车煤8号煤采区设计说明书.doc
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1、前 言一、设计依据1、本区地质资料参考山西省地质矿产局二一五地质队1996年4月编制的,山西省兴县车家庄煤矿扩建勘探精查地质报告、山西同地源地质矿产技术有限公司2009年10月编制的山西华润联盛车家庄煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告2、中煤国际工程集团南京设计研究院设计车家庄煤矿矿井兼并重组初步设计。3、矿井总体的开拓方式、开采计划、通风方式、运输方式、水平布置等;4、国家安全监察总局下发的煤矿安全规程(2010年版)、煤矿防治水规定。5、国家有关煤炭工业技术政策、法规、规范等。二、设计的主要特点1、根据煤层赋存条件,决定采用走向长壁采煤法;2、采区储量、生产能力、服务年限比较合理;3、设
2、计时尽量合理的利用现有巷道、设备,达到减少资金投入、缩短工期、降低成本的目的;4、采区通风、运输系统比较安全、可靠;三、存在问题及建议1、矿井关于8号煤层的地质资料不详,同时采区勘探程度较低、开采范围内无钻孔,对煤层赋存情况控制较差,给采区巷道布置带来不便,建议采用巷探、钻探、物探等方法补勘。2、雨季前勘察地表塌陷、地裂等现象,防止洪水进入矿井发生事故。 第一章 矿井基本情况车家庄煤矿矿井兼并重组初步设计由中煤国际工程集团南京设计研究院设计,设计年生产能力为90万t/年,设计开采13号煤,但井田内13#煤大部分已采完,只剩下井田西部1.09KM2,根据地质报告中的柱状图分析,8#煤在13#煤的
3、上部,层间距86m,局部可采,采矿许可证未批准开采8号煤层。目前井田内13号煤层大部分已开采,同时在此范围内的8号煤也被破坏,原程家沟煤矿曾对8#煤层进行过开采,也破坏了一部分。根据地质报告及程家沟煤矿开采资料,推测在井田西部8#煤层基本稳定可采,平均厚度约1.93 m,且煤质较好,为了保护煤炭资源,我矿决定计划开采井田内剩下的8号煤层,特编制8号煤层开采设计。一、位置山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司位于兴县县城东北3.5km处的程家沟村,行政区划属于蔚汾镇。其地理坐标北纬382737-382932,东经1110833-1111037。2009年12月28日山西省国土资源厅颁发的C14000
4、02009121220050465号采矿许可证批准开采13号煤层。井田南北长3.525km,东西宽3.025km,面积6.4916km2。8号煤属局部可采煤层,未批准开采,且井田内13号煤层大部分已开采,8号煤大部分已被破坏,目前8号煤可采面积约1.09KM2。二、交通该矿位于兴县县城东北3.5km处,S313省道从井田外南侧3.2km处通过,有乡镇公路与之相连,交通较为方便。第二章 采区地质情况第一节 地形地貌及水文气象本区属于中山区,区内地形复杂,侵蚀冲刷剧烈,沟谷纵横交错,大部被黄土覆盖。总体地势北高南低,东高西低,最高处位于井田中东坡外,标高1258.00m,最低处于井田西南边界处,标
5、高1030.80m,最大相对高差227.20m。井田属于黄河流域蔚汾河水系,井田内无常年性河流,蔚汾河从井田外南部边界由东向西流过。该河流发源于岚县大蛇头乡和尚沟村,全长81.8km,从恶虎滩乡下会村入兴县,由高家村镇张家湾村注入黄河,年径流量为0.621亿m3。井田内各沟谷平时干涸无水,为雨季泄洪通道。井田位于晋西北黄土高原,属温带大陆性气候,四季分明,昼夜温差大。春季多风,夏季雨量集中,秋季凉爽,冬季寒冷少雪。年平均气温10.6。1月份最低平均气温-11.2,极端最低-29.3;7月份最高平均气温25,极端最高38.4。太阳辐射量平均为559080j/cm2,全年日照时数为2629.2h。
6、无霜期在150-190d之间。近年来年降水量231.4-688.9mm,60%以上集中在7、8、9月;平均年蒸发量为2090.8mm,为降水量的4倍。年平均风速2.4m/s,最大风速20m/s。根据中华人民共和国标准GB50011-2001建筑抗震设计规范,本区抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g。第二节 矿井地质一、 井田地层本井田位于河东煤田北部东边缘。区域内基岩大部分被新生界地层所覆盖,仅在沟谷中有所出露,其出露大致呈东老西新的情况,由老到新依次有古生界奥陶系中统;石炭系中统、上统;二叠系下统、上统;中生界三叠系下统、中统;新生界上第三系、第四系。井田内地表大部为新生界第
7、四系上更新统(Q3)所覆盖,在南部及西北部沟谷中有上第三系上新统(N2)、下石盒子组(P1x)、山西组(P1s)出露,个别地方有小面积石炭系太原组(C3t)出露。二、 构造本井田在大地构造位置处于华北地台山西台背斜西缘,鄂尔多斯盆地东缘。本区主要构造为兴县-石楼南北向褶曲构造,兴县矿区位于该褶曲带北部,总体构造形态为走向南北,倾向南西之单斜,地层倾角平缓。根据钻孔和矿井开拓揭露,没有发现断层、陷落柱,没有岩浆侵入现象。井田地质构造简单。 三、煤层产状、厚度、结构、坚固性系数 本煤层为单斜构造,走向约NW20,倾向约SW70,倾角为611 ,硬度为23,距下部13号煤底板86米,本次设计只考虑8
8、号煤。 该煤层结构较复杂,夹矸13层,顶板岩性无明显变化,顶底板岩性特征见下表顶底板岩性特征表顶底板名称岩石名称厚度m岩性特征顶板老 顶砂岩8.8-13白色粗-细砂岩直接顶泥岩2.5-4灰黑色泥岩,部分区域无8号煤1.95煤,黑色底板粘土岩20灰黑色粘土岩四、煤质煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数及煤质:8号煤层工业牌号均为气煤,煤质较好。8号煤层水分2.10%,灰分26.05,挥发分39.3,硫分0.52,发热量21.61MJ/kg。1、瓦斯:依据邻近矿井刘家梁煤矿8号煤层瓦斯等级鉴定,推测为低沼气矿井和低二氧化碳矿井。2、煤尘:依据邻近矿井刘家梁煤矿8号煤层煤尘爆炸指数鉴定,推
9、测为有爆炸危险性,以爆炸煤尘管理。3、自燃:8号煤层自燃发火倾向鉴定,为自燃煤层,以类自燃煤层管理。第三节 水文地质本区位于鄂尔多斯盆地东缘,地层总体由东向西倾斜,呈单斜构造,倾角5-16。一、地表水体对矿井充水影响井田内地表无常年性河流,井田南边界外有一条蔚汾河,从东到西流经兴县城、蔡家崖、碧村汇入黄河,最高洪水位标高1028 m。井田内沟谷中只是在雨季有短暂洪流,向南流入蔚汾河。一般情况下雨后不久便干涸无水。井口附近最高洪水位标高为1140m,低于井口标高10余米,一般情况不会造成淹井事故。二、地质构造对矿井充水的作用和影响井田地质构造简单,无断层和陷落柱出现。构造对矿井充水影响主要是煤层
10、向西南方向倾斜,煤层上覆直接充水含水层对矿井充水(顶板淋水和渗水),会随着下水平煤层顶板的揭露面下移。三、采空区积水范围及对矿井充水影响各整合矿井以往开采13号煤已经形成大面积采空区,主要分布在井田东部和东南部,对8号煤开采无影响;8号煤有两处采空区,经调查无积水,对8号煤开采无影响。随着煤矿的开采,顶部岩层将遭到破坏,会使地表岩层裂隙加大、增多,甚至形成地面塌陷,煤层上覆砂岩含水层水会沿裂隙向下渗入井下工作面。根据导水裂隙经验公式,8号煤层导水裂隙带高度计算如下:8号煤层顶板为砂质泥岩、砂岩,8号煤层厚度为2.2m,采用全垮落法管理顶板,根据“三下采煤”导水裂隙带高度计算公式:式中:M-煤层
11、厚度8号煤层导水裂隙带高度为55m,塌陷裂隙带不能可到达地表,但在开采过程中一定要采取防范措施,以防地表水及泥砂溃入矿坑,造成危害。四、奥灰岩溶水对矿井充水影响奥陶系岩溶水在井田的水位标高为864-865m,对8号煤层开采无影响第三章 井田开拓与开采根据现矿井13号煤开拓方式为边界式布置。结合采区南北走向较长、东西狭窄的形状,确定为斜井单水平开拓方式,设计为一个采区上(下)山单翼开采,共布置三个工作面。矿井单水平设计两条平巷,一条运输巷和一条回风巷;设计三条上(下)山,分别为运输下山、轨道下山、回风下山。8号煤层平均厚度1.93m,工作面布置为走向长壁工作面,采用高档普采采煤工艺,全部垮落法管
12、理顶板。第四章 采区概况一、采区位置1、地面位置:位于整合后车家庄矿工业广场东北面,井田西部的峁头梁、架子梁、杨湾沟、庙梁、黄鼠塔、白沟、走马营、黑沟。地面标高1047.14-1195.39。2、井下位置:位于主副井东西部,井田的西部,开采标高为914962 m。二、采区边界及面积8号煤采区南部以乔家沟村煤柱为界,东部以13号煤层13101工作面回风顺槽为界,西部以井田边界保安煤柱线为界,北部以8号煤旧采空区煤柱为界。采区南北走向长2068m,东西倾斜宽516m,面积1.09km2。三、开采范围本设计只开采8号煤层,其它煤层不作考虑。8号煤层埋深在232129m之间,开采标高为914962m,
13、可采面积1.09Km2。四、邻区采掘情况根据调查,井田东部为13号煤层开采区8号煤已破坏,剩下的8号煤区域内有两个采空区。第五章 采区开采第一节 采区储量、采煤方法及采区参数一、采区储量本采区走向长2068 m,倾向长516 m,面积1.09KM2,煤层厚度1.93m,煤的容重1.53,回采率95%,地质储量322万t,可采储量157万t,二、采区参数1、工作面长度根据我矿开采的经验,首采工作面08101倾斜长度为15 0m,走向长度根据下部13号煤层13101工作面的推进度而定,确定为900m。2、工作面循环数、月进度、年进度设计采用“两采一准”的作业形式,采高1.93 m,循环进尺0.6
14、m,每班4循环,每天8循环,采区设一个回采工作面。3、采区生产能力及服务年限根据采区储量、煤层赋存、地质条件及均衡生产的原则,设计一个采区共布置三个工作面只安排一个高档普采工作面生产,布置两个掘进头,年生产能力平均为60万吨,服务年限1.9a。(1)、回采煤量A采=M*L*B*R*C=1.93*150*0.6*8*1.53*0.95*300=60.2万t式中:A回采工作面年产量,万t/a M工作面采高,8号煤取1.93 m L回采工作面长度,取150 m B循环进度,取0.6 m R煤的容重,取1.53t/m3 C回采率,取95% 300年生产天数(2)、掘进煤量按回采煤量的5%计算A掘=3万
15、t(3)、矿井生产能力A矿=60.2+3=63.2万t(4)、服务年限T=Z/(A*K)=157/(60*1.4)=1.9式中:T服务年限,a Z可采储量,万t K储量备用系数,取1.44、煤柱留设、井田边界煤柱井田边界煤柱按20m的规定留设。、准备巷道煤柱巷道一侧留设20m,巷道之间留设20m。、村庄煤柱采区最南边有乔家沟村,开采时需对其留设保护煤柱,按三级保护留设计煤柱,根据初步设计表土段按450、基岩按72O外推确定,煤柱宽度按100m留设。第二节 采区巷道布置根据矿井开拓部署、原旧巷道及煤层赋存状况,工作面通风、运输的需求,布置一条运输大巷和一组下山分别为采区运输上(下)山、采区轨道上
16、(下)山、采区回风上(下)山,都布置在煤层中。一、 采区生产系统1、 原煤运输系统工作面刮板输送机顺槽胶带输送机采区运输上山胶带输送机运输大巷胶带输送机8#煤仓主井胶带输送机地面2、 辅助运输系统 工作面所需材料、设备运输采用1t矿车或平板车由地面主井运输大巷采区轨道上山08101回风顺槽工作面。井下矸石运输则与之相反。3、 通风系统新鲜风主井运输大巷采区运输上(山08101运输顺槽工作面。乏风工作面回风顺槽采区轨道上山回风斜巷副井地面4、 排水系统工作面各顺槽及掘进工作面内均配备有污水泵,将积水排至采区水仓,然后由采区水仓经运输大巷、主井排到地面水处理站。5、 消防洒水系统 采用80*600
17、mm钢管地面高位水池主井运输大巷采区运输上山08101运输顺槽工作面。6、压风系统采用80*600mm钢管地面主井运输大巷采区运输上山08101运输顺槽工作面。7、供电、通信、安全监测系统(1)、供电系统根据采区生产能力及井下位置,设计采区设变电所,采用双回路供电方式,容量以一个高档面、一个综掘头、一个炮掘头为基本负荷,约1200kVA。(2)、通信系统:采用DDK-6M型数字程控调度通信系统,将安全型电话机分别接至各工作面、掘进迎头及转载点即可。(3)、安全监测系统:采用我矿现有的KJ70安全监测系统,对采掘工作面瓦斯、一氧化炭、风速、温度和局扇开停及生产情况进行24小时不间断监测。第三节
18、采煤方法和采煤工艺一、 采煤方法的选择 矿井设计开采的8号煤层属中厚煤层,煤层平均厚度1.93m,地质构造简单,倾角平缓,煤碳赋存较稳定,符合机械化开采的要求,因此确定首采面为走向长壁工作面,采煤方法为高档普采,全部垮落法管理顶板。后期根据13#煤层工作面推进的需要,可考虑布置综采工作面,加快8#煤层的推进度,尽快解放13#煤层。二、采煤工艺1、工作面参数的确定(1)、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作量,提高回采率,而且可以减少工作面端头进刀等辅助作业时间,有利于提高工作面产量和效率。同时,工作面长度与开采条件、采煤设备能力、技
19、术水平、管理水平等因素有关。因此,综上考虑,选择工作面长度为150m。(2)、工作面采高煤层厚度1.93 m,采高也定为1.93 m。(3)、工作面走向长度根据采区范围和13号煤的推进度,08101工作面走向长度确定为900 m。第四节 采掘机电设备一、供电电源用原10KV下井线路1条(高压电缆MYJV22-8.7/10KV-350mm2),直供到8#煤层。变压器用原有1台KBSG630/10/660/1140V干变和1台KBSG500/10/1140/660V 能够满足8#煤层用电。二、掘进选型用原有EBZ75掘进机1台(需大修).三、工作面选用设备:(选择高档普采设备) 1、采煤机MG-2
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