柴沟后期说明书1Word文档下载推荐.docx

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一、矿井后期投产井巷工程数量表

二、《陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计主要机电设备及器材目录》

三、《陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计投资概算书》

总论

一、项目名称、所在位置、隶属关系

项目名称：

陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计。

柴家沟煤矿位于陕西省铜川市西北41km处，行政区划属陕西省宜君县太安镇管辖。

陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿现隶属于神华集团神东公司。

宜君县煤炭管理局监管。

二、矿井概况

柴家沟煤矿属原国家计委以煤代油资金投资建设的地方煤矿，也是陕西省原计委批准的重点扶贫项目，矿井自1992年10月开始筹建，1993年10月开工，1996年试生产，2000年11月通过竣工验收,现矿井生产能力已达到100万t/a。

柴家沟煤矿为三个斜井单水平开拓，主井斜长697.8m，副井斜长681.7m，主副井坡度均为23°

，回风斜井长468.1m，坡度为25°

。

井田可采煤层为4-2煤层，煤层倾角3～5°

，煤层平均厚度为5.61m。

煤质牌号为低变质烟煤，即属长焰不粘煤范畴，具有低灰、中硫、低磷、高发热量的特点，可作为动力、气化及炼油用煤。

矿井地质构造简单、涌水量较大，属低瓦斯矿井。

矿井采用中央分列式通风，即主副井筒进风边界风井回风。

三、编制设计依据

1、柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计委托书。

2、国家工程建设强制性条文及有关设计规范、安全规程及技术规定。

3、陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿基本情况调查及部分实测图。

4、国家煤矿安全监察局2011年制定的《煤矿安全规程》。

5、建设部制定的《煤炭工业矿井设计规范》。

6、设计人员实地踏勘收集的资料。

7、陕西省煤田地质局一九四队编写的《陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿资源储量核实报告》。

四、设计指导思想

设计充分考虑到柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿的具体条件和实际情况，在技术可行、方案合理、保证安全的前提下，设计积极采用新技术、新设备、新工艺，以资源回收为中心，考虑经济效益，进一步优化环节系统。

五、设计中的不足之处及生产过程中应注意的问题

1、工作面布置受煤层赋存的影响，采煤工作面走向较短，增加了搬家倒面的频率，提高了原煤成本。

2、矿井煤层为易自燃煤层，须坚持使用以黄泥灌浆为主的综合防灭火措施。

3、矿井水文地质条件较简单，但必须加强对矿区内水文地质资料的调查，在掘进过程中必须严格执行探放水制度，坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则，预防老空区积水和有害气体涌入作业场所。

并建立完善、可靠的排水系统。

4、对井下已报废巷道要全部进行充填或密闭，以减少安全隐患。

5、井巷留设煤柱的回收要在确保安全的前提下进行。

6、须按采煤工作面的接替顺序开采，以提高资源回收率。

第一章井田概况及开采条件

第一节井田概况

一、交通位置

柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿位于陕西省铜川市西北41km处，行政区划属陕西省宜君县太安镇管辖。

矿区有烈柴公路与铜川、焦坪公路相接通，向东25km接西（安）—包（头）公路干线，前河火车站位于矿区西南方约8km，距梅家坪火车站70km，矿区交通较为便利（图1-1）。

二、气象及地震

本区为大陆性半干旱气候，四季分明，温差大，年蒸发量大于降水量，降水集中在7～9月份。

根据宜君气象站历年统计，年平均降水量586mm、蒸发量为6.892mm。

年平均气温13.6℃左右，最低气温-16℃（元月），最高气温38.3℃（七月）。

霜冻为10月下旬至2月中旬，最大冻结深度约0.23m左右。

根据宜君县志记载，自1555年至1783年，宜君地区曾发生多次地震。

根据国家地震局和建设部发布的《中国地震强度区划图（1990）》所示，该地区地震烈度为VI度。

三、矿区经济概况

本区以农业为主，工业不发达，经济基础比较薄弱，生产力水平低，经济效益差。

主要农作物有小麦、玉米、水果等，粮食可以自给。

工业有烟草、电力、煤炭、水泥、酒、肉类及粮食加工等。

近10年

来煤炭工业发展迅速，先后建设了一批地方煤炭、乡镇煤矿及中小型煤矿井，煤炭工业及伴随煤炭工业发展的运输、建材、服务性行业的发展，对促进地方经济起着十分重要的作用，煤炭工业已经成为当地的支柱产业之一。

第二节地质特征

一、煤层赋存条件

4-2煤层为矿井唯一可采煤层，煤层厚度一般5～8m，最厚可达8.59m，平均5.61m（中央区域最厚，边界薄）。

煤层倾角3～5°

煤层结构为1～3层，顶层煤相对较硬，中间层煤质最好，下部0.1～0.4m煤质相对较差。

夹矸岩性多为炭质泥岩、泥炭及粉砂岩，厚度为0.10～0.35m。

煤层中局部含FeS2结核。

煤层赋存较为稳定。

图1-8为井下煤层赋存情况。

图1-9所示为位于井田中心的LY3钻孔煤岩层柱状图。

煤层顶板直接顶为粉细砂岩，局部为泥岩及砂质泥岩，粉、细砂岩互层分布在向斜两翼边部，一般厚3m，属不坚实至中等坚实顶板。

局部有伪顶炭质泥岩，厚度为0.1～0.5m。

老顶为5.03～19.81m的粗砂岩，含斜层理，主要成份为石英长石，泥质胶结，较为坚硬。

老顶之上多为粉砂岩和粗砂岩，层厚一般为3～10m。

含斜层理，主要成份为石英长石，泥质胶结，较为坚硬。

煤层底板多为炭质泥岩及泥岩，局部为粉砂岩、根土岩，厚0.5～3.3m。

根土岩遇水膨胀，最大鼓起0.4m/a，一般回采后加剧，其下花斑泥岩为富县组铝质杂色泥岩，含鲕状团块结构，厚度1～15m，一般厚约10m，个别最大厚27.87m，分布普遍，遇水膨胀，可发生严重底臌，其膨胀率为5.8%～34.9%，多滑面，属不坚实至极不坚实底板。

根据地质勘探阶段的测定结果，4-2煤层顶底板岩石基本力学性质如表1-1所示。

从表1-1可知，煤层顶底板岩层硬度不大。

图1.1-14-2煤层钻孔煤岩层柱状图

表1.1-1煤层顶底板岩性特征

参数

岩性

单轴抗压

强度/MPa

单轴抗拉

弹性模量

/MPa

泊松比

粘结力

内摩擦角

/º

顶板粉细砂岩

49.3

5.2

5828

0.21

5.6

38

伪顶粉砂页岩

34.3

2.4

底板泥岩

34.8

2.0

对于煤层的力学性质，地质报告中没有具体指标，但通过煤炭科学研究总院北京开采研究所煤岩物理力学试验可以看出，煤的单向抗压强度为17.77～25.79MPa，煤质中硬（表1.2-2～1.1-5）。

表1.1-2柴家沟煤矿煤样力学性质测试结果

项目

样别

单向抗压强度/MPa

单向抗拉强度/MPa

弹性

模量/103MPa

内摩擦角/°

粘结力/MPa

强度公式

1#煤样

26.24

1.28

14.33

0.23

39.9

3.97

τ=3.97+σ*tg39.9

27.69

1.43

7.83

0.24

23.43

0.8

7.40

平均值

25.79

1.17

9.85

5#煤样

23.81

0.86

6.22

0.15

3.93

39.2

18.37

0.95

8.85

22.26

1.24

8.27

0.22

21.48

1.02

7.78

0.19

9#煤样

16.30

1.19

6.13

0.14

6.14

38.2

19.36

2.38

8.99

0.20

17.34

0.72

8.54

17.77

7.89

0.16

表1.1-3柴家沟煤矿煤样抗剪强度测试结果

项目

样别

45°

53°

/MPa

61°

/Mpa

正应力

剪应力

1#煤

20.29

6.55

8.69

3.89

7.03

17.04

4.15

5.51

2.67

4.82

17.82

5.71

7.58

4.06

7.33

18.38

5.47

7.26

3.54

6.39

5#煤

16.36

5.44

7.21

2.85

5.14

16.06

5.37

7.12

4.4

7.94

14.93

4.2

5.57

3.46

6.25

15.78

5

6.63

3.57

6.44

9#煤

19.23

10.03

13.31

6.72

12.12

22.37

4.69

8.47

14.00

4.7

4.04

7.29

18.53

7.87

10.44

5.15

9.29

表1.1-4柴家沟煤矿煤样浸水力学性质测试结果

样别

项目

抗拉强度/MPa

抗压强度/MPa

原始

浸水15a

浸水20a

1#和

3#煤样

1.00

17.39

15.79

1.09

19.67

12.94

0.38

0.82

14.37

二、煤质

柴家沟井田范围内的4-2煤层为黑色块状，条带状或线理状、层状构造，多为玻璃或沥青光泽，具贝壳状断口，质脆而易碎，稍具节理及裂隙，裂隙面被方解石及黄铁矿薄膜充填。

该煤层以半亮型煤为主，夹丝质薄层，底部多为半暗及暗浅型煤夹薄层炭质泥岩。

经煤岩鉴定及反射率测定结果认为4-2煤属I变质阶段的低变质烟煤，即长焰煤-不粘煤范畴。

其煤质指标如表1.1-5所示。

表1.1-5煤质指标

指　　标

范围

平均

灰分Ag（%）

11.07~21.76

14.76

挥发分Vr（%）

34.87~41.67

38.45

硫分SgQ（%）

0.70~3.14

2.08

4

磷分Pg（%）

0.005~0.056

0.023

发热量（kcal/kg）　　　

6689~7892

7291

三、瓦斯赋存、煤层自燃及煤尘爆炸危险性

1、瓦斯：

依据陕西省煤炭局关于2010年矿井瓦斯等级鉴定结果的批复文件，即陕煤局发（2011）4号文，柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿在2009年、2010年瓦斯鉴定结果为：

绝对瓦斯涌出量分别为5.59m3／min、7.88m3／min，相对瓦斯涌出量分别为2.76m3／t、3.34m3／t。

CO2涌出量为0.81m3／t，属低瓦斯矿井。

2、煤尘：

陕西煤矿安全装备监测中心依据煤尘爆炸性鉴定规范鉴定，本矿煤层有爆炸性，火焰长度大于400mm。

3、煤的自燃倾向性

陕西煤矿安全装备监测中心采用采样色谱吸氧鉴定法鉴定，本矿煤层属1类容易自燃煤层，矿井煤层自然发火期为3-6个月，最短为36天。

四、水文地质

正常涌水量为46m3/h，最大涌水量为82m3/h。

矿井总涌水量为1104m3/昼夜。

目前矿井使用2台离心水泵一趟管路排水，水泵型号为100D45×

8，功率为160kW，排水管为D140×

5型无缝钢管，控制设备为JJ1B-160-380-2型自耦减压起动器。

五、地温

本矿井为地温正常区。

第二章井田开拓

第一节井田境界及储量

一、井田面积

井田境界内可采煤层为4-2号煤层，根据陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿采矿许可证，矿井由11个拐点坐标圈定。

柴家沟井田境界西部以龙王—玉华井田第一勘探线（O2，K12两钻孔连线）为界，北、东、南部皆以4-2煤层可采边界线为界。

全井田受龙玉向斜控制，形状为一“B”字型，其东南翼走向长约2.0km，倾斜宽1.6km，西北翼走向长约1.1km，倾斜宽1.1km，两翼走向大体与向斜轴平行亦呈北东、西南向，井田面积4.29km2。

四邻无其它矿井及小窑开采。

矿区尚未发现断裂构造，只是在局部发现冲刷带。

二、储量

1、保有资源储量总量

（1）原评审备案证明资源储量

根据《陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿资源储量检测说明书》评审备案证明（陕国土资储备［2008］83号）：

截止2004年12月底，柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿采矿证范围内保有资源储量2071.28万吨。

其中：

探明的经济基础资源量（111b）55.58万吨，控制的经济基础资源量（122b）461.30万吨，探明的边际经济基础资源量（2M11）24.06万吨，控制的边际经济基础资源量（2M22）90.79万吨，推断的内蕴经济资源量（333）1439.55万吨。

（2）近年开采量

2004年12月底至2011年12月底，采用综采放顶煤工艺，估算采出1096.77万吨。

（3）现剩余保有资源量

估算现柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿范围内剩余保有资源量974.51万吨，其中：

探明的经济基础资源量（111b）326.4万吨，控制的经济基础资源量（122b）87.49万吨，探明的边际经济基础资源量（2M11）58.09万吨，控制的边际经济基础资源量（2M22）144.99万吨，控制的次边际经济资源量（2S22）19.19万吨，推断的内蕴经济资源量（333）338.35万吨。

2、矿井工业资源/储量：

（111b）+（122b）+（2M11）+（2M22）+（333）*0.85=326.4+87.49+58.09+144.99+338.35*0.85=904.57（万吨）

3、全井田设计可采储量

（1）矿井设计资源/储量

矿井工业资源/储量减去各种永久性煤柱损失后（井田边界煤柱4.03万吨）为：

900.54万吨。

（2）盘区回收率

根据矿井的煤层厚度、开拓部署及采煤方法，依据《煤炭工业设计规范》确定盘区回收率为75%，放顶煤工作面回收率为83%，高档普采工作面回收率为95%。

（3）矿井设计可采储量

矿井设计资源/储量减去工业场地煤柱68.90万吨、井筒煤柱21.30万吨及主要巷道煤柱213.36万吨后乘以盘区回收率为：

447.74万吨，考虑工业场地及井筒煤柱回收18.04万吨（回收率20%），主要巷道煤柱回收64.01万吨（回收率30%），煤柱总回收82.05万吨，则全井田可采储量为：

529.79万吨。

表2.1-2矿井设计可采储量汇总表单位：

万吨

煤层

矿井工业资源/储量

矿井永久煤柱

损失

设计资源/储量

工业场地和

主要井巷煤柱

回

收煤

柱

矿井可采储量

井田

境界

小计

工业

场地

井筒

主要

巷道

4-2

904.57

4.03

900.54

68.90

21.30

213.36

303.56

82.05

529.79

4、矿井后期可采储量

（1）按100万吨/a开采的工作面

42206工作面、42204工作面、42202工作面、42209工作面按现生产能力（100万吨/a）开采，其合计可采储量为254.79万吨。

、42206工作面

综采放顶煤工作面，煤厚3.77～5.22m，取5.2m，则:

可采储量

Q=393×

105×

5.2×

1.4×

0.83=249340（万吨）约24.93（万吨）

、42204工作面

综采放顶煤工作面，煤厚3.77～5.22m，取平均值5.0m，则:

Q=1216×

125×

5×

0.83=883120（万吨）约88.31（万吨）

、42202工作面

、42209工作面

综采放顶煤工作面，煤厚1.4～5.2m，取平均值3.5m，则:

Q=1007×

130×

3.5×

0.83=532411（万吨）约53.24（万吨）

（2）矿井后期可采储量

矿井可采储量减去上述工作面储量，则矿井后期可采储量为：

274.99万吨，其中正规工作面192.94万吨，煤柱回收82.05万吨。

4、安全煤柱

设计留有安全煤柱的地面建筑物、构筑物及计算参数确定如下：

①、工业场地、井筒及地面建筑物、构筑物等保护煤柱采用垂线法计算。

②、计算保护煤柱时，表土层移动角φ=45°

，基岩移动角δ=72°

，下山移动角γ=71°

，上山移动角β=73°

工业场地围护带宽度按20米计。

③、井田边界保护煤柱为20m，采空区边界保护煤柱为20m。

、大巷、下山间保护煤柱为30m。

第二节矿井生产能力及服务年限

一、矿井工作制度

矿井年工作日为330d，作业方式为每天四班作业，三班生产，一班准备，日提升时间为16小时。

二、矿井后期生产能力

1、矿井后期正规工作面生产能力的确定

矿井设计生产能力是一个与井田地质构造、水文地质条件、煤炭资源量及煤质、煤层赋存条件及建井条件、采煤机械化装备水平等诸多因素有关的综合问题。

矿井现在经核定生产能力为100万吨/a，矿井后期正规工作面生产能力宜为60万吨/a或45万吨/a的矿井。

设计从以下几个方面对设计生产能力进行论述：

（1）资源/储量及采煤工艺

煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。

矿井后期可采储量为：

后期正规工作面设计生产能力60万吨/a，则服务年限3.2a，尽管服务年限较短，不满足《煤炭工业矿井设计规范》的要求。

但由于采用综采放顶煤工艺，如设计生产能力为45万吨/a，采煤机一开便超产。

因此，从资源/储量及采煤工艺分析，矿井后期正规工作面合理的生产能力应为60万吨/a。

（2）煤层赋存情况及开采技术条件

矿井后期尽管为边角煤，从煤层的厚度、水文地质条件及地质构造、瓦斯含量、煤层顶底板岩性稳定性以及目前矿井的生产状况来分析，矿井60万吨/a的生产能力是可行的。

（3）矿井开采的外部条件

目前矿井主运输系统、辅助运输系统、通风系统、排水系统、压风系统等能力经核定，均满足矿井100万吨/a的生产能力，如果能力过小，对现有设施系统是一种浪费。

综上所述，确定矿井后期正规工作面设计生产能力为60万吨/a。

2、矿井后期煤柱回收生产能力

矿井后期煤柱回收82.05万吨，煤柱回收采用巷柱式炮采，生产能力应为30万吨/a。

三、矿井后期服务年限

1、矿井后期正规工作面服务年限

经计算，矿井后期正规工作面可采储量为192.94万吨，则矿井服务年限为：

ＺＫ192.94

T=———=———=3.2（a）

A60

式中：

T—计算服务年限，a；

ZK—可采储量，万吨；

A—矿井年产量，万吨；

2、矿井后期煤柱回收服务年限

经计算，矿井后期煤柱回收可采储量为82.05万吨，则矿井服务年限为：

ＺＫ82.05

T=———=———=2.7（a）

A30

3、矿井后期服务年限

3.2+2.7=5.9（a）

矿井后期服务年限5.9年，其中正规工作面3.2年，煤柱回收2.7年。

第三节矿井后期开采设计方案

一、井田特征

1、本井田地质构造较简单。

2、煤层埋深较大，埋深为240m～450m。

3、后期煤层厚度变化较大，煤层厚度一般0.8～4.9m。

4、煤层倾角不大，为3～5°

5、矿井为低瓦斯矿井，煤层为易自燃煤层，煤尘具有爆炸性。

二、后期开采设计方案

经对矿井的开拓布局、井巷现状以及矿井提升、运输、通风、排水等主要生产环节的实际情况及存在问题进行井上、下实地调研了解，现有生产系统比较完善，矿井主运输系统、辅助运输系统、通风系统、排水系统、压风系统等能力经核定，均满足矿井100万吨/a的生产能力，继续利用现有生产系统。

矿井生产后期在一盘区中部布置南北向三条大巷（一盘区皮带运输大巷、一盘区轨道运输大巷、一盘区回风大巷），在二盘区布置南北向两条上山（皮带运输上山、回风上山），主要巷道均布置在煤层中。

鉴于剩余煤层厚度变化较大，为提高资源回收率，能布置长壁工作面的尽可能采用机采，能采用综采放顶煤的区域尽可能采用综采放顶煤采煤工艺，井巷煤柱采用巷柱式炮采由远及近、由易到难预以回收。

考虑单体液压支柱的可缩范围，0.97米以下煤层采用残采（因薄煤层范围较小、上机采及小支柱不经济）。

考虑采煤机的采高，1.3米以下煤层采用炮采（因薄煤层范围较小、上小采煤机不经济）。

1.3米以上煤层采用机采。

形状正规且煤层大于1.5米处布置轻型综采放顶煤工作面，形状不正规处布置高档普采工作面

第四节井田开拓

一、井筒特征

1、主斜井

主斜井采用大倾角胶带输送机提煤，井筒倾角23°

，斜长681.7m，净断面5.7m2，设计掘进断面7.8m2。

内设台阶、水沟等，主要担负矿井提煤任务并兼作进风井。

2、副斜井

副斜井为单轨串车提升（设置人车）。

井筒倾角23°

，斜长697.8m，净断面8.2m2，设计掘进10.6m2。

砼轨枕，轨型24kg/m，轨距600mm。

主要任务是上、下人员，运料提矸并兼作进风井。

3、回风斜井

回风斜井倾角25°

，斜长468m，净断面5.6m2，设计掘进断面7.4m2。

内设台阶、水沟等，主要担负矿井回风任务，并兼作矿井安全出口。