山西XX煤業有限公司資源整合初步設計
XX有限公司地處沁水煤田潞安礦區漳村井田的東南部,長治市郊區西白兔鄉漳村村南,行政上隸屬西白兔鄉管轄。根據山西省煤炭資源整合和有償使用工作領導組辦公室文件[2006]24號,該公司由原漳村三礦、漳村煤礦及部分空白資源整合而來。2007年1月由山西省國土資源廳為該公司頒發采礦許可證,證號為1400000721311,批準開采山西組3#煤層,整合後井田總麵積0.419km2,生產規模150kt/a。
為了合理開發煤炭資源,提高資源回收率和礦井經濟效益,保障礦井正常的安全生產,提高防災抗災能力,我公司受長治漳鑫泉煤業有限公司的委托,編製整合礦井的初步設計。
一、設計的主要依據
1、《中華人民共和國礦山安全法》;
2、《中華人民共和國煤炭法》;
3、《中華人民共和國安全生產法》;
4、《煤礦安全生產基本條件規定》;
5、《煤礦安全01manbetx
》(2006)年版;
6、《礦井水文地質01manbetx
》;
7、《建築物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采01manbetx
》;
8、《煤炭工業小型煤礦設計規定》
9、《礦井通風安全裝備標準》(MT5016—1996);
10、《礦井通風安全監測裝置使用管理規定》(1995年版);
11、《礦井防滅火規範》(1998年版);
12、《中華人民共和國礦山安全法實施條例》;
13、《煤礦安全監察條例》;
14、《煤礦救護01manbetx
》;
15、《礦山電力設計規範》;
16、《煤礦井下粉塵防治規範》;
17、山西煤炭地質一一四勘探院2007年3月提交的《XX有限公司資源整合地質報告》;
18、山西省煤炭資源整合和有償使用工作領導組辦公室文件(晉煤整合辦核[2006]24號文;
19、山西省煤炭工業局綜合測試中心煤層煤樣檢驗報告;
20、2005年長治市安全生產監督管理局長安局辦發[2005]24號文批複及2004年度礦井瓦斯等級鑒定表;
21、長治漳鑫泉煤業有限公司提供的設計委托書;
22、長治漳鑫泉煤業有限公司提供的有關圖紙及相關資料。
二、設計的指導思想
根據《煤炭工業小型煤礦設計規定》,充分考慮地方煤礦的特點,同時本著投資少、見效快、效益好的原則進行設計。堅持一切從實際出發,實事求是,合理布置以采、掘、運為中心的各主要生產環節,力求係統簡單,運行安全可靠。學習和借鑒國內外煤礦設計和生產的先進經驗,改革落後的采煤方法,采用新設備、應用新工藝,提高采掘機械化水平、工作麵單產,實現集中生產。加強環境保護,積極開展“三廢”治理,減少汙染,變廢為寶。對工業廢水、生活汙水、鍋爐煙氣進行處理,達標後排放。
一、 設計的主要特點
長治漳鑫泉煤業有限公司設計生產能力為150kt/a,采用立井開拓,井下布置一個炮采工作麵,2個掘進工作麵,礦井初步設計與該礦井型及各生產環節相匹配,具有以下特點:
1、根據整合的井田範圍,重新選擇了井筒位置,布置了工業場地和建築設施。
2、在主井附近設置井底煤倉、變電所、水泵房及水倉,並設置井底清撒斜巷。
3、井田布置2個采區,采區皮帶巷(進風)沿煤層底板布置,采區軌道巷(回風)沿煤層頂板布置。
4、井下主運輸係統采用膠帶輸送機和刮板輸送機運輸,輔助運輸采用調度絞車牽引礦車軌道運輸。
5、采煤方法選用走向長壁炮采放頂煤采煤方法,回采工作麵采用單體液壓支柱與π型頂梁支護。
三、主要經濟技術指標
1.礦井生產能力:150kt/a;
2.服務年限:4.13a;
3.開拓方式:立井開拓;
4.井筒深度:主立井133m,回風立井101.5m;
5.提升方式:雙鉤罐籠提升;
6.通風方式:中央並列式
7.回采工作麵個數:1個;
8.井巷工程總長度:2185m;
9.職工在籍總人數:210人;
10.全員效率:2.16t/工
11.總投資:2759.12萬元;
12.投資回收期:1.75a
四、存在的主要問題及建議
1、由於整合的礦井開采年代已久,井下已密閉的廢棄巷道和采空區範圍無法實測,隻能采用收集資料調查方式確定,今後采煤中應加強周邊采空區的詳細調查,避免透(突)水02manbetx.com
發生。
2、本礦雖為低瓦斯礦井,但應注意瓦斯局部積聚,工作中加強井下通風,確保安全生產;
3、由於開采的是大礦的殘餘煤柱,局部地段頂板較破碎,應做好煤層頂板管理工作;
4、由於本礦位於國營大礦采空區,對漳村煤礦采空區範圍掌握不很準確,建議本礦在開采中,嚴格遵守“有疑必探,先探後采(掘)”的原則,探明原有的采空區及采空積水、積氣等情況,確保生產安全。
第一章 井田概況及地質特征
第一節 井田概況
一、礦區地理位置
XX有限公司地處沁水煤田潞安礦區漳村井田的東南部,長治市郊區西白兔鄉漳村村南,屬於潞安礦區第三、九勘探區的第一部分,行政上隸屬西白兔鄉管轄。該公司由原長治市郊區西白兔鄉漳村三礦和漳村煤礦及部分空白資源整合而來,整合後井田地理坐標為:北緯36°25′17″—36°25′40″,東徑113°02′33″—113°03′03″,礦區麵積0.4190 Km2。
二、交通概況
本礦南距長治市約22 Km,北鄰潞安礦務局漳村煤礦2Km,東距榆黃公路及太焦鐵路線約14 Km,西距208國道約11 Km,南距潞安礦務局漳村煤礦鐵路專線9 Km,礦務局循環公路經過本礦區西北部,交通非常方便,詳見交通位置圖1—1—1。
三、礦區地形及河流
井田位於太行山中段西側的山前地帶,黃土大麵積覆蓋,地貌劃屬黃土丘陵區。地勢為西南高、東北低,最高點位於西南角,標高為965m,最低點位於東北角溝穀,標高為905 m,最大相對高差60 m。
本區屬海河水係漳河流域,井田內無大的地表水體,雨季地表水由溝穀向北彙入濁漳河。
四、氣象與地震
本區屬暖溫帶半溫潤區大陸氣候,四季分明,冬長夏短,冬季寒冷、雨雪稀少,春季幹燥多風,夏季炎熱多雨,秋季溫和涼爽,陰雨稍多。年內常有幹旱、霜凍、冰雹、暴雨、大風等災害性天氣發生,夏季多東南風,冬季多西北風。據長治市氣象站多年資料統計,年平均氣溫為9.1℃,最高氣溫37.6℃,最低氣溫為-23.0℃(1984年12月8日)。年降雨量最小為340.9mm(1965年),最大為832.9 mm(1971年),平均595 mm,雨季多集中在七、八兩個月。年平均蒸發量1558 mm,為降水量的3倍。年平均無霜期170天左右,冰凍期為十一月至次年月,最大凍土深度75cm。
據曆史記載,本區先後發生過28次地震,其中破壞性地震8次,據中華人民共和國國家標準(GB18306-2001),本區抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.1g。
五、礦井生產建設情況
礦井整合前原為長治市郊區西白兔鄉漳村三礦和漳村煤礦,分述如下:
1、長治市郊區西白兔鄉漳村三礦
該礦為村辦煤礦,1996年建井,1996年12月投產,開采山西組3號煤層,設計生產能力為30kt/a。經山西省煤炭工業局晉煤行發[2005]818號文核定生產能力90kt/a。礦井采用立井開拓,工作麵采用壁式炮采,開采國有潞安漳村煤礦邊角殘餘煤柱,采用單體液壓支柱支護,礦車運輸,罐籠提升,中央並列壓入式通風,為低瓦斯礦井。
2、長治市郊區西白兔鄉漳村煤礦
該礦為村辦集體企業,1986年建井,1987年投產,批采山西組3號煤層,設計生產能力30kt/a。礦井采用立井開拓,樣開采漳村煤礦殘餘煤柱,采煤方法為壁式炮采,工作麵采用木棚架支護和點柱支護,礦車運輸,罐籠提升,中央並列壓入式通風,為低瓦斯礦井。
六、本區工農業生產概況
長治市郊區位於市區北,全區人口29.5萬人,經濟以農業為主,主要作物有穀子、玉米、小麥、高梁等;溫室蔬菜種植也非常發達,是城區主要的蔬菜供應基地。
區內主要礦產資源有煤炭、粘土和石灰岩,工業比較發達,主要有煤炭、冶金、化工、電力和建材。依托煤炭資源優勢,區內已形成了以煤—焦—鐵、煤—電—化為主的產業鏈,為郊區經濟的快速、健康、可持續發展奠定了堅實的基礎。
2004年長治市郊區財政收入達到12.17億元,位居全市第一,經濟社會發展水平較高。
七、井田周圍小窯分布情況
本礦西南側為西白兔鄉煤礦,南部為西白兔鄉開源煤礦,北部為漳村三礦,東部為煤層露頭部位。各礦均采3號煤層,采煤方法為壁式炮采,為低瓦斯礦井。本井田為古空複采,井田內部分已采空,采空區主要位於井田中南部和北部。
八、水源、電源
1、水 源
本礦生活用水和工業用水主要取自風井附近漳村深水井水,礦井排水淨化處理後補充工業用水,基本能滿足礦區日常生活、生產需求。
奧陶係石灰岩岩溶地下水是礦山遠景供水水源。
2、電 源
礦井采用雙回路供電,一路電源引長治城郊供電支公司西白兔變電站738線,送至該礦輸電線路為10KV供電電源線路;另一路電源引自漳村礦變電所,送至該礦輸電線路為10KV供電電源線路,做為該礦的備用電源。
3、通信
近幾年,在該礦所在地已有眾多的移動電話和固定電話,目前本礦已配有固定電話和移動電話,對外聯絡非常方便。
該礦井設置生產調度通信係統,以滿足礦井生產調度的需要。
第二節 地質特征
一、區域地質
1、區域地層
本區中部、西及西南平川地區第四係地層發育,以上更新統馬蘭黃土及全新統亞砂土、砂礫石沉積占主體,而下更新統河湖相的亞砂土、亞粘土及中更新統洪積則沿溝穀和坡坎分布。北部的西白兔鄉一帶出露有石炭係、二疊係地層、賦存有煤炭和錳鐵礦等。東及東南部(老頂山一帶)奧陶係上馬家溝組成的石灰岩、豹皮灰岩、白雲質灰岩及少量下馬家溝組的石灰岩,呈北北東的帶狀分布。
2、區域構造
本礦位於沁水煤田東翼中段。其東側為晉(城)—獲(鹿)褶斷帶,區塊總體態勢為一單斜構造,地層走向北北東,傾向北西,傾角3°—15°,其間伴有若幹北北東向的寬緩褶曲。區內所見斷層走向以北東、北北東向為主,均為高角度正斷層。北北東向斷層以長治斷裂為最大,傾向295°,傾角70°,最大斷距600m。北東向斷層主要有二崗山南、北斷層、安昌斷層與中華斷層、文王山南、北斷層等,它們分別組成了二崗山地壘、文王山地壘等。二崗山南、北斷層斷距最大300—400m,安昌斷層斷距40—150 m。
3、岩漿岩
本區無岩漿岩活動史。
4、區域含煤特征
區域內含煤地層為石炭係中統本溪組、上統太原組,二疊係下統山西組、下石盒子組僅含煤線;太原組和山西組為主要含煤地層。
太原組:由灰黑色、灰色泥質砂岩、砂岩、石灰岩和煤層組成,底部為K砂岩。本組發育4—6層石灰岩,由下而上分別為K2、K3、K4、K5、K6,層位穩定,每層灰岩之下均有煤層賦存,是良好的對比標誌。本組共含煤十餘層,編號自上而下為5—15號煤,其中8、9、14號為局部可采煤層,15號為穩定可采煤層。太原組為本地區的主要含煤地層之一。
山西組:為灰黑色、灰色泥質砂岩、灰白色砂岩及煤層組成的濱海三角洲平原沉積,底部為K7砂岩。本組含煤3層,編號自上而下為1-3號,其中以3號煤(香煤)賦存在本組的中下部,為該區主要穩定可采煤層。
XX有限公司位於沁水煤田潞安礦區東部漳村井田的東南部,井田內穩定可采煤層為山西組3號煤層及太原組的15—3號煤層,較穩定煤層還有太原組的9號、15—1號煤層。
二、地層
本井田內均為黃土覆蓋,無基岩出露,現根據該礦實際生產揭露情況結合區域資料將地層由老至新分述如下:
(一)奧陶係中統峰峰組(O2f)
為煤係地層之基底,上部岩性為深灰色、藍灰色厚層狀石灰岩,致密,堅硬,頂部受山西式鐵礦浸染,方解石脈貫穿其中,中下部由泥灰岩、角礫狀灰岩夾石膏等組成,區內最大揭露厚度203.84m。
(二)石炭係
1、中統本溪組(C2b)
底部為山西式鐵礦及G層鋁質礦,中上部為黑色泥岩、灰色砂岩夾煤線、砂質泥岩及石灰岩等組成。該組中鋁質含量高,常含較大的黃鐵礦結核。本組厚度5.20-15.30m,平均10.00m,與奧陶係地層呈平行不整合接觸。
2、上統太原組(C3t)
本組連續沉積於本溪組之上,為一套海陸交互相沉積,底界為K1細砂岩。岩性主要為灰色、灰黑色泥岩、砂質泥岩,灰白色細粒砂岩夾石灰岩及煤層。石灰岩一般有5層,分別為K2、K3、K4、K5、K6石灰岩,含有5、6、7、8、9、11、13、14、15號煤層,其中15號煤層為全區可采煤層(15號煤層由於結構複雜,分為15-1、15-2、15-3號,15-1號煤層為大部可采煤層,15-2號煤層為不可采煤層,15-3號煤層為全區穩定可采煤層),9號煤層為大部可采煤層,其餘煤層為不可采煤層。該組厚度89.10-115.30m,平均104.74m。
(三)二疊係
1、下統山西組(P1s)
本組底界為K7砂岩,與下伏太原組連續沉積。為本區的另一主要含煤層段。岩性為灰色、灰黑色泥岩、砂質泥岩、細砂岩及灰白色中粗粒砂岩夾煤層,含1、2、3號煤層,其中3號煤層為穩定可采煤層。該組厚度45.67-65.10m,平均57.36m。
2、下統下石盒子組(P1x)
本組底界為K8砂岩,與下伏山西組連續沉積,岩性為灰色、灰綠色、黃綠色、斑點狀紫紅色的砂質泥岩、泥岩夾薄層狀細砂岩及厚層狀中粗砂岩,本組厚度53.07-75.64m,平均62.70m。井田內由於地層剝蝕,僅殘留下部地層,最大殘留厚度為30m。
(四)第四係中、上更新統(Q2+3)
淺黃色、土黃色砂土、粘土,紅色亞粘土等組成,底部多為砂礫石層,平均18m左右。
三、構 造
該礦位於潞安礦區東部,井田內總體為一走向斜北西,傾向西南單斜構造,地層傾角3°-8°。從井下以往采掘揭露情況來看,該構造位置和起伏狀態與現實情況基本相符。
井田內未發現斷層、陷落柱,無岩漿岩侵入現象。
總體看來本井田構造屬簡單類型。
四、可采煤層
(一)含煤性
井田內含煤地層為石炭係上統太原組和二疊係下統山西組,含煤地層總厚162.10m,含煤14層,從上而下山西組為1、2、3號煤層,太原組為5、6、7、8、9、11、13、14、15-1、15-2、15-3號煤層。其中太原組平均厚度104.74m,煤層平均厚度6.68m,含煤係數6.38%;山西組平均厚度57.36m,煤層平均厚度7.50m,含煤係數13.08%。
(二)可采煤層
井田內穩定可采煤層為山西組3號和太原組15-3號煤層,大部可采煤層為太原組的9、15-1號煤層。現將可采煤層分述如下:
1、3號煤位於山西組下部,上距下石盒子組底界砂岩(K8)37.00m左右,下距K7砂岩9.10m左右,煤層厚度6.55-6.92m,平均6.76m,煤層結構簡單,含0-1層夾矸,為全區穩定可采煤層。頂板為砂質泥岩、泥岩;底板為砂質泥岩、細砂岩。為井田內批采、現采煤層。
2、9號煤層
位於太原組中部K4石灰岩之上7.50m左右,上距3號煤層底板52.84m左右,煤層厚度0.66-1.53m,平均1.13m,為較穩定大部可采煤層。其頂板為泥岩,底板為泥岩。該煤層結構簡單,一般不含夾矸或含1層夾矸。
3、15號煤層
位於太原組底部K2石灰岩之下5.04m左右,上距9號煤層底板47.69m左右。井田內15號煤層結構複雜,夾2-5層夾矸。15號煤層由於夾矸變厚,分叉為15-1、15-2、15-3號煤層。15-1號煤層厚度0.61-1.20m,平均0.97m,較穩定大部可采;15-2號煤層與15-1號煤層之間為炭質泥岩,平均間隔1.77m,煤層厚度0.40-0.70m,平均0.57m,不穩定不可采;15-3號煤層與15-2號煤層之間為泥岩,平均間隔1.50m,煤層厚度1.10-3.30m,平均1.87m,穩定可采。15號煤層頂板為粉砂岩或泥岩;底板為粉細砂岩。
可采煤層特征詳見表1-2-1。
可 采 煤 層 特 征 表 表1-2-1
本井田煤層對比主要利用煤層自身特征、標誌層、層間距等進行的,主要依據為本礦及周邊井筒揭露和相關參考鑽孔等資料。由於本區含煤地層沉積穩定,旋回結構清晰,各灰岩、砂岩標誌層層位穩定,加之可采煤層本身厚度,結構特征及層間距變化具有一定規律,煤層對比成果基本可靠。
現將本礦井煤層對比情況簡述如下:
1號和2號煤層:位於山西組頂部,層位不穩定,位於K8砂岩和3號煤層之間,對比程度可靠。
3號煤層:位於山西組下部,厚度大且層位穩定。物性反應一般呈高電阻、低密度、低伽瑪。本身為良好的對比標誌,對比程度可靠。
5、6號煤層:位於K5灰岩之上,為不穩定不可采煤層。
7、8、9號煤層:位於K4、K5灰岩之間,7號煤層位於K5灰岩之下,7、8號煤層為不穩定不可采煤層,9號煤層為較穩定大部可采煤層。
11號煤層:位於K4灰岩之下,為不穩定不可采煤層。
13號煤層:位於K3灰岩之下,為不穩定不可采煤層。
14號煤層:位於K2灰岩之下,為不穩定不可采煤層。
15-1號煤層:位於K2灰岩之下,上距K2灰岩約5.00m左右,為較穩定大部可采煤層。
15-2號煤層:位於K2灰岩之下,為不穩定不可采煤層。
15-3號煤層:位於K2灰岩之下,層位穩定,為穩定可采煤層,對比程度可靠。
五、煤質
(一)煤的物理性質
1、煤的特理性質及宏觀煤岩特征
3號煤層為黑色,玻璃光澤,條帶狀結構,層狀構造。亮煤為主、暗煤次之,夾鏡煤條帶,為光亮型煤。宏觀煤岩成分以亮煤為主,暗煤次之,夾有鏡煤條帶,煤岩類型屬光亮型煤。本煤層的視密度為1.35t/m3。
9號煤呈黑色,玻璃光澤,細—中條帶狀結構,層狀構造。宏觀煤岩成分以亮煤為主,暗煤次之,夾有鏡煤條帶,煤岩類型屬半亮型煤,含少量黃鐵礦結核。
15號煤呈深黑色,玻璃光澤,中條帶狀結構,層狀構造。宏觀煤岩成分以亮煤為主,暗煤次之,夾有鏡煤條帶,煤岩類型屬半亮型、半暗型煤。含少量黃鐵礦結核。
2、顯微煤岩特征
3號煤層主要由微鏡煤、微鏡惰煤、微惰煤、微礦化煤及微礦物質組成,微鏡煤一般為條帶狀或層狀,均一結構。微鏡惰煤一般為條帶狀,其中一部分為鏡煤及絲炭的互層結構。
顯微組分:鏡質組含量占優勢,變化在78.00-90.90%之間。
15號煤層顯微煤岩類型與3號煤層大體相同,不同之處是鏡煤煤類和礦化煤類多於3號煤。鏡質組含量變化在52.20-92.20%之間。
根據區域資料,3號煤層鏡煤平均厚大反射率R0max=2.30%,煤的變質階段屬於瘦煤。15號煤層較3號煤層埋藏較深,其變質15號煤層鏡煤平均最大反射率R0max=3.50%,煤的變質階段屬於貧煤。區域煤質變化有一定規律性,各煤層煤質存在水平及垂直分帶現象,隨煤層埋深加大,煤的揮發分相應有減小的趨勢,粘結指數也呈減小的趨勢,煤的變質程度有增大的趨勢,煤的變質程度符合希爾特定律。
(二)煤層化學性質
根據本礦曆年所采煤樣經山西省煤炭工業局綜合測試中心所獲資料並結合潞安礦區漳村煤礦煤層煤質資料彙總如下:
1、3號煤
水分(Mad)原煤0.42-1.18%,平均0.91%,
浮煤0.34-1.62%,平均0.82%;
灰分(Ad)原煤8.35-17.46%,平均11.50%,
浮煤8.98-10.46%,平均9.35%;
揮分(Vdaf)原煤13.99-17.46%,平均17.22%;
浮煤11.78-17.10%,平均16.30%;
發熱量(Qb,daf)原煤30.22-33.90MJ/kg,平均32.53MJ/kg;
浮煤31.25-34.41MJ/kg,平均32.58MJ/kg;
全硫(St,d)原煤0.28-0.66%,平均0.32%;
浮煤0.25-0.58%,平均0.34%;
粘結指數(GR,I)23-42;
膠質層指數(Ymm)0-14.0mm,平均3.4mm;
磷(Pd)原煤0.0017-0.0108%,平均0.0059%。
浮煤元素 03manbetx
Cdaf 90.10-91.87%,平均為90.99%;
Hdaf 4.26-4.59%,平均為4.43%;
Odaf 2.10-3.51%,平均為2.81%;
Ndaf 1.50-3.69%,平均為2.50%;
Sdaf 0.37-2.96%,平均為1.67%。
煤灰成分 03manbetx :
SiO2 49.64%;Al2O3 31.68%;Fe2O 35.13%;SO3 2.02%;CaO 2.96%;MgO 0.99%;K2O+Na2O 1.92%。
煤灰成分中以SiO2+Al2O3為主。灰熔融性(ST):>1438℃;
井田麵積較小,煤層煤質在水平方向無明顯變化規律。
2、9號煤
水分(Mad)原煤0.68-0.98%,平均0.76%,
浮煤0.49-1.04%,平均0.79%;
灰分(Ad)原煤12.59-32.56%,平均26.40%,
浮煤7.99-16.46%,平均11.06%;
揮發分(Vdaf)原煤13.83-18.36%,平均15.78%;
浮煤10.46-16.60%,平均13.81%;
發熱量(Qb,daf)原煤29.56-32.64MJ/kg,平均31.58MJ/kg;
浮煤30.15-33.21MJ/kg,平均32.32MJ/kg;
全硫(St,d)原煤0.81-1.49%,平均1.25%;
浮煤0.62-1.12%,平均0.95%;
磷(Pd)原煤0.007-0.0037%,平均0.0018%;
粘結指數(GR,I)21-25;
膠質層厚度0-10mm,平均1.70mm。
3、15號煤
15-3號煤:
水分(Mad)原煤0.11-1.85%,平均0.85%,
浮煤0.07-1.20%,平均0.84;
灰分(Ad)原煤11.38-41.19%,平均23.39%,
浮煤4.95-17.62%,平均9.21%;
揮發分(Vdaf)原煤11.14-17.18%,平均15.20%;
浮煤9.97-14.72%,平均12.61%;
發熱量(Qb,daf)原煤25.57-33.99MJ/kg,平均31.19MJ/kg;
浮煤29.12-34.20MJ/kg,平均32.95MJ/kg;
全硫(St,d)原煤1.40-5.30%,平均2.84%;
浮煤1.09-3.32%,平均2.10%;
磷(Pd)原煤0-0.0143%,平均0.0028%;
膠質層厚度0-10mm,平均0.20mm。
煤灰成分 03manbetx :
煤灰成分中以SiO2+Al2O3為主。SiO2為41.75-53.85%,平均48.52%;Al2O3為24.09-36.31%,平均29.01%。
灰熔融性(ST)>1363℃;
(三)煤的工藝性能
本區煤的工藝性能測試資料較少,類比鄰區資料敘述如下:
煤的熱穩定性:3號煤層經測試Tw+6為89.60%,Ts-1為0.90%,熱穩定性好。
煤對CO2的反應性:950℃時,3號煤層CO2還原率為7.00-10.10%,反應性屬低等;15-3號煤層CO2還原率為25.50%,反應亦屬低等。
煤的結渣性:3號煤層取樣測試,鼓風強度0.10m/s時,結渣率為36.67-47.28%。鼓風強度0.30m/s時,結渣率為50.95-53.20%。可見,3號煤屬強粘結性煤。
煤的可磨性:經取樣測試,3號煤哈氏可磨性指數為92.0-99.3; 15-3煤層為65.4。
(四)煤的可選性
煤的可選性資料主要參考漳村煤礦測試資料。
3號煤層:采用±0.1含量 評價時,浮煤灰分假定為9.0%時,可選性為中等可選和極難選。浮煤灰分假定為9.5%時,可選性為中等可選和難選。浮煤灰分假定為10.0%時,可選性為中等可選和極易選。采用中煤含量法(1.4-1.8比重) 評價時,可選性分別為難選和很難選。
3號煤層浮煤回收率為23.00-61.54%,平均44.72%,浮煤回收率屬中等。
15-3號煤層:采用±0.1含量 評價時,浮煤灰分假定為10.0%時,可選性為易選。浮煤灰分假定為10.5%時,可選性為極易選。采用中煤含量法 評價時,可選性為很難選。
15-3號煤層浮煤回收率為20.30—59.60%,平均33.20%,浮煤回收率屬低等。
(五)煤的風化和氧化
據以往井下生產情況,本井田範圍內最上部的3號煤層未受到風化和氧化。
(六)煤類的確定及其依據
按中國煤炭分類國家 標準(GB5751—86),以浮煤揮發分為主要指標,參考粘結指數,井田內3、9號煤層煤類為瘦煤,15號煤層為貧煤。
(七)煤質及工業用途評價
根據《煤炭質量分級》GB/T15224—2004 標準,井田3號煤層屬低灰—中灰、特低硫—低硫、特高熱值瘦煤,9號煤層為低灰—高灰,低硫—中硫、特高熱值瘦煤,15號煤層為低灰—高灰、中硫—高硫、特高熱值貧煤。
根據井田煤層煤質特征,3號、9號煤均可作煉焦用煤和化工用煤,15號煤根據其煤類和主要煤質特征,經過洗選降灰、脫硫後可作動力用煤及民用煤。
六、礦區水文地質
(一)區域水文地質
本區位於辛安泉域南部的長治—襄垣斷陷盆地蓄水構造水文地質單元內。
1、地表水
區內地表水屬於海河水係漳河流域。主要河流是濁漳河,濁漳河分南、西、北三源。南源發源於長子縣發鳩山,西源發源於沁縣的漳源村,北源發源於榆社縣柳樹溝。南源和西源在襄垣縣甘村附近彙合,後又與北源在襄垣縣合口村彙合後稱濁漳河,在平順縣下馬塔以東進入河南省,在山西境內段長231km,流域麵積11311km2,年逕流量6.35×108m3。
區內較大水庫為漳澤水庫,庫容量1.995×108m3,年漏失量為0.2×108m3。
2、地下水
本區屬辛安泉域西部及南部的逕流區。辛安泉出露於山西省平順、潞城、黎城三縣交界處西流村至北耽車村約16km的濁漳河河床中,泉水出露標高615—643m,因煤炭資源開發和大規模利用地下水以及氣候的變化,泉水流量不斷衰減,上世紀60年代平均流量11.27m3/s,80年代8.19m3/s,90年代5.23m3/s,2001—2003年平均流量4.86m3/s。
區域東部為一套碳酸鹽岩地層,含岩溶裂隙水,向西地勢逐漸降低。區域中、西部屬長治盆地,由黃土丘陵和低山組成,海拔800—1200m,為新生界早期形成的斷陷盆地,堆積物較厚約300m,含有若幹孔隙含水層。區內尚有少量中生、古生界的碎屑岩出露,含一係列裂隙含水層,富水性弱。盆地範圍內奧陶係、寒武係地層埋藏較深。
3、含水層
根據區域含水介質岩性,區域含水層分為碳酸鹽岩溶裂隙含水層組、碎屑岩類夾碳酸鹽岩溶裂隙含水層組、碎屑岩裂隙含水層組、鬆散層孔隙含水層組。
(1)奧陶係中統含水層組
由石灰岩、泥灰岩等組成,總厚400~600m,除在區域東部、東北部大片出露外,在文王山及二崗山地壘有零星出露。
本含水層組為區內主要含水層組,主要接受裸露區大氣降水補給及濁漳河南源流經文王山地壘灰岩河道時的地表水入滲補給。排泄區為區域東部的辛安泉群。泉域內受構造控製,不同部位補給、徑流、排泄條件有一定差異。以晉獲斷裂帶、文王山及二崗山地壘為界可將泉域南部劃分為三個亞區。
① Ⅰ亞區
位於晉獲斷裂帶以東灰岩裸露區,為泉域的主要補給出區,直接接受大氣降水垂直入滲補給,向辛安泉徑流並排泄,徑流條件好。因裸露區垂直岩溶發育,富水性較差,單位湧水量<2.00L/s.m,水質類型屬HCO3。
② Ⅱ亞區
位於晉獲斷裂帶以西,文王山與二崗山地壘之間。本亞區東部及文王山地壘處有灰岩出露,接受大氣降水補給及濁漳河南源流經文王山地壘灰岩河道時地表水入滲補給。向南徑流至潞城一帶折向東逕流於辛安泉彙集抬升排泄。西部灰岩埋深逐漸增大,補給來源主要為上部含水層緩慢越流補給。
本區自東向西隨著灰岩埋藏深度逐漸增大,富水性由強變弱,水質逐漸變差,地下水交替條件由積極變為滯緩。
根據岩溶地下水同位素資料 03manbetx ,說明東部較西部水循環交替積極,西部地下水徑流條件差或滯流。
③ Ⅲ亞區
位於晉獲斷裂帶以西,二崗山地壘以南,灰岩埋深度均在200m以上,且向西逐漸增大。主要補給來源為晉獲斷裂帶附近奧灰裸露區接受大氣降水後通過斷層補給。因此在靠近斷層處富水性較好,單位湧水量1.03—40.50L/s.m,水質類型屬HCO3—SO4型,向西隨奧灰埋深增大,富水性逐漸減弱。
(2)碎屑岩夾碳酸鹽岩類含水層組
係指石炭係上統一套海陸交互相沉積地層,主要含水層由其間3—6層石灰岩組成,其富水性強弱取決於砂岩及灰岩的裂隙與岩溶發育程度。據區域資料,鑽孔單位湧水量一般為0.0002—0.51L/s.m,滲透係數0.005—2.85m/d ,局部岩溶裂隙發育,單位湧水量可達4.31 L/s.m。水質類型屬HCO3及HCO3—SO4型。
由於受構造的影響,在區域東南部此含水層組有較大麵積出露,可以接受大氣降水的補給,盆地內由於斷裂構造的影響,也可以受到其它含水層的補給,地下水以水平運動為主。
(3)碎屑岩類含水層岩組
指二疊係、三疊係一套陸相和過渡相碎屑岩,由砂岩、砂質泥岩夾煤層等組成。厚320—435m,單位湧水量一般為0.0003—0.82 L/s.m,滲透係數0.004—1.74m/d,水質類型屬HCO3及HCO3—SO4型。
本含水層組含水空間以風化裂隙和構造裂隙為主,裂隙水除少部分可能沿破碎帶向深部運動外,以水平運動為主。由於各含水層之間間隔數層由泥岩等塑性岩石組成的隔水層,使各含水層相對呈層狀,形成平行複合結構,縱向水力聯係較弱。
(4)鬆散岩類含水岩組
主要指第四係鬆散堆積物,厚度變化較大,最大可達300m餘米。分布於長治盆地和濁漳河河穀及其支流地段,含水層由含砂粘土組成,在溝穀切割較深處排泄於地表,局部還通過斷裂破碎帶或直接補給下部含水層。本含水層富水性差異較大,受地形地貌控製明顯,水位埋深淺,一般高於河水位。單位湧水量為 0.0075—19.00 L/s.m,滲透係數為0.01—24.00m/d,水質類型為HCO3型。
4、主要隔水層
(1)石灰係中統隔水層
主要為本溪組隔水層,岩性為鋁質泥岩、泥岩等。透水性差,成為奧陶係中統含水層組與碎屑岩夾碳酸鹽岩類含水層組之間的隔水層。
(2)碎屑岩層間隔水層
主要由具塑性的泥岩組成,呈層狀分布於碎屑岩各砂岩含水層之間,使各含水層間的垂向水力聯係被阻,呈層狀相對獨立。
5、地下水補給對煤層開采的影響
3號煤層充水含水層主要為二疊係基岩風化帶、下石盒子組底部砂岩及山西組砂岩裂隙含水層。15號煤層充水含水層主要為石炭係太原組石灰岩岩溶裂隙含水層及奧陶係石灰岩岩溶裂隙含水層。奧陶係石灰岩含水層主要通過裸露區接受大氣降水補給,補給區主要位於晉獲斷裂帶的沿裂隙補給;其次為地表河水在流經岩溶區的漏失,如濁漳河南源在流經文王山地壘灰岩河道時,其漏失量為1.66m3/s(1981.10.10)。濁漳河西源支流在流經文王山地壘灰岩河道時,其漏失量為0.102 m3/s(1980.10.10)。
6、地下水徑流、排泄
區域逕流排泄條件主要受構造控製。它的排泄一方麵由於太行山隆起使得太古界變質岩係及寒武係镘頭組頁岩高出區域地下水麵,起著隔水屏障的作用;另一方麵由於地殼隆起,濁漳河河床下切,造成沿濁漳河自西流村至北耽車一帶構成一係列泉群出露。地下水逕流總的方向由西往東,大體分兩股:一般是北部徑流區,即由北往南,然後由北西轉向東;另一股是南部徑流區,即由南往北,然後由南西向東,最後均排泄於辛安村泉,本井田位於辛安泉域南部徑流區。
(二)井田水文地質條件
1、地表水體
本區地表水屬於海河水係濁漳河流域南部,濁漳河南源從礦區東部2km處流過,常年有水,水量隨季節變化較大。井田內無地表水體,僅存有大氣降水後泄洪形成的散條狀幹溝。
2、含水層
(1)奧陶係中統峰峰組石灰岩岩溶裂隙含水層
本含水層為井田內主要含水層,區域上最大揭露厚度為203.84m,主要為深灰色石灰岩、泥質灰岩及含白雲質灰岩,中、下部岩溶裂隙較發育,含水性較強。由於受岩溶發育程度的影響,存在一定的富水差異。
據漳村煤礦1號水井資料,奧灰水水位標高679.01m。據此水井資料推測本井田奧灰水水位標高676m左右。
(2)石炭係上統太原組含水層
為碎屑岩夾碳酸鹽岩裂隙岩溶含水層組,主要包括K2、K3、K4、K5石灰岩裂隙岩溶含水層,為太原組各煤層的充水水源。
K2石灰岩:厚5.64—8.21m,平均6.25m,垂直裂隙發育,但多被方解石脈充填,局部有小溶洞,局部地段含水性較強,但含水差異性極大。
據南部潞安礦區王莊煤礦資料,單位湧水量為0.000046—0.089L/s.m,滲透係數為0.00039—0.888m/d。
K3石灰岩:厚1.20—3.84m,平均2.90m,局部有小溶洞。
K4石灰岩:厚1.98—6.82m,平均4.40m,有裂隙發育,但多被方角石脈充填。
K5石灰岩:厚1.15—4.29m,平均2.92m,局部有泥質,亦有裂隙發育,但多被方解石脈充填。
據王莊煤礦43號孔對含水層進行混合注水試驗及王莊煤礦擴大區勘探資料,單位湧水量為0.00049—0.033L/s.m,滲透係數為0.0011—0.023m/d。
(3)二疊係下統山西組砂岩、碎屑岩裂隙含水層
本含水層組為碎屑岩裂隙含水層組,包括K7、3號煤層頂砂岩裂隙含水層,岩性以中、細粒砂岩為主,為3號煤層的直接充水水源。
據王莊煤礦43號孔的抽水試驗資料,3號煤層頂的砂岩裂隙含水層單位湧水量為0.000844 L/s.m,滲透係數為0.0057m/d。
(4)二疊係下石盒子組砂岩裂隙含水層
本含水層組由K8砂岩及下石盒子組層夾砂岩組成,厚度變化較大,岩性為中、粗粒砂岩。
據王莊煤礦43號孔的抽水試驗資料,單位湧水量為0.474 L/s.m,滲透係數為1.19m/d。
(5)基岩風化帶裂隙含水層
基岩風化裂隙發育程度受構造、岩性、埋藏深度及氣候等條件的影響,風化裂隙一般在基岩麵上以50—70m,含水較豐富,但含水性差異較大。
據王莊煤礦勘探資料,單位湧水量為0.012 L/s.m,滲透係數為0.014m/d。
(6)第四係鬆散沉積物孔隙潛水含水層
由砂質粘土、含砂粘土、砂礫石及砂層組成,在某些地段厚度28.00m左右,含水性和透水性由砂、砂礫石層的發育程度而定,水位埋藏較淺。接受大氣降水的補給,受大氣降水影響明顯。
3、隔水層
(1)本溪組隔水層
該隔水層位於15號煤層之下,一般厚度10m左右,由泥岩、鋁質泥岩等組成,透水性差,在正常情況下阻隔了奧陶係岩溶水與上部含水層之間的水力聯係。
(2)太原組層間泥岩、砂質泥岩隔水層
岩性厚度變化較大,起層間隔水作用,主要阻斷太原組各石灰岩含水層之間的水力聯係。
(3)二疊係砂岩含水層層間泥質岩隔水層
岩性主要為泥岩、砂質泥岩等組成,岩性及單層厚度變化較大,透水性差,呈層狀分布於各含水層之間,起層間隔水作用。
4、礦井充水因素分析
井田內總體構造主要為一單斜構造,煤係含水層的水順層沿傾向流出井田。井田內未發現斷層。通過調查,構造對井田水文地質條件沒有大的影響。
3號煤層的直接充水含水層為K8砂岩和3號煤層頂板砂岩,砂岩構造裂隙較發育,但本區地表逕流條件好,接受大氣降水補給條件有限,礦井開采3號煤層,礦井湧水主要為井筒淋水,井下湧水量為15—36m3/d,正常湧水量為20m3/d,盡管開采3號煤層形成的導水裂隙帶容易溝通淺層地下水,由於富水性弱,難於形成水害威脅,在雨季要注意回填地麵塌陷,減少降水湧入礦井造成水害。
到目前為止井田內部未發現古空區,但周圍采空區多,采空積水是煤礦開采一大隱患,而且采空積水詳細情況不易查明。采空積水一旦和井下巷道貫通,勢必給井下安全生產帶來極大的隱患。
據區域水文地質資料推測,井田附近奧陶灰岩岩溶水水位標高約為676m左右,低於3號號煤層最低底板標高,不會發生奧灰突水。
(三)水文地質類型
井田內3號煤層直接充水含水層為頂板砂岩裂隙含水層。由於大氣降水補給有限,含水層富水較弱。本井田內的奧灰岩溶水水位標高為676m左右,低於井田內3號煤層最低底板標高,因此奧灰岩溶裂隙水對3號煤層礦坑充水沒有影響。該礦正常湧水量為36 m3/d,湧水來源主要為井筒滲水,頂板滲水較少。
綜上所述,該礦水文地質類型為簡單類型:二類二型。
(四)礦井湧水量預測及水害防治 措施
據調查,漳村三礦原開采3號煤層,設計生產能力30kt/a,2005年核定生產能力90kt/a。整合後的漳鑫泉煤業公司設計生產能力為150kt/a。本礦主要位於潞安漳村煤礦殘餘煤拄,現已形成大麵積采空區,據調查,近年來礦井最小湧水量為15 m3/d,正常湧水量為20m3/d,最大湧水量為36m3/d。
本次礦井湧水量預測采用煤層含水係數法,采用公式為:
Q=Q0.S/S0
式中Q——預計的礦井湧水量
Q0——原礦井湧水量
S——預計的礦井產量
S0——原礦井生產量
經計算,整合後的礦井正常湧水量為33.33m3/d,最大湧水量為60m3/d。
本礦的礦井水主要為井筒滲水,頂板滲水次之。湧水量的大小與礦井生產能力的無明顯關係,雖然用含水係數法進行了礦井湧水量預測,但因本礦區內及四周的3號煤層多已采空,煤層上部的含水層已被破壞,所以隨著整合後生產能力的提高,采空麵積會繼續擴大,礦井湧水量也將隨之增大,但增加的幅度不會太大。
因本區采空區較多,采空區積水是影響礦井生產的一大隱患,雖然本區內未發現古空區,采空區內也未發現有積水,但並不排除古空區的存在,古空區積水情況一般不易查明,時間久了後,采空區內也有可能會積水,所以在今後的生產中一定要對采空區、古空區進行探放水工作,確保生產安全。
七、其他開采技術條件
(一)頂底板工程地質特征
本井田開采3號煤層,偽頂一般為較軟的泥岩或炭質泥岩,厚度約0.20—0.30m,節理較發育,穩定性差,隨煤層開采而垮落。直接頂岩性為黑色砂質泥岩或泥岩,有時為砂泥岩互層,厚度6.29—14.60m,平均8.00m。該層節理發育,致密性脆,堅硬程度較高,完整性較好,因直接頂較厚,冒落後碎脹的岩石基本上充滿了采空區,可以支撐老頂使其緩慢下沉。老頂為灰白色中細粒長石石英砂岩,含雲母及黑色礦物,有時變為條帶狀砂岩,致密堅硬,節理不甚發育。底板為砂質泥岩或粉砂岩,質較硬,厚度平均9.10m。
本井田3號煤層頂板易 管理,工程地質條件簡單。
本井田3號煤層未做過頂底板岩石物理力學性質試驗,現參照潞安礦區王莊煤礦的資料簡述於下:
王莊煤礦坑道3號煤層頂、底板樣進行物理力學試驗,其試驗結果:頂板黑色泥岩抗壓強度為23.32—29.89MPa;頂板砂岩抗壓強度為43.9—52.63MPa;底板淺灰色泥岩抗壓強度為28.81—34.99MPa。3號煤層頂、底板砂岩、泥岩為尚堅固—中等堅固岩石,等級為Ⅱ級Ⅳ類頂板;底板為中等堅固岩石。
(二)瓦斯、煤塵和煤的自燃傾向
1.瓦斯
因本區煤層埋藏淺,瓦斯散逸嚴重,井下瓦斯含量較低,據長治市安全生產監督管理局長安局辦發(2005)24號文,2004年度礦井瓦斯鑒定報告,原漳村三礦瓦斯絕對湧出量0.22m3/min,相對湧出量2.99m3/t,二氧化碳絕對湧出量0.14m3/min,相對湧出量1.90m3/t,屬低瓦斯礦井。
2.煤塵及煤的自燃傾向
2004年6月1日山西省煤炭工業局綜合測試中心對該礦3號煤層煤塵爆炸性和煤層自然傾向性進行了測試,測試結果為火焰長度50mm,加岩粉量65%,煤塵有爆炸危險性;吸氧量0.9002cm3/g,自然等級為III級,傾向性質為不易自燃。
(三)地溫、地壓
據潞安礦區王莊煤礦鑽孔井溫測量,平均地溫梯度為0.70℃/100m,屬地溫正常區。恒溫帶深度在20-50m左右。在實際生產中,井下地溫正常,未發現地溫異常現象,應屬地溫正常區。
另在本區井下開采過程中,未發現有衝擊地壓現象,屬地壓正常區。
八、存在的問題與建議
1.現井田內主要開采潞安漳村煤礦殘餘煤柱,3號煤層采空區範圍由礦方有關人員提供資料並在實地所劃定。
2.對隱伏構造查明程度不夠,應進一步加強該方麵的地質工作。
3.本礦雖為低瓦斯礦井,但應注意瓦斯局部積聚,工作中加強井下通風,確保安全生產。
4、應加強定期的煤質測試工作;煤塵具爆炸性,應加強井下工作麵及各轉載點的灑水防塵工作。
5、注意地表塌陷,若發現地表裂縫及時填實;進一步加強環保綠化工作。
6、由於開采的是大礦的殘餘煤柱,局部地段頂板較破碎,應做好煤層頂板管理工作。
7、由於本礦位於國營大礦采空區,對漳村煤礦采空區範圍掌握不很準確,建議本礦在開采中,嚴格遵守“有疑必探,先探後采(掘)”的原則,探明原有的采空區及采空積水、積氣等情況,確保生產安全。
第二章 井田開拓
第一節 井田境界及儲量
一、井田境界
根據2007年1月山西省國土資源廳為該公司頒發的采礦許可證(證號為1400000721311),整合後礦區範圍由4個拐點坐標圈定:
1、X=4034815.23 Y=19683246.38
2、X=4034834.67 Y=19683871.28
3、X=4034164.78 Y=19683892.12
4、X=4034145.34 Y=19683267.22
開采標高830—880m,井田形狀為四邊形,東西長628m,南北寬668m,井田麵積0.4190 km2,新增麵積為0.3736km2。批準開采山西組3#煤層。
二、儲量計算
(一)工業指標
井田內3號煤層為瘦煤,煤層傾角<15°,故按煉焦用煤確定其工業指標,其最低可采厚度為0.70m,原煤最高灰分為40%,原煤最高平均硫分為3%。
(二) 計算方法
井田內煤層傾角小於15°,資源/儲量估算方法采用水平投影地質塊段法,其計算公式如下:
Q=S•M•D
式中:Q—塊段內資源/儲量,kt;
S—塊段水平麵積,m2;
M—塊段內煤層平均厚度,m;
D—煤層視密度,t/m3。
有關參數的確定:
1、麵積:用MAPGIS軟件求得。
2、煤層采用厚度:按煤、泥炭地質勘查規範(DZ/T0215-2002)中8.4的有關規定使用。
3、塊段內煤層厚度:采用塊段內及臨近塊段的各工程見煤點煤層厚度的算術平均值(≧0.05m的夾矸一律剔除);
4、視密度:采用原報告中煤層視密度值,3號煤層采用1.35t/m3。
(三)計算結果
經資源/儲量估算,整合後井田內共獲得3號煤層現保有的資源/儲量4180kt,其中2130 kt為可采的經濟基礎儲量(111b),原漳村三礦煤柱占壓量為100 kt。詳見資源儲量彙總表2—1—1。
資源/儲量估算彙總表(單位:kt) 表2-1-1
三、安全煤柱
礦井開采時工業場地、井筒、井田境界等均需留設保護煤柱。
井筒按Ⅰ級保護、工業廣場按Ⅱ級保護、村莊建築物按Ⅲ級保護計算安全煤柱尺寸。表土段移動角取45º,岩層移動角取70º。
大巷之間煤柱取30m,大巷一側煤柱取20m,井田境界煤柱20m,井筒及地麵建築保護煤柱加護圍帶計算,選取70m,區段煤柱10m。
礦井開采結束時,可收回護巷煤柱50%。
四、可采儲量計算
根據公式:Z =(ZC -P)C
式中:Z——設計可采儲量,kt;
ZC——礦井工業儲量,2130kt;
P——永久煤柱損失量,1055.8kt;
C——采區回采率,75%。
計算得設計可采儲量為:805.6 kt。
第二節 礦井設計生產能力及服務年限
一、礦井工作製度
根據《煤炭工業小型煤礦設計規定》,礦井工作日330d,三班作業,即兩班生產,一班準備,每天淨提升時間為16h。
二、礦井設計年生產能力及服務年限
井田內煤層賦存相對穩定,考慮井田內現有儲量、礦方技術生產條件和管理水平,並根據《長治市郊區煤炭資源整合和有償使用工作方案》的核準意見(晉煤整合辦核[2006]24號文),設計確定礦井設計生產能力為150kt/a。
礦井服務年限計算: P = Z /(A•K)
式中:P——礦井服務年限,a;
Z——設計可采儲量,805.6kt;
A——設計生產能力,150kt/a;
K——儲量備用係數,1.3。
礦井服務年限:P= 805.6 /(150×1.3)= 4.13 a。
第三節 井田開拓
一、井田內地質構造、老窯、煤層、水文地質條件對開采的影響
該區3號煤層埋藏較淺,井田內未發現較大斷層、火成岩侵入等地質構造,可采煤層底板標高高於奧灰水位標高,地質構造及水文地質條件簡單,煤層自燃等級為III級,不易自燃,無衝擊地壓現象,地溫地壓正常。該礦為低瓦斯礦井,煤層開采技術條件好。
因井田內采空區較多,采空區積水是影響礦井生產的一大隱患,雖然本區內未發現古空區,采空區內也未發現有積水,但並不排除古空區的存在。因此,隻要按規程、規範的規定合理開采井田資源,采空區、古空區對井田開采也不會有很大的影響。
二、井口與工業場地選址
1、工業場地選擇的主要原則為:
(1)地麵平坦、開闊,場地挖填方量小,工程地質條件好。
(2)靠近公路,交通方便,基建投資小。
(3)有利於礦井開拓部署,井巷工程量省,年運營費用低。
(4)不受洪水、滑坡等自然災害的威脅。
(5)建井工期短。
(6)生產係統簡單,可靠、安全。
(7)投產采區布置在高級儲量區。
(8)盡量利用原有場地和設施。
2、工業場地選址
根據井田範圍、煤層賦存情況、采空區位置、地形地貌及外部條件等,設計擬選工業場地方案如下:
方案一:利用原漳村三礦工業場地
選用原漳村三礦工業場地和主副立井及生產係統,對井筒及井下巷道進行維修,完善地麵建築設施和生產設施。本方案主要考慮了井田前期的開拓開采,基本上利用原礦井的工程和生產設施。
優點:利用原有的場地設施和井筒,初期投資少,減少了建井工程量,有利於縮短工期,早出煤。
缺點:主井井筒斷麵小,不滿足雙鉤提升要求,不能保證礦井設計生產能力,主井位置距離儲量中心遠,維修巷道工程量大,運輸距離長,通風阻力大。
方案二:選擇在原漳村三礦工業場地外西側台地上
新工業場地位於原漳村三礦工業場地外西側台地上,地形開闊平坦,有公路通過。本方案主要考慮了井田中後期的開拓開采,在場地內重新開鑿主立井和回風立井,不用原礦井的進、回風井,該方案相當於在井田重建一個礦井,基本不考慮利用原礦井工程和生產設施。
優點:新主井井筒斷麵滿足雙鉤提升要求,主井位於儲量中心附近,開拓巷道工程量小,運輸距離短,通風阻力小。
缺點:需要重新布置場地設施和開鑿井筒,初期投資大,增加了建井工程量,工期長。
經過綜合比較,方案二所選的工業場地靠近井田邊界和原有的工業場地,場地相對開闊,地形較平坦,大部分為黃土台地,交通便利,儲煤場設置方便,儲量集中,壓煤少,能滿足礦井150kt/a生產能力的要求,因此,整合後礦井的工業場地選址推薦采用方案二。
三、開拓方式
1、礦井開拓方案主要考慮以下原則:
(1)初期投資少,建井工程量小,工期短,早出煤。
(2)便於采、掘、運輸、提升、通風、排水等生產係統的布置。
(3)生產係統盡可能簡單、實用,生產工藝先進、合理。
(4)首采工作麵布置在井底附近,以縮短基建工期,降低基建投資。
(5)井下巷道沿煤層布置,掘進速度快,費用低,並能進一步探明煤層的賦存情況。
(6)前期與後期相結合,既要考慮眼前利益,又要兼顧長遠規劃,統籌合理布置。
2、開拓方案選擇
基於上述原則,結合礦井井口及工業場地位置選擇,根據地質和煤層賦存條件,本設計擬定井田開拓方案如下:
方案一:立井開拓,運輸大巷沿南北方向布置
在工業場地內開鑿一對立井開拓井田的3#煤層,主立井深度108 m,淨直徑為4.5m,井底落到3#煤層底板中,采用雙滾筒絞車提升,井筒內裝備梯子間。回風立井深度101.5 m,淨直徑為2.5m,井底落到3#煤層中,兩井筒內裝備梯子間。兩井筒相距166m,主立井擔主立井負全礦井的全部提升任務以及進風、下料、上下人等任務,回風立井擔任礦井的回風任務,並兼作2個安全出口。
在主井底南側附近布置井底車場、變電所、水泵房等硐室。在主井底東側附近沿煤層南北方向布置兩條大巷,即軌道運輸大巷(兼回風)、皮帶運輸大巷(兼進風)。皮帶運輸大巷沿煤層底板布置,軌道運輸大巷沿煤層頂板布置。布置兩個采區,沿東西方向雙翼布置工作麵,在一采區內布置首采工作麵。
優點:井筒長度短,大巷貫穿全部儲量範圍,後期開拓工程量小,有利於集中生產,工期短。
缺點:雙翼開采,工作麵搬家次數多,輔助運輸距離長,邊緣工作麵儲量小,不利於高效生產。
方案二:立井開拓,運輸大巷沿東西方向布置
在工業場地內開鑿一對立井開拓井田的3#煤層,主立井深度108 m,淨直徑為4.5m,井底落到3#煤層底板中,采用雙滾筒絞車提升,井筒內裝備梯子間。回風立井深度101.5 m,淨直徑為2.5m,井底落到3#煤層中,井筒內裝備梯子間。兩井筒相距166m,主立井擔主立井負全礦井的全部提升任務以及進風、下料、上下人等任務,回風立井擔任礦井的回風任務,並兼作2個安全出口。
在主井底西南側附近布置井底車場、變電所、水泵房等硐室。在主井底北側附近沿煤層東西方向布置兩條大巷,即軌道運輸大巷(兼回風)、皮帶運輸大巷(兼進風)。皮帶運輸大巷沿煤層底板布置,軌道運輸大巷沿煤層頂板布置。布置兩個采區,一、二采區分別向北、向西布置單翼工作麵,在一采區內布置首采工作麵。
優點:井筒長度短,前期開拓工程量小,工期短,有利於邊生產,邊開拓,工作麵搬家次數少,有利於高效生產。
缺點:後期開拓工程量大,工期長,後期輔助運輸距離長,生產效率低,運輸管理要求高。
經過綜合分析比較,考慮到整合礦井的地方特點,方案二開拓準備時間短,井巷工程量少,投產快,有利於早出煤,因此,本礦井開拓方式推薦采用方案二進行開拓。
井田開拓方式方案詳見圖C1557-109-01、C1557-109-02。
四、水平劃分
根據礦井地質報告和井田範圍,3#煤層為近水平煤層,設計采用單水平開拓,水平標高為+855m。
五、大巷布置方式
根據礦井開拓方式和井田範圍,3#煤層為近水平厚煤層,大巷布置方式為:在主井底北側附近沿煤層東西方向布置兩條大巷,即軌道運輸大巷(兼回風)、皮帶運輸大巷(兼進風)。皮帶運輸大巷沿煤層底板布置,軌道運輸大巷沿煤層頂板布置。
皮帶運輸大巷與主立井、井底煤倉和井底車場硐室相連,軌道運輸大巷與總回風巷、回風立井相連。
六、采區劃分及開采順序
根據井田開拓部署,本礦井共劃分為兩個采區,采區接替按順序進行,先開采一采區,采區內工作麵接替采用由近到遠前進式開采。工作麵推進方向為後退式,一采區的3102工作麵為首采工作麵。
第四節 井 筒
一、井筒用途、布置及裝備
主立井:為圓形砼澆灌支護,淨直徑4.5m,淨斷麵15.9m2,至車場水平深度108m,井筒裝備1對1t礦車單層單車雙罐籠,方形鋼罐道、梯子間和管纜線,采用2JTP-1.6×0.9雙滾筒纏繞式提升機提升,擔負礦井的提煤及下料、上下人、進風任務,兼作安全出口。
回風立井:為圓形砼澆灌支護,淨直徑2.5m,淨斷麵4.91m2,深度101.5m,井筒裝備梯子間,擔負礦井回風任務,兼作安全出口。
二、井壁結構
主立井、回風立井均采用砼澆灌支護,支護厚度均為400mm。
井筒斷麵詳見圖2—4—1、2—4—2。
井筒特征見表2—4—1。
第五節 井底車場及硐室
一、井底車場型式的選擇
根據井筒提升方式、采區運輸方式及生產能力等因素確定主井井底車場采用盡頭式車場,車場內鋪設雙軌錯車道。
二、 調車方式
井底車場調車采用調度小絞車調車。
三、 井底車場硐室
井底車場設有主水泵房、主變電所、主副水倉、消防材料庫。
主水倉長度70m,有效容量390m3,副水倉長40m,有效容量223m3。水倉清理采用JD-11.4型調度絞車人工清理。
四、井底煤倉
在主立井井底設井底煤倉,煤倉形式為半圓拱形斜煤倉,采用砼支護,淨斷麵積12.28m2,煤倉容量約為120t。
五、井底車場主要巷道及硐室的支護方式及支護材料
井底車場內巷道和大部硐室均沿煤層布置,根據煤層頂板岩石情況,采用料石砌镟、混凝土砌镟以及錨噴等支護形式。
車場巷道及硐室工程量詳見表2—5—1。
第一節 運輸方式的選擇
井下采區水平運輸大巷采用固定式JDSB-40皮帶機,采區運輸順槽采用DT-650皮帶機,工作麵采用SGB-420/30刮板輸送機,其它輔助運輸選用JD-11.4型調度絞車牽引1t標準係列礦車運輸,軌道運輸巷鋪設18kg鋼軌。
第二節 井下軌道運輸設備
一、礦車選型
運輸矸石采用MF0.75-6型翻鬥礦車,軌距600mm,自重374kg。
運輸材料采用MC1-6A型材料車,平板車采用MP1-6A型。
二、各類礦車數量計算
根據《煤炭工業小型煤礦設計規定》,采用排列法確定新增礦車數量為48輛(含備用),材料車、平板車分別為礦車總數的10%(5輛)和3%(3輛)。
第三節 井下膠帶機運輸設備
采區膠帶機選型計算:
1、大巷運輸,運輸能力Q=350t/h;輸送機長度L=800m,選擇標準帶速2m/s。
運輸大巷水平運輸,長度L=300m,原煤最大塊度Q=300mm,選擇標準帶速2m/s。
采區運輸自然條件基本相同,根據礦井實際選用SD-80便拆裝式帶式輸送機,主要技術特征如下:
運輸能力350噸/小時,帶寬800,帶速2米/秒,型號JDSB-40,功率2*40KW,電壓380/660V,液力耦合器型號YL-400,外形尺寸4230*1961*1500,整機重量25噸。
原煤最大塊度Q=300mm,原煤的堆積角按20°,重段用槽形托輥k=385,帶速取v=2m/s,原煤鬆散密度取r=0.9t/m3,傾角係數c=1。將各值帶入公式得

考慮到礦井的實際產量,且:
2amax+200=2×300+200=800
仍選用B=800mm,PVG1250s新型礦用阻燃運輸帶,輸送帶質量按Qd=11kg計。JDSB-40為國家標準的定型產品,查手冊皮帶機各項指標均滿足運輸要求。
2、掘進巷道距主運輸巷道距離較短,采用SGB420*30 刮板機2部,滿足掘進煤量運輸要求。
第四章 采區布置及裝備
第一節 采煤方法
一、采煤方法選擇及其依據
本礦3號煤層屬於近水平煤層,傾角3°左右,厚度6.55-6.92m,平均6.76m,煤層結構簡單,含0-1層夾矸,為全區穩定可采煤層。煤層頂板為砂質泥岩、泥岩,為尚堅固—中等堅固岩石,等級為Ⅱ級Ⅳ類頂板;底板為砂質泥岩、細砂岩,為中等堅固岩石。
根據3號煤層實際賦存條件、礦井開拓部署、煤礦整合和采煤方法改革等文件的要求,為了提高礦井的經濟效益和安全管理水平,實現集中生產,減人增效,設計推薦采用長壁單體液壓支柱π型鋼梁鋪頂網放頂煤炮采法,回采工作麵沿煤層底板布置,後退式回采,煤厚6.76m,采高2.5m,放頂煤厚度4.26m,工作麵長度50m,采用全部垮落法管理頂板。
二、工作麵采煤、裝煤、運煤方式及設備選型
回采工作麵采用爆破落煤,人工裝煤,SGB-420/30型可彎曲刮板輸送機運煤,工作麵配備MZ-12A型濕式煤電鑽,TDX-40B型岩石電鑽,乳化液泵站為XRB2B-80/200。工作麵運輸順槽配備DT-650/2×30皮帶機,回風順槽配備一台JD-11.4型調度絞車。
三、工作麵支架及頂板管理方式
工作麵支護采用DZ28-250/100型外注式單體液壓支柱與DFB2200/300的π型鋼梁,對梁交錯布置,相鄰兩組對梁的中心距為0.8m,每組對梁間距為0.2m,排距0.8m,最大控頂距為3.3m,最小控頂距2.5m,工作麵推進度和放頂步距均為0.8m。
1、回采工作麵支架選型
(1)工作麵支架
①本設計采用“經驗估算法”計算支架的支護阻力,計算公式為:
P=9.8nSγM
式中:n ——相當於采高岩石重量的係數,取8;
S ——支柱支護頂板的平均麵積,取0.528m2;
γ——頂板煤(岩)容重,取1.35(2.5)t/m3;
M ——采高,取2.5m;
則:P = 9.8×0.528×[(8×2.5-4.26)×2.5+4.26×1.35] =233.4KN。
因此,預選參數為:工作阻力P =235 KN;
初撐力P0 = 0.6P =141 KN;
支護強度ρ= P/S= 0.442MPa;
②支柱最大高度:Hmax = M-b-δ+ e ;
支柱最小高度:Hmix = M-S-b-a ;
式中:M —— 工作麵采高,取2.5m;
S —— 工作麵支護處頂板平均最大下沉量,
S = 0.04×2.5×3.1 = 0.31 m;
a —— 支柱卸載高度,取0.05m;
b —— 頂梁高度,取0.138m;
e —— 支柱預留的活柱富餘行程,取0.1m;
δ—— 柱靴厚度,取0.05m;
則:Hmax = 2.5-0.138-0.05 + 0.1 =2.412m;
Hmix = 2.5-0.31-0.138-0.05 = 2.002m。
③根據支架預測參數,應選取DZ28-25/100型單體液壓支柱,其技術參數如下:
支撐高度:2.0-2.8m;
工作阻力:250KN;
初撐力: 150KN;
支柱重量:70Kg。
④支護參數校驗:
工作阻力:250KN>233.4KN,符合要求;
初撐力: 150KN>141 KN,符合要求;
支護強度:0.504MPa>0.442MPa,符合要求;
(2)工作麵配套選用DFB2200/300的π型金屬頂梁,其技術特征如下:最大載荷:梁體400KN;
重 量:21kg/m。
四、工作麵回采方向及超前關係
工作麵回采方向為後退式采煤。工作麵兩巷超前支護20m,采用2.6m的π型頂梁和DZ28-25/100單體液壓支柱支護。
五、采煤工作麵的循環數、年推進度及工作麵長度
開采3#煤層,礦井工作製度為兩班回采,一班準備,年工作日330d,日循環數為2個,循環進尺為0.8m,投產時工作麵長50m,正規循環率80%,年推進度422.2m。
六、采區及工作麵回采率
采區回采率75%,工作麵回采率93%,放頂煤回收率80%。
第二節 采區布置
一、采區布置方式及采區劃分
根據開拓布置,全井田劃分兩個采區,采區走向長312~364m,傾斜寬106~324m。投產采區為一采區,首采工作麵為3102,用一個回采工作麵來保證礦井產量。工作麵運輸順槽直接與皮帶運輸大巷相接,工作麵回風順槽通過軌道運輸大巷相接與總回風巷相接。
詳見采區巷道布置及機械設備配備平麵圖C1557-163-01。
二、移交生產時的采區數目、位置及工作麵生產能力計算
本礦開采3#煤層,達到150kt/a的生產能力時,布置一個采區和一個回采工作麵,回采工作麵生產能力按下列公式計算:
Q采 =330×L×r×a×c×(h1×b1+ h2×b2)
式中:330 ——年工作日,d;
L——工作麵長度,50m;
h1——煤層采高,2.5m;
h2——放頂煤厚度,4.26m;
r——容 重,1.35t/m3;
a——日循環進尺,1.6m;
b1——工作麵回采率,93%;
b2——放頂煤回收率,80%;
c——正規循環率,80%。
Q采=330×50×1.35×1.6×80%×(2.5×93%+4.26×80%)=163.459(kt/a)
掘進煤產量Q掘=2Q采×5%=16.3459(kt/a)
礦井年總生產能力Q總=Q采+Q掘=163.459+16.3459=179.8(kt/a)
滿足礦井設計能力的要求。
三、開采順序
礦井共布置兩個采區,采區回采按順序進行,采區內回采工作麵接替采用由近到遠前進式布置開采,工作麵采用後退式開采。
四、采區運輸、通風、排水係統
1.運輸係統
回采工作麵→運輸順槽→皮帶運輸大巷→主井→地麵
2.輔助運輸係統
地麵→主井→井底車場→軌道運輸大巷→回風順槽→工作麵
3.通風係統
新鮮風流由地麵→主井→皮帶運輸大巷→運輸順槽→工作麵
汙風風流由工作麵→回風順槽→軌道運輸大巷→總回風巷→回風立井→地麵
4.排水係統
工作麵、順槽積水通過水泵排至皮帶運輸大巷→井底水倉→主立井→地麵汙水池
5、供電係統
井底變電所→皮帶運輸大巷→運輸順槽→工作麵
6.采區設備選型
工作麵運輸順槽選用DT-650/2×30型皮帶運輸機運煤,回風順槽、軌道運輸大巷采用JD-11.4型調度絞車牽引1t礦車運料。
采區主要設備配置見表4-2-1。
采區主要設備配備表 表4-2-1
一、巷道斷麵和支護形式
皮帶(軌道)運輸大巷、總回風巷均沿煤層布置,采用梯形斷麵木棚支護,斷麵頂部淨寬2.7m,底部淨寬3.2m,淨高2.5m,淨斷麵7.38m2,掘進斷麵9.05m2。
工作麵運輸、回風順槽均采用梯形斷麵木棚支護,斷麵頂部淨寬2.5m,底部淨寬3.0m,淨高2.5m,淨斷麵6.88m2,掘進斷麵8.51m2。
二、巷道掘進進度指標
主立井:60m/月;回風立井:100m/月。
井底車場硐室及通道:岩巷400m3/月;煤巷500m3/月。
井底車場巷道:岩巷80m/月;煤巷150m/月。
皮帶(軌道)運輸大巷、總回風巷及工作麵順槽:180m/月。
三、掘進工作麵個數及掘進機械配備
投產時,共配備二個掘進工作麵,每個掘進麵配二台MZ-12A型濕式煤電鑽和一台TDX-40B型岩石電鑽,一台JD-11.4型調度絞車,一台11kW局扇,一台5.5kW小水泵和一台TXU-75型探水鑽。
四、礦井井巷工程量、掘進率和三個煤量
投產時,礦井配備一個回采工作麵,二個掘進工作麵。
投產時,井巷工程量總長為2185m,掘進工程量為21261m3,采區巷道及井巷工程量詳見表4-3-1、4-3-2。
礦井采掘比為1∶2;
井巷萬噸掘進率為:145.67m/10kt;
礦井矸石率預計為煤產量的3%。
礦井投產時,三個煤量及可采期為:
開拓煤量:615.0 kt; 可采期:4.1a;
準備煤量:238.2 kt; 可采期:19月;
回采煤量:34.62 kt; 可采期:4月。


第五章 礦井通風
第一節 概 況
一、瓦斯
因本區煤層埋藏淺,瓦斯散逸嚴重,井下瓦斯含量較低,據長治市安全生產監督管理局長安局辦發(2005)24號文,2004年度礦井瓦斯鑒定報告,原漳村三礦瓦斯絕對湧出量0.22m3/min,相對湧出量2.99m3/t,二氧化碳絕對湧出量0.14m3/min,相對湧出量1.90m3/t,屬低瓦斯礦井。
二、煤塵及煤的自燃傾向
2004年6月1日山西省煤炭工業局綜合測試中心對該礦3號煤層煤塵爆炸性和煤層自然傾向性進行了測試,測試結果為火焰長度50mm,加岩粉量65%,煤塵有爆炸危險性;吸氧量0.9002cm3/g,自然等級為III級,傾向性質為不易自燃。
第二節 礦井通風
一、礦井通風方式及通風係統
本礦采用機械抽出式通風方法,通風方式為為中央並列式。
新鮮風流由地麵→主立井→皮帶運輸大巷→運輸順槽→工作麵
汙風風流由工作麵→回風順槽→軌道運輸大巷→總回風巷→回風立井→地麵
二、 風井數目、位置、服務範圍及服務時間
礦井達產後有一個回風立井,該井筒服務井田全區,服務時間為4.13年。
三、 礦井風量、負壓及等積孔計算
(一)礦井風量計算及依據
根據國家煤礦安全監察局發布的《煤礦01manbetx
》第一百零三條的規定,礦井需要的風量應按下列要求分別計算,並取其中的最大值:
1.按井下同時工作的最多人數計算,每人每分鍾供給風量不得少於4m3。
Q礦進=4×N×K=4×40×1.25=200 m3/min=3.33m3/s
式中:N——井下同時工作的最多人數,取40人;
K——礦井通風係數,取1.25。
2.按采煤、掘進、硐室及其它地點實際需要風量的總和進行計算,各地點的實際需要風量,必須使該地點的風流中的瓦斯、二氧化碳、氫氣和其他有害氣體的濃度、風速以及溫度,每人供風量符合規程的有關規定。
Q礦進=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其它)×K礦通
式中:∑Q采——采煤工作麵實際需要風量的總和,m3/s;
∑Q掘——掘進工作麵實際需要風量的總和,m3/s;
∑Q硐——硐室實際獨立需要風量的總和,m3/s;
∑Q其它——其它巷道需要進行通風的風量的總和,m3/s;
K礦通——礦井通風係數(本礦為抽出式K礦通取1.25)。
(1)∑Q采的確定
①按瓦斯湧出量計算
參考原漳村三礦瓦斯湧出量進行計算。漳村三礦瓦斯絕對湧出量0.22m3/min,相對湧出量2.99m3/t。預計漳鑫泉煤礦絕對瓦斯湧出量為:
q絕礦=漳村三礦相對湧出量×漳鑫泉礦日平均產量÷1440
=2.99 m3/t×455÷1440=0.95 m3/min。
q絕工= q絕礦×90%=0.95×90%=0.86 m3/min
工作麵所需風量為:
Q采=100×q絕工×1.6=100×0.86×1.6=137.6m3/min=2.29 m3/s
式中:Q采——采煤工作麵所需風量,m3/s;
q絕工——回采工作麵瓦斯絕對湧出量,0.86m3/min;
1.6——回采工作麵瓦斯湧出不均衡係數,炮采工作麵取1.6。
②按炸藥量進行計算
Q采=25A 1=25×5 =125 m3/min =2.1 m3/s
式中:25——每千克炸藥需供給的風量,m3/min/kg;
A1——采煤回采工作麵需用的最大炸藥用量為5kg。
③按工作麵適宜風速計算
Q采=60V采S采
式中:Q采——回采工作麵實際需要風量,m3/min;
V采——采煤工作麵平均風速,取0.8m/s。
S采——采煤工作麵的平均斷麵積,為7.25m2。
故,Q采=60×0.8×7.25=348m3/min=5.8 m3/s
④按人數進行計算
Q采=4×N=120m3/min=2.0 m3/s
式中:N——采煤工作麵同時工作的最多人數,取30人。
取上述計算最大值,采煤工作麵需風量為5.8m3/s。
⑤風速進行驗算
Q采<4×S1=4×7.25=29m3/s;
Q采>0.25×S1=0.25×7.25=1.81m3/s;
式中:S1——為采煤工作麵平均斷麵積,取7.25m2。
Q采 =5.8m3/s,符合風速要求。
達產時有一個采煤工作麵,故∑Q采為5.8m3/s。
(2)∑Q掘的確定
①按瓦斯湧出量計算
Q掘=100q掘Kc
式中:q掘 ——掘進工作麵絕對瓦斯湧出量,根據統計資料,取礦井絕對湧出量的10%, 0.1m3/min;
Kc ——瓦斯湧出不均衡係數,取2.0。
故 Q掘=100×0.1×2.0=20m3/min=0.33m3/s。
②按炸藥量進行計算
Q掘=25A1 =25×3 =75 m3/min =1.25 m3/s
式中:25——每千克炸藥需供給的風量,m3/min/kg;
A1——掘進工作麵需用的最大炸藥用量為3kg。
③按人數進行計算
Q掘=4×N=32m3/min=0.53 m3/s
式中: Q掘——掘進工作麵所需風量,m3/s;
N——掘進工作麵同時工作的最多人數,取8人。
④按局部通風機實際需風量計算
Q掘=Q扇+0.25×S=200+0.25×6.88×60=303.2 m3/min=5.05m3/s
式中:Q扇——掘進工作麵局部通風機實際吸風量,取200m3/min;
S——局扇至工作麵回風口巷道斷麵,6.88 m2。
取上述計算最大值Q掘=5.05 m3/s 。
⑤按風速進行驗算
根據《煤礦01manbetx
》規定,煤巷掘進工作麵的風量應滿足:
15Sj1≤Q掘≤240 Sj1
式中:Sj1——掘進工作麵巷道過風淨斷麵積,7.25m2。
15Sj1=15×6.88= 103.2 m3/min=1.72 m3/s
240Sj1=240×6.88=1651.2m3/min=27.52m3/s。
Q掘=5.05m3/s符合風速要求。
達產時共布置二個掘進工作麵,故∑Q掘=10.1m3/s。
(3)硐室實際需要風量
井下獨立通風硐室有消防材料庫、絞車房,根據經驗數值,需風量為1.0 m3/s,則硐室需要風量∑Q硐=2.0 m3/s。
(4)其他
∑Q其它=3.0 m3/s。
(5)礦井總風量
Q礦=(5.8+10.1+2.0+3.0)×1.25=26.2m3/s,取26.2m3/s。
(二)礦井風量分配
根據上述計算,礦井各用風地點風量分配如下:
回采工作麵: 7.2 m3/s;
掘進工作麵: 7.0m3/s×2;
井下硐室: 2.0 m3/s;
其他: 3.0 m3/s。
(三)礦井通風阻力計算
礦井通風阻力是各段井巷的通風阻力之和,井巷通風阻力是由巷道摩擦通風阻力與局部通風阻力構成,各井巷磨擦通風阻力按下式計算: h=ΣαLUQ2/S3
式中:h—井巷摩擦阻力,Pa;
α—井巷摩擦阻力係數,kg.s2/m4;
L—巷道長度,m;
U—井巷斷麵淨周長,m;
S—巷道斷麵積,m2;
Q—井巷通過的風量,m3/s
本次設計對礦井通風容易時期和困難時期分別進行了阻力計算,局部阻力係數取0.15。經計算,達到設計產量時,礦井通風容易時期礦井負壓為347Pa,通風困難時期負壓為637Pa。詳見礦井通風負壓計算表5-2-1、5-2-2。
(四)等積孔計算結果及通風難易程度評價
通風容易時期:
A=1.19Q/√h = 1.19×26.2/√347 = 1.67 m2
通風困難時期:
A=1.19Q/√h =1.19×26.2/√637 =1.23 m2
根據按礦井通風等積孔衡量礦井通風難易程度的分類,本礦井屬於中等阻力礦,通風難易程度屬於中等。
第三節 災害預防及安全裝備
一、預防瓦斯的措施
1、建立嚴格的瓦斯管理和瓦斯檢查製度。
2、及時處理瓦斯積聚和超限問題,采空區及廢棄巷道應及時封閉。
3、采掘工作麵及其它容易產生瓦斯積聚的地方要加強通風管理。
4、扇風機設反風裝置、回風井口設防爆門。
5、掘進工作麵應裝設“風電、瓦斯電閉鎖”裝置。
6、加強通風設施管理及維護,減少漏風,確保通風巷道風路暢通。
7、井下巷道及硐室的設備一律采用隔爆型。
8、嚴禁在停風或在瓦斯超限的區域內送電及帶電搬遷設備作業。由於特殊原因停風恢複通風時,必須製定排除瓦斯和送電的安全措施。
9、嚴格執行《煤礦01manbetx
》,加強安全教育,配備齊全安全、檢測及救護設備。
10、井下嚴禁有明火產生。堅持“一炮三檢”和“三人連鎖放炮”製度。
11、礦井生產中加強瓦斯測定工作,瓦斯湧出量發生變化時,及時修改通風設計。
12、提高資源回收率,以降低瓦斯湧出量。
13、礦井設安全監測監控係統。
14、穿過采空區的巷道一定要砌镟密實,防止漏風。
15、必須堅持“有掘必探,先探後掘”,接近采空區、舊巷時必須製定專項防治瓦斯措施。
二、預防火災的措施
1、加強機電設備管理,嚴禁明火作業,防止外源火災發生。
2、井下設置消防材料庫,各機電硐室均配備消防器材,井下設置消防灑水管路。
3、及時處理可燃物,嚴禁在井巷及硐室內亂扔亂放坑木等易燃物及廢棄物。
4、井下主要機電硐室采用不燃性材料支護,並設置防火門。
5、井下凡有人工作地點,均按人頭配備自救器。
6、井下使用阻燃風筒和不延燃電纜。
三、 防塵措施
1.采煤工作麵進行煤層預注水,放炮采用水炮泥封孔。
2.各原煤轉載點,采掘工作麵等易產生煤塵的地方,設置噴霧灑水或采取其他防塵措施。
3.定期清理、衝洗、粉刷巷道。
4.嚴格控製井下風速。
5.建立完備的防塵灑水係統。
四、預防水災的措施
1、堅持有疑必探,先探後掘的探放水原則。
2、井下巷道均沿煤層布置,受煤層起伏的影響,巷道中可能發生積水現象。因此,在礦井生產期間應根據實際情況,在巷道低凹處設水窩,由小水泵將積水排出,確保井下巷道暢通。
3、定期清理水倉、水溝。
4、雨季來臨前要及時清理地麵防洪溝渠,做好一切準備,防止洪水危及礦井。
5、加強對采空區積水情況的監測工作,回采至采空區附近時,必須采取探放水等措施後方可回采。
6、發現斷層等地質構造導水情況,及時進行監測,並采取有效的防治水措施。
五、頂板和其他安全措施
1、嚴格控製控頂麵積,使其限製在作業規程規定的範圍內。
2、及時支護,嚴禁空頂作業。嚴格實行敲幫問頂製度,存在隱患時要先處理後作業。
3、支架要見頂見底,保證足夠的初撐力,嚴禁支柱在等待壓力狀態下工作。
4、在回采工作麵收尾時,必須製定相應的特種支護措施。
5、井下職工必須進行培訓學習,貫徹規程,做到應知應會,特殊工種必須持證上崗。
六、避災路線
1、當井下發生瓦斯爆炸或火災時,必須首先佩戴好自救器。位於災害進風側的人員,順迎風方向組織撤離,選最短路線,迅速撤到地麵。位於災害回風側的人員,佩戴自救器選擇最近的貫眼,進入進風巷,迎風撤至地麵。
2、如地麵風機反風,應選擇相應的避災路線,迎風撤至地麵。
3、當井下發生水災時,要先選擇相對高的巷道,盡快撤至地麵。如水已將退路封閉,應撤至上山頭,保存體力,等待救援,並設法與地麵取得聯係。
第六章 提升、通風、排水及壓氣設備
第一節 主立井提升設備
主井采用1噸罐籠提升方式,2JTP-1.6*0.9提升機雙鉤提升材料及下放人員;礦井達產時電機功率為95kW。
一、主井絞車選型計算
1、設計依據
(1)礦井年生產能力為15萬噸;
(2)采用混合提升,年工作日330天;日提升時間為16小時;
(3)提升高度120米。
(4)礦車型號MGC1.1-6,自身質量為0.595噸,載重量1.1噸
(5)提升方式選擇為雙鉤罐籠提升
(6)罐籠型號:GLS-1×1/1非標準罐籠
2、提升速度及循環時間計算
(1)提升速度:
最大提升速度Vm=3.06m/s;初加速度0.3 m/s2,主加速度0.5 m/s2 。
(2)一次提升循環時間:
T`=Vm/a1+H/Vm+μ+s
經計算所需一次提升時間:T=68s;
3、鋼絲繩的選擇:
(1)鋼絲繩的確定:
重載提煤時為絞車的最大載荷,Q=1.1+0.595+1.1=2259kg
選擇GB鋼絲繩6×19+NF—20型。
技術數據如下:
鋼絲繩直徑d=20mm;
鋼絲直徑σ=1.1mm;
公稱抗拉強度1700N/mm2
鋼絲繩破斷力總和Qq=257000N
鋼絲繩每米質量:1.429kg
(2) 鋼絲繩安全係數驗算:
按重載提煤時計算:
ma=Qq/(G1+G2+G其它)=11.32>9
上述鋼絲繩符合使用要求。提人時載荷較小安全係數遠大於9,無須再進行計算。
4、提升機的選擇:
(1)卷筒直徑:
經驗公式按鋼絲繩80倍進行選擇:D=80d=1600mm(1200δ=1320)選用標準卷筒直徑為1.6m;
(2)卷筒寬度:
由於主井為混合提升係統,提升機單層纏繞,卷筒平均纏繞直徑為1.6m,則卷筒寬度為:
絞車標準卷筒寬度為900mm;符合《煤礦01manbetx
》規定。
(3)確定減速機傳動比:
按以上計算的V1=3.06m/s,減速機傳動比為20;
(4)選用提升機
JTP—1.6*0.9型礦井提升機,其主要數據如下:卷筒直徑1.6m;卷筒寬度0.9m;鋼絲繩最大靜張力差45KN;鋼絲繩最大靜張力30KN;減速機傳動比20;鋼絲繩最大速度3.06m/s;
(5)最大靜張力及靜張力差驗算:
絞車靜張力及靜張力差明顯遠大於負荷
故符合要求。
5、提升電動機的估算:
(1)提升電動機的功率:
礦井阻力係數k=1.15;提升速度v=3.06m/s;動力係數ρ=1.2;對於二級傳動,傳動效率η=0.85。
電動機功率估算如下:
(3)選擇電動機
電控係統采用變頻調速成套裝置,按N,n及電壓等級,查表選用Y315L2—8型三相交流異步電動機,技術數據見表1-3-4。
電動機技術數據表 表1-3-4
6、天輪的確定:
選用TSG1600/11型天輪,名義直徑1.6m,繩槽半徑11mm,變位重力2220N,允許的全部鋼絲繩破斷拉力總和304500N。
1、 井架高度確定:
Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt=15.2m 取16米。
提升速度為3.06米/秒,過卷高度6米。
第二節 通風設備
一、主扇風機選型
1、設計依據
礦井總風量 26.2m3/s
通風困難時期負壓 637Pa
通風容易時期負壓 347Pa
2、選型計算
(1)確定風機需要的風量及風壓
風量:Q = KQ1 = 1.15×26.2 = 30.13 m3/s
最大負壓:Hmax = hmax +Δh = 737 Pa
最小負壓:Hmin = hmin +Δh = 447 Pa
Δh——風硐通風阻力,取100Pa。
(2)選擇風機
根據計算的風量及負壓確定利用BK40-4-NO.13型軸流風機2台,1台工作,1台備用。
3、通風機工況點
礦井通風阻力曲線方程:
Hmax = Rmax Q2 = 0.8118 Q2
Hmin = Rmin Q2 = 0.4924 Q2
將網絡特性曲線方程置於所選風機特性曲線上,如圖6-2-1,求出風機工況點參數如下:最大負壓時,Q1 = 31.5 m3/s,H1 =780 Pa,η1 = 82.0%,葉片安裝角度26°;最小負壓時,Q2 = 31.5m3/s,H2= 490Pa,η2= 72%,葉片安裝角度23°。
4、電動機功率計算
配套電機為YBFe250M-4(55kw)。
二、局部扇風機選型
根據以上風量計算,選取FBD-№5.6/11風機,風機吸風量200 m3/min,局部風機安裝位置符合規定要求,風筒選用直徑500mm,抗靜電阻燃風筒,接口采用反壓邊。
三、通風機設置及要求
1、通風機必須裝在地麵,井口必須封閉嚴密,外部漏風率不超過5%。
2、通風機的電控係統設有電動機短路、欠壓、過載、斷電、定子溫度及軸承溫度等保護,確保通風機安全可靠的運行。
3、必須保證主要通風機連續運轉。
4、必須安裝兩套同等能力的主要通風機裝置,其中一套備用,備用通風機必須能在10min內啟動。
5、至少每月檢查一次主要通風機,改變通風轉數或葉片角度時,必須經礦技術負責人批準。
6、嚴禁主要通風機房兼作它用,主扇機房內必須安裝水柱計、電流表、電壓表等儀表,還必須有直通礦調度室的電話,並有反風操作係統圖,司機崗位責任製和01manbetx
。專職司機負責通風機的運轉,每小時做一次運轉記錄,發現異常,立即彙報。
7、嚴禁采用局部扇風機或風機群作為主要通風機使用。
8、主要通風機電源采用雙回路供電,分別引至工業場地變電所的不同母線段,一回電源停電時,另一回路能夠保證通風機房全部負荷的運行。
四、反風方式、反風係統及設施
礦井反風方式采用風機反轉反風。
風門均設聯鎖的兩道正向和兩道反向風門,以滿足反風時的要求。通風機的配套電機可以滿足正反轉運行技術要求,反風風量大於正常供風量的40%,符合《煤礦安全規程》的規定。
每季度應至少檢查1次反風設施,每年應進行1次反風演習,礦井通風係統有較大變化時,應進行1次反風演習。
回風立井安裝防爆蓋,防爆蓋每6個月檢查維修1次。
第三節 排水設備
一、計算依據
1、礦井正常湧水量:Qh = 1.38 m3/h;[33.3 m3/d]
2、礦井最大湧水量:Qmax= 2.5 m3/h;[60 m3/d]
3、礦井垂深: H = 108 m;
4、水質:水質中性, PH=7。
二、設備選型
根據《煤礦安全規程》規定,礦井排水設備應能夠在20小時內排完礦井24小時的湧水量。因此,水泵必須的排水量為:
1、正常湧水時,水泵必須的排水能力
QB= 1.2Qh = 1.2×1.38 = 1.66m3/h
2、最大湧水時,水泵必須的排水能力
QB´= 1.2Qmax = 1.2×2.5 = 3 m3/h
3、水泵揚程的計算HB =(Hp+Hx)/ηg = 133.3 m
式中:ηg——管路效率,取0.9;(敷設傾角90度,管網平滑)
Hp——排水高度,取120m;(蓄水池距井口高差約為5米)
Hx——吸水高度,取5m;
4、水泵型號
考慮到本礦的實際情況,原煤產量變化較小,礦井湧水量可能隨雨季降水變化增加,主排水泵為大型固定設備,查水泵資料選擇樣本中與HB 、 PH值接近的水泵,QB按照接近6。選用D6-25*5型礦用水泵。
水泵級數:i= HB/ Hj=120/25≈4.8 ,選5級泵;
正常湧水期工作水泵台數:n1= QB/ Qn≈1;
備用水泵台數:n2= 0.7n1=0.7 ,取1;
檢修水泵台數:n3= 0.25n1=0.25 ,取1;
最大湧水期工作水泵台數:n1= QBmax /Qmax =1;
所需水泵總台數:n= n1+ n2 +n3 = 3。
主排水泵房安裝三台排水泵,型號D6-25*5,排水量為5m3/h,揚程125m,吸程5m,效率46%,電動機Y132S1-2,5.5KW,轉速2900r/min。一台工作,一台備用,一台檢修,排水管2趟,管徑φ50mm無縫鋼管。吸水管徑φ75mm。
三、吸排水管內徑、流速及流動阻力損失計算
排水管內徑:
排水管流速: ∈(0.8-1.5)
吸水管內徑:dx=dp+25×10-2=0.037+0.025=0.061
吸水管流速: ∈(0.8-1.5)
管壁厚度: 取3.5mm管壁厚度。
根據上述計算,排水管路選擇φ50無縫鋼管,吸水管路直徑φ75無縫鋼管。則:
排水管流動阻力損失為:
=15.67m
輸水管路總阻力損失為:
(15.67+5+0.11) =20.78
三、水泵工礦點的確定(采用查圖法)
查百米管路損失圖得:
表6-3-1 管路特性曲線參數
泵的出水口直徑是40mm,主要排水管路的直徑是50mm,排水量較額定值稍有減少,管網特性曲線較平滑,將上述曲線方程置於所選泵的性能曲線上可得它的工況點m,見圖1-3-3,排水量為8.2m3/h,揚程120.1m,效率47.5%。工礦點位於工業利用區域內,完全符合經濟性要求。見圖6-3-2。
四、電機功率
泵的正常工作時間短,利用率低,但泵的排水能力完全能夠滿足礦井改擴建後的最大湧水量,符合礦井實際需要。
第四節 壓氣設備
礦井達150kt/a生產能力後,主要用氣設備為井下掘進工作麵,選用2台VFY-9/7-KB型井下移動式空氣壓縮機,配用電機功率為55KW。
一、設計依據
二、選型計算
1、壓縮機供氣量
Q=α1●α2●r●∑mi●qi●ki=8.0m3/min
2、壓縮機必須的出口壓力
P=PP+∑△PI+0.1=0.41MPa
3、壓縮機的選擇
根據壓縮機的供氣量和出口壓力,利用已有VFY-9/7-KB型井下移動式空氣壓縮機2台,1台工作,1台備用。額定排氣量:9m3/min,額定排氣壓力:0.7MPa。
配用YBK280M-6型電動機,功率55KW,電壓660V,轉速980rpm
4、壓氣管道的選擇
(1)管徑的選擇
d=6.563●Q0.37●L01.85=58mm
選用φ83×4型無縫鋼管。
(4) 驗算管道壓力損失
PP+0.1=0.4 MPa
0.67 MPa>0.4 MPa,故滿足要求。
5、計算壓縮機年電耗
第七章 地麵生產係統
第一節 煤質及用途
一、物理性質
3號煤層為黑色,玻璃光澤,條帶狀結構,層狀構造。亮煤為主、暗煤次之,夾鏡煤條帶,為光亮型煤。宏觀煤岩成分以亮煤為主,暗煤次之,夾有鏡煤條帶,煤岩類型屬光亮型煤。本煤層的視密度為1.35t/m3。
二、化學性質
3號煤層化學性質:
水分(Mad):原煤0.42-1.18%,平均0.91%;浮煤0.34-1.62%,平均0.82%;
灰分(Ad):原煤8.35-17.46%,平均11.50%;浮煤8.98-10.46%,平均9.35%;
揮分(Vdaf):原煤13.99-17.46%,平均17.22%;浮煤11.78-17.10%,平均16.30%;
發熱量(Qb,daf):原煤30.22-33.90MJ/kg,平均32.53MJ/kg;浮煤31.25-34.41MJ/kg,平均32.58MJ/kg;
全硫(St,d):原煤0.28-0.66%,平均0.32%;浮煤0.25-0.58%,平均0.34%;
粘結指數(GR,I):23-42;
膠質層指數(Ymm):0-14.0mm,平均3.4mm;
磷(Pd):原煤0.0017-0.0108%,平均0.0059%。
浮煤元素分析:Cdaf:90.10-91.87%,平均為90.99%;
Hdaf:4.26-4.59%,平均為4.43%;
Odaf:2.10-3.51%,平均為2.81%;
Ndaf:1.50-3.69%,平均為2.50%;
Sdaf:0.37-2.96%,平均為1.67%。
煤灰成分分析:SiO2:49.64%;Al2O3:31.68%;Fe2O:35.13%;SO3:2.02%;CaO:2.96%;MgO:0.99%;K2O+Na2O:1.92%。
煤灰成分中以SiO2+Al2O3為主。灰熔融性(ST):>1438℃。
三、煤類及用途
按中國煤炭分類國家標準(GB5751-86),根據其煤類和主要煤質特征,3#煤層為特低硫、中低灰、高發熱量之瘦煤,為優良的動力與化工用煤。
第二節 煤的加工
根據煤質、用途及地麵情況,毛煤出井後利用溜槽篩、振動篩(動篩係統)將其分為末煤和中塊煤兩級。末煤經皮帶廊運送進入末煤場,塊煤進入選矸係統,人工揀矸,矸石進入矸石場,塊煤皮帶運送進入塊煤場。
第三節 生產係統
一、主生產係統
該礦主立井為雙鉤提升係統,主井提升出井後,卸入溜槽篩。溜槽篩將煤分為+60mm、-60mm兩級,各級原煤由皮帶廊運至各自的儲煤場存放。儲煤場充分利用地形地貌,使工藝布置緊湊合理,盡量使運輸線路短捷順直,主生產係統運行簡單方便。
二、輔助生產係統
主立井為雙鉤罐籠提升係統,井口平車場采用單側進出車的操作方式運輸。擔負著生產人員上下和排矸、材料下放和設備更換的任務,地麵運輸為人力礦車運輸。井口井底罐籠承接裝置為罐座並設置有閉鎖裝置,為保證安全須增設安全門和阻車器。
三、矸石排放係統
根據開拓布置及采區巷道布置,井下大巷多為煤巷,矸石不出井。隻有地麵人工揀矸,其矸石量較少約占原煤量的0.5%,由汽車運往荒山溝排棄。
第四節 輔助設施
一、坑木加工房
坑木加工房承擔本礦井坑木材料的加工和改製任務。坑木加工房配有木工園鋸機1台,萬能刃磨機1台,廠房麵積90m2。
二、油脂、岩粉的存放
油脂和岩粉分別存放在油脂庫和岩粉庫房內。
三、機電設備修理間
該礦井現有簡易機修間,擔負本礦井機電設備的小修,其餘維修可委托社會專業修理廠承擔修理。設有交流電焊機2台、砂輪機1台,普通機床1台,廠房麵積200m2。
四、煤樣化驗
本礦井不設煤樣化驗室,采樣任務由經過培訓的專業人員負責采樣,委托有資質的化驗單位進行化驗,並出具化驗報告。
第八章 地麵運輸
第一節 概 況
一、概 況
XX有限公司地處沁水煤田潞安礦區漳村井田的東南部,長治市郊區西白兔鄉漳村村南,行政隸屬西白兔鄉管轄。
本礦南距長治市約22 Km,北鄰潞安礦務局漳村煤礦2Km,東距榆黃公路及太焦鐵路線約14 Km,西距208國道約11 Km,南距潞安礦務局漳村煤礦鐵路專線9 Km,礦務局循環公路經過本礦區西北部,交通非常方便,詳見交通位置圖。
二、運輸方案
本礦為設計能力150kt/a的小型礦井,礦井投產後生產的煤炭主要用戶是供應地方工業及民用,且公路外運條件很好,因此本次設計地麵運輸方案采用公路運輸方式。
第二節 地麵運輸
礦井工業場地緊臨村級柏油公路,本次設計無場外公路的建設。場內道路部分改建和擴建,詳見工業場地平麵布置圖C1557-447-01。
第九章 總平麵布置及防洪排澇
第一節 概 況
井田位於太行山中段西側的山前地帶,黃土大麵積覆蓋,地貌劃屬黃土丘陵區。地勢為西南高、東北低,最高點位於西南角,標高為965m,最低點位於東北角溝穀,標高為905 m,最大相對高差60 m。
本區屬海河水係漳河流域,井田內無大的地表水體,雨季地表水由溝穀向北彙入濁漳河。
本區屬暖溫帶半溫潤區大陸氣候,四季分明,冬長夏短,冬季寒冷、雨雪稀少,春季幹燥多風,夏季炎熱多雨,秋季溫和涼爽,陰雨稍多。年內常有幹旱、霜凍、冰雹、暴雨、大風等災害性天氣發生,夏季多東南風,冬季多西北風。據長治市氣象站多年資料統計,年平均氣溫為9.1℃,最高氣溫37.6℃,最低氣溫為-23.0℃(1984年12月8日)。年降雨量最小為340.9mm(1965年),最大為832.9 mm(1971年),平均595 mm,雨季多集中在七、八兩個月。年平均蒸發量1558 mm,為降水量的3倍。年平均無霜期170天左右,冰凍期為十一月至次年月,最大凍土深度75cm。
據曆史記載,本區先後發生過28次地震,其中破壞性地震8次,據中華人民共和國國家標準(GB18306-2001),本區抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.1g。
第二節 平麵布置
一、平麵布置原則
1、充分利用自然地形條件,協調井上下各主要生產環節,做到有利生產,方便生活,節約用地,減少壓煤。
2、主要場地範圍不致受到洪水或內澇威脅。
3、在滿足生產工藝和對外運輸要求的前提下,減少人、貨流間相互平麵交叉。
4、考慮氣象、朝向、自然通風、場內排雨水等條件,有利環境保護,滿足衛生要求。
5、考慮防火、防爆等要求,確保生產安全。
二、平麵布置依據
1、礦方提供的1:500礦井工業廣場地形圖。
2、各專業提供的相關資料及文件。
三、平麵布置
本次設計利用原漳三煤礦工業場地,依據平麵布置原則,結合場地地形地貌、進場公路等實際情況,在滿足生產、輔助生產工藝布置要求及安全、環保、衛生等要求的前提下,力求場地功能分區明確,建(構)築物布置緊湊,節約占地,減少壓煤;盡量減少對現有工業場地生產生活的幹擾,合理利用現有設施;充分利用地形,使平麵布置與豎向設計合理協調,減少土石方量及建(構)築物基礎工程量。本次初設將主生產區、輔助生產區統一布置,生活區獨立布置。
1、主生產區
主生產區位於工業場地的東南部,布置有主井井口房、絞車房、辦公樓、溜槽篩、末煤儲煤輸送機、各粒級煤儲煤場、汽車磅房。
2、輔助生產區
輔助生產區位於工業場地的西北部,布置有熱風爐房、浴室及更衣室、燈房及任務交待室、機修車間、坑木加工房、材料場、消防材料庫、油脂庫、岩粉庫、淨水車間、調節池、靜壓清水池、變電所、洗澡鍋爐房,西部回風立井附近建有通風機房。
3、生活區
生活區利用原有的漳村三礦工業場地,布置有單身宿舍樓、食堂、采暖鍋爐房、汽車庫、門房、水泵房。
場內地麵硬化,道路暢通,汽車外運道路通向場外村級公路。
4、爆炸材料庫
距工業廣場500m的東南側溝內,建有地麵炸藥庫一座,核定儲存量為3噸煤礦許用爆炸,礦用電雷管4000發。
工業場地總占地麵積2.5ha。
各建(構)築物的位置詳見工業場地平麵布置圖C1557-447-01。
第三節 豎向設計及場內排水
一、豎向設計
依據豎向設計布置原則的要求,本次設計采用台階式和平坡式相結合的布置方式。
由於本礦為整合新建礦井,需要確定新場地平場標高和建(構)築物的平場標高。依據主井井口標高,圍繞主井布置建築井口房等平場標高962.8m,儲煤場平場標高957.6m;依據回風井井口標高949.483m,通風機房等平場標高949.4m。
整個豎向設計挖方1605m3,填方為1723m3,土石方工程量總計為3328m3。
二、排水
場內排水采用排水溝和自然排水相結合的排水方式。
第四節 場內運輸
場內運輸采用窄軌和公路相結合的運輸方式。
場內窄軌主要負擔井下所有坑木、金屬支架、機械設備及材料的運輸任務。窄軌型號為15kg/m,軌距600mm。
場內道路主要負擔材料、設備、消防及生產生活必須用品運輸任務。新建工業場地內主幹道路可通達場內各處,滿足生產、運輸、消防、安全等要求。
本次設計新配備1輛礦山救護車。
第五節 其它工業場地布置
生活區場地利用原漳村三礦工業場地,已有。
炸藥庫位於新工業場地東南溝半坡上,占地麵積260m2,平場標高945.4m。
第六節 管線綜合布置
一、管線種類
管線場地工程管線包括給水管、排水管、熱力管、汙水管;照明線、通信線及動力線等。
二、布置原則
1、盡量使各管線間及管線與建(構)築物之間在平麵和豎向布置上互相協調。
2、合理選擇管線的敷設方式及路徑。
3、管線盡量成直線布置,以減少工程量及投資。
4、盡量減少管線間及管線與道路的交叉,當交叉時,宜為直角,並留有綠化用地。
5、盡量避開高填、深挖和地質不良地段。
三、敷設方式
給水管、排水管采用地下直埋;電力線則采用架空;電纜線采用地下直埋或沿電纜溝敷設的方式。
第七節 防洪排澇
根據鄰礦資料,曆年最高洪水位933.573m。主井、回風井標高分別為962.871m和949.483m,工業場地遠高於曆年最高洪水位,洪水不會危及本礦,因此井口及場地均不受洪水威脅。
工業場地內設置排水溝解決場內雨水外排問題。
第十章 電 氣
第一節 供電電源
礦井采用雙回路供電,一路電源引自長治城郊供電支公司西白兔變電站738線,輸電電壓為10KV,供電線路為LGJ-70,輸電距離2.5km;另一路電源引自漳村礦變電所,輸電線路為10KV,供電線路為LGJ-70,輸電距離2km。正常工作時,兩回路一回運行,一回帶電備用,任一回線路均能滿足全礦井負荷需求。
第二節 電力負荷
設備總台數56台
設備工作台數53台
設備總容量857.45kw;
設備工作容量796.2kw
礦井自然功率因數0.7419
靜電電容器補償容量320kVAR
補償後全礦計算有功負荷664.37kw
補償後全礦計算無功負荷307.02kw
補償後全礦計算視在容量731.88kVA
補償後礦井功率因數0.9078
全礦年電耗量2.602616×106KW.h
噸煤電耗17.4kw•h/t。
第三節 送變電
一、礦井供電係統
本礦已建一座10KV變電所,位於工業聲地負荷中心。變電所高壓側采用線路變壓器組裝置,0.4KV側室內單列布置,采用單母線分段加聯絡開關供電。變壓器為S9-500/10 /0.4KV兩台,互為備用,負荷率為95%。
0.4KV側設兩台隔離變壓器SG9-315/0.4 0.4/0.4KV,一用一備,負荷率為97%;中性點隔離後下井至井下主配電所。
變電所采用0.4KV側靜電電容器集中補償方式。
二、送電線路
礦井電源采用架空輸電線路,架空導線選用LGJ-3×70型鋼芯鋁絞線,鋼筋混凝土杆架設。當一回路電源故障時,另一回路承擔全部負荷計算,引自長治城郊供電支公司西白兔變電站738線的線路電壓損失為1.51%,引自漳村變電所送至該礦的線路電壓損失為4.53,都滿足線路電壓小於5%的要求。
電壓等級:礦井地麵高壓為10KV,低壓動力為380V,照明為220V;下井為380V,照明為127V。
第四節 地麵供電
一、地麵配電
主井、主扇、礦燈房、熱風爐、水泵房、礦井調度通訊設備及安全監控設備等一、二類負荷全部采用雙回路供電,電源由工業場地10KV變電所0.4KV側不同母線段引出,其它工業場地負荷均由地麵10KV變電所0.4KV側采用放射式供電。
燈房設KS-8(E)礦燈140盞,TSB-54充電架3架。
工業場地建築照明係統采用動照合一方式,地麵工業場地及主要道路設固定照明,由礦井工業場地10KV變電所低壓配電室供電。照明器選用250W彎燈,地麵主要廠房及民用建築內照明選用白熾燈或熒光燈。
二、防雷與接地
10KV架空輸電線路上裝設閥型避雷器,工業場地內的建(構)築物均按三類防雷建築物考慮,凡高度在5米以上的建築物設避雷帶保護,其衝擊接地電阻不大於30Ω。
為防止雷電波侵入,對電纜進出線,在進出端將電纜的金屬外皮,鋼管等與電氣設備接地相連。
為防止雷電侵入井下,引入井下的金屬導體均在井口處設可靠接地,且接地點不得小於兩處。
低壓配電係統接地形式為TN-C-S係統。在工業場地10KV變電所設有接地保護裝置,其接地電阻不大於4Ω。各電氣設備正常不帶電的金屬外殼、鎧裝電纜的金屬外皮等均通過專用接地線按規程可靠接地。
第五節 井下供配電
一、井筒電纜
根據井下負荷及井下巷道布置情況,采用380V下井供電,下井電纜采用UYPJ-3×70+1×35,雙回路沿主立井下井至井下中央配電所,單回電纜長度1.5km,最大電壓損失為0.44%。正常時兩回電源一備一用。
二、井下低壓配電係統
井底車場附近設一座井下中央配電所,其電源從地麵10KV變電所0.4KV側經隔離變壓器引出,兩回電纜經主井引至井下主配電室。電纜型號為UYPJ-3×70+1×35。地麵變電所設兩台隔離變壓器SG9-315/0.4 0.4/0.4KV,一用一備,中性點隔離後下井至井下主配電所供井下所有低壓設備用電。
井下中央配電所設KBZ自動饋電開關10台、QBZ型開關28台、BLZ型開關4台,ZXZ8-4井下綜合照明保護裝置9台。3台主水泵低壓380V雙回路供電,控製設在主配電所內,水泵房內隻設停止按鈕。開關控製裝置選用QBZ型磁力起動器,正常時380V分段運行。
本礦為低瓦斯高管,局扇采用三專兩比鎖,局扇為一級負荷采用雙回路供電,控製開關采用多路組合自動控製開關KBZ-200 380V。
井下動力設備用電電壓為380V,煤電鑽、照明用電電壓為127V。
三、井下電氣設備選型
井下中央配電所饋電開關選用BLZ、KBZ、BKD型礦用隔爆真空饋電開關(帶選擇性漏電保護)。
井下380V設備選用BQZ型礦用隔爆磁力啟動器,煤電鑽、岩石電鑽選用ZZ8L-4/600型礦用隔爆電鑽變壓器綜合保護裝置。
四、井下電纜選型
回采工作麵和掘進工作麵移變電纜選用UYPJ-10000型礦用加強型屏蔽移動電纜,其餘380V用電設備電纜選用MYJV-1000型礦用移動橡套電纜,煤電鑽選用MZ-500型電鑽電纜。固定敷設的電壓電纜,均采用符合MT818標準的煤礦用移動橡套電纜。
四、井下固定照明
井底車場、主要運輸巷、變電所、水泵房、機電硐室等設固定照明,照明變壓器選用ZXZ8型礦用隔爆照明變壓器綜合裝置,照明電壓為127V,照明燈具選用EXJ-18/127礦用隔爆節能熒光燈。
五、井下接地
主排水泵房主水倉中設主接地極。井下配電所及各配電點均設局部接地級。主接地級在主副水倉各設一塊麵積不小於0.75m2,厚度不小於5mm的鋼板。局部接地級設於巷道水溝內,采用麵積不小於0.6 m2,厚度不小於3mm的鋼板支撐,平放於水溝深處。設置在無水溝地點的局部接地級,采用直徑50mm,長度2m的鋼管支撐,管子至少鑽20個直徑不小於5mm的通孔。並垂直全部埋入底版。連接主接地級的接地母線用截麵不小於50mm2的銅線或截麵不小於100 mm2的扁鋼。連接局部接地極的連線用截麵不小於25 mm2銅線或厚度不小於4mm、截麵不小於50mm2硬的扁綱。所有局部接地級和電氣設備的保護接地裝置,同水倉中主接地極通過橡套電纜的第四芯線聯網,形成井下總接地網,網上任一點所測的接地電阻均應小於2Ω。電氣設備保護接地線均並於接地母線。每一移動式和手持式電氣設備至局部接地級之間的保護接地用的電纜芯線和接地連接導線的電阻值不超過1Ω。
井下中央配電所低壓總開關和分開關及各配電點的低壓配電網絡開關均設有漏電保護,由地麵直接入井管路必須在井口處將金屬體妥善接地。
第六節 通訊
礦井通訊采用行政與調度通訊係統合用一台交換機的方式,交換機選用KTJ4型行政調度合一程控用戶交換機,具備調用功能,調度分機功能及行政交換等功能。交換機選用64線,其中中繼線4線,井下調度電話20線,地麵電話40線。通訊站設在礦井辦公樓內,由此分別向礦辦公室、宿舍樓、生活福利等場所的交換箱轉換,與用戶通話。
中繼方式采用數字中繼,中繼線引自襄垣縣電信局,為雙向中繼,呼出依次播音號,呼入需經人工轉接,方式DOD1+BID。礦井內部用戶通訊4位號等位撥號,並同時具備程控交換機的各種調度功能。
地麵通訊信道采用HYA型通信電纜,井下部分采用HUYVA39型(井筒)和HUYVA型(平巷)通訊電纜,場地內采用埋地及架空敷設方式,井下沿巷道掛牆敷設。下井的兩條通訊電纜由主井引至井下總分線盒,再引至各用戶點。井下設固定式礦用本安型電話機,工作麵設擴音電話,局部設直接電話。井底車場摘掛鉤地點與提升機房之間,工業場地10KV變電所與井下主變電所之間設直接電話,直接電話選用KT100BA。
第七節 礦井集中安全監測監控
一、監測設備選擇
1、監測設備選擇的原則
檢測設備的選擇力求穩定可靠、測量準確、故障率低,便於使用和維護。
2、監測設備選擇的地點和布置
本係統共傳感器26個,具體位置見傳感器布置圖和第三節說明。
二、監控設備選型
1、監控設備選擇原則
①必須選用取得了“MA安全標誌準用證”的產品。
②係統必須運行穩定、可靠、維護簡單、使用方便、並必須具備先進性、開放性,減少投資。
2、監控總站和各分站主要設備的功能、型號及數量
KJ70型係統由地麵中心站、傳輸接口、各種智能分站、傳感器、傳輸電纜和相應係統軟件組成。
地麵中心站
地麵中心站設於地麵工業場地監控室內,選用高性能、高穩定的監控主機2台,互為熱備用。當主機發生故障時,備用機通過熱切換控製器自動投入運行,顯示器2台、傳輸接口2個、打印機1台、UPS不間斷電源、中心站軟件1套等。
該設備的主要功能如下:
對係統各分站工作狀態實時診斷:
實時數據顯示,包括全礦數據顯示、模擬量和數字量顯示;
隨時打印各種報表;數據曲線查詢功能;圖形動態顯示功能;
當電網突然停電後,UPS電源能保證係統正常工作不小於2h。
分站本係統選用了分站3台,其中地麵主通風機房分站1個,井下共設2個:分別設置於井下泵房及井下中央變電所分站、掘進工作頭及回采工作麵分站。
監測範圍包括:回采、掘進工作麵的瓦斯、局扇開停和饋電狀態及主要回風巷的瓦斯、風速和負壓等。
分站的主要功能如下:
采集和顯示驚嚇、地麵測點的各種環境參數、機電設備運行狀態;
將采集的各種數據和被控設備狀態送至地麵中心站;
接受地麵中心站發出的各種控製命令;
進行井下主要設備控製,具備風電瓦斯閉鎖和斷電功能;
配接各種傳感器。
三、傳輸設備及器材選型
1、傳輸設備及器材選型原則
傳輸信號電纜必須是適於在煤礦井下監測,控製係統中用作為低頻信號傳輸的礦用阻燃型信號電纜。
2、傳輸設備及器材型號、數量
井下傳輸電纜由主井井筒引入,井筒傳輸電纜選用HUYV32型,分站間傳輸電纜選用HUYV31型,傳輸器與分站間傳輸電纜選用HUYVR4×1型。
四、監測設備各類傳感器布置
1、工作麵分站傳感器選型及配置
回采工作麵運輸順槽(距工作麵≤5m處)設瓦斯傳感器1個,(距西采區運輸巷10-15m處)設瓦斯傳感器1個。
在運輸順槽掘進頭(距工作麵≤5m處)設瓦斯傳感器1個,(距西采區運輸巷10-15m處)設瓦斯傳感器1個。
在回風順槽掘進頭(距工作麵≤5m處)設瓦斯傳感器1個,(距西采區運輸巷10-15m處)設瓦斯傳感器1個。
在西采區運輸巷距回風順槽掘進頭≥10m處,設開停傳感器2個。
當以上工作麵瓦斯濃度達到下列數值時,分別進行報警、斷電、複電。
≥1.0%CH4報警,≥1.5% CH4斷電,<1.0%CH4複電
斷電範圍:回采工作麵及其運輸巷、會風巷內全部非本質安全型電氣設備。運輸順槽掘進巷道、會風順槽掘進巷道內全部非本質安全型電氣設備。
2、井底泵房分站傳感器選型及配置
在中央變電所內設斷電儀2個,瓦斯傳感器4個,為了及時監測主要機電設備的工況信息,將斷電儀卡在被控設備的負荷側電纜上。
在水泵房設主開停傳感器3個,以實時監測主水泵的工況信息。
在井底泵房分站設開關傳感器1個。
3、主扇風機房分站傳感器選型及配置
在回風井距回風井底10-15m處,設風速傳感器1個,瓦斯傳感器1個;
在風門處共配置風門傳感器2個,為及時監測風門的開關信息,風門傳感器安裝在風門處;
主扇風機風硐內設置壓力傳感器1個,設置主扇開停傳感器2個。
五、礦井各類傳感器裝備量
礦井投產及達產時,井下共布置一個回采工作麵,兩個掘進頭,各采掘工作麵均按規定裝備了相應的傳感器,詳見井下傳感器布置圖C1557-239-02,井下各類傳感器裝備量詳見表8-4-1。
表10-7-1 各類傳感器裝備量一覽表
第十一章 地麵建築
第一節 設計原始資料和建築材料
一、氣象條件
本區屬暖溫帶半溫潤區大陸氣候,四季分明,冬長夏短,冬季寒冷、雨雪稀少,春季幹燥多風,夏季炎熱多雨,秋季溫和涼爽,陰雨稍多。年內常有幹旱、霜凍、冰雹、暴雨、大風等災害性天氣發生,夏季多東南風,冬季多西北風。據長治市氣象站多年資料統計,年平均氣溫為9.1℃,最高氣溫37.6℃,最低氣溫為-23.0℃(1984年12月8日)。年降雨量最小為340.9mm(1965年),最大為832.9 mm(1971年),平均595 mm,雨季多集中在七、八兩個月。年平均蒸發量1558 mm,為降水量的3倍。年平均無霜期170天左右,冰凍期為十一月至次年月,最大凍土深度75cm。
二、工程地質
井田位於太行山中段西側的山前地帶,黃土大麵積覆蓋,地貌劃屬黃土丘陵區。地勢為西南高、東北低,最高點位於西南角,標高為965m,最低點位於東北角溝穀,標高為905 m,最大相對高差60 m。
礦區內覆蓋層主要由黃土及淺紅色粘土組成。黃土具有較大空隙,疏鬆,垂直節理發育,夾0.2~0.4m碎礫石及數層鈣質結核,總厚25.60m,其塑性指數為10.2,壓縮係數0.1~0.4Mpa-1,濕陷係數0.023~0.120,承載力為120~130Kpa。為Ⅱ級自重濕陷性黃土狀粉質粘土。紅土含鈣質結核,為Ⅰ級非自重濕陷性土,承載力140~180Kpa。
三、地震資料
據曆史記載,本區先後發生過28次地震,其中破壞性地震8次,據中華人民共和國國家標準(GB18306-2001),本區抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.1g。
四、建築材料
鋼材、水泥、木材等建築材料均通過市場采購。地方建築材料如磚、瓦、砂、石可就地解決。
第二節 工業建築物及構築物
本初步設計在滿足生產的前提下,堅持經濟、適用的原則,盡可能利用已有建(構)築物。
工業建(構)築物主要有檢修車間、井口絞車房,坑木加工房、燈房浴室聯合建築、水處理間、消防材料庫、鍋爐房和井架。
檢修車間、井口絞車房,坑木加工房、燈房浴室聯合建築、消防材料庫和鍋爐房均采用磚混結構;井架采用鋼結構;水處理間水池采用鋼筋混凝土結構,外圍護結構采用磚混結構。
具體項目及技術特征詳見建築結構特征表11—2—1。
第三節 行政、公共建築
行政、公共建築麵積以原煤生產在籍人數為依據,根據《煤炭工業小型煤礦設計規定》有關項目指標計算。各項建築麵積詳見工業場地行政、公共建築一覽表11—3—1。
行政、公共建築主要有礦辦公樓等建築。礦燈房、浴室及更衣室為聯合建築,具體項目及技術特征詳見建築結構特征表11—2—1。
根據實際情況該礦僅設男浴室。總入浴人數按原煤生產最大班出勤人數乘以不均勻係數1.3,男職工入浴按總入浴人數計算。男浴室50%采用淋浴,50%采用池浴。浴池淨麵積按池浴人數每人0.2m2計算。男淋浴器數量按淋浴人數每5人使用一個,池浴人數每20人使用一個計算。每30人設洗臉盆1個,男浴室設1個洗臉盆。更衣室更衣櫃個數按地麵工人每人1個,井下工人每人2個,增加20%的備用衣櫃。
原煤生產在籍人數191人,最大班出勤人數63人,地麵工人在籍人數33人,井下工人在籍人數152人。
浴室及更衣室各項指標計算:
總入浴人數:1.3×63=82人
男職工入浴人數:82人
男職工淋浴人數:82×50%=41人
男職工池浴人數:82-41=41人
男浴室浴池淨麵積:0.2×41=8.2m2
男浴室淋浴個數:41÷5+41÷20=11個
男浴室更衣櫃個數:(33+152×2)×(1+20%)=405個
井口浴室設備數量見表11—3—2。
第四節 居 住 區
本次設計不考慮居住區建設,居住區公共建築利用原漳村三礦工業場地內的居住建築物。
第十二章 給水排水
第一節 給 水
一、概況
本設計給水範圍包括礦井生產、生活、地麵消防及井下消防、灑水。設計依據為:
1、《煤炭工業小型煤礦設計規定》;
2、《煤礦安全規程》(2006年版);
3、山西煤炭地質一一四勘探院2007年3月提交的《XX有限公司資源整合地質報告》。
二、用水量
該礦最大日用水量230.58m3。其中地麵用水205.58m3/d,包括生活用水量61.58m3/d,地麵消防用水量144m3/次;井下用水量17.13m3/d,包括消防灑水用水量15.03m3/d,煤層注水用水量2.1m3/d;其它用水量7.87m3/d。詳見用水量計算表12-1-1。
三、水源選擇
水源分兩部分,第一部分為地麵生產、生活用水水源;第二部分為井下消防、灑水用水水源。
1、地麵用水水源:本礦生活用水取自彰村深水井水,工業用水采用淨化處理後的礦井排水,基本能滿足礦區日常生活、生產需求。
2、井下用水水源:礦井湧水量1.4m3/h,最大為2.5m3/h,排至地麵水池後經沉澱處理,懸浮物含量為140mg/L∠150 mg/L,懸浮物粒度為0.25mm∠0.3mm,PH = 7,大腸菌群為2個/L,小於3個/L,水質符合消防灑水用水水質標準,可作為井下消防、灑水及煤層注水用水水源。
四、給水係統
礦井供水分為地麵和井下兩個係統。
1、地麵供水係統:把地麵水井水源井水引入本礦蓄水池,在經過離心泵提升至高位水池,高位水池的水再通過管網靜壓送至地麵各用水點,供礦井地麵生產、生活用。
供水建(構)築物及設備:
(1)蓄水池1座 V=50 m3
(2)靜壓水池1座 V=200 m3
(3)消防泵2台 IS80—50—200型 N=15KW(1備1用)
(4)離心泵1台 IS80—65—160型 N=15KW
(5)水泵房1座 V=6×3×3.6 m3
消防采用臨時高壓製,火災發生時開啟消防泵來滿足滅火時所需要的水量及水壓要求。
2、井下供水係統:由礦井湧水、沉澱池、清水池和管網組成。礦井湧水排至地麵沉澱池,經沉澱、淨水後,進入清水池,再由管網靜壓供給井下各消防、灑水及煤層注水用水點,多餘部分外排。
礦井湧水→沉澱池(100m3)→淨水間→清水池→井下各用水點 (多餘部分外排)
供水建(構)築物及設備:
(1)沉澱池1座: V=100m3
(2)靜壓清水池1座: V=200m3
地麵給水管網采用枝狀布置,當管徑大於(等於)100mm時,采用給水鑄鐵管,石棉水泥接口;當管徑小於100mm時,采用鍍鋅鋼管,焊接或絲接,管道均直埋入凍土以下。設計采用φ75mm鍍鋅鋼管作主管φ50mm鍍鋅鋼管作支管。
第二節 排 水
礦井汙水來源主要有以下幾個方麵:浴室排水42.9m3/d,食堂排水5.28m3/d,井下正常排水33.33m3/d,最大日排水量為60m3/d。由於礦井不建居住區,目前廁所均為旱廁,所以生活汙水排放量可不考慮,各種汙水、廢水的排水係統為:
第三節 室內給水排水
礦井內大部分建築物內設有給水排水管道。本設計中,室內生活、生產用水均由室外給水管網供給。室內不設消火栓,消防由室外消火栓保證。
浴室內設有池浴和淋浴,池浴淨麵積8.2m2,淋浴器11個;加熱用蒸汽由鍋爐房供給;淋浴采用單管淋浴係統,管道均采用鍍鋅鋼管。
第四節 井下消防、灑水
井下消防用水量為10L/s火災延續時間按2h計,一次消防用水量為72 m3。消防水量儲存在地麵高位水池內。
井下消防、灑水水源由地麵200m3的高位(清)水池供給,管道由主立井引入井下,消防、灑水管道布置到了所有的采、掘工作麵、回采工作麵的回風巷道和運輸機巷道。在井下所有的運輸巷道、回風巷道和正在掘進的巷道中所敷設的管道上,每隔100m都設置了三通,並安裝閥門,以供清洗巷道用。在井下采煤工作麵和轉載點等處設噴霧器;在掘進頭處設置放炮自動風流淨化水幕和灑水器;在工作麵回風巷、總回風巷均設有風流淨化水幕,噴霧降塵,以淨化空氣。
在井底主配電所和消防材料庫附近設置了滅火器材。
井下消防灑水管道采用無縫鋼管,絲扣連接;管道沿巷道側壁敷設或設支墩沿地板敷設。
第十三章 采暖通風及供熱
第一節 采暖與通風
一、室外氣象計算參數
采暖室外計算溫度:-8℃
極端最低溫度平均值:-23℃
最大凍土深度:0.75m
二、采暖
礦井內各類建築采暖熱媒來自鍋爐房的2個表壓的蒸汽鍋爐,采暖方式為上供下回式,散熱器采用對流輻射散熱器或四柱813型。
三、通風、除塵
對產生大量餘濕、餘熱和有害氣體的建築物應采取通風換氣措施,如食堂、浴室和礦燈房等處安裝軸流式通風機,風機型號為T40—11型。
在煤的運輸過程中有較大落差處容易產生煤塵,汙染環境,應采取噴霧灑水滅塵措施,對產塵量大可以采取局部密閉之處,采取密閉罩除塵。
四、各建築物耗熱量
各建築物耗熱量計算詳見建築物耗熱量計算表(表13—1—1)。
第二節 井口防凍
一、設計依據
室外通風計算溫度:-23℃
主立井進風量:26.2m3/s
熱風與冷風混合溫度:2℃
二、礦井通風耗熱量計算:
Q=1110×26.2×(23+2)×1.1×1.163=930115.1(W)
三、空氣加熱方式
本設計在主立井旁建熱風爐房1座,內設熱風爐1台,型號為RLNG0.35—100/8—AⅢ,鼓風機型號為4—72—12No6C;引風機型號Y5—47No6C;熱風出口溫度為100℃,空氣進入井筒後的混合溫度為2℃。暖風通過地下風道送入井筒。
第三節 鍋爐房設備
一、熱負荷計算
1、采暖熱負荷Q1 = 1110202W;Q2 = 1526850W
2、浴室耗熱量Q = 93895W
3、食堂耗熱量Q = 3600W
二、鍋爐容量
Q1 =1.25(1110202+93895)=1505121.3(W)
Q2 =1.25(1526850+3600)=1913062.5(W)
在礦井內建鍋爐房2座,新工業場地1座,生活區1座,內設蒸汽鍋爐2台,型號DHN0.5—0.7AⅢ,供礦井采暖、洗澡和食堂用,鍋爐常年運行,輔機為鍋爐配套產品。
第四節 室外熱力管網
礦井內的室外熱力管網采用枝狀布置,管材選用無縫熱軋鋼管,對浴室和食堂設專管供汽。保溫材料選用超細玻璃棉管殼。
地溝采用半通行地溝,地溝尺寸選用1000×1200mm。
第十四章 環境保護
第一節 概 述
XX有限公司地處沁水煤田潞安礦區漳村井田的東南部,長治市郊區西白兔鄉漳村村南,行政隸屬西白兔鄉管轄。該公司由原長治市郊區西白兔鄉漳村三礦、漳村煤礦及部分空白資源整合而來,整合後井田地理坐標為:北緯36°25′17″—36°25′40″,東徑113°02′33″—113°03′03″,礦區麵積0.4190 Km2。
本礦南距長治市約22 Km,北鄰潞安礦務局漳村煤礦2Km,東距榆黃公路及太焦鐵路線約14 Km,西距208國道約11 Km,南距潞安礦務局漳村煤礦鐵路專線9 Km,礦務局循環公路經過本礦區西北部,交通非常方便,詳見交通位置圖。
井田位於太行山中段西側的山前地帶,黃土大麵積覆蓋,地貌劃屬黃土丘陵區。地勢為西南高、東北低,最高點位於西南角,標高為965m,最低點位於東北角溝穀,標高為905 m,最大相對高差60 m。
本區屬海河水係漳河流域,井田內無大的地表水體,雨季地表水由溝穀向北彙入濁漳河。
本區屬暖溫帶半溫潤區大陸氣候,四季分明,冬長夏短,冬季寒冷、雨雪稀少,春季幹燥多風,夏季炎熱多雨,秋季溫和涼爽,陰雨稍多。年內常有幹旱、霜凍、冰雹、暴雨、大風等災害性天氣發生,夏季多東南風,冬季多西北風。據長治市氣象站多年資料統計,年平均氣溫為9.1℃,最高氣溫37.6℃,最低氣溫為-23.0℃(1984年12月8日)。年降雨量最小為340.9mm(1965年),最大為832.9 mm(1971年),平均595 mm,雨季多集中在七、八兩個月。年平均蒸發量1558 mm,為降水量的3倍。年平均無霜期170天左右,冰凍期為十一月至次年月,最大凍土深度75cm。
據曆史記載,本區先後發生過28次地震,其中破壞性地震8次,據中華人民共和國國家標準(GB18306-2001),本區抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.1g。
第二節 環保設計依據及采用標準
一、設計依據
1、《中華人民共和國環境保護法》(1989年12月26日)
2、《建設項目環境保護管理條例》(1998年11月29日)
3、《山西省貫徹〈建設項目環境保護管理辦法〉的實施細則》
4、《山西省環境保護條例》(1998年7月30日)
5、《山西省工業固體廢棄物汙染防治條例》(修正)(1997年7月)
6、《煤炭工業環境保護設計規範》
二、采用標準
1、《環境空氣質量標準》(GB3095--1996)二類標準
2、《地表水環境質量標準》(GB3838--2002)
3、《汙水綜合排放標準》(GB8978--1996)二類標準
4、《城市區域環境噪聲標準》(GB3096--93),其中:工業場地按2類標準,村莊按1類標準,交通幹線按4類標準。
5、《工業企業廠界噪聲標準》(GB12348--90)二類標準
6、《山西省大氣汙染防治條例》(1996年9月30日)
7、《中華人民共和國大氣汙染防治法》(1996年5月15日)
8、《鍋爐大氣汙染物排放標準》(GB13271--2001)(二類)
9、《中華人民共和國水汙染防治法》(1996年5月15日)
10、《中華人民共和國固體廢物汙染環境防治法》(1995年10月30日)
11、《中華人民共和國環境噪聲防治法》(1996年10月29日)
12、《〈中華人民共和國大氣汙染防治法〉實施細則》(1991年5月8日)
13、《開發建設項目水土地保持方案技術規範》(中華人民共和國水利部,1998年2月5日)
14、《大氣汙染物綜合排放標準》(GB16297--1996)
第三節 各種汙染物的防治措施
礦井生產所帶來的主要汙染物有:井下排水、工業場地所排放的生產廢水和生活汙水;矸石的排放、鍋爐房爐渣和煙塵的排放;儲煤場揚塵、各類風機噪聲及地麵塌陷等。
一、水汙染防治
汙水主要來源於井下排水、食堂含油汙水和浴室、洗衣房廢水。
礦井用水正常為1.4m3/h,最大為2.5m3/h。礦井湧水排至地麵沉澱池後,經沉澱處理後進入清水池,處理後的水一部分回用於井下,用於井下消防灑水及煤層注水等,多餘部分用於農田灌溉或外排。浴室廢水由於汙染輕,隻設毛發聚集器處理後即可排放,經處理後的汙水一並排入室外排水管網,排出場外。
二、固體廢棄物治理
出井矸石和地麵人工揀出的矸石全部排入荒溝中,為防止矸石自燃造成二次汙染,矸石場溝口砌築攔渣壩,溝底砌排洪溝。每鋪0.5m厚矸石壓實一次,坡角處用黃土覆蓋壓實,矸石堆每升高3m,蓋0.5m黃土壓實,溝滿後及時覆蓋1.0m厚的黃土,壓實後可種植花草或果樹。
固體廢棄物還包括鍋爐爐渣和生活垃圾,其排放量很小,與矸石一並排入荒溝處理。
三、大氣汙染防治
大氣汙染源主要來自鍋爐房、熱風爐房的煙塵;生產運輸過程中產生的煤塵及儲煤廠產生的煤塵。
礦井鍋爐房內射有2台型號為DHN0.5—0.7—AⅢ的蒸汽鍋爐,常年運行,供整個礦井采暖、浴室和食堂用。在混合提升主立井旁建熱風爐房1座,內設熱風爐1台,供井口防凍用,型號為RLNG0.35—100/8—AⅢ,輔機為熱風爐配套產品。鍋爐、熱風爐配裝除塵效率為94%的高效旋風除塵器煙囪高度為20m,符合最新的環保規定。鍋爐、熱風爐均燃用本礦生產的原煤,煙塵排放濃度為198mg/m3<900mg/m3,完全符合《鍋爐大氣汙染物排放標準》(GB13271—2001)二類區、Ⅱ時段排放標準要求。
生產運輸的各個環節均設有灑水裝置,使煤塵汙染降低到最低限度。
四、噪聲控製
噪聲聲源主要來自鍋爐房、熱風爐旁的鼓、引風機、風機房及坑木加工房等。因礦井不設居住區,故噪聲的影響相對較小。
鍋爐房、熱風爐房的鼓、引風機全部設在除塵間內,基礎設置減震裝置,鼓、引風機的出口處均裝消音器,對風機外殼用阻尼材料做消音處理。風機房的風機同樣采取同樣的消音措施。對坑木加工廠的電鋸聲采取在電鋸旁加裝消音板的措施。
第四節 綠 化
該礦場區綠化係數按20%設計。
植物具有吸毒放氧、除塵殺菌、減噪、防風沙、防止水土流失、調節小氣候等作用,所以綠化對改善環境、防止汙染有著極其重要的作用。設計上考慮通過植樹、種花等方法,構成自然生態環境,減弱汙染程度,縮小汙染範圍。結合煤礦特點,選擇抗塵樹種,以行道樹為主,適當考慮在路旁種植小喬木、灌木和綠籬,形成錯落有致的綠化格局。在辦公區布置一些花壇,並配置一些庭院觀賞花木,以求防治汙染,美化環境。
第五節 地表塌陷治理
根據該礦煤層貯存、地質、水文等條件,隨著地下煤層的大麵積采掘,在采空區上部的地表將會產生不同程度的沉陷、裂縫,嚴重時還會出現滑坡。這些沉陷、裂縫對井田內的路麵、管道、輸電線路、水體、植被等有一定影響和破壞作用。
為了既要合理開采地下煤炭資源,又要保護地麵建、構築物和保證居民的安全,設計除對工業場地流保安煤柱外,還應采取以下措施:
1、采取工作麵正規布置、協調開采,消除開采邊界影響等技術措施,來減小地表下沉和變形。
2、在路麵下可采取合理布置工作麵的方法來減少地表變形對路麵的影響,由於井下采煤可引起地表沉陷、裂縫或滑坡,使地表耕地、植被、樹木遭破壞,水土流失加劇,因此,在生產中應配合井下開采,加強地麵巡視工作。除對裂縫、滑坡及時平整外,尚需對地表水采取堵、截、疏、排或改道等措施,進行植樹造林、廣泛種草,綠化山川,避免水土流失,維持生態平衡。
第六節 環境管理機構及環境監測機構
一、環境管理機構
礦方應設環保科,負責組織、落實、監督本礦的環境保護工作,指導和組織本礦的環境監測。定員根據實際情況由礦方決定,建議設1~2人。
二、環境監測機構
設置必要的監測機構采取相應的監測手段,定期對本礦的汙染物進行監測,分析所排汙染物的變化規律,為製定汙染控措施提供依據。
第七節 環境保護投資概算
礦井建設固定資產總投資2615.99萬元,噸煤投資174.4萬元。環保投資55.68萬元,,占總投資的2.13%。礦井環保投資概算詳見下表。
礦井環保投資概算表
第十五章 職業安全衛生
第一節 概 述
一、設計依據與標準
1、《煤礦安全規程》(2006年)
2、《工業企業設計衛生標準》
3、《煤礦井下粉塵防治措施》
4、《工業企業采光設計標準》
5、《工業企業照明設計標準》
6、《工業企業噪聲衛生標準》
7、《職業病範圍和職工病患者處理方法的規定》
二、工程概況
本礦建設性質為改建礦井,建設規模為150kt/a。
礦井位於沁水煤田潞安礦區漳村井田的東南部,長治市郊區西白兔鄉漳村村南,屬丘陵黃土殘源溝壑地貌。
三、工藝流程
工作麵產出的原煤由刮板輸送機轉載到順槽膠帶輸送機,再通過運輸大巷皮帶機,經主立井提至井口,由溜槽運送至篩分係統,篩分為末煤和塊煤。末煤由皮帶運送入末煤場,塊煤經選矸係統人工選矸後運送入塊煤場,矸石運送至矸石場。
第二節 建築及場地布置
一、自然條件
本區屬暖溫帶半溫潤區大陸氣候,四季分明,冬長夏短,冬季寒冷、雨雪稀少,春季幹燥多風,夏季炎熱多雨,秋季溫和涼爽,陰雨稍多。年內常有幹旱、霜凍、冰雹、暴雨、大風等災害性天氣發生,夏季多東南風,冬季多西北風。據長治市氣象站多年資料統計,年平均氣溫為9.1℃,最高氣溫37.6℃,最低氣溫為-23.0℃(1984年12月8日)。年降雨量最小為340.9mm(1965年),最大為832.9 mm(1971年),平均595 mm,雨季多集中在七、八兩個月。年平均蒸發量1558 mm,為降水量的3倍。年平均無霜期170天左右,冰凍期為十一月至次年月,最大凍土深度75cm。
據曆史記載,本區先後發生過28次地震,其中破壞性地震8次,據中華人民共和國國家標準(GB18306-2001),本區抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.1g。
二、建築布局
建築物方位選擇上,盡量保證室內良好的自然采光和通風,並防止過度日曬。
第三節 職業危害因素分析
一、生產中的危害因素
生產中產生的瓦斯氣體易燃、易爆,直接危害礦工的人身安全;各種機械設備在運行中,產生的噪音,危害人的身心健康;煤塵、岩塵使礦工易患塵肺、矽肺等職業病;礦井湧水對礦井安全生產也產生一定影響。
二、設備危害分析
生產中選用較多的機械設備,減輕了工人的勞動強度,提高了工作效率,但也帶來了一定的危害。具體見表15-3-1。
三、受危害人數及程度
從廣義上講,所有從事煤礦生產的人都受各種汙染的危害,由於工作地點的不同,危害也有差異。詳見表15-3-2。
第四節 主要防範措施
一、設備選擇
為了安全生產,本設計對井下所有設備選項用防爆電機,安裝防爆電燈,防爆開關,井下使用防水,阻燃電纜,所有電器設備均作接地保護,消除漏電隱患,生產及運輸設備采用低噪高效設備。
二、通風
礦井設完善的機械通風設備,始終使井下O2>20%,CO2<0.5%,CO<0.0024%,並嚴格控製風速,使之在0.25-10m/s之間,且風量充足。定期監測井下各種有害物質含量,以確保安全。
三、防火、防水
為了防止火災發生,下井人員一律不允許攜帶火種,井下消防管路係統每隔100m設置支管和閥門,地麵設消防水池,保證井下用水的水量,在消防材料庫、井底車場附近設消火栓。
四、防塵
生產中許多地方產生粉法,具體解決措施見表15-4-1。
第五節 專職人員配備
礦方設專門的職業安全衛生管理機構和監測機構,配備有1名技術員。負責日常維修、監測、勞動教育。
第六節 評價及建議
經上述措施,基本滿足安全生產的要求,今後礦方要定期對工人進行體檢,職業教育,提高安全生產意識,自覺改善生產環境,盡快實現安全質量標準化的目標。
第十六章 建井工期
第一節 建井工期
一、施工準備的內容與進度
1、技術準備
收集並學習有關技術文件,熟悉礦井地層地質構造,水文地質,瓦斯、煤塵等情況,礦井設計的主要技術特征,主要單位工程設計工藝、裝備、采區布置、工業場地平麵布置、主要機電設備、概算。
2、物質準備
主要包括開工所需設備及鋼材、木材、水泥、生產材料等物資的供應,各種物資應有一個月需用量的儲備。
3、工程準備
礦井先建成簡易地麵生產、生活用建築物及設施,已建成水、電、路、場內外給排水等工程。
4、施工勞動力的準備
編製施工勞動力需用計劃,開工前做好調配,培訓工作。
施工準備期預計共需1個月。
二、移交標準
本礦井設計生產能力150kt/a,一次建成投產。
移交標準:完成達到礦井設計生產能力時所必要的井巷工程、土建工程及設備購置和安裝工程,並在一采區布置1個炮采工作麵,工作麵長度50m,並經上級有關部門檢查驗收合格。
三、井巷平均成巷進度指標
根據《煤炭工業小型煤礦設計規定》,結合本礦井井巷斷麵特點,又考慮到地方煤礦的技術管理水平,確定井巷工程成巷指標:
主立井:60m/月;回風立井:100m/月。
井底車場硐室及通道:岩巷400m3/月;煤巷500m3/月。
井底車場巷道:岩巷80m/月;煤巷150m/月。
皮帶運輸大巷、軌道大巷及工作麵順槽:180m/月。
四、建井工期估算
從施工準備開始到投入生產,礦井建設工期估計為10個月。
第二節 產量遞增計劃
一、達到設計產量時間
設計要求地麵建設、井下礦建、機電和安裝工程一次建成並投產,當年達到設計生產能力。
二、產量逐年遞增計劃和安排
礦井從投產到達產預計需3個月時間,然後保持150kt/a的生產能力。
第十七章 技術經濟
第一節 勞動定員及勞動生產率
勞動定員配備及勞動生產率,執行晉煤安發[2005]第226號文規定。礦井年生產能力150kt/a ,年工作日330d,原煤生產人員工效為2.16t/工,全礦定員為210人。詳見勞動定員表。
在確定的勞動定員中,生產工人占原煤生產人員合計的90%,井下工人占生產工人的比例80%,地麵工人占生產工人的比例為20%,管理及技術人員占原煤生產人員的10%。其他人員占原煤生產人員在籍人數的20% 。
第二節 項目投資及資金來源
一、投資概算:
本項目固定資產投資概算包括礦井整合後達到150kt/a所需的全部井巷工程、土建工程、設備購置、安裝工程及其他基本建設費用投資。投資估算依據我院各專業設計提供的工程量和主要機電設備目錄及煤規字(2000)48號文頒《煤炭建設井巷工程概算定額》、《煤炭建設井巷工程輔助費概算定額》、《煤炭建設地麵建築工程概算定額》、《煤炭建設機電安裝工程概算定額》及《煤炭建設工程費用定額》。設備執行《煤炭工業常用設備價格彙編》,不足部分采用詢價。
本次設計固定資產投資2615.99萬元,井巷工程668.73萬元,土建工程314.97萬元,機電設備購置794.82萬元,安裝工程454.58萬元,其他基本建設費用211.75萬元,預備費171.14萬元。噸煤投資174.40元。
二、資金來源:
本項目固定資產投資2615.99萬元,全部由礦方自籌解決。
三、流動資金:
采用分項詳細估算法估算,流動資產493.64萬元,流動負債為16.53萬元,項目達產後每年所需流動資金總額為477.11萬元。其中30%即143.13萬元為企業自籌鋪底流動資金,其餘70%既333.98萬元擬申請工商銀行貸款(年利率為6.39%),其利息計入年總成本核算。
四、項目總投資:
項目總投資=固定資產投資+鋪底流動資金
=2615.99+143.13=2759.12萬元
第三節 原煤成本分析
根據設計開采方法並參照國家同類礦井實際情況,估算正常年份總成本為2071.5萬元,噸煤成本為138.1元/t。經營總成本為1647.75萬元。
一、礦井生產成本構成
礦井成本主要由外購原材料費、燃料和外購動力費、工資及福利費、修理費、折舊費、維簡費、攤銷費、地麵塌陷補償費、安全費用、煤炭可持續發展基金、利息支出和其它費用組成。
二、各項成本確定的依據
材料費:根據礦井設計主要材料消耗量並參考同類型礦井實際生產成本估算原煤材料單位成本為16元/t。
燃料及動力:根據本次設計所提供的噸煤電耗進行計算,礦井生產動力費為10.44元/t。
工資:根據當地企業平均工資水平估算成本工資為20.16元/t。
職工福利:根據文件規定,職工福利基金占成本工資的14%。
修理費:根據初期固定資產原值計算。
折舊費:根據初期固定資產投資計算,其折舊辦法執行煤規字(1996)年第501號文的規定,井巷工程不計取折舊,土建工程按40a計算折舊,綜采設備按8年計算折舊,一般采掘設備按10a計算折舊,通用設備按15a計算折舊。
詳見固定資產折舊費用估算表。
維簡費:根據有關規定噸煤按10元計取。
攤銷費:根據(1996)第501號文的規定,將礦井初期的一切無形資產及遞延資產按10a攤銷列入生產成本。
地麵塌陷補償費:按0.2元/t估算。
流動資金利息:根據銀行現行貸款利率(6.39%)計算。
其它費用:按5.5元/t估算。
煤炭安全費用:按照省財政廳、煤炭工業局聯合製定的《煤炭生產安全費用提取和使用管理辦法》噸煤計取15元;其中30%進入經營成本。
煤炭可持續發展基金:按山西省人民政府第203號文《山西省煤炭工業可持續發展基金征收管理辦法》執行,根據實際情況本礦按14元/t×2調節係數計算。
礦山生態環境治理恢複保證金:按晉政發[2007]9號文執行,按10元/t計取。
煤礦轉產發展資金:按晉政發[2007]9號文執行,按5元/t計取。
第四節 技術經濟分析與評價
一、銷售收入、銷售稅金及附加
根據國家和地方有關規定,並結合當地市場煤價,確定原煤銷售單價為290元/t。達產後年銷售收入4350萬元。
銷售稅金及附加包括:增值稅、城市維護建設稅和教育費附加、資源稅。稅率如下:
增值稅:產品銷項稅率為13%、進項稅率為17%;
城市維護建設稅按增值稅的1%、教育費附加按增值稅的3%分別計算;
資源稅按有關規定, 按噸煤3.2元計取。
經計算,銷售稅金及附加為508.52萬元。
二、利潤及盈利分析
正常年銷售收入為4350萬元,總成本為2071.5萬元,銷售稅金及附加為508.52萬元。
年利潤總額=4350-2071.5-508.52=1769.98萬元
所得稅=1769.98×33%=584.09萬元
所得稅後利潤=1769.98-584.09=1185.89萬元
由以上計算結果可知,該礦可以取得可觀的經濟效益,說明本次設計在經濟上是合理可行的
附表:礦井主要技術經濟指標表





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