晴隆縣中營鎮仁禾煤業有限責任公司
仁禾煤礦地測科
2023年4月5日
一、礦井概況
晴隆縣中營鎮仁禾煤礦為「三證一照」齊全的生產礦井,設計生產能力30萬噸/a,為瓦斯礦井(m04在+1110m水平以上無突出危險性)。井田面積1.357km2,開採煤層11層(m04、m05、m7、m8、m10、m14、m23、m24、m25、m28、m29),平硐、暗斜井開拓,並列式通風。
礦井劃分為上、下煤組進行開採,上煤組為4、5、7、8、10、14號煤層,下煤組為23、24、25、28、29號煤層。先採上煤組,後採下煤組。上、下煤組之間採用石門聯絡,各煤層之間採用正、反石門聯絡,聯合布置,分煤層開採。
上煤組劃分為乙個水平,兩個採區進行開採。水平標高+1099m。+1099m標高以上為一採區,+1099m標高以下為二採區;下煤組劃分為兩個水平,三個採區進行開採。
水平標高+1099m、+883m。下煤組+1099m標高以上為三採區,+1099-+883m標高為四採區,+883m標高以下為五採區;採區分界線以水平標高為界;開採順序為先採上煤組,後採下煤組;上煤組先採一採區,後採二採區,區段下行式開採。同一區段內先採4號煤層,後採5、7、8、10、14號煤層。
晴隆縣中營鎮仁禾煤礦構造複雜程度屬中等型。
晴隆縣中營鎮仁禾煤礦水文地質條件為中等型。
根據2023年~2023年《礦井瓦斯等級鑑定報告》的批覆,晴隆縣中營鎮仁禾煤礦為瓦斯礦井。
礦區無衝擊地壓現象。
本礦屬地溫正常型礦井。
目前,礦井在設計的一採區進行採掘作業(煤層編號:m04),採掘標高均以+1110m以上。
二、設計依據
1、《礦井設計規範》
2、《煤礦地質規程》、《煤礦測量規程》、《煤礦防治水規定》。
3、《煤礦安全規程》。
4、《仁禾煤礦水文地質調查報告》。
5、《仁禾煤礦安全設施設計》(變更)及礦井實際情況。
三、防隔水煤柱設計方案
在礦井可能受到水害威脅的地段留設一定寬度或高度的煤(巖)柱,用以堵截水源流入礦井巷道,這段煤(巖)柱稱之為防水煤(巖)柱。
1.防水煤(巖)柱的種類
根據防水煤(巖)柱所處的位置,可以分成不同的種類。對於本礦井而言主要有:
(1)斷層防水煤柱;
(2)井田邊界煤柱;
(3)井巷保護煤柱;
(4)小窯及採空區邊界防水煤柱;
(5)風氧化帶煤柱(在風氧化帶以下存在採空區時則按採空區煤柱考慮);
(6)採區邊界防水煤柱;
2.防水煤(巖)柱的留設原則
1)在有突水威脅但又不宜疏放(疏放會造成成本大大提高時)的地區採掘時,必須留設防水煤(巖)柱。
2)防水煤柱一般不能再利用,故要在安全可靠的基礎上把煤柱的寬度或高度降低到安全限度,以提高資源利用率。
3)留設防水煤(巖)柱必須與當地的地質構造、水文地質條件、煤層賦存條件、圍岩的物理力學性質、煤層的組合結構方式等自然因素密切結合,與採煤方法、開採強度、支護形式等人為因素互相適應。
4)乙個井田或乙個水文地質單元的防水煤(巖)柱應該在它的總體設計中確定,即開採方式和井巷布局必須與各種煤柱的留設相適應,否則會給以後煤柱的留設造成極大的困難,甚至無法留設。
5)在多煤層地區,各煤層的防水煤(巖)柱必須統一考慮確定,以免某一煤層的開採破壞另一煤層的煤(巖)柱,致使整個防水煤柱失效。
6)在同一地點有兩種或兩種以上留設煤(巖)柱的條件時,所留設的煤(巖)柱必須滿足各個留設煤(巖)柱的條件。
7)對防水留設煤(巖)柱的的維護要特別嚴格,因為煤(巖)柱的任何一處被破壞,必將造成整個煤(巖)柱無效。防水煤(巖)柱一經留設即不得破壞,巷道必須穿過煤柱時,必須採取加固巷道、修建防水閘門和其它防水設施,保護煤(巖)柱的完整性。
8)留設防水煤(巖)柱所需要的資料必須在本地區取得。鄰區或外地的資料只能參考,如果需要採用,應適當加大安全係數。
9)防水煤(巖)柱中必須有一定厚度的粘土質隔水岩層或裂隙不發育、含水性極弱的岩層,否則防水岩柱將無隔水作用。
3.防水煤(巖)柱的留設計算、方法與結果
1)斷層防水煤(巖)柱的留設
斷層破壞了岩層的完整性,常常成為含水層間的聯絡通道。斷層的某一區段是否導水,導水性強弱等情況取決於兩側岩層的接觸關係、含水層的水壓以及採礦活動對斷層的重複破壞作用。因此,在沒有掌握斷層各區段的導水性時,應把整個斷層作為導水斷層對待。
煤層直接和富含水層、導水斷層接觸,頂底板無突水可能,即煤柱主要是順層受壓時,常以下述計算公式計算煤柱寬度:
l=km
式中:l——順層防水煤柱寬度(m);
m——煤厚或採高;4、5、7、8、10、14、23、24、25、28、29號煤層平均厚度為1.69m、1.42m、1.
78m、1.22m、1.32m、1.
39m、1.73m、1.48m、1.
98m、1.38m、1.4m;
kp——煤的抗張強度(kgf/cm2),kp取9kgf/cm2;
p——水頭壓力(kgf/cm2),p=50kgf/cm2;
k——安全係數,一般取2~5,本設計取3。
則: l4=3×1.69×=20.7(m)
l5=3×1.42×=17.4(m)
l7=3×1.78×=21.8(m)
l8=3×1.22×=14.9(m)
l10=3×1.32×=16.2(m)
l14=3×1.39×=17.0(m)
l23=3×1.73×=21.2(m)
l24=3×1.48×=18.1(m)
l25=3×1.98×=24.2(m)
l28=3×1.38×=16.9(m)
l29=3×1.4×=17.1(m)
根據本礦的實際情況,開採時斷層兩側煤層各留25m防水煤柱。
2)煤層露頭防隔水煤(巖)柱
該礦屬無覆蓋或粘土類微透水鬆散層覆蓋的煤層露頭,煤層露頭防隔水煤(巖)柱的留設,按以下公式計算:
h防=h冒+h保
根據上式計算的值,不得小於20m。式中冒高(h冒)的計算參照《建築物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開採規程》的相關規定。
式中:h防-----防隔水煤(巖)柱高度(m);
h冒-----採後冒落帶高度(m);
h保-----保護層厚度(m),一般為5—15m,取10m;
α------煤層傾角(°)。
m-----煤厚或採高,4、5、7、8、10、14、23、24、25、28、29號煤層平均厚度為1.69m 、1.42m、1.
78m、1.22m、1.32m、1.
73m、1.38m、1.48m、1.
98m、1.38m、1.4m;
4煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.69÷(1.6×1.69+3.6)+5.6=32.41(m)
5煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.42÷(1.6×1.42+3.6)+5.6=29.78(m)
7煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.78÷(1.6×1.78+3.6)+5.6=33.21(m)
8煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.22÷(1.6×1.22+3.6)+5.6=27.57(m)
10煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.32÷(1.6×1.32+3.6)+5.6=28.7(m)
14煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.73÷(1.6×1.73+3.6)+5.6=32.8(m)
23煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.38÷(1.6×1.38+3.6)+5.6=29.4(m)
24煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.48÷(1.6×1.48+3.6)+5.6=30.4(m)
25煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.98÷(1.6×1.98+3.6)+5.6=34.9(m)
28煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.38÷(1.6×1.38+3.6)+5.6=29.4(m)
29煤層開採時:h冒=100m÷(1.6m+3.6)+5.6=100×1.4÷(1.6×1.4+3.6)+5.6=29.6(m)
則: 4煤層開採時:h防=h裂+h保=32.41+10=42.41(m)
5煤層開採時:h防=h裂+h保=29.78+10=39.78(m)
7煤層開採時:h防=h裂+h保=33.21+10=43.21(m)
8煤層開採時:h防=h裂+h保=27.57+10=37.57(m)
10煤層開採時:h防=h裂+h保=28.7+10=38.7(m)
14煤層開採時:h防=h裂+h保=32.8+10=43.8(m)
23煤層開採時:h防=h裂+h保=29.4+10=39.4(m)
24煤層開採時:h防=h裂+h保=30.4+10=40.4(m)
25煤層開採時:h防=h裂+h保=34.9+10=44.9(m)
28煤層開採時:h防=h裂+h保=29.4+10=39.4(m)
29煤層開採時:h防=h裂+h保=29.6+10=39.6(m)
3)井田邊界煤柱的留設
井田邊界煤柱按下式計算:
l=式中:l——井田邊界煤柱寬度(m);
m——煤層厚度或採高(m) ,4、5、7、8、10、14、23、24、25、28、29號煤層平均厚度為1.69m 、1.42m、1.
78m、1.22m、1.32m、1.
73m、1.38m、1.48m、1.
98m、1.38m、1.4m;
kp——煤層的抗張強度(kgf/cm2)kp 取8kgf/cm2;
p——水頭壓力(kgf/cm2),p=50kgf/cm2;
k——安全係數,一般取2-5,本次設計取3。
l4=3×1.69×=21.95(m)
l5=3×1.42×=18.4(m)
l7=3×1.78×=23.1(m)
l8=3×1.22×=15.8(m)
l10=3×1.32×=17.1(m)
l14=3×1.39×=18.1(m)
l23=3×1.73×=22.5(m)
l24=3×1.48×=19.2(m)
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