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1、临沂市小庄子煤矿煤炭资源开采技术条件改进研究报告- 89 -目 录1 绪 论- 1 -1.1 项目来源与实施意义- 1 -1.1.1 任务由来- 1 -1.1.2 目的任务- 2 -1.1.3 区域研究程度- 2 -1.1.4 本次工作情况- 3 -1.2 矿井概况- 4 -1.2.1 地理位置- 4 -1.2.2 地形、地貌- 4 -1.2.3气象、水文- 4 -1.2.4 井田地质特征- 5 -1.2.5 矿井储量- 6 -1.2.6 矿井开拓方式与开采方法- 8 -1.3 矿井生产存在的问题- 8 -1.4 主要研究内容及研究方法- 8 -2 矿井地质条件研究- 10 -2.1 矿井煤岩
2、层- 10 -2.1.1 矿井地层- 10 -2.1.2 矿井煤层及煤质- 11 -2.1.3 岩浆岩- 16 -2.1.4 地震- 18 -2.2 矿井地质构造- 18 -2.2.1 区域构造- 18 -2.2.2井田构造- 19 -2.3 矿井水文地质- 19 -2.3.1 区域水文地质概况- 19 -2.3.2 矿井充水条件- 20 -2.3.3 隔水层组- 22 -2.3.4 矿井涌水量- 23 -2.3.5 断层、各含水层之间的水力联系- 24 -2.4其它开采技术条件- 24 -2.4.1 开采方法及顶底板条件- 24 -2.4.2瓦斯、煤尘及煤的自燃- 25 -2.4.3地温和地
3、压- 25 -2.4.4环境地质- 26 -2.5 煤层赋存条件对生产的影响分析- 28 -3 矿井开采现状及分析- 29 -3.1 矿井的开拓系统- 29 -3.2 矿井的采煤方法- 30 -3.2.1 采用的采煤方法- 30 -3.2.2 采煤工作面布置- 30 -3.2.3 回采工艺及技术装备- 30 -3.2.4 顶板支护与管理方式- 32 -3.2.5顺槽及端头顶板管理- 33 -3.3 矿井的掘进技术- 33 -3.3.1 凿岩方式- 34 -3.3.2 掘进机械配备- 34 -3.3.3 巷道支护- 34 -3.3.4 巷道掘进进度指标- 34 -3.3.5 装、运岩（煤）方式-
4、 34 -3.4 矿井的安全技术- 34 -3.4.1 通风系统- 34 -3.4.2 瓦斯防治- 35 -3.4.3 煤尘防治- 36 -3.4.4 矿井防灭火- 36 -3.4.5 通防及安全监测- 37 -4 小庄子煤矿开采方法研究- 38 -4.1 岩浆侵入对煤层分布的影响- 38 -4.2 不同条件煤层的采煤方法选择- 39 -4.3 壁式采煤方法- 41 -4.3.1 布置形式及作业顺序- 41 -4.3.2 采煤工艺- 42 -4.4 柱式采煤方法- 42 -4.5 其它采煤方法- 44 -4.5.1 岩浆侵入区煤包羽状探采法- 44 -4.5.2 急斜极不稳定煤层长炮孔爆破采煤
5、法- 47 -5 巷道掘进与支护工艺技术参数优化- 50 -5.1 掘进工艺优化- 50 -5.1.1 凿岩方式- 50 -5.1.2 爆破工艺- 50 -5.1.3 装、运岩(煤)方式- 56 -5.1.4 管线及轨道敷设- 57 -5.1.5 设备及工具配备- 57 -5.2 巷道支护技术参数优化- 58 -5.2.1 巷道断面- 58 -5.2.2 支护方式- 59 -5.2.3 支护工艺- 61 -5.3 巷道煤柱优化设计- 63 -5.3.1 根据煤柱载荷确定煤柱尺寸- 64 -5.3.2 根据塑性区宽度计算煤柱尺寸- 67 -5.3.3 根据威尔逊(Wilson)公式确定煤柱尺寸-
6、 67 -6 矿井安全技术研究- 69 -6.1 矿井通风技术研究- 69 -6.2 矿井瓦斯防治- 70 -6.3 矿井水害防治- 71 -6.3.1 矿井充水因素分析- 71 -6.3.2 矿井排水- 71 -6.3.3 矿井涌水量- 71 -6.4 矿井冲击矿压的防治- 72 -6.4.1 冲击矿压影响因素分析- 72 -6.4.2 小庄子煤矿冲击矿压危险性分析- 77 -6.4.3 冲击矿压防范措施- 78 -6.5 矿井的其它安全技术- 79 -6.5.1 矿井提升系统安全措施- 79 -6.5.2 运输系统安全措施- 79 -6.5.3 压风系统安全措施- 79 -6.5.4 通讯
7、与安全监测监控安全措施- 79 -6.5.5 爆破管理- 80 -7 主要结论- 82 -参考文献- 83 -1 绪 论1.1 项目来源与实施意义近十几年来，随着国民经济的快速增长，我国对能源的需求越来越高。目前我国很多省份面临能源紧张的局面。以山东省为例，从能源蕴藏角度讲，属于能源大省，但目前煤炭资源仍然供不应求，远远满足不了经济建设快速发展的要求。临沂市为鲁东南一颗耀眼的明珠。该区盛产小麦、玉米、花生、地瓜等，林业资源比较丰富，其中果林发展最快，银杏为我国最大的生产基地。工业有机械、化工、五金、建材等。临沂市辖区内的矿产资源较为丰富，尤以煤和金刚石砂矿蕴藏量丰富。但辖区内的煤矿矿山地质条件
8、复杂，岩浆岩侵蚀严重，煤层赋存极不规律，难以实现正规化开采，矿井生产规模小，产量低，致使矿井存在掘进率高、回采率较低、材料消耗量大、工人劳动强度大、矿山排水费用增加，生产成本居高不下，经济效益低等问题。因此，不断改进地质条件复杂、赋存极不稳定煤层的开采技术条件，进一步提高煤炭资源的回收率已是当务之急。1.1.1 任务由来目前，临沂市财政部门、矿产资源管理部门特别重视矿产资源的开发与保护等工作。而且，山东省财政厅下发了“关于申报2007年度矿山环境治理和提高开采回收水平技术改造项目的通知”，配备专项资金用于矿山企业进行开采条件的技术改进研究工作，为该项目的顺利开展提供了资金保障。针对目前临沂市所
9、属的煤矿企业，本次选定临沂市小庄子煤矿作为研究工作的试点具有代表性，对临沂市小庄子煤矿煤炭资源开采技术条件改造进行综合研究，将为矿山的进一步健康发展提供科学的依据。根据临沂市财政局、临沂市国土资源局以临财建 200743号下达的“关于申报2007年度矿山环境治理和提高开采回收水平技术改造项目的通知”，2007年9月我院向临沂市财政局、临沂市国土资源局立项申请对“临沂市小庄子煤矿煤炭资源开采技术条件改进可行性研究”项目，临沂市财政局以临财建指 200757号 “关于下达2007年度市级矿山提高开采回收水平技术改造项目专项资金的通知”，批复了该项目的立项并下达了项目任务书。2008年1月临沂市财政
10、局委托我院具体负责该项目的实施。我院会同中国矿业大学、临沂市小庄子煤矿共同实施完成了该研究项目。在项目的实施过程中，得到了市区有关主管部门的大力支持和帮助，在此一并表示感谢！1.1.2 目的任务研究工作目的是通过对矿山的地质条件进行综合分析研究，结合矿井内实际开采过程中遇到的具体问题，类比目前国内外类似工程经验，优化开采方案，进行技术改进，以提高矿产回采率，达到最大限度的有效利用资源的目的。本次研究的主要任务是： 本次工作的主要任务如下：1 详细查明矿区地质、水文地质条件，构造发育情况等，为进一步研究工作提供依据；2 详细调查分析研究小庄子煤矿目前的开采现状，针对实际生产开采过程中存在的具体问
11、题，参照国内外当前类似条件煤矿开采经验，指出针对小庄子煤矿提高煤矿回收率的技术改进方法。1.1.3 区域研究程度小庄子煤矿位于临沂煤田东北部，煤田普查工作早在1919-1923年，谭锡畴和日本学者渡边久吉等曾进行调查，编制了煤田地质图，并进行了远景评价。解放以来到现在，陆续由数个地质单位对本区煤炭资源做过普查和勘探工作，先后由原山东省地质局124队，临沂矿务局地质勘察队，枣庄市煤田地质勘探队，华东石油地质局第六勘探队，冶金部山东地质局第四勘探队，淄博煤田地质勘探队对现有各井田做了详细普查或勘探，查明了本区煤系地层时空分布和含煤情况，编制了多份报告，煤田地质工作程度高。为本次工作提供了技术支持。
12、（1）1954年6月地质普查委员会所属303队，在临沂等地大面积进行了系统地质测量，绘制了1：5万基岩地质图。（2）1962年，山东省地质局124勘探队在本矿区施工44个钻孔，并提交了普查总结地质报告，是本矿建井的主要依据。（3）1972年4月至1977年12月，临沂矿务局勘探队在原山东省地质局124勘探队1962年提交的普查总结地质报告的基础上，对本矿区进行补充勘探，共施工10个钻孔，对井田内构造进行初步控制。并于1977年12月提交 山东省临沂煤田塘崖区详查最终地质报告。最终提交煤炭地质储量（D级）2172.403万吨。1978年，山东省革命委员会煤炭工业局以（78）鲁煤基字第875号文批
13、准了该报告。（4）1992年由枣庄市煤田地质勘探队在沙沟井田北端补充勘探，共施工4个钻孔，总工作量2257.30m。提共 “92-1、92-2、92-3、92-4”四个钻孔的柱状图及测井资料，控制哦井田北端深部块段的主要构造和煤层的赋存情况。（5）1995至1996年由石油部华北石油勘探局第六物探队对沙沟井田F11断层以北进行了地震勘探。物探布线控制面积1.62km2。由于井田地质条件复杂，煤系地层受岩浆岩侵入严重，煤变质程度高，地震勘探提出的成果准确程度都比较差，仅供参考。（6）1996年至1997年初冶金山东地质局第四勘探队，在本矿区施工4个钻孔，工程量2063.48m，由临沂矿务局地质队
14、施工测井。提供“ZK1、ZK2、ZK3、ZK4” 四个钻孔的柱状图及部分测井资料，对井田北部块段进行了构造控制和煤层赋存情况的进一步了解。（7）1997年淄博煤田地质勘探队在本矿区中部施工7个钻孔，工程量2935.06m，构成了三条勘探线。对矿区中部F5和F10之间的煤层赋存情况控制程度比较高，对主要断层基本控制。提供出7孔柱状图及电测资料、钻孔综合成果、二煤、三上、三下煤层储量计算图、第1、2、3勘探线剖面图。补勘资料计算地质总储量298万吨。（8）1998年临沂市煤炭工业局和小庄子煤矿依据以往地质勘探资料及开采开拓工程揭露煤层情况，编制了山东省临沂煤田塘崖勘探区沙沟井田补充勘探综合地质资料
15、，该报告对本矿区内的沙沟井田内的地层、构造、岩浆岩进行了详细的论述，对矿井内煤层特征进行论述，阐明了矿井内水文地质特征。最终对沙沟井田内的煤炭资源储量进行了计算。经估算，沙沟井田内地质储量347.60万吨，其中工业储量206.50万吨，表外储量66.60万吨。（9）2003年8月小庄子煤矿提交了“山东上临沂煤田临沂宇光矿业有限责任公司（小庄子煤矿）生产矿井地质报告”。（10）2004年10月山东省第七地质矿产勘查院编制完成并提交了“山东省临沂煤田小庄子煤矿资源储量核实及扩界扩层地质报告”。另外，还包括建矿初期的初步设计说明书、技术改造工程方案设计说明书、矿山生产过程中的开拓资料等。以上这些资料为本次综合研究工作奠定了坚实的基础1.1.4 本次工作情况本次工作共分三个阶段进行。1.2008年1月，收集资料、编写设计及设计审查阶段，并做好野外工作准备。
