东海煤矿西三采区设计方案及工程设计

1东海煤矿西部35层中部采区设计说明书东海煤矿计划科二00九年七月二十日2目录前言第一章采区概况第一节采区位置与地质概况第二节储量第三节井区设计生产能力及服务年限第二章采区开拓布置、开采第一节采区开拓布置第二节井下开采第三章采区通风第一节通风系统第二节井下监测与消尘第四章井下主要生产系统及设备第一节提升运输系统第二节压风系统第三节排水系统第四节供电系统第五章投资概算及主要经济技术指标第一节投资概算第二节主要经济技术指标3前言一、概述东海煤矿西部35层中部采区位于皮带斜井工业广场附近，生产系统与450水平和二采相连。运输距离近，开采方便。1958年东海建矿，开采一井、二井两对斜井；1965年移交矿务局后由局建井处增建三井一斜和三井二斜两对斜井。开采三井一斜33、35煤层，35层煤已开采至三段右十二路，由当时煤炭市场萧条于2001年彻底关闭，原提矸绞车，主扇均已折除。二、恢复生产的必要性1、矿井生产能力的均衡东海煤矿从储量分布情况来看主要分东部、西部两大采区，皮带斜井座落在西部采区，而西部采区现只有二采区生产。现三、五、六采区均分布在东部采区，原煤需经450主运道运至西部皮带井，生产格局极不平衡，东重西轻，矿井生产受到制约。而西部采区仍有工业量46275万吨西三中部35层采区所开采的35层煤工业量53046万吨，可采储量3882万吨。底部层采区48层工业储量32795万吨，可采储量24415万吨；542工业储量33683万吨，可采储量21492万吨，储量丰富资源可靠。为了缓解东部采区资源的快速枯竭，西部采区应合理配采来保证矿井的长远均衡发展。2、煤质东海矿西三采区所开采的35层煤属三分之一焦煤，灰份30337、挥发份26，48、542煤层均属于主焦煤，48层灰分1927、挥发分22，542层灰分2834，挥发分2032。是省及国内少有的优质动力煤，市场紧缺售价商，在目前市场经济运行条件下有很高的开采价值。3、生产管理4西部35层中部采区关闭时是因为35层煤质差，且当时煤炭市场积压销售不畅。造成当时煤质差的主要原因是当时采煤工作面管理中顶板管理观念差，意识不强，顶板管理手段落后，采掘装备、支护装备差所导致；另外，该采区属高瓦斯矿井，当时瓦斯治理手段落后。经过这几年复合顶板治理经验和工作面管理的大幅提高，类似西三中部35层采区的煤层顶板已得到了合理控制；另外现瓦斯治理采用抽放技术，已有能力安全高效的开采西部35层中部采区。第一章采区概况5第一节采区位置与地质构造一、采区位置、范围、四邻关系、井上下对照关系以及已有勘探钻孔的情况本区位于东海勘探区V段内、矿区井田中心位置，采区范围、北起F310断层，南到F23断层，西至F17断层矿原二井相邻，东、南至F23断层，走向长约1200米，倾斜长约1200米，其面积约为1400000平方米，地面为农田。二、地质构造区内煤区内岩层为向南倾斜，走向近东西的单斜构造，由于受边界大断层的影响，区内煤层变化较大，从上层邻近层揭露的情况及勘探情况，本区构造复杂，中小断层较多，断层多为倾斜正断层，向下落下变大。F104其余两条为区内实见断层，其中右十三路12点前46米处所见断层其落差为30米，倾角850的正断层，另一条为左十一路付巷A9点前32米处所见断层，其落差为20米，倾角为430的正断层三、煤层及煤层顶底板及各煤层的层间距本采区开采煤层为35层，底部层采区仍有48、542层煤，属鸡西城子河组，区内可采煤层厚度，35、0824米，平均18米煤层稳定结构复杂，半暗型煤，夹石厚度02505米，煤层灰份为18693072，挥发份为20073574，胶质层10MM。底部层采区48层煤厚度061124米，平均10米542层煤厚度043134米，平均09米,煤层稳定结构简单，半亮型，夹石厚度00101M。48层灰份1927，542层2834。挥发分48层为22，542层为2032，胶质层48层90MM，542层、714MM。本区35煤层为中部煤层，顶部621层已开采完毕，地层厚度为225米，由西向东逐渐增厚，由灰白色中粗砂岩、薄层、泥岩、煤、粉沙岩等所组成。35煤层伪顶04米左右,为粉砂岩直接顶为细砂岩,厚度04米左右,老顶为中砂岩,厚度20米左右,与上层34层间距22米,与下层36层间距22米。四、岩浆侵入及古河床冲刷本区内煤层无岩浆侵入，无河床冲刷。五、水文地质本区水文地质条件简单，无含水层，除68192孔外，其余钻孔都没有测斜资料，封孔情况不详。区内正常涌水量10M3/时左右，最大涌水量30M3/时。第二节储量、采区生产能力及服务年限一、储量本区块段内共进行过三次勘探，59年60年进行矿井初次勘探，67年68年进行矿井补充勘探，75年77年进行矿井深部补充勘探。储量范围，35煤层上以采空区边界，下到800标高，东以F23为界，西到F17断层为界；48煤层上以450为边界，下到800标高，东以F23为界；542煤层上以450为边界，下到800标高，东以F23为界，西到F17断层为界。其储量情况见储量万吨全区层号ABCDABCD可采35530464814848983882483279524415838244155423368325469821425469合计1195249360221492887047第三节采区设计生产能力及服务年限一、采区设计生产能力确定1、采煤工作面日产计算ANLSMC661800620150952031式中A工作面日产量，T/DL工作面长度，MS截深06MM采高2M煤的密度T/M3C工作面回采率，095N采煤机日进刀数N60K1246TD6008（246）13066式中K1事故影响系数，取08T1准备时间，6HTD截割一刀所需时间，MINTDK2LL11V1T21518001340130MIN式中L1缺口长度，MV1采煤机工作速度，M/MIN8T2进刀时间，包括移机头，40MINK2每刀辅助时间系数，取152、掘进工作面日产量A1HMK3102150824吨/日式中H日进尺，MM煤厚，MK3回收率，取083、采区生产能力计算ABAA12031300243001000061万吨式中AB采区生产能力，万吨/年A回采工作面能力，万吨/年A1掘进工作面能力，万吨/年确定采区生产能力60万吨/年。2、确定采区生产能力验算根据设备选型，运输能力最小的是下巷SGB630/150C刮板机，运输能力250吨/H，年运输能力25016300/10000120万吨/年，大于采区设计能力，符合要求。3、采区生产能力确定的依据（1）采区有足够的储量可以满足60万吨生产能力和服务年限的要求。西三35采区现在可采储量3882万吨，另外本区仍有49884万吨底部层的优质煤可采储量，做为后备储量，做为采区的接续采区，保证矿井长远发展。9（2）为了平衡东海矿的开拓布局，现生产采区均布置在东部，而工业广场在西部，采区布置不合理，西三35层采区的开采将缓解东部采区的生产压力，保证矿井两翼均衡发展。同时，东海矿西部仍有可采储量1841万吨，保证西部区的长远发展。二、采区服务年限西三35采区扣除煤柱储量后，可采储量3882万吨，服务年限计算如下年382095614T式中T采区服务年限3882采区可采储量万吨60采区设计生产能力万吨095回采率，取095第二章采区开拓布置、开采第一节采区开拓布置一、采区开拓巷道布置1、采区范围本区位于东海勘探区V段内、矿区井田中心位置，采区范围、北起F310断层，南到F23断层，西至F17断层矿原二井相邻，东至F23断层。2、开拓方案的提出1、方案的提出由于西三35采区单一开采35层煤，方案一在450二水平施工西主运巷至西三35层采区，施工回风立井及开拓巷道。10方案二，恢复原有三井上部通风系统，不施工回风立井，在450二水平施工西主运巷至西三35层采区。2、方案工程量对比35层原有左八路以下部风道现大部分受矿压影响发生顶板冒落巷道严重失修，回风困难，保证不了采区回风需要，需新施工一条风道，但不需建设回风立井，少投资213115万元。综合考虑还是利用原三井上部回风系统，新施工一条回风斜井，系统简单，投资少。根据上述情况方案二优于方案一，选者方案二为采区开拓方案。方案工程量对比方案一方案二工程名称断面煤岩别支护单价工程量（米）金额（万元）工程量（米）金额（万元）主运巷18岩锚喷03575026258052817593绞车硐室回风道10岩锚喷02203066二段绞车道恢复12岩锚喷0150570855主运巷施工道18岩锚喷035018063采区上部车场18岩锚喷03523080522077绞车硐室回风道16岩锚喷0351505250上部回风道16岩锚喷050518259绞车硐室回风立眼196岩锚喷020357回风立井196岩锚喷35675236250回风立井通风道16岩锚喷0354014035风道石门12岩锚喷022801768017635风道12岩锚喷02439093639093635风道12半锚喷02239586939586935右0回风石门12岩锚喷0225011501135右一回风石门12岩锚喷0225011501136右二回风石门12岩锚喷0225011501135绞车道12岩锚喷024350843508435绞车道12半锚喷022390858390858绞车硐室绳道10岩锚喷02250115011绞车硐室岩锚喷15152251522535右0车场12岩锚喷0251704251704251135右一车场12岩锚喷02517042517042535右二车场12岩锚喷0251403514035集中皮带机械道12岩锚喷025210525210525集中煤仓19岩锚喷055522862011集中皮带道10岩锚喷025800200560140主运巷煤仓19岩锚喷055301651899主运煤仓机械道10岩锚喷0290181503035右0路9半锚带01890016290016235右一路9半锚带01810301854105018935右一路切上6煤锚带0151602416024变电硐室18岩锚喷0360186018水泵硐室18岩锚喷0360186018硐室入风道10岩锚喷0250105010水仓12岩锚喷02601260127647407147956201065第二节井下开采一、采法方法的选择，工作面长度及采高的确定，主要采煤机械的选型1、煤层情况西三35层采区可采煤层只有35层，煤层倾角采为1605左右，35层平均煤厚20米,夹右厚01米,伪顶02米,为凝灰细砂岩。2、采煤方法选择，工作面长度及采高的确定（1）采煤方法的选择西三中部35层采区煤层为缓倾斜中厚煤层，区域走向平均1200米，倾向1200米，根据地质条件和煤层赋存情况，开采方法为综采。（2）工作面长度及采高的确定根据西三35层采区地质条件煤层赋存和生产能力情况，确定本区工作面长180米，采高20米，。L60VBMCFQBSNP18060447209510628566121801898符合采矿工程设计手册要求。3、主要采煤机械选型与配备采煤机选中厚煤层采煤机，根据东海矿高档工作面开采情况，选MG375型采机，工作面配备SGB630/220型可弯油刮板输送机，采用ZY3200/12/28掩护式液压支架支护。下巷采用SJ80可伸缩带式输送机运煤，经下巷道采区煤仓，经集中皮带道运至主运巷煤仓，由三吨底卸式矿车运至主提升皮带井底卸载坑。二、回采方式及采掘工作面布置1、回采方式采用走向长壁后退式回采，采用采用ZY3200/12/28掩护式液压支架支护，顶板采用全部陷落法管理。采用小煤柱留巷以提高回采率。每刀截深06M，“四六”工作制日进67刀。2、掘进工作面配备由于该采区开拓工程量小，同时采煤工作面推进速度低。采掘队组比为13保接续。考虑遇构造或其它计划外工程，采掘队组比确定为13，即配备3个掘进队。巷道支护方式绞车道、风道采用锚喷支护，其它巷道采用锚杆支护。第三章采区通风第一节通风系统一、概况根据以前开采资料，西三35层采区沼气相对涌出量为3526M3/T，所以西三35层采区按高沼气采区管理。东海矿现有通风方式为中央边角13式，即由皮带井、五采副井入风，集中从六采区立风井回风。选用主扇DBK1036。但由于西三35层采区位于矿井西部区，现生产的五、六采区及立风井位于东部区。采区距离远且中间无回风联络巷。上部利用原三井回风系统（主扇已拆除），所以采用分区抽出式通风，西三35层采区单设主扇形成系统。二、采区风量计算西三采区配备一个采煤工作面和三个掘进工作面，按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需风量的总和计算。1、采煤工作面需风量计算；（1）采煤工作面的实际风量按沼气涌出量计算Q采100GKC1000316480M3/MIN工式中Q采采煤工作面需风量M3/MING采煤工作面绝对瓦斯涌出量M3/MINKC工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数采煤工作面风量选择900M3/MIN（2）风速验算根据规程规定，回采工作面最低风速025M/S，最高风速为4M/SQ采900V159M/S，符合规定SC609460（3）采煤工作面实际需风量总和由于西三采区仅一个采煤队，Q采Q采900M3/MIN2、掘进工作面风量计算14掘进工作面按局扇实际吸入风量计算，由于西三采区单翼工作面走向平均1000左右，工作面都选用DBKJNO60/211局扇，所以Q掘取360M3MIN。Q掘1Q掘2Q掘33603603601080M3MIN。3、硐室风量计算西三35层采区生产后使用中的硐室有变电所、火药库、压风硐室、水泵硐室、1个绞车硐室，硐室需风量为各个硐室需风量之和。（1）火药库需风量计算4V41500Q硐100M3/MIN6060（2）其它硐室风量根据经验值取80M3/MIN（3）硐100804420M3/MIN三、采区分量分配1、容易时期采区有1个采面，3个掘进工作面和5个硐室Q容易（Q采Q掘Q硐Q其）K（9001080420100）1152875M3/MIN2、困难时期采区有1个采面，一个备用面，3个掘进工作面和5个硐室Q困难（Q采Q掘Q硐Q它）K（9004803360100480100）1153427M3/MIN15四、通风阻力计算通风容易时期，困难时期通风系统图见附图，通风容易时期，困难时期阻力见附表。五、主扇的选择根据采区风量、阻力计算，西三采区通风容易时期风量2875M3/MIN、阻力1156MMH20；困难时期风量3427M3/MIN，阻力22116MMH20，考虑到西三底部层采区和西五采区困难时期通风阻力为2964，选用BDK5410NO28转速580R/MIN主扇可见工况点在安全运行区内，效率符合要求。鸡西矿业集团公司东海煤矿主扇1通风参数Q3000M3/MIN50M3/SPST240250MMH2O根据以上通风参数选型为BDK5410NO28对旋主扇，配套电机功率为2280KW，该主扇性能曲线如图16BDK5410NO28装置性能曲线东海煤矿西部35层采区容易时期阻力计算表序号巷道名称支护形式阻系数长度L周长P断面SS3风阻R风量QQ2阻力H2O12一段集中皮带道锚喷000151100120010100000019802040079201723二段集中皮带道锚喷00015820119210100000014664016002345934西三采区2主运道锚喷000065740110015537239000142502500355245采区上部车场锚喷00006520011001553723900003850250009605635层绞车道锚喷0000854708081011030300031350250078336735右一车场及石门锚喷000065160808101103030000821522501847835右一路锚杆0001297012308512000279616256715989工作面单体柱00045180114094830600111216256284691035右0路锚杆000128801230851200025371625664941011右0回风道锚喷00006510080810110303000051256250319111235层风道锚喷00009400103073430001081502500270261213上部回风道锚喷00009420112013852656700015950250039841314原35层绞车道及风道锚喷000091000160016409600003525025008789合计100524加15局部阻力合计为1156东海煤矿西部35层采区困难时期阻力计算表序号巷道名称支护形式阻系数长度L周长P断面SS3风阻R风量QQ2阻力H2O12一段集中皮带道锚喷00015110012001010000000198020400792023二段集中皮带道锚喷000158201192101000000014664016002345934西三采区2主运道锚喷0000657401100155372388000142593481494645采区上部车场锚喷000065200110015537238800003859348113375635层绞车道锚喷0000851000808101103030000667593481232046735右一车场及石门锚喷0000651608081011030300000821522501847835右五路锚杆000121000123085120000288316256738089工作面单体柱000451801140948305800111216256284691035右四路锚杆00012120012308512000034591625688561011右四回风道锚喷000065100808101103030000051256250319111235层风道锚喷0000910001030734300002703593481940781213上部回风道锚喷0000942011201392656740001595934815547181314原35层绞车道及风道锚喷00009100016001640960000035259348112238合计192313加15局部阻力合计为22116第二节井下监测与消尘一、井下监测系统西三采区生产必须建立完善的瓦斯监测系统，分站设在450变电所与矿网对接。采区采掘工作面和特殊地点均需装设探头，具体设计在作业规程中制定。二、井下静压水消尘系统西三采区压力水源使用93西主运静压水池。由4管对接后经二段皮带道、450主运巷到采区绞车道后分布到各采掘工作面和主要巷道，具体设计见工程平面图。第三节采区瓦斯抽放一、采区自然状况根据以前开采资料，西三35层采区沼气相对涌出量为3526M3/T，所以西三35层采区按高沼气采区管理。二、煤层赋存状况19本区35煤层为中部煤层，顶部21层已开采完毕，地层厚度为225米，由西向东逐渐增厚，由灰白色中粗砂岩、薄层、泥岩、煤、粉沙岩等所组成。35煤层伪顶04米左右,为粉砂岩直接顶为细砂岩,厚度04米左右,老顶为中砂岩,厚度20米左右,与上层34层间距22米,与下层36层间距22米。本区地质构造简单，煤层为向南倾斜的单斜构造煤层发育稳定。三、通风本采区为独立回风，设BDK5410NO28主扇两台，一台使用，一台备用。采煤工作面无尾排巷，采用“U”性通风。采煤工作面计划风量900M3/MIN，瓦斯相对涌出量为3526M3/T。四、瓦斯抽放1、抽方方法采用高位钻孔抽放。2、抽放钻场布置抽放钻场布置在35层右零路，第一个钻场距开切上山40米，钻场向外每隔40米施工一个，钻场在巷道下帮施工，挑顶高度在1015米，钻长规格5米（长）3米（宽）25米（高），钻场采用锚杆支护。3、钻孔施工工艺选用TXU150型钻机，钻杆50，钻头直径93，钻孔施工长度80100米，每个钻场布置4个钻孔。4、封孔方法钻孔打好后，用水将孔内钻渣冲洗净后，送入抽房管用聚胺脂封孔，在岩石中封口长度不小于1米，每个抽放管上一个截止阀，抽放前先关闭。5、抽放管路20钻孔内采用2寸铁管，长度30米用3寸吸水带连接。抽放管路为200CM铁管连接，连接处应用胶垫密封，上紧不得漏气。在每根抽放管的二寸阀前设一个瓦斯浓度测试孔，不用时封闭。6、抽方泵型号瓦斯抽方泵为YD8型真空抽方泵。抽方泵安设在新鲜风流中。7、瓦斯排放钻孔内采用2寸铁管，外面用3寸吸水带同200的瓦斯抽放管连接，排入采区主回风道，由风道排至地面。第四章采区主要生产系统及设备第一节提升运输系统一、提升方式的确定1、概述西三采区主提升方式为皮带提升，采用STJ1000/200型皮带机，运至450主运巷，运输大巷由3吨底卸式矿车运到皮带井底卸载坑，副提升选用JK25绞车提升。东海矿原煤由皮带井升井经选矸、风选后入储煤仓。2、提升设备能力校核（1）原始数据绞车道提升长度1120米，坡度15，设计年产量60万吨，绞车初步选型为JK25/20，电机功率为380KW，绞车最大静张力6000KG，传动比120。（2）计算拉车数N绞车为盘形闸制动，计算其正压力N213DFMAX326000N5218KG4RMMH41078044确定制动力F8FZHNM452180483488（KG）计算拉车数N取绞车上拉时的状态计算、设钢最大静张力为PMAXPMAXRFZRMRM1078PMAXFZ83488887575KGR1014PMAX（QKZQM）（SINAFCOSA）NQL（SINAF2COS）（6002000）（SIN150015COS15）N2834800（SIN15015COS15）88757528348008SIN15015COS15N1600（SIN150015COS15）88（台）故取拉矸车数8台，此计算值为极限值，实际拉车时，不许超出此数值。二、提升能力核定22此绞车担负着斜井提矸、下料等任务，使用提升容器为1吨矿车，年提升能力为TP3350KT1/CR/CR/A设计能力1433600P1333060（万吨年）125600（1002025）6402STJ1000/200型皮带机小时运输能力150吨，年提升能力；330天16小时150吨/121000066万吨综上所述此主提及副提设计能力满足矿井年60吨的生产能力。第二节压风系统一、基本情况西三采区正常生产后压风供五个掘进工作面，使用YT25型气动凿岩机，风钻每台需耗风量26M3/MIN，工作压力49KG/CM2。为保证队组快速掘进，每队配备2台风钻，最远供风距离3000米。二、选型计算1、空压机必须的排气量QA1A2YNIGIKIM3/MIN23121051102613227M3/MIN式中Q空压机必须的排气量；A1沿管路全长的漏气系数；A2风动机械磨损后，耗气量；Y海拔高度修正系数；NI同型号风动工具同时使用台数；GI每台风动工具的耗气量，M3/MINKI同型号风动工具的同时工作系数。三、空压机必须的出口压力PPPGDP1KG/M24907166KG/CM2式中P空压机出口压力应满足风动工具所需的压力KG/CM2PG风动工具的工作压力KG/CM2DP输气管中最远一路的管道压力损失之和KG/CM21考虑到橡胶软管，旧管和上、下山影响而需要增加压力KG/CM23、压风管路管径选择DDI40QI40196177MM式中DI某段管道计算直径，MM；QI通过DI段管道的空气量（自由状态），M3/MIN；4、确定空压机的型式和台数根据选型计算空压机必须满足排气量3227M3/MIN，出口压力满足66KG/CM2，故选用4L208型空压24机（排气量215M3/MIN，出口压力8KG/CM2），两台使用另一台备用。第三节排水系统一、基本情况西三采区恢复生产后，在三段右二路车场设集中水仓，水仓处标高为630，排水至446主运巷。排水高差184米，排水管路长700米，最大涌水量10M3/N。二、水泵选型计算1、按最大涌水量确定排水设备排水能力，必须保证24小时，涌水量在20小时内全部排出。水泵保证的排水能力Q1Q112MAX124048M3/N式中Q1水泵确保证的排水能力M3/NQMAX最大涌水量M3/N2、水泵应保证的扬程H1HG188H1244MHG077式中H1水泵应保证的扬程M；HG管路出口与水井水面标高差；JG管路效率。3、水泵管路直径计算254Q1448DP92MMPVP31423600DP排水管径M；Q1最大排水量M3/N；VP流速吸水管径DXDP259225117MM4、设备及管路确定根据计算选PJ808型水泵可满足需要，排水管径选100管。第四节探放水一、探水原则采掘工作必须执行“有疑必探，先探后掘”的原则。二、探水起点确定本积水区边界清楚，水文地质资料清楚，因此，探水线至积水区的最小距离煤层中不得小于40米，岩层中不得小于30米。三、探放水设备选用TXU150型钻机打探放钻眼。四、探放钻孔布置探放钻孔按扇形布置，探放钻孔应超前工作面30米。五、其它措施严格执行煤矿安全规程第285294条中相关规定。第五节供电系统一、基本情况26西三采区恢复生产后供电由450中央变电所提供，该变电所运输条件好，硐室环境好，便于变压器和其它设备的搬运。根据采区设计方案，在450井底打，由于该采区离450中央变电所较近，所以选择由450中央变供电。电压等级高压6KV、114KV、低压660V、127V、36V二、井下变电所变压器选择KRSPN（