东滩煤矿东翼开拓说明.docx
《东滩煤矿东翼开拓说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《东滩煤矿东翼开拓说明.docx（63页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
东滩煤矿东翼开拓说明
东滩煤矿东翼开拓设计说明书
第一章矿井概述
1.1矿区概况
兖州煤田和济宁煤田是1957年发现的，全矿区总储量为81.41亿t。
兖矿集团公司属共设计9对矿井和6座选煤厂，矿区设计生产能力为2625万t／a，入选原煤能力为2100万t／a，是我国特大型矿区之一。
矿区自1966年开始建设以来，已相继全部建成投产。
兖州煤田的东滩、兴隆庄、鲍店、南屯、杨村、北宿、唐村矿和济宁煤田的济宁二号井、济宁三号井为兖矿集团公司所属。
东滩、兴隆庄、鲍店、济宁二号井和济宁三号井五座特大型矿井是矿区的骨干矿井。
东滩煤矿于1978年12月完成了初步设计，1979年12月1日破土动工，1989年12月23日正式移交生产，矿井设计生产能力为4.0Mt/a。
东滩井田位于山东省邹城、兖州、曲阜三市接壤地区，矿井地理位置为东经116°53′45″，北纬35°26′16″。
区内为第四系冲积平原，地形平坦，地面标高＋42.66～＋54.58m，由东北向西南逐渐降低，坡度平缓。
京沪铁路纵贯井田中部，西北有兖新铁路，东部有兖石铁路，矿井距邹城火车站约6km；公路四通八达，有104国道、京福高速公路、邹兖公路、济邹公路和济兖公路分别从井田东部、中部、南部和西部通过，交通十分方便。
井田位置见图1—1。
本区属海洋大陆性气候，降雨多集中在6～8月份，年平均降水量为708.14mm，年最大降水量1263.8mm，年最小降水量271.0mm。
历年平均蒸发量2010.9mm，年最大蒸发量2413mm，年最小蒸发量1800.1mm。
历年平均气温17.9℃，年平均最高气温20.6℃，年平均最低气温14.1℃；日最高气温40.3度（1961年6月21日），日最低气温-18.3℃（1964年2月17日）。
冬季多北风，夏季多南风，最大风速16m／s（1978年2月17日）。
结冰期为12月至次年3月，最大冻土深度0.27m。
地震烈度7度，地震活动性不强，但无感地震频发。
图1—1井田位置示意图
本矿工业及生活用水的主要供水水源为第四系上组砂砾层水，供水水源的取水方式采用管状井分散取水。
目前全矿正常使用的水源井21眼，总取水量7953m3/d；其中，生活用水约4500m3/d，工业用水约3453m3/d。
经化验，水质基本良好。
矿井每日排水量约4500m3，全部进入污水净化站进行净化处理，净化水主要用于井下防火注浆洒尘、电厂冷却、选煤厂补充用水。
35kV电源来自罗厂区域变电站，双回路供电，一路正常工作，一路带电备用。
经矿内变电站降压至6kV后，输送到矿井地面和井下变电所或用电地点。
1.2井田地质特征
1.2.1井田范围
东滩井田东以峄山断层为界；南至皇甫断层和NBD、ND1、ND2座标点连线与南屯井田相邻；西南以A、DB、NBD座标点连线垂直下切与鲍店井田毗邻；西北以A、B、C、D、E、F、G座标点连线垂直下切与兴隆庄井田相邻；北及东北以滋阳断层为界。
井田南北长约12.40km，东西宽约4.65km，面积为57.668km2。
开采深度标高-400～-1000m。
1.2.2地层
第四系：
厚度77.50～164.8m，平均118.92m，自东南向西北逐渐变厚，分上、下两组。
上组厚30.89～68.80m，平均48.78m，以棕黄色粘土、砂质粘土为主，夹砂及砂砾层，透水性强，含水丰富；下组厚41.44～96.19m，平均57.66m，以灰绿色粘土、砂质粘土为主，夹粘土质砂砾层，透水性差，含水性弱。
不整合于侏罗系之上。
侏罗系：
残厚178.97～794.86m，平均435.0m，由东南向西北逐渐变薄。
按岩性分上、下两段：
上段以灰白、灰绿、褐灰色粉砂岩、细砂岩、泥岩为主；下段为一套粉红色、暗红色厚层状砂岩夹粉砂岩及泥岩，底部常见有薄层砾岩或砂砾岩。
不整合于二迭系之上。
二迭系：
（1）上石盒子组：
残厚0～140.23m，平均49.83m，主要分布在北部，大部分地段被剥蚀。
以紫红、灰绿、灰黄色的花斑杂色泥岩为主，夹粉砂岩以及灰白色、灰绿色砂岩，泥、硅质胶结，底部多为一层中、粗粒砂岩或砂砾岩。
（2）下石盒子组:
残厚0～55.80m，平均38.43m，大部分地段遭到不同程度的剥蚀。
由杂色泥岩、灰色、灰绿色中细粒砂岩以及深灰色粉砂岩、泥岩组成。
（3）山西组：
残厚46.50～102.06m，平均85.85m，为主要含煤层段。
东南部遭到不同程度的剥蚀，局部剥蚀严重的地带出现了2、3层煤的隐伏露头。
岩石组成以灰至灰白色中、细砂岩，深灰色粉砂岩及细、粉砂岩互层为主，中下部含煤2～3层，即2、3（3上、3下）煤层。
其中2煤层不稳定，3（3上、3下）煤层为全区可采的主要可采煤层。
石炭系:
（1）太原群：
厚174.08～218.00m，平均184.74m，为海陆交互相沉积。
岩性主要为粉砂岩、泥岩、粘土岩、中细砂岩，间夹薄层灰岩和煤层。
灰岩主要有三灰和十下灰，厚度较大，埋藏稳定，是主要标志层。
主要含煤计7层，稳定可采煤层为16上煤、17煤，局部可采煤层为6煤、15上煤、18上煤，不可采煤层为4煤和5煤。
（2）本溪群：
平均厚33.98m，由南向北增厚。
以粘土岩和薄层灰岩为主，假整合于奥陶系之上。
奥陶系：
厚450～750m，由灰至青灰色、厚层质纯致密灰岩组成，坚硬，有裂隙和溶洞。
1.2.3煤层
本区主要含煤地层为山西组和太原组，煤系平均厚度319m，含煤27层，煤层平均总厚度18.77m，含煤系数5.88％。
本区可采或局部可采煤层计6层，平均总厚度12.96m，其中山西组可采煤层为3煤（3上、3下煤层）；太原组可采煤层16上煤、17煤，局部可采煤层6煤、15上煤、18上煤。
矿井-660水平开采上组煤，即3煤（3上、3下煤）和6煤，3煤位于煤系上部、埋藏浅，煤层稳定，厚度大，煤质优良，储量巨大，为本矿井主采煤层。
3（3上、3下）煤层:
（1）3煤层：
位于山西组中部，下距山西组底界11.26～44.48m，平均22.00m，下距三灰44.27～68.09m，平均50.99m。
顶板多为粉砂岩、泥岩，底板一般为粉砂岩、泥岩。
煤层厚5.15～9.40m，平均8.12m，常含泥岩、粉砂岩夹石1～2层，个别达3层，厚0.04～0.70m，一般为0.20～0.40m，结构简单，赋存稳定。
主要分布在东程家庄、西程家庄、及大中疃、小中疃以北，为主要开采煤层，分岔区可分为3上、3下煤层。
（2）3上煤层：
3上是3煤层分岔的上分层，下距3下煤层0.72～16.75m，平均3.67m。
顶板主要为泥岩、粉砂岩，底板主要为粉砂岩、泥岩。
煤层厚0.81～6.71m，平均4.89m，属中厚煤层。
结构较简单，半数以上含泥岩、炭质泥岩或粉砂岩夹石1～2层，厚度0.06～0.59m，属较稳定煤层。
主要分布在大中疃、小中疃以南。
（3）3下煤层：
3下是3煤层分岔的下分层，煤层厚0.95～3.69m，平均厚2.20m，属薄～中厚煤层。
顶板多为粉砂岩、泥岩，底板多为泥岩、粉砂岩。
结构简单，含泥岩、炭质泥岩夹石1层，厚度0.04～0.21m，属较稳定煤层。
分布范围与3上煤层对应。
6煤层：
位于太原组上段，上距太原组顶界13.85～25.68m，平均18.66m，距3煤层为34.24～59.21m，平均41.03m，下距三灰6.03～10.10m，平均8.10m。
顶底板主要为粉砂岩，少数为泥岩。
可采范围内煤层厚0.73～0.96m，平均0.86m，属薄煤层。
结构简单，不含夹石，全区大部分可采，属较稳定煤层。
煤质
本区煤质稳定，各煤层均为中等变质程度的气煤。
山西组煤质为低灰～中灰分、低硫、低磷、高熔点、中～高发热量煤层，中等可选至易选，是良好的炼焦配煤和动力用煤；太原组的6煤属富硫煤，易选，不宜单独作炼焦配煤。
可采煤层特征表1—1。
可采煤层煤质特征表表1—2。
表1－1可采煤层特征表
煤层
名称
煤层
夹石
全区厚度（m）
最小～最大
平均
可采范围
平均厚度
结
构
稳定性
可
采
性
间距（m）
最小～最大
平均
层
数
主要
岩性
3上
0.81～6.71
4.89
4.89
较简单
较稳定
全区可采
0.72～16.75
3.67
0～2
泥岩
炭质泥岩
粉砂岩
3
5.15～9.40
8.12
8.12
简单
稳定
1～3
泥岩
粉砂岩
3下
0.95～3.69
2.20
2.20
简单
较稳定
0～1
泥岩
炭质泥岩
34.24～59.21
41.03
6
0.65～0.96
0.85
0.86
简单
较稳定
大部分可采
表1—2可采煤层煤质特征表
煤层
灰分
煤灰熔融性
挥发分
硫分
磷分
发热量
3上
低灰
高熔性
高挥发分
特低硫
低磷
中高发热量
3
低灰
高熔性
高挥发分
特低硫
低磷
中高发热量
3下
低灰
高熔性
高挥发分
特低硫
特低磷
中高发热量
6
低灰
高熔性
高挥发分
富硫
特低磷
高发热量
1.2.4地质构造及水文地质条件
东滩井田位于兖州煤田向斜的深部。
矿井东翼为一走向北东、倾向南东的似单斜构造，东部倾角较大，为10°～25°，西部较为平缓，倾角3°～10°，仅局部较陡。
区内褶曲发育，并伴有一定数量的断层，构造复杂程度为中等。
褶曲以宽缓、短轴为主，波幅20～230m不等。
褶曲特征表表1－3。
表1－3主要褶曲特征表
序号
代号
形态
长度
（m）
波幅
（m）
控制
程度
轴向
备注
1
C7
背斜
1500
（本区）
20～60
可靠
北80°东
为北翼C7背斜的东延部分
2
C8
向斜
2700
（本区）
20～60
可靠
北75°东
位于后屯村,为北翼C8向斜的东延部分
3
C9
背斜
3100
80
基本
控制
北80°～65°东
位于北程家庄至北宫村附近
4
C10
向斜
2500
85
初步
控制
北70°～45°东
为兴隆庄矿相应向斜的延长部分，位于16－1号孔以南至北店村附近
除边界几条断层及宣村断层、北宫村断层、一号井东断层、中疃断层落差较大外，其余断层落差为0～25m左右。
断层特征表表1－4。
表1－4断层特征表
序号
断层名称
性
质
走向
倾
向
倾角
（°）
垂直断距
（m）
控制情况
1
峄山断层
正
N35°E～N18°W
W
80
>2000
基本控制
2
一号井东断层
正
N23°～N10°W
E
80
25～150
控制清楚
3
中疃断层
正
N25°～N15°W
E
80
25～110
基本控制
4
滋阳断层
正
N30°～65°W
NE
80
310～400
控制清楚
5
小厂断层
正
N20°～70°W
E
70
O～15
初步控制
6
宣村断层
正
N20°～30°W
W
80
186～200
初步控制
7
北宫村断层
正
N10°～30°W
E
80
135～190
基本控制
8
小赵庄断层
正
N25°W
SE
80
20
初步控制
9
EF1
正
N15°W
SW
70
0～15
控制清楚
10
EF2
正
N15°～25°W
E
70
O～20
基本控制
11
EF3
正
N15°E
E
90
0～8
基本控制
12
EF4
正
近SN
W
70
0～12
基本控制
13
EF5
正
N50°E～SN
E
70
0～20
控制清楚
14
EF6
正
N50°E～近EW
NE
70
0～25
控制清楚
15
EF7
正
N30°W
NE
70
0～17
控制清楚
16
EF8
正
N10°W
NE
70
0～15
基本控制
17
EF9
正
N10°W
NE
70
0～10
控制清楚
18
EF10
正
N25°E
E
70
0～9
基本控制
19
EF11
正
N60°W
NE
70
0～13
基本控制
20
EFl2
正
N60°W
NE
70
0～10
控制清楚
21
EF13
正
N55°W～EW
N
70
0～25
控制清楚
22
EF14
正
N12°W
SW
70
0～14
控制清楚
23
EF15
正
N55°W
NE
70
0～18
基本控制
24
EF16
逆
N50°W
NE
40
0—12
基本控制
25
EF17
逆
N60°W
NE
40
0～12
控制清楚
26
EF18
逆
EW
SE
40
0～22
控制清楚
27
EF19
正
N40°W
SW
70
0～10
控制清楚
水文地质
1）含水层特征：
含水层自上而下为第四系上组砂层、砂砾层，侏罗系红层，二迭系山西组3层煤顶、底板砂岩，石炭系太原组三灰、十下灰岩，本溪群十四灰，奥陶系石灰岩。
简述如下：
第四系：
分上、中两组。
上组砂层、砂砾层含水丰富，补给条件良好，为孔隙承压含水层。
根据邻区水源井资料，单位涌水量为1.78～8.87l/s·m。
中组富水性弱，基本属隔水层。
因采煤后，裂隙带高度远达不到第四系底界，故第四系水对开采基本无威胁。
侏罗系红层：
属孔隙裂隙承压含水层，富水性不均一，整体富水性较弱，局部富水性较强，补给条件不好。
西风井井筒检查孔抽水试验，单位涌水量为0.0059～3.752L/s·m。
西风井井筒揭露时最大涌水量为54m3/h。
本区东南部山西组遭到不同程度的剥蚀，局部剥蚀严重的地带出现了2、3层煤的隐伏露头，造成了煤层顶板至侏罗系红层间距较小，最薄处仅4m，故该层有向矿井充水的危险。
1983年4月2日南屯煤矿七采区开采冒裂带深入红层突发涌水，最大涌水量为418m3/h。
3层煤顶、底板砂岩：
属孔隙裂隙承压含水层。
该层补给条件差，以静储量为主，富水性不均一，构造裂隙发育的地段，富水性较强，是直接向矿井充水的含水层。
因受北、西翼开采的影响，目前该层水正处于被疏干的过程。
第三层石灰岩：
厚4.40～6.61m，平均5.44m，层位稳定，属裂隙承压含水层。
在东49号孔抽水试验时，单位涌水量为0.48L/s·m，十四采区揭露该层时最大涌水量为115.2m3/h。
但多处揭露无水。
该层水以静储量为主，可以疏干。
另外，太原组十下灰，本溪群十四灰及奥陶系灰岩，在开采上组煤时不会揭露。
2）断层的导水性：
本区断层导水性较弱，煤系含水层补给来源较差。
3）东翼开采时矿井涌水量的确定：
东翼开采时矿井涌水量确定有以下几组参考数据：
（1）矿井基建时期最大涌水量为255.5m3/h，以后呈逐年递减趋势并基本稳定在160～180m3/h。
（2）1991年集团公司对东滩煤矿排水能力校核时，确定矿井正常涌水量为270m3/h，最大涌水量为390m3/h。
（3）铁路东采区补充地质说明书中，根据东翼与北、西翼水文地质条件相似的特点，类比东翼开采时矿井正常涌水量为250m3/h，最大涌水量为427m3/h。
综合分析上述情况，并考虑侏罗系红层水的影响，确定矿井正常涌水量为270m3/h，最大涌水量为690m3/h。
1.2.5瓦斯、煤尘及煤的自燃
根据矿井瓦斯鉴定结果，东滩煤矿属于低瓦斯矿井。
根据各煤层取样试验结果，爆炸指数均在35%以上，煤尘均有爆炸危险。
各煤层都有自然发火倾向。
3煤层（包括3上、3下煤层）属容易自然发火煤层，发火期3～6个月。
1.3井田开拓方式
矿井采用一对立井、两个水平、石门贯穿的开拓方式；通风方式为副井进风、北风井和西风井回风的对角抽出式。
主井井筒直径为7m，深785.6m，装备两对18t箕斗，采用法国进口的两套4m×4绳塔式磨擦轮提升机，电机功率2935kW。
副井井筒直径为8m，深709.9m，装备两套提升容器：
一套为一对1.5t矿车双层四车多绳罐笼；另一套为宽型双层四车罐笼带平衡锤，采用两套瑞典2.8m×6塔式磨擦轮提升机，主电机功率1700kW。
风井井筒直径为6m，北风井深562.2m，西风井深692.8m，通风机引进法国HDR280—6型风机四套，电机功率1300kW。
各井筒位置见表1—5。
各井筒断面见图1—1
水平划分：
本井田煤层倾角小，宽缓褶皱发育，上煤组（包括山西组的3煤和太原组的6煤）和下组煤（包括太原组的15上煤、16上煤、17煤和18上2）间距较大，划分为两个水平上、下山开采。
第一水平标高为-660m，开采上组煤；第二水平标高为-745m，开采下组煤。
煤层开采顺序采取下行开采。
表1—5主、副、风井一览表
井筒名称
纵座标X
横座标Y
标高Z
直径（m）
深度（m）
主井
3923486.001
39490680.003
+49.85
7
785.60
副井
3923423.225
39490743.121
+49.85
8
709.90
西风井
3921849.862
29488490.120
+48.90
6
692.80
北风井
3926373.002
39490237.998
+48.80
6
562.20
-660水平井底车场采用环形车场，利用石门布置空重车线及通过线。
1989年矿井移交生产时，共移交4个采区，北翼移交十二、十四两个采区，西翼移交四、六两个采区，共布置六个综采工作面。
投产后，随着煤炭行业高产高效现代化矿井建设的发展需要，将上述四个采区合并为两个采区，北翼为十四采区，西翼为四采区。
采煤方法也由走向长壁倾斜分层金属网假顶下行采煤法改为走向长壁综合机械化放顶煤采煤法，实现了特大型矿井高强度集约化生产。
1.4开拓东翼区域的必要性
东滩煤矿于1979年12月1日破土动工，1989年12月23日正式移交生产，矿井设计能力为4.0Mt/a。
投产后，矿井一直开采-660水平西翼四采区、北翼十四采区的3煤。
随着煤炭行业高产高效现代化矿井的建设，矿井产量迅猛增高，2004年全矿原煤年产量突破8.0Mt。
经过十多年的开采，西翼的主采煤层3上煤已基本开采完毕，即将进入3下煤开采，可采储量只有1800万t，因此，必须尽快开发矿井东翼采区，确保矿井的生产接续。
1.4.1本设计的主要依据
（1）东滩煤矿1995年4月编制的《东滩煤矿东翼采区地质报告》；
（2）山东省煤田地质局第二勘探队1998年编制的《兖矿（集团）公司东滩煤矿铁路东采区补充地质报告》；
（3）东滩煤矿2000年5月编制的《东滩煤矿矿井地质报告》；
（4）《煤矿工业设计规范》；
（5）《煤矿安全规程》2004年版。
1.4.2本设计主要特点
（1）煤流运输系统全部采用大运量、高强度的胶带运输机，以适应提高工作面开采强度和集约化生产的需要。
（2）设计中各系统能力均留有较大的富裕系统，为矿井今后增产创造有利条件。
（3）建设东风井，解决了东翼边界采区安全出口和通风困难等问题。
（4）为建设具有国际先进水平的高产高效矿井，工作面装备了先进的大功率电牵引采煤机、大运量刮板输送机及高强度的综采放顶煤液压支架。
（5）工作面综采设备的供电电压为3.3kV，大大缩小了供电电缆的截面，对回采工作较为有利。
1.4.3需要说明的问题
（1）关于东翼储量
在《兖矿（集团）公司东滩煤矿铁路东采区补充地质报告》中，将一号井东断层以东，12—3、13—2、215号钻孔连线交于北宫村断层以东块段划为暂不能利用储量，按有关规定，目前不具备设计条件，为兼顾下山采区，设计暂根据目前的地质资料进行宏观规划。
（2）关于6层煤的开采
设计6层煤利用-660m水平开采。
由于6层煤位于3层煤以下34.24～59.21m，平均41.03m，故3层煤的开采不会对6层煤造成破坏，为此设计未考虑6层煤的开采问题，待3层煤开采结束后，可利用3层煤巷道开采6层煤。
（3）矿井东翼面积约24km2，共施工各类钻孔31个，平均每平方公里1.3个钻孔。
经过钻探和物探，基本查清了地震勘探范围内的地质构造形态和特征，煤层煤质特征基本清楚。
但从东翼整体分析，钻孔数量少，勘探程度较低，高级储量比例达不到要求；特别是一号井东断层以东，12—3、13—2、215号钻孔连线交于北宫村断层以东块段钻孔数量少、勘探程度低，为暂不能利用储量。
故在今后还需及时利用巷探、钻探、物探等综合手段进行大量补充地质工作，以满足矿井生产的需要。
第二章开采范围及生产能力
2.1开采范围及储量
2.1.1开采范围及储量
东翼区域南起京沪铁路煤柱线，北至滋阳断层，东至峄山断层，西至与兴隆庄煤矿的井田边界和小厂断层，长约6km，宽约4km，面积约24km2；第一水平开采上组煤，包括山西组的3煤（3上煤、3下煤）和太原组的6煤。
地质储量
矿井地质储量包括能利用储量和暂不能利用储量两部分。
采区补充地质说明书中将一号井东断层以西，12—3、13—2、215号孔连线交于北宫村断层以西块段内6煤可采范围内的储量及3、3上、3下煤的储量为能利用储量；将东部块段内6煤可采范围内的储量、6煤0.60～0.70m间的储量及3、3上、3下煤的储量为暂不能利用储量。
矿井东翼地质储量24358.0万t，其中能利用储量13493.5万t，暂不能利用储量10864.5万t。
可采储量
永久煤柱：
包括断层煤柱、井田边界煤柱。
其中峄山及滋阳断层一侧留100m煤柱；一号井东断层两侧各留50m煤柱；北宫村断层、宣村断层两侧各留80m煤柱；落差在20～30m范围内的断层两侧各留30m煤柱；落差在10～20m范围内的断层两侧各留20m煤柱；小厂断层及人为井田边界一侧留25m煤柱。
东翼永久煤柱计1409.8万t。
设计储量：
矿井东翼工业储量为13493.5万t，扣除永久煤柱1409.8万t，故东翼设计储量为12083.7万t。
可采储量：
厚煤层、中厚煤层及薄煤层的开采损失分别按25%、20%及15%计算，东翼可采储量为9256.0万t，其中3、3上、3下层煤的可采储量为7830.2万t。
2..2生产能力和服务年限
2.2.1矿井工作制度
设计年工作日为350天，“四、六”制作业，三班生产，一班检修。
2.2.2生产能力及服务年限
根据目前国内先进综采设备和东滩煤矿的实际情况分析，东滩煤矿在地质条件较好的块段开采3、3上层煤时，可以实现“一矿一面”。
但从生产的灵活性和矿区内各煤层的合理配采以及矿井的稳产高产方面考虑，东滩煤矿保持两翼生产的格局比较合理。
即东翼投产后，矿井由北、东两翼生产来保证矿井的生产能力，各布置一个综采工作面。
故东翼在3层煤（含3上、3下层煤）开采期间，设计生产能力确定为4.0Mt/a。
考虑矿井生产存在着不均匀性，东翼的系统设计能力为5.0Mt/a。
服务年限
按储量备用系数1.3考虑，东翼3、3上、3下层煤的服务年限为：
T=可采储量÷生产能力÷备用系数
=7830.2÷400÷1.3
＝15.1（年）
第三章矿井开拓
3.1开拓方案
东翼区域走向长度约6
升级会员 