1、采礦畢業設計（寶山煤礦120萬T新井設計說明書） 1 礦區概述及井田地質特征1.1 礦區概述1.1.1 交通位置 寶山礦井位于內蒙古自治區鄂爾多斯市東勝煤田四道柳礦區南部,行政隸屬伊金霍洛旗新廟鄉管轄。距鄂爾多斯市政府所在地50km,距旗府所在地60 km,距東勝市45km。井田南北平均長5.43km,東西平均寬4.8km,面積24.88km2。 本區對外交通尚屬方便。礦井經束會川與邊賈運煤專線相連,距離3 km;邊賈公路與包府運煤干線相連,距離8 km;經包府公路可將煤炭運往東勝市,礦井距達拉特電廠112km,距包頭神木鐵路沙沙圪臺車站39 km,并有簡易公路相通。寶山井田交通位置圖如圖1-

2、1-1所示。 寶山井田交通位置圖 圖1-1-1 1.1.2 地形地貌及水系 本區位于鄂爾多斯高原東部、區域性分水嶺“東勝梁”的南側,勃牛川、束會川位于本區的北、東、南部。地表大部被風積砂覆蓋,由于受水流、風蝕等影響,區內溝谷縱橫交錯,水土流失嚴重,植被極不發育,是典型的高原侵蝕丘陵地貌。區內地形基本呈西部高四周低的形態,最高點位于本區西部,海拔標高+1290.5m,最低點位于束會川,標高+1149.0m,地形最大標高差141.5m。本區域屬黃河水系,勃牛川、束會川環繞本區,勃牛川位于井田東側,為常年地表徑流(冰凍期凍結),水流注入黃河。束會川隨季節變化可形成溪流或洪流,水流匯入勃牛川,次一級溝

3、谷較多,均為間歇性溝谷。由于礦井主采煤層的底板標高高于溝川洪水位線,雨季洪水對井下開采一般無威脅。1.1.3 氣象及地震。春冬兩季風力較大,一般在4級以上,最大風力可達10級,年平均風速3.5m/s,風向多為西北風。冰凍期較長,最長凍土天數為167d,最大凍土深度為2.04m。 本區位于鄂爾多斯臺向斜東北緣,鄂爾多斯臺向斜被認為是中國現存最完整、最穩定的構造單元。據“中國地震動參數區劃圖”劃分,本區地震動峰值加速度為0.05g,對照原烈度6度,為弱震區,一般不會發生破壞性地震,歷史上亦無破壞性記載。1.1.4 礦井電源 礦井附近的主要供電電源有:距離本礦井南部11km的新廟新建110kV變電站

4、、另外有新廟35kV變電站、四道柳35 kV變電站和烏日圖高勒110kV變電站。礦井現有電源引自新廟35kV變電站,10kV高壓線路通過礦井工業場地,現有100kW變壓器一臺。本區電源能夠滿足礦井建設、生產的需要。1.2 井田地質特征1.2.1 井田地質概況 1、區域構造 東勝煤田位于鄂爾多斯臺向斜東勝隆起之東南邊緣地帶,基本構造形態表現為一單斜構造,地層走向N25°W,傾向S65°W,傾角1°3°,具有寬緩的波狀起伏,斷層不發育。 2、井田構造 本區總體構造形態為一向南西傾斜的單斜構造,地層傾角1°3°,未發現斷層,具有寬緩的波狀起

5、伏,無巖漿巖侵入,屬于構造簡單地區。1.2.2 地層 本區位于東勝煤田淺部露頭區,受新生代地質應力的作用,使煤系地層在溝谷中裸露于地表。區內揭露地層由老至新有:三疊系上統延長組T3y、侏羅系中下統延安組J1-2y、第三系上新統N2、第四系Q, 分述如下: 1)三疊系上統延長組T3y 該組為煤系地層的沉積基底。普遍發育大型板狀、槽狀交錯層理,是典型的曲流河沉積體系。厚度6.4023.21m,平均17.09m。 2)侏羅系中、下統延安組(J1-2y) 該組為區內含煤地層,四道柳找煤區廣泛出露,在本區遭受后期剝蝕后,被第四系黃土及風積砂覆蓋。其巖性組合:頂部、底部主要為灰白色泥質膠結的中粗粒砂巖,頂

6、部有時相變為砂質泥巖,底部石英含量較高,白色砂巖特征明顯,可作為延安組頂底界面的標志層。中部巖性組合為一套淺灰色,風化后呈灰黃色、淺黃色的各粒級砂巖;灰色至深灰色粉砂巖;砂質泥巖;泥巖及煤層,局部含少量鈣質砂巖。發育有水平紋理及波狀層理。區內含3、4、5、6、6下號煤層。該地層向東南方向厚度變大,厚度80.15138.31m,平均106.92m,與下伏地層延長組呈平行不整合接觸。 3)第三系上新統N2 該組地層在區內局部殘存。巖性組合為一套暗紅色、褐紅色砂質泥巖和泥巖,含豐富的呈層狀發育的鈣質結核,半膠結狀。由于沉積后期風化剝蝕的作用,厚度變化較大。據鉆孔揭露厚度037.00m,平均18.00

7、m,與下伏地層呈不整合接觸。 4)第四系Q由礫石、沖洪積砂及粘土混雜堆積而成;殘坡積物及少量次生黃土分布于山梁坡腳地帶,由砂、礫石組成,局部地段含少量次生黃土;據鉆孔揭露厚度0.5042.87m,平均13.42m,不整合于一切老地層之上。 地層特征見表1-2-1。地質綜合柱狀圖如圖1-2-1所示。東勝煤田地層一覽表表1-2-1地 層單 位厚度(M)最小最大平均巖性第四系Q全新16.41主要由風積砂層,次為河流淤積、洪積層。風積砂成分以細粒石英為主,河流淤積層巖性為砂、粉砂或礫石,洪積層以砂、礫石為主。更新統Q3m上部為淤積層,巖性為砂、粉砂及黑色土壤,底部為馬蘭黃土,巖性為淡黃色亞砂土,柱狀節

8、理發育,含鈣質結核。不整合于老地層之上第三系R上新統4.43上部為粉紅色砂質粘土、亞砂土,下部為灰色、桔黃、棕紅色礫巖夾棕紅、棕黃色砂巖,分選及滾園度差,呈半膠結狀態,松散。不整合于老地層之上上侏羅下白堊統志丹群85.86上部以磚紅、粉紅及灰綠色的細、粉砂巖為主,局部含礫,泥質膠結,較疏松,具大型斜層理。下部為紫紅、桔黃色的雜色礫巖及含礫粗砂巖互層,夾粉砂巖,礫石以花崗巖、花崗片麻巖、石英巖等組成。分選差,磨園中等,泥質膠結,較疏松。與下伏地層呈不整合接觸。中侏羅統J2安定組27.47為一套紫紅、磚紅、黃棕色中、細粒砂巖,中夾灰紫色砂質泥巖。底部為淺黃色,向上變為淺紫色的巨厚層狀砂巖。與下伏地

9、層呈假整合接觸直羅組96.07上部為一套雜色的細、中粒砂巖,顏色為灰白、灰黃、灰蘭、灰綠、灰紫色等,泥質或粘土質膠結。底部為厚層狀的灰黃色中粗粒砂巖,局部相變為砂質泥巖。含較多鐵質、泥質結核。底部局部含1號煤層。與下伏地層呈假整合接觸中下侏羅統J1-2延安組J1-2y上巖段63.06上部主要由灰白色中、細粒砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖及2號煤組成。底部為灰白、黃綠色細、粉砂巖及泥巖,具小型波狀層理及水平層理。中巖段63.77主要由灰?深灰色粉砂巖、砂質泥巖、細砂巖和3、4號煤組組成。底部為厚層狀灰白色中、細粒砂巖,具波狀層理、楔狀交錯層理和水平層理。下巖段64.96主要為灰、灰白色細砂巖、粉砂

10、巖及灰黑色、黑色泥巖、砂質泥巖、煤組成。含5、6號煤組。底部為灰色灰白色的細中粒砂巖,局部相變為粗砂巖或礫巖,發育大型槽狀交錯層理。與下伏地層呈假整合接觸上三迭統T3延長組T3y>132.80由灰綠色、灰白色細、中粒石英砂巖組成,含較多云母及少量的暗色礦物,粘土質膠結,局部地段頂部有明顯的風化殼產物。1.2.3 褶皺及斷層 核實區構造形態與東勝煤田相似,其總體構造形態為一向南西傾斜的單斜構造,地層傾角13o,未發現斷層,具有寬緩的波狀起伏,無巖漿巖侵入,構造復雜程度屬于簡單類型。1.2.4 水文地質特征 1、概況 區內水系較為發育,基本上兩面環川。南界為束會川,東界勃牛川。溝谷十分發育,

11、多為間歇性河流,旱季一般干涸無水或有溪流,但暴雨過后可形成洪水,水流總體由北向南流入勃牛川,而后向南匯入陜西省境內的窟野河,最終注入黃河。據古城壕水文站資料,勃牛川最大洪峰流量為4810m3/s,最小流量0.003m3/s,平均流量4.03m3/s。 2、地下水的補給、逕流及排泄條件 1)補給條件:潛水的補給以大氣降水為主,在溝谷地帶也可接受地表水的補給。延安組下部含水巖組為承壓水,其補給方式一方面接受上部潛水的下滲補給,另一方面則接受側向逕流補給。 2)逕流條件:四道柳區地形切割強烈,故地表水及地下潛水逕流條件較好。承壓水主要沿傾向或層面方向逕流。由于各地層巖性不同,各巖層的滲透性能及逕流速

12、度有所不同,但逕流方向與區域地形及構造特征相一致。 3)排泄條件:松散層潛水的排泄方式主要為蒸發排泄、井泉排泄和下滲排泄。碎屑巖類承壓水的排泄方式主要有井泉排泄、礦井疏干排泄和地下逕流排泄。 3、含(隔)水層特征 1)含水層 (1)第四系(Q4)松散層潛水含水段 區內松散層分布廣泛,巖性以風積砂為主,局部為黃土層,厚度為042.87m,寶山區平均厚度為13.42m,喬家塔區平均厚度為23.94m,厚度變化大。該層與第三系粘土及基巖接觸面有泉水出露,流量0.010.04L/S,水質為HCO3-CaMg型,礦化度0.19g/L,PH7.3,為低礦化度淡水。 (2)4號煤層底板至Q4含水巖段 由延安

13、組上部地層組成,厚度13.4363.65m,寶山區平均厚度30.58m,喬家塔區平均厚度40.68m,厚度變化較大。受風化作用孔隙、裂隙較發育,淺部地層可直接或間接接受大氣降水的補給,含有少量孔隙、裂隙潛水。溝谷地帶有泉水出露,流量0.030.04L/S,水質為HCO3-Ca?Mg型,礦化度0.19g/L,PH7.1,屬低礦化度淡水。 (3)46號煤含水巖段 區內該層段均有分布,該段厚度27.4034.50m,寶山區平均厚度31.78m,喬家塔區平均厚度29.26m,厚度變化不大,含水微弱。相對含水的中細粒砂巖與相對隔水的砂泥巖類及粉砂巖呈互層分布,泥巖類隔水性能好,分布較穩定,上下層水力聯系

14、差。 (4)延長組(T3y)含水巖段 該層全區分布,且厚度大,為煤系地層基底。本次鉆孔揭露最大厚度23.21m,巖性為不同粒度的灰綠及綠色砂巖,含孔隙、裂隙承壓水,富水性不強,與煤系地層聯系不大。 2)隔水層 (1)第三系(N2)粘土:主要分布在本區北部及東部,厚度20.0037.00m,平均厚度28.50m。巖性為淺紅色含砂泥質粘土,粘性大,松軟未膠結,含少量礫石,一般不含水。 (2)6號煤至延長組(T3Y)頂含水巖段的隔水層 區內該段均有分布,厚度10.9559.99m,橫向厚度變化大。含水層的巖性以灰白色中、細砂巖為主,多為泥質膠結,較致密,含水層富水性弱。本段隔水層巖性主要為砂質泥巖,

15、隔水性能好,較穩定。 4、充水因素分析 礦坑充水是影響礦井正常開采的主要因素,區內可構成礦坑充水的水源主要有大氣降水、地表水及地下水。 1)大氣降水 根據伊金霍洛旗氣象局資料,本區歷年平均降水量為374mm,降水多集中在79月份。大氣降水除大部分地表逕流外,少部分滲入地下。本區受大氣降水影響的主要是4號和6號煤層,由于局部煤層沿溝谷出露或頂板較薄,大氣降水可直接通過第四系松散層直接或間接滲入煤層中,使礦坑充水。 2)地表水 束會川流經礦區西南邊緣,實測流量1.348m3/s(2004年9月18日)。勃牛川位于井田東側,為常年地表徑流(冰凍期凍結),水流注入黃河。地表水對區內6號煤開采構不成較大

16、危害。但礦井井巷系統形成后,地表水體將可能改變原有天然流場,將排泄區域的地表水及地下水變為補給區,會導致地下水的富集。因此,開采時應對匯水洼地引起注意。 3)地下水 (1)潛水:潛水受地形地貌控制,隨降雨量多少及季節變化顯著,一般滯后于雨季,水量多集中在12月份至來年13月份,開拓時應注意季節變化的影響。 (2)承壓水:區內地質構造簡單,地層平緩,相對含水的砂巖類巖層不同深度的分布在各地層中,接受上部潛水的下滲補給。隨著深度的增加,含水巖層的透水性能減弱。各含水層之間水力聯系差,各煤組間無水力聯系。 5、礦井涌水量預計 根據補充勘探報告,本區未做專門的水文地質工作,參考礦井生產時實際礦井涌水量

17、為5 m3/h的情況,考慮到本井田埋藏情況、區域水文地質情況以及礦井消防除塵灑水情況,確定礦井正常涌水量為30m3/h,最大涌水量為60m3/h。 6、水文地質類型 本區最低侵蝕基準面位于束會川,區內各煤層均位于其上,地形有利于自然排水,直接充水含水層主要為延安組(J1-2y)孔隙、裂隙巖層,補給源以大氣降水為主,含水層富水性弱,鉆孔單位涌水量q<0.1L/s?m。因此,本區水文地質類型為第第類第一型,即孔隙裂隙充水礦床、水文地質條件簡單型。1.3 煤層特征1.3.1 煤層 本區煤系地層為中、下侏羅統延安組,自上而下賦存為五個煤層,即3、4、5、6、6下號煤層,其中4、6號煤層可采,其它

18、為不可采煤層。 1、4號煤層 該煤層位于延安組的中部,基本全區發育,煤層厚度為02.20 m,平均厚度1.50 m,由東南向西北煤層逐漸變厚。一般不含夾矸,結構簡單,大部分可采,屬于較穩定煤層。 2、6號煤層 該煤層位于延安組的下部,全區發育,煤層厚度為0.903.00 m,平均厚度2.00 m,由東南向西北煤層逐漸變薄。一般不含夾矸,結構簡單,基本全區可采,屬于較穩定煤層。 可采煤層特征表 單位:m 表1-2-1煤號煤層厚度煤層間距夾矸巖性最小最大最小最大最小最大頂 板夾 矸底 板平均平均平均/層數402.20砂質泥巖泥巖粉砂巖砂質泥巖1.5000.30細砂巖砂質泥巖泥巖細砂巖粉砂巖2.00

19、0.30/11.3.2煤質、煤類與煤的用途 1、物理性質 勘查區內煤呈黑色、條痕褐黑色,弱瀝青瀝清光澤,內生裂隙較為發育,并具水平、垂直兩組節理,其中垂直節理較為發育。節理中常充填方解石、黃鐵礦薄膜。參差狀斷口,條帶狀結構,層狀構造。 4號煤層真比重1.281.44,平均1.30;6號煤層真比重1.281.38,平均1.33。 2、化學性質 1水分(Mad) 本區4號煤層原煤水分1.76%7.48%,平均5.56%; 6號煤層原煤水分4.39%9.20%,平均7.73%。 2)灰分(Ad) 寶山區4號煤層原煤灰分平均17.71%; 6號煤層原煤灰分平均12.82%;喬家塔區4號煤層原煤灰分平均

20、7.04%; 6號煤層原煤灰分平均18.39%; 3)揮發分(Vdaf) 本區內各可采煤層揮發分產率(Vdaf)較高,4號煤層原煤揮發分產率34.32%35.69%,平均34.80%;浮煤揮發分產率33.61%35.03%,平均34.49%。6號煤層原煤揮發分產率32.69%36.47%,平均34.42%;浮煤揮發分產率31.83%35.15%,平均34.11%。 4)微量元素 可采煤層中鍺平均含量0.25%3.85%;釩平均含量0.0011.16%。均無工業利用價值。 5)有害元素 (1)全硫(St.d) 煤中全硫含量很低,可采煤層平均含量0.22%0.42%。數值變化小,為特低硫煤。洗選后

21、全硫含量有所降低,平均含量0.21%0.35%。 (2)磷(Pd) 煤中磷含量很低,平均含量0.006%0.024%,洗選后平均含量0.002%0.013%。 綜上所述,本區煤層有害成分低,屬低中灰分、特低硫、特低磷低磷的不粘煤。可采煤質特征見表1-2-1。 3、工藝性能 1)發熱量 (1)干基彈筒發熱量(Qb.d) 可采煤層干基彈筒發熱量原煤平均值為26.1230.73MJ/Kg ,數值變化小,洗選后發熱量增高,浮煤平均值為30.2030.98MJ/Kg。 (2)干基低位發熱量(Qnet.d) 可采煤層干基低位發熱量原煤平均值為25.3429.84MJ/Kg ,數值變化小,洗選后發熱量增高,

22、浮煤發熱量平均值為29.1529.98MJ/Kg。 2)粘結性和結焦性 煤的粘結指數,自由膨脹序數,膠質層最大厚度,奧亞膨脹度均為零,焦塊熔合狀況為“粉狀膠結”,葛金焦型為“A”,少數為“B”,焦渣特征為II類,表明區內煤的粘結性弱,結焦性差。 3)氣化性能 (1)熱穩定性 據鄰區勃牛川普查地質報告,區內6號煤層熱穩定性中等。 (2)煤對CO2的反應性 據本區B2號孔煤樣測試結果得知:煤對CO2的反應性好,在1000時還原率僅達61.3%62.6%。在900以下增長較快,900以上增長緩慢。 4)低溫干餾 煤的低溫干餾產物以半焦為主,其次為焦水,焦油產率和氣體損失。各煤層焦油產率平均含量為5.

23、38%6.87% ,各煤層均為富油煤。經統計焦油產率和元素分析中的氫、氮呈正相關,和碳、氧多為負相關。 5)煤灰成分及熔融性 區內煤灰成分組成復雜,且變化大。主要成分為SiO2,平均值為46.43%,AL2O3:18.26%;Fe2O3:7.31%;CaO:12.21%;SO3:9.83%;MgO、TiO2含量低,一般在3%以下。 本區煤的煤灰熔融性(ST)一般在11001250之間,屬低軟化溫度灰(LST)較低軟化溫度灰(RLST)。 4、煤的可選性 可選性評定須預先擬定一個洗選后的灰分值,依據國際GB/T16417-1996煤炭可選性評定方法(±0.1含量法)可選性進行評定。 從

24、可選性試驗成果表中看,當洗選后灰分(Ad%)在6.0%時屬難選。 5、煤質 綜合以上所述,本區煤層有如下特征: 1)煤變質程度低,煤層為低變質的不粘煤,變質程度為煙煤第階段。 2)煤層有害成分低,低中灰分、低硫分、特低磷低磷分煤。 3)屬高熱值煤。 4)粘結性差,焦渣類型為2號,煤中微量元素含量低。 5)煤的氣化性能好,煤層均為含油煤。 主要可采煤層煤質特征見表1-3-1。主要可采煤層煤質特征表 表1-3-1煤層號洗選情況工 業 分 析 (%)焦渣特征發熱量(MJ/Kg)各 種 硫 %最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均4 6、煤類 根據中國煤炭

25、分類國家標準(GB575186),區內各煤層膠質層最大厚度和粘結指數為零,透光率在73%左右,原煤揮發分(Vdaf)平均值為29.76%36.47%,本區屬于不粘煤。 7、煤的用途區內各可采煤層有害成分低,屬低中灰、低硫、特低磷低磷、高熱值不粘煤,是良好的民用和動力用煤,適用于火力發電,各種工業鍋爐等,也可在建材工業、化學工業中用焙燒材料。粉煤加粘結劑成形還可制作煤磚、煤球、蜂窩煤等。1.3.3 煤層開采技術條件 1、煤層頂底板情況 從喬家塔Q4鉆孔巖石試驗結果看,細粒巖石比粗粒巖石抗壓、抗剪強度大,各類巖石抗壓強度小于30MPa的占88.9%,巖體完整性多為較完整。因此,基巖大都屬于軟弱半堅

26、硬巖層,工程地質條件屬中等。 2、瓦斯 根據原寶山礦瓦斯鑒定結果,礦井總回風巷瓦斯絕對涌出量為0.14m3/min,相對涌出量為1.008m3/t,本礦為低沼氣礦井。 3、煤塵爆炸及煤的自燃 勘探報告沒有對煤的自燃、煤塵爆炸作專項鑒定,據鄰區鑒定結果,各煤層火焰長度均大于400mm,抑制煤塵爆炸最低巖粉量為80%,有爆炸危險性。煤層具有自然發火傾向,自然發火期4060d。 4、地溫/100m,小于3/100m,無地溫異常。 5、放射性及其它有害氣體 本區經各勘探階段,對鉆孔測井及大量的煤、巖樣品測試,均未發現有放射性異常和大量有害氣體。 6、地壓 本區煤層埋藏較淺,地壓較小,無異常地壓。2 井

27、田境界和儲量2.1 井田境界 本項目包括伊泰公司的寶山井田和喬家塔井田以及蒙泰公司的牛家梁井田,三井田合并開發。合并后的井田南北平均長5.43km,東西平均寬4.8km,面積24.88km2,整個井田由11個拐點圈定。井田境界拐點坐標見表2-1。 表2-1 井田境界拐點坐標表 單位:m點號緯距(X)經距(Y)點號緯距(X)經距(Y)64366540.00037448830.0002.2 礦井工業儲量2.2.1 井田勘探 1、構造類型 工作區內地層傾角為13°,為一向南西傾斜的單斜構造,褶曲與斷層均不發育,無巖漿活動,為構造簡單地區,屬于第一類。 2、煤層穩定類型 工作區內煤系地層共含

28、煤17層,具有對比意義的為5層,其中4、6煤層為可采煤層,主要可采煤層為6號煤層,為本次勘查的主要工作對象,該煤層全區發育,厚度變化較小,為0.505.70m,平均為2.00m。層位穩定,煤厚變化相對較小,變化規律明顯,故將其確定為穩定煤層,即第一型,其它煤層的穩定類型據其發育程度確定為不穩定型。故工作區的勘查類型確定為一類一型。2.2.2 礦井工業儲量 本區煤系地層為中、下侏羅統延安組,自上而下賦存為五個煤層,即3、4、5、6、6下號煤層,其中4、6號煤層可采,其它為不可采煤層。 4號煤層位于延安組的中部,基本全區發育,煤層厚度為02.20 m,平均厚度1.50 m,由東南向西北煤層逐漸變厚

29、。一般不含夾矸,結構簡單,大部分可采,屬于較穩定煤層。 6號煤層位于延安組的下部,全區發育,煤層厚度為0.903.00 m,平均厚度2.00m,由東南向西北煤層逐漸變薄。一般不含夾矸,結構簡單,基本全區可采,屬于較穩定煤層,且埋藏淺,儲量豐富,是本井田主采煤層。本設計主要針對6煤層進行開采設計。井田內各煤層容重見表2-2-1 表2-2-1 各煤層容重表煤層46 1 礦井工業儲量 礦井工業儲量可用下式計算 Zgi=mi×ri×si (2-2)式中: mi?第i煤層平均厚度,m; ri?第i煤層容重,t?m-3; si?第i煤層面積。計算結果見表2-2-2。 表2-2-2 各煤

30、層工業儲量計算表煤層煤層厚度/m煤層容重/t?m-3井田面積/km2工業儲量/萬t2.3 礦井可采儲量 設計對井田內厚度2.00 m的4、6煤層進行開采設計,因此,井田內的各種永久煤柱損失按4、6煤層進行計算,其余煤層只考慮一定的系數。而不作具體計算。2.3.1 井田邊界保護煤柱 井田邊界保護煤柱按寶山礦實際情況取20 m,則用下式計算井田邊界保護煤柱損失。 Pj=H×L×m×r (2-5)式中:H?井田邊界煤柱寬度,m;L?井田邊界長度,m;m?煤層厚度,m;r?煤層容重,t?m-3;Pj? 井田邊界保護煤柱損失,萬t。則:P4=20×20025

31、15;×× P6=20×20025×××2.3.2 工業廣場煤柱 根據煤炭工業設計規范有關條文,不同井型與其對應的工業廣場面積見表2-3-1。由表2-3-1可知,并結合本設計井型(120萬t/a),應該是12公頃,即0.12 km2,但是考慮到近些年來建筑技術的提高,建筑物不斷向空間發展,所以,工業廣場的面積都由縮小的趨勢。本設計取0.70的系數,則工業廣場的面積為0.084 km2。長軸定為300m,短軸定為280m。采用垂直剖面法計算工業廣場的壓煤損失,圍護帶的寬度取20m。垂直剖面圖如圖2-1所示。 表2-3-1 工業廣場占地面

32、積表井型/萬t?a-1占地面積/公頃(10萬t)-1 由此可知工業廣場壓煤面積為:Sg=0.5×H×(L1+L2) (2-6)式中:H?梯形高度,mm;L1?梯形上邊長,mm;L2?梯形下邊長,mm;Sg?工業廣場煤柱面積,km2。××××100=115.3 (萬t)。表2-3-2 寶山煤礦地質條件及巖層移動角煤層厚度/m煤層傾角/°圍護帶寬度/m表土層移動角/°2.002545走向移動角/°上山移動角/°下山移動角/°7080752.3.3 井田內永久煤柱損失 井田內永久煤柱損失包括

33、井田內斷層保護煤柱損失、井田邊界防水煤柱損失、和工業廣場壓煤損失及鐵路保護煤柱.計算結果見表2-3-4,工業廣場壓煤如圖2-1所示。 表2-3-4 寶山井田永久煤柱損失煤柱損失處單位數量斷層煤柱萬t0×307.7=430.78(萬t)。2.3.5 礦井設計際可采儲量1 礦井設計可采儲量按下式計算:Zk=(Zg-P)×C (2-7)式中:Zg?礦井工業儲量,萬t;P?井田煤柱損失,430.78,萬t;C?采區采出率,薄煤層不應小于85%,中厚煤層不應小于80%,厚煤層不應小于75%。Zk?礦井可采儲量,萬t。各煤層的工業儲量和可采儲量見表2-3-5。表2-3-5 礦井儲量匯總

34、表 單位:萬t煤層工業儲量煤柱損失礦井可采儲量4 、63 礦井工作制度、設計生產能力及服務年限3.1 礦井工作制度 按照煤炭工業礦井設計規范中規定,確定本礦井設計生產能力按年工作日300 d計算,四六制作業(三班生產,一班檢修),每日三班出煤,凈提升時間為14 h。3.2 礦井設計生產能力、服務年限 煤炭工業礦井設計規范第2.2.1條規定:礦井設計生產能力應根據資源條件、開采條件、技術裝備、經濟效益及國家對煤炭的需求等因素,經多方案比較或系統優化后確定。 礦區規模可依據以下條件確定: 1)資源情況:煤田地質條件簡單,儲量豐富,應加大礦區規模,建設大型礦井。煤田地質條件復雜,儲量有限,則不能將礦

35、區規模定得太大; 2)開發條件:包括礦區所處地理位置(是否靠近老礦區及大城市),交通(鐵路、公路、水運),用戶,供電,供水,建筑材料及勞動力來源等。條件好者,應加大開發強度和礦區規模,否則應縮小規模; 3)國家需求:對國家煤炭需求量(包括煤中煤質、產量等)的預測是確定礦區規模的一個重要依據; 4)投資效果:投資少、工期短、生產成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區規模,反之則縮小規模。 礦井服務年限必須與井型相適應。 礦井可采儲量Zk、設計生產能力A礦井服務年限T三者之間的關系為: T=Zk /(A×K)(3-1)式中: T?礦井服務年限,a; Zk?礦井可采儲量,萬t; A?設計

36、生產能力,萬t; K?礦井儲量備用系數,取1.3。 確定井型時需要考慮備用系數的原因是,礦井各生產環節有一定的儲備能力,礦井投產后,產量迅速提高;局部地質條件變化,使儲量減少;有的礦井由于技術原因,使采出率降低,從而減少了儲量。 則,礦井服務年限為: T 9219.21/120×1.3 59.1 a 服務年限符合要求。 按礦井的實際煤層開采能力,輔助生產能力,儲量條件及安全條件因素對井型進行校核: 1)煤層開采能力 井田內有4、6號煤層可采,總煤厚3.5 m,為中厚煤層,賦存穩定,厚度基本無變化。煤層傾角平均2°,地質條件簡單,根據現代化礦井“一礦一井一面”的發展模式,可以

37、布置一個綜采工作面。 2)輔助生產環節的能力校核 礦井設計為大型礦井,開拓方式為斜井?平硐聯合開拓。主斜井采用膠帶輸送機提升煤炭,工作面生產的原煤經斜巷膠帶輸送機到大巷膠帶輸送機運到地面煤倉,運輸能力大,自動化程度高;副平硐和大巷輔助運輸采用無軌膠輪車運輸,運輸能力大,調度方便靈活。 3)通風安全條件的校核 本礦井為低瓦斯礦井,瓦斯涌出量極低,但煤塵具有強爆炸危險,煤炭有自然發火傾向,發火期3-6個月。礦井投產前期采用中央并列式通風,后期采用兩翼對角式通風。輔助運輸大巷進風,煤炭運輸大巷回風,工作面采用后退式U型通風,通過第九章的通風設計知可以滿足通風需要。 4)礦井的設計生產能力與服務年限相

38、適應,才能獲得好的技術經濟效益。煤炭工業礦井設計規范給出了井型和服務年限的對應要求,見表3-1 表3-1 不同礦井設計生產能力時礦井服務年限表礦井設計生產能力 (萬t/a)礦井設計服務年限 (a)第一水平設計服務年限煤層傾角25° 25°-45°45°600及以上7035300-5006030120-2405025201545-9040201510 4 井田開拓4.1 井田開拓的基本問題 井田開拓是指在一個某井田范圍內,為了采煤,從地面向地下開掘一系列巷道進入煤體,建立礦井提升、運輸、通風、排水和動力供應等生產系統。這些用于開拓的井下巷道的形式、數量、位

39、置及其相互聯系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式,要技術上可行,經濟上合理,生產上安全高效。井田開拓的內容包括:井筒形式、數目、位置,開采水平劃分,大巷布置,準備方式等。 開拓問題解決的好壞,關系到整個礦井生產的長遠利益,關系到礦井的基建工程量、初期投資和建設速度,從而影響礦井經濟效益。因此,在確定開拓方式是要遵循以下原則: 1 貫徹執行國家有關煤炭工業的技術政策,為早出煤、出好煤、高產高效創造條件。在保證生產可靠和安全的條件下減少開拓工程量;尤其是初期建設工程量,節約基建投資,加快礦井建設。 2 合理集中開拓部署,簡化生產系統,避免生產分散,做到合理集中生產。 3 合理開發國家資源,減少煤炭

40、損失。 4 要建立完善的通風、運輸、供電系統、創造良好的生產條件,減少巷道維護量,使主要巷道經常保持良好的狀態。 5 要適應當前國家的技術水平和設備供應情況,應為采用新技術、新工藝、發展采煤機械化、綜合機械化、自動化創造條件。 6根據用戶需要,應照顧到不同媒質、煤種的煤層分別開采,以及其它有益礦物的綜合開采。4.1.1 井筒形式和位置 井筒是井下和地面出入的咽喉,是全礦生產的樞紐。 1 井筒形式的選擇 井筒形式目前只有三種:平硐、斜井和立井。在一般情況下,平硐最簡單,斜井次之,立井復雜。但在解決具體問題時,必須從自然地質條件、技術條件和經濟條件各個方面綜合考慮。三種井筒形式的優缺點見表4-1

41、設計的許廠井田地面標高在+38.5 m+39.8 m,地勢平坦,不具備平硐開拓的地形條件;井田內沖積層厚度達150 m,厚度較大,采用斜井則施工困難,而且井田內煤層平均傾角在4°左右,所以,沒有采用斜井開拓的地質條件。綜合以上所述并結合表4-1確定本設計許廠井田采用立井開拓形式。 表4-1井筒形式比較井筒形式優點缺點適用條件平硐1運輸環節和設別少、系統簡單、費用低。2工業設施簡單。3井巷工程量少,省去排水設備,大大減少了排水費用。4施工條件好,掘進速度快,加快建井工期。5煤損少。受地形影響特別大有足夠儲量的山嶺地帶斜井與立井相比:1井筒施工工藝、設備與工序比較簡單,掘進速度快,井筒施

42、工單價低,初期投資少。2地面工業建筑、井筒裝備、井底車場簡單、延伸方便。3主提升膠帶化有相當大提升能力。能滿足特大型礦井的提升需要。4斜井井筒可作為安全出口。與立井相比:1井筒長,輔助提升能力小,提升深度有限。2通風線路長、阻力大、管線長度大。3斜井井筒通過富含水層,流沙層施工復雜。井田內煤層埋藏不深,表土層不厚,水文地質條件簡單,井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。立井1不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質等自然條件限制。2井筒短,提升速度快,對輔助提升特別有利。3當表土層為富含水層的沖積層或流沙層時,井筒容易施工。4井筒通風斷面大,能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風量的要求。1井筒

43、施工技術復雜,設備多,要求有較高的技術水平。2井筒裝備復雜,掘進速度慢,基建投資大。對不利于平硐和斜井的地形地質條件都可考慮立井。 2 井筒位置選擇 井筒位置選擇要有利于減少初期井巷工程量,縮短建井工期,減少占地面積,降低運輸費用,節省投資;要有利于礦井的迅速達產和正常接替。因此,可以按以下原則確定: 1)沿井田走向的有利位置 當井田形狀比較規則而且儲量分布均勻時,井筒的有利位置應在井田走向中央;當井田儲量呈不均勻分布時,應布置在儲量的中央,以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田,可使沿井田走向的井下運輸工作量最小,通風網路較短,通風阻力小。 2)井筒沿井田傾斜方向的有利位置 井筒位于井田淺部時,總

44、石門工程量大,但第一水平及投資較少,建井工期短;井筒位于井田中部時,石門較短,沿石門的運輸工程量較小;井筒位于井田的下部時,石門長度和沿石門的運輸工作量大,如果煤系基底有含水量大的巖層不允許井筒穿過時,它可以延伸井筒到深部,對開采井田深部及向下擴展有利。從井筒和工業場地保護煤柱損失看,井筒愈靠近淺部,煤柱尺寸愈小,愈近深部,煤柱尺寸愈大。因此,一般井筒位于井田傾向方向中偏上的位置。 3)有利于礦井初期開采的井筒位置 盡可能的使井筒位置靠近淺部初期開采塊段,以減少初期井下開拓巷道的工程量,節省投資和縮短建井工期。 4)地質及水文條件對井筒布置影響 要保證井筒,井底車場和硐室位于穩定的圍巖中,應盡

45、量使井筒不穿過或少穿過流沙層,較大的含水層,較厚沖積層,斷層破碎帶,煤與瓦斯突出的煤層,較軟的煤層及高應力區。 5)井口位置應便于布置工業廣場 井口附近要布置主,副井生產系統的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統間互相連接,以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌,要求地面平坦,高差不能太大,盡量避免穿過村鎮居民區,文物古跡保護區,陷落區或采空區,洪水浸入區,盡量避免橋涵工程,尤其是大型橋涵隧道工程。 6)井口應滿足防洪設計標準 附近有河流或水庫時要考慮避免一旦決堤的威脅及防洪措施。 根據以上原則,同時結合寶山井田的實際條件: 1)全井田主要可采煤層6煤層厚2.00 m,賦存穩定。 2)本井田無斷

46、層,煤層平均傾角2°。 3)礦區內河流稀少,只有一條光府河,一條楊家河,它們均系人工季節性河流。汛期最高洪水位標高為+38.0 m,枯水期河水減少甚至斷流。 綜上所述:確定井筒位置位于孫氏店支2斷層以東,此處地勢平坦,煤層埋藏較淺。具體是在X7-4鉆孔和55#鉆孔所確定的范圍內。此處也大致是井田走向的中央。 3 井筒數目 為了滿足井下煤炭的提升需設置一主井,輔助提升及進風設置一副井。因為用主井回風存在主井漏風嚴重的問題,因此設置回風井。由于第一水平采用中央并列式通風,故前期在工業廣場中心設置回風井一個,后期采用中央邊界式通風,在第二水平邊界再設置一個風井。共計4個井筒。4.1.2 工業廣場布置 工業廣場的位置則根據井筒位置的要求,布置在X7-4鉆孔和55#鉆孔之間。其形狀為一矩形,長度方向和煤層的走向方向平行,寬度方向和煤層傾向方向平行。長度為300 m,寬度28