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(30萬噸/年)煤礦防治煤與瓦斯突出專項設計說明書

在線文檔 2014-03-29 0
軟件名稱: (30萬噸/年)煤礦防治煤與瓦斯突出專項設計說明書
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整理時間: 2014-03-29
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荔波縣立化鎮青利平寨煤礦


防治煤與瓦斯突出專項設計說明書



(設計生產能力:30萬噸/年)





























貴州淞源礦山開發技術谘詢有限公司

二〇一一年七月

荔波縣立化鎮青利平寨煤礦



防治煤與瓦斯突出專項設計說明書



(設計生產能力:30萬噸/年)





    設 計:王 航

    項目負責人:何火順

    審 核:邱紹斌



貴州淞源礦山開發技術谘詢有限公司

二O一一年七月

    附圖目錄

序號 圖號    圖 名 比例

1 1 區域性防突措施采麵抽放鑽孔布置圖 見圖

2 2 區域性防突措施采麵效果檢驗鑽孔布置圖    見圖

3 3 區域性防突措施采麵抽放鑽孔布置圖 見圖

4 4 區域性防突措施采麵效果檢驗鑽孔布置圖    見圖

5 5 區域性防突措施采麵驗證鑽孔布置圖    見圖

6 6 局部防突措施采麵預測鑽孔布置圖    見圖

7 7 局部防突措施采麵排放鑽孔布置圖    見圖

8 8 區域性防突措施煤層走向順層掘進工作麵抽放鑽孔布置圖    見圖

9 9 區域性防突措施煤層走向順層抽放效果檢驗鑽孔布置圖    見圖

10 10 區域性防突措施煤層走向順層抽放驗證鑽孔布置圖    見圖

11 11 區域性防突措施沿空掘巷預抽區段瓦斯鑽孔布置圖    見圖

12 12 局部防突措施掘井工作麵預測鑽孔布置圖    見圖

13 13 局部防突措施沿空掘巷掘井工作麵預測鑽孔布置圖    見圖

14 14 局部防突措施掘進工作麵抽放鑽孔布置圖    見圖

15 15 局部防突措施掘進工作麵超前排放鑽孔布置圖    見圖

16 16 局部防突措施掘進工作麵效果檢驗鑽孔布置圖    見圖

17 17 區域性防突措施石門揭煤抽放鑽孔布置圖    見圖

18 18 區域性防突措施石門揭煤效果檢驗鑽孔布置圖    見圖

19 19 區域性防突措施石門揭煤驗證鑽孔布置圖    見圖

20 20 局部防突措施石門揭煤預測鑽孔布置圖    見圖

21 21 局部防突措施石門揭煤抽放鑽孔布置圖    見圖

22 22 局部防突措施石門揭煤效果檢驗鑽孔布置圖    見圖

23 23 局部防突措施石門揭煤前探取芯鑽孔布置圖    見圖

24 24 頂板抽放下抽巷鑽孔布置圖    見圖

25 25 頂板抽放上抽巷鑽孔布置圖    見圖

26 26 采區巷道布置及機械布置平麵圖    見圖

27 27 采區巷道布置及機械布置剖麵圖    見圖

28 28 礦井投產(容易)時期通風係統及通風網絡圖    見圖

29 29 井下壓風及壓風自救管路係統圖    

30 30 井下瓦斯抽采管路係統圖    

30 31 平寨煤礦采掘工程平麵圖    


目 錄

前言 1

第一章 礦井概況 3

   第一節 礦井基本情況 4

   第二節 開拓方式 14

   第三節 采煤方法 15

   第四節 煤層開采順序 15

   第五節 通風方式 16

   第六節 瓦斯賦存基礎參數 16

   第七節 設計範圍、采區布置及開采情況 29

第二章 礦井防治煤與瓦斯突出技術措施 36

第三章 區域綜合防突措施 39

   第一節 區域突出危險性預測 39

   第二節 區域防突措施 39

   第三節 區域防突措施的效果檢驗 43

   第四節 區域驗證 46

第四章 局部性防治煤與瓦斯突出措施 51

   第一節 局部綜合防突措施基本程序和要求 51

   第二節 工作麵突出危險性預測 53

   第三節 工作麵防突措施 58

   第四節 工作麵措施效果檢驗 62

第五章 安全防護 66

   第一節 防突管理 66

   第二節 技術培訓 68

   第三節 防突裝備 68

   第四節 安全防護措施 69

第六章 技術經濟 78

   第一節 投資估算範圍 78

   第二節 投資估算結果 78


前言

   荔波縣立化鎮青利平寨煤礦位於貴州省荔波縣東部立化鎮境內,鄰近廣西環江縣,屬荔波縣管轄。東至立化鎮距離約1 km、距茂蘭鎮約2km、礦區至縣城約22km,荔波縣城距貴陽約350km,從煤田中部的茂蘭有公路與荔波縣城相通,另茂蘭北、東、南三方均有公路分別與瑤麓、立化、洞塘等地相通;礦井有專用鐵路與黔桂鐵路金城江站相接,交通較為方便。

   地理坐標:東經:108°04′50″—108°06′46″

   北緯:25°19′48″—25°22′12″。

   荔波縣立化鎮青利平寨煤礦企業性質:有限責任公司,行業管理隸屬於荔波縣煤炭管理局。

   2000年7月紅茂礦務局破產後,原平寨煤礦由貴州省青利有限公司收購重新組建,現更名為貴州青利集團股份有限公司平寨煤礦,新組建的平寨煤礦在2010年以前原煤生產規模在15萬噸/年左右。2010年11月24日,經省能源局認定平寨煤礦具備技改擴能為30萬噸/年的規模,並同意開展礦井技改擴能的前期工作,現礦井技改擴能開采方案正在編製待批階段。

   荔波縣立化鎮青利平寨煤礦即將變為技改礦井。技改設計為斜井開拓,劃分兩個水平。一水平標高+400m,二水平標高+200m;因一水平上山部分已經采空,本次設計兩個水平均為下山布置。根據礦區走向較長的特點,設計每個水平沿走向劃分為兩個采區;全礦劃分為四個采區。

    礦井井田含可采和局部可采煤層3層,分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號煤層,經煤層煤與瓦斯突出基本參數測試,+200水平以上均有煤與瓦斯突出危險性。因此,礦井煤與瓦斯的防治工作將是以後生產建設的重點。

   為了科學、規範開采礦山煤炭資源,保證礦井安全高效生產,根據《煤礦安全規程》(簡稱《規程》,以下同)第179條和《防治煤與瓦斯突出規定》(簡稱《規定》,以下同)第14條的規定:有突出危險的新建礦井及突出礦井的新水平、新采區,必須編製防突專項設計。設計應當包括開拓方式、煤層開采順序、采區巷道布置、采煤方法、通風係統、防突設施(設備)、區域綜合防突措施和局部綜合防突措施等內容。為此,受平寨煤礦委托為其礦井進行煤與瓦斯突出專項設計。

   本次編製的平寨煤礦煤與瓦斯突出專項設計,分別對現生產的四采區和技改擴能後的首采區(十采區)采取了不同的防突措施,對礦井現行生產和以後技改擴能都有指導意義。

   一、編製設計的依據

   ㈠、設計委托

   受平寨煤礦委托。

   ㈡、設計依據

   1、平寨煤礦提供的《荔波縣立化鎮青利平寨煤礦(技改)開采方案設計》。

   2、礦方提供的采礦許可證及其它資料。

   ㈢、依據的有關法律、條例、規程、細則

   1、《中華人民共和國煤炭法》(1996.8);

   2、《中華人民共和國安全生產法》(2002.6.29);

   3、《中華人民共和國礦山安全法》(1992.11.7);

   4、《中華人民共和國礦山安全法實施條例》(1996.10.11);

   5、《煤礦安全監察條例》(2000.11.7);

   6、《煤礦安全規程》(2011年);

   7、《煤炭工業小型礦井設計規範》(GB50399-2006);

   8、《礦井抽放瓦斯工程設計規範》(MT5018-96);

   9、《煤礦瓦斯災害防治及利用技術手冊》(2005年);

   10、《防治煤與瓦斯突出規定》(2009版);

   二、設計的指導原則

   1、堅持“安全第一,預防為主、依靠科學、綜合治理的方針和管理、裝備、培訓並重”的原則;

   2、堅持區域防突措施先行,局部防突措施補充。做到不掘突出頭,不采突出麵。

   3、依靠科技進步,結合本礦井的實際情況,采用比較成熟的技術、設備、儀器、儀表、提高礦井的綜合防突能力。

   三、主要技術經濟指標

   1、礦井配備專職防突機構人員20人;

   2、平寨煤礦防突工程估算結果為總投資96.25萬,其中設備購置費75.50萬元,安裝工程費1.75萬元,其他建設工程費19.00萬元。

   四、結論與建議

   1、礦井目前是采用解析指標K1和最大鑽屑量Smax指標預測工作麵突出危險性,礦井目前無實測突出敏感指標和臨界相關資料,各煤層的鑽屑瓦斯解吸K1和Smax臨界值指標還有待於進一步研究確定。在礦井各煤層在突出危險性臨界值指標未確定之前,其鑽屑瓦斯解吸臨界值指標暫按《防治煤與瓦斯突出規定》選取。

   2、礦井在今後的防突工作中,應不斷摸索和研究突出指標在本礦的敏感性情況和臨界值,進一步搞好礦井的防突工作。

   3、礦井配備了專門的防突機構和專職的防突人員,應加強防突人員的技術培訓和管理。

   4、須特別注意由於保護層開采留下的煤(岩)柱對被保護層的影響。在其影響範圍內進行采掘活動前,須首先采取預抽煤層瓦斯區域防突措施。在采掘活動中,還應當根據瓦斯動態與突出預兆等加強防突工作。

第一章 礦井概況

第一節 礦井基本情況

一、礦井交通位置

   荔波縣立化鎮青利平寨煤礦位於貴州省荔波縣東部立化鎮境內,鄰近廣西環江縣,屬荔波縣管轄。東至立化鎮距離約1 km、距茂蘭鎮約2km、礦區至縣城約22km,荔波縣城距貴陽約350km,從煤田中部的茂蘭有公路與荔波縣城相通,另茂蘭北、東、南三方均有公路分別與瑤麓、立化、洞塘等地相通;礦井有專用鐵路與黔桂鐵路金城江站相接,交通較為方便,詳見交通位置圖1-1-1。

   地理坐標:東經:108°04′50″—108°06′46″

   北緯:25°19′48″—25°22′12″。

   荔波縣立化鎮青利平寨煤礦企業性質:有限責任公司,行業管理隸屬於荔波縣煤炭管理局。

平寨煤礦位於茂蘭煤田南部,其北部為更班煤礦,南部為十二索井田。



圖1-1-1 荔波縣立化鎮青利平寨煤礦交通位置圖

   根據貴州省國土資源廳2011年5月,為平寨煤礦頒發了新延續的生產規模15萬噸/年采礦許可證。采礦許可證號:C5200002011051120112383;平寨煤礦礦區範圍為:東經:108°04′50″—108°06′46″,北緯:25°19′48″—25°22′12″。

   采礦權範圍由22個拐點坐標圈定,麵積8.4690km2,開采深度+650—0m標高,建設規模30萬t/a,拐點坐標如下表1-1-1:

   表1-1-1 青利平寨煤礦采礦權拐點坐標

拐點 X Y 拐點 X Y

1 2803690 36510808 12 2806685 36510040

2 2803365 36510357  13 2806578    36510352

3 2802665 36510371 14 2805796    36510352

4 2802835 36509395 15 2805590    36510000

5 2803108 36508814 16 2805400    36510005

6 2803575 36508130 17 2805390    36511360

7 2804110 36508195 18 2805130    36511358

8 2805915 36508915 19 2805125    36511265

9 2806673 36509198 20 2805035    36511050

10 2807100 36509356 21 2804565    36511260

11 2806943 36509560 22 2804150    36511089

麵積:8.4690km2 開采深度:+650—0m標高


二、井田地質特征

   ㈠、礦區地質

   1、礦區地層

   茂蘭煤田區域上屬華南褶皺帶,位於NE向茂蘭向斜兩翼。平寨煤礦位於茂蘭煤田南部,即茂蘭向斜南東翼。出露地層為石炭、二疊係,地層傾向北西,傾角10~30°,一般20°左右。

   礦區內出露的地層由老至新有石炭係、二疊係地層和第四係。石炭係分布於茂蘭向斜兩翼,二疊係分布於向斜核部。簡述如下:

   ⑴、石炭係下統

   湯粑溝組(C1t):底部為深灰色中厚層狀泥晶灰岩、瘤狀灰岩;下部為石英砂岩夾粘土岩,其中夾7層煤線(厚0.08~0.3m)。中部為粘土岩與砂岩互層,夾煤線24層(厚0.01~0.35m)。上部為灰黑色泥晶灰岩及灰黑色含粉砂質粘土岩。與下伏地層呈整合接觸。地層厚度>500m。

   祥擺組(C1x):岩性為灰色、灰黃、灰白色薄層至中厚層石英砂岩與灰黑色、黑色、黃褐色粘土岩、粉砂質粘土岩炭質粘土岩互層,含少量泥質灰岩、白雲質灰岩,局部含結核狀、疙瘩狀菱鐵礦。夾煤層煤線多層,是區內的含煤岩組。與下伏地層呈整合接觸。地層厚度100—254m。

   舊司組(C1j):岩性以深灰色、灰黑色厚層泥晶灰岩、泥灰岩、鈣質泥岩為主夾鈣質砂岩及砂岩、矽質岩及矽質泥岩。夾煤線1~4層(厚0.07~0.20m)。與下伏地層呈整合接觸。地層厚26~210m。

   上司組(C1s):上部為深灰色、灰黑色厚層狀泥晶灰岩,夾泥晶藻灰岩,時含燧石團塊;中部為灰白色中厚層石英砂岩、粘土岩夾深灰色泥晶灰岩;下部為深灰色厚層至塊狀泥晶灰岩及灰黑色粘土岩,局部含燧石團塊。地層厚度90—216m,與下伏地層呈整合接觸。

   擺佐組(C1b):上部為淺灰色、灰色、灰白色中厚層至厚層塊狀灰岩、白雲質灰岩,時含燧石結核灰岩;中部為淺灰色至灰白色中厚層至厚層狀粗晶白雲岩、中厚層致密塊狀白雲岩;局部含少量角礫狀灰岩、藍綠藻灰岩;下部為灰色至暗灰色中厚層狀細含燧石團塊及條帶狀白雲岩,局部夾灰岩;底部為白雲岩,與下伏地層為整合接觸。地層厚度220—295m。

   ⑵、石炭係中統

   黃龍組(C2h):下部為淺灰、灰色細晶灰岩夾白雲岩,常見角礫岩;中部為灰色厚層狀細晶灰岩夾白雲質條帶灰岩;上部為灰色中厚層細晶至微晶灰岩,偶夾白雲質團塊及矽質團塊。與下伏地層呈整合接觸。地層厚度345—440m。

   馬坪組(C3m):下部為灰色、深灰色塊狀灰岩夾矽質團塊或條帶,底部見白雲岩。上部為中厚至悲觀層狀細晶灰岩,偶夾矽質團塊。與下伏地層呈整合接觸。地層厚度數米至數十米。

   ⑶、二疊係中統

   棲霞組(P2q):下部為灰黑色泥岩,含燧石條帶及頁岩、砂岩、石英砂岩;中部為薄至中厚層灰岩,夾燧石條帶;上部為灰色厚層狀灰岩。與下伏地層呈平行不整合接觸。地層厚度156—205m。

   ⑷、第四係

   灰黃、灰、深灰色砂礫、砂土、粘土、亞粘土及腐植土。厚0~8.00m。

   2、礦區構造

   平寨煤礦位於茂蘭向斜南東東翼中段,十二索—打油寨背斜北西翼,為一傾向10°~30°的單一構造,地層傾角平均20°左右。礦區內主要發育有F4、F11、F12、F35斷層,根據調查,礦山在以往生產過程中,偶見長3~10m,斷距0.5~1m的小斷裂,井田總體構造複雜度屬中等類型。現分述如下:

   ⑴、F4正斷層,位於礦區西南部邊界,延伸長度>8400m,大部分在礦區範圍以外。傾向270—290°,平均279°,傾角52—65°,落差20—80m。F4大部分位於煤層露頭線下部以外,隻少部分對煤層有破壞,且處於煤層淺部,因此,F4對煤層破壞不大,對開采影響較小。

   ⑵、F11正斷層,位於礦區中部偏南西,延伸長度640m,傾向285—307°,平均295°,傾角55°左右,落差43—55m,平均49m,由於F11位於礦區中部,對煤層破壞較大,對開采影響較大。

   ⑶、F12正斷層,位於礦區北東部邊界以外,延伸長度>5000m,傾向195—216°,平均207°,傾角75°左右,落差80—100m。由於F12正斷層傾向於礦區範圍,雖然位於界外,估計對礦區範圍內的深部煤層有破壞。

   ⑷、F35正斷層,位於礦區南西邊部範圍,延伸長度560m。傾向202—224°,平均213°,傾角70°左右,落差20m。

   ㈡、煤層及煤質

   1、煤層

   礦區煤層簡述如下:

   平寨井田含煤地層為下石炭統祥擺組(C1x),岩性主要為灰色厚層鈣質泥岩、泥質灰岩、夾砂岩、石英砂岩、透鏡狀灰岩。地層厚度大於210m,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ煤產於其中上部。

   Ⅰ煤:煤層厚0.12~1.55m,一般0.50~0.70m,井田平均厚度0.65m,煤層結構單一,其底板距下伏湯粑溝組(C1t)頂部60-95m,煤層頂板為粉砂岩、砂岩,底板為砂岩,屬區內較穩定型局部可采極薄層煤。

   Ⅱ煤:煤層厚0.8~4.01m,一般1.40~1.80m,井田平均厚度1.61m,局部見一層夾矸,厚0.08~0.74m,結構單一,煤層頂板為粘土岩夾砂岩,底板為砂岩。與Ⅰ煤層間距13.4~25.5m,一般13.4~19.0m,屬井田內厚度穩定的主要可采煤層。

   Ⅲ煤:煤層厚0.04~1.45m,一般厚0.30~0.60m,井田平均厚度0.55m,局部見一層夾矸,厚0.08—0.49m,結構單一,其頂板距上覆舊司組(C1j)底部80-120m,煤層頂板為粘土岩夾砂岩,底板為砂岩。與Ⅱ煤層間距6.10~13.6m,一般7.0~10.0m。屬區內較穩定型局部可采極薄層煤。

   各煤層特征詳見表1-1-2:

   表1-1-2 荔波縣立化鎮青利平寨煤礦煤層特征表

煤層編號   與下部主煤層間距   厚度 穩定

程度 傾角(度) 頂板

岩性 底板

岩性

   地表 深部 地表 深部    地表 深部      

Ⅲ 6.6--12.1

一般7--10 6.09--13.61

一般7--10 0--0.一般

0.3--0.6 0--0.69

一般

.27--0.65   較穩定 2--35

一般

15--20 10--17

一般

10--17 砂岩夾薄層粘土岩 砂岩

Ⅱ 14--20.8

一般

14--19 13.39--25.51

一般

13.4--19 1.1--2.5

一般

1.4--1.7 1.04--1.96

一般

1.1--1.6 穩定 12--31

一般

12--22 7--26

一般

17--22 粘土岩夾砂岩 砂岩

Ⅰ       0.2--1.4

一般

0.5--0.7 0--1.85

一般

0.5--0.7 較穩定 10--41

一般

15--24 8--22

一般

17--22 粘土岩夾砂岩 砂岩

   2、煤質

   根據原勘探報告和該區采煤時化驗化驗資料,礦區範圍內I號煤層為低灰、高硫、特低揮發份、特高熱值無煙煤; II號煤層為特低灰、中高硫、特低揮發份、特高熱值無煙煤;III號煤層為低灰、中高硫、特低揮發份、特高熱值無煙煤。平寨井田Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ煤層的煤質分析結果見如下表1-1-2。

   III煤層原煤含硫量>3%,屬高硫煤層。

     表1-1-2 煤 質 指 標 一 覽 表

煤層編號   水份

  Mad(%)   灰份

  Ad(%)   揮發份

  Vdaf(%)   全硫

  St,d(%) 發熱量

  (Qget)MJ/kg

    最小-最大

平均 最小-最大

平均 最小-最大

平均 最小-最大

平均 最小-最大

平均

III 0.61-1.44

  1.03 13.32-14.35

  13.84 6.46-7.52

  6.99 2.47-4.25

  2.76 35.77-36.34

  36.06

II 0.79-1.37

  1.08 12.42-13.26

  12.84 8.38-9.20

  8.79 2.08-2.71

  2.40 35.88-35.92

  35.90

I 0.91-1.15

  1.03 9.68-12.34

  11.01 7.40-7.91

  7.66 2.35-3.46

  3.16 35.84-36.16

  36.00

  三、其它開采技術條件

   ㈠、水文地質類型

   礦區位於珠江流域紅水河水係五級支流大環江上遊茂蘭地下河係統與伍家河次級流域的分水嶺地帶。

   茂蘭地下河係由瑤六地下河、茂蘭河等支流組成。茂蘭河發源於羅家寨坡一帶,以地表明流為主,從礦區北部通過,切割煤係地層,河床寬11--15m,枯季流量0.084m3/s,豐水期流量達58.5m3/s,為平寨礦區的主要侵蝕基準麵,標高500.60m。伍家河主要發源於洞湖南、更班一帶,由礦區東部向南徑流,2007年8月調查時流量0.252m3/s,為平寨礦區東南部的侵蝕基準麵。

   調查區內地表水係不甚發育,多為山區雨源泉型溪流,流量變化大,水量主要受大氣降水控製明顯,流程短,多在枯季斷流。常年流水水係僅為發源於更班、涼水井一帶的伍家河,呈北東向南西從礦區東側經過,調查流量0.065m3/s。

   茂蘭煤田位於亞熱帶濕潤季風氣候區,年平均氣溫18.3C,最高氣溫38℃,最低6.7C;年平均降雨量1320.5mm。每年的4~8月為雨季,降水量約占全年總降水量的83﹪;十二月至翌年三月為枯水季節,降水量約占全年降水總量的8.5﹪。豐沛的降雨為地下水的補給源;雨量的分配、大小控製著地下水和地表河流的動態。

   煤田為向北北東昂起的構造盆地,向斜中部出露的下石炭統上司組~下二疊統茅口組海相灰岩、白雲岩,組成峰叢窪地、峰叢穀地及峰林穀地地貌,為煤田地下水的彙流—集中逕流區,地下水係十分發育。地表水係不發育,或為斷頭河從屬於地下水係。向斜翼部出露的下石炭祥擺組—舊司組地層為濱海相泥灰岩及砂、泥岩沉積,圍繞岩溶地貌區形成構造侵蝕山地地貌,以斜坡、溝穀地形為主,地表水係發育,為微裂水的補給區,同時也是逕流、排泄區。區內發育的北北東向和北西西向的兩組主幹斷裂構造明顯地控製了地表水係、地下水係的展布和侵蝕地貌地形格局。

   1、含水層對礦床的充水

   因煤層產於隔水層與弱微裂隙含水層互層結構的含水岩係中,且多出露於斜坡中部,上距灰岩含水層65—260米,故岩溶水一般不對礦床充水。對礦坑充水的地下水為斜坡上的潛水流及采煤作用影響範圍內的煤係微裂承壓水。

   對礦坑充水的潛水為煤層露頭線以上的潛水流。根據廣西第九地質隊對的平寨井田的觀測,潛水流對被揭露的斜井、平巷充水量為0.0138—0.244 l/s,隨晴雨變化顯著,變化係數為3—5。潛水流對礦坑的充水主要為井田開采過程中煤層露頭線以上的斜坡潛水流沿人工裂隙帶及透水層下滲,回流湧入礦坑。據伍家河旱季流量觀測平均模數計算得平寨—平寨段Ⅱ煤露頭線以上的潛水流單寬流量為0.00134 l/s.m。

   煤係承壓水對礦坑的充水,根據ZK146號鑽孔抽水試驗結果,湧水量為0.00760l/s,單位湧水量0.000897 l/s.m,滲透係數0.0023m/d。

   2、斷層對礦坑的充水

   在礦床的勘探中,對井田北緣的F12橫向張性斷層進行專門水文孔抽水:斷層破碎帶寬約12.46m,水位降深50.61m,單位湧水量<0.000239 l/s.m,滲透係數<0.00192 m/d。試驗結果表明,砂、泥岩互層中的一般導含水性極弱,可不單獨考慮。

   3、河流對礦坑的充水

   井田內僅有部分溪溝分布,無大的河流通過。伍家河從礦區東側通過,旱季流量0.065 m3/s,洪水流量32m3/s。僅在礦區北部河床下有煤係地層分布,在保留煤柱條件下,河流隻能通過受其切割的透水層露頭,作自然滲透對礦坑充水,充水量小。

   平寨煤礦水文地質勘探類型為二類二型,礦井水文地質類型性屬中等類型,屬裂隙充水礦床,井田最低侵蝕基準麵標高+320m左右,

   ㈡、瓦斯、煤塵、煤的自燃及地溫

    1、瓦斯

    ⑴、瓦斯等級鑒定

    根據貴州省煤炭管理局《對黔南州煤礦2008年度礦井瓦斯等級鑒定報告的批複》(黔煤生產字[2008]1457號),《對黔南州煤礦2009年度礦井瓦斯等級鑒定報告的批複》(黔能源發[2009]280號),《對黔南州煤礦2010年度礦井瓦斯等級鑒定報告的批複》,(黔能源發[2010]831號)青利平寨煤礦全礦井絕對瓦斯湧出量為7.26~11.97m3/min,相對瓦斯湧出量為30.73~51.92m3/t;絕對二氧化碳湧出量為1.57~4.57m3/min,相對二氧化碳湧出量為 6.78~19.82m3/t。通過分析,礦井瓦斯主要來源於采掘工作麵和采空區及其他湧出,采掘工作麵湧出量全礦瓦斯總量的85.18%(其中回采工作麵湧出量占51.85%,掘進工作麵湧出量占33.33%),其次為采空區及其它瓦斯湧出,占全礦瓦斯總量的43.8%。青利平寨煤礦礦井瓦斯等級鑒定結果見表1-1-3:

   表1-1-3 平寨煤礦礦井瓦斯等級鑒定結果表

年度 絕對量瓦斯 相對量二氧化碳 礦井瓦斯等級

    m3/min m3/t    

    絕對量 相對量 絕對量 相對量    

    m3/min m3/t m3/min m3/t    

2008年度 11.97 51.92 4.57 19.82 煤與瓦斯突出礦井

2009年度 7.26 30.73 1.60 6.78 煤與瓦斯突出礦井

2010年度 8.92 44.55 1.57 7.86 煤與瓦斯突出礦井

   根據煤炭管理局鑒定報告的批複,該礦井為瓦斯突出礦井。

   (2)、煤與瓦斯突出鑒定

   2010年,平寨煤礦委托中國礦業大學開采與安全教育部重點實驗室進行煤與瓦斯突出危險性鑒定,2011年1月中國礦業大學開采與安全教育部重點實驗室提交《貴州省荔波縣平寨煤礦I、II、III煤層煤與瓦斯突出危險性》鑒定。瓦斯增測項目測定結果如下表1-1-4:

   表1-1-4 平寨煤礦I、II、III煤層煤與瓦斯突出基本參數測定表

煤層

編號 煤層破

壞類型 瓦斯壓力

(MPa) 瓦斯放散

初速度

△p(mmHg) 煤體堅固

性係數

F20-30 初始瓦斯

釋放膨脹能

(mj/g)

III III 0.65 46.50 0.224 53.46

II III 0.70 35.40 0.233 73.18

I III 0.56 33.90 0.284 56.33

   由於初始瓦斯釋放膨脹能大於臨界值42.98mj/g,煤層有突出危險性,因此根據以上測定結果,平寨煤礦的I、II、III煤層均為突出煤層,具突出危險性。即:

   ①、平寨煤礦I煤層在鑒定範圍(標高+200m以上)有突出危險性。

   ②、平寨煤礦II煤層在鑒定範圍(標高+200m以上)有突出危險性。

   ③、平寨煤礦III煤層在鑒定範圍(標高+200m以上)有突出危險性。

   針對平寨煤礦煤層具突出危險性,礦井在今後的生產建設中,必須加強礦井瓦斯地質工作,進一步探明煤層的瓦斯賦存情況和地質構造情況,密切關注煤層或軟分層厚度的變化情況,以便采取相應的防範措施。

   礦井采掘工程施工時,必須加強瓦斯監測,做好防突工作,杜絕瓦斯事故發生。

   綜合以上結果,本礦按煤與瓦斯突出礦井設計。

   2、煤塵爆炸性

   根據礦方提供的由貴州省六枝工礦(集團)恒達勘察設計有限公司實驗室對I、Ⅱ、III煤層所做的煤塵爆炸性鑒定結果如下表1-1-5





   表1-1-5 平寨煤礦煤塵爆炸性鑒定結果表

煤層

編號 工業分析 爆炸性試驗 爆炸性

鑒定結論

       水份

   Mad(%)    灰份

   Ad(%)    揮發份

   Vdaf(%) 火焰

長度

(mm) 抑製煤塵爆炸最低岩粉量(%)    

I 1.66 4.15 7.73 0 0 無

II 1.22 10.00 7.45 0 0 無

III 1.77 3.56 9.45 0 0 無

   根據鑒定結果,平寨煤礦I、Ⅱ、III煤層均無煤塵爆炸性。

   3、煤炭自燃傾向性

   根據礦方提供的由貴州省六枝工礦(集團)恒達勘察設計有限公司實驗室對Ⅰ、Ⅱ、III煤層所做的煤炭自燃傾向等級鑒定結果如下表1-1-6:

   表1-1-6 平寨煤礦煤層自燃傾向性鑒定結果表

煤層

編號 工業分析 自燃傾

向性鑒

定結論

       水份

   Mad(%)    灰份

   Ad(%)    揮發份

   Vdaf(%)    全硫

St.d(%)    煤吸氧量(cm³/g)幹煤    

III 1.77 3.56 9.45 1.33 0.60 三類

II 1.22 10.00 7.45 1.56 0.56 三類

I 1.66 4.15 7.73 1.44 0.63 三類

   根據鑒定結果,平寨煤礦I、Ⅱ、III煤層自燃傾向分類均為Ⅲ類,屬不易自燃煤層。

   4、地溫及放射性測量

   通過對平寨ZK4704、ZK4902號鑽孔進行地溫測量,ZK4704於孔深100m時,地溫18.2℃,至746m,地溫增至33.0℃,地溫率為2.23℃/100m;ZK4902於孔深100m時,地溫18.8℃,至400m,地溫增至23.75℃,地溫率為1.65℃/100m。兩孔地溫平均增長率均低於正常增溫率。

   平寨井田在補充勘探過程中,對個別鑽孔進行1:500全孔自然伽瑪測量,未發現異常,礦床開采過程中沒有放射性危險。

   5、衝擊地壓

   《荔波縣立化鎮青利平寨煤礦資源/儲量核實報告》中未提供確定衝擊地壓的基礎資料,根據鄰近礦井生產資料未出現衝擊地壓現象。由於本礦開采深度相對較淺,發生衝擊地壓的可能性很小。礦井按無衝擊地壓考慮。但在巷道布置時應盡量避開應力集中區,掘進和采煤時也應注意應力集中影響。

   ㈢、工程地質條件

   1、土體工程地質條件

   第四係碎屑岩殘積、坡積土層,一般具可塑性,厚度薄分布分散.

   主要分布於含煤地層露頭區及湯粑溝組地層露頭區,分布麵積不大。由細砂岩、粉砂岩、泥岩等經長期風化、剝蝕後的殘積、坡積物,土層厚度不大,緩坡及溝穀中稍厚,土質多為碎石土、砂土、粉質粘土,土體呈鬆散或半固結狀,分選性、膠結性差,土體較鬆散,透水性較好,土體強度弱,壓縮性高,受力後土體沉降量大,邊坡容易失穩,不適宜直接作為工程建築地基,隻有采取加固措施後才可作為工程建築地基。

   2、含煤地層工程地質條件

   多以碎屑岩為主,局部夾碳酸鹽岩。碎屑岩以細砂岩、粉砂岩、泥質粉砂岩、粉砂質泥岩、泥岩、煤層為主,多為層狀結構,少量碎裂結構;碳酸鹽岩以灰岩、菱鐵質灰岩為主,厚度普遍較小,多為塊狀結構,少量碎裂結構。該地層中矽質細砂岩、灰岩、菱鐵質灰岩屬堅硬岩,力學強度高,遇水時不易軟化,岩體穩定性中等;鈣質細砂岩、粉砂岩、泥質粉砂岩屬中等堅硬岩組,力學強度中等,有一定遇水軟化性,岩芯以短~長柱狀、塊狀為主,岩石完整性較好,岩體穩定性中等;粉砂質泥岩、泥岩、炭質泥岩、煤層屬軟弱岩組,力學強度很低,遇水時極易軟化,塑性強,岩石完整性不好,岩體穩定性很差,巷道掘至該層段時,易產生頂部塌陷及底鼓、片幫等現象,鑽孔揭露岩芯多呈短柱狀、薄餅狀、碎塊狀、砂狀。

   該地層在地表淺部為中風化及強風化帶,岩石容易碎裂,並伴有淺層風化裂隙水出露,而隨著深度的增加,風化程度逐漸減弱,岩體穩定性差,工程地質條件不好。

   3、工程地質條件預測評價

   綜上所述,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ煤層頂、底板穩定性一般,如果支護不良,可能出現頂板跨塌、片幫、底鼓、支架下陷等工程地質問題,故本礦區工程地質條件為中等。在開采過程中應加強巷道頂、底、幫的支護管理工作,預防不良事故發生。

第二節 開拓方式

   平寨煤礦采用斜井開拓,有主斜井、副斜井、回風斜井、一進風斜井、二進風斜井,井口及工業場地位於礦區東部煤層露頭附近。劃分兩個水平。一水平標高+400m,二水平標高+200m;因一水平上山部分已經采空,兩個水平均為下山布置。根據礦區走向較長的特點,設計每個水平沿走向劃分為兩個采區;全礦劃分為四個采區。

   主斜井、副斜井布置在Ⅱ煤層中,落底標高+400m;落底後布置井底車場,井底布置有水泵房、水倉、井底繞道車場,井底煤倉。北部的一進風斜井、二進風斜井布置在Ⅱ煤層中,落底標高+406m;落底後通過北翼軌道大巷與井底車場連接;

   南部和北部分別設有回風斜井,南部回風斜井布置在Ⅱ煤層中,落底標高+407m;落底後通過南翼回風大巷與南部采區上部連接;北部回風斜井布置在Ⅱ煤層中,落底標高+406m;落底後通過石門與北部采區上部連接。

   初期布置一采區,位於礦井南部,設計在采區中部布置三條下山,均布置在Ⅱ煤層中,平行布置,間距30m。三條采區下山的上部分別連接南翼軌道大巷、南翼運輸大巷、南翼回風大巷。采區下山落底標高200m,在采區底部布置水泵房、水倉等。采區中部布置有變電所,采區上部布置有采區避難硐室。

   形成初期一采區準備係統後,聯合一采區兩層煤(一采區範圍內僅有Ⅰ、Ⅱ煤層可采)。首采麵布置在上部Ⅱ煤層,礦井通風方式為分區抽出式通風。

   首采工作麵為110207采麵(已經形成),同時掘進110208采麵運輸、回風巷。

   110208采麵具備沿空送巷條件的區域(回風巷)采用沿空送巷的辦法防突,不具備沿空送巷的區域,采用石門穿頂板布置專用頂板瓦斯抽采巷,由110208頂抽下巷、110208頂抽上巷、110208頂抽斜巷及石門構成頂抽巷的通風係統。

第三節 采煤方法

   該礦現生產的四采區,采用走向長壁炮采後退式采煤法。技改擴能後的首采區根據煤層的賦存條件,采用走向長壁采煤方法采煤,後退式回采。布置一個高檔普采工作麵,采用滾筒式采煤機實行機械化采煤,采用全部垮落法管理頂板。

   該礦采煤方法符合防突要求。

第四節 煤層開采順序

  1、采區間的開采順序

   采區開采順序為首先開采一采區→三采區→二采區→四采區(新劃分);

   煤層開采順序:Ⅲ號煤層→Ⅱ號煤層→Ⅰ號煤層。在Ⅲ號煤層部可采區域,先采Ⅱ號煤層。

   采區內區段間,采用區段下行式。

   2.采區內煤層間的開采順序

   該礦共有3層可采煤層,煤層編號從上往下依次為Ⅲ號煤層、Ⅱ號煤層、Ⅰ號煤層,煤層間開采順:Ⅲ號煤層→Ⅱ號煤層→Ⅰ號煤層。在Ⅲ號煤層局不可采區域,先采Ⅱ號煤層。

   3.區段內的開采方式

   區段間的開采順序為區段下行式。

   該礦煤層開采順序符合防突要求。

第五節 通風方式

   該礦現生產的四采區及技改擴能後的新劃分的采區均是按照煤與瓦斯突出礦井進行管理和設計的。礦井采用斜井開拓,布置有三條井筒,主斜井、副斜井及回風斜井。主斜井、副斜井布置在Ⅱ煤層中,落底標高+400m;落底後布置井底車場,井底布置有水泵房、水倉、井底繞道車場,井底煤倉。北部的一進風斜井、二進風斜井布置在Ⅱ煤層中,落底標高+406m;落底後通過北翼軌道大巷與井底車場連接。

   礦井通風方式:分區抽出式。

   通風方法:抽出式

   回采工作麵采用U型通風方式,掘進工作麵采用局部通風機壓入式通風(詳見通風係統圖)。

   該礦通風方式符合防突要求。

第六節 瓦斯賦存基礎參數

   原勘探報告勘探期間,原廣西紅茂礦務局開采相鄰的更班煤礦時,對更班井田範圍內的可采煤層I、II、III煤層,進行了瓦斯含量取樣測定,平寨井田沒有開展相關工作。

   補充勘探時,茂蘭煤田對鑽孔進行的瓦斯測定如下表1-6-1:

   表1-6-1 茂蘭煤田鑽孔瓦斯測定結果表

煤層

編號 取樣

鑽孔 標高

(m) 瓦斯含量

(毫升/克可燃體) 自然瓦斯成分

 (%)

            CH4 CO2 N2 CH4 CO2 N2

III                                

II ZK4902 -125.7 4.50 0.19     96.12 4.02    

    ZK8904 131.78 3.15 0.19 0.19 89.32 5.27 5.41

    ZK9952 576.76 1.11 0.04 0.02 94.94 3.35 1.71

    ZK1001 611.77 9.52 0.12 1.35 86.62 1.05 12.33

    ZK1022 423.05 0.70 0.003 99.72 0.47

    ZK1047 -66.16 8.39 0.10 0.76 90.70 1.10 8.20

    ZK1047 -66.16 4.31 0.10 0.02 97.34 2.25 0.41

I ZK8704 346.60 1.91 0.06 0.22 87.25 2.74 10.01

    ZK1012 374.54 1.40 0.03 0.31 80.51 2.15 17.34

   補充勘探報告期間,對瓦斯含量進行的測定,由於瓦斯鑒定樣品,相對於整個茂蘭煤田,樣品數量不足,分布不均勻,鑒定結果代表性差,無法確定煤層的瓦斯帶及其分布規律,瓦斯的真實含量不能準確評價。

   ㈠、煤礦瓦斯湧出量預測分析

   根據經驗公式計算礦井開采各煤層時的瓦斯含量,並根據《礦井瓦斯湧出量預測方法(AQ1018-2006)》標準,采用分源預測法進行預測計算瓦斯湧出量作為設計依據。

   礦井瓦斯湧出構成關係如 圖1-6-1所示。


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