岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

目錄

第一部分岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

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

1.1礦井概況................................................1

1.2井田地質(zhì)及煤層特征.....................................4

1.3井田開拓方式...........................................10

1.4礦井延深的必要性.......................................17

2開采范圍與生產(chǎn)能力.................................20

2.1開采范圍與儲(chǔ)量........................................20

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

3井田開拓...........................................22

3.1水平延深方案的選擇.....................................22

3.2井筒及井底車場........................................36

3.3水平接續(xù)時(shí)的技術(shù)措施..................................42

4采區(qū)設(shè)計(jì)...........................................43

4.1采區(qū)地質(zhì)特征..........................................43

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

4.3采煤方法及采區(qū)參數(shù)....................................50

4.4采區(qū)巷道布置..........................................54

4.5采區(qū)車場及碉室........................................66

4.6采煤工作面配備和生產(chǎn)能力驗(yàn)算..........................66

4.7采掘工作..............................................68

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5通風(fēng)與安全.........................................79

5.1礦井通風(fēng)...............................................79

5.2井下災(zāi)害預(yù)防..........................................85

6主要生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型...............................94

6.1提升設(shè)備...............................................94

6.2通風(fēng)設(shè)備..............................................99

6.3排水與供電設(shè)備........................................99

6.4壓風(fēng)與通信設(shè)備........................................101

7勞動(dòng)定員及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)........................102

7.1勞動(dòng)定員..............................................102

7.2主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)......................................103

第二部分岱莊煤礦沿空留巷錨桿支護(hù)技術(shù)研究

1概述..............................................105

L1課題來源及研究意義.....................................105

L2國內(nèi)外沿空留巷研究現(xiàn)狀.................................106

2沿空留巷圍巖運(yùn)動(dòng)及變形特征........................110

3錨桿支護(hù)技術(shù)研究..................................113

3.1錨桿支護(hù)適應(yīng)沿空留巷圍巖大變形........................113

3.2錨桿支護(hù)有利于切頂?shù)臋C(jī)理..............................113

3.3工程應(yīng)用..............................................114

3.4錨桿支護(hù)效果分析......................................116

4結(jié)論..............................................116

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參考文獻(xiàn)............................................117

致謝..............................................120

附錄................................................121

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第一部分

岱莊煤礦下組煤

延深設(shè)計(jì)

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摘要

岱莊煤礦是淄博礦務(wù)局在濟(jì)北礦區(qū)開發(fā)建設(shè)的第二對(duì)現(xiàn)代化礦井，位于

山東省濟(jì)寧市北部。礦井主要可采煤層為3煤、16煤、17煤，主采3煤層。

隨著主采煤層的資源枯竭，為了保證煤礦的正常生產(chǎn)，延長礦井服務(wù)年限,

取得最佳經(jīng)濟(jì)效益，決定進(jìn)行上、下組煤的合理配采，開采二水平16、17

煤，對(duì)下組煤東翼區(qū)域進(jìn)行開采設(shè)計(jì)。

本設(shè)計(jì)通過對(duì)岱莊煤礦井田地質(zhì)及煤層特征的分析，依據(jù)現(xiàn)行井田開

采方法及煤層頂?shù)偷装宓刭|(zhì)條件，根據(jù)下組煤的開采范圍，計(jì)算出下組煤

的儲(chǔ)量、生產(chǎn)能力和服務(wù)年限，并對(duì)下組煤的井田開拓提出方案。

根據(jù)下組煤的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)對(duì)下組煤東翼區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析采

區(qū)地質(zhì)條件，對(duì)采區(qū)提出合理的巷道布置方案，并對(duì)其進(jìn)行工作面布置。

此外，根據(jù)通風(fēng)條件，提出切實(shí)可行的技術(shù)安全措施，并對(duì)主要生產(chǎn)系統(tǒng)

進(jìn)行選型計(jì)算。

關(guān)鍵詞：延深設(shè)計(jì)、儲(chǔ)量計(jì)算、生產(chǎn)能力、采區(qū)設(shè)計(jì)、礦井通風(fēng)

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ABSTRACT

DaizhuangCoalMineisthesecondpairofmodernmediummineofZiBo

MiningGroup,whichcompletesintheJiNingareagoesintoproduction,

locatedinthenorthofliningofShandongProvince.Themaincoalseamofthe

shaftis3coaL16coaland17coal.Itminethethirdcoalseamatfirst.Asthe

mainresourceexhaustion,coalmine,inordertoguaranteethenormal

productionandextendtheservicelifeofmine,obtainthebestvaluefor

money,sowedecidedtoexploitthesecondlevel16,17coaLandcarriedout

the16,17eastwingareacoalheadquartersareadevelopingDesign.

Thedesignthroughconstructsthecoalminefieldgeologyandthecoalbed

characteristicanalysisofDaizhuang,thebasispresentwellfieldmethodof

exploitationandthecoalbedgoesagainstthelowledgerwallgeological

condition,accordingtoundergroupcoalminingscope,calculatesunderthe

groupcoalreserves,productivtyandtheservicelife.Andproposestheplanto

undergroupcoalwellfielddevelopment.

AccordingtotheCoalGroupoftheactualsituation,thisdesignforthe

nextgroupofcoalminingareaeastwingofthedesign,Analysisofthe

geologicalconditionsofminingarea,ontheroadwaylayoutreasonable

programme,andcarriesontheworkingfacelayout.Inaddition,underthe

ventilationconditions,thetechnicalandpracticalsafetymeasures,andthe

mainproductionsystemSelectioncalculation.

Keywords:Extensiondesign,reservecalculation,Productioncapacity,

miningareadesign,Mineventilation

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1礦井概述

1.1礦井概況

1.1.1礦井位置及交通

1）礦井地理位置

岱莊煤礦位于濟(jì)寧煤田的北部，濟(jì)寧市北郊，行政區(qū)劃屬山東省濟(jì)寧

市任城區(qū)管轄。地理坐標(biāo)為東經(jīng)116。30,?116。40，，北緯35。23,?35。30）

2）交通狀況

很發(fā)達(dá)。連接京滬、京九兩大南北鐵路干線的新（鄉(xiāng)）?苗（澤）?兗（州）?

石（臼港）鐵路，從本礦井南部通過。由濟(jì)寧市東行30km至兗州，與京

滬鐵路相接，向西109km至荷澤站與京九鐵路相接，苗澤至新鄉(xiāng)190km

與京廣鐵路相連。濟(jì)北礦區(qū)鐵路專用線從本礦井中部通過，從兗州西站接

軌，煤炭鐵路外運(yùn)十分方便。327國道從礦區(qū)南部橫貫東西，并與104國

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岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

道相連，。著名的京杭大運(yùn)河由北向南流經(jīng)濟(jì)寧市構(gòu)成重要的水上運(yùn)輸要

道，河寬60?80m,平均水深2m,全年除一、二月份因水淺不能通航

外，其余時(shí)間均可通航。根據(jù)水利交通部門規(guī)劃，京杭運(yùn)河將建成為南北

水上運(yùn)輸?shù)闹饕降馈＝?jīng)疏通后年通過能力為2500萬to交通位置見圖

1.1所示。

1.1.2自然地理

1）地形地貌

本礦井內(nèi)為沖積、湖積平原，地形平坦，地勢(shì)呈東北高，而西南低，

地面標(biāo)高為36.24?42.94m,平均高程為39.25m,自然地形坡度為0.05%。

2）河流水系

礦井內(nèi)河流稀少，水系不甚發(fā)育，僅有農(nóng)灌排澇的躍進(jìn)溝。礦井以東

有光府河，礦井以西有京杭大運(yùn)河，均由北向南流入南陽湖。礦井以北有

一條人工分洪渠連接京杭大運(yùn)河和光府河。汛期光府河的最高洪水位標(biāo)高

為39.30m,最大流量為400n?/s（1964年9月1日），汛期京杭大運(yùn)河的最

高洪水位標(biāo)高為36.67m,最大流量626m3/s（1964年9月6日），枯水季節(jié)

河水減少甚至斷流。礦井中心南距南陽湖20km,最高湖水位標(biāo)高為

36.86m（1957年7月15日）。

3）氣候狀況

本礦區(qū)氣候溫和，屬溫帶季風(fēng)區(qū)海洋?大陸性氣候。據(jù)濟(jì)寧氣象站

1959年1月到1998年11月的觀測資料：

氣溫：歷年平均氣溫13.5℃,月平均最高氣溫34.3℃（1957年7月）,

日最高氣溫416c（I960年6月21日），月平均最低氣溫一9.8℃（1963

年1月），日最低氣溫一19.4℃（1964年2月18日），多年來最低平均氣溫

月為1月，平均最高氣溫月為7月。

雨量：年平均降雨量688.86mm,年最大降雨量為1186nlm（1964年）,

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年最小降雨量為441.9mm（1966年），日最大降雨量177.1mm（1965年7月

9日），降雨多集中于每年的7、8月份。一般春季雨量少，時(shí)有春旱。年

平均蒸發(fā)量1814.1mm,年最大蒸發(fā)量2228.2mm（1960年），年最低蒸發(fā)

量1493.0mm（1984年）。

風(fēng)向、積雪厚度及凍土深度：春夏兩季多東及東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng),

最大風(fēng)力＞8級(jí)，平均風(fēng)速為2.3m/s。歷年最大積雪厚度0.15m,最大凍

土深度0.31m。

4）自然地震

根據(jù)國家地震局、建設(shè)部震發(fā)辦[1992]160號(hào)文”關(guān)于發(fā)布《中國地

震烈度區(qū)圖（1990）》和《中國地震烈度區(qū)圖（1990）》使用規(guī)定的通知”，濟(jì)

寧市任城區(qū)地震烈度為7度。

1.1.3礦區(qū)建設(shè)及規(guī)劃概況

本區(qū)地處濱湖沖積平原，南部頻臨南陽湖，土地肥沃，村莊稠密，農(nóng)、

副、漁業(yè)生產(chǎn)十分發(fā)達(dá)。濟(jì)寧市座落在煤田之內(nèi)，是本區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)、文

化的中心。

濟(jì)北礦區(qū)為一新建礦區(qū)，位于濟(jì)寧煤田兗（州）-新（鄉(xiāng)）鐵路以北，系濟(jì)

寧煤田的一部分。1991年能源部736號(hào)文批復(fù)濟(jì)（寧）北礦區(qū)作為淄博礦區(qū)

的接替礦區(qū)。1993年2月由濟(jì)南設(shè)計(jì)研究院完成了礦區(qū)總體可行性研究

報(bào)告。礦區(qū)范圍東沿孫氏店斷層，西至嘉祥斷層，南起兗新鐵路，北至

17號(hào)煤層露頭。東西長17?24km,南北寬12?20km,總面積為322km2,

總煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量2090Mto礦區(qū)規(guī)劃有6對(duì)礦井，總生產(chǎn)規(guī)模7.65Mt/a。

其中，國有煤礦四對(duì)：許廠1.5Mt/a；笛莊L5Mt/a；唐口3.0Mt/a；葛亭

0.60Mt/a；地方煤礦兩對(duì)：運(yùn)河0.60Mt/a；何崗0.45Mt/a。

礦區(qū)隸屬淄博礦業(yè)（集團(tuán)）公司，該局自1953年建局以來已有六十余

年的生產(chǎn)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，這將有利于本礦區(qū)的開發(fā)建設(shè)。

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岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

本礦區(qū)東部為已建成的充州礦區(qū)，南部為濟(jì)東礦區(qū)，設(shè)計(jì)規(guī)模年產(chǎn)

9.0Mto上述兩礦區(qū)地質(zhì)條件與本區(qū)相似，為本礦井開發(fā)建設(shè)提供了寶貴

的經(jīng)驗(yàn)。

1.1.4電源、水源及建筑材料

1）電源

本區(qū)有大型火力發(fā)電廠兩座，其中濟(jì)寧電廠位于濟(jì)寧市西郊，處于本

煤田范圍內(nèi)，裝機(jī)總?cè)萘?00Mw；鄒縣電廠位于礦區(qū)東南約60m,第一

期裝機(jī)容量1200MW,4臺(tái)300Mw機(jī)組已投入運(yùn)行，第二期1200MW擴(kuò)

建工程已開工，兩電廠發(fā)電量可滿足本區(qū)用電負(fù)荷的需要。

礦區(qū)總體初步確定本礦井電源以llOkv線路取自濟(jì)寧東北郊220kv

變電所，電壓為220/U0/35kv規(guī)模為2臺(tái)15MVA的變壓器，礦井電源是

切實(shí)可靠的。

2）水源

本區(qū)水源可靠，水量豐富，可供礦井選擇的水源有第四系沖積層砂層

水和煤層露頭附近的奧灰水。其中第四系砂層水分布面廣，水量豐富，水

質(zhì)符合飲用水標(biāo)準(zhǔn),能夠滿足礦井生產(chǎn)和生活用水需要;奧灰水水量豐富，

但礦化度高，可作為生產(chǎn)用水。

3）建筑材料

礦井建設(shè)所需材料，除鋼材、木材及部分水泥需國家調(diào)撥外，其余磚、

瓦、砂、石等土產(chǎn)材料，均可由當(dāng)?shù)毓┙o。

綜上所述，本礦區(qū)交通方便，電源和水源充足可靠，土產(chǎn)材料易于解

決。同時(shí)有鄰近礦井的建設(shè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，礦井建設(shè)的外部條件是優(yōu)越的。

1.2井田地質(zhì)及煤層特征

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1.2.1井田邊界

岱莊井田位于濟(jì)寧煤田的北部，濟(jì)寧市北郊，行政區(qū)劃屬山東省濟(jì)

寧市任城區(qū)管轄。地理坐標(biāo)為東經(jīng)116。30，~116。40，，北緯35。23,?35。30,

主井井口坐標(biāo)經(jīng)距39460339.449,緯距3925754.59。主井井口標(biāo)高

+40.60mo

岱莊煤礦礦井范圍，北起17煤層露頭，南到濟(jì)寧市城市規(guī)劃邊界線，

西起濟(jì)寧斷層與唐口煤礦相毗鄰，東北部與何崗煤礦以8-13和A8-10

號(hào)鉆孔地面坐標(biāo)聯(lián)線及延長線分界，東南部以八里鋪斷層與許廠煤礦相

鄰，南北長約7.2km,東西寬約9km。原岱莊井田精查勘探面積116km

《岱莊煤礦采礦許可證》批準(zhǔn)的礦井開采范圍較精查勘探范圍縮小，東北

部縮至精查時(shí)的第8勘探線，南部將濟(jì)寧市區(qū)壓煤劃出，礦井面積

65.62km2o

1.2.2地層條件

1）礦井地層

本礦井地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)魯西南分區(qū)濟(jì)寧小區(qū)，采區(qū)礦井內(nèi)地層

包括中、下奧陶統(tǒng)，中石炭統(tǒng)本溪組、上石炭統(tǒng)太原組、下二迭統(tǒng)山西組、

下石盒子組，上二迭統(tǒng)上石盒子組，上侏羅統(tǒng)蒙陰組及第四系。屬全隱蔽

的華北型石炭二迭紀(jì)煤田，煤系以中奧陶統(tǒng)為基底。

2）含煤地層及含煤性

本礦井含煤地層為下二迭統(tǒng)山西組、石炭系上統(tǒng)太原組和中統(tǒng)本溪

組。其中本溪組僅局部賦存薄煤2層，無經(jīng)濟(jì)可采價(jià)值，故不詳述。山西

組和太原組為主要含煤地層，平均總厚240.56m,共含煤27層（2?18下

煤層），煤層平均總厚為15.10m,含煤系數(shù)為6.28%；其中可采及局部可

采者共7層（3上1、3上、3下、6、15上、16、17）,平均總厚8.40m,可采煤

層的含煤系數(shù)為3.49%；其中主要可采煤層為3上、16和17煤層，平均

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岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

總厚4.99m,占可采煤層總厚的59.4%；主要可采煤層中又以3上煤層厚

度較大且穩(wěn)定，在可采范圍內(nèi)平均厚度達(dá)2.64m,且埋藏較淺，儲(chǔ)量豐富，

開采條件相對(duì)較簡單，是本礦井的首采、主采煤層。其中16、17煤層全

礦井穩(wěn)定可采，為本次設(shè)計(jì)所采煤層。

1.2.3煤層及煤質(zhì)特征

1)煤層

表1.1可采煤層特征一覽表

煤層夾石

煤層厚度(m)

煤厚夾肝最

可采煤層可采性主要

最小?最大變異穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)層數(shù)大厚度

指數(shù)巖性

平均系數(shù)(m)

0?1.80

3hi108.3%15.53%不穩(wěn)定簡單0?10.52泥巖

0.42

0-4.99泥巖

全礦井69.59%62.15%較穩(wěn)定較簡單0?40.60

2.03粉砂巖

3±

1.017.99泥巖

首采區(qū)40.21%98.33%較穩(wěn)定較簡單0?40.60

2.60粉砂巖

。?6.25

3s153.1%22.39%不穩(wěn)定較簡單0?30.59泥巖

0.82

。?0.92

619.95%28.64%不穩(wěn)定簡單0

0.63

07.76

15上36.87%22.45%不穩(wěn)定簡單0?10.40泥巖

0.58

0.75-2.87炭質(zhì)砂巖

1627.12%99.30%穩(wěn)定復(fù)雜0?40.43

1.70泥巖

0.38-1.73

1717.74%95.80%穩(wěn)定簡單0?20.36泥巖

0.95

6第6頁第6頁第6頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

本礦井含可采及局部可采煤層共7層，其中3上1、3卜、6、15上煤層

為局部可采煤層，3上、16、17煤層為主采煤層。各煤層的厚度、結(jié)構(gòu)及

穩(wěn)定性見可采煤層一覽表表1.1所示?，F(xiàn)分述如下：

(1)3上煤層

位于山西組的上部，煤層純煤厚為0?4.99m,全礦井平均純煤厚

2.03m,可采范圍內(nèi)平均厚2.66,可采面積為43.3knA煤層主要賦存于

第15勘探線以西，以東由于沉缺和沖刷，造成大片的無煤區(qū)，僅個(gè)別鉆

孔零星可采。

(2)16煤層

位于太原組的中下部，是本礦井的主要可采煤層，屬穩(wěn)定煤層。下距

17煤一般在6m左右。除斷缺、斷薄點(diǎn)外，其余見煤點(diǎn)均可采，煤層厚

度為0.75?2.87m,平均厚度1.70m,純煤厚1.33m。

巖性巖性柱狀厚度

泥巖____111_0.85

1111

十下灰5.13

1公Jpy*17H

泥巖11112.07

細(xì)砂巖———后0.13

十一灰2.10

17煤0.95

泥巖2.52

粉砂巖0.1

18煤3.91

圖1.2煤層綜合柱狀圖

(3)17煤層

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岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

位于太原組中下部，上距16煤層0.71?12.92m,平均5.88m,下距

奧灰平均42m。該煤層屬較穩(wěn)定?穩(wěn)定煤層，煤層厚度為0.38?1.73m,

一般在0.80?1.10m,平均0.95m。煤層綜合柱狀圖見圖1.2所示。

2）煤質(zhì)

（1）煤的物理性質(zhì)

本礦井各可采煤層均為黑色、深黑色，黑褐、褐黑條痕色的軟?中等

堅(jiān)硬煤層。煤的硬度（堅(jiān)固性系數(shù)）平均1.40,山西組煤層硬度大于太原組

煤層，煤的最大硬度達(dá)1.90（3上煤層），各煤層的物性特征見表1.2所示。

表1.2各煤層的物性特征表

光澤平均硬度真密度視密度斷口裂隙

煤

3上1弱玻璃、瀝青1.421.38平坦?fàn)?、參差狀較發(fā)育

3上弱玻璃、瀝青1.421.431.37平坦?fàn)?、參差狀較發(fā)育

3下弱玻璃、瀝青0.931.391.35平坦?fàn)?、參差狀發(fā)育

6玻璃、瀝青1.731.391.34參差狀發(fā)育

15上玻璃、瀝青1.34階梯狀發(fā)育

16玻璃1.351.31階梯狀、貝殼狀發(fā)育

17玻璃1.501.30貝殼狀、階梯狀發(fā)育

1.2.4井田地質(zhì)構(gòu)造

本井田在區(qū)域構(gòu)造上處于南北向的濟(jì)寧地塹構(gòu)造內(nèi)，屬于滋陽背斜的

南翼，兗州濟(jì)寧向斜的北翼。構(gòu)造屬中等，局部偏復(fù)雜。

礦井內(nèi)以北東向?qū)捑忨耷鸀橹鳎蛭髂蟽A伏，地層走向一般為北東

30°?60°,傾向東南，局部呈北北東?北西走向。地層傾角一般為3?

8°o褶曲可明顯的分為三組：北東向褶曲、近南北向褶曲和東西向褶曲。

礦井內(nèi)落差大于20m的斷層20條，按對(duì)其控制程度可分為查明、基

本查明、初步控制三個(gè)等級(jí)。各斷層控制程度及特征詳見表L3所示。

1.2.5水文地質(zhì)條件

8第8頁第8頁第8頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

礦井水文地質(zhì)類型上組煤為裂隙類簡單?中等型，下組煤為巖溶裂隙

類復(fù)雜型。

表1.3各斷層控制程度及特征表

產(chǎn)狀區(qū)內(nèi)延展

序控制落差

號(hào)斷層名稱性質(zhì)長度

程度走向傾角傾向(m)

(m)

中部及北

1八里鋪斷層正NS-NE70°W~NW45-1206500

部查明

20-6孔以

2八里鋪西斷層正NS-NE70°NW?SW0-605400

北查明

3濟(jì)寧斷層正基本查明NW-NS70°-80°W40-3908000

NE

4莊頭斷層正查明73°NW0-655300

40°-60°

NE

5莊頭支斷層正查明63°-73°NW0-355000

30°-60°

NE

6莊頭二斷層正查明70°-78°NW0-959000

30°-60°

NE

7史莊斷層正中部查明70°SW0-222050

30°-60°

西南部查NE

8五里屯斷層正70°-76°NW0-452500

明45°-60°

1)地表水情況

井田地面除礦井排水所用的躍進(jìn)溝外，無其他地表水系，且地表水和

下組煤開采無水力聯(lián)系。

2)含水層及隔水層

井田內(nèi)第四系由含水層和隔水層間隔組成，除第四系外主要含水層有

3煤頂?shù)装迳皫r為含水層，三灰含水層、十下灰含水層、奧灰含水層。隔

水層主要有上、下石盒子組隔水層，17煤至奧灰頂界壓蓋隔水層。

地質(zhì)報(bào)告礦井正常涌水量320nl3/h,最大涌水量521.65m3/h,2005

年實(shí)際正常涌水量470.4m3/h,實(shí)際最大涌水量585.5m3/ho

9第9頁第9頁第9頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

1.2.6瓦斯及煤塵

1)瓦斯

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告煤層瓦斯含量化驗(yàn)結(jié)果，3上煤瓦斯含量0.11cm3/g.燃，

16煤瓦斯含量0.06cm3/g.燃，17煤瓦斯含量0.08cm3/g.燃，礦井開采3上

煤過程中為低瓦斯礦井，2002年鑒定結(jié)果，瓦斯相對(duì)涌出量0.304m3/t,

絕對(duì)涌出量L881m3/min,結(jié)合兗州礦區(qū)開采下組煤礦井的瓦斯情況，確

定礦井開采下組煤仍為低瓦斯礦井。

2)煤塵

礦井內(nèi)各煤層的火焰長度均大于250mm,撲滅火焰的巖粉量在60~

90%之間，可燃基揮發(fā)分一般都大于37%,灰分均小于15%,根據(jù)揮發(fā)分

(Vdaf)和固定碳(FCd)計(jì)算的煤塵爆炸性指數(shù)，山西組煤層為42.58%,太

原組煤層為47.33%o故各煤層均有煤塵爆炸危險(xiǎn)性，在礦井建設(shè)中，為

了防止煤塵飛揚(yáng)懸浮，必須適當(dāng)限制風(fēng)速，必要時(shí)采取通風(fēng)、灑水等有效

措施，預(yù)防煤塵爆炸。

3)煤的自燃

礦井內(nèi)各煤層的原樣著火溫度在329?338℃之間。還原樣與氧化樣

的著火點(diǎn)之差(AT)在12?23℃之間，從不自燃到很容易自燃均有，但以

較容易自燃為主。因此，在礦井生產(chǎn)及開采過程中，為確保生產(chǎn)安全，集

中運(yùn)輸大巷和總回風(fēng)巷等巷道最好布置在巖層內(nèi)，若通過煤層時(shí)必須砌

護(hù)，對(duì)采空區(qū)也必須灌漿，必要時(shí)可考慮水采，以防煤的自燃。

1.3井田開拓方式

1.3.1井田開拓方式

岱莊煤礦采用豎井分水平開拓，中央并列式通風(fēng)方式。一水平集中開

10第10頁第10頁第10頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

采上組煤，在工業(yè)廣場內(nèi)布置主、副、風(fēng)三個(gè)井筒，水平標(biāo)高-410m。

1.3.2開采水平的數(shù)目與位置

按照礦井總的開發(fā)部署，全礦井分兩個(gè)水平開拓。

-410m水平，即現(xiàn)生產(chǎn)水平，主采3上煤層，煤厚2.5m,3下煤層局

部可采，一次采全高，全部跨落法管理頂板。上組煤3上煤層及3下煤層

開拓巷道已基本完成，采用立井單水平開拓，水平標(biāo)高-410m。整個(gè)礦井

以井底車場為界分為東、西兩翼，分別布置水平大巷及上、下山開拓。

-580水平，主采16、17煤層，開采下組煤時(shí)，首采莊頭、史莊斷層

之間塊段。

1.3.3井筒

1）井筒形式及數(shù)目

根據(jù)本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、開拓布局及排水、通風(fēng)方式等因素，本

礦井在工業(yè)廣場地內(nèi)布置主井、副井、風(fēng)井三個(gè)立井井筒。

2）井筒位置

礦井主井、副井、風(fēng)井井筒基本成一線，布置于同一場地，三個(gè)井筒

地面標(biāo)高均為+40.6m,井底水平均為-410m。副井有20nl仰井，裝載水平

為-338m,采用全抬高形式。

3）井筒斷面及裝備

（1）主井

采用立井12t多繩箕斗提煤，提升高度432.1m,井筒直徑凈4.5m,

型號(hào)JKMD-3.5X4（IIDE落地式多繩摩擦式提升機(jī),繩襯摩擦系數(shù)0.23,

電動(dòng)機(jī)ZKTD250/45—P1300KW,48rpm,低速直聯(lián)直流電動(dòng)機(jī)，最大提

升速度8.79m/s,每個(gè)提升循環(huán)95s。采用玻璃鋼復(fù)合材料罐道梁及罐道、

罐道端面布置，樹脂錨桿固定罐道梁托架。井筒內(nèi)設(shè)有通信、控制、信號(hào)

電纜，其斷面圖見圖1.3。

n第11頁第11頁第11頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

(2)副井

米用雙層四車罐籠作輔助提升，布置一套提升設(shè)備，其中一個(gè)L5t

雙層四車多繩提升窄罐籠，另一個(gè)為L5t礦車雙層四車多繩提升寬罐籠,

提

升

中

心

線

拴制.信號(hào)電毋

950

2%

凍結(jié)段

圖1.3主井井筒斷面圖

提升高度450.6m,井筒凈直徑6.5m,安裝JKMD—3.5X4(III)E落地

式多繩摩擦式提升機(jī)，ZKTD250/45—P1300kW,48rpm,直聯(lián)直流電動(dòng)

機(jī)，最大提升速度8.79m/So采用玻璃鋼復(fù)合材料罐道，樹脂錨桿固定懸

臂梁托架。井筒內(nèi)設(shè)有6m層間距梯子間，三趟排水管、一趟灑水管、一

12第12頁第12頁第12頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

趟壓風(fēng)管，動(dòng)力電纜及通信，信號(hào)電纜。該井筒擔(dān)負(fù)提升肝石、升降人員

及設(shè)備、下放材料，并兼作進(jìn)風(fēng)井，其斷面圖見圖1.4o

灑水管"59

壓風(fēng)管??

監(jiān)拉用信信號(hào)電纜

，.5f雙層4車轉(zhuǎn)籠

L221="00

基巖忌

Jli_j

±5350

A5290

/&

C221=4700

9

f.5t雙層4車寬健解

動(dòng)力電纜

圖L4副井井筒斷面圖

（3）風(fēng)井井筒

風(fēng)井凈直徑5.0m,是本礦井的專用回風(fēng)井，布置有4m層間距井壁

吊掛式玻璃鋼梯子間和一趟防火灌漿管路，并設(shè)有安全出口，斷面圖見圖

1.5所示。

13第13頁第13頁第13頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

井

筒

中

心

線

凍

結(jié)段

圖1.5風(fēng)井井筒斷面圖

1.3.4井底車場

1）井底車場形式的選擇

按上述原則，根據(jù)礦井開拓方式，主、副、風(fēng)三井筒相對(duì)位置，大巷

運(yùn)輸方及工業(yè)場地布置要求，確定采用臥式環(huán)形車場，整個(gè)車場布置在3

上煤層頂板巖石中。

2）調(diào)車方式

14第14頁第14頁第14頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

北、西、東翼肝石列車經(jīng)各車場進(jìn)入調(diào)車線，進(jìn)入副井井底車場。井

底車場線路見圖1.6o

西水倉”一

L東水倉

圖1.6井底車場線路圖

1.3.5井田開采程序'回采方法、主要生產(chǎn)系統(tǒng)

1）井田開采程序

根據(jù)本礦井煤層賦存特點(diǎn)和開拓部署，本著合理開采、簡化工藝、有

利接續(xù)的原則，上組煤共劃分為北翼采區(qū)、西翼采區(qū)、東翼采區(qū)、南一采

區(qū)和南二采區(qū)5個(gè)采區(qū)。

15第15頁第15頁第15頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

開采順序按由近而遠(yuǎn)，先上后下的順序進(jìn)行，前期首先開采中、淺

部條件較好采區(qū)，然后接續(xù)東翼采區(qū)和深部南一、南二采區(qū)。前期主要

開采上組煤，后期開采下組煤。下組煤首采區(qū)為莊頭、史莊斷層之間，

延深暗斜井以北，12勘探線以南的塊段，開采順序?yàn)橄炔?6煤，然后開

采17煤。

2）回采方法

礦井采用長、短壁結(jié)合，上、下結(jié)合的綜合開采體系采煤法。非壓煤

區(qū)用長壁綜采一次采全高采煤方法，村莊下壓煤采用條帶短壁綜采一次采

全高采煤方法，全部垮落法管理頂板。2006年6月，初步實(shí)驗(yàn)性采用置

換開采方法。

采煤工作面綜合機(jī)械采用傾斜長、短壁后退式布置，采煤機(jī)沿煤層頂

板回采，割平頂、底板，隨工作面煤層厚度的變化及時(shí)調(diào)整采高，采高控

制在2.3?3m之間，在確保安全的前提下，保證煤炭回收率95%以上。

在工作面過斷層及破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，如果頂板托不住，可采取局部托

頂煤回采的方式控制頂板，托頂煤的厚度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況而定，但不得

超過0.3m,同時(shí)采用注水的方式對(duì)留頂煤地段支架后垮落煤塊（粉）進(jìn)

行充分濕潤，防止煤層自然發(fā)火，并及時(shí)補(bǔ)充施工安全技術(shù)措施。在正常

情況下嚴(yán)禁隨意留設(shè)頂、底煤和設(shè)計(jì)外的煤柱。

3）主要生產(chǎn)系統(tǒng)

（1）運(yùn)煤系統(tǒng)

采區(qū)工作面破落的煤一區(qū)段運(yùn)輸巷一采區(qū)運(yùn)輸上山一采區(qū)煤倉一采

區(qū)車場一運(yùn)輸大巷一井底車場煤倉一主井一地面。

（2）通風(fēng)系統(tǒng)

新鮮風(fēng)流一副井一井底車場一軌道大巷一采區(qū)軌道上山一采區(qū)車場

一區(qū)段運(yùn)輸巷一采煤工作面；污風(fēng)一區(qū)段回風(fēng)巷一采區(qū)回風(fēng)（運(yùn)輸）上山

16第16頁第16頁第16頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

一運(yùn)輸大巷一井底車場一風(fēng)井一地面。

(3)運(yùn)料排肝系統(tǒng)

采煤工作面所需材料一副井一井底車場一軌道大巷一軌道上山一采

區(qū)車場一采區(qū)軌道上山一區(qū)段回風(fēng)平巷一采煤工作面;采煤工作面回收的

材料設(shè)備和掘進(jìn)工作面，運(yùn)出的肝石，用礦車經(jīng)由運(yùn)料系統(tǒng)相反的方向運(yùn)

至地面。

(4)排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)一般與進(jìn)風(fēng)風(fēng)流方向相反，采煤工作面一區(qū)段運(yùn)輸平巷一采

區(qū)上山一采區(qū)車場一運(yùn)輸大巷等巷道一側(cè)的水溝一井底車場水倉一地面。

1.4礦井延深的必要性

1.4.1下組煤延深的必要性

礦井一410水平，主采3上煤層，3下煤層局部可采，由于近年來礦

井產(chǎn)量大幅度提高，濟(jì)寧市區(qū)發(fā)展壓煤導(dǎo)致礦井上組煤服務(wù)年限大大縮

短。從2010年礦井3上煤將全部為村下條帶開采。針對(duì)礦井現(xiàn)狀，必須

開采下組煤，厚薄煤層配采，取得最佳綜合效益，根據(jù)集團(tuán)公司決策及岱

莊煤礦3上煤開采的接續(xù)情況，盡快完成延深工程，開采下組煤。

1.4.2勘探地質(zhì)情況

本井田在開采面積65.62km2范圍內(nèi)進(jìn)行了普查、詳查和精查，各勘

探階段，施工鉆孔236個(gè)，抽水試驗(yàn)39次，施工專門水文孔4個(gè)，地震

勘探線施工71條，測線長316.32km,物理點(diǎn)H824個(gè)，同時(shí)完成了相應(yīng)

的測量、測井、水文地質(zhì)調(diào)查及采樣測試工作，各勘探階段鉆孔布置符合

當(dāng)時(shí)有關(guān)規(guī)范，重點(diǎn)突出，地震測線網(wǎng)距合適。各種勘探手段相結(jié)合綜合

對(duì)比，勘探精度較高，通過上述各階段的綜合勘探，對(duì)井田內(nèi)主要構(gòu)造形

17第17頁第17頁第17頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

態(tài)、主要褶曲和斷層基本情況基本查明，特別是對(duì)3上煤首采區(qū)嚴(yán)密控制

煤層底板起伏變化，查清了落差大于10m的斷層。圈定了3上、3下煤

層的賦存邊界，對(duì)3煤層露頭邊界及沖刷邊界解釋可靠，提高了對(duì)16煤

層的控制程度，通過專門水文勘探，確定了開采上組煤的正常和最大涌水

量，與實(shí)際涌水量比較一致，對(duì)實(shí)際揭露的地質(zhì)構(gòu)造比較吻合，對(duì)奧灰進(jìn)

行了大經(jīng)孔抽水實(shí)驗(yàn)，特別是對(duì)首采區(qū)進(jìn)行了三維地震勘探，控制了首采

區(qū)內(nèi)新生界地層的厚度變化，查明了主采煤層的埋藏深度和起伏形態(tài)，查

明了落差＞5m的斷層和次一級(jí)褶曲情況，為礦井合理開拓、安全生產(chǎn)提

供了保障。

1.4.3設(shè)計(jì)依據(jù)

本設(shè)計(jì)的依據(jù)有：

（1）《岱莊煤礦精查地質(zhì)報(bào)告》；

（2）《岱莊煤礦建井地質(zhì)報(bào)告》；

（3）《岱莊煤礦礦井初步設(shè)計(jì)》；

（4）《岱莊煤礦H60采區(qū)地質(zhì)說明書》；

（5）岱莊煤礦3上煤層開采礦壓觀測資料；

（6）《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》。

1.4.4設(shè)計(jì)遵循的原則

本方案設(shè)計(jì)遵循了以下原則：

（1）嚴(yán)格貫徹執(zhí)行國家有關(guān)安全技術(shù)政策。

（2）積極采用國、內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

（3）保證安全上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上先進(jìn)。

（4）開采16煤采煤設(shè)備選用開采3上煤層薄煤區(qū)的較薄煤層綜采設(shè)

備。其它設(shè)備的選型盡量選用礦井開采3上煤正在使用、使用效果較好的

設(shè)備。

18第18頁第18頁第18頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

（5）巷道支護(hù)方式基本采用礦井現(xiàn)有的支護(hù)方式。

（6）巷道布置盡量降低掘進(jìn)工程量，多掘煤巷，少掘巖巷。

（7）合理確定采區(qū)主要巷道布置，提高煤炭資源回采率，減少煤炭

損失。

19第19頁第19頁第19頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

2開采范圍與生產(chǎn)能力

2.1開采范圍與儲(chǔ)量

2.1.1延深水平的境界、尺寸及面積

按照《岱莊礦采礦許可證》規(guī)定的下組煤開采范圍，由27個(gè)坐標(biāo)拐點(diǎn)圈

定。開采范圍北起17煤層露頭，南到濟(jì)寧市規(guī)劃邊界線，西起濟(jì)寧斷層

與唐口礦井相毗鄰，東北部與何崗井田以8-13和A8-10號(hào)鉆孔地面坐標(biāo)

聯(lián)線及延長線分界，東南部以八里鋪斷層與許廠礦相鄰，南北長7.2km,

東西寬9km,礦井開采面積65.62km2o

2.1.2延深水平的井田儲(chǔ)量

下組煤儲(chǔ)量計(jì)算按建井地質(zhì)報(bào)告所提16、17煤層儲(chǔ)量計(jì)算圖進(jìn)行計(jì)

算，計(jì)算將濟(jì)寧市重新規(guī)劃壓煤去掉，下組煤地質(zhì)儲(chǔ)量13623.9萬t,下

組煤可采儲(chǔ)量6812萬t；16煤地質(zhì)儲(chǔ)量8078.8萬t,16煤可采儲(chǔ)量4039.4

萬t；17煤地質(zhì)儲(chǔ)量5545.1萬t,17煤可采儲(chǔ)量2772.6萬t。

2.2生產(chǎn)能力與服務(wù)年限

2.2.1礦井工作制度

根據(jù)煤炭工業(yè)技術(shù)政策和設(shè)計(jì)規(guī)范，礦井采用“三八制”循環(huán)作業(yè)制

度，年實(shí)際工作日數(shù)330d,采煤每天三班生產(chǎn)，主井日提升時(shí)間18h。

2.2.2礦井生產(chǎn)能力

下組煤開采初期按與3上煤配采考慮，后期因3上煤生產(chǎn)能力將降低,

下組煤將成為礦井主采煤層。根據(jù)下組煤和3上煤硫分情況，按硫分符合

環(huán)保要求不超過1%,3上煤與下組煤應(yīng)按3：1進(jìn)行配煤，現(xiàn)有礦井年生

20第20頁第20頁第20頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

產(chǎn)能力為325萬t/a左右，礦井核定生產(chǎn)能力為320萬t/a,主井提升已基

本滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，下組煤開采后，礦井3上煤生產(chǎn)能力適當(dāng)降低，礦井總生

產(chǎn)能力基本不變，按此原則確定下組煤開采設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力16煤層為200

萬t/a,17煤層為100萬t/a。

2.2.3服務(wù)年限

下組為煤服務(wù)年限按16煤生產(chǎn)能力200萬t/a,17煤生產(chǎn)能力100

萬t/a計(jì)算。

(2.1)

式中T一服務(wù)年限；

Z—可采儲(chǔ)量，16煤4039.4萬t,17煤2772.6萬t；

A—年生產(chǎn)能力，16煤200萬t/a,17煤100萬t/a；

K一儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。

丁_4039.4+2772.6

=26.2(a)

~~300x1.3~

故下組煤服務(wù)年限為26.2年。

21第21頁第21頁第21頁

岱莊煤礦下組煤延深設(shè)計(jì)

3井田開拓

3.1水平延深方案的選擇

3.1.1井田內(nèi)劃分及開采順序

根據(jù)井田內(nèi)下組煤的賦存條件及井田內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況，本設(shè)計(jì)部分

下組煤開采劃分為以下五個(gè)采區(qū)：

以12勘探線為界，12勘探線以北至莊頭斷層為一采區(qū)；自擬布置的

延深暗斜井煤柱至12勘探線，莊頭、史莊斷層之間為二采區(qū)；莊頭斷層

與莊頭支斷層間，20勘探線以東為三采區(qū)；史莊斷層以東，12勘探線以

南，史莊斷層與八里鋪西斷層之間塊段為四采區(qū)；12勘探線與八里鋪西

斷層以南至井田邊界為五采區(qū)。整個(gè)下組煤塊段之間的開采順序?yàn)槎?/p>

區(qū)，一采區(qū)，三采區(qū)，四采區(qū)，五采區(qū)。

3.1.1延深方案的提出

1）開拓方案一（-580m水平暗斜井延深布置）

從東翼軌道大巷向前布置頂車場后沿方位角118°布置16°東翼延深

軌道暗斜井至一580m,然后布置底車場和一段大巷后接近史莊斷層，沿

-580m水平布置一580軌道大巷，見17煤后沿17煤底板布置，根據(jù)區(qū)域

等高線方向，其方向基本平行于史莊斷層，在見17煤前與大巷垂直布置

兩條上山開采莊頭，史莊斷層之間下組煤。

從東翼膠帶大巷向前掘進(jìn)建煤倉，煤倉高度25m,直徑6m,煤倉頂

—380.7m。從煤倉頂與軌道暗斜井平行布置80m平巷，然后布置16°東

翼延深膠帶暗斜井至一575m,沿一575m水平布置一段水平大巷接近史莊

斷層，然后與軌道大巷平行水平布置一580膠帶大巷，膠帶與軌道大巷