荣泰煤矿62中煤大巷煤柱回收开采方案.doc

前 言内蒙古荣泰煤炭有限责任公司煤矿（以下简称荣泰煤矿）位于东胜煤田山不拉东部详查区外围，行政区划隶属准格尔旗纳日松镇。荣泰煤矿为煤炭资源整合后合法保留单井，井田面积1.7985km2，鄂尔多斯市煤矿设计院于2007年7月编制了内蒙古荣泰煤炭有限责任公司煤矿初步设计（修改），矿井设计生产能力0.3Mt/a，采煤方法为走向长壁全部垮落采煤法，采煤工艺为炮采，顶板支护采用悬移顶梁液压支架。鄂尔多斯市煤炭局以鄂煤局发2007208号文对该设计作了批复，且该矿已于2008年9月通过验收。2010年1月6日，准格尔旗人民政府下发了准格尔旗人民政府关于印发旗进一步淘汰落后产能促进煤炭产业优化升级实施细则的通知（准政发20104号）：文件要求全旗范围内凡采用炮采、高档普采采煤工艺的煤矿，必须全部进行综合机械化开采或露天开采改造。受内蒙古荣泰煤炭有限责任公司委托，根据该文件政策要求并结合矿井实际开拓开采现况及相关的地质资料，对荣泰煤矿进行采煤工艺技术改造。2010年8月内蒙古煤炭科学研究院有限责任公司编制了内蒙古荣泰煤炭有限责任公司煤矿技术改造初步设计，内蒙古自治区煤炭工业局以内煤局字2010215号文对该设计做了批复；同时荣泰煤矿技改工程已通过内蒙古自治区煤炭工业局组织的竣工验收，并以内煤局字2011355号文下发了荣泰煤矿技术改造竣工项目验收意见书的通知。设计生产能力为0.6Mt/a，矿井投产至今，各系统运行正常，设备状况良好。荣泰煤矿为合法生产矿井，各类证件齐全有效。采矿许可证证号为C1500002009071120028842，有效期至2013年11月8日；煤炭生产许可证证号为201527230037，有效期至2017年11月14日；安全生产许可证证号为（蒙）MK安许证字【2011】K209，有效期至2013年10月8日；企业法人营业执照注册号为150000000003889，有效期至2013年10月8日。矿井开拓方式为斜立井混合开拓方式，亦即主、副斜井和回风立井开拓。工业场地内布置主斜井、副斜井，主、副斜井平行布置，在井田东侧布置回风立井。全井田采用三个井筒开拓。主斜井担负全矿井煤炭提升任务，同时兼作进风井及安全出口。井筒断面为半圆拱形，净宽4.0m，净断面积14.2m2，斜长125m，倾角6，井筒落底于6-2中号煤层（1140m主水平），井筒装备1000mm胶带输送机，并敷设消防和排水管路以及照明、通讯电缆。副斜井担负全矿井提矸、下料、下设备、提人任务，作为矿井主进风井并兼作安全出口。井筒断面为半圆拱形，净宽4.0m，净断面积14.2m2，斜长128m，倾角6。井筒落底于筒落底于6-2中煤层（1140m主水平）布置辅助运输大巷，采用无轨胶轮车动容，并敷设消防洒水和排水管路以及照明、通讯电缆。回风立井担负全矿井的回风任务并兼作安全出口。根据回风要求，井筒直径为3.0m，井筒垂深40m，井筒设梯子间。井下大巷煤炭运输采用钢绳芯胶带输送机、辅助运输采用无轨胶轮车。采煤方法为走向长壁后退式、一次采全高、全部垮落采煤法，综合机械化采煤工艺。由于6-2中煤层所有工作面已经开采完毕，留设的大巷煤柱比较完整，且具备回收条件，为避免资源损失浪费，提高矿井煤炭资源回收率，荣泰煤矿组织有关工程技术人员编制了荣泰煤矿6-2中煤层大巷煤柱回收开采方案。一、 编制开采方案的指导思想在确保安全且不影响矿井生产系统完整性、不影响地面建筑、公路、居民住宅等地面设施安全的前提下对6-2中煤层大巷煤柱进行回收；尽量利用原有巷道和采煤设备，不新增井巷工程量和机械设备，不新增设备投资；尽可能提高煤炭资源回收率，减少资源损失浪费。二、编制开采方案的主要内容1、圈定6-2中煤层大巷煤柱开采范围并进行储量计算。2、选择合理的大巷煤柱开采方法和开采工艺，并进行设备选型。3、针对大巷煤柱回收方案提出有效可行的安全技术措施。4、6-2中煤层大巷煤柱回收利用矿井已有的提升、运输、通风、排水、压风机地面生产系统。三、编制开采方案主要存在的问题和建议1、加强采煤工作面通风管理，保持通风设施完好，临时和永久通风设施布置应及时有效，保证6-2中煤层大巷煤柱回收工作面有足够的风量。2、6-2中煤层大巷煤柱回收工作面过老巷（空巷）、风桥等通风构筑物时应结合现场情况进一步完善顶板管理措施，防止空顶产生危害；6-2中煤层大巷煤柱回收工作面推进到密闭附近时应对密闭口处加强支护，防止压垮密闭使采空区可能集聚的有害有毒气体泄露至工作面产生危害。第一章 井田概况及地质特征第一节 井田概况一、位置、交通内蒙古荣泰煤炭有限责任公司煤矿（原准格尔旗羊市塔荣泰联营煤矿）位于南缘的东胜煤田山不拉东部详查区外围，行政区划隶属准格尔旗纳日松镇。地理坐标为：东 经：11040111104123北 纬：391646391715矿井对外交通便利，边（家壕）-府（谷）公路从矿井工业广场东部约1km处通过，边-府公路向北6km在羊市塔与曹（家石湾）-羊（市塔）公路相接，经曹-羊公路在曹家石湾与109国道相接。此外边-府公路在边家壕与包（头）-府（谷）省道公路相接。由边府公路向南与府（谷）-店（塔）公路相接，可达陕西、山西等地。上述公路均为沥青路面。矿井到邻近城镇的距离为东胜112km，薛家湾165km，包头市215km，呼和浩特市270km。矿井到准-东铁路西营子火车集装站约50km，有运煤公路相接。矿井交通位置见图。二、地形地貌井田区域位于鄂尔多斯高原东部，总体地形为南高北低，中部山梁高，四周沟谷低，最高点位于井田南部边界附近，海拔标高1298.63m，最低点位于井田北部的谄韂沟内，海拔标高1155.90m，最大相对高差142.73m，一般相对高差60m-90m左右。区内地形较为复杂，切割强烈，沟谷发育，流水侵蚀与风化作用较强，具侵蚀、剥蚀高原地貌特征。三、沟谷、河流井田区域附近的主要沟谷为谄韂沟，最低侵蚀基准面标高1153.30m，井田内的其它沟谷均为谄韂沟的支沟，谄韂沟由西南向北东方向径流，在井田东部汇入沙梁川，沙梁川向东南方向流入陕西境内的孤山川，最后注入黄河。区内的沟谷均为间歇性沟谷，均无常年地表水流，只有在雨季大雨过后会形成短暂而急促的洪流。四、气 象矿区所在地气候干燥、冬寒夏热，昼夜温差较大，多风少雨，沙尘暴时有发生。据准格尔旗气象台资料：区内最高气温38.3，最低气温-30.9，年降水量277.7mm-544.1mm，平均401.6mm。年蒸发量1749.7mm-2436.2mm，平均2108.2mm，蒸发量约为降水量的5倍。区内大风集中在春秋两季，并多为西北风，最大风速20m/s，平均风速2.3m/s。每年11月初封冻到次年4月解冻，冻土层最大深度1.50m。五、地震及灾害地质根据中国地震动参数区划图（GB-18306-2001），该区地震动峰值加速度（g）为0.05，比照中国地震烈度区划图（1990），对照烈度为6度以下，本设计地震烈度按6度考虑。本区无泥石流、滑坡等地质灾害现象，仅在部分陡坎地段，有小面积黄土崩塌现象。第二节 地质特征一、地 层（一）区域地层荣泰煤矿在区域上属内蒙古自治区东胜煤田山不拉东部详查区，依据内蒙古自治区东胜煤田山不拉东部详查区外围荣泰联营煤矿煤炭资源储量核实报告，该区出露地层为中生界和新生界，详细的地层划分见山不拉东部详查区地层简表。山不拉东部详查区地层简表系统组厚度（m）最大最小岩性描述第四系全新统（Q4）025为湖泊相沉积层、冲洪积层和风积层上更新统马兰组（Q3m）040浅黄色含砂黄土，含钙质结核，具柱状节理。不整合于下伏老地层之上。第三系上新统（N2）0100上部为红色、土黄色粘土及其胶结疏松的砂质泥岩，下部为灰黄、棕红、绿黄色砂岩、砾岩，夹有砂岩透镜体。不整合于下伏老地层之上。白垩系下统东胜组（K1ds）40230浅灰、灰紫、灰黄、黄、紫红色泥岩、粉砂岩、细砂岩、砂砾岩、泥岩、砂岩互层，夹薄层泥质灰岩。交错层理较发育。顶部常见一层中粗粒砂岩，含砾，呈厚层状。迳川组（K1jc）3080浅灰、灰绿、棕红、灰紫色泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、细砾岩，中夹薄层钙质细砂岩。斜层理发育，下部常见大型交错层理。与下伏地层呈不整合接触。侏罗系中统安定组（J2a）1080浅灰、灰绿、黄紫褐色泥岩、砂质泥岩、中砂岩。含钙质结核。直罗组（J2z）1278灰白、灰黄、灰绿、紫红色泥岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩。下部夹薄煤层及油页岩，含1煤组。与下伏地层呈平行不整合。中下统延安组（J12y）78247灰灰白色砂岩，深灰色、灰黑色砂质泥岩，泥岩和煤层。含2、3、4、5、6、7煤组。与下伏地层呈整合接触。上统富县组（J1f）110上部为浅黄、灰绿、紫红色泥岩，夹砂岩。下部以砂岩为主，局部为砂岩与泥岩互层；底部为浅黄色砾岩。与下伏地层呈平行不整合。三叠系上统延长组（T3y）35312黄、灰绿、紫、灰黑色块状中粗砂岩。夹灰黑、灰绿色泥岩和煤线。与下伏地层呈平行不整合接触。中统二马营组（T3er）87367以灰绿色含砂砾岩、砾岩，紫色泥岩、粉砂岩为主。（二）矿区地层井田区域位于东胜煤田东南部，新生代的地质应力在这里表现强烈，含煤地层遭到了严重的风化剥蚀与侵蚀而残缺不全。据地表出露和钻孔揭露，区内赋存的主要地层有侏罗系下统富县组（J1f）、侏罗系中下统延安组（J1-2y）、第三系上新统（N2）、第四系上更新统-全新统（Q3-4），其地层特征下：1、侏罗系下统富县组（J1f）岩性以紫褐色、杂色砂质泥岩为主，夹紫灰色、紫褐色细粒砂岩及粗粒砂岩，局部含鮞粒。砂岩的特点是基底式胶结，泥质含量高。该地层为矿区含煤地层的沉积基底，区内地表没有出露，钻孔揭露厚度3.80m-13.10m，平均7.34m。与下伏地层呈平行不整合接触。2、侏罗系中下统延安组（J1-2y）为区内含煤地层，岩性组合为一套灰绿色细砂岩，少量中粒砂岩，深灰色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和黑色煤层，含有少量的钙质砂泥岩。根据钻孔揭露残存厚度为96.45m-142.20m，平均122.10m，厚度由西南向北东变薄。由于受后期风化剥蚀，区内仅赋存中下部地层，该组地层在井田内残存第一、第二岩段地层。第一岩段（J1-2Y1）：位于延安组下部，岩段界线从延安组底界到5煤组顶板或顶板砂岩底界。岩性主要为灰白色粗砂岩，灰色、深灰色砂质泥岩，夹灰白色粗粒砂岩及煤层，含5、6两个煤组。该岩段在地表零星出露于各大沟谷的底部。钻孔揭露厚度为76.78m-108.71m，平均98.44m。与下伏地层呈整合接触。第二岩段（J1-2y2）：从5煤组顶板砂岩底界至3煤组顶板砂岩底界。岩性以深灰色砂质泥岩、灰白色中细粒砂岩为主，夹灰白色粗粒砂岩、粉砂岩和灰色泥岩，含3、4两个煤组，但3煤组及其以上地层大部分被风化剥蚀。该岩段在地表分布比较广泛，主要分布在山不拉沟和諂韂沟两侧。钻孔揭露厚度为0-49.42m，平均23.67m。与下伏地层呈整合接触。3、第三系上新统（N2）岩性为紫红色、褐红色、浅红色砂质泥岩及泥岩，含有丰富的呈层状分布的钙质结核，呈半胶结状态。据地质填图成果，该地层分布较为广泛，但因受沟谷切割，连续性差，主要分布在区内梁峁地带、沟掌、沟谷上部及缓坡之上。钻孔揭露厚度为0-34.38m，平均11.20m。与下伏侏罗系地层不整合接触。4、第四系上更新统与全新统（Q3-4）岩性主要为灰黄色、浅黄色、棕黄色黄土与残破积沙土（Q3-4）、风积沙（Qeol）、冲洪积砂砾石（Q4al+pl），均呈松散状态。据地质填图，该地层在区内广泛分布，但不同成因类型的分布位置差异较大，Q3-4主要分布在梁峁地带和缓坡之上，Qeol零星分布在矿区南部的南坡与洼地中，Q4al+pl主要分布在沟谷阶地与河床中。钻孔揭露厚度为0-36.33m，平均17.96m。Q3-4与下伏地层不整合接触。二、构 造（一）区域构造东胜煤田大地构造单元为华北地台鄂尔多斯台向斜的东胜隆起区中东部（级构造单元），东胜煤田构造总体形态为一向南西倾斜的单斜构造，岩煤层倾向200230，倾角一般25，无大断裂和较大的褶曲构造，但发育有宽缓的波状起伏。构造复杂程度为简单类型。（二）井田构造井田含煤地层的构造形态与区域含煤地层构造形态基本一致，总体为一向SW倾斜的单斜构造，地层倾向一般210-260左右，倾角1-3，沿走向发育有宽缓的波状起伏。根据原详查报告地形地质图，在详查区西北部发育一条F2正断层，在ZS303号钻孔附近通过。根据地面观测及ZS303号钻孔揭露综合分析，横穿山不拉沟，在ZS202号钻孔附近通过，据地面观测以及ZS202号钻孔揭露综合分析，断层面走向108，倾向18左右，倾角75左右，推测断距约10m。该断层在区内延伸长度约2.5km。井田范围内含煤地层走向、倾向的产状变化不大，断层较少，没有岩浆岩的侵入活动，地层产状接近水平，局部有宽缓的波状起伏，总体为一缓倾的单斜构造。本区构造复杂程度为类型简单构造。三、含煤地层及含煤性本区含煤地层为侏罗系中下统延安组（J1-2Y），平均厚度122.10m，含4、5、6三个煤组，含煤4-10层，平均7层，煤层总厚度5.74m-8.19m，平均6.76m，含煤系数5.5%，可采煤层平均总厚5.29m，可采含煤系数4.3%。四、煤 层根据勘探报告资料，井田内含有可采煤层3层，即5-1、5-2、6-2中煤层，可采煤层总厚度5.33m，现将区内各可采煤层的发育及赋存情况分述如下：1、5-1煤层赋存于延安组第一岩段（J1-2Y1）顶部，利用厚度0.90m-1.35m，平均1.13m，结构简单，不含夹矸，厚度变化较小，为大部可采的较稳定煤层。顶底板岩性为砂质泥岩、粉砂岩泥岩等。与下部的5-2煤层间距为11.89m-15.98m，平均13.94m。2、5-2煤层赋存于延安组第一岩段（J1-2Y1）上部地层中，利用厚度0.82m-0.86m，平均0.84m，结构简单，不含夹矸，厚度较稳定，为全区可采的较稳定煤层。顶板岩性为深灰色砂质泥岩、细粒砂岩及岩泥岩，底板岩性主要为砂质泥岩，次为粉砂岩及泥岩。与下部的6-2中煤层间距为40.48m-48.10m，平均44.29m。3、6-2中煤层赋存于延安组（J1-2Y）下部地层中，利用厚度3.03m-3.69m，平均揭露厚度3.36m，全区赋存，厚度较稳定，结构较简单，无夹矸，本区东南部较厚，西部和北部相对较薄。为大部可采的较稳定煤层。煤层顶板岩性以砂质泥岩与细粒砂岩为主，夹粗粒砂岩、粉砂岩及泥岩；底板岩性主要为砂质泥岩和泥岩。可采煤层特征见下表。 荣泰煤矿煤层特征一览表煤层煤层厚度（m）煤层间距（m）稳定性可采性顶底板岩性最小-最大平均最小-最大平均5-10.90-1.351.13（2）较稳定大部可采砂质泥岩、粉砂岩、泥岩11.98-15.9813.945-20.82-0.860.84（2）较稳定大部可采砂质泥岩、细粒砂岩及泥岩40.48-48.1044.296-2中3.03-3.693.36较稳定全区可采砂质泥岩与细粒砂岩五、煤 质（1）物理性质井田内煤呈黑色，条痕呈褐黑色，弱沥青-沥青光泽，棱角状、参次状断口，局部内生裂隙发育。条带状结构、层状构造。宏观煤岩组分以暗煤、亮煤为主，见丝炭，属半暗、半亮型煤。煤的真密度测定结果在1.44-1.48之间，各煤层相近。各煤层视密度（容重）值分别为：5-1煤层为1.32t/m3，5-2煤层为1.31t/m3，6-2中煤层为1.32t/m3。（2）化学性质利用原详查报告2个钻孔的各煤层煤芯煤样分析结果见下表。荣泰煤矿外围利用钻孔煤芯煤样测试成果统计表表1-2-3煤层编号洗选情况工业分析（%）St.d（%）发热量（MJ/kg）MadAdVdafQgr.dQnet.d5-1原煤5.34-7.386.36（2）7.51-12.6910.11（2）35.07-35.2335.15（2）0.37-0.380.38（2）27.99-28.2728.13（2）27.99-29.0028.50（2）洗煤5.93-7.906.92（2）3.42-3.853.64（2）33.89-33.9133.90（2）0.33-0.330.33（2）5-2原煤7.60-8.458.02（2）5.23-8.166.69（2）34.27-34.4234.35（2）0.31-0.320.32（2）29.24-30.6629.00（2）28.38-29.6929.04（2）洗煤7.68-9.348.51（2）2.98-4.173.58（2）33.59-34.2034.10（2）0.33-0.350.34（2）6-2中原煤6.43-7.556.99（2）8.30-8.848.57（2）31.61-37.0034.31（2）0.21-0.280.25（2）29.09-29.6529.37（2）28.21-28.8428.53（2）洗煤6.99-7.817.40（2）4.30-4.394.35（2）34.72-35.7535.24（2）0.21-0.270.24（2）（3）煤类及工业用途区内可采煤层的粘结指数均为零，透光率大于50%，洗煤干燥基挥发分小于37%，以此确定区内可采煤层煤类为不粘煤（BN31）。该区煤层为低灰分、特低硫、低磷、高热值煤,是良好的动力及民用燃料，适用于各种工业锅炉、火力发电、蒸汽机车等，亦可在建材工业、化学工业中做焙烧材料。煤粉加粘结剂可制作煤砖、煤球、蜂窝煤等。区内煤气化性能好，煤对CO2反映性能好，热稳定性好，可作为气化用煤。区内煤属富油煤，也可作为低温干馏原料。六、水文地质（一）含水层（岩组）1、风积砂含水层零星分布，厚度10m左右。具强的透水性但不贮水，雨季时在沟谷深切地段以泉的形式出露。涌水量0.054l/s-40-91l/s，富水性弱-中等。2、第三系上新统（N2）半胶结岩层隔水层岩性为砂质泥岩，呈半胶结状态，含丰富的钙质结核，全区分布较为广泛，主要分布在梁峁、沟掌及缓坡之上。据邻区不拉峁详查资料，泉流量Q=0.008L/s，因此该地层赋水性微弱，可视为相对隔水层。因受沟谷切割，连续性较差，只能起局部隔水作用。3、碎屑岩类孔隙、裂隙潜水-承压水含水岩组（J1-2Y）根据详查区ZS403水文钻孔资料：含水层厚度30.95m-40.04m，岩性主要为煤层及中、细粒砂岩。该含水层组水位埋深41.55m-52.20m，水位标高1220.65m-1240.56m，单位涌水量q=0.00679L/s.m，渗透系数k=0.0173m/d，水质较好。含孔隙、裂隙潜水，富水性弱，导水性能差，地下水的补给条件与径流条件均较差。该含水层为矿区的直接和主要充水含水层。（二）构造对矿床充水的影响井田构造形态总体为一向南西倾斜的单斜构造，倾向210左右，倾角1-3。地层产状沿走向及倾向变化不大。井田外围西北部发育一条F2正断层，断距10m左右，断层破碎带充填物以断层泥质物为主，断层的导水性与透水性较弱。无岩浆岩侵入。对矿床充水一般影响不大。（三）水文地质类型山不拉东部矿区直接充水含水层以孔隙含水层为主，直接充水含水层的富水性微弱，补给条件和径流条件差，以大气降水为主要充水水源之一；直接充水含水层的单位涌水量q0.1L/s.m，断层的导水性也较弱；区内地形有利于自然排水，无地表水体，水文地质条件简单。因此，矿区水文地质勘查类型为第一类-第二类第一型，即孔隙-裂隙充水矿床水文地质条件简单型。（四）矿井涌水量预测矿井目前开采6-2中煤层，开采巷道底板标高1142m，采掘过程中涌水量一般小于100m3/d，预计随着开采面积的扩大和开采深度的增加，采空区地表塌陷可能引起地表水进入井下及基岩涌水量增大等情况，矿井涌水量将有所增大，设计按小时涌水量10m3/h选择排水设备。五、其他开采技术条件（一）煤层顶底板岩石工程地质特征山不拉东部矿区煤层顶底板岩石主要为深灰色砂质泥岩，次为灰白色粉砂岩、细粒砂岩及深灰色泥岩。根据ZS302、ZS304号钻孔岩石物理、力学性试验成果：岩石的含水率0.15-7.25%，吸水率3.43-7.58%，部分砂质泥岩遇水崩解破坏，抗压强度吸水状态5.82-24.9MPa，自然状态7.07-48.5MPa，普氏系数0.72-4.95，软化系数0.35-0.95，抗压强度0.41-2.87MPa，抗剪强度1.7-48.1MPa。由试验结果可知，绝大多数岩石的抗压强度较低，砂泥岩类遇水后软化，甚至崩解破坏，个别钙质填隙的砂岩抗压强度较高，因此，煤层顶底板岩石以软弱岩石为主，个别为半坚硬岩石。（二）瓦斯、煤尘、煤的自燃1、瓦 斯：原详查区五个钻孔中采取了6-2中煤层瓦斯样，测定了瓦斯成分及其含量。自然瓦斯成分中可燃气为0-5.02%，CO2为5.37%-13.67%，N2为81.31%-94.63%。瓦斯成分分带为二氧化碳-氮气带，属瓦斯风化带。所以6-2煤层为低沼气煤层。根据内蒙古安科安全生产检验检测有限公司2012年对本矿井所做的矿井瓦斯等级鉴定报告，矿井相对瓦斯涌出量1.32m3/t，绝对瓦斯涌出量为0.92m3/min，矿井为低瓦斯矿井。2、煤 尘：详查区在ZS302和ZS304二个钻孔6-2中煤层简选样煤尘爆炸鉴定结果，火焰长度均大于400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量为80%，其结论均为有爆炸性。煤层挥发分是煤尘爆炸的重要影响因素，本区6-2中煤层挥发分较高，均在30%以上，所以6-2中煤层具有煤尘爆炸危险性。根据内蒙古安科安全生产检验检测有限公司2012年对本矿井所做的矿井煤尘爆炸性、煤自燃倾向性检验报告：煤尘有爆炸性。3、煤的自燃：6-2中煤层着火温度小于305（T1），自燃倾向等级为易自燃（T1-3）。另据毗邻的宏景塔详查区资料，煤层变质程度低，挥发分较高，丝炭含量高，吸氧性强，易氧化且燃点低，一般在300左右，T1-3为15-24，因此属于易自燃煤层。根据内蒙古安科安全生产检验检测有限公司2012年对本矿井所做的矿井煤尘爆炸性、煤自燃倾向性检验报告：煤层属易自燃煤层。4、地 温：据详查区内ZS304钻孔简易地温测量结果，区内地温梯度为2.8，变化无异常，属正常地温区。第二章 矿井开采现状第一节 矿井主要生产系统现状一、开拓开采系统矿井采用斜立井混合开拓方式，亦即主、副斜井和回风立井开拓。工业场地内布置主斜井、副斜井，主、副斜井平行布置，在井田东侧布置回风立井。全井田采用三个井筒开拓。矿井设一个水平开采，水平大巷布置在6-2中煤层，水平标高+1140m；在5-1、5-2煤层设辅助水平，辅助水平标高+1190m。沿6-2中煤层布置运输大巷、辅运大巷、回风大巷，分别与主斜井、副斜井、回风立井连通，形成矿井开拓系统。辅助水平目前尚未开拓。主斜井井筒倾角6，直墙半圆拱断面，净宽4.0m，净高4.0m，净断面积14.2m2，斜长125m，采用料石砌碹支护，安设DTL100/40/275型胶带输送机1台，敷设一趟1084mm消防洒水管路、两趟894mm排水管路、两趟动力电缆、一趟通信电缆、一趟安全监测监控电缆、一趟人员定位传输电缆、一趟照明电缆，担负矿井煤炭提升任务，兼作进风井及安全出口。副斜井井筒倾角6，直墙半圆拱断面，净宽4.0m，净高4.0m，净断面14.2m2，斜长128m，采用料石砌碹支护，井筒内敷设一趟593.5mm消防洒水管路、一趟通信电缆、一趟照明电缆，担负矿井材料、设备及人员运输任务，兼作进风井及安全出口。回风立井井筒净直径3.0m，净断面7.1m2，垂深40m，采用混凝土支护，井筒内敷设一趟1084mm灌浆管路、一趟1084mm压风管路、一趟火灾束管监测管线，井筒内设梯子间，井口设防爆门及行人出口，担负矿井总回风任务，兼作安全出口。主要硐室：距副斜井井底约550m处6-2中煤层辅运大巷一侧设中央变电所，运输大巷与辅运大巷之间设消防材料库；距副斜井井底约700m处6-2中煤层辅运大巷一侧设中央水泵房及主、副水仓，主、副水仓总容量216m3。主要大巷：沿6-2中煤层布置运输大巷、辅运大巷、回风大巷，大巷间距30m。1、6-2中煤层主要运输大巷：矩形断面，净宽3.4m、净高2.5m、净断面积8.5m2，锚喷支护，安设DTL100/40型胶带输送机1台、DSJ1000/80型胶带输送机1台。2、6-2中煤层辅助运输大巷：矩形断面，净宽5m、净高3m、净断面积15m2，锚网支护，采用防爆无轨胶轮车运输。3、6-2中煤层回风大巷：矩形断面，净宽3.4m、净高2.5m、净断面积8.5m2，锚喷支护。井筒特征表序号井筒特征井筒名称主斜井（利用原有）副斜井（利用原有）回风立井（利用原有）1井口坐标（m）经距（Y）37472742.00037472768.0037472891.000纬距（X）4350434.0004350452.0004349732.0002井口标高（m）1155.0841155.3641186.0003提升方位角3303304井筒倾角（度）66905水平标高（m）辅助水平1190主水平11406井筒深度或斜长（m）125128407井筒直径或宽度（m）净4.04.03.0掘 进4.84.83.58井筒断面积（m2）净14.214.27.1掘 进19.819.89.69支护方式厚度（mm）400400250材 料毛石砌碹毛石砌碹混凝土10井筒装备带式输送机无轨胶轮车梯子间采煤方法采用长壁工作面全部垮落采煤法，综合机械化采煤工艺。6-2中煤层共布置编号为6202-6210共9个工作面，其中6202、6203、6204、6205、6206、6208、6209、6210工作面已经开采完毕，目前开采的6207工作面快要采完，预计可采期限20天左右。详见采掘工程平面图。二、提升运输系统井下主运输采用胶带输送机运输方式，辅助运输采用防爆无轨胶轮车运输方式。主斜井采用胶带输送机提升方式，安装DTL100/40/275型胶带输送机，带宽1000mm、长度150m、带速2.0m/s、运量400t/h、电机功率275kW、电压等级380V，电源引自地面变电所380V侧母线段。主斜井胶带输送机配备KHP128K型综合保护装置1套，具有跑偏、温度、拉线急停、烟雾、超温洒水、堆煤、纵向撕裂、测速等多种保护功能，保护装置齐全。副斜井采用防爆无轨胶轮车提升方式，配备WC3FB型防爆无轨胶轮车3台，担负全矿井人员、材料、设备的提升任务。井下主运输采用胶带输送机运输方式，运输大巷安装DSJ100/40/275型胶带输送机1台，长度780m、带宽1000mm、带速2.5m/s、运量400t/h、电机功率275kW、电压等级660V，电源引自井下中央变电所；安装DSJ100/40/160型胶带输送机1台，长度700m、带宽1000mm、带速2.5m/s、运量400t/h、电机功率160kW、电压等级660V，电源引自井下中央变电所。6211综采工作面运输顺槽采用胶带输送机运输方式，安装DSJ100/40/132型胶带输送机，带宽1000mm、带速2.5m/s、运量400t/h、电机功率132kW、电压等级660V，电源引自井下中央变电所。运输大巷胶带输送机、综采工作面运输顺槽胶带输送机各配备KHP128K型综合保护装置1套，具有跑偏、打滑、拉线急停、烟雾、超温洒水、堆煤等多种保护功能。 井下辅助运输采用防爆无轨胶轮车运输方式，设备配备与副斜井相同。三、通风系统矿井通风系统为中央分列式，通风方式为机械抽出式。主斜井、副斜井进风，回风立井回风。回风立井安装FBCZ-6-19型防爆轴流风机2台，1台工作、1台备用，通风机额定风量1890m3/min4830m3/min,额定负压1350Pa500Pa，电机功率132kW，电压等级380V，双回路供电。回风立井井口设防爆门及安全行人出口，安全行人出口通道设正、反向风门2组。井下设有测风站，主斜井进风量621m3/min，风速0.97m/s；副斜井进风量1179m3/min，风速1.8m/s;总回风大巷回风量1917m3/min，风速4.5m/s；6-2中煤层煤柱回收运输顺槽进风量401m3/min，风速0.445m/s；6-2中煤层煤柱回收进风大巷（原回风大巷）进风量401m3/min，风速0.786m/s；6-2中煤层煤柱回收回风大巷（原主运大巷）进风量401m3/min，风速0.786m/s；6-2中煤层煤柱回收回风大巷（原辅运大巷）回风量1274m3/min，风速1.416m/s。矿井总进风量为1800m3/min，回风立井总风量为1917m3/min，矿井外部漏风117 m3/min，外部漏风率为6.1%。四、排水系统6-2中煤位于煤矿井田浅部，处于沟谷底部区域煤层含水，顶底板为泥质砂岩均不含水，受裂隙及构造发育程度控制，属静储量水，矿井正常涌水量：10.00m3/h，矿井最大涌水量：15.00m3/h。距副斜井井底约700m处辅运大巷一侧设中央水泵房及主、副水仓，水仓总容量216m3，水泵房内安装MD25-304型水泵3台，1台工作、1台备用、1台检修，流量25m3/h，扬程120m，电机功率18.5kW，电压等级660V，双回路供电，电源引自井下中央变电所660V侧不同母线段，主排水管路采用894mm无缝钢管，沿主斜井一侧敷设两趟。中央水泵房设甲烷传感器1个、一氧化碳传感器1个、温度传感器1个。中央水泵房通道设防水防火密闭门。排水系统为二趟排水管路沿主斜井井筒一侧敷设，将井下涌水排至地面沉淀水池。采掘工作面及采空区的积水经排水管路排至中央泵房后排至地面。五、供电系统供电系统实现了双回路电源供电。两路电源分别引自山不拉35kV变电所10kV不同母线段，导线采用LGJ-120mm2，距离4km。双回路电源一回工作，一回备用，当一回故障时，另一回可满足全负荷用电。工业场地10kV变电所内设有10kV和380V两个电压等级，均采用单母线分段接线方式。设高压配电室、高压电容补偿室、变压器室和低压配电室。高压配电室内安装XGN2-12型10kV配电柜14台、XGN2-10型10kV配电柜12台；高压电容补偿室内安装10kV电容补偿装置2套，补偿容量2900kVAR；变压器室内安装S9 -M-400/10/0.4型变压器2台; 低压配电室内安装GGD2-380型380V配电柜9台。10kV变电所采用直流控制、微机综合保护。10kV侧不同母线段共配出供电线路6回，其中，供井下2回、供风井10kV杆上变电亭2回、备用2回；380V主要向地面锅炉房、热风炉等动力负荷和照明设施供电。风井附近设10kV杆上变电亭2座，分别安装S9- 200/10/0.4型变压器各1台。两座10kV杆上变电亭电源均引自工业场地10kV变电所10kV侧。工业场地10kV变电所10kV母线设有避雷器，10kV架空线路进、出线终端设避雷器。10kV供电系统采用中性点不接地方式；660V系统采用中性点不接地方式；380V系统采用中性点直接接地方式。工业场地10kV变电所和10kV杆上变电亭等配电点均设接地保护装置。10kV线路采用电流速断保护、过电流保护、有选择性单相接地保护；变压器采用电流速断保护、过电流保护、瓦斯保护；低压配电装置设有短路、过负荷、漏电等保护。主斜井一水平2#辅助运输大巷附近设中央变电所，双回路供电电源均引自工业场地10kV变电所10kV侧不同母线段，入井电缆采MYJV22-10kV-350 mm2型矿用电力电缆，沿主斜井敷设2趟。井下供电电压采用10kV、1140V、660V、127V 四个电压等级，井下电缆采用MYPTJ、MYP型不同规格的阻燃电缆。中央变电所内安装PBG-400/10矿用隔爆型高压真空配电开关9台，其中进线开关2台、母联开关1台、配电开关5台，备用1台，分别向所内移动变电站、隔爆干式变压器、回采工作面移动变电站供电；安装KBSG-200/10/0.69矿用隔爆型干式变压器2台、KBZ-400/660型矿用隔爆真空馈电开关4台，分别向主排水泵、大巷胶带输送机、潜水泵等设备配电。回采工作面设备列车安设KBSG-1250/10/1.2型移动变电站2台，分别向采煤机、刮板运输机、转载机、乳化液泵、转载机、运输机、破碎机等设备供电。井下供电系统采用中性点不接地方式，具有短路、单相接地、过流、漏电等保护功能。在中央水泵房主、副水仓设主接地极，各配电点、高压电缆接线盒等处设置局部接地极，电气设备的外壳经接地扁钢与局部接地极连接，通过电缆的接地芯线或接地干线及接地支线与主接地极连成一体，组成了统一的接地网。主斜井、副斜井、运输大巷、辅运大巷、机电硐室等处设有固定照明装置。六、井下消防降尘及供水施救系统 主、副斜井工业场地建300m3消防水池1座，水源取自井下净化水处理池，供井下生产、消防洒水使用。井下消防洒水主管路沿主斜井敷设，采用一趟89mm消防洒水管路。主斜井、副斜井及井下运输巷道、辅运巷道和回风巷道均设消防洒水设施，胶带输送机运输巷每隔50m设置支管和阀门，其他巷道每隔100m设置支管和阀门。采掘工作面工人配戴防尘口罩。主斜井一水平井底附近运输大巷与辅运大巷联络巷内设消防材料库。中央变电所、水泵房采用锚网喷不燃性支护材料，并设置了消防灭火器材。主斜井、副斜井、主要运输大巷、辅助运输大巷、回风大巷、6207运输顺槽、6207回风顺槽均设置风流净化水幕，井下主斜井、副斜井、主要运输大巷、辅助运输大巷、回风大巷、6207运输顺槽、6207回风顺槽、掘进工作面巷道内均设置隔爆水棚。采煤机及综掘机配备内外喷雾装置，液压支架安装有架间喷雾装置。主斜井、副斜井、主要运输大巷、辅助运输大巷、掘进工作面、6207工作面运输顺槽及回风顺槽均安设有专门的供水施救装置。七、防灭火系统 矿井防灭火系统采用灌浆为主、喷洒阻化剂为辅的综合防灭火措施。风井场地设灌浆站，安装50PN型泥浆泵1台、 2JJ/400型搅拌机2台。灌浆管路采用1084.5mm无缝钢管，沿风井井筒敷设一趟至井下回风总排,沿回风大巷敷设至6207回采工作面回风顺槽敷设至采空区；同时6207回采工作面运输顺槽安装BZ2.4/4型阻化剂喷射泵1套。矿井安设JSG8型火灾预报束管监测系统，对井下采空区气体进行采集、分析和监测。八、压风自救系统主斜井工业场地设空气压缩机房，安装VF-13/7型空气压缩机1台，流量13m3/min、排气压力0.7 MPa，电机功率75kW，电压等级380V; 安装VF-10/7型空气压缩机1台，流量10m3/min、排气压力0.7 MPa，电机功率55kW，电压等级380V，电源引自风井工业场地10kV变电所380V侧。入井压风主管路采用1084.0mm无缝钢管，沿风井井筒敷设一趟至井下回风总排，沿回风大巷分别敷设至主斜井、副斜井、主要运输大巷、辅助运输大巷、掘进工作面、6207工作面运输顺槽及6207工作面回风顺槽，主斜井、副斜井、主要运输大巷、辅助运输大巷、掘进工作面、6207工作面运输顺槽及回风顺槽均安设有专门的压风自救装置。九、矿井安全监测监控系统及人员定位管理系统 矿井设KJ83N型安全监测监控系统一套，由地面中心站、监测监控分站、传感器及传输线路等组成，地面中心站安设监控主机2台，地面设KJF-39监测监控分站1台，井下设KJF-39监测监控分站7台。矿井安设模拟量传感器28个，其中，甲烷传感器11台、一氧化碳传感器10台、温度传感器4台、风速传感器2台、负压传感器1台；安设开关量传感器19个，其中，风门开关传感器8台、设备开停传感器9台、烟雾传感器2台。系统具有故障闭锁、防雷电保护功能，系统各种状态下的监测、报警、显示、储存、报表功能齐全。矿井安全监测监控系统与准格尔旗煤炭工业管理局实现联网。 十、矿井行政通信和生产调度通信系统 矿井行政通信依托当地市话网。生产调度通信设调度总机，调度室安设KTJ101-60型（64门）数字程控调度交换机1台，地面变电所、主通风机值班室、主斜井驱动机房等安设调度通信电话机31门，井下设KTDD-1矿用本安型电话机17门。矿井设计算机管理系统，建有矿局域网，矿长办公室、总工办公室、其他矿领导及各管理部门等设有计算机终端，可实现生产、安全及管理的数据信息传输。矿井安设KJ241型人员定位考勤系统，该系统由地面主机、井下定位分站（读卡器）、人员识别卡、传输线路等组成。地面设主机1台，配备人员识别卡170个，在井口及井下有人员活动的巷道出、入口、重点区域、巷道分支处、出入口处及限制出入区域设置分站2台和读卡器6台，实现井下人员考勤自动化管理。第二节 6-2中号煤层大巷煤柱留设及回收可行性一、 大巷布置及煤柱留设情况6-2中煤层现保留有主要运输大巷、辅助运输大巷（与采空区之间留有20m保安煤柱）、回风大巷共三条巷道，利用辅助运输大巷作为6-2中煤层大巷煤柱工作面回风顺槽，新掘一条巷道（与采空区之间留有20m保安煤柱）作为6-2中煤层大巷煤柱工作面运输顺槽。6-2中号煤层所有大巷均沿6-2中煤层布置，从辅助运输大巷到回收工作面运输顺槽之间煤柱总宽度为71m，减除主要运输大巷、回风大巷宽度后，煤柱净宽度为64.2m。二、大巷断面尺寸及支护形式1、6-2中煤层主要运输大巷：矩形断面，净宽3.4m、净高2.5m、净断面积8.5m2，锚喷支护，安设DSJ100/40/275型胶带输送机1台、DSJ100/40/160型胶带输送机1台。2、6-2中煤层辅助运输大巷（作为6-2中煤层大巷煤柱工作面回风顺槽）：矩形断面，净宽5m、净高3m、净断面积15m2，锚网支护，采用防爆无轨胶轮车运输。3、6-2中煤层回风大巷：矩形断面，净宽3.4m、净高2.5m、净断面积8.5m2，锚喷支护。4、6-2中煤层大巷煤柱工作面运输顺槽：矩形断面，净宽5m、净高3m、净断面积15m2，锚网支护。（详见巷道断面图）三、大巷之间联络巷道、通风设施及硐室布置情况现保留的四条巷道之间有5条联络巷垂直大巷布置，联络巷均采用锚网支护；另在回风大巷底部布置有4座风桥，风桥结构为矿用工字钢混凝土结构；详见采掘工程平面图。四、煤层顶底板岩性及开采技术条件1、煤层顶底板岩性煤层顶底板岩石主要为深灰色砂质泥岩，次为灰白色粉砂岩、细粒砂岩及深灰色泥岩。根据ZS302、ZS304号钻孔岩石物理、力学性试验成果：岩石的含水率0.15-7.25%，吸水率3.43-7.58%，部分砂质泥岩遇水崩解破坏，抗压强度吸水状态5.82-24.9MPa，自然状态7.07-48.5MPa，普氏系数0.72-4.95，软化系数0.35-0.95，抗压强度0.41-2.87MPa，抗剪强度1.7-48.1MPa。由试验结果可知，绝大多数岩石的抗压强度较低，砂泥岩类遇水后软化，甚至崩解破坏，个别钙质填隙的砂岩抗压强度较高，因此，煤层顶底板岩石以软弱岩石为主，个别为半坚硬岩石。2、涌水量及开采技术条件据6-2中煤层开采期间涌水量测算，采区涌水量10m3/h左右，工作面涌水量2m3/h左右。矿井瓦斯含量低，为低瓦斯矿井；6-2中煤层有爆炸性；为级易自燃煤层。五、大巷煤柱回收的可行性对大巷煤柱回采有影响的采空区为6-2中煤层6202-6209工作面采空区，据现场调查，各工作面采空区顶板已全部垮落，无悬空不垮落现象，大巷煤柱无集中压力；各工作面均采用一次采全高综合机械化采煤法，煤炭回收率达到95%以上，采空区遗留少，无自燃发火迹象；采空区无积水，少量积水通过密闭上留设的泄水孔自流入大巷临时水仓，经小水泵排至中央水泵房；保留的辅助运输大巷及煤柱回收工作面运输顺槽与采空区之间均留设了20m保护煤柱，两者之间的联络巷道内均砌筑了永久密闭；保留的四条大巷支护可靠，无片帮、冒顶现象，煤柱回收工作面可直接利用其运输、回风；大巷煤柱中间的空巷和联络巷支护完整可靠，对其进行超前支护后，对煤柱安全回收影响不大。根据上述分析，设计认为6-2中煤层大巷煤柱回收是可行的。第三章 6-2中煤层大巷煤柱开采方案第一节 煤柱回收范围及资源储量一、井田范围内蒙古自治区国土资源厅于2012年11月8日为内蒙古荣泰煤炭有限责任公司颁发采矿许可证，证号C1500002009071120028842，矿山名称为内蒙古荣泰煤炭有限责任公司，开采方式为地下开采，生产规模30.00万吨/年，矿区面积1.7985km2，开采深度12321141m；有效期至2013年11月8日。本次核实其资源储量估算范围与采矿许可证范围相同。其范围共由4个拐点圈定，各拐点坐标见下表。荣泰煤矿采矿许可证范围各拐点坐标一览表拐点编号1954年北京坐标系拐