第1章矿井设计概况.docx
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第1章矿井设计概况
第一章矿井设计概况
第一节井田概况
一、交通位置
宋新庄井田位于宁夏回族自治区吴忠市东南部，西距吴忠市80km，东距盐池县城82km。
其行政区划隶属于宁夏回族自治区吴忠市盐池县冯记沟乡管辖。
其地理坐标为：
东经：
106°46′15″～106°48′17″；北纬：
37°26′44″～37°31′40″。
宋新庄井田位于宁东煤田积家井矿区的南部，井田北部以原详查第JN12勘查线为界与马儿庄勘查区相接，南部以人为边界与洪涝池勘查区相接，西部以DF5逆断层为界与李家坝井田相邻，东部以金家渠子西侧逆断层为界与金家渠井田相邻，井田呈一南北向近似长方形展布，南北走向长约8.8Km，东西倾向宽约3.6Km，面积约为30.7km2。
本区交通以公路为主，经过多年建设已形成较为完善的公路网。
定（边）-武（威）高速公路（G2012）和盐（池）-兴（仁）省道（S302）呈东西向从井田北部经过；井田东西两侧分别有古（窑子）-马（家滩）-冯（记沟）县乡级公路和灵（武）-惠（安堡）国道（G211）呈南北向通过；经吴忠市、古窑子等地与（北）京-（西）藏高速公路（G6）、青（岛）-银（川）高速公路（G20）及国道G109线、G307线相接。
且井田内次一级简易公路纵横相通，西可接211国道，东接古-马-冯县道，南接S302省道。
正建的太（原）-中（卫）-银（川）双线电气化铁路呈东西向横穿井田中部，在包（头）-兰（州）铁路及宝（鸡）-中（卫）铁路的银川站、中卫站接轨后，可直达北京、太原、兰州、宝鸡、西安等地。
该铁路预计2010年建成通车。
银川河东机场有通往全国各主要城市的航班。
井田距银川河东机场约120km，经国道G211线或经高速公路G20均可到达。
总之，井田交通网络完善，交通十分方便。
井田交通位置见图1-1-1。
二、地形地貌
本区位于毛乌素沙漠西南边缘，以缓坡丘陵、洼地地貌单元为主，井田内多为农田、人工林地和保护性草场，局部低洼地区雨季积水成湖，冬季干枯为碱滩，地形相对较为平坦，地面起伏不大（图1-1-2），平均海拔高度约为1400m。
地势呈东高西低，南高北低的趋势，区内最高处位于井田东边界处的石油金1号孔附近，海拔高度为1476.19m，最低处位于JN1201号孔附近，海拔高度为1349.29m，相对高差约为130m。
三、地表水系
本区属黄河流域，干旱少雨，区内无常年地表迳流，仅在井田中西部碱池子南端、南部陈家梁碱滩北段等地势低洼区有季节性水流，其水源主要是扬黄水灌溉后的农田渗水和降雨汇集而成，其流量受季节性影响变化较大，水质发咸，不能饮用。
流水基本都流进盐碱池，被蒸发或渗入地下。
四、气象特征
本区地处西北内陆，为典型的半干旱半沙漠大陆性气候。
气候特点是冬季寒冷、夏季炎热，昼夜温差较大。
根据灵武市气象站1991～2006年气象资料，年最低气温为-25.0℃（2002年），年最高气温为36.6℃（1997年），年平均气温为9.4℃；降水多集中在7、8、9三个月，年最小降水量仅为116.9mm（1997年），年最大降水量也只有322.4mm（1992年），而年最小蒸发量却为1601.1mm（1990年），年最大蒸发量高达1922.5mm（1999年），其年最大蒸发量为年最大降水量的6倍及最小降水量的16倍；季风从当年10月至来年5月，长达7个月，多集中于春秋两季，风向多正北或西北，风力最大可达8级，一般为4～5级，平均风速为3.1m/s；春秋两季时有沙尘暴；全年无霜期短，冰冻期自每年10月至翌年3月，最小冻土深度为0.42m，最大冻土深度为0.72m（1993年）；相对湿度为7.6～8.8%。
五、地震情况
本区位于鄂尔多斯盆地西缘褶皱冲断带中部，属吴忠地震活动带，根据《宁夏地震裂度区划图》，宋新庄井田地震裂度为Ⅶ度，地震动峰值加速度0.15g（宁夏地震局）。
地震震中多分布在黄河沿岸，1010～1991年间发生大地震11次，震级4.9～5.5级之间，近期弱震时有发生。
地震活动在空间上以吴忠、灵武两地相互转移，呈一密集的地震分布。
近期与历史上的地震活动位置比较接近，反映了构造活动至今仍在持续进行。
六、地区经济概况
本区民族以回、汉族为主，回汉杂居，经济相对落后，主要以农牧业为主，农作物一年一熟，主要农作物有荞麦、糜子、小谷、玉米、马铃薯、胡麻、葵花、麻子等，以滩羊为主的畜牧业在本区经济中占有重要地位，地方工业着重发展以开发加工甘草、苦豆子为主的医药系列和以皮毛、地毯为主的畜产品加工系列。
七、矿区煤炭生产及规划概况
（一）矿区总体规划
根据中煤国际工程集团武汉设计研究院于2008年12月编制完成的《宁夏回族自治区宁东煤田积家井矿区总体规划（修改）》，规划把全矿区划分为6个井田、1个勘查区及2个资源后备区。
矿区规模为12.10Mt/a，6个井田分别为银星一井井田（4.00Mt/a）、银星二井井田（1.80Mt/a）、宋新庄井田（1.20Mt/a）、月儿湾井田（1.80Mt/a）、新乔井田（2.40Mt/a）、李家坝井田（0.90Mt/a）。
目前，该总体规划已经国家发改委批复，批复文号：
发改能源【2009】2857号。
规划中宋新庄井田的基本情况如下：
位于矿区的南部，井田西以DF5断层为界，东到金家渠子西侧断层以矿区边界为界，北以JN12勘探线为界与马儿庄勘查区相邻，南部到矿区南边界。
井田为一南北向近似四边形，东西宽约为3.6km，南北长约为8.8km，井田面积30.7km2，经估算井田内资源量为255.02Mt，可采储量为114.7Mt，规划生产能力1.20Mt/a，服务年限63.8a。
宋新庄井田在矿区中的位置见图1-1-3。
（二）矿井及小窑
宋新庄井田内无生产矿井及小（老）窑与采空区，在积家井矿区东部有马家滩矿区、西南有韦州矿区、西北部有石沟驿煤矿，均已开发建设或正在开发建设当中。
八、地面已有建（构）筑物及设施
井田位于毛乌素沙漠西缘，以缓坡丘陵、洼地地貌为主。
民族以回、汉族为主，回汉杂居，经济相对落后，主要以农牧业为主，属草原自然生态恢复区。
目前井田内尚无大型工业企业、地面已有的主要建（构）筑物有横穿井田中部的太中银铁路和盐环定扬黄干渠，另外零星分布的自然村庄较多，对井田开采有一定的影响。
地质报告提到井田内及周边有14个自然村，经调查，井田范围内可能受开采影响的自然村庄有4个，自北向南为宋新庄、汪水塘、王疙瘩村和陈大梁村。
为响应国家“退耕还林”号召，当地政府在本区已实行“退耕还林”、“退牧还草”政策，并在盐兴公路附近建设宋新庄新农村，周边这些自然村庄都将统一搬迁至宋新庄新农村集中居住。
设计根据相关规定，对太中银铁路和盐环定扬黄干渠等重要建（构）筑物留设保护煤柱保证，井田范围内的自然村庄纳入当地新农村建设统一搬迁，个别可能受采动影响又不便搬迁的地面建构筑物主要考虑维修补偿。
九、其他外部条件
（一）电源条件
在井田西南侧有惠安堡110kV变电站，由五里坡220kV变电站2回路110kV电源供电，主变压器容量为（20＋10）MVA，距宋新庄井田约为20km。
井田西南侧另有太阳山110kV变电站，1回110kV电源引自惠安堡110kV变电站，另1回110kV电源引自侯桥330kV变电站供电，主变压器容量为2×50MVA,前期投运一台，距积家井矿区约为16km。
距本矿井工业场地北约16km处的强滩110kV变电站即将建成，预计于2010年底投运。
该变电站设计主变压器容量为（2×63MVA），2回110kV电源引自上级330kV变电站，
井田东南有大水坑110kV变电所，距宋新庄矿井约17km。
主变压器容量为（2×40）MVA。
大水坑110kV电源经惠安堡110kV变电站引自五里坡220kV变电站。
（二）水源条件
矿区水源以矿井排水回用为主。
刘家沟水库位于井田西部的G211附近，可作为生产补充水源和生活水源，以及矿井建设期的用水。
（三）通信条件
本区通讯条件较好，各市县乡镇己实现了电话程控化，全部进入国际、国内自动传输网，己开通了数字微波线路和GSM移动通讯工程，移动通讯网和计算机宽带网已覆盖全区。
（四）主要建筑材料供应条件
矿井建设所需的砖、瓦、灰、砂、石等建筑材料，可就地供应，其它建筑材料如钢材、水泥、木材均需由外地运入。
（五）外部建设条件综合评价
本矿井公路交通较为便利，铁路建设与矿区开发建设同步，可满足矿井开发和生产需要；本矿井电源充足，水源以处理后的矿井排水为主，电源水源均比较可靠。
总之，外部建设条件好，具备建设大型矿井的条件。
第二节矿井井田开拓方式
一、井田境界
宋新庄井田位于宁东煤田积家井矿区的南部，呈南北向弧形状展布，井田西以DF5断层为界，东到金家渠子西侧断层以矿区边界为界，北以JN12勘探线为界与马儿庄勘查区相邻，南部到矿区南边界。
井田为一南北向近似四边形，东西宽约为3.6km，南北长约为8.8km，井田面积约30.7km2。
井田境界见图2-1-1。
井田拐点坐标见表1-2-1。
表1-2-1 宋新庄井田拐点坐标（设计转换）
序号
X
Y
序号
X
Y
9
4155965.775
36394934.182
12
4146746.858
36391790.307
10
4152500.389
36395004.694
141
4152122.397
36391361.409
11
4146671.496
36394815.926
140
4155286.534
36391329.287
二、井口位置与工业场地选择
（一）影响井口及工业场地位置选择的主要因素
1、地形、地貌
井田位于毛乌素沙漠西缘，以缓坡丘陵、洼地地貌为主，呈东高西低、南高北低的趋势，局部形成低洼湖地，井田内最大高差127m，对工业场地位置的选择有一定影响。
2、地面村庄
井田内经济相对落后，主要以农牧业为主，属草原自然生态恢复区，征用土地相对容易。
目前井田内尚无大型工企业，但自然村庄较多，对工业广场的布置有一定的影响。
3、铁路、干渠
太中银铁路自东向西横穿井田中部，铁路北部260～680m处的盐环定扬黄干渠以近似“W”型横穿本井田，铁路、干渠将本井田划分为南、北两块，其中南部区域面积约为北部区域的22%，南部区域煤层赋存较浅，北部区域煤层赋存较深。
铁路、干渠成为影响本井田开拓方式、工业场地布置的主要因素之一。
本井田可采煤层范围较小，煤层层数较多，但埋藏较深，且太中银铁路和盐环定扬黄干渠从井田中部穿过，需留设保护煤柱。
为减小压煤量，工业场地尽量布置于煤层露头之外并靠近中太银铁路和干渠布置，同时，井筒保护煤柱尽量与断层煤柱或铁路煤柱重合。
4、地面运输
本区公路交通较发达，地面交通网基本形成，公路运输对地面工业场地的影响较小。
根据总体规划，宋新庄煤矿铁路专用线接轨于李家坝煤矿铁路专用线上，线路从李家坝引出后转向东抵达宋新庄煤矿工业广场。
从规划的矿区铁路专用线来看，矿井工业场地宜布置于太中银铁路南部，以利于与李家坝煤矿铁路专用线的接轨。
5、井田构造
本井田的主体构造为积家井背斜的一翼，煤层倾角一般小于25°。
井田内的主要断层有金家渠子西侧断层、DF5断层，其中金家渠子西侧断层为井田东部自然边界，DF5断层为井田的西部边界。
井田构造对井田开拓布置影响较小。
6、煤层赋存
井田内可采煤层10层（1、3、3下、4上、4、5、10、12、18上和18煤层），其中3、4、5、10、12、18上和18煤层为主要可采煤层。
本井田属隐伏式煤田，各煤层露头位于井田东南侧，向西北方向煤层埋深逐渐加深，在井田最西北角煤层埋藏深度最深达到1000m以深，而煤层露头处各煤层埋深在200m以下。
如采用斜井开拓，则工业场地可布置在井田东南侧煤层露头之外，可减少压煤。
7、开采技术条件及水文地质条件
根据地质报告，本井田各可采煤层瓦斯含量低，为低瓦斯矿井，煤层易自燃，煤尘有爆炸危险性；3煤层存在小范围的一级热害区，10、18煤层在井田深部存在一级和二级热害区。
井田各煤层顶板岩性多为粉砂岩、少量细粒砂岩、中粒砂岩及泥岩，岩石易风化，抗水浸能力中等，强度低，为不稳定岩体，属易冒落的稳定性差～稳定性中等顶板。
底板岩性以粉砂岩为主，岩石强度较低，抗水、抗风化和抗冻能力差，易软化，岩石坚固性差，属较软类底板。
煤层顶底板岩性较差，给施工带来一定的困难。
井田水文地质勘探类型为二类一型，即以裂隙充水含水层为主的水文地质条件简单矿床。
开采技术条件对矿井开拓开采布置有一定的影响。
8、高级储量分布
井田内勘查程度较高的高级资源/储量主要分布在+900m以上的浅部区域，井田的首采区也设在该区域，因此，井筒布置及工业场地位置宜尽量靠近该区域布置。
9、邻近勘查区
本井田西侧与马儿庄勘查区相邻，马儿庄勘查区夹在宋新庄井田和李家坝井田之间的狭长地带，单独开采经济意义较差，且其东西两侧均有断层与相邻井田相隔，相比之下，本井田与马儿庄勘查区之间的北梁断层的落差相对较小，由本井田整合的可能性更大，因此，井筒沿井田西侧边界附近布置利于矿井后期对马儿庄勘查区的整合。
综上所述，影响井口及工业场地位置选择的主要因素是井田煤层赋存特征及铁路、干渠保护煤柱。
（二）井口位置与工业场地选择
主、副、回风斜井位于同一工业场地，位于井田东南部各煤层隐伏露头处、JN14勘探线附近。
工业场地标高约+1443m，根据井筒提升能力确定井筒落底标高+950m。
主、副斜井穿层布置，回风斜井以22°倾角下扎见3煤后沿煤层布置。
井筒位于井田中部，布置在太中银铁路和干渠保护煤柱内，兼作首采区上山，矿井投产时在3煤布置一个综采工作面保证矿井1.20Mt/a的生产能力。
三、井筒用途、布置及装备
矿井投产时布置三个井筒，分别为主斜井、副斜井及回风斜井。
各井筒用途、布置及装备如下：
1、主斜井
井口坐标：
X=4151770.000，Y=36393803.010，Z=+1444.3，井筒方位角α＝125º。
井筒倾角为17.5°，斜长1644m。
井筒净宽5.4m，净断面18.5m2。
装备1部带宽1.2m的带式输送机和1台架空乘人器，担负全矿井的原煤提升和人员下井任务，并作为全矿井的进风井筒及安全出口。
井筒内敷设洒水管、通信电缆、动力和照明电缆等管线设施，同时铺设台阶、扶手。
2、副斜井
井口坐标：
X=4151812.600，Y=36393655.000,Z=+1443.0，井筒方位角α＝125º。
井筒倾角为23°、斜长1263m。
井筒净宽4.4m，净断面14.6m2。
主要担负全矿井矸石、掘进煤、材料及各种设备的升降任务，并作为全矿井的进风井及安全出口。
井筒内敷设排水管、注氮管、压风管、消防洒水管、通信电缆、动力和照明电缆等管线设施，同时铺设台阶、扶手。
3、回风斜井
井口坐标：
X=4151935.221，Y=36393654.222，Z=+1442.5，井筒方位角α＝125º。
井筒倾角为15～22°，斜长1465m。
井筒净宽5.0m，净断面17.8m2，为本矿井专用回风井，主要担负矿井回风任务，兼作矿井安全出口。
井筒内敷设排水管路及灌浆管路，并铺设台阶、扶手。
井筒断面布置见图：
井筒特征见表：
井筒特征一览表
井筒名称
主斜井
副斜井
回风斜井
表土
基岩
表土
基岩
表土
基岩
井 筒 座 标
X
4151785.224
4151822.829
4151935.221
Y
36393781.268
36393640.391
36393654.222
井口标高（m）
+1444.3
+1443.5
+1442.5
提升（井筒）方位角（度）
125
125
125
井筒倾角（度）
17.5
23
18～22
井筒斜长（m）
1644
1263
1465
井底标高（m）
+950
+950
+950
井筒宽度（m）
净
5.4
5.4
4.4
4.4
5.0
5.0
掘进
6.3
5.64
5.2
4.64
5.9
5.24
井筒断面（m2）
净
18.5
18.5
14.6
14.6
17.8
16.3
掘 进
26.9
21.0
21.5
16.8
26.1
19.5
支护方式
钢筋砼
锚网喷
钢筋砼
锚网喷
钢筋砼
锚网喷
井筒装备
1.2m胶带，架空乘人器
提升机，1.5t矿车
设台阶，扶手
四、井底车场及硐室
（一） 井底车场
根据矿井开拓方式，井下煤炭运输采用胶带输送机，井下辅助运输采用1.5t矿车，井底车场采用石门式平车场，井底车场水平为+950m。
初期+950m水平井底车场贯通主、副、风井，兼作11采区的下部车场。
（二） 井底车场主要硐室
考虑到本矿井为斜井开拓，初期主、副、风3个斜井井筒兼作11采区的3条上山，因此，初期在副斜井井底车场设有井下主变电所、主排水泵房、等候室、乘人车场、消防材料库、水仓等硐室。
井下爆炸材料直接由地面爆炸材料库供应，后期根据需要在21采区上车场附近增加爆炸材料发放硐室和电机车修理间等硐室，满足矿井后期生产需要。
主变电所、主排水泵房、等候室等硐室采用半圆拱断面、砼砌碹支护，通道及其它硐室采用半圆拱断面、锚喷支护。
井下水仓设置2条，其中一条主水仓，一条副水仓，定期清理。
水仓容量要满足矿井涌水量要求并留有适当富裕。
（三） 井底车场主要巷道和硐室支护方式
井底车场主要巷道采用半圆拱断面，锚网喷支护，硐室及通道采用半圆拱断面，以锚网喷+钢筋砼砌碹支护为主。
水仓采用半圆拱断面，砌碹支护。
井底车场平面图见图。
井底车场及主要硐室工程量详见表。
表井底车场及主要硐室工程量表
五、水平划分及标高
根据对煤层赋存条件、地质条件等的分析，结合矿井开拓方式、开采技术与装备水平、资源/储量、生产能力及首采区的特点等因素，井田划分为两个水平，一水平标高为+950m，二水平标高为+650m。
六、大巷布置
根据矿井的开拓布置、本矿井不设大巷，以下山采区接替生产。
七、采区划分与接替
1、采区划分
采区划分应根据地质条件、煤层赋存条件、开采技术条件及装备水平等综合分析确定。
根据井田地质构造特征及煤层赋存厚度、倾角、可采范围等特点，结合采煤方法、工作面装备水平，按照适当加大采区尺寸、增加工作面推进长度，尽量减少工作面搬家次数创造有利条件为原则。
本井田范围较小，走向长度仅3km左右，因此，走向上不分区，倾向上将全井田划分为2个采区：
+950m以上为11采区，+950m以下为21采区。
2、采区接替
本矿井煤层层数较多，各煤层之间存在压茬关系且间距变化较大，为了少压煤，设计按先上后下的原则，确定矿井开采顺序在平面上为11采区→21采区。
八、矿井设计生产能力
随着采煤技术的进步和发展，矿井生产能力大型化是国内外矿井生产发展的必然趋势。
只要矿井有丰富的资源/储量和良好的煤层赋存条件，在运用先进技术装备的基础上适当加大矿井的生产能力，可使矿井获得良好的经济效益。
1、总体规划确定的矿井生产能力
根据《宁夏回族自治区宁东煤田积家井矿区总体规划》，规划宋新庄煤矿生产能力为1.20Mt/a。
2、储量及服务年限
全矿井估算可采储量99.39Mt，矿井生产能力为1.2Mt/a时，考虑1.4的储量备用系数，矿井服务年限为59.2a。
第三节矿井主要经济技术指标
1．矿井设计生产能力：
1.20Mt/a；
2．开拓方式：
斜井；
3．主要运输方式：
胶带输送机；
4．辅助运输方式：
1.5吨矿车；
5．采掘工作面装备：
矿井布置1个综采工作面，配备3个综掘工作面和1个普掘工作面；
6、矿井地质资源/储量：
242.38Mt
7、矿井可采储量：
99.41Mt
8、矿井服务年限：
59.2a
9、达产时采区数：
1个
10、达产时工作面数：
1个
11、采煤方法：
走向长壁综采
12、巷道掘进：
综掘（煤巷）
13、井巷工程总量：
11242m、183442m3
14、掘进率：
9.37m/kt
15、吨煤耗电量：
23.03kWh/t
16、工业场地总面积：
37.26hm2
围墙内面积：
30.0hm2
建（构）筑物占地面积：
4.3hm2
绿化面积：
4.5hm2
17、建井工期：
36月（不含施工准备期）
18、职工在籍总人数：
728人
19、矿井原煤全员效率：
9.3t/工
20、建设总资金：
150679.70万元
21、吨煤投资：
912.04元/t
22、主要财务指标：
投资回收期（税后）：
10.25a
投资内部收益率（税后）：
11.50%
投资利润率：
8.74%
投资利税率：
12.71%
盈亏平衡点：
51.8%
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