采矿工程专业毕业设计.doc

毕业设计班 级：09采矿学 生：朱杰指导老师：张开顺设计日期：2010目 录第一章 矿井概况.3第二章 设计采区地质情况.14第三章 设计采区储量与生产能力.18第四章 采区设计方案.19 一、采煤方法的选择.19 二、采区巷道布置.201、方案.202、方案.223、方案对比.244、方案选择.24第五章 采煤工艺.25第六章 采区生产系统.30第七章 采区施工设计.32第八章 采区主要技术经济指标.34附图目录附图1-1：矿区交通位置图附图1-2：矿井开拓系统示意图附图1-3：-115m水平井底车场平面图（示意图）附图1-4：-115m南二采区巷道布置图附图2-1：-115m 南二采区K2煤层底板等高线图附图3-1：-115m南二采区F03断层下盘K2煤层储量计算立面图附图4-1：方案工作面布置图附图5-1：方案正规循环作业图表附图5-2：通风系统、避灾路线、监测监控系统图附图6-1：-115m南二采区运输系统图附图6-2：-115m南二采区供电系统图附图7-1：采区煤仓及皮带联络巷关系图附图7-2：采区车场断面图第一章 矿井概况一、井田地理位置及交通情况、地形与气候条件（一）交通及地理位置 磨心坡煤矿位于重庆天府矿业有限责任公司南端，重庆市以北42Km处，行政区划属重庆市北碚区东阳街道管辖，矿井南邻嘉陵江，北接刘家沟煤业有限责任公司，东依天府镇，西靠东阳街道。矿区走向长7Km，平均宽0.6Km.勘探面积4.62Km2.储量计算面积5.1 Km地理坐标1092900，北纬295300。矿区交通发达，襄渝铁路，仪北公路由南向北贯通矿区，矿井生产原煤经磨心坡洗煤厂洗选后，一是经皮带走廊上襄渝铁路运达各用户，二是经天府矿业公司自建轨距762mm铁路运至嘉陵江边装船，顺嘉凌江长江供应沿江两岸用户。（附图1-1：矿区交通位置图）（二）地形与气候条件区内地形总体上北东高，南西低，为中低山斜坡地貌。沟谷发育，沟谷形态以“V”型为主，为单斜山地形，纵向方向东高西低，沟底纵坡坡度较大，一般为20 30度。区内横向沟谷、小溪较发育，切割较深，利于岩溶地貌的形成及发育。矿区气候属亚热带气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，年平均最高气温36.6，极端最高气温42 ，平均最低气温5.7，极端最低气温-2 。年降雨量平均达1000mm以上，月累计最大降雨量436.3mm，月累计最大蒸发量236.7mm。最大风速2.0m/s，风向西南西。雾日集中在10月至次年的2月，年最多雾日达173天。二、矿区范围矿井于1988年首次办理采矿许可证，有效期为70年。2001年2月由重庆市矿管办换发了采矿许可证，有效期为10年。企业改制更名后，由重庆市国土资源和房屋管理局于2005年10月重新核发了采矿许可证，证号为：5000000520393，有效期为6个月（2005年10月2006年04月）。矿区范围由34个拐点圈定，走向长约7.0km，矿区面积2.6553 km2，开采深度+600 -200m，开采煤层为K2、K4、K5、K6、K8、K9，共六层。三、煤系地层与可采煤层特征（一）煤系地层矿区煤系地层为二叠系上统龙潭组，为海陆交互相含煤建造，其古地理环境为滨海湖泊沼泽化平原，岩性主要为石灰岩、硅质石灰岩、泥岩、粘土岩、砂岩、炭质泥岩和煤层，假整合于茅口灰岩之上，地层总厚约142m，含煤10层，自下而上煤层编号依次为K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10。根据岩性不同，将龙潭组分为五段，其中，第二、四段为石灰岩段；第一、三段为含煤段（第一段含煤四层：K1、K2、K3、K4；第三段含煤六层：K5、K6、K7、K8、K9、K10）；第五段为混岩段。（二）可采煤层特征矿井可采和局部煤层有六层：K2、K4、K5、K6、K8、K9，其中K2煤层为中厚煤层，全区可采；K4、K5、K8煤层为沉积不稳定局部可采薄煤层，K6、K9煤层为沉积稳定全区稳定可采薄煤层。其余煤层不可采。可采和局部煤层平均厚度依次为：4.35m、 0.60m、0.45m、0.74m、0.70m、0.60m。K2煤层底板至茅口灰岩顶界间距612m，平均8m；K2底板至K1煤层顶板间距1.176.11m，平均3.93m；K3底板至K2煤层顶板间距18.2227.06m，平均24.14m；K4底板至K3煤层顶板间距0.322.56m，平均1.73m；K5底板至K4煤层顶板间距22.3134.48m，平均29.55m；K6底板至K5煤层顶板间距3.477.79m，平均5.15m；K7底板至K6煤层顶板间距2.85.35m，平均2.95m；K8底板至K7煤层顶板间距2.767.08m，平均5.97m；K9底板至K8煤层顶板间距3.637.50m，平均4.79m；K10底板至K9煤层顶板间距1.372.41m，平均2.11m。可采煤层总厚度约7.44m，可采含煤系数5.2%。可采煤层煤质牌号为焦煤，见表1-1。表1-1 各可采煤层原煤煤质工业指标表煤层 编号水分灰分挥发分含硫量发热量固定炭粘结性指数胶质层厚度煤种MadAdVdafSt.dQnet,adCdGY%MJ/Kg%mmK21.3522.7620.393.0626.7688.4387.013.5焦煤K41.3425.3421.033.1126.1389.5991.09.0焦煤K51.7028.0019.993.3625.2188.3084.011.3焦煤K61.2725.3020.703.8326.1188.5586.512.1焦煤K81.3626.1721.333.4525.9288.383.010.7焦煤K91.5126.6121.185.2625.2387.8277.08.7焦煤矿井煤层销路畅通，主要销向为上海焦化厂、重庆珞璜电厂及长江沿线各电煤用户。四、地质构造和水文地质条件（一）地质构造磨心坡煤矿矿区范围位于新华夏系川东弧形褶皱带，华蓥山复式背斜南端，天府背斜之西翼。天府背斜呈中常褶皱形态，两翼急倾斜，东翼略陡于西翼，由北向南背斜轴面微向西偏，构造走向：北段为N22E，向南过号勘探线后便缓缓向西偏移，至南段偏至S34W，略呈向南方向凸的弧形。地层倾角为：东翼浅部4560，局部直立、倒转，向深部逐渐增大至6275；西翼浅部3755，向深部逐渐增大至6072。背斜枢纽由北向南逐渐倾覆，至V号勘探线倾覆角增大至22。断层发育是矿区构造的一大特点。东翼及背斜轴部有密集的大型走逆断层，受断层切割，煤岩层延续性遭受严重破坏，开采价值不大。西翼断层稍少，但断层性质变化大，分区密布，将矿井自然分割成三个可采区。北采区和中采区，斜交断层发育，集中分布在号（峰厂）和号（鹰耳岩）勘探线附近；南采区大型走向逆断层发育，集中分布在勘探线以南，断层互相切割，规模巨大，切割纵深，破坏性极强，号勘探线之间为矿井构造复杂区。矿井地质构造类型为-a-a-fg。1、矿区褶皱矿区范围内大的次级褶皱不发育，根据石门及钻孔资料，在FO3断层附近煤岩层往往被断裂牵引形成紧密的小向斜或小向斜连小背斜，断层上盘常比断层上盘明显，褶曲带的宽度达2080米，这种现象的产生是由于煤系岩层岩性较弱，在构造应力的作用下，易产生塑性变形所致。2、矿区断裂（1）背斜东翼及轴部的西倾走向逆断层主要分布于背斜东翼，少数分布于轴部，主要有F1、F2、F3、F4、F5等断层，断层倾角在4682，规模均甚大，伪总断距多在50m以上，大者达120340m，它们密集排列，南北延伸，纵贯全区，在平面上一些地段可见到断层线互相交切的形态，在剖面上，则可见F1断裂为主干断裂，其余断层均为其分支，呈倒“入”字构造形式。F1：位于轴部，自刘家沟煤业公司向南延伸至矿区范围，至勘探线附近减弱，矿区范围内延伸长6200m，地表表现为P1m、P2l地层缺失，断层产状3017182，伪总断距线以北60150m，以南1030m，对线以南轴部煤层有轻微破坏作用。F2：位于近轴部的东翼部位，纵贯全区，地表表现为P2C、T1f1地层缺失，断层产状3033126375，伪总断距线以北160300m，向南减弱，多为1030m（仅线处异常增大），对线以南地段煤层有较大破坏作用。F3：位于东翼，纵贯全区，地表表现为T1f1复于T1f2或T1f2复于T1f3之上，造成地层缺失，断层产状3033117481，伪总断距120280m，在线间断层切入轴部，于此同时，断距减弱30m左右，对该段轴部附近的煤层有破坏作用，对西翼煤层无破坏作用。F4、F5断层：位于东翼，远离背斜轴部，纵贯全区，地表表现为T1f2复于T1f3或T1f3复于T1f4之上，造成地层缺失，断层产状3033127075，伪总断距100m。（2）背斜西翼的西倾走向逆断层此类断层为高角度西倾断层，大多隐伏，少有地表出露，系由生产井巷揭露，断层排列甚密，主要发育在线以南，线以北极为稀疏，自线向南逐渐增多。对煤层有明显破坏作用的断层，自北向南，由西向东有F21、F22、F01、F02、F03 、F04等断层，断层走向延伸数百米至一千米，个别可达2200m（F02），伪总断距一般在15m至45m，属大至中型断层，对开采影响较大。F21、F22断层组：断层产状2953007080，水平断距分别为35m、20m，对矿井-10m水平以下北采区的煤层有明显破坏作用的断层，造成煤层不连续，对开采影响较大。F01、F02、F03 、F04等断层，断层产状3053157085，水平断距多为20m，F03达45m。对矿井-115m水平以上南采区煤层有明显破坏作用的断层，造成煤层不连续，对开采影响较大。-115m水平以下断层对南采区的煤层破坏延伸在矿区范围外，对开采几乎无影响。（3）斜交平推断层矿区内有SSE-NNW和NEE-SWW两组斜交平推断层，背斜即轴部均可见，为数不多，规模不大。矿区范围内主要有F26（峰厂斜交断层带）、f01（鹰耳岩斜交断层带）。F26（峰厂斜交断层带）：位于线以南，由7条以上小断层组成断裂和挤压破碎带，走向延伸长度约420m，断层产状3253437278，每条断层的水平断距均大于1m，+230m水平以上对煤层破坏较明显，以下对煤层破坏减弱，断距多在1m，对煤层开采有一定的影响。f01（鹰耳岩斜交断层带）：位于线以北，由45条平行的小断层组成断裂和挤压破碎带，破碎带宽约90m，走向延伸长度约700m，断层产状3253437278，断层的水平断距多在38m，对各水平煤层破坏较明显，对开采有影响大。矿区地质构造较复杂。（二）水文地质条件矿区内含水层主要为三叠系下统嘉陵江组石灰岩（T1j）、飞仙关组第四段石灰岩（T1f4）、二叠系上统长兴组石灰岩（P2C）等为喀斯特强含水层，飞仙关组第二段石灰岩（T1f2）、二叠系下统龙潭组第二段石灰岩（P2l2）、第四段石灰岩（P2l4）等均为弱含水层。二叠系下统茅口组石灰岩（P1m），仅在断层作用下，地表零星出露，为煤系地层底板含水层。各含水层在空间分布上对矿井开拓，开采有直接或间接的水力联系。岩溶裂隙含水层在接受大气降水补给后，沿岩溶、裂隙迳流，经采空区渗入坑道。矿井在开采过程中，十分重视上部老窑水探防工作，开采过程中从未发生水灾事故。矿井水文地质条件中等。五、其它地质条件（一）矿井瓦斯磨心坡煤矿为煤与瓦斯突出矿井，近年矿井相对瓦斯涌出量平均为67.85m3/t，绝对瓦斯涌出量平均为45.54 m3/min。主采K2煤层有煤与瓦斯突出危险，煤层瓦斯含量为4042 m3/t，瓦斯含量系数为6.54。建井以来在册的煤与瓦斯突出事故有45次，平均突出强度为267吨，最大突出强度为5270吨（1997年5月30日）。主采K2煤层最大瓦斯压力为13.9MPa。矿井用开采保护层实施瓦斯超前抽放来解决K2煤层的开采问题。石门揭穿K2突出煤层时采用“四位一体”的综合防突措施，矿井有完善的瓦斯抽放系统，长期坚持瓦斯抽放。（二）煤的自燃与煤尘爆炸性主采K2煤层具有自燃发火现象，为一级易自燃发火煤层，发火期为36个月。矿井开采的所有煤层之煤尘均具有爆炸危险性，煤尘爆炸性指数为34.764.7%。六、矿井地质储量矿井原始地质储量4178.6万吨。截止2005年底，-200m水平以上累计动用储量2475.9万吨，损失量501.3万吨，注销量7.2万吨，采勘对比储量减少86.3万吨，累计探明储量3874.4万吨。剩余保有储量1609.2万吨，可采储量为1135.3万吨。矿井原始设计能力45万吨/年，近几年实际生产能力在40万吨左右，2005年核定生产能力50万吨，按储量备用系数1.5，剩余服务年限约15年。七、矿井工作制度矿井采掘进工作制度采用“三、八”制作业形式，其中掘进为“三班”制作业，采煤为“两采一准”制作业。八、井田开开拓矿井开拓方式为平硐十竖井暗斜井综合开拓方式。矿井为深部水平开采，现生产水平为-115m水平，延深水平为-220m水平，各水平运输大巷均布置于质地坚硬的茅口石灰岩层中。采区分南、中、北三个大采区，其中南、北采区分别划分为南一、南二采区和北一、北二采区。三大采区走向长度平均约1900m，采区内以石门揭穿各可采煤层，石门间距平均约135m，全井石门42个（其中，北采区13个，中采区16个，南采区13个）。各采区在茅口石灰岩层中均布置有集中回风上山至回风水平，集中回风上山倾角一般4045，长度150m左右。（附图1-2：矿井开拓系统示意图）九、井筒位置、数目、形式和用途，井筒直径和技术装备。矿井主要井筒有平硐、竖井和人行斜井、箕斗斜井、串车斜井和吊挂人车斜井。平硐口标高为222.5m，全长2170m，是矿井运输、行人、通风及排水的主要通道。竖井口标高为520m，井底止于-10M水平，井筒全长522m，断面积23.8m2，主要承担矿井通风和辅助提升任务。人行斜井布置于井底车场附近的茅口石灰岩层中，为暗斜井，开口标高+230m，井底标高-10m，坡度30，断面为15.04m2，全长690米，用于行人和辅助提升运输。箕斗斜井布置于-115+230m井底车场附近的茅口石灰岩层中，主要用于煤层提升运输，为二级提升，其中-115m水平至-l0m水平为第一级提升，全长350m,斜井坡度为35，断面为11.57m2，箕斗容量为3t；-10m至+230m水平为第二级提升，坡度为60，全长为185米，断面为9.1m2，箕斗容量为2.5t。串车斜井布置于-10m至-220m中采区的茅口石灰岩层中，坡度42，全长160m，断面积10.8m2。人车吊挂斜井布置于-10m至-220m中采区的茅口石灰岩层中，坡度30，全长210m，断面积10.8m2。竖井提升绞车直径为3.0m，配套电机功率为380kw；人行斜井提升绞车直径为2.5m，配套电机功率为185kw；箕斗斜井提升绞车直径为2.0m，配套电机功率为185和200kw；串车斜井提升绞车直径为2.0m，配套电机功率为185kw；人车吊挂斜井设备尚未安装。十、井底车场形式和通过能力矿井-115m水平井底车场形式为折返式车场。2006年矿井生产能力核定井底车场通过能力为52.66万吨/年。（附图1-3：-115m水平井底车场平面图）十一、主要生产系统（一）通风系统矿井在井田中部分别布置了1个进风斜井、1个进风竖井、1个进风平硐、2个回风斜井，通风方法为抽出式通风，通风方式为混合式。抽风机4台，其中北翼抽风机型号为BDK-8-No.21，配套电机型号为YBF355S-8，额定功率为2132Kw，风机叶片安装角为35，总排风量为3792mmin，额定风压为3012Pa，等积孔为2.02m2；南翼2台BDK-6-No.18型对旋主要通风机，配套电机型号为YBF400-8P，额定功率为2132Kw，风机叶片安装角为34，总排风量为3600m3min，额定风压2800Pa，等积孔为2.04m2。2006年矿井生产系统能力核定，通风系统能力为51.66万吨/年。（二）运输系统矿井提升环节多，运输战线长。水平集中运输巷采用机车运输，斜井采用绞车提升运输。矿井主要提升机运设备有：-1O+230m的2.0m绞车、-115-lOm的2.0m绞车、混合提升为竖井的3m绞车、人行斜井副提升为2.5m绞车、-115-l0m专用进风井的1.2m绞车、-115m水平的1t电动煤翻笼，平硐运输为3台Z K-10的架线电机车和1台CXTS-8蓄电池机车、-10m水平为2台XKB-/ 140-KBK番电池机车、-115m水平为4台CX下S-8和2台XKD-6/J40机车。2006年矿井生产系统能力核定，排水系统总能力为51.5万吨/年。（三）排水系统矿井井下为-10m、-115m两级排水系统：-115m水平涌水由-115m排水系统排到-10m水平，再由-10m水平排水系统将-115m及-10m两水平涌水同时排到+230m水平，通过平筒水沟流出地面。-10m水平共安装有水泵10台，其中中央水泵房安装有D280-437型离心式水泵9台，7台安装于主泵房，2台安装新增泵房，另外还安装有一台200D-437型水泵在新泵房外,作为检修和应急用泵，其中6台工作，3台备用，1台检修；沿竖井井筒安装有Dg300排水管路3趟，二趟工作，一趟备用。本水平蓄水仓两个，一个容量为4500m3；一个容量为800 m3。 -115m水平中央水泵房安装有D 280-434型离心式水泵8台，其中5台工作，2台备用，1台检修；沿管道井井筒安装有325排水管路2趟，一趟工作，一趟备用，排水高度为105m，该水平水仓两个，容量为3916 m3。2006年矿井生产系统能力核定，排水系统总能力为51.6万吨/年。（四）供电系统矿井采用双回路供电，由局中心变电所分别送至地面卢梯沟变电所和一井变电所，各变电所变压器2台，变压器型号为S7-7500/6000。井下供电分别由两个变电所供给，分别送至+230水平、+110水平、-10水平中央变电所，然后经中央变电所再送至各采区变电所，由各采区变电所送至各配电点。2006年矿井生产系统能力核定，供电系统能力为65.06万吨/年。（五）压风系统矿井在-10m水平井底车场安装了两台移动式压风机，一台工作，一台备用。压风线路为： -10m 水平（各掘进工作面）（-115m-10m）管线斜井-115m水平（各采掘工作面）（-220m115m）水平串车斜井-220m水平掘进工作面。十二、采区巷道布置与采煤方法矿井现有生产水平一个（-115m水平），生产采区三个（南、中、北各一个）， 采区平均走向长1900m，各采区均布置有集中运输巷（兼进风巷），采区回风上山。布置回采工作面5个，其中，北采区一个中厚煤层工作面，中采区4个薄煤层工作面，南采区已经回采结束。北采区生产能力22万吨/年，中采区生产能力16万吨/年。矿井为煤层群开采，开采顺序为从上而下依次开采，即剥皮式跟踪开采，上下层之间严禁追尾开采，采面走向间距一般大于100m，互相不受采动和运输环节影响。中厚煤层采用伪斜柔性掩护支架采煤法采煤，薄煤层采用俯伪斜走向分段密集采煤法和倒台阶采煤法（此采煤法正在被矿井淘汰）采煤，风镐落煤，采用自然陷落法管理顶板。（附图1-4：-115m水平南二采区巷道布置）第二章 设计采区地质情况一、采区位置本次设计采区位于矿井-115m水平南采区C813石门，北以F03断层为界，南以C13为界，上界标高为-10m，下界标高-115m，可采段平均走向长400m，平均倾斜长118m，开采区段面积为47200m2。对应地面位置为北碚区天府镇麻柳湾村辖区内，地面标高为+500m+600m。F03断层上盘各煤层已经开采结束，下盘K2煤层尚未开采。因此本设计范围内实际开采煤层只有K2煤层（中厚煤层）一层。F03断层上盘各煤层的开采对下盘K2煤层具有一定的解放效果。-115m南二采区F03断层上盘各相邻煤层开采情况如下：C812石门之间的K9、K6、K4煤层均已开采结束，K5煤层本采区未采。由于受F03断层的影响，导致已开采的K4煤层与上盘K2煤层之间的水平层间距达78.5m，垂直距离为71m。F03断层下盘：-10m水平由于受构造影响，开采较困难，由北向南只采至C10石门，+110m水平采至C10石门以南80m处；-115m水平C812之间尚未开采，该区域煤层赋存不稳定，C1112 之间煤层度厚变化大，煤层厚度2.35.2m；C911 之间煤层赋存较稳定，煤层厚变化不大，煤层厚度为4.95.2m。-115m水平F03断层上盘K2煤层由于受构造影响，开采较困难，由北向南只采至C10石门以南20m处，已于2005年2月停止开采。（附图2-1：-115m南二采区K2煤层底板等高线图）二、地质构造根据上水平及本水平已揭露的生产地质资料，该区域主要受F03大断层的影响，F03断层走向为N36E，75-85NW，h3=36-42m。F03大断层造成-115m水平南翼K2煤层不连续，C812区域K2煤层重复。F03大断层附近次级褶皱、派生构造和裂隙较发育，对煤层开采有一定影响。预计K2煤层由C12石门向北可开采至C9以北35m处，C9以北50m处遇F03大断层。C10石门以南10m处将遇一走向逆断层，断层的产状为：N46E，70NW，h3=1.1m，对掘进及回采均有一定影响。三、煤层及顶底板性质（一）采区内可采煤层的层数、厚度、间距、倾角、走向、倾向及其变化情况。设计采区范围内，可采煤层只有一层，为中厚煤层，厚度2.35.2m，平均3.8m。走向3034,平均32。倾角6268，平均65。F03断层上、下盘K2煤层间距平均40m。（二）瓦斯、煤尘爆炸及煤层自燃、夹矸情况1、瓦斯K2煤层有煤与瓦斯突出危险，瓦斯涌出量大，对回采有较大的影响。根据矿井相邻采区煤层瓦斯含量情况，预计该采区内K2煤层相对瓦斯涌出量为4042 m3/t，瓦斯含量系数为6.54。2、煤尘爆炸及煤层自燃K2煤层之煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸性指数为3464%。且具有自燃发火现象，属易自燃煤层，自燃发火期为36个月。3、煤层夹矸K2煤层为复合结构，具有三层高岭土夹矸，分层夹矸厚度0.10.2m，累计夹矸厚度0.5m。是利用价值极高的耐火原材料。 （三）煤层尖灭、分叉与合并情况本采区K2煤层无尖灭、分叉与合并现象。（四）、煤层顶底板的岩性、厚度、稳定性及对采掘的影响见表2-1。表2-1 煤层顶底板岩性及厚度表煤层名称厚度顶底板类型厚 度 m岩 性稳定性对采掘的影响程度K22.35.2平均3.8m老 顶1.22.5/1.8深灰色硅质石灰岩稳定易管理直接顶8.010.0/9.0深灰色薄层状泥岩稳定易管理伪 顶1.82.5/2.0深灰色薄片状泥岩不稳定难管理直接底0.20.6/0.4深灰色粘土泥岩不稳定难管理老 底1.83.0/2.4灰色中粒砂岩稳定易管理四、瓦斯与地质构造的关系设计采区地质构造复杂，处于F03大型走向逆断层的下盘，该断层对煤岩层破坏性极大，造成了矿井南采区+110-115m标高范围内的K4和K2煤层多次重复出现，其次生断层发育，瓦斯含量极高，在构造牵引部位，具有煤与瓦斯突出危险，故设计K2煤层开采瓦斯治理难度非常大，必须采区综合性防治瓦斯突出措施，才能保证有效、安全开采。五、其它本采区煤层开采位深部开采，距地表垂直高度600700m，开采不会造成地表塌陷，对地表水也无影响。本采区开采范围内，浅部开采的小煤窑只有麻柳煤业有限公司，其开采的煤层属于矿区背斜东翼的煤层，因此，开采相互不受影响。相邻采空区只有回风巷上部采空区有积水，对开采威胁较大，本设计已应充分考虑了防隔水煤柱的留设和工作面水害防治措施。 第三章 设计采区储量与生产能力一、采区储量及设计损失量见表3-1，3-2 。表3-1 采区储量 块段号走向长（m）斜长（m）斜面积（m2）煤厚（m）容重(t/m3)基础储量（万t）可采储量（万t）南二K2400118460003.81.39524.3819.5表3-2 设计采区损失量表工业储量（万吨）损 失 量开采储量（万吨）合计煤柱（万吨）厚度损失（万吨）落煤损失（万吨）名 称数 量名称或地点数 量24.384.88小 计3.6小计1.2819.5阶段煤柱不能采全高1.08护巷煤柱1.2巷道顶底煤0.2上山煤柱1.6隔离煤柱构造煤柱防水煤柱0.8设计采区回采率80%。二、采区生产能力（一）日循环产量Q日循环产量=工作面采长循环进尺采厚容重工作面回采率Q循1081.3863.01.3950.95595t（二）月计划产量Q月=日循环产量月循环数循环率=595300.8=14280t（三）平均日产量Q=14280/30=476t（四）采区年产量采区年产量=月计划产量月数=1428012=171360t三、服务年限可采储量年产量=195000171360=1.14年说明：工作面循环进度1.386m，采深0.8m，容重1.395m3/t，日循环个数1个，采厚3.0m，工作面长度108m，月循环数24个。采区生产能力递增期3个月，递减期3个月，正常生产期11个月。采区工作面个数一个，生产能力171360t/a。（附图3-1：-115m水平南二采区K2煤层储量计算立面图）第四章 采区方案设计一、采煤方法的选择（一）矿井目前运用较成熟的采煤方法有俯伪斜走向分段密集采煤法、伪斜柔性掩护支架采煤法和倒台阶采煤法。俯伪斜走向分段密集采煤法和倒台阶采煤法适用于急倾斜薄煤层，煤厚小于0.8m的煤层；伪斜柔性掩护支架采煤法适用于急倾斜薄煤层或中厚煤层，煤厚大于0.8m的煤层。（二）南采区K2煤层属于急倾斜中厚煤层，煤层平均厚度3.8m。煤层具有自燃发火倾向倾向性，发火期为36个月；煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸性指数为3464%。煤层顶板为薄层状泥岩，节理裂隙较发育，煤层开采后，易垮落，稳定性差；底板为粘土泥岩，遇水易膨胀和底推。由于煤层开采过程中受煤层自燃、煤尘爆炸、采空区积水和突出威胁，根据煤层厚度和赋存情况，K2煤层开采适用于伪斜柔性掩护支架采煤法，风镐落煤方式。二、采区巷道布置1、方案方案：采用采区前进式区域后退式方案。（1）工作面切割初期巷道布置在-10m水平南C9开始向南掘本煤层巷道作为K2工作面的进风巷。在-115m水平南C10石门向北掘本煤层巷道与C9石门贯穿、向南掘本煤层巷道与C11、C12石门贯穿形成本煤层运输大巷兼回风巷。进回风巷做“7、7、8”规格金支木梁头梯形断面，净断面积为5.90m2。进风巷和运输巷间用两个斜坡套一组风眼的方式完成对K2煤层的切割眼布置。（2）回采期间巷道布置切割斜坡形成后，开始剔大棚、铺支架进行初次回采。以后提前准备出K2HL和K2ML，沿走向方向每隔80m布置一个斜坡，（斜坡斜坡度2830）形成运输、通风，行人通道，保证正常回采的需要。（3）采区初期投产工程量及投产准备时间见表4-1。表4-1 方案采区工程量及投产准备时间表项目名称工程量（m）剩余工程量（m）可施工距离（m）日循环进度（m）工期施工日期-115mSC109K2ML1421421003.6283.013.28施工走向钻孔4272944273.294.04钻孔抽放时间104.054.15-115mSC109K2ML14242423.6124.164. 27-115mSC91212123.044.285.01施工SC109倾斜钻孔1710817108108175.025.18钻孔抽放时间925.198.19-115mSC1011K2ML130130253.674.054.11施工走向钻孔30710524.124.13施工SC1011倾斜钻孔3108310810834.144.16钻孔抽放时间104.174.26-115mSC1011K2ML130105253.674.275.03施工走向钻孔30710525.045.05钻孔抽放时间105.065.15-115mSC1011K2ML13080253.675.165.22施工走向钻孔30710525.235.24钻孔抽放时间105.256.24-115mSC1011K2ML13055253.676.257.01.施工走向钻孔30710527.027.03钻孔抽放时间107.047.13-115mSC1011K2ML1300303.697.147.22-115mSC11121212347.237.26切割1XP（C9-10位置）65+3095954.2238.209.111XP2XP风眼402808014149.129.25切割2XP（C10位置）150+301801804.2438.019.12切割2XPK2SL640280806149.139.27-10mSC9K2斜坡3636363126.016.12-10mSC9-11 K2风巷2702702703.6756.138.26说明：运输巷施工考虑上防突措施，每次钻孔施工深度必须保证控制巷道周遍轮廓线水平投影距离小于30m，钻孔施工完毕后，进行堵孔抽放，10天后观察其抽放效果，符合要求后方可掘进K2煤层巷道，允许掘进距离严格在25m范围内，留足5m安全屏障，按上述施工顺序进行下一循环施工。煤巷掘进方法，采用远距离放炮落煤，人工装车。掘进工作面可同时布置2个面，采煤工作面与掘进工作面的个数比为1：2。采用局部压入式通风。1T矿车装载，8T电机车牵引切割巷道一经形成即可回采。递增期3个月后，进入正常生产期，11个月后，进入生产递减期，3个月后，本采区结束。工作面搬家到-115m中采区。（4）工作面布置方式工作面呈伪斜方式布置，斜坡坡度2830，采用 “多边形”字形掩护支架进行支护。工作面沿走向方向每隔80m布置一个沿煤层伪斜的斜坡，用于工作面回采时的溜煤、行人和运料。斜坡把工作面分成若干块段，在正常回采时应保持3-4个左右的块段（斜坡）进行回采。工作面的煤通过斜坡自溜到K2煤层运输巷中的胶带上，通过运输巷中的胶带将煤炭转载到区域皮带上山内的溜煤仓中，溜煤斜坡内的煤炭通过机车和矿车在茅口大巷中进行集装车运出地面。工作面由北向南推进。2、方案方案：采区采区后退式开采方案（1）工作面切割初期巷道布置在-10m水平南C11开始向南掘本煤层巷道作为K2工作面的进风巷。在-115m水平南C10石门向南掘本煤层巷道与C11石门贯穿，并在-115m水平南C12石门向北掘本煤层巷道向南掘本煤层巷道与C11石门贯穿形成本煤层运输大巷兼回风巷。进回风巷做“7、7、8”规格金支木梁头梯形断面，净断面积为5.90m2，进风巷和运输巷间用两个斜坡套一组风眼的方式完成对K2煤层的切割眼布置。（2）回采期间巷道布置（同方案）（3）采区初期投产工程量及投产准备时间见表4-2。表4-2 方案采区工程量及投产准备时间表项目名称工程量（m）剩余工程量（m）可施工距离（m）日循环进度（m）工期施工日期-115mSC1011K2ML140140253.673.13.7施工走向钻孔30710523.83.9钻孔抽放时间103.103.19-115mSC10119K2ML140115253.673.203.26施工走向钻孔30710523.273.28钻孔抽放时间103.294.07-115mSC1011K2ML14090253.674.084.14施工走向钻孔30710524.154.16钻孔抽放时间104.174.26-115mSC1011K2ML14065253.674.275.03施工走向钻孔30710525.055.06钻孔抽放时间105.075.16-115mSC1011K2ML14040253.675.175.23施工走向钻孔30710525.245.25钻孔抽放时间105.266.04-115mSC1011K2ML14015253.676.056.11施工走向钻孔15710526.126.13-115mSC1011K2ML14015153.646.176.20-115mSC1211K2ML130130253.673.113.17施工走向钻孔30710523.183.19钻孔抽放时间103.203.29-115mSC1211K2ML130105253.673.304.06施工走向钻孔30710524.074.08钻孔抽放时间104.094.18-115mSC1211K2ML13080253.674.194.25施工走向钻孔30710524.264.27钻孔抽放时间104.285.09-115mSC1211K2ML13055253.675.105.16施工走向钻孔30710525.175.18钻孔抽放时间105.195.28-115mSC1211K2ML13030304.275.296.04-115mSC111212123.046.056.09施工SC1211倾斜钻66.15钻孔抽放时间906.169.16切割2XP（C11位置）150+301801804.2439.1710.29切割2XPK2SL6402808061410.3011.13切割1XP（C12-11位置）65+3095954.2239.2910.211XP2XP（风眼）4028080141410.2211.05-10mSC12K2斜坡3636363125.015.12-10mSC12-10 K2风巷2652652651.81485.1310.10说明：运输巷施工考虑上防突措施，每次钻孔施工深度必须保证控制巷道周遍轮廓线水平投影距离小于30m，钻孔施工完毕后，进行堵孔抽放，10天后观察其抽放效果，符合要求后方可掘进K2煤层巷道，允许掘进距离严格在25m范围内，留足5m安全屏障，按上述施工顺序进行下一循环施工。煤巷掘进方法，采用远距离放炮落煤，人工装车。掘进工作面可同时布置2个面，采煤工作面与掘进工作面的个数比为1：2。采用局部压入式通风。1T矿车装载，8T电机车牵引切割巷道一经形成即可回采。递增期3个月后，进入正常生产期，12个月后，进入生产递减期，3个月后，本采区结束。工作面搬家到-115m中采区。（4）工作面布置方式（同方案）工作面推进方向为由南向北推进。（附图4-1：方案工作面布置图）3、方案对比（1）方案与方案切割初期工程量相当；（2）方案比方案采区内工作面切割形成时间短43天；（3）茅口集中装载位置不同，方案在-115mSC12集中装载，运输将形成折返运输，运距多800m；（4）方案机车运输过程中机车处于采区回风风流中，安全威胁大。4、方案选择通过上述方案对比分析可知，方案生产过程中优于方案，运输成本低，安全威胁小。因此，-115m水平南二采区K2煤层开采采用方案。第五章 采煤工艺一、采煤工艺（一）回采工艺伪斜柔性掩护支架的回采工艺流程为：回风巷剔大棚 铺支架 放顶 回采工作面采煤（采槽 落煤 落架） 撤支架。（二）剔大棚剔大棚采用抬梁卧底的方式进行（即先将原装料梁头抬起，然后扩巷撤柱子，做大棚），大棚规格为“7、8、7”断面的木棚支护。上宽下宽高23.82.1m，棚距中对中0.6m。每次剔大棚长度不得超过30m。（三）支架的铺设先沿K2HL铺设5根钢丝绳，在支架天、底板各铺一路46双眼的短槽铁，在支架上面套斜拉钢绳。（四）放顶回采工作面放顶，必须严格按煤矿安全规程、技术操作规程、作业规程和技术安全措施执行。放顶前必须对大棚料进行维修加固，每次放顶距离不得超过25m。（五）回采1、该采区采用伪斜柔性掩护支架采煤法进行回采，支架形式为“多边形”字形掩护支架，支架宽度（下宽）3.0m。2、采用风镐落煤，工作面煤炭用搪瓷溜槽自溜，用自然垮落法管理采空区。3、支架回撤支架架尾采至K2煤层运输巷前，开始将支架调平，在调平过程中，逐步将支架面的坡度调至020度，在大巷内由北向南逐架回撤支架。二、落煤方式K2煤层属于急倾斜中厚煤层，上水平采空区积水威胁较大，顶底板破碎易推垮，还存在着煤层自燃和瓦斯威胁。根据现场实际和本矿多年经验，决定采用伪斜柔性掩护支架采煤法，风镐落煤方式进行回采。三、装煤与运煤方式工作面煤炭由斜坡自溜至煤槽，人工放煤到大巷溜子或皮带上由皮带转载至采区集中煤仓（位置C12），茅口巷集中装载，机车运送至水平煤仓。四、顶板管理K2煤层为急倾斜中厚煤层，直接顶、直接底皆为泥岩，易垮落，因此顶板管理采用自然垮落法。五、支护设计（一）掩护支架类型的选择经过磨心坡煤矿多年的生产实践经验证明，“多边形”掩护支架适合K2煤层开采。该支架便于煤层顶底板管理