双龙煤矿技术改造方案设计XXXX-7-27

陕西双龙煤业开发有限责任公司双龙煤矿技术改造方案山西约翰芬雷华能设计工程有限公司二○一二年七月主要内容第一部分、矿井概况第二部分、矿井存在的问题及技术改造的必要性第三部分、矿井技术改造方案一、井田概况㈠井田位置与交通双龙煤矿位于陕西省黄陵县城西北40km，行政区划属陕西省黄陵县双龙镇管辖。煤矿距西（安）—延（安）铁路秦家川~店头支线张湾煤台仅8km；距黄陵县约40km。公路有210国道和铜黄高速公路。㈡井田境界1、原采矿证2011年1月11日由陕西省国土资源厅颁发，采矿证号为C6100002010091120075190，采矿权人为陕西双龙煤业开发有限责任公司，批准生产规模56万吨/年，东西宽0.75km～3.5km，南北长1.75km～4km，矿权范围由19个拐点坐标圈定，面积6.748Km2。2、新采矿证双龙煤矿原采矿许可范围内的资源量接近枯竭，2011年10月经陕西煤业化工集团公司研究，黄陵矿业公司与陕西煤炭建设公司签订了矿权调整协议，将与陕西双龙煤业开发有限责任公司煤矿相邻的黄陵矿业公司一号煤矿的部分采矿权划归陕西双龙煤业开发有限责任公司煤矿开采。2011年12月19日由陕西省国土资源厅颁发，采矿证号为C6100002010091120075190，采矿权人为陕西双龙煤业开发有限责任公司，开采标高+1001m~+830m。采矿权范围由以下25个拐点圈定，煤矿区东西宽约2~6km，南北长约1.75~6km，形状不规则，矿区范围面积为20.3244km2。面积6.748Km220.3244km2㈢地质特征1．井田勘探程度本井田已达到精查勘探程度。2．井田地层及地质构造双龙煤矿位于黄陵矿区中南部，据地表出露和钻探、井巷工程揭露的地层由老到新有上三叠统永坪组（T3y）；中侏罗统延安组（J2y）及直罗组（J2z）；下白垩统洛河组（k1l）和第四系（Q）。双龙煤矿位于黄陵矿区的西南部，总体构造形态为一开阔而平缓的不对称向斜构造。向斜轴向在矿区中部近南北向，在矿区北部和南部为北北东向，两翼地层倾角1～5°。该向斜构造是控制区内主采煤层2号煤空间展布及厚度变化的同沉积褶皱构造。矿区内断层不发育，在煤矿开采过程中，仅在北部揭露出一条走向近东西向的正断层，落差11m，倾角约82°，对煤矿生产有一定影响。总体而言，双龙矿区地层平缓，褶皱宽缓，断层不发育，地质构造属于简单类型。3．煤层2号煤层是区内唯一可采煤层，煤层全区分布。可采厚度0.80-4.30m，平均2.26m。煤层结构简单，不含夹矸或含夹矸1～3层。煤层埋深120-460m。2号煤层一般厚度多在1.30-3.50m之间，双龙向斜轴部向两翼逐渐由厚变薄。3.50m以上的厚煤带完全集中在向斜轴部，1.30m以下的薄煤带分布于向斜轴两翼边缘。4．储量根据《储量核实报告》及业主提供的资料，经计算，原双龙煤矿剩余保有储量为8.32Mt，空白区域保有储量为0.7Mt，原一号煤矿保有储量为39.12Mt。调整后整个井田范围内剩余保有储量为48.14Mt。4．储量原双龙煤矿区保有储量为8.32Mt。其中大部分保有储量均位于双龙煤矿采空区和煤层0点线之间的可采厚度小于1.3m的薄煤层区域，原双龙煤矿回采后，该部分资源已成孤岛状，且厚度小于1.3m，无法再回采；经计算该区域剩余可采储量约为0.94Mt，按目前0.6Mt/a的生产能力，还可回采1.2a，即可回采至2013年1月底，规划该部分资源在双龙煤矿技术改造前回采完毕。本次设计的区域为矿井调整区范围。该区域共获得资源储量40.663Mt，其中可采储量约为26.74Mt，设计生产能力为0.9Mt/a，矿井服务年限22.8a。5．水文地质条件本区为一个向北西倾斜的单斜构造，构造简单，无构造破碎带。煤层直接充水含水层主要为延安组中部含水层，富水性弱，单位涌水量小于0.1L/s•m，补给条件差。煤层间接充水含水层主要为直罗组下段含水层，富水性中等。煤矿东部有小煤窑存在，且有越界开采现象，有一定量的采空区积水。矿井安全受到水害威胁。故本区水文地质类型为以裂隙充水为主的水文地质条件中等型。6．矿井涌水量：根据储量核实报告，矿井正常涌水量采用27m3/h、最大涌水量采用289m3/h。改造后按矿井正常涌水量220m3/h，最大涌水量240m3/h考虑。7．其他开采技术条件矿井为高瓦斯矿井；煤尘有爆炸性；属容易自燃煤层，自燃倾向等级为I类；本区属地温正常区，无地热危害；顶底板稳定性较差。8．煤类、煤质及煤的用途区内2号煤层为低灰、中高挥发分、特低硫、中—低磷、中热值，弱-中等粘结的富油煤。㈣外部建设条件1、交通运输条件双龙煤矿距西（安）——延（安）铁路秦家川~店头支线张湾煤台仅8km，距黄陵县约40km，其主干公路有210国道和铜黄高速公路，距210国道30km。区内简易公路遍布，交通便利，煤炭具备外运条件。2、电源条件矿井已有供电电源为双回路，供电源一回路取自双龙镇35KV变电站，线路长度约为2km，备用回路由黄陵矿业公司二号井西域110KV变电站供给。因此供电电源可靠。3、水源条件双龙矿地面生活用水水源取自黄陵矿业香房水厂厂区管路，其供水能力满足本要求。地面生产、井下生活供水来自水源井，水源井位于工业广场北边沮水河边，满足需要。另可对井下排水进行处理，复用于井上、井下消防洒水和生产用水。因此水源可靠。4、外部协作条件目前黄陵矿区中的黄陵一、二号井已经投产多年，矿区内已建成机修厂等，可为本矿井的机电设备大、中修等提供服务。综采设备的搬家倒面可委托黄陵矿业公司，本矿井不自建队伍和配备相关运输安装设备。因此，本矿井的外部协作条件优越。二、矿井现状㈠矿井开拓方式矿井现有工业场地位于双龙镇的南侧，场地处煤层埋深150m左右。矿井目前采用斜井开拓，矿井在工业场地内共布置了2条斜井，分别为主斜井和副斜井。主斜井内铺设了1条带宽0.8mm的带式输送机担负主提升任务，提升能力为400t/h。井筒内还装备1台JK-2×1.5A型提升机，担负大件提升。副斜井装备1台GKT-1.6×1.2-24型提升机，担负辅助提升任务，并作为回风井筒。㈡开拓部署工业场地两条井筒在井田中部南北向布置了2条大巷，分别为+836m回风大巷和+820m运输大巷矿井目前井下装备了1个综采工作面、3个综掘面和1个炮掘面㈢工作面主要装备1、采煤机：MG160/375-W型一台。2、掘进设备：EBZ-132悬臂式纵轴掘进机，两台EBZ-160悬臂式纵轴掘进机，一台㈣运输系统1、煤炭采用带式输送机连续运输，主斜井和大巷带式输送机输送量均为400t/h。2、辅助运输采用轨道系统。㈤地面生产系统现状一、存在的问题1．双龙矿井原有采矿证内的资源即将枯竭，急需要向井田北部接续。2.矿井原设计生产能力为0.3Mt/a，后来能力释放至0.6Mt/a。因此矿井实际生产能力较小。二、矿井技术改造的必要性开发井田北部新增资源，且生产能力提高后，矿井原有巷道系统、提升运输系统、通风系统、排水系统、地面生产系统、供配电系统、给排水系统、采暖系统及辅助生产系统均难以满足要求，需要对上述各个系统进行改造。因此矿井技术改造是必要的。一、矿井开发㈠矿井开拓方式1、现状矿井现采用斜井开拓，有主斜井和副斜井2条井筒。主斜井提煤及运输大件。副斜井辅助提升及回风。2、技术改造的原则充分利用矿井现有系统，改造不能满足要求的系统及环节。工业场地两条井筒3、现有系统尚存在的问题及改造方案主斜井现有0.8m宽的胶带提升能力不够，仅需更换为1.0m带宽的胶带，因此主斜井井筒仍然利用；矿井为高瓦斯矿井，现有副斜井兼做回风井筒，不满足要求，需要布置专用回风井。本次技术改造新增1条回风井筒。矿井现回采区域煤层薄，工作面支架小。改造后回采的北部区域煤层厚度大，支架高度大，辅助运输量增加。现有副斜井净宽2.8m，净高2.65m，提升绞车滚筒直径1.6m，能力小，井筒及绞车均不满足整体下放支架的要求，且改造后矿井总风量增大，现有井筒进风能力不够。因此必须新增1条副井，原有副斜井作为检修井筒、兼进风及安全出口。考虑到井田内煤层埋深较浅，新增副井仍采用斜井，因此改造后仍采用斜井开拓。4、新增井筒形式方案矿井改造后，新系统主要回采北部区域。从最合理的通风系统看，已将风井布置在井田北部区域的中部。主要优点是：通风距离最短，负压最低，风井可作为北部边界安全出口。因此设计将风井放在北部区域的中部。风井场地现有工业场地4、新增井筒形式方案新增的风井有斜井和立井两种方案。斜井方案存在的问题：若井筒东西向布置，井筒煤柱损失大，井下与大巷连接不便；若井筒南北向布置，场地狭小，场地布置困难。因此设计采用立井形式，优点是回风能力大，工程量省，地面场地布置容易。风井场地现有工业场地4、新增井筒形式方案新增的副井结合井下辅助运输方式，设计提出了3个方案。方案一：大倾角斜井绞车提升，井上下全有轨方案矿井目前井上下均采用轨道系统，工业场地内已有一条副斜井，本方案利用该井筒承担矿井辅助提升任务。但需要改造现有副斜井、提升机房和提升机。主要优点：井筒工程量省；主要缺点：辅助运输能力小，效率低，井下岩石工程量大。方案二：大倾角斜井绞车提升，井上有轨、井下无轨方案该方案和方案一不同之处在井底设有换装站，上下井的材料在井底通过换装硐室进行换装，井下大巷及工作面采用无轨胶轮车运输，其余与方案一相同。主要优点：井筒工程量省；主要缺点：辅助运输能力小，效率低。方案三：缓坡副斜井，井上下均采用无轨运输方案在已有工业场地西侧新增一缓坡副斜井，承担矿井辅助提升任务。主要优点：运输能力大，机动灵活；主要缺点：井筒工程量大。4、新增井筒形式方案根据彬长矿区大倾角斜井井底换装的实际使用情况看，该模式虽然初期井筒投资较省，但后期换装效率较低，实际使用情况并不理想，因此本方案首先排除该方案。大倾角斜井绞车提升，井上下全有轨方案和缓坡副斜井，井上下均采用无轨运输方案各有优势，通过经济比较。前者比后者投资多2345万元。从井巷及设备投资和后期设备损耗角度讲，有轨系统相对于无轨系统有优势。本井田煤层倾角一般小于3.5°，适合采用无轨胶轮车运输。从矿井运营角度看，无轨胶轮车更具有优势。从井上下辅助提升及辅助运输角度综合比较，缓坡副斜井方案优势明显。因此本方案推荐副井井筒形式采用缓坡副斜井方案。㈡矿井开发方案根据新增副斜井井口位置不同，提出两个方案。方案一：新增风井场地，缓坡副斜井位于已有工业场地西侧方案优点：生产集中；场地资源压覆量小；井筒工程量小；地面设施工程小；场地地势平坦；场地处洛河组砂岩白垩系下统洛河组砂岩小于20m，有利于井筒施工。缺点：既需要在工业场地西侧征地，还要在风井场地征地，征地难度相对方案二大；副井落底位于北部开采区的南侧，整个矿井服务期限内，井下辅助运输总距离较长。回风立井缓坡副斜井主斜井、副斜井㈡矿井开发方案根据新增副斜井井口位置不同，提出两个方案。方案一：缓坡副斜井与回风立井联合布置优点：征地较容易；井筒工程量小；井下辅助运输总距离短；已有工业场地无需大的改造，对已有工业场地影响较小。缺点：场地占地面积较大，压煤量大；场地分置；场地狭小，地面布置困难；土建工程量大；场地处洛河组砂岩白垩系下统洛河组砂岩厚度约40m，该砂岩含水层对缓坡副斜井施工影响较大回风立井缓坡副斜井主斜井、副斜井㈢缓坡副斜井井口位置布置在现有的辅助生产区，根据地面建筑物布置，同时为方便井筒施工，井口坐标定为：X=3948806.151、Y=36586012.557、为满足防洪要求，井口标高设计为+1005m。由于井筒向正北方向掘进难以穿越铁路和沮河，设计井筒先向东南进入暗槽，在折向东北进入煤层，从而避免井筒穿越铁路和沮河。设计缓坡副斜井采用无轨胶轮车运输，根据无轨胶轮车运输要求，缓坡副斜井井筒坡度采用6°，井筒宽度为5.2m，净断面面积为18.9m2。井口底板标高+1005.0m，井底标高为+850.0m，井筒斜长为1602m。井筒明槽段采用单层钢筋混凝土支护方式，表土段暗槽采用素混凝土砌碹支护方式，正常基岩段采用锚网喷+锚索