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井下煤自燃的防治措施

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 1.1.5水源与电源

平朔矿区奥陶系灰岩含水层分布广、面积大,含水丰富,为一巨大的储水岩体,单位涌水量0.45~3.59L/s.m,水质类型为HCO3-Ca.Mg型,矿化度小于0.5g/L,水质优良,可做为永久性供水水源。刘家口水源地位于刘家口西1km左右处,水源地出水能力34000m3/d。目前安家岭露天矿的给水工程和供水管路已经形成,水源取自刘家口水源,共有水源井10口,供水能力27000m3/d,因此本矿井生活用水可直接取自露天矿配水厂。矿井电源可取自安家岭露天煤矿的35KV变电所。
1.1.6建材情况
矿井建设中的大宗建筑材料如水泥、砖瓦、砂石、白灰等均就地解决,材、木材需从外地调用。
1.1.7工、农业生产
 朔州市位于山西省北部、大同盆地西南端,南邻忻州,北接大同,西北与内蒙古交界,两区四县(朔城区、平鲁区、山阴县、怀仁县、应县、右玉县),共69个乡镇,1807个行政村,总面积 1.06万km2,总人口147万人。农民人均4.5亩,居全省第一。水源相对丰富,为全省人均水平的1.68倍。主要农作物有玉米、马铃薯、小麦、谷子、葫麻、甜菜、莜麦、豌豆等30多种。
朔州市是一个以煤炭、电力为主的新兴工业城市,本区煤炭资源丰富,是国家主要能源基地之一。朔州矿藏资源丰富,初步探明的矿藏有煤炭、石灰岩、铁矿石、铝钒土、云母、粘土、石墨等35种。全市具有规模的工业企业118户,煤、电基础极为雄厚,且有大型现代化露天煤矿安太堡矿和安家岭矿以及华北地区最大的火力发电厂神头一、二电厂。全市煤炭生产能力60.00Mt(其中地方30.00Mt)。电力总装机容量241.8万kW,年发电量达到140多亿kW•h,约占全省总量的20%。乳、瓷等新兴产业颇具实力。乳制品生产能力达到10万t,约占全省总量的60%以上,是全国农区最大的乳品生产基地。

 

1.2井田地质特征
1.2.1矿区地质特征
 平朔矿区位于宁武煤田北端,地表大都被新生界覆盖,仅沟谷中有零星石炭二叠系地层出露,煤田基地为一套古老的变质岩系,在煤田东源及东北缘寒武系和奥陶系地层出露。地层厚度2600~3500m。煤田形态为南北走向的聚煤盆地,石炭系,二叠系和三叠系地层沿煤盆地周围呈环形出露,局部有侏罗系地层,地表广泛分布第三系和第四系。
1.2.2井田的勘探程度
山西煤田地质勘探115队2004年9月提供的《山西省平朔煤炭工业公司井工矿四号井勘探地质报告》为依据,该地质报告充分收集利用了1960年提交的《大同—宁武煤田平番城勘探区精查地质报告》和2003年编制的《山西省宁武煤田平朔矿区安太堡露天煤矿扩界区精查地质报告》等两部地质报告的勘探成果,并且根据《平朔井工矿四号井补充勘探技术说明》和《平朔井工矿四号井可行性研究报告评审意见》等精神和要求,对井工矿四号井进行了补充勘探,共施工6个钻孔,工程量1538.80m。其中井检孔3个,工程量555.60m(包括水文孔1个,工程量210.65m);抽水2层次,探岩溶孔1个,工程量498.30m(探岩溶100.80m)。        
附地质综合柱状图:1-3
1.2.3井田煤系地层
根据地质勘探资料,井田内无基岩出露,根据钻孔和井田外露头所见,本井田内主要含煤地层为上石炭统太原组,总厚度为68~109m,共含煤5层,由上而下编号为4、(4-1)、(4-2)、9、11号,煤层总厚32.95m。其中4、(4-1)、(4-2)、9、11号为主要可采煤层,其余局部可采。
1.2.4井田地质构造
(一)宁武煤田地处山西台背斜的北中部,属祁、吕、贺山字型东段外侧。因受复合作用,煤田南北长,东西窄,呈北东向斜列展布于鄂尔多斯台地,吕梁地块、五台地块及内蒙地轴之间,为一继承性上迭构造盆地。
2 矿井工业储量
2.2.1勘探类型及储量等级的圈定
井田的勘探类型为一类一型至一类二型。全区历年勘探共完成钻孔277个,63564m,平均每平方千米8个孔。其中水文孔3个。根据地质特征和煤层特征,布置了基本垂直构造线的平行等距的勘探线。
2.2.2储量等级的圈定
由于井田内无D级储量,故可利用储量为工业储量,既A+B+C。
2.2.3煤层最小可采厚度
该井田煤层倾角小于5°,各煤层经洗选后均能达到动力煤要求,根据《生产矿井储量管理规程》的规定,确定煤层的最小可采厚度为0.8 m。
2.2.4矿井工业储量的计算
矿井工业储量是指在井田范围内,经过地质勘探,煤层厚度与质量均合乎开采要求,地质构造比较清楚,目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。
井田范围内全区可采煤层为4煤、9煤和11煤共3层煤。其中,4煤平均厚度为13.4m,9煤平均厚度为12.9m,11煤平均厚度为6.65m,可采煤层总厚为32.95m。
矿井工业储量的计算公式如下:煤的容重取1.4 t/m3。
Zg=S*M*R           公式     (2--1)
其中: S—井田面积,km
M—煤层厚度,m
R— 煤的容重 1.4t/m.
即:zg=8.31*32.95*1.4
       =383.34 mt

根据钻孔布置密度,将储量分别划为A级、B级、C级储量,D级无。其中A级储量15589.56万t,B级储量15007.86万t,C级储量7736.61万t。
A+B                   15589.56+15007.86
----  ×100% =      -------------------    ×100%=79.9%
A+B+C            15589.56+15007.86+7736.61
查“设计规范”可知:矿井工业储量符合设计要求。

2.3 矿井可采储量
矿井可采储量为矿井工业储量减去井田内煤柱损失和开采损失后的储量。
(一)、矿井安全煤柱
为确保地面建筑物及工程设施和井下开采的安全,设计对井筒、大巷、工业场地、铁路、公路、井田境界、构造等留设安全煤柱。结合本井田周边矿井类似围岩的情况,按松散层移动角45°、岩层移动角70°留设安全煤柱。构造煤柱主要是断层保护煤柱,按50m留设;矿井主要大巷两侧各留50m保护煤柱;井田境界煤柱每侧均按20m留设,露天开采区北边安太堡露天矿南帮已由露天矿留设煤柱。
1、安全煤柱留设原则
1.工业场地、井筒留设保护煤柱,对较大的村庄留设保护煤柱,对零星分布的村庄不留设保护煤柱;
2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为β65°、γ75°、δ75°,表土层移动角为45°;
3.维护带宽度:风井场地20m,村庄10m,其他15m;
4.断层煤柱宽度30m;
5井田境界煤柱宽度为20m;
6露头为50m;
7表土平均厚度为100m;
5.工业场地占地面积,根据《煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明》中第十五条,工业场地占地面积指标见表2-1。
表2-1    工业场地占地面积指标
井型(万t/a) 占地面积指标(公顷/10万t)
240及以上 1.0
120-180 1.2
45-90 1.5
9-30 1.8
2、矿井永久保护煤柱损失量
1、井田边界保护煤柱留设20m宽,则井田边界保护煤柱损失量为:785.28   万t。
2、工业广场煤柱损失量
工业场地按II级保护留维护带宽度15m,工业场地面积由表2-2确定,取24公顷。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求,做到有利生产,方便生活,节约用电。根据上述规定,本井田工业场地占地面积S取值如下:
S=1.0×240/10=24公顷=240000 m²
所以取工业广场的尺寸为400m×600m的长方形。在计算矿井可采储量时,工业广场保护煤柱可按井田工业储量的5%留置,因此工业广场的煤柱量为:
    Z4=5%•Zg=5%×38335=1916.75(万t)
工业广场保护煤柱又可按垂直剖面法设计:煤层倾角α=5º,煤矿工业广场地面标高+122.5m,松散层厚度为72.5m,移动角ψ=45º,上覆岩层的边界角δ=75º,下山移动角β=70º,上山移动角γ=75º。

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