亨元顺设计变更说明书174.docx
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亨元顺设计变更说明书174
前言
一、概述
山西灵石亨元顺煤业有限公司位于晋中市灵石县城西南直距16km处坛镇乡坛镇村西北，行政隶属晋中市灵石县坛镇乡管辖。
2009年11月2日，山西省煤矿企业重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发[2009]64号文件下达《关于晋中市灵石县煤矿企业兼并重组整合方案部分的批复》意见，同意晋中市人民政府上报的《晋中市灵石县煤矿企业兼并重组整合方案》。
根据该兼并重组整合方案，以灵石县永吉能源有限公司为主体企业，兼并重组整合原山西天星西堡煤矿有限公司、山西能源产业集团水牛沟煤矿有限公司、山西灵石孙家沟煤矿有限公司和灵石县坛镇乡镇威煤矿及部分新增区。
兼并重组后名称为山西能源产业集团灵石亨元顺煤业有限公司。
山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发［2010］66号文件同意将该矿兼并重组整合主体变更为灵石国泰能源有限公司，整合后企业名称已由山西省工商管理局以（晋）名称变核内【2009】第001389号通知书核准，变更为山西灵石亨元顺煤业有限公司。
2016年3月17日，山西省国土资源厅为该矿批发了新的采矿许可证（证号C1400002009121220046360）。
根据采矿许可证批准重组井田面积19.3717km2,批准开采2～11号煤层，批准重组整合后矿井生产能力为90万t/a。
2011年3月，山西地宝能源有限公司编制完成了《山西灵石亨元顺煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》，2011年7月山西省煤炭工业厅以晋煤规发[2011]1130号文对该地质报告进行了批复。
2012年1月，该矿委托我公司编制了《山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计》（90万t/a），山西省煤炭工业厅以晋煤办基发［2012］157号文对该设计进行了批复。
2012年2月，我公司编制完成了《山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计安全专篇》，由山西煤矿安全监察局晋中监察分局晋煤监晋中字［2012］30号文对该安全专篇进行了批复。
2012年7月6日，山西省煤炭工业厅以晋煤办基发[2012]756号“关于山西灵石亨元顺煤业有限公司兼并重组整合矿井开工建设的批复”，同意该矿开工建设。
由于建设单位在施工4号煤层一采区回风暗斜井160m时发现4煤有采空现象，无法继续掘进，后经井下钻探及地面物探工作，发现矿井设计首采的4煤一采区局部采空和小窑破坏严重，无法进行开采，故委托晋中市煤田地质勘探队于2015年4月进行了补充勘探，并编制了《山西灵石亨元顺煤业有限公司煤矿补充勘探地质报告》，2015年6月，灵石国泰能源有限公司以灵国能[2015]62号为对其进行了批复。
根据补充勘探地质报告内容，矿井原设计4号煤一采区内大部为采动破坏区，无法进行开采。
二采区内存在采空积水破坏区，有待进一步查明情况，基于上述地质条件变化，需重新变更开拓方案。
2015年6月，我公司编制完成了《山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计二次变更》，由山西省煤炭工业厅以晋煤办基发［2016］108号文对该初步设计变更进行了批复。
2016年1月，我公司编制完成了《山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计二次变更安全专篇》，由山西煤矿安全监察局以晋煤监安二许［2016］35号文对该安全专篇变更进行了批复。
初步设计变更将10号煤层划分为四个采区，投产时分别在一、三采区各布置一个回采工作面及二个掘进工作面达到矿井0.9Mt/a的生产能力，由于矿井在扩刷井底煤仓时发现附近存在采空区，造成+870水平东翼大巷无法正常安全掘进，为此矿方于2017年7月委托晋中市煤田地质勘探队为其编制了《山西灵石亨元顺煤业有限公司三采区10号煤层地质说明》，发现三采区井底煤仓东侧存在小窑破坏区，破坏面积为443774m2，造成三采区+870水平东翼大巷无法正常掘进，三采区首采工作面无法布置。
急需对原设计三采区开拓大巷及首采工作面位置进行变更。
为此，该矿委托我公司编制《山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计二次变更》。
二、编制变更设计的依据
1.设计委托书；
2.采矿许可证；
3.山西省煤矿企业重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发[2009]64号文件《关于晋中市灵石县煤矿企业兼并重组整合方案部分的批复》；
4.山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件，晋煤重组办发[2010]66号文件下达《关于调整晋中市灵石等四县（市）兼并重组整合主体企业的批复》；
5.山西省煤炭工业厅文件晋煤规发［2011］1130号“关于《山西灵石亨元顺煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》批复”；
6.山西省煤炭工业厅文件晋煤办基发［2012］157号文“关于山西灵石亨元顺煤业有限公司兼并重组整合项目初步设计的批复”；
7.山西省煤炭工业厅以晋煤办基发[2012]756号“关于山西灵石亨元顺煤业有限公司兼并重组整合矿井开工建设的批复”；
8.灵石国泰能源有限公司文件灵国能[2015]62号“关于山西灵石亨元顺煤业有限公司煤矿补充勘探地质报告的批复”；
9.山西省煤炭工业厅以晋煤办基发［2016］108号“关于山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计二次变更的批复”；
10.山西煤矿安全监察局以晋煤监安二许［2016］35号“关于山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井兼并重组整合项目安全设施设计变更审查的批复”；
11.灵石国泰能源有限公司文件灵国能[2017]120号“关于山西灵石亨元顺煤业有限公司三采区10号煤层地质说明的批复”；
12.矿方提供的采掘工程现状平面图；
13.矿方提供的项目审批情况，开工以来的建设情况及其它资料；
14.现场调研核实的有关资料。
三、设计变更的内容
1.井田开拓
⑴副斜井：
原设计为在原有井筒基础上刷扩至净宽4.5m，墙高1.6m，净断面15.6m2。
由于原井筒采用料石砌碹支护，刷扩时围岩松动严重，支护困难，变更为起底掘进，起底后净宽3.3m，墙高2.2m，净断面11.5m2；井筒支护形式仍采用料石砌碹。
⑵开拓巷道布置：
原设计+870水平东翼胶带大巷开口位于井底煤层上口，沿西北-东南向掘进至任宋长村附近，+870水平东翼轨道、回风大巷平行于东翼胶带大巷依次布置，大巷间距30m，+870水平东翼大巷为矿井三、四采区巷道。
由于受井底煤仓东侧采空破坏严重，无法正常掘进巷道，将三条大巷平行向南移935m至槐树源村附近，布置一组开拓巷道，作为开采三、四采区的巷道。
2.井下运输
由于原设计变更进下辅助运输变更为电机车运输，井下人员运输可采用电机车运输，取消原设计胶带大巷架空乘人器运输人员设备。
3.设备
由于矿井在建设过程中部分机电设备发生了变更，本次变更设计相应进行调整。
变更内容详见表1-1。
四、变更设计与原设计的关系
本次变更设计是在原《山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计》及《山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计二次变更》的基础上编制的，除列明变更内容外，其余均维持原初步设计不变。
第一章资源/储量及服务年限
第一节补充勘探工程
2016年12月在矿方扩刷煤仓时，从煤仓上口垂直下标高885.3米处，遇原水牛沟煤矿10号煤层采空区，2016年12月20日矿方组织人员对其可安全进入的巷道全部进行了测量，对于部分顶板破坏严重，无法保证人员安全进入的巷道进行了无棱镜测量,剩余巷道坍塌无法测量。
2017年6月28日矿方通过向原水牛沟煤矿负责人等人了解情况：
原煤矿以小采为主，小巷道错综复杂，为了进一步说明三采区10号煤层小窑破坏区情况，2017年7月矿方委托晋中市煤田地质勘探队为其编制《山西灵石亨元顺煤业有限公司三采区10号煤层地质说明》。
地质测量结果见下图1-1-1。
图1-1-1三采区10号煤层小窑破坏区实测巷道
同时，根据2016年8月中国煤炭地质总局华盛水文地质勘查公司编制的《山西灵石亨元顺煤业有限公司矿井水患补充调查报告》，规划区二工作面上部有4号煤层原槐树原采空区积水20029m3，原水牛沟三坑积水面积329913m2，积水量70277m2，物探积水（JS2）积水面积49587m2，积水量5070m2，（JS3）积水面积25252m2，积水量2590m2；6号煤层物探积水，JS1积水面积34013m2，积水量2864m2；10号煤层物探积水，JS1积水面积6811m2，积水量819m2，JS2积水面积9319m2，积水量1121m2，上部4、6号煤层采空区积水及10号煤层小窑破坏积水区Ⅳ威胁5年规划区的开采。
根据三采区10号煤层地质说明书，2017年6月28日矿方通过向原水牛沟煤矿负责人等人了解情况：
原煤矿以小采为主，小巷道错综复杂。
截止2010年5月，原煤矿小采破坏面积约为443774m2，约损失煤量为54万吨。
第二节资源/储量
一、地质资源/储量估算结果
变更前：
井田范围内10号煤层保有资源/储量1596万t。
其中探明的经济基础储量（111b）767万t，控制的经济基础储量（122b）682万t，推断的内蕴经济资源量（333）147万t。
变更后：
井田范围内10号煤层保有资源/储量1542万t。
其中探明的经济基础储量（111b）715万t，控制的经济基础储量（122b）681万t，推断的内蕴经济资源量（333）146万t。
变更原因：
根据《山西灵石亨元顺煤业有限公司三采区10号煤层地质说明》，10号煤层受小窑破坏，损失煤量为54万吨。
二、矿井工业资源/储量
可采煤层的地质地质资源量中有探明的资源量111b、控制的资源量122b和推断的资源量333，矿井工业储量=111b+122b+333×k，k为可信度系数，取0.85。
经计算，10号煤保有工业资源/储量为1520.1万t。
三、矿井设计资源/储量
矿井工业资源/储量减去设计留设的井田边界煤柱、露头、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量后的资源/储量。
经计算矿井10号煤层设计资源/储量为：
1650.04万t。
详见表1-1-1。
表1-1-1矿井设计资源/储量计算表单位：
万t
煤层编号
工业资源储量
永久煤柱损失
设计资源储量
111b+122b+333k
井田境界
煤层露头
村庄
采空区
合计
10
1520.1
15
80
127.35
78.56
300.91
1219.19
合计
1520.1
15
80
127.35
78.56
300.91
1219.19
四、矿井设计可采储量
矿井设计资源/储量减去工业场地、井筒、和主要井巷煤柱损失的煤量后乘以采区回采率。
采区回采率根据《特殊和稀缺煤类开发利用管理暂行规定》确定，本矿井10号煤层为薄煤层，采区回采率取88%，经计算，矿井10号煤层设计可采储量为940.89万t。
详见表1-1-2。
表1-1-2矿井设计可采储量计算表单位：
万t
煤层编号
设计资源储量
工业场地和主要井巷煤柱量
开采
设计可采储量
工业场地
主要巷道
小计
损失
10
1219.19
25
125
150
128.3
940.89
合计
1219.19
25
125
150
128.6
940.89
另外，矿井4号煤层原设计可采储量为287.76万吨，矿井4、10号煤层合计可采储量为1228.65万吨。
第三节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井工作制度
矿井设计年工作日330d，每天地面三八制，井下四六制，每天净提升时间18h。
二、矿井设计的年生产能力
矿井设计生产能力为90万t/a。
三、同时生产水平数的确定
10煤层划分为一水平，标高为+870m，4号煤层划分为一个辅助水平，水平标高为+970m。
四、矿井及水平服务年限
矿井及水平服务年限计算公式为：
T=Z/（A·K）
式中：
T——服务年限，a；
Z——设计可采储量，万t；
A——设计生产能力，90万t/a；
K——储量备用系数，取1.4。
T=1228.65/（90·1.4）=9.8a。
第二章井田开拓
一、副斜井
变更前：
井筒净宽4.5m，墙高1.6m，净断面15.6m2，表土段采用钢筋砼支护，
基岩段采用锚网喷支护。
变更后：
井筒净宽3.3m，墙高2.2m，净断面11.5m2，采用料石砌碹支护。
变更原因：
由于副斜井原有断面为料石砌碹断面，周围采空破坏严重，刷扩时围岩松动严重，支护困难，为满足运输、通风要求，变更为起底掘进，井筒支护形式仍采用料石砌碹。
二、井底车场
变更前：
井底车场设高低道，采用双道起坡。
变更后：
取消高低道，采用单道起坡。
变更原因：
由于矿井辅助运输量不大，单轨道即能满足矿井辅助运输要求，为节省工程量，变更为单道起坡。
三、大巷布置
变更前：
沿主斜井煤仓上口西南向布置+870水平南翼大巷开采10号煤一、二采区资源，东南向布置+870水平东翼大巷开采10号煤三、四采区资源。
+870水平东轨道大巷为水平大巷，沿10号煤层底板岩石布置。
变更后：
将+870水平东翼大巷向南移935m至槐树源存在附近。
巷道名称变更为东胶带巷、东轨道巷、东回风巷。
东轨道大巷以11°倾角掘上山50m，见10号煤层底板后沿水平布置，向+870水平南轨道大巷设4‰流水坡度，以便排采区内涌水。
变更原因：
由于受井底煤仓东侧采空破坏严重，无法正常掘进巷道，将三条大巷平行向南移935m。
大巷层位发生变化，相应调整大巷名称。
变更前10号煤层开拓方式见图2-1-1，变更后10号煤层开拓方式见图2-1-2。
第三章井下开采
一、采区硐室
原设计：
一采区变电所及电机车充电硐室均设置在+870水平南翼大巷之间，两硐室均独立布置。
三采区变电所设置在+870水平东翼大巷之间。
变更后：
一采区变电所及电机车充电硐室仍设置在+870水平南翼大巷之间，两硐室采用联合布置，共用回风联巷。
不增设三采区变电所，三采区利用一采区变电所供电。
变更原因：
联合布置后共用回风联巷，节省工程量，节约投资。
同时三采区距一采区变电所较近，可利用一采区变电所供电。
二、采区巷道断面
原设计：
+870水平胶带大巷净宽5.0m，净高4.1m，净断面积17.3m2、轨道大巷净宽4.0m，净高3.6m，净断面积12.6m2、回风大巷净宽4.0m，净高3.6m，净断面积12.6m2。
变更后：
东胶带大巷净宽4.0m，净高3.6m，净断面积12.6m2、东轨道巷净宽4.0m，净高3.6m，净断面积12.6m2、东回风巷净宽4.0m，净高3.6m，净断面积12.6m2。
变更原因：
井下人员运输取消架空乘人器，变更为电机车运输人员，开采三采区资源时，采区内最大高差25m，最大距离830m，可不设运人设备，东胶带巷取消架空乘人器，相应调整胶带巷断面。
后期开采四采区资源距离超过1500，考虑东轨道巷设电机车运输人员。
同时，由于三采区巷道位置发生变更，相应调整三采区首采工作面位置。
三、工作面设备列车
原设计：
一、三采区工作面设备列车放置在运输顺槽。
变更后：
一、三采区工作面设备列车放置在回风顺槽。
变更原因：
放置在工作面回风顺槽便于管理及操作。
四、工作面顺槽断面
原设计：
一、三采区工作面运输顺槽巷道净宽4.5m、巷道净高2.5m，锚网索支护，巷道净断面积11.25m²，工作面回风顺槽巷道净宽3.6m、巷道净高2.4m，锚网索支护，巷道净断面积8.64m²。
变更后：
一、三采区工作面运输顺槽巷道净宽3.6m、巷道净高2.6m，锚网索支护，巷道净断面积9.36m²。
工作面回风顺槽巷道净宽3.6m、巷道净高2.6m，锚网索支护，巷道净断面积9.36m²。
变更原因：
工作面设备列车由进风顺槽放置变更为回风顺槽放置，相应调整工作面运输顺槽断面宽度，为方便设备运输，将两顺槽高度调整。
五、工作面设备
原设计：
一、三采区工作面设PCM-110型破碎机、DSJ800/2×75型可伸缩带式输送机。
变更后：
一、三采区取消破碎机，工作面刮板输送机型号变更为DSJ800/2×40型。
变更原因：
利用矿方已有设备，经校核能够满足运输要求。
变更前10号煤层三采区巷道布置及机械设备配备见图3-1-1，变更后10号煤层采区巷道布置及机械设备配备见图3-1-2。
第四章矿井通风
一、风量、负压
变更前：
矿井设计风量130m3/s，矿井通风容易时期负压为801.10Pa；矿井通风困难时期负压为2061.12Pa。
变更后：
矿井设计风量130m3/s，矿井通风容易时期为开采三采区10302工作面时，负压为908.79Pa；矿井通风困难时期工作面位于10号煤二采区和4号煤层一采区，负压为2035.87Pa。
变更原因：
由于矿井回采工作面及掘进工作面均未发生变更，矿井总风量不变，由于矿井巷道位置、断面等发生变更，重新计算矿井负压。
矿井通风容易时期及困难时期负压计算见表4-1-1、4-1-2。
第五章大巷运输及设备
一、井下主要运输设备
变更前：
三采区工作面来煤经+870水平东胶带大巷输送机运至井底煤仓。
根据采掘工作面最大瞬时量确定东胶带大巷输送机运量为400t/h。
1.+870水平东胶带大巷输送机
带式输送机长Lh=1446.5m；倾角δ=-3°～3°～0°～12°～0°；胶带宽度B=1000mm；带速v=2.0m/s，Q=400t/h，胶带ST800/S型（阻燃防静电）。
电动机：
YB3-315M2-4，N=160kW二台
减速器：
M3RSF60+FAN，i=25二台
偶合器：
YOTcs560二台
制动器：
KPZ-1200/YZ-100N=5.5kW一台
液压绞车自动拉紧装置：
ZYJ100/16.5D一台
变更后：
由于井下开拓发生变化，所以东胶带大巷位置向南移动，所以巷道长度、倾角都发生变化。
1.东胶带大巷输送机选型计算如下：
（1）设计依据
输送机水平长Lh=794m，
原煤松散密度ρ=0.9t/m3
输送量Q=400t/h
最大粒度a=300mm
倾角δ=0°～3°
提升高度H=18.8m
带宽B=1000mm，
带速v=2.0m/s，
采用头部液压拉紧装置。
工作环境：
煤矿井下
系统布置见插图3-1-2。
图3-1-2东胶带大巷输送机系统布置示意图
（二）校核带式输送机的运量能否满足兼并重组后的设计能力
Q=3600Svkρ=3600×0.10938×2.0×1×0.9=708.8t/h＞400t/h满足
式中：
S——输送带上物料的最大截面积；
ρ——原煤松散密度ρ=0.9t/m3。
k—倾角系数（K=1）
（三）带式输送机圆周驱动力及传动功率的计算
（1）主要阻力：
FH=flg［qRO+qRU+（2qB+qG）Cosδ］=27489.9（N）
（2）倾斜阻力：
Fst=qGgH=10254.2（N）
（3）主要特种阻力：
FS1=Fε+Fgl
前倾上托辊阻力：
Fε上=761.347（N）
物料与导料槽板间摩擦力：
Fgl=μ2I2VρgL/v2b12=156.089（N）
FS1=Fε上+Fgl=917.436（N）
（4）附加特种阻力：
FS2=Fa+n3Fr
Fa——犁式卸料器附加阻力，无犁式卸料器Fa=0
胶带与清扫器的摩擦阻力：
n3Fr=APμ3
式中：
μ3=0.6A弹=0.008（A空=0.012）P=10×104
代入式中得：
FS2=1200（N）
清扫器设置：
2个空段清扫器，1个弹簧清扫器。
（5）圆周驱动力：
Fu=CFH+Fst+FS1+FS2=43160.3（N）
式中：
C——附加阻力系数，取1.12；
f——模拟摩擦系数，取0.03；
L——输送机水平长度，Lh=794m；
qRO——每米上托辊转动部分质量，qRO=18.4kg/m；
qRU——每米下托辊转动部分质量，qRU=5.7kg/m；
qG——每米长输送物料的质量，
55.6kg/m；
qB——每米长输送带的质量，（ST630/S）qB=19kg/m；
FH——主要阻力；
FS1——主要特种阻力；
FS2——附加特种阻力；
FN——附加阻力；
Fst——倾斜阻力；
δ——输送带倾角，δ=0°～3°。
（6）传动功率计算PA
PA=（FU×V）/1000=86.3kW
PM=
=117.1kW
式中：
Kd——电机功率备用系数，取1.2；
η——传动滚筒到驱动电机的传动效率，取0.95；
ξd——多机驱动不平衡系数，取0.98；
ξ——电压降系数，取0.95。
所以选用1台160kW的电动机能够满足要求。
（四）输送带张力计算
（1）按不打滑条件计算：
FUmax=KA
=1.5FU=64740.45（N）
传动滚筒采用包胶滚筒μ=0.30围包角φ1=200°，
经计算e1=2.85
34994.8（N）
（2）按垂度条件
承载分支F4min≥［a0（qB+qG）g］/［8（h/a）adm］=10977.4（N）
回程分支F3min≥（aUqBg）/［8（h/a）adm］=6989.6（N）
（3）各特性点张力计算
根据不打滑条件，传动滚筒奔离点最小张力为34994.8（N）
令S2=34994.8（N）
尾轮趋入点张力S3＝37262.5>10977.4（N）（满足垂度要求）
尾轮奔离点张力S4＝1.04×37262.5＝38752.9（N）
S1=S2+Fu=78155.1（N）
（4）拉紧装置的计算：
F0=2S4=77505.8（N）
ZYJ100/16.5D型自控液压拉紧装置，额定张力100kN，满足要求。
（五）胶带安全系数的计算
安全系数：
n=ST·B/S1=8>7完全满足要求
所以选用ST630/S型胶带满足要求；
（六）选型结果
带式输送机长Lh=794m；倾角δ=0°～3°；胶带宽度B=1000mm；带速v=2.0m/s，Q=400t/h，胶带ST630/S型（阻燃防静电）。
电动机：
YB3-315M2-4，N=160kW一台
减速器：
M3RSF60+FAN，i=25一台
偶合器：
YOTcs560一台
制动器：
BYWZ5-400/121一台
液压绞车自动拉紧装置：
ZYJ100/16.5D一台
带式输送机设有跑偏、打滑、撕裂、烟雾、堆煤、温度、断带、沿线急停等各种保护装置，依据故障性质和程度，分别动作于事故报警或紧急停机。
变更原因：
由于井下开拓发生变化，所以东胶带大巷位置向南移动，巷道长度、倾角都发生变化。
所以重新选型东胶带大巷输送机。
二、井下辅助运输设备
（一）井下+870水平轨道大巷运输设备
变更前：
人员通过主斜井步行入井后，乘坐布置在+870水平运输大巷的架空乘人装置至井下工作面。
人员运输线路：
主斜井→+870水平运输大巷→工作面
选用RJKY型可摘挂架空乘人装置，驱动轮直径1400mm，乘人间距15m，配套YB3系列37kWn=980r/min电机，钢丝绳型号22NAT6×19+FC1670ZS—268—170（GB8918-2006），运行速度1.13m/s。
变更后：
变更后人员通过主斜井步行入井后，在+870水平轨道大巷乘坐防爆蓄电池电机车至井下工作面。
人员运输线路：
主斜井→+870水平轨道大巷→工
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