第二章 井田开拓.docx
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第二章井田开拓
第二章井田开拓
第一节井田境界及储量
一、井田境界
赵家梁煤矿位于陕西省神木县乌兰木伦河东岸，行政区划隶属陕西省神木县孙家岔镇管辖。
地理坐标为：
北纬39°04′06.80″～39°08′32.51″；东经110°21′58.87″～110°26′30.20″。
根据神府经济开发区赵家梁煤矿2010年换领的采矿许可证（登记证号C610000************7662），赵家梁煤矿井田范围由7个拐点圈定，井田东西宽约4.5km，南北长6.7km，面积27.523km2。
井田拐点坐标（54坐标系）见表2-1-1所示，矿业权设置范围见图2-1-1。
表2-1-1井田拐点坐标表
点号
X坐标（m）
Y坐标（m）
点号
X坐标（m）
Y坐标（m）
1
4326360.00
37448490.00
5
4334550.00
37449170.00
2
4327065.00
37450000.00
6
4332097.00
37445425.00
3
4328910.00
37450780.00
7
4331413.00
37445512.00
4
4328910.00
37451700.00
二、矿井资源/储量
1.矿井地质资源量
2006年4月陕西省煤田地质局一八五队编制了《陕西省神府经济开发区赵家梁煤矿资源储量检测说明书》。
2007年3月15日，陕西省国土资源厅以陕国土储备〔2007〕78号文批准了该《检测说明书》。
经国土资源部门备案的赵家梁煤矿查明资源量为126.55Mt。
其中：
探明的经济基础储量（111b）6.20Mt，
控制的经济基础储量（122b）18.61Mt，
探明的边际经济基础储量（2M11）0.56Mt，
图2-1-1 赵家梁煤矿矿权设置示意图
控制的边际经济基础储量（2M22）2.02Mt，
探明的次边际经济资源量（2S11）0.13Mt，
控制的次边际经济资源量（2S22）1.41Mt，
控制的内蕴经济资源量（332）23.68Mt，
推断的内蕴经济资源量（333）56.20Mt［含原划暂不能利用的最高洪水位保护煤柱压覆资源量3.52Mt（包括了与海湾煤矿矿权重叠部分的0.16Mt）］。
储量汇总及类型划分详见表2-1-2。
表2-1-2储量汇总及类型划分表
煤层
编号
资源储量（Mt）
采动量
保有资源储量
合计
111b
122b
2M11
2M22
2S11
2S22
332
333
小计
3-1
6.97
10.00
2.02
1.41
13.43
20.40
4-2上
12.01
22.31
34.32
34.32
5-2
10.77
6.20
8.61
0.56
0.13
11.67
30.37
57.54
71.83
3.52
3.52
小计
17.74
6.20
18.61
0.56
2.02
0.13
1.41
23.68
56.20
108.81
备注
表中阴影部分暂不能利用的最高洪水位保护煤柱压覆资源量3.52Mt中包括了赵家梁煤矿与海湾煤矿采矿权重叠部分的0.16Mt。
上述资源量计算截止日期为2004年2月，扣除采动量17.74Mt，矿井保有资源储量为108.81Mt，其中3-1煤保有量为13.43Mt，4-2上煤保有量为34.32Mt，5-2煤保有量为61.06Mt。
2.矿井实际保有地质资源量
根据赵家梁煤矿提供的2008年12月井上下对照图，2004年2月至2008年12月期间，矿井未动用3-1煤、4-2上煤和5-2煤层的资源量。
但5-2煤层实测采空区与检测报告存在一定出入（见图2-1-2），经核实：
检测报告5-2煤层底板等高线及储量计算图上反映的大巷以北1-2块段、2-1块段和8-5块段采空区不存在；大巷以南沿回风巷的0.087km2采空区也不存在。
根据上述情况，设计对5-2煤层保有资源量调整如下：
61.06+（0.59+0.19+0.04）+0.087×2.27×1.31＝62.14Mt。
重新调整后的矿井保有资源量详见表2-1-3。
图2-1-25-2煤采空区范围示意图
3.矿井工业资源/储量
检测报告中只对部分地质资源量进行了经济评价，4-2上煤层控制的资源量12.01Mt（332）、5-2煤层控制的资源量11.67Mt（332）未进行经济评价。
本设计结合煤层的赋存条件及开采技术水平，将这部分资源量评价为经济的基础储量（122b），见表2-1-3。
表2-1-3矿井保有储量及类型划分表
煤层编号
保有资源储量Mt
111b
122b
2M11
2M22
2S11
2S22
333
合计
3-1
10.00
2.02
1.41
13.43
4-2上
12.01
22.31
34.32
5-2
7.24
20.32
0.56
0.13
30.37
58.62
3.52
3.52
小计
7.24
42.33
0.56
2.02
0.13
1.41
56.20
109.89
根据《煤炭工业矿井设计规范》附录C规定：
探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22,连同地质资源量中推断的资源量333乘以可信度系数（k）归类为矿井工业资源/储量。
根据上述规定，本矿井工业资源/储量计算公式如下：
矿井工业资源/储量＝111b+122b+2M11+2M22+333k
＝7.24+42.33+0.56+2.02+56.20×0.9＝102.73Mt
上式中，k为可信度系数，规范取值范围为0.7～0.9，本井田煤层赋存稳定，取0.9。
矿井工业资源/储量详见表2-1-4。
表2-1-4矿井工业资源/储量计算表
煤层
编号
工业资源量Mt
111b
122b
2M11
2M22
333k
合计
3-1
10.00
2.02
12.02
4-2上
12.01
20.08
32.09
5-2
7.24
20.32
0.56
27.33
55.45
3.17
3.17
小计
7.24
42.33
0.56
20.2
50.58
102.73
4.矿井设计资源/储量
根据《煤炭工业矿井设计规范》2.1.3条的规定，矿井设计资源/储量为矿井工业资源/储量减去断层、防水、井田边界、地面建（构）筑物等永久煤柱量及因法律、社会、环境保护等因素影响不得开采的煤柱量。
本井田无断层，矿井设计资源/储量为矿井工业资源/储量减去设计计算的铁路煤柱、河流煤柱、井田境界煤柱和地面建筑物、构筑物等永久保护煤柱损失后的资源/储量。
依据检测报告，井田边界、河流（最高洪水位）、村庄、火烧边界煤柱等归类编码为2S11、2S22，未进入矿井工业资源/储量，因此，永久煤柱不再重复计算。
本井田设计资源/储量为91.88Mt/a。
5.矿井设计可采储量
矿井设计可采储量为矿井设计资源/储量减去工业场地、主要井巷煤柱的煤量和开采损失的资源量，中厚煤层采区回采率不小于80%计算。
检测报告虽然对井筒大巷煤进行了计算，但由于开拓方案的变化，本设计重新计算这部分煤柱量。
经计算，矿井设计可采储量为62.46Mt。
6.安全煤柱
⑴火烧边界煤柱：
以火烧边界线内推30m留设。
⑵边界保护煤柱：
以采矿许可证平面范围内推20m留设。
⑶盘区边界线煤柱：
两侧各留10m隔离煤柱。
⑷大巷煤柱：
各煤层主要巷道两侧各留设50m。
⑸采空区隔离煤柱：
以采空区边界线外推20m留设。
⑹河流煤柱：
按最高洪水位外推100m留设。
⑺工业场地及焦化厂煤柱：
按照现行《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，工业场地、焦化厂保护面积包括工业场地内工业厂房、服务设施和围护带，煤柱按岩层移动角圈定。
矿井设计资源/储量及设计可采储量详见表2-1-5。
表2-1-5矿井设计可采储量汇总表
单位：
Mt
煤
层
工业
资源/
储量
永久煤柱
矿井
设计
资源/储量
保护煤柱
开采损失量
设计可采储量
井田边界
火烧区煤柱
河流
采空区煤柱
焦
化
厂
小
计
井筒及工业
场地
主要
巷道
小计
3-1
12.02
0.16
0.76
0.00
0.00
0.00
0.92
11.10
1.10
2.67
3.77
1.47
5.86
4-2上
32.09
0.11
0.95
0.00
0.00
0.72
1.78
30.31
0.71
3.02
3.73
5.32
21.26
5-2
55.45
0.37
0.04
3.57
0.04
0.96
4.98
50.47
1.39
4.91
6.30
8.83
35.34
合计
102.73
0.64
1.75
3.57
0.04
1.68
7.68
91.88
3.20
10.60
13.80
15.62
62.46
第二节矿井设计生产能力及服务年限
一、工作制度
矿井年工作制度330d，井下采用“四·六”作业制，每天四班作业，三班生产，一班检修，每班工作6h；地面采用“三·八”作业制，每天三班作业，两班生产，一班检修，每班工作8h；每日净提升16小时。
二、设计生产能力
本井田设计可采储量为62.46Mt，其中：
3-1煤层设计可采储量5.86Mt；4-2上煤层设计可采储量21.26Mt；5-2煤层设计可采储量35.34Mt。
根据本井田煤层赋存条件，以及陕煤局发[2004]267号《陕西省煤炭工业局关于神府经济开发区赵家梁煤矿初步设计和3-1煤层开采初步设计的批复》精神：
3-1煤层生产系统生产能力0.30Mt/a；5-2煤层生产系统初期生产能力0.45Mt/a，尽快实现0.90Mt/a生产能力。
赵家梁煤矿现已形成3-1煤和5-2煤两套生产系统。
其中：
3-1煤系统开采3-1煤和4-2上两层煤，设计生产能力0.30Mt/a，目前已作为独立建井建成投产；5-2煤系统开采一层煤（即5-2煤层），已有小井采用房柱式炮采工艺，生产能力0.15Mt/a，根据陕煤局发[2009]42号《陕西省煤炭工业局关于神府经济开发区赵家梁煤矿变更采煤方法的批复》，本次设计将5-2煤层采煤方法变更为综合机械化开采，全部跨落发管理顶板，5-2煤层生产系统设计生产能力由0.15Mt/a提高到1.20Mt/a。
三、服务年限
服务年限计算公式为：
T＝ZK/（A·K）
式中：
T——计算服务年限，a；
ZK——可采储量，Mt；
A——设计生产能力，Mt/a
K——储量备用系数，取K=1.40
本井田5-2煤层可采储量为35.34Mt，储量备用系数取1.40，计算服务年限为21.0a。
第三节井田开拓
一、矿井建设现状
1998年10月，我公司受矿方的委托编制了《赵家梁矿井初步设计》（下称原初步设计）。
初步设计确定：
赵家梁矿井首先开采5-2煤层，后期开采3-1、4-2煤层，即采用上行开采；矿井工业场地选择在乌兰木伦河东岸，神（木）—朔（州）铁路西侧的一级阶地上；矿井采用斜井开拓，设计生产能力0.45Mt/a（后期扩建到0.90Mt/a），井下装备一个高档普采工作面保证矿井产量。
2004年西安煤矿设计事务所编制了《赵家梁矿井3-1煤层开采初步设计》，3-1煤层生产系统设计生产能力确定为0.30Mt/a。
2004年11月10日，陕西省煤炭工业局以陕煤局发［2004］267号文对上述两部初步设计予以批复。
由于神（木）—朔（州）铁路进行复线建设占用了原初步设计所选择的工业场地，加之原初步设计井筒横穿铁路，矿方与铁路部门多次协调后无果，致使原初步设计难以实施。
2007年5月，矿方委托山西威德睦方煤矿设计咨询有限公司对《赵家梁矿井初步设计》进行了修改。
修改后的初步设计将矿井工业场地调整至铁路东侧，即在已有小煤矿井筒和工业场地的基础上进行改扩建；矿井设计生产能力不变；井下工作面数量及装备标准由一个高档普采面改为两个炮采面。
2007年10月，陕西省煤炭工业局以陕煤局发［2007］164号文对《赵家梁矿井初步设计（修改）》进行了批复，要求矿方委托科研院所对工作面矿压显现规律、三带划分和采煤方法进行研究。
在矿井采完5101、5102、5103工作面后，根据研究结果，采煤方法调整为高档普采或综合机械化采煤方法。
目前，赵家梁煤矿3-1煤层系统现已建成投产，3-1煤生产系统工业场地位于井田中部，已形成的井筒有主斜井、副斜井和回风斜井，均开凿至3-1煤层；5-2煤层生产系统是在赵家梁煤矿已有小井的基础上改建的，已形成井巷工程有主斜井（新建）、副斜井（改造）和管道斜井（利用原主斜井）。
二、本次设计的工业场地位置
如上所述，赵家梁煤矿现已形成3-1煤和5-2煤两套生产系统。
3-1煤层生产系统已建成投产，设计不再进行详细论述。
5-2煤生产系统是在赵家梁煤矿已有小煤矿井筒和工业场地的基础上进行改建，其中新建的主斜井和副斜井改造工程已竣工。
即5-2煤生产系统工业场地位置也已确定。
3-1煤和5-2煤生产系统已形成的工业场地位置见图2-3-1。
三、井田开拓方式
图2-3-1工业场地位置图
㈠井田开拓方式确定的原则
1.3-1煤层生产系统已建成投产，设计生产能力0.30Mt/a，3-1煤层采完结束后再开采4-2上煤层；5-2煤层系统设计生产能力1.20Mt/a，开采5-2煤层。
2.5-2煤层系统是在已有小煤矿的基础上改建的，在充分利用已有井巷工程及地面建构筑物的基础上，应力求开拓方式简单。
3.矿井提升、运输、通风、排水等主要系统简单合理，环节少、效率高，便于实现自动化控制、集中管理。
4.利于首采区选择在构造简单、储量丰富、控制程度高的区域，确保矿井建成后尽快达产、稳产。
㈡井筒方案的确定
本井田煤层埋藏浅，水文地质条件简单，主、副井筒均已形成，故设计采用斜井开拓方式。
㈢5-2煤层开拓方案
由于5-2煤层生产系统是在已有小煤矿的基础上改建的，原小煤矿有三条井筒，分别为主斜井（下称原主斜井）、副斜井和回风立井；沿三条井筒方向井下已施工了约5000m的裸体煤巷。
另外，矿方已按照陕煤局发［2007］164号《陕西省煤炭工业局关于榆林市神府经济开发区赵家梁煤矿初步设计变更的批复》，完成了新建主斜井和副斜井改造等井巷工程施工。
综合上述情况，5-2煤层生产系统开拓方案具体内容为：
对已有井筒的合理利用与改造；在充分利用小煤矿已有巷道的基础上对5-2煤层进行合理的盘区划分与大巷布置。
具体方案阐述如下：
1.已有井筒利用及改造方案
5-2煤生产系统已有井筒分别为新建主斜井、副斜井、原主斜井和回风立井，利用及改造方案如下：
⑴新建主斜井
该井筒为新建井筒，现已竣工，井筒倾角13.5°，斜长124m，井筒净宽4000mm，净断面积14.2m2，井筒采用混凝土砌碹支护，掘进断面积为17.9m2。
设计该井筒仍作为主井，井筒内铺设钢绳芯带式输送机，承担5-2煤层生产系统原煤提升任务，并兼作进风及安全出口。
⑵副斜井
该井筒原为赵家梁煤矿已有小煤矿的副斜井，井筒倾角2～5.5°，斜长264m。
原副斜井井筒断面较小，为便于无轨胶轮机车辅助运输，矿方已将其断面刷大。
改造后的副斜井井筒，净宽5400mm，净断面积20.0m2，井筒采用混凝土砌碹支护，掘进断面积为26.8m2。
设计该井筒仍作为副斜井，井筒底板铺设300mm厚混凝土，以便于无轨胶轮车运行。
该井筒主要用于辅助运输和进风，兼作安全出口。
⑶原主斜井
该井筒原为赵家梁煤矿已有小煤矿的主斜井，井筒倾角4°，斜长209m，井筒净宽3000mm，净断面积8.0m2，井筒采用混凝土砌碹支护，掘进断面积为10.0m2。
经现场勘查，该井筒支护良好，混凝土井壁未出现明显的裂缝、脱落等现象。
经与矿方协商利用该井筒作为管子道斜井。
⑷回风立井
该井筒原为赵家梁煤矿已有小井的回风井，井筒直径3.0m，净断面积7.06m2，井筒垂深34m，采用混凝土支护，掘进断面积10.2m2。
因另选风井涉及到购地问题，根据矿方的意见，设计将该井筒作为5-2煤生产系统的初期回风井，后期在井田北部另开凿回风立井。
根据通风的要求，设计拟将该井筒直径刷大到4.0m，井筒净断面积达到12.6m2，井筒采用混凝土砌碹支护，掘进断面积16.6m2。
2.大巷布置及盘区划分
本井田西部为乌兰木伦河，东部脖牛川，井田中部有3-1煤工业场地和相对集中建设的8个焦化厂。
5-2煤层全井田分布，东西宽约4.5km，南北长约6.5km，煤层赋存稳定，倾角平缓（小于1°）。
5-2煤工业场地位于井田南西部，已形成井筒及井下巷道近东西向布置，原小煤矿采空区范围主要分布在已有井筒及井下巷道的南翼。
本着多作煤巷、少作岩巷的原则，设计井下巷道全部布置在煤层中。
根据5-2煤层分布范围和几何尺寸，沿井田中部南北向布置一组中央大巷（位于3-1煤层大巷下方，重叠布置）。
原小煤矿已有的回风巷改造后作为矿井初期回风煤门；主要运输巷改造后作为矿井辅助运输煤门。
在原小煤矿已有巷道的北侧，沿新建主斜井方向新开凿一条带式输送机煤门。
考虑到首采盘区的合理划分，带式输送机煤门施工1200m（其它三条巷道约1150m）后，折向（垂直于中央大巷方向）布置三条西翼大巷。
西翼大巷与中央大巷均为三条，分别为带式输送机大巷、辅助运输大巷和回风大巷。
大巷的间距除西翼带式输送机大巷与辅助运输大巷的间距为60m外，其余均为40m。
为便于巷道维护，大巷两侧各留50m的护巷煤柱。
5-2煤层回采工作面沿大巷条带式布置，不再考虑盘区巷道。
根据5-2煤层分布的几何尺寸，全井田共划分为三个盘区，盘区编号依次为51盘区、52盘区和53盘区。
51、53盘区为双翼开采盘区，52盘区为单翼开采盘区。
5-2煤层大巷布置及盘区划分详见图2-3-2、2-3-3。
四、水平划分
根据上述情况，5-2煤层生产系统设计一个开采水平，水平大巷均布置在5-2煤层。
根据实际接露的5-2煤层底板标高，主要开采水平标高为＋991.000m。
五、盘区划分及开采顺序
㈠盘区划分
影响盘区划分的主要因素有井田地质构造、煤层赋存条件、矿井生产规模及拟选择工作面装备标准与开采工艺等。
本井田煤层倾角小，井田内无断层，井田地质构造和煤层赋存条件对盘区划分的影响小。
根据上述煤层赋存情况以及矿井生产规模，盘区划分的单翼长度按工作面推进一年左右考虑较为适宜，即1.5～2.0km左右。
根据推荐的井田开拓方案，5-2煤划分了三个盘区，盘区编号分别为51、52和53盘区共划分为三个盘区。
2.盘区接续
根据上述盘区划分，本矿井首采区应布置在煤层赋存条件较好，且初期工程量较少的地方，即51盘区。
整个井田内盘区接续由近及远进行开采，接续顺序为51盘区、52盘区、53盘区。
盘区开采计划见表2-3-1。
图2-3-25-2煤层大巷布置及盘区划分平面图
图2-3-35-2煤层大巷布置及盘区划分剖面图
表2-3-1盘区开采计划表
盘区
编号
保有资源/储量
（Mt）
设计可采储量（Mt）
生产
能力
（Mt）
服务
年限
（a）
开采计划
0510152025
51
21.37
13.42
1.20
8.0
8.0
52
13.60
8.91
1.20
5.3
13.3
53
27.17
13.01
1.20
7.7
21.0
合计
62.14
35.34
1.20
21.0
21.0
第四节井筒
5-2煤层生产系统建成投产时，共有四条井筒，分别为主斜井、副斜井、管子井（原主斜井）和回风立井。
根据工业场地总平面布置的要求，设计对三条斜井的井口位置和标高作了相应的调整；根据通风的要求，扩大了回风立井的断面。
分述如下：
1.主斜井
井口坐标X＝4328495.692m，Y＝37447415.756m，井口底板标高+1020.469m，井底标高+991.552m，井筒倾角13.5°，斜长124m。
井筒内铺设带宽1000mm钢绳芯阻燃型带式输送机，敷设压风、井下消防洒水管路和供电、通讯、照明电缆，设行人台阶。
井筒净宽4000mm，净断面积14.2m2，井筒采用混凝土砌碹支护，掘进断面积17.9m2。
主斜井主要承担井下煤炭提升任务，兼进风和安全出口。
2.副斜井
井口坐标X=4328391.565，Y=37447370.728，井口底板标高+1011.641m，井底标高+996.500m，井筒倾角2～5.5°，斜长264m。
井筒净宽5400mm，净断面积20.0m2，井筒采用混凝土支护，掘进断面积为26.8m2，为了满足胶轮车在井筒内的运行，井筒内底板铺设300mm厚混凝土。
副斜井担负全矿井的辅助运输和主要进风任务，兼作安全出口。
3.管子井
井口坐标X=4328425.510m，Y=37447364.420m，井口底板标高+1014.000m，井底标高＋1004.983，井筒倾角4°～10°，斜长209m。
井筒内敷设主排水管路，井筒净宽3000mm，净断面积8.0m2，井筒采用混凝土砌碹支护，掘进断面积10.2m2。
该井筒原为小煤矿主斜井，设计利用该井筒作为管道斜井，兼作安全出口。
4.回风立井
井口坐标X＝4328358.280m，Y=37447373.396，井口底板标高+1025.000m，井底标高+990.865m，井筒直径4000mm，净断面积12.6m2，井筒垂深34m，采用混凝土砌碹支护，掘进断面积16.6m2。
该井筒主要用于5-2煤层系统前期的回风任务，后期在井田北部另开凿回风立井。
主斜井、副斜井、管子井和回风立井断面布置见图2-4-1～4。
井筒特征见表2-4-1。
表2-4-1 井筒特征表
序号
井筒特征
单位
井筒名称
备注
主斜井
副斜井
回风立井
管子井
1
井口
坐标
纬距（X）
m
4328495.692
4328391.565
4328358.280
4328425.510
经距（Y）
m
37447415.756
37447370.728
37447373.396
37447364.42
井口标高（Z）
m
+1020.469
+1011.6
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