－300m水平十采区13和15煤层上山采区设计说明书

1 300m 水平十采区 13 和 15煤层上山采区设计说明书 第一章 采区范围及地质特征 第一节 采区概况 一、采区位置及范围 十采区 13、 15 煤层上山采区位于矿井第二水平（ 300m 水平）第一勘探线和第二勘探线之间，其 北至矿井北部边界，东至采区上山保护煤柱，西至已开采的九采区采区边界，南至十采区 300m 水平运输大巷 。东西走向 平均长度 500m，南北斜向平均长度 470m，开采上限 采下限 十采区 13、 15煤层上山采区采用单翼联合开采方式，整个采区呈矩形状。本采区设计开采两个煤层，即 13煤层 、 15煤层。采区内 13 煤层含煤面积 15煤层含煤面积 13、 15 煤层产状：倾向 165，倾角 8 14，平均 12。 13煤层厚度为 15 煤层厚度为 藏深度 330 520m。 该采区所对应地面标高为 +178 183m，地势较平坦，采区中部上方有迈来河穿过，河床宽度 60m，地面东翼上部有陈上旺村庄压覆，本采区开采受地面建筑物影响，需进行特殊开采。 二、与邻近巷道、采区及地面关系 十采 13、 15煤层上山采区的 13煤层上、下山采区已批复，现生产中。该采区 2101301工作面已于 2011 年 6月回采结束，根据接续安排，现正开 2 采 2101303 工作面。矿井北部边界保护煤柱，与红旗煤矿相邻；采区东部边界为采区上山保护煤柱；采区西部边界为九采区 13 煤层人为采区边界；南部边界为 20断层保护煤柱 。采区附近无小煤窑开采。 15 煤层上距 13 煤层平均 10m，下距 16 煤层平均 采区所对应地面标高为 +178183m，地势较平坦，地面北翼有迈莱河流过，采区上部有李上旺村庄压覆，本采区开采受地面建筑物影响，需进行特殊开采，根据特殊开采设计预计变形计算，破坏程度控制在级范围之内 。 附图 1：采区位置、范围及相邻关系示意图 3 - 5- - 6 - 第二节 采区地质构造及水文地质 一、地质构造 十采 13、 15煤层上山采区揭露的断层有： （ 1） 该断层位于采区上部，走向正断层，落差 0 15m，走向 345，倾向 75，倾角 65， 由东向西逐渐歼灭，该断层在施工已多次揭露，属查明断层。 （ 2） 该断层位于采区中上部，走向正断层，落差 0 15m，走向270，倾向 0，倾角 30， 由东向西逐渐歼灭，该断层在施工已多次揭露，属 查明断层。 （ 3） 向北北西，倾向北东，正断层，落差 40 90m，为 过断层的钻孔 1个（ 156号孔），在我矿三采区多处揭露，南部西移，已基本查明。 （ 4） 位于采区中部，倾向断层，落差 30 50m，走向 157，倾向 67，倾角 55。该断层自然将该采区分为东西两翼， 该断层在施工已多次揭露，属查明断层。 表 1 断层产状情况表 断层名称 走向（ ) 倾角（ ) 性质 落差（ m) 对回采影响程度 45 65 正 0 15 受两条断层影响，该采区中上部不可采，影响严重。 70 30 正 0 15 E 60 正 40 90 该断层为该采区东部边界，已留足煤柱，对回采影响不大。 57 55 正 30 50 受该断层影响，自然将该采区划分为东西两翼，对回采影响不大。 - 7 - 断层对开采的影响表现在： 1、使煤层变薄。 2、使顶、底板整体性、连续性差，工作面矿山压力显现明显。 3、使工作面、采区回采率降低、生产效率降低，采掘接续紧张，成本提高。 4、使原煤灰份增加，矸石增多，煤质变差。 从以上掌握断层情况看，十采区地质构造复杂。该采区无褶曲构造、砾岩层、陷落柱、风氧化带、火成岩侵蚀、侏罗系及第三系红层侵蚀等情况。 附图 2：采区地质剖面图 - 8 - - 9 - 二、勘探钻孔情况 十采 13、 15 煤上山采区范围内控制钻孔 2 个，即 154 号孔， 终孔深度 过层位为 13、 15、 16 煤层，钻孔的质量确定为乙级。 面标高 孔深度 孔层位为13 煤层底板，钻孔的封孔质量良好。 三、水文地 质 1、地表水系 该采区区域内地 形平坦，地面标高 +170 +185m，西北地势高，东南地势低，地表水主要是 6 7月份大气降水，但由于第三系巨厚红土层覆盖，与煤系地层无水力联系。 2、第四系含水砂层 第四系全区分布，沉积厚度 般厚 6 7m，含水砂层多分布在迈来河以西之古河床范围内（古河床分布范围见地形地质图），沉积成份以石英中粗砂为主。属渗透性好、富水性强的孔隙潜水，流向南西，补给来源是大气降水。第四系含水砂层因有下覆第三系红色地层阻隔，与煤系地层无水力联系。 3、煤系内部石灰岩含水层 一 灰厚度 巷工程多次揭露，结构致密，裂隙溶洞多被泥质充填，井巷揭露时一般无水或仅有少量淋水，对矿井充水影响不大。 四灰为 13煤层直接顶板，厚 般 灰色，顶部质不纯，含较多泥质，底部有燧石结核，具裂隙和小溶洞，但多被方解石脉充填，本采区井巷工程多次揭露，裂隙不发育，一般无水，仅在断层带附近淋水较大，流淌数日即干，对开采影响不大。但是，由于断层错动，四灰裂隙带易与徐草灰发生水力联系。防治四灰水害，主要是防止断层破碎带导水。 - 10 - 4、本溪组徐灰、草灰含水 层 2013年 9月在十采区下山采区轨道下山底部对徐草灰进行钻探，实测徐草灰钻孔涌水量 12m3/h，水压 水系数 T=m，为渗透性强、富水性中等的岩溶裂隙承压含水层。徐灰厚度 灰厚度 灰、草灰相距很近，在该采区间距在 4视为一个含水层，徐灰上距 13煤层 距 15煤层 有断层错动就可出现煤层与灰岩对口接触。因此，徐、草灰对 13、 15煤层的开采构成威胁。 5、奥灰含水层 2013年 9月在十采区下山采区轨道下山底部对奥灰进行钻探，实测 奥灰钻孔涌水量 18m3/h，水压 水系数 T =Pa/m，为渗透性强、富水性强的岩溶裂隙承压含水层。奥灰在该采区厚度 800草灰相距很近，间距在 25受断层错动就可出现煤层与灰岩对口接触。三者的水位标高都基本相近。因此， 奥灰水是开采 13、 15煤层的主要安全隐患。 6、本矿徐、草、奥灰水情况 我矿对徐草奥灰岩水共实施 5 个钻探孔，八采区在 2002年 9 月在 灰岩水进行钻探疏放，初见实测水压值为 见钻孔出水量为 6.0 m3/h，现出水量 稳定在 h；九采区在 2005 年 11月在 平下组煤对徐、草、奥灰岩水进行钻探疏放，初见实测水压值为 见钻孔出水量为 2.2 m3/h，现出水量稳定在 h；十采11 煤层下山区在 2010 年 5 月在 平下组煤对奥灰进行钻探疏放，初见实测水压值为 见钻孔出水量为 h，h；十采 13煤层下山采区 2013 年 9 月在轨道下山底部对徐草、奥灰进行钻探疏放，钻孔标高 测徐草灰水压 孔涌水量12 m3/h， 奥灰水压 孔涌水量 18 m3/h；二采区 2013 年 10 月在二采进风石门对奥灰进行钻探疏放，钻孔标高 测水压 - 11 - 钻孔涌水量 13 m3/h。 根据周围矿井情况看，小港矿奥灰水位降至 旗煤矿奥灰水位降至 过近几年疏水降压，我矿现徐、草灰水位在 灰水位在 过本矿及周边矿井实际钻探揭露徐、草、奥灰水位情况看，属于高水头压力，徐草、奥灰底板承压水给安全施工带来威胁，施工前必须进行钻探探明。 7、隔水层 1、古近系红色砂质泥岩及石盒子组 杂色泥岩、粉砂岩为良好的隔水层，它切断了大气降水、地表水、第四系潜水及古近系砾岩含水层水与煤系地层内各含水层之间的水力联系。 2、分布在煤系各含水层之间的泥岩、炭质泥岩、粉砂岩及煤层等均具有较好的隔水性能，可有效地阻隔煤系中下部薄层灰岩含水层与煤系上部砂岩含水层之间的水力联系。 8、断层导水性 该采区内断裂构造发育，共发育落差大于 10m 的断层 5 条，其中正断层 4 条、逆断层 1 条，断层带宽度较大，与断层落差呈正比关系。大断层宽度大，小断层宽度小，断层带多为两盘岩石破碎物，岩块大小参差不齐，有的已被揉擦为粘土，比两 侧岩石松软。在自然状态下断层导水不良，断层带也不含水。巷道揭露断层时，若断层带不靠近含水层则干燥无水。若断层两侧为弱含水层 (中、粗砂岩，薄层石灰岩 )则有少量淋水现象。开采15煤层时应加强水文地质工作，查明断层确切位置、分支支断的发育情况及断层对盘岩层的富水性，留足断层防水煤柱。 9、水文地质类型 （ 1）按照受采掘破坏或影响的含水层及水体划分 矿井各含水层补给条件有限，多以静水为主，断裂构造及裂隙发育处富水性较好。 15 层煤开采时受采掘破坏或影响时孔隙、裂隙、岩溶含水层 - 12 - 补给条件一般，有一定的补给水源 ， 属中等类 型。 （ 2） 按照受采掘破坏或影响的含水层及水体 单位涌水量 划分 第三系砂砾岩干燥无水。太原组一灰含水层单位涌水量无资料，断层带有淋水。太原组四灰含水层单位涌水量 q=溪组徐、草灰含水层单位涌水量 q=陶系灰岩含水层原始单位涌水量 q=于 间。因此，15煤层开采 受采掘破坏或影响的含水层及水体单位涌水量划分，属中等类型。 (3)按照矿井及周边老空水分布状况划分 矿井所有开采煤层中低 洼处均有少量老空积水或预计有老空积水，位置、范围、积水量及老空水对今后生产的影响清楚。崖头煤矿北部与红旗矿为界，北界西部与新泰市翟镇煤矿为界，西部为各煤层侵蚀带自然边界，东部与莲花山和王家寨为界。北部二、四层受剥蚀，无采空区， 6 煤 层红旗矿进入崖头矿 400m 撤出后，没有建立永久水闸墙，但崖头留了煤柱。其他各矿都有少量采空区，但位置、范围、集水量清楚，并留有不少 50m 的煤柱。老空区积水位置、范围、积水量均清楚，为中等类型。 (4)按照矿井涌水量划分 近 10 年矿井平均正常涌水量 h，最大涌水量 h， 矿井地质报告预计矿井正常涌水量为 h 180m3/h，最大涌水量 79m3/h 300m3/h， 为 简单 类型。 (5)按照矿井突水量划分 矿井未发生过突水事故，矿井突水量为简单类。 (6)按照开采受水害影响程度划分 开采 15 煤层时，在 平开采及开拓受水威胁，采用井下物探技术查明徐灰的富水区，施工探放水钻孔，对徐灰实施疏水降压工作，就不 - 13 - 会威胁矿井安全，为中等类型。 (7)按照防治水工作难易程度划分 矿井现在及今后 3年主要开采地点为 10采区 11、 13、 15煤层。后组煤开采及 平开拓掘进虽受到徐奥灰水威胁，但本矿奥灰水位已降至 港煤矿奥灰水位已降至 该矿对后组煤层开采已实行疏水降压方法，先疏后采，所以后组煤虽有突水危险，但只要严格执行 “预测预报、 有疑必探、先探后掘、先 治 后采 ” 的原则，不会威胁矿井安全。 按照防治水工作难易程度划分，水文地质条件为中等。 2013年我矿委托山东信力安全技术有限公司对水文地质类型进行了鉴定分析， 崖头矿除矿井突水量及矿井涌水量为简单类型外，其余 5 项，都为中等类型。根据煤矿防治水规定第 11条 表 2第 4 款，按分类依据就高不就低的原则确定矿井水文地质类型规定，崖头煤矿水文地质类型的规定崖头煤矿水文地质条件定为中等类型。 10、涌水量预测 我矿实测十采上、下山采区涌水量 22m3/h，预测十采 15 煤层上山采区正常涌水量为 3m3/h，最大 20m3/h。 11、临近老空积水、小煤窑开采情况及钻孔封孔情况 十采 13、 15 煤层上山采区上部为 11 煤层采空区，采空区内低洼处局部有少量积水，但因 15煤层上距 11煤层 54m，又加上中间有隔水层阻隔，所以 11 煤层老空积水对 15 煤层的开采无威胁。 根据导水裂隙带最大高 度计算公式： 100M/ 100 2+ + 式中： m； - 14 - 2。 但是， 15 煤层上距 13煤层 10m， 15 煤层开采时，上部 13煤层老空积水对其构成威胁， 15 煤层开采时，必须对上部 13 煤层老空积水进行探放。 该采区周围无小煤窑开采情况。 十采 13、 15 煤层上山采区范围内控制钻孔 2 个，其中 154号孔，坐标：x： y： 面标高 孔深度 孔层位为 16 煤层底板，钻孔的封孔质量良好。 孔，坐标： x：20559307， y： 3982080，地面标高 孔深度 孔层位为 13煤层底板，钻孔的封孔质量良好。 12、今后水文地质工作重点 十采区 15 煤层开采前对徐、草、奥灰承压水进行打钻孔疏水降压，徐、草、奥灰水位降至安全值，再进行开采。 对十采区随着采区巷道的掘进，要对 断层实施超前钻探，进一步摸清每一条断层的产状和导 水情况。 在巷道掘进中要严格坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采” 的探放水原则，采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。防止突水事故的发生 ,保证安全生产。 施工中要勤观察、多分析，对出现的滴水、淋水观测要做好记录，掌握第一手资料。 四、保安煤柱留设 采区边界煤柱： 该采区西部边界为九采区边界，留设 20m 的边界保护煤柱。北部为矿井边界线， 层，留设 40m 的断层保护及防水煤柱。采区南部为十采大巷，留设 45m 保护煤柱。采区东部为采区两条上山，两侧各留设 26m 的上山保护煤柱。 - 15 - 第三节 煤层赋存条件 及开采技术条件 1、煤系地层情况 该采区主要含煤地层太原组。太原组含煤 12层（ 5 16层），可采 4层（ 11、 13、 15、 16煤层），煤层总厚 中 13、 15煤层总厚 层赋存稳定，结构简单，局部较复杂。 煤层产状：倾向 165，倾角 8 14，平均 12，无大的变化。 2、煤层特征 15煤层属结构简单的不稳定煤层，平均厚度 有一层泥岩夹矸，厚度 状倾向 1650，倾角 8 14，平均 12，硬度 4。 3、煤层顶底板厚度、岩性、强度及顶底板 分类情况，煤岩冲击倾向等 15煤层直接顶板以泥灰岩为主，厚度为 1m，致密坚硬，有时变为泥质砂岩。底板为泥岩、粉砂岩，厚度 1 2m。 根据我矿多年开采情况看， 15煤层无冲击倾向。 4、各煤层层间距及其变化规律 15煤层上与 13煤层平均间距 10m，下与 16煤层间距 距徐灰平均在 在该采区内各煤层层间距无大的变化。 附图 3：采区煤岩层综合柱状图 - 16 - - 17 - 5、煤质、瓦斯等级、自然发火倾向及自然发火期、煤层爆炸指数等 (1)煤质 物理性质： 15煤层的颜色多为黑色、深黑色，条痕为褐黑色。弱玻璃至玻璃光泽。参差状、阶梯状和贝壳状断口。 煤岩特征；煤层多为线理状、细条带状结构，层状构造特征明显。以镜煤、亮煤为主，暗煤、丝炭次之。为半暗、半亮至光亮型煤层。 主要煤质指标 ; 水份 )： 原煤： 15煤层平均 各煤层原煤水份含量较低，水份对煤炭开采利用影响不大。 浮煤： 15煤层平均 灰份 原煤： 15煤层钻孔煤芯煤样平均 为中灰份煤层。 浮煤： 15煤层平均 经 后，均可成为低灰份煤。 浮煤挥发份 15煤层平均 为高挥发份煤层。 硫 St,d(%)： 15煤层钻孔煤芯煤样平均 为高硫份煤层。 磷 )： 钻孔煤芯煤样 15煤层平均 为特低磷。 粘结指数 ( 15煤层平均 浮煤胶质层厚度 15煤层平均 原煤低位发热量 (g)： 15煤层平均 g，为高热值煤。 视密度： - 18 - 表 2 可采煤层特征表 煤层 煤种 灰 分 含硫量 St,d% 发热量（ 倾角（） 厚度（ m） 层间距（ m） 容重 t/层结构 稳定分类 直接顶 直接底 15 原煤 肥煤 1 距 13煤层 10m 下距 16煤层 简单 不稳定 泥灰岩 粉砂岩 精煤 1 斯等级、自然发火倾向及自然发火期、煤层爆炸指数 (2)瓦斯 历年瓦斯等级鉴定均为低瓦斯、低二氧化碳矿井。 表 3 矿井瓦斯涌出量实测结果表 年度 对量 m3/t 绝对量 m3/级 相对量 m3/t 绝对量 m3/级 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 (3)煤尘爆炸性 (爆炸指数 ) 地质勘查钻孔煤质分析结果与邻近其他矿井资料相一致， 2012 年 7 月委托中煤科工集团重庆研究院检测中心鉴定， 15 均为高挥发分煤层，煤尘具有爆炸危险性，应切实做好防尘工作。 (4)自燃发火倾向性 2012年 7 月年经中煤科工集团重庆研究院鉴定， 15煤层为类自燃发 - 19 - 火煤层。矿井无煤层自燃发火史，为预防井下煤层自燃发火，采煤工作面全部采用 后退式开采，并采用 管监测系统对井下自燃发火进行预测、预报。每个工作面结束后，都及时打好密闭墙隔绝空气，以防采空区遗留浮煤自燃发火。 6、不能确定安全开采的，应进行安全开采评价 该采区 15 煤层已达到安全开采条件，无需进行安全开采评价。 第四节 储量计算 采区储量： 该采区 15 煤层 东西走向长平均 500m，南北斜长平均 470m， 煤层厚度平均 重为 1、地质储量： =吨） 式中： Q 地地质储量，万吨 ； S采区含煤面积， M煤层平均厚度， m； d容重， t/ 12煤层倾角。 2、呆滞煤量： =吨） 3、可采储量： Q 采（ 80% 56% 吨） 由此可知： 15 煤层地质储量为 吨，呆滞煤量为 吨，吨。 - 20 - 表 4 储量计算表 煤层编号 块号 基础储量（万吨） 采区回采率（ %） 可采储量（万吨） 备注 15 1 0， 56 合计 第五节 存在的问题与处理意见 本采区通过钻孔资料及上部煤层开采过程中巷道实际揭露情况看，区内断层基本明确，在巷道掘进时要注意大断层的次生断层。水文地质方面要注意底板承压水的威胁，及时探放和疏放，并留足防水煤柱。在工作面布置时，要根据断层实际揭露情况，确定工作面实际布置位置，最大程度地利用资源。 - 21 - 第二章 采 区巷道布置 第一节 巷道布置方案分析 1、采区巷道、大巷及总回风巷布置 本采区继续沿用 平下组煤运输大巷运输、进风， 区巷道利用 13 煤层的轨道、运输上山进风、运输，新掘一条专用回风上山进行回风。 2、采区上山数目及位置 十采区 15 煤层采区走向长度 500m，倾斜长度 470m，平均倾角 12度，采用单翼布置方式，开采下组煤的第 15煤层。本采区共布置三条采区上山，采区轨道、运输上山布置在 13 煤层中，即在采区中部先推石门，见 13 煤层后沿煤层倾角（ 12）布置轨道上山和运 输上山，这两条上山已完成，现正在使用。两煤层采用联合布置方式，用石门联系 15煤层，因此单独布置 15煤层专用回风上山。 15 煤层回风上山由 13 煤层运输下山中开口，先推石门，见 15 煤层后，沿煤层布置回风上山与 回风巷贯通，总长度为 470米。 根据近几年我矿巷道掘进的实践和技术经验，利用技术较好的锚网（喷）技术进行支护。十采区 15 煤层回风上山巷道全岩掘进时为半圆拱形，采用光爆锚网喷支护， 巷道净宽 高 断面为 11.4 煤掘进时为矩形断面， 锚网支护， 巷道净宽 高 回采巷道沿煤掘进，采用锚网支护，净断面为 原则上岩石巷道采用锚网喷支护为主，煤巷以锚网索支护为主，以提高巷道掘进速度，减少巷道维护费用。 3、采区上、中、下部车场布置形式 (1)采区上部车场 本采区 15 煤层利用 13层轨道上山的平车场， 15煤层上山无上车场。 - 22 - (2)采区中部车场 采区中部车场采用单侧甩车场。见图示： 十采13层规道上山十采13层运输上山2101501回风 巷中部车场示意图(3)采区下部车场 本采区下部车场采用单侧甩车场。见图示： - 23 - (4)采区煤仓 15 煤层共用十采区 11 煤层煤仓，不另行布置采区煤仓。十采区煤仓位于 11 煤层上山采区两条上山对应的 300 水平运输大巷中，煤仓容量200t。 （ 5）采区绞车房 采区绞车房为采区 13 煤层轨道上山的绞车房，选用 绞车，15煤层不再单独布置绞车房。 （ 6）采区变电所 采区变电所继续使用十采区 13煤层上山采区变电所，不再单独布置采区变电所。 4、采区区段划分 本采区位于十采区的西部，为单翼采区，倾向长度为 470 米，考虑到平大巷及断层保护煤柱，沿倾向布置 3 个区段，即布置 3 个采煤工作面。 - 24 - 5、采煤工作面布置 (1)开采顺序 在采区内，煤层开采顺序为下行式，即依次开采 15 煤层的 2101501、2101503、 2101505工作面等。采煤工作面采用走向长壁后退式采煤法开采。 (2)采煤工作面： 西翼向下依次为 2101501、 2101503、 2101505 工作面。 (3)掘进工作面： 十采区石门、采区下部车场、 13层运输上山、 13 层轨道上山、联络石门、采区绞车房、采区中部车场等已经施工完毕并正在使用中， 15 层上山采区依次施工 15 煤层专用回风上山、 2101501 溜子道、 2101501 回风巷、2101501切眼； 2101503溜子道、 2101503 回风巷、 2101503 切眼； 2101505溜子 道、 2101505 回风巷、 2101505切眼。 在采、掘工作面时间安排上，重点考虑在按下行式开采方式的前提下与 13煤层下山煤层两翼尽量交替开采，达到保证工作面正常接续的目的。 每个回采工作面进、回风巷道的布置方式为下部溜子道为进风巷道，上部回风巷为回风巷道，端头沿倾向布置切眼。溜子道开口位置在 13 煤层的运输上下山中，回风巷开口位置在 15 煤层专用回风上山中。采区内回采巷道净高为 宽为 断面为 、半煤岩、岩巷均采用锚网索支护方式。 采区 15 煤层回风上山在 13 煤层中的运输下山中开 口，推石门见 15 煤层后沿 15 煤层以 12 度 (煤层倾角 )掘进上山，到第一个区段的回风巷以上时以一个坡度与 回风巷贯通，形成采区通风系统。 - 25 - 第二节 采区巷道布置方案比较确定 一、方案确定 本采区走向长度 500 米，倾向长度 470米，根据煤层赋存及地质特征，宜采用单翼布置方式。由于本采区采用联合置方式， 13煤层的上、下山已于 2012 年施工完毕，本采区只对 15煤层回风上山布置提出以下两个方案： 方案一：在采区中部断层西翼 11 煤层运输上山与 13 煤层运输上山中部沿 15 煤层布置一条回风上山的方案。（见方案 1 巷 道布置图） 方案二：在采区中部断层西翼 13 煤层轨道上山和 13 煤层运输上山之间岩柱中布置一条回风上山的方案。（见方案 2巷道布置图） 方案比较如下： 方案一： 优点： 1、岩石工程量相对减少。 2、部分巷道布置煤层内，掘进速度快，提高资源利用率；工程量小，工期短。 缺点： 1、巷道布置集中，维护相对困难。 方案二： 优点： 1、巷道后期比较容易维护，下山采区生产时容易维护。 缺点： 1、岩石工程量相对较多。 2、巷道工程量较大，工期长。 (一 )技术比较 1、安全可靠性 方案一采用单翼布置，回风上山布置在煤层中，利用 13煤层轨道、运输上下山，巷道布置简单，运输设备少，通风系统简单，岩石工程量小。但由于回风上山布置在煤层中，后期煤巷维护工程量大，给安全管理带来不利。 - 26 - 方案二采用单翼布置，回风上山布置在岩石中，后期巷道维护工程量小，通风系统简单。岩石工程量大，工期长。 2、巷道工程量 方案二与方案一比较，巷道工程量大体相同，只是方案二比方案一的岩石工程量多 390m。 表 6 选定方案的准备工程量表 序号 巷道名称 断面（ 工程量（ m） 备注 岩巷 煤及半煤巷 小计 1 十采 15 煤层回风上山 0 390 3、采区各生产系统优缺点 方案一运输系统简单，设备少，供电、压风、通风系统较为简单。 方案二各生产系统与方案一基本相同。 4、采区准备时间及投产日期预计 采区准备时间及投产日期预计见表 7。 表 7 采区施工进度及投产时间估算表 施工单位 工程名称 岩性 支护 方式 工程量（ m） 施工时间 （年月年月） 时间安排 备注 月 年 年 十采 15煤层采区回风上山 岩 锚网喷 80 1 十采 15煤层采区回风上山 半煤 锚网索 390 4 2101501车场、溜子道 半煤岩 锚网索 560 4 2101501切眼 半煤岩 锚网 120 1 2101501回风巷 半煤岩 锚网索 520 4 2101503车场、溜子道 半煤岩 锚网索 560 4 2101503切眼 半煤岩 锚网 120 1 2101503回风巷 半煤岩 锚网索 520 4 2101505车场、溜子道 半煤岩 锚网索 560 4 2101505切眼 半煤岩 锚网 140 1 - 27 - 2101505回风巷 半煤岩 锚网索 520 4 合计 4090 5、万吨掘进率 方案一： 4090 314（ m/万 t） 方案二： 4090 314（ m/万 t） （二）经济比较 1、设备费用 方案一与方案二均采用十采区 13 煤层的采区设备，运输系统、提升设备、排水设施及部分电缆相同，设备费用相同。 2、主要开拓和准备巷道费用 方案二较方案一准备巷道中岩石巷道多 390 米，费用多 39 万元。 3、年生产经营费用 方案较二方案一多增加人员、电费等生产经营费用 20 万元。 （ 三）结论 经过技术、经济比较论证，方案一从时间、巷道工程量、经济、技术上都比较合理，切合实际，因此，采用方案一。 - 28 - 第三章 采煤方法、采区生产能力及服务年限 第一节 采煤方法 一、采煤方法、落煤、顶板管理方式等 1、采煤方法 采煤工作面采用走向长壁后退式采煤方法，采用 20交流电牵引双滚筒采煤机， 20型中双链刮板输送机，单体液压支柱高档普采或炮采工艺，全部垮落法管理顶板。为实现安全开采，在加强采场工程质量管理的同时必须加强顶板管理，坚持支护并重的原 则，尤其要提高支柱的初撑力和增强采场支架的稳定性，支柱支设前必须做出不小于100 毫米的柱窝，采用 仅要确保足够的注液时间，而且还必须进行二次注液，同时要使支柱有 3 5 度的迎山角。支柱之间要相互连锁，增强采场支架的整体稳定性，有效地防止支柱下滑。在初次放顶、初次来压、周期来压及采煤工作面过断层破碎带期间，都要加强支护，打好丛柱、戗棚、戗柱与密集支柱。在作业规程中要制定详细的顶板管理措施。 2、落煤方式 采煤工作面支护一般采用 列单体液压支柱配合铰接顶梁支护顶板，采煤机落煤或爆破落煤， 运输采用 20 型中双链刮板输送机或40T 型刮板运输机进行运输。 3、顶板管理方法 顶板管理方法的主要内容是采场工作空间的支护和采空区的处理。根据崖头煤矿的开采技术装备水平及以往的开采经验，因对采空区的处理没有特殊要求，并根据顶板的岩石性质，一般均采用全部垮落法管理顶板，采场工作空间的支护方法采用 3 4 排支柱控制顶板，即“见四回一”方法，最大控顶距为 小控顶距为 ，放顶步距为 ，排距 29 - 米，柱距 ，炮道 顶方式采用单排密集支柱切顶。 4、采煤工作面顶板 控制设计 (1)顶板控制设计参数 煤层倾角： 8 15，平均 12。直接顶厚度： 1m，老顶厚度 8m，支回方式 :“见四回一” 。 柱梁型号： 单体液压支柱、 金属交接顶梁支护顶板。 切顶方式 :切顶排支柱加戗棚切顶，直接顶容重： 25KN/ (2) 工作面支护设计 根据山东科技大学给我矿设计的崖头煤矿采煤工作面顶板控制设计，采用工作面不同推进阶段顶板来压正常推进计算支护强度取其中最大值。 工作面支护设计计算 直接顶初次垮落阶段 直接顶初 次垮落阶段，支架只承担直接顶的作用力。直接顶厚度取采高 3 倍。 )/( 式中： 合理支护强度， t/ 直接顶初次垮落步距， m； 最大控顶距， m。 老顶初次来压阶段 老顶初次来压时支架不仅要承担直接顶的作用力，还要承担老顶作用力。对于老顶的作用力，只考虑其作用力的四分之一，老顶厚度取采高 5倍。即 - 30 - )/(1(2 式中： 直接顶悬顶力矩系数，考虑悬顶步距 1m； 老顶厚度； m； 老顶初次来压 步距， m； 岩重分配系数，取 5。 老顶周期来压阶段 老顶周期来压时，支架不但要同初次来压时一样承受直接顶的全部作用力，而且要承担老顶作用力的二分之一。即 )/(1(2 t L 式中： L 老顶周期来压步距， m。 选择工作面支护强度 工作面支护强度应大于 支柱实际支撑能力计算 本工作面采用 单体液压支柱支护顶板，其设计额定工作阻力为25t，支柱在严格按照操作要求进行支柱支设的条件下，支柱所能达到的实际支撑能力为： )/( 式中： 支柱实际支撑能力， t/柱； 支柱增阻系数，取 支柱承载不均匀系数，取 支柱工作系数，取 采高系数，取 倾角系数，倾角在 8度 25度之间，取 R 额定支撑能力， 25t。 - 31 - 工作面合理的支护密度计算： 合理支护密度由下式确定： 式中： n 支护密度，棵 / 分别将不同阶段的合理支护强度代入上式可计算得： 初次垮落阶段支护密度为： / 初次来压阶段支护密度为： / 周期来压阶段支护密度为： / 对比以上所得计算结果，取最大值 /在排距 1距为： )(1 式中： a 柱距， m； b 排距， m。 则在排距 距为 ，基本支护密度为 根据合理的支护密度，确定排距为 1.0 m、柱距为 选择合理的控顶距 工作面最大控顶距： 作面最小控顶距： 经计算本工作面支护密度为 /足支护要求。 工作面上、下端头各采用六架双楔调角定位梁和两组丛柱加强支护，丛柱梁规格为 1200 150 150(超前支护采用 单体液压支柱配金属铰接顶梁支护，工作面支护密度为 /足支护要求。由于底板较硬，不穿鞋。 - 32 - 工作面基本支护规格表 : 单位： m 名称 支护 形式 支柱（ m） 控顶距（ m） 支护参数 顶板管理方式 放顶步距（ m） 排距 柱距 最大 最小 密度 强度 支回 切顶 规格 柱梁 265 见四回一 切顶排支柱加戗棚切顶 作面端头支护规格表 : 单位： m 名称 支护 形式 支柱（ m） 控顶距（ m） 支护参数 顶板管理方式 放顶步距（ m） 排距 柱距 最大 最小 密度 强度 支回 切顶 规格 柱梁 265 见四回一 切顶排支柱加戗棚切顶 、掘进工作面顶板控制设计 15煤层专用回风上山采用锚网喷支护作为永久支护，支护材料为右旋螺纹等强锚杆、机编铁丝网、钢筋锚带、铁托盘。锚杆排株距均拟定为 800 按悬吊理论计算锚杆参数： (1)锚杆长度计算： L = 中： L 锚杆长度， m； H 冒落拱高度， m； K 安全系数，一般取 K=2； 锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取 锚杆在巷道中的外露长度，一般取 其中： H =3/（ 2 5） =0.3(m) 式中： B 巷道开掘宽度，取 33 - f 岩石坚固性系数，砂岩取 5； 则 L=2 .2(m) (2)锚杆株距、排距计算：通常株排距相等。取 a： a = 式中： m； 杆设计锚固力， 60； 落拱高度，取 悬吊砂岩的重力密度，取 全系数，一般取 K=2； a= 0 =m) (3)锚杆支护强度验算 需要锚杆强度为： Q=2 N 实际选用 杆，屈服强度 33567 因为： 67 N 所以：锚杆支护强度满足要求。 通过以上计算， 15煤专用回风巷，掘进时顶板选用 16 2200帮选用 16 1800右旋螺纹等强锚杆可满足支护要求，锚杆株排距为800围岩稳定性较差时，缩小锚杆株排距为 600挂双网加强巷道支护强度。 二、开采程序及采面接续 1、开采程序 由于十采区 15 煤层采区布置采用单翼开采布置方式，因此回采工作面布置在采区上山的 西侧，分区段采用下行式开采方式。回采工作面走向长度一般在 400 500 米，倾向长度一般在 100 150 米之间。工作面上部为回风巷道，下部为进风、运输巷道，切眼布置在采区边界处。 - 34 - 本采区是作为我矿采煤一区主采之用，年产量定为 20 万 t，采煤一区十采区 13 煤层上山采区开采结束后，即开采本采区。 13煤轨道、运输上下山