宁庄矿初步设计说明书.doc

附附 录录 一、关于“河南省庇山矿区二号井田精查勘探设计”的批复 （85）煤勘地字第 33 号。| 二、关于平顶山市梨园矿务局宁庄矿可行性研究报告的批复豫计 能源19961249 号。 三、关于平顶山市梨园矿务局宁庄矿初步设计的批复豫煤基字 1997第 468 号。 四、关于对梨园矿务局宁庄矿修改初步设计的批复豫煤规2003 68 号。 五、汝州矿区联合开发协议书。 六、宁庄矿井改扩建方案设计审查会议纪要。 七、宁庄矿井初步设计（变更）及施工图设计委托书。 八、汝州市电业公司对河南永平煤电公司用电申请的回文。 九、煤地一局发200412 号“河南省临汝煤田庇山矿区二号井田矿 井涌水量预算修改资料审查意见书”。 十、 宁庄矿井初步设计矿井涌水量变更审查会议纪要2004 年 2 月 24 号 十一、汝州水文站“关于宁庄矿历史最高洪水位”的说明。 附件： 一、机电设备和器材目录。 二、概算书。 前前 言言 一、一、 概述：概述： 宁庄矿井位于汝州市西北 13km 处陵头乡境内。南距焦枝铁路王堂车 站 5km，东距汝州至洛阳公路 7km，行政隶属汝州市管辖，矿井隶属河南 永平煤电公司。 二、二、 编制设计依据：编制设计依据： （一）、河南省临汝煤田庇山矿区二号井田精查地质报告。 （二）、河南省计划委员会豫计能源19961249 号关于平顶山市梨 园矿务局宁庄矿可行性研究报告的批复。 （三）、河南省煤炭工业厅豫煤基字1997第 468 号关于平顶山市 梨园矿务局宁庄矿初步设计的批复。 （四）、河南省煤炭工业厅豫煤规200368 号关于对梨园矿务局宁 庄矿修改初步设计的批复。 （五）、宁庄矿井改扩建方案设计审查会议纪要。 （六）、宁庄矿井初步设计（变更）及施工图设计委托书。 三、三、 设计变更原因：设计变更原因： 宁庄矿井已于 1996 年由郑州院先后编制了“可行性研究报告”和 “初步设计”，并得到有关部门批准。由于资金问题没按设计施工。施工 时将原设计的主井向北推移了 150m，风井向东移了 320m。又增加了一个 副井。三个井筒已开凿完成，并采出了部分煤炭。副井、风井净直径只有 2.6m，主井直径也只有 3m。由于工广向北推移，向东扩大，使工广煤柱扩 大，原设计正规采面向深部推移。原主井罐笼提升改为箕斗提升，增加副 井辅助提升系统。 2003 年元月郑州院根据已成事实完成初步设计修改后。梨园矿务局 已面临破产，无资金投入。又将宁庄矿承包给了个体矿主。矿主投入部分 资金，听说梨园矿务局马上破产，矿主仍未按修改设计施工，而是三个井 同时掘进，同时回采，更进一步打乱了设计部署，使宁庄矿井设计未能实 施。 2003 年河南永平煤电有限责任公司成立，2003 年 9 月梨园矿务局正 式进入破产程序，梨园矿务局宁庄矿由河南永平煤电公司收购。为尽快稳 定矿区生产和生活局面，对宁庄矿进一步统筹规划，提高宁庄矿的生产能 力，加快汝州煤田的开发进程，满足汝州新建 240 万千瓦电厂的煤炭急需， 永平煤电公司决定对宁庄矿设计进行变更。使宁庄矿设计生产能力由 0.3Mt/a 提高到 0.45Mt/a，根据宁庄矿井田地质储量是可行的。 四、四、 设计指导思想：设计指导思想： 为落实河南省煤炭工业 2010 年发展规划，加快汝州煤田的开发，以 经济效益为中心，以市场为导向，为汝州规划新建 240 万千瓦电厂提供能 源。依靠科学技术进步，把宁庄矿井建成投入少、工期短、效率高、效益 好的现代化矿井，同时体现“安全第一”的方针。 五、五、 矿井设计特点：矿井设计特点： （一）、矿井设计方案经多方案比较、优化，选择了立井方案开拓方 式。井筒处于井田中心，对整个井田开发有利。 （二）、井田初期投产采区为全井田最好块段，煤层开采条件好。设 计为炮采，但施工中如证实条件好，可上机采或综采，会大大提高矿井生 产能力，设计中供电、提升、运输、通风都考虑了增产的可能。 （三）、设计中尽量减少岩巷工程，设计中煤、半煤岩巷占总工程量 的 56%，主要大巷采用了锚喷支护。 （四）、地面主副井生产区与厂前区分设，矿井工广内不设生活服务 区。 六、六、 主要技术经济指标：主要技术经济指标： 井巷总长度：11947m 掘进总体积：210057m3 万吨掘进率：265.5m/4668m3 工业建筑总面积：6302m2 工业建筑总体积：54000m3 全员工效：5t/工 占地总面积：8.08ha 矿井建设总投资：25422.15 万元 吨煤投资：564.54 元/吨 投资回收期：8.91 年 投资利润率：15.24% 投资利税率：18.97% 七、七、 存在问题和有关注意的问题：存在问题和有关注意的问题： （一）、本井田几乎全部为三、四系覆盖区，对地质构造的查明主要 靠钻孔揭露，无其他物探勘察资料。因此，可能有的断层未被查出，今后 施工、生产应引起注意。 （二）、本井田最大的安全生产隐患是煤层底板突水。矿区北部出露 寒武系灰岩是井巷充水的主要来源之一，无水文孔控制。对突水性及与井 田内各含水层之间的水力联系了解不清，因此在开采深部煤层时，如何采 取防治措施有困难。 （三）对矿井涌水量：正常为 275m3/h，最大为 550m3/h，当否请上级 主管部门审批。 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 第一节第一节 井田概况井田概况 一、位置交通：一、位置交通： 本矿位于汝州市西北 13km 处陵头乡境内。南距焦枝铁路王堂车站 5km 东距汝州至洛阳公路 7km，交通方便。（见图 1-1-1）。 二、地貌、河流：二、地貌、河流： 宁庄矿井田地面为一山涧，冲、洪积狭长沟谷盆地，南依庇山，北靠 牛头山，盆地内仅有东西牛蛋山相对凸起，其它基本为平原地形，起伏很 小，为第三、四系松散地层覆盖。覆盖层厚度变化较大，一般为 60m 左右。 全区地势为南北高、东西低，最高点牛头山为+650.07m，最低杨楼溪沟为 +292.1m，相对高差 357.97m。 本区属于淮河流域，汝河水系，区内仅有荆河发源于矿区北部窑院水 库，属季节性河流。流量受水库容量渗漏影响，绕西牛蛋山过贾庄幸福水 库，在后户一线大量接受地下水补给，水量增至数倍，流量一般达到 565 升/秒，注入大张水库。据牛蛋山西北长期观测站测流量 2295 升/秒，平 均 41.02 升/秒。在枯水年份水量干枯，一般情况下对煤层开采没有影响。 井田内有杨楼、宁庄、樊窑冲沟，其中以樊窑冲沟较大，宽 2030m， 深 10 多 m，冲沟基本为南北向，是降雨排水的主要通道。 三、气象、地震：三、气象、地震： 本区属干旱大陆性干旱气候，据临汝县 19571985 年观察资料，年最 大降水量 1170.9mm（1964 年），年最小降水量 332.80mm（1960 年），年 平均降水量 656.9mm，日最大降水量为 161.2mm(1983 年 8 月 12 日)，一次 最大降水量为 281.2mm(1983 年 8 月 5 日-1983 年 8 月 13 日)。大气降水集 中于七、八、九三个月，占全年降水量的 53%。历年平均蒸发量为 1834mm，年最大蒸发量 2250.4mm（1966 年），年最小蒸发量为 1421.1mm（1984 年）。历年平均气温 14.2，最高气温 44.6（1966 年 6 月 20 日），最低气温-18（1969 年 1 月 30 日）。本区夏季多东南风， 冬季多西北风，风速最大 24m/s。冰冻期从当年 11 月到次年 3 月，最大冻 土厚度 18cm。 本区属三级地震区，地震烈度小于度。 第二节第二节 地质特征地质特征 一、地质构造：一、地质构造： （一）地层： 1、本井田地层基本被第三、四系所覆盖，东西两个牛蛋山有上二迭 统平顶山砂岩零星出露，北部边界以外有大面积的太古界登封群郭家窑组， 下古生界寒武系出露。 地层由老到新有寒武系、石炭系、二迭系、三迭系、第三系和第四系， 缺失奥陶系。 2、含煤地层： 含煤地层为石炭系、二迭系。上石炭统太原组，厚度 33.5266.97m， 平均 48.99m 为第一含煤段，含煤 19 层，常见 46 层，其中一8煤为局 部可采煤层。 二迭系下统山西组厚度 83.52111.72m，平均 91.9m，为第二含煤段， 共含煤 23 层，其中二1、二2为主要可采煤层。 二迭系下石盒子组厚度 224.54337.81m，平均厚度 294.41m，为三、 四、五含煤段，共含煤 513 层，一般 59 层。其中三10、四7煤为局部可 采煤层。 二迭系上统上石盒子组厚度 160.78210.45m，平均厚度 174.94m，为 六、七、八含煤段，共含煤 47 层，一般 35 层。其中六2煤为偶见可采， 其余均不可采。 3、第三系： 第三系总厚度 0106.65m，平均 44.48m。上部为土红色粘土、亚粘土、 砂质粘土互层夹透镜状砾石层和细砂层。下部为半胶结砾石层。底部发育 乳白色薄层状钙质砾岩。 4、第四系 第四系厚度 038.9m，平均 17.19m，主要是黄土，其次为冲积和坡积 砾石层堆积。 （二）地质构造； 井田位于庇山矿区东北部，为一走向北东，向北西倾斜的单斜构造， 岩层倾角 749，一般为 22。 井田构造以断裂构造为主，局部受断层牵引形成小型褶曲，以 F18断 层为界，以北地质构造较简单，以南较复杂，属中等复杂地质构造。 勘探区内共发现断层 30 条，落差大于 30m 的断层 17 条，滑动构造带 一个。位于本井田内断层 13 条，7 条主要断层，5 条断层位于井田边界。 井田中部的 F21、F23为逆掩断层，倾角较缓，对煤层开采影响较大，见断 层特征表 1-2-1。 二、煤层及煤质：二、煤层及煤质： （一）煤层： 依据地质报告，井田内共有一8、二1、二2、三10、四7共五个可采煤 层。 四7煤下距三10煤平均 71.5m，上距五2煤平均 479m，煤厚 01.37m， 平均 1.18m，层位稳定。 煤层直接顶板为黑灰色根土泥岩，局部为灰色粉砂岩，有时间接顶板 发育浅灰白色细粒岩屑石英砂岩。直接底板为黑色根土泥岩，偶见灰色粉 砂岩，间接底板为灰色、灰白色中粒岩屑石英砂岩，厚度 2.87m。 四7煤全井田发育较好，煤层较稳定，可采面积占 70%。 三10煤下距二2煤层 176.1m，上距四7煤层 71.5m,煤厚 01.88m，平 均 0.72m，为高灰分煤，灰分可达 40%以上，开采价值不大。煤层顶底板 为炭质泥岩。 二2煤下距二1煤层 12.68m，上距三10煤层 176.1m，煤厚 02.26 平 均 0.83m，结构简单，局部有夹矸。 煤层直接顶板为深灰色砂质泥岩和泥岩，偶见粉砂岩，局部为大占岩 为直接顶板，见有炭质泥岩伪顶。煤层直接底板为灰黑色泥岩为主，局部 为条带状粉砂岩，和二1煤层之间常发育 12 层 0.2m 左右的薄煤层或炭质 泥岩。 二1煤层位于山西组下部，下距一8煤层 20.81m，上距二2煤层 12.68m，距大占砂岩（K2）16.31m，距 K3砂岩 81.4m，距三10煤 182.96m，距四7煤 240m。煤厚 0.7921.19m，平均 5.99m，层位稳定，结 构简单，煤层厚度变化大，厚度方差 21，变异系数 78%。 煤层直接顶板多为深灰色砂质泥岩和粉砂岩，局部为灰黑色泥岩。直 接底板为深灰色砂质泥岩，也见炭质泥岩和灰黑色根土泥岩伪底，厚 0.10.6m，其下为灰白色细砂岩和灰黑色粉砂岩泥岩互层，即：波浪带砂 岩，厚 5.06m。 一8煤层位于太原组上部灰岩段下部，上距二1煤层 20.81m，下距寒 武系灰岩顶面平均 39.29m，层位稳定，结构简单。煤厚 03.52m，平均 0.93m。全井田发育较好层位稳定，大部分可采。 煤层直接顶板为厚层状燧石灰岩（K1）底部为灰色砂质泥岩、粉砂岩， 含较多植物根茎化石，也见灰岩或中、细砂岩为直接底板者，局部见有泥 岩伪顶。 井田内可采煤层特征见表 1-2-2 （二）煤质 二2煤层物理性质与二1煤层相近，唯其受后期构造影响较小，平均 容重 1.4t/m3。原煤灰分为 13.6533.55%，平均 21.6%，可燃基挥发分 15.2621.31%，平均 18.6%，硫含量 0.330.68%，平均 0.48%，磷含量 0.0030.023%，平均 0.013%，干燥基低位发热量 6366 卡/克。 二1煤层：黑色，条痕黑褐色，玻璃光泽，硬度低，原煤大部分呈粉 状产出。平均容量 1.39t/m3。原煤灰分为 11.5528.0%，平均 1.05%，挥 发分 14.1418.84%，平均 16.7%。硫分 0.291.49%，平均 0.84%，磷分 0.0030.073%，平均 0.028%，干燥基低位发热量 6697 卡/克。 一8煤层：黑色，条痕黑褐色，金刚光泽，条带状结构，层厚构造， 煤中常有黄铁矿结核，煤中有强烈的硫化氢气味。平均容重 1.38t/m3。原 煤灰分为 13.4225.8%，平均 17.43%，挥发分 14.2218.11%，平均 16.09%。 硫分 1.536.7%，平均 3.12%，磷分量 0.0030.004%，平均 0.004%。低位 发热量 6644 卡/克。二1煤和二2煤层为中灰，特低硫，低磷的弱粘度瘦 煤。二1煤一般为中等可选极易选煤，所选精煤可做为炼焦配煤，但因黏 结性弱，一般配入量不高。二2煤其精煤也可做炼焦配煤，但可选性差， 入选不经济效果不佳。二1、二2煤层均可作水泥厂砖窑用煤或民用煤。一 8煤层为中灰富硫，低磷煤，可作为水泥厂或民用煤。 三、瓦斯、煤尘、自燃及地温三、瓦斯、煤尘、自燃及地温: : 瓦斯：二1煤层沼气含量一般在 3.5 毫升/克（可燃值）以下，最高含 量为 4.57 毫升/克（可燃值）。二2煤层沼气含量均在 2.0 毫升/克（可燃 值）以下。一8煤层共测试四个点，沼气含量最高为 1.187 毫升/克（可燃 值）。其它样点含量其微。 瓦斯：低沼气矿井。 煤尘：经地质报告测定二1煤层煤尘具有爆炸危险性。 自燃：二1煤层为不易自燃煤层。 地温：全区平均地温梯度为 1.64/100m，地温正常。 四、水文地质四、水文地质: : (一)、井田水文地质边界： 井田周围基本被断层所切割，西南东部的贾庄（F10）、毛寨（F25）、 郭庄（F18）和樊窑均为正断层，本井田内的下盘上升，基本成为阻水边界。 但樊窑断层与北边的梅庄断层相交，可能成为局部进水边界。北部的梅庄 正断层（F16）井田内的上盘下降与其下盘的含水层沟通，可能成为进水边 界。但北部的寒武系灰岩和太原群灰岩面积出露狭窄，接受大气降水补给 量有限，在一定程度上水具有“以静储量为主，动储量不大，容易被疏干” 的特点。地下水补给来自井田北部，其径流方向自北向南以低水力坡度缓 缓顶托排泄于新生界沙砾石含水层中。 （二）井田内主要含水层 根据地层时代，岩性特征，空隙性质可把井田内划分为八个含水层组， 自下而上依次为：寒武系白云质灰岩岩溶裂隙含水层（）；石炭系太原 组下段（1）及上段（2）灰岩岩溶裂隙含水层；二迭系山西组（1） 及下石盒子组底部（2）砂岩裂隙含水层；下石盒子组三10煤顶板（） 及四7煤顶板（） 砂岩裂隙含水层；平顶山段砂岩裂隙含水层（）； 新生界第三系砂砾石孔隙裂隙含水层组（）；第四系松散砂砾石孔隙含 水层（）。 上述各砂岩裂隙含水层，位于煤层之间，构成各煤层顶底板直接充水 含水层，主要由碎屑岩类的细、中粒砂岩复含水层组成，由于砂质泥岩类 隔水层的赋存使相互连通性差，砂质沉积厚度的不稳定性，补给径流条件 的不良使裂隙水往往具有水头高、水量小，抽手试验水位下降快，恢复缓 慢不易稳定的特点。其静水位标高 306.47334.06m，单位涌水量 0.0002910.000133 升/秒米，渗透系数 0.00310.0754 米/日。地下水 以静储量为主，矿井生产中易于疏干，对煤层开采无充水威胁。其底部各 灰岩含水层岩溶裂隙水是今后矿井可能突水的主要水源。局部地段开采上 部煤层可能受上覆新生界孔隙水的影响，故将诸含水层重点叙述如下： 1、新生界第三、四系松散岩类孔隙含水层水文地质特征： 区内新生界地层以山前洪积、冲积为主，由黄土、粘土夹砾石、砂砾 石组成，厚度 0165.5m。第四系地层上部为土壤、亚粘土，中下部为粘土 及砾石，局部为砂砾石。厚度变化范围为 9.5333.90m。第三系地层多为 半胶结的砂砾石、砂土组成富含姜结石。其厚度由北往南逐渐变薄，在山 前一带可达 101.66m，平均为 41.79m。沿冲沟可见含水层露头，裂隙多数 未被冲填，接受大气降水补给。 新生界地层的沉积受到古地貌，古水文地质环境的影响，井田东西两 部反映出了不同的水文地质特征。浅层潜水在宁庄一线存在有地下分水岭， 西部含水层富水性较强，地下水埋深较浅，一般在 15m 左右。在东部地区， 地下水埋藏较深，上部的粘土夹砾石仅有一些孔隙水，下部砂砾石是主要 含水层段，在浅部区水量较丰富。在深部区含水层含水性更为贫乏。根据 民井抽水试验和钻孔抽水试验，单位涌水量分别为 7.012 升/秒米、 0.858 升/秒米、0.174 升/秒米，渗透系数 128 米/日、1.908 米/日、 4.33 米/日。水位标高 308.44m、314.30m。 总之，新生界砂砾石含水层，受大气降水补给，地下水位随季节变化， 具有一定的调节储量，对浅部煤层开采所形成的“三带”有一定影响。同 时，随着煤层的开采排水，基岩地下水位逐年降低，水头差的增加使得原 补给量将会增加数倍，成为后期矿床充水的补给来源。 2、灰岩含水层的水文地质特征： 二1煤层底板的各灰岩岩溶裂隙含水层，具有一定的补给条件，含较 丰富的岩溶裂隙承压水，与煤层开采关系密切，是主要的充水来源，现将 其水文地质特征简述如下： （1）、石炭系上统太原组上段灰岩含水层： 本段灰岩由 L9、L8、L7、L6四层灰岩组成，厚度 1.7015.66m，平均 厚度 7.41m，其中 L6灰岩位一8煤层直接顶板，赋存稳定，岩性以燧石灰 岩及灰岩为主，结构致密，厚度 1.7012.56m，含水层裂隙发育，受断裂 构造影响，其富水性极不均匀，井田内共有 48 个钻孔揭露此层，除 404 孔漏水外，其余钻孔无一漏水，404 孔抽水表面单位涌水量 3.568 升/ 秒米，渗透系数 27.63 米/日，水位标高 311.17 米。大量的延深孔表明 了太原组上段灰岩富水性差，水文地质简单，对煤层开采影响不大。一般 情况下，地下水是容易疏干。 （2）、石炭系上统太原组下段灰岩含水层： 由 L1、L2、L3三层灰岩组成，层位稳定，厚度 020.70m，平均厚度 6.59m。全区共有 24 个孔揭露此层。其岩溶发育程度，裂隙连通性、富水 性均比太原组上段灰岩强。据 2642 孔和 2637 孔抽水资料：单位涌水量分 别为 0.0108 升/秒米和 0.0688 升/秒米，渗透系数 0.559 米/日和 1.67 米/日，水位标高 312.58 米和 314.76 米。本段灰岩上距二1煤层 11.3178.18m，平均 40.72m。是二1煤层底板间接充水含水层。受断层影 响和下伏寒武系灰岩含水的补给，增强了含水层的富水性，水位恢复较快， 地下水径流方向由北向南，与寒武系灰岩地下水径流方向相同。对煤层开 采，特别在断层影响带附近将可能成为矿井的主要充水来源。 （3）、寒武系白云质灰岩含水层： 为中厚层状白云质灰岩。在矿区北部山区，有较大面积岩露，地 表岩溶地貌景观可见有风化裂隙，古丘、溶槽、溶沟、洼地等。大气降水 是矿区所属范围各含水层的地下水主要补给来源。井田内共有 28 个钻孔 揭露此层，其厚度为 105.1137.95m，单位涌水量 0.01080.148 升/ 秒米，渗透系数 0.5591.15 米/日，水位标高 314.45312.58m。 本含水层具有灰岩岩溶地下水的动力特点，即非均质各向异性明显， 富水性较强。由于地下水的溶蚀作用，构造裂隙逐步发展的岩溶裂隙是地 下水的主要导水通道。含水层厚度大，补给条件相对其它灰岩含水层好， 是煤层开采底板充水的主要补给源。 （三）井田内主要隔水层 以二1煤为界，顶板以上各煤层之间有隔水层。底板以下主要有三个 隔水层。其简述如下： 1、二1煤层及以上各主要煤层之间，赋存有粉砂岩、泥岩和砂质泥岩 隔水段，一般可有数层组成，厚度在 1030m，岩石的隔水性能，取决于岩 性、厚度、力学性质及其延展分布情况和受后期构造作用的破坏程度。在 一般情况下，泥质塑性岩类，透水性差，具有良好的隔水性能。 2、太原组顶部隔水层： 太原组上段灰岩顶部到二1煤层底板之间隔水层赋存不稳定，在某些 部位受构造影响变化大，一般为 4.7226.89m。受煤层开采，自然风化、 水力侵蚀等外来因素的影响，对底板岩石起到破坏作用，使隔水性能降低， 特别是在隔水层减薄地段或断层影响部位，其隔水作用大大降低。 3、太原组中部砂岩段隔水层： 太原组下段灰岩一8煤层底板之间，由砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂 岩、薄层煤，灰质泥岩组成，层厚 8.6066.37m，平均 24.28m，其厚度较 大，分布广，赋存稳定，受断裂构造影响较小，岩层完整，隔水性良好。 上部的上段灰岩，结晶程度差，裂隙不发育，富水性差，同样也起到一定 隔水作用。 4、太原组底部铝土泥岩隔水层： 寒武系灰岩顶部太原组下段灰岩之间的铅土泥岩，部分夹泥岩，隔水 良好，赋存稳定，称为“压盖隔水层”，由于古地貌影响，沉积厚度不均， 厚度为 1.5022.01m，平均 6.41m。寒武系灰岩顶部的风化裂隙大部分被 铅土泥岩，泥岩充填，起到了一定隔水作用，寒武系灰岩同太原组下段灰 岩含水层之间地下水可能产生水力联系，增加了煤层开采涌水的威胁。 （四）断层带的导水性 地质勘探时进行了简易水文观测钻孔的观测，断层带无一漏水，但由 于受开采煤层时的影响，断层由可能变成导水断层，因此要留足留够断层 煤柱。 （五）水文地质勘探类型 井田内二1煤层顶板砂岩裂隙水单位涌水量为 0.00133 升/秒米，属 水文地质条件简单的裂隙充水矿床。 二1煤底板直接充水含水层为石炭系太原组上段灰岩含水层，突水性 微弱，F18 断层以北，单位涌水量仅为 0.000040 升/秒米，水文地质条 件简单，间接充水含水层太原组下段灰岩和寒武系灰岩，单位涌水量可分 别达到 0.01080.0688 升/秒米和 0.1480.69 升/秒米，考虑到太原 组底部隔水层厚度不大，赋存不稳定，在勘探中难于查明一些落差较小的 断层，有可能使下伏厚层灰岩的岩溶裂隙水通过不同渠道补给太原组灰岩， 从而使水文地质相对复杂，因此可将二1煤底板划分为水文地质条件简单 中等的岩溶充水矿床。 （六）矿井涌水量 根据中国煤炭地质总局第一勘探局文件煤地一局发200412 号“关于 下达河南省临汝煤田庇山矿区二号井田矿井涌水量预算修改资料审查 意见书”的通知。 宁庄矿井涌水量（修改设计后），-215 米水平二1煤层开采顶底板正 常涌水量为 275m3/h，矿井最大涌水量为 550 m3/h，预测突水量为 2345 m3/h，突水期水量为 500 m3/h。 五、勘探程度及存在问题五、勘探程度及存在问题: : （一）勘探程度评述：煤炭部一二九地质队于 1986 年底提交了庇山 矿区二号井田精查地质报告，河南省储委 1988 年以豫储决字198801 号 文予以批准。地质报告审查意见认为：本井田勘探类型确定为合理，对主 采二1煤层的构造复杂程度与煤层稳定性确定为二类二型基本适宜。已基 本查明井田内地层，构造地质特征，对煤采地层和含煤性作了较为详细的 研究与论述，并在此基础上，对成煤条件及二1煤沉积环境作了进一步理 论分析与阐述，地质研究程度基本满足精查阶段的要求。 通过地形地质测量和钻探工程控制，对井田的部分边界断层作了严密 的控制，井田的总体构造形态及主要断层已查明或基本查明。 通过钻探取样，煤岩对比分析，查明了可采煤层的层位、层数、厚度、 结构及可采范围，对比依据充分，二1煤、一8煤层对比可靠，二2、四7 煤对比基本可靠，合理地划分了煤种，较确切地评价了各层煤的工业用途。 对井田水文地质，含水层，隔水层充水因素作了大量工作。对各煤层 顶底板岩性、瓦斯、煤尘、自燃等开采技术条件作了大量分析研究工作， 结论可靠，可满足设计需要。但仍存在如下问题： 1、由于井田几乎全部是掩盖区，对构造的查明主要靠钻孔揭露，无 地震勘探资料，因此，可能有的断层未查出，今后生产中要引起注意。 2、矿区北部出露寒武系灰岩是井巷充水主要来源之一，无水文孔控 制，对突水性及与井田内各含水层之间的水力联系了解不清，因此在开深 部煤层时，如何采取防治措施有困难。 3、普、详查阶段钻孔封孔质量差，生产时要注意钻孔突水的可能。 4、中国煤炭地质总局第一勘探局煤地一局发200412 号文，预测宁 庄矿-215m 水平二1煤层开采顶底板正常涌水量为 275m3/h，最大涌水量为 358 m3/h，经平煤集团有关专家审查，根据平顶山矿区及朝川矿区多年实 践经验，矿井最大涌水量一般为矿井正常涌水量的 1.72.1 倍，最后认为 宁庄矿井为本矿区井型最大，开采深度最深的第一个矿井，最后确定矿井 最大涌水量取正常涌水量的 2 倍，即 550 m3/h，此意见当否，请上级主观 部门审批。 综上所述，设计认为井田已达到精查勘探程度，可作为矿井设计及建 设的依据。 （二）资源及开采条件评述： 本矿井开采的二1煤、二2煤和一8煤层，层位稳定，特别主采的二1 煤层，埋藏稳定，构造简单，平均厚度 5.99m。二2、一8煤层为中灰特低 硫、低磷的贫瘦煤，煤质好，销路广。煤层储量丰富可靠，矿井涌水量较 小，瓦斯小，煤层不自燃等，开采技术条件简单，是投资办矿的好井田。 本井田四7煤因距二2煤垂高 240m，原设计未考虑与二1、二2及一8 煤联合开发，考虑另建小井。但此次矿井设计利用主副立井开拓，副井采 用单罐带平行锤单层双车提升，为四7煤开发提供了有利条件，副井可考 虑在四7煤层底板附近设一马头门，形成单独开发四7煤水平，即可对四7 煤进行开发。 第二章第二章 井田开拓井田开拓 第一节第一节 井田境界及储量井田境界及储量 一、井田境界一、井田境界: : 南部以 F25毛寨断层及 F18郭庄断层与孟庄矿为界；东以 F24樊窑 断层为界；北以 F16梅庄断层及二1煤-500m 等高线为界；西以 F70贾 庄断层为界。井田东西走向长 34.5Km，倾斜长 2Km，面积约 8Km2。 二、矿井储量二、矿井储量: : 1、地质储量 根据地质报告，储量计算最低可采厚度二1、二2煤为 0.7m，一8煤为 0.8m。 根据本井田精查地质报告提供，一8煤、二1煤及二2煤共计有能利用 的地质储量 66104 kt，其中二1煤为 54267 kt，二2煤 5205 kt，一8煤 6632kt，全井田 A+B 级储量 21461 kt，（A+B）/（A+B+C）为 32%。地质 储量详见表 2-1-1 除以上地质储量表中的地质储量外，还有四7煤可利用地质储量 5996 kt，其中：B 级 943 kt，C 级 5053 kt。 2、可采储量 采区回采率二1煤为 75%，二2、一8、四7煤为 85%，断层煤柱除北部 边界梅山断层按 100m 留煤柱外，其余断层煤柱均按 50m 计算，所有村庄 煤柱按 30%计入可采储量。原工广煤柱 661Kt 不变。新工广煤柱与宁庄村 煤柱一块计算，不再单独列出。 经计算全井田可采储量 31702Kt，其中经济可采储量（东一上下山采 区）为 15709Kt，不经济可采储量（西一上下山采区）为 15993Kt。详见 表 2-1-2。 宁庄村村下煤层特别二1煤，储量级别高，建议矿井后期结合工广煤 柱一块想办法采出。 经初步计算，四7煤可采储量为 2750Kt。 第二节第二节 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 一、矿井工作制度：一、矿井工作制度： 矿井年工作日 300d，每天三班作业，两班出煤，一班检修。 每天净提升时间 14h。 二、矿井设计生产能力及服务年限：二、矿井设计生产能力及服务年限： 1、矿井生产能力的确定 原初步设计井型为 0.3Mt/，是比较合适的，因为原开拓形式及工广 布置，是三个立井暗斜井开拓方式。 而此次设计变更后，采用一对主副立井边界风井开拓全井田。将初期 采区布置在全井田最好块段。上山沿断层布置，使经济可采区煤量尽量采 出，减少了暗斜井煤柱，增加了全井田可采储量，因此，井型由 0.3 Mt/ 增至 0.45 Mt/，也是可行的。矿井设计生产能力按 0.45 Mt/ 计，考虑 1.4 的储量信用系数： T=Z/AK=3170.2/(451.4)=50.32（年） 规范要求不低于 50 年，如考虑四7煤可采储量 2750Kt，归本矿井开 采，可多采 4.4 年，使矿井服务年限达近 55 年 第三节第三节 井田开拓井田开拓 宁庄矿井设计原由河南郑州院于 1996 年先后编制了“可行性研究报 告”和“初步设计”，并得到有关部门批准。由于资金问题没有按设计施 工。施工时将原设计主井向北移了 150m，风井向东移了 300m，又增加了 一个副井三个井筒已开凿完成，并采出了部分煤炭。副井、风井井筒净直 径 2.6m，主井净直径也只有 3m，由于主井、风井向北向东推移，使工广 煤柱扩大。正规采面向深部推移。 2003 年元月郑州院根据上面已成事实，又完成了宁庄矿井初步设计修 改。此时梨园局已面临破产，井上下工程仍未按修改设计施工。而是三个 井筒同时掘进，同时回采，更进一步打乱了设计部署，使宁庄矿设计处于 流产状态。 2003 年 9 月，我院接手宁庄矿井设计。矿井设计能力由 0.3Mt/， 变更为 0.45Mt/。主副井提升与通风能力按增产到 0.6Mt/ 设计考虑。 一、开拓方案：一、开拓方案： 对本井田开拓方式，除郑州院已完成的设计为一个方案外，我院又提 出了三个方案，两个斜井开拓方案和一个立井开拓方案。两个斜井开拓方 案分别为正倾斜斜井与伪倾斜斜井方案。对上述四个方案，经过初步比较、 论证，最后确定伪倾斜斜井开拓方式与立井开拓方式为两个主导方案，进 行技术、经济与施工难易程度等比较，二者选其一作为宁庄矿井最后开拓 方式。下面对两个方案分别进行论述。 方案：伪倾斜片盘斜井开拓方式方案：伪倾斜片盘斜井开拓方式 此方案设主副斜井担负煤、矸人员、材料及设备升降，设回风井专用 回风，斜井一水平设在-100m 标高。 皮带斜井：倾角 14 22，斜长 1570m，一边设皮带担负提煤，一边 设吊挂乘人器担负人员升降，并兼作主进风井。 轨道斜井：倾角 1422，斜长 1490m，一吨矿车，单钩串车提升， 主要担负矸石、材料及设备升降，并兼作少量进风。 斜风井为专用回风井：倾角 1415，斜长 1150m，为节省工程量。 斜风井上部利用原已凿主井回风。 此方案在-100m 水平设排水工程及有关峒室，在-100m 水平布置二1、 二2煤两个回采工作面。 初期投产开拓准备工程 5180m，回采工程 3700m，共计 8880m。 二期开拓与准备工程：4700m。 三期开拓与准备工程：6100m。 全井田开拓与准备工程：5180+4700+6100=15980（m）。 方案见图 2-3-1，图 2-3-2 方案：主副立井边界立风井开拓方式方案：主副立井边界立风井开拓方式 初期投产开拓准备工程： 主井：D=4.5m，井深 538.5m，装备一对 6t 多绳箕斗，水平以上装载， 担负提煤及部分进风。 副井：D=5.5m，井深 558.5m，装备单一一吨双车单层多绳罐笼配平衡 锤，端头罐道，设梯子间作人行出口，主要担负人员、矸石、材料设备升 降，兼作主进风井。 风井：D=4.5m，井深 176m，装备梯子间，为主回风井。 在-215m 水平设一水平井底车场及有关峒室及东西翼轨道、上仓皮带 巷，在东翼设初期投产采区，采区设皮带、轨道及回风三条上山。 方案初期投产开拓与准备工程 7444m，回采工程 3830m，共计 11274m。 二期开拓与准备工程：2800m。三期开拓与准备工程：6590m。 全井田开拓准备工程：7444+2800+6590=16834（m）。 方案见图 2-3-3，图 2-3-4。 根据、方案开拓方式特点：分别对提升、排水、通风、压风、供 电及地面相应土建工程，主要安装工程进行了比较，见表 2-3-1，方案 （斜井开拓）与方案（立井开拓）技术经济比较表。 通过以上两方案对比： 斜井方案虽有初期投产工程量小，投资省等主要优点，但斜井表土段 =22，斜长 220m，掘进断面达 25m2以上，施工速度慢。如遇水将更加 困难，建井工期无保障。再一个就是此方案投产时井巷工程只完成了开拓 工程的 32.4%，使今后生产接替相对紧张，因投产后为保证采面正常接替， 又要加强开拓延深，掘进工作面将达到 67 个，而出矸口只有轨道斜井单 钩担负，对今后生产不利，限制了矿井扩大再生产的能力。 而立井开拓方案：立井施工速度快，工期有保障，施工中遇水也好处 理，初期投产井巷工程已完成开拓工程的 42%，整个井田开拓局面全部打 开，投产时获得可采煤量比斜井方案多采 6.4 年，对井田今后开拓，扩大 再生产极为有利。 通过专家论证：同意立井开拓方案。 二、井筒位置的确定：二、井筒位置的确定： 井筒位置的选择受多种因素影响： （一）井口地面所处标高必高出当地最高洪水位，根据矿井地势地形 及当地水利部门提供的水文资料看，井口位置不受洪水威胁。 （二）井筒位置尽量靠近宁庄村，使工广煤柱与村庄煤柱相结合，尽 量少压煤，又要做到互不干扰，地面运输又要畅通。 （三）井筒位置同时要考虑到井底车场、峒室所处的岩层层位，有利 于整个井田的开拓部署。 综合以上等因素，确定井筒位置选在宁庄村西南 100m 范围内。 风井位置考虑到原工广位置及充分利用原有工程，选择了利用原主井 扩大延深作为初期投产采区风井。 三、水平标高的确定：三、水平标高的确定： 井口位置确定之后，就要根据井底车场所处岩层层位来确定水平标高， 根据井筒周围几个钻孔的岩性分析，初步确定井底车场及峒室放在 二1 煤底板细砂岩及灰岩中，初步确定一水平标高为-215m。再根据井检孔资 料作适当修正。 根据本矿具体情况，本矿只设一个-215m 水平分上下山开拓全井田即 可。 四、采区划分及开采顺序：四、采区划分及开采顺序： 本井田因走向不长，二2、二1及一8煤层开采用联合布置，全井东西 翼各有一个上山及下山采区。 初期投产为东一上山采区，接替采区为东一下山采区。 西一下山采区接替东一下山、西一上山采区考虑最后开采。 二2、二1煤上下采面联合布置同时开采，二2面超前、二1面在后， 一8煤可滞后开采。 第四节第四节 井筒井筒 根据矿井开拓部署，提升及通风的合理布置经比较确定在工业场地内 开凿主井、副井及在东一上山采区边界设立风井。 一、井筒的用途、布置及装备：一、井筒的用途、布置及装备： 矿井移交生产时，共设主井、副井及风井三个立井。 （一）主井：主要担负全矿井原煤的提升任务，并兼作少量进风。 主井井筒净直径 4.5m，表土段用钢筋混凝土支护，支护厚度初定 700mm，基岩段用现浇混凝土支护，支护厚度 300mm。 主井装备一吨 6t 多绳箕斗，井筒内采用方钢罐道及工字钢罐道梁、 树脂锚杆固定方式。 主井井筒平面布置见图 2-4-1 （二）副井：主要担负全矿井人员、矸石、材料及设备的升降任务， 并作为矿井的主要进风通道及安全出口。副井井筒净直径 5.5m，表土段采 用钢筋混凝土支护，支护厚度暂按 800mm，基岩段采用现浇混凝土支护， 支护厚度 350mm。 副井井筒装备一吨双车单层多绳宽罐笼一个，提升形式为单罐带平衡 锤提升，井筒内采用方钢罐道、工字钢端头悬臂罐道梁、平衡锤工字钢罐 道梁，井筒内还装备有玻璃钢梯子间、排水管、压风管、洒水管、通信信 号及动力电缆。 副井井筒平面布置见图 2-4-2。 （三）采区回风井：担负矿井东翼回风，并兼作安全出口。 采区回风井井筒净直径 4.5m，利用原净直径 3m 的主井井筒扩大并延 深，井壁支护用现浇混凝土，支护厚度 300mm。 回风井井筒内设被玻璃钢梯子间。 回风井井筒平面布置图见 2-4-3。 各井筒特征见表 2-4-1。 第五节第五节 井底车场及峒室井底车场及峒室 一、井底车场形式：一、井底车场形式： 根据矿井开拓方式，主运输采用大巷皮带直接上主井煤仓，水平以上 装载，井底车场只有辅助运输，车场布置相对简单，从车场方式看，为刀 把式，后期西翼大巷很短，采区上车场距井底车场只有 100m 左右，使车 场形式近似菱形。 为便于调车，在副井空车线端设三角交岔点调车。副井进出车线均按 1.5 列车长考虑，材料、设备线也大于 1 列车。 车场线路形式见图 2-5-1。 二、井底车场峒室：二、井底车场峒室： （一）主井装载系统：初期投产采区之煤，经采区上山皮带与上仓皮 带大巷之皮带直接上主井煤仓。 主井煤仓距主井 1520m，煤仓净直径 6m，煤仓容量 500t。煤仓下设 给煤机峒室及装载皮带机巷皮带向装载峒室定量仓装煤。此种装载系统灵 活可靠，能确保矿井稳产高产。 （二）井底清理撒煤峒室 因主井装载为水平以上装载，清理撒煤峒室设在车场水平。在主井井 底设斜漏斗，将主井所撒之煤集于煤水池，经脱水后直接装入矿车，经副 井提到地面，积水经巷道水沟到井底水仓。 （三）水仓 水仓布置在副井北侧，有效容量按 8h 矿井正常涌水量富余考虑，约 2300 m3，水仓清理考虑人工方式。 （四）其它峒室 在副井井底附近设主变电所、主排水泵房、管子道、信号峒室、推车 机有关峒室、调度室，另一侧设等候室。在车场单轨处设加宽式消防列车 库。蓄电池机车有关峒室全部设井上。火药库采用壁槽式，考虑到生产能 力及采煤工艺，容量按 1500kg 设计，位置放在初期投产采区下车场附近， 回风道直接通采区专用回风上山。 三、井底车场巷道及峒室支护：三、井底车场巷道及峒室支护： 根据井筒附近钻孔资料，井底车场位于一8煤顶板灰岩及细砂岩、粉 砂泥及砂质泥岩中，井底车场巷道除马头门、泵房、变电所、管子道、主 井装载峒室、火药库等采用砼支护外，其余均采用锚喷支护。因通主井清 理撒煤峒室巷道内设防水闸门，主井清理峒室及通道全部采用砼碹。 井底车场及峒室工程量见表 2-5-1。 井底车场及峒室工程量表井底车场及峒室工程量表 表 2-5-1 顺 序 巷道及峒室名称支护材料 巷道长 度 （m） 掘进体 积 （m3） 备注 1马头门砼碹20550 2车场双轨巷道锚喷1131559 3车场单轨巷道锚喷1241091 4车场交岔点锚喷931244 5 信号、调度室、推车机峒室、 等候室 砼碹45.5353 6消防材料库锚喷32515 7清理撒煤平巷及峒室砼碹45347 8火药库及回风道砼碹2561542 9 井底煤仓、转载皮带给煤机、 箕斗装载峒室 砼碹451779 10中央泵房、通道、管子道砼碹771595 11中央变电所及通道砼碹671321 12内外水仓及通道砼碹4453746 13防水闸门峒室（单双两座）砼碹50810 合计1412.516452 第三章第三章 大巷运输及设备大巷运输及设备 第一节第一节 运输方式的选择运输方式的选择 一、运输方式：一、运输方式： 本矿井属中型矿井，井田走向不长，采区皮带上山之煤，可经上仓皮 带直接上主井井底煤仓，有利于实现井下主运输煤炭的连续性。经过许多 矿生产实践证明，胶带运输具有运量大、效率高、成本低、事故少、管理 维护简单，易于实现集中控制等优越性。能保证矿井稳产高产。经分析， 皮带化运输简化了运输系统，而且节省了井底车场巷道和峒室工程。故本 设计采用了胶带运输方式。 井下辅助运输考虑道运距小于 600m，设计考虑采用蓄电池机车，设计 选用 2 台 XK5-6/88-KBT 型电机车牵引一吨矿车，每列车为 12 辆一吨矿车， 经计算能满足辅助运输需要。 由于井底车场距采区最远不超过 600m，大巷不设人车，人员步行到采 区，然后乘采区上山吊挂乘人器到采区工作面。 二、大巷断面及支护形式：二、大巷断面及支护形式： 本矿井主运输大巷为上仓皮带斜巷，倾角 23，为穿层巷道，总长 度 700m，设计考虑根据岩性情况采用锚喷、锚网喷和砼碹支护，半圆拱断 面，净断面为 6.2m2，内设 800 皮带一部，断面特征见断面图册。 辅助运输大巷布置在二1煤底板灰岩及砂岩中，设计为半圆拱，净断 面为 11.88m2，锚喷支护，铺设双轨，622kg/m 轨道，设有水沟与人行道， 坡度为 3%，断面特征见断面图册。 第二节第二节 矿车矿车 一、矿车造型：一、矿车造型： 根据井下采掘工作面的生产需要，矸石松散物料选用一吨固定箱式矿 车装运，材料设备配有一吨平板车和材料车，轨距 600mm，为考虑上综采 设备，又配有特制平板车，因井底车场距东翼最远采区轨道大巷距离只有 600m 左右，西翼只有 100m 左右，大巷不考虑设人车。矿车规格特征见表 2-3-1。 矿车规格特征表矿车规格特征表 表 2-3-1 外型尺寸（mm） 矿车 类型 容积（ m3） 名义重 量 （t） 最大载 重 （t） 长宽高 轨距 （mm ） 轴距 （mm ） 自 重 一吨 矿车 1.1120008801150600550 5 92 一吨 平板车 122000880410600550 4 65 一吨材 料车 1220008801150600550 5 15 8 吨特88344012303466001100 制平板 车 50 二、矿车数量：二、矿车数量： 根据矿井每天出矸数量，副井井口至矸石山，井底车场，采区上、中、 下各车场矿车配备数量及材料、设备运输量，经计算各种车辆数量见表 2- 3-2。 矿井达产时各类矿车配备数量矿井达产时各类矿车配备数量 表 2-3-2 矿车类型使用地点矿车数备注 一吨矿车井上下150 一吨平板车井上下30 一吨材料车井上下30 8 吨特制平板车井上下30不上综采可不设 第三节第三节 运输设备选型运输设备选型 根据开拓部署，初期投产东一上山采区，上山皮带直接与主井煤仓上 仓皮带搭接。 一、上仓皮带选型计算如下：一、上仓皮带选型计算如下： （一）、设计依据： 1、运输能力 ：60 吨/年 2、倾斜角度 ：20-30 3、倾斜长度 ：700 米 4、物料