大兴矿业有限责任公司村庄下压煤开采可行性研究报告.doc

1、大 兴 矿 业 有 限 责 任 公 司 村 庄 下 压 煤 开 采可行性研究报告山东泉兴矿业集团公司2010 年 1 月- 1 -目 录第一节 井田概况(4)第二节 压煤村庄煤柱地质采矿条件(5)第三节 压煤村庄村下煤柱开采方案提出(8)第四节 压煤村庄村房屋概况 (10)第五节 国内外采煤现状与大兴矿建下采煤方法选择 (11)第六节 地表岩移参数的选择 (18)第七节 条带开采基本问题.(21)第八节 压煤村庄村下煤柱开采可行性研究.(25)第九节 地表移动计算分析 (31)第十节 建筑物变形与地表变形关系 (35)第十一节 煤 2 与煤 3 条带开采时煤柱布置方式(38)第十二节 非正常采

2、动影响分析.(39)第十三节 经济效益分析.(41)第十四节 村庄搬迁方案合理性分析.(45)第十五节 新村址选择方案.(47)第十六节 结束语.(48)- 2 -前 言大兴矿业有限责任公司于 2000 年 1 月矿井破土动工，2003 年3 月矿井首采面 2201 工作面试生产，矿井含煤面积仅 1.8km2，地质储量 1800 万吨。在大兴矿业有限责任公司中部有一福兴村庄，村下压煤 2 与煤 3 两层煤，煤层平均厚度分别为 2.2m 和 4.5m，平均埋深580m，压煤储量为 182 万吨。考虑到矿井开拓部署和接续安排，研究确定大兴矿业有限责任公司福兴村下压煤合理开采技术方法，是大兴矿业有限

3、责任公司近期经营决策的重大问题，也是不容回避的重大技术问题。大兴矿业有限责任公司自 2002 年试生产以来，为了掌握煤 2 开采引起的地表沉陷规律，探求村庄下煤柱安全开采措施，开展了2201 工作面地表岩移观测工作。由于地质构造的影响，2201 工作面分成了两个块段，形成条采面，该面地表岩移观测数据为大兴矿业有限责任公司村下开采设计提供了宝贵数据。设计目标为：在优先考虑节省煤炭资源，提高矿井资源回收率的前提下，并综合技术和经济效益等因素，进行多种可行的开采设计方案计算分析，最终提出一种效益明显、技术上可行、企业可操作、安全可靠的压煤村庄村下开采方案。大兴矿业有限责任公司压煤村庄村下煤 2 平均

4、厚度为 2.2m，故单纯条带开采煤 2（回收率 50）是可行的。而煤 3 平均厚度为4.5m，在条带开采煤 2 后再安全开采煤 3（限厚） ，对资源浪费是非- 3 -常严重的，特别是压煤村庄村下压煤占大兴矿业有限责任公司可采储量的 1/10，本着节省煤炭资源的设计目标，对“单独条带开采煤2”及“煤 2 与煤 3（限厚）联合条带开采”与“搬迁后全采”三种开采方案进行了计算分析，并综合技术和经济效益等因素，最终提出大兴矿优先考虑采用“搬迁后全采”的开采方案，彻底解放压煤村庄村下 182 万吨压煤储量。对“搬迁后全采”开采方案，用可靠的随机介质理论，进行了地表移动与变形值预计，并用 surfer 软

5、件绘制了各种移动与变形值图件，并进行了经济效益分析，计算表明：压煤村庄搬迁后村下煤柱全采方案经济效益十分明显，可实现利润是条带开采煤 2 的 6 倍，另搬迁后全采比条带开采煤 2 可延长 6 年矿井服务年限，并进行了新村址选择与村庄搬迁方案合理性分析。经大兴矿业有限责任公司和山东科技大学地科学院的共同工作，依据原煤炭工业部颁布的建筑物、铁路、水体及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 ，完成了压煤村庄村下压煤开采煤可行性研究工作。在项目进行过程中，泉兴矿业集团公司与大兴矿业有限责任公司各级领导给予了大力的支持与帮助，并多次与研究单位商讨开采方案，提供了各种研究资料，山东科技大学科研处及地科学院的领导

6、提供了很多的方便，在此表示感谢。- 4 -第一节 井田概况一、地理位置与交通条件大兴矿业有限责任公司位于枣庄市峄城区曹庄乡境内，是韩台煤田曹庄勘探区的一部分。矿井地处鲁、苏、皖三省交界，西距微山湖约 10km，距京沪线韩庄火车站 8km，南距韩庄运河0.3km。104、206 国道及京福高速公路和京沪高速铁路从井田内穿境而过，形成了铁路、公路和水运四通八达的交通运输网络。优越的地理位置和交通运输网的广布，为矿井基本建设和原煤外运提供了得天独厚的便利条件。二、地貌水系本区地形较为平坦，地势南低北高、东低西高，地面标高+33.77 +34.3m，属冲积平原区。地表水系发育，井田西部最大的的地表水体

7、是微山湖，它直接补给本区南部韩庄运河和北部的胜利渠。韩庄运河经改造后河宽200m，胜利渠为人工挖掘，宽 60m；东部有周营大沙河，西部有一支沟。除韩庄运河常年有水外，胜利渠、周营大沙河及一支沟均为季节性河流。历年最高水位为+35.00m。三、毗邻矿井概况矿区内现有生产矿井三对，即西南部的张子山煤矿、利国煤矿以及福兴煤矿。- 5 -第二节 压煤村庄煤柱地质采矿条件一、地层本井田为隐蔽式煤田，含煤地层为石炭、二迭系，煤系地层总体倾向北西，倾角 11 38 ，平均倾角 25 左右，为一南缓北陡、 西缓东陡的缓倾斜倾斜煤系地层。自上而下地层特征如下：第四系：由黄色耕植土，棕黄色砂质粘土、姜结石及底部砂

8、砾或灰色粘土组成，平均厚度 13.5m，最大厚度 33.3m。其中姜结石局部厚度达 7m 左右，并有粘土充填其中。该地层总体呈中南部最厚、象四周变薄的分布趋势。第三系：有铁锈红色厚土砾岩、砂泥岩和砂岩组成，呈角度不整合覆盖于二迭系地层之上。随煤层深部加厚，由井田中部尖灭，预计在井田以北大面积存在，最大厚度达 300m 以上。二迭系：上二迭系石盒子组上段主要由绿灰色粉砂岩、细砂岩、灰白色中砂岩及少量粗砂岩组成；下段多由杂色泥岩、砂岩及柴煤组成，上下两段最大残厚约为 530m。下二迭山西组有深灰色泥岩、灰白色中细粒砂岩、砂泥岩和煤 2、煤 3 受火成岩侵入影响，局部变成天然焦。石炭系：分上石炭太原

9、组和中石炭本溪组。太原组有灰色泥质岩、细砂岩、中砂岩和石灰岩组成，含薄煤 8 层，局部可采有- 6 -14、16、17 三煤层；该组厚度为 170m。本溪组主要有泥岩、砂岩、粘土岩、层铝土及石灰岩组成，厚约 45m，与下伏奥陶系呈假整合接触。奥陶系：以石灰岩为主，厚约 800m，假整合与寒武系之上。二、煤层大兴井田面积为 8.14km2，主采区面积仅有 1.8 km2。在主采区内煤 2、煤 3 开采深度-350-800m，平均采深 -600m，东南部浅处煤层倾角较缓，在 1923 0；北部深处煤层倾角变陡，为2738 0，井底车场所在处煤层倾角 200 左右。主采区煤 2 厚度在.374.78

10、m，平均厚度 2.46m，煤 3 厚度2.876.82m，平均厚度 4.57m；煤 2、煤 3 层间距 10.4029.82 m，平均层间距 15.04m，属结构简单和比较稳定的中厚厚煤层。三、结构大兴井田为一走向北东，倾向北西的单斜构造，主要构造形式有褶曲、断层和岩浆岩侵入。褶曲：区内褶曲较为平缓，仅主采区中部的煤层底板略有起伏，次级褶区只在浅部有所展布。断层：本井田大小断层共有 12 条，物探资料解释断点 27 个。其中正断层 11 条、逆断层 1 条；属查明断层 3 条，基本查明断层 7条，推断断层 2 条。岩浆岩：从井田西南部侵入本区的岩浆岩，通过钻探和两次物探，共圈定了三片煤层变焦区

11、或煤焦混合体块。其中井田西南侵入- 7 -区控制程度较为严密，北部煤 2 两个区段相对较差。本井田构造复杂程度为二类二型。四、煤质井田内 2、3 层煤均为低灰、高发热量、低硫、特低磷。煤 2 为煤气、1/2 中粘煤和弱粘煤，煤 3 为 1/3 焦煤、1/2 中粘煤和弱粘煤。 五、水文地质根据精查地质报告、井筒检查孔资料和毗邻矿井生产的实际情况，对矿井正常涌水量和最大涌水量重新进行了计算。开采煤 2、煤3 有直接影响的主要含水为上覆二迭系三个主要砂岩含水层段；间接影响的主要含水层为下距 3 煤约 40m 左右的第五石灰岩含水层和井田东边界与煤系含水地层对口接触的巨厚奥陶系石灰岩含水层。六、煤层顶

12、、底板条件煤 2：顶板为青灰色或灰白色中细粒砂岩，一般厚 10 余米，坚固稳定，抗压强度较大，易于控制，如受到风化，抗压强度会降低。底板为细砂岩或中砂岩，一般厚度为 616m，局部地段有 0.5m 厚的粘土岩或泥岩伪底。煤 3：顶板为煤 2 底板，底板为黑褐色泥岩或砂岩，厚 10m 左右。局部有火成岩侵入现象。 - 8 -第三节 压煤村庄村下煤柱开采方案提出大兴矿业有限责任公司井田中部有压煤村庄村，约有 536 户，村庄面积为 54000m2，位于枣庄市峄城区曹庄镇正南约 2km 处。经计算，该村庄煤柱煤 2地质储量为 58 万 t，煤 3地质储量为 124 万t，煤 2与煤 3累计为 182

13、 万 t。经 2201、2203 等工作面开采表明，该块段煤柱地质构造简单。矿井由于压煤村庄煤柱的影响，井下开采布局比较紧张，解放村下压煤已迫在眉捷。因此，大兴矿业有限责任公司论证福兴村压煤开采可行的方案。一、压煤村庄村下压煤区域概况压煤村庄村下压煤区域东西长 440m，南北长 430m，压煤面积为189200m2，煤 2上山采深 524m，下山采深 624m，平均采深 574m，煤层倾角落 100，村下压煤 2与煤 3两层煤，煤 2平均厚 2.2m，煤 3平均厚 4.5m，煤 2与煤 3层间距离 15m。压煤村庄村下煤柱开采井上下对照如图（2）所示。二、村庄下采煤论证与方案设计编制的依据和基

14、础资料1. 建筑物、铁路、水体及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程(2000 年版)2. 煤矿安全规程及煤矿安全规程1992 年版执行说明3. 山东省人民政府文件，鲁政发(1989)135 号,山东省搬迁压煤建筑物暂行规定4. 山东省人民政府文件，鲁政发(1999)24 号,关于调整山东省- 9 -搬迁压煤建筑物暂行规定中补偿标准通知5. 大兴矿业有限责任公司地质报告6. 大兴矿业有限责任公司采掘工程平面图及井上下对照图7. 部分相关的地质剖面图三、方案设计的指导思想方案设计中，本着少投入多产出的原则，充分考虑到市场经济条件下煤炭企业的经营特点，依靠科技进步,提高矿井经济效益，并在确保矿井安全生产

15、的前提下，充分估计到矿井近期和长远发展的需要，优化采矿方法，合理、经济、安全、高效地开采村庄压煤,充分保护矿井资源，保持矿井生产的长期稳定，最大限度地提高矿井的综合经济效益。四、压煤村庄村下条带开采方案的设计目标压煤村庄村下开采方案的设计目标为：在优先考虑节省煤炭资源，提高矿井资源回收率的前提下，并综合技术和经济效益等因素，进行多种可行的开采方案计算分析，最终提出一种效益明显、技术上可行、企业可操作、安全可靠的压煤村庄村下开采方案。五、压煤村庄村下开采可行性研究根据压煤村庄村下压煤的地质采矿条件，重点探讨如下开采方案：1、煤 2单独条带开采方案；2、煤 2与煤 3联合条带开采方案与限厚条带开采方案，3、地面村庄搬迁开采方案，分析地面村庄搬迁开采方案的可行