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1、第一章 矿（井）田地质概况1.1 矿（井）田位置及交通1.1.1 交通位置王家山煤矿位于靖远县城北约60km，宝积山矿区西北约10km，行政区划属白银市平川区王家山镇和东升乡管辖。面积约8.3421km2，地理坐标为：东经10448061045312，北纬365135365314。靖远煤业有限责任公司取得王家山煤矿的采矿权，国土资源部2001年12月26日颁发了采矿许可证，开采深度标高为1780850m，有效期自2001年12月至2017年12月。王家山煤矿西北距国道309线约2.5km。铁路由白（银）宝（积山）线的长征车站接轨，经旱平川、水泉，至煤矿工业广场有专用线。矿区内的公路、简易公路纵
2、横交错，交通甚为方便。交通位置如图1.1图1.1 交通位置图1.1.2 地形地貌矿区地处干旱区，地形复杂。地形陡峻，最高点位于栒条岘，标高2021.7m，最低点位于下红湾，标高1815.0m，相对高差206.7m，水洞沟以西基岩裸露，属剥蚀构造地貌，王家山向斜两翼形成相向的单面山，由于沿张性构造裂隙易于向下切割侵蚀，故横向沟谷发育。随着向斜的倾没，岩层逐渐被黄土覆盖；水洞以东主要为黄土丘陵区，相对高差较小，一般2050m。1.1.3 气象及水文情况矿区气候属内陆半沙漠干旱气候气温：月平均-924，最低-1823，最高达3538，年平均7.99.2。夏季酷热，冬季严寒，春、夏、秋季昼夜温差101
3、6降水量：年平均量在187374mm之间，平均250mm左右.多集中于7、8、9三个月，降水量占全年的5060%，常形成暴雨。蒸发量：年平均14391782mm，平均1655mm，为降水量的6.6倍。湿度：年平均5564%，4、5月份最干燥，为4160%，711月份湿度在5875%之间。风向：除夏、秋季有东南风外，其他时间多西北风，风力24级，最大达68级，全年平均风速11.4m/s。每年11月至次年3月为冻结期，最大冻结深度93cm。区内无常年流水，仅有两条砂河在每年79月雨季期间山洪暴发才有短暂的暂时性流水。一条是苦水峡砂河，发源于矿区东南部的小井子沟，由南向北穿过矿区中部，经胶泥崖村、大
4、红沟、北滩，与咸水河汇合，至中卫注入黄河；另一条是孔家沟砂河，由李家坪向西流经矿区南侧，在33、107号孔附近折向西南，经石碑子沟、旱平川，流入黄河。矿区以南的变质岩裂隙水沿F1断裂带溢出，在苦水峡砂河上游形成水质良好，但水量甚小的上升泉，最小涌水量0.175L/S，最大涌水量为1.112L/S。由于受F1断裂带中断层泥的阻滞，进入孔家沟砂河后形成地下潜流，潜水面深310m，对河床中分布的各个水井进行了不定期观测，水量不大，如李家坪水井的涌水量为20.39m3/d。1.1.4矿区概况1.矿区开发情况王家山矿区开采历史久远，在建井时，井田浅部的小窑已具备相当规模。为了协调与地方的关系，省委、省政
5、府先后多次从生产矿井不同位置划给地方资源2501.84万t，从1550m水平以下资源内划给地方资源储量1806.0万t。经煤业公司调查，王家山矿区原有各类地方小煤窑（乡村、个体、其它）43个，通过多次关井压产的整顿，部分小窑已被关闭、封停，现保留24个小煤矿持有合法证件，但仍存在一证多井、超层越界、乱挖滥采、侵占大矿资源的现象。具体分布情况为：在王家山煤矿一号井周边实测有8个矿13个井口，二号井周边实测有11个矿14个井口，五号井周边有5个矿7个井口，各小煤矿的开采能力都在3万吨以上，有的能力达10万t，由于小矿开采技术条件差、回采率低，对资源破坏量非常大。另外，井田内煤层大多为急倾斜煤层，而
6、划出的资源均在井田浅部，使划出资源的下部形成相当数量的呆滞煤量。也使王家山煤矿生产能力、矿井服务年限等受到较大影响。2.矿区经济情况本区以农业为主，农产品主要有小麦、谷物、豆类等，由于干旱多风，产量均较低。工业方面，有矿区所属各煤矿，以及矿区辅助和附属企业事业单位等，还有靖远县所属厂矿及定西陶瓷厂、煤矿等企业，国家重点建设工程靖远电厂二期工程已竣工，靖远矿区供水工程亦完工交付使用。整个靖远矿区水、电、路、通讯等都已形成系统和综合能力。3.矿井建设和生产所需主要材料的来源主要建筑材料，除钢材以外，水泥、砖瓦、砂石、白灰等均为本地生产，可就近购买。4.水源、电源及劳动力来源本矿井由靖远矿区净水厂供
7、水。靖远矿区净水厂设在黄河北岸，取黄河水为水源，经过净化后供整个矿区。该水厂日处理水量54000m3/d，可向王家山矿井供水9900m3/d，能够满足该矿井集中生产用水。黄河水通过、过滤、消毒等手段处理后，水质符合国家生活饮用水标准。该水总硬度约为11.8德国度，Ph值约为7.8，浊度50年符合规程规定，故本矿井的生产能力为180万t合理。2.3 井田开拓2.3.1 工业场地及井口位置选择1、工业场地位置：方案：主、副井布置在加勘探线右侧优点：1.场地位于井田储量中心，王家山附近，井下运营费用低；地面开阔比较平坦，填挖工程量小；2.工业场地两侧煤层倾 角较小的煤层储量分布均匀，有利于矿井稳定生
8、产；3.场地工程地质条件好，高速公路从附近经过，交通方便；4.紧靠矿区铁路集配站。缺点：距离大倾角煤层较远，井下运输距离长，运营费用高，不易开采；方案：将主、副斜井布置在和加勘探线中间优点：1.主、副井场地联合布置，管理方便，占地少；2.由于布置在煤层倾角较大的地方，故工业广场压煤量较少，能够减少煤炭的损失。缺点：1.距离铁路，公路较远，需专门修建铁路、公路；2.由于该地区断层在倾向，和走向上均有断层，井筒的维护困难。由上面方案的比较可看出方案比方案更优越些，所以设计决定工业场地采用方案。2.3.2 井筒形式的确定王家山矿区井田里，主要可采煤层埋藏较浅，主要可采煤层倾角平均为37.5，主要可采
9、煤层赋存条件稳定，水文地质条件简单，涌水量不大。，煤层沿倾斜长度不大，井田为简单的向斜构造，主要可采的2、4层煤分布面积大，全区可采或大部分可采，厚度变化有一定的规律，结构多较简单，局部复杂，属较稳定型煤层。这一部分占本矿井面积80%以上，故主要采取该向斜煤层构造缓倾斜部分,在这种条件下,沿矿体布置井筒比较简单且合理;在选择斜井与立井时,经过选择,应选用斜井比较合理.原因有下:a.矿体赋存较浅b.井田范围较适中,矿井生产能力一般:180万t/ac.安装胶带运输设备担负主提开任务2.3.3 井筒数目的确定考虑到矿井地面运输及工业场地位置，设计主副斜井井筒位于井田北部将主、副斜井布置在和加勘探线中
10、间，主斜井采用双钩箕斗提升，副斜井采用串车提升，且由于中部煤层距地表近，有部分露头，所以风井设在中部边界，主副斜井井筒两侧，与回风大巷相连接。因此，本矿井设计有三个个井筒，主副井筒各一个，一个风井。主井担负全矿井的煤炭运输及进风任务,副井担负运人运料的任务。2.3.4 井田内划分及开采顺序1. 本矿缓倾斜部分煤层赋存稳定，倾角适中，适合综合开采。该井田煤层在倾斜长平均为1.56KM，故在倾角较小的煤层走向上分为三个水平即：18001500为一个水平，该阶段斜长为492.8m15001200为第二个水平，该阶段倾斜长为328.5m1200850为第三个水平，该阶段倾斜长为246.4对于东部倾角大
11、于40的煤层和F21断层处布置伪斜上山单独进行开采2.采区划分的原则本矿缓倾斜部分煤层赋存稳定，倾角适中，适合综合开采，因此采区走向长按20003000米考虑；急倾斜部分由于开采时间较晚，其采区走向长度可较短，一般不大于1000米；缓倾斜部分上下煤层采用走向长壁开采，在每个阶段沿煤层底板布置运输大巷和轨道大巷；急倾斜部分采用伪倾斜柔性支护开采。3.采区划分从上到下分三个水平，每个水平按从左到右分为三个采区，共分了九个采区。4.采区接替矿井初期投产采区一个，开采缓倾斜煤层第一阶段的第一采区，全矿井投产采区一个，开采后期布置第二采区以相接替。2.3.5 开采水平的划分及水平标高的确定1800150
12、0为一个水平，该阶段斜长为492.8m15001200为第二个水平，该阶段倾斜长为328.5m1200850为第三个水平，该阶段倾斜长为246.4对于东部倾角大于40的煤层和F21断层处布置伪斜上山单独进行开采2.3.6 阶段运输大巷和回风大巷的布置根据井田走向长约8000米，倾向约3500米，工业场地选择的位置及初期巷道准备及水平垂高的合理性，将井田划分为三个水平，即1500水平、1200水平、850水平。在1500水平布置运输大巷兼做进风巷和轨道大巷，在井田上部边界开掘回风大巷为第一阶段服务。在1100水平布置运输大巷和轨道大巷，该阶段的运输大巷和轨道大巷为下一阶段服务。把第一阶段的运输大
13、巷作为下一阶段的回风大巷。由于井筒两边地质状况相似，故在井筒两边巷道布置方式相同，1500水平上部一回风大巷，下部为运输大巷和轨道大巷，兼做下一阶段的回风大巷。1200布置运输大巷和轨道大巷，为第二阶段服务。2.4 井筒特征由前章确定的开拓方案可知第主、副、风井都为斜井，一般来说，井筒横断面形状有圆形、矩形两种，但圆形断面的斜井服务年限长，承压性能好，通风阻力小，维护费用少及便于施工的特点，因此，主、副斜及风井均采用圆形断面。井筒断面尺寸，主要是根据提升容器的种类、数量及外形尺寸；井筒装备的类型、规格、最小允许间隙；井筒的用途、管路、电缆、梯子间的平面尺寸来确定。2.4.1 主井本矿井采用斜井
14、开拓，矿井的年产量为130万t。主井主要用于提煤。采用刚性罐道斜井提煤箕斗进行煤炭提升型号为JDG-9/1104。井筒采用钢筋混凝土支护；井壁厚度350mm，壁后充填厚度80mm。井筒装备有方形钢管罐道和罐道梁，井深970m。主井井筒断面布置见图2.1图2.1 主井井筒断面布置2.4.2 副井 副井井筒也采用斜井形式，井筒主要用于提料、运人、提升设备、矸石、通风、排水。圆形断面，井筒内装备选择罐笼型号为GDG1.5/6/2/4型1.5t矿车双层四车罐笼。副井内除装备罐笼外，还设有梯子间作为安全出口，并设有管子道，井筒采用钢筋混凝土支护；井壁厚度450mm，壁后充填厚度100mm。井深950m。
15、副井井筒断面见图2.2 图2.2 副井井筒断面布置副井风速校核：式中：通过井筒的风速，m/s；通过井筒的风量，m3/s； 井筒净断面积，m2； 井筒的有效断面系数，圆形井取0.8； 安全规程规定的允许最大风速；由此： =4.92m/s8m/s所以井筒选择符合要求。2.4.3 风井风井内布置梯子间，作为紧急出口。井壁厚350mm，充填50mm。风井井筒断面布置如图2.3图2.3 风井井筒断面布置风井：2.4.4 井筒参数的设计表2.3 井筒坐标表井筒名称用途坐标井筒倾角(度)井筒长度(米)井筒断面()支护材料净掘主井运煤、进风X=40838.9Y=184841.525789.917.923.1料
16、石砌碹副井运料,和行人.下设串车X=40838.9Y=184842.125789.919.225.5料石砌碹风井回风井X=40838.9Y=184842.725789.919.626.4料石砌碹2.5 井底车场2.5.1 井底车场形式的选择及硐室的布置1.井底车场的形式的选择： 井底车场首先必须保证矿井生产所需要的运输能力，并应满足矿井不断持续增产的需要。为此，井底车场的设计通过能力应大于矿井生产能力3050。其次，调车安全、简单、方便，弯道及交叉点少操作安全，符合规程、要求规范井巷工程量小，建设投资少、速度快、时间短，便于维护，生产成本低，施工方便，有利于各井筒间、井底车场巷道与主要巷道间迅速贯通，从而缩短建设时间。从矿车在井底井场内的运行特点看，井底车场有两大类，即环形式和折返式。本矿井采用立井开拓，煤层属于急倾斜煤层，根据本矿的设计生产能力为180万t，1.5t固定式矿车，轨型为24kg/m，电机车型号为XK86/110A，主要用于辅助运输，运煤采用皮带输送机，地面布置及生产系统，井筒的形式和提升方式、主副井筒间距，井筒与大巷的位置关系等确定井底车场选用刀式环行井底车场