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1、第一章 井田概况及地质特征第一节 井田概况一、交通位置新疆呼图壁县煤炭多种经营有限责任公司小甘沟煤矿位于呼图壁县南西225方位60km处。行政区划属呼图壁县雀尔沟镇管辖。矿区呈不规则形状，南东北西长1.21.3km，南北宽1.0km，面积约1.25km2。中心地理座标：东经：862103.5，北纬：434842.5。二、自然地理矿区位于天山北麓的中山区，处在西沟河以东、东沟河以西的小甘沟两侧，总的地势是南高北低，南北向岭谷相间的特征，沟谷窄小，山岭陡峻。海拨16502050m，高差在400m左右，地形切割强烈。矿区内小甘沟为干沟，只在暴雨季节和融雪期偶发洪水。东沟河位于矿区东4.0km处，其水
2、位低于1950m，是区域的侵蚀基准面。三、气象及地震矿区属温带大陆干旱气候，因处于天山北坡，区内森林、草场繁茂气候比较湿润。年平均气温6，7月份平均气温22.2，最高气温36.4， 1月份平均气温-11.8，最低-28.8。58月多雨，常成暴雨降落，每年10月降雪，次年3月底、4月初消融，年平均降水量371.79mm，年平均蒸发量1881.65mm。冻土深度1m。矿区位于沙湾玛纳斯呼图壁地震带内，该带新构造运强烈，地震频繁。据新疆地震局资料，近百年间，矿区及临近区曾发生中、强震14次，其中1906年12月23日沙湾县西南牛圈子八级大地震（史称玛纳斯大地震）破坏严重，故本区属地震多发区，14次中
3、、强地震。根据新疆地震局1978年出版的地震图册，对烈度等级的划分，矿区的烈度为7级。四、矿区经济概况矿区及邻近区是呼图壁县能源基地，主要有国营、集体、个体煤矿。所产煤炭主要供玛纳斯电厂和呼图壁县的工业、民用需要，部分销往石河子市和奎屯市。除采煤业外，还有旅游业及其他产业。矿区南部的山区森林资源丰富，盛产杉树、松树。居民有哈、汉、回等民族，哈族从事畜牧业为主，也有从事采煤业。矿区内无农业、生活所需的粮食、蔬菜由大丰镇、呼图壁县供给。五、矿区水源、电源及通讯矿井供水水源：设计采用矿区南侧出露的地表泉水处打井做为将来饮用水水源地，采用铺设管路将水引至工业区的方式供水。目前矿上已对该区作了抽水实验，
4、其水质和水量均达到饮用标准和水量要求。矿井电源：该矿现有一回专线供电电源，由2.8km以外的南山矿区的西沟变电所供电线路专线引入，电压等级为10KV，该变电所容量为1500KVA，该回路可作为该矿的第一电源。另在宽沟地段新建110KVA变电所一座，此变电所距该矿12Km，为第二电源，以确保矿井安全生产用电。通讯:本矿地面办公室已安装有国内固定直拨电话，可进行对外联系。第二节 地质特征一、区域地质1、地层区域出露的地层呈北西西南东东带状分布，由南而北依次出露有：中石炭统前峡组，下侏罗统八道湾组、三工河组，中统西山窑组、头屯河组、上统齐古组、喀拉扎组，下白垩统吐谷鲁群。2、区域构造区域构造主体为简
5、单的单斜，中生代地层北北东向倾斜，走向上地层倾角变化不大，局部受F1断层影响有变陡甚至倒转，倾向上倾角变化不大，一般为1025。区域上断裂分为两类，一类为与区域构造线一致的北西西南东东向逆断层，即单斜构造带南缘的F1断层，该断层是区域性向南倾的高角度逆冲断层，走向延伸60km，它是中生界和古生界地层的分界线。受其影响侏罗系八道湾组地层大部分缺失，三工河组地层部分缺失。另一类断层为派生剪切作用下，形成的北东向和北北西向压扭性质的平逆断层，其规模不大。二、井田地质1、矿区地层矿区范围内出露的地层仅有侏罗系中统的西山窑组，以及广的第四系冲洪积及风黄土。侏罗系地层主要分布于小甘沟西部，在东部只零星分布
6、于阳坡山脊处。2、矿区构造矿区构造较为简单，总体为近东西走向陡倾的单斜构造，局部被北东和北东向的压扭性平移小断层错断。（1）单斜构造单斜呈北北东510方向倾斜，一号井以南倾角平缓，为812，平均10，一号井以北倾角略变陡，为1525，平均20。地层浅部产状平缓，地形切割强烈，使煤层露头沿沟向北强烈地凸出，成“V”字形。（2）断裂构造矿区内断裂主要为北西西向和北东向的两条小断层，编号分别为Fx-1和Fx-2。Fx-1小断层地表估计自线状排布的泉水南侧通过，深部由局部巷道控制，据问询调查此断层南倾，倾角约为5065 ，断距约10m，因断距较小，未对煤层开采造成大的影响。Fx-2小断层为巷道控制，在
7、一号井B4一水平西巷135m处和二号井B5水平西巷150m处分别遇到此断层，据问询调查此断层南东倾，倾角约为4055，断距约8m，开采中末对生产造成大的影响。两条断层均在西部境界，对现有生产系统影响不大。第三节 煤层与煤质一、煤层井田内的煤层赋存于中侏罗统西山窑组下段（J2x1）和中段（J2x2）中，西山窑组上段（J2x3）为不含煤段。井田西山窑组下段、中段、上段含煤地层平均总厚为599.37米，共含0.30米以上煤层24层，含纯煤总厚平均为50.15米，含煤系数8.37%，共含全区可采和局部可采煤层7层，平均可采总厚41.59米，可采系数6.94%。（一）、西山窑组下段（J2x1）含煤性本段
8、地层控制厚度为146.82173.20米，平均厚为160.01米。含0.30米以上的煤层12层，平均纯煤总厚36.80米，含煤系数为23.00%。将区内该段可对比的5层煤层自下而上为B1、B12、B2、B3、B4 5层为全区可采、局部可采煤层，可采煤层平均总厚33.52米,可采系数20.95%。含有7层煤线,一般12个见煤点,个别点达最低可采厚度,纯煤平均厚度3.95米。下段为中侏罗统西山窑组的主要含煤段,除B3为局部可采薄中厚煤层，其余煤层B1、B12、B2、B4 均为全区可采的厚巨厚煤层，。所含的B4煤层单层平均可采厚度14.06米,为井田最厚的煤层,全区主要可采煤层之一。B1、B12、B
9、2煤层可采平均厚大于3.50米。下段具有集中分布且可采厚度厚的特征。（二）、西山窑组中段（J2x2）含煤性本段含煤地层厚度为214.08260.11米，平均为233.45米。含0.30米以上的煤层11层，平均纯煤总厚13.21米，含煤系数为5.66%。该段编号煤层为B5、B6、B7，B7为不可采煤层，该段可采煤层平均厚8.07米,为中厚厚煤层, 可采系数3.46%。该段含8层薄煤线,除二层薄煤线(平均可采厚为1.43米、0.84米)达到最低可采厚度外, 其余煤线均不可采,8层薄煤线纯煤平均厚度为3.91米。该段为西山窑组的次要含煤段。（三）、西山窑组上段（J2x3）含煤性西山窑组上段（J2x3
10、）为粉砂岩段，为不含煤段。仅在ZK1102孔内见有一层0.14米的薄煤线。本段含煤地层厚度为192.16219.66米，平均为205.91米。（四）、煤层垂向组合与分布特征井田内煤层在垂向上分为二个组合，西山窑组下段 (B1、B12、B2、B3、B4四层煤)为一个组合；西山窑组中段 (B5、B6、B7三层煤)为一个组合。1、西山窑组下段组合(B1B4组合)由B1、B12、B2、B3、B4 5层编号煤层和7层不稳定的薄煤或煤线组成，井田内所有钻孔ZK1101、ZK1102、ZKG-1、ZK701及井田外ZK401、ZK402、ZK403等7个工程点控制了煤层组合的层位，煤层以4层厚巨厚全区可采煤
11、层和1层局部可采中厚煤层组成，主要煤层为全区可采的稳定煤层，并且为本次勘探的主要煤层。另外有局部可采较稳定中厚煤层。B1B4组合位于西山窑组下段层位，与西山窑组中段（B5B7煤层）组合，煤层组合间距相对较大，均以粗粒碎屑岩（粗砂岩或粉砂岩）相隔，两组合层间距一般为39.5856.71米，平均为46.99米。该组合之间常含粗砂岩、中砂岩、粉砂岩等较粗颗粒的碎屑岩，而本组合内煤层之间主要由粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、粗砂岩组成的岩层。2、西山窑组中段组合(B5B7组合)由B5、B6、B7 3层编号煤层和8层不稳定的薄煤或煤线组成，井田内所有钻孔ZK1102、ZK701、ZKG-1和井田外ZK402
12、、ZK403 5个工程点控制了煤层组合的层位，B5、B6煤层为稳定较稳定中厚厚可采煤层，B7为不稳定的不可采的煤层。与B1B4组合为粗碎屑岩相隔开，两组合层间距一般为39.5856.71米，平均为46.99米。该组合之间常含粉砂岩、细砂岩、中砂岩、炭质泥岩等较细颗粒的碎屑岩。B5B7组合特征与B1B4组合特征明显，以可采煤层厚度厚度较稳定稳定且中厚厚煤层、颗粒较细碎屑岩与厚巨厚稳定较稳定煤层、颗粒较粗碎屑岩相区分。勘探区共有编号煤层8层，由下而上依次为B1、B21、B2、B3、B4、B5、B6、B7 。其中B7为不可采煤层、B3为局部可采煤层，其它B1、B21、B2、B4、B5、B6为全区可采
13、煤层。根据勘探区内编号可采煤层，叙述其特征。B6煤层：控煤点为8点（井田内3个钻孔和3个生产井巷道、井田外2个钻孔）,见煤点为8点，可采点为7点（井田内2个钻孔和3个生产井巷道、井田外2个钻孔），井田内ZK1102孔最低控制水平为1326.46米。煤层厚度4.327.83米，平均5.56米；含13层夹矸，夹矸单层厚度0.051.07米,平均0.52米,夹矸为泥岩、粉砂岩; 可采厚3.645.98米,平均4.78米;标准差0.76，变异系数16%，可采性指数88%，属全区可采稳定煤层，勘探区露头煤层火烧, B6煤层沿走向变化不大，倾向上深部略增厚,属结构简单、较稳定的厚煤层。顶板为粉砂岩、泥质粉
14、砂岩、中砂岩、细砂岩；底板为泥质粉砂岩、粉砂岩、炭质泥岩、中砂岩、粗砂岩、细砂岩。B6煤层与B7煤层的层间距为18.0933.65米，平均26.24米。B5煤层：控煤点为8点（井田内3个钻孔和3个生产井巷道、井田外2个钻孔）,见煤点为8点，可采点为8点（井田内3个钻孔和3个生产井巷道、井田外2个钻孔），井田内ZK1102孔最低控制水平为1295.13米。煤层厚度1.354.41米，平均3.31米；含01层夹矸，夹矸单层厚度0.11米 ,夹矸为泥岩; 可采厚1.354.41米,平均3.29米;标准差1.11，变异系数34%，可采性指数100%，属全区可采稳定煤层，勘探区露头煤层火烧, B5煤层沿
15、走向有一定变化，向东煤层变薄;倾向上深部减薄,属结构简单、较稳定的厚煤层。顶板为粉砂岩、中砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、炭质泥岩；底板为泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩。B5煤层与B6煤层的层间距为1.5631.00米，平均17.89米。B4煤层：控煤点为7点（井田内3个钻孔、井田内1个巷道工程点、井田外3个钻孔）,见煤点为7点，可采点为7点（井田内3个钻孔、井田内1个巷道工程点、井田外3个钻孔），井田内ZK1102孔最低控制水平为1235.17米。煤层厚度13.6218.32米，平均16.04米；含03层夹矸，夹矸单层厚度1.22.38米 ,平均为2.2米,夹矸为泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩;
16、 可采厚12.8216.03米,平均14.06米;标准差1.16，变异系数8%，可采性指数100%，属全区可采稳定煤层，勘探区露头煤层火烧, B4煤层沿走向没有变化仅仅是夹矸厚度向东变厚;倾向上煤层厚度没有变化，仅仅是夹矸厚度变薄；属结构简单、稳定的巨厚煤层。顶板为粉砂岩、中砂岩、粗砂岩；底板为泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、中砂岩。B4煤层与B5煤层的层间距为39.5856.71米，平均46.99米。B3煤层：控煤点为6点（井田内3个钻孔、井田外3个钻孔）,见煤点为6点，可采点为4点（井田内1个钻孔、井田外3个钻孔），井田内ZK1102孔最低控制水平为1224.13米。煤层厚度0.346.
17、44米，平均2.42米；含03层夹矸，夹矸单层厚度0.271.20米 ,平均为0.66米,夹矸为泥岩、粉砂岩、细砂岩; 可采厚1.014.73米,平均2.88米;标准差1.51，变异系数70%，可采性指数67%，属局部可采不稳定煤层，勘探区露头煤层火烧, B3煤层沿走向有变化,向东变厚,向西变薄至不可采;倾向上煤层厚度有变化，井田外东面IV线沿倾向深部变厚,井田内II线沿倾向深部变薄至不可采；属结构简单不稳定的薄中厚煤层。顶板为粉砂岩、中砂岩、粗砂岩、泥岩、细砂岩；底板为泥岩、粉砂岩、含炭质泥岩。B3煤层与B4煤层的层间距为2.8221.75米，平均12.75米。B2煤层：控煤点为5点（井田内
18、2个钻孔、井田外3个钻孔）,见煤点为5点，可采点为5点（井田内2个钻孔、井田外3个钻孔），井田内ZK1102孔最低控制水平为1205.89米。煤层厚度2.078.05米，平均4.22米；含01层夹矸，夹矸单层厚度0.171.80米 ,平均为1.25米,夹矸为泥岩、粉砂质泥岩、炭质泥岩; 可采厚1.918.05米,平均3.58米;标准差2.56，变异系数72%，可采性指数64%，属全区可采不稳定煤层，勘探区露头煤层火烧, B2煤层沿走向有变化,向东变薄;倾向上煤层厚度有变化，沿倾向深部变薄；属结构简单不稳定的中厚厚煤层。顶板为粉砂岩、粗砂岩、泥岩、含炭质泥岩；底板为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩。B
19、2煤层与B3煤层的层间距为13.7433.21米，平均21.78米。B21煤层：控煤点为5点（井田内2个钻孔、井田外3个钻孔）,见煤点为5点，可采点为5点（井田内2个钻孔、井田外3个钻孔），井田内ZK1102孔最低控制水平为1186.12米。煤层厚度5.088.50米，平均7.10米；含01层夹矸，夹矸单层厚度0.150.77米 ,平均为0.47米,夹矸为泥岩、粉砂岩; 可采厚4.437.79米,平均6.73米;标准差1.37，变异系数20%，可采性指数100%，属全区可采稳定煤层，勘探区露头煤层火烧, B12煤层沿走向和倾向上煤层厚度均没有变化，属结构简单、较稳定的厚煤层。顶板为粉砂岩、粗砂
20、岩、细砂岩；底板为粗砂岩、粉砂岩、细砂岩。B12煤层与B2煤层的层间距为11.7119.87米，平均15.95米。B1煤层： 控煤点为4点（井田内1个钻孔、井田外3个钻孔）,见煤点为4点，可采点为4点（井田内1个钻孔、井田外3个钻孔），井田内ZK1102孔最低控制水平为1156.41米。煤层厚度5.406.66米，平均6.27米；不含夹矸;可采厚5.406.66米,平均6.27米;标准差0.51，变异系数8%，可采性指数100%，属全区可采稳定煤层，勘探区露头煤层火烧, B1煤层沿走向上有一定变化,向东略薄;倾向上煤层厚度有一定变化，沿走向深部略薄;属结构简单、较稳定的厚煤层。顶板为粉砂岩、粗
21、砂岩；底板为粗砂岩、粉砂岩。B1煤层与B12煤层的层间距为5.2522.34米，平均16.81米。 小甘沟煤矿煤层及含煤性总表 小甘沟煤矿主要煤层特征表 二、煤质按照中国煤炭分类标准（GB5751-86），B1、B2、B3、B4煤层均为31号不粘煤，它们具有特低灰分、特低硫、特低中磷、中高发热量、富油高油等特点，可作为工业及民用煤，部分可作为配焦用煤，也可作为气化和炼油用煤。第四节 水文地质条件一、地形地貌特征煤矿区位于准噶尔盆地南缘，天山北坡的中山区，地形芭割强烈，地表大部分被植物、森林和第四纪黄土层覆盖。矿区总体为南高北低，沟两侧均为高山，呈山高沟窄的地貌特征，窄处只有几十米。沟两侧山体坡
22、度在3555之间。二、气象矿区属温带大陆性干旱气候，最高气温在79月，2537，最低气温28.8，年平均气温6，7月份平均气温22.2，最高气温36.4，年平均降水量371.79mm，平均蒸发量1881.65mm，58月多雨，常成暴雨降落，夏季气温凉爽，冬季少风，初雪在10月份，次年3月底、4月初解冻，融化的雪水淌淌洋洋汇入小甘沟，穿过矿区汇集最后流入红山水库。煤矿内很少刮风，且风力较小。冻土最大深度2.0m。三、地表水矿区内小甘沟为干沟，无常年地表水流，只于春季融雪期有少量雪水和夏季暴雨、冰雹引发的暂时性洪水。因地形坡度大，水量小，对煤矿地下水的补给甚微。东沟河位于矿区东4.0km处，其水位
23、低于1950m，是区域的侵蚀基准面。四、地层、构造1、 地层：矿区出露的地层主要由第四纪风成堆积层和中侏罗纪地层组成。其中第四纪全新统风积层(Q4eol)出露厚度大，主要由黄土、腐植土及少量残积、冲洪积物组成，分布于煤矿大部分河谷、山脊上。侏罗纪地层主要分布于小甘沟西，在东部只零星分布于阳坡山脊处。2、 构造：矿区地层总体为一简单的单斜构造，走向近东西向，倾向北，单斜呈北北东510方向倾斜，倾向上倾角变化不大，一般为1025。矿区内受断裂活动影响小，主要为北西西向和北东向的两条小断层，编号分别为Fx-1和Fx2。五、火烧区在生产井调查中矿区内开采巷道均未发现火烧层，但通过地表填图控制的B3和B
24、4煤层地表局部有火烧形成的烧变岩。在实际开采中，一区段布置了600米，二区段布置了1600米，在轨道顺槽掘进面分别见B4煤层火烧区，在三区段至井田边界未见B4煤层火烧区。在综采面后，在B4向B5煤层进行探水过程中22501600米段B5有火烧迹象，但火烧区无积水，对现有综采面未构成大的影响。在综采面过地面山沟时，即1800至1560时，本矿采面工作面只推不放，顺利通过了地表山沟，从地表裂隙分析，采用放顶时，地表已形成5cm左右裂隙，山沟段未形成裂隙，对井下水补给较小。六、含(隔)水层(段)的划分1、含(隔)水层(段)的划分依据侏罗系地层由沉积碎屑岩类组成，岩石呈粗细相间的多韵律结构各类岩石单层
25、厚度由数米至数十米、百余米不等，因此只能以较大的岩性段来划分含(隔)水层(段)。根据生产地质调查的成果，将泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩划为隔水层，把粗砂岩、煤层划分成含水层。2、第四纪透水不含水层()矿内大面积分布有第四纪松散物，主要由风成黄土、砂、砾组成，厚度0.220m，由于分布位置较高，不具储水条件，为透水不含水层。3、中侏罗统西山窑组含水层()分布于煤矿中部，主要岩性由中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、煤层夹煤线组成。据问讯调查矿井开采初期，在B3、B4煤层回风巷向东400m涌水10d，涌水量为1.3Ls，600m处涌水3个小时，水自为2.2 Ls，均为暂时性的空隙潜水，现已停止流水。
26、观测了立井的静止水位为1669.7m，水深2.2m。4、烧变岩孔隙潜水含水层(III)分布面积不大，仅在矿区西部较大面积及南部零星出露，大气降水入渗给烧变岩区，形成烧变岩空隙潜水，它是煤矿地下水的另一主要补给源。5、地下水与地表水的水力联系煤矿内无常年流动的地表水流，但大气降水、雪融水，可形成暂时性地表洪流补给地下，因此地下水与地表水之间，存在一定的联系。但因煤矿坡度大，大气降水、雪融水形成的地表水迅速向低处渲泻，不利于地下水的形成。故地下水与地表水之间的水力联系不密切。6、各含水层(段)之间水力联系第含水层通过孔隙、裂隙等途径接受大气降水、雪融水入渗补给而形成孔隙潜水。煤层火烧后，孔隙十分发
27、育，使火烧层中积攒了一定量的大气降水、雪融水。又可通过岩石的孔隙裂隙补给下伏的第含水层，即第含水层的主要补给源来自第孔隙潜水含水层，两者之间存在一定的水力联系。七、地下水补给、径流、排泄条件矿区气候湿润、雨水较充沛，森林植被茂密，是地下水的良好补给、径流区。由于矿区地下水补给主要源于大气降水，故补给方式主要为垂向性的，地表通过第四系的残坡积，冲洪积风氧化带及烧变岩孔隙，补给烧变岩孔隙潜水，向下通过基岩孔隙对矿井充水。除在基岩孔隙中地下水渗透、径流不畅、排泄缓慢外，其他地层中地下水渗透、径流顺畅。随着矿井生产开拓的进行，形成较大的采空区，可使地表形成塌陷加剧，而使补给、径流速度加快，对矿井形成较
28、大的充水压力。因而矿井疏干排水是地下水排泄的主要途径。八、现有生产井矿床充水情况小甘沟煤矿目前生产井中，通过主斜井及水平运输巷开采B2煤层，在对矿井的水文地质调查工作中，了解到地下水多在采区和井底车场附近涌出。在井底车场处，有三处是呈股流状的，流量约为2.2LS；向东运输巷中水流量明显变小，呈滴状渗出。九、矿床充水因素分析烧变岩主要分布于各煤层的浅部，孔隙发育，富水性，透水性较强，由于火烧深度的不同形成锯齿状或锅底状水位，储存着大量孔隙潜水，通过以往地质调查结合生产地质调查，可知烧变岩孔隙潜水是矿井充水的重要因素之一。矿区西部大面积基岩裸露也为地下水的入渗补给提供了机会，成为矿井充水的另一重要
29、因素。另矿山由于多年连续开采，地下形成了采空区，采空区积水后亦可对矿床形成充水水源。它也是地下水接受补给的途径之一，亦可使矿床充水。十、矿井涌水量预算据矿床充水因素分析可知，煤矿区矿床充水主要来源泉于第III孔隙潜水含层和第II含水层。煤矿自1995年开采至今，一号井B4煤层已有二个水平采空封闭，现正开采B3煤层，同时二号井浅部也在开采B3煤层，但井巷中无水。因此本节主要通过一号井B3煤层一水平的抽排水量，预算未来B3煤层二水平开拓至煤矿东西边界时的最大涌水量值。经计算得知未来涌水量为1500 m3d。近年来，本矿逐步改造为90万吨井型，已采完二区段，三区段已开始回采，从2010年、2011年
30、两年的涌水量观测，逐年有增在原趋势，据实测， 2010年矿井涌水量为1500立方米/日，2011年达到1700立方米/日，在正常生产时，枯水期从头一年的11月份到次年的3月份，涌水量较小，日观测为600多立方米/日，旺季时，涌水量为2300多立方米/日，在2012年2月份期间，矿井渗水井干涸，地面及井下用水较为困难，加强各项治水、节水措施保障矿井正常供水。随着矿井的正常生产，采空区面积随逐年增大，矿井涌水量将逐年上升，为次，随着矿井的规模增大，井底水仓及水泵容量均需要改造，在目前阶段，要在春、秋两季做好防洪工作。同时，加大对综采工作面涌水量的实测，避免两次水造成对水仓的压力。井下涌水量汇总表序
31、号涌水量地点涌水量m/h涌水量m/d水量性质涌水原因重点地段采煤工作面1731.25425750大采空区顶板重点运输巷1.8745105淋水轨道巷1.3332淋水二区段9.526.875228645大二区段采空区淋水主井筒1.8754587淋水副井筒0.751835淋水每日向井下供水量3.4182110洒水降尘液压泵站1.0425设备漏液及洒水降尘其它1.875451031637451520合计第五节 与放顶煤相关的开采技术条件一、煤层顶底板的岩性特征煤矿各煤层的顶底板见岩性特征，由多经公司小甘沟煤矿主要煤层特征表可知组成煤层顶、底板岩石，主要为细砂岩、粉砂岩、泥岩及少量的泥质粉砂岩、炭质泥岩
32、。砂岩类岩石为灰一灰黄、灰白色、砂状结构、中厚层状(细砂岩)一厚层状(中砂岩)构造，接触式一基底式胶结，胶结物多为钙质，胶结较紧密。粉砂岩类岩石为灰色，粉砂结构，薄-中厚层状构造，钙泥质胶结胶结较松散。由于地层缓倾，岩层中节理不发育。从岩性特征和节理发育状况评价，矿井中煤层的顶底板属稳固性偏弱类型。二、岩石的物理力学性质根据生产地质报告分析，矿井内组成煤层顶底岩石为层状结构，胶结物为钙泥质，其层间聚合力较差；按岩石形成的自身条件，砂岩类为中等硬质岩，粉砂岩及其他泥质岩类为软质岩；按饱和单向抗压强度衡量，总体在24.227.2Mpa间，岩石强度属于B类(中等坚硬岩)；砂岩、粉砂岩的软化系数均高于
33、0.75，岩石不易软化，矿区B2煤层顶、底板属稳定性中等类别。由于矿井现采水平为缓倾煤岩层，矿山压力大，矿井事故多为煤层开采后的护顶煤塌落，顶、底板事故少。但随着开采水平延深，地层垂向压力增加，煤层的顶板坍塌将会较多发生，仍应加强顶板管理。三、瓦斯、煤尘和煤的自燃1、瓦斯根据2013年3月自治区煤矿矿用安全产品检测检验中心对本矿所做的瓦斯等级鉴定报告可知，本矿井相对瓦斯涌出量为0.61m3/min，CO2的相对涌出量为0.46 m3/吨煤，采煤工作面最大瓦斯绝对涌出量0.60m3/min，掘进工作面最大瓦斯绝对涌出量0.15m3/min；瓦斯等级为瓦斯矿井。 2、煤尘爆炸性根据煤尘爆炸性鉴定结
34、果，各煤层的工业分析中固定碳与挥发份的关系，计算爆炸性指数，其结果均大大高于10%，。本煤矿各煤层煤尘均具有爆炸危险性。3、煤的自燃根据2009年10月对本煤矿B2煤层所做的煤的自燃倾向性可知，煤层自燃发火期为36个月，为不易自燃煤，由于采用综采放顶煤开采，在开采过程中应及时向空区注氮或黄泥灌浆。但是特别指出的是煤矿范围内地表露头部分已火烧，形成烧变岩区，说明测试的自燃倾向性指标只具有相对意义。因此在今后的生产中应及时清理井下残煤，封闭采空区，防止矿井火灾，本矿已采完一区段和二区段，目前，对两密闭检测，无火区特征。四、火烧区矿区范围内B3、B4煤层地表发生了不同程度的火烧，形成火烧区，据远调资
35、料：西山窑组煤层在区域上古火烧垂深多在80140m。据本矿1985年地质工作资料和调查了解矿区内，古火烧标高随煤层厚度不同，露头地势不同而有所变化，在生产巷道中见有火烧区，故确定一般深度30120m。第二章 矿井现状第一节 井田储量一、井田储量矿区呈不规则形状，南东北西长1.21.3km，南北宽1.0km，面积约1.25km2。中心地理座标：东经862103.5，北纬434842.5。根据新国土资储认2002075号矿产资源储量认定书，该矿批准煤炭资源量B+C+D级2397万t。其中：B级167万t，C级413万t，D级1817万t。按新分类国家标准为：控制的内蕴经济资源量（332）：167万
36、t；推断的内蕴经济资源量（333）2230万t；另外报告还探求了资源量（334）2819万t。综上所述，矿井获得的各级储量达到了生产地质勘查的要求，完全可以满足生产能力90万吨/年矿井对煤炭储量的需要。二、保安煤柱根据矿区地形地貌，井筒位置、煤层赋存情况、工业广场布置及煤矿位置和火烧区分布情况，留设以下保安煤柱：1、井筒、工业广场、小甘沟及矿区公路煤柱根据该矿地形地貌，除小甘沟两岸较为平坦外，均为高山，井筒、工业广场及矿区公路只能沿小甘沟布置，故以上保安煤柱基本可重叠布置。2、边界煤柱为避免邻近矿及老采区对设计开采范围的影响，设计留有20m宽的边界煤柱。3、大巷煤柱为保护回风、运输巷，留设50
37、m宽的保护煤柱。4、矿区上部采空区隔离煤柱为使上部采空区不影响设计水平安全生产，设计留有50m的保护煤柱。5、火烧区煤柱本矿B2煤层由于埋藏较深，在矿区范围内只有局部存在火烧区。根据已揭露的情况，由于该火烧区位于山坡上，在水平基准面以上，由于火烧是顺着煤层燃烧，煤层倾角为150左右，所以水会顺着煤层倾斜方向自然流向沟底，依据上述情况，所以火烧区积水较少。6、开采损失根据煤炭工业小型矿井设计规范及本矿井地质条件和煤层赋存情况，采区回采率按煤层平均厚度计算，厚煤层采区回采率取75%。第二节 矿井开拓一、矿井建设现状本煤矿自2004年委托哈密矿务局勘察设计院进行煤炭多种经营有限责任公司小甘沟煤矿改扩
38、建工程初步设计及安全专篇，并于同年获得了煤炭工业管理部门的审批通过，历时36个月的改扩建工期，于2008年正式移交使用。在2009年10月，为适应新的社会环境和响应国家对煤矿进一步扩大规模的相关要求，小甘沟煤矿在原改扩建的基础之上，进行综采采煤工艺的进一步改造，以提高资源利用率和生产规模。二、开拓方式目前，矿井采用斜井开拓方式，主斜井运输原煤，副斜井提升物料，斜风井回风。主斜井采用大倾角胶带输送机进行原煤运输，兼做主要进风井，井筒全长256米，倾角19.5度，延伸至1621水平井底车场。副斜井是在原矿井轨道上山的基础上进行改扩建而成，位置处于井田的西南边界，全长736米，倾角12度，主要用于矿
39、井提升物料用，兼做矿井主要进风井，安装有单钩绞车提升。副斜井延伸至1621水平，通过井底车场与主斜井贯通。斜风井在原风井的基础上进行扩巷过程改造而成，自B4煤层总回风巷1700水平直接引出地表。全长76米，倾角25度，为矿井的总回风井，兼做矿井的一个安全出口。矿井通风方式为中央并列式。三、水平划分及阶段垂高的确定根据矿井煤层赋存条件、储量分布、生产能力及开采现状，B4煤层现开采深度为1690水平，由于煤层为缓倾斜煤层，故采用上下山开采。全矿井生产水平为1621，所以上山开采范围为16211690水平，阶段高度69米。四、采区划分和主要巷道布置1、采区划分根据本煤矿煤层赋存情况和已确定的开拓方式
40、，根据矿区总规，矿井东西井田范围为2.56公里，副井筒以东可采在2300米，扣除保安煤柱，三区段布置采区可采长度为2200米2250左右；根据井筒和主要运输巷道布置情况，矿井采用单翼开采，在采区设计前期，矿井已将该区段布置为160米，经论证，采区走向长布置在2200米2250为宜。2、主要巷道布置煤矿采用上下山开采方式，布置单翼采区开采，各煤层采用石门联系。目前上山布置3个区段，三区段采区巷道在副井筒410米由B3向B4打甩车场穿石门进入B4煤层顶板，布置无极绳绞车硐室后再按轨道顺槽方位打穿底至B4煤层底板，沿4煤层倾向分别布置轨道上山和运输上，沿4煤层底板布置走向区段运输巷和皮带巷。在采区边
41、界位置布置开切眼，工作面斜长160米，工作面走向长度2250米，三区段与上一区段留设25米的隔离煤柱（二区段采区布置为1600米见火烧岩）。第三节 采煤方法一、采煤方法选择依据井田主要为一单斜构造，构造简单，煤层倾角在100180左右，井田西山窑组下段、中段、上段含煤地层平均总厚为599.37米，共含0.30米以上煤层24层，含纯煤总厚平均为50.15米，含煤系数8.37%，共含全区可采和局部可采煤层7层，平均可采总厚41.59米，可采系数6.94%，其中现采B4煤层平均厚度8.4m，中间存在2.5m左右的夹矸，沿走向没有变化，仅仅是夹矸厚度向东变厚;倾向上煤层厚度没有变化，仅仅是夹矸厚度变薄
42、，厚度开采技术条件优越，非常适合回采工艺先进、机械化程度高的采煤方法。B3煤层直接顶为粉砂岩、泥质粉砂岩，直接底为泥岩、粉砂质泥岩；B4煤层直接顶为泥岩、泥质粉砂岩，直接底为泥质粉砂岩。泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩顶板较松散，节理较发育，易风化，稳固性较差，属易冒落性顶板；泥岩、泥质粉砂岩等松散岩性形成底板遇水浸泡后膨胀，稳固性较差。目前，矿井主要以开采4、3煤层为主。二、采煤方法现状目前，本矿井采用综采放顶煤采煤法进行回采。该采煤方法按倾斜煤层一次采全高采煤方法开采布置巷道。使用ZF450018/29型放顶煤液压支架，最大控顶距4.8米，最小控顶距4.2米。工作面前部配备一台SGZ730/2
43、64、后部配备一台SGZ730/400可变曲型中双链刮板输送机，采用MG300/730QWD型双滚筒采煤机进行综采放顶煤工艺。目前工作面开帮高度2.8米，放顶煤高度6.7米，采放比为1：2.39。工作面长度160米，采煤机切割进度0.6米，每班切割2刀，循环进度1.2米，每天两班生产一班检修，日循环进度2.4米，一个工作面生产可满足矿井生产能力的要求。三、放顶煤可放性分析评价本煤矿主采各煤层强度系数基本相同，根据勘探报告分析其硬度系数f=2.0-3.5之间，煤层节理、层理相对发育，质中性脆。按照煤的冒放性影响因素权重值计算，该煤层冒放性分类属中等，可采用放顶煤采煤法进行开采。四、放顶煤采煤法在
44、本矿使用评价本矿井采用的综采放顶煤采煤工艺已在大中、型矿井中得到广泛的应用，实践证明，该采煤法可以很好的提高资源回收率、具有较好的安全技术条件和较高的回采工效，是经济效益较好的采煤方法。其他煤层（厚度4m）可采用一次采全高采煤法，部分煤层厚度大于4m的局部点采用放顶煤采煤法，所有采煤法所用的设备均相同。故本矿适合放顶煤采煤法。五、工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型1）采煤机选用MG300/730QWD型双滚筒采煤机，滚筒直径：0.63米；截深：0.6米；适应采高23.6米；适应倾角45；总功率：500KW；牵引速度：06米/min；适用电压：1140V2）刮板输送机前后刮板输送机：前部刮板输
45、送机SGZ730/264中双链刮板输送机。后部刮板输送机GGZ730/400中双链刮板输送机。最大运输能力：前部刮板运输机最大运输能力500t/h，电机功率132kw2，后部刮板运输机最大运输能力550t/h，电机功率200kw2。3）转载机选用SZZ730/110型桥式转载机；输送能力：700T/H；与皮带达接长度：15米；机电功率：110KM；适用电压：1140V4）破碎机选用PLM1000型轮式破碎机；破碎能力：1000T/H；电机功率：110KW；适用电压：1140V5）支架本工作面普通支架选用ZF450018/29型放顶煤液压支架；高度：18002900mm；宽度：14301600m
46、m；工作阻力：4500KN；初撑力：3959KN；支架强度：0.6310.638map；中心距：1500mm；移架步距：800mm。本区段共用基本架106副，新、旧搭配使用。6）乳化液泵站及喷雾泵站（1）乳化液泵站根据液压支架的供液压力和流量的要求：选用无锡煤机厂生产的BRW315/31.5型乳化液泵站，配套为两泵一箱；型式：三根塞卧式往复泵；额定电压力：31.5mpa；流量：200L/min；电机功率：220KW；适用电压：1140V（2）雾化泵站选用BPW315/10012.5K2型喷雾泵；型式：三根塞卧式往复泵；额定电压力：1012.5mpa；流量：315L/min；电机功率：75KM；
47、适用电压：1140V7）皮带运输巷道选用DSJ100/63/275落地式胶带运输机；运输能力400吨/h；带宽：1000mm；运输长度1000米；电机功率：275KW；储带长度：100m；与转载机搭接长度：15m六、工作面顶板管理方式一）、支架验算工作面布置100架，型号为ZF4500/18/29的支撑掩护式综采放顶煤液压支架，对切眼顶板实行全封闭式顶板管理，初撑力3959KN（31.5MPa），额定(最大)工作阻力4500KN(35.8MPa)，最小支撑高度1.8，最大支撑高度2.9m，最大控顶距4800m，最小控顶距4200mm，支架中心距1.5m, 移架步距600mm，端面距380mm，对底座前端比压0.311.02MPa，此外还布置了6架端头式支架。1、根据支架支撑
