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采区接续方案一讲义
朱家河煤矿采区接续方案
朱家河煤矿现集中于四采区生产,为“一井一区两面”的生产布局。
为确保矿井持续发展、科学布局,结合接续采区五、六采区的煤质、储量、赋存等情况,矿井生产布局将按照“一井两区两面”组织实施(即一个主采采区和一个配采采区;一个生产工作面和一个准备工作面),保证产量稳定在90万吨。
第一部分接续采区概况
第一节五采区
一、储量
该采区位于井田东北部,走向长度1800~3500米,倾向长度1200~2400米,面积400.7万米2,主采5-2煤层,平均煤厚2.22米,地质储量1240.4万吨,三下压煤损失562.9万吨,加之各保护煤柱间不可采区域损失29.2万吨,剩余地质储量648.3万吨,可采储量518.7万吨。
采区地面相对位置西部有张东坡村,南部有杨河村、杨河新村,东部有鸭洼村、冯家塬村、杨新庄村,其村庄下压煤量约562.9万吨,主要集中在采区鸭洼李家正断层以南。
该断层南部可布置工作面区域仅余西南部白水河保护煤柱以北,南北走向约1125m,东西走向约720m,面积约62.3万米2,地质储量193.6万吨,可采储量约154.9万吨。
鸭洼李家正断层以北区域均可布置工作面,北以杜康沟逆断层为界,西以0.8m下煤层分界线为界,东部为矿井边界,南以鸭洼李家正断层为界,东西走向1825m,南北走向725m,总面积132.3万平方米,地质储量411.2万吨,可采储量329万吨。
根据小窑调查,鸭洼新井正(距五采区井田边界拐点600m处)2015年3月份左右已开始正常生产,已对我矿五采区井田构成威胁,具体影响范围不明。
二、构造、水文及煤质
1、构造
该采区整体为南北两极高中部低的向斜构造。
北部以杜康沟逆断层为界,该断层在井田中走向为近东西转北东东,倾向南东,倾角40o~55o,断面呈舒缓波状,落差100~300米。
因受向斜构造应力挤压影响,在向斜构造轴心发育一条落差约16~60米的鸭洼李家正断层,该断层为向斜构造应力挤压下的大倾角正断层,该断层走向近东西,倾向南,倾角约70o,在五采区延伸约1400米,落差约5~25米。
2、煤层赋存
该采区南部最高标高+628.9米,东北部最高标高+670米,北部最高标高+627.7米,采区中部低凹处标高+519.2米。
煤层倾角大致在0o~25o之间,平均约13o,但在该采区南半部因受断层影响(以鸭洼李家正断层为南北分界),煤层倾角预计局部可达30o~35o左右,采区北半部地层倾角较缓,约6°左右,局部可能有所增大至12°左右。
该采区煤层赋存受向斜构造影响,煤层赋存条件较稳定,受地质构造应力挤压作用明显,煤层厚度南北两极向向斜构造轴心越近煤层越厚,最厚可达5m左右,一般3.5m左右,因采区南北两极煤层较薄,故采区煤层平均厚度约2.22m。
3、水文
根据资料分析,该采区的水文地质条件较简单,第四系含水层补给源为地表水,5-2号煤层上覆砂岩(k4)含水层属裂隙含水,无补给水源,对采掘工作无较大影响。
但鸭洼李家正断层以及杜康沟逆断层附近可能含有断裂构造水、裂隙水,采掘期间需做好水文观测以及排水工作。
4、通过地质资料及相关资料分析,五采区煤质发热量一般在4600~5000大卡之间,平均约4836大卡,受到裂隙及断裂构造影响较大,结合前期实际综合煤质情况,预计煤质发热量在4300~4500大卡之间。
三、五采区施工现状及首采面情况
1、该采区运输、通风系统均已形成,排水、供电、压风等系统将在首采面15505工作面形成前完善。
五采区皮带轨道、运输巷已施工至距离首采面开口点200米处,现五采皮下巷道为-80施工,预计40米后施工至煤层;五采轨下为-150施工,预计剩余岩巷量100米。
2、首采面概况
15505工作面剩余工程量1780米(岩巷预计200米,煤巷1550米)。
其中:
准备巷道400米,五采集中运输巷及集中轨道巷目前距离15505两巷开口点200米,准备硐室230米;回采巷道1150米,顺槽工程量520米,切眼110米,储量15万吨,可采期4个月。
该面北与鸭洼李家正断层相邻,西邻五采皮下及三维地震勘探异常区,南与15503工作面相邻,东为鸭洼村保安煤柱。
第二节六采区
一、储量
该采区位于井田西部,采区东西走向长度1375米,南北倾向长度1825米,面积250.9万米2,主采5-2煤层,平均煤厚3.15米,地质储量1106.5万吨(不含白水河保护煤柱及其以北区域)。
六采区地面相对位置有牛家沟村庄,其村庄下保护煤柱压煤量107.6万吨;西部井田边界外有东坡矿正在生产,通过近三年调查资料显示,该矿已进入我矿六采区井田范围500余米,对采区西部500m范围资源侵占破坏严重,造成地质储量损失达402.4万吨;南部受林皋矿越界开采影响,该矿本在我矿井田范围内,通过调查资料可知,该矿年有40多年生产历史,分析其可能越界破坏我矿六采区资源东部(林皋矿边界以西)井田600余米,南部(林皋矿边界以南)300余米,破坏资源量达420万吨。
因此,小窑(东坡矿、林皋矿)越界开采对我矿六采区井田范围资源破坏达823.1万吨,主要集中在六采区西部500m范围,北部1200m范围,可布置工作面区域仅有采区西南部一角。
所以,我矿六采区可布置工作面区域仅剩采区南部马窑正断层以北走向1100m、倾向625m范围,其剩余地质储量约303.2万吨,可布置工作面地质储量283.4万吨,可采储量226.7万吨。
二、构造、水文及煤质
1、构造
该采区南部为马窑正断层,该断层走向东西,倾向南西,倾角70o,落差15~60米,在井田内延伸约3300米。
近年来我矿先后对六采区进行了3次三维地震勘探工作(2007年4月、2010年4月、2013年5月),除马窑正断层外,共查出落差0~30米的正断层8条,主要集中在采区南部,覆盖了我矿六采区仅余的可采区域,对采掘工程影响较大。
2、煤层赋存
该采区整体呈西北低东南高的单斜构造,西北部低凹处标高+580.2米,东南部最高标高+666.2米。
煤层倾角大致在0o~8o之间,平均约3o。
厚度较稳定,平均3.15米。
但在采区南部断层附近地层倾角可能变化较大,局部可达18°~25°。
3、水文
根据资料分析,该采区的水文地质条件较简单,第四系含水层补给源为地表水,5-2号煤层上覆砂岩(k4)含水层属裂隙含水,无补给水源,对采掘工作无较大影响。
但马窑正断层附近可能含有断裂构造水、裂隙水,采掘期间需做好水文观测以及排水工作。
因六采剩余布置工作面的区域西部及其北部均可能存在小窑采空区,预计采空区含有大量积水,对采区准备及各工作面掘进施工有所影响。
4、煤质情况
通过地质资料及相关资料分析,六采区煤质发热量一般在5100~5500大卡之间,平均约5300大卡,从目前揭露情况分析,采区构造对煤质影响小。
三、首采面构造及水文
该工作面呈西北低东南高的单斜构造,煤层倾角较小,平均4°左右。
根据分析,该工作面内无较大构造影响,煤层赋存较稳定,煤层厚度基本在3米~3.7米之间。
但工作面北部存在三维地震勘探异常区,且可能存在小窑采空区,西部也可能存在小窑采空区,故掘进期间必须做好超前探放水工作。
四、采区施工及首采面概况
1、采区施工现状
(1)西部大巷已施工至煤仓位置,继续以250°方位角(坡度3‰)延伸西大巷220m(大巷底板标高:
+611.88),距西大巷30m以70°方位(坡度20°)施工六采区进风斜巷至+655标高处揭露5-2煤层(施工长度193m,含上下车场);后施工六采区集中轨道巷;
(2)六采总回已施工至采区回风斜巷开口位置,以250°方位(坡度25°)施工六采区回风斜巷(施工长度171m,含上下车场)至+661.52标高处揭露5-2煤层,后以340°方位施工六采区集中运输巷(施工长度55m)至六采区煤仓设计位置,开始施工采区煤仓,煤仓形成后分别以340°方位及160°方位施工六采区集中运输巷。
(3)施工顺序
六采区进、回风斜巷分别施工至揭露5-2煤层后,按照采区施工要求,施工下山联络巷及溜煤眼,形成采区生产系统,之后沿煤层倾向施工采区准备巷道,沿煤层走向施工采区准备硐室及回采巷道,最终形完善采区生产系统。
(4)工作面数量及首采面形成
根据六采区煤层赋存情况及周边破坏情况,六采区沿煤层倾向可布置4个回采工作面,工作面平均走向长度1000m,倾向长度145m;
六采区首采面为16501工作面,该面北部600米与2010年4月三维地震勘探异常区为邻,工作面中南部存在2013年5月份三维地震勘探异常区。
工作面走向长度1003m,倾向长度150m;剩余工程量3390m,其中:
岩巷781m,煤巷2609m;开拓383mm,准备巷道881m,回采巷道2126m,20.3个月形成。
2、六采区勘探情况
2013年,我矿委托139勘探队在该采区补勘,煤层赋存情况稳定,但东坡及林皋二矿目前仍在该采区区域活动。
第二部分接续方案
生产布局按照“一井两区两面”组织实施。
采区接续方案为:
2016年四季度五采区首采面15505工作面回采,矿井形成“一井两区两面”的生产布局,其中“四采主采,五采配采。
2018年9月份,四采回采结束后,进入六采区首采面16501工作面回采,形成“六采主采、五采配采“的生产布局。
在进入六采区回采前,即2016年4月—2018年9月期间,矿井生产采区情况为:
一个主采区四采区,一个配采区五采区,一个准备采区六采区。
第一节采区接续
一、四采区:
生产采区,可采储量188.1万吨,可采期2.9年,剩余工作面5个,末采面14502工作面于2018年9月闭采。
二、六采区:
接续采区,可采储量226.7万吨,工作面4个。
首采面16501工程量3390米,可采储量57.5万吨,可采期12.1个月,2016年4月至2018年7月形成,2018年9月开始回采。
三、五采区:
配采采区,可采储量518.7万吨,工作面11个,首采面15505工作面工程量1780米,储量15万吨,可采期4个月,2016年1月至8月份形成,2016年10月份开始回采。
四、采区接续过渡期安排:
1、2016年5月份,综采一队14506工作面回采结束后,开始进入五采区配采,综二队相继回采14505、14504、14507、14502工作面,掘一队施工四采区接续工作面;
2、2016年1月份五采区井巷工程开始施工,首采面15505工作面2016年8月份形成,10月份综一队进入15505工作面回采,绝二队施工配采采区接续工作面的施工;
3、2016年5月份,六采区开拓准备巷道开始施工,2018年6月份六采区首采面16501工作面形成,2018年9月份开始回采,由掘一队、掘三队施工六采区接续工作面。
2016年5月—2018年1月矿井将形成“四采主采、五采配采、六采准备”的格局。
采区接续见下表:
采区性质
生产采区
接续采区
配采采区
采区顺序
四采区
六采区
五采区
可采储量
188.1万吨
226.7万吨
518.7万吨
服务年限
2.8年
2.7年
12年
井巷工程
起止时间
2018年1月结束
2016年5月-2021年2月
2016年1月-2027年
首采面
形成时间
2018年6月
2016年8月
回采工程
时间接点
2018年9月结束
2018年9月-2021年8月
2016年10月-2028年
第二节工作面接续
(1)综采一队:
回采中
14506工作面--------------------------------15505工作面
剩余储量12万吨2016年1月至2016年5月回采
(五采区首采面)掘二队2016年3月至2016年8月形成
15505工作面--------------------------------15507工作面
储量15万吨2016年10月至2017年1月回采
注:
2016年1月回收14509、5月回收14506、6月至9月回收14508、安装14504、安装15505
掘二队2016年8月至2017年2月形成
15507工作面-------------------------------15511工作面
储量26万吨2017年5月至2018年7月回采
注:
2017年2月—2017年10月:
2-4月回撤15505、安装15507;8-10月回撤14505,安装14507
掘二队2017年5月至2018年2月形成
15511工作面-------------------------------15509工作面
储量42万吨2018年9月至2019年5月回采
注:
2018年1月回收14504、3-7月安装14502、安装15511、回收14507、8-9月安装16501
(2)综采二队
回采中
14505工作面--------------------------------14504工作面
剩余储量97.5万吨2016年1月至2017年7月回采
掘一队、掘三队2015年11月至2016年6月形成
14504工作面--------------------------------14507工作面
储量19万吨2017年8月至2017年11月回采
掘一队、掘三队2016年10月至2017年7月形成
14507工作面-------------------------------14502工作面
储量25万吨2017年12月至2018年5月回采
掘一队2017年2月至2017年1月形成
14502工作面-------------------------------16501工作面
储量19万吨2018年5月至2018年9月回采
掘三队、掘一队2016年5月至2018年6月形成
16501工作面-------------------------------16502工作面
储量57.5万吨2018年9月至2019年7月回采
第三部分接续存在问题分析
从接续、煤质、投入及施工风险性等方面对采区接续方案进行分析,以寻求解决方案。
一、生产接续时间紧张
(一)五采区接续紧张,总体上要采用区内前进时布置采煤工作面。
首采面15505工作面接替面依次为15507、15511工作面,2017年底方能施工至采区北部边界,达到拦截小窑的目的;
(二)六采区接续仍然紧张,首采面16501形成于2018年6月份,9月份即开始回采,采区及工作面安装时间仅2个月。
解决办法:
提高掘进单进水平。
我矿锚网支护巷到平均月进尺为120米/煤巷、60米/岩巷。
后期,应尽量减少掘进队伍调配频率,减少杂活影响,局部巷道采用综掘架棚方式施工,将单进水平提升至每月140米/煤、70米/岩,将会使采区、工作面接续工期控制在合理范围内。
二、通风系统改造
1、2016年一季度,扩巷降阻工程一期工程(460m)由掘三队施工,以缓解四采区集中生产期间的通风压力。
2、2018年2月至7月,扩巷降阻工程二期工程由掘三队施工(580m),解决六采区回采期间的通风问题。
三、煤质接续
五采区整体煤质较差,尤其是两条断层附近可能发育次生构造,将对煤质造成进一步影响,按本方案矿井综合煤质发热量应低于4500大卡。
六采区煤质发热量为5100~5500大卡之间,但六采区仍存在地质构造影响的可能性,其煤质应为5000大卡左右,加之需要和五采区配采(2017年开始配采煤量占产量的30%以上),矿井综合煤质发热量应不低于4600大卡。
配采煤量情况见下表:
年份
回采煤量
主采煤量
配采煤量
配采占比
2016年
84.5
61.5
23
27.2%
2017年
83
59
24
28.9%
2018年
83.5
59.5
24
28.7
四、成本投入大
2016年4月—2018年9月期间,矿井生产采区情况为:
一个主采区四采区,一个配采区五采区,一个准备采区六采区。
在此过程中,五采区、六采区需要增加相应的岗位工,供电、通风、排水、运输专业均需要一定的投入,将引起成本增加。
五采区现通风、运输系统均已完善,通风、排水等系统为正常生产投入,其设备可采用现有的设备进行装备。
六采区生产系统的建设需要从零开始,根据六采区设计,至首采面16501安装完成需要投入量为7458.3万元,按照年度投入计算如下:
时间
2016年
2017年
2018年
工程内容
井巷工程1010米
井巷工程500米,采区生产系统安装
井巷工程740米,采区生产系统安装
费用
453.638万元
485.715万元
1230.415万元
合计
2169.768万元
五、安全管理难度大
采区接续过渡过程中,安全管理区域范围较集中生产急剧扩大,安全风险点增加,五采区、六采区均需要配备安全管理岗位,故安全管理难度将增加。
六、施工风险性
(一)五采区为风险性包括地质构造复杂及小窑破坏范围引起的施工风险。
地质构造风险主要是两条大断层引起的地质构造有可能造成工作面布置困难及煤质低劣;小窑破坏主要是鸭洼新井距离采区边界仅610米,现已开采两年左右,该矿年产量约20-30万吨,若不能及时将准备巷道延伸至采区北部边界,则有可能造成采区北部资源遭到小窑破坏。
(二)六采区风险性在于东坡矿和林皋矿的破坏,经2014年调查东坡矿已侵占我矿井田范围以内500m,牛家沟保护煤柱以北已被林皋矿破坏,到目前为止其破坏范围是否扩大不明。
施工前应进行地面和井下勘探工作,以便探明剩余储量及进行采空区探放水,按照接续安排,六采区首采面2018年6月施工完成,即2018年8月方能施工至采区西北部,耗时2.8年,若东坡矿、林皋矿对该采区破坏严重,则可能无法布置工作面。
附:
1、表1采煤工作面接续
2、表2掘进工作面接续
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