最新煤矿矿井设计说明书Word文档格式.docx
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井田内主要构造为一宽缓的向斜构造组成,井田内探明有两个陷落柱,断层较为发育,井田内目前探明有三条正断层,详述如下:
向斜:
位于井田中部,轴向近南北向,两翼基本对称,倾角3-50。
陷落柱:
据井下巷道揭露,在井田东南部附近,探明有两个陷落柱,横断面近似圆形,最大者直径140×
150m,其内部岩石杂乱破碎,煤层与陷壁界面清晰,壁陷角750-800左右。
断层:
井田东部的断层呈弧形状,落差5m倾角300,走向近南北向,倾向西,井田内延伸长度约230m左右;
井田内中南部断层,落差5m,倾角650,走向北东向-南西向,井田内延伸长度约200m左右;
井田内中部断层,落差2m,倾角650,走向北西向-南东向,井田内延伸长度约200m左右。
2、地质特征
井田位于太行xx侧,属低山丘陵地带。
地表经长期风化剥蚀,沟谷纵横,梁岭绵延,地形十分复杂,纵观井田,其东北部为低山区,沟深坡陡,沟谷多呈“V”字型,向西南渐次过渡为丘陵区,山间沟谷逐渐变得开阔宽缓,井田总体呈东高西低之势,其最高点位于井田东部山头,海拔1070.0m;
最低点位于井田西南沟谷,海拔987.0m,相对高差83.0m。
井田含煤地层为太原组,为一套海陆交互相含煤地层,含煤7层,编号自上而下为8#、9#、9#下、11#、12#、13#、15#,其中8#、9#煤层为全区发育较稳定可采煤层,15#煤层稳定可采煤层,其余为不可采煤层。
本矿井批准开采的15#煤位于太原组下部。
表1煤层及顶底板岩性特征
序号
煤层名称
倾角
平均厚度
层间距
容重
硬度
煤层生产率
顶板
底板
1
15#
3-80
6m
70m
1.4
8.4
石灰岩
砂质泥岩
三、井田水文地质情况
1、井田水文地质条件
(1)地表迳流
井田南部有秀水河自西向东流过,属季节性河流。
本井田沟谷纵横,冲沟发育,但多属雨季排洪通道,平时干涸无水。
(2)地下水
矿井含水层以第四系砂砾层地表潜水、xx组砂岩裂隙水、太原组石灰岩岩溶裂隙水,奥陶系石灰岩岩溶裂隙水为主。
①奥陶系石灰岩岩溶含水层:
为煤系地层之基底,岩性主要为厚层状石灰岩,岩性坚硬、质纯,含有方解石脉,普遍有被水侵蚀溶解现象,风化面有小溶洞存在,钻孔揭穿该灰岩时,冲洗液漏失严重,孔内不返水,水位立即下降,甚至漏到底。
根据119队精查勘探资料,该区奥陶系石灰岩卡斯特溶洞发育,水量丰富,但水位较深,水位标高在500m左右。
上覆本溪组地层以泥岩为主,形成很好的隔水层,阻止了上部含水层与奥陶系石灰岩的水力联系。
②太原组石灰岩、砂岩含水层
本组地层发育三个含水层段,即K2、K3、K4石灰岩.其中K2灰岩含水性最强。
K2灰岩:
井田内发育良好,一般分为三层,中间被黑色泥岩所分隔,其顶部为厚达5m以上的泥岩及砂质泥岩;
底部有时为一层厚度小于2m的泥岩与15#煤直接接触,有时则为15#煤直接顶板,纯厚度一般3~12m。
从邻区露头上看,节理裂隙及溶洞较发育。
该灰岩本区埋藏较深,钻探过程中,冲洗液漏失严重。
经抽水与物探测水试验对比,该层石灰岩单位涌水量0.007~2.00l/s.m,渗透系数为0.053—15.8m/d。
该层补给条件良好,含水性较强,开采15#煤时应予以足够重视。
K3、K4灰岩:
位于太原组中、上部,为13#煤及11#煤顶板。
厚度1~4m,岩性坚硬,钻孔中有被水溶蚀或为方解石脉充填现象,有漏水现象,其厚度及含水性不及K2灰岩,但埋藏浅,易接受地表降水之补给,循环方便,故亦是本区含水层之一。
③xx组、下石盒子组砂岩含水层
xx组、下石盒子组地层主要由砂岩、砂质泥岩和泥岩组成,其中砂岩厚约30—40m,为很好的孔隙裂隙含水层。
该含水层补给条件良好,据119队勘探资料:
砂岩单位涌水量0.05l/s.m,该含水层与大气降水有密切联系。
④第四系红土、黄土冲积含水层
包括河床沉积物。
井田内分布广泛,厚度大,含水性强,是当地居民饮用及农田灌溉水源。
综上所述,井田内水文地质条件属中等类型,15#煤层为以顶板进水为主的裂隙岩溶充水矿床,地下水补给来源主要为大气降水。
2、邻近矿井涌水及老窑积水
矿井充水因素主要有大气降水、含水层水和采空区积水。
①大气降水
井田内15#煤层厚度大,稳定可采。
由于基岩区接受大气降水及流经河流,沿裂隙溶洞向深部迳流之地下水对矿井影响不大。
井田内黄土覆盖面广,冲积层发育,接受大气降水含水性较强,地表潜水补给地下水条件较为方便。
②含水层积水
奥陶系石灰岩裂隙岩溶水水位较低,并有本溪组隔水层相隔,对矿井影响不大。
太原组石灰岩中K2石灰岩溶洞发育,有利于地下水富集,对矿井有一定影响。
井田南部有3个陷落柱具有导水性,四邻矿井都有较大范围的采空区,采空区有积水,这些因素对矿井开采15#煤影响较大。
本区以大气降水为井下开采涌水的主要补给来源,井下开采的坑道积水水位流动量动态变化与大气降水关系特别密切。
大气降水经第三、四系松散层和二迭系砂岩、石灰岩岩溶裂隙下渗补给地下通道顺畅的井下。
故井下雨季水量较大,对矿井正常安全生产有一定影响。
3、矿井涌水量
依据地质报告,参考相邻矿井历年的实际涌水资料,充分分析各种充水因素,主要为地表径流及地下各含水层的含水性,并计算了井下各煤层开采时的富水系数。
矿井开采15#煤层时,预计正常涌水量为1m3/h,最大涌水量为3m3/h矿井现正常涌水量不大,考虑到采改后矿井规模和富裕系数,经预测达到设计生产能力后,矿井正常涌水量为5m3/h,最大涌水量为10m3/h。
四、瓦斯等级、煤尘爆炸危险性及煤层自燃倾向性
1.矿井瓦斯等级
由于2009年瓦斯等级鉴定结果未批复,所以采用2008年瓦斯等级鉴定批复结果。
依据xx市煤炭工业局阳煤政发[2009]20号文《关于对2008年度全市地方煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果的批复》,该矿相对瓦斯涌出量为3.33m3/t,绝对瓦斯涌出量0.61m3/min;
属低瓦斯矿井。
2.煤尘爆炸性
依据xx省煤炭工业局综合测试中心提供的检验报告(编号20052527),15#煤火焰长度45mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉用量75%,有煤尘爆炸危险性。
3.煤的自燃倾向性
依据xx省煤炭工业局综合测试中心提供的检验报告(编号20052527),15#煤吸氧量为1.3663cm3/kg,自燃等级为III级,倾向性质为不易自燃。
据调查,本矿井及相邻矿井开采15#煤层时无煤与瓦斯突出、无冲击地压,根据xx详查资料,地温梯度为1-3℃/100m,属地温正常区。
一、井田境界
依据xx省国土资源厅颁发的1400000712170号《采矿许可证》,批准开采15#一层煤,井田面积3.8309km2。
现开采15#煤层,15#煤层井田范围由下列8个坐标点连线圈定。
井田拐点坐标见表1-2-1。
表1-2-1井田范围拐点坐标表
纬距(X)
经距(Y)
4212110
19702026
5
4210196
19700117
2
4211610
19702040
6
4211249
19699638
3
4211629
19702730
7
4211419
19700039
4
4211119
19702744
8
4212050
19699826
二、储量
15#煤保有地质储量为3321.5万吨,可采储量为1495万吨。
按照井田地形和煤层底板变化,计划一采区采区巷道沿井田东西布置,回采工作面沿井田走向布置,倾向推进,推进方向由北向南。
一采区布置在大巷的北部。
一采区走向平均长度1600米,倾向平均长度600米,采区范围960000平方米,保有地质储量820万吨,由于地表无建筑和断层,所以只留设矿界和采区大巷保安煤柱,矿界保安煤柱留设20米,采区大巷由于服务年限长,保安煤柱留设40米,工作面之间的隔离煤柱留设30米。
设计可采储量369万吨。
按照xx市的采区回采率统计,我矿设计采区回采率45%。
820×
45%=369万吨。
全矿年工作日按照300天计算,每日三班生产,一班检修(准备),每日净提升时间按照8小时计算。
1、本次设计15101回采工作面15#煤采用壁式放顶煤一次采全高,工作面设计采高为6.0m,采用“随采随放”追机作业,工作面沿底板推进,机头、机尾各10米随巷道顶底板平缓过渡。
结合放顶煤工艺的特殊性,同时考虑到矿井设计生产能力为300kt/a,设计确定工作面采用四班作业(四六制),即三班生产,一班检修,每天9个循环,即采煤机每班割3刀,采煤机截深0.5m,日进度4.5m。
2、工作面生产能力
Q=Q1+Q2
其中:
Q——工作面日产量,t
Q1——采煤机割底煤产量,t
Q2—放顶煤产量,t
1Q1=L×
S×
M1×
r×
C1
L——工作面长度,取100m
S——采煤机日进深,取4.5m
M1——底煤高度,取2.2m
r——煤层视密度,取1.4t/m3
C1——工作面底煤回采率,取94%
Q1=100×
4.5×
2.2×
1.4×
0.94=1287t
②Q2=L*S*M2*r*C2
M2——放顶煤高度,取3.8m
C2——放顶煤回采率,取75%
其它符号意义同上
Q2=100×
3.8×
0.75=1794t
则Q=Q1+Q2=1287+1794=3081t
掘进煤量按照每日三班掘进,一班准备,每班每日进尺6米,掘进断面按照10平方米计算,日产量Q=18×
10×
1.4=168t
矿井日产量Q=3081+252=3433t
矿井年生产能力300×
3433=1029900t,能够满足90万吨/年生产。
2、采区服务年限
计算公式:
T=Z/A·
K
式中,Z——可采储量;
Z=369万t
A——矿井核定能力;
A=90万t/a
K——储量备用系数K=1.4
经计算二采区服务年限为3年。
第三章采区准备
为了合理开发利用资源,我矿将采区大巷以北定位一采区;
采区大巷以南定位二采区。
二采区工作面长度设计为100米,顺槽长度为550-650米。
按照日推进度4.5米计算,除去采区大巷保安煤柱,每个工作面的服务年限约为0.6年。
一、采区巷道布置
现一区布置为在西采区大巷北部一采区运输、轨道、回风巷道,采用三心拱、料石砌碹支护方式。
为减轻矿山压力,采区运输、回风巷道不再沿煤层底板布置,而沿煤层顶板布置。
二、回采工作面巷道布置
按照底板等高线,设计一采区工作面沿煤层走向布置,沿倾向推进。
回采工作面共有三条巷道,分别为运输顺槽、回风顺槽和瓦斯尾巷,其中瓦斯尾巷为内错式布置。
一、采煤方法的选择
本工作面开采15号煤层,平均厚度为6.0m,煤层结构简单,含有一层0.1~0.3m厚的夹石,直接顶为灰岩,厚度约2.0m,夹三层泥岩,岩性稳定;
伪顶为泥岩或灰质泥岩,厚度约0~2.00m,层理发育,质软,随煤层垮落。
底板为页岩,厚度约1.8m左右,颜色为灰黑色,质较坚硬,并含黄铁矿,节理发育。
煤层赋存平缓,煤层属Ⅱ类自燃煤层,煤尘有爆炸性。
15101工作面为一采区第一个工作面,推进长度600m,工作面长度100m,虽然过去的采煤方法为炮采放顶煤开采工艺,但鉴于国家要求和我矿的总体布局,不适宜采用炮采工艺,设计采用综采工艺。
根据煤层赋存条件及顶底板情况,考虑最大限度地提高回收率并尽可能地降低巷道掘进率。
本设计对15101工作面的采煤方法提出两种方案进行比较。
即炮采放顶煤和综采放顶煤开采。
1、炮采放顶煤采煤方法
沿15号煤层底板布置回采工作面顺槽和开切眼,内错瓦斯尾巷沿煤层顶板布置,采高2.2m,采用单体液压支柱支护顶板,炮采底煤,在支架后部剪网放顶煤,炮采高度为2.2m,放顶煤高度为3.8m,采放比为1:
1.7。
2、综采采煤方法
沿15号煤层底板布置回采工作面顺槽和开切眼,内错瓦斯尾巷沿煤层顶板布置,采高2.2m,工作面采用轻型放顶煤液压支架控制顶板,放顶煤高度为3.8m,采放比为1:
设计推荐综采采煤方法,理由如下:
(1)机械化程度高,工人劳动强度低,支架支护顶板安全性比单体液压支柱支护可靠。
(2)回采工作面生产能力大。
由于采用的是综采放顶煤采煤工艺,因此,工作面单产高、生产效率高,有利于合理集中生产,实现高产高效。
(3)开采技术先进、工艺成熟,xx地区广泛采用综采放顶煤工艺开采厚度15号煤层,目前综采放顶煤开采近水平厚煤层技术成熟、安全、高效、可靠。
(4)综采放顶煤开采的缺点主要有工作面日产量高,但只要严格按照核定生产能力和审批的采掘规划执行,就能确保安全生产。
二、采高的确定
由于15101工作面采用炮采放顶煤开采工艺,放顶煤采煤中顶煤主要是利用地压破碎,依靠自重放煤,所以顶煤在放出过程中破碎松散需要有一定的空间,即一个合理的采放比。
根据经验,当煤质为中硬及以下,节理发育时,采放比以1:
1.5~2.0为宜。
本工作面15号煤层煤质硬度f=2~3,节理发育,此外,结合采用炮采工艺时,采高不宜太高等因素,设计确定炮采高度为2.2m,放顶煤高度为3.8m,采放比为1:
1.73。
所以设计选用综采放顶煤,采高2.2米。
三、支架选型
1、采区工作面液压支架
15101工作面现布置67架ZF3000-16/24B型中间液压支架,其主要技术特征为:
初撑力2524kN,工作阻力3000kN,升降高度为1600-2400mm,长4400mm,宽1460mm;
2架ZFG3200-16/24B型过渡液压支架,其主要技术特征为:
初撑力2524kN,工作阻力3200kN,升降高度为1600-2400mm,长6110mm,宽1460mm。
液压支架所需承受阻力
P=8×
9.8×
γ×
M×
COSα
P—支架承受的荷载,kN,
S—支架支护的顶板面积,取6.25m2,
γ—顶板岩石视密度,取2.5t/m3
M—采高,取2.2m
α—煤层倾角,取0°
经计算,P=8×
6.25×
2.5×
1=2695<
3000kN,满足要求。
2、工作面采煤设备
该工作面现使用的采煤设备为4MG-200W型无链牵引双滚筒采煤机,主要技术特征为:
采高1.4-3.0m,滚筒直径1.4m,截深0.63m,牵引方式为无链双牵引,牵引力250kN,牵引速度0-5.5m/s,机面高度1150mm,电机型号为YBCS型,功率200kW,使用电压等级1140V,喷雾灭尘方式为内、外喷雾。
采煤机割煤能力核定:
Q采=60×
B×
V采×
Q采——工作面采煤机实际生产能力,t/h
M——采高,取2.2m
B——截深,取0.5m
V采——给定条件下采煤机最大可能的牵引速度,取5.5m/s
r——煤层视密度,取1.4t/m3
K——总时间利用系数,一般取0.4
0.5×
5.5×
0.4≈203t/h,满足要求。
3、工作面原煤运输设备
现15101综采面装备工作面刮板输送机和放顶煤刮板输送机各一台,均为SGB-620/220双边链型,主要技术特征为:
运输能力为400t/h,刮板链速为1m/s,电机功率2×
110KW,电压等级为1140V。
4、其他辅助设备
(1)、乳化液泵
为保证液压支架的升降,设计确定采用两台XRB2B80/20型的乳化液泵,一台工作,一台备用,主要技术特征为:
公称流量125L/min,公称压力31.5MPa,电机功率75kW,配套液箱为XR10RX型,容积为1000L,公称压力为35MPa,公称流量160L/min,两泵一箱均设置在运输顺槽内距离工作面煤壁50—80m的位置。
(2)、喷雾泵
为保证综采工作面的喷雾降尘、机电设备的冷却和消防,同时作为配制乳化液的水源,设计确定采用两台XPB200/5.5型喷雾泵,一台工作,一台备用,主要技术特征为:
公称流量200L/min,公称压力5.5MPa,电机功率30kW。
(3)、回柱绞车
为提高综采工作面支架拆除和回收速度,设计确定15101工作面分别在运输和回风顺槽各配备一台JH-8型回柱绞车,其主要技术特征为:
牵引力137.2kN,滚筒直径400mm,滚筒宽度300mm,钢丝绳直径22.0mm,平均绳速0.13m/s,容绳量150m,电动机功率为18.5kW。
一、主要生产系统
1、主井提升
该矿主井采用胶带输送机提升,现安装安装一台DPJ-1200型胶带输送机一台,主要技术特征为:
带速2.45m/s,胶带宽1200mm,运输能力240.8t/h,电动机为两台Y2-355M1-4型三相异步电动机,总功率185kW。
2、副井提升
副井提升现安装JTK-1.6型单滚筒提升绞车一台,电动机型号为YR280-6型,N=95KW。
每次提升串车5辆,矿车为1tU型固定式标准矿车。
钢丝绳选用6×
7+FC型圆股钢丝绳,d=24.5mm。
3、井下运输
井下运输大巷原煤采用1部DTL-80/40/75X型胶带输送机运输,主要技术特征为:
带宽800mm,带速2.0m/s,运量400t/h,配套电机为DSB75-4型,功率75kW。
轨道大巷辅助运输设备选用JD-40型调度绞车接力运输,矿车采用1t标准矿车。
4.排水设备
该矿井为一级排水系统,井下安装三台D46-30×
8型离心式水泵,配套电机功率为75KW,一台工作,一台备用,一台检修。
在回风斜井铺设两趟3寸排水铁管将水直接排至地面。
5.通风系统
矿井通风方式为中央并列式,现安装BDK54-6-No21型轴流式通风机两台,配套电机为YBFe250M-6型,功率为2×
160KW,矿井总进风5000m3/min,总排风量5200m3/min,通风阻力为2500Pa,等积孔为1.98m2。
6.供电、通信及安全监测监控
矿井现为双回路供电系统,主电源接自xx35kV降压站供给矿井的10kV线路,架空线为LGJ-120m2钢芯铝铰线,供电距离4km,备用电源接自东宋35kV降压站供给矿井的10kV线路,架空线为LGJ-95m2钢芯铝铰线,供电距离10km,保证矿井供电的可靠性。
电压等级:
地面高压10kV、低压380、220V
井下低压1140V、660V、127V。
地面变电所现装备S9-800/10/0.4型和KS-800/10/0.4型变压器各一台,其中一台运行、一台备用,容量800kVA,额定电压10/0.4,设于地面变电所内,供主机胶带输送机、副井绞车、主要通风机及其它生产系统用电。
井下采用10kV高压供电,下井电缆为MYJV22-8.7/15-3×
35mm2型矿用聚氯乙烯橡套电力电缆,沿主斜井铺设两趟。
井下工作变压器选用一台KBSG-500/10/0.69矿用防爆型,容量500kVA,备用变压器选用一台KBSG-500/10/0.69矿用防爆型,容量500kVA,供井底车场主排水泵、运输大巷带式输送机、井下照明及掘进工作面动力用电;
KBSG-200/10/0.69型矿用防爆变压器一台,容量200kVA,为局扇专用变压器;
另外工作面装备一台KBSGZY-800/10/1.44型矿用移动防爆变压器专供回采工作面。
②通信
该矿采用行政调度合一的通信方式,程控交换机型号为HJD-256型,容量16门,下井通信电缆选用MY-380/660-2×
2.5型电缆,装有防雷电装置。
井下选用HBZ(G)-1A型本安型按键电话机,分别设在采掘工作面、主要水泵房、主斜井井底车场、地面主要通风机房、主井绞车房变电所均安装有电话。
③安全监测监控、产量监控及人员定位系统
该矿井已装备一套KJ70N安全监测监控系统,井上、下按《规程》规定配备了各类传感器。
该矿井已装备SG-CLJC-G矿井产量监控及KJF92人员定位系统,对矿井产量实施进行监控以及入井人员适时进行监控。
7.地面生产系统
原煤提至地面后经皮带运至地面固定封闭储煤仓,储煤能力10000吨,筛选产品分四级:
100mm以上级、100-50mm、50-25mm及25mm以下,分级落地储存。
实际处理能力达90万吨/年以上。
8.井上下消防及防尘供水系统
①矿井水源
目前,矿井生产、生活用水主要由地表山沟打深水井截砂岩潜水供给,水质、水量满足要求。
②主井井口已修建容量为400m3静压水池两座,经澄清后作简易处理,用于消防及防尘洒水。
地面消防灭火要求各主要建(构)筑物及坑木场,均按规定设置消防栓,消防栓用水量按20L/s计。
其次对地面主要生产点、易产生煤尘飞扬地方和工作点设管网和阀门、配备胶管进行洒水除尘。
井下消防、洒水管共用同一管路,接自地面静压水池,沿15#煤主斜井及回风斜井铺设,选用D89×
4mm无缝钢管,主要大巷为D89×
4mm无缝钢管,顺槽为D50×
4mm,井下主要硐室均设消防栓。
采掘工作面采用鸭咀喷雾器洒水和手动水幕洒水,转载点设自动水幕喷雾洒水降尘,顺槽及大巷每隔80m设圆锥喷雾器洒水。
二、现主要生产煤层、采区、工作面情况
该矿现生产采区位于井田中部,布置采区运输巷、采区轨道巷、采区回风巷各一条,现采工作面编号为15101。
回采工作面长度100m,回采工作面支架为ZFG3200-16/24B型液压支架,顶板管理方式为全部垮落法。
掘进工作面掘进工艺为钻爆法,采区巷道为半圆拱断面,料石砌碹支护方式;
回采工作面顺槽为梯形断面,铁棚
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