东坡矿井概况.docx
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东坡矿井概况
第二章矿井概况
2.1矿井基本情况
矿井名称:
陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿(以下简称东坡煤矿)
企业性质:
国有
法人代表:
惠武功
井田面积:
32.3484km2
可采储量:
39.137Mt
开采煤层:
5-2煤层
生产能力:
1.05Mt/a
服务年限:
24.8a
2.2矿井地理概况
2.2.1交通位置
东坡煤矿位于铜川矿区的最东部,西距铜川市37km,行政区划隶属铜川市印台区高楼河乡管辖。
咸(阳)—铜(川)铁路运煤专用线、铜(川)蒲(城)305二级省道均穿过矿区,交通运输条件便利。
2.2.2地形地貌
东坡井田地处渭北黄土高原,由南部郗家塬-贾家塬、东南部贺家塬-牛家塬等黄土塬组成。
塬上地势平坦,为良好的耕地。
地势总体南高北低,区内最高高程+1020m,最低高程+798m,一般高程+930m。
相对高差最大222m。
2.2.3气象与地震
本区属温带大陆性半干旱气候,蒸发量大,降雨量小。
根据铜川市气象台资料,历年平均降水量589.2mm,最小降水量(1977年)为353.8mm,最大降水量(1983年)为889.4mm,年最大积雪深度150mm(1963年9月)。
年平均气温10.6°C,最高气温37.7°C(1966年6月21日),最低气温-20.1°C(1955年1月9日)。
年平均蒸发量1640.1mm。
最大冻土深度540mm(1967、1968年)。
据国家地震局兰州地震大队地震资料,矿区地震裂度为七度左右。
2.3矿井地质概况
该矿井田位于鄂尔多斯台向斜南缘,井田总体构造形态为走向近东西、倾向北、具波状起伏的单斜构造、产状平缓、倾角5~15°。
同时发育有多条走向近东西到北东东向高角度正断层,全为隐伏煤田。
2.3.1地层
本井田地层组成较简单,地层状况参见表2-1。
煤系地层属上石炭统太原群(C3t),以沙质泥岩、泥岩为主,夹1~2层石灰岩、砂岩及7~10层煤层组成石煤系地层厚度局部变化较大,一般为10~30米,平均25米,含煤系数为15%。
表2-1地层状况表
地层
厚度(m)
描述
界
系
统
群(组)
符号
新生界
第四系
Q
20-120
黄土为主,与下部地层不整合接触。
古生界
二迭系
上
统
石千峰组
P22
150-250
一般只有下段,以厚层砂岩为主夹杂色粉砂岩
上石盒子组
P21
30-200
灰绿、兰灰色薄至厚层砂岩、粉砂岩及页岩互层
下
统
下石盒子组
P12
40-130
灰白、黄绿色砂岩及紫色粉砂岩、页岩互层
山西组
P11
28-120
灰色砂岩及灰黑色页岩为主,夹薄煤1-3层。
石炭系
上
统
太原群
C3t
10-134
为本井田主要含煤地层,以灰黑色页岩为主,夹1-2层黑色石灰岩及砂岩。
含1-4层可采及局部可采煤层,
与下部地层假整合接触。
奥陶系
中下统
马家沟群
O1+1
上部:
为黑色薄层状石灰岩
下部:
为灰白色厚层状石灰岩
2.3.2构造
褶曲
主要褶曲轴的走向近东西
(1)井家堡倾伏背斜:
轴向近东西,两翼倾角4°,向东伸入高阳井田。
(2)南沟向斜:
为不对称向斜构造,地层倾角南陡(5°)、北缓(3°)
(3)井家原背向斜:
轴向近东西,西部高、东部低。
向斜南翼宽、北翼窄,而背斜南翼窄、北翼宽。
向东进入高阳井田,向西伸入鸭口井田。
(4)贾家塬向背斜:
由两个较小背斜夹一个较大的向斜组成,轴向近东西。
断层
井田范围内最大断层为高阳正断层,落差95~206m,走向近东西,断层面倾向北,倾角70°,南盘上升,北盘下降。
其附近有中小断层相伴。
井田以东的白龙潭、南加禄两个正断层有向本井田延伸的趋势,有可能到本井田内造成断裂带。
井田内中小型断层已揭露的有:
1#断层带:
位于井筒以东500m处。
由两组小正断层组成。
其中以走向北东,倾向北西一组为主;走向北东东,倾向南南西一组为次。
落差最大达30m,走向北东,宽约150m,长达2000余m。
2#断层带:
位于1#断层带以东约700m。
走向北东倾向北西一组小正断层为主,走向北东东,倾向南南西一组为次。
落差最大达17m,断层带走向北东,宽300m,延长1000m以上。
井田有三组节理发育,以北东一组为主,北东东一组次之,再次是近东西向一组。
另外,井田内存在有陷落柱(无碳柱),已发现较大者有两个,其水平切面形状为椭圆形,长轴方向为北东,短轴方向为北西(一为井下火药库东,长150~200m,宽约75m;二为西大巷,长100m以上,宽约50m)。
其次,井田内小断层、地鼓、压梁(构造薄煤带)层出不穷。
2.4煤层
井田内共有4层可采煤层。
煤层赋存情况见表2-2煤层特征表。
5-2煤为区内主采煤层。
一般厚1.7~2.8m,平均2.56m,局部不可采,不可采部分多属小型构造薄煤带;5-1、6#、10#三层煤均为局部可采煤层。
表2-2煤层特征表
层序
两极厚度
夹矸厚度
煤层倾角
(度)
顶板岩性
可采范围
煤层间距(m)
发火期
平均厚度
(m)
层数
(m/层)
底板岩性
5-1
0~2.06
0.296
0~0.38
0~3
0~20
砂岩砂质页岩
局部
0
0.58~6.32
2.13~12.34
1.0~20.71
无
砂岩砂质页岩
5-2
0.1~6.89
2.43
0.1~0.5
1~3
0~20
砂岩,砂质页岩,页岩
主采
无
砂岩页岩
6#
0~2.90
0.56
0.1~0.6
1
0~20
砂质页岩,页岩
局部
无
页岩
10#
0~2.96
0.19
0~0.43
0~3
0~28
页岩,砂质页岩
局部
无
铝土页岩,页岩
2.5开采条件
2.5.1煤层顶底板岩性
5-2煤直接顶主要由裂隙较发育的泥岩,砂质泥岩和粉砂岩组成,局部夹薄层细砂岩、中砂岩,厚度0~13.93m,一般厚4~8m。
其分布规律以中部和西北部较厚,东部和北部较薄为特征。
主要力学性质见表2-3。
表2-3煤层直接顶力学性质表
岩性
抗压强度(kg/cm2)
(最小~最大)/平均
抗拉强度(kg/cm2)
(最小-最大)/平均
泥岩
91~358/168
9~35/16
砂质泥岩
311~705/478
26~69/45
粉砂质
210~442/269
21~48/32
细砂岩
735~908/910
-98/89
按传统顶板分类方法,5-2煤直接顶属不稳定-中等稳定顶板。
伪顶仅在矿区西南部和北部有小面积分布,一般厚0.3m左右,岩性为炭质泥岩、泥岩。
老顶为灰白~浅灰白~中细粒局部粗粒砂岩,即K4标志层。
厚0.60~22.71m,一般8~12m。
致密坚硬,含黄铁矿结核,发育NW和NEE方向的两组节理,具交错层理,波状层理,层面富含大量云母片及炭屑,因而放顶时有时会分层垮落。
主要力学性质见表2-4。
表2—4煤层老顶力学性质表
抗压强度kg/cm2
抗拉强度kg/cm2
抗剪
强度
kg/cm2
抗冲击强度kg/cm2
弹性模量1×106kg/cm2
泊
松
比
内摩
擦角
(度)
凝聚力
kg/cm2
最小
617
58
0.32
0.19
37
63
最大
1546
151
0.36
0.23
46
65
平均
1023
93
18
0.34
0.21
41.5
64
据矿压观测资料,5-2煤老顶周期来压显现明显,周期来压步距为6~9m,初次来压步距以周期来压步距的2~4倍计算则为12~36m;结合直接顶厚度4~8m与采高2m的比值N为2~4,按81年《缓倾斜煤层顶板分类方案》,5-2煤老顶属Ⅱ级。
底板在东部以灰色、灰白色、坚硬、裂隙发育的石英细砂岩(K3)为主,厚0.20~3.95m,一般为1~2m左右,抗压强度320~1085kg/cm2;平均743kg/cm2;抗拉强度28~106kg/cm2;平均67kg/cm2;局部有厚0~1m,一般为0.4m的薄层泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩伪底。
由东向西,底板渐变为灰白、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩,厚1.35~3.20m,一般2.5m。
总之,煤层底板多属较软弱岩层,遇水受压易膨胀。
2.5.2矿井瓦斯
陕西省煤炭生产安全监督管理局“陕煤局发[2011]4号”文《关于2010年度矿井瓦斯等级鉴定结果的通知》对该矿瓦斯等级做出批复,该矿瓦斯绝对涌出量3.46m3/min,相对瓦斯涌出量1.63m3/t,CO相对涌出量3.89m3/t,属低瓦斯矿井。
2.5.3煤尘爆炸性
国家安全生产重庆矿用设备检测检验中心2008年11月24日检测该矿5-2煤层煤尘具有爆炸性。
2.5.4煤层自燃倾向性
国家安全生产重庆矿用设备检测检验中心2008年11月11日,检测该矿5-2煤层自燃倾向性为Ⅲ类不易自燃煤层。
2.6水文地质条件
2.6.1含水层
1、地表水系
本区西北部的白石河由西向东流入林皋水库,然后向东不远与广阳河汇合,经白水河流入洛河。
白石河、广阳河、林皋水库两侧冲沟发育,沟壑纵横,沟边树木丛生。
河谷呈“V”字形或“U”字形。
流量:
林皋水库34.01L/s,广阳河456.84L/s,白水河471.01L/s,广阳河自西南而东北流经本矿区,长年流水,于铁王村汇入白水河。
东坡矿附近最高洪水位+842.93m。
2、井田岩层水系
(1)第四系松散层孔隙潜水含水层:
分布于矿区基岩面上,厚度9.47~155.27m,一般塬区厚、沟谷薄。
(2)基岩风化带裂隙含水层:
该层风化裂隙发育,裂隙发育程度随岩层埋藏深度增加而减弱,一般厚度50~60m左右。
(3)上石盒子组中上部相对隔水层(P2S中上):
厚度0~83.74m,该层在井田南部缺失,在有该层存在的地段,可作为上,下含水层的相对隔水层。
(4)上石盒子组底部砂岩裂隙含水层(P2S下):
厚2.58~19.94m,垂直裂隙较为发育,裂隙面可见铁质侵染过褐红色印痕,部分被方解石充填。
(5)下石盒子组中上部相对隔水层(P1S中,上):
厚度81.79m,该层厚度大,区内分布普遍是上下含水层的主要相对隔水层。
(6)下石盒子组底部砂岩裂隙含水层(P1s下):
该层在矿区普遍分布,据个别钻孔岩芯鉴定可见裂隙,但部分被泥质充填。
厚度1.97~18.46m。
(7)下二迭系山西组下部砂岩含水层(P1sh下):
具裂隙,含水层厚5~20m,属含水量较小的含水层。
(8)上石炭系太原群含水层(C3t):
太原组中部石灰岩和砂岩含水层,开采证实含水量甚微。
另外,据区域水文地质资料,奥陶系灰岩为裂隙岩溶含水层,铜川矿区水位+392m,本矿5-2煤层底板最低标高为+540m,5-2层开采过程中不会受奥灰水威胁。
2.6.2矿井涌水量
矿井充水因素分析:
第四系松散层,基岩风化带对井下充水。
煤层老顶山西组底部砂岩即K4砂岩对采场充水。
该矿井下以顶板充水为主,煤层底板也有少量出水。
煤层开采中发现有小断层,但是断层一般无水,个别断层出水,水量也不大。
煤矿井下涌水量与大气降水关系密切,雨季井下涌水量稍大,旱季涌水量变小。
矿区煤层直接充水含水层为山西组底部砂岩与太原群含水层,以及下石盒子底部砂岩含水层;据钻孔抽水试验资料,钻孔单位涌水量0.007~0.024L/s.m小于0.1L/s.m,构造中等,断层稀疏,虽然在矿区东南部,煤矿井下开采过程中发现有断层(落差小于15M),但是井下观测这些断层既不含水,也不导水,补给条件不良,因此本矿区水文地质条件划分为以裂隙充水为主的简单型。
设计中按最小涌水量20m3/h、最大涌水量为150m3/h、正常涌水量为80m3/h,选取水泵型号及管路。
从多年生产实践中看矿井实际涌水量不超过100m3/h。
一般正常涌水量为60m3/h,最大涌水量为80m3/h。
2.7其他开采条件
该矿井无冲击地压;地震烈度为7度;地温情况无异常。
该矿黄土覆层厚,沟谷纵横,加之局部有开采影响,黄土边坡问题较多,地表黄土滑坡、崩塌等地质灾害时有发生。
2.8煤矿生产概况
该矿井田南以煤层露头为界,东部以贾禄沟为界与蒲城地方矿及蒲白朱家河煤矿为邻,西边为鸭口煤矿,北部以林皋无煤区南塬为界(矿区范围33个拐点圈定坐标见煤炭生产许可证),井田面积32.3484km2。
批准开采5-2煤层,开采深度+850m~+530m标高。
2010年末保有地质储量56.396Mt,可采储量39.137Mt,按矿井核定生产能力1.05Mt/a,尚可服务24.8a。
矿井采区回采率为80.8%。
2.8.1开拓开采系统
矿井采用斜井开拓方式,单水平分盘区开采全井田,主斜井安装HYA800/2×200kW大倾角胶带输送机,担负矿井煤炭提升任务(兼进风);副斜井采用串车提升,担负提升矸石、下放材料任务(兼进风);人行斜井为人员提升专用井(兼进风);2号回风斜井为专用回风井。
矿井共含煤4层,主采5-2煤,其余煤层不可采,采用走向(倾向)长壁采煤法,全部垮落法管理顶板,综合机械化采煤工艺。
目前矿井装备2个综采工作面,3个综掘工作面和2个炮掘工作面。
2.8.2通风系统
矿井采用“三进一回”中央对角抽出式通风系统。
人行斜井、副斜井和主斜井进风,2号回风斜井回风。
风井安装2台BDK-8-№24轴流式通风机,其中一台工作,一台备用,配套电机为YBF450S3-8,额定功率2×250kW。
矿井在用1#、2#主要通风机于2009年10月11日由陕西煤矿安全装备检测中心通过检测检验,判定结果为合格(有效期2009年10月11日~2012年10月10日)。
矿井反风采用主扇反转方式实现矿井反风。
2010年10月3日进行矿井反风演习。
反风时间:
当日上午9点至13点。
设备操作到改变风流方向所用时间:
1#主扇为6mim,2#主扇为9mim。
反风时主扇供给风量分别为正常风量的60.2%、61.3%。
均不小于正常供风量的40%,符合规定要求。
2.8.3提升、运输系统
主、副提升:
主斜井安装1台HYA800/2×200kW型大倾角胶带运输机,提升机保护装置齐全,提升能力350t/h,担负矿井原煤提升任务。
副斜井井筒铺设43kg/m单股道,安装JK2.5×1.5/20E型单滚筒提升机1台,变频调速电控,单钩串车提升,提升速度3.84m/s,提升容器为1t矿车,每钩5辆,承担矿井矸石提升,设备、材料下放任务。
行人斜井倾角22.5°,斜长495m。
安装RJY37型架空乘人器1台,采用PLC电控装置,提升速度1.2m/s,承担入井人员升降任务。
井下主、副运输:
井下布置两综采工作面,3个综掘面和2个炮掘面,采掘比2:
5。
805综采工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机、+600m水平胶带输送机运至东二一部胶带输送机,进入+610m水平集中煤仓,仓下东大巷架线电机车牵引底卸式矿车运输到达主井底煤仓,经主斜井胶带输送机提升到地面。
2105综采工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机、扩大区胶带输送机、扩大区一部胶带输送机进入东三集中煤仓,经东大巷架线电机车牵引底卸式矿车运输到达主井底煤仓。
扩大区煤巷掘进煤经4部胶带机输送进入东三集中煤仓,混入主煤流。
东二煤巷掘进煤经东二系统6部胶带机输送进入+610m水平集中煤仓,混入主煤流。
南大巷系统岩巷掘进,矸石经扒斗装岩机装入1t矿车,南、东大巷架线电机车牵引运输到达副斜井井底车场,经副斜井提升到地面,经翻笼翻车装入矸石箕斗,经矸石山绞车提升,入800mm胶带机向山沟排放。
扩大区系统岩巷掘进矸石经扒斗装岩机装入1t矿车,扩大区运输巷蓄电池机车牵引运输,经+590m水平斜巷调度绞车提升,进入东大巷。
东二系统岩巷掘进矸石经扒斗装岩机装入1t矿车,经+600m水平运输巷蓄电池机车牵引运输,+590m水平斜巷调度绞车提升,进入东大巷。
东大巷矸石车经架线电机车牵引运输到达副斜井井底车场,副斜井提升到地面。
2.8.4矿井给水、排水系统
给水:
职工生活用水引自家属区自备水源井,采用125kW深井泵将水泵入地面800m3清水池,补充水源为鸭口上马水厂,通过4吋地沟敷设的PE管向生活区静压供水。
生产用水取自地面800m3水池,通过阀门调节由3台30kW变频水泵、6吋铸铁管道输入主井口侧240m3水池,补充水源引自矸石山800m3水池,静压向地面生产系统和井下消防、洒水供水。
地面排水:
地面采取雨、污水分流排放,雨水经过明沟暗涵排至广高河,生产废水和生活污水经过管道、暗沟排至沉淀水池,经沉淀处理达标后排入广高河。
井下排水:
井下正常涌水量为60m3/h,最大涌水量为80m3/h,排水高度为185m。
在主斜井井底附近设3个中央水仓,总容积为(621+362+399)m3,采、掘工作面涌水经小水泵排至东大巷水沟,自流入井底中央水仓。
中央水泵房安装3台D155-30×8型水泵,沿主斜井井筒铺设2趟6寸焊接钢管排水管道,将井下涌水排至地面300m3沉淀水池,经沉淀处理达标后排至广高河。
2.8.5瓦斯防治系统
采用风排瓦斯、人工检测和自动监控相结合的瓦斯综合防治系统。
矿井成立了以总工程师为首的瓦斯防治管理机制,制定有《东坡煤矿“一通三防”管理制度》,完善了矿井瓦斯监测管理制度、瓦斯检查制度、瓦斯排放制度、瓦斯日报审批制度等管理措施。
矿井设置通风管理科室(配置专职管理人员9人)、通风维修区,设立矿井通风、瓦斯调度(瓦斯监测监控中心兼),建立了42名专职瓦斯检查人员队伍,分三班对井下进行定点和巡回检测。
井下各检测地点设有瓦斯检查记录牌板,落实了矿长和总工程师每日瓦斯报表签字制度,每周一次“一通三防”管理安全例会,瓦斯检查“三对口”(瓦斯检查手册、瓦斯牌板、瓦斯日报)制度、“一炮三检”及“三人联锁放炮制度”等。
掘进通风安装了风电闭锁装置和瓦斯断电仪,井下消灭了盲巷和局部通风机无计划停电停风现象,生产系统无瓦斯(局部)超限现象。
矿井安装了KJ66NF安全生产监测监控系统,实现了矿井瓦斯管理人员巡回检测和系统连续检测的双重监测。
2.8.6防尘、防灭火系统
依靠人工检测与仪器监测相结合,采用消防洒水与消防器材相结合的综合灭火防尘系统。
2.8.7安全监控系统
该矿安装有KJ66NF安全监测监控系统,地面监控室设置监测主机两台(一用一备)。
设有甲烷传感器,一氧化碳传感器,风速、风量传感器,温度传感器,顶板压力、位移传感器。
目前,井下采、掘工作面及矿井总回风巷等共设有13个监测分站。
井下共设甲烷传感器20台,一氧化碳传感器2台,风速传感器6台,风门开闭传感器18台,温度传感器3台,负压传感器2台,烟雾传感器2台,风筒传感器6台,设备开停传感器18台,馈电状态传感器9台。
2.8.8爆破器材储存、使用系统
该矿无地面爆炸材料库,在井下东大巷二下山处建有井下爆炸材料库,储存品种:
二级乳化炸药、1#、5#雷管;允许库存量为:
乳化炸药4500kg,雷管30000发。
现场查看证件,目前有爆破工137人,爆破人员特种作业操作资格证均在有效期内。
2.8.9供电系统
矿井两回路35kV电源引自广阳变电所35kV线路不同母线段,架空线规格LGJ-95mm2,线路长度4.8km。
地面工业广场设35/6kV变电所,安装2台SL7-6300/35/6kV型主变压器,地面变电所设立22台GG-1型高压柜。
安装SCB-630/6/0.4kV变压器两台,为地面坑木场、机修厂、绞车房低压及充电房、腰泵房、运输区供电。
2号风井变电所:
双回路电源采用2趟长度2.5km,架空线规格为LGJ-150mm2、LGJ-70mm2架空线,引自地面35/6kv变电所6kV出线。
所内11台GG-1高压柜。
安装2台S7-315/6/0.4kV型变压器,供压风机及地面照明用电。
主要通风机采用6kV供电。
中央变电所设在副井底车场,两趟6kV电源采用MYJV-3×185mm2型矿用电缆800m引自地面变电所,沿主井敷设至配电峒室,中央变电所安装13台GCKY-1高压开关柜,安设一台KBSG-315/6/0.69kV变压器,给井下车场低压设备供电及大巷照明,安设KBSG-315/6/0.69kV变压器,给井下架线供电。
东三变电所电源引自中央变电所电缆为MYJV22-3×95mm2型,长度3900m。
安装1台KBSG-500/6/0.69kV干式变压器,供东三装车站、东三平台绞车、扩大区一部皮带及室内照明。
9号变电所电源引自中央变电所,电缆为MYJV22-3×95mm2型,长度4200m。
安装1台KBSG-1000/6/0.69kV干式变压器,供东二(一、二部)皮带、590绞车、架空乘人装置、电机车架线及照明。
600变电所双回路电源一回引自东三变,电缆为MYJV22-3×70mm2,长度1600m,另一回引自9号变,电缆为MYJV22-3×95mm2,长度800m。
所内安装1台KBSG-500/6/0.69kV变压器,供东二三部皮带、东二充电房、590水泵及照明用电。
2105变电所电源引自600变电所,一回路电缆为MYJV22-3×70mm2,长度1700m。
二回路电缆为MYJV22-3×95mm2,长度1700m。
所内安装BGP9L-6G高压开关柜14台,615开关柜安设1台KBSG-315/6/0.69kV变压器,供2105回风巷抽水及室内照明。
621、614开关柜为2105工作面移变电源。
622柜为扩大区五部、掘五队移变供电。
626为2105进风巷抽水专线移变供电。
612开关柜为四队移变供电。
623开关柜为四、五队风机移变供电。
901变电所双回路电源引自600变电所,电缆为MYJV22-3×70mm2,长度为1400m。
所内安装13台BGP9L-6G高压开关柜,采取分段母线配电方式;621开关柜供907掘进二队移变电源,622开关柜安装1台KBSG-315/6/0.69kV变压器,供保运队、东二四五六部皮带及照明用电。
623开关柜供907掘进一队移变电源613开关柜设KBSGZY-200/6/0.69kV变压器一、二队风机。
611、612开关柜供805上、下顺移变电源。
南二变电所:
双回路电源引自中央变电所,电缆为MYJV22-3×95mm2,长度分别为2600m。
所内安装所内安装BGP9L-6G高压开关柜11台,采取分段母线配电方式;安装1台KBSG-500/6/0.69kV变压器,供炮掘三队及室内照明。
井下主接地极设在主水仓,接地电阻小于2欧姆,在中央变及各采区变电所配电点、单台设备均设有接地网及局部接地。
2.8.10压风系统
矿井在二号风井工业场地设固定压风机站,安装2台LGD-40/8型和1台LU250W-8.5型螺杆式压风机,压风主干管采用无缝钢管,沿二号风井井筒敷设,采用法兰连接,供岩巷掘进及巷道喷浆用风。
井下在三个变电所分别设临时避难硐室,2吋无缝钢管压风管路已接通,并安装有供气阀门。
2.8.11采暖及供热系统
矿井采用集中供热方式,在工业广场设锅炉房一座,安装SZL6-1.25AⅡP型蒸