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安全技术经济一体化论证
洛阳义安矿业有限公司
安全经济技术一体化论证
汇
报
材
料
二〇一五年三月
一、矿井概况1
二、生产系统优化方案1
(一)增大工作面单面储量1
(二)煤巷掘进支护形式改造3
(三)底板岩巷布置及岩巷掘进工艺改造5
(四)提高巷道单进水平7
三、机电运输系统经济一体化论证方案9
(一)11区轨道无极绳料车运输能力提升9
(二)矿井煤流系统10
(三)矿井电力成本优化10
(四)矿井机电运输材料成本优化12
(五)矿井设备维修成本优化12
四、通风系统改造13
五、煤与瓦斯突出防治系统优化14
(一)钻机及钻孔施工工艺优化14
(二)11100工作面辅助巷消突工艺优化15
六、防治水系统优化16
七、人力资源优化方案17
八、存在难题19
义安矿安全经济技术一体化论证
一、矿井概况
洛阳义安矿业有限公司设计生产能力120Mt/a,服务年限55.8a,矿井于2003年11月开工建设,2009年6月正式竣工投产。
义安井田位于新安煤田深部,井田地质构造简单,水文地质条件中等,正常涌水量312m3/h,煤层底板距奥陶纪灰岩垂距平均58.9m,突水系数0.084Mp/m,存在突水危险性;可采煤层为山西组二1煤,煤层赋存极不稳定,坚固性系数0.2,顶底板均为泥岩,属豫西“三软”煤层;煤层不易自燃,煤尘具有爆炸危险性,瓦斯含量最大14.52m3/t,瓦斯压力最大1.51MPa,属煤与瓦斯突出矿井。
矿井采用中央并列式通风,开拓方式为立井上下山开拓,工作面倾斜长壁布置,采用综合机械化采煤工艺。
目前开采一水平,采深达到787m,井下现有综采工作面2个,掘进工作面6个。
二、生产系统优化方案
面对目前国内经济下行和环保减排力度日渐加大,按照“一矿一区一面一准备”的生产布局对我矿的采区进行再优化,集中生产,减少辅助系统和人员,减耗减员减亏,保证企业良好的生存状态。
(一)增大工作面单面储量
1、现状
我矿现有工作面长度120~130m,施工两条底抽巷,距顺槽平距1米,垂距8m,单个工作面储量约60万吨,岩巷工程量相对比较多且工作面转移频繁。
2、优化方案
方案Ⅰ:
工作面长度150m。
布置三条底板巷,两条顺槽,顺槽长度1000m,顺槽底板巷距煤层垂距15m,距顺槽平距外错15m,中间底板巷位于两顺槽底板巷中部,距煤层垂距15m,工作面平均煤厚4m;
方案Ⅱ工作面切眼长度180m。
布置三条底板巷,两条顺槽,顺槽长度1000m,顺槽底板巷距煤层垂距15m,距顺槽平距外错15m,中间底板巷位于两顺槽底板巷中部,距煤层垂距15m;工作面平均煤厚4m;
方案Ⅲ工作面长度200m。
布置三条底板巷,两条顺槽,顺槽长度1000m,顺槽底板巷距煤层垂距15m,距顺槽平距内错15m,中间底板巷位于两顺槽底板巷中部,距煤层垂距15m;工作面平均煤厚4m;
3、安全技术经济论证
工作面优化安全经济技术比较
方案
项目
方案Ⅰ
(切眼150m)
方案Ⅱ
(切眼180m)
方案Ⅲ
(切眼200m)
结论
经济
总工程量5255m,万吨掘进率69.7m/万吨,吨煤可比投资153.68元/吨,工作面储量低。
总工程量5315m,万吨掘进率58.7m/万吨,吨煤可比投资153.68元/吨,工作面储量高。
总工程量5375m,万吨掘进率53.5m/万吨,吨煤可比投资153.68元/吨,工作面储量高。
综合比较后,方案Ⅱ吨煤投资低,巷道利用率高,防突效果好,工作面搬家次数少
,利于矿井采掘接替,决定采用方案Ⅱ。
技术
巷道利用率较低,日推进量高,要求生产组织严密,工作面服务年限短,搬家频繁。
巷道利用率高,日推进量较低,工作面服务年限
巷道利用率高,日推进量低,工作面服务年限较长,节约了搬家次数
长,节约了搬家次数。
有利用于防突措施实施。
,但防突钻孔实施困难。
安全
系统安全可靠
系统安全可靠
系统安全可靠
(二)煤巷掘进支护形式改造
1、现状
目前我公司准备巷道(煤巷)采用锚网+工钢梯形对棚支护,此种支护方式能够满足安全技术要求,但施工工艺程序较多,施工速度较慢、巷道支护成本较高。
2、优化方案
方案Ⅰ12#工字钢梯形对子棚支护形式,顶部不进行锚网(索);
巷道采用对子棚支护,架设4.2m工钢梁,3m工钢腿,顶部背设金属网,帮部背设塑料网,巷中打设一行抬棚,抬棚梁长2.5m,点柱长2.7m,巷道净断面12.4㎡,毛断面14.2㎡。
方案Ⅱ锚网索+12#工钢梯形单棚支护形式;
巷道采用单棚支护,架设4.2m工钢梁,3m工钢腿,棚距700mm,顶部打设3根长8mφ15.24mm锚索,锚索间排距1400mm×2100mm;顶部背设金属网,打设6根2m长、φ20mm螺蚊钢锚杆,锚杆间排距700mm×800mm,帮部背设塑料网,巷中打设一行抬棚,抬棚梁长2.5m,点柱长2.7m,巷道净断面12.4㎡,毛断面14.2㎡。
方案Ⅲ是锚网+帮部锚网钢带支护形式;
巷道采用顶部锚网索及帮部钢带锚网支护,顶部铺设金属网,打设7根长2m螺蚊钢锚杆,打设3根长8mφ15.24mm锚索,锚索间排距
1400mm×2100mm,帮部挂菱形金属网,打设管缝式锚杆,锚固钢带,锚杆间排距700mm×800mm,巷道净断面12.4㎡,毛断面14.2㎡。
3、技术经济论证
煤巷掘进支护改造安全经济技术比较
方案
项目
方案Ⅰ
方案Ⅱ
方案Ⅲ
结论
经济
每米巷道支护材料费用约3072元,工钢复用每米可节约1700元,实际每米巷道费用1372元。
每米巷道支护材料费用约2378元,工钢复用每米可节约850元,实际每米巷道费用1528元。
每米巷道支护材料费用约1232元。
综合比较后,方案Ⅰ巷道掘进费用低,施工工艺简单,适用性强,有效提高煤巷单进,决定采用方案Ⅰ。
技术
减少了施工工序,每班节约锚网时间约2小时
每班节约架棚时间约1小时,但适用性受限,必须顶板完好时,沿顶掘进
二1煤层直接顶为砂质泥岩,厚度0~3.5m,锚杆锚固效果差,且我矿煤层松软,煤层硬度系数仅0.14~0.4之间,锚杆眼容易塌孔,帮部锚杆打设困难
安全
根据我矿煤层埋深、赋存条件、地质条件该方案安全可靠。
当顶板破碎,不能锚网支护时,仅单棚支护强度不够。
我矿煤层较软,锚杆打设难度大,容易出现片帮等危险
(三)底板岩巷布置及岩巷掘进工艺改造
1、现状
我矿底板岩巷施工,支护形式采用全段面锚网+锚索梁+喷砼复合支护;底板巷顶板与二1煤层底板保护岩柱为8m,平距在1m或6m,巷道施工单进水平低,施工速度慢,后期工作面顺槽掘进时,底板岩巷离层严重,巷道变形量较大,后期修护困难,需再次架棚才能达到好的支护效果。
对此,结合矿井现状,我矿提出三种布置方式进行分析论证。
同时对巷道断面和支护方式进行改革,满足通风、行人,运输及防突、探煤、探放水要求,确定巷道掘进净宽4.5m,净高3.65m,墙高1.4m,巷道毛宽4.6m,毛高3.7m,喷砼厚度50mm,巷道掘进断面积14.7㎡,净断面14.3㎡。
2、优化方案
方案Ⅰ底板巷与煤层底板之间岩柱(垂距)15m,平距外错15m,快速掘进作业线掘进;
方案Ⅱ底板巷与煤层底板之间岩柱(垂距)8m,平距外错15m,综掘掘进;
方案Ⅲ底板巷与煤层底板之间岩柱(垂距)15m,平距外错1m,快速掘进作业线掘进。
3、经济技术论证
方案Ⅰ
方案Ⅱ
方案Ⅲ
结论
经济
减少或取消顶部锚索梁支护,百米巷道节约锚索梁112套,节约费用约2.4万元、锚索224根,节约费用约1.7万元;人工费按劳动定额节约人工费约6.7万元,共计节约10.8万元。
采用新支护形式可将巷道修护率由目前的45%降低到5~10%,按百米巷道计算,套棚修护节约材料费约2.9万元,按劳动定额人工费约1.1万元,共计节约4万元。
所需钻车及装载机等设备需购买。
减少或取消顶部锚索梁支护,百米巷道节约锚索梁112套,节约费用约2.4万元、锚索224根,节约费用约1.7万元;人工费按劳动定额节约人工费约6.7万元,共计节约10.8万元。
采用新支护形式可将巷道修护率由目前的45%降低到5~10%,按百米巷道计算,套棚修护节约材料费约2.9万元,按劳动定额人工费约1.1万元,共计节约4万元。
后期防突钻孔施工量较方案一小。
掘进月最高进尺162m,平均进尺120m/月。
减少或取消顶部锚索梁支护,百米巷道节约锚索梁112套,节约费用约2.4万元、锚索224根,节约费用约1.7万元;
采用新支护形式可将巷道修护率由目前的45%降低到5~10%,按百米巷道计算,套棚修护节约材料费约2.9万元,按劳动定额人工费约1.1万元,共计节约4万元。
从层位设计、与煤巷位置关系、工艺及工序上进行分析,结合矿井现状,并依据《义煤公司2014年12月12日〈新安煤田底板巷瓦斯预抽巷合理层位布置研究方案〉讨论会议纪要》要求,在2015年将对方案Ⅱ、方案Ⅲ两种方案均进行组织实施;根据所选层位岩性,优先考虑上综掘,方案
Ⅲ将在12090胶带底板巷进行试验;如果不能上综掘,则考虑采用岩巷快速掘进作业线,方案Ⅱ在11040底抽巷进行试验,进一步优化施工组织,实现底板岩巷快速掘进。
技术
该方案巷道位于L7灰岩中,岩石硬度系数f>8,无法采用综掘机掘进,考虑引进一套快速掘进作业线,采用CMJ2-17履带式液压双臂钻车和ZWY-120/45L型煤矿用挖掘式装载机+梭车SSD25(B)施工,实现快速掘进。
根据我矿地质条件,在层位控制在煤层底板以下8m时,巷道位于泥岩,岩石硬度系数4 平距1m,层位控制在煤层底板以下15m时,巷道位于L7灰岩中,岩石硬度系数f>8,采用炮掘施工,锚网喷支护技术可行。 安全 巷道所在层位在L7灰岩中,岩石硬度系数f>8,巷道不易变形,安全可靠。 中深孔爆破,临时支护问题需要研究解决 该方案能减少应力集中,减小巷道变形量,方案安全可靠。 巷道所在层位在L7灰岩中,岩石硬度系数f>8,巷道不易变形,安全可靠。 (四)提高巷道单进水平 1、提高岩巷单进水平 (1)现状: 我矿岩巷单头月进尺40-60m,岩巷头面出碴采用耙岩机配合矿车运输,不能实现连续排矸,严重制约单进。 (2)优化方案: 大断面岩巷掘进全部建立CMJ2-17履带式液压双臂钻车和ZWY-150/55L型煤矿用挖掘式装载机配套机械化作业线,配合皮带运输机和梭式矿车储、运矸的模式。 (3)经济技术论证: 1)采用CMJ2-17履带式液压双臂钻车和ZWY-150/55L型煤矿用挖掘式装载机配套机械化作业线,配合皮带运输机和梭式矿车储、运矸的模式,增加掘进打眼深度,采用2.5~3.0m中深孔爆破,循环进尺为2.5~2.6m/班,月进尺为80m/月以上,提升大断面岩巷掘进进度; 2)增加一套机械化作业线的投入。 初步估算,CMJ2-17履带式液压双臂钻车一台,大约130万元,ZWY-150/55L型煤矿用挖掘式装载机一台,大约60万元,增加两台ST-40(B)梭车,初步估算,大约40万元,合计230万元。 2、提高煤巷单进水平 (1)现状: 我矿作为突出矿井,采掘接替紧张,掘进过程中,需做大量的防突、防治水工作,严重制约单进。 (2)优化方案: 计划在11100工作面实施沿空留巷。 参考新安矿沿空留巷工艺,结合11100工作面实际情况和2011年14010工作面沿空留巷经验,研究一套安全有效的沿空留巷支护方式和施工工艺。 (3)经济技术论证
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