使用悬浮式单体液压支柱可行性研究报告

X 煤矿 使用悬浮式单体液压支柱 可行性研究报告 限公司 二 0 一一年四月 使用悬浮式单体液压支柱 可行性研究报告 总工程师： 编 制： 审 核： 二 0 一一年四月 目 录 总说明 . 1 第一章 井田概况 . 7 第二章 井田开拓及开采 . 20 第三章 单体液压支柱的选型与配备 . 26 第四章 回采工作面使用悬浮式单体液压支柱的必要性 . 32 第五章 项目投资 . 38 第六章 结论 . 40 1 总 说 明 一、概况 1、矿井性质、矿井位置、隶属关系 1）矿井性质 X 煤矿为整合矿井，由原下庄煤矿和原黄皮冲煤矿于 2007年 4 月 24 日整合形成，整合扩界后新的矿井名称为 矿 ，设计 生产规模 为 9万 t/a。 2）矿井位置及交通 （ 1） 位置： X 市 北西 部，隶属 镇管辖 ； 地理坐标为 : 东经 10727 22 10728 29 ，北纬 2629 57 2646 26 。 （ 2）交通 西 部，隶属 管辖。该矿距 约 705 省道从矿区北东侧经过。 矿山有公路相通，交通较为方便。详见交通位置图 0 2 图 0矿区交通位置图 （ 3）隶属关系及企业性质 X 市 管辖，企业性质为私营独资。 二 、任务来源 及 编制 依据 1、 任务来源 本任务来源于 矿，受 矿委托进行 悬浮式 单体液压支柱的可行性研究报告的编制。 2、 编制 依据 1） 矿 回采工作面 使用悬浮式单体液压支柱的可行性研究报告的委托书 ； 2） 国土资源厅 2008 年 9 月 2 日颁发的 矿采 3 矿许可 证（复印件）（证号： 5200000830805）； 3） 学勘察 设计 研究院编制的 矿（整合）开采方案 开采方案设计 ； 4） 学勘察 设计 研究院编制的 矿（整合）安全设施 开采方案设计 ； 5)煤炭管理局文件 黔煤生产字【 2007】 487 号“对黔南州煤矿 2007 年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”； 6) 黔煤生产字【 2008】 1457 号“对黔南州煤矿 2008 年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”； 6)004 年 12月 24日 提 交的“ 煤层 煤炭自 燃 倾向鉴定报告 ”和 2004 年 12 月 24 日 提交的“ 煤层 煤尘爆炸性鉴定报告 ”； 8) 福供方复【 2008】 17 号“关于供电可行性方案的回复”； 9)2009年 3月 22日 10)煤炭工业小型矿井设计规范（ 11） 中华人民共和国安全生产法， 2002 年 6 月； 12）煤矿安全规程（ 2011版） 。 三、指导思想 本着“以人为本，安全生产”的原 则， 防止 发生冒顶伤亡事故的安全隐患 ， 该矿回采工作面使用新型悬浮式单体液压支柱相比其他支护，在使 4 用过程中省时省工且具有较好的安全可靠性。 四、 项目 特征 1、矿井开拓方式 矿井开拓方式为斜井开拓。 2、 主要 巷道布置 利用整合方案中的主斜井作为系统的主斜井，主井口考虑布置在该处工业场地中，风井井口距离主井井口以东约 75m。 主要井筒位置及特征表见表 0 表 0井筒位置及特征表 井筒名称 井口坐标 方位角（） 坡度（） 断面（ X Y Z 掘进断面 净断面 主斜井 2961982 36446916 +47 25 风斜井 2961956 36446985 +9 30 、采区划分 整个矿井共划分为 4 个采区，沿井田中部的 层将井田划分为两个部分， 层以东划分为 2 个采区开采， +757m 标高至煤层上部采空区边界为一采区， +757m 标高以下为二采区； 层以西划分为 2 个采区开采，+871m 标高至煤层露头为三采区， +871 4、采煤工作面的回采工艺 及支护方式 1）采煤工作面采用炮采 工艺。 （ 1）落煤方式：煤电钻 ( )打眼，放炮落煤。 （ 2）支护方式： 工作面：配备 00X 型 悬浮式 单体液压支柱，支撑高度为 5 定工作阻力为 300 (初撑力为 )，选用 梁齐柱式布置。 端头 (上下出口 )：“四对八梁”支护，采用 根 (4 组 )矿用 22kg/错抬棚加强支护，并保持出口畅通。 顺槽超前加强支护：运输、回风巷离工作面 10m 范围内采用双排走向抬棚， 10 20采用单排走向抬棚支护 ， 选用 00X 悬浮式单体液压支柱配合 金属铰接顶梁。 顺槽支护：运输顺槽和回风顺槽采用工字钢金属梯形棚支护。 特种支护：放顶线采用密集、丛柱切顶，初期来压和周期来压时增设悬浮式单体液压支柱 。 （ 3） 顶板管理：采用全部陷落法管理顶板，“ 四六 ”排控顶，排距 距 小控顶距 大控顶距 顶步距 顶线采用密集、丛柱切顶；根据采面片帮情况，在片帮地段打设临时贴帮柱，柱距 用回柱绞车回柱。 5、矿井项目投资 1）项目总投资： 煤投资： t； 2）财务内部收益率： 税后 )； 税前 )； 3）投资利润率： 投资利税率： 4）静态投资回收期 :前 )； 后 )。 6、技术经济及社会效益评价 矿交通方便，工业物资供应及煤炭运销条件较好，电源已达到双回路供电要求、水源基本可靠，工业场地新建。建筑材料多可以就地解决， 6 环境保护已采取措施，矿区及附近居民均以农业为主，劳动力富余，具备了煤矿建设的各种有利条件。矿井煤炭赋存较 稳定，资源较丰富，开采技术条件较好，过去的开采亦为后续生产积累了一定的经验，矿井的建设是有条件的、可行的。 7 第一章 井田概况 一、井田概况 1、地理位置及交通状况 1）位置 西 部，隶属 X 镇镇管辖 ； 地理坐标为 :东经10727 22 10728 29 ，北纬 2629 57 2646 26 。 2）境界 矿界：根据 008 年 9月 2 日颁发的 印件）（证号： 5200000830805） ,该矿采矿权范 围由 4个拐点坐标圈定，开采标高： +1100m +500m，矿区面积： 点坐标 见表 1 表 1区范围拐点坐标 拐点编号 纵坐标 (X) 横坐标 (Y) 1 采标高 :+1100500m 面积 :）交通 西 部，隶属 管辖。该矿距 约 705 省道从矿区北东侧经过。 矿山有公路相通，交通较为方便。 (见交通位置示意图 0 2、自然地理 8 1）地形地貌 矿山地势 南西 高 北东 低，海拔标高一般 1010 1100m，最高点位于矿区南 部一无名山头，山顶海拔 约 1175m，最低点位于矿区东部溪沟底，沟底海拔 约 993m（矿山侵蚀基准面），最大相对高差 182m。 矿山总体上属中低山地貌，碳酸盐岩覆盖范围广，峰丛、洼地、溶斗、溶洞等喀斯特地貌较发育，在逆向坡地带易形成陡崖、陡坡，含煤地层经多次风化剥蚀形成低凹或缓坡地形 。 2）气象 煤矿所在区域属亚热带温暖湿润气候区，据 平均气温 ，年平均降雨量 1197日照时数 时，无霜期 267天。 雨季多在 5 10 月，枯季多在 12 月至次年 3 月。灾害性天气主要有干旱、冰雹、暴雨等 。 3）地表水 矿区内地表水系属 长 江流域 沅 江水系 重安江 支流，区内无大的河流、水库等地表水体，地表水为山间雨源型小溪，主要受大气降水及地形控制，矿区 北东侧发育一条小溪沟，名为下庄小河，沟水自北西向南东迳流，区内长度约 22007年 5 月 28 日在矿区南东侧边缘测得沟水流 量为 l/s。 沟水动态变化极大，季节性变化十分显著，雨季暴涨，旱季流量较小 。 4）地震 据中国地震动参数区划图 (18306， 地震基本烈度小于度，区域稳定性较好。 9 二、矿井建设的资源条件 1、矿区地质 1）地层 矿区 及周边 出露地层由老到新为中二叠统茅口组（ 上二叠统吴家坪组（ 上二叠统长兴组（ 分别简述如下： （ 1）中二叠统茅口组（ 主要岩性为灰岩、燧石灰岩等，为灰色、深灰色，泥晶粉屑结构，中厚层状，波状层理，含蜓科等动物化石。区内出露不全， 地层厚度不详。与上覆地层呈假整合接触。 （ 2）上二叠统吴家坪组（ 根据岩性组合共分为三段，分别叙述如下： 吴家坪组一段（ 主要岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等，中夹中厚层状灰岩、含泥灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩，含腕足类动物化石，上部夹 煤层为矿区主要煤层，煤厚 厚 25 35m，平均厚 30m。 吴家坪组二、三段（ ） 主要岩性为灰岩、含泥灰岩、泥质灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩等，为灰色、深灰色，泥晶粉屑结构，中厚层状，波状层理，含大量燧石团块 及结核，燧石团块大小不等，分布不均，中夹薄层状砂泥岩薄层，顶部为一层粉砂质泥岩，段厚 250m。 （ 3）上二叠统长兴组（ 10 主要岩性为燧石灰岩、含少量硅质岩、硅质灰岩。为灰色、深灰色，泥晶结构，中厚层状，波状层理。本段厚 85m。 （ 4）下三叠统大冶 组（ 出露 于矿区北西部及外围。 根据岩性组合自下而上共分为三段： 第一 段（ 为浅 灰色、灰色， 中厚层状至厚层状灰岩。顶部为薄层状泥质灰岩。底部为浅灰色薄层状中厚层状泥质灰岩夹粉砂质泥岩、泥岩。 一般厚度 170 第二 段（ 浅灰色 、灰黄色粉砂岩，泥岩，上部夹薄层灰岩。 厚度 110 230m。 第三 段（ 浅灰色、灰色中厚层状至厚状灰岩夹薄层状 灰岩， 中部夹白云质灰岩。厚度 91 256m。 2）构造 块 黔 南 断陷，属 ，地层走向北 西南东向 ，倾向 北 东，地层倾角 25 34 。沿走向和倾向产状变化不大，煤层产状与地层产状一致。地表未发现褶曲。矿山总体上为单斜构造。 矿区 发育 2 条断层，编号为 2。 区 中部， 走向北 东 南 西 向，倾向 南 东，倾角约 50 ，地层断距 约 30m， 性质为逆 断层，区内延伸长度约 700m。 于 矿区 南西 侧 边缘外侧， 走向北 西 南 东 向，倾向 北 东， 推测性质为正 断层 ， 延伸长度 大于 3 11 结合临区及区域构造特征，本区地质构造复杂程度类型应属中等 。 三 、煤层 1、含煤地层 1）地层特征 区内含煤地层为二叠系上统吴家坪组（ 仅一段（ 含煤，含煤段为海陆交互相沉积， 主要由薄 至中厚 层状粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、煤层 及 浅灰色、灰色及深灰色 中厚状灰岩、燧石灰岩、泥质灰岩 组成。 含煤 1 4 层，其中可采煤层 1 层，含煤地层总厚约 30m。产腕足类动物 化石 及少量植物化石。 2）含煤 性 含煤地层为吴家坪 组（ 一段， 含煤 1 4 层， 其中三层不可采。 含煤总厚 均 煤系数 可采煤层 1 层，可采煤层厚度 平均 采含煤系数 2、可采煤层 位于吴家坪组 一段 （ 中上 部，下距底界 约 20m，上距顶界约 10m，煤层 厚度 均 部 含 炭质泥岩 夹矸 1 层，结构较 简单 。煤层属较稳定型煤层 。其特征如下： 煤层特征见表 1 表 1 煤层特征表 顺序 区域组 煤层名称 煤层厚度 (m) 煤层夹矸数 稳定性 煤层 倾角(度 ) 煤种 顶 底 板 岩 性 最大 最小 平均 顶 板 底 板 1 吴家坪组 D 稳定 27 焦煤 细砂泥岩 泥质细砂岩 12 3、煤质 1）煤种 煤种为焦煤。 2）煤岩特征 区内 D 煤层为黑色，呈玻璃光泽，性脆，阶梯及参差状断口，细条带状结构，常见黄铁矿结核及细脉，半暗半亮型 。 3）工业性质 根据生产地质报告，煤质特征见表 1 表 1工业分析结果表 根据原煤分析结果， D 煤层 发热量（ Q） ： 原煤 干基高位 发热量（ d）属中热值煤。原煤干基低位发热量（ d）为 四 、安全条件 1、 水文地质条件 东南煤田内 ，属 斜西 翼 。区内地表水为珠 江流域 ，沅 江水系 支流， 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，岩溶地貌如溶丘、洼地、峰丛、溶斗、伏流等分布普遍。 区域内岩层主要为碳酸盐岩和碎屑岩两大类，碳酸盐岩包括二叠系上统 长兴组、吴家坪组， 二叠系中统茅口组灰岩 。 碳酸盐岩分布面积广，分布区多属裸露及半裸露的基岩山区，地表岩D 煤 层 水分 %） 灰分 %） 挥发分 %） 硫分 St,d （ %） 容重 焦渣 特征 粘结性 胶质 层厚度 终 收缩度 合 状况 体积曲 线形状 原煤 全 熔合 之宇型 精煤 6 69 13 溶洼地、落水洞、溶斗、岩溶潭、岩溶大泉等较发育，地下局部发育溶洞、暗河，大气降水容易通 过地表大量的负地形渗入岩溶裂隙、管道、暗河之中，岩层中赋存着丰富的岩溶水，富水性强，这些岩溶水长途径流，最后以岩溶大泉、岩溶泉群或暗河等形式集中排泄于当地河谷中。 碎屑岩分布 区 主要包括二叠系上统 吴家坪组下部 粉砂岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩 。 碎屑岩靠近地表时风化作用较强烈，风化裂隙较发育，含风化裂隙水，深部发育构造裂隙地段，含构造裂隙水为主，碎屑岩区地下水运动受地形、地貌、岩性、构造控制，富水性总体较弱，主要依靠大气降水补给，受地势影响，一般为近源补给、就近排泄。 区域内岩溶水和碎屑岩裂隙水均以大气降水作为主要 补给来源，地下水动态随季节变化明显，一般每年 5 月中、下旬地下水流量、水位开始回升， 6 9 月为最高值，其间出现 2 3 次峰值， 10 12 月份进入平水期，水位、流量开始逐渐递减，到次年三、四月份降为最低值。 区域内吴家坪组煤矿床上覆的岩溶含水层 直接覆盖在含煤地层 之 上，含水层 地下水会通过裂隙涌入矿井， 从而威胁到煤矿床的开采。下伏茅口组强含水层与 主采 煤层间隔水层较 薄 ， 当煤层开采至区域 地下水 位以下时，其地下水 会通过裂隙涌入矿井，造成矿井突水。 2、 矿区岩层的含水性特征 1） 二叠系中统茅中组 ( 强含水层 主要分布 在矿区 南 西部外围，岩性以厚层灰岩为主。露头灰岩遭受风化作用和岩溶作用强烈，岩溶裂隙发育，含较丰富的岩溶裂隙水，为区内强 含水层。 14 2）吴家坪组一段（ 弱 含水层 主要岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等，中夹中厚层状灰岩、含泥灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩，厚 30m。泉水的出露形式为砂泥岩浅部风化裂隙水，该层含水性、富水性总体较弱，为弱含水层。 3） 二叠系上统吴家坪组 二、三段 () 中等 含水层 地层呈带状出露于矿 区中部 ，岩性以 灰岩及泥质灰岩为主，其下部为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂 质泥岩、泥岩等碎屑岩，夹数层煤 层。该组 平均厚度 约 250m。 由于 该组以碳酸盐岩类岩层 为主，露头灰岩遭受风化作用和岩溶作用强烈，岩溶裂隙发育，含较丰富的岩溶裂隙水，为区内 中等 含水层。 4） 二叠系上统长兴组（ 中等 含水层 该组呈条带状出露于 矿区北西部 ，岩性以燧石灰岩、 灰 岩为主，组厚约 85m。 露头灰岩遭受风化作用和岩溶作用较强烈，岩溶裂隙发育，含较丰富的岩溶裂隙水，为区内 强 含水层。 5） 三叠系下统 大冶 组 ( （ 1） 第一 段（ 为浅 灰色、灰色， 中厚层状至厚层状灰岩。顶部为薄层状泥质灰岩 。底部为浅灰色薄层状中厚层状泥质灰岩夹粉砂质泥岩、泥岩。 一般厚度 170为强含水层。 （ 2） 第二 段（ 浅灰色、灰黄色粉砂质岩，泥岩，上部夹薄层灰岩。 厚度 110 230m。 15 为弱含水层。 （ 3） 第三 段（ 浅灰色、灰色中厚层状至厚状灰岩夹薄层状 灰岩， 中部夹白云质灰岩。厚度 91 256m。 为强含水层。 6） 第四系 (Q) 弱含水层 仅残留于 山 谷、 溪沟、 洼地 ，面积小。为 碎屑岩的残积、坡积及冲积物 ， 厚度一般 小于 10m，仅含微弱孔隙水。总体上该层为 孔隙 弱含水层。 3、 充水因素分析 1） 充水水源 通过对 矿范围内地表和井下的调查分析，矿井内无河流、水库等大型地表水体，矿井充水水源主要为地下水、地表冲沟水、老窑积水。 （ 1） 地下水 第四系孔隙水：矿区内覆盖的第四系结构松散，孔隙度大，渗透性好，雨季能入渗并储存地表水及大气降雨，内部积水与煤层之间无隔水层，开采浅部煤层时可直接渗入矿井，其地下水是浅部煤层开采的直接充水水源。但因厚度不大，分布不广，蓄水量有限，对煤矿开采影响小。 长兴组中等含水层： 岩性 主要为 灰岩 ，富水性 强 ，岩溶裂隙发育 。该组离含煤地层较远，对 煤矿床开采 影响小 。 吴家坪组 二、三段中 等 含水层：该组 岩性 主要为 碳酸盐岩 ，富水性强 ，岩溶裂隙发育 。 该组为煤矿床开采的直接充水水源。 茅口组强岩溶含水层：茅口组地下水丰富，地下水径流强烈。开采浅部煤层时，地下水对矿井影响小；当煤层开采至区域地下水位以下时， 16 该层地下水会通过裂隙涌入矿井，造成突水。该组为煤矿床开采的 间 接充水水源。 （ 2） 地表 溪 沟水 矿区 北东侧发育的下庄小河，河沟水自北西向南东迳流，区内长度约22007 年 5月 28 日在矿区南东侧边缘测得沟水流量为 l/s。当矿井开采至沟水位以下时，溪 沟水可能沿 断层 裂隙 、 风化裂隙或采矿裂 隙渗入或突入矿井， 成 为矿井开采的直接充水水源。 （ 3） 老窑采空区积水 矿井南西侧有部分采空区，采空区内有积水， 在开采浅部煤层时， 这些积水通过废旧巷道或煤岩层裂隙渗入，成为矿井的 直接充 水水源 。 2） 充水通道 （ 1） 岩石天然节理裂隙 矿区内的含煤地层在接近地表附近，岩石风化节理、裂隙很发育，而深部则发育成岩或构造节理、裂隙，它们是地下水活动的良好通道，并沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系。 （ 2） 人为采矿冒落裂隙 未来的采煤活动将产生大量的采矿裂隙，这些人为裂隙也会沟通上覆含水层与含煤地层的水力联系，成为地下水 活动的良好通道。 （ 3） 断层破碎带 矿 区 中部 割地层为 破坏了地层的完整性、连续性，降低了岩石的力学强度，可能连通含煤地层 与 上 、下伏 含水层 地下水、地表水之间的水力联系 ，加之未来矿床开采中，人工采矿裂隙大量出现，改 17 变了断层带附近应力场和地下水的天然流场，地表水、地下水更可能沿断裂带进入矿井。 矿 区 南西部外围 育于 煤矿床开采影响小。 （ 4） 老窑采空区 区内沿煤层露头线一带分布着大小不一、开采深度或深或浅的老窑，其废弃采面或巷道会成为老窑水、部分地表水进入矿井的通道。 （ 5） 岩溶管道 矿区内 茅口组、吴家坪组、 长兴组灰岩含水层局部地段可能发育岩溶管道，当它们被断层沟通与煤层 间水力 联系时，也会成为矿井充水通道。 4、 充水方式 矿井充水通道主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主，规模一般不大，少量为断层裂隙、老窑巷道 、 岩溶管道，因此未来矿井充水方式主要以渗水、滴水、淋水为主，局部可能发生突水。 5、 水文地质类型 本矿区大部分矿床位于最低侵蚀基准面以上，直接充水水源主要为吴家坪组 岩溶 裂隙水、老窑采空区积水、地表冲沟水，故本矿区属于以 岩溶裂隙水充水为主，水文地质条件为 中等 的煤矿床，在 断层交错地带、老窑密集地带、煤层低于最低侵蚀基准面地带，这些地区水文地质条件复杂程度增大。 6、 矿井涌水量 1） 原黄皮冲煤矿已停产关闭，老窑采空区有积水，因老窑及采空区无通风等原因无法进入，未收集到资料，积水量不详。 工作中收集到原下庄 18 煤矿正常涌水量 35m3/最大涌水量 50m3/d。 2） 矿井涌水量预算：本矿及邻近煤矿无相关资料，矿井涌水量预算采用以下比拟法，其预算公式： Q = FK F Q 矿井涌水量（ 时 ）， F 预算面积（ 单 位面积含水率（ 原下庄煤矿 采空区面积约 98000此求得 正常 时： 0 -4 Q 正常 = F 0 时 ； 最大 时 :0 -4 Q 最大 = F 0 -4 时 。 算面积为 1411000 矿井预计涌水量： Q 正常 =F 4110000 时； Q 最大 =F 4110000 时。 在开采深部或最低侵蚀基准面以下煤层时，加强水文地质工作及边采边探也是本矿必须做和应高度重视的工作。 2、瓦斯 依据 煤炭管理局文件 (黔煤行管字 200764号 )“对黔南州煤矿 2006年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”、 黔煤生产字 2007487 号 )“对黔南州煤矿 2007年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”和 煤炭管理局文件 (黔煤生产字 20081457 号 )“对黔南州煤矿 2008 年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”， 006、 2007、 2008年度瓦斯等级结果均为低瓦斯。该矿近三年瓦斯 19 涌出量数据见表 1示。 表 1近三年瓦斯等级情况 矿井名称 鉴定年度 日产量 (t) 绝对量 (m3/相对量 (m3/t) 鉴定等级 审批等级 原下庄煤矿 2006 瓦斯 低瓦斯 原黄皮冲煤矿 2006 瓦斯 低瓦斯 原下庄 煤矿 2007 瓦斯 低瓦斯 矿 2008 瓦斯 低 瓦斯 开采方案 中 按 准进行了瓦斯涌出量的预测，预测结果为矿井相对瓦斯涌出量 t（ 预测结果高于鉴定结果，因此以预测结果为依据。 参照整合前各煤矿 2006、 2007、 2008 年度矿井瓦斯等级鉴定情况以及瓦斯涌出量预测结果， 结合 黔安监管办字 2007345 号文件 ，本 矿井 按低瓦斯矿井 设计 和管理。 3、煤尘爆炸性 根据 煤田地质局实验室 2004 年 12 月 24 日提交的 D 煤层煤尘爆炸性鉴定报告， D 煤层有爆炸危险性。 4、煤的自燃性 根据 煤田地质局实验 室 2004 年 12 月 24 日提交的 D 煤层煤炭自燃倾向性鉴定报告， D 煤层自燃倾向等级为二类 (自燃煤层 )。 5、地温 本井田属地温正常区，未发现热害影响。 6、煤层顶底板 D 煤层位于 吴家坪 组 下 部，直接 （或间接） 顶板为 细砂泥岩 ，力学强度低，局部会发生顶板跨塌，直接底板为 泥质细砂岩 ，力学强度低，可能 20 发生底鼓及支柱下陷 。 7、工程地质 根据区内出露地层的岩石组合特征， 矿山内工程地质岩组可划分为坚硬岩组、半坚硬岩组、软弱岩组及松散岩组四类。 坚硬岩组： 二 叠系 上 统 吴家坪 组（ 灰岩， 二叠系中统茅口组（ 岩。 半坚硬岩组：主要包括中微风化的二叠系上统 吴家坪 组（ 砂岩、粉砂岩等碎屑岩。 软弱岩组：主要包括强风化的二叠系上统上统 吴家坪 组（ 屑岩、煤层等，以及胶结程度中等好的断层破碎带。 松散岩组：主要包括第四系碎屑岩残积、坡积土 。 第二章 井田开拓及开采 21 一 、 资源量 1、 矿井地质资源量 根据 学资源与环境工程学院 2008 年 1 月提交了 产地质报告及相关图件， 截至 2007 年 12月底，矿 权 范围内累计 总资源量为 279 万 t，其中：保有煤 炭 资源 储量 250万 t， 累计开采消耗（即采空区的）资源储量（ 111b） 29 万 t。保有煤 炭 资源储量 250 万 t，包括 ： 控制 的经济 基础储 量（ 122b） 2万 t； 推断的内蕴经济资源量（ 333）102 万 t；预测的煤炭资源量（ 334）？ 146 万 t，见表 1 2、 矿井工业资源 /储量 矿井工业资源 /储量 = 122b +(333) 矿井工业资源 /储量计算见表 2 表 2井工业资源 /储量计算表 煤层编号 矿井地质资源量（万 t） 矿井工业资源 /储量（万 t） 122b 333 334? 合计 122b +(333) 2 102 146 250 、 矿井 设计 资源 /储量 矿井 设计 资源 /储量 =矿井工业资源 /储量 矿井 设计 资源 /储量计算见下表 (表 2 表 2井 设计 资源 /储量计算表 煤层编号 资源 /储量（万 t） 矿井工业资源 /储量 （万 t） 永久煤柱损失（万t） 矿井 开采方案设计 资源 /储量（万t） 122b 333 334? 333 2 102 146 、 矿井 设计 可采资源 /储量 矿井 设计 可采储量 =(矿井 开采方案设计 资源 /储量 2 巷煤柱损失 )采区回采率 采区回采率按中厚煤层取 80%。 经计算矿井 设计 可采储量为 t，计算见下表 (表 2 表 2井 设计 可采储量计算表 煤层编号 资源 /储量（万 t） 矿井工业 资源 /储量（万 t） 煤层厚度(m) 矿井 开采方案设计资源 /储量（万 t） 其他煤柱损失（万 t） 回采率 可采储量（万 t） 122b 333 334? D 2 102 146 ：其他煤柱损失 均为 334?级别储量，在此次储量计算过程中，未纳入计算，故表中其他煤柱损失取值为“ 0”。 二、 设计 生产能力及服务年限 1、服务年限 矿井服务年限 =可采储量 (年生产能力储量备用系数 ) =(9 5.4(a) 2、资源量保证或扩大生产能力的可能性分析 考虑到矿区内地质勘探程度不高， 开采方案 中 设计 主采 D 煤层，在 334)？级别， 开采方案 中 设计 未把这部分储量加入可采储量计算中，故随着井下煤层的进一步揭露，矿井可采储量将逐步增加，矿井服务 年限存在较大提升潜力 。 三 、井田开拓 1、井田开拓方式 1）开拓方式 23 矿井开拓方式为斜井开拓。 2） 开拓系统布置 （ 1）工业场地选择 开采方案 开采方案设计 中工业场地 选择 在主斜井附近 。 （ 2）开拓巷道布置 利用整合方案中的主斜井作为系统的主斜井，主井口考虑布置在该处工业场地中，风井井口距离主井井口以东约 75m。 （ 3）采区划分 整个矿井共划分为 4 个采区，沿井田中部的 层将井田划分为两个部分， 层以东划分为 2 个采区开采， +757m 标高至煤层上部采空区边界为一采区， +757m 标高以下为二采区； 层以西划分为 2 个采区开采，+871m 标高至煤层露头为三采区， +871 2、 井口数目及位置 井筒数目为 2 个 (主斜井和回风斜井 ) 井筒特征见表 2 表 2井筒位置及特征表 井筒名称 井口坐标 方位角（） 坡度（） 断面（ X Y Z 掘进断面 净断面 主斜井 2961982 36446916 +47 25 风斜井 2961956 36446985 +9 30 ） 水平划分及标高 采矿许可证许可开采范围标高 +1100 +500m，井田设置两个水平，一水平标高为 +871m。二水平标高为 +757m。 2） 大巷布置 24 采用斜井开拓方式，前期开采 层以东部分，根据矿井实际情况，矿井初期在 +871m 标高设置井底车场，暂不布置运输大巷；后期开采 层以西部分，需布置 +871m 运输大巷与 层以西采区上（下）山贯通形成开采系统。 3） 通风方式 通风方式为并列式，风井口安设轴流式通风机负压通风。 掘进工作面采用局部通风机压入式通风。 4） 采区划分 整个矿井共划分为 4 个采区，沿井田中部的 层将井田划分为两个部分， 层以东划分为 2 个采区开采， +757m 标高至煤层上部采空区边界为一采区， +757m 标高以下为二采区； 层以西划分为 2 个采区开采，+871m 标高至煤层露头为三采区， +871 5） 开采顺序 （ 1） 采区间的开采顺序 根据划定的矿区范围，结合煤层赋存条件，综合考虑资源的合理开采，将矿井划分为四个采区进行开采，即一采区、二采区、三采区、四采区。采区开采顺序为：一采区二采区三采区四采区。 （ 2） 采区内的开采顺序 采区内采用区段式布置，为区段下行式。 （ 3） 工作面的推进方式 工作面为走向长壁后退式，即由采区边界向运输下山方向推进。 3、井下开采 25 1）采煤方法的确定 本矿主采煤层为 倾斜中厚煤层， 煤层 厚度 均 开采方案设计 采用走向长壁采煤法。 2）采煤工作面的回采工艺及装备 （ 1）回采工艺 采煤工作面采用炮采工艺。 落煤方式：煤电钻 (打眼，放炮落煤。 运输方式：工作面崩落的煤炭由工作面刮板输送机转顺槽矿车外运。 支护方式： 工作面：配备 00X 型 悬浮式 单体液压支柱，定工作阻力为 300 (初撑力为 )，选用 梁齐柱式布置。 端头 (上下出口 )：“四对八梁”支护，采用 根 (4 组 )矿用 22kg/错抬棚加强支护，并保持出口畅通。 顺槽超前加强支护：运输、回风巷离工作面 10m 范围内采用双排走向抬棚， 10 20 选用 00X 型悬浮式 单体液压支柱配合 金属铰接顶梁。 顺槽支护：运输顺槽和回风顺槽采用工字钢金属 梯形棚支护。 特种支护：放顶线采用密集、丛柱切顶，初期来压和周期来压时增设木垛。 顶板管理：采用全部陷落法管理顶板，“ 四六 ”排控顶，排距 距 小控顶距 大控顶距 顶步距 顶线 26 采用密集、丛柱切顶；根据采面片帮情况，在片帮地段打设临时贴帮柱，柱距 用回柱绞车回柱。 第三章 单体液压支柱的选型与配备 27 一、影响矿山压力显现基本因素分析 1、煤层顶底板岩性、物理力学性质对矿山压力影响分析 D 煤层位于 吴家坪 组 下 部，直接 （ 或间接） 顶板为 灰 岩，力学强度中等，局部会发生顶板跨塌，直接底板为泥岩，力学强度低，可能发生底鼓及支柱下陷 。 在今后生产过程中，应根据实际情况，编制相应的作业规程，并根据顶板矿压显现和采高调整支护密度，以便更好的保证工作面的生产安全 。 2、断层、褶曲、挤压带、破碎带、冲刷、节理、裂隙对矿山压力影响分析 断层：矿区 发育 2条断层，编号为 2。 区 中部， 走向北 东 南 西 向，倾向 南 东，倾角约 50 ，地层断距 约 30m， 性质为逆 断层，区内延伸长度约 700m。 于 矿区 南西 侧 边缘外侧， 走向北 西 南 东 向，倾向 北 东， 推测性质为正 断层 ， 延伸长度 大于 3 遭遇断层时其周围应力将有所升高，巷道过断层破碎带将给其施工和维护带来困难。 褶曲： 井田内为单斜构造 。 挤压带：无相关地质资料，未发现挤压带 ， 在建井过程中应补充相关地质工作。 破碎带：该矿断层较小，断层区及附近都属破碎带。 冲刷带：无相关地质资料，在建井过程中应补充相关地质工作。 节理裂隙：无相关地质资料，在建井过程中应补充相关地质工作。 28 3、煤层倾角、开采深度、采高、控顶距等对矿山压力显现的影响 煤层倾角：本矿煤层平均倾角 27 ,煤层倾角对采场支承压力分布及顶板 事故类型影响较大，倾角较大时采场下部运输巷及煤柱支承压力将较高，水平巷道上侧受压大，易产生片帮，应加强支护，另顶板沿倾斜方向的压力分量将较大，对支柱的稳定性产生较大影响。 开采深度：本矿煤层开采深度为 +1100m 至 +500m (采矿证许采深度 )，垂高 600m，所采煤层离地表深度为 15 600m，开采深度直接影响着原岩应力的大小，同时也影响着开采后巷道或工作面周围岩层内支承压力值，因此随着开采深度的增加，支承压力必然增加，从而导致巷道围岩的“挤、压、膨”等现象，导致煤壁片帮及底板鼓起等现象的发生，因此在开采深度增加时应加强支护。 采高：本矿主采煤层为中厚煤层，采高 用 悬浮式 单体支柱配合铰接顶梁控制顶板，采高越大支护高度越大，支柱稳定性越差，顶板冒落带高度将越大，周期来压越明显，采高越小支护高度低，稳定性好，顶板的缓慢下沉可能直接接触底板，因此周期来压将不明显。根据本矿煤层厚度开采对矿山压力影响不是很明显。 控顶距：采用 悬浮式 单体液压支柱与绞接顶梁配合的齐梁齐柱式支护，控顶距越大，顶板悬露面积越大，顶板压力越大，开采过程中应特别注意加强支护，发现问题及时采取措施并报有关主管领导处理。 二、 一般 顶板冒落 的防治措施及装备 1、回采工作面顶板管理方式的选择 29 开采煤层为斜煤层，采用全部陷落法管理顶板，“ 四六 ”排控顶，距 小控顶距 大控顶距 顶步距 顶线采用密集、丛柱切顶；根据采面片帮情况，在片帮地段打设临时贴帮柱，柱距 用回柱绞车回柱。 2、 回采工作面 支柱选型 计算 1）顶板压力计算 单位面积顶板压力 W 为： 式中： k 采高系数，一般为 6 8 倍采高计算； r 顶板岩石容 重， m； M 最大采高 2）支柱最大高度 m a xm a x 中 工作面最大采高， m； b 顶梁厚度， m； l 为了避免支柱在完全抽出状态下工作，预留富裕行程，一般为100 顶板下沉量： M L=中：下沉系数 由于无邻近工作面借鉴，取 支柱最小高度： b a 1200 100 50 30 式中： 为顶板在最大控顶距处的平均最大下沉量； 工作面最小采高； 为工作面最大采高； b 为顶梁厚度，取 100 a 为支柱的卸载高度，取 50 3） 支柱 规格 工作面配备 00X 型 悬浮式 单体液压支柱，定工作阻力为 300 (初撑力为 )，选用金属顶梁配合单体液压支柱支护顶板。 4） 支架布置 支架布置为 悬浮式 单体液压支柱与金属绞接顶梁配合的正悬臂齐梁齐柱式， 采用 “ 四六 ”排控顶， 排距 距 小控顶距 大控顶距 顶步距 顶线采用密集、丛柱切顶；根据采面片帮情况，在片帮地段打设临时贴帮柱，柱距 柱绞车选用 。直接顶不稳定时，投产后视顶板情况，可加强顶板支护，老顶坚硬难冒时可采取强制放顶措施，若底板吸水后易膨胀，支护时可在支柱底部加垫板，防止支护插入底板。 5） 支护密度验算 所需支护强度 :P=(48) M t/=6 板中硬按 6 倍采高考虑 ) 式中： 为顶板容重，取 回采 工作面长 70m，因此采场最大面积 S=70 34设支柱数 31 n=(70/ 7=600根。则支护密度为 700/434= /00体液压支柱每柱的额定承载能力为 30t，考虑相关因素的影响，使支撑能力减小，承载能力考虑 系数，则每根支柱的承载能力为 30 。支柱实际提供的支护强度为 支护所需要的支护强度为 t/此， 回采 工作面的支护密度能满足支护采场顶板的要求。 3、 乳化液泵站的选型 根据 开采方案 选用 乳化液泵站 2 台（一用一备），其参数为：公称流量 70L/率 30用 乳化液箱一 个 ，其容积为 640L。 4、工作面 以及 上下出口支护及相关措施 1） 工作面 支柱 要布置整齐，排、行成直线，接顶及时，防止出现过大伞檐 (小于 )。 2）运输、回风巷离工作面出口 20采用悬浮式 单体 液压支柱 00X。 3） 采用 注液枪 升柱，支柱初撑力要到位；支柱要及时检修和半 年检修，防止支柱失效。要及时放顶，采用回柱绞车回柱，不得进入老塘作业；沿切顶线采用密集支柱和戗棚等加强支护并切顶。换柱时，一定要先打临时柱，后换柱；沿工作面不能打正式柱时，必须打临时柱，不得空顶作业。 4） 工作面破碎带处要加强支护，采用密集支柱和铺荆芭，防止串矸、漏矸等。计算、估计和观测周期来压步距，在工作面老顶周期来压前，采用木垛、密集支柱、戗棚等加强支护，并在来压时撤退人员。 5） 采煤工作面必须经常存放有一定数量的备用支护材料和备用坑木， 32 并在作业规程中规定，工作面必须及时支护，严禁空顶作业，所有 支柱 必须 牢固，并设有防倒柱措施，严禁在浮煤或浮矸上架设支 柱 ，严禁在