柴家沟煤矿后期开采设计说明书.docx
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柴家沟煤矿后期开采设计说明书
陕西集华柴家沟矿业有限公司
柴家沟煤矿后期开采设计
说明书
陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿
二零一二年二月
附图目录
序号
图纸名称
图纸编号
比例
1
资源储量估算平面图
F108-103-1
1∶5000
2
后期开采方式平面图
F108-109-1
1∶5000
3
工作面接续平面图
F108-111-1
/
附录：
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
强度/MPa
弹性模量
/MPa
泊松比
粘结力
/MPa
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
泊松比
内摩擦角/°
粘结力/MPa
强度公式
1#煤样
1
26.24
1.28
14.33
0.23
39.9
3.97
τ=3.97+σ*tg39.9
2
27.69
1.43
7.83
0.24
3
23.43
0.8
7.40
0.24
平均值
25.79
1.17
9.85
0.24
5#煤样
1
23.81
0.86
6.22
0.15
3.93
39.2
τ=3.97+σ*tg39.9
2
18.37
0.95
8.85
0.21
3
22.26
1.24
8.27
0.22
平均值
21.48
1.02
7.78
0.19
9#煤样
1
16.30
1.19
6.13
0.14
6.14
38.2
τ=3.97+σ*tg39.9
2
19.36
2.38
8.99
0.20
3
17.34
0.72
8.54
0.15
平均值
17.77
1.43
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°/MPa
53°/MPa
61°/Mpa
正应力
剪应力
正应力
剪应力
正应力
剪应力
1#煤
1
20.29
20.29
6.55
8.69
3.89
7.03
2
17.04
17.04
4.15
5.51
2.67
4.82
3
17.82
17.82
5.71
7.58
4.06
7.33
平均值
18.38
18.38
5.47
7.26
3.54
6.39
5#煤
1
16.36
16.36
5.44
7.21
2.85
5.14
2
16.06
16.06
5.37
7.12
4.4
7.94
3
14.93
14.93
4.2
5.57
3.46
6.25
平均值
15.78
15.78
5
6.63
3.57
6.44
9#煤
1
19.23
19.23
10.03
13.31
6.72
12.12
2
22.37
22.37
10.03
13.31
4.69
8.47
3
14.00
14.00
3.54
4.7
4.04
7.29
平均值
18.53
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
原始
浸水15a
浸水20a
1#和
3#煤样
1
1.28
1.00
26.24
17.39
15.79
2
1.43
1.09
27.69
19.67
12.94
3
0.8
0.38
23.43
/
/
平均值
1.17
0.82
25.79
18.53
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
序号
指 标
范围
平均
1
灰分Ag（%）
11.07~21.76
14.76
2
挥发分Vr（%）
34.87~41.67
38.45
3
硫分SgQ（%）
0.70~3.14
2.08
4
磷分Pg（%）
0.005~0.056
0.023
5
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
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