鑫安煤矿深部安全开采技术论证报告

鑫安煤矿深部安全开采技术论证报告鑫安煤矿二00八年六月二十六日编制人：司化汝赵华徐峰梁国新宁强高德文王斌刘绪全审核人：吴文兵目录1、矿井基本情况…………………………………………………………………11.1矿井开采的基本情况………………………………………………………11.2矿井地质及水文地质………………………………………………………21.3矿井顶底板和冲击地压……………………………………………………131.4矿井通防的基本情况………………………………………………………142、深部开采顶板控制及冲击地压………………………………………………152.1采煤工作面顶板岩层运动规律及矿压观测………………………………172.2深部巷道掘进与支护存在的问题与解决方案……………………………202.3冲击地压问题………………………………………………………………232.4地应力测试…………………………………………………………………242.5安全开采评价………………………………………………………………243、深部开采火、瓦斯灾害及其预防控制………………………………………253.1矿井通风系统………………………………………………………………253.2深部开采瓦斯灾害及其预防控制…………………………………………283.3深部开采内因火灾及其预防控制…………………………………………403.4深部开采地温及其预防控制………………………………………………433.5安全开采评价………………………………………………………………464、深部开采水害及其预防控制…………………………………………………474.1矿井含水层…………………………………………………………………474.2矿井涌水特征………………………………………………………………474.3矿井水害特征分析…………………………………………………………474.4矿井深部开采水害措施及其有效性分析…………………………………494.5矿井深部开采水害预防与治理方案………………………………………524.6安全开采评价………………………………………………………………565、矿井综合安全开采评价结论…………………………………………………575.1矿井安全开采的开采深度警戒线及可靠性总体分析论证………………571鑫安煤矿深部安全开采技术论证报告1、矿井基本概况1、1矿井开采的基本情况（1）矿井地理位置鑫安煤矿位于山东省西南部的宁阳县境内，距宁阳县城约9km。兖（州）～新（乡）铁路在井田南部约25km处东西向通过，西到菏泽与京九铁路相连，至新乡与京广铁路相接，东至兖州与京沪线和兖石铁路连通。兖（州）兰（考）国道公路干线横贯工作区南侧，公路四通八达，交通十分方便。地理坐标：东经116°41′00″～116°45′00″，北纬35°42′00″～35°45′00″，东西长约2～9km,南北宽约1.3～9km,面积约27.8667km2。共有9个拐点坐标控制全区。（2）矿井开拓开采情况鑫安煤矿2003年建井，2006年10月投产，设计生产能力45万吨/年。矿井划分为-147m、-380m、-600m、-800m四个水平，目前开采水平为-380m水平，地面标高+57.6m~+58.8m之间。目前最深已达-600m水平，开采深度在-480m以上，矿井开拓方式为立井暗斜井开拓，采用走向长壁式后退式采煤方法，全部垮落法管理顶板。（3）开采煤层山西组含煤2层,即2、3煤层。太原组含煤22层,即4、5、6、8上、8中、9、10上、10中、10下、12上、12中、12下、14、15上、15中、15下、16、17、18上、18中、18下、19煤层。其中3、16煤层全区大部可采，15下、17煤层局部可采，各煤层的厚度、结构、稳定性及间距变化情况见表1-1。另外9、102上、10中、12上、12下、15中、18中、19煤层均有1个点可采。可采煤层厚度、结构、稳定性情况一览表表1-1煤层名称煤层夹石全区厚度(m)最小～最大平均(点数)结构稳定性可采性间距（m）层数主要岩石31.00～8.564.63(24)简单较稳定大部可采67.75～148.97125.54(8)12.05～25.1017.36(8)4.50～12.838.15(13)0～2炭质泥岩泥岩15下1.30～2.832.20(10)较简单较稳定大部可采1～2炭质泥岩泥岩160.56～2.381.47(15)简单稳定大部可采0～2炭质泥岩炭质细砂岩170.30～1.340.89(15)简单较稳定大部可采0～2炭质泥岩矿井采矿许可证开采深度-200m～-1200m，截止2007年末全区保有资源储量为20911.4万吨，可采储量3615.1万吨。其中开采深度600m以下截止2007年末全区保有资源储量为19881.2万吨，可采储量3295.1万吨。（4）矿井采、掘工作面个数、名称等基本情况目前共有2个采煤工作面，全是炮采工作面，分别是-380m水平1304和1305工作面。掘进工作面共有4个，分别是1300采区1302北块修巷、1300南翼采区轨道下山、-600m水平回风大巷、-800m轨道暗斜井。1、2矿井地质及水文地质31、2、1矿井地质1、2、1、1地层矿井内地层自上而下有第四系、新近系、古近系、白垩系莱阳群、二迭系石盒子组、山西组和太原组、石炭系本溪组、奥陶系中下统，见地层综合柱状图。现分述如下：一、第四系(Q)厚18.60～72.95m,平均44.63m。由粘土、砂质粘土、细中砂层组成。本系属河湖相沉积与下伏地层呈不整合接触。二、新近系（N）厚度47.90～143.50m，平均102.43m。主要由紫红、棕黄、浅黄色泥岩、粉砂岩、细砂岩和中砂岩组成，含石膏晶体，局部半固结，硬度中等。三、古近系（E）厚度81.55～562.95m，平均190.20m。主要由紫红、灰绿、黄色泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩及含砾粗砂岩和砾岩组成。四、白垩系下统莱阳群(K1L)厚度16.40～356.20m，平均154.40m。分上下两个亚组。上亚组主要由灰、深灰至灰绿色粉、细砂岩组成，夹泥岩和泥质条带。下亚组主要为一套紫灰色、暗紫色和砖红色中、细砂岩、粗砂岩，夹粉砂岩。五、二迭系(P)1、石盒子组(P1-2s)最大残留厚度408.55m，平均161.87m，井田南、东部保留较厚。由上至下可分为孝妇河段、奎山段、万山段、黑山段，主要岩性及厚度如下。（1）孝妇河段：最大残留厚度184.10m，平均126.51m，以红褐、灰绿色泥岩4为主，次为白、灰绿色细、中砂岩。（2）奎山段：厚度17.80～49.20m，平均24.17m，以灰白色中、粗粒石英砂岩为主，底部为含砾粗砂岩。（3）万山段：厚度99.50～225.10m，平均150.10m，由灰～灰绿色粉砂岩、细砂岩、中砂岩及泥岩组成。近底部发育有一层铝土岩(B层)，是较好的标志层。其下发育有一层中细粒砂岩，以此砂岩与黑山段分界。（4）黑山段：厚度38.20～63.50m，平均48.98m，由褐黄、紫灰、灰绿等杂色泥岩、粉砂岩及灰绿色砂岩组成。属温湿、干热过渡条件下的内陆河湖相沉积，中下部所夹细、中粒砂岩不甚稳定，常相变为粉砂岩、泥岩。与下伏山西组地层呈连续沉积。本组属干热条件下的河湖相沉积。本组主要有单网羊齿、大羽羊齿、栉羊齿、栉蕨、真蕨及种子蕨等植物化石，其中以大羽羊齿、华夏齿叶和孤曲栉羊齿特别发育。2、山西组(P1s)厚33.70～91.15m,平均65.04m，是本区主要含煤地层。主要由浅灰、灰白色中、细粒砂岩及灰黑色粉砂岩、泥岩和煤层组成，砂岩含量较高。上部以泥岩、粉砂岩为主,夹薄层砂岩。中下部以砂岩为主,夹泥岩、粉砂岩薄层，砂岩含量较高，砂岩中见有粉砂岩泥岩包裹体和煤线。斜层理发育，含海绿石。底部泥质含量增多，常为细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，且细砂岩中见有粉砂岩泥岩包裹体。波状及浑浊状层理发育，见底栖动物通道，为一良好标志，下伏以太原组最上1层灰岩顶界海相泥岩底为界，与太原组为连续沉积。本组内含煤层(2、3)，其中3煤层厚度大，储量丰富，为本区主采煤层。本区为从海陆交互相向陆相发展的过渡相沉积，与下伏太原组为整合接触。53、太原组(C2P1t)全矿井普遍发育，厚174.64～184.80m，平均179.35m，为本井田主要含煤地层之一。由灰～灰黑色粉砂岩、泥岩、浅灰色中、细砂岩、石灰岩及煤层组成。含石灰岩16层，其中三、十下灰厚度大且稳定；五、七、八灰较稳定，其它石灰岩局部发育，有相变现象。含煤22层，大部分煤层厚度小于可采厚度，仅15下、16、17煤层局部可采，但可采面积小。本组地层为典型的海陆交互相沉积，岩相旋回明显，粒度韵律清楚，主采煤层、标志层层位稳定，易于对比。以最下1层灰岩底界为本组底界并与下伏地层呈整合接触。六、石炭系上统(C2)本溪组(C2b)厚度8.15～15.05m，平均11.69m，主要由紫红色、灰绿色泥岩，粉砂岩。底部常为一层灰紫、紫红等杂色铝铁质泥岩(山西式铁矿层)，与下伏中、下奥陶统为假整合接触。本组地层为以海相为主的海陆交互相沉积。本组产较丰富的蜓科及牙形刺海相动物化石七、奥陶系中下统(O1-2m)据邻区钻孔揭露地层总厚800m左右，本区揭露厚度50.71m，主要岩性为灰及棕灰色厚层状石灰岩、豹皮灰岩，夹多层白云质灰岩，白云岩及薄层泥岩，岩溶较发育。61、2、1、2含煤地层本井田的含煤地层主要为二叠系下统的山西组(P1s)和石炭系上统的太原组(C2P1t)，下面分述之：（1）山西组山西组为本井田内的主要含煤地层，厚33.70～91.15m,平均65.04m。主要由浅灰、灰白色中、细粒砂岩及灰黑色粉砂岩、泥岩和煤层组成，砂岩含量较高。上部以泥岩、粉砂岩为主,夹薄层砂岩。中下部以砂岩为主,夹泥岩、粉砂岩薄层，砂岩含量较高，砂岩中见有粉砂岩泥岩包裹体和煤线。斜层理发育，含海绿石。底部泥质含量增多，常为细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，且细砂岩中见有粉砂岩泥岩包裹体。波状及浑浊状层理发育，见底栖动物通道，为一良好标志，下伏以太原组最上1层灰岩顶界海相泥岩底为界，与太原组为连续沉积。本组内含煤层(2、3)，其中3煤层厚度大，储量丰富，为本区主采煤层。本区为从海陆交互相向陆相发展的过渡相沉积，与下伏太原组为整合接触。（2）太原组太原组全矿井普遍发育，厚174.64～184.80m，平均179.35m，为本井田主要含煤地层之一。由灰～灰黑色粉砂岩、泥岩、浅灰色中、细砂岩、石灰岩及煤层组成。含石灰岩16层，其中三、十下灰厚度大且稳定；五、七、八灰较稳定，其它石灰岩局部发育，有相变现象。含煤22层，大部分煤层厚度小于可采厚度，仅15下、16、17煤层局部可采，但可采面积小。本组地层为典型的海陆交互相沉积，岩相旋回明显，粒度韵律清楚，主采煤层、标志层层位稳定，易于对比。以最下1层灰岩底界为本组底界并与下伏地层呈整合接触。1、2、1、3地质构造鑫安井田处在汶泗向斜的北翼，区内主要有近东西向、近南北向、北东7向和北西向四组正断层，根据地震勘探资料解释，勘探区总体为一背斜构造，次一级的向背斜较发育。一、褶曲区内褶曲较发育，且以北西向为主，局部为北北西向，从南到北分述如下：1、夏大孟背斜：背斜轴北西向转北北西向，区内延长1.3km，最大幅度180m，跨度1.5km，两翼倾角21°～27°，有3条地震测线控制。2、大孟集向斜：向斜轴北西向，区内延长1.4km，最大幅度100m，跨度1.2km，两翼倾角21°～37°，有2条地震测线控制。3、小屯背斜：背斜轴为北西向，区内延长3.5km，最大幅度240m，跨度1.8km，两翼倾角15°～27°，有10条地震测线控制。4、青川寺向斜：向斜轴为北西转南东东向，区内延长2.6km，最大幅度80m，跨度0.9km，两翼倾角15°左右，有6条地震测线控制。5、青川中村背斜：背斜轴为北西向，区内延长0.7km，最大幅度100m，跨度0.8km，两翼倾角15°左右，有2条地震测线控制。二、断层经勘探二维测线共解释