竹林山3煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

1、竹林山竹林山 3 煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 摘要：瓦斯是成煤過程中的伴生氣體，它源于煤層又儲(chǔ)存于煤層之中，一旦開 采煤炭就會(huì)伴隨有瓦斯涌出。瓦斯是一種災(zāi)害氣體，它不但污染環(huán)境，而且可 以誘發(fā)多種形式的災(zāi)害事故，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有極大的危害性；同時(shí)，瓦斯 又是一種高效潔凈的能源，合理的開發(fā)與利用瓦斯可以讓瓦斯造福于人類。 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的任務(wù)是確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投 產(chǎn)前瓦斯涌出量的大小，為礦井、采區(qū)和工作面提供瓦斯涌出方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 它是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放和瓦斯管理的必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。 為了防止瓦斯突出，減少因?yàn)橥咚雇怀龆斐傻娜藛T傷亡和經(jīng)濟(jì)損

2、失，本 文在分析研究了幾種瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法的基礎(chǔ)上，選用分源預(yù)測(cè)法對(duì)礦井瓦 斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)。 應(yīng)用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術(shù) 條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計(jì)算回采工作面、掘進(jìn) 工作面、采區(qū)以及礦井瓦斯的涌出量。 本文采用的是竹林山煤礦中預(yù)測(cè)所需的原始資料，對(duì)煤礦瓦斯涌出量進(jìn)行 了精確的預(yù)測(cè)研究。 關(guān)鍵詞： 煤層瓦斯含量 涌出量預(yù)測(cè) 分源預(yù)測(cè)法 the prediction of gas emission of 3# coal bed in zhulinshan abstract:abstract: gas is associated w

3、hen carbo appeared.it results from coal seam as well as stores in the coal seam.once mined it will be accompanied by gas flowing.gas is damaged aero.it is not only polluted environment but also cause to happen polymorphous damage disaster failure.it plays an much hazardness part in coal mine safety

4、production.meantime,gas is also clean source.rational exploitation and use gas may bring benefit to man the duty of predicting the gas emission air makes certain new mine ,new level、new mining district、gas emission before new workplace put into production.it supply database for pit,mining district a

5、nd workplace.it is indispensable foundation parameter about mine ventilation design,gas drainge and gas management. in order to prevent gas burst, reduce dead and wounded and economic lose that is because gas burst, this text adopted predicted method named divide the source and predict the law,which

6、 predict gas emission.and the text used sorts of prediction method. that use predicted method named divide the source and predict the law forecast how much pit air flowed used coal seam methane content、coal seam production technical condition as fundament，used basic gas flow rule，counted productive

7、workings 、heading face、working district and pit airs gas emission. this text used basic data that is forecasted from zhulinshan coal .it studyed coal- mine gas emission precisely. keywordskeywords：the content of coal seam gas emission divide the source and predict the law 目目 錄錄 1 引言 .1 1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀.1

8、1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀.2 2 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法 .5 2.1 礦山統(tǒng)計(jì)法.5 2.1.1 礦山統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法的工作步驟及計(jì)算方法 .5 2.1.2 采用礦山統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)需要注意的幾個(gè)問題 .7 2.2 分源預(yù)測(cè)法.8 2.2.1 分源預(yù)測(cè)法所需的原始資料 .9 2.2.2 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量計(jì)算 .9 2.2.3 回采工作面瓦斯涌出量計(jì)算 .10 2.2.4 生產(chǎn)采空區(qū)瓦斯涌出量計(jì)算 .13 2.2.5 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量計(jì)算 .13 2.2.6 已采采空區(qū)瓦斯涌出量計(jì)算 .13 2.2.7 礦井瓦斯涌出量計(jì)算 .14 3 礦井概況 .15 3.1 地形、地貌及水系.15 3.2 地質(zhì)特征.

9、16 3.2.1 地層及地質(zhì)構(gòu)造 .16 3.2.2 地質(zhì)構(gòu)造 .17 3.2.3 煤層及煤質(zhì) .18 3.3 井田儲(chǔ)量.19 3.4 礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限.20 3.5 井田開拓方式和水平劃分.20 3.6 礦井通風(fēng)方式及瓦斯涌出情況.21 4 3煤層瓦斯含量規(guī)律分析.22 4.1 影響煤層瓦斯含量的主要因素.22 4.1.1 煤層的埋藏深度 .22 4.1.2 煤層與圍巖的透氣性 .23 4.1.3 煤層傾角和露頭 .23 4.1.4 地質(zhì)構(gòu)造 .23 4.1.5 煤的吸附特性 .24 4.1.6 地層的地質(zhì)史 .24 4.1.7 水文地質(zhì)條件 .24 4.2 煤層瓦斯含量測(cè)定方法.24

10、 4.2.1 瓦斯含量直接測(cè)定法 .25 4.2.2 煤層瓦斯含量間接測(cè)定法 .28 5 預(yù)測(cè)方法的選擇 .31 5.1 方法選擇.31 5.1.1 礦山統(tǒng)計(jì)法 .31 5.1.2 分源預(yù)測(cè)法 .31 5.2 分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量.32 5.2.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)條件 .32 5.2.2 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果 .33 6 結(jié) 論 .35 致 謝 .36 參考文獻(xiàn) .37 附錄 a 英文原文節(jié)選 .38 附錄 b 英文譯文節(jié)選.50 1 1 引引 言言 長(zhǎng)期以來，瓦斯災(zāi)害始終是危害煤礦安全的大敵，目前已成為制約煤礦安 全生產(chǎn)的主要原因。它污染環(huán)境，加劇“大氣溫室效應(yīng)” ，形成瓦斯突出、瓦

11、斯爆炸等危害事故。因?yàn)橥咚故鹿示哂袠O強(qiáng)的破壞和巨大的危害性，給國(guó)家和 人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。所以說瓦斯事故是危害煤礦安全生產(chǎn)和礦工生 命的第一殺手，煤礦瓦斯問題是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的最大障礙，是隨時(shí)會(huì)引爆的主 要危險(xiǎn)源，防治瓦斯是煤礦一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是同自然災(zāi)害作斗爭(zhēng)的科學(xué) 實(shí)踐，瓦斯事故是有規(guī)律可循的。 然而，瓦斯災(zāi)害的防治是以瓦斯涌出量預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，涌出量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性 直接影響瓦斯防治的效果以及礦井的生產(chǎn)安全。由此看來，礦井瓦斯涌出量預(yù) 測(cè)顯得尤其重要。我國(guó)在瓦斯含量和瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方面,特別是近十幾年的 努力,已較完善地建立了地勘瓦斯含量測(cè)定方法及裝置、解吸法測(cè)定瓦斯含量 的方法及裝置

12、、瓦斯涌出量分源預(yù)測(cè)法、計(jì)算機(jī)繪制瓦斯地質(zhì)圖件的技術(shù)及軟 件,并制定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范,預(yù)測(cè)精度到了 80%以上,為礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)和瓦斯管 理提供了必要的技術(shù)依據(jù)。 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)通常采用的分源預(yù)測(cè)法，以煤層瓦斯含量、煤層開采 技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律、計(jì)算回采工作面、掘進(jìn) 工作面、采區(qū)以及礦井瓦斯涌出量進(jìn)行了研究，從而，使煤礦瓦斯突出所帶來 的災(zāi)害損失減少到最小。為瓦斯的抽放提供理論上的充分準(zhǔn)備，為煤礦安全管 理、瓦斯綜合治理提供依據(jù)。使抽出來的瓦斯為人類造福，給煤礦的正常生產(chǎn) 帶來安全可靠的外部環(huán)境，使安全工作更具有目的性，同時(shí)使煤礦有了切實(shí)可 行的預(yù)算，避免了盲目投

13、資造成的經(jīng)濟(jì)損失。 1.11.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀 研究煤層瓦斯的形成和遷移規(guī)律，測(cè)定煤層瓦斯含量，是正確預(yù)測(cè)礦井瓦 斯涌出量的基礎(chǔ)。 1.1.1 煤層瓦斯含量測(cè)定 目前各國(guó)主要采用解吸法測(cè)定煤層瓦斯含量。用解吸法測(cè)定煤層瓦斯含量 包括以下三個(gè)階段：第一階段，確定從鉆取試樣到把試樣裝入取樣器這段時(shí)間 內(nèi)的瓦斯損失量 q1；第二階段，采用野外解吸儀測(cè)定取樣器中的試樣解吸瓦 斯量 q2；第三階段，用粉碎法確定試樣的殘存瓦斯量 q3。上述三個(gè)瓦斯量 q1、q2和 q3相加即得該煤樣的總瓦斯含量。用解吸法測(cè)定煤樣瓦斯含量的成 功率可達(dá) 98，精度也較高，而且操作簡(jiǎn)單，成本低，優(yōu)于其它力法。 1

14、.1.2 礦井涌出量預(yù)測(cè)方法 生產(chǎn)礦井瓦斯來源主要包括掘進(jìn)區(qū)瓦斯、采煤區(qū)瓦斯和采它區(qū)瓦斯，在研 究瓦斯來源和瓦斯涌出量時(shí)，既要考慮瓦斯地質(zhì)條件，也要分析采礦技術(shù)條件。 目前瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法主要有兩類：礦山統(tǒng)計(jì)法、煤層瓦斯含量法（分源法） 。 統(tǒng)計(jì)法。由于新水平的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，目前大多數(shù)煤礦仍采用直線外 推的礦井統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法。統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)方程最早是蘇聯(lián)于 1937 年提出的。礦井統(tǒng) 計(jì)法分兩步進(jìn)行：第一步采用跟蹤法收集歷年的通風(fēng)瓦斯報(bào)表資料；第二步將 統(tǒng)計(jì)資料輸人計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波處理，并計(jì)算瓦斯梯度和預(yù)測(cè)某一深度的涌 出量，煤層瓦斯含量與瓦斯壓力有關(guān)，因此也可以根據(jù)煤層瓦斯壓力測(cè)定資料 預(yù)測(cè)瓦

15、斯涌出量。 瓦斯含量法和分源法。含量法和分源法計(jì)算原則基本相同，主要是采用 煤層原始瓦斯含量和涌出系數(shù)來預(yù)測(cè)涌出量，僅兩者鄰近煤層瓦斯涌出率方程 不同。各國(guó)根據(jù)本國(guó)煤層特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)提出鄰近層瓦斯涌出率計(jì)算公式。 1.1.3 各國(guó)礦井瓦斯等級(jí) 大多數(shù)國(guó)家都劃分礦井瓦斯等級(jí)，以便采取相應(yīng)的安全措施。前蘇聯(lián)聯(lián)礦 井瓦斯等級(jí)，按照平均日產(chǎn) 1t 煤涌出的瓦斯量劃分為：一級(jí)瓦斯礦井，5m3以 下；二級(jí)瓦斯礦井，510m3；超級(jí)瓦斯礦井，1015m3以上。 我國(guó)煤礦瓦斯等級(jí)，按照平均日產(chǎn) 1t 煤涌出的瓦斯量和瓦斯涌出形式分 為；低瓦斯礦井，相對(duì)瓦斯涌出量 10m3/t 或絕對(duì)瓦斯涌出量 40m3/min

16、其以下； 高瓦斯礦井，相對(duì)瓦斯涌出量 10m3/t 或絕對(duì)瓦斯涌出量 40m3/min 以上；煤與 瓦斯突出礦井。 德國(guó)所有的煙煤礦井都劃分為瓦斯礦井，但煤礦安全規(guī)程中沒有劃分 瓦斯危險(xiǎn)等級(jí)。工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于 20m3/min 時(shí)，視為特大瓦斯工作 面。 1.21.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)煤炭資源豐富，分布地域廣闊，但煤層賦存條件差異大，含瓦斯煤層 多，瓦斯儲(chǔ)量大，煤與瓦斯突出嚴(yán)重。我國(guó)現(xiàn)有國(guó)有重點(diǎn)井工礦為 701 個(gè)、地 方國(guó)有礦井 1650 個(gè)，絕大多數(shù)屬瓦斯礦井，其中高瓦斯礦井和突出礦井有 1304 個(gè)，占全國(guó)礦井總數(shù)的 44。 我國(guó)大多數(shù)高瓦斯礦井和突出礦井分布在東北

17、、華北的西部與南部、中部 以及西南地區(qū)。除淮南、淮北等少數(shù)幾個(gè)礦區(qū)外，在華東和西北地區(qū)，高瓦斯 礦井與突出礦井相對(duì)較少。從地域分布來看，多數(shù)高瓦斯礦井與突出礦井大致 沿東北西南線分布，東北、西南、中南地區(qū)高瓦斯、突出礦井尤其多，且突 出嚴(yán)重。 瓦斯給煤礦生產(chǎn)帶來極大的危害，尤其足瓦斯煤塵爆炸事故和突出事故， 在煤礦重大嚴(yán)重事故中占有很大的比重。19492000 年間，我國(guó)一次死亡 100 人以上的特別重大事故 15 次，死亡 2513 人，其瓦斯災(zāi)害占 11 次，死亡 1496 人。防治瓦斯災(zāi)害一直是煤礦災(zāi)害防治的重點(diǎn)。下面介紹我國(guó)瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 方法及防治技術(shù)方面的發(fā)展情況。 1.2.1 2

18、0世紀(jì)50年代 在國(guó)內(nèi)首次研制了1883密閉式巖芯采取器，1954年建立了容量法測(cè)定瓦斯 吸附量方法及裝置，1965年建立了重量法測(cè)定瓦斯吸附量方法及裝置，1958年 在1883密閉式巖芯采取器基礎(chǔ)上研制了撫研-58集氣式巖芯采取器，同時(shí)期研 制了瓦斯含量真空密封罐、粉樣球磨機(jī)、脫氣儀，建立了全套地勘時(shí)期煤層瓦 斯含量測(cè)定方法和測(cè)定工藝，至今一直在全國(guó)煤田勘探中廣為應(yīng)用。 1.2.2 20世紀(jì)60年 開展了壓汞法測(cè)定煤孔隙結(jié)構(gòu)的瓦斯基礎(chǔ)理論研究，建立了壓汞法測(cè)定煤 的孔隙結(jié)構(gòu)裝置。 1.2.3 20世紀(jì)70年代 應(yīng)用掃描電子顯徽鏡、顯微光度計(jì)等先進(jìn)手段研究煤的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行了 地勘時(shí)期直接測(cè)定

19、煤層瓦斯壓力嘗試?！傲濉逼陂g(1981年1985年)，進(jìn)行 了煤的瓦斯解吸規(guī)律研究，提出了解吸法直接測(cè)定煤層瓦斯含量的新方法，手 工編制煤層瓦斯含量等值線圖；在我國(guó)首次制定了wt-84解吸法測(cè)定煤層瓦斯 含量和瓦斯成份測(cè)定方法的部頒標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)開展了煤層烴類組份與煤巖煤化關(guān) 系研究，對(duì)北票、湖南、重慶等全國(guó)重點(diǎn)高瓦斯礦區(qū)進(jìn)行煤層烴類組份詳細(xì)普 查，結(jié)合煤層氣開發(fā)探討重?zé)N組份與煤巖成份及煤與瓦斯突出的關(guān)系，提出了 判別煤層氣的“苯指數(shù)”指標(biāo)。兩項(xiàng)技術(shù)均在地勘系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。 1.2.4 “七五”期間 開展了礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法，gwrvk-1型瓦斯解吸儀及配套取樣裝 備的國(guó)家“七五”重點(diǎn)

20、科技攻關(guān)研究，提出了礦井瓦斯涌出量分源預(yù)測(cè)方法， 研制了gwrvk-1型等壓瓦斯解吸儀、定點(diǎn)煤樣采集器。瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù) 有了較大的發(fā)展，并得到了初步推廣應(yīng)用。 1.2.5 “八五”期間 主要開展“地勘瓦斯含量測(cè)定”、“礦井瓦斯涌出時(shí)預(yù)測(cè)方法及規(guī)范”、 “自動(dòng)地勘瓦斯解吸儀”、“微機(jī)繪制瓦斯地質(zhì)圖件和煤礦瓦斯綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng) 的研究”等多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。在國(guó)內(nèi)外首次建立了提鉆模擬瓦斯解 吸裝置，進(jìn)行了提鉆模擬解吸試驗(yàn)，研制成功了zamg-1型自動(dòng)化地勘瓦斯解 吸儀，解決了5001000m深孔瓦斯含量測(cè)定成功率低、準(zhǔn)確性差的技術(shù)難題， 使瓦斯含量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到90以上。瓦斯涌出量預(yù)測(cè)在分源

21、預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，提 出了構(gòu)造單元分源預(yù)測(cè)法，首次建立了全國(guó)統(tǒng)一的礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法和 預(yù)測(cè)規(guī)范，將預(yù)測(cè)精度提高到85以上。在收集了我國(guó)20個(gè)礦務(wù)局45個(gè)礦井11 萬(wàn)個(gè)綜合瓦斯數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了瓦斯地質(zhì)圖件和煤礦瓦斯綜合評(píng)價(jià)微機(jī)繪 圖處理系統(tǒng)及瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)面優(yōu)化、非規(guī)則區(qū)域控制、地質(zhì) 構(gòu)造區(qū)等值線編繪自動(dòng)化。 1.2.6 “九五”期間 進(jìn)一步研究了高產(chǎn)高效采煤工作面和綜掘工作面的瓦斯涌出規(guī)律，對(duì)回采 工作面瓦斯涌出量引入工作面推進(jìn)度修正系數(shù)，研究了綜掘落煤瓦斯的均勻性 并與落煤量、運(yùn)煤速度，工作面長(zhǎng)度有關(guān)。通過研究完善了礦井瓦斯涌出量預(yù) 測(cè)方法。 經(jīng)過幾十年的不懈努力，尤其是經(jīng)

22、過“六五”、“七五”、“八五”、 “九五”攻關(guān)，進(jìn)行了含量測(cè)定、涌出量預(yù)測(cè)到礦井瓦斯地質(zhì)圖件繪制全部實(shí) 現(xiàn)微機(jī)化、自動(dòng)化、規(guī)范化，形成了成熟、完善、配套的礦井瓦斯預(yù)測(cè)技術(shù)， 為新礦井設(shè)計(jì)、老礦井深部改造、礦井通風(fēng)、瓦斯抽放設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。 2 2 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法 新礦井、新水平和新采區(qū)投產(chǎn)前，都應(yīng)進(jìn)行礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，這是礦 井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放設(shè)計(jì)和瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)工作。現(xiàn)有的礦井瓦斯 涌出量預(yù)測(cè)方法可概括為兩大類，一是礦山統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法，另一是根據(jù)煤層瓦斯 含量進(jìn)行預(yù)測(cè)的分源預(yù)測(cè)法。下面詳細(xì)介紹兩種預(yù)測(cè)方法： 2.12.1 礦山統(tǒng)計(jì)法礦山統(tǒng)計(jì)法 礦山統(tǒng)

23、計(jì)預(yù)測(cè)法的實(shí)質(zhì)是：根據(jù)生產(chǎn)礦井積累的實(shí)測(cè)瓦斯資料，經(jīng)過統(tǒng)計(jì) 分析，把得出的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，應(yīng)用來推算新水平、 新區(qū)或鄰近新礦井的瓦斯涌出量。 2.1.1 礦山統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法的工作步驟及計(jì)算方法 1）已采區(qū)域瓦斯測(cè)定資料的統(tǒng)計(jì)分析 根據(jù)礦井通風(fēng)瓦斯報(bào)表、瓦斯等級(jí)鑒定和其它瓦斯涌出量測(cè)定資料，一般 按月計(jì)算礦井平均相對(duì)瓦斯涌出量(q)，計(jì)算公式為： （21） 式中 qi、ci該月內(nèi)每次測(cè)得的回風(fēng)量(m3/min)及風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?（） ； n該月內(nèi)測(cè)定的次數(shù)； a該月內(nèi)的平均日產(chǎn)量，t。 如果該月只有一個(gè)水平開采，則 q 就是該開采深度(h)處的相對(duì)瓦斯涌出 量。如果是多水平開采，

24、則必須求出該月的加權(quán)平均開采深度(hc)，則 q 就是 該加權(quán)平均深度(hc)處的相對(duì)瓦斯涌出量。 2）加權(quán)平均開采深度的計(jì)算 （22） 式中 hi、ai該月第 i 個(gè)采區(qū)的開采深度(m) n該月開采的采區(qū)數(shù)。 1 1 n ii i c n i i nh a h a 1 14.4 n ii i qc q a n 3）推算深部水平的瓦斯涌出量 對(duì)統(tǒng)計(jì)所得的 q 及 h(或 hc)值，可 用圖解法或計(jì)算法來確定二者之間的關(guān) 系，并據(jù)此推算深部水平的礦井瓦斯涌 出量。 圖 21、圖 22 分別示出了淮南 謝二礦及鶴壁四礦的 q 與 h 的關(guān)系。謝 二礦用統(tǒng)計(jì)法得出的礦井相對(duì)瓦斯涌出 量與開采深度呈良

25、好的線性關(guān)系；鶴壁 四礦大致仍呈線性關(guān)系。其回歸方程可 用下式表達(dá)： qkh 十 b (23) 或 q十 b (24) h a 式中 q采深 h 處的相對(duì)瓦斯涌出量,m3/t， k、b常數(shù)，k1/a； 瓦斯涌出量梯度，m/(m3/t)。 的物理意義是：相對(duì)瓦斯涌出量每增加 1m3/t 時(shí)，開采深度增加的平均 值 m 數(shù)。 值的大小取決于煤層傾角、煤層和圍巖的透氣性等因素。當(dāng)只有二 個(gè)開采水平的瓦斯涌出量資料時(shí)，則 （25） 或 （26） 式中 q2、q1分別為采深 h2、h1處的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； h0瓦斯風(fēng)化帶深度，m； 2瓦斯風(fēng)化帶的瓦斯涌出量，m3/t； n常數(shù)，在目前開采深度下

26、、當(dāng)外推深度較小時(shí)，一般取 n1。 當(dāng)有較多水平的瓦斯涌出量資料時(shí)， 值可用圖解法或最小二乘方按下式 確定平均 值。 21 21 n hh a qq 20 1 2 n hh a q 圖圖 2-12-1 淮南謝二礦淮南謝二礦 q 與與 h 的關(guān)系的關(guān)系 圖圖 2-22-2 鶴壁四礦相對(duì)瓦斯涌出量隨采深變化的關(guān)系鶴壁四礦相對(duì)瓦斯涌出量隨采深變化的關(guān)系 （27） 式中 hi、qi第 i 個(gè)水平的開采深度(m)和相對(duì)瓦斯涌出量(m3/t)； n統(tǒng)計(jì)的開采水平個(gè)數(shù)。 2.1.2 采用礦山統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)需要注意的幾個(gè)問題 1)隨著開采深度的延深，礦井瓦斯涌出量梯度值()，不是一個(gè)固定值。 深部瓦斯涌出量梯度(

27、)增大，反映隨著礦井開采深度的增加，其瓦斯涌出量 的增加速度變緩，這是符合煤層瓦斯含量隨瓦斯壓力增大，而逐漸趨向飽和的 規(guī)律的。 2)礦山統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)瓦斯涌出量的直接外推范圍，目前大致認(rèn)為在垂深 200m 或斜長(zhǎng) 600m 范圍內(nèi)。那么對(duì)于各種不同條件的礦井，可把已知的 q 與 h 的統(tǒng)計(jì)點(diǎn)，除了用式(23)回歸為線性關(guān)系式外，再用下式回歸為雙曲線關(guān) 系式。 (28) 11 2 2 11 nn iii ii nn ii ii nq hnh a nqq d qc he 式中 q按雙曲線關(guān)系式確定的 h 深度處的瓦斯涌出量，m3/t； c、d、e分別為用最小二乘法確定的常數(shù)。 當(dāng)按式(23)及式(2

28、8)預(yù)測(cè)的 q 及 q值二者之間的差值不超過 30時(shí), 此時(shí)相對(duì)應(yīng)的 h 值，即為外推的最大深度。顯然，該方法認(rèn)為礦井瓦斯涌出量 的自然波動(dòng)范圍可以達(dá)到 30。從計(jì)算可知，當(dāng)瓦斯涌出量梯度愈小，則允許 外推的范圍亦小。 3)用礦山統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量時(shí)，由于應(yīng)用的基礎(chǔ)資料是回采期間 的平均相對(duì)瓦斯涌出量，所以采用此預(yù)測(cè)值來設(shè)計(jì)礦井所需風(fēng)量時(shí)，應(yīng)考慮瓦 斯涌出不均衡系數(shù)。礦井瓦斯涌出不均衡系數(shù)可在統(tǒng)計(jì)礦井瓦斯涌出量的同時(shí) 計(jì)算確定。 2.22.2 分源預(yù)測(cè)法分源預(yù)測(cè)法 分源預(yù)測(cè)法又稱含量預(yù)測(cè)法。這種方法以煤層瓦斯含量為預(yù)測(cè)的主要參數(shù)。 通過計(jì)算井下各種瓦斯涌出源的瓦斯涌出量，得到采煤工作面、

29、采區(qū)或全礦井 的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)值。井下瓦斯涌出源包括：開采煤層的瓦斯涌出、采空區(qū)的 瓦斯涌出等。目前，這類方法有近 10 種，它們之間的區(qū)別在于每種方法所考 慮的影響因素及物理模型不同。一般認(rèn)為，前蘇聯(lián)提出的預(yù)測(cè)方法比較有代表 性。 我國(guó)在分源預(yù)測(cè)法的研究方面起步較晚，20 世紀(jì) 80 年代中期才開始這種 方法的研究工作。1986 年，于良臣教授首次將前蘇聯(lián)的這種方法應(yīng)用于淮南礦 務(wù)局潘一礦的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，并對(duì)前蘇聯(lián)公式中的個(gè)別多數(shù)作了一些修改。 在此之后，煤炭科學(xué)研究總院撫順分院對(duì)前蘇聯(lián)公式中的圍巖瓦斯涌出系數(shù)、 采落煤炭殘存瓦斯含量、巷道煤壁瓦斯涌出初速度、采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)等一 些參數(shù)

30、進(jìn)行了考察，提出了我國(guó)煤礦條件下的取值范圍或計(jì)算公式形成了改 進(jìn)的預(yù)測(cè)方法。根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院撫順分院的研究，礦井瓦斯涌出的源、 匯關(guān)系如圖 23 所示。計(jì)算各個(gè)源的瓦斯涌出量時(shí)，在不影響預(yù)測(cè)精度的要 求下，為了計(jì)算方便，根據(jù)瓦斯涌出現(xiàn)律，對(duì)有些計(jì)算可作簡(jiǎn)化處理；有些參 數(shù)根據(jù)研究結(jié)果和各礦的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，給出了確定值或范圍。 圖圖 2-32-3 礦井瓦斯涌出的源、匯關(guān)系礦井瓦斯涌出的源、匯關(guān)系 2.2.1 分源預(yù)測(cè)法所需的原始資料 應(yīng)用分源法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量時(shí)，需要具備以下原始資料： 1)各煤層的瓦斯風(fēng)化帶深度、不同深度處的煤層瓦斯含量測(cè)定資料或瓦斯 含量等值線圖。 2)地層剖面和柱狀圖。圖

31、上應(yīng)標(biāo)明各煤層(包括不可采層)的厚度、層間距 離和巖性。 3)各煤層的煤的工業(yè)分析指標(biāo)(灰分、水分、揮發(fā)分和密度)和煤質(zhì)牌號(hào)。 4)礦井開拓和開采系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)圖。應(yīng)有采區(qū)布置、煤層開采順序、采煤 方法、通風(fēng)方式等。 2.2.2 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量計(jì)算 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量可以認(rèn)為由兩部分組成 1）掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量 (29) 式中 q11掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min； n煤壁暴露面?zhèn)€數(shù)，單巷掘進(jìn)時(shí)， n=2； m0煤層厚度，m； 巷道平均掘進(jìn)速度，m/min； l巷道長(zhǎng)度，m； 匯：礦井瓦斯 涌出 生產(chǎn)采區(qū) 瓦斯涌出 源：已采采區(qū)采 空區(qū)瓦斯涌出 回采工作面 瓦斯涌出 源：生產(chǎn)采

32、區(qū)采 空區(qū)瓦斯涌出 掘進(jìn)工作面 瓦斯涌出 源：開采層 瓦斯涌出 源：鄰近層 瓦斯涌出 源：巷道煤 壁瓦斯涌出 源：掘進(jìn)落 煤瓦斯涌出 1 100(2 1) l qnm vq v q0暴露煤壁初始瓦斯涌出強(qiáng)度，m3/min.m2。可按 q00.026(0.0004v2+0.16)w0；式中 v 為煤中揮發(fā)份含量， ；w0為煤層原始瓦斯含量，m3/t， m3/m2min。 2）掘進(jìn)巷道落煤瓦斯涌出量 qs（wwc） (210) 式中 q掘進(jìn)巷道落煤的瓦斯涌出量，m3/min； s掘進(jìn)巷道煤層斷面積,m2； 巷道平均掘進(jìn)速度，m/min； 煤的密度，t/m3； w煤層原始瓦斯含量， m3/t； wc

33、運(yùn)至地表煤的殘存瓦斯含量， m3/t?？砂幢?1取值； 表表2-12-1 運(yùn)至地表煤的殘存瓦斯含量運(yùn)至地表煤的殘存瓦斯含量 煤的揮發(fā)份 含量% 6881212181826263535424250 殘存瓦斯含 量m3.t-1 96644332222 掘進(jìn)巷道的瓦斯涌出量為： q1q1-1q1-2 （211） 式中 q1掘進(jìn)巷道瓦斯涌出總量，m3/min。在下面計(jì)算生產(chǎn)區(qū)及全礦井 的瓦斯涌出量時(shí)，還將換算成相對(duì)此斯涌出量，m3/t。 2.2.3 回采工作面瓦斯涌出量計(jì)算 1.開采煤層(包括圍巖)瓦斯涌出量計(jì)算 1) 薄及中厚煤層不分層開采時(shí),瓦斯涌出量按下式計(jì)算： （212） 式中 q2-1開采煤

34、層(包括圍巖)瓦斯涌出量，m3/t； k1圍巖瓦斯涌出系數(shù)，與圍巖巖性、圍巖瓦斯含量及頂板管理方 法有關(guān)，一般按頂板管理方法取值。全部陷落法管理頂板時(shí)， k11.20。局部充填法時(shí)，k11.15。全部充填法時(shí)， 0 2 11230 () c m qk k kww m k11.10； k2工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，k2l/， 為工作面回采率； k3采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)開采層煤體瓦斯涌出的影響系數(shù)。 采用長(zhǎng)壁后退式回采時(shí)，k3按下式確定： k3 (213) 2lh l 采用長(zhǎng)壁前進(jìn)式回采時(shí)，如上部相鄰工作面已采，則 kl；如上部相鄰工 作面未采，k3按下式確定： k3 （214） 式中 l回采工

35、作面長(zhǎng)度，m； h巷道預(yù)排瓦斯帶寬度，m。可按表 22 取值； b巷道寬度，m； m煤層厚度，m； m采高，m； w煤的原始瓦斯含量， m3/t； wc運(yùn)至地表煤的殘存瓦斯含量，m3/t，可按表 21 取值。 其他符號(hào)意義同前。 表表 2-22-2 巷道預(yù)排瓦斯帶寬度巷道預(yù)排瓦斯帶寬度 h 2）厚煤層分層開采時(shí)，瓦斯涌出量為： q2-1kkkk（wwc） (215) 不同煤種巷道預(yù)排瓦斯帶寬度 h（m）巷道煤壁暴露 時(shí)間 t（d）無(wú)煙煤瘦煤及焦煤肥煤、氣煤及長(zhǎng)焰煤 25 50 100 150 200 250 300 6.5 7.4 9.0 10.5 11.0 12.0 13.0 9.0 10.

36、5 12.4 14.2 15.4 16.9 18.0 11.5 13.0 16.0 18.0 19.7 21.5 23.0 h 值亦可采用下式計(jì)算： 低變質(zhì)煤：h0.808t0.55；高變質(zhì)煤：h（13.850.0183t）/(1+0.0183t)。 22 2 lhb lh 式中 k分層開采時(shí)瓦斯涌出系數(shù)?？砂幢?23 取值。 其他符號(hào)意義同前。 表表2-32-3 分層開采時(shí)瓦斯涌出系數(shù)分層開采時(shí)瓦斯涌出系數(shù) 分二層開采分三層開采 k1 k2k1 k2 k3 1.504 0.4961.820 0.692 0.488 2.回采工作面鄰近層瓦斯涌出量計(jì)算 回采工作面鄰近層瓦斯涌出量可按下式計(jì)算：

37、（216） 式中 q2-2鄰近層瓦斯涌出量， m3/t； mi上、下鄰近層煤層厚度，m； ki鄰近層瓦斯排放率，圖24a、b取值，或按下式計(jì)算：k上 =257.01-53.48lnh ；k下 =157.6240.19lnh(h為鄰近層至開采 層的垂直距離，m)； n上、下鄰近層數(shù)； m開采層采高，m； 2 20 1 () n i ic i m qk ww m 排放率 鄰近層瓦斯排放率 至開采層距離 至開采層距離 圖圖 2-4a 國(guó)外測(cè)定國(guó)外測(cè)定 曲線 圖圖 2-4b 國(guó)內(nèi)測(cè)定國(guó)內(nèi)測(cè)定 曲線 w鄰近層的瓦斯含量，m3/t。 回采工作面的瓦斯涌出總量為： q2q21q22 式中 q2回采工作面的瓦

38、斯涌出量，m3/t。 2.2.4 生產(chǎn)采空區(qū)瓦斯涌出量計(jì)算 生產(chǎn)采空區(qū)的瓦斯涌出量是指正在生產(chǎn)的采區(qū)，除回采工作面和掘進(jìn)巷道 涌出的瓦斯量以外的所有其他地點(diǎn)的瓦斯涌出量。生產(chǎn)采空區(qū)的瓦斯涌出包括 采區(qū)內(nèi)已采完工作面、殘留煤柱、報(bào)廢巷道、備用工作面巷道及采區(qū)內(nèi)各硐室 涌出的瓦斯。顯然，要精確計(jì)算是因難的，經(jīng)對(duì)生產(chǎn)礦井的大量統(tǒng)計(jì)資料分析， 生產(chǎn)采區(qū)的瓦斯涌出量可采用采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù) k近似計(jì)算。 k為生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量與生產(chǎn)區(qū)內(nèi)正在回采的工作面、準(zhǔn)備工作面和掘 進(jìn)巷道瓦斯涌出量之和的比值。k的取值取決于采區(qū)內(nèi)同時(shí)采煤與掘進(jìn)的工作 面?zhèn)€數(shù)以及采區(qū)內(nèi)采空區(qū)的面積。k的取值范圍是：對(duì)于單一煤層， k1

39、.201.35；對(duì)于近距離煤層群，k1.251.45。 2.2.5 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量計(jì)算 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量包括采區(qū)內(nèi)所有回采工作面、掘進(jìn)工作面(巷道)和生 產(chǎn)采空區(qū)瓦斯涌出量之和，按下式計(jì)算： (217) 式中 q3生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量，m3/t； k生產(chǎn)采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，對(duì)于單一煤層， k1.201.35；對(duì)于近距離煤層群，k1.251.45； q2i第 i 個(gè)回來工作面的瓦斯涌出量, m3/t； ai第 i 個(gè)回采工作面的平均日產(chǎn)量，t/d； qli策 i 個(gè)掘進(jìn)工作面(巷道)的瓦斯涌出量，m3/min； a0i生產(chǎn)采區(qū)回采煤量和掘進(jìn)煤量之總和，t/d。 2.2.6 已采采空區(qū)瓦斯

40、涌出量計(jì)算 已采采空區(qū)的瓦斯涌出是指從已采完采區(qū)密閉后涌出的瓦斯，以及除生產(chǎn) 采區(qū)涌出的瓦斯外，所有的其他瓦斯涌出。計(jì)算方法采用同 k的方法，即采用 已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù) k近似計(jì)算。 3210 11 (1440)/ nn iiii ii qkq aqa k為礦井瓦斯涌出量與各生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量之和的比值。k的大小主 要取決于采空區(qū)面積及密閉質(zhì)量，取值范圍是：對(duì)于單一煤層， k1.151.25；對(duì)近距離煤層群，k1.251.45。 2.2.7 礦井瓦斯涌出量計(jì)算 礦井瓦斯涌出量是礦井內(nèi)全部生產(chǎn)區(qū)和已采采空區(qū)瓦斯涌出量之和，按下 式計(jì)算： (218) 式中 q礦井瓦斯涌出量，m3/t； k已采

41、采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，對(duì)于單一煤層，k1.151.25； 對(duì)近距離煤層群，k1.251.45。 q3i第 i 個(gè)生產(chǎn)采區(qū)的瓦斯涌出量，m3/t； a0i第 i 個(gè)生產(chǎn)采區(qū)的產(chǎn)煤量，t/d。 30 1 0 1 n ii i n i i kq a q a 3 3 礦井概況礦井概況 竹林山礦井為山西省陽(yáng)城縣屬煤炭企業(yè)，位于陽(yáng)城縣西北 25km 處，其地 理坐標(biāo)為 11215001121732，北緯 353552353752。 圖圖 3-13-1 竹林山位置圖竹林山位置圖 礦區(qū)交通便利。井田南約 1km 處有芹池-張村縣級(jí)公路通過，東距晉城- 韓城公路 4km，經(jīng)芹張、晉韓公路可直通陽(yáng)城、晉城、沁水、侯

42、馬等城市。該 礦擬建的鐵路專用線從大寧號(hào)井礦接軌，線路長(zhǎng)度僅為 16.7km，大寧號(hào)井鐵 路專用線，預(yù)計(jì)從候月線的陽(yáng)城車站岔出，線路長(zhǎng)度 14.6km，通過候月線可 以與太焦線、南同蒲線相通，亦可直達(dá)陽(yáng)城坑口電廠。 3.13.1 地形、地貌及水系地形、地貌及水系 井田地處太行山與中條山結(jié)合部，地貌區(qū)劃屬侵蝕丘陵山地，溝谷及山梁 發(fā)育，地形切割比較破碎，區(qū)內(nèi)分布兩條北北西向沖溝（馬莊溝和呂莊溝） ， 三條與沖溝相間分布的山梁，其中位于井田中部的西嶺是井田內(nèi)主要地貌單元， 決定井田的總地勢(shì)呈東西低，中間高，南部低，北部高的格局，地面南部最低 點(diǎn)海拔高度750m，北部山梁最高點(diǎn)為1125m，相對(duì)高差

43、 375m。 井田內(nèi)無(wú)大河分布，僅有馬莊溝、呂莊溝兩條小溪流由北向南流入蘆葦河， 蘆葦河北距井田僅 1km，由西向東流入沁河，沁河屬黃河流域河水系。由于流 域面積小水量不大，距陽(yáng)城縣水利局觀測(cè)資料，最高洪峰流量為 1600m3/s。 3.23.2 地質(zhì)特征地質(zhì)特征 3.2.1 地層及地質(zhì)構(gòu)造 井田所在區(qū)地層分布由南向北依次出露奧陶系、石炭系、二迭系、第三系 及第四系、松散沉積物廣泛分布并直接覆蓋與上述各時(shí)代地層之上。依據(jù)地表 出露及鉆孔揭露情況，井田地層由老至新依次有： 1)奧陶系中統(tǒng)峰峰組（o2f）：為含煤地層基層，根據(jù)區(qū)域資料，該組厚 8294m，上段由灰色、深灰色中厚層狀石灰?guī)r組成，質(zhì)純

44、，厚 37.55m；下段 由淺灰色質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和泥巖組成，層理一般比較紊亂，具有角礫狀構(gòu) 造。 2)石炭系中統(tǒng)本溪組（c2b）：地層厚度 5.4412.11m，一般小于 10m， 主要由淺灰色鋁土質(zhì)泥巖、鋁土巖組成，含大量黃鐵礦結(jié)核或團(tuán)塊，局部含菱 鐵礦透鏡體。 3)石炭系上統(tǒng)組（c3b）：該組為井田內(nèi)主要地層之一，總厚度 71.73129m，一般厚度 80m 左右。底部常以 k1砂巖與本溪組分界，呈整合 接觸，該組自下而上按區(qū)域分為三個(gè)巖性地層段： 第一段（c3b1）由 k1砂巖底至 k2灰?guī)r底，巖性有黑色泥巖及煤層名局部 發(fā)育砂巖，號(hào)煤層賦存在此層位，厚 7.1133.29m，一般厚

45、 10m 左右； 第二段（c3b2）：由 k2灰?guī)r至灰?guī)r底，巖性有中厚層狀石灰?guī)r、粉巖及 泥巖，夾少量薄煤線，砂巖和泥巖含巖質(zhì)很高，石灰?guī)r含泥質(zhì)并富含生物化石， 厚 29.3945.20m，平均厚 36.45m； 第三段（c3b3）：有 k4灰?guī)r頂至 k7砂巖底，主要有砂巖、粉巖及泥巖組 成，一般夾層薄石灰?guī)r及薄煤層，厚 39.1554.18m，平均厚 54.74m。 4)二迭系下統(tǒng)山西組（p1s）：該組是礦區(qū)主要含煤地層之一，為一套陸 相沉積巖系。自 k7砂巖底至 k8砂巖底，地層總厚 37.8549.01m，一般厚 40m，與下伏太原組地層整合接觸。含煤 34 層，其中所含的 3煤層為礦區(qū)

46、 主要開采煤層，4煤層為局部可采，1、2煤層為煤線或不可采煤層。 5)二迭系下統(tǒng)下石盒子組（p1x）：地層總厚 55.8873.93m，一般厚 64.98m，由砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖組成。砂巖多分布于下部和中上部，一般為 灰色。砂質(zhì)泥巖和泥巖多分布于中部，顏色呈深色或黑色，夾 12 層煤線， 下石盒子組與下伏山西組呈整合接觸。 6)二迭系上統(tǒng)上石盒子組（p2s）：井田范圍出露地層主要為上石盒子組， 總厚為 448.03450.91m，巖性主要由砂巖和粉砂巖組成。 7)二迭系上統(tǒng)石千峰組（p2sh）：該組巖性下部以淺黃色砂巖為主，分 布于山梁之上。 8)第三系上新統(tǒng)（n）：該層在區(qū)內(nèi)零星分布，為紅

47、、棕色粘土，含鐵錳 質(zhì)薄膜，厚 020m，一般厚 9m。 9)第四系中更新統(tǒng)（q2）：該層在區(qū)內(nèi)沿低洼處廣泛分布，為淺紅色亞 砂土，含鈣質(zhì)結(jié)核，厚 015m，一般厚 8m。 10) 第四系上更新統(tǒng)（q3）：該層在區(qū)內(nèi)沿溝谷兩側(cè)分布，為淺黃色亞砂 土，局部夾有砂層，厚 020m，一般厚 10m。 11) 第四系全新統(tǒng)(q4)：該層在區(qū)內(nèi)沿溝谷分布，為淺黃、灰綠色砂及砂 礫石，厚度一般小于 5m。 3.2.2 地質(zhì)構(gòu)造 該井田區(qū)域構(gòu)造背景為山西中隆起和沁水臺(tái)向斜的南端，區(qū)域地層總體走 向?yàn)闁|西和北西向，傾向北，傾角一般小于 10，區(qū)域總體形態(tài)為單斜構(gòu)造， 并發(fā)育次級(jí)寬緩褶曲構(gòu)造，主要斷層構(gòu)造為走向

48、北東南西的正斷層，較大的 斷裂兩側(cè)派生一些次級(jí)小斷裂或褶曲構(gòu)造。 1)褶皺：白莊箕形向斜為井田的主體構(gòu)造形態(tài)，分布范圍涉及井田絕大 部分面積，地層產(chǎn)狀變化趨勢(shì)是：井田西部地層走向西轉(zhuǎn)向近南北，傾向東， 傾角 510，井田南部地層走向轉(zhuǎn)彎為近東西向，傾向北，傾角 58，井 田東部地層轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|向，傾向北西，傾角 510，北坡溝背斜分布于井田 南部，井田邊界城后腰斷層的北側(cè)，是城后腰斷層形成過程中鄰近地層受擠 壓和牽引而形成的派生構(gòu)造與城后腰斷層近于平行分布，地層產(chǎn)狀北翼傾角 510，南翼傾角 831。 2)斷裂：城后腰斷層是構(gòu)成井田南部邊界的較大構(gòu)造，斷層走向近東西， 傾向南，傾角 7475。斷

49、距為西段 269m，東段 364m，該斷層斷面附近 “構(gòu)造巖”不發(fā)育，厚度 02.60m，但由于強(qiáng)烈的擠壓和拖動(dòng)作用，實(shí)際上 形成了平行斷層分布寬約 20m 的構(gòu)造破碎帶；張門南隱伏斷層是城后腰斷層旁 側(cè)派生次級(jí)構(gòu)造，斷層走向近東西，傾向北與主斷層斜交，傾角 65，斷距約 10m 左右，斷層延伸長(zhǎng)度 90100m。 3.2.3 煤層及煤質(zhì) 3.2.3.1 煤層 該礦區(qū)內(nèi)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二迭系下統(tǒng)山西組，含煤地層總 厚 134.11m，含煤 1116 層，煤層總厚 11.25m，含煤系數(shù) 8.39；含主要可 采煤層二層，含煤系數(shù)為 6.42。 山西組共含煤 34 層，總厚度為 5.6

50、2m，含煤系數(shù) 13.9，其中 3煤為 穩(wěn)定可采煤層，厚 3.046.48m，平均為 4.75m，含煤系數(shù) 11.75 ，4煤層 為不穩(wěn)定局部可采煤層，厚 02.52m，平均 0.83m，2煤為極不穩(wěn)定煤線， 1煤本井田未見。 太原組共含煤 711 層，總厚度為 5.63m，含煤系數(shù)為 6.01，其中 15 煤為穩(wěn)定可采煤層，厚 2.566.08m，平均 3.86m，含煤系數(shù)為 4.12，16煤 為極不穩(wěn)定煤層；9、11、和 12煤為較穩(wěn)定不可采煤層；5和 8煤為極 不穩(wěn)定不可采煤層。6、7、10、13和 14該井田未見到。 表表 3-13-1 各煤層特征各煤層特征 煤層厚 （m） 煤層間距

51、（m） 煤層結(jié)構(gòu)巖性 地層煤 層夾石 層數(shù) 夾石 總厚 頂板底板 穩(wěn) 定 性 傾 角 性 容重備注 上 3 3.04 6.48 4.75 均 05 0.02 0. 56 泥巖 泥質(zhì) 粉砂 泥巖 粉砂 質(zhì)泥 穩(wěn) 定 0 10 1.45 組 4 0.002.52 0.83 23 0.05 0. 45 泥巖 炭質(zhì) 泥巖 泥巖 粉砂 質(zhì)泥 巖 不 穩(wěn) 定 0 10 1.45 下組 15 2.56 6.08 3.86 均 5.42 11.35 7.74 均 71.59 91.52 83.53 均 12 0.04 0. 39 灰?guī)r炭質(zhì) 泥巖 泥巖 穩(wěn) 定 0 10 1.45 層間 距為 3 號(hào)至 15 號(hào)

52、 （t/m) 均均均均均 均均 均均均均均 均均 根據(jù)工程施工見煤情況，3#煤底板距 4#煤頂板間距平均為 7.74m，3#煤底 板距 15#頂板平均為 83.53m。 3#煤層厚度變化系數(shù)為 23.91，可采系數(shù) 100，煤層厚度 3.046.48m，平均 4.75m，頂板為泥巖，局部為泥質(zhì)粉砂巖；底板為泥巖或粉 砂質(zhì)泥巖。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單至較復(fù)雜，含夾矸 03 層，煤層上部含夾矸少而薄， 下部含夾矸多而厚，夾矸厚 0.020.56m，含夾矸率為 7.03。 表表 3-23-2 各可采煤層煤質(zhì)指標(biāo)表各可采煤層煤質(zhì)指標(biāo)表 煤層號(hào) 化驗(yàn)結(jié)果 315 原煤 0. 852. 70 1. 64 均1. 3

53、22. 66 0. 85 均 水分 mad （） 精煤 0. 241. 80 0. 72 均0. 241. 36 0. 76 均 原煤 13. 3826. 63 18. 52 均18. 4327. 48 20. 71 均 灰分 ad （） 精煤 7. 88 6.92均8.93 6. 88 4.62均9.2 原煤 7. 71 13. 05 9. 51 均8. 19 11. 03 9. 42 均 揮發(fā)分 vdaf （） 精煤 6. 58 8. 21 7. 08 均5. 46 6. 48 5. 86 均 全硫量 std （）原煤 0. 13 0. 39 0. 26 均2. 45 4. 46 3. 7

54、4 均 磷 pd （）原煤 0. 002 0. 099 0. 029 均0. 002 0. 006 0. 003 均 工 業(yè) 分 析 發(fā)熱量 qgr.rd （mj/kg） 原煤 32. 61 35. 4 34. 93 均33. 27 34. 80 33. 95 均 15#煤層厚度變化較大，可采系數(shù) 100，頂板為 k2石灰?guī)r，底板為炭質(zhì) 泥巖或泥巖，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含夾矸 12 層，夾矸厚 0.040.39m，總含矸率 為 6.16。 4#煤層可采系數(shù)為 40，含夾矸 23 層，夾矸厚 0.050.45m，總含矸率 為 22.79，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，頂板為泥巖或炭質(zhì)泥巖，底板為泥巖，局部為粉砂 質(zhì)泥巖

55、。詳見表 31、32。 3.33.3 井田儲(chǔ)量井田儲(chǔ)量 井田范圍內(nèi)參與儲(chǔ)量計(jì)算的煤層為 3、15煤層，截止 2002 年底，扣除 3煤層采空區(qū)，經(jīng)計(jì)算礦井的地質(zhì)儲(chǔ)量為 162430kt，即工業(yè)儲(chǔ)量 162430kt。其 中 3煤層 82930kt，15煤層 84820kt。詳見表 33。 3.43.4 礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井曾于 1994 年 8 月，由山西煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院完成 600kt/a 的可行性研究 報(bào)告設(shè)計(jì)，由于受資金影響，礦井未建成投產(chǎn)。2001 年 4 月該礦又委托煤炭工 業(yè)部太原設(shè)計(jì)研究院編制了竹林山煤礦一期工程優(yōu)化設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為 45.kt/a，為了早

56、日使煤礦達(dá)到原設(shè)計(jì)能力，并漿建成“一礦一井一面”的高產(chǎn) 高效礦井，礦方又委托太原市明仕達(dá)煤炭設(shè)計(jì)有限公司和西山煤電集團(tuán)設(shè)計(jì)院 編制竹林山煤炭有限責(zé)任公司礦井輕型綜采放頂煤工作面設(shè)計(jì)說明書 ，生 產(chǎn)能力為 600kt/a，尚未實(shí)施。最后結(jié)核礦井實(shí)際情況委托設(shè)計(jì)了 900kt/a 的生 產(chǎn)能力?，F(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)能力為 900kt/a。礦井服務(wù)年限：全礦井服務(wù)年限為 77.7a；其中 3 號(hào)煤層服務(wù)年限為：39.9a。 3.53.5 井田開拓方式和水平劃分井田開拓方式和水平劃分 井田開拓采用兩斜一立混合開拓方案。即一對(duì)斜井井筒作為礦井的主、副 提升井，立井回風(fēng)。后期在井田北部的大老溝和小韓莊分別再開鑿一

57、對(duì)回風(fēng)立 井，并利用原井筒擔(dān)負(fù)后期通風(fēng)，詳見圖 31。 主 井 x= 3943045.766 y= 19615039.204 h= + 795 副 井 x= 3943000.758 y= 19615016.484 h= + 778 回風(fēng)立井 1300軌道巷 1300皮帶巷 1300回風(fēng)巷 1317回采工作面 采 空 區(qū) 采空區(qū) 采空 區(qū) 馬莊 590軌道巷 590回風(fēng)巷 590皮帶巷 西皮帶巷 西軌道巷 西回風(fēng)巷 中央變電所 王莊 呂莊 白莊 北坡溝 杏狐凹 470 480 600 590 580 570 560 550 540 530 520 510 500 490 610 620 630

58、640 650 660 650 660 640 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 35004000450019613250 3942500300035004000450050005500 1961325035004000450050005500600065007000 550050004500400035003000 井田邊界 圖 例 zk 1-1 468.49 鉆孔斜 井 斷 層 0米250米500米 zk 3-1 652.36 zk 2-1(2) 626.91 zk 3-2 591.50

59、zk 3-3 493.07 zk 3-4 469.89 zk 2-3 527.94 zk 4-1 610.61 zk 1-1 822.44 1318回采工作面 1319回采工作面 圖圖 3-13-1 竹林山礦井開拓布置圖竹林山礦井開拓布置圖 3煤層主水平標(biāo)高590m，輔助水平標(biāo)高520m，兩水平之間通過集中 下山連通，構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)。15煤層主水平標(biāo)高510m，輔助水平標(biāo)高 420m，兩水平之間通過集中下山連通。15煤層和 3煤層通過主副斜井和 風(fēng)景直接延伸來溝通。 目前礦總計(jì)布置一個(gè)回采工作面（工作面）和二個(gè)煤巷掘進(jìn)工作面（軌道 巷和回風(fēng)順槽） ?；夭晒ぷ髅鏋檩p型綜采放頂煤工作面，面長(zhǎng) 150

60、m，采用走向 長(zhǎng)臂后退式開采 3煤層，采煤高度 2.3m，放煤高度 3.8m，日進(jìn)度 2.4m，年推 進(jìn)度 720m；礦井采用全部跨落法管理頂板，軌道巷為綜掘掘進(jìn)工作面。 表表 3-3 井田儲(chǔ)量表井田儲(chǔ)量表 煤層abca+ba+b+ca+b/a+ b+c 地質(zhì)儲(chǔ)量已用 319270944059790287108850032.4885005570 4 1593407016093407950011.779500 合計(jì)19270187801299504805016800168000 其中精查部分 319270944016020287104473064.244730 4 159340307509340