麦垛山煤矿矿井控制测量方案设计方案

麦垛山煤矿矿井控制测量方案设计方案

1.麦垛山煤矿概况

1.1.地理与人文概况

麦垛山井田位于宁夏回族自治区中东部地区，行政区划隶属灵武市宁东镇和马家滩镇管辖。该矿区交通十分便利，临近307国道、银青高速公路，距银川市约82Km，灵武市以东约70Km。井田内地形为低缓丘陵，区内地势较为平坦。麦垛山矿井是宁东能源化工基地开发建设的主要供煤矿井。麦垛山矿井是宁东能源化工基地规划的大型矿井之一，其产品用户主要为宁东能源化工基地的坑口点厂，煤机二甲醚和煤炭间接液化项目。

1.2.矿井设计概况

1.2.1.煤矿全称与归属

垛山煤矿隶属神华宁夏煤业集团有限责任公司，由中煤国际工程集团北京华宇工程公司设计。

1.2.2.井田位置与范围

位于宁夏回族自治区灵武市马家滩镇境内，鸳鸯湖矿区南端，井田北以杨家窖正断面（麦垛山断层）为界，南以第32勘探线（地震M12线）为界；西以于家梁断层为界，东以红柳井田西部边界（重合）为界，整个井田呈北西~南东条带状展开，井田南北长约14Km，东西宽约4.5Km，井田面积约65Km2。

1.2.3.生产能力、服务年限

根据井田煤层赋存情况及开采条件，设计确定矿井生产能力为8.00Mt/a，矿井服务年限为102a。

1.3.矿井工程概况

1.3.1.矿井开拓布置与运输方式

矿井开拓布置与运输方式见表1-1

表1-1 矿井开拓布置与运输方式

图1-1 麦垛山（投产时）主要矿井主要示意图

1.3.

2. 开采条件

麦垛山矿井储量丰富，

但开采煤层数量大20层之多，且煤层厚度及倾角变化均较大。井田内除2号、6号、28号煤层厚度局部厚度变化较大外，其余开采煤层厚度均较小，大部分为局部或大部分可采煤层。煤层厚度及倾角变化以及压茬影响对于工作面布置均产生不利影响。煤层厚度主要影响单位时间内采煤机的割煤能力。煤层倾角主要影响采煤机的割煤速度及工作液压支架的稳定性，影像设备性能的充分发挥。 1.3.3. 井口位置

设计确定矿井主副井分场地布置，主井井口位于20勘探线井田边界附近、磁~马公路以东处，副井场地位于井田南部F10断层以西于家梁周家沟背斜2005钻孔附近。麦垛山煤矿副立井、风井及工业广场分布如图1-2。

图1-2 麦垛山煤矿副立井、风井及工业广场平面图

1.3.4.井筒施工方法

为了加快矿建进度，缩短建井工期，采取地面预注浆与井筒施工平行作业的方法。副井地面预注浆于2008年10月2日结束。井筒于2008年10月26日开挖，采用普通凿井法施工，成井250m，在2008年10月24日伞钻凿眼法时，用伞钻探出涌水，涌水量达到21m3/h。副立井在采用工作面预注浆方案效果不理想的情况下，决定由宁夏回族自治区煤田地质局采用井筒外降水方法保证井筒施工通过第二含水层段，经过几个月的降水施工效果仍不理想，神华宁煤集团公司决定停止井外降疏水施工，采用冻结方案。2009年9月28日，神华宁煤集团及麦垛山煤矿筹建处相关领导召开会议，对华宇公司提交的麦垛山煤矿副立井冻结方案进行了专题研究并确定了此方案，其冻结深度为-250.000m~-482.000m（相对标高），共232m，井底标高为-580。根据井田煤层赋存情况及开采条件，设计全井田一个水平开拓，开拓水平标高+868m，在11采区设+1013m辅助水平。矿井开拓方式为主斜井、副立井开拓。主斜井采用带式输送机运输煤炭，副立井装备多生摩擦提升机担负矿井人员、设备、材料及矸石的提升任务；井下主运输为条带输送机，辅助运输为无轨胶轮车；矿井通风方式为分区抽出式。（矿井开拓布置与运输方式、开采条件、井口位置、井筒施工方法等）

1.4.矿井地质概况

1.4.1.地层分布与特征

副立井井筒检查孔附近未见基岩出露，被广泛的第四季风积砂、黄土和古近系的

浅红色粘土所覆盖。据检查孔揭露的基岩地层由侏罗系中统延安组、直罗组。井筒施工过程揭露各地层由老至新简述如下：

1.4.1.1.侏罗系中统延安组（J2y）

为一套内陆湖三角洲沉积，是井田的含煤层底层。副立井检查孔揭露厚度247.06m。岩性为灰、灰白色中。粗粒长石石英砂岩、细部砂岩；灰度、灰黑色粉砂岩、泥岩及煤等组成。

1.4.1.

2.侏罗系中统直罗组（J2z）

为一套干旱、半干旱气候条件下的河流-湖泊相沉积。副立井检查孔揭露厚度338.40m。其岩性上部主要为灰白、浅灰、灰绿、灰色的细粒砂岩，灰色、褐色粉砂岩，夹粗、中粒砂岩。中下部以厚层状的灰白、黄褐或浅红色含砾粗粒石英长石砂岩（七里镇砂岩）为主，与其下含煤地层假整合接触。

1.4.1.3.古近系（E）

副立井检查孔揭露厚度45.40m，其岩性主要由浅紫红色粉质粘土及粘土组成，底部为砾岩层。不整合于下伏各地层之上。

1.4.1.4.第四系（Q）

为冲、洪积的黄沙土，底部见钙化结核，顶部为现代沉积的风成沙丘和黄土层，覆盖在各地层之上，后3.00m。

1.4.

2.工程地质特征

第四系、古今系地层岩性以粘土为主，根据实验室检测结果均为高液限土体，抗风能力较差，吸水后具有较强膨胀能力，为不良工程土地。侏系直罗组、延安组地层岩性以粉砂岩和砂岩为主，检测结果岩石饱和和抗压强度远小于自然状态或干燥状态下的抗压强度，软化系数普遍小于0.75，为易软化的岩石，工程地质条件较差。在井筒掘进中，要采取可靠措施防止不良工程岩土体给井筒造成伤害。

1.4.3.可采煤层与厚度

麦垛山井田地处华北地台、鄂尔多斯盆地西缘折皱冲断带的南北逆冲构造带，断裂、褶曲构造非常发育。井田内含煤地层为延安组，含煤地层平均厚度358.25m，含

煤层30层，平均总厚27.4m，含煤系数为7.65%。其中编号煤层22层，全区可采煤层2层、大部分可采煤层11层、局部可采煤层7层。不可采煤层2层。可采煤层平均总厚24.6m，可采含煤系数6.78%。其中，主采的2煤可采厚度0.87~7.84m，平均2.88m，6煤可采厚度0.8~7.59m，平均2.63m，全井田共获得资源量1979.27Mt，可采储量1138.86Mt。

（地层分布与特征、工程地质特征、可采煤层与厚度、水文地质等）

1.5.矿井主要经济技术指标

1.5.1.设计生产能力

投产时4.00Mt/a，达产时8.00Mt/a，矿井工作制度按每年330天，每天16小时。

1.5.

2.井巷工程量

全矿井移交总工程公司量81714m，其中岩巷19836m，半煤岩巷44436m，煤巷17415m，万吨掘进率102.1m。投产时总工程量55578m，其中巷11142m，煤岩巷44436m。

达产时新增工程量26136m，其中岩巷8721m，煤巷17415m。

1.5.3.地面建筑

麦垛山矿井地面工业建筑总面积为24710m2，总建筑体积为227338m3。麦垛山矿井行政公共总建筑面积41499m2，总建筑体积为199779m3，其中联合建筑7916m2、食堂5200m2、行政办公楼5383m2、倒班楼23000m2。

1.5.4.矿井在籍人员

1294人，其中投产时1048人，达产时新增246人。采用“四、六”作业制，每天三班作业，一班准备。

1.5.5.矿井全员效率

投产时17.22t/工，达产时27.67t/工。

2.测区已有测绘资料及成果利用

2.1.对测区已有测绘资料的分析

表2-1 已有测绘资料的整理

收集矿区内各种已有的测绘资料，包括地形图、交通图、基本矿图、专门矿图、日常生产用图和生产交换图以及基础控制成果（成果表、点之记、网图、技术总结）及鉴定结论等，以级与甲方沟通后甲方提出的其他要求。

2.2.对测区已有测绘资料的利用

2.2.1.平面控制资料

为了使矿区坐标系统的一致性，选用国家B级GPS，这两个控制点A1，A2，A3，A4都是矿区首级平面控制测量的起算点。

2.2.2.高程控制资料

为使矿区高程系统相一致，故矿区首级水准控制网的高程系统选择1985黄海高程系，并且两个二等水准点SZ1，SZ2。

3.测绘基准与执行规范

3.1.测绘基准与测绘系统

一个矿区应采用统一的坐标和高程系统。为了便于成果、成图的相互利用，采用国家3°带高斯平面坐标系统。在特殊情况下，可采用任意中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。平面坐标系采用1954北京坐标系按3°分带，横坐标加500Km。

矿区高程尽可能采用1985国家高程基准，当无此条件时，方可采用假定高程系统。

3.2.执行的测量规范

1)中华人民共和国能源部制定，《煤矿测量规程》，煤炭工业出版社，1989年；

2)中国统配煤矿总公司生产局，《煤矿测量手册》，煤炭工业出版社，1990年；

3)中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统（GPS）测量规范》GBT 18314-2001；

4)中华人民共和国测绘行业标准《国家三、四等水准测量规范》GB 12898-91

3.3.设计依据

1)张国良主编. 矿山测量学.中国矿业大学出版社，2008

2)徐绍铨主编.GPS测量原理及应用，武汉大学出版社，2008

3)魏二虎，黄劲松主编.GPS测量操作与数据处理，武汉大学出版社，2004

4)胡振琪主编.应用工程测量，煤工业出版社，2008

4.生产限差的确定及等级、精度要求

4.1.生产限差的确定

4.1.1.按一般采矿工程对测量工作的要求确定

一般采矿工程对测量工作的要求主要表现在利用矿图来解决采矿技术问题，为满足基本矿图的精度要求，一般采用±3.0m作为生产限差，即基本矿图上最弱点相对于矿井近井点或井下导线起始点而言的点位极限误差值为±3.0m。此限差值中包括有测量、绘图和用图的误差，若去掉后两项，测量允许误差（对1：2000矿图而）为±2.75m左右。

4.1.2.按测图与绘、用图精度相匹配的原则确定

绘、用图的极限误差一般取±0.8mm（图上）。若矿图的比例尺为1：2000时，即为±1.6m，此误差值仅指测量误差，不含绘、用图误差。

4.1.3.按井巷贯通的限差确定

平面上中线的允许编差取±0.3~0.5m。高程的允许偏差为±0.2m，此误差值仅指测量误差。

4.1.4.按由地面向井下指定地点打垂直钻孔的要求确定

当孔深小于100m时，可取1．4m作为生产限差。

4.2.等级、精度要求

4.2.1.矿区首级平面控制网

根据《煤矿测量规范》对矿区地面平面控制测量的规定（下同），矿区首级平面控制网必须考虑矿区远景发展的需要。一般在国家一、二等平面控制网基础上布设，其等级应依矿区走向长度，参照表4-1选定。

表4-1 首级控制网等级规格

在满足当前生产建设的前提下，加密网可以采用越级加密控制网的方法。

4.2.2.导线测量水平角观测要求

导线测量水平角观测的技术要求应符合表4-2规定。

表4-2 导线测量水平角观测要求

4.2.3.光电测距导线的布设标准

表4-3 光电测距导线的布设标准

4.2.4.矿区地面高程首级控制网

矿区地面高程首级控制网，一般应采用水准测量方法建立，其布设范围和等级选择，应符合表4-4的规定。

表4-4 矿区地面高程首级控制水准测量布设范围和等级选择

5.矿井联系测量

5.1.矿井联系测量目的与任务

将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量。将地面平面坐标系统传递到井下的测量称平面联系测量，简称定向。将地面高程系统传递到井下的测量称高程联系测量，简称导入高程。

矿井联系测量的目的是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。其必要性在于：

1)需要确定地面建筑物、铁路和河湖等与井下采矿巷道之间的相对位置关系；

2)需要确定相邻矿井的各巷道间及巷道与老塘(采空区)间的相互关系，正确地

划定两相邻矿井间的隔离矿柱；

3)为解决很多重大工程问题，如井筒的贯通或相邻矿井间各种巷道的贯通，以

及由地面向井下指定地点开凿小井或打钻孔等等。

联系测量的任务在于确定：

1)井下经纬仪导线起算边的坐标方位角；

2)井下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y；

3)井下水准基点的高程H。

联系测量的主要精度要求见表5-1：

表5-1 联系测量的主要精度指标

5.2.矿井定向测量

5.2.1.两井几何定向

主要由于井筒直径的限制，一井定向误差相对较大。当矿区有两个立井，且两井之间在定向水平上有巷道相通并能进行测量时，就要采用两井定向，见示意图见5-1。在主副井两井筒各挂一根垂球线，此两垂球线在井上、井下的坐标方位角保持不变，通过从近井点Ⅰ至主副井的地面测量确定此两垂球线的坐标，并计算其连线的坐标方位角后，再在井下巷道中，用经纬仪导线对两垂球线进行联测，取一假定坐标系来确定井下两垂球线的假定方位角，然后将其与地面上确定的坐标方位角相比较，其差值便是井下假定坐标系统和地面坐标系统的方位差，这样便可确定井下导线在地面坐标系统的坐标方位角。