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某某矿临时通风和排水方案

XXXXXXX矿

基建期间临时通风和老窑积水排放方案

XXXXX设计研究院

二〇XX年五月

XXXXXXXXXXX矿

建井期间临时通风和老窑积水排放方案

XXXXX设计研究院

二〇XX年五月

附图目录

序号

图名

比例

备注

1

基建期间临时供风系统图

1：

2000

新制

2

基建期间采空区临时排水布置图

1：

2000

新制

3

瞬变电磁勘探二1煤层富水异常区分布图

1：

2000

采用

4

瞬变电磁勘探粘土层富水异常区分布图

1：

2000

采用

内容简介----------------------------------1

1矿山概况-----------------------------------2

1.1基本情况---------------------------------2

1.2矿床地质与开采技术条件---------------------5

2工程设计概况-------------------------------20

2.1开采方式---------------------------------30

2.2开采范围---------------------------------35

2.3开采顺序及首采中段-----------------------40

2.4生产规模及服务年限------------------------48

2.5采矿方法---------------------------------50

2.6开拓和运输系统----------------------------55

2.7通风系统与瓦斯防治-------------------------60

2.8排水系统---------------------------------63

2.9压风-------------------------------------65

2.10供水系统--------------------------------67

2.11排土场----------------------------------71

2.12安全避险“六大系统”----------------------77

2.13基建工程和基建期-------------------------80

2.14矿山供配电------------------------------81

2.15建筑物------------------------------85

2.16矿区总平面布置-----------------------87

2.17劳动定员和安全管理--------------------88

2.18工程总投资---------------------------89

2.19设计的主要技术指标--------------------90

3建设期间的问题-----------------------95

3.1基本概况-----------------------------95

3.2目前存在的问题-------------------------97

3.3安全措施和建议-------------------------97

4临时通风和排水设备----------------------99

4.1临时通风------------------------------99

4.2临时排水-----------------------------100

5安全技术措施------------------------103

内容简介

一、基本情况

XXXXXXX矿地下开采项目于2017年XX月XXX日经XXXX市安全监督管理局审查批准，2017年XX月XX日XXX县安全监督管理局批准开工建设。

矿山设计报废原有主井和风井二个立井，新建混合井、南翼风井、北翼风井三个立井，南北两翼开采地下资源。

基建井巷工程量1818.2m，工期20个月。

二、目前存在的问题

（一）通风问题

1、项目于2017年3月XX日开工建设后，由于XXXXX部分居民阻挠，北翼风井至今不能开工建设，下一步混合井和北翼风井不能预期贯通，就不能实现南北两翼独立通风，增加基建阶段和生产期间的安全管理难度。

2、混合提升井与南翼风井之间单巷贯通长度1026m。

施工期间，局部通风机需从地面经井筒、井下大巷向掘进面长距离供风，通风阻力较大，达到掘进地点的有效风量、风压难以保证安全生产需要。

（二）老窑积水问题

经委托XXXXXX物探测量队使用瞬变电磁勘探方法对矿山范围及周边进行地下水文情况物探，初步查明，井田西南部有一处较大的富水异常区，属关闭老窑开采二1煤层的采空区积水。

该积水区位于粘土层上部，对本矿山安全构成潜在威胁。

采用矿内疏水、放水、堵水或截水均属水体下工程，存在较大安全风险，技术上不可行。

三、安全措施和建议

（一）通风问题

针对矿山基建期间井下掘进工作面供风距离长、风阻大的问题，建议利用金元矿原南风井（X=3745941.3Y=38400813.5）作为安全措施临时井。

该井筒位于混合提升井和南风井贯通巷之间，井底巷道已达轨道运输大巷位置。

利用该井筒作为建井期间安全措施临时工程，能减少独巷供风距离500m，提高供风质量和施工安全条件，缩短建井工期。

矿山基建完成，临时井封填。

（二）老空区积水问题

金元矿西南部老窑积水位于开采粘土层上部，采用井下疏放和井下堵水均施工难度较大，且存在安全风险。

利用原三关庙风井筒（X=3746109.4Y=38400561.4）作为临时排水井，进行地面排水，施工简单，工程量小，安全可靠。

1矿山概述

1.1基本概况

XXXX矿位于平顶山市XXXX，2014年4月建矿，该矿属私营独资企业，原采矿权人为XXX矿，开采矿种：

XXXX；2015年6月，该矿变更采矿权人为XXXXXXX公司，同时并取得了新的采矿证。

矿山名称：

XXXXX矿；经济类型：

其他有限责任公司；采矿许可证号：

CXXXXXXXXXX，开采方式：

地下开采，开采标高160m～-40m；矿区面积：

0.2939平方公里；有效期为2015年6月13日至2022年3月13日。

根据XX县矿产资源规划，对XXXX矿“最低生产规模5万吨/年，服务年不低于10年”。

2015年10月，该矿委托我院对XXXXXXXXXXXXXXXX矿编制地下开采初步设计，将生产能力提升至5万吨/年，以符合矿产资源规划的要求。

XXXXX矿于2004年4月办理了“XXXXXX矿”采矿证。

2011年6月，XXXXXXX地质大队对该矿进行了储量核实，编制了《XXXXXX矿资源储量核实报告》并通过了评审备案。

20XX年12月，该矿委托XXXXXXXXX有限公司在该矿矿区范围内进行资源储量核实工作，并编制《XXXXXXX矿资源储量核实报告》，2015年6月，XXXXXXX协会组织专家进行评审，并出具《矿产资源储量评审意见书》（XXXXXXXXX号）。

2015年7月，XXXXXX国土资源局以“XXXXXXXXXXXX号”予以备案。

根据储量核实报告，XXXXXXXX矿在采矿证平面范围内共查明资源储量88.17万吨，其中动用（111b）18.57万吨，保有69.60万吨。

保有资源储量中探明的经济基础储量（121b）6.63万吨，控制的经济基础储量（122b）62.97万吨。

为矿山开采提供地质资料和资源依据。

2015年8月，该矿委托XXXXXXX研究设计院有限公司编制了《XXXXXXXXXXX矿资源开发利用方案》，2015年9月，XXXXXX矿业协会组织专家评审，并出具《评审意见书》（平矿开评字[2015]008号）。

2015年11月，XXXXX市国土资源局颁发了《采矿许可证》（证号：

C4XXXXXXXXXXXXXX），有效期限2016年9月27日至2026年9月26日。

2015年9月，该矿委托XXXXX安全技术咨询服务有限公司对XXXXXX矿地下开采进行安全预评价，编制了《XXXXXXXXXXXX矿地下开采建设项目安全预评价报告》，2015年10月，聘请专家进行评审，出具《<平XXXXXXXXXXXXXXXX矿地下开采建设项目安全预评价报告>评审意见》。

根据最新勘探成果和矿井实际情况，为提能增效、更加合理的开采矿山资源，提高矿山机械化装备程度，提升矿山安全装备水平，XXXXXXX矿于2016年10月委托我公司按设计5万吨/年生产规模编制《XXXXXXXXXXX矿地下开采初步设计》和《XXXXXXXXXXX矿地下开采安全设施设计》。

2017年2月，XXXXXX安全生产监督管理局批准了安全设施设计。

XXX县安全生产监督管理局2017年3月批准开工建设。

XXXX矿位于XXXXXXX镇南坡一带，矿区东距平XXXX市40km，南距XXXX城18km，北距XXXX镇约5.0km。

XXX公路（XXXXXXX）在矿区东500m处通过，向南15kmXXXX高速设有XXXXX出入口。

区内有水泥公路通过XXXX镇，另有简易乡间公路相通，交通较为便利。

（详见交通位置图1-1-1）。

图1-1-1交通位置图

矿区属丘陵地带，地形南高北低，区内标高范围+206m～+185m，相对高差约21m。

矿区属大陆性季风气候，据XXX县气象站历年的观测资料，年平均降雨量为772.7mm，最大降雨量为1235.5mm，最小降雨量550mm，降雨量多集中在6~8月份。

该区年平均风速5.5m/s，最大风速24m/s，冬季多西北风，夏季多东南风，年平均气温14℃，最高气温42℃，最低气温-11℃，霜冻期一般为当年10月上旬至次年3月上旬，最大冻土深度8cm。

本区经济较发达，工业以煤炭、建材、农副产品加工为主，农业以种植小麦、玉米、烟叶为主。

该区位于外方山山系腹地，山峦重迭，地形陡峻，切割强烈，植被发育。

海拔最高标高+800m、最低标高+430m。

最大高差达370m，一般相对高差200～300m。

矿区南部山沟溪流为沙河支流，向东南汇入沙河，山沟溪流旱季干枯，最大水流量为8.921m3/s，最小水流量为1.270m3/s。

本区属淮河流域沙河水系。

气候类型属大陆高山型气候，最高气温42℃，最低气温-15℃,年平均气温12.1℃。

降雨量集中分布在7、8、9三个月，年平均降水量897.8mm。

降雪期一般在11月—次年4月，冰冻期为12月至来年2月，有霜期为60～120天。

根据XXXX省国土资源厅颁发的采矿许可证，批准开采矿种为耐火粘土。

矿区范围由采矿许可证上12个拐点坐标圈定，见表1-1-1。

矿区南北长约900m，东西宽680m，面积0.2939km2，开采深度由160m至－40m标高。

表1-1-1矿区范围拐点坐标表（1980西安坐标系）

序号

X

Y

序号

X

Y

1

3746650.38

38400611.25

5

3745750.37

38400696.26

2

3746564.38

38400786.25

6

3746010.38

38400746.25

A

3746441.34

38400801.76

7

3746184.38

38400720.25

B

3746075.38

38401013.26

8

3746184.37

38400458.25

C

3746075.38

38401138.26

9

3746370.38

38400548.25

D

3745750.38

38401138.26

10

3746400.38

38400518.25

1.2矿床地质与开采技术条件

1.2.1矿区地质概况

该区处在华北地台南缘，XXXXXXXX断裂带的北东侧。

中东部及西南部为汝州—XXX县—XXXX县断裂沉降带构成的槽状盆地，是巨厚的第三系和第四系覆盖的平原与丘陵。

矿层赋存于盆地周围出露的石炭系本溪组。

1.2.1.1地层

井田属隐伏型地貌单元，井田全区大部分被第四系地层掩盖。

根据附近地表出露和探井以及煤矿矿井揭露，地层特征自下而上简述如下：

（1）寒武系上统崮山组（∈3g）：

由灰、深灰色厚层状白云质灰岩，鲕状白云质灰岩夹灰黄色泥岩组成，厚度52m。

（2）石炭系上统本溪组（C2b）：

上部为灰色砂质泥岩，底部由灰绿、紫红等杂色泥岩、中部为灰色铝质粘土岩矿及铝土岩组成，厚度8~10m。

本溪组与下伏地层组为平行不整合接触。

（3）石炭系上统太原组（C2t）：

由深灰色灰岩、浅灰色细、中粒砂岩、砂质泥岩、泥岩和薄煤层组成，灰岩集中分布于本组的上部和下部，分别组成下部灰岩段和上部灰岩段，中部为砂泥岩段，厚度45~50m。

（4）二叠系（P）

下统山西组（P1s）：

由灰、浅灰色砂岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩和煤层组成，厚度55~70m。

下统下石盒子组（P1x）：

主要由浅灰色中—细粒石英砂岩、浅灰色、深灰色砂质泥岩、紫红色斑块泥岩，深灰色泥岩及薄煤层组成，厚61~75m。

与下伏山西组为整合接触。

（5）第四系（Q）

灰黄色—灰褐色亚粘土夹砂、砾组成，厚0~20m。

1.2.1.2构造

矿区大地构造位置处于：

华北板块南缘崤熊断隆，陕县—平顶山断陷区，梁洼向斜的东南翼，矿区主体地层为单斜地层。

走向北西—南东向的断层为本区主要断裂构造，区内断层较发育，但断距一般小于3~5m，对矿体影响不大。

本矿范围内未发现断层。

1.2.1.3矿体特征

矿体为铝质粘土岩矿，呈层状，产状与围岩一致，走向NE55°－SW235°，倾向NW325°，倾角13°。

矿体一般厚度为0.72～4.99m，平均厚3m，储量估算范围内的矿体埋深24～80m，估算标高+160～-40m。

1.2.1.4矿床成因

该区矿床同豫西某些铝粘土矿床相似，也是形成于中石炭世浅海陆交界附近的沼泽泻湖等一类局限性的水体中。

只是含矿岩系是沉积在晚寒武纪白云岩侵蚀面之上。

而铝粘土矿层则通常在含矿岩系的上段发育。

由于矿区紧靠豫西沉积盆地的南部边缘，这样一个特定的地质构造位置，晚寒武世白云岩古侵蚀面的微岩溶地貌，便起着控制成矿的重要作用，矿体的形态、规模及矿石质量的好坏，都无不与其有关。

一般地说，在溶沟洼地中含矿岩系厚度较大，工业矿层亦相应变厚，矿石质量往往较好。

反之，沉积基底在水下凸起的地方，含矿岩系随之变薄，矿石质量变差，甚至缺失。

由于溶沟洼地这种地貌的断续分布，也就造成了该区铝、粘土矿层交替出现的特点。

1.2.1.5矿石质量特征

矿石呈灰白色、浅灰色，泥质结构，块状构造。

经取样化验，矿石的主要矿物成分为高岭石，次为一水硬铝石、三水铝石、地开石、伊利石、叶腊石等，主要化学成分为Al2O3：

38.5～40.3％，SiO2：

37～52%,Fe2O3：

1.96～2.13%，TiO2：

0.3～6.51%，CaO：

1.1～1.2%，MgO：

0.8～1.3%，Na2O：

0.65～0.85%，K2O：

0.20～0.31%，耐火度：

1730℃,灼失量：

14.2～14.7%。

矿石的工业类型为硬质耐火粘土。

1.2.1.6矿化规律

（1）该矿体在垂直方向上多位于本溪组中段，顶板为砂质泥岩，底板为铁质粘土岩。

矿石质量与矿体厚度有关，一般矿体厚度大时质量较好，厚度薄时质量较差，局部变相为低品质的铝土矿。

（2）矿体形态、厚度受地形控制十分明显，低洼地带矿体厚度相对较大，同时矿体厚度与含矿岩系本溪组厚度呈正相关。

1.2.1.7矿石加工技术性能

根据XXXXX队1980年7月提交的《XXXXXXX矿详细勘探地质报告》显示该矿主要是铝矾土、硬质粘土、软质粘土。

工业类型主要是硬质粘土矿。

因本矿区属于XXXXX铝（粘）土矿区的一部分，所以本次工作主要参照1980年10月由冶金工业部XXXXX研究所进行的《XXXX高铝矾土、硬质粘土、软质粘土基本性能及制砖实验报告》中的叙述：

1.2.1.8烧结实验

由于原料质量不均匀，采取-压块（原块粉碎到﹤0.25mm后以800kg/cm2压力成型成Φ36×50mm的圆柱体）进行烧结实验。

软质粘土粉碎到0.5mm后，可塑法成型成50×30×10mm的长方体，进行烧结实验，其结果见表2-2-1、表2-2-2。

表1-2-1梁洼高铝矾土压块煅烧结果

编号

温度

性能

1300

1400

1500

1600

G1

显气孔率（%）

34.0

31.8

21.8

0.5

体积密度（g/cm3）

2.22

2.37

2.86

2.40

吸水率（%）

15.4

13.3

7.5

0.1

烧成后线性缩率（%）

3.5

5.6

10.3

—

G2

显气孔率（%）

27.3

20.1

0.6

0.3

体积密度（g/cm3）

2.36

2.66

2.98

2.63

吸水率（%）

11.5

7.5

0.2

0.1

烧成后线性缩率（%）

5.5

9.8

12.8

7.8

G3

显气孔率（%）

20.5

23.1

1.7

体积密度（g/cm3）

2.39

2.32

2.91

吸水率（%）

8.8

9.9

0.7

烧成后线性缩率（%）

5.7

5.9

—

G4

显气孔率（%）

15.4

14.1

6.9

体积密度（g/cm3）

2.39

2.47

2.62

吸水率（%）

6.4

5.8

2.6

烧成后线性缩率（%）

5.9

9.1

12.0

表1-2-2梁洼硬质粘土、软质粘土压块烧结结果

编号

温度

性能

1100

1200

1300

1400

Y2

显气孔率（%）

18.9

13.6

10.2

8.2

体积密度（g/cm3）

2.19

2.36

2.43

2.47

吸水率（%）

8.6

5.7

4.2

3.3

烧成后线性缩率（%）

8.1

9.0

6.8

11.1

R2

显气孔率（%）

22.4

12.6

2.1

体积密度（g/cm3）

2.07

2.09

2.29

吸水率（%）

10.7

6.0

0.9

烧成后线性缩率（%）

5.7

8.5

10.4

1.2.1.9制砖实验

在原料基本性能试验基础上，对梁洼高铝矾土、硬质粘土采用一般生产工艺进行制砖试验。

由于XXX软质粘土含Fe2O3为3.64%超过标准规定值（3.5%）不合格，故制砖试验改用焦作粘土结合剂（其化学成分见表1-2-3）。

灼减

Sio2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

TiO2

K2O

Na2O

备注

12.95

45.09

35.87

1.98

0.61

0.25

1.90

1.11

0.10

生料

51.88

41.27

2.28

0.70

0.28

2.1

1.28

0.12

换算成熟料

表1-2-3焦作粘土化学成分

①熟料：

各级高铝矾土在硅化钼棒电炉煅烧，硬质粘土在硅碳棒电炉煅烧，其烧后性能见表1-2-4。

表1-2-4烧后性能表

编号

Ｇ１－Ｓ

Ｇ２－Ｓ

Ｇ３－Ｓ

Ｇ４－Ｓ

Ｙ２－Ｓ

煅烧温度（℃）

1550

1450

1450

1450

1350

保温时间（hr）

3

3

3

3

3

显气孔率（％）

8.4～3.7

37.6～0.6

5.5～3.0

8.8～1.9

4.9～2.5

6.1

13.9

4.2

5.1

4.1

体积密度（g/cm2）

3.42～2.91

2.96～2.34

3.21～2.65

3.09～2.66

2.62～2.32

3.23

2.84

2.97

2.71

2.44

吸水率　（%）

2.6～1.3

14.0～0.6

3.0～0.9

3.5～0.7

2.1～0.9

1.8

5.4

1.76

1.9

1.7

注：

分数式的分子为波动值，分母为平均值。

②配料：

各级砖配料，用轮辗机混练。

配料比例及泥料粒度组成见表1-2-5。

表1-2-5梁洼高铝钒砖、粘土砖配料及粒度组成　

编号

配料比例　　　　％

泥料粒度组成　　　　％

熟料

﹤3mm

粘土﹤0.5mm

纸浆废（d=1.17）外加

泥料水分外加

3-2

mm

2-1

mm

1-0.5

mm

0.5-0.888

mm

﹤0.088

mm

G1-M

95

5

1.5

3.8

9.5

23.2

10.9

7.9

48.5

G2-M

95

5

1.5

4.5

8.4

22.9

11.4

9.6

47.7

G3-M

80

20

1.0

3.9

7.5

21.6

13.6

14.0

43.3

G4-M

80

20

1.0

4.6

10.0

10.1

12.3

16.4

51.2

Y2-M

80

20

1.0

4.0

14.6

16.9

10.9

13.7

43.9

③成型、干燥：

泥料在300吨摩擦压砖机上压成标准形砖，砖坯自然干燥一天后，置电烘箱内徐徐升温到100℃保温30小时。

④烧成：

砖坯在表所列条件下烧成，其烧后化学成分见表1-2-6，物理性能见表1-2-7。

本矿耐火粘土经缎烧后的熟料，可用于烧制各种耐火砖和不定型耐火材料。

表1-2-6梁洼高铝砖、粘土砖化学成分（％）　

编号

Sio2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

TiO2

K2O

Na2O

G1-M

9.40

84.11

1.43

0.14

0.14

3.19

1.21

0.02

G2-M

17.50

75.65

1.49

0.19

0.11

3.03

2.45

0.07

G3-M

32.60

59.90

1.59

0.19

0.17

2.66

2.35

0.10

G4-M

41.38

52.12

1.61

0.23

0.19

1.98

2.23

0.09

Y2-M

49.20

44.90

1.10

0.29

0.20

2.40

2.31

0.10

表1-2-7XXXXX高铝砖、粘土砖窑业性能

编号

烧成设备

烧成

温度

℃

保温

时间

hr

显气

孔率

%

体积密度g/cm3

耐压强度

kg/cm3

耐火度

℃

荷重软化温

发宽度℃

重烧线收缩率

％

外观

开始点

变形

点

G1-M

硅化钼

棒电炉

1520

5

14.3

2.98

1097

﹥1790

1500

1570

1550℃×3hr-0.7

黄色、有小铁疤、不开裂

G