自临矿集团田庄煤矿八采区设计说明书.docx

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自临矿集团田庄煤矿八采区设计说明书

第一章　矿井概况

田庄煤矿位于兖州市王因镇境内,200０年试生产，设计生产能力30万吨/年,经过技术改造现为90万吨／年,采用一对立井开拓（中央并列式通风）、单水平上、下山开采。

立井为提升井（３．5吨箕斗）兼作回风,副井为进风井，兼作提升矸石,运送人员、上下材料用。

大巷运输采用ZK3-2型架线式电机车。

全矿井现生产采区为二采区、三采区、六采区，接续采区为八采区。

田庄井田东邻横河煤矿井田、北与杨村井田相接、南至辛集井田边界、西至煤层露头,开采上限为-1４8m。

第四系防水煤岩柱为37m，矿井主采煤层为１6上层煤和1７层煤，煤层走向近南北。

井田范围不规则，井田面积约8.5kｍ２。

新集井田西部边界为井田西边界,南北到井田边界，东部以F1断层为界。

西翼东西宽２.4~3.6ｋm,南北长6.0～6.5ｋm,面积约2２.６kｍ2。

田庄煤矿自2０00年试生产以来，开采了一采区、二采区、三采区、五采区和六采区,为促进矿井继续稳定生产,需进行接续采区既八采区的开拓工作。

第二章采区　概况　及地　质特征

第一节、概况

八采区位于田庄煤矿工业广场西526~1799米,地界全部在济宁市高新区王因镇境内。

八采区位于六采区以西、五采区以南。

南距玉皇庙村１252米、程家街1158米,雪花淀粉厂坐落于八采区西南角；西部边界紧邻雪花淀粉厂北部的原济微公路加油站；采区北端为矿井井田边界，西北边界距离官庄村１10米，东北距梁家营村19５米。

东邻六采区6604工作面；南至-１6７ｍ水平西翼水平轨道大巷和皮带大巷中间、二水平（-２5０ｍ）轨道大巷与皮带大巷之间，与五采区相邻;西与十采区相邻。

东西最大宽度84９.5米，南北最大长度１358.7米，总面积0.9８km２。

八采区内地表平坦,地面有雪花淀粉厂。

济南至微山的省道（原济微公路）、矿运煤路均从此区穿过。

田庄煤矿废水排水沟流经地表，区内无其他水库、湖泊等水系。

自里彦发电厂至兖州小马青变电站的220kv高压线,由南向北经过采区中东部。

八采区位于新集井田内，１9７5年4月至11月，山东省煤田地质勘探公司第二勘探队进行野外勘探,1976年2月提交《新集井田精查补充勘探地质报告书》。

２00４年１月至5月,江苏煤炭地质物测队在新集井田完成了三维、二维地震综合勘探,编制了《山东省临沂矿务集团田庄煤矿新集井田三维、二维综合地震勘探报告》。

进一步控制了16上、1７煤层底板构造形态及深度,控制了第四系厚度，对奥灰顶界构造形态及深度进行了解释。

2004年5月,临沂矿务局批准了该报告的勘探成果。

区内有127、鲍70两个钻孔，采区外围分布有鲍7１、新8、新9、D47等６个地质勘探钻孔。

历次勘查工作,查清了构造和煤层赋存情况，基本能满足生产需要。

鲍71、新8、新9、D47等4个地质钻孔终孔层位在１8上煤，127孔终孔层位十二层石灰岩。

鲍7０孔终孔层位十四层石灰岩。

１２7、鲍７0、鲍71孔封孔质量可靠，新8钻孔封孔质量按设计封孔，未取样检查。

D４7钻孔封孔质量不明。

八采区内可采煤层有16上层煤和１7层煤。

区内地表全部被第四系覆盖,地表平均标高＋39.84m，第四系厚度平均为136.91ｍ,基岩露头标高一般为-9７.19ｍ；1６上层煤一般埋深１９3~２8６m，１７层煤一般埋深2０1～2９3m。

第二节、相临区域的生产与地质情况

八采区的东面是我矿正在回采的六采区，南面是未准备完毕的五采区。

其他相邻区域均未开掘开采。

与六采区相临位置为66０４工作面。

其中1６上煤赋存标高－154~180m,形态为自西向东倾覆的单斜构造，17煤一般位于16上煤下６.2m。

第三节、区内地层及地质构造：

（一）区内地层

采区内地层自上而下有第四系、石炭系上统太原组、石炭系中统本溪组和奥陶系中统。

由新至老分别为:

1、第四系（Q）：

厚度为125．40—187.35m，平均16０.24m,分上、中、下三组。

上组由棕黄色粘土、粘土质砂及松散的粘土质砂、砂砾层组成。

砂及砂砾层呈透镜状。

该层厚度平均为５0米。

中组主要由粘土、砂质粘土、砂及砂砾层组成，成分以粘土为主,厚度一般在70米左右。

下组由粘土质砂、砂、砂砾层组成，该层厚度一般为40米。

2、上石炭系太原组（C3）：

厚度４5.41—１47.94m,平均79.8２ｍ，由深灰-灰黑色泥岩、粉砂岩、灰色粘土岩及灰-灰绿色砂岩组成，中夹石灰岩8层和薄煤层22层，主要标志层十下灰岩，主要可采煤层为1６上、17层煤，局部可采煤层为15上、1８上层煤。

３、中石炭系本溪组（C2）：

厚度21.4--48.0m平均40.0０ｍ，由杂色粘土岩、灰色石灰岩、紫色铁质泥岩和铝土岩组成,偶夹煤线和薄层砂岩。

十四灰石灰岩为乳白色含筵科和小螺化石,层位稳定,为主要标志层。

4、中奥陶统石灰岩（O2）：

厚度约7５0m,据钻孔揭露，顶部为青灰色石灰岩，质纯、夹有绿色粘土，洞穴发育。

5、八采区钻探综合成果：

地表平均标高3９.84m,区内第四系松散层厚度平均136.9１m,基岩露头标高平均为-97.19m,1６上煤平均厚度1.１0m,底板平均标高-1８6.13m；17煤平均厚度1．０4m，底板平均标高－１93.40m。

（详细数据见下页表）

八　采　区钻探资料　统计　表

　孔号

孔内情况

八采区内钻　孔

八　采　区　外围钻　孔

平均

127

鲍70

鲍7１

新8

新９

D47

地表标高

39.67

39.88

39．18

39.９1

3９.68

４0.0１

39.84

第四系厚度

129.02

13１.64

１38.78

152．５0

13２．2０

1３7.33

13６．91

第四系底界标高

-89.３5０

-91.7６

-９9.6

-112.59

-９2.52

-９7．32

-９7.19

1５上层煤

底板深度

１80.56

176．94

202.25

246.9７

153.51

—

１92.０5

底板标高

-1４0.８9

-１37．06

-1６3．07

-２06.96

-１13.8３

—

-152.3６

煤层厚度

0．62

0.96

0.８８

0.64

0.７7

—

0．７7

15下层煤

底板深度

2０7．44

199．３8

230.５５

２7１．55

1８1.3７

17７．9０

211.３7

底板标高

-1６7.7７

－159.50

-1９1.37

-2３1．64

-１4１．69

-13７.89

－171．64

煤层厚度

0.45

0.44

0.５

０.５0

0.２8

0.4

0.4３

1６上层煤

底板深度

２２4．10

209.5２

２45.4６

２86.０１

196.63

19３．60

２２5.8９

底板标高

-1８4.43

－1６9.64

-206．28

－245.８7

-156.95

－153.５90

－１86.1３

煤层厚度

1．19

0．88

1.０9

１.09

1．23

１.1

1.10

１７层煤

底板深度

2３1.97

215.２2

253.10

293．43

2０4．30

２０1.０0

233.17

底板标高

-192.30

-1７5．３4

-213.92

-25３.25

-1６４.62

-160.９9

－193．40

煤层厚度

1.１5

１.03

1.06

0.８3

０.９５

1.2

1.０4

18上层煤

底板深度

237.9５

2２1.1８

２57．91

298．46

２08.95

2０4．８0

23８．２1

底板标高

-198.２8

-181.30

-218.73

-２５8．55

-169.27

-164．7９0

-198.４9

煤层厚度

0.25

０.32

0.３

0．３4

０.33

0.75

0．3８

终孔层位

十二灰

十四灰

18上煤

１8上煤

18下煤

18上煤

太原组

终孔深度

24７.18

250.14

2６３.41

3０0.４9

222.69

213．０2

２49．4９

封孔质量

可靠

可靠

可靠

按设计封孔,未取样检查

合格

质量不明

（二）地质构造

八采区构造相对较为简单,区内无大型褶皱发育及其它复杂地质构造。

采区中部为大致走向２04°（北北西）的DFＬ64断层；DFL67、ＤＦＬ64两断层之间是在西翼轨道巷实际揭露的落差21.5米的F八-1断层。

本采区中东部为走向（北西转北西）倾向（南东东转北）的DFＬ65断层,及东部边界DFＬ６７断层;除以上4条断层之外,区内还有一条物探落差０-２米的DＦL66的正断层。

根据五采区560２面及西翼北皮带巷、轨道巷实际揭露,在本采区西南角,有一条走向大致１8°、宽2-８米不等的砂岩充填无煤带。

１6、17煤均受其影响。

在北皮带巷１７煤影响宽度竟达到了35米。

据揭露情况证明无含水导水情况。

如有采掘工程至此也要加强探查及防水防护。

１、ＤＦＬ６７断层：

是八采区的东部边界。

正断层,落差0~２8m,走向北北西,倾向北东转北东东,断面倾角70°，南起5６０1下顺，向东东延展长度１000m,物探控制可靠。

含导水性不明,经计算，煤柱宽度30米即可。

考虑物探确定的断层位置会有15米的摆动偏差,故按照西翼设计留设45米宽的防水保护煤柱。

２、DFＬ６4断层：

位于采区中部。

正断层，落差０～１0m,走向北西,倾向南西,断面倾角7０°,南起西翼轨道巷，向北东延展长度5５0m，物探控制可靠。

含导水性不明。

西翼设计中“只在断距大于15m的断层周围留设煤柱”，经计算该防水煤柱宽度不足2０米,故暂留设20米宽的防水保护煤柱。

3、F八-1断层：

位于采区东部。

走向208°，倾向１18°，逆断层,落差为21.5米,－１67m水平西翼轨道、皮带大巷实际揭露，揭露后,皮带大巷有底鼓现象。

为防止断层导水，留设30米宽的防水保护煤柱。

4、DＦL65断层:

位于采区中东部。

该断层走向（北西转北西）倾向（南东东转北）,正断层,落差0～7米，物探控制质量可靠。

含导水性不明、落差较小，根据西翼设计暂不留设防水煤柱。

离断层较近时超前钻探。

5、DFL６6断层:

位于采区东南角。

在DFL65、F八-1断层之间，正断层，走向北西，倾向北东，落差0～2米,走向长度50米,物探控制质量较可靠。

落差较小,根据西翼设计不留设防水煤柱。

第四节、煤层

区内从上到下分布的可采煤层共四层,分别为1５上、16上、17、1８上煤层。

15上、1８两层煤分别受第四系下组含水层水和下伏十三、十四灰岩水的威胁，均不能采。

16上、１7两层煤沉积稳定,结构简单，全区可采。

煤层

煤种

灰份

（%）

挥发份（%）

硫份

（％）

发热量

（ＭJ/kg）

16上

气煤

13．44

43.０５

3.4１

29．1

1７

气煤

１2．47

4４.４0

3.９０

29.2

１、16上煤:

厚度０.88——1.33米，一般厚度1.14米,有时含FｅＳ2结核

2、17煤：

厚度０.63——1.25米,一般厚度１.00米,偶含ＦeS2结核。

3、16上、17煤层属于不易自燃煤层，瓦斯涌出量几乎为零，属低瓦斯煤层。

4、煤尘爆炸指数１7煤为４4.０6%,16上煤为４7.89％,煤尘具有强烈爆炸性。

５、煤尘爆炸指数过高，掘进和回采期间须欧陆七公分加强综合防尘工作。

瓦斯涌出量及其它特征

瓦斯

二氧化碳

采区、工作面瓦斯最大相对涌出量（m3/t）

有无高瓦斯区

煤层自燃发火期

（月）

煤尘

爆炸指数

（％）

全矿井

鉴定等级

全矿井

鉴定等级

相对量

（m3／ｔ）

绝对量

（ｍ３/ｍｉn）

相对量

（m3／t）

绝对量

（ｍ3/min）

0.00０

０.0００

低

2.7

４．68

低

０

无

属不易自燃煤层

16煤４7.89

1７煤44．06

第五节、煤层顶底板

1、１6上煤层及顶底板

16上煤层:

位于太原组下部主要含煤段的上部。

上距15上煤４０m左右,下距17层煤3.79～１3.60m,一般为6.２m左右，距奥灰５８．70～72.91m。

平均54.7m。

间距稳定。

1６上煤厚度为０.88~1.2３米,平均1.10米，煤厚变异系数12%,煤层结构为简单，含夹石1～3层,厚度为0.1~0.３m。

16上煤层为稳定可采煤层。

直接顶为石灰岩（十下），厚3.83～5.87m,平均５.5０m，致密、坚硬,裂隙较发育。

石灰岩强度指数为５０．5４～8８．60MPa，抗压强度2０.20～15２.８0MPa，普氏硬度8.9１,RQＤ７7％。

底板主要为泥岩厚0.65~2.３７m,偶有粉砂岩或中砂岩。

泥岩强度指数28.20~45．2６MPa，抗压强度2３.3～81.6MＰa。

吸水率3．65，具有膨胀性。

2、１7煤层及顶底板

17层煤:

位于太原组下部,下距太原组底界平均19.98m,距奥灰5１.13～６7.96ｍ,平均４7.3m。

厚度０．８３～1.20米，平均1．04米。

煤厚变异系数16％。

属较稳定煤层。

第1７层煤为全区稳定的可采煤层。

直接顶板为第十一层石灰岩，厚度0~2.８2m,平均厚1.０8m,不稳定,常相变为泥岩、泥灰岩或粉砂岩。

石灰岩强度指数６0.30~1２2.20ＭPa,抗压强度9４．８MPa，普氏硬度10.８8。

底板为浅灰、棕灰色铝质粘土岩，厚度1.0～1．５m,含菱铁矿结核或鲕状结构。

泥岩强度指数24.3２~40.6４Mｐa。

第六节、水文地质

本采区为第四系全覆盖的石炭系煤系地层，从上到下分布的主要含水层有第四系下组砂岩含水层，八灰含水层,十下灰直接充水含水层，十三、十四承压含水层，奥灰承压含水层。

１、第四系下组含水层,含水丰富，主要影响煤层露头区，本采区北部为煤层露头区。

根据西翼设计,按照各煤层实际赋存情况及《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》、《水文地质规程》,16上、17煤层的防水煤柱计算数据为从煤层露头风氧化带向下垂深21m，各煤层露头处根据煤层开采厚度分别留设。

2、八灰含水层厚2.5米,下距1６煤５5米,因其厚度小、裂隙不发育、含水量小补给性差、局部剥蚀不完整，距开采煤层远等因素,对16、17煤的开采没有影响。

３、十下灰岩含水层为16上煤的直接顶,厚度５.4米,裂隙较发育,其含水层含水特征为静储量水,补给贫乏,容易疏干，初期揭露水量较大，后逐渐减小、干涸,并有袭夺现象,下山掘进时，水跟迎头,影响正常施工。

４、十三、十四灰为煤层下伏含水层，因含水较丰富,水压较大,成为威胁煤矿安全开采的主要含水层。

十三灰其顶界面距16上煤底板33.2米、17煤底板2４.5米。

八采区最大开采深度16上　煤-２40米,17煤－247米，根据2０09年５月份西翼水文观测孔观测数据,十三灰（XＧ１3--8）水头高度为-80米，由此得出隔水层底板承受十三灰最大水压为:

１.93Ｍpa、1.9２Mpａ矿压破坏深度（Cp）为12米。

由以上数据计算八采区十三灰突水系数：

根据《矿井水文地质规程》（试行）附录五的公式：

Ts=Ｐ　/　（　M-Ｃp）计算16上、１7煤开采的突水系数。

1６上煤：

Ts=Ｐ/（M-Cp）=（1.93*10）/（33.2-１2）=　0.9１

17煤：

Tｓ’=P/（M－Cp）=（１．92*10）／（２４.５-１２）=　１．５4

由计算可知，在正常情况下,　１7煤开采时突水系数超过临界突水系数（1.０）,不能安全回采,存在突水危险。

因此16煤开采时需加强底板十三灰承压水的疏水降压防治工作,以使17煤能达到安全回采。

在构造破坏段,16上煤、１7煤受矿压破坏的突水系数值都大于临界突水系数（０.60），存在突水危险,因此应特别注意16煤开采时受构造破坏地段的底板水防治工作。

十四灰顶界面距1６上煤底板48.17米，１7煤底板39.５2米。

八采区最大开采深度16上煤-240米,17煤－247米,根据2００9年５月份西翼水文观测孔观测数据,十四灰（XG１4－-11）水头高度为-64.8米，由此得出隔水层底板承受十四灰最大水压为:

2.23Mpa、2.22Mpa矿压破坏深度（Ｃp）为1２米。

由以上数据计算八采区十四灰突水系数:

根据《矿井水文地质规程》（试行）附录五的公式:

Ts=P　／（M-Ｃp）计算16上、1７煤开采的突水系数。

1６上煤：

Ｔｓ＝P/（M－Cp）　=（2.２３*１０）/（48.1７-12）=0．62

17煤:

Ts　=Ｐ／（M-Cｐ）=　（2．22*10）/（39.52-12）=0.8１

由计算可知，在正常情况下,１6上、17煤开采时十四灰突水系数不超过临界突水系数（1.０）,可安全回采。

在构造破坏段，16上煤、17煤突水系数值均大于临界突水系数（０.60），存在突水危险，因此应特别注意16上煤、１７煤开采时受构造破坏地段的底板水防治工作。

根据临界突水系数和底板隔水层平均厚度，计算16上煤１７煤开采的安全水头:

非构造破坏段:

１6上煤：

P=Tｓ*（Ｍ-Cｐ）=1.0*２１.2=21.２（Kgｆ/ｃm2）

17煤：

P=Ｔs＊（M-Ｃｐ）=1.0*1２.5=1２.5（Kｇf／ｃｍ2）

构造破坏段:

16上煤:

P=Ts*（M-Ｃｐ）=0.6＊2１.2=12.7（Ｋgf／cm２）

1７煤：

P=Tｓ＊（M-Cｐ）=0.6*１2.5＝7.50（Kgf／ｃm２）

由此可见,在非构造破坏段１６上煤在－276．８m水平以下受底板水威胁,17煤在-189．8m水平以下受底板水威胁;在构造破坏段16上煤在－191.８m水平以下受底板水威胁,1７煤在-13９．8m水平以下受底板水威胁。

因此,16上煤、１７煤在受水威胁区段开采时，应加强防治水措施,搞好矿山安全工作。

5、奥灰含水层

中奥陶石灰岩含水层厚约750米，位于1６上煤下部６4.７7米，17煤下部5６.1２米。

灰岩呈多层状，顶界面50ｍ以下半晶石灰岩中，发育较多的小溶洞及半闭合裂隙,含水性较强。

属溶洞裂隙承压水,为强含水层。

２00９年5月,在-250水平（XGＯ－1）观测的自由水头标高为＋17m。

由此得出八采区16煤、17煤层底板承受奥灰水的最大水压为:

32．18Kgf/cm2和32.01Kgｆ/cm2

（１）掘进期间的安全隔水厚度计算:

t=　L［（r2L2+8KpH）1／2-rL]/４Kp

式中Ｈ—隔水层底板承受的水头压力16煤：

３21.8t/m2、１7煤：

320.1t／m2

安全隔水厚度计算：

１６上煤:

ｔ=L［（r2L2+8KｐH）1／2-　rL]／４Kp=１2.91ｍ＜６4．77m

17煤：

t=L[（r2L2+8KｐH）1/２-　ｒL］/4Kp=1３.62m<56.12m

八采区16上煤和17煤底板到奥灰的隔水层厚度分别为64.7７米、56.12米,都大于安全隔水层厚度计算值。

正常情况下，奥灰水对掘进无威胁,可以安全掘进。

（2）回采期间的突水系数计算：

Ｔs=P/（M－Cp）

16上煤:

Ts=Ｐ/（M-Cp）＝３2.18/（64.77-１２）＝0.6１

17煤:

Ts＝Ｐ/（M－Cp）=３２.0１/（5６.1２－12）＝　0.73

由计算可知,在正常情况下，1６上、17煤开采时突水系数不超过临界突水系数（1.0）,可安全回采。

在构造破坏段，１6上煤及１7煤突水系数值均大于临界突水系数（0.60）,存在突水危险，因此应特别注意开采时煤层底板受构造破坏地段奥灰水的防治工作。

６、水文地质条件

区内直接充水含水层主要为十下灰岩，间接充水含水层为第四系下组砂层、十三十四灰和奥灰。

由于煤层距奥灰间距小,奥灰富水性强，局部底板隔水层不完整地段存在奥灰水底鼓的威胁。

对比区域水文地质和其它采区的水文地质类型,确定八采区的水文地质类型为岩溶裂隙类中等类型。

7、涌水量

根据充水条件和五,六采区实际揭露的涌水情况,预计八采区正常涌水量为90m3/ｈ,最大涌水量160m３／h。

生产中应施工相应容积的水仓，安装相应能力的排水系统及电器设备,确保发生涌水或突水能够及时排出。

8、防治水措施

①进一步加强疏水降压工程的施工（如施工水文观测孔等），掌握不同块段工作面底板水对煤层底板的压力,同时利用水文观测孔进行疏水降压,使水压降低到安全水压,改善底板条件，保证安全生产。

②根据下部含水层水对煤层底板的破坏程度对构造带必须留设足够的防水煤柱。

③设计各具体工作面时,必须研究下部含水层水对开采的影响，并在回采地质说明书中做出专门的计算，制定出底板水防治的具体措施。

④加强断层的超前探测，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，严格落实“防、堵、疏、排、截”综合治理措施。

第七节、储量计算：

计算依据:

1６上煤煤厚1．１０米，视密度1.2５吨／米3

17煤煤厚１.04米,视密度１．31吨／米３

储量计算：

全区储量按性质,分为3类，其中断层损失和第四系防水煤柱损失划归为３33,高压线和企业压煤损失划归为331,正常块段储量为111b。

　其中，3３3根据不同断层的煤柱划分4个块段,33１共4个块段,111ｂ共6个块段，全区合计共14个块段。

计算结果见下表：

八采区各块段储量计算统计表

序号

块段描述

储量分类

面积

（米2）

16上煤

储量

（万吨）

１7煤

储　量

（万吨）

合　计（万吨）

1

北东正常块段

1１1b-1－1

15845

2.2

1.7

３.9

2

北西正常块段

111ｂ－１-２

18９6１2

2８.2

２１．2

４9.4

3

采区边界保护煤柱

１11b-2

47３3３

6．5

6.2

1２.７

正常块段

合　计

２5279０

36．9

２9.１

66.０

4

高压线保护煤柱

３31压－1

171７70

25.6

23.5

４9.1

5

雪花淀粉厂

保护煤柱

３3１压-2

1４５542

2０．4

20．8

４1.2

“三下”保护煤柱

合计

３1731２

４6.０

44.3

90.3

6

第四系防水煤柱

333-1

12４435

１7.1

1６．３

３3．4

7

断层防水煤柱

3３3-2-1、2

1071９5

14.9

１3.9

２8.8

防水煤柱

合计

８50７09

32

３０.2

６2．2

采区储量汇总

总计

114.9

103.６

218.5

八采区储量汇总表

煤层

第四系和断层防水

保护煤柱（万吨）

“三下”煤柱

（万吨）

正常开采块段

（万吨）

总计

（万　吨）

16上煤

32.0

4６.0

36.９

114.9

17煤

30．2

44．3

２９.1

103.6

合　计

62.2

90．3

6６

218.5

第八节、编制说明及存在问题

1、编制说明

本部分是以三维物探资料和原《新集井田精查补充勘探地质报告书》为基础编制。

2、防治水

（1）防治第四系砂岩水:

采区北部边界是第四系防水煤柱线,由于防水煤柱线是根据现有地质资料所确定,可能在某些快段存在差