开阳马头坡煤矿开采建设方案

马头坡煤矿开采建设方案说明书前言马头坡煤矿位于贵阳市开阳县北部，行政区划属开阳县冯三镇管辖。矿区大体为一不规则的长方形，由7个拐点圈定，走向长5.40km，宽0.65～0.95km，面积4.4764km2，原属私营公司，2023年9月8日获得由贵州省开阳县国土资源局探矿权许可证，规模为6万吨/年。根据贵州省煤炭管理局、贵州省发展和改革委员会、贵州省经济贸易委员会、贵州省国土资源厅、贵州煤矿安全生产管理局、贵州省环境保护局《关于批复贵阳市花溪区等七县（区、市）煤矿整合、调整布局方案的请示》（黔煤呈[2023]30号）及贵州省国土资源厅“关于开阳县冯三镇马头坡煤矿等三煤矿矿区范围的批复”（黔国土资矿管函[2023]1709号）的文献精神，马头坡煤矿列为扩界扩能矿井，生产规模由原6万t/a扩至9万t/a。开采深度：+1100～+830m。目前矿井仅完毕了主、副、风三条斜井部分井巷工程，现矿井处在停建状态。贵州开阳化工有限公司是兖矿集团有限公司与贵州开磷集团共同投资建设的大型煤化工公司，一期合成氨项目是国家批准的贵阳煤磷化工（国家）生态工业示范基地重点项目，该项目已于2023年5月开工建设，预计2023年建成投产，届时将形成年产50万t合成氨、8万t硫氨生产能力。该项目达产后，年需原料煤约120万t。为解决50万t合成氨原料煤需要，2023年6月贵州开阳化工有限公司煤业分公司收购了河边煤矿。由于原矿井勘探限度较低，为满足下一步矿井建设和生产需要，贵州开阳化工有限公司煤业分公司于2023年3月委托兖矿集团东华建设有限公司地矿建设分公司对矿井进行补充地质勘探，共完毕10个钻孔，工程量2756.52m。由于补勘后的井田煤层赋存情况及开采技术条件与原设计依据的地质资料差别较大，原设计已不能较好地指导此后矿井建设和生产，矿井（技改）开采方案有必要根据补充勘探资料进一步优化和完善。一、方案建设依据1.兖矿集团东华建设有限公司地矿建设分公司2023年8月提交《贵州省开阳县马头坡煤矿勘探地质报告》。2.矿井采掘工程平面图；3.2023年1月20日贵州省国土资源厅颁发的马头坡煤矿《采矿许可证》（证号：8）。4．贵州省煤炭管理局2023年2月26日颁发的《开阳县冯三镇马头坡煤矿煤炭生产许可证》（证号：X）。5．贵州省煤田地质局实验室2023年6月2日提交的马头坡煤矿《煤炭自燃倾向等级鉴定报告表》。6．贵州省煤田地质局实验室2023年11月5日提交的马头坡煤矿《煤尘爆炸性鉴定报告》。7．贵州省煤炭管理局文献（黔煤生产字〔2023〕94号）《对贵阳市煤矿2023年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》。8．贵州省工商行政管理局2023年4月颁发的《营业执照》[注册号9。9．2023年12月31日贵州省人民政府（黔府函[2023]206号）《省人民政府关于贵阳市花溪区等七县（市、区）煤矿技改和调整布局方案的批复》。10．贵州省国土资源厅文献：黔国土资储备[2023]655号文关于《贵州省开阳县马头坡煤矿详查及资源储量核算报告》矿产资源储量评审备案证明。11．现行的国家煤炭等行业有关技术政策、规程、规范和技术标准，重要为：《煤矿安全规程》（2023）、《煤炭工业小型矿井设计规范》（GB50399-2023）等5.贵州丰顺矿山安全生产技术征询服务有限公司2023年11月编制的《贵州省开阳县河边煤矿（技改）方案说明书》；12.现场踏勘收集的有关资料。二、设计指导思想1.坚持安全第一的生产方针，认真贯彻执行国家、煤炭工业有关方针政策，深化设计改革，切实体现“少投入、多产出、工期短、见效快”等原则，适应市场经济的需要；2.结合小型矿井建设的特点，根据矿井补充勘探资料和目前实际建设情况，优化开拓部署，合理拟定矿井开拓水平及运送方式，简化开采系统，减少初期井巷工程量，缩短建井工期；3.充足运用矿井现有的井巷工程及地面设施，完善各大生产系统，简化生产环节，地面生产系统布置简朴，最大限度地减少工程投资。三、设计特点及重要技术特性1．矿井设计规模：9万t/a；2．矿井服务年限：10.0a；3．资源/储量：截止2023年8月31日，井田范围内共获得保有资源量498.8万t，其中:探明的经济基础储量(111b)为27.6万t，控制的经济基础储量(122b)为120.3万t，推断的内蕴经济资源量(333)为350.9万t，其中，受底板茅口灰岩突水威胁突水系数大于0.1Mpa/m区域资源储量为213.1万t，突水系数小于0.1Mpa/m区域资源储量为285.7万t。集团公司以兖矿集团发[2023]66号文批复该报告；4.井田尺寸：井田为大体为一不规则的长方形，由7个拐点圈定，走向长5.40km，宽0.65～0.95km，面积4.4764km25．矿井开拓：采用斜井开拓，初期布置主、副、风3个斜井；6．主、副斜井提高：主斜井采用带式输送机提高，带宽650mm，带强750kN/m(PVC)，带速2.0m/s，电机功率90kW；副斜井采用JTP-1.6×1.5/31.5型单绳缠绕式提高机，电机功率110kW单钩串车提高；7．通风系统：矿井通风方式为机械抽出式，初期通风系统为中央并列式，副斜井进风，回风斜井回风。8．采煤方法：采用炮采采煤工艺，所有垮落法管理顶板；9．矿井供电：设计该矿采用两路10kV供电电源；10．供水水源：矿井生产、消防用水就近取水；11．安全监控和通信：矿井配备KJ90N型安全监测监控系统、KJ106井下人员定位系统；配备HY-64型数字程控调度互换机用于生产调度；12．环境保护：设计对各种重要污染物如井下排出的矸石、设备噪声源、污水、烟气排放、大气污染、地表塌陷等均采用相应的防治措施；13.建设工期：经各类工程施工排序，矿井建设工期为20个月；14.设计井巷工程量：矿井移交生产时井巷工程量为3605m；15.重要经济指标：（1）工程项目总资金12193.71万元。其中，井巷工程投资2023.95万元；土建工程投资663.31万元；安装工程投资1239.85万元；设备及工器具购置1811.05万元；工程建设其他费用2835.55万元；（2）吨煤投资：四、存在的重要问题与建议1.根据勘探区调查资料，邻近勘探区C3煤层瓦斯相对涌出量较小，没发生过煤与瓦斯突出现象。但黔安监管办字[2023]345号文规定，开阳县属于煤与瓦斯突出区域。本次勘探未进行瓦斯压力测定，未进行煤与瓦斯突出鉴定，仅选择5个钻孔进行瓦斯含量及成分分析，由取得瓦斯资料来看，煤与瓦斯突出矿井进行管理，见煤后立即委托具有突出危险性鉴定资质的单位对煤与瓦斯突出进行鉴定，根据鉴定结果，及时修改和完善有关设计。2.本矿井属水文地质类型复杂矿井，部分区域受底板茅口灰岩突水威胁，突水系数大于0.1Mpa/m。但本次勘探水文工作较少，对重要含水层仅作了定性分析，缺少单位涌水量、渗透系数等参数，未对断层导水性进行具体分析。建议在此后建设和开采过程中，加强水文地质补充勘探工作，进一步查清含水层的富水性、断层含（导）水性，同时在此后的开采中应建立地下水动态监测网，加强地表水及各含水层之间导水性的相关研究，此外应坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”得防治水原则，防范水害发生。3．矿井构造控制限度较低，建议在此后生产过程中，采用必要的手段，查清井田内重要构造分布及性质。4.在井田周边分布着数个废弃老窑，采空区积水和有害气体也许对此后矿井开采构成危害，必须采用留设防隔水煤柱等措施加以防范。5.各煤层顶、底板多以炭质泥岩、泥岩为主，岩石完整性差～中档，属软弱～半坚硬岩石，不稳定～中档稳定顶、底板，其稳定性较差，遇水较易软化，在开采时应注意加强顶、底板的管理。第一章井田概况及矿井建设条件第一节井田概况一、交通位置马头坡煤矿马头坡煤矿直距开阳县城15km，距贵阳70km,区内交通以公路、铁路为主，贵阳至开阳二级公路从矿区南西通过，贵遵高速公路及黔渝铁路从矿区西通过，距息峰火车站60km。交通较为方便，使其煤炭资源的开发具有了良好的外部条件。马头坡煤矿图1-1-1开阳县马头坡煤矿交通位置图二、井田自然概况1．地貌特性本区地处贵州高原黔北山区，以风化剥蚀、溶蚀地貌为主，总体地势为南高北低、东高西低，最高点位于矿区练岔西部的山顶，海拔标高1146m，最低点位于矿区北东角冯三镇的河谷底，海拔标高975m，其相对高差为171m，一般海拔标高1000-1100m，属中低山地形。2、地表水系本区河流为山区雨源型河流，河床粗糙，水流湍急，流量变化幅度大。雨季山洪飞瀑，河水暴涨；枯季流量较小。属长江流域、乌江水系汇水区域，河水重要受大气降水的控制。区内最低点为冯三镇河谷，标高约为+975m，为本矿区最低侵蚀基准面。3、气象矿区地处贵州高原西部，温暖湿润，冬无严寒，夏无酷暑，日照时数少，霪细雨季节长而频繁，相对湿度偏大，雪凝冻天气较长，夏季时有冰雹、山洪等灾害性天气出现。矿区属中亚热带季风气候区，因受南、北气流和高原地貌的双重制约，季节更替不甚分明，气温变化也不大，冬无严寒，夏无酷署。据历年气象资料，极端最高气温为34.1℃，极端最低气温－9.6℃，年平均气温13.6℃，无霜期265天，基本属温和气候。雨量充沛，年平均降雨量1243mm，多集中在6～8月，此段时间内降雨量可多达670～680mm；平均风速为2.3m4、地震矿区至今未做过地震基本烈度鉴定，也没有地震资料记载。据《中国地震烈度参数区划图（GB18306－2023，1∶400万）》，该矿区地震烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度＜0.05g，据《建筑抗震设计规范》（GB50011～2023），抗震设防烈度为Ⅵ度。三、区内国民经济概况矿区聚居汉族、布依族、苗族等少数民族，以农业为主，另一方面为本地煤矿开采业，农作物重要有玉米、水稻、小麦、油菜等，经济作物为油菜、烟叶、茶叶等。矿产资源以煤为主，本地剩余劳动力较多，可为矿山建设提供劳动力资源。区内居民的经济来源仍以传统的家畜、家禽饲养为主，近年来，劳务输出逐步成为该区居民的重要经济来源。第二节矿井建设现状目前矿井按生产能力9万吨/年正行技改，采用斜井开拓，主、副、风井累计掘进327米，剩余987米。电源条件，一回路电源已由冯三镇变电站10kV端接入，另一回路由高云变电所10kV接入该矿井，实现矿井双回路供电，供电线路长度10km。矿井开发在电力上是有保障的。现在按照黔府办发电[2023]155号文规定,处在停建整合。第三节矿井资源条件一、地层区内出露地层较齐全，自震旦系上统至第四系沉积中，除泥盆系、石炭系缺失外，均有出露。总厚度约9900m。其中以三叠系、侏罗系、白垩系分布最广。与含煤地层有关的地层基本情况见表2-1-1表2-1-1地层简表系统地层名称厚°（m）重要岩性名称代号第四系Q0-10坡、残积亚砂土、亚粘土、冲积泥砾下第三系E1＞5砾石白垩系上统夹关组K2j900长石石英砂岩侏罗系上统蓬莱镇组J3p730-1122砂岩、泥岩互层中统遂宁组J2sh375-578泥岩、砂岩、长石石砂岩上沙溪庙组J2s871-1239下沙溪庙组J2x261-377中下统自流井群J1-2zl290-476三叠系上统须家河组T3xi209-373岩屑石英砂岩中统狮子山组T2sh0-177灰岩夹白云岩松子坎组T2s152-295白云岩、泥、页岩下统茅草铺组T1m416-530灰岩、白云岩、白云质灰岩夜朗组T1y310-504泥页岩、夹灰岩二叠系上统长兴组P336-65灰岩、粘土岩、夹煤层吴家坪P3w216-291中统茅口组P2182-351灰岩、底部有粘土岩绿泥石下统梁山组P1130-180志留系下统韩家店组S1h600页岩、钙质砂岩、夹生物碎屑灰岩石牛栏组S1sh龙马溪组S1奥陶系上统五峰组Q3w110泥质灰岩、瘤状灰岩夹炭质页岩涧草沟组Q3j中统宝塔组Q2b十字铺组Q1sh下统湄潭组Q1m380粘土岩、页岩夹灰岩红花园组Q1h145生物碎屑灰岩、白云岩桐梓组Q1t寒武系上中统娄山关组∈2-3ls458白云岩中统石冷水组∈2s30白云岩、砂岩高台组∈2g下统清虚洞组∈1q35白云质灰岩、白云岩金顶山组∈1j45砂页岩夹灰岩明心寺组∈1m牛蹄塘组∈1n震旦系上统灯影组Zbdn6白云岩各组段地层岩性特性由下到上分述如下：区内出露的地层有寒武系中上统娄山关群（∈2-3ls）、二叠系下统栖霞组（P1q）、中统茅口组（P2m）、上统吴家坪组（P3w）、长兴组（P3寒武系中上统娄山关组寒武系中上统娄山关群（∈2-3ls）：分为3段：上段以灰、浅灰色白云岩为主，夹厚层白云岩，局部含燧石团块或燧石条带；中段以浅灰色中厚层、薄层白云岩、泥质白云岩为主，夹浅灰色角砾状白云岩；下段为灰色、浅灰色中厚层至块状微-细粒白云岩。含三叶虫化石，厚度1022m。中二叠系统栖霞组分布于矿区西北部，灰色、灰色中厚层含燧石生物屑泥晶灰岩夹筳灰岩。中二叠系统茅口组分布矿区西面，重要为灰色、浅灰色中厚层状、厚层状灰岩，具缝合线构造，产腕足类、蜓等动物化石。上二叠系统吴家坪组矿区重要含煤地层，为一套海相沉积，分为上中下三段。岩性由灰色、深灰色粉砂质泥岩、粉砂岩、泥灰岩、煤层及灰岩组成。具水平层理、波状层理、交错层理，含腕足类、瓣鳃类、介形虫等动物化石，含大羽羊齿、鳞木等植物化石及植物化石碎片、煤核等。含煤1-5层，一般3层左右，可采煤层1层（1号煤层）。厚度220－260m，平均245上二叠统长兴组分布于矿区北部，由灰、深灰色厚层状含硅质岩团块生物碎屑泥晶石灰岩，上部多为深灰、褐黑色硅质岩夹深灰、灰绿、黄绿色粘土岩，区内厚23m左右。第四系(Q)分布广泛，重要由松散的崩塌物、坡积物、沟谷冲积物、粘土等组成，厚度0－10m，局部达50米。与下伏地层呈不整合接触。二、构造位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区，冯三向斜西翼，区内构造线方向以北西-南东向为主，区域性断层重要以北西-南东向逆冲断层，构造运动强烈。断层重要为矿区东侧一条北东-南西向逆断层F1，倾向100°，倾角65°，断距较大，重要表现为断层东侧为娄山关白云岩与西侧二叠系吴家坪组煤系地层碎屑岩的地层接触，属逆冲断裂性质。开阳县马头坡煤矿区内岩层总体为一单斜构造，倾向45—150°，一般80—110°，倾角16—45°，一般26-30°。局部碎屑岩地段的小型褶皱发育导致产状紊乱，总体属构造中档。（一）断层本次勘探前，区内已存在断层3条断层，重要分布在矿区的东及南东面，其展布方向重要为南东向。以正断层为主。在已存在的3条断层中，正断层2条，逆断马头坡煤矿构造纲要图图3-3-1层1条；本次勘探后，经贵州省地质调查院填图，并结合钻探成果，对矿区内原断层位置和编号进行了修正，原F1正断层修正为F1逆断层；原F3平移断层不存在；根据302孔孔内揭露的地层情况证实，F2逆断层是存在的；101孔内揭露一条F3正断层。1、F1断层：位于勘探区东侧靠勘探区边界的一条逆断层，为区域性断层，两端均延伸至勘探区以外，为地质填图控制。断层倾向为80°至100°，倾角为65°，落差＞300m。受断层影响勘探区中部及南部地层为娄山关组直接与吴家坪组接触。东部为断层上盘，为寒武系娄山关组；西部为下盘，为二叠系吴家坪组，其间缺失茅口组及栖霞组等地层。2、F2断层：南起三岔土西，北至龙湾方向与F1断层相交。走向南北，倾向东，倾角75－85°，逆断层，地层断距约200～270m。破碎带岩层产状紊乱，倾角大，具断层角砾。上盘为二叠系上统吴家坪组底部地层砂质泥岩及厚层状灰岩，下盘为二叠系上统吴家坪组上部地层。3、F3断层：为正断层，位于勘探区101孔附近，倾角大于75°，落差20～30m。（二）岩浆岩勘探区内无岩浆岩分布。综上所述，勘探区总体构造形态为单斜，地层产状沿走向略有变化，倾角从浅部（西部）到深部（东部）逐渐增大，除东部为区域性高角度逆断层外，区内发育少量正断层，褶曲少见。构造复杂限度属中档类型。三、煤层1．含煤性勘探区内含煤地层为吴家坪组（P3w），重要以浅海相碳酸岩沉积为主，另一方面为三角洲沉积的泥岩、粉砂岩、煤。其重要含煤段为第一段，厚度9.30～49.12m左右，平均25.63m，岩性以泥岩夹泥质灰岩为主，含可采煤层1层（C3煤层）。第二段以燧石灰岩为主，局部夹不稳定泥岩及薄煤层，总体含0～1煤层。重要为C2煤层，零星可采，大部沉缺。2．可采煤层勘探区内含煤地层主可采煤层为C3煤层。C3煤位于吴家坪组第一段中部。距茅口组约4.50m～34.51m；距一段顶0.10m～11.55m。本次勘探穿过14点（含原钻孔4个），见煤点数11个，可采点9个，沉缺陷1个，断缺2点。可采指数81.82。直接顶板为铝质泥岩、粉砂质泥岩，间接顶板为泥灰岩；底板为泥岩、粉砂质泥岩，分界明显。煤层厚度0.20m～3.57m，变异系数0.68。平均1.58m，煤层厚度有一定变化，局部增厚变薄，夹矸1至2层，一般为泥岩，结构简朴。除902附近图1-3-2C3煤层厚度等值线图四、煤质（一）物理性质和煤岩特性1.物理性质C3煤层颜色多为黑色，少量黑灰色，粉末状为主，少量粒状及块状；内生和外生裂隙较发育，充填薄膜状、网格状、脉状方解石，含较多结核状、透镜状、浸染状、星点状、蠕虫状黄铁矿。其它物理性质见表5-物理性质一览表表5项目煤层光泽视密度真密度断口裂隙C3似金属沥青1.481.56～1.821.65（3）平坦状阶梯状较发育2.煤岩特性（1）煤的宏观煤岩及类型煤层的煤岩成分重要以亮煤为主，夹镜煤线理及暗煤条带，含黄铁矿透镜体。煤的宏观煤岩类型以半亮型为主，少量半暗及暗淡型。（2）煤的微观煤岩类型微镜惰煤（二）煤的化学性质一 、水分（Mad）C3煤原煤水分含量为1.16～1.52%，平均1.37%。为特低水分煤。浮煤水分含量0.55～1.38%，平均0.90%。二 、灰分（Ad）C3煤原煤灰分含量为21.10～43.12%，平均30.94%，为中高灰煤。浮煤灰分含量为10.82～14.93%，平均13.37%，为低灰煤。见图5-2-1：C3煤层灰分含量分布图。三 、挥发分C3煤原煤挥发分含量为9.80～27.66%，平均21.25%。浮煤挥发分含量为17.94～22.17%，平均19.40%。四、硫分（C3煤的硫分含量3.54～7.60%，平均5.31%，为高硫煤。南部硫分偏高。浮煤硫分含量2.04～3.01%，平均2.75%，脱硫率48%。硫分中以硫化铁硫（Sp,d）为主，另一方面为有机硫，盐酸盐硫最少，见表5-2-2。煤层硫分含量分布图见5-2-2。C3煤硫分登记表表5-2-2全硫St,d硫酸盐硫Ss,d硫化铁硫Sp,d有机硫So,d平均5.310.164.342.71最大7.600.264.392.95最小4.810.064.282.47（5）其它有害元素煤中存在的对人体和生态有害的元素重要为硫、磷、砷、氟、氯等元素，这些元素随煤层的开采和运用对人体和生态、以及工农业生产都有不同限度的影响，因此在此后矿区开采和煤的运用过程中，需要对上述元素进行监测，以有助于环境保护。煤层中有害元素有硫（St,d）、磷（P）、砷（As）、氯（Cl）、氟（F）等。1、原煤硫（St,d）：煤层硫分含量3.54～7.60%，平均5.31%，为高硫煤。此后在煤矿开采或煤加工运用时会对周边环境导致污染。2、原煤磷（P）：煤层含量为0.019%。根据我国煤炭行业GB/T20475.1-2023《煤中磷分分级》标准的规定,C3煤属于低磷分煤（P-2），对生态环境影响不大。3、原煤砷（As）：煤层含量为7×10-6。为一级含砷煤。4、原煤氯（Cl）：煤层含量为0.111%。根据我国煤炭行业GB/T20475.2-2023《煤中氯含量分级》标准的规定，本区煤层为低氯煤（Cl-2）。5、原煤氟（F）：煤层含量为378×10-6。根据《煤中氟含量分级》MT/T966-2023的规定，煤层属高氟煤（＞200×10-6）。此后在煤矿开采或煤加工运用时注意对周边环境污染的影响。（6）煤灰成份原煤灰成分重要以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO为主，煤层含量分别为44.04%、21.51%、19.60%、4.35%，占灰成分总量的89.50%，其它含量占有的比例不大，最小为二氧化锰，含量0.094％。区内可采煤重要煤灰成份见表5-2-4C3煤灰成份表5-2-4项目煤层SiO2(%)Al2O3(%)Fe2O3(%)CaO(%)MgO(%)SO3(%)TiO2(%)K2O(%)Na2O(%)MnO2(%)平均44.043521.5119.604.351.434.541.760.540.220.094（三）煤的工艺性能1.发热量C3煤层原煤干燥基高位发热量(Qgr,d)为18.00～26.79MJ/kg，平均21.88MJ/kg，属于中发热量煤。C3浮煤干燥基高位发热量(Qgr,d)为16.55～32.06MJ/kg，平均26.59MJ/kg。煤层发热量指标表5-3-1原煤发热量浮煤发热量Qb,dMJ/kgQgr,dMJ/kgQnet,dMJ/kgQb,dMJ/kgQgr,dMJ/kgQnet,dMJ/kg18.74～27.1722.48（3）18.00~26.7921.88（3）20.2416.85～32.4026.89（3）16.55~32.0626.59（3）30.31~31.2130.76（2）2.碳酸盐二氧化碳（CO2）根据以往化验资料：煤对二氧化碳化学反映性（α）：作1个样的实验，化验结果表白，温度在950℃时的α值为31.0-37.94%，平均为33.0%，温度在1000℃时的α值为36.5-50.5%，平均43.53.焦渣特性C3煤层焦渣特性：原煤2～6；浮煤2～7。4.灰熔融性根据以往化验资料：1、该层煤灰软化温度（ST）为1190-1290℃，平均值为1240根据《煤灰熔融性软化温度（ST，℃）分级》（MT/T852-2023）的规定，该煤层属较低软化温度灰（RLST）。2、该层煤煤灰流动温度（FT）为1220-1320℃，平均值为1270根据《煤灰熔融性流动温度（FT，℃）分级》（MT/T853.2-2023）的规定，该煤层属较低流动温度灰（RLFT）。煤层灰熔融性特性表表5-3-2项目ST（软化温度）/℃FT（流动温度）/℃平均12401270最大12901320最小119012205.结渣性根据以往化验资料：对该煤层所作的结渣性，当鼓风强度为0.1-0.3m/s时，其实验结果均分布在弱结渣区，为弱结渣煤。6.可磨性指数（HGI）：根据以往化验数据表白本区煤层可磨性指数为172；根据《煤的哈氏可磨性指数分级标准》（MT/T852-2023）的规定，该煤层均及易磨煤（UEG）。（四）煤类C3浮煤挥发分含量为17.94～22.17%，平均19.40%。粘结指数为84。据以往资料：原煤胶质层厚度29.00-38.00mm，平均32.64mm。根据中国煤炭分类标准，为肥煤，变质阶段为Ⅱ～Ⅲ阶段。（五）煤的风化和氧化根据钻孔勘探资料，矿区风氧化带深度为10m。（六）煤的工业用途根据煤质化验资料C3煤可以作为燃料、锅炉用煤及化工原料。五、水文地质（一）区域水文地质井田位于黔北，属于中山-中低山地貌,出露的地层按岩性大体可分为可溶岩与非可溶岩两大类:二叠系中统茅口灰岩、上统长兴灰岩、寒武系下统娄山关群灰质白云岩属可溶岩，含碳酸盐岩岩溶水，富水性较强；二叠系上统吴家坪组、下统梁山组、三叠系下统夜郎组砂泥岩类属非可溶岩，含基岩裂隙水，富水性及透水性均弱。区域水文地质图图6-1-1区域内岩层重要为碳酸盐岩和碎屑岩两大类，碳酸盐岩涉及二叠系上统吴家坪组、茅口组及寒武纪明心寺组、娄山关组，碳酸盐岩广布矿区内，多属裸露及半裸露的基岩山区，地表岩溶洼地、落水洞、溶斗等较发育，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，这些岩溶水长途迳流，最后以岩溶大泉、岩溶泉群或暗河等形式排泄于本地河谷中。区域内碎屑岩分布面积较小，仅在局部出露，重要涉及二叠系上统吴家坪组一段的粘土岩、粉砂质粘土岩、泥岩。碎屑岩靠近地表时风化较强烈，风化裂隙较发育，含风化裂隙水，深部发育构造裂隙地段，以含构造裂隙水为主。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，重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重要补给来源，地下水动态随季节变化明显，一般每年5月地下水流量、水位开始回升，6～9月为最高值，其间出现1～3次峰值，10～12月份进入平水期，水位、流量开始下降。（二）矿井水文地质条件1．地表水及大气降水矿区属中亚热带季风气候区，因受南、北气流和高原地貌的双重制约，雨量充沛，年平均降雨量1243mm，多集中在6～8月，此段时间内降雨量可多达670～680mm。矿区内及外围地表水系不发育，绝大部分来源于矿区中、西部山谷基岩裂隙水渗出，属季节性溪沟水，集中向东流，后汇入矿区东形成常年溪沟水。水体有冯三镇溪沟、三岔土水库、新房子水库。2．老窑积水：矿区西面含煤地层浅部分布有废弃老窑，老窑采空区内有大量积水，此后矿床开采中接近采空区应进行超前探水或先疏干采空区积水，以防采空区积水涌入矿井，导致突水事故。3．地下水含（隔）水层（1）第四系孔隙水弱含水层；重要分布在洼地和各地层之上，成份重要由坡积、洪积、冲积及部份湖沼沉积的砾石、砂、亚粘土及粘土组成，厚度为0～50m，一般10m左右，其特点是孔隙大，渗透性较强，矿区内未发现泉水点。本层含孔隙水，由于多覆盖于各地层之上，其与下伏各地层中地下水有直接的水力联系，但由于厚度较小，其富水性弱，为透水层。对煤矿开采影响较小。（2）二叠系上统吴家坪组二段P3w2岩溶水强含水层：为灰色到深灰色薄层到中厚层、薄板状含燧石团块灰岩，夹燧石层。夹黄灰色、灰色薄层到中厚层粉砂岩、粘土岩。该层以重要含碳酸岩溶水，以大气降水补给为主，季节性变化明显，溶洞发育，富水性强。本次勘探吴家坪组二段石灰岩溶洞、裂隙发育，钻孔漏水严重（见附表3.3）。（3）二叠系上统吴家坪组一段P3w1裂隙水弱含水层：分布于矿区内东侧,由灰黄色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉红色泥岩、薄层灰岩及煤层组成。厚度约25.63m,以往调查中发现D4、D5、D16共3个泉水点，泉水流量分别为0.24l/s、0.16l/s、0.90l/s，泉流量均较小。本层以基岩裂隙水为主，富水性弱,为相对隔水层。本层中的基岩裂隙水将成为矿井开采时的直接充水水源。局部裂隙发育，钻孔漏水严重（见附表3.3）。（4）二叠系中统茅口组（P2m）岩溶水强含水层：分部于矿区西部，由灰色、灰白色厚层至块状灰岩组成,区内出露厚度大于200m，岩溶微地貌（岩溶洞、岩溶漏斗、岩溶洼地）比较发育,以往调查中发现D2、D3、D6、D7、D8岩溶洞、漏斗5个，岩溶泉点D17一个，泉水流量1.53l/s（详见表6-2-2）。该层重要含碳酸盐岩溶水，以大气降水补给为主，季节性变化明显，富水性强。本次抽水资料显示茅口组灰岩静水位为+996.72m，矿区最低侵蚀基准面为+975m。综合分析各方面资料，计算底板隔水层承受的水头压力以矿区最低侵蚀基准面标高为宜。根据底板突水系数T=P/M，P—水压，Mpa,M—C3煤层底板到茅口距离，m。根据《煤层防治水规定》，底板受构造破坏的块段其突水系数不大于0.006，正常块段突水系数不大于0.1。根据各钻孔数据计算结果见表6-2-1，其突水威胁预测见图6-2-1（5）寒武系中上统娄山关组（€ols）岩溶水强含水层：分部于矿区东部，区内岩性由灰白色白云岩、白云质灰岩组成，地表风化后多显细微浅红色纹露，未见顶、底，区内出露厚度大于150m。以往调查中发现D12一个岩溶泉，泉水流量1.53l/s。该层重要含碳酸岩溶水，以大气降水补给为主，季节性变化明显，富水性强。本次ZK601钻孔显示娄山关组裂隙、溶孔发育，有水蚀现象。4．充水通道（1）岩石天然节理裂隙矿区直接充水含水层吴家坪组（P3w）含煤地层大部分出露于地表，岩石风化节理、裂隙很发育，而深部发育的构造节理、裂隙，它们是大气降水直接进入矿井的通道。（2）开采冒落裂隙采煤活动产生的冒落裂隙，是地表水及地下水、老窑水溃入矿井的通道，C3煤层开采时，吴家坪组第二段的岩溶水有也许通过开采冒落裂隙涌入矿井。（3）底板突水性：C3煤层距茅口组约4.50～34.51m，平均18.70m。以灰白色铝质泥岩、黑灰色泥岩为主。3线及ZK201较厚，矿区大部分在10～20m。茅口组水位标高+996.72m。东部F1断层附近厚度5～10m,底板标高小于+800m。突水系数约0.16大于正常块段的安全标准。开采时茅口组岩溶水也许涌进矿井。（4）暗河及溶洞勘探区内岩石大部分为石灰岩及白云质石灰岩，为岩溶地貌，溶洞暗河发育，地表水及大气降水汇入溶洞暗河后沿地下流动，特别雨季水量巨大。以往及本次勘探资料均发现溶洞及落水洞。受构造影响矿区内裂隙发育，一沟通煤层顶板与暗河及溶洞，导致岩溶水涌入矿井。（5）地表水与大气降水直接补给由于矿区位于单斜构造上，岩溶发育，吴家坪组在矿区大部部直接出露地表。冯三镇溪流在北部直接流过F1破碎带。大气降水与河水可以沿裂隙补给吴家坪组。（6）充水方式由于矿井直接充水含水层露头分布局限，接受一定的大气降水补给，充水通道以岩石风化裂隙及采矿裂隙为主，规模一般不大，少量为老窑、采空区巷道、岩溶管道导水，因此目前矿井充水方式重要以渗水、滴水、淋水为主；随着矿井进一步向深部延伸，采矿裂隙增多、采空区面积增大，矿井涌水量将逐渐增大，特别是开采深度低于矿区最低侵蚀基准面时，河水也许沿煤层底板的茅口组灰岩溃入矿井而产生突水。5．矿井涌水量预测矿井勘探地质报告采用比拟法、大井法、分析预算法分别对矿井涌水量进行预测。推荐取值正常涌水量为55.4m3/h，最大涌水量为110.8m3/h。6．矿井水文地质类型马头坡煤矿C3煤层重要充水水源为为吴家坪组一段裂隙含水层，另一方面是受采掘破坏裂隙及构造裂隙沟通的吴家坪组二段及茅口组岩溶水。因此，矿床为裂隙充水矿床。在煤层露头附近存在一定数量的老窑采空区，矿井受水害威胁中档，为水文地质条件中档的矿床。六、其他开采技术条件1．瓦斯根据勘探区调查资料，邻近勘探区C3煤层瓦斯相对涌出量为较小，没发生过煤与瓦斯突出现象。根据2023年12月30日贵州省煤炭管理局文献《对贵阳市煤矿2023年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》（黔煤行管字[2023]517号），本矿井绝对瓦斯涌出量为0.74m3/min，相对瓦斯涌出量为9.81m3/t，绝对CO2涌出量为本次勘探取501钻孔煤样一件做煤层瓦斯等温吸附实验。实验结果C3煤层瓦斯放散速度为△p为13.076，大于鉴定煤层突出危险性单项指标的临界值（≥10）。矿区未进行过瓦斯压力测试与煤与瓦斯突出鉴定，建议在矿井建设以后进行鉴定。2．煤尘爆炸性根据贵州省开阳县马头坡煤矿于2023年11月5日专门采样送贵州省煤田地质局实验室化验室提交的煤尘爆炸性鉴定报告，水份0.67%,灰份22.79%，挥发份26.22%，火焰长度20mm，煤层爆炸最低岩粉量75%。该煤层具有爆炸性。本次勘探选取1孔进行爆炸性测试，测试结果如下表(见表7-3-1)所示，火焰长度为30mm，最低克制岩粉量为45%，挥发分(Vdaf)变化在21.36%之间，因此，煤层具有煤尘爆炸危险性。煤尘爆炸性指标一览表表7孔号火焰长度(mm)最低克制岩粉量(%)挥发分Vdaf(%)爆炸危险性301304521.61有爆炸性3．自燃发火倾向性根据以往化验资料：贵州省开阳县马头坡煤矿于2023年11月5日专门采样送贵州省煤田地质局实验室化验室提交的煤炭自燃倾向性等级鉴定报告，氧化温度为344℃，原样温度361℃，还原温度367℃。根据山东省泰山矿产资源检测研究院实验室对301孔-C3煤层化验结果：本矿C3煤层属容易自燃煤层（I级），见下表。C3煤层自燃倾向表7-4-1化验编号水分Mad%灰分Ad%挥发分daf全硫St,d%真相对密度火焰长度mm吸氧量ml/g•干煤自燃倾向性分类等级E202315781.5021.6121.363.541.56300.71I级容易自燃4．地温本次勘探对701号孔和801号孔进行了简易测温测井，不同深度的温度值见表7-5-1和表7-5-2。由表可以得出增温带温度变化图，矿区地温梯度约为1.55．煤层顶、底板C3煤层顶板：为灰～灰黑色薄～中厚层状泥岩、泥灰岩、泥质粉砂岩等，多含植物碎屑化石及黄铁矿散晶，发育裂隙，充填方解石脉，近平坦状断口，层理发育。RQD记录值0～92%，平均42.25%，质量差，岩样测试抗压强度值为21.5～64.3MPa，稳定性较差，易坍塌，开采时需进行全支护。其中石灰岩及泥质石灰岩顶板抗压强度较大，为64.3MPa，但分布范围小，大部为泥岩、粉砂岩顶板，测得抗压强度21.5MPa，但从现场勘探资料看，C3煤层顶板松软，稳定性差。C3煤层底板：为浅灰～灰色泥岩、铝质泥岩等，多含植物碎屑化石，局部含部分砂质，发育裂隙，充填方解石脉，吸水性强，局部地段存在泥化、膨胀现象，易产生底鼓，RQD记录值0～70%，平均28.75%，质量差，岩样测试抗压强度值为1.7～55.5MPa，稳定性差。矿床的工程地质条件属层状岩类简朴～中档型。第四节井田勘探限度及开采条件评价一、勘查限度本井田地质勘探基本查明了矿区地层、岩性、构造特性和C3煤层的赋存情况；查明了C3煤层的煤类、煤质特性及变化，评述了工艺性能及其工业用途；查明了矿区断层，对小构造的发育限度、分布范围及对开采的影响做出了评述；具体查明了矿井水文地质条件，拟定了矿井水文地质类型；调查了老窑、生产矿井的分布和开采情况，对老窑的采空区基本掌握；研究了C3煤层顶底板的工程地质特性、瓦斯、煤的自燃趋势、煤尘爆炸危险性及地温变化等开采技术条件，并做出了相应的评价；估算了矿井资源储量。分析认为，所提供的地质资料满足矿井设计规定。二、存在的问题及建议1、各煤层顶、底板多以炭质泥岩、泥岩为主，岩石完整性差～中档，属软弱～半坚硬岩石，不稳定～中档稳定顶、底板，其稳定性较差，遇水较易软化，在开采时应注意加强顶、底板的管理。2、勘探区东部的区域大断层F1附近，次生断层、裂隙较发育，建议加强这方面的分析研究工作，并做好井下工作，保障生产安全。3、在设计和开采中建立地下水动态监测网，加强地表水、地下水及各含水层之间导水性的相关研究，防范水害。4、在勘探区西部分布着数个废弃老窑，个别也许存在采空区，在开采过程中需要防止采空区积水和积气对采矿也许构成的危害。建议对采空区进行物探工作。5、在受底板茅口组灰岩水突水威胁的区域进行采掘工作前，要采用如井下物探、钻探等手段提前进行探水工作，搞清水文地质情况，采用有针对性的防治水措施，消除隐患后方可开展采掘工作，保证矿井生产安全。6、建议煤炭开采过程中注重水环境影响分析，科学环保开采，力保水资源生态环境不被破坏。7、建议进行煤与瓦斯突出鉴定。8、加强研究煤矸石变废为宝的运用途径，建立科学环保现代化矿井。第二章矿井资源/储量、设计生产能力及服务年限第一节井田资源/储量全矿井资源储量截至2023年8月31日，估算马头坡煤矿（均在准采标高+1100～+500m内），保有煤炭资源储量为608.0万吨。保有资源储量中：探明的经济基础储量(121b)为27.7万吨；控制的经济基础储量(122b)为147.6万吨；推断的内蕴经济资源量(333)为432.7万吨；探明+控制的资源/储量为175.3万吨，占保有资源/储量的29%；探明的资源/储量为27.2万吨，占保有总资源/储量的5%。其中，受底板茅口灰岩突水威胁突水系数大于0.1区域资源储量为326.4万吨，突水系数小于0.1区域资源储量为281.6万吨。保有资源量中含各类保护煤柱资源量50.5万吨，均为推断的内蕴经济资源量(333)。其中边界煤柱12.1万吨，断层煤柱34.3万吨，巷道煤柱4.1万吨。C3煤层全矿井资源/储量估算汇总表（单位：万吨）表9-4-1煤层编号资源量估算面积(m2)查明的经济资源量121b/(121b+122b+333)%121b+122b/(121b+122b+333)%121b122b333121b+122b合计正常煤柱小计C3216388827.7147.6382.250.5432.7175.3608.0529第二节矿井设计生产能力及服务年限一、矿井工作制度矿井年工作日为330d，采用“三八”工作制，二班生产，一班检修，天天净提高时间16h。二、矿井设计生产能力本矿井重要是开采C3煤层，该煤层赋存较稳定，开采技术条件一般，资源储量较少，地质构造较复杂，水文地质复杂，适合建设小型矿井。根据《采矿许可证》的登记生产规模，河边煤矿设计能力为9万t/a，设计认为该井型是适宜的。三、矿井设计服务年限矿井设计服务年限按下式计算：T＝Z/KA式中：T：矿井服务年限，a；Z：矿井可采储量，100万t；A：矿井生产能力，9万t/a；K：储量备用系数，取1.4。经计算矿井服务年限为7.9年。第三章井田开拓第一节开拓方式与井口位置一、井田开拓方式及井口位置1.井口及工业场地的选择根据矿井煤层赋存情况，并综合井田内地形地貌、交通运送，井下资源赋存条件等因素，结合矿井现状拟定两个建设方案。并进行比较，具体如下：方案一：运用原已施工的部分井筒，采用斜井开拓进行建设井口及工业场地充足运用原有井口及工业场地。矿井开拓采用斜井开拓，开采一个水平。先期布置一个采区，两翼开采。首采区为一采区，布置在井筒的北翼。矿井井筒形成并形成系统后，即可布置回采面进行回采。首采工作面1101布置在采区北翼，1101运送巷与主斜井相连，1101回风巷与回风斜井相连，构成回采面进行回采。同时准备采区南翼的1102运送巷和1102回风巷掘进头，形成完整的井下生产系统。后期沿煤层走向布置煤层运送大巷。连接各采区。二、三采区分别单独设计回风斜井。通风方式为分区抽出式通风。矿井以一个炮采工作面，两个掘进头满足9万吨/年设计能力，采煤方法采用走向长壁式后退采煤法，矿井工业场地设在主平硐口附近。方案二：运用原工业场地，在原井筒的南侧，紧靠原井筒位置重新布置三个井筒矿井开拓采用斜井开拓，开采一个水平。先期布置一个采区，两翼开采。首采区为一采区，布置在井筒的北翼。矿井井筒形成并形成系统后，即可布置回采面进行回采。首采工作面1101布置在采区北翼，1101运送巷与主斜井相连，1101回风巷与回风斜井相连，构成回采面进行回采。同时准备采区南翼的1102运送巷和1102回风巷掘进头，形成完整的井下生产系统。后期沿煤层走向布置煤层运送大巷。连接各采区。二、三采区分别单独设计回风斜井。通风方式为分区抽出式通风。矿井以一个炮采工作面，两个掘进头满足9万吨/年设计能力，采煤方法采用走向长壁式后退采煤法。2.方案比选技术比较：方案一：初期开拓工程量小；但运送、提高环节多。方案二：初期开拓工程量大；通风容易；运送、提高环节少。针对技术分析，方案一早技术上更合理，对方案一与方案二进行经济比较：开拓方案技术经济分析比较表表4-1-1。项目方案一方案二井巷工程1979m(岩)1781.1万2157（岩）1941.3万元1342（半煤）671万元1300（煤）650万元提高设备60万运送设备200万元生产经营费增长提高费60万元合计2772.1万元2591.3万元优点1、初期工程量小，建设期短；1、通风系统阻力小，通风容易；2、运送环节少；缺点1、运送、提高环节多；2、通风系统阻力大，通风困难；1、初期工程量大，建设期长；从表中可以看出，方案二系统布置合理、简朴，两方案综合经济效益相比,方案二相对较优。结合现场实际，选择方案二较优，故本设计推荐方案二。二、井筒个数本矿井为小型矿井，开采单一煤层（C3煤层）。故本方案采用主、副、风三个井筒开拓。三、水平划分及标高本矿井井田面积为4.476km2，根据马头坡煤矿资源现状，保有资源量498.8万吨，其中，受底板茅口灰岩突水威胁突水系数大于0.1Mpa/m区域资源储量为213.1万吨，突水系数小于0.1Mpa/m区域资源储量为285.7万吨。开采标高+900--+1100m。从以上分析可以看出，本井田南北走向长度相对较大，但东西倾斜宽度较小。故从减少运送环节，减少运营费用，保证矿井正常生产接续等角度考虑，本矿井宜设一个开采水平，水平标高为+900m比较适宜。四、大巷布置根据煤层赋存特点和矿井开拓部署，设计沿煤层走向布置一组大巷（+900m轨道运送大巷、+900m胶带运送大巷），连接井底车场和南部采区。两大巷水平间距30m。该大巷担负南北部二采区、三采区煤炭运送和辅助进风任务。六、采区划分及开采顺序根据本井田的特点，采区划分重要考虑以下原则：1.采区尺寸及储量要适合相应的采煤工艺，要保证合适的采区服务年限；2.尽量减少初期井巷工程量和矿井开拓工程量；3.尽量运用已有采空区等作为采区边界；4.采区生产系统简朴。根据以上原则，结合本井田的煤层赋存特点，设计以井田中部为一采区南部为二采区，北部为三采区。一采区为首采区，二采区为接续采区。第二节井筒矿井移交生产时，全井田共布置主斜井、副斜井及回风斜井三个井筒，新建主斜井作为全矿井煤炭提高井筒；新建副斜井作为全矿井煤炭辅助运送井筒；新建回风斜井作为全矿井回风井筒，主斜井：半圆拱形断面，净宽3.0m，净高3.25m，净断面10.1m2，井筒倾角22°，装备带式输送副斜井：半圆拱形断面，净宽3.0m，净高3.25m，净断面10.1m2回风斜井：半圆拱形断面，净宽3.8m，净高3.6m，净断面12.1m2，井筒倾角18°、57°第三节井底车场及硐室一、井底车场井下原煤采用胶带输送机运送，故井底车场仅担负矿井辅助运送任务。设计+900m水平井底车场为平车场，车场内设有空、重车线，满足矿井提高矸石、材料和设备的运送规定。二、硐室1.排水系统由主排水泵房硐室、管子道、水仓等组成，主排水硐室位于副斜井的南侧，水仓分内、外仓，全长220m，净断面6.44m2，有效容量1330m3，大于矿井8h正常涌水量。2.供电系统由主变电硐室及其通道组成，位于副斜井的南侧，与主排水泵房联合布置。3.其它硐室设计在井底车场布置消防材料库等硐室。三、井底车场巷道及硐室支护井底车场巷道及硐室多为岩巷，围岩多为粉砂岩和含粘土质细砂岩，设计车场巷道及硐室采用锚喷或锚喷网支护，当围岩条件较差时，应采用混凝土砌碹等方式加强支护。井底车场及硐室工程量见表3-3-1。表3-3-1井底车场巷道及硐室工程量表序号巷道及硐室名称围岩性质支护形式巷道长度(m)断面积(m2)掘进体积(m3)净掘进井巷硐室合计1双轨巷道岩锚网喷8013.2214.211362变电所硐室岩锚网喷308.189.30279通道岩锚网喷204.865.38107.63水泵房硐室岩锚网喷2510.1311.37284.3配、吸水井等岩砼砌碹25162.7通道岩锚喷204.865.38107.64管子道岩锚网喷224.865.38118.45水仓及联络巷岩锚网喷2606.447.131853.87消防材料库及通道岩锚网喷6011.67/6.4412.68/7.13616.7合计5521469.63342.34811.9第四章运送方式及设备第一节主运送方式及设备设计矿井煤炭运送所有采用胶带运送机运送，胶带输送机运送与矿车运送相比较，具有运送连续性强、运量大、运送环节少、效率高、占用人员少、易于实现集中化自动控制等优点，对矿井实现高效和现代化管理具有明显优势。所以主斜井、运送大巷、胶带运送顺槽煤炭均采用胶带输送机运送。矿井生产初期煤炭运送路线：工作面→胶带运送顺槽→溜煤眼→主斜井→地面。主斜井胶带运送设备选型如下：带宽：B＝650mm；带速：V＝2.0m/s；胶带强度：PVC750kN/m；主电机Y280S-4：90kW，电压等级：660V；软启动为液力偶合器，型号为YOXⅡZ500；减速机型号为DCY315-25。第二节辅助运送方式一、辅助运送方式辅助运送是指矿井中除了煤炭运送（主运送）以外的所有运送，涉及井下所需的材料、设备的运送，人员运送，掘进工作面矸石的运送和采掘工作面设备的搬迁和运送等。本矿井为小型矿井，根据矿井开拓部署，矿井辅助运送选择轨道运送方式比较合理。设计轨道运送大巷采用无极绳绞车运送，采区轨道上、下山采用单滚筒绞车提高；联络斜巷采用调度绞车；顺槽采用无极绳梭车运送。第五章采区布置及装备第一节采煤方法一、采煤方法本矿井可采煤层为C3煤层。C3煤位于吴家坪组第一段中部。下距茅口组灰岩约13.77m～36.91m；上距吴家坪组第二段15.30m～23.51m。直接顶板为含铝泥岩、粉砂质泥岩，间接顶板为泥灰岩；底板为泥岩、粉砂质泥岩，分界明显。煤层厚度1.15m～3.65m，煤层厚度有一定变化，局部增厚变薄，夹矸1～2层，一般为泥岩，结构简朴。根据矿井煤层赋存情况、开采技术条件、煤层顶底板特性、断裂构造发育限度、矿井设计生产能力等，参照周边类似开采条件矿井采煤方法，设计拟定采用走向长壁爆破采煤工艺，所有陷落法管理顶板。该种采煤方法工作面装备简朴、投入少、生产成本低，对生产能力小、推动距离短、形状不规则、构造较发育的工作面适应性较强，同时具有工作面搬迁容易等优点；但其具有机械化装备限度低，工作面产量低，占用人员多，工人劳动强度大，不利于矿井集中生产和管理等缺陷。考虑到矿井储量少，生产能力小，服务年限短，此外本矿井煤层赋存厚度变化较大，构造较复杂，机械化开采难度大，故设计推荐采用炮采采煤工艺。二、采煤工作面装备（一）工作面落煤及运送设备工作面装备一部SGB-620/40T(40kW)型可弯曲刮板运送机（带铲煤板和挡煤板），工作面顶板支护采用DZ20（支护高度1240～2023mm）型单体液压支柱（外注式）和ZQF19/980（支护高度1200～1900mm）切顶墩柱配合金属绞接顶梁支护。工作面采用MSZ-1.2型煤电钻打眼，放炮落煤后，由切顶墩柱移溜千斤顶（YQ-100A）推移刮板运送机，完毕工作面煤的挡、铲、装、运工序。采空区顶板管理采用所有陷落法。采煤工作面下顺槽安设一部刮板式转载机，型号为SGB-620/40T(40kW)；此外安设一部可伸缩带式输送机，型号为SSJ650/55(55kW)，担负工作面煤的外运。工作面上顺槽安设一台MRB125/31.5乳化液泵，配X10RX液箱，为工作面单体液压支柱和推移千斤顶提供液压动力。工作面顺槽的超前加强支护采用DZ28型（支护高度2023～2800mm）液压单体支柱配和金属铰接顶梁支护，柱、排距1.0m，两顺槽超前支护距离均为20m。（二）工作面支护设备采用基本支柱排距1.0m，柱距0.6m，“三·四”排控顶方式，最大控顶距4.2m，最小控顶距3.2m；在切顶排采用对柱支护，切顶墩柱布置在最后一排柱子之间，柱距3.0m。直接顶不稳定期，投产后视顶板情况，可加强顶板支护，老顶坚硬难冒时可采用强制放顶措施，若底板吸水后易膨胀，支护时可在支柱底部加铁鞋，防止支柱钻底。第二节采区布置一、首采区位置及尺寸根据矿井开拓部署，设计选择一采区作为矿井首采区，理由如下：1.主、副、风三条井筒位于一采区中部，三条斜井距离煤层较近，工作面顺槽与井筒联络方便，初期开拓及准备工程量少，建井工期短。二、采区巷道布置三条井筒位于一采区中部，且距离煤层较近，工作面顺槽与其联络方便，为减少初期开拓及准备工程量，减少运送环节，缩短建井工期，设计运用三条井筒作为采区准备巷道。主斜井担负采区煤炭提高任务，副斜井担负采区辅助提高及进风任务，回风斜井担负采区回风任务。三、首采工作面布置及参数1.工作面布置设计工作面采用走向长壁布置。首采工作面位于采区北翼浅部，编号为1101工作面。工作面采用单巷布置，“U”型通风方式，下（皮带）顺槽进风，上（轨道）顺槽回风，两顺槽均沿煤层顶板施工。2.工作面参数由于本采区东西倾斜宽度较小，水文地质复杂，构造控制限度偏低，煤层倾角相对较大，故工作面长度不宜太大。首采工作面长度为60m；推动长度约500m。四、工作面生产能力按推动度（或日循环数）计算工作面生产能力。工作面长度为60m，天天按3个循环考虑；每个循环进尺为1.0m。Q＝330×B×N×L×M×γ×C×K×10-6＝9.01万t/a式中，Q：工作面的生产能力，Mt/a；330：年工作日，d；L：工作面净长度，取60m；B：工作面循环进度，取1.0m；N：日循环数，取3个；M：首采工作面煤层平均厚度，取1.2m；γ：煤的容重，1.51t/m3；C：工作面回采率，取95%；K：正规循环率，取0.85。经计算，采煤工作面产量为8.35万t/a，加上顺槽掘进工作面出煤0.8万t/a，矿井原煤产量达9.15万t/a。故矿井一矿一面可以满足生产能力规定。五、采区生产系统1.原煤运送系统工作面生产的原煤经皮带顺槽、区段溜煤眼、主斜井皮带运送至地面。2.辅助运送系统工作面需要的材料设备由地面经副斜井、轨道顺槽联络巷、工作面轨道顺槽至各地点。掘进的矸石反向由副斜井提高至地面。3.通风系统回采工作面所需要的新鲜风流，由副斜井、工作面皮带顺槽联络巷、工作面皮带顺槽至工作面。工作面的乏风经工作面轨道顺槽、回风联络巷、由回风斜井排至地面。各掘进工作面所需要的新鲜风流，由局扇就近从进风流中送入。4.排水系统工作面轨道、皮带顺槽以及各掘进工作面均配备一定数量的污水泵，回采及掘进工作面的涌水经自流或由污水泵排至副斜井或+900m轨道大巷，然后自流至井底车场水仓，最后经矿井主排水系统排至地面。第三节巷道掘进一、采区巷道断面及支护形式采区巷道重要考虑运送、通风、排水、行人安全等因素，拟定其断面形式及大小，根据服务年限及围岩岩性，决定其支护方式。轨道顺槽为矩形断面，净宽2.6m，净高2.4m，净断面6.24m2，掘进断面6.62m2，单轨布置，钢轨15kg/m，担负工作面辅助运送和回风任务。胶带运送机顺槽为矩形断面，净宽2.8m，净高2.3m，净断面6.44m2，掘进断面6.82m2，铺设带宽B＝650mm的可伸缩胶带输送机，担负工作面煤炭运送和进风任务。根据巷道所处围岩性质，工作面顺槽采用锚网支护，局部岩性较差的地段应采用锚索、锚网带或工字钢架棚支护。巷道断面特性见表5-3-1。表5-3-1重要巷道断面特性表巷道名称煤岩别断面（m2）支护方式备注净掘轨道顺槽半煤岩6.246.62锚网胶带运送机顺槽半煤岩6.446.82锚网开切眼半煤岩4.805.03锚网二、掘进工作面个数及掘进机械化1.巷道掘进速度指标根据设计规范的规定和掘进工作面机械配备情况，结合邻近矿井实际生产经验，巷道掘进速度指标为：岩石普通钻爆法：60m/月；半煤岩普通钻爆法：100m/月。2.掘进工作面为保证矿井开拓、准备及回采工作面的正常生产和接续，设计配备3个普掘工作面。普掘工作面配备ZY-24型风动凿岩机打眼，P-30B耙斗装岩机装岩，PC5B砼喷射机，0.75m3V型翻斗式矿车运送，通风选用FBD№5/2×11型局部扇风机；巷道有起伏时，采用小型排污泵排水。3.采掘比例矿井移交生产为一矿一面，配3个掘进工作面，故矿井回采与掘进工作面面头比为1:4。三、井巷工程量矿井达成设计生产能力9万t/a时，井巷工程量为3457m，其中井筒工程量为1605m。在井巷工程量中，岩巷为2157m，半煤岩巷为1300m。第六章通风与安全第一节矿井通风一、通风方式及通风系统根据矿井开拓部署，矿井初期采用中央并列式通风，副斜井进风、回风斜井回风，通风方式为抽出式；后期在矿井南翼建一回风井，二采区生产时，担负矿井回风任务。设计工作面采用“U”型通风，胶带运送顺槽进风，轨道运送顺槽回风。初期矿井通风线路为：新鲜风流从副斜井→1101胶带顺槽→1101工作面→1101轨道顺槽→回风联络巷→回风斜井→地面。二、井筒数目、位置、服务范围根据开拓部署，矿井初期布置主斜井、副斜井、回风斜井三个井筒；后期即二采区生产时，为减少通风阻力，在施工一条回风井，担负二采区回风任务。三、采掘工作面及硐室通风回采工作面采用独立的通风系统，无串联通风。掘进工作面运用局部通风机压入式通风，使用抗静电、阻燃风筒。井下各机电设备硐室涉及主变电硐室、主排水硐室等均处在新鲜风流中。井下采区变电所采用独立通风系统。设计采用扩散通风的机电硐室均设在进风巷道，并且硐室深度不超过6m，硐口宽度不小于1.5m。第二节矿井瓦斯灾害防治根据2023年12月30日贵州省煤炭管理局文献《对贵阳市煤矿2023年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》（黔煤行管字[2023]517号）审批结果为低瓦斯矿井。但根据黔安监管办字[2023]345号文的规定，开阳县属于煤与瓦斯突出区域，该矿未进行煤与瓦斯突出鉴定，应按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理。根据该地区调查资料，C3煤层瓦斯相对涌出量较小，没发生过煤与瓦斯突出现象。本设计暂按照低瓦斯矿井进行设计。为防止瓦斯事故的发生，在生产过程中应加强瓦斯防治工作。一、防止瓦斯积聚的措施1.合理的通风系统矿井通风方式采用抽出式，初期通风系统为中央并列式，副斜井进风、主斜井辅助进风，回风斜井回风。工作面采用“U”型通风，胶带运送机顺槽进风，轨道顺槽回风。各作业地点有足够的风量和风速，且各巷道风速满足《煤矿安全规程》规定。2.防止采掘工作面瓦斯积聚（1）防止掘进巷道瓦斯积聚在掘进巷道中最常见的瓦斯积聚形式有巷道顶板冒落空间和顶部空间的积聚，设计采用以下防止措施：①合理配风，保证一般瓦斯涌出情况下顶板风速不小于0.5m/s；②掘进工作面局部扇风机必须安顿在进风侧新鲜风流中，距离回风口不小于10m，防止产生循环风，风筒出风口应随工作面掘进及时移动，保证工作面有足够的风量；③当风速不能满足规定期，在靠近瓦斯涌出区段，采用设立风幛、靠顶板挂倾斜挡板等措施，增长局部风速。（2）防止回采工作面瓦斯积聚①按规定测风，保证回采工作面的风量及风速满足《煤矿安全规程》的规定；②假如工作面上隅角有瓦斯超限现象，在回采工作面与回风巷的联接处（上隅角）附近设立一道木板隔墙或帆布风幛，迫使一部分风流清洗上隅角，防止上隅角瓦斯积聚；③在回采工作面上隅角设立瓦斯检测报警仪，以及时掌握上隅角瓦斯涌出情况。3.防止其他地点瓦斯积聚的措施（1）独头巷道扩散通风距离不超过6m，且巷道宽度不得小于1.5m，巷道不得有瓦斯涌出，并经常检查其瓦斯是否超限。（2）所有巷道风速必须符合《煤矿安全规程》规定。（3）对已报废巷道或硐室或暂时不用的巷道或硐室或硐室的某一部分，必须及时密闭，并设立警示标志，经常检查密闭效果。（4）加强井底煤仓上下口的通风，以稀解瓦斯等有害气体。二、控制和消除引爆火源防止瓦斯引燃的原则，是对一切非生产必须的热源，要坚决禁绝。生产中也许产生的热源，必须严格管理和控制。1.防止爆破引燃瓦斯严格执行《煤矿安全规程》中关于爆破材料和井下爆破的各条规定，使用安全炸药，采用水炮泥，在放炮前后仔细检测瓦斯浓度，在瓦斯浓度达成1%时，严禁装药爆破，严禁违章作业。2.防治自燃措施设计采用喷浆、注凝胶、喷洒阻化剂等综合防灭火措施。同时采用加强通风管理，减小工作面漏风，提高工作面回采率，加快推动速度等防治煤层自然发火。3.电气防爆措施（1）所有隔爆开关均设有短路、过负荷及断相保护。并安装检漏继电器对低压电缆及设备进行漏电保护。低压电缆均采用矿用橡套电缆或矿用屏蔽橡套电缆。（2）井下所有电气设备的金属外壳均采用电力电缆的铠装层或橡套电缆的接地芯线作为系统接地线，在水泵房主副水仓设镀锌钢板作为主接地板，在变电所及配电点等处的水沟中设G50钢管作为局部接地极，将所有电气设备与主接地极、局部接地极作可靠的电气连接，接地网上任一保护点测得的接地电阻不得大于2欧姆。接地干线采用镀锌扁钢。（3）井下所有的电气设备必须具有可靠的短路保护、漏电保护、接地保护，且天天必须对低压检漏装置的运营情况进行1次跳闸实验；（4）下井的通讯、信号、供电等架空线路，在入井口处必须装设防雷电装置。4.防止产生火花措施（1）防止机械摩擦火花。（2）高分子聚合材料制品，如风筒、运送胶带等，容易因摩擦而积聚静电，当其静电放电时，也许引燃瓦斯、煤尘或发生火灾。因此井下应采用无静电、难燃的聚合材料制品。5.防止产生引燃（爆）火源（明火）的措施（1）严禁携带烟草和点火物品下井；（2）严禁穿着化纤衣服；（3）井下需要进行电焊、气焊和喷灯焊接时，应严格遵守有关规定；（4）井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉，严禁拆开矿灯，井口房及通风机房周边20m内严禁使用明火。第四节矿井火灾防止一、煤层自燃倾向性等级根据C3煤层取样分析化验结果，本矿井C3煤层属容易自燃煤层（I级）。二、煤层自然发火防治措施（一）煤层自燃防治措施选择本矿井C3煤层属容易自燃煤层，生产期间必须采用行之有效的综合防灭火措施。由于本矿井煤层相对较薄，根据所采用的采煤方法和类似开采技术条件矿井成功经验，设计采用喷浆、注凝胶、喷洒阻化剂等综合防灭火措施，同时充足运用矿井安全监测监控系统，加强通风管理，减小工作面漏风，提高工作面回采率，加快推动速度等防治煤层自然发火。（二）防灭火措施1.开拓开采方面的措施（1）为防止煤层自燃，对所有布置在煤层中的开拓巷道进行喷浆封闭，隔绝煤与空气接触；同时，合理通风，防止巷道局部热量积聚，温度升高，引起煤体自燃。（2）合理安排开采顺序，避免形成“孤岛”工作面。（3）采煤工作面采用后退式开采。回采过程中应尽量加大工作面推动速度，提高回采率。避免留下不必要的煤柱。（4）移柱放顶前应回尽采空区的坑木等可燃物。（5）严禁超越停采线开采，停采线预留煤柱宽度不低于30m，以保护好密闭及其两侧的巷道，以防煤体被压裂后漏风。2.通风方面的措施（1）选择合理的通风方式：根据矿井开拓布置方式，矿井初期由主、副斜井进风，回风斜井回风，通风区域单一，线路顺畅，系统简朴。初期矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式。（2）对的选择通风构筑物的设立地点：矿井的通风设施重要为风门，调节风门、风桥、密闭等。通风设施根据井下通风系统及时进行调整。为防止漏风，井下风门必须设立成双向风门，并配备联锁装置。设立地点规定围岩坚固，地压稳定，设施质量符合相关质量标准规定。（3）设计在采区、工作面均建立局部反风系统，可实现采区内部巷道或工作面风流反向，提高了矿井防火抗灾能力。（4）加强对老空区、废弃巷道、老巷等管理，在必须揭露时制定专项安全措施。3.监测方面的措施矿井采用一套KJ90N型矿井安全监测监控系统，以保证矿井生产安全。三、外因火灾防治措施（一）井下机电硐室防火措施井下水泵房、变电所等机电设备硐室，均布置2条通道，并采用不燃性材料进行支护，在硐室通道处设立防火门。主变电硐室及排水泵房、各其它机电硐室，在墙壁上每间隔5m配备泡沫或干粉灭火器（灭火器须根据使用说明定期检测与更换）。（二）电气事故引发的火灾防治措施重要防止电器过负荷运营、短路产生的电弧、电火花，机械设备运转不良导致的过热或摩擦火花。要采用防爆型设备，而接线点要紧密牢固，必要时涂绝缘漆，防止接点打火，用电缆引线，不可明线接电，并设立过压过流保护器，双回路供电，中性点不接地。（三）胶带输送机着火的防治措施1.胶带机胶带采用难燃、阻燃材料，电气部分采用防爆型设备，设立防止跑偏、打滑装备。2.设立了火灾报警器、温度传感器、自动喷雾洒水装置、自动灭火装置以及监控装置、消防设施等；3.制定胶带机着火防治条例，由专人负责，对重点部位(机头、机尾、驱动装置等)加强管理，及时发现和消除隐患。（四）其它火灾的防治措施1.防止地面明火引发井下火灾（1）木料场、炉灰场距离进风井大于80m。（2）井口房内，设有专职检查人员，检查下井人员，严禁各种烟火下井，避免火灾发生。（3）进风井口装设防火铁门，并符合《煤矿安全规程》第21条规定。（4）进、回风井口20m内严禁明火，严禁电焊、气焊等作业。（5）对工业场地的坑木场、消防材料库等位置产生的明火应采用有效措施，严格控制明火，防止明火带入井下，引发井下火灾。坑木场、消防材料库和井口房还应配备相应的消防卷盘和灭火器。2.防止地面雷电波及井下产生井下火灾（1）进入井下的电力电缆，通讯及信号电缆在入井处设防雷装置。（2）进入井下的各种架空管路必须在入井处设防雷电接地装置。（3）井筒出来的排水管，在井口处采用可靠的接地。（4）进入井下的各种金属构件必须在入井处采用可靠的接地。（五）井下消防洒水系统见第十三章第四节。（六）井下防火构筑物设计开采水平设立了井下消防材料库（库内物料均按规范规定配置）。设计在进风井口装设防火铁门；在采煤工作面进、回风顺槽口构筑好防火门墙，并储备足够数量的封闭防火门的材料；在中央水泵房、中央变电所与井底车场间通道设立既能防水又能防火的密闭门，在中央水泵房与中央变电所间设立防火栅栏两用门，在中央变电所变压器室与配电室间设立防火门。采煤工作面回采结束后，须及时砌筑永久性封闭。井下发生火灾不能直接灭火时，必须砌筑防火墙，封闭火区，并应严格按照《煤矿安全规程》的规定进行管理。第五节矿井粉尘防治一、粉尘爆炸指数及煤尘的爆炸性本矿C3煤层的煤尘有爆炸性。二、防尘措施（一）矿井综合性防尘措施1.通风防尘加强通风管理，严格控制风速，风速的大小是影响空气中煤尘浓度的一个重要因素，风速过大，会将堆积煤尘吹起，风速过小，会影响工作面的风量，因此在工作面投产初期，运用通风设施对工作面的风速、风量进行调节，达成合理的风量和风速。2.喷雾洒水降尘设计在采掘工作面、工作面运送巷、输送机转载点和卸载点、井下煤仓及溜煤眼的上下口等作业地点设立喷雾洒水装置。3.水幕净化在下列地点应设立风流净化水幕：（1）采煤工作面进回风顺槽靠近上下出口30m内，并且回风顺槽应安设至少两道，并宜采用自动控制风流净化水幕；（2）掘进工作面距迎头50m内；（3）装煤点下风向15～25m范围内；（4）胶带输送机巷道；（5）采区回风巷及承担运煤的进风巷；（6）回风大巷、承担运煤的进风大巷及斜井；（7）距锚喷作业地点下风流方向100m内应设立两道以上。（二）采掘工作面防尘措施1.回采工作面防尘措施由于本矿井煤层具有煤尘爆炸危险，所以必须采用有效的措施，减少井下煤尘的浓度，特别是综采工作面的煤尘浓度。具体措施如下：（1）回采工作面应喷雾洒水，防止煤尘飞扬，减少工作面煤尘的浓度；（2）回采工作面回风巷应安设风流净化水幕；（3）井下溜煤眼放煤口、输送机转载点和卸载点，都必须安设喷雾装置，作业时进行喷雾除尘；（4）通风除尘，选择合适的风速和风量，回采工作面风速的控制，有助于回采工作面矿尘稀释排出；（5）个体防护措施重要为配带防尘口罩、防尘面罩、防尘矿帽等装置。2.掘进工作面防尘措施掘进工作面采用的防尘措施重要有：（1）湿式钻眼无论是打锚杆眼还是炮眼，均规定采用湿式打眼。（2）爆破防尘使用水炮泥封堵炮孔；爆破后喷雾洒水，放炮后连续喷雾时间5min以上。（3）水幕净化在掘进巷道入口、工作面回风巷、回风大巷等处设立水幕，用来净化烟尘及粉尘，掘进工作面净化水幕规定随掘进工作面移动，保持距离工作面20m左右，每推动10～15m移动一次，每次放炮后喷雾时间不得少于10min。（4）装煤（岩）洒水采用人工向煤（岩）堆洒水方式，规定边洒边装。（5）锚喷支护施工中，宜采用下列方法减小粉尘浓度：①在保证顺利喷射的条件下，增长骨料含水量；②在喷射机或混合料搅拌处，设立集尘器；③在粉尘浓度较高地段，设立除尘水幕；④加强作业区的局部通风。（6）个体防护掘进工作面工作人员必须佩戴防尘口罩。（三）煤层注水防尘C3煤层顶板大部为泥岩、粉砂岩，稳定性差。底板为浅灰～灰色泥岩、铝质泥岩等，多含植物碎屑化石，局部含部分砂质，发育裂隙，充填方解石脉，吸水性强，局部地段存在泥化、膨胀现象，易产生底鼓，RQD记录值0～70%，平均28.75%，质量差，岩样测试抗压强度值为1.7～55.5MPa，稳定性差。故本矿井围岩有吸水膨胀性质、注水后易导致顶板垮塌和底板变形，影响采煤安全。根据《煤矿安全规程》规定，设计不采用煤层注水防尘措施。（四）井下消防洒水系统见第十三章第四节。三、防爆措施1.认真执行《煤矿安全规程》等有关规程、规范、政策。2.加强对通风设备、设施的管理，经常检查维修，保证矿井通风系统的正常可靠。3.经常进行各用风地点风量、风速、瓦斯、粉尘等参数的测定，使之符合《煤矿安全规程》规定。4.配备足够的安全检测仪器仪表，培训相应人员，提高安全检测人