麻地沟放顶煤-改113

1、前 言一、概况山西忻州神达台基麻地沟煤业有限公司位于忻州市河曲县城东南直距25km的前麻地沟村北炭窑沟。行政区划属沙坪乡管辖，其地理坐标:东经111°1435 111°1607，北纬39°101939°1231。根据2008年1月15日山西省煤炭工业局、山西省国土资源厅、山西煤矿安全监察局联合颁发的晋煤行发200813号文关于对忻州市河曲县第二次煤炭资源整合工作方案的批复，为进一步贯彻落实“资源整合、关小上大、联合改造，淘汰落后、优化结构”的方针，将原山西河曲麻地沟煤业有限公司矿井、原山西河曲前麻地沟煤业有限公司矿井和原山西河曲麻地沟煤业有限公司矿井北侧

2、1.09 km2空白区整合为山西台基麻地沟煤业有限公司，整合后矿井井田面积为4.0686km2，批准开采13号煤层，生产能力为600kt/a。2009年，山西台基麻地沟煤业有限公司参加了山西省的煤矿企业兼并重组整合工作。根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件 晋煤重组办发200941号文“关于忻州市河曲县煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复”，山西台基麻地沟煤业有限公司属于单独保留矿井，整合后矿井生产能力为900kt/a，批准井田范围保持不变，批准开采13号煤层，所属投资主体为所属主体企业为山西忻州神达能源集团有限公司。作为本次兼并重组整合矿井，2012年11月由山西省国土资源厅

3、颁发的采矿许可证（C1400002009111220045376），井田面积为4.0686km2，批准开采13号煤层，生产能力提升至900kt/a。本次放顶煤工作面开采设计规模为900kt/a。2013年2月5日山西省煤炭工业厅为该矿颁发证号为201422322052的煤炭生产许可证，矿井采用主斜副平硐开拓，综采放顶煤工艺，生产能力0.9Mt/a。2012年12月21日山西煤矿安全监察局颁发证号为（晋）MK安许可证字【2012】D105的安全生产许可证，许可煤炭开采，许可能力900kt/a。山西省工商行政管理局颁发注册号为140000105951168的企业法人营业执照，企业名称为：山西台基麻

4、地沟煤业有限公司，公司类型为其他有限责任公司。该矿现为生产矿井，现为开采13号煤层，采用长壁放顶煤一次采全高综采采煤法，顶板管理为全部垮落法。中央并列、机械抽出式通风方式。近年来，放顶煤采煤法在我国得到迅猛的发展，取得了良好的技术经济效果，放顶煤采煤法在煤矿得到广泛应用，对提高全国煤炭产量发挥了重要作用，但一些煤矿对放顶煤开采在通风、防瓦斯、防煤尘、防火等方面安全管理工作的特殊要求不够，未严格执行放顶煤开采安全管理的有关规定，一些放顶煤开采的工作面在“一通三防”等方面存在重大安全隐患，严重威胁矿井的安全生产，甚至发生了重大事故。为此国家安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局于2008年7月下

5、发安监总煤行【2008】130号文“国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知”。山西省煤炭工业局于2008年8月下发晋煤安发【2008】702号文“关于转发国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知的通知”。我公司于2013年6月受山西忻州神达台基麻地沟煤业有限公司委托编制山西忻州神达台基麻地沟煤业有限公司二采区13201放顶煤工作面开采设计，以进一步指导矿井放顶煤工作面安全高效生产。二、设计的主要依据1、国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局安监总煤行【2008】130号文“国家安全生产监督管理总局

6、国家煤矿安全监察局关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知”；2、山西省煤炭工业局晋煤安发【2008】702文“关于转发国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知的通知”；3、煤矿安全规程(2011版)4、山西同地源地质矿产技术有限公司2008年6月编制的山西台基麻地沟煤业有限公司资源整合矿井地质报告。5、煤样鉴定报告；6、采矿许可证，证号：C1400002009111220045376；7、中华人民共和国煤炭法；8、中华人民共和国矿山安全法；9、矿井防灭火规范（试行）；10、煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范，AQ10292007；11、矿山救护

7、规程，AQ10082007；12、煤炭工业矿井设计规范GB 50215-2005；13、煤矿防治水规定；14、建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程；15、矿山电力设计规程；16、煤矿井下粉尘综合防治技术规范，AQ10202006；17、工业企业设计卫生标准GBZ 12010；三、设计的指导思想与主要特点依据煤矿安全规程(2011版)、煤炭工业矿井设计规范（GB502152005）、国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局安监总煤行【2008】130号文和国家关于放顶煤开采安全管理的要求，在放顶煤开采的生产过程中，结合其开采工艺的特殊性，重点解决工作面通风和防瓦斯、防火、防煤尘、

8、防水、顶板管理等方面存在的漏洞，配备必要的安全防护设施，制定与之相应的安全技术措施，安全管理措施，设计方案要充分体现出安全技术措施针对性强，安全可靠，简单实用，有效的防止事故发生，加大安全生产力度。设计针对山西忻州神达台基麻地沟煤业有限公司矿井13号煤层赋存条件和开采技术条件的分析，结合本煤矿放顶煤综合机械化开采的经验，矿井开采13号煤层赋存稳定，位于太原组中下部，井田内大部含3层夹矸，个别地方含1层或4层夹矸，结构复杂，13201工作面煤层厚度13.39m，符合煤矿安全规程第68条采用放顶煤开采时煤层厚度须4m以上；工作面采高为3.5m，放煤高度9.89m，采放比1：2.83，符合煤矿安全规

9、程第68条采放比不大于1：3的规定。总之，从本矿井13号煤层的开采条件来看，包括煤层厚度、埋藏深度、煤体强度、节理裂隙发育程序、夹矸情况以及顶板条件等，并结合矿井所选用采掘设备都比较适合综采放顶煤开采。针对本矿井安全技术条件，设计在通风、防治瓦斯、防尘和降尘、防火等方面制定了相应的安全技术措施和管理措施，各项措施的具体贯彻和落实，将有效的预防各类事故的发生，提高矿井安全生产水平。四、存在的主要问题与建议1、加强矿井水文地质工作，对井田水文地质条件进行认真分析，井下生产中要密切注意观测水文地质情况的变化，特别要遵守“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”原则，以防水患事故发生。2、井田内该区域

10、13号煤层经鉴定为自燃煤层，因此，生产期间矿方对13号煤层的自燃发火性不能掉以轻心，要结合煤矿防灭火相关规定，制定完善的防灭火措施。矿井在回采工作结束后，一定要按规程对采空区密闭，并留足保安煤柱，搞好防止煤自燃工作。第一章 采区概况及地质特征第一节 矿井概况一、井田境界及四邻关系根据2012年11月由山西省国土资源厅颁发的采矿许可证（C1400002009111220045376），山西忻州神达台基麻地沟煤业有限公司矿井范围坐标如下：1980西安坐标系1954西安坐标系 坐标拐点编号纬距（X）经距（Y） 坐标拐点编号纬距（X）经距（Y）14341658.7119522916.961434170

11、6.0019522988.0024341252.7019523728.9724341300.0019523800.0034340089.7019522931.9734340137.0019523003.0044339823.6919523134.9744339871.0019523206.0054338717.6819522173.9754338765.0019522245.0064338352.6819522563.9764338400.0019522635.0074337562.6819521783.9774337610.0019521855.0084338117.6819521288.9

12、684338165.0019521360.0094338462.6819520948.9694338510.0019521020.00104339499.6919521438.96104339547.0019521510.00114340519.7019522606.96114340567.0019522678.00124340774.7019522311.96124340822.0019522383.00井田南北最长4.096km，东西最宽2.78km，面积为4.0686km2。井田内批准开采13号煤层。整合后井田西、西南与山西晋神河曲煤炭开发公司沙坪煤矿相邻，东部与原后麻地沟矿（已关闭）相

13、连，北面与东南为空白区（见井田四邻关系图图111）二、地形、地势及河流本井田位于晋西北黄土高原北部，井田地形总体中西部高，北部和南部及东部低，最低点位于井田北部西边缘沟底，海拔976.20m，最高点位于井田北中部，海拔1137.00m,相对高差为160.80m，属中低山区，区内地形切割强烈，地表大部分被黄土覆盖，基岩出露较少，其地貌形态以黄土梁、黄土坡、黄土梁峁为主，山顶呈浑圆状，河谷呈树枝状，多为“V”型谷。本区属黄河流域，区内主要有三条较大沟谷，即小伍村沟、杨家沟和麻地沟，雨季沟谷中下游有小流量水，由北而南入县川河，经县川河往西注入黄河。据河曲县水文站资料，黄河最大流量8000m3/s,最

14、小流量50 m3/s，河床坡降万分之七，县川河属黄河一级支流，平时无水、干枯，雨季时为排洪通道。县川河为本区域内黄河的最大支流，据县川河水文站资料，汇入面积1610km2，水位882.5m，流量4320m3/d,其它支流均为季节性河流。根据地质报告提供资料，工业场地及井口处历史最高洪水位线标高为980m。三、气象与地震本区属大陆性气候，据河曲县气象站资料，本区气候的特点是温凉干燥，四季分明，冬季少雪，春季干燥多风，夏季雨量集中，秋季短促凉爽。据统计，年均气温8.8，冬季最低气温在1月份，冬季平均气温为-9.4，极端最低气温为-26.9（1977、1980年）；夏季最高气温在7月份，夏季平均气温

15、为23.9，极端最高气温为38.4；根据河曲县气象局资料，1998年2007年，年降水量46.66 mm559.90mm，平均334.52mm。无霜期240天左右，冰冻期180天左右，由当年的12月到次年的3月，最大冻土深度1.27m。本区3、4、6月多风，风向多为WS或W，最大风速16m/s。根据中华人民共和国标准GB50011-2010建筑抗震设计规范，该区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。四、开拓方式及采区划分1、开拓方式根据井田开拓方案，矿井现采用斜井-平硐综合开拓方式，工业场地内共布置主斜井、副平硐及回风斜井三个井筒，井筒用途分述如下：主斜井：井筒净宽3.4m，倾

16、角12°，斜长215.0m，装备带宽1000m的大倾角胶带输送机，担负矿井原煤运输、及进风任务，井筒内敷设有供电、通讯、监控电缆及排水管路，是矿井的一个安全出口。副平硐：净宽5.0m，已有段维持倾角4°不变，井口段按6°坡度取直并延出地表。改造后井筒斜长361.6m，装备无轨胶轮车担负矿井的辅助提升任务，兼作矿井进风井和安全出口。回风斜井：净宽3.6m。维持倾角18°不变，改造后井筒斜长44.1m，担负矿井的回风任务，兼作矿井安全出口。井筒断面见图112、113、114。2、水平划分采用一个水平开采井田内的13号煤层，水平标高为+969m。井下采用三巷布

17、置，分别为胶带大巷、辅运大巷和回风大巷。3、采区划分全井田共划分为2个采区，位于井田中部的为一采区，位于井田北部为二采区。（即本次设计13201工作面所在采区），现为生产采区。五、开采现状及主要生产系统矿井目前生产采区为二采区，一个综采放顶煤工作面（即本次设计13201工作面）。1、通风系统根据井田开拓部署，井田采用斜井-平硐综合开拓。主斜井、副平硐进风，回风斜井回风。设计选用两台FBCDZ-8-22B型矿用隔爆对旋轴流式通风机，一台工作，一台备用。该通风机配套YBF-8型防爆电动机，其技术参数为：660V，2×160kW，740r/min。能够满足矿井通风要求。通风系统为中央并列式

18、通风系统，主斜井、副平硐进风，回风斜井回风。通风方法采用机械抽出式。2、排水系统矿井正常涌水量为8.3m³/h,最大涌水量为12.5m³/h，排水管路沿主斜井敷设。管路长250米，排水高度60米。在主水泵房安设有MD8545×3型离心式水泵三台，660 V，55kW电动机。矿井正常涌水采用“一泵一管”工作方式，一台水泵工作，一台备用，一台检修。3、提升系统主斜井井筒内装备1000mm宽带式输送机担负矿井煤炭提升任务。副平硐装备无轨胶轮车担负全矿井材料设备输送、矸石提升、人员下放等辅助运输任。4、运输系统胶带运输大巷煤炭运输设备选用带式输送机；辅助运输采用无轨胶轮车

19、的方式运输。5、供电系统矿井供电系统采用双回路35kV电源架空线路进线，双回35kV电源分别引自旧县35kV变电站和围坪110kV变电站，供电距离均为6km,，线路型号均为LGJ-240钢芯铝绞线。6、矿井监测监控系统本矿井现有一套KJ160N型矿用安全生产监控系统，对井下生产环境以及各主要生产设备运行状态进行实时数据采集、传输、显示、记录，使有关人员能够及时、准确、全面地了解井下生产环境状况，达到对各类灾害的早期预测，一旦发现有瓦斯超限立刻进行声光报警，并进行风、电、瓦斯闭锁，防止事故的发生。本次放顶煤开采13201回采工作面时，监控系统将利用现有的系统，对工作面进行传感器布置，实时监测工作

20、面生产环境，一旦发现有瓦斯超限立刻声光报警，并切断相关设备电源，防止事故的发生。7、压风系统本矿已按照“六大系统”的文件精神建设了矿井压风系统。该矿现有两台JN110-8型空气压缩机，主要技术参数：排气量19.8m3/min，排气压力0.8MPa，驱动电动机Y系列，380V，110kW。两台空气压缩机设置于地面空压机房，一台工作，一台备用。紧急情况时两台空压机同时工作，来满足应急供风需要。主压气管道选用两趟125PE管，沿矿井主斜井井筒敷设。本矿已有一台C-2储气罐，公称容积为2 m3。13201回采工作面压风自救装置的压缩空气，来自地面空压机。压缩空气通过干管经主井井筒、胶带运输大巷送至13

21、201回采工作面胶带顺槽、回风顺槽，再分别由支管送至工作面，设置压风自救装置。压风自救装置设减压阀减压至正常气压，当发生灾害时供人使用。胶带顺槽、回风顺槽及轨道顺槽压风管路每隔100m设一个供气阀门。8、消防洒水系统井下用水采用消防、生产统一管网，管网由设在地面的井下消防洒水清水池V300m3沿主斜井引入井下，沿大巷成枝状布置,在管路超压的地点，采用减压阀减压，以满足井下各用水点水量及水压的要求。在设有供水管网的各条大巷每隔50m，设置DN50支管阀门，阀门后装快速管接头。可接DN50、长度为25m防腐水龙带4条，使用喷嘴直径为13mm水枪，为巷道消防之用；使用非标DN50 /DN25变径快速

22、接头，接DN25、长度50m软性管道一条，加装DN25小水枪为清洗巷道之用。第二节 采区概况一、采区在井田中的位置该井田共布置了两个采区，分别为一采区、二采区，一采区资源已经部分回采；二采区为目前生产采区，本采区布置一个综采放顶煤工作面来保证矿井生产能力。采区在井田中的位置见图121。二、采区资源储量、采区设计生产能力及采区服务年限根据矿方提供采掘资料，二采区经计算设计可采储量为13175kt。采区服务年限按下式计算：T13=Zk/K·A式中：T13采区服务年限，a； Zk设计可采储量，kt； A设计生产能力，kt/a； K储量备用系数，取k=1.3。采区剩余资源服务年限：T1317

23、5/（1.3×900）=11.3a。三、采区巷道布置及设备配备平行于井田拐点11、12连线方向，紧贴井田边界保护煤柱，即基本沿13号煤层倾向布置二采区的胶带、辅运、回风巷。二采区大巷水平间距30m，在三条采区巷东侧布置回采工作面，回采工作面采用两条顺槽，顺槽采用锚网支护。回采工作面采用后退式开采。胶带巷敷设带宽B=1000mm带式输送机担负采区煤炭运输任务，回风巷担负采区回风任务，辅运巷装备有无轨胶轮车担负采区材料等的辅助运输任务。四、采区生产系统1、通风系统主斜井、副平硐胶带大巷、辅运大巷一采区胶带、辅运巷二采区胶带、辅运巷运输顺槽回采工作面回风顺槽二采区回风巷一采区回风巷回风大巷

24、总回风巷回风斜井地面。2、运输系统运煤系统：回采工作面可弯曲刮板输送机破碎机顺槽转载机顺槽胶带输送机二采区胶带输送机一采区胶带输送机大巷胶带输送机主斜井胶带地面。运料系统：副平硐辅运大巷一采区辅运巷二采区辅运巷回风顺槽回采工作面。（包括常物运料和综采设备大件）3、排水系统顺槽采区胶带、辅运、回风巷胶带、辅运大巷井底水仓主斜井地面。4、供电系统采区用电直接引自本矿井下采区变电所。第三节 地质特征一、矿井基本地质情况（一）地层1、奥陶系中统上马家沟组（O2s）井田内无出露，为煤系地层基底，岩性为白云质灰岩，井田内钻孔仅揭露厚度8.1315.31m。根据区域资料本组地层厚度大于100m。2、石炭系中

25、统本溪组（C2b）岩性为石灰岩、灰白色粘土岩、粘土质砂岩、铁铝岩、山西式铁矿夹有薄层煤线，厚度12.8921.34m，平均16.26m。与下伏奥陶系地层为平行不整合接触。3、石炭系上统太原组（C3t）本组厚度35.58110.89m，平均87.20m。井田内沟谷中有出露，是本井田主要含煤地层，共含有10层煤，编号为9、10、11、12、13、14、15、16上、16、17号煤层，其中13号煤层全区稳定可采，其余为不可采。据井田内钻孔资料，本组分为三段。第一段（C3t1），S1底L2底，厚度17.8825.52m,平均厚度21.79m。S1砂岩（底部晋祠砂岩），厚度5.5315.45m，平均厚度

26、9.33m，岩性为灰白色粗粒砂岩、褐黄色含砾砂岩、灰白色细粒砂岩，主要由石英组成，部分地段与下伏地层呈冲刷接触关系。S1砂岩到L2灰岩底，是灰黑色粘土岩、灰白色细粒砂岩、红褐色中粒砂岩及不稳定的15、16上、16、17号煤层。第二段（C3t2），L2底L3底，厚度8.0732.37m,平均厚度25.41m，本段为井田内主要含煤层段。下部为黑色、褐灰色、灰色粘土岩，含植物茎叶化石及煤线。中部和上部为黑色泥岩、炭质泥岩、黄白色含砾粗粒砂岩、褐黄色粗粒砂岩、红褐色中粒砂岩，砂岩成份为石英、暗色矿物及煤屑。含12、13、14号煤层，其中12、14号煤层不稳定不可采；13号为全区稳定可采煤层。L2岩性为

27、灰岩，含较多的动物化石碎片，厚度0.411.90m，平均1.21m。第三段（C3t3），L3底S2底，厚度为7.6353.10m，平均40.00m。含有9、10、11号煤层，均为不稳定不可采。本段下部为灰白色粘土岩，中部为灰白色软质粘土岩、灰白色粘土岩，上部为紫红色软质粘土岩。4、二叠系下统山西组（P1s）本组地层仅井田北部钻孔揭露残留地层，最大残留厚度45.86m。主要岩性为砂岩、泥岩和粘土岩。底部S2砂岩区域上称为“北岔沟砂岩”，岩性、厚度变化大，据镜下鉴定为石英砂岩，碎屑成分主要为石英，是山西组与太原组的分界标志层。5、上第三系上新统(N2)岩性由棕红色亚粘土、粘土组成，局部含砾，厚度0

28、61.81m，平均厚度34.97m,与下伏地层呈角度不整合接触。6、第四系上更新统（Q3）广泛分布于梁峁、山坡之上，岩性为淡黄色亚砂土，垂直节理发育，与下伏地层为不整合接触，厚度055.34m。（二）煤层赋存情况1、含煤性井田内含煤地层为太原组，太原组含煤10层，编号为9、10、11、12、13、14、15、16上、16、17号煤层，除13号煤层可采外，其余煤层零星可采或不可采。9号煤层位于上段中部，厚度00.70m平均0.40m；10号煤层位于上段中部，厚度00.75m平均厚度0.43m；11号煤层位于上段下部，厚度0.680.76m，平均0.72m；12号煤层位于中段顶部，厚度0.680.

29、95m，平均0.78m；13号煤层位于中段中下部，厚度12.2317.85m，平均14.79m；14号煤层位于中段底部，厚度00.65m，平均0.26m；15号煤层位于下段上部，厚度01.35m，平均0.64m；16上号煤层位于下段中上部，厚度01.30m，平均0.45m；16号煤层位于下段中部，厚度00.95m平均0.32m；17号煤层位于下段中部，厚度00.55m，平均0.16m。煤层总厚为18.95m，地层厚度平均为87.20m,含煤系数21.73%，可采煤层平均厚度13.39m，可采含煤系数为16.96%。2、可采煤层根据以上含煤性分析，井田内除13号煤层外均为不可采煤层。井田内可采煤

30、层为13号煤层，井田内批准开采13号煤层。现将13号煤层特征简述如下：13号煤层位于太原组中下部，煤层厚度12.2317.85m，平均厚度13.39m，井田内大部含3层夹矸，个别地方含1层或4层夹矸，结构复杂，为全区稳定可采煤层。顶板岩性为泥岩、炭质泥岩，底板为泥岩、炭质泥岩。（三）井田地质构造本井田总体为一单斜构造，地层总体走向NE，倾向NW，地层倾角1°3°。井田内未发现断层和陷落柱，未发现岩浆岩侵入。综上所述，总体井田地质构造复杂程度为简单类型，对矿井开拓、开采无不良影响。（四）井田水文地质1、含水层1、奥陶系灰岩岩溶含水层奥陶系灰岩全部深埋于石炭系之下。据沙坪1号露

31、天勘查区勘探资料，在勘探区南部沿县川河一带出露，主要为马家沟白云质灰岩、泥质白云岩、灰岩。沿层面发育有不均匀的风化裂隙、溶蚀裂隙，含水丰富，为天桥泉域的迳流区。井田西南直距2.50km的ZKL1105钻孔（X=4337425.012，Y=19519550.015），孔深71m见马家沟组灰岩，揭露厚度75.50m，孔径91mm，水位标高845.78m（水位埋深88.28m），降深0.3m，涌水量58.75m3/d，单位涌水量2.267L/s.m。水质类型为HCO3Ca、Mg型，矿化度小于0.5g/L，总硬度14德国度，PH=7.9，水温13.5。2、石炭系太原组砂岩裂隙含水层和灰岩岩溶裂隙含水层

32、本组仅在井田东南部沟内有出露，含水层主要是砂岩裂隙及灰岩岩溶裂隙。根据区域勘查资料，太原组L2灰岩与底部砂岩为一个含水层（组），节理裂隙较发育，但因各含水层夹在泥岩、粘土岩中，补给条件差，富水性弱，钻孔单位涌水量q=0.05L/s.m，井田西南直距800m处的ZKL708资料，钻孔降深25.28m，单位涌水量0.008L/s.m。该含水层水质为HCO3、SO4Ca、Mg，矿化度1.3g/L,总硬度3040德国度，PH=7.7，水温1416。3、二叠系砂岩裂隙含水层分布在井田北部，主要为砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层。含水层为山西组底部的含砾中、粗粒砂岩，裂隙发育，富水性中等。据井田南部正西1.3km

33、处的ZKL305号抽水试验资料，降深4.25m，涌水量52.7m3/d，单位涌水量0.144L/s.m。该组泉水出露较多，流量0.050.45L/s，沙坪1号露天精查资料显示，井田西南直距约300m处的小伍村9号老窑顶为P1s砂岩，调查窑内曾水大而停采，（1986年）窑口仍有流水，流量0.22L/s。水质HCO3Ca、Mg型，矿化度小于0.5g/L，总硬度小于25德国度，水温9.5°。4、第三系上新统（N2）砾岩孔隙裂隙水含水层顶部红色粘土层（N22），厚度约530m,其中含有钙质结核，含少量滞水，旱季不含水。为较稳定的隔水层。下部为半胶结的砾石（N21）,空间分布不稳定，最大厚度8

34、20m,砾径粗大，磨圆度较好，分选性差，砂泥质胶结为主，孔隙充填不发育，导水性良好，但该层在井田内所处地势较高，因地表切割较历害，上覆地层为粘土，补给条件差水量小，部分地方有泉水流出，水量不均匀，一般在低凹处，据勘探资料邻近纸房沟附近砾石层厚度达20m，泉水流量0.33L/s。水质为HCO3Ca、Mg型。5、第四系上更新统冲积层孔隙水含水层分布在井田大部地区，在沟谷底部呈细条带分布，主要岩性为砾岩、亚砂土、粘土，厚度5m左右，富水性较好。由于地层切割强烈，大多透水而不含水，局部可形成上层滞水，水质较好，但水量很小。在小伍村沟38号民用井抽水试验，降深0.15m，出水量0.51L/s,单位涌水量

35、3.40L/s.m。水质为HCO3Ca、Na型，矿化度小于0.5g/L。含水层以粉细砂以及黄土裂隙为主。3、隔水层石炭系中统本溪组为一套以泥岩、粘土岩、铁铝岩为主的地层，夹簿层灰岩和砂岩，砂岩一般为泥质结构，隔水性很好，本溪组地层厚平均16.26m，13号煤层底板到本溪组顶板也是以粘土岩为主的，地层厚25m，两段地层合计厚度41.26m多，其中粘土岩占地层厚度的80%以上，该段地层是煤层和奥陶系之间很重要的隔水层。4、含水层的补给、径流、排泄条件奥陶系岩溶水的补给 主要是基岩裸露区大气降水和地表水的入渗补给。井田内奥灰水属区域岩溶水径流区，岩溶水由北东向南西方向运移，最终排向保德县天桥黄河峡谷

36、中，据井田西南直距2.50km的ZKL1105钻孔奥灰水位标高845.78m，据天桥泉域平均水力坡度1.5推测井田内奥灰水位849.50855.50m。 石炭系、二叠系砂岩裂隙水，在接受大气降水和季节性河流以及上覆含水层的入渗补给后，顺岩层倾斜方向运移，上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的形式排泄，下部含水层顺层向西排出井田外。现采煤矿的矿井排水和民井开采是其主要的排泄方式。5、矿井水文地质类型1地表水井田内地表切割历害，沟谷发育，无常年性地表水体，雨季洪水排泄畅通，井口所在地段洪水位标高980m，低于井口标高（原整合矿井前麻地沟煤矿最低井口标高为990.80m）。井田内钻孔也都按钻孔设计要求进行

37、了封孔。一般情况下，洪水对矿井没有威胁。但随着开采面积不断扩大，可能引发地表裂隙或塌陷，地表水将会沿裂隙渗入井下工作面，增大矿井涌水量，严重者可能导致淹井事故的发生。所以必须加强地表踏勘工作，发现地表裂隙或塌陷，及时填埋，防治水害发生。同时要对井口和工业广场等进行排水，清理渠道淤泥和其它堆积物，保证排水畅通，防患于未然。2地下水本区地下水的补给主要为大气降水，且井田内无常年性河流，补给条件差，13号煤层直接充水含水层为太原组砂岩裂隙含水层，富水性弱。现矿井生产时出水主要表现为顶板滴水，水量小，矿井正常排水完全可以排除矿井涌水对煤矿生产的影响。但井田西部、北部的二叠系含水层富水性强，应防止采空区

38、导水裂隙沟通该含水层而引发水害。井田内可采13号煤层最低底板标高为940m，奥陶系岩溶水水位为849.50855.50m，煤层底板标高高于奥灰岩溶水水位，奥灰水对矿井开采13号煤层无影响。3.导水裂隙带煤层开采采用综采放顶煤采煤方法，顶板采用全部垮落法管理，煤层开采后形成的导水裂隙带高度根据煤矿防冶水规定释义导水裂隙带、垮落带高度计算公式如下： 式中：M-采煤厚度（m）；13号煤层导水裂隙带最大高度为： 经测算井田内部分区域采动裂隙会延伸到地表，所以必须及时充填地表裂隙，防止雨季地表水渗透或涌入到井下工作面，引发水患。4采空区积水井田内无古空区。井田北部为实体煤，南部基本采空。井田内初步设计阶

39、段所调查的5处积水中，1号集水区位于副平硐底东侧，在施工副平硐是已探明并全部放清；2号集水区和3号集水区位于井田南部采空区，我矿今后的采掘活动不涉及此范围，而且地层整体倾向为西南，对我矿开采无影响；4号积水区在回风大巷东侧，在掘进回风大巷时经实际探测没有发现积水，而且原有巷道全部按规范做了永久密闭；5号集水区紧挨井田边界有采空区，积水量26100 m3，对井田中部煤层开采有威胁，将来在开采13103和13104工作面时必须制定合理的探放水设计加强探测。相邻矿井山西晋神河曲煤炭开发公司沙坪煤矿位于井田西侧，煤层底板等线低于本井田，其采空区积水对本井田煤层开采无影响。因此，建议煤矿在临近东部后麻地

40、沟采空区时开采时，应进行探测和疏排，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，密切注视井下水文地质条件变化等构造的出现，对井下逐日排水量作好观测、记录，若发现异常，立即采取有效措施，防止水害发生。综上所述，13号煤层矿床为砂岩裂隙充水矿床，直接充水含水层补给主要为大气降水，补给条件差，直接充水含水层富水性弱。但间接充水含水层山西组底部的含砾中、粗粒砂岩，裂隙发育，富水性中等。奥灰水水位低于煤层底板标高，对煤层开采无影响。矿井水害主要为采空区积水，上水平采空区积水对下水平煤层开采存在威胁。其次，雨季地表水会沿裂隙渗入井下，增大矿井涌水量，矿井涌水量与季节有关雨季稍大。根据忻州市煤田地

41、质勘探队2011年6月编制的山西忻州神达台基麻地沟煤业有限公司矿井水文质类型划分报告（忻煤行函【2012】24号批复），矿井水文地质类型为中等类型。6、矿井涌水量山西忻州神达台基麻地沟煤业有限公司现在生产能力为900kt/a，在13号煤层开采中，根据矿方提供资料，矿井正常涌水量约8.3m3/h，最大涌水量约12.5m3/h。7、供水水源目前矿井供水主要来自沙坪乡的自来水。矿井水抽到地面澄水池，经澄清后，用于井下洒水防尘之用。其供给基本能满足需要。但整合后，生产规模扩大，其用水量增大，供水不足。奥陶系灰岩含水层岩溶裂隙发育，含水丰富。所以开采奥陶系岩溶水是井田主要的供水方向，井田位于岩溶水径流区

42、，水位标高849.50855.50m，据区域资料，奥灰水单井出水量可达2000m3/d以上，可作为矿井整合后的水源。8、矿井水害与防治措施该矿自建井以来，未发生过水害事故，但是在今后生产过程中，应加强安全防范意识，注重对矿井水文地质情况的观测和分析，以防范来自各个方面的水害发生。（1）在井口附近构筑防洪堤坝，以防雨季时，洪水涌入矿井；（2）采掘过程中，要注意断裂构造部位和隔水层薄（或缺矢区）要注意煤层突水问题。在开采时，若采掘工作面出现滴（出）水量增加等现象时，应采取超前探水等预防性措施，避免造成矿坑突水事故。要做到“有掘必探，先探后掘”；（3）要配齐、配好各种排水设施；（4）要注意上覆煤层的

43、采空区积水情况，定期观测予以放水，确保矿井安全，对13煤层开采地段采空积水情况，也应定期观测，予以放水。9、其他开采技术条件（1）煤质简述根据井田内钻孔煤芯煤样化验资料，13号煤层化学性质如下：水分（Mad）： 原煤3.10%5.97%，平均4.71%；浮煤1.32%4.03%，平均2.94；灰分（Ad） 原煤15.43%28.81%，平均21.38；浮煤6.81%8.59%，平均7.74；挥发分（Vdaf） 原煤37.29%42.80，平均39.22%；浮煤38.15%43.02，平均39.73%；全硫（St.d） 原煤 1.12%2.20%，平均1.69；浮煤0.95%1.95%，平均1.

44、49；发热量(Qgr,v,d) 原煤21.4627.39 MJ/kg, 平均24.96MJ/kg。 浮煤29.1631.40MJ/kg, 平均30.08MJ/kg。粘结指数（GR.I）6.8727.65，平均14.67；胶质层厚度（Y）08.08mm，平均4.13mm；元素分析: 碳（Cdaf）80.36%80.71%，平均80.52%；氢（Hdaf）4.83%5.04%，平均4.93%；氮（Ndaf）1.49%1.51%，平均1.50%；氧（Odaf）11.39%12.00%，平均11.74%；据煤炭质量分级GB/T15224-2004标准，13号煤层为低灰煤中灰煤、中硫中高硫，低热值高热值

45、长焰煤。2、瓦斯条件根据山西省煤炭工业厅文件晋煤瓦发2012939号文“关于山西宁武大运华盛庄旺煤业有限公司等三座矿井联合试运转期间瓦斯等级鉴定和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”，矿井相对瓦斯涌出量0.45m3/t，绝对涌出量0.74m3/min，二氧化碳相对涌出量1.13m3/t，绝对涌出量1.71m3/min，属瓦斯矿井。3、煤样检验根据矿方提供2012年山西省煤炭工业局综合测试中心检验报告表明：13号煤层自燃等级为级，属自燃煤层，吸氧量(cm3/g)0.6253，煤尘具有爆炸性，火焰长度180mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量65%。4、地温、地压条件井田内煤层埋藏较浅，井田内在开采过程中，未

46、发生过地压、地温异常现象，地质报告提供井田内地温梯度1.8/100m。属正常地温区。二、采空区积水、积气情况根据矿井地质报告，原麻地沟煤矿西南部有大面积采空区，原前麻地沟煤矿基本采空，且原麻地沟煤矿与原前麻地沟煤矿采空区相互沟通。经调查，原前麻地沟煤矿采空区无积水，麻地沟煤矿南部近井田边界有一处积水，预测积水面积150m2，有积水400m3。由于积水位于井田低水平地段，所以对井田上水平煤层开采无影响。本工作面地表对应为沙坪乡砖窑沟村东南，穿越两道冲沟，在切眼处为较大的汇水河流庄沟，都为季节性河流，庄沟两侧冲积严重，均露出太原组砂岩。在工作面切眼北部（庄沟北侧）为已封闭的砖窑沟煤窑，封闭良好，据

47、调查砖窑沟煤窑井筒向北延伸，在庄沟北侧进行过采掘活动，与13201工作面基本无关联。回采时穿越两道冲沟，预计在雨季时可能涌水量较大，采区盖山厚度约49m120m，预计井下采空区冒落引起的地表塌陷较严重，需及时处理塌陷和裂缝，以防地表水大量浸入。工作面四周不存在采空区积水情况。但是，矿方仍不可掉以轻心，在掘进及回采过程中应认真执行工作面探放水措施，在排除隐患之后，才可进行作业。三、构造揭露情况及水文地质条件根据矿井提供的采掘工程平面图，在13201工作面，可能不会揭露大的断层和陷落柱，受褶曲发育影响煤层有可能部分可能变薄，总体煤层相对稳定。工作面内地质条件比较简单，工作面范围在开采过程中突水的可

48、能性不大，工作面最大涌水量根据矿方监测：最大涌水量为11.2m3/h，正常涌水量为6.5m3/h，对生产威胁较小。根据本矿生产经验，当工作面发生顶板涌水时，一般通过强排水即可处理。四、13号煤层顶底板岩性及岩石物理力学试验数据井田内13号煤层顶底板岩性：顶板主要为泥岩及炭质泥岩，厚度0.703.85m，平均1.5m，结构面呈水平层理，裂隙较发育。底板主要为泥岩，个别地方为炭质泥岩，厚度0.33.90m，平均1.30,结构面呈水平层理，裂隙较发育。本次对ZK1、ZK2、ZK3钻孔13号煤层顶底板岩石采样于2007年12月4日送山西省三水实验测试中心进行物理、力学性质试验成果：顶板泥岩抗压强度18

49、.132.7MPa,抗拉强度为0.502.2 MPa；底板泥岩抗压强度15.619.4MPa，13号煤层下部泥岩之下灰岩的抗压强度69.088.9MPa,抗拉强度为0.37.2 MPa。由测试数据可知，13号煤层顶板为中等冒落的顶板。据调查矿方技术人员，工作面顶板厚度小的地方易坍塌掉块，其稳定性较差；据此建议矿方生产建设当中，应做好如下工作:1、加强工作面支护工作，根据采煤方法选择科学支护方式；2、做好顶底板的观察，掌握顶板来压步距。3、做好采空区充填工作，减轻矿山压力。第四节 放顶煤工作面基本情况介绍一、工作面位置1、地面相对位置巷道开口处对应沙坪乡村东北边中部向北100m处山坡，西部为空白

50、资源区，东部砖窑沟，巷道向北延伸到切眼处为庄沟，巷道中部穿越砖窑沟，停掘位置位于砖窑沟东部的庄沟，地面无建筑。2、本工作面井下位置工作面位于二采区西部矿界边，北部为矿界，西部为矿界，南部为二采区大巷，东部为13202工作面。二、工作面煤层情况根据13201工作面揭露情况，确定13201回采工作面煤层情况见表141。表141 工作面煤层情况表煤层厚度m13.39煤层结构复杂煤层倾角（°）26开采煤层13号煤种CY42稳定程度稳定煤层情况描述煤层层理明显，节理、裂隙较发育，煤层倾角26度，总体走向NE，倾向NW，容重1.41t/m3。三、工作面储量及服务年限1、工作面储量13201工作面

51、走向长度为1042.5m，工作面可推进长度900m。工作面可采储量=工作面可推进长度×工作面长度×煤厚×容重Q回=900×180×13.39×1.41=3058.5kt2、工作面服务年限根据正规循环作业图表，确定循环数为2个，正规循环率为0.8。正规循环推进长度为0.6m。则工作面每年推进度为316.8m。13201工作面可推进长度为900m，则工作面可采2.84a。四、13201综采工作面生产能力13201工作面煤层厚13.39m，属厚煤层。按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井生产期间，厚煤层采煤工作面回采率应不低于93。（一）循环产

52、量W =LShrc式中 W正规循环生产能力，t； L工作面长度，m； S正规循环推进长度，m； h煤层厚度，m； r煤的视密度，t/m3；c工作面采出率，% W =180×0.6×13.39×1.41×93%=1896t（二）日循环数根据正规循环作业图表，确定循环数为2个，正规循环率为0.8。（三）日产量1896×2×0.8=3033t（四）年产量3033×330=1000.9kt/a五、工作面走向长度对于综采工作面，为了延长工作面寿命，减少搬家次数，应尽量加大工作面的推进长度，根据麻地沟煤业二采区13201工作面具体条件，

53、确定工作面的开采长度为900m。六、工作面割煤高度与放煤高度根据山西忻州神达台基麻地沟煤业有限公司13号煤层地质条件、煤质特点、提高煤炭回收率及为工作面工作人员创造良好工作条件的因素综合考虑，确定工作面采煤机割煤高度为3.5m。割煤高度确定后，在13201工作面煤层平均厚度为13.39m的情况下，放顶煤高度即为9.89m，因而采放比为1：2.83。七、采煤机截深与放煤步距由于工作面要求实现高产高效，采煤机的截深和放煤步距应保证工作面尽可能大的循环产量。我国综放工作面的采煤截深近几年逐渐加大，因依据该矿多年来放顶煤开采实践，设计采煤工作面采煤机截深为0.6m，设计采用一刀一放工艺，即采煤机割一刀

54、进0.6m，液压支架放一次煤，循环进度为0.6m，放煤步距为0.6m。八、工作面长度为确保综放工作面设备配套能力满足该矿实现年产900kt/a以上及井田保护煤柱的要求，确定工作面长度为180m。第二章 回采工作面布置及采煤方法第一节 回采工作面布置一、工作面布置方式13201工作面采用两巷布置方式：13201胶带顺槽沿煤层底板布置，装备带式输送机，用来进风、运煤；13201回风顺槽沿煤层底板布置，为回风巷，用来回风、运料。二、煤柱的留设根据矿井防水煤（岩）柱的种类，结合本地区邻近矿井留设煤柱的经验，确定本矿安全煤柱的尺寸如下：（1）井田边界煤柱20m；（2）大巷煤柱30m；（3）断层两侧煤柱3

55、0m；（4）陷落柱周围煤柱30m；三、巷道的断面及支护形式1、根据瓦斯涌出量对风量的要求以及工作面顺槽、切眼设备布置对巷道断面的要求，确定13201工作面回采巷道形状均为矩形，规格如下：13201运输顺槽沿底板掘进。巷道断面规格：矩形断面，净宽×高=5.0×3.5 ，用于出煤运输与进风。13201回风顺槽巷道断面规格：矩形断面，净宽×高=5.0×3.5，用于材料运输与回风。13201开切眼断面规格：矩形断面，净宽×高=8.5×3.5。具体情况详见插图2-1-1、2-1-2、2-1-3。2、巷道锚杆及锚索支护参数运输顺槽断面形式均为矩形，净断面积17.5m2，采用锚网、锚索加强支护；回风顺槽断面形式均为矩形，净断面积17.5m2，采用锚网、锚索加强支护；开切眼断面形式均为矩形，净断面积29.75m2，支护形式为锚杆支护。巷道断面详见图C10641221。四、工作面的接替顺序本次设计的13201工作面下个接替工作面为位于二采区的13202工作面。第二节 回采工作面装备一、回采工作面主要设备配备及参数山西忻州神达台基麻地沟煤业有限公司煤矿经采煤方法改革，已经积累了成熟的放顶煤综采工艺，13201工作面仍利用矿井现有的主要设备。表221 综采放顶煤工作面主要设备设备名称设备型号功率（