磨盘沟煤矿采煤方法专项设计.docx

磨盘沟煤矿采煤方法专项设计.docx

《磨盘沟煤矿采煤方法专项设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磨盘沟煤矿采煤方法专项设计.docx（95页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

磨盘沟煤矿采煤方法专项设计

新疆阜康市磨盘沟煤矿

放顶煤采煤方法专项设计

说

明

书

新疆阜康市磨盘沟煤矿

放顶煤采煤方法专项设计

说明书

工程规模：

9万吨/年

编制人：

张光钱

矿长：

高建江

总工：

李传高

前言

第1章井田概况及地质特征

第一节井田概况

第二节地质特征

第2章井田开拓

第一节井田境界及储量

第二节矿井设计生产能力及服务年限

第三节井田开拓

第四节井底车场及硐室

第3章采区布置及装备

第一节采煤方法

第二节采区布置

第三节回采工艺及设备配备

第四节顶板管理及支护、初次放顶

第4章工作面通风及安全技术措施

第一节概况

第二节矿井通风

第三节矿井通风计算及风量分配

第四节灾害预防及安全装备

第五章工作面供电

第一节井下供电负荷

第二节工作面供电系统

第三节接地及通讯

第5章主要设备与煤炭加工

第一节提升设备

第二节通风设备

第三节排水设备

第四节煤的加工利用

前言

阜康市磨盘沟煤矿位于阜康市正南10km，从阜康市区有可通行汽车的简易公路直达井田。

井田西侧有阜康市至水磨河旅游区沥青公路，从公路9km处正东侧有可通行汽车的3km简易公路直达井田。

井田距乌鲁木齐市76km，交通较便利，隶属阜康市管辖。

根据自治区批准的阜康市煤炭工业结构调整规划方案，将该矿改扩建为年生产能力为9万t/a的阜康市磨盘沟煤矿。

一、编制设计的依据

1、《煤炭工业小型矿井设计规定》、《煤矿安全规程》（2007版）。

2、昌吉州煤子【2008】190号：

关于“加强放顶煤开采安全管理”文件。

3、由新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队2004年10月提供的《新疆阜康市磨盘沟煤矿生产地质报告》；

4、2005年1月5日由新疆国土资源厅下发《新疆阜康市磨盘沟煤矿地质报告》矿产资源储量认定书（新国土资储认[2004]132号文件）；

5、新疆国土资源厅新国土资采划[2005]第069号批准的《划定矿区范围批复》；

6、新煤规发［2005］477号文批准的《关于阜康市磨盘沟煤矿技改立项的审查意见》；

7、新疆维吾尔自治区经济贸易委员会新经贸投资函[2005]413号文，《关于阜康市磨盘沟煤矿技术改造项目立项的批复》；

8、矿井主要实测图纸及现有采选设备清单。

第一章井田概况及地质特征

第一节井田概况

一、交通位置

阜康市磨盘沟煤矿位于阜康市正南10km，从阜康市区有可通行汽车的简易公路直达井田。

井田西侧有阜康市至水磨河旅游区沥青公路，从公路9km处正东侧有可通行汽车的3km简易公路直达井田。

井田距乌鲁木齐市76km，交通较便利，该矿行政区划隶属阜康市管辖。

（详见交通位置图）。

井田西起65线西0.4km，向东1000km为井田东界，北起F1阜康逆掩断裂北0.12km，向南1km为南界。

井田东西长1.404km，南北宽0.712km。

该区属山区，无常年流水河流。

根据新国土资采划[2005]第069号“划定矿区范围批复”，批准该矿矿区范围由4个拐点圈定，开采深度由897m至420m标高，矿区面积约1.0km2。

矿区范围坐标表

表1-1-1

拐点

X

Y

S1

4884312.00

29579850.00

S2

4884312.00

29581254.00

S3

4883600.00

29581254.00

S4

4883600.00

29579850.00

二、地形地势

井田属博格达多山北麓低山地带，地势具东高西低，南高北低之趋势。

一般海拔在830～1000m左右，“V”字形沟谷在井田内较发育。

三、气象及地震

井田所处地区属大陆性干旱—半干旱气候，据阜康市气象站资料，最大年降水量337.2mm，年蒸发量约为年降水量的5倍，为1659.4mm。

井田所处地区夏季炎热，冬季寒冷，最高气温41.5℃；最低气温-37℃，昼夜温差10℃左右。

春、秋两季为风季，春季多为南风和西南风，秋季多为西北风，风力一般为3～5级，最大为8级。

通常初霜在9月底，10月下旬结冻，翌年3月中旬解冻，结冰期150天左右。

积雪最大厚度38cm。

最大冻土深度202cm，一般为120～130cm。

据自治地震局资料，井田抗震设防烈度7度，井田内工业与民用建筑设计基本地震加速度为0.15。

四、矿区经济概况

阜康市历史上就是经济、文化、交通较为发达的地区，人口较为稠密，居民有回族、维吾尔族、蒙古族、哈萨克族、汉族等，主要从事农业、牧业、采矿业及商业，有煤矿、耐火材料厂、火电厂等。

该矿区是阜康市主要经济区。

近年来大规模的准东油田勘探开发又给本区注入了新活力本地区经济快速增长。

区内一切生产及生活物质主要靠区外供应。

五、矿区水、电来源及通讯情况

水源：

在矿区西侧2km处有水磨河有常年溪水径流。

水源是天山融化的雪水,春夏两季流量较大，冬秋季水量减少，年平均流量为0.67m3/s。

水质清洁纯净，可供生产、生活用水。

该矿目前采用汽车拉水，建议采用建加压站和铺设管路，直接向矿区供水（业主同意取水样化验后，作专项设计，另立专项资金）。

电源：

该矿为双回电源线路。

第一电源引自110KV阜康变电所，供电线路距离为7.4km，导线线径为LGJ-3×70mm2，电压等级为10kV。

第二电源引自35KV三宫变电所，导线线径为LGJ-3×95mm2，电压等级为10kV。

通讯：

该矿地面目前对外通讯系统，设计选用移动电话实现该矿对外联系。

第二节地质特征

一、区域地质

（一）区域地层

区域内出露的地层主要由古生界二叠系，中生界侏罗系、白垩系及新生界第四系。

详见区域地层表。

区域地层简表

表1-2-1

地层单位

地层厚度（m）及接触关系

岩性特征、古生物组合

界

系

统

地方性地层名称

符号

新生界

第四系

Q

0-317

冰积、洪积、风积及化学沉积、亚砂土、砂砾石、砾石等。

中生界

白垩系

上统

东沟给

K2d

75.7

上部为河流相，灰棕色、红褐色砂质泥岩，含有石膏脉。

下部为红色、灰色砾石。

下统

吐谷鲁群

K2tg

1100-1210

浅湖相褐红、灰红色、灰绿色砂质泥岩与粉砂岩，底部有暗红色状砾岩，砾石成份复杂，由变质岩块、灰岩、砂岩组成。

角砾。

。

侏罗系

上统

喀拉扎组

J1K

123-224

河流相灰褐色砂砾岩，灰黄色或紫红色粉砂岩，交错层理发育，含铁质结核，风化面呈孔洞及蜂窝状结构。

齐古组

J1q

535-724

河湖相紫红色、砖红色砂质泥岩，夹灰绿色薄层砂岩及少量的凝灰岩，含脊椎化石。

中统

头屯河组

J2t

380-5743

河湖相，杂色，条带状泥岩、砂质泥岩，灰绿色砂岩和砾岩组成，含有植物化石。

西山窑组

J2x

379-598

本区主要含煤地层之一，上段岩性为浅湖相灰绿色—灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、炭质泥岩，中部夹薄层状菱铁矿，含有煤层或煤线。

厚约239-458m，下段以沼泽相灰、深灰色粉砂岩、细砂岩互层为主，夹有菱铁矿透镜体，厚约140m。

本区主要煤层或赋存于本段上部，煤层附近富含植物化石。

下统

三工河组

J1s

516-715

上部为黄绿砂石、灰黄色粉砂岩与砂质泥岩互层，夹炭质泥岩及煤线，含有植物化石，为滨湖相沉积，下部有2-3层灰、灰白色砂砾岩夹粉砂岩和泥岩及煤线。

八道湾组

J1b

340-410

本区主要含煤地层之一，为湖沼相灰绿色、黄绿色砂岩、粉砂岩、泥岩组成，含煤层8-18层，与下伏地层整合接触，化石：

Ferganoconchaelongata,coniopteris。

晚古生界

二叠系

上统

上芨芨槽群

P2jj

1536-1800

为本区出露最老的地层，为海陆交互灰绿色砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、黑色泥岩、炭质泥岩及褐黑色油页岩，并夹有灰色-灰黑色白云质灰岩、薄层泥灰岩、滨海相的灰绿色砂岩，凝灰质砂岩较发育，可见有前积收敛交错层理，板状、斜状交错层理，粉砂岩中可见一些对称波浪痕和干涉波痕，泥岩中水平层理发育。

（二）区域构造

大地构造位于天山～兴蒙褶皱系一级构造单元下的二级构造单元天山褶皱带北部中央部位。

该褶皱带北以准噶尔凹陷接壤，南以博罗科努～阿其库都克超岩石圈断裂为界，呈近东西向展布，南北宽约200km，这是自早古生代开始，历经华力西、印支、燕山及喜马拉雅构造运动，形成了一系列北西西向，近东西向北东东向的断裂、褶皱及山间盆地。

其断裂主要为压性，褶皱均以复式背斜形式展现，东部构造形迹呈波浪起伏。

区域构造包括北天山褶皱两个次一级构造，即三级构造单元乌鲁木齐山前凹陷及博格多背斜。

二、井田地质

（一）井田地层

井田内分布的地层有侏罗系下统八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）、

第四系全新统（Q4）及烧变岩，细述如下：

1、侏罗系下统三工河组（J1s）

分布于井田南部，由灰白色巨厚层状的砂砾岩及灰绿色的粉砂岩、灰色细砂岩组成，夹薄层的炭质泥岩，区内出露不全。

距邻区资料，上部为黄绿色砂岩、灰黄色粉砂岩与砂质泥岩互层，夹炭质泥岩及煤线，含有植物化石，为滨湖相沉积。

下部有2-3层灰黄、灰白色砂砾岩夹粉砂岩及煤线。

夹薄层炭质泥岩，厚约436m，与下伏八道湾组整合接触。

2、侏罗系下统八道湾组（J1b）

岩性主要以湖泊相、河流相、泥岩沼泽相的灰色、灰黑色、灰绿色、灰黄色粉砂岩、细砂岩、泥岩、灰白色中、粗粒砂岩及煤层组成，含植物化石及瓣鳃类化石，区内出露不全，区内可见厚度249m，距邻区资料，地层平均厚920m，含煤33层，以区域上广泛发育的25号煤层顶部一套河流相灰白色中、粗粒砂岩作为旋回的起点把八道湾组分为两段即下段大浦沟段、上段碱泉子段。

各段特征如下：

大浦沟段含煤25-33号，9个煤层，其中可采煤层3个煤层（组），地层平均厚411m。

碱泉子段含煤1-24号，24个煤层，其中可采煤层11个煤层（组），地层平均厚509m。

井田内含煤段为碱泉子段，14-15、19-21煤层为主采煤层。

3、第四系全新统（Q4）

分布于沟底，北部大山顶及半山坡处。

沟底及山顶为土灰色亚砂土。

山坡处均为风化岩石碎块及砂土层混杂构成，一般厚为4m，最厚处达8m。

4、烧变岩

沿东西向呈带状分布于65线两侧，为砖红色、黄色及白色，裂隙发育，坚硬，常形成秃立的山脊，南北宽约300m，14-15、19-21号煤产生的烧变岩带向西延伸长，向东延伸短。

井田外北部、F1断层下盘有下第三系地层（E）出露，主要以河流相、湖泊相的褐红色、紫红色、浅红色的粉砂岩、细砂岩组成，夹中、粗砂岩。

与侏罗系下统八道湾组（J1b）断层接触。

距邻区资料，地层平均厚600m。

（二）构造

井田位于水磨河东侧，阜康向斜北翼，呈一向南倾斜的单斜构造，地层走向近东西向，在70°～90°之间，地层倾角由西向东略为变陡，在48°～54°之间。

北部有F1推覆断裂（阜康逆掩断裂）分布于井田北部。

为一区域性控煤构造，控制煤系地层的北部边界，全长约70km，断面南倾，具犁式构造特征。

地表倾角较大，约45°～55°，深部渐缓，约18°～40°，走向近于东西，具波状起伏，地表为构造角砾岩、破碎带分布于断层两侧，宽约10～50m，《准南煤田白杨河—四工河普查报告》对F1推覆断裂已进行了区域性控制。

井田内上盘出露地层有侏罗系、第三系、第四系；下盘出露地层有第三系、第四系，该断层对煤系地层有较大破坏作用。

该断层由井田内的65-1、65-10、66-1号钻孔及井田外69-12、69-13号钻孔控制。

三、煤层

1、含煤地层及含煤性

井田内含煤3层（自上而下编为10-13、14-15、19-21号），平均煤层总厚度约24m，含煤系数9.6%。

14-15、19-21号煤层2层煤层在井田内为可采煤层，全区可采，层位稳定。

3层煤层走向近东西向，在70°～90°之间，地层倾角由西向东略为变陡，在48°～54°之间。

煤层厚度、间距均有较大变化。

2、可采煤层

井田内发育的14-15、19-21号煤层2层煤层在井田内为可采煤层。

14-15、19-21号煤层其厚度、结构在走向上和倾向上虽有变化，但变化规律明显，属较稳定型。

现分述如下：

14-15号煤：

特厚煤层，在井田内其结构基本稳定，无大的变化，其厚度有较大的变化。

煤层可采厚度从65线～66线～69线由23.43m～5.69m～0.37m，逐渐变小，煤层厚度不稳定，结构简单，夹矸0-1层，顶板岩性为粉砂岩，底板岩性均为粉砂岩。

19-21号煤：

特厚煤层，在井田内其结构基本稳定，无大的变化，其厚度有较大的变化。

煤层可采厚度从65线～66线～69线由11.05m～4.95m～0.09m，逐渐变小，煤层厚度不稳定，结构简单，夹矸0-1层，顶、底板岩性均为粉砂岩。

14-15号煤层与19-21号煤层间距65线～66线～69线由4.11m～6.71m～20.28m，逐渐变大。

14-15、19-21号煤产生的烧变岩带，沿东西向呈带状分布于65线两侧，为砖红色、黄色及白色，裂隙发育，坚硬，常形成秃立的山脊，南北宽约300m。

各煤层基本情况见下表1-2-2。

可采煤层特征表

表1-2-2

煤层

编号

煤层厚度（m）

层间距（m）

结构

夹矸层数

可采性

稳定性

倾角

（°）

视密度

（t/m3）

顶底板岩性

最小-最大

平均

最小-最大

平均

顶板

底板

14-15

2.75～23.43

13.00

4.11～20.28

9.46

基本稳定

0～1

可采

较稳定

39～52

1.3

粉砂岩

粉砂岩

19-21

2.48～11.05

6.77

基本稳定

0～1

可采

较稳定

40～52

1.27

粉砂岩

粉砂岩

四、煤质

1、煤的物理性质

井田内的煤为高等植物形成的腐植煤，其颜色为黑色，条痕为褐黑色，条带状结构，块状构造，参差状断口，煤的硬度较小，但比重较大，简易燃烧试验，煤易燃、烟浓、焰长，且熔融、膨胀。

2、煤岩特征

（1）宏观煤岩特征

宏观煤岩成分以亮煤为主，镜煤、丝炭、暗煤次之，宏观煤岩类型以半亮型煤为主。

（2）显微煤岩特征

根据镜下观察，区内的煤均由有机质和无机质组成，有机质总含量占94.20%～95.39%，无机质总含量占4.61%～5.8%。

3、化学性质、工艺性能及煤类

A、化学性质

（1）各煤层工业分析见表1-2-3。

各煤层原煤工业分析表

表1-2-3

化验项目

煤层编号

钻孔编号

Mad

%

Ad

%

Vdaf

%

14-15

66-1

1.69

7.27

46.10

65-1

1.39

7.46

44.20

19-21

69-13

1.39

28.43

42.29

66-1

1.61

6.36

54.88

65-1

1.29

24.20

43.50

由表知区内各煤层原煤：

水分（Mad）:

含量一般为1.29%～1.69%；

灰分（Ad）产率:

14-15号煤层为7.28%～7.46%，属低灰分煤。

19-21号煤层为6.36%～28.43%，属低—中灰分煤；

挥发分（Vdaf）产率一般为42.29%～54.88%，属中高～高挥发分煤。

（2）煤的元素分析

区内各煤层均属低变质气煤，且为（0-I）变质阶段，故各煤层同一元素的含量都较接近，一般碳（Cdaf）含量为80.95%～83.06%，氢含量为5.94%～6.70%，氮含量为1.27%～1.58%，氧加硫含量为9.64%～11.53%。

详见下表。

各煤层精煤元素分析表

表1-2-4

化验项目

煤层编号

钻孔编号

Cdaf

%

Hdaf

%

Ndaf

%

（O+S）daf

%

14-15

66-1

83.06

6.03

1.27

9.64

19-21

69-13

80.95

5.94

1.58

11.53

66-1

82.18

6.70

1.41

9.72

（3）有害组分硫、磷、氟、氯、砷见下表。

各煤层原煤有害组分硫、磷、氟、氯、砷分析表

表1-2-5

化验项目

煤层编号

钻孔

编号

St.d

（%）

Pd

（%）

Fad

（ug/g）

Cl.d

（%）

As.ad

（ug/g）

14-15

66-1

0.36

0.025

80.136

0.050

1

65-1

0.26

0.02

59.19

0.04

0.75

19-21

66-1

0.35

0.018

70.339

0.048

1.3

65-1

0.31

0.051

53

0.035

1

69-13

0.30

由表知各煤层原煤：

全硫（St.d）：

区内各煤层全硫含量为0.26%～0.36%，故属特低硫分煤，经测试各种硫，以硫化铁硫为主，有机硫次之，硫酸盐硫含量甚微。

煤中磷（Pd）：

14-15号煤层为0.02%～0.025%，属低磷煤。

19-21煤层为0.018%～0.051%，属低—中磷煤。

煤中氟（Fad）含量一般为53%～80.136ug/g。

氯（CL.d）：

含量一般为0.035%～0.050%。

砷（As.ad）:

含量一般为0.75%～1.3ug/g，含量均较低。

故区内的煤也是酿造和食品工业的较好燃料。

B、工艺性能

（1）发热量见下表。

各煤层原煤发热量分析表

表1-2-6

发热量

煤层号

钻孔编号

Qb.d

（MJ/kg）

Qb.daf

（MJ/kg）

14-15

66-1

31.82

34.31

65-1

31.17

33.69

19-21

66-1

32.48

34.70

65-1

25.47

29.66

69-13

22.56

31.48

由表知各煤层原煤发热量（Qb.d）一般为22.56～32.48MJ/kg；（Qb.daf）一般为29.66～34.70MJ/kg，依据国家煤炭发热量分级（GB/T1522.3-94），一般属高—特高热值煤。

（2）煤的灰成分、灰融熔性见下表。

各煤层灰成分、灰熔融性分析表

表1-2-7

项目

煤层号

煤灰熔融性℃

DT

ST

HT

FT

SiO2

Fe2O3

Al2O3

CaO

MgO

SO2

TiO2

14-15

1272.5

1307.9

1313.4

1321.6

29.14

11.51

12.66

25.14

11.00

5.92

0.98

19-21

＞1358

＞1328

＞1333

＞1351

21.44

18.47

6.21

33.87

10.40

7.40

1.39

灰成分：

区内各煤层的煤灰中一般含二氧化硅（SiO2）为21.44%～29.14%，三氧化二铁（Fe2O3）为11.51%～18.47%，三氧化二铝（AL2O3）为6.21%～12.66%，氧化钙（CaO）为25.14%～33.87%，氧化镁（MgO）为10.40%～11.00%，三氧化硫（SO3）为5.92%～7.400%，二氧化钛（TiO2）为0.98%～1.39%。

灰熔融性：

由于各煤层灰成分中二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（AL2O3）、氧化钙（CaO）等各种成份的含量相对较高，故煤层灰熔融性较高，煤层一般灰熔融性软化温度（ST）为1307.9～1328℃，属高熔灰分煤。

（3）低温干馏

各煤层低温干馏分析表（平均值）

表1-2-8

项目

煤层号

低温干馏

Tar.ad

Water.ad

CRad

Cas.ad

14-15

6.85

52.91

5.03

22.89

区内14-15号煤层做低温干馏测试，其焦油（Tar.ad）产率为6.85%，总水分（Water.ad）含量为52.91%，半焦油（CRad）产率为5.03%，煤气与损失（Gas.ad）为22.89%，故属含油煤。

C、煤类

区内各煤层粘结指数均较高，一般为36～92.68，精煤挥发分一般为41.93%～54.97%，依据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86），14-15、19-21号煤层为气煤（43-45QM）,详见下表：

各煤层精煤挥发分、粘结指数分析表

表1-2-9

化验项目

煤层号

钻孔编号

Vdaf

%

粘结指数

（G）

煤类

14-15

66-1

45.98

92.68

45QM

65-1

43.06

67.37

45QM

19-21

69-13

43.27

83

45QM

66-1

54.67

90.37

45QM

65-1

41.93

36

43QM

4、可选性

井田内的煤未进行筛分浮沉试验，现根据理论精煤回收率分析：

14-15、19-21号煤层精煤回收率一般为54.7%～85.06%，均属良—优等。

5、煤的风化

井田内煤层的浅部，无采空区，且为古火区，斜井中未见煤，未采集风化煤样。

根据临近煤矿开采的实际情况，井田内煤层风化深度为垂深20m比较适宜。

6、煤的工业分析

区内的煤为低变质烟煤，其变质阶段为（0-I）阶，煤类为气煤（43-45QM）,煤质为低灰—中灰，特低硫，低磷—中磷，中高—高挥发分，高—特高热值煤，含油煤，煤层灰熔融性为高熔灰分的煤，是较好的火力发电用煤，良好的工业锅炉民用之燃料，由于有害组分含量较低，也是酿造和食品工业的较好燃料。

五、水文地质条件

（一）区域水文地质概况

1、概况

区域位于博格多山北麓低山丘陵地带，区域地势西北低，东南高，海拔532～1258m。

属博格多山水系的数条河流切割山脉横穿煤系地层，大都垂直山脉与地层走向，呈近南北向发育。

自西向东主要有水磨河、三工河、四工河，均发育于博格多山北坡，源为融雪水、雨洪水、裂隙泉水。

水磨河年平均流量0.76m3/s，年总迳流量269.61万m3，流量较稳定；三工河年平均流量1.346m3/s，年总迳流量654.61万m3，最大流量50m3/s，（1978.7）；四工河年平均流量0.88mm3/s，年迳流量320.47万m3，最大流量130m3/s（1998.7）。

上述地表水流经区域，含煤岩系，松散岩类孔隙含水岩系，依据各自渗透性能而承受补给。

构成区域地下水的主要补给源，补给相对充分期为融雪、雨洪期，补给部位为地表迳流切割部分。

因区内地形坡度较大，基岩含水空间不甚发育，雨洪水多急速流过，补给有限。

第四系松散岩类砂砾石层渗透性能较好，山区冰雪融水及降水汇集沟谷，以河流形式注入谷地，补给松散层而富含孔隙水，因其多分布于河谷、沟谷，受范围所限，补给面积有限。

区域具明显的大陆性干旱～半干旱气候特征，蒸发强列而降水稀少，年蒸发量远大于同期降水量。

因此，大气降水对地下水的补给微弱，其直接渗入补给仅限于采空塌陷区及烧变岩含水带。

区域内呈东西向条带状分布的烧变岩含水带，系煤层自然岩石烘烤烧变而形成，具大空隙、裂隙、节理，形成地下水赋存和运移的良好空间，不仅接受大气降水的补给，且与地表水有着直接联系而富含孔隙、裂隙水。

2、区域主要含水层

（1）