1、煤矿水平8号煤层某采区设计开采毕业设计说明书山西煤炭职工联合大学毕业设计（ 说 明 书 ）题目：XX矿一水平8号煤层XX采区设计 专业班级：2008煤矿开采技术（普专）前 言国阳XX矿是阳泉煤业(集团)有限责任公司的特大型骨干矿井之一，位于阳泉市以西5km，井田面积约62.4km2，地质构造简单，现开采3#、8#、12#和15#煤层，矿井设计能力4.35Mt/a，核定能力7.2Mt/a。矿井现有两个开采水平：一水平和二水平，采用主斜井、副立井综合开拓方式、走向长壁采煤法以及综采和放顶煤综采工艺。 作为开采设计练习，我们小组在XXX老师的指导下，选择了“XX矿一水平8#煤层XX采区设计”为毕业设
2、计的题目。该采区是由3#煤层XX采区和15#煤层XX采区合并而成。采区走向长度最大5600m，倾斜长度最大2400m，总面积10.45km2，设计生产能力120220万t/a，服务年限31年。设计大致分工为：采区巷道布置由 李旸 和 孙贵文 设计；回采工艺由 设计；采区运输、排水和供电由 和 设计；设备选型计算由 和 设计；采区通风与安全 和 设计；采区巷道规格及支护方式由 和 设计。我们的设计力求达到技术先进、经济合理和安全可靠。但由于我们的水平有限，又缺乏生产实践经验，所以设计中难免存在错误和不妥之处，恳请各位老师批评指正。 学生：李XX 2011年6月9日（单独占一页或两页，自己编制，只
3、要章和节页码）第一章 矿井概况第一节 井田地质特征一、交通位置XX矿东距阳泉市约5km，其地理坐标为东经11325171133307，北纬374644375219。XX矿的交通条件极为便利。石太线电气化铁路自井田北部东西横穿而过，成为煤炭运销的大动脉；太石高速公路南北横穿井田；307国道由西向东，在阳泉市区与阳左公路和阳盂公路十字相交，构成网络，连通全国各地。二、地质构造井田基本构造形态为一走向北西，向南西倾伏的单斜构造。地层倾角515，局部可增至25以上。单斜上发育着次一级不同类型的构造形迹，并以塑性形变的褶皱构造为主，破裂形变的断裂构造次之。由于受区域构造控制，井田构造形迹以线性为主，主要
4、为北东向短轴向、背斜和与之方向一致的断裂构造带，二者常形成北东向平行的断褶带，显然具有成生上的联系，同时北西、近东西向构造也有发育，但分布比较少。井田地质构造类型为中等。井田构造形态分区性明显，大致可分为西部和中东部两个区，西部为一穹窿构造，其特征是：四周为弧状、放射状短轴向、背斜及无明显方向性的小型断裂构造，中东部以北东向大致平行等距相间的断裂构造带与线状延伸的背、向斜相匹配为其主要特征，其分区大致以F12断层为界。井田范围内的褶曲在纵向上很不协调，上部褶曲较少，褶幅小，而下部煤层褶曲多，褶幅大。特别是下部煤层两翼地层倾角变化大，且有一定数量的紧密褶曲。这些褶曲只有到开采时才能被揭露，对采区
5、正常划分和工作面布置有很大影响。 井田岩溶陷落柱相对较少，截止目前共发现陷落柱76个，平均密度为1.22个km2。三、煤系地层井田含煤地层为下二叠系山西组和上石炭系太原组。含煤地层总厚度平均178.9m，含煤层1116层，煤层总厚度平均19.59m，含煤系数10.95；其中可采煤层7层，煤层总厚度17.82m，含煤系数9.96。山西组地层总厚度5482m，平均60.23m，主要由灰黑色砂质泥岩、泥岩，灰白色砂岩及煤组成。含煤层46层，煤层总厚度平均4.42m，含煤系数7.34；可采煤层为3#、6#煤，总厚度平均3.14m，含煤系数5.21。其中3号煤层全井田大部可采，现大部分已采空。太原组地层
6、总厚度95130m，平均118.67m，主要由黑灰色砂质泥岩、泥岩、灰白色砂岩，三层石灰岩及煤组成。本组含煤79层，煤层总厚度15.17m，含煤系数12.78；可采煤层为8#、9#、12#、13#、15#煤层，煤层总厚度14.68m，含煤系数12.37其中8号、9号、12号煤层全井田大部可采，13号煤层局部可采，15号煤层全井田可采。四、煤层特征矿井现主采煤层为3#、8#、12#、15#，其赋存情况由上而下依次叙述如下：3#煤层：俗称七尺煤，为局部可采煤层。位于山西组中部，上距K8砂岩10.3032.10m，平均26.99m；下距K7砂岩17.3029.70m，平均25.32m。煤层厚度03.
7、8m，平均1.92m，煤层厚度变化较大，西部一般在2.0m以上，向东部和南部变薄，由于古河流冲刷及聚煤期沉积环境影响，形成若干大片薄煤带和无煤带。煤层结构较复杂，含夹石12层。井田除中部地段、南部不可采外，井田大部分可采。3#煤是主要开采煤层，建矿以来一直开采，现在大部分范围已采空，剩余部分井田西部正在开采。8#煤层：为局部可采煤层。位于太原组顶部，上距6号煤层9.3039.20m，平均19.10m。煤层厚度05.82m，平均2.80m。煤层中富含黄铁矿。煤层结构较复杂，含夹石14层，岩性为炭质页岩、泥岩、砂质泥岩及细粒砂岩。尤以中部夹石较发育，厚度变化由04m。井田东部由于沉积环境的改变夹石
8、增厚，煤层变薄尖灭，形成大面积不可采区。已采空范围为井田北、中部 。12#煤层：俗称四尺煤，位于太原组中部，K4石灰岩与K3石灰岩之间。煤层厚度02.51m，平均1.38m，煤层含硫量高，黄铁矿结核发育。煤层结构复杂，含12层夹石，尤以中部夹石较为发育，岩性为泥岩、砂质泥岩，厚0.050.92m，平均0.25m；井田西北部下层煤变薄尖灭，形成大范围不可采区。为井田内局部可采煤层。15#煤层：俗称丈八煤，全井田可采煤层。位于太原组底部，K2石灰岩之下10m左右，上距13号煤层23.0040.00m，平均29.75m。煤层厚度5.38.9m，平均6.83m，煤层厚度稳定。煤层结构复杂，含夹石14层
9、，局部可达7层，全井田内稳定可采，是我矿的主要可采煤层。四、煤种及煤质井田可采煤层均为无烟煤，国标分类代码为“WY”。煤层总的煤质特征：水分变化在0.20%3.96%之间，平均1.30%；灰分在5.53%38.45%之间，平均16.96%；全硫含量0.30%5.90%，平均1.23%；发热量为20.5933.79MJKg，平均35.3MJKg。精煤灰分在3.13%10.74%之间，平均7.05%；精煤挥发分在6.32%9.29%之间，平均7.88%；精煤全硫在0.31%1.23%之间，平均0.68%。五、水文地质情况矿井水文地质情况简单，涌水量小。地表除河流外，无其它大的水体。河流呈树枝状分布
10、，均属季节性河流，在枯水期大部分呈断流和潜流。目前生产区的盖山厚度一般在200m以上，开采塌陷裂缝不能连通地表，使涌水量变化基本不受地表水和大气降水影响。XX矿的主要充水因素为含水层水和上部煤层采空区积水。其中地层内的主要含水层为第四系河床冲积层孔隙含水层、砂岩含水层、石灰岩含水层。采空区积水有一水平的3号、6号、8号、9号、12号、15号煤层的采空区，三水平开采15号煤层和深部的8#、9#煤层。这些采空区积水对邻区及下部煤层开采构成影响。根据矿井历年排水统计资料确定：矿井正常涌水量： 一水平23.12 m3 / h，三水平38.2 m3 / h，合计61.32 m3 / h。矿井最大涌水量：
11、 一水平37.29 m3 / h，三水平54.6 m3 / h，合计91.89 m3 / h。六、矿井瓦斯、煤尘和煤炭自燃根据山西省安全生产监督管理局文件“晋安监煤字2004262号关于对阳泉煤业(集团)有限责任公司所属煤矿2004年度瓦斯等级鉴定的批复”，本矿井瓦斯相对涌出量：15.44 m3 /t，绝对涌出量为254.91 m3 /min。二氧化碳相对涌出量：3.53 m3 /t，绝对涌出量为42.03 m3 /min。属高瓦斯矿井。3、8号煤层具有煤尘爆炸性。15号煤无煤尘爆炸性。矿井自燃危险等级为不易自燃。第二节 井田境界与储量一、井田境界XX矿井田位于阳泉矿区东南部，井田东部为大阳泉
12、井田，西部为西上庄井田，南部与五矿井田相邻，北部以石太铁路为界，隔桃河与三矿、四矿相望，井田走向长约8km，倾向长约7.8km，面积为62.4186km2，由94个坐标点圈定。二、井田储量根据地质部门提供的资料，估算了全井田3号、6号、8号、9号、12号、13号、15号的资源储量为929.65 Mt。其中3号煤层136.85 Mt，6号煤层28.32 Mt，8号煤层191.49 Mt，9号煤层114.36 Mt，12号煤层62.03 Mt，13号煤层11.39 Mt，15号煤层385.21 Mt。保有地质储量821.54 Mt，可采储量约473.684Mt。第三节 矿井生产能力及服务年限一、矿
13、井生产能力矿井设计按年工作日按300d计算，每天净提升时间14h，确定XX矿设计生产能力为4.35Mt/a。2005年山西省煤炭工业局以晋煤规发2005256号文下发关于2005年省属煤炭集团公司及地方国有煤炭企业部分生产矿井生产能力核定的批复，批准国阳XX矿的核定能力为7.2Mt/a。二、矿井服务年限根据2005年底储量估算结果：保有地质储量821.54 Mt，期末可采储量473.91 Mt。按设计生产能力4.35Mt/a，可采储量473.684Mt，取储量备用系数.4，矿井服务年限为78年。按核定生产能力7.2Mt/a，储量备用系数采用1.4，矿井服务年限为47a。第四节 矿井开拓、采区布
14、置与采煤方法一、矿井开拓在井田的北部建立工业广场，采用主斜井-副立井-石门大巷开拓方式。现使用主要井筒14个，分别为：主斜井（2个）：东、西主斜井分别装备钢绳芯胶带提升机、钢丝绳牵引胶带输送机，担负矿井主提升任务；副立井（2个）：装备落地式多绳磨擦轮提升机，担负矿井辅助提升任务；材料斜井（1个）：任液压支架等大型材料的提升任务；专用进风井（4个）：桑掌进风井、南山进风井、龙门进风井、1#进风井；回风井5个：南山回风立井、桑掌回风立井、大南沟回风井(由一号斜井和二号斜井并联组成)、龙门回风立井、北茹回风立井。主要通风机全部采用抽出式工作方法，分别形成南山、大南沟、桑掌、龙门、北茹五个分区抽出式通
15、风系统。回风井分别装备两台同等能力、同等型号的通风机，其中一台工作，一台备用。通风机型号见下表。主通风机安装地点主通风机型号类型电机额定功率(kw)龙门BDK-8-No29轴流式6302北茹AGF606-3.12-1.68-2轴流式1600南山GAF31.5-19.1轴流式1800大南沟GAF25-15-1轴流式1250桑掌K4-73-01 No33.5离心式2500矿井总回风量为56120m3/min，总进风量46095m3/min。矿井设560、470两个主水平和一个390辅助水平对井田内的各煤层进行统一考虑、联合开采。其中一水平布置有东丈八、一南翼、二南翼三组轨道运输和回风石门大巷，主要
16、开采的3#、8#、9#、15#煤层；三水平布置有西翼、南翼二组轨道运输和回风石门大巷，开采15#煤层和深部的8#、9#煤层；390水平开采15#煤层。各个水平都分西、南两翼同时生产，在大巷两侧布置上（下）山采区。各煤层都是自上而下开采，采区由近而远向井田边界前进式推进，采煤工作面为后退式开采。大巷主运输采用14t、20t架线式电机车牵引3t、4t底卸式矿车，辅助运输采用10t架线式电机车牵引1t固定式矿车。一水平和三水平分别设有主运输与辅助运输井底车场。两个主井车场都采用梭式调车系统，副井车场采用环形调车系统，可以满足运煤和材料、矸石、人员的需要。560主井车场通过能力为453万t/a，470
17、主井车场二套卸载装置通过能力为590万t/a。二、采区布置在采区布置上，充分发挥“三大”优势，即扩大采区范围、增大工作面长度和加大工作面推进度，为采用新设备、新技术、新工艺，提高回采工作面单产创造良好条件。双翼采区一般布置条采区准备巷，即条轨道运输巷，条皮带运输巷和条回风巷，单翼采区布置有轨道巷、皮带巷和回风巷3条准备巷。回采巷道的布置主要考虑回采工作面通风瓦斯情况。开采3#煤、8#煤和12#煤的回采工作面通风系统为“U+L”型通风，即一个回采工作面配一条进风巷、一条回风巷、一条专用排放采空区瓦斯的外错尾巷；开采15#煤的回采工作面为“U+I”型通风，即一个回采工作面配一条进风巷、一条回风巷、
18、一条专用处理落山瓦斯的内错尾巷。矿井现有生产采区8个，分别是：3#煤XX采区、15采区，8#煤XX采区、12采区；15#煤8采区、10采区、7采区，9采区；准备采区2个，分别是：15#煤11采区、12采区。全矿有成建制采煤队5个，其中综放队3个、综采队2个；掘进队11个，其中综掘队8个、普掘队3个。三、采煤方法采区内布置走向长壁工作面布置工作面，后退式开采，全部垮落法处理采空区。开采3#、8#和12#煤层采用一般综合机械化回采工艺，开采15#煤层采用放顶煤综合机械化回采工艺。第二章 设计采区概述第一节 采区范围 一水平8#煤XX采区位于桑掌村以西，中庄村和兴泉铁厂一带，井下东部为桑掌村及风井保
19、安煤柱，南部以断层为界，北部及西部为井田边界， 采区走向最长5600m，倾斜最长2400m，采区面积为10451400m2。采区北部3#煤正在开采，6#煤尚未开采。第二节 采区地质概况一、地质构造特征采区总体上东部高西部低，煤层由东向西倾伏，其上宽缓摺曲发育，背、向斜相间排列，煤层倾角310，平均5。根据上部3号煤已采资料推测，断层构造不发育，断距一般为0.83.5m。区内陷落柱较发育，3号煤开采和地面揭露的陷落柱有12个，将对生产有一定的影响。二、煤层赋存情况8#煤层厚度在2.373.71m，平均2.92m。8#、9#在采区西部层间距逐步变小成为合并区。合并区煤厚5.096.15m，平均5.
20、85m。8#煤可采指数1，变异系数15%。厚度稳定。 8#煤直接顶为泥岩，平均厚度为3.29m，致密坚脆，含星点状黄铁矿，基本顶为砂质泥岩及砂岩，平均厚度在6.56m，基本顶砂岩局部含水。8#煤直接底为砂质泥岩，平均厚度为3.10m，灰黑色，含有植物化石。不含水。9#煤直接底为砂质泥岩，平均厚度为1.54m，黑色，含有植物化石。老底为细粒砂岩， 平均厚度为4.32m，深灰色，夹煤屑及黑色条带.8#煤岩类型以半光亮为主，颜色为灰黑色，光泽似玻璃。工业指标：Mt:1.23%， Ad:22.51%，Vdug:10.30%，Std:1.19，Qgrd: 34.6MJ/Kg，工业牌号：WY3。三、水文地
21、质条件水文地质条件复杂，主要充水因素为上部3#煤采空区积水及岩层水。现上部3#正在开采，目前形成的采空区积水有两处：一处为71308工作面采空区积水，积水量3000m3，一处为71304工作面采空区积水，积水量2000m3。其它积水区待3#煤开采完毕后另行提供积水资料。3#煤积水对掘进无影响，但回采前必须进行探放。四、瓦斯、煤尘和自燃8#煤具有煤尘爆炸性，无自燃危险。预计工作面绝对瓦斯涌出87100 m3/min，其中本煤层瓦斯涌出714m3/min，邻近层涌出8086 m3/min；掘进面掘进期间瓦斯涌出1.52.5 m3/min。第三节 采区储量、生产能力及服务年限一、采区储量由于在采区的
22、西部，8#、9#之间的层间距逐步变小成为合并区，（厚度为5.85m，合并区的面积为4586336 m2），所以将本采区分为合并区和非合并区两部分。采区储量见下表：采区储量表煤层地质储量（万吨）可采储量（万吨）8#煤合并区395733148#煤非合并区23521935合计63095249二、采区生产能力及服务年限布置在合并区北部的工作面为21302、21304、21306面。在南部因为缺少地质资料，根据推测21301、21303、21305、21307位于合并区内。本设计拟在合并区域采用厚煤层放顶煤综采工艺。因此，采区生产能力和服务年限的分两个区域确定。1、合并区的采区生产能力和服务年限在合并区
23、内采用放顶煤综采工艺时，工作面年生产能力计算如下：A0=lLhc10-4 ，万t/a式中 A0采煤工作面年生产能力， 万t/a； l工作面年推进度，根据回采工艺设计，日推进度4.8m，年工作日300d，年推进度1440m； L工作面长度，根据采区巷道布置取平均200m； h煤层厚度，取平均5.85m；煤层容重，取1.47t/m3； c工作面采出率，根据放顶煤开采实际取87%。代入数据计算得：A0=lLhc10-4 =14402005.851.4787%10-4=215.47万t/a），采区生产能力主要取决于采煤工作面生产能力和同时生产的工作面个数，掘进出煤一般不超过10%，所以采区生产能力可按
24、下式计算：A=n A0Bk，万t/a式中 n采区内同时生产的工作面个数，取1个；A0采煤工作面年生产能力， 万t/a； B掘进出煤率，根据采区巷道布置估算取1.05%； k采煤工作面产量不均衡系数，单工作面生产时取1。代入数据计算得： A=1215.471.051=226.24（万t/a）确定合并区采区生产能力为220万t/a。合并区服务年限T=Z/A=3314/22015（a）在非合并区内采用一般综采工艺时，工作面年生产能力为：A0=lLhc10-4 =14402002.921.4795%10-4=117.44（万t/a），采区生产能力为：A=n A0Bk=1117.441.051=123.
25、31（万t/a）确定非合并区采区生产能力为120万t/a。非合并区服务年限T=Z/A=1935/12016(a)第三章 采煤方法及采区巷道布置第一节 采煤方法的选择一、选择采煤方法的基本要求采煤方法包括采煤系统和回采工艺两方面内容。选择采煤方法应遵循技术先进、经济合理的原则，满足采煤系统优化、采煤机械化程度高、煤炭采出率高、煤炭质量好、产量大、效率高、材料消耗少、成本低、工作安全等基本要求。二、设计采区采煤方法的确定根据本采区煤层地质条件，综合本矿井现有技术装备、技术管理水平等因素，确定本采区采用走向长壁采煤方法。在非合并区内采用一般综合机械化采煤工艺，在合并区采用放顶煤综合机械化采煤工艺，采
26、空区处理采用全部垮落法。第二节 矿压观测情况一、矿压观测内容主要包括工作面液压支架阻力测试、顶板破碎度观测，基本顶初次来压和周期来压显现、步距和强度观测，工作面超前支护工作阻力测试，工作面进回风顺槽顶底板移近量等内容。二、矿压监测方法采区工作面采用YHY-60煤矿液压支架测力表，在工作面均匀布置，通过远程进行监测。每五天采集一次压力数据，并填写工作面头尾进度、测点编号。超前支护范围内采用单体液压支柱测压仪器进行观测。要求施工队组每月对观测数据搜集、汇总并做简要分析后报井区技术组，由井区技术组将观测数据整理分析后统一报矿生产技术部，主任工程师对数据进行初步审查分析，分管副总工程师作出最终审查意见
27、，以便更进一步完善监测办法。第三节 采区巷道布置一、设计方案拟定为充分发挥“三大”优势，将上部两个采区（3#煤13区和3#煤15区）合并为一个采区。根据本采区内地质构造及相关因素，现拟定两个采区布置方案，分析其利弊，从优选择。【方案一】在合理利用村庄煤柱的基础上布置采区准备巷，与一水平桑掌大巷呈167，然后穿过兴泉铁厂和中庄村的中部，方向与西部矿界垂直，布置五条沿煤下山准备巷，分别为采区皮带巷（进风）、采区轨道巷（进风）、专用行人巷、采区回风巷两条。采区实现南、北两翼开采。其中采区下料车场可利用现有的三水平西翼运输大巷，然后沿17上山掘进至8#煤层。专用行人巷也是从三水平西翼运输大巷开口，然后
28、沿9度上山掘进至8#煤层。采区皮带巷通过煤仓与三水平西翼主运皮带巷相通，形成出煤系统。采区回风巷分别与一水平桑掌南回风巷和北回风巷相通，形成通风系统。工作面沿南北向双翼布置，整个采区划分为18个采煤工作面。回采巷道的布置主要考虑通风瓦斯问题。在工作面两端共有5条巷道，1条运输顺槽，1条胶轮车巷，1条辅助进风巷、1条主回风巷和1条瓦斯尾巷，瓦斯尾巷和辅助进风巷要保留下来分别用作下一个工作的运输顺槽和胶轮车巷。(见采区巷道布置附图)。【方案二】采区准备巷道基本布置在采区的中部，5条准备巷的方向与一水平桑掌大巷方向一致，且皮带巷和轨道巷与一水平桑掌大巷在一条直线上，采区实现南、北两翼开采。5条准备巷
29、分别为采区皮带巷，轨道巷，专用行人巷和2条回风巷。工作面划分和回采巷道的布置与方案一相同。二、设计方案比较上述两个设计方案针对其布置特点比较如下：1、工程量：初期投产工程量相同，采区总工程量相比，方案一比方案二多1826m。2、方案一合理利用村庄煤柱，虽然采区准备巷系统相对复杂，多了一个环节，但减少了采区可采煤量的损失。方案二虽然采区准备巷系统简单，环节少，但和方案一相比将少采煤炭77万吨。3、方案一的出煤系统为：工作面落煤后，经采区皮带、通过煤仓直接运至三水平主运皮带巷；同时可利用8号煤11区的生产系统，在主运皮带满负荷的情况下，进行分流。方案二的出煤系统为：工作面落煤后，经采区皮带、至一水
30、平8号煤12区皮带巷到一水平4号煤仓，然后再经底卸式矿车才能运至底卸煤仓。可以看出，方案一的出煤系统比方案二简单且满足高产高效和实际生产的的要求。另外从一水平的运输现状来看，运输战线长，运输大巷条件差，运输能力趋于饱和。综上所述，方案一从技术上、经济上都比方案二较为合理，故选择方案一为开采设计方案。采区设计方案参数表项 目方 案方 案 一方 案 二8#煤合并区（万吨）储量（万吨）395739578#煤非合并区（万吨）储量（万吨）23522352总量（万吨）63096309可采储量（万吨）52495172采区回采率（%）8381工作面走向长（m）3272631826采区巷道总长（m）149021147195采掘比1：4.551:4.62掘进率28.3928.45采区准备巷道全 长（m）1563014316采掘比1:0.481:0.45掘进率2.972.77采区回采巷道全 长（m）133391132879采掘比1:4.071:4.18掘进率25.4125.69巷道构成切 巷（m）36203530煤 巷（m）144312142496岩 巷（m）10891169初期投产量岩 巷（m）10891169煤 巷（m）2794026878合 计（m）2902928047高抽巷（m）819821第四节 采区准备采区初期准备可利用8#煤11采区巷道施工构成系统。在8号煤11
