杨家寨煤矿矿井防治水专项设计报告.docx
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杨家寨煤矿矿井防治水专项设计报告
贵州华电华和有限公司
水城县杨家寨煤矿
防
治
水
工
程
总
体
方
案
设
计
二O一五年二月
1.概述
1.1目的和任务
为加强煤矿防治水工作和煤矿水害的治理,防止和减少水害事故,保障煤矿职工生命安全,本着“安全第一、预防为主”的安全生产方针,根据《矿山安全法》、《煤矿安全规程》、《安全生产法》、《煤矿防治水规定》等相关要求,编制了《水城县杨家寨煤矿矿井防治水专项设计》。
通过对矿井水害基本情况进行调查,建立矿井水害档案,分析矿井水文地质类型及矿井充水特征,对矿井水害和危险程度进行分类,确定防水安全煤(岩)柱,编制针对性防治水专项设计,从而有效遏制煤矿水害事故的发生,促进煤矿安全生产。
1.2位置及交通
杨家寨煤矿位于水城县城南东220°,直距约25km。
行政区划属水城县阿戛乡管辖。
地理坐标:
东经104°54′18″~104°54′42″,北纬26°30′05″~26°30′29″。
矿山有乡村公路接S314省道与水城县城相通。
水城县城有贵(阳)昆(明)铁路通过,交通较方便。
见交通位置图(图1-1-1)。
行政区划隶属贵州省水城县阿戛乡。
水城县阿戛乡杨家寨煤矿交通位置图
根据整合后的矿井15万吨/年的采矿许可证(证号:
5200000711404),该矿原有生产规模为15万吨/年。
有效期10年,矿界由5个拐点坐标框定,开采标高为+1660m~+1280m,其走向长2.016km,倾斜长0.6636km,面积1.3378km2。
与周边矿井无矿界纠纷,井田范围拐点坐标见表1-4-1。
表1-4-1贵州省水城县杨家寨煤矿矿区拐点坐标
拐点
X
Y
开采标高(m)
面积(km2)
0
2932555
35490520
1660~1280
1.3378
1
2933178
35490723
2
2933178
35491194
3
2932444
35492725
4
2932042
35492299
矿井由原苏田煤矿、关门山煤矿、杨家寨煤矿整合而成。
整合后井田与临近矿井无矿界重叠和采矿权纠纷。
1.3水文与气象
区内无大的河流及水体,仅有由北西流向南东的季节性溪流,调查时流量0.8~2.5升/秒。
沟谷发育,沟溪水枯季流量小或干枯,雨后山间沟溪水流量较大,暴雨后有山洪发生。
区内属亚热带季风气候,夏秋温暖、冬春寒冷,季节性区分不明显,常年阴雨连绵,气候变化无常。
每年5~8月平均最高温度22~30℃,11月至次年2月为冰雪凌冻期,最低温度达0℃。
年无霜期平均253天;年平均相对湿度85%;年平均降水量为1223.6mm,最多年降水量达1460.7mm,最少年为873.6mm;年平均风速1.4米/秒。
1.4地形地貌
井田属构造侵蚀、溶蚀地貌,地形是以仲河为界,南北两侧高,并由北西向南东倾斜,最高点位于南西部的飞仙关地层山脊,标高1875.5m,最低点在仲河河谷,标高1570m左右,相对高差305.5m。
区内地形起伏大,多呈斜坡,坡度10°~65°,一般坡度在20°~35°左右,少部呈缓坡,坡度一般小于20°,斜坡以脊状山形态展布,冲沟较发育,有利于地表水排泄。
1.5以往的水文地质工作
1、2009年12月重庆地质矿产研究院提交的《水城县杨家寨煤矿生产地质报告》。
2、2010年7月湖北煤炭地质勘察院提交的《水城县杨家寨煤矿水文地质调查报告》。
3、2013年6月四川省地质勘查开发局物探队提交的《水城县杨家寨煤矿水文地质补充勘查报告》。
1.6矿井现状
1、矿井采矿权和生产许可证取得的情况
《采矿许可证》证号为:
C5200002012121120128271
2、矿井开拓、开采方式,生产规模,生产状况,瓦斯等级
根据《水城县杨家寨煤矿开采方案设计(变更)》提供的资料。
矿井设计生产能力30万t/a,服务年限13.1a。
设计采用斜井开拓方案,布置有主斜井、副斜井和回风斜井三条井筒进行开拓。
矿井采用分组联合布置开采。
井筒特征表
序号
井筒名称
X(m)
Y(m)
Z(m)
方位角
倾角(°)
井底标高(m)
井筒长度(m)
1
主斜井
2932389
35492521
+1577
116°
17
+1390
673
2
副斜井
2932504
35492357
+1582
116°
25
+1390
456
3
风井
2932541
35492349
+1585
116°
25
+1390
461
主、副斜井分别作为一采区的运煤上山和轨道上山,一号风井作为一采区的回风上山。
另新作其余各采区上下山,均布置在C67-69煤层底板岩层中。
在井底段附近施工井底泵房、水仓、管子道等工程,形成主要的排水系统。
3、矿井现有防治水情况。
矿井现排水系统建在+1390m水平,矿井建成后,矿井水自流汇集于+1390m水平井底水仓后,采用水泵机械抽排至地面。
在施工中采取“边探边掘”的方式掘进,防止误穿积水区,出现水灾事故。
同时坚持“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采”的原则。
根据矿井水害的实际情况,制定相应的“探、防、堵、疏、排、截”等综合防治措施,有效防治了水的危害。
4、相邻矿井关系
矿区内采煤历史较为悠久,近年来随着煤炭开采秩序的好转,经关、停、整顿,现区内所有无证小煤矿均被取缔。
据调查,大部份老窑生产手段和方式落后、简单,小窑多为季节性民采有限开采,采掘斜深均不超过50~100m,一般遇地下水即弃坑。
水城县杨家寨煤矿为原水城县杨家寨煤矿、苏田煤矿、关门山煤矿整合后新设置的采矿权,生产规模30万吨/年。
1.7编制依据及技术标准
1、《安全生产法》
2、《矿山安全法》
3、《煤矿安全规程》(2011年版)
4、《煤矿防治水规定》
5、地质勘探及实测
6、水文地质图
2矿井地质条件
2.1矿井构造
2.1.1构造
一、区域构造
井田位于格目底向斜北东翼东段。
构造形态为向西南急倾斜的单斜构造,地层走向南东(100°~120°),倾向南西(190°~210°),倾角由东向西呈有规律变陡(65°~85°)。
区内断裂构造较为发育,共发现有11条断层。
按其规律可分为三组:
一组为近东西向的走向断层;一组为北东-南西向,由飞仙关组切割煤系;另一组为北西-南东向,由茅口灰岩组切割煤系至飞仙关组。
二、矿区构造
区内地质构造复杂程度属复杂。
地质构造类型确定为Ⅲ类。
断层对开拓开采的影响:
从矿方实际提供资料显示,井田范围内对开拓开采有影响的煤层主要为F21、F22、F28,三条断层断距在30-70m之间。
其主要影响了井田内采区划分,使采区布置受到一定限制,采区被切割得较小,从而引起采掘接替上有点紧张。
2.1.2矿井构造与地震
1、矿井构造控制
杨家寨煤矿位于格木底东翼东段。
矿区北部地层倾向南西,倾角190~210°。
煤层产状与地层产状基本一致,地层沿倾向有一定的波状起伏。
在矿区内共发现断层11条。
2、构造影响
这些断层对煤层有一定的破坏。
井下发育有小断层,但对矿井开采影响不大。
矿区构造复杂程度属复杂类型。
3、地震
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)规定,本区地震烈度为6度。
2.2地层
一、区域地层
区内出露最老地层为二叠系中统茅口组(P2m),上统峨眉山玄武岩组(P3β)龙潭组(P3l),三叠系下统飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1yn),第四系。
二、矿井地层
二叠系(P)
1、中统茅口组(P2m)
浅灰、灰白、灰黑色灰岩,含燧石扁豆体及条带;底部为粉砂岩、砂岩、泥岩,区内出露不全。
2、上统峨眉山玄武岩组(P3β)
上部为灰绿、灰紫色等玄武质凝灰岩,厚8~25m。
中、下部为深灰色及灰绿色拉斑玄武岩、紫色凝灰岩、灰色致密的凝灰质角砾岩等组成,底部见星点状黄铜矿、斑铜矿。
厚180~250m,与上覆龙潭组呈假整合接触。
3、上统龙潭组(P3l)
为区内含煤岩系,属以细碎屑岩为主的海陆交互相沉积。
岩性由灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层组成,含煤20~30层,可采煤层和局部可采煤层13层。
厚度320~370m,一般352m。
据岩性组合特征和煤层赋存情况分为四段:
第一段(P3l1):
岩性以细砂、粘土岩为主,粘土岩中含大量蠕虫状、鲕状菱铁质结核,煤层富集于中、下部,稳定性较差,含可采和局部可采煤层2层,即C66、C67-69煤层。
平均厚度86m。
第二段(P3l2):
岩性以灰色、灰绿色粉砂岩、泥岩为主。
煤层多为薄煤层,局部可采。
平均厚度90m。
第三段(P3l3):
岩性以粉砂岩为主。
煤层富集于上、中部,含可采及局部可采煤层4层(C12、C13、C18a、C18b煤层)。
平均厚度86m。
第四段(P3l4):
岩性以粉砂岩、细砂岩、煤层、粘土岩组成。
含可采及局部可采煤层7层(C1、C2、C5、C6、C8、C9、C10煤层)。
平均厚度90m。
三叠系(T)
1、下统飞仙关组(T1f)
岩性为灰绿色粉砂岩、泥岩,夹条带状、透镜状灰岩及菱铁质结核。
厚度435~505m,平均470m。
根据岩性组合特征可分为四段:
第一段(T1f1):
为灰绿色粉砂岩、泥岩,夹条带状、透镜状灰岩及菱铁质结核。
平均厚度15~25m。
第二段(T1f2):
灰绿色、紫色粉砂岩、细砂岩互层,夹生物灰岩条带。
厚度170~190m。
第三段(T1f3):
灰绿色、紫色粉砂岩、细砂岩互层,夹生物灰岩条带。
厚度240~250m。
第四段(T1f4):
“绿色层”紫色薄层状细砂岩为主,夹生物碎屑灰岩条带,厚度10~40m。
下统永宁镇组(T1yn)
上部灰紫色灰岩夹薄层紫灰色钙质粉砂岩;下部为紫色薄层状钙质粗、细粉砂岩互层。
厚度大于35m。
第四系(Q)
该地层主要为坡、残积层分布于地形低洼地带,岩性为亚粘土及含碎石亚粘土。
厚度0~15m。
三、煤系统地层
矿区含煤地层为上统二叠龙潭组,由一套海陆交互相沉积岩系组成。
岩性主要由浅灰色、灰色及深灰色,薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成。
2.3煤层及煤质
2.3.1含煤性
井田含煤地层为二叠系上统龙潭组(P3l),系海陆交互相沉积为主的含煤建造,沉积物主要由碎屑岩及煤组成。
2.3.2煤层
区内含煤岩系为二叠系上统龙潭组(P3l),岩性由灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层组成。
厚度320~370m,平均厚352m。
含煤20~30层,可采及局部可采煤层13层(C1、C2、C5、C6、C8、C9、C10、C12、C13、C18a、C18b、C66、C67-69煤层),可采及局部可采煤层总厚15.48~25.73米,一般21.3米,可采含煤系数一般为6.05%。
现对各可采煤层的赋存情况简述如下:
1、C1煤层(俗称“大牛角炭”):
位于龙潭组顶部厚度最大的一层煤,顶板距煤系顶界3m左右,煤层结构较简单。
厚度1.29~4.21m,平均2.00m左右,煤层顶板为细砂岩、粉砂岩,底板为泥岩。
属全区可采的较稳定煤层。
常夹0~4层粘土岩夹矸。
2.C2煤层:
上距C1煤层2~5m,顶板以粉砂岩为主,底板近处常见一层薄煤或煤线,煤层层位稳定,但厚度变化大,从东向西厚度增大,煤厚0.11~0.90m。
属全区局部可采的较稳定煤层。
煤层结构简单,偶夹1层高岭石粘土岩夹矸。
3.C5煤层(俗称“小牛角炭”):
上距C2煤层10m左右,顶板以粉砂岩为主,底板为致密状深灰色生物碎屑灰岩,即“腰带灰岩”,厚0.35~1.49m。
煤层层位稳定,但厚度变化较大,一般厚度0.40~1.50m,属全区可采的较稳定煤层。
煤层结构简单,常夹0~2层隐晶高岭石粘土岩夹矸。
4.C6煤层:
上距“腰带灰岩”0.40~2.00m,上距C5煤层6~10m左右,顶板以粉砂岩或灰岩为直接顶板,煤层稳定,煤层结构简单,但厚度变化较大,属局部可采的较稳定煤层。
5.C8煤层:
上距C7煤层6~12m左右,顶板以粉砂岩为主,煤层较稳定,厚0.49~0.91m,平均0.70m。
属可采的较稳定煤层。
结构简单。
6.C9煤层:
上距C8煤层2~6m,顶板以粉砂岩为主,煤层厚度变化大,从东向西渐变厚,厚度0.61~2.19m,平均1.26m。
煤层结构较复杂,有分叉复合现象,属可采的较稳定煤层。
7.C10煤层:
上距C9煤层3~7m,顶板以细砂岩为主,下部为含动物化石的粉砂岩。
煤层厚度变化较大,中部较厚,东西部变薄至不可采,厚0.26~2.16m,平均1.21m。
在深部常夹一层隐晶质高岭石夹矸,煤层结构较简单。
属局部可采的较稳定煤层。
8.C12煤层(俗称“大花炭”):
位于龙潭组第三段上部,上距C10煤层20~30m,煤层直接顶板为含大量动物化石的浅海相泥岩,煤层厚1.54~9.50米,一般厚2.01m左右。
常夹0~2层泥质或粘土质夹矸,属可采的稳定煤层。
顶板为粉砂岩或粉砂质泥岩;底板为细砂岩。
厚度变化大,层位较稳定,含1~3层夹矸,结构较复杂。
9.C13煤层(俗称“小花炭”):
位于龙潭组第三段上部,上距C12煤层2~4m左右,顶板为粉砂岩。
煤层厚度较稳定,厚0.58~1.83m,一般厚1.30m左右。
属可采的较稳定煤层。
夹1~2层粘土岩夹矸,结构较简单。
10.C18煤层:
位于龙潭组第三段中下部,为厚度较大的复煤层,上距C16煤层7~26m。
该煤层分为上分层(C18a)和下分层(C18b),上、下分层之间距约1~3m,岩性以灰色鲕状高岭石粘土为主,有时合并成一层。
顶板以粉砂岩为主(伪顶为泥岩),偶夹薄层细砂岩和菱铁矿条带。
煤层厚度:
上分层(C18a)厚0.42~2.10m,平均1.26m。
属大部可采的稳定煤层;下分层(C18b)厚0.35~1.84m,平均1.10m。
属局部可采的较稳定煤层。
煤层结构较简单。
11.C66煤层:
上距C61煤层20~45m,顶板以粉砂岩和细砂岩为主,夹菱铁质条带,直接顶板偶为黑色泥岩。
厚度0.34~5.01m。
煤层结构复杂,夹矸多,以黑色泥岩或炭质泥岩为主,煤层中常含1~2层浅色的隐晶质高岭石粘土岩。
属大部可采的稳定煤层。
12.C67-69煤层:
位于龙潭组第一段下部,上距C66煤层2~7m,下距峨眉山玄武岩3~7m,顶板岩性变化大,以粉砂岩为主,夹薄层砂岩和黑色泥岩或炭质泥岩。
厚度0.69~4.33m,平均1.70m。
煤层结构复杂,夹矸多为炭质泥岩和泥岩,偶夹一层灰紫色隐晶质高岭石泥岩,煤层中含黄铁矿。
属可采的稳定煤层。
2.3.2煤质
1、煤的物理性质
各可采煤层的煤岩特征基本相同。
颜色均为黑色,条痕黑色,层状构造,致密条带状结构,参差状断口,弱玻璃光泽。
宏观煤岩类型:
C1、C12、C18煤层为半亮型煤,煤质松脆,其它煤层以暗淡型煤为主。
2、煤的化学性质
1.化学性质
采用《贵州水城格目底煤矿苏田井田初步勘探地质报告》及现在该矿对开采煤层所作的化验资料(见表2-1-3)
表2-1-3水城县阿戛乡杨家寨煤矿可采及局部可采煤层煤质分析结果表
煤层
编号
煤样类别
工业指标及可选性质
结胶性质
发热量
灰份Ad(%)
硫份St,d(%)
磷P(%)
回收率r(%)
等级
挥发分Vdaf(%)
胶结层
Y(mm)
粘结性
工业分类
低位发热量Qnet.ar
(MJ/kg)
高位发热量Qnet.ar
(MJ/kg)
C1
原煤
21.78-26.67
1.18-2.45
0.002-0.006
-
24.42-27.71
膨熔粘
24.16-29.49
34.33-35.86
21.33
1.82
0.0036
25.48
26.91
35.10
浮煤
7.01-0.09
0.87-1.30
0.001-0.005
41.13-66.46
良等
24.44-25.73
17.5-20.5
强膨熔
JM
32.72-33.98
36.26-36.81
8.25
0.89
0.0024
54.58
24.98
18.3
33.31
36.51
C2
原煤
28.99-43.17
0.54-2.70
0.004-0.012
24.64-24.97
24.64-24.97
不膨熔
膨熔粘
24.28
19.67
36.08
1.62
0.008
24.72
24.72
浮煤
9.89-11.25
0.70-0.75
0.001-0.005
8.25-26.92
低等
24.85-24.45
24.85-25.54
强膨熔
JM
32.81
36.76
10.57
0.73
0.002
17.59
25.15
25.15
C5
原煤
29.16-33.65
2.68-5.17
20.79-25.05
不膨熔
膨熔粘
31.37
4.16
0.0052
23.80
23.80
23.28
33.40
浮煤
9.57-12.89
0.38-2.35
8.84-35.97
低等
21.78-25.76
膨熔粘
强膨熔
JM
10.47
1.57
0.0032
20.45
24.19
24.19
32.21
36.31
C6
原煤
33.58-55.54
3.10-3.92
-
22.66-24.96
不膨粘
不膨熔
34.92
3.51
0.0043
24.03
22.55
34.92
浮煤
10.20-13.57
1.83-2.08
2.89-14.25
低等
23.60-24.12
强膨熔
JM
11.84
1.93
0.001
8.87
24.12
17.5
32.43
36.71
C8
原煤
29.16-37.37
2.62-3.97
-
-
22.42-24.15
不膨熔
33.27
3.37
0.001
23.03
24.10
34.99
浮煤
10.34-21.60
1.30-2.27
2.34-26.45
低等
23.26-27.25
14.0-19.0
强膨熔
JM
13.95
1.88
0.0035
14.63
24.90
16.3
30.46
36.67
C9
原煤
16.31-23.48
1.09-1.18
-
-
21.02-21.54
膨熔粘
19.90
1.14
0.002
21.28
28.55
35.88
浮煤
9.01-11.13
0.97-1.10
0.003
23.84-38.77
低等
23.59-23.75
16.0-18.0
强膨熔
JM
10.07
0.99
31.31
23.67
17.0
32.48
36.83
C10
原煤
32.75-38.69
4.61-6.04
-
-
21.68-24.83
不膨熔
35.72
5.5
0.010
23.29
23.12
35.12
浮煤
10.41-14.46
1.21-3.84
2.40-30.73
低等
25.27-26.34
13.5-19.0
强膨熔
JM
12.06
2.50
0.0033
15.21
24.91
16.3
31.37
36.15
C12
原煤
10.10-19.75
0.99-2.51
0.005-0.027
-
20.75-23.77
强膨熔
28.67-32.45
35.92-36.4O
12.97
1.75
0.014
21.92
31.25
36.07
浮煤
5.36-7.77
0.72-1.13
0.005-0.028
66.75-89.97
优等
20.21-24.01
15.0-18.0
强膨熔
JM
33.54-34.04
36.27-36.61
6.74
0.29
0.014
78.54
22.11
16.8(4)
33.81
36.47
C13
原煤
11.50-38.43
0.13-0.32
0.006-0.018
-
21.91-23.54
膨熔粘
21.36-29.77
35.02-35.73
22.92
0.20
0.010
22.42
25.88
35.32
浮煤
5.36-15.89
0.19-0.30
0.005-0.006
36.56-66.11
良等
22.43-23.89
12.0-22.3
强膨熔
JM
32.96
36.27-36.45
7.79
0.25
0.005
53.50
23.19
18.6(6)
36.36
C18a
原煤
19.98-30.60
0.17-0.18
-
-
19.79-25.52
-
不膨熔
24.90
0.18
0.008
22.98
32.59
35.01
浮煤
7.76-10.11
0.15-0.22
22.36-60.05
中等
21.50-25.76
14.0-20.0
强膨熔
JM
9.02
0.20
0.005
40.47
23.34
18.3
27.19
36.34
C18b
原煤
19.98-35.15
0.18-1.13
0.006-0.012
-
-
19.79-25.91
-
不膨熔
膨熔粘
24.56-28.08
34.66-35.39
28.74
0.66
0.008
22.81
26.35
35.01
浮煤
7.76-10.11
0.17-0.29
0.002-0.015
7.05-59.48
低等
21.50-25.96
14.0-20.5
强膨熔
JM
32.19-33.47
36.24-36.57
8.53
0.23
0.007
23.64
23.81
17.8
32.59
36.35
C66
原煤
20.72-38.55
2.65-2.69
-
-
21.28-24.62
-
膨熔粘
34.88
2.67
0.003
23.36
25.21
34.98
浮煤
8.07-10.02
0.42-1.87
14.84-56.71
低等
21.00-22.38
18.0-21.0
强膨熔
JM
9.00
1.34
0.002
35.87
21.82
20.0
32.80
36.37
C67-69
原煤
20.03-29.59
1.02-5.10
-
-
19.70-25.38
-
膨熔粘
25.05
2.75
0.013
21.90
27.88
34.07
浮煤
8.21-9.98
1.38-2.29
30.44-42.05
低等
19.89-24.73
15.5-22.5
强
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