煤矿综采放顶煤开采可行性技术论证报告

1、云盖山煤矿二矿综采放顶煤开采可行性技术论证2017年3月22日一、矿井概况11、地理位置与交通2、矿井地质构造 13、煤层条件及顶底板岩性3.4、瓦斯、煤尘55、矿井水文地质情况5二、矿井建设61、通风系统6 TOC o 1-5 h z 2、抽采系统63、排水系统64、供电系统75、提升系统7三、采煤方法确定71、工作面采煤方法确定72、工作面参数.83、工作面设备选型及配套9四、顶板、顶煤可冒性分析 1.2.开采深度12.煤层强度12.煤层厚度12.煤层夹研12.煤层顶板12.顶煤节理裂隙 1.2.五、抬顶煤工艺.13.抬顶煤要求1.3.抬顶煤工艺 1.3六、放顶煤工艺.14七、回采工作面通

2、风方式及合理性分析 1.5.八、瓦斯灾害因素分析及防治 15.矿井历年瓦斯资料统计 .15. TOC o 1-5 h z .矿井瓦斯涌出分析 1.5.瓦斯涌出量结果1.5.瓦斯防治16九、煤层、自燃发灭火灾害因素分析及防治 .16.十、水文地质灾害因素分析及防治 2。.1、矿井充水条件20.矿井充水因素 21.防治措施22H-一、总结23云盖山煤矿二矿综采放顶煤开采可行性技术论证一、矿井概况1、地理位置与交通云盖山煤矿云煤二矿位于禹州市西南部 35km处的磨街乡境内， 行政隶属于磨街乡刘门村。其地理极值坐标为：东经113 09 33 113 11 50 ,北纬 34 07 31 34 09 1

3、0。矿区东西长约3km,南北宽约3km ,面积6.0064km2禹州市通向文殊乡及磨街乡的柏油公路纵贯全区，磨街至神后柏油公路从矿区经过，“村村通”水泥公路网遍布全区。向北可通往登 封、洛阳；向东经禹州市可达许昌市；向南经神厘镇可至郊县、平顶山、宝丰、临汝等地；东南部平禹煤电公司五矿尚有 762型窄轨铁路 经禹州市至许昌市与京广铁路相接，交通方便。见图 1-1。2、矿井地质构造云盖山煤矿二矿是云盖山井田的一部分，位于井田西南部，本区含煤地层由老至新依次为石炭系太原组，二叠系山西组、下石盒子组和上石盒子组，总厚度约665m,划分9个煤段（以往划分8个煤段）， 含煤43余层，煤层总厚度11.41m

4、,含煤系数1.72%可采煤层4层, 二1煤层全区可采，四2、六2、七4煤层局部可采，可采煤层厚度 5.82m,可采含煤系数0.88%本区位于角子山背斜南翼，景家洼向斜北翼。矿区基本构造形态 为走向北东，倾向南东的单斜构造。煤 层倾角13 20 ,走向 NE35 42 ;倾向SE55 48 ;区内断裂发育，主要为走 向正断层（北东向），并把井田切割为三个块段。浅部的花沟断层是 井田的上部边界，深部下白峪断层是井田的下部边界， 南部深部的风 阳山断层与北部花沟断层组成地垒，西端的牛颈山斜交正断层与风阳 山断层组成阶梯状断块，中部发育数条走向北东、倾向南东的小型正 断层。根据补勘三维地震资料，区内落

5、差H A 100m的断层2条，落 差50mWH100m的断层6条， 落差5mWH 50m 的断层21条， 落差H0.6 X5.14X1.4 95%=492.2t日循环数：2.5个日产量：Q=492.22.5=1230.5t工作面年产量：2276.4X276=34万吨2.5矿井达产工作面个数我矿达产工作面个数以往为1个3、工作面设备选型及配套采煤机选型原则根据煤层厚度及采高要求，工作面平均煤厚为5.14m,故选 择双滚筒采煤机。根据煤层倾角的大小，工作面煤层倾角在925 0 ,平均14 ,可采用无链电牵引采煤机按煤质（包括夹研）硬度选择，工作面煤质较软（f=0.37）, 依据设计手册选用功率大于

6、280KW的采煤机。按采煤工作面的生产能力要求选型采煤工作面采煤机年生产能力为120 X1.5 X276 X1.4 X5.14X0.95=34万吨，每年按276天计算，每天按8小时计算，采煤机每小 时生产能力为154吨。按工作面采煤工艺要求选取，对中厚煤层的单一长臂采煤 工艺，选用通用型滚筒采煤机。结合三机配套，23302工作面选用采煤机为 MG160/375-WDI型 双滚筒采煤机。牵引速度：06 10 m/min牵引牵引电机功率：55kW牵引方式：销轨式无链电截割电机功率：2X160kW最大下切深度：0.216m适应煤厚：1.42.9m摇臂长度：1598mm滚筒截深：0.6m机面高度：11

7、50mm参考排销距：0.42m3.2前部运输机选择根据刮板输送机的运输能力, 配套原则选取。采煤机总功率：375kW滚筒直径：1.4m两滚筒水平中心距：8.8m大于采煤机的生产能力及结合三机前部刮板输送机：SGZ630/160 X 2型刮板输送机一部电机功率：2X160 kW运输能力：450t/h链速：0.92m/s刮板间距：920mm高低速功率：160/80kW后部运输机选择后部刮板输送机：SGZ630/132 X 2型刮板输送机一部电机功率：2X132kW运输能力：400t/h链速：0.92m/s刮板间距：920mm高低速功率：132/60kW转载机选择按其生产能力大于等于刮板输送机的能力

8、选择 转载机：SZZ630/90型中双链桥式转载机机身总长度：28m电机功率：90KW机尾搭接刮板输送机机头段长度：8m型式：中双链3.5运输顺梢胶带输送机选择链速：1.34m/s运输能力：600t/h爬坡角度：12刮板间距：786mm胶带输送机：DSJ800/75 X 2型胶带输送机带宽：0.8m带速：2m/s移架步距：0.6m伸缩梁行程：0.8m电机功率：2X75kW运输能力：400t/h3.6液压支架选型选择放顶煤液压支架ZF3000/16/26 ,放顶煤过渡支架 ZFG3400/17/27。综放支架工作阻力确定，按现行较通用的岩石容重法公式计算R=NXHXSX ZX9.8式中：Pi一工

9、作面顶板支护需要液压支架的最大工作阻力，kN;N一工作面采高的倍数，取 6-8,本工作面取8;H一工作面平均采高，m,取2.2;S一液压支架顶板支护面积，m2,取4.25X1.5;Z一顶板岩石容重，kg/m 3,取2.5 x 103；代入数据得：Pi=8 X2.2X4.25X 1.5X2.5X 103X9.8=2748.9 kNZF3000/16/26型放顶煤液压支架工作阻力为3000kN,因此ZF3000/16/26型放顶煤液压支架满足本工作面工作阻力的要求。放顶煤支架： 型号：ZF3000/16/26 支撑高度：1.6-2.6m 工作阻力：3000kN 移架步距：0.6m初撑力：2532k

10、N放顶煤过渡支架 型号：ZF3400/17/27 支撑高度：1.7-2.7m 工作阻力：3400kN数量：109台支撑宽度：1.43-1.6m支撑强度：0.57MPa伸缩梁行程：0.8m支架重量：11505kg数量：6台支撑宽度：1.43-1.6m支撑强度：0.64MPa初撑力：2764kN支架重量：12705kg支架高度与中心距根据支架型号及支架高度确定采高为 2.2m,支架中心距为1.5m。 四、顶板、顶煤可冒性分析.开采深度23302综放工作面盖山厚度最大 432米，最小346米，平均389 米，其冒落性中等。.煤层强度23302工作面所采二i煤层普氏硬度系数f=0.37,顶煤冒落性极

11、好。.煤层厚度23302工作面机采高度2.2m,放煤高度2.94m,采放比约为1:采用放顶煤液压支架，反复移架、支架过程中对顶煤有一定的 压裂、松动作用，从煤层厚度来看，适合放顶煤开采。.煤层夹肝工作面所采二1煤层极少存在夹肝现象，且夹肝岩性多为炭质泥 岩及泥岩，相当于中硬煤的强度，且夹奸不易形成大块，对顶煤冒放 性影响不大。.煤层顶板23302工作面煤层直接顶为厚度1.609.78m的中粒砂岩，基本 顶为厚度2.5313.18m的细粒砂岩，十分有利于顶煤的冒落与放出。 6.顶煤节理裂隙根据地质报告提供的煤层节理和实际 23302工作面的煤层情况， 由于构造运动挤压，发生了层间滑动，致使原生煤

12、岩结构遭到破坏， 多为碎裂煤糜棱煤等构造煤，顶煤冒放性较好。根据现场实际回采经验及以上理论分析， 工作面适合采用综采放 顶煤。五、抬顶煤工艺.抬顶煤要求煤层厚度在3.0m以上时必须抬煤，可采取加强注水、降低采高、 人工打超前的方法进行施工。.抬顶煤工艺1）抬顶煤前，需提前调整支架高度，将支架高度保持在2.42.5m,同时保证前、后立柱压力。2）抬顶煤前，对支架底座与前部刮板输送机之间进行落底，每 次落底200300mm。3）抬顶煤前，需加强煤体注水保证粘结度，减少割煤、拉架期 间片帮、空顶现象的发生。4）抬顶煤前，需人工打超前处理煤壁，在煤壁人工掏伸缩梁窝， 伸缩梁伸出后及时使用川杆、竹笆闭好

13、，防止流煤造成空顶。5）移架时要带压擦顶移架，移架时伸缩梁缓慢收回，与支架平 行作业。6）采煤机割煤时，应降低滚筒高度割底煤，在保证前部刮板输 送机能正常推出的情况最大限度割底煤，采煤机割煤需提前处理煤壁 保证割煤期间不收回护帮板煤机能正常通过， 同时在采煤机割煤后如 出现片帮、漏顶现象及时使用竹笆、川杆护帮。7）采煤机割煤后开始进行移架作业，在拉架过程中应降低支架 高度，使拉架后高度保持在 2.02.2m。8）拉架时，应将支架底座下扎，保持在0.20.3m,溜子下扎角 度与支架底座需保持一致，角度不得过大，防止溜子下扎严重无法推 出。9)拉架后，及时对流煤、漏顶地段进行闭帮，之后继续掏梁窝人

14、工处理煤壁，以此方法进行循环施工。10)在抬顶煤期间，需不断探底煤厚度，人工落底找底减少底煤 损失。11)抬顶煤期间，一次抬顶煤在 0.30.4m,拉架期间尽量带压 移架，减少流煤现象的发生。六、放顶煤工艺1、顶煤在4m以上时逐架放煤，每次开一个放煤口，自上而下 进行放煤工作，分4轮进行。(1)首轮放煤时只需松动支架后插板，放支架顶部 01.3m煤 层，放煤时间以12min为宜。(2)第二轮放煤工作，放支架顶部 1.3m2.6m煤层，放煤时 间以1 2min为宜。(3)第三轮放煤工作，放支架顶部 2.6m3.6m煤层，放煤时 间以1 2min为宜。(4)最后一轮放煤时，放支架顶部3.6m以上带

15、有研石的混合煤 层，将煤放净为止。2、顶煤在4m以下时可隔架放煤，可开12个放煤口，两个放 煤口之间相隔12架。(1)首轮放煤时只需松动支架后插板，放支架顶部 2m以下的 煤层，放煤时间以12min为宜。(2)第二轮放煤工作，放支架顶部2m4m的煤层，放煤时间 以12min为宜。3、循环工序达到放煤步距、后部输送机正常运转后，开始放煤作业4、支架后尾梁高度距后部刮板运输机梢子上沿高度不得低于 0.3m,放煤口与采煤机之间必须保持15m以上距离，放煤后将刮板 输送机及支架之间浮煤清净。七、回采工作面通风方式及合理性分析工作面为全负压通风系统，采用一进一出的通风方式，及布置进 风顺梢、回风顺梢。根

16、据矿井实际经验，采用此通风方式布置是合理 的。八、瓦斯灾害因素分析及防治根据安全生产行业标准矿井与其涌出量预测方法 (AQ1018*2016),采用分析预测法对本矿矿井瓦斯涌出量进行预测。.矿井历年瓦斯资料统计2004年2016年，矿井相对瓦斯涌出量为 3.710.22m3/t.d ,绝 对瓦斯涌出量 4.817.60m3/min ,二氧化碳相对涌出量为1.823m3/t.d,二氧化碳绝对涌出量1.062.6m3/min ,其中最大相对瓦斯 涌出量为 2009年10.22m3/t.d ,最大绝对瓦斯涌出量为2008年.60m3/min。.矿井瓦斯涌出分析我矿的瓦斯来源主要为回采区、采空区、掘进

17、区。从附表 3中可 以看出，瓦斯涌出量：回采区为39.69%采空区为25.10%掘进区为 35.21%采空区、回采区、掘进区的瓦斯涌出总量即是煤层、水平的 涌出量。.瓦斯涌出量结果根据2016年矿井瓦斯涌出量测定报告，矿井绝对瓦斯涌出量 5.53m3/min,相对瓦斯涌出量为6.22m3t,根据现工作面瓦斯涌出情况 分析，23302综采工作面绝对瓦斯涌出量最大 2.48m3/min,瓦斯涌出 较稳定。.瓦斯防治矿井主动升级为煤与瓦斯突出矿井，采掘过程中未发生瓦斯动力 现象，参照云盖山煤矿一矿，暂定云盖山煤矿二矿始突标高为 -81m依据河南省强化煤矿安全生产暂行规定及河南省煤矿防治 煤与瓦斯突出

18、十项措施，按照“地质先行、区域预测、分类治理、 连续验证，局部补充”的区域瓦斯治理思路，矿井瓦斯治理技术路线 如下。始突标高以浅掘进工作面施工顺层钻孔预测煤层瓦斯参数，不超过“双六”指 标时，执行区域验证进行掘进，超过“双六”指标时工作面停止掘进， 施工底板抽放巷，利用底板抽放巷施工穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦 斯区域防突措施，进行消突并实现抽采达标。采煤工作面利用上、下顺梢施工顺层钻孔预测煤层瓦斯参数， 不超过“双六”指标时，利用上、下顺梢施工顺层钻孔预抽回采区域煤 层瓦斯加强措施，超过“双六”指标时，利用上、下顺梢施工顺层钻孔 预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施，进行消突并实现抽采达标。始突标

19、高以深掘进工作面采用底板抽放巷施工穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦 斯区域防突措施，进行消突并实现抽采达标；采煤工作面采用顺层钻 孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施，进行消突并实现抽采达标。九、煤层、自燃发灭火灾害因素分析及防治根据2014年4月10日洛阳正方圆重矿机械检验技术有限责任 公司检验报告为自燃倾向等级为 田类，不易自燃。矿井自建矿以来未 曾出现煤层自燃和着火现象。煤层引起火灾的火源主要有：机电设备 失爆、机电设备发热、明火等。火灾防治：1、井下各采掘地点必须建立完善的消防管路系统，消防管路的 铺设要符合煤矿安全规程规定。2、综采工作面回采结束后，必须在45天内进行永久性封闭，掘 进盲卷不

20、再用时，必须及时打设密闭，密闭打设的位置和质量必须符 合要求。3、每一入井人员必须携带一盏防爆矿灯与一台自救器，不合格 的矿灯与自救器不准入井使用；严禁在井下拆卸修理、敲打、撞击矿 灯与自救器。4、加强火工用品管理，每周组织对井上下炸药、雷管进行一次 全面检查，火工用品的管理单位每旬将药库炸药、雷管库存量、用量 上报矿长、总工及保卫科。5、井口检身工必须坚守工作岗位，履行职责，严禁入井人员带 易燃易爆物品和烟草下井，杜绝穿化纤衣服人员入井。严禁携带能产 生明火的非生产性器具下井。6、井下各碉室必须使用不燃性材料支护。井下胶带输送机机头 前后20米范围内必须用不燃性材料支护。井下禁止使用汽油和柴

21、油 机，严禁吸烟和烤火。严禁使用灯泡和其它电器取暖。7、机电设备碉室及其相连的巷道两端各 20米以内必须使用不燃 性材料支护。机电碉室至少要配备两台合格的灭火器，并常备0.2立方米以上的灭火沙。8、井下机电设备运行和维修人员，都必须经过培训，并考试合 格后方可持证上岗。井下不得带电检修、搬迁电气设备和电缆电线。（除综采、综掘设备外）不准打火试电，不准碰线头打信号。9、井下采掘工作面、采区进回风巷道、机电碉室等处必须使用 带有MA”标志的防爆型电气设备或本质安全型电器设备，对井下电 气设备坚持巡回检查制度，发现问题及时处理，严禁设备带病运行。10、突出煤层采掘工作面附近、爆破时撤离人员集中地点必

22、须设 有通往矿调度室的电话，并设置有供给压缩空气设施的避难碉室或压 风自救系统。工作面回风系统中有人作业的地点， 也应设置压风自救 系统。11、栓栓口安装高度设置在0.81、6米的范围内，井下消火栓 与水龙带的接口应与矿区救护队配备器材一致， 消火栓设置必须标志 明显、使用方便，不会妨碍井下其它设备工作，且不易因物体碰撞而 受损坏。12、井下放炮必须使用取得产品许可证的安全炸药和雷管， 不同 厂家生产的或不同品种的电雷管不得混掺使用。 严禁使用黑色炸药或 其它非矿用型炸药，严禁使用失效炸药。矿井用的机电设备必须有“三 证一标志”证明。13、井口和风机房附近20米以内不得有烟火和用火取暖。井下

23、和碉室内不得存放汽油、煤油和变压器油；使用过的棉纱布头、润滑 油、废纸等不准乱扔乱放，要及时清理送到地面处理；严禁将剩油、 废油泼洒在井巷和碉室内。14、煤（岩）与瓦斯突出危险的矿井井口 20米范围及井下不得 从事电焊、气焊和喷灯等工作；如果确需进行焊接工作，必须制订安 全措施，并经总工和矿长批准，并报永锦公司审批，且指定专人在现 场检查和监督，方准进行。15、井下放炮必须使用放炮器放炮，严禁明火明电放炮。放炮员 必须经过培训，并持有放炮合格证上岗。井下放炮工作只准由放炮员 担任。放炮母线要绝缘良好，每100m接头数量不超过3处，放炮母 线有破皮、露芯线的必须停止使用，严禁用放炮母线及放炮器作

24、碰火 试验，16、炮眼封泥应用水炮泥和粘土炮泥，炮眼内先装12袋水炮泥，再用不燃性粘土炮泥填满封实。无封泥、封泥不足或封泥不严， 严禁放炮。严禁用煤粉、块状物质或其它可燃性材料充当封泥。炮眼 深度0.61、0米时，封泥长度不得小于炮眼深度的二分之一；炮眼 深度超过1米时，封泥长度不得小于0.5米。严禁放明炮、糊炮。17、井下供电应做到“三无”、“四有”、“两齐”、“三全”、“三坚持” “三无”指无鸡爪子、无羊尾巴、无明接头。“四有”指有过流和漏电保 护装置、有螺钉和弹簧垫、有密封圈和挡板、有接地装置。“两齐”指 电缆悬挂整齐、设备碉室清洁整齐。“三全”指防护装置全、绝缘用具 全、图纸资料全。“

25、三坚持”指坚持使用漏电继电器、坚持使用煤电钻、 照明和信号综合保护装置，坚持使用瓦斯电和风电闭锁装置。18、加强电气设备管理，除安装与使用严格按有关规定执行外， 还应正确使用过负荷继电器与熔断保险器， 一旦发生事故，能自动切 断电源。橡套电缆必须是不延燃电缆，使用胶带必须是阻燃胶带。井 下工作人员都必须熟悉灭火器材的工作原理和使用方法，并熟悉本工 作区域内灭火器材的存放地点。19、井下发生火灾，任何人发现灾情，应视火灾性质、灾区通风 和瓦斯情况，立即采取一切可能的方法直接灭火，控制火势，并迅速 向调度室报告；调度室要依照火灾处理计划的规定， 通知所有可能受 火灾威胁地区人员撤离危险区，启动火灾

26、应急预案。电气设备着火， 必须先切断电源后再灭火；切断电源前严禁用水或导电物质灭火。20、斜井安设防火铁门，防火铁门必须严密且易于关闭，打开时 不影响提升、运输和人员通行；皮带机头下风侧安装烟雾传感器，对 皮带机头进行24小时不间断监测；打钻地点下风侧3-5米处安装co 传感器，并实现断电功能；井下工作人员必须熟知工作区域内消防设 施的摆放位置及使用方法，一旦发现火情，能够及时利用消防器材和 其他有效办法进行扑救。21、主井、副井井底、采区上下车场口、变电所等机电碉室入口、 爆炸材料碉室入口、掘进巷道入口、回采工作面进、回风巷口，、胶带输送机机头等重点保护区域的15米以内设消火栓。火灾危险的巷

27、 道内如胶带输送机巷每隔50米设消火栓；采用可燃性材料支护的巷 道每隔50米设消火栓；井底车场、煤巷、倾斜巷道每隔 100米设消 火栓；运输石门每隔300米设置消火栓。十、水文地质灾害因素分析及防治1、矿井充水条件区内沿110勘探线形成大风口至磨街的北西向地表分水岭，将矿 区分成东、西两个块段，分属不同的水文地质单元。二叠系各可采煤层顶板的砂岩含水层及石炭系太原组灰岩含水层地表出露不良，面积有限，呈条带状分布，且排泄条件良好，不利 于大气降水的补给。由于地形的切割，往往在沟谷中以泉水形式排泄， 或者通过浅部生产矿井人工排泄， 补给区与径流区接近一致，水文地 质条件简单。寒武系灰岩地下水的补给区

28、在矿区西北外围的祖师庙断层 （E）下 盘地段，含水层出露宽度0.12km,面积仅10km2,承受大气降水补 给后流向东及北东，径流距离很短，补给径流区一致，在 114勘探线以东的浅部地段，沿北东向形成约4km2的径流带，宽度不足1km,地下水向东流动，穿过F15、F16等断层，在构造复合部位的吴张沟附近，以泉群形式集中排泄，具有补给面积有限、径流距离短、排泄点集中 的特点。.矿井充水因素地表水和大气降水由大气降水形成的地表径流流经煤层隐伏露头地段， 开采放顶形 成的冒落裂隙（缝）带和地表塌陷，为大气降水和地表水向矿坑充水 提供了导水通道，从而成为矿井充水水源之一。每年在汛期来临之前应组织有关人

29、员对地裂缝、塌陷坑进行查 看，对塌陷坑和裂缝及时组织回填和堵漏工作。顶板砂岩裂隙水二i煤顶板是以砂岩裂隙水为主的水文地质条件简单型，顶部的 各层砂岩均为微弱含水层，具有补绐不良，径流不畅，水压高、水量 小的特点。含水层在井田范围内，大多基岩裸露，本含水层组又不发 育，对煤矿床开采影响不大，在浅部生产矿井中该含水层裂隙水多以 顶板滴、淋水形式向矿坑充水，矿坑正常涌水量一般较小，易于疏排。 2.3底板灰岩水二i煤底板为深灰色砂质泥岩，伪底为炭质泥岩和灰色泥岩，其下 即为灰色细砂岩和灰黑色砂岩层。在含水层的 10组中对矿井影响最 大的是二i煤底部的寒武系灰岩、太原组灰岩均属岩溶裂隙水，底板 是以岩溶

30、裂隙水为主的简单 中等型水文地质条件，成为矿井充水 的主要来源。尤其是在深部生产中，由于矿压、水压的逐步增高，底 板灰岩岩溶裂隙水将会是矿床充水的主要威胁。根据本矿井下观测， 水位标高已将至+20m左右，目前对矿井采掘工程无威胁。老空水老空水水源进入矿井的途径是采掘工作面接近或沟通老窑、废巷及老空区时，引发老窑水进入巷道或工作面。锦安、锦坛两个小煤矿(已于 2012年停产)形成的采空区位于 二矿23采区上部，距矿井开采的二i煤层最小距离240m。形成的采 空区存在大量积水，通过断层、采动裂隙等导水通道，对矿井采掘安 全构成威胁，应通过物探、钻探等手段，查明采空积水对矿井影响， 预防水害发生。矿内上部22204采空区在掘进轨道顺梢时已按规定进行疏放， 故 工作面回采期间无安全威胁。矿井2