K15保护层开采情况说明.docx
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K15保护层开采情况说明
贵州万海隆矿业集团
水城县三岔沟煤业有限公司
K16煤层已开采保护层的情况说明
二零一三年四月八日
K16煤层已开采保护层的情况说明
水城县煤炭局审查意见:
水城县安监局审查意见:
水城县三岔沟煤业有限公司
K16煤层已开采保护层的情况说明
1、矿井概况
水城县三岔沟煤矿位于水城县城正东,直距约27km的比德乡。
矿区北有S307省道,南有S102省道及株六复线铁路,由S307道的立火至比德乡的县道在矿区西南侧经过。
矿井至比德乡约1公里,经立火、滥坝到水城县里程约46公里,到滥坝火车站里程约40公里,交通较为方便。
根据贵州省国土资源厅2007年8月20日颁发的水城县比德三岔沟煤矿《采矿许可证》(副本,证号5200000711558),共由10个拐点圈定,矿区为一不规则多边形,面积1.8923km2。
矿井生产能力:
从井下开拓部署、采区巷道布置和工作面安排方面及生产管理等因素综合考虑,本矿井布置一个工作面为宜。
根据本矿井生产实际情况,开采煤层为中厚煤层,按照上述方法,布置一个高档普采工作面可满足30万吨/年的生产能力,用全部跨落法控制顶板。
可采储量584.37万t,设计生产规模30万t/a,储量备用系数取1.4,服务年限为13.9(年)。
地质构造:
矿区位于比德向斜的西南翼北段的比德井田西端,以单斜构造为主。
地层走向北西向,倾向50-85°,倾角在10-20°之间。
断裂构造不发育,仅局部具挠曲现象。
因此,矿区构造复杂程度为简单。
水文地质:
本区矿床西部赋存于当地最低侵蚀基准面之上,东部赋存于当地最低侵蚀基准面之下,矿床直接充水含水层为富水性较弱的龙潭组碎屑岩裂隙含水层,间接充水含水层为富水性强之长兴组岩溶裂隙、飞仙组岩溶溶洞含水层;节理、裂隙等造成各含水层间产生水力联系,推测断层的导水性和富水性较强;大气降雨是引起矿坑涌水量动态变化的主要因素。
故本区属裂隙充水矿床,矿区水文地质条件属中等类型。
瓦斯、煤层自然发火、煤尘爆炸性等情况:
1、煤层瓦斯涌出量:
(1)矿界范围内原有煤矿瓦斯涌出情况
①根据贵州省能源局文件:
黔能源发[2011]833号《对六盘水市煤矿2011年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》,六盘水市水城县比德三岔沟煤矿绝对瓦斯涌出量为7.18m3/min,相对瓦斯涌出量为9.41m3/t,鉴定等级为突出矿井。
②根据《资源/储量核实报告》,ZK23钻孔煤层瓦斯含量13.42~13.61m3/t。
(2)煤矿整合后瓦斯预测分析:
矿井瓦斯等级鉴定时生产规模较小,随着矿井生产规模扩大和开采深度增加,矿井的瓦斯涌出会增大,因此,其鉴定结果的瓦斯数据不能作为整合后矿井瓦斯预测的数据。
因此,本矿根据经验公式和《矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ1018-2006)》标准,预测矿井瓦斯涌出量。
经计算,矿井的绝对瓦斯涌出量为22.66m3/min,相对瓦斯涌出量为35.9m3/t。
在生产中应加强矿井的通风和瓦斯抽放,满足矿井排放瓦斯的要求。
矿井需重视通风及瓦斯管理,加强矿井通风管理工作,保证通风系统的可靠,有效,加强瓦斯含量的测定工作,严格执行《煤矿安全规程》(2011)的相关规定。
加强瓦斯防治工作,把瓦斯防治工作放在首位来抓。
2、煤尘爆炸性:
根据贵州省煤田地质局实验室提供的水城县三岔沟煤矿《煤层自燃倾向性鉴定报告》,K16、K17煤层的煤尘有爆炸性。
K29煤层无鉴定资料,在该煤层揭露时及时对K29煤层的煤尘爆炸性进行鉴定(K13、K14、K15煤层在矿区范围内已采空)。
矿井按有爆炸性设计。
3、煤层自燃发火倾向性:
根据贵州省煤田地质局实验室提供的水城县三岔沟煤矿《煤层自燃倾向性鉴定报告》,K16煤层为二类自燃煤层,K17煤层为三类不易自燃煤层。
K29煤层属下煤组现未揭露故无鉴定资料,因此,K16、K29煤层按二类自燃煤层设计,K17煤层按三类不易自燃煤层设计管理。
K13、K14、K15煤层已采空
4、煤与瓦斯突出:
根据2007年10月17日贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件(黔安监管办字[2007]345号)《关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见》:
对煤与瓦斯突出矿区和突出危险矿区的煤矿建设项目,凡未进行煤与瓦斯突出危险性鉴定的,一律按煤与瓦斯突出矿井设计。
水城县所在水城矿区被划定为突出矿区,三岔沟煤矿矿区范围内的可采煤层未进行煤与瓦斯突出危险性鉴定,因此,按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理。
本矿将及时请具有资质的单位进行煤与瓦斯突出危险性鉴定,对矿井防治煤与瓦斯突出提供科学的依据;经煤与瓦斯突出危险性鉴定后,按鉴定结论进行管理。
二、煤层赋存条件
1、煤层
(1)含煤性
含煤岩系为龙潭组,厚度326-349m,平均厚342m,其中本矿区内可采煤层6层。
可采煤层K13、K14、K15、K16、K17分布于龙潭组第二段中,K29煤层分布于龙潭组第三段中,K29煤层以下含多层不可采煤层及煤线。
矿区可采煤层有K13、K14、K15、K16、K17、K29,含煤平均厚度为10.81m,含煤系数为3.16%。
(2)可采煤层
K13煤层:
为煤矿区最上一层可采煤层,大部分为粉煤,强度低,煤层平均厚度1.55m,含夹矸0~1层,结构较简单,大部可采,属较稳定煤层。
顶板:
直接顶板为砂质泥岩或细砂岩,强度较低,厚度0.3~5.60m,一般厚度5.60m。
间接顶板为粉砂岩,粉砂岩为钙、泥质胶结,较坚硬,局部地段裂隙较发育,不稳定。
厚度2.50~11.50m,一般厚度7.50m。
底板:
直接底板为泥岩,强度低,水稳性差。
厚度0.50~3.30m,一般厚度0.80m。
间接底板为细砂岩、煤层,细砂岩为泥质胶结,易风化破碎。
K14煤层:
煤层平均厚度1.82m,全区可采。
含夹矸0~2层,一般0~1层,结构简单,较稳定,属全区可采煤层。
顶板:
直接顶板为含线理状及透镜煤砂质泥岩,强度较低,易风化破碎,厚度一般3.00~6.00m,岩性及厚度较稳定。
底板:
直接底板为0.60m左右粘土岩,软弱,易风化。
间接底板为粉砂岩、粉砂质泥岩及煤层。
裂隙较发育,强度小,水稳性差。
K15煤层:
煤层平均厚度2.42m,含夹矸一般0~1层,结构较简单,大部可采,属较稳定煤层。
顶板:
直接顶板为0.30m左右泥岩,强度低。
间接顶板为石灰岩,坚硬。
有时变成砂岩类,局部地段裂隙发育,不很稳定,厚度12m左右。
底板:
直接底板为0.70m左右粘土岩,强度较低,水稳性差,易风化破碎。
K16煤层:
煤层平均厚度1.97m,含夹矸1~4层,一般1~3层,结构较复杂,全区可采,属较稳定煤层。
顶板:
直接顶板为黑灰色泥岩,有时含量硅质,厚度0.50m左右,强度较低,水稳性差。
间接顶板为含泥质或钙质粉砂岩夹菱铁岩条带,厚度8m左右,稳定性中等,抗压强度一般。
底板:
直接底板为深灰色泥岩,强度较低,厚度0.20~0.80m,一般0.50m左右,含大量炭化植物根部化石。
间接底板为砂岩、泥岩或煤层。
砂岩为钙、泥质胶结,抗压强度一般,易风化破碎。
K17煤层:
煤层平均厚度1.42m,全区可采。
含夹矸0~1层,结构简单,较稳定,属全区可采煤层。
顶板:
直接顶板为含线理状及透镜煤砂质泥岩,强度较低,易风化破碎,厚度一般2.00~6.00m,岩性及厚度较稳定。
底板:
直接底板为0.80m左右粘土岩,软弱,易风化。
间接底板为粉砂岩、粉砂质泥岩及煤层。
裂隙较发育,强度小,水稳性差。
K29煤层:
煤层平均厚度1.32m,含夹矸0~2层,结构较简单,全区可采,属较稳定煤层。
顶板:
直接顶板为细砂岩,强度高,水稳性差。
底板:
直接底板为深灰色泥岩,强度较低,厚度0.20~0.50m,一般。
间接底板为粉砂岩。
粉砂岩为钙质胶结,抗压强度中等。
综上所述,煤矿区K13、K14、K15、K16、K17、K29煤层结构总体以较简单为主,煤层稳定类型均为较稳定型煤层。
表2-1-1煤层特征表
煤层
编号
煤层倾角(°)
煤层平均厚度(m)
煤层平均间距(m)
煤层结构
煤层
稳定性
顶底板岩性
顶板
底板
K13
13
1.55
12
含夹矸0~1层
较稳定
泥岩或细砂岩
泥岩
K14
1.82
一般0~1层
较稳定
泥岩
粘土岩
17
K15
2.42
一般0~1层
较稳定
泥岩
粘土岩
24
K16
1.97
一般1~3层
较稳定
粉砂岩
粘土岩
22
K17
1.42
夹矸0~1层
较稳定
泥岩
粘土岩
140
K29
1.32
含夹矸0~2层
较稳定
泥岩
粘土岩
煤层柱状详见煤层柱状图
(2)煤层露头及风氧化带
在矿区范围内的煤层露头大部分均被浮土及植被覆盖,局部地方可见露头厚度基本稳定。
煤层的风氧化带一般沿煤层露头线以下斜深50m。
三、小窑分布及开采情况
1、老窑
矿区范围内现已查明的小窑共5个,其中K16煤层有老窑4个,K17煤层有老窑1个
矿井在实际生产过程中应加强对老窑的调查,并将其标注到各煤层的采掘工程平面图上,指导矿井安全生产。
老窑分布详见井上下对照图、采掘工程平面图
2、采空区
原跨岩脚煤矿主要开采K13、K14、K15、K16煤层。
K13、K14、K15煤层在矿区范围内现已基本采空,最低开采标高为+1675m;K16煤层已大部分采空,最低开采标高为+1705m。
原三岔沟煤矿主要开采K13、K14、K15煤层。
K13、K14、K15煤层在矿区范围内现已基本采空,最低开采标高为+1623m。
原大寨煤矿主要开采K13、K14、K15煤层。
K13煤层在矿区范围内现已基本采空,最低开采标高为+1455m;K14、K15煤层大部分已采空,最低开采标高为+1557m。
采空区分布详见井上下对照图、采掘工程平面图。
4、目前开采保护层范围的确定
1、沿倾向方向的保护范围
保护层工作面沿倾向方向的保护范围是根据卸压角δ确定。
如图所示:
K15—保护层K16—被保护层C—保护范围边界线
我矿井下没有实测的卸压角,可参考表D.1数据。
表D.1保护层沿倾斜方向的卸压角
煤层倾角
(o)
卸压角
(o)
0
80
80
75
75
10
77
83
75
75
20
73
87
75
75
30
69
90
77
70
40
65
90
80
70
50
70
90
80
70
60
72
90
80
70
70
72
90
80
72
80
73
90
78
75
90
75
80
75
8O
根据我矿煤层倾角平均为13°,从表中查出卸压角可采用75°,煤层层间距为24m,经计算K16煤层倾向下部被保护边界对应于K17煤层工作面倾向下部开采边界水平内退7m,
K16煤层开采后沿倾向的卸压保护角、保护范围如图所示
2、沿走向方向的保护范围
若保护层工作面停采时间超过3个月、且卸压比较充分,则该保护层采煤工作面对被保护层沿走向的保护范围对应于始采线、采止线及所留煤柱边缘位置的边界线可按卸压角δ=56°划定。
保护层工作面始采线、采止线和煤柱的影响范围如图所示
A—保护层;B—被保护层;C—煤柱;D—采空区;
E—保护范围;F—始采线、采止线
根据我矿煤层倾角平均为13°,保护层采煤工作面对被保护层沿走向的保护范围对应于始采线、采止线及所留煤柱边缘位置的边界线可按最小卸压角
56°划定,煤层层间距为24m,经计算K16煤层走向下部被保护边界对应于K17煤层工作面倾向下部开采边界水平内退14m。
K16煤层开采后沿走向的卸压保护角、保护范围如图所示
3、最大保护垂距
保护层和被保护层之间的最大保护垂距可参照《防治煤与瓦斯突出规定》D2表。
表D.2保护层与被保护层之间的最大保护垂距
煤层类别
最大保护垂距(m)
上保护层
下保护层
急倾斜煤层
缓倾斜和倾斜煤层
开采K16煤层属于下保护层,层间距24m小于100m,符合规定要求。
五、主要结论
1、水城县三岔沟煤业属整合矿井,由原水城县三岔沟煤矿、大寨煤矿、跨岩脚煤矿整合而成,根据收集原水城县三岔沟煤矿、大寨煤矿、跨岩脚煤矿采空区分布情况,K13、K14、K15煤层已经基本采空,原跨岩脚K16煤层大部分已采空。
根据《防治煤与瓦斯突出突出规定》保护层范围计算,结合我矿井上下对照图、采掘工程平面图,和原跨岩脚煤矿、原三岔沟煤矿、原大寨煤矿资料对比,现在井下实际施工的11601首采面对应在原跨岩脚煤矿1501、1503采面之下,全部在上覆盖层采空区保护范围内,K15煤层对K16煤层的开采起到了保护层的作用。
2、根据现场生产情况实测瓦斯残余含量为4.26m3/t,小于规定值8m3/t,残余瓦斯压力为0.12MPa,小于规定值0.74MPa,实测钻屑量smax为2.15kg/m,K1值为0.11ml/(g.min)1/2,小于规定最大钻屑量6kg/m,小于规定最大K1值0.5ml/(g.min)1/2(干粉),且现场测定瓦斯为0.12%。
从未超限,说明原采空区已经达到对K16煤层消突效果,起到保护层的作用。
附:
煤层柱状图、K15煤层采空区布置图: