2020年(冶金行业)开滦赵各庄矿业公司十四水平延深说明书.pdf
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1、 (冶金行业)开滦赵各庄矿业公司十四水平延深说明书 唐山开滦赵各庄矿业有限公司 十四水平延深技术改造初步设计 说 明 书 唐山开滦勘察设计有限公司编制 二一年十月 唐山开滦赵各庄矿业有限公司 十四水平延深技术改造初步设计说明书 项目负责人:窦国辉 副总工程师:蒋昭利 副 经 理:赵纯发 总 工 程 师:赵纯发 经 理:边继敏 唐山开滦勘察设计有限公司编制 二一年十月参加设计人员名单 专业 姓 名 职务或职称 采矿 韩六和 采矿副总、高工 窦国辉 采矿室主任、高工 仝永兵 高级工程师 耿永丰 工程师 机械 张建军 机械室主任、高工 李百营 高级工程师 电气 蒋昭利 副总工程师、高工 赵国忠 电气
2、室主任、高工 夏小永 工程师 经济 孙宝华 经济室主任 韩淑芬 助理工程师 高志军 工程师 目 录 前 言.1 第一章 井田概况及地质特征.2 第一节 井田概况.2 第二节 地质特征.4 第二章 水平延深范围及储量.13 第一节 水平延深范围.13 第二节 延深区域储量.14 第三章 矿井开拓及现有系统装备.14 第一节 矿井开拓方式.15 第二节 矿井提升系统.15 第三节 矿井排水系统.18 第四节 矿井通风系统.19 第五节 矿井供电系统.20 第六节 矿井井下压风系统.21 第四章 延深水平开拓.22 第一节 延深水平设计生产能力及服务年限.22 第二节 水平延深方案.23 第三节 井
3、巷工程量及建设工期.26 第五章 采区准备.30 第一节 首采区位置的选择.30 第二节 首采区巷道布置及采煤方法.31 第六章 矿井通风与安全.35 第一节 矿井通风.35 第二节 瓦斯抽放.61 第三节 防尘洒水.63 第四节 灾害预防.64第五节 安全监测系统.70 第七章 防灭火灌浆系统.72 第一节 自燃原因.72 第二节 防止煤层自燃的预防性措施.73 第三节 预防性灌浆.75 第四节 灌浆参数计算及选择.76 第八章 主要机械设备.81 第一节 轨道斜井提升设备选型.81 第二节 主皮带提升设备.89 第三节 排水设备.101 第四节 架空乘人装置设计.112 第五节 压风设备选
4、型计算.117 第九章 供电系统.120 第一节 供电电源.120 第二节 电力负荷.121 第三节 井下供配电.126 第四节 短路电流计算.128 第五节 信号.129 第六节 通讯.130 第七节 安全监测.131 第十章 经济.133 第一节 投资概算.133 第二节 主要技术经济指标.134 第十一章 附图、附件.135 前 言 为了保证矿井正常的水平接替及采掘衔接,原开滦(集团)赵各庄矿业有限公司(现改制后更名为“唐山开滦赵各庄矿业有限公司”,下简称赵各庄矿)于 2006 年 11 月曾委托我公司编制了开滦(集团)赵各庄矿业有限公司十四水平延深工程初步设计,并于2007 年 8 月
5、 10 日由开滦(集团)有限责任公司煤业分公司审查通过了该设计。在此次设计审查的会议纪要中明确提出“为确保十四水平开发安全,由赵各庄矿业公司委托唐山开滦勘察设计有限公司编制赵各庄矿业公司延深工程初步设计安全专篇。”按此要求,赵各庄矿对我公司提出了“赵各庄矿业公司延深工程初步设计安全专篇的设计委托”,据此,我公司于 2008 年 5 月完成了经过开滦集团审查后修改的最后一版开滦(集团)赵各庄矿业有限公司十四水平延深工程初步设计安全专篇。随后该矿井的十四水平延深工程开始施工,直到 2010 年 9 月初暂停。“国家煤矿安全监察局关于加强煤矿建设项目安全设施设计审查与竣工验收工作的通知(煤安监监察2
6、00744 号)文”仅规定了“新建项目、扩建项目、改建项目需上报安全设施设计,并须经煤矿安监部门审查设计与竣工验收”,当时开滦集团及赵各庄矿界定该项目为水平延深,属于正常的水平接替,因此赵各庄矿业公司延深工程初步设计安全专篇未报煤监部门审查,而只作为完善该矿井安全设施的要求。然而在 2010 年 9 月煤监部门组织的安全大检查中,煤监部门依据“煤安监监察200744 号文”第二条界定项目类型中“改建项目主要包括:矿井延深水平开拓方式与原设计不一致的项目。”由于该矿井为百年老矿,已不能找出原始的矿井初步设计,煤监部门认定该项目为“延深技术改造项目”。根据煤监部门的意见,同时结合现行的煤炭行业政策
7、法规,受矿方委托,我公司重新编制了唐山开滦赵各庄矿业有限公司十四水平延深技术改造初步设计,进而编制唐山开滦赵各庄矿业有限公司十四水平延深技术改造安全设施设计。第一章 井田概况及地质特征 第一节 井田概况 一、交通位置 唐山开滦赵各庄矿业有限公司(以下简称赵各庄矿)是由开滦(集团)赵各庄矿业有限公司改制而来,由开滦(集团)控股,业务上受开滦(集团)有限责任公司煤业分公司领导。井田位于开平向斜的东北边缘,位于河北省唐山市古冶区,西距唐山市区约 28km,京山铁路古冶站以北 4km,京沈高速公路在矿井附近,交通便利(详见图 1-1-1)。图 1-1-1 赵各庄矿井田位置示意图 该矿井处于开平主向斜的
8、东北边缘,井田东翼浅部与原开滦唐家庄矿相邻,深部与开滦林西矿为界,西翼与巍山以 37 号剖面线为界,深部技术边界暂定为-1200m,东西走向为 9050m,井田面积24.4km2,井口地面标高为+54.5m。二、自然地理 地形、地貌特征 该区域地形一般北高南低,西高东低,北部为燕山山脉高山南麓形成的丘陵,南部因受开采影响,形成了低洼不平、大小不一的塌陷坑。井田范围地面标高在+67+83m 之间。水文、气象特征 该区位于华北冲积平原的东北部,北依燕山,南临渤海,受海洋性季风气候的控制,属半大陆性气候。夏季炎热多雨,冬季寒冷多风。年平均气温 1112,最高近 40,最低至-21,年平均降雨量为 6
9、14.7mm,最高降雨量 1085.6mm,年平均蒸发量1747.2mm,平均湿度 63%。本区为丘陵山地,历史上未遭受过洪水影响,参考临近低洼地区情况,可视最高洪水位为+34.3m。冰冻期限由每年 12 月份至第二年 3 月份,冻土深为 0.60.8m。地震简况 自十五世纪有地震记载以来,唐山、滦县一带共发生有感地震100 余次,震级大于 4 级的有 10 次,其中 6 级以上的有 2 次,最大为 7.8 级,极震烈度为 1011 度,(1976 年 7 月 28 日,唐山丰南地震),根据国家地震局(78)震发科字第 111 号颁发的中国地震烈度区划图,属于 8 烈度地震区。第二节 地质特征
10、 一、地层 该矿井煤系地层由石炭系中、上统及二叠系组成,煤系地层的起始与终止分别为 G 层铝土岩和 A 层铝土岩。其下伏地层和上覆地层分别为奥陶系石灰岩和二叠系上统紫杂色碎屑岩及泥质岩沉积。煤系内标志层共有 11 层,自上而下依次为:G 层铝土岩、K2泥质灰岩、唐山石灰岩(K3)、14 煤层顶板石英中砂岩、赵各庄石灰岩(位于 13 煤层顶板,城 K6)、12 煤层顶板腐泥质粘土岩、11 煤层顶板粉砂岩、9 煤层顶板粗砂岩、7 煤层顶板中砂岩、5 煤层顶板粉砂岩及 A 层铝土岩。二、地质构造 地质构造总体特征 该矿井地质构造比较复杂,构造形式以断裂为主,其次为褶皱。十四水平地质构造总体特征仍沿袭
11、上巷格局,并受矿井总体构造格架的控制。整个水平煤岩层产状变化很大,分为三个块段,即东翼倾斜区,煤层走向 120左右,倾角 2540,地质构造简单,无大中型地质构造,但各可采煤层原生沉积变化较大,且东边界附近受开平向斜的影响;井口及西翼缓倾斜倾斜区,煤层走向 120180100左右,在井口保护煤柱西侧形成宽缓向斜。煤层倾角2045。地质构造复杂,主要发育有东断层、东断层和东断层等大中型断层。在剖面上,这些断层表现为与煤层同倾,但倾角比煤层倾角大(3760),呈迭瓦状;在平面上,这些断层的走向与煤层走向斜交(呈 1020夹角),呈羽状排列,使可采煤层受到严重切割;西翼急倾斜区,煤层走向 11090
12、,倾角 4570,地质构造较复杂,发育西断层、西 III 断层和 F2 断层三条大中型断层,造成煤层局部重复。断层产状及控制情况 十四水平大中型断层共有 6 条,详见表 1-2-1(十四水平延深区域主要断层情况表):这些断层中东断层、东断层在十三水平有所控制,其余断层在十三水平以下尚未得到控制。但从上巷实见资料分析,断层产状、发展规模比较稳定,展布规律明显,不影响十四水平的延深设计和总体布置。由于大中型断层具体位置及对可采煤层的影响范围、程度关系到采区的开采边界,对采区地质条件和生产有一定影响,所以有必要在今后的开拓和生产过程中加强勘探,增加对大中型断层的控制。表 1-2-1 十四水平延深区域
13、主要断层情况表 断层名称 断层性质 断层产状 落差(m)本区域实见控制情况 东断层 张扭性正断层 1802201530 1530 十三西钻孔 东断层 张扭性正断层 18021547 10 无控制,根据上巷推测 东断层 张扭性正断层 17020060 12 十三东 1 石门、983001、983003、983003、983004、983005 孔 西断层 压扭性正断层 33035050 1030 无控制,根据上巷推测 F2断层 压扭性正断层 3253556580 520 无控制,根据上巷推测 西断层 压扭性正断层 1702054060 1060 无控制,根据上巷推测 地质构造影响分析 以上断层均
14、为矿井大中型断层,落差较大,延展范围较长。从上巷实际揭露资料看,这些断层使各可采煤层受到严重切割,并导致在断层两侧发育一定宽度的构造影响带和薄煤带,同时造成煤岩层产状发生较大变化。在构造影响带内,还发育次一级伴生小断层,进一步加剧了对煤层的切割和破坏,给开采带来了一定困难,如东断层、东断层,上巷多未采至断层。在以上这些大中型断层中,又以东断层影响最大,该断层往往表现为 57 个平行小断层构成的断层组,破坏和影响带达百米以上,断层附近煤岩层破碎、松动,容易抽冒,对采掘及开拓施工影响较大。另外,东断层由煤系地层一直切穿到奥灰,破坏了 12 煤层底板至奥灰间岩柱的完整性,缩小了岩柱厚度,增加了奥灰突
15、水的危险性。1972 年 3 月矿井 9132工作面奥灰突水就是发生在位于 12 煤层底板中的东断层带上。三、煤层 十四水平煤系地层沉积稳定,地质层位齐全,总厚度为 401510m,平均 460m,共含煤 17 层,编号自上而下依次为 117(详见地层综合柱状图)。可采煤系地层为 5 煤层顶板至 12 煤层底板,厚度为 90140m,平均 113m。可采及局部可采煤层共 6 层,分别为5、7、9、11、121、122煤层,其中 7、9、121 煤层为可采煤层。5、11 煤层厚度较薄,接近最低可采厚度,仅局部可采,且难以选择合适的采煤方法,其地质储量已转到表外。122煤层沉积不稳定,厚度变化巨大
16、,部分可采。但受到底板高压奥灰水的威胁,突水系数在0.1MPa/m 以上,其地质储量也已作为防水煤柱转到表外。121、122煤层在东翼为分区沉积,在井口区域及西翼合区沉积为一层,即 12煤层,全部可采。煤层特征详见表 1-2-2,各可采煤层间距详见表1-2-3。进行区域划分的采煤方法研究 表 1-2-2 煤层特征表 煤 层 厚度(m)最小最大 容重(t/m3)结构 Km值 值 稳定性 平均 7 0.254.56 2.22 1.47 复杂 0.82 60.1%不稳定 9 1.408.40 4.46 1.45 复杂 1.0 48.3%较稳定 121 0.453.95 2.52 1.45 简单 0.
17、95 38.2%较稳定 122 011.37 3.34 1.45 复杂 0.68 105.0%极不稳定 12(合区)8.2013.40 9.72 1.45 简单 1.0 18.0%稳定 表 1-2-3 可采煤层间距表 区 域 煤层 间距(m)最大最小 平均 区域 煤层 间距(m)最大最小 平均 东 翼 57 1934 28 西 翼 57 2645 36 79 2432 30 79 2050 34 911 1319 15 911 1826 21 11121 814 11 1112 1017 14 121122 035 21 四、可采煤层顶、底板特征 7 煤层 为复杂结构煤层,煤厚 0.254.5
18、6m,平均约 2.22m,为不稳定煤层。老顶:灰色中砂岩,硅质胶结,含云母。厚 7.44m。直接顶:深灰色粉砂岩,层理发育,含植物化石和云母,顶部有时夹有 0.10.2m 的煤线。厚度 1.96m。直接底:褐灰色粉砂岩,泥质,平坦断口,含褐色植物根化石。厚度 1.73m。9 煤层 为复杂结构煤层,煤厚 1.48.4m,平均约 4.46m,较稳定煤层。老顶:灰白色中、粗砂岩,分选差,高岭石胶结,厚层状,含砾。厚度 13.73m。直接顶:灰褐色粉砂岩,参差断口,局部夹 0.10.5m 厚的煤线。厚度 0.7m(局部缺失)。直接底:深灰色粉砂岩,参差断口,含黑亮植物根化石。厚度3.67m。121煤层
19、 为简单结构煤层,煤厚 0.453.95m,平均约 2.52m,为较稳定煤层。老顶:深灰色粉砂岩,泥质,平坦断口,含菱铁质结核。厚度3.53m。直接顶:黑色腐泥质粘土岩,贝壳状断口,质均一,性脆,受力易碎。厚度 2.53m。直接底:褐灰色粉砂岩,参差断口,含黑褐色植物根化石。厚度 02.3m。122煤层 为复杂结构煤层,煤厚 011.37m,平均约 3.34m,为极不稳定煤层。老顶:灰色中砂岩,硅质胶结,厚层状,含云母及黄铁矿。厚度 020.17m。直接顶:深灰色细砂岩,泥质胶结,含黄铁矿。厚度 2.41m。直接底:灰色粉砂岩,泥质结构,含杂乱植物根化石。厚度4.11m。12 煤层合区 为简单
20、结构煤层,煤厚 8.2013.40m,平均约 9.72m,该煤层为稳定煤层。五、煤质 根据开滦矿务局林西赵各庄矿延深勘探区地质报告工业牌号为肥煤,煤质情况详见表 1-2-4。表 1-2-4 煤质情况表 煤层 Wf()Ag()Vr()粘结性 Sqg()Qrdt(卡/克)Y(mm)煤质 牌号 7 0.64 23.94 25.85 7 0.46 8230 25.3 肥煤 9 0.66 20.57 24.26 7 0.59 8453 24.7 肥煤 121 0.60 19.51 22.30 7 2.66 8522 18.8 肥煤 122 0.47 26.49 27.25 7 1.63 8289 38
21、肥煤 六、水文地质 水文地质特征 主要含水层 5 煤层顶板砂岩裂隙承压含水层:以中、粉砂岩为主,夹粗砂岩,坚硬,裂隙发育。其含水性不仅与岩性有关,同时也受补给条件和地质构造的控制,属含水性较强含水层。57 煤层顶板砂岩裂隙承压含水层:以中、粉砂岩为主,裂隙发育,属含水性中等或含水性较强的含水层。其中又以 7 煤层顶板为主,当 7 煤层开采后,顶板垮落,导致较大淋水或涌水。712 煤层底板砂岩裂隙承压含水层:以中、粗砂岩为主,岩性致密坚硬,裂隙较发育,含水性不均匀,一般含水性较弱,但渗透性较好。其中 9 煤层底板含少量裂隙水,对煤层开采影响不大。12 煤层底板砂岩含少量裂隙水,在裂隙发育或破碎带
22、较常见出水,涌水量变化较大,最大可至 0.15m3/min。但疏干期较短,对开采影响不大。1214 煤层顶板砂岩裂隙承压含水层:以中、粉砂岩为主,岩性致密坚硬,裂隙较发育,含水性不均匀。其中 14 煤层顶板为中砂岩和粗砂岩,含水性相对较强,在岩巷掘进中常有沿炮眼出水现象,尤其在断层破碎带较为严重,涌水量一般为 0.030.20m3/min。14 煤层唐山石灰岩砂岩裂隙承压含水层:以粉砂岩为主,泥硅质胶结,裂隙较发育,含水性弱。唐山石灰岩一般厚 2.5m 左右,沉积稳定,结构致密。在井下钻探和开拓工程揭露时,大多无水或涌水量很小。奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层:该含水层为煤系地层基底,其距最下一
23、个可采煤层(122煤层)105185m。该含水层在四水平以上岩溶发育,含水性强,联通性好,是一个巨大的含水体。从理论上说,随着埋深的增大,岩溶发育程度会减弱,因此深部奥灰的含水性和联通性都将会减弱。但在十四水平水压达 12MPa,该含水层仍是威胁安全生产的主要含水层,必须采取措施防治。主要充水因素 煤系地层顶底板含水层:以 5、7 煤层顶板砂岩裂隙含水层含水性较强,特别是在构造发育部位涌水较大,对生产有一定影响。9、12 煤层底板及 14 煤层顶板含水层含水性较弱,在工程揭露断裂或裂隙发育地点时会有少量渗水至涌水,对采掘和开拓施工影响不大。奥灰岩溶裂隙含水层:矿井深部开采受煤系地层基底高压奥灰
24、水的威胁,存在奥灰水突水的危险性。1972 年 3 月九水平东翼一石门开采时,曾发生奥灰水突水事故。钻孔因素:本区域涉及到原116勘探队施工的赵103、赵105、赵 107 三个地面下探孔,根据该队提供的资料,上述钻孔在深部煤系地层段均进行了水泥砂浆封孔,但无封孔质量报告。地质构造:根据上巷实际揭露资料,井田内已揭露并延展到十四水平的大中型断层,除东断层外,其余断层均不导水和含水。但东断层在九水平东翼一石门开采 12 煤层第二分层时,由于采动对煤层底板及断层带的影响,使奥灰水经断层破碎带及煤层底板裂隙进入巷道和工作面,发生突水事故,最大涌水量 52.71m3/min。老塘水:虽然该矿井煤系地层
25、含水性较弱,工作面巷道布置采用由上山向两翼按一定坡度爬坡的形式,老塘内一般无大量积水。但在西翼(上巷)倒转区域及东翼边界区域水文地质条件复杂,且属大水区域,其老塘内会有一定量积水,对安全、生产有一定影响。涌水量预计 根据开滦集团煤业分公司煤业地字【2004】37 号文关于赵各庄矿业公司十四水平(-1200m)延深地质说明书提交煤业公司审查的批复,预计十四水平(采深 1254m)正常涌水量为 4.98m3/min,最大涌水量为 9.96m3/min。七、其它开采技术条件 瓦斯、煤尘及自然发火情况 该矿井 2010 年河北省批复的瓦斯鉴定结果:全矿井相对 瓦 斯 涌 出 量12.77m3/t,绝
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- 2020 冶金 行业 开滦 赵各庄 矿业 公司 十四 水平 说明书
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