东胜煤田开拓大巷设计变更说明书

目录概况……………1第1章变更原因…………………3第一节地质变化及影响………31、2-3煤西部地质变化带及其影响…………52、2-3煤东部煤层赋存情况及其影响………63、3-1煤西部薄煤区赋存情况及其影响……8第二节、现场安全施工……………9第三节地表建筑物影响…………101、建筑物下开采可行性分析………………112、留设保护煤柱，建筑物对矿井影响分析………………12第2章2-3煤巷道变更……………17第一节采区地质特征………17第二节生产能力和服务年限…………………21第三节2-3煤西部巷道布置变更………………21第四节2-3煤东部巷道布置变更………………30第五节采区硐室…………………36第六节主要生产系统……………37第3章3-1煤巷道变更………………39第一节采区地质特征…………39第二节生产能力和服务年限…………………40第三节3-1煤巷道布置变更……40第四节采区硐室…………………48第五节主要生产系统……………49第4章矿井采掘接续………………501、回采工作面布置………………512、掘进工作面布置………………52

概况随着高头窑煤矿矿建工程的不断深入，现场遇到了较大地质变化以及面临“三下”采煤中建筑物下采煤等难题。鉴于此，如仍按原设计施工将带来安全、进度、投资等一系列问题，选择更加合理大巷布置方案成为当务之急，直接关系到我矿顺利投产和长远发展。新的设计变更方案要求经济上更加合理，施工中安全可靠，减少前期投资，缩短建井工期，尽快投产，产生经济效益，把我矿建设成高产高效的现代化矿井。高头窑矿井由沈阳设计研究院根据内蒙古自治区煤田地质局151勘探队编制的《内蒙古自治区东胜煤田高头窑井田煤炭勘探报告》进行设计的。我矿严格按照沈阳设计研究院编制的《内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑矿井及选煤厂修改初步设计（矿井部分）》进行矿建施工。我矿矿建工程自开工建设以来，已完成各类井巷工程18198m，其中其中一期工程1944米,二期工程4453米,三期工程11801米。在2-3煤的掘进施工过程中，多处遇到地质变化，出现煤层变薄尖灭，涌水量增加等现象，严重影响了正常掘进施工和矿井的安全建设。受此影响，2-3煤开拓大巷无法按原初步设计方案进行，现已停工，GE2-301工作面也应遇地质构造，提前开切眼。我矿根据实际情况，认真分析井田的地质条件、煤层条件、水文条件、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,对新的开采布局和大巷布置进行了充分分析和论证，提出本次设计修改方案。主要变更内容是：1、2-3煤西部开拓大巷向南平移650m，避开西部地质变化带及地面建筑保护煤柱；2、2-3煤东部可采范围减小，开采方案做调整；3、3-1煤西部薄煤区与2-3煤西部地质变化带上下重叠，3-1煤开拓方案调整。编制的依据：1、《内蒙古自治区东胜煤田高头窑井田煤炭勘探报告》2、《内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑矿井及选煤厂修改初步设计（矿井部分）》3、《内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑矿井及选煤厂执行概算》4、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》5、《采矿工程设计手册》6、《煤矿安全规程》等

第一章变更原因本次变更的主要原因是矿井建设过程中，实际揭露的地质情况与地勘不附，地质变化较多且范围较大，影响矿井的正常建设和生产；其次是矿井在初步设计时未充分考虑地面建筑物对矿井建设和生产的影响，本次变更设计对此进行优化和完善。第一节、地质变化及影响根据现场已施工的大巷及顺槽揭露的煤层情况分析，实际煤层厚度与根据勘探钻孔分析的结果差异大，煤层赋存情况不稳定且构造范围大，其次《勘探》中对钻孔分析不准甚至出现错误结论。虽然《初设》中对煤层稳定性及地质变化有一定分析判断，但现场实际的地质变化要远大于《初设》推测，对采掘的影响较大。《初设》中煤层稳定性分析：从资源角度看，制约矿区开发建设的主要问题和难点是煤层厚度变化大。通过本次勘探提高了对煤层厚度的控制程度，增强了可靠性。另外，在井田开拓部署、初期工作面投产位置上要采取防范措施；采煤工作面准备要提前一定时间完成，加强观测和研究煤层厚度变化的态势。本矿在采取必要措施后，一定能够建成一个生产稳定的特大型高产高效矿井。对2-3煤分析如下：勘查区东部和西部的局部地段煤层变薄或被冲刷。局部含夹矸0～3层，厚度为0.20～1.40m，平均厚度为0.54m，煤层结构较简单，但厚度变化较大。1、2-3煤西部地质变化带及其影响1.1、西部2-3煤层实际揭露情况：2-3煤三条大巷由东向西，沿煤层顶板布置，间距40m。西部回风大巷已施工865m（2#联络巷处开始），胶运大巷1176m，辅运大巷1068m，现因遇到地质变化带停止了施工。掘进过程中，多次出现煤层消减变薄，甚至尖灭的现象，煤层的揭露情况与原先地质报告不一致。现西部回风大巷已施工全岩巷200m，胶运大巷施工全岩巷道90m，我矿在回风大巷迎头进行了井下钻探勘察，发现巷道前方130m内依然为无煤区，分析此区域内煤层赋存不稳定，范围较大。我矿根据采区实见情况和钻探资料，绘制出首采区2-3煤煤厚等值线图，圈定地质变化带。分析判断无煤区范围较大，走向宽为600m；煤层厚度小于1.5m的区域宽度达1000m，长600m，且赋存极不稳定，厚度变化剧烈，连续性较差，严重影响矿井的正常掘进和回采。根据《勘探报告》G510和J509钻孔分析，施工大巷见2-3煤的平均煤层厚度应为1.0m，但实际揭露为无煤区，偏差非常大。《地勘报告》J308钻孔的煤层对比明显错误，将3.9m厚的2-2煤错误的划定为2-3煤，实际2-3煤层为该层下2.9m厚煤层。可见，实际煤厚比《勘探报告》中钻孔煤厚小，通过统计分析约0.7m，这也是2-3煤三机配套进行调整的原因。附：2-3煤西部地质变化带剖面图1.2、2-3煤西部地质变化带影响该地质变化带降低了附近煤炭资源储量类别，影响2-3煤首采区西部采煤工作面布置。（1）安全：大巷掘进到地质变化带时，涌水量大幅增加，顶板松软且非常破碎，给巷道支护带来困难，严重影响矿井的安全生产。（2）投资：地质变化带使巷道工程量增加，煤巷变为岩巷，施工难度增大，支护方式由锚网变为架棚支护，严重影响掘进效率，投资大幅增加。（3）工期：工程量增加，施工难度增大，直接影响到矿建及生产后的工程计划。（4）回采：2-3煤至少有四个回采工作面布置在无煤区，造成5000m以上顺槽为岩巷，且回采时停采线距辅助运输大巷约为600m，造成大量巷道的浪费。附：2-3煤采掘工程平面图（初设）2、东部2-3煤层赋存情况及其影响2.1、东部2-3煤层赋存情况：GE2-301工作面运输顺槽和辅助运输顺槽在330m到370m处出现无煤区，370m到500m处平均煤厚1.8m。顺槽揭露实测煤层厚度为2.2m，GE2-301工作面运输顺槽遇到的地质异常构造，经钻探分析存在影响范围超过100m的薄煤区（厚度小于0.4m）。GE2-301工作面运输顺槽和辅助运输顺槽根据钻孔分析预测平均煤层厚度为3.63m，揭露实测平煤层厚度为2.2m，较预测减少1.43m。可采范围减少。G707钻孔反应的煤层厚度因遇构造与实际揭露煤层厚度差异较大，相差2.77m，东部可采范围减少。 2-3煤东部回风大巷现已施工547m（2#大巷联络巷开始），实见煤厚1.6m，赋存不稳定，而且顶板变得破碎，涌水量增加。2-3煤上分层在J408、J409、G708、G607、G608钻孔内出现，已掘进区域内仅在GE2-301工作面运输顺槽掘进过程中1240～1330m的范围内连续揭露，其他地段不连续且厚度变化较大（0.1～0.95m左右），局部夹层较厚，不具备连续回采条件。根据《地勘报告》提供的煤层对比图，结合已揭露煤层赋存情况分析，2-3煤上分层在首采区东部缺失较严重，只有局部具备回采条件。主要原因是由于东部2-3煤上分层的缺失严重，导致根据钻孔预测值偏大；故导致实际揭露煤层厚度较预测的煤层厚度减少0.7m，东部可采范围进一步减少。附：顺槽的地质素描图顺槽煤层厚度地质写实表补勘2-3煤层赋存情况：我矿对一盘区东部布置4个钻孔做进一步勘探，分析2-3煤赋存情况发现，补5钻孔附近煤层厚度小于1.5m，厚度变化明显，为2-3煤东部不可采范围边界；补2钻孔煤层厚度为0.55m，夹矸较厚，不具备回采条件。通过实际揭露煤层厚度情况及勘探钻孔发现，2-3煤东部可采范围较小，平均煤厚2.4m，可采储量有限，约为2.2Mt。分析地质变化原因，主要是由于井田处于东胜煤田北部，地质构造变化较多，煤层的赋存变化不稳定。地质情况发生变化对整个矿井的建设和生产都有较大影响。2.2、2-3煤东部地质变化影响《初步设计》中2-3煤巷道设计：初期西翼为1583m，东翼巷道长738m，生产后期西翼、东翼大巷运距均为3550m。实见煤厚及重新勘探钻孔分析，东部可采面积比原设计小很多，地质变化对原设计巷道布置影响很大，直接关系到矿井的正常生产和建设。（1）2-3煤东部整体可采范围小，除GE2-301、GE2-300工作面外，可布置3个工作面，可采储量为5.2Mt。（2）地质变化带使巷道工程量增加，煤巷变为岩巷，施工难度增大，支护方式由锚网变为架棚支护，严重影响掘进效率，投资大幅增加。（3）2-3煤3个回采工作面布置在无煤区，造成3000m以上顺槽为岩巷，且回采时停采线距辅助运输大巷约为300m，造成大量巷道的浪费。附：2-3煤采掘工程平面图（初设）3、3-1煤西部薄煤区赋存情况及其影响3.1、3-1煤煤层赋存情况分析3-1煤煤层目前现场只揭露了风井井筒和副斜井井筒2个见煤点，揭露的煤层赋存情况与井筒检查孔分析的结果基本一致，与附近的钻孔进行比较，层位和煤层厚度也基本相符。回风立井井筒见3-1煤上分层厚度1.4m，夹矸0.6m，下分层厚度1.8m，夹矸较厚。副斜井井筒见3-1煤上分层厚度1.5m，夹矸0.7m，下分层厚度2.3m，夹矸较厚。3-1煤在G509、G508和J307附近，勘探煤厚分别为1.05、1.4和1.05m。分析发现此薄煤区与2-3煤西部地质变化带处于同一位置，范围较大，煤层厚度不具备回采条件。薄煤区小于1.5米的范围宽1300m，长670m；小于三机配套最小可采高度2.6m的范围宽1500m，长900m。3.2、3-1煤西部薄煤区影响（1）薄煤区使巷道工程量增加，煤巷变为岩巷，施工难度增大，影响掘进效率，投资大幅增加。（3）3-1煤至少有4个回采工作面布置在无煤区，造成5000m以上顺槽为岩巷，且回采时停采线距辅助运输大巷约为600m，造成大量巷道的浪费。第二节、现场安全施工目前，安全问题是制约煤矿发展的突出问题，我国的安全生产形势更为严峻，近今年不断发生重大安全伤亡事故，不尽给人民造成生命财产损失，而且在社会上造成恶劣影响，安全事故带来的成本难以估量。虽然我矿有完善的安全管理体系，但安全问题及隐患不容忽视，特别是面临顶板管理，井下防治水的安全问题。2-3煤地质变化带处在水多湖川的正下方，埋深80m左右，埋深最浅。在掘进过程中，我矿进行了探水工作，发现迎头前方涌水量增大，巷道顶板又多为沙质泥岩，对正常掘进非常不利；考虑工作面回采时，围岩受采动影响，若有断层等地质构造，地表水及含水层可能会被导入井下，存在安全隐患。一、2-3煤西部三条大巷掘进到地质变化带时，涌水量大幅增加，顶板松软且非常破碎，给巷道支护带来困难，且发生过局部冒顶事故，严重影响矿井的安全生产和建设。1、2-3煤辅运大巷在掘进到1030m时，发生绝不冒顶事故，虽然未造成人员伤亡事故，但却给我矿敲响了安全警钟，也极大的影响了我矿的正常施工建设。我矿经过认真分析认为事故原因：eq\o\ac(○,1)、掘进迎头遇到大的地质构造，煤层变薄，顶板破碎，裂缝增多，涌水量变大；加上我矿顶板为砂质泥岩，遇水泥化严重，强度降低，自承能力变差；其次，巷道宽达5.5m，顶板本身受的静载荷就很大。eq\o\ac(○,2)、现场的锚网喷支护强度虽然符合设计要求，但地质特征发生变化，设计的支护强度已不满足顶板控制要求。针对本次事故，我矿对现场进行如下处理：对冒顶附近50m范围内进行架棚处理，规格为32号工字钢对棚，间距1m，共计50架。虽然有效的控制了松动的围岩，但却极大的增加了掘进费用。2、2-3煤西部回风大巷在施工到660m时，同样，煤层变薄，顶板破碎，涌水量变大，锚网喷支护效果变得很差，无法有效地控制顶板。在此情况下，我矿为了职工的人生安全，避免发生安全事故，对原支护方式进行变更，由锚网喷变为架棚支护，喷规格为32#工字钢对棚，间距1m。安全问题得到解决，但却极大的增加了井巷工程费用，同时，制约了掘进效率，影响到我矿的正常建设进度。二、对于开拓大巷可以采取架棚处理，但对于地质变化带内的回采巷道架棚会影响回采工作面的正常推进，所以顺槽不适合用架棚进行支护。而且，回采巷道受采动影响很大，对顶板支护更加不利，安全问题尤为重要。通常为了有效的控制和防治巷道顶板事故，一般在开掘巷道前就避免把巷道布置在受地质构造影响范围内和受采动影响的高应力区，避开软弱破碎的岩层。否则，必须使用可靠的支护方式，保证安全施工和生产。针对我矿面临的这些安全隐患问题，我矿对《初步设计》中原巷道布置方案进行了变更设计，使新的巷道避开地质变化带，根本上解决安全问题，保证矿井的安全建设和生产。第三节地表建筑物影响首采区西部有一座110kv高头窑变电所，4条高压输电线路、村庄及农田等，其中包括我矿的2条35kv高压输电线路,电塔41座。建筑物共压煤750万t，其中2-3煤350万t，3-1煤400万t。采区西部为建筑物密集区，对回采影响较大。对2-3煤西部变更设计影响范围内建筑物统计表:1编号分类数量1110kv变电所1座2高压输电线4条3人家约20户4农田约300亩110kv变电所是高头窑镇最重要的变电所，属于系统枢纽变电所，担负着为我矿、吴四圪堵煤矿、陈家梁煤矿及周边其他厂矿、居民供电的任务，供电系统的稳定关系到本地区的安全生产和正常生活。矿井首采区内的主要高压输电线路是我矿2条35kv高压输电线路，矿井供电属于一类负荷，供电的稳定关系到我矿的安全生产和建设，矿井的主通风设备一旦停电,可能招致井下人身伤亡等严重事故。按照国家颁布的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第19条规定，低于220kv高压输电线路路杆塔保护煤柱等级为Ⅲ级，维护带宽度10m。通过保护煤柱范围计算，2-3煤保护煤柱为60m，压煤量190万t；3-1煤保护煤柱为80m，压煤量210万t。110kv变电所依据《“三下”采煤规程》矿区建（构）筑物保护等级划分规定，按其重要性划分为Ⅱ级，维护带宽度为15m，2-3煤保护煤柱为65m；3-1煤保护煤柱为90m，压煤量总计22万t。保护煤柱计算示意图：高压输电电塔具有底面积小，高度高，受地表变形影响最大，也是我矿建筑物下采煤的关键难题。地表的变形极易引起电塔重心偏移，倾覆，其次构建的自身强度和地基承载能力也是重要影响因素。《初步设计》中“三下”采煤表述：本矿地表为丘陵地貌，大部分地区为低矮山丘，除位于井田西北部的高头窑镇外，居民点零星分布，无大规模的建筑群体。2-3煤层在高头窑镇处平均可采厚度3.3m，距地表80m左右，如进行开采地表将受到地表下沉2.81m，最大倾斜值为86.6mm/m，最大曲率为3.24×10-3/m，最大水平变形值为25.9mm/m，地面建筑物将受到Ⅳ级损坏。井田内西侧由高头窑电厂引出4条高压线路，正位于井下富煤区之上，对井下开采影响很大。因此，为使井下开采保持良好的连续性和完整性，设计除对高头窑镇留设保护煤柱外。其他地表建（构）筑物均不留设保护煤柱，对沉陷范围内的居民点根据其受破坏程度进行必要的维修或搬迁，高压输电线路予以改线拆迁。采取搬迁高压线路（改线）措施不仅投资大，涉及面广，实施难度大，而且存在新路径选择困难、重复压煤、周期长等问题，不符合我矿现在的实际情况，所以不建议搬迁高压线路。1、建筑物下开采可行性分析1.1现场实践调研对于《规程》建（构）筑物压煤的开采规定，若符合第28条，建（构）筑物压煤允许开采；若符合第29条，允许进行试采。我矿对建筑物下采煤可行性进行了调研，基本掌握了回采工作对地面建筑物、地表的影响及破坏程度。如下为我矿调研内容：调研神东公司寸草二矿情况：煤层赋存深度120—240m，工作面回采高度3.0m左右。地表裂缝宽度达50—1000mm，房屋裂缝宽度达5—30mm，裂缝出现时间为采过后1.5个月左右；根据《三下压煤开采规程》确定破坏等级为四级（严重损坏）。北京昊华煤业高家梁煤矿：地表为薄层风积沙，煤层赋存深度120m左右，工作面回采高度3.0m左右，地表裂缝宽度达50—600mm，房屋裂缝宽度达5—30mm，裂缝出现时间为采过后1.5个月左右；根据《三下压煤开采规程》确定破坏等级为四级（严重损坏）。上述煤矿地质情况和回采技术与我矿相似，但我矿回采两层煤，埋深更浅，2-3煤埋藏为75m到120m,采高约2.7m；3-1煤为120m到160m，采高约3.5m，岩性同调研各矿相比强度略高（脆性大），厚度减少了30—80m；其次，我矿四周地表大部分被厚风积砂覆盖，平均厚度17m，地基强度更低。因此，更加剧了地表裂隙的发育、沉陷幅度的增大，预测对建筑物的破坏同调研各矿相比更严重一些。1.2理论分析地表移动和破坏与开采深度、开采厚度、采煤方法、顶板岩性等有直接关系。煤层埋深越浅，煤层越厚，地表破坏约严重，可能出现较大裂缝，甚至塌陷，且地表的移动和变形在空间和时间上都不连续，即有突变可能，没有严格规律。根据《“三下”采煤新技术》对地表变形的表述：开采煤层的深厚比小于90时，采用长壁垮落法全陷开采后，预计地表变形值将达到Ⅳ级损坏标准。我矿深厚比约为30，损坏程度预计更严重。由于高压输电线路分布的特殊性，尤其是输电线路铁塔对开采引起的地表移动变形敏感，高压输电线路的安全性显得愈发重要，直接关系到我矿及周边企业的安全生产。开采沉陷影响高压线杆塔稳定性和线路挡距、近地距离、悬垂绝缘子串偏斜等，超过电力安全运行标准将可能导致电塔倾覆、断电等重大安全事故。多数矿井解决输电线路铁塔下采煤问题，采用采前对地表高压输电线路铁塔加固设计、施工、调整等措施。采取充填技术，面临煤柱较多、面积较大、原料限制、施工复杂且多层煤充填等问题，现在几乎没有实例，也不建议此方法。结合我矿岩层移动情况复杂，煤层埋藏较浅，回采多个煤层，地基强度较低，地表变形将更加严重。2、留设保护煤柱，建筑物对矿井影响分析2.1、建筑物压煤对2-3煤影响根据《规程》中相关规定及我矿《初步设计》中2-3煤回采工作面布置情况分析，地表建筑物对2-3煤影响较大，具体如下：（1）按《规程》计算，110kv变电所保护煤柱为,65m，煤量10万t；5条高压输电线电塔保护煤柱为60m，煤量190万t。（2）高压输电线以里，受保护煤柱相互影响，6个工作面回采困难，影响储量为320万t。（3）若停采线设在煤柱以外，将造成大量的回采巷道浪费，约6个工作面的7500m顺槽。2.2、建筑物压煤对3-1煤影响地表建筑物对3-1煤的影响与对2-3煤的影响类似，但由于3-1煤可采范围更大，所以影响也更大，具体如下：（1）按《规程》计算，110kv变电所3-1煤保护煤柱为90m，压煤量12万t；5条高压输电线保护煤柱为80m，压煤量210万t，总计222万t。（2）高压输电线以里，受保护煤柱影响也无法回采，造成6个以上的工作面停采线达600m，影响储量为410万t。（3）停采线约为600m，造成大量的回采巷道浪费，约6个工作面的7800m顺槽。综上所述，按《初步设计》中对采取西北部高压输电线对矿井的采掘影响都非常不利。第二章2-3煤巷道变更变更方案要求经济合理，施工安全，减少投资，缩短工期，采掘接续合理。结合现场实际情况，科学、合理地优化各个生产系统，巷道布置避开了地质变化带，减少了岩巷工程量，提高了回采率，保住矿井的顺利达产、稳产。第一节采区地质特征1．采区基本情况：水平、采区一水平2-3煤首采区地面标高/m1291～1420井下标高/m1215～1197开采深度/m80～120采区大小宽5.0km×长4.1km，面积20.5km2可采储量约50.7Mt地面相对位置建筑及其它地表从西向东分布有高头窑110kv变电所，高头窑村庄，高压输电线，农田等。煤层间关系2-3煤下部有可采煤层3-1煤，平均间距50m井下相对位置对巷道及回采的影响按国家《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定，需留设保护煤柱2．区域地质构造及煤层赋存特征：采区西部地质：根据实见地质情况和钻探资料，2-3煤西部地质变化带始于5#大巷联络巷以西100m，走向宽约为1000m，煤层厚度小于1.5m，且赋存极不稳定，厚度变化剧烈，连续性较差，严重影响了矿井的正常掘进和回采。根据《勘探报告》G510和J509钻孔分析，施工大巷见2-3煤的平均煤层厚度应为1.0m，但实际揭露为无煤区，偏差非常大。《地勘报告》J308钻孔的煤层对比明显错误，将3.9厚的2-2煤错误的划定为2-3煤，实际2-3煤的层为该层下2.9m厚煤层。可见，实际煤厚比《勘探报告》中钻孔煤厚小，通过统计分析约0.7m，这也是2-3煤三机配套进行调整的原因。采区东部地质：根据《地勘报告》提供的煤层对比图，结合已揭露煤层赋存情况分析，2-3煤上分层在首采区东部缺失较严重，只有局部具备回采条件，平均煤厚2.4m，可采储量有限，约为5.2Mt。。主要原因是由于东部2-3煤上分层的缺失严重，导致根据钻孔预测值偏大；故导致实际揭露煤层厚度较预测的煤层厚度减少0.7m，东部可采范围进一步减少。分析地质变化原因，主要是由于井田处于东胜煤田北部，地质构造变化较多，煤层的赋存变化不稳定。变更方案巷道布置区域内煤层赋存较为稳定,煤层厚度0.25～7.80m，平均2.62m。煤层结构:局部含夹矸0～3层，厚度为0.20～1.40m，平均厚度为0.54m，煤层结构较简单，但厚度变化较大。煤层产状：北西～南东向展布，倾角0°～3°。煤层顶板岩性主要为砂质泥岩、细粒砂岩、粗粒砂岩，底板岩性主要为细粒、粗粒砂岩、砂质泥岩。3．水文地质：区内地形起伏不平,最大的沟谷为水多湖川，由本区西南及东南部向中北部延伸至区外，在本区范围内，高程为1261.0～1280.2m，最高洪水位高程1266～1270m，实测流量0.011～0.016m3/s，属季节性沟溪，一般旱季干涸无水或有少量溪流，雨季可形成洪水，也是排泄本区地表水和地下潜水的主要通道。4．储量分析：《高头窑矿井及选煤厂初步设计》中2-3煤的地质储量为221.57Mt，工业储量为196.07Mt，设计可采储量为123.9Mt。但《初设》可采储量计算时未考虑110kv变电所及高压输电线路损失煤量，其次未充分考虑地质变化造成的储量损失，按《规程》计算还需保护煤柱3.0Mt。经过对钻孔的认真比对，采高在2.05m，符合我矿三机配套最低可采高低的储量经核实为50.7Mt，其中2-3煤煤层西部可采储量为45.5Mt，东部可采储量为5.2Mt。局部地段煤层变薄或被冲刷，煤层呈北西～南东向展布，西部较厚且连续性较好，但较大范围内位于水多湖川下和第四系浅表水水体下，经与中国矿业大学进行的高头窑煤矿河流下浅埋藏煤层安全开采研究，确定的该区域下的可采厚度要根据确定的三带观测的规律进行调整，根据科研成果分析，水多湖川范围内绝大部分回采高度不会超过4.0m。根据《报告》得出的结论，结合2-3煤的赋存条件，限采高度不超过4m，煤层赋存超过4m的范围内丢失的储量约为17万吨，所以实际可采储量为50.7Mt。2-3煤上分层连续性差，夹矸厚度不均匀且局部厚度超过上分层厚度，导致整个2-3煤回收率低。第二节生产能力和服务年限1．设计生产能力按2-3煤可采储量分布计算，2-3煤西部区域可以布置12个回采工作面，即GW2-301～GW2-312工作面；2-3煤东部区域可以布置3个回采工作面，即GE2-300～GE2-304工作面。2-3煤原则上布置一个大采高工作面，设计工作面生产能力3.0Mt/a，其与3-1煤配套生产，实现矿井8.5Mt/a的生产目标。2．服务年限：可采年限：T＝Z/KA式中：T—可采年限，a；Z—可采储量，Mt；K—备用系数，取1.3；A—设计生产能力，Mt/a；T＝Z/(k·A)=50.7/（1.3×3.0）=13aT西＝Z/(k·A)=45.5/（1.3×3.0）=11.7aT东＝Z/(k·A)=5.2/（1.3×3.0）=1.3a第三节2-3煤西部巷道布置变更1．巷道布置的原则：（1）巷道布置已煤巷为主，尽量减少岩巷工程量；（2）采区生产系统简单，生产环节少，占用设备少、人员少；（3）回采巷道尽量避开保护煤柱，提高巷道利用率，降低巷道掘进率。鉴于钻孔G509、G508和J307揭煤厚度都小于1.5m，薄煤区平均煤厚为1.0m左右，且赋存不稳定，厚度变化剧烈，其次考虑实际揭露煤厚可能比预计的更小，所以新的设计巷道不应穿过此薄煤区。钻孔J306揭煤厚度为7.3m，煤层较厚，所以巷道应布置在钻孔J306和J307之间，保证巷道基本上为煤巷。110kw变电所及高压输电线等影响西部煤层的正常回采，大巷及顺槽不宜布置在其保护煤柱内，否则会造成回采巷道浪费，降低巷道利用率。2．巷道布置设计变更：2.1变更方案：通过对西部2-3煤地质条件及井上下情况的综合分析，提出两个技术上可行，经济上合理的变更方案，通过进一步的技术经济比较，确定最优方案。变更方案一:变更方案巷道布置：在现已施工完的5#大巷联络巷处，辅助运输大巷方位角由270°调整为180°，由北向南沿煤层顶板掘进625m，平均煤厚为1.8m，胶运大巷，回风大巷依次向西平行布置，三条大巷间距为40m。辅助运输大巷掘进至625m处，三条大巷方位角再次调整为270°，由东向西沿煤层顶板掘进，平均煤厚为3.5m，均为煤层巷道。与《初设》相同，利用开拓大巷直接作为盘区准备巷道，将回采工作面顺槽直接与大巷相连，形成运输、通风及行人等系统。各巷道断面特征及支护方式等仍与原设计相同。附：方案一巷道布置图变更方案二:变更方案巷道布置：在现已施工完的5#大巷联络巷处，辅助运输大巷方位角由270°调整为180°，由北向南沿煤层顶板掘进625m，平均煤厚为1.8m，胶运大巷、回风大巷依次向西平行布置，三条大巷间距为40m。辅助运输大巷掘进至625m处，大巷方位角再次调整为270°，由东向西沿煤层顶板掘进，辅助运输大巷掘至1040米处，大巷方位角再次调整为360°，由南向北沿煤层顶板掘进，辅助运输大巷掘至625米处，三条大巷方位角再次调整为270°，由东向西沿煤层顶板掘进，平均煤厚为3.5m，均为煤层巷道。同样利用开拓大巷直接作为盘区准备巷道，将回采工作面顺槽直接与大巷相连，形成运输、通风及行人等系统。附：方案二巷道布置图2.2方案技术比较表1：方案技术比较原设计变更方案一变更方案二井巷工程量巷道：15360m其中：大巷3000m（岩）5000m（煤）顺槽7360m1、大巷4900m（煤）2、两个机头硐室1、大巷6800m（煤）2、四个机头硐室工作面个数12个12个12个可采出煤量36.8Mt34.4Mt36.4Mt采掘影响地质变化带影响2-3煤4个回采工作面，停采线为600m，巷道浪费严重建筑物等保护煤柱影响回采严重，6个工作面回采困难掘进时存在顶板及涌水等问题。有利于采掘作业及接续110KV及高压输电线路保护煤柱影响严重施工难度难，存在安全隐患容易容易对系统影响系统简单2-3煤运输、通风系统变复杂，多2次转载运输2-3煤运输、通风系统变更加复杂，多4次转载运输变更方案一较其他两个方案工程量少，优势明显，比原设计工程量减少10960m，69.1%以上，且由岩巷转为煤巷，施工难度降低，对采掘的影响降到最低，安全系数提高，且不受地面高压输电线等建筑物的限制，有利于矿井的正常建设和生产。2.3方案经济比较为了直观衡量各方案的经效益，对比较内容进行简化，只对差异化部分进行统计计算。2.3.1费用概算依据：《内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑矿井及选煤厂执行概算》、《煤炭建设工程费用定额及造价管理有关规定》、《煤炭建设机电安装工程消耗量定额》等.2.3.2费用计算标准：1、矿建工程预算编制：（1）工程量按设计工程量计算。（2）工程单价按《内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑矿井及选煤厂执行概算》计算，其中单价按巷道性质、特征区分。2、设备及安装工程预算编制：（1）主要设备价格、材料价格，依据已采购的相似设备型号，并参考市场调查价格为准。对于原设计方案，主要考虑地质变化带皮带安装等设备；方案一包括南北向胶运大巷一套输送机，和东西向机头硐室内布置的输送机设备等。（2）设备安装费：以设备费为计算依据，采用费率计算，本工程取10%。3、生产经营预算编制：费用按巷道服务11.7年计算（1）动力费：考虑每台驱动费用，功率450kw，每天运行16h，全年330个工作日。不同输送机动力费根据安装电机的台数确定。￥1=P×H×330×0.5=450×16×330×0.5=118.8万/a原设计：初期西部运距1583m采用双电机驱动，生产后期西部大巷运距为3550m，采用四电机驱动。方案一：已施工运输大巷950m采用双电机驱动，南北向胶运大巷625m采用单电机驱动，另一段运输大巷2878m采用三电机驱动。共计6台电机驱动。为了简化费用计算，只计算比原设计多使用的台数。（2）管理费：按岗位配备及工资待遇算。每条皮带岗位按9人定额，工资待遇按平均5万/a。￥2=N×5（3）输送机维护费：每年维护费按整套输送机设备费用7%算。￥3=1668×7%×11.7=1366万/a（4）巷道维护费：每年维护费按整条巷道建设费用2%算，井巷工程费用主要包括大巷及硐室。￥4=井巷工程费用×7%×11.7表2：方案经济比较万元原方案变更方案一变更方案二一基本投资第一部分井巷工程名称单价工程量费用工程量费用工程量费用1大巷煤1.145004900/m53906859/m7545岩1.53000/m2顺槽煤0.87360/m58887360/m5888岩1.35000/m65003机头硐室0.0456060/m327312120/m3545小计16888577313978第二部分机电设备及安装工程名称单价数量费用数量费用数量费用1输送机2套16684套34002安装费用10%167340小计18353740基本投资合计16888760817718二生产经营费用第三部分生产经营费用1动力费118.8/a2台2373台3562管理费5/a18人9036人1803输送机维护费7%2套1174套2344巷道维护费2%90115157小计90559927生产使用年限11.7a11.7a11.7a合计1053654010846总计186911414828564上表可以对比看出，变更方案一工程量最少，经济效益最好，投资最少，比原初步设计方案节约资金4543万，占24.3%。综合初步设计中原方案论述，对比变更方案一及方案二分析：1、运输系统：方案一较原设计增加运输长度625m及两次转载，相应的增加两套输送机。现已施工完得运输大巷安装皮带950m，南北向运输大巷安装皮带625m，变更大巷中东西向段长2930m，总共安装驱动装置5台，较原设计3台增加2台。2、基础投资：方案一较原设计增加大巷工程量1900m，顺槽减少13360m，按单价计算，井巷工程投资减少11115万元；机电安装工程方面增加1835万元，总的基础投资减少9280万元。3、生产经营费用：生产经营费用呈现每年递增的趋势，比较表中按费用最大时（即巷道服务最后一年）计算，保证预算略大于实际费用。4、施工安全方面：原设计施工时，面临掘进工作面涌水量大幅增加，顶板松软且非常破碎，给巷道支护带来困难，严重影响矿井的安全生产等问题。新的变更方案一，巷道全部布置在稳定的煤层中，施工安全，支护可靠，掘进效率高，工期短等优势。5、回采生产方面：原设计方案由于受地质变化带影响4个工作面停采线达600m，浪费顺槽5000m；受地面建筑物影响6个工作面停采线400～700m，浪费顺槽7500m，巷道利用率低。变更方案一则由于大巷布置在保护煤柱及地质变化带以外，回采时不需考虑，极大的提高了巷道利用率。6、采掘接续方面原设计由于受地质变化影响，巷道掘进效率降低，影响了矿井的建设工期；其次，回采工作面推进长度变短，但掘进巷道长度不变，造成采掘接续变得紧张。变更方案一全是煤巷，虽然前期大巷长度有所增加，但掘进速度快，总工期反而有所减少，有利于矿井的采掘接续。7、原设计受地表建筑等影响严重，不光考虑高压输电线等压煤问题，还需考虑20多户居民的搬迁安置，土地补偿及其他社会问题。变更后的方案很好的解决了“三下”压煤，搬迁安置等问题。通过上述几方面的比较，可以看出变更方案一在技术、经济方面优势明显，建议予以采纳。第四节2-3煤东部巷道布置变更1．巷道布置的原则：（1）巷道布置已煤巷为主，尽量减少岩巷工程量；（2）采区生产系统简单，生产环节少，占用设备少、人员少；（3）回采巷道尽量避开保护煤柱，提高巷道利用率，降低巷道掘进率。分析东部煤层赋存情况，GE2-301辅运顺槽370m处存在50m岩石段，补2钻孔揭煤厚度为0.55m，夹矸较多；东部回风大巷现施工547m，煤层变薄，约为1.5m。所以补3钻孔以北区域基本不可采，巷道易布置在补3钻孔以南。2．巷道布置设计变更：初步设计原方案由西向东沿煤层顶板布置辅运大巷、运输大巷和回风大巷，间距分别是30m和50m，运输大巷与转载带式输送机直接连接。回采工作面顺槽直接与大巷相连，形成运输、通风及行人等系统，2-3煤首采工作面东侧布置6个面（包括首采面）。2.1变更方案：通过对2-3煤东部地质条件综合分析，提出两个技术上可行，经济上合理的变更方案，通过进一步的技术经济比较，确定最优方案。变更方案一:变更方案巷道布置：利用已施工完成的GE2-301工作面辅运顺槽作为东部开拓巷道中的辅运大巷，平行与辅运大巷布置一条运输大巷，间距为55m，沿煤层布置。东部运输大巷在距主斜井100m处起坡，倾角9°，然后落平与主斜井水平相交。大巷由北向南掘进至600m处，方位角调整为90°，改为由西向东开掘，巷道总长为1374m。辅运大巷在GE2-301工作面辅运顺槽580m处开口，平行与东西向运输大巷沿煤层布置，长784m。回采工作面顺槽直接与大巷相连，形成运输、通风及行人等系统。为了减少巷道工程量，便于采掘通风，顺槽不做回风绕道且机头硐室沿煤层设计，回采时先采GE2-304工作面，利用采掘和通风管理。回采时，利用运输大巷进风，辅运大巷回风；工作面运输顺槽进风，辅运顺槽回风。各巷道断面特征及支护方式等仍与原设计相同。附：方案一巷道布置图变更方案二:变更方案巷道布置：同样利用已施工完成的GE2-301工作面辅运顺槽作为东部开拓巷道中的辅运大巷，平行与辅运大巷布置一条运输大巷，间距为55m，沿煤层布置。同样，东部运输大巷在距主斜井100m处起坡，倾角9°，然后落平与主斜井水平相交，巷道总长1341m。回采工作面顺槽直接与大巷相连，形成运输、通风及行人等系统。附：方案二巷道布置图2.2方案技术比较表1：方案技术比较原设计变更方案一变更方案二井巷工程量巷道16349m1个机头硐室其中：大巷（岩）2577m顺槽11522m巷道12880m2个机头硐室其中：大巷2408m顺槽10472m巷道13959m1个机头硐室其中：大巷1341m顺槽12618m工作面个数3个3个5个可回采煤量4.2Mt3.8Mt4.5Mt掘进率m/万t38.9233.8931.02采掘影响1、薄煤区影响3个回采工作面，停采线为400m，巷道浪费严重2、掘进时存在顶板及涌水等安全问题。有利于采掘作业及接续工作面短，接续频繁，不利于矿井稳产施工难度较难容易容易变更方案一较比原设计工程量减少3469m，降低21.2%，方案一较比原设计工程量减少2390m，降低14.6%；变更方案将岩巷转为煤巷，施工难度降低，对采掘的影响降到最低，安全性提高。方案二工程量也较小，但工作面较多，接续频繁，不利于矿井的稳定达产。变更方案将顺槽的机头硐室布置在煤层中，且省去了回风绕道，减少了工程量，降低了施工难度。2.3方案经济比较2.3.1费用概算依据：《内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑矿井及选煤厂执行概算》、《煤炭建设工程费用定额及造价管理有关规定》、《煤炭建设机电安装工程消耗量定额》等.2.3.2费用计算标准：1、矿建工程预算编制：（1）工程量按设计工程量计算。（2）工程单价按《内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑矿井及选煤厂执行概算》计算，其中单价按巷道性质、特征区分。2、设备及安装工程预算编制：（1）主要设备价格、材料价格，依据已采购的相似设备型号，并参考市场调查价格为准。（2）设备安装费：以设备费为计算依据，采用费率计算，本工程取10%。3、生产经营预算编制：费用按巷道服务1.3年计算（1）动力费：考虑每台驱动费用，功率450kw，每天运行16h，全年330个工作日。不同输送机动力费根据安装电机的台数确定。￥1=P×H×330×0.5=450×16×330×0.5=118.8万/a（2）管理费：按岗位配备及工资待遇算。每条皮带岗位按9人定额，工资待遇按平均5万/a。￥2=N×5（3）输送机维护费：每年维护费按整套输送机设备费用7%算。￥3=设备费用×7%×1.3（4）巷道维护费：每年维护费按整条巷道建设费用2%算，井巷工程费用主要包括大巷及硐室。￥4=井巷工程费用×7%×1.3表2：方案经济比较万元比较方案原方案变更方案一变更方案二一基础投资第一部分井巷工程名称单价工程量费用工程量费用工程量费用1大巷煤1.138652408/m26491341/m1475岩1.52577/m2顺槽煤0.88772/m105921047283781261810094岩1.32750/m3机头硐室0.0453030/m31366060/m32733030/m3136小计145931130011705第二部分机电设备及安装工程名称单价数量费用数量费用数量费用1输送机1套8992套16681套9602安装费用10%9016796小计98918351056合计155821313512761第三部分生产经营费用二生产经营费1动力费118.8/a1台1552台3092台3092管理费5/a9人58.518人1179人58.53输送机维护费7%82152964巷道维护费2%1006938小计396647502总计159931378213263方案一与方案二总投资相差不大，方案一较原初步设计方案节约投资1811万元，减少13.8%，经济效益明显。综合初步设计中原方案，对比变更方案一及方案二分析：1、运输系统：方案一较原设计运输增加一次转载，相应的增加一套输送机。2、基础投资：方案一较原设计减少开拓工程量3469m，按单价计算，井巷工程投资减少3993万元；机电安装工程方面增加846万元，总的基础投资减少3147万元。考虑东部总的服务年限不超过2年，而一台输送机服务年限超过15年，可以继续为其他巷道服务，可节约更多资金。3、生产经营费用：生产经营费用呈现每年递增的趋势，但由于服务年限短，直接计算总的生产经营费用。4、施工安全方面：原设计施工时，面临掘进工作面涌水量大幅增加，顶板松软且非常破碎，给巷道支护带来困难，严重影响矿井的安全生产等问题。新的变更方案一，巷道布置在稳定的煤层和岩层中，施工安全，支护可靠，掘进效率高，工期短等优势。5、回采生产方面：原设计方案由于受地质变化及煤层不稳定等影响，工作面停采线达400m，巷道利用率低。变更方案一则由于大巷布置在可采煤层中，回采时不需考虑地质变化，极大的提高了巷道利用率。6、采掘接续方面方案二比方案一虽然经济效益明显，但其工作面较多，推进长度很短，会造成回采接续频繁，搬家倒面过多，严重影响矿井的生产任务；同时搬家也会带来额外的花费。总体上讲，方案二缺点明显。通过上述几方面的比较，可以看出变更方案一在技术、经济方面优势明显，建议予以采纳。第五节采区硐室本设计方案主要包括西部胶运大巷相连处两个机头硐室及东部胶运大巷与主斜井连接处，大巷搭接处的两个机头硐室。1、硐室的形式选择及布置：西部胶运大巷两个机头硐室：1#、2#机头硐室负责胶运大巷间转载运输任务，硐室布置在围岩稳定，无地质构造的煤层中，与运输大巷水平相交，利于大巷维护的日常管理。东部胶运大巷与主斜井水平相交，机头硐室布置在胶运大巷起坡后变平段稳定的岩层中，硐室长度为50m。大巷间搭接处的机头硐室与西部1#机头硐室规格相同。1、硐室的断面形状及尺寸：鉴于矿压较小，顶板完整，参照已施工完成的硐室，1#、2#机头硐室宜采用矩形断面。机头硐室尺寸：机头硐室的尺寸主要根据硐室内驱动设备的型号、尺寸、安装、检修以及考虑行人等确定。附：1#、2#机头硐室布置图东部大巷机头硐室布置图第六节主要生产系统1、煤炭运输井下煤炭运输从工作面至地面全部采用带式输送机连续运输。西部运煤系统：工作面→运输顺槽→2-3煤胶运大巷→转载皮带→主斜井→地面。东部运煤系统：工作面→运输顺槽→2-3煤东部胶运大巷→主斜井→地面。2、辅助运输掘进煤：综掘机掘进工作面掘进煤经可伸缩带式输送机进入主运输系统。运料系统：无轨胶轮车由地面→副斜井→2-3煤辅助运输大巷→各使用地点。3、通风系统：西部：新鲜风由副斜井（主斜井）→副斜井与2-3煤辅助运输大巷联络巷（主斜井与2-3煤带式输送机大巷联络巷）→2-3煤辅助运输大巷（2-3煤带式输送机大巷）→辅助运输顺槽（运输顺槽）→工作面。乏风由工作面→回风顺槽→2-3煤回风大巷→回风立井→地面。东部：新鲜风由主斜井→2-3煤东部运输大巷→2-3煤东部工作面运输顺槽→工作面。乏风由工作面→回风顺槽→2-3煤东部辅运大巷→2-3煤东部回风大巷→回风立井→地面。4、排水系统：工作面→辅助运输顺槽（回风顺槽）→2-3煤回风大巷→2-3煤临时采区水仓→主斜井→地面。第三章3-1煤巷道变更《初步设计》中3-1煤巷道布置受西部薄煤区、地面建筑物压煤以及与2-3煤上下采掘影响，无法按设计施工，需对巷道变更设计。第一节采区地质特征1．地面相对位置及采区开采情况：水平、采区一水平3-1煤首采区地面标高/m1291～1420井下标高/m1165～1120采区大小宽5.0km×长4.4km地面相对位置建筑及其它地表从西向东分布有高头窑110kv变电所，高头窑村庄，高压输电线，农田等。煤层间关系3-1煤上部有可采煤层2-3煤，平均间距50m井下相对位置对巷道及回采的影响按国家《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定，需留设保护煤柱2．地质构造及煤层赋存特征：该煤层位于延安组中岩段（J1-2Y2）的顶部，井田内大部发育。煤层厚度0.30～8.65m，平均3.61m，井田内大部可采，煤层连续性较好。总体上勘查区西部煤层厚度较大，向北、东部煤层逐渐变薄，局部被冲刷。含1～4层夹矸，一般为1层，厚度为0.14～1.60m。该煤层位比较稳定，厚度有一定变化规律，属较稳定的大部可采煤层。煤层顶板岩性主要为砂质泥岩和细砂岩，局部为粗粒砂岩，底板为砂质泥岩、细砂岩、中砂岩。与2-4号煤层间距为9.65～57.66m，平均33.67m。3-1煤在G509、G508和J307附近，勘探煤厚分别为1.05、1.4和1.05m。分析发现此薄煤区与2-3煤西部地质变化带处于同一位置，范围较大，煤层厚度不具备回采条件。薄煤区小于1.5米的范围宽1300m，长670m；小于三机配套最小可采高度2.6m的范围宽1500m，长900m。3．水文地质：区内地形起伏不平,最大的沟谷为水多湖川，由本区西南及东南部向中北部延伸至区外，在本区范围内，高程为1261.0～1280.2m，最高洪水位高程1266～1270m，实测流量0.011～0.016m3/s，属季节性沟溪，一般旱季干涸无水或有少量溪流，雨季可形成洪水，也是排泄本区地表水和地下潜水的主要通道。4．储量分析：《高头窑矿井及选煤厂初步设计》中矿井3-1煤的地质储量为573.17Mt，工业储量为521.002Mt，设计可采储量为517.261Mt。其中，首采区3-1煤的工业储量为115.67Mt，设计可采储量为110.9Mt。符合我矿3-1煤三机配套最低可采高低的储量经核实为110.5Mt，局部地段煤层变薄或被冲刷，煤层呈北西～南东向展布，西部较厚且连续性较好。第二节生产能力和服务年限1．设计生产能力按3-1煤首采区可采储量及范围计算，3-1煤首采区西部可以布置12个回采工作面，即GW3-101～GW3-112工作面；东部可以布置7个回采工作面，即GE3-101～GE3-107工作面。3-1煤首采区初期布置一个大采高工作面，设计工作面生产能力4.0Mt/a，其与2-3煤配套生产，实现矿井8.0Mt/a的生产目标。2．服务年限：可采年限：T＝Z/KA式中：T—可采年限，a；Z—可采储量，Mt；K—备用系数，取1.3；A—设计生产能力，Mt/a；T＝Z/(k·A)=110.5/（1.3×4.0）=21.3aT西＝Z/(k·A)=69.9/（1.3×4.0）=13.5aT东＝Z/(k·A)=40.6/（1.3×4.0）=7.8a第三节2-3煤西部巷道布置变更1．巷道布置的原则：（1）巷道布置以煤巷为主，尽量减少岩巷工程量；（2）采区生产系统简单，生产环节少，占用设备少、人员少；（3）回采巷道尽量避开保护煤柱，提高巷道利用率，降低巷道掘进率。（4）充分考虑机电设备运行等生产成本鉴于钻孔G510、G509、G508、J205、J206及J207揭煤厚度都小于1.9m，J205仅1.0m，薄煤区平均煤厚为1.5m左右，所以新的设计巷道不应穿过此薄煤区。受地表变电所，高压输电线等影响，回采巷道应布置在保护煤柱以外，利于回采工作面的正常推进。其次，考虑3-1煤与2-3煤上下关系，本着尽量减少巷道保护煤柱的原则，3-1煤大巷应布置2-3煤大巷保护煤柱内，两层煤大巷平面位置重叠。受2-3煤南北向大巷影响，3-1煤需要留设保护煤柱，GW3-103和GW3-101工作面工作面变短625m。2．巷道布置设计变更：初步设计原方案由东向西沿煤层顶板布置辅运大巷、运输大巷和回风大巷，间距分别是40m，运输大巷与转载带式输送机直接连接。回采工作面顺槽直接与大巷相连，形成运输、通风及行人等系统。2.1变更方案：通过对西部3-1煤综合分析，提出两个技术上可行，经济上合理的变更方案，通过进一步的技术经济比较，确定最优方案。变更方案一:变更方案巷道布置：大巷先按初步设计中大巷布置方式由东向西掘进687m，在副井与辅运大巷联巷处开口，辅运大巷方位角调整为180°，由北向南沿煤层顶板掘进625m，然后方位角再次调整为270°，由东向西布置。运输大巷、回风大巷平行与辅运大巷布置，间距分别为40m。回采巷道与《初设》相同，利用开拓大巷直接作为盘区准备巷道，将回采工作面顺槽直接与大巷相连，形成运输、通风及行人等系统。附：方案一巷道布置图变更方案二:变更方案巷道布置：变更方案巷道布置：大巷先按初步设计中大巷布置方式由东向西掘进1312m，在1235m处，辅运大巷方位角调整为180°，由北向南沿煤层顶板掘进625m，然后方位角再次调整为270°，由东向西布置。运输大巷、回风大巷平行与辅运大巷布置，间距分别为40m。回采巷道与《初设》相同，利用开拓大巷直接作为盘区准备巷道，将回采工作面顺槽直接与大巷相连，形成运输、通风及行人等系统。附：方案一巷道布置图2.2方案技术比较由于3-1煤采区巷道变更方案只是采区西部巷道变更，所以比较的范围仅是西部采区，不含东部采区。巷道工程量包括：西部大巷，机头硐室及保护煤柱内的顺槽。表1：方案技术比较原设计变更方案一变更方案二井巷工程量1、巷道23366m2、1个机头硐室其中：大巷10866m顺槽12500m1、大巷12891m2、3个机头硐室1、大巷12891m2、3个机头硐室工作面个数12个12个12个采区采出煤量45.8Mt42.8Mt43.7Mt采掘影响1、薄煤区影响4个回采工作面，停采线为400m，巷道浪费严重2、地表建筑物影响4个回采工作面，停采线为400m，巷道浪费严重有利于采掘作业及接续，无需考虑地面建筑物对回采影响前期巷道工程量变大，回采时先不采GW3-103和GW3-104工作面，前期3-1煤接续变的复杂变更方案一较比原设计井巷工程量减少10475m，变更方案将半煤巷转为煤巷，施工难度降低，对采掘的影响降到最低，安全性提高。变更方案二比原设计井巷工程量减少7975m，但前期工程量变大，需要为2-3煤三条大巷另外留设保护煤柱，影响回采。2.3方案经济比较为了直观衡量各方案的经效益，对比较内容进行简化，只对差异化部分进行统计计算。2.3.1费用概算依据：《内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑矿井及选煤厂执行概算》、《煤炭建设工程费用定额及造价管理有关规定》、《煤炭建设机电安装工程消耗量定额》等.2.3.2费用计算标准：1、矿建工程预算编制：（1）工程量按设计工程量计算。（2）工程单价按《内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑矿井及选煤厂执行概算》计算，其中单价按巷道性质、特征区分。2、设备及安装工程预算编制：（1）主要设备价格、材料价格，依据已采购的相似设备型号，并参考市场调查价格为准。（2）设备安装费：以设备费为计算依据，采用费率计算，本工程取10%。3、生产经营费用预算编制：考虑每年生产经营成本不同，生产初期成本最低，成本每年递增，生产后期成本最大，为了简化计算，只考虑方案中固定增加的运营成本。服务年限按长期计，取15年。（1）动力费：考虑每台驱动费用，功率450kw，每天运行16h，全年330个工作日。不同输送机动力费根据安装电机的台数确定，原设计共需4台驱动，变更方案一设计共5台，方案二6台。一台驱动装置的运行费用如下：￥1=P×H×330×0.5=450×16×330×0.5=118.8万/a（2）管理费：按岗位配备及工资待遇算，岗位只考虑皮带直接工作的人员。每条皮带岗位按9人定额，工资待遇按平均5万/a。原设计一条皮带9人，方案一3条皮带共18人。￥2=N×5（3）输送机维护费：每年维护费按整套输送机设备费用7%算。￥3=设备费用×7%×1.3（4）巷道维护费：每年维护费按整条巷道建设费用2%算，井巷工程费用主要包括大巷及硐室。￥4=井巷工程费用×7%×1.3表2：方案经济比较万元比较方案原方案变更方案一变更方案二第一部分井巷工程一基本投资名称单价工程量费用工程量费用工程量费用1大巷1.110866m1195212891m1418012891m141802顺槽0.812500m100003机头硐室0.0453030/m31369090/m34089090/m3408小计220881458814588第二部分机电设备及安装名称单价数量费用数量费用数量费用1输送机1台10633台28613台28612安装费用10%106286286小计116931473147基本投资合计232571773617736第三部分生产经营费二生产经营费1动力费118.8/a111922382管理费5/a9人4527人13527人1353输送机维护费7%821521524巷道维护费2%1006969小计227406594生产使用年限151515合计340560908910总计266622382626646通过经济比较表2看出，变更方案一较原设计基本投资节约5521万元，按15年的服务年限计算，也比原方案少2836万元，经济效益明显。方案二则前期投资小，但由于驱动装置多，每年动力费用大幅增加，影响到后期的生产经营费用，造成经济效益不明显。综合初步设计中原方案论述，对比变更方案一及方案二分析：1、运输系统：方案一较原设计增加运输长度625m及两次转载，相应的增加两套输送机。2、基础投资：方案一较原设计增加大巷工程量1900m，顺槽减少13360m，按单价计算，井巷工程投资减少7500万元；机电安装工程方面增加1978万元，总的基础投资减少5522万元。原设计有3000m巷道布置在薄煤区，掘进成本可能会进一步增加。3、生产经营费用：生产经营费用呈现每年递增的趋势，比较表中由于大巷服务年限较长，取15年比较符合实际。4、施工安全方面：原设计施工时，掘进工作面煤层厚度变化较大，局部煤厚小于1m，可能会出现无煤区，掘进安全等问题不容忽视，新的变更方案一，巷道全部布置在稳定的煤层中，施工安全，支护可靠，掘进效率高，工期短等优势。5、回采生产方面：原设计方案由于受地质变化带影响4个工作面停采线达600m，浪费顺槽5000m；受地面建筑物影响6个工作面停采线400～700m，浪费顺槽7500m，巷道利用率低。变更方案一则由于大巷布置在保护煤柱及地质变化带以外，回采时不需考虑，极大的提高了巷道利用率。6、采掘接续方面原设计由于受地质变化影响，巷道掘进效率降低，影响了矿井的建设工期；其次，回采工作面推进长度变短，但掘进巷道长度不变，造成采掘接续变得紧张。变更方案一全是煤巷，虽然前期大巷长度有所增加，但掘进速度快，总工期反而有所减少，有利于矿井的采掘接续。7、原设计受地表建筑等影响严重，不光考虑高压输电线等压煤问题，还需考虑20多户居民的搬迁安置，土地补偿及其他社会问题。变更后的方案很好的解决了“三下”压煤，搬迁安置等问题。通过上述几方面的比较，可以看出变更方案一在技术、经济方面优势明显，方案一较《初设》原设计工程量减少10475m，基本投资减少5521万元，建议采用变更方案一。建议予以采纳。第四节采区硐室本设计方案主要包括西部胶运大巷两个机头硐室：1#机头硐室和2#机头硐室。1#、2#机头硐室负责胶运大巷间转载运输任务，硐室布置在围岩稳定，无地质构造的煤层中，与运输大巷水平相交，利于大巷维护的日常管理。1、硐室的断面形状及尺寸：鉴于矿压较小，顶板完整，参照已施工完成的硐室，1#、2#机头硐室宜采用矩形断面。机头硐室尺寸：机头硐室的尺寸主要根据硐室内驱动设备的型号、尺寸、安装、检修以及考虑行人等确定。附：1#、2#机头硐室布置图第五节主要生产系统1、煤炭运输井下煤炭运输从工作面至地面全部采用带式输送机连续运输。西部运煤系统：工作面→运输顺槽→3-1煤胶运大巷→转载皮带→主斜井→地面。2、辅助运输掘进煤：综掘机掘进工作面掘进煤经可伸缩带式输送机进入主运输系统。运料系统：无轨胶轮车由地面→副斜井→3-1煤辅助运输大巷→各使用地点。3、通风系统：西部：新鲜风由副斜井（主斜井）→副斜井与3-1煤辅助运输大巷联络巷（主斜井与2-3煤带式输送机大巷联络巷）→3-1煤辅助运输大巷（3-1煤带式输送机大巷）→辅助运输顺槽（运输顺槽）→工作面。乏风由工作面→回风顺槽→3-1煤回风大巷→回风立井→地面。东部：新鲜风由主斜井→3-1煤东部运输大巷→3-1煤东部工作面运输顺槽→工作面。乏风由工作面→回风顺槽→3-1煤东部辅运大巷→3-1煤东部回风大巷→回风立井→地面。4、排水系统：工作面→辅助运输顺槽（回风顺槽）→3-1煤回风大巷→永久水仓→主斜井→地面。第四章矿井采掘接续为了合理的安排矿井的长期生产规划，对矿井采掘接续进行重新编制。编制的原则：以矿井的长远规划为依据，结合矿井的实际情况，保证矿井每年的产量要求，确保“三量”平衡，提出更加合理的接续计划。根据公司下发的原煤产量任务，2011年130万t，2012年260万t，2013年产650万t，2014年达产800万t，结合本变更设计及各生产系统的完成情况，制定本接续计划。针对我矿2-3煤与3-1煤上下压茬关系，保证3-1煤工作面回采时，正上方2-3煤工作面已回采完毕，且采空区岩层已处于稳定期，避免两层煤的采动影响，确定合理的回采接续顺序。1、回采工作面布置1.1、回采工作面布置根据北方公司批准，我矿对矿井的开拓部署进行调整，2-3煤只布置一个工作面开采，另一个工作面调整到3-1煤，使2-3煤与3-1煤合理的搭配进行开采。2011年计划在2-3煤层中布置1个回采工作面，即GE2-301首采工作面，11月1号试生产，全年原煤产量45万t，其中工程煤25万吨，回采原煤20万吨。2012年在2-3煤布置1个回采工作面接替GE2-301首采工作面，全年原煤产量260万t。2013年3-1煤的首采工作面GW3-101工作面试生产，矿井全年原煤产量650万t。从2013年开始，2-3煤与3-1煤各布置一个回采工作面，形成配采局面，保证矿井的顺利达产。2014年，矿井全年原煤产量800万t。.1.2、回采工作面接替安排由于2-3煤东部工作面少（3个），但却因为相互压茬影响到3-1煤东部工作面的回采，所以建议在2-3煤回采完GW2-306工作面后，尽快回采东部2-3煤3个工作面，预计时间为2017年8月份，工期1.5年，可采出煤量372万t。此间段，3-1煤回采GW3-105和GW3-106工作面，工期2年，保证3-1煤的回采滞后2-3煤。待2-3煤东部3个工作面回采完毕后，3-1煤开始回采东部工作面，为今后矿井两翼产量长期稳定均衡的生产提供保证。2-3煤层：2011年10月1日开始回采GE2-301首采工作面—GE2-300工作面—GW2-301工作面—GW2-302工作面—GW2-303工作面—GW2-304工作面—GW2-305工作面—GW2-306工作面—GE2-304工作面—GE2-303工作面—GE2-302工作面—GW2-307工作面—GW2-308工作面—GW2-309工作面—GW2-310工作面—GW2-312工作面3-1煤层：2014年1月1日开始回采GW3-101工作面—GW3-102工作面—GW3-103工作面—GW3-104工作面—GW3-105工作面—GW3-106工作面—GE3-101工作面—GE3-102工作面—GE3-103工作面—GE3-104工作面2、掘进工作面布置由于我矿现在正处于基建期，掘进工作面较多，到2014年达产后，控制采掘比为1:3，矿井配备6个综掘队，2-3煤3个，3-1煤3个，负责开拓大巷、顺槽的掘进，保证正常的回采接续。2011年完成正施工的GE2-301和GW2-301工作面的4条顺槽。并开始施工本次设计变更大巷及3-1煤已招标的巷道工程。2012年完成3-1煤的开拓工程。2013年4月1日前完成3-1煤首个回采工作面井巷工程。由于GW3-101工作面、GW3-102工作面与原设计无任何变化，本次设计变更不会对3-1煤的按时投产有影响。本设计变更主要是2-3煤GW2-302工作面能否按时布置，正常接替GW2-301工作面；3-1煤GW3-103工作面能否按时布置接替GW3-102工作面；以及其他工作面的接续是否合理。从接续表看出，掘进计划完全可以满足回采接续时间要求，保证上个工作面停采前一个月完成这个工作面的井巷工程，具备安装条件。第四期矿建工程招标已经完毕，3-1煤招标段不在本次设计变更的范围内，所以不影响标段的正常施工。通过对矿井的矿井长期采掘接续计划的编制，五年矿井接续和原接续计划基本一致，保证矿井的按时顺利投产，有利于长远发展。附：高头窑煤矿采掘接续计划

第五章变更设计评价设计变更评价主要包含矿井的基础投资、生产经营费用、劳动定员、生产安全等方面。1、基础投资基础投资主要包括井巷工程和设备安装等。综合2-3煤东西部设计变更和3-1煤西部设计变更，基础投资方面减少17248万元，其中2-3煤11727万元，3-1煤5521万元，特别是矿井初期投资大幅少。2、生产经营费用生产经营费用主要包括设备运行费用，人员工作待遇，设备巷道维护费用等。生产经营费用随每年的生产情况不同而变化，通过对2-3煤和3-1煤生产经营费用的综合分析，本设计变更使生产经营费用略有增加，增加约为600万。但矿井前3年，及2-3煤回采完毕后，生产经营费用将由600万减少到300万。3、劳动定员鉴于生产运输过程中多安装4套运输机，必须增加劳动定员，每套增加9人，共需36人。工资待遇已计算到生产经营费用中。4、安全生产本次设计变更避开了2-3煤无煤区等地质变化带，由岩巷变为煤巷，掘进施工更加安全。5、地表建筑物压煤地面110KV变电所，高压输电线等严重影响到我矿的正常生产，在无法回采“三下”压煤的情况下，选择了更加经济合理的方案，减少了搬迁等问题。5、回采生产方面：原设计方案由于受地质变化影响8个工作面停采线达600m，浪费顺槽5000m；受地面建筑物影响12个工作面停采线400～700m，浪费顺槽7500m，巷道利用率低。变更设计则完全避免回采问题，极大的提高了巷道利用率。6、采掘接续方面由于受地质变化影响，巷道掘进效率降低，影响了矿井的建设工期；其次，回采工作面推进长度变短，但掘进巷道长度不变，造成采掘接续变得紧张。这次设计变更减少了大量的巷道，而且把岩巷变为煤巷，极大的提高了掘进效率，解决了矿井接续紧张的问题。通过对设计变更的综合评价，可以看出变更设计在技术优越,经济合理,安全可靠，减少了前期投资，提高资源采出率,有利于安全生产和长远发展。目录第一章项目概论 11.1项目提要 1第二章项目背景 22.1项目概况 22.2项目建设必要性 52.3项目建设的条件 6第三章项目可行性及建设条件 83.1项目区概况 9HYPERLINK