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第一章 井田概况及地质特征

作者:煤矿安全网 2013-02-23 来源:煤矿安全网

  第一章 井田概况及地质特征

  第一节 井田概况

  根据河南省煤炭铝土矿资源整合领导小组办公室文件《关于对郑州矿资源整合初步实施方案的批复》的精神,将登封市东升煤矿和天兴煤矿整合为登封市东升煤炭有限公司煤矿,整合后生产规模0.15Mt/a。

  一、位置交通

  登封市东升煤炭有限公司煤矿位于登封市东南部。行政隶属登封市白坪乡管辖。地理坐标为:东经113°04′44″~113°05′04″,北纬34°18′59″~34°19′21″。

  该区位于登封市白坪乡东南1.5km处,北东距郑州市75km,西北距洛阳市80 km;区内交通以公路为主,临(汝)~登(封)公路从矿区西部通过,矿区北部距新郑至宜川(水寨)铁路约5km,西南至焦枝铁路之汝州市站约60km,东距京广铁路新郑站50 km。矿区附近各乡镇之间简易公路纵横成网,四通八达,交通条件较为便利,见图1-1。

  二、自然条件

  1、地形地貌

  本区为低山丘陵地形。区内最高海拔标高为409.40m,最低海拔标高为354.40m,相对高差为55.00m。矿区地势总体呈东北高,西南低,地面坡度大,冲沟较发育,有利于大气降水的迳流和排泄。

  图1-1 交通位置图

  2、水系

  本区属淮河流域颍河水系,区内溪流多为季节性冲沟,旱季干涸断流,雨季流量暴涨暴落,水位、水量具明显的季节性动态变化特征。沟谷多发源于南部山区,雨季沟谷汇集而成的水流,自东南流经矿区南缘,向北经券门水库后向北于东金店东汇入颍河。

  矿区西北约2公里处筑有券门水库,为一中小型水库,总库容1713万m3,兴利库容703万m3,最高洪水位标高+349.25m,主要用于拦蓄洪水,农田灌溉,水产养殖及观光旅游等方面,常年有水,为附近主要地表水体。

  三、气象与地震

  1、气象

  本区属大陆性半干旱型季风气候区。夏、秋两季炎热多雨,冬、春两季寒冷干燥。年降雨量为417~867mm,一般为600~800mm;降雨多集中在7~9月份,约占全年降雨量的65%。年平均气温14.6℃,七月份最热,历年最高气温高达44.6℃;元月份最冷,历年最低气温达-18.2℃。最大冻土深度为20cm。

  春、夏、秋三季以东北风、东风为主,冬季以西北风为主,冬、春季风力较大,最大风速可达20m/s。

  2、地震

  据河南省地震局资料,登封市及邻近地区近期未发生过大的破坏性地震。历史上有记载的较大地震有6次均波及本区,并造成较大损失。七十年代中期曾发生过3次2.5级以上有感地震,未造成损失。本区地震烈度为Ⅵ~Ⅶ度。

  四、矿山开采情况

  登封市东升煤炭有限公司煤矿由东升煤矿和天兴煤矿整合而成,整合前矿井开发生产情况为:

  (一)东升煤矿

  东升煤矿位于本区北部,属集体企业,1984年4月建井,1985年5月投产,开采二1煤层,原设计生产能力为3万吨/年,整合前核定生产能力为6万吨/年。共建立井4个(其中2个已报废),斜井一个。竖井单水平上下山开采,采煤方法为走向长壁式、炮采,中央机械并列通风,矿井排水为泵排,煤层顶板采用一次垮落法管理,现开采水平在+230m水平以浅。历年累计动用资源储量44万吨,采空区主要分布在矿区的南部及西部。

  在以往采掘范围内,煤层稳定,煤厚4.70~9.13m,平均5.70m。煤层结构简单,不含夹矸。煤层倾角8~20°,煤层直接顶板为砂质泥岩或细粒砂岩,底板为砂质泥岩。矿井正常涌水量为60m3/h,最大涌水量为90m3/h,多为顶板淋水。矿井瓦斯相对涌出量为6.70m3/d.t,现按低瓦斯矿井管理;在回采过程中煤尘较大,但未发生过煤尘爆炸事故

  (二)天兴煤矿

  天兴煤矿位于本区南部,属集体企业,始建于1995年6月,1996年4月投产,采至同年11月停产。1996年12月~1998年9月因市场疲软停产,1998年10月~2000年8月恢复生产,2000年9月后因资金问题及停产整顿未正常生产;2001年10月24日通过验收。竖井开采二1煤层,设计生产能力为1万吨/年。采煤方法为走向长壁式,炮采,中央机械式通风。采掘范围内煤厚3.80~9.20m左右,煤层结构简单,一般不含夹矸。煤层直接顶板为灰黑色砂质泥岩和黑色泥岩,间接顶板为灰色细粒砂岩;底板为砂质泥岩。矿井正常涌水量为10m3/h, 最大涌水量为20m3/h,主要为顶板淋水为主。矿井瓦斯涌出量低,现按低瓦斯矿井管理;该矿在开采过程中,未发生过煤尘爆炸和煤的自燃事故。经历年开采,本矿累计动用资源储量17万吨,采空区主要分布在矿区南部。

  六、水源、电源

  1、水源

  本区为低山丘陵地形。区内最高海拔标高+354.4~409.4,相对高差55.0m。矿区地势总体呈东北高,西南低,地面坡度大,冲沟较发育,有利于大气降水的迳流和排泄。矿井生活用水取自东白坪村自来水管网,生产用水利用经沉淀处理后的矿井排水,矿井井型较小,可以满足矿井用水的需求。

  2、电源

  矿井为双回路电源供电,一回路来自新欣35kV变电站,一回路来自白坪35kV变电站,供电距离均为10km,采用LGJ-50mm2钢芯铝铰线,电压10kV。高压入井。

  第二节 矿产资源概况

  一、区域地质背景

  本区位于登封煤田颖阳~庐店向斜的南翼东段,白坪井田的中部,主要发育寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和第四系地层;其中石炭系和二叠系为主要含煤地层。主要可采煤层为赋存于山西组下部的二1煤层,发育稳定,为普遍可采的厚煤层。二1煤层露头附近区域断裂构造较发育,主要为走向断裂和北东向两组断裂。本区地层分述如下:

  1、寒武系上统长山组(∈3ch)

  为浅灰—灰黄色薄~中厚层状白云质灰岩,局部夹泥质条带,厚109.00~213.00 m,平均128.00 m。

  2、奥陶系中统马家沟组(O2m)

  岩性以浅~深灰色厚层状角砾状石灰岩为主,隐晶质,局部夹泥质灰岩,平均厚度18 m。本组地层与下伏寒武系地层呈平行不整合接触。

  3、石炭系(C)

  (1)中统本溪组(C2b)

  主要为灰、深灰色铝质泥岩,局部为铝土矿,具鲕状和豆状结构,含黄大量黄铁矿结核。在HG曲线上呈下低上高的异常反映。该层铝质泥岩是对比一1煤层的主要标志层之一。本组平均厚度10.00m。为泻湖~海湾相沉积,层位稳定。

  本溪组与下伏地层为平行不整合接触。

  (2)上统太原组(C3t)

  由灰、深灰色、灰黑色、黑色石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层等组成, 平均厚48.00m。依据其岩性组合和沉积特征可分为三段。

  ①下部灰岩段

  自太原组底界至L4石灰岩顶界,主要由灰~深灰色石灰岩及煤层组成,含石灰岩4层(L1~L4),中夹泥岩或砂质泥岩薄层,具燧石团块和黄铁矿结核,含蜓类、介形类、海百合、腕足类等动物化石及其碎屑,其中L1及L2石灰岩全区发育、层位稳定,含燧石结核本段含煤3层(一1~一4),除一3煤局部可采外,其余均不可采。本段厚度一般16.00m。

  ②中部碎屑岩段

  自L4石灰岩顶界至L7石灰岩底界,由深灰色中细粒砂岩(俗称胡石砂岩)、灰黑色砂质泥岩、泥岩组成,夹薄层石灰岩二层(L5、 L6)及薄煤两层(一5、一6),均不可采。泥岩中含植物化石碎片和黄铁矿结核,具水平层理和波状层理,砂岩以石英为主,呈正粒序,为区内辅助标志层(胡石砂岩)。本段厚度一般14.00m。

  ③上部灰岩段

  自L7石灰岩底至L9石灰岩顶。以深灰~灰色石灰岩为主,夹深灰色泥岩、砂质泥岩,该段含石灰岩3层(L7、L8、L9),具方解石脉和少量黄铁矿结核,含蜓类等动物化石。其中L7石灰岩呈中厚层状,隐晶质,含燧石结核及条带,具不规则方解石脉,特征明显,为本区主要标志层之一;L9石灰岩不稳定,常相变为菱铁质泥岩。本段厚度一般18.00 m。

  据太原组岩性组合、沉积特征及生物组合规律,认为本组为碎屑~碳酸盐岩滨岸沉积体系,沉积时为动力较弱、温暖,清澈的浅水环境,中部的泥岩段为潮坪、泻湖海湾、障壁砂坝相沉积,胡石砂岩成分单一,成熟度高,为沙坪、潮道~潮沟亚相沉积,其顶部的黑色致密泥岩则为泻湖海湾相沉积。

  太原组与下伏本溪组为整合接触。

  4、二叠系(P)

  本区保留最大厚度为131.00m左右,分为2个煤组(二、三煤组),二1煤层为本区主要可采煤层,其它煤层均不可采。各煤组间均以砂岩标志层分界。

  (1)山西组(P1sh)

  自二1煤层底板砂岩(局部相变为菱铁质泥岩)顶至砂锅窑砂岩底,由深灰、黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩及煤层组成,包括两层砂岩:香炭砂岩为泥、钙质胶结,普遍含白云母片、炭质及菱铁质鲕粒,全区普遍发育,厚6. 00m左右;大占砂岩以硅泥质胶结为主,层理发育,层面含大量白支母片和炭质,厚7.00m左右。含煤1层,即二1煤,为全区可采煤层。山西组下部为海湾—潮坪沉积体系,上部为滨海三角洲沉积。本组平均厚91.00m,与下伏太原组为整合接触。

  (2)下石盒子组(P1x)

  矿区东南部出露本组地层,区内保存最大厚度40.00m左右,由灰色泥岩、砂质泥岩紫斑泥岩及浅灰色、灰白色中~粗粒砂岩组成,砂锅窑砂岩位于本组底部,厚度8.97m,为灰色粗粒砂岩,为矿区一主要标志层。本组与下伏山西组为整合接触。

  5、第四系(Q)

  以角度不整合覆盖于下伏各时代地层之上。厚度为0~13.00m。上部为黄色耕植土、黄土或坡积物,中下部为粘土及砂质粘土夹少量砂砾石组成。

  三、矿区地质构造

  (一)总体构造特征

  本区位于嵩箕构造区嵩箕断隆西南部,颖阳~庐店向斜南翼东段。总体为一地层走向65°~120°,倾向335°~30°,倾角8°~20°的单斜构造。仅在西部发育一条小型正断层(箕F31)结合白坪井田构造发育情况,确定本区构造复杂程度属中等构造。

  (二)主要构造

  箕F31断层:位于矿区的西北部,为正断层,区内延伸长度约270m。断层走向43°,倾向133°,倾角59°左右,落差40~80m左右。根据矿井生产资料,由于该断层靠近矿区西北部边界,对开采二1煤层影响不大。断层已查明。

  四、可采煤层及顶底板

  本矿开采煤层为二1煤层,该煤层赋存于山西组下部,上距砂锅窑砂岩73.64m。下距L9石灰岩10.02m。二1煤层埋深0~130m,底板标高+230m~+370m。煤层厚度为3.80m~9.20m,平均厚度为6.38m。煤层结构简单,一般不含夹矸。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩,老顶为中及细粒砂岩,底板以炭质泥岩、砂质泥岩为主。

  该煤层层位稳定,厚度变化不大,结构简单,结合白坪井田二1煤层发育情况,确定本区二1煤层稳定程度属较稳定型。

  根据《河南省登封市东升煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告》,区内二1煤层顶/底板岩性砂质泥岩、中细粒砂岩为主,局部炭质泥岩, 老顶以中粗粒砂岩为主,由于受断裂构造的影响,其顶板岩体垂直裂隙发育,根据其岩性组合特征,二1煤层为Ⅱ类型顶/底板,属不稳定性顶底板,生产中可产生冒顶、 片帮、掉块及底板遇水易泥化变形,并产生支柱滑沉等不良工程地质现象,其工程地质条件差,生产中应加强顶、底板的观察和维护与管理工作。

  五、煤质

  1、物理性质及煤岩特征

  (1)物理性质

  二1煤为黑色,以粉状煤为主,偶见粒状、鳞片状。参差状断口,油脂光泽,质地疏松易碎,煤层厚度3.8~9.2m,平均6.38m,视密度为1.38t/m3,真密度1.49t/m3,煤层结构简单,属较稳定煤层。

  (2)煤岩特征

  据镜下鉴定,二1煤有机组分含量在90.8%,主要由镜质组组成,占75.9%次为丝质组。镜质组中,多为均质体,木质镜煤少见。半镜质体在8.8%左右,呈碎片状,为基质所胶结。丝质组主要为半丝基质体,偶见丝质菌类体和丝质浑园体。

  无机组分含量9.2%,以粘土矿物为主,多呈细粒状或浸染状分布;次为碳酸盐矿物,呈细脉或团粒状分布;硫化物主要为黄铁矿,多呈脉状充填于裂隙中。显微煤岩类型以丝炭亮煤为主。

  2、化学性质和工艺性能

  (1)煤的化学性质

  二1煤浮煤有机元素以碳元素为主,占91.74%,氢元素含量在4.03 %,氧和硫含量较少。原煤水分含量为0.90%。属低水分煤。原煤灰分为13.72%,属低灰煤;浮煤灰分为5.88~8.43%,平均7.48%。原煤全硫含量为0.79%,属低硫煤。磷含量为0.005~0.075%,属特低磷煤。

  (2) 煤的工艺性能

  二1煤浮煤挥发分平均为13.39%。原煤干燥基恒容高位发热量,平均为29. 76 MJ/kg,属特高热值煤。浮煤胶质层最大厚度为0mm,焦渣特征为2,其焦型为粉状,粘结指数为0,区内二1煤无粘结性。

  3、煤类及工业用途

  区内二1煤层以粉煤为主,偶见粒状和鳞片状。属低水分、低灰、低硫、特低磷、特高热值之贫煤。可作动力用煤,也可做为民用燃料。

  六、瓦斯、煤尘及煤的自燃

  1、瓦斯

  根据2005年10月郑州市煤炭管理局郑煤 [2005]114号《关于转发〈河南省煤炭工业局关于郑州市所属煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复〉的通知》,登封市东升煤矿瓦斯相对涌出量2.4 m3/t,瓦斯绝对涌出量为0.3 m3/min;根据《河南省登封市东升煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告》东升煤矿瓦斯相对涌出量6.7 m3/t;矿井经技术改造后瓦斯相对涌出量按6.7m3/t,瓦斯绝对涌出量按2.1 m3/min设计;属低瓦斯矿井。矿井技术改造完成后应及时进行瓦斯等级鉴定。

  2、煤炭自燃倾向性

  根据2005年7月重庆分院《煤炭自燃倾向等级鉴定报告表》,登封市白坪乡东升煤矿鉴定为III类,属不易自燃煤层。整合后矿井按不易自燃煤层设计。矿井技术改造完成后应及时进行煤炭自燃倾向性鉴定。

  3、煤尘爆炸性

  根据2005年7月重庆分院《煤尘爆炸性鉴定报告》,登封市白坪乡东升煤矿煤尘有爆炸性危险。矿井在生产过程中应加强煤尘防治工作。

  七、水文地质

  1、区域水文地质

  本区区域上处在登封煤田东部,颍阳~芦店向斜南翼东段的低山丘陵区。总的地势为南高北低,向北倾斜的单斜构造。地层走向近东西,向北倾斜,南部为寒武系灰岩组成的低山丘陵区,北部为石炭、二叠、三叠系碎屑岩组成的低山山区,中西部为第四系冲洪积沟谷。矿区处在浅部露头区,为区域地下水的补给迳流区。 根据地层岩性、厚度、含水空间特征及埋藏条件,区域上将含水岩组主要划分为:寒武~奥陶系和石炭系灰岩岩溶裂隙含水岩组,二叠系及三叠系砂岩孔隙裂隙含水岩组,第四系砂/卵砾石孔隙含水岩组。 地下水补给水源有大气降水、地表水和含水层之间及其侧向补给,另外还有工农业生产废水的渗入补给等,其中降水补给是本区地下水的主要补给水源。地下水在运移过程中,一部分在地质构造及地形适宜地段溢出地表,构成天然排泄点;一部分则继续向深部迳流排泄;而区内各矿井则为主要的人工排泄点。由于近年来矿井大量疏排地下水,而造成区域地下水位呈逐年下降趋势。

  1、主要含水层

  (1)煤层顶板砂岩裂隙含水层 系指煤层之上60m范围内所含砂岩裂隙含水层,岩性为细~中粒砂岩,一般发育4~5层,累计厚度约2.45~58.23m,一般20m左右,岩性完整致密,裂隙不发育,且部分被方解石脉所充填,仅在浅部风化带裂隙较为发育。据《河南省登封煤田白坪井田勘探(精查)地质报告》资料,钻孔单位涌水量为0.0062~0.0187l/s·m,渗透系数为0.0141~0.297m/d,水位标高为+320.86~+371.81m,水化学类型为HCO3-Ca·Mg型或HCO3-Na·Ca·Mg型水,矿化度0.24~0.48g/l,PH值为6.75~7.50,水温14~16℃,说明该含水层补给条件较差,富水性较弱。在矿井生产中,该含水层水主要以井筒及顶板淋水形式向矿坑充水,矿井正常涌水量一般为40m3/h,最大涌水量为60m3/h,水量小,易于疏排。该层为二1煤层顶板直接充水含水层。 (2)煤层底板灰岩岩溶裂隙含水层 主要由太原组上段灰岩组成,其中L7和L8灰岩较发育,层位较稳定,厚度为8~12 m,平均9.41 m。灰岩含遂石结核,致密坚硬,岩性较破碎,岩溶裂隙较发育,但多被方解石细脉充填。据以往钻孔抽水资料,单位涌水量为0.353~0.664l/s·m,渗透系数为2.93~9.44m/d,水位标高为+269~300m,水化学类型为HCO3-Ca·Mg型或HCO3-Ca型水,矿化度0.37~0.47g/l, PH值为7.4~8.3,水温15~17℃,表明该灰岩含水层岩石空隙及导/富水性极不均一,但在断裂构造作用下,使其与下部强含水层产生水力联系时,富水性则会相应增强。该层为二1煤层底板直接充水含水层。

  2、主要隔水层

  (1)二叠系石盒子组碎屑岩段隔水层

  该层段残留厚度一般为50~160m,由泥岩、砂质泥岩、砂岩等碎屑岩组成,以泥岩、砂质泥岩为主,间夹数层中厚层状中粗粒砂岩含水层。其中,上部基岩风化带和其间中粗粒砂岩含水层,赋存有一定的水量,但由于其夹持于厚层泥质岩之间,且距开采煤层较远,又因含水层砂岩胶结致密坚硬,在该段中可起到骨架作用,相对增强了泥质岩层的抗压强度。该层段厚度大,在地表呈零星出露,补给条件不佳,裂隙不发育,透水性差,能对上部潜水含水层和下部二1煤层顶板砂岩承压含水层之间的水力联系,起到良好的阻隔作用。

  (2)二1煤层底板碎屑岩段隔水层

  二1煤层底板至L8灰岩顶界之间的砂泥质岩段,据统计,厚度介于2.60~37.61m,一般在17m左右。岩性以泥岩夹薄泥灰岩及细粒砂岩为主,(底部夹一薄层灰岩或灰岩透镜体),分布连续,层位稳定,裂隙不发育,透水性差,隔水性能良好,正常情况下,可阻隔下部太原组上部灰岩段岩溶裂隙水充入矿坑。

  3、矿床充水因素分析

  (1)大气降水、地表水及第四系潜水

  本区为低山丘陵地形,地面坡度较大,冲沟发育,大气降水迳流排泄条件好,因而无常年性地表水体。区内第四系地层呈零星发育,以坡积、洪积及冲积于沟谷、坡脚处,厚度较小,岩性复杂,含富水性差。加之下部石盒子组隔水层较厚,故此大气降水、地表水及第四系潜水对二1煤开采无影响。仅在浅部塌陷区与之沟通时会有短暂影响或井筒揭穿该层段时有少量淋漓现象 。

  (2)二1煤层顶板砂岩裂隙承压水

  二1煤层顶板砂岩裂隙含水层直接覆盖于二1煤层之上,生产开采过程中该含水层裂隙承压水将首先充入矿坑,是矿坑充水的主要充水水源之一。由于该含水层单层厚度较薄,裂隙不甚发育,且补给条件差,裂隙水储存量有限,导、富水性弱,生产中易于疏排。

  (3)二1煤层底板灰岩岩溶裂隙承压水

  该含水层厚度较小,岩溶裂隙发育,但极不均一。因本区属大陆性半干燥气候区,年降水多集中于7~9月份,其水源补给时间短,加之含水层被第四系地层覆盖,补给量不足,故而其富水性相对较弱,一般情况下对开采二1煤层影响不大。但由于受构造张力影响,底板小裂隙发育,使煤层底板隔水层的隔水性能有所降低,并产生渗水,当受构造破坏或采矿活动破坏严重时、或与下伏C3t下段灰岩及O2m灰岩强含水层沟通时,则有可能引起底板突水,造成淹井事故

  (4)断裂构造对矿床充水的影响

  本区发育的主要断裂构造位于矿区西北部的箕F31和东南部的箕F7断层,走向北东,落差35~70m。一般情况下,在较大的断裂构造形成过程中,由于受应力牵引、拖拉作用而在断裂带两侧形成较密集的羽状断裂,破坏了地层的连续性,使各个含水层间产生不同程度的水力联系。同时,断裂破碎带为地下水的运移、富集提供了通道和空间场所。因此,推测在箕F31、F7断层带下盘一侧,为地下水的相对强迳流带或相对富集区。在开采过程中,当接近该断层时,应打超前探、放水钻,并留设足够的防水煤柱等防治水措施,以防突水造成淹井事故

  (5)老空水

  矿区浅部和顶部有二1、五3煤层的老窑采空区和废弃井巷工程,推测会积存有老空老塘水,似一“地下水库”,其浅部采空区最低标高约+300m左右,是威胁矿井后期生产的潜在危险因素,生产中,当井巷工程接近该区时,应打超前探、放水钻,并留设足够的防水保安煤柱,避免盲目揭露,造成溃水淹井事故的发生。

  (6)周邻生产矿井对本矿的充水影响

  本矿周邻生产矿井的矿坑排水,有利于本矿的疏水降压,是一有利因素,但当其因故停产时,会有部分地下水转移至本矿。因此,在搞好本矿疏排矿坑水工作的同时,也应同时关注周邻生产矿井的生产动态,并要制订相应的预案措施,以防不测。

  (7)钻孔对矿床充水的影响

  据白坪井田勘探(精查)地质报告,区内以往施工的-10203和-10207号钻孔,未进行封孔,由于钻孔揭露并沟通了各个含水层,使之相互间产生了水力联系,构成了未来矿井开采时矿井充水的人为通道。生产中,当生产揭露或回采落顶后冒落破裂带与之沟通时,钻孔即成为泄水通道而向矿坑充水。故矿井生产中,钻孔将是矿坑充水的通道之一,生产中应加强以往勘探钻孔的监测工作,避免盲目揭露或穿越钻孔,并要采取有效的防治水措施,以防患于未然。

  4、矿床水文地质类型

  根据矿井水文地质条件分析,本矿区内地层、构造条件较简单,矿井充水水源主要以二1煤层顶底板裂隙、岩溶水为主,矿井生产正常涌水量为40m3/h。尽管浅部生产中未发生过底板突水现象,但在深部生产中,由于矿压、水压在逐步增高,推测底板灰岩充水含水层仍是矿床充水的主要威胁,综合考虑并依据煤炭资源地质勘查规范,将本矿矿床水文地质类型划归为三类二亚类二型,即矿床充水以煤层底板岩溶裂隙水充水为主的水文地质条件中等的煤矿床类型。

  5、矿井涌水量预算

  根据《河南省登封市东升煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告》,本矿处在煤层露头浅部,矿井生产中,二1煤层矿井正常涌水量一般在40m3/h左右,最大涌水量60 m3/h,加之周邻煤矿的疏排,该矿区二1煤层顶、底板含水层已趋于疏干态势,煤系地层含/富水性差,水源较为匮乏,故本次技术改造设计不再对其涌水量进行预算,矿井正常涌水量按40m3/h,最大涌水量按60 m3/h设计。

  第五章 通风与安全

  第一节 概 况

  根据郑州市煤炭铝土资源整合工作领导小组《关于对登封市煤炭资源整合方案的批复》,将登封市东升煤矿和天兴煤矿整合为登封市东升煤炭有限公司煤矿,该矿主采二1煤层。根据《河南省登封市东升煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告》,二1煤层属低水分、低灰、低硫、特低磷、特高热值之粉状贫煤。煤层厚度3.8~9.2m,平均6.38m,视密度为1.38t/m3,煤层结构简单,层位稳定,全区可采。

  一、瓦斯

  根据2005年10月郑州市煤炭管理局郑煤 [2005]114号《关于转发〈河南省煤炭工业局关于郑州市所属煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复〉的通知》,登封市东升煤矿瓦斯相对涌出量2.4 m3/t,瓦斯绝对涌出量为0.3 m3/min;另据《河南省登封市东升煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告》东升煤矿瓦斯相对涌出量6.7 m3/t;矿井经技术改造后瓦斯相对涌出量按6.7m3/t,瓦斯绝对涌出量按2.1 m3/min设计;属低瓦斯矿井。矿井技术改造完成后应及时进行瓦斯等级鉴定。

  二、煤炭自燃倾向性

  根据2005年7月重庆分院《煤炭自燃倾向等级鉴定报告表》,登封市白坪乡东升煤矿鉴定为III类,属不易自燃煤层。整合后矿井按不易自燃煤层设计。矿井技术改造完成后应及时进行煤炭自燃倾向性鉴定。

  三、煤尘爆炸性

  根据2005年7月重庆分院《煤尘爆炸性鉴定报告》,登封市白坪乡东升煤矿煤尘有爆炸性危险。矿井在生产过程中应加强煤尘防治工作。

  四、地温

  白坪井田内以往曾进行过简易地温测试工作,最大测深723m,最高温度为27.2℃,地温梯度为0.97~3.01℃,平均为1.74℃/100m。

  另据“登封煤田详查勘探地质报告”资料,本区恒温带深度确定为20m,温度为16.8℃。矿区内地面最高标高为+480m,二1煤层底板最低标高为+200m以浅,故推算区内最高地温为21.3℃,远小于一级高温区下限温度(31℃)。因此,推测本矿区内不存在地温高温热害问题,属正常地温区。

  五、煤层顶底板特性

  根据《河南省登封市东升煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告》,区内二1煤层顶/底板岩性砂质泥岩、中细粒砂岩为主,局部炭质泥岩, 老顶以中粗粒砂岩为主,由于受断裂构造的影响,其顶板岩体垂直裂隙发育,根据其岩性组合特征,二1煤层为Ⅱ类型顶/底板,属不稳定性顶底板,生产中可产生冒顶、 片帮、掉块及底板遇水易泥化变形,并产生支柱滑沉等不良工程地质现象,其工程地质条件差,生产中应加强顶、底板的观察和维护与管理工作。

  第二节 矿井通风

  一、通风方式及通风系统

  矿井采用中央并列机械抽出式通风方式。

  矿井通风系统为:

  新风:1、地面→主井→进风巷→采区皮带下山→辅助皮带下山

  →采掘工作面

  2、 地面→副井→副井东大巷→采区皮带下山→辅助皮带下山→采掘工作面

  乏风:采掘工作面→辅助轨道下山→轨道下山→总回风巷→风井→地面

  二、井筒数目及服务范围

  本次技术改造初步设计共设计井筒三个(主井、副井和风井)。利用原东升煤矿主井做为东升煤炭有限公司煤矿主井,主要担负全矿井煤炭提升和进风任务;利用原东升煤矿风井做为东升煤炭有限公司煤矿风井,主要担负全矿回风任务,井筒安装梯子间,兼做矿井安全出口;对原东升煤矿西南106米处一废弃立井经技术改造,做为东升煤炭有限公司煤矿副井,主要担负全矿井人员上下、矸石提升、材料运输等辅助提升任务,井筒安装梯子间,兼作矿井安全出口。

  三、局部通风

  掘进工作面采用11kw局部通风机压入式通风。

  四、矿井需风量、负压及等积孔

  (一) 矿井总需风量计算

  1、 按最大班下井人数需要风量计算

  Q矿 = 4×N×k矿通=4×115×1.25=575m3/min=9.6m3/s

  式中:Q矿 — 矿井总供风量,m3/s;

  4 — 每人每分钟供风标准,m3/min ·人。     N — 井下同时工作的最多人数,人;
     K矿通 — 矿井通风系数,包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素,取1.25。
   2、 按采煤、掘进、硐室及其它用风地点等实际需风量计算。
         Q矿 = (ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它) K矿通
          =(9+3.5×2+1.5×3)×1.08×1.25
          =27.8m3/s,取Q = 28m3/s
   式中:Q矿 — 矿井总需风量,m3/s;
         ΣQ采 — 回采工作面实际需风量总和,
             回采工作面风量取9 m3/s;
       ΣQ掘 — 掘进工作面实际需风量总和,
             掘进工作面风量取3.5 m3/s;
         ΣQ硐 —硐室实际需风量总和,每个风硐风量取1.5 m3/s;
       ΣQ其它 — 矿井除采掘硐室以外的其它巷道需风量总和,按
     ΣQ采、ΣQ掘、ΣQ硐所需风量总和的5%~10%考虑,取8%;
         K矿通—矿井通风系数,包括矿井内部漏风和
             配风不均匀等因素,取1.25。
   3、按瓦斯涌出量及总回风流中沼气浓度不超过0.75%计算:

  五、通风设施、防止漏风和降低风阻的措施

  1、矿井通风设施

  为保证井下风流沿需要的路线流动,就必须在井下某些巷道中设置相应的通风设施,以便对风流进行控制,井下通风设施主要有防爆门、扩散器、风硐、永久风门、调节风门、调节风窗、风桥、密闭和测风站等。

  防爆门是防止井下发生煤尘、瓦斯爆炸时毁坏主要通风机的安全设施,其面积不得小于出风井口的断面积,必须正对出风井口的风流方向,并应悬挂平衡锤。风硐是矿井主要通风机与风井之间的联络巷道,风硐不宜过长,风速不超过15m/s,断面形状以圆形为最佳,风壁就光滑,拐弯要平缓,结构应严密;扩散器是在主要通风机出风口外接的一段断面逐渐扩大的构筑物,其作用是为了减少风机出口的能量损失,以提高风机的效率;永久风门是在不允许风流通过,但需行人或行车的巷道内设置的,风门结构要求严密不漏风;挡风墙(永久密闭)设在不允许风流通过,也不允许人车通行的井巷内,采空区、旧巷、火区及进回风大巷之间的联络小巷等,都必须设置挡风墙,以免风流短路引起自然发火或有害气体扩散等;风桥设置在进回风巷道平面相遇的地点,构成立体交叉风路,使进风与回风分开,互不相混,各类风桥应用不燃性材料建筑;调节风门设在并联风网中,设置在风门或风墙上方,开一个面积可调的窗口,利用小窗口的面积调动来调节风量。

  本次矿井改造初步设计共设计永久风门五道,调节风门三道,测风站四个。

  2、防止矿井漏风措施

  防止永久风门漏风的主要措施有:风门按规定建筑,保证质量,门框要包边沿口,有垫衬,四周接触严密,加强管理,每组风门至少要有两道,并挂正反向风门,正向风门用钢丝绳连锁,绳长以不能同时打开两道风门为准,门墙要深入巷道围岩内,砖砌门墙要用水泥砂浆抹面;进、回风巷道间应保持一定的距离,尽量少开联络巷道。

  防止密闭漏风的主要措施有:密闭按规定建筑,保证质量,墙体厚度不小于0.5m,密闭周边要掏槽,砌碹巷道要破碹掏槽,密闭墙要深入巷道围岩内,砖砌密闭要用水泥砂浆抹面。

  3、降低风阻的主要措施

  通风阻力的大小与巷道风量、井巷阻力系数、巷道长度、断面、周长等值有关,降低矿井通风阻力应采取以下措施:

  1、应尽量避免主要巷道内风量过于集中。

  2、提高井巷的施工质量,改善井巷壁面的粗糙程度,以降低井巷的磨擦阻力系数。

  3、改变井巷形状,减少井巷周边长度,服务年限较长的主要巷道应尽可能使用拱形断面。

  4、扩大巷道断面,降低摩擦阻力,主要进、回风巷道的断面可适当加大。

  5、要把连接不同断面巷道的巷道段做成斜线或圆弧形。

  6、巷道拐弯时,转角越大越好,尽量避免直角拐弯。

  7、及时清理巷道中的堆积物,保持巷道清洁、完整,以免阻挡风流

  8、在主要通风机的进口安装集风器。

  9、尽量缩短通风线路长度,在满足生产需要的前提下,尽量缩短风路。

  第三节 灾害预防及安全装备

  为确保矿井安全,在矿井建设和生产过程中要严格执行《煤炭安全装备基本要求》和《煤矿安全监测装备标准和使用管理规定》。对瓦斯、煤尘、水害等进行早期预测预防,以切实防止灾害的发生。

  一、瓦斯防治

  1、建立瓦斯个体巡回检测和监控系统连续监测的双重检测系统,除设计中的监控系统外,在采煤工作面上隅角、掘进工作面及风巷回风口外,按照《煤矿安全规程》要求设置便携式瓦斯报警仪。在采、掘工作面配备瓦斯断电仪,每班按照规定配备瓦斯检查员,矿长、矿技术负责人、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班组长、放炮员及流动电钳工入井时必须携带便携式瓦斯报警仪,瓦斯检查工必须携带光学瓦斯检测仪,安全监测工必须携带便携式瓦斯报警仪或光学瓦斯检测仪。各种监控仪器的位置见安全监控系统图。

  2、严格掌握风量分配,保证各采掘工作面进风量不小于设计要求,保证各工作地点和硐室有充足风量。

  3、加强通风管理,建立健全通风监测管理制度,做到通风设施完好,保证各作业点的风量和风速符合《煤矿安全规程》要求,防止局部瓦斯集聚,做到临时停风地点切断电源,撤出人员,设立警标。

  4、井下电气设备均应按照《煤矿安全规程》规定选型。

  5、加强个体保护,井下工作人员必须配带自救器。

  6、为了进一步减少瓦斯事故,所有入井人员严格执行《煤矿安全规程》,特别是瓦斯检查员、通风检查员以及监测、监控技术人员,必须进行岗前培训,熟悉掌握各种仪器、仪表的性能及操作规程,做好瓦斯监测预报工作,杜绝瓦斯事故,保证职工生命安全。

  7、该矿虽然为低沼矿井,但技改工程属多个矿井组合,可能出现单头掘进距离较长等现象,应严格加强掘进工程管理。分区通风应对各采区风门、反向风门、调节风门严格管理,并有专职人员作好测风记录,保证各地点按计算风量供风,同时能满足矿井反风要求,保证矿井通风安全。

  8、矿井投产后应及时进行矿井通风能力核定及通风阻力测定,预计初期矿井通风能力富余系数较大,可通过调整风叶角度进行解决。

  9、编制矿井瓦斯日报,报矿通风科、矿技术管理人员和安全矿长及矿长审阅并签字,发现问题及时处理。

  二、井下防尘

  1、井下要建立完善的矿井防尘洒水系统。

  2、生产中应定期清洁巷道中积存的浮尘或散布岩粉,防止沉积煤尘再度飞扬。

  3、加强通风管理,控制巷道内的风速。

  4、采掘生产过程中,爆破前后,爆破点附近20m 巷道范围内,必须洒水降尘,放炮采用湿式钻眼,水炮泥封孔。

  5、该矿煤尘具有爆炸危险性,按照《煤矿安全规程》要求,在井下设置隔爆水袋,防止煤尘事故扩大,以确保生产安全。

  6、井下所有煤仓和溜煤眼都应保持一定存煤。

  三、预防井下火灾措施

  1、矿井必须设地面消防水池和井下消防管路系统,地面消防水池经常保持不少于200m3水量,并制定矿井消防用水措施。

  2、各回采工作面回采结束后45天内必须封闭完毕,防止风流进入采空区。

  3、有机电设备的硐室均采用不燃性材料支护,并按《煤矿安全规程》要求设置防火门,机电硐室、井下水泵房及井下易着火地点配置灭火器等防火设备,并保持设施完好。

  4、矿井口、井口房和通风机房附近20m内,不得有烟火或用火炉取暖。井下使用的棉纱、布头和纸张必须放在带盖的铁桶内,用过的棉纱、布头和纸张也必须放在带盖的铁桶内内,并由专人定期送到地面处理,用剩的汽油、煤油等油类必须运回地面,严禁随地泼洒。

  5、建设和生产期间严格执行《矿井防灭火规范》,防止火灾事故发生。

  四、预防顶板事故

  1、采掘工作面必须及时支护,严禁空帮空顶作业。

  2、及时敲帮问顶,遇有活矸煤要及时处理,防止煤、岩突然冒落伤人。

  3、保证支架质量,棚口要严,顶帮背实,迎山角、扎角要适当。

  4、加强巷道维修管理,发现断梁折柱或漏帮空顶及时处理。

  5、采煤工作面放顶时应指派有经验的工人观山。

  6、厚煤层掘进时应防止空帮空顶,顶帮必须及时背严、背实。厚煤层放顶煤作业,应严格按作业规程执行,防止过量放煤,造成压力前移或大面积空顶使工作面支柱失稳,发生冒顶事故。

  五、预防井下水灾的措施

  1、严禁破坏保护煤柱,以防透水造成事故。

  2、设计配有探水钻,巷道掘进要坚持“有疑必探,先探后掘”的探放水原则,尤其巷道在距采空区及老窑警戒线50m附近施工时,更应加强探放水。

  3、认真观察地表岩石移动情况,发现塌陷和地表裂缝及时充填封堵,防止地表水下灌进入采空区和老空区,造成井下突水或水量增大现象。

  4、技改和生产期间,严格执行《煤矿防治水工作条例》,制定防治水措施,防止矿井水患事故发生。

  掘进工作面或其他地点发现有透水预兆时,必须停止作业,采取措施,报告矿调度室,如果情况危急,必须立即发出警报,撤出所有受水威胁地点的人员。

  第四节 主要防范措施

  一、井下开采过程中的危害防范措施

  1、安全出口措施

  设计中的矿井安全出口主要有两个:一个是副井,对原东升煤矿西南106米处一废弃立井经技术改造,做为东升煤炭有限公司煤矿副井,井筒安装梯子间,兼作矿井安全出口,人员可沿台阶通达地面;另一个是风井,利用原东升煤矿风井做为东升煤炭有限公司煤矿风井,井筒安装梯子间,做为矿井安全出口;。矿井保证了两个斜井安全出口,符合《煤矿安全规程》要求。

  2、井下防灭火措施

  该矿煤层自燃等级鉴定为III类,属不易自燃煤层,可以减少矿井煤层自燃发火的可能,但并不排除煤层自燃和外因发火的可能,矿井在开采过程中应制定防止煤炭自燃和井下发火措施。

  (1)对矿井服务时间比较长的巷道,如采区上下山、回风巷及集中运输巷尽可能布置在岩巷中。

  (2)在上、下山区段的运输巷与回风巷之间尽量少做联络巷或砌筑密闭,以克服两巷间漏风,有利于提高矿井风量利用率。

  (4)采面回采结束后1个月内必须全部撤出设备、支架,45天风封闭完毕,并定期检查密闭中的CO含量,防止煤炭自燃。

  (5)严格矿井“一通三防”管理,完善通风系统,合理控制风量,并实行通风设施标准化管理,减少漏风,可采用分区通风和均压防火技术。

  (6)巷道铺设洒水管路,进行洒水降尘。建立完善的消防洒水系统。

  (7)进回风大巷、上下山巷道、采煤工作面进回风巷及掘进工作面设隔爆水袋,防止事故扩大。

  (8) 机电硐室及井下皮带机头20m范围内用不燃性材料支护并配备消防器材,在主要硐室设置防火门。

  3、井下防治水措施

  (1) 为了防止水害,井下配有探水钻,在巷道掘进过程中,执行“有疑必探,先探后掘”的防治水措施,特别是遇到地质变化时,更应提高警惕,加强防范意识。

  (2) 为了防止地质钻孔涌水,工作面接近钻孔时,应严格检查封孔质量,采取措施,防止钻孔导水。

  (3) 在距采空区及老窑警戒线较近时,必须加强探放水工作,防止突水事故发生。

  4、防瓦斯爆炸

  防止瓦斯爆炸的措施就是消除瓦斯爆炸的条件,可归纳为防止瓦斯积聚和防止引燃瓦斯。

  (1)防止瓦斯积聚的措施主要有:合理选择最佳的通风系统,加强通风管理,有采面上隅角设置导风帘,吹散上隅角积聚的瓦斯,恢复盲巷或开启密闭时先由救护队人员检查瓦斯,并制定安全措施,报安全矿长批准,

  (2)防止引燃瓦斯的措施主要有:入井严禁携带烟草和点火物,井口房通风机房周围20米范围内禁止烟火和用火炉取暖,禁止打开矿灯,井下需要电气焊时要严格审批手续,并遵守《规程》的有关规定,井下使用的机械和电气设备防爆性能处于完好状态,并经常进行检查和维护,

  (3) 根据《煤矿安全规程》规定,建立瓦斯巡回检测制度,实行监控系统和人工检测相结合的管理制度,可靠地预防和控制瓦斯事故的发生。

  (4)入井人员必须熟记避灾路线,掌握自救器的使用方法,并佩戴自救器。

  (3)矿井进回风大巷、上下山巷道、采煤工作面进回风巷及掘进工作面设隔爆水袋,防止事故扩大。

  5、井下煤尘的防治

  (1)按规程规定控制风速,防止煤尘飞扬。

  (2)距采煤工作面10~15m处上下巷和掘进工作面设防尘水幕。各转载点设喷雾装置。

  (3)建立防尘、洒水系统,巷道定期洒水冲尘。

  (4)掘进工作面采用湿式打眼。

  二、提升设备危害防范措施

  矿井主井为箕斗提升井,副井为罐笼提升井,设计为主井、副井提升机设置了综合保护装置。绞车司机在提升机运行过程中应集中注意力,由一人操作,一人监护。并做好提升机的运行记录,发现问题及时处理。

  三、地面生产系统扬尘防范措施

  1、各转载点高差尽量减小,必要时封闭。

  2、贮煤场经常洒水以防煤尘飞扬。

  四、井下电气设备危害防范措施

  1、该矿为低瓦斯矿井,矿井高低压电机的电气设备、照明灯具、通讯、自动化装置和仪表、仪器在井底车场、总进风巷和主要进风巷可选用矿用一般型,在翻车机硐室、采区进风巷则选用矿用防爆型。在总回风巷、主要回风巷、采区回风巷、工作面及工作面进回风巷则必须选用矿用防爆型。

  2、井下所有低压配电系统均选用具有选择性的漏电器,发生漏电时能自动断电。

  3、向采区供电电缆的配出开关具有漏电断电保护。

  4、采区变电所低压总进线设有人为旁路接地检漏继电器。

  5、井下采掘工作面实现“风电和瓦斯电闭锁”。

  6、高压防爆开关柜具有短路过负荷和欠电压释放保护。低压电机的控制设备具有短路、过负荷、单相断路和低压保护。

  五、防雷电措施

  1、对10KV变电所、井架、水塔等高层建筑,按《建筑物防雷设计规范》和《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》要求,设置防雷电设施。

  2、10KV架空线路两端均装设避雷或保护间隙,并采用高一级的绝缘子。用避雷器或保护间隙保护线路绝缘部分。

  3、建筑物容易受雷击部位,装设避雷针或避雷带进行重点保护,每栋建筑物至少有个极接地引线。

  六、防触电措施

  (1)根据规程规范要求设置接地保护装置。

  (2)低压、供电网络中交流电动机和馈电线路装设接地故障保护。

  七、预期效果及评价

  根据矿井职业危害因素的分析,设计中采取了防瓦斯、防火、防爆、防尘、防雷击、防触电、防机械损伤和防噪等措施。技术改造工程完成后,矿井必须严格执行有关安全卫生规程规范,并落实以上各项预防措施,就可以大大降低安全事故,保障生产人员的身体健康及矿井安全生产。

  八、机械设备及人员配备

  本矿井实行矿、队二级管理制,在矿级领导中设立有专职安全副矿长,在通风队中设防尘、防火、以及监测等人员3~5人。

  地面变电所地面安装四台变压器,其中二台S7-315/10/0.4型变压器(一台为原有设备),两台KS7-400/10/0.69型变压器专为井下各负荷供电, 变压器放在地面,中性点严禁接地。主井安装一台2JT-1.6/900型绞车,配备一对非标箕斗,JR116-8型三相异步电动机,Ne=70kW;副井选择使用2JTK-1.6型矿用提升绞车,JR116-10型电动机,Ne=55kW。风井选择FBCZ-4-№13A型(原BK型)防爆轴流式主通风机2台, YBFe250M-4型防爆电动机2台,每组电机功率55kW,井下中央变电原有4台D46-30×4型水泵,再增加同型号水泵一台,可满足排水要求。地面变电所选用KGN-10型高压开关柜十二台,GGD2型低压配电柜十一台,井下中央变电所选用九台BKD1-400Z/660Z型馈电开关。

  地面变电所、主副井绞车房、通风机房、井下中央泵房、变电所、采区绞车房每班配备2人,一人操作一人监护。

  九、专项投资

  职业安全卫生投资包括:(1)生产环节防范设施费用;(2)检查、监测、监控装备和设施费用;(3)安全教育装备费用;(4)事故应急措施费用等。

  十、存在问题及建设

  煤矿生产的特点是环节多并伴有多种危险、危害因素。尽管设计中考虑了相应的防范措施,但由于井下生产条件、环境千变万化,矿井投产后,职业安全卫生工作还应根据具体情况加以完善,使煤矿生产安全、文明、正常持续地进行。

  生产管理中把职工安全卫生措施切实得到落实。

  矿工上岗前,必须按规定先培训,严格安全技术教育,未培训合格人员不得上岗作业。

  总之,在煤矿职业安全卫生方面,应贯彻“安全第一,预防为主”的方针。研究劳动条件对职工健康的影响,预防职业病、职业中毒和其它工业伤害的发生。创造良好的安全生产劳动条件,以保证人身安全,增进职工身体健康水平和促进煤炭生产稳定持续发展。

  第七章 地面生产系统

  第一节 煤质及其用途

  一、煤质特征

  本矿井主采煤层为二1煤层。

  1、煤的物理性质

  二1煤层为黑色,以粉状煤为主,偶见块状或鳞片状煤,属低水分、低灰、低硫、特低磷、特高热值之贫煤。可作动力用煤,也可做为民用燃料。视密度1.38t/m3。

  2、煤的化学性质及工艺性能

  二1煤浮煤有机元素以碳元素为主,占91.74%,氢元素含量在4.03 %,氧和硫含量较少。原煤水分含量为0.90%,属低水分煤。原煤灰分为13.72%,属低灰煤;浮煤灰分为5.88~8.43%,平均7.48%。原煤全硫含量为0.79%,属低硫煤。磷含量为0.005~0.075%,属特低磷煤。浮煤挥发分平均为13.39%。原煤干燥基恒容高位发热量,平均为29.76 MJ/kg,属特高热值煤。浮煤胶质层最大厚度为0mm,焦渣特征为2,其焦型为粉状,粘结指数为0,区内二1煤无粘结性。

  3、煤类确定与利用方向

  区内二1煤层以粉煤为主,偶见粒状和鳞片状。属低水分、低灰、低硫、特低磷、特高热值之贫煤。可作动力用煤,也可做为民用燃料。

  第二节 煤的加工

  本矿所采二1煤以粉状、鳞片状构造煤为主,偶夹少量块煤,根据煤质情况和业主要求,原煤升井后,由B=500 mm地面皮带机将原煤直接输送到储煤场,由人工在原煤堆中捡矸和其它杂物后,原煤直接外销。

  第三节 生产系统

  本次技术改造初步设计共设计井筒三个(主井、副井和风井)。利用原东升煤矿主井做为东升煤炭有限公司煤矿主井,主要担负全矿井煤炭提升和进风任务;利用原东升煤矿风井做为东升煤炭有限公司煤矿风井,主要担负全矿回风任务,井筒安装梯子间,兼做矿井安全出口;对原东升煤矿西南106米处一废弃立井经技术改造,做为东升煤炭有限公司煤矿副井,主要担负全矿井人员上下、矸石提升、材料运输等辅助提升任务,井筒安装梯子间,兼作矿井安全出口。

  一、主井生产系统

  1、生产能力计算:

  矿井设计生产能力为15万吨/年,生产系统能力按满足15万吨/年考虑。矿井年工作日330d,每天提升时间为16小时,取不均衡系数1.3,则:

  Q=150000 330×16×1.3=36.9t/h,设备能力按40t/h选取。

  2、主要设备选型

  (1)轮式装载机ZL50型 一台

  (2)CSC-80型电子汽车衡 一台

  (3)B=500㎜ L=50m带式输送机一台。

  3、生产工艺流程

  井下所产煤炭经主井箕斗提运至井口溜煤仓,由B=500㎜地面皮带机输送到地面储煤场,储煤场配备有ZL50型轮式装载机对煤炭进行疏集和装车。

  装汽车外运的煤炭由80T无基坑电子汽车衡计量。

  二、辅助生产系统

  副井负担全矿井人员、材料、设备及矸石的提升和下放任务。下料车和提矸车经副井口入井和出井,主要通风机安在原东升煤矿风井井口,作矿井回风井。

  三、排矸系统

  矿井矸石尽可能在井下填充老塘,矿井改造工程所产少量矸石由副井矿井提升至地面,用V型矿车运至工业广场南方排矸场,恰当时机综合利用或填入冲沟和

 

 

低洼地,然后覆土造田。

  第四节 辅助设备

  一、矿井机修间

  本矿井在主井南设一机修间,配备简单维修设备。承担本矿机电设备的日常检修和维修工作,并承担矿车及支架等设备的部分修理,矿井设备大修及机加工任务外委,主要设备配备和厂房面积见下表。

  矿井修理车间的起重设备,采用1~2t手动或电动单梁起重机。并配备乙炔瓶2个,氧气瓶2个、虎钳一个、划线产板一个和钳工桌一张等。

  矿井修理分类设备配备和厂房面积 表7-4-1

   三、煤样室、化验室
   本矿井只设煤样室,煤炭的采样化验委托登封市煤炭局化验中心。
   

第八章  地面运输

第一节  概况
   登封市东升煤炭有限公司煤矿位于登封市东南部。行政隶属登封市白坪乡管辖。地理坐标为:东经113°04′44″~113°05′04″,北纬34°18′59″~34°19′21″。
   该区位于登封市白坪乡东南1.5km处,北东距郑州市75km,西北距洛阳市80 km;区内交通以公路为主,临(汝)~登(封)公路从矿区西部通过,矿区北部距新郑至宜川(水寨)铁路约5km,西南至焦枝铁路之汝州市站约60km,东距京广铁路新郑站50 km。矿区附近各乡镇之间简易公路纵横成网,四通八达,交通条件较为便利。

第二节  场外公路
   一、矿区公路
   本矿井设一条主要的场外公路,从工业场地向北150m与区内简易公路相接,该段150m路程,为碎石路面,本次技术技术改造设计,将该段路面改造为水泥路面,按厂矿道路三级标准设计,路基宽7.5m,总长度约150m。贮煤场南侧与西侧均有碎石路面与场外相连,本次技术改造设计,将该段路面改造为水泥路面,与场外公路相接。可以满足矿井运煤要求。

   二、外部运输
   1、外运量:矿井外运货物主要为原煤,原煤外运量15万t/a。
   按330d/a工作制计算(与矿井生产工作制一致),每天外运煤约455t。运输不均匀系数按1.3计算,最大外运量为:煤炭591t/d。
   2、日外运汽车车次
   外运煤炭由社会车辆承担,平均每车载重10吨,最大外运为煤每天59车次。如按每车载重20吨,则每天约30车次。
   

第九章  总平面布置及防洪排涝

第一节  概述
   本区属大陆性半干旱型季风气候区。夏、秋两季炎热多雨,冬、春两季寒冷干燥。年降雨量为417~867mm,一般为600~800mm;降雨多集中在7~9月份,约占全年降雨量的65%。年平均气温14.6℃,七月份最热,历年最高气温高达44.6℃;元月份最冷,历年最低气温达-18.2℃。最大冻土深度为20cm。
   春、夏、秋三季以东北风、东风为主,冬季以西北风为主,冬、春季风力较大,最大风速可达20m/s。
   据河南省地震局资料,登封市及邻近地区近期未发生过大的破坏性地震。历史上有记载的较大地震有6次均波及本区,并造成较大损失。七十年代中期曾发生过3次2.5级以上有感地震,未造成损失。本区地震烈度为Ⅵ~Ⅶ度。

第二节  总平面布置
   矿井场地局部已经过简单平整,工业场地平面布置设计应充分考虑矿井开拓、生产系统布置及外部运输衔接的可能性、合理性,结合现有建构筑物、实际地形、外部交通、自然气象、周围环境等因素的同时,主要坚持以下原则:
   1、充分利用地形和山坡荒地,尽量不占良田果园和不拆迁村庄,在满足生产使用的前提下,尽可能的少占土地。避免高填深挖,减少土石方及建筑基础工程量。
   2、不压和少压可采煤层,特别是浅部煤层或富煤块段。
   3、合理分区,尽量减少污染。
   4、要避开开采区及滑坡、岩溶等不良工程地质地段。
   5、尽量减少生产环节,做到工艺流程合理,方便使用与管理。
   6、不得占用国家保护的文物古迹,不妨碍少数民族的风俗习惯。
   根据以上原则并结合矿井实际情况,总平面布置如下:
   根据现有井筒位置,主井绞车房布置在井筒的西南方向;地面储煤场布置在主井以东;辅助生产系统中,机修车间布置在主井西南,坑木加工房布置在主井以东,器材库布置在主井以东;矿井水处理系统布置在主井西北;锅炉房布置在主井的西南侧;空气加热室布置在主井与副井附近,空压机房布置在主井以北;办公生活区(主要包括综合办公区、食堂等)及变电所布置在工业场地南面。此平面布置优点利用原东升煤矿工业场地,新建工程量小,平面布置与地形结合紧密,建构筑物基础工程量小,生产系统简单,矿井出煤方便,储煤场对周围环境污染较小,储煤场距场外公路近,易于外运,土方工程量小。矿井工业广场占地面积为3.36hm2。

第三节  竖向设计及场内排水
   竖向布置应充分利用地形,满足生产、运输和装卸作业要求,尽量减少土石方工程及防护工程数量,确保场地排水畅通,防洪可靠。由于工业场地的各类建筑物较少,为了充分利用已有地形,减少土石方量重新布置工业广场,在满足生产工艺和窄轨铁路运输的前提下,形成较为合理的布置形式。
场内雨水从北向南散流至道路边沟,排至场外冲沟内。
   
第四节  场内运输
   地面运输,应从全局出发,统筹兼顾,根据运量、运向、服务年限,结合地形、地质条件等情况,场内运输采用道路运输和窄轨铁路运输两种方式。
   1、道路运输:场内主干道为宽6.0m,长200m,最小转变半径为6.0m,总面积为1200m2。
   2、窄轨铁路运输:矿井所产矸石由窄轨铁路从副井井口往东北运至矸石临时堆放场,辅助生产系统均用窄轨铁路连接,轨距为600mm,钢轨15kg/m,枕距1.5m/根。窄轨铁路总长200m。

第五节  矿井其他工业场地布置
   东升煤炭有限公司煤矿工业场地东北200m处有该矿新建的一个地面炸药临时存放点,该库有专人管理,按照规定,严格发放和回收制度,每班设专人运送炸药和雷管,本矿不设地面炸药库。矿井所产矸石主要用于综合利用,只在工业场地的北面设置一临时矸石堆场。

第六节  管线综合布置
   本工业场地的管线比较简单,主要有排水管路、供电线路等管线,在管线综合布置时主要遵循以下原则:
   1、压力管让自流管。
   2、管径小的让管径大的管道。
   3、易弯曲的管线让不易弯曲的管线。
   供电线路:根据场地尽量选主副井之间布置,方便主型井大型设备供电。
   供暖管:主井井口需安设供暖设施。
   排水沟:钢筋砼排水圆管,φ300mm和φ200mm,地埋平接方式。
   主给水管:敷设内外涂塑给水管,型号DN100(焊接),采用埋地方式。
   照明线路:采用简易线杆架设。
   消防管路:主、副井场地各设一趟无缝钢管,供木料场等重要防火场所消防使用。
  
第七节  防洪排涝
   工业场地地势北高南低,主井井口标高+371.0m,副井井口标高+369.0m,风井井口标高+367.0m,比下方地势低洼处高出20多米,且周围无大的河流,故工业场地不受洪水威胁。由于矿井生产已有很长时间,矿井地面已形成防洪排涝规律。
   

第十一章  地面建筑

第一节  设计依据和原始资料
   一、设计依据
   《煤炭工业矿井设计规范》、《建筑抗震设计规范》、矿方委托书。
   二、气象条件
   本区属大陆性半干旱型季风气候区。夏、秋两季炎热多雨,冬、春两季寒冷干燥。年降雨量为417~867mm,一般为600~800mm;降雨多集中在7~9月份,约占全年降雨量的65%。年平均气温14.6℃,七月份最热,历年最高气温高达44.6℃;元月份最冷,历年最低气温达-18.2℃。最大冻土深度为20cm。
   春、夏、秋三季以东北风、东风为主,冬季以西北风为主,冬、春季风力较大,最大风速可达20m/s。
   据河南省地震局资料,登封市及邻近地区近期未发生过大的破坏性地震。历史上有记载的较大地震有6次均波及本区,并造成较大损失。七十年代中期曾发生过3次2.5级以上有感地震,未造成损失。本区地震烈度为Ⅵ~Ⅶ度。
   三、工程地质及地震资料
   本区属淮河流域颍河水系,区内溪流多为季节性冲沟,旱季干涸断流,雨季流量暴涨暴落,水位、水量具明显的季节性动态变化特征。沟谷多发源于南部山区,雨季沟谷汇集而成的水流,自东南流经矿区南缘,向北经券门水库后向北于东金店东汇入颍河。
   矿区西北约2公里处筑有券门水库,为一中小型水库,总库容1713万m3,兴利库容703万m3,最高洪水位标高+349.25m,主要用于拦蓄洪水,农田灌溉,水产养殖及观光旅游等方面,常年有水,为附近主要地表水体。
   地震:本地区抗震设防烈度为Ⅵ~Ⅶ度,一般建(构)筑物按Ⅶ度抗震设防设计,生命线工程按提高一度抗震设防设计。
   四、建筑材料
   砖砂、石、水泥、石灰等可由本地及邻近地区供应,只有钢材、木材需用火车转运或用汽车直接运至场区。

第二节  主要工业建筑物与构筑物
   本矿井属技术改造初步设计项目,根据生产实际需要和配套建设的原则,尽量利用地面原有建筑,布置必要的建、构筑物,以节约投资,降低造价。
   工业建筑物与构筑物主要以工艺要求为依据进行设计,以适用、经济、安全,在满足生产要求的前提下注意美观为原则。主副井及风井井口房、主副井绞车房、锅炉房、器材库、机修间等为排架结构;消防水池、调节水池、沉淀池等为现浇钢筋混凝土结构。变电所、空气加热室等为混合结构。主要建、构筑物总面积240m2,总体积约为990m3;辅助厂库房总面积约为1238m2;详见《建筑物与构筑物特征表》。
   


     二、井口浴室
   (一)入浴人数
   矿井总入浴人数按原煤生产最大班出勤人数115人的1.10倍计算,女职工入浴人数按总入浴人数的5%计算。
   入浴总人数:1.1×115=127(人)
   男职工:0.95×127=121(人)
   女职工:127-121=6(人)
   (二)入浴方式:
   男职工按淋浴和池浴各占50%计算,女职工全部按淋浴考虑。
   男职工淋浴人数:127×50%=64(人)
   男职工池浴人数:127-64=63(人)
   女职工淋浴人数:6(人)
   (三)浴池净面积:
   按每人0.2m2计算。
   0.2×63=12.6m2
   (四)淋浴器数量:
   淋浴按每5人使用一个,池浴按每20人使用一个计算。
   淋浴器需设64/5+6/5=15+2=17个,浴池需设63/20=4个。
   (五)、洗脸盆数量:
   男浴室设5个,女浴室设1个。
   5+1=6(个)
   (六)更衣柜数量:
   按原煤生产300人数的1.10倍每人设闭锁式衣柜一个,共330个。

第四节  居住区
   根据现行住房改革政策及甲方要求,本矿井不设居住区,为方便单身职工生活,单身宿舍楼按指标计算的面积应增建完成。

 

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