万祥煤矿1050m水平延深设计说明书资料Word格式.docx
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前言……………………………………………………………………….8
第一章矿井概述……………………………………………………….9
第一节矿区概况……………………….………………………9
第二节井田地质特征…………………………………,,……..11
第三节井田开拓方式.....…………………………………......37
第四节矿井延深的必要性.......................................................39
第二章开采范围与生产能力...............................................................40
第一节开采范围及储量...........................................................40
第二节生产能力与服务年限...................................................43
第三章矿井开拓...................................................................................44
第一节水平延深方案的选择...................................................44
第二节井筒及井底车场...........................................................47
第四章采区设计...................................................................................49
第一节采区地质特征...............................................................49
第二节采区生产能力及服务年限...........................................49
第三节采煤方法及采区参数...................................................50
第四节采区巷道布置...............................................................50
第五节采区车场及硐室...........................................................51
第六节采煤工作面配备和生产能力验算...............................51
第七节采掘工作.......................................................................51
第五章矿井生产系统与主要机械设备...............................................52
第一节矿井通风.......................................................................52
第二节矿井运输提升...............................................................62
第三节矿井排水.......................................................................70
第四节矿井压风.......................................................................80
第五节延深工程量...................................................................82
第六章矿井供电...................................................................................85
第一节矿井供电系统...............................................................85
第二节供电设备选型...............................................................85
第三节照明与通讯...................................................................87
第七章安全技术措施...........................................................................88
第一节预防瓦斯和煤尘爆炸...................................................88
第二节防止水患.......................................................................90
第三节预防火灾.......................................................................90
第四节其它事故的预防...........................................................91
第八章劳动定员与主要技术经济指标...............................................92
第一节劳动定员与劳动生产率...............................................92
第二节主要技术经济指标.......................................................92
前言
一、概况
万祥煤矿是一个已有50余年开采历史的大型现代化矿井，矿井于1958年建井，1960年简易投产，设计生产能力60万吨/年，矿井开采煤层多、范围广，通风系统十分复杂。
井田开拓方式为立井、斜井联合开拓，采煤方法为走向长壁式全部陷落法开采。
该矿目前开采至-740m水平，垂深已达千米，近几年来万祥煤矿经过改扩建技术改造，实际生产原煤60万t/a。
万祥煤矿现开采3、19煤层，第一水平（±
0m水平）、第二水平（-150m水平）、第三水平（-350m水平）已经结束，现生产水平为第四水平（-740m水平）。
后六采区十九层煤储量800万吨正在开拓，接续十分紧张。
二、设计依据
⑴山东能源新矿集团有关文件。
⑵山东省莱芜煤田万祥煤矿深部区勘探报告。
⑶国家煤炭安全监察总局2011年版《煤矿安全规程》。
⑷中华人民共和国煤炭工业部编制1994年版《煤炭工业矿井设计规范》。
⑸国家煤炭工业局制定《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》。
三、设计原则及特点
1、充分利用现有生产系统，延深采用暗斜井方式。
2、为减少压煤量，延深暗斜井井筒位置选择在副立井保护煤柱内，井筒受采动影响小，对后期回收井筒煤柱也有利。
3、首采区布置在F3-1断层以西，上水平后六采区以北，以达到对奥灰水的疏水降压作用。
4、井筒、井底车场及大巷尽量布置在坚硬岩层内，以充分适应矿井深部地压大、巷道易变形的特点。
四、存在的主要问题及建议
1、随着矿井开采深度的增加，地温问题日益严重，应作进一步分析论证，采取有效措施，解决地温热害问题。
2、随着开采深度的增加，发生冲击地压的危险程度也增大，应进一步加大对冲击地压规律的分析、研究，以便采取有效手段进行治理。
3、进一步加强对深部矿井开采矿压显现的观测、分析、研究，探索出一条适合万祥煤矿特点的有效支护方式。
4、对矿井深部的储量和地质构造应进一步探明，以进一步延长矿井服务年限。
第一章矿井概述
第一节矿区概况
一、矿井位置及交通
万祥煤矿井位于山东省莱芜市莱城区辛庄镇和钢城区颜庄镇，地理坐标：
东经117°
44′40"
～49′24"
，北纬36°
8′04"
～10′58"
。
范围西至F2-1断层与西港、南冶井田相邻；
东部边界为F6断层与潘东井田相邻。
浅部至各煤层露头，深部到-800m标高，平均走向长4.7km，倾斜长3.1km，面积约14.2km2。
延深区位于莱城区辛庄镇，万祥井田深部，坐标位置：
45′00″～117°
50′00″，北纬36°
8′45″～36°
11′15″。
南边界为煤19的-800米等高线的地面投影位置，北边界为煤3的-1050m米等高线的地面投影位置，西边界为F秦家洼断层位置，东边界为F6断层位置，东西走向长约8500米，南北宽约1300米，面积约10.1平方公里。
万祥煤矿南距磁莱铁路颜庄火车站一公里，矿区专用铁路运输线在颜庄站与磁莱铁路接轨，并与莱芜发电厂相通。
穿越矿区的磁莱铁路西经磁窑与津浦线接轨，北经临淄与胶济线接轨，可通达全国各地，另外还有205国道及博莱高速公路从矿区经过，可达淄博、莱芜、新泰等地，交通十分方便。
详见交通位置示意图1-1-1。
图1-1-1交通位置示意图
二、自然地理
1、地形地貌
本区为山间盆地缓丘陵地带。
南有黄扬山和老虎岭，北有崖下山和王子山，地面标高＋256.9～+209.6m，高差47.3m，为半缓地形，呈扇形东西分布，东北高西南低。
2、主要河流
小汶河流经万祥井田西部，辛庄河流经本区的东北部，经盘龙河汇入小汶河，是本区的主要地表河流，流经本区时河谷宽250～340m，为一季节性河流，历年最大洪水多发生在7月份。
区内尚有数条冲沟，雨季成溪，旱季干涸。
3、气候及地震烈度
本区具有温带季风型大陆性气候特点，四季分明。
历年最高气温42.5℃（1955年8月11日），最低气温－22.5℃（1957年2月11日）。
年总降水量226（2002年）～1529mm（1990年），雨季一般在七、八、九月，一次降雨量最大者为333.2mm（1996年7月25日）。
常年以东北风为主，最高风速25m/s以上。
1983年4月25日，万祥煤矿曾受龙卷风袭击。
结冰期为一般为每年的十一月上旬至次年三月中旬，冻结深度0.50m左右。
本区地震烈度为7度，地震动加速值0.1g。
第二节地质特征
一、区域地层
莱芜煤田位于鲁中隆起的凹陷盆地内。
南部和新汶煤田、北部和章丘煤田毗邻，三煤田之间由莲花山断和梁坡断层隔开。
莱芜煤田的总体构造形态为单斜构造，自南向北依次发育的地层有太古界、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、古近系和第四系。
石炭系地层与奥陶系呈平行不整合接触，侏罗系地层则与古生界呈角度不整合接触。
在煤田浅部古近系地层以角度不整合覆在古生界或中生界之上，第四系地层以角度不整合覆于侏罗系或古近系之上。
详见表1-2-1。
各地层主要岩性特征表表1-2-1
地层
厚度（m）
主要岩性特征
界
系
新
生
KZ
第四系（Q）
0～24
黄土层和含水砂砾层。
古近系
（E）
0～1200
官庄组：
上段为石灰质砾岩夹红色砂岩，中段为灰绿、灰黄色粘土岩、砂岩，下部为红色砂岩、石灰质砾岩，分选磨圆差。
煤田中东部有大片火成岩出露。
该组地层中火成岩广泛侵入。
中
MZ
侏罗系
（J）
0～790
上侏罗统蒙阴组（J3）：
上部为暗红色细砂岩、粉岩，有时夹灰绿色粉砂质泥岩，下部为紫色中粒、细粒长石石英砂岩，泥质胶结，交错层理发育，其中部和底部具杂色石英质砾岩。
古
PZ
二迭系
（P）
＞240
石盒子组（P12+P21）：
上部为为灰色、灰绿色、紫红色、灰黄色粘土岩间夹粘土质砂岩，含A层铝土岩，下部为棕色、灰绿色石英质砂岩，底部为棕色、紫色粗～细粒石英砂岩。
厚度＞150m。
山西组（P11）：
灰色、灰白色中、细粒钙质砂岩夹灰色、深灰色粉砂质泥岩、泥岩，含可采煤层2层，局部可采煤层1层，不可采薄煤层2层。
厚度90m左右。
煤田东部有火成岩侵入。
石炭系
（C）
190～250
太原组（C3）：
灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩、钙质～泥质胶结细、粉砂岩，夹薄层灰岩、泥灰岩3～4层，含可采煤层1层，局部可采煤层2层，不可采薄煤层5层。
厚度160～192m。
本溪组（C2）：
灰紫、灰黄色粘土岩、砂质泥岩，夹灰岩、砂岩，底部为G层铝土岩和山西式铁矿层。
厚度30～90m。
煤田中东部有火成岩侵入。
奥陶系
（O）
850
灰色厚层状石灰岩，夹薄层泥岩、泥灰岩，下部为白云质灰岩，含燧石。
有火成岩侵入。
二、延深区地层
万祥井田位于莱芜煤田东部，属华北型石炭二叠系含煤地层，包括石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下上统石盒子组。
煤系基底为奥陶系石灰岩。
煤系上部依次为侏罗系蒙阴组、古近系官庄组、第四系。
地层由老到新分别叙述如下：
（一）奥陶系（O1+2）
为煤系地层的基底地层，厚800余米。
上部岩性以灰色、浅灰色中厚层状石灰岩为主，顶部质较纯，中下部多为浅灰色白云岩、白云质石灰岩及泥灰岩等，含珠角石化石。
本区钻孔揭露该地层最大厚度为101.79m（03-2#）。
井田南部地表有大面积出露。
奥灰以其顶界面与上覆本溪组地层呈假整合接触。
（二）石炭系
1、石炭系中统本溪组（C2）
勘查区内本组地层厚度60.25（01-5#）～87.10（03-1#）m，平均65.35m。
以海相沉积为主。
主要由粘土岩、石灰岩及少量砂岩组成。
底部为含铁质杂色粘土岩与奥陶系石灰岩假整合接触。
本组地层含石灰岩2～3层：
六灰、五灰和小五灰。
五、六灰层位稳定，是良好的区域对比标志层。
局部夹有第20煤层。
五灰上部为小五灰，五灰局部有分层或与六灰合层现象。
本组地层以小五灰顶（或煤19底板下的砂岩底界）与太原组呈整合接触。
2、石炭系上统太原组（C3）
是本区主要含煤地层。
厚度143.95（03-2#）～168.20（03-7#）m，平均155.14m。
本组为海陆交互相沉积，旋回结构和粒度韵律明显，旋回中的岩相较齐全。
岩性以深灰色粉砂岩和灰色至灰绿色中细砂岩为主，夹有少量粘土岩和一至四层薄层石灰岩。
泥岩多在粉砂岩和石灰岩过渡处，粘土岩多在煤层底板。
本组泥炭沼泽相发育，共含煤13层（第7至19层煤），主要可采煤层为煤7和煤19。
煤7为极薄煤层局部可采，煤19为中厚煤层，含夹矸0～2层，全区稳定可采。
在煤层附近的粉砂岩中可见芦木、鳞木等化石。
该组地层中一、三、四层灰岩稳定，是煤层对比的主要标志层。
本组地层与山西组分界为6煤层之下的钙质胶结的砂岩底部，呈整合接触。
（三）二叠系
1、二叠系下统山西组（P11）
该组厚度77.05（01-5#）～131.20（01-3#）m，平均106.29m。
为纯陆相沉积含煤地层。
主要以灰色中细砂岩和深灰色粉砂岩为主，夹少量泥岩。
砂岩、粉砂岩和泥岩之间常为过渡关系，且交互成层，多为泥质胶结，斜层理较发育。
本组共含煤六层（第1～6层煤），其中可采或局部可采煤层2层（第3、4煤层）。
在煤层附近的粉砂岩中见有大羽羊齿和苛达等植物化石。
本组地层与石盒子组地层分界为第1煤层基本顶的灰白色中粗砂岩底面，呈整合接触。
2、二叠系上下统石盒子组（P12+P21）
本组地层在勘查内比较发育，厚度138.90（03-6#）～276.75（03-5#）m，平均191.54m，主要以杂色粘土岩为主，其次是灰白或浅灰白色石英砂岩及灰绿色粉砂岩。
本组夹有一层A层铝土岩，厚度1.40～5.90m，平均3.14m。
可作为地层对比的辅助标志层。
A层铝土岩下距第3层煤128.80（03-3#）～151.60（03-5#）m，平均140.21m。
本组地层与蒙阴组的分界为蒙阴组下部的砂砾岩底面，呈角度不整合接触。
（四）侏罗系上统蒙阴组（J3）
以角度不整合覆于石盒子组地层之上。
该组厚度131.50～408.93m，平均342.69m，以厚层状紫红色细砂岩为主，夹有中粗砂岩和浅灰色粉砂岩。
多为泥质胶结，胶结物中含铁质。
其底部有一层砂砾岩，砾石成份为片麻岩、石英岩、砂岩等。
该组地层中有岩浆岩体侵入。
该组与上覆地层古近系官庄组的分界为官庄组下部砾岩底面，呈角度不整合接触。
（五）古近系官庄组（R）
勘查区内所有钻孔均有揭露，由南向北逐渐增厚，钻孔揭露厚度257.70m（03-2#）～（03-7#）996.25m。
该组地层有火成岩侵入。
主要为砖红色粘土质粉砂岩，夹有浅灰色、灰色粉砂岩。
该组上部为厚层砾岩，厚达数百米，砾石成份为石灰岩，钙质胶结。
下部为底砾岩，砾岩成份为石灰岩、石英岩、砂岩等，泥质胶结，胶结物中含铁质，较松散。
该组地层中有大量岩浆岩体侵入。
该组上部与第四系冲积层呈不整合接触。
（六）第四系（Q）
厚度为0～12.37m，平均3.63m。
主要为褐黄、棕黄色粘土，勘查区东西两翼靠近河流，第四系较厚且下部含砂砾层，近河床和冲沟处有含水砂砾层一般厚度3～4m，属古河床及河漫滩沉积，中部由古近系红砂岩风化而成，厚度较薄甚至缺失。
三、地质构造
延深区内的基本构造形态属简单的单斜构造，地层走向300°
～320°
，倾向NE，倾角一般为24°
～38°
，西部缓，中部陡，浅部缓，深部陡。
区内共有大中型断层8条，方向性明显，其中北西向断层2条（梁坡断层、F10），北东向断层3条（F秦1、F3-1、F3-2），近东西向断层3条（F8-1、F7、F9）。
全部为正断层，大都是北盘上升，南盘下降。
现将本区内主要断层分述如下：
第一组：
NW向断层
1、梁坡断层（F梁）：
本区东北边界断层，为区域性大断裂。
正断层，走向310°
～330°
，倾向SW，倾角75°
，落差>
1500m。
上升盘有太古界花岗片麻岩出露，下降盘的地表则为古近系的红砂岩及砾岩，地面露头多处控制，有15条地震测线控制，属查明断层。
2、F10断层：
位于延深区中部，正断层，走向320°
，倾向SW，倾角65°
，落差0～67m，在F3-2和F7断层之间发育。
区内延展长度2100m。
90-1#钻孔穿过，有3条地震测线控制。
属基本查明断层。
第二组：
NE向断层3条
1、秦家洼断层（F秦1）：
井田西北部边界断层，正断层，走向35～50°
，倾向SE，倾角60～75°
，落差350m，区内延展长度750m，6条地震线控制，03-3#钻孔揭露该断层，90-3#钻孔控制内摆，属查明断层。
2、F3-1断层：
位于延深区中部，正断层，走向NE40～60°
，倾向SE，倾角60～70°
，落差10～40m，203#、207#、03-6#钻孔穿过，5条地震线控制，区内延展长度1200m，属基本查明断层。
3、F3-2断层：
位于延深区中部，为正断层，走向NE50～70°
，倾向SE，倾角65°
，落差25～50m，01-4#钻孔穿过，5条地震线控制，该断层在井田浅部与F3-1断层合并成一条断层即F3断层。
F3-2断层区内延展长度1200m，属基本查明断层。
第三组：
近东西向断层3条
1、F8-1断层：
位于延深区中部，正断层，走向东西，倾向S，倾角35°
～50°
，落差0～20m，切割F10断层，区内延展长度500m。
前四运输机上山穿过，1条地震测线控制。
为基本查明断层。
2、F7断层：
位于延深区中部，为正断层。
走向东西，倾向S，倾角45～70°
，落差100～150m，向深部落差变大，有63-07#、潘7#、213#、214#、90-4#、01-2#钻孔穿过，-740东大巷石门穿过，-550m以上已有多处巷道揭露，为查明断层。
该断层在第4和检1线间有一分支F7-1断层，436东回风巷、436东运输巷揭露，213#钻孔穿过，为查明断层。
3、F9断层：
位于延深区的东南部，正断层，走向80～100°
，倾向S，倾角60°
，落差0～50m，延展长度1600m。
1193东付巷、1193东主巷穿过，9-1、223钻孔穿过，深部落差增大，属基本查明断层。
除以上断层外，区内还发育了4条小断层。
f2位于延深区西部，走向NE，倾向SE，倾角60°
，落差0～15m，03-1号钻孔揭露。
f3位于延深区西北部，走向SE，倾向SW，倾角50°
，落差0～10m，03-5号钻孔揭露。
f4位于延深区中部，走向NW，倾向SW，倾角50°
，落差0～10m，有2条地震测线控制。
f5位于延深区东部，走向SE，倾向SW，倾角50°
，落差0～15m，01-5号钻孔揭露。
部分钻孔见断层情况及各断层控制情况详见附表1-2-2和1-2-3。
钻孔揭露断层情况一览表表1-2-2
孔号
断层
名称
破碎带深度（m）
破碎带厚度（m）
断缺层位
落差（m）
7-2
F9-1
811.07
3.60
煤2底板至煤4顶板之间
20.0
8-3
F7-1
815.00
3.80
煤4底板至煤7顶板之间
5.0
223
F9
862.10
18.10
石盒子组底界至煤7顶板之间
40.0
90-1
F10
1106.20
22.60
煤13底板至煤19顶板之间
60.0
90-4
F7
1179.30
38.90
煤11至奥灰
100.0
01-2
1331.85
9.60
煤11至四灰之间
70.0
1366.0
4.30
四灰至五灰
30.0
01-4
F3-2
1279.80
1.
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