四采区(3上煤)设计.doc

前 言济宁三号煤矿是一座年设计能力为500万吨的特大型矿井，2000年12月28日正式投产投产时移交一采区、四采区、六采区共三个采区，其中四采区3下煤共布置5个工作面，最后一个面43下04工作面于2004年5月29日回采结束按照矿井初步设计,该采区3上煤暂缓开采考虑到该采区3下煤已回采结束二年左右的时间，根据山东科技大学采矿研究所关于《兖矿集团济三煤矿3上、3下煤上行开采可行性研究论证报告》，结合该采区3上煤43上03工作面试采情况，经矿研究确定，尽快进行该采区3上煤的开采工作一、设计依据1.兖州煤业股份有限公司审批的该采区3上煤扩大范围后地质说明书2.《济宁三号矿井初步设计》（优化版1997.2）、《济宁三号矿井精查地质报告》3.《煤矿安全规程》 国家安全生产监督管理局（国家煤矿安全监察局）2004年10月18日公布4.《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215—94）5.《兖州矿业（集团）有限责任公司采区设计方案、采区设计、综合机械化采煤（含综合机械化放顶煤）工作面设计和采掘作业规程管理办法》（兖矿集团生发[1998]928号）6.《兖州煤业股份有限公司采区设计方案和采区设计编制、审查补充管理规定》（兖煤股生技发[2005]129号）。

7.《兖矿集团济三煤矿3上、3下煤上行开采可行性研究论证报告》（山东科技大学采矿研究所）二 、设计的指导思想坚持安全第一的方针，以资源条件为基础，以经济效益为中心，选择合理的采掘工艺及先进的采掘装备，确保矿井取得最大的经济效益三、设计的技术特点1.扩大了采区范围将十二采区F8断层以西C4—13钻孔附近小范围3上煤层划为该采区一同进行开采2.采用上行开采顺序该采区3下煤已大部份回采结束，根据山东科技大学采矿研究所关于《兖矿集团济三煤矿3上、3下煤上行开采可行性研究论证报告》，结合该采区3上煤43上03试验工作面的采掘情况，确定可以进行该采区3上煤的开采工作3.不再留设断层煤柱，提高了煤炭资源回收率原《济宁三号井初步设计》规定留设断层煤柱原则为：断层两侧按落差和煤柱宽度1:1各留一定煤柱,落差≥100m的断层两侧各留100m煤柱，落差50∽100m的断层两侧最大各留50m煤柱，落差20∽50m的断层两侧最大各留30m煤柱，落差10∽20m的断层两侧最大各留20m煤柱根据矿井生产及掘进期间揭露的断层情况，确定本采区所有断层均不留断层煤柱 第一章 采区概况及地质特征第一节 采区概况四采区位于矿井东区的中部，地表位于工业广场以北，井下东起F8断层与二采区（未准备）相邻，西至八里铺东断层与六采区（生产采区）相接，北部为十二采区（正在准备），南靠井底车场。

采区东西宽1～1.2 km，南北长1.6～1.8km ，面积约2.05 km23下煤层全区发育，3上煤层在采区西北部冲刷无煤，无煤区东西宽约0～0.9 km,南北长约0～1.1 km ,近似三角形，面积约0.66 km2由于十二采区F8断层以西C4—13钻孔附近覆存小范围3上煤层，故将该范围3上煤层划为该采区一同进行开采四采区3上煤层扩大后的面积为1.63 km2四采区地面标高+33～+36 m，目前地面大部分为3下煤层采后塌陷区，塌陷区目前最大下沉约3.84 m,部分为农田，幸福河自东北向西南贯穿整个采区地表与南阳湖相连矿区公路位于采区地表中部，矿区两路高压线于采区地表东部南北向经过本区，采区北部有村庄受采动影响 区内共有钻孔11个（C5—3、C5—15 、C6—4、C6—5、C6—14、C7—4、C7—5、C7—14、C8—4、C8—5、C8—6），其中揭露3上煤层的10 个，封闭质量合格附近有钻孔C8—7、C7—18、C7—6、C6—6、C6—3、C5—4、159、161，其中161、159、C7—4三孔精查报告确定为封闭不良，分别于1998、1999、2000年由兖矿地质公司重新启封。

C8—5孔位于工业广场保护煤柱内，J3底界面未封闭，C8—7孔位于采区西南角八里铺东断层保护煤柱内，Q 底界与J3顶部未封闭两孔精查报告确定为封闭质量基本合格，但两孔均位于3上煤层冲刷无煤区，对3上煤层开采无影响1983年底在普、详查的基础上于提出了《山东省济宁煤田三井田精查地质报告》1993年底对一、四、六三个达产采区进行了二维地震补充勘探，查明了区内落差大于10 m的断层，目前四采区已回采5个3下煤层工作面，3下煤层富存条件及构造发育状况控制程度较高，3上煤层富存条件及构造发育状况相应得到进一步控制四采区3下煤层全区发育， 43下00、43下01、43下02、43下03、43下04五个工作面已回采结束，采区内工作面动用储量1042.63万 t ,采出量851.05万 t煤厚4.98 ～7.26m 平均6.67 m ,底板标高-500～560 m，倾角0～11°，五个工作面总面积1.13 km2揭露断层49条，采区3下煤层断层平均43.36条／km2，其中落差大于5 m的8条四采区3下煤层回采过程中43下01工作面最大涌水量126.36m3／h，其它工作面均未出现较大涌水，正常涌水量在3～30 m3/h之间；采区最大涌水量130.53 m3／h，正常涌水量在20 m3/h左右。

第一节 采区地质及煤层特征一、 采区地层 采区地层自上而下分为：第四系、侏罗系上统蒙阴组、二迭系上统上石盒子组、二迭系下统下石盒子组、山西组、石炭系上统太原组、石炭系中统本溪组及奥陶系中、下统，现分述如下； 1. 第四系（Q） 厚162.8～195.2m，平均181.6m由粘土、砂质粘土、砂及砂砾层组成，按岩性及物性特征可分为Q上、Q中+Q下二段 （1）Q上段：以黄、灰黄色夹少量灰黑色粘土、砂质粘土及细、中砂为主，局部夹薄层粘土质粉砂，有时为灰及灰绿色，厚度约为70m （2）Q中+Q下段：由灰绿、灰白色及黄色砂砾、粘土质砂砾、粘土、砂质粘土等组成，上部偶夹少量黄、灰黄色粘土、砂质粘土，厚度约为123m第四系属河湖相沉积，与下伏地层呈不整合接触关系 2. 侏罗系上统蒙阴组（J3m） 残厚155.0～231.9m，平均195m，主要为紫色、暗紫色中、细粒砂岩，顶部含较多的粉、细砂岩，且常夹有灰及灰绿色岩层本段中、上部侵入有灰绿色辉长岩层状侵入体，厚39.3～93.1m，平均59m主要为角闪辉长岩及橄榄辉长岩等，主要矿物为基性斜长石（拉长石）和暗色矿物辉石、橄榄石及黑云母等；副矿物有少量磷灰石及磁铁矿。

岩浆岩顶、底部及其邻近的砂岩内生裂隙较发育，砂岩受岩浆烘烤变硬变脆，颜色变浅或呈烟灰色，形成含水段 下部常发育一层砾岩，杂色，成分主要为石英、长石、石灰岩等；铁泥质胶结，质坚硬，裂隙发育，透水性较好，构成侏罗系主要含水段 3. 二迭系石盒子组（P21） 厚45.4～128m，平均59m，主要由浅灰、灰黄、灰绿及紫红色等的铝质泥岩、粉砂岩及灰绿色砂岩组成，上部厚层状灰白色石英砂岩作为区域对比的标志下部为灰至浅灰色砂岩夹深灰色泥岩、粉砂岩，底部以不稳定的厚层状砂岩与山西组分界，含较多植物化石 4. 二迭系下统山西组（P11）厚95.35～182.3m，平均113.6m，为主要含煤地层，主要由灰白色至灰绿色砂岩、杂色、深灰色、灰黑色泥岩、粉砂岩及煤层组成上部以杂色、深灰色粉砂岩为主，夹灰及绿灰色中、细砂岩薄层，中下部以灰～灰白色中、细砂岩为主，底部多为砂泥岩互层，偶见泥质包体；发育波状层理、斜层理等含煤2层（3上、3下），以3下煤层为主采煤层，厚度4.98～7.25m，平均6.67m；3上煤层厚度0～2.43m，平均1.29m ，局部受河流冲刷缺失本组粗碎屑颗粒含量比例较高，以三角洲沉积为主。

3上煤层顶板砂岩及3下煤层的顶底板砂岩含水裂隙发育，构成本组主要含水层段，与下伏太原组地层连续沉积，太原组顶部的海相泥岩是其分界面 5. 石炭系上统太原组（C3） 厚163.95～179.75m，平均173.6m，主要由深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色砂岩、灰至灰褐色铝质泥岩、薄层石灰岩及煤层组成含石灰岩十层（二、三、五、六、七、十上、十下、十一），八、九、以三、十下灰最为稳定，是煤岩层对比的良好标志层含煤17层（6、8上、8下、10上、10下、11、12上、12下、14、15上、15下、16上、16下、17、18上、18下、19），可采与零星可采5层，其中16上煤层全区可采， 17煤层大部可采，6、10下、15上煤层零星可采，厚度大部在0.60m以上；其它煤层区内均无可采点本组地层主要为过渡相及浅海相沉积，相环境稳定，旋回结构与粒度韵律清晰，易于对比，与下伏本溪组地层连续沉积，富含海相动物化石和植物化石 6. 石炭系中统本溪组（C2）厚约50m，主要由杂色粘土岩、铝质泥岩及薄层石灰岩组成含石灰岩二层（十三、十四灰），厚度较大，分布较稳定，为良好标志层。

本组底部常为一层浅灰色为主、夹紫红色的铁铝质泥岩，相当于G层铝土岩或山西式铁矿层，与下伏奥陶系地层呈假整合接触关系 7. 奥陶系中、下统（O1~2） 主要为灰及棕灰色厚层状石灰岩、豹皮状灰岩夹泥灰岩及钙质泥岩等，岩溶较发育，为开采下组煤的主要充水含水层，据兖西水源勘查资料，总厚可达742m二、煤层及煤质 1. 煤层 3上煤层位于山西组中部，上距B层铝土岩约65.08m，在采区西北部冲刷无煤，面积约 ０.66Km2标高-510～-540m，煤层厚度0～ 2.43 m，平均 1.29 m可采范围内煤厚0.70～2.43m，平均1.48m，3上与3下煤层间距32.49～51.12m，平均38.62m（C6-5剔除），见表1－1含夹矸0～2层，岩性为泥岩采区内11个钻孔中1个钻孔3上煤层冲刷，使3上煤层部分冲刷缺失，主要是在成煤物质聚集后顶板岩石形成过程中，受到河流冲刷所致，冲刷区域与正常煤厚之间变化急剧，可采性指数0.89，全区煤厚变异系数0.47，可采范围煤厚变异系数0.27，为较稳定煤层煤层结构简单，煤层顶板为泥岩或粉砂岩，煤层底板为泥岩 3下煤层位于山西组下部，下距6煤层平均35.23m，四采区3下煤层全区发育为较稳定煤层。

煤层结构较简单，局部含夹矸一层目前，43下00、43下01、43下02、43下03、43下4五个工作面已结束回采，煤厚4.98 ～7.26m ，平均6.67 m ,底板标高-500～560 m，倾角0～11°表1－1 煤 层 间 距C5-3C5-15C6-4C6-5C6-14C7-4C7-5C7-14C8-4C8-5C8-63上煤厚1.431.022.431.511.551.352.071.551.170.761.453下煤厚6.887.206.627.177.265.457.026.285.646.826.87间距38.5740.5735.00断薄9.8732.4951.1232.8633.8444.9934.6542.12 2. 煤质 3上煤层按中国煤炭分类标准为QM45黑色以亮煤为主，暗煤次制之，沥青-玻璃光泽，裂隙发育硬度1.35，视密度1.38灰、硫、磷等有害成分含量。