－760水平开采设计.doc

前 言 *******首采区-650850m块段为11采区的深部块段，其中上部块段已进行开采。由于地面村庄密集，压煤量大，在严格控制地表变形影响（小于国家有关规定Ⅰ级变形指标）的情况下；其中，-560m以上为走向条带布置回采工作面，-560-650m为伪倾斜条带布置工作面。煤柱留设严格按照天地科技有限股份公司开采事业部所论证的采50m留80m进行留设。 根据2001年1月16日采煤方法论证会议精神， -650m-760m块段严格按采宽60m留宽90m，-760m -850m按采宽70100m留宽90120m的原则布置伪倾斜条带进行开采。 针对矿井前期回采过程中所出现的问题，工作面布置时主要依据断层位置，并尽量把断层布置在保护煤柱中。由于地质资料不明确，对断层控制程度不高，故工作面布置应在实际揭露补充地质资料的情况下，根据实际作相应调整。 针对各俯斜工作面倾角较大问题，工作面采煤机应该采取有效措施，防止采煤机钻入煤壁。 另外，*******应就一次放顶煤、回采率低的问题展开专项研究，确保资源回收率，以取的更好的经济效益。 第一章 采区概况及地质特征 一、 地理概况 *******位于***市郊，xxx市以西，地理座标 北纬35030ˊ～35038ˊ，东经116049ˊ～116058ˊ.井田地势平坦,交通方便,为冲积平原。 首采区-650～-850m块段位于井田西南部,地表地势平坦,地面建筑多,对回采有一定影响。 本区位于首采区深部,南至井田边界,北至工业广场保护煤柱,深部至-850m水平,浅部-650m以上已进行回采,区域大致形态为一走向长约为1200～1500m.倾斜长约为600～800m的不规则四边形,区域面积约为0.8Km2。 二、 地质特征 本区地层倾向南东南东东，煤层倾角14200 。区内受F5（北西南东向）和F14（北西向）断层影响，在水平压力及压应力作用下，岩体受挤压并产生水平位移，在先扭后张的形变下，形成了张扭性断层。基本呈北西向尖灭状态，其中F6和F8断层落差较大，长度较长，其延伸可于F5断层径向相交，对区内回采影响较大。根据以往经验，相邻两断层之间一次生构造发育。在本区反映为北西、南东向小断层发育，对回采有一定影响。 区内构造相对简单，为渐次北西向主断层和次生小构造为主，对工作面布置影响较大，在回采过程中需引起注意。 附断层情况一览表（见附表1） 三、 煤层及煤质 本区含煤地层主要为太原群（C3）和山西组（P1）。 其中山西组含煤2、2上、3、3上、4层。可采煤层2上、3煤二层，位于本组地层中部和下部。 由于本区2煤变化不稳定，本区主要采3煤。3煤下距山西组底界10m左右，距三灰50m左右，煤层厚度约5.3311.45m，平均厚度8.49m,层位稳定,厚度变化不大，全区可采。直接顶为深灰色，厚3m左右的砂质泥岩。老顶为灰白色和黑色矿物较多的中粒砂岩，底板为57m具有清楚层理及挠动构造的细砂岩，常相变为灰黑色砂质泥岩，有时为泥岩。 3煤煤质为低灰，特低硫、低磷、低砷、高发热量、高熔灰份，易洗选，优等回收率的二号气煤。可作为冶金炼焦配煤及工业燃料用煤。 附表煤质情况表 Wf Ag V SgQ Pg QDT 卡/克 X m/m Y m/m C Ri 工业牌号 2.57 14.57 0.56 0.02 7870 50 10 57 QF 四、 水文地质 本区含水层主要由第四系砂砾岩松散孔隙含水层和上组煤直接充水含水层、下组煤直接充水含水层组成。其中对3煤开采有影响的主要为上组煤充水含水层。山西组3煤顶板砂岩裂隙含水层，由细粗粒砂岩组成，厚度0.9239.69m，平均17.46m；属于上组煤顶板直接充水含水层。砂岩裂隙不发育，但煤层开采过程中，预计顶板冒落后导水裂隙带高度可达下石盒子组底部砂岩，单位涌水量0.00568升/秒米，渗透系数0.0156m/日，属重碳酸钠型水。 根据矿井实际上情况，开采时下部地层三灰对矿井开采有一定影响，从-505m水平三灰出水情况看，涌水量为58.68m3/h，逐渐减少。 三灰上距6层煤5.3620.33m，平均12.02m；上距三层煤39.8065.65m，平均51.73m；层厚1.78.15m，平均4.86m；层位稳定，全区发育。岩石成份有利于岩溶发育。但因厚度薄，埋藏深，岩溶发育不良，三灰水补给来源有限，估计将来矿井开采过程中长期排水降压易于疏干。 区内北西向断层发育大多呈尖灭状态。从构造情况分析，区内北西南东向小断层发育。根据精查地质报告来看，F6和F8两断层落差较大，其构造挫断上部含水层，估测断层导水。区内其余断层不导水，但当断层面受采动影响时，有可能原先不导水的断层会导水， 使水文地质条件变得复杂，在回采过程中必须引起重视。 五、 开采技术条件 矿井前期开采对象为全区发育，煤厚稳定的上组3 层煤。其结构简单，煤层中硬，可放性中等，适合机械化分层或放顶煤开采。因为矿井地处***市郊，***xxx两市之间，工农业发达，人口密集。地面建筑物较多，压煤量大，且无处搬迁。根据*******初步设计及2001年1月16日采煤方法论证会议纪要，确定采用条带开采，-650700m块段严格按采宽60m留宽90m，760m850m按采宽70m100m留宽90120m的原则布置伪倾斜条带进行开采。 顶底板状况3煤老顶中粒砂岩常相变为粉砂岩与中细砂岩互层，下部渐变为细粉砂岩，伪顶厚0.051.01m，以砂质泥岩和炭质泥岩为主。 砂质泥岩及粉砂岩的抗压为562967kg/cm2,孔隙率1.94.5,泥岩的抗压强度为491kg/cm2，属中等稳定顶板。3煤底板岩性以泥岩、砂质泥岩为主，孔隙率1.33.8。泥岩厚1m左右，根据邻近生产矿井资料，底鼓可能性较小。 瓦斯 试验结果证明，瓦斯成份以二氧化碳为主，甲烷较少。为低沼气、高二氧化碳矿井，在开采过程中需要加强通风管理。同时随矿井不断延伸，加之煤炭的自燃氧化，矿井瓦斯含量会有一定变化，需引起足够重视。 煤尘本区煤种属气煤二类，挥发性较高，煤尘爆炸指数均大于15，3煤为45.49有爆炸危险。 自燃根据矿井实际回采经验，煤层具有自燃发火倾向，矿井自然发火期为48天。 地温矿井平均地温梯度1.20/100m左右，属正常区，随深度加深而增高，本区-700850m范围内一般为23.340c 32.50c,无热害区。 第二章 采区巷道布置与采煤方法 一、 采区储量 本区域南部以井田边界线为界，浅部至11041工作面，深部至-850m水平，区域北部以工业广场煤柱线为界。大致呈一不规则四边形。 区内共有3煤储量1685.98万吨，占88.62，根据2001年1月16日*******首采区建筑物下采煤方法论证会议纪要及北京天地科技有限股份开采事业部所递交的*******首采区深部-650-850m块段开采方法，确定采用条带开采。浅部及深部边界采宽60m留宽90m，其他地区采用采宽100m留宽120m留设。这样实际可采煤量为638.41万吨。 参照矿井生产能力及采区实际情况确定采区生产能力为60万吨。 采区服务年限 TZ/A*K638.41/601.28.866739898≈8.87a 式中 T采区服务年限 Z-650850m可采储量（万吨） A-650850m设计生产能力（万吨） K储量备用系数取1.2 二、 水平开拓及采区巷道布置 本区内地层由于受北西南东向F5断层和北西向F14断层影响及水平压力和压应力作用，张扭性断层发育，断层展布北西向，呈尖灭状。其中F6和F8断层落差较大，挫断上部含水层。经分析导水的可能性比较大。同时相邻两断层间次生构造发育且延伸方向接近于主构造。 从矿井前期开采首采区-560m-650m范围各工作面采掘情况来看，沿倾斜方向小断层构造发育，均为北西向大断层的次生构造。仅从11041工作面两巷掘进情况分析，在5055m范围内两巷就揭露断层22条。落差均在510m之间，其中只有少数落差较大的几条断层属于同一断层构造，其他均呈尖灭状态。 根据首采区开采经验，落差10m以上断层使巷道长距离处于岩石中，造成掘进效率低，且回采无法越过该断层。同时，工作面在回采过程中，遇到小断层，当从断层下盘过渡到上盘时须破底推进，降低工作面推进度，使产量下降，同时原煤中矸石、灰份增多，降低了煤质。且在断层交叉带中顶板难于控制，容易产生冒顶事故，影响生产安全。 基于以上因素，结合煤层赋存条件和矿井开采技术条件，在布置工作面时尽量沿断层展布方向布置，同时把大的断层尽量布置在煤柱当中。由于-680-760m水平断层展布方向基本一致， -760m-850m断层展布方向也基本一致，而上下两组断层总展布方向却不一致，这样在不破坏上下两组断层及有利于布置工作面的情况下把辅助水平确定在-760m。 综合考虑以上因素，主要在工作面布置、大巷布置上提出二个方案进行比较（见附图） 方案Ⅰ（见附图Ⅰ）-760m水平煤仓直径φ4m高度H20m（底底）上仓皮带起坡角度10，起坡长度323.88m。车场范围内，轨道巷和皮带巷分开。轨道巷沿煤层底板布置皮带巷沿设计方位布置。在变坡点南部20 m范围内，轨道巷和皮带巷合并为机轨合一运输巷。其他附属硐室均布置在车场范围内。 水平运输设2部皮带以适应南部边界处工作面的开采。各工作面均沿断层布置。-760m-850m水平边界处按采宽60 m，留宽90 m布置工作面。其他地方按采宽100 m留宽120 m布置。 方案Ⅱ（见附图Ⅱ）-760m水平煤仓直径φ5m高度H17.09m（底底）上仓皮带起坡角度15，起坡距离98.34m。皮带巷布置在-750 m水平兼作回风巷,轨道巷布置在-760 m水平,轨道巷和皮带巷原则上沿煤层顶板布置.水平运输设2部皮带以适应各工作面的回采,各工作面布置不变。 由于以上两方案仅以主要运输巷道的布置方式有所不同，故在综合考虑各方面的因素后，选定方案Ⅱ作为优选方案，并就工作面布置进行了优化。 三、 主要生产系统 ⑴煤炭运输 工作面出煤→-750运输巷→-760m水平煤仓→皮带机下山→上仓皮带→主井煤仓→地面 ⑵辅助运输 掘进出矸→-760运输巷→-760车场→轨道下山→-505运输巷→井底车场→付井→地面 地面材料→副井→-505井底车场→-505运输巷→轨道下山→-760车场→-760运输巷 → 工作面 →掘进头 ⑶通风 新风 副井→-505井底车场→-505运输巷→轨道下山→-760车场→-760运输巷→ →工作面 →掘进头 乏风 工作面乏风→-760皮带运输巷→-760回 掘进头乏风→ 风巷→回风下山 →-505回风巷→主井→地面 ⑷排水 -760m以上工作面出水 →-760运输巷→轨道下山→-850运输巷→-850水仓 2．-850水平 自-850水平车场沿设计方位向南翼开拓轨道运输巷和皮带运输巷兼做回风巷。轨道运输巷布置在-850m沿煤层顶板布置，皮带巷布置在-840m原则上沿煤层顶板布置。 ⑴煤炭运输 工作面出煤→-840南冀皮带运输巷→ -850水平煤仓→皮带机下山→上仓皮带→-505m井底煤仓→主井→地面 ⑵辅助运输 掘进出矸→-850南冀轨道运输巷→-850井底车场→轨道下山→-505轨道运输巷→-505井底车场→副井→地面 地面材料→副井→井底车场→-505运输巷→轨道下山→-850车场→-850南翼轨道运输巷→工作面 →掘进头 （3）通风 新风 新风→副井→井底车场→-505运输巷→轨道下山→-850车场→-850南翼轨道运输巷→工作面 →掘进头 乏风 工作面→-840皮带巷→回风下山→ 掘进头 -505回风巷→主井→地面 ⑷排水 工作面出水→-850南翼运输巷→-850 掘进头出水 m水平车场→-850水仓 四、 采煤方法及工作面配备 ㈠ 工作面配备 根据煤层底板岩性，煤层的倾角硬度与厚度等条件，采区工作面选用3MG200kw短截采煤机割煤。工作面选用SGD630/220 2120KW可弯曲刮板输送机进行运输。顺槽运输可以根据工作面实际情况配用PEM980815鄂式破碎机与SZB-730/40刮板转载机，SGD630/220S可弯曲刮板输送机或SSJ800/90S顺槽可伸缩皮带进行运输。 工作面支护选用ZF2400/16/24BH轻型支架。 （二） 、采煤方法及回采工艺 根据采区实际情况，本区采煤方法为单一倾斜长壁采煤方法，倾斜后退式开采。 工作面回采采用综采放顶煤方式，底分层采高控制在2m左右。采煤机割煤后，移架放顶煤回采。 放顶煤时循环放煤步距为1.2m，即两刀一放。放煤方法为单轮顺序折返式补放法放煤。 针对煤块不易破碎放不出的问题，一是回采前必须注水，考虑到防火等因素水中阻化剂不宜低于15，应控制在1520之间。二是必要时对顶板煤层打松动炮。利用每架间隙打顶眼、炮眼布置按长短长分布。 （三）、工作面生产能力 1、 工作面长度 对于开采60m条带，考虑顺序槽宽度，工作面长度为54m。 2、 工作面循环进度及推进度 工作面循环进度0.6m，日循环数为7.058个，班进尺1.412m，工作面年推进度为1271m。 3、 工作面生产能力 QLlhrk 式中 Q工作面生产能力 t/a L工作面年推进度 m/a l 工作面长度 m h工作面采高 m r煤的容重 1.35t/m3 k工作面回采率，机采时为0.93,放顶煤时为0.75 Q采12715421.350.93172339.874 Q放1271546.491.350.75451002.593 Q Q采Q放172339.874451002.593623342.5670t/a （五）、采区同时生产工作面数目 由于装配一个综放工作面既可以达产，故采区设一个生产工作面。 （六）、采掘工作面安排 本区共布置1个回采面，1个准备工作面，四个掘进头，采掘比为14。 （七）、生产时材料消耗指标 ⑴坑木3.5m3/kt ⑷钢材0.34kt/kt ⑵火药100kg/kt ⑸金属网200m2/kt ⑶雷管200发/kt ⑹水泥砂石3.7m3/kt （八）、劳动组织和循环形式 1、 循环作业方式的选择 根据采区生产条件采煤工艺和运输条件，确定采用 三班生产，日进多循环做业方式（附循环图表） 2、 劳动组织 实行专职工作，责任到人，综合工种分段定点的劳动组织方式。 劳动组织图表 工种 班次 早班 中班 夜班 合计 正副班长 2 2 2 6 机组司机 2 2 2 6 安全网员 1 1 1 3 放煤工 2 2 2 6 打眼工 4 4 4 12 移架工 4 4 4 12 送饭工 1 1 1 3 泵站司机兼电工 1 1 1 3 维修工 1 1 1 3 溜子司机 3 3 3 9 绞车司机 1 1 1 3 合计 22 22 22 66 第三章 通风与安全 一、 采区通风方式通风系统选择 采区通风方式为分区式通风。 采区设单独回风道，由机轨合一巷进风。 工作面通风方式为“U”型通风方式。 二、 采区风量计算及分配 1、 采煤工作面风量计算 ⑴按瓦斯涌出量计算 Qai100qcH4aiki 式中 Qai第一个采煤工作面实际需风量 qch4ai采煤工作面瓦斯绝对涌出量参照同煤田、同煤层的邻近矿数值，取q3.0m3/min k工作面瓦斯涌出不均匀备用风量系数，取k1.4 Q1003.01.4420.0m3/min ⑵按工作面温度计算 Qai60VaiSaiKai Qai采煤工作面风量 Vai采煤工作面风速，采面温度为180200,风速应为0.81.0m/s，取V0.8m/s Sai采煤工作面平均断面，Smin3.75m-0.3m取2m Sai6.375≈6.4 Kai采煤工作面放煤系数，取0.85 Q600.86.40.85261.12m3/min ⑶按一次最大爆破炸药用量计算 Q25A 式中 Q采煤工作面所需风量 25每千克炸药爆破后需要供给风量，m3/minkg A工作面一次爆破最大炸药量，取A3kg Q251.537.5 m3/min ⑷按采煤面每班最多工作人数计算 Q4N 式中Q采煤工作面所需风量 N每班工作最多人数 取40 4每人所需风量，m3/min Q440160 m3/min 风速校验V最小Q/60 S最大420/606.41.09m/s V最大Q/60 S最小420/605.41.3m/s V最小0.2m/s V最大85 10 月产量 T 60000 11 回采工效 T/工 31．477 12 在册人数 人 88 13 出勤人数 人 66 14 出勤率 75 15 坑木定额 m3/万吨 35 16 火药定额 Kg/万吨 1000 17 支柱丢失率 0 18 顶梁丢失率 0 19 油脂消耗 Kg/万吨 200 20 截齿消耗 个/万吨 30 21 回采率 75 22 含矸 10 23 灰分 14.57 24 成本 元/t 25 工程投资 万元 26 成本 万元 27 工期 月 27．91 附 图 纸 目 录 序号 名 称 图 号 性 质 1 采区综合柱状图 采用 采用 2 采区井上下对照图 采用 采用 3 三煤底板等高线及储量计算图 采用 采用 4 首采区-650850开采设计平面图 S1003-163-01 作废 5 S1003-163-02 作废 6 首采区-650850开采设计平面图 S1003-163-01G 修改 7 S1003-163-02G 修改 8 首采区-650850开采设计剖面图 S1003-163-01 作废 9 S1003-163-01G 修改 10 采区通风系统及网络示意图 S1003-171-01 作废 11 采区通风系统及网络示意图 S1003-171-01G 修改 12 -760水平车场平面图 S1003-158-01 作废 13 -760水平车场平面图 S1003-158-01G 作废 14 -760水平车场平面图 S1003-158-01G2 修改 15 -760水平车场剖面图 S1003-158-02 作废 16 -760水平车场剖面图 S1003-158-02G 修改 17 -760水平车场一号交岔点平断面图 S1003-123-01 采用 18 -760水平车场二号交岔点平断面图 S1003-123-02 作废 19 -760水平车场三号交岔点平断面图 S1003-123-03 作废 20 -760水平上仓皮带机头硐室平剖面图 S1003-157-01 作废 21 -760水平上仓皮带机头硐室断面图 S1003-157-02 作废 22 -760辅助水平上仓皮带机头硐室平面图、1-1、2-2、3-3断面图 S1003-154-01 修改 23 S1003-154-02 修改 24 -760辅助水平煤仓及卸载硐室平剖面图 S1003-148-01G 修改 25 -760辅助水平煤仓及卸载硐室煤仓盖板及锁口环梁 S1003-154-03 修改 26 -760水平电瓶车充电硐室平剖面图 S1003-153-01 采用 27 -760水平变电所充电硐室平剖断面图 S1003-161-01 采用 28 -760水平变电所充电硐室断面图 S1003-161-02 采用 29 -760上仓皮带巷平剖断面图 S1003-158-01G 修改 30 -760水平首采面布置（调整）平剖面图 S1003-163-01 作废 31 -760水平车场轨道铺设平剖面图 S1003-121-04 采用 32 -760水平变电所防火栅栏门平剖断面图 B78-374-4 采用 33 -760水平运输系统图 S1003-124-01 34 -760水平供电系统图 S1003-261.1-01 35 -760水平压风及管路系统图 S1003-127/163-01 36 -850水平南翼首采面布置平断面图 37 -850水平南翼首采面布置一二三号交岔点平断面图 34