貴州省關嶺縣花江背斜煤礦先期開拓方案研究

陳勇和

（福建煤電股份有限公司 福建龍巖 364014）

1 概況

1.1 井田位置和范圍

關嶺縣花江背斜煤礦礦區(qū)位于關嶺縣城南西部，直距15 km，運距30 km。行政區(qū)劃屬關嶺縣永寧鎮(zhèn)、花江鎮(zhèn)、關索鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)范圍極值地理坐標：東經(jīng)105°30′01″～105°35′01″，北緯25°47′19″～25°54′44″，面積39.77 km2，勘查深度為+500 m 標高以上。

1.2 井田煤炭資源量情況

根據(jù)貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105 地質(zhì)大隊提交的《貴州省關嶺縣花江勘查區(qū)煤炭詳查報告》，截至2016 年7 月31 日，共估算區(qū)內(nèi)煤炭資源量（332+333）15 077 萬t，為高硫無煙煤，其中：控制的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量（332）3 173 萬t，推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量（333）11 904 萬t，控制的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量（332）占煤炭資源總量（332+333）的21%。

其中壓覆資源量共計（332+333）463 萬t：南西翼C7 煤層壓覆資源量（333）86 萬t；南西翼C8 煤層壓覆資源量（332）86萬t，（333）111 萬t；南西翼C10 煤層壓覆資源量（332）34 萬t，（333）146 萬t。

對礦區(qū)內(nèi)C3、C4、C5 煤層進行了煤層氣資源量估算，共獲得推斷煤層氣資源量3.64×108m3。

2 井田開拓與開采

2.1 影響井田開拓的主要因素

（1）地形地貌及河川分布。礦區(qū)主體為碎屑巖侵蝕中低山溝谷地貌，中部位為構造剝蝕溝谷，礦區(qū)東部、東南部為巖溶地貌。最高點為百龍會，標高1 871.42 m，最低點位于礦區(qū)東側攔路河河谷，標高993 m，為礦區(qū)最低侵蝕基準面。最大相對高差878.42 m，平均海拔+1 300 m～+1 400 m，屬高中山構造侵蝕地貌。

北盤江自北向南流經(jīng)礦區(qū)西部外圍，與測區(qū)最近的距離約為6 km，江面標高400 m～450 m，為區(qū)域一級侵蝕基準面。

礦區(qū)內(nèi)常年性河流、溪溝不發(fā)育，僅在礦區(qū)中部發(fā)育有一常年性溪流（攔路河），發(fā)源于礦區(qū)北部永寧鎮(zhèn)南東，自NW 向SE 逕流，從礦區(qū)東部流出。本河流量主要受地表降水量控制，枯水期流量100 L/s 左右，豐水期流量500 L/s～1 174 L/s，強降雨后3 h 內(nèi)，流量可達每秒數(shù)十立方米（水中攜帶大量泥沙），降雨結束后4 h～5 h，流量迅速減小。

位于礦區(qū)南部邊緣2.5 km 的白巖塘水庫，原設計庫容量約10 萬m3。該水庫建于1963 年，主要是用于毛栗寨—平寨一帶的農(nóng)田灌溉，現(xiàn)因年久失修而基本失去其功能。

（2）資源賦存情況。礦區(qū)范圍主要構造為花江背斜，背斜軸呈NW—SE 向展布，向SE 端傾伏。南西翼地層較平緩，傾角為15°～25°，北東翼地層傾角較陡，傾角為25°～45°。區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，以走向斷層為主，構造復雜程度為“中等類”。礦區(qū)含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l），含可采煤層7 層，即上煤組較穩(wěn)定局部可采煤層3 層：C7、C8、C10，賦存于龍?zhí)督M三段（P3l3）地層中；中煤組較穩(wěn)定大部可采煤層4 層：C3、C4、C5、C6，賦存于龍?zhí)督M二段（P3l2）地層中。關嶺縣花江背斜礦區(qū)北東翼、南西翼可采煤層特征見表1、表2。

表1 關嶺縣花江背斜勘查區(qū)北東翼可采煤層特征表

（3）主要地質(zhì)構造。礦區(qū)主要構造線與區(qū)域構造線一致，總體呈NW-SE 向。

褶皺：花江背斜是礦區(qū)的主干構造，背斜軸線走向總體呈NW-SE 向，區(qū)內(nèi)長大于11 km，核部地層寬緩，巖層傾角10°～15°，兩翼巖層較核部陡，傾角25°～45°，且核部向兩翼傾角逐漸增大，局部地段傾角大于45°，SW 翼巖層較NE 翼巖層稍緩，呈不對稱箱狀展布?；ń承睂ΦV井開拓布局有較大影響。

斷層：測區(qū)以北西向斷裂最發(fā)育，主斷層有F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F11、F14，有部分近南北向斷層。其中對礦井開拓、開采影響最大的斷層有F1、F2、F3、F4、F5、F8、F10、F11、F14，這些斷層斷距大，落差均超過了50 m，破壞了煤層的連續(xù)性，礦區(qū)整體構造復雜程度屬中等類型，以上斷層基本可作為礦界和采區(qū)邊界劃定依據(jù)［1］。

（4）水文地質(zhì)條件。礦區(qū)位于北盤江支流攔路河的流域范圍內(nèi)，地形條件有利于礦區(qū)的自然排水。礦區(qū)所處區(qū)域范圍的中西部為侵蝕中低山溝谷，東部及南部為巖溶峰叢洼地。區(qū)域地表分水嶺呈NW—SE 走向，次級分水嶺與之近直交。地面標高多在1 100 m～1 800 m，四周均為地表分水嶺，中央為一NW—SE 走向的深切溝谷，地勢較低。礦區(qū)地質(zhì)構造與主要地貌分布方向一致主要為NW—SE 走向，礦區(qū)位于花江背斜核部及兩翼，兩側地層為反向坡。

（5）交通運輸條件。礦區(qū)北部有320 國道和瀘昆高速，東部12 km 處有關興高等級公路，此外，自永寧鎮(zhèn)至花江鎮(zhèn)縣級公路由北而南縱貫礦區(qū)中部。礦區(qū)至滇黔鐵路幺鋪站的運距為60 km，交通較為方便。

2.2 井田開拓方案

根據(jù)井田詳查報告，井田內(nèi)共獲得煤炭資源量（332+333）15 077 萬t，通過計算全礦井工業(yè)儲量為12 696.2 萬t，設計可采儲量為8 832.52 萬t，具備建設大、中型礦井的資源基礎。結合煤礦先期開拓原則：交通便利；地質(zhì)條件簡單，井筒后期維護簡單；盡量少壓煤、少拆遷工程量；井下開拓系統(tǒng)簡單、井巷工程量省，投資少，建井工期短［2］。根據(jù)花江背斜煤礦地表呈北西-南東走向，南高北低，兩側高中間低，中央為NW—SE 走向的深切溝谷，礦區(qū)地表屬高中山構造侵蝕地貌，表3 提出下述兩個對應的井田開拓方案進行綜合比較分析。

方案一：礦井設計生產(chǎn)能力120 萬t/a，采用一礦兩井斜井開拓。南井工業(yè)場地布置在C3 煤層露頭附近地名為“干田埡口”；北井工業(yè)場地布置在C3 煤層露頭附近地名為“小寨”以南400 m 的平緩坡地。

南井在工業(yè)場地內(nèi)+1 270.0 m 標高布置南井主、副斜井及回風斜井井口，南井三條井筒均按52°方位角、25°傾角往下施工，到達+700 m 標高落平后，再布置井底車場、井底水倉及水泵房、永久避難硐室，消防材料庫等，三條井筒在井底通過聯(lián)絡巷貫通形成系統(tǒng)。由于井筒斜長長達1 300 m，為保證井筒施工及后期生產(chǎn)提升運輸?shù)鹊囊?，南井?950 m 標高設置中部接力車場。

北井在工業(yè)場地內(nèi)+1 165.0 m 標高布置北井主、副斜井及回風斜井井口，北井三條井筒均按224°方位角、25°傾角往下施工，同理到達+700 m 標高落平后，再布置井底車場、井底水倉及水泵房、永久避難硐室，消防材料庫等，北井三條井筒在井底通過聯(lián)絡巷貫通形成系統(tǒng)。由于井筒斜長長達1 130 m，為保證井筒施工及后期生產(chǎn)提升運輸?shù)鹊囊?，北井?950 m標高設置中部接力車場。

南、北井均采用斜井開拓，南、北井一水平標高均為+700 m，+700 m 標高以下采用下山開拓。南井劃分為一個水平三個采區(qū)；北井劃分為一個水平六個采區(qū)。南一采區(qū)、北一采區(qū)即礦井先期開拓塊段。設計以兩個采區(qū)、兩個綜采工作面達到120萬t/a 的生產(chǎn)能力。

方案二：礦井設計生產(chǎn)能力90 萬t/a。采用一礦兩井斜井開拓。先期投產(chǎn)時北井工業(yè)場地布置在C3 煤層露頭附近地名為“小寨”以南400 m 的平緩坡地。后期南井工業(yè)場地布置在C3 煤層露頭附近地名為“干田埡口”。

先期投產(chǎn)時北井在工業(yè)場地內(nèi)+1 165.0 m 標高布置北井主、副斜井及回風斜井井口，北井三條井筒均按224°方位角、25°傾角往下施工，同理到達+700m 標高落平后，再布置井底車場、井底水倉及水泵房、永久避難硐室，消防材料庫等，北井三條井筒在井底通過聯(lián)絡巷貫通形成系統(tǒng)。由于井筒斜長長達1 130 m，為保證井筒施工及后期生產(chǎn)提升運輸?shù)鹊囊螅本?950 m 標高設置中部接力車場。

后期南井在工業(yè)場地內(nèi)+1 270.0 m 標高布置南井主、副斜井及回風斜井井口，南井三條井筒均按52°方位角、25°傾角往下施工，到達+700 m 標高落平后，再布置井底車場、井底水倉及水泵房、永久避難硐室，消防材料庫等，三條井筒在井底通過聯(lián)絡巷貫通形成系統(tǒng)。由于井筒斜長長達1 300 m，為保證井筒施工及后期生產(chǎn)提升運輸?shù)鹊囊?，南井?950 m 標高設置中部接力車場。

南、北井均采用斜井開拓，南、北井一水平標高均為+700 m，+700 m 標高以下采用下山開拓。南井劃分為一個水平三個采區(qū)；北井劃分為一個水平六個采區(qū)。北一采區(qū)、北二采區(qū)即礦井先期開拓塊段。設計以一個采區(qū)、一個綜采工作面達到90萬t/a 的生產(chǎn)能力。

3 結論

通過上述分析研究，同時考慮到花江背斜南區(qū)受風力發(fā)電項目壓覆影響，礦井南區(qū)淺部需要留設大量保護煤柱，總體分析后認為，井田采用斜井開拓，移交時先期在礦區(qū)北區(qū)布置一個綜采工作面、兩個綜掘工作面能保證全礦井90 萬t/a 的生產(chǎn)能力，實現(xiàn)集中生產(chǎn)和高產(chǎn)高效。

本礦屬煤與瓦斯突出礦井，屬于容易自燃煤層，礦井產(chǎn)量的大小，主要取決于對各煤層進行煤與瓦斯突出和煤層自燃發(fā)火的治理情況。因此，今后礦井在開采前應先采取相應的治理，在確保安全的前提下進行生產(chǎn)。