托克逊县雨田煤矿采空区火区回填治理实施方案

托克逊县雨田煤矿采空区火区回填治理实施方案前言新疆煤炭设计研究院有限责任公司12017年05月前言2014年11月11日国土资厅函[2014]1172号《国土资源部办公厅关于同意河北省张家口市探矿权设施方案等22份矿业权设置方案备案的函》同意《新疆托克逊县克布尔碱矿区煤炭矿业权设置区划》（以下简称《矿业权设置》）进行备案，《矿业权设置》将原伊拉湖乡联合煤矿二号井、雨田一号井（托克逊县雨田煤业有限责任公司1号井四建煤矿）、雨田煤业有限责任公司煤矿（原伊拉湖乡联合煤矿三号井）、伊拉湖乡联合煤矿五号井划归为四号井田，设置类型为探转采，四号井田范围拐点坐标详见表0-1-1，各井田及矿业权设置划定范围相对位置关系详见图0-1-1。表0-1-1四号井田范围拐点坐标(80坐标)编号YX编号YXS129585041.24776336.0S429585525.14771000.5S229586289.14774454.0S529581470.14770389.7S329585785.44773509.2S629581348.44773484.1本次采空区火区回填治理范围主要分布在原雨田一号井（托克逊县雨田煤业有限责任公司1号井四建煤矿）、雨田煤业有限责任公司煤矿（原伊拉湖乡联合煤矿三号井）范围内南部，其中：雨田一号井（托克逊县雨田煤业有限责任公司1号井四建煤矿）：采矿许可证证号：6500000622584；生产规模：11.00万t/a，矿区面积：1.2299km2，有效期限自2006年12月至2012年12月；开采深度由1159.4m至950m标高。雨田煤业有限责任公司煤矿（原伊拉湖乡联合煤矿三号井）：采矿许可证证号：6500000422406；生产规模：9.00万t/a，矿区面积：1.0498km2，有效期限自2004年9月至2014年5月；开采深度由1200m至1060m标高。本次采空区火区回填治理范围内一号井、三号井均为仓储式采煤方法，回采率在30%以下。根据矿方提供相关资料，治理区范围内地表采空区塌陷坑、缝隙、着火点及火山岩随处可见，煤层露头煤长期自燃氧化，地面裂隙向井下采空区不断供氧，引起井下工作面着火，严重威胁矿井下阶段开发建设。托克逊县雨田煤业有限责任公司重组以后，中泰集团成为控股股东，大力提倡安全托克逊县雨田煤矿采空区火区回填治理实施方案前言新疆煤炭设计研究院有限责任公司22017年05月环保的发展理念，为保障矿井下一步开发建设，避免采空区残煤自燃发火引发更大规模火灾，同时本着保护资源、治理环境的原则，将投入相应的整改治理资金，对该矿采空区塌陷、裂隙、自燃发火区等灾害隐患进行治理。受托克逊县雨田煤业有限责任公司委托，新疆煤炭设计研究院有限责任公司根据相关规程规范编制《托克逊县雨田煤矿采空区火区回填治理实施方案》。一、编制设计的依据1．设计委托书。2．煤矿提供的火区资料。3．新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队2008年3月编制完成的《新疆托克逊县克尔碱煤矿区雨田井田勘探报告》；4．新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队2003年4月编制完成的《新疆托克逊县布尔碱煤矿区四建煤矿生产地质报告》；5．《煤田火区灭火规范》试行；6．《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2015）；7．《煤矿安全规程》（2016年版）等与煤炭行业有关的其他规程规范。二、设计指导思想1．执行“安全第一，预防为主”的安全生产方针。2．贯彻执行火区治理原则：“统一规划，统筹安排，整体推进，综合治理，先易后难，科学有序，先控制，后灭火”。3．执行“因地制宜，综合治理，技术可行，经济合理，施工安全”的灭火设计原则。4．优先考虑采用露天开挖并回填方式进行灾害治理，对该区域火区进行开挖，彻底根治火源，回填覆土、适当进行绿化。5．选择适合本矿地质灾害特点开挖工艺，节省治理费用，提高工效。6．根据地形、地质等条件，合理选择剥离物堆放场地，缩短汽车运距，便于排弃和回填，缩短治理工期。三、采空区火区治理工程的必要性及紧迫性1．地质灾害的危害性井田范围内北槽煤和中南小槽煤经长期开采，下部形成较大面积采空区，地面形成托克逊县雨田煤矿采空区火区回填治理实施方案前言新疆煤炭设计研究院有限责任公司32017年05月众多塌陷坑。采空区残煤漏风不断氧化、冒烟、最终自燃，造成了宝贵煤炭资源的损失；煤层火烧又产生了大量的CO、SO2，H2S等有毒有害气体，污染环境。另外由于火区内温度高，岩石受烘烤后物理化学性质发生变化，导致岩石破碎，形成大量的裂缝，容易导致上部的岩石冒落形成更多的地表塌陷；地表裂缝和塌陷坑又进一步沟通了燃烧的煤层与外界空气的接触，为煤层继续燃烧发展提供了更充分的通风供氧条件，导致火区条件进一步恶化，同时也向深部发展，进而燃烧更深部位的煤炭资源，形成不可控制的更大范围的火区，严重影响本矿的后续开发建设。另外，井田范围内煤层直接出露地表，由于长时间与空气接触氧化，煤层露头也发生氧化自燃现象，露头自燃不仅损失国家宝贵的煤炭资源，而且在地表将产生的大量热气、烟雾及CO、H2S、SO2等有害气体、严重污染周边的环境。2．治理工程的必要性及紧迫性只有采取经济、合理、有效的采空区火区治理工程，才能控制灾害进一步蔓延，减少煤炭资源损失，使煤矿下阶段生产安全及周边农牧民的生命财产得到保障，经济上不再受损失，保护环境。考虑到将来井工矿后续开采，如不彻底清除火区，则将影响到将来矿井的安全生产，给人员及设备等带来安全风险。因此，本矿采空区火区治理工程的实施迫在眉睫。四、地质灾害治理方案的确定现阶段对煤田塌陷区和火烧区等地质灾害常采用地表黄土覆盖方案、钻孔灌浆方案、地面开挖回填方案以及上述几种方案的综合使用。根据井田内地质灾害特征、范围以及地形、水源条件等，最终确定采用地面开挖回填治理方案，该治理方案不仅可以彻底根除火源，同时也能回收采空区部分残煤，以冲减部分投资，降低治理工程成本和费用。五、开挖工程量采空区火区治理范围开挖工程总量为4373万m3，其中剥离量3979.61万m3，可回收残煤503.54万t（约393.39万m³），用于充减工程投资。托克逊县雨田煤矿采空区火区回填治理实施方案第一章煤矿概况新疆煤炭设计研究院有限责任公司42017年05月第一章煤矿概况第一节交通位置矿田位于托克逊县克尔碱矿区向斜南翼的中西部，行政区划属托克逊县管辖。矿田距托克逊县城约70km，向南12km为南疆铁路的望布火车站，向东22km通往托克逊火车站、克尔碱镇。由该站出发向东80km至吐鲁番车站与兰新铁路接轨，向西南经阿拉沟车站穿觉罗塔克山可达库尔勒，区内有多条简易公路与乌鲁木齐—喀什314国道相通，目前克尔碱镇到托克逊县有柏油公路相通，总之，本区交通方便。矿田交通位置详见图1-1-1。第二节地理经济一、自然地理地形地貌：本区位于吐鲁番盆地西北边缘低山丘陵地带，区内海拔高程在+1070m～+1370m，高差为300m，邻近最高山峰海拔+1900m。西北高，东南低，地面坡度25～40‰，全区南北边缘为剥蚀山地，中间为斜平地，部分为晚更新世倾斜冲洪积台地复盖，断续有中生代地层出露。南部有零星小片沙丘和泉水，附近生长低矮的红柳和芦苇等。有的泉水附近形成小片沼泽，此外均无植被，呈现岩漠，砾漠地貌景观。气象：属大陆性气候，冬季干燥少雪，夏季酷热少雨。气温年度变化幅度59.9℃(-17.7℃～+42.2℃)，年平均气温13.8℃，夏季地面温度可达+59.3℃。多年平均降水量仅20.3mm，多年平均年蒸发量5826.2mm。冰冻期为12月—翌年1月，年最大冻土深86cm。该区属多风地区，风向多为北西，北北西，经常是狂风怒吼，飞沙走石，最大风速可达40m/s以上。2006年4月9日21时30分，托克逊县至吐鲁番公路艾丁湖段、312国道小草湖段发生大风险情，风力超过12级以上，最大瞬间风速达32m/s以上。且这次大风扬沙天气持续时间之长、风力之大，是当地1984年以来首次遇到。该地区4～5月为风季，经常造成大风灾害。水文：区域内水系很不发育，常年水流仅有潘吉塔格苏河，流量0.068～0.2m3/s，源自西部高山区末日齐克山东端北坡，经黑山与喀坑艾代山之间流入本区，年迳流量托克逊县雨田煤矿采空区火区回填治理实施方案第一章煤矿概况新疆煤炭设计研究院有限责任公司52017年05月445.54万m3，春季融雪期水量较大，最高洪峰出现在7～8月，推测最大洪水量88.73m3/s。克尔碱村用潘河水灌溉，余量于红山口汇入白杨河。本区以东的克尔碱(镇)泉群流量为45.89～73.41L/s。沼和泉群流量3.62～7.43L/s，此外在东部本区外原12线、13线南端附近的泉群(泉2)流量为0.81～0.93L/s、单泉(泉1)0.35～0.42L/s。四号井田吐红布拉克泉群，位于2号井东北边界地区，该泉群流量稳定，流量在5L/s左右。吐鲁布拉克泉群，位于D线中部，该泉群流量稳定，流量在2～3L/s左右。二、经济概况托克逊县位于天山南麓，吐鲁番盆地西部，东邻吐鲁番市，南接尉犁县，西与和静县、和硕县相连，北隔天山与乌鲁木齐县相邻。全县总面积17342km2，下辖四个乡、三个镇，45个行政村，总人口10.5万人，有维吾尔、汉、回等十二个民族。托克逊县是历史上著名的“丝绸之路”上的重镇之一。自然资源优势：托克逊县光照时间长，光热资源丰富，年光照率达69%，无霜期276天，年平均气温13.8℃，现有耕地面积24.18万亩，盛产棉花、小麦、白高粱、花生、绿豆、葡萄、哈密瓜等农副产品。托克逊县的棉花以色白、绒长、弹性好著称，生产的红心脆甜瓜(哈密瓜)远销香港，出口国外，由于独特的地理条件，所产孜然品质优良，色香味纯。矿区一带为半农半牧经济模式，经济发展水平较低，除煤炭、膨润土资源开发外，没有其它的工业。目前仍为自治区级贫困县。矿区内新构造运动较发育，据新疆地震局资料，矿区地震动峰值加速度为0.10g，地震裂度值为Ⅶ度。第三节煤层及煤质区内含煤地层为侏罗系下统八道湾组（J1b），控制的地层平均厚约422.53m，共见煤层10层，其中可采、局部可采及零星可采、不可采煤层8层（由浅到深编号依次为5-2、5-0、4-3、4-2、4-1、3-5、3-4、（3-3）上、3-3、3-2煤层），稳定煤层2层(即4-2、3-3号煤层)。煤层平均总厚度20.07m，含煤系数约4.75%（煤层平均总厚与地层平均厚度之比）。可采煤层平均总厚16.29m。本次采空区火区回填治理实施方案主要针对矿田托克逊县雨田煤矿采空区火区回填治理实施方案第一章煤矿概况新疆煤炭设计研究院有限责任公司62017年05月内3-3号煤层浅部。一、煤层3-3煤层厚度、层位稳定，属全区可采(21线至E线)。共有23个钻孔控制此煤层，煤层厚度、结构的变化情况是：倾向上在煤层浅部、深部薄，中部厚，在走向上东西两头薄中部厚。其中23个工程点控制的勘查面积为8.99km2，可采面积为8.99km2，分布连续，面积可采性指数100％；总厚度变化系数为30.34%，二级差变化指数为41.65%；可采厚度4.65～16.76m，平均厚10.97m，可采厚度总厚度变化系数为31.74%，二级差变化指数为35.30%；资源量估算厚度4.65～16.76m，平均厚10.97m，厚度变化系数为31.74%；含夹矸0-1，结构简单，为一全区可采的稳定煤层。本煤层结构较简单，含夹矸0-1。3-3煤层的顶板以浅灰-灰白色砂砾岩及粗砂岩为主，硅质胶结，致密坚硬，而底板则多为粉、炭泥岩类。3号煤组总的变化规律是东部地层、煤层西部比厚，岩性也较粗，煤层发育较好。而西部地层、煤层均薄，煤层发育较差。3-3煤层特征见表1-3-1。表1-3-13-3煤层特征表煤层号煤层总厚有益厚度可采煤层厚度平均值夹矸数结构稳定性及控制程度两极值平均值两极值平均值3-34.65-18.6711.76（23）4.65-16.7610.97（23）4.65-16.7610.97（23）0-2简单23个孔见煤全区可采稳定二、