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矿井概述
山西煤炭运销集团阳城惠阳煤业有限公司
安全生产基本情况
第一章矿井概述
一、位置及交通
山西煤炭运销集团阳城惠阳煤业有限公司位于阳城县城南7km的白桑乡通义村附近,地理坐标为:
东经112°23′18″~112°25′44″,北纬35°22′07″~35°23′16″。
井田西南部紧邻阳(城)济(源)公路,经该公路向北14km可达阳城县城,向南可至河南省济源市。
隶属于阳城县凤城镇。
矿区与周边村镇及工矿企业均有乡村公路相通,交通较为便利。
二、资源整合情况
原山西阳城惠阳煤业有限公司为单独保留矿井,矿区由阳城县白桑乡通义村通武磺矿、阳城县白桑乡通义村通义磺矿、阳城县白桑乡吕家河小后凹磺矿、阳城县尹庄乡南底村东坡磺矿、阳城县白桑乡马坡磺矿、阳城县兴成化工厂及部分空白资源整合而成。
2009年资源整合后,隶属于山西煤炭运销集团。
阳城县白桑乡通义村通武磺矿,该矿于解放前1948年初开矿,巷道高3.0m,宽2.5m,前期以开采硫铁矿、土法炼磺为主,1988年后以采煤为主,2002年8月底停产。
阳城县白桑乡通义村通义磺矿(集体),该矿始建于1982年初,前期以开采硫铁矿、土法炼磺为主,1988年后以采煤为主,2002年8月底停产。
阳城县白桑乡吕家河小后凹磺矿(集体),该矿于1982年初开矿,巷道高2.0m,宽2.0m,前期以开采硫铁矿、土法炼磺为主,2000年后以采煤为主,2003年5月底停产。
阳城县尹庄乡南底村东坡磺矿(集体),该矿在76年初开矿,巷道高2.0m,宽1.7m,前期以开采硫铁矿、土法炼磺为主,生产方式为前采后填,1995年后以采煤为主,2003年6月底停产。
阳城县白桑乡马坡磺矿(集体),该矿于1954年初开矿,巷道高2.0m,宽2.0m,前期以采磺为主,生产方式为前采后填。
1970年后归并通义磺矿,1995年后以采煤为主,2003年6月底停产。
阳城县兴成化工厂(国有),该矿于1994年初开矿,巷道高3.0m,宽2.0m,以采煤为主,2002年8月底停产。
阳城县白桑乡石圈矿(集体),该矿于1948年初开矿,由于没有硫铁矿,以采煤为主,停采时间不详。
三、储量情况
本井田15号煤层结构简单,层位稳定,厚度变化不大,全区稳定可采,地质构造简单,煤种单一,煤质特征已确定。
根据整合前矿井开采情况、巷道布置及破坏区范围,估算整合后该矿井15号煤层共占有资源储量为1238万吨。
第二章井田境界及地理位置
山西煤炭运销集团阳城惠阳煤业有限公司位于阳城县城南7km的白桑乡通义村附近,整合后矿区面积6.1801km2,批准开采15号煤层。
具体范围由以下4个拐点(西安1980坐标系6°带)连线圈定:
1、X=3924210.33Y=19626731.52
2、X=3924210.33Y=19629731.54
3、X=3922150.32Y=19629731.54
4、X=3922150.32Y=19626731.52
井田东西宽约3.0km,南北长约2.06km,面积为6.1801km2。
第三章矿井地质概况
一、地质构造
(一)地层
矿区内出露地层为奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组和二叠系下统山西组、下石盒子组,局部被第四系黄土覆盖。
根据以往地质资料。
(二)构造
据整合地质报告,井田构造简单,总体呈现为小型宽缓的向斜,轴向东西向,北翼地层倾角3°~4°,南部较缓,倾角1°左右。
井田内无断层、陷落柱,构造总体属简单类型。
(三)岩浆岩
井田内外无岩浆岩侵入,对本区地层、煤层无影响。
二、煤层赋存情况
矿区内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组,不同的聚煤环境,形成了不同的岩性组合、岩相特征,含煤性也存在有较大的差异性。
太原组为一套海陆交互相含煤地层,含海相灰岩4~5层、含煤8~10层,编号自上而下为5、6、7、8、9、10、11、12、13及15号,其中15号煤层为井田内、全区可采之稳定煤层。
本组地层平均总厚度94.16m,含煤系数5.11%。
山西组为一套陆相含煤地层,含煤1~3层,编号自上而下为1、2、3号,均为不可采煤层。
本组地层平均总厚度40.60m,含煤系数7.39%。
矿区内山西组、太原组含煤地层平均总厚134.76m,煤层平均厚度7.81m,含煤系数5.80%。
(一)可采煤层
井田内主要可采煤层为太原组15号煤层。
15号煤层位于太原组下部K2灰岩之下,上距3号煤层底板94.2m左右,下距奥陶系界面16.5m,煤层厚度1.30~3.60m,平均厚度1.86m,发育0~1层夹矸,矸厚0.10~0.35m,结构简单。
顶板为K2灰岩,局部发育一薄层黑色泥岩,底板为泥岩或含黄铁矿砂质泥岩。
除井田内15号煤层在井田中北部、东南部出露外,为稳定可采的煤层。
三、围岩情况
井田内15号煤层顶板为K2灰岩,厚8.26m,一般情况下K2灰岩下部有0.05-0.10m的泥岩伪顶,随煤层开采而崩落。
底板多为深灰色泥岩,局部含铝土质及黄铁矿。
据山西省煤炭地质研究所对本次施工的ZK3号钻孔顶底板岩石力学性质实验报告,顶板K2灰岩自然抗压强度为27.1--53.1Mpa,平均为41.57Mpa,抗拉强度为0.66--1.37Mpa,平均为1.10Mpa,抗剪强度为4.32--5.20Mpa,平均为4.72Mpa,属中硬—坚硬岩石;直接顶泥岩自然抗压强度为5.2--7.6Mpa,平均为6.0Mpa,抗拉强度为0.2--0.5Mpa,平均为0.34Mpa,抗剪强度为0.78--1.5Mpa,平均为1.10Mpa,属极软弱岩石;底板铝质泥岩自然抗压强度为3.8--6.9Mpa,平均为5.5Mpa,抗拉强度为0.10--0.49Mpa,平均为0.26Mpa,抗剪强度为1.03--1.51Mpa,平均为1.30Mpa,属极软弱岩石。
四、水文地质情况
(一)地表水系
井田位于沁水煤田南部,地貌类型属侵蚀低山丘陵区,井田内地形西北高东南低,冲沟发育,井田内无其它大的地表河流,主要水源为大气降水。
雨季时节,沟谷有短暂洪流出现,流径不长。
矿井充水主要为大气降水,地下水量极少,井田水文地质条件中等。
(二)主要含水层情况
1、第四系(Q)孔隙含水层
主要为第四系松散沉积物,由红色褐色粉质粘土夹细砂层组成。
该含水岩组水位埋藏浅,受大气降水补给,季节性变化大,富水性弱。
2、下石盒子组(P1x)砂岩裂隙含水层
区内下石盒子组地层面积较小,其含水层主要为中—细粒砂岩,受大气降水补给,为弱含水层。
水质类型为HCO3—Ca型水。
3、山西组(P1s)砂岩裂隙含水层
区内该地层主要含水层为中、细粒砂岩,厚度变化大,富水性较弱。
该地层仅残存于山顶和较高地段,为弱含水层。
4、太原组(C3t)砂岩、灰岩岩溶裂隙含水层
岩溶裂隙含水层K2、K3、K4、K5灰岩,沉积稳定,厚度变化不大,岩溶裂隙的发育随埋深增加而减弱,区内该含水层多出露于地表,富水性差。
5、奥陶系中统马家沟组(O2f)灰岩岩溶裂隙含水层
本井田中奥陶统顶部地层出露于矿区东、北部边缘,主要由深灰色厚层状灰岩、角砾状灰岩、薄层泥质灰岩组成,水位标高530m,富水性较强,由于该地段冲沟发育,该段灰岩的富水性较差。
(三)主要隔水层情况
1、石炭系、二叠系灰岩及砂岩层间泥岩隔水层
该类隔水层分布于各灰岩、砂岩含水层之间,主要为泥岩、铝土质泥岩、砂质泥岩,其厚度多为4~13m,埋深较大时在含水层之间起到良好的隔水作用。
但在已有或未来采煤矿坑顶板之上冒落导水裂隙带内的泥岩将失去其隔水性能。
2、本溪组及太原组底部泥岩类隔水层
该隔水层位于15号煤层之下,平均厚度约20m左右,在正常情况下隔绝或减弱了15号煤与奥灰水之间的水力联系。
(四)矿井充水因素分析
1、大气降水:
大气降水通过不同成因的基岩裂隙及松散堆积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑,成为矿坑充水的间接但重要的补充来源。
矿坑涌水量受降水的季节变化影响,具明显的动态变化特征,且有延后特征。
2、采空区积水:
在井田内四周15号煤层有大面积的采空区,可能存蓄着地下水。
3、含水层地下水:
井田矿坑顶板冒裂带将沟通其影响高度范围内各含水层之间的水力联系,使地下水进入矿坑,成为矿坑充水的主要来源。
在开采过程中也不排除在特殊构造部位(如隐伏断裂构造)的越层补给。
据井田水文地质和工程地质条件分析,矿坑充水通道主要为岩土层的孔隙、裂隙、岩溶、顶板冒落带及井筒。
奥陶系岩溶静水位标高(+530m)低于15号煤层最低底板标高(+585m),一般不存在底板突水威胁。
(五)矿井涌水量
据矿井地质报告预测,兼并重组前惠阳煤业300kt/a时,15号煤层涌水量正常为645m3/d,雨季最大可达720m3/d。
本设计采用水文地质富水系数比拟法对15号煤层兼并重组后矿井涌水量进行预算,当生产能力达到450kt/a时,矿井涌水量预计正常涌水量取970m3/d,最大涌水量取1080m3/d。
五、地质储量和可采储量
1、资源/储量估算范围及工业指标的确定
本次整合重组后储量估算为:
估算范围以2009年11月20日山西省国土资源厅换发的采矿许可证,证号为C140000************4531。
井田内15号煤层为无烟煤,煤层倾角小于15°。
工业指标按照2002年12月国土资源部颁发的《煤、泥炭地质勘查规范》中有关规定执行,见下表:
资源/储量工业指标表
最低可采厚度(m)
0.80
最高可采灰份(%)
40
夹石剔除厚度(m)
≥0.05
最高可采硫份(%)
3
最低可采发热量(MJ/kg)
22.1
2、资源/储量的计算
(1)矿井保有能利用资源/储量的计算
①资源/储量估算方法
根据矿区内15号煤层层位稳定,厚度及煤质变化不大,地质构造中等等特点,资源储量估算方法采用地质块段法。
资源/储量估算公式为:
Q=S·H·D
Q:
资源储量(kt);
S:
块段水平投影面积k(m2);
H:
块段内煤层平均厚度(m);
D:
煤的视密度(t/m3)。
②资源/储量估算参数
A、煤层资源/储量块段估算厚度
块段内15号煤层厚度采用块段内各见煤点煤层厚度的算术平均值。
单层厚度小于0.05m的夹矸和煤层合并作为估算厚度,单层厚度小于煤层最低可采厚度,大于0.05m,而其上下煤分层厚度大于等于夹矸时,上下煤分层相加作为资源估算厚度。
B、块段面积
因井内地层产状平缓,构造比较简单,块段面积采用水平投影面积,用Autocad软件计算。
C、煤的视密度
鉴于井田内15号煤层煤质变化小,成分、含量变化范围均不大。
各工程中煤层视密度变化不大,煤层视密度取1.45t/m3。
③资源/储量估算结果
重组后开采15号煤层,经估算保有资源储量12380kt。
根据开采情况,资源储量估算结果如下:
井田保有资源储量计算汇总表
煤层号
煤类
资源储量(kt)
备注
111b
122b
333
111b+122b+333
(%)
15
WY
11724
0
656
12380
94.7
合计
11724
0
656
12380
94.7
依据设计规范:
该矿井工业资源/储量=111b+122b+333k
井田地质构造简单,开采煤层15号煤赋存稳定,可信度系数k取0.9。
计算得出矿井工业资源/储量为1231.44万吨。
(2)矿井设计储量的计算
矿井设计储量=矿井工业储量-永久煤柱损失
矿井永久煤柱损失考虑了井田境界、采空区、风氧化带、村庄、构造等留设保安煤柱的损失。
井田境界煤柱按20m宽留设;采空区煤柱按30m宽留设;风氧化带煤柱按30m宽留设;村庄等保安煤柱均是在其边线外留出保护等级围护带宽度,然后按照各岩层的移动角计算出各岩层的水平移动长度,所有岩层水平移动长度之和即为围护带外煤柱的宽度,村庄煤柱按35m宽留设。
经计算,矿井设计储量为9398.2kt,详见表3-2-3。
矿井设计储量计算表
单位:
kt
煤层
编号
工业
资源/储量
111b+122b+333
永久煤柱损失
设计储量
储量
井田
境界
风氧
化带
采空区
村庄
小计
15
12314.4
541.6
215.6
1090
1069
2916.2
9398.2
合计
12314.4
541.6
215.6
1090
1069
2916.2
9398.2
(3)矿井设计可采储量计算
矿井留设的开采保护煤柱有:
矿井工业场地、井筒、开拓大巷保护煤柱,主要巷道间煤柱及巷道两侧煤柱均按30m宽留设。
矿井工业场地及井筒保护煤柱是在其边线外留出保护等级围护带宽度,然后按照各岩层的移动角计算出各岩层的水平移动长度,所有岩层水平移动长度之和即为围护带外煤柱的宽度,工业场地煤柱按35m宽留设。
矿井设计可采储量按下式计算:
ZK=(Zs-P)·C
式中:
ZK——矿井设计可采储量,kt;
Zs——矿井设计储量,kt;
P——开采煤柱损失,kt;
C——采区回采率,取80%。
经计算,矿井设计可采储量为6732.5kt,详见表3-2-4。
矿井设计可采储量计算表
单位:
kt
煤层
编号
设计储量
设计储量
开采损失
设计
可采储量
工业场地
大巷
小计
15
9398.2
150
832.6
982.6
1683.1
6732.5
合计
9398.2
150
832.6
982.6
1683.1
6732.5
六、周边小煤窑情况
本矿井无邻近矿井
第四章矿井开拓方式
一、开拓方式
采用斜井开拓。
利用井田西北部新建场地作为矿井的工业场地,新掘主斜井和副斜井两个井筒。
其中:
新掘主斜井井筒方位角180°,倾角15°,净宽4.2m,净断面积为13.22m2;主斜井装备胶带输送机,设行人台阶,担负矿井煤炭提升和上下人员任务,并作为进风井兼作安全出口;新掘副斜井井筒方位角180°,倾角9°,净宽4.00m,净断面积为12.28m2,铺设单轨,担负材料、大件等辅助运输任务;回风立井利用原阳城县尹庄乡南底村东坡磺矿主立井(直径3.0m)进行扩掘,设计风井掘至直径4.5m,净断面积为15.9m2,垂深50m,安装梯子间,担负全矿井的回风任务及安全出口;设计在副斜井井底设平车场,长40m,在井底车场西侧布置中央水泵房和主、副水仓、管子道,在井底车场东侧布置急救站和调度信号硐室、两斜井落底后南北设三条下山,倾角3°--4°,分别作为集中辅助运输巷、集中胶带巷和集中回风巷;在井田中部东西布置三条水平采区大巷,分别作为辅助运输巷、皮带大巷和回风大巷;在集中辅助运输巷和辅助运输巷连接处南部设主变电所、采区水泵房、采区水仓和消防材料库等硐室。
辅助运输巷、皮带大巷和回风大巷服务于首采区,即一采区,南北两翼开采;在集中辅助运输巷和辅助运输巷连接处正东815m处,南北布置三条采区大巷,分别作为采区辅助运输巷、采区皮带巷和采区回风巷;服务于井田东部资源,该处为接替采区,即二采区,东西单翼回采;因此根据大巷的布置形式,全井田划分为两个采区。
矿井为中央并列式通风系统,由主斜井和副斜井进风,回风立井回风。
详见开拓平、剖面图。
附:
矿井15号煤层开拓方式平面图、剖面图,井筒特征表
井筒特征表
井筒名称
主斜井
副斜井
回风立井
井口座标
(1980西安坐标系)
经距Y
19627133.248
19627093.248
19627295.524
纬距X
3924097.331
3924097.331
3923915.329
井口标高(m)
+638.00
+635.00
+670.00
井底标高(m)
+624
+620
+620
提升方位角(度)
0
0
井筒倾角(度)
15
9
90
井筒垂深、斜长(m)
60
88
50
井筒宽度(m)
净
4.2
4.0
4.5
掘进
5.2/4.5
5.0/4.3
5.5/4.8
井筒断面(m2)
净
13.22
12.28
15.9
掘进
18.93/15.15
18.31/14.57
23.74/18.09
井壁支护
厚度(mm)
500/150
500/150
500/150
材料
表土混凝土/基岩锚喷
表土混凝土/基岩锚喷
表土混凝土/基岩锚喷
井筒装备
胶带输送机、行人台阶
单轨和行人台阶
梯子间
备注
新掘
新掘
扩掘
二、水平划分
鉴于矿井单煤层开采15号煤层,设计开采15号煤层采用+590m水平。
三、采区划分及开采顺序
根据矿井的开拓布置形式,该矿井共布置两个采区,一采区即首采采区,布置参数为东西方向1200m,南北2000m,两翼回采。
二采区为接替采区,布置参数为东西方向1200m,南北1000m,单翼回采。
前进式布置,后退式回采。
采区开采顺序:
一采区→二采区。
采区接续见下表。
采区接续表
采区名称
开采煤层
设计开采储量(kt)
生产能力(kt/a)
服务年限(a)
一
15
4270.5
450
7.3
二
15
2462
450
4.2
四、采煤工艺及主要设备
采煤方法
矿井设计开采15号煤层,煤层位于太原组下部K2灰岩之下,上距3号煤层底板94.2m左右,煤层厚度1.30~3.60m,平均厚度1.86m,发育0~1层夹矸,矸厚0.10~0.35m,结构简单。
除井田内15号煤层在井田中北部、东北部局部无15号煤层赋存外(露头),为稳定可采的煤层。
井田内15号煤层顶板为K2灰岩,厚8.26m,一般情况下K2灰岩下部有0.05--0.10m的泥岩伪顶,随煤层开采而崩落。
底板多为深灰色泥岩,局部含铝土质及黄铁矿。
据山西省煤炭地质研究所对本次施工的ZK3号钻孔顶底板岩石力学性质实验报告,顶板K2灰岩自然抗压强度为中硬—坚硬岩石。
根据15号煤层的赋存状况和井田开拓特征,结合矿井设计规模和晋城地区开采15号煤层的成功经验,矿井采用长壁综采的采煤方法,顶板采用全部垮落法管理。
②首作面情况及主要设备
设计验收首采面为:
15101综采工作面位于井田南部,15101综采工作面布置形式为“U”型,分别布置15101运输顺槽、15101轨道回风顺槽。
15101综采工作面北面为皮带大巷和辅助运输大巷保安煤柱,东西两侧为实体煤,南面为井田边界保安煤柱,工作面底板最高为+595m,最低标高为+580m,15101工作面的盖山厚度为50~105m,工作面走向长度按120m布置,顺槽长度1060m,可采长度为1000m,可采面积为120000m2。
15101综采工作面参数
名称
单位
数量
名称
单位
数量
煤层厚度
m
1.86
煤层容重
t/m3
1.45
煤层倾角
度
0~3°
采高
m
1.86
工作面长度
m
120
可采面积
m2
120000
盖山厚度
m
50~105
可采储量
kt
323.64
煤层硬度
f=1.8~2.2
可采期
月
8.6
综采工作面主要机械设备配备详见下表
综采工作面主要机械配备表
设备名称
设备型号
功率(kW)
单位
使用
备用
双滚筒采煤机
MG135/320-W
320
台
1
可弯曲刮板输送机
SGZ-630/220
2×110
台
1
转载机
SZB630/75
75
台
1
可伸缩胶带输送机
SSJ-800/2×55
2×55
台
1
中部液压支架
ZZ5000/16/28
架
80
2
过渡液压支架
ZZG5000/16/28
架
4
1
单体液压支柱
DZ25-25/100
根
120
30
π型钢梁
3.6m
根
80
20
乳化液泵站
BRW-200/31.5
125
套
2
两泵一箱
放顶钻机
ZDY1900ST
37
台
2
喷雾泵站
BPW250/5.5
30
套
2
注液枪
DZ-Q1
台
15
3
回柱绞车
JH-14
15
台
2
小水泵
KWQB20
4.0
台
2
1
调度绞车
JD-1
11.4
台
1
无极绳绞车
SQ-50
55kW
台
1
五、掘进工作面个数及机械配备
为了保证采掘比衔接匹配,本次设计井下共装备两套综掘设备。
综掘工作面主要设备配备见下表
主要综掘掘进工作面装备表
序号
设备名称
型号
功率(kW)
单位
数量
1
调度绞车
JD-1
11.4
台
4
2
小水泵
WG80
5.5
台
2
3
局部通风机
FBDN0.6/2×11
11×2
台
4
4
探水钻
ZDY1200S
22
台
2
5
激光指向仪
JFY-3
台
2
6
掘进机
EBZ100E
145
台
1
7
掘进机
EBZ135
210
台
1
8
刮板转载机
SZB-630/40
40
台
2
9
可伸缩带式输送机
DSJ800/40/55型
55
部
2
10
气腿式凿岩机
YT-24
台
2
11
单体锚杆机
MQT-90
台
8
12
风镐
G10
台
2
13
混凝土搅拌机
XBG-1500
3.0
台
2
14
混凝土喷射机
CP-7
5.5
台
2
我矿为基本建设矿井,2010年底开工建设至今,一期工程已接近尾声,预计建井工期22个月:
矿井移交方式
依据开拓部署,整合后矿井的首采区为15号煤一采区,在首采区中布置一个综采工作面、两个综掘工作面。
设计采用一次设计、一次建成投产的移交方式。
矿井移交生产时,井巷新增的工程量为半煤岩巷7104m,岩巷459m,井巷合计7644m,硐室体积5193.6m3,掘进总体积76369.2m3。
井巷平均成巷进度指标
井巷平均成巷进度指标是计算和确定矿井建设工期的依据和基础,其大小直接影响建设工期的长短。
设计在对全国专业施工队伍施工水平调研的基础上,分析该矿井井巷布置、断面大小、井巷坡度、提升运输及施工安全等具体的施工条件和特点,对井巷平均成巷进度指标进行确定,力求正确反映建设工期。
井巷平均成巷进度指标如下:
岩巷:
60m/月;
半煤岩巷250m/月(综掘);
煤巷:
300m/月(综掘);
硐室:
岩300m3/月,煤500m3/月。
井巷主要连锁工程
根据井巷工程的布置,井巷主要连锁工程由新掘主斜井、新掘副斜井、扩掘回风立井、井底车场、井底硐室、集中胶带运输巷、集中辅助运输巷、集中回风巷、采区硐室、皮带大巷、辅助运输大巷、回风大巷、回采工作面运输顺槽、回风顺槽、工作面开切眼及掘进工作面等工程组成。
井巷连锁工程施工工期为17个月。
建井工期预计
经井巷工程施工进度图表排队,当井下同时施工的掘进队伍为3个时,井巷工程施工准备期1.0个月,井巷施工期17.0个月,机电安装3.0个月,联合试运转1.0个月。
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