缓,亦使地层呈现波状起伏现象。
②断层
井田内断层发育较少。
地质勘探共发现断层14条,其中地面9条,地下隐伏断层(断点)5条(点)。
在已发现的断层中,落差大于30m的断层仅2条:
DF18和F101断层;
落差小于30m的断层12条,其中地面7条,地下隐伏5条(点)。
现将落差大于30m的断层分述如下:
DF18断层:
为一区域性断层,位于井田东南部,为井田东南部边界断层,对井田内煤层的开采没有影响。
走向NE,倾向SE,倾角45°
~62°
,井田内走向长约10km,断距145~350m,为逆断层。
F101断层:
位于井田北西部边界101号孔附近,走向NE,倾向NW。
走向长1.3km左右,断层面呈缓波状,地面测得断层产状260°
∠60°
,101号钻孔在孔深167.37m揭见,破碎带宽度2.96m,断失14号煤及23号煤以上地层,地层断距约30m。
地表断层上下盘均为T1y1+2地层。
为正断层。
在地面发现断距小于30m断层7条,F1、F2、F3、F4集中位于井田内J12~J13线附近煤系上段(P2l3)地层出露地段;
F5、F6位于J1003号钻孔附近,F5断层延展长度约700m,F6断层延展长度约300m,F7位于井田内南东部6勘探线东侧,断层延展长度约750m,F5、F6及F7断层所在层位均为T1y3地层中上部,距煤系地层间距大于300m;
钻孔中发现隐伏断层(断点)5条(点),其编号为:
F001、F202、F303、F501及F802,地层断距均在10m以内。
矿区地质构造特征见下表。
4、煤层
(1)含煤性
本井田含煤地层为二叠系上统龙潭组(P2l),一般厚度为170m,含煤18~34层,含煤总厚度5.00~34.22m,平均16.41m,含煤系数9.49%,可采及局部可采煤层7层,其中基本全区可采煤层有6中煤层,大部可采煤层有26、33号2层,局部可采煤层有6下、10、14、19号4层,零星可采煤层有6上、7、8、11、30、32、34号7层,可采及局部可采煤层总厚度8.18m。
(2)可采煤层
6中煤层:
基本全区发育(揭露钻孔中,仅203号孔为尖灭点),为6号煤组中最主要煤层,亦是井田内最主要可采煤层。
煤层厚度0(203孔)~7.06m(802孔),平均厚2.21m,厚度有一定变化,总体趋势由北向南变薄。
含夹石0~3层,一般0~1层,岩性多为泥岩,少量为炭质泥岩。
可采面积79.67km2,占井田内煤层赋存面积的95%。
中部J5~J7勘探线之间有一呈南北向展布的带状变薄区。
变薄带煤层顶、底板砂岩变厚。
在6中煤层厚度变薄区,其下的6下煤层有增厚现象。
顶板岩性:
岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩及细砂岩为主,局部为粉砂质泥岩。
底板岩性:
以泥岩、粉砂质泥岩为主,少量泥质粉砂岩、粉砂岩,中部含0~1层薄煤。
6下煤层:
为6号煤组最下一层煤,厚度变化较大,煤层厚度0.00~3.95m(101孔),平均0.94m,含夹石0~2层,一般0~1层,岩性多为泥岩,少量为炭质泥岩。
采用厚度0.00~3.31m(101孔),平均0.89m,可采面积28.39km2,占井田内煤层赋存面积的34%。
即6中煤层底板。
以7号煤层顶部为界统计,厚度一般9.62m左右,直接底板一般为一层泥岩,厚度一般0.50m,间接底板为细砂岩或粉砂岩,中下部含0~2层薄煤。
10煤层:
层位稳定。
厚度0~2.08m(802孔),平均0.77m,含夹石0~1层,一般不含夹石,采用厚度0.00~1.38m(J603孔),平均0.73m,采用点数68,可采点数38,局部可采,可采面积48.46km2,占井田内煤层赋存面积的54%。
井田中部有尖灭点、北东部大面积尖灭。
上距8煤层2.11~16.91m,平均厚7.95m。
即8煤层底板。
以11号煤层顶部为界统计,厚度一般3.54m,直接底板一般为一层泥岩,厚度一般0.60m,间接底板为泥质粉砂岩或粉砂质泥岩。
14号煤层:
为煤系地层上段(P2l3)底部煤层,煤层厚度0~2.21m(J1302孔),平均1.01m,一般不含夹石,局部含夹石1层,结构简单,采用厚度0~1.63m(602孔),平均0.89m,为局部可采煤层。
自北向南煤层变薄,东、西部大部可采。
可采面积47.75km2,占井田内煤层赋存面积的54%。
中部零星分布有尖灭区,将该地段本煤层可采性分割成群岛状。
岩性较粗,一般为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩,直顶板为薄层粉砂质泥岩,产少量动物化石。
含5~9层薄煤,其中8、10、11号煤层为零星可采煤层。
以19号煤层顶部为界统计,厚度一般20.00m左右,直接底板一般为一层泥岩,厚度一般0.30m,间接底板为泥质粉砂岩或粉砂岩、细砂岩,中下部含2~5层薄煤,产大羽羊齿等植物化石。
19号煤层:
为龙潭组中段(P2l2)中部之局部可采煤层,煤层厚度0.29(J307孔)~2.88m(J507孔),平均0.94m,一般不含夹石,局部含夹石1~2层,结构简单,采用厚度0.10(J405孔)~1.71m(201孔),平均0.86m。
可采面积36.81km2,占井田内煤层赋存面积的41%。
井田中部自北向南煤层变薄,将该煤层可采性分割成东、西两块。
同14号煤层底板。
以26号煤层顶部为界统计,厚度一般28.91m左右,直接底板一般为一层泥岩,厚度一般0.30m,间接底板为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩或粉砂岩、细砂岩。
中下部含3~8层薄煤。
26号煤层:
全区发育,层位稳定,为龙潭组中段(P2l2)底部煤层。
厚度0.44(J304孔)~2.50m(J1202孔),平均1.11m,一般不含夹石,局部含夹石1层,结构简单,厚度稳定。
采用厚度0.44(J304孔)~1.68m(203孔),平均0.99m。
可采面积65.19km2,占井田内煤层赋存面积的73%,大部可采,井田北部有一哑铃状不可采区。
同19号煤层底板。
以32号煤层(井田内稳定煤层之一)顶部为界统计,厚度一般13.75m左右,直接底板一般为一层泥岩,厚度一般0.30m,间接底板为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩或粉砂岩、细砂岩。
中下部含3~6层薄煤,其中32号煤层为零星可采煤层。
33号煤层:
全区发育,层位稳定。
下距煤系底界(铝土岩)12.53m左右,煤厚0.43(J303孔)~2.49m(602孔),平均1.20m,煤层厚度变化较小,结构中等,含0~4层夹石,一般2层,岩性多为泥岩,少量为炭质泥岩。
煤层采用厚度0.40(401孔)~1.73m(801孔),平均0.91m。
可采面积75.25km2,占井田内煤层赋存面积的84%。
一般为一组粉砂岩或细砂岩,局部为泥质粉砂岩。
以泥岩为主,局部为泥质粉砂岩或粉砂质泥岩,直接底板为一层泥岩。
产少量动物化石。
下部含1~2层薄煤,一般一层(34号)。
二、开采技术条件及安全条件
1、开采技术条件
1)矿井开拓方式
根据矿井开拓部署和通风安全等要求,矿井一期生产时布置主平硐、副平硐和北回风斜井三个井筒。
(1)主平硐
主平硐为胶带输送机井筒,担负全矿运煤任务,装备1000mm宽的强力胶带输送机一台;
敷设消防洒水管路和动力、通讯电缆,并设有人行道;
为辅助进风井筒。
主平硐井筒净宽3.8m,净断面11.0m2。
(2)副平硐
副平硐担负全矿井辅助运输任务,铺设双轨;
敷设消防洒水、压风管路及动力、通讯电缆,并设有人行道;
为主要进风井筒。
井筒净宽4.4m,净断面15.5m2。
(3)北回风斜井
北回风斜井为专用回风井,井筒内铺设高压、中低负压瓦斯抽采管路各一趟,并设有人行台阶。
井筒净宽为4.8m,净断面17.7m2;
井筒倾角15°
。
三个井筒均可作为矿井的安全出口。
矿井通风方式:
分区式,一期为中央并列式;
通风方法:
机械抽出式。
2)、采区划分
井田分为中、东、西三个区进行开拓,开拓开采布置整齐合理。
并初步确定按分煤组进行开拓。
其中:
上煤组以6中、6下煤层为主,局部7煤层可采;
中煤组为10、14、19煤层,下组可采26、33煤层。
本井田盘(采)区划分主要按合理的尺寸以开拓大巷和人为边界为界,全井田每个煤组划分为四个采区、七个盘区,各十一个盘(采)区。
其中中区各四个采区两大盘区,东区各四个盘区,西区各一个盘区。
全井田总共33个盘(采)区。
矿井主要开采顺序为:
煤层(煤组)之间,先上后下顺序开采。
盘区接替,本着先近后远原则进行安排;
采(盘)区接替关系基本按(一期)中一采区→中二采区→中三采区→西一盘区→中五盘区→中六盘区和(二期)中四采区→东一盘区→东二盘区→东三盘区→东四盘区两条线进行接替。
3)大巷布置
根据开拓部署,全井田分为中、东、西三个区进行开拓,开拓开采布置整齐合理。
初期开拓上组煤层。
①上组煤开拓布置
工业场地内布置主、副平硐,井筒方位正南北方向,利用平硐暗斜井作为中一采区的准备巷道直接布置走向长壁回采工作面。
利用暗斜井分段延深分别作为中二、中三、中四采区下山,均布置走向长壁工作面回采。
西区利用1570m水平大巷开拓,沿煤层走向布置水平轨道大巷,轨道大巷直接与副平硐相连;
为减少井巷工程量,1570m水平胶带大巷和回风大巷通过倾斜巷道与暗斜井相连。
西区排水均可通过水平大巷和副平硐直接自流到工业场地,节省排水投资和费用;
水平大巷可利用机车辅助运输,系统简单、运营费用低。
中区主要利用与主副平硐在一条延伸线上倾斜井巷(上、下山)进行开拓开采。
东区主要通过1230m水平大巷和900m水平水平大巷,布置上下山开拓。
上组煤层(主要开采6中、6下煤层)集中布置开拓准备巷道。
初步确定:
回风暗斜井布置在6中煤层底板岩石中,主暗斜井布置在7煤层底板岩石中;
副暗斜井倾角控制在6.5°
,基本布置在6中煤层底板岩石中。
鉴于上组各煤层的间距较近,矿井建设及生产中,应注意加强探测,避免误穿有突出危险的煤层。
另外,根据《防治高瓦斯规定》还应采取区域和局部两个“四位一体”的防突措施。
②中、下组煤开拓布置
后期中、下组煤暂按分别布置开拓准备巷道进行开拓,中组煤暗斜井(下山)布置在19煤层底板,下组煤暗斜井(下山)初步确定布置在33煤层顶板。
各暗斜井直接分别与主、副平硐和回风斜井(或总回风石门)相联络。
矿井一期移产生产时主要利用平硐、斜井布置工作面进行回采,无大巷。
③采区布置
中一采区内共有两层可采煤层,其中6中煤层全区可采,6下煤层采区西翼可采,均为上煤组,采用联合开采,开采顺序由上至下。
根据煤层赋存特点及矿井开拓部置,中一采区布置方式采用沿平硐和暗斜井直接布置走向长壁工作面回采。
工作面顺槽与副平硐、副暗斜井(轨道下山)间的联络方式采用联络斜巷及中部车场的形式。
运输顺槽与主平硐、主暗斜井及胶带输送机下山采用溜煤立眼相联。
回风顺槽与回风暗斜井、回风下山以回风联络斜巷相连。
顺槽为分煤层布置,工作面初期采用“U”型通风方式,工作面顺槽挂中线施工,以保证工作面的等长。
为加强瓦斯治理措施,进行瓦斯预抽,一期投产时准备出一个瓦斯预抽回采工作面。
在煤层浅部鉴定的非突出区域暂不考虑布置底板瓦斯抽采巷,以高位钻孔抽采和采空区瓦斯抽采为主。
由于矿井16中14综采工作面回风顺槽、运输顺槽和切眼均已形成,因此,不再设置底板瓦斯抽采巷,采用本煤层预抽瓦斯消突。
设计在深部开采有突出危险的煤层时,布置煤层底板瓦斯抽采巷,一方面可进行顺槽超前预抽,另一方面回采时抽采下邻近层的卸压瓦斯。
本矿井按突出矿井设计,首采6中煤前的所有回采面上、下顺槽等煤巷掘进前,必须“先抽后掘”进行消突,严格执行《防治高瓦斯规定》的相关规定,采取综合或局部“四位一体”防突措施后,确保无突出危险后方可掘进。
鉴于深部煤层突出危险性较大,设计布置底板瓦斯抽采巷进行穿层钻孔预抽。
④采煤方法、工艺及采煤设备
本矿井开采的为近水平~缓倾斜薄及中厚煤层,结合矿井开拓布置,不同块段的工作面采用长壁式倾斜或走向采煤法,后退式回采,全部冒落法管理顶板。
本井田开采的主采煤层(6中煤层)的特点是:
煤层以中厚煤层为主,厚度变化相对较大,倾角平缓,构造较简单,瓦斯含量较高,有利于机械化开采。
根据本矿井的具体条件,矿井一期采用综合机械化开采。
对于后期6下煤层及其它薄煤层的正规工作面回采,可根据当时的技术发展状况及实际情况采用高档普采、薄煤层综采或刨煤机综采等工艺。
采煤机选用MG160/375-WDⅠ型双滚筒电牵引采煤机,采高1.4~2.9m,截深600mm,功率375.5kW,电压1140kV,牵引速度0~6~12m/min,牵引力440kN。
2、矿井主要灾害因素及安全条件
1)、瓦斯含量:
根据地质勘探报告,本井田内共采取107个煤芯瓦斯样。
①自然瓦斯成分
各煤层甲烷成分介于32.79%(J103号孔10煤层)~99.74%(J306号孔26煤层),其平均值为84.83%;
二氧化碳含量平均值为1.06%;
氮含量在0.25%(J306号孔26煤层)~67.21%(J103号孔10煤层)之间,平均值13.97%。
②分析组分含量
氧含量以10号煤层最大为8.83%(103孔)、7.47%(J204孔)、7.42%(802孔);
氮含量最大为71.61%(10号煤103孔);
甲烷含量最大为99.24%(6中煤层J306孔)。
根据所采样品瓦斯组成由浅至深划分为:
氮气带:
CH4=0~20%,N2=80~100%,CO2=0~20%,
氮气—沼气带:
CH4=20~80%,N2=20~80%,CO2=0~20%。
沼气带:
CH4=80~100%,N2=0~20%,CO2=0~20%。
6中煤层沼气带主要分布井田西部;
7号煤大部为沼气带;
10号煤层沼气带主要分布井田的西北部,14煤层无氮气~沼气带,全为沼气带;
19号煤层、26号煤层主要为沼气带,少量氮气~沼气带。
甲烷含量最高为28.34ml/g.r(J306号孔7号煤层),其次是27.35ml/g.r最低为6.05ml/g.r。
6上煤层可燃气体含量最高为11.29ml/g.r(404孔)。
6中煤层可燃气体含量最高为26.20ml/g.r(J302孔)。
可燃气体含量15ml/g.r的地区主要分布于勘探区西北角,15~20ml/g.r分布全井田,>20ml/g.r主要分布于标高+1300m以下,呈条带状分布。
根据河南理工大学2010年4月《xx井田6中煤层瓦斯地质图和瓦斯预测研究报告》,xx井田东北角煤层露头一线瓦斯含量受煤层埋藏深度和煤层露头影响较大,经分析预测,煤层深度在27m附近区域瓦斯含量为5m3/t;
埋藏深度在46m附近区域瓦斯含量为6m3/t;
埋藏深度在64m附近区域瓦斯含量为7m3/t;
埋藏深度在83m附近区域瓦斯含量为8m3/t。
xx井田西南大部分地区瓦斯含量与煤层标高的相关性比较大,经预测,煤层标高在+1616m附近瓦斯含量为5m3/t;
煤层标高在+1400m附近瓦斯含量为10m3/t;
煤层标高在+1188m附近瓦斯含量为15m3/t;
煤层标高在+975m附近瓦斯含量为20m3/t;
煤层标高在761m附近瓦斯含量为25m3/t。
2)瓦斯等级
根据河南理工大学2008年10月提交的《xx煤矿中一采区6中煤层高瓦斯危险性补充鉴定报告》,xx矿中一采区6中煤层为高瓦斯煤层,矿井为高瓦斯矿井。
3)煤尘爆炸性
贵州省煤田地质局地质勘察研究院编制的《勘探地质报告》对井田内6中、6下、7、8、14、19、26、32煤层取样进行了煤尘爆炸性试验,火焰长度、岩粉量均为0。
故该区煤层无煤尘爆炸危险性。
试验成果见下表。
根据煤田地质局实验室2009年5月5日提交的6中煤层煤尘爆炸性鉴定报告显示:
本矿6中煤层无爆炸性。
其它煤层为做鉴定。
4)煤的自燃倾向性
全井田仅上煤组进行了煤的燃点测试,测试结果:
△T1-T3介于23(6下煤层)~47(8号煤层)之间,平均值为34,6上、6中、7、11、14、19、26、30、32、34煤层自燃趋势等级为不易自燃煤,6下煤层为不自燃煤层,8号煤层为易自燃煤层。
3、矿井采掘现状
本矿为生产矿井,矿井现拟采采区为中一采区最后2个工作面、中二采区布置准备工作面。
三、瓦斯综合治理工程
(一)通风系统工程
1、总回风1570平台斜坡处有20米巷道顶板受压使巷道变形严重,增加了通风阻力,需要重新挑顶,挂网打锚杆喷浆。
每米单价2000元,共需4万元。
2、总回风从1488变平处往上有110米底鼓严重,导致巷道断面偏小,需要落底800mm。
每米单价150元,共需1.65万元。
3、总回风从1488往1400方向有220米顶板受压使巷道变形严重,增加了通风阻力,需要重新挑顶,挂网打锚杆喷浆。
每米单价2000元,共需44万元。
4、总回风变电所处往上有20米底鼓严重,导致巷道断面偏小,需要落底400mm。
每米单价120元,共需2400元。
5、总回风从1400变平处往上有200米底鼓严重,导致巷道断面偏小,需要落底600mm,每米单价130元,共需2.6万元。
故,通风系统改造共需计52.49万元
6、局部通风机,实现“双风机、双电源”“三专两闭锁”,完善局部通风系统。
7、加强通风设施的维护、检查工作,发现设施漏风较大或遭到破坏必须立即修复或重新构筑。
8、严格按通风质量标准化筑建通风设施,提高矿井抗灾能力。
9、所有采掘工作面的主要风门都必须实行联锁并确保完好,同时安风门开停传感器,防止风门同时敞开造成风流短路,影响工作面风量。
10、所有封闭的盲巷都必须确保封闭严密。
11、通防部每月三次要对矿井通风系统、通风设施进行全面检查。
(二)瓦斯抽放工程
1、抽放管路
(1)2608上顺瓦斯抽放主管路629.6m,其中高低负压各一趟,共1259.2m,直径250mm。
2608上顺瓦斯抽放支管路629.6m,直径108mm的铁管。
(2)2608上顺瓦斯抽放主管路629.6m,其中高低负压各一趟,共1259.2m。
(3)2601上顺瓦斯抽放主管路1101.5m,直径250mm,
2601上顺瓦斯抽放支管路1100m,直径108mm。
(4)2601下顺瓦斯抽放主管路1101.5m,直径250mm。
2601下顺瓦斯抽放支管路1100m,直径108mm。
2、抽采设备
瓦斯抽放钻机SZ-1900钻机5台
3、钻孔进尺
(1)2608工作面上顺施工平行钻孔273个进尺19110米;
2608工作面上顺施工条带区域瓦斯钻场13个,钻场深5m,宽4m,高2.2m;
2608工作面上顺穿层钻孔7090m,每米80元,共计56.728万元。
(2)2608工作面下顺施工平行钻孔260个进尺18010米;
2608工作面下顺施工条带区域瓦斯钻场12个,钻场深5m,宽4m,高2.2m;
2608工作面上顺穿层钻孔6800m;
(3)2601工作面上顺施工平行钻孔100个进尺7500米;
2608工作面下顺施工条带区域瓦斯钻场2个,钻场深5m,宽4m,高2.2m;
2608工作面上顺穿层钻孔1200m;
(4)2601工作面下顺施工平行钻孔50个进尺3750米;
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