渝阳煤矿下保护层开采效果考察.docx

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1、松藻煤电公司渝阳煤矿下保护层开采效果考察松藻煤电公司渝阳煤矿中煤科工集团重庆研究院2011年5月前言31矿井概况411井田概况41.2 井田地质41.2.1 地质构造.41.2.2 水文地质.61.3 矿井开拓方式61.4 矿井瓦斯62试验区域概况72.1 试验工作面概况72.1.1 工作面位置.72.1.2 工作面相邻关系.72.1.3 工作面开采对地面的影响.72.1.4 工作面基本参数.72.2 地质构造72.3 煤层赋存72.4 水文地质82.5 实际瓦斯测定参数82.6 煤层顶底板83.保护范围的划分83.1 开采保护层的必要性83.2 开采保护层的有效层间距83.3 钙层的开采范围

2、93.4 被保护层的开采范围10沿倾斜方向的保护范围10沿走向方向的保护范围104 .被保护层瓦斯抽放设计104.1 抽放钻场及钻孔布置104.2 抽放钻孔封孔方法104.3 抽放钻场管路连接114.4 抽放瓦斯监测115 .保护层开采考察技术及参数测定方法115.1 考察内容115.2 考察方案115.2.1 保护范围考察钻孔设计116保护层效果考察技术要求156.1 瓦斯含量测定156.1.1 瓦斯含量测定方法.156.1.2 瓦斯含量测定要求.166.2 顶底板变形量测定16前言随着煤矿开采技术的不断进步，矿井高产高效工作面也在不断增加，工作面产量越来越高，但在高瓦斯以及煤与瓦斯突出矿井

3、，在增加工作面产量的同时，工作面瓦斯涌出也在增长，随之带来的瓦斯涌出及瓦斯突出等严重灾害也在制约着高产高效的应用。国内外瓦斯治理经验表明，在防治煤与瓦斯突出以及其他瓦斯灾害的措施中，开采保护层并结合瓦斯抽放是最有效和最经济的首选措施，在具有保护层开采条件的矿区都应优先采取这一措施。为此，松藻煤电公司、渝阳煤矿和中煤科工集团重庆研窕院共同制定以下保护层开采方案。本方案包括以下几部分内容：顶底板变形量考察；残余瓦斯含量测定。走向、倾向保护范围考察。1矿井概况11井田概况渝阳煤矿为松藻煤电公司下属子公司。该矿位于重庆市南部，邻重庆市与贵州省之交界。行政属禁江县石壕镇和安稳镇所辖。矿井位于松藻矿区中部

4、，井田东以两河口向斜轴线与逢春煤矿和同华煤矿分界，南以9#勘探线和羊叉河与逢春和石壕煤矿分界，西以羊叉河与打通一矿分界，北以-20Om标高为开采技术边界。井田略呈三角形，面积30.6kA矿井于1966年开始建设，1971年投产，原设计生产能力450kta,1983年达产，1990年进行450900kta扩建，2004年矿井核定生产能力900ktao1.2 井田地质1.2.1 地质构造矿区构造位于箭头娅背斜的北西翼，区内发育向北东方向收敛、向南西撒开的一组次一级褶皱。这些褶皱由东向西依次有：两河口向斜、羊叉滩背斜、大木树向斜、鱼跳背斜等。井田位于上述褶皱构造北段的收敛部位。两河口向斜：西南起于张

5、狮坝，经两河口、羊叉，北东至涧槽堡倾伏，全长约25km,倾伏角24。由麒麟湾进入本井田，向斜轴在当湾以南为N2225E,以北则为N15E,井田内长约I1km。轴部最新地层为三叠系下统嘉陵江组四段，东翼倾角30-70,西翼倾角10-30,轴面倾向南东，轴面倾角7580,为东陡西缓的不对称向斜。两河口向斜轴部在井田内已有328、314、313、7#四个钻孔控制，向斜西翼（即羊叉滩背斜东翼）属本矿井田（大坪子井田），向斜东翼则属羊叉滩井田，两翼已有大量钻孔控制，构造形态已完全确定。据轴部钻孔揭露，岩层虽然平缓，但仍有小断裂发育。在井田南段两河口向斜东翼还伴有更多次一级的小褶皱，延伸长约100m,其褶

6、皱方向与主构造线完全一致。羊叉滩背斜：为一个NESW向贯穿本矿全井田的主要褶皱。它并列于两河口向斜之西。此背斜南起石壕镇镇府以东，在羊叉河元塘附近进入本井田，向北东经柴坝顶、大河坝、蛇皮沟、水淹塘，北至安稳坝北附近消失，全长21km,井田长I1km。背斜线略有起伏，倾伏角24,轴向在南段为N22E,至柴坝顶略向东转为N35E,在蛇皮沟附近再度东偏为N55E,往北至倾没处又转为N3540E,整个轴线略呈弯曲弧形。背斜轴线已由309、308、343、306、19、336、136-13、317等钻孔所控制。背斜东翼倾角10-30,西翼倾角572,轴面倾向NW或近于直立，为东较陡西缓的不对称背斜。背斜

7、轴部大部分为飞仙关组地层，往北依次为嘉陵江组各段地层。羊叉滩背斜轴部于317#钻孔以北受F61、F62断层影响，致使轴部在此倾伏，往北再次复现延至安稳以北消失。据背斜轴钻孔揭露。由1勘探线纵剖面所示，其深部有断层破坏。此外，在羊叉滩背斜北端西翼安稳镇附近地面出现了一组呈放射状的小褶皱，延伸长度约400900m0大木树向斜：此向斜位于羊叉滩背斜西侧，发育于4勘探线西南。该向斜南西起于石壕镇镇府以北庙儿顶附近，至羊叉河进入本井田，后经一层岩、漆树沟、大麦田抬升翘起，而后消失于梅子沟附近。全长约IOkm,井田内发育长度约2.5km。此向斜两翼坦缓（倾角约10）,轴迹不明显，轴向约为N40E,向北东方

8、向翘灭，轴面近于直立，为一宽缓近似对称的向斜。该向斜轴部出露大部分为飞仙关组地层。鱼跳背斜：该背斜位于大木树向斜西侧，发育于4勘探线西南。该背斜南西起于打通镇酿家湾附近，经陈家沟、桐麻树，于羊叉河鱼跳附近进入本井田，向北东至梅子沟附近倾伏，全长约10km。在井田内为该背斜的北段，长约2km。背斜轴部大部分为飞仙关组地层所组成，西北翼倾角约10,东南翼倾角约5oo地面轴迹不明显，轴向约N55E,轴面略向西北倾，为一宽缓不对称背斜。该背斜西北翼呈单斜形式向西北方向深部延深。此外，井田内羊叉滩背斜与大木树向斜间，朝门至梅子沟附近还有更次一级小背、向斜，走向长不到100m。该矿井又处于“鼓包”形构造北

9、段，以两河口向斜和羊叉滩背斜为主要褶皱,并向NE方向伸出井出收敛，大木树向斜和鱼跳背斜汇合消失于井田西南部。由于受主应力的影响，本井田断裂展布主要为两组：一组为近似SN向的张性断裂，发育于羊叉滩背斜轴部及北区，以F103斜向正断层为代表的主干断裂，在其两侧派生出许多小断裂，近似羽毛状排列，同一断层穿过不同的岩层在岩层交界面断层面产生“折射”，从而导致断层倾角发生变化。在硬岩层内，断层倾角较大，在软岩层，断层倾角较小；另一组主要发育在东区和两河口向斜间，以N30oE左右方向压性和张性断裂；东区南段以张性断层为主，北段以压性逆断层为主，呈雁行排列。两组断裂夹角约3035。地表所见断层大于深部落差，

10、具有明显的表层构造特点。断层分布具有不均一性。羊叉滩背斜轴以西，355m水平南二区隐伏断层较发育，+150m水平上山盘区（北二区）F1O3断层尖灭区，隐伏断层较发育，羊叉滩背斜东翼，为倾斜煤层，走向和斜交走向的隐伏断层较发育，上述区域隐伏断层对煤层破坏严重。Fb2逆断层：为本矿井主要断层，地表起于两河口向斜西翼瓦子地，以N15E向北延伸，在317钻孔文昌会附近转为南北向，并在河坝附近入本井田，然后以N1OW消失于学堂湾，地表形迹呈“弧形”。出露长度达3.5km,在本矿井出露长度为1.2kmO1.2.2 水文地质矿区河流属泰江水系松坎河支流,为水流急湍,流量变化幅度大的幼年期河谷。常年性河流有三

11、岔河和羊叉河,均发育于井田边缘。三岔河位于井田东缘,发源于毛子孔以东志留系地层中,自东向西切穿二叠系、三叠系地层，进入该井田，至石龙寺转向北东顺两河口向斜轴向北流出本井田汇入松坎河。羊叉河位于井田南缘和西缘，发源于贵州省习水县白杨坪附近奥陶系地层中，流经犁园坝、张狮坝、石壕、羊叉滩等井田，于羊叉处进入本井田，沿井田西缘向北流至小鱼沱入麻柳河，在赶水汇入松坎河。此外，井田内还有数条向东、向西发育的季节性冲沟，分别注入三岔河和羊叉河。从矿井涌水量相关曲线图可以看出，在雨季，矿井涌水量明显增大，在枯水季节，矿井涌水量减少。大气降水在沟谷地带通过采动裂隙潜入地下，再通过各种断裂构造和导水裂隙渗入采区，

12、大气降水成为矿井主要充水水源之一。截止到2008年底，矿井正常涌水量为286.45m3h,矿井最大涌水量为621.21m3h1.3 矿井开拓方式矿井采用主斜一副斜一回风平嗣联合开拓方式。工业广场及主、副斜井和回风平嗣建在金鸡岩；在阳地湾设副工业广场，建有副井一对（供人行及提肝石用）和+310总回风斜井。运输大巷设在距M12煤层之下约40m的茅口组灰岩中。14矿井瓦斯根据矿井提供的资料，矿井为高瓦斯矿井，20062009矿井瓦斯等级鉴定情况见表O表1-1近年来渝阳煤矿瓦斯等级鉴定情况年份矿井绝对瓦斯涌出量(m3min)矿井相对瓦斯涌出量(m3t)矿井相对二氧化碳涌出量(m3t)矿井绝对二氧化碳涌

13、出量(m3min)矿井瓦斯等级200682.672.042.952.57突出200791.6458.713.061.96突出2008124.2288.311.932.71突出2009121.9080.792.523.80突出2试验区域概况1.1 试验工作面概况1.1.1 工作面位置工作面位于+150水平北二东区，地表高程在600740m之间,埋深在27055Om之间，地表位于张乾坤顶顶、沟坝、老槽沟、灵山寺一带。1.1.2 工作面相邻关系工作面以南为已采北一区，以北为正开拓布置的北三区，以西为己回采的N21108采面，以东为正在布置的N21U2采面。采面上、下部均未开采。1.1.3 工作面开采

14、对地面的影响根据N21110工作面回采地质说明书M1I煤层回采后的冒落带高度约为37.5m,而工作面与地面的高差为208.2369.7m,预计MI1煤层回采后对地面建筑物无影响。1.1.4 工作面基本参数表2T工作面基本参数表走向长(m)倾斜长(m)可采面积(m2)煤厚(In)倾角(度)可采储量(万t)煤层生产能力(tm2)可采期(月)167115112241980530.654643.42.2221.2 地质构造工作面回风巷共揭露有4条断层，落差为0.50.85m,在运输巷共揭露有2条断层，落差为0.500.75m,己揭露断层落差均小于1m,预计向工作面延伸69m。1.3 煤层赋存工作面位于

15、羊叉滩背斜轴以西,工作面煤层倾向为北，倾角为46,煤层厚度不稳定，煤厚在Om0.8m之间,平均煤层厚度为0.65m。在工作面南端有一条东西走向200m宽的MI1煤层薄化带，薄化带内煤厚为00.5m,不能回采。1.4 水文地质N21110工作面对应地表无大的水体，有少量水田，水文地质较为简单，根据相邻工作面N21106的回采情况，工作面正常涌水量为5nh,最大涌水量为15m3h,预计N21110工作面在回采过程中无水患威胁，。1.5 实际瓦斯测定参数己回采的N21102、N21104、N21106和N21108工作面均未发生煤与瓦斯动力现象，本工作面煤层为煤与瓦斯突出煤层，瓦斯含量5.8617.82m/t,瓦斯压力为0.15123Mpa.煤尘无爆炸危险，煤层为类自燃煤层。1.6 煤层顶底板顶板：M11煤层伪顶为黑色泥岩且含植物化石，直接顶为灰色泥岩、M1O煤层和浅灰色砂质泥岩，老顶为泥质灰岩，灰色中厚层状，含菱铁