庚一设计说明书.docx
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庚一设计说明书
平煤集团七矿庚一采区
设
计
说
明
书
七矿总办室
二○○七年一月
庚一采区设计说明书
编 制：
沈五名周扬
王校有朱建军
总办主任：
沈五名
总工程师：
欧阳广斌
平煤集团七矿
二○○七年一月
第一篇采区设计
第一章矿井地质概况---------------------------1
第一节矿井概况---------------------------1
第二节煤层特征及地质构-------------------2
第二章一水平基本情况-------------------------3
第一节概述-------------------------------3
第二节一水平各生产环节描述---------------5
第三章二水平基本情况-------------------------8
第一节概述-------------------------------8
第二节二水平各生产环节描述---------------9
第四章设计采区概况--------------------------11
第一节庚一采区的范围及井上下情况--------11
第二节庚一采区地质构造------------------12
第三节煤层赋存、煤质及储量--------------12
第四节煤层顶底板特征--------------------14
第五节其它开采技术条件------------------14
第五章采区开拓方案及巷道布置----------------17
第一节庚一采区开拓方案选择--------------17
第二节巷道布置--------------------------22
第六章采区生产能力、服务年限及采掘关系------24
第一节采区生产能力及服务年限------------24
第二节采掘关系--------------------------24
第七章采煤方法、采面装备及采区生产能力核算--25
第一节采煤方法及采在布置---------------25
第二节采面装备-------------------------25
第三节采区生产能力核算-----------------26
第八章通风方案选择--------------------------27
第一节二水平通风概况-------------------27
第二节通风方案选择---------------------27
第九章采区运输------------------------------31
第一节煤炭运输-------------------------31
第二节辅助运输-------------------------31
第三节采区主胶带运输机选型计算---------37
第十章采区排水------------------------------42
第十一章庚一采区供电------------------------44
第十二章采区压风与供水----------------------45
第十三章 采区开拓工程排队--------------------45
第十四章庚一采区投资估算及收益--------------45
第十五章 采区主要技术经济指标----------------53
第二篇安全专篇
第一章矿井通风------------------------------57
第一节概况-----------------------------57
第二节矿井风量和负压-------------------58
第三节庚一采区投产后通风能力分析-------58
第二章瓦斯灾害防治--------------------------59
第一节概述------------------------------59
第二节防止瓦斯积聚的技术措施------------60
第三节预防瓦斯爆炸的技术措施------------64
第三章粉尘危害防治--------------------------67
第一节综合防尘设计----------------------67
第二节减少煤尘产生、游煤层尘飞----------71
第三节防止沉积煤尘重新飞扬并参与爆炸的技术
措施------------------------------71
第四节防止产生引爆火源------------------72
第五节防止煤尘爆炸事故扩大的措施--------72
第四章防灭火及灌浆--------------------------73
第一节灌浆系统设计----------------------73
第二节庚一采区内因火灾防治措施----------75
第三节庚一采区外因火灾防治及装备--------76
第五章防治水--------------------------------83
第一节庚一采区水文安全条件分析----------83
第二节庚一采区排水能力------------------83
第三节矿井排水能力----------------------86
第四节防治水建议及措施------------------87
第六章其它灾害的防治-----------------------89
第一节顶板灾害的防治--------------------89
第二节提升运输事故防治措施及装备--------90
第三节电气事故防治措施及装备------------92
第七章安全监测监控设计----------------------94
第一节概述------------------------------94
第二节监测地点的确定--------------------95
第三节庚一采区各类传感器装备------------96
第四节安全监测监控和传输设备选择--------97
第五节安全监测监控系统运行可靠性分析----98
第一篇采区设计
第一章矿井地质概况
第一节矿井概况
一、交通位置
七矿位于平顶山矿区中部，距市中心约6Km。
矿区有专用铁路与国铁孟平、焦枝线相连，公路四通八达，交通十分便利。
二、自然地理
区内为低山丘岭地形，地面标高+160～+505m之间，最高点擂鼓台和井田外的龙山、落凫山、平顶山呈近东西方向分布，形成沙河与汝河的自然分水岭，区内无常年性河流，仅有一些垂直于地层走向的冲沟，雨季有水、旱季断流。
三、气象
据平顶山气象站资料，平顶山地区平均年降雨量为810.8mm，雨季一般在6～9月份，年蒸发量为960.8～1361.5mm。
干旱指数在1.5以上，属干旱性大陆季风气候，平均绝对湿度为13.5mb，平均相对湿度为67%，年平均气温150C，最高气温为42.60C（1960年8月19日）,最低气温－15.30C（1958年元月16日）。
从12月至来年2月气温最低,风向多为北西和北东方向，以北西方向风速最大，可达24m/s，相当于九级大风，降雪时间一般在11月至来年3月，最大积雪厚度30cm,历年最早初冻时间为10月4日（1962年），最晚解冻时间为4月18日（1962年）；冻土最大深度为22cm。
第二节煤层特征及地质构造
一、煤层特征
区内煤层分别贮藏于石炭系太原群，二迭系山西组及上下石盒子组,煤系地层总厚度780m，共含煤7组数十层，其中可采煤层自上而下分别为:
丁5、丁6（或丁5、6合层），戊8、戊9、戊10（或戊9、10合层），己15、己16、己17（或己16、17合层），庚20煤层，共9层，总厚度16.7～19m。
丙3、丁4局部达可采厚度，只有浅部由小煤窖开采。
煤的变质程度随深度增加而增加，炭化程度逐渐增高，灰分、挥发分逐渐减少；从煤质牌号来分，丁、戊组煤为动力用煤，己组煤为炼焦用煤，庚组煤因含硫量高为非炼焦煤。
下面将本次设计所涉及的庚组煤介绍如下:
庚20煤层:
庚20煤层属较稳定煤层，煤层厚度一般为0.5～2.5m，平均厚度1.8m,煤层倾角6°～17°,平均12°。
庚20煤层上距己16、17煤层46.29～65.14m，平均51.9m。
二、地质构造
本井田位于平顶山煤田李口集向斜之西南翼，诸葛庙背斜的东北翼，基本上是一个走向北西，倾向北东，倾角平缓的单斜构造。
在一水平开采的范围内，根据开采过程中实际揭露的地质构造,丁戊组煤层中落差大于10m的断层仅二条，常见断层落差一般不超过5m，其中在丁七采区下山揭露的F1号正断层为最大，落差为28m，走向近北，倾角53°。
一水平中一般戊组煤中断层比丁组多，落差也比丁组大。
从二水平回采期间揭露的地质资料看，二水平近走向断层较多，二水平的断层比一水平多，落差也比一水平大，其中已一采区上部揭露的F5号正断层和F9号逆断层，落差分别达到34m和26m。
第二章一水平基本情况
第一节概述
七矿一水平原由武汉设计院设计，于1955年11月开始兴建，1958年8月建成投产，设计生产能力60万吨/年，一水平井底标高±0m。
1975年开始对矿井进行环节改造，更换了一水平主井绞车及箕斗，井底增加了三个缓冲煤仓，扩大了一水平下边界，将大巷的列车运输方式全部改为皮带化运输。
现在一水平的年生产能力约在120万吨/年左右。
原设计一水平开发范围为：
东以36勘探线与一矿为界，西以42勘探线西70m与六矿相邻，南至煤层风化带，北至－100m煤层底板等高线。
75年对矿井改造时将一水平丁戊组下边界扩大到－265m标高，82年又将一水平丁戊组下边界扩大到－450m标高，96年又将丁、戊组煤下边界扩大到－520m标高。
一水平只开采丁、戊两个煤组、五个煤层。
在上述范围内截止2003年底剩余工业储量2530万吨，其中丁九采区585.4万吨、戊九采区1944.6万吨；可采储量1747.6万吨，其中丁九采区377.9万吨，戊九采区1369.7万吨。
一水平按现在年生产能力120万吨计算,尚有服务年限11.6年。
一水平的开拓方式为：
一对中央立井，集中大巷，区内分组集中下山，采面走向长壁后退开采的开拓方式。
目前，一水平有丁九、戊九两个正规生产采区。
第二节一水平各生产环节描述
一、井筒提升
1.主井：
一水平主井担负着丁戊组煤炭的提升任务，井筒直径5m,井口标高+203.1m，提升高度238m，提升绞车为XKT2×3.5×1.7B—20型提升机，配以EFUDQ日本产800千瓦电机，六吨箕斗，2006年核定提升能力157.8万吨
2.付井:
付井担负着一、二水平辅助提升任务，井筒直径6m、井口标高+203.1m，一水平提升高度203m，二水平提升高度468m，井筒原安装一套两吨单车单层罐笼，采用2JK—4/10.5型绞车提升,配以YR143/49─16型630KW电机一台，九四年将原来的单层单车罐笼改换为双层单车罐笼，单层提物，双层提人。
2006年核定提升能力335万吨/年。
3、东风井：
原为一水平总回风斜井，九三年改为进风井，井口标高+197.0m，井底标高±0，倾角25°，斜长460m，采用半圆拱料石砌碹及锚喷支护，净断面13.8m2，东风井兼作一、二水平辅助提升之用,采用JK—2.5/30型绞车提升，配以JR157—8型320KW电机一台。
二.通风:
一水平采用中央边界式通风，原为压入式，八四年六月改为抽出式,由东风井回风。
九三年改为丁九风井回风，仍为抽出式，安装两台2AGF606—2.20—1.30—2型安全高效轴流式通风机,目前，一水平总进风量7401m3/min,负压为4250pa。
三.煤炭运输
一水平丁戊组煤经工作面机巷皮带转入采区下山皮带，再经采区煤仓装到集中下山皮带拉到一水平井底缓冲煤仓（煤仓3个总容量840吨），经主井箕斗提到地面外运。
四、材料、设备及矸石运输:
一水平生产中，所需各种材料、设备由付井下到二水平井底车场或由东风井下到一水平井底车场，由电机车经主要石门、大巷运到采区上车场，再由采区轨道下山绞车将材料设备送至各用料地点。
矸石运输与材料运输方向相反。
一水平综采设备主要由东风井上下。
五、排水
一水平的水都经丁戊组石门流入二水平井底水仓，由二水平井底直接排到地面。
六、压风
一水平压风由安装于地面压风机房的5台5L—40/8型空压机供风，最大风量160m3/min，压风通过铺设在付井井筒中的直径为8英寸的总压风管送至各用风地点。
七、供电
七矿地面建有一个35KV降压站，35KV架空线由一矿经七矿35KV降压站到谢庄降压站，形成两趟供电回路，七矿降压站装设两台8000KVA变压器，全矿一水平的变压器在14000KVA左右,实际负荷为5400～6000KVA，地面变电所至一水平中央变电所为两条ZQD50—1502—400m×2和一条ZQD50—1852—560m共三条铜芯铠装电缆供电，从采区变电所到各综采工作面和综掘工作面移动变电站均采用6KV高压供电，从采区变电所到其它地点一般采用660V和127V供电。
第三章二水平基本情况
第一节概述
七矿二水平主要开采己组煤，于一九八五年十二月建成投产。
设计生产能力60万吨/年，二水平井底标高为－265m，原设计划分为五个采区，后根据全区内的地质构造及开采情况，对原来的采区重新作了划分，将原来的五个采区划分为己一采区和己一采区扩大部分开采，扩大部分工程于86年初开工，88年完工，目前己一采区上山部分己经开采完毕，下山扩大部分西已回采结束，东翼正在回采。
九七年设计开发二水平己三采区，设计生产能力60万吨/年。
原设计二水平开采范围为：
东以36勘探线与一矿为界，西以42勘探线西690m与六矿为界，南以－55m底板等高线为界，北以－450m煤层底板等高线为界。
九七年将二水平下部开采标高延深到－600m。
目前二水平实际回采下部标高为－590米。
二水平开采己组煤三个煤层，在上述范围内截止2003年底剩余工业储量3159.3万吨，其中己一东翼713.5万吨，己三采区2445.8万吨；可采储量2180.4万吨，其中己一东翼501.5万吨，己三采区1678.9万吨；二水平生产能力按120万吨/年计算,尚可服务18.2年。
二水平的开拓方式为：
中央一对主付井，边界集中风井，采区上下山开拓。
第二节二水平各生产环节描述
一、井筒提升
1、主井：
二水平主井为新作主井，井筒直径5.1m，井深478m，提升高度456.5m，采用6吨双箕斗多绳摩擦轮提升，2006年核定提升能力155.8万吨/年。
2.付井：
二水平付井是将一水平付井延深到－265m，提升高度468m。
3.南风井：
南风井原为二水平回风井，2000年改为进风井，井筒直径4.5m，井深220m。
4己三风井：
位于工业广场煤柱北部，担负二水平回风，井筒直径5m，井深580m，安装两台BDK—8—NO.30—2×500型风机。
二、通风
二水平采用抽出式通风，新风从主付井进入井下，经二水平井底车场，大巷和采区上下山到各用风地点，乏风由采区的回风上下山到己三风井，经己三风井排至地面。
目前二水平总风量为7300m3/min，负压2800pa。
三、煤炭运输
煤由工作面机巷皮带转入采区下山皮带，分别经己三皮带暗斜井和东翼皮带平巷到二水平主井底煤仓，由二水平主井提到地面。
四、材料、设备及矸石运输
二水平生产所需各种材料设备由付井下到二水平井底车场，经运输平巷或斜巷到采区上下车场，由采区轨道上下山绞车将材料、设备送到所需地点，二水平综采设备主要由东风井上下。
五、排水
二水平采用一级排水，选用200D—65×9型水泵五台，配850KW电机，排水管选用Φ273×10无缝钢管三趟，从二水平井底中央水泵房直接排到地面，采区水直接排到二水平井底中央水仓。
六、供电
七矿二水平的用电来源于地面工业广场的35KV降压站，二水平的供电共有三条线路，其中两条ZQD50—1502—670m×2和一条ZGD42—1502—700m铜芯铠装电缆。
二水平中央变电所至采区变电所采用6KV高压供电。
第四章设计采区概况
本设计为七矿二水平庚一采区设计，庚一采区系丁九采区和己一采区的接替采区，设计生产能力为45万吨/年，设计工作制度为：
年工作300天,日提升时间14小时，"三八"工作制，两班半生产，半班检修。
第一节庚一采区的范围及井上下情况
从七矿井田范围内庚组煤的开采标高看，开采上限标高为－280m，下限标高－1000m，开采垂深较大，为了便于开采我们将分区开采。
根据我矿上部己组煤回采情况，考虑工业广场保护煤柱影响，结合采面布置，我矿准备先开采以下两点连线以上庚20煤层。
两点坐标分别为：
1、X:
3741642Y:
38431170；
2、X:
3740625Y:
38433710；
并将上述两点连线以上区域划为庚一采区。
庚一采区东到一、二矿井田技术边界，西、南至三、七矿井田技术边界，北以上述三点坐标连线为界。
全区走向长2750m，倾斜长3150m，面积5122755m2，地面标高+180～+505m，回采标高－280m～－660m，回采深度460～1165m，主采庚20煤层。
全区工业储量244万吨，可采储量190万吨，圈定储量519.6万吨。
本区地表属于低山丘岭地形，以擂鼓台、小擂鼓台为分水岭、向南北皆为下坡，南坡较陡，角度40度左右；北坡较缓，角度8～20度；擂鼓台与小擂鼓台之间为一较大冲沟，方向近北，向北渐趋平缓，擂鼓台西南为一马鞍地形，山坡有零星果树和杂木，由于该区地表属低山丘岭地形，交通不便，没有大的建筑和设施，只是分布着零星的村庄，从南到北有褚庄、刘沟、万家、下晋沟、余家、上晋沟等。
本区地面无大面积积水，季节性水流多沿冲沟至山上而下，流向南部，最后流向湛河。
一水平丁戊组煤层下部回采边界已超过该区下部边界，故该区回采对丁戊组煤不产生影响。
第二节庚一采区地质构造
本采区钻孔对构造控制程度较差，所有钻孔均未揭露构造，但从三矿庚四采区及七矿己一采区回采情况分析，该区内地质构造较复杂，同沉积断层较发育，板舌状构造可能成为七矿开采庚组煤层的一大特点，采区内构造以正断层为主，落差一般以0.5～3m为主，其中F1正断层走向46°～55°，倾向136°～155°，倾角55°，落差1.1～2.5m，位于采区中部，影响长度760余米；F2正断层,走向305°～310°，倾向35°～40°，倾角62°，落差2m，位于采区中部，影响长度390余米。
上述断层均为己一采区揭露。
在采区中部有小褶曲存在，向斜轴走向为北东向，在向斜两翼，构造发育，顶板较破碎，煤层倾角变化较大，对生产影响较大。
第三节煤层赋存、煤质及储量
一、煤层赋存情况
1、庚20煤层:
庚20煤层厚度一般为0.5～2.5m，平均厚度1.8m，局部受板舌状构造影响，煤厚可达3.5m，煤层可采系数92％，变异系数0.23，属较稳定煤层。
庚20煤层结构较复杂，含夹矸1～４层，厚度0.08～0.63ｍ，平均厚度0.16m，煤层走向76°～125°，倾向346°～350°，煤层倾角6°～17°，平均12°。
庚20煤层上距己16、17煤层46.29～65.14m，平均51.9m。
二、煤质
庚一采区庚20煤层的物理特征见表4-1
物理特征表表4-1
四、煤质
物理特征
煤层
颜色
光泽
硬度
容重
煤岩类型
庚20
黑色
玻璃光泽
较硬
1.35
半亮~光亮
庚一采区庚20煤层的工业性指标见表4-2
工业性指标表表4-2
工业指标
煤层
M
（%）
A
（%）
V
（％）
FC
（％）
S
（％）
P
（％）
Q
（J/g）
Y
（1-8）
工业牌号
庚20
0.79
13.59
26.46
54.21
4.95
0.003
31300
2
肥煤
三、储量
在本区范围内,储量级别的划分：
A级750m；B级1500m；C级3000m；利用数字求积仪拉三次以上求得平均面积，容重采用1.35g/cm3,地损系数按0.1计算，块段可采储量按薄、中、厚规定回采率计算，按照上述计算方法得庚一采区储量为表4-3。
储量汇总表表4-3
庚20
煤层
工业储量（万吨）
可采
储量
（万吨）
A
B
C
A+B
A+B+C
（A+B）/（A+B+C）
总计
可利用储量
永久
煤柱
第四节煤层顶底板特征
本采区庚20煤层顶板为石灰岩，乳状构造发育，顶板面呈凹凸不平状，坚硬完整，回采期间不易冒落，预计随着回采深度的增加，顶板面可能逐渐趋于平整。
庚20煤层底板以砂质泥岩为主，局部为泥岩，底板面较为平整。
煤层顶底板特征详见表4-4
煤层顶底板特征表表4-4
煤层
类别
岩石名称
厚度（m）
主要岩性特征（含水性）
庚20
顶板
伪顶
直接顶
灰岩
4.9
强含水性
老顶
砂质泥岩及细砂岩
7.6
强含水性
底板
直接底
砂质泥岩及泥岩
1.7
强含水性
老底
灰岩
3.2
强含水性
第五节其它开采技术条件
一、煤层瓦斯
由于庚组煤层勘探程度较低，瓦斯含量资料较少，从三矿庚四采区回采情况分析，煤层瓦斯不是太大，瓦斯绝对涌出量为1.2m3/min，属低瓦斯煤层，但随着开采深度的增加，煤层瓦斯含量会逐渐增大。
二、自然发火:
庚20煤层自燃发火资料较少，相邻二矿庚二采区庚20煤层自燃发火期为4～6个月，生产时要采取相应的防灭火措施。
三、煤尘爆炸指数
由于本采区庚组煤层没有进行过煤尘爆炸性试验，缺少煤尘爆炸指数。
三矿庚四采区庚组煤层爆炸指数为32％～41.7％,该煤层具有爆炸危险性，生产时要采取防止煤尘爆炸的措施。
四、地温
七矿恒温带温度为17.2°C，恒温深度为25m，地温增温率为3.29°C/百米，庚20煤层埋深460～1165m，理论地温温度为31.5～54.7°C，地温偏高，因此在掘进和回采过程中,一定要加强通风,采取有效的降温措施,以改善工作环境条件。
五、水文地质
本区以擂鼓台为分水岭，形成南北低中间高的地形，因此地表水系不发育，季节性水流难以聚集，地面的小型集水体对井下影响不大，故采区涌水主要为顶板的Ｌ5和底板的L6、L7灰岩裂隙水，三矿庚四采区及周围小窑的老空积水，正常涌水量356m3/h，最大涌水量为657m3/h。
第五章采区开拓方案及巷道布置
第一节庚一采区开拓方案选择
1、下山条数选择
根据现有资料和临近矿井回采揭露瓦斯情况分析，庚一采区为低瓦斯采区，该区虽然通风距离短，通风阻力小，但考虑到七矿属于高突矿井，按《煤矿安全规程》规定，应设专用回风，因此我们选择轨道下山、皮带下山进风专用回风下山回风，三条下山开拓，实现两进一回。
2、开拓方案选择
经过我们对相邻矿井庚组煤巷道支护及其维护状况调查，考虑到七矿矿井排矸能力，采区接替
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