喜乐庆煤矿开采设计方案

1 喜乐庆煤矿开采设计方案 第一章 矿区概述及井田特征 第一节 矿区概述 喜乐庆煤矿位于盘县南部石桥镇境内，隶属盘县石桥镇管辖。矿区范围：东经 104 32 46 104 33 54，北纬 25 35 55 25 36 31。矿界形状为一多边形，走向长 1762m，倾向宽 795m，面积 矿直线距离盘县红果镇 30南昆铁路鲁番站 8 威箐站 15 县经水塘至响水公路从该矿区内经过，有简易公路与煤矿相通，交通较为方便。详见喜乐庆煤矿交通位置图 矿所在区域属亚热带温 暖湿润气候区，据盘县气象局最近 10 年气象资料，年平均气温 日极端最高气温 33，年平均降雨量 大降雨量为 1800小降雨量为 1000季多集中在 5 9 月，枯季多在 12 月至次年 3 月，年平均相对湿度 78%,年平均日照为 1594 小时左右，年无霜期 273 天左右。区内内气候宜人，冬有凝冻，夏无酷暑，光照充足。喜乐庆煤矿所在区域位于云贵高原向黔中高原过渡的斜坡地带，地处珠江流域南盘江水系。区内地形以中山为主，内部多盆地和缓坡，境内碳酸盐类岩石广泛分布，地 貌如溶丘、洼地、峰丛、溶斗、伏流等分布普遍 ,最低侵蚀基准面： +1565 米左右。灾害性天气主要有春旱、夏旱、夏暴雨、秋绵雨、倒春寒、冰雹、凝冻等。根据中国地震动峰值加速度区划图 (2001)，本区地震动峰值加速度为 震烈度为度。 矿山范围内未发现崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷及地裂缝等地质灾害，工业广场及其周边也未发现潜在的地质灾害，矿山及工业广场遭受现有地质灾害危害的可能性小，地质环境条件较好。 矿山外围地层出露地段山高坡陡，在长期的日晒雨淋作用下，沿岩层节理或裂隙岩层失稳，容 易发生崩塌、错落，致使道路堵塞、建筑物遭受损坏。工业：以采煤、面粉、豆制品加工等家庭式小作坊为主。 农业：区内主要种植玉米、马铃薯、小麦等，经济作物以烤烟、油菜为，次有茶叶主。 牧业：以饲养猪、马、牛为主，少数人家饲养鸡、鸭、鹅等。 2 电力：民用电主要为南方电网供电。 水：区内居民用水主要水源为自然出露泉水、河水、溪沟水等。 建筑材料：区内永宁镇的石灰岩出露，可作建筑材料。 图 乐庆煤矿交通位置图 第二节 井田及其附近的地质特征 一、地层 矿区内出露地层有二叠系上统峨眉山玄武岩组（ 龙潭 组（ 三叠系下统飞仙关组一段（ 三叠系下统飞仙关组二段（ 第四系（ Q）。二叠系上统龙潭组为矿区含煤地层。各组段地层岩性特征由老到新分述如下： （ 1）峨眉山玄武岩组（ 出露于矿区东部及外围。全层厚 200 350m，灰绿、深灰色拉斑玄武岩及玄武岩，致密块状，坚硬、具大量紫红色铁质浑圈，具气孔构造。 3 （ 2）龙潭组 （ w） 本区龙潭组为汪家寨组和龙潭组。为区内含煤地层，出露不全。为一套海陆交互相沉积。岩性以灰色 深灰色粉砂岩、粉砂质泥岩为主，夹深灰色泥岩及细砂岩。产腕足类动 物化石，产大羽羊（ 、栉羊齿（ 等大量植物化石。具水平层理、波状层理、交错层理，组内连续沉积，含煤 1025 层，一般 10 层左右，可采煤层 5 8 层。含煤地层总厚约 246m。矿区内仅出露龙潭组上部，出露厚度约 150m，出露的主要可采煤层有 3、 4、 9、 10、 12、17、 18、 19 煤层共 8 层。 （ 3）飞仙关组（ 区内出露不全。岩性主要由灰绿、灰黄色、灰紫色、紫红色、暗紫色粉砂质泥岩、粉砂岩组成。厚度约 410m 左右，根据岩性和厚度可分为二段。第一段 （ 由灰绿色、灰黄色，薄层状，水平层理的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及粉砂岩组成。产舌形贝（ 、克氏蛤（ 瓣鳃类动物化石。段厚 均 二段（ 紫色、灰紫色薄层状粉砂质泥岩、泥质粉砂岩组成。产少量王氏克氏蛤（ 克氏克氏蛤（ 、正海扇（ 等瓣鳃类动物化石。段厚 均 （ 4）第四系（ Q） 主 要分布于煤系地层之上。岩性主要由松散的残积、坡积物、冲积物等沉积物组成，亚粘土及砂质土为主，分选性差，多未胶结，分布零星。厚度 0 下伏地层呈角度不整合接触。 二、构造 矿区位于六盘水煤田，地处扬子准地台黔北隆起的六盘水断陷内盘南背斜转折端附近，处于盘县断层东侧，水塘向斜南东翼南段，属水塘向斜次一级构造梅家口向斜的南翼，总体呈一单斜构造，地层走向北东，倾向北西，倾角 9 20，矿区内断裂构造较发育。沿走向和倾向产状变化不大，煤层产状与地层产状一致。矿山总体上为单斜构造。 矿 区以断裂为主，褶曲不发育，区内共查明 4条断层，现分述如下： 于井田西北部边缘，走向北东，倾向南东，北东端延伸出图外，推测 4 为正断层。 于矿区西北部边缘，走向北东，倾向北西，倾角 60。左端与 端延伸出图外，上盘为三叠系下统飞仙关组，下盘为二叠系上统龙潭组，断距 20 100正断层。 于井田西部，走向北东，倾向北西，倾角 60。区内延伸约 端与 层相交，右端延伸出图外，上盘为二叠系上统龙潭组，下盘为三叠系下统飞仙关组，为逆断层，断距 100 160m。 综合分析本区构造特征以及其对煤层的影响程度，从地表岩层产状及深部钻孔揭露地层产状来看，区内小波状起伏较发育，且明显北部较南部发育，矿区内构造类型属中等类型。 三、构造规律及其对煤层的影响 （ 1）区内落差较大的断层有 F 1、 F 2 、 F 3 、 F 4 共四条，对煤层有一定的切割和破坏。 （ 2）勘查区内发现隐伏断层 1 条。 F 2 断层落差较大，切割主要煤层。 （ 3） 于勘查区西南角外 10 160m，对勘查区内煤层影响不大。 综合分析本区构造特征以及其对煤层的影响程度。从地表岩层产状及深部钻孔揭露 地层产状来看，区内波状起伏较发育，且明显北翼较南翼发育，西部较东部发育；勘查区内构造类型属中等类型。 四、岩浆岩 岩浆岩出露于井田南部边界附近，为峨眉山玄武岩组的凝灰岩、拉斑玄武岩，具气孔状、杏仁状构造，为煤系地层的沉积基底，对含煤地层的沉积岩性、岩相及含煤性等影响较大，对含煤地层无破坏作用。 第三节 煤层及煤质 一、煤层特征 矿区内含煤地层为龙潭组。 主要可采煤层 8 层，其中： 17、 18、 19 号煤层为全区可采， 3、 4、 9、 10、 12 号煤层为大部可采。零星可采及不可采煤层有 5、7、 24、 26、 28、 30、 32 号煤层 7 层。主要可采煤层均为较稳定煤层，其余局部及不可采煤层均为不稳定煤层 。各可采煤层特征从上至下叙述如下： 5 3 号煤层：煤层厚度 均厚度 层的采用厚度 均 般无夹矸。属全区可采煤层。顶板一般为泥岩、粉砂质泥岩。底板多为泥岩，少部分为粉砂质泥岩。 4 号煤层：煤层厚度 均厚度 用厚度 均 结构简单、较稳定煤层，一般无夹矸。属全区可采煤层。顶板多为粉砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩。底 板一般为泥岩、粉砂质泥岩。 9 号煤层：煤层厚度 均 用厚度 结构简单、较稳定煤层，一般有夹石 0 2 层，岩性为泥岩。属大部可采煤层。 顶板以粉砂质泥岩为主，泥岩、细砂岩、泥质粉砂岩次之。 底板底板为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩 。 10 号煤层：煤层厚度 均 用厚度 结构较复杂、较稳定煤层，一般有夹石 0 2 层，岩性为泥岩。属大部可采煤层。 顶板以粉砂质泥岩为主，泥岩、泥质粉砂 岩次之。 底板底板为泥岩，粉砂质泥岩 12 号煤层：煤层厚度 均 用厚度 结构简单、较稳定煤层，一般有夹石 0 1 层，岩性为泥岩。属全区可采煤层。 顶板以粉砂质泥岩为主，泥质粉砂岩次之。 底板底板为泥岩、粉砂质泥岩 。 17 号煤层：煤层厚度 均 用厚度 结构简单、较稳定煤层，一般有夹石 0 3 层，岩性为泥岩。属全区可采煤层。 顶板顶板多为粉砂质泥岩，少数为泥岩。 底板直接底 板一般为泥岩及粉砂质泥岩。 18 号煤层：煤层厚度 均 用厚度 结构简单、较稳定煤层，一般有夹石 0 2 层，岩性为泥岩。属全区可采煤层。 6 顶板多为粉砂质泥岩。 底板一般为泥岩及粉砂质泥岩。 19 号煤层：煤层厚度 均 用厚度 结构简单、较稳定煤层，一般有夹石 0 2 层，岩性为泥岩。属全区可采煤层。 二、煤质 （ 1）煤类 矿区内各算量煤层浮煤干燥无灰基挥发分平均值介于 平均为 矿区内各可采煤层粘结性指数为 8492，平均为 88，胶质层厚度平均值介于 亚膨胀度 b 值介于 据中国煤炭分类国家标准（ 86）确定。该矿区可采煤层以肥煤、焦煤为主，少量 1/3 焦煤。 （ 2）煤质特征 1）物理性质特征 矿区内各可采煤层为黑色；块状、粉粒状为主，少量碎块状、粒状；各可采煤层主要为条带状结构，玻璃、沥青光泽为主，似金属光泽为辅；断口主要为参差状，少量阶梯状、平坦状、贝壳状；内生和外生裂隙较发育，充填薄 膜状、网状、脉状方解石，含较多结核状、透镜状、浸染状、星点状、瘤状黄铁矿。 2）可采煤层化学性质 表 主要煤层煤质特征表 煤 层 号 原煤工业分析、全硫及各种硫、发热量 d t,d St,d ( 折算后 ) Sp,d Ss,d So,d d d g 3 2 2 2 7 （ 3）煤的用途 根据各可采煤层的工艺性能，该矿区各煤层可采煤层以焦煤为主，少量 1/3焦煤。全矿区各算量煤层原煤灰分变化范围较小，平均灰分介于 平均为 属中灰煤；原煤硫分平均值介于 间，折算后硫分平均值在 间，平均为 为中硫分煤，其中 9、 10、 17 号煤层为低硫煤， 12、 18 号煤层为中硫煤， 3、 4、 19 号煤层为中高硫煤；矿区 3、4、 12、 17、 18 号煤层为高热值煤， 9、 10、 19 号煤层为中热值煤； 3 号煤层为较低软化温 度灰， 4、 18 号煤层为中等软化温度灰， 9、 10、 12、 17、 19 号煤层为较高软化温度灰； 3 号煤层为较低流动温度灰， 4 号煤层为中等流动温度灰， 9、10、 12、 17、 19 号煤层为较高流动温度灰； 3、 18 号煤层为易磨煤， 4、 9、 12、17、 19 为极易磨煤； 3、 18 号煤层为易磨煤， 4、 9、 12、 17、 19 为极易磨煤；全区各煤层均低固定碳，低磷煤、低氟煤。 各煤层均具有广泛用途，主要作为动力用煤，民用煤，炼焦配煤。 三、瓦斯情况 根据 贵贵州省能源局文件 （黔能源局 2011833 号）关于六盘水市煤炭局煤矿 2011年 度瓦斯等级及二氧化碳鉴定报告的批复，喜乐庆煤矿绝对瓦斯涌出量为 高瓦斯矿井。设计根据矿井瓦斯涌出量预测方法（ 2006）标准，采用分源预测法对矿井瓦斯涌出量进行预测，经计算矿井矿井相对瓦斯涌出量为 t，矿井绝对瓦斯涌出量为 四、煤尘爆炸性 根据贵州省煤田地质局实验室 2006 年 8 月 27 日提交的盘县石桥镇喜乐庆煤矿煤尘爆炸性鉴定报告，鉴定结论为 3号、 5号、 7号、 17号、 18号煤层煤尘均有爆炸性，其它煤层未作鉴定。 10 2 2 2 7 2 8 2 9 2 25 8 五、煤层自燃倾 向性 根据贵州省煤田地质局实验室 2008 年 9 月 28 日提交的贵州省盘县石桥镇喜乐庆煤矿煤炭自燃倾向等级鉴定报告， 3号、 17号为级自燃煤层； 5号、 7号为级不易自燃煤层； 18号为级易自燃煤层，其它煤层未作鉴定。 六、煤与瓦斯突出危险性 根据贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件（黔安监管办字 2007345 号）关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见：对煤与瓦斯突出矿区和突出危险矿区的煤矿建设项目，凡未进行煤与瓦斯突出危险性鉴定的，一律按煤与瓦斯突出矿井。 2010年 1月经重庆煤科院对该矿井 3、 4号煤层作了突出鉴定，鉴定结果为：3号煤层在原设计一采区内（本次设计变更后为一采区内） +4号煤层在原设计一采区内（本次设计变更后为一采区内） +它煤层未作鉴定，因此矿井按突出矿井管理，经鉴定为不突出 3、 4号煤层在 + 根据瓦斯等级鉴定结果，矿井为高瓦斯矿井。 七、煤层顶底板条件 煤层顶板为粉砂岩、粉砂质泥岩，稳定性较差，易跨落，开采时需支护。煤层底板一般有 一层 右的含根泥岩，遇水易膨胀。 第四节 井田勘探程度 根据贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心 2008 年 12 月提交的 贵州省盘县石桥镇喜乐庆煤矿补充勘查及资源储量核实报告 。 矿区阶段基本线距500 米，基本能满足矿区详查的控制程度。钻孔 4 个，钻探工程量 孔，全部为全孔取芯钻进。 4个钻孔的岩芯采取率均进行了验收，各钻孔岩芯采取率均达 75%以上，达到设计要求。 4个钻孔进行了测井工作，实测总米数 1271m，占钻探总进尺 98%。工程控制按设计和矿区阶段工作程度的要求。各项工程质 量均达到了规程、规范的要求标准， 根据贵州省国土资源厅文件黔国土资储备字 2009 102 号“关于贵州省盘县石桥镇喜乐庆煤矿补充勘查及资源储量核实报告矿产资源储量评审备案的证明”，和贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心 2008 年 12 月提交的 贵州省盘县石桥镇喜乐庆煤矿补充勘查及资源储量 9 核实报告 。评审备案的 煤矿（开采标高 +1810+1230m）保有资源储量(331+332+333)为 1774 万吨，其中 (331)58 万吨， (332)757 万吨， (333)959 万吨。经地质勘查工作证实，煤层厚度稳定，质 量好，保有储量充足，具有较好的开发前景。 矿井开采煤层倾角平均 24 ，煤质较好，可作为动力用煤，民用煤，火力发电用煤，用户稳定。矿井有煤与瓦斯突出危险性； 3#( 17#(级自燃煤层； 9#( 12#(级不易自燃煤层； 18#(级易自燃煤层 ，其它煤层未鉴定 ；矿井煤尘均有爆炸危险性；地质构造中等；水文地质条件复杂程度为中等复杂；矿井开采技术条件一般。 第二章 井田境界及埋藏量 第一节 井田边界 即利用主斜井、行人斜井、副斜井、回风斜井和排水平硐开采全矿井。采用斜井平 硐开拓 ,以一个水平（ +1526m），二个采区，联合开采井田内各煤层。 第二节 边界概况 喜乐庆煤矿 设计生产能力 30万吨 /年。 矿区范围：东经 104 32 46 10433 54，北纬 25 35 55 25 36 31。矿界形状为一多边形，走向长1762m，倾向宽 795m，面积 有 11 个拐点圈定，矿许可证证号为 :区范围拐点坐标见表 表 矿区范围拐点坐标表 点名 X 坐标 Y 坐标 点名 X 坐标 Y 坐标 1 0 1 矿区面积 采标高 +1810m +1230m 矿区边界煤柱按 20m 留设，喜乐庆煤矿 邻近井田是东渔煤矿，采掘合理，没 10 有超层越界的现象，各自留好自己的煤柱，属于合法开采矿井。 第三节 井田的埋藏量 1、井田的工业储量： 1774万吨 2、永久煤柱损失 3、 4、 9、 10、 12、 17、 18、 19 煤层永久煤柱损失 t。 3、井田的可采储量 ： 扣除矿井永久煤柱和开采损失后 吨 4 开采损失： 940 万吨。 第三章 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度 第一节 年产量及服务年限 根据贵州省国土资源厅文件黔国土资储备字 2009 102 号“关于贵州省盘县石桥镇喜乐庆煤矿补充勘查及资源储量核实报告矿产资源储量评审备案的证明” 。评审备案的 煤矿（开采标高 +1810+1230m）保有资源储量 (331+332+333)为 1774 万吨，其中 (331)58 万吨， (332)757 万吨， (333)959 万吨。 根据 2012 年 4 月由贵州兴源煤矿科技有限责任公司编制的 盘县喜乐庆煤业有限公司盘县石桥镇喜乐庆煤矿（整合）开采方案设计 (变更 )说明书，扣除矿井永久煤柱和开采损失后 矿 井设计可采储量 吨， 根据矿井地质构造复杂程度及煤层赋存条件，储量备用系数取 矿井服务年限为： 服务年限可采储量 /（井型 储量备用系数） 30 a） 第二节 矿井的一般工作制度 矿井工作制度 设计矿井年工作日 330d，井下每天三班作业，每班 8h。 第四章 井田开拓 第一节 井口位置，井筒形式及工业广场位置的选择 一、井筒形式的确定 即利用主斜井、行人斜井、副斜井、回风斜井和排水平硐开采全矿井。采用斜井平硐开拓 ,以一个水平（ +1526m），二个采 区，联合开采井田内各煤层。 11 二、确定井筒的数目及位置 主斜井、行人斜井标高 + 3 号煤层顶板以 24倾角，落平于在 4 煤底板岩层 +1514m 标高，并通过联络巷相连。主斜井、行人斜井在 +1526m 标高通过甩道与 +1526 运输大巷相连，并 通过 +1526m 运输大巷、轨道石门、皮带石门、回风石门与一采区轨道、皮带、回风上山联系。 副斜井标高 +1704m，开口于 19 号煤层底板中，以 20倾角，沿 位落平于 19 号煤层底板岩层 +1690m 标高，通过 +1690 车场与一采区轨道上山相 连。 回风斜井标高 +口于 19 号煤层底板中，以 20倾角，沿 位落平于 19 号煤层底板岩层 +1690m 标高，通过 +1690 回风联络巷与一采区回风上山相连。 排水平硐开口标高位于 +1600m，位于煤系地层顶板，揭穿各煤层后于 19 号煤层底板与 +1600m 联络巷与一采区运输、轨道上山联系，形成 +1600m 标高以上截排水和辅助进风行人用。 矿井一采区轨道上山、回风上山、皮带上山均布置在 19 号煤层底板岩层中。 矿井划分为一个水平，水平标高 +1526m，以水平标高为界划分为上、下山两个采区。 通 风方式：中央并列式。风井服务全矿井。通风方法抽出式。 通风方式：中央并列式。风井服务全矿井。通风方法抽出式。 第二节 井筒的用途及装备 一采区设计生产能力 30万 t/a，为了满足矿井煤炭、人员、材料、矸石的运输及矿井通风的需要，本采区设计有 1526 运输大巷、主斜井运输巷，一采区回风上山。其中一采区回风上山作专用回风，其它 2条运输巷作为进风井巷。 一、一采区运输大巷 主要用于运煤、人员运输以及矿井进风，可铺设管线。巷道净宽 断面 用锚喷支护。井筒内铺设带宽为 650送机担负矿井煤炭运输。 二、一采区运输巷（主斜井） 主要用于运煤、矿井进风，可铺设管线。巷道净宽 高 3m，用砌碹支护。井筒内铺设带宽为 1000带输送机担负矿井煤炭运输。 12 三、一采区回风上山 主要用于回风，回风上山净宽 高 断面 9。 第三节 水平划分及区段垂高的确定 喜乐庆煤矿共划分为一个水平二个采区开采整个井田，水平标高为 +15261采区最大垂高为 176m、最小垂高为 163m，地面标高 1700m 1725m；工作面标高 1537采区主采煤层斜长适中，能回采工作面接替容易，但由于断层及背斜的地质影响，第一区段处于断层与背斜顶部区域，较难布置普采面，只能布置普采面，小规模开采。 第四季 矿井设施、设备及开拓系统利用情况 地面生产系统、办公设施等可为一采区利用；现有矿井主平硐、主斜井、回风上山；现有主平硐装备、主斜井装备、回风上山及其附属装备。 第五章 采区巷道布置 第一节 采区巷道布置 即利用主斜井、行人斜井、副斜井、回风斜井和排水平硐开采全矿井。采用斜井平硐开拓 ,以一个水平（ +1526m），二个采区，联合开采井田内 各煤层。 一、 主斜井、行人斜井 主斜井、行人斜井标高 + 3 号煤层顶板以 24倾角，沿方位 平于在 4 煤底板岩层 +1514m 标高，并通过联络巷相连。主斜井、行人斜井在+1526m 标高通过甩道与 +1526 运输大巷相连，并 通过 +1526m 运输大巷、轨道石门、皮带石门、回风石门与一采区轨道、皮带、回风上山联系。 二、 副斜井 副斜井标高 +1704m，开口于 19号煤层底板中，以 20倾角，沿 位落平于 19号煤层底板岩层 +1690过 +1690 车场与一采区轨道上山相连。 三 、 回风斜井 回风斜井标高 +口于 19 号煤层底板中，以 20倾角，沿 位落平于 19 号煤层底板岩层 +1690m 标高，通过 +1690 回风联络巷与一采区回风上山相连。排水平硐开口标高位于 +1600m，位于煤系地层顶板，揭穿各煤层后于 19 号煤层底板与 +1600m 联络巷与一采区运输、轨道上山联系，形成 +1600m 13 标高以上截排水和辅助进风行人用。 矿井一采区轨道上山、回风上山、皮带上山均布置在 19 号煤层底板岩层中。 矿井划分为一个水平，水平标高 +1526m，以水平标高为界划分为上、下山两个采区。 四、井底主要硐室 在 1526m 标高布置水仓系统及变电所、永久避难硐室、井下消防材料库等。至此，形成完善的喜乐庆煤矿一采区开拓系统。 第二节 采区车场及硐室 一采区个在 1526标高以上，并且 11031采面距 1526运输大巷 2001526运输大巷设有变电所、避险硐室、消防材料库、主副水仓等。 第三节 采区煤、矸运输和辅助运输 一、采区煤、矸运输 煤炭运输：回采工作面运输顺槽区段运输石门 1526运输大巷煤仓主斜井地面煤场。 矸石运输：掘进工作面运输石门 1526运输大巷煤仓主斜井 地面煤场排矸场。 二、采区材料流向 地面副斜井轨道下山 1600 车场排水平硐 11031 措施上山 11031回风巷使用地点。 三、辅助运输 采区轨道下山采用绞车提升，各区段轨道（运输）石门、回采工作面回风顺槽均采用调度绞车牵引矿车运输。 第四节 回采工作面布置 一、首采煤层选择 一采区可采煤层属倾斜薄 采煤层厚度和层间距详见第一章第二节，可以看出，各煤层间距为 6 33m。一采区设计主要为开采断层 北块段的煤层，所以一采区主要为开采东部块煤层服务，且主要开采标高段为+1537m +1549m， +1526m 以上受断层影响在 3 号煤层、 4 号煤层、 9 号煤层中 14 只可布置一个小采面。 一采区为两翼开采，应充分考虑 “抽、掘、采”接替的平衡。 根据上述开采条件，兼顾各可采煤层的开采及初期井巷工程量的施工，因此，设计推荐以下方案： 方案一：矿井首采工作面选择开采 3 煤层。开采该煤层时，还需要采取施工底板抽放巷预抽的措施进行瓦斯治理，若初期即开采 3煤层，瓦斯治理力度和投入所付出的代价（初期投资、效益等）昂贵。由于 3 煤层平均厚度为 2m，属于大部分可采，煤层较稳定 ，开采 3煤层后，对下部煤层在瓦斯治理方面影响 较小，特别是 4号煤层。首采 3煤层的方案初期投资高，经济效益差，且难于保证设计生产能力，也不利于矿井“抽、掘、采”接替的平衡。 方案二：矿井首采工作面选择开采 4 煤层。开采该煤层时，需要采取施工底板 或顶板抽放巷预抽的措施进行瓦斯治理， 4煤层上距 9煤层 21m，下距 12煤层17m， 可减少投产井巷工程量， 且 4 号煤层 首采工作面的选择对开采 9 号煤层、12 煤层可减少投产井巷工程量，对于矿井投产瓦斯治理有利。首采 3 煤 层能与912 煤层联合布置开采，首采 3 煤层的方案初期投资低，经济效益好，且易于保证设计生产能力，也利于矿井“抽 、掘、采”接替的平衡。 因此设计推荐 3 煤层作为首采煤层。 二、回采巷道布置 矿井在 确保 +1537549m 标高 4 煤层已经消突后， 将首采工作面布置 在 3煤层 +1195270m 标高东翼侧， 掘进工作面布置在 +1195m1270m 标高北翼侧的 10煤层以及 +1120 水平的掘进 。 该矿后期具备无煤柱开采条件时，矿井应采用无煤柱开采。工作面顺槽布置方式可采用沿空掘巷或者沿空留巷。 三、采区内各巷道布置 （ 1）区段石门 在一采 1526 联络石门（ +1526m ），以 232方位角， 0 坡度布置 1526 水平中 ， 再以 38方位角， 3坡度布置 11031 运输大巷， 11031 采面运输巷与 1526运输大巷（机轨合一）石门贯通，并在运输石门中开口掘进与回风上山贯通形成负压通风系统。 15 （ 2）抽放巷道 在一采区共设计一组瓦斯抽采巷道，对于一采区东南侧煤层设置在 3 煤层顶板运输巷内，对于一采区煤层进行抽放。矿井可根据保护层保护效果情况相应调整瓦斯抽采巷道布置层位，使瓦斯抽采巷道更有利于矿井安全生产。 （ 3）回采工作面 在 +1526 运输 联络巷揭穿 3 煤层后， 以 128方位角 向东北方向布置 11031采面 回风巷 354m；在 +1567 标高以 11031 措施上山贯通 形成 11031 首采工作面通风系统。 详见采区巷道布置及机械配备图。 第六章 采煤方法 第一节 采煤方法的选择 一、采煤方法选择考虑的因素 （ 1）一采区 1526m 标高以上主要可采煤层 3#、 4#、 9#、 12#、 17#、 18#、 19#、26#、煤层。煤层倾角 5 22，平均 14。 （ 2）矿区内主采煤层赋存稳定或较稳定，适合采用综合机械化工艺开采。 （ 3）煤层顶板以粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及细砂岩为主，抗压强度低，易垮塌冒落；底板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，底板较软。 （ 4）根据鉴定结果， 矿井属高瓦斯矿井，按煤与瓦斯突出危险性进行设计和管理。煤尘具有爆炸危险性，煤层属二类自燃煤层。 （ 5）区内地温正常。 （ 6）区内无冲击地压现象。 二、采煤方法的选择 通过上述对采区开采的影响因素分析，设计确定采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。 第二节 采煤工艺及设备选型 一、采煤工艺的选择 矿井主采煤层顶板抗压强度低，稳定性较差，但煤层赋存稳定或较稳定，煤层倾角 5 22，平均厚度 2m。 根据国内采煤工艺的发展水平，设计确定 下的厚及中厚煤层，优先采用普采一次采全高为主的回采工 艺；对于 16 薄煤层或构造复杂，开采条件差的块段，可考虑采用炮采工艺。 本次设计根据煤层厚度变化范围，煤质硬度，煤层倾角等条件，经综合比较，设计选用普采工艺。 首采块段，根据其煤层赋存、开采条件，设计确定采用普采一次采全高回采工艺。 二、主要采煤设备选型 （ 1）设备选型原则 1） 设备选型首先应满足技术先进，生产可靠，同时各设备间要相互配套，保证运输流畅，以期达到采运平衡，最大限度地发挥设备的效能。 2） 工作面采运设备应有足够的富裕能力，以减少设备故障率，提高开机率，从而达到高产稳产。 3） 鉴于目前国内工作面采运设备 、液压支柱的研制已接近或达到国际水平，因此，矿井工作面液压支柱、采煤机、工作面刮板运输机、转载机等设备的选择应优先采用国内产品。 （ 2）采煤机及其运输机选择 首采煤层 3 号煤层平均采高为 2m，采煤机割煤，工作面设备选择如下 1）采煤机选型计算 采煤机应具有的生产能力 根据采掘布置工作面走向长度 356m 较短，按工作面需搬家平均 3 次计（耗时 90d），则有效开采时间按 240d 计算。 采煤机应具有的最小生产能力由下式计算： yf/D(tK 式中： 工作面设备所需最小生产能力， t/h； 要求的工作面年产量，工作面 300000t/a ； D年生产天数， 240d； f能力富裕系数， N日作业班数， 3 班； M每日检修班数， 1 班； t每班工作时数， 6h； K开机率，取 17 则： 300000240（ 36h， 300 t/h 采煤机牵引速度 采煤机平均截割牵引速度 c= (60BHC) 式中： 采煤机平均截割牵引速度， m/ 采煤机可实现的生产能力， 300t/h； H平均采高， 3 煤工作面 2m， B截深， 煤的容重， C工作面回采率， 则： 00/（ 60=采煤机装机功率 装机功率包括截割电动机、牵引电动机、液压泵电动机、机载增压喷雾泵电动机等电动机功率总和。装机功率由下式估算： P=Q中： P装机功率， Q采煤机生产率， 300t/h； 比能耗，一般 经计算装机功率为 210 采 煤机所需牵引力 据经验统计，采煤机牵引力一般为其装机功率数值的 1 倍，按 147 确定滚筒直径 滚筒直径一般按最大采高的 考虑，矿井 3 煤一次采全高，平均厚度 2m，滚筒直径取 根据以上分析结果，参照国内外高产高效矿井工作面装备情况，采煤工作面选用国产 90 确定工作面采煤机的主要参数如下：装机功率 84深不小于 600高 产能力不小于 300kt/a，牵引方式为无链液压电牵引，牵引 18 力不小于 147 定电压 1140V，频率 50 根据煤层赋存情况，设计初选 20采煤机。采煤机主要技术参数见表 表 采煤机主要技术参数表 项目 单位 技术参数 采煤机型号 台 20高 m 深 m 应倾角 35 滚筒直径 m 引力 30 牵引速度 m/ 动方式 交流变频电牵引 总装机功率 20 供电电压 V 1140 设计生产能力 t/h 600 2）工作面可弯曲刮板输送机选型计算 工作面刮板输送机生产能力的选择原则是保证采煤机采落的煤被全部运出，并留有一定的备用能力。工作面刮板输送机的运输能力应满足 c 中： 刮板输送机应具有的运输能力， t/h； 采煤机截割速度不均衡系数， 采煤机平均落煤能力， 300t/h； 采煤机与刮板输送机同向运动时的修正系数， 运输方向及倾角系数， 300=t/h 考虑工作面运输条件 差，板输送机实际运输能力应不小于 h。 19 采煤工作面设计选用国产 20型刮板输送机，其主要技术参数见表 表 刮板输送机技术参数表 项目 单位 技术参数 型号 20 输送能力 t/h 650 装机功率 602 设计敷设长度 m 200 刮板链型式 双链 供电电压 V 1140/660 3）运输巷转载机选型计算 运输巷转载输送机生产能力的选择原则是保证采面运输机的煤被全部 运出，并留有一定的备用能力，同时有利于运输巷可伸缩胶带机安装及工作面破碎机安装。根据以上原则选用国产 60型转载机，主要技术参数见表 表 载机主要技术参数 项目 单位 技术参数 型号 60 输送能力 t/h 650 装机功率 60 设计长度 m 25 供电电压 V 1140/660 4）液压支柱选型 按照我国现行“缓倾斜煤层工作面顶板分类方案”及“缓倾斜煤层工作面底板分类方案”，经过对矿井钻孔资料、施工实际揭煤情况以及顶、底板岩石物理力学参 数的统计分析，矿井煤层顶板底板均以泥岩、粉砂岩、砂质泥岩为主，直接顶多为类（局部类），老顶多为级（局部为级），煤层属中硬煤层，因此采场基本属“三软”环境。 本着支柱要能顶得住，移得走，并满足工作面采高、倾角及通风等要求的原则，根据不同类（级）的顶底板所适应的支设，结合国内外尤其是普采实践经验和发展趋势，设计确定矿井首采区一次采全高工作面，采用国产高强度两柱支撑 20 式支柱。 主要可采煤层平均厚度为 2m，液压支柱高度确定为 2m。 支柱支护强度按经验公式计算： P=7 m r 10中： P支柱支护强度， M采高，按 2m 计； r岩石容重，取 r= 煤层倾角，取 =22 计算结果如下： P 72.810 支柱有效支护面积 压支柱工作阻力为 95 根据煤层厚度，采高、顶底板岩性类别、顶板管理方式以及液压支柱计算工作阻力，结合国内类似条件生产矿井的开采实践，矿井回采工作面选择00型单体液压支柱。采面机头机尾采用 00型单体液压支柱和 的型钢梁组成“四组八梁”交替迈步进行支护，采煤工作面上下出口 20临时超前支护，其中距采煤工作面前 2000型外注式单体液压支柱支护，选用 1000 型金属铰接顶梁。 顺槽可伸缩胶带输送机选用 0/75 型，该机小时能力 700t/h，率 75作面、顺槽主要配套设备选型见表 表 工作面及顺槽主要设备配备表 序 号 设备 名称 型号及规格 单 位 主要技术参数 数量 备注 使 用 备用 小计 1 液压支柱 00 台 额定工作助力 95护强度 护高度1300心距800 2 采煤机 20 420 21 工作面刮板输送机 20 台 320 4 工作面刮板转载机 60 台 160 5 顺槽可伸缩胶带机 0/75 台 B 800、 75 6 乳化液泵站 5 台 压力 35量 80L/ 7 喷雾泵站 37 8 探水钻 9 煤层注水钻机 10 连续牵引绞车 55 11 单体液压支柱 00 根 380 12 顶梁 450 13 回柱绞车 17 第三节 回采工作面生产能力 一、回采工作面生产能力论证 根据资源勘探报告，矿井可采煤层有 8 层，矿井中厚煤层有 3、 4、 9、 12、17、 18、 19、 26，矿井普采工作面年进度取 711m，预计回采工作面生产能力可达 15 30万吨 /a，是可以满足矿井生产能力要求的。 二、回采工作面生产能力计算 （ 1）工作面采高 根据已确定的采煤工艺和目前国内采煤技术及设备现状，采用一次采全高方式回采，其平均采高与煤层平均厚度相一致。 （ 2）工作面长度 根据盘县石桥喜乐庆煤矿采掘工程平面图，设计在 +1537549m 标高布置的 11031回采工作面为首采工作面。因此，矿井投产时期首采工作面为 150m。结合井田煤层的开采条件，为便于生产管理，矿井后期设计确定普采工作面长度 22 为 150 （ 3）工作面年推进度 普采面一般采用“三班采煤，一班检修”的作业方式，采煤机每天割煤 9刀，每刀进尺 循环进尺 年工作日 330天，循环率取 算，普采工作面年推进度为 1782m。 （ 4）工作面单产 根据上述确定的回采工作面参数，按年推进度测算首采工作面单产。 A=10I h L r C 式中： A工 作面单产，万 t/a； I工作面长度， m； h采高， m; L工作面推进度， m/a； r煤的容量， t/ C工作面回采率， %。 根据测算结果，普采工作面生产能力预计可达 15 30 万吨 /a。矿井初期只要装备 1个普采工作面，即可实现矿井 30万 t/a 的生产能力。 根据矿区实际情况，结合矿井的具体条件，且考虑到业主煤炭生产技术、管理水平尚待进一步提高，设计确定首采区初期一个普采工作面实现生产能力为45万吨 /a。 矿井开采薄煤层时，可考虑薄煤层开采配产达产。 本次设计按 6 个月预抽时间作为设计依据，矿井应根据 实际情况调整抽、掘、采平衡时间，在满足抽采效果达标的前提下进行采、掘作业。 第四节 三下采煤及村庄搬迁规划 开采范围内无大型建筑、铁路、水库，也没有风景区，井田北端边界线附近有村庄，设计已留设工业场地煤柱和村庄煤柱。 第七章 矿井生产系统 第一节 概述 喜乐庆煤矿设计生产能力为 45 万 t/a，采用平硐斜井开拓方式，一采区采 23 用主斜井运