矿井开采设计说明书

山西某矿开拓开采初步设计说 明 书第一章 井田自然概况1.1 井田自然概况1.1.1 交通位置本矿井位于大同煤田南东部，其地理坐标为：东经11244411124752，北纬394557394818。1.1.2 地形地貌本井田位于大同煤田南东部，井田内为中山丘陵黄土掩盖之地貌景观，植被少，树枝状“V”字形沟谷发育，地势总体趋势为南高北低，地表最高点位于井田南部矿界附近1.1.3 河流 井田内无大的河流，平时无水流，只有雨季才有少量流水。1.1.4 气象本区属于中温带，大陆性季风气候。冬季严寒，夏季炎热，气候干燥，风沙严重。2.1.3.1 煤层本井田主要含煤地层为石炭系上统太原组 22号煤层煤层厚度2.177.73m，平均5.34m，含夹矸17层，一般为3-5层，结构复杂，属全区可采的稳定煤层，顶板岩性为砂质泥岩、粗粒砂岩，底板多为泥岩、砂质泥岩。第2章 开采条件2.1其它开采技术条件2.1.1 煤层顶底板情况1. 煤层顶、底板岩性特征22号煤层：局部有薄层泥岩伪顶，厚度0.432.91m，老顶为中、粗粒砂岩，局部含砾，厚度4.3324.07m，底板为泥岩或砂质泥岩，厚度1.554.22m。22号煤层顶板多为中粗粒砂岩，局部含砾，为中厚层状、块状结构，抗压强度为中硬-坚硬岩石，以中等稳定顶板为主，22号煤层底板以泥岩为主，为软弱岩石，具有轻微膨胀性，遇水易发生软化，可能会产生底鼓工程地质问题。4. 井田工程地质条件复杂程度评价井田地貌属低山丘陵，地表大部分为黄土覆盖，冲沟发育，水土流失较为严重，井田内未发现大型滑坡、崩塌、泥石流等自然地质灾害。本区地质构造简单，区内地层为陆相、海相、海陆交互相，碎屑岩建造，地层岩性单一，岩体结构以层状、块状结构为主，砂岩强度较高，稳定性好，砂岩裂隙富水性弱，对煤矿开采影响甚微，虽然煤层直接顶强度低，稳定性较差，但只要采取相应的支护措施，对煤层开采没有大的影响，本区奥灰水位局部高于最低可采煤层，存在煤层底板突水，底鼓的可能性。2.1.2 瓦斯该煤矿为基建矿井，未进行过瓦斯等级鉴定，CO2最大值是22号煤为11.83%，22号煤层瓦斯分带为氮气带，本区处于瓦斯风化带之内。相邻煤矿2008年开采22号煤层，矿井瓦斯绝对涌出量1.11m3/min，相对涌出量0.40m3/t，属低瓦斯矿井，二氧化碳绝对涌出量1.25m3/min，相对涌出量0.45m3/t。煤层瓦斯测试成果表表2.1-26煤层瓦斯成分%瓦斯含量ml/g可燃质CH4CO2N2CH4CO2N2220-4.041.230-11.833.2587.64-99.8795.430-0.050.020-0.620.183.202.1.3 煤尘爆炸性定性分析为有煤尘爆炸危险性。在今后的生产过程中要加强洒水除尘和通风管理工作，以防止煤尘爆炸事故的发生。2.1.4 煤的自燃性22号煤层自燃倾向等级为2类，属于容易自燃煤层。一般自燃发火期为612个月；井下自燃发火期为69个月。地温正常区，地压正常区。2.2.2 井田主要隔水层井田内良好的隔水层条件是岩厚及岩性；泥岩、粘土岩及铝土岩，此类岩性结构致密，有吸水性，遇水变软，具澎涨性，隔水性能好。但也须有一定的厚度，厚度大隔水性能好。2.3.3 地下水的补给、径流、排泄条件大气降水是本区地下水的主要补给来源，浅部基岩风化壳距地表近，大气降水补给条件好。风化壳以下含水层埋藏逐渐加深，裂隙发育渐弱，含水层之间由于有泥质岩类相隔，大气降水垂向上的补给极其有限。煤系地层地下水以区外径流侧向补给为主，补给条件差。2.2.5 矿井涌水量该煤矿为基建矿井，主、副井筒已贯通。该矿井涌水量为25m3/d，只是在雨季时受大气降水的影响涌水量略有增加。4第3章 井田开拓3.1 井田境界及资源/储量3.1.1 井田境界修改井田呈不规则多边形，南北长约4.5km，东西宽约4.0km，面积14.446km2矿井保有资源/储量中探明的资源量331和控制的资源量332，经分类得出的经济的基础储量111b和122b、边际经济的基础储量2M11和2M22，连同推断的资源量333的大部分，归类为矿井工业资源/储量。矿井工业资源/储量按下式计算：矿井工业资源/储量111b122b2M112M22333k式中k为推断的资源量333的可信度系数，根据本井田地质构造及各可采煤层赋存情况，设计取0.8。全矿井工业资源/储量为194.75Mt，其中：QM为118.34Mt，CY为76.41Mt。长焰、气煤3.1.2.4 矿井设计储量矿井设计储量是矿井工业资源/储量减去断层、陷落柱、井田境界、村庄等永久保护煤柱煤量及因法律、社会、环境保护等因素影响不得开采煤柱后的资源/储量。经计算，本矿井井田境界煤柱量为4.39Mt，村庄煤柱量为6.79Mt，合计永久煤柱损失量为11.18Mt。故矿井设计资源/储量为183.57Mt。详见矿井设计储量汇总表3.1-5。矿井设计储量汇总表表3.1-5 单位：Mt煤层号煤类工业资源/储量永久损失煤柱设计储量井田境界村庄小计22QM53.61.582.338.7344.87CY33.950.191.134.7629.19小计87.551.773.4613.4974.063.1.2.5 矿井设计可采储量矿井设计可采储量（矿井设计储量工业场地和大巷等保护煤柱损失）采区回采率，22号煤层平均厚度属厚煤层，采区回采率取75%。矿井设计可采储量见表3.1-6，按盘区划分矿井设计可采储量见表3.1-7。矿井设计可采储量汇总表表3.1-6 单位：Mt煤层煤类设计储量开采煤柱损失开采损失设计可采储量工业场地大 巷小 计22QM44.873.780.864.6410.0630.17CY29.191.821.826.8420.53小计74.063.782.686.4616.950.70按盘区划分矿井设计可采储量表表3.1-7 单位：Mt煤层煤类设计可采储量盘 区 名 称占总可采储量比例一盘区二盘区三盘区22QM30.176.6110.3613.241.8%CY20.535.9913.930.61小计50.7012.6024.2913.813.1.3 安全煤柱1井田境界一侧煤柱宽度取20m；盘区边界煤柱两侧各设留10m。工业场地留设煤柱。地面建筑(构)物压煤采用垂直剖面法与煤层底板的交点的连线圈定。工业场地保护等级按级，留设15m围护带；村庄保护等级按级，留设10m围护带。4 参照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（2000版）第83条关于斜井或巷道煤柱留设计算公式估算，22号煤层盘区巷道煤柱宽按4050m设计（采深小于300m取40m，大于300m取50m）。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 矿井工作制度矿井设计年工作日为330d，“四六”制，每天4班作业，其中：3班生产，1班准备。每天净提升时间为16h。3.2.2 矿井设计生产能力根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导办公室以晋煤重组办发20099号关于大同市市直和该县、大同县煤矿企业兼并重组整合方案的批复文件，批复生产能力为1.20Mt/a。另外从本井田的煤层赋存、构造以及开采条件经分析比较论证，分述如下：2较简单的煤层地质条件为建设大型高产高效矿井提供技术条件井田地质构造总体尚属简单类型，水文地质条件中等类型。矿井属低瓦斯矿井，只要加强通风安全管理，对矿井生产影响不大。属易自燃煤层，煤尘具有爆炸危险性，只要采取的防范措施得当，就可以避免发生安全事故，实现高产高效。3优良的设备性能为建设高产高效矿井提供了保证根据井田煤层特点，主要可采煤层均适用于采用综合机械化回采，井下煤炭宜采用胶带运输机连续运输，辅助运输宜采用蓄电池机车和连续牵引车运输。综合分析国内外设备配套能力及可靠性、管理水平以及矿井自身条件，结合邻近矿井现有生产实际情况，开采近水平缓倾斜的中厚厚煤层可实现一井一面达到1.20Mt/a生产能力。4便利的交通条件为矿井建设及煤炭外运创造了优越条件井田东南距北同蒲铁路40km，并有小峪及峙峰山运煤专用线于宋家庄站与北同蒲铁路相接，宋家庄站至大同52km，与大秦铁路相连；南至朔州到太原长303km。另外北东有同煤集团王村矿至大同的运煤专线。井田北东有左（云）吴（家窑）公路，往南东与大运高速公路相接，井田南东有岱（岳）马（营）公路与大运相连，另外井田内和周边均有简易公路与以上两条公司相连，交通较方便。根据以上分析，本井田煤炭资源较丰富，地质构造总体尚属简单类型，交通条件优越，矿井采用综合机械化回采可实现一井一面1.20Mt/a矿井生产能力。3.2.3 矿井服务年限根据设计可采储量及确定的矿井生产能力计算矿井服务年限。TZ/(AK)式中：T设计计算服务年限，a；Z可采储量，Mt；A设计能力，1.20Mt/a；K储量备用系数，设计取K=1.4。T121.26/(1.201.4)72.2a22号煤层的储量，重新计算矿井服务年限经计算，矿井服务年限为72.2a。3.3 井田开拓3.3.2 井田开拓主要技术原则1. 井下开拓布置合理，系统简单，投资少，建设工期短。2. 既要考虑公路运煤，又要具有铁路装车外运条件。3. 场地平缓，土方工程量少。4. 交通运输便利，供电、供水等条件好。5. 工业场地尽量少占良田，少压煤。6. 工程地质条件比较好。7. 尽量靠近煤层储量中心，煤炭两翼均衡8. 移交采区位于井底附近，煤层赋存条件好，储量可靠，有利于稳产、高产，投产快9. 充分利用原该煤矿工业场地及2个井筒，以减少井巷工程量和投资。3.3.3 井口及工业场地位置选择从整个井田来看，F167断层以北区域大部分为基本农田、林地以及坟地，工业场地选择在北部区域，井筒还将穿过F167断层；井田南部地势较高，煤炭运输不便。因此结合井田构造、外部交通条件以及老窑分布情况，本次设计提出了两个场地方案。方案一：场地位于井田中部，羊圈子南部清泉寺沟，场地标高+1410+1450m，场地相对比较狭窄，工程地质条件较好，且有公路通过。方案二：场地位于井田东部边界原该场地，场地标高+1430+1460m。工业场地位置选择详见图3.3-1。从上述两个场地来看，方案一的场地面积较大，可以布置主副井场地，方案二的场地较小，同时受到采空区的影响，因此可以考虑布置副井工业场地。结合上述两个场地位置。综合开拓方案进行比较。3.3.4 井田开拓方式本井田在冲沟处的煤层埋深较浅，各可采煤层埋深在90200m左右，比较适宜斜井开拓，特别是主斜井跟主立井比较来说，主斜井具有系统简单，煤炭转载环节少，运输连续，管理简单，增产潜力大等优点，因此本次设计选择斜井开拓方式。根据所选定的工业场地位置以及地形地貌，结合外部建设条件及资源条件，设计针对两个场地做出以下两个开拓方案。方案一：主、副斜井集中布置的开拓方案该方案的主、副斜井场地均位于井田中部的清泉寺沟（即工业场地方案一），主斜井布置在工业场地南侧，由西向东布置，井口标高+1435.0m，倾角23.5，斜长519m，井底标高+12550.0m，为减少中间环节，主斜井与胶带运输大巷直接连接，给煤漏斗给煤，撒煤少；井筒内装备1.0m宽胶带担负全矿煤炭提升任务，另一侧检修轨道，担负井筒内的胶带输送机检修运输。副斜井位于主斜井的北侧，由西向东南布置，井口标高+1425.0m，井底车场标高+1240.0m，倾角23，斜长473m，装备一台JK-3.0/20E单滚筒单绳缠绕式提升机，单钩提升，担负全矿井的设备和材料的提升任务，布置架空乘人器担负人员运输，人物分时运行。本井田可采煤层有5层，上煤组的17和18号煤层间距较近，下煤组的22-1、22和25-1煤层间距较近，但由于上煤组的17和18号煤层可采储量小，服务年限短，因此全井田划分一个水平开采，水平标高为+1240m。井下通过一组南北向的大巷开拓全井田，主要大巷共为三条（1主运、1辅运、1回风），以F89和F167断层为界将全井田在平面上划分三个盘区，工作面垂直大巷布置。矿井采用对角式通风，工作面采用“U”型通风方式。方案二：主、副斜井分列布置的开拓方案将主、副斜井场地分列布置，主斜井场地同方案一，这里不在叙述。副斜井场地布置在原该场地内（工业场地方案二），由于原有的该井筒断面较小，不能满足1.20Mt/a的要求，因此在原该场地内新建副斜井，副斜井由北向南布置，井筒标高1450.0m，井底车场标高+1360.0m，倾角21，斜长251m，装备一台JK-3/20E型单滚筒提升绞车，单钩提升，担负全矿井的设备、材料、矸石的提升及人员运输的任务。设一个水平开拓，水平标高+1360m，沿22号煤层布置大巷；设辅助水平沿18号煤层布置大巷开拓17及18号煤层。盘区划分和通风方式同方案一。井田开拓方式详见图3.3-4。从上述二个开拓方案来看，主要区别就在副井的开拓方式。开拓方案技术经济比较详见表3.3-12。通过表3.3-1和表3.3-2可以看出，方案一集中布置方案具有投资少，占地少，辅助运输费用少，回采煤量多，管理方便，外运公路短等优点，因此设计推荐方案一，即主、副井集中布置方案。另外针对回风井，本次设计也提出了两个方案：方案一：回风斜井利用原有该煤矿的副井，该井筒位于原该工业场地内，井口标高+1450.0m，斜长208m，担负全矿井的回风任务。方案二：回风井布置在主斜井井底大巷位置，新建一个回风立井，井口标高1475.0m，井底标高+1240.0m，井筒直径5.0m，净断面19.6m2，垂深235m，装备梯子间，担负全矿井的回风任务。方案一的优点是利用原有的该的场地，减少征地，加快建井速度，缩短施工工期；缺点是井巷工程量大，井筒通风量较小。方案二的优点是井巷工程量少，通风量大，位于井底车场附近，便于跟井筒贯通；缺点是新增购地，需修建公路。通过上述比较，可以看出，方案一可以利用原有该的井筒和工业场地，缩短施工工期约3个月，同时不用新增占地，因此设计推荐方案一，即利用原有副斜井作为回风斜井方案。综上所述，本矿井的开拓方式为斜井开拓，新建主、副斜井位于清泉寺沟场地，利用原有的该副井作为本矿井的回风斜井。3.3.5 井筒数目和位置根据确定的矿井开拓方式，考虑矿井提升、通风的需要，本矿井共布置主斜井、副斜井、回风斜井3个井筒开拓全井田。主、副斜井位于主工业场地内，回风斜井系利用原有的该煤矿的副井，位于原该煤矿原工业场地。3.3.7 盘区划分及开采顺序采区接替根据实际自己写3.3.8 开拓巷道布置为了有利运输、排水和少做岩巷，多做煤巷的原则，确定主要大巷均布置在煤层中。本井田为一长宽相近的多边形，煤层走向东西向，倾向北，煤层倾角平均7左右，但在井田东部边界倾角达到15以上，同时井下断层主要以东西向为主，因此本井田大巷适宜沿倾向布置，即南北向布置大巷。+1240m水平井底车场向南沿22号煤层布置南翼带式输运机大巷、辅助大巷和回风大巷，在二盘区，22号煤层胶带顺槽通过溜煤眼转载至南翼带式输运机大巷，通过联络斜巷与南翼辅运大巷相连；参照盘区自己写采区巷道布置30页左右在二、三盘区最低点布置盘区水泵房和水仓。南翼开拓大巷断面主要考虑通风和设备运输，辅运运输大巷净宽4.0m，净高3.5m，矩形断面，净断面14.00m2，掘进断面15.14m2，采用锚网喷支护，并用锚索加强；胶带输送机运输大巷净宽3.5m，净高3.0m，矩形断面，净断面10.50m2，掘进断面11.84m2，采用锚网喷支护，并用锚索加强；回风大巷净宽4.5m，净高3.5m，矩形断面，净断面15.57m2，掘进断面16.92m2，采用锚网喷支护，并用锚索加强。3.4.1 井筒用途、布置及装备本矿井的主、副斜井集中布置于矿井工业场地，回风斜井单独布置于风井场地（原该煤矿场地），全矿井投产时共布置3个井筒，即主斜井、副斜井和回风斜井，通过三个井筒来实现全矿井的运输及通风等功能。1主斜井为新建井筒，井筒净宽5.0m，净断面16.82m2，倾角23.5，斜长及平巷长519m，用于煤炭提升、进风和安全出口。井筒中装备带宽为1.0m、运量为700t/h的胶带输送机担负全矿井的煤炭提升；设置有台阶和扶手；铺设检修轨道用于胶带装载设备检修。井筒内敷设1趟消防洒水管以及通讯电缆等。主斜井井筒断面布置见图3.4-1。2副斜井为新建井筒，井筒净宽4.6m，净断面15.67m2，倾角23，斜长473m，用于矿井的材料、设备的提升以及人员的运输，以及进风和安全出口。井筒中装备30kg/m、900mm轨距的单轨轨道和架空乘人器；敷设三趟排水管路（两趟为正常排水管路、一趟为应急排水管路）、下井电缆等，设置有台阶和扶手。副斜井井筒断面布置见图3.4-2。3回风斜井由原该煤矿副井(净断面6.03m2)刷大改造而成，井筒净宽5.0m，净断面19.82m2，倾角25249264530，斜长208m，用于矿井回风和安全出口。敷设一趟注浆管路，设置有台阶和扶手。井口处设置引风道与主扇相连，设安全通路直至地面，井口设置防爆门。回风斜井井筒断面布置见图3.4-3。井筒特征详见表3.4-1。兼并重组后井田内不利井筒有原该煤矿主斜井、原旧峙沟煤矿主斜井和副斜井、原新峙沟煤矿主斜井和副斜井、原黄家山煤矿主斜井和副斜井，不利用井筒全部关闭。原该煤矿主斜井井口坐标：1954北京坐标系（X=4407181.51，Y=19653837.43，H=1441.35）；1980西安坐标系（X=4407134.93，Y=19653766.09，H=1441.35），斜长355m，方位角214.45，倾角23。建井期间，利用原该煤矿主斜井井筒和设施施工回风斜井刷大、总回风巷和回风大巷等工程，待永久通风系统形成后，对其进行封闭处理。井筒特征表表3.4-1序号井筒特征主斜井副斜井回风斜井1井口坐标(m)23井口标高(m)+1435.0+1425.0+1450.04方位角()299003170034305井筒倾角()233023252492645306落底水平标高(m)+1255.0+1240.0+1354.67井筒斜长(m)5194732088井筒支护形式表土段钢砼钢砼钢砼基岩段锚网喷锚网喷锚网喷支护厚度(mm)表土段400400400基岩段1501501509断面积(m2)断面形状直墙半圆拱直墙半圆拱直墙半圆拱净16.8215.6719.82掘进表土段22.4021.7124.81基岩段18.9317.9921.6310井筒装备胶带输送机检修轨道消防洒水管单轨轨道架空乘人器排水管路注浆管路11备 注新建新建改造3.5 井底车场及硐室3.5.1 井底车场形式及硐室布置根据井筒与大巷的位置关系和轨道系统辅助运输特点，井底车场采用折返式车场。车场巷道及硐室的布置与轨道运输的车辆运行方式、调车方式、货物装运方式等特点相适应。车场巷道及硐室的布置如下：1副斜井井筒到底后直接通过竖曲线连接井底车场，副斜井井底车场标高+1240m，井底车场内布置双轨，布置进出线、调车线，其中：进出线有效长度按1.5列考虑，长度取40m；调车线按1.0列考虑，长度取30m。2人员等候室设在副斜井井筒井底北侧，井下人员经通道进入硐室等候，在副斜井筒内设架空乘人器乘人点，人员直接通过架空乘人器到达地面。3中央变电所和主排水泵房采取联合布置，管子道位于副斜井南侧。中央变电所、主排水泵房均采用锚网喷索支护。4为满足井下调度需要，在井底车场起坡点处设置信号硐室。5机车检修及充电变流室、井下爆破材料发放硐室设置在副斜井井底车场北侧，共用回风巷与回风大巷相连回风。6消防材料库采用加宽形式，布置在材料运输方便的井底车场线路中。7井下爆破材料发放硐室采用壁槽式，贮存炸药量不超过400kg。8根据矿井地质报告，并考虑注浆和洒水量后，设计矿井正常涌水量取50m3/h，所需水仓容量为：Q=508=400m3。考虑到主采煤层上部有老空区，本次设计水仓净断面8.9m2，内、外水仓长度及水仓入口长度总和为250m，水仓有效容积约1500m3，满足规程要求以及回采工作面开采前探放水的要求。水仓清理采用人工清理，矿车运输，副斜井提升至地面，集中处理。9为了加快矿井建设，减少井巷岩石工程量，同时简化设备检修环节，设计将大巷胶带机与主斜井胶带机采取直接搭接，不设煤仓，局部撒煤采用人工清理。10利用距离井底车场附近大巷联络巷，布置井下避灾硐室。+1240m水平井底车场布置见图3.5-1。3.5.2 调车方式井底车场是设有高低道车场。车场内设置双轨，车场内分为进车线与出车线，蓄电池机车可以通过连接进出车线的道岔来循环牵引车场内车辆。副斜井运输的支架、大型设备、运输车辆等重型设备及各种材料下井摘勾，由蓄电池机车直接牵引或顶推到南翼辅助运输大巷和北翼集中辅运下山上部车场。机车牵引的空车利用调车线进行机车调车，顶推车辆到出车线低道处。接下来机头再驶入到进车线内开始重复按需循环作业。3.5.3 井底车场主要巷道和硐室的支护车场巷道及硐室一般采用锚网喷或锚网索喷支护，井底水仓采用锚杆+砼支护。第四章 大巷运输及设备4.1 运输方式的选择4.1.1 煤炭运输方式矿井为年产1.20Mt大型矿井。煤层埋藏较浅、储量丰富、煤层厚度大，为近水平缓倾斜煤层。根据井田开拓方式与煤炭的日运量及运距等条件，矿井的煤炭运输采用胶带运输方式。此运输方式能够满足高产高效的运输要求，同时能够适应产量的变化，也具有运输系统简单、畅通等特点，完全可以实现由工作面到井底通达地面的连续运输，管理较为方便。4.1.2 辅助运输方式矿井的井下辅助运输系统，是按照设计的总体要求，根据整个矿井的开拓部署、煤的运输方式、辅助运输物料的运距、运量等因素综合比较来确定。由于井下的开采、运输、掘进等各个环节全部实现生产综合机械化，将建设成为一个高产高效的矿井，对井下辅助运输效率的要求相应提高，此外，考虑矿井的井田面积范围及开拓方式与巷道布置形式等因素，从而井下辅助运输方式也要适应这些特点。本矿井日常的井下辅助运输主要担负人员运送、支护材料、小型设备等的运输任务。由于生产的集中化，工作面地点的减少，使得这些运送任务基本上是点到点的长距离运输。在此情况下，首先要保证运输系统的畅通，且尽可能的减少转载环节，提高辅助运输的效率，有效地配合安全高效生产。4.1.3 主要运输巷道断面及支护方式1巷道断面形式初期设计带式输送机、辅助运输和回风大巷基本沿22号煤层布置，断面均为矩形巷道，巷道坡度一般小于10。带式输送机运输大巷铺设混凝土底板，厚度100mm，巷道敷设宽1.0m的胶带输送机；辅助运输大巷铺设1条900mm轨距的轨道，道床采用道碴道床，厚度220mm。2支护方式带式输送机、辅助运输和回风大巷均为锚网喷索支护方式，支护厚度100mm。3巷道断面带式输送机运输大巷净宽3.5m，净高3.0m，净断面积10.50m2，设计掘进断面积11.84m2；辅助运输大巷净宽4.0m，净高3.5m，净断面积14.00m2，设计掘进断面积15.14m2；回风大巷净宽4.5m，净高3.5m，净断面积15.75m2，设计掘进断面积16.92m2。带式输送机、辅助运输和回风大巷断面特征详见图4.1-13。17第五章 盘区布置及装备5.1 采煤方法5.1.1 煤层开采技术条件1. 地质构造本井田位于大同煤田东南部，总体构造形态为单斜构造，地层走向近东西，倾向北，地层平均倾角约7左右，在井田南部，伴有一宽缓的背斜构造，轴向近东西。井田内共发现断层10条，最大落差50m，井田西南矿界附近发育一个陷落柱，长轴直径400m左右。井田内断层构造虽然较发育，断距小、断层方向基本一致，有一定的规律可循，因此，构造类型属于简单类。2. 可采煤层本井田主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组地层。井田内可采煤层有17、18、22-1、22、25-1号煤层。其中17号煤层稳定的大部可采煤层，18号煤层为较稳定的大部可采煤层，22-1号煤层较稳定大部可采煤层，22号煤层为稳定的全区可采煤层，25-1号煤层为稳定的大部可采煤层。(1)17号煤层位于山西组下部，上距16号煤层平均9.15m，煤层厚度02.81m，平均1.55m，含夹矸03层，结构简单，在井田中东部ZK5-2孔、ZK1孔及南部1301孔、ZK3-3孔附近为不可采区，属大部可采的稳定煤层，顶板岩性为中、细粒砂岩或粗粒砂岩，底板为砂质泥岩、细粒砂岩。(2)18号煤层为太原组最上一层煤，上距17号煤层10.9834.43m，平均23.81m，煤层厚度05.35m，平均1.69m，含夹矸02层，结构简单，在ZK3-6孔、2101孔、ZK1孔、ZK3-5孔、ZK3-4孔及ZK4-2孔处尖灭，井田的中西部为不可采区，属大部可采的较稳定煤层，顶板岩性多为中、粗粒砂岩或K3砂岩直接覆盖于煤层之上，底板为泥岩、粉砂岩。(3)22-1号煤层位于太原组中部，上距18号煤层24.7565.62m，平均41.90m，煤层厚03.92m，平均1.26m，含夹矸02层，结构简单，在ZK1-1孔、ZK3-6孔及北部井田边界附近尖灭，中间局部小于煤层最低可采厚度，可采区位于井田的中东部及南部，赋存区连续成片，属大部可采的较稳定煤层，顶板多为中粒砂岩或粗粒砂岩，底板为泥岩。(4)22号煤层上距22-1号煤层7.2529.60m，平均21.11m，煤层厚度2.177.73m，平均5.34m，含夹矸17层，一般为35层，结构复杂，属全区可采的稳定煤层，顶板岩性为砂质泥岩、粗粒砂岩，底板多为泥岩、砂质泥岩。(5)25-1号煤层上距22号煤层10.8824.08m，平均15.18m，煤厚为07.49m，平均2.92m，含04层夹矸，结构简单复杂，井田内ZK1孔处尖灭，1402、1408钻孔附近不可采，属大部可采的稳定煤层。顶板多为泥岩，底板为泥岩或砂质泥岩。3. 水文地质条件矿井水文地质类型南部（F89断层以南）为简单类型，北部（F89断层以北）为中等类型。本矿井主要水害为本区18号煤层存在6块采空区积水，22-1号煤层存在5块采空区积水和井田北部奥灰水。4. 瓦斯、煤尘、自燃、地温和矿压本矿井瓦斯含量CH4最大值的煤层是25-1号煤，最大值仅为0.64Ml/g(可燃煤)，可见煤层瓦斯含量低，处于瓦斯风化带内。17、18、22-1、22、25-1煤层煤尘均有爆炸危险性。17、18、22、25-1号煤层自燃倾向等级为类，属于容易自燃煤层，22-1号煤层自燃倾向等级为类，属于自燃煤层。地温变化梯度一般为0.921.97/100m，平均1.63/100m，属地温正常区。据煤矿以往生产情况，本区属地压正常区。5. 开采现状原峙沟山煤矿在本井田F103以北，19653000经线以东，向东向北至井田境界约1.8km2的范围内的18和22-1号煤层进行了大部分开采，17号煤层形成了大面部蹬空区，由于18号煤层与17号煤层平均距离仅为23.81m，17号煤层位于18号煤层开采导水断裂带影响范围内。振兴煤矿对本井田F103和F89之间，19653000经线以东，向东至井田境界约0.4km2的范围内的18号煤层存在越界开采情况。5.1.2 采煤方法国内外多年生产实践证明，单一长壁采煤法为目前效率、回采率、机械化程度最高的采煤方法，为条件适合时的首选。井田煤层为近水平倾斜煤层。设计根据开拓布置，各盘区工作面由盘区边界向大巷方向推进。综合矿井开采条件、采煤工艺发展水平、开拓布置，设计确定采煤方法采用走向长壁后退式采煤法。5.1.3 采煤工艺结合地质报告提供的煤层底板等高线及资源/储量估算图，对各煤层在各盘区分布情况叙述如下：1. 17号煤层在一盘区储量分布大巷西侧，东侧煤层尖灭，煤层开采厚度为0.792.45m之间，共7个钻孔，小于1.3m钻孔2个，其余均大于1.7m；在二盘区储量分布东西两侧，中部煤层尖灭，煤层开采厚度为1.002.63m之间，小于1.3m钻孔1个，其余均大于1.4m；在三盘区大巷东侧储量大部分为蹬空区，煤层开采厚度为1.822.52m之间。2. 18号煤层在一、三盘区储量分布大巷东侧，均已大部分开采，剩余储量多为不规格分布或位于采空区附近可靠性差；在二盘区储量大部分分布，煤层开采厚度为0.964.15m之间，各钻孔煤层厚度差异大，小于1.3m钻孔2个，其余4钻孔均大于2.0m。3. 22-1号煤层在一、三盘区储量分布大巷东侧局部分布，均已大部分开采，剩余储量多为不规格分布；在二盘区储量大部分分布，煤层开采厚度为0.863.92m之间，各钻孔煤层厚度差异大，小于1.3m钻孔3个，其余4钻孔均大于1.7m。4. 22号煤层全井田发育，在一盘区煤层开采厚度为3.707.95m之间，平均5.78m，小于4m钻孔（ZK5-2）1个；在二盘区煤层开采厚度为3.006.31m之间，小于4m钻孔（1301）1个；在三盘区煤层开采厚度为2.176.74m之间，小于4m钻孔（1408）1个。5. 25-1号煤层基本全井田发育，在一盘区煤层开采厚度为0.814.69m之间，小于1.3m钻孔（ZK2-3位于断层附近）1个，其余钻孔均开采厚度大于2.39m，大于4m钻孔（ZK3-4、ZK3-5、ZK2）3个；在二盘区煤层开采厚度为1.727.49m之间，大于3.5m钻孔（ZK1-1井田西南角）1个；在三盘区煤层开采厚度为2.023.60m之间，大于3.5m钻孔（J564）1个。根据各煤层情况，采煤工艺选择如下：1. 17号煤层开采厚度大部范围为中厚煤层，局部为薄煤层，可供选择的采煤工艺有薄及中厚煤层综采和刨煤机综采。由于17号煤层开采厚度变化较大，如开采刨煤机开采，煤炭损失量大，回采率不能满足设计要求。推荐采用对煤层适应性强的薄及中厚煤层综采，支架可采用掩护式或支撑掩护式。2. 18号煤层开采厚度大部范围为中厚煤层，局部为薄煤层，适用薄及中厚煤层综采。3. 22-1号煤层开采厚度基本属于薄中厚煤层，适用薄及中厚煤层综采。4. 22号煤层开采厚度属厚煤层，结合国内矿井生产实践经验，可供选择的采煤工艺有分层综采、放顶煤综采一次采全高和大采高一次采全高。现对不同采煤方法分别叙述如下：(1)分层开采自上世纪70年代在开滦矿务局唐山矿试验成功厚煤层倾斜分层下行垮落金属网假顶综合机械化采煤法以后，分层开采的综合机械化采煤工艺又有了进一步的发展，目前是我国厚及特厚煤层的主要采煤方法之一，在大中型矿井得到普遍采用，积累了较丰富的经验，本矿井22号煤层可分2次进行回采。但是，这种采煤方法采准巷道系统复杂，巷道掘进率高，巷道的掘进与维护费用高；上分层开采时要铺设人工假顶，加大了工人的体力劳动强度，同时增加了工作面采煤作业循环时间和生产成本；对地质构造特别是断层的适应性差；煤层厚度变化时容易丢煤；单产低、效率低、效益低。(2)放顶煤综采一次采全高参照采矿工程设计手册（2003版）关于放顶煤开采中顶煤冒放性评价方法及步骤，通过对22号煤层埋深、煤层厚度与强度、夹矸厚度、强度与层位、煤层裂隙发育程度等诸多地质因素分析如下：.煤层埋深，即煤层的埋藏深度，取240400m。.煤层厚度和煤层强度，全井田煤层平均厚度5.34m；煤层强度无相关资料,暂取单轴抗压强度10MPa。.煤层结构中夹石情况，夹矸一般为35层,夹矸厚度大于0.3m，夹矸强度暂取单轴抗压强度1020MPa。.煤层直接顶板为砂质泥岩，属直接顶中等稳定顶板，老顶别级为级。.开采工艺，主要是采放比因素，l:1左右。根据以上主要因素分析，本矿井22号煤层利用顶煤冒放性评价方法分析冒放性综合指数在0.68，可见22号煤层冒放性属一般型，要想取得较好的放煤效果，生产过程需采取有效措施（如降低采放比），以提高整体冒放性。故22号煤层适用放顶煤综采工艺，设计初期选用支撑高度1.73.2m放顶煤支架，适当加大开采采高。同时，这种采煤方法在开采厚煤层时，比较分层开采具有下列明显的优越性：a、对煤厚变化及顶底板不利条件适应性强；b、减少了巷道掘进、维护量及费用，缓和了采掘关系；c、减少了搬家倒面工作量及费用；d、减掉了铺网工序及费用；e、减少了设备用量及费用；f、提高了块煤率，增加了煤炭售价；g、提高单产、工效一般2倍以上，有利于矿井集中控制与安全生产；h、降低成本一般820元/t。正因为这种采煤方法具有适应性强、掘进率低、材料消耗量少、生产集中、产量大、效率高、成本低等明显优点，因此该采煤方法在我国各种类型的厚及特厚煤层矿井中已得到了普遍推广应用，取得了明显的经济效益。经过山西阳泉、潞安矿区长时间的实践和探索，对两种采煤方法比较详见表5.1-1。通过上表比较可以看出，放顶煤开采在单产、回采工效、材料消耗和成本等方面均优于分层开采。(3)大采高一次采全高适用于3.5m以上厚煤层开采，最大采高现已达6.0m以上，顶底板较稳定的近水平煤层。例如：神东矿区各矿井，在煤层倾角5以下、硬度f=12、顶板中等稳定、无瓦斯危害、采高5.0m左右条件下，采用引进大采高综采设备的采面单产近几年来基本达到年产8.0Mt；邢台东庞矿采用国产装备大采高综采工作面，采高4.2m，产量在2.00Mt/a以上；淮南张集煤矿采用ZZ6000/12/42型支架、MG400/920-WD采煤机等国产大采高装备，工作面生产能力已超过3.00Mt/a。可见，实际生产能力远超过本矿1.20Mt/a设计生产能力。同时，由于本矿井22号煤层厚度变异大，最小厚度2.17m，最大厚度7.95m，支架选型困难，如选型2.55.5m支架，不仅煤炭损失量大，而且初期设备投资高，对于其它煤层开采通用性也较差。可见，设计22号煤层采煤工艺推荐采用放顶煤综采一次采全高工艺。5. 25-1号煤层开采厚度为中厚厚煤层，分盘区煤层厚度变化较大，适用综采及放顶煤综采一次采全高，利于提高煤炭回采率和设备用共。综上所述，17、18和22-1号煤层均为薄中厚煤层，推荐采用薄及中厚煤层综采工艺，共用回采设备；22煤层为中厚厚煤层，推荐采用放顶煤综采一次采全高工艺；25-1煤层为中厚厚煤层，推荐一、二盘区采用放顶煤综采一次采全高工艺，三盘区采用综采一次采全高工艺，回采设备可利用22号煤层的回采设备。从根据国内中厚厚煤层生产能力水平，矿井布置一个普通综采工作面或一个综采放顶煤工作面具备达到1.2Mt/a设计生产能力。5.1.4 工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型本矿井初期开采一盘区22号煤层，针对22号煤层开采技术条件，并兼顾25-1号煤层开采，工作面设备选型如下：5.1.4.1 采煤机经计算：回采工作面采煤机平均落煤能力为271.8t/h，取272t/h。2. 采煤机平均割煤速度经计算：回采工作面采煤机平均割煤速度为1.31m/min。3. 采煤机最大割煤流量和速度计算：回采工作面采煤机最大速度为1.97m/min。4. 采煤机装机功率，采用比能法计算如下：5. 采煤机型号及主要技术参数据上述计算，并考虑22号煤层夹矸单层较大的特点，回采工作面设计选择MG300/700-AWD型电牵引采煤机，其主要参数如下：5.1.4.2 可弯曲刮板输送机工作面刮板输送机选型需满足三个方面要求：一是运输能力与采煤机生产能力和放顶煤能力相适应；二是外型尺寸和牵引方式与采煤机相匹配；三是运输机长度与工作面长度相一致。1. 前部刮板输送机能力确定 经计算：回采工作面前部刮板输送机能力为300t/h。2. 后部刮板输送机能力确定经计算：工作面平均放顶煤能力为294t/h。(2)后部刮板输送机运输能力 经计算：回采工作面后部刮板输送机能力为411t/h。型5.1.4.3 转载机、破碎机5.1.4.4 液压支架22号煤层局部有薄层泥岩伪顶，厚度0.432.91m，老顶为中、粗粒砂岩，局部含砾，厚度4.3324.07m，以中等稳定顶板为主。顶板管理方式采用全部垮落法，支架工作阻力分别采用估算法和统计类比法计算如下：刮板输送机技术特征表表5.1-2设备名称型 号铺设长度(m)输送能力(t/h)刮板链速(m/s)中部槽(长宽高)（mm)电机功率(kW)电压等级(V)备 注刮板输送机SGZ764/4001506000.95150076422221601140前 部刮板输送机SGZ764/4001506000.95150076422221601140后 部转载机技术特征表表5.1-3型号出厂长度(m)输送能力(t/h)电机功率(kW)电压等级(V)SZZ730/132407001321140破碎机技术特征表表5.1-4型号破碎能力(t/h)最大给料尺寸(mm)最大排料尺寸(mm)电机功率(kW)电压等级(V)PLM10001000700700300以下1101140支护强度确定后，结合液压支架顶梁长度、空顶距及支架支撑效率计算支架工作阻力如2. 统计类比法确定支架工作阻力对综放开采工作面实测支架最大载荷Pmax与煤层硬度系数f，采深H以及顶煤厚度Md进行回归，得到如下关系式：工作面支架设计工作阻力：P=1.6Pmax5289kN根据以上技术要求，综放液压支架设计选用ZF6200/17/32H型宽型反向四连杆机构四柱支撑掩护式低位放顶煤支架，其主要参数如下：胶带运输机顺槽端头设备布置集中，空间大，机头与顺槽转载机搭接处上方矿山压力显现大，如控制不好，容易埋压机头，为此，在胶带运输机顺槽端头设计配备一组端头支架。该支架具备三种功能：有足够的空间（宽高）来安装后部输送机的机头部分；能适当延长工作面端头的控顶距，以改善端头控顶效果；支架本身可具备放煤功能，减少端头顶煤损失。端头支架型号为ZTF12000/23/35，支撑高度2.33.5m，工作阻力12000kN。5.1.4.5 顺槽可伸缩胶带输送机顺槽胶带输送机要与工作面推进长度及生产能力要相适应，工作面顺槽胶带能力设计取650t/h，带宽取1.0m，功率2132kW。5.1.5 工作面回采方向本井田初期开采的22号煤层属于容易自燃煤层，设计工作面采用长壁后退式开采，即工作面由井田边界向大巷方向推进。5.1.6 工作面参数确定5.1.6.1 割煤高度和放顶煤高度目前我国缓倾斜放顶煤综采工作面采煤机割煤高度一般为2.53.0m，其工作面生产能力取决于开采煤层厚度，而与采煤机割煤高度无关。工作面合理割煤高度是根据工作面的通风要求、放顶煤液压支架的稳定性、煤壁的稳定性、合理采放高度，以及提高放煤效果等因素确定的，考虑上述因素确定本矿井回采工作面割煤高度为3.0m。一盘区22号煤层12个钻孔（详见图5.1-1）平均开采厚度为5.78m，采放比平均为l:0.93。平均开采厚度为5.78m，放顶煤厚2.78m，采放比平均为l:0.93。5.1.6.2 工作面长度确定工作面长度按下式进行核算： 5.1.6.3 回采工作面循环数，年推进度及工作面单产的确定达到设计能力时工作面特征表表5.1-7名 称平均采高(m)长度(m)年推进度(m)生产能力(Mt/a)回采工作面5.7815010561.18掘进工作面0.06合 计1.245.1.6.4工作面回采工序工序过程：割煤移架推移前部输送机、放煤拉移后部输送机。（1）割煤双向割煤具有辅助工序少，采煤速度快，工序紧凑，工时利用率高及生产能力大等特点，因此工作面采用双向割煤方式，截深0.8m，采煤机正常割煤采用前滚筒在上部、后滚筒在下部的方式。采煤机在工作面的进刀方式，将直接影响工作面的工时利用及采煤机效能的发挥。为减少工作面人员工作量、提高工效，结合我国综采工作面的实际情况，设计采用端部斜切进刀方式。（2）放顶煤单轮顺序放煤，采放平行作业，一刀一放，放煤步距0.8m。5.1.7 盘区及工作面回采率5.1.7.1 工作面回采率从目前生产经