新疆呼图壁白杨河矿区丰源煤矿放顶煤专项设计.docx

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新疆呼图壁白杨河矿区丰源煤矿放顶煤专项设计

新疆呼图壁白杨河矿区丰源煤矿放顶煤专项设计

前言

2014年5月，新疆呼图壁白杨河矿区丰源煤矿委托我院开展该矿的采煤方法设计。

矿井为生产矿井，地面生产系统、辅助设施和井下开拓、开采系统均已形成，现煤矿在B4煤层布置1个回采工作面进行生产。

矿井现采用“两斜一立”开拓方式，井筒分别为主、副斜井和立风井。

矿井采矿证规模为0.09Mt/a，现生产的B4煤层采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤方法。

根据新疆煤矿安全监察局关于“转发国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局《关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知》（新煤安监发[2008]111号）要求，结合新疆呼图壁白杨河矿区丰源煤矿委托，我院组织开展该矿B4煤层工作面放顶煤专项设计。

在介绍井田概况、井田开拓、开采等基本情况的基础上，重点分析了放顶煤工作面开采存在的安全问题、开采工艺特点及采取的安全防治措施。

一、编制设计的依据

1．国家安全生产监督总局、国家煤矿安全监察局《关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知》（监总煤行[2008]130号）；

2．新疆煤矿安全监察局关于“转发国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知》（新煤安监发[2008]111号）”；

3．《新疆准南煤田呼图壁县白杨沟矿区丰源井田勘探报告》；

4．现行的规程、规范、煤炭行业有关法律法规、技术政策和技术标准，主要有：

《煤炭工业小型矿井设计规范》（GB50399-2006）、《煤矿安全规程》（2011）、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》、《煤矿防治水规定》、《矿井通风安全装备标准》（GB/T50518-2010）、国家其它有关煤炭工业建设的技术、经济政策和法律、法规；

5．煤矿提供的相关资料、现场调查了解收集的资料；

6．丰源煤矿“设计委托书”。

二、设计指导思想

1．重点分析本矿井放顶煤工作面开采存在的安全问题及采取的安全防治措施。

2．贯彻安全生产方针，安全设施和设备配备齐全，改善工作面生产环境。

3．工作面按设计施工，在满足安全生产的前提下，利用现有设施和设备，做到投资少、见效快。

三、存在的问题及建议

1．根据国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局“安监总煤行【2008】130号”关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知精神要求。

煤矿应按照该文件要求加强放顶煤开采安全管理，按规定建立安全监控、防尘供水和防灭火等系统，加强顶板管理；完善工作面通风、防煤尘、防瓦斯、防火等措施。

2．B4煤层顶板、底板为不稳定顶板、底板，（工作面顶底板多为砂岩，岩性较软，极不稳定）顶板可能发生块体塌落，易产生顶板冒落工程地质问题，未来开采过程中底板易发生底鼓，片帮等工程地质问题。

故在未来的矿井生产中，应采取有效的顶板、底板管理措施，确保矿井安全生产。

3．根据丰源煤矿采掘工程平面图以及相关地质资料显示，目前井筒西翼的B4煤层已采空，白杨沟河从井田南部流过，地下水补给条件好。

为保证矿井日后生产安全，生产期间需设置专业的防治水人员，设置专业的防治水队伍，配备专用的防治水设备，对矿井水进行探放。

掘进工作面必须坚持做到“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，落实“防、堵、疏、排、截”综合治理措施。

防止矿井发生透水事故，保证安全生产。

4．建议在工作面投产前做好工作面生产人员的技术培训工作，掌握类似开采条件下的开采技术，必要时在工作面投产时请相关技术人员来矿指导。

5．区内虽然所采集样品的瓦斯含量不高，但对瓦斯应有足够的重视。

在未来的矿井生产中，对瓦斯还应作进一步的测定和积累资料。

对通风系统和瓦斯应进行科学的管理。

以有效的措施，严防由局部瓦斯聚集造成的瓦斯爆炸和二氧化碳窒息事故，确保矿井安全生产。

第一章井田概括及地质特征

第一节井田概括

一、交通位置

井田位于呼图壁县城西南90km处的天山北麓，行政区划属新疆昌吉回族自治州呼图壁县雀尔沟镇管辖。

井田东西长约1.6km，南北宽约0.7km，面积1.146km2。

地理中心坐标：

东经86°28′03″，北纬43°46′39″。

由乌鲁木齐市—伊宁市312线国道从大丰镇向南（经雀尔沟镇）61km即可到达井田，国道312线在88km处可上乌奎高速公路。

其中大丰镇至雀儿沟镇约38km为柏油路面，雀儿沟镇至井田约23km为砂石路面。

井田至外部仅有一条原林场修的盘山简易公路，路窄道险，交通条件较差。

详见交通位置图（图1-1-1）。

图1-1-1交通位置图

二、地形地貌

井田位于天山北麓的低中山区，地形复杂，山势陡峻，切割强烈，白杨沟河近东西向横贯矿区南部，强烈切割岩层。

白杨沟河南为松树林带，沟北为陡峻的哈拉巴斯陶特力斯嘎山脊，沟底至山脊顶部坡角达30°以上，部分地段为陡崖。

井田最高处海拔+1930m，最低处为白杨沟河底，海拔+1605m，相对高差一般在100～250米间，最大高差325m。

三、河流水系

白杨沟河发源于天山雪峰，为常年性河流。

从井田南部流过，河谷底是井田的最低侵蚀基准面，在井田以西较窄，为V字型河谷，流出井田河床变宽缓，多形成U字型河谷，向东汇入呼图壁河。

据呼图壁河水文站1994年在白杨河出口处观测计算资料，洪水期为6月、7月，月平均流量4.34m3/s～6.44m3/s，最大洪水流量20m3/s～30m3/s，枯水期为11月至次年4月，月平均流量为0.27m3/s～0.43m3/s。

四、气象及地震

井田位于天山北坡，受山区气候的影响，井田气候较湿润，属中温带半干旱气候区。

4～10月份为雨季，月平均降水量在31.4mm～85.7mm，年蒸发量为1317.1mm；年平均气温摄氏5.4℃，7～8月最高，最高气温达摄氏34.1℃，元月份最冷，最低气温零下摄氏23.9℃。

每年10月底至11月初封冻，次年4月中、下旬解冻，白杨沟内风力不大，一般3～4级，最大冻土深1m。

井田位于沙湾县—玛纳斯县—呼图壁县地震带上。

根据国家质量技术监督局2001年2月2日发布《中国地震参数区划图》（GB18306-2001）标准，井田地震动峰值加速度为0.15g。

根据新疆地震局1978年出版的地震图册，对烈度等级的划分，井田的地震烈度在7度。

据新疆地震局资料，本世纪近百年间临近区50km范围内共发生≥MS4.7级的中、强震14次，故本区是地震多发区。

五、矿井开采历史

矿区内及邻近一带煤矿的煤炭资源开发于八十年代中期，丰源煤矿现为0.09Mt/a矿井。

周边现有新疆呼图壁县白杨树煤矿、新疆呼图壁县白杨沟煤矿等，详见图1-1-2。

1．白杨树煤矿：

有主井375m、风井219m；东巷150m、西巷200m，均为斜井，形成完整的回风系统，现为0.09Mt/a煤矿。

1980年5月开始建井，主井口坐标：

X=4849340.32m，Y=29456148.33m，Z=+1669m。

开采B2、B1煤层。

2．丰源煤矿一号井：

主井280m；东巷158m、西巷250m，均为斜井。

1986年5月建井，年产量0.09Mt/a。

主井口坐标：

X=4849264.37m，Y=29456827.97m，Z=+1640.88m。

开采煤层B4煤层，开采了五个水平，最低水平标高+1548m水平，西313m、东288m以浅已采空。

1993年因冒顶事故死亡一人，回采率在25%～30%，2008年由于技改关闭该井。

3．呼图壁县白杨沟煤矿：

主井158m，东巷254m，西巷120m，均为斜井。

1987年1月建井。

主井口坐标：

X=4848594.67m，Y=29457940.99m，Z=+1597.40m。

现开采B4煤层，回采率75%。

第二节地质特征

一、区域地层及构造

（一）区域地层

井田及外围位于准噶尔盆地乌鲁木齐市山前凹陷带西段中，区域地层系统表见表1-2-1，区域出露的地层由老到新分述如下：

表1-2-1区域地层表

界

系

统

组（群）

代号

厚度（m）

沉积相

新生界

第四系

全新统

Q4al+pl

冲洪积相

中生界

白垩系

下统

吐谷鲁第一亚群

K1tga

>150

河流相

侏罗系

上统

喀拉扎组

J3k

130～300

山麓河流相

齐古组

J3q

600～900

湖泊相

中统

头屯河组

J2t

450～520

河流相、湖泊相

西山窑组

J2x

400～450

湖沼相含煤碎屑沉积

下统

三工河组

J1s

400～600

湖相沉积

八道湾组

J1b

50～100

河流相湖沼相含煤碎屑沉积

古生界

中统

前峡组

C2qx

>1000

浅海—滨海相沉积

1．古生界

（1）中石炭统前峡组（C2qx）

该组地层广泛分布在区域南部，岩性为一套浅海一滨海相细粒火山碎屑岩夹少量的酸性火山灰凝灰岩和灰岩，含头足、腕足及植物化石，该组是中生代沉积的基底地层，厚度＞1000m。

2．中生界

（1）下侏罗统八道湾组（J1b）

该组出露于区域东南部和西南部，为一套河流相、湖沼相含煤碎屑沉积，主要岩性为灰白色、灰绿色粉砂岩、泥岩夹砂岩和薄煤层，局部夹砂砾岩、砂岩。

出露厚50m～100m，与下伏中石炭统前峡组（C2qx）地层呈角度不整合接触或断层接触。

（2）下侏罗统三工河组（J1s）

该组地层出露于区域南部及中部的沟谷中为一套不含煤的以湖相为主的碎屑沉积。

地层岩性在区域上稳定。

主要为深灰色、灰绿色、灰黄色泥岩、粉砂岩、细砂岩互层夹砂砾岩、叠锥灰岩、泥灰岩及炭质泥岩薄层，含植物化石碎片，厚400m～600ｍ，与下伏地层八道湾组为整合接触，部分地段与中石炭统前峡组（C2qx）呈角度不整合接触。

（3）中侏罗统西山窑组（J2x）

该组地层广泛出露于矿区中部南部及区域中部，为一套以湖沼相为主的含煤碎屑沉积，主要岩性为灰白色、灰绿色砂岩、泥质粉砂岩互层夹泥岩、煤层、炭质泥岩薄层，出露厚度400m～450m左右，与下伏地层三工河组整合接触。

（4）中侏罗统头屯河组（J2t）

该组地层出露于区域中北部，位于西山窑组地层北侧，为一套河流相、湖泊相为主的半干旱条件下的杂色碎屑沉积，主要岩性为灰白色、灰黄色、灰紫色粗砂岩、砂砾岩、砾岩与泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩互层，底部以一层灰黄—浅灰色砾岩、砂砾岩、砂岩与下伏西山窑组分界，与西山窑组呈平行不整合接触，出露厚度450m～520m。

（5）上侏罗统齐古组（J3q）

出露于区域中北部，位于头屯河组地层的北侧，呈1km～3km宽的带状近东西向横跨区域，为一套湖泊相为主的半干旱条件下的杂色碎屑沉积，主要岩性为灰色、紫红色、紫褐色泥岩、粉砂岩、细砂岩互层，不含煤，下部有1～2层2m～3m的玫瑰色凝灰质砂岩（区域标志层），该组与下伏头河组整合接触，一般厚600m～900m。

（6）上侏罗统喀拉扎组（J3k）

该组地层出露于区域北部，位于齐古组北侧，呈400m～600m的狭长条带跨越区域，为一套山麓河流相的不含煤沉积，主要岩性为灰色、灰黄色巨厚角砾岩，与下伏齐古组为整合接触，一般厚130m～300m。

（7）下白垩统吐谷鲁第一亚群（k1tga）

该套地层出露于区域北部，位于喀拉扎组北侧，主要岩性为棕色、褐色砾岩夹砂岩，局部夹有砂质泥岩与下伏地层喀拉扎组（J3k）角度不整合接触，厚度大于150m。

3．新生界第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）

分布于区域各河流沟谷内，为现代河床冲洪积砾石层，厚2m～20m。

（二）区域构造

1．褶皱

区域大地构造位置归属准噶尔盆地南缘乌鲁木齐山前拗陷西段的中部，处于三屯河—宁家河单斜构造带上。

中新生代地层由南向北，从老至新依次排列，区域呈倾向为北北东向单斜构造，倾角10°～25°。

其中，南部及北部地层倾角略陡，中间地带（含煤地层西山窑组分布区）地层倾角略缓，区域东南部见有