牛马司煤矿西洋江煤柱设计说明书.docx

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牛马司煤矿西洋江煤柱设计说明书

前言…………………………………………………………5

第一章采区概况及地质特征………………………………8

第一节采区概况…………………………………………8

第二节采区地质特征……………………………………9

第二章采区布置……………………………………………16

第一节采区境界及储量…………………………………16

第二节采区生产能力及服务年限………………………17

第三节采区开拓布置及采煤方法………………………18

第四节采区通风…………………………………………27

第三章矿井提升、排水、压风设备………………………35

第一节提升设备…………………………………………35

第二节排水设备…………………………………………42

第三节压风设备…………………………………………47

第四节消尘洒水管………………………………………50

第四章供电、控制、信号及通信…………………………51

第一节供电电源…………………………………………51

第二节电力负荷及主要指标……………………………51

第三节供电系统…………………………………………52

第四节主要设备控制……………………………………54

第五节安全监控系统……………………………………55

第六节信号、通讯………………………………………56

第七节照明、接地………………………………………56

第五章安全及环保…………………………………………58

第一节瓦斯防治措施……………………………………58

第二节瓦斯抽放…………………………………………59

第三节顶板管理…………………………………………70

第四节防治水……………………………………………71

第五节防灭火及设施……………………………………72

第六节采区防尘、防爆及隔爆…………………………73

第六章技术经济……………………………………………74

第一节劳动定员及劳动生产率…………………………74

第二节采区井巷工程量及工程进度……………………75

第三节投资概算…………………………………………76

附图目录

1、412采区煤系地层综合柱状图

2、412采区3线地质剖面图

3、412采区14线地质剖面图

4、巷道布置平面图

5、巷道布置剖面图

6、设备布置图

7、通风系统图

8、避灾路线图

9、采区投产时瓦斯抽放管路布置和安全监测监控探头布置图

10、安全监控系统图

11、供电系统图

12、回采工作面及煤巷掘进瓦斯抽放钻孔布置图

13、石门揭煤瓦斯抽放钻孔布置图

14、水井头矿井412采区设计井巷工程施工进度图

西洋江煤柱开采设计方案

一、西洋江煤柱概况：

随着邵东至邵阳铁路干线改道，牛马司矿业有限公司西洋江煤柱现可解冻开发。

根据该区域的煤层赋存情况和地质构造，决定将对西洋江煤柱划分三块进行设计开发。

以断层FEW151（H=150m）为界，西南划归斗米山矿，东北面以牛马司向斜为界，东面划归水井头矿，北面划归铁箕山矿，矿井边界留50m保安煤柱。

1、西洋江煤柱位置和范围：

西洋江煤柱位置及范围

位置及范围

水平

3

翼

斗矿西北翼水矿西翼铁矿西翼

系（组）

龙潭

煤层

2煤

东至

水井头矿立交桥煤柱及斗米山矿312采区边界

南至

斗米山矿322和312采区边界

西至

斗米山矿F1108断层

北至

铁箕山矿322和442采区边界

上限标高

-180

下限标高

-440

地面标高

238~252

走向长

720

倾向长

700

面积

504000m2

2、西洋江煤柱采区地质特征

（一）、地层：

（1）、第四系：

由黄色、灰褐色粘土，砂质粘土组成,厚2～10.10m，平均4.63m。

（2）、三叠系大冶组：

为大冶灰岩，浅灰色～灰色薄层状石灰岩，水平层理，上部夹深灰色泥质灰岩、及深灰色薄层状灰岩、节理、裂隙较发育，一般被方解石充填，厚14.67～530.04m，平均330.86m。

3、上二叠系大隆组：

硅质灰岩，灰黑色～黑色硅质灰岩及黑色泥岩组成，节理发育，产腕足类动物化石，厚45.64～109.67m，平均73.71m。

（3）、龙潭组上段（含煤地层）

黑色泥岩：

深灰～灰黑色泥岩、块状、底部为磷片状，上部含大量黄铁矿星粒，含丰富的双壳类化石，厚10.65～33.98m，平均17.08m。

1煤：

黑色半亮型，不稳定，厚0.25～0.66m，平均0.49m。

砂质泥岩：

深灰～灰黑色砂质泥岩，薄～中厚层状，厚0～1.48m。

平均0.48m。

砂岩：

灰～灰白色中粗粒砂岩，中厚～厚层状，成分主要为长石、石英、云母次之，波状层理。

厚18.91～32.77m，平均23.72m。

砂质泥岩：

深灰～灰黑色砂质泥岩，水平层理，含丰富植物化石，厚0～2.38m，平均0.73m。

2煤：

黑色半亮型，条带状结构，为主采煤层，厚0.78～2.18m，平均2.0m。

砂岩：

灰白色中厚层状中粗粒砂岩，顶部有0～0.5m砂质泥岩，厚4.44～8.41m，平均6.34m。

砂质泥岩：

深灰色～灰黑色砂质泥岩，产动物化石，厚0.35～9.6m，平均5.05m。

3煤：

黑色半亮型，极不稳定，厚0～0.36m，平均0.10m。

中粒砂岩：

灰白色中粒砂岩，中厚层状，平行层理，厚1.25～6.5m，平均3.43m。

细砂岩：

灰白色细粒砂岩，薄～中厚层状，厚0.8～3.57m，平均2.71m。

砂质泥岩：

灰～灰黑色薄层状，水平层理，厚0.35～8.7m，平均4.16m。

4煤：

黑色半亮型，不稳定，厚0～0.50m，平均0.40m。

中粒砂岩：

灰白色，中厚层状中粒砂岩。

厚2～9.32m，平均5.43m。

砂质泥岩：

深灰色砂质泥岩，水平层理，厚0～2.93m，平均1.07m。

砂质泥岩夹粉砂岩：

灰黑色砂质泥岩夹粉砂岩，含菱铁矿结核，厚1.59～11.59m，平均5.89m。

5煤：

黑色半亮型，层位及厚度较稳定，厚0.04～0.53m，平均0.50m。

细砂岩：

灰～灰白色中细粒砂岩，中厚层状，厚0～6.81m，平均2.48m。

砂质泥岩：

深灰～灰黑色，靠近6煤处有一层黄白色粘土为6煤标志层，厚0～7.23m，平均4.42m。

6煤：

黑色半亮型，不稳定，厚0～0.3m，平均0.2m。

细砂岩：

灰白色中厚层状中细粒砂岩，水平层理，厚3.3～13.49m，平均10.25m。

砂质泥岩：

灰黑色薄层状，水平层理（随7煤而一同缺失）厚0.24～7.0m，平均3.76m。

7煤：

黑色、暗淡型，不稳定（东翼大部分缺失），厚0～0.1m，平均0.05m。

中粗粒砂岩：

灰白色、厚～中厚层状，中～粗粒砂岩，成份以长石石英为主，云母次之似波状层理，厚8～25.36m，平均23.25m。

（3）、龙潭组下段（不含煤段）

岩性由细砂岩与砂质泥岩组成，灰黑色薄层状夹薄层细砂岩，含黄铁矿结核，厚140m。

（二）、构造

本区域处在牛马司向斜和南部，轴向N45°E，西北翼走向N10°E至N30°E，倾向东南，倾角25°至30°；东南翼走向S40°W~S60°W,倾向北西，倾角30°~40°.该区断层发育有三组，一组为北西向，落差8~15m，沿煤层倾向断层为正断层；另一组为S70°E，主要有F151断层落差40~150m，还有一组在邻近的斗米山矿322采区揭露，为北东向沿煤层发育的断层，落差1~6m，时常连续出现。

（三）、煤层及煤质

（1）、煤层

本区煤层处在牛马司向斜轴部，东南翼煤层倾角为24~45°，一般38°,西北翼煤层倾角为20~40°,一般25°,向斜轴部倾角10~15°。

根据斗、水两矿邻近开采实见煤厚和区内地质勘探钻孔见煤厚，西洋江桥煤柱煤层厚为0.76~3.5m,平均厚2.0m,为较稳定煤层，煤层结构简单。

（2）、煤质

2煤层为黑色具玻璃光泽，多带状结构、易燃；煤层类型属半亮型、低硫、低磷、低灰分的优质主焦煤。

2煤层工业指标见下表：

指标

煤层

M

（%）

A

（%）

V

（%）

S

（%）

P

（%）

Q

（MJ/kg）

Y

（mm）

工业牌号

2

1.03

7.45

22.75

0.94

0.006

34.9

11～29

JM

（四）、瓦斯、煤尘和煤层自燃：

（1）、瓦斯：

本区有煤与瓦斯突出，在水井头矿-360水平大巷突出4次，最大一次突出煤206吨、瓦斯1459m3;

（2）、煤尘：

煤尘爆炸指数为20.97%，煤层具有爆炸性；

（3）、煤层自燃：

煤层有自燃性，铁矿222、322采区发生5次发火，发火期3~6个月，水矿曾发生2次发火，发火期为3~4个月；

（五）、水文地质

根据该区水文地质条件及上部开采水情并结合原预计的涌水量。

西洋江桥煤柱，大部分处在牛马司向斜西北翼，煤层下伏为隔水层，上伏地层有红层含水层，并有西洋江切割含水层，水文地质条件中等，最大涌水量：

45m3/小时，正常涌水量：

30m3/小时。

充水因素：

①老塘水，②西洋江河水补给红层含水会渗入井下，③红层含水层通过采空区导水裂隙带流入采区。

威胁程度：

开采时由于有含水层，含水层上部有西洋江切割，加至浅部废弃小煤窑穿红层含水层与煤柱上部老空区穿通，给煤柱开采带来威胁。

（6）西洋江煤柱储量：

西洋江桥煤柱的储量计算范围，西北上限-180m，南东上限-360m，西南至斗米山矿煤柱边界线，北东至铁箕山矿煤柱边界线。

地质储量为154.0万吨（其中斗米山30.3万T，水井头13.4万T，铁箕山101.2万T，三矿隔离煤柱9.1万T），可采储量为115.9万吨。

二、方案设计和比较：

1、方案设计：

（一．）、斗米山矿西洋江煤柱设计方案：

方案Ⅰ:

1、延深三条下山开采,第一条下山是将原轨道下山从-350m水平延伸至-410m水平做为行人、管缆下山，在-300m水平开掘回风下山至-410m水平，在-300m水平开掘轨道下山至-410m水平，另在-300m水平掘进回风上山与-250m水平联通做为总回风巷，在322回风下山与322回风上山之间掘一条配风上山20m与配风平巷40m，用于3222回风。

2、采区内设四个区段。

第一区段为：

-250m∽-300m；第二区段为：

-300m∽-350m；第三区段为：

-350m∽-390m；第四区段为：

-400m∽-410m。

3、设计工程总量为2727m，其中开拓工程量为2177m，准备工程量为550m（见后附表）。

4、工程经费概算

工程采用锚、网、喷联合支护形式，如果压力大，则采取压钢带和注浆加固措施。

设计工程总量为2727米，按4600元/米（材料费用和掘巷工资费用）估算，共需投资12544200元。

5、技术比较：

（1）优点：

①、采用三条下山开采，有利于采区安全、生产管理。

②、采区通风系统稳定，便于区段通风管理。

③、采用原轨道下山作为回风下山，人行管缆下山和轨道下山布设在-300m水平大巷进风侧。

④、延深现轨道下山-410提升运输、施工都比较方便。

（2）缺点

　①、-300m水平布设回风通道及回风上山时，岩石层位在Ⅳ煤底板中，围岩比较破碎，施工难度大。

②、延深322轨道下山作为回风井，会影响生产。

③、-350以下回风井延升难度大，岩石层位不好，巷道维护工程量大，同时在延深期间，-350水平必须停产，不利生产。

斗米山矿第1方案开拓工程量表

（1）

序号

巷道名称

单位

工程量

备注

1

322-300回风通道

m

20

2

322回风下山

m

100

3

322-250回风通道

m

20

4

322回风下山-300m上车场

m

80

5

322回风下山绞车房及绳道

m

10

6

322回风下山信号室

m

2

7

322回风下山

m

234

8

322轨道下山-300上车场

m

120

9

322轨道下山绞车房、通道、变电所

m

125

10

322轨道下山绞车房

m

8

11

322轨道下山绞车绳道

m

30

12

322轨道下山信号室

m

2

13

322轨道下山

m

256

14

322人行、管缆下山

m

166

15

-390甩车道

m

20

16

-390车场

m

90

17

-390回风下车场

m

20

18

-390回风通道

m

60

19

-390信号室

m

2

20

-390行人通道

m

80

21

-390候车室

m

30

22

322-410车场

m

60

23

322-410行人通道

m

50

-410行人、管缆下车场

m

20

24

-410水泵房

m

30

25

-410内水仓

m

60

26

-410外水仓

m

80

27

-410候车室

m

40

2

322配风上山及平巷

m

60

合计

m

2177

斗米山矿第1方案准备工程量表

（1）

序号

巷道名称

单位

工程量

备注

1

3224底板运道

m

140

2

3224回风石门

m

60

3

3224石门装车场

m

60

4

3224岩石斗口

m

5

5

3226底板运道

m

140

6

3226回风石门

m

60

7

3226石门装车场

m

60

8

3226岩石斗口

m

5

合计

m

550

方案Ⅱ:

1、延深三条下山开采,第一条下山是从-350m运道内重新做绞车房通道、绞车房和下山至-410m水平做为回风下山，在-300m水平开掘行人、管缆下山至-410m水平，在-300m水平开掘轨道下山至-410m水平，另在-300m水平增掘回风上山与-250m水平联通做为3226工作面回风巷，在管缆井和回风井做回风通道。

2、采区内设四个区段。

第一区段为：

-250m∽-300m；第二区段为：

-300m∽-350m；第三区段为：

-350m∽-390m；第四区段为：

-390m∽-410m。

3、设计工程总量为2785m，其中开拓工程量为2185m，准备工程量为600m（见后附表）。

4、工程经费概算

工程采用锚、网、喷联合支护形式，如果压力大，则采取压钢带和注浆加固措施。

设计工程总量为2785米，按4600元/米（材料费用和掘巷工资费用）估算，共需投资12811000元。

5、技术比较：

（1）优点：

①、回风井改设在-350运道位置，有利于施工，同时能做到-350生产和延升两不误。

②、管缆井和轨道下山绞车房均布置在7煤底板层位，7煤底板层位为较稳定的砂岩，有利于绞车房和机电峒室的布置和施工，同时巷道维护费用较低

③、在-300水平增设了回风上山，利于3222及3224的回风。

（2）缺点:

　①、初期开拓工程量大；费用大。

斗米山矿第2方案开拓工程量表

序号

巷道名称

单位

工程量

备注

1

322回风下山

m

95

-300到-250

2

管缆井与回风井-300配风巷

m

24

3

322行人、管缆下山-300上车场

m

80

4

322行人、管缆下山绞车房及通道

m

10

5

322行人、管缆下山信号室

m

2

6

322行人、管缆下山

m

234

-300到-410

7

轨道井与回风井通道及轨道井变电所

m

135

8

322行人、管缆下山-350通道

m

20

9

-350管缆井与轨道井通道及管井车场

m

63

10

-390管井甩车场

m

20

11

-390管井与-390车场通道

m

42

12

-390管井与回风井通道及-390车场

m

72

13

-410管井下车场

m

20

14

-410泵房

m

40

15

-410内水仓

m

60

16

-410外水仓

m

80

17

-410水仓通道

m

125

18

-350回风井通道及上车场

m

60

19

-350回风井绞车房及绳道

m

9

20

-350回风井绞车房通道

m

15

21

-350至-410回风上山

m

120

22

-390回风下山甩车场

m

20

23

-410回风下山下车场

m

20

24

回风下山-390、-410信号室

m

4

25

322轨道下山-300上车场

m

80

26

322轨道下山绞车房

m

8

27

322轨道下山绞车房绳道

m

35

28

322轨道下山信号室

m

2

29

322轨道下山

m

234

-300-410

30

322轨道下山-350甩车道

m

20

31

322轨道下山-350车场

m

90

32

322轨道下山-350信号室

m

2

33

322轨道下山-390信号室

m

2

322轨道下山-390甩车道

m

20

322轨道下山-390车场

m

90

322轨道下山-410甩车道

m

20

322轨道下山-410车场

m

60

-410候车室

m

15

-410信号室

m

2

-410候车室通道

m

25

-390候车室

m

20

-390候车室通道

m

25

合计

m

2185

斗米山矿第2方案准备工程量表

序号

巷道名称

单位

工程量

备注

1

3224底板运道

m

100

2

3224回风石门

m

60

3

-390运输石门

m

120

4

-410运输石门

m

140

3226底板运道

m

120

3226回风石门

m

60

合计

m

600

三、斗米山矿西洋江煤柱设计方案比较：

①、总工程量：

方案2比方案1多58m工程量。

②、工程费用；方案2比方案1多26.68万元。

③、通风系统：

方案2比方案1好，人行、管缆下山和轨道下山布设在进风侧，采区内通风系统便于管理。

同时也便于3229工作面的回风。

④、方案1是-350以下回风井延升难度大，岩石层位不好，巷道维护工程量大，同时在延深期间，-350水平必须停产，不利生产。

⑤、方案2绞车房布置在7煤顶板层位，岩石层位稳定，而方案1、-410车场布置在3煤底板不稳定层位。

⑥、延深322轨道下山作为回风井，会影响生产。

通过以上比较，斗米山矿西洋江煤柱方案中，方案2优胜于方案1，因此本设计采用方案2。

（二．）、铁箕山矿西洋江煤柱设计方案：

方案Ⅰ:

（1）、在-200水平延深一条轨道下山至-300m水平，用于开采-300m水平以上煤柱，再在-300m水平-300西大巷延深三条下山开采-300m水平至-440m水平煤柱。

轨道下山和行人、管缆下山从-300m水平延深至-440m水平，回风下山从-300m水平延深至-400m水平。

（2）、采区内设五个区段，第一区段为：

-200m∽-250m；第二区段为：

-250m∽-300m；第三区段为：

-300m∽-350m；第四区段为：

-350m∽-400m；第五区段为：

-400m∽-440m。

（3）、设计工程总量为3680m，其中开拓工程量为2360m，准备工程量为1320m（见后附表）。

（4）、工程经费概算

工程采用锚、网、喷联合支护形式。

设计工程总量为3680米，按3500元/米（材料费用和掘巷工资费用）估算，共需投资12880000元。

（5）、技术比较：

（1）优点：

①、采用三条下山开采，有利于采区安全、生产管理。

②、采区通风系统较稳定，便于区段通风管理。

③、采区区段可两翼布置工作面，采区增产幅度大。

（2）缺点:

　①、初期工程量大，工程费用大。

　②、增加了一套提升系统设备、排水系统设备及工作人员。

③、采区投产后，增加了一套运输施工人员。

铁箕山矿第1方案开拓工程量表

（1）

序号

巷道名称

单位

工程量

备注

1

-250m~-300m水平回风下山

m

107

2

-300回风通道

m

30

3

242轨道下山-300车场

m

140

4

242轨道下山变电所

m

30

5

242轨道下山绞车房

m

8*8

长*宽

6

242轨道下山绞车房绳道

m

10

7

242轨道下山上车场信号室

m

2

8

342轨道下山（-300m~-440m）

m

330

26°　　

9

342行人、管缆下山-300上车场

m

60

10

342行人、管缆下山绞车房及绳道

m

8

11

342行人、管缆下山信号室

m

2

12

342行人、管缆下山

m

298

28°

13

342回风下山-300上车场

m

40

14

342回风下山绞车房及绳道

m

8

15

342回风下山信号室

m

2

16

342回风下山

m

213

28°

18

-400甩车道

m

30

19

-400车场

m

90

20

-400回风通道及车场

m

60

21

-400行人通道

m

40

22

-400候车室

m

30

23

-440车场

m

90

24

-440石门

m

10

25

-440行人通道

m

40

26

-440候车室

m

30

27

-440行人、管缆下车场

m

20

28

-440水泵房

m

20

29

-440内水仓

m

50

30

-440外水仓

m

80

31

-350甩车道

m

30

32

-350车场

m

90

33

-350行人道

m

40

34

-350回风通道及石门

m

90

35

-350候车室

m

30

36

-300西大巷

m

200

37

合计

m

2360

铁箕山矿第1方案准备工程量表

（1）

序号

巷道名称

单位

工程量

备注

1

2426回风石门-

m

40

2

2426石门

m

120

3