梁宝寺煤矿.docx
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梁宝寺煤矿.docx
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梁宝寺煤矿
梁宝寺煤矿位于山东省济宁市嘉祥县梁宝寺镇境内,东南距嘉祥县城20Km。
井田边界东起F1断层,西至F13断层,北至L9(3941450.0,20423030.0)、L10(3940600.0,20426220.0)、L11(3942775.0,20429145.0)号拐点连线,南至3煤层露头,南北长约9Km,东西宽约11Km,面积95.273Km2,地理坐标为东经116°10′~116°17′,北纬35°32′~35°38′。
兖(州)新(乡)铁路位于井田南部,并从嘉祥县城经过,日—东高速公路也从南部13km处通过,东距京—沪双线铁路兖州火车站53km,西距京—九双线铁路菏泽站76km,铁路网线互相联通。
南部济宁机场已开航,可直达北京、广州等地;京杭大运河从本区东侧经过;区内公路可直达济
宁、梁山、兰考等地,交通十分便利。
详见下面交通位置图
3400采区位于一水平的西北部,3200采区以北。
采区范围:
北部以F21断层煤柱为界,南与3200采区为邻,西至冲刷带边缘,东至二水平下山煤柱。
主要可采煤层为3上煤层。
开采上限-550m,开采下限-900m。
采区面积4.7km2。
本区属黄河冲积平原,地形平坦,地面标高+38.23m~+39.85m,地面大部分为农田,局部为树林。
地面有黄河李、汪孟屯、曹垓、曹铺、桑东、桑西、孙垓、苏庄、石庙、屈店、孙王庄、南孔等12个村庄及零星民房,主要分布在含煤区,此外地面还有乡村公路、高压线、低压线及通讯线等设施。
本采区范围内地面有老赵王河及靳庄沟,属季节性河流,局部低洼处有少量积水。
采动影响及破坏程度:
据一、二采区“条带法”开采后的观测资料,实测地面下沉0.73m,预计四采区3煤层全采后会造成地面塌陷,预计沉降深度0.8~7.0m,条带法回采后地面房屋破坏在Ⅰ级范围内。
1.2煤层赋存情况、顶底板条件
1.21含煤地层
本井田为全隐蔽式煤田,煤系基底为奥陶系马家沟组,主要含煤地层为下二迭统山西组和上石炭统太原组,总厚264.40m。
含煤27层,其中山西组含煤3层,太原组含煤24层。
平均总厚8.70m,含煤系数3.3%。
大部和局部可采的3、16和17煤层,平均总厚4.74m,占煤层总厚的54%,其中3煤层平均厚度3.36m,占可采煤层总厚的71%,是本区的主采煤层。
1.22可采煤层
3煤:
位于山西组的中、下部,上距石盒子组A层铝土岩平均184.66m,下距太原组三灰,平均62.45m。
该煤层为3上、3下合并后的厚煤层,主要分布于勘探区的东北部,合并区域内煤层厚5.88~10.23m,平均7.08m,可采系数为100%。
该煤层属较稳定煤层,结构较简单,一般含夹石0~4层,夹石岩性多为炭质泥岩及泥岩,煤层顶板为泥岩和粉砂岩,个别点为细砂岩及中砂岩,煤层底板为泥岩和粉砂岩。
3上煤层该煤层为3煤层分叉后的上分层,位于山西组中、上部,下距3下煤层0~37.24m,距三灰平均86.69m,属较稳定煤层。
煤厚0~5.02m,平均2.47m,不可采区域分布于勘探区西部12线~16线附近。
该煤层结构较简单,含0~3层夹石,夹石岩性为泥岩和粉砂岩。
煤层顶板多为泥岩、粉砂岩,局部为中、细砂岩;底板多为泥岩、粉砂岩,局部为炭质泥岩。
3(3上)煤层为梁宝寺煤矿的主采煤层,也是目前矿井的唯一开采煤层。
16煤:
位于太原组下部,十下灰为直接顶板,下距17煤层0.34~8.07m,平均2.68m。
煤层厚度0~2.09m,平均0.72m。
该煤层由于受岩浆岩侵蚀,使东部吞蚀无煤或变为天然焦。
可采点主要分布于勘探区的南部及西部,可采区内煤层厚度为0.81~2.09m,平均1.53m。
就全区而言,该煤层属较稳定煤层,煤层结构简单,一般不含夹石,个别点含1~2层夹石。
夹石岩性为炭质泥岩或炭质粉砂岩。
煤层顶板为石灰岩,底板为泥岩或粉砂岩。
17煤:
位于太原组下部,下距太原组底界22.61~35.54m,平均25.85m,煤厚0~1.55m,属较稳定煤层~不稳定煤层。
可采范围主要分布在勘探区的南部,可采区内煤厚0.70~1.55m,平均0.95m,属较稳定煤层。
该煤层结构简单,一般不含夹石,只有个别点含1~2层夹石。
夹石岩性为炭质泥岩。
煤层顶、底板多为泥岩或粉砂岩。
表1.1煤层特征表
赋存情况
本采区总面积4.7km2,3煤层厚度大于0.7m的含煤区域面积为4.7km2。
在采区东部含煤区域,自西向东煤层逐渐变厚,且煤层厚度变化较大,发育四个3煤层异常带,煤层倾角2°~18°。
3上、3下煤层合并区在采区的东北部,分叉区在采区的中部。
煤层厚度倾角结构间距
煤层名称
煤厚
倾角
结构
Km
r(%)
稳定性
3(3上)煤
最小-最大
0.7-8.47
2°~18°
简单
0.9
76
不稳定
平均
3.7
10°
物理特征
煤层
颜色
光泽
硬度
容重
煤岩类型
3(3上)煤
黑色
玻璃、沥青光泽
f=1.8
1.42
亮煤为主,暗煤次之,属半亮型煤
工业指标
煤层
W(%)
A(%)
V(%)
FC(%)
S(%)
P(%)
Q(MJ/Kg)
Y(mm)
工业牌号
3(3上)煤
2.06
14.95
36.92
51.9
0.23
0.012
28.52
11
QM、RN
表1.2煤层顶底板特征表
煤层
类别
岩石名称
厚度(m)
主要岩性特征(含水性)
3(3上)煤
顶板
老顶
中细砂岩
13.88
浅灰~灰白色,钙质胶结,裂隙较发育,局部为粗砂岩。
f=7.6~8.4
直接顶
粉砂岩、泥岩、中砂岩
3.39
深灰色,裂隙稍发育含植物化石。
局部为泥岩或中砂岩。
f=2.3~8.4
底板
直接底
粉砂岩
5.00
深灰色,含植物根部化石及菱铁质结核。
局部为泥岩。
f=2.3~3.8
老底
中细砂岩
11.65
灰白~浅灰色,泥质及钙质胶结,裂隙发育,局部为粉砂岩。
f=7.6~8.4
区内变化情况
本采区煤层顶板岩性及厚度变化较大,东部顶板多为粉砂岩,向西由于受冲刷作用的影响逐步变为中、细砂岩,且顶板中、细砂岩的厚度向西部逐渐加厚。
1.3水文地质情况
梁宝寺井田东、西部边界F1、F13断层落差均大于700m,下盘奥灰抬起使得煤系地层与奥灰对接,形成东、西部补给边界。
北部煤层赋存深度最大达1500m,煤系含水层接受补给条件差。
南部以奥灰隐伏露头为界,形成南部补给边界。
井田内划分有6个主要含水层,从上至下依次是新生界砂砾层,二叠系砂岩、3煤顶底板砂岩,太原组三灰、十下灰及中奥陶统石灰岩。
其中3煤顶、底板砂岩和太原组三灰为开采上组煤的直接充水含水层,十下灰及中奥陶统石灰岩为开采下组煤的直接充水含水层。
本区第四系、上第三系内的粘土层分布广泛,厚度稳定,隔水性能良好,且大都与含水的砂层交互沉积,从而使得各砂层间的水力联系不密切。
除最底部的砂砾层外,其它砂砾水因上述砂层和粘土层相间沉积多元结构的存在,不能补给基岩含水层,使基岩含水层处于相对封闭状态中。
本区上组煤的直接充水含水层为3煤层顶、底板砂岩和太原组三灰。
根据精查地质勘探报告资料:
3煤层顶、底板砂岩含水层的单位涌水量0.0227~0.0483L/s·m,生产过程中施工的顶板放水孔,单孔水量0.1~35m3/h,富水性弱。
三灰岩溶裂隙含水层的单位涌水量0.0121~0.1338L/s·m,富水性弱至中等,为探明三灰的水文地质条件,梁宝寺煤矿编制了三灰水文补勘设计,截止到2006年6月底,-708m水平一线共施工三灰水文补勘孔9个,单孔初始水量0--25m3/h,平均3m3/h;水压6.0—6.5Mpa;利用观1孔(初始水量25m3/h)放水,80天后基本疏干,距观1孔150m处的观2孔压力降低为0;上述二含水层的补给条件均较差,故本区上组煤的水文地质类型为裂隙、岩溶类简单~中等类型。
下组煤的直接充水含水层为太原组十下灰和奥灰。
十下灰厚度3.55~7.60m,平均5.83m。
隐晶结构,局部含燧石结核,岩溶裂隙比较发育,多被方解石充填。
十下灰为16煤层的直接顶板,是采下组煤的直接充水含水层,精查地质勘探报告中,十下灰的单位涌水量0.0348~0.0713L/s·m,富水性较弱。
区内共有23个钻孔揭露奥灰,揭露厚度7.24~57.06m,裂隙较发育,局部岩芯破碎或发育有小溶洞,有的被方解石充填或半充填,据两次抽水试验,单位涌水量1.4188~1.7084L/s·m,亦说明了奥灰的强富水性。
据动态观测,奥灰年水位变化幅度4m左右,水位开始上升时间在7月份以后,所以奥灰的水位变化与大气降水关系较为密切。
奥灰水的补给区是嘉祥灰岩出露区,补给区距井田东南端约10km,井田周围无奥灰水天然排泄点。
奥灰含水层的富水性强,补给较充沛,本区17煤层至奥灰的正常间距为38.32~50.12m,平均43.08m。
主要由泥岩、砂岩和薄层灰岩组成,为奥灰强含水层的压盖隔水层。
因其厚度较小,不足以抵抗奥灰水的强大压力,采下组煤时易造成底鼓突水,故下组煤的水文地质类型为岩溶类复杂型。
断层的导水性井田内断层较发育,经观察穿过断层的钻孔,断层带的岩层较破碎,含泥质且大多被破碎的原岩物质所充填,钻孔穿过时均未发现冲洗液漏失或明显消耗现象,这说明断层带本身的含水性较弱,导水性较差。
F10断层为井田内主要断层之一,据试验结果,单位涌水量为0.0022L/s·m,说明其含水性弱,导水性较差。
矿井开拓过程中,为探明F32断层的导水性和断层带的富水性,施工了三个探水孔,穿过三灰的探水孔初始水量8m3/h,放水24小时后,水量稳定在4m3/h,放水30天后,距离探水孔230m断层对盘的观3孔水位无明显变化,其余两孔均无水;由此表明,断层带不富水、不导水,具有隔水性。
但断层的导水性和断层带的富水性是很不均一的,即使在同一断层的不同部位或地段,也往往存在较大差异,未来生产过程中应注意这种差异性,预先采取防范措施,保证生产安全。
矿井涌水量预计
按照初期采区范围:
西起冲刷区边界,东北至F8断层,北起L22勘探线及-850m水平,南到F10断层,第一水平-750m,计算开采3煤层的矿井涌水量,主要充水含水层为3煤层顶、底板砂岩和太原组三灰。
3砂涌水利用L4—10、L4—5两钻孔的抽水实验资料,采用“大井法”承压—无压公式和无压公式分别计算,先期开采面积按1km2计算(“一综一综放”两个工作面的开采面积);“三灰”涌水量利用L4—11、L4—12两钻孔抽水实验资料,采用“大井法”承压—无压公式和无压公式分别计算,大井半径取巷道穿过时的半径。
计算结果,3煤层顶底板砂岩的正常涌水量为352.7m3/h,三灰的正常涌水量为196.2m3/h。
整个矿井的正常涌水量为549m3/h,考虑到井筒淋水、防火灌浆回水、消防洒水等因素的影响,设计确定矿井正常排水量为620m3/h。
本井田直接充水含水层埋藏深,接受补给缓慢,矿井涌水量基本不受降雨的影响,考虑到三灰涌水的不均匀性,确定矿井最大排水量为837m3/h。
井田水文地质类型及其复杂程度
综上所述,本区上组煤的直接充水含水层为3煤层顶、底板砂岩和太原组三灰。
3煤层顶、底板砂岩裂隙含水层的单位涌水量0.0227~0.0483L/s·m,富水性弱,三灰岩溶裂隙含水层的单位涌水量0.0121~0.1338L/s·m,富水性弱至中等,上述二含水层的补给条件均较差,故本区上组煤的水文地质类型为裂隙、岩溶类简单~中等类型。
下组煤的直接充水含水层为太原组十下灰和奥灰。
十下灰的单位涌水量0.0348~0.0713L/s·m,富水性较弱,但基底奥灰含水层的富水性强,补给较充沛,采下组煤时有底鼓充水的威胁,故下组煤的水文地质类型为岩溶类复杂型。
1.4瓦斯、煤尘、自然发火等参数
1.41瓦斯
瓦斯相对涌出量为1.19m3/t,绝对涌出量为6.77m3/min。
矿井属于低瓦斯矿井,煤层埋藏较深,瓦斯等有害气体资料较少,采掘期间要加强通风瓦斯管理。
1.42自然发火倾向
属一类容易自燃煤层,煤层发火期为3~6个月。
3107工作面在推采过程中,回风隅角CO浓度曾达到158PPm,采空区已出现高温火点。
1.43煤尘爆炸
具有爆炸性,煤尘爆炸指数为44.54%。
1.44地温
本采区地温23℃~26℃,地温梯度0.99℃/100m。
属于地温正常区,不存在高温热害。
1.45地压
现生产采区尚未发现冲击地压现象,但有压力显现。
随着四采区开采深度的加大,地压将逐渐增大,构造复杂段及断层附近地压预计会明显增大。
1.5矿井开拓系统
本矿井采用立井分水平分区式上下山开拓,前期以主、副、风三个井筒开发南部及中部,开拓水平标高-708m,后期拟在北部以一个副井和一个回风井来开发,开拓水平标高-1020m,;全井田形成主井集中出煤、分区副井的分区域开拓布局。
3400轨道大巷从3228联络巷G6点开门,按317º方位角+5‰坡度施工90米,调向按272º方位角+5‰坡度施工1100米至调向位置,再按332º方位角+5‰坡度施工1550米至煤层顶板,沿煤层顶板施工330米至设计位置。
在1100米调向位置继续按272º方位角,+5‰坡度施工1100米至设计位置。
皮带大巷从3200采区煤仓开始按287º方位施工820米,调向按272º方位角沿煤层顶板施工1770米至设计位置。
北段按332º方位角,沿煤层顶板施工1900米至设计位置。
回风大巷接西翼总回,按315º方位角施工155米,调向按272º方位角施工2305米至设计位置。
北段按332º方位角,沿煤层顶板施工1880米至设计位置。
3400轨道大巷布置在煤层顶板全岩中,有利于顺槽穿层。
3400运输及回风大巷原则上布置在全煤中。
1.6煤层开采方式
前期在开采首采区时,布置一组东西向大巷,即东翼及西翼大巷,在大巷的南侧布置一、二采区上山,布置走向长壁回采工作面,中期在井田中部近南北向布置一组暗斜井与北部的副井及北回风井沟通,在暗斜井两侧布置走向长壁回采工作面;后期在开采深部的北区时,再开掘一组大巷。
采煤方法:
设计采用了立井——大巷——上山(暗斜井)——工作面的开采系统,初期采区选择在井筒及工业场地保安煤柱的东面及西面,出煤柱后布置采区上山,在上山两侧布置采煤工作面,矿井投产时布置二个采区、二个采煤工作面,保证矿井年产2.4Mt。
投产工作面均为村庄下采煤,工作面长度80m。
采煤方法选用兖州矿区已经成熟的综采采煤技术
1.7掘进方式
1、破煤(岩)方法:
岩巷采用7655风钻打眼,钻眼爆破法施工。
爆破使用煤矿许用安全炸药,MFB-200型发爆器,正向装药,串联连线。
煤巷采用EBJ-150型掘进机破煤、装煤。
2、掘进通风:
使用FBD5.6/2×30FBD5.6/2×11型局部通风机,风筒直径800mm。
安设在距离回风口10米以外的新鲜风流中。
3、运输:
全岩施工使用1.5吨矿车运输,全煤施工使用DSJ80型皮带运输。
4、排水:
巷道积水由临时排水泵、巷道水沟排至3400轨道大巷,经西翼轨道大巷水沟流入井底水仓。
5、供电:
由3400采区1号变电所供电。
6、压风:
风源来自地面压风机房,井下设有移动式压风机,经3400轨道大巷、联络巷进入各用风地点。
7、防尘:
施工过程中,采用湿式打眼、爆破喷雾、水炮泥、装岩洒水、冲刷巷帮、净化风流等综合防尘措施。
8、供水:
水源来自地面蓄水池,大巷采用Ø159主干供水管路,经大巷及联络巷进入各施工地点。
1.8通风及排水要求
矿井通风方式为中央并列式。
副井及主井进风,中央风井回风。
中央风井安设2台同等性能的BDK-8-№24A型对旋式轴流通风机,配备4台YBF型电机,功率2×250KW,转速为740r/min。
主要通风机流量54-154m3/s,风机压力382-3342Pa。
目前矿井总进风量为7784m3/min,主通风机排风量7920m3/min,矿井负压为1680Pa,等级孔为3.83m2。
矿井实行分区通风,各采掘工作面、机电硐室均实行独立通风,没有串联通风存在。
各掘进工作面局部通风机安装在进风巷道中,采用“双风机、双电源”,实现“风机自动切换,风筒自动分风”。
我矿井下排至地面的泵房只有-708水平中央泵房,安装水泵5台,3台工作,1台备用,排水管路为Ø325×16的3趟,2趟工作,1趟备用,排水标高由-708水平排至地面+40.5水平,排水高度为748.5米。
1.9主副井系统
1.91主井:
1、提升方式:
立井提升
2、主要技术特征:
立井绞车:
⑴绞车型号:
JKMD4×4(Z)
⑵电机型号:
TDBS3300-12
⑶电机功率:
3300KW
⑷提升容器:
22t箕斗
⑸提升高度:
736.5米,
⑹提升速度:
12.57m/s
1.92副井:
1、提升方式:
立井提升
2、主要技术特征:
立井绞车:
⑴绞车型号:
JKMD4×4
⑵电机型号:
ZKTD215/67
⑶电机功率:
1250KW
⑷提升容器:
一对1.5t矿车二层四车罐笼(宽窄各一),宽罐笼每层乘42人,窄罐笼每层乘30人,罐笼自重均为18.5t。
⑸矿车规格:
1.5t固定箱式矿车,载矸2.7t,自重0.74t。
⑹提升高度748.5米,
⑺提升速度9.215m/s
1.10主运输系统
主运输系统:
工作面—→皮带顺槽—→3400皮带大巷—→西翼煤仓—→西翼胶带输送机大巷—→主井底煤仓—→地面。
1.11辅助运输系统
辅助运输系统:
副井—→西翼轨道大巷—→3400轨道大巷—→轨道顺槽联络巷—→轨道顺槽—→工作面。
矸石运输:
掘进工作面—→3400轨道大巷—→西翼轨道大巷—→副井—→地面。
1.12矿井供电系统
矿井地面设110kV变电所一座,两回电源线路分别引自110kV嘉祥变电站、张楼变电站,两回电源线路均为LGJ-185架空线路,每回线路长度分别为22km、3.87km,矿井110kV变电所安装2台主变压器,型号分别为SF9-25000/110、SF9-16000/110,正常情况下,SF9-25000/110型变压器工作,SF9-16000/110型变压器备用。
矿井实际最大用电负荷14000kW,井下最大涌水时的用电负荷9000kW。
沿副井井筒敷设的下井电缆4回,型号为MYJV42-8.7/10kV,3×150mm2粗钢丝铠装电缆2条,型号为MYJV42-8.7/10kV,3×95mm2粗钢丝铠装电缆1条,每回长均为1350m。
2005年1—4月份,矿井未生产原煤,5—12月份生产原煤80.6999万t,用电量1892.62万kWh。
2采煤工作面设备选型计算
2.1采煤工作面设计
工作面长度100米,走向长度1200米
2.11开拓巷道布置
3400轨道大巷从3228联络巷G6点开门,按317º方位角+5‰坡度施工90米,调向按272º方位角+5‰坡度施工1100米至调向位置,再按332º方位角+5‰坡度施工1550米至煤层顶板,沿煤层顶板施工330米至设计位置。
在1100米调向位置继续按272º方位角,+5‰坡度施工1100米至设计位置。
皮带大巷从3200采区煤仓开始按287º方位施工820米,调向按272º方位角沿煤层顶板施工1770米至设计位置。
北段按332º方位角,沿煤层顶板施工1900米至设计位置。
回风大巷接西翼总回,按315º方位角施工155米,调向按272º方位角施工2305米至设计位置。
北段按332º方位角,沿煤层顶板施工1880米至设计位置。
3400轨道大巷布置在煤层顶板全岩中,有利于顺槽穿层。
3400运输及回风大巷原则上布置在全煤中。
2.12顺槽布置
1、顺槽布置原则
①有利于采面连续快速掘进,保证工作面稳产高产。
②由于采区地面压煤严重,采场回旋余地小,煤炭有效利用储量有限,顺槽布置应有利于提高煤炭资源回收率。
③有利于采面正常接续。
④有利于工作面安全生产。
2、顺槽布置
①一般情况下,综采工作面顺槽沿煤层顶板按中线施工,综放工作面顺槽沿煤层底板按中线施工。
②顺槽联络巷尽量减小全岩工程量。
2.13峒室布置
由于开拓巷道较长,设计4个变电所,2个制氮峒室。
变电所一般1000-1200米设1个,2号变电所和1号制氮峒室充分利用3406的顺槽联络巷,减少了巷道工程量。
2.2采煤工艺
根据四采区3(3上)煤煤层厚度、地质构造、储量等实际情况,结合现有的技术、设备条件,以提高产量、提高经济效益为原则,依靠科技进步,选用长壁采煤法,综合机械化开采。
2.3采煤设备配套要求
综采工作面的设备一般是成套购置的。
由于总裁设备机型日益增多,各机型又有各自不同的优势,根据煤层赋存条件、工作面生产能力及设备新旧接替的要求,国产和引进设备交叉互配使用,国产设备间多种匹配时必然的,不同采煤机、输送机和液压支架可配套成多种合理的成套设备。
只有选型合理、配套恰当,才能获得良好的使用效果。
因此,要使综采工作面“三机”都能发挥最大的生产潜力,必须在性能参数、结构参数、工作面空间尺寸以及相互连接的形式、强度和尺寸等方面互相匹配。
2.31生产能力配套
工作面小时生产能力取决于工作面的年产量,采煤机的生产能力依据工作面小时生产能力计算。
其他配套设备的能力都应大于采煤机的生产能力。
就“三机”而言,工作面输送机的生产能力应大于采煤机的生产能力,液压支架的移架速度应大于采煤机的工作速度。
2.32综采工作面“三机”性能配套
综采工作面“三机”性能应相互匹配,否则会相互制约,设备难以充分发其作用。
其主要涉及的内容有:
(1)采煤机底托架与输送机槽的匹配。
(2)采煤机摇臂与输送机头尾和自开切口的匹配,
(3)支架性能与采煤机牵引速度的匹配
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