产100万吨煤矿西一煤采区设计说明书.doc
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1、沈阳煤业(集团)有限责任公司红阳三矿西一七煤采区设计说 明 书设计能力:年产100万吨矿 长:总工程师:项目负责人:红阳三矿参 加 设 计 人 员专 业姓 名职 称采 矿工 程 师采 矿工 程 师采 矿工 程 师采 矿工 程 师采 矿助理工程师通 风工 程 师通 风助理工程师机 电工 程 师机 电工 程 师机 电助理工程师地 质工 程 师地 质高级工程师前 言红阳三矿于1991年12月26日破土动工,1997年5月投入试生产,2000年12月27日正式移交生产。矿井原设计生产能力为150万吨。矿井为立井单水平开拓,现有的生产采区为北二上、下采区。准备采区为西一采区和南一采区。本次的采区设计只作
2、7煤层的设计,由于3煤层可采范围小,12煤层在本采区内以-1000米等高线为界,开采范围小,储量少,将来可以利用北二上、下采区系统联合开采,所以此次采区设计只作七煤的设计说明书。本次设计主要依据:1、原东煤公司煤田地质局一O三勘探队编制的红阳煤田三井精查地质报告;2、红阳三矿地测科编制的西一采区地质说明书;3、煤矿安全规程、煤炭工业设计规范及公司和矿有关指示精神。目录1.地质概况11.1地层11.2构造21.3煤层与煤质31.4水文地质51.5瓦斯、煤尘、煤自燃倾向和地温62.生产能力及工作制度82.1储量82.2设计生产能力及服务年限82.3工作制度83.开拓与开采93.1开拓方式与开拓系统
3、93.2掘进方式93.3采区布置及采煤方法94.设备选型及计算124.1工作面设备选型144.2采区运输设备能力校核155.采区通风185.1概况185.2通风系统195.3采区风量计算195.4通风阻力计算226.采区供电与通讯系统236.1采区机电设备236.2采区供电336.3采区压风、排水、降温系统426.4采区监测监控及通讯系统507.安全技术措施517.1安全设施517.2灾害预防528.采区主要经济技术指标551.地质概况1.1地层西一采区地层由第四系,第三系、侏罗系、二迭系、石炭系、奥陶系地层组成。现由新至老叙述如下:1.1.1 第四系(Q)主要为冲积洪积相及河漫相,湖沼相堆积
4、同,岩性为砂、砂砾、砾石,夹少量粘土、亚粘土、亚砂土及淤泥组成,总厚度137.7m176.7m,平均厚155.07m。与下伏地层为角度不整合接触。1.1.2第三系(N)新第三系:由黄褐色、灰绿色泥岩、砂岩、砂砾岩组成,固结比较疏松,呈半成岩状态。偶夹薄层木质褐煤。总厚度021.08m,平均厚14.19m。与下伏地层为角度不整合接触。1.1.3 侏罗系上统大明山组(J3)本组地层角度不整合超覆沉积在上古生界不同层位之上,根据岩性可分为三段:上段梨树沟层,为灰色、灰绿色泥岩、灰白色凝灰岩夹薄层砂岩、粉砂岩、泥岩及浅灰色泥岩。中段小岭火山岩层。以中酸性安山岩、流纹岩、安山质集块岩、凝灰岩为主间夹薄层
5、紫红色粉砂岩。下段小东沟层,以紫色厚层粉砂岩为主,夹薄层灰绿色杏仁状玄武岩。底部有15.0m左右的灰岩质砾岩。本组厚577.83m628.95m,平均厚:598.88m。1.1.4 石炭系():1)上统太原组(3):本组为本区主要含煤地层。含煤七层(层号为8-14,其中12、13煤为沉积较为稳定的中厚可采煤层)。该组按岩性组合特征可分为:上部黑色泥岩,夹薄层灰岩段和中部砂岩段;下部含煤段(该区底部为D层耐火粘土);底部砂岩段。本组厚67.70m82.22m,平均厚72.98m。2)中统本溪组(2):平行不整合于中奥陶统马家沟组之上,按岩性大致可分为上、下两段,总厚150m左右。上段由57层薄层
6、灰岩和浅灰绿色砂岩互层组成,灰岩厚度一般不大。下段以紫色、杂色粘土质泥岩为主,夹灰绿色砂岩。粘土岩黑色泥岩,底部为山西式铁矿及G层耐火粘土。1.1.5 奥陶系中统马沟家组(2)本组岩层的组成以深灰、灰褐色厚层石灰岩、白云质灰岩为主。含大量的头足类及角石类化石为其特征,该组约400m。1.2构造1.2.1褶曲西一采区地层平缓,产状250310412, 总体为单斜构造,而在单斜构造内有宽缓背向背斜,起伏较小。1.2.2断层本采区位于背斜轴部断层组西翼。采区中部及西侧煤层倾角3-10,精查报告提供西一采区边界断层2条,区内未组合断点3个(参见表1)。主要断层情况现分述如下:1)F60号断层:位于井田
7、中央北斜轴部,F59号断层以南,本采区南侧,为采区南部边界断层。倾向300,倾角80,最大落差52m,正断层。已查明。2)59号断层:位于井田中央北斜轴部,F60号断层以北,本采区南侧,为采区南部边界断层。倾向120,倾角4580,最大落差76m,正断层。已查明。1.2.3 火 成 岩本井田岩浆岩活动分为两期,燕山期和第三纪喜马拉雅期。燕山期对煤系影响不大。喜马拉雅期火成岩以辉绿岩为主,沿构造和层间裂隙以及松软岩体呈岩床或岩墙侵入煤系和煤层之间,对煤层和煤质均有破坏。西一采区断层特征表 表1-2-1序号断层名称性质倾向倾角落差(m)推断依据控制程度1F60正断层3008052钻孔实见已查明2F
8、59正断层120458076钻孔实见已查明3929号孔断点512煤缺失已查明41047号孔断点212煤缺失已查明5894号孔断点512煤缺失已查明6928与810号孔间断层正断层5煤层高差不足1.3煤层与煤质1.3.1煤层 本采区含煤地层为上石炭系太原组及下二迭系山西组,共含煤14层,可采有五层,分别为3、7、12-1、12-2、13号煤层。其中3煤位于山西组上部;7煤位于山西组下部;12-1、12-2、13号煤层位于太原组下部,现由上往下叙述如下:3煤:为局部可采的临界可采的薄煤层,采区北部、东部及南部均有不可采的块段。西部大多可采,煤厚0.641.17m,平均厚0.88m。7煤:为稳定的复
9、合煤层,一般分为7-1、7-2、7-3三分层,其中7-1煤不可采。7-1煤厚0.200.60m,平均厚度0.36m。夹矸泥岩,厚0.561.05m,平均厚度0.70m。7-2煤厚0.250.65m,平均厚度0.42m。夹矸泥岩,厚0.100.47m,平均厚度0.25m。7-3煤厚0.741.79m,平均厚度1.14 m。7-2至7-3煤总厚为,1.402.16m,平均厚度1.73m。全区可采。12-1煤:沉积较稳定,煤厚1.341.71m,平均厚度1.52m。煤层结构一般为两分层,夹矸有时为2层,有时无夹矸。夹矸累计厚度0.050.20m,平均0.14 m,均为黑色泥岩。12-2煤:沉积较稳定
10、,煤厚1.281.84m,平均厚度1.54m,一般为单一煤层,有时1层夹矸,均为黑色泥岩。夹矸平均厚0.08m, 均为黑色泥岩。13煤:结构复杂,沉积不稳定,灰分大,厚度变化大。煤层结构一般为两分层;夹矸1层,多为泥岩或粉砂岩,累计厚度0.20m0.63m,平均0.40 m。煤层厚度2.222.73,平均厚2.41m。详见煤层特征表1-3-1煤层特征表 表1-3-1煤层号煤层采厚(m)煤层间距(m)煤层结构可采性备注最小最大平均最小最大平均30.641.170.88单一局部38.5749.8443.6571.402.161.73复合全区60.6670.0064.8712-11.341.711.
11、52复合全区1.071.611.3212-21.281.841.54复合大部1.393.152.14132.222.732.41复合大部1.3.2煤质1、煤种7煤煤种为贫瘦煤(PS)。2、物理性质和煤岩特征7煤多呈半光亮型,由亮煤和暗煤组成,夹有镜煤线理,含少量黄铁矿,呈透镜状或分散状分布。光泽较强,颜色为黑色或灰黑色,多呈粉状或碎粒状,条带状结构,内生裂隙发育。3、煤质特征7煤:原煤、精煤灰份,硫份和磷的含量与三煤相比都稍有偏高,属低灰、低硫、低磷煤,。详见煤质特征表1-3-2。煤质特征表 表1-3-2煤质特征单位7煤备注水分Wf%0.70灰分Ag%17.60挥发份Vr%15.15粘结性3Q
12、fDT卡/克7288QfGW卡/克QrGW卡/克SgQ%0.66Pg%0.01胶质层Ymm1.50粘结指数GRI11.01.4水文地质1.4.1地层含水性及补给来源1、第四系孔隙承压强含水层全区发育,为井田内主要含水层。该系地层由粘土、亚粘土、粉、细、中、粗砂及砂砾、卵砾等组成,总厚度137.7176.7m,平均厚度155.07m。粘土、亚粘土为隔水层,粉、细、中、粗砂,砂砾为强含水层。根据抽水试验资料,第四系单位涌水量为3.277.60 l/sm,渗透系数0.9811.0 m/d。水头深度一般20m。水力补给来源为大气降水和地表水系,补给强度随季节变化,年变化幅度为23m。2、侏罗系上统大明
13、山组裂隙承压弱含水层,由泥岩、安山岩、细砂岩及底砾岩组成,厚度为577.83628.95m。单位涌水量0.002590.015 l/sm,渗透系数0.002210.0596 m/d。红阳三矿生产采区北一、北二采区多处巷道揭露侏罗系底砾岩,均不含水。3、石炭系上统太原组厚67.70m82.22m,由泥岩、砂岩、粉砂岩组成;中统本溪组厚约150m,由泥岩、砂岩、粉砂岩及灰岩、泥灰岩等组成。两组均为弱含水层。单位涌水量0.00004-0.00064 l/sm,渗透系数0.00004-0.00084 m/d。4、奥陶系灰岩裂隙岩溶水 灰岩中不含水,但裂隙和岩溶情况不详。巷道设计要远离该层位,防止发生岩
14、溶水及裂隙水突水事故。5、断层水由于上侏罗统大明山组为弱含水层,覆盖在煤系地层之上,而F48、F49、F51断层仅切割石炭系地层。所以F59、F60断层水的补给来源小,预计导水和富水性较弱。但是由于地质构造的复杂性,断裂带不同地段含水、导水条件及水力来源的复杂性差异较大,故在开采中应对F59、F60断层,编制防突水施工措施。6、钻孔水本井田顶部侏罗系上覆厚度大、分布广的第四系承压强含水层。但煤系地层与第四系之间有约600m的侏罗系弱含水层相隔,第四系水平循环带不在矿床导水裂隙带范围之内,远离矿体,因此对矿床充水无直接威胁。而本井田所打钻孔均由第四系钻到太原组或本溪组地层,穿过煤系地层。所以这些
15、钻孔就构成了各含水量和地表水通道,当巷道接近或揭露钻孔时,如封闭不好就会发生突水。西一采区有417、810、734、929、905钻孔封闭不良,故在采掘生产中采取探放水措施,防止封闭不良钻孔漏水。1.4.2涌水量预计预计西一采区正常涌水量为10 m3/h,最大涌水量为30 m3/h。1.5瓦斯、煤尘、煤自燃倾向和地温1.5.1瓦斯情况:瓦斯地质图上,本采区由北向南瓦斯含量逐渐增加。12-1、12-2、13煤北部大部分为低瓦斯区,瓦斯含量小于10m3/t;南部有瓦斯含量大于10m3/t,为高瓦斯区,最高达18.8 m3/t。7煤瓦斯含量分布规律与12、13煤基本相符,只是瓦斯含量低于12、13煤
16、。瓦斯含量513 m3/t之间。3煤仅井检孔采了一个样,瓦斯含量7.61m3/t。综上所述,西一采区为高瓦斯区。详见表1-5-1、1-5-2、1-5-3。各煤层瓦斯含量及突出危险性在采区生产前须进一步查明。西一采区3煤层瓦斯含量一览表 表1-5-1孔号瓦斯含量孔号瓦斯含量孔号瓦斯含量孔号瓦斯含量井检7.61最小:最大:平均:单位: m3/t说明井检孔位于广场煤柱西一采区7煤层瓦斯含量一览表 表1-5-2瓦斯含量孔号瓦斯含量孔号瓦斯含量孔号瓦斯含量井检7.4090511.27最小:7.40最大:11.27平均:9.34单位: m3/t说明井检孔位于广场煤柱西一采区12、13煤层瓦斯含量一览表 表
17、1-5-3 孔号瓦斯含量12-112-213采用值备注9543.269.359.35105010.5710.3910.57104713.3516.6216.628959.290515.008.1910.4815.0095515.4018.8017.3018.809708.51.5.2煤尘和煤的自燃倾向煤尘具有爆炸性,7煤煤尘爆炸指数为17.47%。12煤煤尘爆炸指数为17.76%。煤层为二类自燃煤层,发火期为3-6个月。1.5.3地温恒温带深度为25米,温度为9.8。本井田全孔地温梯度为3.078/100m;煤系地层地温梯度为3.27/100m。本区地温-850米水平绝大部分属于一级热害区(3
18、137 ),-850米水平以下,属于绝大部分二级热害区。2.生产能力及工作制度2.1储量2.1.1地表西一采区地面平坦,大部分为稻田,地面标高为+21.7+23.9。地面建筑物东北部有杨家甸子村,中部有树碑台村。2.1.2西一采区范围西一采区位于井田中部,南以F60和F59号断层为界,与南一采区相邻,东以工业广场保安煤柱为界,西以7煤层-1000m等高线为界,北以纬线4595695为界。详见红阳三矿西一采区平面布置图2-1-1。2.1.3储量 见该区域储量见表2-1-1。西一采区储量表 表2-1-1 (单位:万吨)煤层基础储量(111b)储量(111)7煤468.5337.2合计468.533
19、7.22.2设计生产能力及服务年限西一采区设计生产能力为100万吨,日产3333 吨。本采区服务年限T=ZK/AK=337.2/1001.4=2.4年式中:ZK-可采储量,万吨 A-生产能力,100万吨 K-储量备用系数,取1.42.3工作制度年工作日300天,每天三班作业,每班工作8小时。3.开拓与开采3.1开拓方式与开拓系统3.1.1开拓方式西一采区采用平斜岩巷进行开拓,一条岩巷为西翼轨道大巷,现已形成,此巷道沿-850水平进行掘进,主入风兼辅助运输;另一条岩巷为西一胶带大巷,分两段布置,一段为平巷,另一段为斜巷,现已形成;再一条为回风大巷,一部分沿煤层布置,另一部分布置在岩石中,通过斜巷
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