大中型断层(H>10m),2.7条/Km2,延展长度2600m/Km2。
2.3.3水文地质情况
2.3.3.1地表水系
柴汶河及其支流构成本区主要地表水系,河宽300m左右,在本井田内长约2700m,该河集鲍庄、东周、汶南等十余条支流为一身,沿煤系地层蜿蜒崎岖,自东向西行程百公里后汇入大汶河。
该河为一季节性河流,枯水期流量0~2.5m3/s;洪水期洪峰流量高达2810m3/s,流速1.703m/s。
最高洪水+171m,近三十年来,由于上游拦河水库的修建、灌溉用水,河床采砂等对河水流量控制和影响较大,从而形成了雨季有水,枯季近于干涸的季节性河流。
因其覆于煤系地层露头之上,浅部开采时为矿井充水主要补给水源。
孙村煤矿现已进入深部开采,其补给水源、通道有限,因此,对矿井的影响较小,已不构成威害。
2.3.3.2含水层与隔水层:
本井田主要含水层自上而下为第四系含水砂砾层,第三系砾岩,侏罗系砂岩,山西组砂岩,太原群一灰,四灰,本溪群徐草灰,以及煤系基底,奥灰。
主要隔水层为第三系下部粘土质粉砂岩,侏罗系下部粘土质粉砂岩,石盒子组杂色粉细砂岩、粘土岩,煤系地层内各含水层与各可采煤层之间的粉细砂岩、粘土岩、铁铝质岩等。
作为区域性标志层的徐草灰含水层,因其浅部露头位于汶河南部古河床含水砂层之外,主要接受大气降水补给。
因此,-210水平之上岩溶裂隙较为发育,富水性中等,属非均质岩溶裂隙含水层。
但随深度增加,补给循环条件差,岩溶裂隙发育程度减弱,富水性减弱,外加其分层现象明显。
因此,-400m水平及其以下已基本不含水,但因其下界距奥灰间距较小,只有5~25m,稍有断层错动,都会使其与奥灰接近或对口接触,而断层附近节理裂隙发育,有地下水储存运移空间,有可能以底鼓水的形式影响或危及15煤层的安全开采。
因此,在断层带附近应采取超前探查,留设煤柱等措施,以保证15煤层的安全开采。
隔水层:
1.第三系红色粘土质粉砂岩:
厚203.34~674.09m,平均厚度386.91m,该层北部地区上部砾岩十分发育,砾岩主要为石灰岩(下部则主要为粘土质粉砂岩)其余地区主要为红色粘土质粉砂岩组成,厚度稳定,阻隔水性能较强。
井田深部千M立井穿过该层,Q≤10m3/h,邻区翟镇矿三条井筒穿过该层基本无水,红旗矿、泉沟矿井筒穿越该层时基本无水,另据良庄井田13号孔、翟镇井田9号孔抽水实验资料,证明该层含水性、透水性极差,阻隔水性较好,为一良好隔水层,切断了与大气降水、地表水、第四系潜水以及第三系上部砾岩水与下伏煤系地层之间的水力联系,起了良好的隔离屏蔽作用。
2.侏罗系下部粉砂岩隔水层:
侏罗系红砂岩顶界面以下140m为一含水性中等至较强含水层,但140m以下基本不含水,千M立井通过该层时,基本无水,井下多次揭露该层基本无水。
另据东邻张庄矿9号孔,13号孔抽水实验,说明该层下部不含水,阻隔水作用明显。
3.煤层~奥灰之间煤层厚54.5~155.0左右,其中砂岩粉砂岩、泥岩粘土岩等约39~99m左右,阻隔水性能良好,隔断了奥灰水与15煤层之间的联系。
4.煤系内各含水层与煤层之间所夹的泥岩、粉砂岩、粘土岩以及煤系上部石盒子组杂色粘土岩等均具良好的阻隔水性能。
2.3.3.3断层的含导水性
根据勘探和大量的井巷工程揭露证实,大多数断层既不含水也不导水。
只有个别断层当井巷工程接近或者揭露对盘含水层时才有涌水。
2.3.4岩浆活动简况
孙村煤矿煤系地层内无火成岩侵入,不受岩浆活动影响。
2.3.5煤层及顶底板(包括煤层、顶底板及柱状图情况表)
2.3.5.1煤层:
孙村井田含煤地层为石炭二叠系含煤沉积,煤系地层平均总厚度340m;其中石盒子组不含煤,山西组和太原组为主要含煤地层,本溪组中偶含不可采、不稳定薄煤。
煤系地层内共含煤19层,总厚13.9m,含煤系数4.09%;其中可采煤层有7层(2、3、4、6、11、13、15层),平均总厚度8.81m,可采含煤系数2.59%;山西组平均厚度87.89m,含煤4层(1~4层),煤层平均总厚度5.08m,含煤系数5.78%;其中可采含煤系数4.62%。
太原组平均厚度168.65m,含煤系数5.0%;其中可采煤层4层(6、11、13、15层),平均总厚度5.86m,可采系数3.47%。
煤系地层内煤层间距比较稳定,易于对比。
可采煤层:
井田主要可采煤层中,4、11层为稳定煤层,2、3、6、13、15层属较稳定型。
现将各煤层特征及可采情况分述为(见可采煤层物征表):
表2-1可采煤层特征表
煤层
厚度最小~最大
m 平均
夹石层数
厚度m
层间距
m
结构
可采性指数
变异系数%
稳定性
2
0.76~3.90
2.14
2~3
0.2~0.51
较
复杂
1
31.16
较稳定
3~7
5
3
0.4~1.12
0.68
0~1
0.5
简单
0.75
21.4
较稳定
6~28
16
4
1.03~2.32
1.79
0~1
0.02
简单
1
14.55
稳定
29~46
37
6
0~1.07
0.68
0
0
简单
0.68
31.06
较稳定
62~98
80
11
0.65~2.00
1.52
1~2
0.08~0.31
较
复杂
0.98
21.65
稳定
35~43
39
13
0.19~1.44
0.96
3~5
0.19~0.46
复杂
0.57
30.23
较稳定
12~15
13.5
15
0.41~2.32
1.04
1~2
0.22~0.55
复杂
0.67
27.74
较稳定
表2-2煤层顶底板岩性特征表
煤
层
直接顶
老顶
底板
岩性
厚度
岩性
厚度m
备注
岩性
厚度m
备注
2
砂岩
4.0~9.0
——
7.0
中粒砂岩
31.0
局部有伪顶泥岩
砂岩
0~4.0
——
3.0
3
泥岩
1.0~3.0
——
2.0
砂岩
7.0
伪顶炭质页岩0.2~0.3m
粉砂岩
2.0~4.0
——
3.0
4
砂岩
4.0~24.0
——
13.0
局部伪顶泥岩
粉砂岩
2.0~3.0
——
2.0
六
粉砂岩
3.0~4.0
——
3.5
中砂岩
4.0
砂岩
0~4.0
——
3.0
直接底粘土岩厚0.2~0.3m
十一
粉砂岩
6.0~10.7
——
8.0
中砂岩
19.0
粉砂岩
9.0~10.0
——
8.0
渐变为泥岩
十三
石灰岩
5~7.0
——
6.0
泥岩
4.0~6.0
——
5.0
砂岩
2.0~3.0
——
2.0
十五
泥灰岩
0.5~0.8
——
0.7
泥岩
6~7.0
——
6.5
渐变为砂岩
粉砂岩
2、矿井范围内深部岩层分为三类:
Ⅰ类砂岩类岩层:
该类包括石灰岩、砂质灰岩、厚层砂岩、粗砂岩、砾岩、中粒砂岩、簿层砂岩,这些岩层单向的抗压强度大于60MPa。
Ⅱ类粉砂岩类岩层:
该类岩层包括砂岩页岩、粉砂岩以及部分层理较发育且厚度不大的簿层砂岩,这些岩层的单向抗压强度在30至60MPa。
Ⅲ类泥岩类岩层:
该岩类包括泥岩、煤、根土岩层,其单向抗压强度小于等于30MPa。
表2-3工作面抗拉强度表
类别
工程
1218工作面
1417工作面
顶板
煤
底板
顶板
煤
底板
抗拉强度
(MPa)
Ⅰ
7.14
10.2
3.7
6.5
1.3
3.8
Ⅱ
10.6
1.47
4.9
1.2
抗拉强度
(MPa)
Ⅰ
133.4
29.3
40.4
99.4
18.7
54.5
Ⅱ
160.5
17.7
108.8
19.6
粘结力
(MPa)
Ⅰ
32.0
1.3
11.5
29.3
6.0
14.0
Ⅱ
46.2
3.9
27.4
7.3
内摩擦角
(度)
Ⅰ
39.5
18
31
28
32.5
40.0
Ⅱ
30
29.5
28.3
25
抗弯强度
(MPa)
Ⅰ
11.8
13.0
Ⅱ
21.7
18.9
弹性模量
(×10Mpa)
Ⅰ
35.0
2.11
21
1.17
Ⅱ
40.0
28
泊松比
0.16
0.24
2.3.6瓦斯、煤尘及煤的自燃性
2.3.6.1瓦斯:
矿井瓦斯与经管,矿严格依照“煤矿安全规程”和矿务局要求,每年组织矿井瓦斯等级及二氧化碳的鉴定工作,并将鉴定结果及时上报审批。
历年瓦斯鉴定资料证明:
矿井瓦斯涌出量随开采强度的大小而增减;相对涌出量随采面产量增大而减小。
目前,仍为低瓦斯,低二氧化碳矿井。
2.3.6.2煤尘:
据抚顺煤科分院和集团公司通风实验室多次煤尘取样测试,各煤层都有煤尘爆炸危险。
随着开采深度不断加深,煤岩干燥,爆炸危险性更大。
见集团公司救护队实验室煤尘爆炸性鉴定表。
表2-4历年瓦斯鉴定表
工程
瓦斯涌出量
备注
CH4
CO2
CH4
CO2
年份
绝对m3/日
相对m3/日
绝对
m3/日
相对m3/日
1975
7751.5
2.19
15154.6
10.54
1
3
气体分析数据
1976
6746
4.17
14361.1
8.05
1
2
气体分析数据
1977
6737.76
1.69
13564.8
8.32
1
2
气体分析数据
1978
3394.1
1.809
15616.8
8.324
1
2
综合鉴定分析数据
1979
8121.6
3.36
17611.2
7.04
1
2
综合鉴定分析数据
1980
9672.48
4.18
23614.6
9.06
低
低
综合鉴定分析数据
1981
10228.8
3.75
15931.2
6.24
低
低
综合鉴定分析数据
1983
12672
4.95
18792
7.34
低
低
综合鉴定分析数据
1984
12700.8
5.53
20548.8
9.46
低
低
综合鉴定分析数据
1985
12952
5.07
18212
8.02
低
低
综合鉴定分析数据
1986
11083
3.75
17035
5.53
低
低
综合鉴定分析数据
1987
13003.2
5.23
21513.6
9.08
低
低
综合鉴定分析数据
1988
11955.2
2.93
19468.8
8.88
低
低
综合鉴定分析数据
1989
12288
5.55
22531.2
7.94
低
低
综合鉴定分析数据
1990
11908.6
4.55
22608
7.83
低
低
综合鉴定分析数据
1991
12988.8
5.38
21700.8
8.1
低
低
综合鉴定分析数据
1992
13454.4
4
20664
5.84
低
低
综合鉴定分析数据
1993
13449.6
5.3
21576
8.86
低
低
综合鉴定分析数据
表2-5煤层自燃发火性测定表
2218
3.07
16.67
37.5
1.07
1.54
0.28
Ш
5213
5.04
33.26
39.48
1.04
1.73
0.27
Ш
1217下
3.47
8.49
34.05
0.64
1.48
0.39
Ш
1317
3.22
8.23
37.42
0.99
1.45
0.43
П
2417
2.97
11.25
32.97
0.88
1.5
0.39
Ш
1613
3.10
7.56
26.29
3.17
1.46
0.47
П
11114
3.19
13.93
39.54
1.77
1.48
0.34
Ш
11314
2.53
5.36
43.35
2.95
1.36
0.32
Ш
31514
2.19
5.39
41.29
/
1.29
0.41
П
2.3.6.3高温造成的危害
长期在高温高湿环境中劳动,将会对人体产生严重后果。
为制定热害防治规程和表示热环境指标,原新汶矿务局和孙村煤矿进行了高温调查。
⑴、对人体生理机能的调查:
选定-800m水平,气温31~34℃、相对湿度92~95%、风速0.15~0.38m/s、气压109.9KPa~135KPa的劳动条件下,一个采煤班,一个掘进队,一个巷修班。
从跟踪测量的88人看,职工健康状况一般较差,常感头晕、胸闷、燥热、干渴、出现吐酸水和昏倒现象,患慢性支气管炎、胃炎、关节炎等疾病患者占调查人数的34%;轻度贫血占血检人数的35.7%。
体重减轻、心率增高、发低烧者增多,暗适应时间延长,长期在高温环境下劳动的采掘工自然减员较正常高一倍以上。
⑵、发病率统计:
实际资料统计,长期在高温高湿环境中劳动比在正常作业区职工发病率平均高1.83倍,最高达3.61倍。
⑶、对生产的影响:
1984年-600m孙良石门掘进头,根据测定因超温,劳动效率降低9%。
⑷、国外情况:
①日本北海道七矿调查说明,气温在30~37℃的工作面事故率较30℃以下的偏高1.5~2.3倍;
②据苏联测定,矿内空气温度超过规范1℃(规范26℃)职工劳动生产率降低6~8%。
2.3.6.4热害治理措施
按照《煤矿安全规程》第102条规定:
生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃,机电设备峒室的空气温度不得超过30℃;若超过30℃和34℃时,必须停止作业。
为创造良好的井下环境,确保矿井安全生产、职工身体健康、提高经济效益,已采取以下措施:
1、通风降温:
(1)在-800四采西翼4421采煤工作面通过上行风改为下行风后,,缩短工作面的进风路程620M,并且使风流与煤流同向流动,可将落煤过程中的散热以及运输巷中的大功率胶带输送机、转载机等机械摩擦热量都随回风直接进入回风道。
经过实地测量,在原始岩温35℃,产煤1000t/d,风量820m3/min的情况下,同流通风时,回采面进风处气温要比逆回流通风降低2℃左右。
(2)加大风速和风量:
孙村深部新回风井预计年底投运,通风能力将有较大提高,可望进一步加大工作面风量,加快热量排放、降低工作面环境温度。
同时,加大工作面风量不仅可起到降温作用,而且还能有效的稀释风流中的有害气体浓度,有利于安全生产,以最大限度的发挥新打风井的作用。
2、减少热害:
孙村矿各水平中央泵房排水管基本设在本井田进风流中,其回风直接进入回风道不影响矿井生产水平的进风温度。
3、局部制冷降温。
2003年,孙村煤矿充分结合矿井实际,设计防爆非标制冷机,冷凝器承压5.0Mpa,并研究了局部机械降温排热系统、散冷方式在高温热害矿井的实际应用:
利用矿井天然低温水排除冷凝热,采用裸管和喷淋相结合的方式,解决了采煤工作面制冷降温问题,降温效果显著,工作面降幅达3℃以上。
工程实施后,对稳定矿井产量和效益具有重要意义,取得了显著经济效益和社会效益。
同时,为具有类似条件的高温热害矿井局部机械降温提供了新思路。
在利用矿井降温排热及散冷方面属国内首创,达到国际先进水平,具有重要推广应用价值。
4、制冰。
为了彻底改善井下作业条件,保证广大职工的身体健康、根本利益,确保实现矿井的安全生产,新矿集团、孙村矿领导认真贯彻落实“三个代表”的重要思想,把为