红岩煤矿10煤一采区设计说明书.docx

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红岩煤矿10煤一采区设计说明书

红岩煤矿10#煤一采区

设

计

说

明

书

编制人:

审核人:

负责人:

日期:

前言

红岩煤矿10#煤一采区是红岩煤矿7#煤采区的接续区，采区工程量7100m（三条大巷和首采面巷道），目前正在准备7#煤首采工作面，预计2014年四月开始回采。

为保证采区正常接续，现提前编制10#煤一采区设计，该采区可采储量1750.8kt，按年产450kt计算，服务年限2.8年。

第一章采区概况及地质特征

第一节概况

红岩煤矿10#煤一采区位于矿井南翼，西部至井田边界，采区西南部地面有沟西村，南部为原永红煤矿采空区，现已关闭，东南部地面有庄立村，采区中北部有10煤破坏区，采区东部至井田边界。

10煤厚度0-0.5/3.7m,平均1.86m。

可采储量175.1wt。

采区内共施工地质钻孔5个，分别为：

kZ1孔、KZ2孔、KZ4孔、KZ5孔、KZ8孔

第二节地质特征

一、煤系地层

10#煤层位于太原组下部，上距7#煤层25.15～29.30m，平均27.36m。

煤层厚度0.50～3.70m，平均1.86m，结构中等，含0～3层夹矸。

顶板岩性多为泥岩，少数为砂质泥岩、粉砂岩；底板多为泥岩、少数为粉砂岩、细砂岩。

10#煤层为井田内稳定发育的大部可采煤层。

井田内北东部存在10#煤层露头线。

参与整合的原红岩煤矿及已关闭的寨头村办煤矿、永红煤矿均开采10#煤层。

井田北东部、中部及南部10#煤层已有不同程度采空。

二、煤质

10#煤层：

物理性质:

煤层均表现为黑色，条痕为棕黑色，沥青玻璃—油脂光泽，硬度一般为2—3，有一定韧性，内生裂隙发育，断口多参差状、贝壳状，性脆易碎。

宏观煤岩组分以亮煤、镜煤为主，少量暗煤、丝炭。

宏观煤岩类型以半光亮型、光亮型煤为主，部分半暗型煤，暗淡型煤少见

10煤工业指标

Ad（%）

Vdaf（%）

Mad（%）

St.d（%）

Qgr.d（MJ/Kg）

GR.I

14.25

27.68

0.30

1.87

29.70

70

三、煤层顶底板

顶板岩性多为泥岩，少数为砂质泥岩、粉砂岩；底板多为泥岩、少数为粉砂岩、细砂岩。

四、采区地质构造

采区内构造总体呈现舒缓的波状起伏，采区南部发育一次生小背斜及一次生小向斜，南部发育有2个陷落柱。

地层走向多为北西—南东向，地层倾角较小，3～6°左右。

次生背斜：

位于井田南东部，轴迹走向北西—南东，轴迹井田内长约1650，影响宽度约600m。

两翼对称，倾角3～4°。

次生向斜，位于井田南西部，轴迹走向北西—南东，轴迹井田内长约1400m，影响宽度约650m。

两翼产状相近，倾角3～4°。

根据原永红煤矿井下揭露，井田南部发育2个陷落柱（X1、X2）。

陷落柱平面形态呈椭圆形，X1长轴约105m，短轴约65m；X2长轴约108m，短轴约80m。

综上所述，采区内构造复杂程度为简单。

采区内无岩浆岩侵入。

综合柱状图

第三节水文地质

水文地质条件：

（一）主要含水层和隔水层

1）含水层

井田地势总体为中部高而西周低，最高点位于井田北中部山梁上，海拔1065.1m，最低点位于井田西南部，海拔806m，最大相对高差为259.1m。

井田内无常年性河流，仅有季节性河谷，雨季在沟谷中有短暂山洪流过，分别向北东汇入小河，南西汇入段纯河。

井田含水层自下而上有奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系上统太原组碎屑岩类夹石灰岩岩溶裂隙含水层、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层、下石盒子组砂岩裂隙含水层组及风化裂隙含水层、第四系孔隙含水层。

2）隔水层

井田内的隔水层主要为本溪组粘土岩隔水层及各含水层间的泥岩、砂质泥岩隔水层。

井田内各含水层之间的泥岩、砂质泥岩、粘土岩等成为各含水层间的主要隔水层，但由于采空塌陷的影响而产生垂直裂隙，成为各含水层间的水力联系通道。

含煤地层底部的本溪组厚约16.24m，岩性由铝土质泥岩、砂质泥岩、粘土岩组成，岩性致密、细腻，隔水性能好，为井田内含煤地层与奥灰水间良好的隔水层。

3）地下水的补给、迳流、排泄条件

①岩溶地下水

井田属岩溶水径流区，奥陶系岩溶水自西北向东南从井田流过，向郭庄泉排泄。

②碎屑岩类裂隙水

裂隙水的补给主要是基岩裸露区接受大气降水的补给，与地表水接触地带，可接受其侧向补给，另外还可接受上覆松散层含水层的下渗补给，该地下水接受补给后一般沿岩层倾斜方向运动，在地层切割深处往往以泉的形式排出地表，另外人工开采和矿坑排水也是其排泄方式。

③松散岩类孔隙水

其主要补给来源是大气降水，接受补给后，一般沿沟谷向下游运动，流向与地表水基本一致，其排泄方式除蒸发排泄外，主要是人工开采或补给下伏基岩裂隙含水层，局部以泉的形式排泄出地表。

（二）矿井充水因素分析及水害防治措施

1）地表水对开采的影响

井田内无常年性河流，仅有季节性河谷，雨季在沟谷中有短暂山洪流过，对开采影响较小。

2）煤系含水层

井田内可采煤层为7、10、11号煤层。

本采区10#煤层充水含水层为砂岩裂隙含水层及K2灰岩岩溶裂隙含水层。

根据补勘资料，太原组岩溶裂隙含水层富水性较弱。

3）本采区及周边矿井采空区分布范围及积水、积气情况

采区内10#煤层存在采空区4处，分别为位于井田中部原红岩煤矿破坏区1处，面积约47118m2；位于井田南部原永红煤矿采空区2处，采空面积约111820m2。

井田南部界外存在原永红煤矿采空区1处，采空面积14438m2。

原永红煤矿已关闭。

井田南部存在永红煤矿开采11号煤层形成的采空破坏区1处，位于ZK2号钻孔周围，采空破坏区面积约65765m2。

10#煤层厚度为0.50～3.70m。

按煤层厚度3.70m进行计算，开采10#煤层导水裂隙带平均高度为30m。

求得开采10#煤层导水裂隙带高度为48m。

而10#煤层上距7#煤层25.15～29.30m。

所以今后煤矿开采10#煤层将会沟通7#煤层采空区积水。

开采煤层时一定要沿采空影响区留足防隔水煤柱，穿越古空或采空区时一定要先做探放水（气）工作，严防事故的发生。

严格遵守

“预测预报，有掘必探，有采必探，先探后掘，先探后采”方针，以免造成透水及瓦斯积聚，酿成事故危险。

4）构造对开采煤层的影响

采区内发育一主向斜及一次生背斜、向斜。

向斜槽部有利于地下水汇集。

今后在生产过程中应重视对隐伏断层以及其它构造形迹的发现与研究。

以防断层导水造成淹矿事故。

5）奥灰水对开采煤层影响

井田内奥灰水标高在539～544m之间，而可采煤层赋存标高在760～910m之间。

各煤层不存在带压开采问题。

6）水害防治措施

①地表水的防治措施

a挖建防洪排水渠沟，工业广场要挖建排水渠道拦截地表水以及浅层地下水，以防雨季洪水涌入矿井造成水害，对防洪排水渠道，每年雨季前要进行清淤工作，以防堵塞。

b做好防水堵漏工作，井田东部煤层埋藏浅，煤层开采后导水裂隙带将会沟通地表，会造成地裂缝及地面塌陷。

开采过程中对发现的地面裂缝要采用粘土或水泥等进行及时回填堵漏。

②井下水的防治措施

a做好探放水工作。

采掘前要做好超前探放水工作，以查明采掘工作面、侧帮或顶底板水情，这是确保安全生产的一项重要防水措施。

采掘前一定要坚持“预测预报，有掘必探，有采必探，先探后掘，先探后采”的原则。

进一步查明井田采空区积水情况，接近采古空区时做好应急措施。

b留设防水煤柱，防水煤柱留设在充分考虑“安全可靠与资源充分利用，开采方法和构造与岩性的关系，开拓、采掘布局与煤柱的协调关系

”的同时，在不宜采取疏放措施的突水区域，设置防水煤柱。

沿采空区应留设防隔水煤柱；在接近断层、陷落柱时应留设防隔水煤柱。

c合理设计开采布局，采用正确的开采方法。

煤层开采顺序和井巷布置应首先考虑水文地质条件。

井筒及井底车场都应布置在地层完整而且不易透水部位。

应监控向斜槽部涌水量的变化情况。

d随时检查、维修煤矿使用、备用的探放水设备，以充分应对突发水害。

e加强安全教育，经常进行安全知识培训，牢固掌握井下放探水知识技能，将水害事故消灭在萌芽状态。

7）矿床水文地质类型

采区内含水层为受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层，直接充水含水层单位涌水量小，有一定的补给水源，补给条件一般；矿井内采（古）空区存在积水，位置、范围、积水量清楚；矿井涌水量较小；防水治水工作易于进行。

综上所述，矿井水文地质类型为中等。

8）矿井涌水量预算

预计矿井、水平和采区的涌水量，对合理选择开拓方案、采煤方法，制定排水疏干措施，确定排水设备意义重大。

根据原碾则焉煤矿开采10号煤层年产量为60kt时正常涌水量20m3/d，最大涌水量30m3/d。

现用水文地质比拟法预算本矿井开采太原组10号煤层生产能力达450kt/a时的矿井涌水量（按每年生产时间330天计）。

计算公式：

Q=Ks×P

式中：

Q-矿井涌水量（m3/d）

Ks-富水系数（m3/t）

P-设计生产能力（t/d）

计算结果见表2—3—5，煤矿开采太原组10号煤层生产能力达450kt/a时的矿井正常涌水量为150m3/d，最大涌水量为225m3/d。

表2—3—5矿井涌水量计算表

开采煤层

涌水量类型

设计生产能力（t/d）

富水系数（m3/t）

矿井涌水量

（m3/d）

10

正常涌水量

1363

0.110

150

最大涌水量

1363

0.165

225

第四节储量计算

一、井田勘探程度及开采条件评价

1.对勘探类型和勘探基本网度的评价

根据地质报告提供，本采区共施工钻孔5个，结合以往钻孔资料及现生产矿井巷道揭露，井田内采区达到勘探程度，可作为采区设计的地质依据。

采区构造简单，10#煤层为稳定可采煤层，以不大于1000m工程见煤点连线和实际连线之外1/2的全部范围划定探明的经济基础储量（111b），断层两侧及陷落柱外侧均留50m、风氧化带内推50m为推断的资源量（333）。

2.对地质资料的评价、存在的问题及应补充勘探的建议

（1）本采区10#煤层具有爆炸危险性，煤的自燃倾向性为10#为容易自燃煤层，生产过程中要做好防火防尘工作。

（2）本采区及周边矿井采空区积水是一大隐患，建议在临近采空区开采时，应进行探测和疏排；

（3）建议对采区内煤层瓦斯含量、涌出量做进一步预测鉴定。

（4）本采区不存在带压开采问题，但采区南部陷落柱比较发育，需加强对陷落柱及隐伏构造的探测工作；

（5）注意隐伏构造的存在，并进行详细观察陷落柱的导水性，并对陷落柱的导水能力进行定期检查，且预留保安煤柱；对于揭露钻孔，注意钻孔封闭完好，并预留保安煤柱；

（6）补充10#煤层导水裂隙带高度的观察资料。

二、资源/储量和可采储量

根据山西地宝能源有限公司2011年4月提交的《山西灵石国泰红岩煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》，按照《煤、泥炭地质勘查规范》，国务院函（1998）5号《关于酸雨控制区和二氧化碳污染控制区有关问题的批复》及《煤炭工业矿井设计规范》等有关文件规定，矿井资源/储量遵循下列原则计算：

最低可采厚度：

炼焦用煤0.70m（倾角小于25°）；

最高灰分（Ad）:

40%；

全硫分（St.d）：

≤3%：

根据《山西灵石国泰红岩煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》：

10#煤层视密度分别为：

1.35t/m3。

一采区内10#煤层现保有资源/储量（111b+122b+333）为3805kt，其中111b为2450kt，122b为685kt，333为670kt。

矿井保有能利用资源/储量汇总见表3—1—2。

一采区工业储量为111b+122b+333×k＝3738kt，可信度系数k＝0.9。

扣除村庄、断层、井田边界及永久煤柱后，一采区设计储量为3018kt。

扣除矿