鲁庄煤矿水文地质特征矿井开采技术

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中图分类号：TD文献标识码:A文章编号：1007-0745（2013）09-0400-01

摘 要：依据郑州鹤郑大峪沟鲁庄煤业有限公司的地质勘查及煤矿开采成果资料,对矿区水文地质条件进行分析,分析矿井开采技术条件,对矿井开采及安全生产具有指导意义.

关 键 词：鲁庄煤矿水文地质安全开采

郑州鹤郑大峪沟鲁庄煤业有限公司,生产规模为15万吨∕年,开采二1、一1、一3煤层.主采12100工作面,炮采工艺,采用悬移支架支护.依据《河南省巩义市鲁庄煤矿二1煤层资源储量核查报告》,鲁庄煤矿二l煤资源储量405.73×104t,其中动用（111b）56.54×104t,保有资源储量349.19×104t,保有资源储量中,（111b）173.30×104t,（122b）156.36×104t,（333）19.53×104t.

1矿区地质概况

鲁庄煤业矿区位于秦岭东西复杂构造带的北亚带,嵩山大背斜的北翼,地层走向为NEE～NE,倾向NW,倾角自北向南逐渐变缓.矿区内主要发育地层为奥陶系中统、石炭系、二叠系和第四系,其中石炭、二叠系为主要含煤地层.矿区及周围无岩浆岩.矿区地层大部被第四系覆盖.据现有资料,区内及周边无切割煤层的断层.构造复杂程度为简单.

2矿区煤质概况

鲁庄矿区主要开采一1、一3和二1煤层,二l煤原煤挥发分为7.03％,氢元素(Hdaf)含量2.04％,镜质组最大反射率5.59,依据《中国煤炭分类国家标准》,二1煤层为低中灰、低硫、低磷、高发热量、低熔灰分粉状之无烟煤.煤的机械强度低,化学活性弱,结渣性强.因硫砷含量较低,可作为民用与粮食加工燃料.一1、一3煤层为低中灰、中高硫、特低磷、高发热量、低熔灰分块状之无烟煤.煤的机械强度较高,化学活性弱,结渣性强.但砷含量高,须经降砷后或可作为民用燃料.

3区域水文地质概况

鲁庄煤业位于偃龙煤田的东部瑶岭井田的浅部.在区域上属于凌沟—夹津口水文地质段,区域水文单元东部边界为五指岭断层,该断层落差大于700m；西部边界为嵩山断层,断距约300~1000m；南部边界为嵩山背斜,北部边界为伊洛河.在该范围内碳酸岩盐出露面积约89.5km2,地层走向东西偏北,倾向北,倾角一般为18°～20°.据钻孔资料,所见溶洞最大高度5.15m,发育标高多在+250m以上.岩溶裂隙地下水的富水性不均一,其富水性相差很大.如上庄井田的84号孔在标高+270.48m的石灰岩中遇溶洞,高度0.4m,单位涌水量16.259L/s·m；而其它钻孔的单位涌水量则很小.该含水层含承压水.

区域南部嵩山背斜轴部地势较高,广泛出露寒武系、奥陶系地层,岩溶地下水在碳酸岩盐出露部位接受大气降水补给,径流方向大致为自南向北,径流过程中在罗汉寺、申沟及凌沟有泉水出露,三个泉的流量分别为62.81L/s、50.58L/s及38.52L/s,其次为向夹津口附近的沟谷中排泄.瑶岭井田基本位于补给区,含水层的含水性和导水性弱,水文地质条件简单.

4矿区开采布置

4.1顶底板工程地质条件

二1煤层顶板泥岩、砂质泥岩占70％,平均厚度0.50~8.10m,天然状态下的抗压强度为25.7Mpa,抗拉强度2.05Mpa,遇水情况下其强度大降低,工程地质性质差.底板泥岩、砂质泥岩占95％,平均厚度0.55~5.14m,天然状态下的抗压强度为30.3Mpa,抗拉强度2.59Mpa,遇水情况下其强度大降低,易发生膨胀变形,工程地质性质差.从顶板岩性特征看,一般不易管理,可出现冒顶,片帮、掉块等不良工程地质现象,底板易发生底鼓,生产中应采取一定的防范措施,加强煤层顶底板的监测、维护与管理工作.一1、一3煤层属Ⅱ类Ⅲ-Ⅳ型顶/底板,生产中一般不需支护或在工作面等稀疏支护即可.

4.2矿井瓦斯

根据《河南省工业和信息化厅关于2009年度全省煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复》鲁庄煤业全矿井瓦斯绝对涌出量1.20m3/t,相对涌出量3.27m3/min,鉴定等级为低瓦斯矿井.但需说明,煤层瓦斯的赋存具有不均衡性,特别在构造、煤层厚度变化较大地段等,有可能形成煤层瓦斯的局部富集.因此,建议在矿井的未来开采过程中,仍要加强矿井通风和瓦斯监测工作并要配备有矿井通风备用设备,避免因煤层瓦斯的局部富集而造成不应有的损失.

4.3煤层自燃及煤尘爆炸性

据国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心2011年7月20日对鲁庄煤业二1煤煤层自燃及煤尘爆炸性鉴定报告,二1煤不易自燃且煤尘无爆炸性.据瑶岭井田精查报告,一3、一1两层煤也均属不易自然且无煤尘爆炸性.另据生产矿井调查,井下及地面煤堆均未发生过煤层自燃发火现象.

4.4地温

据对生产矿井的实际调查,井下温度小于28℃,不存在热害问题.据瑶岭井田资料,+150米水平线以浅,温度为20-27℃,平均地温梯度2.36℃/100米,属地温正常区.

4.5地震

按照《中国地震动参数区划图》（2001）划分,本区地震烈度为Ⅶ度.

综合以上条件客观评价各种开采的优劣势以后得出郑州鹤郑大峪沟鲁庄煤业有限公司开采方式为,开采二1、一1、一3共3个煤层；目前开采12100工作面,开采方式为地下壁式炮采、一次采全高、放顶煤开采.

5结论

目前自然地质环境仍保持良好状态,地表没有出现崩塌及沉陷现象,矿床开采时排出的废石有专用堆场存放,矿渣发生泥石流可能性小.但随着开采范围的不断扩大,应注意以下工程地质及环境地质问题：

1、矿井回采放顶后采空区后,可在地表形成地表塌陷和地裂缝,使地表岩（土）体失稳,产生崩塌,雨季可形成滑坡、泥石流等地质灾害.地表沉陷是矿井采掘过程中引起的较大的环境地质问题,它不仅破坏道路、房屋等地表建筑和设施,而且破坏农田、积滞洪水或地表水回灌矿坑.

2、开采过程中的矿渣、废石,煤（粉）尘大气污染,主要是煤场、矸石山和运输通道附近的煤尘扬尘,以及工业锅炉排放的烟尘污染.应采取有效措施,妥善处理,防止对周围环境产生影响.

3、由于矿井长期疏排矿坑地下水,造成矿区地下水位下降,形成降落漏斗,可能影响区内人畜生产生活用水.

总之,在矿井生产过程中,矿方应采取有针对性的方法及措施进行环境地质灾害的预测、预防和治理工作,做到因势利导,走可持续发展矿业之路.