双龙煤矿技术改造方案设计2012-7-27.ppt

陕西双龙煤业开发有限责任公司 双龙煤矿技术改造方案 山西约翰芬雷华能设计工程有限公司二 一二年七月 主要内容第一部分 矿井概况第二部分 矿井存在的问题及技术改造的必要性第三部分 矿井技术改造方案 第一部分矿井概况 一 井田概况 井田位置与交通双龙煤矿位于陕西省黄陵县城西北40km 行政区划属陕西省黄陵县双龙镇管辖 煤矿距西 安 延 安 铁路秦家川 店头支线张湾煤台仅8km 距黄陵县约40km 公路有210国道和铜黄高速公路 井田境界1 原采矿证2011年1月11日由陕西省国土资源厅颁发 采矿证号为C6100002010091120075190 采矿权人为陕西双龙煤业开发有限责任公司 批准生产规模56万吨 年 东西宽0 75km 3 5km 南北长1 75km 4km 矿权范围由19个拐点坐标圈定 面积6 748Km2 2 新采矿证双龙煤矿原采矿许可范围内的资源量接近枯竭 2011年10月经陕西煤业化工集团公司研究 黄陵矿业公司与陕西煤炭建设公司签订了矿权调整协议 将与陕西双龙煤业开发有限责任公司煤矿相邻的黄陵矿业公司一号煤矿的部分采矿权划归陕西双龙煤业开发有限责任公司煤矿开采 2011年12月19日由陕西省国土资源厅颁发 采矿证号为C6100002010091120075190 采矿权人为陕西双龙煤业开发有限责任公司 开采标高 1001m 830m 采矿权范围由以下25个拐点圈定 煤矿区东西宽约2 6km 南北长约1 75 6km 形状不规则 矿区范围面积为20 3244km2 面积6 748Km2 20 3244km2 地质特征1 井田勘探程度本井田已达到精查勘探程度 2 井田地层及地质构造双龙煤矿位于黄陵矿区中南部 据地表出露和钻探 井巷工程揭露的地层由老到新有上三叠统永坪组 T3y 中侏罗统延安组 J2y 及直罗组 J2z 下白垩统洛河组 k1l 和第四系 Q 双龙煤矿位于黄陵矿区的西南部 总体构造形态为一开阔而平缓的不对称向斜构造 向斜轴向在矿区中部近南北向 在矿区北部和南部为北北东向 两翼地层倾角1 5 该向斜构造是控制区内主采煤层2号煤空间展布及厚度变化的同沉积褶皱构造 矿区内断层不发育 在煤矿开采过程中 仅在北部揭露出一条走向近东西向的正断层 落差11m 倾角约82 对煤矿生产有一定影响 总体而言 双龙矿区地层平缓 褶皱宽缓 断层不发育 地质构造属于简单类型 3 煤层2号煤层是区内唯一可采煤层 煤层全区分布 可采厚度0 80 4 30m 平均2 26m 煤层结构简单 不含夹矸或含夹矸1 3层 煤层埋深120 460m 2号煤层一般厚度多在1 30 3 50m之间 双龙向斜轴部向两翼逐渐由厚变薄 3 50m以上的厚煤带完全集中在向斜轴部 1 30m以下的薄煤带分布于向斜轴两翼边缘 4 储量根据 储量核实报告 及业主提供的资料 经计算 原双龙煤矿剩余保有储量为8 32Mt 空白区域保有储量为0 7Mt 原一号煤矿保有储量为39 12Mt 调整后整个井田范围内剩余保有储量为48 14Mt 4 储量原双龙煤矿区保有储量为8 32Mt 其中大部分保有储量均位于双龙煤矿采空区和煤层0点线之间的可采厚度小于1 3m的薄煤层区域 原双龙煤矿回采后 该部分资源已成孤岛状 且厚度小于1 3m 无法再回采 经计算该区域剩余可采储量约为0 94Mt 按目前0 6Mt a的生产能力 还可回采1 2a 即可回采至2013年1月底 规划该部分资源在双龙煤矿技术改造前回采完毕 本次设计的区域为矿井调整区范围 该区域共获得资源储量40 663Mt 其中可采储量约为26 74Mt 设计生产能力为0 9Mt a 矿井服务年限22 8a 5 水文地质条件本区为一个向北西倾斜的单斜构造 构造简单 无构造破碎带 煤层直接充水含水层主要为延安组中部含水层 富水性弱 单位涌水量小于0 1L s m 补给条件差 煤层间接充水含水层主要为直罗组下段含水层 富水性中等 煤矿东部有小煤窑存在 且有越界开采现象 有一定量的采空区积水 矿井安全受到水害威胁 故本区水文地质类型为以裂隙充水为主的水文地质条件中等型 6 矿井涌水量 根据储量核实报告 矿井正常涌水量采用27m3 h 最大涌水量采用289m3 h 改造后按矿井正常涌水量220m3 h 最大涌水量240m3 h考虑 7 其他开采技术条件矿井为高瓦斯矿井 煤尘有爆炸性 属容易自燃煤层 自燃倾向等级为I类 本区属地温正常区 无地热危害 顶底板稳定性较差 8 煤类 煤质及煤的用途区内2号煤层为低灰 中高挥发分 特低硫 中 低磷 中热值 弱 中等粘结的富油煤 外部建设条件1 交通运输条件双龙煤矿距西 安 延 安 铁路秦家川 店头支线张湾煤台仅8km 距黄陵县约40km 其主干公路有210国道和铜黄高速公路 距210国道30km 区内简易公路遍布 交通便利 煤炭具备外运条件 2 电源条件矿井已有供电电源为双回路 供电源一回路取自双龙镇35KV变电站 线路长度约为2km 备用回路由黄陵矿业公司二号井西域110KV变电站供给 因此供电电源可靠 3 水源条件双龙矿地面生活用水水源取自黄陵矿业香房水厂厂区管路 其供水能力满足本要求 地面生产 井下生活供水来自水源井 水源井位于工业广场北边沮水河边 满足需要 另可对井下排水进行处理 复用于井上 井下消防洒水和生产用水 因此水源可靠 4 外部协作条件目前黄陵矿区中的黄陵一 二号井已经投产多年 矿区内已建成机修厂等 可为本矿井的机电设备大 中修等提供服务 综采设备的搬家倒面可委托黄陵矿业公司 本矿井不自建队伍和配备相关运输安装设备 因此 本矿井的外部协作条件优越 二 矿井现状 矿井开拓方式矿井现有工业场地位于双龙镇的南侧 场地处煤层埋深150m左右 矿井目前采用斜井开拓 矿井在工业场地内共布置了2条斜井 分别为主斜井和副斜井 主斜井内铺设了1条带宽0 8mm的带式输送机担负主提升任务 提升能力为400t h 井筒内还装备1台JK 2 1 5A型提升机 担负大件提升 副斜井装备1台GKT 1 6 1 2 24型提升机 担负辅助提升任务 并作为回风井筒 开拓部署 工业场地两条井筒 在井田中部南北向布置了2条大巷 分别为 836m回风大巷和 820m运输大巷 矿井目前井下装备了1个综采工作面 3个综掘面和1个炮掘面 工作面主要装备1 采煤机 MG160 375 W型一台 2 掘进设备 EBZ 132悬臂式纵轴掘进机 两台EBZ 160悬臂式纵轴掘进机 一台 运输系统1 煤炭采用带式输送机连续运输 主斜井和大巷带式输送机输送量均为400t h 2 辅助运输采用轨道系统 地面生产系统现状 一 存在的问题1 双龙矿井原有采矿证内的资源即将枯竭 急需要向井田北部接续 2 矿井原设计生产能力为0 3Mt a 后来能力释放至0 6Mt a 因此矿井实际生产能力较小 二 矿井技术改造的必要性开发井田北部新增资源 且生产能力提高后 矿井原有巷道系统 提升运输系统 通风系统 排水系统 地面生产系统 供配电系统 给排水系统 采暖系统及辅助生产系统均难以满足要求 需要对上述各个系统进行改造 因此矿井技术改造是必要的 第二部分矿井存在的问题及技术改造的必要性 第三部分矿井技术改造方案 一 矿井开发 矿井开拓方式1 现状矿井现采用斜井开拓 有主斜井和副斜井2条井筒 主斜井提煤及运输大件 副斜井辅助提升及回风 2 技术改造的原则充分利用矿井现有系统 改造不能满足要求的系统及环节 工业场地两条井筒 3 现有系统尚存在的问题及改造方案主斜井现有0 8m宽的胶带提升能力不够 仅需更换为1 0m带宽的胶带 因此主斜井井筒仍然利用 矿井为高瓦斯矿井 现有副斜井兼做回风井筒 不满足要求 需要布置专用回风井 本次技术改造新增1条回风井筒 矿井现回采区域煤层薄 工作面支架小 改造后回采的北部区域煤层厚度大 支架高度大 辅助运输量增加 现有副斜井净宽2 8m 净高2 65m 提升绞车滚筒直径1 6m 能力小 井筒及绞车均不满足整体下放支架的要求 且改造后矿井总风量增大 现有井筒进风能力不够 因此必须新增1条副井 原有副斜井作为检修井筒 兼进风及安全出口 考虑到井田内煤层埋深较浅 新增副井仍采用斜井 因此改造后仍采用斜井开拓 4 新增井筒形式方案矿井改造后 新系统主要回采北部区域 从最合理的通风系统看 已将风井布置在井田北部区域的中部 主要优点是 通风距离最短 负压最低 风井可作为北部边界安全出口 因此设计将风井放在北部区域的中部 风井场地 现有工业场地 4 新增井筒形式方案新增的风井有斜井和立井两种方案 斜井方案存在的问题 若井筒东西向布置 井筒煤柱损失大 井下与大巷连接不便 若井筒南北向布置 场地狭小 场地布置困难 因此设计采用立井形式 优点是回风能力大 工程量省 地面场地布置容易 风井场地 现有工业场地 4 新增井筒形式方案新增的副井结合井下辅助运输方式 设计提出了3个方案 方案一 大倾角斜井绞车提升 井上下全有轨方案矿井目前井上下均采用轨道系统 工业场地内已有一条副斜井 本方案利用该井筒承担矿井辅助提升任务 但需要改造现有副斜井 提升机房和提升机 主要优点 井筒工程量省 主要缺点 辅助运输能力小 效率低 井下岩石工程量大 方案二 大倾角斜井绞车提升 井上有轨 井下无轨方案该方案和方案一不同之处在井底设有换装站 上下井的材料在井底通过换装硐室进行换装 井下大巷及工作面采用无轨胶轮车运输 其余与方案一相同 主要优点 井筒工程量省 主要缺点 辅助运输能力小 效率低 方案三 缓坡副斜井 井上下均采用无轨运输方案在已有工业场地西侧新增一缓坡副斜井 承担矿井辅助提升任务 主要优点 运输能力大 机动灵活 主要缺点 井筒工程量大 4 新增井筒形式方案根据彬长矿区大倾角斜井井底换装的实际使用情况看 该模式虽然初期井筒投资较省 但后期换装效率较低 实际使用情况并不理想 因此本方案首先排除该方案 大倾角斜井绞车提升 井上下全有轨方案和缓坡副斜井 井上下均采用无轨运输方案各有优势 通过经济比较 前者比后者投资多2345万元 从井巷及设备投资和后期设备损耗角度讲 有轨系统相对于无轨系统有优势 本井田煤层倾角一般小于3 5 适合采用无轨胶轮车运输 从矿井运营角度看 无轨胶轮车更具有优势 从井上下辅助提升及辅助运输角度综合比较 缓坡副斜井方案优势明显 因此本方案推荐副井井筒形式采用缓坡副斜井方案 矿井开发方案根据新增副斜井井口位置不同 提出两个方案 方案一 新增风井场地 缓坡副斜井位于已有工业场地西侧方案优点 生产集中 场地资源压覆量小 井筒工程量小 地面设施工程小 场地地势平坦 场地处洛河组砂岩白垩系下统洛河组砂岩小于20m 有利于井筒施工 缺点 既需要在工业场地西侧征地 还要在风井场地征地 征地难度相对方案二大 副井落底位于北部开采区的南侧 整个矿井服务期限内 井下辅助运输总距离较长 回风立井 缓坡副斜井 主斜井 副斜井 矿井开发方案根据新增副斜井井口位置不同 提出两个方案 方案一 缓坡副斜井与回风立井联合布置优点 征地较容易 井筒工程量小 井下辅助运输总距离短 已有工业场地无需大的改造 对已有工业场地影响较小 缺点 场地占地面积较大 压煤量大 场地分置 场地狭小 地面布置困难 土建工程量大 场地处洛河组砂岩白垩系下统洛河组砂岩厚度约40m 该砂岩含水层对缓坡副斜井施工影响较大 回风立井 缓坡副斜井 主斜井 副斜井 缓坡副斜井井口位置布置在现有的辅助生产区 根据地面建筑物布置 同时为方便井筒施工 井口坐标定为 X 3948806 151 Y 36586012 557 为满足防洪要求 井口标高设计为 1005m 由于井筒向正北方向掘进难以穿越铁路和沮河 设计井筒先向东南进入暗槽 在折向东北进入煤层 从而避免井筒穿越铁路和沮河 设计缓坡副斜井采用无轨胶轮车运输 根据无轨胶轮车运输要求 缓坡副斜井井筒坡度采用6 井筒宽度为5 2m 净断面面积为18 9m2 井口底板标高 1005 0m 井底标高为 850 0m 井筒斜长为1602m 井筒明槽段采用单层钢筋混凝土支护方式 表土段暗槽采用素混凝土砌碹支护方式 正常基岩段采用锚网喷 锚索支护方式 正常基岩段采用锚网喷 锚索支护方式 开拓巷道部署设计井田北部区域的中部布置一组南北翼大巷至井田北部边界 分别为北翼辅助运输大巷 北翼带式输送机大巷和北翼回风大巷 工作面采用双翼条带式布置 北翼带式输送机大巷的南侧通过2号煤溜煤眼与主斜井连接 北翼辅助运输大巷南侧直接与缓坡副斜井连接 北翼回风大巷北侧与回风立井连接 南侧与现有井底车场连接 大巷布置方位考虑到两个因素 1 大巷煤柱尽量和地面双龙镇保护煤柱重叠 减少煤柱损失 2 大巷方位角为北偏东8 主要是尽量避开矿井东侧的小煤矿破坏区 水平标高矿井为单一煤层开采 仅开采2号煤层 北翼大巷标高为矿井水平标高 水平标高为 836m 二 矿井开采 盘区划分考虑到矿井技术改造后回采井田的北部区域面积较小 设计将该区域划分为一个盘区开采 即一盘区 盘区巷道布置矿井煤层为近水平煤层 根据开拓部署 向在井田中部向北布置一组北翼大巷 工作面采用大巷条带式布置 因此北翼大巷兼做盘区巷道 不再单独布置盘区巷道 工作面布置首采工作面布置在缓坡副斜井井底附近 由于目前工作面南侧的家属区和双龙镇的边界控制程度较低 设计将首采工作面向北避开南侧的建筑物 首采面和家属区之间留有1个条带 同时 设计选择的首采工作面煤层厚度控制程度高 厚度相对较大 采煤方法2号煤层可采厚度0 80 4 30m 平均2 26m 宜采用综合机械化采煤法 全部垮落法管理顶板 工作面设备配备选用MG300 730 WD1型采煤机1台 采高1 8 4 0m选用SGZ730 2 200型可弯曲刮板输送机1台选用SZZ730 90型转载机1台选用PCM110型破碎机1台选用SSJ1000 315型可伸缩带式输送机1台选用ZY8000 17 5 35型型液压支架选用BRW400 31 5型乳化液泵站选用BPW315 12 5型喷雾泵站 工作面能力工作面长度160m 首采工作面平均采高2 2m 工作面循环进度为0 8m 日循环数9个 工作面日进度7 2m 工作面日产量3132t 工作面年进度2019 6m 考虑0 85的正规循环率 工作面年产量0 88Mt 矿井通风1 矿井瓦斯涌出量预测及矿井瓦斯等级确定采用分源法计算 矿井相对瓦斯涌出量分别为19 85m3 t 绝对瓦斯涌出量分别为33 99m3 min 矿井属高瓦斯矿井 2 通风方式及通风系统矿井采用中央并列式通风方式 抽出式通风方法 设计由主立井 副斜井进风 回风立井回风 3 矿井风量计算矿井总风量为90 0m3 s 三 通风和安全 灾害预防及安全装备设计对火灾 煤尘爆炸 瓦斯爆炸 水灾 顶底板事故采取了一系列安全措施施 本矿井为高瓦斯矿井 主要灾害为瓦斯灾害 设计建立地面固定式瓦斯抽放系统 对井下各工作面进行瓦斯抽放 矿井工业场地内建有地面瓦斯抽放泵站一座 站安设2台2BEC 52型水环式真空泵 配套电动机YB23553 4 2 250KW 型 其中一台工作 一台备用 设计抽放流量为210m3 min 经校核该瓦斯抽放泵满足本次技术改造后矿井瓦斯抽放要求 设计仍然利用 将该瓦斯抽放站需搬迁至风井场地 为防止煤层自燃 设计采取以黄泥灌浆为主 氮气防灭火 喷射阻化剂 胶体防灭火和均压通风为辅的综合防灭火措施 新增黄泥灌浆系统一套 黄泥灌浆采用MDZ 30型地面固定式灌浆注胶防灭火系统 每小时灌浆量Q浆2 23m3 h 矿井已有1套DT 400 6型制氮装置 本次设计增选3台同型号的制氮机组 提升设备1 主斜井矿井主斜井已装备了一台DTC80 30 250强力带式输送机 运量300t h 带宽800mm 带速2 0m s 经校核该带式设施不满足设计要求 主斜井还装备了一台JK 2 1 5A型提升机 该绞车在技术改造前主要负责主斜井检修 提升矸石及提升大件等提升任务 技术改造后新增一条缓坡副斜井负责矿井的辅助提升任务 将原副斜井改造为检修井筒 因此主斜井提升机及绞车房在矿井技术改造后不再利用 改造后的主斜井带式输送机带宽1 0m 运量800t h 带速3 5m s 660V低压防爆变频调速驱动 2 副斜井副斜井利用原有提升设备 改造后的副斜井仅担负主斜井检修及井底检修提升任务 井筒内原有提升机型号为GKT 1 6 1 2 24 滚筒直径1 6m 滚筒宽度1 2m 提升速度3 0m s 电机型号YPT355M 6 功率185KW 电压380V 3 缓坡副斜井矿井技术改造后新增1条缓坡副斜井 辅助提升及辅助运输采用无轨胶轮车 移交生产时选用无轨胶轮车辆共计21台 四 提升 通风 排水 压缩空气设备 通风设备改造前矿井利用副斜井回风 在井口布置了2台BDK62 6 NO20型对旋轴流式通风机 一台工作 一台备用 经校核矿井原有通风机需要改造 矿井技术改造后在风井场地新掘一条回风立井担负矿井通风任务 在回风立井井口新选用2台FBCDZNo28 220 2 B 型防爆对旋轴流式通风机 1台工作 1台备用 每台通风机配带2台YBF450S 10型通风机专用隔爆变频电动机 每台电动机功率220kW 通风机装机功率2 220kW 电压660V 同步转速600r min 排水设备1 主排水系统改造前矿井井下正常涌水量43m3 h 最大涌水量49m3 h 主排水泵房长度14 5m 主水仓容积320m3 副水仓容积280m3 主排水泵型号D85 45 6 改造后矿井正常涌水量220m3 h 最大涌水量240m3 h 矿井原有主排水系统能力不满足要求 需要改造 矿井技术改造后在主斜井井底新建主排水泵房及主要水仓 泵房内共设3台MD280 43 6型水泵 每台水泵配备YB2 355M2 4型隔爆电动机1台 电动机功率250kW 电压6kV 同步转速1500r min 排水设备2 临时排水系统临时排水设备选用2台BQW320 22 4 140 S型水泵 1台工作 1台备用 每台水泵流量320m3 min 扬程88m 配套隔爆电动机功率140kW 电压660V 同步转速2900r min 3 强排系统矿井水文地质条件复杂 设计在移交大巷末端的矿井最低点布置一套强排系统 强排系统排水设备选用2台BQ275 230 6 280 W S型矿用隔爆型潜水泵同时工作 压缩空气设备矿井工业场地已有一座空压机站 站内布置了2台BLT 350A型空压机型螺杆空气压缩机 每台空气压缩机的排气量39m3 min 排气压力1 0MPa 冷却方式为空冷 配套电动机功率 250 5 KW 电压380V 矿井原有空气压缩管主管路管径采用 159无缝钢管 支管路为 108无缝钢管 本次技术改造利用矿井已有空压机站及现有的2台空压机 同时再新增1台同型号的空压机 原有地面生产系统全部保留 新建两个直径 18m原煤仓 矿井来煤从主井驱动机房通过带式输送机运到原煤仓中进行配仓 原煤仓单仓容量Q 5000t 总容量为Q 10000t 进入原煤仓储存后的原煤经过仓下给煤机配煤后通过带式输送机进入到原有煤仓后进入原有系统 六 地面生产系统 1 矿井给排水现状双龙矿地面生活用水水源取自黄陵矿业香房水厂厂区管路 地面生产 井下生活供水来自水源井 水源井位于工业广场北边沮水河边 在工业场地南侧的山上布置了1个水池容量230m3的高位水池 担负地面生产 井下生活供水任务 工业场地内已有1座处理能力为10m3 h的生活污水处理站和1座处理能力为35m3的井下水处理站 2 矿井技术改造后给排水技术改造后矿井工业场地的生产 生活用水总量为2259 5m3 d 工业场地内原有给水系统齐全 本次设计利用 不再改造 技术改造后增加一座处理能力15m3 h的生活污水处理站 已有井下水处理站影响地面生产系统布置 设计拆除 新增一座处理能力240m3 h的井下水处理站 井下消防洒水水池与井下水处理站联建 七 给水排水 矿井工业场地总供热负荷估算值为9999kW 工业场地已有锅炉房一座 规模为2 4t h蒸汽锅炉 本次设计在已有锅炉房西侧再新建一座锅炉房 规模为2 6t h蒸汽锅炉 新旧两座锅炉房分汽缸通过管道连接 实现并网运行 采暖季根据负荷情况运行2 4台蒸汽锅炉 负担该场地所有供热负荷 非采暖季运行1台4t h蒸汽锅炉 负担洗浴负荷 风井场地距离工业场地较远 负荷不大 新建一座0 35MW燃煤常压热水锅炉房 作为该场地采暖系统热源 八 采暖 通风及供热 供电电源及送变电 九 矿井供配电 电力负荷无功补偿及考虑变压器损耗后折算至35kV母线的最大计算负荷 有功功率 5707kW 无功功率 2 1750kvar 1607kvar 补偿后功率因数 0 96 视在功率 5929kVA 地面供配电目前本矿井在工业场地内已有一座35KV变电所 采用双回路供电 两回35kV电源一回引自双龙镇35kV变电所 另一回引自黄陵矿业公司二号井西域110kV变电站 导线型号均为LGJ 50 改造后 仍采用35kV供电 电源点维持不变 两回线路导线更换为LGJ 120 改造后 工业场地已有35kV变电所布置维持不变 原有变压器容量不能满足要求 更换成两台SZ11 8000 35双绕组变压器 35kV及6kV接线方式 配电装置无须改造 仅增加6kV高压开关柜5台 矿井布置两个场地 工业场地原有矿井35 6kV变电所及6 0 4变电所改造后继续利用 新设2个变配电室 即锅炉房联建6 0 4kV变配电室 主斜井联建6 0 69kV变配电室 对空压机站6 0 4kV变配电室进行改造 风井场地设1个配电室和2个变配电室 即风井场地6 0 4kV配电室 通风机房变配电室和瓦斯抽放泵站变配电室 井下供配电1 负荷统计正常涌水时井下负荷 设备安装容量 7163kW 设备工作容量 6194kW 有功功率 3041kW 无功功率 3089kvar 视在功率 4335kVA 自然功率因数 0 70 2 下井电缆本次设计改造后仍为6kV供电 原有下井电缆截面为3 120mm2矿用电力电缆 不能满足要求 新敷设的下井电缆采用MYJV22 6kV3 300mm2矿用交联聚乙烯绝缘电力电缆 两回电源分别引自矿井35kV变电所6kV侧两段不同的母线段上 另外 井下2台强排泵由风井场地6kV配电室经钻孔采用6kV电压直接供电 电缆采用MYJV42 6kV3 50mm2矿用交联聚乙烯绝缘电力电缆 3 井下供电方案井下设置井下主变电所 盘区变电所 北翼大巷带式输送机机头变电所 本次改造后 主变电所硐室新建 原有主变电所设备继续利用 并增加3矿用一般型高压开关柜 水泵出线柜 改造后主变电所向3台主排水泵提供6kV电源 向盘区变电所及北翼带式输