煤矿使用悬浮式单体液压支柱可行性实施报告Word文件下载.docx
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本着“以人为本,安全生产”的原则,防止发生冒顶伤亡事故的安全隐患,该矿回采工作面使用新型悬浮式单体液压支柱相比其他支护,在使用过程中省时省工且具有较好的安全可靠性。
四、项目特征
1、矿井开拓方式
矿井开拓方式为斜井开拓。
2、主要巷道布置
利用整合方案中的主斜井作为系统的主斜井,主井口考虑布置在该处工业场地中,风井井口距离主井井口以东约75m。
主要井筒位置及特征表见表0-4-1。
表0-4-1井筒位置及特征表
井筒名称
井口坐标
方位角(°
)
坡度(°
断面(m2)
X
Y
Z
掘进断面
净断面
主斜井
2961982
36446916
+1010.77m
347
25
6.3
5.2
回风斜井
2961956
36446985
+1021.36m
19
30
3、采区划分
整个矿井共划分为4个采区,沿井田中部的F1断层将井田划分为两个部分,F1断层以东划分为2个采区开采,+757m标高至煤层上部采空区边界为一采区,+757m标高以下为二采区;
F1断层以西划分为2个采区开采,+871m标高至煤层露头为三采区,+871m标高以下为四采区。
4、采煤工作面的回采工艺及支护方式
1)采煤工作面采用炮采工艺。
(1)落煤方式:
煤电钻(ZMS-1.5型)打眼,放炮落煤。
(2)支护方式:
工作面:
配备DW16-300/100X型悬浮式单体液压支柱,支撑高度为0.92~1.60m,额定工作阻力为300kN/根(初撑力为108.5-144.7kN/根),选用HDJA-1000型金属铰接顶梁,齐梁齐柱式布置。
端头(上下出口):
“四对八梁”支护,采用4.0m8根(4组)矿用22kg/m工字钢,交错抬棚加强支护,并保持出口畅通。
顺槽超前加强支护:
运输、回风巷离工作面10m围采用双排走向抬棚,10~20m围采用单排走向抬棚支护,选用DW25-250/100X悬浮式单体液压支柱配合HDJA-1000型金属铰接顶梁。
顺槽支护:
运输顺槽和回风顺槽采用工字钢金属梯形棚支护。
特种支护:
放顶线采用密集、丛柱切顶,初期来压和周期来压时增设悬浮式单体液压支柱。
(3)顶板管理:
采用全部陷落法管理顶板,“四六”排控顶,排距1.0m,柱距0.7m,最小控顶距3.2m,最大控顶距4.2m,放顶步距1.0m。
放顶线采用密集、丛柱切顶;
根据采面片帮情况,在片帮地段打设临时贴帮柱,柱距1.6m,采用回柱绞车回柱。
5、矿井项目投资
1)项目总投资:
2550.0万元,吨煤投资:
283.33元/t;
2)财务部收益率:
32.14%(税后);
42.92%(税前);
3)投资利润率:
44.16%;
投资利税率:
58.00%;
4)静态投资回收期:
3.49(税前);
4.11a(税后)。
6、技术经济及社会效益评价
XX煤矿交通方便,工业物资供应及煤炭运销条件较好,电源已达到双回路供电要求、水源基本可靠,工业场地新建。
建筑材料多可以就地解决,环境保护已采取措施,矿区及附近居民均以农业为主,劳动力富余,具备了煤矿建设的各种有利条件。
矿井煤炭赋存较稳定,资源较丰富,开采技术条件较好,过去的开采亦为后续生产积累了一定的经验,矿井的建设是有条件的、可行的。
第一章井田概况
一、井田概况
1、地理位置及交通状况
1)位置
2)境界
矿界:
根据XX省国土资源厅2008年9月2日颁发的XX市XX镇XX煤矿采矿许可证(复印件)(证号:
5200000830805),该矿采矿权围由4个拐点坐标圈定,开采标高:
+1100m~+500m,,矿区面积:
1.411km2,拐点坐标见表1-1-1:
表1-1-1矿区围拐点坐标
拐点编号
纵坐标(X)
横坐标(Y)
1
2962749.00
36446106.00
2
2961700.00
36447775.00
3
2960963.00
36447277.00
4
2962316.00
36445791.00
准采标高:
+1100m至+500m面积:
1.411Km2
3)交通
(见交通位置示意图0-1-1)。
2、自然地理
1)地形地貌
矿山地势南西高北东低,海拔标高一般1010~1100m,最高点位于矿区南部一无名山头,山顶海拔约1175m,最低点位于矿区东部溪沟底,沟底海拔约993m(矿山侵蚀基准面),最大相对高差182m。
矿山总体上属中低山地貌,碳酸盐岩覆盖围广,峰丛、洼地、溶斗、溶洞等喀斯特地貌较发育,在逆向坡地带易形成陡崖、陡坡,含煤地层经多次风化剥蚀形成低凹或缓坡地形。
2)气象
煤矿所在区域属亚热带温暖湿润气候区,据XX市气象局多年气象资料,年平均气温14.7℃,年平均降雨量1197mm,年日照时数1167.9小时,无霜期267天。
雨季多在5~10月,枯季多在12月至次年3月。
灾害性天气主要有干旱、冰雹、暴雨等。
3)地表水
矿区地表水系属长江流域沅江水系重安江支流,区无大的河流、水库等地表水体,地表水为山间雨源型小溪,主要受大气降水及地形控制,矿区北东侧发育一条小溪沟,名为下庄小河,沟水自北西向南东迳流,区长度约2km,2007年5月28日在矿区南东侧边缘测得沟水流量为150.95l/s。
沟水动态变化极大,季节性变化十分显著,雨季暴涨,旱季流量较小。
4)地震
据《中国地震动参数区划图(18306-2001)》,XX市地震基本烈度小于Ⅵ度,区域稳定性较好。
二、矿井建设的资源条件
1、矿区地质
1)地层
矿区及周边出露地层由老到新为中二叠统茅口组(P1m),上二叠统吴家坪组(P3w)及上二叠统长兴组(P3c)。
分别简述如下:
(1)中二叠统茅口组(P2m)
主要岩性为灰岩、燧石灰岩等,为灰色、深灰色,泥晶粉屑结构,中厚层状,波状层理,含蜓科等动物化石。
区出露不全,地层厚度不详。
与上覆地层呈假整合接触。
(2)上二叠统吴家坪组(P3w)
根据岩性组合共分为三段,分别叙述如下:
①吴家坪组一段(P3w1)
主要岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等,中夹中厚层状灰岩、含泥灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩,含腕足类动物化石,上部夹D煤层,该煤层为矿区主要煤层,煤厚0.9~1.2m,段厚25~35m,平均厚30m。
②吴家坪组二、三段(P3w2+3)
主要岩性为灰岩、含泥灰岩、泥质灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩等,为灰色、深灰色,泥晶粉屑结构,中厚层状,波状层理,含大量燧石团块及结核,燧石团块大小不等,分布不均,中夹薄层状砂泥岩薄层,顶部为一层粉砂质泥岩,段厚250m。
(3)上二叠统长兴组(P3c)
主要岩性为燧石灰岩、含少量硅质岩、硅质灰岩。
为灰色、深灰色,泥晶结构,中厚层状,波状层理。
本段厚85m。
(4)下三叠统大冶组(T1d)
出露于矿区北西部及外围。
根据岩性组合自下而上共分为三段:
①第一段(T1d1)
为浅灰色、灰色,中厚层状至厚层状灰岩。
顶部为薄层状泥质灰岩。
底部为浅灰色薄层状中厚层状泥质灰岩夹粉砂质泥岩、泥岩。
一般厚度170m左右。
②第二段(T1d2)
浅灰色、灰黄色粉砂岩,泥岩,上部夹薄层灰岩。
厚度110~230m。
③第三段(T1d3)
浅灰色、灰色中厚层状至厚状灰岩夹薄层状灰岩,中部夹白云质灰岩。
厚度91~256m。
2)构造
XX煤矿位于扬子板块黔南断陷,属XX向斜西翼,地层走向北西南东向,倾向北东,地层倾角25~34°
。
沿走向和倾向产状变化不大,煤层产状与地层产状一致。
地表未发现褶曲。
矿山总体上为单斜构造。
矿区发育2条断层,编号为F1及F2。
F1位于矿区中部,走向北东—南西向,倾向南东,倾角约50°
,地层断距约30m,性质为逆断层,区延伸长度约700m。
F2位于矿区南西侧边缘外侧,走向北西—南东向,倾向北东,推测性质为正断层,延伸长度大于3km。
结合临区及区域构造特征,本区地质构造复杂程度类型应属中等。
三、煤层
1、含煤地层
1)地层特征
区含煤地层为二叠系上统吴家坪组(P3w),仅一段(P3w1)含煤,含煤段为海陆交互相沉积,主要由薄至中厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、煤层及浅灰色、灰色及深灰色中厚状灰岩、燧石灰岩、泥质灰岩组成。
含煤1~4层,其中可采煤层1层,含煤地层总厚约30m。
产腕足类动物化石及少量植物化石。
2)含煤性
含煤地层为吴家坪组(P3w)一段,含煤1~4层,其中三层不可采。
含煤总厚1.30~1.60m,平均1.40m,含煤系数4.67%。
可采煤层1层,可采煤层厚度1.20~1.45m,平均1.31m,可采含煤系数4.37%。
2、可采煤层
位于吴家坪组一段(P3w1)中上部,下距底界约20m,上距顶界约10m,煤层厚度1.20~1.45m,平均1.31m,局部含炭质泥岩夹矸1层,夹矸厚度0.30~0.40m。
结构较简单。
煤层属较稳定型煤层。
其特征如下:
煤层特征见表1-3-1。
表1-3-1煤层特征表
顺序
区域组
煤层名称
煤层厚度(m)
煤层夹矸数
稳定性
煤层
倾角(度)
煤种
顶底板岩性
最大
最小
平均
顶板
底板
吴家坪组
D
1.45
1.20
1.31
稳定
27
焦煤
细砂泥岩
泥质细砂岩
3、煤质
1)煤种
煤种为焦煤。
2)煤岩特征
区D煤层为黑色,呈玻璃光泽,性脆,阶梯及参差状断口,细条带状结构,常见黄铁矿结核及细脉,半暗~半亮型。
3)工业性质
根据《生产地质报告》,煤质特征见表1-3-2。
煤
层
水分
Mad
(%)
灰分
Ad
挥发分
Vdaf
硫分
St,d
容重
焦渣
特征
粘结性
胶质
层厚度
mm
最终
收缩度
熔合
状况
体积曲
线形状
原煤
1.68
32.28
33.58
2.53
1.57
5
21.55
39.0
完全
之宇型
精煤
1.64
10.33
30.44
1.26
6
69
表1-3-2工业分析结果表
根据原煤分析结果,D煤层发热量(Q):
原煤干基高位发热量(Qgr,d)为23.236MJ/kg。
属中热值煤。
原煤干基低位发热量(Qnet,d)为22.50MJ/kg。
四、安全条件
1、水文地质条件
XX煤矿位于黔东南煤田,属XX向斜西翼。
区地表水为珠江流域,沅江水系支流,区地形以为主,部多盆地和缓坡,境碳酸盐类岩石广泛分布,岩溶地貌如溶丘、洼地、峰丛、溶斗、伏流等分布普遍。
区域岩层主要为碳酸盐岩和碎屑岩两大类,碳酸盐岩包括二叠系上统长兴组、吴家坪组,二叠系中统茅口组灰岩。
碳酸盐岩分布面积广,分布区多属裸露及半裸露的基岩山区,地表岩溶洼地、落水洞、溶斗、岩溶潭、岩溶大泉等较发育,地下局部发育溶洞、暗河,大气降水容易通过地表大量的负地形渗入岩溶裂隙、管道、暗河之中,岩层中赋存着丰富的岩溶水,富水性强,这些岩溶水长途径流,最后以岩溶大泉、岩溶泉群或暗河等形式集中排泄于当地河谷中。
碎屑岩分布区主要包括二叠系上统吴家坪组下部粉砂岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩。
碎屑岩靠近地表时风化作用较强烈,风化裂隙较发育,含风化裂隙水,深部发育构造裂隙地段,含构造裂隙水为主,碎屑岩区地下水运动受地形、地貌、岩性、构造控制,富水性总体较弱,主要依靠大气降水补给,受地势影响,一般为近源补给、就近排泄。
区域岩溶水和碎屑岩裂隙水均以大气降水作为主要补给来源,地下水动态随季节变化明显,一般每年5月中、下旬地下水流量、水位开始回升,6~9月为最高值,其间出现2~3次峰值,10~12月份进入平水期,水位、流量开始逐渐递减,到次年三、四月份降为最低值。
区域吴家坪组煤矿床上覆的岩溶含水层直接覆盖在含煤地层之上,含水层地下水会通过裂隙涌入矿井,从而威胁到煤矿床的开采。
下伏茅口组强含水层与主采煤层间隔水层较薄,当煤层开采至区域地下水位以下时,其地下水会通过裂隙涌入矿井,造成矿井突水。
2、矿区岩层的含水性特征
1)二叠系中统茅中组(P2m)—强含水层
主要分布在矿区南西部外围,岩性以厚层灰岩为主。
露头灰岩遭受风化作用和岩溶作用强烈,岩溶裂隙发育,含较丰富的岩溶裂隙水,为区强含水层。
2)吴家坪组一段(P3w1)—弱含水层
主要岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等,中夹中厚层状灰岩、含泥灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩,厚30m。
泉水的出露形式为砂泥岩浅部风化裂隙水,该层含水性、富水性总体较弱,为弱含水层。
3)二叠系上统吴家坪组二、三段(P3w2+3)——中等含水层
地层呈带状出露于矿区中部,岩性以灰岩及泥质灰岩为主,其下部为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等碎屑岩,夹数层煤层。
该组平均厚度约250m。
由于该组以碳酸盐岩类岩层为主,露头灰岩遭受风化作用和岩溶作用强烈,岩溶裂隙发育,含较丰富的岩溶裂隙水,为区中等含水层。
4)二叠系上统长兴组(P3c)——中等含水层
该组呈条带状出露于矿区北西部,岩性以燧石灰岩、灰岩为主,组厚约85m。
露头灰岩遭受风化作用和岩溶作用较强烈,岩溶裂隙发育,含较丰富的岩溶裂隙水,为区强含水层。
5)三叠系下统大冶组(T1d)
(1)第一段(T1d1)
为强含水层。
(2)第二段(T1d2)
浅灰色、灰黄色粉砂质岩,泥岩,上部夹薄层灰岩。
为弱含水层。
(3)第三段(T1d3)
6)第四系(Q)——弱含水层
仅残留于山谷、溪沟、洼地,面积小。
为碎屑岩的残积、坡积及冲积物,厚度一般小于10m,仅含微弱孔隙水。
总体上该层为孔隙弱含水层。
3、充水因素分析
1)充水水源
通过对XX煤矿围地表和井下的调查分析,矿井无河流、水库等大型地表水体,矿井充水水源主要为地下水、地表冲沟水、老窑积水。
(1)地下水
①第四系孔隙水:
矿区覆盖的第四系结构松散,孔隙度大,渗透性好,雨季能入渗并储存地表水及大气降雨,部积水与煤层之间无隔水层,开采浅部煤层时可直接渗入矿井,其地下水是浅部煤层开采的直接充水水源。
但因厚度不大,分布不广,蓄水量有限,对煤矿开采影响小。
②长兴组中等含水层:
岩性主要为灰岩,富水性强,岩溶裂隙发育。
该组离含煤地层较远,对煤矿床开采影响小。
③吴家坪组二、三段中等含水层:
该组岩性主要为碳酸盐岩,富水性强,岩溶裂隙发育。
该组为煤矿床开采的直接充水水源。
④茅口组强岩溶含水层:
茅口组地下水丰富,地下水径流强烈。
开采浅部煤层时,地下水对矿井影响小;
当煤层开采至区域地下水位以下时,该层地下水会通过裂隙涌入矿井,造成突水。
该组为煤矿床开采的间接充水水源。
(2)地表溪沟水
矿区北东侧发育的下庄小河,河沟水自北西向南东迳流,区长度约2km,2007年5月28日在矿区南东侧边缘测得沟水流量为150.95l/s。
当矿井开采至沟水位以下时,溪沟水可能沿断层裂隙、风化裂隙或采矿裂隙渗入或突入矿井,成为矿井开采的直接充水水源。
(3)老窑采空区积水
矿井南西侧有部分采空区,采空区有积水,在开采浅部煤层时,这些积水通过废旧巷道或煤岩层裂隙渗入,成为矿井的直接充水水源。
2)充水通道
(1)岩石天然节理裂隙
矿区的含煤地层在接近地表附近,岩石风化节理、裂隙很发育,而深部则发育成岩或构造节理、裂隙,它们是地下水活动的良好通道,并沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系。
(2)人为采矿冒落裂隙
未来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙,这些人为裂隙也会沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系,成为地下水活动的良好通道。
(3)断层破碎带
矿区中部F1断层切割地层为P2m-P3c,破坏了地层的完整性、连续性,降低了岩石的力学强度,可能连通含煤地层与上、下伏含水层地下水、地表水之间的水力联系,加之未来矿床开采中,人工采矿裂隙大量出现,改变了断层带附近应力场和地下水的天然流场,地表水、地下水更可能沿断裂带进入矿井。
矿区南西部外围F2断层发育于P2m地层中,对煤矿床开采影响小。
(4)老窑采空区
区沿煤层露头线一带分布着大小不一、开采深度或深或浅的老窑,其废弃采面或巷道会成为老窑水、部分地表水进入矿井的通道。
(5)岩溶管道
矿区茅口组、吴家坪组、长兴组灰岩含水层局部地段可能发育岩溶管道,当它们被断层沟通与煤层间水力联系时,也会成为矿井充水通道。
4、充水方式
矿井充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主,规模一般不大,少量为断层裂隙、老窑巷道、岩溶管道,因此未来矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主,局部可能发生突水。
5、水文地质类型
本矿区大部分矿床位于最低侵蚀基准面以上,直接充水水源主要为吴家坪组岩溶裂隙水、老窑采空区积水、地表冲沟水,故本矿区属于以岩溶裂隙水充水为主,水文地质条件为中等的煤矿床,在断层交错地带、老窑密集地带、煤层低于最低侵蚀基准面地带,这些地区水文地质条件复杂程度增大。
6、矿井涌水量
1)原黄皮冲煤矿已停产关闭,老窑采空区有积水,因老窑及采空区无通风等原因无法进入,未收集到资料,积水量不详。
工作中收集到原下庄煤矿正常涌水量35m3/d时,最大涌水量50m3/d。
2)矿井涌水量预算:
本矿及邻近煤矿无相关资料,矿井涌水量预算采用以下比拟法,其预算公式:
Q=F×
KF
Q—矿井涌水量(m3/小时),F—预算面积(m2),
KF—单位面积含水率(m3/m2)。
原下庄煤矿采空区面积约98000m2,由此求得
正常时:
KF为3.57×
10-4m3/m2,Q正常=F×
0.61×
10-4m3/小时;
最大时:
KF为5.10×
10-4m3/m2,Q最大=F×
1.02×
10-4m3/小时。
XX煤矿预算面积为1411000m2。
矿井预计涌水量:
Q正常=F×
KF=1411000m2×
3.57×
10-4m3/m2=503.7m3/小时;
Q最大=F×
5.10×
10-4m3/m2=719.6m3/小时。
在开采深部或最低侵蚀基准面以下煤层时,加强水文地质工作及边采边探也是本矿必须做和应高度重视的工作。
2、瓦斯
XX煤矿为整合矿井,依据XX省煤炭管理局文件(黔煤行管字[2007]64号)“对黔南州煤矿2006年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”、XX省煤炭管理局文件(黔煤生产字[2007]487号)“对黔南州煤矿2007年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”和XX省煤炭管理局文件(黔煤生产字[2008]1457号)“对黔南州煤矿2008年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”,XX煤矿整合前各煤矿2006、2007、2008年度瓦斯等级结果均为低瓦斯。
该矿近三年瓦斯涌出量数据见表1-4-1所示。
表1-4-1 近三年瓦斯等级情况
矿井名称
鉴定年度
日产量
(t)
绝对量
(m3/min)
相对量
(m3/t)
鉴定等级
审批等级
原下庄煤矿
2006
100.00
0.59
8.50
低瓦斯
原黄皮冲煤矿
0.64
9.65
2007
120.00
0.73
8.76
XX煤矿
2008
160.00
0.52
5.07
开采方案中按AQ1018-2006标准进行了瓦斯涌出量的预测,预测结果为矿井相对瓦斯涌出量9.752m3/t(2.12m3/min),预测结果高于鉴定结果,因此以预测结果为依据。
参照整合前各煤矿2006、2007、2008年度矿井瓦斯等级鉴定情况以及瓦斯涌出量预测结果,结合黔安监管办字[2007]345号文件,本矿井按低瓦斯矿井设计和管理。
3、煤尘爆炸性
根据XX省煤田地质局实验室2004年12月24日提交的D煤层煤尘爆炸性鉴定报告,D煤层有爆炸危险性。
4、煤的自燃性
根据XX省煤田地质局实验室2004年12月24日提交的D煤层煤炭自燃倾向性鉴定报告,D煤层自燃倾向等级为二类(自燃煤层)。
5、地温
本井田属地温正常区,未发现热害影响。
6、煤层顶底板
D煤层位于吴家坪组下部,直接(或间接)顶板为细砂泥岩,力学强度低,局部会发生顶板跨塌,直接底板为泥质细砂岩,力
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