某煤矿产能提升设计方案可行性研究报告.docx

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某煤矿产能提升设计方案可行性研究报告

某煤矿产能提升设计方案可行性研究报告

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前言1

第一章矿井概况-3-

第一节矿井基本情况-3-

第二节地质特征-4-

第三节矿井生产现状及主要生产系统-6-

第二章井田开拓-11-

第一节井田境界及储量-11-

第二节矿井设计生产能力及服务年限-12-

第三节产能提升实施步骤-12-

第四节井田开拓-13-

第五节井筒井底车场及大巷运输23

第三章采区布置与装备25

第一节采煤方法25

第二节采区布置26

第三节采区参数及开拓方式27

第四章采区开拓工程排队37

第一节井巷工程成巷进度指标37

第二节采区开拓工程排队37

第五章采区工作面接替安排43

第六章地面生产系统47

第一节产品方案47

第二节生产能力47

第三节选煤方法48

第四节地面生产系统工艺流程综述49

第五节地面生产系统工艺布置50

第六节工业场地平面布置51

第七节生产辅助工程52

第八节建筑物与构筑物56

第七章矿井瓦斯灾害防治57

第一节瓦斯抽采57

第二节防突61

第八章存在问题和建议65

前言

一项目的提出

某煤矿设计生产能力150万ta服务年限105年矿井于1989年12月建成投产开拓方式为立井单水平分区开拓井田范围内原划分为17个采区2008年进行了深部井田采区优化设计调整后矿井共划分为9个采区其中东翼5个西翼3个北翼1个初采采区为西一采区采煤方法为综采放顶煤一次采全高采煤法

近年来某煤矿在双突矿井条件下通过不断地探索与实践成功应用了综采放顶煤开采技术煤巷锚网支护技术等先进的主导性采掘技术攻克了制约矿井生产的主要技术难题综放单产水平不断提高矿井生产稳步发展特别是2004年以来通过逐年实施安全改造项目加大生产系统技术改造不断改善装备条件和安全基础设施矿井生产能力不断提升2008年核定生产能力为200万ta

根据靖煤集团公司1000万t矿井建设方案从2010年开始集团公司整体产能将达到1000万ta以上但随着红会四矿宝积山煤矿等矿井相继资源枯竭闭坑将出现较大的产能缺口某煤矿作为公司高产高效骨干型矿井煤炭资源储量丰富技术装备条件先进具有产能提升的潜力和空间为了保持靖煤集团公司的健康稳定发展提高企业市场竞争能力进一步提升矿井产能是非常必要的

二设计依据

1设计委托书

2《煤炭工业矿井设计规范》《矿井抽采瓦斯工程设计规范》《防治煤与瓦斯突出规定》

3《煤矿安全规程》2009年版

4兰州煤矿设计研究院1985年3月编制的《甘肃省煤炭工业总公司靖远矿务局某竖井修改初步设计》

5《靖远煤业集团有限责任公司1000万t矿井建设方案》

三设计指导思想

本次设计的指导思想是坚持实事求是安全高效规范合理的原则矿井产能按三年内达到240万ta六年内达到300万ta的总体思路分步进行实施从提升运输一通三防及开拓开采系统等进行综合考虑合理增加矿井生产区域优化矿井生产系统因地制宜地推广应用新技术新设备新材料和新工艺提高矿井安全装备水平对不能满足矿井规划生产能力要求的设备设施进行提升改造实现矿井集约化高效安全生产

四设计的主要特点

根据设计委托要求某煤矿产能提升方案设计具有以下特点

1本次设计立足矿井长远发展依靠科技进步和装备水平的提高科学合理提升矿井产能

2在中后期采区设计时合理加大采区和工作面几何尺寸降低万吨掘进率提高采区和工作面生产能力减少煤柱损失也符合采矿技术的发展方向

3长征-红会铁路从某煤矿境内通过横贯井田东西走向的全长影响范围大本次设计不考虑铁路影响井下不留设铁路保护煤柱开采后根据地表塌陷情况进行路基整修加固并依此原则对井田内采区进行重新划分

4根据某煤矿瓦斯含量高且突出的特点在采区工作面接替时考虑了6个月以上的瓦斯预抽时间

第一章矿井概况

第一节矿井基本情况

一交通位置

靖远煤业集团有限责任公司某煤矿位于甘肃省白银市平川区东南约10km井田东西长约85km南北宽约25km井田面积约2104km2

本区交通便利矿区铁路专用线由此经过在长征站与其接轨矿内公路与308省道相连交通极为便利

二地势及地形

地表为沙川黄土丘陵山地井田南有红山标高1730m区内无常年流水在井田中部有党家水沙河和其它沟状沙河均为季节性河流

三气象及地震

本区属大陆性气候最低气温为-238℃最高气温为374℃平均气温18℃左右冰冻期为11月至次年2月冻结深度095m年平均降雨量为2382mm多集中在6-9月份年蒸发量为1500mm以上全年多北风次为东南风最大风力可达8级

根据《中国地震动参数区划图》本区内地震基本烈度为8度

四水源电源

水源黄河供水系统矿区供水管网已形成

电源矿区356kV变电所已建成矿区供电网络已形成

五区内经济及工农业建材概况

本区经济以农业为主农产品主要有小麦谷物玉米等由于干旱多风产量均较低

工业方面靖煤集团公司所属各煤矿以及矿区辅助和附属企业事业单位等还有靖远县所属厂矿及定西地区陶瓷厂煤矿等企业国家重点建设工程靖远电厂已竣工投入生产靖远矿区供水工程正常使用并正在进行扩能改造矿区水电路通讯等都已形成系统和综合能力

主要建筑材料除钢材外水泥砖砂石白灰为当地生产材料就地均可买到

第二节地质特征

一地质构造

一褶皱构造

某煤矿井田从西向东由1号背斜2号向斜3号背斜及4号向斜组成较宽缓的褶皱构造从剖面上看整个井田为一锲形上升的条带状地质体

11号背斜

位于F3断层以北西起于XⅢ线107号钻孔附近轴向由S70°E经ⅩⅣ线后急转N60°E又转为近东西向后在加ⅩⅤ线以西被F46断层切断延展长度35km左右两翼倾角10～20°为一宽缓背斜

22号向斜

位于1号背斜的南侧基本与1号背斜平行全长53km向斜轴被F3F48断层切割成不等的三段两翼倾角10～25°为一宽缓的向斜

33号背斜

轴向近东西逐渐转为S60°E并向东继续延伸出井田外井田内的长度22km两翼倾角11～15°为一宽缓的背斜

44号向斜

位于3号背斜的南翼轴向基本与3号背斜轴向平行展布两翼倾角北缓南陡北翼11°南翼25°井田内的长度12km

二断裂构造

断裂构造主要有F1-2断层组F3断层F48断层F46断层等另外还有F1-2断层的派生斜向小断层F49F50断层等

二地层

井田内中生代地层发育有白垩系和侏罗系白垩系分为上下白垩统主要出露于井田西南红山一带侏罗系分为上侏罗统和中下侏罗统主要出露于宝积山向斜北翼和F1-2断层组的西南盘中下侏罗统是含煤地层上三叠统是含煤地层的基底井田大部分为第四系黄土所覆盖基本隐蔽

三煤层

某煤矿井田含煤地层为侏罗系井田内含煤五层由上至下为未1煤层1煤层2煤层未2煤层及3煤层可采煤层为1煤层2煤层3煤层1煤层较稳定全区分布局部不可采厚度023-3778m平均1308m结构为简单-较复杂夹矸1-3层夹矸厚02-15m夹矸不稳定为主要可采煤层2煤层不稳定分布在井田中部零乱不规则面积小厚度023-1437m平均384m结构非常复杂夹矸1-8层夹矸厚02-07m为局部可采煤层3煤层比较稳定厚度029-1503m平均558m煤层结构简单或较简单夹矸1-8层夹矸厚02-10m为主要可采煤层

四煤质

某煤矿井田内煤的灰分平均为1458挥发分为3274硫分为042水分为276发热量平均值为2825MJKg比重为139tm3属低-中灰低硫低-中磷具有较高发热量的动力用煤亦可作为气化用煤煤的工业牌号为弱粘煤及不粘结煤

五水文地质

本井田水文地质条件简单区内无常年性水流和地表水体主要断层是良好的隔水层矿井涌水主要来自于富水性极弱的ⅠⅡ含水层目前矿井涌水量为1207～1453m3h随着矿井开采规模和范围的扩大矿井涌水将有增大的趋势

六瓦斯煤尘及煤的自燃性

瓦斯煤层瓦斯含量922-1017m3t2007年鉴定矿井相对涌出量为1392m3t1989年12月14日原中国统配煤矿总公司以89中煤基字678号文批复该矿为煤与瓦斯突出矿井1煤层和3煤层为突出煤层

煤的自燃倾向性煤层属自燃煤自然发火期4-6个月最短21天

煤尘爆炸性煤尘具有爆炸危险性爆炸指数为2925

第三节矿井生产现状及主要生产系统

一矿井生产及接续现状

矿井采用立井开拓方式共有五条井筒一对中央主副立井一条中央回风立井和一对边界回风斜井中央回风立井即为北风井边界回风斜井即为南风井生产水平为1070m现生产采区为西一采区和西二采区开拓采区为东一采区

二矿井主要生产系统

一矿井提升系统

1主井装备

主井装备一对TDG-16150×4型4绳16t底卸式箕斗自重178t担负原煤提升任务提升机选用德国GHH公司生产的4×4多绳摩擦轮提升机塔式布置提升机以直流低速电动机直联方式拖动配套GLC-81657916型直流电动机额定功率2100kW额定转速4775rmin电枢电压900V额定负荷时电动机效率873电动机采用强迫通风冷却通风机为LD71ZE1120R型配AM250MW-4型功率为55kW1475rmin电动机随主机成套配备

提升钢丝绳选用德国三角股钢丝绳直径377mm单重515kgm抗拉强度180kgmm2钢丝绳破断总拉力102600kg提升钢丝绳4根左捻右捻各2根尾绳为镀锌扁丝绳单重103kgmm2抗拉强度140kgmm2共2根主绳轮径与导向轮径均为4m

2副井装备

副井装备一对1t双层4车4绳罐笼自重11191t担负人员升降提升矸石下放材料和设备等任务提升机为洛阳矿山机器厂生产的JKM-284Ⅱ型摩擦轮提升机塔式布置提升机主绳轮径28m导向轮径25m最大静张力30t最大静张力差95t减速器为ZHD2R-140型减速比105配套电动机为YR11844-8型630kW额定转速741r／min电压6kW2台

提升钢丝绳选用6A34甲-28-170-特-光-左右同型直径28mm单重3214kgm钢丝绳破断总拉力51300kg提升钢丝绳4根左捻右捻各2根尾绳选用6×37-43-140-I-甲-镀-左右同型单重6553kgmm2共2根

二井下运输

矿井大巷主运输方式为胶带输送机运输辅助运输采用8t蓄电池电机车牵引1t固定式矿车运输

三矿井通风

矿井采用中央并列与中央分列混合抽出式通风方式主副井进风北风井和南风井回风

北风井主扇采用G4-73-11№295型离心式通风机两台配套电动机为T011849-10型800kW

南风井现安装BD-Ⅱ-8-№24弯掠组合正交型隔爆对旋轴流式主通风机配YBF450S-8型2×200kW三相异步隔爆电动机共两台其中一台工作一台备用

四矿井排水

现井下使用两个水泵房即中央水泵房和西一采区水泵房均设在1070水平

1中央水泵房中央水泵房设在副井井底车场安装3台250D60×10型水泵1台工作1台备用1台检修配JSQ1512-4型1050kW6kV电动机两趟排水管路沿副井井筒敷设管径为φ273×10mmφ273×7mm无缝钢管一趟工作一趟备用

2西一采区水泵房安装2台6GD-67×9型水泵配JBD30M2-2型450kW6kV电动机两趟排水管路为φ219×8φ219×6mm无缝钢管清仓绞车选用JD-114型调度绞车配JBJ-25型114kW660V电动机管路沿南风井敷设到地面

井下井底水窝排水用2台4DA-8×7型水泵1台工作1台备用配BJQ282-4型40kW660V电动机

五矿井压风

矿井地面设有两处压风机站副井压风机站设4台5L-408型空压机3台工作1台备用南风井压风机站设3台5L-408型空压机2台工作1台备用

六黄泥灌浆系统

矿井设有两座地面灌浆站一座设在南风井广场西南侧另一座设在北风井东南侧南风井灌浆站设有600t灌浆水池和泵房泵房设有2台125TSW×5型水泵配55kW电动机灌浆管路采用φ159×5无缝钢管经回风斜井入井北风井灌浆站设有1200t污水池和泵房泵房设有2台125TSW×5型水泵配备55kW电动机灌浆管采用φ159×5mm无缝钢管经北风井入井

七注氮系统

地面南风井井口设固定制氮站安装1台DQ1000Nm399型变压吸附制氮机设计制氮量1000m3h氮气由φ159×5mm无缝钢管经南风井入井然后引入工作面采空区进行注氮

八瓦斯抽采系统

瓦斯抽采泵站设在矿井北部边缘设SKA-420型水环式真空泵2台一台运转一台备用抽气量120m3min绝对排气压力为90000Pa-110000Pa电机功率为160电压6601140V

另外矿井还设有机修厂设备材料库房坑木加工厂煤质化验室等

第二章井田开拓

第一节井田境界及储量

一井田境界

某煤矿井田南部边界为煤层与F1-2断层的切割线北以F46断层与宝积山井田为邻西以9勘探线与大水头矿分界东以19勘探线为界井田东西长约85km南北宽约25km井田面积约2104km2

二储量

截止2008年末185766万t详见下表

表1-3-12008年末矿井储量汇总表单位万t

煤层时代煤层编号资源储量备注地质资源量工业储量设计储量设计

可采储量中下侏罗统1煤层1966467187922713172552煤层101697127623煤层609793612496464205总计3265892677862588843185766表1-3-22008年末矿井各采区储量构成表单位万t

采区名称工业储量

万t可采储量

万t平均走向长m平均斜长m平均煤厚m采区布置

方式备注西一采区12536611350900煤163

煤367双翼2008年

底剩余西二采区207715582200700煤145

煤3597双翼东一采区135677671020700煤11462单翼北一采区32662449516501370煤166

煤344双翼东二采区576764325720001845煤11218

煤3138双翼东三采区40937307033200650煤1989

煤3160双翼东四采区463083473119401700煤11105双翼西三采区319642262320301180煤153

煤379双翼合计185766

第二节矿井设计生产能力及服务年限

一矿井工作制度

矿井设计年工作日为330天井下一线采用四六制作业井下辅助单位及地面生产单位采用三八制作业每日净提升时间为16小时

二矿井设计生产能力及服务年限

根据某煤矿目前生产实际矿井产能按三年后7>2013年达到240万ta六年后2016年达到300万ta进行规划预计2015年末矿井剩余可采储量170916万t矿井达300万ta生产能力后服务年限按下式计算

式中T矿井服务年限a

Z可预计2015年底矿井剩余可采储量170916万t

K储量备用系数取14

A矿井设计生产能力300万ta

T407年

第三节产能提升实施步骤

某煤矿设计生产能力为150万ta核定生产能力200万ta根据矿井生产系统现状采区巷道布置及井田地质特征产能提升分两步进行实施稳步达到最终的规划生产能力

一期规划生产能力为240万ta在加快接续采区开拓巷道施工进度的基础上进一步完善井下开拓开采和瓦斯抽采系统合理提升采煤工作面生产能力并对主副提升系统等进行少量的改造后力争在3年内先期达到240万ta产能与一期规划的实施同步进行300万ta产能的相关配套建设与施工至2016年达到300万ta的最终生产能力

第四节井田开拓

一240万ta产能井田开拓方式

保持现有矿井开拓方式不变即利用现有井筒进行全矿井开拓对主副井提升系统进行局部改造使之能够满足矿井生产能力增大后煤炭运输及人员材料矸石等辅助提升任务加快东一采区北一采区开拓巷道施工完善与之相配套的主要系统随着东一北一采区先后于2011年2014年投入生产矿井生产格局完成由一井两区经一井三区到一井四区的稳步过渡全矿井西一采区西二采区东一采区和北一采区四个采区同时生产2014年利用南风井和北风井回风形成中央并列与中央分列混合抽出式通风系统

二300万ta产能井田开拓方式

通过核算现有主立井最大提升能力仅为240万ta富裕系数很小仅107要达到300万ta的规划生产能力必须改造或配备新的主提升系统提出以下三个方案

方案Ⅰ新掘主立井方案

设计新掘一条主立井作为矿井主提升井独立承担全矿井300万ta的煤炭提升任务原主立井副立井作为辅助提升井兼主要进风井用以担负人员升降提升矸石下放材料和设备等任务

该方案根据井口位置的不同提出三个子方案

方案Ⅰ1立井井口位置选择在地面铁路以南250m位置地面开口标高1650m井筒落底标高990m井筒长度660m将中央一号石门原方位延伸93m后布置主煤仓煤仓垂深30m在1040m标高通过装载胶带输送机巷与箕斗装置硐室连接装载胶带输送机巷长度44m西三采区运输大巷通过采区煤仓与主煤仓相接北一1070运输石门中央一号石门皮带运出的煤炭直接落入主煤仓将原中央石门皮带拆除后作为专门的轨道运输巷用以进风和轨道运输

地面生产系统原煤筛分与选煤厂结合考虑流程为

井下原煤经主井提升→井口箕斗仓→上缓冲仓胶带机→缓冲仓→上准备车间胶带机→准备车间→筛选→50mm以上大块煤→手选胶带机→大块煤煤仓→汽车外运

→50mm以下的原煤按照筛分和选煤不同工艺叙述

如果进入筛分系统

50mm以下的原煤→翻板溜槽→原煤二级筛分→分成50～13mm中块煤和13mm以下的沫煤

50～13mm中块煤→上主厂房中块煤胶带机→翻板溜槽→中块煤上仓胶带机→仓上分级筛→50～25mm中块煤→中块煤配仓胶带机→50～25圆筒仓→装火车外运

→25～13mm小块煤→小块煤配仓胶带机→25～13圆筒仓→装火车外运

13mm以下沫煤→上主厂房沫煤胶带机→翻板溜槽→沫煤上仓胶带机→沫煤配仓胶带机→13mm以下沫煤圆筒仓→装火车外运

如果进入选煤系统

50mm以下的原煤→翻板溜槽→上主厂房沫煤胶带机→翻板溜槽→进入洗煤厂→精选→50～13mm块精煤

→13mm以下沫精煤

50～13mm块精煤→中块煤上仓胶带机→仓上分级筛

→50～25mm中块精煤→中块煤配仓胶带机→50～25圆筒仓→装火车外运

→25～13mm小块精煤→小块煤配仓胶带机→25～13圆筒仓→装火车外运

13mm以下沫精煤→沫煤上仓胶带机→沫煤配仓胶带机→13mm以下沫煤圆筒仓→装火车外运

手选矸石和选煤厂生产矸石均为汽车外运排弃

储煤和回煤改造原有系统的胶带机可满足要求

方案Ⅰ2立井井口位置选择在地面铁路以南310m位置井下装载胶带输送机巷长度20m其它方面同方案Ⅰ1

地面生产系统原煤筛分与选煤厂结合考虑流程为

井下原煤经主井提升→井口箕斗仓→上准备车间胶带机→准备车间→筛选

→50mm以上大块煤→手选胶带机→大块煤煤仓→汽车外运

→50mm以下的原煤按照筛分和选煤不同工艺叙述

如果进入筛分系统

50mm以下的原煤→翻板溜槽→原煤二级筛分→分成50～13mm中块煤和13mm以下的沫煤

50～13mm中块煤→中块煤上仓胶带机→仓上分级筛

→50～25mm中块煤→中块煤配仓胶带机→50～25mm圆筒仓→装火车外运

→25～13mm小块煤→小块煤配仓胶带机→25～13mm圆筒仓→装火车外运

13mm以下沫煤→沫煤上仓胶带机→沫煤配仓胶带机→13mm以下沫煤圆筒仓→装火车外运

如果进入选煤系统

50mm以下的原煤→翻板溜槽→上缓冲仓胶带机→缓冲仓→上主厂房胶带机→进入洗煤厂→精选→50～13mm块精煤

→13mm以下沫精煤

50～13mm块精煤→中块精煤上仓胶带机→仓上分级筛

→50～25mm中块精煤→中块煤配仓胶带机→50～25mm圆筒仓→装火车外运

→25～13mm小块精煤→小块煤配仓胶带机→25～13mm圆筒仓→装火车外运

13mm以下沫精煤→沫精煤上仓胶带机→沫煤配仓胶带机→13mm以下沫煤圆筒仓→装火车外运

手选矸石和选煤厂生产矸石均为汽车外运排弃

储煤和回煤改造原有系统的胶带机可满足要求

方案Ⅰ3立井井口位置选择在地面铁路以北120m北风井以东40m位置地面开口标高1640m井筒落底标高990m井筒长度650m原中央运输石门仍作为集中皮带运输巷各采区的煤炭均经由中央运输石门皮带进入原主煤仓由主煤仓下口往东布置装载胶带输送机巷及箕斗装载硐室与新主井联接装载胶带输送巷机长度125m在中央一号石门以东平行布置一条1070轨道石门往北连通原井底车场和新主立井往南至北一1070轨道石门作为北一东二和东四采区服务的轨道运输巷

地面生产系统可改造现有筛分系统加以利用

现有筛分系统为

井下原煤经主井提升→井口箕斗仓→上筛分车间胶带机→筛分车间→筛选

→50mm以上大块煤→手选胶带机→大块煤煤仓→汽车外运

→50mm以下的原煤→转载胶带机→上仓胶带机→配仓胶带机→圆筒仓→火车外运

需要改造的工程现安装的2台SL-2型螺旋筛需要更换为SL-U15025-B型标准螺旋筛现安装的转载胶带机B1000mmv16ms需要改造为B1200mmv315ms的可逆胶带机现有2个矸石仓和1个大块煤仓随着产能提升矸石量增大需增加拣矸位可将现有的1个大块煤仓设为矸石仓增加拣矸位同时新建1个大块煤仓安装一条大块煤转运胶带机现有上仓胶带机生产和回煤共用相互影响需新建一条B1200mmv315ms的上仓胶带机

地面生产系统原煤筛分与选煤厂结合考虑流程为

井下原煤经主井提升→井口箕斗仓→上筛分车间胶带机→筛分车间→筛选

→50mm以上大块煤→手选胶带机→大块煤煤仓→汽车外运

→50mm以下的原煤→可逆转载胶带机筛分或选煤

如果进入筛分系统

50mm以下的原煤→可逆转载胶带机→上仓胶带机→仓上分级筛

→50～25mm中块煤→中块煤配仓胶带机→50～25mm圆筒仓→装火车外运

→25以下沫煤→沫煤配仓胶带机→25mm以下沫煤圆筒仓→装火车外运

如果进入选煤系统

50mm以下的原煤→可逆转载胶带机→转载站→上缓冲仓胶带机→缓冲仓→上主厂房胶带机→进入洗煤厂→精选→50～13mm块精煤

→13mm以下沫精煤

50～13mm块精煤→中块精煤上仓胶带机→仓上分级筛

→50～25mm中块精煤→中块煤配仓胶带机→50～25mm圆筒仓→装火车外运

→25～13mm小块精煤→小块煤配仓胶带机→25～13mm圆筒仓→装火车外运

13mm以下沫精煤→沫精煤上仓胶带机→沫煤配仓胶带机→13mm以下沫煤圆筒仓→装火车外运

手选矸石和选煤厂生产矸石均为汽车外运排弃

储煤和回煤改造原有系统的胶带机可满足要求

表2-4-1开拓方案Ⅰ中各子方案比较表

方案优点缺点方案Ⅰ11井口位置距地面铁路位置适中地势较为平坦开阔土方开挖量小

2．地面生产系统布置紧凑占用面积小缓冲仓调节作用明显

3全矿井各采区煤炭均可直接进入主煤仓运煤系统简单环节少

4西三大巷的位置更为合理与F3断层方位基本一致便于采区内工作面巷道布置1井下装载胶带输送机巷较长44m

序号巷道名称支护

方式长度

m净断面

㎡掘进

断面

㎡煤岩别坡度

°1主立井钢筋砼66033174183岩90°2井底清理斜巷锚网喷22085929岩25°3中央一