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井田总体呈一走向NNE，倾向NW，倾角4°

左右的单斜构造，并伴有宽缓褶曲和少量断裂构造，无岩浆岩侵入。

区内第四系覆盖较厚，很少基岩出露。

综观井田地质构造应属简单（偏中等构造A）类（一类）。

井田内有3条长短不一的褶曲。

信义村背斜：

长约5.5km，走向N55°

E，。

原家庄向斜：

位于冯村东、原家庄一线，长约3.5km，走向N55°

～65°

E。

苏店背斜：

位于西申家庄、林移村西南一线，长约1.5km，走向NE，两翼地层倾角均为3°

～4°

。

井田内发现有落差不一的断裂构造2条。

主要地质构造特征见表1－2－1。

（三）水文地质特征

井田内主要可采煤层为3号煤层，其直接充水含水层为山西组砂岩裂隙含水层，含水性较弱，对煤层开采影响不大；

3号煤层在井田西部最低标高+520m，奥灰水水位标高约为+660m，开采该区域煤层时最大带压13个大气压，但其间有130m以上的地层阻隔，且井田地质构造简单，一般不会造成矿井突水。

故3号煤层矿床应为以裂隙充水的简单充水矿床，即第二类第一型。

但在开采奥灰水静水位标高以下的3号煤层时，不排除在有断裂构造或陷落柱沟通的情况下，奥灰水向矿井突水，从而使矿井局部地段水文地质条件复杂化。

另外，在井田

东部，3号煤层埋藏较浅，开采该区域煤层时产生的裂隙塌陷，宥可能沟通上覆各含水层，从而使矿井涌水量增大。

由于上覆各含水层一般富水性都较弱，对矿井生产威胁不大。

5邻近矿井充水因素分析

井田南邻经坊煤矿，该矿井开采3号煤层，影响煤矿开采的含水层为顶板砂岩裂隙含水层，同时也受第四系孔隙水和基岩风化带裂隙含水层的影响，日排水量最小为37924m³

最大为4897.84m³

一般1200~1500m³

，涌水量较稳定，在揭露井田内正断层后，涌水量有所增加，说明断层具导水性质。

井田西北与南寨煤矿相邻，该矿井开采3号煤层，影响煤矿开采的含水层主要为顶板砂岩裂隙含水层，同时也受第四系孔隙水和基岩风化带裂隙含水层的影响，日排水量15.00m³

第二节煤层埋藏特征

一、煤层及其顶底板岩性特征

本井田主要含煤地层为二迭系下统山西组，共含煤6--14层，含煤地层平均总厚162.l0m，煤层平均总厚15.96m，含煤系数平均10.15％。

山西组一般含煤1～3层，即l、2、3号煤层，主要可采煤层为3号层，其余均为极不稳定的薄煤层，不具工业开采价值。

煤层平均总厚度为6.60m,含煤系数1l.5％。

3号煤层是本次设计的对象。

位于山西组中下部，上距K8砂岩平均29.60m，下距K7，砂岩平均10.77m，距太原组8-2号煤层平均7m。

煤层厚5.97～7.33m，平均6.60m，变异系数为6.5％，属全区稳定可采的厚煤层。

煤层结构简单，距顶6．62m左右有一层较稳定的泥岩、炭泥夹矸（厚0.24m），纯煤厚5.97～7.33m，平均6.22m。

顶板一般为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩或细粒砂岩；

底板为泥岩、砂质泥岩，局部为砂岩或粉砂岩。

煤层顶底板综合柱状图见图1－2－1。

主要煤层特征表见表1－2－2。

表1－2－2可采煤层特征表

煤组

煤

层

一般厚度（m）

煤层结构

顶底板岩性

稳定性

可采程度

倾角（°

）

容重（t/m3）

夹石层数

夹石厚度

顶板

底板

山西组

3

5.79－7.33

泥炭夹矸

0.24m

泥岩、砂质泥岩有时为砂岩

泥岩和砂质泥岩

稳定

可采

5°

左右

1.37

6.60

1－2－1煤层顶底板综合柱状图

二、沼气、煤尘自燃、煤尘及地温

1、瓦斯

据瓦斯检验测定，结果为低瓦斯。

井田内3号煤层甲烷含量的分布具东低西高的特点，东部存在大片瓦斯风化区，往西随煤层埋深的增加，甲烷含量也明显增加。

2.、煤尘

井田内各可采煤层煤尘爆炸性试验结果可以看出，各煤层煤尘均具有爆炸危险性。

3、.煤的自燃性

井田内各可采煤层煤的自燃趋势试验结果可以看出，3号煤层属不自燃煤层，

4、地温

井田恒温带深度为20~40m，温度14.7℃，地温梯度变化在115～145℃／hm之间，井田属地温正常区。

5、煤质、煤的牌号与用途

本次设计的对象是3号煤层。

3号煤层:

为低灰～富灰、特低硫、高发热量、高熔灰分、中等结渣、反应性中等、易选的瘦煤、贫瘦煤，以贫瘦煤为主，洗选后是良好的炼焦配煤，也是优质的电厂用煤和民州煤。

井田各可采煤层煤质稳定，均是由高等植物生成的高变质程度、中等灰分之单一工业牌号的无烟煤，低磷、低硫。

所有可采煤层的煤质指标均达到了工业要求。

表1－2－5煤的工业分析表

序号

煤层名称

牌号

水分（％）M

灰分（％）A

挥发分（％）V

含硫量（％）S

发热量MJ/KgQ

1

三

PSM

1.24

13.02

17.5

0.33

27.58

第三节井田开拓

一、井田开拓

1、井田开拓方式

由于本井田地势平坦，表土层厚且有流沙层，所以采用立井开拓方式。

开拓有一个主立井、一个副立井和一个回风井，中央并列式通风方式，主、副井筒设置在井田走向的中央处。

该处的地质构造清楚、简单、开采条件好。

根据司马井田3#煤层赋存条件和设计规范的有关规定，本井田可以划分为单水平，采用条带式准备。

2、运输大巷和总回风巷的布置

根据煤层赋存状况，本着“开拓巷道尽量沿3号煤层布置，尽量布置在永久保安煤柱内，以及主井井底撒煤采用本水平清理”的原则，主、副井筒均落底于十690m水平，中央回风立井落底于3号煤层。

十690m水平轨道太巷与+690m水平井底车场巷道直接相连，+690m水平胶带大巷通过16º

斜巷爬坡至井底煤仓上口，+690m水平回风大巷与中央回风立井直接相接。

3、采区划分

全井田+690m一个水平片盘开采，设计分为三个采区。

目前有一采区、二采区两个采区一个生产一个准备，三采区为后备采区。

本井田3号煤层平均厚度6.62米，煤层倾角4°

左右，结构简单，顶底板岩性良好，煤层不自燃，属低瓦斯矿井，煤层条件和开采技术条件相当优越，适用于低位放顶煤一次采全高综合机械化采煤。

二、提升、运输系统

主提升采用一对12t箕斗，JKMD-3.5X4（E）型多绳提升机，提升能力较大，电控系统选用直流电动机驱动方式。

副立井提升担负矿井的矸石提升、人员升降及材料设备运送等全部辅助提升运送任务。

副立井井深255m，装备1t矿车二层四车四绳非标宽罐笼和1t矿车二层二车四绳非标窄罐笼各一个，异侧进出车。

提升最重部件为液压支架。

副立井提升选用落地式多绳摩擦轮提升机。

井下主运输采用胶带输送机运输至井底煤仓，经主立井提升到地面。

主运输系统采用型号S1500－338带式输送机运输，运量为1000T/h胶带及配备安全规程规定的各项保护功能。

现在我公司井下共使用四部钢丝绳芯强力主皮带四部皮带均为电机通过液力耦合器带动减速机驱动皮带滚筒进行运转。

轨道大巷辅助运输采用蓄电池式电机车和带系列矿车，配合无极绳绞车或各种小绞车，胶带大巷以及采区巷道运输采用无极绳绞车及其它各种型号小绞车运输。

三、通风系统状况

目前矿井为中央并列式通风方式，即主、副立井进风、中央回风立井回风。

采用地面安装轴流式通风机抽出式通风方式。

主通风机型号：

FBCDZ-10-№29额定功率：

2×

630KW；

主通风机现运转叶片角度0°

矿井排风量11600m/min。

矿井负压3600pa。

井下共布置1个综放工作面，1个备用工作面，两个工作面刚刚形成通风系统，还没有进行安装。

一个炮掘工作面，三个综掘工作面；

综采工作面采用U型后退式通风方式，掘进工作面采用局部通风机压入式通风，硐室采用独立通风。

第四节矿井储量、年产量及服务年限

一、井田境界

井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。

一般以下列情况为界：

1．以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；

2．以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；

3．以相邻的矿井井田境界煤柱为界；

4．人为划分井田境界。

本井田矿界西北以太焦铁路东侧保安煤柱与三元煤业公司煤矿相望，南与经坊煤矿为邻，东部为3号煤层露头线，西邻目前在建的高河井田。

矿区范围近一六边形，井田南北长3.10～5.95km，东西宽6km，面积29.494km2。

二、井田储量与服务年限

依据司马煤业有限公司《司马井田勘探（精查）地质报告》，司马井田范围内地质储量为24964.0万吨，其中工业广场保安煤柱压煤495.2万吨；

井田边界煤柱压煤152.14万吨；

高速公路煤柱压煤1520.77万吨；

看寺正断层正断层防隔水煤柱压煤454万吨；

安城正断层防隔水煤柱压煤289万吨；

苏店正断层防隔水煤柱压煤100万吨；

宋家庄正断层防隔水煤柱压煤235.0万吨；

林移逆断层防隔水煤柱压煤132万吨；

累计各类保安煤柱压煤3378.11万吨；

剩余地质储量为20449.22万吨，其中基础储量20449.22万吨（村庄按搬迁后作为基础储量），回采率按75%计算，储量为15336.92万吨；

经坊煤矿铁路专用线为地方铁路，达不到国家法定的保护标准，铁路保安煤柱压煤：

1136.67万吨，按“三下”采煤考虑，回

采率按60%计算，储量为682.0万吨；

3#煤层总计储量16018.92万吨，生产能力按300万吨/年计算，矿井服务年限为53.4年。

第二章采煤方法和采区巷道布置

第一节采煤方法的选择

二采区3号煤层倾角4°

左右，全区稳定可采。

煤层厚度6.02～7.23m，平均6.62m，煤层结构简单。

距顶0.6m左右有一层较稳定的泥岩、炭泥夹矸（厚0.24m），顶板一般为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩或细粒砂岩；

底板为泥岩、砂质泥岩，局部为砂质泥岩或粉砂岩。

根据二采区3号煤层的赋存状况和采区巷道布置情况，结合矿井设计规模和一采区综采放顶煤开采3号煤层的成功经验，确定二采区采用走向长壁综采放顶煤一次采全高的采煤方法，顶板采用全部垮落法管理。

矿井以两个生产采区接替生产、两个综采放顶煤工作面、两个综掘工作面和两个普掘工作面保证矿井3.00Mt/a的设计生产能力和正常生产接续。

每个生产采区装备一个综采放顶煤工作面、二个综掘工作面和一个普掘工作面。

第二节矿压观测情况

一、工作面矿压观测的内容和方法描述

1、矿压观测的目的

为了掌握工作面顶板来压的规律，分析回采空间支架与围岩的相互作用关系，为决策指挥和顶板管理及巷道支护设计提供科学依据。

2、矿压观测设备的型号、规格、布置情况

（1）KBJ—60矿用数字压力计，量程0～60MPa，工作面均匀安设10套；

（2）KBY—60—III—1矿用数字压力计，量程0～60MPa，工作面除机头、尾6组架及10套安设KBJ—60矿用数字压力计的支架外，全部安设。

3、观测内容

（1）工作面支架初撑力、工作阻力；

4、矿压观测的方法

1）工作面矿压观测：

①在工作面安装一套（10组）支架专用压力表对支架初撑力、工作阻力进行观测。

②测站布置：

在工作面均匀选择支架，所选10架，每架一块，观测液压支架的初撑力和最大工作阻力。

③系统安装和维护：

在生产技术部的监督下，综采队按矿压观测方案要求安装好，并负责日常维护。

④数据采集和分析：

综采队按照生产技术部要求进行观测和报送，保证原始记录真实，发现异常及时向生产技术部汇报。

矿用数字压力计数据由生产技术部采集后进行计算机处理，定期将月度分析报告结果下发至作业队组，以便掌握顶板来压情况。

二、巷道掘进期间的矿压观测

1、巷道顶板离层观测

通过每隔30m打设顶板离层仪的方式，距掘进头50m内班班进行观测的方式对顶板下沉进行观测。

2、锚杆测力计观测

安装测力锚杆，通过锚杆受力状态对巷道围岩应力进行观测分析。

3、表面位移测站观测

采用十字布点法，测巷道顶板下沉量与两帮移近量。

三、两巷回采期间的矿压观测

（1）两巷巷道顶板离层观测

①风运两巷的巷道顶板离层指示仪，在掘进过程中已经布置好。

②观测方法：

采用顶板离层指示仪进行顶板离层观测。

③全锚支护段的顶板离层仪观测要建立台帐，每班跟班队干负责观测，技术员每10天进行一次分析工作，发现异常及时向生产技术部汇报，采取措施进行支护管理。

（2）两巷超前支护应力观测：

采用增压式单体柱2、测力计进行矿压观测，以此来检查单体柱打设时的初撑力及受采动影响后单体柱的工作阻力。

建立单体柱初撑力记录台帐。

（3）表面位移测站观测

检修班队干每天观察表面位移测站，并记录数据，由技术员汇总定期交与生产技术部进行分析总结。

第三节采区巷道布置

一、采区内地质构造、煤层及水文等条件对开采的影响

1．二采区地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，伴有少量中小型陷落柱，陷落柱长短轴在在20～125m不等，对采区开采有一定的影响。

陷落柱影响工作面布置和回采，回采工作面通过陷落柱时，需另开切眼，造成工作面搬家次数增多。

2．二采区3号煤层平均厚度6.62m，煤层倾角4°

左右，结构简单，顶底板岩性良好，煤层不易自燃，属低瓦斯采区，煤层条件和开采技术条件相当优越，适宜于综采放顶煤开采。

3．3号煤层水文地质条件简单，一般不会影响二采区范围内的开拓开采。

但由于奥灰水静水位标高达+660m，使二采区西北部处于带压开采状态，虽然其间有130m以上的地层阻隔，但也不排除看寺正断层导水而造成奥灰水向矿井突水的可能。

因此，在进行二采区开拓开采时，一定要遵循“先浅后深”的原则，逐步掌握看寺正断层导水的规律和防治措施，以确保二采区安全生产。

二、采区主要巷道布置方案的选定

依据井田开拓部署，二采区位于+690m水平开拓大巷和+627m标高之间，二采区经济合理的开采方式：

一是利用二采区三条准备巷道作为采区准备巷道；

二是利用+690m水平开拓大巷做为采区准备巷道开采。

设计考虑了二个采区巷道布置方案进行比较，分述如下：

1．方案一：

采区南部布置水平间联络集中下山方案

在二采区南部，自+690m水平开拓大巷起，沿纬线X=3997598m向西布置三条集中下山与+627m水平开拓大巷沟通，该组沿3号煤层布置的集中下山即是+690m水平开拓大巷与+627m水平开拓大巷之间的联络巷道，也是二采区的准备巷道。

三条集中下山分别为集中胶带下山、集中轨道下山和集中回风下山，其中胶带和轨道下山沿3号煤层底板布置，回风下山沿3号煤层顶板布置。

在集中胶带下山与+690m水平胶带大巷立交处附近，设置上抬式二采区煤仓，集中胶带下山以一段坡度为16°

的斜巷爬坡至二采区煤仓上口，煤仓上口与+690m水平轨道大巷间通过通风联络巷相连，下口与+690m水平胶带大巷间通过胶带运输巷相接；

集中轨道下山通过上部的一段水平岩石平巷与+690m水平轨道大巷沟通；

集中回风下山直接与中央回风立井相连。

在集中下山巷道的北侧，垂直集中下山布置二采区回采巷道，工作面胶带顺槽和轨道顺槽均沿3号煤层底板布置，分别与集中胶带下山和集中回风下山直接沟通，并通过顺槽联络巷与集中轨道下山沟通，形成二采区完善的运输、通风、供电、行人及排水系统。

工作面采用走向长壁开采。

2．方案二：

采区北部布置水平间联络集中下山方案（详见图2-3-3、4）

在二采区北部，自+690m水平开拓大巷起，沿纬线X=3998430m向西布置三条集中下山与+627m水平开拓大巷沟通，该组集中下山巷道个数、布置层位等均同方案一。

在集中胶带下山与+690m水平胶带大巷立交处，设置上抬式二采区煤仓，二采区煤仓上口与+690m水平轨道大巷间通过通风联络巷相连，下口与+690m水平胶带大巷相接；

集中回风下山直接与+690m水平回风大巷相连。

在集中下山巷道的南侧，垂直集中下山布置二采区回采巷道，工作面胶带顺槽和轨道顺槽均沿3号煤层底板布置，分别与集中胶带下山和集中回风下山直接沟通，并通过顺槽联络巷与集中轨道下山沟通，形成二采区完善的运输、通风、供电、行人及排水系统。

3．方案比较及选择

（1）技术比较

上述二个采区布置方案各有利弊，方案一的优点是：

①遵循了原井田开拓部署，采区布置切合实际，采掘接替合理。

②一、二采区同时生产时，采区间互不干扰。

③二采区施工时，对一采区正常生产影响不大；

二采区准备时间较短。

④二采区设立煤仓与+690m水平胶带大巷联系，勿需对+690m水平胶带大巷胶带输送机进行改造即可满足矿井3.00Mt/a的设计能力。

⑤一、二采区同时生产时，两个生产采区通风系统相互独立，现有巷道均勿需改造，安全性好，通风系统合理。

方案一缺点是：

由于矿井已投产，+690m水平胶带大巷胶带输送机已投入使用，为了在二采区准备期间不影响矿井正常生产，二采区煤仓下口不能直接与+690m水平胶带大巷相接，需通过一段胶带运输联络巷联系。

方案二的优点是：

①将+690m水平与+627m水平间的联络集中下山移到二采区北部布置，并利用其做为采区准备巷道，有利于加大二采区内工作面的连续推进长度，相对减少工作面的搬家次数，采区布置和采掘接替都比较合理。

②～④同方案一。

方案二的缺点是：

①+690m水平三条开拓大巷需在现有巷道基础上，再向北平均掘进420m才能进行二采区准备，二采区开工时间晚，准备时间长，矿井形成3.00Mt/a生产能力的时间晚。

②自集中回风下山开口处至中央回风立井间1179m长的+690m水平回风大巷净断面需扩大至15.4m2以上，刷大现有巷道断面会影响矿井正常生产。

综上所述，设计认为方案一较方案二在技术上和经济上具有明显的优越性，设计推荐方案一。

方案二由于需改造刷大1179m长的+690m水平回风大巷才能满足矿井通风的要求，影响矿井正常生产时间较长，因此设计不予推荐。

第四节回采工艺与劳动组织

一、工作面回采工艺参数确定

1．采煤工作面采高

二采区内3号煤层平均厚度6.62m，依据煤层厚度，并参照一采区综采放顶煤工作面参数，确定二采区采煤工作面采煤机割煤高度为3.0m，放顶煤高度3.62m，采放比仍为1∶1.207。

2．采煤工作面长度

根据矿井设计生产能力150万吨/年得要求，结合二采区煤层赋存特征、地质构造条件、采区设计规模和工作面装备水平，综合确定采煤工作面长度为240m。

3．放煤步距和放煤方式

根据一采区综采放顶煤经验，确定二采区综放面放煤步距仍为0.8m，即一采一放。

工作面采用单轮顺序放煤方式，同时放煤支架为两架。

4．采煤工作面年推进度

采煤工作面采煤机截深确定为0.8m，设计采用一采一放工艺，即采煤机割一刀进0.8m，放顶煤液压支架放一次顶煤，工作面每个循环进两刀，放两次顶煤，循环进度为1.6m，日循环次数为2次，则日循环进度为1.6×

2=3.2m。

年推进度=日循环进度×

年工作日×

循环率=3.2×

330×

0.9=950（m）

5、根据一采区采煤经验知道，采区煤柱尺寸以20m为好。

6、工作面落、装、运煤方式

根据新增加的生产采区——二采区的几何尺寸和3号煤层的煤质特征，结合采区设计生产能力、工作面采高、放煤高度和一采区现使用的综采放顶煤机组设备配套情况，对二采区工作面采煤、装煤、运煤方式进行确定和设备选型。

工作面采煤设备：

选用MG300/700型电牵引双滚筒采煤机，采高2.0~3.5m，截深0.8m，电机功率700kW。

工作面运煤设备：

前部采煤运输设备和后部放煤运输设备均选用与采煤机配套的SGZ-830/800型可弯曲刮板输送机，设计铺设长度240m，运输能力1000t/h，电机功率2×

400kW。

根据工作面运煤设备的运输能力，回采工作面胶带顺槽运煤设备选用SSJ-1200/3×

200型可伸缩胶带输送机，设计铺设长度1600m，运输能力1000t/h，电功功率3×

200kW。

破碎机选用PLM-2200型轮式破碎机，破碎能力1200t/h，电机功率200kW。

转载机选用SZZ-960/250型刮板转载机，输送能力1200t/h，电机功率250kW。

工作面主要设备配备详见表2-4-1。

二采区综采放顶煤工作面主要机械设备配备表

设备名称

设备型号

技术规格

功率

（kW）

单位

总数量

备注

双滚筒采煤机

MG300/700

采高2.0～3.5m，截深0.8m

700

台

前部可弯曲刮板输送机

SGZ-830/800

设计长度240m，运量1000t/h

400×

2

后部可弯曲刮板输