黔南州荔波县水尧乡新寨煤矿采煤方法及支护技术改革项目可行性研究报告Word格式.docx

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根据设备生产厂家报价并结合产品市场价格，估算项目总投资为56.12万元。

第一章项目建设的意义和必要性

第一节项目建设的意义

贵州以“江南煤海”著称，全省煤炭资源远景储量2410亿吨，保有储量为498亿吨，是江南12个省区的总和，居全国第5位，具有储量大、煤种全、埋藏浅、分布组合好的特点，煤层中还蕴藏有丰富的可供开发煤层气。

贵州磷、煤、铝等矿产资源丰富，以电力为依托发展优势原材料产业具有得天独厚的优势。

然而，随着新建火电机组大量投产，贵州煤炭产量的增长未使省内电煤供应紧张局面得到缓解。

2006年电煤供应最紧张时，全省火力发电停机和减出力机组超过200万千瓦，其中贵州金无集团公司因缺煤全年少发电达47.3亿kWh。

据贵州省经贸委提供的消息，今年贵州省电煤需求量约4500万吨。

在全省煤炭产需衔接会上，有关部门对省内电厂发电5500h（机组设计利用小时数）以内的电煤需求量3597万吨已下达了指导计划。

此外，5500h外的800多万吨发电用煤基本没有落实。

预测贵州省煤炭消费情况见表1-1。

表1-1贵州省分行业煤炭消费现状及预测表单位：

万t

煤炭消费量

1999年

2010年

2015年

4429.16

8450

9150

原煤

洗煤

焦炭

3812.14

120.56

193.95

1、电力行业

1034.79

5450

6050

2、建材行业

578.60

700

750

3、治金行业

203.14

27.69

132.53

550

600

4、化工行业

227.11

92.41

55.88

650

5、城乡生活用煤

1040.89

400

300

6、其他

685.61

0.46

5.54

7、损失量

42

黔南州地区煤炭资源较差。

随着国家的产业政策、资源保护和环保政策的日益严格以及西部大开发的战略实施，省内外煤炭需求量不断加大，市场前景较为广阔。

近年来，顶板灾害事故频发，广东及河南发生的矿井水灾造成了大量人员伤亡，因此迫切需要进行支护改革及依据矿井实际进行采煤方法改革。

为了确保矿井安全生产，2003年开始，省政府每年拨付2000万元引导资金、地方政府配套相应资金，专门用于煤矿安全技术改造。

今年贵州省在深化煤矿安全专项整治工作中，继续切实加强安全投入，提高煤矿安全装备水平，增强矿井抗灾能力，减少或杜绝矿井灾害。

第二节项目建设的必要性

1、目前矿井采用的是工字钢支护，支护方式较为落后，安全状况不佳，迫切需要改变支护方式。

使用工字钢进行支护为被动支护，只有当巷道围岩产生变形后，才能提供（产生）初撑力，但此时，巷道围岩已经遭到破坏，而支护受自身强度限制，所能提供的支撑力有限，同时工字钢支护具有易腐蚀、不能阻止或防止围岩风化的缺点。

因此，在使用工字钢支护的过程中，难免有顶板事故的发生。

2005年贵州省煤矿各类事故中，顶板事故发生的比例为55.28%，因顶板死亡的人数占39.6%。

说明顶板事故仍然是煤矿安全生产的主要隐患。

根据国家安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局安监总煤行（2007）216号文“国家安全监管总局国家煤矿安监局关于在小煤矿推行专用回风井、壁式采煤方法和支护方式改革的通知”，新开工的资源整合矿井的采煤工作面禁止采用木支护，小煤矿应当积极推行支护方式改革，采煤工作面应采用单体液压支柱、悬移顶梁液压支架或综采液压支架等稳定性和可靠性较高的支护。

2、采用倾斜长壁采煤法，俯斜开采，工作面瓦斯全部进入采空区，更利于工作面瓦斯治理，减少瓦斯超限事故的发生。

第三节项目建设的可行性

一、矿井地理位置

荔波县水尧乡新寨煤矿位于贵州省荔波县城东北，平距约13km，属集体企业，隶属荔波县煤炭工业局管辖。

矿区面积1.2244km2，开采深度由+780m至+675m标高，矿山有5km简易公路与水尧至茂兰的乡道相通，交通较为方便。

二、地形地貌

矿区地形四周高，中间低，矿区位于向斜西翼中部的水公井田，为一个倾向SE的单斜地层，倾向100°

-130°

，倾角8°

-13°

。

井田内为切割侵蚀地形，中山地貌，地势起伏较大，井田内多沟谷切割，最高标高+915m，最低标高+775m，相对高差140m。

三、地质及煤层特征

一、地质特征及煤层特征

1、地质构造及煤层

（1）地层

矿区出露地层为石炭系上统黄龙组（C2h）、大埔组（C2d）及下统大塘组罗城段（C1d3），根据相邻矿区地质资料，其矿区地层由老至新分述如下：

黄龙组（C2h）：

下部为浅灰～灰白色中厚～厚层细晶灰岩，含燧石结核，夹数层白云岩。

厚度约350～420m。

大埔组（C2d）：

上部为灰白色、灰白色厚层中～粗晶白云岩，质纯，微带红色，层理不清。

下部为深灰色中厚层细晶至中晶白云岩夹少量灰岩或白云质灰岩。

厚约230～330m。

罗城段（C1d3）：

上部为灰、浅灰色薄～中厚层状细晶灰岩，夹少量泥灰岩、紫色泥岩及钙质粉砂岩等，顶部夹数层白云岩或白云灰岩。

下部为灰色、浅灰色中厚～厚层状细晶灰岩，底部夹少量钙质砂岩或石英砂岩。

厚约78～125m。

寺门段（C1d2）：

上部以泥岩、砂岩为主，夹钙质泥岩、泥灰岩，夹薄煤1～2层，厚0.02～0.20m；

中部为浅灰～深灰色砂岩、石英砂岩、砂质泥岩，夹薄煤2～9层，厚0.02～0.37m；

下部为灰黑色泥岩、砂质泥岩、与灰色砂岩、石英砂岩互层，其中砂岩或石英砂岩含量下部较上部多，北部较南部多，夹煤层煤线7～9层，可采煤I、II煤位于本层下部，I煤厚0～0.83m，大多在0.35～0.60m之间；

II煤厚0～1.6m，一般厚1m，且向南分叉尖灭。

地层厚度自北往南逐渐增厚。

厚约65～330m。

黄金段（C1d1）：

为深灰、灰黑色灰岩及及钙质泥岩组成，顶部夹少量泥质砂岩，夹煤线3～5层。

厚约60～100m。

（2）构造

茂兰煤田为一个NNE向、向SW倾向的开阔向斜构造。

矿山位于向斜西翼中部的水公井田，为一个倾向SE的单斜地层，倾向100°

～130°

～13°

褶皱不发育，但断裂构造较发育，较大的断层如分别位于矿山东西两侧的F514、F516正断层，均呈NNE向。

F514倾向西，倾角56°

～76°

，长6.6km，破碎带宽达7m，落差数十米，对煤层破坏性大。

F516倾向南东，倾角55°

～77°

，长度大于10km，落差大于100m。

由于F514和F516的作用，使该矿山形成一个地堑，地层和煤层向南倾。

煤层标高自655m～775m。

另有东西向断层F551，构成矿山北界。

矿界内次级小断层以NNE向和NW向正断层为主，倾角较陡，落差一般在10m之内。

本矿地质构造属简单类型。

（3）煤层

矿区内主要煤层产于寺门段（C1d2）下部，共夹煤层煤线7～9层，I、II煤层位于该层下部，该层厚65～330m，煤层结构特征如下：

Ⅰ煤：

上距II煤7～11m，在107勘探线以北厚0.53～0.7m，个别达0.83m或0.5m，往南变薄，小于0.5m而不可采。

顶板一般为细粉砂岩、底板为粉砂岩。

Ⅱ煤：

矿山主要可采煤层，全层可采，最大厚度1.6m，一般0.84m左右。

顶板为砂岩或泥质砂岩，直接顶常有薄层泥岩；

底板为泥岩或泥岩夹砂岩、泥质砂岩。

煤层结构

四、开采技术条件

1、开采技术条件

1）煤层特征

主采煤层Ⅱ煤层倾角平均7°

，属缓倾斜煤层，赋存较稳定，结构较简单，煤层厚度0.84m为薄煤层。

2）煤层顶底板

矿区内煤层顶板为砂岩或泥质砂岩，直接顶常有薄层泥岩；

顶底板条件一般，底板条件较差。

局部砂岩裂隙发育，故应加强顶板管理和支护以及防止底板遇水产生底鼓。

3）瓦斯

根据贵州省煤炭管理局文件对黔南州煤矿2005年度矿井瓦斯等级鉴定为高瓦斯矿井。

矿井绝对瓦斯涌出量为1.48m3/min，相对瓦斯涌出量为23.68m3/t，绝对二氧化碳涌出量为0.36m3/min，相对二氧化碳涌出量为5.76m3/t。

根据《煤矿安全规程》（2011）规定，确定新寨煤矿为高瓦斯矿井。

生产过程中必须加强通风管理和瓦斯治理工作，坚持一年一度的矿井瓦斯等级鉴定工作，防止发生瓦斯爆炸事故及有毒气体的危害。

随着开采深度的加大，煤层瓦斯涌出量也相应增大，易形成瓦斯积聚，必须严加防范。

根椐贵州省监局黔安监管办字［2007］345号文《关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见》，矿井所属矿区荔波县属突出矿区，该矿所采的

煤层已作煤与瓦斯突出鉴定，鉴定结果为

煤层+675m（矿井最低开采标高）标高以上没有突出危险。

本设计要求矿井在开采过程中应加强通风及瓦斯检测记录，防止局部瓦斯积聚，进入深层开采后，必须关注瓦斯涌出情况，根据情况采取措施。

矿井在建设及生产期间必须进行瓦斯含量、瓦斯涌出量的测定，并定期进行瓦斯等级鉴定。

4）煤尘爆炸性

根据贵州省煤田地质局实验室2004年11月鉴定报告，Ⅱ煤煤尘有爆炸性。

本设计按有煤尘爆炸性进行设计。

5）煤层自燃倾向性

根据贵州省煤田地质局实验室2004年11月鉴定报告，Ⅱ煤属一类，容易自燃煤层。

本设计按有煤层自燃倾向性（一类自燃煤层）进行设计。

6）地温

本井田属地温正常区，无热害影响。

五、系统概述

矿井设计采用斜井开拓，分列式通风，壁式采煤法，回采工作面为单体液压支柱支护，工作面运输巷和回风巷煤层巷道采用金属工字钢支护。

矿井涌水为机械抽排。

设计布置倾向长壁工作面，后退式回采，沿倾向推进，工作面采用DZ12-25/80型单体液压支柱和HDJA—1000型金属铰接顶梁支护。

支柱排距为1m，柱距为1m，“四、五”排控顶，最大控顶距5.2m，最小控顶距4.2m，全部跨落法管理顶板。

掘进工作面采用炮掘工艺，人工装车，锚网（或锚喷）支护。

六、项目建设可行性

根据以上情况，矿井资源储量、开采技术条件及回采工作面支护方式等情况均有一定程度的体现，为利于矿井安全生产，新寨煤矿采煤方法及改革支护方式项目是可行的。

第二章技术来源工艺特点技术关键及对煤矿安全及技术进步的重要意义和作用

第一节技术来源及工艺特点

按《煤炭工业小型煤矿设计规定》，近水平薄及中厚煤层，一般采用倾斜长壁式采煤方法，根据该矿的煤层赋存条件，为近水平缓倾斜薄煤层，采用倾斜长壁采煤方法。

矿区内开采煤层顶板稳定性一般，井下巷道采用锚网支护、工作面使用单体液压支柱进行支护。

目前锚网支护使用广泛，技术成熟可靠，可有效改善井下顶板安全状况及节约大量支维护费用。

二、工艺特点

（一）矿井支护改革主要工艺特点

1、回采工作面支护

回采工作面的支护工艺经历了重大的技术革命，从木支柱、摩擦支柱、单体液压支柱到液压支架；

在煤矿顶板管理技术上，有传统的密集支柱、堆柱、丛柱、切顶支柱，发展到分段密集、切顶；

在坚硬顶板工作面采用液压切顶支柱，在采场端头支护上采用工字钢、T型钢等支护方法，所有这些支护改革都有利地促进了煤矿回采工作面单产的提高，安全状况的好转。

单体液压支柱有外注式和内注式两种方式，由于内注式操作时，初撑力不稳定，目前大多采用外注式单体液压支柱。

单体液压支柱的选择需依据支柱在开采煤层时需要达到的最大、最小高度和顶板压力来确定。

回采工作面的支护工艺形式如下：

（1）最大控顶距时（图中单位为mm）

（2）最小控顶距时（图中单位为mm）

2、巷道支护

（1）巷道的支护方式

矿井井下主要大道均采用锚网支护，其支护工艺见下图

（2）采面运输、回风巷的支护方式

矿井采面运输、回风巷支护均采用矿用工字钢支护，其支护工艺见下图

（二）倾斜长壁采煤法的工艺特点

目前我国对近水平～倾斜煤层主要采用走向长壁和倾斜长壁两种采煤方法。

走向长壁采煤法应用更为普遍，开采技术也更成熟，其优点是对煤层倾角的适应范围宽；

工作面采、装、运、支等工序便于管理；

综采设备稳定性好、优势易于发挥。

因此，被广泛得以应用。

走向长壁采煤法优点是采区生产系统较简单、准备工期短、工程量省。

在条件适宜的煤层中应优先采用倾斜长壁采煤法。

但从大同、兖州、鸡西、淮南等24个矿区、100多个矿井应用情况及经验看，倾斜长壁采煤方法仅适宜于煤层倾角小于或等于12°

的煤层中使用；

对于倾角大于12°

以上的煤层，随着煤层倾角的增大，综采设备稳定性变差，尤其是俯斜开采时采煤机割煤效果差，系统故障率高，可靠性下降，开采尚存在一些问题；

工作面采、装、运、支、排水等管理困难。

从目前国内开采技术水平及经验看，对于倾角大于12°

的煤层暂不宜推广应用倾斜长壁采煤法。

本矿煤层倾角7°

，为近水平煤层，由于矿井实际开采过程中，井下涌水量不大，并且矿井工作面均采用俯斜开采有利于瓦斯管理。

故采用倾斜长壁采煤方法是可靠的，安全上也是可靠的。

第二节技术关键及对煤矿安全、技术进步的重要意义和作用

矿井技术力量较强，多数技术工人经过专门的培训，对机电设备使用、维护比较熟悉。

并有专职的机电设备技术人才，对保证使用单体液压支柱控制顶板、使用锚网技术及使用钻机奠定了基础。

那么对使用单体液压支柱和锚网技术本身的技术关键在于使用者熟练掌握单体液压支柱和钻机的的性能、特点，并能遵守煤矿顶板管理及探放水的相关措施。

随着国家的产业政策、资源保护、环保等相关要求的不断完善，以及西部大开发战略的实施，对煤矿生产能力较小且支护等安全投入较低的矿井执行淘汰制。

特别是在2011年贵州省煤矿事故中，顶板事故占55.28%，为煤矿的主要事故隐患。

随着开采深度的增加，开采强度的增大，矿压显现越来越强，瓦斯管理也越来越严。

顶板管理和瓦斯管理对于矿井安全生产愈发重要，推广使用单体液压支柱及锚网巷道支护，可大大减少煤矿在生产过程中大量使用金属木支护而造成巷道维护费增大，有利用节能政策的要求，且也能大大改善采煤工作面安全状况，推动矿井健康稳定发展。

在当前形势下，矿井进行采煤方法支护方式改革具有十分重大的作用和意义。

第三章建设方案地点规模

（一）矿井建设规模

1矿区范围

根椐贵州省煤炭管理局、贵州省发展和改革委员会、贵州省经济贸易委员会、贵州省国土资源厅、贵州省安全监察局、贵州省环保局联合下发的“关于毕节地区八县（市）煤矿整合、调整布局方案的请示”（黔煤呈[2006]29号）和《采矿许可证》（证号：

5200000721874），矿区范围东经107°

28′15″，由9个拐点坐标圈定，准采标高为+780～+675m，矿区面积1.2244km2，范围拐点坐标见表3—1

拐点号

横坐标（X）

纵坐标（Y）

1

2818285

36499650

2

2818135

36500100

3

2817200

36499975

4

2817000

36498760

5

2817370

36498680

6

2817920

36498850

7

36499285

8

2818065

9

36499640

开采标高：

+780—+675m

面积：

1.2244km2

2可采储量

可采储量汇总表

煤层编号

资源/储量类型

累计资源/储量（万吨）

采出及损失量

保有储量（万吨）

设计利用储量（万吨）

煤柱损失（万吨）

采区回采率（%）

可采储量（万吨）

Ⅱ煤层

122b

133.7

9.6

124.1

27.88

85

81.96

（3）产品方案

矿区内所采煤层为低灰、中高硫、特高热值的无烟煤。

本井田煤层为无烟煤，可用于动力用煤，化工及民用煤。

煤矸石可考虑作低温烧制砖。

4、矿床开采

（1）开采顺序

矿井只开采一层煤，此项无。

（2）采煤方法的确定

煤层平均厚0.84m，倾角平均7°

，采用倾斜长壁采煤方法，工作面长度90m，年推进度841m。

工作面支护及顶板管理

工作面用DZ12-25/80型单体液压支柱和HDJA—1000型金属铰接顶梁支护。

支柱排距为1m，柱距为1m，“四、五”排控顶，最大控顶距5.2m，最小控顶距4.2m，全部陷落法管理顶板。

采煤工作面机械配置及运输方式

采煤工作面采用炮采落煤，刮板运输机运煤，工作面运输巷采用刮板运输机运输。

回采工作面主要设备配备详见表3-4；

表3-4回采工作面主要设备配备表

（3）建设方案、地点和规模

本矿井年生产能力为9万t/年，本次建设方案为采煤方法与支护改革可行性研究，建设地点位于荔波县水尧乡新寨煤矿井下。

第四章设备选型及主要技术经济指标

一、支护设备选型

（一）回采工作面所需液压支柱计算

1、支护选型及支护密度计算

工作面选用DZ12-25/80型单体液压支柱和HDJA—1000型金属铰接顶梁联合支护。

DZ12-25/80型单体液压支柱主要技术数据如下：

额定阻力：

250kN；

支撑高度：

765～1200m；

伸缩行程：

435mm；

Ⅰ单跟单体液压支柱的工作阻力：

P支=F·

n=250×

0.9=225（kN）

式中：

n—支柱时间利用系数，取0.9；

F--单体液压支柱额定工作阻力，kN。

支护密度验算如下：

支护的强度：

p=4～6mγ（kN/m2）

=6×

0.84×

2.2×

9.8

=110kN/m2

根据本矿的顶板条件按6倍采高考虑。

γ—顶板岩石容重2.2t/m3。

工作面长90m，因此采场最大面积S＝90×

5.2＝468ｍ2，所设支柱数n=（90/1.0）×

5＝450根，则支护密度为450/468＝0.96根/ｍ2，取1根/ｍ2，DZ12-25/80型单体液压支柱每柱的额定承载能力为250KN，考虑相关因素的影响，使支撑能力减小，承载能力考虑0.95的系数，则每根支柱的承载能力为250×

0.95＝237.5kN。

支柱实际提供的支护强度为1×

110＝110kN/ｍ2，因此所设计工作面的支护密度能满足支护采场顶板的要求。

开采过程中根据顶板情况，若顶板压力较大则将支柱柱距调整为0.8m。

当回采工作面存在伪顶时，应参考以上计算，从新考虑支柱的选择。

2、基本支护：

根据目前该矿的煤层赋存情况和开采技术水平，本报告考虑工作面支护将采用DZ12-25/80型单体液压支柱和HDJA-1000型金属铰接顶梁联合形成支架对顶板进行支护，工作面采用“四、五”控顶，全部垮落法管理顶板。

排距1.0m，柱距1.0m，最大控顶距5.2m，最小控顶距4.2m，放顶步距1.0m。

3、特殊支护：

在放顶线采用单体液压支柱打成丛柱（一窝三柱）、戗柱切顶。

在煤壁线采用单体液压支柱打成贴帮柱进行支护，贴帮柱柱距1.6m。

预计需用单体液压支柱80根。

4、上、下安全出口的支护

在上、下安全出口20米范围内采用单体液压支柱打成双排托梁进行支护。

预计需用单体液压支柱80根

根据以上计算，本报告对新寨煤矿单个采煤工作面所需单体液压支柱为：

620+80+80=780根，考虑10%为备用，则矿井总需单体液压支柱为858根。

根椐单体液压所需根数确定HDJA-1000铰接顶梁数为620根。

（二）锚网支护工程量计算

预计巷道锚网工程量为2328米。

（四）支护相关设备

1、回采工作面采用单体液压支柱支护的相关设备。

单体液压支柱：

DZ12-25/80，技术经济指标前面已经介绍，这里不再重复。

乳化液泵：

RB80/200，一台工作一台备用。

乳化液泵站的技术参数如下：

公称压力：

20MPa；

公称流量：

20L/min；

电机功率：

30kw；

转速：

1470r/min；

配套液压箱XRXTA（质量1200kg）。

2、其它巷道支护所需设备

锚网巷道，选用MQT-85气动锚杆钻机三台、混凝土喷射机三台，以及Φ16mm锚杆和金属网5吨。

第五章外部配套条件落实情况及原材料供应

第一节外部配套条件落实情况

本矿为生产矿井，外部条件具备。

1、交通运输条件

（见交通位置图2-1）。

2、电源条件

矿井专用电源一回路引自茂兰10kv变电所，二回路引自水尧10kv变电站，形成双回路供电，以确保供电安全。

3、水源条件

该矿生活用水和地面生产、消防用水可取自附近泉水，水质、水量能满足矿井用水要求。

井下生产、消防用水可用经沉淀处理达标后的井下水或矿井附近的泉水。

4、其他建设条件

（1）建材供应条件

矿井所需的砖、石、水泥及木材等材料可在当地购进，所需钢材需外地调入。

综上所述，该矿公路交通较方便，水源、电源条件可靠，矿井的外部建设条件优越。

（2）环境条件

由于地处云贵高原山区农村，矿井工业场地相对狭窄，就近无环境特殊敏感点，矿井开采后地表会产生连续变形。

另