安全生产-煤矿安全预评价说明书(doc 105页)

内蒙古科技大学 本科生课程设计说明书 题 目：高西沟煤矿安全预评价 学生姓名： 学 号： 专 业：安全工程 班 级： 指导教师： 前言 前言 课程设计设计是非常重要的学习机会，它建立在以前学到的知识的基础上，通过 设计的形式把所学的知识连接起来。本次安全评价课程设计主要是以建设项目提供的 基础资料为依据，以建设项目的生产系统和辅助系统为评价对象对高西沟露天煤矿进 行安全预评价。 高西沟煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜煤田铜匠川详查区的东南部，行政 区划属于准格尔旗乌兰哈达乡，整个矿区的地理坐标为： 东经：11011501101313 北纬： 394244 394407 本次安全预评价主要以建设项目提供的基础资料为依据，以建设项目的生产系统 和辅助系统为评价对象。评价范围主要包括高西沟露天矿生产系统、主要环节和生产 工艺过程，即采剥、运输、排土、边坡稳定、防灭火、防治水、爆破器材储存、运输 和使用、电气、总平面布置、职业危害管理与健康监护、应急救援等。本安全预评价 报告根据国家制定的有关煤矿安全生产的法律、法规、规程、规范和技术标准进行编 制。 目录 目 录 前言 .I 第一章 概述 .1 1.1 安全评价对象及范围 .1 1.2 评价依据 .1 1.2.1 法律、法规、规程 .1 1.2.2 建设项目提供的资料 .2 1.3 评价原则及目的 .2 1.4 安全预评价程序 .3 第二章 矿井的概况 .5 2.1 建设单位简介 .5 2.2 建设项目概况 .5 2.2.1 地理概况 .5 2.2.1.1 位置与交通 .5 2.2.1.2 矿区地文、水文和气象 .6 2.2.1.3 矿山建设与生产简介 .7 2.2.2 矿井安全条件 .9 2.2.2.1 地层 .9 2.2.2.2 矿床地质构造 .12 2.2.2.3 煤层赋存情况 .12 2.2.2.4 矿床水文地质特征 .15 2.2.2.5 工程地质特征 .16 目录 I 2.2.3 煤矿设计概况 .17 2.2.3.1 露天开采境界 .17 2.2.3.2 储量及剥离量 .18 2.2.3.3 开采工艺和开采程序 .19 2.2.3.4 采掘场运输方式和剥采方法 .22 2.2.3.5 穿爆工程 .23 2.2.3.6 采掘场与排土场的边坡稳定 .24 2.2.3.7 消防 .25 2.2.3.8 工业卫生 .26 第三章 主要危险、有害因素识别与分析 .28 3.1 危险、有害因素定义 .28 3.2 主要危险有害因素的识别 .28 3.2.1 滑坡灾害 .28 3.2.1.1 采掘场及排土场边坡稳定危险、有害因素 .28 3.2.2 运输危害 .29 3.2.3 爆破危害 .30 3.2.4 电气线路危害 .30 3.2.4.1 电气线路危害的辨识 .30 3.2.4.2 电气危害程度分析 .31 3.2.5 机械危害 .31 3.2.5.1 机械危害分析 .31 3.2.5.2 机械危害后果分析 .32 3.2.6 气候危害 .32 目录 II 3.2.6.1 地区气候条件 .32 3.2.6.2 气候对作业的危害 .32 3.2.7 火灾危害 .33 3.2.7.1 自燃火灾 .33 3.2.7.2 外因火灾 .33 3.2.8 水害 .34 3.2.9 职业有害因素 .34 3.2.9.1 烟尘 .35 3.2.9.2 扬尘 .35 3.2.9.3 生产性噪声 .35 3.3 危险有害因素汇总 .35 第四章 评价单元划分及评价方法选择 .39 4.1 评价单元划分 .39 4.2 评价方法的选择 .39 4.2.1 危险性预先分析法 .39 4.2.2 类比分析法 .41 4.2.3 事故树分析法 .41 4.2.4 作业条件危险性评价法 .42 第五章 露天矿主要评价单元安全预评价 .44 5.1 采剥系统安全预评价 .44 5.1.1 采剥系统设计情况 .44 5.1.2 安全预评价 .47 5.1.3 评价结果 .48 目录 III 5.2 运输系统安全预评价 .49 5.2.1 运输系统设计情况 .49 5.2.2 安全预评价 .50 5.2.3 评级结果 .51 5.3 排土系统安全预评价 .52 5.3.1 排土场设计情况 .52 5.3.2 安全预评价 .53 5.3.3 评价结果 .54 5.4 边坡与滑坡防治系统安全预评价 .55 5.4.1 采掘场与排土场参数 .55 5.4.2 安全预评价 .55 5.4.3 评价结果 .57 5.5 防灭火系统安全预评价 .58 5.5.1 防灭火系统设计情况 .58 5.5.1.1 火区治理 .58 5.5.1.2 消防给水系统 .60 5.5.2 安全预评价 .60 5.5.3 评价结果 .61 5.6 排水系统安全预评价 .62 5.6.1 防排水系统设计情况 .62 5.6.2 安全预评价 .63 5.6.3 评价结果 .64 5.7 爆破器材运输及储存和爆破作业安全预评价 .65 目录 IV 5.7.1 爆破作业设计情况 .65 5.7.2 安全预评价 .66 5.7.3 爆破伤害事故树分析 .68 5.7.3.1 建立事故树 .68 5.7.3.2 求最小割集和径集 .68 5.7.3.3 结构重要度分析 .68 5.7.3.4 结论 .69 5.7.4 评价结论 .70 5.8 供配电系统安全预评价 .70 5.8.1 供配电系统设计情况 .70 5.8.2 供配电系统安全预评价 .72 5.8.3 触电伤害事故树分析 .73 5.8.3.1 建立事故树 .73 5.8.3.2 求最小径集 .73 5.8.3.3 结构重要度分析 .74 5.8.3.4 结论 .75 5.8.4 评价结果 .75 5.9 矿区平面总布置及辅助设施安全预评价 .75 5.9.1 设计情况 .75 5.9.2 安全预评价 .76 5.9.3 评价结果 .77 5.10 职业卫生单元安全预评价 .78 5.10.1 职业卫生概况 .78 目录 V 5.10.2 职业卫生安全预评价 .78 5.10.3 评价结果 .79 5.11 矿山救护和应急救援系统安全预评价 .79 5.11.1 设计情况 .79 5.11.2 安全预评价 .79 第六章 事故案例 .80 6.1 事故案例 .80 6.2 本矿应吸取的教训 .83 第七章 安全对策措施建议 .84 7.1 安全技术措施建议 .84 7.1.1 采剥作业安全建议 .84 7.1.2 运输作业安全措施 .85 7.1.3 排土作业安全措施 .86 7.1.4 滑坡防治安全措施 .88 7.1.5 火灾防治安全措施 .88 7.1.6 水灾防治安全措施 .89 7.1.7 爆破作业安全措施 .90 7.1.8 供电系统安全措施 .90 7.1.9 总布置及辅助设施安全措施 .91 7.1.10 职业卫生安全措施 .91 7.2 安全管理措施建议 .92 第八章 安全评价结论 .94 8.1 项目存在的主要危险、有害因素 .94 目录 VI 8.2 项目评价结论 .96 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 0 第 1 章 概述 1.1 安全评价对象及范围 本次安全预评价主要以建设项目提供的基础资料为依据，以建设项目的生产系统 和辅助系统为评价对象。评价范围主要包括高西沟露天矿生产系统、主要环节和生产 工艺过程，即采剥、运输、排土、边坡稳定、防灭火、防治水、爆破器材储存、运输 和使用、电气、总平面布置、职业危害管理与健康监护、应急救援等。 1.2 评价依据 1.2.1 法律、法规、规程 本安全预评价报告根据国家制定的有关煤矿安全生产的法律、法规、规程、规范 和技术标准进行编制。主要依据有： 1) 中华人民共和国安全生产法（2002 年 6 月 29 日第九届全国人大常委会第 二十八次会议通过） 2) 中华人民共和国劳动法（1994 年 7 月第八届全国人大常委会第八次会议通 过） 3) 中华人民共和国职业病防治法（2001 年 10 月 27 日第九届全国人大常委会 第二十四次会议通过） 4) 中华人民共和国矿山安全法（1992 年 11 月 7 日第七届全国人大常委会第 二十八次会议通过） 5) 中华人民共和国矿山安全法实施条例（1996 年 10 月 11 日国务院批准， 1996 年 10 月 30 日劳动部第 4 号令发布） 6) 中华人民共和国煤炭法（1996 年 8 月 29 日第八届全国人大常委会第二十 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 1 一次会议通过） 7) 煤矿安全规程（2006 版）（国家煤矿安全监察局） 8) 煤炭工业露天矿设计规范GB50197-2005 9) 煤矿建设项目安全设施监察规定（国家安全生产监督管理局、国家煤矿安 全监察局第 6 号令） 10) 煤矿安全评价导则（国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局煤安 监技装字2003114 号文） 11) AQ8001-2007安全评价通则 12) AQ8002-2007安全预评价导则 13) AQ1095-2014 14) 煤安安监字2000 第 17 号关于发布煤矿矿山救护工作暂行规定的通知和 煤矿救护规程 15) 安全生产许可条例 16) 重大危险源辨识 18218-2000 17) 内蒙古煤矿安全监察局文件 内煤安办字200839 号关于加强煤矿企业安全生 产条件评价工作的通知。 18) 煤矿建设项目安全预评价实施细则（征求意见稿）。 1.2.2 建设项目提供的资料 1) 安全预评价委托书 2) 内蒙古自治区东胜侏罗纪煤田铜匠川区煤矿详查报告 1.3 评价原则及目的 安全预评价的工作原则是以建设项目的基本条件和特征为基础，以国家和地方颁 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 2 布的有关安全生产方针、政策、法规、技术标准为依据，按照科学的方法、程序，采 用可靠、先进、适用的评价技术，从实际的经济、技术条件出发，对系统进行科学和 实事求是的分析、评价，在最大程度上保证评价结论的科学性、正确性和对策措施的 合理性、可行性和可靠性。 本次预评价工作的目的是通过分析高西沟露天矿生产过程和生产环境中的固有或 潜在的危险、有害因素的种类、分布及其产生危险、危害后果的主要条件，评价各单 元或系统的安全生产和工业卫生条件，确定建设项目的危险程度（等级），提出对应 的安全对策措施，为煤矿工程项目设计和建设提供依据，为其建成后实现安全生产， 提高安全生产水平，获得最优的安全投资效益服务。 1.4 安全预评价程序 安全预评价工作程序是以项目技术改造初步设计为研究对象，分析研究露天矿生 产系统的固有危险、有害因素；然后应用安全系统工程方法对项目的危险、有害因素 作定性或定量分析，确定其危害程度，并依据有关标准，评价建设项目能否满足国家 规定的劳动安全相关标准要求；提出消除、减弱和预防危险、有害因素的对策措施建 议，最后给出预评价结论。安全预评价程序见图 1.1 所示。 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 3 图 1.1 安全预评价工作程序 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 4 第 2 章 矿井的概况 2.1 建设单位简介 项目名称：准格尔旗乌兰哈达乡高西沟露天煤矿初步设计 地 址：内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗乌兰哈达乡 企业性质：合资企业 采矿许可证号：C1500002009081120091790 设计规模：0.90Mt/a， 露天矿设计服务年限：33a。 2.2 建设项目概况 2.2.1 地理概况 2.2.1.1 位置与交通 1) 地理位置 高西沟煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜煤田铜匠川详查区的东南部，行政 区划属于准格尔旗乌兰哈达乡，整个矿区的地理坐标为： 东经：11011501101313 北纬： 394244 394407 2) 交通 区交通以公路为主，高西沟煤矿西行 9 公里到包头府谷公路，沿包府公路到东 胜市约 25 公里，东胜包头有运煤专线，里程为 100 公里。详见交通位置图（图 2.1）。 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 5 图 2.1 交通位置图 2.2.1.2 矿区地文、水文和气象 1) 矿区地文 高西沟煤矿煤层结构简单，局部含夹矸，煤层近水平赋存，厚度变化小。煤质指 标如下：原煤灰分为（Ad）5.25%，发热量（Qnet.d）26.58MJ/Kg，全硫（St.d） 0.23%，浮煤挥发分（Vdaf ）为 36.02%，煤种确定为不粘煤，由钻孔中煤心煤样的测 试结果可知，煤质变化较小。 煤层顶板为粗砂岩，底板为炭质泥岩。煤层构造倾角平缓，近似水平赋存，未见 断层。个别岩层硬度较大，f 值超过 7。 2) 矿区水文 潜水的补给方式是以垂向补给为主，在基岩覆盖区，局部为侧向补给。承压水的 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 6 补给受地质构造的控制。地下水的补给主要以侧向补给为主。本区的充水因素，潜水 受地形地貌的控制，承压水受地质构造的控制，其次受地形及降雨量等因素的控制。 矿区主要充水分为二大段，其一是潜水的充水因素，其二是承压水的充水因素。 据伊旗气象局近 30 年的水文统计资料，当地年平均降水量为 357.3 毫米，降水集 中在七、八、九 3 个月，占全年总降水量的 6070%左右，历年日最大降雨量为 115.2 毫米（75 年月 25 日），大气降水除部分地表迳流外，其余均补给地下，这部分地下水 除在沟谷、地势低洼处，有不同程度的地下潜水出露，流入区内的沟谷。 由于煤矿所处位置地形切割严重，煤矿开采范围内有沟谷穿过，坡度较大，且有 煤层露头存在，山洪暴发时，可能会影响煤矿的正常生产。在设计时，应考虑到防洪 问题，采取相应的防洪措施，避免淹没煤矿，防止水灾的发生。 3) 矿区气候特征 该地区属北温带大陆性气候，早晚温差较大，全年只有 100 天的无霜期。冬季较 长，白雪皑皑。夏季较短，绿草茵茵。寒冷、多风、干旱，年平均气温 1 2 ，无 霜期 90120 天。年降水量从西北向东南为 150 400 毫米，属中温带半干旱、干 旱大陆性季风气候。该地区四季分明，春季气温回升迅速，风多风大雨量少；夏季凉 爽多雨，雨量变率较大；秋季天气凉爽，天气晴朗，风力不大，气候稳定；冬季漫长 严寒，总降雪量一般在 10 20 毫米。 4) 矿区地震 依据“中国地震动参数区划图” 得知：本区所处地域地震动峰值加速度（g）为 0.10，对照烈度为 7 度，据了解本区近年来未发生过地震。 2.2.1.3 矿山建设与生产简介 1) 基本情况 高西沟煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜煤田铜匠川详查区的东南部，行政 区划属于准格尔旗乌兰哈达乡。 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 7 高西沟露天煤矿初步设计年产 90 万吨。该矿田开采面积约 2.72km2，开采保有储 量为 3563 万吨，可采储量为 2789.4 万吨。 初步设计平均剥采比为 7.4m3/t，采掘场最终帮坡角为 36，外排土场最终帮坡角 为 32。服务年限为 33 年。山坡露天矿采用斜坡汽车运输开拓，封闭圈以下采用斜坡 汽车移动坑线开拓。 设计选用 3 台 KY150 型牙轮钻机穿孔，7 台 WY160 型液压挖掘机采装，25 台 ND3310D29 型自卸卡车运输，8 台 T2120SH 型推土机排土。 采装设备决定选择液压铲。由于煤层近水平分布，所以适宜选用液压正产。并配 备前装机辅助作业。公路开拓汽车运输，运输设备一般选择矿用自卸汽车。在山坡露 天矿时（1380 以上水平），岩土由各开采水平经山坡运输道路运到西南部的外排土场。 煤的运输通道和岩土运输走一条干线，运到工业场地的储煤场。 深凹露天矿时，总出入沟设在在石灰川沟的 1375 水平，岩土及煤经此出入口运到 地面。当岩土全部实现内排时，在矿区中西部的最终边帮设置运煤通道，缩短煤的运 输距离。 2) 外部建设条件 1 矿区附近农业、水源和电源情况 高西沟露天煤矿地处鄂尔多斯高原，地形复杂，地表土壤不够肥沃，年降水量少， 为干旱地区，不宜发展农业。地下水源匮乏，地表水源主要为黄河水系。煤矿附近现 有若干热电厂，电源充足。 2 道路 本区交通以公路为主，高西沟煤矿西行 9 公里到包头府谷公路，沿包府公路到 东胜市约 25 公里，东胜包头有运煤专线，里程为 100 公里。 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 8 2.2.2 矿井安全条件 2.2.2.1 地层 1) 区域地层 东胜煤田地层沉积序列与华北侏罗纪各煤田基本相似，地层区划属于华北地层 区、鄂尔多斯地层分区。区内沉积的地层从老至新有三叠系延长组（T3y），中下 侏罗统延安(J1-2y) 、直罗组 (J2z)、安定组(J2a)、 上侏罗下白恶统(J3-K1zh)、第 三系红土层（N2）、第四系马兰组(Q3m)黄土层、第四系（ Q4）。详见东胜煤田 地层一览表（表 2.1）。 表 2.1 东胜煤田地层一览表 地 层 单 位 厚度（m） 最小最大 平均 岩 性 全新 统 Q4 主要由风积砂层，次为河流淤积、洪积层。风积砂成 份以细粒石英为主，沙流淤积层岩性为砂、粉砂或砾石， 洪积层以砂、砾石为主。 第 四 系 Q 更新 统 Q3 068.24 8.871 上部为淤积层，岩性为砂、粉砂及黑色土壤，底部为 马兰黄土，岩性为淡黄色亚砂土，柱状节理发育，含钙 质结核。 不整合于老地层之上 第 三 系 R 上 新 统 N2 010.14 4.43 上部为粉红色砂质粘土、亚砂土，下部为灰色、桔黄、 棕红色砾岩夹棕红、棕黄色砂岩，分选及滚园度差，呈 半胶结状态，松散。 不整合于老地层之上 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 9 续表 2.1 地 层 单 位 厚度（m） 最小最大 平均 岩 性 上侏罗 下白垩统 J3K 1zh 7.37185.85 5.86 上部以砖红、粉红及灰绿色的细、粉砂岩为主，局部含 砾，泥质胶结，较疏松，具大型斜层理。下部为紫红、 桔黄色的杂色砾岩及含砾粗砂岩互层，夹粉砂岩，砾石 以花岗岩、花岗片麻岩、石英岩等组成。分选差，磨园 中等，泥质胶结，较疏松。与下伏地层不整合 安 定 组 J2a 11.2648.74 27.47 为一套紫红、砖红、黄棕色中、细粒砂岩，中夹灰紫 色砂质泥岩。底部为浅黄色，向上变为浅紫色的巨厚层 状砂岩。 与下伏地层假整合 中 侏 罗 统 J2 直 罗 组 J2z 15.56161.85 96.07 上部为一套杂色的细、中粒砂岩，颜色为灰白、灰黄、 灰兰、灰绿、灰紫色等，泥质或粘土质胶结。底部为厚 层状的灰黄色中粗粒砂岩，局部相变为砂质泥岩。含较 多铁质、泥质结核。底部局部含 1 号煤层。与下伏地层 假整合 上 岩 段 J1-2Y3 39.7084.09 63.06 上部主要由灰白色中、细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、 泥岩及 2 号煤组成。底部为灰白、黄绿色细、粉砂岩及 泥岩，具小型波状层理及水平层理。 中 岩 段 J1-2Y2 33.1078.30 63.77 主要由灰深灰色粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩和 3、4 号煤组组成。底部为厚层状灰白色中、细粒砂岩， 具波状层理、楔状交错层理和水平层理。 中 下侏 罗统 J1-2Y 下 岩 段 J1-2Y1 13.6696.97 64.96 主要为灰、灰白色细砂岩、粉砂岩及灰黑色、黑色泥 岩、砂质泥岩、煤组成。含 5、6 号煤组。底部为灰色 灰白色的细中粒砂岩，局部相变为粗砂岩或砾岩，发育 大型槽状交错层理。与下伏地层假整合 上三迭统 T3y 132.80 由灰绿色、灰白色细、中粒石英砂岩组成，含较多云 母及少量的暗色矿物，粘土质胶结，局部地段顶部有明 显的风化壳产物。 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 10 2) 矿区地层 本次储量核实区位于铜匠川详查区的东南部，地形切割较为严重，约有 50%的地 段被第四系风积砂与黄土覆盖，其它为基岩出露，出露的地层为侏罗系中下统延安组， 据钻孔资料揭露，区内地层由老到新有： 1 上三叠统延长组：（T3Y） 岩性特征为灰绿、灰白色中粒石英砂岩，含较多的云母及少量的暗色矿物，中上 部夹煤线或油页岩，该组地层为煤系地层的沉积基底。 2 中下侏罗统延安组（J12Y） 该组为本区主要含煤地层，岩性主要为灰、灰白色砂岩及深灰色泥岩、砂质泥岩 和煤组成，该组地层的上部含煤性较好，发育的煤层厚度大，层位稳定，本矿所采的 31 煤层就位于延安组的中上部，下部含煤性也较好，51 煤层厚度较大，平均 5.37 米，为全区可采的稳定煤层，其它煤层为大部可采的较稳定与不稳定煤层。该组地层 平均厚度为 206.22 米，与下伏地层呈假整合接触。 3 中侏罗统直罗组：（J2Z） 该组地层岩性为一套杂色的细、中粒砂岩，泥质或粘土质胶结，较疏松，含有铁 质结核和硅化木。区内所有钻孔揭露，由于遭受后期剥蚀，厚度在横向上变化较大， 为 2.02152.23 米，平均厚度 119.52 米，与下伏地层呈假整合接触，该组地层仅在核 实区西北角残存并出露。 4 第三系上新统（N2） 区内零星赋存，主要岩性下部为灰色、棕黄色砾岩夹棕红色砂岩，呈半胶结状态， 松散；上部为粉红色砂质粘土、亚砂土，含白云母碎片及钙质结核，该层不整合于老 地层之上，厚度 3.4412.52 米，平均 7.68 米。 5 第四系（Q） 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 11 区内广泛分布，不整合于老地层之上，底部为更新统马兰组黄土（Q3m），岩性 为淡黄色亚砂土，柱状节理发育，含钙质结核，厚约 12 米；下部为更新统淤积层 （Q3a12）岩性为砂、粉砂及黑色土壤层，局部赋存；上部为全新统风积砂（Q4eol）， 在区内大面积覆盖。 2.2.2.2 矿床地质构造 本区位于铜匠川矿区东南部，其构造特征和铜匠川矿区相一致，为一向 SW 倾斜 的单斜构造，地层倾角 13。褶曲与断层均不发育，无岩浆活动，为简单构造地区。 2.2.2.3 煤层赋存情况 1) 煤层赋存特征 在高西沟露天煤矿境界范围之内，煤层近水平分布。在延安组含煤地层中，自上 而下各岩段均有煤层赋存。由于各煤层所处环境位置不同，致使各岩段煤层发育情况 及含煤性亦各不相同。延安组含煤地层中含煤 1018 层，一般为 1416 层；含煤总 厚度为 12.9928.41 米，平均 20.57 米。含可采煤层 6 层，可采煤层总厚度 10.1420.98 米，平均 15.36 米。延安组地层平均厚度为 206.22 米，该组地层总含煤系 数为 10%，可采含煤系数为 8.2%。 依据延安组各岩段的环境及岩性特征、煤层自身的发育情况及其组合关系，将区 内煤层自上而下划分为 2、3、4、5、6 五个煤组，11 个分煤层。其中 2 号煤组位于上 岩段（J1 2y3），内含 21 及 22 两个煤层， 21 煤层在本区遭受剥蚀，不发育， 22 煤层也遭受剥蚀，在区内大部残存。上岩段中含煤 17 个分层，一般为 23 层。 含煤总厚度 3.6211.92 米，平均 7.92 米。上岩段地层总厚度平均为 67.65 米，岩段含 煤系数 11%； 34 号两个煤组位于中岩段（J12y2 ）。主要含 31、41 煤层。该 岩段中含煤 28 层，一般 35 层。含煤总厚度 6.2511.26 米，平均 8.83 米。中岩段 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 12 地层平均厚度为 62.81 米，其含煤系数为 14%；5、6 号两个煤组位于下岩段 （J12y1）。两煤组自上而下可分出 51、52 、61 中、61 下、62 中、62 下六个主要煤分层。下岩段中含煤 415 层，一般 811 层。含煤总厚度为 1.457.82 米，平均 3.82 米。该岩段含煤系数为 5.3%。 2) 煤层夹石及分布 根据内蒙古自治区东胜侏罗纪煤田铜匠川区煤矿详查报告资料反映，本区含 煤地层中自上而下发育有 2、3、4、5、6、五个煤组。 2 号煤组赋存于延安组上岩段之中，含 21、22 煤层，核实区内 21 煤层已全 部被剥蚀，22 煤层也遭受剥蚀，大部残存。其中，22 煤层位于上岩段 （J1 2Y3）的中部，在核实区西部及东部赋存，区中部约 1/2 的面积遭受剥蚀，煤层 露头线自核实区中部通过，煤层残存可采地段位于矿区范围内，矿区内可采面积比为 51%，仅 117 号孔和 861 号孔揭露该煤层，煤层厚度分别为 1.35 米和 0.26 米，结构简 单，顶板岩性一般为砂质泥岩，底板岩性为细粒砂岩，据报告反映：该煤层为局部可 采的不稳定煤层。与 3 号煤层间距为 38.98 米。 3 号煤组赋存于延安组中岩段，区内表现为一单煤层，编号为 31 煤层，层位稳 定，厚度较大，煤厚有一定的变化，煤厚为 1.404.52 米，平均 3.59 米，煤层结构简 单，含夹矸 01 层，夹矸岩性为砂质泥岩、泥岩、局部为粉砂岩，在区北部及东南部 遭受剥蚀，致使煤层连续性变差，局部地段失去工业开采价值，为大部可采的较稳定 煤层。顶板岩性主要为砂质泥岩、粉粗砂岩，底板岩性为砂质泥岩及泥岩。与 41 煤层间距为 17.5235.52 米，平均 28.66 米。 4 号煤组赋存于延安组中岩段，核实区内表现为二层，即 41、42 中煤层。其 中，41 煤层区内工程点多数见煤，煤厚为 0.232.66 米，平均 1.57 米，煤厚由北向 南呈变薄趋势。可采区位于矿区北部。该煤层结构简单，含夹矸 01 层，夹矸岩性为 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 13 泥岩及粉砂岩，为大部可采的不稳定煤层。顶板岩性为泥岩、砂质泥岩以及细砂岩， 底板岩性多为泥岩、砂质泥岩及粉砂岩。与 42 中煤层间距为 1.1012.19 米，平均 6.58 米。42 中煤层位于 41 煤层之下，煤厚为 0.480.80 米，煤层平均厚度为 0.57 米，为不可采煤层，与 51 煤层间距为 22.4833.00 米，平均为 27.49 米。 5 号煤组位于延安组下岩段，核实区内含煤二层，为 51、52 煤层。51 煤层 全区可采，煤层厚度较大，变化较小，煤厚为 4.726.02 米，平均为 5.37 米，为全区 可采的稳定煤层，与 52 煤层的间距为 2.377.22 米，平均为 3.81 米。52 煤层区 内大部发育，区内工程点均不可采，局部地段尖灭，煤厚为 0.120.43 米，平均为 0.32 米，为不可采煤层，与 61 中煤层的间距为 6.408.17 米，平均为 7.30 米。 6 号煤组分为 61、62 两个分煤组，61 分煤组又可分为 61 中、61 下两 个煤层，62 分煤组又可分为 62 中、62 下两个煤层。61 中煤层基本全区可采， 煤厚为 0.701.07 米，平均为 0.92 米，为较稳定煤层，与 61 下煤层的平均为 4.26 米。61 下煤层大部发育平均厚度 0.31 米，为不可采煤层，与 62 中煤层的平均间 距为 13.77 米。62 中煤层全区发育，可采区位于矿区北部，平均厚度 1.13 米，煤厚 由北向南呈变薄趋势，至 130 号孔尖灭。为大部可采的不稳定煤层，与 62 下煤层平 均间距为 1.19 米。62 下煤层位于延安组下岩段的下部，区内零星发育，平均为 1.17 米，为零星可采煤层。 3) 煤岩物理力学性质 此露天矿煤呈黑色、条痕褐黑色，一般呈暗淡光泽或沥青光泽。呈细条带宽条 带状结构，层状构造，参差及阶梯状断口。局部含有粘土质结核。各煤层均致密坚硬， 容重为 1.3 左右。各煤层容重及平均厚度见表 2.2。 表 2.2 煤层特征表 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 14 煤层编号 容重 t/m3 平均厚度 m 22 1.24 1.2 续表 2.2 煤层编号 容重 t/m3 平均厚度 m 31 1.24 3.59 41 1.25 1.57 51 1.25 5.37 62 中 1.25 1.13 62 下 1.27 1.17 此矿煤的燃点在 300左右。22、31、62 中煤层由暗煤、亮煤、丝炭、镜 煤组成，一般为暗淡型或半暗淡型煤，其它煤层由亮煤、暗煤、丝炭、镜煤组成，以 半暗型煤为主，暗淡型与半亮型煤较少。丝炭含量高是本区煤的一个主要特点。 2.2.2.4 矿床水文地质特征 1) 矿床水文地质 矿区位于干旱地区，水文地质比较简单。该区地下水的补给、迳流、排泄条件， 三者相互依存，条件简单。主要充水以第四系松散层补给 22 煤顶部潜水。其次是以 裂隙为主的承压水。区内水文地质条件简单，可划为一类一型，但沟谷地段为一类二 型。 地下潜水的补给条件：铜匠川详查区的水文地质条件与区域水文地质条件相一致。 以 22 号煤顶板为界，上为潜水段，下为承压水段。潜水分两种形式补给，一是受大 气降水的直接补给，二是大气降水的间接补给。基岩潜水的补给一般是以间接补给为 主，但在基岩裸露区为直接补给。因而，潜水的补给方式是以垂向补给为主，在基岩 覆盖区，局部为侧向补给。 地下承压水的补给条件：区内承压水的补给受地质构造的控制。地下水的补给主 要以侧向补给为主。承压水的补给区远，同区域补给构造相一致，由于区内水源补给 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 15 不充沛，补给量小，相应的地下水补给量也小。 第四系松散层潜水迳流，决定于地貌形态及地表的植被多少，而基岩潜水的迳流， 决定于裂隙的发育程度，分布于裂隙发育密集处，上覆岩层透水性好的部位，基岩潜 水流经路径长，不完全按照地表形态流动，地下水流具有一定的方向性。承压含水层 的迳流，决定于地质构造、含水层的岩性及地下水动力条件。含水层分布较为分散， 迳流条件差，地下水的运移速度慢，迳流好、地下水流集中的部位，往往在含水岩性 突变处，承压含水层地下水运移的方向受井田构造控制，大体为东偏北向西偏南方向 运移，但迳流速度小，水力联系差，形成一个层状分布的迳流体系。 此外，区内各大沟谷均为潜水的排泄点，而杨森高西沟以及随地形相一致的洼 地、冲沟等，既为区内的排泄点又为迳流分布带，地表排泄区域明显。承压水的运移， 主要受地质构造的控制。本区为一单斜构造，岩层平缓，迳流条件差。因而在区内的 西北部，岩性变化急剧处及一些岩层转折的凹地，为本区的承压水排泄点。 2) 水文地质条件对露天开采的影响 水会给露天开采带来不利影响。大量积水会降低穿孔速度，给装药带来不便。会 降低采装效率。 高西沟露天煤矿地处干旱地区，水文地质条件简单，对露天矿开采影响不大。地 面水源距矿区距离较远，不会对开采产生大的影响，不需要疏干排水。但在开采深部 煤层时，坑内会出现积水。开采时，视采场涌水情况，在坑底超挖蓄水坑，利用水泵 排水。炮孔内存有积水时，爆破时采取防水措施，或者采用抗水的乳化炸药。 2.2.2.5 工程地质特征 矿区第四系松散层覆盖面积广，厚度一般为 9.05 米。基岩岩层一般为砂岩类、粉 砂岩、泥岩类。 从试验成果可知，松散层比重为 2.69g/cm3；渗透系数为 5.6103m/s，不均匀系 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 16 数为 2.18，含水量为 2.4%；孔隙度为 39%，天然休止角在干燥状态为 40 度，含水状 态为 30 度。岩层一般为中硬或硬岩。个别岩层遇水易软化。泥岩软化后易碎，砂岩类 吸水后，抗压强度减弱，只有原来的一半，将改变原有的自然状态。 2.2.3 煤矿设计概况 2.2.3.1 露天开采境界 依据上述境界圈定的依据与原则，高西沟煤矿矿田境界范围全部适合露天开采， 矿权境界即露天矿地表境界。点坐标见表 2.3。 表 2.3 地表境界拐点坐标 拐点标号 X 坐标 Y 坐标 1 4400550.00 37431200.00 2 4400550.00 37431950.00 3 4400550.00 37431200.00 4 4400500.00 37432360.00 5 4400110.00 37432350.00 6 4400030.00 37433130.00 7 4398900.00 37432800.00 8 4397960.00 37433140.00 9 4399300.00 37431460.00 由拐点连起来的范围即露天开采地表境界范围。 预计采用单斗卡车开采工艺，参考设计资料，高西沟露天煤矿最小底宽约 20m， 边坡角 36，由此确定出底部境界。露天矿地表境界及底部境界圈定范围如图 2.2。 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 17 图 2.2 露天矿境界范围图 2.2.3.2 储量及剥离量 1) 储量及剥离量计算方法 1 岩土层的剥离量为： 式（2.1）HSQ 式中：S岩层的覆盖面积； H岩层平均厚度； 2 煤层的压煤量为： 式（2.2）LbaQ压 式中：a煤层坡面到矿区范围的平均水平距离； 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 18 b煤层平均厚度； L采场范围内的周长； 煤层平均容重。 3 露天可采储量 式（2.3）ygkQ 式中： 可采储量，万吨；kQ 工业储量，万吨；g 回采率。 2) 剥离量和储量计算结果 根据式(2.1)计算得露天采场内总的剥离量为为 20486104m3。 各煤层的工业储量及边坡压煤量计算结果见表 2.3。 表 2.4 煤量计算结果表( 单位：万吨) 煤层编号 地质储量 储量级别 可信度系数 工业储量 边坡压煤量 2-2 83 333 0.9 74.7 0 3-1 495588 122b333 10.9 495529.2 63 4-1 397 333 0.9 357.3 49 5-1 2018 122b 1 2018 426 合计 3563 3474.2 538 根据式(2.3)计算的高西沟露天煤矿可采储量为(3474.2-538)95%=2789.4 万吨。 露天采场内平均剥采比为总剥离量与可采储量之比。计算得，平均剥采比为： 7.4m3/t。 2.2.3.3 开采工艺和开采程序 1) 生产工艺 由于选用公路开拓方案，所以生产工艺一般选择国内应用最广泛的、技术最成熟 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 19 的单斗挖掘机采装，自卸卡车运输，推土机排土的生产工艺。选择此生产工艺，主要 考虑到在国内此开采工艺应用广泛，技术成熟，设备性能好。维修工作简单，机动灵 活，能够适应高西沟露天煤矿的开采条件。 2) 开采顺序 根据推荐的第二拉沟方案（在境界南部拉沟）。由于在矿区的南部（石灰川北东 方向）有一条横穿矿区的沟，此地的主采煤层埋藏深度浅，若外排土场设置在石灰川， 从此沟开始拉沟，形成工作线后，同时向北西方向和南东方向推进。 3) 过渡方式 从地表向下一水平掘进倾斜出入沟，达到下一水平标高后，自出入沟的末端逐渐 扩大新水平工作面，之后逐渐建立初始工作线。当扩帮工作线推进到使台阶工作线底 线距下水平出入沟顶线不小于最小工作平盘宽度时，便可开始下水平的准备。开拓坑 线至上而下逐渐形成。 4) 开拓系统 高西沟露天矿采用单斗卡车开采工艺。采装设备选择液压正铲，并配备前装机辅 助作业。运输设备选择矿用自卸汽车。 在山坡露天矿时（1380 以上水平），岩土由各开采水平经山坡运输道路运到西南 部的外排土场。煤的运输通道和岩土运输走一条干线，运到工业场地的储煤场。 深凹露天矿时，总出入沟设在在石灰川沟的 1375 水平，岩土及煤经此出入口运到 地面。当岩土全部实现内排时，在矿区中西部的最终边帮设置运煤通道，缩短煤的运 输距离。 5) 开采工艺参数 1 台阶高度 根据剥离物和煤的物理力学性质及其埋藏条件，依开采工艺及采掘设备规格，设 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 20 计确定剥离台阶高度为 8m，台阶水平分层；煤台阶依煤层厚度划分为一个台阶。具体 如下表所示。 表 2.5 台阶划分表 台阶类型 台阶名称 台阶高度（m） 说明 1443 010 主要为黄土覆盖层 表土台阶 1433 010 部分为岩石台阶 岩石台阶 1422 10 混合台阶 1413 10 包含 22 煤层 1403 10 1393 10岩石台阶 1383 10 煤台阶 1380 5 31 煤层，有露头 岩石台阶 1370 10 混合台阶 1360 10 包含 41 煤层 1350 10 1340 10 1330 10 岩石台阶 1320 10 煤台阶 1315 5 51 煤层 2 台阶坡面角 台阶坡面角：煤、岩为 65，黄土层为 55。 3 采掘带宽度、最小工作平盘宽度和采区长度 表 2.6 挖掘机工作面参数 参数 台阶 代号 单位 取值 表土台阶 10 台阶高度 岩石台阶 h m 10 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 21 煤台阶 随煤层厚度 续表 2.6 参数 台阶 代号 单位 取值 表土台阶 8 岩石台阶 10采掘带宽度 煤台阶 bc m 10 表土台阶 30 岩石台阶 32工作平盘宽度 煤台阶 B m 30 表土台阶 200 岩石台阶 200采区长度 煤台阶 Lc m 200 2.2.3.4 采掘场运输方式和剥采方法 1) 采掘场运输 高西沟露天煤矿地处山区，地形条件复杂，沟壑纵横。而由于汽车运输具有适应 能力强、基建工程量少的特点。所以高西沟露天煤矿最适宜采用公路开拓，汽车运输 的方案。根据高西沟煤矿露天开采特点及装备水平，需要选择的辅助设备主要有推土 机、平路机、装药车、洒水车、和汽车吊。矿山主体采装设备为斗容为 1.6m3 的液压挖 掘机，运输设备为 15t 的自卸汽车。 1 剥离物的运输系统 剥离台阶的工作平盘各工作台阶的移动坑线运输平台排土场。 2 煤的运输系统 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 22 煤台阶各工作台阶移动坑线地表出口工业场地储煤场。 2) 采煤方法 根据高西沟露天煤矿的煤层赋存特点，比较各采剥方法的特点后，决定采用工作 线横向布置的缓帮开采。 矿田范围内主采煤层为 5-1、3-1 两个煤层，本矿田地层倾角320 160320 70160 极其危险不能继续作业 高度危险，需要立即整改 显著危险，需要整改 2070 20 可能危险，需要注意 稍有危险，或许可以接受 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 43 第 5 章 露天矿主要评价单元安全预评价 5.1 采剥系统安全预评价 采剥单元是该露天矿生产最重要的单元。工作面有正规采煤工作面，剥离工作面， 采掘工作面复杂，受自然条件影响大，容易发生事故。采用单斗汽车工艺开采工艺。 分析认为开采顺序及其工艺合理。 5.1.1 采剥系统设计情况 1) 开采工艺和开采顺序 由于选用公路开拓方案，所以生产工艺一般选择国内应用最广泛的、技术最成熟 的单斗挖掘机采装，自卸卡车运输，推土机排土的生产工艺。根据推荐的第二拉沟方 案（在境界南部拉沟）。由于在矿区的南部（石灰川北东方向）有一条横穿矿区的沟， 此地的主采煤层埋藏深度浅，若外排土场设置在石灰川，从此沟开始拉沟，形成工作 线后，同时向北西方向和南东方向推进。 本矿生产能力较小，年生产能力为 0.90Mt/a，露天矿的年推进强度不大。 2) 过渡方式和开拓系统 从地表向下一水平掘进倾斜出入沟，达到下一水平标高后，自出入沟的末端逐渐 扩大新水平工作面，之后逐渐建立初始工作线。当扩帮工作线推进到使台阶工作线底 线距下水平出入沟顶线不小于最小工作平盘宽度时，便可开始下水平的准备。开拓坑 线至上而下逐渐形成。 高西沟露天矿采用单斗卡车开采工艺。采装设备选择液压正铲，并配备前装机辅 助作业。运输设备选择矿用自卸汽车。 在山坡露天矿时（1380 以上水平），岩土由各开采水平经山坡运输道路运到西南 部的外排土场。煤的运输通道和岩土运输走一条干线，运到工业场地的储煤场。 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 44 深凹露天矿时，总出入沟设在在石灰川沟的 1375 水平，岩土及煤经此出入口运到 地面。当岩土全部实现内排时，在矿区中西部的最终边帮设置运煤通道，缩短煤的运 输距离。 3) 开采工艺参数 1 台阶高度 根据剥离物和煤的物理力学性质及其埋藏条件，依开采工艺及采掘设备规格，设 计确定剥离台阶高度为 8m，台阶水平分层；煤台阶依煤层厚度划分为一个台阶。具体 如下表所示。 表 5.1 台阶划分表 台阶类型 台阶名称 台阶高度（m） 说明 1443 010 主要为黄土覆盖层 表土台阶 1433 010 部分为岩石台阶 岩石台阶 1422 10 混合台阶 1413 10 包含 22 煤层 1403 10 1393 10岩石台阶 1383 10 煤台阶 1380 5 31 煤层，有露头 岩石台阶 1370 10 混合台阶 1360 10 包含 41 煤层 1350 10 1340 10 1330 10 岩石台阶 1320 10 煤台阶 1315 5 51 煤层 2 台阶坡面角 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 45 台阶坡面角：煤、岩为 65，黄土层为 55。 3 采掘带宽度、最小工作平盘宽度和采区长度 表 5.2 挖掘机工作面参数 参数 台阶 代号 单位 取值 表土台阶 10 岩石台阶 10台阶高度 煤台阶 h m 随煤层厚度 表土台阶 8 岩石台阶 10采掘带宽度 煤台阶 bc m 10 表土台阶 30 岩石台阶 32工作平盘宽度 煤台阶 B m 30 表土台阶 200 岩石台阶 200采区长度 煤台阶 Lc m 200 4) 采煤方法 根据高西沟露天煤矿的煤层赋存特点，比较各采剥方法的特点后，决定采用工作 线横向布置的缓帮开采。 矿田范围内主采煤层为 5-1、3-1 两个煤层，本矿田地层倾角3，煤层厚度较稳 定。煤的硬度较硬，经爆破后采用液压正铲采装。在划分台阶时，除将 31 煤层和 51 煤层单独划分之外，其它 22 煤层、41 煤层均与岩石台阶划到一起，成为混 合台阶，开采时选用别的开采方法。 5) 剥离方式 根据高西沟露天煤矿的煤层赋存特点，比较各采剥方法的特点后，决定采用工作 高西沟露天煤矿初步设计安全预评价说明书 46 线横向布置的缓帮开采。在划分台阶时，除将 31 煤层和 51 煤层单独划分之外， 其它 22 煤层、41 煤层均与岩石台阶划到一起，成为混合台阶。 6) 主要采、运、排设备 高西沟露天煤矿共选择 7 台 WY160 液压铲。其中 1 台采煤，6 台剥离。高西沟 露天煤矿共选择北方奔驰 ND3310D29（载重量为 15t，车厢容积为 14.5m3）自卸汽车 25 台。其中 3 台运输原煤，22 台运输剥离物。查露天矿设备选型计算比较各辅助 设备的各项性能参数后，决定选用 T2120SH 国产履带式推土机， PY160 平路机， ZL