方山煤矿技术改造初步设计(45万吨).doc

平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院1 前前 言言 一、概述一、概述 方山煤矿位于河南省禹州市西 30km 的方山镇境内，南距方山镇 约 3km。矿井隶属禹州市白庙矿业集团公司。方山煤矿至禹州市有 县级公路。禹州市有标准铁路至平顶山，有地方窄轨铁路到许昌与 京广线相通，又有许洛公路、郑南公路与此交汇，交通十分便利。 方山矿始建于 1970 年，原矿井设计生产能力 0.09mt/a，以一 对片盘斜井开拓，串车提升，开采四4煤层，煤层平均厚 1.05m，倾 角 15。1979 年进行矿井技术改造，建立了二级提升的生产系统， 仍采用串车提升，矿井核定生产能力 0.21mt/a。 由于矿井主提升为斜井串车两级提升，受提升能力的制约，矿 井年生产能力徘徊在 0.18mt 左右，方山矿加入平煤集团后，为将矿 井生产能力提高到 0.45mt/a，实现四4、五2煤同时开采，受方山煤 矿的委托,我院组织力量进行方山煤矿技术改造初步设计的编制 工作。 二、编制报告的依据二、编制报告的依据 1、平禹煤电公司方山煤矿技术改造初步设计委托书。 2、 河南省禹州市方山煤矿延深补钻勘探地质报告 （1993.2） 。 3、 煤炭工业矿井设计规范 4、 煤炭工业小型煤矿设计规定 5、能源部基设（1990）71 号矿井初步设计编制内容等有 关国家、行业方针、政策及规定。 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院2 三、设计指导思想三、设计指导思想 设计着重体现在矿井技术改造过程中，考虑方山煤矿矿井各环 节生产能力，并兼顾眼前利益的情况下，保持矿井正常生产；以经 济效益为中心，以市场为导向，依靠科技进步，提高矿井技术装备 水平和工作面单产能力，简化生产环节，实现合理集中生产，把矿 井设计成投入少、效益好、工期短、效率高的化矿井，同时设计充 分体现“安全第一”的方针。 1、本次技改解决了矿井主提升能力受限问题，使矿井主提升能 力满足技改后 0.45mt/a 要求。 2、技改新增五2+0m 水平上山采区，使矿井五2、四4煤同时开 发，加大了矿井开采强度，使煤层开发更加合理，同时可提高矿井 整体经济效益。 3、设计充分考虑利用了原有生产系统和设备，使技改工程尽量 减少对生产的影响，使生产系统管理更集中、更可靠。 4、原工业广场今次技改不再扩大，只是根据技改工程要求，在 原工广基础上增加工业建筑、厂房、生产生活福利设施。所增设施、 建筑都是在原工广内改建或扩建，不再新购地。 四、矿井设计特点四、矿井设计特点 本设计确定将原来主、副斜井变位，原主斜井由主提升改为辅 助提升，由双钩改为单钩提升并担负人员上下。将原副斜井改为主 皮带斜井，担负全矿出煤任务。根据主提升改为皮带后，在皮带暗 斜井+10m 水平新增刀把式井底车场，将北翼二采区所生产的五2、 四4煤经矿车运输到新增+10m 水平井底车场翻笼硐室、煤仓，转运 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院3 到主皮带暗斜井。 通过此次技改，矿井生产运输、提升系统简单可靠，提升能力 增加，有利于五2、四4煤的同时开采及矿井后期生产规模的扩大； 南翼采区的原煤都可经皮带转载直接进井底煤仓，不再用矿车转运， 简化了生产系统。 五、主要技术经济指标五、主要技术经济指标 1、设计生产能力：0.45mt/a 2、井巷总工程量： 长度：7597m 体积：56764m3 3、掘进率：169m/kt 4、地面工业建筑总量： 总面积：9767m2 总体积：69100m3 5、公共建筑总量： 总面积：4265m2 总体积：57259m3 6、工广总占地：3.6ha（54 亩） 7、矿井在籍人数：986 人 8、全员效率：2.0t/工 9、建设工期：18 个月 10、总投资：10693.53 万元； 11、吨煤投资：237.63 元/t。 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院4 六、需要说明的问题和建议六、需要说明的问题和建议 1、矿井涌水量问题 根据补勘地质报告，预计矿井涌水量：四4煤矿井最大涌水量 （雨季）为 358m3/h，最小涌水量（旱季）为 112m3/h。五2煤矿井 最大涌水量（雨季）为 399m3/h，最小涌水量（旱季）为 148m3/h。 但矿方提供实际涌水量为 80150m3/h。所以实际与补勘地质报告预 计涌水量相差较大。 本次技改矿方确定矿井正常涌水量为 160m3/h，最大涌水量 360m3/h。虽比实际翻了一翻多，但比地质报告说明书预测的还是小 了不少，矿井涌水量到底多大，只有待实际揭露的情况再确定。本 设计暂按矿方提供的数字设计，但矿方应时刻注意矿井涌水量的变 化，如发现水量有明显的变大趋势，要及早采取防范措施，确保矿 井生产安全。 2、本次技改新增了立风井，立风井井深 220230m，净直径 3.0m。设计认为：立风井、主副井改造工程及新增五2上山采区工 程同时开工，从工期上考虑可一次到位，矿井形成两进两回（主、 副斜井进风，北风井、立风井回风）的通风系统，矿井整个通风系 统是最合理的。但矿方因资金问题，要求平煤设计院本次技改工程 分两部走，暂不打立回风井。初期五2采区技改投产回风由主皮带 斜井担负，增加了主皮带斜井出地面的煤仓及相应通风设施，主皮 带斜井回风对生产管理也不十分有利。 3、四4、五2煤的开采顺序： 按照矿井正常开采顺序应首先开五2煤，再开四4煤。但矿方 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院5 实际+10 水平四4煤已基本采完，对五2煤有什么影响、影响程度多 大，目前还不十分清楚。北翼先开四4后开五2煤已成定局，但南翼 采区应先开五2后开四4煤。 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、交通位置一、交通位置 方山矿位于河南省禹州市西 30km 的方山镇境内，南距方山镇约 3km。 方山煤矿至禹州市有县级公路。禹州市有标准铁路至平顶山， 有地方窄轨铁路到许昌与京广线相通，又有许洛公路、郑南公路与 此交汇，交通十分便利。详见交通位置示意图图 1-1-1。 二、地形、地貌、河流二、地形、地貌、河流 方山煤矿地貌属于剥蚀类型为主的低山丘陵地形，抗风化力极 强的平顶山砂岩顺地层走向（近南北向）形成单面山地貌景观，覆 盖于煤系地层之上。 矿区海拔标高在+660.63+215m，整个矿区相对高差约 445m； 现生产矿井井口标高为+352.54m。根据 2003 年 9 月 20 日方山气象 站资料：历年最高洪水位为+295m，矿井不受洪水威胁。总之。煤矿 处于低山、丘陵向平原过渡的较复杂地貌单元中。 区内东西向的冲沟发育，沟深 3050m；方山河是井田范围内 一条较大的季节性河流，沿煤矿边缘的二1煤层露头线一带由北向 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院6 南流过。近年来由于众多小煤矿开采排水，使方山河在冬季近也有 小股水流。 三、气象三、气象 本区属大陆半干旱性气候，四季分明，年降水量平均 719mm， 最大降水量为 1076mm 左右，雨季多集中在六、七、八、九四个月， 占全年的 70%。多以东南风、西北风为主。 据禹州市气象站 19521984 年资料知： 气温：历年最高月平均气温 30.3c（1961 年 7 月） ，年最低月 平均气温-2.5c（1977 年 1 月） ，最高气温 42.9c（1972 月 6 年 11 日） ，最低气温-13.9c（1958 年 1 月 6 日） ，历年平均气温 14.4c。冰冻期一般为 11 月到次年 3 月。 降雨量：年最大降雨量 1076.0mm（1964 年） ，年最小降雨量 439.9mm（1968 年） ，年平均降雨量 719mm；月最大降雨量 491.1mm（1977 年 7 月） 。 蒸发量：年最大蒸发量 1527.9mm（1966 年） ，年最小蒸发量 1490.5mm（1964 年） 。 四、地震四、地震 据国家地震局编制的地震烈度区划图，本区属低于地震烈度六 度区。 据禹州市志记载，公元前 5 年至 1949 年发生地震 13 次，其中 大震 3 次。解放后，成立了禹州市地震观测台，1966 年至 1980 年 先后观测到地震 10 次，其中 2 级以上 6 次。1975 年至 1993 年 18 年间，汝州、郏县、禹州三地发生 28 次地震，震级一般 2.13.5 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院7 级，最大 4.7 级。 五、地方小井概况五、地方小井概况 补钻范围内开采四4、五2、六4煤的生产井及小煤矿共 26 个。 其中仅地方国营方山矿生产规模较大，其余均为小井。小煤矿生产 概况见表 1-1-1。 小煤矿生产概况小煤矿生产概况 表 1-1-1 年产量 （万吨）开采 煤层 小煤 矿个 数 1 1 2 3 采煤 方法 通风 方法 排水 方 法 照明 情况 四4 95221 五2 103322 六4 642 人工机械水泵电 另外，本区开采历史悠久，老窑星罗棋布，开四4煤层 91 个， 五2煤层 12 个，开六4煤层 60 个。 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）区域地质 本地层出露较好，由老到新、依次由古生界的寒武系、奥陶系、 石炭系上统，二叠系下统、二叠系上统，中生界的三叠系，新生界 的第四系。 （二）含煤地层 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院8 含煤地层为二叠系的山西组（二煤组）及上石盒子组（三八 煤组） 。地层总厚 615m，含煤 37 层，其中方山矿范围内的四八煤 组厚 480m，含煤 13 层。因方山矿只开采四4、五2煤，现将四、五 煤组介绍如下： 1、四煤组 四煤组：顶部为灰灰绿色泥岩、砂质泥岩，局部夹灰白浅 灰白色细、中粒砂岩，含菱铁矿鲡粒，具紫斑、暗斑；中部以深灰 色砂质泥岩为主，夹 12 层灰白浅灰色中、粗粒砂岩，含舌形贝 及植物化石，含煤 5 层（四2、四4、四6、四7、四9） ，其中四4煤 为主要可采煤层，厚 0.541.55m，平均 1.05m，局部含夹矸一层， 煤层底板为灰白色中-粗粒长石石英岩，硅质胶结，含泥砾，较稳定， 是良好的标志层。其余煤层均不可采；下部为灰灰绿色砂质泥岩 夹薄层细粒砂岩，含紫斑、暗斑及菱铁矿鲡粒结核；底部以浅灰-灰 白色中粗粒砂岩与三煤组分界。本组厚厚 79.1897.66m，平均 90m。 2、五煤组： 上部为灰灰绿色砂质泥岩，夹浅灰灰白色中粒砂岩，富含 大量紫斑及菱铁质鲡粒；中部为深灰色泥岩、砂质泥岩，含舌形贝 及大量植物化石，夹 12 层浅灰色中、粗粒砂岩，仅含大部可采五 3煤一层。厚 01.74m，平均 1.2m，含夹矸 1-2 层。煤层底板为浅 灰-灰白色细中粒砂岩，含菱铁质鲡粒及泥质条带，具条带状、波状 层理，层位稳定，为良好的标志层；下部为灰绿色泥岩夹浅灰色中 细粒砂岩，含较多紫斑和暗斑；底部为浅灰-灰白色细中粒长石石英 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院9 砂岩与四煤组分界。本组厚 77100.95m，平均 87m。 （三）构造特征 方山煤矿位于白沙向斜南西翼北段，呈单斜形特，地层走向近 南北、倾向东，倾角 1018，且北部倾角较平缓，向南逐渐增 大。 1、以断裂构造为主。区内控制的落差大于 15m 断层 13 条，均 为正断层。断层按走向分近东西、北西及北东向三组，其中近东西 向断层为煤矿主要构造形迹，北西及北东向断层多为煤矿边界。 2、断层发育不均衡：以 223 线为界，南部构造相对简单，有断 层 2 条；北部有断层条，构造较为复杂，特别是 224 线以北就有断 层 4 条。 3、生产矿井调查表明：区内断距小于 5m 的小断层较多，且多 为倾向断层，对采煤有一定影响。 4、部分断层具下断上不断的特点，即在煤系地层明显错断而在 地表（平顶山砂岩层）则不明显。 5、主要煤层顶、底板附近局部发育层间滑动构造，对局部煤层 厚度有一定影响。如 2192 孔五2煤层、22213 孔四4煤层及 22412 孔六4煤层，均属层间滑动构造所致。其影响范围很小，对煤矿生 产影响不大。 主要断层有杏山坡断层、彭沟断层、庄坡断层、阎坡断层等， 具体描述见表 1-2-1。 （四）岩浆侵入体及古河床冲刷等情况 根据至今收到的地质资料，区内尚未发现岩浆侵入体及古河床 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院10 冲刷现象，也没发现岩溶陷落柱。 二、煤层及煤质二、煤层及煤质 本井田含煤地层为四八煤组，以四、五、六煤组含煤性较好， 其中四、五煤层为主要可采煤层。 （一）煤层 1、四4煤层： 位于四煤组中部，其上距四、五煤组分界砂岩、五2煤层平均 间距分别为 45m 和 87m。煤层顶板岩性主要为中、粗粒砂岩及细砂 岩（局部有泥岩或炭质泥岩伪顶） ，少数钻孔为泥岩或砂质泥岩，其 中 223 线以南多为中、粗粒砂岩，223 线以北为细粒砂岩或砂质泥 岩。煤层底板则以泥岩、砂质泥岩为主，但有泥岩伪底。 煤层厚 0.541.55m，平均厚度 1.05m，厚度较稳定，大部可采， 可采范围较小，主要分布于深部及浅部采空区，煤层结构较简单。 2、五2煤层： 位于五煤组的中部，上距五、六煤组分界砂岩（田家沟砂岩） 及六4煤层平均间距分别为 44、84m。煤层顶板以泥岩、砂质泥岩为 主，224 线以北为中粒砂岩，以南为泥岩。煤层底板则以细、中粒 砂岩为主。煤层厚 01.74m，平均厚度 1.2m，12 个钻孔见煤点， 不可采 3 点（2192、22011、2243 三孔） ，属大部分可采煤层，以 222 线以北煤层厚度较稳定。五2煤层结构较复杂，11 个钻孔见煤 点有 10 个孔有 12 层夹矸，厚度 0.120.35m。可采煤层特征见 表 1-2-2。 （二）煤质 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院11 1、四4煤：黑色粉状及薄层为主，少量块状。原煤灰分 14.2145.99%，平均 29.00%，属中灰富灰煤层，精煤灰分 6.7318.06%，平均 10.00%左右；硫分 0.240.86%，平均 0.56%，属低硫煤；磷分 0.0060.01%，平均 0.008%，属特低磷煤； 发热量 18.3527.58kj/kg，平均 21.97kj/kg，属 低中等发热 量煤。视密度 1.52t/m3。 2、五2煤：黑色块状为主，少量粉状、水平层理。含黄铁矿。 原煤灰分 27.9846.6%，平均 36.00%，属富灰高灰煤层；硫分 0.211.11%，平均 0.56%，属特低低硫煤；磷分 0.0040.008%，平均 0.007%，属特低磷煤；发热量 13.4120.80kj/kg，平均 17.34kj/kg，属 低中等发热量煤。 视密度 1.51t/m3。 五2、 、四4煤均属焦煤。 三、煤层及顶底板性质三、煤层及顶底板性质 1、四4煤顶板 该煤层顶板岩石粒度沿煤层倾向自浅部到深部具由细变粗的趋 势在 2192 孔至 22311 孔一线以浅部分，煤层顶板多为厚层（4m 以 上）的泥岩类地层；在 2192 孔至 22311 孔一线与 21911 孔、22011 孔、2233 孔一线之间部分，煤层顶板多为薄层的（厚度2m）泥岩 类与砂岩类岩层组合；在 21911 孔、22011 孔和 2233 孔一线以深部 位，煤层顶板多为较厚层的（厚度3m）砂岩类岩层，且中细粒砂 岩多为直接顶板。 2、五2煤顶板 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院12 该煤层顶板岩性沿煤层走向具分带性。在 219 线以南块段，浅 部为细粒砂岩顶板，中深部有薄层的泥岩类伪顶，其上为厚层的中 粒砂岩间接顶板；220 线至 223 线之间的块段的中深部全为泥岩类 顶板，浅部巷道中为砂岩类顶板，无冒顶现象；224 线以北块段， 除个别点有较薄的伪顶（1m）为泥岩类外，在钻孔及巷道中均为 砂岩类顶板。 四、地温和地压四、地温和地压 根据地质报告，恒温带平均深度为 25m，恒温带温度为 17.2， 地温梯度 0.5410.625/100m，本区为低温低梯度矿区，为地温 正常区。 方山矿井田第四系覆盖层较薄，煤层埋藏较浅，矿压较小。在 地层产状变化较大的地段和断层带附近，应力集中，矿压将会更加 明显，因此，在应力集中区段应考虑采取相应的措施加强支护。 五、瓦斯、煤尘、自燃五、瓦斯、煤尘、自燃 1、瓦斯： 根据补勘地质报告，对五2、四4煤进行了瓦斯测定，据测试结 果进行评定，属低瓦斯煤层，见瓦斯测定结果表 1-2-3。豫煤安 2006251 号文件河南省煤炭工业局关于 2005 年度国有地方煤矿 瓦斯等级鉴定结果的批复的意见，方山矿为低瓦斯矿井。 瓦斯测定结果表瓦斯测定结果表 表 1-2-3 自然瓦斯成分（%）瓦斯含量（ml/q.df）煤 层地点 止煤 深度 （m） n2co2c1c 4 n2co2c1c4 质量 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院13 五 2 22212344.0281.7516.741.690.5250.1080.011 合格 五 2 22213416.5561.502.5635.940.5640.0230.330 合格 四 4 22212417.8940.682.9556.370.7130.0520.988 合格 四 4 22011459.9939.103.7257.180.1470.0140.215 合格 四 4 22412446.473.912.0294.070.1360.0763.511 合格 2、煤尘： 据邻区对六4、五2做了煤尘爆炸试验，煤尘爆炸性试验结果 （见表 1-2-4） ，表明六4、五2煤煤尘有爆炸危险性，四4煤与上述 两层煤变质程度相同，故推断四4煤有爆炸危险性。煤尘爆炸性试 验结果见表 1-2-4。 煤尘爆炸性试验结果表煤尘爆炸性试验结果表 表 1-2-4 工业分析（%）爆炸试验 地点煤层 madadvdaf 炸焰长度 （mm） 岩粉用量 （） 煤尘爆 炸性 0209 孔六42555有 新峰二矿六4 1.3520.9215.022075 有 二龙山矿五24030有 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院14 3、煤的自燃： 据邻区六4、五2煤层煤的着火点试验结果见表 1-2-5，根据同 一煤样的还原样与氧化样着火点之差（t0）对煤层易燃程度进行 判断，六4、五2煤均属不易自燃煤层。四4煤与六4、五2煤变质程 度相同，亦应属于不易自燃煤层。 着火性试验成果表着火性试验成果表 表 1-2-5 着火点试验煤层项目 地点氧化样 （0c） 原煤样 （0c） 还原样 （0c） t0（0c）结论 六4 02093773793858 不易自燃 六4 080336437537713 不易自燃 五2 0822 37038139216 不易自燃 五2 二龙山矿 36637238216 不易自燃 六、水文地质及矿井涌水量计算六、水文地质及矿井涌水量计算 （一） 、主要含水层 通过综合分析，认为该矿的的主要充水层是煤层的顶板砂岩裂 隙水，因此对四4、五2、六4煤层顶板含水层进行较详细的阐述。 1、四4煤层顶板砂岩含水层（组）： 含水段由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩组成，厚度 2040m，含水层为其中的细、中粗粒砂岩，以中粗砂岩为主，含水 层总厚 025.36m，一般厚 712m。含水层裂隙不发育，多为密闭 节理；冲洗液消耗量 0.020.40m3/h，一般为 0.040.12m3/h。属 于弱富水的裂隙承压含水层。 2、五2煤顶板含水层 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院15 含水段由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩等岩层组成，厚度 2045m，含水层为其中的细、中、粗粒砂岩，以中粗砂岩为主，含 水层总厚 2.228.8m，一般厚 1316m。含水层裂隙不发育，冲洗 液消耗量 0.020.40m3/h，一般为 0.040.10m3/h。属弱富水的裂 隙承压含水层。 3、六4煤层顶板砂岩含水层（组）： 含水段由泥岩类和细、中粒砂岩组成，含水层厚度 2035m， 大部分为 2025m，含水层由其中的细、中粒砂岩，含水层总厚 2.28.64m，一般厚 36m。含水层裂隙不发育，多为方解石砾充 填，冲洗液消耗量 00.30m3/h，一般为 0.040.10m3/h。属弱富水 的裂隙承压含水层。 上述各含水层均为相应煤层直接充水的主要含水层，相邻各含 水层间都有厚度较大（大于 20m）的泥岩类地层相隔，彼此间均无 水力联系。 （二） 、地下水的补给与排泄 由于主要煤层顶板含水层的富水性和补给、排泄条件基本相同， 因此进行综合评述。 1、地下水的补给： 三个主要含水层均出露于山脊西坡的中、下部，大气降雨大部 分流失，仅少部分下渗补给含水层，大气降雨首先渗入含水层露头 部位的风化裂隙带中，形成潜水，然后再补给含水层，形成承压水， 六4煤顶板含水层浅部风化带的潜水除一部分补给本含水层外，另 一部分则沿山坡风化带向下运移给五2煤顶板含水层潜水带，以至 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院16 四4煤顶板含水层潜水带。因此推论四4煤顶板含水层的补给条件要 较六4煤稍好一些，五2煤居中。对各主要含水层补给量的大小，则 取决于本身的径流和排泄条件。总之，大气降水是诸含水层的主要 补给来源。 矿区开采历史悠久，浅部煤层大多数被采空，废弃老窑积水是 各含水层的另一补给来源。此外区内断层，尤其小断层十分发育， 与断层对口部位的 其它含水层也会给微量的补给。 2、地下水的径流与排泄 各主要含水层的强径流带是其浅部风化裂隙潜水带，地下水主 要沿山坡向下部含水层运移。因各含水层裂隙均不发育，导水微弱， 仅有少部分潜水进入含水层后向生产矿井或深部缓慢运移。上述分 析表明，目前生产矿井和小煤矿的充水是各含水层的主要排泄通道， 此外雨季时表层潜水亦沿风化裂隙排泄于下部含水层。 （三）矿井充水的影响因素 据生产矿井的水文地质调查资料，煤层顶板砂岩裂隙来水是矿 井充水的主要水源，一般出水较弱，涌水量不大。下面对影响矿井 充水的诸因素分别予以评述。 1、大气降水 因为各含水层的主要补给来源是大气降水，所以大气降水则是 影响矿井充水的关键因素。降雨量随季节性变化很大，矿井充水量 亦受季节影响大幅度变化。对开采四4煤的 8 对生产矿井调查：雨 季涌水量是旱季的 1.335 倍，一般为 3 倍左右；据开采五2煤的 8 对生产矿井排水资料，雨季涌水量是旱季的 1.68 倍，一般 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院17 34 倍；开采六4煤的 6 对生产矿井排水资料，雨季涌水量是旱季 的 1.334 倍，一般 2.53 倍；总体来讲，开采浅部煤层且采掘时 间较短的小煤矿其排水量随季节变化较大。雨季变化幅度是旱季的 48 倍。例如，方山镇办五矿（采四4煤，开采 3 年）变化幅度 5 倍；赵家门矿（采五2煤） ，变化幅度 8 倍；方山方山煤矿（采六4 煤，现停采）变化幅度 4 倍等。而开采深部煤层且采掘时间较长的 生产矿井其排水量随季节变化幅度较小，为 1.332 倍。例如好汉 坡村办矿（采四4煤，开采 11 年） ，花石煤矿（采六4煤）的变化幅 度均为 1.33 倍。 （2）老窑积水 本区各煤层露头附近老窑遍布，浅部风化带附近的煤层大部分 被采空并有大量积水，成为其下部及深部含水层的稳定补给源。当 采煤接近老空区时，要谨防老窑突水，造成淹井事故。 （3）生产矿井排水 区内正在开采主要煤层的生产矿井和小煤矿大都在废弃老窑之 间采空部或下部，生产矿井排水无疑对废弃老窑起了很大疏干作用， 对深部煤层开采亦具有一定的 截流作用。但若这些生产矿井的废巷 和采空区积水时，则可能对深部煤层开采造成威胁。 （4）断层水 区内已查明的断层 13 条，全部为正断层，且这些断层富水性都 较弱，基本上属隔水断层。南部边界为彭沟正断层，倾向北，断距 70 m，使各主要煤层的顶板含水层与断层下盘砂泥类地层对接，基 本构成一条隔水边界。例如好汉坡村办煤矿在井下见该断层，无水。 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院18 南东部边界为杏山坡正断层，断层倾向南东，断距约 200m，它将矿 区块段抬起，使六4煤顶板含水层与断层上盘的平顶山砂岩相对口， 因此开采该断层附近六4煤应注意平顶山砂岩裂隙水突入矿井；而 五2煤和四4煤顶板含水层则分别与断层上盘的七煤组上，下部砂岩 和泥岩类地层对口，构成微弱补给边界。北部边界有庄沟和阎坡两 正断层成倾向为北与北东，断距分别为 800m 和 50m，将矿区块段抬 起，使各主要煤层的顶板各含水层分别与断层上盘的石千峰组地层 和相应煤组上部的砂、泥岩类地层对口，构成矿区的一条隔水边界。 此外，矿区内还有上庄、湾水潭、都家岭、老龙窝、官地咀、竹圆 沟等断层，断距 1545m，它使各主要煤层顶板含水层的另一盘对 口部位稍微上下错动，亦起到一定阻水作用。 矿井水文地质调查表明，各主要煤层井下采掘遇大小断层（断 距 1570m）约 50m 处，均未发生涌水现象，证明这些断层均不溢 水，是弱富水断层。 综上所述，本矿各主要煤层均属以顶板砂岩裂隙充水为主，是 水文地质条件简单的矿床。 （四）矿井涌水量预计 根据矿井延深补钻勘探地质报告，本井田四4煤矿井涌水量为： 正常涌水量（旱季）：112m3/h， 最大涌水量为（雨季）：358m3/h。 五2煤矿井涌水量： 正常涌水量（旱季）：148m3/h， 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院19 最大涌水量为（雨季）：393m3/h。 根据一般情况，矿井涌水量应为二者之和。但根据矿方提供实 际涌水量：正常涌水量 160m3/h，最大涌水量为 360m3/h。 （四） 、矿井水文地质类型 综合上述，本区水文地质类型为：煤矿各主要煤层均属以顶板 砂岩裂隙充水为主、水文地质条件简单的矿床。 七、地质勘探程度及存在问题七、地质勘探程度及存在问题 （一） 、地质勘探报告的编制情况 河南省禹县煤田方山矿补充勘探地质报告由豫中地质勘察 工程公司平顶山第四工程处编制，于 1993 年 2 月编制完成，该报告 作为矿井设计和生产的依据。 （二） 、对勘探类型和勘探网度的评价 根据地质报告，本井田地质构造复杂程度属类，井田内以 750m 线距，布设有 5 条勘探线，勘探基本网度符合探明各级储量所 用的勘探线距。 （三） 、地质构造对开采影响的分析 方山矿井田构造形态为单斜，井田北部存在滴水潭正断层、上 庄正断层等，对矿井开拓布置、开采有不利影响。 （四） 、地质储量的复核、验算；高级储量的范围、储量是否满 足设计的要求 截止到 2005 年 12 月，方山矿井田范围内，算得 a+b+c+d 级储 量 8540.4 万 t。其中 b 级储量 1753.8 万 t，占工业储量的 20.5%。 全矿井可采储量为 4239.12 万 t。储量计算参数合理，块段划分及 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院20 储量级别确定基本合理，计算方法正确，结果可靠，能够满足设计 的要求。 （五） 、水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度及其 对开采的影响 水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度较高，为开 采提供了可靠的依据。 （六） 、存在主要问题： 矿井涌水量：根据补勘报告矿井涌水量偏大，如果按现在矿井 实际涌水量可能偏小，因现只大面积开采四4煤，五2煤开采面积较 小。如果两层煤都大面积开采，矿井正常涌水量 80m3/h，最大按 150m3/h 是否偏小。 第二章第二章 矿井生产现状矿井生产现状 第一节第一节 矿井现有生产概况矿井现有生产概况 方山煤矿矿井核定生产能力 0.21mt/a。斜井开拓，串车提升， 提升系统分两级，一水平标高+146m，二水平标高+10m。现生产煤 层为四 4煤层，一个生产采区，两个回采工作面，回采工艺为放炮 落煤、人工装煤，22 型刮板机运煤。采场支护 dz 型单体液压支柱 配 hdja 型金属铰接顶梁，全部垮落法顶板管理。 第二节第二节 主要生产系统及设备主要生产系统及设备 一、矿井开拓方式、采区布置及工作面布置一、矿井开拓方式、采区布置及工作面布置 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院21 1、开拓方式 目前矿井采用斜井多水平开拓井田。第一水平标高+146m，二水 平标高+10m。矿井现有主明斜井、副斜井、回风斜井共 3 个井筒。 矿井为边界抽出式通风。 2、采区 目前矿井共有生产采区有 1 个，主要回采四4煤，集中在井田 的北部。 3、井下运输 大巷主、辅均采用架线电机车牵引 1t 固定式矿车运输，轨距 600mm，另有平板车和材料车。大巷铺轨为 24kg/m 钢轨。 二、矿井提升系统：二、矿井提升系统： 主斜井安装 grj221 提升机一套，电动机型号 jr-128，电 机功率 160kw。采用串车提升，一钩提 7 个矿车，核定提升能力为 33.18 万 t/a。 主暗斜井安装绞车型号为 grj221，电动机型号 jr-128， 电机功率 160kw。采用串车提升，一钩提 7 个矿车。 副斜井绞车型号为 zkj-1.6，电动机型号 jr-126-b，电机功率 110kw。为人车专用。 暗副斜井为无极绳人车，电机功率 30kw。 三、排水系统：三、排水系统： 矿井排水采用二级排水方式，+146.6m 水平安装 d155-309 型 水泵 2 台，其中一台工作，一台备用，电机型号为 jsz-117-4-9， 电机功率 180kw，排水能力 210m3/h。+10m 水平安装 d155-309 型 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院22 水泵 2 台，其中一台工作，一台备用，电机型号为 jsz-117-4-9， 电机功率 180kw，排水能力 240m3/h；排水管路：排水管路沿副井井 筒敷设两趟，排至地面，一趟工作一趟备用。 四、压风系统：四、压风系统： 工业场地没有安装空气压缩机房，矿井生产选用电动移动式压 气设备，目前煤矿正在使用的移动式空气压缩机型号为 zl-6/7-b。 五、供电系统：五、供电系统： 矿井供电电源均引自程庄 35kv 变电站，10kv 双回路高压进线， 线路长度 6.5km，矿井在地面工业场地设有 1 座 10kv 变电站，安装 2 台 stl2400/35 型变压器，一台工作，一台备用；总装容量 4800kva，矿井平均负荷 1100kv。 井下中央变电所安装 st560 变压器 2 台和漏电继电器 2 台，下 井电缆二趟，型号为 zlg20-35。 六、通风系统：六、通风系统： 矿井通风方式为中央边界抽出式。中央主、副斜井进风，北边 界斜井回风。安装 brh4-72-11no16 型扇风机 2 台，一用一备，单台 电机功率 55kw。现工作风量 1021m3/min（17m3/s） ，负压 38mmh2o， 等积孔 1.3m，属于通风中等矿井。 七、通讯系统：七、通讯系统： 矿井与外部有 50 门程控直播，各单位、各重点岗位均配有井上 与井下为 12 门程控交换机，满足井下主要场所与矿调度室联系。 八、安全监测系统：八、安全监测系统： 矿井安装的监测系统为 kj4 矿井安全生产监测系统，井下分站 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院23 2 台，安装有瓦斯传感器、开停传感器，满足安全生产的需要。 第三章第三章 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、井田位置及范围：一、井田位置及范围： 方山煤矿位于河南省禹州市西 30km 的方山镇境内，南距方山镇 约 3km。 方山煤矿开采井田范围内的四4、五2两层煤，四4煤层范围为： 西起四4煤层露头至+200m 煤层底板等高线；东（深部）至煤层- 300m 底板等高线，南起彭沟正断层，北至庄沟、闫坡正断层。 五2煤层范围：浅部西至+250m 煤层底板等高线；东至五2煤层 -200m 底板等高线，南起彭沟正断层，北至庄沟、闫坡正断层。井 田走向长 3.7km，倾向约 2km，面积约 7.4km2。 二、地质储量及可采储量二、地质储量及可采储量 本次参加储量计算的煤层有四4、五2两层煤。 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院24 （一）储量计算范围及工业指标 1、煤层储量计算边界：储量计算边界及面积统计见表 3-1-1。 2、工业指标及其确定 （1）最低可采厚度的确定： 区内四4、五2煤层的最低可采厚度为 0.8m。 （2）原煤灰分的确定 椐主要煤层煤质分析，原煤灰分一般较高，为中-高灰煤，因之， 原煤灰分小于 40的见煤点均参与储量计算。 储量计算边界及面积统计表 表 3-1-1 储量计算边界煤层 名称东 （深部） 西 （浅部） 南北 储量计算 面积 （km2） 备注 四4 -300m 方山矿+83 及+146m 大巷 彭沟断层官地咀、 闫坡断层 5.5 五2 -200m+250m 彭沟断层老龙窝、 闫西断层 5.0 四4煤老 龙窝、闫 西断层以 南面积 4.9km2 （二）储量级别的划分 1、圈定各级储量的原则：主要可采煤层四4煤的勘探类型为二 类二型，圈定 b 级和控制 c 级储量的网度分别采用 1000m 和 2000m，钻孔外推 500m 为 d 级储量。 2、块段划分原则：储量计算块段，原则上用相应的勘探线，煤 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院25 层底板等高线及构造线划分。 （三）计算方法 1、计算方法 采用在平面投影图上划分地质块段，采用常规求积仪计算各煤 层储量的方法。 计算公式为： q=shd 其中式中： q储量（t） s块段斜面积（m2） h块段煤层平均真厚度（m） d视密度（t/m3） 2、计算参数的确定 （1）煤层厚度的确定 区内地层倾角为 1322，钻孔见煤点煤厚按其倾角全部换算 了真厚度；当钻孔煤厚小于所规定的最低可采厚度时，用内插法求 出相邻两孔之间的可采点；煤层中单层厚度不大于 0.05 的夹矸和煤 分层合并计算采用厚度。 （2）视密度 取钻孔煤心煤样测定结果的平均值：四4煤为 1.52t/m3，五2煤 为 1.51t/m3。 （四） 、资源量估算结果。 根据方山煤矿储量动态表，截止到 2005 年 12 月，全矿井平衡 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院26 表内储量（a+b+c+d）为 1385.85 万 t，其中四4煤 618.73 万 t；五 2煤 720.12 万 t。全矿井工业储量（a+b+c）1255.85 万 t，全矿井 工业储量占总储量的 90.6%。矿井地质储量汇总见表 3-1-2。 根据方山煤矿提供的 2005 年末储量动态表，矿井工业储量除去 d 级储量、矿井设计采区回采率损失 188 万 t，薄煤层采区回收率按 85%，矿井剩余可采储量共计 1067.85 万 t，其中四4煤 470.73 万 t；五2煤 597.12 万 t。 资源量汇总表资源量汇总表 表 3-1-2 资源量 （万 t） 煤层 abca+b+cda+b+c+d 备注 四40177.5358.23535.7383.0618.73 五20178.5541.62770.1247.0767.12 合计0356899.851255.85130.01385.85 三、安全煤柱及各种煤柱的留设三、安全煤柱及各种煤柱的留设 根据煤炭工业矿井设计规范和煤矿安全规程的要求， 工业广场必须留设保护煤柱，并按级保护等级留设煤柱围护带宽 度。 煤柱塌陷角计算采用参数： 地表段：500 基岩段：=750 =620 =680 、 是建筑物、水 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院27 体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中规定分别为上山、 下山和走向方向的岩层移动角。 边界煤柱按 30m 留设，断层一侧留 2030m 的煤柱。 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 设计矿井年工作日 330d，每天三班作业，两班采煤，一班准备， 每天净提升时间按 16h。 二、矿井设计生产能力二、矿井设计生产能力 根据煤层赋存条件、煤层特征及储量等因素，矿井设计生产能 力按 0.45mt/a 考虑。 （一）储量 截止到 2005 年 12 月，矿井地质储量 1385.85 万 t，其中四4 煤 618.73 万 t；五2煤 720.12 万 t。全矿井设计可采储量 1067.85 万 t，永久煤柱为：130 万 t。 （二）煤层赋存条件及工作面生产能力 从煤层赋存条件看，四4煤层平均厚 1.05m，设计采用炮采一次 采全高采煤法，五2煤层平均厚度 1.2m，设计采用一次采全高采煤 法，工作面长度按 150m 考虑，工作面年推进度 1000m 时产量可达 0.45mt/a。 （三）开采技术条件 从开采技术条件看，本井田煤层瓦斯较小，煤层赋存条件简单， 对工作面的产量较为有利。 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院28 三、矿井服务年限三、矿井服务年限 全矿井设计可采储量 1067.85 万 t。按 0.45mt/a 生产能力，储 量备用系数为 1.4，经计算全矿井服务年限 17a。 t=z/ak=1067.85/451.4=17 a 式中：t-矿井服务年限，a z-矿井剩余可采储量，万 t a-矿井设计生产能力，万 t/a k-储量备用系数，取 1.4 矿井按年生产 0.45mt 设计，可回采 17a 左右，井型还是比较合 适的。 第三节第三节 井田开拓井田开拓 一、一、 、井田开拓方式、井田开拓方式 （一） 、影响矿井开拓方式的主要因素 本井田大的地质构造在生产中已基本查清，因煤层较薄，在开 采过程中还会遇到不少小断层这些回给开拓布置和生产造成不利影 响。 周边老窑都在本矿的浅部，对现水平开采不会有大影响；本矿经十 几年的开采，矿井水文情况已基本清楚，但随着五2、四4煤开发范 围的扩大，矿井涌水量也会相应增加。 （二）技术改造方案： 方案方案：副明斜井、副暗斜井改装为皮带提升：副明斜井、副暗斜井改装为皮带提升 对现副明斜井、副暗斜井进行改造，将现副明斜井、副暗斜井 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院29 两级人员提升去掉，改为铺设皮带提升主斜井，分两段提升，担负 全矿原煤运输任务，并兼作回风井；将现明、暗主斜井二级提升改 为明、暗斜井辅助提升，提升绞车不变，担负矸石、人员、材料设 备上下，不再担负提煤任务，但兼作进风井。见图 3-1-1。 此方案辅助工程：在+10m 水平副暗斜井下部的上面设四4煤环 行车场，设有翻笼、煤仓；将现所生产的四4煤由架线电机车牵引 1t 矿车经轨道大巷运输到四4煤环行车场，经翻笼卸入暗斜井上面 的煤仓，经煤仓下口给煤机直接上暗斜井皮带，上运到+146m 水平 再转至皮带明斜井。在副明斜井井口处设一小煤仓，井下原煤经井 口煤仓转到上仓皮带走廊皮带。此工程一来是为了减少漏风，二是 在井口便于安设防爆门。 对五2煤的开发：从现+10m 水平作石门到五2煤，然后沿皮带 暗斜井一线布置五2煤皮带上山，将五2煤经皮带上山下运到四4煤 井底车场煤仓斜上方，做溜煤眼直接将五2煤进井底煤仓，经皮带 暗斜井、明斜井运到地面。 该方案的主要优点为：该方案的主要优点为： 该方案充分利用了原主明、暗斜井的提升设备及系统，原主 提升改为辅助提升后，提升能力无问题。绞车改造后符合规程要求， 能满足人员上下。 利用原明、暗副斜井改为主皮带明、暗斜井；明斜井井巷坡 度小于 17，局部地段坡度需调整；暗斜井坡度作适当调整并下延， 但工程量不大，便于施工。 五2煤通风系统简单，轨道斜井进风，皮带斜井回风，漏风 平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书平禹煤电公司方山矿技术改造初步设计说明书 平顶山煤业（集团）设计院30 少，通风效果较好。 此方案因井巷工程，设备更换少，不影响现生产或影响不大， 矿井技改期间停产时间短，工期相应也较短。 改方案主运输连续性强，为矿井产量的稳产高产提供了可靠 的条件。 主要缺点为：主要缺点为： 主皮带斜井井口上仓皮带走廊要跨现有道路，施工有一定难 度。 下井人员从更衣室到入井点较方案远，需跨马路，安全性 差一点。 方案方案现主明斜井、暗斜井改绞车提升 将现明、暗主斜井二级绞车提升全部废掉，改为明、暗两段皮 带主斜井，铺设皮带担负全矿井原煤运输任务，并兼作进风井；将 现副明斜井 1.6m 绞车及副暗斜井无极绳运人设备全部废掉，再重新 安装为 2.0m 绞车提升，再施工+146m、+10m 水平车场，担负全矿井 矸石、人员、设备、材料提升，并兼作回风井。为减少漏风，需在 井口设三道风门及防爆门。见图 3-1-2。 其它辅助工程同方案，只是将四