国能榆林能源有限责任公司郭家湾煤矿北部区开采可行性研究报告

完成单位：国能鄂尔多斯市工程设计有限公司

第一节 项目概况

一、项目名称、隶属关系及所在位置

1、项目名称

国能榆林能源有限责任公司郭家湾煤矿北部区开采可行性研究项目。

2、隶属关系

郭家湾煤矿隶属于国能榆林能源有限责任公司。国能榆林能源公司是由中国神华能源股份公司控股、陕煤化集团府谷能源投资公司参股，共同出资组建的一家以煤炭生产、加工、销售等为主要业务的综合能源企业。

二、建设单位概况

郭家湾井田位于陕西省府谷县西北端，行政区划隶属府谷县大昌汗乡管辖。井田范围内各煤层资源储量为 1198.24Mt。

矿井设计生产能力 8.0Mt/a，设计服务总年限为71.2a。

井田采用斜井开拓，工业场地布置在悖牛川石岩塔村附近的郭家湾工业园区内，场地标高+1083m 左右｡矿井投产时布置三条井筒,其中主斜井和副斜井布置在工业场地内，回风立井布置在大昌汗沟与前五当沟交汇处的回风立井工业场地内。矿井设计采用单水平开拓，主水平设在三煤组的5－1 号煤层中，分别在一、二煤组的 4-2 上-2 和 4－3 煤层设置辅助水平。

矿井采用中央分列式通风方式，主提升采用带式输送机提升，辅助提升采用无轨胶轮车提升。

三、项目建设的必要性

目前郭家湾煤矿采掘活动分布在井田 F3 断层以南区域，根据矿井生产接续计划，2030 年之后郭家湾煤矿南部区域一盘区已开采完毕，二盘区仅剩余 5-2 煤可稳定回采，三盘区下部煤层被越界开采，使得其资源量减少，同时影响其上部煤层的开采，是否具备回采条件尚存不确定性，南部区范围内已再无其他可采资源。因此为保证正常生产接续，矿井稳产达产，尽快进入北部区开采已迫在眉睫。

四、主要技术特征

1、设计生产能力及服务年限

郭家湾煤矿北部区是指 F3 断 层 以 北 的 全部井田区域。东西长8.4-11.7km，南北长 5.9-9.0km，面积 85.15km2。北部区内可采煤层共有7 层，由上到下为 4-2 上 -1、4-2 上 -2、4-3、4-4、5-1 上 、5-1、5-2 煤层。设计开采储量为 472.93Mt。

北部区设计生产能力为 8.00Mt/a，服务年限为42.2a。

2、开拓与开采

（1）工业场地位置

开采北部区时，在后五当沟北部、钻孔 Xm65 与Y8-8 之间新建北部区工业场地。在场地内布置二号副斜井、进风立井和二号回风立井，负责北部区进风任务和附近区域的回风任务。

（2）水平划分

北部区内将7层煤划分为三个煤组，4-2上 -1、4-2上 -2号煤层为一煤组，4-3、4-4号煤层为二煤组，5－ 1上 、5-1、5-2号煤层为三煤组。矿井采用单水平开拓，主水平设在三煤组的 5-1 煤层。

（3）开拓布置北翼大巷穿越 F3 断层时为南北向布置，向北在三盘区4-3 煤中掘进，接近 F3 断层后下坡进入 5-2 煤底板 10m 以下稳定岩层中（穿层时需对采空区注浆加固），通过 5-2 煤采空区后上坡进入 5-2 煤中，向北延伸至北部区工业场地下方附近，与井筒相连通。

而后北翼大巷由5-2 煤进入5-1 煤，并- 3 -沿 5-1 煤转向东北掘至规划的三号风井场地附近。

（4）盘区巷道布置方案

矿井北部区域的煤层多为大部可采，煤层赋存范围相差较大。部分煤层被地面沟谷和采场侵蚀严重，对开采巷道布置影响较大，且不同煤组的煤层受影响程度相差较大，因此设计根据煤层分组划分盘区。

一煤组：包括 4-2 上 -1、4-2 上 -2 两层煤。煤层赋存区域被地面沟谷和采场侵蚀为四块。后五当沟、原大利渠煤矿北部和西沟西部范围划为五盘区，后五当沟和原大利渠煤矿南部划为四盘区；西沟和郝家沟北部划为六盘区，郝家沟和汤坝川东部为七盘区。

4-2 上-1、4-2 上-2煤为近距离开采煤层，采用联合布置方式。利用4-3 煤北翼系统开采。4-3 煤北翼大巷从 F3 断层向北布置，延伸至北部区工业场地北部约 1300m。4-2 上煤在该处通过煤仓和进、回风立眼（安装封闭梯子间）与 4-3 煤北翼大巷连接。通过 4-2 上煤集中辅运大巷与二号副斜井连接。在端头处开口向西布置 4-2 上 煤五盘区巷道，向东北沿元壕含水区东部边界布置4-2 上 煤北翼大巷，与 4-3 煤北翼大巷上下重叠布置。大巷两翼布置综采工作面，开采五盘区 4-2 上-1、4-2 上-2煤。在 4-2 上 煤北翼大巷东北端头处向东北方向布置4-2 上 煤六盘区巷道，开采六盘区，利用规划的三号回风立井回风。在四盘区与4-3 煤北翼大巷重叠布置 4-2上煤四盘区巷道，利用 4-3 煤北翼系统开采。七盘区4-2 上-1、4-2 上-2 煤利用 4-3 煤东翼系统开采，沿煤层露头线和地面采场边界布置4-2 上 煤七盘区巷道，利用规划的四号回风立井回风。

二煤组：包括 4-3、4-4 两层煤。以北部区工业场地和汤坝川北部4-3 煤薄基岩区域界限为界，北部为九盘区；南部为八、十盘区，汤坝川西部为八盘区，东部为十盘区。

4-3 煤北翼大巷从 F3 断层向北布置，与 5-2 煤北翼大巷重叠，延伸至北部区工业场地北部约 1300m。而后向东北延伸至井田境界22 点附近，位于 5-1 煤北翼大巷西北约 730-1100m 处，与 4-2 上 煤北翼大巷重叠布置。4-3 煤北翼大巷两翼布置工作面进行回采。沿汤坝川东部布置 4-3 煤东翼大巷，开采十盘区的4-3 和4-4 煤。通过辅运上山和煤仓与沿 F8 断层布置的 5-2 煤东翼集中主、辅运大巷相连接，构建主、辅运系统，利用规划的四号回风立井回风。

三煤组：包括 5-1 上、5-1、5-2 三层煤。以 5-2 煤东翼集中主、辅运大巷（平行 F8 断层）为界，南部至 F3 断层和井田境界划为十一盘区，北部为十二盘区。

5-1 上、5-1、5-2 三层煤共同赋存区域采用联合布置，均利用5-1 煤北翼大巷进行回采。综采工作面沿大巷两翼布置。在 5-1 煤北翼大巷东北端头处开口向正东布置5-1 煤六盘区巷道，开采东北部的 5-1、5-2 煤以及南部的 5-2 煤。

3、矿井通风与安全

北部区开采时矿井采用的通风方式为分区式，通风方法为抽出式，矿井共有六个井筒，其中主斜井、副斜井、二号副斜井、进风立井进风，回风立井、二号回风立井承担整个矿井的回风任务。矿井五盘区开采时，二号回风立井负责其回风任务。

二号回风立井通风容易时期风量 213m3/s，负压 855.1Pa，等积孔为8.7m2；通风困难时期风量 267m3/s，负压 2412.5Pa，等积孔为 6.5m2。

4、主要设备选型

（1）煤炭主要运输设备

井下采用胶带输送机运煤方式。矿井现有主运输系统由三部带式输送机组成，分别为主斜井带式输送机（主斜井带式输送机与5-1 煤带式输送机合二为一）、5-1 煤中部带式输送机和 5-1 煤二盘区带式输送机。

根据矿井北部区开采布置，首采煤层为五盘区4-2 上-1 煤和4-2 上-2 煤，需布置 4-3 煤北翼带式输送机(一部)、4-3 煤北翼带式输送机(二部)、4-2 上煤北翼带式输送机、4-2 上 煤五盘区带式输送机。

（2）辅助运输设备

目前矿井井下辅助运输采用无轨胶轮车运输，北部区开采时仍采用无轨胶轮车辅助运输方式。

（3）通风设备

二号回风立井通风设备选用 2 台 FCZ№30/1250 型煤矿地面用防爆抽出式轴流通风机，1 台工作、1 台备用，每台风机配套一台1250kW/10kV隔爆变频电动机，额定转速 745r/min，变频范围5～50Hz。

（4）给排水设备

1）给水设备

北部区开采时设计在北部区工业场地正下方附近4-3 煤层中新建4-3 煤加压泵房,作为北部区各煤层工作面的主供水泵房。选用MD155-30×8型供水泵 3 台，一用一备一检修，水泵 Q＝155m3/h，扬程H＝240m，配套185kW/660V 电动机，变频自动化控制。

2）排水设备

设计在北部区工业场地井底新建 5-2 煤中央排水泵房，与现有主斜井井底主排水泵房共同承担矿井排水任务。5-2 煤中央排水泵房负责将北部区涌水全部排至主井工业场地污水处理厂。矿井现有主斜井井底主排水泵房仍负责现有二盘区工作面及附近区域的排水任务。5-2 煤中央排水泵房选用MD280-43×5 矿用耐磨离心式水泵 5 台，2 台工作2 台备用1 台检修，额- 6 -定排水流量 280m3/h，额定排水扬程 215m。4-2 上 煤北翼大巷西南部端头处设置盘区水仓，盘区水仓直接出2 趟φ273 排水管路，通过钻孔静压排水至 5-2 煤中央排水泵房。在 5-2 煤中央排水泵房附近新建一个抗灾排水泵站，负责北部区域工作面的抢险救灾任务。泵站安装 2 台 BQ550-230/6-560/W-S 型矿用潜水泵，功率 560kW，扬程 230m，电压 10kV，额定转速 1486r/min。安装两趟φ325×7 无缝钢管通过钻孔直接排至北部区工业场地。

（5）压缩空气设备

北部区开采时，由矿井现有主井工业场地空压机站负责一、二盘区工作面附近的用风设备及井下人员的应急救灾的供风，并在北部区工业场地新建一座地面压风站，负责五盘区工作面附近的用风设备及井下人员的应急救灾的供风。

北部区工业场地空压机房设置 5 台 M350-2S 型双级螺杆式空气压缩机，每台空气压缩机额定排气量 64.1m³/min，排气压力0.85Mpa，风冷，功率355kW，电压 10kV。

（6）制氮设备

设计在北部区工业场地建设地面固定式注氮站1 个，站内选用3套PSA98-1500 型地面固定变压吸附式制氮装置，2 套工作，1 套备用。注氮装置供气设备选用 3 台 UDT355-10 型两级压缩螺杆空压机（风冷式），2台工作，1 台备用。

5、煤的洗选加工

郭家湾选煤厂建设规模为 10.00Mt/a。本次北部区开采未提升矿井生产能力。目前郭家湾选煤厂工艺流程为：200～13mm 块煤重介浅槽分选13～0mm 末煤不脱泥无压三产品重介旋流分选，采用加压过滤机与快开隔膜压滤机对细煤泥脱水回收。郭家湾选煤厂的洗选工艺比较灵活，矸石系统设备选型富裕系数较大，可以满足矸石增加对选煤厂日常生产的要求。

6、矿井供电

（1）电源情况本次计划在新建的北部区工业场地内建设 35kV 智能变电站一座，以满足郭家湾煤矿北部区开采电力负荷需求。电源取自候家梁 110kV 变电站，新建北部区工业场地35kV 变电站35kV电源采用两回 LGJ-240 双分列导线架空线。

（2）地面供配电本次设计新建北部区工业场地，其内主要负荷有主要通风机、压风机、注氮厂房、注浆站、热泵机组、井下抗灾排水泵房等。各变电所10kV进线电源均取自新建北部区工业场地 35kV 变电站，采用放射式供电。地面配电电压等级采用 10kV、380/220V。

（3）井下供配电本设计共采用 6 回电缆入井，全部由北部区工业场地内35kV 变电站引出，其中 3 回通过电缆钻孔引至 5-2 煤中央变电所；另3 回经由电缆钻孔至 4-3 煤北翼大巷—4-3 至 4-2 上 层间钻孔至 4-2 上 煤盘区变电所。所有入井均采用 MYJV42-10kV 3×300mm2 煤矿用交联聚乙烯绝缘电力电缆。北部区工业场地下方新建 5-2 煤中央变电所，与5-2 煤水泵房配电联合布置，为 5-2 煤中央水泵房、4-3 煤北翼胶带机以及5-2 煤工作面提供电源。在 4-2 上 煤北翼大巷西南部端头处新建盘区变电所，为4-2 上 煤大巷胶带机及五盘区综采、掘进工作面提供电源。另新建 4-3 煤加压泵房配电室和4-3 煤北翼带式输送机配电室。

7、地面运输

矿井在现有工业场地内已建有选煤厂铁路专用线，接轨于包神铁路，原煤洗选后，通过铁路专用线外运。

8、工业场地布置

本次设计的北部区工业场地，位置在后五当沟北部附近，总占地面积约为 214 亩。广场内布置的主要建构筑物有：二号副斜井、进风立井、二号回风立井、35kV 变电站、胶轮车库、备件备品库、门房、水泵房（包括蓄水池）、压风机房、注浆厂房、注氮厂房、供热机房（包括乏风供热配电室）、风机配电室（即通风机房）、井口房、化粪池等。

9、建设工期

矿井北部区完成本次设计投产时的工程需 37 个月，建设准备期3个月，设备联合试运转为 2 个月，投产时建设总工期为42 个月。

10、投资估算与财务评价

郭家湾煤矿北部区开采可行性研究报告投资估算240017.80 万元，其中：矿建工程 67148.13 万元、土建工程 20559.79 万元、安装工程38617.62万元、设备及工器具购置费 76640.71 万元、工程建设其他费13051.47万元、工程预备费 12961.06 万元、建设期贷款利息11039.02 万元。

第二节 咨询服务过程和主要内容

本次咨询服务内容包括自郭家湾煤矿北部区筹建至达到设计生产能力所必需的地面及井下生产系统，和完整的提升、通风、排水、压风、供电、通信、供热采暖、给排水等系统，以及相应的环保、安全、行政及辅助生产系统，同时还包括自筹建到建成所必需的工程建设其他费用、建设期贷款利息等费用。

第三节 工作主要创新和突出特点

1、多方案技术经济比较，选出最合理方案。

设计分别对北部区工业场地场址选择、是否新建二号副斜井、北部区开拓方案、七、十盘区开拓方案、五盘区开采方案、沿空留巷和沿空掘巷分析等进行了方案比较。设计统筹考虑各煤层开拓开采方式，优化巷道布局，使得推荐方案各煤层大巷长度少，顺槽工程量少，综采采出量更多，综采工作面数量少，生产成本更少。

2、4-2 上 -1、4-2 上 -2 煤采用联合布置方式，利用 4-3 煤北翼系统开采。4-3 煤北翼大巷位于北部区工业场地北段既可为 4-2 上 -1、4-2 上 -2 煤开采服务，又可为 4-3 煤开采服务，巷道服务时间长，利用率高，具备良好的经济效益。

3、五盘区 4-2 上 -1、4-2 上 -2 煤层间夹矸小于 1.5m 的区域布置一套厚煤层综采工作面，两层煤使用一个综采工作面合并回采。既可以减少工作面数量和顺槽长度、提高生产效率，也可以避免分层开采采下部煤层时顺槽顶板支护困难的问题。 

第四节 工作效果

1、经济效益方面

经过经济分析计算，该项目税后投资财务内部收益率10.83%，税后投资回收期（含基建期）10.39 年。税后全部投资内部收益率大于行业基准收益率，为矿井持续发展提供了保障。

2、推广应用价值

本次结合矿井实际情况通过技术方案比较，北部区开采方案更加合理。

3、生态保护与节能

设计针对水污染、大气污染、固体废物、噪声、地表沉陷等提出了综合整治措施，确保矿井正常生产过程中满足要求，加强区内自然植被保护与绿化工作，建立绿化保护体系，选择以适合当地气候条件的适地树种。