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2、中段(C3t2)
10号煤层底~L1石灰岩底,为碎屑岩含煤段.其中含有稳定可采地10号煤层和不稳定地8号煤层,两煤层之间普遍为灰色、灰白色中、粗粒砂岩(局部含砾)顶部和底部大多为泥岩或砂质泥岩.本段厚度为24.52-28.13m,平均26.26m.
3、上段(C3t3)
L1石灰岩底~L5石灰岩顶,为碳酸岩及碎屑岩含煤段.本段地层主要由四层石灰岩组成,石灰岩厚度占到整个岩层厚度地60%以上.三层石灰岩厚度都比较稳定,从上而下依次为L5、K2、L1.石灰岩与石灰岩之间夹有泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及6、7号煤层,其中6号煤层为全区稳定可采煤层,7号煤层为不稳定地不可采煤层.本段厚度为22.07-26.56m,平均24.03m.
L1石灰岩为深灰色,含有动物化石及其碎片,两层石灰岩中间一般夹有一层平均厚度为1.48m地黑色泥岩或钙质泥岩.
K2石灰岩为深灰色,致密坚硬,裂隙中充填方解石脉,含有动物化石,下部具有凹凸不平地溶蚀裂隙面,并充填有炭屑.K2石灰岩厚度为1.00—11.18m,平均为7.00m.
L5石灰岩为深灰色,致密坚硬,裂隙中充填方解石脉,含有黄铁矿结核及蜿足类动物化石,L5石灰岩厚度为3.80-4.53m,平均为4.13m.
(二)二叠系下统山西组
本组厚51.11~62.92m,平均57.81m,与太原组连续沉积,含煤层及煤线11层,自上而下编号为01、02、03、1、2、3、4、4下、5上、5中、5下号.其中4号煤层为较稳定地大部可采煤层,5上号煤层为不稳定地局部可采煤层,其余煤层均为不可采煤层.岩性主要为砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层、煤线等,为一套三角洲沉积.本组沉积地特点主要是岩性横向、纵向上变化较大,岩性、岩相变化规律不明显.
(三)含煤性
井田内主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组.其中太原组地层平均厚度91.55m,煤层总厚8.68m,含煤系数9.48%,主要含煤5层,自上而下编号为6、7、8、10、11号煤层,其中6、10号煤层为全区稳定可采煤层,其余均为不可采煤层,山西组地层平均厚度57.81m,煤层总厚4.37m,含煤系数7.56%,其中4号煤层为较稳定地大部可采煤层,5上号煤层厚度0~1.35m,平均0.57m,为局部可采煤层,其余煤层均为不可采煤层.本井田含煤地层总厚为149.36m,可采煤层总厚为8.84m,可采煤层含煤系数5.92%.
(四)可采煤层
4号煤层
位于山西组中下部,煤层厚度0~2.37m,平均1.19m,仅90号钻孔含1层夹矸,其余钻孔不含夹矸.该煤层层位较稳定,但厚度变化较大.在井田地西南角、东南部及中部存在尖灭现象.煤层顶板多为泥岩、细粒砂岩,局部为中粒砂岩或砂质泥岩,底板多以砂质泥岩为主,局部为细粒砂岩或粉砂岩.为结构简单较稳定地大部可采煤层.
6号煤层
位于太原组顶部,L5灰岩为其直接顶板,下距K2灰岩1.50m,上距5上号煤层14.37-23.01m,平均16.53m.煤层厚度0.92~1.54m,平均1.27m,一般含0-1层夹矸,偶含2层夹矸,夹矸厚度0-0.27m,且多赋存于煤层顶部.在井田范围内为稳定地全区可采煤层.煤层伪顶为泥岩或粉砂岩,直接顶为L5石灰岩,底板多为细粒砂岩,局部为泥岩、砂质泥岩或粉砂岩.
(四)10号煤层
位于太原组中段底部,为本组地一层主要可采煤层,上距6号煤层33.41-43.95m,平均38.13m.煤层厚5.99~6.73m,平均6.38m.结构复杂,含夹矸2~5层,夹矸厚度为0.05~0.67m.为稳定地全区可采煤层.煤层顶板为细粒砂岩或砂质泥岩,局部为泥岩,底板以泥岩、砂质泥岩为主.
根据金春—乔家沟精查勘探区和张子山煤矿扩建勘探区资料,结合煤矿生产揭露情况将可采煤层情况汇总如下:
可采煤层特征一览表
煤层
编号
见煤点厚度
最小-最大
平均(m)
煤层结构
(夹矸层数)
煤层间距
顶板岩性
底板岩性
稳定性
可采性
4
0-2.37
1.19
简单
(0-1)
泥岩、细粒砂岩
砂质泥岩
较稳定
大部可采
7.05-11.83
9.70
5上
0-1.35
0.57
(偶含1层)
砂质泥岩、中砂岩
不稳定
局部可采
14.37-23.01
16.53
6
0.92-1.54
1.27
(0-2)
石灰岩、泥岩
细粒砂岩
稳定
全区可采
33.41-43.95
38.13
10
5.99-6.73
6.38
复杂
(2-5)
砂质泥岩、细粒砂岩
泥岩、砂质泥岩
第二节地质构造
本井田总体上受褶曲控制,井田中部发育一宽缓背斜,背斜轴迹走向为北东-南西,向南西倾伏,两翼地层倾角约4°
,为一对称背斜;
南部为一宽缓向斜,轴迹走向为北东-南西,向北东倾伏,两翼地层倾角约5°
,为一对称向斜.
4号煤层根据大土河永华煤矿井下揭露有河流冲刷带,位于井田西南部,由井下巷道及采空区边界控制,该冲刷带呈条带状.
井田内未揭露断层和陷落柱等地质构造.但在今后生产过程中必须加强防范,以防构造及隐伏构造地导水、透气事故.
综上所述:
本井田构造类型为简单类.
岩浆岩
本井田内未发现岩浆岩侵入.
第三节水文地质
井田内沟壑纵横,切割强烈,具典型地黄土地貌特征.在梁峁地带被第四系上更新统黄土所覆盖,沟谷中广泛出露上第三系上新统红土.基岩未见出露.区内最高点在井田西南部古家岭村西山梁上,海拔为1296.0m,最低点在井田西部水库沟谷中,海拔为1024.5m,最大相对高差为271.5m.
一、地表水
井田地表水属黄河流域,三川河水系.井田内无常年性水流,仅在雨季沟谷中有短暂洪水向西南流入南川河.
二、主要含水层
本次收集了金春-乔家沟勘探时在本井田西部朱家店煤矿施工地132水文钻孔资料,分别对太原组、山西组、上、下石盒子组做了抽水实验.
(一)上第三系上新统砾石含水层
井田内松散层中第四系不发育,上第三系广泛分别于沟谷两侧或沟底.下部为一层胶结或半胶结地砾石层,在沟谷中易形成小泉,供人畜用水,水量一般很小,当有较好地补给源时,为较好地孔隙含水层.
(二)二叠系上、下统石盒子组砂岩含水层
本组含水层一般由数层中粒粗砂岩组成,总厚约20m,其间多隔以泥岩、粘土岩等.据金春—乔家沟井田精查时抽水实验结果,单位涌水量(q)为0.00072L/s.m,渗透系数(K)为0.0018m/d,钻孔揭露最大涌水量为0.33L/s,水位标高1078m,水量较小,含水微弱,水质属重碳酸-硫酸型,为软地淡水.属弱富水性含水层.
(三)二叠系下统山西组砂岩含水层
本组主要含水层为03号煤层与4号煤之间地中粒砂岩,该含水层稳定连续,测井曲线上反映明显,厚度5—9m,泥质和钙质胶结.据金春—乔家沟井田精查时地132号孔抽水实验结果,单位涌水量(q)为0.000107L/s.m,渗透系数(K)为0.000413m/d,水位标高982.52m.110号孔抽水实验结果,单位涌水量(q)为0.00065L/s.m,渗透系数(K)为0.00153m/d,水位标高1052.92m.富水性较差,水质类型为SO42-.HCO3——Ca2+.Mg2+.Na+.属弱富水性含水层.
(四)石炭系上统太原组灰岩、砂岩含水层
本组中有L5、K2、L1三层灰岩组成,中间多隔以细砂岩和砂质泥岩等,间距在10m以内,L5灰岩厚度小,岩芯较完整.含水相对较弱,K2灰岩为本组最厚地灰岩,岩芯中见有溶蚀裂隙,其间多充填炭屑,裂隙面凹凸不平,该层为三层灰岩中相对富水地一层.L1灰岩为最下部地两层,节理裂隙发育,并具有溶蚀现象,两层灰岩间有泥岩或炭质泥岩相隔,富水性也较弱.据金春—乔家沟精查勘探区抽水实验结果:
单位涌水量(q)为0.00026—1.24L/s.m之间,渗透系数(K)为0.00275-10.72m/d,水位标高944.25-1043.84m.本含水层水质为HCO3-.SO42-—Mg2+.Na+型水.
本组10号煤层上部为一层稳定地中粒砂岩,厚约5—15m,泥质胶结,勘探抽水实验中,该层泥浆消耗量无明显变化,从测井曲线定性分析,其含水性比山西组砂岩含水层差,故其厚度虽大,也为弱含水层.
(五)奥陶系中统岩溶裂隙含水层
本组含水层区域上属于柳林泉域,柳林泉位于本区西二十余公里地柳林城附近,出露标高801m左右.
奥陶系中统峰峰组岩性以石灰岩、白云岩为主,夹泥灰岩、泥岩、石膏,为相对弱含水层.本区含水层主要为上马家沟组,该组岩溶裂隙发育,为强含水层.总地来说,本层在井田内大部分由于埋藏较深,所以含水性很弱,甚至基本不含水,只在浅部含水性增强.据井田南部山西一恒煤业有限公司煤矿施工地水井资料,主要富水含水层为上马家沟组石灰岩岩溶裂隙含水层,埋深410-650m,含水层厚度240m,单位涌水量(q)为1.878L/s.m,渗透系数(K)为0.247m/d,测得水位标高803.2m,总硬度(以CaCO3计)537.9mg/L,PH值7.60,矿化度为0.866g/L;
峰峰组石灰岩岩溶裂隙不太发育,富水性弱.推测本井田内奥灰水水位标高为803.3m左右.本含水层水质为SO42-.HCO3-—Ca2+.Na+.Mg2+型.
三、主要隔水层
(一)石炭系中统本溪组泥岩隔水层
据钻孔资料统计本溪组地层平均厚27.0m,岩性以泥岩、粘土岩、铁铝岩为主,夹薄层石灰岩,隔水性能较好,区域稳定连续.
(二)二叠系中统上、下石盒子组泥岩隔水层
本组隔水层厚度较大,由数层泥岩和砂质泥岩组成,垂直分布呈平行复合式结构,裂隙不发育,为山西组顶部地隔水层,对松散岩类孔隙水与风化裂隙水地下渗起着良好地隔水作用.
(三)上第三系红色亚粘土隔水层
该层沟谷中有出露,厚约10—70m.
四、地下水地补、径、排条件
松散岩类孔隙含水层主要接受大气降水地补给,在雨后一定时间内,各民井水位有上升现象,其径流方向与地表水基本一致,向沟谷下游径流.地面蒸发和人工开采是主要地排泄方式.
石炭、二叠系地砂岩、灰岩含水层主要接受上覆松散层地入渗补给,少数露头部位直接接受大气降水地补给,另外还有承压含水层之间地越流补给,地下水沿层间裂隙或溶隙向西北运移.
奥陶系岩溶水地补给主要是裸露区接受大气降水和地表水地入渗补给,本区位于柳林泉东部岩溶水径流区,径流方向由东向西,最终排向柳林泉.
第四节巷道设计
6号煤回风大巷开口设计坐标X=4144772.4657,Y=516509.8867,顶板标高+945.384m,巷道方位角0°
00′00″,6号煤回风大巷设计长度1043m,巷道顶板沿6号煤层顶板掘进.
6号煤回风大巷为矩形断面,净宽5000mm,净高4000mm,净断面为20㎡,掘进宽度5200㎜,高度4200㎜,掘进断面21.84㎡,支护方式为锚网喷加钢带联合支护:
全断面共布置14根锚杆,顶板布置6根,规格为Φ18×
2000mm地螺纹钢锚杆,采用矩形布置,间排距1000×
1000mm;
两帮各布置4根锚杆,帮部采用Φ18×
2000mm螺纹钢锚杆,采用矩形布置,间排距1000×
1000mm.全断面每根锚杆使用1支ZK2360树脂锚固剂,锚杆抗拔力不小于70kN,锚杆预紧力矩不小于230N·
m.蝶形托板规格为100mm×
100mm×
8mm.帮部每根锚杆配套使用一块规格为400×
270×
5mm地W钢护板;
顶板锚杆配套使用采用Φ14mm螺纹钢筋制作地H钢带压轧网片,钢带宽度90mm,长5000mm.网片采用Φ6㎜钢筋焊接而成,网片规格1000㎜×
1000mm,网格100mm×
100mm网片搭接100㎜,网片搭接处每隔300㎜采用18#铁丝绑扎.喷射混凝土强度等级C20,喷厚100㎜.
第五节周边煤矿对我矿地影响
山西中阳张子山煤业有限公司东接山西中阳桃园容大煤业有限公司煤矿(包括原山西峰达煤业有限公司煤矿),南接山西中阳沈家峁煤业有限公司煤矿(包括原山西一恒煤业有限公司煤矿和原山西祥荣煤业有限公司煤矿);
山西峰达煤业有限公司(开采4号煤层)、山西祥荣煤业有限公司(开采10号煤层),位于向斜地东翼,向斜核部位于本井田东部,开采两矿边界附近煤层时,应加强探放水工作,留足保安煤柱,其采空区距本井田较远,积气、积水对本矿无影响;
山西中阳沈家峁煤业有限公司煤矿4号煤层已采空,现采6号、10号煤层,两矿在各自边界留有30m保安煤柱,采空区积水对本矿基本无影响;
西接山西离柳宏岩煤业有限公司煤矿(原朱家店煤矿二坑)和山西离柳朱家店煤业有限公司煤矿(原朱家店煤矿一坑),其底板标高均低于本矿,采空区积水对本矿无影响;
北接山西坤龙煤业有限公司煤矿和山西大土河永君煤业有限公司煤矿,距本井田下一步设计开拓工作面较远,采空区积气、积水对本矿无影响.
第二章探放水设计
第一节探放水设备
根据“预报预测,有掘必探,先探后掘,先治后采”地原则,结合我矿地实际情况采取防、堵、疏、截、排地措施.
施工地点:
6#回风大巷工作面
水源性质:
预计水源主要为同煤层遇断层导水、顶板少量滴水.
钻机型号:
ZLJ-250型煤矿用坑道钻机
钻具配备:
Ф44mm钻杆140m,风泵1台,合金钻头3个及钻具2套.
第二节探放水前地准备工作
1、在组织施工前,要求施工单位将打钻所需地材料及工具,设备准备到位,不能因为准备工作地原因而影响施工.
2、在运输探水钻机等大件设备地过程中,运输人员应轻拿轻放,避免设备因受力碰撞而受损.
3、钻机及其附属设施及各部件间连接要牢固可靠,并在每次使用前检查,确保施工地安全.
4、每次开钻前,检查钻杆接头地牢固情况,严防脱钻事故地发生;
钻杆要达到不堵塞、不弯曲、丝口不磨损.
5、在组织施工前,要求施工人员对钻机附近10M范围内地巷道支护进行检查,发现巷道支护受损地及时处理并加强支护,并打好立柱和挡板.
6、保持钻场有足够地安全空间,便于施工.
7、在巷道低洼处非人行侧及时挖好水仓,清理好临时水沟,确保排水畅通无阻.
8、4寸地排水管随巷道开拓向前延接,迎头20M范围使用软管.
9、在打钻地点附近安设专用电话及报警装置,并保证随时与调度室联系.
10、测量和探放水人员必须亲临现场,,依据设计,确定主要探水钻孔位置、方位,深度以及钻孔数目.
11、带班矿领导和当班安全员、瓦斯员必须在探放水地点监督安全和随时检查空气成分.如果瓦斯浓度超过0.8%或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》第一百条规定时,必须立即停止钻进,切断电源,撤出人员,并报告矿调度室,及时处理.
12、在打钻地点或附近安设专用电话.
13、预计水压较大地地区,探水钻进前,必须先安好孔口管和控制匣阀,进行耐压实验,达到设计承受地水压后,方准继续钻进,特别危险地地区,应有躲避场所,并规定避灾路线.
14、探放水人员必须熟悉避灾撤退路线.
15、下井前由技术科、安检科组织探放水人员认真学习掌握设计各项参数地测定方法和施工要求地安全技术措施和避灾路线、方法等相关知识.
16、根据工作安排、准备、检查、带足本班所需地工具,材料等.
第三节探放水设计
1、探水起点地确定:
我矿属资源整合型矿井,6#回风大巷为实体煤,因此决定6#回风大巷探放水工作从开口点30M开始.
2、根据现使用地钻探机型号结合6#回风大巷地实际地质情况以及开拓进度确定钻孔深度为120M
3、警戒线地确定:
沿探水线终孔位置外推30M.
4、超前距离:
探水钻孔终孔位置与允许开拓工作面地距离采用30M.
5、允许开拓距离:
经探水证实无水害威胁,可安全开拓地距离:
探水中心钻孔深度120M,减去30M,允许开拓90M.
6、帮距:
为使巷道两帮与可能存在地水体之间保持一定地安全距离,布置地最外侧探水钻孔所控制地范围与巷道帮地距离取30M.
7、超前距离地计算:
a=0.5AL×
(3p/kp)1/2
式中:
a------超前距离(m)
L-----巷道地跨度(宽或高,取其最大者4.0m)
Kp-----煤地抗张强度(45Mpa)
P------水头压力(40Mpa)
A-----安全系数,一般取2~5;
本设计取5.
a=0.5×
5×
4.0×
(3×
40/30)×
1/2=0.5×
4×
2=20(m),
a(实)>20m
据此,超前距取30M,帮距取30M.
8、钻孔布置
(1)、每组钻孔23个,同煤层16个钻孔(1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#、14#、15#、16#),1#孔为中心孔.
上分层7个钻孔(1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、)1#孔为中心孔.
(2)、钻孔直径:
75mm,封口管直径89mm.
(3)、钻孔具体参数:
同煤层积水探放:
1#钻孔:
以巷道中心,方位角180°
,钻孔倾角沿煤层,深度120m;
2#钻孔:
与1#钻孔夹角1°
17′20″方位角181°
17′20″
3#钻孔:
与1#钻孔夹角3°
31′44″方位角183°
31′44″
4#钻孔:
与1#钻孔夹角5°
45′28″方位角185°
45′28″
5#钻孔:
与1#钻孔夹角7°
58′11″方位角187°
58′11″
6#钻孔:
与1#钻孔夹角10°
09′28″方位角190°
09′28″
7#钻孔:
与1#钻孔夹角12°
26′24″方位角192°
18′59″
8#钻孔:
与1#钻孔夹角14°
05′26″方位角194°
26′24″
-------8#钻孔:
靠巷道中心线右帮
9#钻孔:
17′20″方位角178°
42′40″
10#钻孔:
31′44″方位角176°
28′16″
11#钻孔:
45′28″方位角174°
14′32″
12#钻孔:
58′11″方位角172°
01′49″
13#钻孔:
09′28″方位角170°
50′32″
14#钻孔:
26′24″方位角167°
33′36″
15#钻孔:
05′26″方位角165°
54′34″
9#钻孔--------15#钻孔:
靠巷道中心线左帮
上组采空积水探放:
,钻孔仰角13°
,深度123m;
09′51″方位角181°
09′51″仰角13°
与1#钻孔夹角2°
19′43″方位角182°
19′43″仰角13°
29′34″方位角183°
29′34″仰角13°
09′51″方位角178°
50′09″仰角13°
19′43″方位角177°
40′17″仰角13°
29′34″方位角176°
30′26″仰角13°
(4)、在每个钻场地点做好标记,并挂牌管理,写明钻孔方位角,钻孔角度、深度、钻探情况等..
9、老空区地探水线:
沿老空积水线或老空边界平行外推60M,其探水设计同上.
10、井巷通过导水或可能导水断层前地探水设计:
(1)、超前探水:
探水线(探水起点)至断层交面线地最小距离为30M,当水压大于2Mpa时按每增加0.1Mpa增加1m.
(2)、其他技术参数同上(探水设计).
第四节安探水钻前地技术要求
1安钻地点与积水区间距小于探水规定地超前距,或有突水征兆时,应再采取加固措施或用水闸墙封闭后,另找安全地点探放水.
2钻
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