牛马司煤矿412采区设计说明书策划稿Word文档格式.docx
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附图目录
1、412采区煤系地层综合柱状图
2、412采区3线地质剖面图
3、412采区14线地质剖面图
4、巷道布置平面图
5、巷道布置剖面图
6、设备布置图
7、通风系统图
8、避灾路线图
9、采区投产时瓦斯抽放管路布置和安全监测监控探头布置图
10、安全监控系统图
11、供电系统图
12、回采工作面及煤巷掘进瓦斯抽放钻孔布置图
13、石门揭煤瓦斯抽放钻孔布置图
14、水井头矿井412采区设计井巷工程施工进度图
前言
水井头矿井位于邵东县境内,地理坐标为东径111°
40′,北纬27°
18′。
距邵阳市与邵东县城分别为22km,8km,距牛马司火车站2.5km;
有320国道,上瑞高速公路及洛湛铁路纵贯矿区,交通十分便利。
本矿井隶属湘煤集团牛马司矿业公司,是该公司之骨干矿井。
1958年建井,1965年移交生产,原设计生产能力21万t/a,70年代初曾连续三年超过设计能力。
进入90年代后,由于随着开采深度的逐渐加深,煤层赋存情况变差,特别是受到压力大瓦斯大的制约,一直达不到设计能力,后被核定能力为13万t/a,近十几年产量一直在10万t/a左右徘徊。
该矿井含煤地层为二叠系龙潭组上段,共含煤7层,仅2煤可采,煤厚0~3.5m,平均1.96m,一般厚1.6~2.2m,倾角20°
~47°
,局部为急倾斜煤层,采用立井开拓方式,一水平标高-50m水平,二水平标高-300m水平,三水平为斜井开拓,大巷标高为-500m水平,采用分区式通风方式。
现开采水平为-300m和-500m水平共三个生产采区,一个开拓准备采区,为确保采区的正常接替,对-500m水平的下山采区即412采区必须进行开拓准备。
受牛马司矿业有限公司委托,我院承担水井头412采区设计,其编制依据如下:
1、牛马司矿业有限公司委托书。
2、牛马司矿业公司412采区地质说明书。
3、牛马司矿业公司水井头矿井412采区2煤层底板等高线及储量计算图。
4、牛马司矿业公司水井头矿井412采区煤系地层综合柱状图。
5、牛马司矿业公司水井头矿井412采区14线地质剖面图。
6、牛马司矿业公司水井头矿井412采区3线地质剖面图。
7、《煤矿安全规程》。
8、《采矿工程设计手册》。
9、《煤炭工业矿井设计规范》。
412采区为水井头矿井最深部的一个采区,属煤与瓦斯突出区域,煤层有自然发火倾向,煤尘具有爆炸性等影响安全生产的因素,为了设计更具有实际性,在设计过程中于3月28日在牛马司矿业有限公司,有涟邵矿区安全生产管理局生产部、通风部领导、牛马司矿业公司领导、水井头矿井领导及工程技术人员参加的412采区设计初审会议,听取了领导及工程技术人员的意见,对有关安全技术问题进行了研讨,指导了设计的编制工作。
设计为了防止煤与瓦斯突出,降低采掘工作面的瓦斯浓度,对采掘工作面进行瓦斯抽放,其计算参数是类比近似矿区选取的,在今后的生产实际中应加强对这些参数的检测,根据实际测得的数据,进行调整。
本采区投产时,采区井巷工程总工程量为6670m,其中开拓主巷2830m,准备巷道2100m,回采巷道1740m,开拓煤量50.75万t,准备煤量15.36万t,回采煤量5.4万吨,工程总造价2824万元,其中井巷工程1845万元,设备购置及安装工程929万元,其他50万元。
第一章采区概况及地质特征
第一节采区概况
一、矿井概况
1、位置及交通
320国道,上瑞高速公路及洛湛铁路纵贯矿区,交通十分便利。
2、矿井概况
水井头矿井隶属湘煤集团牛马司矿业有限公司,是该公司骨干矿井,1958年建井,1965年移交生产,设计生产能力21万t/a,70年代初曾连续三年超设计能力,进入90年代后随着开采深度的逐步加深,煤层的赋存情况也逐步变差,矿井瓦斯及矿压逐步增大,由于受到压力大、瓦斯大的制约,所以近年来一直达不到矿井设计能力,后被核定为13万t/a,近十几年来产量一直在12万t/a左右徘徊。
矿井采用立井开拓方式,一对主副立井,通风采用抽出式通风方式,分区式通风系统,由水井头,寨子山二个风井担负全矿井的通风,四个井筒开发全井田,其划分为四个水平,一水平为-50m水平,二水平为-300m水平,三水平为-500m水平,四水平为-720水平,-300以上为立井开拓,-300以下为斜井开拓。
现生产水平为-300m和-500m水平,三个生产采区即232采区、312采区和362采区,212采区还有部份煤炭未采完。
主采区为312采区,一个开拓准备采区为332采区,采煤方法采用走向长壁式采煤法爆破落煤,全部垮落法管理顶板。
3、采区概况
412采区为水井头矿井最深部的一个采区,为332采区之接替采区,位于水井头矿井之北翼深部,牛马司向斜之东翼,上起-500m标高,位于332,312采区下部,下终-720m标高与铁箕山矿井422采区以牛马司向斜为界,南以-500m标高为界与322、362采区为邻,北以牛马司向斜轴尾部为界与铁箕山矿井422采区为邻,采区走向长上长下短,平均900m,倾斜长350m。
煤厚0.78~2.15m,平均1.6m,煤层倾角上陡下缓,上部40°
~45°
轴部15°
左右,平均30°
地质储量93.93万t(包括铁箕山井筒煤柱38.68万t)。
可采储量44.2万t。
第二节采区地质特征
一、地层:
1、第四系:
由黄色、灰褐色粘土,砂质粘土组成,厚2~10.10m,平均4.63m。
2、三叠系大冶组:
为大冶灰岩,浅灰色~灰色薄层状石灰岩,水平层理,上部夹深灰色泥质灰岩、及深灰色薄层状灰岩、节理、裂隙较发育,一般被方解石充填,厚14.67~530.04m,平均330.86m。
3、上二叠系大隆组:
硅质灰岩,灰黑色~黑色硅质灰岩及黑色泥岩组成,节理发育,产腕足类动物化石,厚45.64~109.67m,平均73.71m。
4、龙潭组上段(含煤地层)
黑色泥岩:
深灰~灰黑色泥岩、块状、底部为磷片状,上部含大量黄铁矿星粒,含丰富的双壳类化石,厚10.65~33.98m,平均17.08m。
1煤:
黑色半亮型,不稳定,厚0.25~0.66m,平均0.49m。
砂质泥岩:
深灰~灰黑色砂质泥岩,薄~中厚层状,厚0~1.48m。
平均0.48m。
砂岩:
灰~灰白色中粗粒砂岩,中厚~厚层状,成分主要为长石、石英、云母次之,波状层理。
厚18.91~32.77m,平均23.72m。
深灰~灰黑色砂质泥岩,水平层理,含丰富植物化石,厚0~2.38m,平均0.73m。
2煤:
黑色半亮型,条带状结构,为主采煤层,厚0.78~2.38m,平均1.6m。
灰白色中厚层状中粗粒砂岩,顶部有0~0.5m砂质泥岩,厚4.44~8.41m,平均6.34m。
深灰色~灰黑色砂质泥岩,产动物化石,厚0.35~9.6m,平均5.05m。
3煤:
黑色半亮型,极不稳定,厚0~0.36m,平均0.10m。
中粒砂岩:
灰白色中粒砂岩,中厚层状,平行层理,厚1.25~6.5m,平均3.43m。
细砂岩:
灰白色细粒砂岩,薄~中厚层状,厚0.8~3.57m,平均2.71m。
灰~灰黑色薄层状,水平层理,厚0.35~8.7m,平均4.16m。
4煤:
黑色半亮型,不稳定,厚0~0.50m,平均0.40m。
灰白色,中厚层状中粒砂岩。
厚2~9.32m,平均5.43m。
深灰色砂质泥岩,水平层理,厚0~2.93m,平均1.07m。
砂质泥岩夹粉砂岩:
灰黑色砂质泥岩夹粉砂岩,含菱铁矿结核,厚1.59~11.59m,平均5.89m。
5煤:
黑色半亮型,层位及厚度较稳定,厚0.04~0.53m,平均0.50m。
灰~灰白色中细粒砂岩,中厚层状,厚0~6.81m,平均2.48m。
深灰~灰黑色,靠近6煤处有一层黄白色粘土为6煤标志层,厚0~7.23m,平均4.42m。
6煤:
黑色半亮型,不稳定,厚0~0.3m,平均0.2m。
灰白色中厚层状中细粒砂岩,水平层理,厚3.3~13.49m,平均10.25m。
灰黑色薄层状,水平层理(随7煤而一同缺失)厚0.24~7.0m,平均3.76m。
7煤:
黑色、暗淡型,不稳定(东翼大部分缺失),厚0~0.1m,平均0.05m。
中粗粒砂岩:
灰白色、厚~中厚层状,中~粗粒砂岩,成份以长石石英为主,云母次之,似波状层理,厚8~25.36m,平均23.25m。
5、龙潭组下段(不含煤段)
岩性由细砂岩与砂质泥岩组成,灰黑色薄层状夹薄层细砂岩,含黄铁矿结核,厚140m。
二、构造
牛马司井田属向斜构造,该采区位于牛马司井田北端牛马司向斜轴尾部。
另根据-500东大巷揭露,位于3勘探线以南附近与煤层走向斜交的正断层,走向N30°
W,倾向NE,落差60m,另还伴生着一条小断层。
三、煤层及煤质
1、煤层
矿井含煤地层为二叠系龙潭组,分上下两段,上段为含煤段在本区范围内厚127m,含煤7层,其中仅2煤层为可采煤层,其它均不可采,7煤层可能在该区内缺失。
下段为不含煤段,厚140m,由细砂岩和砂质泥岩组成。
矿井现开采煤层为2煤层,在本区内2煤层厚度为0.78~2.15m,平均1.6m。
煤层倾角为15~45°
,平均30°
。
2、煤质
2煤层为黑色具玻璃光泽,多带状结构、易燃;
煤层类型属半亮型、低硫、低磷、低灰分的优质主焦煤。
2煤层工业指标见下表:
指标
煤层
M
(%)
A
V
S
P
Q
(MJ/kg)
Y
(mm)
工业牌号
2
1.03
7.45
22.75
0.94
0.006
34.9
11~29
JM
四、开采技术条件
1、煤层顶底板
2煤层顶板,伪顶为黑色灰质泥岩,厚0~0.1m,一般随采随落,直接顶为深灰色砂质泥岩,含植物化石,厚0~2.38m,容易垮落。
老顶为浅灰色中粗粒砂岩,厚层状,厚18.91~32.77m,一般为23.72m。
2煤层底板:
2煤层直接底为灰白色中厚层状中粒砂岩,厚4.44~8.41m。
老底为深灰色砂质泥岩,厚0.35~9.6m,一般为5.05m。
2、瓦斯
根据牛马司矿业公司所提供的矿井瓦斯参数为:
矿井相对瓦斯涌出量38.00m3/t;
矿井绝对瓦斯涌出量3.71m3/min。
采区相对瓦斯涌出量28.6m3/t;
采区绝对瓦斯涌出量2.37m3/min,属煤与瓦斯突出矿井。
该采区属有煤与瓦斯突出区域。
3、煤尘
煤尘具有爆炸性,其爆炸指数为20.97%。
4、煤层自燃
煤层具有自燃发火现象,曾发生过2次煤层自燃现象,发火期为3~6个月。
5、地温
根据原勘探资料,306钻孔为最深孔,孔深50m时,地温为23.6℃,孔深955m时,地温30.7℃,平均每100m递增0.75℃。
4202孔100m递增0.85℃,正常地温区平均递度为100m不超过3℃,因此,本矿区为正常地温区。
根据这一参数,-700开采时,地温为30.7℃,属地温正常区;
采取适当加大采掘工作面的风量,就可以降低采掘工作面的温度。
五、水文地质
1、采区充水因素
该采区远离老窑和含水层,无断层水,不直接受老窑水和含水层的威胁,本区域水文地质属简单型,但该采区开采时,充水因素来源于上部采空区的老塘积水和顶板裂隙水。
本开采区上部边界有桐木江流径,桐木江附近原有多个小煤窑均处在洪水位以下,且相互贯通,采空区及裂隙水受该水域之补给,给矿井及采区造成水患。
2、采区涌水量
该采区为水井头矿井最深部的一个下山采区,必须设置排水系统,矿井提供的采区涌水量为:
最大涌水量60.6m3/h,一般20m3/h,作为采区的水仓容量设计和排水设备的选型依据。
六、勘探程度
50年代牛马司煤田就作了精查勘探,60年代又进行了深部补勘,本采区内有两条勘探线经过,设有两个钻孔,基本能查明该采区的煤层赋存情况及构造形态,储量基本可靠。
第二章采区布置
第一节采区境界及储量
一、采区境界
412采区沿倾向上起-500m标高,位于332采区与312采区下部,下终-720m标高至牛马司向斜轴以矿井隔离煤柱为界与铁箕山矿井422采区毗邻。
沿走向南起-500m标高,位于322采区与362采区下部,北至牛马司向斜尾部以向斜轴矿井隔离煤柱为界与铁箕山矿井412采区为邻。
采区走向长970m(平均)倾斜长400m。
二、采区储量
根据地质报告所提供的412采区地质储量为93.93万t,其中:
铁箕山井筒煤柱38.68万t,矿井隔离煤柱4.5万t,计算采区储量见下表:
储量
工业储量(万t)
永久煤柱(万t)
设计储量(万t)
回采率
可采储量(万t)
服务年限(a)
铁箕山井筒煤柱
矿井隔离煤柱
合计
93.93
38.68
4.5
43.18
50.75
80
40.6
注:
由于采区储量太少,设计服务年限时未取储量备用系数。
第二节采区生产能力及服务年限
1、工作制度
根据2005年版“煤炭工业矿井设计规范”矿井设计年工作日为330d,每天三班作业,每天净提升时间16h。
2、采区生产能力论证
按采区可采储量40.6万t,设计采区生产能力6万t/a,取1.4的储量备用系数,采区服务年限4.8年,不取储量备用系数为6.8年;
设计采区生产能力9万t/a,取1.4的储量备用系数,采区服务年限仅3.2/a,不取储量备用系数为4.5年;
采区地质储量按70万t;
可采储量按56万t计算,设计采区生产能力6万t/a,服务年限分别为6.7年与9.3年,设计能力按9万t/a,服务年限分别为4.4年与6.2年。
根据采区的可采储量,采区的生产能力以6万t/a为宜,但412采区投产时,412采区为水井头矿井的主采区,矿井的核定能力为15万t/a,如果412采区不按9万t/a生产能力生产,矿井将难达到核定生产能力,所以该采区的生产能力应按9万t/a设计。
3、采区服务年限
采区设计生产能力9万t/a,其服务年限按下式计算:
采区服务年限=可采储量/年产量
=40.6÷
9
=4.5a
采区投产后,按9万t/a的生产能力,服务年限4.5年,如果按56万t的可采储量,服务年限为6.2年。
服务年限略短。
第三节采区开拓布置及采煤方法
一、采区阶段划分及工作面长度
412采区上限标高-500m,下限标高-720m,垂高220m,下部-700m以下已划为矿井隔离煤柱,实际下限开采标高为-700m。
走向长度上部最长1200m,下部最短700m,平均970m。
煤层倾角15~45°
,上陡下缓平均30°
,共划分为6个阶段,上两个价段垂高40m,下4个阶段垂高30m,每个阶段以阶段主石门为界划分为二个工作面,共12个工作面,北翼4121、4123、4125、4127、4129、41211工作面,南翼为4122、4124、4126、4128、41210、41212工作面。
详细阶段尺寸见下表。
二、采区巷道布置
1、开拓主巷
①-500轨道上山上车场设甩车场,车场总长度140m,其中存车线段60m,调车线段60m,调车线段及渡浅道岔段利用原-500大巷扩刷,巷道净宽存车线4.0m,净断面12.64m3,调车线宽3.4m,净断面9.95m3。
支护方式采用光爆,挂钢丝网、锚杆、喷混凝土的支护方式。
②上部车场设采区总回风巷100m,并有回风下山上车场,人行下山上车场,人行下山掘进回风巷,轨道下山-500车场信号硐室、绞车房、绞车房通道、人车等候室、钢丝绳通道、天轮硐室等硐室。
人行下山掘进回风巷用于铺设电缆,以避免电缆从轨道下山变坡点以上铺设而造成损伤。
③412采区轨道下山:
上部车场标高-500m,下部车场标高-720m,倾角25°
,斜长580m,在-500m标高变坡到倾角为8°
后再设甩车场在中部,-540m、-580m、-610m、-640m、-670m标高分别甩车,连通各阶段车场。
巷道布置在7煤底板砂岩中,采用光爆、挂网、锚、喷支护,采用φ1.5m,单筒绞车串车提升,担负采区煤、矸、人车的混合提升及进风任务。
④采区人行下山,采区回风下山平行于轨道下山布置,各距轨道下山30m,回风下山位于轨道下山南侧,人行下山位于轨道下山北侧,倾角均为28°
,斜长480m,采用光爆、挂网、锚、喷支护,人行下山担负行人与敷设管缆及进风,回风下山担负采区回风任务。
⑤-720井底车场因距两翼采区边界各不足200m,所以不行驶机车,只担负一个阶段的提升存车任务,设存车线长度40m。
⑥泵房变电所联合布置,设水泵房20m,变电所10m,巷宽3.2m,净断面9.75m2。
于7煤底板砂岩中,采用光爆、挂网、锚、喷、砌支护。
⑦设内水仓25m,外水仓80m,巷宽2.4m,净断面5.61m2,采用光爆、网、锚、喷、砌支护,水仓容量590m3,能满足采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量的要求。
⑧-720设管子道,人车等候室,信号室等硐室。
2、准备巷道
①在-540、-580、-610、-640、-670m标高分别设甩车道20m,联通各阶段车场。
②在各阶段设存车段50m,调车段40m,车场总长120m,双轨车场,供各个阶段提升及机车运输的存车与调车用。
③在各阶段设运输石门连接车场,联通人行下山。
设回风石门连通回风下山,回风石门与车场用联络巷联通,以利掘进配风。
为了有利配风,补掘巷道不设风桥,每个阶段的回风石门高于运输石门10m标高,以有利配风。
④各阶段沿四煤底板分两翼布置工作面底板运输巷,底板运输巷一头连通运输石门,别一头连通石门车场。
⑤距采区边界180~200m设穿煤石门,布置120m斗口装车站车场,所有准备巷道均采用光爆、挂网、锚、喷支护。
3、回采巷道
①各阶段距采区边界180m~200m设机巷,机巷与底板运输巷同一标高,机巷沿煤层作半煤岩掘进,上下角破底板,下上角破顶板,采用金属或混凝土支架,净断面5.72m2,机巷靠斗口侧设40m8°
伪倾斜上坡型机巷进斗口。
每段机巷设SGWD-30型刮板运输机3台,4122工作面投产设4台。
随着回采的推进,机巷后段采用主石门进风与回风石门回风配风进行补掘,机巷的掘进与瓦斯抽放平行,边抽边掘。
②风巷180~200m一段沿煤层布置,边抽边掘,采用金属或混凝土支架,上阶段的机巷采用护巷或修复,做下阶段的上风巷,上阶段的底板运输巷作下阶段的阶段回风巷。
三、采区运输
1、采区运输:
-500大巷采用XK5-6/90-1KBT防爆特殊型机车运输,采用MGC1.1-6A型矿车组车,每列组20个矿车,按0.30的硖石率,即每列14辆煤车6辆硖石车混合组车。
采区内各阶段底板运输巷采用XK5-6/90-1KBT防爆特殊型机车,1t矿车组车,每列按15个矿车组车。
2、采区内矿车分配量:
①-500上车场25辆
②甩车场15辆
③斗口(2处)25辆
④掘进(3处)15辆
⑤机车运行(2列)30辆
采区合计110辆
3、-500车场通过能力计算:
-500运输大巷采用5t防爆特殊型机车运输,每列组20辆煤硖混合车,按30%的硖石率计算,每列为煤车14辆,硖石车6辆,煤车按0.7t/辆计算,每列煤车重9.8t。
列车进入车场的循环时间计算:
列车距单开道岔50mV=1m/st=50s;
列车过单开道岔10s,列车运行50m,V=1m/st=50s摘钩=10s启动=10s换向10s,过渡浅道岔10s;
机车单独运行50mV=2m/st=25s,过单开道岔10s,启动10s换向10s;
顶空车运行70mV=1.5m/st=47s摘钩=10s换向10s,过渡浅道岔10s,换向10s;
单独运行50mV=2m/st=25s挂钩=10s启动=10s过渡浅道岔10s;
运行50mV=1m/st=50s,机车过单开道岔10s。
列车进入车场的循环时间为407s,6.78min,按7min计时间。
车场年通过能力按下式计算:
N=TaQ/1.15T
=(330×
14×
60×
9.8)/(1.15×
7)
=337460t=33.75万t
式中:
N—井底车场通过能力,万t/a
Q—列车进入井底车场一循环的净载煤量,Q=9.8t
T—列车进入井底车场的循环时间,T=7min
Ta—年运输工作时间,Ta=(330×
60)min
1.15—运输不均衡系数。
-500车场的通过能力超过采区的生产能力3倍。
四、采煤方法及回采工艺
412采区走向长970m(平均),倾斜长400m,划分为6个阶段,12个工作面,工作面平均斜长65m,煤层坡度15~45°
,煤层厚度0.78~2.15m,平均1.6m,设计采用走向壁式采煤法,一次采全高,平均采高1.6m,采用爆破落煤,工作面煤炭自滑,接近轴部煤层坡度小于20°
时安设刮板机运煤,机巷采用刮板机运煤,全部垮落法管理顶板,各工作面均采用后退式回采方法。
工作面支架采用DZ22-30/100单体液压支柱配套HDJA-100金属铰接顶梁,垂直工作面支架,支架柱距为1m,支架排距0.6m,采用荆条篦搭子背顶,采用JH-8回柱绞车回收支柱。
最大控顶距4m,最小控顶距3m,放顶步距为1m。
运煤系统:
4121、4122工作面爆破落煤
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