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1 煤矿采区设计方案说明书煤矿采区设计方案说明书 第一章第一章 概况及地质特征概况及地质特征 第一节第一节 矿井概况矿井概况 常村煤矿隶属洛阳龙门煤业有限公司 于 2005 年 3 月开工建设 2009 年 8 月竣工 投产 设计生产能力 45 万吨 年 2011 年生产原煤 50 万吨 矿井为立井单水平上下山 式开拓 中央分列抽出式通风 矿井主采煤层为二1煤层 二1煤层自燃发火等级为 类 不易自燃煤层 煤尘无爆炸危险性 2011 年矿井瓦斯等级鉴定结果为瓦斯矿井 矿井水文地质条件为中等 一 交通位置一 交通位置 常村煤矿位于偃师市寇店乡境内 地理坐标为东经 112 33 40 112 39 44 北纬 34 33 34 34 35 04 南部以浅部煤层风化带 不可采边界及 断层与宿驾窑矿相邻 北部止于 600m 煤层底板等高线 东部基本以经周断层与常村二 矿为界 西部与龙门矿以经线 38368000 为界 井田面积 18 932km2 二 自然地理二 自然地理 区内地形总体变化趋势为南高北低 最低点海拔 177 6m 最高点海拔 209 8m 相 对高差 32 2m 区内南高北低 总体应属低山丘陵地貌 三 水文三 水文 区内地表水系不发育 无河流通过 第二节第二节 13 采区范围及地质概况采区范围及地质概况 一 采区位置及范围一 采区位置及范围 常村煤矿 13 采区与 11 采区相邻 东以常村村庄保护煤柱为界 西以油赵断层为界 南到矿井技术边界 北至 300m 等高线 设计标高范围为 120m 300m 采区整体为长 方形 平均走向长约 2390m 平均倾向长约 918m 面积为 2 19km2 2 常村煤矿 13 采区拐点坐标如下 1 x 3829204 918 y 38372930 268 2 x 3829326 889 y 38371519 077 3 x 3828594 468 y 38371539 000 4 x 3829201 103 y 38370660 246 5 x 3828542 333 y 38370311 973 6 x 3828337 260 y 38372803 514 7 x 3828540 176 y 38373021 400 二 对应地表情况二 对应地表情况 本采区对应地表较为平坦 总体趋势为南高北低 西部有一南北向冲沟 两趟高压 线及三个自然村 三个自然村分别为偏桥村 毛村和油赵村 另由于洛龙新区建设规划 13 采区西部均被压占 剩余部分多覆盖为农田 三 可采范围确定三 可采范围确定 根据采区对应地表情况 考虑到村庄搬迁关系协调难度大且搬迁费用高等问题 13 采区的可采范围大大缩小 其可采范围东以 11 采区采区边界为界 西以毛村村庄保 护煤柱为界 北以偏桥村村庄保护煤柱为界 南以煤层露头保护煤柱为界 设计标高范 围为 120m 206m 东西长 1234m 南北宽 225m 面积 0 37Km2 主要拐点坐标如下 1 x 3828183 62 y 38373037 40 2 x 3828538 77 y 38372686 91 3 x 3828761 58 y 38371790 21 4 x 3829008 94 y 38371829 63 5 x 3828732 43 y 38373010 51 四 采区勘探及资料情况四 采区勘探及资料情况 常村煤矿 13 采区勘探程度相对较低 现有勘探资料如下 1970 年 9 月由 127 队提 交的 河南省偃龙矿区偏桥 郭村 夹沟井田煤矿勘探最终地质报告 一份 2002 年由 河南省煤田地质局二队编制的 河南省偃师市偏桥井田二1煤层资源储量核查报告 一 3 份 2007 年 1 月由中国煤炭地质总局一二九勘探队提交的 河南省偃龙煤田常村煤矿 二1煤层资源储量核实报告 一份 13 采区可利用钻孔资料 13 个 1704 1703 1802 1801 1901 1902 1903 2003 2004 2005 2101 2102 21 03 目前矿井仅有 7 个钻孔资料 分别为 1801 1802 1902 1903 1703 2102 2103 钻孔 在可采范围仅有 3 个钻孔资料可以参考 分别为 1901 1903 2003 3 个钻孔中只 有 1903 钻孔保存有钻孔柱状图 五 地质构造五 地质构造 一 地层 井田内地层全部被第四系地层所覆盖 根据钻孔揭露 地层自老至新有 寒武系 奥陶系 石炭系 二迭系 三迭系 第三系和第四系 分述如下 1 寒武系上统崮山组 3g 下部为浅灰色厚层状白云岩 白云质灰岩 中部为浅灰色 灰色厚层状白云质灰岩 中夹薄层白云岩 上部为浅灰色 灰色厚层状白云质灰岩 夹薄层泥质灰岩含燧石结核 及条带 总厚度约 170 00m 2 奥陶系中统马家沟组 O2m 平行不整合于 3 地层之上 下部为浅灰色 灰黄色中厚层状泥质灰岩 中部为深 灰色厚层状石灰岩 偶夹薄层泥岩 上部为浅灰 灰色厚层状灰岩 平均厚 17 84m 3 石炭系 C 本溪组 C3b 由灰 深灰色铝质岩及铝土质泥岩组成 鲕状或豆状结构 含黄铁矿散晶及结核 底部偶尔有山西式铁矿和石英细砾岩 本组厚 1 48 16 04m 平均厚 8 16m 太原群 C3t 分为三段 即下部灰岩段 中部碎屑岩段和上部灰岩段 总厚 29 3 77 4m 平均 52 68m 共含灰岩 8 层 含一煤组 9 层 均不可采 L7灰岩位于本群上段 厚度大 分 布广 局部相变为浅灰色厚层状中粗粒砂岩 含燧石条带为其特征 为区内重要标志层 之一 4 二迭系 P 下统 P1 分为山西组 P1sh 和下石盒子组 P1x 山西组为本区主要含煤地层 由泥 4 岩 砂质泥岩 砂岩和煤层 二1 二 4 组成 厚 45 63 107 08m 平均厚 82 05m 位于 其下段中部的大占砂岩 Sd 为灰 深灰色薄层状细粒石英沙岩 层面富集片状较大的 白云母片和炭质 平均厚 5 95m 为二1煤层顶板 是对比二1煤层的良好标志 下石盒子组 P1x 由砂质泥岩 砂岩和铝土质泥岩等组成 其底部为厚层状中粗粒砂 岩 成份以石英为主 硅质胶结 含三 四 五 六四个煤段 本组厚 121 47 356 62m 平均 345 34m 上统分为上石盒子组 P2s 和石千峰组 P2sh 包括平顶山段 P2sh1 和土门段 P2sh2 平均厚 604m 矿区范围内无该统地层 5 第三 四系 Q R 矿区内普遍发育 为近代河床 河漫滩的冲积砂砾及亚砂土 亚粘土 近地表为黄 土层 含钙质结核 厚 114 9 430 95m 平均 257 78m 与下伏地层呈不整合接触 二 构造 由于常村煤矿 13 采区没有进行过三维地震勘探 根据现有钻孔资料区内 20 勘探线 与 21 勘探线之间及其附近为 L8 灰岩层及一 8 煤层缺失区 综合现有地质资料 本区断层发育程度一般 断层均为采区边界断层 共有三条 分别为南部边界的落差 20 30m 的 F12 断层 西部边界落差为 0 20m 的油赵断层 以 及东南部边界的落差 0 11m 的 DF4 断层 3 条断层均属正断层 三 煤层 13 采区含煤地层为石炭系中统太原组 二叠系下统山西组 中统下石盒子组 含煤 地层总厚 480 11m 划分 6 个煤段 含煤 19 层 煤层总厚度 11 25m 含煤系数 2 34 可采煤层仅有山西组下部的二1煤层 二1煤层为本采区可采的主采煤层 采区内赋存标高 120 300 米 埋深 325 440 米 位于二叠系下统山西组下部 下距太原组 L7灰岩约 9m 上距砂锅窑砂岩约 70m 层位 稳定 二1煤层之上的大占砂岩 Sd 香炭砂岩 Sx 厚度及层位稳定 煤层稳定程 度属较稳定 全区大部分可采 煤层顶板以泥岩 砂质泥岩为主 细粒砂岩及粉砂岩次 之 底板主要为泥岩 砂质泥岩 次为粉砂岩 二1煤层结构简单 局部有一层夹矸 夹矸厚度 1m 左右 煤层厚度沿走向或倾向 均有一定的变化 局部地段短距离内有突然增厚 变薄现象 四 煤质 1 煤的物理性质 5 二1煤层为灰黑色 似金属光泽 多以粉状及鳞片状产出 由于煤层受后期构造的 作用 原生结构 构造已不复存在 摩擦镜面和揉皱镜面发育 主要粒度在 1 毫米以下 按煤的产出特征 应属构造糜棱煤 煤中含有大小不等的黄铁矿结核 煤的强度极低 指压即碎 煤的平均视密度 1 40t m 真密度 1 68t m 孔隙度 16 67 2 显微煤岩特征 据镜下显微煤岩特征鉴定 煤中有机组分平均 90 4 以凝胶化基质为主 多呈均 匀的无结构镜质体及结构镜质体 少量木镜质体及碎屑镜质体 无机矿物平均 9 6 以粘土类矿物为主 一般呈浸染状和星散状 黄铁矿为星散状 方解石为脉状 3 煤的化学性质 灰分 Ad 二1煤层原煤灰分产率在 8 42 29 38 之间 平均 15 65 26 点 属低中灰煤 经 1 4 密度液洗选 浮煤灰分在 4 18 10 15 之间 平均 5 95 7 点 其降灰率为 62 0 据煤灰成分分析 煤灰中难熔矿物所占比例较大 硅 铝酸盐矿物含量较高 其中 SiO2 分布范围在 37 60 46 97 平均 46 10 7 点 Al2O3 在 25 10 36 08 平均 30 41 7 点 二者占煤灰总和的 76 51 灰熔融软化温度 ST 在 1183 1400 之 间 平均 1310 4 点 属高软化温度灰 挥发分 Vdaf 在 900 高温条件下 二1煤层浮煤挥发分产率为 7 48 9 16 之间 平均 8 11 7 点 属低挥发分煤 煤的元素组成 二1煤层浮煤元素中碳含量 Cdaf 平均为 94 39 4 点 氢 Hdaf 为 3 34 氮 Ndaf 为 1 23 氧加硫 O S daf 为 1 04 均与其变质程度相适应 硫 磷 二1煤层原煤全硫 St d 变化不大 一般分布在 0 31 0 64 之间 平均 0 43 24 点 属特低硫煤 二1煤层原煤磷 Pd 在 0 004 0 038 之间 平均 0 015 4 点 属低磷煤 4 煤的工艺性能 发热量 二1煤层原煤干燥基恒容高位发热量 Qgr v d 为 24 3 31 74MJ kg 之间 平均 6 29 46MJ kg 20 点 应属特高热值煤 煤的可磨性 根据相邻井田采用哈特葛罗法测得二1煤层可磨系数 HGI 为 117 175 平均为 133 属可磨性极低易碎的煤层 气化指标 根据东邻郭村井田资料 结果供参考 经过二1煤层二个样品的测试结果 大于 6 毫米的残渣 RW 6 的平均产率为 68 3 小于 1 毫米的残渣 RW6 3 产率为 15 3 RW3 1 为 4 8 RW 1 为 11 7 应属中等热稳定性煤 二1煤层在 900 950 的高温条件下 二氧化碳还原率 分别为 13 8 33 8 属还原性较弱之煤层 5 煤类确定 煤类的确定以 中国煤炭分类国家标准 为依据 采用浮煤无水无灰基挥发分产率 Vdaf 和浮煤元素氢 Hdaf 为主要指标加以确定 二1煤层浮煤无水无灰基挥发分产率平均为 8 11 浮煤无水无灰基氢含量平均为 3 34 应属无烟煤类 WY3 6 煤的工业用途 二1煤层的抗碎强度低 易碎 热稳定性中等 化学反应性弱 可选性差 属极难 选煤 煤的用途一般以动力和民用煤为主 六 开采技术条件六 开采技术条件 一 煤层顶底板岩性 二1煤层顶板岩性以中 细粒砂岩 泥岩为主 砂质泥岩 粉砂岩次之 中 细粒 砂岩力学强度大 抗拉 抗压强度良好 而泥岩 砂质泥岩力学强度低 遇水易软化 底板以泥岩 砂质泥岩为主 局部为细粒砂岩 岩石松散 遇水易发生底鼓现象 二 瓦斯 根据常村煤矿关于 2009 年度瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定的报告结果 矿井绝 对瓦斯涌出量 1 59 m min 相对瓦斯涌出量为 2 65m t 鉴定结果为低瓦斯矿井 2010 年度瓦斯鉴定结果绝对瓦斯涌出量 4 41m min 相对瓦斯涌出量为 5 12m t 鉴定结果 都为低瓦斯矿井 根据 豫工信煤 2012 153 号 河南省工业与信息化厅关于 2011 年度全省煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复 矿井绝对瓦斯涌出量为 2 18m min 相对瓦 7 斯涌出量为 2 26m t 鉴定结果为瓦斯矿井 三 煤尘爆炸性及自然倾向性 根据煤炭科学研究总院抚顺分院瓦斯通风防灭火实验中心取样的实验结果表明 常 村煤矿二1煤层煤尘不具有爆炸危险性 2006 年 12 月 洛阳龙门煤业常村煤矿委托煤炭科学研究总院抚顺分院做了煤自燃 倾向性等级鉴定 全硫 St d 0 24 水分 Mad 0 72 灰分 Ad 9 94 挥发 分 Vd 8 51 干煤吸氧量 0 94ml g 鉴定结果为不易自燃煤层 四 地温 根据 河南省偃龙煤田煤炭资源预测与评价研究报告 的研究成果 本井田地温梯 度 0 9 1 5 100m 二1煤底板温度 19 4 27 2 属地温正常区 七 水文地质七 水文地质 一 主要含水层和隔水层 1 寒武系与奥陶系灰岩含水层 由于寒武系中 上统与奥陶系灰岩间无明显的隔水层 二者往往有水力联系 所以 划为一个含水层 寒武系中 上统为白云质灰岩及细晶鲕状灰岩 厚度 311 799m 奥 陶系马家沟组由石灰岩组成 厚度约 17 84m 为岩溶裂隙承压水含水层 单位涌水量 0 00976 1 074L s m 渗透系数为 0 012 3 711m d 水位标高 164 90 262 50m 该含 水层岩溶裂隙发育 富水性和导水性亦不均一 对二1煤层的开采影响较大 为开采二1煤 层时的底板间接充水含水层 2 本溪组隔水层 主要由铝质泥岩和铝土质泥岩组成 平均厚度 8 16m 层位稳定 岩性致密 隔水 性能较好 正常情况下可阻隔 2 3 O2m 灰岩水进入矿井 但遇断层破碎带或薄弱带 将失去隔水作用 导致 2 3 O2m 灰岩水与 C3t 下段灰岩水发生水力联系 3 太原组下段石灰岩含水层 由 L1 L4 灰岩组成 厚度约 13m 含岩溶裂隙承压水 据 2304 和 3801 孔抽水资 料显示 其单位涌水量为 0 00822 0 233L s m 渗透系数 0 0222 0 696m d 水位标高 166 39 174 68m 该含水层岩溶裂隙发育 富水性及导水性不均一 对二1煤的开采 有一定的影响 为二1煤层底板间接充水含水层 4 太原组中段隔水层 8 由砂质泥岩 泥岩 粉砂岩组成 厚度约 13m 是太原组上 下段灰岩之间的良好 隔水层 为二1煤层底板间接隔水层 5 太原组上段石灰岩含水层 由 L7 L9 石灰岩组成 厚度约 10m 含岩溶裂隙承压水 据 2304 2902 及区外的 3801 孔抽水资料显示 其单位涌水量为 0 008 0 964 L s m 渗透系数 0 017 5 825m d 水位标高 166 89 174 99m 该含水层岩溶裂隙较发育 富水性及导 水性不均一 对二1煤的开采有一定的影响 为二1煤层底板直接充水含水层 7 山西组砂岩含水层 主要由香炭砂岩和大占砂岩等组成 厚度约 20m 含孔隙 裂隙承压水 该含水层 含水性较弱 富水性及导水性不均一 为二1煤层顶板直接充水含水层 二 主要充水因素 1 煤层顶底板砂岩水 二1煤层顶底板砂岩裂隙水 地下水位标高 156 82 189 88m 井筒检查孔抽水试 验结果 单位涌水量 0 0853 0 252 l s m 渗透系数 0 501 0 816m d 地下水水质类型 为 HCO3 Ca 及 HCO3 MgCaNa 型 富水性中等 富水极不均一 以消耗静储量为主 为二1煤直接充水含水层 工作面回采时涌水量由小至大再变小 呈抛物线线衰变 2 太原组上段灰岩溶洞裂隙承压含水 该含水层厚度为 10m 单位涌水量 0 004 0 964L s m 渗透系数 0 017 5 825m d 水位标高 166 89 174 99m 该含水层 岩溶裂隙发育 富水性 导水性不均一 对二1煤层的开采有一定的影响 为二1煤底 板间接充水含水层 因岩石掘进巷道布置于该层 为岩石巷道直接充水含水层 3 太原组下段灰岩溶洞裂隙承压含水 水位标高 40m 开采煤层标高 90 310 水压为 0 5 2 7MPa 浅部安全隔水层厚度需 5m 深部安全隔水层厚度需 27m 而本区 二1煤下距 L4 灰为 25m 小于安全厚度 太灰下段承压水沿裂隙导入工作面 为主要 的间接充水含水层 4 寒武系灰岩水 水位标高 162 2m 开采煤层标高 90 310 水压为 2 52 4 72MPa 浅部安全隔水层厚度需 25 2m 深部安全隔水层厚度需 47 2m 而本区 二1煤下距 11 灰为 50 98m 小于安全厚度 因此在深部回采时 若断层破坏了二1煤 层底板隔水层 可以使得该含水层与二1煤层直接发生水力联系 从抽水资料和矿井地 质调查情况来看 该含水层的岩溶裂隙发育 富水性和导水性不均一 对二1煤层的开 采影响较大 为二1煤层底板间接充水含水层 9 5 钻孔水 本区内勘探钻孔大部分已封孔 但个别钻孔 1702 钻孔无钻孔资料 钻 孔有可能成为回采时的充水通道 6 断层水 本区断裂构造发育 油赵断层使太灰含水层直接与煤层接触 太灰含 水层有可能沿构造裂隙导入工作面 因此要留够防水煤柱 防止断层裂隙带突水 中小 型断层使二1煤底板有效隔水层厚度变得更小 受采动影响 灰岩水沿断层裂隙导升一 定高度 成为工作面底板突水的主要因素 三 水文地质类型 依据 煤 泥炭地质勘查规范 本矿井水文地质勘探类型为第三类第二亚类第二 型 即以底板岩溶裂隙水充水为主 水文地质条件中等的矿床 四 采区涌水量计算 1 矿井涌水量变化及其构成 常村煤矿目前排水系统比较简单 经常观测的位置是井底水仓入口处及各主要涌水 巷道水沟处 根据 2006 2012 年观测资料 常村煤矿涌水量主要由煤层顶底板砂岩水 及底板灰岩水组成 涌水量变化较大 目前 11 采区基本稳定在 380m h 左右 12 采 区总涌水量为 167m min 2 采区涌水量计算 1 二1煤顶底板砂岩涌水量的计算采用廊道法计算 廊道法 Q1 LK 2H M M R0 L 为集水单元廊道长度 1700m K 为渗透系数 取 0 501 米 日 H 为水位降深 取 380m M 为含水层厚度 取 9 3m R0 为影响半径 R 10H K R 为 2690m Q1 LK 2H M M R0 1700 0 501 2 380 9 3 9 3 708 92m3 h 2 太原组上段灰岩水是本区的岩巷直接充水水源 太原组灰岩涌水量采用大井法 计算 Q2 2 73KMS lgR0 lgr0 K 为渗透系数 取 5 825 米 日 M 含水层厚度 取 10m 10 S 为水位降深 取 120m r0为引用半径 取 3m R 为影响半径 R 10S K R 为 2896m R0为引用影响半径 R0 R r0 R0为 2899m Q2 2 73KMS lgR0 lgr0 2 73 5 825 10 120 lg2899 lg3 6392m3 日 266m3 h 3 太原组下段灰岩水是本区的间接充水水源 涌水量采用大井法计算 Q3 2 73KMS lgR0 lgr0 K 为渗透系数 取 0 696 米 日 M 含水层厚度 取 13m S 为水位降深 取 180m r0为引用半径 取 3m R 为影响半径 R 10S K R 为 1502m R0为引用影响半径 R0 R r0 R0为 1505m Q3 2 73KMS lgR0 lgr0 2 73 0 696 13 180 lg1505 lg3 1647m3 日 69m3 h 4 正常涌水量与最大涌水量计算 正常涌水量 Q正常 Q1 Q2 92 266 358m3 h 最大涌水量 Q最大 Q1 Q2 Q3 92 266 69 427m3 h 五 矿井涌水量 矿井 13 采区回采时 11 采区已经回采结束 停止所有采掘活动 预计正常涌水量 为 110m h 12 采区布置两头一面 预计正常涌水量为 291 m h 故矿井正常涌水量为 759m h 最大涌水量为 828m h 六 采区防治水工作 1 防治水指导方针 根据常村矿井田水文地质特征 本着矿井效益最大化和水资源保护原则 并严格按 照永煤公司制定的 掘进工作面 有掘必探 先探后掘 不探不掘 遇水必堵 二十字 防治水方针 回采工作面 立足采面 以防为主 探注结合 先治后采 原则 采取 11 探 防 堵 截 排 等综合治理措施 探查工程以井下为主 井上下结合 工程安 排以近期为主 兼顾中远期 2 主要防治水安全技术措施 1 建立健全各项防治水规章制度 认真贯彻执行 常村煤矿中长期防治水规划 和防治水年度计划 2 收集采区原始地质资料 认真分析掌握地下水的赋存状态和突水规律 使防 治水工作能够有的放矢 防患于未然 3 对该采区进行地面瞬变电磁勘探 确定其 L7 L1 4 寒武系灰岩岩溶裂隙水 的富水异常区及富水规律 确定防治水的重点靶区 4 13 采区开工前要进行三维地震勘探工作 确定采区煤层的赋存形态和小断层 的赋存位置及规律 为矿井防治水工作提供可靠的依据 5 鉴于矿井带压高度大 煤系地层软 地质构造发育 主采煤层 二1煤 底板 突水威胁大 在开采生产过程中须采取以下防治水措施 对采区掘进巷道内出水点进行封堵 钻场在巷道两侧交替进行布置 每个钻场不 少于三个钻孔 根据施工过程中所遇到的新问题及时调整完善注浆方案 适当进行水文地质补充勘探 重点探查煤层底板各主要含水层及矿井总体充水水文 地质条件 建立矿井不同充水含水层的立体水文动态长观系统 在保障现有矿井排水能力的基础上 适当增加矿井排水能力 使矿井具有较强的抗 灾能力 在巷道掘进过程中 进行包括直流电法等物探手段超前探测 对所发现异常区进行 钻探验证并进行注浆加固 在回采过程中 采用现代先进的瞬变电磁等手段探测工作面底板富水区和充水通道 等 确保安全回采 6 开拓 掘进巷道施工坚持 有掘必探 先探后掘 不探不掘 遇水必堵 的 方针 沿 L7灰岩施工巷道必须坚持长探短掘 探注目的层为 L1 L4灰岩及 L7灰岩岩溶 裂隙含水层 当探孔出水后立即进行注浆封堵 确认无突水危险时方可放炮掘进 下山掘 进巷道施工时 应妥善采取 排 堵 截 措施 并及时设置排水阵地 设备配备保证 有足够的排水能力 确保巷道正常施工 7 回采工作面形成后 首先采用瞬变电磁等物探手段探测 圈定出该工作面的 12 富水异常区 再用钻探验证并进行底板注浆改造 最后再用瞬变电磁等物探手段验证回 采工作面底板改造效果 经分析确认无突水危险时 方可进行工作面回采生产 8 按设计要求配备足够的排水能力 回采工作面要施工泄水巷 保证巷道永久 水沟畅通 9 加强防治水队伍建设 稳定防治水专业队伍 加强防治水专业技术培训 提 高防治水业务素质 八 储量八 储量 一 储量的工业指标 本采区主采煤层二1煤层属无烟煤类 煤层倾角小于 25 根据中华人民共和国国 土资源部发布的 煤 泥炭地质勘查规范 DZ T0215 2002 并考虑煤的实际用途和 煤层稳定情况 本次煤炭资源储量估算的主要工业指标为 1 煤层最低可采厚度 0 8m 2 原煤最高可采灰分 Ad 40 3 原煤最高硫份 St d 3 4 原煤最低发热量 Qnet d 22 1MJ kg 二 储量计算方法 本区二1煤层勘查类型属构造中等 煤层较稳定型 煤层呈层状 走向近东西 倾 向北 倾角 14 24 资源储量估算方法采用地质块段法 分块段在煤层底板等高线图 上进行资源储量估算 煤层厚度采用真厚度 故块段资源储量的采用估算公式为 DMSQ sec 式中 Q 资源量 单位 t S 平面积 单位 m2 平均煤层倾角 单位 度 M 煤层平均真厚度 单位 m D 煤层视密度 单位 t m 三 储量计算范围 南至二1煤层露头风氧化带 北至 310 等高线 东至 13 轨道运输大巷煤柱 西至 油赵断层 本区发育的可采煤层只有二1煤 对这一层可采煤层储量进行计算 13 四 储量计算结果 工业储量 断层防水煤柱 煤层露头防水煤柱不计算可采煤量 采区回收率按 80 计算 计算参数 二1煤层平均厚度 2 98m 二1煤层容重 1 4t m3 采区合计 工业储量 694 98 万吨 露头防水煤柱和村庄保护煤柱 露头防水煤柱和村庄保护煤柱损失量为 578 49 万吨 可采储量 采区设计利用储量 采区工业储量 各类永久煤柱 145 61 万吨 采区可采储量 采区设计利用储量 采区回采率 0 8 116 49 万吨 九 地质勘探程度及存在问题九 地质勘探程度及存在问题 本设计所依据的 河南省洛阳市龙门煤矿偏桥矿井二1煤层资源储量核查报告 河南省偃龙矿区偏桥 郭村 夹沟井田煤矿勘探最终地质报告 其勘探程度相当于 详查 另外本采区没有进行三维地震勘探 煤与瓦斯突出鉴定报告及瓦斯涌出量鉴定等 均根据 11 采区施工资料分析成果 基本可以满足设计要求 但仍存在以下问题 1 临近采区大部分为张裂性正断层 富导水性较强 因此在 13 采区掘进之前 搞 好预测预报和防治水工作 防止突水施工发生 2 13 采区二1煤层顶底板岩石以软弱岩石为主 稳固性差 为保证安全生产 应 采取必要的措施 3 采区内大部分钻孔为 60 70 年代施工 可能存在封闭不良钻孔 生产时应注意 预防封闭不良钻孔可能引发的水害 4 第四系属冲洪积层 地下水极为丰富 第三系底部富水行也不均一 基岩风化 带未专门进行勘探 在二1煤层露头附近工作面回采时 应注意煤层顶板第三 四系含 水层溃入工作面造成淹井事故 14 第二章第二章 采区布置方案采区布置方案 一 方案概述一 方案概述 13 采区设计为单翼上山采区 仅考虑回采 206m 水平以上 11 采区以西的二1煤层 煤层倾角在 8 18 之间 根据实际情况设计采用以下方案 在 11 采区村庄保护煤柱范围内布置 13 采区轨道上山和 13 采区运输上山 轨道上 山和运输上山分别从 310m 西翼轨道运输大巷 西翼皮带运输大巷开口沿 L7灰岩层位掘 进 二 采区巷道布置二 采区巷道布置 1 13 采区上山位置选择 13 采区设置亮条上山 即 13 采区运输上山 13 采区轨道上山 两条上山均布置在 采区东部 11 采区范围内的常村村庄保护煤柱内 按照集中组织生产 一采区一工作面的要求 并充分考虑采掘接替 故设计为单翼 采区 2 上山层位选择 本矿井二1煤层顶板岩性以中 细粒砂岩 泥岩为主 砂质泥岩 粉砂岩次之 中 细粒砂岩力学强度大 抗拉 抗压强度良好 而泥岩 砂质泥岩力学强度低 遇水易软 化 底板以泥岩 砂质泥岩为主 局部为细粒砂岩 岩石松散 遇水易发生底鼓现象 上山如沿煤层或软岩布置 将不利于巷道施工与维护 为方便后期巷道的维护 充分考 虑巷道的抗压稳定性 设计两条上山均沿煤层底板 L7 灰岩层布置 3 采区车场 硐室 采区下部车场位于 310m 水平 该车场采用立式绕道车场 车场从西翼轨道运输大 巷导线点 A3点前 16 4 米处开口 由 L7 灰岩层穿过泥岩 砂质泥岩 细砂岩 施工长 度为 50 米 车场施工到位后巷道顶板距 L7 灰岩层底板距离约 6 4m 距二1煤层底板约 34m 巷道断面 宽 高 4 4m 3 6m 车场内布置一信号硐室 采区中部车场 上部 车场巷道断面为 宽 高 4 0m 3 4m 13 采区内的硐室主要有绞车房硐室 采区变电所 带式输送机机头 机尾硐室等 4 13 采区轨道上山 13 采区轨道上山布置在 L7 灰岩层 自 13 采下部车场开始沿 178 方位按 19 坡 15 度施工 巷道进入 L7 灰岩后 主体巷道沿 L7 灰岩掘进 巷道总工程量 619 4m 含 46 米上部平台 断面 3 6m 3 4m 5 13 采区运输上山 13 采区运输上山布置在 L7 灰岩层 自西翼运输大巷导线点 A3 点向前 31 5 米处开 始沿 178 方位施工 15 米平巷 断面 4 2m 3 5m 后按 18 坡度施工 巷道进入 L7 灰岩层后沿岩层坡度掘进 设计总工程量为 535 6m 断面 3 6m 3 2m 13 采区设计方案开拓工程量表 工程量规格净断面巷道名称 m宽 高 支护形 式 岩性 13 采区下部车场50 4 4 3 6 13 7锚网喷 锚索 岩 13 采区轨道上山619 4 3 6 3 4 10 8锚网喷岩 13 采区运输上山460 6 3 6 3 2 10 1锚网喷岩 西翼总回风巷546 3 6 3 2 10 1锚网喷岩 采区甩车场210 4 0 3 4 11 88锚网喷岩 13 采区变电所25 5 3 5 14 0锚网喷岩 13 采区变电所通道 联络巷 103 3 6 3 2 10 1锚网喷岩 提升机房通风巷74 2 8 2 8 7锚网喷岩 13 采区提升机房10 8 5 15 34 32砼浇灌岩 13 采区运输机机头硐室10 4 4 3 6 13 7锚网喷岩 合计2108 7 首采工作面布置 考虑采区下部对应地表的偏桥村 毛村的搬迁外部关系协调难度大 搬迁费用高 采区回采范围定为东以常村村庄保护煤柱为界 西以毛村村庄保护煤柱为界 北以偏桥 村村庄保护煤柱为界 南以煤层露头保护煤柱 根据可开采范围内的倾斜长度可布置两 个工作面 即 1302 工作面和 1304 工作面 考虑到 1302 工作面基岩厚度较薄 在回采 过程中可能受顶板水威胁较大 综合考虑首采工作面选为 1304 工作面 1304 工作面内及附近的地质钻孔资料显示该区域的煤厚在 0 9m 1 5m 煤层较薄 16 为加快首采工作面的准备速度 结合近年来国内及我矿三软煤层巷道支护的经验 故将 工作面上顺槽布置在煤层中 但考虑常村煤矿水文地质条件相对较复杂 为方便进行防 治水工程 工作面下巷采用岩石集中巷方式布置 即利用岩石集中巷布置工作面下顺槽 进行后退式回采 岩石运输巷采用运煤联巷与采区运输上山连接形成运煤系统 工作面 回风巷采用回风联巷与采区轨道上山连接 形成通风系统 在工作面上下顺槽掘进过程中 若煤层厚度大于 3m 则采用 3 4 3 1m 的 36U 型钢 支护 否则采用锚网带支护 岩石集中运输巷采用锚网喷支护 工作面开切眼采用锚网 带支护 首采工作面投产时回采巷道工程量 工程量规格净断面巷道名称 m宽 高 支护形式岩性 1304 回风巷1240 3 4 3 1 9 3U 型棚煤 1304 岩石集中运输巷960 3 6 3 2 10 1锚网喷岩 1304 工作面联络巷54 3 6 3 2 10 1锚网喷岩 1304 工作面运输巷400 3 4 3 1 9 3U 型棚煤 1304 工作面切眼150 3 0 2 2 6 6锚网 钢带煤 合计2804m 煤巷 1790 岩巷 1014m 第三章第三章 采区准备采区准备 第一节第一节 采煤方法选择采煤方法选择 本井田为一单背斜构造 伴有宽缓褶曲 本采区内煤层倾角 13 18 平均煤层 倾角在 15 左右 煤层厚度 0 91 6 3m 平均 2 97m 煤层赋存稳定 结构简单 本设计充分考虑 13 采区生产能力以及地质构造情况 并结合常村煤矿 11 采区及龙 门煤矿采煤生产经验 同时考虑回采工艺的适用性和设备的互换性 遵照 有效可靠 原则 设计 13 采区采煤工艺采用悬移支架炮采放顶煤工艺 17 第二节第二节 巷道掘进巷道掘进 一 巷道断面和支护形式一 巷道断面和支护形式 巷道断面尺寸遵照 煤矿安全规程 煤炭工业矿井设计规范 等有关规定 根据 通过该巷道的设备最大外形尺寸 巷道的用途 通过风量及有关规程规范的要求进行设 计 其支护方式主要是根据巷道布置层位 用途及服务时间确定 并结合地方矿特点 岩巷 煤巷均以半圆拱形断面为主 煤巷采用 36U 型钢 锚网带支护 根据岩性情况 岩巷的支护形式采用锚喷或 29U 型钢支护 对一些断面较大的硐室如绞车房等采用混凝 土砌碹支护 在工作面前方 30m 的顺槽内 采用单体液压支柱加强支护 以承受因工作面采动 影响而增加的移动支撑压力 二 巷道掘进进度指标二 巷道掘进进度指标 一 掘进方式选择 根据偃龙煤田地质的特点 并结合本矿实际情况 工作面顺槽及岩石巷道均采用普 通钻爆法施工 二 巷道掘进进度指标 为了保证正常接替 参照近年国内矿井实际井巷成巷水平 并根据偃龙煤田生产实 际 结合本矿井的特点 确定矿井主要井巷工程进度指标如下 岩石平巷 70m 月 岩石斜巷 上山 60m 月 煤层平巷 80m 月 煤层斜巷 70m 月 硐 室 300m3 月 注 在单头掘进岩巷时 由于施工必须坚持 有掘必探 先探后掘 不探不掘 遇 水必堵 的方针 沿 L7灰岩施工巷道必须坚持长探短掘 探注目的层为 L1 L4灰岩及 L7灰岩岩溶裂隙含水层 当探孔出水后立即进行注浆封堵 确认无突水危险时方可放炮 掘进 故在实际施工过程中 必须每掘进 2 个月停止 1 个月 用于进行巷道待施工段的 防治水工程施工 按照常村煤矿现有施工队伍组织 2012 年 4 月份开进入采区上山施工 根据井巷 18 工程进度指标按照单头掘进最远距离计算 预计 13 采区首采工作面形成时间为 2014 年 6 月 三 掘进工作面个数及装备三 掘进工作面个数及装备 一 掘进工作面个数 13 采区布置一个工作面 工作面年推进度为 480m 为满足工作面生产接替及开拓 需要 设计配备 1 个岩巷掘进工作面 1 个煤巷掘进工作面 采掘比 1 2 二 掘进设备 本采区设计 2 个掘进工作面均采用普通炮掘 岩巷掘进工作面配备了 P 60B 型耙斗 装岩机 YT28 型气腿式风动凿岩机 FBD NO 5 6 15 2 型局部扇风机 JD 4 调度绞车 PZ 5 型砼喷射机等 煤巷掘进工作面配备了风煤钻 局部扇风机 调度绞车 潜水泵 刮板输送机等 采掘设备配备表 序号设备名称型号规格备注 1刮板输送机SGB620 55工作面运输 2单体液压支柱DW22 30 100工作面支护 3乳化液泵站BRW80 200 工作面支护 4固定胶带输送机STJ800 2 40工作面岩石集中运输巷运输 5气腿凿岩机YT28岩巷掘进面 6风镐G10岩巷掘进面 7单体锚杆机MFC1325 3470岩巷掘进面 8耙斗装岩机P 60B岩巷掘进面 9砼喷射机PZ 5岩巷掘进面 10风煤钻ZQS 50 1 6回采面 煤巷掘进面 11局扇2BKJNO 6 0煤巷掘进面 12局扇2BKJNO 5 6岩巷掘进面 13回柱绞车JH 4回采面上顺槽 14调度绞车JD 1 6岩巷掘进面 15潜水泵BQW30 30 5 5煤巷掘进面 三 矸石率预计 预计生产期间矸石率为 3 左右 19 第三节第三节 采面划分及回采顺序采面划分及回采顺序 一 采面划分 本采区根据可采范围的倾斜长共划分了 2 个采面 即 1302 工作面 1304 工作面 二 回采顺序 采面回采顺序按照先近后远 先易后难的原则 同时考虑采区内对应地表的村庄搬 迁以及上限开采安全的问题 采面接替顺序为 1304 1302 三 首采面服务年限 本采区设计 1304 工作面做为首采工作面 首采面 1304 可采储量为 799 077kt 按 13 采区生产能力 300 kt a 计算 1304 工作面服务年限 2 6 年 第四节第四节 采区生产能力及服务年限采区生产能力及服务年限 一 工作制度一 工作制度 本设计 工作制度按 2006 年 煤炭工业矿井设计规范 要求 即矿井年工作日 330d 每天三班生产 每天净提升时间为 16h 二 采区设计生产能力二 采区设计生产能力 按照以掘保采 以采促掘 采掘并举 掘进先行的原则 13 采区储量计算结果可采 储量为 116 4 万吨 采区平均煤厚为 2 98m 设计采区为单翼布置一个悬移支架工作面 回采 采用走向长壁或伪倾斜长壁采煤方法 全部垮落法管理顶板 采区内同时生产的 工作面个数为一个 即布置一个悬移支架工作面 工作面日单产计算 A 日 LNShrc 150 2 2 0 8 2 98 1 4 0 95 1046 吨 按年生产 330 天计算 并考虑运输 机电及其它因素的影响系数取 0 86 则 A 年 1046 330 0 87 30 万吨 年 式中 L 工作面长度 m 20 N 每天循环数 S 循环进度 h 煤层平均厚度 m r 容重 1 4t m3 c 回采率 95 即 13 采区设计采用一个回采工作面生产 设计生产能力 30 万吨 年 三 采区服务年限三 采区服务年限 采区服务年限为 T Z A K 1164 9 300 1 1 3 3 年 式中 Z 采区可采储量 A 采区生产能力 K 储量备用系数 取 1 1 第四章第四章 采区主要设备选型及主要生产系统设计采区主要设备选型及主要生产系统设计 第一节第一节 排水系统设计及设备选型排水系统设计及设备选型 根据地质资料 13 采区开采期间正常涌水量为 358m3 h 最大涌水量为 427m3 h 13 采区轨道上山 13 采区运输上山均为上山巷道 涌水可通过水沟自流至 310m 西翼运输大巷水沟 进入井底水仓 利用中央泵房排水系统排至地面 结合我矿 实际情况 为防止采面回采时出水 根据各个采面的地质条件 在回采时编制具体的防 治水设计 在采面上下顺槽低洼处安装与地质部门提供涌水量相符合的排水设施 目前我矿主排水泵房内设 7 台 MD580 60 9 型水泵 配用 1250KW 电机 管路为 4 趟 377mm 无缝钢管 水仓总容量 6400 m3 根据省检测检验中心对矿井泵房水泵性能 测试结果 最大排水能力 3200m3 h 排水能力能满足 13 采区形成后全矿井生产过程中 最大涌水量及防突水要求 结论 13 采区暂不考虑大型排水设备 21 第二节第二节 运输设备运输设备 一 主要运输巷道断面 13 采区运输上山巷道为半圆拱断面 锚网喷支护 净断面积 10 1m2 13 采区轨道上山巷道为半圆拱断面 锚网喷支护 净断面积 10 1m2 铺设 22kg m 钢轨 二 煤炭运输 一 运输系统 13 采区回采原煤运输由工作面岩石集中运输巷区段溜煤槽转载至 13 采区运输上山 再经 310m 西翼皮带运输巷 11 采区下运皮带输送机 上仓胶带输送机进入井底煤仓经 主井箕斗提升至地面 二 13 采区运输上山输送机设备选型 13 采区运输上山 平巷长 10m 斜巷长 460 6m 倾角 15 高差约 150m 下运 输送能力为 400t h 13 采区运输上山带式输送机选用 运量 Q 400t h 选用速度 2m s 长度 L 600m 带宽 B 800mm 的阻燃型 DTL 800 高强度胶带输送机 选用功率为 90kW 型 号为 YBS90 4 的电动机 1 台 电控设备具有防爆性能 三 1304 工作面输送机设备选型 1304 工作面带式输送机选用 1304 皮带运输巷选用一部带式输送机 运量 Q 250t h 选用速度 2m s 长度 L 1000m 带宽 B 800mm 的阻燃型 DSJ 800 可伸 缩胶带输送机 选用功率为 90kW 型号为 YBS90 4 的电动机 1 台 1304 下顺槽选用 2 部带式输送机 运量 Q 250t h 选用速度 2m s 长度 L 300m 50m 带宽 B 800mm 的阻燃型 DSJ 800 可伸缩胶带输送机 选用功率为 P 40KW 型号为 YBS40 4 的电动机 2 台 1304 工作面刮板输送机选用 工作面一部 下顺槽一部 工作面刮板输送机选用 运量 Q 150t h 链速 0 86m s 长度 L 150m 电机功率为 2 75kW 的 SGB620 2 75 型刮板输送机 下顺槽刮板机选用 Q 150t h 链速 0 86m s 长度 L 100m 电机 功率为 55kW 的 SGB620 55 型刮板输送机 三 井下辅助运输 一 辅助运输系统 22 矿井辅助运输主要担负人员 矸石 材料和设备的运输任务 根据 13 采区开拓布 置和生产规模 设计井下大巷运输每台 5t 防爆特殊型蓄电池电机车牵引 12 辆 1t 固定式 矿车 能够满足制动距离及其它各项要求 二 斜巷架空乘人装置 1 已知参数 总长 L 638 倾角 19 H 208m 2 主要参数的确定 1 预选电动机 YBK2 250M 6 37kw Ne 985 转 分 2 预选驱动轮 直径 D 1 3m 3 预选减速机 B3HV09 63 i 63 钢丝绳运行速度 V K D 60 Ne i 0 98 3 14 1 3 60 985 63 1 04m s 4 预选钢丝绳 6 19 FC 1670 20 5 设定乘坐间距为 1 10m Q 3600 V 1 374 人次 h 6 托轮间距 取 2 8m 7 驱动轮绳槽与牵引钢丝绳的摩擦系数 0 25 8 牵引绳在驱动轮上的围包角 180 3 牵引钢丝绳张力的计算 1 最小张力 Smin C q0 g Smin 最小张力点的张力 N C 钢丝绳的挠度系数 取 C 800 q0 预选牵引钢绳的每米质量 1 35kg m g 重力加速度 g 9 8 m s2 Smin 800 1 35 9 8 10584 N 2 各点张力 当下放侧无人乘坐而上升侧满员时 线路运行阻力 动力运行状态 W4 1 q0 Q1 Q2 Q3 1 cos sin Lg 1 35 75 15 10 10 0 015 cos19 sin19 638 9 8 24057N 23 W2 3 q0 Q2 1 cos sin Lg 1 35 15 10 0 015 cos19 sin19 638 9 8 5551N 各点张力 S3 Smin 10584N S4 1 01S3 10689N S1 S4 W4 1 34746N S2 S3 W2 3 16135N Q1 每人人体重量 取 Q1 75kg Q2 每把吊椅重量 取 Q2 15kg Q3 携带重物 取 Q3 10kg L 巷道总长 牵引钢丝绳运行阻力系数 动力运行时 取 0 015 0 02 制动运行时 取 0 008 0 012 当下放侧满员乘坐而上升侧无人乘坐时 制动运行状态 W4 1 q0 Q2 1 cos sin Lg 1 35 15 10 0 01 cos19 sin19 638 9 8 5967 N W2 3 q0 Q1 Q2 Q3 1 cos sin L g 1 35 75 15 10 10 0 01 cos19 sin19 638 9 8 22431 N 各点张力 S3 Smin 10584N S4 1 01S3 10689N S1 S4 W4 1 16656N S2 S3 W2 3 33015N 4 驱动轮防滑校验 当下放侧无人乘坐而上升侧满员乘坐时 处于动力运行状态 且 S1 S2 0 S1 S2 2 15 e 2 19 符合要求 当下放侧满座乘坐而上升侧无人乘坐时 处于制动运行状态 且 S1 S2 0 S2 S1 1 98 e 2 19 符合要求 式中 钢丝绳与驱动轮衬垫摩擦系数 取 0 25 钢丝绳在驱动轮上的围包角 24 5 电动机功率的计算 1 动力运行时 Ne K S