山西槐安煤业有限公司矿井开采设计 毕业设计

成人高等教育毕业设计题目山西槐安煤业有限公司矿井开采设计学院函授站）山西年级专业12级采矿工程层次专升本学号1209332141256姓名徐俊斌指导教师起止时间2014年7月15日9月5日摘要根据对山西槐安煤业有限公司的地质资料和实际情况调查研究，结合在校期间学习的理论知识，对其矿井进行的初步设计。设计的井田面积为52平方公里，矿井年产45万吨，井田内赋存稳定可采煤层为15煤层，倾角812度，平均煤层厚度47M，矿井瓦斯涌出量相对较小，鉴定为瓦斯矿井，地质构造简单，矿井水文地质类型为中等。设计采用主斜井副斜井回风立井开拓方式，采用走向长壁采煤方法，综合机械化放顶煤回采工艺，全部跨落法处理采空区，主要对矿井开拓布置、采煤方法，矿井排水系统，矿井通风系统以及安全技术措施进行了初步设计，对矿井运输、通风、排水等生产系统进行了设备选型计算，对矿井各个生产系统的生产过程进行了描述，并对矿井各个生产系统和各生产环节之间的相互联系和制约关系进行了有关说明。在设计过程中，尽量利用原有设备和采用先进的技术装备，矿井全部实现机械化，采用先进技术和借鉴已实现高产高效现代化矿井的经验，实现一矿一井一面一策高产高效矿井，从而达到良好的经济效益和社会效益。关键词斜井立井开拓，走向长壁采煤，放顶煤，全部跨落法目录摘要I第一章矿井概况及地质特征111井田概况1111交通位置1112地形地貌1113河流2114气象及地震情况212井田地质特征2121地层2122井田构造713煤层的埋藏特征714井田境界与储量10141井田境界10142资源/储量1114矿井开拓14141矿井开拓部署14第二章采区地质特征1621采区范围16211采区位置16212采区邻近情况1622采区地质情况16221采区地形地势16222采区内煤层赋存特征16223顶板岩石性质16224水文地质条件和其它开采技术条件1723采区储量和生产能力17231采区煤柱尺寸17232储量情况17233生产能力与服务年限17第三章采煤方法及采区巷道布置1931采煤方法的选择1932矿压观测情况20321矿井现有的矿压观测情况20322矿压观测内容20323数据处理21324组织措施2133采区巷道布置2134回采工艺与劳动组织22341工作面布置22342工作面生产能力22343回采工艺233割煤23344工作面顶板控制24345劳动组织和循环作业图表2535采区准备26351采区巷道断面和支护形式26352巷道掘进进度指标26353掘进工作面个数、组数、掘进的机械设备26354采区生产时采掘比例关系27355采区井巷工程量、掘进率及采区准备时间27第四章采区运输、防排水与供电2941采区运输29411煤炭运输29412辅助运输29413采区运输系统2942采区防排水和洒水30421排水系统30422采区洒水防尘3043采区供电30第五章采区通风与安全3251采区通风系统32511矿井通风方式和通风系统32512采区通风系统32513采区掘进通风及硐室通风3252风量配备33521采区风量计算33522风量分配3653通风构筑物通风设施3754安全措施37541瓦斯灾害预防37542预防瓦斯爆炸的措施37543防爆措施38544隔爆措施40545防止煤尘爆炸的措施40546水灾预防52547顶板管理53548其它53549避灾路线53第六章采区巷道规格与支护方式5561概述5562采区巷道规格及支护方式55第七章采区设备选型及计算5671采煤机的选型及预算56711采煤机选型5672运输机的选型及验算58721工作面可弯曲刮板输送机5873顺槽设备的选型5974支架的计算与选型5975其他设备的选型60附件1工作面正规循环图表2采区巷道断面图第一章矿井概况及地质特征11井田概况111交通位置山西槐安煤业有限公司位于山西省武乡县东北部的洪水镇东南部的洪水村、北反头村、寨坪村一带，行政区划属洪水镇管辖。其地理坐标为北纬365051365238，东经11312481131458。山西槐安煤业有限公司南西距长治市78KM，西南距武乡县45KM，武（乡）墨（镫）铁路从太（原）焦（作）铁路主线武乡站开始，途经武乡县古县镇、监漳镇、蟠龙镇、洪水镇，至于墨镫乡煤炭集运站，为武乡东部煤炭外运的主要铁路枢纽，从井田西北边界外05KM处通过。此外，二（连）广（州）高速公路太（原）长（治）段和长（治）太（原）S102公路分别从武乡县城东、西部南北向纵横而过，该路东距该矿29KM左右；在武乡县镜内与武（乡）墨（镫）铁路蜿蜒并行的沁（源）武（乡）温（城）S302公路从距该矿西北1KM处通过，向西于武乡县城西部S102公路相接；向东于左权县温城镇与南北向通过的207国道相连，向北直通左权县、太原；往南可达长治市黎城县接长（治）邯（郸）高速公路，井田内现有沥青公路，与沁（源）武（乡）温（城）S302公路相接，山西槐安煤业有限公司西北部紧邻沁（源）武（乡）温（城）S302公路，其生产的煤炭通过上述铁路、公路通往全国各地，交通便利。112地形地貌该井田位于太行山大背斜的西翼、沁水盆地的东部，地貌形态属低山丘陵区地貌，地势开阔，区内冲沟发育，总体东高西低，最高点位于井田东部山包上，海拔1271M左右,最低点位于井田西南部沟谷中，海拔1104M左右,相对高差为167M。113河流井田河流水系不发育，无常年性河流及大的地表水体。另外，浊漳河北源支流洪水河流从井田西部边界外由南向北流过，属季节性河流，雨季流量较大，冬季流量甚微，其最大流量为150M3/S，最小为02M3/S，平均为167M3/S。其最高洪水位线标高为1145M，而井田内现各井口最低标高为116353M，故洪水不能灌入井筒。井田河流水系不发育，无常年性河流及大的地表水体。井田内沟谷多为“V”字型黄土冲沟，一般无水，雨季沟谷可有溪水，向西注入洪水河，该河平时流量较小，旱季干凅,雨季流量较大，可有洪水，属季节性河流，洪水河最终向西南汇入漳河。区内地下水以大气降水及地表迳流水补给为主，由于冲沟发育切割较深，地表水排泄条件较好，各含水层之间又有泥岩组成的隔水层相隔，相互间组成为平行复合关系，水力联系较差。114气象及地震情况本区处于高原山地，属暖温带大陆性气候，四季分明，昼夜温差较大，春季干旱多风，夏季炎热，秋季多雨，冬季寒冷。据武乡县20072009年近三年气象观测统计资料，平均气温9，1月份最冷，气温64，极端最低气温26；7月份最热，气温232，极端最高气温377，年平均降水量为6262，最大降水量691，最小降水量5267，且降水量多集中在7、8、9月，年平均蒸发量1711，最大蒸发量18237，最小蒸发量9811，年平均蒸发量为年平均降水量的2倍。主导风向为西北风和东南风，冬季常见西北风，夏季多为东南风，最大风速17M/S，平均风速190M/S，冰冻期为每年10月上旬至翌年4月中旬，最大冻土深度1M，年平均无霜期155天。据历史记载，本地区先后发生过28次地震，其中破坏性地震8次。据中华人民共和国国家标准（GB500112001），本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为005G。12井田地质特征121地层山西槐安煤业有限公司位于沁水盆地的东部，处于潞安煤炭国家规划矿区武乡区东北部，该区大部被黄土覆盖，在山坡及山梁处偶有二叠系上、下石盒子组地层、山西组及石炭系太原组地层零星出露。根据地表出露情况，利用武乡一、二勘探区精查勘探时在井田内及附近施工的10个钻孔地质资料，结合该矿井筒揭露地层资料，对该区地层从老至新分述如下（1）奥陶系中统峰峰组（O2F）为煤系基底，与下伏地层上马家沟组为整合接触。上部岩性为深灰色、兰灰色厚层状石灰岩，致密，坚硬，顶部受山西式铁矿浸染，局部裂隙发育，间夹有白云岩及角砾状灰，方解石脉贯穿其中。中部为灰色角砾状石灰岩，泥灰岩和石灰岩，灰色白云岩和泥质白云岩，局部溶洞发育，裂隙内充填有方解石脉。下部灰色石灰岩，浅灰色中厚层状白云岩，含泥石灰岩，局部有小溶洞。泥灰岩、角砾状灰岩中见变形层理。厚度一般大于100M。（2）石炭系中统本溪组（C2B）与下伏峰峰组呈平行不整合接触，为一套海陆交互相沉积建造，主要由浅灰色含铝泥岩、铝质泥岩、深灰色泥岩组成，局部夹粗粒砂岩、薄煤层（线）及石灰岩，底部常具一薄层铁质泥岩，含黄铁矿，菱铁矿结核或透镜体，不稳定，即“山西式”铁矿。据武乡一、二勘探区施工的钻孔揭露，本组厚度22414636M，平均3439M。（3）石炭系上统太原组（C3T）本组厚888813831M，平均厚12835M。岩性主要由灰黑色泥岩、砂质泥岩、深灰灰黑色粉砂岩、灰白深灰色砂岩、深灰色石灰岩及煤层组等成。含煤69层，自上而下为6、7、8、9、11、12、13、14及15号煤层，其中8、9、12、14、15号煤层为主要可采煤层，含石灰岩34层，其中以K2、K3、K4石灰岩发育稳定，具各种层理类型，下部泥岩中富含黄铁矿结核，动植物化石丰富。依沉积物特征及组合可分为6个旋回，各旋回均以充填层序为主，厚度不大，该组据岩性、化石组合及区域对比，自下而上可分三段，分述如下第一段（K1底K2底）一般厚4975M左右，主要由深灰灰黑色泥岩、砂质泥岩、煤及灰深灰色中粗粒砂岩组成，局部夹薄层石灰岩及铝土泥岩，泥岩中含黄铁矿结核，具水平纹理。该段顶部含局部可采的14号煤层，中部含全区稳定可采的15号煤层。由障壁泻湖体系的障壁岛、潮坪、沼泽和泥炭沼泽环境组成。K1砂岩一般厚1581589M，平均669M,全区较稳定，由深灰色粗粒砂岩组成，成分以石英为主，长石次之，致密坚硬，局部相变为砂质泥岩。K1砂岩顶15号煤层底一般厚2464M,由灰色粗粒砂岩、深灰黑灰色泥岩、砂质泥岩、铝土岩及薄层石灰岩和铝土泥岩组成，为泻湖沉积。15号煤层黑色，以亮煤为主，煤层厚度396585M，平均474M，含夹矸05层，属障壁岛充填发起的滨岸泥炭沼泽环境。15号煤层顶K2灰岩底一般厚1395M。岩性由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩及灰色粗砂岩组成，顶部为局部可采的14号煤层。含黄铁矿结核，见不完整植物化石，砂岩中波状层理发育。为泻湖、砂坝沉积。总的来说，该区自奥陶纪发生大规模海侵，沉积了大量碳酸盐岩以后，地壳下降速度变缓，遭受风化剥蚀，在凹凸不平的奥陶系侵蚀之上，本溪期沉积起了填平补齐的作用，为太原期的沉积提供了广阔平坦的滨海平原环境，当河流携带泥、沙堆积于海滨地带，海浪冲洗、海水的再作用重新分布，煤层则发育于主障壁岛后靠陆一方，潮汐通道的浅水地带在障壁岛地带，为闭流泻湖，其水体相对较为平静，沉积了含大量黄铁矿结核的泥岩、铝土泥岩。随障壁、泻湖被充填、淤浅，在广阔平坦的海滨平原上发育森林沼泽，继尔沼泽化形成全区稳定可采的15号煤层，由于处于滨海地带受海水潮汐作用影响，故含硫较高。第二段（K2底K4顶）一般厚2964M左右，主要由灰灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、黑色泥岩、薄煤层及3层石灰岩组成。K2、K3、K4石灰岩全区稳定，可划为K1K2、K3K4两个较大旋回。K2石灰岩厚468711M，平均厚590M，全区稳定。含介形类有孔虫、腕足类等动物化石，含燧石结核。K2代表一次大规模的海侵碳酸盐岩沉积。K2顶K3顶一般厚1193M，由深灰色泥岩、砂质泥岩、粗粒砂岩、深灰色石灰岩及13号煤层组成，为典型的浅水三角洲沉积，由前三角洲、三角洲前缘的分流间湾及河口砂坝组成，13号煤层形成于覆水浅，地势较高的河口砂坝之上。K3石灰岩厚1391742M，平均厚566M，全区稳定，为深灰色石灰岩，局部变相为粗粒砂岩，含苔癣虫等动物化石，属水动力能量较低的碳酸盐台地沉积。K3顶K4底一般厚943M。由泥岩、砂质泥岩、粗砂岩及煤层组成，11号、12号煤均发育于河口砂坝之上，但由于后期大规模河流的强烈冲刷作用，致使旋回结构不清，煤层极不稳定。K4石灰岩厚068335M，一般厚265M。受后期河流严重冲刷沉积厚度不大。系潮间带的碳酸盐岩台地沉积。该段是在以K2为代表大规模海侵基础上发生海退，形成K2K3、K3K4间两个较大的三角洲旋回，其中以K2K3间旋回完整典型。K4形成之后，发生大规模河流冲刷、切割下部地层，持续较长时间，致使K3K4间正常的三角洲逆粒序沉积被河流正粒序沉积所取代，旋回结构极不完整。由于该区为三角洲前缘地带，覆水深，泥炭沼泽仅在河口砂坝、间湾较高处短暂发育，再加上后期河流的强烈冲刷，煤层薄而不稳定，无开采价值。第三段（K4顶K7底）厚40645664M，平均厚4869M。本段岩性主要以灰黑色泥岩、砂质泥岩和深灰色灰色粗细粒砂岩及黑色的煤层组成，局部夹薄层石灰岩。含煤24层（自下而上编号的有9、8、7、6号煤层），其中8、9号煤层为全井田大部可采煤层，其余为不可采煤层。本段上部泥岩、砂质泥岩中含菱铁质结核，下部含黄铁矿结核，见不完整植物化石，砂岩中含波状层理。本段主要标志层9号煤层，其厚度较大，位于下部。而7、8号煤层因其间距相距较小，且层位较稳定，也可作为辅助标志层。该段为分流河道沉积。综合全区及区域对比规律，该区中石炭期早期仍处于上升剥蚀状态，晚期才开始下降，海水由东南方向侵入，逐渐泻湖化，在奥陶系凹凸不平的风化面上，铁铝物质得以聚集，沉积形成底部“山西式”铁矿，随之来自西北方向碎屑物的堆积，经海水再作用重新分布，形成K1障壁岛砂体，使泻湖成为闭塞强还原环境，沉积物含丰富的黄铁矿、菱铁矿结核。之后，泻湖被充填淤浅发育大面滨岸沼泽，形成含硫较高的15号煤层。K2灰岩大海侵覆盖全区，海水进退频繁形成多次的三角洲旋回沉积，以K2K3间最为典型，值得注意的是，在9号煤层形成后，该区河流活动强烈，大部分地带正常沉积被河流沉积物取代，致使9号煤层至K4之间沉积厚度、岩性变化很大。海退发生后，上部沉积与山西组（P1S）沉积构成一个完整进积型三角洲旋回。（4）二叠系下统山西组（P1S）本组厚74118652M，一般厚8033M，主要由深灰浅灰色砂岩、深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层组成，本组含2、3、4、4下号煤层，其中2、3号煤层因剥蚀其在井田内的分布范围很小，仅局限于井田西部边界附近，且风氧化现象严重，无可采价值，故2、3号煤层为不可采煤层，其余4、4下号煤层厚度小也为不可采煤层。本组与太原组上部沉积构成由前三角洲前缘平原的完整三角洲旋回，3号煤层之上以河流作用环境为主体，2、3号煤层属岸后泥炭沼泽环境，4、4下号煤层属三角洲分流间湾沉积。K7砂体厚3021462M，一般厚803M，主要由石英、岩屑和菱铁矿鲕粒组成，具波状、脉状、小型交错层理，泥质胶结，偶含植物化石碎片。砂体呈宽带状，系三角洲前缘河口砂坝沉积。综上所述，本组是在较闭塞水域基础上，形成的一套进积型完整三角洲旋回。海退发生后，由于前缘三角洲的多次旋回，充填淤平，至此旋回，前缘坡度趋向平缓，故前三角洲前缘间沉积厚度不大，K7为代表的砂坝较低，受潮汐影响较大。（5）二叠系下统下石盒子组（P1X）连续沉积于下伏山西组之上，由灰绿、黄绿色砂岩，间夹灰、黄绿、局部为紫红色泥岩、砂质泥岩组成，该组厚16874M，本组以K9砂岩为界可分为上下两段，分述如下下段（P1X1）下部为黄绿色厚层状粗粒石英硬砂岩及灰绿色砂质泥岩、泥岩，含大量锰质结核；上部为黄色、黄绿色泥岩，厚7598M。上段（P1X2）下部为黄绿、灰绿色粗粒石英砂岩；上部为杏黄色、黄绿色砂岩、砂质泥岩、泥岩夹砂岩、粉砂岩及紫色泥岩，厚8526M。（6）二叠系上统上石盒子组（P2S）连续沉积于下伏下石盒子组之上，井田内有出露，由黄绿色砂岩，灰、黄绿、紫红色泥岩、砂质泥岩组成。本组厚度320余M，一般分为三段。下段P2SL厚11207M。岩性以灰紫红色、灰绿色一灰黄色泥岩，砂质泥岩为主，夹灰白色、灰黄色粗粒砂岩。泥岩中含团块状菱铁矿，致密，局部含铝质。底部砂岩（K10）为浅灰一灰白色，大型板状交错层理，底部含砾，局部层面含铁质，呈球状风化。主要出露于井田西部为半干旱湖泊沉积。中段P2S2本段最大残留厚度2331M。岩性以灰白色、灰黄色、粗粒砂岩为主，夹灰绿色、灰黄色一紫红色泥岩，泥岩中见均匀层理，砂岩中见大型板状交错层理，局部层面含铁质，呈球状风化。底部砂岩K11含砾。主要出露井田西部。为半干旱湖泊沉积。（7）第四系中上更新统（Q23）井田内广泛出露。岩性为浅黄色、土黄色砂土、粘土，红色亚粘土等组成，底部多为砂砾石层，含钙质结核，厚度070M。与下伏地层呈角度不整合接触。122井田构造受区域构造影响，井田总体构造为一走向NE、倾向NW的单斜构造，地层倾角平缓，一般48，仅井田南部局部较陡达12，井田内共发现7条断层，其中落差大于5M的1条，即F7（洪水正断层），其落差为130M，发现陷落柱1个。现将井田内的断层和陷落柱分别叙述如下（1）断层井田内共发现7条正断层，其中落差大于5M的仅1条，即F7（洪水正断层）正断层，位于井田西南部边界附近，107、113号钻孔之间，是114队在武乡一、二勘探区填图时发现，走向NE，倾向NW，倾角70，落差130M，区内延伸长度约780M。其余断层均由井下巷道揭露，落差均较小，介于24M之间，为层间小断层，对矿井开采影响不大。（2）陷落柱井田范围内共发现陷落柱1个，其由114队在武乡一、二勘探区填图及井下巷道共同揭露，其形态在地表和井下均为近圆型，在15号煤层中直径125M左右，陷壁角80左右，陷落柱内岩石杂乱无章，但胶结致密，目前未发现导水现象。井田内未发现岩浆岩。综上所述，井田地质构造尚属简单，为一类。13煤层的埋藏特征井田内含煤地层为太原组和山西组，不同的聚煤环境，形成了不同的岩性组合、岩相特征，含煤性也存在有较大的差异性。太原组为一套海陆交互相含煤地层，含海相灰岩3层、含煤69层，编号自上而下为6、7、8、9、11、12、13、14及15号，其中15号煤层为全井田稳定可采煤层，8、9号煤层为较稳定大部可采煤层，12、14号煤层为不稳定局部可采煤层，其余煤层均为不稳定、不可采，地层平均总厚度12835M，煤层平均总厚度921M，含煤系数718，其中8、9、12、14、15号可采煤层平均总厚779M，含煤系数为607，含煤地层含煤性较好。山西组为一套陆相含煤地层，共含煤4层，编号自上而下为2、3、4、4下号，其中2、3号煤层因剥蚀其在井田内的分布范围很小，仅局限于井田西部边界附近，且风氧化现象严重，无可采价值，故2、3号煤层为不可采煤层，其余4、4下号煤层因厚度小也为不可采煤层。地层平均总厚度8033M，煤层平均总厚度270M，含煤系数336，含煤地层含煤性差。区内山西组、太原组含煤地层平均总厚20868M，煤层平均总厚1191M，含煤系数571，其中8、9、12、14、15号可采煤层平均总厚779M，可采含煤系数373。可采煤层可采煤层为太原组的8、9、12、14、15号煤层（其特征详见可采煤层特征表），分述如下表131表131可采煤层特征表煤层厚度（M）煤层间距（M）煤层结构煤系煤层最小最大平均最小最大平均矸石层数类别顶板岩性底板岩性稳定程度可采性8011107601简单泥岩砂质泥岩砂质泥岩粗砂岩较稳定大部可采9013809601简单泥岩砂质泥岩粗砂岩较稳定大部可采太原组（C3T）1203416708319182688237211641863166801简单泥岩泥岩砂质泥岩粗砂岩不稳定局部可单石灰岩泥岩砂质泥岩粗砂岩不稳定局部可采1539658547417693084238311051639133605简单复杂泥岩砂质泥岩粗砂岩细砂岩砂质泥岩泥岩粗砂岩稳定全区可采8号煤层位于太原组上部，上距K7砂岩1185M左右。煤层厚度0111M，平均076M，该煤层除在57和60号钻孔剥蚀外，仅在218号钻孔处尖灭，其余钻孔均可采，中西部赋煤区内可采性指数089，为较稳定大部可采煤层，属二型，含01层泥岩及炭质泥岩夹矸，结构简单。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩；底板为砂质泥岩、粗砂岩。该煤层已基本采空，剩余资源仅为村庄、井筒等附近及采空区间留设的保安煤柱。9号煤层位于太原组中上部，上距8号煤层19182688M，平均2372M，煤层厚度0138M，平均096M，该煤层除在57号钻孔剥蚀外，仅在60号钻孔处未达可采厚度，其余钻孔均可采，中西部赋煤区内可采性指数089，为较稳定大部可采煤层，属二型，局部含1层泥岩或炭质泥岩夹矸，结构简单，煤层顶板为泥岩，底板为粗砂岩、砂质泥岩。该煤层已基本采空，剩余资源仅为村庄、井筒等附近及采空区间留设的保安煤柱。12号煤层位于太原组中部，上距9号煤层11641863M，平均1668M，煤层厚度034167M，平均083M，该煤层在113、148、14、60号钻孔处未达可采厚度，中西部赋煤区内可采性指数060，为不稳定局部可采煤层，属三型，局部含1层泥岩或炭质泥岩夹矸，结构简单，煤层顶板为泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩、粗砂岩。该煤层已基本采空，剩余资源仅为村庄、井筒等附近及采空区间留设的保安煤柱。14号煤层位于太原组中下部，上距12号煤层17693084M，平均2383M，煤层厚度0121M，平均056M，该煤层仅在130、148、153、14号钻孔处可采，中西部赋煤区内可采性指数040，为不稳定局部可采煤层，属三型，局部含1层泥岩或炭质泥岩夹矸，结构简单，煤层顶板为石灰岩，底板为泥岩、砂质泥岩、粗砂岩。该煤层已基本采空，剩余资源仅为村庄、井筒等附近及采空区间留设的保安煤柱。15号煤层位于太原组下部，上距14号煤层11051639M，平均1336M，煤层厚度396585M，平均474M，全部钻孔及见煤点均可采，可采性指数1，为全井田稳定可采煤层，属一型，一般含05层泥岩及炭质泥岩夹矸，结构复杂，煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、粗、细砂岩，底板为砂质泥岩、泥岩、粗砂岩。该煤层仅在井田西南部尚未开采，其余地段均已形成大面积采空。14井田境界与储量141井田境界山西槐安煤业有限公司矿井井田范围其拐点坐标如下（1980西安坐标系）1X408525165Y19699231312X408482165Y19700341323X408464665Y19700531324X4080261663Y19699641335X408195163Y19699081336X408251863Y19698571327X408280163Y19698480328X408271162Y19697331319X408332663Y196973713110X408342163Y196976813111X408361663Y196981063112X408437464Y196985223113X408475164Y1969873131井田南北长约330KM，东西宽约258KM，面积52042KM2。批准开采3号15号煤层。开采深度由1151米至920米标高。142资源/储量1地质资源/储量根据山西槐安煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告，本井田内获得8、9、12、14、15号煤层保有资源/储量17940KT，其中111B为12110KT，占总资源/储量的6750；122B为1880KT，111B122B为113990KT，占总资源/储量的7798，333为3950KT。由于井田内各可采煤层中除15号煤层外，其余煤层已基本采空，剩余资源仅为村庄、井筒等附近及采空区间留设的保安煤柱。因此井田内15号煤层现保有资源储量实为13680KT。则资源储量汇总如下表141。表141资源/储量估算结果汇总表资源/储量KT煤层煤类111B122B333111B122B现保有111B/总量（）（111B122B）/总量（）15SM、JM1211021013601232013680885290062工业资源/储量全井田探明和控制的基础储量（111B122B），连同推断的内蕴经济资源量（333）乘以可信度系数（取0709，本井田取09），归类为矿井工业资源/储量。矿井工业资源/储量111B122B333K1211021013600913544KT，详见下表142。表142各煤层资源/储量估算汇总表地质资源/储量（KT）煤层号111B122B333现保有工业资源/储量（KT）1512110210136013680135443矿井设计资源/储量矿井设计储量矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物等永久保护煤柱损失后的资源/储量。井田内需要留设永久煤柱的有采空区、积水区防水煤柱，井田境界，断层煤柱，地面建（构）筑物、村庄保护煤柱。地面建构筑物的保护煤柱围护带宽度按其保护等级留设；松散层及基岩厚度参照邻近钻孔的资料确定，松散层的移动角取45，基岩移动角取72。经计算地面构筑物保护煤柱取75M。村庄取75M。永久煤柱留设参数如下井田境界留设20M煤柱，积水区留设30M防水煤柱，因本矿井采空区的导水导气等性能地质报告中未交待不清，根据本地区的普遍地质特征，本次设计采空区考虑留设30M保安煤柱。详见下表143表143矿井设计资源/储量计算表单位KT永久煤柱损失煤层编号工业资源/储量井田边界断层煤柱地面建（构）筑物、村庄小计设计资源/储量15135449533432350364698984矿井设计可采储量矿井设计可采储量矿井设计资源/储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率的资源/储量；根据煤炭工业矿井设计规范要求及矿井设计布置，15号煤层采区回采率取75。矿井留设的开采保护煤柱有矿井工业场地、井筒及开拓大巷保护煤柱，大巷间煤柱及大巷两侧煤柱均按30M宽留设。矿井工业场地及井筒保护煤柱是在其边线外留出保护等级围护带宽度，然后按照各岩层的移动角计算出各岩层的水平移动长度，所有岩层水平移动长度之和即为围护带外煤柱的宽度。松散层及基岩厚度参照邻近钻孔的资料确定，松散层的移动角取45，基岩移动角取72。经计算工业场地保护煤柱取75M；主斜井、副斜井从井底到井口保护煤柱范围为由30M到80M；回风立井保护煤柱取80M。矿井设计可采资源/储量按计算公式为ZK（ZSP）C式中ZK矿井设计可采资源/储量，KT；ZS矿井设计资源/储量，KT；P煤柱损失，KT；C采区回采率，15号为厚煤层，采区回采率取75。经计算，矿井可采储量为9898KT。详见可采储量表144表144矿井可采储量汇总表单位KT保护煤柱煤层设计资源/储量工业场地及井巷开采损失可采储量15989816087207262175安全煤柱及各种煤柱的留设与计算1巷道煤柱按以下公式计算S1CKVMAX式中S1巷道保护煤柱的水平宽度，M；H巷道的最大垂深，取220M；M煤层厚度，M，取15号煤层平均厚474M；F煤的强度系数，取2。S1243MCKVAX2断层煤柱按下式计算L05KMKWMAXH60N式中L煤柱留设的宽度，M；K安全系数（一般取25）；M煤层厚度或采高，M，取15号煤层平均厚474M；P水头压力，MPA，（108671920）631103163MPA；KP煤的抗张强度，取06MPA。L05KM0524741353MPP3MCQK综上，井田境界煤柱取20M，大巷煤柱30M，断层煤柱取20M。（3）其他煤柱留设井田边界留设20M煤柱；由于15号煤层较厚，而且采空区较多，以及属于下山开采，因此采空区防水煤柱按30M煤柱留设。1326矿井设计生产能力及服务年限（1）矿井工作制度矿井设计年工作日330D，每天三班作业，两班半生产，半个班检修，日净提升时间16H。（2）矿井设计的年生产能力矿井设计生产能力的确定主要受下列因素的影响1）根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发200949号文“关于长治市武乡县煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复”，批准该矿井生产能力为450KT/A；2）市场供需关系及矿井建设资金；3）井田内煤层赋存稳定，但该井田面积不大，储量较少，且考虑到工业场地较小、场外外运公路等级低等因素，矿井生产规模不宜过大。综合以上因素，矿井规模确定为450KT/A是合理的。（3）矿井服务年限矿井服务年限按下式计算TZK/（KA）式中T矿井服务年限，A；ZK设计可采储量，6217KT；A设计生产能力，450KT/A；K储量备用系数，取K13；矿井服务年限T6217/（13450）106A。14矿井开拓141矿井开拓部署1井筒主斜井井筒净宽45M，净高43M，净断面188M2，半圆拱形断面，井筒倾角25，井筒斜长520M，井筒内装备带宽08M的大倾角带式输送机，担负全矿井煤炭提升任务，井筒内设检修道，兼作矿井的进风井和安全出口。副斜井井筒净宽40M，净高33M，净断面1148M2，半圆拱形断面，井筒倾角23，井筒斜长520M，装备绞车，担负下放材料、设备、人员等辅助任务，兼做矿井进风井和安全出口。回风立井井筒净直径30M，垂深117M，净断面为707M2，井口装备两台轴流式对旋主通风机，一用一备担负全矿井的回风任务，井筒内设封闭梯子间兼作矿井的一个安全出口。2水平划分全井田设一个开采水平，15号煤的水平标高为1000M。3大巷由主斜井、副斜井井筒底部向西南方向引二条平行巷道，分别为胶带大巷、轨道大巷，其间距30M，与之平行30M布置一条回风巷为总回风大巷；三条大巷延伸到井田边界后，沿井田边界的方向向西继续掘进至断层煤柱处。胶带大巷、轨道大巷沿15号煤层底板布置，回风大巷沿15号煤层顶板布置。4通风矿井通风方式为中央并列式，主斜井、副斜井进风，回风立井回风。5采区划分本矿井井田内布置的三条大巷将全井田划分为两个采区。6采区接替采区接替采用顺序接替，先一采区后二采区的开采顺序。第二章采区地质特征21采区范围211采区位置一采区设在整个井田的西南部，三条大巷的北面，南北走向长约700米，东西倾斜长1200米，面积约840000平方米。212采区邻近情况在该采区的南面邻显王煤业矿井边界，西面公共煤区，北面是该矿整合前的旧采空区，在该采区的东部是接替采区的二采区。22采区地质情况221采区地形地势采区地形与矿井整体地形基本相同，东西走向，南北倾斜的单斜构造，地层倾角平缓，一般48。222采区内煤层赋存特征15号煤层是稳定可采煤层，煤层厚度396585M，平均474M，含夹矸05层。223顶板岩石性质15号煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、粗、细砂岩，底板为砂质泥岩、泥岩、粗砂岩。老顶为一坚硬、厚层状、深灰色的石灰岩（K2），厚468711M，平均厚590M，裂隙较发育。根据本次收集到的西南部邻近的东庄井田内ZK51、ZK71的顶板物理力学性质成果，干燥状态下抗压强度1127MPA，抗拉强度34MPA，内摩擦角4029，凝聚力系数95；饱和状态下抗压强度475MPA，为坚硬岩层。直接顶板为泥岩、砂质泥岩、粗、细砂岩，裂隙不甚发育，一般厚468M。根据本次收集到西南部邻近的东庄井田内ZK51、ZK71的顶板物理力学性质成果，干燥状态下抗压强度561MPA，抗拉强度10MPA，内摩擦角3524，凝聚力系数56；饱和状态下抗压强度301MPA，为软弱半坚硬岩层。224水文地质条件和其它开采技术条件15号煤层的矿井水文地质条件，井田内各含水层富水性较差，15煤层在西南角局部为带压开采，经计算其突水系数小于受构造破坏块段临界突水系数006MPA/M，奥灰水突水可能性小，井田内15号煤层中存在大面积的采空区，煤层开采面临采空区积水威胁；K2K4等灰岩岩溶裂隙发育，不排除局部K2K4等灰岩岩溶裂隙发育，局部富水性大，对15号煤层开采造成突水影响。另外开采15号时由于各可采煤层间导水裂隙带的传递作用可沟通其与上部各可采煤层积水采空区的水力联系，可导致上部采空积水涌入其巷道内，对生产、开采造成威胁。本井田15号煤层水文地质类型为中等。根据区内各矿的瓦斯等级鉴定结果及勘探瓦斯资料，该井田15号煤层属低瓦斯矿井，具有煤尘爆炸性、属容易自燃煤层。23采区储量和生产能力231采区煤柱尺寸首采区三条大巷分别为轨道大巷、胶带大巷、回风大巷，三条大巷间距为30M。工作面布置长度120M，顺槽长度600M，工作面间距20M。232储量情况一采区东西走向长约1200米，南北倾斜长700米，面积约840000平方米，煤层厚度474M，地质储量约5375万吨，可采储量2626约万吨。233生产能力与服务年限按工作面生产能力计算，在一采区布置1个综采放顶煤工作面，工作面生产能力按下式计算AMLALRCMLALRC式中A采煤工作面年产量，T/A；M工作面采煤高度，22M；M工作面放煤高度，254M；L采煤工作面长度，120M；A采煤工作面个数；6L采煤长度，600；R煤的容重，135T/M3；C工作面采煤回采率，取095；C工作面放煤回采率，取080。则A221206001350956254120600135080624039504T掘进煤量按回采煤量的5计算，则该采区总产量为24039504（15）252414792T2332服务年限根据矿井生产能力45万吨/年，则服务年限为25241479245000056年。第三章采煤方法及采区巷道布置31采煤方法的选择15号煤层位于太原组下部，上距14号煤层11051639M，平均1336M，煤层厚度396585M，平均474M。15号煤层一般含05层泥岩及炭质泥岩夹矸，结构复杂，煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、粗、细砂岩，底板为砂质泥岩、泥岩、粗砂岩。该煤层仅在井田西南部尚未开采，其余地段均已形成大面积采空。合理的采煤方法是建设高产高效矿井的关键。影响采煤方法的因素很多，概括起来主要有地质构造、煤层埋深、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶、底板条件、煤质条件及矿井生产能力等。依据本矿井煤层赋存条件和开采技术条件，选择采煤方法时，主要考虑了以下原则（1）适应煤层地质和开采条件，提高工作面单产，保证矿井合理集中生产和稳产。（2）简化采煤工艺，减少生产环节，节省巷道和设备，降低掘进率，尽量不掘或少掘岩石巷道。（3）可靠地保证矿井安全生产。（4）提高生产效率和经济效益，节约开采成本。（5）提高资源回收率。本矿井批准生产能力为450KT/A。结合国内外采煤技术发展现状，综合考虑各影响因素，设计认为矿井可供选择的采煤方法有以下几种一是长壁综采放顶煤采煤法；二是人工假顶分层综采；三是综采一次采全高。人工假顶分层综采采煤法以前在我国大中型矿井也普遍采用，随着采煤支护设备的不断发展，大中型矿井分层开采的应用正在逐渐减少，正在被放顶煤或一次采全高采煤法取而代之，其缺点是生产能力有限，分层开采顶班不易管理，生产能力较小，安全程度相对要低。综采一次采全高采煤法目前在我国大中型矿井厚煤层开采普遍采用，其优点是技术成熟、生产能力大、安全程度高；其缺点是一次性投资大，比较适合于大中型矿井。根据本井田内15号煤层埋藏深度、煤层赋存状况、煤层厚度及煤层顶底板特性等条件，为节省投资，并充分考虑了企业的实际需要，设计推荐综采放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板。此采煤方法在国营地方煤矿较普遍采用，比较适合乡镇中小型煤矿进行采煤方法的改革选用，可以在保证满足450KT/A的设计生产能力的同时，使矿井取得最佳经济效益。回采工作面采高22M，放煤平均高度为254M，采放比为1115。位于井田西部有一落差为120M的大断层，当开采到该区域时，大巷沿16掘进斜巷，进入该区域将该区域的剩余资源回收。32矿压观测情况321矿井现有的矿压观测情况1用量程为060MPA的气体弹簧式压力表直接显示液压支架立柱内压；2在综采工作面布置测站对工作面三量进行监测。沿工作面内设上、中、下三个测站。上、下测站各设一条测线，中部测站设二条测线。322矿压观测内容1支架支护阻力监测定（1）观测目的主要了解工作面顶板运动规律及项板对支架产生的压力特征，由此可确定顶板初次来压和周期来压强度，掌握综放工作面矿压显现规律。根据矿井现采综采工作面的矿压观测结果，预测工作面的来压步距为1520米。工作面测站布置同现采工作面，布置三个站四条测线。（2）观测内容支架受力，主要前后及前梁受力测定，包括测定受力时间和工序。（3）工作面支护质量监测工作面每10组支架配备压力表，对液压支架初撑力、工作阻力进行监测确保工作面支护质量，准确及时地预报工作面顶板来压，保证安全生产。2统计观测在工作面及两端头处进行顶板稳定性统计，每班统计一次，统计内容有支架接顶，片帮深度，端面顶面冒落情况，顶煤及顶板垮落情况。3巷道测区观测观测目的掌握工作面在初采期间，巷道压力变化情况及超前影响范围。观测内容顶底板移近量、两帮移近量、底臌量。测区位置在工作面风巷及运输巷从开切眼开始至工作面前方150米范围内，按照在掘进期间设置的每30米一组巷道表面位移观测点，对两巷进行观测。使用工具及观测要求每个测区采用“十字”布区法观测巷缩量；使用测枪、钢尺等工具，每天测量一次，顶板活动剧烈时每班测量一次，并测出测点至工作面煤壁的距离。利用预先设置好的巷道表面位移观测点进行两巷的连续观测。323数据处理（1）工作面压力监测数据同微机处理。打印报表。（2）巷道固定测区数据由人工进行计算。（3）由人工测得的其它内容，先按照测线分班整理，每班留设一个最大值和最小值，求出各测线的最大值和平均值，并结合巷道的观测结果，对顶板运动进行综合描述，作为来压预报的依据。（4）观测工作三次周期来压后，编写观测报告。324组织措施（1）观测前，要制定出岗位责任制。分班定岗定责，严格按照本设计进行观测。（2）要及时对观测数据进行整理，随时掌握时度和现场动态，及时指导现场施工。（3）在开始观测前，所有矿压观测人员必须认真学习观测，掌握观测技术要领和方法。33采区巷道布置根据矿井地质构造简单，水文地质条件简单中等类型，和矿井为低瓦斯矿井，煤层自燃倾向为1类，属容易自燃煤层，煤尘具有爆炸危险，以及目前巷道布置方式，一采区巷道布置有以下两种方案方案一在运输、轨道、回风大巷的基础上，沿井田西南边界布置运输、轨道、回风下山大巷，沿煤层走向向北布置工作面，工作面长度为120米。相邻回采工作面之间相隔20米，工作面走向长度由区域长度确定。方案二在原运输、轨道、回风大巷的基础上，直接向西沿煤层倾向布置工作面，相邻工作面之间相间20米。根据井田范围拐点的限制，该方案将一采区划分后，留有三角煤田过多，会形成资源浪费。显然，方案一在经济上初期投资较少，投产快；在技术上沿煤层走向布置合理，而方案二在经济上初期投资比较大，投产慢；在技术上沿煤层倾向布置不太合理，因此方案一是从技术上最佳布置方式。34回采工艺与劳动组织341工作面布置矿井采用综合机械化放顶煤采煤方法，回采工作面沿煤层走向单向布置，工作面走向长度由区域长度确定，工作面长度为120米。两区段煤柱留设20米。342工作面生产能力回采工作面能力计算工作面采煤机生产能力由下式计算QCLABMRC式中L工作面长度，120M；A工作面日推进度，30M/D；B年工作日,330D/A；M工作面采高，220M；R煤的容重，135T/M3；正规循环率，080；C工作面回采率,095。QC12030330220135080095268155T268KT工作面放顶煤生产能力由下式计算QFLABMFRC式中L工作面长度，M；A工作面日推进度，30M/D；B年工作日,330D/A；MF放顶煤高度，254M；R煤的容重，135T/M3；正规循环率，080；C工作面回采率,090。则QF1203033025413508008260713T261KT则回采工作面生产能力为Q面QCQF268260528KT528万吨工作面生产能力为528万吨，满足矿井45万吨/年生产能力。采区内同时采煤工作面个数由上述计算可知道采区内只能有一个工作面生产，即能满足生产要求。343回采工艺1采煤工艺正常生产时工艺流程采煤机斜切进刀割煤移架推前部输送机放顶煤拉后部输送机。2采煤机斜切进刀当采煤机割至工作面端头时其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处尚留有一段下部煤；调换滚筒位置，前滚筒降下，后滚筒升起并沿输送机弯曲段返向割入煤壁，直至输送机直线段为止，然后将输送机移直；再调换两个滚筒上下位置，重新返回割煤至输送机机头处；将三角煤割掉，煤壁割直后，再次调换采煤机上下滚筒，返程正常割煤。见工作面端部割三角煤斜切进刀示意图。见图3割煤正常情况下，采煤机前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，依靠后滚筒转动自行装煤，剩余的煤由铲板在推溜时自行装入输送机。割煤时要严格控制采高、顶煤、底板必须割平且不留底煤，疳煤壁割成直线。4移支架采用单架连续式移架式。称支架的操作顺序降前探梁收伸缩梁降主顶梁移支架升主顶梁升前探梁移架时，以能使支架前移为宜，主顶梁下降量控制在200MM，防止咬架或漏顶煤，如机道顶煤破碎必须将支架前探梁前伸，护住机道新露出的顶煤，防止机道漏顶。移架后，支架要呈一直线，并控制最小端面距不得大于340MM。升架时支架必须接顶，达到初撑力。5推前溜前部输送机滞后采煤机后滚筒15M以外推入，跟机分段推入，保证输送机呈一直线，弯曲段长度不得小于15M，不得出现急弯子。6放顶煤（1）初次放顶操作放顶煤支架位置为478号，工作面初次放顶。（2）正常放顶煤工作面采用割一刀煤放一茬顶煤的作业方式，循环进度为08米。放顶煤采用单轮间隔顺序放煤的方法，两个放煤工相距5个支架,第一个人放偶数架,第二个人放奇数架。放顶煤工序与割煤工序采用平行作业方式。7拉后部输送机放完顶煤，拉后部输送机麦收推前部输送机相同，分段拉回，拉后部输送机后保证其呈一条直线，不得出现急弯子。344工作面顶板控制据地质报告，15号煤层直接顶板为黑色泥岩，局部有一层细砂岩，厚度8001100M左右，质细腻，较脆，容易垮落，属软中等岩石，老顶为灰岩K2，属坚硬岩石，底板为泥岩或砂质泥岩，厚度900M左右，为半坚硬岩石。1支架型式和参数根据生产经验和有关技术文件，利用现有ZFQ2600/16/24型液压支架。表341表341液压支架技术特征表型号工作阻力KN初撑力KN支护高度M支架中心距MM支护强度泵站压力MPA重量TZFQ2600/16/2426001700208716/241500050315902布置方式工作面端头采用型钢梁结合单体柱支护，二梁八柱，柱距一米，排距08米，工作面从运输顺槽至回风顺槽逐架安装，15米一架，120米巷道共计安装80架。工作面最小控顶距就是支架长度为45米，最大控顶距为支架长度加上前探梁长度为51米。345劳动组织和循环作业图表1劳动组织作业方式矿井采用“三八”制作业形式，每班作业八小时，两班半生产，半个班检修。劳动组织每班至有一名跟班队长、班长负责组织安全生产，配有质量验收员、采煤机司机、煤溜司机、维修工、支架工、电工等相关工种操作人员若干名，每班合计29人。工作面人员配备见下表表342表342工作面人员配备表工种一班二班三班合计队长1113班长1113验收员1113采煤司机2226支架工55515煤溜司机2226清煤工44412维护工88824泵站工1113电工1113运料工3339合计292929872循环作业图表工艺过程采煤机斜切进刀割煤移架推前部输送机放顶煤拉后部输送机。（工作面正规循