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煤矿机械化论证报告
***煤业有限公司
机械化可行性研究报告
编制单位:
生产技术科
编制时间:
2014年7月20日
机械化可行性研究报告
第一章矿井概况
***煤业有限公司,矿井设计生产能力15万吨/年,矿各种证照齐全有效。
矿井开采二1煤层,矿区面积0.3279km2,开采标高在-20-+150米之间,开采深度260m,现矿井开采煤层为***原***回采后的复采煤层,平均煤厚为2.1米,矿井保有资源储量198.38万吨,可采储量97.2万吨,服务年限4.6年。
该矿水文地质条件中等,矿井瓦斯等级为瓦斯矿井,矿井瓦斯绝对涌出量为0.7m³/min,瓦斯相对涌出量为4.55m³/t,自燃发火倾向为Ⅲ类不易自燃煤层,煤尘不具有爆炸危险性。
矿井采用三立井单水平上山开拓,主井主要担负全矿提煤任务,井筒安装有梯子间,兼做矿井进风口和安全出口。
副井担负运料、升降人员、矿井进风等提升任务。
风井井筒安装有梯子间,矿井专用回风井兼矿井安全出口。
目前我矿井下一个采区,当前采掘布置为:
11011回采工作面和11041上、下副巷两个掘进工作面。
第一节矿井安全生产系统情况
1、提升运输系统
主提升机型号为2JK-1.6×0.9,滚筒直径1.6米,宽度1.25米。
电控型号TKDG-PC-BP,提升箕斗型号JG-6底卸式,每次提升量2.5吨,主提升机防护装置齐全,专为提升原煤。
主井口安装DTL650型皮带运输机,将箕斗卸下的煤运送到煤场落地,汽运外销;井下运输系统以皮带运输为主。
上仓皮带巷运输机型号DTL800,采区运输巷和采面中间巷皮带型号为DTL650。
采面和靠近采面的集中运输巷使用SGW-30型型刮板运输机。
2、通风系统
矿井采用中央并列式通风,通风方法为机械抽出式,副立井为主进风,主立井为辅助进风井。
风立井为专用回风井。
风井口地面机房安装FBCDZ-NO14型防爆轴流式通风机两台,一台工作,一台备用。
目前,矿井实际总进风量1740m3/min,总回风1810m3/min,负压792Pa。
等积孔1.2,矿井通风难易程度属于中等,通风阻力与网络匹配。
通风能力满足一个采煤工作面,一个备用采煤工作面,两个掘进工作面,一个中央泵房和变电所的用风要求。
井下通风系统合理可靠,无无风、微风、循环风冒险作业现象。
3、排水系统
主排水泵房为+30中央泵房,安装MD280-35×9型水泵3台,额定流量260m3/h,。
沿副井敷设6寸排水管路两趟,一趟工作,一趟备用。
设内外水仓,水仓总容量1100m3。
水仓容积和排水管路符合规程要求。
4、供电系统
矿井供电系统为双回路供电,一路引自***变电站9板6KV,另一路引自***变电站27板6KV,采用LGJ70绝缘导线,地面变电所设有一台500KVA变压器,一台315KVA变压器,两趟MYV42高压电缆入井进入井下变电所。
各种安全设施齐全,局扇用电实现“三专两闭锁”。
矿井供电系统可靠。
第二节安全“六大”系统
1、安全监测监控系统
矿井安装有KJ95N监测监控系统,井上下共设置有7台监控分站,设置有11台瓦斯传感器,5台一氧化碳传感器,2台风速传感器,3台温度传感器,6台风机开停传感器,1台负压传感器,1台水仓水位传感器,6台断电馈电状态传感器,系统运行正常,能够满足矿井安全生产需要。
2、人员定位系统
矿井安装有KJ125型矿山人员管理系统,18个信号接收器覆盖全井下所有巷道和工作面,目前系统运行正常。
3、通信联络系统
矿调度室安装有JSY2000-06D型128门通讯程控调度机,3部对外直拨电话,各机电硐室、施工地点及地面各科室、主通风机房等地点均安装有直通调度室电话,满足矿井安全生产需要。
4、压风自救系统
矿井现有两台20立方双螺杆风冷空压机,正常使用,井下主要巷道安装Φ108mm无缝钢管作为压风管路,采掘工作面安装Φ51mm无缝钢管作为压风管路,能够满足矿井安全生产需要。
5、供水施救系统
为确保矿井上、下消防、洒水降尘用水,矿井建立了完善的防尘供水系统,主井地面构建有一个200m³的消防水池,水质达到饮用标准,主井筒布置一趟Φ108mm的无缝钢管下井作为降尘管路,井下主要巷道、采煤工作面上下顺槽均敷设有防尘管路,各地点净化水幕、喷雾设施等均按要求安装到位,满足矿井安全生产需要。
6、紧急避险系统
我矿紧急避险系统于4月5日开始施工,6月25日安装完工并达到验收标准,于7月8***郑新公司对我矿紧急避险系统进行了验收并下发了郑新办[2013]225号文,目前我矿紧急避险系统已投入正常使用阶段。
第二章矿井概况及地质条件
第一节矿井概况
一、自然条件
1、地形地貌
本区属低山丘陵地形,地势高低不平,地表被第四系沉积物覆盖,本区内冲沟发育,地势上基本为西北高、东南低,由于煤矿开采活动,存在局部地表采动沉陷区。
2、气象
本区属半干旱大陆性气候区。
夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥。
年降雨量一般397.7mm~973mm,平均624.35mm。
降雨多集中在7~9月,约占全年降雨量的50%。
历年最高气温41.3℃,最低气温-17.8℃,年平均气温14.3℃。
最大冻土深度为180mm。
夏季多南风,冬季以西北风为主,风速一般3~4m/s,最大风速为22m/s。
3、地表水系
矿区北部和南部分别有两个沉陷区积水,积水面积分别为30700㎡、30100㎡,积水量分别为62000m³、61000m³。
4、地震
根据河南省地震局资料,本区近期未发生过大的破坏性地震,本区地震烈度为6级。
5、环境状况
区内工业以煤炭工业为主,小煤矿较多。
煤矿井下水、工业污废水及居民生活污水的排放,将会使区内水质受到一定程度的污染。
区内居民以汉族为主,人多地少,经济结构多元,耐火材料、煤炭为全县的支柱产业,其次是建材、轻工业。
农作物有玉米、水稻、小麦及薯类;经济作物有中草药。
另有少量家禽和生禽养殖业。
该区煤炭资源丰富,煤质较优,利用其区位优势大力发展煤炭工业,是较为优势的产业,为解决农村剩余劳动力,带动地方经济的发展将发挥积极的作用。
二、交通
***煤业有限公司东距***市城区10km,郑(州)~登(封)公路从井田南部通过;西距******铁路转运站台3km。
各乡镇之间公路纵横成网,四通八达,交通十分便利。
该矿所有工作面回采区域均为复采煤层,属二次回采。
具体位置见井上下关系见表1-1。
表1-1工作面位置及井上下关系表
水平名称
+30
采区名称
11采区
地面标高(m)
+264.5~+275.2
井下标高(m)
-20~+150
地面相
对位置
地面位于***村境内,大部分为农田,地表无河流,冲沟发育。
大致呈北高南低之趋势。
回采对地面影响
地面为丘陵耕地, 无村庄及其它建筑物。
走向长(m)
950
倾斜长度(m)
580
面积(㎡)
327500
第二节煤层
煤层情况见表1-2
表1-2煤层情况表
煤层厚度(m)
1.6~2.5
煤层结构
简单结构煤层
煤层倾角(°)
8~12
开采煤层
二1煤
煤种
无烟煤
稳定程度
稳定型
煤层硬度系数
(f)
0.3
绝对瓦斯
涌出量(m3/min)
0.7
相对瓦斯涌出量(m3/t)
1.58
煤层情
况描述
该工作面煤层为二1煤,黑色、粉末状、光亮型、半金属光泽;煤层厚度分布为东厚西薄,煤层最小厚度为1.6m,最大厚度2.5m,平均厚度为2.1m;煤层局部有夹矸,煤层倾角8°~12°平均10°。
煤质情况见表1-3
表1-3煤质情况表
M
A
V
Q
FC
St
Y
工业牌号
4.2
8.11~16.9
30.03MJ/Kg
0.2~0.38
无烟煤
煤层本身灰分大或煤层夹矸。
第三节煤层顶底板
煤层顶底板情况见表1-3
表1-3煤层顶底板情况表
伪顶岩性
无
厚度
无
f
无
直接顶岩性
砂质泥岩
厚度
0.5~11.5m
6.0m
f
6.0
直接底岩性
砂质泥岩
厚度
1.5~7.5m
4.5m
f
6.2
第四节地质构造
一、褶曲、断层情况及其对回采的影响
2、该井田位于***煤田***井田内,属***市煤田***井田的一部分,位于秦岭纬向构造带东段北亚带,在荥密大背斜之南翼。
本矿地层走向105°,倾向195°,倾角16°为一单斜构造,矿区西北有F1正断层,断层走向119°,倾向29°,倾角75°,落差0-8m,已被原有勘探工程和***生产时井巷工程所控制。
根据实际揭露资料分析,本区域无大的褶曲,对工作面掘进、回采无大的影响。
第5节水文地质
本区域地表位于***村境内,大部分为农田,居住少部分居民已搬迁至新农村。
大致呈北高南低之趋势。
当工作面推进过程中顶板易离层,应加强工作面顶、帮的管理,预计正常涌水量为15m3/h,最大涌水量30m3/h。
一、含水层(顶部和底部)分析
影响施工的主要为顶板砂岩水和底板L7-8灰岩水,根据已掘进和回采揭露情况,预计该区域正常涌水量为15m3/h,最大涌水量30m3/h。
第六节影响回采的其它因素
一、影响回采的其它地质情况见表1-5
表1-5影响回采的其它地质情况表
瓦斯
瓦斯矿井,绝对涌出量0.5m3/min。
CO2
低CO2涌出量
煤尘爆炸性指数
12.9﹪
煤的自燃倾向性
Ⅲ类不易自燃煤层
地温危害
无
冲击地压危害
无
2、冲击地压和应力集中区
无冲击地压,预计局部的应力集中对正常回采影响不大。
第七节储量及服务年限
一、储量
回采率为95%,可采储量97万吨。
。
二、服务年限
服务年限=可采储量÷年计划产量÷1.4
=97÷15÷1.4
=4.6年
该矿服务年限是4.6年。
第三章综合评价
依据揭露情况,该工作面二1煤层平均厚度2.1m,平均倾角8~10°,属较稳定煤层。
煤层顶板大部为层状细中粒砂岩(大占砂岩),砂质泥岩,底板为层状砂质泥岩,地质构造简单。
本工作面煤的普氏系数f=1.5,属于硬煤,适合用悬移支架炮采工作面。
1、对应地面为耕田,南部为村庄,西北低东南高,开采深度小于260m;
2、煤层厚度2.1m;煤的强度小于20MPa,其冒落性渐差;
3、二1煤层顶煤复采,节理裂隙较发育,冒放性中等;
4、二1煤层中夹矸,顶煤易于冒放;
5、二1煤层直接顶板为大占砂岩,一般厚4.3~11.6m,顶板基本随采随冒,能充满采空区,以防老顶冲击来压;
6、采放比为1:
1.3,符合《煤矿安全规程》第68条不大于1:
3之要求;
7、二1煤层无煤与瓦斯突出危险,为瓦斯矿井;
8、矿井水文地质条件属中等;
9、煤层倾角平均8~10°;
10、二1煤层不属冲击地压煤层。
第四章采煤方法及采煤工艺的选择
第一节采煤方法的选择
根据矿井开拓巷道的布置情况,以及采区回采巷道的布置情况,并结合工作面具备的开采技术条件,确定选择单一走向长壁采煤法,采用后退式回采,一次采全高,全部垮落法管理采空区顶板。
第2节采煤工艺的选择
根据工作面开采技术条件和所选择的采煤方法,结合我矿现有技术条件和装备情况,提出以下两种可行方案进行比较:
1.综合机械化采煤工艺(综采);
2.悬移支架采煤工艺;
一、技术方面
我矿现开采的二1煤层,煤层较稳定,煤层平均厚2.1米。
因受原工作面开采的影响顶板已经受到破坏。
回采过程中局部会发生漏顶现象,工作面走向长度短,煤层夹矸严重。
且受地质构造影响,上下付巷坡度变化大。
如果采用综采支架支护顶板,煤层夹矸会影响采煤机正常割煤,且矿建工程改造量较大。
因此在经济指标和技术上是不合理的。
经论证后,认为该工作面使用悬移支架支护顶板能够给矿井的安全生产带来明显的经济效益。
故选择综采不合适。
二、经济方面
综采工艺开采强度大、推进速度快、产量高、普通材料消耗低、整体效益高,但设备前期投入费用高、管理难度大;悬移支架采煤工艺设备前期投入费用底、管理难度小。
在当前我国中小型煤矿经济环境下。
在全员工效、直接效益、制造成本和产出比等方面,采用悬移支架采煤工艺比采用综采工艺高得多,并且悬移支架要比综采支架在安装拆卸搬家方面功效高的多,对矿井年产量和经济效益指标起很重要的作用。
三、安全方面
悬移支架是介于综采支架和单体液压柱之间的中间型支架。
其工作原理与综采支架相同,具备综采支架的操作容易简单、自动化程度高、稳定性较好、移架速度快、支护性能稳定、安全可靠。
同时,它具有重量轻、强度高、切顶能力强、结构简单,操作灵活方便,安装拆卸工作量小、对地质条件适应性强、经济适用等优点。
目前在保证安全同等条件下。
选用悬移支架采煤工艺是比较合理的。
4、结论
综上所述,从技术、经济和安全方面以及第三章分析评价来看,该区域宜选择悬移支架采煤工艺。
第五章掘进方法及掘进工艺的选择
第一节掘进方法的选择
根据矿井开拓、准备巷道已完成,只剩余回采巷道需要掘进,并结合掘进面具备的掘进技术条件和掘进断面较小,不适应安装综掘机,结合经济效益,确定选择小型挖掘机挖装煤方法掘进。
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