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延深区建筑物下压煤开采方案设计.docx
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1、精选资料山东新河矿业有限公司延深区建筑物下压煤开采方案设计中国矿业大学山东新河矿业有限公司二一五年一月二十日可修改编辑1 / 217目 录前言I第一章矿井概况1第一节交通位置及井田范围1一、交通位置1二、井田范围2第二节自然地理3一、地形地貌3二、地表水系3三、气象4四、地震4第三节矿井生产建设情况4一、井型及服务年限5二、开拓方式5三、采区划分及采区接续5四、井筒及井底车场5五、运输与通风5六、采煤方法5第二章设计区域地质采矿条件6第一节设计区域概况6一、新河煤矿延深区位置和范围6二、新河煤矿延深区的地表现状7第二节地质特征9一、地层9二、可采煤层特征11三、构造特征15四、水文地质18第三
2、节开采技术条件22一、开采方法与顶底板条件22二、岩浆侵入体、岩溶陷落柱23三、瓦斯、煤尘和煤的自燃24四、地温与地压25第三章建筑物下压煤开采的必要性和可行性26第一节建筑物概况及压煤量统计26一、建筑物的分布及结构特征26二、建筑物压煤情况28第二节建筑物下压煤开采的必要性29第三节建筑物下压煤开采的可行性30一、建筑物下压煤开采实践30二、相邻矿井(采区)开采及影响情况31三、建筑物下压煤开采的技术条件分析32第四章筑物下压煤开采方案的比选33第一节建筑物下压煤可能的开采方案33一、延深区建筑物下压煤开采方案选择33二、延深区建筑物下压煤开采方案设计34第二节地表移动变形预计54一、延深
3、区地表变形预计方法选择54二、延深区地表变形预计参数选择62三、条带开采技术下延深区地表变形预计63第三节建筑物下压煤开采方案的选定130一、地表建(构)筑物破坏等级标准130二、经济比较132二、建筑物下压煤开采方案的选择139第五章建筑物下压煤开采方案设计142第一节新河煤矿延深区开拓布置142一、巷道布置情况142二、开采方法选择142三、采区划分143第二节采煤方法及工艺设计144一、采煤方法144二、回采工艺设计145第三节专题设计146一、条带开采采留尺寸设计原则146二、采区生产系统148第六章建筑物下压煤开采的安全技术措施150第一节延深区开采冲击矿压危害及防治150一、冲击地
4、压概述150二、冲击矿压影响因素152三、冲击矿压防治155第二节延深区煤层自然发火预测及综合防治168一、煤炭自燃的发展过程168二、影响煤炭自燃的因素分析169三、防灭火措施173第三节延深区其他安全生产保障措施175一、延深区域主要水害176二、矿井防治水措施176三、其他配套措施177第七章地表移动观测站设计179第一节设站所用参数的确定179第二节观测线长度及平面位置的确定179一、测点间距179二、测线位置和长度180三、工作测桩及控制桩的构造和埋设方法200第三节观测要求201一、连接测量201二、全面观测202三、日常监测202四、其它测量202第四节观测方法203第五节观测工
5、作结束后应提交的资料203第八章结论与建议204第一节结论204第二节建议205附图:延深区建筑物下压煤开采方案设计图(1:5000);延深区建筑物下压煤开采地表下沉等值线图(1:2000);延深区建筑物下压煤开采地表地表水平变形等值线图(东西方向)(1:2000);延深区建筑物下压煤开采地表地表水平变形等值线图(南北方向)(1:2000);延深区建筑物下压煤开采地表倾斜变形等值线图(东西方向)1:2000);延深区建筑物下压煤开采地表倾斜变形等值线图(南北方向)1:2000)。附件:-980m水平延深区地层柱状图(1:500);山东新河矿业有限公司3301工作面地表移动变形观测技术报告(20
6、12.08);山东唐口煤业有限公司2310、53015303工作面岩移参数分析研究报告(2014.10)。可修改编辑IV / 217前言山东新河矿业有限公司隶属于山东能源淄博矿业集团有限责任公司,东距济宁市区10公里,位于济宁市经济技术开发区境内。矿井坐落在338省道与327国道之间,南邻兖新铁路,东通往兖州、日照并与京沪铁路线相接,西可至菏泽、新乡与京九、京广铁路线相通,毗邻京杭运河,区域优势明显,水路、陆路交通便利。矿井采用立井、多水平开拓方式,原设计生产能力30万吨/年,主要开采3煤层,服务年限51年,其中第一水平服务年限22年。但矿井由山东里能集团有限公司移交后,-400米水平生于可采
7、煤量有限,剩余开采年限仅为3-4年,无法满足矿井的长远发展。为此,经国土资源部批准,对井田边界进行了优化调整,2012年4月25日将唐口煤矿630采区划归新河矿业。矿井从2012年开始准备-980米水平的接替。矿井延深区,即-980米水平位于矿井的东南部,采用暗斜井延深方式。延深区南北长平均2.4千米,东西宽1.8千米,面积4.03 平方千米,资源储量为5141.7万吨。其中,暗斜井以北、FF44断层以西区域为530采区,采用单翼回采,资源储量662.6万吨。FF44断层以东,FF42断层以北区域为630采区,采用单翼回采,资源储量1164.3万吨。FF42断层以西、暗斜井以南区域为730采区
8、,采用双翼回采,资源储量2399.5万吨。为保证矿井的正常生产,在加强井田地质勘查的基础上,需要对延深区的合理开采进行综合部署。延深区设计开采影响范围内的地表主要以农田为主,有永东村、永南村、永西村、永北村、东李庄、南刘庄等自然村庄。村庄内多为平房民宅,也有少量新建的二层、三层民房;还有村委会、学校,以及砖厂、养殖场及十余处鱼塘等。兖新铁路和327国道纵贯本区南侧,太白楼西路自本区的北两侧穿过。区内无大型湖泊、水库等水体,老运河自北向南贯穿于本区的东北部,常年有水。由于地势较低、容易形成积水,人工排洪沟渠纵横交错,一般旱季水位较低,甚至干涸。延深区的西部为新河矿井130采区开采沉陷积水区。另外
9、,矿区内取用第四系上组含水层的农用机井较多,约数十眼。因此,矿井延深区地表建筑物众多,建筑物保护区域压覆绝大部分井田,必须采取有效的保护措施来组织开采。受山东新河矿业有限公司的委托,中国矿业大学承担了山东新河矿业有限公司延深区建下开采设计方案的优化编制工作。工作的主要任务是分析330采区已有地表移动观测资料,结合唐口煤业实际开采后监测获取的岩移参数;分析延深区530采区、630采区和730采区首采工作面开采可能对地表建筑物造成损坏;在山东新河矿业有限公司初设的基础上,以确保地表村庄及构建筑物被破坏程度控制在级范围之内为条件,优化设计5301工作面、6301工作面和7301工作面,并提出保障安全
10、开采的相关建议。接受委托后,中国矿业大学科技人员收集了相关资料,对现场进行了实地勘察,现场调研了唐口煤业公司。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定,对山东新河矿业有限公司330采区地表移动观测资料进行了分析,提出了延深区三个采区首采工作面的开采设计方案。按照淄博矿业集团有限责任公司关于山东新河矿也有限公司-980米水平延深地质说明书的批复,根据山东省煤炭工业局关于加强建筑物下压煤开采管理工作的意见(鲁煤搬迁200948号):“凡属于建筑物下压覆中厚及以上煤层,原则上不予批准建筑物下条带开采。因此,该区应优先考虑搬迁开采。”在努力提高煤炭资源回采率,确保延深区地表构建
11、筑物安全的前提下,以为村庄搬迁,彻底解决煤炭开采对地表村庄影响的指导思想下,为保证矿井水平的顺利接替,需要对工作面布设、开采顺序对地表可能产生的影响进行了全面测算。基于这样的指导思想,为确保延深区地表构建筑物的破坏程度不超过级范围,本研究在系统分析地表变形及其对地表村庄、构建筑物影响的基础上,设计了山东新河矿业有限公司延深区建下开采设计方案。本次设计所依据的基础资料有:(1)建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程(2000);(2)煤矿测量规程(2010);(3)山东新河矿业有限公司-980m水平延深地质说明书(2012.9);(4)山东新河矿业有限公司延深区开采方案初步设计(20
12、14);(5)山东新河矿业有限公司延深区地形图(2014);(6)山东新河矿业有限公司3301工作面地表移动变形观测技术报告(2012.8);(7)山东里能新河矿业有限公司新河煤矿建井地质报告(2005.6);(7)煤矿安全规程(2005);(8)唐口煤业630采区采掘生产组织(2014);(9)唐口煤业530采区观测基础资料(2011.12);可修改编辑III / 217精选资料第一章矿井概况第一节交通位置及井田范围一、交通位置新河井田中心位于济宁市的西部,嘉祥县城东约7.5km处,行政区划属于济宁市市中区和嘉祥县管辖。新河井田属于济宁煤田唐口勘探区,位于唐口勘探区西南边部(如图1-1)。图
13、1-1 新河煤矿与周边矿井的关系矿区交通便利,西距嘉祥火车站约7.5km(嘉祥站向西经菏泽站与京九线连接);东距济宁火车站约10km(济宁站向东北经兖州站与京沪线连接);东距京杭大运河八里庙煤码头约13km。国道G327、省道S338公路分别从井田南部、北部通过,矿井北距日东高速公路济宁出口约30km(交通位置如图1-2)。图1-2 交通位置示意图二、井田范围矿区周边煤炭资源赋存较丰富,区域开采规模较大。井田境界东以F13断层及F16断层为界与唐口煤矿相邻,西至17煤层露头,北起T19-1、T19-2号钻孔连线延长线,南到兖(州)新(乡)铁路。地理坐标为东经:11626351162853,北纬
14、:352216 352540。由表1-1中所列的15个拐点圈定,矿区面积10.0367km2,开采深度标高为-180m至-1300m。表1-1 矿区范围拐点坐标一览表点号纬距(X)经距(Y)点号纬距(X)经距(Y)13922194.0039449995.0093916184.0039449905.0023920754.0039451285.00103916754.0039450025.0033919984.0039450655.00113917679.0039449820.0043919334.0039450375.00123917554.0039449595.0053918124.00394
15、52895.00133918379.0039449395.0063916274.0039451945.00143918619.0039449525.0073916404.0039450620.00153919799.0039449655.0083915894.0039450625.00开采深度:由-180m至-1300m第二节自然地理一、地形地貌矿区范围属黄河冲积平原,地形平坦,地势无起伏,略呈北东高南西低,地面标高为+35.38+36.29m,自然地形坡度为0.2。根据煤层赋存条件,采用立井开拓立井、延深暗斜井开拓方式,井口标高+38.8m。井下分水平开采,井底车场标高-240m,第一水平标
16、高-400m,第二水平标高-980m,现正在延深开拓,两水平之间由暗斜井连接。矿井采取中央并列式通风方式,综采和综采放顶煤采煤工艺,全部陷落法管理顶板。二、地表水系矿区内无大型湖泊、水库等水体。矿井以东的京杭大运河为主要地面水系,由北向南注入南阳湖,历年最高洪水位+36.67m(1964年9月5日),最大流量为626m3上标/s。矿区中心距南阳湖约10km,南阳湖最高水位标高为+36.86m(1957年7月15日)。老运河自北向南贯穿矿井的东北部,常年有水。矿区内无大的河流,但小的沟渠较多,纵横交错,如三韩沟(河)流经本井田、赵王河和洙水河从本井田南侧流过,沟渠水量受大气降水控制,雨季水位较高
17、,秋冬旱季水位较低,甚至干涸,一般起排涝和灌溉作用。三、气象矿区所在区域为北温带半湿润季风区,属海洋与大陆间过渡带气候,四季分明。年平均气温为13.6,多年平均最低气温为1月,平均气温为-2,日最低气温为-19.4(1964年2月18日);7月气温最高,月平均气温29,日最高气温为41.6(1960年6月21日)。年平均降水量677.17mm,最小347.90mm(1988年),最大1186.00mm(1964年)。降雨多集中在78月份,日最大降水量177.10mm(1965年7月9日),最高洪水位38.05m(1957年),年平均蒸发量1728.27mm。春夏两季多东及东南风,冬季多北及西北
18、风,平均风速2.3m/s。最大风力大于8级,历年最大积雪厚度0.15m,最大冻土深度0.31m。四、地震中国地震资料年表记载,济宁地区自公元前618年至公元1937年8月1日,共发生地震128次,其中破坏地震11次。本区地震活动性虽不强,但无感地震频发。据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)本区地震动峰值加速度为0.05g。第三节矿井生产建设情况从1997年底煤炭工业部济南设计研究院就参与新挑河煤矿的地质勘探和设计配合,1998年底完成了新挑河煤矿可行性研究报告,山东省计委以鲁计交能字19981379号文件批准了该可研报告;同年底完成了新挑河煤矿初步设计,1999年1月山东省计委以
19、鲁计重点字1999272号文对初步设计进行了批复。设计批复后,经过1年多的施工准备,2000年9月1日副井正式开挖,2001年1月1日主井正式开挖,井巷施工全由中煤三建承建,截止2005年,主、副井及地面设施已建设完成,轨道暗斜井、皮带暗斜井掘至车场。矿井于2005年5月开始进行试生产。2008年11月,淄博矿业集团有限责任公司受让山东里能新河矿业有限公司所有股权,更名为山东新河矿业有限公司。2012年4月25日,在对新河、唐口矿井井田边界优化调整进行充分论证的基础上,经山东省国土资源厅批准,将相邻的唐口矿井630采区划归新河矿井。井田范围扩大区域,设计由矿井现-400m生产水平通过暗斜井延深
20、至-980m水平开采。一、井型及服务年限矿井原设计生产能力30万t/a,主要开采3煤层,服务年限51年,其中第一水平服务年限22年。二、开拓方式采用一对立井、多水平开拓方式、中央并列式通风;井口标高+38.8m,第一水平标高-400m,第二水平标高-980m,两水平之间由暗斜井连接。三、采区划分及采区接续本着合理开采、简化工艺、有利于机械化开采并保证接续的原则,根据煤层赋存特点,在全井田将3煤层划分为7个采区。按照矿井生产初期不搬迁村庄、先近后远、先易后难的原则,进行采区接续安排。移交生产为一采区,设计生产能力30万t/a,服务年限6年,之后接替顺序为五、六、七、三、四、二采区。四、井筒及井底
21、车场本矿井采用立井开拓,在工业广场内集中布置主、副井两个井筒,均采用冻结法施工,井筒深度分别为303.40m、293.80m。-400m水平井底车场采用环行车场,-980m水平井底车场采用高低道起坡形式。五、运输与通风大巷主运输采用胶带输送机运输方式,原煤经胶带输送机直接运至井底煤仓,由主井提到地面。矿井通风采用中央并列式通风方式,副井进风,主井回风。六、采煤方法采用综采放顶煤采煤工艺,全部陷落法管理顶板,后退式开采。可修改编辑179 / 217精选资料第二章设计区域地质采矿条件第一节设计区域概况一、新河煤矿延深区位置和范围设计延深区位于矿井的东南部,西以嘉祥支断层为界,东至F16断层,南起兖
22、新铁路保护煤柱线,北到4号(X=3919334.00,Y=39450375.00)和5号(X=3918124.00,Y=39452895.00)坐标点连线人为边界。范围由表1-1中的4、5、6、7四个拐点,依4-5-6-7-4顺序连线圈定,南北长平均2.4km,东西宽2.0km,面积4.75km2,煤层赋存深度自-700m至-1300m。延深区的地理位置如图2-1。图2-1 延深区四邻关系图延深区的西部为矿井-400m生产水平,自北向南布置3煤130采区、330采区和430采区三个。130采区采用分层开采和综放开采工艺,共回采3100面、3101面、3102面3103面和3104面五个工作面,
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