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平顶山市矿区概述及井田地质特征

发布日期:2015-12-16

1  矿区概述及井田地质特征

1.1  矿区概述

1.1.1  交通位置

平顶山煤业(集团)有限责任公司八矿,位于河南省平顶山市最东部,北依焦赞山-孟良寨风景区,南临平顶山高新技术开发区,东与许昌市襄城县毗邻, 西距市中心11公里,许南公路、孟宝铁路纵横交叉穿越本井田,南北宽约7.1 Km,东西长约8.4 Km,矿区面积约59.6Km2。位于东经112°14’~113°41’,北纬33°08’~34°20’,地处河南省中南部,环境优美,位置优越,交通便利,是平煤集团公司新的经济增长点。交通位置详见图1-1。

图1-1  交通位置

1.1.2  地形及地貌

平顶山市地处豫西山地向黄淮平原过渡地。整个地势呈西北高、东南低,呈阶梯状展开,气候垂直变化明显。井田东、南部为一开阔的冲积--洪积平原,地面标高一般在+75~+80m。井田北部为紫红色石千峰砂岩和平顶山砂岩所组成的马棚山、焦赞砦等山,呈北西—南东走向延展的山地,标高为+360~+460m。相对高差约290~390m,山脊平缓,山坡较陡,最大坡度40°。地貌类型多样,山地、丘陵、岗地、平原分别占总面积的12.66%、29.12%、29.22%、29.00%。复杂的地貌特征,蕴藏了丰富的生物资源和矿产资源,有利于区域特色经济的发展。

1.1.3  河流及水系

平顶山市境内河流众多,属淮河支流沙河水系。湛河自西向东流经井田东南部,河宽约50m,流量0.08~7.8m3/s。沙河为井田东部边界,河宽150~250m,流量0.8~521m3/s。两河上游均为白龟山水库,可调节流量。河下有厚层第四系粘土层与煤系隔离,对井田开采没有威胁。井田内横切山坡冲沟发育,但除西部的月台河较大,宽约30m外,其余均为15~20m,由于井田内地势平坦,泄水条件不良,地形低洼处雨季易积水而形成小面积的暂时性内涝洼地,这些冲沟及洼地虽不影响井下开采,但对地面建设却颇为不利。

1.1.4  气象

平顶山市地处北亚热采与暖温采气候的过渡地采,属于暖温采大陆性季风气候。春季气温回升快,少雨多风;夏季高温多雨,降水量集中且不稳定,年际变化大;秋季风高地燥,昼夜温差大;冬季雨雪偏少,干冷多风。年平均气温14.2~14.9℃。

根据平顶山市历年的气象资料,年平均降雨量为794mm,最大降雨量1323.6mm,雨季为7~9月。年均蒸发量2269.2mm,年最大蒸发量为2825mm,最小蒸发量149.05mm,蒸发量大于降雨量,平均绝对湿度13.5mm。年平均气温为15℃。最高气温为42.3℃,最低气温为-15℃。常年风向多为北西和北东,以北西的风速最大,风速达24m/s。最大积雪厚度为16cm。冻土最深为22cm。历年最早初冻日期为10月14日(1962年),最晚解冻日期为次年4月18日(1962年)。

根据一九七一国家地震局武汉地质大队鉴定,本区地震基本烈度为Ⅵ度。

1.1.5  平煤八矿经济状况

平煤八矿范围涉及辛店村、马跑泉村、程庄村的部分村庄,主要农作物有小麦、玉米、烟叶、红薯、大豆、高粱、谷子、绿豆、芝麻、油菜、棉花、荞麦、豇豆等。矿区内煤炭资源丰富,工业主要以开办煤矿为主,开采运输业比较发达。

1.1.6  水源及电源

目前的矿区供水主要以南水厂为水源地及尾矿水处理厂净化水的重复利用为主。其中南水厂日供水4000吨,作为居民生活用水,而尾矿水日净化量7000吨,净化处理后主要用于澡堂、井下生产及其它工业用水。

矿区内供电由35 KV变电站通过各变电所及变电亭向各用电处供电。地面生活及生产辅助用电由各变电所供电. 

由于井口附近负荷比较集中,在铁路车站北侧设有6 KV/380 V变电亭,向井口绞车、生产系统供电。

各风井及工业场地用电均取自35/6 KV变电站,以双电源供电。扇风机房内附设有变电亭。

井上35 KV/6 KV变电所把6 KV电压经主立井送往井下中央变电所,然后通过高压开关柜把6 KV电压送往主排水泵房和采区变电所,然后采区变电所将6 KV、660 V电压分别送到工作面移变和其它用户,采煤工作面移变再将 660 V、1140 V电压送到工作面各用户。采区手持式电器设备为127 V,由工作面移变通过综保供给,其它用电设备为660 V、1140 V。

1.2  井田地质特征

1.2.1  井田地质构造

八矿位于平顶山矿区的东部,井田东以沙河为界,西与十矿和十二矿相邻,南以丁、戊、己各煤组露头为界,北部以丁、戊、己-600、-650、-800m煤层底板等高线为界。八矿处于平顶山矿区相对独立水文地质单元的东部。井田内有辛店和张湾两条落差较大的正断层。从揭露情况看,仅在巷道揭露处有水量不大的淋水现象,说明该两条断层导水性较差,另外再井田南部有任庄正断层,井田东北部有白石沟断层,从长观资料分析,该两断层为阻水断层,其两侧地下水难以发生水力联系,而矿区中部的锅底山正断层是矿区内延伸最长的断层,断距一般为100—270m,由西向东断距逐渐加大,将矿区分割成东西两大块段,使两侧寒武系灰岩断开,在断裂部位灰岩与煤系地层相接,起到相对的隔水作用;断层在湛河与沙河之间一段,其两侧寒武系灰岩又相互连接,岩溶地下水得以相互沟通,从而构成以锅底山断层为界的东西两个既不相同又有水力联系的水文地质单元。

辛店断层原自13~7孔和12~5孔南通过,经探采对比,在12~5孔北侧通过,在12线断层落差较小,仅为1.6m,过12线以后逐渐消失。有一定变化。

张湾断层,根据钻孔控制为一条断层,经开采证实,为两条断层,有一定变化。

此外,在采掘中,发现小断裂构造发育,不仅造成顶板破碎,而且给裁决造成困难。

1.2.2  煤层及其顶底板岩石特性

煤系地层内所含煤层为戊8煤、戊9-10煤和戊11煤。可采煤层为戊9-10煤一层。煤层平均厚度为7.63m,平均倾角约为7°。所采煤层顶板为一、二级基本顶,直接顶底版为中粗砂岩,无伪顶,无三软煤层,无冲击地压。煤层风化采深度为128m。

1.2.3 水文地质

井田内含水层主要为中、上寒武系、上石炭系太原组碳酸盐裂隙岩溶含水组,其次为第三系泥灰岩及丁、戊、己煤组顶板砂岩和第四系砂砾石层。

(1)中上寒武系岩溶裂隙含水层

主要含水段为中统张夏组鲕状灰岩,厚200余米。灰岩呈厚层状,岩溶裂隙较发育,含水性不均一,钻孔单位涌水量(13-5孔资料)为2.2L/s·m,渗透系数0.37~7.47m/d。矿化度0.9g/L左右,属Hco3·so4-Na·Ca型水,由于该含水层距可采煤层较远(层间距80~90m),加之水位已大幅下降(从+62m下降至目前的-290m左右),所以在生产中不致造成水害威胁。

(2)石炭系上统太原组岩溶裂隙含水层

该组假整合于寒武系之上,底部为一层铝土泥岩。岩性主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤和灰岩组成,总厚70~90m,灰岩一般有七层,厚为14.4~52.75m,其中以L2、L7两层较为稳定,裂隙以岩溶裂隙为主,富水性较好,钻孔单位涌水量为1.944L/s·m,渗透系数为5.7m/d。矿化度小于0.5g/L,属Hco3—K·Na型水,从近几年的生产揭露情况分析,L2灰岩地下水多被疏干,仅局部巷道有滴水现象,一般不致造成大的涌水,而L7灰岩地下水由于距可采煤层较远(60~70m),一般也不致造成涌水。

(3)己15煤层顶板砂岩裂隙含水层

岩性主要为粗粒长石石英砂岩,硅质胶结,厚一般为15~25m,沙眼裂隙较发育,钻孔单位涌水量为0.0061~0.00208L/s·m,渗透系数0.0015~0.0067m/d。矿化度大于0.5g/L,属Hco3—Na型水。由于长期的生产揭露,地下水多被疏干,仅在揭露初期局部有短时的滴淋水现象,一般不致造成大的用水。



(4)戊9.10煤层顶板砂岩裂隙含水层

岩性为中粗粒砂岩,厚度较稳定,一般为5~15m,裂隙较发育,钻孔单位涌水量0.069L~0.048L/s·m,渗透系数0.396~0.304m/d。矿化度小于0.5g/L,为Hco3—Ca型水。由于长期的生产疏放,地下水多被疏干,在巷道掘进过程中,仅在其局部有短时的滴淋水现象,一般不致造成水还威胁。

(5)丁5.6煤层顶板砂岩裂隙含水层

岩性为中粗粒砂岩,一般厚2~20m,沙眼裂隙发育,钻孔单位涌水量0.0029~0.00105L/s·m,渗透系数为0.012~0.0102m/d。矿化度小于0.5g/L,为Hco3—Na·Ca型水。该含水层在矿井开采初期在其构造发育部位曾多次造成矿井涌水,近几年来,随着不断的揭露疏放,该含水层多被疏干,仅在其局部造成滴淋水,因此对生产无大的水害威胁。

(6)上第三系泥灰岩岩溶裂隙含水层

岩性以泥灰岩为主,且泥质成分较高,溶蚀裂隙不发育,在八矿地区该层仅零星分布,厚度一般为4.4~20m。该含水层由于分布范围较小,且距煤系地层较远,因此对生产无水害威胁。

(7)第四系松散岩类孔隙含水层

岩性为中粗及细砂,局部夹砾及砾石层,一般厚2~18m,钻孔单位涌水量为0.00017 L/s·m,渗透系数为0.000626m/d。矿化度小于0.5g/L,为Hco3—K·Na型水。该含水层覆盖于煤系地层之上,仅在露头处与可采煤层接触,因此对生产无水害影响。

1.2.4瓦斯、煤尘、自燃及地温

(1)瓦斯:矿区内历年瓦斯鉴定结果显示,瓦斯绝对涌出量为7.3m3/min,相对涌出量为6.4m3/t, CO2绝对涌出量为3.17 m3/t。属于低瓦斯矿井。

(2)煤尘:煤层煤尘爆炸指数为23.4~26%,有煤尘爆炸危险性。

(2)煤的自燃:矿区内的一矿、三矿和毗邻的十二矿已组煤均有自燃史,三矿戊9~1012031工作面于1987年4月25日结束至1987年10月着火,其间只有5个月时间,据此本矿井丁、戊和已组煤层均为自燃煤层,发火期为5~6个月。

(3)地温:平顶山煤田比周围拗陷区基岩抬高1000~2000m,周围拗陷区复盖着近1000m热导率低的新生界复盖层。因而拗陷区的热量有一部分就要通过热导率高的基岩传递给抬高区。矿区内的水流方向是自西北向东南方向,地下水长距离的流动,且热容量大,是良好的载热体。地下水活动又是西强东弱,八矿是处于矿区排泄区的下部,因而造成下伏相对高温的承压水区,引起地温异常。

根据建井和年的生产资料综合分析,八矿井田恒温采深度为25m,恒温采温度为17.2℃。平均地温梯度为3.4℃/100m,其中东翼3.5~4.4℃/100m,西翼3.2~3.5℃/100m,均为地温异常区。据1989年1~12月份统计,回采工作面超过27℃以上的有8个;掘进工作面和硐室超过27℃以上的有11个,最高气温达到32℃。

矿井原始岩温在-270m水平(垂深350m)为27.9~33.5℃;-430m水平岩温为33.2~36.6℃,东翼-430m水平钻孔出水温度为40.7℃。在-421m丁二进风巷测得丁5~6煤层温度为34.2℃。据地质报告的预测,-650m水平岩石原始温度为45℃。

矿井-430m水平西翼涌水量为134m3/h,水温35℃;东翼涌水量为620 m3/h,水温36~42℃。

1.2.5 其他有益矿物

本井田内主要有益矿产为石灰岩、石膏、铁矿、铝土矿、粘土等。这些矿产受埋藏深度或品位不高等技术条件的限制,直到目前尚未利用。

1.3 煤层特征

1.3.1  煤层

本井田范围内:丁5.6、戊9.10、己15煤层厚度稳定,开采过程中变化较小,己16-17煤层,开采面积较小,在己三采区己16-17-13160采面布置风、机巷施工过程中,按钻孔揭露煤厚在1.36~3.98m之间,但是实见仅有1.5m,主要是由于沉积相变引起的煤层变薄。                                                    

1.3.2  煤层顶、底板

(1)2#(一水平戊组)煤层

该煤层平均厚度为7.63m,平均倾角约为7°。煤层直接顶为细、中粒砂岩坚硬,局部相变为泥页岩厚度为2.5 m;底板为砂质页岩或黑色页岩,厚度为2 m,底板页岩中常含有植物化石。

(2)9#(二水平己组)煤层

该煤层的直接顶为K2石灰岩,伪顶为一层页岩,一般较薄5 cm,随采随落,局部变厚,可达30 cm;直接顶K2石灰岩,厚度为1.5-2 m,致密坚硬,青灰色,质纯,局部溶洞发育有时可相变为泥岩;其基本顶为K2石灰岩,厚度为5-11.5 m,灰色、青灰色,结构致密坚硬,中间夹有1-2层的页岩,厚度一般在1 m左右;其底板为泥岩,灰白色,易破碎,厚度为0.5-1.2 m,节理发育,密度可达10-30 条/0.1m。

2#(一水平)、9#(二水平)煤层顶底板煤层,岩性物理力学性质见表1-2。

表1-2                     岩性物理力学性质表

煤层

岩石名称

抗压强度

(Kg/cm2

容重

(g/cm2

泊松比

普氏

系数

弹性模量

(Kg/cm2

9#顶板

K2石灰岩

1509

2.9

0.34

15.1

8.1×105

9#底板

泥岩

518

2.58

0.36

3.8

1.9×105

2#顶板

砂岩

72

1.36

0.36

3.8

1.9×105

2#底板

页岩

159

2.59

0.5

2

0

1.3.3  煤质

(1)物理性质

①物理性质和宏观煤岩类型

各煤层物理性质和宏观煤岩类型:黑、黑灰色,光亮型煤,煤岩组分以亮煤为主,块状及粉末状。据采矿阶段测试资料,9#煤层大部分为粉状块,少部分为不规则的菱形;2#煤层大部分为菱形,少部分为不规则的立方体形。局部地段含泥岩或砂质泥岩夹矸1-3层,条痕为棕黑色、沥青、玻璃光泽,硬度一般为2-3,有一定的韧性,贝壳状、阶梯状断口,均为一条采状结构,层状、块状构造,内生裂隙较发育。

②显微煤岩组分

各煤层显微煤岩类型:以微镜煤为主,其次为微镜惰煤、微惰质煤,有少量的微泥质煤,个别的微硫铁矿煤。显微组分:镜质组主要是均质镜质体和基质镜质体。基质镜质体中常分布有丝炭碎屑;半丝质组以无结构的团块半镜质体出现;丝质组中结构半丝质体略多于粗粒体,有部分碎屑体出现在基质镜质体中,部分煤样见有少量的各项异性组分。无机组分以粘土类为主,多为分散状、浸染状;黄铁矿为结核状、无规则状等;方解石为次生脉状。

各煤层显微煤岩组分的组成及其各煤岩组分的含量基本相近,有机组分以镜质组为主,在56.50-90.00%之间,一般在70.50%左右;半镜质组在1.40-9.00%之间,一般在5.50%左右;丝质组在8.50-31.25%之间,一般在24%左右;无机组分以粘土类为主,粘土类含量在2.90-13.25%之间,一般在8.50%左右;硫化铁含量在0.10-1.25%之间,一般在0.23%左右;碳酸盐类含量在0.10-0.82%之间,一般在0.30%左右。

镜煤最大反射率(R0max)的测值变化范围在1.28-1.53之间,随煤层赋存深度增加逐渐增高的趋势符合煤的深层变质规律。2煤层的变质阶段相当于肥煤阶段;9#煤层的变质阶段相当于焦煤阶段。

(2)煤的化学性质、工艺性能

①水份

勘探阶段各煤层原煤分析基水份在0.56-1.11%之间,一般为0.65%;洗煤分析基水份在0.56-0.88%之间,一般为0.64%,略低于原煤。据平顶山煤业集团八矿历年来对2#、9#煤层的煤质测试资料(以下简称矿方资料),原煤水份平均为0.50%左右。

②灰份

据矿方采样测试资料,原煤灰分2#煤层平均为15.04%,9#煤层平均为5.65%。依据各工业部门对煤质的特定要求中主要煤质指标中灰份产率级别划分,各煤层为低-富灰煤。依据国家标准煤炭质量分级《煤炭灰份等级划分标准》(GBT15224.1-1994)划分,为低中灰-中高灰煤。洗煤灰份2#-7#煤层在7.73-13.16%之间,由上而下逐渐增高;9#煤层在4.98-9.35%之间,仍为由上而下逐渐增高。各煤层脱灰率在46-68%之间,2#、9#、煤层脱灰效果比较明显。

③硫份

各主要煤层原煤硫含量据矿方采样测试资料,9#煤层平均为3.06%,2#煤层平均为2.73%。依据各工业部门对煤质的特定要求中主要煤质指标中全硫含量级别划分,2#煤层为特低硫煤,9#煤层为富硫煤。依据国家标准煤炭质量分级《中国煤炭硫份等级划分标准》(GBT1522.2-1994)划分,2#煤层为特低硫煤, 9#煤层为高硫煤。洗煤硫份平均值除2#煤层高于原煤外,其余各煤层均低于原煤,2#煤层在0.55-0.81%之间,9#煤层在1.40-2.82%之间。部分样品各种硫测试, 2#、9#则以有机硫为主。

通过灰分、硫分标准差计算,除9#煤层的灰分标准差为3.81外,其余各煤层均大于5,在5.29-11.33之间;硫分标准差2#、、9#、煤层均小于0.50,其余各煤层在1.36-2.53之间。煤类为肥煤、焦煤类,9#煤层属煤质变化中等的煤层,其余各煤层属煤质变化大的煤层。

④挥发份

2#煤层原煤挥发份在28-32%之间,洗煤挥发份在28-30%之间,洗煤略低于原煤;9#煤层原煤挥发份在22-29%之间,洗煤挥发份在20-23%之间,洗煤略低于原煤。

⑤稀散及有害元素

磷:洗煤磷9#煤在0.0193-0.0388%之间,为低磷煤,其余煤层均为特低磷煤。

⑥元素组成

各煤层均进行了洗煤元素的测定,其结果各孔、各煤层碳、氢、氧、氮四种元素含量的百分比基本接近。勘探阶段碳含量在87.84-89.74%之间,氢含量在4.46-5.02%之间,氮含量在1.24-1.52%之间,氧含量在2.68-5.07%之间。在生产过程中,分别对2#、9#煤层进行了采样测试,其统计结果:2#煤层碳为88.81%、氢为4.57%、氧为5.24%、氮为1.38%;9#煤层碳为87.36%、氢为4.50%、氧为6.82%、氮为1.32%。

2 井田境界和储量

2.1 井田境界

2.1.1  井田范围

井田范围:该矿井东部以13号勘探线为界,与襄城县相邻;西20#勘探线以西约225m为界与十矿相邻,西南以十二矿逆断层为界,东界至沙河,南边以煤层露头为界,与叶县相邻,北部以戊9-10煤层-400m等高线以北约500m为界。

2.1.2  开采

井田内含煤地层为上古生界石炭系太原组及二叠系山西组总厚度为138.34 m,含煤4层,可采煤层2层,分别为2#、9#煤层,其中主采煤层为2#煤层。其它煤层做为后期储备资源开采,本次矿井设计只针对一水平煤层。

2.1.3  井田尺寸

井田的走向方向约为8.4 Km,平均走向长度为8.1 Km,倾斜方向约为7.1 Km,井田的平均水平宽度为7.04 Km,煤层的平均倾角约为7°。

井田的水平面积按下式计算:

S=H×L

式中: S——井田的面积,Km2

   H——井田的水平宽度,Km;

   L——井田的平均走向长度,Km。

则,井田的水平面积为:S=7.04×8.1=57.02(Km2

    井田的赋存状况示意图见图2.1。

2.2  矿井工业储量

2.2.1  储量计算基础

(1)根据八矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算;

(2)依据《生产矿井储量管理规程》:煤厚,能利用储量最低可采厚度为0.7 m,暂不能利用储量厚度为0.6 m;煤的灰份指标,能利用储量灰份

图2-1  井田赋存状况示意图

最高不大于40%(含40%),暂不能利用储量灰份最高不大于50%(含50%),超过51%则不计储量;

(3)依据国务院过函(1985)5号文件《关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复》内容要求:禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。

硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量;

(4)储量计算厚度:夹矸厚度不大于0.05 m时,与煤分层合并计算,复杂结构煤层的夹矸总厚度不超过每分层厚度的50%时,以各煤分层总厚度作为储量计算厚度;

(5)井田内主要煤层稳定,厚度变化不大,煤层产状平缓,勘探工程分布比较均匀,采用地质块段的算术平均法;

(6)煤层容重:2#煤层容重为1.37 t/m3;9#煤层容重为1.35 t/m3

2.2.2  井田地质勘探

井田地质勘探类型为精查,属详细勘探。八矿井田精查地质报告是由1989年开始编制,1991年12月报省煤管局评审,1992年2月15日,煤炭工业部河南煤炭工业管理局以统豫煤生字[1992]第73号,下发了关于《平顶山八矿矿井地质报告》评审意见,并予以批准。    

井田范围内钻孔分布,井田内东部边界附近和南部边界附近,钻孔位置较少;其他区域钻孔分布比较均匀,勘探详细。

井田内东部边界附近、北部边界附近属C级储量;南部边界附近及北部边界一部分属于B级储量;其余区域为A级储量,高级储量占80%,符合煤炭工业设计规范要求。

煤层最小可采厚度为0.6 m。2#煤层最小可采厚度为5.92 m,最大可采厚度为9.49 m,平均厚度为7.63 m。

2.2.3  工业储量计算

矿井工业储量是指在井田范围内,经过地质勘探,煤层厚度与质量均合乎开采要求,地质构造比较清楚,目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。

2#煤层工业储量计算:

根据地质勘探情况,将矿体划分为A、B、C三个块段,在各块段范围内,用算术平均法求得各个块段的储量,煤层总储量即为各块段储量之和。块段划分如图2-2所示。

图2-2  地质块段划分图

 

由图计算各块段面积为:

Sa=21.80 Km2

Sb=14.20 Km2

Sc=9.00 Km2

2#、9#煤层工业储量按下式计算:

Zg =S ×M ×γ/cosα

式中: Z——各块段储量,万t;

   S——各块段的面积,Km2

   M——各块段内煤层的厚度,2#煤层平均厚度为7.63 m,9#煤层厚度为1.57 m;

  γ——各块段内煤的容重, 2#煤为1.37 t/m3和9#煤层为1.35 t/m3

α——2#、9#煤层平均倾角,取7o

A块段储量:Za2 =21.80×7.63×1.37/cos7o=22958.89(万t)

Za9=21.80×1.57×1.35/cos7o=4655.21(万t)

B块段储量:Zb2 =14.20×7.63×1.37/cos7o=14954.87 (万t)

            Zb9=14.20×1.57×1.35/cos7o=3032.29(万t)

C块段储量:Zc2 =9.00×7.63×1.37/cos7o=9478.44(万t)

Zc9=9.00×1.57×1.35/cos7o=1921.88(万t)

则,2#煤层工业储量为:Zg2= Za2+ Zb2+ Zc2=47392.20(万t)

9#煤层工业储量为:Zg9= Za9+ Zb9+ Zc9=9609.38(万t)

矿井工业储量为:Zg= Zg2+ Zg9=57001.58(万t)

2.3 矿井可采储量

2.3.1  安全煤柱留设原则

(1)工业场地、井筒留保护煤柱,对较大的村庄留设保护煤柱,对零星分布的村庄不留设保护煤柱;

(2)各类保护煤柱按垂直断面法或垂直法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱,岩层移动角为75o,表土层移动角为45o

(3)维护采宽度:风井场地20 m,村庄10 m,其他15 m;

(4)断层保护煤柱留舍的原则:落差大于50 m的断层,两侧各留50 m的煤柱;落差大于20 m不大于50 m的断层,两侧各留30 m煤柱;落差大于10 m不大于20 m的断层,两侧各留20 m煤柱;落差小于10 m的断层不留设断层煤柱;

(5)井田境界煤柱宽度为20 m;

(6)工业场地占地面积,根据《煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明》中第十五条,工业场地占地面积见表2-1。

表2-1                工业场地占地面积指标表

井型(万t)

占地面积指标(公顷/10万t)

240及以上

1.0

120-180

1.2

45-90

1.5

9-30

1.8

2.3.2  矿井永久保护煤柱损失量

各类永久煤柱包括井田边界保护煤柱、断层保护煤柱、工业广场保护煤柱、风井保护煤柱,具体留设如下:

(1)井田边界保护煤柱

井田边界保护煤柱留设20 m宽。

Pi=l ×b ×M ×γ/cosα

式中: P——井田边界保护煤柱煤量,万t;

l——边界长度,取l=27.36 Km;

b——边界宽度,b=20 m;

M——煤层平均厚度,2#煤层平均厚度为7.63 m和9#煤层平均厚度为1.57 m;

γ——煤的平均容重,2#煤为1.37 t/m3和9#煤为1.35 t/m3

α——煤层平均倾角,取7o

则,P2=27.36×20×7.63×1.37/cos7o=576.29(万t)

P9=27.36×20×1.57×1.35/cos7o=116.85(万t)

井田边界保护煤柱损失量为:P= P2+ P9=693.14(万t)

(2)断层保护煤柱

按照断层保护煤柱留设的原则本井田的所有断层不留舍保护煤柱。

(3)工业场地保护煤柱

工业场地按II级保护留设维护采宽度15 m,工业场地面积由表2.1确定,取30公顷。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求,做到有利生产,方便生活,节约用电。

本矿井工业场地的面积为30公顷,由于长方形便于布置地面建筑,所以初步设定工业广场为长方形,即长方形长边为600 m,短边为500 m。本矿井地质条件及冲击层和基岩移动角见表2-2所示。

表2-2         矿井地质条件及冲击层和岩层移动角

广场中心深度

煤层倾角

煤层厚度

冲积层厚度

Φ

δ

γ

β

m

o

M

m

o

o

o

o

-445

7

7.63

230

45

75

75

75

用作图法求出工业广场保护煤柱量,工业广场保护煤柱留设见图2.3。

由此根据上述已知条件,画出如图2.3所示的工业广场保护煤柱的尺寸,并由图可得出保护煤柱的尺寸为:

Si=梯形面积=(上宽+下宽)×高/(2×cos7o

S2=(808.76+856.98)×732.87/(2×cos7o)=614969.32 m2

S9=(853.19+904.44)×779.44/(2×cos7o)=690127.67 m2

则,工业广场的煤柱量为:

Zi=S ×M ×γ

式中: Zi——工业广场煤柱量,万t;

   S——工业广场面积,m2

   M——煤层厚度,m;

  γ——煤的容重,2煤为1.37 t/m3和9煤为1.35 t/m3

则,Z2= 614969.32×7.63×1.37=642.83(万t)

Z9= 690127.67×1.57×1.35=146.27(万t)

工业场地保护煤柱损失量为Z= Z2+ Z9=789.10(万t)

工业场地保护煤柱如图2-3所示。

图2-3  工业广场保护煤柱留设图

(4)大巷保护煤柱

大巷中心距离为25 m,大巷两侧的保护煤柱宽度各为40 m,则大巷保护煤柱损失量为254.63万t。

(5)井筒保护煤柱

主、副井井筒以及风井井筒保护煤柱均在工业广场保护煤柱范围内,故井筒保护煤柱损失量为0,各种保护煤柱损失量见表2-3所示。

 

表2-3                  保护煤柱损失量表

煤柱类型

储量(万t)

井田边界保护煤柱

693.14

工业广场保护煤柱

789.10

大巷保护煤柱

254.63

井筒保护煤柱

0

合        计

1736.87

2.3.3  矿井可采储量

矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量,可以按下式计算:

Zk=(Zg –C

式中: Zk——矿井可采储量,万t;

    Zg——矿井工业储量,万t;

P——永久煤柱损失煤量,万t;

C——采区采出率,厚煤层不小于0.75;中厚煤层不小于0.8;薄煤层不小于0.85。

则,矿井的设计可采储量为ZK=(57001.58-1736.87)×0.75=41448.53万t)

    矿井储量汇总见表2-4所示。


表2-4                  矿井储量汇总表

煤层

工业储量(万t)

(A+B)/(A+B+CV)

永久煤柱损失

(万t)

矿井设计储量

(万t)

设计可采储量

(万t)

A

B

C

2

22958.89

14954.87

9478.44

80%

1430.30

47392.20

34471.42

9

4655.21

3032.29

1921.88

80%

306.57

9609.38

6977.11

合计

27613.79

17987.16

11400.32

1736.87

57001.58

41448.53

根据《矿井设计指南》中关于矿井井型与矿井设计的高级储量比例之规定,本矿井的储量符合煤炭设计规范的要求。

 

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