青菜溝可行性研究報告-文庫吧

【正文】 的直接頂容易跨落、且厚度大，跨落巖石足以充滿采空區，并支撐住上覆巖層，此時，上履巖層由煤壁和采空區矸石支撐達到自身平衡，采場支架所受載荷僅僅是脫離了上覆巖層的直接頂重量 Q。 Q 值取決于直接頂厚度和在控頂區懸伸長度，這是一個定值，稱為“給定載荷”。 直接頂厚度按 1??? KPMh 計算， M 為煤層采高， KP 為直接頂巖層的碎脹系數。 “給定變形量”（圖 2 所示），直接頂跨落后不能充填滿采空區時，老頂破壞后沉陷，壓于直 接頂之上，對于工作面有直接影響，但老頂的跨落又是有限的，前端在煤壁和支架上方，后端受冒落矸石的限制，并由前方未破壞老頂和后方已跨落老頂的水平擠壓形成平衡。采場頂板下沉的基本狀態，就是由與“給定變形”相適應的可縮性，否則將承受不必要的附加載荷。 從現場的開采實踐上分析，一次周期來壓步距往往在 10m 以上，而工作面控頂距在 3— 5m 左右，采場支架是無法阻止老頂的沉陷的，支柱的承載能力應該以能夠防止頂板沿煤壁切落為準。 無論是采場支架“給定荷載”和“給定變形量”工作狀態，它既要求支架有一定的支撐能力，既能承受直接頂離 層巖石的“給定載荷”，并防止頂板來壓時工作面切頂；又要要求支架有一定的可縮性，適應老頂破壞沉陷時的“給定變形”，木支柱、剛性支柱、金屬磨擦支柱都不能完全滿足這些要求，單體液壓支柱則是實現了既有一定的承載能力，有能保證在一定承載能力下有一定可縮性的先進的支護方法。 貴州省甕安縣草塘鎮青菜溝煤礦采面支護改革可行性研究 第 5 頁 圖1 工作面支架的給定載荷狀態圖1 工作面支架的給定變形工作狀態 根據 青菜溝 煤礦老系統及各巷道布置的層位及圍巖的穩定狀況，礦井應合理選擇支架類型，利用合理的施工工藝，選用合理的斷面形狀。礦井回采工作面支護現以木支護為主。使用木支護，一般只能支護 5— 6 個月就基本損壞，如遇水、損壞時間更短，需要更換維修，既浪費人力、物力和財力，影響環境，又造成安全隱患。隨著礦井服務年限的延長，維修量逐年增加，且隨著開采深度的增加，巷道圍巖壓力越來越大，木支護巷道斷面越來越小，嚴重影響礦井通風和運輸，制約了礦井產量，安全工作也受到制約與威脅。 安全生產的需要 使用木材進行采面支護為被動支護，只有當巷道圍巖產生變形后，才能提供支撐力。但此時，巷道圍巖已經遭到破壞。而木支架受自身強度限制，所能提供的支撐力有限，同時木支護不能防火，容易腐朽，不能阻止和防止圍巖風化，因此，木 支護巷道頂板事故較為頻繁，傷亡事故常有發生。 2020 年貴州省煤礦各類事故種，頂板事故發生次數所占比例很大，約為 %。頂板事故死亡人數仍為最多，占 %。頂板仍是煤礦安全生產的主要隱患。 單體液壓支柱支護與傳統的被動支護迥然不同，主動對采面進行支護，最大限度提高了圍巖的自支撐能力，同時隱蔽工程少，可及時對變形采面進行維護，減少了事故的發生。為此，近年來在煤礦積極推廣下，取得明顯的支護效果。 貴州省甕安縣草塘鎮青菜溝煤礦采面支護改革可行性研究 第 6 頁 環境保護的需要 根據貴州省六盤水市政府統計，采用木支護，煤礦每生產 1萬 t煤炭將消耗 80— 90m3坑木， 2020 年 — 2020 年消耗坑木 10 萬 m3/a，說明坑木消耗量非常大。大量木材的消耗，伴隨森林資源的過渡砍伐破壞，導致地表水土流失加劇，環境問題更趨于惡化。而且隨著國家對森林資源的保護力度在不斷加大，木材資源的長期穩定供應亦比較困難，客觀上要求進行支護改革。 第三節 項目建設的可行性 一、礦井地理位置 青菜溝 煤礦位于甕安縣東北方向，距甕安縣直線距離 11km，距草塘鎮約 8km，屬甕安縣草塘鎮，業務隸屬甕安縣煤炭工業局管轄。礦山有簡易公路相通，交通較為方便（見交通位置示意圖 131）。礦區由 個拐點坐標圈定 。 拐點 X Y 1 2 3 4 二、地形地貌 本區大地構造位置屬揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱貴陽復雜構造變形東南部，地形切割較為強烈，為剝蝕、侵蝕溝谷山地地貌。最高海拔標高 + m，最低海拔標高 + m，最大高差 m，全區地形主要為斜坡、沖溝、陡巖。 三、地質構造及煤層特征 地層 礦區區域地形有震旦系、二疊系、三疊系及零星分布的白堊系、老第三系和第四系，其中的寒武系和三疊系分布最廣，次為二疊系。由于黔中的隆起，缺失了志留系 — 石炭系及侏羅系。出露 的地層自下而上為下二疊統棲霞組和茅口組、上二疊統吳家坪組，下三迭纃夜郞組和茅草鋪組。由老至新分述如下： 貴州省甕安縣草塘鎮青菜溝煤礦采面支護改革可行性研究 第 7 頁 1） 棲霞組和茅口組（ P1q+m）：下部為深灰色中至厚層泥晶灰巖、燧石灰巖；上部為灰至淺灰色厚層及塊狀泥晶至粉晶灰巖。厚度大于 150m。 2） 吳家坪組（ P2w）根據巖性可將該組巖層劃分為五段 第一段（ P2w1）為含煤段。巖性為灰、灰白色泥巖與砂質泥巖互層，時夾黑色灰質泥巖。含煤 1 層，厚 16～ 32m。 第二段（ P2w2）：灰至灰色中至厚層燧石結核灰巖，底部為層厚 4～ 10m 的深灰色中厚層生物灰巖，本段厚 56～ 90m。 第三～五段（ P2w3～ P2w5）：灰至深灰色中至厚層灰色中厚層泥晶灰巖，底部互層，底部為粉晶灰巖，厚 134～ 159m。 3） 長興組和大隆組（ P2c+d）：下部為深灰色中厚層泥晶灰巖，底部為一層頁巖；中部為深灰色中至厚層狀燧石灰結核灰巖；上部為深灰色薄至中厚硅質巖，偶夾頁巖，厚 40～ 68m。 4） 夜郞組（ T1y）：根據巖性分為兩段。 第一段（ T1y1）：灰綠色、紫紅色頁巖，偶夾薄層灰巖。厚 50～ 60m。 第二段（ T1y2）：灰色薄至中厚層粉晶灰巖，厚 80～ 200m。 5） 茅草鋪組（ T1m）：淺灰、紫灰 色厚層粉晶灰巖，縫合線發育，上部夾少量白云質灰巖。厚度大于 130m。 6） 第四系（ Q）黃色、黃褐色浮土及坡積物，厚 0～ 10m。 地質構造 礦區位于甕安向斜東翼，礦區范圍總體屬單斜巖層，傾向南西，傾角 15～ 20 度，平均傾角 18 度，屬構造簡單的礦區。 煤層 1）含煤性： 二疊系上統吳家坪組，自下而上分為三段，僅第一段含煤，本礦區內僅含一層煤。即 D 煤層，該煤層平均厚度 ，含煤段平均厚度 25m，含煤系數為 %。 2）含煤層的穩定性 根據煤礦采礦工程的觀察結果，煤層厚度平均在 ，煤層連續性 總體偏好，厚度稍有變化，部分地段變薄或增厚，屬較穩定煤層，為全區可采煤層。 煤層特征表 貴州省甕安縣草塘鎮青菜溝煤礦采面支護改革可行性研究 第 8 頁 煤層 編號 煤層平均 厚度 (m) 煤層 結構 煤層傾 角（176。） 密 度 （ t/m3） 穩定性 頂底板巖性 頂板 底板 D 1～ 簡單 18 較穩定 深灰色中 厚層灰巖 灰白色 粘土巖 四、支護改革可行性分析 技術分析 青菜溝 煤礦采掘活動集中于 D 煤層，煤層平均厚度 米該煤層位于二迭系上統吳家坪組，巖性為砂質粘土巖、硅質巖、硅質灰巖、泥灰巖，厚約為 15～ 20 米。根據其 巖石及煤層頂底板特性，使用單體液壓支柱支護能夠滿足采場的支護要求。選型計算結果如下： 青菜溝 煤礦 D106 采煤工作面，采高 ，工作面斜長 60m，采用二班生產一班準備二采一準的循環作業方式，采用 3— 4 排控頂，排距、柱距分別為 、 ，全部跨