1、采区设计参考文献第一章 采区概况及建设条件第一节 采区概况一、采区位置、开采范围宏杰煤矿四采区位于井田南翼二水平，上（浅部）以+1400m标高煤层底板等高线为界，与一水平二采区相接；下（深部）以+1200m标高煤层底板等高线为界；南以井田边界为界，北与二水平5采区为界。二、与邻近采区关系、采区内煤系产状、可采层厚度含煤地层为龙潭组，井田内自下而上共有6层可采煤层，其中全井田可采和基本可采煤层3层，厚度8.40m；三采区可采煤三层，见表122。1、1号煤层位于龙潭组中段上部，一般厚2.103.20m，可采平均厚2.65m，容重为1.46t/m3。全区可采，煤层稳定，属特低硫中灰煤，煤层硫份在0.
2、82%，灰份平均16.23%，可选性好。顶板条件：1号煤层煤层直接顶板为粉砂质，厚3.50m左右，具水平层理，节理较发育。底板条件：底板为泥岩、炭质泥岩，较软，无夹矸，吸水性较强。2、2号煤层位于龙潭组中段中部，一般厚2.403.10m，可采平均厚2.75m，容重为1.56t/m3。全区可采，煤层稳定。顶板条件：9煤层顶板为粉砂质泥岩，厚4.0m左右，为灰色泥质粉砂岩，具水平微波状层理。底板条件：底板为粉砂岩，为灰色泥质粉砂岩，具水平微波状层理。3、3号煤层位于龙潭组中段中部，一般厚2.103.00m，可采平均厚2.55m，容重为1.43t/m3。全区可采，煤层稳定。顶板条件：3号煤层伪顶为粉
3、砂岩,厚3.0m左右，直接顶板多为泥质粉砂岩、粉砂岩，水平层理发育。底板条件：3号煤层底板为铝质泥岩，遇水易膨胀。煤 层 编 号煤层厚度（m）夹石层数对 比程 度可 采程 度稳 定程 度煤层间距（m）极值均值极值均值极 值一般12.103.202.650301可靠全区稳定15.020.017.022.403.102.750402可靠全区较稳定12.023.015.032.103.102.550201可靠全区较稳定表111 煤 层 特 征 表第二节、地质情况及可采煤层情况一、地质构造(一)区域构造煤田的区域地层，自下而上赋存有：二叠系（P）和三叠系（T）地层。宏杰煤矿勘探区出露地层由老到新有：二
4、叠系上二叠统峨眉山玄武岩组（P2）、龙潭组（P2l）。地层特征见表121。地 层 系 统厚 度(m)主 要 岩 性 及 特 征系统组段第四系（Q）残坡积层：分布于矿区岩溶洼地，缓斜坡及沟谷地带。为含碎石粘土及亚粘土。三 叠 系（T） 下 统（T1） 夜郎组（T1y）玉龙山段厚大于150m，未见顶。分布于矿区南部，为灰色中厚层状泥细晶灰岩。沙堡湾段厚2030m。灰色，灰绿色薄层泥质粉砂岩、页岩夹薄层灰岩。二叠系（P）上统（P2）龙潭组（P2l）上段厚约125m，主要由粉砂岩、泥质粉砂岩或粉砂质泥岩组成，夹煤层、煤线和炭质泥岩，为海陆交互相沉积，该套地层中含可采煤层6层，编号为1、2、3、4、5、
5、6，其中1、2、3为全矿可采煤层，为本矿主要勘查煤层。中段下段表121 井田地层特征表（二）构造情况1、褶曲井田内地层为一单斜构造，比较平缓。2、断层四采区内无任何断层。二、开采煤层特征1、煤系地层含煤地层为龙潭组，井田内自下而上共有6层可采煤层，其中全井田可采和基本可采煤层3层，厚度8.40m；三采区可采煤三层，见表122。 三、瓦斯、煤尘、煤的自燃性、 地温 、其它 1、瓦斯据相邻矿井瓦斯等级鉴定资料，该矿属于高瓦斯突出矿井。2、煤尘1、2、3煤层均属无爆炸性煤层。3、煤的自燃1、2、3煤层属于不易属自燃煤层。4、地温据矿井资料，煤层地温均为正常地温区。5、其它本矿为煤与瓦斯突出矿井，有煤
6、尘爆炸危险，不易自燃四、井上下及采区水文地质条件，上部及浅部开采情况等1、水文地质本井田水文地质条件属二类一型，即以大气降雨为主要补给来源的裂隙充水矿床，水文地质条件简单；滑坡掩盖地段，水文地质条件中等偏简单。2、上部及浅部开采情况可采煤层有三层M1，M2,M3层,一水平基本采空。第三节、采区储量一、工业储量的计算 经过对该采区M1煤层的投影面积计算得:S投=4= 计算空间的面积:S实=S投cos12=cos12=因为M1的煤层平均厚度为2.65 m ；M2的煤层平均厚度为2.75m；M3的煤层平均厚度为2.55m。 S 故，M1煤层的体积: A1= S实h1=2.65=m3 M2煤层的体积:
7、 A2 = S实h1=2.75= m3 M3 煤层的体积: A3= S实h3=2.55=m3 则，M1的工业储量为： Z1=A11.46=1.46=吨M2的工业储量为： Z2=A21.56=1.56=吨M3的工业储量为： Z3= A31.43 =1.43=吨 所以，该采区的工业储量：Zg= Z1+ Z2+ Z3=+=吨 S投-煤层底板上的投影面积 S实-煤层真实的空间面积 Z-煤层的工业储量表131 储量计算表Zg-该采区的煤层总工业储量 由计算可知该采区的煤层工业储量约为2376万吨煤层编号投影面积（m2）倾角（度）实际面积（m2）煤厚（m）容重（t/m3）工业储量（t）煤层采区回采率（%）
8、可采储量（t）备注M1121.0222.651.4682M2121.0222.751.5682M3 121.0222.551.4382合计121.0222.651.4882二、可采储量的计算1、准备方式的的确定及煤柱损失量的计算该矿井是煤与瓦斯突出矿井，含有三层煤三条上山，可以确定为“三条岩石上山”各种煤柱的留设尺寸参考： （1）采区上山煤柱沿走向一侧宽度薄及中厚煤层：20m厚煤层：3040m（2）区段一侧煤柱宽度：厚煤层:815m薄及中厚煤层:1520m根据采区的地质条件，采区边界留保护煤柱15m，采用留小煤柱护巷控掘巷，煤层端留50m保护煤柱。所以得可采储量为1941万吨。第二章、采区生产
9、能力及服务年限第一节 采区生产能力的确定一、煤层生产能力及地质条件1、资源条件根据开采范围，本井田工业资源量2376万t，计算矿井可采储量1941万t，从资源量上具有建设90万t/a的资源条件。2、煤层厚度及稳定性本井田主采煤层可采厚度较大。全井田共有可采煤层3层，可采总厚度8.40m，稳定煤煤层赋存比较稳定，具备建设90万t/a的资源条件。3、其他开采技术条件矿区内工程地质岩组主要由粉砂岩、泥质粉砂岩或粉砂质泥岩组成，夹煤层、煤线和炭质泥岩，等软弱层，工程地质条较差，可采煤层的顶、底板稳定性差，可能出现顶板跨塌、片帮、底鼓、支架下陷等工程地质问题，矿区工程地质条件复杂程度为中等。煤矿大面积开
10、采后，将出现地面沉降、开裂、塌陷，还可能引起滑坡、崩塌的发生，从而造成房屋开裂、道路下陷、耕地破坏，地表水疏干，局部地下水位下降等环境地质问题。 目前矿井涌水量小几乎无污水排放。而扩能后随着采掘规模扩大及开采深度加深，矿井涌水量变大。矿井大量的疏干排水，对地表水、地下水产生不同程度的污染。 矿区目前及扩大生产后主要的大气污染源为煤矿燃煤煤烟、矿井废气、动筛跳汰选煤工艺粉尘及储运煤粉尘，区域内主要的污染物是粉尘，SO2次之，烟尘最小。矿井属于突出矿井，在未鉴定前及鉴定有突出性危险时应按照有突出性进行设计和管理。M1，M2，M3，煤层都属不易自燃煤层，M1、M2、M3煤层煤尘均为不具有爆炸性。根据
11、分源预测法计算矿井各开采层工作面相对瓦斯涌出量，各主要可采煤层采用瓦斯抽放后，工作面瓦斯含量降低到安全值内，实现高产高效。第二节 采区服务年限为了保证采区均衡生产，采取服务年限应在35年以上比较合理。该采区的生产年限T=21年第三章 采煤方法选择及采区参数选择计算第一节 采煤方法选择一、按煤层的倾角及厚度选择采煤方法1、煤层倾角和厚度M1煤层位于龙潭组中段上部，全区煤层平均厚度为2.65 m可采，煤层稳定。M2煤层位于龙潭组中段中部，可采平均厚度为2.75m，全区可采，煤层稳定。M3煤层位于龙潭组中段中部，可采平均厚2.55m，全区可采，煤层稳定。三层煤的平均煤层倾角都为12。2、煤层产状三层
12、煤层的厚度基本稳定，属缓倾斜煤层。3、顶底板条件M1号煤层：直接顶为板为粉砂岩，厚3.50米，具水平层理节理较发育。底板条件：底板为泥岩，炭质泥岩，较软，无夹矸，吸水性强。M2号煤层：煤层顶板为粉砂质泥岩，厚4.0m左右，为灰色泥质粉砂岩，具水平微波状层理。底板条件：底板为粉砂岩，为灰色泥质粉砂岩，具水平微波状层理。M3号煤层：3号煤层伪顶为粉砂岩、厚3.0m左右，直接顶板多为泥质粉砂岩、粉砂岩，水平层理发育。底板条件：3号煤层底板为铝质泥岩，遇水易膨胀。基于该矿煤层的赋存情况，设计采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。采煤工作面采用液压支架支护。根据矿井煤层倾角及煤层赋存特点，矿井投
13、产可以布置一个综采工作面，两个掘进头。理由如下：该矿为煤与瓦斯突出矿井，在一采区布置一个综采工作面，液压支架支护。该方案工程量少，见效快，经济效益好，机械化程度高，职工劳动强度小。4、采矿工艺与机械配备1)采煤机选型根据缓倾斜中厚煤层等条件选择MG150/355-W型号的采煤机：型号:MG150/355-W,生产能力：740t/h，开采范围：1400至200mm，使用倾角：小于25滚筒直径：1400mm或1600mm,截割深度：800mm，滚筒转速：40.9r/min,牵引方式：无链牵引，牵引速度0至6m/min,机面高度：1200mm。2)工作面运输工作面设计采用可弯曲刮板输送机运煤。型号为
14、：SGB620/80T,输送能力为150T/H,满足生产要求。设计长度为200m, 装机功率：80kw，。链速：0.86m/s, 双边链。3)支柱选型，根据煤层顶底板岩性，所选择支架如下 (1）型式： 四柱四连杆支撑掩护式(2)支撑高度：不加柱帽/加柱帽 1.52.9/1.53.1m(3）工作高度：不加柱帽/加柱帽 1.72.7/1.72.85m(4) 支护宽度： 1.431.60 m(5）中心距： 1.5 m(6）初撑力： P=31.5 MPa 5236KN(7）工作阻力： P=38.5 MPa 6400KN(8) 支护强度： 平均 0.95MPa（9）对底板比压： 平均 2.48Mpa（1
15、0）通风断面：架高1.5m/1.7m/2.9m 3.24/4.12/9.3m2（11）适应煤层倾角: 25 （12）运输外形尺寸：（长宽高） 约6.11 1.43 1.5m (13）质量： 17.9t (14）泵站压力： 31.5MPa（15）操作方式： 本架操作（16）立柱：单伸缩机械加长 4根（17）缸径/柱径： 230/ 220 mm（18）杆径： 179 mm（19)行程: 液压/机械 685/712mm（20)初撑力: P=31.5MPa 1309KN（21)工作阻力: P=38.5MPa 1600 KNM1煤层工作面采用ZZ6400/15/29型综采液压支架支护顶板，支撑高度1.5
16、2.9m，初撑力为31.5 MPa 5236KN；额定工作阻38.5MPa 1600 KN。4、顶板管理最大空顶距一般是指采煤状态，最小空顶距指移架状态。所以根据液压支架的宽度，最大时7.11米 ，最小为6.31米。回采工作面作业制度为“三、八”制，两班半采煤，半班准备，三层煤平均厚度为2.65，2.,5米和2.55米，倾角属缓倾斜，属煤与瓦斯突出矿井，开采时可以一次采全厚，使用一般采煤方法进行开采比较困难、不经济，所以使用综采比较合理。该采区的走向长度为1000米左右，倾斜长为848米左右，工作面长度在200米左右，又是煤与瓦斯突出矿井，准备方式使用三条岩石上山进行准备，一条轨道上山、一条运
17、输上山和一条回风上山，工作面采用双翼布置，为减少巷道的维护费用，回采方式采用后退式，工作面支护选用液压支架，采空区的管理使用全部跨落法充填。第二节 采区（或盘区、分区）参数选择计算一、采区斜长及走向长采区走向长根据地质条件、技术可能性、经济合理性等因素综合分析后确定。井田范围内总体构造形态为一单斜构造，估算区内可采煤层类型属较稳定型，构造复杂程度属中等类型。地质条件复杂程度为简单，煤层顶底板较稳定，无岩浆岩影响，煤层倾角12度，其他开采技术条件较复杂。矿区属以裂隙充水为主，水文地质条件为简单的煤矿床。拟开采的煤层标高以上存在大面积采空区积水，拟开采的煤层标高在区域最低侵蚀基准面之下，矿井存在来
18、自上覆采空区积水突水的隐患，存在区域承压水沿被采矿破坏的岩层缝隙突入的隐患，矿井水文地质条件为中偏简单等类型。该矿井按煤与瓦斯突出矿井设计，有煤层爆炸危险，不易自然。M1煤层全区可采，煤层稳定，属特低硫中灰煤，煤层硫份在0.82%，灰份平均16.23%，可选性好。矿区内工程地质岩组包括，主要由粉砂岩、泥质粉砂岩或粉砂质泥岩组成，夹煤层、煤线和炭质泥岩等。工程地质条较差，可采煤层的顶、底板稳定性差，可能出现顶板跨塌、片帮、底鼓、支架下陷等工程地质问题，矿区工程地质条件复杂程度为中等。煤矿大面积开采后，将出现地面沉降、开裂、塌陷，还可能引起滑坡、崩塌的发生，从而造成房屋开裂、道路下陷、耕地破坏，地
19、表水疏干，局部地下水位下降等环境地质问题。 目前矿井涌水量小几乎无污水排放。而扩能后随着采掘规模扩大及开采深度加深，矿井涌水量变大。矿井大量的疏干排水，对地表水、地下水产生不同程度的污染。矿区目前及扩大生产后主要的大气污染源为煤矿燃煤煤烟、矿井废气、动筛跳汰选煤工艺粉尘及储运煤粉尘，区域内主要的污染物是粉尘，SO2次之，烟尘最小。采区倾斜长平均为848米，走向长平均为1000米，采区巷道布置图中投影的倾斜长平均为830米，走向斜长平均为1000米，而回采工作面的投影长度为198米，所以可设4个盘区。二、回采工作面长度、形式回采工作面的长度及形式由地质条件、回采工艺方式、运输设备、管理水平、顶板
20、管理能力、采区斜长等综合考虑予以确定。 该采区采用综采工艺，机械化程度较高。矿井运输上山选取一台DTL65/20/222带式输送机输送煤炭，带宽650mm,带速1.6m/s， 680S阻燃型输送带，电机功率222kw,电压660 V。运输石门选取一台DTL65/20/22带式输送机输送煤炭，带宽650mm,带速1.6m/s， 680S阻燃型输送带，电机功率22kw,电压660 V。运输顺槽选取一台DTS65/20/22带式输送机输送煤炭，带宽650mm,带速1.6m/s， 680S阻燃型输送带，电机功率22kw,，电压660 V。根据以上条件，又因为采区倾斜长平均为848米，走向长平均为100
21、0米，回采工作面的长度200米。三、煤柱尺寸参阅开采方法及设计规范可得，区段保护煤柱为15米，井田边界保护煤柱50 米，煤层一侧的保护煤柱为20米。采用沿空掘巷，即巷道采用留小煤柱护巷。煤层厚度约为2.65、2.75和2.55m，倾角约为12，属缓倾斜煤层，属瓦斯突出矿井，采区的走向长度为1000m左右就，倾斜长度为848m左右，工作面长度在200m左右，采煤方法采用综采。四、区段斜长和数目的确定 采区走向长壁法时，根据工作面长、区段平巷宽度、护巷方式及煤柱尺寸计算区段斜长，按区段斜长和采区斜长确定区段数。根据该采区的情况，护巷方式留留小煤柱护巷，并采用沿空掘巷，综采工作面长度在200米左右，
22、而采区走向长度L为848米左右，区段数目定n为个4个，平巷共8条，平巷和小煤柱共用宽度为48米，所以工作面长度l为： 第四章 采区巷道布置 第一节 采区巷道布置方案的、采区上（下）山的位置、数目和用途选择一，采区联合形式采区准备方式：联合布置，区段石门联系各煤层。本矿井按煤与瓦斯突出矿井管理，因此上山不宜布置在煤层中。考虑本矿井煤层距离较近，M1、M2和M3煤层的间距为17m和15m，因此把下山布置在煤层底板中用集中布置。开拓巷道完成后，在1250标高井底联络巷施工运输、轨道、回风上山至+1400m标高。运输上山：距离M3煤层10m左右，沿煤层倾斜方向布置，倾角12，运输上山上部布置采区煤仓，
23、下与运输大巷贯通，还有辅助进风的作用。轨道上山：上部与回风上山贯通，布置有绞车房，上部车场，然后变坡向下，轨道上山距离M3煤层10m左右，沿煤层倾向布置，倾角12。回风上山：回风上山与轨道上山同层位布置，具体见采掘工程平面图。准备巷道布置完成后，轨道上山采用石门揭穿煤层，并与回风上山贯通，形成工作面回风石门；运输上山也采用石门揭穿煤层，并与运输上山贯通，形成工作面运输石门，并在运输石门中布置溜煤眼使工作面的煤可以溜到运输上山。运输石门和回风石门完成后，开始掘进区段回风和区段运输巷，掘至采区边界处开切眼，形成工作面。考虑本矿井按煤与瓦斯突出矿井设计，必须先抽后采。运输上山：巷道为半圆拱，采用锚喷
24、支护。巷道内安设带式输送机运输，主要运煤及管线铺设、进风任务。轨道上山：轨道上山下部与采区下部车场联络巷连通，巷采用锚喷支护。采用绞车串车运输，承担材料、矸石运输及进风。回风上山：巷道为半圆拱，用锚喷支护，为采区专用回风上山。上山的位置选在采区储量的中央，按其在煤层或岩层中布置的情况和数目确定为：三条岩石上山。该种方式满足于该采区煤层厚度较大，瓦斯涌出量较大的实际现状。该矿井的瓦斯涌出量较大，煤层的赋存比较稳定，且煤层的顶底板和围岩的岩性相对较弱些，所以结合本采区的实际情况，该采区的上山布置采用三条岩石上山。其中将运输上山和回风上山布置在M3号煤层底板以下垂直距离10m处，轨道上山也布置在距M
25、3号煤层底板以下垂直距离10m处。其中运输上山用于运输、提升煤炭；轨道上山用于运输材料、设备，提升矸石及行人；回风上山专门用于通风。采区采用集中上山联合准备方式，三煤层间通过斜巷或石门联系。区段平巷的布置：区段平巷采用留小煤柱煤柱护巷（沿空掘巷），煤柱宽为5米，平巷布置方式为单巷布置。采区联络巷道的布置：由于煤层间距较小，且煤层倾角较小，属缓倾斜煤层，上山布置在M3号煤层下垂直距离10米处，所以上山与煤层之间采用石门或斜巷相联系。二、区段平巷的布置方式由于煤层属中厚、中等稳定，顶底板也是中等稳定，所以在巷道保护方面采用留小煤柱护巷，一个工作面区段平巷设置为一条回风平巷和一条运输平巷，共计两条，
26、采煤工作面采出的煤经运输平巷运出后，直接由中部车场的溜煤斜眼到运输上山，不用设置集中巷。三、煤层间、厚煤层分层间的联系方式三层煤间垂直距离分别为17米和15米，煤层的倾角较小，采用斜巷和石门联接，这样能较少巷道的掘进量，在煤的运输上能较少投资，也减少运煤的难度。四、采区上、中、下部车场型式选择由于轨道上山布置在最下一层煤及M3号煤层的底板岩石中，根据矿井实际条件。采区上部车场为平车场。采区中部车场一般为甩车场，甩入绕道绕道式。采区下部车场采用顶板绕道式车场，大巷用胶带输送机运煤。第二节 采区生产系统综述采区的生产系统如下：一、运煤系统该采区的运煤系统是由采煤工作面运至区段运输平巷，经运输斜巷，
27、再通过溜煤眼，装到运煤上山的胶带输送机中，运至采区煤仓，在大巷装车，由主要运输大巷运至井底车场，然后由主斜井提升至地面。二、运料排矸系统运料系统是由副斜井运到井底车场，由主要运输大巷运至采区下部车场，装车后由轨道上山运至采区上部车场，由甩车道将矿车甩入区段回风平巷，最后到达采煤工作面。排矸系统跟运料系统的走向相反。三、通风系统新鲜空气由副井进入井底车场，进入主要运输大巷，到采区下部车场，经由回风巷道采区中部车场，由进风石门进入运输平巷到达工作面，清洗工作面的污风后，通过回风平巷，到回风石门，再到回风上山，到回风大巷，最后出地面。四、排水系统一般与进风方向相反，由采煤工作面，经由区段运输平巷、采
28、区上山、采区下部车场、开采水平运输大巷、主要运输石门等巷道一侧的排水沟，自流到井底车场的水仓，再由水泵排至地面。五、动力供应系统由地面中央变电所将高压电送至井底中央变电所，再由主要运输大巷送至采区变电所，最后送至工作面。 第三节 采区回采工作面配备和生产能力验算一、计算回采工作面产量工作面年生产能力Q可用以下公式计算(因为M3号煤层的产量低于M2和M1号煤层的产量，所以在此以M3号煤层计算)：=20018482.551.430.82=110.52万t年推进度：Da=33015.6=1848m1200m式中：Q工作面年生产能力，t/a；L工作面长度，m；Da工作面年推进度，m； m煤层平均采高，
29、m；煤的容重，t/m3； C工作面采出率。根据以上的验算，证明工作面的产量达到要求。二、确定采区内同时回采工作面数目从以上的验算得出一个工作面的生产能力就能达到一个矿井所需产量，所以该采区内的工作面数目只需一个就满足生产。三 、备用回采面及掘进头的设置按照煤矿安全规程规定掘进头数目与工作面数目之比为2: 1，所以在确定工作面数目为一个的情况下，掘进头设置2个。四、采区生产能力的验算工作面的生产能力为110.52万t，则采区的生产能力为：=QC=110.520.82=90.62万t所以该采区的生产能力满足要求。第四节 开采顺序论述煤层间、分层间、区段间、条带间的开采顺序及参数。在设计的采区内，共3层煤，层间距为17米和15米，煤层平均倾角为12。在一般情况下，都采用下行式开采，在遵循这个原则的情况下，条带间采用下行式开采，煤层间也同样使用下行式开采。煤层间先采M1煤层，再采M2煤层，最后采M3煤层这样的开采方式，能保护好下层煤顶底板的完整性，在下层煤开采时，能保证有很好的顶底板条件，在开采时顶板维护简单，减少事故的发生，减少生产的投资。第五节 采区准备工作及组织一、采准工作由于M1、M2号和M3号煤层的顶底板强度均属中等稳定，所以采区巷道的断面形似选为梯形即可；再者，工作面的生产能力较大，所以巷道的宽度设置为4.0米；该矿井为媒与瓦斯突出矿井
