南二采区设计说明书-本科论文

PAGEPAGEPAGEIIIPAGEI阳泉职业技术学院毕业设计说明书毕业生姓名：王晓磊专业：煤矿开采技术学号：0504211096指导教师周贵全所属系（部）：资源开发系二〇〇八年五月阳泉职业技术学院毕业设计评阅书题目：霍尔辛赫煤矿南二采区开采设计资源系煤矿开采技术专业姓名王晓磊设计时间：2008年4月1日~2008年5月30日评阅意见：成绩：指导教师：（签字）职务：200年月日阳泉职业技术学院毕业设计答辩记录卡资源系煤矿开采技术专业姓名王晓磊答辩内容问题摘要评议情况记录员：（签名）成绩评定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。专业答辩组组长：（签名）200年月日PAGEPAGE32摘要本设计为霍尔辛赫煤矿南二采区设计，设计生产能力为前期2.4Mt/a，后期升之为3Mt/a，服务年限为9.22a。井田只开采3号煤层。采区平均东西长5.88km，南北宽2.66km，面积9.88k㎡。总的工业储量为66577kt，可采储量38731kt。采区煤层储量丰富，开采厚度平均5.8m（纯煤厚度5.5m），煤质较好，发育稳定，单层夹矸薄（0.2~0.3m），构造比较简单，煤层产状平缓，倾角一般在0°~5°左右。煤层顶底板岩层多为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩等。由于采区内地面村庄密布，是影响井下开采方法选择的主要因素。为了尽量提高资源利用率，以及受煤层地质条件等其它因素影响，考虑以上诸多因素，经多方案比较后，决定本采区内采用常规综放和条带跳采采煤法开采，工作面全部为综合机械化采煤。采区内共有21个常规综放工作面和6个条带跳采综放采煤面。关键词采区设计常规综放条带跳采综合机械化

目录TOC\o"1-2"\h\z摘要 i第一章矿井概况 4第一节矿井基本概况 4第二节矿井地质特征 13第三节矿井开拓概况 16第二章采区基本开采条件 23第一节采区基本条件 23第二节采区开采煤层条件 26第三章采区巷道布置 31第一节采区布置 31第二节采区主要生产系统 33第三节采区开采顺序 34第四章采煤工作面采煤工艺及劳动组织 36第一节采煤工作面采煤工艺 36第二节工作面劳动组织 52第三节工作面主要技术经济指标 56第五章采区通风与安全 60第一节概述 60第二节采区通风方式及系统 61第三节采区风量、风压及等积孔计算 62第四节通风设施及安全通风措施 66第六章安全技术措施 70第一节防瓦斯爆炸措施。 70第二节防煤尘爆炸措施。 70第三节防矿井突水措施 71第四节防矿井火灾措施 72第五节其它 73致谢 77参考文献 78山西霍尔辛赫矿井初步设计第二章井田开拓阳泉职业技术学院毕业设计说明书第一章矿井概况第一节矿井基本概况一、矿井位置、境界及其交通情况霍尔辛赫煤矿位于山西省长治市西，行政区划隶属长子县南漳镇、堡头镇、丹朱镇、宋村乡所辖，系长子县和长治市郊区的交接地域。其地理座标为：东径112°53′ll″一112°57′20″，北纬36°03′03″——36°08′47″。井田南北约10.7－13.8km，东西约5.8km，面积71.39km2。北刘逆断层以南部分面积约为41.33km2。本矿井的地理位置为：东经112°53’19”～120°57′35″，北纬36°04′38″～36°12′11″。矿井范围根据山西省国土资源厅晋矿采划[2003]155号文“山西省国土资源厅划定矿区范围批复”，由以下四个坐标点圈定（3°带坐标）：1、X=3994754.660 Y＝38405780.0002、X=3994854.660 Y＝38400000.0003、X＝4005450.000 Y＝38400000.0004、X=4008486.000 Y=38405932.000井田南北约10.7－13.8km，东西约5.8km，面积71.39km2。北刘逆断层以南部分面积约为41.33km2。井田内交通方便，太（原）——焦（作）铁路从井田的东部1.5km左右通过，北部有小宋车站，南有东田良车站，中有西南呈车站，北经长治，南经高平可通往各地，为产品推向全国乃至出口提供了便利条件。区域内有长（治）－临（汾）公路、长（治）－晋（城）公路通过，井田内有长治市－长子县和长子县－长治县公路通过，交通十分方便。二、煤层赋存情况及储量1、煤层(1)、含煤性井田内主要含煤地层为山西组和太原组。①山西组(P1ｓ)为主要含煤地层之一，含煤1—3层，含煤系数为11．92％；由上而下编号为1号、2号、3号，其中下部的3号煤层为主要可采煤层，其它煤层为极不稳定的薄煤层，不具工业价值。②太原组(C3ｔ)含煤8-10层，含煤系数为8．84％；自上而下编号为5号、6号、7号、8-1号、8-2号、9号、10号、11号、12号、13号、14号、15号。其中主要可采煤层15号煤位于本组下段，9、14号煤为局部可采煤层，其余煤层仅见可采点。3号煤层距下部9号煤层约65米，距下部15号煤层约107m；15号煤层距上部9号煤层约42m。(2)、可采煤层①3号煤层厚度最小4.75米，最大7.95米，平均5.95米。在煤层下部距底板平均1.09米处，多有一层较为稳定的夹矸，其厚度平均为0.26米，一般是泥岩或炭质泥岩。此外，在该层夹矸以下及煤层上部，尚有极不稳定的薄层夹矸。顶板一般为砂质泥岩、泥岩或粉砂岩，仅局部为不同粒级的砂岩。底板为粉砂岩、砂质泥岩，局部为泥岩、细粒砂岩。该煤层厚度稳定，结构简单，全区乃至整个晋东南普遍发育，俗称“香煤”，为稳定型全区可采煤层(一型)。②9号煤层厚度0-2.75米，平均1.17米。顶板为一较稳定之泥灰岩或石灰岩，其厚度约0.80米左右；底板多为砂质、含砂质岩石，此外为泥岩。③14号煤层厚度为0.60-1.55米，平均0.89米。顶板为K2石灰岩，底板为黑色泥岩，局部为泥灰岩。煤层无夹矸。属稳定型局部可采煤层(二型)。下距主要可采煤层15号煤2.04-6.45米，平均4.14米。④15号煤层厚度3.20-7.60米，平均4.67米，煤层结构复杂，常有3-4层泥岩或炭质泥岩夹矸，顶板岩性以泥灰岩为主，局部为钙质泥岩、泥岩，底板为泥岩、粉砂岩、局部为砂岩，属稳定可采煤层(一型)。2、矿井地质勘探类型矿井地质勘探类型划分为一类一型，即构造简单和煤层稳定的井田。井田内中部有一北刘逆断层，井田北部边界外缘有一断层。由高河井田延伸至本井田走向北70°东，倾向西北，倾角45°，最大断距45m，有1710和2111孔控制。本井田构造总体为简单的单斜，伴有宽缓褶曲，断层很少，亦无岩浆岩体侵入煤层，构造类型属简单类型(一类)。井田内3号煤煤层厚度稳定，结构简单，全区乃至整个晋东南普遍发育，为稳定型全区可采煤层，煤层赋存类型属稳定型（一型）。井田周边邻近生产矿井实际揭露证实该煤层赋存条件较好。3、储量核实成果与批复山西省国土资源厅根据山西省煤田地质局114勘探队编制的《山西省长子县下霍井田3号煤层储量核实地质报告》，以晋国土资认储字[2003]042号“矿产资源储量认定书”，批准核定的矿井地质储量为55496万t，工业储量为33742万t，D级储量为21754万t。批准的开采煤层为3号煤层。根据国务院国函（1998）5号文《国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复》，由于15号煤层硫分高，洗煤硫分（St,d）3.14—4.75%，平均3.81%，仍然超过3%含硫量的规定，属于禁止开采煤层，暂不开发利用，不予计算储量。山西省煤田地质局114勘探队编制的《山西省长子县下霍井田3号煤层储量核实地质报告》的储量计算范围和计算方法如下：(1)储量计算范围本井田储量计算的3号煤层为全区稳定可采煤层，储量计算范围与井田边界相同。储量计算面积71.39km2。(2)储量计算成果储量计算采用公式Q=S•m•d／10其中：Q—储量(万吨)；S—储量块段的水平面积(km2)用求积仪按块段直接测量，采用相对误差不超过3～5％的三次测量数据的平均值；m—块段的煤层平均厚度(m)，采用块段内及邻近工程点的煤层储量计算厚度之算术平均值；d——计算面积内所测各点容重的算术平均值(t／m3)。附地质储量表。地质储量为55935万吨。4、矿井设计储量与可采储量计算山西省煤田地质局114勘探队于2004年10月开始对本矿进行矿井补充勘探，计划施工22个地质钻孔，目前已经施工个钻孔，获得了一些初步成果。为配合初步设计进行，提出了矿井补勘中间报告。该报告未提供矿井储量成果，但据补勘工作证实本矿煤层厚度稳定、储量基本没有发生重大变化，同时矿井在南分区的地质储量勘探程度和等级得到很大提高。根据本矿井煤层赋存特点及井田开拓方式、巷道布置形式，矿井设计可采储量按照矿井设计利用储量减去井田境界煤柱、断层煤柱、工业场地保护煤柱以及井下主要巷道保护煤柱后乘以采区回采率的方法进计算确定，对地面村庄压煤采取控制性开采，即按照条带式短壁开采方法保证一定的回收率进行计算。本矿煤炭资源除部分适合普通开采技术开采以外，相当一部分属于“三下”压煤开采情况，即矿井范围内大量存在的村庄压煤、横贯矿井中部的长子县至长治市公路压煤、在矿井东南部流过的漳河压煤、以及将要建设的矿井专用铁路。设计考虑采用三下开采技术对村庄下、公路下、河下、铁路专用线下压煤进行控制性开采，以提高矿井资源回收率、保证矿井生产规模和项目建设效益、延长矿井生产服务年限。本井田内流过的河流下，3号煤层埋藏深度460～510m，依据国内类似矿井经验，煤层开采的导水裂隙带高度+保护带厚度约80～100m，漳河河床处于缓慢下沉带以上。并且漳河下煤层大部分处于村庄煤柱范围，该范围内采用条带开采，其导水裂隙带高度+保护带厚度更小，缓慢下沉带的范围和下沉变化更小。预计河下煤层开采，河水不会对矿井安全生产产生较大的影响。因此，设计不考虑留设河流保护煤柱。公路下和铁路专用线下煤层埋藏深度亦如上述，3号煤层的开采仅使地表缓慢下沉，采用分期回填、垫高路基，对公路交通不会产生影响。临近的生产矿井南寨煤矿比本井的开采深度还小，在公路下开采3号煤层已取得了较好的效果。设计也不考虑留设公路铁路保护煤柱。井田边界留设40m境界煤柱（本井一側为20m），大巷和断层两侧留设40m保护煤柱。地面村庄煤柱，按照钻孔柱状重新确定的第四系等厚线图计算的村庄保护煤柱宽度为:纬线3998000线以南为280m，纬线399800～4003000为310m，纬线4003000～4005000线为280m，纬线4005000以北为250m。根据采煤方法章节关于村庄下压煤开采的分析论证，村庄煤柱采用条带开采时，村庄煤柱可回采40%。计算辅助巷道煤柱等，本设计暂按短壁放顶煤条带开采村庄煤柱考虑，其回采率为35%。设计长壁开采区域为分区式条带长壁综放工作面开采，工作面长200m，顺槽宽3.6～4m，区段煤柱宽16～20m。国内统计数据表明，当采用综放回采工艺时，综放开采6m左右的煤层，其工作面回采率80%~84%，据此，计算中采用长壁开采区域的采区回采率80%。矿井可采储量计算汇总见表2—1—2。地质储量计算结果汇总表煤层总面积煤种地质储量（万吨）111112121122111+112+121+122(111+112)/（11+112+121+122）111/（11+112+121+122）371.39PM25072506515147106515593553.88%44.8%矿井储量汇总表单位：万t地质储量设计煤柱设计利用储量开采损失可采储量井田边界煤柱大巷保护煤柱断层煤柱采区边界及其它煤柱工业场地煤柱小计长壁综放开采区村庄限高开采区小计长壁综放开采区村庄限高开采区小计长壁综放开采区村庄限高开采区小计南一911614951971194154032804296757653525053040274517914536南二73753912796971718523732179155236101040165031227513873南三1364610628714317872323500563181132381638484664418924706659

续上表地质储量设计煤柱设计利用储量开采损失可采储量井田边界煤柱大巷保护煤柱断层煤柱采区边界及其它煤柱工业场地煤柱小计长壁综放开采区村庄限高开采区小计长壁综放开采区村庄限高开采区小计长壁综放开采区村庄限高开采区小计北一12383793001402144266359433777972096923763345497414016375北二13415211326106115986859495811817111832674385574116917432南区301372946111433950717571512017124052442219617393935410056501215068北区25798290626140320542611280287352153720875643773010715309213807矿井559355841237283715571799762481921140459594048130361708420771810428875天地科技设计研究院三、地形地貌及地表水系本井位于太行山中段西侧的上党盆地西部，地形标高一般910-1060m；相对高差30-150m。区内最高点位于西南部的尧庙山(井田以外)，标高1062.0m，最低点位于漳河河床，标高为912.7m(井田北部界线附近)，相对高差149.3m。区内地形总趋势是西高东低，西北、西南部为丘陵地带，中东部地势平坦。本区属海河流域漳卫南运河水系，浊漳南源为区内主要河流，雍河、岚水河为其支流，均常年流水。本矿井外排水河流为浊漳南源。区内防洪水沟构筑简单，防洪、排涝能力较强。四、气象本区属大陆性气候特征。昼夜温差较大。据长治市气象资料：年平均蒸发量为1406.5mm，最大降雨量为634.1mm，最小为444.9mm，雨季集中在7、8、9三个月，日最大降雨量为88.7mm。年平均最高气温为10.3℃，最低为9.3℃，年平均气温是9.8℃，日最高温度为37.2℃，最低温度为-19.8℃。该区常年多西北风，最大风速为14-16m/s。每年10月至次年4月为结冰期，冻土深度一般为0.60m。五、地震据山西省地震基本烈度区划图，长治市地震基本烈度为7度区，长子县为6度区。由于本井更靠近长子县,与长子县城只有不到3km的距离,故设计取地震基本烈度为6度。该区为农业种植密集区，农业作物以高岗作物为主，盛产玉米、谷子等旱地作物。只有很少的水田。井田内有较多的村庄，房屋多为砖木结构。六、其它开采技术条件（一）邻近生产矿井的开采技术条件本井田内无矿井及小窑开采历史。本矿井内无小煤矿，邻近的经坊煤矿，现开采3号煤层，斜井开拓，先期设计生产能力为30万t/a，1995年扩建成60万t/a矿井，2003年改建为120万t/a，采用综合机械化采煤，现拟扩建为300万t/a矿井。3号煤层伪顶为炭质泥岩，厚0.13-0.16m，不稳定，直接顶为泥岩，厚2.5-3m，老顶为砂岩。直接底为泥岩或粉砂岩，未见底鼓现象。该矿井经鉴定为低瓦斯矿井，涌水量1400m3/d，未发生过煤的自燃现象，未见地温异常。（二）煤层顶底板岩石工程地质特征本井田未作此项工作，根据高河井田资料作如下叙述：直接顶板为泥质岩，局部为粉砂岩及砂岩，厚0-11.68m厚度稳定性差,结构松软,吸水易软化、强度较低。老顶为砂岩，厚0.00-20.10m，不规则裂隙发育，见有方解石脉及泥质物充填现象。煤层的上覆岩层，从直接顶到老顶为较弱一坚硬型，再往上为较弱一坚硬一软弱一坚硬型的相间复合结构。这种软硬相间的结构虽然能阻止煤层开采时顶板裂隙的发展，但由于软弱岩石在水的作用下，易发生软化，从而降低了顶板的稳定性。煤层直接底板为泥质岩石，局部为粉砂岩、厚0-3.05m，其下为砂岩，属软弱-坚硬型。（三）、瓦斯、煤尘及煤的自燃1.瓦斯井田内钻孔采取煤层瓦斯煤样，分析测试结果（见表6-2）。从表中可看出，煤层甲烷含量平均值为7.17m1／g.daf。煤层甲烷成分平均值为71.18%。根据钻孔煤层瓦斯成分分析，3号煤层以甲烷带为主，其次为氮气－甲烷带。2111孔附近为二氧化碳－氮气带。本设计为了深入分析矿井瓦斯赋存状态，为矿井开拓开采和通风安全设计搞清基础资料，收集邻近经坊煤矿的有关资料如下：经坊煤矿主采3号煤层平均厚度为6.2m，煤层赋存深度为小于300m，3号煤煤种为贫瘦煤，其它下部煤层为贫煤。经坊精查采取3号煤4个钻孔瓦斯样，详查区3号煤层7个瓦斯样、15号煤层6个瓦斯样，统计瓦斯数据如下表：

经纺煤矿煤层甲烷含量统计表煤层号样品数瓦斯含量ml/g·daf瓦斯成分CH4CO2N2CH4%CO2%N2%3110.04-0.610.990.04-0.310.183.54-5.214.560-97.7723.340.7-27.366.941.35-89.2334.83由于矿井地质报告没有明确矿井瓦斯等级，故可研根据相邻矿井生产实际情况，暂按低瓦斯矿井考虑。本设计根据上述资料和矿井设计规模和开采方法，对瓦斯涌出量进行了预测和评价。评价结果矿井在前期开采南部分区时为低沼气矿井，放顶煤工作面瓦斯涌出量较大；在矿井北部分区开采时可能演变为高沼气矿井。详细情况参见矿井开拓章节和矿井通风安全章节内容。2、煤尘爆炸性及煤的自燃据《长治勘探区详查地质报告》资料，3号煤层的煤尘均具有爆炸危险性。3号煤层属不自燃煤层。（四）、地温井田内无测温孔，据高河井田测温资料：井田恒温带深度在40m左右，恒温带温度为13.5°。最高地温为2113号孔550m处，为22.2°，地温梯度为1.3°/100m，属地温正常区。七、其它有益矿产井田内其它有益矿产主要有铝土泥岩、铁质粉砂岩及铁质泥岩、稀有元素锗、镓。经测定，品位均达不到工业开采要求，无开采价值。第二节矿井地质特征一、地层及构造（一）、区域地层山西省东南部地层分布自东往西，由老到新。主要有上元古界震旦系，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系，中生界三叠系，新生界上第三系、第四系。（二）、井田地层本井田全部为第四系黄土覆盖，现结合以往钻孔资料以及长治详查资料将区内地层由老到新分述如下：1．奥陶系中统上马家沟组(02ｓ)2．奥陶系中统峰峰组(0２ｆ)3．石炭系中统本溪组(C2ｂ)4．石炭系上统太原组(C３ｔ)5．二叠系下统山西组(Pls)6．二叠系下统下石盒子组(P1x)7．二叠系上统上石盒子组(P2s)8．第四系(Q)（三）、区域构造本井田构造总体为简单的单斜，伴有宽缓褶曲，断层很少，亦无岩浆岩体，因此构造属简单类(一类)。二、水文地质（一）、区域水文地质概况根据区域资料，井田所处水文地质单元包括漳河流域、辛安泉域的广大地区。即北至人头山、西至云梦山、南至雨中山、东到太行山麓隔水层隆起地带。区域东部地势高峻，出露一套碳酸盐岩类地层，呈南北向长条状分布，含成黄土丘陵和低山，海拔800-1200m。该盆地为新生代早期形成的断陷盆地，堆积物最厚可达300多米，其间有若干孔隙含水层。盆地基底为武乡-阳城凹褶带。区内尚有少量中生界和古生界的碎屑岩地层出露，含一系列裂隙含水层，富水性弱。盆地范围内奥陶、寒武系灰岩岩层埋藏较深。区内主要河流为浊漳河，属海河水系。浊漳河分南、北、西三源，南源发源于长子县的发鸠山，长104km。西源发源于沁县漳源以北，长80km。南源和西源在襄垣县甘村附近汇合，并向北东流至襄垣县小蛟村，又汇合发源于榆社县三县垴、流长116km的北源。汇合后向东南流经44km至辛安村再折向东流，在平顺县下马塔以东出省境。流域面积，省境内11741km2，晋东南区为10037km2，年径流量12.7×108m3。区域内主要含水层组按其含水类型分为：1.松散岩类孔隙含水层组2.碎屑岩类裂隙含水层组3.碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组4.碳酸盐岩类含水层组地表河流从非岩溶区流经岩溶区时，常有漏失。盆地东部的边山断裂附近，第四系孔隙水向深部排泄，亦成为岩溶水的补给源之一。太行山古老地质体的隆起，使太古界变质岩系及及寒武统泥岩高于区域地下水面，起着隔水屏障的作用。区内岩溶地下水由北向南、由南向北，向辛安泉排泄，在泄水区，地下水具承压性。辛安泉，包括王曲和实会两大泉群，介于平顺、潞城和黎城三县交界地带，沿漳河自西流村至北耽车村约16km范围内有一系列的泉群出露，泉口出露总数约170余处，泉水出露标高在643-615m之间。出露地层王曲泉群为奥陶系灰岩，实会泉群为中寒武统厚层鲕状石灰岩。多年来平均泉水总流量为9.0-10.0m3/s。在北耽村以下的漳河河床中，下寒武隔水泥岩出露，至此，岩溶地下水全部排泄出地表。（二）井田水文地质条件井田位于太行山中段西侧的上党盆地西部。地貌形态以盆地为主，地形标高一般在950-1000m之间。丹河为区内主要河流，属黄河水系。丹河从本区西南部穿过。河流流量受大气降水影响很大，雨季、旱季变化明显。现依据区域资料及长治勘探区详查资料，将区内主要含、隔水层组分述如下：1.主要含水层组(1)奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组(2)太原组石灰岩岩溶裂隙含水层组(3)山西组砂岩裂隙含水层组(4)下石盒子组砂岩裂隙含水层组(5)基岩风化带裂隙(6)第四系松散砂、砾含水层组2.主要隔水层组(1)太原组一段及本溪组隔水层组(2)太原组及山西组泥岩、砂质泥岩隔水层组(3)上石盒子组中、下部及下石盒子组隔水层组3.含水层的补给、迳流排水条件(1)区内松散含水层主要直接接受大气降水补给，一般降水后，水井水位明显上升。松散含水层下的基岩风化带含水层一般接受其上覆含水层的补给，在局部地段，不同时间内与松散含水层可互为补给含水层。(2)区内山西组、太原组含水层接受大气降水的补给条件较差，与上覆含水层及下伏含水层均有一定厚度的隔水层相隔。地下水运动一般以层间迳流为主，仅在构造部位才可能与其它含水层直接发生水力联系。(3)中奥陶统石灰岩含水层在区内隐伏于煤系地层之下。在构造部位可通过导水带接受其它含水层地下水的补给。区内该含水层一般埋藏较深，地下水迳流相对缓慢。但从区域各延伸孔及单层水位动态及钻孔简易水文地质观测资料分析，该含水层岩溶裂隙较发育，地下水交替相对活跃。区内该含水层在水文地质单元中所处环境应属于迳流滞缓带。4.水文地质勘探类型划分区内主要可采煤层3号煤层其直接充水层为顶板砂岩裂隙含水层。该含水层含水性一般较弱。区内构造简单，主要以宽缓褶皱为主。奥灰水具有较高的水压值，水头高出3号煤层底板200m左右，但其间有150m以上的地层阻隔。故矿床为以裂隙充水的简单充水矿床，即第二类第一型。由于构造等因素影响，使局部富水或沟通与强含水层的水力联系，将造成局部地段水文地质条件的复杂化。5.矿井涌水量预计可研报告鉴于井田范围内无抽水孔资料，故根据井田开采技术条例与邻近经坊煤矿相似，故采用水文地质比拟法进行涌水量预计。经富水系数比拟法和单位涌水量比拟法计算，正常情况下，开采3号煤层的正常涌水量应为109m3／h，最大涌水量356m3/h。鉴于本矿井开采范围大，井型规模比原来更大的情况，煤田地质勘探114队为配合矿井初步设计，参照邻近经坊煤矿和赵庄煤矿的资料，于2004年十二月五日提供了本矿井涌水量最新预计成果如下：正常情况下，开采3号煤层的预计涌水量为5632m3/d，雨季涌水量按3倍正常涌水量计算为16896m3/d。即矿井正常涌水量为235m3/h，最大涌水量为705m3/h。第三节矿井开拓概况一、影响井田开拓的主要因素1、矿井赋存3号和15号两个主要可采煤层。15号煤层为富硫和高硫煤，根据目前有关规范规定属于禁止开采和使用的煤炭资源。尽管本设计对其不予考虑，但设计的开拓系统将具有方便后期延伸开拓15号煤层的可能性。2、矿井开采3号煤层，井田构造形态为相互平行且宽缓的两个向斜和两个背斜，煤层赋存标高在＋280m—＋480m，在相对高差200m范围内缓波起伏，煤层倾角在5°以下，一般在3°左右。井田中北部近东西走向、落差45m左右的北刘逆断层将井田分成南、北两个自然分区。井田内煤层赋存稳定，煤层厚度在南区平均达到5.8m，北区平均达到6.2m。井田内主要发育有北刘断层，在井田东南部边界存在一条境界外延伸过来几乎尖灭的较小断层。按煤田地质勘探类型划分标准，矿井属于一类一型，即构造简单煤层稳定的矿井。3、矿井涌水量较小，根据地质勘探部门对矿井涌水量的预计和邻近矿井生产涌水量的调查情况，对煤层开采影响不大。矿井深部奥陶纪灰岩为岩溶强含水层，其水位标高高于3号煤层约200m，但相隔地层约150m以上，远远大于突水系数对安全煤岩柱厚度的要求，故3号煤层的开采基本不受其影响。需要重视的是落差45m的北刘断层的导水性问题，但目前缺乏具体参数说明其隔水性或者导水性，以及与第四系和奥灰地层的关系。考虑其压性逆断层特性，导水性程度应当受到限制。参照勘探规范和矿井水文地质规范，矿井主要开采3号煤层属于顶板砂岩裂隙充水型矿床，水文地质类型划分为二类一型，属于水文地质条件简单的矿井。设计同意地质勘探部门关于不排除在不明断层和陷落柱沟通第四系和奥灰水情况下，局部区域水文地质条件复杂化的可能性，矿井最大涌水量参数稍大，即考虑了对季节性涌水量和构造影响涌水量变化的适应性。4、根据补勘资料，3号煤层沼气含量为2.17-13.24m1／g.daf，平均含量为7.17m1／g.daf。据了解，最大含量比原地质报告高的原因是在南分区深部边界的两个钻孔瓦斯样含量值提高。由于目前尚未获得煤层瓦斯等值线图资料，无法准确分析和计算矿井瓦斯涌出量。根据相邻生产矿井均为低沼气矿井的资料，本矿井应为低沼气矿井。但通过仔细分析经坊煤矿的煤层瓦斯含量和综采工作面涌出量发现，在经坊煤矿煤层瓦斯含量非常低和产量仅仅60万吨/年左右的情况下，其回风大巷和工作面瓦斯涌出量已经分别达到4.73-7.67m3/t、4.6-8.57m3/t（平均为6.77m3/t），尽管这和经坊煤矿产量规模较小且通风断面小、风量配给小有关，但瓦斯涌出已有比较充分的显现。本矿井煤层瓦斯含量比经坊大7.24倍、赋存深度大200m、煤炭变质程度较高、井田范围大4.46倍、可能在矿井深部分区（北分区局部）存在中等沼气含量区域、矿井生产规模大5倍、采用长壁放顶煤开采瓦斯涌出更加集中、上下邻近层不太发育等因素，本设计重新慎重分析计算了矿井瓦斯涌出量。根据上述补勘资料，通过对矿井瓦斯涌出量进行定性和定量分析，设计委托抚顺研究所作出专家预计：矿井在初期将仍是低瓦斯矿井。随着煤层赋存深度增加，煤层沼气含量将呈现逐步增加的趋势，有可能存在局部高沼气区域。因此，矿井开拓将在通风系统和巷道布置方面考虑适应瓦斯的涌出特征和发展变化情况，5、矿井区内地表平坦，呈西高东低的缓坡起伏于+951~+913m标高之间。土地作物多为高岗作物。但地面村庄密布，给工业场地和井口位置选择带来一定的制约。6、井田内煤层埋深在450~650m左右。南分区的煤层赋存深度也浅于北侧，一般在500m以内。北分区的煤层赋存深度一般在600m以内。第四系地层厚度在120~198m之间，以粘土、亚粘土夹杂砂层构成。中部厚，南北两翼薄，西部厚东部变薄，层内水渗透性较强。据补勘所获得的信息，第四系内存在2~4层流砂层，其中一层达10m厚。第四系厚度和流砂层将影响井口位置选择和井筒施工方法。地下水位一般较浅，局部低洼处在雨季有泉涌现象。7、在北刘断层南侧的勘探程度高于北侧，目前补充勘探正在南侧进行，中间资料已经提出，大大提高了南分区的勘探控制程度。二、开拓方式井田属于全隐伏煤田，煤层埋藏较深，地表比较平坦，第四系地层厚度大，根据最新补勘资料，第四系地层中普遍发育两层流砂层，其中一层厚度达10m，故本井田适宜采用立井开拓。鉴于本井田东南部边界处第四系地层厚度较小，距铁路接轨站场较近，设计也对斜—立井混合开拓方式的方案也进行了分析比较。三、井口数目和位置设计工业场地位于井田内南鲍村东北的未耕种坡地，原始地形标高为＋926m—＋939m。根据前述开拓方式论证，本设计采用立井开拓。在工业场地内部分别设置主井、副井、回风井三个立井井筒。主井井筒平面位置位于中间，南距副井井筒35m，北距回风井井筒45m。副井东距主井95m，回风井西距主井35m。主井井底设置在副井井底标高＋405m水平，即装载硐室上置式布置。以便于井底煤仓与胶带输送机大巷布置、避免运输高度损失。副井水窝深度根据过卷扬装置布置和尾绳长度确定为31m。回风井回风标高设置在＋405.5m，便于三井贯通施工。矿井生产后期拟在火京村南开凿一回风立井，担负北分区回风，以缩短通风路线，形成后期两进两回的通风系统，以适应矿井两翼开采、增加产量的需要和矿井瓦斯等级提高的可能性。四、水平划分及标高本井田共有14个煤层，其中3、15煤为主采煤层，全区可采，9、14煤为局部可采煤层，其余煤层仅见可采点。根据3号煤层与9号煤层层间距为65m、距15号煤层层间距107m，以及15号煤层为高硫禁采煤层、本设计仅考虑3号煤层的开拓开采，而矿井地层为宽缓褶曲的近水平煤层适合分区开拓布置的特点，将矿井3号煤层作为一个单一煤层进行单一水平开拓。如果以后技术和政策允许开采15号煤层，则可以采用胶带暗斜井和轨道暗斜井延深建立辅助水平，开拓15号煤层和局部可采的9号煤层。综合分析井田煤层赋存深度（煤层赋存范围为＋480m-+300m）与形态，前期以开拓南分区为主（煤层大部分赋存在＋400m以上）兼顾北分区（煤层大部分赋存在＋350m以上），考虑井口位置和初期采区选择，井底煤仓和装载硐室高度及井底车场工程地质条件良好，将本矿井开拓水平确定在＋405m水平标高。根据主井井检钻孔资料，3号煤层顶底板主要岩性为泥岩、粉砂岩、细砂岩，岩性较稳定，工程地质条件较好，可以满足设置井底车场和主要装载硐室的要求。五、分区划分与大巷布置由于本井田为近水平煤层，区内发育轴向为南北的宽缓背向斜，3号煤层东南部最高处（＋500m）与井筒东北角最低处（＋280m）近8km距离的最大高差为220m，平均坡度不到2°，适合单一水平分区式开拓。全井分南北两个分区，以一组南北大巷贯穿北刘断层南、北两翼的分区。在井田中部南北方向设置回风、胶带输送机、辅助运输共三条大巷，大巷均沿煤层布置。胶带输送机大巷沿煤层顶板布置，其它两条大巷沿煤层底板布置。胶带输送机大巷布置在中间，西侧为回风大巷，东侧为辅助运输大巷。胶带输送机大巷与回风大巷的中心线间距为35m，胶带输送机大巷与辅助运输大巷的中心线间距为25m。井底车场和井筒连接部分设在3号煤层底板粉砂岩岩石中，井底车场标高＋405m。根据矿井规模比较大和近水平煤层开采特点，矿井辅助运输采用胶轮自行车，因此辅助运输大巷标高在副井车场为＋405m，在副井车场水平以外，巷道以＜7°坡度进入煤层后再沿煤层底板布置。由于井底主煤仓和装载系统采用上置式布置，主煤仓上口标高约高于井底车场100m，故胶带输送机大巷在井底车场附近从煤层中仰头上挑布置与煤仓上口连接。回风井与回风大巷在＋405m标高连接，沿南北方向布置在煤层底板岩石中并逐步抬升进入3号煤层。六、采区划分、采区储量及开采顺序矿井以北刘断层为界划分为两个分区，北刘断层以南为南分区，以北为北分区。南分区东西宽度约5.8km，南北长度平均约7km，南分区面积约41.33km2。北分区面积约30.06km2。井田内煤层赋存稳定，煤层厚度在南区平均达到5.8m，北区平均达到6.2m。南分区的地质储量30137万t，长壁面开采区域可采储量10056万t，村庄煤柱可采储量5012万t，可采储量15068万t，服务年限35.8a。北分区的地质储量25798万吨，长壁面开采区域可采储量10715万吨，村庄煤柱可采储量3092万吨。可采储量13807万吨，可采年限32.9a。鉴于南分区的地质勘探程度远远高于北分区，对地层、煤层、构造和其它开采条件的控制程度满足矿井初步设计的要求，而且南分区靠近煤炭外运站场，矿井工业场地位于南分区，故矿井首先开拓开采南分区，北分区作为接续分区。在南分区内，按开采技术条件尤其是村庄压煤情况和与井筒相对位置（运输流向）划分为三个采区，自南而北依次为一采区、二采区、三采区。首先开采二采区（X=3996500~3998500区间）。接续顺序为三采区（二采区以北至北刘断层）、一采区（二分区以南到井田南界限）。一采区也可以根据北分区补勘情况留到后期再开采，一方面可以节省前期开拓工程量，一方面可以在矿井后期需要加大开采力度时、特别是矿井临近收尾的后十年左右，以两个采区同时回采。分区内采区的划分，只是工作面布置阶段性区域划分。在开采时，可以打破采区界限，不留设分区隔离煤柱。七、运输方式1、主（煤炭）运输方式带式连续化运输具有系统简单、中间环节少、运量大、操作简单、用人少、远方操纵控制容易、效率高、安全可靠，能够适应综采能力大的特点。本井田为近水平煤层，适合用胶带运输，故选择从工作面到大巷煤炭运输为皮带运输方式。2、辅助运输方式传统辅助运输方式有无极绳牵引矿车运输、小绞车、架线机车等有轨运输方式。单轨吊运输的安装工程量大，转载环节多，速度缓慢；卡轨车机动性能差，轨道清理工作量大且维护困难，牵引钢丝绳消耗过快。这两种用于小范围运输还是可行的，对于大型矿井长距离的辅助运输来说，可靠性和经济性不十分理想。无极绳牵引车运输目前发展很快，在短距离、倒转次书少、坡度单一、倾角在0~15°、运输量不大的矿井中具有安全可靠性高、投资少、费用底等的优点。但是本井却是生产能力大、运输距离长、倾角小0~7°、多口转载、坡度起伏变化多等的井田，因此不适合采用无极绳牵引车运输。目前比较先进、安全可靠、机动灵活、运输能力大、功能多、爬坡能力强、用人少、节省大量铺轨材料的运输方式—无轨胶轮车运输，在矿井应用中都取得了良好的效益。例如济宁三号、大柳塔、上湾等矿井都得到应用，而且都是高产高效矿井。八、井底车场形式、列车运行及调车方式根据井田赋存形态、开拓方式和大巷布置关系、地面生产系统布置、井下煤炭运输方式，尤其是矿井辅助运输采用防爆无轨胶轮车，本设计矿井井底车场采用卧式车场。井下煤炭采用胶带运输方式。由于井下主要大巷和开采巷道均布置在煤层中，仅有少量岩石和半煤岩巷道，设计拟将掘进矸石用无轨胶轮车送至废巷进行充填，仅部分半煤岩需提升至地面。因此，本井底车场主要用于辅助运输，主要承担人员、少量矸石和半煤岩、材料、设备运输。无轨胶轮车由副井罐笼下井，在井底车场和辅助运输大巷、辅助运输顺槽进行一体化运输，系统简单、调度和调车方便。九、井底车场能力由于本矿井矸石量少，矿井集中化程度高，人员、材料、设备运输量也比较少。故本井底车场主要为辅助运送材料和人员，能力远远大于运输需要，满足前后期能力需要，并保有很大的富裕能力。故对井底车场能力不予验算。十、通风方式和通风系统的选择根据矿井初期为低瓦斯矿井，但随矿井的开采深度增加，矿井可能逐渐变为高瓦斯矿井，并且矿井很可能存在高瓦斯区；矿井没有地温热害显现；井田范围较大、服务年限较长等情况，设计确定将矿井分为南北两个分区开采，先开采南翼分区，后开采北翼分区。两个分区均由副井进风，南北分区分别建立回风井。开采南翼分区时采用中央并列式通风方式。待北分区开采时，拟在火京村南另开凿一回风立井形成中央分裂式通风方式。开采南翼分区时在矿井工业场地内设置一个立式专用回风井，井筒直径5.0m，井筒内装备梯子间，兼作矿井的一个安全出口。矿井通风方法为机械抽出式通风。矿井通风网络为：副井入风，辅运大巷或胶带大巷进风，经由分区中部车场到工作面运输巷，再到工作面，工作面乏风由回风巷到回风大巷，经总回风巷，最后由回风立井排至地面。参见通风系统及网络图。第二章采区基本开采条件第一节采区基本条件一、采区开采范围、四邻关系及开采情况矿井以北刘断层为界划分为两个分区，北刘断层以南为南分区，以北为北分区。南分区东西宽度约5.8km，南北长度平均约7km，南分区面积约41.33km2。北分区面积约30.06km2。井田内煤层赋存稳定，其中南分区煤层厚度平均达到5.8m，其地质储量30137万t，长壁面开采区域可采储量10056万t，村庄煤柱可采储量5012万t，可采储量15068万t，服务年限35.8a。在南分区内，按开采技术条件尤其是村庄压煤情况和与井筒相对位置（运输流向）划分为三个采区，自南而北依次为一采区、二采区、三采区。首先开采二采区（X=3996500~3998500区间）。接续顺序为三采区（二采区以北至北刘断层）、一采区（二分区以南到井田南界限）。本设计即为南分区二采区的开采设计。二、采区主要采煤工艺（一）影响开采方法选择的因素⑴煤层赋存条件目前本采区可采煤层只有一层可采煤层为3号层。煤层大部分厚度在4.15~7.90m之间，计入夹矸厚度，开采厚度在4.5m~6.3m左右，平均厚度5.95m。南二采区平均东西长5.88km，南北宽2.66km，面积9.88k㎡。地表标高+916~+940m。开采上限+500.7m，下限到+370m。可划分块段回采的储量及可采厚度见采区布置及机械配备图，总的工业储量为66577kt，可采储量38731kt。采区煤层储量丰富，开采厚度平均5.8m（纯煤厚度5.5m），煤质较好，发育稳定，单层夹矸薄（0.2~0.3m），构造比较简单，煤层产状平缓，倾角一般在0~5°左右。煤层顶底板岩层多为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩等。采区水文地质条件比较简单，距离深部奥陶系120m以上。但由于该区域周围矿井都有陷落柱，估计本井也有少许陷落柱出现的可能。⑵地面影响开采因素本采区内地面村庄密布，是影响井下开采方法选择的主要因素。为了尽量提高资源利用率，设计选择在村庄下限高条带跳采综放采煤方法。（二）无村庄压煤区域的开采方法根据国内外厚煤层开采技术发展现状，结合本矿，3号煤层赋存条件及国内外厚煤层开采技术水平，确定本采区的采煤方法为综合机械化放顶煤开采工艺。（三）、“三下”采煤方法1、“三下”压煤概况本采区内村庄分布较多，共有村庄3个自然村（西王内、鲍庄和南鲍村），进行了煤柱的圈定，涉及村庄煤柱的压煤量约为1790万t。为保证地面村庄房屋的安全，须留设村庄煤柱或进行专门的村庄煤柱开采设计。本设计决定用条带跳采开采村庄下的煤。三、采区煤炭储量计算1、采区地质勘探类型根据矿方提供的资料，矿井地质勘探类型划分为一类一型，即构造简单和煤层稳定的井田。本设计采区即为构造简单和煤层稳定的煤层。本采区构造总体为简单的单斜，伴有宽缓褶曲，断层很少，亦无岩浆岩体侵入煤层，构造类型属简单类型(一类)。本区内3号煤煤层厚度稳定，结构简单，全区乃至整个晋东南普遍发育，为稳定型全区可采煤层，煤层赋存类型属稳定型（一型）。井田周边邻近生产矿井实际揭露证实该煤层赋存条件较好。2、储量核实成果与批复(1)储量计算范围本采区储量计算的3号煤层为全区稳定可采煤层，储量计算范围与采区边界相同。储量计算面积9.88km2。(2)储量计算成果储量计算采用公式Q=S•m•d／10其中：Q—储量(万吨)；S—储量块段的水平面积(km2)用求积仪按块段直接测量，采用相对误差不超过3～5％的三次测量数据的平均值；m—块段的煤层平均厚度(m)，采用块段内及邻近工程点的煤层储量计算厚度之算术平均值；d——计算面积内所测各点容重的算术平均值(t／m3)。地质储量为7375万吨。四、采区设计生产能力确定根据矿方提供的资料，矿井设计生产能力为300万t/a。而本设计为矿井首采采区的设计，考虑到部分地质资料不太详细，本采区的设计生产能力初期为240万t/a，后期为300万t/a。归纳起来，主要原因如下：1、从采区储量资源分析本采区长度宽度结构比较合理，3号煤层厚度大且稳定全区可采，矿井地质储量大，但由于本采区地面存在3~5个规模较大的村庄、长子县至长治市公路、漳河等，采区将有部分面积在村庄建筑物下、公路下开采，其开采方法和工作面布置受到影响，导致开采工艺难度增加。决定了采区生产能力受到影响和限制。2、从煤层生产能力及配采关系分析该井的煤层厚度在4.75～7.95m之间，适宜放顶煤综合机械化采煤。近年统计的类似条件下综合机械化放顶煤工作面的产量在150～400万t/a。兖州矿区综放面产量在300万t/a以上，山西类似条件的王庄矿工作面能力在300万t/a左右,潞安常村矿综放工作面年生产能力达到239.6万t。由此可见，本矿井开采条件下长壁综放工作面具有200万t/a以上能力。由于本井田地质条件较好，构造简单，矿井涌水量小，瓦斯含量中等、煤层稳定性好，倾角缓，煤层发育连续性好，可采范围大，适合以较大能力开采。本采区设计能力为240万t／a时，布置一个综放工作面保证产量。采区设计能力为300万t/a，考虑正常区域的开采和村庄煤柱下煤炭的开采，由一个综放面和一个短壁放顶煤工作面保障矿井产量，综放工作面开采村庄煤柱以外的区域，产量240万t/a，短壁放顶煤工作面开采村庄下压煤，生产能力50万t/a以上是有保障的。3、从安全生产方面分析从矿井地质资料分析，影响采煤工作面安全生产的主要因素为矿井瓦斯。由补勘中间资料，3号煤层的甲烷含量为2.17-13.14m1／g.daf，平均含量为7.17m1／g.daf。鉴于放顶煤工作面瓦斯涌出呈现空间和时间上不均衡性、涌出量比普通分层开采综采工作面的绝对瓦斯涌出量大2倍左右的规律，本设计认为：3号煤层具有低－中等瓦斯含量，虽然矿井属于低沼气矿井，但在放顶煤工作面的瓦斯涌出量相对集中，将给工作面通风和安全形成相当大的压力，其产量必将受到瓦斯的影响和限制。综上所述，初期为240万t/a，后期为300万t/a的开采方案具有合理的配采关系和稳定的生产能力、安全可靠的生产环境、良好的投资效益和社会效益，故本设计推荐采区的生产能力初期为240万t/a，后期为300万t/a。五、采区服务年限计算采区服务年限采用下列公式计算：T=Z/（A×K）＝3873/（300×1.4）=9.22a式中：T－矿井服务年限，a；Z－采区可采储量，万t；A－采区设计生产能力，万t/a；K－储量备用系数，根据规范和本井具体条件取1.4。按上述原则计算矿井生产服务年限为9.22年。第二节采区开采煤层条件一、采区煤层的赋存特征本采区开采煤层，井田构造形态为相互平行且宽缓的两个向斜和两个背斜，煤层赋存标高在＋380m—＋480m，在相对高差100m范围内缓波起伏，煤层倾角在5°以下，一般在3°左右。井田内煤层赋存稳定，煤层厚度在南区平均达到5.8m，在井田东南部边界存在一条境界外延伸过来几乎尖灭的较小断层。按煤田地质勘探类型划分标准，属于一类一型，即构造简单煤层稳定的煤层。二、采区主要地质状况及对采区设计影响1、煤层赋存条件该采区只有一层可采煤层为3号层。煤层大部分厚度在4.15~7.90m之间，计入夹矸厚度，开采厚度在4.5m~6.3m左右，平均厚度5.95m。本采区平均东西长5.88km，南北宽2.66km，面积9.88k㎡。地表标高+916~+940m。开采上限+500.7m，下限到+370m。可划分块段回采的储量及可采厚度见采区布置及机械配备图，总的工业储量为66577kt，可采储量38731kt。采区煤层储量丰富，开采厚度平均5.8m（纯煤厚度5.5m），煤质较好，发育稳定，单层夹矸薄（0.2~0.3m），构造比较简单，煤层产状平缓，倾角一般在0~5°左右。煤层顶底板岩层多为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩等。采区水文地质条件比较简单，距离深部奥陶系120m以上。但由于该区域周围矿井都有陷落柱，估计本井也有少许陷落柱出现的可能。2、地面影响开采因素采区地面村庄密布，是影响井下开采方法选择的主要因素。为了尽量提高资源利用率，设计选择在村庄下限高条带跳采综放采煤方法。三、采区开采煤层的基本状况1、采区井田赋存3号和15号两个主要可采煤层。15号煤层为富硫和高硫煤，根据目前有关规范规定属于禁止开采和使用的煤炭资源。尽管本设计对其不予考虑，但设计的开拓系统将具有方便后期延伸开拓15号煤层的可能性。2、采区开采3号煤层，采区构造形态为相互平行且宽缓的两个向斜和两个背斜，煤层赋存标高在＋380m—＋480m，在相对高差100m范围内缓波起伏，煤层倾角在5°以下，一般在3°左右。井田内煤层赋存稳定，煤层厚度在南区平均达到5.8m，采区内没有发育的断层，在采区的东部和南部各存在一条小断层。按煤田地质勘探类型划分标准，属于一类一型，即构造简单煤层稳定的煤层。四、煤质1、煤的风化和氧化区内均为第四系黄土覆盖，地表无煤层露头，3、15号煤层埋藏较深，从各项煤质化检指标来看无明显变化，未发现风化和氧化现象。2、3号煤层综合煤质特征①井田内3煤层煤质从水平及垂直方向变化明显，精煤挥发分由东向西、由上至下逐渐降低。煤的变质程度相应加深。②3号煤层精煤回收率介于31.54-82.27%之间，平均值为50.87%，属良等。3、煤的用途3号煤层为低中灰-中灰，特低硫-低硫、高热量值-特高热值、灰份具有较高软化温度之贫煤。可作为动力用煤和民用煤。4、煤质状况采区内各煤层煤质状况见下表。

各煤层煤质化验汇总表煤层号315工业分析Mad(%)原煤0.30—2.360.60—3.471.051.21精煤0.48—1.640.42—1.460.930.88Ad(%)原煤13.28—25.5623.45—34.9318.6228.98精煤4.41—12.756.11—10.888.147.98Vdaf(%)原煤12.21—18.2513.52—7.1214.8415.59精煤11.31—14.8210.36—12.7413.0811.36St,d(%)原煤0.23—0.813.24—5.570.364.63精煤0.29—0.813.14—4.750.393.81Pd(%)精煤0.001—0.0290.002—0.0220.0150.012Qb,d(MJ/kg)原煤25.30—31.0121.01—27.1928.6824.24精煤32.40—33.9031.71—33.8832.8132.70

续上表元素分析（精）Cdaf(%)91.14—91.8187.59—90.2391.4588.98Hdaf(%)4.05—4.493.86——3.984.213.94Odaf(%)2.14—2.812.01—4.182.542.81Ndaf(%)1.28—1.590.88—1.591.491.12精煤回收率（%）31.54—82.2722.21—57.3750.8736.30山西霍尔辛赫矿井初步设计第四章采区布置及装备阳泉职业技术学院毕业设计说明书天地科技设计研究院第三章采区巷道布置第一节采区布置一、开拓方案的比较及选择1、采区布置方式方案南二采区位于采区储量中央靠近井底车场的位置，东西两翼煤层展长在2700~2900m左右，南北宽度在800~1300m左右。方案一由于本采区村庄压煤面积较大，本方案把采区分为村庄压煤区域和非村庄下压煤区域。采区布置方式为借用水平大巷分区条带开采开拓方式。三条大巷，分别为运输机大巷，辅助运输大巷和回风大巷。三条大巷平行布置，都设于煤层中。①、非村庄压煤区域工作面沿大巷垂直方向平行布置，工作面推进方向为由东（西）向西（东），直接沿大巷垂直方向掘进工作面的进、回风顺槽，工作面的煤由顺槽运出后直接搭上大巷胶带运输机，到达井底煤仓。辅助系统仍用水平辅运大巷。总回风巷为工作面回风流汇入点。②、村庄压煤区域村庄压煤区域开采面投产位置在大巷以东，需要用集中运输和回风巷道将其连接起来。集中巷做3条，分别为S2E回风巷、S2E运输巷、S2E辅助运输巷，巷道断面特征与水平大巷相同。采煤工作面经过此3条集中巷构成开拓开采系统。运输和通风方式与前述面基本一样，只是多了条转运集中胶带运输巷。转运胶带运输巷根据采煤面能力，确定为满足采与掘的综合能力为500t/h，采用固定胶带运输机运输。经计算选择SJ1000-3×110胶带运输机，带宽B=1000m，功率3×110kW本方案布置详图见附图。方案二村庄压煤面积较大是本采区的客观条件，为了提高资源利用率，最大限度的采出三角煤，方案必须考虑如何采出因村庄影响而留下的三角煤，针对此提出本方案，现对本方案叙述如下：在井底车场以北分别在大巷东西布置三条集中巷，集中巷与大巷垂直，即集中巷沿东西方向贯通整个采区，在集中巷两侧布置对拉工作面。集中巷分别为，大巷以东为S2E回风巷、S2E运输巷、S2E辅助运输巷，大巷以西为S2W回风巷、S2W运输巷、S2W辅助运输巷。工作面推进方向可根据地面村庄的压煤情况，在最大限度的采出煤炭的基础上，尽量避开村庄压煤区域。工作面大致的推进方向为南北方向，与大巷平行或错一定角度布置。本方案布置详图见下图2、方案比较及选择方案一的主要优点是：1、开拓布局合理，系统简单流畅，全区各主要巷道系统均沿一条直线布置；2、巷道工程量较少，巷道工程投资少，移交及达产工作面投产早，见效快。方案一比方案二节省巷道工程量约800米。初期工程量少，出煤工期短，最大限度地压缩了初期井巷工程投资；3、采区生产系统简单，占用设备少、生产环节少、用工少、安全。4、绝大部分可布置推进长度为1800米左右的回采工作面，工作面寿命长，大大减少工作面的搬迁次数，适宜高产高效工作面的大推进度；方案一的主要缺点是：采区东部留三角煤煤较多。方案二的主要优点是：能最大限度的提高煤炭回收率，三角煤工作面较少。方案二的主要缺点是：1、工作面推进长度短，工作面的寿命较短，工作面搬迁次数频繁。2、采区巷道系统增加一个运输环节，主运输得多投入一部运输设备；2、辅助运输增加一个采区车场环节；3、初期移交工程量增加，采区巷道工程量有所增加。通过对上述方案的比较，方案一优点突出，技术先进，明显优于方案二。本设计推荐方案一，根据本采区内煤层赋存情况、开采条件、选定的设备性能以及矿井设计生产能力等因素，确定回采工作面长度为200m.回采工作面日循环次数10次。

二、区段巷道布置根据确定的采区开拓部署，结合设计生产能力和工作面装备水平，分区移交生产及达到设计产量时共布置一个常规综放回采工作面和一个限高条带综放面回采、两个掘进面。采区移交生产时先布置3号煤层的一个常规综放回采工作面，使个月后投入限高条采综放工作面，采区开拓大巷即矿井的大巷，均沿煤层布置，在大巷一侧直接布置回采工作面的进、回风顺槽，形成采长200m的回采工作面，运输顺槽即回风顺槽通过中转煤仓与主运输胶带大巷相接，并通过横贯与回风大巷相连，副运大巷和回风顺槽之间的联络横贯用风门隔开。从而形成分区完善的通风、运输、供电、排水系统。根据需要在井底车场与采区工作面之间设有分区变电所、水泵房及管子道等硐室。三、巷道断面及支护形式采区利用水平大巷做主运输系统，村庄下煤柱用集中巷开拓，开拓巷道都采用沿煤掘进，挂网锚喷支护，喷厚要求盖严网和锚杆端头，一般喷厚为120mm。地压大、围岩破碎的地段，采用锚索加固支护。工作面运输巷和回风巷，都用锚网组合支护，大断面巷道增加锚索支护。锚杆采用可拆卸锚杆。采煤工作面开切眼，采用锚网索联合支护。割煤处采用木锚杆。巷道断面形状、支护形式及其特征参数详见巷道断面图册。第二节采区主要生产系统一、运煤系统主运输采用胶带运输。1、常规综放工作面回采工作面煤炭（可弯曲刮板输送机）→运输顺槽（转载机）→运输顺槽（可伸缩胶带输送机）→采区转载煤仓→运输大巷（胶带输送机）→主井井底煤仓→主井（箕斗）→地面。2、条带跳采采煤工作面工作面煤炭（可弯曲刮板输送机）→运输顺槽（转载机）→运输顺槽（可伸缩胶带输送机→S2E运输巷（胶带输送机）→采区转载煤仓→运输大巷（胶带输送机）→主井井底煤仓→主井（箕斗）→地面。掘进煤由皮带转载机、可伸缩胶带输送机直接汇入主运输大巷煤流系统。二、辅助运输系统辅助运输采用无轨胶轮车。材料车：由副立井（提升机）→+415m水平井底车场→副运大巷（无轨胶轮车）→进风顺槽（无轨胶轮车）→采、掘工作面。矸石：由掘进工作面→掘进巷道（无轨胶轮车）→副运大巷（无轨胶轮车）+415m水平井底车场→副井→地面。三、通风系统主运大巷→进风顺槽→工作面→回风顺槽→回风大巷→回风井副运大巷四、供水系统进水：副运大巷→进风顺槽→工作面。回水：工作面→回风顺槽→副运大巷。供水系统采用3寸管供水,供水压力不低于1Mpa。五、供液系统井底硐室→副运大巷→进风顺槽→工作面。供液系统采用2寸管供液。六、压风系统进风：井底硐室→副运大巷→进风顺槽→工作面。回风：工作面→回风顺槽→副运大巷→井底硐室。压风系统采用3寸管压风，压力不低于0.65Mpa。七、通讯系统皮带机头、泵站、子母机、转载溜机头、工作面每隔20架都需安装语音通话系统。皮带机头、泵站、子母机、转载溜机头都需安装电话。第三节采区开采顺序一、工作面接续本设计设计的采区为初投产采区，投产工作面数为一个，投产后继续掘进村庄下的煤，投产10个月后投入限高条采面回采，矿井达到设计能力。工作面按编号（名称）顺序接续采煤面接续见下表序号工作面名称面长采高推进长度储量生产能力生产时间备注mmmmkt万t/a月132012005.7164020202908232022005.12900328929014332032005.72700344529014432042505.3100015882906532052305.62700406730016632062505.3100015882906732072005.62900389229016832081604.9290022112909932091605.72700193229081032101604.92900221129091132111605.72700193229081232121604.92900221129091332131605.6700197229081432141604.22900145127061532151604.72700186629071632161604.22900145127061732171604.752900179528071832181604.82900165528071932191605.529002542290102032201605.629002542290102132211605.7290025422901022试1755.3650310（50）723试2755.4650315（70）523试3755.5650321（90）422试4805.5650342（120）323试5805.7550300（160）223试6805.9370205（190）2二采区工作面接续计划第四章采煤工作面采煤工艺及劳动组织第一节采煤工作面采煤工艺一、工作面采煤工艺由于本采区地面村庄密布，为了尽量提高资源利用率，本设计选择的采煤工艺为：无村庄压煤区域采用长壁综采放顶煤工艺、在村庄压煤区域下采用限高条带跳采综放采煤工艺。采用MG250/600-AWD型电牵引双滚筒采煤机割煤、装煤。ZF6400/16/28型低位放顶煤液压支架和ZFG6400/18/35型过渡架管理顶板，用SGZ764/500型溜做前工作溜，SGZ764/500型溜做后部工作溜完成运煤工作。二、综放工作面设备选型与配套（1）架型选择①支架工作阻力确定支架工作阻力确定的基本条件：综放工作面采厚5.8m，采煤机割煤高度2.6m，放煤高度3.2m，采深420～550m，煤层顶底板条件直接顶为中等稳定的砂岩、泥质页岩等，厚度大约1~3m；老顶为稳定的坚硬或半坚硬砂岩、砂页岩、泥岩等互层。底板为泥岩、泥质砂岩、细砂岩等。采用估算法确定支架工作阻力。这种计算方法的基础是工作面支架工作阻力支撑直接顶和顶煤的重量，并平衡基本顶失稳时对支架的动载，计算公式为：式中：——工作面支架所需支护强度；——基本顶失稳时的动载系数。根据综放工作面矿压观测结果，一般=1.1～1.8；为直接顶自重应力，，为直接顶容重，取25kN/m3，根据煤层结构，取=14.74m；为支架上方顶煤自重应力，，为顶煤容重，取13.9kN/m3。由于3号煤层顶板为强度较低的泥岩和较坚硬的砂岩互层，顶煤冒落后，其上岩层垮落后不能迅速将采空区充填满，基本顶失稳时的动压对支架工作阻力影响较大，因此取Kd=1.8，即=1.8×(14.74×25+3.2×13.9)=743.4kN/m2支护强度确定后，根据配套尺寸、支架的顶梁长度、空顶距算出支架工作阻力：=6043.8kN式中：——支架工作阻力，kN；——支架的支护强度,743.4kN/m2——控顶距0.4——顶梁长度5.02m——支架宽度1.5m②据上面计算选择基本支架及主要技术参数型号ZF6400/16/28型式四柱支撑掩护式正四连杆大插板低位放顶煤液压支架；中心距1500mm；宽度1430～1600mm；初撑力5216kN；工作阻力6400kN；支护强度0.8MPa；高度1600～2800mm；泵站压力31.4MPa；操纵方式电液邻架控制；移架步距800~1000mm；质量20675kg底板比压0~1.8MPa③工作面过渡支架由于综放工作面前、后部输送机的电机和传动装置采用平行布置方式，将工作面普通放顶煤液压支架摆放到输送机的机头、机尾处，难以满足设备的几何尺寸配套要求。为此，在综放工作面上、下两端的机头、机尾处分别布置1组过渡支架。过渡支架支护强度与工作面中部基本支架相同，考虑到工作面顺槽高度为3.0m，过渡支架设计最大高度为3.5m。ZFG6400/18/35过渡支架为反四连杆架型，其结构参数如图4-7所示，额定工作阻力为6400kN；后部结构为大尾梁铰接小尾梁加插板。过渡支架的主要技术参数如下：支架型式ZFG6400/18/35支架工作高度1800～3500mm支架宽度1490～1660mm支架中心距1570mm支架初撑力4970kN(p=31.4MPa)支架工作阻力6400kN(p=40.4MPa)支护强度0.8MPa泵站压力31.4MPa操纵方式电液邻架操作质量24000kg(2)采煤机①采煤机小时生产能力核算采煤机端部斜切进刀单向割煤，采放平行作业1刀1放。割煤和放煤可以完全平行作业，互不干扰，互不等待。采煤机割完1刀煤后，