白庄煤矿.docx - 冰点文库

资源描述

白庄煤矿.docx

《白庄煤矿.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《白庄煤矿.docx（75页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

白庄煤矿.docx

白庄煤矿

1矿井概述

1.1矿区概况

1.1.1交通位置

白庄煤矿位于山东省肥城市境内，肥城煤田的西部，区内有铁路支线可通达津浦铁路的泰安站，泰（安）湖（屯）铁路支线经过本矿区至西部石横电厂。

另外，矿区南、北各有新、老泰（安）平（阴）公路和济（南）兖（州）公路，东通肥城、泰安，北抵济南，西到平阴、聊城，南达兖州、徐州等地，交通十分方便。

白庄煤矿交通位置如图1.1所示；肥成煤田白庄井田位置如图1.2所示。

图1.1白庄煤矿交通位置图

图1.2肥城煤田白庄井田位置

1.1.2气象及水文情况

本区属大陆性与海洋性气候的过渡型，偏重于大陆性气候。

年平均温度+12.95℃，最高气温+39.6℃，最低气温-20℃。

年平均降雨量为633.69mm，最高年降雨量为1082.7mm，历年雨季多集中在7、8、9月份，最大日降雨量208.1mm，最大积雪厚250mm，最大冻土深度480mm。

春秋季多东南风，夏季多南风，冬季多北风，主导风向为东南风，年平均风力为2.8级。

井田内有涧北--白庄河、山阳铺--荣庄河两条季节性小河，分别都发源于北部山区的响水河水库--涧北水库及栖幽寺水库，由山区裂隙水及雨水补给，雨季有少量存水，由北向西南流入汇河。

另有两条南北向冲沟，也发源于北部山区，雨后数天即干涸。

本矿井工广区100年和300年频率最高洪水位分别为+83.67m和+83.96m。

据泰安地震办公室提供的资料，本区地震烈度为6度。

1.1.3经济状况

本矿区内有村办窑厂等小型企业，农业生产较为发达。

劳动力充足，可通过招募合同制工人或临时工解决。

矿近km范围内有水泥厂、砖瓦厂、沙厂、料石加工厂；木材可在泰安大量采购。

1.1.4矿区概况

白庄煤矿于1971年5月动工兴建，1978年12月31日简易移交生产，设计生产能力为0.30Mt/a。

1984年将荣庄（西十）井田由F7断层以东划归为白庄煤矿开采。

1986年6月，确定矿井扩建规模为0.90Mt/a。

1998年改扩建主体工程全部完工，-250m水平生产系统形成，1999年达到设计生产能力，现正在开采3Ⅰ层煤。

白庄井田开拓方式为立井多水平上下山开拓，中央边界式（抽出式）通风方式。

分-150m和-250m两个水平开采，两个副井和一个主井进风，两个风井回风。

本区电源一路引自西大封35KV降压站，导线为LGJ-120，线路长度为4.5Km;另一路引自王瓜店220KV变电站,导线为LGJ-120，线路长度为8.5Km。

1.2井田地质特征

1.2.1井田境界

白庄井田位于肥城煤田西部，东经为116°34'54"至38'36"，北纬为36°13'23"至16'02"。

井田边界西以F7断层，与查庄煤矿和国庄煤矿相邻；北以F1-2断层为界；东以F21断层，与陶阳煤矿、兴隆煤矿相邻；南以原F3-1断层、F22断层和BF5断层，与兴隆煤矿、平阴煤矿相邻。

井田走向长约4.0km,倾斜长约3.9km,面积15.8km2。

白庄井田内地形东北较高，西南偏低，地面标高为+71～+125m。

白庄井田范围内没有小井开采，在井田南部边界外有２座小井目前正在开采，井田西以F7与查庄和国庄煤矿相邻，东以F21与陶阳煤矿相接。

由于F7和F21均为阻水断层，本矿位于上升盘，东、西邻矿开采对本矿生产无影响。

1.2.2地层

本井田地层属鲁西地层系统，自老至新有前震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系和新生界第四系。

第四系厚度为28～120m，一般为30～50m。

本井田煤层分布于二迭系山西组地层中部和石炭系太原群地层下部。

山西组厚约103～135m，平均为123m。

岩性主要为灰～灰白色中粒砂岩和砂岩互层，为主要含煤地段，含煤5层。

其中3Ⅰ层煤为主要可采煤层。

太原群厚约143～165m，平均为155m。

岩性以灰～灰黑色粉砂岩为主，含石灰岩5层，其中一、二、四灰为标志层。

含煤13层,其中7、8、9、10Ⅱ层煤为主要可采煤层，5上、6、10Ⅰ层煤为局部可采煤层。

矿井地层如表1.1所示；综合地质柱状如图1.3所示。

表1.1矿井地层表

地质年代

岩层总厚度（M）

岩层组成及特征

含煤层数及特征

界

系

统

新生界

第四系

厚约28～120m，平均55.06m，呈南薄北厚趋势。

黄色，以砂质粘土、粘土质砂砾、含砂砾粘土、粘土砂姜层为主，上部为表土，下部为含砂砾粘土和粘土层。

无煤

古生界

二迭系

上石盒子组

厚约0～100m，平均约55m

岩性主要为浅黄色、灰白色中粒砂岩与杂色泥质岩互层，底部为紫色、青灰色的铝土岩（Ｂ层）。

为与下石子组分界层。

无煤

下石盒子组

厚约55m

岩性主要为灰～灰白色中、细砂岩、粉砂岩及泥岩等，不含煤。

无煤

山西组

厚约103～135m，平均123m

岩性主要为灰～灰白色中粒砂岩和砂泥岩互层。

上部以粉砂岩、泥岩为主，砂岩较少；中部和下部以砂岩为主。

31煤为主要可采煤层

续表1.1

石炭系

太原组

厚约143～165m，平均155m

岩性以灰～灰黑色粉砂岩为主，浅灰～深灰色泥岩、灰～灰绿色中、细粉砂岩、粉砂岩与细砂岩互层等相间出现，含石灰岩5层，其中一、二、四灰为标志层。

含煤13层，其中７、８、９、102为主要可采煤层

本溪组

厚约15-35米，平均20米。

岩性以石灰岩和浅灰～深灰色泥岩为主，底部含有褐红色铁质泥岩及杂色～灰白色铝土质泥岩。

不含煤。

石灰岩中主要产蜓科、腕足类等化石。

无煤

奥陶系

厚约800m

岩性为青～青灰色厚层状灰岩，间夹泥灰岩，下部为白云质灰岩。

主要分布于井田北部中低山区。

含珠角石等化石。

无煤

寒武系

厚约600多米

上部主要为青色厚层竹叶状灰岩及鲕状灰岩，下部主要为紫色页岩及薄层灰岩。

主要分布于井田北部山区。

含三叶虫等化石。

无煤

太古界泰山群

岩性为黑云母斜长石片麻岩、角闪岩、黑云母石英片岩、绿泥片岩、伟晶岩等。

厚度巨大，为沉积基底。

主要分布于井田东北部山区

无煤

图1.3综合地质柱状图

1.2.3地质构造

白庄井田四周受断层包围，总体为一向北倾斜的单斜构造。

井田内部地层走向变化较大，地层倾角4～18°，一般在5～9°，浅部较缓，深部有变陡的趋势，近北部边界断裂处由于断裂影响地层局部翘起。

井田内构造以断裂为主，褶皱次之。

另外井田北部边界近年多次多孔揭露一落差大于1000m的逆推断层，空间展布需进一步控制。

延深水平地质构造总体展布特征受井田构造控制,无大差异。

（1）断层

延深范围内断裂构造发育，根据其展布方向，大体分为三组，第一组为NW向，有F1-2等，本组断层主要分布井田的东北边界附近，井田内数量不多。

第二组为NE向，有F2、F24－1、F3、F03、F21、F21－1等，本组断层一般落差较大，切割较深，延伸距离长，其运动方向在F3、F03断层以北，均为北升南降，呈台阶式断落，在F3、F03断层以南多为南升北降，是井田内主要的控制性构造。

第三组是NNE向，有F7、F24、BF2等。

本组断层在井田内较发育，延伸远，倾角较大，并伴有扭性特征，它们一般切割第一、二组断层。

另外，井田内还发育少量近EW向断层。

本水平延深范围内H>10m的断层37条，H>20m的断层31条，H>30m的断层21条，其中控制程度较高断层27条，BNF1、F1-2、F2、F2-1、F21-1、F24-3、F45、BF51、BF52、BF54、BF64等10条断层控制较差。

断层特征如表1.2所示。

表1.2断层特征表

断层

名称

性

质

产状

落差

（m）

延伸长度

（m）

控制情况

备注及结论

走向

（°）

倾向

倾角

（°）

钻孔穿过控制情况

开采实见点

BF78

正

0-3.5

340

8401出口，中切眼

查明

BF25

正

0-7

650

9400轨道下山，8400皮带下山

查明

BF26

正

0-5

410

8402巷探

查明

FN1

逆

0-8

1000

8403面，8404面

查明

FN3

逆

0-5

260

8600轨道，8605巷探

查明

FN4

逆

0-5

400

8605面

查明

FN5

逆

0-5

500

8603、8605巷探，8406切眼

查明

BF79

正

0－7

300

8400轨道下山

查明

BF73

正

NWW

0－5

100

8405运中、8400东翼泄水巷

查明

BF99

正

0－6

270

8411出口、8411出口巷探、9409联络巷

查明

BF80

正

301

0-5

190

物探查明

（2）褶曲

井田内小褶皱多分布在浅部，轴向60°左右,与NE向断裂近于平行或呈小角度相交，被NNE向断层切割。

褶皱的排列方式有平行式和雁列式，具有短轴、倾伏的特点。

北部发育一较大的向斜褶皱，轴部狭窄，造成井田北部边界煤系地层抬起。

（3）冲刷带

本区7煤冲刷比较明显，局部造成煤层缺失。

本区中部存在一北西-南东向的古河床，影响宽度约300～800m，发育有厚层中砂岩，造成7煤局部缺失。

缺失地段有两块：

一块在63-232孔周围，一块在主井、63-265孔周围，影响范围较大。

8、9、10Ⅰ、10Ⅱ层煤没有发现明显的古河床及冲刷现象。

白庄井田构造如图1.4所示。

图1.4白庄井田构造图

1.2.4煤层及煤质

（1）煤层

太原群是下组煤主要含煤地层，总厚度155m,共含煤13层,含煤系数6.4。

其中主要可采煤层4层（7、8、9、10Ⅱ层煤）,总厚6.27m，局部可采煤层2层。

7、8层煤为较稳定煤层,9、10Ⅱ层煤为稳定煤层，10Ⅰ层煤为不稳定煤层。

可采煤层特征如表1.3所示。

（2）煤质

下组煤为暗淡、丝织--玻璃光泽，灰黑--黑色，煤普氏硬度系数为2～3，容重约为1.30～1.46断口参差状，裂隙发育。

煤岩类型为半亮型煤，微观类型7层煤为暗煤质亮煤型，8、9层煤为亮煤型，10Ⅱ煤为暗煤质亮煤型。

煤质特征见表1.4所示。

-150m水平四、六采区下组煤已开采7、8、9层煤,据实际化验资料,7层煤水分平均3.96％,灰分平均23.56％,挥发分平均41.11％，硫分3.04～3.85％，平均3.50％，发热量平均25.10MJ/Kg；8层煤水分平均3.31％,灰分平均24.50％,挥发分平均42.79％，硫分2.48～4.26％，平均3.17％，发热量平均26.12MJ/Kg。

（3）煤的有害成分及煤的可选性

煤中除含硫和微量磷外，均无其它有害成分。

原煤经1.4重液浮选后，灰分明显减少，但硫分减少很少。

8层煤易选，9层煤中等可选，7、10Ⅱ层煤难选。

总之，下组煤含硫量较高，但挥发分及发热量较高，胶质层较厚，粘结性较强，可作动力用煤及配焦用煤。

表1.3可采煤层特征表

煤组

煤层

煤层厚度（m）

煤层间距（m）

煤层结构

顶底板岩性

稳定性

倾角（度）

最小

最大

平均

最小

最大

平均

夹矸层数

夹矸厚度（m）

顶板

底板

山西组

6.08

2.19

12.95

5.36

1-3

0-0.43

中粒砂岩、粉砂岩

和泥岩

泥岩、粉砂岩

和砂岩

较稳定

4-18

2.70

0.70

27.85

57.75

39.71

极不稳定

4-18

太原组

0.45

2.0

1.33

22.83

44.11

28.80

1-3

0.10-0.25

深灰色粉砂岩

粉砂质泥岩

较稳定

4-13

0.57

2.6

1.88

6.60

9.74

8.09

0.20-0.60

四灰

粉砂岩

较稳定

4-13

0.85

2.0

1.27

2.00

0-0.43

粉砂岩

稳定

4-18

102

0.70

2.84

1.76

7.64

0-0.30

粉砂岩或泥岩

不稳定

4-18

（2）煤质

下组煤为暗淡、丝织--玻璃光泽，灰黑--黑色，煤普氏硬度系数为2～3，容重约为1.30～1.46断口参差状，裂隙发育。

煤岩类型为半亮型煤，微观类型7层煤为暗煤质亮煤型，8、9层煤为亮煤型，10Ⅱ煤为暗煤质亮煤型。

煤质特征见表1.4所示。

表1-4煤质特征表

可采煤层

灰分（%）

S（%）

挥发份（%）

水份（%）

发热量（MJkg）

17.87

0.58

36.17

1.88

26.65

21.18

5.11

36.13

1.62

28.90

16.75

3.33

40.99

1.43

26.6

20.17

3.19

44.11

1.4

25.75

102

21.29

3.13

41.42

1.39

27.55

（3）煤的有害成分及煤的可选性

煤中除含硫和微量磷外，均无其它有害成分。

原煤经1.4重液浮选后，灰分明显减少，但硫分减少很少。

8层煤易选，9层煤中等可选，7、10Ⅱ层煤难选。

总之，下组煤含硫量较高，但挥发分及发热量较高，胶质层较厚，粘结性较强，可作动力用煤及配焦用煤。

1.2.5瓦斯、煤尘和煤的自燃及地温、地压

（1）矿井瓦斯

本矿井CH4相对涌出量为0.38～4.0m3/t。

CO2相对涌出量为1.48～8.72m3/t，属低瓦斯矿井，涌出特征为普遍涌出。

瓦斯中CH4含量为0.03～1.66cm3/g，CO2为0.04～1.72cm3/g。

本矿井至今未发生煤和瓦斯突出。

但在开采7层煤层时，有过3次瓦斯异常涌出，-250联络巷下山掘进时有过瓦斯异常，钻孔内有咝咝声响。

因此在开拓-250下组煤时,局部地段有瓦斯异常现象，必须加强观测。

从63-254和63-276两孔瓦斯资料及邻矿瓦斯观测资料，随着开采深度的增加，瓦斯涌出量将加大，尤其在远距离开放性构造的封闭、半封闭地段及孤立块段，瓦斯含量相对集中，要引起注意。

8层煤顶板灰岩属透气性顶板，瓦斯含量低，释放四灰水，可减少一部分瓦斯，预计开采本水平8层煤时，瓦斯涌出量较低。

7层煤、9层煤、10Ⅱ层煤的顶板为粉砂岩、泥岩等透气性较差的岩层，预计局部地段瓦斯含量相对增加，随着深度的增加，沼气含量基本上呈线性递增，并极易出现瓦斯异常现象。

（2）煤尘

各可采煤层爆炸指数均在35～45％，火焰长650～700m，止爆岩粉用量75～80％。

据地质报告资料，各煤层均有强烈爆炸危险。

（3）煤的自燃发火倾向

据原地质报告资料，63-216孔取得9层煤燃点为347℃，63-280孔取得的9层煤燃点为340℃，66-8、66-1孔8层煤不自燃。

从邻近矿井资料证实，大封、陶阳矿的9层煤、10层煤发生过采空区残剩煤自燃发火。

10Ⅱ层煤属二级自燃倾向，9层煤属三级自燃倾向，7层煤、8层煤不自燃，发火期6～12个月。

（4）地温

本井田地温梯度为2℃/100m，井下工作区温度为18～20℃，随开采深度的增加，地温也会上升。

（5）地压

据-150m水平和-250m水平生产实际，井巷地压的显现及其对巷道的破坏程度，与开采深度、开采范围、围岩性质和地质构造条件等有关。

随开采深度的增加，地压明显增大，临近采空区地压显现明显，软岩层较坚硬岩层地压显现明显，断层及其交叉处，背向斜的轴部地压显现均较显著。

目前无实测的地压资料。

1.2.6水文地质

（1）边界条件

本井田四周均以断层为界，边界条件基本清楚。

西以F7断层为界，断层落差50～120m，东升西降,井田位于上升盘，含水层受下降盘石炭二迭系地层的阻隔，为隔水边界。

东以F21断层为界，断层落差140～360m，西升东降，井田位于上升盘，含水层受下降盘石炭二迭系地层的阻隔，为隔水边界。

北以F1-2断层为界，断层落差大于1000m，含水层受对盘太古片麻岩的阻隔，为隔水边界。

东南以F22、BF5断层为界，断层落差20～50m，北升南降，井田位于上升盘，为弱隔水边界。

南以F3-1断层为界，断层落差5～20m，北升南降，由于F3-1断层推定不是一条断层，而是为一组断层，含水层均未断开,为透水边界。

北部边界附近存在一巨大逆断层，落差大于1000m，上盘是寒武系灰岩或奥陶系灰岩，最厚达400m，富水性不均一。

据地面钻孔和水井揭露，东段98-1孔、98-3孔揭露寒武系灰岩无水，98-2孔水量15m3/h，水位+61m；西段二中、二院水井揭露寒武系灰岩或奥陶系灰岩均富水，涌水量9～70m3/h，水位+75～+78m。

控制程度较差，今后对掘进和回采都可能产生影响。

井田内发育较多的断层，致使井田内四灰、五灰、奥灰对口或含水层和隔水层对口，形成透水与隔水边界相间组成。

矿井水文地质类型综合评定为“复杂型”。

（2）含水层

井田共有含水层八层，即第四系砂及砂礓层、3Ⅰ层煤顶板砂岩、一灰、二灰、四灰、9层煤顶板泥灰岩、五灰和奥灰含水层。

由于第四系底部有隔水性能良好的粘土层，因而第四系潜水对矿井充水无直接影响。

三层煤顶板砂岩、第一、二层灰岩含水层随开采很快疏干，对矿井生产影响不大。

所以，直接威胁三水平7、8、9、10Ⅱ层煤开采的主要含水层是四灰、五灰两个承压含水层及其补给水源层奥灰含水层。

现将各主要含水层的特征，自上而下分述如下：

①四灰

为8层煤直接顶板，厚3.36～6.88m，平均厚度5.31m，上部含大量泥质，中部夹厚度为0～0.35m的粉砂岩，下部质较纯，致密坚硬，多含燧石，垂向裂隙和顺层裂隙均较发育，偶见洞穴,常为方解石脉充填。

单位涌水量q＝0.00087～0.808l/s.m，渗透系数K＝0.019～18.18m/d，矿化度0.1～0.7g/l，水质类型HCO3～Na和HCO3Cl～Na。

F24断层以南，四灰由于没有疏降过，水位无大的变化，近5年最高水位-60.1m。

F3断层以北、F24断层以西块段，由于F3断层向东尖灭，没有切断四灰，与四、六采区四灰含水层水力联系密切，附近四灰水位基本一致，目前四灰水位已降至-172m~-230m。

95年12月9日～11日在-250m水平底车场4个放水孔，进行一次四灰放水实验，初始放水量200m3/h。

29小时后就稳定在60m3/h，47小时水位由+17.9m降至-199.10m，最大降深217m，且五、奥灰观测孔水位基本无变化，可见该区四灰水以静储量为主，补给量有限。

开采资料表明，四灰的岩溶裂隙在发育程度上存在较为明显的垂直分带性，富水性由浅部向深部趋于减弱。

四灰水与其它含水层的联系不密切。

从剖面上看,受断层影响，四灰与五灰、奥灰呈对口接触。

②五灰

本溪群徐家庄灰岩，厚6.15～11.95m，平均8.76m。

浅灰色，质纯，致密坚硬，厚层状，裂隙洞穴发育，含少量蜒科腕足类化石。

单位涌水量q=0.0522～1.04l/s.m，渗透系数k=1.13～1.877m/d，矿化度为0.264～0.378g/l，水质类型HCO3～CaMg或HCO3～Na。

近5年最高水位+35.7m。

根据邻矿和我矿8400采区开采实际资料，五灰的富水性浅大深小，呈明显的垂直分带性，但横向上又有明显不均一性，五灰上距10Ⅱ层煤21.11～28.45m，平均23.71m，下距奥灰9.08～11.86m，平均9.96m。

据-250m水平井底车场五灰和奥灰观测孔95-W1与O3孔两年水位观测资料，五灰水位与奥灰水位基本一致，其水质类型与水位变化规律与奥灰基本一致，五灰和奥灰水力联系密切。

五灰是矿井直接充水的水源层，严重威胁下组煤的开采，是防治水工作的重点。

③奥灰

系煤系地层基底，与中石炭系地层呈假整合接触，巨厚层状，总厚度800m左右，单位涌水量q＝0.0114～9.901l/s.m，矿化度为0.247～0.681g/l，水质类型为HCO3～CaMg。

近5年最高水位+43m左右。

奥陶系灰岩在盆地周围山区有广泛出露，直接接受大气降水的补给，补给量丰富，是煤系各含水层的补给水源。

奥灰动静储量大：

据“水源报告”静储量3.15×108m3，动储量2.8×104m3/h。

（3）隔水层

7层煤下距四灰17.36～27.70m，平均21.94m，隔水层以粉砂岩为主。

10Ⅱ层煤下距五灰21.11～28.45m，平均23.71m，隔水层以粉砂岩、中砂岩为主。

由于隔水层厚度较薄，对五灰需疏降或注浆改造方可开采。

五灰下距奥灰9.08～11.86m，平均9.96m，隔水层以粘土岩、粉砂岩为主，局部地段受构造影响，形成奥灰水补给五灰水的通道或奥灰水越流补给五灰水，两者水力联系密切。

（4）安全水压及安全掘进标高

①四灰安全水头

七层煤掘进时主要受四灰水影响，F24以北四灰水位-230m，七层煤安全掘进标高为-497m。

F24以南四灰水位+20m，七层煤安全掘进标高为-247m。

②五灰安全水头

正常情况下，7、8、9层煤可以安全掘进，在-430m掘进不受五灰水的威胁，五灰突水的可能性较小。

但由于-430m延深水平范围内下组煤多处与五灰、奥灰接口或处于五灰、奥灰之下，在构造复杂、隔水层薄区域，即使在-430m以上掘进也有可能发生五灰或奥灰突水。

-430m水平10Ⅱ层煤标高大部分小于-352.5m，巷道掘进时受五灰水威胁，必须进行注浆改造或疏水降压。

（5）突水系数与安全水头

①四灰突水系数及安全开采标高

F24以北四灰水位-230m，水平大巷布置在8层煤，四灰水位需提前疏降至-430m，预计疏降水量73m3/h。

F24以南四灰水主要威胁7层煤的开采，四灰水位+20m，7层煤最大隔水层厚度27.70m，对底板破坏深度11m。

分水平突水系数如下：

-250m水平最小突水系数Ts=0.178Mpa/m>0.10Mpa/m

-350m水平最小突水系数Ts=0.238Mpa/m>0.10Mpa/m

-450m水平最小突水系数Ts=0.298Mpa/m>0.10Mpa/m

按照集团公司和防治水规程规定，突水系数小于0.06Mpa/m可以安全开采，7层煤最小隔水层厚度17.36m，其安全开采水压为：

P=0.06（17.36-11）=0.381Mpa

相应安全开采标高为-0.381×100+20+17.36=-0.74m

因此-430m延深水平F24以南7层煤开采时普遍受四灰水威胁，必须对四灰水大幅度疏降后，才能安全回采。

②五灰突水系数及安全开采标

五灰突水系数及安全开采标高计算结果如

展开阅读全文