某煤矿东北部技术改造初步设计说明书.docx
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某煤矿东北部技术改造初步设计说明书
某煤矿（东北部）技术改造初步设计说明书
某省某县
某煤矿（东北部）技术改造初步设计说明书
******设计研究院
二OO五年十一月
某省某县
某煤矿（东北部）技术改造初步设计
说明书
工程编号：
*
工程规模：
150Kt/a
院长：
*
总工程师：
*
项目负责人：
*
******设计研究院
二OO五年十一月
参加设计人员
专业姓名职务及职称
采矿*教授级高级工程师
采矿*教授级高级工程师
采矿*高级工程师
采矿*助理工程师
采矿*助理工程师
四大件*高级工程师
电气*高级工程师
土建*高级工程师
土建*助理工程师
供暖*高级工程师
给水*助理工程师
机械*高级工程师
经济*高级工程师
经济*助理工程师
目录
前言1
第一章技改区概况及地质特征4
第一节概况4
第二节地质特征6
第二章井田开拓10
第一节井田境界及储量10
第二节矿井设计生产能力及服务年限10
第三节井田开拓11
第四节井筒14
第五节井底车场及硐室15
第三章大巷运输及设备17
第一节运输方式的选择17
第二节矿车18
第四章采区布置及装备19
第一节采煤方法19
第二节采区巷道布置20
第三节巷道掘进21
第五章通风和安全23
第一节矿井[换行]通风23
第二节灾害预防及安全措施26
第六章提升、通风、排水设备27
第一节提升设备27
第二节通风设备36
第三节排水设备37
第七章地面设施39
第一节地面生产系统39
第二节工业场地总平面布置40
第三节电气42
第四节地面建筑46
第五节给排水和采暖47
第八章建设步骤与建井工期50
第一节建设步骤50
第二节建设工期及产量递增计划51
第九章经济部分53
第一节劳动组织和定员53
第二节投资概算54
第三节财务效益分析54
附件:
1、国土资储备>评审备案证明
2、>
3、中华人民共和国采矿许可证（副本）证号:
*
4、>
5、>
6、某省某县某煤矿（东北部）技术改造初步设计委托书
前言
某煤矿位于某县双井子乡境内，隶属某省某县。
某煤矿是某县重要的长焰煤产地。
某煤矿的技术改造区位于某煤矿的东北部。
某煤矿属于地方国有煤矿，始建于1976年，矿井设计年生产能力为9万吨，经过近30年开采,原井区井筒周边采区可采资源已所剩无几,现有矿产资源已近枯竭，经国土资源部门批复，某煤矿东北部新区资源划归该矿开采。
经有关部门论证并批复，同意对矿井实施技术改造，开发建设东北部新井区，建成15万吨/年的独立生产系统，原井区资源枯竭后予以关闭。
东北部新区井田内有两块可采煤层,又分为一、二采区。
尽快开发东北部新区有利于支持地区经济发展，有利于在职职工稳定就业，有利于矿井持续健康发展。
经分析论证，东北部新区设计提出两个方案，第一方案：
利用现有井口，井下新掘约2000m长两条大巷，不仅工期长，而且投资费用较高。
第二方案：
新掘一对立井（170m深），不仅工期短，而且节省约4000m工程量，同时可以利用地面的部分公共设施。
比较后设计推荐采用第二方案。
某工程设计咨询有限责任公司于2004年10月根据《某煤矿东北部普查勘探报告》，编制了《某煤矿资源开发利用方案设计》，设计生产能力为150Kt/a。
2005年4月某煤矿委托******设计研究院，按井型150Kt/a编制某煤矿（东北部）二井技术改造初步设计。
一、编制设计的依据及资料
主要依据：
1、某煤矿提出的《设计委托书》（附录1）;
2、某煤矿东北部技术改造初步设计几点说明（附录2）;
3、某矿务局设计院2003年编制的《某煤矿（东北部）资源开发利用可行性研究报告》
4、某煤田地质局勘探队提供的《某煤矿东北部详查设计》
二、设计的指导思想
矿方为自筹资金，以少投入，见效快为目标，选择初期投资少的二方案。
三、设计的主要特点及主要技术经济指标
该井设计的特点是为了充分利用现有某煤矿的地面公共设施，初期开采东北部区时,采用新开凿的主井入风，副井回风的中央并列式通风方式。
后期开采二区时仍然为中央并式通风方式,但在采区边界1203号钻孔附近补一回风立井作为安全出口。
开拓方式采用立井单水平开拓。
采用炮采为主的回采工艺，两个工作面达到矿井生产能力;井下巷道支护大部采用锚喷。
井下运输系统为1t矿车。
井底车场采用折返车场。
达到设计能力时巷道总长为3517m，万吨掘进率为235m，矿井建设总造价约2314.39万元，吨煤投资154.29元。
四、存在的主要问题与建议
1、全区的勘探程度较低，对构造及煤层产状的控制程度亦低，查明矿产资源量小等。
有待生产中或技改前作补充勘探工作。
2、断层的含水性、导水性及*河侧向补给性不清。
断层可能沟通第四纪和风化裂隙带水，将成为今后井下突水的主要威胁，因而在矿井建设期间应注意探查。
*河侧向补给将影响井筒施工。
因此在井筒施工之前，应打井筒检查孔，查清地层的含水性和补给性及岩性，以便考虑立井井筒的施工方法。
[换行]3、某市煤炭管理办公室，文件：
关于转发某省煤炭工业管理局《关于某市地方煤矿2005年度瓦斯鉴定结果的批复》的通知中，某某煤矿沼气相对量为5.69m3/t,绝对量为1.41m3/min,是不突出矿井,省局批复为低瓦斯矿井。
某煤田地质局勘探队,在某煤矿东北部详查设计中,提出某煤矿历年瓦斯平均含量为10.52m⊃;/t,属高瓦斯矿井。
东北部技改区，初期开采浅部4-2号煤层，其开采深度平均约为120m，后期开采深部17-2号煤层，其开采深度平均约为300m。
为此本井初期移交时应定性为低瓦斯矿井。
但是按瓦斯梯度规律，并参照**矿井开采深部煤层为高瓦斯的实际情况，当本井后期开采17-2号煤层时，应为高瓦斯矿井。
经综合考虑矿井总风量按高瓦斯矿井计算，生产应按高瓦斯矿井管理。
第一章技改区概况及地质特征
第一节概况
一、地理位置
技改区，位于某煤矿东北部，其地理坐标：
东经**至**，北纬**至**。
区内交通四通八达，公路、铁路纵横交织。
某至法库的省级公路由本区的南部经过，还有**至调兵山的国铁，通往省内外各地，交通位置见图1-1-1。
二、地形、地貌及水系
本区属*河冲积平原地带,地表标高一般在66～72m之间,总的变化趋势是西部、北部稍高，南部和东部偏低。
本区的东北部有*河，由北而南流过;区内有几条季节性小溪，由西向东注入*河。
三、气象及地震
最低气温-26℃，最高气温36℃，历年平均气温7℃;冻结期为11月至翌年3月，冻结深度1.2m左右;春、秋、冬三季多风，春季多为西南风，冬季多为西北风，大至8～9级。
根据《某省地震震中及地震烈度区划图》，本区处于地震烈度Ⅵ度区。
四、区内工农业生产情况
本区以农业为主，无乡办工厂，土地和人力资源较为丰富。
本区位于*煤田的东北部边缘地带，西部与*矿务局*二矿毗邻。
近几年*矿区内地方工业发展很快，主要有发电厂、采石场、砖瓦厂、水泥厂、各种加工厂等。
目前**矿区内有数家矸石砖厂和水泥厂，不但满足**矿区的需要量，而且可以向外地销售。
五、现有电源、水源情况
1、电源情况
某煤矿变电所的两回路电源取自**二矿变电所两回路电源。
本改扩建区投产时电源取自现有某煤矿变电所的两回路电源。
2、水源情况
本区的第四纪冲积含水层比较发育，富水性极强的地段为*河冲积而成的河漫滩区，含水层平均厚度为4～7m。
因此，本区在河漫滩区拟建自备水源井。
六、主要建筑材料来源
地方大宗材料，如砖、瓦、砂、石、水泥等矿区内均有生产;钢材、玻璃等可到附近的某、**等地购买。
因此，本矿井建筑材料是比较容易解决的。
第二节地质特征
一、地质构造及煤层特征
（一）地层
本区含煤地层为侏罗系上统某组，基底为前震旦系，上覆第四系地层。
地层由新至老如下：
1、第四系（Q）
全区被第四系地层覆盖，上部为腐植土粘土、亚粘土;中部为中、细砂;底部为砾石及砾砂。
第四系地层厚度18～42m。
2、白垩系下统**组（K1S）
**组按其岩性可分为上、下两段。
上段为紫红色砂砾岩段，厚度约50m左右;下段为灰绿色砂砾岩段，厚度一般为70m左右。
3、侏罗系上统某组（J3f）
某组为本区主要含煤地层，可分为四个岩段。
上段：
本区的主要含煤段，含可采煤层一层，即4-2煤层，岩性以砂岩和泥岩互层为主，厚度为65m。
中段：
泥岩和砂岩组成，厚度一般为35m左右。
下段：
本区的主要含煤段，含二个可采煤层，即17-2、18煤层。
17-2煤层发育面积较大，18煤层局部发育，只在1203号孔见可采煤层。
岩性以砂岩和泥岩互层为主，厚度为65～185m。
底部段：
砂和砾岩组成。
4、前震旦系（Anz）
岩性主要为花岗片麻岩、片麻岩及片石，构成含煤盆地的基底。
（二）主要地质构造
地层为单斜构造，地层及煤层走向近北东——南西，倾向南东，倾角3°～10°。
区内共有四条正断层，其中F1和FD1断层分别切割4-2和17-2煤层，其余二条断层位于井田边界，对煤层影响不大。
断层倾角变化在65°～70°之间，断距40～170m。
（三）煤层特征及顶底板情况
1、煤层
上部含煤段共含煤5层，即4-2、6、7、9、10煤层，其中4-2煤层为主要可采层，其余4层均不可采层。
4-2煤层最厚为1.2m，埋深0～-150m，主要发育在本区西南部（一区），靠近某煤矿。
下部含煤段共含煤9层，即12、13、14、15、16、17、18、19、20煤层，其中17-2煤层发育较好，主要分布在北部（二区），煤厚1.08～1.31m，为单一复杂结构煤层，埋深为-50～-350m，其余8层小局部可采或不可采层。
2、煤质特征
本区二个主要可采层，即4-2和17-2煤层均为长焰煤。
煤的容重1.36～1.40g/cm3，比重1.62;宏观煤岩类型多为光亮煤及半亮煤。
4-2煤灰分为19.86%，属中灰煤;硫含量0.64%，属特低硫煤;磷含量0.09%，属中磷煤;发热量为21.92MJ/kg。
17-2煤灰分19.93～30.64%，属中灰～富灰煤;硫含量0.45～0.62%，属特低硫煤;磷含量0.01～0.015%，属低磷煤;发热量20.48～23.64MJ/kg。
3、煤层顶底板
据某煤矿资料，4-2煤层伪顶为薄层炭质页岩或薄层泥岩，直接顶为粉砂岩。
4-2煤层底板[换行]为粉砂岩，比较稳定，不膨胀。
4、瓦斯、煤尘、自然
地质报告中未提供瓦斯、煤尘、自燃等实测资料。
根据某煤矿资料，本区属低瓦斯矿井、煤尘具有爆炸性，煤为易自燃，发火期为3～8个月。
二、水文地质特征
（一）含水层
1、第四系冲积、洪积含水层：
该含水层是本区的主要含水层，向*河方向富水性逐渐增大，涌水量一般在1～2L/s·m。
2、白垩系砂岩、砂砾岩孔隙、裂隙含水带：
富水性很小，单位涌水量仅0.01L/s·m，补给来源为第四系含水层垂直渗透补给。
（二）隔水层
白垩系孔隙、裂隙含水带以下，主要为泥岩、粉砂岩等良好的隔水层。
虽然侏罗系含煤地层有层间承压含水层，但渗透系数很小，可视为相对隔水层，因此4-2煤层开采时，冒落和裂隙带高度达不到破坏隔水层高度。
（三）矿井涌水量
第四系含水层和白垩系裂隙含水带与煤层之间，由于被隔水层所隔的缘故，大面积开采时也不能连通第四系主要含水层。
因此，矿井涌水主要来自4-2层以上的富水性极弱的层间承压含水层。
据某煤矿生产实践，在开采过程中，巷道和回采工作面均有滴水、淋水现象，其涌水量不足30m3/h。
在地质报告中指出，断层两侧由于岩石破碎、裂隙发育，水量可能较大。
因此，正常涌水量为45m3/h,最大涌水量为75m3/h。
三、开采条件评述
有利条件：
开采范围内煤层较稳定，煤层倾角小，构造简单，围岩不膨胀，矿井涌水量较小,初期为低瓦斯矿井。
不利条件：
勘探程度不够，煤层薄，煤尘具有爆炸性，煤易自燃等。
总之，现有详查地质报告来看，开采技术条件较为简单。
第二章井田开拓
第一节井田境界及储量
一、井田境界
井田境界南至党家街～小南坨子，北至*河;东到小南坨子～徐家镇，西与**矿务局**二矿和某煤矿井田相接。
南北长约6.3km，东西宽2.8km，面积为17.64km2。
二、资源储量
《某煤矿东北部普查勘探报告》获得资源储量如下：
地质储量为581.41万吨，其中：
控制的资源储量112b级为97.21万吨,推断的资源量333级为64.59万吨,预测资源量334级为419.61万吨;
工业资源储量155.35万吨;设计资源储量为140.79万吨;设计可采储量为138.46万吨;
第二节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井工作制度
矿井年工作日330d，每天3班作业，每班工作8h，每天净提升时间为16h。
二、矿井生产能力
根据可采储量、煤层赋存条件、开采技术条件、技术装备和管理水平、经济效益及需煤情况等因素。
矿井生产能力扩建为150Kt/a。
三、矿井服务年限
矿井可采储量为1384.6Kt，矿井年生产能力150Kt/a。
考虑1.2备用系数，则矿井服务年限为7.7a。
第三节井田开拓
一、井筒数目及开拓方式
全区被第四系地层覆盖，上部为腐植土，中部和底部为富水性极强的中砂、细砂、砾岩及砾砂，加之*河水补给，这将给建井带来困难。
根据上述情况采用一对立井开拓方式。
这不仅解决了斜井井筒穿过第四系含水层困难问题，而且井筒工程量少350m。
一个井筒为进风立井，另一个井筒为回风立井。
主井为提煤，提矸石，提升人员，下送材料之用，并兼作入风井;风井做专用回风井,风井井筒内设行人梯子间。
由于改扩建区位于某煤矿东北部，其走向长约6.3km。
利用某煤矿现有的提升系统，提升接续区的煤炭明显不合理。
因此新开凿的主井作为提煤炭，回风立井作为矿井回风兼安全出口之用。
二、井筒位置的选择
根据技改区的地质构造，煤层赋存，储量分布的情况及地形地貌特点，井筒位置的选择了二个方案：
一方案：
井筒位于03-6孔东侧。
技改区内可采煤层储量为二个块段，即一区和二区，相距1.2km，井筒位于此地的主要优点：
①井筒处于一区和二区之间，有利于开拓和开采;②工业场地不压煤;③地面平坦，无村庄，交通便利，主要缺点：
矿方认为购地困难。
二方案：
井筒位于03-12孔附近。
从储量分布来看，井筒位于此处，明显偏于一区，其主要优点：
①矿方已经将工业场地所占土地购买;②地面交通便利。
主要缺点：
①工业场地压煤;②增加运输和回风石门工程量900m。
设计认为：
一方案从技术、经济角度分析井位比较合理，但由于购地很困难，因此选择二方案。
三、主要运输大巷及回风道位置的确定
由于工业场地的位置已经确定，井筒位置只能位于03-12孔附近，初期开采的一区，以F1断层为界，上盘为042区，下盘为041区，041区煤层赋存标高从-50m至-150m，042区煤层赋存标高从±0m至-125m。
本区煤层倾角平缓，5°以下，属近水平煤层，无论是采用走向长壁或倾斜长壁开采均可，但为了减少采区工程量，采用倾斜长壁开采。
-110m主要运输石门对041区来看，基本位于采区中间，用倾斜长壁开采，工作面推进长度基本相同，-100m回风巷可沿煤层布置（要进行喷浆封闭煤层）。
后期开采二区时，将-110m主要运输大巷和主要回风道向北延伸，由于17-2煤层被FD1断层分成二部分，其下盘为171区，上盘为172区，分别送一对下山和一对上山。
171区将下山送至-285m标高然后沿煤层送一对集中运输巷和集中回风道，172区上山穿过FD1断层，见煤后沿煤层掘进集中运输巷和集中回风道。
主要运输大巷和回风道间距为25m。
四、移交采区的确定
由于接续区南北长约6.3km，东西宽2.8km，且可采煤层的两个块段不连续,一块（一区）和老区（现生产区）相距约2.5Km,[换行]二块（二区）距一区约3km,距老区约6km。
根据煤层赋存状况，该矿分散建井开拓更经济合理。
一区距某煤矿较近，煤层赋存浅，最深标高-150m，勘探程度较高，补钻储量级别可以提高;可以充分利用某矿现有的供电、供水及通讯设施，因此，为减少初期投资，选择一区为第一接续井区。
二区煤层赋存较深，最深达-325m，勘探程度较低。
选择本区为第二接续井区。
为此设计推荐东北部新区（一区）单独建井的开拓方式。
五、采区划分及开采顺序
一区可采块段被F1断层分割为二部分，最大落差50m，所以一区的4煤层分为二个采区，即F1断层上盘为042区，F1断层下盘为041区，二区可采块段也被FD1断层，分割为二部分，FD1断层最大落差170m，因此，二区的17-2煤层也分为二个采区，上盘为172区，下盘为171区。
六、保安煤柱
1、井筒及工业广场安全煤柱，保护带按10m，表土移动角按45°，岩石移动角按72°留设。
2、技改区与其它矿开采境界间留设30m安全煤柱。
七、开采对地面影响
该技改区煤层赋存深度169m，煤层厚度平均1.0m,开采后地面不会发生明显沉陷，因此对地面环境不会造成大的影响。
但必须与县、乡（镇）签订沉陷治理及补偿协议。
第四节井筒
一、井筒布置及装备
主井井筒直径为5m，井筒内装备1t矿车单层单车普通罐笼，采用单侧钢罐道。
金属组合罐道梁每4.168m设一组,用树脂锚杆把托架固定于井壁。
风井井筒直径为3m，井筒内无提升设施。
主、风井筒内设玻璃钢行人梯子间要按煤矿安全规程第十九条规定执行。
二、井筒施工方法
在主、风井井筒施工中，均采用普通方法凿井。
井壁结构采用单层井壁材料，用200#混凝土，井壁厚为350mm。
由于没有井筒检查孔资料，设计只能参照地质报告中所描述的情况，对第四系含水层段施工方法提出建议，供矿方参考。
第四系含水层为强含水层时，易塌方及溃水，造成井筒阻塞和腌井，因此如何治理含水量，是本井建设的难题，设计认为应该采取切合实际的疏干降水措施，即地面井点抽水，用钻机在井筒周围布置适当数目的小直径钻孔，穿过含水层，用潜水泵抽水，井点布置为封闭式，待含水层中的水降到井筒掘进面以下时，进行开挖。
如果含水层中水的动储量较大，抽水不能降水位时，应采用注浆法封水，含水段井筒壁要加强支护。
表2-4-1井筒特征表
第五节井底车场及硐室
一、井底车场形式及线路布置
根据15万t/a的生产能力，主井井筒直接设在运输大巷（或石门）上，井底车场采用折返车场形式。
车场折返线段布置在主井井筒北侧，将直线调车线端头与消防器材库通路相接，空矿车用调度绞车牵引。
二、井底车场硐室
主井井筒的南侧设中央变电所、水泵房及水仓。
变电所和水泵房及通路均采用锚网喷支护;水仓支护形式可采用料石砌碹，其容量按8h正常涌水量计算，设两条水仓，水仓总长度为80m，断面5m2。
井下火药库布置在井筒北侧。
第三章大巷运输及设备
第一节运输方式的选择
一、运输方式的选择
-110m水平主要运输巷道采用1t矿车运煤和辅助运输。
根据运输距离，一区和二区采用不同的运输方式，即一区的运输大巷长度不到300m的巷道，因此采用2台JD-25型调度绞车来回牵引矿车的方式;二区的运距将达到1000多米，建议采用矿用防爆特殊型5t蓄电池电机车牵引列车，一列车为5-6辆矿车组成。
运输大巷铺设18kg/m钢轨和木轨枕。
运输大巷净断面为8.2m2，掘进断面为9.3m2。
大巷的坡度为4‰，坡向井底车场。
二、支护方式
目前尚无围岩单轴抗压强度（δc）、不扰动岩块干燥饱和吸水率（Wa）、围岩凝聚力、容重、内摩擦角等数据。
因此，难以确定围岩稳定性和膨胀性的情况下，只根据目前生产矿（某煤矿）的巷道维护现状，初步确定围岩δc值在30～40MPa，Wa值在25%，属较稳定的围岩，围岩属弱膨胀性。
因此，运输大巷及-100m沿煤集中回风巷采用较矮直墙（墙高1.3m）半园拱断面。
在施工工艺上采用浅眼，控制周边眼距和装药量的多轮次爆破的光面爆破方法;支护采用《锚网喷》的联合支护。
《锚网喷》支护的喷层厚度130mm、锚杆间排距0.7m、金属锚杆长1.6～1.8m，金属网为8#铁丝编制。
第二节矿车
采用1t固定箱式矿车，作为井下主要运输大巷运煤之用。
运送材料和设备用1t材料车和平板车。
根据井底车场、运输大巷、采区运输等各个环节的特点，矿车数量是按排列法确定的，其数量列出下表：
第四章采区布置及装备
第一节采煤方法
一、工作面布置
移交工作面布置在042采区内，位于03-12钻孔附近，见煤厚度为0.84m，储量可靠。
工作面长度为70m，布置两工作面，顺槽倾斜长度约400m，顺槽沿煤层顶板掘进。
二、采煤方法及设备
移交采区采用倾斜长壁采煤方法，顶板管[换行]理为全部陷落。
初期移交工作面煤层平均厚度1.0m，煤层倾角小于5°。
由于采用炮采工作面，回采工作面配备煤电钻，刮板输送机、回柱绞车。
运输顺槽采用SJ65/40A型可伸缩胶带输送机，与带式输送机配套的转载机选用SGB-420/22型刮板输送机，设备运输能力为60t/h～150t/h。
进风、回风顺槽配备JD11.4型（建议采用SDJ-20型）调度绞车，便于材料运输。
工作面支护:
配备MW型金属支柱和DJB型金属顶梁，间、排距600×1000mm。
工作面生产能力计算:
A=L×L1×M×R×C×K
=70×3.0×0.84×1.36×0.97×0.90=209.4t
式中:
A─工作面日产量,t;
L—工作面长度，m;
L1—日推进度，m;
M—采高，m;
R—煤容重，t/m3;
C—工作面回采率，%;
K—工作面正规循环率，%;
按两工作面长度140m，年平均推进度990m计，产量可达138Kt/a，加上掘进煤，产量可保证150Kt/a。
回采工作面生产环节如下：
煤的运输：
回采工作面刮板输送机→运输顺槽刮板输送机转载至胶带输送机→溜煤眼→-110m集中运输巷→-110m主要运输石门→主井罐笼
材料运输：
主井井筒→-110m井底车场及石门→-110m集中运输巷→进风顺槽→工作面。
风流方向：
主井井筒→-110m主要运输石门→-110m集中运输巷→进风斜巷、运输顺槽→回采工作面→回风顺槽→-100m集中回风巷→-100m主要回风石门→回风立井。
第二节采区巷道布置
主要运输水平为-110m,回风水平标高为-100m，主、风井井筒开凿至井底水平标高后，向南掘进-110m主要运输石门和-100m回风石门至预见4煤层位置，分别向两翼布置-110m集中运输巷及-100m集中回风巷。
第三节巷道掘进
-110m主要运输石门、-100主要回风石门及-110m集中运输巷和-100m集中回风巷等巷道
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