斜沟煤矿13号煤层21采区设计.docx

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斜沟煤矿13号煤层21采区设计

内蒙古科技大学

采矿学课程设计说明书

题目：

斜沟煤矿13号煤层21采区设计

学生姓名：

陈浩

学号：

1072101135

专业：

采矿工程

班级：

采矿2010-1班

指导教师：

郭灵飞

1矿井概况

1.1矿井地形、地貌、地物及其对开采的影响

斜沟井田位于山西省兴县县城以北50km处岚漪河两侧。

行政区划隶属于兴县魏家滩镇，局部位于保德县南河沟镇，项目业主为山西西山晋兴能源有限责任公司。

其地理坐标为：

东经111°05′30″～111°08′33″，北纬38°32′40″～38°44′39″。

井田属吕梁山脉的西北端，山河交错，沟壑纵横，山川层叠，侵蚀冲刷剧烈，地势总体为南北高、中部低，最高点位于井田东南角寨则卯村西，海拔高程+1254.0m；最低点位于井田中东部的岚漪河谷地，海拔高程+924.0m，最大相对高差330.0m，区内大面积为第三、四系松散层所覆盖。

岢瓦铁路和县级公路从井田中部沿岚漪河通过，岢瓦铁路目前已基本建成，铁路装车站设在石吉塔沟口西侧附近的河滩地。

从节省投资，减少运营费用的角度出发，井口及工业场地选择应尽量靠近铁路装车站。

岚漪河上游有一座设计蓄水能力2400万m3的天古崖水库。

为文革期间所建，目前坝体已出现渗漏，水利部门定性为危库，矿井井口及工业场地选择需注意这一因素的影响。

1.2矿井开拓方式及主要井巷的布置形式

矿井工业场地及井口布置在井田中部岢瓦铁路南侧的石吉塔沟内及沟口附近。

采用沟内外结合布置方式，场地标高+940.0～+992.0m。

根据工业场地附近煤层埋藏较浅的特点，井田采用斜井开拓方式。

矿井初期形成五条井筒，其中一、二号主斜井布置在石吉塔沟内400m处的坡地上，井口标高+980.0m，其中一号主斜井的方式掘至8号煤层+660m标高，一号主斜井倾角15°，斜长1236m，铺设带式输送机，通过煤仓与11采区带式输送机上山及8号煤带式输送机大巷相接。

二号主斜井掘进至13号煤层+585m标高，通过煤仓与21采区带式输送机上山及13号煤带式输送机大巷相接，二号主斜井倾角17°，斜长1351m，铺设胶带输送机。

副斜井井口及辅助生产系统布置在石吉塔沟沟口东侧，岢瓦铁路南侧的河滩地上，井口标高+945.0m，以斜井的方式掘进至8号煤层+763m标高，副斜井倾角5.5°，斜长2011m，利用无轨胶轮车担负辅助运输。

矿井采用分区式通风系统，一号回风斜井布置在石吉塔沟深部主斜井南侧550m附近坡地上，倾角25°，斜长653m。

在其东侧约150m处的台阶上布置有一号回风立井。

井口标高+1010m，垂深365m。

全井田划分为两个水平上下山开采，一水平标高确定为+700m，二水平标高确定为+640m。

设计采用分煤组布置大巷方式。

上组煤开拓大巷沿井田中央南北向布置在8号煤层+700m标高处，采用采区上下山开采，为便于实现无轨胶轮车辅助运输，上下山均伪斜布置，伪斜后，上下山倾角5-6度。

4、5、6号煤层各区段巷道通过石门与位于8号煤层中的上下山联系。

下组煤大巷沿井田中央南北向在13号煤层+640m标高处布置一组大巷，采用采区上下山开采，10号、12号煤通过区段石门与位于13号煤层中的采区上下山联系。

8、13号煤层大巷之间通过集中上山联系。

各煤组大巷分别布置两条，即带式输送机大巷和辅助运输大巷。

全井田共划分为16个采区，其中上组煤区为6个采区，下组煤区为10个采区，移交生产的采区为11、21采区。

矿井主运输采用带式输送机，辅助运输采用无轨胶轮车。

1.3矿井通风方法、主扇工作方式及通风系统情况

矿井移交生产初期开采上山采区时为低瓦斯矿井，后期接续开采下山采区时上升为高瓦斯矿井。

设计矿井投产时采用分区式通风系统，抽出式通风方式，一号主斜井、二号主斜井、副斜井进风，一号回风斜井和一号回风立井回风。

根据采区及工作面接续，为了满足矿井后期风量的增加，一号回风斜井在投产后第7年时改为进风井。

由于本矿井井田面积大，生产能力高，因此矿井后期均采用分区式通风系统，新开凿一、二号进风立井和二、三号回风立井。

矿井风量：

一号回风斜井：

130m3/s。

一号回风立井：

容易时期130m3/s，困难时期329m3/s。

矿井负压：

一号回风斜井：

容易时期2170Pa，困难时期2787.9Pa。

一号回风立井：

容易时期2246.8Pa，困难时期2848.2Pa。

通风设备：

一号回风斜井选用GAF23.7-13.3-1型轴流式矿井通风机2台，一号回风立井选用GAF35.5-18-2型轴流式矿井通风机2台。

均为一台工作，一台备用。

1.4矿井提升运输系统及主要设备配备情况

一号主斜井装备一台胶带输送机，L=1230m，倾角15°。

B=1600mm，Q=3000t/h，V=4.5m/s，ST=4500N/mm（阻燃型钢绳芯胶带），选配电动机3台（3×1600kW），3套ML3PSF140Ⅰ减速系统。

二号主斜井装备一台胶带输送机，L=1390m，倾角17°。

B=1600mm，Q=3000t/h，V=4.8m/s，ST=5000N/mm（阻燃型钢绳芯胶带），选配电动机3台（3×2000kW），3套ML3PSF150Ⅰ减速系统。

井下辅助运输选用无轨胶轮车系统，为满足矿井生产规模15.0Mt/a辅助运输需要，选用各型无轨胶轮车辆总计41辆，其中：

WCQ-3B型无轨胶轮人车10辆（其中维修备用1辆）；WCQ-3B型平板式无轨胶轮材料车10辆（其中维修备用1辆）；WCQ-5B型自卸车厢式无轨胶轮车7辆（其中维修备用2辆）；WQC2J（2A）型生产指挥防爆胶轮车5辆；FBZL16型防爆装载机5辆；DBT10＆CHT-50型多功能运输车（支架拖车）2辆；DBTFBL-55型支架铲车2辆。

矿井生产期间，按照开拓开采状况变化，适时调整无轨胶轮车辆数量。

1.5矿井工作制度

《矿井设计规范》第2.2.3条规定：

“矿井设计生产能力按年工作日330d每日净提升16h”计算。

每日三班作业，综采工作面可采用每日四班作业，每班工作六小时，三班出煤，一班检修。

设计矿井年工作日为330d，工作制度为地面每天3班作业，即三·八制，井下4班作业,即四·六制，日净提升时间16h。

2开采技术条件

2.1采区的位置及与相邻采区的关系

本采区位于斜沟煤矿二水平，水平标高+640m，开采二水平13煤层。

采区北与22采区相连，南与25采区相连，西与21采区相连，东为井田边界。

采区南北长6.5～8.0km，东西宽约2.0km，面积约15.0km2。

2.2构造形态

2.2.1区域地层与地质构造

本区位于河东煤田北部远景普查区的北中部，区域地层由老至新为：

古生界奥陶系中统，石炭系中统、上统，二叠系下统、中统；中生界三叠系下统、中统；新生界第三系、第四系，见表2-1。

本区大地构造位置处于鄂尔多斯断块东缘，兴县石楼南北向褶皱带的北部。

区域构造简单，总体为一走向近南北倾向西的单斜构造，倾角6～16°，局部为20°，断裂少见，在区域的北西部有九元坪～杨家塔背斜和九元坪向斜。

九元坪～杨家塔背斜：

北起兴县九元坪，南至兴县杨家塔，延伸约7.5km。

背斜的轴向为北北西，轴部宽缓，两翼倾角较小，西翼一般为7～11°，东翼一般为7～8°。

九元坪向斜：

北起兴县九元坪，南至兴县杨家塔，与九元坪—杨家塔背斜近于平行，延伸约8.0km，向斜的轴向为北北西，轴部较为宽缓，西翼倾角一般为8～19°，东翼倾角一般为7～12°。

2.2.2井田地层与地质构造

本区内地表大部分被第三系上新统（N2b）和第四系上更新统（Q3m）、全新统（Q4）所覆盖。

基岩仅在沟谷中出露，自东向西（包括本区东部外围的部分）依次出露奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组和三叠系下统刘家沟组、上第三系上新统、第四系上更新统、第四系全新统。

现将赋存地层由老到新分述如下：

井田内构造简单，总体上为一走向近南北，倾向西的单斜构造。

地层倾角小于15°，一般为9～12°，井田内没有岩浆岩侵入，地表和钻探过程中也未发现断裂构造和陷落柱，仅在井田东南部发现有宽缓状小褶曲，地表常见滑坡现象。

表2-1区域地层特征表

地层名称

代号

厚度（m）

主要岩石名称

界

系

统

组

新生界

第四系

全新统

Q4

0～35

砂、砾石层

上更新统

O3

23～189

淡黄色亚粘土、砂砾石层

上第三系

上新统

N2

13～138

深红色粉砂质粘土、砂、砾石层

中生界

三叠系

中统

二马营组

T1er

438.10

灰绿色中砂岩、粗砂岩、泥岩

下统

和尚沟组

T2h

201.70～220.40

绿色泥岩、砖红色细砂岩

刘家沟组

T1l

390.60～396.50

砖红色中砂岩、粗砂岩、泥岩

古生界

二叠系

上统

石千峰组

P2sh

177.20～208.10

细砂岩、中、粗粒砂岩、泥岩

上石盒子组

P2s

335.80

紫红色泥岩、粘土岩、含砾粗砂岩

下统

下石盒子组

P1x

91.60～167.10

紫红色粘土岩、中、粗粒砂岩、泥岩

山西组

P1s

40.00～83.00

砂岩、砂质泥岩、粘土岩、灰岩、煤层

石炭系

上统

太原组

C3t

80.00～110.00

砂岩、泥岩、粘土岩、灰岩、煤层

中统

本溪组

C2b

19.00～46.00

粉砂岩、粘土岩泥岩、灰岩、铝土矿、煤线

奥陶系

中统

峰峰组

O2f

灰白色白云质灰岩

2.3煤层厚度、倾角、稳定性、结构

13号煤层位于太原组下部，上距8号煤层38.10～78.10m，平均52.42m，下距S1砂岩15.97～36.94m，平均23.76m。

煤层厚度为5.95～16.68m，平均13.88m，煤层倾角为9～12°，为结构简单—复杂层位稳定的全区可采煤层。

由井田中部向南北两侧厚度在逐渐变薄，特别是南侧变薄较为明显。

煤层含夹矸0-6层，一般为0-3层，夹矸厚度为0.00～0.90m，一般为0.08～0.43m。

2.4顶底板岩石的物理力学性质、稳定性及坚固性

13号煤的直接顶板以砂质泥岩为主，局部为砂岩。

砂质泥岩为顶板时，以2405孔资料分析，抗压强度平均为0.43MPa，抗压强度平均为125.03MPa，饱和抗压强度70.10MPa，该岩层的RQD值为21。

岩石质量指标4.9，岩体质量指标为优，属Ⅰ类岩体，顶板基本稳定。

砂岩为顶板时，以0801孔资料分析，抗拉强度为1.85MPa，抗压强度变异范围在90.7～139.1MPa之间，平均109.53MPa，该岩层RQD值为67，岩体质量指标为优，属Ⅰ类岩体，顶板稳定。

13号煤底板多为泥岩，饱和抗压强度平均46.1MPa，RQD值为21。

岩体质量指标3.2，为优，属Ⅰ类岩体，但该岩层软化系数为0.76，在遇水作用下有底鼓现象。

2.5其它开采条件

2.5.1瓦斯含量

根据地质报告本井田各可采煤层均为低瓦斯，但邻近的孙家沟矿井实际开采经验表明，随着开采深度增加，矿井瓦斯涌出量急剧增加，预计本矿井生产初期，开采井田浅部至中深部，瓦斯含量较低，根据分源法预测瓦斯含量，矿井初期开采上山采区，为低瓦斯；开采至下山采区时为高瓦斯矿井。

因此，本可研报告确定，矿井初期为低瓦斯矿井，后期下山采区开采时上升为高瓦斯矿井，但必须按高瓦斯矿井管理。

2.5.2自燃发火性

由燃点测试成果和煤质化验结果可知：

区内各煤层煤质中挥发份（Vadf）一般为22～40%，Cdaf为81-88%，Odaf为5～10%，Mad一般小于3%。

13号煤层为不自燃—易自燃，多数为不易自燃。

据邻近生产矿井调查资料，13号煤层在斜沟煤矿发生过自燃，其原因是井