芦溪县金山煤矿+7m水平延深设计方案.docx
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芦溪县金山煤矿+7m水平延深设计方案
萍乡市芦溪县银河镇金山煤矿
+7m水平延深
初
步
设
计
方
案
萍乡市芦溪县银河镇金山煤矿
萍乡市煤矿技术服务中心
二0一三年四月三日
参与矿井初步设计人员
姓名
单位
职务
（职称）
参与环节
采煤工程师
采煤技师
矿井通风
机电工程师
矿井供电、提升、
排水
矿长
一、矿井基本情况
1．企业概况
2．矿井生产现状
3．矿井开采范围与储量
二、井田地质概况
1．地层
2．构造
3．煤层
4、开采技术条件
三、水平延深开拓
1．开拓方案
2．设计依据
3．开拓顺序与巷道布置
四、区划分与采区布置
1．开采划分理处
2．采区布置
3．开采顺序
4、采区生产工艺
五、开拓准备工程量
六、水平延深需要设备与选型
1．需要设备计划表
2．设备选型
七、矿井通风
1．掘进通风
2．水平采区通风
八、工程工期计算
九、矿井安全监控系统
十、防尘系统
十一、防灭火系统
十二、延深投资估算
十三、结论
一、矿井基本情况
1．企业概况
萍乡芦溪县银河镇金山煤矿为私有合资企业，属三改六系统改造矿井，主要管理人员6人，有技术职称的技术人员3人。
矿区地处安源区安源镇境内，距萍乡市区8KM，距安源镇2KM，交通甚是便利，道路畅通。
2．矿井生产现状
矿井现为平硐斜井联合开拓，主斜井标高+229m，副平硐口标高+232m，风斜井口标高+231m。
矿井现生产水平为+76m，主采上煤组3#、4#两层煤，+76水平开采已接近收尾阶段，矿计划向+7水平延深开拓，以接替矿井生产。
3．矿井开采范围与储量
矿井开采范围由13个拐点圈定（表1-1），开采面积0.4213km2，开采上限+410m，下限±0m，《采矿许可证》由省国土厅颁发。
开采范围拐点坐标表1-1
点号
坐标
点号
坐标
x
y
x
y
1
3053225
38490555
8
3052750
3849705
2
3053037
38490734
9
3053745
38490545
3
3053080
38490750
10
3052780
38490400
4
3053300
38490868
11
3052722
38490360
5
3053176
38491330
12
3052784
38490300
6
3052510
38490810
13
3052960
38490190
7
3052660
38490800
根据资料提供，矿井2005年末仍保有（122）预可采储量1300kt,服务年限15年。
二、井田地质概况
1、地层
井田内出露地层有三叠系下统大冶组，三叠系上统安源组及第四系（表2-1）
井田地层划分编表表2-1
第四系Q
全新统Q1
第三系（R）
新第三系NP
T3a3
三丘田段（T3a3）
三丘田亚段（T3a32）
上煤组
1#、2#、3#、三煤层
爱坡里亚段（T3a31）
4#煤层
T3a2
三家冲段（T3a2）
紫家冲段（T3a1）
下煤组
八寸槽、列皮槽、一号大槽、二号大槽
2、构造
井田为一较开阔的不对称向斜，走向NE60°，在向斜轴部被RF2断层纵向逆层所截，分成南北两翼，南翼地层较平缓，倾角一般为10°～30°。
北翼地层倾向南西，倾角约25°～28°，与南翼地层互成“丁”字型。
3、煤层
井田内分上煤组、下煤组，上煤组主要可采煤层3#、4#两层煤；下煤组主要可采煤层有八寸槽、列皮槽、一号大槽、二号大槽，区内煤层层位较稳定，但结构较复杂。
煤类属1/3焦煤，上煤组原煤发热量（QDR）平均3040大卡/kg，下煤组原煤发热量（QDR）平均5300大卡，煤层赋存情况见表2-2
主要可采煤层赋存情况表表2-2
煤组
煤层
煤层厚度（m）
煤层倾角（°）
层间距
煤层结构
稳定性
上煤层
三号煤层
0.6—5.0
30—37
25—28
复杂
较稳定
2.1
32
四号煤层
6.3—12
23—51
50
极复杂
不稳定
8.6
31
30—120
下煤层
八寸槽
0.6—1.5
15—27
20
复杂
较稳定
1.3
20
19—36
列皮槽
0.67—1.59
15—33
25
复杂
较稳定
1.2
22
23—72
一号大槽
0.8—2.4
12—20
51
复杂
较稳定
1.8
16
25—90
二号大槽
0.7—1.5
14—22
70
复杂
较稳定
1.2
18
4、开采技术条件
①水文地质
矿区水文地质条件为简单—中等，矿井受老窿和老采空区水、砂砾岩含水层水、底部灰岩水等各种充水因素的综合影响。
矿区主要含水层为空隙—裂隙承亚区水类型,,主要含水层有:
第四系冲积层、三丘田上亚段底部砾岩含水层组、天子山砂岩含水层组、紫家冲段底部砾岩含水层组、天子山砂岩含水层组、紫家冲段底部砾岩含水层组。
主要导水层为RF2断层，钻孔中见岩石破碎，孔内漏水。
矿井最大涌水量为58m3/h,正常涌水量28m3/h。
②矿井瓦斯
2005年度鉴定矿井绝对瓦斯量为0.58m3/min,相对瓦斯量6.15m3/t属低瓦斯矿井。
③煤层自燃倾向与煤尘爆炸性
经省级单位鉴定，矿井主采煤层均有爆炸性，煤层自燃倾向性为Ⅱ级自燃煤层。
④地压地温
据地质部门测定，矿井无冲击地压现象，煤系地层地温正常。
⑤煤层顶底板
3#煤层、八寸槽、列皮槽、1#大槽、2#大槽、顶板岩性均为4#槽顶板岩性为粉砂岩，各煤层底板均为砂岩和粉砂岩。
三、水平延深开拓（以上未修改）
1．开拓方案选择：
①开拓布置
Ⅰ方案：
在+73m水平开拓运输大巷到12号测点前+75.6米标高处刷大巷道，以225°方位开拓20米车场，再开拓暗斜井延深至+6.3m起平，开拓20米下车场后，以215°方位做开拓石门，分别揭穿A3、A2煤层，揭穿A2煤层后沿A2煤层与排水井的二水平+6,5米水平A2煤层顺槽大巷贯通，形成通风系统。
Ⅱ方案：
将+73m水平运输大巷10号测点以260°方位开拓20米，以225°方位开拓20米车场，再开拓暗斜井延深至+6.3m起平，开拓20米下车场后，以215°方位做开拓石门，分别揭穿A3、A2煤层，揭穿A2煤层后沿A2煤层与排水井的二水平+6,5米水平A2煤层顺槽大巷贯通，形成通风系统。
②开拓方案比较
Ⅰ方案：
优点：
a.可利用12号测点现有的巷道，只需将巷道刷大。
b.暗斜井按225°方位布置，可缩短+下部车场的运输大巷开拓工量。
缺点：
a.12号测点前的巷道已经跨落，给刷大巷道带来安全隐患，且车场布置的位置岩层比较破碎，对施工和支护等造成不利的安全因素，影响施工工期。
b、起平后，开拓穿槽石门时A2煤层底板与灰岩距离较近。
Ⅱ方案：
优点：
a.开拓工程直接在10号测点平巷，不需穿越垮落地段,有利施工安全。
b.起平后，开拓穿槽石门时A2煤层底板与灰岩距离较近。
缺点:
a.不能利用原有石门,增加工程投资,施工工期略有增加。
③开拓方案选择
根据二方案的比较，Ⅱ方案较优于Ⅰ方案，故选择Ⅱ方案计布置开拓延深。
2．延深开拓设计依据
①地质资料由《金山煤矿地质报告》提供，勘查精度比较高，依据可靠。
②延深开拓至+6.3m水平，矿井开采深度及走向开拓范围在矿井扩边范围内。
③遵照《煤照煤矿安全规程》等国家法规和生产技术规范。
④提升改造后矿井生产能力为6万t/a,年工作日330天，昼夜中班作业。
3.开拓顺序与巷道布置（详见《水平延深开拓设计图》）
①+73m运输大巷掘20m，巷道方位260°，坡度5‰。
②暗斜上部车场20m，类型：
双轨道巷道梭式车场。
③暗斜井井筒斜长130m，方位225°，倾角28°。
④暗斜井井底+6,3m车场（同上部车场），贯通原排水井二水平A2煤层运输大巷，形成开拓系统。
4．+7m水平储量与服务年限
+7m水平主要开采北翼井田的A3、A2煤层，水平走向平均长200m，可采标高68m，可采煤层A2、A3煤层，煤层重1.4t/m3，煤层厚度见表2-2。
①水平可采储量=800×
×1.8（1.3+1.8）80%=363kt
式中：
80%—可采系数取80%，考虑有煤层变化
②水平服务年限=
=4年
式中:
1.4—储量备用系数
四、采区划分采区布置
1、采区划分
北翼井田主要可采煤层A3、A2两层煤层，+7m水平布置一个采区，每槽煤层布置四个走向壁式回采工作面。
由于+73m水平南翼采区接近灰岩，为考虑矿井生产正常接替，本方案只设计A3回采工作面，A2煤层的回采工作面布置待后期探明后再进行设计。
2．采区布置（详见表）
①采区尺寸
走向长度：
走向以RF2断层为界，RF2断层向西325m为西向边界，东西两界各留20m隔离煤区，采区走向长285m。
倾向长度：
下限标高+7m，上限标高+75m，A3煤层倾角42°，采区倾向长度=
=101m
②区段划分
根据矿井生产能力6万t/a,平均日产量182t的需求，全区划分为2个区段回采工作面，可满足矿井生产能力需求的日产量。
③巷道布置
a.采区运输大巷：
利用矿井+7mA2顺槽大巷与石门。
b.采区回风平巷：
利用原金源矿井+115m回风顺槽。
c.采区上山：
利用原为轨道上山，一条为行人上山，均与+米回风平巷联通。
d.区段运输平巷：
在溜煤上山+m水平向两翼掘运输顺槽平巷至采区边界。
e.回采工作面开切眼：
在采区东翼边界处从+运输顺槽平巷开切眼通至+米回风平巷。
f.上山联络巷：
两条上山开巷联通+m区段运输平巷。
3.开采顺序
采区走向前进式：
即先采东翼，后采西翼。
回采工作面后退式：
即由+75m水平逐段向+7m水平移动，上区段顺槽运输平巷采用沿空留巷法，留做下区段回风平巷。
4.生产工艺
①采煤方法与落煤方式：
走向长壁式采煤方法，煤电钻打眼，爆破落煤方式。
②支护方式：
掘进巷道砌碹或锚喷支护，回采工作面揉性掩护支架。
③运输方式：
溜煤上山搪瓷溜槽自溜，大巷人力推车运输，暗斜井绞车提升。
④采区通风：
掘进工作面选用局扇压入式通风，回采工作面采用全风压通风。
五、开拓准备工程量（见表5-1）
开拓工程量统计表表5-1
项目
序号
工程巷道
岩性
单位
断面规格
数量
备注
名称
开拓工程
1
+75m运输大巷
岩
m/m2
5.2
20
2
+75m上车场
岩
m/m2
7.1
20
3
暗斜井
岩
m/m2
5.2
130
4
+7m下车场
岩
m/m2
7.1
20
小计：
190m
配套工程
5
运输道
岩
m/m2
2.4
125
6
水泵房
岩
m/m2
7.1
10
7
下水道
岩
m/m2
3.2
25
8
水仓
岩
m/m2
5.2
50
9
吸水间
岩
m/m2
1.0
5
10
信号硐室
岩
m/m2
5.2
3
小计：
218m
准备工程
11
采区集中上山
煤
m/m2
3.6
以下未填数
12
+m区段运输平巷
煤
m/m2
4.2
13
采区上山联络巷
煤
m/m2
3.6
14
工作面超前副巷
煤
m/m2
3.6
15
区段上山
煤
m/m2
3.2
16
工作面开切眼
煤
m/m2
3.6
小计：
m
合计
m
六、水平延深需要设备选型
1、水平延深需要设备计划
水平延深需要设备计划表表6-1
序号
设备名称
型号规格
用途
单位
数量
备注
1
阻燃电缆
My3×50+1×10
井下供电
m
500
2
阻燃电缆
My3×25+1×2.5
采区供电
m
400
3
矿用绞车
xtk1×1.2
暗井提升
台
1
防爆电机
4
多级水泵
DA1—80×6
+7m排水
台
3
工作、备用、检修各一台
100D45×4
+75m排水
3
5
排水管路
∮=80mm无缝钢管
配套排
m
300
二趟
∮=100mm无缝钢管
200
6
钢丝绳
6×19+1∮=18.5mm
暗井提升
m
200
7
阻燃电缆
My3×25+1×2.5
设备供电
m
200
8
阻燃电缆
My3×10+1×6
设备供电
m
300
9
煤电钻
M—12127V1.2KW
采煤用
台
3
10
搪瓷溜槽
400×1200
溜煤
块
200
11
馈电开关
KBZ80—400
井下配电
台
1
12
馈电开关
KBZ80—200
井下配电
台
1
13
防爆磁力起动机
QBZ—120
配电
台
1
14
防爆磁力起动机
QBZ—80
配电
台
6
15
防爆磁力起动机
QBZ—60
配电
台
4
16
综保开关
ZB81—127/20
煤电钻开关
台
2
17
安全监控
监控瓦斯
套
1
包括联网
18
防尘设施
井下防尘
套
1
19
局扇
BKY60—11
开拓通风
台
2
20
局扇
BKY60—5.5
推进通风
台
3
21
轻轨
11/m
运输轨
吨
13.5
22
压风机
螺杆式
岩巷掘进
台
2
23
凿岩机
ZY24
岩巷掘进
台
2
24
风镐
G10
岩巷掘进
台
1
25
储气罐
3m3金属品
岩巷掘进
只
2
说明:
不足需要设备,可利用矿井原有设备或另编编制补充计划
2、设备选型
①排队水设备造型
Ⅰ：
水泵选型
a.矿井涌水量（以下未修改）
矿井正常涌水量m3/h，最大涌水量m3/h，主井垂高60m，暗斜井延深垂高68m，矿井每百米垂深递增涌水系数取15%，矿方查明原排水矿井正常涌水量m3/h，最大涌水量m3/h,则:
+7m水平正常涌水量=+×15%=m3/h
+7m水平最大涌水量=+×15%=m3/h
+76m水平正常涌水量=+=m3/h
+76m水平最大涌水量=+=m3/h
b.矿井吨煤涌水量
矿井核定生产能力为6万吨,平均日产量182吨,则:
+7m水平吨煤正常涌水量=
=1.345m3/h
+7m水平吨煤最大涌水量=
=2.65m3/h
+76m水平吨煤正常涌水量=
=5.037m3/h
+76m水平吨煤最大涌水量=
=9.24m3/h
c.水泵排水能力计算
《煤矿安全规程》规定，水泵工作能力，在20h内能排完矿井24小时的矿井涌水量，则：
+7m水泵排正常涌水量=
=16.87m3/h
+7m水泵排最大涌水量=
=33.9m3/h
+70m水泵排正常涌水量=
=63.19m3/h
+70m水泵排最大涌水量=
=115.97m3/h
式中:
1.2—涌水量富余系数取1.2
1.15—年产量富余系数取1.15
d.水泵选型
根据计算结果:
+7m水平排水选用DAL—80×6型多级离心泵三台，水泵流32.4m3/h,扬程68.1m,配用动力11KW。
正常涌水期，水泵一台工作，一台备用，流量32.4＞16.87,最大涌水期,水泵二台工作,一台备用,流量2×32.4＞33.9,扬程68.1＞46,选用水泵能满足+7m水平排水需要。
+75水平排水原装有二台D46—50×4型多级离心泵，水泵流量46m3/h不能满足矿井延深后排水需要，故重新选用100D45×4型多级离心泵三台，水泵流量85m3/h，扬程180m，配用动力75KW，政党涌水期，一台工作，一台备用，一台检修，流量85＞63.19,最大涌水期,二台工作,一台备用,流量2×85＞115.97,扬程180m＞155m,选用水泵能满足+76m水平排水需要.
3.配用排水管路选型
主斜井垂高60m,倾角28°,斜长128m,暗斜井垂高68m,倾角28°,斜长145m,根据选用水泵出水口径和水泵工作台数,+7m排水选用∮=80mm,L=145m的金属管路二趟，与水泵配套排水，+75m排水选用∮=100mm,L=128m的金属管路二趟，与水泵配套排水，正常涌水期，各使用一趟管路排水，最大涌水期各用二趟管路排水。
f.矿井排水能力验算
+7m排水能力
Pn=
=15.9万t/年＞6万t/年
Pm=
=16.14万t/年＞6万t/年
经验算，+7m水平排水能力满足矿井生产能力需求。
+75m排水能力
Pn=
=12.14万t/年＞6万t/年
Pm=
=12.14万t/年＞6万t/年
经验算，+76m水平排水能力满足矿井生产能力需求。
②提升设备造型
（1）选型依据：
矿井年产量：
6万t/年
含矸率：
15%
工作制度：
330日/年16小时/日
暗井垂高：
68m
井筒倾角:
28°
井筒斜长：
145m
提升容器：
自重0.5t,装煤重0.96t,装矸重1.28t。
（2）天轮高度确定
设计变坡点至天轮中线水平距离20m，弦角5°，天轮中心至绞车滚筒中线水平距离5m，弦角19.3°.
天轮高度=20×tg5°=1.75m
（3）钢丝绳选型
a.钢丝绳悬垂长度:
L=145+
=165.08（以下未修改）
b.钢丝绳子绳端荷重:
Qm=n（Qn+Qc）×（sinβ+0.015cosβ）
=2（1280+500）×（sin28°+0.015cos28°）
=1524.7kg
c.每米钢丝绳重量
P′K=
=
=0.94kg
c.钢丝绳选型
根据计算结果,选用6×19+1型钢丝绳,钢丝绳直径18.5mm,钢丝直径1.2mm。
破断拉力总和19950kg,公称抗拉强度155kg/mm2,每米重量1.218kg＞0.94kg。
d.安全系数验算
Mm=
=
=10.9
经验算,选用钢丝绳安全系数10.9＞7.5,符合.《煤矿安全规程》401条中对专为升降物料钢丝绳的安全系数规定。
③绞车选型
a、滚筒直径
Dt1=1.2×900=1080mm
Dt=18.5×60=1110mm
经验算，绞车滚筒直径选用1200mm。
b、最大静张和最大静张力差
Fz=N（Qm+Qn）（sinβ+f1cosβ）+LP´K（sinβ+f2cosβ）
=2（1280+500）（0.4147+0.0136）+132.08×0.94（0.4147+0.2184）
=1603.3kg
c、绞车选型
根据计算结果，选用JTK—1.2×1.0型单筒绞车，绞车滚筒直径1200mm，滚筒宽度1000mm，最大静张力24.5KN，最大静张力差30KN，钢丝绳平均速度1.94m3/s,配用电动机功率55KW，滚筒直径最大静张力与最大静张力差均能满足提升要求。
d、绞车提升能力验算：
A=
=
=10.97万t/年＞年生产能力6万t,满足矿井生产能力提升需求。
式中：
tR——人员上下班时间
D——下放其它材料次数
tQ——下放其它材料时间
k1——提升不均衡系数
Pm——提煤一次重量
tm——提煤一循环时间
R——提矸石重量比
Pc——提矸石重量比
M——材料重量比
tc——放材料一循环时间
3.通风设备选型
①局扇选型
（1）开拓工作面需要风量计算:
a.按工作面同时工作最多人数算:
Q=4·N·K=4×10×1.15=46m3/min
b.按工作面一次爆破用最多炸药量算：
Q=25·A·K=25×3×1.15=86.25m3/min
c.经计算,开拓工作面需要风量86.25m3/min,选用BKY60—11型局扇，∮=600mm阻燃柔性风筒向工作面供风；
局扇吸风量4.1～2.5m3/min,200—500m距离风筒涌风率取15%，局扇工作效率取60%，则：
Q扇=4.1×60×60%×（1-15%）=125.4m3/min
125.4＞86.25,局扇有效工作风量满足工作面需要风量。
（2）顺槽巷道掘进工作面需要风量
a.按工作面一次爆破用最多炸药量算：
Q=4·N·K=4×9×1.15=41.4m3/min
b.按工作面一次爆破用最多炸药量算：
Q=25·A·K=25×1.1×1.15=51.75m3/min
c.按工作面绝对瓦斯涌出量算:
Q=100·q·k=100×0.08×1.5=12m3/min
d、经计算，顺槽掘进工作面需要风量取51.75m3/min,选用BKY60—5.5型局扇,阻燃柔性风筒向工作面供风,风筒漏风率取15%,局扇风量2.5～1.5m3/s,局扇效率取60%，则：
Q扇=2.5×60×60%×（1-15%）=76.5m3/min
76.5＞51.75,选用局扇工作风量能满足顺槽掘进工作面需要风
②主扇选型
（1）矿井需要风量
采区投产后，采区布置一个煤层联络石门掘进，二个顺槽掘进，一个回采工作面，可满足矿井生产能力的产量需要。
Ⅰ.回采工作面需要风量
a、按工作面同进工作最多人数算：
Q采=4·N·K=4×24×1.15=110.4m3/min
b、按工作面一次爆破用最多炸药量算:
Q采=25·A·K=25×4.5×1.15=129.4m3/min
c、按工作面气象条件算:
Q采=Q基本·K采高·K采面长·K温
=（60×1.8×1.3×70%×1.3）×1×1×1.1
=140.5m3/min
d、按工作面绝对瓦斯涌出量算:
Q采=100·q系·KCH4=100×0.42×1.5=63m3/min
经计算，回采工作面需要风量取最大值为140.5m3/min。
Ⅱ.矿井需要风量
a.Q=[Q采+Q掘+Q采+Q备+Q硐]1.15
=[3×86.25+140.5+（140.5×50%）+0]×1.15
=539.9m3/min
b.根据近年测定矿井风量内漏系数为1.17,则:
Q实=539.9×1.17=631.7m3/min
（2）主扇选型
Ⅰ.主扇吸风量确定
根据矿井风阻为32.173,通风条件较困难,设定主扇工作效率y=72%,则主扇需要吸风量为:
613.7÷72%=877.36m3/min
Ⅱ.矿风井现装主扇现装主扇型号为FBCZ№10/37,功率37KW,风量1300—930m3/min，主扇最低工况点930m3/min＞877.36m3/min。
故利用该套主扇装备拆迁安装到北风井通风为矿井安全生产服务，可满足矿井风量需求。
4．空压设备选型
考虑开拓巷道长，故选用移动式15KW功率的采区空压机压风到3m3储气罐供风，ZY24型风动凿岩机湿式打眼。
5．水
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