煤矿开采初步设计

前言一、概述邯郸矿业集团长城煤矿位于河北省蔚县白草村乡境内，距蔚县县城24公里，距水西煤矿砂石路4公里。地理位置北纬3955，东经11422。该矿自水西煤矿至蔚县南留庄镇有沥青路面6KM与国道109线相连接，蔚县城南有下花园至广灵、宣化至涞源两条公路干线穿过，此外，下花园有京包铁路，涿鹿县有大秦铁路经过，交通运输条件较为便利。该矿原为北京军区所办蔚县煤矿。2001年8月邯郸矿业集团将其买断，成为集团公司子公司。矿井于2002年经河北省煤炭工业局以冀煤规字200259号文批准，井田面积由177KM2扩大到7395KM2。该矿井田内煤炭资源较丰富，2004年末矿井保有资源储量为50083万吨。且井田东部、北部均为技术边界，发展前景广阔良好，是集团公司做大、做强的一个崭新的经济增长点。集团公司针对长城煤矿井下生产系统简陋，巷道窄小，采掘及主要机电设备陈旧、老化，安全生产存在隐患等现状，拟对矿井现有系统进行整和、生产布局进行调整，对矿井进行产业升级改造，届时矿井设计生产能力将达到60万T/A。二、设计依据1、设计委托书。2、关于长城煤矿产业升级改造的历次会议纪要。3、该煤矿提供的有关基础资料。4、该煤矿地质报告。5、煤炭行业政策、规程、规范。煤矿安全规程；煤炭工业矿井设计规范；建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程矿井通风安全装备标准（MT50161996）；矿井通风安全监测装置使用管理规定（1995年版）；矿井防灭火规范（1998年版）。三、矿井产业升级改造方案1、井田开拓方案布置原则针对矿井开拓开采存在的问题，本次改造应遵循以下原则建立健全矿井安全、生产系统；取消井下畜力车运输，实现采掘机械化，提高生产效率和煤炭资源回收率；在可能的情况下尽可能利用现有生产生活设施，以减少投资，缩短工期。2、设计方案长城煤矿产业升级改造始于2005年6月，9月份由河北省发展和改革委员会核发核准证（冀发改能源字2005111号）；2005年8月设计公司完成初步设计，9月份在盛源公司通过初步设计审查，确定采用混合立井开拓方案新掘混合立井至1140M水平，井筒直径55M，井深282M，内设一对35M3箕斗和一个1吨标准罐笼配平衡锤，担负主副提升任务；1140M水平以石门揭露4、5煤层，上下山布置采区开采F1断层以西煤层，暗斜井过F1断层后上山开采东区煤层，工作面布置方式为走向长壁式；扩砌原二井主斜井后，担负整体升降液压支架和大型设备，并作为西区风井，形成分区通风。初设概算总投资1416574万元。该矿改造工程于2005年9月动工，至2006年3月已完成的工程有混合井工业广场购地及平整、混合井井筒180M、二斜井井筒扩修6445M、主副提升绞车房、矿井35KV变电站、地面火药库等。另有主副提升绞车、胶带输送机等主要设备已定货。2006年3月25日由金能集团技术委员会及规划发展部、金牛股份、盛源公司、项目专家组组成审查组，重新对长城煤矿产业升级改造工程初步设计进行了审查，会议根据长城三井已收回可利用等一些条件变化的实际情况，以及按照金能集团2006年工作会要求（长城煤矿2006年底技改必须完成，2007年1月份投入生产），审查组提出了以下修改意见和建议1、将混合立井改为副井，担负全矿井的辅助提升任务；二斜井改为主井，安设大倾角强力皮带，担负全矿井的煤炭运输任务。2、副井装备尽量简化，井下巷道少做岩巷、多做煤巷。3、采煤方法改为一次采全高采煤法。4、通风方式改为正压通风。5、充分利用三井，将周围小煤窑截开。6、矿井储量有限，应尽量减少矿井改造投资。7、尽快解决矿井供水问题。8、对周围小煤窑状况、边界情况做进一步调查。依据审查组所确定的设计修改意见，设计公司重新修改了矿井产业升级改造方案，主要内容如下鉴于长城三井已收回，为充分利用现有的井巷工程，矿井开拓方式确定为主斜井、副立井混合式开拓，其中副立井装备一个一吨单层双车宽罐笼配平衡锤担负全矿辅助提升任务，原二斜井改为主斜井，安装高角度强力皮带机担负煤炭提升任务。矿井通风方式为压入式通风，副井为进风井，地面安装两台矿井主扇风机，原三井副井作为回风井。矿井开采西区为单水平开拓布置，水平标高1175M，以穿层石门至采区车场，与采区轨道上山相连，开采5、4煤；以斜石门开拓至7煤层，布置采区开采7煤；东区开拓采用暗斜井延深方式，水平标高950M。四、技术经济方案修改后，项目建设工期为16个月。总投资概算1553294万元，其中井巷工程37281万元，土建工程305422万元，安装工程273405万元，设备及工器具购置514779万元，其他费用12912万元，工程预备费73966万元，吨煤投资25888元/吨，投资回收期541年，内部收益率221，投资利润率2371，投资利税率320。长城煤矿煤炭资源较为丰富，外围勘探区达45KM2，发展前景广阔良好，是集团公司实现第三步跨越的主力矿井。因此，对长城煤矿现有系统进行全面改造，将其建设成为一个管理正规化、生产机械化的中型矿井是非常必要的。建议上级主管部门尽快组织审查，实施该项目。第一章井田概况及地质特征第一节矿井概况一、交通位置邯郸矿业集团长城煤矿位于河北省蔚县白草村乡境内，距蔚县县城24公里，距水西煤矿砂石路4公里。地理位置北纬3955，东经11422。该矿北部以4428000经线为界；南部以古城沟、忠盛、黑石沟煤矿为界；西部以双山、胜利、发电厂煤矿为界；东部以38535000经线为界。井田南北走向长20004000M，东西倾斜宽5002500M，井田面积7395KM2。该矿自水西煤矿至蔚县南留庄镇有沥青路面6KM与国道109线相连接，蔚县城南有下花园至广灵、宣化至涞源两条公路干线穿过，此外，下花园有京包铁路，涿鹿县有大秦铁路经过，交通较为便利。二、地形、地貌及水系井田地形北部、西部高，南部、东部低，属低中山丘陵地形，地面标高1353M1853M，最大高差达500M，北西向冲沟发育，最深可达70M。地形地貌复杂，井田南部大多被新生界松散层黄土覆盖，厚度030M。地表河流有壶流河，发源于山西省广灵县境内，流经蔚县城北，至化稍营附近注入桑干河，该河位于井田南部边界以外15KM，枯水期流量为0708M/S，洪水期流量为5060M/S，瞬间可达100M/S。井田内北西向冲沟与壶流河相交，平时干枯无水，雨季汇水泄于壶流河中。三、气象及地震蔚县矿区为干燥的典型大陆性气候，年均降雨量为425MM，且大多集中在夏季的7、8月份。年平均气温04，7月份最高气温335，一月份最低气温28。年平均蒸发量为1650MM。冬季多西北风，最大风力可达9级，且多发生在3月份，并有沙尘暴现象，其它时间多季风，风力不强。结冰期自11月至次年3月，冻土深度为1516M。据历史记载蔚县一带曾发生过五级以上地震，1381年5月和1613年11月两次地震，震中在蔚县与广灵之间，震级达6级，烈度78度，1707年10月和1911年1月26日发生两次地震，震中均在蔚县，震级分别为55级和5级，烈度分别为7度和6度。历年地震最剧烈地区在暖泉镇一带，按地震烈度分区，蔚县一带为78度。四、矿井开发状况邯郸矿业集团长城煤矿原名为北京军区蔚县煤矿。于1991年建井开采老山寺井田煤炭资源。1995年10月27日，河北省煤炭工业厅以“冀煤资源字（1995）125号”文批复同意将原“北京军区蔚县煤矿”更名为“蔚县长城煤矿”，在原井田范围不变的前提下划分为三个小井独立开采，并规定和确定了各小井范围和储量、设计能力及服务年限。2001年8月17日，河北省煤炭工业局以“冀煤字（2001）39号”文批准，由邯郸矿业集团接收原军办蔚县长城煤矿，变更为邯郸矿业集团下属二级法人单位。2001年12月7日，邯郸矿业集团蔚县长城矿井在进行安全生产专项治理整顿和编制新的矿产资源开发利用方案后，将三个小井统一进行规划，形成规模开采，并依法取得了采矿许可证和变更了煤炭生产许可证。长城煤矿当前有三个斜井井筒二井主斜井、一井副斜井及新斜井，其中新斜井、主斜井主要负担矿井出煤任务。开采7煤由新斜井通过1300M车场提至地面。开采5煤由主斜井通过1225M水平车场提至地面，为两个斜井出煤，一个副斜井集中回风的生产系统。2003年8月2004年9月邯郸矿业集团对长城煤矿井田北部进行了生产补充勘探，结合14年来矿井采掘工程揭露和对地面踏勘及周边小煤矿的调查等有关资料，编制了邯郸矿业集团蔚县长城煤矿生产矿井地质报告，全井田共获得地质储量50083万吨，工业储量33147万吨，可采储量196124万吨，主采7、5、4煤。2005年长城煤矿更名为邯郸矿业集团长城煤矿，并要求矿井进行产业升级改造，规划生产能力为60万吨/年。五、区内经济概况该矿所处蔚县地区，是以矿产为主的经济区，井田区域内有少量农田，主要农作物为谷、黍、土豆、菜籽等农作物。采煤是主要经济产业，区内建材、土产材料供应充足。第二节地质特征一、地层及地质构造（一）地层该区域地层发育较全，自老到新有太古界桑干群（ARS）；中上元古界震旦系下统高于庄组，中统雾迷山组，寒武系中统（2）、上统（3），侏罗系中、下统下花园组，中统九龙山组、髫髻山组，侏罗系上统张家口组及新生界地层。井田出露、钻探、井巷揭露的地层有古生界寒武系上统（3）；中生界侏罗系下中统下花园组下段（JL2XL）及上段（JL2X2）；中统九龙山组（J2J）、髫髻山组（J2T）、第四系（Q）。各时代地层由老至新分述如下1、古生界寒武系（）1中统（2）上部为灰色厚层状鲕状灰岩、结晶灰岩，下部为紫红色泥岩、钙质泥岩为主夹薄层灰岩、泥灰岩、鲕状灰岩，厚度70120M。2上统（3）下部为灰色、灰白色石灰岩及泥质条带灰岩、竹叶状灰岩、鲕状灰岩，岩溶裂隙不发育；上部为灰、深灰、暗紫、灰绿色石灰岩、泥灰岩、钙质粉砂岩，叶岩夹竹叶状、砾状石灰岩，岩溶一般不发育，顶部为紫红色鲕状粘土岩，厚度不大于05M，为煤系地层基底古风化壳。岩性为灰岩，浅灰色、灰色夹紫红色，中厚层块状，夹紫红色泥叶岩，坚硬，钻进厚度为11449M。2、中生界侏罗系（J）1）下中统下花园组（JL2X）为井田含煤地层，据其岩性、岩相等组合特征可划分为上、下两段下段（JL2X1）由煤系基底顶接口到7顶板砂岩为界，厚度为137332158M，自下而上含1、4、5、6、7煤层；上段，由7顶板砂岩到上部第四系底界，厚度为1582672M，自下而上含71、8煤层。因岩浆岩吞失局部本段缺失，下部与下伏寒武系地层呈假整合接触。2中统九龙山组（J2J）该地层仅在井田南端出露，下段以灰绿、紫红色粉、细砂岩为主，夹有凝灰岩、砂砾岩、粗砂岩及含砾粘土岩，含钙质结核及火山碎屑。该层底部有115M厚的砾岩，砾石成分为砂岩、硅质灰岩、燧石等，分选、磨园好、砾径为220MM，与下伏煤系地层呈假整合接触。上段以灰绿、灰白色粗砂岩、砂砾岩为主，夹有紫红色粉细砂岩薄层，总厚度030M。3中统髫髻山组（J2T）该组地层分布于井田东北部，为一套中性火山岩火山碎屑岩建造。为灰色砂砾岩、安山岩、凝灰质安山岩，深灰色安山角砾岩安山集块岩，紫色安山集块岩，紫灰色凝灰岩等。厚度为20944039M。与下伏九龙山地层呈角度不整合接触。3、新生界第四系（Q）为杂色砂砾、卵石层、棕黄色粘土、灰及灰绿色冲积相卵砾石层、浅黄色黄土，分布在井田东、南、西部，厚度030M。（二）地质构造蔚县矿区在大地构造位置上属于中朝准地台（）、燕山沉陷带（）冀西陷褶带（）、蔚县复向斜（）蔚县开阔向斜（）的西北部，蔚县矿区位于月山向斜和蔚县背斜之间过渡带。长城煤矿位于月山向斜南翼之西端。老山寺向、背斜构造在井田内由南部向北部交替出现，轴向北东600至南东750，两翼产状平缓开阔，形成向、背斜构造相间排列，由于褶曲构造受力较弱，向背斜规模不大，对煤层、煤质及开采技术条件影响较小。井田北部以单斜构造为主，倾向南东。本井田地处蔚县成煤盆地西北边缘，因古地理、古植物的变迁，成煤环境较蔚县盆地中心差异很大，层位相对减少，厚度变薄，构造复杂，尤其在后期燕山运动的作用下，受南北集中挤压应力的影响，北部边缘煤系地层近似东西向褶曲非常明显。由此形成蔚县煤田北东向主干断裂F1正断层从西细庄井田经古城沟井田一直延展到本井田北部边界。同期派生的小型正断层比较发育。喜山期辉绿岩、安山集块岩在井田北部大面积出露，呈岩盖，岩床侵入到下伏煤系地层之中。井田主要构造为宽缓的向、背斜褶曲构造，井田内落差13M的小断层在井田西南部7煤层呈阶梯状出现，但5、4、1煤层较少见。地质构造分述如下1、断层F1断层为正断层，走向北东20100，倾向南东，倾角750，落差90160M，南北纵贯全井田，将井田分为东西两部分，井田范围内延伸长度为3300M。F2断层位于井田内F1断层东部，与F1断层斜交，为正断层，走向南东650，倾向北东，倾角750，落差150M，井田范围内延伸长度720M。F3断层为正断层，在二斜井井底车场东30M处揭露，走向南东400，倾向北东，倾角560，落差10M左右，井田范围内延伸长度725M。F4断层正断层，位于井田内F1断层东部，走向南东430，倾向北东，倾角700，落差30M，井田范围内延伸长度为200M。断层详见（表121）。2、褶曲根据一井5、4煤层实际揭露老山寺向、背斜构造由南部向北部交替出现。轴向北东600至南东750，两翼产状平缓开阔，倾角80左右，短轴700M左右，长轴1350M左右。井田北部以单斜构造为主，F1断层以西，倾向南东，倾角200230，F1断层以东，倾向南西，倾角6080；西北部煤系基底寒武系上统石灰岩出露地表。褶曲构造详见（表122）。断层一览表表121断层面钻孔控制地面控制编号性质走向倾向倾角落差（M）长度（M）孔号深度（M）上盘地层/下盘地层位置上盘地层/下盘地层N110ESE750901601200N210ESE7501251601575F1正断层N20ESE7501255000402孔、古城沟矿、西细庄矿490J12X/J12X西细庄煤矿东沙河、古城沟煤矿南河床J12X/J12XF2正断层S650ENE7501507200404孔64286J12X/J12X0404孔东南200米沟内J2T/J2TF3正断层S400ENE56010725井下揭露26400J12X/J12XF4正断层S430ENE70030200井田范围坐标5号点北430米处J2T/J12X褶曲构造一览表表122序号性质轴向两翼倾角倾伏方向轴长（M）控制情况备注1背斜N600E570N600E700一井5、4煤层中揭露2向斜N600ES750E680680N600ES750E750950三井5煤层中揭露3背斜S720E460S750E675一井7煤层中揭露4向斜S450ES770E81508100S450ES770E700900一井、三井7煤层中揭露二、煤层与煤质一）煤层井田内侏罗系下、中统下花园组为含煤地层，厚度为294100M，平均186M左右，井田南部厚、北部薄。9以上煤层被岩浆岩吞蚀，井田内分布可采及局部可采煤层7层，编号由上而下为8、71、7、6、5、4、1煤层，煤层厚度189M，含煤系数101，井田主要可采煤层为7、5、4、1煤层，平均煤层厚度155M。1、8煤层位于下花园组上段，煤层厚度0180M，平均10M，倾角5100；结构复杂，上部夹00502M泥岩夹矸。煤层赋存不稳定，顶板为浅灰色泥岩、细粒砂岩及粉砂岩，厚度20155M，平均厚度135M；底板以粉砂岩、粉砂质粘土岩为主，该层距主斜井口垂深253M，原一井主、副井揭露，并部分开采。2、71煤层上距8煤层15M左右，煤层厚度018M，平均100M，结构简单，赋存不稳定。顶板为灰色泥岩，厚度507M；底板为灰色泥岩，厚度602M，含较多暗色矿物及大量炭屑、镜煤化树干或镜煤条带。3、7煤层位于下花园组下段，上距71煤层33M左右，煤层厚度0840M，平均30M，结构简单，赋存较稳定，井田南部较厚，北部较薄。顶板岩性为灰色泥岩，夹粉砂岩薄层，厚度15M左右，局部相变为浅灰色细粒砂岩；底板为灰色泥岩，厚35M左右。7煤层为矿井主要可采煤层。4、6煤层上距7煤层126M左右，煤层厚度0180M，平均10M，倾角5100，结构复杂，上部夹005015M泥岩夹矸，赋存不稳定。顶板为浅灰色泥岩，平均厚度32M；底板为浅灰色细粒砂岩，厚度平均为137M，致密坚硬，局部相变为中粒砂岩。为矿井局部可采煤层。5、5煤层上距6煤层一般为578M左右，煤层厚度08450M，平均390M，结构简单，赋存较稳定，井田南部较厚，北部较薄，厚度变化较小。顶板岩性为灰色泥岩，夹粉砂岩薄层，含植物化石，厚度5212812M，平均2034M；底板为灰色泥岩，层厚1912782M，一般为84M左右。5煤层为矿井主要可采煤层。6、4煤层上距5煤层一般13M左右，煤层厚度0850M，平均385M，结构简单，赋存稳定，井田南部较厚，北部较薄，厚度变化较小。顶板岩性为灰色泥岩，夹粉砂岩薄层，平均厚度130M；老顶为浅灰色细粒砂岩，致密坚硬，厚度大，平均厚度达145M；底板为灰色泥岩，一般层厚为592M左右。4煤层为矿井主要可采煤层。7、1煤层上距4煤层一般195M左右，煤层厚度055M，平均4850M，结构简单，赋存不稳定，井田南部较厚，北部尖灭，厚度变化大。顶板岩性为灰色泥岩，夹粉砂岩薄层，半坚硬，厚度一般为250M；底板为灰色泥岩，层厚07260M，一般为592M。煤层特征详见表123。二）煤质及工业用途7煤原煤灰份（AD）一般为889；可燃基挥发份（VDAF）为339；水份MAD为967；全硫（SQ）030；磷（PG）0021。原煤发热量51005300大卡/公斤（2208千焦/公斤），为低灰、低硫、低磷的弱粘煤、不粘煤。为良好的工业动力用煤，容重135T/M3。5、4煤灰份（AD）1331；可燃基挥发份为（VDAF）4113；水份MAD为717；硫分021，磷分000170025，原煤发热量50005300大卡/公斤），为低灰、低硫、低磷的弱粘煤、不粘煤，为良好的工业动力用煤，容重135T/M3。三、岩浆岩蔚县矿区及邻区岩浆侵入和喷出可划分为九个旋回，每个旋回都以喷出活动开始，以中、深成相结束。与本井田有关的仅是第六旋回（燕山运动第一幕）和第九旋回（喜山期）。本区喜山期岩浆岩侵入煤系地层上部，呈岩盖、岩床状侵入体，在西北部将煤系地层侵蚀，形成巨厚层岩浆岩体。CK667钻孔揭露，岩浆岩厚度达404M。0403钻孔揭露岩浆岩厚度达310M，距煤系基底寒武上统3石灰岩仅有44M。0405钻孔揭露岩浆岩厚度达202M，侵入煤系基底顶部，是造成西北部无煤区的主要原因。在岩浆岩活动的作用下，不仅大片煤层被吞蚀，而且地貌也发生了很大的变化，岩浆喷发形成的山峰、山脊呈典型的正地形，与沟谷高差十分明显。给该区交通运输带来极大的不便。煤层特征表表123煤层厚度（米）煤层结构煤层间距（米）煤层可采情况煤层顶底板岩性煤层编号最小最大平均夹矸层数结构类型最小最大平均可采点数见煤点数可采程度煤层稳定性顶板底板备注8018101层复杂局部可采不稳定泥岩泥岩40125811507101810无简单局部可采不稳定细粉砂岩泥岩9425763307084030无简单可采较稳定泥岩细砂岩泥岩4119231266018141层复杂局部可采不稳定泥岩细砂岩泥岩507575785084540无简单可采较稳定泥岩细砂岩702301304085041无简单可采较稳定细粉砂岩泥岩泥岩9424651951055无简单局部可采不稳定泥岩泥岩见煤点少，北中部无1喷出岩井田内有一次喷出活动，即燕山运动早期第二阶段的喷出活动，是一整套中性喷出岩，其产物定为髫髻山组岩层，主要分布在井田的北东部，地貌为中山区，假整合或不整合在九龙山组及煤系地层之上。岩性主要为安山岩、安山集块岩或部分角砾岩，夹少量安山凝灰岩和含砾凝灰岩。根据钻探及井巷工程揭露，喷出岩体南部薄，北部、东部厚，就现有的钻探显示，井田中北部沿7煤层顶板以上15M左右为侵入岩体底部。此次喷出活动使井田部分煤系地层或煤层遭受吞蚀。2侵入岩井田内仅有一次岩浆侵入活动，即喜山期。侵入活动受北东向断裂的控制，岩浆岩呈岩盘或岩柱状，侵入地层在井田内主要是煤系及上覆九龙山组地层，其岩性为基性辉绿岩，呈黑绿色，细晶结构，柱状节理发育，地表呈球状风化特征。侵入到煤系中的岩流，在井田西北部沿7煤层顶板上部侵入形成岩床，把煤层全部或部分吞蚀。四、开采技术条件1、煤层顶、底板本次设计开采7、5、4三层煤。7煤顶板以泥岩、中粒砂岩为主，厚度一般为510M，抗压强度平均为290KG/CM2，底板主要为泥岩、粉砂岩，厚度35M左右，抗压强度平均为310KG/CM2。5煤顶板为黑灰色泥岩及粉砂岩，厚度一般为2034M，抗压强度为303356KG/CM2；底板以粘土岩为主，亦有粉砂岩、粉砂质粘土岩、砂质粘土岩，抗压强度为398KG/CM2。4煤顶板为灰色泥岩，厚度一般为130M，抗压强度为295342KG/CM2；底板为灰色粘土岩、泥岩，厚度59M左右，抗压强度为380KG/CM2。2、瓦斯矿井瓦斯等级鉴定结果，瓦斯相对涌出量为566M3/T，瓦斯绝对涌出量为19M3/MIN；二氧化碳相对涌出量523M3/T，二氧化碳绝对涌出量为189M3/MIN，属低瓦斯矿井。3、煤尘及煤的自燃依据煤科总院抚顺分院实验室煤尘爆炸性鉴定报告结果7煤尘爆炸性试验火焰长度50MM，抑制煤尘爆炸最低岩份量35，具有弱爆炸性；5煤尘爆炸性试验火焰长度400MM，抑制煤尘爆炸最低岩份量65，具有强爆炸性；煤尘爆炸指数2232324。该矿所采煤层均具有自燃性，发火期12个月，自燃等级为级。4、地温区域地温梯度2/100M，矿井地温低，地温不超过23，无热害现象，正常通风即可达到降温目的。五、水文地质1、含水层特征1寒武系泥质灰岩岩溶裂隙承压含水层分布于井田西北部，为煤系基底。岩性以紫色砂页岩为主，间夹竹叶状及鲕状泥质灰岩，裂隙不发育，富水性弱，最大涌水量50M3/H左右。本井田地下水位参照区域水位为980M左右，井田内1煤层最低标高990M，隔水层一般厚度30M，4煤层最低标高840M，底板承受最大水压14MPA，隔水层一般厚度55M，根据矿井水文地质规程有关公式计算最大突水系数为035。因此寒武灰岩水对本井田煤层开采影响较小。2下花园组下段砂岩裂隙承压含水层岩层以中细砂岩为主，裂隙不发育，补给条件差，含水性弱，现矿井涌水量3M3/H，为矿井主要含水层。3）下花园组上段砂岩裂隙承压含水层该含水层为煤系地层上部7煤层顶板以上细粒砂岩，局部相变为粗粒砂岩，岩石较坚硬，多为泥、硅质胶结，节理、裂隙不发育，富水性弱，现矿井涌水量35M3/H，为矿井主要含水层。4）辉绿岩含水层分布于井田西北部，厚度50170M，裂隙不发育，富水性弱。5）髫髻山组火山碎屑含水层位于煤系地层上覆岩浆岩中的安山岩、安山角砾岩，厚度大于200M，裂隙不发育。根据0405钻孔和二号立井涌水资料分析，涌水量最小50M3/H，最大为100M3/H，在本区域为主要含水层。6）九龙山组砂砾岩含水层岩性为砾岩、粗砂岩、凝灰岩、泥质胶结，夹有粘土岩，节理裂隙不发育，含水微弱，为相对隔水层。7）第四系马兰期底部砂土或粗砂充填的洪积卵、砾石孔隙含水层，地势较高，分布不连续，富水性很弱。2、矿床水文地质类型井田内无地表水体，第四系地层中的粘土、亚粘土是良好的隔水层，煤系本身富水性极弱，矿床水文地质类型为简单的以大气降水为主的裂隙充水矿床。3、矿井充水因素分析1）邻近矿井的水文地质特征和充水因素分析邻近生产矿井多分布在井田西部和南部，它们是西细庄煤矿、南留庄电厂煤矿、百灵沟煤矿、胜利煤矿。上述矿井主要开采下段煤层。煤系及其上部含水层富水性均弱，煤系基底为上寒武系地层的泥灰岩、砂页岩间夹竹叶及鲕状泥质灰岩，岩溶裂隙不发育，富水性较弱。多年实际矿井涌水量为1520M3/H。因此，矿井水文地质条件简单，涌水量小。2）矿井充水因素分析井田内地表无水体，第四系为良好的隔水层，上覆岩层及煤系本身富水性极弱，基底为寒武系紫色砂叶岩，富水性很弱，矿井属于以大气降水为主的简单类型的裂隙充水矿床。又因基岩裸露，植被稀少，且逆坡受水，降水渗入补给极差。矿井开采以来涌水量很小（10M3/H）。值得注意的是，通过井田附近小矿井调查，都不同程度的存有旧窑积水。在开采过程中，必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，进行探放旧窑积水的工作，确保矿井安全生产。此外，生产接近F1断层上盘时必须留设防水煤柱或采取超前探水措施，防止水患发生。4、矿井涌水量预计预计整个矿井范围内开采7、5、4煤层时正常涌水量20M3/H，最大涌水量40M3/H。六、地质勘探程度及存在问题（一）勘探程度该矿经地质勘探，并结合矿井生产实际，由邯郸矿业集团生产技术部于2004年8月提交了河北省邯郸矿业集团蔚县长城煤矿生产矿井地质报告，并经河北省煤炭工业办公室以冀煤办200421号文批复；经设计研究分析认为本区地质构造形态、主要断层已基本查明，煤层对比基本可靠，对火成岩侵入、煤层厚度变化及煤层开采技术条件已查明或基本查明，已满足矿井技术改造设计的要求。（二）存在的问题及建议1、井田西部、南部、东部界外小煤矿有超层越界开采现象的存在，矿井开采受小矿采空区积水、瓦斯、自然火区等因素的威胁，在生产过程中应加强搜集外围小煤矿开采情况，重点查明小煤矿自燃火点、积水范围、积水量，留设防隔水、防火煤柱。2、生产过程中，接近井田边界与F1断层上盘时必须留设防水煤柱，并采取“边探边掘、先探后掘”的超前探测措施，确保矿井安全生产。3、该矿井田位于蔚县煤田的西北边缘，煤层相对中部稳定程度降低，煤层对比成果局部有穿层的可能，生产中要加强煤层对比工作，补充完善矿井地质水文资料。4、建议对生产矿井资料进一步整理、分析，加强地测技术基础工作，指导于生产。第二章井田开拓第一节井田境界及储量一、井田境界长城煤矿位于河北省蔚县白草村乡境内，东南距蔚县县城24KM。井田北部以4428000经线为界；南部以古城沟、忠盛、黑石沟煤矿为界；西部以双山、胜利、发电厂煤矿为界；东部以38535000经线为界；矿井边界均为技术边界，井田南北走向长24KM，东西倾斜宽0525KM，井田面积7395KM2；矿井井田范围由18点坐标依次连线圈定，各点坐标见表211。井田境界拐点坐标表表211序号拐点编号经距纬距备注114428000003853250000224428000003853500000334426000003853499500444426000003853410000554424800003853410000664424800003853320000774424000003853300000884424000003853250000二、储量1、地质资源储量井田范围内可采及局部可采煤层共4层，即7、5、4、1煤层，该四层煤地质资源量共计50083千吨，其中经济储量（111122）18532千吨，经济的基础储量（111B122B）31652千吨，内蕴经济资源量（333）为16936千吨。井田隔离煤柱2M21为1495千吨。储量汇总见表212。长城煤矿煤炭资源储量套改表表212单位KT储量基础储量资源量煤炭资源量合计编码煤层区段111122111B122B2M21333西区264714204412236732207101东区032905496506147合计264717494412291638707715西区4472338773757735708671东区1687106429991891303263678295合计61591402107362468660263616500西区363413656217227529108783东区68988711491479157367264574合计43232252736637544483672152401西区1062810628合计131295403225149138149516936500832、工业资源储量本次矿井技改工程设计开采对象为7、5、4煤层，工业资源储量为33147万吨。3、设计资源储量设计利用储量同工业储量为33147万吨。4、设计可采储量设计利用储量扣除各类永久保护煤柱和开采损失后为可采储量，井田范围内可采储量计算为196124万吨。永久保护煤柱包括工业广场、断层煤柱、边界煤柱和井筒保护煤柱；开采损失为生产过程中丢损煤量。可采储量汇总表工业储量永久煤柱区段煤层ABC工广断层边界开采损失可采储量771017989109229611179347175586711240319244251703351148783122207938761741852257西区合计245553259250951108746244150532761495977988135215519336154907519395542866142785484451264471341东区合计8592361510711109814905455927771579892051374126745069651386416018683194432658779761煤层合计411568122692390022188865667矿井合计3314736207158052218561149196124三、永久煤柱留设工业广场及井筒保护煤柱留设计算按55，70，7005；保护级别按级保护，围护带宽度取20M。断层煤柱留设暂按构造煤柱考虑，煤柱宽度20M。需要说明的是生产期间要实行超前勘探，若遇到特殊情况发现断层导水，则按含水层的水头压力计算留设防水煤柱。边界煤柱留设根据水文地质条件类型，按井田境界煤柱计算留设，设计边界煤柱宽度40M（4煤留设60M），其中本井田内留设20M（4煤留设30M）。四、开采损失计算按照现行规范规定，7煤层厚30M，属中厚煤层，回采率按80计算；5煤层厚39M、4煤层厚385M，属厚煤层，回采率按75计算。第二节矿井设计生产能力及服务年限一、工作制度矿井设计年工作日为330天，每天3班作业，其中2班生产，1班准备，每班工作时间为8小时。二、矿井生产能力的确定长城煤矿原为3个小井开发，生产分散，设备工艺落后，安全条件差，资源回收率低，产量仅能维持在21万吨/年左右，矿井技改势在必行；通过综合分析，设计确定矿井技改后生产能力为60万吨/年，在原有基础上净增生产能力39万吨/年，其理由如下1、资源、地质构造控制较可靠经地质勘探，并结合矿井生产实际，依据河北省邯郸矿业集团蔚县长城煤矿生产矿井地质报告，该矿煤层及地质构造控制可靠，没有人为破坏和地方矿井吞食现象，使得煤层赋存完整性较好。井田内经济储量（111122）18532千吨，按60万吨/年产量计算，储量备用系数取14，其服务年限为23年。其可采储量、生产能力、服务年限三者关系比较协调，基础条件具备，有利于矿区持续稳定发展。2、技术力量优越如前所述，井田内的煤层赋存完整，地质构造控制可靠，加之南部通过数年开采的经验积累，铸就了邯郸矿业集团长城矿业有限公司煤矿职工与技术队伍的优良素质和过硬的技术本领，在同样地质条件下的未来开采，将会使各项技术指标不断提高，实现年产60万吨具有可靠的技术保证。3、技改后矿井设施完善，系统环节顺畅矿井技改后，井下煤炭实现了连续皮带化运输，系统环节顺畅，辅助运输由专门副井担负，提升能力较为富裕，地面储、装、运可靠，为矿井技改后达到60万吨/年的生产能力提供了可靠的保证。4、井下采掘装备技术先进，条件可靠矿井技改井下采掘设备选用综采、综掘，采掘机械化装备程度高，矿井投产为一个采区、一个综采工作面，不但采、掘、开衔接方便协调，而且可保证60万吨/年的生产能力。5、生产能力过大和过小经营效益会变差矿井生产能力若加大（90万吨/年时，服务年限15年），则其服务年限较短，不但人为增加了基础成本，而且不符合现行煤炭政策对技改矿井服务年限的要求；若生产能力过小，不仅设备、设施得不到充分发挥，而且会增加单位固定成本，降低生产效益。由上所述，矿井技改设计生产能力确定为60万吨/年是合理的，即可充分发挥国有资产的作用，又能符合井下生产实际条件，可做到投资较少、经济效益佳。三、服务年限矿井设计可采储量196124万吨，储量备用系数按照规范并结合井下开采技术条件取14，生产能力60万吨/年，计算出矿井技改后的服务年限为23年。第三节井田开拓一、开拓方案1、布置原则建立健全矿井安全、生产系统；取消井下畜力车运输，实现采掘机械化，提高生产效率和煤炭资源回收率；在可能的情况下尽可能利用现有生产生活设施，以减少投资，缩短工期。2、开拓方案长城煤矿产业升级改造始于2005年6月，8月完成初步设计，9月份在盛源公司通过初步设计审查，确定采用混合立井开拓方案开拓水平标高1140M水平，分区抽出式通风系统，初步设计通过审查后，工程已部分施工。2006年3月25日由金能集团技术委员会及规划发展部、金牛股份、盛源公司、项目专家组组成审查组，重新对长城煤矿产业升级改造工程初步设计进行了审查，会议根据长城三井已收回可利用等一些条件变化的实际情况，以及按照金能集团2006年工作会要求（长城煤矿2006年底技改必须完成，2007年1月份投入生产），审查组提出了相应修改意见和建议。设计公司鉴于长城三井已收回可利用的具体情况，为充分利用现有的井巷工程，加快工程进度，减少投资，矿井开拓方式确定为主斜井、副立井混合式开拓，其中副立井装备一个一吨单层双车宽罐笼配平衡锤担负全矿辅助提升任务，原二斜井改为主斜井，安装高角度强力皮带机担负煤炭提升任务。矿井通风方式为压入式通风，副井为进风井，地面安装两台矿井主扇风机，原三井副井作为回风井。矿井开采西区为单水平开拓布置，水平标高1175M，以穿层石门至采区车场，与采区轨道上山相连，开采5、4煤；以斜石门开拓至7煤层，布置采区开采7煤；东区开拓采用暗斜井延深方式，水平标高950M。二、井口及工业广场位置选择1、地面条件井田地形属低中山丘陵地形，地面最大高差达500M，冲沟发育，最深可达70M，地形条件复杂。工业场地选择时在考虑地形的前提下还应考虑道路交通、广场保护煤柱、矿井排矸等因素。从地面条件分析，副井工业广场布置在矿井的南部，白草庵附近，原一井井口处；主井工业广场布置在原三井工业广场处，充分利用现有的地形及工广建筑。2、建井施工条件矿井南部大多被新生界松散层黄土覆盖，厚度030M，对井筒施工基本不影响，井位选择注重考虑不受构造影响，井底车场及硐室层位有利于施工和维护。3、井下开采条件井筒位置的选择应尽量考虑靠近储量级别高、地质条件相对简单，且采区联系方便、通风系统容易形成、靠近首采区的地带。三、井筒功能及提升方式为了使井田开拓更趋合理，尽量减少工程量，设计在确定了井口位置之后，井筒的功能及提升方式确定为副立井装备一个一吨单层双车宽罐笼配平衡锤担负全矿辅助提升任务；原二斜井改为主斜井，安装高角度强力皮带机担负煤炭提升任务；通风采用副井压入式，分区设立风井担负回风。四、水平划分及水平标高的确定矿井技改主要开采7、5、4煤层，其中西区三层煤均赋存，7煤相距5煤70M左右，5、4煤相距13M左右，根据煤层赋存条件，确定7煤层单独开采，5、4煤层联合开采，设计划分为一个水平。东区仅赋存5、4煤层，受F1断层影响，东、西区呈一阶梯状，落差达160M，设计东区联合布置开采5、4煤层，划分为一个水平。为使阶段长度合理，采区接替能统筹兼顾，采区巷道布置不仅要与井筒联系方便，而且易于形成通风系统、减少岩巷工程量，设计确定西区水平标高为1175M，石门式开采5、4煤，上山斜石门开拓开采7煤；东区水平标高为950M，联合开采5、4煤，水平延深采用暗斜井延深方式。五、采区划分及开采顺序根据井下煤层赋存情况、地质构造情况、结合水平划分原则，设计划分采区时，采区边界一般按水平巷道和落差较大的断层为自然边界，对地质构造简单的区域按目前井下采区开采技术条件划分技术人为边界。设计全矿井2个水平共划分为4个采区，其中1175M水平2个双翼上下山采区（5、4采区和7煤采区），950M水平2个单翼上山采区（东一采区和东二采区），采区走向5001400M。投产采区为1175M水平5、4煤采区。全井田采用采区前进式开采，由主井附近向井田边界依次开采，工作面采用后退式开采。六、主要巷道布置及层位矿井开拓为主斜井、副立井开拓方式，采区煤炭经煤仓转载后直接由主斜井强力皮带至地面，设计井下共布置1条大巷，即轨道运输大巷，担负全部辅助运输，大巷水平标高1175M。大巷运输采用架线式电机车运输，采区采用调度绞车运输方案。材料、设备等从井底车场由电机车运到采区后，再由调度绞车牵引至工作面，由于初期采区距井筒较近，按规定不设人车。轨道运输大巷为穿层石门式布置，设计坡度为3下坡掘进，采用锚喷支护，巷道净断面为1023M2，铺设单轨，轨距为600MM，钢轨型号22KGM。第四节井筒矿井技改采用主斜井、副立井混合开拓方式，井筒数量为五个，即主斜井（扩砌）、副立井（新）、西区风井（利用）和施工措施井（利用）、东区风井（新）。井筒特征见表241主斜井为利用原二井主斜井，扩砌后安装高角度强力皮带机，担负全矿的煤炭提升任务，兼作为矿井的安全出口。副立井为新设，主要担负全矿生产的辅助提升任务和作为进风井，安装梯子间作为安全出口，井筒规格55M，井筒断面布置见图241。西区风井和施工措施井利用原三井的两个井筒（主井和副井，井筒直径为36M和34M），设计利用原副井作为回风井（设梯子间作为安全出口）、原主井作为施工措施井，前期施工井下工程，矿井开采结束后利用该两个井筒回收主斜井及边角煤柱。东区风井设计位于0401钻孔附近，直径42M，作为东区开采时的专用回风井，内设梯子间，兼作矿井的安全出口。该风井应视矿井采掘具体情况适时开工，以确保矿井生产的正常接续。井筒特征表表241序号井筒特征副井主斜井西区风井施工措施井1井口座标X24290Y32917Z1407X250135Y331654Z14643X25009509Y33446234Z144081X24862391Y33483621Z1421882净断面M553229M34363净断面M223758189110184倾角902490905井壁混凝土锚喷混凝土混凝土6提升容器1个单层双车宽罐笼配平衡锤。强力皮带1个非标罐笼1对非标箕斗7井筒装备方钢罐道，清水管路。管路梯子间、排水管路第五节井底车场及硐室1、井底车场形式矿井生产过程中，主提升由主斜井担负，采区煤炭由采区皮带上山经上仓皮带直接入井底煤仓，由主斜井强力皮带提升至地面；副井担负全矿辅助提升，辅助运输经大巷由井底车场直接进采区，故井下在副井底设1个辅助运输车场即可。根据副井与井下辅助运输大巷的相对位置，辅助运输车场为尽头式，利用石门作为其调车线；辅助运输材料、矸石由架线电机车牵引1T矿车列车组；车场处于4煤底板中砂岩层位。由于井下煤炭运输和辅助车场相互独立，各类运输互不干扰，其各自通过能力均能满足生产需求。2、主要硐室1）主斜井井底煤仓及给煤机硐室采区煤炭经上仓胶带输送机至井底煤仓，通过给煤机硐室至主斜井强力皮带提升至地面。2）主排水系统排水系统布置在原三井副井井底车场处，标高10808M（基本位于矿井西区最低处），井筒内敷设排水两趟管路，集中排水，主要硐室有井下中央水泵房、变电所、水仓、管子道、配水巷等。泵房布置3台水泵，水仓有效容积760M2。3）副井底主要硐室副井底设置清水、消防、洒水泵房，架线电机车修理间，另设置变电所及变流室。4供电系统主斜井底设采区变电所，副井底设清水消防洒水泵房变电所，排水管子井底设排水泵房变电所，担负相应负荷供电。5）其它硐室在辅助运输大巷设消防材料库，采区下部设火药发放硐室等。第三章大巷运输及设备第一节运输方式的选择一、大巷运输本矿井田特点是井田面积小、可采煤层多、走向短、倾角小、资源较集中，设计确定井下辅助运输为架线电机车牵引1T固定矿车运输。煤炭运输由采区皮带二级皮带上仓胶带输送机井底煤仓。后期东区二水平开采时，大巷煤炭采用10T蓄电池机车牵引3T底卸式矿车，将煤卸入卸载站煤仓，转载至主斜井皮带。二、大巷断面及支护方式大巷为穿层石门掘进，断面为半圆拱形，规格3831M，支护形式为锚喷。第二节矿车一、矿车选型根据辅助运输距离及运输量，煤炭运输采用胶带输送机，大巷选用1T固定式矿车，矸石采用1T固定式矿车运输，材料运输选用材料车，设备运输选用平板车。各种矿车规格见表321矿车规格特征表表321载重T外形尺寸MM矿车型号容积M3载煤载矸长宽高轨距MM轴距MM自重KGMG116A固定式矿车11101820008801150600550610MC16A型材料车20008801150600550495MP16A平板车（1T）2000800450600550510MP610平板车（10T）400015004506001100910二、各类矿车数量该矿属生产矿井，设计煤炭运输采用胶带输送机，辅助运输为1T固定式矿车，采煤方法为综采，矿井投产时，井下辅助运输车辆见表322矿井投产时井下辅助运输车辆表表322序号使用地点名称及型号单位数量1机车运输1T固定式矿车MG116A辆152采区车场1T固定式矿车MG116A辆83掘进工作面1T固定式矿车MG116A辆164井底空车线1T固定式矿车MG116A辆155其它1T固定式矿车MG116A辆56架线电机车台271T材料车MC16A辆1081T平板车MP16A辆5910T平板车MP610辆510乳化液车1T改装辆1第三节运输设备选型一、井下运矸电机车运输（一）原始资料1、矿井年产量AN60万吨2每班运矸AB80T/班3、矿井瓦斯等级低瓦斯4、大巷矸石运输距离L921M5、工作制度330天/年，每天两班生产，每班生产8小时6、大巷运输线路平均坡度I03矿车型号MGC116B型1吨固定车厢式矿车，载矸17T，自重061T7、调车时间20MIN（二）选择电机车型号选用ZK36/250型架线式电机车，粘着质量为P3T。（三）列车组成计算1技术参数P3T,Q18T,Q017T,G981M/S2,Q024,Z017A004M/S2,Q0012,Y00075,I0003,ID0002,FD151KN,V12KM/H,L050KM,142列车制动距离不超过40米的减速度B003858V2/40014M/S23列车往返一次运行时间T12L60/（075V）1228MINT1/（T1）038044按重车上坡起动电机车的粘着条件计算车组重力PNGQQ1P341T1075AQIG5、按牵引电动机允许温升条件计算车组重力FDQ2P294TYIDG6、按重列车下坡制动距离不超过40米条件计算车组重力PZGZQ3P44T1075BYIG取Q294T,则串矿车数为294N12717061取每列车