设计说明书：岱庄煤矿下组煤延深设计沿空留巷锚杆支护技术研究

目录目 录第一部分 岱庄煤矿下组煤延深设计1矿井概述11.1矿井概况11.2 井田地质及煤层特征41.3井田开拓方式101.4矿井延深的必要性172 开采范围与生产能力202.1 开采范围与储量202.2 生产能力与服务年限203 井田开拓223.1 水平延深方案的选择223.2 井筒及井底车场363.3 水平接续时的技术措施424 采区设计434.1 采区地质特征434.2 采区生产能力及服务年限494.3 采煤方法及采区参数504.4 采区巷道布置544.5采区车场及硐室654.6采煤工作面配备和生产能力验算654.7采掘工作675通风与安全795.1矿井通风795.2井下灾害预防856主要生产系统设备选型946.1提升设备946.2通风设备996.3排水与供电设备996.4压风与通信设备1007 劳动定员及主要技术经济指标1027.1劳动定员1027.2主要技术经济指标103第二部分 岱庄煤矿沿空留巷锚杆支护技术研究1概述1051.1课题来源及研究意义1051.2国内外沿空留巷研究现状1062 沿空留巷围岩运动及变形特征1103 锚杆支护技术研究1133.1 锚杆支护适应沿空留巷围岩大变形1133.2 锚杆支护有利于切顶的机理1133.3 工程应用1143.4 锚杆支护效果分析1164 结论116参考文献117致 谢120附录121第一部分岱庄煤矿下组煤延深设计 摘要 摘要岱庄煤矿是淄博矿务局在济北矿区开发建设的第二对现代化矿井，位于山东省济宁市北部。矿井主要可采煤层为3煤、16煤、17煤，主采3煤层。随着主采煤层的资源枯竭，为了保证煤矿的正常生产，延长矿井服务年限，取得最佳经济效益，决定进行上、下组煤的合理配采，开采二水平16、17煤，对下组煤东翼区域进行开采设计。本设计通过对岱庄煤矿井田地质及煤层特征的分析，依据现行井田开采方法及煤层顶低底板地质条件，根据下组煤的开采范围，计算出下组煤的储量、生产能力和服务年限，并对下组煤的井田开拓提出方案。根据下组煤的实际情况，本设计对下组煤东翼区域进行设计，分析采区地质条件，对采区提出合理的巷道布置方案，并对其进行工作面布置。此外，根据通风条件，提出切实可行的技术安全措施，并对主要生产系统进行选型计算。关键词：延深设计、储量计算、生产能力、采区设计、矿井通风 ABSTRACTDaizhuang Coal Mine is the second pair of modern medium mine of ZiBo Mining Group， which completes in the JiNing area goes into production， located in the north of Jining of Shandong Province. The main coal seam of the shaft is 3 coal， 16 coal and 17 coal. It mine the third coal seam at first. As the main resource exhaustion， coal mine， in order to guarantee the normal production and extend the service life of mine， obtain the best value for money， so we decided to exploit the second level 16， 17coal， and carried out the 16， 17 east wing area coal headquarters area developing Design.The design through constructs the coal mine field geology and the coal bed characteristic analysis of Dai zhuang， the basis present well field method of exploitation and the coal bed goes against the low ledger wall geological condition， according to under group coal mining scope， calculates under the group coal reserves， productivty and the service life.And proposes the plan to under group coal well field development. According to the Coal Group of the actual situation， this design for the next group of coal mining area east wing of the design， Analysis of the geological conditions of mining area， on the roadway layout reasonable programme， and carries on the working face layout.In addition， under the ventilation conditions， the technical and practical safety measures， and the main production system Selection calculation.Key words: Extension design， reserve calculation， Production capacity， mining area design， Mine ventilation 矿井概述1矿井概述1.1矿井概况1.1.1 矿井位置及交通1）矿井地理位置岱庄煤矿位于济宁煤田的北部，济宁市北郊，行政区划属山东省济宁市任城区管辖。地理坐标为东经1163011640，北纬35233530。2）交通状况岱庄煤矿中心距济宁市4km，交通方便，铁路、公路及水路运输均图1.1 交通位置图很发达。连接京沪、京九两大南北铁路干线的新（乡）菏（泽）兖（州）石（臼港）铁路，从本矿井南部通过。由济宁市东行30km至兖州，与京沪铁路相接，向西109km至菏泽站与京九铁路相接，菏泽至新乡190km与京广铁路相连。济北矿区铁路专用线从本矿井中部通过，从兖州西站接轨，煤炭铁路外运十分方便。327国道从矿区南部横贯东西，并与104国道相连，。著名的京杭大运河由北向南流经济宁市构成重要的水上运输要道，河宽6080m，平均水深2m ，全年除一、二月份因水浅不能通航外，其余时间均可通航。根据水利交通部门规划，京杭运河将建成为南北水上运输的主要航道。经疏通后年通过能力为2500万t。交通位置见图1.1所示。1.1.2 自然地理1）地形地貌本矿井内为冲积、湖积平原，地形平坦，地势呈东北高，而西南低，地面标高为36.2442.94m，平均高程为39.25m，自然地形坡度为0.05%。2）河流水系矿井内河流稀少，水系不甚发育，仅有农灌排涝的跃进沟。矿井以东有光府河，矿井以西有京杭大运河，均由北向南流入南阳湖。矿井以北有一条人工分洪渠连接京杭大运河和光府河。汛期光府河的最高洪水位标高为39.30m，最大流量为400m3/s(1964年9月1日)，汛期京杭大运河的最高洪水位标高为36.67m，最大流量626m3/s(1964年9月6日)，枯水季节河水减少甚至断流。矿井中心南距南阳湖20km，最高湖水位标高为36.86m(1957年7月15日)。3）气候状况本矿区气候温和，属温带季风区海洋大陆性气候。据济宁气象站1959年1月到1998年11月的观测资料：气温：历年平均气温13.5，月平均最高气温34.3（1957年7月），日最高气温41.6（1960年6月21日），月平均最低气温9.8（1963年1月），日最低气温19.4(1964年2月18日)，多年来最低平均气温月为1月，平均最高气温月为7月。雨量：年平均降雨量688.86mm，年最大降雨量为1186mm(1964年)，年最小降雨量为441.9mm(1966年)，日最大降雨量177.1mm(1965年7月9日)，降雨多集中于每年的7、8月份。一般春季雨量少，时有春旱。年平均蒸发量1814.1mm，年最大蒸发量2228.2mm(1960年)，年最低蒸发量1493.0mm(1984年)。风向、积雪厚度及冻土深度：春夏两季多东及东南风，冬季多西北风，最大风力8级，平均风速为2.3m/s。历年最大积雪厚度0.15m，最大冻土深度0.31m。4）自然地震根据国家地震局、建设部震发办1992160号文“关于发布中国地震烈度区图(1990)和中国地震烈度区图(1990)使用规定的通知”，济宁市任城区地震烈度为7度。1.1.3 矿区建设及规划概况本区地处滨湖冲积平原，南部频临南阳湖，土地肥沃，村庄稠密，农、副、渔业生产十分发达。济宁市座落在煤田之内，是本区政治、经济、文化的中心。济北矿区为一新建矿区，位于济宁煤田兖(州)-新(乡)铁路以北，系济宁煤田的一部分。1991年能源部736号文批复济(宁)北矿区作为淄博矿区的接替矿区。1993年2月由济南设计研究院完成了矿区总体可行性研究报告。矿区范围东沿孙氏店断层，西至嘉祥断层，南起兖新铁路，北至17号煤层露头。东西长1724km，南北宽1220km，总面积为322km2，总煤炭地质储量2090Mt。矿区规划有6对矿井，总生产规模7.65Mt/a。其中，国有煤矿四对：许厂1.5 Mt/a；笛庄1.5 Mt/a；唐口3.0Mt/a；葛亭0.60Mt/a；地方煤矿两对：运河0.60Mt/a；何岗0.45 Mt/a。 矿区隶属淄博矿业(集团)公司，该局自1953年建局以来已有六十余年的生产建设经验，这将有利于本矿区的开发建设。本矿区东部为已建成的充州矿区，南部为济东矿区，设计规模年产9.0Mt。上述两矿区地质条件与本区相似，为本矿井开发建设提供了宝贵的经验。1.1.4 电源、水源及建筑材料1）电源本区有大型火力发电厂两座，其中济宁电厂位于济宁市西郊，处于本煤田范围内，装机总容量300Mw；邹县电厂位于矿区东南约60m，第一期装机容量1200Mw，4台300Mw机组已投入运行，第二期1200MW扩建工程已开工，两电厂发电量可满足本区用电负荷的需要。矿区总体初步确定本矿井电源以 1l0kv线路取自济宁东北郊220kv变电所，电压为220/110/35kv规模为2台15MVA的变压器，矿井电源是切实可靠的。2）水源本区水源可靠，水量丰富，可供矿井选择的水源有第四系冲积层砂层水和煤层露头附近的奥灰水。其中第四系砂层水分布面广，水量丰富，水质符合饮用水标准，能够满足矿井生产和生活用水需要；奥灰水水量丰富，但矿化度高，可作为生产用水。3)建筑材料矿井建设所需材料，除钢材、木材及部分水泥需国家调拨外，其余砖、瓦、砂、石等土产材料，均可由当地供给。综上所述，本矿区交通方便，电源和水源充足可靠，土产材料易于解决。同时有邻近矿井的建设生产经验，矿井建设的外部条件是优越的。1.2 井田地质及煤层特征1.2.1 井田边界 岱庄井田位于济宁煤田的北部，济宁市北郊，行政区划属山东省济宁市任城区管辖。地理坐标为东经1163011640，北纬35233530主井井口坐标经距39460339.449，纬距3925754.59。主井井口标高+40.60m。岱庄煤矿矿井范围，北起17煤层露头，南到济宁市城市规划边界线，西 起济宁断层与唐口煤矿相毗邻，东北部与何岗煤矿以8-13和A8-10号钻孔地面坐标联线及延长线分界，东南部以八里铺断层与许厂煤矿相邻，南北长约7.2km，东西宽约9km。原岱庄井田精查勘探面积116km2。岱庄煤矿采矿许可证批准的矿井开采范围较精查勘探范围缩小，东北部缩至精查时的第8勘探线，南部将济宁市区压煤划出，矿井面积65.62km2。1.2.2 地层条件1）矿井地层本矿井地层区划属华北地层区鲁西南分区济宁小区，采区矿井内地层包括中、下奥陶统，中石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二迭统山西组、下石盒子组，上二迭统上石盒子组，上侏罗统蒙阴组及第四系。属全隐蔽的华北型石炭二迭纪煤田，煤系以中奥陶统为基底。2）含煤地层及含煤性本矿井含煤地层为下二迭统山西组、石炭系上统太原组和中统本溪组。其中本溪组仅局部赋存薄煤2层，无经济可采价值，故不详述。山西组和太原组为主要含煤地层，平均总厚240.56m，共含煤27层(218下煤层)，煤层平均总厚为15.10m，含煤系数为6.28%；其中可采及局部可采者共7层(3上1、3上、3下、6、15上、16、17)，平均总厚8.40m，可采煤层的含煤系数为3.49%；其中主要可采煤层为3上、16和17煤层，平均总厚4.99m，占可采煤层总厚的59.4%；主要可采煤层中又以3上煤层厚度较大且稳定，在可采范围内平均厚度达2.64m，且埋藏较浅，储量丰富，开采条件相对较简单，是本矿井的首采、主采煤层。其中16、17煤层全矿井稳定可采，为本次设计所采煤层。1.2.3 煤层及煤质特征1）煤层表1.1 可采煤层特征一览表可采煤层煤 层夹 石煤层厚度(m) 煤 厚变 异 系 数可采性指数稳定性结 构层数夹矸最大厚度(m)主要岩性3上1108.3%15.53%不稳定简单010.52泥 岩3上全矿井69.59%62.15%较稳定较简单040.60泥 岩粉砂岩首采区40.21%98.33%较稳定较简单040.60泥 岩粉砂岩3下153.1%22.39%不稳定较简单030.59泥 岩619.95%28.64%不稳定简单015上36.87%22.45%不稳定简单010.40泥 岩1627.12%99.30%稳定复杂040.43炭质砂岩泥岩1717.74%95.80%稳定简单020.36泥 岩本矿井含可采及局部可采煤层共7层，其中3上1、3下、6、15上煤层为局部可采煤层，3上、16、17煤层为主采煤层。各煤层的厚度、结构及稳定性见可采煤层一览表表1.1所示。现分述如下：（1）3上煤层位于山西组的上部，煤层纯煤厚为04.99m，全矿井平均纯煤厚2.03m，可采范围内平均厚2.66，可采面积为43.3km2。煤层主要赋存于第15勘探线以西，以东由于沉缺和冲刷，造成大片的无煤区，仅个别钻孔零星可采。（2）16煤层位于太原组的中下部，是本矿井的主要可采煤层，属稳定煤层。下距17煤一般在6m左右。除断缺、断薄点外，其余见煤点均可采，煤层厚度为0.752.87m，平均厚度1.70m，纯煤厚1.33m。图1.2 煤层综合柱状图（3）17煤层位于太原组中下部，上距16煤层0.7112.92m，平均5.88m，下距奥灰平均42m。该煤层属较稳定稳定煤层，煤层厚度为0.381.73m，一般在0.801.10m，平均0.95m。煤层综合柱状图见图1.2所示。2）煤质（1）煤的物理性质本矿井各可采煤层均为黑色、深黑色，黑褐、褐黑条痕色的软中等坚硬煤层。煤的硬度(坚固性系数)平均1.40，山西组煤层硬度大于太原组煤层，煤的最大硬度达1.90(3上煤层)，各煤层的物性特征见表1.2所示。表1.2 各煤层的物性特征表 项 目煤 层光 泽平均硬度真密度视密度断 口裂 隙3上1弱玻璃、沥青1.421.38平坦状、参差状较发育3上弱玻璃、沥青1.421.431.37平坦状、参差状较发育3下弱玻璃、沥青0.931.391.35平坦状、参差状发 育6玻璃、沥青1.731.391.34参差状发 育15上玻璃、沥青1.34阶梯状发 育16玻璃1.351.31阶梯状、贝壳状发 育17玻璃1.501.30贝壳状、阶梯状发 育1.2.4 井田地质构造本井田在区域构造上处于南北向的济宁地堑构造内，属于滋阳背斜的南翼，兖州济宁向斜的北翼。构造属中等，局部偏复杂。矿井内以北东向宽缓褶曲为主，向西南倾伏，地层走向一般为北东3060，倾向东南，局部呈北北东北西走向。地层倾角一般为38。褶曲可明显的分为三组：北东向褶曲、近南北向褶曲和东西向褶曲。矿井内落差大于20m的断层20条，按对其控制程度可分为查明、基本查明、初步控制三个等级。各断层控制程度及特征详见表1.3所示。1.2.5 水文地质条件矿井水文地质类型上组煤为裂隙类简单中等型，下组煤为岩溶裂隙类复杂型。表1.3 各断层控制程度及特征表序号断 层 名 称性质控 制程 度产 状落差（m）区内延展长度（m）走向倾角倾向1八里铺断层正中部及北部查明NS-NE70WNW45-12065002八里铺西断层正20-6孔以北查明NS-NE70NWSW0-6054003济宁断层正基本查明NW-NS70-80W40-39080004庄头断层正查明NE40-6073NW0-6553005庄头支断层正查明NE30-6063-73NW0-3550006庄头二断层正查明NE30-6070-78NW0-9590007史庄断层正中部查明NE30-6070SW0-2220508五里屯断层正西南部查明NE45-6070-76NW0-4525001）地表水情况井田地面除矿井排水所用的跃进沟外，无其他地表水系，且地表水和下组煤开采无水力联系。2）含水层及隔水层井田内第四系由含水层和隔水层间隔组成，除第四系外主要含水层有3煤顶底板砂岩为含水层，三灰含水层、十下灰含水层、奥灰含水层。隔水层主要有上、下石盒子组隔水层，17煤至奥灰顶界压盖隔水层。地质报告矿井正常涌水量320 m3/h，最大涌水量521.65 m3/h，2005年实际正常涌水量470.4 m3/h，实际最大涌水量585.5 m3/h。1.2.6 瓦斯及煤尘1）瓦斯根据地质报告煤层瓦斯含量化验结果，3上煤瓦斯含量0.11cm3/g.燃，16煤瓦斯含量0.06cm3/g.燃，17煤瓦斯含量0.08cm3/g.燃，矿井开采3上煤过程中为低瓦斯矿井，2002年鉴定结果，瓦斯相对涌出量0.304m3/t，绝对涌出量1.881m3/min，结合兖州矿区开采下组煤矿井的瓦斯情况，确定矿井开采下组煤仍为低瓦斯矿井。2）煤尘矿井内各煤层的火焰长度均大于250mm，扑灭火焰的岩粉量在6090%之间，可燃基挥发分一般都大于37%，灰分均小于15%，根据挥发分(Vdaf)和固定碳(FCd)计算的煤尘爆炸性指数，山西组煤层为42.58%，太原组煤层为47.33%。故各煤层均有煤尘爆炸危险性，在矿井建设中，为了防止煤尘飞扬悬浮，必须适当限制风速，必要时采取通风、洒水等有效措施，预防煤尘爆炸。3）煤的自燃矿井内各煤层的原样着火温度在329338之间。还原样与氧化样的着火点之差(T)在1223之间，从不自燃到很容易自燃均有，但以较容易自燃为主。因此，在矿井生产及开采过程中，为确保生产安全，集中运输大巷和总回风巷等巷道最好布置在岩层内，若通过煤层时必须砌护，对采空区也必须灌浆，必要时可考虑水采，以防煤的自燃。1.3井田开拓方式1.3.1 井田开拓方式岱庄煤矿采用竖井分水平开拓，中央并列式通风方式。一水平集中开采上组煤，在工业广场内布置主、副、风三个井筒，水平标高-410m。1.3.2 开采水平的数目与位置按照矿井总的开发部署，全矿井分两个水平开拓。-410m水平，即现生产水平，主采3上煤层，煤厚2.5m，3下煤层局部可采，一次采全高，全部跨落法管理顶板。上组煤3上煤层及3下煤层开拓巷道已基本完成，采用立井单水平开拓，水平标高-410m。整个矿井以井底车场为界分为东、西两翼，分别布置水平大巷及上、下山开拓。-580水平，主采16、17煤层，开采下组煤时，首采庄头、史庄断层之间块段。1.3.3 井筒1）井筒形式及数目根据本矿井的设计生产能力、开拓布局及排水、通风方式等因素，本矿井在工业广场地内布置主井、副井、风井三个立井井筒。2）井筒位置矿井主井、副井、风井井筒基本成一线，布置于同一场地，三个井筒地面标高均为+40.6m，井底水平均为-410m。副井有20m仰井，装载水平为-338m，采用全抬高形式。3）井筒断面及装备（1）主井采用立井12t多绳箕斗提煤，提升高度432.1m，井筒直径净4.5m，型号JKMD3.54（）E落地式多绳摩擦式提升机，绳衬摩擦系数0.23，电动机ZKTD250/45P 1300KW，48rpm，低速直联直流电动机，最大提升速度8.79m/s，每个提升循环95s。采用玻璃钢复合材料罐道梁及罐道、罐道端面布置，树脂锚杆固定罐道梁托架。井筒内设有通信、控制、信号电缆，其断面图见图1.3。（2）副井采用双层四车罐笼作辅助提升，布置一套提升设备，其中一个1.5t双层四车多绳提升窄罐笼，另一个为1.5t矿车双层四车多绳提升宽罐笼，图1.3 主井井筒断面图提升高度450.6m，井筒净直径6.5m，安装JKMD3.54（）E落地式多绳摩擦式提升机，ZKTD250/45P 1300kW，48rpm，直联直流电动机，最大提升速度8.79m/s。采用玻璃钢复合材料罐道，树脂锚杆固定悬臂梁托架。井筒内设有6m层间距梯子间，三趟排水管、一趟洒水管、一趟压风管，动力电缆及通信，信号电缆。该井筒担负提升矸石、升降人员及设备、下放材料，并兼作进风井，其断面图见图1.4。图1.4 副井井筒断面图（3）风井井筒风井净直径5.0m ，是本矿井的专用回风井，布置有4m层间距井壁吊挂式玻璃钢梯子间和一趟防火灌浆管路，并设有安全出口，断面图见图1.5所示。 图1.5 风井井筒断面图1.3.4 井底车场1）井底车场形式的选择按上述原则，根据矿井开拓方式，主、副、风三井筒相对位置，大巷运输方及工业场地布置要求，确定采用卧式环形车场，整个车场布置在3上煤层顶板岩石中。2）调车方式 北、西、东翼矸石列车经各车场进入调车线，进入副井井底车场。井底车场线路见图1.6。图1.6 井底车场线路图1.3.5 井田开采程序、回采方法、主要生产系统1）井田开采程序根据本矿井煤层赋存特点和开拓部署，本着合理开采、简化工艺、有利接续的原则，上组煤共划分为北翼采区、西翼采区、东翼采区、南一采区和南二采区5个采区。开采顺序按由近而远，先上后下的顺序进行，前期首先开采中、浅部条件较好采区，然后接续东翼采区和深部南一、南二采区。前期主要开采上组煤，后期开采下组煤。下组煤首采区为庄头、史庄断层之间，延深暗斜井以北，12勘探线以南的块段，开采顺序为先采16煤，然后开采17煤。2）回采方法矿井采用长、短壁结合，上、下结合的综合开采体系采煤法。非压煤区用长壁综采一次采全高采煤方法，村庄下压煤采用条带短壁综采一次采全高采煤方法，全部垮落法管理顶板。2006年6月，初步实验性采用置换开采方法。采煤工作面综合机械采用倾斜长、短壁后退式布置，采煤机沿煤层顶板回采，割平顶、底板，随工作面煤层厚度的变化及时调整采高，采高控制在2.33m之间，在确保安全的前提下，保证煤炭回收率95%以上。在工作面过断层及破碎带等地质构造时，如果顶板托不住，可采取局部托顶煤回采的方式控制顶板，托顶煤的厚度根据现场实际情况而定，但不得超过0.3m，同时采用注水的方式对留顶煤地段支架后垮落煤块（粉）进行充分湿润，防止煤层自然发火，并及时补充施工安全技术措施。在正常情况下严禁随意留设顶、底煤和设计外的煤柱。3）主要生产系统（1）运煤系统采区工作面破落的煤区段运输巷采区运输上山采区煤仓采区车场运输大巷井底车场煤仓主井地面。（2）通风系统新鲜风流副井井底车场轨道大巷采区轨道上山采区车场区段运输巷采煤工作面；污风区段回风巷采区回风（运输）上山运输大巷井底车场风井地面。（3）运料排矸系统采煤工作面所需材料副井井底车场轨道大巷轨道上山采区车场采区轨道上山区段回风平巷采煤工作面；采煤工作面回收的材料设备和掘进工作面，运出的矸石，用矿车经由运料系统相反的方向运至地面。（4）排水系统排水系统一般与进风风流方向相反，采煤工作面区段运输平巷采区上山采区车场运输大巷等巷道一侧的水沟井底车场水仓地面。1.4矿井延深的必要性1.4.1 下组煤延深的必要性矿井410水平，主采3上煤层，3下煤层局部可采，由于近年来矿井产量大幅度提高，济宁市区发展压煤导致矿井上组煤服务年限大大缩短。从2010年矿井3上煤将全部为村下条带开采。针对矿井现状，必须开采下组煤，厚薄煤层配采，取得最佳综合效益，根据集团公司决策及岱庄煤矿3上煤开采的接续情况，尽快完成延深工程，开采下组煤。1.4.2 勘探地质情况本井田在开采面积65.62km2范围内进行了普查、详查和精查，各勘探阶段，施工钻孔236个，抽水试验39次，施工专门水文孔4个，地震勘探线施工71条，测线长316.32km，物理点11824个，同时完成了相应的测量、测井、水文地质调查及采样测试工作，各勘探阶段钻孔布置符合当时有关规范，重点突出，地震测线网距合适。各种勘探手段相结合综合对比，勘探精度较高，通过上述各阶段的综合勘探，对井田内主要构造形态、主要褶曲和断层基本情况基本查明，特别是对3上煤首采区严密控制煤层底板起伏变化，查清了落差大于10m的断层。圈定了3上、3下煤层的赋存边界，对3煤层露头边界及冲刷边界解释可靠，提高了对16煤层的控制程度，通过专门水文勘探，确定了开采上组煤的正常和最大涌水量，与实际涌水量比较一致，对实际揭露的地质构造比较吻合，对奥灰进行了大经孔抽水实验，特别是对首采区进行了三维地震勘探，控制了首采区内新生界地层的厚度变化，查明了主采煤层的埋藏深度和起伏形态，查明了落差5m的断层和次一级褶曲情况，为矿井合理开拓、安全生产提供了保障。1.4.3 设计依据本设计的依据有：（1）岱庄煤矿精查地质报告；（2）岱庄煤矿建井地质报告；（3）岱庄煤矿矿井初步设计；（4）岱庄煤矿1160采区地质说明书；（5）岱庄煤矿3上煤层开采矿压观测资料；（6）建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 。1.4.4 设计遵循的原则本方案设计遵循了以下原则：（1）严格贯彻执行国家有关安全技术政策。（2）积极采用国、内外先进技术经验。（3）保证安全上可靠、经济上合理，技术上先进。（4）开采16煤采煤设备选用开采3上煤层薄煤区的较薄煤层综采设备。其它设备的选型尽量选用矿井开采3上煤正在使用、使用效果较好的设备。（5）巷道支护方式基本采用矿井现有的支护方式。（6）巷道布置尽量降低掘进工程量，多掘煤巷，少掘岩巷。（7）合理确定采区主要巷道布置，提高煤炭资源回采率，减少煤炭损失。42 开采范围与生产能力2 开采范围与生产能力2.1 开采范围与储量2.1.1 延深水平的境界、尺寸及面积按照岱庄矿采矿许可证规定的下组煤开采范围，由27个坐标拐点圈定。开采范围北起17煤层露头，南到济宁市规划边界线，西起济宁断层与唐口矿井相毗邻，东北部与何岗井田以8-13和A8-10号钻孔地面坐标联线及延长线分界，东南部以八里铺断层与许厂矿相邻，南北长7.2km，东西宽9km，矿井开采面积65.62km2。2.1.2 延深水平的井田储量下组煤储量计算按建井地质报告所提16、17煤层储量计算图进行计算，计算将济宁市重新规划压煤去掉，下组煤地质储量13623.9万t，下组煤可采储量6812万t； 16煤地质储量8078.8万t，16煤可采储量4039.4万t；17煤地质储量5545.1万t，17煤可采储量2772.6万t。2.2 生产能力与服务年限2.2.1 矿井工作制度根据煤炭工业技术政策和设计规范，矿井采用“三八制”循环作业制度，年实际工作日数330d，采煤每天三班生产，主井日提升时间18h。2.2.2 矿井生产能力下组煤开采初期按与3上煤配采考虑，后期因3上煤生产能力将降低，下组煤将成为矿井主采煤层。根据下组煤和3上煤硫分情况，按硫分符合环保要求不超过1%，3上煤与下组煤应按3：1进行配煤，现有矿井年生产能力为325万t/a左右，矿井核定生产能力为320万t/a，主井提升已基本满负荷运转，下组煤开采后，矿井3上煤生产能力适当降低，矿井总生产能力基本不变，按此原则确定下组煤开采设计生产能力16煤层为200万t/a，17煤层为100万t/a。2.2.3 服务年限下组为煤服务年限按16煤生产能力200万t/a，17煤生产能力100万t/a计算。 (2.1)式中 T服务年限；Z可采储量，16煤4039.4万t，17煤2772.6万t；A年生产能力 ，16煤200万t/a，17煤100万t/a；K储量备用系数，取1.3。故下组煤服务年限为26.2年。 井田开拓3 井田开拓3.1 水平延深方案的选择3.1.1 井田内划分及开采顺序根据井田内下组煤的赋存条件及井田内的地质构造情况，本设计部分下组煤开采划分为以下五个采区：以12勘探线为界，12勘探线以北至庄头断层为一采区；自拟布置的延深暗斜井煤柱至12勘探线，庄头、史庄断层之间为二采区；庄头断层与庄头支断层间，20勘探线以东为三采区；史庄断层以东，12勘探线以南，史庄断层与八里铺西断层之间块段为四采区；12勘探线与八里铺西断层以南至井田边界为五采区。整个下组煤块段之间的开采顺序为二采区，一采区，三采区，四采区，五采区。3.1.1 延深方案的提出1）开拓方案一(-580m水平暗斜井延深布置)从东翼轨道大巷向前布置顶车场后沿方位角118布置16东翼延深轨道暗斜井至580m，然后布置底车场和一段大巷后接近史庄断层，沿-580m水平布置580轨道大巷，见17煤后沿17煤底板布置，根据区域等高线方向，其方向基本平行于史庄断层，在见17煤前与大巷垂直布置两条上山开采庄头，史庄断层之间下组煤。从东翼胶带大巷向前掘进建煤仓，煤仓高度25m，直径6m，煤仓顶380.7m。从煤仓顶与轨道暗斜井平行布置80m平巷，然后布置16东翼延深胶带暗斜井至575m，沿575m水平布置一段水平大巷接近史庄断层，然后与轨道大巷平行水平布置580胶带大巷，胶带与轨道大巷间距40m。从东翼胶带大巷尽头处沿原方向掘102m后沿方位角118布置东翼延深回风暗斜井顶车场，后与轨道暗斜井平行布置16回风暗斜井至575m，从暗斜井底布置一段水平巷道，与-580胶带大巷贯通。开拓方案一平面图见图3.1，剖面见图3.2所示。2）开拓方案二（-500m水平暗斜井延深布置）从东翼轨道大巷沿原方向掘进55m后沿方位角38布置东翼延深轨道暗斜井顶车场，顺时针转45掘70m，然后逆时针转45角沿方位角38布置15m顶车场后布置12轨道暗斜井至500m水平，沿500m水平布置130m底车场，680m水平大巷见17煤，然后沿原方向沿17煤底板布置轨道上山，在见17煤位置与大巷垂直布置1160轨道暗斜井开采庄头、史庄断层之间下组煤。在东翼胶带大巷尽头处建煤仓，煤仓高度25m，直径8m，煤仓顶标高380.7m，从煤仓顶沿方位角38布置水平巷道170m，然后布置11东翼延深胶带暗斜井至495m，沿原方向布置水平大巷670m见16煤，沿16煤与轨道上山平行布置胶带上山。开拓方案二平面图见图3.3，剖面见图3.4所示。东翼延深回风暗斜井与胶带暗斜井平行，间距40m，在标高405.5m与胶带暗斜井贯通。上部设50m平车场，从贯通位置起与延深轨道暗斜井平行布置11回风暗斜井，至495m水平与-500胶带大巷相透。3）开拓方案三（暗斜井结合原有井筒延深布置）该方案采用延深原有副井的方法，从原有井筒直接向下延深至580m，然后布置底车场和一段石门后接近史庄断层，沿-580m水平布置580轨道大巷。从东翼胶带大巷向前掘进19m建煤仓，煤仓高度25m，直径6m，煤仓顶380.7m。从煤仓顶与轨道暗斜井平行布置80m平巷，然后布置16仓顶380.7m。从煤仓顶与轨道暗斜井平行布置80m平巷，后布置16图3.1 开拓方案一平面图图3.2 开拓方案一剖面图图3.3 开拓方案二平面图图3.4 开拓方案二剖面图图3.5 开拓方案三平面图 图3.6 开拓方案三剖面图东翼延深胶带暗斜井至575m，沿575m水平布置一段水平大巷接近史庄断层，然后沿方位角39（与轨道大巷平行）水平布置580胶带大巷，胶带与轨道大巷间距40m。从东翼胶带大巷尽头处沿原方向掘102m后沿方位角118布置东翼延深回风暗斜井顶车场，然后与轨道暗斜井平行布置16回风暗斜井至575m，从暗斜井底布置一段水平巷道，与-580胶带大巷贯通。开拓方案三平面图见图3.5，剖面见图3.6所示。3.1.2 设计方案的比较和选择针对以上提出的几个技术上可行的方案，分别对各个方案进行技术和经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠的方案。在各方案比较是，各方案间相同工程部分可不做比较。方案比较步骤如下：1）巷道掘进工作量的比较由工程量比较表可以看出，方案一总工程量9052m，其中岩巷5427m，半煤岩巷道3625m；方案二总的工程量7375m，其中岩巷3468m，半煤岩巷道3907m；方案三总的工程量9767m，其中岩巷6142m，半煤岩巷道3625m。方案三工程量最多，岩巷工程量也最多，总工程量比方案一多715m，比方案二多2392m，岩巷工程量比方案一多715m，比方案二多2674m，半煤岩巷道工程量与方案一相同，比方案二少282m。开拓方案巷道工程量比较情况见表3.1所示。2）开拓方案技术比较由巷道工程量比较和技术比较表可以看出，方案三优点不突出，缺点相对明显，巷道工程量最大，则方案三可以直接淘汰，只需对方案一、方案二进行经济比较以确定最终方案。开拓方案技术比较情况见表3.2所示。3）开拓方案的经济比较开拓方案经济比较见表3.3、3.4、3.5所示。表3.1 开拓方案巷道工程量比较表巷道名称方案一方案二方安三岩巷（m）半煤 岩巷（m）合计（m）岩巷（m）半煤岩巷（m）合计（m）岩巷（m）半煤岩巷（m）合 计（m）轨道暗斜井绞车房及通道12012012012000轨道大巷及顶车场17017025025000轨道暗斜井63363345445400井底车场130130130130130130轨道大巷13451772311768018572537134517723117延深副井井筒0000170170胶带暗斜井615615469469615615胶带大巷14591853331268620502736145918533312副井石门000015381538回风暗斜井顶车场、绞车房及通道280280150150150150联络巷60606060120120回风暗斜井615615469469615615合计542736259052346839077375614236259767表3.2 开拓方案技术比较表方案名称优点缺点方案一（1）暗斜井底水平-580m，首采块段为上山开采，有利于集中排水和首采区排水（2）暗斜井底水平-580m，利于整个设计开采范围内下组煤的开采（3）大巷沿史庄断层布置，有利于首采区巷道布置和提高煤炭回收率（4）井下主排水泵房布置靠近矿区铁路线，利于地面排水（5）巷道工程量比方案三少715m（1）大巷沿史庄断层布置，容易受断层位置偏差的影响（2）延深平面线路长，首采面出面晚，延深工期较长(3)岩巷工程量比二方案多1677m方案二（1）首采出面早，延深工期短（2）延深暗斜井煤柱顺庄头断层方向首采块段下山井南翼工作面长度不受限制（3）大巷仅局部靠近庄头断层，基本不受断层位置偏差的影响（4）巷道工程量比方案一少1677m，比方案三少2392m（1）首采块段为下山开采，开采初期排水环节多不利于水平集中排水（2）从-500m水平大巷布置两条上山，北部块段的开采辅助运输环节多，生产成本高，不利于整个首采范围内的运输和排水（3）采用钻孔排水，地面出水口离排水沟较远方案三（1）施工时，先掘进暗斜井，然后反接副立井，施工方便（2）井底水平-580m有利于采区内上山的布置的（1）原有井筒同时担负生产和延深任务，施工与生产相互干扰（2）副井提升分为两段，增加了提升运输的转运环节（3）井筒延深后，提升长度增加，能力下降，可能要更换提升设备（4）直接延深原有井筒，受奥灰威胁严重，安全性较差（5）为延深井筒需掘凿一些临时工程，增加巷道工程量（6）巷道工程量最大，投资费用最多表3.3 开拓方案基建费用表方案名称工程名称岩巷煤（半煤）巷合计巷量工程量（m）单价(元/m)巷道造价(万元）巷道工程量（m）单价(元/m)巷道造价(万元）巷道工程量（m）巷道造价(万元)方案一轨道暗斜井绞车房及通道120280033.612033.6轨道大巷及顶车场170330056.117056.1轨道暗斜井6333300208.96