某煤矿采区设计方案.docx
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某煤矿采区设计方案
某煤矿采区设计方案
、/.—
前言-
第一章采区开采技术条件4
第一节采区位置、范围及储量4
第二节采区地质6
第三节开采技术条件10
第二章采区布置-14
第一节采区生产能力14
第二节区段划分18
第四节采区保护煤柱的留设23
第五节巷道断面和支护方式23
第六节采区生产系统24
第三章采煤方法及采掘机械26
第一节采煤方法26
第二节采煤工作面支架选型27
第三节采掘机械配备及运输方式29
第四章采区通风安全-31
第一节采区通风系统概况31
第二节风量计算31
第三节风量分配36
第五章采区主要设备选型43
第一节矿井通风设备43
第二节采区轨道上山提升设备46
第三节采区排水设备47
第四节采区压缩供风设备
51
第五节瓦斯抽放设备53
第六章采区消防及防尘55
第一节采区消防及防尘现状55
第二节消防及防尘洒水设施56
第七章采区供电、通讯照明、安全监控系统58
第一节采区供电系统58
第二节采区通讯照明系统59
第三节安全监控系统60
第一节采区安全出口设置与保证措施65
第二节瓦斯灾害防治65
第三节水害防治68
第四节顶底板灾害防治71
第五节粉尘防治72
第六节防治煤层自燃73
第七节机电运输事故预防76
第八节事故抢救77
第九章采区主要技术经济指标79
第一节采区巷道工程量及工期79
第二节投资估算及资金筹措81
第三节主要技术经济指标85
、八—
前言
XX县XX煤矿属于资源整合矿井，该矿由于101采区已快结束，接替采区未设计，只布置了一条集中皮带机巷，正在掘进施工中，矿井现采掘已失调，已不符合《煤炭工业小型矿井设计规范》（GB50399-2006及行管政
策的相关规定，因此，XX煤矿委托云南地方煤矿安全技术服务中心对开采矿井西翼进行102采区方案设计。
XX县XX煤矿102采区位于本矿区西部，102采区为XX煤矿自行划定的第二采区，矿井位于该采区东部上覆Ga煤层1840水平以上已被开采，西部C5、C5、C6尚未进行开采。
根据矿井102采区的现状，采区内按低瓦斯矿井设计，在采区中部布置两条集中上山进行两翼开采。
C5、C5未进行自
燃倾向性和煤层煤尘爆炸性鉴定，（建议煤矿尽快将未鉴定的两层煤送有资质的鉴定单位进行自燃倾向性和煤层煤尘爆炸性鉴定，煤矿按鉴定结果制定相关安全开采技术措施），C6a煤层2005年10月25日经鉴定煤层煤尘无爆炸性，煤层自燃倾向性为不易自燃。
一、编制依据
1、102采区Ga、C5b、C6a煤层开采设计委托书。
2．现生产采区井上下实测资料。
3、XX煤矿采矿许可证、安全生产许可证、煤炭生产许可证。
4、现有煤矿相关资料。
5、《XX县X）煤矿安全现状评价报告》（方圆中正2008XX镇-007）
6、《X）煤矿区北部井田西段ZK408i状图》（云南省地矿局第一地质大队二分队）
7、《云南省XX县X）煤矿资源储量核实报告》认定意见，XX市国土资矿[2004]175号。
8XX通市煤炭工业局印发《关于规范全市煤矿采区设计和图纸交换工作的意见》的通知，XX煤发【2008】93号文。
9、《煤矿安全规程》（2010版）。
10、《关于加强小煤矿安全基础管理指导意见》（安监总煤调[2007]95号）。
11、《煤炭工业小型矿井设计规范》（GB50399-2006）。
二、编制采区方案设计的指导思想和主要原则
1、坚持“安全第一，预防为主”的指导思想。
2、多掘煤巷，少掘岩巷，安全高效，技术先进，经济合理的原则。
3、充分利用现有井巷工程和其它生产生活设施，确保生产正常。
4、认真分析本采区条件，在原有采区开采经验的基础上，选择安全可靠的技术方案和技术装备。
三、设计的主要特点及安全评价
1、充分利用102采区Gb煤层集中运输大巷（机轨合一）及暗斜井回风
系统，根据煤层顶底板条件在102采区中部布置运输上山和轨道上山，形成盘区两翼开采，在C5煤层中布置轨道上山，在C5煤层中布置运输上山，运输上山运煤兼做进风巷，轨道上山运矸运料兼做回风巷，形成采区C5a煤
层开采系统，采区开采其他煤层时可参照Ga煤层布置采区生产系统。
2、采用走向长壁后退式采煤法，采煤工作面为炮采，顶板管理采用单
体液压支柱配金属铰接梁支护，刮板输送机运煤，运输巷采用0.7m3U型矿
车人力推车运输。
3、采区内配备1个采煤工作面达到矿井年生产能力，2个掘进工作面保证采面接续。
4、采区内通风方式为中央并列式，主平硐进风，风井回风。
5、矿井为低瓦斯矿井，采区内工作面通风为上行通风方式，设计时编制了防治瓦斯灾害的安全技术措施。
6、Ga煤层不易自燃，无煤尘爆炸性，但没有对Ga、C5b煤层进行煤层自燃倾向性和煤尘爆炸性鉴定。
设计了防止煤尘爆炸和预防煤层自燃的设施，并提出相应措施。
四、存在的主要问题和建议
矿井为低瓦斯矿井，矿井储量核实报告没有对Ga、C5b煤层取样进行自燃倾向性和爆炸性鉴定，采区方案设计时设计了防尘供水系统及隔爆装置，建议煤矿采掘过程中建立和完善综合防尘措施。
由于本矿井中北部采空，目前采空区不好布置回风巷，只有结合矿井现有巷道及施工巷道布置采区回风系统，通风线路长，风阻大，所以要加强通风管理，设计时设置了瓦斯监测监控设施。
设计开采的C5a煤层无煤层自燃倾向性和煤层煤尘爆炸性鉴定。
但根据临近福石煤矿C5煤层的自燃倾向性和煤层煤尘爆炸性鉴定：
煤尘无爆炸性,自燃倾向性为I类，容易自燃。
设计时设置了防止煤尘爆炸和预防煤层自燃的设施及措施。
建议煤矿及时制定有效预防煤层自燃发火的安全技术措施；及时对Ga、C5b煤样送有资质单位进行煤层自燃倾向性和煤层煤尘爆炸性鉴定。
尤其要加强“一通三防”管理，及时封闭采空区，为矿井的安全生产提供保证。
第一章采区开采技术条件
第一节采区位置、范围及储量
一、矿井概况
1、地理位置及交通：
XX煤矿位于XX县城北，属XX县XX镇管辖。
煤矿东西长约1.2公里,宽约0.48公里，面积约0.5338平方公里。
地理坐标：
东径104°52'07.6〃一104°52’55.8〃，北纬27°29’
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县
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省
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贵
48.2〃一27°30’18.7〃。
煤矿有简易公路3公里与XX至板桥公路相连，至县城13.5公里，至毕节95公里，至内昆铁路彝良大寨站190公里，交通较为方便。
详见交通位置图。
图1交通位置图
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2、矿井范围及储量：
东西长约1.2公里，宽约0.48公里，开采范围由5个拐点控制，面积
0.53平方千米，开采深度+2090〜+1800米，其矿界拐点坐标详见表1-1-1
XX煤矿矿界拐点坐标表表1-1-1
顺序
拐点编号
纵坐标（X）
横坐标（丫）
1
矿1
3043650.00
35488000.00
2
矿2
3043407.00
35488254.00
3
矿3
3043120.00
35488280.00
4
矿4
3042760.00
35487330.00
5
矿5
3043020.00
35487080.00
矿区面积
0.5338km2
开采深度
+2090〜+1800m
矿井开采范围内全区可采煤层为：
Ga、Gb、C6a三层煤层。
煤层倾角均
小于10°,Ga、Gb煤层层间距平均12.74米，Gb、C6a煤层层间距平均1.23米、C5a煤层平均厚0.97米，C5b煤层平均厚1.78米，Ga煤层平均厚0.93米，运输上山采用联合布置，在Ga布置一条轨道上山，在C5b、C6a两层煤中布置一条轨道上山，102采区现有可采储量954.8kt。
详见表1-1-2。
矿井102采区各煤层储量统计表表1-1-2
煤层
水平
储量（kt）
备注
准备
开拓
C5a
+1860m〜+1835m
185.1
251.7
C5
+1846m〜+1820m
340.4
461.8
C6
+1844m〜+1818m
177.8
241.3
合计
703.3
954.8
3、矿井开发简史及开拓开采现状
XX县XX煤矿始建于1996年,1997年正式投产，2006年11月以前生产规模为3万吨/年，2007年6月采矿许可证生产规模为9.00万吨/年。
2006年生产能力核定为4万吨/年，2008年矿井瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井。
矿井为主平硐暗斜井开拓，暗斜井东翼101采区已基本开采结束，暗斜井西部C5a开采一部分，其他煤层基本未开采。
通风方式为中央并列抽出式。
运输方式为：
工作面刮板输送机运至暗
斜井皮带输送机T主平硐车场矿车装车后机车外运。
排水：
采区、暗斜井下部水仓水通过水泵、排水管路排至井口外。
二、采区位置
102采区位于XX矿井西部+1800m和+1870m水平之间，以采区上山划分为东西两翼，西翼至矿井西部边界，东翼至采空区。
三、采区范围及储量
采区走向平均长610米，倾斜长400米，煤层倾角为4°〜10°,平均6°,开采面积为0.244km2。
采区内有可采煤层Ga、Gb、C6a三层，三层煤层其可采储量为641.9kt。
储量详见表1-1-3。
第二节采区地质
一、地层
102采区为101采区的接替采区,采区内出露的地层从老至新分别为：
上二叠统峨眉山玄武岩组、龙潭组、长兴组、下三叠统卡以头组、飞仙关组和第四系地层,简述如下：
1、上二叠统峨眉山玄武岩组（P2p）：
该组地层分由在煤系地层下部，厚约60米,岩性由灰绿色拉斑玄武岩,灰-黄绿色微密或杏仁状玄武岩夹暗紫色凝灰岩组成。
2、上二叠统龙潭组（P21）
为海陆交互相碎屑沉积岩,厚度一般130米左右,下部为黄绿色中-厚层状粉、细砂岩、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩互层；上部为灰-灰绿色薄-中厚层状粉、细粒砂岩,泥质粉砂岩、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩夹粘土质泥
岩和煤层。
一般含可采煤层6-5层，其中可采煤层3层，主要可采煤层Ga、
102采区可采煤层储量表表1-1-3
煤
层
可采范
围
平均煤
厚（m
煤
种
硫分
含量
资源/储量（万t）
井巷压煤
（万t）
采区边界煤柱（万t）
可采储量
（万t）
备注
C5a
全区稳定可采
0.97
WM
0.19%
25.17
3.69
4.53
16.95
C5b
全区稳定可采
1.78
WM
2.22%
46.18
6.78
8.32
31.08
Ga
全区稳定可采
0.93
WM
0.69%
24.13
3.58
4.39
16.16
合计
95.48
14.05
17.24
64.19
Gb,次要可采煤层Ga，可采煤层位于本组顶部。
其顶部泥质灰岩为划分长兴、龙潭两组地层的标志。
组内含大量植物化石。
地貌上多呈平缓地带及低凹山沟。
与下伏峨眉山玄武岩呈假整合接触。
3、上二叠统长兴组（P2C）:
为海陆交互相沉积，厚度一般约40米左右，由灰绿色薄-中厚层状泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩与灰-深灰色薄-厚层状泥质生物碎屑灰岩和3-4层薄煤组成，岩性自下而上泥质渐增。
底部泥灰岩为长兴组与龙潭组的分界，与下伏龙潭组呈整合接触。
含植物化石及腕足类、蜒科动物植物化石，地貌上多呈陡峭山坡。
4、下三叠统卡以头组（TiK）:
为海陆交互相沉积，厚度一般90米左右。
岩性为灰-灰绿色，中-厚层状粉、细粒砂岩、粉砂质泥岩泥质粉砂岩及泥岩，偶含黄铁矿细晶。
下部节理发育，球状风化显著，具水平层理，斜层理，局部见交错层理。
底部含瓣鳃类动物化石，是与长兴组分界的标志层。
与下伏长兴组呈整合接触。
地貌上多呈陡峭山峰或陡坡。
5、下三叠统飞仙关组（Tif）：
为海陆交互相沉积，厚度一般430米，岩性为紫红、灰紫、暗紫色薄-厚层状细粒砂岩、粉砂岩及泥岩组成，夹钙质条带，发育微细层理、斜层
理，具风化溶蚀空洞及球状风化特征，砂岩中普遍含有玄武岩岩屑。
含丰富的动物化石，与下伏卡以头组呈整合接触。
地貌上多呈陡峭山峰和沟谷。
区内出露不全。
6、第四系（Q）：
由坡积物、残积物和冲积物组成，厚0-20米，多分布在平缓坡、凹地及沟谷中。
二、构造：
本区经历了长期多次的地壳运动，使区内广为发育前白垩地层发生了多种形式的构造形变，留下了性质不同，规模不等，方向不一的构造形态。
以华夏式构造体系最为发育，此外，还有东西向构造体系和一些规模较小的旋扭构造。
采区位于区域场坝-大石包正断层（Fio）北翼的单斜构造上，该单斜构造总体向东南倾，倾角6°-7°，局部分布有小褶曲及小断层，但对煤层开采影响不大。
因而，矿区地质构造简单。
三、煤层
采区内主要可采煤层为C5a、C5b和C6a煤层，C5a与C5b相距12.74米，C5b和C6a煤层相距1.23米，C5煤层在一些地段分叉为Ga、C5b，C6煤层则分叉为C6a、C6b,均属于龙潭组上部。
开采揭露的煤层为：
C5a煤层：
半亮型煤为主，下部为半暗型煤，矸石为黄铁矿及高岭石泥
岩，顶板为深灰色中厚层状泥质灰岩夹泥质粉砂岩0.53米，含动物化石，为I5标志层，底板为深灰色中厚层状泥质粉砂岩夹钙质细砂岩条带，顶部有0.08米粘土质泥岩。
C5b煤层：
煤层厚1.78米，以半亮型煤为主，底部为暗淡型煤，煤层上部有二层夹矸，上层为细晶高岭石泥岩，厚0.03米，下层为水云母泥岩厚0.04米，民间俗称“高碳”。
本煤层为龙潭组顶部煤层，顶板为深灰色厚层
状泥灰岩，底板为灰色泥岩，属稳定性煤层是目前矿井开采的主要煤层
C6a煤层：
煤层厚0.73-0.98米，平均厚0.93米，为单一煤层，顶板为浅灰色粘土质泥岩含菱铁质粉砂岩泥岩，地板为浅灰色粘土质泥岩，下部含鲕状菱铁矿，煤层稳定。
3、煤质
C5a煤层未进行煤质鉴定。
C5b煤层：
黑色半亮型，夹镜煤条带，断口呈阶梯状、块状构造，本煤层的化学特征根据相邻XX煤矿资料：
水份（Md）0.38%,挥发份（Vdaf）11.81%,灰份（Ad）19.26%,固定碳（Fcad）70.93%,全硫（S，d）2.22%,发热量（Qet,ar）26.20MJ/Kg。
C6a煤层：
黑色半暗-半亮型，夹亮煤和镜煤条带，断口阶梯状、块状钩状，本煤层的化学特征经分析为：
水份（Mad1.97%,挥发份（Vf10.00%,灰份（Ad）17.96%,固定碳（Fcad）72.62%,全硫（S,d）0.69%,原煤分析基发热量7170千卡/Kg。
综上所述，XX煤矿采区内Gb煤层为低挥发份，中高硫，低中灰，中高固定碳，高热值的无烟煤三号；C6a煤层为特低挥发份，低硫，低中灰，中高固定碳，高热值的无烟煤三号。
见煤层组份化学特征及含量一览表：
表
1—1—4
煤层组份化学特征及含量一览表表1—1—4
煤层
编号
煤层组份化学特征及含量（%
水份
灰份
挥发份
固定碳
全硫
原煤分析基发热量
C6a
1.97
17.69
10.00
72.62
0.69
7170千卡/Kg
C5b
0.38
19.26
11.81
70.93
2.22
26.20MJ/Kg
第三节开采技术条件
一、水文地质
本区属中、高山区，亚热带季风高原性气候，雨季5-10月，旱季11月-次年4月，夏季气候凉爽，无酷暑，冬季冰冻时间长，全年雨雾天多，日照少，温度大，区内地形切割强烈，有利于地表水和地下水排泄，属长江水系。
1、含水层的划分：
根据赋存地下水的介质形式，含水性质和水动力特征，将该评估区地下水类型划分为孔隙水和裂隙水两大类，其中裂隙水又可分为碎屑裂隙水（含老窑积水）及岩溶裂隙水两大类。
分述如下：
（1）孔隙水
孔隙水主要赋存在相对低洼平缓的残坡积松散土体中，岩性为砂砾石，粉质粘土层，分布于矿区厂房一带及南面地形平缓处。
主要接受大气降水补给，此外，在坡脚堆积的松散层与基岩接触带附近尚有部分裂隙水的倾向补给。
裂隙水均以渗流方式就近河谷或相对低洼地带为排泄基准，其水量随季节变化明显，动态特征变化大，当降雨强度大，裂隙水压力急剧升高，在侵蚀及压力作用影响下可诱发斜坡土体失稳。
（2）碎屑岩裂隙水分布广泛，为区内主要地下水类型，赋存在除第四系松散层以外的其它基岩地层裂隙中（即Tf、TiK、P2C及P21地层），岩层带状-块状分布，其富水性强弱受风化裂隙和构造裂隙的发育程度以及地形地貌的控制。
在接受大气降水部分地表水补给后，地下水沿裂隙面或构造迳流，一般多富集在冲沟切割含水层处或在相对隔水层阻隔处以泉或渗流形式排泄，动态特征变化较大，旱季明显减少甚至断流。
（3）岩溶裂隙水
区内岩溶裂隙水分布范围小，主要赋存在上二叠统长兴组（P2C）白云质灰岩及泥灰岩溶蚀裂隙中，岩层带状分布，出露范围窄，由于该类地层岩溶发育程度低，溶蚀孔洞、溶蚀裂隙均较小，赋存地下水空间有限，因而水量贫乏。
在接受降雨，地表水及上覆基岩含水体的补给后，沿溶蚀裂隙面及破碎带径流，多以渗流方式排泄于地形深切切割处或低洼地带。
2、矿井涌水量
经多年矿山开采，目前矿井使用水泵型号IS-65-40-200型，扬程50m，流量100mVh，矿井最大涌水量15m3/h,正常涌水量为3m3/h。
3、矿区水文地质类型由于矿区总的地势是北东高北西低的中山区地形，山高箐深，利于地
表水的排泄，矿区地层大多为碎屑岩裂隙弱含水层，部分岩溶裂隙水，其富水性极弱，含水层主要靠大气降水补给，因此矿区水文地质类型属于裂隙充水为主的简单类型。
二、工程地质
矿区出露的地层主要为第四系（Qd1）松散堆积层和下三迭统飞仙关组
（Tif）、卡以头组（TiK）地层以及上二迭统长兴组（P2C）、龙潭组（P2I）地层。
依据岩土体工程地质特征，将矿区岩土体划分为松散土体（I）和岩体（H）两大类，其中岩体又细划分为散体状结构（H1）、层状结构较
软岩组（H2）、层状次硬岩组（H3）、层状结构软硬相间岩组（H4）等4个亚类，其中碎屑软弱工程地质岩组是矿山开采煤层的顶底板围岩，受构造及节理发育的影响，岩体完整性较差，稳定性降低。
在井下开采中易产生冒落、片帮等工程地质问题，是矿山开采不利的工程地质因素；各岩土体特征详见岩土体类型及工程地质特征表表1－1－5
岩体结构
地
层代号
岩性组合
结构面特征
结构体
形状
岩
土工程地质评价
名称
代号
松散土体
I
Q
Q
碎石粘土、砾石、
砂、土及粉质粘土
土石分界面为潜
在软弱结构面
土状、
粒状
人工开挖时易产生崩
塌
散体结构状
II1
Tif
Tik
P2C
P2I
强风化及全风化带
构造和风化裂隙密集，结构面错综复杂，多充填粘性土，形成无序小块和碎屑
碎屑
状
易发生规模较大的岩
体失稳，土石界面为软
弱结构面
层状结构软
质岩组
II2
P2C
P』
薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩为主夹泥岩、细砂岩及煤层
有层理、片理、
节理常有层间错
动
层状
岩性较软，抗风化能力低，抗压强度低，遇水软化，容易产生变形，不稳定结构面易产生滑塌
层状次硬岩
组
I3
T1k
主要为中厚层状粉
砂岩、细砂岩及泥
质粉砂岩
有层理、片理、
节理
层状
岩性较坚硬，成岩度较高，胶结致密，抗风化能力较强，节理裂隙较发育，以弹性变形为主
层状结构软
硬相间岩组
I4
T1f
主要为薄至中厚层粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及泥岩
有层理、片理、
节理，偶有层间
错动
层状
岩性软硬相间，抗风化能力低，以软塑变形为主，易沿软弱结构面产生崩塌
三、瓦斯
经2008年1月24日云南省煤矿矿井瓦斯等级鉴定，对XXXX煤矿的认定结果：
该矿井瓦斯等级鉴定实际计算得到的最大相对涌出量（CH）
7.83m3/t，最大绝对瓦斯涌出量（CH）为0.87m3/min，最大相对涌出量（CO）4.25m3/t，最大绝对二氧化碳涌出量为0.47m3/min，根据《煤矿安全规程》第133条，该矿井认定为低瓦斯矿井，按低瓦斯矿井管理及配风。
（2009年
度的瓦斯等级鉴定证书还未下发）
四、煤尘爆炸危险性、煤的自燃倾向性经江西煤矿矿用安全产品检验中心，于2005年10月25日对XX煤矿
C6a煤层进行煤尘爆炸性和自燃倾向性鉴定，鉴定结果水分Mad0.93%灰份
Aad13.58%挥发份Vdaf9.05%,火焰长度0mm经鉴定，该煤样煤尘无爆炸性；水分Mad0.93%灰分Aad13.58%挥发份Vdaf9.05%,全硫St,ad1.35,真密度dTRD1.54g/cm3，吸氧量1.44m/g.干煤，该煤样自燃倾向性为不易自燃。
Ga、Gb未进行鉴定，（建议煤矿尽快将未鉴定的两层煤送有资质的鉴定单位进行自燃倾向性和煤层煤尘爆炸性鉴定，煤矿按鉴定结果制定相应的安全开采技术措施）。
五、地温根据储量核实报告及邻近东部已采采区推断：
采区内无高温热源，地温正常。
第一节采区生产能力
一、采区年工作制度
根据《煤炭工业小型矿井设计规范》（GB50399-2006规定，采区设计年工作日为330天，采煤工作面实行“三.八”作业制，两采一准，每班工作八小时。
掘进工作面实行“三.八”作业制：
三班作业，每班工作八小时，轨道上山每天提升时间为14.94小时。
皮带运输机每天运行4小时。
二、采区生产能力、服务年限
1、采掘工作面个数
根据采区设计及方案设计委托书，结合煤矿开采现状（102采区内C5a煤层东部已开采结束），102采区内Ga煤层布置一个炮采工作面达产，两个掘进工作面保证采煤工作面接续。
2、工作面长度工作面长度主要取决于采区条件和工作面装备水平，根据矿井开拓布
署及开采现状，102采区范围根据采区上山及两侧工作面布置情况，保证采区内工作面正常接替要求，结合煤矿现行炮采经验，确定工作面斜长为
70--80米。
三、采区设计生产能力及服务年限
1、采煤工作面年推进度
采煤工作面为打眼放炮落煤，刮板输送机运输，正规循环率取0.80。
采用“两采一准”作业方式，即两班生产，一班检修（建议煤矿在生产过程中，可根据矿井实际在不超产情况下按“
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