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生活用水采用中庄村民用水井,井下排水作为生产用水。
长期供水可开发利用奥陶系石灰岩岩溶水。
井下消防、洒水及井下各用水设施用水水源为处理后的井下排水。
桑掌河贯穿井田西北部,为季节性河流,雨季水量稍大,旱季水量甚微甚至干涸。
桑掌河汇入桃河。
五、地形与气象
1、地形地势
井田内基岩大面积出露,冲沟发育,沟谷多呈“V”字形,井田东南部黄土覆盖。
地势为东南高,西北低,最高标高1140.00m,位于井田东南部,最低点位于井田西北部桑掌河河床上,标高为865.00m,相对高差245.00m,属中低山地貌。
2、气象
根据阳泉市多年的气象观测资料基本情况如下:
(1)降水量:
据阳泉地区1955—2006年统计资料,年平均降水量为566毫米,最高降水量为886.4mm,最低年降水量为240mm。
降水量多集中在每年的七、八、九三个月,占全年总降水量的74%—98%,1996年8月23日降水量达216.5mm,为本井田最大降水日。
(2)蒸发量:
多年平均为1885.9mm,最大可达2381.9mm,最小为1319.1mm,蒸发量大于降水量的2—3倍,属于大陆性半干旱气候。
(3)气温:
年平均气温为10.7度,一月份最低,平均为-4度,极端最低气温为-25度,七月份最高,平均为24.3度,极端最高为40.2度。
(4)风速和风向:
春冬季多西北风,夏季多东南风,秋季西风。
风速历年平均为1.7m/s,瞬时最大风速为35m/s(1989.8.24),其次为28m/s(1959.4.14)。
(5)其它:
每年11月份地面开始上冻,翌年三月开始解冻,最大冻土深度为1米;
但随地势高低、干湿而异。
第二节地质特征
一、地层
本井田位于阳泉矿区二矿精查勘探区范围内,井田内出露地层有二叠系上统上石盒子组、石千峰组,其余为第四系黄土所覆盖,根据钻孔揭露资料,将地层由老到新叙述如下:
1、奥陶系
(1)中统峰峰组(O2f)
埋藏于井田深部,为煤系之基底,区域厚度大于100m。
岩性主要为厚层状浅灰色海相石灰岩,岩性坚硬,致密,灰岩中常含泥质及铁质而呈土黄或浅红色斑点,顶部常因铁质浸染而呈淡红色。
2、石炭系(C)
(1)中统本溪组(C2b)
地层平均厚度43m,平行不整合于下伏奥陶系中统峰峰组地层之上,下部为灰白色铝土岩、铝土泥岩、杂色泥岩夹结核状或团块状铁矿组成的铁铝岩,为山西式铁矿、黄铁矿、铝土矿富集之层位,上部为砂质泥岩、砂岩、夹1—3层灰岩,含假史塔夫蜒、莫斯科唱贝、大脉羊齿等动、植物化石。
(2)上统太原组(C3t)
地层总厚为57.00m—150.00m,平均厚度为102.33m。
连续沉积于下伏本溪组地层之上。
岩性由泥岩、砂质泥岩、砂岩、3~4层灰岩及煤层组成,含煤5-7层,其中主要可采煤层为8、9、12、13、15号煤。
底部发育一层中粗粒砂岩K1与本溪组分界。
灰岩中含大量蜓科及海百合茎等化石,砂质泥岩及粉砂岩中含大量鳞木、轮叶、等植物化石及碎片。
3、二叠系(P)
(1)下统山西组(P1s)
地层总厚为30.00m—118.40m,平均厚度为61.33m。
(2)下统下石盒子组(P1x)
地层总厚为76.00m—223.00m,平均厚度为115.00m。
(3)上统上石盒子组(P2S)
地层总厚为141.00m—431.00m,平均厚度为248.00m。
(4)上统石千峰组(P2Sh)
地层总厚为53.00m—87.00m,平均厚度为80.00m。
4、第四系(Q)
(1)上更新统(Q3)
地层总厚为0.00m—30.00m,与下伏地层第二系上统石千峰组呈不整合接触。
(2)全新统(Q4)
地层总厚为0.00m—15.00m。
二、含煤地层
区域含煤地层主要为石灰系上统太原组和二叠系下统山西组。
1、石炭系上统太原组(C3t)
本组为区内主要含煤地层之一,连续沉积于本溪组之上,厚度90.00-148.00m,平均厚度120.00m。
为海陆交互相沉积,岩性由灰黑色、黑色砂质泥岩、泥岩、灰色细-中粒砂岩、夹3层深灰色石灰岩(标志层编号自下而上分别为K2、K3、K4)和煤层组成。
本组共含煤层8层,煤层编号自下而上为15、14、13、12、11、10、9、8号,其中15、12、9、8号为可采或局部可采煤层,其余为不可采煤层。
2、二叠系下统山西组(P2s)
本组为区内另一主要含煤地层,厚度44.00-82.00m,平均厚度55.00m。
为纯陆相沉积,岩性主要为灰黑色泥岩砂质泥岩和灰白色砂岩及煤层组成。
本组含煤层6层,编号自下而上分别6、5、4、3、2、1号,其中6、3号为可采或局部可采煤层,其余为不可采煤层。
三、地质构造
井田基本构造形态为轴向北东—北北东向的背斜—向斜—背斜构造组合,地层倾角3°
—10°
,平均5°
左右,最大可增至15°
以上。
本井田内未发现断层构造及岩浆岩侵入现象。
总上所述,井田内构造复杂程度划属为简单构造。
四、水文地质概况
1、地表水
井田内基岩出露,冲沟发育,沟谷多呈“V”字形,井田东南部黄土覆盖。
桑掌河贯穿井田西北部,为季节性河流,汇入桃河。
2、井田主要含水层(组)
(1)第四系河床冲积层孔隙含水层
(2)二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层组
(3)二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组
(4)石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组
(5)奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层组:
3、井田隔水层
井田隔水层主要为中石炭统本溪组底部泥质岩隔水层组,岩性由铝土泥岩、泥岩组成,厚度15m左右,岩性致密、细腻,为井田及区域良好的隔水层。
此外,太原组和山西组3号煤层以下地层中相间于各灰岩、砂岩含水层之间的厚度不等的泥岩、砂质泥岩,也可起到层间隔水作用。
4、含水层的补给、径流、排泄
石炭系、二叠系的砂岩、灰岩含水层主要接受上覆松散层的入渗补给,少数露头部位直接接受大气降水的补给,另外还有承压含水层之间的越流补给,地下水径流方向顺地层底板。
本井田位于娘子关泉域径流区,径流方向向东北流向娘关泉。
5、水文地质类型
3号煤层厚度而稳定,直接砂岩充水含水层富水性弱,单位涌水量0.02—0.047L/s.m。
奥灰系灰岩水位低于3号煤层底板。
根据该区开采3号煤层的矿井涌水量情况,参照2009年12月的《煤矿防治水规定》中矿井水文地质类型分类标准综合分析,井田3号煤层矿井水文地质类型为中等类型。
6、奥灰岩溶水对开采的影响:
根据煤炭科学研究总院西安研究院二○一○年一月《阳泉矿区水文地质补充勘探成果报告》,由山西省煤炭地质114勘察院施工五个水文钻孔,分别为O2d-3、O2d-4、O2j-1、O2j-3、O2j-4,其中,2006年12月施工的O2d-3钻孔奥灰水位最高,为+412.37m,根据山西同地源地质矿产技术有限公司2010年1月编制的《山西煤炭运销集团鸿泰煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》及阳泉市煤炭工业局阳煤政发[2010]39号《关于山西煤炭运销集团鸿泰煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告的批复》,本矿开采的3号煤层奥水水位标高为+420m,本次设计按地质报告设计。
3号煤层底板最低标高为428m,奥灰水位低于3号煤层底板标高。
井田开采不受奥灰水的影响。
7、矿井水害
井田内现开采3号煤层,涌水量一般不大,但当开采范围进一步扩大后,采空区必然积水,要注意疏排采空区积水,防止采空区积水淹井,要注意对隐伏构造的发现,对断层应注意观测和研究。
8、矿井涌水量
该井田内目前开采3号煤层,矿井涌水量主要来自3号煤层上覆岩层含水层含孔隙水。
目前矿井生产能力为260Kt/a,矿井正常涌水量为270m3/d,最大涌水量为420m3/d。
通过计算,矿井生产能力达到450kt/a时,开采3号煤层,矿井正常涌水量为467m3/d,最大涌水量为727m3/d。
在今后开采中,随着开采深度、开采面积及其它地质条件的变化,可能引起涌水量的变化,在生产工作中须加强水文地质工作。
第三节煤层埋藏特征
一、煤层与煤质
1、煤层
(1)含煤性
井田主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。
(2)可采煤层
目前批准开采3号煤层。
现对批准的3号煤层叙述如下:
表1-1-1煤层埋藏特征表
地
层
煤
号
煤层厚度(m)
煤层间距(m)
煤层
结构
(夹矸数)
顶板岩性
底板岩性
稳定性
可采性
最小—最大
平均
山
西
组
3
2.20—2.90
2.52
简单
(0-1)
泥岩
砂质泥岩
稳定
全区
可采
2、煤质
(1)煤的物理性质及煤岩特征
井田内的3号可采煤层为无烟煤,外观呈灰黑色、玻璃光泽,具内外裂隙,呈贝壳状、眼球状及阶梯状断口,硬度一般较大,具层状、条带状结构。
(2)煤的化学性质
对3号煤层井下工作面采样井下进行采样,于2008年4月29日,送山西省煤炭工业局综合测试中心点进行测试,3号煤层结果汇总如下:
水分(Mad)原煤1.14%—1.14%,平均1.14%;
浮煤0.76%—0.80%,平均0.78%,
灰分(Aad)原煤12.67%—15.19%,平均12.93%
浮煤7.20%—7.32%,平均7.26%,
挥发分(Vdaf)原煤8.56%—9.09%,平均8.83%;
浮煤8.28%—8.44%,平均8.36%,
全硫(Std)原煤0.34%—0.37%,平均0.36%;
浮煤0.37%—0.41%,平均0.39%,
(3)煤的工艺性能
碳(Cdaf%)浮煤92.71%—92.87%,平均92.79%,
氢(Hdaf%)浮煤3.45%—3.72%,平均3.59%,
氧(Ndaf%)浮煤1.09%—1.16%,平均1.13%,
氮(Odaf%)浮煤1.87%—2.28%,平均2.08%,
3号煤层原煤发热量(Qgr.d)为30.43—31.63MJ/kg,平均31.03MJ/kg,属高热值煤。
据《煤炭质量分级》GB/T15224—2004标准,3号煤层属特低灰特低硫高热值三号无烟煤。
第二章井田境界及储量
第一节井田境界
山西煤炭运销集团鸿泰煤业有限公司井田范围内无其它小煤矿开采,矿井西南边界与阳泉西上庄井田相邻,其他边界与山西国阳新能股份有限公司二矿井田相邻。
1、阳泉西上庄井田
规划为阳泉市南庄煤炭集团公司接替井田,目前项目正在筹建期,尚未进行开采。
2、山西国阳新能股份有限公司
第二节地质、可采储量计算
根据山西省国土资源厅2009年11月颁发的《采矿许可证》(证号:
C1400002009111220045156)鸿泰煤业井田范围由4个拐点坐标连线圈定。
井田面积1.6111km2。
详见井田范围拐点坐标表2—1—1。
表2—1—1井田范围拐点坐标表
拐点
编号
坐标
X
Y
1
4191676.25
19714187.27
4189621.26
19716245.29
2
4191994.26
19714654.28
4
4189308.25
19715776.29
批准开采3号煤层,开采深度由549.95m至449.95m标高。
按照《煤、泥炭地质勘查规范》,国务院函(1998)5号《关于酸雨控制区和二氧化碳污染控制区有关问题的批复》及《煤炭工业矿井设计规范》等有关文件规定,井田内共获得保有资源/储量9710kt,其中,探明的经济基础储量(111b)9510kt,占总资源/储量98.02%,推断的内蕴经济的资源量(333)200kt。
第三章矿井设计生产能力及服务年限
第一节矿井工作制度
矿井设计年工作日330d,井下采用“三八”制作业,其中:
二班生产、一班准备,日净提升时间16h;
井上采用“三八”制作业。
第二节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井设计生产能力
根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作的要求,建立高产高效的矿井原则,确定生产能力为900kt/a。
理由如下:
该3号煤层稳定,地质构造简单,煤层厚度变化不大,倾角在3—10°
之间,适宜综合机械化开采。
矿井的可采储量较为丰富。
二、矿井服务年限
经计算,矿井服务年限6.27a。
第四章井田开拓
一、井田开拓方案
1、影响井田开拓的主要因素
(1)地形地貌
井田北部有桑掌河通过,地势最低,最高点位于井田南部曹梁一带,仅此在中庄—长岭附近,以及桑掌河河道附近的地势开阔,可供工业场地选择。
(2)盖山厚度
本井田煤层埋藏较深,一般在350—500m,局部可达600m,对矿进开拓方式有一定的影响。
(3)地面建筑
该井田地面有中庄及曹梁两个村庄,其保安煤柱的留设对井下巷道布置有一定的影响,使巷道布置复杂化。
(4)井田形状及煤层赋存状况
该井田的几何形状为一长方形,对井下工作面布置较为有利,边角煤损失也较少。
井下煤层赋存状况为一向斜,中间低、两边高,对运输方式及防排水工作带来一定的影响,煤层倾角平均5°
,对开采的影响不大。
2、开拓方案
该井田南部的长吉岭村和中部的曹梁村所处地势,均为高山陡坡,交通不便,难以布置圹井工业场地,经勘察,井口及工业场地只有在井田北部中庄村附近布置。
推荐方案简述:
①井口及工业场地:
井口及工业场地选在中庄村南部的桑掌河河滩上,主、副井口位于井田南部边界,地势开阔,交通方便。
②开拓方式:
采用立井开拓的方式,两个井筒,一进风一回风,进风井为矿井提升,回风井兼安全出口。
③水平设置:
仅开采3#煤层,煤层为一中厚煤层,根据井筒所处关系,设计布置一个开采水平。
④大巷布置:
在井田西南部边界沿3号煤层平行布置有皮带、轨道、回风三条大巷形成采区,皮带大巷与轨道大巷水平间距为25m,轨道大巷与回风大巷水平间距为30m;
在井田中部向井田东北部边界平行布置采区进风巷和采区回风巷,二条巷道水平间距为20m;
北采区轨道大巷、北采区回风大巷和皮带大巷向西北延伸至井田西北部边界形成北采区,三条大巷均沿3号煤层布置,水平间距为30m。
⑤开采顺序:
采区前进式,工作面后退式。
第五章矿井基本巷道及建井计划
第一节井筒、石门与大巷
一、井筒用途、装备及布置
按照方案一设计,井筒布置个两个立井。
1、主立井:
立井提升方式为混合式。
圆形断面,净直径为5.5m,净断面23.75m2,垂深406m,采用混凝土支护,装备双钩罐笼,担负全矿井的提煤、提矸、下放材料设备、升降人员任务,为矿井的进风井,设梯子间,为矿井的一个安全出口。
下井管线、电缆、排水管路等均沿该井筒敷设。
2、回风立井:
圆形断面,净直径4.0m,净断面12.56m2,垂深406m,采用混凝土支护,设梯子间,担负全矿井的回风井任务兼作另一个安全出口。
第二节井底车场
一、井底车场形式
主井井筒与井底车场及副井井筒与井下回风大巷的联接形式为双向马头门。
主井底确定井底车场形式为环形,调车方式采用高、低道自动滑行与人力推车相结合的方式。
井筒之西侧为重车存车线,东侧为空车存车线。
北部为煤仓。
二、井底车场主要硐室
主立井井底主要硐室有:
马头门硐室、井底煤仓、煤仓上口通风立眼、主变电所、主排水泵房、水仓、主井井底信号硐室、推车机电控硐室及等候室等硐室。
第六章采煤方法
一、回采工艺
1、采煤工艺
采煤机采用端部斜切进刀方式,双向割煤。
液压支架支护方式为及时支护。
2、落煤、装煤、运煤、顶板管理方式
(1)落煤方式:
采用双滚筒采煤机截割落煤。
(2)装煤方式:
采煤机滚筒旋转叶片将大部分煤炭装入工作溜,剩余煤炭在推移工作溜过程中,工作溜上的铲煤板将煤装入工作溜,生产溜靠落山侧浮煤采用人工清理。
(3)运煤方式:
工作面煤炭由采煤机装入可弯曲刮板运输机,转至转载溜→7部皮带→皮带大巷→井底煤仓→矿车装罐笼至地面。
(4)顶板管理方式:
随采煤的推进自行垮落。
3、回采工艺
回采工艺流程及采煤机进刀方式、进刀段长度、深度、割煤方式、牵引方式、牵引速度
回采工艺流程:
进刀→割煤(落煤、装煤、运煤)→移架→移溜→进刀
(1)进刀方式:
割三角煤端头斜切进刀:
即采煤机前滚筒割至机头(机尾)后,将其后方生产溜顶至煤帮。
调换上下滚筒位置,将采煤机返回距机头(尾)35m处斜切进刀。
之后将生产溜弯曲段及机头(尾)顶至煤帮,保证生产溜直。
采煤机调换滚筒上下位置返回机头(尾)将进刀时所留三角煤割掉,最后再次调换滚筒上下位置,开始向机尾(机头)进行正常割煤。
(2)割煤:
采煤机跨在生产溜上行进割煤(采煤机行进方向为前方),由机头向机尾行进时,右滚筒割顶煤(简称前滚筒),左滚筒割底煤(简称后滚筒);
由机尾向机头行进时,左滚筒割顶煤,右滚筒割底煤。
滚筒截深0.6米。
割煤过程中滚筒严禁割顶、硬底及坚硬砂岩。
(3)装煤:
机组割煤致使煤体松散,靠自重落入生产溜;
滚筒割下的煤通过滚筒旋叶装入生产溜;
未装完的煤矸在推溜过程中由生产溜的铲板铲入溜中,生产溜靠落山侧浮煤采用人工清理。
(4)运煤:
生产溜→转载溜(大块煤矸必须为不大于300mm×
300mm的小块,如煤矸过大不能正常运出时,必须在生产溜机头由人工破碎成小块方可运出)→进风顺槽皮带→二采区进风巷皮带→皮带大巷皮带→煤仓(装矿车)→主立井(装罐笼)→行井。
(5)移架:
正常情况下,如机组由进风(回风)向回风(进风)方向割煤时,滞后机组后滚筒3-5m开始移架。
当顶板破碎时,前(后)滚筒割出3-5m时应提前拉架或提前打开护帮板。
移架采用本架操作,移架时严禁相邻两架同时动作;
移架要求少降快拉或带压擦顶拉架;
拉架后保证支架与工作面平行;
操作完毕后及时将手把打到零位。
(6)移溜:
如机组由机头(尾)向机尾(头)方向割煤时,滞后采煤机10-15m开始顶溜,保证溜有不少于18m的自然弯曲段,以防哑铃联接处或销轨损坏。
推移机头(尾)时,至少5架千斤顶同时推移。
移溜时,分3次移溜,每次移溜不超过0.3m。
推移后保证溜子平直。
溜子到位后将推移千斤把手打到零位。
二、回采工作面的主要设备的选择
1、采煤机选型
3号煤层以一个150m综采工作面保证年产900kt/a的生产能力,长壁综采工作面日产量2430t左右。
设计首采区采高为2.52m。
根据计算,并考虑煤层的硬度及夹矸情况,结合目前国内高产高效回采工作面设备配置,采煤机选用MG160/390—WD型采煤机。
2、工作面可弯曲刮板输送机
根据计算并考虑煤层夹矸因素,选用SGZ630/220型可弯曲输送机。
3、顺槽刮板转载机
为此选用SZB730/75型刮板转载机。
4、顺槽可伸缩胶带输送机
根据计算,选用现有DSJ800/2×
55型带式输送机可满足要求。
5、工作面支护设备的选择
设计推荐3号煤层采用长壁式一次采全高综采采煤方法,顶板管理采用全部垮落法。
据地质报告及已揭露的煤层情况,3号煤层顶底板均为泥岩、砂质泥岩,稳定性较好,未发现底鼓现象。
根据支架高度和支护强度计算结果,考虑煤层顶底板特征,对照相邻二矿开采同煤层采用支架实际.设计选用ZZ4400/16/35型支撑掩护式液压支架。
6、乳化液泵站
根据计算,设计选用DRB200/31.5型乳化液泵站(两泵一箱)。
7、喷雾泵站
根据所选采煤机配套喷雾泵站要求水压5Mpa,流量150L/min,故选XPB250/5.5型喷雾泵站。
回采工作面机械设备配备详见表6—3—9。
表6—3—9回采工作面机械设备配备表
序号
设备名称
设备型号
功率
(kW)
单位
数量
备注
使用
备用
合计
采煤机
MG160/390—WD
391
2×
160
+2×
30+11
可弯曲刮板输送机
SGZ630/220
110
台
刮板转载机
SZB730/75
75
可伸缩带式输送机
DSJ800/2×
55
730m
5
液压支架
ZZ4400/16/35
架
100
10
6
过渡液压支架
ZZG4400/16/35
端头支护
7
乳化液泵站
DRB200/31.5
125
套
两泵
8
乳化液箱
个
一箱
9
喷雾泵站
XPB250/5.5
30
单体液压支柱
DZ28—25/100
根
144
20
164
超前支护
11
Π型顶梁
DFB2400/300
48
53
12
小水泵
KWQB12—45—4
4.0
13
回柱绞车
JH-14
18.5
14
注水泵
5D—2/150
15
注水钻
MYZ—150
16
探水钻
ZYJ-500/270
22
三、循环图表
回采工作面中的循环作业是指回采工作面在规定时间内保质、保量、安全地完成采、装、运、支、处这样一个采煤全过程,以放顶为标志,循环方式有一日单循环。
回采工作面实现正规循环作业,在一昼夜内工作面中采煤工作与准备工作在时间上的配合关系设计为“三采一准”即将一昼夜划为四个班,三个采煤班,进行“落、装、运、支、移”等工序,一个准备班进行回柱放顶、检修设备、推移转载机等工作,一日完成一个循环。
第七章井下运输
第一节运输系统
一、井下煤炭运输
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