砚石台煤矿与东林煤矿矿界恢复方案.docx
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砚石台煤矿与东林煤矿矿界恢复方案
南桐矿业公司
砚石台煤矿与东林煤矿矿界恢复方案
第一章概况
第一节矿井简况
一.位置
砚石台煤矿位于四川盆地东南缘,地处重庆市南93km的万盛区,距区政府3.5公里,属万东镇、丛林镇和金桥乡所辖。
井田地理坐标:
东经106°55′~106°58′,北纬28°29′~29°01′,南以寒心湾平硐为界与东林煤矿接壤,北以丛林沟河为界与红岩煤矿井田毗邻。
南北走向长7.0km,东西宽2~3km,面积约18km2。
二.交通
砚石台煤矿矿部距万盛区行政所在地3.5km,距南桐矿业公司所在地清溪桥7km,距重庆市93km(高速路),距南川市40km。
矿区有32km的三(江)万(盛)铁路与川黔铁路接通;有34km的万(盛)南(川)铁路支线与南川市相连;有綦(江)万(盛)高速公路与渝黔高速公路接通,至重庆市93km。
矿井东侧的川湘公路基本贯穿井田南北,万(盛)红(岩)公路贯穿本矿中心;有铁路支线与万盛火车站接轨,交通极为方便。
是否说明东林矿的情况
二.生产简况
砚石台煤矿建于五十年代末,1959年投产,设计生产能力45万t/a,2005年核定生产能力35万t/a。
井筒位于孝子河东岸,平硐口地层为嘉陵江四组。
采用平硐加斜井、水平集中运输大巷、采区阶段石门、两翼对列式开拓。
水平运输大巷布置于长兴组石灰岩中,用采区石门开拓布置各采区,现有+320m、+210m、±0m、-250m四个水平,+320m水平于1975年3月结束,+210m水平于1985年9月结束,±0m水平于1998年2月结束。
现开采-250m水平,分为四个阶段,布置有四个采区,主采南翼四采区。
四采区-125m水平(第二阶段)6#煤层预计于2006年4月完成回采,4#煤层正在回采-125m水平(第二阶段)。
第二节地质条件
一.地层
砚石台井田位于鲜家坪背斜西翼中段,地层倒转东倾,总体呈一单斜构造。
地层走向近南北,并与背斜轴基本一致。
最老的地层为中志留统韩家店组,出露于本区东部,由东往西依次发育有二叠系、三叠系、侏罗系等,缺乏泥盆系和石炭系。
第四系仅分布于河谷,低洼地带,一般厚30m左右,极不稳定。
现从老至新简介如下:
(1)中志留系 韩家店组(s2h):
下部为灰绿色页岩夹薄层砂岩,上部为黄绿色页岩砂质页岩。
厚600m。
(2)二叠系 铜矿溪组(p1c):
褐灰色粘土质页岩。
厚39m。
栖霞组(p1q):
深灰、黑灰色块状与中厚层状,厚层状微至显晶质碳岩。
厚247m。
茅口组(p1m):
棕灰色、浅棕灰尘色厚层状中,粗结晶质碳岩。
厚83m。
龙潭组煤系(p2l):
为砂质、粉砂区、碳质页岩、土质泥岩、硅质碳岩和碳岩组成,含煤六层,可采两层,为4#、6#煤层,煤系地层均厚98m。
长兴组(p2c):
棕灰色、深灰色、灰黑色厚层状、中厚层状结晶质石灰岩,质纯。
厚64m。
嘉陵江组(t1j)灰色、浅灰色厚层状,中、厚层状,薄层状石灰岩。
厚216m。
二.构造
砚石台井田位于鲜家坪背斜西翼中段的强烈倒转部位。
鲜家坪和西翼走向同倾向F11张性正断层为井田主控构造。
鲜家坪背斜造成砚矿井田地层倒转、扭曲,在其南部形成了黑旗岩扭折带,受该扭折带强烈挤压影响,经开采证实,砚矿南翼在+210m标高以上水坪褶皱发育;在+210m水坪以下其构造应力明显减弱,构造趋于简单,无大、中型构造发育。
F11断层为走向同倾张性正断层,纵贯全井田。
F11断层由东林井田经N6°E延展方向切割砚矿煤系地层,向北延伸出本井田,并以N12°E方向纵贯红岩井田。
F11断层断距:
南部为150m,中部为215m,北部为65m,切割长兴灰岩、龙潭煤系、茅口灰岩及志留系地层。
断层规模大,两侧常伴生一系列次级断层和褶皱。
F11断层在砚矿井田南翼切割煤层标高480~550m以上,对以下煤层基本上无影响。
F11断层向北切煤标高逐渐变深,其最低标高达+320m。
第三节水文地质情况
砚石台煤矿主要充水途径是大气降水沿阳新、长兴灰岩的岩溶裂隙、断层破碎带、采空塌陷裂进入矿井,大气降水是主要补给源,制约着矿井涌水量的变化。
砚矿人工矿界所处位置为井田最南端的南四采区。
从各水平开采情况看,该区域在+2310m水平以上,由东林井田发育区褶皱较多,多数以NE方向斜贯入砚矿井田,这些褶皱经开采证实,其导水性极弱,几乎不导水。
该水平发现的少数断层,也反是切断煤层的小断层,未对煤层顶底板造成大的破坏。
在+210m水平以下,矿井构造趋于简单,尚未发现纵贯两矿的构造发育。
F11断层虽纵贯两矿并切割两井田煤系地层,为强导水断层,但其切煤柱高在+480m以上,而人工矿井标高在+320m以下,故不存在两矿田F11断层导通问题。
随着矿井开采深度的增加,岩深、裂隙发育程度逐渐减弱,而在井田南翼,断层导水明显减弱。
这些导水因素,在砚矿深部水平也不起主导作用。
从目前开采情况看,砚矿南部采区涌水,主要是上部采空水,这样,沿采空区修建人工矿界,把两矿完全隔开的方案是可行的。
第四节采空区冒落情况
砚石台煤矿井田范围内可采两层煤,分别为6#(K1)煤层和4#(K3)煤层,均为急倾角煤层,其倾角约35°~72°之间,平均倾角约65°,构造复杂。
6#煤层作为4#煤层的保护层开采,其煤厚在0~2.5m之间,均厚约1.5m;4#煤层煤厚在0.2~3.5m之间,均厚约2.0m,局部有厚达8m的厚煤区。
6#煤层和4#煤层在回采过程中,直接顶垮落较为充分,采空区充填严实,但随着下部工作面的回采,预计上部采空区充填物会缓慢向下移动。
第二章恢复矿界的意义
砚石台煤矿与东林煤矿,均为南桐矿业公司(原南桐矿务局)下属的两个二级矿井。
两矿矿井边界经矿务局协调,作了多次调整,砚矿井田边界逐次向东林井田延伸。
砚矿+210m水平向东林煤矿延伸的南四区,现已采完为采空区,其上部为老三井采空;±0m水平向东林延伸的南四区,同样为采空区,其上部为东林煤矿采空区;-250m水平南延伸的六采区,目前正在布置,其上部为东林煤矿生产采区。
两矿在接界采区,虽留有矿井隔离煤柱。
但因种种原因遭破坏,现最窄处25m,不能起到隔水作用。
而砚矿向东林井田增划(延伸)的采区,其上部均为东林和老三井采空区,它们仅有15~25m斜距的水平煤柱相隔,经开采破坏后,无法起到隔水作用。
砚矿向东林增划的采区,开采后,其上部采空水随即全部涌入所采区域,曾造成工作面局部突水和矿井涌水量剧增,因而证实,东林煤矿采空区与砚矿采空区完全连通,已无安全屏障。
砚矿与东林煤矿开采水平不同,所剩储量不同,因而两矿闭坑时间不同。
为避免两矿中任一矿井因闭坑不能排水,或因水突淹井,而造成另一矿井同时被淹或闭坑的严重后果,在两矿边界间,沿所采煤层采空区,由其开采破坏的最低示高-100m起,从下向上,砌筑人工支撑墙,进行煤柱恢复(支撑墙最高标高为两矿能自行排水的平硐标高+320m)。
其目的是把两矿间连通的采空区完全隔开,达到两矿均能正常生产,确保安全。
第三章矿界恢复方案比较和选择
第一节方案介绍
一.方案提出
由于矿界恢复主要目的是对已套通的采空区进行封堵,主体工程是在两层煤的采空区各修筑一道隔离墙,所以方案的选择主要是针对底板运输巷的比较。
重新恢复矿井隔离煤柱,其工程量较大,也比较困难,本着安全第一、便于施工的原则,经过初步研究推荐以下三个备选方案:
1.±0m~+320m底板轨道上山提升方案
2.-125m~+320m底板轨道上山提升方案
3.水平大巷运输方案
二.方案介绍
1.±0m~+320m底板轨道上山提升方案
(1)布置方式
在±0m水平南运输大巷尽头开口作30°轨道上山,在+320m标高落平向东(煤层方向)掘石门与煤层中的封堵上山连通,形成通风、运输、行人系统;封堵上山从-100m标高向上作35°伪斜褶皱式上山,封堵上山转拐两次分成三个不同垂高的阶段。
封堵上山分级提升。
(2)工程量
序号
井巷名称
断面形状
井巷规格
断面
(m2)
井巷设计长度(m)
单价
(万元)
费用
(万元)
备注
1
轨道上山
拱形
3m*2.5m
7.50
650
0.13
84.5
含绞车房
2
石门和车场
拱形
3m*2.5m
7.50
600
0.13
78.0
3
封堵上山
梯形
3m*2.2m*2.2m
5.72
1480
0.13
192.4
合计
2730
354.9
(3)综合评价
优点:
1)工程量较小,便于同时施工;
2)形成回风系统,通风路线短;
3)费用投入较少。
缺点:
1)封堵上山分级提升实施较为困难,运输环节多。
2.-125m~+320m底板轨道上山提升方案
(1)布置方式
从四区-125m南抽放巷尽头处掘石门至底板长兴灰岩中,再开口作30°轨道上山,在+320m标高落平向东(煤层方向)掘石门与煤层中的封堵上山连通,形成通风、运输、行人系统;封堵上山从-100m标高向上作35°伪斜褶皱式上山,封堵上山转拐两次分成三个不同垂高的阶段。
轨道上山和封堵上山分阶段用石门连通,封堵上山不担负提升任务。
(2)工程量
序号
井巷名称
断面形状
井巷规格
断面
(m2)
井巷设计长度(m)
单价
(万元)
费用
(万元)
备注
1
轨道上山
拱形
3m*2.5m
7.50
860
0.13
111.8
含绞车房
2
石门和车场
拱形
3m*2.5m
7.50
600
0.13
78.0
3
封堵上山
梯形
3m*2.2m*2.2m
5.72
1480
0.13
192.4
合计
2940
382.2
(3)综合评价
优点:
1)形成回风系统;
2)封堵上山不担负提升任务,运输环节少。
缺点:
1)工程量较大,费用增多;
2)目前四区-125m石门有采掘活动,因而该石门和四区轨道上山所担负的运输任务太重,满足不了要求。
3.水平大巷运输方案
(1)布置方式
将±0m、+210m、+320m南运输大巷补掘到四区,利用各水平石门与封堵上山连通,形成通风、运输、行人系统;封堵上山从-100m标高向上作35°伪斜上山,各水平运输大巷和封堵上山均担负运输任务。
(2)工程量
序号
井巷名称
断面形状
井巷规格
断面
(m2)
井巷设计长度(m)
单价
(万元)
费用
(万元)
备注
1
±0m南大巷
拱形
3m*2.5m
7.50
350
0.13
45.5
2
+210m南大巷
拱形
3m*2.5m
7.50
100
0.13
13.0
3
+320m南大巷
拱形
3m*2.5m
7.50
620
0.13
80.6
4
石门和车场
拱形
3m*2.5m
7.50
500
0.13
65.0
5
封堵上山
梯形
3m*2.2m*2.2m
5.72
1480
0.13
192.4
合计
3050
396.5
(3)综合评价
优点:
1)形成回风系统;
2)平巷易于施工。
缺点:
1)工程量较大,费用增多;
2)封堵上山不转拐,其展布面积大,预计下部采动影响会对该封堵墙造成破坏。
第二节方案选择
按照最小费用法与安全性能最高相结合的比较方法,经过较全面的技术经济比较,方案一综合评价指标最为合理,为备选方案中的最佳方案,推荐方案一(±0m~+320m底板轨道上山提升方案)作为实施方案,即选择底板长兴轨道上山与褶皱式封堵上山相结合的布置方式。
第四章人工矿界的施工
第一节
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