二道河水体煤柱回采可行性研究及开采措施.pdf

方抡淡 圈 二道河水体煤柱回采可行性研究及开采措施 双鸭山矿业集团集贤煤矿 崔景 文 邵力胜 一 、概 况 集贤煤 矿井 田位 于黑龙 江省 双鸭 山 市东北部 9公 里处 ， 大地构造上位 于合 江 中断 陷的西 南边缘 ， 西南与老爷岭 中间隆 起 相邻 ， 井 田范围 东 部和北 部均 起于侏 罗系煤 系地层与太古界基底接 触面 ； 南至 北 岗断层 ；西至集贤断层。东西走 向长 9 公 里 ， 南北 宽 4 ． 7公 里 ， 面 积约 4 2 - 3平 方 公里。 矿区位 于合江平原 即松花江 冲积平 原 的南缘 ， 完达 山脉的北麓边缘 ， 地势平 坦 ， 西南部 高 ， 东北部 低 ， 地势 平坦 ， 海拔 标高 8 8 1 1 0米 。矿 区内有 一条河流 由南 向北经矿区东部 流过 。 此河流共压煤有 9 、 1 7两个煤层 ， 煤柱垂直河流方向的宽度平 均约 2 0 0米 。其 中 9层煤 地质储量 4 3万 吨 ， 1 7 层煤 3 1 7万吨 ， 共计 3 5 0万吨 。 此煤 柱 的留设是 由 1 9 9 0年编制 的 集贤煤矿 生产 地质报 告 做 出的 ， 并经 过东煤公 司 的“ 东煤 生字 1 9 9 0 第 l 3 3 6号” 文件批 准。 在 目前市场经 济的条件下 ， 对此煤柱 回采 的可行性研究 是必要 的 ， 这是有利于提高 煤 矿经济效益和提高煤 炭资源 回收率的。 二 、 煤柱 回采的可行性分析 1 ． 二道河 下地层结构 。二道河下共有 四个时期 的地层 ， 即第 四系松散 层 ， 第三 系地层 、 侏 罗系含煤 地层 、 太 古界 麻 山群 地层 。 地表 以下首 先为第 四系地层 ，厚度 3 0 - 4 5米 ， 主要 由粘 土、 亚粘 土 、 砾 、 砂层 、 亚砂土组成 ， 成互层状 。发育的粘土 、 亚粘 土所占的比例较 大 ， 约 占 5 0 ％。全 区发育 的厚层状的粘土层主要 有三个 。第一层底 板深 4 7米厚度 3 ． 5 6 ． 5米 ， 第二层底扳 深 度 2 2 2 5米 ， 厚度 6 _ - 9米 ， 第 三层底 板深度 3 8 4 2 米 ， 厚度 5 1 3米 。 砾 、 砂层 共有 7 8个砂层 、砂层总厚度 为 1 4米左 右 ， 其 中多集 中在浅部 、 中部 ， 下部多 为透 镜状 发育 ，发 育好 的部位 主要 在深 2 6 米 、 2 4 2 6米 、 4 3 4 6米的范围 内，最 大厚 度 达 3 ． 4米。 靠近煤层露头处浅部 ， 第四系 底部发育有 4米厚 的粘 土层 ， 粘 土层 之下 为 2 -3米厚的砾砂层 与第三 系直接接触。 第三 系地层为半胶结状岩层 、 主要 由 砾砂岩 、 粗砂岩 、 细砂岩 ， 粉砂岩组成 。含 水形式成为孔隙裂隙水 ， 含水量较 丰富全 区发育 、 厚度 为 1 0 1 7米 。 中生界侏罗系含煤 地层 ，厚度约 8 0 0 米 ， 主要岩性是灰 白色的细砂岩 、 中砂岩 、 粉砂岩 ， 并夹有数个煤层 发育 ， 其中 9号 、 1 7号两 个煤层为可采煤层 。 煤 系地层 之下为太古 界麻 山群 ， 主要 由花 岗片麻岩 、 绿泥石 片岩 、 大理岩 、 含铁 石英岩组成 。 2 、 煤柱埋 藏情况 。 集贤煤矿生 产地 质报告 对二道河煤 柱留设情况是将 整个 河床都 留设 煤柱 ， 煤 柱总长度约 3 7 0 0米 ， 宽平均 2 0 0米 ， 其 中 9号煤层埋深 7 0 3 6 o 米 ， 煤层厚度 0 ． 9 5 1 ．2 0米 ， 煤层倾 角 1 0 2 5度 ，煤 柱量为 4 3万 吨 ； 1 7号煤 层埋深 7 0 4 5 0米 ， 煤层厚度 l _ 8 - 3 ． 1 0米 ， 倾角 5 2 5度 。 煤柱 量 为 4 1 7万 吨 ， 两层共 计 3 5 0 万 吨 ， 煤 质牌 号均为气煤 ， 发热量 在 8 l 1 8 卡／ 克 以 上 ， 挥发 份 3 7 ％ 4 1 ％， 原 煤灰 份 l 1 ． 0 1 ％一 1 5 ． 6 5 ％， 总体看煤质 良好。 3 、 水文地质 特征 。二道河发源于矿区 南部 的丘 陵地 区 ，从矿 区东 部五采 区流 过 ， 流 向为南 北方 向 ， 最 后漫 入北部 的湿 地 中， 为季节性河流 ， 河深 2 3 米 ， 河宽 4 8米 ， 河两岸有 1 ． 6米高 的土堤 坝 ， 索利 岗 精查地质报告提供 ， 1 9 6 4年第 三河流观测 站 观测 的资料为 最 大洪水位发生在 8月 2 1日， 流量 为 4 6 ． 4 64 米／ 秒 ，水 位 8 6 ． 9 7 4米 。 二道河河床下主要有 三个含水层 带 1 第 四系含水层水量 多集 中在砾 、 砂 层 内 ， 含水砂层 中、 上部 发育 ， 下部多 为透 镜状 ，在铅直 方 向上粘 土与砂层 成互层 状 ，并 且粘 土层有普遍发 育 良好 的特征 ， 这一结 构显示 出第 四系地 砂层水 在铅直 方 向上水力联 系弱 的特 性 ， 砾 、 砂层是第 四系的主要含水层 ， 单位 涌水量 q为 0 - 3 0 ． 8升／ 秒 米 ，渗透系 数 k为 6 3 7米／ 日， 水 力 性 质 为 承 压 水 。 2 第三 系孔 隙裂 隙含水层 ， 由于第三 系地层为半胶结状 ， 主要含水形式 为孔隙 裂隙水 ，含水量 丰富 ，单位涌水量 q为 0 ． 8 3升／ 秒 米 ， 渗透 系数 k为 7 ． 7米／日。 因此 可以将第 三系 地层 做为一 个含水 丰 富的含水层对待 ， 同时将第 四系底砂层合 并到第三系含水层 中一并考虑。 3 煤系裂隙含水层 带 煤 系地 层浅部 1 8 0米深 以上裂 隙发 育 ， 且连 通性好 ， 含水性透水性强 ， 将此层 位定为强裂隙含 水带 ，单位涌水量 q为 0 ． 1 2 2 l _ 5 2 3升／ 秒 米 ，渗 透 系数 k为 0 ． 2 1 4 3 ．6 8 4米／ 日。1 8 0米深 以下 为微弱 裂隙含 带 ，单位涌水 q为 0 ． 0 0 9 5升／ 秒 米 ， 渗透系数 k为 0 ．0 3 5 3米／日。 通过对 以上水文地质条件分析 ， 二道 河水体下地层结 构为互层状 ， 地表水体与 深部 的煤层 有第 四系地 层和第 三 系地层 相隔 ， 只要煤层采后顶板 裂隙带不进入第 三系含水层 并加一定保护层厚度即可。 3 、 防水煤柱 的留设 根 据此 区域 的水文 地质 条件特 征按 中华人 民共 和国制定 的 建 筑物 、 水体 、 铁 路及主要井巷煤 柱留设与压煤开采 规程 第 4 4条 、 4 6条规定 ， 可将 二道河 水体采 动 等级列为 I 级 ， 留设 防水安全煤岩柱 。 同时对 覆盖煤 系地 层之 上的第 三 系 含 水 层 按 上 述 规 程 也 应 留设 防 水 安 全 煤 岩柱 ， 防水 安全煤岩柱计算如下 ， 根 据 规程 防水安 全煤岩 柱高度 等 于 导水裂隙带 高度加上保护层 高度 ， 其 中保 护层高度按 矿务局规定 取 1 0米 ，导水裂 隙带高度计算公 式为 H h 1 0 0 ∑M ／ 1 ．6 Y M 3 ． 6 5 ．6 1 0 H 表示安全 煤岩柱高度， ∑ M 表示累计采厚 二 道河 流域 范 围主要 在 1 7 、 1 8勘探 线范围 内， 因此 以 1 7 、 1 8勘探剖面定 防水 煤 柱线住置。 1 7勘探剖面线上部采高 2 ． 5 7 米 。安全岩 柱 高度 l O O x 2 ． 5 7 ／ 1 ． 6 x 2 ． 5 7 3 ． 6 5 ． 6 1 0 -- 4 9 米 ，防水煤柱线 住置在 1 9 7号孔处 ； 1 7勘探剖面线 下部 采高 1 ．9 2 米 ， 安全煤 岩柱高度 l O O x l _9 2 ／ 1 ． 6 x 1 ． 9 2 3 ． 6 5 ． 6 1 0 -- 4 9 米 。防水煤柱 线位置在 1 7 4号孔处 ； 1 7勘探剖 面线 接近露头处采 高 2 ． 2 6米 ， 安全岩柱 高度 l O O x 2 ． 2 6 ／ 1 ． 6 x 2 ． 2 6 3 ． 6 5 ． 6 1 0 -- 4 9 米 。 防水 煤柱 线位置 在 2 5 7号孔深部 l 1 米处。 连接这些点 得 出新 的防水煤柱 线 ， 此 防 水煤柱线深部 以下的 区域 ， 虽然是在二道 河水体下 ， 但通 过采取一定措施仍然是可 以开采的 。 三 、 二道河水 体下煤柱开采应采取 的 措施 1 、 地 面措施 集贤矿 区井 下煤层 开采 后 ， 地面下沉为 0 ． 7倍 的采高 ， 两个煤层累 厚 为 2 ． 7 4 ． 1米 ，开采 后 预 计地 面 下 沉 1 ． 8 9 2 ． 8 7米 。为保证原二道河两岸堤坝 的防洪 能力 ，在原 堤坝 的基础 上再加 高 2 ． 8 7米 ， 以保 证二道河水柱与两岸 堤坝的 原有高差 。 2 、 井 下开采应采取 的措施 对新 留防 水柱 线 以下部分 的开采 应 采取 以下措施 1 随时监测煤 层开采上限标 高 ， 及浅 部 煤层形 态 ， 标 高 的变化 ， 以确 保 留出准 确 的防水安全煤岩 柱。 2 对井下 的构造形态 、 特别是强裂隙 基 岩含 水带 内 的断层 及火成 岩墙发 育情 况应随 时观测 ， 预测 预报准确 ， 因 集贤煤 矿 曾因火成 岩墙 侵人 体发 育破碎 而 由井 下冒落到地表。掘进及 回采工作面如遇火 成岩墙 、 构造破 碎带 应加强 支护 ， 防止井 下冒落到地表。 3 井 下要 有防突水措施 ， 加大矿井排 水 能 力 。 4 回采二 道河水 体煤 柱时应 尽量 在 枯水季节 ， 避免在夏季 。 四 、 经 济 效 益 二 道 河煤 柱 共有 9 、 1 7两个 煤层 。 地 质储 量 3 5 0万吨 ，如 进行 开采可 采储量 2 4 5万 吨。根据 生产设计部门提供 五采 区 设计 能力 6 o万 吨／ 年 ， 每年可取得 经济效 益 2 7 0 ． 2 4万元 ， 开采二道河煤柱可延长五 采区 3年服务年限 。 对 二 道 河 堤 坝 的 投 入 ，原 二 道 河 堤 坝 高 2米 ，长度 6 0 0 0米 ，加 高堤坝每延 长 米需 土 2 4 ． 8立方 米 ，每推 土 l 立方 米 需 资金 2元 ．加 高堤坝共需 资金 4 1 ． 7 6万 元 。 回 采 二道 河 煤 柱 可 获 得 经 济 效 益 7 6 8 ．9 6万 元 。 维普资讯