红柳41采区方案分析说明书.docx
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红柳41采区方案分析说明书
神华宁夏煤业集团有限责任公司
红柳煤矿41采区
采区准备方案分析
宁夏煤矿设计研究院有限责任公司
二○一○年十一月
附图目录
序
号
名称
图号
附注
新制
采用
1
采区准备方式(方案一)平面图
C1248-109-1
2
采区准备方式(方案一)剖面图
C1248-109-2
3
采区准备方式(方案二)平面图
C1248-109-3
4
采区准备方式(方案二)剖面图
C1248-109-4
一、概况
一)矿井概况
神华宁夏煤业集团有限责任公司鸳鸯湖矿区红柳煤矿位于宁夏回族自治区中东部,行政区划隶属灵武市宁东镇和马家滩镇管辖。
红柳井田南北走向长约15km,东西倾斜宽约5.5km,井田面积约85km2。
井田含煤地层为侏罗系延安组,可采及局部可采煤层19层。
井田地质资源储量2255.21Mt,工业资源储量1972.42Mt,设计可采资源储量1266.41Mt。
煤组及水平划分:
2煤至4-3煤为上组煤,6煤至12煤为中组煤,15煤至18-2煤为下组煤。
上组煤作为一水平,在2煤设带式输送机大巷和辅助运输大巷;中组煤作为二水平,在10煤设带式输送机大巷和辅助运输大巷;下组煤作为三水平,在18-1煤设带式输送机大巷和辅助运输大巷。
红柳煤矿工业场地选择在井田东南H1903孔附近,工业场地高程+1452m左右。
矿井采用斜井开拓,初期共设四个井筒:
主、副斜井,一号回风斜井和一号回风立井。
主、副斜井及一号回风斜井井口位于同一场地,一号回风斜井坡度大,其井口位于主、副斜井井口北侧约400m处;一号回风立井位于井田中部H1304孔附近,南距一号回风斜井约2500m。
水平延深方式:
主斜井初期施工至一水平+1215m标高,2煤带式输送机大巷与主斜井间设一水平集中煤仓;副斜井先到达2煤+1300m标高,然后折返下行至一水平4-3煤+1215m标高。
开采二、三水平时,主斜井沿4-3煤延深235m后,反向作带式输送机斜巷,坡度16°,至二水平10煤斜长242m,二水平至三水平18-1煤斜长258m;副斜井按5.5°坡度折返布置,将各煤层联系起来;回风斜井井底至各煤层采用暗立井或斜巷联系,回风立井井筒直接延深。
二)41采区在矿井开拓系统中的位置
41采区位于矿井东北部的4分区,根据矿井开拓部署,矿井从南部工业场地向北布置三条斜井至11采区西部边界,再向北沿2煤布置辅助运输大巷和带式输送机大巷至21采区西部边界,两条大巷继续向北施工至41采区西南角与41采区准备巷道连接,在21和41采区各布置一条回风立井。
受红柳煤矿的委托,我院于2008年底开始论证41采区的接续方案,我院通过通风核算后认为矿井需在北翼(41采区西南角)补打进风井,1号回风立井和2号回风立井可以只建设一条。
应矿方要求,随后我院针对进风井(一号副立井)的布置位置、断面、功能定位等进行了专题分析。
神华宁夏煤业集团责任公司于2009年9月15日下发《专题会议纪要》确定了一号副立井位置为21采区西南角,井径为7.5m。
根据红柳煤矿提交的最新采掘接续计划,红柳煤矿41采区首采工作面需在2014年10月投产。
三)41采区概况
41采区位于红柳煤矿东北部,采区南到H8勘探线以北20m,北至新碱沟子北正断层,东到马柳断层,西至张家庙逆断层,采区南北走向长度约4400m,倾向宽约2500m,面积约11km2。
41采区开采采区范围内的2、3-1、3-2煤。
41采区2煤厚度0.7(101孔)~10.62(702孔)m,平均4.54m,可采厚度2.03(502孔)~10.62(702孔)m,平均4.84m;41采区3-1煤厚度0.26(502孔)~1.49(303孔)m,平均0.86m,可采厚度0.96(302孔)~1.49(303孔)m,平均1.21m;41采区3-2煤厚度0.74(201孔)~2.05(701孔)m,平均1.34m,可采厚度0.90(402孔)~2.05(701孔)m,平均1.37m;3-1煤与2煤间距5.43(401孔)~12.81(204孔)m,平均9.79m,3-2煤与3-1煤间距3.99(601孔)~15.24(605孔)m,平均10.29m。
采区内对开采产生影响的地质构造有新碱沟子、DF11、DF1-1、张家庙断层和马家滩背斜。
新碱沟子正断层距采区北部边界约800m,走向沿地层倾向,长度2100m,落差20~30m,将采区煤层划分为南北两部分,断层以北煤层厚度较小,2及3-1煤基本无开采价值。
41采区新碱沟子正断层以北煤量统计见表1。
DF11断层位于采区中部,走向沿地层倾向,长度430~820m,落差11~14m,可能给采区每个煤层中1~2个工作面开采带来困难。
DF1-1断层在41采区南部,沿地层走向分布,落差58~90m,对于采区准备巷道布置有影响,并会造成第三区段工作面开采长度缩短约1030m。
张家庙逆断层位于采区西部,落差42m,对采区准备巷道布置影响较小。
马家滩背斜沿地层走向分布于41采区中部,煤层在背斜轴部倾角较小,向两翼逐步加大到15度以上。
二、与41采区相关的矿井开拓巷道调整
目前,红柳煤矿已形成三条斜井,分别是主斜井、缓坡副斜井和斜风井,均位于井田南部主工业场地;正在施工的两条井筒分别是一号回风立井和一号副立井,均位于21采区西南角工业场地。
原红柳煤矿初设中每个水平由南向北布置两条大巷(胶带大巷和辅助运输大巷)连接各采区,在41采区西南角布置有二号回风立井。
结合红柳煤矿的现有开拓巷道布置情况,与41采区有关的开拓巷道有三种布置方式:
方式一为两条大巷(从21采区西南角至41采区西南角布置胶带大巷和辅运大巷)和一条立井(二号回风立井)方式,方式二为两条大巷(从21采区西南角至41采区西南角布置胶带大巷和辅运大巷)和两条立井(二号副立井、二号回风立井)方式,方式三为三条大巷(从21采区西南角至41采区西南角布置胶带大巷、辅运大巷和回风大巷)方式。
原一号回风立井风机选型时已按21采区和41采区同时生产的通风量进行了设备选型,也就是说,原设计41采区未考虑施工回风立井,而是施工回风大巷与一号立风井连接来满足41采区生产时的通风需要(即前述的方式二),这种方式存在的问题是井田北翼无出地面井筒,且多个采区共用一个回风井,通风系统相对复杂,不利于管理。
若选择方式三,从21采区西南角至41采区西南角布置两条大巷,41采区西南角布置二号副立井和二号回风立井,矿井北翼通风系统及辅助运输系统能力均较强,有利于矿井生产能力发挥。
但目前21采区已布置一号副立井(目前正在施工中),待其投入使用后,矿井北翼辅助运输系统能力紧张的问题可基本解决,因此从避免重复建设、减少投资的角度考虑,不在41采区西南角布置二号副立井。
从21采区西南角施工两条大巷至41采区西南角,在41采区西南角布置二号回风立井,实现21采区和41采区同时生产时回风系统相互独立(方式一)。
通过通风计算后得出,虽然原一号回风立井风机已按21和41同时生产回风量进行选型(目前已定货),21和41采区独立回风后,21采区风机选型出现初期投资过大的情况,但风机配有变频,可保证风机在高效区运行,而且在通风方面为21采区生产过程中进行31采区准备创造了有利条件。
综上,选择方式一,即从21采区西南角施工两条大巷至41采区西南角,在41采区西南角布置二号回风立井作为“与41采区相关的矿井开拓巷道调整”的最终方案。
三、采区准备方式
1、准备方式一
从21采区布置辅助运输大巷和带式输送机大巷至41采区西南部边界,在41采区西南部布置二号回风立井,沿采区南部边界布置一组采区准备巷道。
在+820m水平布置41采区下部车场,车场内设采区水泵房、水仓等。
采区工作面由西北向东南走向推进。
2、准备方式二
从21采区布置辅助运输大巷和带式输送机大巷至41采区西南部边界,在41采区西南部布置二号回风立井,沿采区西部边界布置一组采区准备巷道。
在+820m水平布置41采区下部车场,车场内设水泵房、水仓等。
采区工作面由东向西倾向推进。
四、准备方式比选
1、准备方式一优缺点
优点:
1)工作面沿走向布置,有利于发挥大采高综采设备的生产能力;2)采区南部沿走向有三条断层,采区准备巷道布置在南部,辅助运输巷道穿层布置,顺槽沿煤层走向布置,有利于开采和辅助运输的实施;3)首采工作面倾角度化小,无已发现的断层分布。
缺点:
1)新碱沟子正断层以北区域煤量较难开采,可能造成6.0Mt地质资源量损失;2)采区辅助运输巷长度5500m,比准备方式二多2300m。
2、准备方式二优缺点
优点:
1)采区准备巷道送到新碱沟子正断层附近,有利于对断层以北区域煤量布置巷道进行开采;2)采区辅助运输巷长度3200m,比准备方式一少2300m。
缺点:
1)工作面沿倾向布置,在煤层倾角12度以上区域时,不利于发挥大采高综采设备的生产能力;2)采区南部沿走向有三条断层,且采工东西两翼局部区域倾角在15度以上,采区准备巷道布置在西部,辅助运输巷道沿煤层布置,顺槽沿煤层倾向布置,南部初期几个工作面断层位置处顺槽沿煤层不易布置,给开采造成难度,工作面仰斜开采在12度以上时管理困难,倾角12度以上的顺槽中无轨胶轮车运输管理也较困难;3)首采工作面倾角度化大,有已发现的断层分布,工作面在开采过程中需要中途搬家。
3、准备方式选择
准备方式一虽然造成新碱沟子正断层以北区域煤量较难开采,但从采区平面图中可以看出,新碱沟子正断层以北区域2号煤层大部不可采,可采边界线距断层煤柱边界线80~540m,平均不足200m宽,若沿断层布置一组上山巷道开采,三条上山及上山煤柱就将占到150m宽,因此该区域二层煤虽有1.10Mt地质资源量,但无开采价值;3-1煤可采区域虽比2煤范围略大(走向长度700m,倾向宽1700m),但其开采厚度均在0.8~1.3m之间,由此分析可知,41采区新碱沟子正断层以北3-1煤分布范围不大,厚度小,进行大型综合机械化开采在技术上可行性不大,经济上不合理,3-2煤在新碱沟子正断层以北大部可采,厚度0.8~1.3m之间地质储量1.2Mt,1.3~2.0m之间地质储量2.2Mt,储量较上两个煤层更大,由于断层落差20~30m,3-2煤与24采区的4-2煤层间距50m左右,因此,新碱沟子正断层以南的4-2煤与断层以北的3-2煤间距约为20~30m,可以在42采区开采时运顺按16度爬坡,回顺按8度折返爬坡过断层开采断层以北的3-2煤,工作面推进到断层后搬家开采断层以南4-2煤。
准备方式一辅助运输巷较方式二长2300m,但方式一顺槽爬坡角度均控制在10°以内,有利于无轨胶轮车运输。
通过两个准备方式优缺点比较,为充分发挥设备生产能力,减小采区生产过程中的管理难度,推荐方式一为41采区的采区准备方式。
五、边界泄水巷及水仓、泵房布置方式
边界泄水巷及水仓布置结合41采区煤层赋存情况提出三种布置方式:
方式一:
沿煤层布置41采区西边界泄水巷(3400m)、41采区北边界泄水巷(2450m)、41采区东边界泄水巷(3650m),在41采区西边界和东边界各布置一组水仓、水泵房(各1100m巷道),购置一组排水设备,初期在西翼生产时排水设备设于西翼水泵房,后期生产转入东翼后排水设备搬迁至东翼水泵房。
总井巷工程量为11700m,大型排水设备一组,投资约15540万元。
初期投产时需施工41采区西边界泄水巷(3400m)、41采区北边界泄水巷(约500m)、41采区西边界水仓、水泵房(1100m),并购置排水设备一组,共计初期投资约7500万元。
方式二:
沿煤层布置41采区西边界泄水巷(3400m)、41采区东边界泄水巷(3650m),41采区北边界泄水巷部分沿煤向东倾斜布置(岩巷1450m、煤巷1000),在41采区东边界布置一组水仓、水泵房(1100m巷道),购置一组排水设备,采区投产时需将所有井巷工程施工出来。
总井巷工程量为10600m,大型排水设备一组,投资约14655万元。
方式三,沿煤层布置41采区北边界泄水巷(2450m)、41采区东边界泄水巷(3650m),41采区西边界泄水巷部分沿煤向南倾斜布置(岩巷1750m、煤巷1650m),在41采区东边界布置一组水仓、水泵房(1100m巷道),购置一组排水设备。
总井巷工程量为10600m,大型排水设备一组,投资约14220万元。
初期投产时需施工41采区西边界泄水巷(岩巷1750m、煤巷1650m)、41采区北边界泄水巷(约500m),共计初期投资约5205万元。
边界泄水巷及水仓、泵房布置方案经济比较表见表2、表3。
综上所述,从投资角度分析方案一多一组水仓、水泵房,总投资最高,方式二和方式三总投资相对方式一少。
方式二初期需施工出所有工程并购置设备,初期投资最大,方式一较方式三多投入一套排水设备,因此方式三初期投资最少。
从运营角度分析,方式三初期工作面的水可自流至41采区西南角的水仓,采区内无需设置水仓、泵房排水,运营费用最低,因此推荐方式三为41采区边界泄水巷及水仓、泵房布置方式。
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