【《孔庄煤矿矿井开拓方式对比探析案例》5200字】

孔庄煤矿矿井开拓方式对比分析案例1.1地理位置及交通孔庄煤矿位于江苏省沛县萧何路东段，地处大屯矿区的东部。孔庄矿区交通方便，有徐（州）沛（屯）铁路专用线，在沙塘与陇海铁路线接轨，全长82.87km，有矿区支线到达孔庄煤矿。区内公路四通八达，徐州—济宁省级公路纵贯矿区南北，矿区内连通中心区和各矿的公路、铁路畅通无阻。京杭大运河从矿区东部通过，可供100t级机船常年航行，交通较为便利（见矿区交通位置示意图1-1）。图1-1矿区交通示意图Figure1-1trafficdiagramofminingarea1.2井田、拐点坐标及面积井田范围：井田西起F3断层及徐沛铁路，东至刘仙庄断层位置，南以21号煤露头，北到7号煤-1300m水平垂直投影,东西长13km，南北宽3.4km，面积44.134km²。孔庄煤矿井田范围依据中华人民共和国国土资源部颁发的采矿许可证(证号：C1000002011021120107091)，矿区范围由24个拐点坐标所圈定（各拐点坐标见表1-1）。1.3井田地质概况1.3.1地层表1-1孔庄煤矿矿区范围拐点坐标Table1-1inflectionpointcoordinateswithintheminingareaofKongzhuangCoalMine拐点号X坐标Y坐标拐点号X坐标Y坐标483850414.21394898562039490396.20503848454.2139491626.21513848454.2139491626.21523848094.2139492836.22533848259.2239493011.22543848454.2339494151.23553849439.2539496626.24563850124.2739498086.24573849684.2839499196.25583850744.3039501086.2658013850629.3139502131.27孔13850954.3139502216.26孔23854154.3439502946.24徐13854734.3339500786.2213855241.3339500553.22663853554.2939497656.21653852574.2739496196.21643852044.2639494996.20633852224.2639494596.20623851794.2539493736.20613851594.2439492676.19603851804.2439492296.19593851554.2339491596.18本区为全掩盖式煤田，属华北型石炭二叠系含煤地层，井田内钻探、采掘揭露地层由老到新依次为寒武系的张夏组、崮山组、长山组、凤山组，奥陶系三山子组、贾汪组、肖县组、马家沟组、阁庄组和八陡组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组，上侏罗～下白垩统和第四系地层。基岩地层分别由灰岩、砂岩、砂质泥岩和泥岩组合沉积，第四系地层岩性由粘土、砂质粘土、混粒土及砂层组成。孔庄煤矿地层柱状图如图1-2所示：1.3.2地质构造孔庄井田位于大屯矿区最东部，本区为全掩盖式煤田，为华北型石炭二迭系含煤建造，属于山东地台“鲁西穹折”的丰沛背斜之北翼，靠近背斜轴部，构造形态为一倾向北西的单斜构造，伴有小型缓波状起伏。地层走向N50°～90°E，陆地部分地层走向一般在60°左右，湖下扩区部分的地层走向变化较大，主要原因是受井田内大断层的影响，倾向北西，地层倾角11°～32°，平均21°，在断层附近的产状稍有变化，沿走向在井田的西部倾角较大，向东部倾角逐渐变缓，沿倾向上变化无明显规律可循。本区受区域构造运动影响，构造以断裂为主，断层较发育，且多为张扭性正断层为主，褶曲不发育或局部微弱发育。构造受先期北东向应力影响，后期背斜形成后又受张应力影响，即“先扭后张”。根据勘探及井下开拓资料，断层断面倾角都较大，北东向大断层呈现北西升南东降的阶梯状块段，次一级的北西向断层切割北东向断层，井田内大构造几乎切割第四系以下的所有岩层。根据《煤矿地质工作规定》井工煤矿地质类型的划分依据：孔庄煤矿矿井地质构造复杂程度属中等。图1-2孔庄矿地层柱状图Figure1-2stratigraphichistogramofKongzhuangMine1.3.3煤层概况井田内主要含煤地层有石炭系上统太原组、二叠系下统山西组及下石盒子组。太原组和山西组为主要含煤地层，山西组含煤4层，其中7、8煤层为主要可采煤层，太原组含煤13层，其中17煤层为局部可采的不稳定煤层，21煤层为全区磕碜的较稳定煤层。各可采煤层分述如下：（1）7号煤层：位于山西组中下部，是主要可采煤层之一。煤层厚度3.46-8.54m，平均厚度7.5m,夹矸一般为1-3层，少数为4-5层，夹矸岩性多为岩浆岩。（2）8号煤层：位于山西组底部，上距7号煤层4.17-40.18m，下距太原组顶界一般厚度为0.29-5.96m，平均厚度4m,往深部及东部夹矸较少，煤层结构简单。（3）17号煤层：位于太原组中部，上距8号煤层底板一般厚度为100m，厚0.19-1.30m，平均厚度为0.86m，厚度变化不大，总体形式为西薄东厚。（4）21号煤层：位于太原组下部，上距17号煤层底板一般厚度约为50m，厚0.18-1.86m，平均厚度为0.92m，煤层结构较为复杂，在岩浆岩石侵入区夹矸岩性多为岩浆岩，夹矸层数一般为2-3层。各可采煤层特征见表1-2。1.3.4煤层赋存状况本井田勘探类型从整体来说为二类一型，构造发育中等，主要可采煤层7、8号煤层，为稳定性和较稳定性煤层。煤层对比是在充分利用各工程点资料的基础上，结合测井曲线反映的岩层物性特征及所含的动植物化石种属差异等方面进行综合对比的，井田内各岩层物性特征明显，标志层多而稳定，易于辨认，煤层对比可靠。表1-2各主要可采煤层特征表Table1-2characteristicsofmainminablecoalseams煤层煤层两极厚度平均厚度顶板岩性底板岩性夹矸两极厚度层数夹矸岩性层间距区间间距73.46～8.547.5砂质泥岩、泥岩、细砂岩砂质泥岩、泥岩、细砂岩0.05～1.971～2泥岩砂质泥岩炭质泥岩岩浆岩P21xs～772.2180.29～4.962.89砂质泥岩、泥岩、细砂岩砂泥岩、泥岩0.14～2.001～2泥岩、砂炭质泥岩、岩浆岩7～816.12170.19～1.300.86泥岩、炭质泥岩石灰岩、泥岩0.10～0.641～2泥岩、岩浆岩8～17101.58210.18～1.680.92石灰岩、砂质泥岩、泥岩、细砂岩0.14～0.941～2砂质泥岩、泥岩岩浆岩、细砂岩17～2150.001.3.5煤质从本井田的煤质指标来看，煤质较稳定，煤质的挥发分产率和胶质层厚度自上而下递增。7、8号煤属于高挥发分、中高～高发热量、低灰、特低硫、富焦油、强粘结性、中等偏低变质的煤，简易可选为易选～极易选。17号煤层属于高挥发分、高发热量、中灰、中～富硫、特低磷、高焦油煤。21号煤层属于高挥发分、高发热量、低灰、富硫、特低磷、高焦油煤。1.3.6瓦斯2018年9月矿井瓦斯等级鉴定结果为低瓦斯矿井。全矿井相对瓦斯涌出量0.2367m3/t、相对二氧化碳涌出量1.3168m3/t；矿井绝对瓦斯涌出量0.9313m3/min，绝对二氧化碳涌出量5.1801m3/min。1.3.7煤尘爆炸性2018年经中国矿业大学鉴定，矿井煤尘爆炸指数为28.89～34.98%，有煤尘爆炸性。1.3.8水文各含水层水文地质参数的选用以及各含水层防治水的难易程度均以湖下为首选，经过对影响含水层的富水特性、补给条件、单位涌水量以及矿井涌水量和防治水的难易程度等因素综合评定，孔庄矿矿井的水文地质条件为中等。2矿井开拓方式2.1矿井开拓的基本问题2.1.1井田开拓的内容井田开拓具体有下列几个问题需研究。1）明确井筒的数目、形式和相关设备，恰当选择井筒以及工业场地的地理位置；2）明确设置开采水平数目以及位置；3）布置大巷、相关硐室以及井底车场；4）明确矿井开采顺序，设计好开采水平的接替；5）明确矿井运输、通风、排水及供电系统；6）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。2.1.2确定井田开拓方式的原则确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1）为更好地执行国家有关煤炭行业的技术政策，为尽快投产、保证煤即高产量又高效率创造条件。在保证安全和生产合理的条件下，减少开拓的工程量；更为关键的是减少初期建设的工程量，节约基础建设投资，加快矿井的建设。2）合理开发煤炭资源，减少煤炭损失。3）必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规章、规定。建立完备的运输、通风、排水、供电系统，营造优良的生产环境及其他条件，减少巷道维护工程量，确保主要巷道维持良好的状况。4）符合目前国家的技术标准以及设备供应状况，为采用新技术及工艺、发展综掘机械化、自动化、采煤机械化创造条件。5）依据客户需求，需考虑到不同媒的品质、质量及煤的品种，不同煤质和煤种的煤层要分别开采。6）确保合理集中开拓布置，简化、优化生产系统，保证合理集中生产。2.2井田开拓方式1）井筒形式的确定井筒有三种形式：平硐、立井、斜井。具体比较见表3-1。表3-1井筒形式比较Table3-1.comparisonofwellboreform井筒形式优点缺点适用条件平硐1.运输环节和设备少、系统简单、能力大，费用低，辅助运输也方便，自然坡度排水，通风系统简单；2.工业设施简单，布置灵活，占地少，投资和成本低；2.井巷工程量少，减少排水费用；4.施工条件好，掘进速度快，加快建井工期；5.煤炭损失少。受地形和煤层埋藏条件的限制，要求平硐上方具有较多的煤炭资源。需有足够储量的山岭地带斜井1.井筒施工工艺、技术和设备简单，掘进速度快，建井期短，初期投资少；2.地面生产设施、井筒装备、井底车场和硐室相对简单、井筒延深施工方便，对现有水平的干扰少；2.安装带式输送机的主斜井有相当大提升能力，也便于多水平同时生产及运输系统的自动化控制。4.斜井井筒可作为安全出口，可以比较灵活的选择井口的位置，使地面工业广场不压或少压煤。1.井筒斜长较长，辅助绞车时提升能力小，提升高度度有限，提升费用高；2.通风线路长、阻力大、管线长度大；2.斜井井筒通过表土层过厚、富含水层、流沙层施工困难；井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，表土层不厚，无流沙层和富含水层，开采缓斜和倾斜煤层的矿井。立井1.不受煤层表土、煤层埋深、地质构造和水文地质等自然条件的限制，适应性强；2.在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升有利；2.当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工；4.井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。1.井筒施工技术复杂，需用设备多，施工周期长；2.井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可用立井开拓。2）井筒数目的确定结合本设计矿井的实际生产状况，根据地质情况综合分析采用立井开拓，分别为主井，副井和中央回风井。其中主井副井各一个，由于本设计矿井相对瓦斯涌出量较小，属于低瓦斯矿井，低温较低，风井的个数需要根据实际的矿井综合情况，通风需求，经济效益等因素综合确定。其中主井主要负责辅助进风和煤的提升，副井负责主要的通风、上下井人员、材料、设备和矸石和辅助提升任务，风井将井内的瓦斯煤尘等污风排出井外。按照该方式进行布置可以满足矿井的正常生产。3）井筒位置的确定本矿井煤层倾角中等，西部煤层平均25°，东部煤层平均17°为缓倾斜煤层；表土层中含有粘土层，但隔水性能好，大气降水，地表水等地面水系对矿井开采没有太大影响；水文地质情况比较简单，涌水量小；但表土层较厚且煤层埋深较大，因此不宜采用斜井开拓。综合各方面的因素考虑最终选择了双立井开拓，把主副井井筒设在井田中央靠近煤层的上部。2.3工业广场的位置、形状和面积根据表2-1工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为15.5km²，形状为矩形，长边平行于井田走向，长为600m，宽为300m。2.4确定开采水平数目、位置和垂高1）开采水平及阶段的划分原则：（1）要有合理的阶段斜长，指在采用合理的采区巷道布置及生产系统、采区设备的条件下所能达到的阶段斜长。需要考虑煤的运输、辅助运输和行人等因素。（2）要有合理的区段数目。采区内的区段数目间接的反映了采煤工作面之间、采区之间采掘接替的难易程度。为保证采区的煤炭生产量，选择的区段数目应使采煤工作面具有合理的长度。所以选用一个合理的区段斜长是很重要的。（3）要保证开采水平有足够的储量和合理的服务年限，这是水平划分的最重要的部分，对于年设计产量2.4Mt的矿井来说，第一水平的服务年限应不少于25年。（4）水平高度在经济上有利，从技术和经济统一的观点来说，技术上合理的水平垂高能获得较好的经济效果，可以通过经济的比较方法选择有利的水平垂高。根据比较的结果综合考虑相关因素，从而获得合理的水平高度。2）水平及阶段的划分考虑到技术和经济的合理性，本井田单水平开采，阶段内准备方式以采区为主。2.5开采顺序根据《煤炭工业矿井设计规范》规定，新建矿井采区开采顺序必须遵循先近后远，逐步向井田边界扩展的前进式开采。本设计开采顺序为：西一采、东一采区、东二采区、东三采区、西二采区、东四采区、东五采区。2.6开拓方案确定1）提出方案立井可分为立井单水平开拓和立井多水平开拓两大类，本井田煤层倾斜长度长，垂高范围为-950m～-