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煤矿水平延深初步设计说明书

XX煤矿

三水平延深初步设计

说

明

书

XX煤矿

日期：

主编：

张金泉

参加编写人员：

采掘部分：

地质部分：

机电部分：

通风部分：

审核

主任工程师

矿长：

公司生产管理部：

公司技术中心：

总工程师：

第一章：

总说明——————————————————————4

第二章：

井田概况及地质特征————————————————4

第一节：

井田概况————————————————————4

第二节：

地质特征————————————————————4

第三节：

储量——————————————————————8

第三章：

三水平延深方式——————————————————12

第一节：

三水平延深方式的确定——————————————12

第二节：

三水平区段垂高的确定——————————————12

第三节：

三水平延深方案的提出——————————————12

第四节：

三水平延深方案的对比及确定———————————14

第五节：

主要巷道布置——————————————————18

第四章：

大巷运输方式———————————————————18

第五章：

采区布置及装备——————————————————20

第一节：

301采区布置及装备———————————————20

第二节：

305采区布置及装备———————————————22

第六章：

通风系统及设备——————————————————24

第一节：

通风系统————————————————————24

第二节：

通风设备————————————————————27

第七章：

排水系统—————————————————————29

第一节：

三水平中央泵房设备选型设计———————————29

第二节：

+200及+0中央泵排水供电能力核算————————-33

第八章：

供风系统—————————————————————35

第九章：

提升运输系统———————————————————36

第一节：

301采区的提升运输系统—————————————36

第二节：

305采区的提升运输系统—————————————38

第三节：

301副下山架空乘人器（猴车）——————————40

第十章：

供电系统—————————————————————41

第十一章：

通讯系统————————————————————41

第十二章：

经济部分————————————————————42

第一节：

主要井巷掘进工程及费用概算————————————42

第二节：

主要设备清册———————————————————43

第一章总说明

1、初步设计的编制依据、编制情况

1989年，XX煤矿依据《生产地质报告》，对二水平进行扩建立项、矿井生产能力由9万吨扩建为15万吨，1997年达产后，经过矿井生产系统改造，至2000年矿井生产能力达到21万吨/年。

2002年矿井实际产量达25.5万吨。

截止2003年9月末，二水平保有地质储量109.65万吨、可采储量82.89万吨。

XX煤矿矿区经过十几年来的开采，通过采探对比，证实各煤层的地质构造及赋存状况复杂、煤层稳定性差，地质储量及可采储量也变动较大、利用率不高。

为确保矿井生产稳定持续发展、确保生产接替正常进行，对+200水平以下（三水平）进行开拓延深是摆在XX煤矿面前的一项紧迫任务。

本次依据《XX煤矿三水平开拓延深地质说明书》对矿井三水平一段煤层延深进行设计。

2、设计指导思想

本次设计是在现有二水平开采的基础上进行延深，设计时应充分考虑现有二水平的开采现状，三水平矿井生产能力按24万吨/年进行设计，供电、运输、提升、通风等均按25万吨/年进行配套设计。

3、存在的主要问题和建议

由于东山井田根据现有揭露的地质情况，与原地质报告有很大的变化，暂还无法对其进行设计，未来东山井田及三段煤层的开采应根据现有+200揭露情况进一步进行地探工作，完善修改地质报告，再进行设计。

第二章井田概况及地质特征及储量

第一节井田概况

一、井田范围：

XX矿区北从4线起，南到龙岩特钢厂（21线），东至F4断层，西到翠峰山脊。

井田南北走向长4公里，东西宽2.5公里，面积10km2。

二、交通

矿区位于龙岩市东南2公里，龙岩特钢厂铁路专用线本区西部擦边过，XX主平峒峒口距龙岩水泥厂装卸点仅1公理、主干运输线直达井口。

网状公路盘山而行直入矿区腹地、交通非常方便。

三、自然地理

本区大致是北东高，西南低的山区，区内最高点在8线东头，海拔880m，西部XX煤矿主平硐硐口标高380m及龙岩特钢厂一带标高400m，全区地形较复杂，沟谷发育泄洪条件较好。

本区为亚热带气候，多年平均气温为20℃，最高气温为39℃，最低气温为-5.6℃<55年1月12日>。

多年平均降水量为1188.9mm，日最大降水量为322mm，多年平均蒸发量为1657mm。

第二节：

地质特征

一：

矿区地层

XX矿区含煤地层为童子岩组一、三段地层，虽经过多次的地质勘探，提交过不同程度的地质报告，但对矿区地层总体面貌认识不一，后经81~83年重新整理XX矿区资料，建立了与区域地层基本相符的地层柱状。

（一）、童子岩组一段（p1t1）

童子岩组一段地层总厚239~240m，根据岩性、岩相及古生物特征、含煤情况可分为两个亚段，上亚段厚87m，由Ⅲ标31#煤层顶板至36#煤底板砂岩底界，按此亚段特点可分为上下两个部分。

上部31#~33#煤层底板，厚47m，共含4个煤层层位，33#煤层在矿区内可见局部可采点，下部由34#煤层顶板~36#煤层底板砂岩底界厚38~40m左右组成，含煤3~4层，36#煤层可见局部可采点。

下亚段自36#煤层底板至Ⅰ标砂岩底界，厚152m，含可采局部可采煤层4~5层，即37、38、38下、39、41#煤层，矿区内以38、39#煤层为主采煤层。

Ⅰ标是煤系与文笔山组的分界标志，以厚层状灰白色石英细砂岩夹砂岩为主，在该区内Ⅰ标厚度变化较大，矿区中部较厚，约45~60m左右，北部、南部较薄，厚约25~35m左右。

各煤层见表1。

表1：

童子岩组一段地层下亚段各煤层特征表

煤层

厚度

顶底板特征

0.5~1.0

顶板为灰色分选性较差的细粉砂岩，夹砂质条带，层理发育，富含植物碎屑，往上变为砂质泥岩，含少量的腕足类化石。

37#煤层层位稳定，局部可采，底板为团块状粗粉砂岩，层面上含细分散的白云母片，及砂质小结核，距37#煤层3~5m处伴生一条煤线，可做37#煤层的辅助标志，37#煤层距36#煤层18~20m。

1~3

顶板为细粉砂岩，水平层理发育，常见含炭较高的细粉砂岩，为煤层直接顶板，含植物碎屑，间接顶板细粉砂岩中，可见小个体的动物化石，38#煤层为全区主要开采煤层较稳定，厚1.3m，常见两个分层，上下分层层距最大可达18m左右，底板为粗粉砂岩，夹砂质条带，近煤层处富含根茎化石和形态大小不一的黄铁矿砂质结核层，形似土豆状，粗粉砂岩中的白云母片呈油毛毡状，38#煤层距37#煤层36~38m。

38下

0.7~0.8

顶板为灰黑色细粉砂岩~砂质泥岩，线状水平层理发育，产有羊齿及瓣鳃类等化石，煤层直接顶板含有一层呈透镜体的黄铁矿层，厚0.02~0.1m，38下煤层局部可采，厚0.6~1.0m，底板为粗粉砂岩夹薄层细砂岩，富含根茎化石，距煤层40~50cm处产有呈层状排列的蚕豆黄铁矿结核层，间接底板为石英细砂岩，距38#煤层18~20m左右。

1~34

顶板为深灰~灰黑色砂质泥岩，水平层理发育，含丰富的腕足类、瓣鳃类菊石、螺、舌形贝等化石，顶板距煤层5~7处含鞋底状、椭球状结核，39#煤层为主要煤层，厚1.3~1.5m左右，可见2~3个分层，层位上下间距5~8m，层间为细粉砂岩，底为石英细砂岩，层面常见植物碎屑，距39#煤层18~20m发育41#煤层，局部可采，39#煤层距38下#煤层17~30m左右。

（二）、童子岩组第二段（p1t2）

童子岩组二段地层（动物泥岩段）厚100m左右，按其岩性可为上粗下细两个部分。

下部为团块状泥岩，富含肋叶贝、菊石、网格台藓虫、五星海百合茎、海扇戟贝及其它的腕足类、瓣鳃类化石，上部以粗细粉砂岩互层，铁质结核呈条带状层状排列，偶见薄层细砂岩有少量的动物化石和植物碎屑。

（三）、童子岩组第三段（p1t3）

本区童子岩组第三段地层的下部仅十字山井田出露较全外，中上部地层出露很不全。

根据钻孔、槽探、小窑生产揭露的资料，综述如下：

上亚段（p1t3-3）180m

童子岩组第三段465m中亚段（p1t3-2）144m

下亚段（p1t3-1）141m

1、上亚段：

本矿区仅在茶山42孔、15北槽70-11号孔出露，19线以南的12东槽有控制，深部见于57-22号孔，顶部与XX组底部的角砾岩成假整合接触，岩性以粗细粉砂岩为主：

夹有多层铁质鱼而粒及根茎层，本亚段底部为Ⅲ4标，区内地表因构造切割、出露不全，其下部以粗细粉砂岩为主，间见中厚层状石英细砂岩，层面上含炭屑及白云母碎征，粗细粉砂岩中见有完整单网羊齿，栉羊齿、大羽羊齿，偶见少量的舌形贝、瓣鳃类。

含可采局部可采层3-4层。

下部12号煤层为局部可采层，12号煤层底板砂岩为Ⅲ3标。

2、中亚段：

本亚段是本区出露面积较大的一个层段，浅部及深部都有槽探、钻孔控制。

由13号煤层顶板至23号煤层Ⅲ2厚约144m左右，上部以粗细粉砂岩为主，富含植物碎屑和碎片。

舌形贝、瓣鳃类化石，含多条煤线。

下部以石英砂岩为主夹粗细粉砂岩，含可采局部可采层2~3层，即22#、20#煤层，本亚段下部为Ⅲ2标富含戟贝、华夏贝、海扇、螺、腕足类化石，在Ⅲ2的钙质砂岩中含有海百合茎和单体珊瑚。

3、下亚段：

由23号煤层底板—Ⅲ1标，厚141m，岩性以粗细粉砂岩夹石英细砂岩为主，含可采局部可采层2~3层，即26#、27#、28#煤层，以28#煤层为主要煤层，28号煤层下部为粗细粉砂岩互层夹中厚层状的石英细砂岩，含白云母片、海百合茎、海扇、螺网格苔藓虫以及其它化石，本层厚约17~20m左右。

往下为Ⅲ1标岩性为石英细砂岩，Ⅲ1标顶面的钙质砂岩层中富含海百合茎，单体珊瑚等化石。

二、矿区构造

XX勘探区地质构造以断层褶皱为主，浅部及深部都有缓倾角断层破坏，褶皱形态各异，相互制约，轴面呈波状起伏，加之次一级的断层切割，使矿区结构更加复杂化。

（一）、矿区主体构造的确定

随着生产的发展，XX煤矿井巷工程和小煤窑巷道已控制了龙岩组一段地层380水平以上勘探面积的85%以上，基本揭露了煤层、构造的面貌，主体构造形态:

以断层为主并"S"型褶曲又经次一级的断层切割破坏。

本区煤系地层沉积于加里东期后所形成的拗陷区内，其构造位于龙岩山字型构造脊柱东侧，面临龙岩—东中背斜，东部为黄坑背斜，矿区整体构造是向北北东倾伏的复式向斜构造。

由于受北西~南东向的水平挤压力的作用下，复式向斜的东西两翼均被F4、F1断层所破坏，形成了地堑形构造，在地质力不断加剧下，煤岩层产生了强烈的变形，发生了一系列的紧密褶皱和反“S”型褶曲，后经小型次一级的断层切割破坏，形成了现有的煤层条块。

根据井巷工程揭露材料，每百米巷道有5~7条以上的小断层。

因此，矿区的煤系地层完全受断层构造的控制和制约，全区经确定的主要断层有F0、F1、F4、F6、F8与地质报告基本符合。

（二）、断层

本次核实，区内揭露发育着不同方向的断层，以北、北东、北西、近东西向断层为主的断裂，这些断层不仅是破坏煤层的连续性，造成断空带，而且使断层两盘的煤层、挤压变薄增厚，甚至造成整个条块不可采，尤其是在回采工作面顶断、底不断的断层较为发育，呈节斜式插入煤层造成煤层变薄不可采。

全区经确定的主要断层有F0、F1、F4、F6、F8、F9与地质报告基本符合。

所增加的断层有F北6、F北9、F北10、F中1、F中2、F中3、F南1、F南2、F南3、F8-1、F茶7经矿井多年开采证实，断层大体分为如下四种：

1、缓倾角断层如F0、F7、F9断层，其特点是断层面波状起伏、倾角变化极大、落差不一，常见推覆和层间滑动、延展较长、不容易消失。

2、近南北断层：

F1、F4、F6、F茶7、F西1等其特点是破碎带较大，常夹煤粉及断层角砾岩、断裂面不平，有淋水现象、属近走向断层，一般是正断层。

3、北北东、北东向断层有：

F8F9F中3F北6F北9其特征是断裂带清楚，破碎带较大、延深方向长、不容易消失，常以正断层为主可见逆断层、如F8为逆冲断层。

4、近东西向断层及北西向断：

F南1、F南3、F11该断层为后期改造性断层，与火成岩有密切的关系。

其特征是断层带不清楚、成弯状断忮而上有许多擦痕与阶步，夹断层泥、断距不等。

如F南1。

在井田内揭露的断层及其展布性质见表2断层一览表。

表2：

断层一览表

出露位置

性质

产状

断距

影响范围

备注

倾向

倾角

底部断层

正

80~111

15~20

不等

一段地层与灰岩

4~10线

正

80~110

>750M

1000~1200M

4~21线

正

260~280

>700~1000

4500~5000M

4~10线

正

230~260

30~40

>150M

2500~3000M

13~18线

逆

110~130

30~40

20~100

1000~1200

F茶6

202采区290,245区段41运巷

逆

0~80

25-30M

13线至15线

F茶5

380主平峒

逆

20~70

25-60

<60M

13线至14线

F西1

350西石门

正

<80M

10线至13线

F北8

5线至4线

正

>15M

5线至4线

F6-3

6~7线

逆

320~340

25~30

60~80M

41#~37#

F12

7线至8线

正

215

>20M

7线至8线

F中1

中采区350石门

正

155

<20M

12线至13线

新增

F中2

350石门

逆

350

<20M

12线左右

新增

F中3

350西石门

逆

355

28-30M

12线左右

新增

F南2

245石门

正

158

>45M

17线左右

新增

F南3

245石门

正

175

<30M

17线至18线

新增

F8-1

245石门

正

120

<30M

15线至17线

新增

F13

5线半

正

160~180

55~60

20~25M

41#~37#

新增

F中4

10线~12线

正

300

25~30

10~20M

10线~12线

新增

F南1

245石门

正

160

>95M

13线至15线

新增

（三）、火成岩

火成岩，侵入岩体均为辉绿岩体，一般都呈脉状，墙状似层状，及不规则的岩枝状，大致呈北西向忽大忽小，时而尖灭，极不规则，在火成岩接触处常见北西向断层，从井巷工程揭露资料看：

以岩脉状岩墙侵入煤层者取决于岩墙的宽度大小而形成无煤带，以层状、岩床侵入煤层则造成煤层变薄和局部吞蚀现象造成不可采。

三、矿井水文地质构造

本矿区充水方式有大气降水，老窑水等垂直渗入补给。

F9、F8断层下盘灰岩水的侧向渗透补给和F0断层下盘灰岩水越流补给，以及不慎触及灰岩层段所产生的灰岩水。

造成矿坑水增大的主要因素是地表水直接灌入地下，其与季节性变化特别明显，做好地表防治水工作，将会减少矿井涌水量，避免发生水灾。

三水平主要涌水为二水平各煤层通过采空区渗水及赋存在F0断层底部的栖霞灰岩水通过断层渗水及钻孔导水，预计三水平平均涌水量为95m3/h；最大涌水量为210m3/h；最小涌水量为53m3/h。

第三节：

储量

（一）、储量计算范围及工业指标

1、范围

本次储量计算在重新修改的储量计算图的基础上、依据Ⅲ水平；特别是+200区段生产实际揭露的工程点、对地层及构造形态进行重新系统分析，修改了4~18线地质剖面图。

编制了+200、+160、+120、+80、+40、+0五个区段的水平切面图，以及编制了38#、39#、41#三层主采煤层储量计算图。

计算范围：

北起第4勘探线、南至第18勘探线、东至F4边界断层、西至+200水平，同时划分了四个区域；分别是：

南至18线、北至F南1断层；南至F南1断层、北至纬线X：

5960；南界为X：

5960、北至7线半；南界7线半、北至第4勘探线。

东山井田及三段煤层由于揭露情况复杂，与原地质报告有很大出入，还需进一步勘探，本次不进行计算。

2、工业指标

依据《煤炭资源地质勘探规范》，按缺煤地区非炼焦煤的工业指标，本矿井煤层倾角一般为25°~60°，确定最低可采厚度为0.6m，灰分（Ag）指标低于40‰，发热量（mg/kg）大于12.5。

（二）、计算方法与参数

1、储量计算方法

本矿井构造复杂，煤层倾角一般为25°~60°；按区段作为一个块段计算单元。

在储量计算图上量取走向长度、倾向长度；根据每个区段的煤层倾角及倾向方向的水平距离换算成倾斜长度。

块段储量=Z×q×h×T

Z：

块段走向长度

q：

块段倾向长度

h：

块段煤层的平均厚度

T：

煤层的全层平均容重

2、参数的选择

（1）、块段的斜面积：

在煤层储量计算图上，量取块段走向长度倾向长度、计算出块段的平均倾向方向的水平距离，根据区段的高差换算成块段的平均倾向长度、即Z×q＝块段斜面积。

（２）、块段煤层计算厚度：

参考《生产地质报告》三水平各块的煤层的煤厚，求得其算术平均值、作为各煤层的计算厚度。

（３）、容重、各煤层分别采用其试测结果平均值列下表：

（见表3）

表3：

各煤层容重测试结果表

煤层

38下

容重t/m3

1.65

1.58

1.64

1.52

1.60

（三）、储量计算结果

1、储量级别的确定：

根据《生产地质报告》确定的储量级别：

+200~+120为工业储量、+120M以下的块段为远景储量。

2、储量计算结果

±0~+200m保有储量783.85万吨，其中工业储量265.89万吨，远景储量517.96万吨。

（详见表4、5）

注：

三段地质储量未进行重新计算、保持原有的储量级别。

+200m以下的地质储量待今后开发过程中进一步验证。

表4XX煤矿±0m~+200m储量汇总表单位：

万吨

区段

煤层

报告保有储量

工业

远景

计

160~200

42.24

38下

24.93

50.21

20.98

19.52

40.5

31.24

小计

138.36

50.76

197.05

120~160

45.18

38下

26.63

44.25

11.47

16.1

27.57

34.38

小计

127.53

50.48

191.81

0~120

102.42

38下

57.18

91.31

73.48

92.33

小计

416.72

总计

265.89

517.96

783.85

表5：

XX煤矿±0m~+200m储量情况详细表单位：

万吨

区域

区段

煤层

长度（米）

《地质报告》

报告保有储量

走向

倾向

容重

煤层

倾角

工业

远景

计

4线~7线半

160~200

700

1.58

1.7

9.21

38下

750

48.2

1.64

1.05

6.23

800

1.52

1.68

9.62

980

1.6

0.98

38.6

11.52

700

1.65

0.89

5.65

合计

25.06

17.17

42.23

120~160

800

1.58

1.7

9.02

38下

860

43.2

1.64

1.05

6.4

950

1.52

1.68

10.92

990

1.6

0.98

10.87

800

1.65

0.89

6.81

合计

26.34

17.68

44.02

±0~120

810

125

1.58

1.7

13.6

38下

950

130

1.64

1.05

10.63

1055

148.3

1.52

1.68

19.97

990

195

1.6

0.98

30.2

1000

150

1.65

0.89

22.03

合计

96.43

总计

51.4

131.28

182.68

7线半~X=5960

160~200

580

1.58

1.7

6.54

38下

510

1.64

1.05

4.39

440

1.52

1.68

38.6

7.19

500

100

1.6

0.98

580

1.65

1.17

6.39

合计

18.12

14.39

32.51

120~160

540

1.58

1.7

6.09

38下

470

1.64

1.05

3.64

410

48.8

1.52

1.68

5.11

490

1.6

0.98

5.23

540

1.65

1.17

5.15

合计

14.84

10.38

25.22

±0~120

540

135

1.58

1.7

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