一井区泥炭开采初步设计安全专篇泥炭本科学位论文.docx

1、一井区泥炭开采初步设计安全专篇泥炭本科学位论文附 图 目 录顺序图 名比 例 尺1内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿地形地质图1：50002内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿水文地质图1：50003猴头沟矿区炭质泥岩矿地层综合柱状图1：10004猴头沟矿区炭质泥岩矿岩层对比图1：2005猴头沟矿区炭质泥岩矿一井2#矿层底板等高线及资源储量估算水平投影图1：20006猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区井上下对照图1：20007猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区开拓系统平面布置图1：20008猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区开拓系统B-B剖面图1：10009猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区通风系统平面图1

2、：200010猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区避灾路线图1：200011猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区综合管网布置图1：200012猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区采区机械配备图1：200013猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区供电系统图14猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区井下机电设备配备图1：200015猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区安全监控系统布置图16猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区安全监控系统及人员定位配框图17猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区安全通讯系统图18猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区工业场地平面图1：50019巷道断面图册1：50附 件 目 录1、赤峰永合矿业有限责任公司营业执照2、赤峰永合矿业有限责任公司采矿许可证3、赤峰永

3、合矿业有限责任公司4、内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩详查报告5、关于内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿详查矿产资源储量评审备案证明”（内国土资储备字20121号）6、供电协议7、关于准予赤峰永合矿业有限责任公司猴头沟矿区炭质泥岩矿30104t/a地下开采工程项目备案的通知；8、设计委托书第一章 概 况第一节 矿区开发情况内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿一井区位于内蒙古自治区赤峰市南西35 km处，隶属于赤峰永合矿业有限责任公司。赤峰永合矿业有限责任公司，成立于2006年3月，主营陶土、炭质泥岩开采销售。2008年7月21日申办了由内蒙古自治区国土资源厅颁发的内

4、蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟炭质泥岩普查许可证证号：T151*012306，面积12.74km2，有效期限2008年7月21日至2010年7月21日。赤峰永合矿业有限责任公司施工的6个钻孔，钻探、测井、9个地质观测点、6个探井编录资料，18个样品测试成果。1：5000地形地质图等资料交给内蒙古自治区104勘探队，并委托对其许可证范围内，进行炭质泥岩勘查报告编制工作。104勘探队2011年编制了内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩详查报告，内蒙古矿业开发有限责任公司2011年10月编制了内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿矿产资源开发利用方案。2012年1月11日内蒙古自治区国土资

5、源厅颁发了“关于内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿详查矿产资源储量评审备案证明”（内国土资储备字20121号）。猴头沟矿区炭质泥岩矿共划分为四个井区开采，其中一井区生产能力为6万吨/年。第二节 编制设计依据1、营业执照 注册号150*2255；2、采矿许可证 证号：C150*26110128627；3、内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩详查报告； 4、内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿矿产资源开发利用方案；5、关于内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿详查矿产资源储量评审备案证明（内国土资储备字20121号）；6、内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿可

6、行性研究报告；7、煤炭工业矿井设计规范GB 5021520115；8、采矿工程设计手册；9、煤矿安全规程2010年版；10、国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知(国A (2010)23号)；11、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知，安监总煤装2010146号；12、国家安全监督总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知，安监总煤装201115号；13、国家安全监督总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(试行)，安监总煤装201133号；14、国家煤矿安全监察局煤矿井下避难所试点建设基本要求

7、(煤安监司办2010第9号)；15、煤矿安全监控系统通用技术要求(AQ6201-2006)；16、矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQl0292007)；17、煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件(AQ62102007)；18、煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范(AQl0482007)；19、中华人民共和国安全生产法、中华人民共和国矿山安全法；20、国家发展和改革委员会国家安全生产监督管理局20031346号文件加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知。21、国家煤矿安全监察局“煤安监字200364号”文件；22、煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范（AQ10552008）；2

8、3、设计委托书。第三节 建设单位基本情况一、位置与交通1、位置赤峰永合矿业有限责任公司猴头沟矿区炭质泥岩矿一号井位于内蒙古自治区赤峰市南西35 km处，行政区划隶属内蒙古自治区赤峰市松山区城子乡管辖。其地理坐标为：东经：1182930 1183200北纬：420600 4208002、交通矿区东距赤峰市至河北省围场县公路0.5km，东北距赤峰市35km，西南距河北省围场县朝阳地镇30km，均有柏油公路，另赤峰市、河北省围场县朝阳地均有铁路线通过，交通较为方便，见交通位置图。二、自然地理1、地形地貌矿区位于大兴安岭南麓与燕山山脉交汇地带，属低山丘陵区，区内海拔最高为1194.50m，最低海拔为Z

9、K0号孔处856.00m，相对高差338.50m。2、气象本区属干旱半干旱大陆性气候，寒冷干燥，春、秋、冬三季多风，最大风速18米/秒，年最高气温42.5，最低气温-31.4。年降雨量最大为560.80毫米，最小降雨量为208.10毫米，年降水量平均310毫米，年平均蒸发量为1867毫米。年蒸发量远远大于降水量。冻解期一般为十一月至翌年四月，最大冻土深度为1.65米。3、水系矿区水系不发育，在矿区北部约9km有半支箭河流过，向东流至桃来吐村附近补给地下水。4、地震根据中国地震动参数区划图（GB13806-2001），本区地震动峰值加速度(g)为0.15，地震烈度为7度。三、区域经济本区经济以农

10、业为主，次为牧业、副业、旅游业。耕地主要分布于山间谷地中，农作物有玉米、谷子、高粱、大豆等，丘陵山坡处植有油杉落叶松等。牧业主要圈养猪、羊；副业有简单的粮谷加工厂，机械修配厂，利用炭质泥岩烧制的砖瓦厂；矿产资源：矿区周边有小型铁矿，多金属矿和非金属矿。矿区北东4公里处有城子乡正在开采的无烟煤柳村第五煤矿，旅游业有香山寺和辽代官窑遗址等，地区经济不发达。该区水资源比较溃泛，老百姓生活用水都是几户或十几户合打一口潜水井作为生活用水水源。地方用电全部由国家电网输送，满足了地方小型工矿企业及农村照明用电的需求。四、矿区水源据地质报告和矿井开采资料，矿区供水可采用水源井供水。五、电源通信1、供电电源矿山

11、附近有猴头沟变电所10KV供电线路通过。2、通信 矿山可接入松山区程控网。 第四节 设计概况 一、工程性质 矿井的工程性质是新建改造。 二、井田开拓开采（一）、井田境界根据内蒙古自治区赤峰市国土资源局颁发的采矿许可证（证号：C150*26110128627）划定的井田范围，该矿矿区总面积7.847Km2，其中一井区位于井田东北部，西部与二井区相接，南部与四井区相接，一井区由以下4个拐点圈定，开采深度由+870750m。各拐点坐标见表1-4-1。一井区拐点坐标表 表14-1编号XY14666959.82210626775.9024666959.8220625500.0034665500.0020

12、625500.0044665500.0020626775.90（2）、资源状况 1、地质储量据104勘探队2011年编制了内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩详查报告及2012年1月11日内蒙古自治区国土资源厅颁发了“关于内蒙古自治区赤峰市松山区猴头沟矿区炭质泥岩矿详查矿产资源储量评审备案证明”（内国土资储备字20121号），全矿区总储量为2073.62万吨，一井区储量为551万吨，其中控制的经济基础储量（122b）290万吨，推断的内蕴经济资源量（333）261万吨。2、工业储量 依据国土资源部(国土资发2002271号)文件精神，根据矿床地质特征和地质勘查程度，本方案对于控制的经济基

13、础储量(122b)全部采用，推断的内蕴经济资源量(333)采用80%。经计算，本方案采用的工业储量为498.8万吨。3、可采储量可采储量=（矿井工业储量矿柱损失已采储量）回采率 =（498.8-25.98305）85% =142.65万t各类保护矿柱按煤矿安全规程分别设定：（1）、井田边界保护矿柱按20m留设；（2）、主要大巷保护矿柱按20m留设；（3）、采空区保护矿柱按20m留设； （4）、矿井回采率按85%计算。大巷保护矿柱在矿井服务年限完了矿井闭坑时方可回收，其它保护矿柱任何时间均不可回采。具体详见可采储量计算表142。 矿井可采储量计算表 表1-4-2矿层编号储量类型工业储量(万吨)保

14、护矿柱损失量（万吨）已采储量(万吨)回采率%可采资源储量(万吨)井田边界采空区大巷小计2122b+333498.85.868.2411.8825.9830585142.65 经计算矿井可采资源/储量为142.65万吨。（3）、矿井服务年限 矿井年工作日为330天，采用“三八”工作制，每天三班作业 ，每班工作8小时。采矿三班生产，边采边准。日提升时间为16小时矿井设计生产能力为6万t/a，矿井服务年限为18.3年。（四）、矿井开拓及采矿方法1、矿井开拓采用斜井石门下山开拓方式。其井筒特征见表1-4-3。井筒特征表 表143井筒名称坐标井口标高(m)井筒倾角（）井筒长度（m）方位角（）净宽（m）断

15、面（）XY净掘进主井466642520625560990223261802.55.457.86副井46664252062552799022320.31802.55.457.862、采矿方法 根据该井田泥炭矿层的赋存及巷道布置情况，选用走向壁式崩落采矿方法。3、采矿工艺根据矿井生产能力、矿层赋存状态条件，结合当地采矿技术水平及委托方要求，本设计采用炮采回采工艺。 本工作面采用DZ-25型单体液压支柱配合HZJA-1000型金属铰接顶梁支护，支护密度为6001000。 回采工作面顶板管理方式为全部垮落法，采用密集支柱切顶。如悬顶面积过大顶板不冒落时，可采用人工打眼放炮强制放顶。工作面采用SGB-3

16、20/18.5型刮板输送机运输，顺槽采用一台SGB-320/18.5型刮板输送机运输和一台GJP-650型胶带输送机联合运输。三、提升、通风、排水和压缩空气设备1、提升设备 （1）、主井主井是矿井主提升井，采用矿车提升，安装JTP-1.21.2/31.5，滚筒直径Dg=1.2米，滚筒宽度B=1.2米，最大静张力Fze=30KN=3061kg,=31.5,提升速度Vmax=1.45m/s,电动机为YRJ280S-8型绕线式异步电动机，电压380伏，功率为55KW，电机转速730rpm。配套KHT8型提升机综合后备保护装置。（2）、副井 副井是矿井辅助提升井，采用矿车提升，安装JTP-1.21.2

17、/24，滚筒直径Dg=1.2米，滚筒宽度B=1.2米，最大静张力Fze=30KN=3061kg1720kg,=24,V=1.91m/s,电机功率75KW，电机转速730rpm。配套KHT8型提升机综合后备保护装置。2、通风设备选择两台FBCDZ612（222kw）型防爆新型轴流通风机，该风机风量范围17-40m3/s,风压范围200850Pa,其中一台工作，一台备用。3、排水设备 排水垂深120m，矿井正常涌水量8m3/h，矿井最大涌水量12 m3/h。 选择D12-504型离心式水泵三台，正常涌水期间一台工作，一台备用，一台检修。最大涌水期间两台工作，一台备用。扬程200m，流量Q=12 .

18、5m3/h，效率=64%。配套防爆电动机功率22kw,电压660V,转速2950 r/min。 选择604.5的无缝钢管作为排水管，沿副井敷设两趟排水管路，采用三泵两趟排水管路的排水系统。4、压风设备工业场地设压风机站，安装LGF-20/8型螺杆空气压缩机二台（一台使用，一台备用），流量20m3/min、排气压力0.8MPa、电机功率110kW，压风主管路采用108mm4.5无缝钢管，沿副立井敷设1趟。辅助管路采用57mm3.5无缝钢管。四、地面生产系统矿石经主井矿车运到地面后，到栈桥上人工翻卸，经装载机装运至筛选处分级运到储矿场地，由汽车外运。五、工业场地布置特征、防洪排涝及地面建筑矿井工业

19、场地分为主、副井生产区、辅助生产区和生活行政区三块。工业场地设有围墙，场地内设有排水沟，不受洪水威胁。地面建筑由矿井地面变电所、机修车间、坑木加工车间、空气加热室、矿灯房、材料库、地磅房、办公室、职工宿舍、锅炉、浴池、食堂、更衣室、主副井绞车房、通风机房、压风机房、门卫等组成。六、供电及通讯（一）供电该矿供配电为双回路供电，其一路电源均引自猴头沟变电所，电压等级10千伏，采用架空线路引入矿井地面变电所，经变压器降压到0.4千伏后进入低压配电室，为主电源；另一路为喀喇沁旗南台子变电所，电压等级为10千伏，频率50赫兹，为备用电源。（2）通信 矿井调度通讯选用了WS-848型调度交换机1台，容量2

20、4门，设在调度室内，分机分别设在矿长办公室，总工办公室，调度室，其他生产管理部门及各生产车间。井下分机分别设在主副井底信号硐室、井下运输大巷、辅运大巷、中央水泵房（井下总配电点）、采掘工作面、胶带输送机转载点、下山水涡等处共设直通地面调度室的本安型电话10门。七、给水、排水、采暖、通讯、供热1、给水该矿井供水范围主要包括工业场地生产、生活、消防用水，井下消防、防尘用水。2、水源(1) 生活用水来自工业场地自备水源井供给。 （2）为了保证井上下消防用水，由井下排出水沉淀后供消防之用。3、给水系统在工业广场内建一消防水池，容积为200m3，井下消防给水和防尘洒水可合用一条给水管道，由工业场地内日用

21、消防池接管（DN50），沿副井井筒到井下供各处用水。4、采暖及供热设计工业广场生产、井筒防冻分开供热，工业场地热源由锅炉房供给。主井井口附近分别设空气加热室，选择组合式热风炉。经过空气加热器的风量为入井风量的50%，加热后空气温度35，与冷空气混合后井下空气温度为+2。八、环境保护矿井在开发和生产过程中可能产生的污染源和污染物有矸石、污水、粉尘、烟尘和噪音，可能引起的自然生态变化主要是地表塌陷和裂隙。设计根据主要污染源和污染物采取相应环境保护措施。9、技术经济1、建井工期 井巷工程完成时间为14个月，机电设备安装试运转为1 个月，矿井试生产3个月，施工准备期2个月，建井总工期为20个月。2、投

22、资建设项目总投资为2134.04万元，每吨投资355.67元。其中安全设施（通风压风排水设备及工程、六大系统、安全仪器仪表等）投资130万元，占总投资6.1%。3、投资回收期投资回收期4.38年。第2章 井开拓开采第1节 矿层埋藏及开采条件 一、区域地质（一）、区域地层 该区地层属华北地层大区，内蒙古地层区，乌兰浩特哈尔滨地层分区，乌兰浩特赤峰地层小区，地层自老至新：前震旦变质岩系(AnZ)；侏罗系中统新民组(J2X)；侏罗系上统火山岩系(J3m)；第三系上新统(N2)；第四系(Q)。现分述如下： 1、前震旦变质岩系(AnZ)： 岩性主要为一套由片麻岩、花岗片麻岩等组成的变质岩系，出露分布在勘

23、查区西北部王府，红花沟一带。 2、侏罗系中统新民组(J2X)： 岩性下部为灰色、深灰色凝灰质泥岩，粉砂岩、灰黄色含砾粗砂岩；中部为灰色，灰黑色泥岩，砂砾岩、砂岩、炭质泥岩夹条带状薄煤；上部为灰白色，灰黄色凝灰质胶结的细砂岩含砾粗砂岩夹泥岩等组成，厚度大于300.00m，出露分布在勘查区内及区外北碾坊一带，与下伏地层呈不整合接触。 3、侏罗系上统满克头鄂博组(J3m)： 岩性为一套火山碎屑岩夹火山熔岩，颜色灰、灰紫色流纹质凝灰熔岩，凝灰岩、凝灰质角砾岩夹安山岩及安山质英安岩等，厚度大于1000m，出露分布在勘查区西、南部南台子至大牛群一带，与下伏地层呈不整合接触。 4、第三系上新统(N2)： 岩

24、性为黄色、灰绿色半胶结的砂岩，砂砾岩及深紫红色含粒粘土岩组成，厚度40m，出露分布在勘查区北侧老梁底一带，与下伏地层呈不整合接触。 5、第四系(Q4) 由现代冲积堆积以及超河漫滩淤积物，残坡积砂砾石、红土、黄土及砂质粘土组成，厚度040m，分布在勘查区低洼处及沟谷地带，覆盖在各时代地层之上。 （二）、区域构造及岩浆岩 矿区位于内蒙古中部地槽褶皱系，敖汉复向斜与多伧多复背斜交接复合部位。盆地受赤峰开原断裂控制，走向为北东向。 区域上岩浆活动剧烈，岩浆岩广泛出露，主要为燕山期侵入岩和喷出岩。侵入岩为花岗岩，喷出岩为流纹质凝灰熔岩、安山岩等。二、井田地质（一）、地层井田内钻探控制的地层有侏罗系中统新

25、民组及第四系。现分述如下：1、侏罗系中统新民组(J2X)根据岩性特征及炭质泥岩赋存情况将新民组分上、中、下三段：（1）、新民组下段(J2X1)：根据地表出露和钻探控制，岩性为灰色泥岩，深灰色凝灰质泥岩，灰黄色含粒砂岩。凝灰质泥岩块状，杏仁状构造，充填物为泥质、具方解石脉，胶结较致密坚硬，性脆，厚度大于49.82m(ZK30号孔)。（2）、新民组中段(J2X2)：岩性为灰色泥岩、砂岩、砂砾岩，灰黑色泥岩含1、2号炭质泥岩夹透镜状煤层组成，钻孔控制厚度61.8097.10m，平均厚度80.39m。（3）、新民组上段(J2X3)：岩性浅红色、浅灰色、灰黄色凝灰质胶结含砾粗砂岩、中砂岩、细砂岩、泥岩等

26、组成，钻孔控制厚度76.05161.00m，平均厚度104.45m。2、第四系(Q)根据地表出露和钻孔控制，岩性为红色粘土、黄土，腐植土以及现代河谷冲积堆积的砂砾石等组成，钻孔控制厚度20.6040.00m，平均厚度31.38m。（2）、构造及岩浆岩 井田内地层总体形态为一向北东倾伏的向斜构造，轴向北东40，两翼基本对称，地层倾角浅部陡20左右，向轴部变缓。 根据探井编录记录和钻孔控制，矿区内发育两条断层，均为正断层，现分述如下： F1断层：走向N40E，倾向N50W，倾角3575，落差25m，呈弧形展布于勘查区西部向斜北西翼矿层露头浅部，走向长大于3000m，2号探井见该断层，倾角75，落差

27、小于25m，4号探井见该断层，倾角35，落差25m，即由4号探井向2号探井方向延伸，落差变小，该断层已经控制。 F2断层：走向N43W，倾向S47W，倾角70。落差大于100m，展布于矿区北东部，1号探井与ZK0号钻孔所控制，走向长大于1000m，该断层已经基本控制。 两条断层对矿层均造成了一定破坏，致使矿层构造形态保存残缺不全。 在矿区西部铁沟门水泉沟一带出露燕山期花岗岩(r52)，地貌呈缓丘状，颜色肉红色，成分石英、长石、云母等，该花岗岩侵入体在钻孔中和探井巷道中均未见到，说明对其矿层未起破坏作用，依据煤、泥炭地质勘查规范(DZ/T02152002)，确定本矿区构造复杂程度属中等类型。三、

28、矿床1、矿床特征区内矿层赋存于侏罗系中统新民组地层中段，以下段的凝灰质含粒砂岩，凝灰质泥岩来看，矿区即为火山间歇期低洼处形成的小湖泊，并逐渐演化为沼泽盆地，形成了1、2号矿层，在矿层形成后岩浆活动逐步增强，上段沉积以火山碎屑为主凝灰质胶结将其覆盖，受后期构造挤压、破坏，地层发生褶皱和断裂，呈现出残缺不全向北东倾斜的向斜构造形态，1、2号矿层赋存分布在向斜盆地内。1号矿层最大厚度2.50m，最小厚度0.60m，平均厚度2.05m，大部可采，厚度变化在倾向上，浅部薄至尖灭，向盆地中心部位增厚，走向上变化不大，夹矸02层，结构较简单，属不稳定类型。2号矿层最大厚度3.70m，最小厚度0.90m，平均

29、厚度2.28m，大部可采，厚度变化在走向上、倾向上均变化不大，夹矸02层，结构较简单，属较稳定型。2、可采矿层一号井位于矿区的东北部，有一个钻孔（H01号钻孔）和二个探井控制，仅有2号矿层可采。最大可采厚度2.78m，最小可采厚度1.65m，平均可采厚度 2.3m，大部可采，最大夹矸厚度0.70m，最小夹矸厚度0.30m，平均夹矸厚度0.49m，夹矸岩性为灰色泥岩及浅灰色粉砂岩。炭质泥岩的厚度变化在倾向上和走向上变化不大，结构较简单，属较稳定型。3、矿石质量（1）、物理性质炭质泥岩的颜色一般为黑褐色、黑灰色，局部见有钢灰色，暗淡光泽，条痕呈褐色，常见有不平坦状断口。矿层中夹3层薄煤，厚度0.04m0.05m，在H01号钻孔呈条带状赋存在矿层中。该矿层原生和次生裂隙均不发育，有时见有垂直于层理面的裂隙，裂隙比较平坦有的被方解石薄膜或黄铁矿薄膜充填，泥质含量占优势受区内构造的影响变质程度高胶结致密硬度和比重较大，矿层的容重通过实际测定，平均为1.98 。（2）、化学成分及化学性质根据采样分析成果，干燥基高位发热量平均为12.83KJ/g，灰份含量平均为52.77%。挥发份产率平均为20.63%。干燥基(St,d)%全硫含量平均为0.27%。见化验成果表211。化学分析表 表211 孔号层号工 业 分 析全水份分析基水份灰份挥发份无灰干燥其挥发份发热量全硫视密度真