攀枝花大宝顶煤矿工业广场建筑物下煤层群开采可行性研究.pdf

重庆大学 硕士学位论文 攀枝花大宝顶煤矿工业广场建筑物下煤层群开采可行性研究 姓名林勇 申请学位级别硕士 专业矿业工程 指导教师许江;刘福 20090416 中文摘要 摘要 本文通过对大宝顶煤矿建筑物下采煤的地质采矿条件、工业广场建筑设施、 搬迁顺序开采方案、煤层群开采安全的可靠性、煤层群开采的实施方案以及开采 方案技术经济进行了分析，使建筑 构 筑物下采煤更赋予操作性、安全性、合 理性、科学性。通过研究，得出如下主要结论 1 大宝项煤矿工业广场烂泥箐片区，位于攀枝花市西区宝顶山山坡西侧， 山坡为扇形，山坡倾向与煤层倾向基本一致，工业广场区域的山坡中间地带地势 坡度较小，是典型的山区地表地形。开采区域覆岩层以砂砾岩、粗砂岩、中粒砂 岩、粉砂岩、细砂岩为主。在工业广场煤柱区覆盖岩层以硬岩为主，覆盖岩层组 合类型为硬软型，其综合岩性为中硬偏硬。 2 综合分析大宝顶矿井工业广场区域工程地质稳定性，对工业广场区域 工程地质稳定性进行了分区。 3 根据大宝顶矿井 1 4 0 0 m 水平三采区煤层开采条件、地质及其构造情 况、地表地形及工程地质条件、地面保护建筑物的分布与结构类型，确定了大宝 顶煤矿工业广场下煤层群的开采方案和开采顺序与搬迁顺序，同时，确保地面重 要工业设施 矿井“三大件” 正常运行，确保住户的人身安全，提高采区的回采率。 4 大宝顶煤矿工业广场下煤层群开采，在煤层赋存条件、地表工程地质 及地形条件、地表建筑物结构和类型几个方面均是属于复杂类型。在详细综合分 析了这些条件后，通过影响函数法预计模拟确定了协调开采、顺序搬迁的开采方 案。并在地表布设岩移及建筑物观测站，控制了整个开采损坏范围，保证了对地 表移动变形情况进行及时监控，保证地表移动变形及建筑物出现异常情况时能够 及时采取应急处理措施。 5 根据该采区地质构造、煤层赋存稳定性，区段的现有尺寸、形状，煤 层的采高、倾角等情况分析，重新调整了原地表建筑物搬迁顺序、监控范围。并 在开采期间加强地表观 监 测工作，通过地表观测数据实时分析开采影响范围， 及时调整煤柱边界，保证工业“三大件”的安全正常运行以及地表建筑物在开采期间 的安全。 关键词建筑物下，煤层群开采，可行性研究 英文摘要 A B S T R A C T T h i sa r t i c l ep r o p o s e sf e a s i b l eo p i n i o nt om a k eS l l r et h eo p e r a t i o n a l i t y , t h es e c u r i t y , t h er a t i o n a l i t y , t h es c i e n t i f i cn a t u r ew h e np e o p l em i n eu n d e rt h eb u i l d i n g ，b ya n a y l s i n g a n dp r o b i n gi n t ot h et h eg e o l o g i c a lm i n i n gc o n d i t i o n , t h ei n d u s t r ys q u a r ec o n s t r u c t i o n f a c i l i t y , t h em i n i n gp l a nf o rt r a s i t i o no r d e r ，t h ec o a ls y n u s i am i n i n gs e c u r i t yr e l i a b i l i t y , t h ec o a ls y n u s i am i n i n gi m p l e m e n t a t i o np l a na d nt h em i n i n gp l a ne c o n o m i ct e c h n o l o g y ． B a s e do nt h ea b o v er e s e a r c h , f o l l o w i n gm a i nc o n c l u s i o n sa l ed r a w e d 1 L a nn iq i n gp i e c ea r e ai nD ab a od i n gc o a li n d u s t r ys q u a r ei sl o c a t e di nt h ew e s t o ft h eP a nz h ih u ac i t yw e s td i s t r i c t ．H i l l s i d ei sf a n ．s h a p e d ，a n di t st e n d e n c yi sc o n s i s t e n t 谢t ht h ec o a lb e dt e n d e n c yb a s i c a l l y ．I n t e r m e d i a t ez o n et o p o 伊a p h ys l o p ei nt h ei n d u s t r y s q u a r er e g i o nh i l l s i d ei ss m a l l ，a n ds h o w st h es h o w st h et y p i c a lm o u n t a i n o u sa r e a s u r f a c et e r r a i n ．M i n i n gr e g i o no v e r l a yi sm a i n l yt h eg r a n u l a t e ds u b s t a n c ec o n g l o m e r a t e ， t h e 鲥t ，t h em e d i u ms a n dc r a g ，t h es i l t s t o n e ，a n dt h en o v a c u l i t e ．I ni n d u s t r ys q u a r ec o a l c o l u m na r e ac o v e rr o c kl a y e rt a k eh a r dc r a ga sm a j o r , c o m b i n a t i o no ft h ec o v e rr o c k l a y e ri sh a r d - t o s o f t ，a n di t ss y n t h e s i sl i t h o l o g i c a lc h a r a c t e rf o rh a r d - t o h a r d ． 2 D ab a od i n gi n d u s t r ys q u a r eg e o l o g ys t a b i l i t yi nt h em i l l e p i tr e g i o n e n g i n e e r i n g h a sb e e na n a l y s z e di n t e g r a t i v e l y ；a n dt h ed i s t r i c to ft h es t a b i l i t yh a sb e e n c a r r i e do u t ． 3 A c c o r d i n gt ot h e c o a lb e dm i n i n gc o n d i t i o n , t h eg e o l o g i c a la n dt h es t r u c t u r a l c o n d i t i o n , t h es u r f a c et e r r a i na n dt h ee n g i n e e r i n gg e o l o g yc o n d i t i o n , a n dt h eg r o u n d p r o t e c t st h eb u i l d i n gt h ed i s t r i b u t i o na n dt h es t r u c t u r et y p ei nD ab a t d i n g m i n ep i t 14 0 0 ml e v e lt h et h j r dm i n ga r e a , t h ec o a ls y n u s i am i n i n gp l a na n dt h em i n i n go r d e r w i t hm o v et h eo r d e ru n d e rt h eD ab a od i n gc o a li n d u s t r ys q u a r eh a sb e e nm a d es u r e ； m e a n w h i l e ，t h en o r m a lo p e r a t i o no ft h ee s s e n t i a li n d u s t r yf a c i l i t y m i n ep i t ‘‘m r e e b i g ．t i c k e ti t e m s ’’ o nt h eg r o u n da n dt h ei n h a b i t a n t ’Sp e r s o n a ls a f e t yh a sb e e ng u a r a n t e e d ， a n dt h er e c o v e r yr a t i oh a sb e e ne n h a n c e e di nt h em i n i n ga r e a ．． 4 A m o n gt h es e v e r a la s p e c t so fs a v e st h ec o n d i t i o n , t h es u r f a c ee n g i n e e r i n g g e o l o g ya n dt h et o p o g r a p h i c a lc o n d i t i o n , a n d t h es u r f a c eb u i l d i n gs t r u c t u r ea n dt y p e ，D a b a od i n gc o a li n d u s t r ys q u a r ec o a ls y n u s i am i n i n gb e l o n g st ot h ec o m p l e xt y p e ．A f t e r d e t a i l e d i n t e g r a t i v ea n a l y s i s ，c o o r d i n a t e dm i n i n ga n dm i n i n gp l a nf o rt r a n s i t i o nh a s b e e ns u r ea c c o r d i n gt oi n f l e c t i n ga n de s t i m a t i n gt h ef u n c t i o nA n do b s e r v a t i o ns t a t i o ni n t h es u r f a c ef o rt h em i n em o v e m e n ta n dt h eb u i l d i n gh a sb e e ns e t ，c o n t r o l l i n gt h ee n t i r e I I I 重庆大学硕士学位论文 m i n i n gd a m a g es c o p e ，g u a r a n t e e i n gt h ep r o m pt m o n i t o r i n go nt h es u r f a c em i g r a t i o n d i s t o r t i o ns i t u a t i o n , a n dg u a r a n t e e i n gt h ee m e r g e n c yp r o c e s s i n gm e a s u r e s u ri st a k e n p r o m p t l y ．w h e n u n u s u a ls i t u a t i o no ft h ef a c em i g r a t i o nd i s t o r t i o na n dt h eb u i l d i n g t a k e sp l a c e 5 A c c o r d i n gt ot h ea n a l y s e so ft h ea r e ag e o l o g i cs t r u c t u r e ，t h ec o a lb e d t a xs a v e s t h es t a b i l i t y , t h es e c t o re x i s t i n gs i z e ，t h es h a p e ，t h ec o a lb e dp i c k sh i g h ，i n c l i n a t i o na n g l e a n dS Oo n , t h em o n i t o ra r e aa n dt h eo r i g i n a ls u r f a c eb u i l d i n gf o rt r a s i o t na r er e a d j u s t e d ． I nm i n i n gp e r i o d ，t h em e a s u r e sw o r ki se n h a n c e di nt h e a p p a r e n t s u p e r v i s e s ．t h r o u g h t h es u r f a c eo b s e r v a t i o nd a t ar e a l ．t i m ea n a l y s i s o nt h em i n i n gi n f l u e n c es c o p e ，t h ec o a l c o l u m nb o u n d a r yi sa d j u s t e dp r o m p t l y , a n di n d u s t r y ‘ t h r e eb i g ．t i c k e ti t e m s ’’t h es e c u r i t y a n dt h en o r m a lo p e r a t i o na sw e l la st h es e c u r i t yo ft h es u r f a c eb u i l d i n gi sg u a r a n t e e di n t h em i n i n gp e r i o d K e y w o r d s ．u n d e rb u i l d i n g ，t h ec o a ls y n u s i am i n i n g ，f e a s i b i l i t ys t u d y I V 学位论文独创性声明 本人声明所 呈 交的 士 学位论文 是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名材鬼 签字日期沙b ，9 ，7 ． 导师签名 l p 签字日期j 彳．P I 学位论文使用授权书 本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意中 国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程 以 下简称“章程” ，愿意将本人的士学位论文提 交中国学术期刊 光盘版 电子杂志社 渊 在中国博士学位论文全文数据 库、中国优秀硕士学位论文全文数据库以及重庆大学博硕学位论文全文数 据库中全文发表。中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文 全文数据库可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入C N K I 中国知识资源总库，在中国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联 网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益和承担相应义务。本人授权重庆大学 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公开论文的全部或部分内容。 作者签名 车聋鱼 翩群一 ∥厂肿7 日 备注审核通过的涉密论文不得签署“授权书”，须填写以下内容 该论文属于涉密论文，其密级是，涉密期限至年一月一日。 说明本声明及授权书兰随装订在提交的学位论文最后一页。 1 绪论 l 绪论 1 ．1 立项背景 攀煤 集团 大宝顶煤矿位于四川省攀枝花市西区的东南部。以宝顶为起点， 南距昆明3 8 7 k m ，北距成都7 7 0 k m 。与成昆铁路线接轨于三堆子车站的2 2 0 1 支线， 通过金沙江的北岸到格里坪，并在矿区的巴关河煤厂和格里坪洗煤厂均设有车站。 矿区公路干线贯穿井田南北，通过矿井的干巴塘工业广场直至烂泥箐工业广场。 井田内地形高峻陡峭，切割剧烈，冲沟发育，地势南高北低。 大宝顶煤矿于1 9 6 7 年5 月开始建设，1 9 7 1 年1 2 月建成投产，矿井年设计生 产能力为9 0 万t ，1 9 7 8 年达到并超过设计生产能力，经技术改造后核定矿井年设 计生产能力1 5 0 万t 。 矿井目前开采 1 4 0 0 m 水平和 1 6 0 0 m 水平， 1 6 0 0 m 水平已基本开采完毕，现 主要开采 1 4 0 0 m 水平。 1 4 0 0 m 水平三采区位于宝顶 I I 井田 1 4 0 0 m 水平以上， 1 6 0 0 m 水平以下，北起烂泥阱工业广场北界 即各分层A 、D 拐点边线或延伸线 ， 与 1 4 0 0 m 水平二采区相邻；南止烂泥阱工业广场南界 即各分层B ，C 拐点边线或 延伸线 ，与 1 4 0 0 m 水平四采区相邻，平均走向长1 2 5 0 m 东以F 1 5 断层为界， 西以1 5 0 煤层1 4 0 0 m 等高线为界，东西平均宽2 1 0 0 m 采区总面积为2 ．6 k m 2 。 大宝顶矿 1 4 0 0 m 水平三采区是四采区的接续采区，三采区共有工业储量8 6 5 ．6 万t 。其中工业广场压煤量为5 0 7 ．6 万t ，占总储量的5 8 ．6 ％，工业广场建筑物下压 煤严重制约着矿井的正常生产，造成矿井的生产接续紧张，进行工业广场建 构 筑物下采煤，己成为大宝顶矿缓解生产接续紧张和矿井正常生产的当务之急。2 0 0 0 年攀煤 集团 大宝顶煤矿委托煤炭科学研究总院唐山分院进行工业广场建 构 筑下开采方案设计，提出了条带开采方法的开采技术方案，并进行了技术经济可 行性分析，确定了条带开采方案。同时该开采方案已于2 0 0 4 年开始实施。 随着国民经济的快速发展，能源已列为经济可持续发展中的重要基础工业。攀 煤 集团 建局以来，特别是作为攀钢的主要能源供给企业为我国西部经济建设 做出了巨大的贡献。目前攀煤 集团 所属矿井大部分己开采了近4 0 年，出现了 采掘接替困难、煤炭可采储量短缺的局面。对于攀枝花矿区的近距离煤层群开采 这种特定条件，如果应用条带方法开采大宝顶煤矿工业广场下煤层，只能开采煤 层群中的三层煤，开采准备工作量大、掘进费用高、生产能力小、回采率低，粗 略估算大宝顶煤矿工业广场下压煤的采出量只能达到可采储量的2 5 ％左右，造成 的结果是大宝顶矿可采储量很快枯竭，资源损失严重。攀煤 集团 领导层从战 略高度、企业生存及职工利益和生活保障高度分析，认为煤炭资源已成为企业生 重庆大学硕士学位论文 存的和发展的重要保障，为此决定对大宝顶煤矿工业广场下压煤实行搬迁开采。 大宝顶煤矿工业广场涉及各类建筑物建筑面积达1 5 0 9 4 8 m 2 ，数量之巨大，建 筑物类型之复杂，涉及职工及居民住宅的楼房、平房、矿井工业主要设施。工业 广场地形地势复杂，属开采易于引起山体滑移 滑坡 类型。同时地面搬迁数量 巨大，从时间、人力、物力考虑，必须是分期分批搬迁。为此，攀煤 集团 大 宝顶煤矿着手进行大宝顶煤矿工业广场下煤层协调顺序开采及分期分批地面建筑 物搬迁的安全、经济可行性方案论证，确定合理的开采顺序与分批搬迁顺序，确 保工业广场下煤层科学有序的开采，确保矿井正常生产，确保职工生活正常和人 身安全。 1 ．2 建筑物下煤层群开采方法 国内外对于矿井工业广场建筑群下煤层的开采一般采用采用充填开采、部分开 采、大面积协调开采、搬迁开采四种方法【1 巧】，各种方法的应用条件和特点及概况 简单介绍如下。 1 ．2 ．1 充填开采方法 充填开采方法对于特殊的重要建筑物下及大面积建筑群下保护开采非常有效， 如我国东北的抚顺等矿区、国外波兰卡托维茨矿区均应用这种方法在城镇下进行 了大规模的开采，效果非常好。但是这种方法成本高、系统复杂，且要求充填材 料丰富、取材方便经济，在我国很多矿区目前的技术经济条件下很难实现【6 l 。另外， 近年来在我国许多矿区进行了覆岩离层充填实验，但是覆岩离层充填方法仅能起 到减沉、减损的作用，对于工业广场建筑群下保护开采一般很难实现。 1 ．2 ．2 部分开采 部分开采主要是条带式开采，条带式开采是以煤炭资源的损失为代价，一般回 采率仅5 0 ％左右。在多煤层、煤层群下采用这种方法开采，涉及上下保留煤柱的 对应、煤层开采中的相互扰动破坏、煤柱的长期稳定性与开采煤层数目限定等问 题，使得回采率更低，一般仅为3 0 ％左右。这种方法多应用于村庄下、水体下及 建筑群下，两层及单一煤层的开采【7 J 。常规的条带开采仅应用于开采深度小于5 0 0 m 的条件下，近年来对于煤层埋藏深度大于5 0 0 m 的条件下，采用大条带间歇开采充 填方法，开采方法简单，煤炭回采率高，技术经济效果非常好。 1 ．2 ．3 大面积多工作面协调开采 这种方法是在限定采高的条件下，同时多工作面、快速大面积开采来减小开采 地表移动变形程度，达到保护地表建筑设施的目的。但是其要求开采机械化程度 及技术管理水平高、开采地质条件相对简单，在我国应用的很少【8 】。 2 1 绪论 1 ．2 ．4 搬迁开采 搬迁开采在建筑物下开采，特别在建筑物比较分散的村庄下开采应用比较多， 这种开采方法主要取决于开采及搬迁的总体技术经济效益。 1 ．3 论文的研究目的与主要内容 1 ．3 ．1 研究目的 分析大宝顶矿井 1 4 0 0 m 水平三采区1 5 。3 、1 5 、1 8 、2 l 刁、2 3 ‘2 、2 4 ‘1 煤层开采 条件、地质及其构造情况、地表地形及工程地质条件、地面保护建筑物的分布与 结构类型，确定大宝顶煤矿矿井工业广场下煤层群的开采方案。开采方案的核心 内容是在“全部搬迁、分步实施、开采与搬迁协调进行”的原则下，确定3 ～5 年内 的协调开采与分步搬迁的开采顺序与搬迁顺序，同时，确保地面重要工业设施 矿 井“三大件” 正常运行，确保住户的人身安全，采区生产能力达到3 0 万妇以上， 提高采区的回采率。 1 ．3 ．2 主要内容 ①调查分析工业广场地形、工程地质、建筑群分布及其结构情况； ②调查分析工业广场下煤层赋存及开采条件； ③确定项目计算所需的岩移参数、岩性参数类比分析； ④永久保护地面工业设施 矿井主扇、压风系统及变电所‘‘三大件” ，确 定保护煤柱，确保矿井正常生产； ⑤应用影响函数进行计算机模拟分析比较、协调全部或全部与部分结合的开 采方法，选择安全、经济、可行的最佳开采方案； ⑥根据预期目标，对确定方案与已有条带开采方案进行简要的技术经济比较， 分析方案的可靠性与可行性； ⑦根据开采方案制定合理的开采顺序及与之相对应的地表建筑物分期分批搬 迁方案，制定开采期间的地表建筑物临时安全措施； ⑧进行开采期间地表观 监 测设计和数据分析。 2 开采区地质采矿条什 2 开采区地质采矿条件 2l 地质地形及覆岩岩性 大宝顶煤矿工业广场烂泥箐片区，位于山坡侧，山坡为扇形，⋯坡倾向0 煤 层倾向基本一致。山体晟大标高1 9 6 4 m ，虽小标高1 2 4 0 m ，高差约7 2 4 m 。开采影 响区地表最大标高1 9 6 0 m ，虽小标高1 5 0 0 m ，高差约4 6 0 m 。工H k 广场区域的山坡 中间地带地势坡度较小，一般为1 5 ～2 0 。左右．其} ‘部和F 部山坡较陡，局部最大 达4 0 0 ，山坡平均坡度约为2 5 。，是典型的山区地表地形 型2 1 。 图21 人宝顶工业广场建筑物及地貌全景 F i g u r e 2 Id a b a o d i n g m d u s n ys q u a r eb u i l d i n ga n d I a n d f o r mp a n o t m n 开采区域覆岩岩层以砂砾岩、粗砂岩、中粒砂岩、粉砂岩、细砂岩为主。其中 1 5 号煤层顶板以上含厚度大rI O m 的砂砾岩，砂岩一般在1 0 层以上，在工业广 场煤杜区覆岩以硬岩为主，覆岩组合类型为硬软型，其综合岩性为中硬偏硬。详 见部分岩石力学参数表 表21 及综台拄状圈 图22 。地表松散覆盖层厚度一 般为l m ～5 m ，局部基岩裸露。 在奉区开采煤层的煤系地层段内，1 5 号煤层顶板上约2 3 m 位置有一层1 26 m 厚层状含砾轩1 砂岩，顶板上1 3 m 处有24 m 厚层状白云质粉砂岩。在距1 8 号煤层 项板3 4 m 处有1 5 m 厚粗粒砂岩、砂砾岩，其下还有5 m 厚细砂岩．在1 8 号煤层项 板上方5 m 左右处有1 8 m 厚钙质胶结的粗砂岩或中砂岩。在2 13 煤层顶板卜3 0 m 处有厚1 7 m 租砂岩，项板上有1 2 m 厚相砂岩老顶。在2 32 煤层顶板E3 2 m 处有 厚1 4 m 粗砂岩，顶板上2 3 m 处有9 m 厚含砾砂岩，其近顶板位置有9 m 厚粗细砂 岩老顶。各主采煤层问岩性比较坚硬。备煤层问的厚层砂岩和砂砾岩对各煤层采 用部分开采后的覆岩破坏活化有一定的抑制作用。 重庆大学硕士学位论文 6 2 开采区地质采矿条件 重庆大学硕士学位论文 2 开采区地质采矿条件 图2 ．2 矿区地质综合柱状图 F i g u r e2 ．2m i n i n ga r e ag e o l o g yc o m p r e h e n s i v es t i c kp l o t 9 重庆大学硕士学位论文 表2 ．1 岩石力学参数表 T a b l e2 ．1R o c km e c h a n i c sp a r a m e t e rl i s t 平均抗剪强度平均抗压强度 岩石名称 k g ／c m 2 k g ／c m 2 平均普氏硬度 平均内摩擦角 垂直平行垂直平行 F R ／1 0 0 I B - - t g C F 一 2 ．2 煤层赋存条件 2 ．2 ．1 煤层赋存条件 ■f 8 0 Dg O 4 印0 0 D1 0 卸3 0 D4 I 勋锄彻1 m 图2 ．3 1 4 0 0 m 水平三采区煤层地质剖面图 F i g u r e2 ．3 1 4 0 0 ml e v e lt h r e ep i c k st h ea r e ac o a lb e dg e o l o g ys e c t i o n a ld r a w i n g 1 0 2 开采区地质采矿条件 表2 ．2煤层特征参数及顶底板岩性 T a b l e2 ．2T h ee o a lb e dc h a r a c t e r i s t i cp a r a m e t e ra n dg o e sa g a i n s tt h el e d g e rw a l ll i t h o l o g i e a l c h a r a c t e r 大宝顶煤矿井田开采煤层属中生界上三迭系大荞地煤组，在 1 4 0 0 m 水平三采 区开采丁段和戊段煤层，含可采煤层和局部可采煤层1 7 层，由上向下编号分别为 1 5 - 3 、1 5 一、1 5 、1 7 ～、1 8 ～、1 8 、1 8 。2 、1 9 、 2 1 。1 、2 1 。2 、2 1 。3 、2 2 ～、 2 2 也 、2 3 ～、 2 3 ‘2 、2 4 一、2 5 。2 ；其中，1 5 、2 1 0 、2 3 。2 为主要可采层，其余为次要可采层。开采 区域煤层为缓倾斜煤层群，煤层走向近于南北，倾向西，一般煤层倾角1 0 0 ～3 0 0 ， 见采区地质剖面图 图2 ．3 。通过资料初步分析，开采区域可采煤层为1 5 一、1 5 、 1 8 、2 1 。3 、2 3 之、2 4 以六层煤，其余煤层是否开采，待开采后视情况而定。各煤层特 征参数及顶底板岩层见表2 ．2 。 采区内煤层以光亮型为主，半光亮型次之，煤种以瘦煤为主，焦煤次之。大 宝顶矿东部、南部、西南部浅部露头有大规模小窑采掘活动，但都位于经线4 6 1 6 0 0 以东和纬线2 9 3 5 4 0 0 以南，只有1 5 号煤层小窑靠近工业广场煤柱边界线，小窑以 平洞或5 ～1 5 0 小斜井开采，雨季常有积水。 重庆大学硕士学位论文 2 ．2 ．2 煤层顶底板 本区内煤系地层岩馕以细岩类为主，粳岩次之，岩性变化较大。有的煤层的伪 顶厚度变化较大，甚至时有时无，其岩性多为炭质泥岩或薄层状粉砂质泥岩，厚 度～般O ．1 “ - - 0 。3 m ；直接顶以厚层状或中厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩为主，厚度一 般l “ - 9 m ，也有个别煤层因冲刷直接顶缺失，与煤层直接接触的即为一套含砾粗 砂岩，砂砾岩，细砂岩的老顶，见表2 ．2 。 2 ．2 ．3 邻区开采情况 1 4 0 0 m 水平三采区北邻为正在开采的 1 4 0 0 m 水平二采区；南邻 1 4 0 0 m 水平 霉采区，下部为歪在开拓准备的 1 2 2 0 m 求平一采区，上部黄开采结束的 1 6 0 0 m 水平三、四采区。 2 ．2 ．4 采区煤层风氧化带 1 4 0 0 m 水平三采医只有个别煤层的风氧化带分布在西南部及东部，其分布范 围从煤层的露头向内部延伸约1 5 “ - - 3 5 m 左右。 2 ．3 主要地质构造 1 4 0 0 m 水平三采送地质构造相对发育，对煤层赋存和开采均有一定鹭程度影 响。 2 。3 。董褶曲 ①1 8 号褶曲横穿该采区西部，轴面均有不同程度的扭曲。在该采区，1 8 号褶曲呈“扁担形”，走向从南偏西、南北至南偏东，两翼倾角变化较大，一般情况 下，两翼倾角大子东翼倾角。 ②1 7 号褶曲横穿该采区中部的微波形褶曲，轴线走向北1 5 0 东；以l O 线为 中心，背向斜轴面成相反方向倾斜即背斜轴面在9 线和l l 线附近向谣倾，丽向斜 轴面在此地段则近于直立或微向东倾。 ③董6 号褶益横穿该采嚣东部。 1 6 号背斜在1 0 线以北轴线走向为北O O “ - 1 1 0 东，平均以9 0 的倾伏角向南倾 伏。轴面倾向强；倾焦为8 0 。“ - - 8 9 0 ；l O 线以南，轴线渐有起伏，并且被1 0 1 断层 破坏。 1 6 号向斜向北翘起封闭，向南倾伏消失。在该采区，轴线走向北0 0 , - - , 1 0 0 东，且在n 线和1 2 线闻地表浅部为1 5 断层所切割。l O 线以北，轴面微向西倾， 倾角为8 2 0 ～8 9 0 ，轴线平均以9 0 的倾角向南1 5 0 谣方向倾伏，东翼地层倾角平缓， 西翼地层{ 嗳焦较陡。l ◇线以南，辘面倾蕉由北往南逐渐毒小变大，轴线呈波状起 伏。 ④1 9 号背斜位予该采区1 2 线附近的东南角，且被1 5 断层所切割，由北往南， 1 2 2 开采区地质采矿条件 平均以5 。的倾伏角向南倾伏消失，轴面近于直立，微有扭曲。 2 ．3 ．2 断层呼 1 4 0 0 m 水平三采区位于1 5 断层的下盘，尤其受三对褶曲控制，断层相对发育， 甚至复杂。因此，未查明的隐伏断层将是影响生产的重要构造。 2 ．4 建筑群工程地质条件稳定性分析 2 ．4 ．1 工程地质条件分析 ①影响工程地质稳定性的主要因素 与工业广场地表建筑物稳定性密切相关的地层主要为地表第四系覆盖层和下 伏三叠系基岩层。 第四系为松散的残积物和坡积物，岩性以黄褐色含砾砂质土为主，属原岩风 化产物，受地表流水剥蚀、局部沉积和人为搬运与平整的影响，其厚度变化较大 O ～1 5 m 。由于表土层中含砾、含砂量大，粘土类成分较少，土层疏松，土壤粘 结性差，以此为地基和土坯材料的建筑物，地基稳定性差，墙体容易开裂。总之， 开采区表层含砾砂质土的工程地质稳定性差1 9 u J 。 三叠系位于第四系之下，局部陡坡处基岩裸露。三叠系主要为上统大荞地煤 组，岩性为砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层。由于该煤系地层以厚到中厚层的 砂砾岩为主，岩性较为坚硬，力学强度高，岩层的工程地质稳定性较好，以此为 基础的建筑物抗变形和抗破坏能力较强。 从区域地形地貌来看，研究区位于我国南北向横断山脉的东侧，受其控制， 大宝顶煤矿所在的宝鼎山整体也呈南北走向。该矿工业广场和生活区位于宝鼎山 的西坡山腰之上，属于典型的山脉斜坡地貌，坡向西，平均坡度2 0 0 左右。从自然 因素考虑，这种斜坡完全具备发生重力地质变形和地质灾害的地形地貌条件，即 这一地形地貌条件对地表建筑物的工程稳定性整体上是不利的。 ②工程地质稳定性分区的主要判据 地表工程地质分区综合考虑地层岩性、地形地貌、地质构造、水文、采矿活 动和建筑物受损情况等因素，研究中将大宝顶煤矿工业广场的工程地质稳定性分 为稳定 I 、较稳定 I I 和不稳定 I I I 3 种类型。 本次采用的分区方法为，首先圈定稳定 I 区，然后确定不稳定 Ⅲ 区， 剩余地段全部划归较稳定 I I 区，主要依据如下 1 覆盖层厚度地表覆盖层较厚 8 m 时，由于其岩性以含砾砂质土为主， 松散颗粒之间的粘结性极差，工程地质不稳定；地表覆盖层较薄 oI．1Ioo寸一勺uflc一_【IoQ_n．寸。一D_，上 秣寂拳戢懈姗钆随靶辎凶米⋯}*吕oo螺v￡．寸秣 煎庆大学硕士学位论文 2 区段开采顺序。由 a 1 5 。3 煤层区段开采顺序为由下至上依次开采由 b 2 3 砭、2 4 ‘两煤层中各区段由上至下依次开采呤 e 1 8 号煤层区段开采顺痔为壶下 至上依次开采由 d 1 5 煤层第二、第三区段开采顺序为由下至上开采白 e 其 他煤层区段开采顺序按生产要求安排。 3 各煤层中同采工作面数目各煤层中同采工作面数目安排如表4 ．3 所示， 为满足采区生产能力3 0 万／a 的要求，同一煤层可同时安排两个生产工作面，但两 嗣采工作面必须安排在两翼，且到达上山 石门 位置在时闻上至少闻隔3 个月， 以避免应力和地表移动变形叠加。 ②需簧时开采方寨局部调整方法 为减少初期搬迁量，在开采方案中将1