伊化母杜柴登第3章__设计生产能力与服务年限

鸳鸯湖矿区清水营矿井及选煤厂可行性研究 第四章 建设规模与服务年限 母杜柴登矿井及选煤厂可行性研究报告 第三章 设计生产能力与服务年限 第三章 设计生产能力与服务年限 第一节 井田境界与资源/储量 一、井田境界 (一) 井田探矿权边界 母杜柴登井田位于呼吉尔特矿区，鄂尔多斯市乌审旗国有资产投资经营有限责任公司于2007年5月申请取得了母杜柴登井田的矿产资源勘查许可证，勘查许可证号为0100000720101，批准勘查区面积为51.01km2。同年内蒙古自治区煤田地质局117勘探队开始对母杜柴登井田进行煤炭勘探，2008年2月1日提交了《内蒙古自治区东胜煤田呼吉尔特矿区母杜柴登井煤田勘探报告》。目前鄂尔多斯市乌审旗国有资产有限责任公司已经将母杜柴登井田的探矿权转让给了伊化矿业公司，伊化矿业公司已经开始了对本井田开发建设的前期准备工作。 根据国土资源部颁发的矿产资源勘查许可证，勘查区范围的地理坐标为：东经：109°25′30″～109°31′00″；北纬：38°47′45″～ 38°52′25″。井田为一不多边形，范围由10个拐点连线所圈定，南北最长约8.60km，东西最宽约7.80km,面积约51.01km2，勘查区各拐点坐标见3-1-1。 表3-1-1 国土资源部批准的母杜柴登勘查区范围拐点坐标表 拐点编号 国家坐标系（1954年北京坐标系） 备 注 X(m) Y(m) 1 4305516.300 36623787.200 2 4305519.240 36631624.320 3 4301170.830 36631696.480 4 4301135.100 36629525.600 5 4300209.900 36629540.700 6 4300192.300 36628455.100 7 4299267.100 36628470.100 8 4299238.000 36626660.600 9 4296925.000 36626697.500 10 4296879.400 36623801.400 面积51.01km2 (二) 井田境界 根据发改能源〔2008〕504号国家发展改革委关于内蒙古自治区鄂尔多斯呼吉尔特矿区总体规划的批复中，母杜柴登井田范围由7个拐点连线所圈定，南北最长约10.9km，东西最宽约7.8km，面积为59.59km2，拐点坐标见3-1-2。 表3-1-2 呼吉尔特矿区总体规划母杜柴登井田范围拐点坐标表 拐点编号 国家坐标系（1954年北京坐标系） 备 注 X(m) Y(m) 53 4305510.310 36623795.510 52 4305510.310 36631624.330 23 4301170.830 36631696.480 24 4301148.990 36630372.670 25 4300293.890 36630386.770 26 4295278.752 36625051.243 56 4295278.752 36623795.510 面积59.59km2 发改委批复的总体规划中井田境界和国土部批准的井田勘探境界在井田东南差异较大，在其它方向略有差别。本次设计采用国家发改委批复的母杜柴登井田境界。 井田勘探边界及井田境界对照图详见图3-1-1。 本设计以国家发改委批复的总体境界为母杜柴登井田境界，该井田境界中南部约8.65km2的面积暂无探矿权，提请业主尽快办理该部分资源的探矿权的相关手续，并对该部分区域进行补充勘探。 (三) 井田扩展区 母杜柴登井田西侧相邻的尔林滩井田、东侧相邻的二号勘查区南部区域的煤层覆存条件、地质特征及开采条件与母杜柴登井田基本相同，两部分资源的总面积约为90.1km2，资源总量约为1481.32Mt。该两部分资源有纳入本矿井的联合开发的条件，可作为矿井潜在后备资源。建议业主尽快获得该区域的资源开发权。 母杜柴登井田与潜在后备区的关系见图3-1-2。 二、矿井资源/储量计算 图3-1-1 井田勘探边界及井田境界对照图 图3-1-2 母杜柴登井田与潜在后备区的关系图 (一) 矿井地质资源量 1. 探矿权内地质资源量 根据《内蒙古自治区东胜煤田呼吉尔特矿区母杜柴登井田煤炭资源储量核实报告》井田勘查范围约为51.01km2，井田内共获得煤炭总资源量971.71Mt，其中探明的内蕴经济资源量（331）221.12Mt，控制的内蕴经济资源量（332）334.87Mt，推断的内蕴经济资源量（333）415.72Mt。 2. 探矿权外井田内的地质资源量 井田内东南边界有8.65km2面积在勘查区以外，《内蒙古自治区东胜煤田呼吉尔特矿区母杜柴登井田煤炭资源储量核实报告》没有包括这部分资源量，本次设计按地质勘探规范规定的资源量计算原则，对井田内、勘查区外的8.65km2范围资源量进行了估算，共获得资源量为144.65Mt左右。各可采煤层资源/储量汇总详见表3-1-3。 表3-1-3 矿井各可采煤层资源/储量汇总表 单位：Mt 类别 煤层 赋煤 标高 （m） 探明的 资源量 (331) 控制的 资源量 (332) 推断的 资源量 (333) 探矿权外推 断的资源量 (333) 333 合计 地质资源量 （331+332+333） 2-2中 598～710 28.63 22.11 29.97 13.71 43.68 94.42 3-1 560～660 68.89 125.62 130.55 55.23 185.78 380.29 4-1 510～620 57.76 93.22 93.84 41.59 135.43 286.41 4-2中 470～590 23.05 16.55 35.35 12.73 48.08 87.68 5-1 440～550 — 20.49 37.65 9.88 47.53 68.02 5-2 420～530 30.65 15.50 29.82 29.82 75.97 6-2上 410～510 — 32.58 11.80 11.80 44.38 6-2中 400～500 12.14 8.80 46.74 11.50 58.24 79.19 合计 400～710 221.12 334.87 415.72 144.65 560.37 1116.36 (二) 矿井资源／储量评价和分类 本勘探报告对区内煤层的资源储量类型进行了划分，基本上分了3类，即331、332、333。 探明的内蕴经济资源量（331）：勘探程度已达到了勘探工作程度要求，但未做可行性研究，仅做了概略研究，经济意义介于经济与次边际经济的范围内，网度500×500m。控制的内蕴经济资源量（332）：未作可行性研究或与预可行性研究，仅做了概略研究，经济意义介于经济的与次边际经济的范围内，估算的资源量可信度较高，可行性评价可信度低。该类型资源储量位于各煤层1000×1000m网度控制的地段。 推断的内蕴经济资源量（333）：仅做了概略研究，经济意义介于经济的至次边际经济的范围内，资源量可信度低，可行性评价可信度低，该类型资源储量位于各煤层大于1000×1000网度的控制区。 (三) 储量分析 根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005），工业资源/储量为地质资源量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b，边际经济的基础储量2M11和2M22。 根据《煤、泥炭地质勘查规范》中关于次边际经济资源量是指“可行性研究表明，在确定当时开采是不经济的或技术上不经济的，必须大幅度提高矿产品价格或大幅度降低成本后，才能变成经济的”。本井田可采煤层为低灰、低硫、高发热量的不粘煤及弱粘结煤，是良好的民用、动力及化工用煤。主采的3-1及4-1煤层资源/储量约占全井田的58.6%，平均厚度分别为4.75、3.75m，且赋存稳定，全区发育，而3-1上部的2-2中及4-1煤下部的4-2中、5-1、5-2、6-2上、6-2中煤经过与3-1、4-1主采煤层合理配采也可以取得较好的经济效益。故设计将地质报告提供的331、332资源量全部列为经济的基础储量111b和122b。矿井资源/储量分析见表3-1-4。 (四) 工业资源/储量 根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005），工业资源/储量为地质资源量中探明的资源量331、控制的资源量332和推断的资源量333的大部分，即： 矿井工业资源/储量=111b+112b+2M22+333K K——可信度系数，一般取0.7～0.9，本设计根据勘探程度及煤层赋存状况，考虑局部可采的煤层（2-2中、4-2中、5-1、5-2、6-2上、6-2中等）可采区域不规划，存在孤岛块段，设计取0.8。 表3-1-4 矿井资源/储量分析表 单位：Mt 类别 煤层号 资 源 量 合计 331 332 333 111b 2M11 2S11 小计 122b 2M22 2S22 小计 2-2中 28.63 28.63 22.11 22.11 43.68 94.42 3-1 68.89 68.89 125.62 125.62 185.78 380.29 4-1 57.76 57.76 93.22 93.22 135.43 286.41 4-2中 23.05 23.05 16.55 16.55 48.08 87.68 5-1 — — 20.49 20.49 47.53 68.02 5-2 30.65 30.65 15.50 15.50 29.82 75.97 6-2上 — — 32.58 32.58 11.80 44.38 6-2中 12.14 12.14 8.80 8.80 58.24 79.19 总 计 221.12 221.12 334.87 334.87 560.37 1116.36 矿井工业资源/储量=111b+112b+2M22+333K=1004.29Mt 矿井工业资源/储量详见表3-1-5。 表2-1-5 井田分煤层工业资源/储量统计表 单位：Mt 类别 煤层号 工 业 储 量 合计 331 332 333 111b 2M11 2S11 小计 122b 2M22 2S22 小计 2-2中 28.63 28.63 22.11 22.11 34.94 85.68 3-1 68.89 68.89 125.62 125.62 148.62 343.13 4-1 57.76 57.76 93.22 93.22 108.34 259.32 4-2中 23.05 23.05 16.55 16.55 38.46 78.06 5-1 — — 20.49 20.49 38.02 58.51 5-2 30.65 30.65 15.50 15.50 23.86 70.01 6-2上 — — 32.58 32.58 9.44 42.02 6-2中 12.14 12.14 8.80 8.80 46.62 67.56 总 计 221.12 221.12 334.87 334.87 448.30 1004.29 (五) 设计资源/储量 矿井设计资源/储量＝矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物等永久保护煤柱损失量后的资源/储量。 矿井工业资源/储量为1004.29Mt，本井田内的永久煤柱损失包括井田西部边界的矿区铁路煤柱及井田边界煤柱。井田境界煤柱宽度取20m，境界煤柱总量为5.90Mt。铁路煤柱宽度暂按照井田内400m，铁路煤柱总量为56.96Mt。井田内村庄较分散，各村庄人数少，故均按搬迁考虑，不留设保护煤柱。 根据地质报告中井田地质地形图中提供内容，井田东北边界处有华北第一采气厂，其采气井已进入井田内，分布在井田的东北部，地质报告中未提供井孔准确位置、深度及服务年限等资料。本次设计依据伊化矿业公司提供的本井田内各油气钻孔地理坐标，将油气井覆存范围在其服务年限内暂按留设煤柱考虑，待油气井资料落实后或油气井报废后，再研究该部分资源是否开采及开采方式，该部分资源暂按计入矿井资源/储量考虑。 经计算，本矿井永久煤柱量为62.86Mt，设计资源/储量为941.42Mt。 (六) 设计可采储量 矿井设计可采储量=[矿井设计资源/储量-工业场地、主要井巷煤柱]×盘区回采率。 井筒及工业场地煤柱按Ⅱ级保护级别维护，场地周围保护带宽度取15m，移动角参考类似矿区选取，表土层移动角取φ=45°、基岩层移动角取δ=65°计算保护煤柱范围，煤柱量共29.92Mt。 大巷煤柱按照大巷间距50m，大巷两侧100m，煤柱量共11.93Mt。 盘区回采率：3-1煤层盘区回采率取75%，2-2中、4-1、4-2、5-1、5-2、6-2上、6-2中煤层盘区回采率取80%。 经计算，矿井设计可采储量为704.51Mt，详见表3-1-6。 三、安全煤柱的留设 (一) 井田境界煤柱留设 井田境界煤柱一侧留20m。 表3-1-6 矿井设计可采储量汇总表 单位：Mt 序 号 煤层 矿井工业 资源/储量 永久煤柱损失 矿井 设计 资源 /储量 设计保护煤柱 开采 损失 设计 可采 资源 /储量 井田境界 铁路 合计 工业场地 主要井巷 合计 1 2-2中 85.68 0.74 0.70 1.44 84.24 1.71 1.28 2.99 16.25 65.00 2 3-1 343.13 1.43 25.47 26.9 316.23 9.66 3.67 13.33 75.73 227.18 3 4-1 259.32 1.29 16.37 17.66 241.66 8.74 2.88 11.62 46.01 184.04 4 4-2中 78.06 0.43 3.89 4.32 73.74 2.48 0.91 3.39 14.07 56.28 5 5-1 58.51 0.54 2.57 3.11 55.40 1.60 0.63 2.23 10.63 42.54 5-2 70.01 0.61 2.81 3.42 66.59 1.96 0.85 2.81 12.76 51.02 6 6-2上 42.02 0.46 1.98 2.44 39.58 1.06 0.82 1.88 7.54 30.16 6-2中 67.56 0.40 3.17 3.57 63.96 2.71 0.89 3.6 12.07 48.29 合计 1004.29 5.90 56.96 62.86 941.42 29.92 11.93 41.85 195.06 704.51 (二) 地面建（构）筑物煤柱留设 1．地面村庄 井田内村庄较分散，各村庄人数少，故均按搬迁考虑，不留设保护煤柱。 2．地面油气井 根据地质报告中井田地质地形图中提供内容，井田东北边界处有华北第一采气厂，其采气井已进入井田内，分布在井田的东北部，地质报告中未提供井孔准确位置、深度及服务年限等资料。本次设计依据伊化矿业公司提供的本井田内各油气钻孔地理坐标，将该气井开采范围在气井服务年限内暂按留设安全煤柱处理，同时在油气井范围与首采的201盘区之间留1km的安全煤柱。但是该部分资源在气井报废以后是否开采或如何开采，将来需要做专研究，并采取严格的安全措施，保证矿井安全开采该部分资源。 业主需进一步核实井田内天然气井、天然气管线的位置及气井井下开采范围，并将获取的详细资料提供给设计单位，以便对天然气井留设准确的安全煤柱，保证煤矿开采及不受天然气井开采的威胁。业主应尽快与气田公司联系沟通，签订资源开采安全避让。 3．公路及铁路 本井田内无高等级公路、铁路。井田西侧矿区铁路由于尚未建成，现阶段尚未拿到铁路相关参数，本次仅按照井田境界内留设400m宽煤柱，待该铁路建成后，重新核算。矿井铁路专用线在本井田内部分本次不计入永久煤柱，初期铁路专用线两侧各按照300留设一个工作面长度，待后期开采。进场公路亦不留设煤柱。 4．井筒及工业场地 根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-94）第8.1.2之规定，工业场地及矿区铁路按Ⅱ级保护级别维护，场地周围护带宽度取15m，移动角参考类似矿区选取，表土层移动角取φ=45°、基岩层移动角取δ=65°计算保护煤柱范围。移动角生产中可根据实际观测进行调整。 由于各井筒深度大于400m，按“边界法”留设煤柱。 (三) 盘区境界煤柱留设 盘区境界煤柱两侧各留10m。 (四) 主要大巷煤柱留设 主要大巷之间及大巷两侧的煤柱为100m。 (五) 存在问题 由于井田东南部8.65km2未取得探矿权，提请业主尽快办理未取得矿业权范围的相关手续，并补充勘探，同时矿井的勘探程度偏低，建议业主进行进一步的补充勘探工作。 第二节 设计生产能力与服务年限 一、矿井工作制度 设计矿井年工作日为330d，井下每天4班作业，日净提升时间16h。 二、矿井设计生产能力 矿井生产能力确定的合理与否，对保证矿井能否迅速投产、达产和尽早发挥投资效益至关重要。而矿井设计生产能力问题又是一个与井田地质构造、水文地质条件、煤炭资源量及煤质、煤层赋存条件及建井条件、采煤机械化装备水平及市场需求等诸多因素有关的综合问题。 可供本矿井选择的生产规模有6.0Mt/a、7.0Mt/a和8.0Mt/a，现结合本井田的具体条件对矿井生产能力从如下几个方面进行论证，以确定合理的矿井生产规模。 1．储量 地质报告中的矿井地质资源储量为971.71Mt，井田东南部及南部无探矿权区域的预测储量预计为144.65Mt，经计算矿井设计可采储量为704.51Mt，由于本矿井的勘探程度偏低，储量备用系数取1.5，矿井生产能力6.0Mt/a、7.0Mt/a和8.0Mt/a，服务年限分别为78.2a、67.1和58.7a。与《煤炭工业矿井设计规范》规定矿井服务年限要求相比，7.0Mt/a和8.0Mt/a服务年限偏短，而6.0Mt/a服务年限符合《煤炭工业矿井设计规范》规定。 2．煤层赋存条件 井田煤层埋藏较深，从井田内各煤层倾角和厚度看，适宜大规模机械化开采。本井田可采煤层8层，2-2中煤层可采厚度0.80～3.85m，平均1.88m；3-1煤层可采厚度2.85～6.73m，平均4.75m；4-1煤层3.25～4.41m，平均3.75m；4-2中煤层可采厚度0.85～2.02m，平均1.36m；5-1煤层可采厚度0.80～2.21m，平均1.41m；5-2煤层可采厚度0.89～2.63m，平均1.72m；6-2上煤层可采厚度0.80～2.48m，平均1.31m；6-2中煤层可采厚度0.80～2.26m，平均1.23m。两个主采煤层3-1煤层和4-1煤层赋存稳定，全区发育，基本无夹矸，两个主采煤层工业资源/储量572.40Mt，约占全井田的58.6%，适合大采高综合机械化开采；从国内外生产实践来看，可采厚度4～5m的煤层，采用大采高综合机械化设备，其产能达到最佳。按照配备国产大采高设备3-1煤、4-1煤工作面单产能力均可达到4.00Mt/a。除主采煤层外，其余煤层较薄，主采煤层3-1煤之上（顶部）为2-2中煤层，与3-1煤有压茬关系；主采煤层4-1煤之下有五个较薄煤层，即4-2中煤、5-1煤、5-2煤、6-2上煤及6-2中煤，均为全区大部可采，适合普通综采设备的开采。根据我国薄～中厚煤层生产实践，工作面的生产能力均达到1.00～2.00Mt/a。从煤层开采条件和厚薄搭配开采关系来看，矿井适宜配备两个工作面同时开采，配备两个综采工作面达到6.0Mt/a的生产能力较合理。 3．开采技术条件 井田内可采煤层顶、底板多属软弱、半坚硬的层状岩类，稳定性较好，各个煤层瓦斯含量较低，对于建设大型现代化矿井有利。虽然井田内各煤尘均具有爆炸性危险，且易自燃，但是现在防治煤层自燃及煤尘爆炸的措施较多，加上严格的和生产管理，煤层自燃及煤尘爆炸已经不再是制约矿井生成能力的主要因素。井田水文地质勘探类型为二类一型，即以裂隙含水层充水为主，孔隙潜水充水为辅的水文地质条件较简单的井田。井田内断裂构造不发育，对矿井建设影响不大。井田内未发现岩浆岩。本井田开采技术条件较为优越。 4．工作面接续 矿井前期主要开采北部盘区的3-1及2-2中煤层，工作面接续原则为初期在井田中部靠近井底的北翼重叠布置2-2中煤工作面和3-1煤工作面，两个工作面错开1km的压茬距离，2-2中煤推进速度快，3-1煤随之解放。两个工作面经过合理布置配采，在达到生产能力6.0Mt/a的情况下，能够满足接续要求。 5．外部建设条件 母杜柴登井田位于呼吉尔特矿区中部， 随着鄂尔多斯市煤炭资源的有序开发，以东胜区为交通枢纽和中心的铁路网建设已经逐步形成。规划的伊乌地方铁路在井田北部通过，总体规划的矿区铁路就在伊乌铁路的察汗淖站和图克站接轨。目前矿区内新恩铁路正在准备建设中，该铁路在本井田北部通过，伊化矿业公司已经获准在新恩铁路大牛地站接轨，除此之外，随着乌审旗地方经济的不断发展，矿区内的电力、通讯等基础设施已初具规模，都为建设大型矿井提供了便利的外部条件。 6．煤质好，市场竞争力强 井田内煤层多为不粘煤，原煤水份（Mad）一般在2.91～3.63%，原煤灰分6.84～8.82%，全硫（St.d）0.5～1.14%,含磷0.05%以下，原煤发热量（Qgr,d）30.51～31.79MJ/kg。故本井煤层为低水、低灰、低硫、低磷，高～特高值发热量优质动力用煤及化工用煤，适用于火力发电、各种工业锅炉等，也可在建材工业、化学工业中作焙烧材料。在国内也是少有的，其各项煤质指标优于山西侏罗纪烟煤和西北石炭二迭系烟煤，具有很强的市场竞争力。 7．煤炭目标市场稳定 根据乌审旗呼吉尔特矿区煤化工项目规划，矿区煤化工原料煤消耗为41.05Mt/a。本项目的开发主体为伊化矿业公司，根据伊化矿业公司提供的资料，本项目产品煤均供给公司下属的化工公司，作为燃料和原料用煤，目标市场明确。同时在客观条件允许的前提下，还可外运供应沿线电厂。 8．经济效益 矿井生产集中化、大型化是煤矿生产发展的趋势。近几年来，单井生产能力达到6.0Mt/a的高产高效矿井在不同矿区都获得了一定的成功，取得了显著的经济效益，充分显示了特大型矿井的规模效益。本矿井煤层赋存较深，煤层平缓，构造简单，煤质优良，根据本井的条件，参照类似矿井的生产情况，故本矿井计生产能力6.0Mt/a是合理的。 综上所述，根据本矿井煤层开采技术条件，配备1个大采高综采工作面和1个中厚煤层综采工作面达到年产6.0Mt/a是可行的、可靠的。因此，设计推荐矿井设计生产能力为6.0Mt/a。 三、矿井设计服务年限 矿井设计服务年限按下式计算： T=Z/k·A 式中：T—矿井服务年限，a； Z—矿井设计可采储量，Mt； k—储量备用系数，取1.5； A—矿井设计生产能力，Mt/a。 T=704.51÷(1.5×6.0)=78.2a 井田可采储量704.51Mt，按矿井6.0Mt/a的规模，考虑矿井仅首采区勘探程度较高外，其它区域勘探程度较低，煤层赋存变化情况及构造分布等情况控制程度差，故本设计储量备用系数取1.5，矿井服务年限78.2a。符合《煤矿工业矿井设计规范》大型矿井设计服务年限70a以上的要求。 母杜柴登矿井潜在后备区90.1km2范围的预测资源量为1481.32Mt，为矿井增产及延长服务年限提供了条件。因此，建议业主积极开展工作，尽快办理潜在后备区探矿权和采矿权等相关手续。 4―8 中煤西安设计工程有限责任公司 3―8