王楼煤矿16上煤开拓设计

目 录第一部分 王楼煤矿16上煤开拓设计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111.4 矿井开拓延深的必要性202 开采范围与生产能力232.1 开采范围与储量232.2 生产能力与服务年限233 井田开拓253.1 水平延深方案的选择253.2 井筒及井底车场403.3 水平接续时的技术措施464 采区设计474.1 采区地质特征474.2 采区生产能力及服务年限524.3 采煤方法及采区参数524.4 采区巷道布置574.5采区车场及硐室684.6采煤工作面配备和生产能力验算694.7采掘工作705通风与安全855.1矿井通风855.2井下灾害预防916主要生产系统设备选型1006.1提升设备1006.2通风设备1026.3排水与供电设备1036.4压风与通信设备1047 劳动定员及主要技术经济指标1067.1劳动定员1067.2主要技术经济指标107第二部分 大采高工作面顶板破断结构与支护方法研究1 绪论109 1.1课题来源及研究意义109 1.2 国内外研究现状1102大采高工作面顶板破断结构与模拟研究113 2.1 模型建立113 2.2 数值模拟结果分析1133 大采高工作面支护方法研究117 3.1 大采高工作面支架受力力学模型117 3.2 大采高工作面支架选型安全性119 3.3 大采高工作面压架防治措施1244 结论126参考文献128致谢131附录132第一部分王楼煤矿16上煤开拓设计摘要王楼煤矿是临矿集团在济宁开发建设的现代化矿井，位于山东省济宁市南部。矿井主要可采煤层为3煤、10煤、12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煤，对16煤东南区域进行开拓设计。本设计通过对王楼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16煤的开采范围，计算出16煤的可采储量为5802.4万t，生产能力90万ta和服务年限46.1 a，并对16煤的井田开拓提出方案三个开拓方案。方案一：新开东部主副井至-450m水平，布置东翼、西翼轨道和运输大巷进行开采，同时利用原有主副井对-700m水平进行开采；方案二：新开东部进风回风井至-450m水平，开拓巷道对-700m和-450m水平进行开采，进风井辅助运输；方案三：在原主副井的基础上，布置巷道对-700m进行开采，开拓4对暗斜井对-450m水平进行开采。经过技术经济比较，采用方案一作为最终开拓方案。根据16煤的实际情况，本设计对16煤东南区域进行设计，分析采区地质条件，对采区提出三个合理的巷道布置方案。方案一：单翼开采布置；方案二：双翼开采布置；方案三：两组单翼开采布置。经过技术经济比较，采用方案二作为最终布置方案，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：开拓设计；储量计算；生产能力；采区设计；矿井通风 ABSTRACTWanglou Coal Mine is the modern medium mine of LinYi Mining Group， which completes in the JiNing area goes into production，located in the south of Jining of Shandong Province. The main coal seam of the shaft is 3 coal， 10 coal，12 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 coal，and carried out the 16 east and south wings area coal headquarters area developing Design. The design through constructs the coal mine field geology and the coal bed characteristic analysis of Wang lou，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 is 5802.4 million tons，productivity is 90million tons every year and the service life is 46.1 year.And proposes the three method to under group coal well field development.The first method: new Eastern main shaft to - 450m level, layout, east wing, west wing rail and transportation roadway mining, at the same time using the original main shaft mining on the level of -700m; the second method: new into eastern wind return air shaft to the - 450m level and development roadway of -700m and - 450m level mining, downcast shaft assistance transportation; the third method: on the basis of the owner of the auxiliary shaft, roadway layout of -700m for mining, development of 4 subinclined shaft of - 450m level mining. After comparison of technology and economy, The first method is adopted as the final development scheme. According to the actual situation of the 16 coal，this design for the next group of coal mining area east and south wings of the design，Analysis of the geological conditions of mining area，Put forward three reasonable roadway layout of mining area. Scheme one: one side mining layout; Scheme two: two wings mining layout; Scheme three: two group wing mining layout. After comparison of technology and economy, scheme two is used as the final layout, and the layout of its working surface is carried out. In addition，under the ventilation conditions， the technical and practical safety measures,and the main production system selection calculation.Key words: Development design；Reserve calculation；Production capacity； Mining area design；Mine ventilation. 1矿井概述1.1矿井概况1.1.1 矿井位置及交通1）矿井地理位置王楼煤矿位于济宁煤田的南部，济宁市南郊，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35073515。2）交通状况王楼煤矿中心距济宁市25km，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。自济宁向东距京沪铁路兖州站32km，再往东经临沂可至日照港。由济宁至菏泽与京九铁路接轨。区内公路四通八达，济宁鱼台公路自井田西部穿过，区内乡村级公路成网；兖(州)新(乡)铁路及日(日照)东(东明)高速公路从本井田北部的济宁市通过。京杭运河自北而南从王楼井田东部穿过，是水上运输要道。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）地形地貌本矿井内由滨湖平原及湖区构成。滨湖平原地形平坦，地势西高东低，地面标高为33.2034.90m，平均高程为34.01m，自然地形坡度为0.03%；湖区标高为31.5033.50m，局部高度达35.80m。2）河流水系本区水系发育，大部分为南阳湖覆盖，湖区面积约占全井田面积的55%，是附近地表水系的汇聚地。历年最低湖水位32.32m(1962年6月17日)，最高湖水位36.89m(1964年9月15日)，防洪水位36.00m。湖西坝顶最低高程39.00m，坝顶宽约6m。1957年最高洪水位36.54m，根据文献记载分析，1957年洪水位重现期已接近百年一遇。井田内主要河流自南而北有新万福河、蔡河、洙赵新河等，它们以湖盆为中心，汇入南阳湖，均为引湖、排涝为目的的人工河渠。洙赵新河位于井田北部，自北西向南东穿过初期采区经候楼村南侧流入南阳湖，河床宽约200m，汛期最大流量1584m3/s，最小至断流。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井田北部为济宁三号煤矿(500万t/a)，东部为泗河煤矿(45万t/a)，南部为鹿洼煤矿(60万t/a)，上述三矿已于分别建成投产。王楼矿井的建设单位-临沂矿务局近年建成投产的古城煤矿和新驿煤矿位于济宁市附近。上述矿井在建设、生产、管理等方面积累了丰富的经验，为本井田的开发建设奠定了坚实的基础。1.1.4 电源、水源及建筑材料1）电源本井田附近现有济宁电厂及邹县电厂装机容量240万千瓦，井田西北约15km左右有唐口110kV变电所，矿井西北部7km左右喻屯镇内建有幸福集35kV变电所。因此，本区电源落实可靠，供电质量也有保证。矿区总体初步确定本矿井电源以 1l0kv线路取自济宁南郊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 王楼井田位于济宁煤田的南部，济宁市南郊，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35073515。根据王楼井田精查地质报告，其井田范围北起3900000纬线，南至张集断层及17煤层隐伏露头，东至泗河煤矿16上煤层-350m底板等高线垂切线及17煤层露头，西至济宁支断层。南北长11km，东西宽513.5km，面积约93.77.15km2，其中湖区面积约51.84km2，陆地面积约43.31km2。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区含煤地层为下二迭统山西组和上石炭统太原组，平均总厚274.58m。可采及局部可采煤层有3上、10下、12下、16上、17煤层共5层，平均总厚6.24m，主要可采煤层3上、16上 ，平均总厚3.31m，占可采煤层总厚的53.1%；其中3上煤层最厚，最大厚度3.89m，全区平均总厚2.14m，又是最上一层可采煤层，是本矿井的首采、主采煤层，16上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）煤层本矿井含可采及局部可采煤层共5层，其中10下、12下煤层为局部可采煤层，3上、16上、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 该煤层为3煤的上分层，位于山西组上部。距太原组石灰岩93.46105.55m，平均100.13m。煤厚变化由04.44m，平均2.12m。厚度变异系数为43%。可采范围内采用煤厚0.703.89m，平均2.14m，煤厚变异系数为39%。煤层向东南有冲刷及侏罗系侵蚀现象，煤层露头呈北东向延伸。可采面积约21.96km2，煤层主要赋存于井田西北部，东部由于沉缺和冲刷，造成大片的无煤区，仅个别钻孔零星可采。可采区内属稳定表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0.703.892.1439.10%98.33%稳定简单020.59泥岩炭质泥岩10下0.701.460.8421.05%38.64%较稳定简单020.50泥 岩12下0.701.561.1422.87%72.45%较稳定简单020.40泥岩粉砂岩16上0.841.581.2313.12%99.30%稳定简单010.43泥 岩1717.74%95.80%较稳定简单010.36泥岩炭质泥岩煤层，结构简单，有时含12层夹石，顶板主要为泥岩、粉砂岩，偶有中、细砂岩，底板为泥岩和砂质泥岩。（2）10下煤层位于太原组中部，下距12下煤层平均11.54m，煤厚0.311.91m，平均0.85m，煤厚变异系数37%，属较稳定煤层。可采范围内煤厚0.701.46m，平均0.84m，煤厚变异系数21%。可采面积约44.06km2，结构简单，偶含1层夹石，岩性为泥岩，顶板为泥岩、粉砂岩，底板为泥岩及细砂岩。（3）12下煤层位于太原组中部，下距16上煤层45.0456.61m，平均51.87m，煤厚0.271.68m，平均1.11m，煤厚变异系数为34%。可采范围内厚度为0.701.56m，平均1.14m，变异系数为22%。为较稳定煤层。除8-1、H9-3、H13-3、C19-6连线控制的狭长不可采范围及D15-1孤立点外，其余区段全部可采。 可采面积约76.07km2。顶板为泥岩、粉砂岩、砂质泥岩，底板为石灰岩，多数有0.100.20m的泥岩伪底。结构简单，含02层夹石，岩性为泥岩、粉砂岩及炭质泥岩夹石。（4）16上煤层位于太原组下部，下距17煤层3.7913.60m，平均6.38m，距奥灰58.7072.91m。平均65.20m。煤层厚度0.841.58m，平均1.23m。煤厚变异系数13%，顶板为石灰岩，D17-2孔有0.21m的泥岩伪顶，底板为泥岩，结构简单。含01层夹石，为炭质粉砂岩及泥岩。可采面积约91.73km2。全区厚度变化不大，为稳定煤层。图1.2 煤层综合柱状图 （5）17煤层位于太原组下部，下距太原组底界平均19.98m，距奥灰51.1367.96m，平均58.29m。煤厚0.301.10m，平均0.78m。煤厚变异系数24%，属较稳定煤层。可采范围为0.701.03m，平均0.85m，变异系数12%，除西南部小吴断层及南陈断层附近有不可采区外，其余区段全部可采，可采面积约77.62km2。顶板主要是石灰岩，局部为砂质泥岩，粉砂岩等，底板为泥岩，偶为中砂岩。结构简单，含01层夹石，岩性为泥岩、炭质泥岩、炭质粉砂岩、炭质砂岩等。煤层综合柱状图见图1.2所示。2） 煤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上弱玻璃、沥青1.421.39平坦状、参差状较发育10下弱玻璃、沥青1.421.391.36平坦状、参差状较发育12下弱玻璃、沥青0.931.371.33平坦状、参差状发 育16上玻璃、沥青1.731.351.30参差状发 育17玻璃、沥青1.35阶梯状发 育1.2.4 井田地质构造王楼井田以近南北向断层为主，褶曲构造不发育，在南部和北部也发育有近东西向断层，区内以断裂构造为主，近南北向断层伴有附生断层。本区的南西部靠边界断层附近构造偏复杂，其余地段偏简单。井田内基本为一向北西倾伏的单斜构造，地层产状一般510，局部受构造影响地层倾角变陡，可达20。本井田共发现断层27条，井田内断层按落差细分，100m的有7条，50100m的有6条，3050m的有7条，30m的有7条。各断层控制程度及特征详见表1.3所示。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1F14断层正中部及南部查明NE-SW70WE40-5016092F13断层逆查明NS-NE70WE0-5042593F12断层正查明NE40-6070WE0-3017914F11支断层逆查明NE30-6070WE0-9067295董庄断层正中部及北部查明NE30-6070WE50-220124216董庄支一断层正查明NE30-6070WE0-3011657董庄支二断层正查明NE45-6070WE0-8035048小吴断层逆查明NE30-6070NS0-9045259D9断层逆中部及南部查明NE30-6070NWSE0-80476810南陈断层逆中部查明NE30-6070NWSE90-170589611F9断层正东部查明NE30-6070NS0-60233412张集断层逆中部查明NE30-6070NS100-18031801.2.5 水文地质条件本井田水文地质类型3上煤层属裂隙类简单型，10下、12下煤层属岩溶裂隙类简单型，16上、17煤属岩溶裂隙类中等型。1）地表水情况本区的东部为南阳湖区，湖区面积52.77km2，约占全区总面积的55%。陆地地表低洼、平坦，地表水系十分发育。由于第四系中组及下组下段中的粘土类隔水层发育良好，因此，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。原初步设计中，矿井正常涌水量为200m3/h。根据精查地质报告预计资料，本矿井开采3上煤层时矿井涌水量为140m3/h，三灰正常涌水量为40m3/h，开采16上煤层时矿井正常涌水量为900m3/h，考虑矿井防火灌浆及消防洒水用水，确定矿井正常涌水量按1500m3/h考虑。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0.45cm3/g.燃，10下煤瓦斯含量0.58 cm3/g.燃，12下煤瓦斯含量1.21cm3/g.燃，16上煤瓦斯含量2.62cm3/g.燃，17煤瓦斯含量3.06cm3/g.燃，矿井开采3上煤过程中为低瓦斯矿井，但瓦斯含量和邻区相比相对偏高，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）煤尘各煤层的煤尘爆炸性试验结果表明，火焰长度在150650mm之间，一般多为600mm，扑灭火焰的岩粉量变化在3075%之间，可燃基挥发分一般都大于37%，根据挥发分和固定碳计算的煤尘爆炸指数变化在41.4047.53%之间，故各煤层均有煤尘爆炸危险性，所以在矿井建设中，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）煤的自燃根据本区煤样测试，各煤层原样着火温度变化在344368之间，还原样与氧化样着火点之差为416，变化在不自燃至不易自燃之间，然而下组煤黄铁矿结核含量较高，在潮湿状态易氧化并放出热量，易自燃发火。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 井田开拓方式王楼煤矿初期采用竖井分水平开拓，在工业广场内布置主、副两个井筒，水平标高-700m，中央并列式通风方式，一水平集中开采上组煤。矿井延深开拓后继续利用原有主、副井，同时新布置东部主、副井，水平标高-450m，中央并列式通风方式。1.3.2 开采水平的数目与位置按照矿井总的开发部署，全矿井用两个水平开拓。-700m水平，即现生产水平，主采3上煤层，煤厚2.14m，一次采全高，全部跨落法管理顶板。上组煤3上煤层开拓巷道已基本完成，采用立井单水平开拓，水平标高-700m。整个矿井以井底车场为界分为南、北两翼，分别布置水平大巷及上、下山开拓。-450m水平，开采下组煤时，设置-450m水平，且仍继续使用-700m水平，主采16上煤层，首采F11、董庄支一断层之间块段。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、副井两个立井井筒，在东部布置东部主井、副井两个立井井筒。2）井筒位置矿井主井、副井井筒布置于同一场地，井口位于后王楼村以北，D274钻孔附近，两个井筒地面标高均为+40.6m，井底水平均为-700m；矿井东部主井、副井井筒布置于同一场地，井口位于高郑庄南偏西63，距高郑庄1.5km处。井底水平均为-450m。井下生产的煤炭通过胶带输送机运到井底煤仓，由主井提升。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721.5m，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720.6m，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）东部主井采用立井12t多绳箕斗提煤，提升高度461.5m，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1.5。图1.5 东部主井井筒断面图（4）东部副井 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，提升高度465.6m，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1.6。图1.6 东部副井井筒断面图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、副两井筒相对位置，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16上煤层顶板岩石中。2）调车方式 本矿煤炭运输采用皮带运输，故调车方式只有辅助运输采用架线电机车牵引1t矿车运输，设置翻笼硐室只是为了方便清理撒煤斜巷清理的煤炭及掘进煤的翻运，方式采用往复式调车。井底车场线路见图1.7。 图1.7 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，上组煤共划分为北一采区，北二采区和北三采区3个采区。开采顺序按由近而远，先上后下的顺序进行，前期首先开采浅部条件较好的北一采区，然后接续北二和北三采区。前期主要开采上组煤，后期开采下组煤。下组煤首采区为F11、董庄之一断层之间，开采顺序为先上后下。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。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，上组煤采高控制在0.7m3.9m之间，下组煤采高控制在0.84m1.58m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主井地面。（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-700m水平，主采3上煤层，由于近年来济宁市区发展压煤导致矿井上组煤服务年限大大缩短。针对矿井现状，必须开采下组煤，取得最佳综合效益，根据集团公司决策及王楼煤矿3上煤开采的接续情况，尽快完成开拓工程，开采下组煤。1.4.2 勘探地质情况本井田在开采面积93.77km2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上煤层的赋存边界，对3上煤层露头边界及冲刷边界解释可靠，提高了对16上煤层的控制程度，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）王楼煤矿精查地质报告；（2）王楼煤矿建井地质报告；（3）王楼煤矿矿井初步设计；（4）王楼煤矿11600采区地质说明书；（5）王楼煤矿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上采煤设备选用开采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。472 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、尺寸及面积按照王楼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。开采范围北起济宁三号煤矿南部边界，南到张集断层与鹿洼煤矿相毗邻，西起济宁支断层，东南部以4号11号钻孔地面坐标联线及延长线为界，南北长11km，东西宽513.5km，矿井下组煤开采面积72.71km2。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上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， 16上煤地质储量8068万t，16上可采储量5802.4万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 矿井生产能力现有矿井年生产能力为90万t/a左右，矿井核定生产能力为90万t/a，主井提升满负荷运转，下组煤开采后，矿井总生产能力不变，按此原则确定下组煤开采设计生产能力16上煤层为90万t/a。2.2.3 服务年限下组煤服务年限按16上煤生产能力90万t/a计算。 (2.1)式中 T服务年限；Z可采储量，16上煤5802.4万t；A年生产能力 ，16上煤90万t/a；K储量备用系数，取1.4。 故下组煤服务年限为46.1年。 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七个采区：以董庄断层为界，小吴断层、董庄断层、F9断层和D9之间为一采区；袁洼村下部F11断层和董庄支一断层之间为二采区；F11断层东部与Z8勘探线之间为三采区；Z8勘探线与F14断层之间为四采区；董庄断层、小吴支断层、D9断层及前王楼所围区域为五采区；董庄支二断层与F11断层之间为六采区；H13-3断层、董庄断层和F12断层之间为七采区。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，六采区，七采区。3.1.1 延深方案的提出1）开拓方案一(-450m水平东部主副井延深布置)从主副井井底车场南偏西10布置长2700m的-700m南翼轨道大巷和-700m南翼运输大巷，见煤后沿逆时针19布置长1610m，倾角为6.3的南翼集中轨道上山和南翼运输暗斜井到-450m水平，设绕道连接长400m的-450轨道大巷和-450运输大巷。从主副井井底车场北偏东60布置长1850m的-700m北翼运输大巷和-700m北翼轨道大巷，在-700m北翼运输大巷尽头设高28m的煤仓，然后顺时针98布置长1980m的-700m北翼轨道石门和-700m北翼运输石门，在364m和1900m处见煤，布置-700轨道大巷和-700运输大巷进行开采，在北翼轨道石门尽头设绞车房。从东部主副井井底车场北偏西60布置长770m的-450m西翼轨道大巷和-450m西翼运输大巷，-450m西翼运输大巷尽头设高28m的煤仓，逆时针3，布置长5000m的-450轨道大巷和-450运输大巷。从东部主副井井底车场南偏东60布置长500m的-450m东翼轨道大巷和-450m东翼运输大巷，-450m东翼运输大巷尽头设高28m的煤仓，逆时针4，布置长2742m的-450轨道大巷和-450运输大巷。 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(-450m水平进风出风井延深布置)从井底车场向南偏西30布置-700m水平轨道大巷和胶带机大巷，掘进1009m，然后掘11暗斜井1229m至-960m水平，并布置车场，顺时针转82掘980m石门，见煤点沿煤层掘1318m大巷；逆时针转98掘374m石门，顺时针转58掘14.6巷道1409m至-600m水平见煤，逆时针转142掘2045m大巷。继续掘-960m轨道大巷和胶带机大巷，并在距D9断层280m处逆时针转49掘13.5巷道2100m至-450m水平见煤，沿-450m水平煤层掘2950m大巷。继续掘-960m轨道大巷和胶带机大巷1700m过断层见煤，沿-960m水平煤层掘615m大巷。从井底车场向南偏西30布置-700m水平轨道大巷和胶带机大巷，掘进1048m，设置煤仓，煤仓高度25m。然后南偏东掘3195m石门，分别在586m和2388m处见煤，沿煤层分别掘1580m和3461m巷道。石门尽头顺时针转45掘2035m至-500m水平见煤，沿南偏西45掘1648m大巷。继续掘-700m水平轨道大巷和胶带机大巷1695m并设煤仓，煤仓高度25m。南偏东掘3132m石门，于1881m处见煤，设车场并沿煤层掘进2774m。在石门尽头逆时针转52掘1523m至-450m水平，沿煤层掘进6248m大巷。开拓方案二平面图见图3.3，剖面见图3.4所示。3）开拓方案三（-700m水平暗斜井延深布置）从井底车场向南偏西30布置-700m水平轨道大巷和胶带机大巷，掘进1009m，然后掘11暗斜井1229m至-960m水平，并布置车场，顺时针转82掘980m石门，见煤点沿煤层掘1318m大巷；逆时针转98掘374m石门，顺时针转58掘14.6巷道1409m至-600m水平见煤，逆时针转142掘2045m大巷。继续掘-960m轨道大巷和胶带机大巷，并在距D9断层280m处逆时针转49掘13.5巷道2100m至-450m水平见煤，沿-450m水平煤层掘2950m大巷。继续掘-960m轨道大巷和胶带机大巷1700m过断层见煤，沿-960m水平煤层掘615m大巷。从井底车场向南偏西30布置-700m水平轨道大巷和胶带机大巷，掘进1048m，设置煤仓，煤仓高度25m。然后南偏东掘3195m石门，分别在586m和2388m处见煤，沿煤层分别掘1580m和3461m巷道。石门尽头顺时针转45掘2035m至-500m水平见煤，沿南偏西45掘1648m大巷。继续掘-700m水平轨道大巷和胶带机大巷1695m并设煤仓，煤仓高度25m。南偏东掘3132m石门，于1881m处见煤，设车场并沿煤层掘进2774m。在石门尽头逆时针转52掘1523m至-450m水平，沿煤层掘进6248m大巷。开拓方案三平面图见图3.5，剖面见图3.6所