采矿工程毕业设计论文平煤天安二矿庚三采区初步设计.doc

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1、第一章 矿井概况第一节 井田概况3第二节 地质构造5第三节 含煤地层及煤质5第二章 采区地质情况第一节 地质范围及构造14第二节 瓦斯、煤尘自燃情况15第三章 采区储量与生产能力第一节 采区储量16第二节 采区生产能力17第四章 采区方案设计第一节 采煤方法的选择20第二节 采区巷道布置22第五章 采煤工艺第一节 落煤、进刀方式、割煤方式31第二节 支护、顶板管理及采空区处理33第三节 放顶煤综采工艺33第六章 采区生产系统第一节 采区运输39第二节 通风系统41第三节 采区供电46第四节 采区排水47第七章 采区施工设计第一节 巷道断面设计48第二节 采区下部车场及交叉点50第八章 安全技术

2、措施第一节 采煤安全技术措施57第二节 各大灾害预防措施64第九章 采区技术经济指标80结束语84如需图纸，QQ153893706第一章 矿井概况及地质特征第一节 井田概况一、 本矿井位于河南省平顶山市矿区中部，距市中心1km。东部以十矿为邻，西与三、四矿为邻，北与一矿相联接。矿井工业广场有专用铁路与矿区专用铁路相接，并与国铁京广线、焦枝线相连。公路交通四通八达，有柏油公路与附近各县市沟通，交通便利。二、 平煤二矿是平顶山矿区开发的第一对矿井，属于有限煤田，1957年10月投产，愿设计立井单水平分区式开拓，开采浅部己组煤，立井使用1t单层单车罐笼提升，30m水平运输大巷使用架线电机车牵引1t矿

3、车运输。到1979年，原计划范围内煤层已全部采完，后为延长二矿寿命，平煤集团公司多次从周围矿井给二矿划入储量，在主井提运方式不变的条件下，增设了86m二水平单轨电机车运输系统，两水平之间通过86m水平翻笼和东翼暗斜四部SPJ800普通胶带机连接，年产量维持在0.6Mt/a左右。1998年二矿对主提升运输系统进行了改造，新施工一条皮带斜井与己二皮带下山，地面煤楼分别搭接作为二矿出煤系统，2000年5月投入使用，实现了井下原煤皮带运输连续化，达到了增产增效的目的。二矿生产能力由原来的0.6Mt/a提高到1.2 Mt /a，由一个年产不足0.6Mt的小型矿井一跃成为一个产量达1.2 Mt 的中型矿井

4、，成为平煤集团公司一个新的经济增长亮点。 目前矿井主要回采己15煤层，庚20煤层，己庚组四层煤联合布置开采，采用长壁后退式高档普采采煤方法，全部陷落法管理顶板。二水平己庚二采区及己庚一采区联合布置同时开采己，庚组两层煤。 三、 地形、地势、河流 该区地面相应位置为平顶山山脊及南坡、北坡。平顶山山脊为分水岭，地面重要建筑物有：油库、下牛村；地面海拔标高200500 m。井田内无常年河流，发育有季节性冲沟，只有季节性冲沟，雨后有水，晴后断流。四、气象地震本区属于大陆性半干旱气候，根据平顶山历年气象资料，年平均降雨量为794 mm，最大降雨量1323 mm，雨季79月。年平均蒸发量2269 mm，年

5、最大蒸发量2825 mm。年平均气温15，最高气温为42.3，最低气温-15。常年风向多为北风和北东，以北西的风速最大，最大风速达24m/s。最大积雪厚16cm。最大冻土深度22cm。五、煤田发展简史平煤二矿是平顶山矿区开发的第一对矿井，属于有限煤田，1957年10月投产，原设计立井单水平分区式开拓，开采浅部己组煤，立井使用1t单层单车罐笼提升，-30m水平运输大巷使用架线电机车牵引1t矿车运输，年生产能力0.6Mt/a。1998年对矿井主提升运输系统进行改造，新施工一条皮带斜井与己二皮带下山、地面煤楼分别塔接作为二矿出煤系统，2000年5月投入使用，实现了井下原煤皮带运连续化，经过近七年的运

6、行表明，达到了增产增效的目的，原煤产量大幅度提高，矿井井型也由原来的小井迈入平煤集团公司大型矿井的行列。平煤集团二矿现开采西翼己庚二采区，经过几十年的开采，矿井剩余储量有限，采面布置高度集中，戊、己、庚组煤压茬关系复杂，采面布置困难，造成采掘接替紧张，2001年集团公司调整了矿井西翼边界，将深部开采边界定为-450m标高，设计定为二水平己庚一采区，有效地缓解了采掘接替紧张的状况；但随着矿井产量的增加（保证矿井1.2 Mt/a持续稳定），仍不能满足矿井今后发展的需要，2004年平煤集团公司领导召集有关单位分别在二矿、一矿、天力公司进行了三次论证，又及时地决定将天力公司无寨矿西半部的储量划入二矿，

7、以平煤200436号文予以确定，划归二矿部分定为二水平己庚三采区。第二节 地质构造本采区为单斜构造，庚组煤层走向120，煤层平均倾角17。断层以西北东南及北东南西向斜交正断层为主。由深部周边未开发，钻孔未控制有断层存在。本采区经调查尚未发现有岩溶陷落柱，岩浆侵入体，古河床冲刷等现象。第三节 含煤地层及煤质1、 煤层 本采区含煤层自下而上有石炭系太原组、二迭系山西组，主要可采煤层庚20、己17、己16、己15。 太原组：本组为一套海陆交相互的石灰岩及砂泥岩沉积，可分为三段：下部灰岩段、厚约23m、由浅灰色、深灰色生物碎屑、泥晶灰岩及砂质岩和煤组成，含可采煤层庚20煤，含石灰岩三层，其中L6、L7

8、灰岩厚度共计818m，为本区底部主要含水层，L5灰岩为庚20煤顶板，厚45m，比较稳定。 中部砂泥岩段、厚16.2 m，由灰色及深灰色砂质泥岩，中细粒纱岩及不稳定的L4石灰岩组成，砂岩富含白云母片。上部灰岩段，厚14.5 m，由深灰色石灰岩、泥质灰岩及不稳定的薄煤层组成，含L1、L2、L3三层石灰岩，其中L2、L3石灰岩厚约8 m，L1泥质灰岩厚约3.8 m，且厚度不稳定，有时变相为泥岩。山西组己组煤段：主要为一套深灰色及灰色泥岩，砂质泥岩，粉砂岩，细中粒专石石英砂岩组成，含煤四层，其中己14厚度较薄，不可采。己15煤层、己16煤层、己12、煤质 己15煤层：主要为半亮型煤，煤呈黑色，玻璃光泽

9、，性脆易碎呈碎粒状及粉末状；其他化验指标： A：35.3629.52%。 V：32.4234.23% Q：27.7223.92MJ/kg S: 0.480.77% 粘结性45，煤种牌号1/3焦煤。 己16煤层：主要为半亮型煤，煤为黑色，亮煤为主，玻璃光泽，质脆松软，易呈粉末状。其他化验指标：S：0.662.96% A：12.8116.12% Q：29.0730.99MJ/ kg煤种牌号为肥煤。 庚20煤层：主要有半亮型煤，光亮型煤组成，煤为黑色，玻璃光泽，以亮煤、镜煤为主，性脆呈粉末状和碎粒状，含硫量较高，其他化验指标：S：2.558.39% A：11.3136.98%煤种牌号为肥煤。煤层及顶

10、底板岩性a) 煤层 己15煤层：全区可利用钻孔12个，其中达到可采厚度钻孔9个，达不到可采厚度钻孔3个，钻孔分布不均匀，大部分分布在浅部，深部钻孔较少，根据钻孔资料及浅部开采资料分析，煤层最厚3.6m。，最薄2.2，平均3m，煤厚度变化规律是南部稍厚，向北逐渐变薄。 己16煤层：全区可利用钻孔12个，其中达到可采厚度8个，达不到可采厚度4个，钻孔分布不均匀，大部分分布在浅部，深部钻孔较少，根据钻孔资料和浅部开采资料分析，煤层最厚0.7 m，最薄0 m，平均0.5 m，煤层西部稍厚，东部变薄，东北部有大片不可采区。 己17煤层：全区可利用钻孔12个，其中达到可采厚度11个，达不到可采厚度1个，钻

11、孔分布不均匀，浅部较密，深部较疏，根据钻孔资料分析，煤层属薄煤层，最厚1.35 m，最薄0 m，平均1 m，深部捎厚，约1.13 m，中部有一大片变薄带，浅部稍厚，约1.1 m。 庚20煤层：全区可利用钻孔12个，其中10个达到可采厚度，2个钻孔达不到可采厚度，煤层最厚8 m，最薄4m，平均6m，比较稳定。 顶底板岩 1、己15煤层 顶板：直接顶板为深灰色粉砂岩和细砂岩，局部砂质泥岩，厚约6 m，普氏硬度系数613，抗压强度622.61268.6kg/cm,老顶为中粒长石、石英砂岩及砂质泥岩薄层，比较坚硬。 底板：为灰色泥岩，遇水易膨胀、底鼓、厚约12 m，其下部为泥岩、砂质泥岩互层，比较松软

12、，局部可见到粉砂岩薄层及火燧石包裹体。 2、 己16煤层 顶板：伪顶0.20.6 m厚的黑色灰质泥岩及劣质煤，松软破碎，直接顶为深灰色泥岩、砂质泥岩，岩性松软破碎，厚0.86 m。 底板：灰色泥岩及砂质泥岩，厚0.61.3 m，裂隙发育，其下为己17煤层。3、己17煤层顶板：灰色泥岩及砂质泥岩，厚0.61.3 m。一般无伪顶。地板：深灰色泥岩及粉砂岩，老底为中细粒砂岩、石灰岩及砂质泥岩互层。 4、 庚20煤层顶板：无伪顶，直接顶板为深灰色厚层状石灰岩，致密坚硬，普氏硬度系数1015，岩石不宜破碎，完整性好，能够维持较大的面积和较长的时间不垮落，厚度约57 m，东部稍厚，西部稍薄，下层面起伏不平

13、。老顶为碳酸岩与砂泥岩及薄煤互层。瓦斯、煤尘、自燃、地温：1、瓦斯 庚三采区煤层开采标高在-130470 m之间，相对瓦斯涌出量为8m3t,属于底瓦斯矿井。矿井在生产过程中应及时对该区域的己庚组煤层的瓦斯等级进行再鉴定，以便在生产中采取相应的安全防范措施，确保安全生产。根据河南省煤炭工业局“豫煤安2006251号”关于2005年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的文件的批复，天力公司吴寨矿、二矿为低瓦斯矿井。2、 煤尘 根据河南省煤炭工业局“豫煤安2006251号”关于2005年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的文件的批复，庚20煤层为6%，开采的煤层没有煤尘爆炸性危险性。3、 煤的自燃性 根据地质

14、报告资料：本区煤层为肥煤和1/3的焦煤，己16煤层着火温度原样为355368，还原样370，差值t=6，属三类不易自燃发火煤层。根据河南省煤炭工业局“豫煤安2006251号”关于2005年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的文件的批复，本区庚组煤层属于有自燃倾向性发火煤层，自燃发火期3个月。应该重点观测与管理。4、 地温 本采区地温平均为30，属低温地区。做好通风管理工作就行了。水文地质：（一） 采区水文地质特征1、 本采区内开采己、庚组煤层的直接充水含水层特征： 己组煤层顶板砂岩裂隙承压含水层，以中、粗粒砂岩为主，钙质胶结。裂隙发育，补给条件差，以静储量为主，根据一、四、六矿外勘探报告及吴寨矿地

15、质报告。该含水层K=0.0576m/d,q=0.0183L/s*m。 己组煤层底版灰岩岩溶裂隙承压含水层（L2），以灰岩为主，岩溶裂隙发育，补给水源主要来自基岩风化带和南部灰岩裸漏区接受大气降水补给，浅部含水丰富，-130 m水平以下含水条件较差，含水层厚度810 m 庚20煤层顶、底板碳酸岩溶裂隙含水层（L5L7）以薄层状灰岩组成，顶板L5碳酸岩厚45m，底板碳酸岩L6，L7岩碳酸厚度共计810m，本含水层下为铝土质泥岩，厚812m，与寒武系灰岩相隔，寒武系灰碳酸岩为庚组煤层开采的间接充水含水层。2、采区充水因素分析 本采区与二矿西部三水平己庚一采区水文地质条件和充水条件基本一致，属水文地质

16、条件简单，采区主要充水因素有以下几个方面： （1）己组煤层顶板砂岩裂隙含水层，补给条件差，以消耗静储量为主，充水方式以初采，初期老顶初次垮落，以淋水方式进入采面，涌水量一般在10 m/h左右。 （2）庚20顶板L5灰岩含水层，在回采期间，遇小构造或裂隙溶洞时，常有淋水和滴水，水量23 m/h。庚20煤底板L6，L7灰岩含水层与下伏的寒武系灰岩岩溶裂隙含水层之间隔水层较薄，受断层构造及采动影响，庚20煤层底板灰岩含水层与寒武系灰岩含水层之间产生了水力联系。受区域地质构造控制和二矿长期疏水降压的影响，石灰系，寒武系灰岩的补给条件简单，仅在丰水期有明显的渗漏越流补给现象，平时以消耗含水层静储量为主。

17、-130 m水平以下庚组采区在遇构造时，底板有不同程度的涌水或突水现象，水量在5090 m/h之间，并有下部突水，上部突水点水量明显减少和干枯的现象。 整个采区最大涌水量为120m/h。属于低水矿井。（二）采区正常涌水量计算：本采区是由吴寨矿矿井范围划转来的，采区正常涌水量和最大涌水量采用吴寨矿矿井地质报告计算数据，计算公式如下：1.己组煤顶板涌水量：Q=KL式中：K：渗透系数。 L：采区走向巷道长度。H：己组煤采区上限-200400水头高度200m.M:含水层厚度，采用大占，香碳砂岩总厚度21.76米。S：最大水位降深为200米。R=10S =10 200 =2000 0.24=480mQ=

18、41.15 m3/h2.庚组煤采用相关因素比拟法计算:计算公式：Q0=Q1Q0：二水平己庚三采区庚组煤预计正常涌水量。Q1：二水平庚二采区实际涌水量.S1：二水平庚二采区上限-130至下限-300，高度170米。S0：二水平己庚三采区庚组煤上限-100至下限-470米，高度370米。F1：二水平庚二采区面积F0：二水平己庚三采区庚组煤面积代入公式：Q0=120m3/h3.采用值： 根据以上计算结果，己组煤正常涌水量41.15m3/h，庚组煤正常涌水量为120m3/h，两者相加采区正常涌水量161.15m3/h，采区最大涌水量按正常值的2.0倍计算为322.30m3/h。2005年7月25日二矿

19、东翼探巷东900米处发生突水，经分析计算前三小时突水量达到3200m3/h，以后水量逐渐变小，两天后减少到1001100 m3/h，4天后减少到1000 m3/h左右，到8月初水量稳定在600700 m3/h，11月20日下降到500550 m3/h。考虑到寒武灰岩承压的不确定性，含水层在二矿井田内具有明显的袭夺性的特征，为此己庚三采区正常涌水量161.15 m3/h，最大涌水量按照322.30m3/h作为采区排水系统和设备选型的依据。地质勘探程度及存在问题 （一）、采区地质说明书编制情况 己庚三采区地质说明书由二矿地测科于2005年编制并上报，平煤办以200637号“关于己、庚三采区地质说明

20、书批复”，该报告作为矿井设计和生产的依据。 （二）、对勘探类型和勘探网度的评价 根据地质报告，本井田地质构造复杂程度属类，采区共有钻孔14个，布孔密度、勘探基本网符合探明各级储量所用的勘探线距。 （三）、地质构造对开采影响的分析断层以走向逆断层及斜交正断层为主，逆断层走向变化较大，不易控制，正断层以北西向及南东向两组断层为主。由深部周边未开发，钻孔未控制有断层存在。（四）、煤层对比的可靠性和稳定性分析及对开采的影响 己15 属较稳定的煤层，己16-17煤层结构较为复杂。采区中部和采区东边深部各有一块不可采区，对开采会有一定的影响。（五）、地质储量的复核、验算；高级储量的范围、储量是否满足设计的

21、要求 截止到2005年末，己庚三采区工业储量858.8万t，其中己组煤739.2万t；庚20煤119.6万t。设计可采储量618.3万t。储量计算参数合理，块段划分及储量级别确定基本合理，计算方法正确，结果可靠，能够满足设计的要求。 （六）、水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度及其归开采的影响。水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度较高，为开采提供了可靠的依据。（七）、存在问题及应补充勘探工作的建议 1、瓦斯：该区钻孔较少，且没有瓦斯资料，其瓦斯含量数据仅参考相临矿井及采区瓦斯数据，有待在开发过程中测定瓦斯压力、透气性系数等有关参数，根据测定结果采取相应措施，保证安全生产。 2、

22、水文地质：由于底板隔水层仅20 m左右，目前地下水位标高在-240 m左右，到深部边界还存在着3.1MPa左右的水压，2005年7月25日东翼探巷突水时在突水点处水压在1.5Mpa，所以该区必然还会突水，建议开发时间时考虑地下水疏水降压问题，防止发生灾害性突水造成重大损失。 3、建议采用多种物探手段进一步查明采区内的构造发育情况，以便提前做好过断层的防治水工作。 4、在生产中建立该区域二灰水文地质观测孔或测压孔。 安全煤柱及各种煤柱的留设 根据煤炭工业矿井设计规范和煤矿安全规程的要求，工业广场留设保护煤柱，按地面建筑物及主要井巷保护暂行规程留设。地面重要建筑物主要有油库，下牛村及一矿铁路。（1

23、）工业广场煤柱庚三采区只考虑己一风井工广煤柱的留设，根据地面设施的保护级别，确定其维护带宽度20 m，然后按岩层移动角，通过作图的方法确定其煤柱尺寸及位置。本采区岩层移动角的采用值如下：=45=70=62、是建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中规定分别为上山、下山和走向方向的岩层移动脚。根据上述参数，确定己一风井工广煤柱为：0.565Mt（2）边界煤柱 采区边界煤柱按20 m计算为：0.0314 Mt（3）下山煤柱庚三采区下山煤柱与一矿戊七采区下山保护煤柱共用，其皮带、轨道（回风）下山东侧保护煤柱线即为划定的己庚三采区西边界。（4）村庄煤柱 采区内村庄有下牛村等，位于庚三上山采

24、区，目前暂不考虑开采，故也未计算村庄煤柱。第二章 采区地质概况第一节 采区位置范围及构造 一、 该采区位于矿井东翼，采区北部与一矿为临.标高到-450，南部接二矿原一水平采空区边界，西部到一矿工业广场煤柱和一矿下山煤柱，东部与天力公司吴寨矿为临。采区可采煤层走向长为2000m，平均倾斜长度约1000m，煤层平均倾角170，平均厚度6m，容重为1.4t/m,设计采高6m，可采储量11.97M吨。该区地面相应位置为平顶山山脊及南坡.北坡。平顶山山脊为分水岭，地面重要建筑物有；油库，下牛村，地面海拔标高200500米。发育有季节性冲沟，无常年流水。二、地质构造本采区为单斜构造，庚组煤层走向120，平

25、均倾角17，属缓倾角煤层。断层以西北东南及北东南西向斜交正断层为主。三 、煤层及顶底板性质 采区内煤层有庚20煤层，煤层内有少量夹矸，基本无影响。煤厚平均6m.全可采煤层。庚20煤层：主要有半亮型煤，光亮型煤组成，煤为黑色，玻璃光泽，以亮煤、镜煤为主，性脆呈粉末状和碎粒状，含硫量较高，其他化验指标：S：2.558.39% A：11.3136.98%煤种牌号为肥煤。 顶板：无伪顶，直接顶板为深灰色厚层状石灰岩，致密坚硬，普氏硬度系数1015，岩石不宜破碎，完整性好，能够维持较大的面积和较长的时间不垮落，厚度约57 m，东部稍厚，西部稍薄，下层面起伏不平。老顶为碳酸岩与砂泥岩及薄煤互层。 地板：地

26、板为页质砂岩，厚度为1.52.0m，其下为深灰色石灰岩，厚812米。 第二节 瓦斯、煤尘及自燃情况 二矿庚20采区瓦斯相对涌出量为8 m3/t，区内变化趋势为浅部向深部有增大的趋势，煤层厚度越大、瓦斯越大。二矿现在是按低瓦斯采区管理的。根据豫煤安200566号河南省煤炭工业局关于2004年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复，一矿、二矿、吴寨矿为低瓦斯矿井。 根据豫煤安200566号河南省煤炭工业局关于2004年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复，二矿煤尘爆炸指数为6%、开采煤层定为无煤尘爆炸性危险性。二矿煤层自燃发火期3个月，自燃发火等级为易自燃。五 其他因素本采区经调查尚未发现岩溶陷落柱

27、，岩浆侵入体，古河床冲刷等现象。根据该地区地温梯度2.8/100m推测。依据二矿矿井地质报告本采区地温3242.6，属地温异常区。己组煤层顶板砂岩裂隙承压含水层，以中、粗粒砂岩为主，钙质胶结。裂隙发育，补给条件差，以静储量为主，己组煤层底板灰岩岩溶裂隙承压含水层（L 2），以灰岩为主，岩溶裂隙发育，补给水源主要来自基岩风化带和南部灰岩裸露区接受大气降水补给，浅部含水丰富。第三章 采区储量与生产能力 第一节 采区储量 采区可采煤层走向长为2000m，平均倾斜长度1000m，煤层平均倾角17，平均厚度6m，容重为1.4t/m,设计采高6m，可采储量11.97M吨。依据采区内地质构造对回采工作的影响

28、确定采区煤柱的留设（见表3-1）和护巷煤柱的留设，根据煤炭工业矿井设计规范和煤矿安全规程的要求，工业广场留设保护煤柱，按地面建筑物及主要井巷保护暂行规程留设。 采区煤层巷道护巷煤柱尺寸巷道类别薄及中厚煤层巷道一侧/m厚煤层巷道一侧/m备注水平大巷20302550煤层倾角较大时，煤柱尺寸可小些主要回风巷20左右2030采区上（下）山20左右3040区段平巷8201520采区边界310目前不留煤柱较大断层1015到3050根据断层具体情况而定采区工业储量：Q工=SM (31)式中 S采区可采面积，m；M煤层厚度，m；煤层容重，t/m；Q工工业储量，Mt.Q工=SM=200010006 1.4 =1

29、6.8Mt可采储量 ： Q采= Q工（1-P） （32）式中 Q采可采储量，Mt； Q工工业储量，Mt； P永久煤柱储量损失，取5；Q采= Q工（1-P）=16.8Mt（1-5） =11.79Mt 第二节 采区生产能力确定采区生产能力的方法： A=nA0Bk1 （33）式中A 采区生产能力，万t/a；n同时生产的采煤工作面个数；B采区掘进出煤系数，取1.1；A0采煤工作面产量，万t/a；k1工作面之间出煤影响系数，采区内单工作面生产时k取1，n=2时取0.95，n=3时取0.9。确定采区生产能力主要是确定一个采煤工作面的产量和同时生产的工作面个数。一个采煤工作面的产量： A0=Lv0mC0 （

30、34）式中L采煤工作面长度，m；v0工作面年推进度，m；m煤层厚度或采高，m；煤的体积密度，t/m；C0采煤工作面采出率.回采率的有关规定见表32表32 煤炭采出率表煤层 采出率工作面采出率/采区采出率/薄煤层9785中厚煤层9580厚煤层9375水力采煤70工作面年推进度： v0=300nI （35）式中300矿井年工作日，天； n 日循环数，个； I 循环进度，m； 正规循环系数，取0.81.根据工作面作业规程，回采工作面日循环数为6，每个循环进度为0.8m，正规循环系数取0.8.v0=300nI=30090.80.8 =1728mA0=Lv0mC0= 180172861.475 195.

31、9万t =200万tA=nA0Bk1=1195.91.11 =215.4万t =220万t3. 3采区服务年限生产能力较大的采区，开始生产时一般有0.51.0年的产量递增期，结束生产前一般有1.02.0年以上的产量递减期. 采区服务年限的计算公式： T=CQA （36）式中 A采区生产能力，万t/a； Q采区可采储量，万t； C采区采出率.T=CQA=751179/220 4年设计符合规定。 第四章 采区方案设计第一节 采煤方法的选择1. 煤层赋存条件本采区煤层倾角为170，煤层平均厚度为6m，煤层直接顶板主要为黑色 及深灰色砂质泥岩，厚度为2.6529.22m，平均厚度为10.20m。老顶为

32、S10砂岩，多为灰褐色中粒砂岩，层理多富集碳质及白云母片，厚度在2.0319.02m，平均厚度为8.98m。煤层底板为泥岩，厚度10.5013.00m，平均厚度为11.5m。煤层直接顶一般情况下能随采随落，不需要采取强制落顶措施，老顶跨落布距为2025m ，跨落对回采作业 场所有较明显压力显现。采区煤层瓦斯相对涌出量为8m3/t，属于低瓦斯矿井。煤层自然发火期是3个月，属于有自燃倾向的煤层。煤尘爆炸指数为6，不具有爆炸性。 本采区所采的煤层为单一煤层，属于二1煤层。 一 、地质构造情况采区内地质构造比较简单，在采区边界有一F41断层，落差较大，可以达到200375m 左右，延伸长度1.5km。

33、1、 水文地质特征。采区煤层顶板含水层为砂岩裂隙微弱含水层，底板砂岩含水层较微弱，水文地质类型为较简单的类型。煤层正常涌水量在2m 3/min以下，采区涌水较少。 2、 技术装备条件。本矿井现有的技术装备比较先进，技术条件较好，有很好的维修条件，能对煤层的开采提供较先进的技术和装备，并能对矿井的生产设备进行维修和检查。对矿井的生产不会产生影响。3、 设计资料。 本采区的生产能力为220万t/a，可以将采区上下山运输巷道设在煤层中 回风巷道设在采区边界岩层中，大巷主要采用电机车运输。邻近或相近矿井的采煤实践经验及生产管理水平等，邻近矿井采煤时间经验较丰富，生产管理水平比较先进，规范。二、 采煤方

34、法的选择本采区的煤层厚度平均为6m，煤质中硬，节理发育，所采煤层为庚20煤层。煤层顶底板比较稳定，煤层属于结构简单的稳定厚煤层。综上所述，该采区可选择综合机械化放顶煤开采或者分层开采的采煤方法。综采放顶煤开采具有以下的优点：1、放顶煤工作面单产高。工作面内具有多个出煤点，而且在工作面内可实行采放分段平行作业，即在不同地段采煤和放煤同时进行，因而易于实现高产。2、放顶煤工作面效率高。由于放顶煤工作面的一次采出厚度大，生产集中，放煤工艺劳动量小，以及出煤点增多等原因，其生产效率和经济效益大幅提高。3、放顶煤工作面成本低。放顶煤采煤法与分层开采相比较减少了数目，取消了铺网工序，节省了铺网费用。此外，

35、其他材料、电力消耗、工资费用等也相应减少。4、 放顶煤开采巷道掘进量小。放顶煤开采巷道掘进率一般是分层开采的1/31/2，大幅度减少了巷道掘进费用和维修费用，改善采掘的接续状况为集中生产创造了条件。5、 放顶煤开采工作面搬家次数少。根据煤层厚度的不同，工作面搬家次数减少了13次，节省了采煤工作面安装和搬迁费用。6、 放顶煤开采对 地质构造、煤层构造、煤层厚度变化适应性强。实践证明，综采放顶煤可在缓斜煤层中适应煤层厚度420m变化。国内综采放顶煤在煤层厚度512m，倾角小于150的条件下已经取得了成功的经验，如兖州、郑州矿区。所以该采区选择综采放顶煤的开采方法。 第二节 采区巷道布置一、 采区设

36、计方案选择及其参数确定该采区走向长度为2000m，倾斜长度为1000m，采区使用采区式开采。采区边界的留设5m厚的煤柱，采区边界有一F41断层，需要留设20m的煤柱，采区可采走向长度为1975m，区段斜长为200m，工作面长度180m，区段护巷煤柱12m，区段平巷宽4m。该采区选用综采放顶煤的开采方法，由于采区走向长度为1975m，可采用单翼采区布置。采区上下山的位置及数目通过方案比较确定。根据采区煤层厚度、煤层倾角以及煤的自然发火期，采区服务年限。可提出两个方案进行比较：方案一：采区巷道联合布置。在距离煤层12m的底板岩石中布置两条上山，上山位于采区走向中央，通过石门与煤层联系，两条上山的间

37、距位20m。方案二：采区巷道联合布置。在煤层中布置两条上山，间距20m，上山位于采区的中央。1、区段巷道。本采区开采的煤层为厚煤层，采用综采放顶煤一次采全高进行开采。由于煤层顶底板比较稳定，水文条件比较简单，区段巷道的布置可采用区段集中布置，区段平巷之间留设12m宽煤柱，区段巷道宽度取4m。2、联络巷道。由于采区上山巷道布置有两种方案，所以，在联络巷道的布置上，可采用区段石门溜煤眼相结合的联系方式。在方案一中，采用溜煤眼与采区运输上山相联系。在方案二中，由于采区上山布置在煤层中，采用区段轨道平巷用石门与轨道上山联系。采区运输上山与区段运输平巷直接相连。方案比较。根据提出的方案及方案比较原则，我

38、们只对采区上山的布置及联络巷道进行各方面的比较。通过对采区上山方案进行比较，采区服务年限较短，顶底板岩性稳定，水文条件比较稳定，煤层瓦斯涌出量少，煤尘爆炸指数低，煤层地质构造简单，所以选择方案二比较合理。参照采区方案技术比较表4-1 表4-1采区方案技术比较表 方案项目方案一，双岩上山方案二，双煤上山掘进工程量两上山都布置在底板岩石中，掘进工程量大，多掘出了联络石门与溜煤眼。掘进工程量小，区段平巷与采区上山可以直接相连，比较方便运输。工程难度掘进比较困难，岩层较煤层坚硬，巷道连接复杂。掘进比较容易，巷道连接简单。通风距离联络巷较多，通风距离长，通风不方便。通风距离短，通风容易。管理环节管理环节

39、多，溜煤眼多，漏风地点多。通风距离短，通风容易。巷道维护巷道维护简单，维护费用少。煤层巷道的维护费用较多，维护比较困难。支架回收无法回收可以回收利用工程期岩石硬度大，掘进速度慢，工程期长，费用高。煤层上山掘进速度较快，工程期较短，可在较短时间内投产。 （二）采煤工作面的布置 1.采煤工作面推进方向。采区布置形式为单翼采区后退式开采，采煤工作面走向长度为1975m，综采放顶煤开采方法。由于采区煤层顶底板比较稳定，地质构造简单，瓦斯涌出量低，涌水量低，煤尘不具有爆炸性，所以工作面采用后退式推进方向。工作面前进式的推进方向有以下的明显的缺点：在采煤工作面生产生产的同时，必须超前一定距离掘进区段运输平

40、巷和回风平巷，采掘之间互相干扰严重；区段平巷维护困难，而且采区漏风，可能造成工作面风量不足；当才空区发生火灾时，必将危及工作面。因此，我国煤矿一般采用后退式开采顺序。2. 区段平巷的合理位置区段平巷有区段运输平巷和区段回风平巷。区段平巷并不是绝对的水平巷道。在生产实际中，为了便于排水和运送材料设备，区段平巷通常是以0.51.0的坡度掘进的，由于坡度小，一般在巷道布置和分析时都将它们视作水平巷道，只有在巷道施工设计上才需要加以注明。区段运输平巷一般采用带式输送机或多台刮板输送机串联运煤。为保证输送机的正常运行和发挥设备效能，运输平巷在布置上可以有一定的坡度变化，但要求在一台输送机长度范围内必须保

41、持直线方向。区段回风平巷中一般铺设轨道，采用矿车或平板车运送材料、设备。轨道平巷在布置上允许有一定的弯曲，但要求巷道要按一定的流水坡度施工。同时，为了便于平巷与采煤工作面的联接，要求两条区段平巷都必须布置在所采煤层的层位上，而且尽量保持互相平行，以便形成等长的工作面，为采煤工作面创造优越的开采技术条件。根据煤层走向变化情况和平巷运输设备的特点，可采取双直线布置。区段运输平巷和区段回风平巷均布置成直线巷道，能基本上保持采煤工作面的长度不变，便于组织生产和发挥机械效能，有利于综合机械化采煤。区段运输平巷可以铺设长距离带式输送机，减少运输设备占用台数和煤炭转载次数。根据煤层瓦斯含量不大，煤层埋藏稳定

42、，涌出量不大，所以采用单巷布置。单巷布置的区段平巷在掘进时，只要加强掘进通风，减少风筒漏风，掘进长度一般可达1000m以上。综合机械化采煤单巷布置时，区段运输平巷内的一侧需要设置转载机和带式输送机，另一侧设置泵站及移动变电站等电气设备，因而航道断面较大，一般达12m2以上；区段运输平巷也因工作面产量大，通风量大，其断面也较大，与运输平巷断面基本相同或略小。所采煤层为厚煤层，煤层倾角较小，采用留设区段煤柱的方法布置区段平巷，区段煤柱20m。3. 巷道掘进煤层巷道掘进，可选用ELMA型掘进机，采用锚喷网支护，半煤岩巷道掘进，可选用EL-90型掘进机。岩巷掘进应普及光面爆破技术，锚喷或喷浆支护。确定

43、巷道断面时应该注意以下几点：（1）巷道高度的规定a. 主要运输巷道和主要回风巷道的净高，自轨面起不得低于2m。b. 架线电机车与运输巷道的净高，自轨面起，在行人的巷道内，车场内以及人巷道同运输巷道交叉点的地方，架空线悬挂高度为2m。在不行人的巷道内为1.9m，电机车架空线和巷道顶或棚梁之间的距离不得小于0.2m。c. 采区内的上下和平巷的净高，不得低于2m，薄及中厚不得低于1.8m。 （2）巷道宽度的规定a. 综合机械化采煤的矿井新掘运输巷的一侧，从巷道道渣面起1.6m的高度内，必须留有宽1m以上的人行道，管道应吊挂在1.8m以上的巷道上部；巷道另一侧的宽度，不得小于0.5m；巷道内安设输送机时，输送机距支护或