煤矿采区设计

山西和顺天池能源有限责任公司15号煤层三采区开采方案设计说明书-1-前言山西和顺天池能源有限责任公司矿井（以下简称天池煤矿）位于山西省和顺县城南17km的喂马乡古窑村附近。现隶属山西和顺天池能源有限责任公司，矿井设计生产能力1.20Mt/a。根据山西省国土资源厅颁发的天池能源有限责任公司采矿许可证（证号：1400000722364），批准开采3号、15号煤层，井田面积为17.9103km2。天池煤矿原为古窑煤矿，1956年建矿，1958年投产，属地方国营煤矿。2003年7月，由兖矿山西能化有限责任公司、和顺县古窑煤炭企业集团和晋中市国有资产经营公司共同出资，成立了新的山西和顺天池能源有限责任公司。山西省煤炭工业局下发了晋煤办基发[2006]789号文进行了矿井竣工验收的批复。天池煤矿均依法取得煤矿安全生产所需“六证”：采矿许可证（证号：1400000722364）、安全生产许可证（编号：（晋）MK安许证字[2008]D3482Y1B2）、煤炭生产许可证（编号：201424230129）、企业法人营业执照（注册号：1400001059611372-2）、矿长资格证（编号：MK140400096）、矿长安全资格证（编号：08014010400098），六证均在有效期内。矿井现生产采区为二采区，三采区位于井田北部，与一采区毗邻，为二采区的接替采区，原设计二采区南北平均长4.22km，东西平均宽1.74km，总面积7.35km2。设计修改后二采区南北平均长2.11km，东西平均宽1.74km，总面积3.86km2。矿井采用“一井、一区、一面”模式生产，因此二采区设计生产能力应该与矿井设计生产能力相一致。二采区目前已经施工了一部分胶带下山、回风下山、首采面（201）顺槽，采区轨道下山上部车场和采区煤仓也已完工。二采区的开采要利用一采区的准备巷道作为矿井开拓系统。山西和顺天池能源有限责任公司15号煤层三采区开采方案设计说明书-2-根据核算，矿井主提升系统能力满足120万吨/年生产的需要；对于辅助提升系统，由于人员与材料设备共用一套系统，存在相互之间的干扰，因此矿井正准备再建一个专用行人斜井；在转入二采区生产时，由于埋深较大，瓦斯涌出量呈上升趋势，届时矿井主扇无法满足生产要求，需要更换主扇。另外，矿井排水系统、供电系统、抽放系统等相关系统的能力均能满足二采区生产需要。由于二采区准备工程量较大，采区衔接比较紧张。另外，二采区15号煤埋藏深较大、瓦斯涌出量较高、煤层厚度变化较大，在总结一采区高瓦斯治理方面的技术经验基础上，充分借鉴邻近阳煤集团在瓦斯治理方面的成功经验，天池公司在自行设计了《二采区15煤层方案设计》。经兖州煤业股份有限公司初步审查，需要对设计作进一步的完善。为此，天池能源有限责任公司委托山西国辰建设工程勘察设计有限公司（原阳煤集团设计院）对二采区设计方案进行进一步的优化。2007年11月17日，经兖州煤业股份有限公司审查，并以兖煤股生技字[2007]217号《兖州煤业股份有限公司关于山西天池能源公司二采区15煤层设计方案的批复》批复了该设计，针对批复中提出的相关问题，特对天池公司15号煤层二采区设计方案进行最终修改。一、设计依据1、山西和顺天池能源有限责任公司二采区地质说明书。2、山西和顺天池能源有限责任公司二采区补充地质勘探报告。3、山西和顺天池能源有限责任公司二采区三维地震勘探报告。4、山西和顺天池能源有限责任公司矿井初步设计。5、一采区101、103工作面通风瓦斯和抽放统计资料。6、矿井井下现有生产系统、二采区已施工的巷道工程及已经设计正准备组织施工的井巷工程。山西和顺天池能源有限责任公司15号煤层三采区开采方案设计说明书-3-7、《煤炭工业矿井设计规范》GB50215－2005、《煤矿安全规程》2006版。8、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》。9、兖州煤业股份有限公司关于《采区设计方案和采区设计编制审查管理规定》的通知（兖煤股生技发[2005]129号）。10、兖煤股生技字[2007]217号《兖州煤业股份有限公司关于山西天池能源公司二采区15煤层设计方案的批复》。二、设计指导思想坚持安全第一，以资源条件为基础，以经济效益为中心，结合矿井现有生产实际，充分利用兖矿集团成熟的综采技术和设备，进一步合理优化二采区准备巷道和回采工作面巷道布置，选择合理的采区开采顺序和采掘工艺，从生产系统上为矿井安全生产创造条件。通过优化设计，最终将二采区建成工程量少、投资省、工期短、见效快的高产高效采区。三、设计的主要原则1、二采区作为矿井的一个接替采区，其在布局上属于局部与矿井整体的关系，因此在巷道系统上要充分利用已有工程，并对采区生产系统作进一步的完善，以最大限度的减少采区巷道工程量、降低采区巷道投资。2、针对二采区煤层埋藏深、瓦斯涌出量大的问题，设计对回采工作面开采顺序和通风系统进行认真分析，对高抽巷的层位进行适当调整，从系统上为矿井安全生产奠定基础。3、根据二采区15号煤层厚度变化情况，在满足生产需要的前提下，优先选用现有开采设备，以避免开采设备的重复性投资；后期随着条件的成熟，再逐步购置大采高一次采全高设备。四、设计的主要特点山西和顺天池能源有限责任公司15号煤层三采区开采方案设计说明书-4-1、本次将二采区原有范围的北部划归四采区，采用倾斜长壁布置方式开采；南部为二采区范围，采用走向长壁布置方式开采。因此，二采区采用走向长壁单翼开采的方式布置采区准备巷道，即在两个采区相邻位置沿煤层倾向布置一组采区准备巷道，分别为轨道下山、胶带下山和回风下山共三条下山巷道。与原设计布置一条回风下山相比，采区双回风减少了工作面顺槽跨巷风桥工程量，简化了采区通风系统。2、设计对采区轨道下山在轨道上方安装活杆式架空乘人器（简称猴车）运送人员。3、二采区采用走向长壁布置方式更适应局部煤层倾角大和断层呈走向延伸的特点，且调整后的二采区与四采区工作面相互接替，从而更有利于采区的采掘衔接安排。五、主要技术经济指标1、采区地质资源量1922万吨，设计可采储量1210万吨；2、采区设计生产能力：120万吨/年；3、采区服务年限：7.2a；4、二采区投产巷道工程量11535m，其中岩巷454m，半煤岩巷1695m，煤巷9386m；总掘进体积为139357m3。5、建设工期11月；6、投资估算：总投资10982万元，其中井巷工程8014万元，设备购置1199万元、安装工程771万元，其它费用998万元。山西和顺天池能源有限责任公司15号煤层三采区开采方案设计说明书-5-第一章采区概况及地质特征第一节采区概况一、采区位置及范围二采区位于一采区西部，与+1150大巷毗邻；采区北部为规划的四采区；东北部为规划的三采区；南部为规划的五采区。根据地质报告划定的采区范围，该采区南北走向平均长2.11km，东西倾斜平均宽1.74km，总面积3.86km2。二采区由A、B、C、D、E、F、G、H、I、M、N、O等11个坐标点连线圈定（表1-1-1）。表1-1-1二采区拐点坐标一览表点号坐标点号坐标YXYXA384502404123257.14G38452345.434123696.42B38450758.794123220.78H38452999.384124331.02C38451054.14122892.05I38453109.944124564.46D38451396.224122816.34M38451562.074125427.46E38451431.244122830.22N38450565.764124050.29F38452154.324123574.58二、采区地表情况及井上下关系对照山西和顺天池能源有限责任公司15号煤层三采区开采方案设计说明书-6-本区属山地丘陵地貌，总体地势为中间高、两边低，北部高、南部低。地表大部分被松树林、灌木林覆盖，局部地段有黄土盖层。区内地表最高点为1710m，最低点1350m，最大相对高差360m。三、采区勘探现状二采区内共有钻孔6个，且这12个钻孔在采区分布比较均匀，钻孔间距一般600m左右。四、三维物探情况2006年4月江苏煤炭地质物测队对二采区进行了三维地震物探，同年12月提交了《天池公司二采区三维地震勘探报告》。共完成勘探面积8.76km2，根据三维地震资料，二采区发育有一定规模的褶曲6个，断层16条，陷落柱13个，煤层变薄不可采区域2个。五、采区地质勘探程度综合评价二采区已施工6个勘探钻孔，在此基础上又进行了三维地震，其勘探程度较高；另外，二采区紧邻一采区，在一采区生产过程中和二采区准备巷道实际揭露煤层过程中，也起到了补勘作用。综合上述情况，二采区勘探成果基本满足本次采区设计的需要。第二节采区地质特征一、采区地层采区范围内大多被第四系黄土覆盖，基岩呈半裸露状。出露地层为二叠系中统上石盒子组，中统下石盒子组。现结合钻孔揭露情况，将该采区内的地层由老至新进行叙述。1、奥陶系中统峰峰组（O2f）区内钻孔揭露最大厚度156.34m，岩性主要为灰白色、青灰色、深灰色厚层状隐晶灰岩可含少量燧石结核，淡黄色白云岩、灰黄色白云质灰岩（即山西和顺天池能源有限责任公司15号煤层三采区开采方案设计说明书-7-俗称的豹皮状灰岩）和泥灰岩等，顶部往往因铁质侵染呈褐红色，石灰岩坚硬致密、性脆、质纯，方解石脉充填于裂隙中。局部可发育缝合线构造。2、石炭系上统本溪组（C2b）平行不整合于下伏奥陶系中统峰峰组石灰岩侵蚀面之上，为一套海陆交互相沉积，岩性主要为深灰、灰黑色砂质泥岩、灰色铝质泥岩，夹1-3层薄层海相石灰岩，局部含铝质较高为铝土岩，含有黄铁矿结核。底部为灰色含黄铁矿铝质泥岩，是上石炭统与下伏奥陶系分界的标志层，即G层铝质泥岩。全组厚13.37-27.20m，平均厚16.91m。3、石炭系上统太原组（C2-P1t）是该矿井主要含煤地层之一，为海陆交互相沉积，零星出露于井田东南边缘，采区内未见出露。岩性主要为灰黑色、深灰色泥岩、砂质泥岩、粗、中、细粒砂岩夹石灰岩及煤层。本组含煤19层和K2、K3、K4、K5、K6等5层石灰岩。太原组地层与本溪组连续沉积，全组厚118.15-164.97m，平均131.09m。4、二叠系下统山西组（P1s）整合于石炭系上统太原组之上，是区内主要含煤地层之一，为一套陆相含煤地层。岩性为深灰、灰黑色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层，下部偶含一透镜状薄层石灰岩。底部为灰、灰白色石英砂岩或长石石英砂岩（K7，北岔沟砂岩），是山西组和下伏太原组的分界标志层。含煤2-13层。在矿井东部边缘有零星出露，采区内未见出露。本组地层厚51.33-108.21m，平均70.18m。5、二叠系中统下石盒子组（P2x）为一套陆相沉积地层，出露于矿井东部，采区内也有出露。与山西组地层整合接触。本组地层厚度为0.00-247.70m，平均106.22m，根据矿井地质资料，由岩性特征，可将本组地层分为上下两段：山西和顺天池能源有限责任公司15号煤层三采区开采方案设计说明书-8-下段（P2x1）：岩性为灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩间夹灰白、灰色中细粒砂岩，局部夹铝质泥岩，厚度为37.0-94.10m，平均67.97m。上段（P2x2）：下部岩性以灰绿、灰白色中粗粒砂岩为主，夹有深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩，上部以灰、深灰、黄绿色泥岩、砂质泥岩为主，顶部普遍发育一层灰、浅紫、褐黄色等杂色铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”，本段厚度为24.30-55.43m，平均38.25m。6、二叠系中统上石盒子组（P2s）与下伏地层整合接触，出露于矿井中西部，在采区内也有出露。区内残留最大厚度236.35m，平均121.42m。下部由灰绿、紫红、杏黄色砂质泥岩、泥岩及灰白、黄绿、灰绿色砂岩组成，中部为浅黄、绿黄色厚层中粗粒砂岩，厚度可达45m以上，上部为紫红、兰灰、黄绿色泥岩、砂质泥岩间夹灰绿、黄绿色砂岩。本组地层在矿井内赋存不全，残厚在50.00m以上。7、第四系（Q）区内分布较普遍，与下伏地层呈不整合接触，岩性一般为风成黄土及