屯煤礦小槽煤開拓延深設計

目錄

第一部分南屯煤礦小槽煤開拓延深設計

1礦井概述............................................1

1.1礦區(qū)概況.................................................1

1.2井田地質(zhì)及煤層特征.......................................2

L3井田開拓方式.............................................14

1.4礦井延仰的必要性........................................15

2開采范圍與生產(chǎn)能力.................................19

2.1開采范圍及儲量..........................................19

2.2生產(chǎn)能力與服務年限......................................20

3開拓準備...........................................23

3.1水平延伸方案的選擇.......................................23

3.2采區(qū)劃分與接續(xù)..........................................35

3.3大巷布置................................................37

3.4井筒、井底車場及碉室....................................38

3.5水平接替時的技術措施....................................42

4采區(qū)設計...........................................43

4.1采區(qū)概況及地質(zhì)特征.......................................43

4.2采區(qū)生產(chǎn)能力及服務年限..................................49

4.3采區(qū)巷道布置............................................49

4.4采煤方法及采區(qū)參數(shù)......................................59

4.5采掘工作................................................61

4.6工作面設備及掘進速度....................................68

4.7采區(qū)巷道掘進順序及回采工作面接續(xù)安排.....................71

4.8采區(qū)車場及碉室..........................................73

5通風與安全.........................................75

5.1礦井通風................................................75

5.2井下災害預防............................................79

6提升、通風、排水、壓風設備..........................83

6.1提升設備................................................83

6.2通風設備.................................................84

6.3排水設備.................................................86

6.4壓縮空氣設備.............................................89

7勞動定員與主要技術經(jīng)濟指標..........................92

7.1勞動定員.................................................92

7.2主要技術經(jīng)濟指標.........................................93

第二部分南屯煤礦轉入-550水平開采時沖擊地壓預防

8南屯煤礦研究沖擊地壓的必要性........................94

9沖擊地壓的影響因素..................................96

9.1開采深度.................................................96

9.2頂?shù)装褰Y構...............................................97

9.3地質(zhì)構造.................................................97

9.4煤柱的影響...............................................98

10煤的沖擊傾向性研究................................100

11南屯礦深部開采時沖擊地壓的預測....................101

11.1鉆屑法................................................101

11.2微震法.................................................102

11.3經(jīng)驗類比法............................................103

12南屯礦深部開采時沖擊地壓的防治...................104

12.1超前松動爆破..........................................104

12.2鉆孔卸壓...............................................104

12.3煤層注水..............................................105

12.4采用合理的開拓布置和開采方式..........................106

13存在問題及今后努力方向............................107

參考文獻............................................108

致謝................................................109

COALMINEMETHANEINCHINA...................................................................110

第一部分

南屯煤礦

小槽煤開拓延深設計

摘要

本文根據(jù)對南屯煤礦資料的學習和研究，遵照《煤礦安全規(guī)程》和《煤

炭工業(yè)設計規(guī)范》的要求，充分運用所學的知識，以南屯煤礦開采的實際情

況為依據(jù)，對南屯煤礦下組煤的開拓延伸進行設計。在設計中盡量做到危險

最少，效益好，把南屯煤礦建成高產(chǎn)高效的礦井，為我國的煤炭生產(chǎn)作出貢

獻。

本設計主要研究內(nèi)容包括：

1.合理的選擇開拓延深的方案

2.井底車場形式的選擇和主要運輸大巷的布置情況

3.合理確定延伸水平的開拓方式

4.確定首采區(qū)的巷道布置方式

5.井下設備的選型

關鍵詞：儲量計算；多水平開拓；巷道布置；經(jīng)濟指標

ABSTRACT

Inthispaper,basedoninformationNantunCoallearningandresearch,in

accordancewiththe"CoalMineSafetyRegulations"and"designspecifications

ofthecoalindustry,11tomakefulluseofknowledgetoNantuntheactualsituation

ofcoalmining,basedontheNantuncoalmineunderthegrouptodevelopan

extensionofthedesign.Inthedesignoftheriskatleastasfaraspossible,

effective,andtheNamTheunintohighlyefficientandhigh-yieldingcoalmines,

China'scoalproduction.

Thedesignofthemainresearchcontentsinclude:

1.Areasonablechoicetoopenuptheprogramextension

2.Thechoiceofshaftandthemainformoftransportsituationroadwaylayout

3.Areasonablelevelofdevelopmenttoidentifywaystoextend

4.Todeterminethefirstminingareaoftheroadwaylayout

5.Downholeequipmentselection

Keywords:reservecalculation;multi-leveldevelopment;roadwaylayout;

economicindicators

1礦井概述

1.1礦區(qū)概況

1.1.1礦井的地理位置、交通

南屯煤礦位于兗州煤田東南部，東臨京滬鐵路和104國道，南臨鄒濟公

路，西北有兗新鐵路、327國道、京杭大運河，礦井距鄒城車站約8千米，

礦區(qū)專用鐵路直通礦井煤倉并與京滬鐵路接軌，礦區(qū)公路四通八達，區(qū)內(nèi)交

通十分方便。

井田位置交通示意圖見圖L1

圖1.1井田位置交通示意圖

1.1.2礦井的地形地勢及地震

區(qū)內(nèi)地形平坦，地面標高+63—+40m,自東向西逐漸降低。白馬河和南

沙河分別自北向南，自東向西流經(jīng)井田的西部和南部，在東紀溝附近匯合后

注入微山湖。白馬河全長76km,流域面積1052平方米，河床寬10—420m,

屬于季節(jié)性河流，最大流量568nf/s,近兒年，因疏通河道，現(xiàn)已成為常年

通航的河流。南沙河現(xiàn)為鄒城市西葦水庫的溢洪河道，建庫以來溢洪一次，

近幾年，由于雨量偏小，沙河成為了鄒城市部分企業(yè)常年排泄污水的河道。

本區(qū)屬于溫帶季風區(qū)的海洋一大陸性氣候，四季分明。歷年來平均氣溫

17.9℃,日最高氣溫40.3℃,日最低氣溫一18.3℃,最大凍土深度0.27m,

最大積雪厚度0.24m.年平均降雨量708.14mm,年最大降雨量1263.8mm,年

最小降雨量268.5mm。降雨多集中在7至8月份，風向頻率多為南風及東南

風，最大風速16m/s。地震烈度7度。

1.2井田地質(zhì)及煤層特征

1.2.1井田境界、尺寸和面積

南屯煤礦小槽煤井田邊境：東以大峰山斷層為界，西以馬家樓斷層與里

彥礦井為界；北以皇甫斷層與鮑店、東灘兩井為界；南以2002年4月新調(diào)

整的南屯、北宿兩礦邊界6個坐標點連線與北宿礦井為界。

井田東西平均長10.5km,南北平均寬3.4km,面積約35.47km1

1.2.2井田地層及其主要特點

L第四系（Q）：厚18.47~160.40m,平均102.86m,東南薄，西北厚，

分上、中、下三組。上組厚17.15~59.00m,平均33.46m,由棕黃色砂質(zhì)粘

土及松散的粘土質(zhì)長石、石英砂層和沙礫組成，局部見有灰綠色粘土質(zhì)砂，

底部往往見鈣質(zhì)結核和豆狀鎰鐵質(zhì)結核，含水豐富。中組厚2.60~92.95m,

平均46.16m,由灰綠色粘土、密實的粘土質(zhì)石英、長石砂礫組成，上部以砂

礫為主，透水性差，含水微弱。下組厚0~42.31m,平均22.24m,以厚層的

粘土質(zhì)砂礫為主，夾粘土層，富水性較弱。

井田東部邊界處缺失下組和中組，僅發(fā)育上組，井田中部僅發(fā)育中組和

上組，西部上、中、下三組均發(fā)育。

不整合于侏羅系之上。

2.上侏羅系蒙陰組(工)：殘厚44.88~794.57m,由南向北增厚，為一套

紅色砂巖。自上而下劃分為一段、兩段、三段。

一段最大殘厚558.34m,由灰~灰綠~灰白色及紫紅色砂巖和細粉砂巖組

成。

二段厚124.56~264.39m,由紫紅色泥質(zhì)中、細砂巖組成，夾數(shù)層礫巖，

具緩波狀層理和泥裂現(xiàn)象

三段厚10.90~47.42m,10.90~47.42m,平均26.02m,底部為0~12.75m

厚的礫巖，礫巖成分為灰?guī)r塊、石英、泥質(zhì)巖屑，該層礫巖有的地段相變?yōu)?/p>

紫紅色中、粗砂巖，其上為平均厚約20m的灰-灰綠色砂巖與粉砂巖互層，

其間夾有紫紅色中、細砂巖。

不整合與二迭系之上。

3.二迭系(P)：為本區(qū)上部煤系底層，礦井南部已遭剝蝕，僅東北部保

留較全，包括山西組、下石盒子和上石盒子組。

(1)上石盒子組(PQ：僅219孔殘存18.32m,由細砂巖和含礫粗砂巖

組成。

(2)下石盒子組(PQ：厚51.87m(219號孔)，僅在井田東北部保留較

全，主要巖性為灰色含礫中~粗砂巖和灰綠色粘土巖、粘土質(zhì)細砂巖。由于

古風化作用而呈灰黃色至雜質(zhì)。

(3)山西組(Pls)：厚66.44~90.37m,平均77.94m,是本區(qū)內(nèi)主要的含

煤層段。主要由厚層砂巖、砂巖與粉砂巖互層、薄層粉砂巖、淺灰色呂質(zhì)泥

巖及煤層組成。井田南部本組已全部剝蝕掉。主要可采煤層3上，3下層煤

位于本組下部。

整合于石炭系之上。

4.石炭系(C)：

(1)太原組(C2t)：厚155.75~186.02m,平均厚170.02m。由深灰~灰黑

色泥質(zhì)巖、粉砂巖、砂巖、灰?guī)r和煤層組成。其中下部的第十卜層灰?guī)r和上

部的第三層灰?guī)r質(zhì)純且層位穩(wěn)定，是本區(qū)的主要標志層。共含煤18層，主

要可采煤層為16上和17層煤，局部可采的有第6、15上18上16F層煤也有

偶達可采的。

(2)本溪組(Czb)：厚45.28~67.23m,平均57.23m。由灰綠色、紫色鋁

質(zhì)泥巖、鐵質(zhì)泥巖、鋁土巖、灰色粉砂巖和石灰?guī)r組成，中夾數(shù)層煤線。上

部為具有粒狀結構的第十二層灰?guī)r和灰綠色灰質(zhì)泥巖組成，第十二層灰?guī)r多

分為兩層；中部主要為灰白色質(zhì)純的第十四層灰?guī)r，其間常出現(xiàn)一層相變的

粗砂巖，由西向東顯著變薄，底部為紫色鐵質(zhì)泥巖和灰、灰綠色鋁土巖間夾

不穩(wěn)定薄層第十五層灰?guī)r。由于奧陶系侵蝕面得凹凸不平，使該層厚度變化

很大，鋁土巖有時為砂礫所代替。

假整合奧陶系之上。

5.奧陶系：為煤系底層基地，厚約450~750m,分冶里統(tǒng)(0,)和馬家溝

統(tǒng)(。2)。分冶里統(tǒng)厚210~330m。冶里統(tǒng)厚210~330m,馬家溝統(tǒng)厚240~420m,

灰白色灰?guī)r為主，夾少量白云質(zhì)灰?guī)r。

1.2.3可采煤層特征及煤質(zhì)

本井田共含有23層煤，平均厚度16.07m?？刹珊途植靠刹擅簩?層，

分別為3上3下、6、15上、16上、17、18上，平均厚度12.27m。自上而下

分為兩組：3上、3下、6煤為上組，15上、16上、17、18上煤為下組。其

中主采煤層3上、3下、16上、17、18上煤為下組。其中主采煤層3上、3

下、16上、17煤全區(qū)穩(wěn)定可采，平均厚度為10.56m,其余三層為局部可采。

可采和局部可采煤層特征如下：

(1).3上煤：位于山西組中下部，煤厚為3.29~7.85m,平均5.38m,

下距3下煤0.18~15.66m,平均338m,下距3下煤0.18~15.66m。3上與3

下煤層間距變化與層間巖性有關，層間為泥巖、粉砂巖時，層間距較少，當

層間巖性相變?yōu)榧毶皫r時，層間距也隨之增大。該層煤全區(qū)穩(wěn)定可采。

(2)3下煤：位于山西組下部，下距山西組底界平均為17.59m,厚

2.00~4.15m,平均3.22m。該層煤全區(qū)穩(wěn)定可采。

(3)6煤：位于太原組上部，層位穩(wěn)定，結構簡單，以三灰為主要標志

層，下距三灰平均7.63m。該層煤厚度小，為0~0.94m,平均0.65m,近東部

局部可采，屬于極不穩(wěn)定煤層。

(4)15卜.煤：位于太原組中下部，第九層灰?guī)r為其頂板，上距第八層灰

巖10m左右。煤厚0~l.00m,平均厚度0.56m,層位穩(wěn)定，厚度較小，結構

簡單，僅7勘探線以西局部可采。該層煤在井田西部相變?yōu)楦嗝?、碳質(zhì)泥

巖和油頁巖,厚度0.45~2.98m,平均厚1.76m,其下部變化很大,灰分40%

左右,含油率5%以上，最高達45.53%,為重要的有益礦產(chǎn)。

(5)16上煤：位于太原組下部，第十下層灰?guī)r為其頂板，層位十分穩(wěn)定，

下距17層煤12m左右，煤厚0.281.39m,平均厚度0.93m,其間夾一層厚

0.07飛.34m碳質(zhì)泥巖或碳質(zhì)砂巖，煤層中含大量黃鐵礦結核和黃鐵礦細晶，

對煤層開采和煤質(zhì)影響較大。其下距16下煤7m左右，其間巖性為粉砂巖、

中砂巖和細砂巖。

(6)17煤：位于太原組下部，第是一層灰?guī)r為其頂板，層位穩(wěn)定。煤

厚0~L43m,平均厚1.11m,厚度較小，結構簡單，含一至二層夾研和大量

黃鐵礦結核和黃鐵礦結晶，對煤層開采和煤質(zhì)影響較大，在231號孔和丁120

號孔變?yōu)楹襁_2.23m的腐泥巖。

(7)18上煤：位于太原組的下部，上距17層煤5m左右，下距奧灰平均

62.78m左右，為極不穩(wěn)定煤層。該層煤結構復雜，全區(qū)普遍分為兩個分層，

其夾層為淺灰色鋁質(zhì)泥巖，厚0.05~2.90m,普遍超過上分層厚度。上分層厚

。04~0.60m,下分層平均厚0.50m,最厚達1.04m。屬局部可采煤層。

煤層綜合柱狀圖見圖1.2

可采和局部可采煤層特征見表L1

表1.1可采和局部可采煤層特征

煤層厚度（m）煤層結構

平均值

煤層兩極厚夾石層煤層可采

特征一般厚度部位復雜性穩(wěn)定性范圍

可采平

一般厚（層數(shù)）

均值

局部中部、

3七A0-1.801.28偶見不定簡單

可采東北部

3.29-7.585.380.03-0.50上、中、全區(qū)

3±B較復雜穩(wěn)定

4.70-5.505.38(2⑷下可采

2.00M.153.220.03-0.40全區(qū)

3不定較復雜穩(wěn)定

T2.80-3.153.22(2~3)可采

0.00^,940.65不見或偶極不東部局

￡0不定簡單

4.70-5.500.75含穩(wěn)定部可采

0.24-0.950.56極不西部局

F5少見不定簡單

0.50旬790.79穩(wěn)定部可采

0.28-1.390.930.07-0.34全區(qū)大

16不定簡單穩(wěn)定

t0.75-1.000.96(1)都可采

0.00-1.431.040.03-0.28全區(qū)大

17中部簡單穩(wěn)定

0.90-1.101.08(1)都可采

0.03-1.040.500.03-0.28極不西部局

181c不定較復雜

0.60-0.750.84(1)穩(wěn)定部可采

煤層、標志層地

地層系統(tǒng)

綜合層

厚

描

巖

性

名兩極呼度述

柱狀度

界系統(tǒng)絹般M變

稱

（m）(Ill

第四系（Q）：卜組煤十：采區(qū)內(nèi)第四系基本呈現(xiàn)山東向西逐漸增厚趨

12S,（）,55W勢，厚度較大、變化?。褐饕烧惩痢⑸百|(zhì)粘土、粘土質(zhì)砂及砂礫層組成。

142.W底部與侏羅系呈角度不整合接觸，接觸巖性不固定，以砂礫巖為口

KzQ

J：

中侏蒙

羅侏陰侏羅系。）：在采區(qū)內(nèi)僅沉積上侏羅統(tǒng)蒙陰組（J3m）地所，具有南薄北

生厚的趨勢。主要由褐紅色及紫紅色中砂巖、細砂巖、中粗砂巖和灰色~深灰色

羅79.25-H8.98夾淺灰綠色砂泥巖互出、泥巖組成,底部常為以粗礫巖（部分和變?yōu)榧毶皫r

界系.......）與下伏地乂型角度不整合接觸.

-V111二.116二疊系山西組（P0：采區(qū)內(nèi)僅東部地段保留部分山西組地層，摩度變化較大.

桂西-03044537卜:要為粉砂巖、笆質(zhì)膠結的細粒"娜喏和砂質(zhì)泥卷全區(qū)內(nèi)所仃鉆孔均缺失3煤,

系通紙…IOP僅東部邊界外migu有3卜燥。與下伏地層呈不整合接觸.

P統(tǒng)JPls..._

0.59-IN

4.94

太原組（C2l）:1打旗I：采區(qū)大多數(shù)范用為侏羅系直接公炭系接觸，因

太

00.97此石炭系上部多數(shù)已遭受不同程度的風化，厚度變化不大.主要由灰黑色泥巖

古0.45-

、灰色細砂巖、粉砂詈、褐灰色夾城綠灰色鋁質(zhì)泥巖、灰至褐灰色石灰?guī)r和

原0-0.84

石0.22—煤以（線）到成，為本區(qū)重要含煤巖系之,共含煤18小，主?？蓙砻簩訛?6

I.煤、17煤：局部可采的有6煤、⑸煤⑻煤此外，16卜煤也有偶達可采

組

的：共含灰和2層，其中卜部的第［下層灰?guī)r和上部的第黃詼巖厚度較大.

508115.06-180.26

上層4克穩(wěn)定，是本區(qū)的主要尿卻捻其它各層灰?guī)r厚度彳：穩(wěn)定，II.常相變?yōu)槟鄮r

(1707.30-

0.96157"或粉砂巖。與下伏本溪組常以I:灰頂板為界呈.性合接觸。本組對該采區(qū)匕要

煤層開采仃威脅的含水層主要為第I嚇層灰?guī)r。

石

0.611.45

0.99

0-131

炭C2t-仇72

Q-.JJQ

1.15

1.397239

一^；528971矜本溪組＜C2b）:主要由灰綠色、雜色佳睡巖、鐵質(zhì)泥巖、砂質(zhì)頁巖'灰

本色粉砂巖和石灰?Ml成，局部夾薄由煤線.燥線為19煤和21煤兩個以位，沉枳

系?%不檢定旦原搜較小，淡濟開采價值。與下伏奧陶系呈假修合接觸。本組主要

溪的含水層為:四灰，其厚度分布不均，局部地段缺失（8例附近）。

10.13

界

C2b

奧

'Hp下l奧陶系@）：采區(qū)內(nèi)奧陶系初露最大厚度54.04m（O2-5/L）,埋深450.80?

PZ陶

統(tǒng)450.00-750.00530.31m,補充勘探施工的2個奧灰水文長觀孔（Or4和0廣6）做的單孔抽水

系

明試驗，總位涌水用q=Q00353—0.04708L/s.m,滲透系數(shù)k=0.006l35~2.52026

()m&水質(zhì)類型為硫酸鹽t丐鎂型，礦（匕敢.68?2.809如。

圖L2煤層綜合柱狀圖

本區(qū)煤質(zhì)穩(wěn)定，各層煤均為中變質(zhì)程度的氣煤，山西組煤質(zhì)為低硫中灰

煤，中等可選至易選，是良好的煉焦配煤和動力用煤；太遠群各煤層除15

上層煤為中灰、18上層煤富灰外，16上與17層煤為高硫低灰，除18上層

煤難以選擇外，其余各層煤均屬易選至中等可選。

(~)煤中有害組分分析

1.灰分：各層煤分在平面上變化不大，相鄰采樣點變化小于2%,但在剖

面上則具有一定規(guī)律性。即結構復雜煤層大于結構簡單煤層，不穩(wěn)定煤層大

于穩(wěn)定煤層，薄煤層灰分的變化幅度大于厚煤層的變化幅度。

2.硫分：山西組煤層為低硫煤，太原組煤層為中高至高硫煤。各層煤全

硫在平面上變化不大，剖面上從上往下有逐漸增高的趨勢。

山西組煤層的硫化鐵硫和有機硫均低于0.4%,且有機硫高于硫化鐵硫；

太原組煤層硫化鐵硫、有機硫均大于現(xiàn)，且有機硫小于硫化鐵硫。

3.磷分：各煤層均屬低磷至特磷磷煤，精煤磷分低于0.01虬

煤質(zhì)特征見表1-3

(二)煤質(zhì)評價

L原煤灰分除第18上層煤的灰分較高外，其余煤層的平均灰分?般為

10^16%,各煤層的發(fā)熱量、灰熔點高，為良好的動力用煤。下組煤硫分高，

除作為動力用煤外，還可作為化工用煤。

2.除第3層煤符合煉焦用煤要求外，其它各層煤經(jīng)洗選后，硫分仍較高,

故不宜單獨煉焦。

3.除第18上層煤難洗選外，其它各層煤屬易至中等可選。若混合洗選,

可選1.45作分離比重，這樣既可提高洗煤效率，又可擴大下組煤的應用范

圍。

1.2.4地質(zhì)構造

南屯煤礦位于兗州向斜的南翼，為一傾向北東傾角3度到15度的單斜

構造。東西北三面而分別北峰山斷層、馬家樓斷層及皇甫斷層所截。井田內(nèi)

次一級褶曲及小斷層發(fā)育，屬于兗州煤田中構造較為簡單類型井田之一。

1.斷層

井田內(nèi)斷層較少，且多分布在井田邊界和東北部，除峰善斷層落差較大

以外，其余斷層落差均在20—70m左右，斷層特征見表1T

2.褶曲

礦井生產(chǎn)與勘探中揭露和控制的褶曲，大部分為中小寬緩褶曲，但井田

東部經(jīng)地震勘探后發(fā)現(xiàn)有較大幅度褶曲，褶曲主要有：

(1)丁36號孔附近背斜：呈北40°東的方向，位于4至5勘探線之間,

長500余米。地層傾角變陡，幅度達15m。由于后期的剝蝕作用，致使該孔

附近出現(xiàn)3煤剝蝕無煤帶

(2)178~補47~丁14~丁21號附近的向背斜構造，軸向北40°東，軸向長

約4100m,位于井田南部6線~井田東部邊界之間，總跨度約1200m,幅度約

40m,由鉆孔控制，他是造成井田南部出現(xiàn)剝蝕無煤帶的主要原因。

(3)西部9~13勘探線之間的多個小背，向斜相間排列。傾角2°~3°,局

部傾向相反，產(chǎn)狀變化大，褶曲其短軸，寬緩的特點，幅度一般在5到15m。

(4)14勘探線附近的鼻狀結構：為兗州傾伏向斜的次級構造，是受同擠壓

力作用后，遭受剝蝕的結果，使第3上，3下層煤西部露頭附近呈鼻狀構造，

但3下煤以下的太原組地層比較完整，說明構造向深部逐漸消失。

(5)補19孔的背斜構造：由補19孔控制，上組煤為一背斜構造，幅度

約20mo

(6)219號孔附近向斜：軸向近東西向，軸線長1100m,并被F103斷層切

割，跨度100m,是本井田內(nèi)幅度最大的褶曲，由二維和三維地震線控制

(7)丁16~丁19號孔附近向斜和背斜：兩者軸向一致，呈北60°東方向，

軸向長約1200m,被103斷層所截，位于廣3勘探線之間，總跨度約600m,

幅度約65m,由二維和三維地震線控制

(8)補39~丁45~補38號孔附近向斜：位于井田東北部4~6線之間，軸線

呈近東西向且落有彎曲，長約1500m左右，褶曲幅度小，約為30m。

(9)丁26~丁145號孔之間向斜：位于6~8線間的南部，軸線東西向，長

1000m左右，褶曲幅度小,約為30m。

一采區(qū)東部向斜構造：軸向北20°西，寬約340m,幅度30m。為一短軸、

傾伏褶曲。

主要斷層特征表見表1.2

表1.2主要斷層特征表

序斷層落差力學

走向傾向傾角延展及控制程度

號名稱（ID）性質(zhì)

皇甫

1北東東北西606'150水平T155號孔

逆斷層

皇甫之

2北東東北西606'150水平T134與127號孔穿過

一斷層

皇甫之T133與丁132、丁127與

3北東東北西6010'13水平

二斷層T128號孔控制

21號孔21號孔穿過，8309切眼3

4北東東北西600~28水平

逆斷層個井下鉆孔控制

2、4、5電剖面控制，201

峰山推定垂直力

5近南北西>1500號孔穿過，另有電5、電8、

斷層80為主

電45號孔控制

峰山之垂直力

6北20西西8030丁1號孔

一斷層為主

峰山之垂直力

7北30西西8050~74178和丁18號孔

二斷層為主

174、補3號孔穿過,「20

1號井垂直力

8北30西北東8025~44與丁23和丁19與丁29號

東斷層為主

孔控制

1號井東垂直力

9北西北東8016229號孔

之一斷層為主

1號井東之垂直力T15、T23、T16、T

10北西北東8060

二斷層為主29號孔控制

馬家樓

11北45西南西8060~75平移T29號孔

斷層

831L三條探巷，井下86-6、

八采區(qū)64.86-7、86-9、86-10號孔及

12北45西北東50近水平

東斷層82地面補16、補22、補26

號孔控制

1.2.5田水文地質(zhì)條件

1.含水層特征

含水層自上而下為第四系上、下組砂巖、砂礫巖、侏羅系紅層，二迭系

山西組3層煤頂板砂巖，石炭系太原組三灰，十下層灰?guī)r，本溪群十四層灰

巖和奧陶系石灰?guī)r。簡述如下：

第四系上、下組砂巖、砂礫巖:上組煤厚11.19^69.10m,平均厚53.97m。

主要由棕色砂質(zhì)粘土與松散的粘土質(zhì)長石、石英沙礫層組成，下部偶見灰綠

色，含水豐富。單位涌水量為1.4ir2.0221/s.m,屬孔隙水。對礦井開采基

本無影響。下組厚0~42.31m,平均厚22.24m,僅發(fā)育井田中、西部，東部

缺失。由灰綠色、局部黃綠色的粘土質(zhì)巖、砂礫、沙層及砂質(zhì)粘土組成，富

水性弱，單位涌水量0.0030971/s.m,對礦井開采基本無影響。

侏羅系紅層：為一套紅色砂巖層，屬孔隙-裂隙含水層，單位涌水量

0~0.1861/s.m.該層水賦存極不均勻，裂隙發(fā)育層段，-一般含裂隙水，甚至

會形成富水段；而在裂隙不發(fā)育段內(nèi)，含水較少，甚至起隔水作用。該層水

對小槽煤開采不會有影響。

3煤頂板砂巖：是目前礦井開采3層煤時主要充水含水層。厚度

3.28~39.54m,平均厚13.80m,主要為中細砂巖，為裂隙承壓含水層，單位

涌水量問哦0.00203^0.0381/s.m。

第三層石灰?guī)r：厚3.42~7.73m,平均5.45m,灰白至深灰色，為裂隙承

壓含水層，單位涌水量0.000303~0.1801/s.m,井田西北部和東部富水性較

好。據(jù)1998年J3-24號水文孔三灰穩(wěn)定水位觀測資料及礦井北石門、西大

巷、中央泄水巷等揭露點的涌水資料，三灰水位已由精查期的+37.72~+40.23

下降到-295.679~-350m以下，白馬河風井檢查孔水位已下降到三灰頂板以

下，已不具有承壓性，故三灰水補給不良，易于疏干。

第十下層石灰?guī)r:厚3.3廣9.03m,平均5.21m,靜儲量大，動儲量小，

淺部為洞穴水，深部為裂隙水，井田西部富水性好，該層是第16上層煤的

直接頂板，故是小槽煤開采的直接沖水含水層。根據(jù)臨近北宿、落陵、唐村

煤礦開采經(jīng)驗，該含水層對礦井充水具有初期大、后期小、深部疏水淺部干

等特點。另外由于淺部礦井的開采，水壓標高已降低,據(jù)北宿煤礦資料,-290m

水平以上已基本疏干。

第十四層石灰?guī)r：厚0.30~14.79m,平均厚0.30~17.79m,本身富水性

不大，屬溶洞裂隙承壓水。但距奧灰很近，因構造等原因與奧灰往往有水力

聯(lián)系。1986年11月混合井檢查孔對該層灰?guī)r抽水試驗，單位涌水量為

0.01022/s.m,水壓標高為+29.234m0

奧陶系石灰?guī)r：厚450~750口，上部裂隙發(fā)育，局部有溶洞，屬溶洞裂隙

承壓水，水壓標高為+27.34m。

2.斷層導水性

邊界斷層導水性：據(jù)精查期資料，井田邊界的峰山斷層、皇甫斷層均為

若透水性斷層，西部馬家樓斷層為導水斷層。但據(jù)現(xiàn)在的資料，東部峰山斷

層也為導水斷層。

井田內(nèi)斷層的導水性：井田內(nèi)斷層較少，東部斷層發(fā)育較密，三維地震

對斷層的導水性進行了初步研究，認為落差大于30m的斷層都具有橫向導水

性。從斷層力學性質(zhì)上考慮，走向近南北向的斷層應為張性斷層，其導水性

可能性要大。有的斷層使三灰、十卜灰、奧灰等與煤層對接，甚至含水層間

直接對接，它們之間均有補給關系。

3.封閉不良鉆孔對不良水文地質(zhì)條件的影響

井田內(nèi)共有封閉不良或封閉情況不明的鉆孔11個，已啟封4個，這些

鉆孔穿過三個以上甚至井田內(nèi)所有含水層，對礦井生產(chǎn)構成潛在威脅。封閉

不良鉆孔的存在，在井田內(nèi)水文地質(zhì)條件進一步復雜化。

4.小槽煤開采水平涌水量預計

由于南屯礦小槽煤水文地質(zhì)資料少，其水文地質(zhì)特征沒有查明，尤其是

對小槽煤開采具有較大威脅的十四灰鶴奧灰水未作詳細分析，故小槽煤開采

水平涌水量準確難度較大。本設計根據(jù)集團公司有關文件和鄰近礦井開采小

槽煤時的涌水量，對南屯煤礦小槽煤開采水平涌水量預計如下：

根據(jù)兗州礦務局兗礦局基字第44號文“關于南屯礦井建設計補充修改資

料的函”第二條規(guī)定，南屯礦井-440m水平小槽煤涌水量預計46(W/h。

南屯煤礦于2000年12月編制的《礦井地質(zhì)報告》預計小槽煤正常涌水

量為75m7h,最大涌水量為225m7h?

另外，目前北宿煤礦-290m水平正常涌水量為45nl〃h,最大涌水量89

m7ho而北宿與南屯兩井田為同一個水文地質(zhì)單元，所不同的是南屯煤礦小

槽煤位于北宿煤礦深部，正常情況下，南屯煤礦小槽涌水量較北宿礦大。

綜上所述，設計充分考慮到南屯煤礦小槽煤賦存條件及地質(zhì)特征等多方

面因素，預計小槽煤開采水平正常涌水量為250m3/h,最大涌水量為500m：7h,

需要說明的是：奧灰富水性較強，是將來小槽煤開采的主要防治水對象,

故深部開采時，為防止底板奧灰突水，保證回采安全，在對奧灰水采用疏水

降壓、注漿加固的同時，還要建立一套完善的防水患工程。

1.2.6瓦斯、煤塵及煤的自然性

該礦屬地低沼氣礦井。根據(jù)各煤層取樣化驗結果，煤塵爆炸指數(shù)高達

44.48飛1.37,故煤塵具有爆炸性強、火焰長的特點，生產(chǎn)過程中必須高度

重視。各煤層均有自然發(fā)火傾向，特別是3上和3層煤極易自然。太原群煤

層雖有自然發(fā)火傾向，但在兗州礦區(qū)至今尚無先例。

1.3井田開拓方式

1.3.1井田開拓方式

井田采用為立井多水平上山開拓，分為-350和-440兩個開采水平。

1.3.3井筒情況

南屯煤礦采用立井開拓，大槽煤分-350m和-440m兩個開采水平。開采

大槽煤時，整個礦井共有4井筒，即主井、副井、中央風井和白馬河風井。

1.3.4井底車場

井筒與水平軌道運輸大巷距離較遠，礦井采用立井立式環(huán)形井底

車場見圖1.30

圖1.3立井立式環(huán)形井底車場

1.3.5井田開采程序、回采方法

開采順序按照由近到遠、由易到難、先淺部后深部的順序進行。后退式

回采。

1.4礦井延深的必要性

1.4.1延深的必要性

南屯煤礦是兗州礦區(qū)第?對投產(chǎn)的大型化礦井，也是兗州礦區(qū)第一對以

開采山西組3層煤即大槽煤為主的礦井。礦井原設計生產(chǎn)能力150萬t/a,

1973年12月26日移交生產(chǎn)，1978年礦井實際生產(chǎn)原煤157.5萬t,達到并

超過礦井設計生產(chǎn)能力。礦井于1986年進行改擴建設計，擴建后礦井設計

生產(chǎn)能力為240萬t/a。

南屯煤礦從投產(chǎn)至今一直開采大槽煤，在大槽煤巷道布置及回采工藝等

方面積累了豐富的經(jīng)驗，為礦區(qū)發(fā)展做出了較大的貢獻。由于礦井對大槽煤

開發(fā)強度較大，特別是進入九十年代以來，隨著開采技術和工作面水平的提

高，礦井產(chǎn)量大幅度增加，導致大槽煤儲量遞減較快，截止2001年底大槽

煤地質(zhì)儲量14579.5萬t,工業(yè)儲量10978.8萬t,可采儲量7657.9萬t,

占可采儲量的75.7%。按目前開采強度，在村莊搬遷的情況下，大槽煤服務

年限僅為11年。由此可見，從保證礦井持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的角度來看，小槽煤

開拓必須提到議事日程上來。

1.4.2延深水平地質(zhì)資料的可靠程度

1.目前小槽煤勘探程度及存在的問題

小槽煤勘探程度：

南屯煤礦小槽煤井田面積35.47km,，井田內(nèi)施工至小槽煤鉆孔計93個,

平均每平方公里2.62個鉆孔，主要斷層及褶曲已基本控制，煤層和煤質(zhì)特

征基本清楚。

存在的問題：

①鉆孔分布不均，井田西部、東部及深部鉆孔較少，儲量級別較低，控制

程度較差；

②小槽煤構造控制程度相對較差；

③小槽煤水文地質(zhì)資料缺乏，其水文地質(zhì)特征沒有查明，尤其是對小槽煤

開采有較大威脅的十四灰和奧灰水未作詳細分析。

由于存在以上問題，故今后還需作大量的補勘工作，以滿足將來不同設

計階段和礦井安全生產(chǎn)的需要。

1.4.3補勘探的要求

1.前期補勘工程

前期補勘以查清小槽煤水文地質(zhì)特征、初期采區(qū)構造及提高初期采區(qū)儲

量等級為目的，補勘工程如下:

(1)補水文孔6個，編號為14-1、14-2、14-3、0-1、0-2、0-3,其中

14-K14-2.14-3終孔位置為十四灰?guī)r，、0-1>0-2、0-3終孔位置以進入

奧灰30m為準。14-1與0-1、14-2與0-2、14-3與0-3各一組，分別位于工

業(yè)廣場、中央風井工廠及白馬河工廠。此六個鉆孔除表土段采用無芯鉆進外,

基巖部分