31新驿煤矿八采区设计说明书

-1-前言新驿矿井位于山东省兖州市新驿镇境内，东南距兖州市19km，西北距汶上县城20km，隶属于山东东山矿业有限责任公司，于2004年6月1日建成投产。矿井设计生产能力为45万吨/年，服务年限为71.6年。2005年核定生产能力为110万吨/年。采用一对立井开拓，长壁后退式综合机械化采煤，矿井通风方式为中央并列抽出式通风。井田东西走向长5～9km，南北宽5.5～9km，面积约58km2。井田内共有可采煤层5层，即：3上1、3上2、15上、16、17煤层。矿井现主要开采3上1和3上2煤层，由于煤质较差，发热量低，影响了市场供求，经济效益明显下滑。矿决定开采发热量相对较高的16、17煤层，作为3煤层的配采煤层，以提高煤炭发热量并充分利用煤炭资源，提高矿井经济效益。本次设计的八采区即为16、17煤层的首采区。一、设计编制的依据1、山东煤炭地质工程勘探研究院编制的《山东省宁阳汶上煤田新驿井田勘探（精查）地质报告》。2、山东省煤田地质局物探测量队的《山东省新驿井田三维地震勘探报告》。3、临沂兴宇工程设计有限公司编制的《山东省东山矿-2-业公司新驿煤矿建井地质报告》。4、济南煤炭工业设计研究院编制的《山东省临沂矿务局新驿矿井初步设计》。5、新驿煤矿编制的八采区地质说明书。6、临沂矿务局对新驿煤矿八采区方案设计的批复。7、国家煤炭工业及有关行业的技术政策以及规程、规范、规定等。二、设计的主要特点1、八采区采用一对下山开拓，下山位于矿井南翼，轨道下山兼进风，皮带下山兼回风。下车场标高为－545.0m，上车场标高-430.0m。2、采区投产时在16煤中布置一个高档炮采对拉工作面，面长180m，工作面位于采区南部、-545m水平大巷以东。3、采区轨道下山采用JD55调度绞车牵引1t矿车；采区皮带下山采用STJ800/2×125S型皮带。采区煤炭运输全部采用胶带输送机；辅助运输采用绞车牵引1t矿车。4、采区泵房三台150D30×6型离心式水泵，配135Kw电动机；正常时一台工作，一台备用，一台检修，最大时开两台。5、采区电源电压选择6KV，引自－430m水平中央变电所，区内供电采用660V。三、存在的问题及建议-3-1、本区施工钻孔较少，区内仅有一个钻孔揭露16、17煤层，地层、煤层赋存情况及其变化规律尚未完全查明；本区地质构造复杂，其小断层比较发育，但控制程度较低。在开采前，要加补钻孔，加强地质工作，为矿井生产提供更精确、更可靠的地质资料。2、本区所做水文地质工作严重不足，顶板含水层十下灰没做过抽水试验，底板含水层奥灰在井田内只有一个抽水孔，顶底板含水层赋水情况不明。为保证安全生产，开采前必须进行水文地质补充勘探，并编制防治水设计，报批后组织实施。3、水文地质探明后，如涌水量有较大变化，水仓、泵房等应做相应的变更。4、由于本区水文地质条件不清，故本采区先设计开采16煤层，待积累一定经验，摸清水文地质情况并采取可靠措施后，方可开采17煤层。-4-第一章采区概况及地质特征第一节采区概况八采区位于新驿井田的东北部，采区北到DF103断层，南至DF135（长沟支五）断层，东到矿井井田边界及煤层露头，西至－430m运输大巷及工业广场保护煤柱，采区上部为正在开采的一采区。采区走向长平均1.5km，倾斜长平均2.0km，面积约3.0km2。煤层赋存标高分别为，16煤-150ｍ～-590ｍ；17煤-150ｍ～-600ｍ。采区地表地势平坦，东高西低，地面标高一般为＋47.0m～＋50.0m，无河流、湖泊、水库等水体。西北部有王家楼和秦家村两个村，其余全部为农田。第二节地质特征由于区内没做地质补充勘探，以下借鉴精查地质报告中对地质特征的描述。一、地质构造（一）煤系地层15上、16、17煤层位于石炭系上统太原组，厚157.80～178.45m，平均170.30m，为本区主要含煤地层之一。由灰～灰黑色粉砂岩、泥岩、浅灰色中、细砂岩、石灰岩及煤层组成。含石灰岩12层，其中三、十下灰厚度大且稳定；五、七、-5-八灰较稳定，其它石灰岩局部发育，有相变现象。含煤20层，其中15上煤层属不稳定煤层，全区不可采，16、17煤层为较稳定煤层，全区大部分可采；本组地层为典型的海陆交互相沉积，岩相旋回明显，粒度韵律清楚，主采煤层、标志层层位稳定，易于对比。以十二灰顶界为本组底界并与下伏地层呈整合接触。（二）构造八采区位于长沟支五（DF135）和DF103大断层之间，总体呈现单斜地质构造，煤层埋深由东向西逐渐加深，根据先期矿井三维勘探资料，地层以-430m为界，-430m以深区域，地层走向大致为N10～30°W向，煤岩层倾角小（5°～13°），断层发育少，构造相对简单，-430m以浅区域，地层走向大致为N40°E～E向，煤岩层倾角大（18°），构造复杂。受长沟之五及DF103断层的影响，本区断层发育，是影响本区设计开采的主要因素，先期共探明落差3m以上的断层24条，断层特征见断层一览表1－1。在采区中部DF155断层下盘存在一鼻状小型背斜构造，对工作面布置影响不大，受长沟支五、DF103断层影响，预计区内次一级断裂构造会比较发育。根据先期勘探资料，预计本区不存在岩浆侵入体、古河床冲刷、陷落柱等情况。-6-断层一览表表1－1序号断层名称性质断层产状要素落差(m)延展长度(m)可靠程度备注走向倾向倾角1DF103正NEE-NENNW-NW60°～75°55～952206可靠2DF103-1正NNESEE60°～65°0～5365可靠3DF134正NNE-NNWSEE-NNE55°～60°0～8347较可靠4DF135正NESW55°～70°0～1701330可靠5DF135-1正NNESWW55°～65°3～5320较可靠6DF135-4正NE-NNWSW-SWW60°～70°0～18865可靠7DF143正NNE-NENWW-NW60°～70°0～30972可靠8DF145正N-NNEE-SEE60°～65°0～32009DF146正NNESEE55°～60°0～316010DF148正E-NNESSE-SE60°～65°5～9345较可靠11DF149正NE-NNENW-NWW50°～55°0～312812DF152正NENW60°～70°0～8548可靠13DF153正NENW60°～70°0～18500较可靠14DF154正NNESEE55°～60°0～11429可靠15DF155正NNE-NSEE-E60°～70°20～551238可靠16DF155-1正NEE-ESSE-E65°～70°0～7275较可靠17DF156正NE-NNESE-SSE55°～65°0～5755较可靠19DF157正E-NEN-NW65°～70°0～431820DF158正NE-NNENW-NWW65°～70°0～5410较可靠21DF159正NE-NNESE-SEE55°～60°0～338222DF161正NNW-NSWW-W60°～70°10～80470较可靠23DF161-1正S-NNEW-NWW55°～60°0～13340较可靠24DFF165逆NNENWW45°～50°0～31907二、煤层、煤质及顶底板特性根据采区内汶136钻孔及区外邻近钻孔汶3－1、汶5－1汶5－2、汶6－1、汶137、汶140，分析了煤层的特征，总结了顶底板的特性。（一）煤层1、15上位于太原组下部，九灰为直接顶板，下距十下灰平均32.70m。煤层厚度0.30～0.68m，平均0.55m，厚度变异系数为56.4%。结构简单，一般不含夹石，部分钻孔含1层夹石。直接顶板为九灰，其上为泥岩、粉砂岩。底板为细砂岩、粉砂岩、泥岩。属不稳定煤层，八采区内不可采，以下对15上煤不再阐述。2、16煤层位于太原组下部，十下灰为其直接顶板，下距17煤层10.40～13.81m，平均12.31m，煤层厚度1.00～1.22m，平均1.13m，厚度变异系数为9.07%。一般含一层夹石，夹石岩性多为炭质砂岩、泥岩，少数为粉砂岩、细砂岩。顶板主要为石灰岩，少数有泥岩伪顶。底板主要为泥岩，少数为粉砂岩、细砂岩、中砂岩。为区内主要可采煤层之一，属较稳定煤层。3、17煤层位于太原组下部，下距太原组底界10.10～16.80m，平均13.60m。煤层厚度0.71～1.19m，平均0.95m，厚度变异系数为21.05%。部分含一层夹石，夹石岩性多为泥岩、炭质泥岩。顶板主要为石灰岩、粉砂岩、泥岩。底板主要为泥岩，部分为粉砂岩。为区内主要可采煤层之一，属较稳定煤层。煤层特征见表2－18煤层特征表表2－1（二）煤质1、煤的物理性质16、17煤均为黑色，深褐、黑褐条痕色，具玻璃、弱玻璃光泽，裂隙较发育。其视密度分别为1.36t/m3、1.37t/m3。煤层以微镜煤占绝对优势，次为微亮煤、微三合煤、微镜惰煤，其余类型少量。2、煤的化学组分16煤层变化在低灰分～中灰分之间，17煤层变化在低灰分～低中灰之间。16、17煤层平均为中高硫，16煤层变化于低硫～高硫分之间，17煤层变化于特低硫～高硫分之间；16、17煤层为低磷。3、煤的工艺性能煤层名称煤层夹石全区厚度(m))(~点数平均最大最小结构稳定性可采性间距(m))(~点数平均最大最小层数主要岩石15上)3(55.068.0~30.0简单不稳定不可采)4(31.3503.38~74.320～1泥岩16)4(13.122.1~00.1较简单较稳定全区可采0～2炭质泥岩、泥岩、粉砂岩)4(76.1281.13~55.1117)4(95.019.1~71.0简单较稳定大部可采0～1泥岩、炭质泥岩9各煤层具有良好的结焦性能。16、17煤层平均焦油产率均大于12%，属高油煤。经过洗选加工后均可用作炼焦配煤、动力燃料、气化、液化等工业用煤。煤质各项指标见表2－4。（三）煤层顶、底板特性1、16煤层顶板为十下石灰岩，厚4.90～7.80m，平均5.58m，偶见泥岩伪顶，厚0.04m。底板以泥岩为主，厚0.85～1.55m，局部相变为中、细砂岩，厚2.10～7.15m，偶见粉砂岩，个别孔见伪底。其顶、底板岩石力学性质如下：石灰岩抗压强度为80.35MPa，强度指数为68～100MPa，泥岩抗压强度为3.24Mpa，强度指数为23～32Mpa，中、细砂岩强度指数40～55Mpa。2、17煤层顶板以十一石灰岩为主，厚0.75～2.57m，次为泥岩、粉砂岩，厚0.85～5.70m，局部见泥岩伪顶。底板以泥岩、砂质泥岩为主，厚1.20～8.93m，仅一孔见细砂岩(厚1.20m)；个别孔见泥岩伪底。其顶、底板岩石力学性质如下：石灰岩强度指数50～80Mpa，泥岩强度指数26～31Mpa，砂质泥岩与粉砂岩强度指数41～48Mpa。根据上述煤层顶、底板特征，结合矿井的实际开拓资料，各煤层顶底板的稳定性为：16煤层顶板稳定，底板为不稳定～较稳定；17煤层顶板较稳定～稳定，底板不稳定～较稳定。10煤质指标表表2－4煤层项目1617水分Mad(%)原煤1.90～3.132.44(9)1.53～3.222.37(8)精煤2.10～3.252.72(9)1.49～3.162.56(8)灰分Ad(%)原煤8.45～20.4915.17(8)8.94～14.2312.05(7)精煤3.39～6.744.90(9)2.67～6.664.62(8)挥发分Vdaf(%)原煤37.29～44.6741.13(9)38.20～43.7041.25(8)精煤37.93～44.8041.50(9)39.17～44.1841.85(8)全硫St，d(%)原煤0.57～5.372.68(7)0.42～5.202.79(7)精煤0.45～2.791.76(9)0.37～2.601.68(8)磷Pd(%)原煤0.002～0.0870.022(9)0.005～0.0570.021(8)精煤0.002～0.0330.012(9)0.002～0.0320.012(7)发热量Qb，ad(MJ/kg)原煤27.14～30.6728.37(8)28.28～30.7729.56(7)