摘要
华北煤炭资源量占据我国煤炭资源总量的一半以上,其中石炭纪-二叠纪含煤盆地是我国华北地区主要的含煤盆地,煤炭资源非常丰富。华北板块含煤盆地自晚古生代聚煤期后,受到后期多期次构造变形改造,形成了西高东低的地形格局,自西向东以离石断裂带,紫荆关-晋获断裂带划分出西部褶皱系鄂尔多斯含煤盆地,中部大型向斜山地块体和东部断陷盆地。本文研究的鲍店煤矿位于鲁西即华北东部断陷伸展体系中,构造变形主要受东部郯庐断裂带影响,断裂带两侧地层差异显著,受到后期构造变形改造作用明显。鲁西地区断陷和隆起构造并存,以大型张扭性正断层构造为主,形成了多个煤田。 本文在研究鲍店煤矿的区域成煤地质条件的基础上,较深入分析和研究了鲍店煤矿的地层、构造、岩石学特征,进而对鲍店煤矿煤岩特点、煤质、可采煤层的岩石学特点开展了研究。通过研究,较全面掌握了鲍店煤矿的含煤岩系、煤层数量及可采煤层数量和厚度、煤层产状、规模;煤层顶、底板岩石类型、岩体的工程稳定性;该煤矿的主要控煤构造样式;井田内构造(单斜、褶皱)特征、断裂分布情况,等等内容。特别是可采煤层倾向变化,直接决定采煤系统设计的变化。特别对于可采煤层顶、底板岩石的工程力学性质进行了较深入分析,为矿井放顶煤采煤系统的设计提供了较详实基础数据。研究煤田的构造变形机制对于煤矿开采有着重要意义,褶皱与断层影响煤矿地质勘查及采煤工程部署,对资源的回采率影响极大;顶、底板岩石类型对开采及工程掘进过程稳定性和安全性有重大影响;资源厚度、埋藏深度、煤层结构对采煤工艺选择意义非凡。通过对典型代表性煤矿的研究可以推广到区域煤矿研究和采煤工程部署。前人通过不断论证确定了鲍店煤矿采取放顶煤开采方式,由于区域共性,周边煤矿也有相同开采方式,共性之中的个性又表现为沉积环境的微小差异、构造带的变形影响和顶、底板岩石类型的不同组合、工程过程的设备选型等。所以基础地质研究,构造对比在煤层对比、区域采矿过程中至关重要。比较于其它金属矿床,煤矿有它自身很多的特殊性,比如煤岩的脆性、瓦斯、自燃,所以采煤工程系统比其它金属矿山地下开采系统存在更多问题和危险性,更容易受冲击地压、冒顶、片帮、透水、瓦斯及煤尘爆炸的危害,造成事故,因此,就上述问题也重点展开了探讨。本论文在鲍店煤矿的水文及工程地质条件较深入细致研究基础上,认为该煤矿可采,矿山的水文地质和工程地质条件符合当前采煤的采矿工艺要求,当前采煤技术水平能够处理鲍店煤矿放顶煤系统可能出现的问题,比如,采煤系统、支护系统、运输系统、排水系统、通风系统、安全保障系统,都能够保证安全、有效地把煤矿采出来。通过对鲍店煤矿顶板特性研究,对顶板周期来压数值模拟,确定来压周期;通过顶煤位移规律研究,拟合出顶煤位移曲线,为放煤和防止顶煤冒落、煤壁片帮做出预测;通过对工作面研究,分析工作面部署的合理性,为提高回采率提出合理建议,对需要注意的操作做出警示。通过对鲍店煤矿的从区域构造到具体井田构造的研究,对放顶煤技术在相类似构造中的应用提供了参考依据,并对放顶煤技术的优劣势和采矿过程中需要注意事顶做了归纳总结。