城郊矿十二十四采区设计说明书.docx

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城郊矿十二十四采区设计说明书

第一章矿井概况

城郊煤矿原设计生产能力为240万t/年，经过两次大的技术改造，2009年核定生产能力为500万t。

矿井目前有7个生产采区，2个准备采区，（东部3个生产采区和1个准备采区，北部4个生产采区和1个准备采区）。

1、矿井现生产采区情况：

一采区：

截止到2010年2月底剩余1个综采工作面，剩余综采可采储量24.5万吨，预计2010年5月回采结束。

一采区辅助采区：

截止到2010年2月底剩余2个综采工作面，剩余综采可采储量102万吨，2011年下半年回采结束。

三采区：

截止到2010年2月底剩余3个综采工作面，剩余综采可采储量85万吨，预计2012年12月回采结束。

三采区其它区域是厚度2.0m以下的薄煤带。

四采区:

截止到2010年2月底剩余1个综采工作面，剩余综采可采储量24万吨，预计2010年6月回采结束。

六采区：

六采区地质条件复杂，采区范围小，从目前揭露的情况看适合综采的储量非常有限，截止2010年2月底剩余4个综采工作面，剩余综采可采储量90万吨，该采区地质条件较差，储量极不可靠，只有2610、2606工作面储量25万吨比较可靠。

八、十采区:

截止到2010年2月底剩余6个综采工作面，剩余综采可采储量190万吨。

七个生产采区合计剩余综采可采储量515.5万吨。

2、准备采区情况：

五采区：

截止到2010年2月底五采区内水仓、泵房施工结束，2010年底外水仓工程施工结束。

经过三、五采区边界调整后五采区剩余5个综采工作面，合计综采可采储量300万吨，首采工作面2507预计2010年6月圈出，煤层较薄储量不可靠。

二采区扩大采区：

该采区可布置4个综采工作面，合计储量270万吨，2010年2月首采工作面2218圈出。

二个准备采区合计综采可采储量570万吨。

以上生产采区及准备采区，合计综采可采储量1085.5万吨，其中北翼综采可采储量574万吨，东翼及东南翼综采可采储量511.5万吨。

3、新采区、新水平情况：

3.1十六采区施工情况及首采工作面形成时间

截止到2010年2月底，十六采区上部工程基本施工结束，开始施工两条下山及绞车房，预计到2011年底水仓泵房工程施工结束，预计首采工作面要到2012年初具备生产条件。

3.2南翼施工情况及新采区形成采煤工作面的时间

截止到2010年2月底，南翼施工到轨道暗斜井暗斜井_____________________________________________________________________________________________________________________________上部车场位置，胶带暗斜井施工160米，预计南翼架空行人暗斜井、南翼胶带暗斜井、南翼轨道暗斜井2012年3月施工到落底位置，2012年6月南翼煤仓及辅助工程施工结束，南翼首采工作面最快到2013年初具备生产条件。

4、开采十二、十四采区的必要性

4.1从城郊煤矿目前生产布局来看，矿井北翼有四个生产采区（四、六、八、十），矿井东翼有两个生产采区（一、三），但一采区所剩储量不多，三采区存在大面积薄煤带，准备采区五采区上部薄煤带范围大，下部在短期内难以形成生产能力，为确保采掘接替和矿井可持续发展，十二、十四采区准备已迫在眉睫。

4.2十二、十四采区位于西北大巷西侧，拟利用西北轨道运输大巷和西北胶带运输大巷形成生产系统，巷道工程量小、工期短，是缓解矿井采区接续紧张的最佳途径。

4.3鉴于城郊煤矿生产及准备采区剩余储量较少，加之近年城郊煤矿产量大幅提高，安全及生产任务压力较大，造成生产采区接替紧张局面，综采储量不足维持3年的矿井产量，十六采区在2年后才能形成采面，南翼在3年后才能形成采面，按目前产量规模，2年后城郊煤矿可布置综采回采的工作面急剧减少，产量滑坡将不可避免，对矿井稳产高产非常不利。

为了缓解城郊煤矿采掘紧张的局面，确保矿井稳定可持续发展，有必要加快对十二、十四采区设计开采。

第二章十二、十四采区概况

第一节采区位置及范围、储量

1、采区位置及范围

十二、十四采区位于城郊煤矿西北部，东以F4断层保护煤柱线为界，南至十二、十四采区人为边界线，西至井田边界线，北至DWF35、DWF43、DWF45、DWF53断层组保护煤柱线。

采区上限标高为-380m，下限标高为-600m，地面标高+32.79～+34.06m，采区走向长2906m，倾向长2108m，面积609.0794万m2。

临近无采区开采。

2、地面情况及受生产影响程度

2.1地面建筑、设施等

采区范围内地面村庄较多，有包徐庄、姬庄、洪岗、孙庄、郭庄、候楼、谢集、东李路口。

永夏公路在东北角穿过。

（详见十二、十四采区井上下对照图）

2.2地形（地貌、植被、地层出露情况）

区内地形平缓，地面标高为+32.79～+34.06m,地表均为第四纪黄土层覆盖，有大量农田。

2.3水系及地面水范围

沱河在采区西南角流过,没有湖泊及较大池塘。

2.4采掘影响及破坏程度

工作面回采后，地面出现塌陷区，对地面建筑及公路造成一定破坏。

3、采区储量

十二、十四采区开采二2煤层，地质储量2337.6678万吨，可采储量1723.8624万吨。

第二节地质勘探情况

十二、十四采区有勘探孔18个，各勘探孔情况见:

《十二、十四采区勘探钻孔一览表》。

十二、十四采区勘探钻孔一览表

采

区

内

地

质

勘

探

情

况

概述：

十二、十四采区有00、01、02、03、04四条勘探线、勘探孔18个，各勘探孔情况见表

孔号

煤层

见煤底

板标高

煤厚

终孔

层位

覆盖层

厚度

基岩

厚度

封孔质量

备注

0013

二2

P1x

370.30

良好

85年已封（未到二2煤层位）

0014

二2

-416.56

2.65

P1s

393.74

53.79

良好

85年已封

0112

二2

-503.19

1.43

P1s

380.36

154.79

良好

79年已封

0115

二2

-446.61

2.60

P1s

400.75

76.05

良好

77年已封

0122

二2

-505.88

2.59

C3吨

373.10

165.41

良好

85年已封

0208

二2

-443.93

2.90

P1s

405.28

69.20

良好

78年已封

0209

二2

-427.85

3.00

P1s

366.84

91.16

良好

80年已封

0217

二2

-402.24

2.80

P1s

407.38

25.92

良好

80年已封

0220

二2

-409.36

4.34

P1s

385.97

52.96

良好

80年已封

0226

二2

-420.97

2.21

C3吨

404.20

48.14

良好

85年已封

0309

二2

-489.45

2.80

P1s

381.71

138.74

良好

78年已封

0313

二2

-417.65

2.36

P1s

413.00

36.20

良好

80年已封

0314

二2

-385.14

3.45

391.89

23.30

良好

78年已封

0317

二2

C3吨

425.10

良好

81年已封（遇断层破碎带）

0323

二2

-397.89

3.02

P1s

380.07

48.93

良好

85年已封

0412

二2

-442.15

3.20

C3吨

408.35

68.05

良好

77年已封

0415

二2

-383.03

0.80

C3吨

404.80

11.49

良好

78年已封

6002

二2

-467.74

2.81

P1s

410.17

88.14

良好

81年已封

09年4月结束的三维地震资料显示，十二、十四采区共有薄煤带5个，面积约21.25万m2，占全区面积的3.5%。

第三节地层及标志层

1、地层

十二、十四采区设计开采二2煤层，该煤层赋存于二叠系山西组地层中部，山西组主要由泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成，厚度约80m。

该组地层与下伏石炭系上统太原组呈整合接触，与上覆下石盒子组呈整合接触。

2、主要标志层

L11灰岩（K3标志层）：

位于太原组顶部，主要为生物碎屑灰岩，全区稳定，该处厚度为0.56～2.80m，以含大量腕足类化石及海百合茎化石、含较多泥质，具方解石细脉等为主要特征。

上距二2煤层51m左右。

K4标志层：

位于下石盒子组底部，为灰绿色-浅灰绿色鲕状铝质泥岩，含大量菱铁质鲕粒，局部有紫红色斑块及灰黑色斑点。

厚度为10.68m～14.75m，平均12.48m，层位稳定，易于对比。

距离煤层约为13.65m。

第四节地质构造

根据三维地震勘探资料显示，该区域除边界断层DWF53、DWF45、DWF43、DWF35、DWF33、F2、F4外，区内落差大于5m的断层有22条，落差大于10m的断层有12条，特别是DF23、DWF27断层落差均大于20m，走向延伸长度较长，对工作面的布置带来了很大的影响，全区内有薄煤带5个，面积约21.25万m2，占全区面积的3.5%。

煤层厚度变化为0m～0.8m～4.34m，可采区域煤层平均煤厚为2.68m，煤层厚度局部变化较大。

各断层情况见:

《十二、十四采区断层一览表》。

第五节水文地质特征及充水因素

1、十二、十四采区水文特征

十二、十四采区由于受边界断层的切割，呈地垒式特征，受周边水文因素的影响不大，但采区范围内有大落差断层，切割了L8灰岩，

十二、十四采区断层一览表

编号

构造

性质

产状（褶曲轴面）

实见位置及控制情况

走向

倾向

倾角

（º）

落差

（m）

DWF53

正断层

65～70

0～100

三维地震控制，边界断层

DWF45

正断层

55～65

0～25

三维地震控制,边界断层

DWF47

逆断层

0～5

三维地震控制

DWF43

正断层

55～65

0～18

三维地震控制，边界断层

DWF35

正断层

50～60

0～25

三维地震控制，边界断层

DWF33

正断层

NNE

WWN

65～75

100～190

三维地震控制，边界断层

DWF32

正断层

0～12

三维地震控制

正断层

65～70

﹥400

三维地震控制，边界断层

DWF7

正断层

NNW

WWS

50～60

0～5

三维地震控制

DWF6

正断层

40～50

0～6

三维地震控制

DWF5

正断层

WNE

SWN

50～60

0～16

三维地震控制

DWF4

正断层

0～15

三维地震控制

DWF3

正断层

60～70

10～70

三维地震控制

DWF8

正断层

45～55

0～12

三维地震控制

DWF9

正断层

0～25

三维地震控制

DWF11

正断层

40～47

0～5

三维地震控制

DWF10

正断层

NE-ES

SE-SW

45～55

0～15

三维地震控制

DWF31

正断层

0～3

三维地震控制

DWF13

正断层

50～60

0～7

三维地震控制

DWF29

正断层

0～3

三维地震控制

DWF30

正断层

0～4

三维地震控制

DWF28

正断层

40～50

0～4

三维地震控制

DWF36

正断层

0～4

三维地震控制

DWF37

正断层

50～60

0～7

三维地震控制

DWF41

正断层

0～4

三维地震控制

DWF38

正断层

0～5

三维地震控制

DWF39

正断层

0～3

三维地震控制

DWF40

正断层

0～6

三维地震控制

DWF27

正断层

45～55

0～25

三维地震控制

DWF24

正断层

0～5

三维地震控制

DF23

正断层

20～50

三维地震控制

DWF17

正断层

0～4

三维地震控制

DWF22

正断层

40～50

0～20

三维地震控制

正断层

62～70

42～113

三维地震控制，边界断层

DWF50

正断层

0～4

三维地震控制

DWF49

正断层

40～45

0～6

三维地震控制

DWF51

正断层

55～65

0～70

三维地震控制

DWF52

正断层

0～15

三维地震控制

使采区水文地质条件复杂。

该采区内直接充水含水层为二2煤层顶底

板砂岩裂隙水（Ⅱ3），新区砂岩水都较大，间接充水水源为太原组灰岩水，上距二2煤底50～55m，可以通过深部裂隙补给二2煤层直接底板，煤层埋深大，水压大，采区内煤层最低点标高和最高点标高最大高差近220m左右，为巷道掘进和回采过程中的防治水工作带来很大困难，底板注浆改造难度大。

2、十二、十四采区主要充水因素

2.1二2煤层顶底板砂岩裂隙水（Ⅱ3），该段砂岩厚约40m，富水性较好，是采掘工作面的直接充水水源。

2.2在采区范围内，据地震资料显示，DWF37、DWF5断层切割了L8灰岩，具有导水的可能性，要留够防水煤柱，防止断层带突水。

2.3巷道或回采工作面穿过较大断层时，断层裂隙带导通底板灰岩水，引起突水。

2.4采区范围内钻孔封孔时间均较早，封孔质量有待进一步验证，如果封孔质量不好，在掘进或回采时二2煤层顶底板的含水层会通过钻孔导出。

3、防治水建议及措施

3.1采掘过程中对区内钻孔、小断层附近加强底板改造，对边界断层在探注改造的基础上留足煤柱，保证安全回采；穿越钻孔时，进行加固与探防结合，防止钻孔突水。

3.2工作面形成后要进行井下瞬变电磁法探测，实施底板注浆改造工程。

3.3下山采面根据情况可开拓泄水巷，建立采区水仓及临时排水阵地，配备满足要求的排水设备，增强抗防灾能力。

3.4巷道穿过较大断层时，必须进行超前探注，防止突水事故。

3.5设计时应尽可能减少排水级数，防止一处出现水患而影响整个十二、十四采区（如停电、局部突水等）。

3.6十二、十四采区2吋高压注浆管接自西风井回风石门，通过西北轨道运输石门、西北轨道运输上山（西北轨道运输上平巷）敷设至十二、十四采区各工作面顺槽进行底板注浆改造（详见十二、十四采区注浆管路布置图）。

第六节煤层技术特征

1、煤层技术特征

根据区内18个钻孔的资料，十二、十四采区二2煤层煤厚变化为0.8m～4.34m，二2煤层煤厚全区大部分可采，局部存在不可采区域，可采区域煤层平均煤厚为2.68m，煤层厚度局部变化较大，根据西安煤科院于09年4月份完成的三维地震资料显示，全区内有薄煤带5个，面积约21.25万m2，占全区面积的3.5%。

可采性指数Km=0.93，煤层厚度变异系数r=S/m×100%=30.49%，属较不稳定煤层。

另外，从以往八、十采区实际揭露的地质资料看，三维地震提供的资料准确度较低，所以无煤带的范围和断层情况可能远比目前探明的资料要复杂的多。

2、瓦斯

瓦斯含量较低（一般小于0.5cm3/g），且为吸附型瓦斯，属低瓦斯矿井。

3、煤尘

根据2004年度煤科总院重庆分院的煤样鉴定报告，二2煤层煤尘无爆炸危险性。

4、煤层自燃

为三类不易自燃煤层

5、地温

本开采区二2煤底板温度33℃～36℃。

6、地压

12.7×106～13.7×106pa。

煤　层　顶　底　板　岩　性　表

煤层

类别

岩石名称

厚度（m）

平均

主要岩性特征

二2

顶

板

老顶

中粒砂岩

0.91～24.22

5.16

灰白色，以粗粒为主，主要成分为石英，另有长石和岩屑，可见有白云母片少许，泥质胶结。

顶部层理不连续，层理面稍含炭质，中部见有泥质团块和方解石脉发育底部含植物化石碎片。

直接顶

砂质泥岩

6.15～17.75

11.28

黑色，含较多植物化石碎片及黄铁矿薄膜。

底

板

直接底

泥岩

0.50～3.30

1.64

深灰色，厚层状，含有植物化石碎片。

老底

砂质泥岩

0.55～4.92

2.96

黑色，下部砂质呈条带状，含植物化石。

区内变化情况

十二、十四采区二2煤层直接顶板多为砂质泥岩，厚度6.15m～17.75m，平均11.28m。

直接底为泥岩，厚度0.50～3.30m，平均1.64m。

第七节地表特征

采区范围内地表地形平缓，地面标高为+32.79m～+34.06m,地表均为第四纪黄土层覆盖，有大量农田。

采区范围内地面村庄较多，有包徐庄、姬庄、洪岗、孙庄、郭庄、候楼、谢集、东李路口。

永夏公路在东北角穿过。

沱河在采区西南角流过,没有湖泊及较大池塘。

工作面回采后，地面出现塌陷区，对地面建筑及公路造成一定破坏。

第八节煤质

十二、十四采区煤质特征表

物

理

特

性

煤层

颜色

光泽

硬度

容重

品种

结构

二2

黑色

似金属

0.9~2.0

1.47

无烟煤

简单

工

业

指

标

二2煤层

FCr

QfD吨

工业牌号

0014

0.68

18.01

9.22

0112

0.83

15.04

10.26

0.43

7141

0115

0.70

12.97

9.90

0.40

7351

0122

1.79

16.07

11.38

6853

0208

0.77

8.88

8.68

0.45

7740

0217

0.48

16.01

10.62

0.41

6997

0220

0.25

15.16

11.23

7081

0309

1.22

12.30

10.53

0.43

7271

0313

0.73

12.79

9.99

0.32

7330

0314

1.33

12.89

10.08

0.51

7265

0323

0.74

11.35

10.31

0.41

7343

0412

0.99

12.50

9.62

0.41

7344

6002

0.90

8.68

9.60

7599

第九节采区存在问题及建议

1、采区地面有村庄，随着采区的掘进及回采仍有可能造成地表塌陷，影响建筑物安全。

2、在采区范围内，据地震资料显示，DWF37、DWF5断层切割了L8灰岩，具有导水的可能性，要留够防水煤柱，防止断层带突水。

3、三维地震勘探资料显示DF23、DWF27断层落差均大于20m，走向延伸长度较长，对工作面的布置带来了很大的影响，由于实际揭露地质资料与三维地震提供的资料存在很大的差别，建议有必要在巷道掘进过程中对断层的落差进一步探明，以便于工作面的合理布置。

4、采区范围内钻孔均进行了封孔，但有的钻孔封孔质量难以保证，因此采掘过程中接近勘探钻孔时，要超前探水。

5、根据以往采区三维地震勘探成果和实际揭露的地质构造分析，三维地震提供的资料准确度较低，十二、十四采区的断层情况要远比预计的复杂，尤其在落差大于20m的断层附近还会存在诸多小的伴生断层。

所以无煤带的范围和断层情况可能远比目前探明的资料要复杂的多。

第三章采区设计方案的确定

第一节方案的提出、确定

根据采区边界和采区内断层情况以及储量情况，经讨论、论证，提出多个设计方案，后经研讨确定两个较为优越、合理的方案。

方案Ⅰ

根据十二、十四采区范围及地质情况，在西北轨道、胶带运输石门施工到十二采区位置后，施工西北轨道、胶带运输上山及上平巷。

待西北轨道上山施工到-410.312m（底板）标高后，西北轨道大巷沿3‰上坡施工。

西北胶带运输上山和上平巷均沿煤层施工，直至十四采区边界，并且在西北胶带运输石门末部设计煤仓。

其中上山及上平巷初始段范围设计为十二采区，上平巷里段范围设计为十四采区。

根据矿井采掘接替情况，先设计施工十二采区范围相关工程，在十二采区范围相关工程施工结束后，开始十二采区回采，并进行十四采区范围相关工程施工准备。

采煤工作面采取走向长壁回采。

由于十二、十四采区为上山采区，不再设计施工采区水仓，采区涌水经工作面排水系统排至西北轨道、胶带运输上平巷→西北轨道、胶带运输上山→西北轨道、胶带运输石门→西翼轨道、胶带运输大巷→副井底水仓。

在距NG9点1242.917m位置，即巷道底板标高达到-470.596m时仍按13°30′方位施工西北轨道运输上山，上山坡度15°，平距224.982m（斜长232.918m），巷道底板标高达到-410.312m后按同一方位施工西北轨道运输上平巷，西北轨道运输上平巷采取3‰上坡施工，西北轨道运输上平巷总长度2193.201m。

距上变坡点73.553m施工西北轨道运输上山绞车房，并设计施工上部车场，满足提升运输需要。

距上变坡点551.277m施工十二采区末部联巷即西北2#联巷，上部车场工程量160m。

设计巷道断面4.4m宽，直墙半圆拱形断面，净断面面积14.6m2，并铺设30Kg/m轨道满足运输需要。

在西北胶带运输石门施工至距NP10点885.545m位置后，按6°下山施工，底板标高达到-470.705m后，巷道按3‰下坡施工，施工112.7m后，即巷道底板标高达到-471.006m时，沿煤层施工西北回风绕道，工程量203.123m，底板标高达到-460.810m后，按13°30′方位沿煤层施工西北胶带运输上山及西北胶带运输上平巷，施工2401.761m（平距）后沿12°下山施工西北胶带下山，预计西北胶带下山平距73.048m（斜长74.680m），达到403.519m标高后开始沿3‰下坡施工西北胶带下平巷，直至十四采区末部联巷。

西北胶带运输上山工程量498.099m，西北胶带运输上平巷工程量1916.364m，西北胶带下山工程量74.680m，西北胶带下平巷工程量30m。

在西北回风绕道与西北胶带运输上

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