陕西兰利煤矿矿井技术改造初步设计

陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 1 第一章 井田概况及地质特征 第一节 井田概况 一、交通位置 陕西兰利井田位于陕西省韩城市东北约 48黄河西岸，行政区划隶属陕西省韩城市桑树坪镇管辖。 井田距西（安） 候（马）铁路线约 18韩城矿区桑树坪煤炭专用线装车站约 6 108 国道约 18韩（城） 宜（川）公路约 3（山西乡宁） 韩（城）公路从井田北部通过，距井田约 200m。交通条件便利。交通位置详见图 1 二、自然地理 本井田地处渭北高塬，为低山丘陵区。地貌以山地梁峁为主体，由于受长 时间的剥蚀，黄河及其支流的下切冲涮，形成了侵蚀深沟地貌。整个井田范围内，基岩大片裸露，植被稀少，地形比较复杂。地形呈西高东低，海拔标高 +392m +657m，相对高差 265m。 井田东部外侧为黄河，自北向南流过。井田东部边界距黄河岸边最短距离为 20m，最大距离为 345m，平均为 段黄河河床陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 2 狭窄，水流湍急。一般水面高程为 +378 +381m。据龙门水文站资料，1960年以来，最大流量 21000m3/s（ 1967 年 8 月），最小流量 88s（ 1972 年 11月），最高洪水位 +1964 年 8月）。井田内发育两条东西向的沟谷，分别为杏家渠和石台沟，水流由西向东注入黄河，均属季节性水系。 本井田所在地区属暖温带大陆性半干旱气候，极端最高气温 极端最低气温 年均降水量559平均蒸发量 1300霜期 208 天，土壤冻结深度 42速一般为 2 3 级，最大风速 14m/s，春夏季多东南风，秋冬季多西北风。 根据陕西省抗震办公室 1993 年 10月编印的陕西省工程抗震设防烈度图，韩城地区地震烈度为度区。 本井田位于渭北石炭二叠纪煤田韩城矿区，矿区煤炭资源开发程度较高，有韩城矿务局下峪口煤矿，桑树坪煤矿、燎原煤矿、个体煤矿、选煤厂及焦化厂等数十家企业。本区煤炭采、选、运输条件良好，开发所需水、电、路等基础设施完善。韩城市被原煤炭部列为全国重点产煤县（市）之一。粮食作物以小麦为主，次为玉米、谷子和薯类。经济作物以花椒为主，次为棉花、蓖麻、油菜、大麻等，其中“大红袍”花椒，颗大色红，驰名国内外市场。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 3 三、井田开发概况 本井田于 1989年 5月开始开发建设， 1991年 2月矿井建成投产，矿井设计建设规模 a。矿井现采用立井、斜井综合开拓方式，斜井为主提升井，立井为副井，平硐行人回风，开采煤层为下二叠统山西组 3号煤层，采用房柱后退式采煤法，回采工艺为炮采，木棚支护，分列式通风方式，抽出式通风方法。a。 2004 年 5 月，咸阳顺安煤矿设计院编制完成了陕西兰利煤矿技术改造初步设计和陕西兰利煤矿技术改造初步设计安全专篇。矿井技术改造初步设计经上级有关部门审查批复后，于 2005 年 3 月开始建设，目前，矿井井巷工程，地面土建工程及部分机电工程已建设到位，矿井技改建设进展顺利。 由于本井田位于黄河西岸，在井田的东南部，沿黄河岸边有 2 号煤层和 3号煤出露，煤层埋藏较浅，开采和运输条件较好，所以，本井田及其附近小煤窑开发历史较悠久，有记载的小煤窑有碨子山煤矿等，开采范围均不清。因此，开采中应做好小煤窑开采范围的勘查工作，防止小煤窑采空区积水危及矿井正常生产。 四、煤炭运销 随着国民经济建设的发展，煤炭需求量将会持续地增加。目前，在全国多数地区由于电煤的紧缺，导致拉闸限电现象时有发生，煤炭陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 4 紧缺现象在短期内还很难改变。韩城矿区 3 号煤煤质良好，得到了江苏、湖南、安徽、湖北 、山东、陕西等省、市企业的青睐，需求量较大。韩城二电（ 120万 KW/a）开工建设及龙门钢厂的扩大生产，也使得本地耗煤量增大。因此，分析当前煤炭市场情况，陕西兰利煤矿的原煤销售市场前景继续看好。实施陕西兰利煤矿的技术改造，对社会、对企业本身都将产生良好的效益。 陕西兰利煤矿距韩城桑树坪煤矿煤炭铁路专用线约 6有该矿的装车煤台。公路运输距乡（宁） 韩（城）公路约 200m，所以煤炭运输条件十分便利。 五、电源 矿井现供电电源为双回 路 6空进线。其中一路来自韩城枣庄6电站馈出线路，另 一路来自野鸡岭 6电站馈出的煤矿专用线路，供电电源可靠。 六、水源 本矿井位于黄河西岸边，地表水和地下水均较丰富。黄河河滩为砂土层，富水性强。二叠系上石盒子组底部砂岩、下石盒子组底部砂岩、山西组底部砂岩和太原组砂岩含水性中等。因此，矿井供水水源充足，能保障矿井的正常生产。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 5 第二节 地质特征 一、地层 井田内揭露地层由老到新依次为： （一）奥陶系中统（ 中奥陶统上马家沟组（ 峰峰组（ 一套海相碳酸岩沉积，岩性主要为深灰色厚层状石灰岩夹白云岩及薄层泥灰岩，岩溶、裂隙较为发 育，裂隙多被方解石脉充填，受长期风化、剥蚀作用，顶面起伏不平，厚度不详。 （二）上石炭统太原组（ 上石炭统太原组（ 层仅在矿井东南部外围的黄河岸边出露，岩性为： 下部以碎屑岩为主，粘土岩次之，一般不含煤，底部为含铝质泥岩。 中部由石英砂岩、粉砂岩、石灰岩、泥岩及煤层组成。石灰岩层位较为稳定，为本区煤层对比的标志层之一（ 上部以各种粒度的砂岩为主，粉砂岩和砂质泥岩次之，砂岩为石英砂岩，以中粒结构为主，细、粗粒结构次之。顶部灰黑色厚层状粉砂岩、砂质泥岩，中夹细砂岩条带，发育水平层理，普遍 含黄铁矿结陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 6 核、菱铁矿层或透镜体。 本组地层厚约 40 65m，与下伏奥陶系为假整合接触。 （三）二叠系（ P） （ 1）山西组（ 本组地层出露于矿井东部及黄河岸边，为一套近海陆相含煤沉积，为井田主要含煤地层，岩性以深灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩夹浅灰、褐灰色砂岩为主，含少量砂质灰岩及石英砂岩。本组中下部为含煤段， 3 号煤层为本矿井技改开采对象。本组厚度 20 110m，一般80m 左右。与下伏地层整合接触。 （ 2）下石盒子组（ 本组地层出露于本井田大部分地方，为一套湖沼相沉积，岩性主要为灰绿色及紫杂色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及含鲕粒铝土质泥岩。其中砂岩多为中、细粒岩屑石英砂岩，多为泥质胶结，少量为钙质胶结，砂质泥岩中含有较多大如米粒的菱铁质结核，结核呈浅灰色。本组厚度 70m 左右，与下伏地层整合接触。 上石盒子组（ 一套河湖相碎屑岩沉积，岩性为黄绿、暗紫色厚层状粉砂岩、砂质泥岩及中、细粒砂岩，底部厚层中粗粒砂岩为本区标志层之一（ 本组地层因受后期风化剥蚀作用影响，故厚度不全。与下伏地层整合接触。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 7 （四）第四系（ Q） 第四系（ Q）沉积物类型受地形影响，山坡 分布有少量坡积，沟谷中为冲洪积物，厚度 0 30m，平均 10m（综合柱状图）。 二、构造 本井田大地构造位置处于祁吕贺山字型构造前弧东翼内侧与新华夏系第三沉降带鄂尔多斯盆地东南缘复合部位，井田基本构造形态为单斜构造，岩层走向北东，倾向北西，倾角 4左右。煤田地质勘查及矿井采掘过程中井田内均未发现断裂构造。 三、煤层及煤质 本井田含煤地层为下二叠统山西组及中石炭统太原组，含煤层三层，分别为山西组的 2、 3 号煤层和太原组的 11 号煤层。本矿井采矿许可证批准开采 3号煤层。 3 号煤层位于山西组中部，煤层厚度为 区可采厚度较为稳定，煤层结构简单，基本不含夹矸。 3 号煤层呈黑色，玻璃光泽，条带状结构，棱角状断口，性脆，受力易碎。燃烧时烟浓，烟焰长或中等，体积膨胀。裂隙发育，多被方解石脉充填，含黄铁矿结核。显微煤岩特征为：凝胶化组分 81%90%，半凝胶化组分一般小于 10%，半丝炭组分 煤中矿物杂质以黄铁矿和粘土矿物为主，宏观煤岩类型为半亮型煤。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 8 据 100、 102、 103号钻孔资料， 3 号煤层煤质为：原煤水分（ 原煤灰分（ 原煤挥发分（ 精煤挥发分（ 原煤全硫分（ 为 原煤发热量（ 3 号煤层属低中灰、特低硫、特高热值的瘦煤，可作为良好的炼焦配煤。 四、水文地质 （一）地表水 井田东部外侧黄河自北向南流过，为常年流水，量大水急，对矿井有影响。井田内还发育着两条季节性河流：杏家渠和石台沟，水流由西向东注入黄河。 （二）地下水 Q） 主要赋存于第四系砂土及砂砾层中，厚度 0 30m，平均 10m，该层零星分布于井田之内基岩之上，主要受大气降水补给，补给条件差，故本层含水性弱。 （ 1）上石盒子组砂岩含水层（ 该层中下部碎屑颗粒较粗，裂隙发育，透水性好，单位涌水量为：透系数为 d，水质类型为 化度 ，该层属弱、中等富水的含水层。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 9 （ 2）下石盒子组底部砂岩含水层（ 该层裂隙较发育，透水性中等，厚度一般 10 15m，单位涌水量为： 均 透系数 d，水质类型为 ，矿化度 ，属富水性弱的含水层。 （ 3）山西组底部砂岩含水层（ 该层裂隙发育，透水性中等，厚度一般 8 20m，单位涌水量为：均 ，渗透系数 d，水质类型为 化度 。本层上下隔水层较稳定，隔水条件良好，属富水性弱的含 水层。 井下实际生产中，二叠系砂岩含水性属中等。 （ 4）太原组砂岩及 太原组砂岩位于 11 号煤层上部。该层砂岩裂隙发育，透水性中等，厚度一般 12 16m，单位涌水量为 透系数 d，水质类型为 a ，矿化度 。 度变化较大，一般厚度 3 8m，属含水性极不均一的岩溶含水层。 奥陶系石炭岩系石 炭二叠纪煤系地层的基底，它是由几个含水层和相对隔水层复合而成，该含水层为非均质强富水的岩溶承压含水陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 10 层，区域水位高程 +367m。 （三）矿井充水因素分析 3 号煤层其上覆基岩裂隙含水层富水性中等，地表冲沟发育，地表排泄畅通，大气降水补给性差。对井下开采影响不大。 黄河位于井田的东部，距井田边界较近，黄河水流的侧向侵蚀，小煤窑的开采及可能出现的断裂构造，黄河水体对矿井的开采会造成一定的影响，故在开采中应加强地质工作，确保矿井的安全。 据现场调查 ,矿井井田东部曾有小煤窑开采过，开采范围和开采时间不清，老窑积水是矿井 开采中的主要危害之一。 据调研分析，本技改设计在不考虑黄河水、窑积水影响的情况下，矿井正常涌水量、最大涌水量分别按 35m3/h、 53m3/h 进行计算。 五、开采技术条件 根据韩城市煤炭局 2004 年度矿井瓦斯等级鉴定结果，本矿井瓦斯绝对涌出量为 对涌出量 t d， t d，属高瓦斯矿井。新井基建中井下实际瓦斯浓度基本测定值在 邻近矿井桑树坪煤矿为突出矿井，瓦斯涌出量较大。本矿井下生产 13矿井瓦 斯等级按高瓦斯矿井考虑。 本矿井开采的 3号煤尘具有爆炸危险性。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 11 3 号煤层含硫量低，变质程度相对较高，井下及地面堆放的煤从未自燃发火，故 3号煤层不具备自燃发火性。 根据实际生产过程中地温状况及梯度变化情况，本矿井属地温正常区。 煤层伪顶为深灰至灰黑色细粉砂岩、砂质泥岩及泥岩， 接顶为粗粒粉砂岩，老顶为中粒砂岩；直接底板为深灰至灰黑色砂质泥岩及中粒砂岩，含较多植物根部化石。矿井开采时无底鼓现象。 六、技改地质资料存在的问题及建议 陕西兰利煤矿技术改造地质资料由陕西省煤田地质局一三九队于 2004 年 3 月编制完成。一三九队根据陕西省煤田地质局一三一队1970 年提交的韩城矿区桑树坪井田精查勘探地质报告、 2000 年7 月编制的陕西兰利煤矿地质储量简测说明及其进行的矿井实测地质资料，编制完成了陕西兰利煤矿 3 号煤层资源量说明书，为设计提供了设计基础资料。 存在的问题及建议： 井剩余资源量计算有偏差。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 12 础储量中未扣除老窑开采的储量。 仅用 A、 B 两拐点的连线作为划定边界。开采前应补做水文地质工作，以确定合理安全的保安煤柱尺寸。 煤层及其顶底板岩层力学性能未阐述，建议技改施工前应进行测试，以确定合理的巷道布置及支护方式。 质资料中对矿井及邻近矿井瓦斯含量、压力、涌出量及其梯度变化论述偏少。 田曾有小煤窑开采过，对矿井水文地质条件论述较少，如老窑积水范围、水量及水压，井田与黄河水有无构造水力联系等。建议开采前应补做水文地质勘查。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 13 第二章 井田开拓 第一节 井 田境界及资源 /储量 一、井田境界 陕西省国土资源厅 2000 年 10月 31日颁发的采矿许可证（证号：6100000031665），陕西兰利井田由 6个拐点圈定，其拐点坐标为： 点 号 X 坐标 Y 坐标 1 3955000 19460528 2 3955900 19460500 3 3957150 19460418 B 3957245 19460800 C 3956000 19461000 A 3955000 19460925 开采深度由 +423m 至 +280m 标高。 2002年 4 月 2日陕西省国土资源厅重新审查核准。 本井田位于陕西省韩城矿区桑树坪井田东部边界外侧，煤炭资源属于桑树坪井田划归地方开采的边角煤。 本井田为一近 似长条状矩形，井田走向较小，倾斜较长，其走向460m，倾斜 2240m，面积为 田的北部、西部与韩城矿陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 14 务局桑树坪煤矿为界，南部与韩城市黄河二矿为邻，东部为黄河保护煤柱。 二、资源 /储量 陕西省煤田地质局一三九队 2004 年 3 月编制的陕西兰利煤矿3 号煤层资源储量说明书中，本井田扣除已采煤量、黄河保护煤柱量（井田内 A、 B 两拐点连线以东部分）后，保有控制的经济基础储量（ 122b）为 扣除永久煤柱损失 中新井开采区 井预留区 开采损失 中新井开采区 井预留区 ，矿井可采储量（ 122）为 井预留区为 见表 2 矿 井 可 采 储 量 表 2 采区名称 基础储量 （ 122b） 永久 煤柱损失 开采损失 可采储量 （ 122） 备 注 新井开采区 久煤柱不包括黄河保护煤柱量。开采损失按 25%计算。 老井预留区 矿井 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 15 本井田开采范围内没有村庄，需要留设的煤柱有：黄河煤柱、工业场地煤柱（包括单身职工居住区）、井筒及井底车场煤柱。大巷煤柱 50%回收。各类煤柱留设，按照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程要求设计。 （ 1）黄河煤柱 黄河煤柱留设宽度按下式计算： =5 =中 L 煤 层顺层防水煤柱宽度， m； M 煤层厚度， m； P 隔水层所承受的水压， 压按黄河最大水位标高和井下最低开采标高计算。 P=10 385 = 煤层的抗张强度， A 安全系数，取 A=5。 一三九队编制的陕西兰利煤矿 3号煤层资源储量说明书中，将井田 A、 B 两拐点连线的以东部分留为黄河保安煤柱，煤柱边界线至黄河西岸边最小宽度为 170m，井田内黄河煤柱量为 包5 M 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 16 括在 有储量内）。 由于井田东部有小煤窑开采， 且开采范围不清；地质勘查构造控制不够，水文地质条件不清。为确保矿井开采期间不受黄河水的威胁，本设计认为在上述条件下，黄河保安煤柱留设大小仍维持一三九队提出的方案。 （ 2）工业场地及井筒煤柱 工业场地、井筒煤柱按垂直剖面法留设。工业场地、中新井工业场地煤柱（仅本井田内） （ 3）井田境界煤柱 井田境界煤柱一侧为 20m。 矿井永久煤柱损失共计 见表 2 需要指出，矿井现混合提升斜井井口 (技改后为矿井回风斜井 )布置在本井田外，开采期间 应处理好井筒保护与资源开采的关系，确保矿井的安全。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 17 永久煤柱损失量汇总表 表 2 序 号 煤柱名称 煤柱损失量 /注 新井开采区 老井 预留区 小计 1 黄河煤柱 (井田内煤柱量 ,未计入 122b 2 工业场地煤柱 田内所占煤柱量 3 井筒及井底车场煤柱 包括与工业场地煤柱重合部分 4 井田境界煤柱 5 全矿井 包括黄河煤柱 第二 节 矿井设计生产能力及服务年限 一、矿井工作制度 按煤炭工业小型矿井设计规范规定，确定矿井设计年工作日为 330d，每天三班作业，每天净提升时间为 16h。 二、矿井设计生产能力 陕西兰利煤矿现斜井出煤，矿井实际生产原煤 a，根据矿井技术改造设计委托书要求，a。 三、矿井技术改造后矿井服务年限 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 18 根据陕西省煤田地质局一三九队提供的陕西兰利煤矿 3号煤层资源储量说明书地质资料和兰利煤矿现井下巷道系统及开采范围，本次技术改造设计将现保有储量划分为两部分开 采，划分的原则尽量扩大新井开采区的范围，新井无法开采的范围划分为老井开采。经计算，老井预留开采区的可采储量为 老井预留服务年限为： = =5 a 新井开采区服务年限为： =8 a 式中 T、 T 分别为老井预留区、新井开采区服务年限， a； 分别为老井预留区、新井开采区可采储量， A 矿井设计生产能力， Mt/a； C 储量备用系数，取 矿井设计总服务年限为 13a。需要指出，矿井老井预留区由于受小煤窑碨子山矿的开采，预留区实际预可采储量要比地质部门提供的kk陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 19 量值要小，老井预留区实际服务年限要比 5a 小。 第三节 井田开拓 一、井田开拓现状 本井田为倾斜长、走向短的长条状矩形，煤层埋藏较浅，地质构造简单，煤层倾角 4左右，地面地形条件复杂。矿井现生产井采用斜井、立井综合开拓方式。新设计井采用斜井开拓。 斜井、立井基本位于井田倾斜方向的中部，走向的西翼。斜井为主提升井，立井为副井，各自都有独立的工业场地，两井口被井田中部的山梁隔开，斜井在山梁的北 坡，立井在山梁的南部，两井口水平间距为 610m。斜井井口坐标 X=3956246， Y=19460450，井口标高+筒倾角 25，井筒方位角 345，井筒斜长 372m，井筒净断面积 石砌碹。井筒装备 制前卸式箕斗单钩提升煤炭，提升绞车型号为 单滚筒绞车，配用电机功率55井井口坐标 X=3955680， Y=19460624，井口标高 +筒方位角 270，井筒深 180m，井筒净直径 3m，无梯子间，井筒料石砌碹，井筒装备吊罐运送材料 ，提升绞车型号为 滚筒绞车，配用电机功率为 45 斜井、立井均进风，在井田的东部 2号煤层露头处开凿一平硐（位陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 20 于 3 号煤层顶板，距 3 号煤层底板约 47m）作为回风、排水和安全出口。平硐井口坐标 X=3955706， Y=19460905，井口标高 +度 40m，断面积 4棚支护。矿井地面主要通风机为 轴流式通风机，配用电机功率为 30 井田南部 500 390井目前正在回采斜井、立井东侧的煤炭。根据井下送巷实际揭露，该区煤炭资源遭小煤窑开采，可采 范围和可采储量均较地质部门提供的资料有较大差异。回采难度较大，生产成本增高，回采期缩短。 由于井田中部小煤窑碨子山矿（现已闭坑）的开采，破坏了兰利井田的整体性，隔断了利用现有开采系统开采井田北部煤炭资源的去路；斜井、立井井底附近的保护煤柱被回采，尤其是斜井井底北部70m 范围。井底巷道变形严重，维护困难，利用现有系统开采井田北部煤炭比较困难。因此，兰利煤矿于 2004 年 5 月开始进行矿井的技术改造工作。 新井开采区设计采用斜井开拓。目前，新主斜井、副斜井及井底车场等井巷工程已施工完毕，盘区巷道及回 采巷道正在施工。新井开采区的开拓方式基本按矿井技改设计的方案进行施工。开拓情况详见本节下面内容。 二、新井开采区工业场地及井口位置选择 1.技改设计工业场地及井口位置选择 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 21 矿井技改设计根据兰利井田北部煤层赋存特点，地形地貌，交通运输条件等因素，对新井开采区工业场地及井口位置的选择提出了两种方案，一是在石台沟沟口北岸，二是在井田的东北角。 石台沟沟口北岸作为矿井工业场地因地面窑洞多，挖填土方量大；煤炭外运、供电距离较远；压煤多；曾有过小煤窑开采，且开采范围不清；不便于井下巷道布置，井 下初期开采的安全性和可靠性差等原因，方案被淘汰。 设计确定第二方案，即在井田的东北角黄河岸边荒坡上布置工业场地及井口。其优点是井田的东北角为一荒坡地，有少量的树木，地势较石台沟北岸平坦，有利于工业场地布置；挖填土方工程量小；煤炭外运、供电距离近，乡（山西乡宁） 韩（城）公路从井田北侧通过，距矿井工业场地约 200m 左右，交通便利；工业场地位于井田外黄河保安煤柱之上，井田压煤少；井下可形成一个上山盘区开采井田北部剩余煤炭资源，井巷工程量少，开采便利，生产环节少，简单；初期开采的安全性和可靠性高。 的新工业场地 矿井现已形成的新井开采区工业场地位置位于井田东北角黄河岸边荒坡上，基本与技改设计选择位置大致相近。所不同的是矿井工业场地向东和北较原设计分别偏移 50m 和 150m，矿井主、副井井口较原设计位置偏移北东 110m，井口标高较原设计提高 4 矿井工业场地及井口调整的主要原因是： 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 22 （ 1）矿井原设计时因时间关系，矿井未进行工业场地实测，提供的地面地形图与实际有较大的差异 ,两井口北移利于地面工业场地布置和基建排矸； （ 2）原设计井口位置基建土方量大，基建费用高； （ 3）原井口位置附近的农村坟墓迁移 未达成协议。 本次技改设计修改认为，新工业场地位置选择基本合理，可满足矿井生产要求。但工业场地北移使两井筒长度加长，矿井基建开拓工程量和基建费用增加。同时需要指出，矿井工业场地布置在黄河保护煤柱上，矿井工业场地保护煤柱部分压占邻近矿井资源，建议矿井生产中应与有关部门及邻近矿井协调好关系，确保矿井工业场地及井筒的安全。 三、开拓方案 1.技改设计开拓方案 矿井技改设计提出二种开拓方案，即一对斜井开拓方案和一立一斜开拓方案。经技术及经济分析比较，确定方案为一对斜井开拓方案。 一对斜井开拓方案：在矿井新开 采区工业场地布置二条斜井，分别掘至 3号煤层顶板和底板，其中一条为主斜井，一条为副斜井，井筒间距为 30m。主斜井井口坐标为 X=Y=口标高 +板标高），井筒方位角为 80，井筒倾角 25，井筒斜长 筒净宽度 断面积 筒装备陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 23 3t 自制箕斗，单钩提升。承担矿井主提升（煤炭），兼作矿井进风和安全出口；副斜井井口坐标为 X=Y=口标高 +板标高） ，井筒方位角为 80，井筒倾角 23，井筒斜长 筒净宽度 断面积 车及材料车，单钩串车提升，承担矿井辅助提升，兼作矿井进风和安全出口；矿井回风井利用现混合提升斜井改作为回风斜井，其利用长度为 担矿井的回风和安全出口任务。 主斜井开凿至 3 号煤层顶板 +高，在岩层中布置运输大巷，副斜井开凿至 3 号煤层底板 +高，在煤层中沿煤层底板布置轨道大巷，并开掘主、副井井底联络巷，在副井井底车场南侧布置井下 中央变电所及水泵房、水仓。输送机运输大巷、轨道运输大巷送至井田西部边界，沿井田境界煤柱布置三条盘区上山。盘区回风上山通过一段回风斜巷与回风斜井（ +400通。 矿井现已形成的开拓方式与技改设计确定的开拓方式相同，为一对斜井开拓。 主斜井井口坐标 X=Y 口标高 底标高 筒倾角 23，井筒斜长 438m,井筒提升方位角为 65。井筒拟装备 大倾角带式输送机承担矿井 主提升（煤炭），兼作矿井进风和安全出口。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 24 副斜井井口坐标 X=Y 口标高 底标高 筒倾角 21，井筒斜长 425m,井筒提升方位角为 65。井筒仍拟装备 车及材料车，单钩串车提升，承担矿井辅助提升，兼作矿井进风和安全出口。 回风斜井：矿井回风井仍将利用现混合提升斜井改作为回风斜井，其利用长度从 99m，承担矿井的回风和安全出口任务。矿井回风井系统改造工作还未进行。 矿井未设 运输大巷和轨道运输大巷。主斜井掘至 3 号煤层底板下 采用 5m 的垂直煤仓与盘区输送机上山连接，在井底煤仓下侧采用 25的斜巷与副井井底车场连接，同时井筒在见煤点采用煤层巷道与盘区输送机上山相连接。副斜井掘至 3号煤层底板下 布置井底车场，在副井井底车场南侧布置井下中央变电所、水泵房和水仓。井底车场直接与盘区材料上山连接。在井田北部边界，沿井田境界煤柱布置三条盘区上山。其中输送机上山和回风上山布置在煤层中，且沿煤层顶板布置，材料上山布置在煤层底板下20 27m 的岩层中。盘区回风 上山通过一段回风斜巷与回风斜井（ +高）沟通。 本设计认为，矿井现已形成的开拓系统合理、可行，可满足矿井安全生产的要求。 三、开采水平及大巷布置 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 25 本井田北部新开采区范围走向长度为 380m，倾斜宽度为 910m，开采 3 号煤层，煤层倾角 4左右，煤层平均厚度 技改设计确定设立一个水平开采剩余储量 ,水平标高 +输大巷布置在 3号煤层顶板中，沿煤层顶板掘进，采用胶带输送机运输；轨道大巷设在 3 号煤层中，标高为 +煤层底板布置）。用一个上山盘区开采剩余井田储量 。 矿井现现形成的开拓系统井下不设运输大巷和辅助运输大巷，盘区巷道直接与井底车场、井底煤仓连接，减少井下运输环节。主井井底标高为 井井底标高为 m，矿井开采水平拟定为 262m。 四、盘区划分及开采顺序 本井田剩余储量划为一个单翼上山盘区开采。 由于本矿井为高瓦斯矿井，煤层较软，为便于开采期间瓦斯防治，工作面顶板支护管理，减少区段煤柱损失，避免采掘工作面相互干扰，保障采掘间正常接续，技改设计盘区内区段间采用跳采式布置，进行下行式开采，采煤工作面开采顺序为后退式。 2007年 4月 9日 ,矿井在技改施工建设中，输送机上山掘进到 作面涌水加大，涌水量为 10m3/h 15m3/h，截至 7 月 8日，掘进工作面累计涌水量大约 20000前，涌水量减少到 100 m3/d(4.2 m3/h)。据分析，涌水水源为新开采区上部老窑采空区积水。为使矿井能尽快建成投产，保证矿井按期接续生产，本次技改设计修陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 26 改拟将区段间开采顺序调整为上行式。采煤工作面开采顺序仍为后退式。 第四节 井筒、井底车场及硐室 一、井筒 矿井技术改造方案为新掘一对斜井（主、副斜井）与回风斜井（利用现 混合提升斜井）进行贯通开拓剩余煤炭储量。但在实施过程中，井筒的有关参数发生了变化，变化结果如下： 主斜井倾角为 23，井筒斜长为 筒采用直墙半圆拱断面、锚喷支护方式，净断面为 计掘进断面为 筒内铺设 800外，洒水管路布置在此井筒内。主斜井主要用于提升煤炭并兼作进风井。 主斜井井筒断面见图 2 副斜井倾角为 21，井筒斜长为 筒采用直墙半圆拱断面、锚喷支护方式，净断面为 计掘进断面为 筒内铺单轨，轨型 22kg/m，木轨枕，提升容器为 车及材料车，另外，排水管路、动力电缆布置在此井筒中。副斜井主要担负提矸、运料和升降人员等任务并兼作矿井另一进风井。 副斜井井筒断面见图 2 回风斜井利用现混合提升斜井。井筒倾角为 25，利用段长度陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 27 为 199m，井筒采用直墙半圆拱断面、粗石砌碹支护，净断面为 井筒主要作为矿井回风兼安全出口之用。 回风斜井井筒断面见图 2 井筒特征见表 2 二、井底车场及硐室 副斜井井底车场主要巷道布置在 3号煤层底板约 27 主斜 井井底设置立式煤仓。煤仓为圆形断面、砼支护，度为 25m，有效容量约为 400t。主斜井井底采用 25清理斜巷与副斜井井底相通。 井底车场中的主要硐室有：候车室、主变电硐室、主水泵房和水仓等。水仓由独立的两条巷道组成，水仓总容量满足 8小时矿井正常涌水量的要求，清理采用人工方式。 井底车场巷道和硐室均采用直墙半圆拱断面、锚喷支护方式。 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 28 第三章 大巷运输及设备 矿井技改设计修改方案确定，工作面运输巷和盘区运输上山均采用胶带输送机运煤，盘区煤炭直接进入井底煤仓，由主斜井胶带输送机运出 。材料、设备运输亦由材料上山经井底车场与副井衔接，完成运输任务。因此，矿井无运输大巷，故不进行设备选择。 副斜井选择 号为 ；选择一吨平板车运输设备，型号为 ；选择一吨材料车运输材料，型号为 。运输人员为 型人车。各类矿车特征见表 3 矿 车 特 征 表 表 3 矿车名称 型 号 容积 /重 /距 /距 /形尺寸 /重 / 宽 高 100 600 500 1700 900 1050 374 1吨平板车 1000 600 550 2000 880 410 464 1吨材料车 1000 600 550 2000 880 1150 494 陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 29 第四章 盘区布置及装备 第一节 采煤方法 一、采煤方法选择 本井田现开采煤层厚度 均 田西北部较厚，东南部较薄，煤层结构简单。煤层赋存稳定，地质构造 简单，无大的断裂构造。井田为单斜构造，煤层走向 倾向 倾角 4左右。煤层伪顶为深灰至灰黑色细粉砂岩、砂质泥岩及泥岩，厚度为 接顶为粗粒粉砂岩，老顶为中粒砂岩；直接底板为深灰至灰黑色砂质泥岩及中粒砂岩（综合柱状图）。高瓦斯矿井，煤尘具有爆炸危险性，煤层不自燃。 本矿井现采用房柱式扩帮挑顶采煤法，回采工艺为爆破落煤，架子车运煤，工作面顶板控制采用木棚支架，背以木条。此采煤法回采工艺落后，回采率低，煤炭损失量大；采煤工作面安全出口少；靠局部通风机通风，通风可靠性低，排放瓦斯能 力差；材料消耗量大；采煤工作面防灾抗灾能力弱。因此， 技改设计 建议推荐短壁式采煤法。 型长梁放顶煤采煤法，由于其支架成本低，适应性广，操作方便，安全性能好，经济效益高等特点，已在全国各地厚煤层开采中被陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 30 使用。近年来，韩城矿务局在吸取总结各地放顶煤开采技术经验的基础上，在 3 号煤层中试验型长梁炮采放顶煤技术亦获得了成功，并在全局推广使用。 2000 年下峪口煤矿二个炮采队在 3 号煤中使用型长梁炮采采煤法产量达到 得了可观的经济效益和社会效益。因此，本设计仍确定采用走向短壁型长梁炮采放顶煤一次采全高采煤法。 二、回采工艺设备 采煤工作面采用炮采放顶煤一次采全高采煤法，其回采工艺为打眼爆破落煤，挂网移主梁护顶，装运煤炭，支护顶板（主梁煤壁柱），移架放顶煤（移副梁），移溜整架。工作面采高为 帮高度），放顶煤高度为 放比为 1:1: 采煤工作面采高为 眼布置形式为三花眼，眼距为 眼深度为 帮进尺 眼设备为 工作面输送机选用 0 型可弯曲刮板输送机，输送机推移 设备为 ，工作面运输巷配 0 型刮板输送机为转载机，工作面运输巷胶带输送为 0型。 工作面顶板支护选用 00型外注式单体液压支柱支护顶板。一副支架为两梁（主梁及副梁）五柱，陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 31 支架间距为 形金属网护顶。工作面最小控顶距为 大控顶距为 空区处理采用全部垮落法。 工作面作业方式采用“二采一准”，采煤班一班完成一个循环，每个循环进尺 备班检修溜子和整修支架。 第二节 盘区布置 一、 盘区巷道布置 1.技改设计盘区巷道布置 本井田新井开采区范围较小，仅 除井田境界煤柱，黄河保安煤柱，井筒及大巷煤柱，老窑开采区防水煤柱后，可供布置盘区开采的范围则更小，所以新井开采区只能划为一个盘区开采。其开采范围北至井筒煤柱，南至碨子山矿采空区防水保安煤柱，西至井田西部境界煤柱，东为黄河保安煤柱。盘区走向长度 360m，倾斜宽度 720m，煤层平均厚度 采储量（ 122）为 区服务年限 8a。 由于盘区储量少，服务年限短，生产能力小，盘区巷道 布置主要为煤巷。 技改设计 沿井田西部境界煤柱边界线布置三条煤层盘区上山，形成单翼盘区。输送机上山、轨道上山、回风上山分别沿煤层底板、煤层中部、煤层顶板布置，倾角 4左右，三条上山间距均为陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安煤矿设计院 1 32 20m，上山保护煤柱宽度为 30m；输送机上山、轨道上山分别与输送机运输大巷、轨道大巷连接，回风上山经回风斜巷与回风斜井连接。 盘区共划分 16 个区段回采。首采区段确定为 段（从盘区上部往下数第三个区段），工作面长度 40m，走向推进长度 285m。盘区内区段间采 用跳采。 沿井田西部境界煤柱边 界线并列布置三条盘区上山，分别为输送机上山、回风上山和材料上山。输送机上山和回风上山布置在 3号煤层中，沿煤层顶板掘进，间距 38 50m，倾角 4左右。材料上山布置在煤层底板岩层中，距煤层底板 20 27m，倾角 5。输送机上山直接与井底煤仓连接。回风上山为专用回风巷，与回风斜井采用岩石斜巷连接。材料上山与副井井底车场直接连接，与工作面回风巷（轨道）采用 21或 25岩石斜巷连接。设计盘区输送机上山为 764m ,材料上山为 604m，回风上山为 723m。截至 2007 年 7 月 8日，三条上山现已掘进至 由于 井下掘进施工过程中工作面的大量涌水，为确保矿井安全，顺利基建投产，矿井拟将首采工作面从 技改设计的 段。 作面倾斜长度为 40m，工作面走向长度为 291m（输送机上山）。 盘区巷道布置见图 C（ 1034C（ 1034 本设计认为，矿井现形成的盘区巷道系统合理，与井田新的开拓陕西兰 利煤矿矿井技术改造初步设计 咸阳顺安