矿井机械化升级改造初步设计 第2章 井田开拓.doc
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1、第二章 井 田 开 拓第一节 井田境界及储量一、井田境界根据000国土资源厅2007年5月颁发的证号为1400000722317的采矿许可证,井田范围由以下10个座标点的连线组成,各拐点坐标见表211。井 田 拐 点 坐 标 表 表211 拐点号XY拐点号XY14204525.0019670500.0064204460.0019675000.0024200700.0019670500.0074204460.0019674150.0034201000.0019671000.0084205170.0019674150.0044200500.0019674000.0094205170.0019671
2、252.0054200500.0019675000.00104204525.0019671252.00井田呈一不规则多边形,井田东西最宽4.50km,南北最长4.67km,面积为19.0015 km2。批准开采6、8、9、11、15、15下号6层煤。开采深度:1155620m。井田边界属性为人为边界。000矿井周围有生产煤矿4个:东北为北河坡煤矿有限责任公司,东为阳煤集团开元公司,西北为000泰祥煤业有限公司,西为天泰煤业有限公司;报废小窑1个:原段王富沟煤矿。见井田境界示意图211。经矿方实地调查,发现周边小矿井有不同程度的越界开采现象,对井田资源造成了一定的破坏。000泰祥煤业有限公司20
3、01年曾向东越界开采本井田西北部的9号煤层,进入井田边界约160m,采空面积约160m370m;原段王富沟矿2005年曾越界开采井田北部的15号煤层,进入井田边界约120m,采空面积约150m120m;北河坡煤矿曾在20022003年间向西越界开采井田东北部的15号煤层,进入井田边界约100m,采空面积约100m280m。图211二、储量2008年10月,000煤炭地质公司编制的矿井地质报告对矿井的资源/储量进行了估算。本井田6、8、9、11、15、15下号煤层的煤种有焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤,根据煤、泥炭地质勘查规范(DZ/T02152002)的要求,采用的煤炭资源/储量估算指标为:煤层厚度
4、:焦煤、瘦煤、贫瘦煤0.70m;贫煤0.80m;最高灰分(Ad)40%;最高硫分(St,d)3%;最低发热量(Qnet,d)贫煤为17.0MJ/kg。各煤层视密度值见表212。各煤层的视密度值表 表212煤层号689111515下视密度(/3)1.441.601.541.441.421.491、矿井地质资源量经估算,井田内可采的6、8、9、11、15、15下号煤层保有资源/储量(111b+122b+333)共计241913kt;其中探明的经济基础储量(111b)174595kt,控制的经济基础储量(122b)47725kt,推断的内蕴经济资源量(333)19593kt,蹬空的资源/储量7782
5、kt(其中6号煤6878kt,11号煤904kt)。探明的经济基础储量占保有资源/储量的72%。探明的及控制的经济基础储量占保有资源/储量的92%。见表213。2、矿井工业资源/储量本井田地质构造简单,煤层赋存稳定较稳定,因此,(333)资源量的可信度系数取0.8,据此,求得矿井工业资源/储量为237994kt。见表214。矿井资源/储量估算结果汇总表单位:kt 表213煤层111b122b333合计(111b+122b+333)(其中)蹬空 111b 111b+122b+333111b+122b 111b+122b+33622098080485815147687815688632582971
6、54889674056760262476789889711980915411135090486157146911690690290061799215下3351250612839414128193合计174595477251959324191377827292矿井工业资源/储量汇总表单位:kt 表214煤层号111b122b333k合计622098080388614175863256636988967405676020997626411980912331104215714691169055228868115下335125061227140844合计17459547725156742379943、
7、矿井设计资源/储量矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、河流煤柱、水库煤柱、铁路煤柱及井田境界煤柱等永久煤柱损失量后,得出矿井设计资源/储量为207300kt,见表215。4、矿井设计可采储量矿井设计资源/储量减去工业场地煤柱、风井煤柱、大巷煤柱及开采损失后,得出矿井设计可采储量为141606kt,见表216。矿井设计资源/储量汇总表单位:kt 表215煤层号工业资源/储量境界煤柱铁路煤柱断层煤柱河流煤柱蔡庄水库煤柱陷落柱煤柱风氧化带煤柱古空区煤柱永久煤柱合计设计资源/储量61417520510188819011489141612759869881517557223551100431200
8、578897626495121428461331284576356979866466111104216717510156902801292975015886812286390348928081416103897829215下4084462433715434731299712659934245合计2379944384902107414706594231988939930694207300矿井设计可采储量汇总表单位:kt 表216 煤层号设计资源/储量工业场地煤柱风井煤柱大巷煤柱煤柱合计开采损失设计可采储量备注61275946834853135517119693开采损失按15%8578817028
9、54558004533开采损失按15%9664661392533448064051501545046开采损失按25%119750724130664151812356997开采损失按15%15782923376374610898581710951326开采损失按25%15下34245218219218574231600324011开采损失按20%合计20730083121263142472382241873141606三、安全煤柱的留设1、断层煤柱根据矿井地质报告,全井田共见断层8条,均为正断层,断层落差435m。落差10m以上的断层有4条,即F1(落差12m)、F3(落差35m)、F4(落差1
10、0m)、F7(落差10m)。落差5m以上的断层2条,即F5(落差8m)、F8(落差7m)。其中F1、F3、F4均为巷道实际揭露,井下遇断层时有渗水现象,但水量不大,正常排水情况下,不会影响生产。为此,设计对以上6条断层,按20m宽度留设防水煤柱。对其它2条断层不留煤柱。2、陷落柱煤柱本井田陷落柱比较发育。井田内现已发现的陷落柱共97个,由于地表黄土掩盖较多,地表出露仅2个,钻孔遇到1个(32号钻孔);其余均为采掘工程揭露及三维地震勘探所发现,陷落柱规模大小不一,一般为圆形、椭圆形,大者长轴可达210m,小的长轴不足20m,陷壁角一般在80左右。根据矿井实际开采经验,井下遇陷落柱时有渗水现象,但
11、水量不大,正常排水情况下,不会影响生产。对于陷落柱,矿方目前一般有两种处理方法,一是遇到较小的陷落柱(轴长50m以下)时,采煤机强行切割通过;二是遇到较大陷落柱(轴长50m以上)时,留设保护煤柱,工作面另开切眼搬家通过。因此,设计对轴长50m以上的陷落柱(共58个)留设煤柱,轴长50m以下的陷落柱不留煤柱。3、井田境界煤柱按本井田一侧20m留设。4、工业场地煤柱采用移动角法留设。工业场地围护带宽度取15m。岩层移动角参照西山矿区地表移动实测参数,取值如下:表土层移动角()取45,走向移动角()、上山移动角()和下山移动角均取72。5、铁路煤柱本矿井有从石太线寿阳站接轨的铁路专用线21km,线路
12、等级为“工企”III级;从井田范围内穿过的长约2.7km。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程的规定,应按保护等级级留设保护煤柱。煤柱亦采用移动角法留设。围护带宽度取5m,表土层移动角()取45,基岩移动角取72。6、河流煤柱井田范围内有季节性河流白马河及蔡庄水库。经计算,井田内煤层开采后导水裂缝带最大高度约为71.4m,河床底板标高11101150m,煤层底板标高9煤为8601020m,15煤为800960m,煤层埋藏深度在河床下9煤为130250m,15煤为190310m,因此,导水裂缝带不会波及水体。但是煤层开采后会引起河床下沉,最大下沉值累计约为7.5m,塌陷坑的存在
13、将影响河水的正常排泄,为安全起见,设计对白马河及蔡庄水库留设保护煤柱。白马河和蔡庄水库保护煤柱按移动角法留设,裂缝移动角按77,表土层移动角取45,走向移动角和上、下山移动角均取72。河流煤柱为14706kt,水库煤柱为5942kt。需要说明的是,由于河流压煤量较大,且井田内河流为季节性河流,为提高资源回收率,在实际生产过程中,建设单位可选择适当的时机(如枯水季节),在制定详细的安全技术措施后,对白马河下煤柱进行回采。7、村庄煤柱井田内有南张芹、北张芹、杜家沟、刘家沟、潘沟、杜家烟、西坡、苏家庄、金鸡脑等9个村庄,根据建设单位意见,所有村庄均按搬迁考虑,不留煤柱。初期需搬迁的村庄有杜家沟和刘家
14、沟。8、古空区煤柱在井田北部,8、9号煤层均有古空破坏区,但地质报告未提供积水情况。为安全起见,设计暂按古空区范围留设30m防水煤柱。矿井生产接近古空区附近时,须采取“先探后掘,先探后采”的预防措施,查清古空区的积水情况,并据实际情况调整煤柱宽度,并制定安全防范措施。9、风氧化带煤柱井田内6、8、9号煤层在井田北部露头区均有风氧化带。地质报告从煤层隐伏露头线位置,向内推100m划定了风氧化带范围。但8、9号煤层风氧化带位于古空破坏区内。因此,设计只对6号煤层风氧化带留设防水煤柱。留设方法为从风氧化带下界线起按垂深20m留设。经计算,6号煤层风氧化带防水煤柱为89kt。第二节 矿井设计生产能力及
15、服务年限一、矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范,确定矿井设计年工作日为330d,每天净提升时间为16h;采用“四六”作业制,每天四班作业,其中三班生产,一班检修、准备。二、矿井设计生产能力1、矿井设计生产能力的确定根据000煤炭工业局晋煤行发【2008】61号关于批准000段王煤化有限责任公司等12座矿井进行机械化升级改造的通知,本矿井机械化升级改造批准的建设规模为1.8Mt/a,净增0.9Mt/a。此外,设计根据本矿井的资源/储量、地质和开采技术条件及影响矿井生产能力的其他因素,对矿井设计生产能力提出了1.50Mt/a,1.80Mt/a,2.10Mt/a三个方案进行比较论证,认为将矿井机械
16、化升级改造设计生产能力确定为1.80Mt/a是合理的,其理由如下:(1)矿井建设的有利条件 井田面积大(19.0015km2),可采煤层多(6层),储量丰富,保有资源/储量为241913kt,可采储量141606kt,且主要集中在9号煤层和15号煤层。9号煤层可采储量45046kt,未采区厚度3.025.25m,平均厚度4.2m,煤层赋存稳定,除井田东北部已大部开采,北部为古空破坏区外,其余地段尚未开采;15号煤层可采储量51326kt,未采区厚度3.555.0m,平均厚度4.4m,煤层赋存稳定,仅在井田东北部有少量开采。因此,井田有建设1.80Mt/a矿井的煤层和资源条件。 井田内地质构造及
17、水文地质条件较简单。井田内断层稀少,全井田仅见断层8条,均为正断层,断层落差较小,一般435m。落差20m以上的断层仅1条,即位于井田东北部的F3断层(落差35m),延伸长度1200m;对矿井开采影响不大;矿井水文地质条件简单,煤系及其它地层中的各充水含水层以裂隙含水为主,富水性弱。上述条件均有利于采用综合机械化开采,故井田有建设1.80Mt/a矿井的地质和开采技术条件。 具有良好的铁路外运条件。矿井已有从石太线寿阳站接轨的铁路专用线,全长23km,矿内装车点线路长800m,小时装车能力1000t,铁路运输有保障,有建设大型矿井的外部运输条件。 冀中能源是全国特大型煤炭企业,有较强的投资能力,
18、经过几十年的发展,积累了较丰富的大型矿井的建设和生产管理经验,有能力建设和管理好年产1.8Mt的大型矿井。(2)矿井建设的不利条件 本矿井为高瓦斯矿井,特别是9号煤层,瓦斯涌出量很大,不仅给瓦斯治理和通风管理带来困难,而且限制了工作面产量的提高。 主要可采煤层煤质较差。9号煤层原煤硫分低(1.02%),但灰分高(29.48%),极难选;15号煤层灰分低(19.44%),但原煤硫分高(2.33%),也属极难选,均不利于煤炭的利用,单独开采均无法满足用户需求,需搭配采,矿井设计生产能力不宜太大。经计算,矿井设计生产能力1.50Mt/a、1.80Mt/a、2.10Mt/a时,服务年限分别为67.4a
19、,56.2a,48.2a,均符合规范要求。但是,当矿井设计生产能力为1.50Mt/a时,开采强度偏低,服务年限较长,不利于投资尽快回收;当矿井设计生产能力为2.10Mt/a时,开采强度偏高,服务年限较短;而生产能力为1.80Mt/a时,开采强度和服务年限均较适中。三、矿井设计服务年限矿井设计可采储量141606kt,设计生产能力1.80Mt/a,根据本井田的开采技术条件及规范要求,储量备用系数取1.4,计算矿井服务年限为56.2a。第三节 井 田 开 拓一、影响井田开拓的主要因素根据000矿井所处地理位置及井田特点,井田开拓需考虑如下主要因素:1、煤层赋存条件表土层厚度、煤层埋藏深度、地质构造
20、、水文地质条件等与井田开拓方式紧密相关,是影响井田开拓方式和井田开拓布局的主要因素之一。本井田属黄土丘陵地貌,梁、峁比较发育,且平坦,地势东高西低,表土层较薄,第四系平均厚度约75m;可采煤层埋深120540m,变化幅度大,井田北部煤层埋藏较浅,南部较深;但井田内煤层赋存稳定至较稳定,地质构造及水文地质条件比较简单,适宜斜井开拓。2、煤炭外运条件煤炭外运条件是井口及工业场地选择的一个重要的制约因素。本矿井为生产矿井,矿井原煤外运主要依靠铁路运输。矿井铁路专用线从石太线寿阳站接轨,全长21km,矿上设有装车点。煤炭外运条件较好。3、矿井开拓开采现状矿井现在采用斜井单水平开拓方式,有主斜井、副斜井
21、、北风井、东回风斜井和西回风立井5个井筒;水平标高+950m;现主要开采9号煤和15号煤,局部探采6号煤和8号煤。井田东北部9号煤已大量开采,所余储量不多,井田北部为古空破坏区;15号煤在井田东北部已有开采。矿井开拓开采现状对机械化升级改造设计影响较大,设计应充分考虑矿井现有系统,尽量利用现有井巷工程。4、矿井工业场地现状矿井目前工业场地位于井田中北部,以307国道为界分为南北两部分,北部为生活区,南部为生产区。生活区内办公楼、单身宿舍、招特所、食堂等比较齐全;生产区占地6.5ha,已有一定规模。设计应充分利用和发挥工业场地现有建构筑物及地面设施的作用。二、工业场地位置选择1、工业场地选择的主
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