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宁夏宝丰马莲台煤矿初计说明书 第二章 第二章 井田开拓 第一节 井田境界及储量计算 一、井田境界 批准的横城矿区总体规划中马莲台煤矿的井田边界已确定（井田捌点座标及附图附后）。井田境界北以古长城为界；南以煤层露头为界；东以张家窑背斜东翼煤层500m标高底板线为界；西以丁家梁背斜东翼的煤层露头为界。井田南北走向长约6.7km，东西倾斜宽约5.5km，整体存煤面积为24.2km2。 根据宁夏回族自治区国土资源厅“宁国土资源发【2005】78号文关于宁夏宝丰能源有限公司申请划定马莲台煤矿矿区范围意见的函和中联煤层气有限责任公司与宝丰集团共同签定关于马莲台井田内7.03km2范围内的勘探开发协议书内容，本次矿井设计中将矿井可研设计中的一、二采区作为本矿井的前期工程开发（条件已成熟），该范围见协议附件。 二、矿井储量计算 矿井地质储量（资源量）计算的范围为全井田，计算的煤层包括煤1、煤3上、煤3、煤5和煤8层。根据国家煤炭开发政策的规定，目前为了保护环境和设备，在没有可靠的脱硫设备和工艺的条件下，对于含硫高于3的煤炭暂不开采，因此本次设计中将高硫煤从矿井资源里扣除（煤9全部，煤8个别块段）。井田内高硫煤（≥3）的储量为12430.43万吨。 储量计算煤层最小厚度为0.7m，最高灰分小于40。煤层容重分别为，煤11.47t/m3，煤3上1.43 t/m3，煤31.60 t/m3，煤51.51 t/m3，煤81.45 t/m3. （一）矿井总储量 根据勘探报告资料表明，本矿井地质总储量为26756.13万吨（不包括高硫煤）。 其中331为1466.14万吨 332为3363.34万吨 333为19751.00万吨 334为2175.65万吨 331332为4511.02万吨，占总储量的18。 各煤层计算结果见下表 矿井地质储量（资源量）计算表 表2-1-1 单位万吨 煤层编号 矿井储量 ① ② 煤层合计 ① ② ③ ④ 331 332 333 334 煤1 66.30 658.03 3399.08 1151.40 724.23 5274.81 13.73 煤3上 327.52 527.40 3909.46 623.60 854.92 5387.98 15.87 煤3 410.92 574.51 4012.78 1002.00 985.43 6000.21 16.42 煤5 500.90 1268.20 7196.88 1123.40 1569.10 8720.98 17.99 煤8 160.50 335.20 1232.80 0 377.30 1372.15 27.50 合计 1466.14 3363.34 19751.00 2175.65 4511.08 26756.13 16.86 二煤柱留设 1、永久煤柱（2427.4万吨） （1）长城保护煤柱 井田北界上部存在有古长城，按一级保护留设煤柱。长城宽度按10m计算，每边地面宽按20m计算，第四系（Q）和第三系土层按70m深，45塌陷角计算，煤层上部基岩塌陷按70计算。经计算长城保护煤柱为810万吨（不包括高硫煤）。 （2）断层防护煤柱 井田内断层较多，而且断距大于30m以上的断层有21条，为防止断层破碎带中积聚瓦斯和井下水突出，在断层的两侧均留有3050m宽的防护煤柱（采、掘时严禁破坏）。经计算煤柱量为1617.4万吨（不包括高硫煤）。设计中暂按30m留，生产中根据实测计算应随时调整。 2、设计留设煤柱 （1）采区边界煤柱 为防止采空区积水和瓦斯透入邻近采区，采区间设计人为留有隔离煤柱，宽度按15m留设，煤柱量为78.6万吨。 （2）井筒、大巷、石门保护煤柱 风井井筒沿煤5层开掘，因此井筒两边各留30m煤柱，750m水平穿煤大巷，巷道两边（上、下帮）需留30m煤柱，后期采区顶板石门也需要留设保护煤柱。 经计算，井筒、大巷和石门煤柱量为241.4万吨。 注煤柱量中不包括高硫煤。 井田煤柱量汇总表 表2-1-2 煤柱类别 煤柱名称 煤柱量（万吨） 备 注 永久煤柱 长城保护煤柱 810.0 井田内侧留设 断层煤柱 1617.4 两侧留设30m 设计煤柱 采区边界煤柱 78.6 留设15m 井筒、石门、大巷煤柱 241.4 两侧留设30m 合 计 2747.4 三矿井工业储量 矿井工业储量为331332333的地质储量减去井田内的永久煤柱量。 工业储量（331332333）-永久煤柱 （1466.143363.3419751.0）-2427.4 22153.08万吨 （四）设计储量 设计储量工业储量-设计煤柱 22153.08-320 21833.08万吨 其中煤13667.96万吨 煤3上4235.62万吨 煤34432.12万吨 煤57969.07万吨 煤81528.32万吨。 （五）可采储量 可采储量设计储量采区回采率。煤1、煤3上、煤3、煤8均 为中原煤层（1.372.37m），采区回采率按80计算，煤5为原煤层（3.7m），采区回采率按75计算。 计算结果如下煤13667.960.82934.37 煤3上4235.620.83388.50 煤34432.120.83545.70 煤57969.070.755967.80 煤81528.320.81222.7 煤1煤3上煤3煤5煤817068.07万吨 （六）矿井前期开采范围内（7.03km2协议范围）的资源量为8813.28万吨，可采储量为6288.73万吨。 （七）井田内今后可利用的储量（后备储量） 1、煤9层 因煤9层含硫高（3.18），按规定可暂不开采，但随着国内煤化工工业的发展和工业用煤脱硫工艺提高，今后高硫煤完全可以利用。因此煤9层可作为本矿后期开发利用的储量。煤9层地质储量为11014.9万吨。 2、井田深部煤层 原地质勘查工作中将勘查的最下边界确定为500m标高，而根据井田内煤层赋存的状态分析，500m标高以下煤层形成了向斜构造，而且未被断层切割，判断各煤层仍然存在。初步估算储量应为9000～11000万吨。也可作为矿井的后备储量。后备储量合计约20000万吨，最少可增加35年服务年限。 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 一、矿井工作制度 本井为大型矿井，年工作日为300d，日工作制度为三班作业，二采一准，日净提升时间为14h。 二、矿井生产能力 根据“横城矿区总体规划”确定的马莲台矿井井型为（2.4Mt/a），本次设计又根据煤层条件，和储量进行了验算。认为本井田储量比较丰富，资源较为可靠，而且煤层赋存条件较好，再根据宝丰集团一体化工程今后的年需煤量分析，井型确定为2.4Mt/a比较适中。 三、矿井服务限 经计算可采储量为17068.07万吨，井型确定为240万吨/年，储量备用系数采用1.4，矿井服务年限计算如下 矿井设计服务年限,按新规范要求（≥50年）可满足规定要求。 750m水平上山部分服务年限为21.6年。 第三节 井田开拓 一、井田内地质条件 1、全井田煤层埋藏较深，距地面70730m，上部第四系（Q）覆盖层约15m，土质大部分为沙土和含砂黄土。第三系上覆层约55m，大部分为红色粘土和含砂粘土层，致密。 2、煤系地层为二叠和石炭系岩层，倾角一般为2030（背斜的西翼约60），岩性一般为粉砂岩，砂岩，泥质砂岩，夹薄层泥岩和炭质泥岩（煤层顶、底板大部分岩性为粉砂岩、泥岩互层）。 3、主要构造以大的褶曲和断层为主，南北走向居多，而且断层多集中在井田的南翼和东南部，断距大于30的断层有21条，但对井田的西部和深部影响不大。 4、井田内可采煤层为多煤层（煤层群）赋存，煤层间距一般为636m（层间距较小），煤层厚度0.7～5.4m（局部为10m左右），倾角一般为2030，平均为26左右（井田西部）。 5、水文地质比较简单，除第三系地层（下部含砂层）含水量较大外（但由于大气补给，蓄水量不大），煤系地层均为弱含水层，水量不会太大。但各断层上部均与第三系含水层有水力联系，因此估计（地质报告中未抽水测试）大的断层中有积水，在井巷施工和生产中应密切注意，必须实行先探后掘、采，防止透水事故发生。 6、煤层瓦斯含量一般不高（800m标高以上），但局部（井田深部）瓦斯含量比较高。分析认为井田内瓦斯含量很不均匀，但就目前资料分析，井田浅部瓦斯含量低，深部高；东南部高，西北部低；上部煤层含量低，下部煤层高。估计在破碎带大的断层中可能积聚瓦斯，因此在井巷施工中要采用先探后掘的施工安全措施，防止瓦斯突出事故发生。 7、井下各煤层均为自燃发火煤层，因此长距离或长时间使用的煤巷必须实行喷浆封闭，以防自燃发火，影响安全生产。 8、井下煤尘有爆炸危险性，生产中注意降尘、扑尘、灭尘等措施。 二、井田开拓方式选择 根据井田内煤层赋存条件和地质构造，并结合企业性质和煤化工工业区的规划内容，本次井田开拓选择的原则是，先开发勘探程度高、资源可靠构造简单的西部煤层，并选择工程量少、工期短、见效快、初期投资省的开拓方式。 根据以上原则和地质条件，虽然井田面积大，但本次设计中选择了一矿一井集中开发方案。本方案可实行由近至远，由浅入深，从资源可靠区域向其他区域逐步发展，可给其他区段的进一步勘查留有充足的时间，而且也可为全矿井的进一步勘查提供可靠资料。 对于井田开拓方式的选择，矿井可研设计中已进行了立井、斜井、斜立混合式开拓方案的技术经济比较工作。经过多方案比较本次初设中还选择矿井可研中的推荐方案斜井开拓方式。详细比较与论述见本矿可研设计内容。 （一）选择斜井开拓方案的主要理由论述（与立井比较） 1、三条斜井初期可作为投产采区的上山道，实行从上至下就近开采，节省了建井工程量，减少了矿建投资，缩短了建井工期，符合确定的原则。 2、施工准备工作简单，措施费用低，施工方法简单 3、井筒装备简单，并且方便于安装。提升设备改绞方便，改绞费用低，时间短，井筒设备和装备维修方便。 4、年运营费较低，设备费用低，可减少初期投资。 5、井下发生灾害时人员撤离方便。 （二）井口位置与场地的选择 设计选择了斜井开拓方式，主、副井布置在同一广场，位置选择在井田西侧，煤层露头以外，25勘探线的南侧，沿最下层煤9层底板布置，初期可作为首采区的上山道。矿井工业场地选择在井田外的台地上，地势平坦，排水条件好，工程地质较为简单，地域宽广布置不受限制，是一块比较理想的场地，可满足矿井工业场地的布置需要。 风井场地选择在主井广场东侧的台地上（过庙梁沟），井筒沿煤5层开掘，一方面能够预先探清煤层的赋存情况，另一方面可节省井筒的岩石工程量。 三、水平划分及阶段重垂高确定 井田内煤层最高开采上限至1100m标高，最低开采界至500m标高，可采煤层的垂高为600m。 根据开采的上、下界之间的煤层垂高，水平划分可有两个方案，一个方案是600m垂高划分两个开采水平，上水平900m标高，阶段高200m,作为上山开采水平；下水平700m标高，作为上、下山开采水平，其中上山部分阶段高200m，下山部分阶段高为200m。本方案的优点是初期井筒工程量省（三条井筒可缩短1052m左右）工期可减少3个月左右。但存在问题是投产采区一水平只能服务7年左右，即投产6年左右就得延伸井筒至二水平，开拓延深时会严重影响正常生产，提升量满足不了年产量的需要，而且增加了后期车场和硐室工程量（下水平重开硐室、车场）。另外这样划分水平只能适合井田内开采界线高的采区，而不适应其他采区（有的采区开采上界只在980m标高）。 另一方案是全矿井只划分一个水平（750m水平），实行单水平上、下山开采，其主要优点是一次开拓至永久水平，不需再进行后期的开拓延深（主、副井筒不再延深），井底车场内硐室服务矿井始终。另外，提升设备不用再更换。有了井底车场调节，今后的采区工程掘进将不影响矿井的正常生产，而且副井提升能力已考虑了今后的采区掘进提矸量。 经比较设计中选择了750m单水平上、下山开采的水平划分方案。该方案对于可采界较高的采区，水平以上的阶段垂高为350m，750m水平以下的采区阶段垂高为250m。一个水平贯穿全井田，服务全矿井，采区与井底车场和井底煤仓采用同水平的大巷和石门联接。（参见开拓平面图）。 四、主要巷道的布置 （一）运输大巷 矿井前期生产没有大巷运输，只利用顺槽和石门与井筒联接。大巷运输主要是为矿井后期生产时的各采区运输。根据矿井开拓布置井下于750m水平设置两条平行的大巷，一条装备B1400mm胶带输送机运输煤炭，另一条设置900mm轨距的窄轨运输系统（双轨），担负各采区生产时的辅助运输任务。两条大巷间距约20m（中心距），每100m联通一次，方便胶带检修和行人方便。轨道巷布置在煤8层中，胶带巷布置在煤8层顶板岩石中（大部分粉砂岩），采用锚喷支护。 井下于770m标高设置回风大巷，大巷布置在煤5层中。回风大巷主要供井下硐室和二采区集中回风，支护采用锚喷。 五、采区划分与开采顺序 （一）采区划分的原则 1、在不受断层的影响下尽量加大采区尺寸和工作推进长度，使之适应综采工作的回采，减少搬家次数。 2、根据水平划分与井田内地质构造的分布与特征划分采区，尽量减少跨断层开采。 3、根据煤层赋存的倾角、厚度、煤质分布瓦斯含量划分采区。将条件相近的划分为一个采区。 4、根据储量分布划分采区，同时回采的采区数控制在12个。 （二）采区划分 根据以上划分采区的原则，本井田共划了七个采区，由于各煤层间距小，存在压槎关系，所以采用多煤层联合布置。将煤层赋存条件好，勘探程度高，资源可靠性高的西侧，划分为一、二采区，一采区作为首采区，其他五个采区分别布置在井田南翼和东翼。按照难易程度将开采条件不太好的、勘探度低的区段编为后续接替采区。采区生产能力为120万吨/年240万吨/年，服务年限为6.216.3年。 根据煤层的赋存条件，开采条件和储量确定了采区的生产能力。前期采区以一个采区满足矿井生产能力，后期为2个采区保证矿井的生产能力。采区特征及接替顺序见表311。 六、井田内煤柱留设与搬迁情况 井田的北部边界为古长城，属于一级保护文物，需留设保护煤柱。长城内侧有一常年流水的边沟，进入井田内的部分需要留设河床保护煤柱（或改河）。井田内主要断层需留设防护煤柱。煤柱留设见第二章第一节。 井田内靠近西侧有马莲台村，村落不大，有八、九来户人家。因为该村正好座落在矿井前期开采的范围内，采空区的塌陷将影响到该村的存在，因此需要进行搬迁投产前。 位于矿井工业场地内有十几座坟墓，在建设期间需要迁坟。 第四节 井 筒 矿井为斜井开拓，共设三条斜井筒，主、副井为提升井，风井专供回风。 一、井筒技术特征、用途、装备 1、主井井筒倾角23，斜长约1356m（至清理硐室）。主井井筒净宽5.1m，净断面积为17.3m2（掘进断面18.6m2）。施工采用普通机械化作业组（钻、爆法），光爆锚喷支护，井颈部分采用钢筋砼支护。井筒内装备B1400mm，大倾角胶带输送机和往返式乘人器（用于胶带检修运料、运人）。井筒内敷设洒水管路、下井电缆和其他电缆。 2、副井井筒倾角23，斜长约1228m至750m水平。井筒净宽5.0m，净断面积为16.8m2（掘进断面18.0m2）。施工和支护方式同主井筒。井筒内装备900mm窄轨，1.5t串车提升，担负矿井人员升降、设备、材料运输和掘进矸石提升等辅助任务。井筒内敷设排水、氮气、压风等管路。主、副井筒还作为全矿井的进风道和安全出口。 3、风井井筒倾角30（基本与煤层倾角相同），斜长为922m（至770m回风大巷）。净宽度为4.8m，净断面积为15.2m2（掘进断面16.5m2），支护形式同主、副井筒，主要担负矿井回风任务和安全出口。 主、副、风井筒内均设置人行台阶和扶手，方便人员通行。并且在主、副井筒内设置躲避硐（间距3040m），提供提升时通行人员的安全躲避。 中央风井只担负矿井前期生产时（一、二采区）的回风任务，服务20年左右，后期则实行分区通风，另建采区风井。 二、井筒开凿与井壁结构 井筒穿过的地层包括第四系，第三系（新近系）和石炭系地层，各地层的工程地质分析如下 （一）第四系地层 该地层为上覆地层，全区广布。主要由黄土、粉砂土、细砂土和底部含砾砂层组成，结构松散，属于松散砂砂石、黄土工程地质岩组。黄土一般厚4.418.5m，底部为砾石层（0.75.5m），透水性好，富水性弱，水位埋深2.522.7m，水量不大。 井筒在该地层施工时上部需明槽开挖，明槽开挖至1012m（深度）时，根据土层的稳定性再进行井巷开凿。明槽边坡角可根据土层的稳定性确定，一般为4555，深度较大时边坡两侧每垂高3m设1m宽的安全平台，防止塌方或滑坡发生。 第四系土层段支护采用钢筋砼，支护厚度为400-450mm，砼铺底厚为150200mm。在进行井巷施工前，预先将明槽段浇筑至巷道施工的迎头（作业面），可起到安全保护作用。 （二）第三系地层 第三系地层位于第四系地层之下，为老地层的上覆地层，近水平赋存。沉积厚度不均匀，分布广范，比较深的冲沟两侧下部有零星出露。 该地层主要由综红色砂质粘土岩和粘土岩组成，较致密，具有塑性，为良好的隔水层。下部为含砾粘土岩和砾岩层，半胶结，较疏松，孔隙发育，厚度在16.221.3m。透水性好，富水性强，为本区的主要含水层。该地层中粘土岩，岩性软弱，强度低，抗风化能力差，并具有强烈的吸水膨胀性，属于半胶结软弱粘土岩工程地质岩组，为不良的工程岩体。但根据井筒检查钻揭露，本区段无水。 该地层掘进时应采取短掘短砌，井壁暴露时间尽量缩短，面积不宜太大，及时清理窝头积水，防止长时间浸泡。如遇有流沙层时应采取注浆堵漏或冻结法施工。此段井筒支护采用钢筋砼支护，井壁厚为400450mm，并且于膨胀段底部进行砼片石反拱支护，回填37灰土夯实后上面砼铺底150-200mm。 （三）石炭系地层 主、副井筒穿过第三系地层后进入煤9层下部石炭系地层。该地层倾角为2630，与井筒倾向一致。主要由厚层中砂岩、细砂岩构成，岩性坚硬，致密，耐风化，无膨胀性，施工采用钻爆法（光面爆破），采用锚喷支护，壁厚为100120mm。 该段施工时密切注意断层透水，应采用先探后掘的施工方法，接近煤层时注意瓦斯突出。遇有破碎带较大的断层时，要加强临时支护，采取安全措施。 风井井筒上部施工和支护与主、副井相同，进入基岩和煤层后应加强临时支护（尤其遇有如泥岩之为类的软弱岩层）。支护一般采用锚喷法，但遇有较厚的泥岩应采用砌碹或挂网锚喷。 第五节 井底车场与硐室布置 一、井底车场 矿井主提升为胶带机，因此井底车场只为矿井的辅助运输时的编组、调车、存车服务，运输量比较小，车场中只设空重车运行时的调车线和存车线（不单独设材料线）。 根据辅助运输的分类和运量，为了节省工程量，副井井底车场采用石门大巷车场形式（井底平车场），车场设在750m水平。 副井井筒于750m标高落平后接石门车场（约45m），本段作为空、重车存车线（人车停放设在地面，井下不设），石门车场进入大巷车场后，于大巷车场中设调车线（约70m）。调车采用5T蓄电机车牵引。车场断面为半园拱，支护为锚喷。 二、井下硐室布置 根据矿井生产、安全、急救需要，在井底车场旁边布置水泵房、变电所、人车站、火药发放室、急救室、消防材料存放和电机车充电等硐室。对于火药发放和充电硐室设置了独立的回风系统，并在主要硐室设置防火栅栏两用门和密闭门。所有硐室支护均采用锚喷形式。 为了后期各采区煤炭的装、储，于井底车场旁边的胶带运输巷的下面（主井筒上面）设置井底煤仓。煤仓上口标高为750m，下口标高710m，长度为40m，直径为6m。为了主井井底的清扫，于700m标高（主井底）设置了清理硐室和清理斜巷，斜巷直通750m轨道大巷，采用人工矿车清理。清理硐室与770m回风大巷连通，设置通风行人斜巷，两斜巷的倾角均为30。各硐室断面为半园拱，支护均为锚喷。 车场、硐室特征及工程量见井巷工程数量表。 兰州煤矿设计研究院 - 49 -
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