煤矿21东翼延伸采区初步设计.docx
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煤矿21东翼延伸采区初步设计
芦沟煤矿21东翼
延深采区初步设计说明书
编制单位:
芦沟煤矿
编制时间:
2004年7月
第一章21东翼延深采区概况及地质特征
第一节21东翼延深采区概况
21采区于1998年开采第一个工作面,2004年3月-80标高以上回采结束,共采九个工作面,采出储量172万吨,随着采掘工程的不断向下延深,-80标高至-150水平段的地质及煤层赋存情况逐渐被揭露出来,该段地质构造及水文地质条件都特别复杂,煤厚变化较大0.8-1.5m的薄煤区大面积出现,造成可布面储量大幅度减少,截止到2004年6月可布面储量只剩56万吨,采掘接替非常紧张。
因此,经多方论证,并经矿与集团公司有关各处室工程技术人员多次研究,决定在21采区东翼向下延深到-210水平。
为21采区东翼改造采区。
第二节地质特征
一、地质构造特征
该区位于芦沟井田芦沟矿的东翼,整个芦沟矿井田位于荥密大背斜之南翼,为一南倾的单斜构造,走向近东西,倾角20度左右,区内多发育高角度南升北降的正断层为主,次为宽缓的向斜构造为特征。
影响本区大的地质构造,一是芦沟正断层,二是李家窝和赵寨正断层,芦沟和李家窝正断层都在21下山附近尖灭,受其影响中小断层成束出现,二1煤层顶板的完整性遭到严重破坏,也给防治水工作带来不可预测的因难。
二1煤层底板受几条断层影响,L7-8,L5-6,L1-3及O2灰岩含水层,水力联系密切,不仅做横向运动,而且还做纵向运动,从而形成了一个统一的含水体,补给边界西自云蒙山,北至荥密大背斜柚部,向东至圣水峪,三李一带面积约1000平方公里,地下水从西北流向东南,南部魏寨正断层,北部的梁山正断层均为导水正断层,使得矿区水源充沛,水文地质条件复杂,采区涌水量经矿地测科和集团公司地测处水文科共同计算,顶板水325m3/h,底板水132m3/h,最大涌水量457m3/h。
第二章采区范围及储量计算
第一节采区范围
该区北部以李家窝正断层保护煤柱线为界,西部以21回风下山以东的溥煤区,南部以-210水平,东部以-210水平与李家窝正断层交点为界,为西宽东窄的一个三角形面积约为371300m2。
第二节储量计算
-150水平以上:
B085块东148500÷cos10°×5.11×1.357=104.5万t
B086块东5950÷cos10°×6.15×1.357=5.0万t
-150∽-210水平:
B095块东115500÷cos12°×3.24×1.357=51.9万t
B096块79250÷cos13°×5.61×1.357=61.9万t
C098块22100÷cos13°×3.09×1.357=9.5万t
地质储量:
B级:
104.5+5+51.9+61.9=223.3万t
C级:
9.5万t
B+C=232.8万t
可布置工作面7个,可布面储量124.7万t,设计生产能力36万吨/年,约可服务3年。
第三章矿井采区延深及现有系统设备
第一节开拓方式
矿井开拓方式为主井多水平开采,中央边界式通风,现生产水平为-150米水平,阶段垂高135m,井底车场为斜式布置,第二水平大巷东段由顶板巷道进入底板,在和21运输下山贯通相距30m时进入煤层大巷。
第二节提升运输
1、主井井筒直径4m,断面12.6m2,井底标高-20.2m,提升高度297.1m,井筒内装有一对4.1吨非标准底卸式箕斗。
38kg/m钢罐道,采用KJ2×3×1.5D-11.5型号的提升机,配用电机型号JRZ116/49-10T,功率575KW。
提升最大速度8.1m/s,二00三年核定提升能力为60万吨/年。
2、付井井筒直径6m,井底标高-15m,井口标高245.5m。
井筒内装备一对一吨非标准加长罐笼,木罐道,采用GM1-1切割式防坠器,采用KJ2×3×1.5D-20型号的提升机,配用电机型号为JR1410-10,功率200KW,提升最大速度4.6m/s,二00三年核定提升能力为60万吨/年。
3、现21采区运输下山铺设三部胶带运输机,第一、二部胶带运输机型号为SD-80,输送量400吨/小时,输送带宽800mm,配用功率2×55KW,电机型号DSB-55。
第三部胶带运输机型号SD-80G,输送量250吨/小时,输送带宽650mm,配用功率2×40KW,电机型号DSB-40。
4、大巷运输采用10吨架线电机车六辆,直流电压250伏。
第三节排水系统
1、-15水平主排水泵房安装9台多级泵,其中D500A-57×6三台,配用电机680KW,额定流量500吨/小时;200D43×8五台,配用电机440KW,额定流量288吨/小时。
外环水仓2370m3,内环水仓1660m3,流量500吨/小时,水泵总能力3440吨/小时。
2、-150水平主排水泵房安装6台多级泵,其中D450-60×3四台,配用电机355KW,电压6KV,额定流量450吨/小时;D155-30×5二台,配用电机110KW,电压660V,额定流量155吨/小时。
外环水仓3350m3,内环水仓2150m3,两趟Φ325×8排水管路,一趟φ219×6排水管路,排水能力1300吨/小时。
第四节通风
现矿井只有东翼生产,东翼21采区回风是东风井,东风井通风断面4.5-7m2,东风井安装两台BDK60C-6№19和BDK65C-6№19主扇,电动机132×2KW,最大进风量2600m3/min,静压340mmH2O,转速980转/分,矿井反风采用风机反转反风。
第五节压风系统
井下东翼采区变电所和中央下山采变各安装一台空气压缩机,型号为4L-20/8,排气量21.5m3/min,排气压力0.8Mpa。
第四章水平采区接替安排
现生产21采区-150水平以上剩余可采储量56万吨,2005年10月4日结束,接替采区为21采区东翼改造采区-210水平延深,可采储量为106万吨,服务年限3年,第一个工作面为E21131工作面,贯通时间为2005年9月20日。
第五章延深水平开拓
第一节延深水平设计生产能力及服务年限
设计年工作日300天,三班作业,每日净提升时间14小时,生产能力为36万吨/年,服务年限为3年。
第二节延深水平开拓方式
为了利用现有-150水平运输,回风及排水系统,考虑此延深水平服务年限较短的特点,通过综合经济技术比较,延深水平定为-210水平,采用暗斜井开拓方式。
采用两条暗斜井分别从21运输下山和21回风下山下段向下延深,沿煤层伪倾斜方向延深至-210水平,建立排水阵地。
作水平集中运输巷和集中回风巷。
第三节延深水平巷道布置与井巷工程量
一、巷道布置
1、首先延伸21回风下山至-150水平大巷,沿煤层顶板送巷。
2、-150水平以下回风下山和运输下山仍沿煤层顶板掘进。
3、集中运输巷和集中回风巷均沿煤层顶板布置。
4、内外环水仓均布置在薄煤层内,沿顶打底。
泵房布置在煤层顶板中。
二、井巷工程量如表:
巷道名称
岩性
倾角
支护型式
断面m2
工程量
(m)
备注
净
掘
21回风下山
煤
8°
9.4U
9.4
10.8
270
采区变电所
煤
平
11.6U
11.6
12.9
65
21延深回风下山
半煤
-6.5°
9.4U
9.4
10.8
580
21延深运输下山
半煤
-7°
11.4U
11.4
12.9
570
联巷
半煤
平
9.4U
9.4
10.8
145
集中回风巷
半煤
平
11.4U
11.4
12.9
135
集中运输巷
半煤
平
11.4U
11.4
12.9
170
内环水仓
半煤
平/-14°
9.4U
9.4
10.8
105
外环水仓
半煤
平/-11°
9.4U
9.4
10.8
163
泵房及通道
岩
半煤
平
9.4U
锚喷
9.4
12.28
12.9
15.9
62
小井
半煤
立井
砖浇
2.25
3.4
12
2个
管子道
半煤
+9.5°
9.4U
9.4
10.8
30
合计
2370
第六章采区准备
21采区东翼改造采区延深至-210水平,其范围为西至薄煤带,东至-210水平与李家窝煤柱线交界处,南以-210水平为界,北以李家窝正断层为界,采区走向长约1500m,倾斜宽0—500m,平均宽248m。
可采储量106万吨,月生能力为3万吨,可采期36个月。
所采煤层为二1煤,煤层厚度1.84--7.23m,平均煤厚4.6m,煤层倾角10—14度,工作面布置为E21111、E21131和E21151三个条带工作面,E21171、E21191、E21211和E21221四个走向长壁工作面共七个工作面。
第七章大巷运输及设备
第一节运输方式的选择
大巷运输仍采用轨道运输。
煤的运输系统:
21东翼改造采区的工作面出煤及其它地点掘进煤→21采区东翼延深皮带巷→21运输下山皮带巷→21采区煤仓→21装车站→-15水平东大巷→主井车场煤仓→主井→地面
矸石运输系统:
21采区东翼改造采区→掘进矸石→-150水平东大巷→中央下山→中央下山上车场→付井底车场→付井→平地广场→平地碴山
材料运输:
付井→中央下山上车场→-150水平东大巷→21采区东翼延深改造采区回风巷→改造采区下车场
第二节运输设备
为了充分利用上水平运输设备,大巷仍采用600轨距,24kg/米道轨,10吨架线电机车一吨U型矿车。
-150水平大巷运输采用CDXT—2.5型电瓶车两台。
第八章通风与安全
第一节通风
一、通风方式:
矿井21采区东翼延伸改造采区通风动力有东风井主扇提供,通风方法为抽出式,通风方式为中央边界式,付井进风,东风井回风巷回风。
-150水平东大巷作为21采区东翼延深改造采区总进风巷,21回风下山和11轨道上山作为E21采区总回风巷。
(即21采区延深改造采区)
二、通风与验算
E21采区供风有东风井负担,该风井安装有BDK60C-6№19和BDK65C-6№19两台主扇,最大排风量2600m3/min
,最大负压达340mmH2O。
现根据E21采区水平巷道系统和投产工作面,按通风要求验算如下:
1、风量分配:
顺序
工作地点
个数
配风量(m3/min)
合计
1
炮采工作面
1
450
450
2
煤巷掘进工作面
2
350
700
3
回收工作面
1
200
200
4
21采区变电所
1
150
150
5
炸药发放室
1
80
80
6
泵房
2
120
240
合计
1820
全矿井风量计算为:
Q矿=K1×K2×K3×Qt
=1.15×1.05×1.1×1820=2417.4m3/min
式中:
K1—内部漏风系数:
取1.15
K2—空气膨胀系数:
取1.05
K3—矿井外部漏风系数:
取1.1
Qt—矿井有效风量。
Q矿—矿井最大排风量。
2、投产采区负压计算:
Ht=ha+hc+hv+hz
式中:
ha—矿井通风阻力
hc—扇风机装置阻力取10(mmH2O)
hv—动压损失取5(mmH2O)
hz—自然风压取10(mmH2O)
故:
最小负压:
H小=253+10+5+10=278mmH2O
最大负压:
h大=364+10+5+10=289mmH2O
详见负压计算表。
根据风量和负压计算,现在东风井BDK60C-6№19和BDK65C-6№19主扇两台,电动机功率2×132千瓦,仍可满足通风需要。
第二节安全
防瓦斯、防水、防火、防煤尘各项安全技术措施,应严格按照上级有关安全方面的文件和《煤矿安全规程》的要求,芦沟矿根据现实情况制定切实可行的预防措施。
1、重大危险源辨识及相应措施:
1瓦斯爆炸及火灾:
a、加强一通三防管理,以风定产,监测监控,防止瓦斯超限和积聚,消除引燃火源和电器失爆,反风装备和检查演练符合要求。
b、加强井下施工人员培训,杜绝三违,严禁带可燃物品下井。
②、水灾:
a、加强生产过程中的不安全因素,预测预报工作,事先进行探放水。
b、对施工人员事先告知有害因素及预防避灾措施。
③、顶板:
a、加强临时支护,严禁空顶作业。
b、放炮前按规程规定加固支架。
c、在巷道开口,贯通,过老空老巷遇地质破碎带等特殊条件下施工,必须制订相应专项措施。
④、特种设备操作人员必须按规定培训,持证上岗。
2、顶板水流放措施:
1、21东翼延伸采区水文地质条件复杂,最大涌水量457m3/h,在工程设计时,尽量要合理布置水仓施工层位,水仓容易泵房变电所;能满足排水要求。
2、地测部门提前分析预测预报具体施工地点的顶板水情况制订出相应的探放水措施。
3、施工队坚持有疑必探、先探后掘的原则,每次探放水后,由相关部门出据允许掘进通知书后方可施工。
4、在工程布置中一定要考虑水能够自流,并在巷内铺底,挖水沟,并制订防冲垮支架措施。
5、必须保证有可靠的排水阵地,水仓应有足够的容量,必须按可能最大涌水量布置排水设备,并留有备用排水设备。
6、因防冶水工作量较大,应单独组建专职探放水施工队,并配备相应装备,加强培训,增强人员现场操作技能。
7、应准备探放水,排水设备的备用材料、工具、设备。
第九章延伸水平主要机械设备
第一节运输设备选型
1、原始资料:
集中运输巷还需铺三部皮带830m,其中运输下山L1=260m,倾角α=5°,延深下山L2=570m,倾角α=7°,集中从21采区煤仓出煤。
2、运输设备:
根据我矿巷道实际情况,和坡度变化,集运巷选SD-80吊挂式皮带运输机三部,其基本参数如下:
输送量400吨/小时输送带宽度800mm
输送带速度2m/s功率2×55KW
3、采区运输
根据21采区东翼延深设计数据,21采区东翼延伸改造采区生产第一个采面即21131工作面,运输顺槽530m,回风顺槽485m,切巷70m。
为保证生产运输,运输顺槽需铺设40T溜子9部,回风顺槽需铺设40T溜子2部,切巷40T溜子1部。
4、回风下山掘进运输
为保证正常掘进选用JD-55型绞车作为下山提升设备,其技术参数:
牵引力3000kg,钢丝绳20mm,电机功率55kw,容绳量660m。
第二节排水设备
1、原始资料:
①-210水平涌水量457m3/h。
②排水垂高68m。
③排水斜长580m。
2、设备选型:
水泵正常排水能力:
Q≥1.2qz+1.2×457=548m3/h
水泵必需扬程:
HB=Hc/η=68/0.8=85m
根据以上计算和矿现有水泵,选D280-43×2多级泵4台,其中2台工作,1台备用,一台检修。
其基本参数如下:
额定流量280m3/h扬程86m
24×457
280×2
配用功率110KW效率77%
排水时间h==19.5小时
3、排水管路:
排水管路从-210水平排至-150水平大巷,采用两趟Φ219×6无缝钢管,排水能力600吨/小时。
第十章供电照明通讯
第一节供电电源
矿井所需6KV电源,取自距矿井广场1.2Km的岳村区域变电站。
该站现装有35KV/6KV的10000KVA变压器2台。
21采区延伸水平6KV电源来自-150水平东翼采区变电所。
第二节电力负荷
根据现有运行资料,矿井现有计算负荷5220KW,功率因数补偿后为0.9。
矿井延深后,新增负荷,正常为1648KW,最大为1768KW,功率因数补偿后为0.85。
第三节地面供电
矿井现在地面供电,由岳村区域变电站出两趟LGJ-185钢芯
铝线送至南井工业广场变电所,电压为6KV。
东风井6KV电
源直接取自岳村区域变电站的21板,16板两趟专用回路,经S7—500/6-0.4供主通风机,供电距离不大于1Km。
第四节井下供电照明
井下现有供电由南井地面变电所出三趟ZQD42--3×185高压铠装电缆送至15水平中央变电所,然后向东翼21采区变电所送两趟ZQD22--3×70高压铠装电缆,电压等级6KV,距离1Km,向--150水平中央变电所送两趟YJV22--3×150高压铠装电缆,电压等级为6KV,距离为0.9Km,再由—150水平中央变电所向–150东翼水平采区变电所出两趟YJV22--3×70高压铠装电缆,电压等级为6KV,距离为1.4Km,供E21采区主排水E21运输下山皮带和风机专用,-150水平东翼采区变电所向-210采区变电所出两趟YJV22-3×50变压铠装电缆,电压为6KV,距离为0.6km,供E21采区溜子、污水泵、局扇用电,低压供电距离为0.9km供电。
延深投产后,21采区变电所负荷将减少1000KVA左右,全矿正常总负荷为5868KW,最大负荷为5988KW。
皮带、溜子、水泵等动力采用660V电压。
主要运输巷道硐室采用127V萤光灯照明;采掘面用矿灯照明。
附注:
1、-150水平东翼采区变电所供电系统图。
2、-210采区变电所供电系统图。
第十一章施工组织
一、施工方法
由于接替紧张,为加快施工进度,要有专业的施工队伍施工,两条下山同时施工,并每隔80—100米施工一条联巷以加快出煤。
二、延深工期
按照施工进度80—100米/月,21采区东翼延深运输下山和集中运输巷到位约需10个月,内外环水仓形成送出第1个21131工作面总工期为14.7个月,工作面不脱节。
第十二章延深水平设计主要技术指标
序号
名称
单位
指标
1
延深水平生产能力
(1)年产量
万吨
36
(2)月产量
万吨
3
2
延深水平服务年限
年
3
3
延深水平工作制度
(1)年工作天数
天
300
(2)日工作班数
班
3
4
可采出储量
万吨
106
5
水平延深方式
暗斜井
6
延深水平标高
M
--210
7
延深井筒类型及长度
(1)21采区东翼延深回风下山
M
580
(2)21采区东翼延深运输下山
M
570
8
煤层情况
(1)可采煤层
二1
(2)煤层倾角
度
10—14
(3)煤层厚度
M
1.84—7.23
9
延深水平竣工时间
(主体工程)
月
14.7
参加设计人员
专业姓名职务或职称
采矿程志明工程师
彭海峰工程师
刘一华工程师
刘运福助理工程师
李全战工程师
任守忠高工
信长瑜工程师
刘瑞工程师
通风马三喜工程师
薛国学助理工程师
机电师东华工程师
林承友助理工程师
设计负责人谷树臣工程师
目录
前言………………………………………………
(1)
第一章东翼延深采区概况及地质特征………
(1)
第一节21东翼延深采区概况………………
(1)
第二节地质特征………………………………
(1)
第二章采区范围及储量计算……………………
(2)
第一节采区范围………………………………
(2)
第二节储量计算………………………………
(2)
第三章矿井采区延深及现有系统设备………(3)
第一节开拓方式……………………………(3)
第二节提升运输……………………………(3)
第三节排水系统………………………………(4)
第四节通风系统………………………………(5)
第五节压风系统………………………………(5)
第四章水平采区接替安排………………………(5)
第五章延深水平开拓………………………………(6)
第一节延深水平设计生产能力及服务年限…(6)
第二节延深水平开拓方式……………………(6)
第三节延深水平巷道布置与井巷工程量……(6)
第六章采区准备……………………………………(7)
第七章大巷运输及设备……………………………(8)
第一节运输方式的选择………………………(8)
第二节运输设备……………………………(9)
第八章通风与安全………………………………(9)
第一节通风……………………………………(9)
第二节安全……………………………………(11)
第九章延深水平主要机械设备…………………(13)
第一节运输设备选型…………………………(13)
第二节排水设备……………………………(14)
第一十章供电照明通讯……………………………(15)
第一节供电电源……………………………(15)
第二节电力负荷……………………………(15)
第三节地面供电……………………………(15)
第四节井下供电照明………………………(15)
第一十一章施工组织……………………………(16)
第一十二章延深水平设计主要技术指标……(17)
E21采区机械设备配备表
表Ⅰ
序号
名称
型号
单位
使用数量
备用数量
合计
备注
回采
掘进
排水
回采
掘进
排水
1
主排水泵
D280-43×2
台
3
1
4
-210水平泵房
2
注水泵
80WG
台
2
1
2
1
6
21131工作面上下付巷
3
小绞车
JD-11.4
台
2
2
21回风下山掘进
4
局扇
JBF-61-2
台
4
4
4
掘进头
5
溜子
SGW-40T
台
11
5
16
21131工作面上下付巷
6
溜子
JGW-80T
台
1
1
21131工作面
7
绞车
JD-55
台
1
1
21回风下山
8
皮带
SD-80
部
3
3
21集运巷
9
乳化泵
XRB2B
台
1
1
2
21采区
10
煤电钻
MZG1.2
台
2
2
21131工作面
11
照明
BXZ-2.5
台
2
2
-210采区变电所
-150水平东翼采变计算表
表Ⅱ
序号
设备名称
台数
额定功率kw
功率合计kw
计算负荷KVA
1
主排水泵
4
110
440
S=(Kα/COS)ΣPe
=0.8/0.7×1251
=1430KVA
2
绞车
1
55
55
3
皮
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