陕煤集团张家峁一矿开采设计【含CAD图纸+文档】
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设计题目: 陕煤集团张家峁一矿开采设计专 业：设计题目: 陕煤集团张家峁一矿开采设计专 业：采矿工程本 科 生： 本 科 生： （签名）_指导老师：指导老师： （签名）_摘 要本设计所做为张家峁一矿 4-2 号和 5-2 号煤层。煤层地质条件简单，4-2 号煤平均煤厚 3.3m，5-2 号煤平均煤厚 5.6m，总储量 587.75Mt，设计可采储量 421.29Mt，设计生产能力 4.0Mt/a，服务年限 81.2a。本矿井采用斜井开拓，设置主斜井，副斜井，回风立井。盘区划分，条带式开采，采用一次采全高走向长壁综合机械化采煤法。本设计是以张家峁煤矿的地质资料为基础，在指导老师精心的指导下，严格按煤矿安全规程 、 煤矿设计规范要求设计。本设计以理论联系实际，重点针对该矿井的概述及矿井地质、井田境界及储量、井型服务年限、井田开拓、采煤方法、井下运输、提升方式、通风与安全、排水等方面展开的，对同类矿山开采具有一定指导意义。关 键 词：关 键 词：斜井开拓 一次采全高 抽出式通风 低瓦斯设计类型：设计类型：模拟型 Design:Design: Zhangjiamao coal mining designProfessional:Professional: This section:This section: ( signature ) _Teacher:Teacher: ( signature ) _Abstract This design is done Zhangjiamao coal mine 4-2 and 5-2 coal seams. Geological conditions of the coal seams are simple. The average thickness of 4-2 is 3.3m, 5-2 5.6m. The total reserves of is 587.75Mt, the design recoverable reserves is 429.29Mt, the design production capacity is 4.0Mt/a, and the length of service is 81.2years. The mine shaft uses pioneering, sets the main shaft, auxiliary shaft, and return air shaft. The mine uses disk partition, strip mining, using full-seam mining strike long wall full mechanized mining method. The design is based on the geological data of Zhangjiamao coal mine. With the instructors careful guidance, the coal mine is designed strictly in accordance with the coal-mine safety regulations and standard requirements of the design of coal mine. This design links theory with practice, focus on the mine survey and mine geology, ida state and reserves, well service life, Ida forge, mining method, underground transport, lifting, safety and ventilation, drainage and other aspects, has certain guiding significance for similar mining. Key words: Key words:Inclined to explore of development full-seam mining exhaust ventilation low gas Design type: Design type: Analog 1 前 言 该说明书为张家峁一矿开采设计说明书，根据所收集的地质材料，由指导老师张沛老师给予指导，并合理运用平时及课堂上积累的知识，通过查找相关资料，从而完成一个高产、高效、安全的现代化矿井的设计。 本设计说明书从矿山的开拓、开采、运输、通风、提升、排水及工作面的采煤方法、采煤工艺等各个环节进行了详细的叙述，并进行了技术和经济比较。论述了本设计的合理性，完成了毕业设计要求的内容。同时将文字与表格、图片相结合，使设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中，得到了张沛老师和其他各位老师的详细指导以及同学们的帮助，在此深表感谢。由于设计时间和本人能力有限，难免有错误和疏忽之处，望老师给予批评指正。 一一、设计依据设计依据 1.西安科技大学采矿工程专业 2014 年毕业设计大纲 、 毕业设计指导书 。 2.国家煤矿安全监察局煤矿安全规程 。 3.建设部颁发的采矿工程设计手册 ；国家建设强制性条文规定及有关规程、规范和标准和规定。 二二、设计指导思想设计指导思想 严格遵守国家制定的各项有关煤炭工业安全、生产、设计、环保、建设程序等的法律、规章制度等，充分解放思想，认真分析张家峁一矿的地形条件、地质条件、煤层条件、水文地质条件、开采技术条件和外部现状，充分利用当地的现有资源，体现矿井设计的集中化、机械化和技术经济的合理原则，结合实际情况，科学、合理地确定各个系统，因地制宜地积极采用先进的科学技术、先进的工艺、先进的设备和行之有效的操作方法，提高矿井的抗灾能力、经济效益、管理水平，在保证安全生产的前提下最大限度地降低矿井基建投资， 把张家峁一矿建设成系统简单、 机械化程度高、 安全保障能力强、高产高效的现代化矿井。 三三、设计的主要特点及主要技术经济指标设计的主要特点及主要技术经济指标 1.矿井设计生产能力：4.0Mt/a。 2.结合矿井煤层赋存情况和开采技术条件，对矿井开拓、开采方式进行分析、比较2 和论证，确定斜井开拓和一次采全高走向长壁综合机械化采煤法，全部跨落法管理顶板。 3.矿井工作制度：330天/年，井下采用三八工作制，两班采煤，一班准备，日提升时间16小时。 4.矿井主要运输采用胶带运输，辅助运输采用无轨胶轮车连续运输。 3 目目 录录 第第 1 章章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征.1 1.1 井田概况.1 1.1.1 位置及交通.1 1.1.2 地形地貌.1 1.1.3 气象及水文情况.2 1.1.4 矿区概况.4 1.2 井田地质特征.6 1.2.1 地层.6 1.2.2 地质构造.7 1.3 矿体赋存特征及开采技术条件.8 1.3.1 煤层.8 1.3.2 可采煤层.8 1.3.3 煤质.10 1.3.4 煤的风化及氧化与地温、煤尘.12 1.3.5 水文地质.13 1.4 井田勘探类型.13 第第 2 章章 井田开拓井田开拓.15 2.1 井田境界及储量.15 2.1.1 井田境界.15 2.1.2 矿井资源估算.16 2.1.3 安全煤柱.19 2.2 矿井设计生产能力及服务年限.20 2.2.1 矿井工作制度.20 2.2.2 矿井设计生产能力.20 2.2.3 矿井服务年限.21 2.3 井田开拓.21 2.3.1 工业场地及井口位置选择.21 2.3.2 井田开拓主要技术原则.22 2.3.3 井口与工业场地位置方案.22 2.3.5 井筒数目确定.23 2.3.6 井田内划分及开采顺序.23 2.3.7 开拓巷道的布置.23 2.4 开拓方案比较确定.23 2.5 井筒.27 2.6 井底车场及硐室.30 2.6.1 井底车场.30 2.6.2 井底车场主要硐室.30 2.6.3 硐室支护形式及支护材料.31 4 第第 3 章章 大巷运输及设备大巷运输及设备.32 3.1 大巷运输及设备.32 3.1.1 大巷煤炭运输方式选择.32 3.1.2 大巷辅助运输方式选择.32 3.2 运输设备选型.32 3.2.1 带式输送机选型.32 3.2.2 辅助运输设备.33 第第 4 章章 盘区布置及装备盘区布置及装备.38 4.1 盘区布置.38 4.1.1 达到设计生产能力时的盘区数目及位置.38 4.1.2 盘区巷道布置.39 4.1.3 盘区参数的确定.39 4.1.4 盘区通风与排水.40 4.2 采煤方法及回采工艺.40 4.2.1 采煤方法.40 4.2.2 回采工艺.41 4.2.3 工作面设备选型.43 4.2.4 采煤工作面劳动组织.47 4.3 巷道掘进.48 4.3.1 巷道断面及支护形式.48 4.3.2 巷道掘进进度指标.49 4.3.3 掘进工作面个数及设备.49 4.3.4 矿井采掘比例关系、掘进率.50 4.3.5 井巷工程量.50 4.4 技术经济指标分析.51 第第 5 章章 矿井通风与安全矿井通风与安全.53 5.1 拟定矿井通风系统.53 5.2 矿井风量、负压和等积孔计算.53 5.2.1 风量计算.53 5.2.2 风量分配.57 5.2.3 矿井通风负压及等积孔计算.57 5.3 矿井通风设备的选型.60 5.4 概算矿井通风费用.61 5.5 灾害预防及安全装备.62 5.5.1 预防瓦斯爆炸的措施.62 5.5.2 预防井下火灾的措施.63 5.5.3 预防煤尘爆炸的措施.64 5.5.4 井下水灾预防.64 5.5.5 片帮冒顶事故预防.65 5.6 矿井下安全避险“六大系统”.66 5 5.6.1 监测监控系统.66 5.6.2 井下人员定位系统.66 5.6.3 紧急避险系统.66 5.6.4 压风自救系统.67 5.6.5 供水施救.67 5.6.6 通信联络.68 第第 6 章章 提升提升、通风通风、排水和压风设备排水和压风设备.69 6.1 概述.69 6.2 主斜井运输设备.69 6.3 通风设备.70 6.3.1 设备选型.70 6.4 排水设备.71 6.4.1 设计依据.71 6.4.2 设备选型.71 6.4.3 其它.72 6.4 压风设备.72 6.4.1 设计依据.72 6.4.2 设备选型.72 第第 7 章章 环境保护环境保护.75 7.1 环境现状及地面保护物概述.75 7.1.1 自然环境及环境质量现状.75 7.1.2 社会环境概况.77 7.1.3 环境影响分析.78 7.2 主要污染物及污染源.80 7.2.1 固体污染物.80 7.2.3 煤尘（烟尘）防治.80 7.2.4 噪声防治.81 7.2.5 污废水防治.81 7.3 资源开发对生态环境影响与评价.82 7.3.1 工业建筑的保护措施.82 7.3.2 村庄和民用设施的保护措施.82 7.4 资源开采环境损害的控制与生态重建.82 7.4.1 开采引起环境损害的控制方法与土地复垦及生态重建.83 7.4.2 开采引起水资源的损害的控制方法.84 第第 8 章章 建井工期建井工期.85 8.1 移交标准.85 8.2 井巷工程量.85 8.2.1 井巷主要连锁工程.85 8.2.2 井巷工程量.85 6 8.3 建井工期.86 8.3.1 井巷掘进指标.86 8.3.2 井巷工程队.87 8.3.3 建井工期.87 致谢致谢 .88 参考文献参考文献 .89 1 第 1 章 井田概况及地质特征 1.1 1.1 井田概况井田概况 1.1.11.1.1 位置及交通位置及交通 张家峁井田位于陕西省神木县北部，距神木县约 36km。行政区划隶属神木县麻家塔乡及店塔镇管辖。井田地理坐标位于东经11016211102332，北纬 385738390137之间。井田东西长约 10.0km，南北宽约 5.7km，面积 52.1532 km2。 井田所在的榆林地区交通便利， 煤炭外运有充分保障， 先后建成了包(头)神(木)、神(木)朔(山西朔州)、西(安)包(头)铁路神(木)延(安)段等三条铁路。 神朔铁路是为开发神府、东胜煤田而修建的运煤专线铁路，主要承担神木、东胜矿区煤炭外运任务。红柠铁路穿过井田担负红柳林、张家峁、柠条塔的煤炭外运。 陕西省已形成“两纵两横”的高等级公路骨架，公路总里程 19821km。其中，等级公路 5580km。航空基础设施发展迅速，榆林机场有支线飞机可飞往西安、太原、北京、厦门等地。 府谷县、神木县至东胜的公路干线（府新公路事 S301）经井田北部而过，并在鄂尔多斯市和 210 国道高速路相连；井田南经榆林、延安可达西安，北可达鄂尔多斯、包头；东经府谷县可达山西诸县，公路交通状况良好，煤炭外运有充分保障。详见矿井交通位置图 1-1-1 张家峁井田至周边各主要城市及铁路站点距离如下： 张家峁神木县城：36km 张家峁神木北站（店塔） ：15km 张家峁府谷：93km 张家峁榆林市：164km 1.1.21.1.2 地形地貌地形地貌 井田位于陕北黄土高原与毛乌素沙漠的接壤地带。井田地形总的趋势为西南、西北高，中东部低，海拔高程最高 1319.70m（单家阿包三角点） ，最低海拔高程 1088.00m（常家沟河谷处） 。一般在 11501260m。 2 图 1-1-1 矿井交通位置 井田地貌类型可分为风沙滩地区和黄土丘陵沟壑区。井田西南角为风沙滩地区，地表被松散沙层覆盖，地势相对比较平坦，矮丘状固定沙丘和垄崗状半固定沙丘呈波状起伏。近年来植被恢复速度较快，主要有人工种植草地、荒草地、少量沙棘、沙柳等。 1.1.31.1.3 气象及水文情况气象及水文情况 1.1.3.1 气象 本区地处我国西部内陆，为典型的中温带半干旱大陆性气候。气候特点为：冬季寒冷，春季多风，夏季炎热，秋季凉爽，四季冷热多变，昼夜温差悬殊，干旱少雨，蒸发量大，降雨多集中在七、八、九月份。全年霜冻期较长，初霜冻期为九月中下旬，十月初冻结，次年四月解冻。 据榆林市神木县气象站多年累积气象资料分析，主要气象参数如下： 极端最高气温 38.9 极端最低气温 -29.7 近年平均气温 8.8 多年平均降雨量 436.6mm 3 近年最大降雨量 553.1mm 日最大降雨 135.2mm(1977 年 8 月 1 日) 枯水年降雨量 108.6mm(1965) 多年平均蒸发量 1774.1mm 多年平均绝对湿度 7.6mbar 平均风速 2.2m/s 极端最大风速 25m/s(1970.7.18) 最大冻土深度 146cm(1968) 1.1.3.2 矿区水系 窟野河为矿区最大河流，发源于内蒙古自治区伊金霍洛旗，上游为乌兰木伦河，从井田东部自北向南流过，最后注入黄河。据神木县水文观测站资料：该河流域面积7298km2，多年平均流量 17.40m3/s，最小流量 0.02m3/s，最大流量 13800m3/s(1976 年 8月 2 日)。 1.1.3.3 井田内水系 （1）考考乌素沟（河流） 发源于神木县中鸡乡一带，位于井田北部，自西流向东南，汇于窟野河，河宽 1020m，为一条较大的常年性流水河。河谷呈“U”字型，属侵蚀型谷地。河床宽缓，河漫滩及一级阶地发育。一级阶地最宽大于 100m。河谷两旁支沟发育，井田内属于考考乌素沟水系南部的支沟自西向东有：四门沟、李家梁沟、雷家沟、院家梁沟、张家峁东沟、贺地山沟、赵苍峁沟；北部的支沟自西向东有：张家沟、前喇嘛寺沟、捣不赖沟、缸房沟等。 （2）常家沟(河流) 常家沟河由乌兰不拉沟泉和老来沟溪汇合而成，源于井田南部区内，延伸达 7km，自西向东流入窟野河。河谷呈“V”字型，属侵蚀型谷地。河床宽 210m，河漫滩及一级阶地均不发育，一级阶地最宽约 100m。河谷两旁冲沟发育，属于该河流域的大支沟自西向东依次为：乌兰不拉沟、郭家也沟、乔家圪劳沟、水塔沟、大进沟。 (3)水库 常家沟水库位于井田内东南部，建于乌兰不拉河与老来河的交汇处，是神木县目前4 最大的蓄水水库。汇水面积 44km2，水库最大容量 1200 万 m3，供下游三万亩农田灌溉和人畜饮用， 同时该水库亦承担华能公司自备电厂供水任务。 水坝为土质结构， 坝高 46.7m，长 250m，坝面宽 10m，坝底及周围岩石为延安组第三段极弱含水层段。库底被泥沙淤积，库底标高 1111.74m。 洪峰期最高水位 1127.74m， 枯水期水位标高 1121.74m， 蓄水量 154299 万 m3，一般 225 万 m3。 1.1.41.1.4 矿区概况矿区概况 1.1.4.1 矿区开发情况 2004 年 7 月，陕西煤业集团委托中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司编制了神府矿区南区总体规划。 陕北侏罗纪煤田神木北部详查勘探区位于陕北侏罗纪煤田之北部，位于陕西省榆林市神木县北部，属大柳塔、孙家岔、中鸡、麻家塔乡辖区，地理坐标，东经1100511026北纬38523927之间。东以悖牛川、窟野河为界，北达陕蒙边界，西以60、32、54号孔连线为界，南以麻家塔沟与60号孔连线为界。详查勘探区南北长64km，东西宽8.525km， 面积1267km2。 神府矿区南区属陕北侏罗纪煤田神木北部详查区的一部分，位于神木北部详查区之南部，行政区划隶属神木县孙家岔、店塔、麻家塔管辖。矿区范围：北至朱盖塔井田，南以神木北详查区南界为界，东至窟野河及其上游乌兰木伦河，西以神木北部详查区西界为界。规划区南北长约32km，东西宽约19km，面积约625.67km2。 根据陕西省神府矿区南区总体规划 ，张家峁井田北以 137、134 号钻孔连线与孙家岔井田相邻，东以乌兰木伦河、5-2号煤层火烧边界为界，南以坐标点（x=4314673，y=37437000）与坐标点 （x=4314870，y=37446030）连线与红柳林井田相邻，西以 144、198 号钻孔连线与柠条塔井田为界。井田南北长约 17.2km，东西宽约 10.4km，面积145.6km2。 1.矿区开发现状 神府矿区南区有生产煤矿 44 处，大多为乡镇小煤矿，主要分布在考考乌素沟两侧及乌兰木伦河西侧，大多开采 2-2、3-1煤层，生产规模一般为 0. 030.15Mt/a 左右。 龙华煤矿、大哈拉煤矿位于原孙家岔精查勘探区内，龙华煤矿隶属于神木县煤焦电有限责任公司，设计生产能力 0.60Mt/a，井田面积 5.86km2，保有储量 11.04Mt；大哈拉5 煤矿隶属于陕北矿业管理局，设计生产能力 0.30Mt/a，井田面积 3.32km2，保有储量9.66Mt。 2. 井田内小煤矿情况 本次设计张家峁矿权范围（52.1532km2）内尚无小煤矿开采，井田北部分布众多地方个体或联办煤矿，主要开采 5-2、4-2、3-1和 2-2煤层。小煤矿开采有如下特点： （1） 多为平硐房柱式开采，预留煤柱支护。顶板稳定(岩性多为粉砂岩)，局部有小规模垮落，但在垮落之前可沿裂面人工放落。因此，未发生过因大规模顶板冒落灾害事故。 （2） 小煤矿多位于侵蚀基准面之上，多呈疏干状态，一般无需排水设备，个别位于侵蚀基准面之上的煤矿，洞内潮湿，局部低洼处虽有积水但水量较小。 （3） 各煤矿均属无瓦斯矿井，已往井内所有小煤矿均未发生瓦斯及煤尘爆炸事故。但是，近年来，与张家峁井田西部相邻的柠条塔井田，发生了 H2S 中毒事故，井田东部的新民矿区发生了 CO 中毒事故和顶板冒落致死矿工灾害事故，未来煤矿生产中应引以为戒。 （4） 小煤矿主要位于考考乌素沟附近，少量矿井河水通过冲积层渗入矿坑，需水泵抽水疏排，暴雨季节，洪水易冲决护提，溃入矿坑，甚至使煤矿废弃。 (5)生产设备简陋，多采用人工打眼放炮，小型拖拉机运输，电灯照明，无通风设备，或有通风设备而从不启用。 1.1.4.2 矿区经济情况 1农作物与畜牧业 张家峁井田地处陕西北端的神木县，区内民风淳朴，热情好客，社会风气良好。土地贫瘠，农作物有谷子、糜子、大豆等，经济作物有葵花籽、海红果及少量花生等。畜牧业以羊、牛、猪为主。 2矿产 本区主要矿产为煤，具有埋藏较浅、地质构造简单、煤质优良、易开采之特点。是动力、气化、液化、化工、建材等理想用煤。 3经济发展概况 自改革开放以来，尤其是从八十年代煤炭资源开发以后，矿区经济、社会面貌发生6 了较大的变化，经济建设出现了新的局面。随着神府矿区的开发和神朔、神包铁路的建成通车，特别是神府矿区的开发及神府经济开发区锦界工业园的建设，煤炭已成为当地国民经济的第一大产业支柱，也成为陕北榆林能源重化工基地建设的核心产业。神木是中国新型煤都，工业以煤炭为龙头，按照煤电、煤化工和载能三个方向转化，形成了煤炭、电力、煤化工、载能、建材等五大支柱产业。煤炭产业是神木工业的龙头。县境内煤炭产量达到 86Mt，其中地方 33Mt，是全国产煤第一大县。 1.1.4.3 主要建筑材料供应 井田周围无建筑材料生产基地，矿井建设所需的主要建筑材料如钢筋、水泥、木材等均需由外地调入。砖、瓦、沙石等大宗建筑材料可以由外地采购调入，也可以在矿区附近自筹建厂生产，为矿井建设提供部分建筑材料。 1.1.4.4 水源、电源 为满足张家峁矿井的用电，榆林供电局在矿井东北方向约 3km 处新建神木张家峁110kV 变电所，内设 2 台变压器，型号为 SSZ10-31500/110，容量均为 31.5MVA，电压等级为 110/35kV， 其一回 110kV 电源引自神木北郊 110kV 变电所， 输电线路为 LGJ-300/8km；另一回 110kV 电源引自神恒源电厂，输电线路为 LGJ-300/15km，110kV 为双母线接线，35kV 及 10kV 为单母线分段接线，35kV 规划 6 回出线，本期上 3 回，给张家峁矿 2 个间隔。该站现已投运。因此，矿井供电电源可靠。 其他地表水如常家沟水库、考考乌素沟、窟野河等经蓄水净化即可作为矿井临时性供水水源。利用地表水将与下游农田灌溉发生矛盾，河水流量变化较大且携带大量沙。因此，需筑坝截流，储水调节。 1.21.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.11.2.1 地层地层 1.2.1.1 矿区地层 矿区出露地层详见陕北侏罗纪煤田神府矿区南区地层一览表 1-2-1。 1.2.1.2 井田地层 张家峁井田内地表大部分为第四系风成沙及黄土所覆盖，基岩多出露于较大的沟谷之中，依据地表出露和钻孔揭露。 7 表 1-2-1 陕北侏罗纪煤田神府矿区南区地层一览表 地层 界 系 统 组 岩 性 特 征 厚 度 (m) 分布范围 全新统 (Q4) (Q4eol) (Q4al) 以现代风积沙为主， 主要为中细沙及亚沙土， 在河谷滩地和一些地势低洼地带还有冲、洪积层。 060 基 本 全 区分布 马兰组 (Q3m) 灰黄灰褐色亚沙土及粉沙， 均质、疏松、大孔隙度。 030 零星分布 上更 新统 (Q3) 萨拉乌苏组 (Q3s) 灰黄褐黑色粉细沙、亚沙土、砂质粘土，底部有砾石。 0160 零星分布 第 四 系 中更 新统 (Q2) 离石组 (Q2L) 浅棕黄色黄褐色亚粘土、 亚沙土，夹粉土质沙层、古土壤层、钙质结核层，底部有砾石层。 20165 基 本 全 区分布 新近系 上新统 (N2) 保德组 (N2b) 棕红色紫红色粘土或砂质粘土， 夹钙质结核层， 含脊椎动物化石。 0110 基 本 全 区分布 直罗组 (J2z) 紫杂泥岩、砂质泥岩、砂岩，底部有时有砂砾岩。 70134 局部分布 中统 （J2） 延安组 (J2y) 浅灰深灰色砂岩及泥岩、 砂质泥岩，含多层可采煤层， 是盆地的主要含煤地层， 最多含可采煤层 13 层， 一般 36 层， 可采总厚最大 27m， 单层最大厚度 12m。 150280 全区分布 侏罗系 下统 (J1) 富县组 (J1f) 紫红、灰紫、灰绿色砂质泥岩为主，夹黑色泥岩、薄煤线、油页岩、 石英砂岩， 底部为细巨砾岩。 035 基 本 全 区分 布 厚 度不稳定 新 生 界 三叠系 上统 (T3) 延长组 (T3y) 以灰白灰绿色巨厚层状细中粒长石石英砂岩为主，夹灰黑蓝灰色泥岩、 砂质泥岩， 含薄煤线。 88200 矿区东南部沟谷出露 1.1.2 2.2 .2 地质构造地质构造 1.2.2.1 矿区构造 依据鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价(中国煤田地质总局著)国家类地质科研成果，矿区位于东胜靖边单斜构造的陕北斜坡之上。 8 神府矿区南部构造相对简单，未见断层，属构造相对稳定区域。历史上多次构造运动对其影响甚微。主要表现为垂向的升降运动，形成了一系列沉积间断的假整合与不整合面，无岩浆岩活动。总体上为向西缓倾的单斜构造，走向和倾向伴有宽缓的波状和微波状起伏。地层倾角一般为 1左右，局部地段可达 3，坡降 517。 1.2.2.2 井田构造 本井田内先期开采地段以南地层西倾，井田北部及考考乌素沟以北地层急剧北倾，同时伴有宽缓起伏。地层倾角小于 3，一般倾角 12。各期次地质勘探工作均未见到断层及岩浆岩，故属构造简单一类区。 1.3 1.3 矿体赋存特征及开采技术条件矿体赋存特征及开采技术条件 1.1.3 3. .1 1 煤层煤层 延安组为井田含煤岩系，含煤众多。总共有 7 层煤，但达到可采的煤层仅有 2 层，自上而下编号为 4-2、5-2号煤层，含煤系数 9.0%。 1剖面含煤性特点 （1）第一、第四段含厚和特厚煤层，局部为巨厚煤层。 （2）第二段含薄中厚煤层 3 层。 （3）各主要煤层间距变化不大。 2平面含煤性特点 各钻孔可采煤层总厚在 4.2224.27m 之间， 平均厚度 11.96m。 煤层最厚处位于井田西部，总体规律是西厚东薄。由于受后期剥蚀作用和煤层自燃作用的影响，东部可采煤层总厚度相对较小。 1.3.2 1.3.2 可采煤层可采煤层 井田可采和局部可采煤层共有 2 层，分别为 4-2、5-2号煤层，分述如下： （1）4-2煤层 位于延安组第二段顶部，井田内埋藏深度 0.00263.13m，底板标高 10751155m，煤层厚度 1.704.05m，平均厚度 3.34m。厚度变化幅度较大。煤层结构较复杂，含夹矸03 层， 一般 23 层， 夹矸岩性多为粉砂岩， 少数为炭质泥岩。 顶板岩性多为细粒砂岩、粉砂岩，次为泥岩；底板岩性以粉砂岩为主，其次为泥岩及粉砂岩。为基本全区可采薄9 中厚煤层，可采面积 39.994km2。见图 1-3-1 图 1-3-1 4-2号煤层分布范围及等厚线图 （2）5-2煤层 位于延安组第一段中部或上部，井田内埋藏深度 0.00220.89m，底板标高 10041080m，煤层厚度 2.477.35m，平均厚度 5.66m，极差 1.80，标准差 1.61，说明该煤层厚度变化较大。属沉积稳定的全区可采中厚厚煤层。开采地段煤层厚度 5.556.35m，平均厚度 6.09m，可采面积为 17.168 km2。详见 5-2煤层分布范围及等厚线图。区内由西向东呈分岔状，分岔区上分层编号为 5-2。5-2煤层结构简单，大多数见煤点不含夹矸，部分煤层底部含 1 层夹矸， 夹矸厚度一般为 0.100.20m。 直接顶板以粉砂岩和砂质泥岩为主，其次为中粒砂岩和细粒砂岩。底板以粉砂岩为主，次为泥岩。见图 1-3-2 图 1-3-2 5-2号煤层分布范围及等厚线图 10 井田可采煤层特征详见表 1-3-1。 表 1-3-1 可 采 煤 层 特 征 表 煤层 编号 煤层厚度(m) 最小最大 平均 煤层结构 煤层间距(m) 最小最大 平均 可采程度 4-2 1.704.05 3.34 结构较复杂，含夹矸 23 层。 基本全区可采 5-2 2.477.35 5.66 结构简单，一般不含夹矸，个别含12 层夹矸。 40.8270.29 55.55 全区可采 1.1.3 3. .3 3 煤质煤质 1工业分析 (1) 分析基水份(Mad)、全水份(Mt) 本区各煤层原煤水份(Mad)平均含量变化范围为 8.377.10%，变化范围不大。各层煤相比较，水份含量变化规律明显，基本上是由上至下水份含量逐渐减少。浮煤分析基水份一般也有所降低。综合平均值在 7.645.72%之间。 以往在井田内小煤矿中采取了、5-2号煤层全水分煤样，其中：5-2煤层各一个样， 。经测试、5-2煤层全水分含量为 7.25%。除 5-2煤层属低全水分外，其余各煤层均属中等水分煤级别。 (2) 原煤灰分(Ad)产率 4-2号煤层：灰分产率在 3.4015.82%之间，平均值 7.10%。属特低灰分煤； 5-2号煤层：灰分产率在 3.0111.41%之间，综合平均值为 6.09%，属特低灰分级别煤层。 (3) 浮煤挥发分产率(Vdaf) 区内各层煤原煤干燥无灰基挥发分综合平均值处 33.8538.89%之间， 浮煤干燥无灰基挥发分综合平均值处于 33.7238.34%之间。 4-2、5-2煤层分别为 36.48%和 34.44%，属中高挥发份煤层。 (4) 煤中硫分(St.d) 井田内各煤层原煤全硫含量(St.d)平均值处于 0.27%0.39%之间，变化幅度很小，11 均属特低硫煤级别。 2有害元素 (1) 磷(Pd) 各煤层原煤磷含量平均值为 0.00130.012%，其中 5-2号煤层含量为 0.012%，属低磷煤，其它各煤层均为特低磷煤。 (2) 砷(Asad) 各煤层原煤砷含量极微，综合平均值在 0.52ppm 之间。均属于一级含砷煤。井田内各层煤均符合工业酿造和食品加工业用煤砷含量不得超过 8ppm 的质量要求。 (3) 氟(Fad) 原煤中氟含量平均值在 2272ppm 之间。氟是化学活性很强的非金属元素。煤燃烧后，仅有 5%的氟化物残留在煤灰中，95%的氟化物多以 SiF4H2F2等形态挥发出来而污染环境。 (4) 氯(Cld) 各层煤原煤氯含量综合平均值在 0.020.064%之间，大部属特低氯煤级别，仅 5-2煤属特低氯煤级别。 3煤灰成分及煤灰熔融性(ST) 井田内各层煤中无机矿物质含量特点是硅铝酸盐矿物含量较高， 其次为碳酸盐矿物，硫化物含量最低。各煤层煤灰中碱性氧化物（Fe2O3+ CaO+MgO+K2O+Na2O）含量为 11.0347.23%；酸性氧化物（SiO2+Al2O3+TiO2）为 41.2484.3%。碱性氧化物中氧化钾和氧化钠含量分别为 0.191.15%及 0.050.71%。剖面上含量变化较小，各层煤差别不大。 4.工艺性能 （1） 煤的粘结性及结焦性 各主要煤层粘结指数(GRI)为零或接近于零，焦渣特征绝大部分为 2 或 3，显微煤岩成分中丝质成分含量为 50.162.9%，这些指标表明井田内各层煤均不具备粘结性，结焦性亦很差。 （2） 发热量 各层煤原煤干燥基高位发热量(Qgr.d)平均值在 28.5332.25MJ/kg 之间；浮煤发热量较原煤有所增加，在 31.6832.99 MJ/kg 之间。 12 依据 GB/T15224.7-2004煤炭质量分级发热量分级标准， 4-2、5-2均属特高热值煤。 （3） 煤的气化指标 各煤层在 850时，煤对 CO2还原率综合平均值为 10.9618.64%，活性值偏小；在950时，对 CO2还原率综合平均值为 35.5549.95%，活性值仍达不到工业气化用煤的要求(值超过 60%)。随着温度升高，值迅速增大。当温度升至 1100时，各煤层对CO2还原率综合平均值为 75.65%94.23%（4-2煤） ，均可做为气化用煤。 （4） 低温干馏 焦油产率(Tar.ad)：各煤层焦油产率在 3.2012.50%之间，综合平均值为 7.56%10.43%，属富油煤。半焦产率(CR.ad)：各煤层在 66.0088.70%之间，综合平均值为68.21%74.59%。 1.3.1.3.4 4 煤的风化及氧化与地温煤的风化及氧化与地温、煤尘煤尘 1煤的风化 井田内各煤层埋藏浅，地层倾角平缓，煤系与第三系、第四系直接接触或者裸露。各煤层在露头处均已自燃或风化。煤层风化后，物理性质及化学性质发生了较大的变化，呈土状或者粉沫状，丧失了原来的工业用途。由于井田内地形高差悬殊，冲刷剥蚀作用强烈，风化煤基本无法保存，仅 4-2煤层在井田东南部（由 ZH31、ZH58 号等钻孔所控制的小面积）有保留。 2煤的氧化 露头处煤层遭受氧化后，光泽变暗，裂隙发育，易破碎呈菱形体碎快。但这些外观特征的变化，仅限于露头处不足 10m 的范围内。另外，各煤层部分钻孔、井田内所施工的探槽煤样、小煤矿煤样中也略有反映。煤芯样化学分析中，也出现少量次生腐植酸，靠近煤层自燃边界及露头线的腐植酸含量较高，在 0.511.2%之间，一般 25%，向深部含量降低，一般为零或 0.52%。说明井田内煤变质阶段低，埋藏较浅，易受氧化。 3.地温 本井田补充勘探采用数字测井方法以连续记录曲线的方式，在 9-1、11-2 两钻孔进行了简易测温工作，简易测温数据与以往成果接近，说明多年来地温无明显变化。区内地温梯度最大为 3.47/100m，最小为 1.92/100m，平均地温梯度为 2.70/100m。多13 年平均恒温带的深度为 2040m，温度为 13.2，属无热害异常区。 4.煤尘 本井田补充勘探各煤层共采集煤尘爆炸性实验样 21 个，实验结果表明区内各可采煤层均有煤尘爆炸危险，未来在矿山开采中应予以足够重视。 5.煤的自燃倾向 根据测定结果，各煤层均属自然发火和有可能自然发火的煤层，不同的是自然发火的难易程度有所差异。 5-2煤层易自然发火的样品数较多； 4-2煤层虽不具或很少具易自然发火的特征，但因井田内各层煤煤类大部分为长焰煤，变质程度低，故仍具有很大的自然发火可能。 1.3.1.3.5 5 水文地质水文地质 张家峁井田位于神府矿区的南部，处于矿区水文地质分区的过渡地带，具有上述矿区三种不同的水文地质分区特征。以昌城、郭山任圪塔至常家沟水库一线为界。西南为风沙滩地区，东北为黄土梁峁丘陵区，河谷区位于井田中部的考考乌素沟和南部的常家沟沟谷地段。因此，本井田水文地质条件既符合区域水文地质的一般规律，又具有其特殊性。 1.41.4 井田勘探类型井田勘探类型 从 1983 年到 2006 年先后有数支勘探队进行了陕北侏罗纪煤田的勘探，到 2007 年 6月，受陕煤集团神木张家峁矿业有限公司委托，陕西省煤田地质局一三一队根据陕国土资矿采划200431 号国土资函批复范围进行了张家峁井田补充地质勘探。在充分利用神北普详查资料、原张家峁井田精查地质报告、柠条塔露天井田精查地质报告的基础上，依据煤、泥炭地质勘探规范（DZ/T0215-2002）和固体矿产勘探/矿山闭坑地质报告编写规范 （DZ-T0033-2002） ，编制了陕西省陕北侏罗纪煤田神府矿区南区张家峁井田补充勘探地质报告 。 依据以往勘探工作程度，补充勘探所选用的勘探手段有：控制测量及工程测量、水文地质图检测、煤田钻探、地球物理测井、采样测试与化验。 补充勘探共施工探煤钻孔 25 个，水煤兼并钻孔 2 个，火境孔 4 个，累计钻探进尺5270.37m；地球物理测井 31 个钻孔，计 5087.00 实测米；水文地质图检测 145.60km2；14 采集各类样品 612 个（组） 。并送陕西省煤田地质局化验室测试与化验，测试化验成果可靠。 陕西省陕北侏罗纪煤田神府矿区南区张家峁井田补充勘探地质报告 已通过国土资源部矿产资源储量评审中心评审并在国土资源部备案。根据评审意见，井田补充勘探工作达到了规范规定的勘探程度要求，报告可以作为矿井初步设计的地质依据。 15 第 2 章 井田开拓 2.1 2.1 井田境界及储量井田境界及储量 2.1.12.1.1 井田境界井田境界 2.1.1.1 国家主管部门对张家峁井田范围的批复 关于张家峁井田境界， 国家发改委和国土资源部的批复文件有： 2006 年 8 月 15 日，国家发展和改革委员会对陕西省神府矿区南区总体规划批复的境界；2006 年 12 月11 日，国土资源部经商国家发改委，对关于陕西省神府新民、榆神、榆横、渭北煤炭国家规划矿区矿业权设置方案的批复的境界。具体如下： 1国家发展和改革委员会批复的矿区总体规划中的张家峁井田境界 根据国家发展和改革委员会文件（发改能源20061621 号）所批复的陕西省神府矿区南区总体规划 ，张家峁井田北以 137、134 号钻孔连线与孙家岔井田相邻，东以乌兰木伦河、5-2号煤层火烧边界为界，南以坐标点（x=4314673，y=37437000）与坐标点 （x=4314870，y=37446030）连线与红柳林井田相邻，西以 144、198 号钻孔连线与柠条塔井田为界。井田南北长约 17.2km，东西宽约 10.4km，面积 145.6km2。 2国土资源部关于矿业权设置方案批复的张家峁井田境界 根据国土资函2006659 号文关于陕西省神府新民、榆神、榆横、渭北煤炭国家规划矿区矿业权设置方案的批复 ，以考考乌素沟为界，将考考乌素沟以北区域（包括海湾井田和张家沟区）合并为张家峁北区整合区设置采矿权，将考考乌素沟以南区域（包括14个小煤矿） 并入张家峁井田设置采矿权。 即张家峁井田地理坐标位于东经11016 211102332，北纬385745390326之间。东与新民区隔窟野河相望；南与红柳林井田、西与柠条塔井田、北与张家峁北区相邻。井田东西最大宽度 11.00km，南北最大长度 9.50km，矿权面积 83.96km2，由 10 个拐点坐标相连而成。 2.1.1.2 张家峁井田范围内地方、乡镇煤矿分布情况 在国土资函2006659 号文所批复的张家峁井田范围内，根据陕西省煤田地质局一三一队提供的陕西省陕北侏罗纪煤田神府矿区（南区）张家峁井田地质报告资料，已取得生产许可证的现合法生产小煤矿共有 14 个。其中西部有 4 个煤矿批准开采 2-2、16 3-1及 4-2号煤层，面积约 6km2。东部区域（约 24km2）有 10 个煤矿，新窑上、张家峁、訾家庄、盖沟联营等 4 个煤矿已经批准开采最下一层 5-2号煤层，目前已经进入 5-2号煤层中开采，其余 6 个煤矿虽然未批复开采 5-2煤层，但批复的开采标高已经进入 5-2煤层中。小煤矿开采方式多为平硐房柱式开采，预留煤柱支护，生产设备简陋，采用人工打眼放炮，小型拖拉机运输，电灯照明，无通风设备或有通风设备而从不启用，生产规模多为年产 315 万吨。2.1.1.3 张家峁井田范围调整建议 根据张家峁井田内各小煤矿的采矿权范围设置及开采现状分析， 并从地方矿产管理局获得的各煤矿采掘监测资料证实，小煤矿开采区域各煤层资源已经千疮百孔，开采深度有深有浅。 如果按照国土资函2006659 号文所批复，将考考乌素沟以南区域并入张家峁井田设置采矿权，如此将带来一个无法回避的问题，即：张家峁矿井需要对井田 14 个小煤矿的煤炭资源进行整合，由张家峁矿井统一规划开采。 鉴于其他原因，设计建议在国土资函2006659 号文所批复的张家峁井田范围基础上，将井田内 14 个小煤矿开采区域做为地方小煤矿资源整合区，按照陕西省人民政府关于矿产资源整合工作的实施意见 （陕政发200639 号）组织实施。并结合陕西省国土资源厅 关于陕西煤业集团有限责任公司张家峁煤矿采矿权申请范围内矿权调查情况补充说明的函（陕国土资矿采便字2009第 32 号），将井田南部的吃开沟煤矿与本井田重叠部分划出。 调整后的张家峁的井田范围：北以小煤矿开采边界为界，南与红柳林矿相邻，东为煤层露头，西与柠条塔接壤。井田东西长约 10.0km，南北宽约 5.7km，井田面积为52.1532km2。 调整后的张家峁井田范围由 11 个拐点坐标圈定，见表 2-1-1。 2.1.2 2.1.2 矿井资源估算矿井资源估算 本次设计矿井资源估算依据为陕西省煤田地质局一三一队编制了 陕西省陕北侏罗纪煤田神府矿区南区张家峁井田补充勘探地质报告 （52.66km2） 。 2.1.2.1 矿井地质资源量 1估算煤层及其范围 17 表 2-1-1 调整后的张家峁井田范围拐点坐标表 坐标(m) 拐点编号 纬距(X) 经距(Y) 1 4320480.000 37437000.000 2 4320480.000 37442010.000 3 4321780.000 37445200.000 4 4319300.000 37447350.000 5 4316900.000 37444120.000 6 4314870.000 37446030.000 7 4314748.000 37440412.000 8 4315380.000 37440410.000 9 4314995.000 37439283.000 10 4314870.000 37439275.000 11 4314673.000 37437000.000 参与矿井资源量估算的煤层共计 2 层。其中：估算煤层 2 层，分别为 4-2、5-2号煤层； 。估算范围根据陕国土资矿采划200431 号及陕国土资矿采便字2009第 32 号文划定的张家峁井田范围（52.1532km2）或勘探工程控制下的煤层可采边界、剥蚀边界、煤层自燃为界。 2工业指标 本井田煤炭资源丰富，地层倾角小于 3，一般倾角 12，煤类以不粘煤和长焰煤为主，主要作动力用煤和化工用煤，地处非缺煤地区。根据我国的能源政策和煤炭资源状况，按目前煤矿开采的技术经济条件，结合煤、泥炭地质勘探规范的要求，井田内各煤层的一般性工业指标如下： 最低可采厚度为 0.80m； 各煤层最高灰分17.0MJ/kg。 3资源量估算方法 本井田各煤层为近水平煤层，构造简单，各煤层厚度变化小，规律性明显，以稳定煤层型为主。故本次采用水平投影面积、煤层视厚度、地质块段法进行资源量估算。 18 4煤层视密度 4-2号、5-2号煤层视密度值为 1.32； 5资源估算结果 张家峁井田（52.1532km2）2 层煤层总资源量估算为 587.75Mt。其中：探明的内蕴经济资源量（331）202.82Mt，控制的内蕴经济资源量（332）122.53Mt，推断的内蕴经济资源量（333）262.24Mt。 本井田先期开采地段资源总量估算为 184.91Mt。其中：探明的内蕴经济资源量（331）130.69Mt，控制的内蕴经济资源量（332）19.14Mt，推断的内蕴经济资源量（333）35.08Mt。 根据现行煤炭工业矿井设计规范，矿井地质资源量为勘探地质报告提供的查明煤炭资源的全部，包括探明的内蕴经济的资源量 331、控制的内蕴经济的资源量 332、推断的内蕴经济的资源量 333。则全井田地质资源量为 587.75Mt。 2.1.2.2 矿井资源评价和分类 张家峁井田可采和局部可采煤层共有 2 层，分别为 4-2、5-2号煤层。其中： 4-2号煤基本全区可采，厚度为 1.704.05m，平均 3.34m；5-2号煤层全区可采，厚度为 2.477.35m，平均厚度 5.66m；见表 2-1-2。 表 2-1-2 矿井地质资源量汇总表 单位:Mt 资源量 范围 煤层 331 332 333 合计 4-2 56.78 43.00 80.87 180.65 5-2 146.04 79.53 181.53 407.10 全井田 （52.1532km2） 合计 202.82 122.53 262.24 587.75 4-2 29.64 6.72 10.92 47.28 5-2 101.05 12.42 24.16 137.63 先期开采地段 (331+332)/(331+332+333)=80.99% 331/(331+332+333)=70.08% 合计 130.69 19.14 35.08 184.91 2.1.2.3 矿井工业资源 地质资源量中探明的资源量 331 和控制的资源量 332，经分类得出的经济的基础储量 111b 和 122b、边际经济的基础储量 2M11 和 2M22，连同地质资源量中推断的资源量333 的大部分，归类为矿井工业资源。即扣除了 331、332 储量中的次边际经济的资源19 量 2S11、2S22。 矿井工业资源按下式计算： 矿井工业资源111b122b2M112M22333k 式中 k 为推断的资源量 333 的可信度系数， 根据本井田地质构造及各可采煤层赋存情况，设计取 0.9。 经计算，矿井工业资源为 561.51Mt。 2.1.2.4 矿井设计资源 矿井工业资源减去设计计算的断层煤柱、河流煤柱、井田境界煤柱和地面建筑物、构筑物等永久保护煤柱损失量后的资源为矿井设计资源。 经计算， 本井田去除井田境界、常家沟水库等永久保护煤柱后，矿井设计资源为 542.6 Mt。 2.1.2.5 矿井设计可采储量 矿井设计可采储量为矿井设计资源减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率。即： 矿井设计可采储量矿井设计资源工业场地和主要井巷煤柱煤量开采损失。 采区回采率：根据设计布置， 4-2、5-2号号煤层采区回采率为 80%， 经计算，矿井设计可采储量 421.29Mt。详见表 2-1-3： 表 2-1-3 矿井资源汇总表 单位：Mt 永久煤柱损失 保护煤柱 煤层 工业资源 井田边界 水库 乌兰不拉沟 小计 设计资源 主要井巷 小计 开采损失 设计可采储量 4-2 172.56 1.92 0.96 2.88 169.68 3.82 3.82 33.17 132.69 5-2 388.95 4.12 11.91 16.03 372.92 12.17 12.17 72.15 288.6 合计 561.51 6.04 12.87 18.91 542.6 15.99 15.99 105.32 421.29 2.1.3 2.1.3 安全煤柱安全煤柱 对于常家沟水库进行扩大保护煤柱保护。设计井下留设的保安煤柱主要有：井田边界煤柱、常家沟水库保护煤柱、煤层露头防水煤柱、风井场地以及主要大巷保护煤柱。 20 1井田边界煤柱、主要大巷保护煤柱 井田境界煤柱宽度取 20m；煤层大巷两侧煤柱宽度各留 40m。 2常家沟水库及风井场地保护煤柱 根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 （2000 年出版） ，常家沟水库及风井场地按 I 级保护级别维护。即：风井场地周围围护带宽度取 15m；常家沟水库周围围护带宽度以最大库容量水面线外推 20m 计算。本井田煤层为近水平煤层，围护带下伏各煤层按表土层移动角=45，基岩层移动角75，计算保护煤柱范围。矿井生产时应实测常家沟水库实际的保护范围，并对保安煤柱进行相应调整。经计算常家沟水库保护煤柱留设 170 米，工业广场边界煤柱留设 60 米（利用垂直剖面投影法计算） 。顺槽煤柱留设 20 米。 2.2 2.2 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 2.2.1 2.2.1 矿井工作制度矿井工作制度 矿井设计年工作日为 330d，每天 3 班作业，其中 2 班生产、1 班准备。每天净提升时间为 16h。 2.2.2 2.2.2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 根据矿井资源储量与设计手册初步确定矿井设计生产能力为 4.0Mt/a， 设计按一次设计、连续施工、回采工作面分期投产的模式建设。 矿井生产能力的确定主要考虑了以下因素： 1资源量 本次设计张家峁矿井井田范围面积 52.1532 km2，地质资源量估算为 587.75Mt，工业资源 561.51Mt，扣除各种煤柱和开采损失后，设计可采储量 421.29Mt，有条件建设4.0Mt/a 设计生产能力的大型矿井。按设计规范对矿井服务年限的规定，本矿井井型为4.0Mt/a 时，服务年限满足规范要求。但井型再增大后，矿井服务年限则不能满足规范要求。 2开采技术条件 本井田地质构造及水文地质条件简单，煤层赋存条件好，埋藏浅、瓦斯低，煤层平缓。主采的 4-2、5-2煤层均为中厚及厚煤层，适合采用一次采全高综采工艺开采，工作面21 生产能力较大。对 5-2煤层而言，因赋存稳定、厚度大，有采用一个工作面实现 4.0Mt/a的条件。 3煤质及市场条件好 张家峁井田煤质优良，具有“三低一高一富”的特点，即：低灰、低硫、低磷、高发热量、富油煤。煤类以长焰煤（41）为主，次为不粘煤（31） ，各煤层煤类单一，是优质的环保型煤和化工原料用煤，目前其深加工的产品在国内、国外市场上供不应求。 4煤炭外运销售条件优越 包 （头） 西 （安） 线已全线铺通， 该线路从井田以东约 9km 处南北向通过； 神 （木） 朔（州）线从井田东北方向的神木北站接轨，向东至朔州并与北同蒲线相连。神府矿区南区运煤专线正在建设当中，设有张家峁装车站，是本矿井煤炭外运的主要通道。 5有先进的经验可以借鉴 综上所述，设计认为矿区总体规划批复的 4.0Mt/a 设计生产能力是合适的。 2.2.32.2.3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限按下式计算： TZ/（KA） 式中： T矿井服务年限，a； Z矿井设计可采储量，Z 421.29 Mt； A矿井设计生产能力，A 4.0Mt/a； K储量备用系数，取 1.3。 T421.29/(1.34.0)81.02a 张家峁矿井设计生产能力为 4.0Mt/a，考虑到本矿井井下开采的煤层压茬关系，对5-2煤层而言井田东部无压茬关系的区域不具备实现较长时间连续稳产的条件。因此矿井服务年限为 81.02a，满足现行煤炭工业矿井设计规范 （GB 50215-2005）中的规定。 2.3 2.3 井田开拓井田开拓 2.3.12.3.1 工业场地及井口位置选择工业场地及井口位置选择 1本次设计张家峁井田范围东西长约 10.0km，南北宽约 5.7km，面积 52.1532km2。22 地质资源量为 587.75Mt，工业资源为 561.51Mt，矿井设计可采储量为 421.29Mt。储量丰富，地质构造简单，区内无大的断裂及褶皱构造，也无岩浆岩侵入。 2井田有可采和局部可采煤层 2 层，分别为 4-2、5-2号煤层。其中：4-2号煤基本全区可采，厚度为 1.704.05m，平均 3.34m； 5-2号煤层全区可采，厚度为 2.477.35m，平均厚度 5.66m； 3井田内各可采煤层结构简单，分布范围大小不一，各煤层火烧（侵蚀）边界参差不齐，自东向西呈阶梯状分布。 4地面地形复杂，铁路、公路修筑比较困难，合适的工业场地选择范围较少。 5井田北部小煤矿开采区作为地方煤矿整合区由地方政府及煤炭管理部门实施整合。井田开拓应考虑可阻止小煤窑越界开采本矿资源的开拓方式。 2.3.22.3.2 井田开拓主要技术原则井田开拓主要技术原则 1矿井设计生产能力 4.0Mt/a。设计按一次设计、连续施工、回采工作面分期投产的模式建设。 2应用国内外先进设备，提高生产集中化水平，提高工作面单产，简化生产环节。 3井下开拓巷道布置应根据煤层赋存情况分煤组联合布置，合理加大盘区尺寸，增加工作面推进长度，减少工作面搬家次数，充分发挥采掘设备的生产能力，适应未来发展的需要。 4 井下辅助运输应采用被实践证明设备性能较好， 能够实现连续运输的无轨胶轮车，以减少辅助运输环节的人员及设备，提高运输效率。 5工业场地的选择尽量靠近煤炭储量中心，并考虑铁路运出方向，方便煤炭外运。 2.3.32.3.3 井口与工业场地位置井口与工业场地位置方案方案 按照上述井田开拓主要技术原则，通过现场勘察，结合井下条件，设计提出以下两个工业场地方案： 方案一：工业广场位于井田东北部 4-2、5-2的火烧区上方，场地自然标高为1209m。 方案二：工业广场位于井田东部 5-2火烧区上方，场地自然标高为1210m。 2.3.4 井筒形式的确定 张家峁一矿矿体埋深较浅，煤层倾角近水平（1） ，井田内无大的地质构造。23 根据当地地形及煤层赋存形式、矿井生产能力、通风方式以及排水的要求,矿井主井和副井都采用斜井，回风井采用立井。 2.3.52.3.5 井筒数目确定井筒数目确定 张家峁一矿共设三个井筒，主斜井、副斜井、回风立井。 2.3.62.3.6 井田内划分及开采顺序井田内划分及开采顺序 本井田内 5-2煤层全区可采，4-2煤部分可采，煤层为近水平（1）,故划分一个水平，其中 5-2煤为主采水平，4-2煤设置辅助水平。水平内划分盘区开采。盘区以大巷为盘区界。首采盘区的首采工作面暂时放在 5-2煤一盘区待达产后开采 4-2煤。煤层之间进行下行开采，盘区内工作面后退式开采。 2.3.72.3.7 开拓巷道的布置开拓巷道的布置 根据设计方案，在水平内布置开拓大巷。主要运输大巷、辅助运输大巷及回风大巷三巷布置。其中回风大巷沿煤层顶板掘进，主要运输大巷、辅助运输大巷沿煤层底板平行布置，大巷之间煤柱留设 40m。 2.4 2.4 开拓方案比较确定开拓方案比较确定 根据井口和工业场地位置方案，结合煤层赋存条件，相应提出两个井田开拓方案进行技术经济比较。 方案一： 井田采用斜井开拓方式。工业场地布置主、副两条斜井，其中主、副斜井井口标高1209m。结合煤层赋存情况，设计两条斜井首先揭露 5-2号煤层，井底标高为1075m，主斜井装备胶带输送机担负煤炭运输任务；副斜井采用无轨胶轮车担负矸石、人员、设备及材料等辅助运输任务。回风井场地布置在井田中部，场地内布置一条回风立井。井口标高为1189m。井筒落底于 5-2号煤层，担负矿井回风任务兼安全出口。全井田共划分为 2 个盘区。采用中央分列式通风。 方案一井田开拓平面图与剖面图见图 2-4-1，2-4-2。 24 ABCD5-2煤回风大巷5-2煤回风大巷5-2煤主要运输大巷5-2煤主要运输大巷5-2煤辅助运输大巷5-2煤辅助运输大巷回风立井回风立井机头变电所机头变电所消防材料存放硐室消防材料存放硐室爆破材料发放硐室爆破材料发放硐室一 盘 区一 盘 区二 盘 区二 盘 区I一盘区一盘区二盘区二盘区巷道联络巷巷道联络巷4-2煤辅运斜巷4-2煤辅运斜巷陕煤集团张家峁一矿陕煤集团张家峁一矿采矿工程专业毕业设计采矿工程专业毕业设计姓名姓名学号学号班级班级指导指导评阅评阅 井田开拓平面图 井田开拓平面图 比例尺 比例尺 图 号 图 号 日 期 日 期 1:10000 1:10000西安科技大学能源学院采矿工程系西安科技大学能源学院采矿工程系刘 东刘 东10030206101003020610采矿1006班采矿1006班副斜井副斜井主斜井主斜井主排水硐室与配电室主排水硐室与配电室水仓水仓5-2煤东翼回风大巷5-2煤东翼回风大巷5-2煤东翼主运大巷5-2煤东翼主运大巷连采掘进头连采掘进头辅运顺槽辅运顺槽回风顺槽回风顺槽I4-2煤煤仓4-2煤煤仓工业广场工业广场管子道管子道15.46283(288)283(288)11.2北开切眼开切眼 图 2-4-1 井田开拓平面图 25 陕 煤 集 团 张 家 峁 一 矿陕 煤 集 团 张 家 峁 一 矿采 矿 工 程 专 业 毕 业 设 计采 矿 工 程 专 业 毕 业 设 计姓 名姓 名学 号学 号班 级班 级指 导指 导评 阅评 阅 井 田 开 拓井 田 开 拓 I- II- I剖 面 图剖 面 图 比 例 尺 比 例 尺 图 号 图 号 日 期日 期 1:2 00 0 1:2 00 0西 安 科 技 大 学 能 源 学 院 采 矿 工 程 系西 安 科 技 大 学 能 源 学 院 采 矿 工 程 系刘 东刘 东100 302 06 10100 302 06 10采 矿 100 6班采 矿 100 6班4 - 2 煤 火 烧 区4 - 2 煤 火 烧 区x = 3 7 43 1 9 0 5 . 0 5x = 3 7 43 1 9 0 5 . 0 5y = 4 3 20 6 9 4 . 9 1y = 4 3 20 6 9 4 . 9 1z = + 1 2 0 9z = + 1 2 0 9x = 37 4 3 1 90 9 . 8 6x = 37 4 3 1 90 9 . 8 6y = 43 2 0 7 73 . 1 7y = 43 2 0 7 73 . 1 7z = +1 2 0 9z = +1 2 0 95x = 3 74 2 6 4 1 0 . 1 9x = 3 74 2 6 4 1 0 . 1 9y = 4 3 19 3 2 6 . 8 8y = 4 3 19 3 2 6 . 8 8z= + 1 1 4 9z= + 1 1 4 91 5 .4 5 0 0 m6 1 2 7 6 m I -II -I 剖 面 图剖 面 图 1 :20 00 1 :20 00 图 2-4-2 井田开拓剖面图 26 北A说明:张家峁井田补充勘探地质报告附图编制，图中等高线为5-2煤层底板等高线。1、本图根据陕西省煤田地质局一三一队提供的陕西省陕北侏罗纪煤田神府矿区南区2、图中尺寸均以m为单位,括号内数字表示倾斜巷道之斜长。BCD3、图中-剖面见图C1532G-109-2。 图 2-4-3 井田开拓平面图 27 方案二： 井田采用斜井开拓方式。工业场地布置主、副两条斜井，井口标高为1210m 均落底于 5-2号煤层，井底标高为1045m。其中主斜井装备胶带输送机担负煤炭运输任务；副斜井设计为缓坡斜井， 采用无轨胶轮车担负矸石、 人员、 设备及材料等辅助运输任务。大巷垂直于井筒布置，沿南北走向。在井田边界设回风立井。 方案二井田开拓平面图见图 2-4-3。 以上二个方案从技术上分析，其优缺点如下： 方案一：斜井开拓方案 优点：1矿井采用斜井开拓，系统简单，管理方便。 2工业场地紧邻矿区铁路与省道，煤炭外运方便。 3地面交通方便，进场道路工程量小。 4工业场地压煤少。 缺点：1. 穿过 5-2号煤层火烧区，相应地增加了施工难度。 2.巷道掘进较多，初期投资大。 方案二：斜井开拓方案 优点：1三角煤较少，后期开采方便。 2相比方案一井筒穿越火烧区距离较少，费用低。 缺点：1工业场地与矿区铁路线高差较大，不具备铺设铁路专用线的条件，产品煤只能通过汽车运至铁路装车站。同时由于地形复杂，地面煤炭运输不方便。 2地面交通不方便，进场道路工程量大。 3.相比方案一的斜井开拓，井筒较长不易长久的维护。 井田开拓方式技术经济比较见表 2-4-1 综合上述分析比较，方案 I 既减小了总运输长度，又降低了通风难度。为整个矿井尤其是中后期的开采带来很大的方便，并且减少了很多的花费。根据以上的显著优点，因此，设计方案推荐 I。 2.52.5 井筒井筒 矿井达产时共有主斜井、副斜井、回风立井3个井筒，除回风立井井口在井田中央的28 风井场地外，其余井口均位于矿井工业场地内。 表 2-4-1 井田开拓方式技术经济比较表 序 号 项目名称 方案一 (井田东北部火烧区场地开拓方案) 方案二 (井田东部火烧区场地开拓方案) 井筒名称 主斜井 副斜井 主斜井 副斜井 倾角 16 6 230 26 净断面积(） 11.9 21.9 11.9 20.1 表土 15.7 30.4 27.6 30.4 掘进断面积() 基岩 13.4 25.6 23.1 25.6 净宽(m) 4.0 5.8 4.0 5.6 1 井筒 特征 斜长(m) 482 1272 3700 3860 总长度(m) 2754 7560 2 井筒 工程 量 总体积(m3) 33592.6 121616 井筒投资 3520 9856 地面运输 2306 4419 防洪工程 总计 5526 14275 3 可比 部分 投资 (万元) 比较 0 8749 1主斜井 主斜井净宽4.0m， 净断面11.9m2， 倾角15.4， 长度500m， 井筒内装备1部带宽为1.4m胶带输送机担负全矿井煤炭提升任务兼进风。另外敷设一趟消防洒水管、动力电缆及弱电电缆等。 2副斜井 副斜井井筒净宽 5.8m，净断面 21.9m2，倾角 6，长度 1279m，满足无轨胶轮车的行驶要求，担负矿井辅助运输及进风。 井筒断面布置见图 2-5-2。 3回风立井 回风立井井筒直径 6.5m，净断面 33.2m2，井筒垂深 149m。担负矿井回风任务。 井筒断面布置见图 2-5-3 29 图2-5-1 井筒断面布置 图 2-5-2 井筒断面布置 30 图 2-5-3 井筒断面布置 2.62.6 井底车场及硐室井底车场及硐室 2.6.12.6.1 井底车场井底车场 因主运输系统选用带式输送机连续运输，辅助运输系统选用无轨胶轮车运输，无需井底转载环节。因此，井底车场形式十分简单。 2.6.22.6.2 井底车场主井底车场主要硐室要硐室 井底车场附近布置的主要硐室有：主排水泵房及井底水仓、主变电所、胶带搭接硐室、爆破材料发放硐室、井下消防材料库及井下永久避难硐室等。 1水仓 井底水仓布置在石门中，入口与辅助运输石门相连。根据张家峁井田勘探地质报告的矿井涌水量计算，本矿井先期开采地段正常涌水量 156.87m3/h，最大涌水量157.44m3/h。为提高矿井排水系统的安全，考虑一定的安全系数，设计采用的矿井正常涌水量为 170m3/h，最大涌水量为 220m3/h。根据煤矿安全规程 ，井底水仓的有效容31 量应为： Q17081360m3 设计水仓长度为 120m，净断面积为 12.8m2，有效容量约 1536m3。故设计水仓容量有足够的富裕，大于矿井 8h 的正常涌水量。 井底水仓采用水仓清理机进行清理，煤泥装入胶轮车，由副斜井运至地面处理。 2井下爆破材料发放硐室 由于井下绝大部分巷道沿煤层布置，并由综掘机及连续采煤机掘进，仅少量斜巷及硐室为岩石工程。因此，井下火药用量很少，井下仅设置爆破材料发放硐室，设计容量为 200kg。爆破材料发放硐室设在回风大巷附近，距离大巷间距符合煤矿安全规程的规定，库房形式设计为壁槽式。爆破材料发放硐室采用混凝土砌碹支护。 3. 主变电所 主变电所位于主排水泵房的东侧，与主排水泵房联合布置。 4. 井下消防材料库 消防材料库位于辅助运输石门与胶带输送机石门之间， 与辅助运输石门有一个可供无轨胶轮车出入的通道，并按规定存有必需的材料。 2.6.3 2.6.3 硐室硐室支护形式及支护材料支护形式及支护材料 主排水水泵房、 中央变电所， 井下永久避难硐室等大断面硐室采用混凝土砌碹支护，其它硐室可根据情况采用锚网喷支护。 32 第 3 章 大巷运输及设备 3.13.1 大巷运输及设备大巷运输及设备 3.1.13.1.1 大巷煤炭运输方式选择大巷煤炭运输方式选择 胶带运输具有系统简单、自动化程度高、管理方便、运力大、有利于实现矿井高产高效和适应产量变化（根据市场需求）等特点。本矿井煤炭储量丰富、煤质优良、煤层生产能力大，具有得天独厚的实现高产高效条件。大巷地质条件较好满足胶带运输的要求。因此，确定煤炭运输采用胶带输送机运输方式。 3.1.23.1.2 大巷辅助运输方式选择大巷辅助运输方式选择 根据矿井巷道沿煤层掘进，坡度一般5，回采工作面采用大功率采煤机回采，巷道为综掘机及连续采煤机掘进、锚网支护，采掘工作面用人、用料数量少等特点，需要一种方便、灵活快捷的辅助运输方式与之配套。无轨胶轮车运输目前在国内外已广泛使用，尤其对近水平煤层沿煤层布置大巷的矿井来说，是最有效的辅助运输方式。该方式虽然设备一次投资较高，但优点十分突出，系统的设置与维护工作量极少，没有中间环节，可实现地面至井下连续运输，为有效利用工时、实现高产高效、快速掘进创造了有利的条件。因此，设计确定井下辅助运输采用无轨胶轮车运输方式。 矿井人员乘无轨胶轮人员运输车通过副斜井可直达井下各工作地点；物料、设备采用多用途无轨胶轮车从地面经副斜井可直接到达井下各个使用地点。 3.23.2 运输设备选型运输设备选型 3.2.13.2.1 带式输送机选型带式输送机选型 带式输送机的选型计算根据采矿工程设计手册进行。考虑井下工作面生产能力与峰值煤量、大巷条件、煤流系统的前后期能力协调、主运输设备的配套情况等，经过多方案比选和计算，矿井 5-2煤大巷带式输送机主要技术参数如下： 1.5-2煤大巷带式输送机 5-2煤大巷带式输送机主要技术参数：B=1400mm，Q=2500t/h，V=4.0m/s， L=2300m，带强为 St2500N/mm 的钢丝绳芯阻燃输送带，驱动型式为头部双滚筒三驱动，配 710kW33 防爆电动机三台，CST750KS 型可控起/停驱动装置三台（速比 i=24.5714） 。采用头部液压拉紧方式，为 ZLY-02-320 型（防爆）液压绞车自动拉紧装置。 3.2.23.2.2 辅助运输设备辅助运输设备 3.2.2.1 设计依据 井下主要大巷、回采工作面顺槽采用综掘机及连续采煤机掘进、挂网锚喷（杆）支护，辅助运输大巷铺设混凝土路面，厚度 300mm。 1矿井设计生产能力：4.00Mt/a。 2工作制度：设计年工作日 330 天，采用“三八”工作制。 3副斜井及井下辅助运输巷道均为单车道双向行驶，一般情况下如运送矸石、材料及人员车辆的会让采用直接通过方式， 其它大型车辆如支架搬运车的会让采用主斜井与副斜井之间的联络巷、 胶带输送机大巷与辅助运输大巷之间的联络巷解决， 联络巷每500m 布置一条。人员等候点设在井口及井下各作业地点，地面设备器材库距副斜井井口约 120m。 4运输最大件为综采液压支架，其重量按 43t 考虑。 5辅助运输量 矿井移交生产时，井下布置 1 个 5-2煤综采工作面、2 个综掘工作面、1 个岩普掘工作面。矿井达产时再增加 2 个连采机掘进工作面。综掘工作面设计进度 500m/月，连采机掘进工作面 10001500m/月，岩普掘工作面设计进度 120m/月。为了给矿井达产创造有利条件，矿井辅助运输系统按达产时考虑，设计一次到位。 根据巷道布置、支护方式及采掘进度，矿井移交投产一盘区，主要运输的物料为锚杆、金属网片、水泥、砂石、轻质砌块、坑木、管道等；主要运输的设备为采掘工作面装备和电器设备；工作面安装期为 14 天，搬家期为 10 天；为错开运输高峰，考虑工作面安装和搬家与大巷铺底错开，且每天运输 4 班；人员运输考虑以各采掘工作面人员一次运到位为基础，兼顾其它固定工作点的人员运输。以此为基础计算矿井辅助运输量。 6辅助运输距离 副斜井：长度 1279m 矿井达产时，人员材料、设备等运输的最远点为一盘区 4-2煤回采工作面，单程运距约为 10000m。 34 3.2.2.2 设备选择 1人员运输车辆选择 运送人员选用 WC20R 型防爆胶轮车，主要技术参数如下： 防爆柴油机：TY4100FB； 功率：45kW； 乘车定员：20 人； 整车质量：4.02t； 最小转弯半径：内转 4.2m，外转 7.5m； 最高车速：29km/h； 最大爬坡能力：12； 整车外形尺寸：610019502050（mm） 。 为节省路途时间，提高工效，所有采掘人员必须一次运送到位，最大班下井人员108 人。据此需同时运行 WC20R 型 20 座胶轮车 5 辆。 此外，考虑其他辅助人员如生产指挥人员、地测人员以及检查人员的运送和轻型货物（如爆破材料、班中餐、检修备件等）的运输，增加 WC2J（A）型防爆生产指挥车（5人座）及 WC2J（A）型防爆运人车（12 人座）各 2 辆。 WC2J（A）型防爆生产指挥车（5 人座）主要技术参数如下： 防爆柴油机：TY4100FB（A） ； 功率：45kW； 额定载重量：2.0t； 整车质量：3.44t； 最小转弯半径：内转 4.5m，外转 6.5m； 最高车速：29km/h； 最大爬坡能力：12； 整车外形尺寸：496018802160（mm） 。 WC2J（A）型防爆运人车（12 人座）主要技术参数如下： 防爆柴油机：TY4100FB（A） ； 功率：45kW； 35 额定载重量：2t； 整车质量：3.44t； 最小转弯半径：内转 4.5m，外转 6.5m； 最高车速：29km/h； 最大爬坡能力：12； 整车外形尺寸：496018802160（mm） 。 2水泥、砂石散装物料及矸石等运输车辆选择 运送水泥、砂石散装物料及井下矸石等选用 WC5E 型防爆无轨胶轮材料车（配 3t 随车吊） ，其主要技术参数如下： 防爆柴油机：CKS6108QFB； 功率：75kW； 额定载重量：5t； 整车质量：7.8t； 最小转弯半径：内转 3.7m，外转 6.5m； 最高车速：37km/h（空载） ，32km/h（满载） ； 最大爬坡能力：14； 整车外形尺寸：656019602000/680019602400（配 3t 随车吊） （mm） 。 考虑辅助运输的种类多样，为了满足运输的灵活性及节能，配备 WC3E 型防爆无轨胶轮材料车（配 1.5t 随车吊）及 WC8 型防爆无轨胶轮材料车。 WC3E 型防爆无轨胶轮材料车主要技术参数如下： 防爆柴油机：CKS6108DFB； 功率：64kW； 额定载重量：3t； 最小转弯半径：内转 3.7m，外转 6.0m； 最高车速：32km/h（空载） ，30km/h（满载） ； 最大爬坡能力：14； 整车外形尺寸： 640018802000/680018802400（配 1.5t 随车吊） （mm） 。 WC8 型防爆无轨胶轮材料车主要技术参数如下： 36 防爆柴油机：6121FB； 功率：85kW； 额定载重量：8t； 整车质量：12t； 最小转弯半径：7.2m； 最高车速：31km/h； 最大爬坡能力：14； 整车外形尺寸：781023401860（mm） 。 矿井正常生产时为每日三班运输，根据运量，按 WC5E 型防爆无轨胶轮材料车每车净载重 5t 考虑。 3支架及大件设备运输车 为实现采煤工作面快速搬家或搬运液压支架上、下井，保持车辆正常循环的需要，结合国内外支架搬运车技术现状，选用比塞洛斯澳大利亚井下采矿设备有限公司 FBL15CHT55 型支架及大件设备搬运车。该车除可运输支架、采煤机、泵站、机头等整件大设备并协助安装外，也可搬运其它重物料。 FBL15CHT55 型支架搬运车性能及参数如下： 动力装置：Caterpillar 3126 DITA 195kW/260hp Detroit6V92； 功率：195kW/ (260hp)； 排气系统：228 kW/305hp； 最大载重能力：55000kg； 最大爬坡能力：14.5。 根据采煤工作面设备配置，液压支架为 154 架，按工作面搬家时间 10d 考虑，每天4 班作业，搬运车重载速度 9km/h，空车速度 12km/h。经计算，选用 FBL15CHT55型支架搬运车 3 辆。 4大设备铲运车 设计选用 2 台 FBL55 型支架铲运车担负支架、采煤机、泵站、机头等整件大设备短途运送并协助安装，也可搬运其它重物料。 FBL55 型支架铲运车性能及参数如下： 37 功率：195kW/ (260hp)； 最大载重能力：55000kg； 最大爬坡能力：14.5。 5材料铲运车 为解决采掘工作面及其他地点的短途物料设备运送、巷道清理，并协助进行巷道铺底和采掘工作面小型设备运输及安装，选用 2 辆常州科研试制中心有限公司生产的 WJ6FB 型防爆铲运车，每台车辆带铲斗、铲叉及升降平台各 1 个。其性能及参数如下： 防爆柴油机：CKS6108QFB； 功率：75kW； 额定斗容：6m3； 额定载重量：6t； 额定举升重量：6t； 整机质量：16t； 最小转弯半径：内转 3.2m，外转 6.1m； 最高车速：29km/h（空载） ，19km/h（满载） ； 最大爬坡能力：14； 整车外形尺寸： 837022002000 （斗） /860022002000 （叉） /910023002000（平台） 。 此外，为提高运输效率，配备了 10 只 3m3集装箱和 5 只工具存放箱。 38 第 4 章 盘区布置及装备 4.14.1 盘区布置盘区布置 4.1.14.1.1 达到设计生产能力时的盘区数目达到设计生产能力时的盘区数目及及位置位置 4.1.1.1 首采盘区位置的选择 首采盘区位置选择着重考虑了如下因素： 1初期盘区应尽量布置在井底附近，以减少初期大巷的开拓工程量，缩短投产时间，节省矿井初期投资。 2资源勘探控制程度高，煤层赋存条件及开采条件好。 3尽量扩大单个盘区尺寸，以减少工作面搬家倒面次数，增加盘区储量，以满足工作面生产能力和盘区服务年限要求。 设计本着早出煤早见效的原则，结合井田开拓推荐方案，确定投产盘区为一盘区。 一盘区走向长 2.53.8km，倾斜宽 8.210.3km，面积 26.71 km2，可采储量149.56Mt，工作面推进距离 2460 m3100m。 4.1.1.2 盘区和工作面数目 设计矿井移交生产和达到设计生产能力时共布置 1 个盘区（一盘区） 。移交生产时盘区内布置 1 个 5-2煤一次采全高综采工作面。根据回采工作面接续安排，5-2煤层开采3 年后， 4-2煤生产系统即可形成，矿井转入 4-2煤开采，届时布置 1 个 4-2煤回采工作面和 2 个 4-2煤掘进工作面。其中 4-2煤首采工作面布置在 4-2号煤层风氧化带以西约 900m处，向大巷方向推进，工作面推进距离 2450m； 4.1.1.3 煤层开采顺序 本井田可采煤层达 2 层，两层煤最大间距仅 50.41m，煤层开采顺序总体上应先采上部煤层，后采下部煤层。但结合本井田煤层赋存特点，各煤层火烧区边界或可采边界自上而下由井田东部边界向西依次推移。为减少初期投资，使矿井尽快达产并取得更好的经济效益，本次初步设计矿井移交时，首先开采 5-2煤层，在井田东部边界处布置 1 个5-2煤回采工作面和一个综掘工作面，矿井生产能力 4.0Mt/a。在 5-2号煤层大约开采 3年以后，再在 4-2煤层布置 1 个回采工作面，以解决煤层压茬关系。当外部运输条件具39 备时，当一盘区 4-2煤开采结束解决了煤层压茬关系后，再回到 5-2煤布置 1 个回采工作面。 上述开采顺序的主要优点是： 15-2号煤层开采条件好，煤层生产能力大，初期能够实现“一井一面”的现代化矿井模式。 2矿井初期生产系统简单、集中，生产管理方便。 3初期开采 5-2号煤层，煤质好，原煤灰分在 7%以下，发热量 29.2MJ/Kg，煤层结构简单、基本不含夹矸，可以不经洗选，只需在生产准备车间利用筛分手选系统对原煤进行选分即可满足用户要求，节省投资。因此，矿井投产前三年经济效益好，投资回报率高。同时初期开采 5-2号煤层还有利于开拓煤炭市场，提高矿井经营能力和迅速还贷。 其缺点是，由于 4-2煤与 5-2煤煤层厚度差异较大，故 5-2煤层单独采用一种规格型号的综采设备。5-2煤层开采 3 年后，其综采设备将不能用于 4-2煤层，必须另外购置采煤设备。 4.1.24.1.2 盘区巷道布置盘区巷道布置 盘区巷道布置的主要原则是简化巷道系统和运输环节并为无轨胶轮车运输创造条件。根据井田开拓部署，本着多做煤巷、少做或不做岩巷的原则，井下开拓大巷均分煤组沿主采煤层布置。即 4-2号煤辅助运输大巷、胶带输送机巷，但回风大巷布置在 4-2号煤层顶板以上的岩层中；5-2号辅助运输大巷、胶带输送机巷、回风大巷均布置在 5-2号煤层中。各盘区利用分煤组大巷直接布置回采工作面即条带式开采。 回采工作面顺槽采用三条巷道布置形式，分别为回风顺槽、胶带输送机顺槽和辅助运输顺槽，其中辅助运输顺槽在工作面采完后保留，可作为下一个回采工作面的回风顺槽，顺槽中心距 40m，顺槽之间的煤柱 20m。回采工作面顺槽均直接与大巷相连接。 根据巷道布置形式及开采方法，盘区内各工作面均采用走向长壁后退式开采法，工作面由井田边界向大巷方向推进，各区段采用顺序式开采方式。 4.1.4.1.3 3 盘区参数的确定盘区参数的确定 一盘区煤层近水平分布，南北长约 4.7 km，东西长约 11.0 km，盘区工作面沿大巷条带式布置，每个工作面长 240m，煤柱 20m。 工作面生产能力见表 4-1-1 40 盘区生产能力确定： CrmVLA 95. 032. 16 . 52112240 =3.56 Mt/a 式中:A 一个工作面生产能力,Mt/a; L 回采工作面长度,m; V 工作面年推进度,m/a; m 煤层厚度或采高,m; r 煤层容重,T/3m ; C 工作面回采率,一般取 0.930.97 表 4-1-1 工作面生产能力表 工 作 面 生产能力(Mt) 编 号 及名称 装备 回采煤层 工作面长 度(m) 采高(m) 年 推进 度(m) 视密度(t/m3) 月 年 备注 15201 综采 5-2 240 5.66 2112 1.32 0.34 3.8 回采率95% 掘进 综掘 5-2 5.66 5500 1.32 0.027 0.3 4.1.4.1.4 4 盘区通风与排水盘区通风与排水 盘区通风 新鲜风流从主、副斜井进入井下，经辅助运输大巷和主要运输大巷进入运输顺槽和辅助运输顺槽；冲洗工作面后的污风，经工作面回风顺槽、回风大巷，由回风立井排出地面。回采工作面采用全负压通风，掘进工作面采用局部通风机压入式通风。回采工作面与掘进工作面均采用独立通风系统。 盘区排水 工作面涌水由工作面带式输送机巷、辅助运输巷排至 5-2煤大巷，因 5-2煤大巷东高西低， 设计在大巷东端布置有井底水仓、 水泵房， 在大巷按一定距离设置盘区局部水仓，由盘区局部水仓集中排至井底水仓，再由副斜井排到地面。 4.2 4.2 采煤方法及回采工艺采煤方法及回采工艺 4.2.1 4.2.1 采煤方法采煤方法 41 本井田可采和局部可采煤层共有 2 层，分别为 4-2、5-2号煤层。其中： 4-2号煤层厚度 1.704.05m， 平均厚度 3.34m。 厚度变化幅度较大， 煤层结构较复杂，含夹矸 03 层，一般 23 层，夹矸岩性多为粉砂岩，少数为炭质泥岩。顶板岩性多为细粒砂岩、粉砂岩，次为泥岩；底板岩性以粉砂岩为主，其次为泥岩及粉砂岩。为基本全区可采薄中厚煤层，可采面积 39.994km2。 5-2号煤层厚度 2.477.35m， 平均厚度 5.66m。 属沉积稳定的全区可采中厚厚煤层。5-2煤层结构简单，大多数见煤点不含夹矸，部分煤层底部含 1 层夹矸，夹矸厚度一般为0.100.20m。直接顶板以粉砂岩和砂质泥岩为主，其次为中粒砂岩和细粒砂岩。底板以粉砂岩为主，次为泥岩。 井田内地质构造极为简单， 为一平缓向西倾斜的单斜构造， 倾角小于 3， 一般 12，沿走向及倾向上有宽缓的起伏。区内未发现断裂，除烧变岩外，岩石裂隙也不发育。煤层瓦斯含量低，水文地质条件简单，煤层顶底板易于管理。 根据上述各可采煤层赋存条件及开采技术条件， 设计确定各煤层采煤方法为走向长壁采煤法，全部垮落法管理顶板。 4.2.2 4.2.2 回采工艺回采工艺 4.2.2.1 工作面参数的确定 1. 工作面采高 工作面采高必须和煤层地质条件、采煤设备及采煤工艺相适应。根据首采盘区 5-2煤层赋存条件一盘区 5-2煤层厚度 2.477.35m，平均厚度 5.66m。 ，结合所选的采煤设备和已确定的采煤工艺，工作面采高随煤层厚度变化而变化，5-2煤层首采工作面采高5.66m。 2.工作面长度 工作面长度是决定其产量和效率的主要因素，适当加大工作面长度，不仅可以减少工作面的准备工程量， 提高回采率， 而且也可以减少工作面端头进刀等辅助作业的时间，有利于提高工作面产量和效率。随着煤炭科技的发展，我国综采回采工艺有了长足的发展，生产管理经验比较丰富、成熟；工作面产量也有了很大的提高。目前，国内长壁综采工作面长度一般在 150350m。工作面长度与开采条件、矿井生产能力、技术装备水42 平、工人素质及操作水平、管理水平等诸多因素有关，生产实际中必须综合考虑，合理选择。 结合工作面生产能力及开采技术条件，设计确定工作面长度取 240m。 3.工作面推进长度 本矿井煤层倾角小，地质构造简单，工作面推进长度基本不受地质条件影响，设计根据工作面长度，设计生产能力及盘区的合理划分，确定 5-2煤层长壁综采工作面推进长度 2000m/a 左右。 4. 采煤机截深 采煤机截深应根据煤层的物理性质、 煤层赋存情况和工作面生产能力以及采煤机性能综合确定。采煤机截深太大，会增大采煤机截割功率，增加截齿消耗；截深太小，又需增大采煤机的牵引速度，本设计采煤机截深为 0.8m。 4.2.2.2 采煤工艺选择 首采盘区煤层平均倾角 1左右，无大的断裂及褶皱，无岩浆活动痕迹。井田地质构造及水文地质条件较简单，为低瓦斯矿井。根据上述煤层赋存特点和开采技术条件，设计 5-2煤层采用综合机械化采煤工艺。 采煤机落煤、 装煤、 刮板输送机运煤、 液压支架支护顶板， 端头采用端头支架支护。采用工艺系统为： 采煤机落煤装煤刮板输送机运煤破碎桥式转载机转载带式输送机运送。工作面循环作业方式：割煤移架推溜。 1. 进刀及割煤方式 采煤机在工作面的进刀方式，将直接影响工作面的工时利用以及采煤机效能的发挥。根据我国综采工作面的实际情况，设计采用端部斜切进刀，双向割煤方式。 2. 移架 工作面实行追机作业，顺序移架。移架滞后采煤机 5m 左右进行。移架时，先收护帮板， 同时降立柱， 操作移架千斤顶， 以刮板输送机为支点向前移架。 移动一个步距后，立即升柱，打出护帮板。 3. 推移刮板输送机 在采煤机割煤、移架后推移刮板输送机。推移刮板输送机滞后采煤机 2025m 左右进行，推移刮板输送机时以支架为支点操作手把，并应保证至少有 23 个推溜千斤顶43 同时动作。 4.2.34.2.3 工作面设备选型工作面设备选型 对于回采工作面装备，引进设备性能好，可靠性高，效率高，较易达到高产高效，近年来在国内多个矿井创造了较好的经济效益；国内设备通过近几年的发展，设备性能较以前有较大的提高，且设备价格低，维修便利。结合相邻矿区采用国产设备的成功经验，经综合考虑，本矿井 5-2煤回采工作面装备采用主要采煤设备引进、其它配套国产设备的方案，尽量减少矿井初期投资，同时满足矿井高产高效的需要； 4-2煤回采工作面装备考虑采用国产化装备。 15-2煤层长壁综采工作面设备选型 （1）采煤机 随着综采工作面装备水平的提高和矿井生产能力的增大，采煤机选型有向大截深、高速度、大功率发展的趋势。根据本区煤层条件，采煤机选型应满足下列要求： 1）井田煤层硬度大，首采区煤层厚度比较大，故应选用较大功率采煤机； 2）采煤机截割效率高，装煤效果好； 3）牵引速度快，稳定性好，操作安全，采用电牵引。 据资料统计，国外高产高效工作面的开机率一般在 70%以上，最高达 97%；国产高产工作面的开机率平均 50%。考虑本矿井为新建矿井，初期管理水平及开采经验较少，设计确定采煤机组每班开机率为 35%。 按矿井设计生产能力 4.0Mt/a 考虑， 首采 5-2煤层长壁综采工作面日产量应在 11354t/d 左右，则采煤机的平均截割牵引速度可按下式计算： 600 . 3)()(11354KTCBHLILV 式中：L工作面长度，m；取 240m H采高，m；平均取 5.6m B截深，m；取 0.8m 煤层容重，t/m3；取 1.32 t/m3 T每班工作时间，h；取 8h I采煤机开缺口行程，m；取 50m 44 K采煤机组开机率，%；取 35% C工作面回采率，%。取 93% 经计算，采煤机的平均截割牵引速度 V3.71m/min，平均割煤能力 1316t/h。 根据国内外采煤机割煤能耗资料，开采 1t 煤所需能量为 0.80.9kW.h，按照能耗系数法，根据以上计算的采煤机平均截割牵引速度及割煤能力，求得 5-2煤采煤机功率为 10441184kW。 根据以上计算，并考虑切割硬煤的要求，应适当加大采煤机的切割功率。设计 5-2煤选用引进的大功率电牵引双滚筒采煤机，其主要技术参数需满足如下条件： 装机功率 2000kW 左右，截深 0.8m，最大采高 6.3m，额定生产能力大于 1500t/h，牵引方式为销排式无链电牵引，额定电压 3300V，频率 50Hz。 初步选择 7LS-7 型，最大采高 6352mm，截深 800mm，总装机功率 2000kW。 （2）工作面可弯曲刮板输送机、转载机、破碎机 工作面刮板输送机选型需要满足以下四个方面的要求： 1）运输能力与采煤机生产能力相适应，并留有一定的峰值富余系数； 2）外型尺寸和牵引方式与采煤机相匹配； 3）运输机长度与工作面长度相一致； 4）支架宽度与刮板输送机的节距相一致。 采煤机的生产能力按下式计算： BMVQ60 式中：Q采煤机小时割煤量，t/h； V采煤机牵引速度，取 3.71m/min； M煤层开采厚度，平均取 5.6m； B截深，取 0.8m； 煤的容重，1.32t/m3； 有效截割系数，取 0.9。 经计算，采煤机的生产能力 Q1185t/h 考虑到 5-2煤层厚度大，采煤机割煤过程中会产生煤壁片帮，增加落煤量。因此，45 工作面刮板输送机、转载机、破碎机的运输能力应比采煤机的生产能力大，留有一定的峰值富余系，故选择工作面刮板输送机、转载机、破碎机选型如下： 可弯曲刮板输送机选用 SGZ1250/31000 型，主要技术参数为：设计长度 240m，运输能力 2000t/h，电机功率 31000kW，额定电压 3300V，频率 50Hz。 刮板转载机选用 SZZ1550/525 型，主要技术参数为：设计长度 60m，转载能力2000t/h，额定电压 3300V，装机功率 525kW，频率 50Hz。 破碎机选用 PCM400 型， 主要技术参数为： 额定破碎能力 2000t/h， 装机功率 400kW，额定电压 3300V，频率 50Hz。 以上 5-2煤回采工作面“三机”均选用国产设备。 （3）液压支架 1）架型选择 本井田初期盘区内煤层埋深在 160m 以内，煤层赋存平缓，顶板一般为粉砂岩，中等稳定和稳定类型，底板为泥质粉砂岩、砂页岩，也较稳定。结合国内外高产高效工作面经验，结合我国架型选择要求，回采工作面液压支架采用掩护式，支架的顶梁要求采用整体刚性结构，不使用铰接顶梁，以使掩护式支架具有结构简单、操纵方便、造价较低、便于维修的特点，带一个护帮板，支架底座采用带有提底座千斤顶的刚性底座。 2）支架高度 支架支护高度按下式计算确定： 最大高度：HmaxMmax+S1 式中：Mmax工作面设计最大采高，取 6.0m； S1伪顶厚度或浮煤冒落厚度，取 0.3m。 最小高度：HminMmin -S2 式中：Mmin工作面设计最低采高，取 3.2m； S2顶板最大下沉量和支架前移时的最小可缩量，取 0.25m。 根据以上公式计算，液压支架的最大高度为 6.3m，最小高度 2.95m 左右。 3）支架支护强度的计算 支架支护强度按以下经验公式计算： 46 P=(68)M 式中：P支架支护强度，t/m2； M采高，取 5.6m； 顶板岩石容重，取 2.6t/m3。 经计算，液压支架的支护强度为：87.36116.48t/m2。 根据支架支护强度的计算，借鉴国内外液压支架选型经验及高产高效工作面的特点，对 5-2煤回采工作面液压支架的技术参数要求如下： 架型为掩护式，支撑高度 2.86.3m，支护强度不小于 120t/m2（1.2Mpa） ，工作阻力大于 10000 kN，推移行程不小于 950mm，支架中心距 1750mm。移架方式采用电液阀控制并要求能与采煤机联动，能显示支架工作状态、故障情况；具有随机操作和成组操作功能；移架速度低于 10s。 根据以上技术要求，设计初步选择国产 ZY12000/28/63D 型掩护式液压支架，其电液控制系统、密封件、液压阀、胶管、接头等采用进口部件。主要技术参数为：支撑高度 2.86.3 m，支架中心距 1750 mm，工作阻力 12000kN，支架重量 43t/架。 4）顺槽可伸缩胶带输送机 顺槽可伸缩胶带输送机的铺设长度要与工作面推进长度相适应， 小时运量应与工作面生产能力相匹配。 经计算， 工作面顺槽胶带机选型需要满足以下参数： 运量 2000t/h，带宽 1.4m， V=4.0m/s， PVG2500， 电机功率 3500kW， 电压等级 1140V， 运输长度 3086m。 5）乳化液泵站、喷雾泵站 为提高液压支架支护速度， 与采煤机切割速度相适应， 要求乳化液泵站具有大压力、大流量，并保证设备冷却等安全使用要求。因此，乳化液泵站、喷雾泵站考虑采用引进设备。主要技术参数为： 乳化液泵站选用引进的 S375 型，由四台乳化液泵、二台乳化液箱组成，工作压力37.5MPa，公称流量 430L/min，总功率 4280kW，额定电压 1140V，频率 50Hz。 喷雾泵站选用引进的 S300 型，由三台泵、一个水箱组成，工作压力 14.3MPa，公称流量 500L/min，总功率 3160kW，额定电压 1140V，频率 50Hz。详见表 4-2-1 47 表 4-2-15-2煤层大采高综采工作面主要采煤设备技术特征表 序 号 设备名称 型号 主要技术特征 备注 1 采煤机 7LS7 采高 3.26.3m,截深 0.8m， 装机功率 2000kW，电压 3300V 引进 2 掩护式液压支架 ZY12000/28/63D 支架高度 2.86.3m， 中心距 1750mm， 电液阀控制，工作阻力 12000kN，重量 43t 3 液压支架过渡架 ZY12000/28/55D 支架高度 2.85.5m， 中心距 1750mm， 电液阀控制，工作阻力 12000kN 4 液压支架端头架 ZY12000/28/55D 支架高度 2.85.5m， 中心距 1750mm， 电液阀控制，工作阻力 12000kN 5 可弯曲刮板输送机 SGZ1250/31000 设计长度 240m，运输能力 2000t/h，功率31000kW，电压 3300V 6 破碎机 PCM400 破碎能力 2000t/h，功率 400kW，电压 3300V 7 转载机 SZZ1550/525 输送能力 2000t/h， 设计长度60m， 功率525kW，电压 3300V 8 可伸缩胶带输送机 带宽 1400mm，PVG2500，输送能力 2000t/h，运距 3086m，功率 3500kW，电压 1140V 9 乳化液泵站 S375 工作压力 37.5Mpa，公称流量 430L/min，功率4280kW，电压 1140V，四泵二箱 引进 10 喷雾泵站 S300 工作压力 14.3Mpa，公称流量 500L/min，功率3160kW，电压 1140V，三泵一箱 引进 4.2.44.2.4 采煤工作面劳动组织采煤工作面劳动组织 一、工作制度和作业方式 工作面采用“三八制” 、 “两采一准”正规循环作业。每天出勤 54 人，其中生产班15 人，检修班 20 人，区队管理及材料员 4 人。生产班按工种分为机电组、支架组、三机组和煤机组。机电组负责电气设备的运行，支架组负责移架、推移刮板输送机，三机组负责三机的运转，煤机组负责采煤机的运转。检修班工种分为电气组、支架组、三机组、煤机组和辅助组，分别负责电气设备、支架、 三机和采煤机的检修工作，辅助组负责材料的下放和回收以及巷道维护等工作。 工作面设计日循环 8 个，循环进度 0.8m，循环产量 1419 万 t。 48 二、劳动组织 工作面劳动组织见表 4-2-2。 三 循环作业 本工作面采用“三八”制，每班作业时间为 8 小时。 附图：综采工作面循环作业图 表4-2-2综采面劳动组织表 出勤人数 序号 工 种 生产班 检修班 生产班 管理人员 合 计 1 班 长 2 2 2 6 2 采煤机司机 3 3 3 9 3 支架工 5 3 5 13 4 泵站检修 1 1 5 电气检修 5 5 6 三机检修 3 4 3 10 7 电工 1 1 1 3 8 采煤机检修 3 3 9 队 长 1 1 10 技术员 3 3 11 合 计 15 20 15 4 54*1.5=81 4.34.3 巷道掘进巷道掘进 4.3.14.3.1 巷道断面及支护形式巷道断面及支护形式 综合机械化采煤要求巷道断面大，加之本矿井煤巷数量多，需要考虑运输，通风和矿压等因素确定合理的断面和支护形式。设计通过类比、计算，结合矿井的具体情况，对各类巷道的断面及支护形式确定如下： （1）主、副斜井井筒采用半圆拱断面，净断面分别为 11.9m2、21.9m2表土段采用49 混凝土砌碹支护，基岩段采用锚喷支护，普通法施工。回风立井采用圆形断面，断面积为 33.2 m2。 （2）高产高效工作面装备及内燃无轨运输设备的采用均要求加大巷道断面，设计本矿井所有煤巷断面为矩形，宽度 4.85.8m，高度一般为 3.203.50m，采用树脂锚杆锚梁网（喷）支护，必要时增加锚索。 （3）开切眼采用锚杆支护，因断面较大，必要时增加锚索。在工作面前 25m 的顺槽内，采用超前支架及单体液压支柱加强支护，以承受因工作面采动而增加的移动支撑压力。 4.3.24.3.2 巷道掘进进度指标巷道掘进进度指标 矿井井巷工程量绝大部分为煤巷，其掘进进度指标参照国内机掘等级队的较高水平确定。主要井巷掘进进度如下： 岩巷（平巷） 120m/月 （斜巷） 100m/月 煤巷（普掘） 300m/月 （综掘） 500m/月 硐室 800m3/月 连续采煤机掘进进度指标如下： 大巷 1000m/月 顺槽 1500m/月 4.3.34.3.3 掘进工作面个数及设备掘进工作面个数及设备 4.3.3.1 掘进方式及工作面个数 根据开拓部署和移交盘区煤层厚度变化情况，矿井移交投产时煤巷、半煤岩巷工程量约占 70%左右，从减少投资等方面因素考虑采用综掘机掘进是合适的。矿井达产后除个别硐室与斜巷为岩石工程外，其它巷道均沿煤层布置，煤巷、半煤岩巷工程量约占85%以上，并且综采推进速度快，采用连采机不管是掘进和回采均较好。为此，井下共布置 2 个综掘工作面，其中一个担负煤层大巷掘进任务，另一个担负 5-2煤回采工作面顺槽的掘进任务,另外增加 2 个连续采煤机掘工作面，1 台用来开掘顺槽，另 1 台掘进50 大巷及回采边角煤。另外，设计还配备 1 个普掘工作面，担负岩石斜巷、煤仓及立交点的施工任务。 4.3.3.2 主要设备选型 1综掘工作面 每一个综掘工作面主要设备配备如下：1 台综掘机，1 至 2 台可伸缩胶带输送机，1 台桥式胶带转载机，1 台锚索钻机，1 台锚杆钻机等。 2连续采煤机工作面 每一套连续采煤机组主要设备配备如下：1 台连续采煤机，2 台履带行走式液压支架，2 台梭车，1 台双臂锚杆机，1 台履带式给料破碎机，1 台铲车，二至三台可伸缩胶带输送机。 3岩巷普掘工作面主要设备 岩巷普掘工作面配备有气腿式凿岩机、风镐、激光指向仪、炮孔布置仪、发爆器、履带式侧卸装岩机、锚杆打眼安装机、混凝土搅拌机、混凝土喷射机、喷射混凝土机械手、小水泵等设备。 掘进通风选用 HOWDEN BUFFALO-42-55 型局部通风机供风，供风量 1025m3/s，全风压 3000Pa。此外，各掘进工作面还配备 1 台探水钻机，防止掘进过程中水的突然涌出，保证安全生产。 4.3.44.3.4 矿井采掘比例关系矿井采掘比例关系、掘进率掘进率 4.3.4.1 采掘比例关系 矿井移交投产时，井下布置 1 个 5-2煤一次采全高综采工作面，配备 2 个综掘工作面分别担负煤层大巷掘进任务和 5-2煤回采工作面顺槽的掘进任务，另配备 1 个普掘工作面，担负岩石斜巷、煤仓及立交点的施工任务，采掘比为 13。 4.3.4.2 掘进率 根据矿井的开拓及盘区巷道布置情况，开采 5-2煤时，每年需要掘进巷道约 6000m，万吨掘进率为 20m。4-2煤开采时，每年需要掘进巷道约 12000m，万吨掘进率为 20m。 4.3.5 4.3.5 井巷工程量井巷工程量 矿井投产时井巷工程总长度 73039.0 m，其中： 51 煤巷：67204m，占总长度的 92.0%； 岩巷：5835 m，占总长度的 8.0%； 万吨掘进率：96.6 m 掘进总体积：614133.1 m3 矿井的各类井巷工程量见表 4-3-2 表 4-3-2 井巷工程量汇总表 长度(m) 体积(m3) 序 号 项目名称 煤巷 岩巷 小计 煤巷 岩巷 小计 1 井筒 1754 1754 39867.4 39867.4 2 大巷 57946 996 58942 1116659.6 15680 1132339.6 3 顺槽 9258 9258 206762 206762 4 石门 3085 3085 55898 55898 4.44.4 技术经济指标分析技术经济指标分析 表 4-4-1 工作面主要技术经济指标 序号 项目 单位 数量或指标 1 煤层名称 5-2 2 采煤方法和工艺 一次采全高走向长壁综合机械化采煤法 3 工作面长度 m 240 4 工作面推进长度 m 3086 5 煤厚或采高 m 5.6 6 煤层倾角 度 1 7 工作面循环进度 m 6.4 8 工作面回采率 95 9 采煤机滚筒截深 m 0.8 10 每循环产量 t 1419 11 日循环数 刀 8 12 日产量 T 11352 13 月产量 t 340560 14 年推进度 m 2112 15 年产量 t/a 3746160 16 可采期 天 330 17 在籍人数 人 54 18 工作面回采工效 T/工 26.28 52 回采工作面劳动生产率： 回采工作面劳动生产率=循环出勤人数工作面循环产量（t/工） =1419.3/54 =26.28（t/工） 工作面主要技术经济指标详见表 4-4-1 53 第 5 章 矿井通风与安全 5.15.1 拟定矿井通风系统拟定矿井通风系统 结合本矿实际情况，根据井田开拓布置，矿井通风系统为中央分列式，由主、副斜井井进风，回风立井回风，通风方式为机械抽出式。抽出式通风是当前通风方式的主要方式，适应性较广泛。 其优点有： （1）井下风流处于负压状态，当主扇因故停止运转时，井下的风流压力提高可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全； （2）漏风量小，通风管理比较简单； （3）与压入式相比，不存在过度到下水平时期通风系统和风量变化的困难。 其缺点主要是：当地面有小窑塌陷区并和采区沟通时，抽出式会把小窑积存的有害气体抽到井下使矿井有效风量减少。 一般情况下，矿井主要有五种通风系统中央并列式、中央分列式、两翼对角式、分区对角式和混合式通风。结合本矿的地质条件：本矿属于低瓦斯矿井，但煤层有自燃发火倾向，煤尘有爆炸危险，采用中央分列式通风。 5.5.2 2 矿井风量矿井风量、负压和等积孔计算负压和等积孔计算 5.2.5.2.1 1 风量计算风量计算 根据煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范 （GB50215-2005）规定，矿井总风量应按井下同时工作的最多人数每人每分钟供给风量不得少于 4m3和按采煤、 掘进、硐室及其它地点实际需要风量总和分别计算，并选取其中的最大值。 1按井下同时工作的最多人数计算 KNQ 4 式中：Q矿井总供风量，m3/min； N井下同时工作的最多人数，按 220 人计算（最大班交接班时） ； 4每人每分钟供风标准，m3/min； 54 K矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素，取 1.20。 则：Q42201.201056m3/min=17.6 m3/s。 2按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需风量计算 Q=（Q采+Q掘+Q硐室 +Q其它）K 式中： Q矿井总风量，m3/s； Q采回采工作面所需风量之和，m3/s； Q掘掘进工作面所需风量之和，m3/s； Q硐室独立通风的硐室所需风量之和，m3/s； Q其它其它用风地点所需风量之和，m3/s； K矿井通风系数，取 1.20。 因本井田煤层中瓦斯含量很低， 所以矿井各用风地点的风量计算只考虑排除粉尘和满足良好气候条件即可。结合神府矿区高产高效矿井实际的配风情况，设计确定各用风地点配风标准如下： （1）采煤工作面需风量（Q采）计算 根据井下盘区及工作面布置， 矿井初期共布置 1 个 5-2煤层一次采全高综采工作面。3 年后 4-2煤层布置 1 个回采工作面。 1）按工作面适宜风速计算 S3(M0.3) 式中：S工作面有效通风断面，m； M工作面采高，m。 按上式计算，5-2煤层综采工作面有效通风断面为 17.1m， 4-2煤层综采工作面有效通风断面为 9.0m。根据国内高产高效低瓦斯工作面配风经验，工作面适宜风速一般在1.52.5m/s 左右。设计工作面适宜风按 1.8m/s 计算，则 5-2煤层综采工作面配风量为30.78 m3/s， 4-2煤层综采工作面配风量为 16.2m3/s。结合神府矿区高产高效矿井实际的配风情况，5-2煤层综采工作面配风量确定为 32m3/s， 4-2煤综采工作面配风量确定均为 20m3/s。 55 2）备用工作面配风 矿井正常生产期间， 5-2煤生产时考虑有 1 个准备工作面， 4-2煤有 1 个准备工作面。按生产工作面配风量的 50%计算配风量，则备用工作面配风量分别取 16m3/s 和10m3/s。 则采煤工作面所需风量为： 5-2煤生产时：Q采321648 m3/s 4-2煤时：Q采201030m3/s （2）掘进工作面风量（Q掘）计算 设计矿井 5-2煤生产时，配备了 2 个综掘工作面，其中 1 个大巷综掘工作面，1 个顺槽综掘工作面， 另考虑 1 个普掘工作面的配风。 4-2煤开采时再增加 2 个连续采煤机工作面。 1）按局部通风机吸风量计算 Q掘QfIkf 式中：Qf掘进面局部通风机额定风量，m3/s；选用一定功率的局部通风机，Qf8m3/s I掘进面同时运转的局部通风机台数，台； Kf为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，取 1.2。 Q掘811.29.6 m3/s 每台局部通风机配风量取 10 m3/s。 综掘工作面及连续采煤机回采工作面分别配备 2 台局部通风机， 岩普掘工作面配备1 台局部通风机。综掘工作面配风量为 15 m3/s，连采工作面配风量为 18 m3/s，岩普掘工作面其配风量为 10m3/s。 则掘进工作面所需风量为： 5-2煤生产时：Q掘=1521040 m3/s 4-2煤时：Q掘=1521821076 m3/s 2）按风速进行验算 按煤矿安全规程规定，煤巷、半煤巷掘进工作面的风量应满足： 56 0.25SjQ掘4Sj 岩巷掘进工作面的风量应满足： 0.15SjQ掘4Sj 式中：Sj掘进工作面巷道过风断面，m2。工作面顺槽及大巷过风断面 17.024.4m2 经验算， 按局部通风机吸风量计算的掘进工作面风量符合 煤矿安全规程 的规定。 （3）独立通风硐室风量（Q硐室）计算 井下独立通风硐室初期为爆破材料发放硐室、大巷机头变电所、主排水泵房及配电室，其配风量分别为 3m3/s、3m3/s、2m3/s。 则所需风量为： 5-2煤生产时：Q硐室3328 m3/s 4-2煤时：Q硐室3328m3/s （4）其它用风地点风量（Q其它）的确定 其它用风地点所需风量，考虑巷道维护和最低风速的要求，按以上各用风地点需风量之和的 5%计算。 即：Q其它（Q采Q掘Q硐室）0.05 则所需风量为： 5-2煤生产时：Q其它（48408）0.054.80 m3/s 4-2煤时：Q其它（30768）0.055.70 m3/s （5）矿井总风量的确定 根据以上计算，矿井总风量为： 5-2煤生产时：Q矿（Q采Q掘Q硐室Q其它）K （484084.80）1.20120.96 m3/s 4-2煤时：Q矿（Q采Q掘Q硐室Q其它）K （307685.70）1.20143.64m3/s 综合考虑，设计开采 5-2煤是取矿井总风量为 125m3/s，开采 4-2煤是时总风量为57 150m3/s。 （6）矿井工作地点风量验算 按照采矿工程设计手册计算方法，若采用无轨胶轮车作辅助运输时，应按无轨胶轮车说明书计算风量，如果有多台设备运行时通风量为：第一台无轨胶轮车风量按5.4 m3/minkW；第二台加单台的 75%；第三台及以上各台分别加 50%的风量进行计算。根据机车运行实际情况，无轨胶轮车需风量如下： Q车=120.96 m3/s 由于矿井辅运系统按生产时考虑，所以结果表明矿井生产时总风量大于所需风量，完全满足无轨胶轮车用风需求，最终确定本矿井容易时期总风量为 125m3/s，困难时期总风量为 150m3/s。 5.2.5.2.2 2 风量分配风量分配 矿井总风量按井下各工作用风地点进行分配，余者风量为漏风和其它风量，矿井风量分配见表 5-2-1。 表 5-2-1 矿井风量分配表 5-2煤生产时 4-2煤生产时 序号 供风地点 数量（个） 初期/后期 配风标准 （m3/s） 供风量（m3/s） 配风标准（m3/s） 供风量（m3/s） 1 回采工作面 1/1 32 32 20 20 2 接续工作面 1/1 16 16 10 10 3 综掘工作面 2/2 15 30 15 30 4 连续采煤机工作面 0/2 18 36 5 普掘工作面 1/1 10 10 10 10 6 独立通风硐室 3/3 8 8 8 8 7 漏风及其它 29 37 合 计 125 151 5.2.5.2.3 3 矿井矿井通风通风负压及等积孔负压及等积孔计算计算 1矿井通风负压 58 矿井初期生产时为矿井通风容易时期，在回风立井服务范围内（一盘区） ，在回采工作面开采至一盘区西部边界时为其通风困难期。 矿井通风总负压：hh摩h局Hn 式中：h摩井巷摩擦阻力，Pa； h局局部阻力，取 h摩的 10%； Hn自然风压，Pa。 （1）井巷摩擦阻力 井巷摩擦阻力按下式计算： h摩LuQ2/S2 式中：摩擦阻力系数，(kgS2/m4) L井巷长度，m U井巷净周长，m Q通过井巷的风量，m3/s S井巷净断面积，m2 根据矿井的实际情况计算得到了矿井的通风阻力， 其中矿井通风容易时期的通风阻力为 956.8Pa，通风困难时期的通风阻力为 2427.3Pa。 （2）自然风压 矿井自然风压按下式计算： HnH1gH2g 10.003484P/T1 20.003484P/T2 式中：H斜井口与回风立井井口高差，19m； 1大气平均密度，kg/m3； 2井下空气平均密度，kg/m3； g重力加速度，m/s2； P地面大气压力，取 650mmHg； 59 T1大气平均温度，K，估算为9.8； T2井下空气平均温度，K，估算为 12.5。 则：10.00348465013.69.8/（2739.8）1.1468 kg/m3 20.00348465013.69.8/（27312.5）1.0572 kg/m3 Hn191.14689.8191.05729.816.68Pa 矿井通风容易时期总负压： h最小h摩h局Hn 956.8956.80.116.68 1035.8 Pa 矿井通风困难时期总负压： h最大h摩h局Hn 2427.32427.30.116.68 2686.71 Pa 2等积孔 根据矿井总风阻或等积孔，通常把矿井通风难易程度分为三级，如表 5-2-2 所示。 表 522 矿井通风难易程度表 矿井通风难易程度 矿井总风阻 Rm/Ns2m-8 等积孔 A/m2 容易 2 中等 0.3551.420 12 困难 1.420 1 风井通风等积孔按下式计算： hQA19. 1 式中：A风井等积孔，m2； Q风井风量，m3/s； 60 h风井负压，Pa。 表 5-2-3 矿井风量、负压及等积孔表 容易时期 困难时期 内容 项目 风量(m3/s) 风压 (Pa) 等积孔 （m2） 风量 (m3/s) 风压 (Pa) 等积孔 （m2） 回风立井 125 1035.8 4.6 150 2686.7 3.4 计算的矿井风井风量、负压、等积孔计算结果见表 5-2-3。从等积孔大小（均大于 2m2）可以看出，本矿井为通风容易矿井。 5.5.3 3 矿井通风设备的选型矿井通风设备的选型 1、设计依据 本矿井采用中央分列式通风系统，抽出式通风。主、副井进风，回风井回风。 矿井总风量：150 m3/s 矿井负压： 通风容易时期：1035.8Pa 通风困难时期：2686.7Pa 2、设备选型 （1）计算通风机需要风量、风压 风量：150 m3/s 风压：通风容易时期：1035.8Pa 通风困难时期：2686.7Pa （2）通风机 根据计算风量、风压，选用 FBDCZ/NO.22/902 型防爆对旋轴流通风机，通风容易时期转速 590r/min，通风困难时期转速 740r/min。 通风机工况： 通风容易时期： 叶片角度：-2.5 61 风量：54 m3/s 风压：1114.2Pa 效率：71% 通风困难时期： 叶片角度：-2.5 风量：54 m3/s 风压：2632Pa 效率：85% （3） 电动机 矿井通风容易时期电动机轴功率 167.3KW，计算功率 200.8KW，每台通风机选配YBF450S110 型电动机 2 台，每台功率 160KW，电压 10KV，转速 592r/min。 矿井通风困难时期电动机轴功率 354.9KW，计算功率 425.9KW，每台通风机选配YBF450S38 型电动机 2 台，每台功率 250KW，电压 10KV，转速 742r/min。 （4） 经与 2K56No30 型矿井轴流通风机比较， FB 型对旋轴流通风机每年可节电 9.22104KWh，且对旋风机可不建风机房，节省基建投资，设计确定选用 FB 型对旋轴流通风机。 3、通风年电耗 通风机年电耗量： 矿井通风容易时期：179.98104KWh/a 矿井通风困难时期：369.48104KWh/a 4、通风设施 通风机设置在矿井回风立井井口附近，通风机场地内安装 2 套通风设备，其中 1 套工作，1 套备用。为降低通风机装置的噪声，在风机出风侧风道内装设阻式消声器。在风门间内设置 2 台 JFM-4 型电动、手动风门绞车用于操纵风门，风门绞车拉力 40kN，配套电动机 Y160L-8 型，功率 7.5KW，电压 380V。 通风机反转反风。 5.5.4 4 概算矿井通风费用概算矿井通风费用 62 矿井通风费用以吨煤成本计。吨煤成本主要由以下费用项目构成： 1电费（W1） 2设备折旧费（W2） 通风设备的折旧费与设备数量、成本及服务年限有关，通风成本计算见表 5-6-1 吨煤通风设备折旧费 W2 按下式计算，为 W2=（G1+G2）/T，元/吨 3材料消耗费（W3） 4通风工作人员工资（W4） 5专为通风服务的井巷工程折旧和维护费（W5） 6每吨煤的通风仪表的购置费和维修费（W6） 矿井每采一吨煤的通风费 W 为 W=W1+W2+W3+W4+W5+W6 则 W=W1+W2+W3+W4+W5+W6=1.12 元/吨 表 5-6-1通风成本计算表 总成本 每年的折旧费（元） 序号 设备名称 计算单位 单位成本 设 备 费 运输及安装费 合计 服 务 年 限 基本投资 折旧费（G1） 大修理 费折旧 （G2） 备注 1 系统 5220 37.09 227.09 58.5 180 50 单位 （万元） 2 系统 88.15 15.50 109.5 22.7 70 20 单位 （万元） 5.5.5 5 灾害预防及安全装备灾害预防及安全装备 5.5.5 5.1.1 预防瓦斯爆炸的措施预防瓦斯爆炸的措施 本井田瓦斯成份带应属二氧化碳氮气带，据临近煤矿调查资料，各煤矿在生产63 过程中未发生过瓦斯爆炸事故。为保证矿井安全生产，在生产中应加强瓦斯监测，杜绝瓦斯事故。 预防瓦斯爆炸的根本措施是防止瓦斯的积聚和引燃，矿井投产后，应建立严格的通风管理制度，特别应注意以下措施： 1严格执行瓦斯检查制度，巷道揭露煤层时，要按照煤矿安全规程采取必要的瓦斯预防措施。 2加强采掘工作面的通风，采煤工作面和掘进工作面应按设计要求保证足够的风量，在通风风路中设置适当数量的风墙、风桥及风帘，可以有效地控制风流、风量分配和减少漏风，提高通风效率。 3对废巷、停工停风的盲巷及采空区要即时封闭。 4处理好工作面上隅角、采空区边界、采煤机附近和顶板冒落空洞内、低风速巷道顶板附近、停风的盲巷等局部积聚的瓦斯，防止瓦斯浓度超限。 5严禁将易燃物品和点火器具带入井下，禁止井下及井口房使用明火。 6采煤机割煤时，如遇夹石或切割顶底板时，在开机前应测定工作面瓦斯浓度，使之不超过煤矿安全规程允许值，避免切割岩石时产生火花引起瓦斯爆炸。 7井下爆炸材料的使用和操作工艺流程必须遵守煤矿安全规程的有关规定。 8井下掘进工作面的局扇和电气设备都必须安设风、电闭锁装置。 9井下各电气设备在启动前必须先进行瓦斯检查，严禁带电检修电气设备。 10采掘工作面位置发生变化时，应及时调整通风系统，增加必要的通风构筑物，以保证工作面有合理的通风系统。 11加强地面及井下煤仓通风，防止煤仓上部瓦斯积聚。 5.5.5 5.2 .2 预防井下火灾的措施预防井下火灾的措施 矿井火灾分为内因火灾和外因火灾。 由于煤炭氧化自燃而产生的火灾属矿井内因火灾，由于井下放炮、电流短路、摩擦及其它明火等引起的火灾属外因火灾。 据本井田煤层自燃倾向测定资料，各煤层均属自然发火和有可能自然发火的煤层，不同的是自然发火的难易程度有所差异。5-2煤层易自然发火的样品数较多； 4-2煤层虽不具或很少具易自然发火的特征， 但因井田内各层煤煤类大部分为长焰煤， 变质程度低，64 故仍具有很大的自然发火可能。因此，在煤炭开采过程中，一定要提高防火意识，采取有效的防范措施，防止火灾发生。 5.5.5 5. .3 3 预防煤尘爆炸的措施预防煤尘爆炸的措施 井下煤尘主要是采煤和掘进煤巷时产生的，另外在各煤仓下口装载点，胶带输送机转载处，以及井下煤炭运输过程中也会产生扬尘。 为防止煤尘爆炸和爆炸后范围进一步扩大， 要求采取 “预防为主” 的综合防尘措施： 1采煤机、综掘机及连采机均采用内外喷雾系统，岩普掘工作面采用湿式打眼、水炮泥爆破或水封爆破、放炮喷雾等措施，预防粉尘产生。 2采掘工作面、运煤转载处、煤仓上口等易产生粉尘的地点设置喷雾降尘装置，以控制其扬尘，降低粉尘浓度。 3在采煤工作面回风顺槽、回风大巷及胶带输送机大巷中设置风速传感器，监测各巷道风速，严格控制风速超限。 4经常检测风流中的煤尘含量，定期清扫和冲洗巷道周壁，防止煤尘过量积聚或飞扬。 5盘区回风巷、掘进巷道、主要回风大巷都必须安装风流净化水幕，水幕雾化要好，能封闭全断面。 6按规定设置隔爆设施，隔爆水棚的设置地点、数量、水量及安装质量都必须符合规定要求，预防爆炸范围扩散。 5.5.5 5.4.4 井下井下水灾预防水灾预防 本矿井水文地质条件比较简单，煤系地层含水微弱，若无较大的裂隙，不会给采煤造成危协和带来灾害。但由于张家峁井田煤层埋藏比较浅，根据各可采煤层导水裂隙带最大高度计算， 先期开采区内各可采煤层导水裂隙带高度均大于相邻两煤层间的距离， 导水裂隙带互相叠加， 直达地表， 与第四系松散层潜水沟通， 组成间接的充水水源。 此外，井田北部紧邻地方煤矿开采区，对其采空区积水不容轻视，开采至附近时应采取探、放水措施或予留保安煤柱，以防突水事故；井田南部的常家沟水库最大库容量为 1200 万 m3。未来煤矿开采时，要远离这些区域，严防“三带”与其相互灌通后，地表水、水库蓄水沿裂缝灌入下部煤层，给煤矿生产带来不必要的损失。 65 对于上述问题，在开采过程中应采取如下措施加以防治： 1井下建立完善的排水系统，设计在主、副斜井井底附近设置了主排水泵房和水仓，水仓有效容量达 1536m3，超过矿井 8h 正常涌水量。泵房内选用 3 台正常涌水时 1趟工作，1 趟备用，最大涌水时 2 趟同时工作。 2设计在常家沟水库处留设 170m 保安煤柱，生产当中可根据实际情况对保安煤柱进行相应调整。 3采掘过程中在靠近小煤矿时应采取探、放水措施或予留保安煤柱，以防突水事故。 4采掘中遇见钻孔时，要注意观察其是否与含水层沟通，以防突然涌水。 5在巷道掘进时必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，以防矿井涌水量增大，发生矿井突水和溃沙等地质灾害。 6雨季来临时应加强观测井下水文变化情况，并向矿调度室报告。 7建立健全水害预报制度，矿井要有水害避灾路线图，并使每一位下井人员熟悉避灾路线。遇有水害发生，有关人员要及时汇报调度室，以便采取应急措施。 8井下主排水泵房管子道直接连通副斜井，井下水灾发生时可由管子道撤离人员和调配排水设备。 9采掘工作面或其它地点发现透水预兆（挂红、挂汗、空气变冷、发生雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙发生涌水、水色发浑、有臭味等其它异状）时，必须停止作业，采取措施，并报告矿调度室，如情况紧急，须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。 10井下沿煤层布置的巷道，受煤层起伏影响较大，巷道中会出现积水现象，在矿井生产期间应根据实际情况，在巷道适当位置设置水窝，由小水泵将水窝水排至井底水仓，保证井下巷道运输畅通。 5.5.5 5.5.5 片帮冒顶事故预防片帮冒顶事故预防 本矿井井下采煤方法为走向长壁采煤法，采用全部垮落法管理顶板，采煤工艺为一次采全高，片帮冒顶易发生在采掘工作面。掘进工作面掘进或放炮后，巷道围岩松动，如果支护不及时，往往顶板和两帮矸石容易掉落。综采工作面主要是上、下端头受集中66 应力的作用，煤层顶板和煤壁松动，易发生冒顶和煤壁片帮。 1回采工作面配备液压支架下缩自记仪和圆图压力记录仪，严密监视回采工作面顶板压力的变化，总结其显现规律。顶板初次来压、周期来压时要及时制定安全措施； 2安排有经验的工人维护采煤工作面端头，设计回采工作面采用掩护式液压支架支护顶板，上、下端头支护采用端头液压支架，工作面巷道超前支护采用超前支架及悬浮式单体液压支柱，超前支护距离不小于 25m。 3经常维修液压支架的护帮板； 4尽量减小采掘工作面空顶距，巷道掘进后应及时进行临时支护； 5严格执行“敲帮问顶”制度，及时发现事故征兆； 6在采高比较大的地段应注意对煤壁的维护，防止片帮。 7工作面采空区顶板初次冒落的步距较大，对工作面的安全构成很大的威胁，为减少冒落跨度，减少悬顶，减轻支护的承压值，必须进行人工强制放顶。人工强制放顶的方式，目前普遍采用打眼爆破的方法，按爆破柱槽的位置不同，有端部爆破柱槽，中部爆破柱槽和定悬顶爆破柱槽。定悬顶爆破柱槽是现场普通采用的方法，在作业规程中应针对顶板和支护的具体条件，规定人工强行放顶的悬顶距离。 5.5.6 6 矿井下安全避险矿井下安全避险“六大系统六大系统” 5.5.6 6. .1 1 监测监测监控监控系统系统 设计本矿井装备了煤矿综合自动化控制系统，其中包括矿井安全监测监控子系统。该系统由地面中心站井下工作站传感器断电器等设备组成，地面由系统主机调制解调器网络图形终端网络服务器系统软件等组成 。井下（含地面）工作站由本质安全型分站隔爆兼本质安全电源隔爆电池传感器 断电器、 下井用光端机和其他设备组成。 5.5.6 6.2.2 井下人员定位系统井下人员定位系统 工作面人员定位系统设置为井下分站和基站， 确保准确掌握井下人员动态分布情况和采煤工作面人员数量。所有入井人员携带识别卡（或具备定位功能的无线通讯设备） 。工作面控制台、机头、机尾第一架各分别安装一部电话。 5.5.6 6.3.3 紧急避险系统紧急避险系统 67 （一）移动救生舱设置原则 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定第 11 条规定：煤与瓦斯突出矿井应建设采区避难硐室。突出煤层的掘进巷道长度及采煤工作面推进长度超过 500 米时，应在距离工作面 500 米范围内建设临时避难硐室或设置可移动式救生舱。 其他矿井应在距离采掘工作面 1000 米范围内建设避难硐室或设置可移动式救生舱。 按此规定结合张家峁煤矿为低瓦斯矿井、服务年限长达 81.2 年，回采（掘进）工作面搬家倒面频繁的现实情况，设计选用一次投入，多次使用、能随采掘工作面搬运方便的可移动式救生舱是最佳方案， 并将其设置在距回采工作面 7001000 米处的胶运顺槽和辅运顺槽之间的联络巷边。 （二）救生舱布置、数量及单舱容纳人数 15201 综采工作面顺槽有效长度在 3021 米，按照暂行规定设置救生舱，救生舱可容纳 10 人，综采工作面人数 15 人，考虑不低于 1.1 的备用系数。综采工作面人数按 17 人计算。 在 15201 胶运和辅运顺槽 4 号联络巷之间设置台移动式救生舱； 在 5-2煤辅运大巷与胶运大巷 1800m 处设置一个永久避难硐室，可满足井下人员紧急避险。 5.5.6 6.4.4 压风自救系统压风自救系统 （一）压风自救装置型号 ZYJ 压风自救装置，供气压力 0.3-0.7MPa，单个面罩流量 30-40L/min，一台压风自救装置可同时供 6 人使用。 （二）工作面辅运、回风顺槽从管路起始端开始至巷道末端每隔 200 米安设一台压风自救装置，辅运、回风顺槽在距工作面 25-40 米各安装一组压风自救装置， （每组共5 台） ，工作面压风自救装随工作面回采往后移动（通修队负责） 。 （三）压风自救装置前安装球形阀，保证遇到灾害时快速打开，零部件的连接应牢固、可靠，不得存在漏风、无风。 （四）压风自救装置必须安设在巷道行人侧，自救装置安排专人负责，每 10 天进行一次检查、维护。压风自救装置上粉尘要及时清理，保持清洁，装置与管路上不得堆放杂物。 5.5.6 6.5.5 供水施救供水施救 68 （一）工作面建设完善的供水施救系统。 （二）供水水源引自消防水池或专用水池。 （三）工作面所有避灾路线上敷设供水管路，压风自救装置处和供压气阀门附近应安装供水阀门。 5.5.6 6.6.6 通信联络通信联络 （一）工作面建设完善的通信联络系统。 （二）工作面安装有线调度电话系统。电话机使用本质安全型。安装无线通信系统，安装的无线通信系统应与调度电话互联互通。 69 第 6 章 提升、通风、排水和压风设备 6.1 6.1 概述概述 本矿井设计生产能力为 4.0Mt/a。在矿井工业场地设有一个主斜井、一个副斜井。另有一个回风立井布置在井田东部 4-2号煤层火烧区边界附近。主斜井装备一台钢丝绳芯带式输送机担负矿井原煤的运输任务。副斜井采用无轨胶轮车担负全矿材料、设备、人员等辅助运输任务。设计矿井年工作日 330d，每天净提升时间为 16h。 6 6.2 .2 主主斜井运输斜井运输设备设备 带式输送机具有运输能力大、能实现连续运输、自动化程度高等优点，故本设计主斜井确定采用带式输送机运输。 根据井下开拓开采布置，从采煤工作面至大巷带式输送机、煤连续运输，根据工作面数量及生产能力、煤流系统的协调能力，主斜井、5-2煤大巷带式输送机运量确定为2000t/h。结合井下工作面生产能力大的特点，考虑生产因素和工作面的峰值煤量，来确定胶带机的带宽、 带速、 输送带强度等技术参数。 主斜井带式输送机主要技术参数为：B=1400mm，Q=2000t/h，V=4m/s，=16，L=482m，St1600 钢丝绳芯阻燃输送带，采用双滚筒双驱动方式布置。设有盘形闸制动装置及头部液压自动拉紧装置各一套。 设计依据（按 Q=2000t/h 选型计算） 矿井生产能力 4.00Mt/a 带式输送机运量 Q=2000t/h 带式输送机带宽 B=1400mm 主斜井井筒倾角 =16 带式输送机长度 L482m 煤的松散容重 =950kg/m3 带式输送机工作制度 330d/a 、16h/d 根据采矿工程设计手册中设备选型章选择主斜井带式输送机的技术特征及型号见表 6-1-1。 70 表 6-1-1 主斜井带式输送机技术特征表 序号 名 称 单 位 内 容 1 运输量 t/h 2000 2 运输物料 原煤 3 运输物料容重 t/m3 1 4 速 度 m/s 4.0 5 输送机长度 m 482 6 输送机角度 16 宽 度 mm 1400 7 输送带 带 强 N/mm St1600（阻燃） 型 号 YBPT450-4 2台 功 率 kW 630 8 电动机 转 速 r/min 1480 9 减速器型号 SEW-M3PSF100-20.000 2台 10 制动器型号 SHI252 1套 11 液压自动张紧装置型号 ZLY-02-320 1台 6.3 6.3 通风设备通风设备 本矿井为低瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险性，煤层有自然发火倾向。矿井通风方式为中央分列抽出式通风。主、副井进风，回风井回风。 矿井总风量：150 m3/s 矿井负压： 通风容易时期：1035.8Pa 通风困难时期：2686.7Pa 6.6.3 3.1 .1 设备选型设备选型 根据矿井回风量、矿井阻力，以及在国内得到广泛应用的轴流通风设备使用情况和性能，通风设备选择根据采矿工程设计手册 。 选用的 GAF25-12.5-1 型轴流式矿井通风机，质量体系完善，工装器具齐全，制造71 质量较好；采用停机一次性整体调节叶片方式，风机叶片调节方便；采用停机调节叶片反风，反风量大；产品配带消音器、箱式风门、轴承润滑站、喘振报警装置、通风测定装置等，成套性强；风机品种规格齐全，按“量体裁衣”的方式选择风机；风机运行噪声较小；但由于主电机安装在出风侧，传动轴需穿过扩散塔与风机叶轮连接，其尺寸较长，安装对中困难，同时扩散塔较高，为避免基础的不均匀下沉，基础处理难且工程量大；需建机房、扩散塔等，风道长，占地面积较大；安装调试复杂，施工周期长，装置设备多、维护量稍大；反风时需调节叶片角度，操作时间长。 选用 FBCDZ No28/2450 型轴流式通风机 2 台，1 台工作，1 台备用。每台风机配2 台 YBF560M2-8 型矿用隔爆型电机（450kW、740r/min、10kV） 。 6.6.4 4 排水设备排水设备 设计井下排水采用集中排水系统，井下涌水全部汇集到下部 5-2煤层大巷后集中排出。设计在 5-2煤辅助运输大巷末端布置井底水仓、主排水泵房及变电所，通过副斜井排到地面。 6.6.4 4.1 .1 设计依据设计依据 排水泵房标高： +1074m 正常涌水量： 170 m3/h 最大涌水量： 220m3/h 排水距离： 1678 m 排水高度： 7m 6.4.2 6.4.2 设备选型设备选型 工作泵的排水能力应满足： hmQQ/2041702 . 12 . 13正 hmQQ/2642202 . 12 . 13max最大 水泵扬程为吸水高度、排水高度及管道阻力损失之和。 根据采矿工程设计手册选择 3 台 MD1280-432 型矿用耐磨多级离心泵，配YB280S-4 型（75kW、1480r/min、660V）矿用隔爆电动机。 72 正常涌水时水泵为 1 台工作，1 台备用，1 台检修。最大涌水时水泵为 2 台工作，1台检修。满足煤矿安全规程的有关规定。 泵房内的排水管道选用 2197 无缝钢管，5-2回风大巷内的排水管道选用2737 无缝钢管 2 趟。正常涌水时 1 趟工作，1 趟备用，最大涌水时 2 趟同时工作。在泵房内采用法兰连接，在大巷中采用柔性管接头连接。 6.4.36.4.3 其它其它 排水泵的灌注引水方式采用 ZPBZ 型喷射泵，以排水管道中的压力水为能源，同时以消防洒水为备用能源。 为便于设备安装和检修，在泵房内设有固定起重梁，配备单轨小车和手拉葫芦。 水泵电机由相邻的主排水泵房配电室内的 ZJT-110/660 矿用隔爆变频器供电和控制。 当水泵变频器发生故障，电动机启动需关小水泵出口闸门后方可启动。 6.4 6.4 压风设备压风设备 6.4.1 6.4.1 设计依据设计依据 矿井投产时，井下在 2 个综掘面和 1 个普掘面设有风动工具，达产时在 2 个连采机掘、2 个综掘、1 个普掘面设有风动工具。矿井投产时用气地点及用风工具使用情况见表 6-4-1。 6.4.2 6.4.2 设备选型设备选型 1选型计算 岩普掘工作面用气量按工作面中风镐与气腿凿岩机同时使用、 混凝土喷射机不同时使用考虑，取大值；大巷综掘工作面锚喷支护使用一台混凝土喷射机；井底煤仓空气炮属于临时用气，不计入总用气量。则矿井所需风量： iiikqmQ21 1.21.151.01（8430.96+21.20.9923.60.99） 40.5m3/min 式中：1沿管道全长的漏风系数，取 1.2； 73 2由于风动工具的磨损耗气量增加系数，取 1.15； 海拔高度修正系数，取 1.01； mi同型号风动工具，同时使用台数； qi每台风动工具的耗气量，m3/min； ki同型号风动工具，同时使用系数。 按满足投产时的 1 个回采工作面（23）人员和 3 个掘进工作面（3x15）人员灾害预防的用风计算所需风量： Q =n1q =681.21.010.3 =24.7（m3/min） 式中：1沿管道全长的漏风系数，取 1.2； 海拔高度修正系数，取 1.01； q 事故情况下工作面每人配送风量按 0.3m3/min 计； n 最大班工作面人数，按 68 人计。 设计考虑以上两种情况下用风量，并取大值即 40.5m3/min 表 6-4-1 矿井用气地点及用气量表 设 备 用气地点 名 称 工作台数 耗气量 (m3/min 台) 工作压力 (MPa) 总耗气量 (m3/min) 风 镐 2 1.2 0.40.5 2.4 气腿风动凿岩机 4 3 0.50.6 12 普掘工作面 混凝土喷射机 1 58 0.150.4 8 混凝土喷射机 1 58 0.150.4 8 综掘工作面 锚索钻机 2 2.93.6 0.5 7.2 煤仓（2 个） 空气炮 0.40.8 4.32 2设备选型 经综合技术经济比较按照 采矿工程设计手册 选用 SA-120A 型螺杆式空压机 2 台，风冷却，排气量 21 m3/min，排气压力 0.85MPa，随机配电机（380V、125kW、1470r/min）74 电动机，后期增加 2 台井下移动式空压机，型号为 SM-490，排气量 16 m3/min，排气压力 0.7MPa，随机配电机（660V、90kW、1470r/min）电动机。初期供气距离较近时，井下设备用风和灾害预防用风采用 SA-120A 型螺杆式空压机供气， 后期采用地面固定和井下移动相结合的方式供气， 地面 SA-120A 型螺杆式空压机负责人员灾害预防用气和部分设备用气，其余设备用气由移动式空气压缩机供给。 空压机房设于风井场地，长宽高=197.56m。为便于设备安装和检修，在空压机房内设有固定起重梁，配备单轨小车和手拉葫芦。 3压风管路规格选型 从空压机房沿回风斜井敷设至掘进面的干管选用1596 的无缝钢管；在 4 煤组通风行人斜巷底部设 1 个 1 m3的储气罐，用 21/2的低压流体输送焊接管将压缩空气送至储气罐。 管道在地面采用焊接连接且埋地敷设，在井筒中采用加设套管焊接连接，在井下采用柔性管接头连接。 空压机的电源引自风井场地 10/0.4kV 变电所，空压机本机已配带完备的微机电控系统。 75 第 7 章 环境保护 7.1 7.1 环境现状及地面保护物概述环境现状及地面保护物概述 7.1.1 7.1.1 自然环境及环境质量现状自然环境及环境质量现状 7.1.1.1 自然环境 张家峁井田位于陕北黄土高原与毛乌素沙漠的接壤地带。井田地形总的趋势为西南、西北高，中东部低，海拔高程最高 1319.70m(单家阿包三角点)，最低海拔高程1088.00m(常家沟河谷处)。一般在 11501260m。 井田地貌类型可分为风沙滩地区和黄土丘陵沟壑区。井田西南角为风沙滩地区，地表被松散沙层覆盖，地势相对比较平坦，矮丘状固定沙丘和垄崗状半固定沙丘呈波状起伏。近年来植被恢复速度较快，主要有人工种植草地、荒草地、少量沙棘、沙柳等。其余地区属黄土丘陵沟壑区，地形支离破碎，沟壑纵横，坎陡沟深，梁峁相间，沟谷陡峻狭窄，地表侵蚀强烈。第四系中更新统黄土广布，一般厚度 50100m。现代地貌形态主要以地表迳流侵蚀为主，返耕还林政策实施以后，植被恢复很快，水土流失得到初步控制。基岩裸露于沟谷两侧，沟坡和山顶固定、半固定沙丘、沙坡、平沙地屡见不鲜。 1水系 区域内地表水主要为窟野河、考考乌素沟、常家沟和常家沟水库。井田所在窟野河河段为乌兰木伦河，是矿区最大河流，发源于内蒙古伊金霍洛旗，在井田东部 5km 处自北向南流过，最后注入黄河。根据神木县水文观测站资料：该河流域面积 7298km2，多年平均流量 17.40m3/s，最小流量 0.02m3/s，最大流量 13800m3/s。 井田北部的考考乌素沟，自西流向东南，汇于窟野河，河宽 1020m，洪水期最宽400m，据 194 队 1988 年 10 月至 1989 年 9 月观测（张家沟沟口站） ，流量 224.901403.80L/s，一般 801.70 L /s。区内自西向东属于考考乌素沟河流域支沟的有：四门沟、李家梁沟、雷家沟、院家梁沟、张家峁东沟、贺地山沟、赵苍峁沟。 区内的常家沟河， 自西向东流入窟野河。 据 131 队 1989 年 4 月1990 年 3 月观测 （陈家塔村站） ，流量 3.25635 L /s，一般 60120 L /s。区内属于该河流域的大支沟自西向东依次为：乌兰不拉沟、郭家也沟、乔家圪劳沟、水塔沟、大进沟。 76 考考乌素沟和常家沟河流的流量因季节而异，变化幅度较大。 常家沟水库位于上游乌兰不拉河与老来河的交汇处，是神木县目前最大的水库。汇水面积 44km2，水库总容量 1200 万 m3。该水库已成为神东自备电厂、中电国华发电有限责任公司的主要水源地，同时又是神木发电有限责任公司、云渠等工农业生产的主要补充水源。 2气象条件 本区地处我国西部内陆，为典型的中温带半干旱大陆性气候。气候特点为：冬季寒冷，春季多风，夏季炎热，秋季凉爽，四季冷热多变，昼夜温差悬殊，干旱少雨，蒸发量大，降雨多集中在七、八、九三个月。全年无霜期短，十月初上冻，次年四月解冻。据榆林市神木县气象站近年气象资料主要气象参数为：近年平均气温 8.8；多年平均降雨量 436.6mm；多年平均蒸发量 1774.1mm；多年平均绝对湿度 7.6mbar；平均风速2.2m/s；最大冻土深度 146cm。 7.1.1.2 环境质量现状 1环境空气 据本项目环境影响评价报告，项目区目前环境空气中 SO2、NO2、TSP 浓度可满足二级标准要求， 其 TSP 值较大， 监测中有一次日均浓度达到 0.294mg/m3， 接近执行标准 （0.30） 。TSP 浓度较大与拟建项目地处黄土高原及毛乌素沙漠过渡地带风沙扬尘较大的自然因素有关，交通运输引起的扬尘也是重要原因之一。 2地表水 本项目环评中在考考乌素沟上布设 3 个监测断面，分别为本项目拟设排污口上游500m、排污口处及排污口下游 3000m 处。监测结果表明，Ar-OH、NO3N、SS 在排污口上游、排污口、排污口下游 3 个监测断面均超标，石油类在排污口断面超标，其它各项指标在各监测断面均满足 GB38382002 中的类标准要求。超标原因可能是由于附近焦化企业和小煤矿排污所致。 另外， 有关考考乌素沟汇入口下游窟野河店塔出口断面水质资料表明， 该断面NO3N、COD、SS、BOD5、石油类等项指标中除石油类超标外，其余指标均满足 GB38382002 中的类标准要求。 3声环境质量现状 77 根据环评监测统计结果， 拟建工业场地周围噪声均满足标准要求， 区域声环境质量良好。 4生态环境现状 项目区内是一个以牧草地为主体的生态经济系统， 水资源贫乏且水量受自然影响程度很大，区内植被覆盖率低、动植物种类少、土壤贫瘠、水土流失严重，加之风沙、干旱、 暴雨的灾害性气候交替出现， 使得这一地区的生态系统抗冲击能力相当脆弱。 同时，伴随着煤炭资源的大力开发，使得脆弱的生态系统趋于恶化，生物多样性降低，反过来又会影响人类的生存和发展。根据本项目环境影响评价，该项目区生态环境现状有以下特点： （1）地貌：项目区位于陕北黄土高原与毛乌素沙地的过渡地带，地貌类型有黄土地貌、风沙地貌和河流地貌，以黄土地貌为主。 （2）植被类型：该区位于陕北长城沿线沙生植被、草甸草原小区，为农牧交错地带， 植被类型有灌丛、 草丛、 植被极低地段、 农业植被， 以灌丛为主。 灌丛面积为 54.79km2，占项目区面积的 34.13%；草丛面积 78.21km2，占项目区面积的 48.73%。农业植被面积26.43km2，占项目区面积的 16.47%。 （3）植被覆盖度：由于该区位于半干旱地区，并且土地沙漠化和水土流失严重，区域内植被覆盖度以中覆盖度植被和低覆盖度植被为主， 中部黄土丘陵的植被覆盖度低于东北部和西南部的风沙地貌。 （4）植物资源：项目区域内约有野生植物 200 多种，隶属 38 科 100 多属。其中豆科植物最多，约 18 属 36 种；其次为禾木科、菊科、藜科、十字花科、蔷薇科。项目区域内没有珍稀濒危和保护植物分布。 （5）野生动物资源：项目区域内的野生动物（指脊椎动物中的兽类、鸟类、爬行类和两栖类）约有 70 多种，隶属于 22 目 39 科。 （6）土壤侵蚀：项目区域内具有明显的水力和风力侵蚀过渡性特点，以风力侵蚀为主，土壤侵蚀强度较大，以水力侵蚀为主，风力侵蚀分布于东北部和西南部，中部黄土丘陵区的土壤侵蚀强度明显大于东北部和西南部的风沙区。 水力侵蚀面积 112.03km2，占评价区面积的 69.80%；风力侵蚀面积 48.08km2，占项目区总面积的 30.20%。 7.1.2 7.1.2 社会环境概况社会环境概况 78 项目区处于陕西省神木县境内，神木县位于黄河中游，长城沿线、陕西省北部、晋陕蒙三省交界地带，陕北能源重化工基地的中心，历史悠久，资源丰富，交通便利，设施完善。 神木县境版图近似菱形， 南北最大长度 141km， 东西最大宽度 95km， 总面积为 7635km2，居全省各县之首。全县总人口 36.6 万人，现有耕地 72.5 万亩，林地 330.6 万亩，草地450 万亩。 全县地形西北高东南低，最大相对高差 710m。黄河由府谷县流经神木县东南边缘，境内主要河流窟野河、秃尾河沿地面倾向流入黄河。县境西北部有 46 个内陆湖泊，其中最大的红碱淖海子总面积 54km2，是陕西省最大的内陆湖泊。全县境内地下水总储量约120.5 亿 m3，可利用量 5.66 亿 m3/a，可开采量 1.6 亿 m3/a。按照地形特点，全县可分为北部沙漠草滩区、中部丘陵沟壑区和黄河沿岸土石山区。沙漠草滩区约占全县总面积的51.3%。该区土地平旷，地下水位高，水源充足，适宜发展灌溉农业，其中大保当、尔林兔等乡镇被列为全省重点井灌区，拟建成大型商品粮、菜、肉生产基地，加之牧野广袤，水草肥美，饵料充足，也是全县发展渔牧业的理想场所。中部丘陵沟壑区约占全县总面积的 37.6%，该区梁多峁少，土层深厚，窟野河、秃尾河两岸较为宽阔平展，日照充分，雨热同季，适宜建成豆类、果品生产基地。土石山区约占全县总面积的 10.94%，该区山大沟深，石多土薄，是传统的红枣、花生盛产区。 神木地域广阔，资源丰富。矿产资源主要有煤、石英砂、天然气等。县境内煤炭储量最为丰富，储煤面积 4500 km2，占全县总面积的 59%，探明储量为 50000Mt，占神府东胜煤田总储量的近四分之一。煤层地质构造简单，埋藏浅，易开采，煤质优良，属于特低灰、特低磷、特低硫、低水分、中高发热量、高挥发分弱粘或不粘长焰优质动力环保煤。煤的化学活性和热稳定性好，是动力、气化、液化、化工、建材、民用的理想用煤。石英砂探明工业储量 4.36Mt，二氧化硅含量在 97%以上。此外，铁矿石、石灰石、石油、膨润土等储量也很可观。 神木县工业经济发展迅速，基本形成了以煤炭为龙头，电力、化工、建材为骨干的地方工业体系。2003 年，第二产业实现增加值 26 亿元，较上年增长 30.0%。 7.1.3 7.1.3 环境影响分析环境影响分析 79 张家峁矿井在开发建设生产过程中， 对周围环境产生的影响表现在煤炭的开发在提供能源的同时，也将促进本地区经济的发展，带动区内文教、医疗、卫生设施的建设，改善当地居民生活水平， 对地区经济的繁荣将起到重要的促进作用； 而经济基础的改观，也必将增加改善生态环境的财力物力， 从而为本区生态环境的改善奠定一定社会经济基础；但对当地环境将产生污染和破坏。 1环境污染因素 （1）锅炉房产生的烟尘污染。设计拟在工业场地内设锅炉房一座，锅炉房内设置2 台 20t/h 锅炉（采暖期运行）和 2 台 2.1MW 常压锅炉（夏季运行） ，主要污染物为烟尘和 S02
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