煤矿改扩建初步设计说明书 推荐Word文档格式.docx
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二、地势地形
本矿区地处贺兰山北段,为低山丘陵地形,山势多呈北西—南东走向,最高标高为1625m,位于井田东南角,最低为1510m,位于井田北部的XX沟。
区内沟谷不发育,地形切割不强烈。
大多为石炭二叠系地层出露地表。
本井田为一南西倾斜的单斜构造,煤层随地层倾斜露出地表。
三、气象及地震
本区属高山大陆性气候,终年干旱,雨量稀少,年降雨量在150—200mm,最大降雨量为272.3mm,最小为135.2mm,年平均降水量为213.1mm,每年四至九月为该区的雨季。
据测定,历年最大蒸发量为2371.1mm,年蒸发量大于降雨量。
年最高气温在33.5℃,最低气温-27.1℃,年平均气温7.1℃。
每年十一月到翌年四月为冻结期,冻土深度一般为0.5m。
每年3—5月份为风季,最大风速40.0m/s,年平均风速4.0m/s,风向除夏季东南风外,其余季节皆为西、西北风。
地震动峰值加速度为0.20(g),对照地震裂度为8度区。
第二节区域经济状况
XX左旗人口15万,地广人稀。
以畜牧业为主,其中XX镇主要为采煤业。
国民生产总值约15亿元,人均收入3600元,经济不发达。
矿区水电资源充足,生活必须品靠外运。
XX井田内主要煤矿有:
乌兰煤矿、XX煤矿、庆华煤矿、XX煤矿、附新煤矿等。
第三节地质特征及煤层
一、地层
本区地层区划属华北地层区,鄂尔多斯地层区,贺兰山——卓子山地层小区。
出露地层较全。
由下至上为太古界贺兰山群,青白口系——震旦系西勒图组,寒武系,石炭系太原组,二叠系山系组、石盒子组、孙家沟组,三叠系延长组,侏罗系延安组、直罗组、安定组,第四系更新统、全新统。
石炭系太原组和二叠系山系组为XX井田的含煤层位。
二、地质构造
井田内第四纪沉积物覆盖面积小,且较薄,基岩裸露,煤层露头明显,呈一走向北西~南东、倾向东西、倾角19—24°
左右的单斜构造。
本井田范围内构造简单,无大的构造。
三、煤层及煤质
主要煤层赋存于上石炭统太原群及下二迭统山西组地层中,前者含煤层25层,可采12层(22、15、13、12、12上、10、10上、9、8、7、6、5),后者含煤3层,可采2层(3、2),含煤地层平均总厚度258.0m,煤层平均总厚度24.69m,可采煤层平均总厚度20.68m,含煤系数8%。
本井为开采煤层为二迭统山西组二、三号煤。
二号煤工业牌号为主焦煤,属高灰低硫,洗后为低中灰、低硫、低磷、高发热量的炼焦用煤;
三号煤工业牌号为瘦煤,属高灰低硫,洗后为低中灰、低硫、低磷、高发热量的炼焦用配煤。
二号煤厚度0.82—3.24m,平均2.14m,含夹矸0—4层,夹矸厚度0.1—0.8m。
全范围可采。
煤层顶底板岩性多为砂质页岩。
三号煤距二号煤层35m左右,下距六号煤37.9m,煤层埋藏稳定。
厚度0.17—23.49m,平均厚度8.18m,含夹矸1—18层,夹矸厚度0.1—0.5m,全范围可采。
煤层老顶均为中粗粒石英砂岩,厚层状,一般为17——31m,平均23.7m。
多为灰白色、厚层状,中粗粒石英砂岩,厚层状,致密坚硬,分选磨较好。
煤层直接顶为:
砂质页岩、砂岩,真厚一般为1.3-4.3m,平均2.2m。
煤层直接底为:
灰黑色砂质页岩、砂岩,局部地段含泥质易碎,真厚一般为7.7-18.9m,平均10.6m。
二、三号煤特征表
煤层
编号
形态
厚度
(m)
倾角
(度)
岩性
产出
地层
对比性
夹矸
层数
稳定性
顶板
底板
二
层状
透镜状
19-24
砂质页岩、砂岩
Ps
易对比
0-4
稳定、可采
连续
三
0-18
二、三号煤化学成分主要工艺性质成果表
煤
层
牌
号
洗
选
灰分Ad%
硫分Std%
发热量KJ/g
胶质层Ymm
容重
Qb·
ad
daf
煤样
采用
主焦煤
原
24.89
0.48
24.04
34.81
1.48
1.50
10.87
0.50
32.02
35.96
13-23
瘦
27.87
0.51
24.8
34.36
1.52
11.26
0.54
31.56
35.64
8-21
四、瓦斯、煤尘、自燃发火
根据2005年瓦斯等级鉴定报告,该矿属于低瓦斯矿井,矿井瓦斯相对涌出量为7.6m3/t,绝对涌出量为2.63m3/min。
根据煤尘爆炸性、自燃倾向性签定报告,煤尘爆炸指数25%,具有爆炸危险;
煤层属不易自燃发火煤层,但有自燃发火倾向,自燃发火期为18个月。
五、水文地质
井田内水文地质简单。
各含水层之间以煤层及煤层顶底板砂质页岩、页岩为隔水层;
第四纪覆盖甚薄,含水量微弱,导水性不强。
根据矿井开采实际,预计该矿井正常涌水量为5m3/h,最大涌水量为10m3/h。
第四节矿井现状
矿井采用斜井开拓,二、三煤联合开采,中央并列机械抽出通风方式,采煤方法为仓房式,矿井生产能力0.06Mt/a左右。
矿井现有3个井筒,分别为二煤副井、三煤主井、三煤风井。
二煤副井布置在矿井西北边界,现井底标高为1400m,三煤主井和三煤风井布置在井田中央,现三煤主井已经延深到标高为1309m,三煤风井井底标高为1402m。
二煤1406m标高以上已经全部采完,现在1400m标高布置有251回风顺槽及1400石门及三煤联络巷与三煤主井、风井连通。
三煤北部开采到1500m标高,南部开采到1459m标高。
第二章井田开拓
第一节井田范围及储量
一、井田范围
本井田北以20勘探线与庆华煤矿相邻,南至22勘探线,东起煤层露头,西至煤层+1350m底板等高线。
井田南北走向长度1.0km,东西倾斜宽度0.5km,井田面积0.5km²
。
本次矿井扩建井田范围在批复的采矿证范围内,其拐点坐标为:
1、X:
4340670Y:
18608130
2、X:
4340315Y:
18607430
3、X:
4339378Y:
18607854
4、X:
4339708Y:
18608446
二、储量
目前该矿井二号煤层已采至+1406m标高,剩余至+1350m标高,二号煤层保有储量经计算为0.51Mt;
三号煤开采很少一部分,至+1350水平剩余保有储量经计算为4.46Mt。
矿井储量编号为122b。
则本次矿井扩建范围内保有储量为4.97Mt,可采储量为3.15Mt。
储量计算表
表2-1-1
序号
煤层编号
储量
批准
(Mt)
剩余
煤柱损失(Mt)
采区回采率
可采
井筒
煤柱
边界
小计
1
122b
1.61
0.06
0.02
0.08
80%
0.34
2
6.14
4.46
0.70
0.25
0.95
2.81
3
合计
7.75
4.97
0.76
0.27
1.03
80%
3.15
第二节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井工作制度
本矿井设计年工作日330d,每天三班作业,两班采煤,一班准备,每天净提升时间为16h。
二、矿井设计生产能力
根据井田特征及开采工艺,矿井布置一个炮采放顶煤回采工作面,工作面斜长95m,日生产能力为1002t,年生产能力可达0.33Mt/a。
因此矿井设计生产能力为0.3Mt/a。
矿井储量备用系数1.4
矿井服务年限
A=3.15/(0.3×
1.4)=7.5(a)
该井为技术改造设计生产能力0.3Mt,服务年限7.5a。
第三节矿井开拓
一、矿井开拓
1.矿井原生产建设情况
原矿井采用斜井开拓,沿二号煤层在矿井西北边界建有一个副斜井,井筒为木支护,净面积4.8m2;
在井田中央沿三号煤底板在煤层中沿倾斜方向布置三煤风井,井筒为11#矿用工字钢棚支护,净面积5.1m2;
在井田中央三号煤风井北部50m处三号煤底板中距煤层底板6—9m沿倾斜方向布置三号煤主井,井筒为锚喷支护,净面积7.73m2。
在二号煤和三号煤分别布置工作面采用仓房式采煤方法进行开采,矿井生产能力0.06Mt/a左右。
现二煤1406m标高以上已经全部采完,在1400m标高布置有251回风顺槽及1400石门及三煤联络巷与三煤主井、风井连通。
2.开拓方式
二、三号煤在该区随地层出露,煤层埋藏稳定,平均倾角22°
,地表为中低山丘陵起伏带。
由于原矿井各井筒已经形成,并且条件良好,二号煤距三号煤间距35m左右,因此考虑矿井开拓仍采用原有斜井开拓方式,二、三煤联合布置。
只是在开采顺序上提出以下两种开拓布置方案:
方案一:
保留原矿井的三条井筒,即二号煤副井、三号煤主井和三号煤风井,并将三号煤风井改为三号煤副井,兼作为矿井总回风。
采用斜井开拓,二、三号煤联合布置。
将三号煤副井(原三号煤风井)延深到1325m标高,并在1325m标高处布置主井车场和联络巷与三号煤副井连通。
二号煤剩余部分划分为1个阶段,三号煤剩余部分自上而下划分为4个阶段。
由于矿井浅部二号煤已经采完,而三号煤现已经具备开采条件,因此先开采上部三号煤,待深部二号煤准备完成后,再进入二号煤进行开采。
二号煤全部开采结束后,再转入三号煤开采。
二号煤副井只用于完成各井筒延深、井底水仓的布置及剩余二号煤准备的准备工作,所有准备工作结束后,及时回收二号煤副井井筒,并关闭二号煤副井,矿井只保留三号煤主井和三号煤副井进行开采。
三号煤主井用主要于提升煤炭,三号煤副井主要用做回风和下放材料。
方案二:
保留原矿井的三条井筒,即二号煤副井、三号煤主井和三号煤风井,并将三号煤风井该为三号煤副井,兼作为矿井总回风。
二号煤副井用辅助进风并完成各井筒延深、井底水仓的布置、完成剩余二号煤准备的准备工作及生产后期的下放材料工作。
3、方案比较:
项目
优点
缺点
方案一
1、矿井直接进入生产准备,施工容易,建设期短;
2、二号煤副井可早期回收,矿井井筒煤柱少;
3、井筒数量少,井巷维修量小;
4、地面生产系统集中,有利于生产管理。
1、安全出口少;
2、矿井后期通风阻力大。
方案二
2、矿井安全出口多;
3、进风井多,矿井通风阻力小。
1、井筒维修工程量大;
2、井筒煤柱留设多;
3、地面生产系统分散,不利于生产管理;
4、占用设备多。
4、方案确定:
根据以上方案比较,虽然第一方案矿井安全出口少,但矿井保留了两个安全出口,可满足需要;
矿井后期通风阻力虽然增大,但由于主副井巷道断面均大于5m2,选择合适的通风机,可满足矿井通风需要。
并且第一方案煤柱留设少可提高矿井资源回收率;
生产系统集中,易于管理,因此选择第一方案为本矿井改扩建方案。
二、井口及工业广场位置
该矿井为改扩建井,主、副井均已经部分完成,工业广场也已经建成。
主、副井布置在井田范围的中央,主井口在煤层露头以外;
副井井口在煤层露头处。
主井距副井50m。
在主、副井井口附近布置工业广场。
三、阶段划分及巷道布置
矿井从上向下划分阶段布置。
根据剩余资源分部,在井筒两翼布置工作面,二号煤剩余部分划分为1个阶段,工作面斜长143m;
三号煤剩余部分自上而下北部划分为4个阶段,南部划分为3个阶段,工作面斜长95m左右,留10m区段保护煤柱,每个区段垂高39m左右。
各阶段底部标高分别为+1459.0m、+1422.0m、+1384.0m、+1350.0m。
主井、副井在井田范围的中央,两翼布置工作面,工作面生产接续极为轻松。
主井布置在三号煤底板中,风井沿三号煤底板布置,给最终井筒煤柱回收创造了条件。
在井底布置主井车场,由联络巷连通主井车场和副井,详见开拓系统图。
四、采区划分及开采顺序
考虑井田范围不大,设计该矿井不化分采区。
由上向下划分阶段进行布置。
运输、回风顺槽沿煤层走向布置,留10m阶段保护煤柱,采用走向长壁布置开采。
开采顺序为先采上阶段后采下阶段;
阶段内先采南翼后采北翼;
工作面开采顺序为从开切眼布置工作面,自两翼边界后退式开采至井筒保护煤柱线止。
五、煤柱留设
1、边界煤柱
矿井两翼边界各留20m边界保护煤柱,深部到+1350.0m标高,不留煤柱。
2、井筒煤柱
三号煤副井南侧、三号煤主井北侧各留30m保护煤柱,二号煤副井在二号煤准备未完成前,其南侧保留37m保护煤柱,北侧煤柱以矿井北部边界为界。
3、阶段煤柱
根据矿井以往开采经验,阶段煤柱保留10m。
第四节井筒
一、三号煤主井
三号煤主井(以下称主井)为斜井,布置在三号煤底板中,距三号煤底板6~9m,用于提升煤炭,并作为矿井的安全出口。
主井井筒净断面7.73m2,表土段开挖明槽料石砌碹,而后进行覆盖。
井筒围岩较坚硬地段,采用锚喷支护,喷浆厚度100mm;
围岩破碎地段,采用锚网喷支护。
井筒内布置台阶、水沟、防尘、供电管路等。
主井井口坐标位置为X=4340157,Y=18608185,H=1545.9。
二、副井
1、二号煤副井
二号煤副井为斜井,沿二号煤倾斜布置在矿井北部边界。
井筒净断面4.8m2,采用架梯形木棚支护。
二号煤副井主要用于矿井井筒延深及剩余二号煤的准备工作,并作为矿井前期的一个安全出口。
井筒内铺设18kg/m单轨,布置水沟、台阶、躲避硐等,井口坐标为X=4340527,Y=18607900,H=1557.1。
2、三号煤副井
三号煤副井为斜井,沿三号煤底板布置在三号煤中,处于主井南侧50m处。
三号煤副井井筒净断面5.1m2,采用梯形工字钢棚支护。
三号煤副井主要用于矿井回风、辅助提升、下放材料设备等,为矿井的另一个安全出口。
井筒内铺设22kg/m单轨,布置水沟、台阶、躲避硐,并布置排水、供水管路等,井口坐标为X=4340108,Y=18608183,H=1543.6。
井筒特征见表2-4-1
井筒特征表
井筒名称
井口坐标
方位(度)
井筒斜长
井筒断面(m2)
支护方式
井筒装备
总长
以有
净
掘
主井
X=4340157
Y=608185
Z=1545.9
N237
23°
565
7.73
8.5
锚喷或锚网喷
胶带输送机
三煤副井
X=4340108
Y=608183
Z=1543.6
N234
22°
583
378
5.1
6.3
工字钢棚子
绞车
X=4340527
Y=607900
Z=1557.1
N239
553
416
4.8
6.45
木
棚子
第五节车场及硐室
主斜井下部设平车场,由联络巷与副井联接;
各阶段段上下顺槽由副井沿三层煤底板设甩车场联络;
运输顺槽用联络巷与主井联通。
各段分设煤仓。
水仓在主斜井井底车场布置。
井下不设变电所、火药库及工具库房等硐室。
水仓容量及长度计算:
Q=8Qz=8×
3=24m3
式中:
Q——水仓容量m3;
8——时间,h;
Qz——矿井正常涌水量,m3/h。
水仓布置在三号煤底板岩石中,采用半圆拱断面锚喷支护,净断面S净=5.1m2。
计算水仓长度:
L=Q/S=24/5.1=4.71m
考虑到随着开采深度和开采面积的增大,矿井涌水量将增大,矿水仓采用双仓布置总长度92m。
排水管沿三号煤副井敷设。
第三章主要巷道运输及设备
第一节运输方式的选择
一、运输方式的选择
1.煤炭运输方式
根据矿井开拓巷道布置,工作面布置刮板输送机运至运输顺槽,运输顺槽内设刮板输送机运至区段煤仓,主斜井布置胶带输送机运输到地面。
2.运输系统
(1)煤炭运输系统
工作面落煤经工作面SGB-620/40T可弯曲刮板输送机运至运输顺槽。
运输顺槽内设SGB-620/40T可弯曲刮板输送机运至区段溜煤眼,通过区段溜煤眼到主井KXG胶带输送机提升运输到地面。
(2)材料及设备运输系统
材料及设备直接由副井绞车下放到回风顺槽、运输顺槽和掘进工作面。
二、回采巷道断面、支护形式、坡度及轨型
回风、运输顺槽采用11#矿用工字钢梯形棚支护,金属网包帮包顶,回风顺槽净断面4.3m2。
巷道净高2.0m,上净口宽1.8m,底部宽2.5m;
运输顺槽净断面5.1m2,巷道净高2.1m,上净宽2.1m,底部宽2.84m。
回风顺槽铺设15kg/m轻轨,木轨枕;
运输顺槽铺设刮板输送机。
巷道坡度+3‰~+5‰。
回采工作面采用单体液压支柱配合П型钢梁架设一梁三柱棚子支护,金属网包外侧帮和顶,铺设刮板输送机。
第二节矿车
一、矿车选型
矿井生产所需各类矿车的型号及规格详见各类矿车规格特征表。
各类矿车规格特征表
表3-2-1
矿车名称
矿车型号
及规格
容积
(m3)
载重量(t)
规格
长×
宽×
高(mm)
轨距(mm)
自重(kg)
侧卸矿车
MF-1.0-6A
0.6
0.9
2200×
1150×
1050
600
540
材料车
MC1-6B
2000×
880×
1150
465
平板车
MP1-6A
410
515
二、矿车数量
矿井移交生产时各类矿车数量见各类矿车数量表。
各类矿车数量表
表3-2-2
矿车型及规格
使用地点
数量(辆)
地面、掘进工作面
12
地面、回采工作面、掘进工作面
6
地面、井底车场
第三节运输设计选型
根据所确定的运输方式,回风顺槽、运输顺槽煤层走向沿煤层底板布置,顺槽最大长度不超过500m,采煤工作面供配备7台SGW-620/40T可弯曲刮板输送机(工作面1台,运输顺槽6台)。
井下配备调度绞车一台。
第四章采区布置及装备
第一节采煤方法
一、采煤方法及工艺
1、煤层状况
本区内地质构造简单,煤层赋存稳定,二号煤平均厚度2.14m,三号煤平均厚度8.18m,煤层倾角22°
左右,顶底板岩性较好,矿井为低瓦斯矿井,自燃发火期18个月。
2、采煤方法选择
根据煤层具体条件,矿井采用走向长壁垮落法后退式采煤方法。
3、采煤工艺选择
根据煤层条件,二号煤可采用支撑掩护式支架,综合机械化开采;
高档普采;
炮采。
三号煤可采用轻型支架,综合机械化一次采全高的综采放顶煤采煤工艺;
采用支撑掩护式支架,综合机械化分层开采采煤工艺;
炮采一次采全高的炮采放顶煤采煤工艺;
分层高档普采或炮采采煤工艺。
由于矿井走向总长度1000m,单翼工作面可采长度只有450m左右,矿井可采储量只有3.15Mt,选择综合机械化开采,投资大;
工作面生产时间短、搬家快;
矿井生产技术及员工素质及装备与综合机械化开采不配套,因此该矿井不适合采用综合机械化开采工艺。
采用分层高档普采或炮采,回采巷道布置量大;
材料消耗多;
下部分层巷道布置复杂;
全员效率低。
因此考虑二号煤采用普通炮采;
三号煤采用炮采放顶煤的采煤工艺。
炮采放顶煤是工作面用П型钢梁结合单液压支柱支护工作面,铺设金属网护顶,工作面沿走向推进,下部正常普通炮采,顶煤随放顶垮落后,在空巷侧刮板输送机上沿(底板起300~500mm)处剪网放出顶煤。
工作面呈8-12°
俯斜,便于顶煤顺利放出。
二、回采工艺
普通炮采工艺为:
落煤、装煤、运煤、支护、移溜、回柱放顶。
炮采放顶煤工艺为:
落
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