乌鲁木齐市104团煤焦厂一号井水平延深设计.docx
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乌鲁木齐市104团煤焦厂一号井水平延深设计
乌鲁木齐市104团煤焦厂一号井
水平延深设计
说明书
新疆兴矿矿业技术咨询有限公司
二零一零年十月
前言
乌鲁木齐市104团煤焦厂一号井位于乌鲁木齐市西山四道岔以南800m，距乌市西山公路约1km，距市区6km，行政区域划属乌鲁木齐市沙依巴克区管辖。
矿区地处乌鲁木齐市西郊，北距西山公路约1km，与乌—奎高速公路相通，矿区内有砂石路面通往各矿井和生活区，交通便利。
乌鲁木齐市104团煤焦厂为国有企业，始建于80年代初，矿井持证能力为8万t/a，采用主副立井开拓，多水平阶段石门开采，主采A8煤层，目前矿井开采+653M水平东翼A8煤层，由于西翼A8煤层上部采空区存在火区，再加上A8煤层瓦斯涌出较高，在2009年9月发生一起瓦斯爆炸事故，造成西翼A8煤层回采工作面被迫封闭，而无法开采，只能进行灭火工作。
而由于该矿井为保留矿井，随时都存在着政策关闭的风险，矿井目前采矿证限采水平为+550m水平，而现有的+653m水平东翼A8煤层到2011年6月份将回采完毕，而由于西翼工作面无法开采，因此，为了保证矿井正常采掘接续，需进行矿井水平延深，矿井拟延深水平为+613m。
本次通过矿井水平延深，保证矿井水平和采区正常接替，从而保证矿井采掘接续不失调。
因此，业主特委托新疆兴矿矿业技术咨询有限公司进行矿井延深设计编制工作。
一、编制延深设计依据
1、2002年10月，新疆煤田地质局一五六队提交了《新疆乌鲁木齐140团煤焦厂煤矿（一号井）生产地质报告》。
2、新疆地质矿局第九地质大队，2008年1月编制的《新疆乌鲁木齐140团煤焦厂煤矿（一号井）矿产资源储量核实报告》。
3、新疆矿产资源储量评审中心以乌国土储核发【2008】016号文出具了《新疆乌鲁木齐县农十二师104团煤焦厂煤矿2007年矿产资源储量动态监测年度报告》核查意见的批复。
4、煤矿现有生产现状。
5、《煤炭工业小型矿井设计规范》、《煤矿安全规程》及有关法规政策。
6、设计委托书。
二、设计指导思想
从实际出发，认真分析煤焦厂一号井的资源条件、外部建设条件、开采技术条件，充分利用现有生产设施，以经济效益为中心，以市场为导向，依靠科技进步，提高矿井技术装备水平，实现合理集中生产，以最小的投入和最短的时间完成矿井的水平延深工作。
三、存在主要问题及建议
1、随着矿井水平延深，深部的瓦斯浓度将进一步增加，为保证安全生产，一方面要加强抽放工作，另一方面要加强瓦斯的监控、监测预报工作，防患于未然。
2、由于矿井开采急倾斜煤层，上部塌陷坑较多，地面雨水和雪水有可能通过地面塌陷坑裂隙进入井下，为此，矿井还应特别注意采空区、地面老窑水的防治工作。
并做好井下采空区超前探放水工作，以放突水事故的发生。
第一章井田概括及地址特征
第一节井田概况
一、交通位置
乌鲁木齐市104团煤焦厂一号井位于乌鲁木齐市西山四道岔以南800m，距乌市西山公路约1km，距市区6km，行政区域划属乌鲁木齐市沙依巴克区管辖。
矿区地处乌鲁木齐市西郊，北距西山公路约1km，与乌—奎高速公路相通，矿区内有砂石路面通往各矿井和生活区，交通便利。
二、地形地貌
井田地形呈南高北低，矿区地处准葛尔盆地南缘，天山北麓地带，多系低山，残山地带，海拔高度+896m—+1073m，高差约170m。
三、水系
矿区范围内无地表水系水体，无地面常年径流。
四、气象及地震情况
矿区属大陆性干旱、半干旱气候，年降水量在424mm（以降雪量为主），年蒸发量在1828mm。
历史最高气温达38.5℃，最低气温达-33℃，初冻期为10月中旬，解冻期为3月下旬，冻土层深度1.0-1.4m，矿区地处风口，风向多为北风和西北风，多发生在春冬两季，风力一般4-5级。
矿区属强震断裂带范围之内，地震活动强度大、频率高、小震多，地震烈度Ⅵ级。
五、煤矿生产现状
1、开拓方式
目前矿井开拓方式为立井+阶段石门开拓，矿井共有主、副立井、回风立井、人行井四条井筒，均位于井田中部，井筒特征见表1-1.
（1）主立井：
位于井田中部，圆形断面料石砌碹，净直径2.5m，净断面4.9平㎡，井口标高+999.88m，至+653m水平垂深347m。
井筒装备2.5t单箕斗，钢丝绳罐道。
井筒内敷设管路和电缆，主要承担全矿井的原煤提升任务，并兼做主要进风井。
（2）副立井：
位于井田中部，圆形断面料石砌碹，净直径2m，净断面3.14平㎡，井口标高+995m，至+653m水平垂深342m。
井筒装备0.5t罐笼，钢丝绳罐道，主要承担全矿井的材料、矸石、人员升降等提升任务。
（3）回风立井：
位于井田中部，圆形断面料石砌碹，净直径2m，净断面3.14平㎡，井口标高+997m，至+703m水平垂深294m，下部与+703m水平回风石门相接，与主井筒并列在井田中部A8煤层底板岩层中，承担全矿井回风任务。
（4）人行井：
位于井田中部，锚网支护，上部方形、下步自然拱形断面，净断面2.2平㎡，井口标高+997m，至+653m水平垂深344m，井筒内敷设铁质旋梯，承担上下人员的任务，兼及矿井第一安全出口。
井筒特征表
表1-1-1
序号
名称
单位
主立井
副立井
立风井
人行井
1
井口坐标
X
m
4850591
4850589
4850594
4850591
Y
m
29540818
29540784
29540848
29540811
Z
m
+999.88
+995
+997
997
2
井筒倾角
90
90
90
3
断面特征
圆形
圆形
圆形
上面方形下面拱形
4
支护方式
料石砌碹
料石砌碹
料石砌碹
锚网支护
5
井筒净断面
㎡
4.9
3.14
3.14
2.2
6
井筒垂深和角度
m
347
342
294
344
7
提升容器
2.5t箕斗
0.5吨罐笼
2、生产布置情况
矿井已开拓了五个水平，目前开拓水平为六水平+653m水平，回风水平标高为+693m水平，垂高为40m。
矿井+653m水平划分为一个双翼采区开采，采区东翼走向长度为840m，采区西翼走向长度为624m。
矿井+653m水平的投产工作面布置在+653m水平西翼A8煤层，在工作面推进几十米以后，由于上部火区冒落下来，引起工作面瓦斯爆炸，造成西翼工作面被迫封闭，矿井目前只能开采东翼的A8煤层工作面，在+653m水平A8煤层布置运输巷，采用2.5t蓄电池电机车牵引1tU型翻斗式矿车进行煤炭运输。
3、采煤方法及回采工艺
（1）采煤方法
目前回采工作面位于+653m水平采区东翼A8煤层+658m—+693m区段。
A8煤层平均厚度7.31m，为急倾斜煤层。
工作面采用“伪倾斜柔性掩护支架”采煤法，区内后退式回采。
超前运输顺槽标高+658m，回风顺槽标高+693m，区段高度40m。
工作面支护设备，采用“八字形”柔性金属掩护支架。
支架宽度4.0m，复式结构。
钢梁选用12号矿用工字钢，型钢材质A6；钢丝绳采用6条直径为30mm的旧钢丝绳，长25m，两端有封头，为保持钢梁间距和防止钢梁滚动，在钢梁两个端头部位焊接12号矿用工字钢。
工作面运输、回风顺槽至工作面20m范围内采用双排金属摩擦支柱配合HDJA—1000型铰接顶梁加强支护。
（2）、回采工艺
工作面采煤包括打眼、装药、放炮、铺溜槽出煤和调整护架等项工作。
煤层平均厚度为7.31m，煤的容重为1.31t/m3；工作面掩护支架一次下放进度为1m，下放一次为一个循环，循环进尺为1m，每日1循环。
矿井年工作日330天，正规循环率按80%计算。
采区回采率75%,首采工作面回采率按工作面实际情况定为80%。
工作面顶板管理方法为全部垮落法管理顶板。
掘进工作面位于采区东翼的A8煤层，分别为接替工作面的运输巷和回风巷，采用炮掘方法掘进。
4、通风方式
矿井瓦斯等级为低瓦斯，现有开拓方式为立井开拓，主立井、副立井和人行井进风，回风立井回风。
矿井通风方式为中央并列式，主要通风机工作方式为全负压机械抽出式通风。
矿井目前的主要通风线路为：
主立井→+653m水平A8煤层东翼运输巷→+658m水平西翼A8超前运输顺槽→回采工作面→+693m水平A8煤层西翼回风巷→回风上山→+703水平西翼A8煤层回风顺槽→+703m水平回风石门→回风立井→地面
矿井在用主要通风机：
FBCZN011B型轴流式通风机两台，一台运行，一台备用，风量为10.2—25m3/s，风压为220-650Pa，最高静压效率≥75%。
配套电机YBF200L2-6型，额定功率22kw，转速980r/min。
5、水源
矿区供水靠汽车运输。
6、电源情况
矿区供电电源引自乌鲁木齐西山变电所，LGJ-50型高压架空线引至矿井地面变电所，线路长度为8km，电压等级10KV。
矿井已进行了双回路电源的改造，已建第二回路电源，第二回路电源引自西山变电所不同母线段。
矿井地面安装了四台变压器，其中地面用电设备供电变压器型号为S9-400/1010/0.4kv400kVA。
其中两台井下用电设备供电变压器型号为S9-3.15/1010/0.69kv315kVA。
矿井10KV高压经S9-400/1010/0.4kv400kVA变压器降压后通过低压配电柜以380/220V电压供地面动力、照明用电。
地面供电系统采用三相四线制式中性点接地系统，井下供电系统采用中性点不接地系统。
地面低压变电所距主井口约30m。
变压器露天台上架设，装设有防雷电装置。
地面设有高低压配电柜。
下井电缆为一回MYJV22-10003×95mm2L=420m。
引自地面低压变电所，下井电缆井副立井井筒引至井下+653m水平中央变电所，供电电压0.69kV。
第二章井田地质特征及资源概况
一、区域地质概况
1、区域地层
区内从老到新出露的侏罗系地层有下侏罗八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）；中侏罗统西山窑组（J2x）,头屯河组（J2t）。
2、区域地质构造
准南煤田位于天山纬向构造体系的二级构造带中，称准南南中、新生代沉降带。
矿区地处准南煤田的东南段，为二级构造带中的次级褶皱与断裂带，多由短轴向斜、背斜及逆冲性断裂组成。
总的构造方向为北东东向，与天山纬向够早点所发展步方向基本一致。
二、井田地质特征
1、地层
矿井内出露的地层中侏罗统西山窑组（J2x）、第四系（Q），其特征分述如下：
中侏罗统西山窑组（J2x）：
矿区内主要出露其下段地层，岩性为灰色-灰黑色泥岩、炭质泥岩、粉砂岩、细砂岩及煤层组成，局部夹灰白色中粒砂岩、粗砂岩，是内陆河湖泥岩、沼泽相碎屑岩沉积，是主要含煤地层。
第四系（Q）：
矿区内广泛分布于较老地层之上，其上部为上更新统（Q3）上段风成黄土和砂土、亚砂土、亚砂土松散堆积，局部含砾及粗砂；下部为上更新统（Q3）下段冲洪积层，岩性主要为灰色砾石层，砾石成分为各种火山、沉积岩及少量变质岩。
2、构造：
井田位于大浦沟背斜北翼的大浦沟，单斜构造块段上，地层走向大致接近于东西走向，倾角在60°-89°之间，井田内发现有四条断层，编号为f4-4、f5-0、f4-1、f4-2。
矿区构造线方向与区域总体构造线方向一致，地层走向为62°-70°，岩性沿走向和倾向变化不大。
三、煤层和煤质
1、煤层
井田煤层赋存在侏罗系下统八道湾下亚组（J2b1），以煤层层数较多，厚度变化较大为特征，井田范围内仅有A7、A8煤层为全区可采煤层。
（1）A7煤层
煤层的最大厚度为2.02m，最小厚度为0.49m，煤层平均厚度为1.27m。
煤层结构简单，含0-2层夹矸，顶、底板岩性为粉砂岩、泥岩，与A8煤层层间距平均为6.5m。
（2）A8煤层
煤层的最大厚度为12.03m，最小厚度为3.12m，煤层平均厚度为7.31m。
煤层结构简单，含0-5层夹矸，顶板以为粉砂岩、泥岩为主，底板以泥岩、粉砂岩、细砂岩为主。
详见井田内可采煤层特征一览表表
1-2-1。
井田内可采煤层特征一览表表1-2-1
煤层编号
全层厚（m）
纯煤（m）
层间距
夹矸
顶底板岩性
可采性
稳定性
最大-最小
最大-最小
上层（m）
顶板
底板
平均（点）
平均（点）
A8
3.12-12.03
7.31
3.12-12.03
7.22
6.5
0-5
粉砂岩、泥岩
粉砂岩、泥岩
可采
稳定
A7
0.49-2.02
1.27
0.49-1.77
1.09
0-2
粉砂岩
粉砂岩
可采
稳定
2、煤质
（1）物理性质
井田内的A7、A8煤层均为高等植物形成的腐植煤，其颜色为黑色，条横为黑褐色，具弱玻璃光泽，均一状结构，内生裂隙较为发育，简易燃烧实验煤为易燃且烟异、烟长，有强烈膨胀发泡现象，A7煤层和A8煤层平均相对密度分别为1.34t/m3和1.28t/m3。
（2）煤的类型
各煤层精煤挥发分平均值为38.25-40.57%，胶质层厚度（Y）值平均值为11.9-14.8mm，粘结指数A8煤层为100，故均属气煤45（QM），煤质为特低灰-中灰煤，特低硫、低磷、高发热量、高油，且粘结性较好的煤，可做动力用煤和低温干馏炼油用煤，可做民用之燃料，是较好的配焦煤。
四、水文地质
1、区域水文地质概述
（1）、地形地貌
井田地形呈南高北低，西高东低的低山丘陵区，海拔高度+896-
+1073m，高差约170m，南部主要煤层赋存地带为低山区，一般标高在+800-+900m，地面高差不大，井田范围塌陷区和居民点较多，对矿区的进一步扩建成一定影响。
（2）、气候
矿区属大陆性干旱气候，7月份平均最高气温为38.5℃；1月份平均最低气温为-33℃，年降水量581.11-424mm，年蒸发量远远大于降水量，因此该区气候干燥。
（3）、区域水文地质
区内无常年性河流，在井田东部边界以外地表常有小河沟径流，横跨A8煤层，通过煤层裂隙渗水至矿区内，矿井涌水量与大气降水关系密切，春夏季流量大，冬秋季水量减少，矿区内水文地质条件简单。
2、井田水文地质
井田位于雅玛里克山北，井田北近雅玛里克山洪积扇下缘，基本为坡积碎石砂土（Q4d1）覆盖。
纵观全区，西南高东北低。
（1）含水层水文地质特征
①第四系松散岩类孔隙含水层（H1）
井田内第四系分布广泛，含水主体主要分布于冲沟及沟谷内。
岩性以分选性较差的河流相堆积砾石、砂土为一，平均厚度为均为30m左右。
此含水层为间歇性含水层，含水时段为降水期。
②侏罗系下统八道湾组煤岩系裂隙弱含水层（H2）
为井田内主演含煤地层，含水主体以内生裂隙发育的煤层为主，次为具节理细砂岩、粉砂岩，局部夹中、粗砂岩、砾岩构成，平均厚度34.64m，此层段区外距井田40-50m抽水试验单位用水量0.00055-0.00070升/秒.米，渗透系数为0.00347m/日，为弱富水性含水层。
3、水文地质类型及其复杂程度
井田内地表水体缺乏，无大的断裂构造，补给条件不好，为裂隙含水层为主矿床，直接充水含水层单位涌水量小于0.1升/秒.米。
因此，区内水文地质类型应为裂隙类，水文地质条件简单的充水矿井。
4、矿床充水因素分析
井田内基岩含水层的含水性较弱。
比较而言，浅部裂隙较发育，随着深度的加大含水性与透水性愈差，充水条件愈差。
矿坑水主要来自塌陷区大气降水而流入采空区少量积水的渗入及含水层本身层间水。
根据井田基岩水文地质条件，结合生产矿井的水文地质特征及充水因素，依补给途径，应属裂隙类渗入性补给通道。
5、矿井涌水量
涌水量预（概）算的范围：
矿井东西走向长为1.67Km，南北宽0.125Km。
依渗透系数以大井的方法预计矿井涌水量为268.49m3/d。
依据水文地质比拟法之富水系数预计矿井涌水量为270m3/d。
两者计算，取大值，确定矿井的正常涌水量为270m3/d。
五、煤层开采技术条件
1、煤层顶底板岩石工程地质特征
井田内A8煤层顶板为砂岩类，平均厚度约29m，饱和状态下抗压强度22.82-42.09MPa，抗拉强度为2.40-3.72MPa，软化系数为0.553-0.843，显示岩石本身强度应属不稳定-中等稳定顶板，遇水软化性能中等。
A8煤层底板为砂岩，平均厚度为6.5m，饱和状态下抗压强度28.86MPa，抗拉强度为2.23-2.65MPa，软化系数为0.842，显示岩石本身强度差，遇水软化性能中等。
A7煤层顶、底板粉砂岩，平均厚度约6.5m，饱和状态下抗压强度31.87MPa，抗拉强度为2.23-2.63MPa，节理裂隙不发育，显示岩石本身强度不稳定-中等稳定。
煤层顶底板岩石力学试样测试结果见表1-2-2：
煤层顶底板岩石力学试样测试结果表
表1-2-2
煤层编号
岩性
采样位置
单向抗压强度（Mpa）
单轴抗拉强度Mpa
单轴抗剪强度Mpa
软化系数
备注
天然状态
饱和状态
A7
粉砂岩
底板
31.87
2.23
4.37
A8
粉砂岩
顶板
68.25
42.08
3.72
9.58
0.607
A8
粉砂岩
底板
24.28
28.36
2.65
0.842
2、瓦斯
根据新疆建设兵团发展和改革委员会文件兵团发改委能源【2009】502号文关于对农十二师104团煤焦厂矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定报告进行的批复，认定矿井绝对瓦斯涌出量为0.823m3/min，相对瓦斯涌出量为5.78m3/t，二氧化碳绝对涌出量为0.53m3/min，二氧化碳相对涌出量为2.438m3/t，确定矿井属于低瓦斯矿井。
3、煤尘
根据国家矿山安全计量站乌鲁木齐分站新矿（集团）通安工贸公司煤尘爆炸鉴定报告：
A7煤层煤尘的火焰长度150±50mm，A8煤层煤尘的火焰长度100±50mm，煤层均有煤尘爆炸危险性。
煤尘爆炸性试验报告
表1-2-3
试验编号
工业分析
爆炸试验
水分（Mad）
灰分（Ad）
挥发份（Vdaf）
火焰长度（mm）
岩粉量（%）
爆炸性结论
备注
A7
2.8
9.25
38.2
150±50
有爆炸性
A8
3.4
4.73
37.94
100±50
、、
4、自燃倾向性：
由国家矿山安全计量站乌鲁木齐分站，对矿井煤层进行了煤层的自燃倾向性鉴定，A7煤层的吸氧量为0.47cm3/g，A8煤层的吸氧量为0.44cm3/g，鉴定结果煤层属于较容易自燃发火煤层，发火期一般为3-6个月。
煤层自燃倾向性鉴定结果见表1-2-4.
自燃倾向性鉴定结果
表1-2-4
煤层
自燃倾向分类
煤的吸氧量，cm3/g*干煤Vd
易自然
较易自燃
不易自燃
A7
0.47
较易自燃
A8
0.44
较易自燃
5、地温：
根据对生产矿井的调查，在井田内及周围未发现高温区，井下温度一般为15℃左右。
目前未发现有地温异常现象。
第二章井田开拓
第一节井田境界及储量
一、井田境界
井田位于乌鲁木齐市区西郊约6km处，行政区域划属乌鲁木齐沙依巴克区管辖，井田呈东-西向，东西走向长约1.67km，南北宽约0.125km，面积为0.2176km2.根据批准的采矿证：
6500000430285，矿区范围的拐点坐标由8各拐点确定，如下表2-1-1：
表2-1-1
拐点
X
Y
S1
4850846
29541698
S2
4850706
29541698
S3
4850530
29540650
S4
4850500
29540650
S5
4850510
29540036
S6
4850616
29540036
S7
4850628
29540657
S8
4850670
29540657
开采深度为+997m-+550m标高。
二、储量
1、矿井地质储量
井田内含可采煤层两层，A7、A8煤层，煤层平均厚度分别为：
1.09m、7.22m，为结果简单、稳定煤层。
该矿核查截止日期：
2007年12月31日，矿山资源储量如下：
新疆乌鲁木齐县农十二师104团煤焦厂一号井矿区范围内保有资源储量415.02万t，其中控制的经济基础储量（122b）157.82万t，推断的内蕴经济资源量（333）246.72万t，控制的次边际经济资源量（2S22）10.48万t，采矿证规定开采标高+555m以上保有资源储量261.69万t，其中：
控制的经济基础储量（122b）157.82万t，推断的内蕴经济资源量（333）93.39万t，控制的次边际经济资源量（2S22）10.48万t，开采标高（+550m-+400m）保有资源储量153.33万t，其中：
推断的内蕴经济资源量（333）153.33万t。
截止2008年12月31日，新疆乌鲁木齐县农十二师104团煤焦厂一号井采矿证规定开采标高（+550m）以上保有资源储量243.83万t，其中：
控制的经济基础储量（122b）139.96万t，推断的内蕴经济资源量（333）93.39万t，控制的次边际经济资源量（2S22）10.48万t。
2、2008年年末矿井可采储量
矿井开采煤层属薄煤层各特厚煤层，采区回采率：
薄煤层按85%计，特厚煤层按75%计算，矿井设计工业储量为233.35万t，永久煤柱损失69.58万t，开采损失为39.22万t，乘以采区回采率，经计算矿井可采储量为124.61万t，详见2-1-2
矿井可采储量计算表
表2-1-2单位：
万t
水平
批准的资源量
永久煤柱
合计
开采损失
可采储量
煤层编号
122b
333
小计
边界煤柱
断层煤柱
井筒煤柱
750-+653m水平
A7
1.9
1.9
0
0.29
1.61
A8
69.02
19.77
88.79
2.87
1.99
24.13
28.99
14.95
44.85
小计
70.92
19.71
90.63
2.87
1.99
24.13
28.99
15.24
46.46
650-+553m水平
A7
20.82
20.82
0.55
0.55
4.21
5.31
2.33
13.18
A8
69.04
52.86
121.9
3.68
3.68
27.92
35.28
21.66
64.97
小计
69.04
73.68
142.72
4.23
4.23
32.13
40.59
23.98
78.15
合计
139.96
93.39
233.35
7.1
6.22
56.26
69.58
39.22
124.61
第二节矿井生产能力及服务年限
一、矿井工作制度
根据《煤炭工业小型煤矿设计规定》确定矿井的年工作日为330天，矿井工作制度为“三八”工作制，每天3班生产，日净提升时间14小时。
二、矿井生产能力
根据煤层赋存情况以及矿井的开采现状及开采技术条件，该矿井为9万t/a矿井，按照原采矿证的设计核准生产能力，确定矿井年生产能力为9万t。
三、矿井
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