煤矿特厚煤层开采方案研究硕士论文

煤矿特厚煤层开采方案研究硕士论文内容摘要：

光林等人对该层高岭石的研究，在造纸 工业中煅烧高岭石既是一种很好的涂料。 4）制造聚合铝（ PAC） 依据我国目前用作聚合铝原料的煤层夹矸的化学成份变化范围 5）制 4A 分子筛的原料 4A 分 子 筛 是 合 成 分 子 筛 的 一 种 ， 即 铝 硅 酸 钠（ Na2OAl2O3ZSiO2），其结构类似氧化钠晶体。 用泥岩合成 4A分子筛时，矿石矿物是高岭石，以 Al2O3 含量为 38～ 40%、 Al2O3/ SiO 2 为 左右者最佳； Fe2O3Ti2OCaOMgO 是有害杂质，含量越低越好；并且，还要求原料有较高的烧后白度。 （ 2） 建筑材料 井田内二叠系上、下 石盒子组、山西组及石炭系太原组地层中，砂岩非常发育，在沟谷及山梁上常有出露，胶结一般较致密，坚硬，采掘也比较方便，可用为很好的民用建筑材料。 另外，奥陶系灰岩亦是良好的建筑材料。 21 第四节 瓦斯、煤尘、煤的自燃倾向性、地温 (一 )瓦斯 根据山西省煤炭工业局文件晋煤安发［ 2020］ 89 号文《关于朔州市 2020年度 30万吨 /年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，山西山阴 XX 煤业有限公司 2020 年度矿井瓦斯绝对涌出量为 ，相对涌出量为 ，二氧化碳绝对涌出量为 ，相对涌出量为 ，为低瓦斯矿井； 2020 年度矿井瓦斯绝对涌出量为 ，相对涌出量为 ，二氧化碳绝对涌出量为 ，相对涌出量为 ，鉴定结论矿井为低瓦斯矿井。 (二 )煤尘 据山西省煤炭工业局综合测试中心通过钻孔采取煤芯样并进行煤尘爆炸危性检测结果，各煤层煤尘均具有爆炸危险性。 检测结果下表 144。 煤尘爆炸危险性检测结果表 采样钻孔 采样深度（ m） 煤层 火焰长度（ mm） 加岩粉量（ %） 爆炸危险性 ZK11 321 260 65 有 300 65 有 32 270 65 有 ZK45 41 150 60 有 22 ZK11 42 300 70 有 ＞ 400 75 有 ＞ 400 75 有 ＞ 400 75 有 ZK45 42 ＞ 400 75 有 ＞ 400 65 有 30 45 有 ZK11 51 ＞ 400 75 有 300 70 有 310 70 有 ＞ 400 75 有 ＞ 400 75 有 ZK45 51 300 70 有 300 70 有 ＞ 400 75 有 ＞ 400 75 有 ＞ 400 75 有 ZK11 52 300 70 有 ZK45 ＞ 400 70 有 ZK45 8 260 65 有 ZK45 11 ＞ 400 75 有 23 ＞ 400 75 有 因此，建议在今后掘进、生产中应注意洒水防尘，定期清理 巷道壁浮尘，以杜绝煤尘爆炸事故的发生。 (三 )煤的自燃倾向性 据山西省煤炭工业局综合测试中心进行的煤的自燃倾向性检测结果可知（详见表 145），井田内 32 3 4 5 11 号煤层均为自燃煤层， 4 51 号煤层为自燃－容易自燃煤层。 建议在今后生产中一定要注意浮煤的清除和采空区的密闭，要制定防止煤层自燃及灭火措施，调查了解相邻矿井的火区情况，防止发生煤的自燃，确保安全生产。 煤自燃倾向性检测结果表 采样钻孔 采样深度（ m） 煤层 吸氧量（ cm3/g） 自燃等级 倾向性 ZK11 321 Ⅱ 自燃 Ⅱ 自燃 32 Ⅱ 自燃 ZK45 41 Ⅱ 自燃 ZK11 42 Ⅱ 自燃 Ⅱ 自燃 Ⅰ 容易自燃 24 Ⅰ 容易自燃 ZK45 42 Ⅱ 自燃 Ⅰ 容易自燃 Ⅱ 自燃 ZK11 51 Ⅱ 自燃 Ⅱ 自燃 Ⅱ 自燃 Ⅰ 容易自燃 Ⅰ 容易自燃 ZK45 51 Ⅱ 自燃 Ⅱ 自燃 Ⅰ 容易自燃 Ⅰ 容易自燃 Ⅱ 自燃 ZK11 52 Ⅱ 自燃 ZK45 Ⅱ 自燃 ZK45 8 Ⅱ 自燃 ZK45 11 Ⅱ 自燃 Ⅱ 自燃 经调查， 42号煤层东南部采空区 2020 年发生煤自燃现象，煤矿发现后对采空区进行了密闭。 25 (四 )地温、地压 钻孔测温结果（根据 ZK51 号）如下表 : ZK51 钻孔测温成果表 点号 孔深 (m) 温度 (176。 ) 点号 孔深 (m) 温度 (176。 ) 1 0 11 180 2 10 12 200 3 20 13 220 4 40 14 240 5 60 15 260 6 80 16 280 7 100 17 297 8 120 9 140 10 160 据上表 ,最上一层可采煤层（ 321号）深度的温度是约 ℃，最下层（ 11 号）深度的温度是 ℃。 初步确定本井田地温正常。 但本次简易地温测量未经校正，可作参考。 但本井田今后仍需做进一步的地温测量工作，确定地温有无异常情况。 根据煤矿井下采掘未见地压异常。 26 第五节 井田水文地质 (一 )地表水 井田内无常年性地表水体，马营河由东北向西南穿过井田，井田东南部有一 条较大的沟谷 东沟湾，与马营河相接。 马营河属季节性河流，平时干涸无水。 洪雨季时东沟湾汇水排入马营河，马营河洪水由东北向西南排泄。 原 XX 煤业有限公司主斜井位于井田西部的冲沟岸上，井口高出冲沟 15m 以上，副井和风井位于井田西南部稍大的沟谷岸上，井口标高高出沟底分别 5m、 8m。 原东湾沟煤业主、风井分别位于东南部的半山坡上，远离沟底。 所以，井田内各井筒均不受沟谷洪水影响。 雨季在冲沟两侧可出现泉水，为下降泉，多集中在北部山村附近，流量均很小。 出水层位为石盒子组（ P1x）中的中粗砂岩。 山村和马营村都有水井，据访问 水量逐年减小。 山村水井为上石盒子组（ P2s）下部砂岩涌出，井深为 ，涌水量为。 (二 )含水层 奥陶系中统石灰岩岩溶含水组 本次水文孔 ZK45 揭露下马家沟组厚度为 ，岩性为灰白色石灰岩、灰白色白云质石灰岩互层。 据井田西部马营乡西八一煤矿井田内 101 号水文孔钻孔 (2020 年 9月成孔 )揭露该层 180 余米，有两个层段溶孔发育，上部在上马家沟组灰岩顶面至 60m，下部在 140170m，水位埋深 ，静止水位标高 1280m。 本次水文孔 ZK45 抽水试 27 验，上马家沟组无水，冲 洗液全漏失，无法观测到奥灰水位。 据井田西部马营乡西八一煤矿井田内 101号水文孔钻孔 (2020年 9月成孔 )揭露该层 180 余米，有两个层段溶孔发育，上部在上马家沟组灰岩顶面至60m，下部在 140— 170m，水位埋深 ，静止水位标高 1280m。 本井田位于该矿径流区上游 10km 处，而位于神头泉域东北部，神头泉东北方向，是泉域的补给径流区。 据此推断本井田奥灰水位标高 1290 1291m。 石炭系上统太原组砂岩裂隙含水层 本含水层主要为 51号煤层的顶板粗砂岩，厚 10 余米，为直接充水含水层。 ZK45 水文孔 (山西组－太原组综合抽水试验 )抽水试验结果，涌水量为 ,单位涌水量为 178。 m，渗透系数为 , 水 位 标 高 为。 水 质 类 型 为HCO3178。 Cl178。 SO4K+Na 型，总硬度为 ,PH 值为。 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层 本含水层主要为底部 K3砂岩，为中粗砂岩夹不稳定的砂质泥岩。 分布稳定，该砂岩带厚度 ，平均。 为 41 号煤层的直接充水含水层。 在 XX 煤矿主斜井掘进揭露该砂岩层有泉 水涌出，涌水量 ，泉水标高为。 水质类型为 HCO3CaMg 型，矿化度为 262mg/l，总硬度为。 二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层 本含水层有 2 层砂岩层段，即（ 1）底部 K4砂岩，为粗砂岩，底 28 部为砾岩，泥质胶结，厚度为 ，平均。 （ 2）中部含砾粗砂岩层段，厚 ,平均。 本井田该层暴露地表有泉水泄出。 泉水水量很小，涌水量约。 据 1001 号孔揭露，该孔钻至该层孔口涌水量由 ，净增。 水质类型为 HCO3CaMg 型，矿化度为 356mg/l，总硬度为。 第四系砂砾孔隙含水层 本含水层主要为马营河两侧砂砾层和砾石层，呈窄条带分布，厚度为 2～ 5m，含水性很小。 (三 )隔水层 本溪组和太原组底部隔水层 本层主要由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩和煤层组成。 系奥陶系中统岩溶水与石炭系上统太原组砂岩裂隙水间的隔水层。 局部地段夹有薄层石灰岩和砂岩。 厚 40～ 50m。 岩石致密，分布稳定，隔水性良好。 石炭系和二叠系砂岩裂隙含水层间的隔水层 该隔水层为泥岩、含铝质泥岩、砂质泥岩和煤层组成。 夹在各层砂岩含水层之间构成平行复合结构，厚度为数米至数十米。 起层间隔水层作用。 煤层采空之后，顶板裂隙发育，其隔水性变差，各含水层及其与地表水之间可相互沟通。 (四 )断层、老窑的水文地质条件 本井田内没有古窑分布。 断层破碎带不宽，但具导水性，如 F1 29 断层面有 4 处滴水点。 (五 ) 矿井水文地质类型 本井田煤系地层含水层富水性弱，矿井涌水量小，无奥灰水突水危险。 但断层具导水性，且采空区有积水。 根据《煤矿防治水规定》关于矿井水文地质类型划分标准，矿井水文地质类型为中等。 （六）矿井充水因素分析及水害防治措施 综合上述井田水文地质条件，井田煤层的充水因素主要来自三个方面： 煤系地层含水层对矿井充水影响 煤层上覆各含水层是矿井的主要充水水源，太原组砂岩裂隙含水层为矿坑充水的主要含水层，各主要可采煤层的直接充水含水层富水性弱，含水层水一般都沿顶板节理或裂隙充入矿井，在初采期，由于巷道的开掘及采场作业破坏了地层平衡，隔水层破坏，使煤层上覆含水层的水进入巷道，矿井涌水量增大，当静储量趋于干枯时，动储量主要靠大气降水补给，这样，涌水会明显减少，在雨季时涌水量又会有所增大。 奥灰岩溶水 井田内奥灰水位标高为 12901291m，低于本井田最低可采煤层底板最低标高。 因此，奥灰水煤层开采无突水危险。 来自断层导水的威胁 本井田构造简单， F1断层落差 4048m，井筒和巷道揭露处，有轻微滴水（因含水层富水性弱，断层水来自含水层），断层具导水性。 断 30 层对矿井充水影响取决于沟通含水层的富水性。 雨季，断层滴水会增大，从而使矿井涌水量增大。 采（古）空区积水的威胁： （ 1）本井田采（古）空区积水 井田内无古空区。 本井田内原整合矿井开采 42号煤层，经调查， 42号煤层共有5 处采空区积 水， 1处巷道积水。 51号煤层西南部有 1处采空区，有积水。 42号煤层采空区积水情况详见下表： 42号煤层采空区积水情况表 积水区编号 积水区面积（ m2） 煤层采厚（ m） 积水量（ m3） 备注 1 40060 28042 2 9814 7066 3 3320 1079 4 22020 8360 合计 75194 44547 51层 500 450 1 处 各采空区积水对其下山方向煤层开采有威胁，并会沿下层煤层导水裂隙带涌入下层 煤层。 （ 2）各相邻矿井采空区积水 31 经调查，相邻矿井各煤层均与本井田无越界开采现象。 但相邻矿井 42 采空区均有积水， 52 号煤层南部矿井华夏煤业采空区有积水。 42 号煤层西北邻矿中煤南阳坡煤业有限公司采空区积水位于井田西北边界外 300m 处，且煤层倾向北，该积水对本井田生产无影响。 井田东部邻矿中煤元宝湾煤业采空区有 2 处积水，其中 2 号积水区位于本井田边界处，另外 4号积水区积水离本井田较远。 井田南部相邻矿井与本井田相接处有 1 处积水，该积水对本井田有威胁。 52号煤层南部相邻矿井有 1 处采空区积水，未直接与本井田 边界相接，影响不大。 （ 3）导水裂隙带高度 根据《煤矿防治水规定》和《煤矿防治水规定释义》中关于中硬覆岩煤层开采冒落带高度和导水裂隙高度计算公式： Hm＝ 100Σ M/( M +19)177。 1020  MHli 式中：∑M 累计采厚 ；。 ； 5。 根据《煤矿防治水规定》和《煤矿防治水规定释义》中关于坚硬覆岩煤层导水裂隙带高度公式： Hm＝ 100Σ M/(。