初步设计-第2章

第二章第一节高家梁矿井位于内鄂尔多斯市境内，行政区分别隶属东胜区铜川镇、准格尔旗准格尔召乡、伊金霍洛旗纳林陶亥镇管辖。其地理坐标为：北纬39°37′32″～本井田的具置在东胜煤田万利矿区南部，原铜匠川详查区第16～28探线具体范围由10拐点坐标圈定位于鄂尔多斯市东胜接西与王家塔井田为邻与李家壕井田相接田南北最长约14.09km，东西最宽约12.69km，面积约87.4178km2。井田范围及拐点见图2-1-1，井田境界各拐点坐标见表2-1-12-1-1井田境界拐点拐地理坐平面直角坐标（3°带东北XY123456789图2-1-1井田范围及拐 (一地质资源根据内煤田地质局117勘探队2005年10月30日编制《内2-2上2-2中3-14-2中5-16-2中1438.57Mt。井田资源/储量汇总见表2-1-2表2-1-2井田资源/储量汇总 单位类底板标资源储分类编2-2—2-23-4-25-6-2 (二工业资源/储各煤层的探明块段(331)划分为111b，扣除采矿损失后为111；各煤层的控制块段(332)划分为122b，扣除采矿损失后为122；推断的块段(333)划分为内蕴经济的资源333。式中：K—度系数，取0.7根据计算，矿井工业资源/储量为1147.61Mt。矿井工业资源/储量详见表2-1-3。表2-1-3矿井工业资源/储量 单位2-2——2-23-4-25-6-2(三设计资源/储矿井设计资源/储量为矿井工业资源/储量减去设计计算的井田境界煤柱、河流和地面建筑物、构筑物等保护煤柱损失后的资源/储量。经计算矿井煤柱损失为27.16Mt，则矿井设计资源/储量为1120.45Mt。详见表2-1-4表2-1-4井田设计资源/储量汇总 单位煤煤柱损失储量河流、铁井田边小2-22-23-4-25-6-2(四设计可采储矿井设计可采储量为矿井设计资源/储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率的资源/储量。采区回采率根据《煤炭工业矿井设计规范》之规定，厚煤层采区回采率75%，薄煤层采区回采率85%，中厚煤层采区回采率80%。经计算，矿井设计可采储量为829.22Mt。矿井设计可采储量汇总见表2-1-5。表2-1-5矿井设计可采储量汇总 单位煤储量工业场地和主要井巷煤工业 要井小2-22-23-4-25-6-2本矿井工业场地及主、副、风井筒均位于井田内，需留设安全煤柱。本井田范围内人烟稀少，仅有零星居住，房屋简陋，设计按搬迁或采（一般110～280m煤层开采后形成的导水裂隙带可能会沟通地表，因此井田范围内的河流、铁路需留设防水安全煤柱。井筒与矿井工业场地煤本矿井工业场地及井筒均在井田范围以内，其煤柱留设按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定从保护面积边界起以移动角圈定。松散层移动角Ø=45°，基岩均按70°(煤层近水平)边界角计大巷矿井主要大巷位于煤层中，大巷两侧各留100m煤柱井田境界煤井田境界煤柱按40m留设，本井田境界一侧留20m河流及铁路河流及铁路煤柱留设按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与°，基岩均按70°(煤层近水平)边界角计算。第二节矿井设计年工作日330天，每天三班作业，日净提升时间16小时(一能按照鄂尔多斯市昊华精煤公司的设计委托，矿井建设规模6.0Mt/a。根据市场需求以及本井田的内、外部建设条件，分析如下储量煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因一。本井田内可采煤层多达六层2-2上2-2中3-14-2中5-16-2中等煤层共有工业储量1147.61Mt，可采储量为829.22Mt矿井按6.0Mt/a生产能力计算以及1.40量备用系数，矿井服务年限可达98.7煤炭工业矿井设计规范》的煤层开采技术条件本井田内煤层赋存稳定，倾角平缓，结构简单，水文地质条件及地构造简单，瓦斯含量低，矿井初期开采的2-2上、2-2中号两层煤为中厚煤层，其工业储量为314.09Mt，占全井田工业储量的27.37%；两煤层顶底板岩性煤层埋藏浅，开拓系统简本井田内有可采煤层六层，从上往下依次为2-2、2-2、3-1、4-2、5-1、6-2等煤层，各煤层埋深浅，各煤层的间距小，因此，宜用斜井开拓，系统基础设施条鄂尔多斯万利矿区是鄂尔多斯市动力煤，目前还未大规模开发建设，紧邻南部的神东矿区已建成矿区机修厂、设备租赁站、物资总库等一系列完善的生产生活辅助设施，北部鄂尔多斯市东胜区也已形成完善的行政、文教、卫生、生活福利等公共设施，可作为本矿井的依托，为本矿井提供服务。外部协作条矿井建设外部条件基本具备，矿井交通方便，水源、电源条件可靠。矿井建设外部协作条件优越。外运销售条件矿井工业场地产品煤向西北经过与矿井同步建设的约24.0km川铁路线运至拟建的包西铁路东胜向东经6.9km矿区尔多斯市环城一级公路与109国道相交处相接本矿井交通条件十分便利。市场2006年以煤炭为主的能源供应格局在我国不会改变，煤炭市场的需求还将持续增长，因此本矿井煤炭产品市场将十分广阔。综上分析，从规模经营、创造良好的经济效益的角度出发，设计认为矿井生产规模定为6.0Mt/a10.0Mt/a矿井的服务年限计算公式为K——储量备用系数，取井田可采储量829.22Mt，按矿井6.0Mt/a的规模计算考虑1.40量备用系数，矿井服务年限达98.7a。矿井一水平工业储量314.09Mt，设计可采储量229.72Mt，按的规模计算，考虑1.40的储量备用系数，服务年限达27.4a井田内地形对井田开拓的井田位于鄂尔多斯高原东北部，属黄土高原地貌。井田内地形总体趋势是东北高、西南低，北部相对高、南部较低。最高点位于井田东北部边缘的97号钻孔北侧，海拔标高为1520m；最低点位于井田南部虎石沟与井田边界交汇处（853号钻孔附近，海拔标高为1337m；183m1380～1480m100m左右。本井田属高原侵蚀性丘陵地貌，大部分地区为低矮山丘，沟谷发育（志丹群地形复杂，唯井田西北部边界铜匠川川道及其支沟地形开阔平坦，且与矿井同步建设的万利矿区铜匠川铁路线在本矿井西北侧拟建的包西铁路东胜车站接轨，矿区公路沿井田东北侧东西向通过与鄂尔多斯市环城一级公路与109国道相交处相接。综上，可见井田内大部分范围地形复杂无合适场地可供矿井工业场地选择，结合煤炭外运铁路位置，矿井工业场地位置宜选择在井田西北部边界的铜匠川川道南侧坡台地上。煤层赋存条件对井田开拓的影井田位于东胜煤田的东部，其构造形态总体为一向南西倾斜的近水平产状的单斜构造，倾角小于5°。在井田西北部边界2-2上、22110～130m左右，具有斜井开拓条件。本井田可采煤6根据各煤层间距（1-2-2）情况，宜划4煤组，分设水平进行开拓（水平划分详见本节“四、水平划分。水文地质条件对井田开拓的影矿井水文地质条件较简单，属第一～二类第一型，即以孔隙、裂隙含水层为直接充水含水层的水文地质条件简单型矿床，对矿井开拓布置基本无影响。(一场地位置选工业场地位置选择根据本井田地处低矮山丘的地形地貌特点、煤层赋存条件及煤炭外运条件，矿井工业场地选择的主要原则如下：井下开拓布置合理，系统简单，投资少地形开阔、平缓，便于场地布置，且土石方工程量少工业场地尽量不占或少占耕地，少压煤，征地方场地稳定性好靠近铁路、公路，对通联络方便，水源、电源较近满足防洪要求工业场地位置选如前所述，井田为低矮山丘，沟谷发育，大面积地形复杂，可供选择作为工业场地的区域仅限于铜匠川川道及其支沟的较宽阔的坡台上，结合上述原则，设计提出三个工业场地选择方案。方案一该场地位于铜匠川与泉和常沟交汇处东侧，靠铜匠川南侧的川道台地上，距泉和常沟口约1700m，场地标高 m。该场地的特点地形平整、开阔、面积大、有利于场地布矿区铁路线从该场地南侧通过，接轨距离较短方案二：该场地位于铜匠川与泉和常沟交汇处东侧、靠铜匠川南侧的川道台地上，距泉和常沟口约900m，场地标高 m。方案三：场地位于卡前沟支沟小卡前沟沟头处，即井田南部边界西南隅附近，距卡前沟沟口约4.0km，场地标高 m。该场地的特点地形平整、开阔、面积矿区铁 线从该场地北侧通过，距该场地直线距离线路较矿区公路从该场地北侧通过，距该场地直线距离4.0km，进场线各工业场地位置见图2-3-1。2-3-1矿井工业场地选择方案技术比较 铁矿区铁路线从该场地南矿区铁路线从该场地北矿区公路从工业场地沿铜匠川至鄂尔多斯市环城一级公路与国道109.9km109路与国道109线相交处相接，该公路全长6.9km，该场地直线距离4.2km，进场110kV变电站，距离约4.0km的输水管路；双电源8km。两方案各有利弊，因此结合矿井具体开拓方案，经技术经济比较综合分析2-3-1各工业场地位置后确定(二方井田开拓方式分析与选井田内煤层为一向南西倾斜的单斜构造，倾角0～3地处煤层埋藏深度在110～280m之间，从煤层的埋藏深度及地形条件看，本井田无平硐开拓的可能，井田开拓方式可采用斜井开拓方式、立井开拓方式或斜、立混合开拓方式。主井开拓方式分析与选本矿井生产能力应满足6.0Mt/a主井场地立井井筒深度为110～280m左右，与斜井相比，开拓巷道工程量大，立井井筒施工难度大，井筒装备复杂，井上、下装卸载环节复杂，主立井提升设备无法充分发挥作用；且用人多，效率低，投资高，对于煤层埋深110～280m左右的条件而言，显然不适合选择立井。采用斜井方式，装备带式输送机是目前国内外普遍采用的主提升方式，斜井施工容易，井筒装备简单，环节少，用人少，效率高，投资省，简单，且能实现井下煤炭连续，装备一条高强度、大运量的斜井带式输送机即可满足6.0Mt/a的主提升要求。副井开拓方式分析与选需用材料量少；井下开拓、回采巷道大多为煤巷，矸石量少。根据以上特点，若采用立井方式，一个井筒能满足矿井6.0Mt/a时的辅助提升要求，但为满足井下大采高支架的整体提升要求井筒断面直径需在8.0m以用人多，投资高，在本矿井煤层埋藏较浅的条件下，不宜采用立井。采用斜井方式最为经济合理，一个井筒完全能满足矿井辅助提升要求，同时斜井也有利于大件和长材的。因此，设计本矿井主、副井均采用斜井开拓方根据矿井工业场地方案，提出了两个矿井开拓方案井田开拓方根据矿井两个工业场地方案，提出了对应的两个井田开拓方案，进行综合比较。工业场地选择场地方案一。2-2上、2-2中煤层埋深110～13m1398.5mm14°585m.7mm5.5°1088m.3mm筒倾角20°，斜长342m。考虑矿井通风线路较长，为满足矿井通风需要，矿井以四个水平开拓全井田，一水平2-2、2-2两层煤，二水平开采3-1层煤，三水平开采4-2煤层，四水平开采5-1、6-2中两层煤，分别在2-2、3-1、4-2中、6-2中煤层中设水平，分别布置胶带输送机大巷、辅助大巷和回风大巷。首先开采一水平，共布置五条水平开拓大巷，主斜井开凿至2-2中煤层，在2-2上煤层布置两条水平开拓大巷，即辅助大巷和回风大巷，工作面来煤通过区段溜煤眼放至2-2中煤层胶带巷在2-2中煤层布置三条水平开拓大巷，即胶带输送机大巷、辅助大巷和回风大巷，工作面来煤通过胶带输送机大巷运至一水平集中溜煤眼放至主斜井胶带输送机运至地面。后期开采二、三、四水平时，主斜井延深至各水平，并分别在3-1、4-2中、6-2中煤层中布置各煤组水平开拓大巷，二、三、四水平辅运大巷通过矿井在井田沿南北方向分水平分别布置一组水平大巷，大条带式开采；在井田中部一号回风立井和进风立井处沿东西将井田一分二，每个水平划分两个盘区，全井田共划分为八个盘区。本方案移交井巷工程量46562m，其中开拓工程15666m（井筒2075m，大巷13591m，采准工程量30896m。主采用胶带输送机，辅助采用无轨胶轮车井田开拓方式方案一平面图见图2-3-2。工业场地选择场地方案二 m，井筒倾角14°，斜长504m；副斜井井口标高 m，井筒倾角5.5°，斜长1292m。回风斜井井口标高 斜长360m。本方案移交井巷工程量47872m，其中开拓工程16059m（井筒2216m，大巷13843m，采准工程量31813m。主、辅助方式同方案一井田开拓方式方案二平面图见图2-3-3井田开拓方案比①矿区公路从工业场地沿铜匠川至鄂尔多斯市环城一级公路与国109线相交处相接，该公路全长6.9km，进场公路短②矿井一期移交井巷工程量为46562m，较方案二省③矿井建井总工期27.7较方案二短2-3-2井田开拓方式方案一平面2-3-3井田开拓方式方案二平面缺点从高家梁车站至包西铁路东胜站矿区铁路线长度约24km，铁路外从高家梁车站至包西铁路东胜站矿区铁路线长度约22.9km，铁路缺点①矿区公路从工业场地沿铜匠川至鄂尔多斯市环城一级公路与国109线相交处相接，该公路全长8.0km，进场公路长②矿井一期移交井巷工程量为47872m，较方案一多③矿井建井总工期28.5较方案一长2-3-2各开拓方案经济比较表顺 1岩巷煤巷投资：19753.6岩巷煤巷投资：20257.226.9km，投资32008.0km，投资3710324.7施工准备期325.53422953.623967.250.6由表2-3-2可知，就投资而言，方案一初期可比工程总投资相对方案二省1013.6万元，综上，经过综合技术经济比较，方案一。全矿井初期共布置三个井筒，即主斜井、副斜井、回风斜井主斜井、副斜井和回风斜井位于井田西北境界以内的工业场地内，主斜井井口标高确定为.50m，副斜井井口标高确定为.70m，回风斜井井口标高确定为.30m。随着工作面的推进，在井田中部设进风立井和一号回风立井，在井田南部设二号回风立井。全井田共有2-2上、2-2中、3-1、4-2中、5-1、6-2中六层可采煤层，煤炭资源量层为9.63m，2-2中～3-1煤层为29.17m，3-1～4-2中煤层为45.99m，4-2中～5-1煤层为26.26m，5-1～6-2中煤层为42.69m。2-2上、2-2中、3-1、4-2中、5-1、6-2中煤层平均厚度分别为2.38m、3.56m、2.31m、2.49m、2.17m、3.06m。根据矿井生产能力、瓦斯等级，以及规程、规范的要求，结合煤层赋存特征及其顶底板岩性，设计确定将各煤层划分为四个水平，一水平开采2-2上2-2中3-14-2中、6-2中两层煤，分别在2-2中、3-1、4-2中、6-2中煤层中设水平，分别布置带式输送机大巷、辅助大巷和回风大巷。首先开采一水平，主斜井开凿至2-2中煤层，水平标高为m，在2-2上煤层布置2-2上煤辅助大巷和回大巷工作面来煤通过区段溜煤眼放至2-2中煤层胶带大巷在2-2中煤层布置2-2中煤带式输送机大巷、辅助大巷和回风大巷，工作面来煤通过2-2中煤带式输送机大巷运至一水平集中溜煤眼放至主斜井带式输送机运至地面。后期开采二、三、四水平时，主斜井延深至各水平，并分别在3-1、4-2中、6-2中煤层中布置各煤组水平开拓大巷，二、三、四水平辅运大巷通过辅助暗斜井与一水平2-2中煤层大巷联络风井直接延伸至二三四水平。根据矿井生产能力、通风以及规程、规范的要求，并结合矿井开拓布置、煤层厚度、顶底板岩性等因素，设计确定分水平沿南北向布置一组开拓大巷，即在2-2中、3-1、4-2中、6-2中煤层中集中布置一组煤层开拓大巷，大巷由胶带输送机大巷、辅助大巷、回风大巷组成，其中胶带输送机大巷、回风大巷沿煤层顶板布置，辅助大巷沿煤层底板布置，大巷之间巷道中心线间距为40m。盘区本井田煤层倾角小，基本为一单斜构造，且井田内无断层。盘区划分主要考虑煤层赋存特点，结合工作面装备水平，为适应综采工作面的布置要求，本着适当加大盘区尺寸、增加工作面推进长度、尽量减少工作面搬家次数，提高矿井单产及效率的原则，设计沿井田中部东西向两侧、分水平划分盘区。根据的井田开拓方案本井田设四个水平共划分201202301、302、401、402、601、6028盘区。各盘区储量见表2-3-3开采根据各煤层储量、厚度、层间距，设计开采位置由近及远，煤层由浅及深的原则，原则上采用下行式开采顺序，先采一水平，再采二、三、四水平。盘区间原则上采用前进式开采顺序，由靠近主、副井筒的盘区向井工作面采用后退式回采，即由盘区边界向大巷推进。矿井移交生产时，先开采一水平201盘区，采完后再采202盘区，然后再按顺 开采二水平301盘区、302盘区，三水平401盘区、402区，四水平601盘区、602盘区2-3-3盘区工业储量可采储量各盘区接续计划见表2-3-4(一)井田内地形地貌及主要的地面构筑本井田位于鄂尔多斯高原东北部，属黄土高原地带，且属高原侵蚀性丘陵地貌，大部分地区为低矮山丘，第四系广泛分布，基岩大面积出露，植被稀疏，为半荒漠地区。在井田的西北部，发育有一呈北东～南西向的大沟川即铜匠川，在其井田内发育有铜匠川次一级支沟，由北向南有旧庙沟、泉和常沟、卡前沟，在井田南部还发育有南北向的虎石沟。这些沟谷在枯水季节一般干涸无水，但在丰雨季节，可形成短暂的溪流或洪流。在井田西北部有矿区铜匠川铁路线、工业场地及矿区公路，沿2-3-4路两边有居民居住。井田西北部边界有水源地，零星住户(二措地面建（构）筑物及铁路下采井田西北部的工业场地及矿区铁路留设保护煤柱给予保护，井田中的乡间公路及土路，不留保护煤柱，在保证安全的条件进行回采，等顶板稳定后进行恢复，对于井田内的零星住户按国家相关的进行搬迁。水源地及上覆松散层含水裂隙带根据三下采煤规程计算，一水平煤开采后上覆基岩垮落可分为三种情况，分别是上覆松散层不含水的裂隙带；上覆松散层含水的裂隙带；冒落带。对于上覆松散层不含水的裂隙带开采是安全的，对于上覆松散层含水的裂隙带开采将导致地表水力沟通矿井涌水量增大地面沟泉枯竭，因此开采过程中要采取相应的措施；对于冒落带开采将导致顶板呈天窗冒落，溃水溃沙，造成淹井事故的地带不宜开采。本井田最上部开采的2-2上煤顶板冒落带最大高度一般为12～16m左右，导水裂隙带（包括冒落带最大高度）最大高度在62m以内。而井田内2-2上煤层的最浅埋深都在80m以上，所以采煤对地面影响不大，但水位将会下降。在泉和常沟、卡前沟及虎石沟等沟泉域下采煤时，应坚持保护性开采的原则，制定合理的开采方案。近距离煤层群的开井田各煤层层间距相对较小其中2－2上与2－2中煤层平均间距为9.63m，一般为1.56～23.09m；2－23－1煤平均间距为29.17m，一般为12.18～53.14m；3－1与4－2中煤层层间距平均为45.99m，一般为13.80～76.20m；4-中与5-1煤层层间距平均为26.26m，一般为12.97～37.87m；5-1与6-2煤间距一般为24.65～71.90m，平均为42.69m；对于近距离煤层群开采时，总之开采时需要加强顶板的及管理，巷道掘进时的顶板支护及管理等问题需要进一步做工作。第四节 矿井移交及达到设计生产能力时，共开凿三个井筒，即在工业场地内开凿主、副斜井和回风斜井。主斜井口位于工业场地内，井口坐标：X=4399491.472，Y=37419986.617井口混凝土底板标高.50m，井底标高m，井筒倾角14°，斜长585m。井筒断面为直墙半圆拱形，井筒净宽5000mm，净断面积17.3m2。表350mm22.2m22100mm800×800mm，喷射混凝土厚度100mm，掘进断面19.2m2。为方便撒煤清理，井筒底板铺设厚150mm混凝土装一台B=1600mm，长L=610m的阻燃方便检修，在井筒一侧设有乘人器，巷道中间设行人台阶。主斜井承担井下煤炭上运任务，兼进风和安全出口。主斜井断面见图2-4-1、2-4-2。副斜 m，井筒倾角5.5°，斜长1088m。考虑到井筒偏长，在井筒中部设置50~100m水平缓冲段，以适应无轨较轮车长距离爬坡的需要井筒断面为直墙半圆拱形井筒净宽5000mm，2-4-12-4-2主斜井断面（基岩段2100mm，间排距800×800mm，喷射混凝土厚度100mm，掘进断面20.5m2。为满足无轨较轮 需要，井筒底板铺设厚300mm混凝土，在井筒一断面，硐室进深6.0m。井筒设有通信、照明电缆和消防洒水管。副斜井承担矿井辅助提升任务，兼进风和安全出口。副斜井断面见图2-4-3、2-4-4回风井口位于工业场地内，井口坐标：X=4399466.300，Y=37419967.532。井口底板标高 .30m，井底标高 m，井筒倾角20°，斜长342m。井筒断面为