34采区设计说明书.docx
《34采区设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《34采区设计说明书.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
34采区设计说明书
永煤公司
车集煤矿北翼34采区设计
说
明
书
编制单位：
车集煤矿
二0一0年二月
参加设计人员名单
矿长：
马立伟
总工程师：
张健
采矿：
穆朝元
地质：
张昭年
测量：
张道德
通风：
王义民
机电：
李雪领
目 录
前 言
三煤组是车集煤矿的主采煤层，二2煤层地质储量仅为矿井总储量的26％。
长期以来车集煤矿所生产的煤层主要是二2煤层，伴随着车集煤矿矿井生产的进一步发展，二2煤的可采储量逐渐减少，为保证矿井生产的持续、稳定发展，开采三煤组已经成为必然；同时由于三煤组的煤层薄、赋存稳定性较差、顶板砂岩水大等多种不利因素，预计开采三煤组将会使矿井煤质受到影响。
但在煤炭市场逐步好转大环境下，为三煤组的准备回采提供了市场条件和机遇，将34采区做为目前车集煤矿二2煤层的配采采区，对提高煤炭资源回收率及车集煤矿的持续发展具有十分重要的意义。
34采区位于24采区的深部，2006年八月车集煤矿已经进行过了34采区的初步设计，并已报送龙宇公司及集团公司进行了批复，其设计思路主要是利用24采区三条下山的上半部分巷道继续对34采区进行开拓延伸，34皮带下山已在24皮带下山内开口向下沿三3煤延伸了100多米巷道，后期由于市场因素的影响，停止了对34采区的开拓工程。
由于三3煤煤层的顶底板岩性较差，多为泥岩或砂质泥岩，目前这部分34采区皮带下山的延伸巷道已基本压坏，不再具有修复利用的价值；现今24采区已全部回采完毕，24采区的三条下山已全部成为了车集煤矿26采区、28采区的并联回风上山。
近年来车集煤矿26、28采区的瓦斯涌出量逐渐增大，按采区回风系统必须独立的原则，在生产过程中对瓦斯防治及通风管理工作要求越来越高，这样利用24采区三条下山的上半部分巷道继续对34采区进行开拓延伸的设计施工方案已经不能实现，为此车集煤矿重新进行了34采区设计工作。
按公司的要求，我矿编制了《车集煤矿北翼34采区设计》（含图纸及说明书等），设计的主要依据是：
1、34采区三3煤层底板等高线及储量计算图（1：
2000）
2、34采区15′勘探线地质剖面图（1：
2000）
3、34采区16′勘探线地质剖面图（1：
2000）
4、34采区17′勘探线地质剖面图（1：
2000）
5、34采区18′勘探线地质剖面图（1：
2000）
6、34采区煤系地层综合柱状图（1：
500）
存在的主要问题是：
1、由于本采区北部未做三维地震勘探，采区北部可能存在隐伏构造，无煤区等。
2、本采区深部个别钻孔瓦斯异常，在采区设计和生产中应注意采取瓦斯防治的措施。
3、由于三22煤层与三3煤层间距较近，平均层间距仅4.9m，在进行采掘活动时，必须严格控制施工层位，以免发生“穿层”事故。
第一章矿井34采区概况及地质特征
第一节34采区概况
34采区位于井田北部的15－18勘探线之间，上部至北大巷保护煤柱，下部左翼以F5断层保护煤柱为界，右翼以三3煤层－680等高线为界；南部至工广煤柱边界，北部到18勘探线北100m；南北走向长2.0公里，东西倾向宽约1.0公里，面积2.0平方公里。
本采区与下部的36采区相邻；34采区中设计可采煤层三22煤层560.6万t，三3煤层463.63万t，煤层平均倾角为8--10°，采区内南翼比较大的断层有三条，都为正断层，分别是F68，落差为8m，倾角为63°；Fb3-5,落差为5m，倾角为68°；Fb3-6,落差为6m，倾角为66°。
地面地势平坦，标高在+32.23m－+32.98m之间，采区所对应的地表有赵小厂、陈庄、赵庄、张庄及潘庄等村庄，其中潘庄位于采区的采区南部，其余村庄均位于采区北部，地面无其它人文建筑物，均为农田和果园。
第二节地质特征
一、以往的地质工作
在详查和精查勘探期间，本采区内一共施工了11个勘探钻孔，钻孔密度为5.5个/k㎡,基本查明了煤层的赋存及构造情况。
为了精确地控制煤层及构造情况，在1992年9月对本采区进行了二维地震补充勘探工作。
补充勘探期间在原精查勘探线间布置了13条二维地震勘探线，较准确地控制了煤层起伏变化情况，查明了落差在10m以上的断裂构造的发育情况，提供了露差小于10m断点及其可能的延展方向。
2002年10月在采区南部进行了三维地震勘探，布置了24条三维地震勘探线，更精确地控制了区内的构造情况及煤层赋存情况。
本采区三煤组的主要可采煤层为三3、三22煤层。
2000年至2002年度曾在F4断层上盘以东，利用24采区的生产运输系统布置了两个三3煤层的工作面，试采了3204、3202两个炮采工作面，2007年至2008年初，沿F68断层的西部布置了3401综采工作面。
从回采揭露的资料分析，三3煤层内的构造情况与煤层赋存条件比勘探所提供的资料复杂，尤其是三3煤层的稳定性较差，局部存在较大范围的无煤带，给34采区三3煤层工作面的布置及以后的回采工作带来较大影响。
二、地质构造
34采区内地质条件较复杂，断裂构造非常发育，尤其是南部已做三维地震的地段，落差小于3m的小断层大量发育，给以后的工作面布置带来较大的困难。
该采区煤层倾角较缓，起伏变化不大，煤层倾角在7至10°之间，属缓倾斜煤层。
该采区内已查明的较大断层如下所述：
F68号正断层：
位于采区上部及南部边翼，落差8m，倾向西，断层倾角
63°，走向基本和煤层走向一致，延展长度650m，该断层为二维地震控制。
Fb3-5号正断层：
位于F68号正断层东侧，落差5m，倾向西，断层倾角68°，走向基本和煤层走向一致，延展长度270m，该断层为三维地震控制。
Fb3-6号正断层：
位于南部采区中部，落差6m，倾向西，断层倾角66°，走向基本和煤层走向一致，延展长度380m，该断层为三维地震控制。
三、煤层赋存情况
本采区三煤组发育了三21、三22、三3、三4、三5等5个煤层，其中的主要可采煤层有下二叠统下石盒子组（P11）的三22、三3二个煤层。
各煤层层间距及发育情况叙述如下。
三21煤层：
位于三22煤层下部，基本倾向为东，煤层倾角6－10度。
三21煤层的两极厚度0－2.28m，平均厚度在0.5m，局部有分层现象，有1~3层夹矸。
三21煤层上距三22煤层在0.44~12m之间，平均4m。
三22煤层：
本采区内三22煤层基本倾向为东，煤层倾角6－10度。
煤层的两极厚度1.35－2.44m之间，平均厚度在1.85m左右，从本区内钻孔揭露的地质资料来分析，三22煤层是由2个分层组成，煤层内局部有薄层泥岩夹矸发育。
三22上距三3煤层间距在0.8－9.45m之间，平均4.9m。
三3煤层：
位于三22煤层上部，基本倾向为东，煤层倾角6－10度。
三3煤层的两极厚度0.94－2.37m之间，平均厚度在1.53m左右，局部有分层现象。
三3煤层上距三4煤层间距在1~14m之间，平均8m。
三4煤层：
位于三3煤层上部，距三3煤层1－14m，一般为8m，基本倾向为东，煤层倾角6－10度。
三4煤层的两极厚度0.34－0.9m之间，平均厚度在0.68m左右。
三4煤层稳定性差，平均厚度小于可采厚度，属于局部可采煤层。
三4煤层上距三5煤层间距在2.06~5.3m之间，平均3.6m。
三5煤层：
三5煤层的两极厚度0.19－0.45m之间，平均厚度在0.3m左右。
三5煤层稳定性差，大部分不可采，有时变成煤线，甚至尖灭以炭质泥岩层位出现。
三5煤层上距K5间距在12.3~31.5m之间，平均20m。
四、开采技术条件
（一）顶、底板岩性
三22煤层：
顶板以泥岩为主，厚度1.35－2.44m之间，局部为砂质泥岩，底板以泥岩为主，厚度在1.5－5.1m局部为砂质泥岩。
三3煤层：
顶板以泥岩、砂质泥岩为主，底板以泥岩为主，厚度在0.65－1.7m之间。
三4煤层：
顶板以砂质泥岩为主，厚度在0.93－6.27m之间。
底板以粉砂、砂质泥岩为主，厚度在1.56－3.42m之间。
（二）岩浆活动
根据精查报告所提供的资料，本采区内的三煤组未受到岩浆的侵蚀，但从3202、3204工作面的回采所揭露的资料来分析，在三煤组内局部仍然存在岩浆侵入现象，但由于在三煤组内的采掘工程较少，岩浆对三煤组的侵入范围、程度等规律需要进一步揭露和研究。
（三）水文地质条件
1．采区内的水文地质条件
34采区三煤组的水文地质条件较简单，主要充水水源来自三煤组老顶砂岩裂隙水，不受底板灰岩水的威胁。
2.采区充水因素
1三煤组顶底板砂岩含水层组（Ⅴ）
含水层组由中、细砂岩、砂质泥岩组层，一般厚度45m左右，其中含水砂岩一般在13.44m，占30%。
裂隙不甚发育，富水性较微弱，且不均匀，渗透系数0.0616－0.361m/日，水位标高25.49m，（85年资料），总矿化度3.054克/升，水温23℃，水质类型SO4－Na型。
地下水处于近封闭环境，径流滞缓，属弱含水层。
但是，该含水层库存量较大，不易疏干。
对工作面掘进及回采都会带来较大的影响。
2石炭系太原组上段灰岩含水层组（Ⅶ）
该含水层组位于二2煤层之下50m左右，总厚度115m，分为上、下两段，上段厚度55m，其中灰岩累厚32m，自下而上依次编号为L7~L12，全段以L9灰岩层最厚，厚度超过12m，L10灰岩次之，局部可达6m左右，目前车集煤矿注浆改造底板的目的层就选择到L10灰岩。
下沉情况下开采二2煤时，该含水层不会构成威胁。
3.充水构造
在本采区内较大的断层有3条，落差在5－8m之间，这些断层的存在，对采区的水文地质条件有一定影响，在断层附近进行采掘活动时，可能将出现顶板淋水、涌水等现象。
开采三煤组时，太灰水充入矿坑的主要通道是断层及其影响带（破碎带）。
但从二2煤层采掘情况分析，断层基本不导水，由于在三煤组内大多数断层未被揭露，断层导水情况不明，因此，在三煤组内设计和采掘时，按要求在断层两侧留设适当的保护煤柱。
4.采区涌水量预测
㈠计算范围：
标高-540m至-680m之间，走向长2000m，倾斜宽1000m，平面积2.0km2。
㈡水文地质条件及计算公式选择
由于34采区在平面上呈近梯形，三煤组顶板砂岩水充水形式为承压转无压，根据经验，采用“大井法”公式进行计算应该比较接近实际。
计算公式如下：
Q=1.336K
式中：
K————渗透系数（m/d）
M————含水层厚度（m）
H————水头高度（m）
h——— 坑道边界至隔水边界的距离（m）
R0———引用影响半径（m），采用R0＝r0＋10HK0.5
r0——— 打井引用半径（m），由于本采区范围为一近似梯形，所以r0取值采用公式r0＝1.16×（长轴+短轴）/4，则r0＝3405m
Q——涌水量（t/h）
㈢主要参数来源
（1）、渗透系数。
三煤层顶板含水层K值利用623、148、1103钻孔的抽水资料，与精查地质报告利用值相同；二2煤层顶板含水层K值利用632、803钻孔抽水资料，比精查报告利用值大些。
（2）、含水层厚度。
三煤层顶板含水层厚度为井田钻孔揭露伪厚的平均值。
（3）、水位降深值。
为-540到-680m标高平均值加上水位标高。
㈣计算结果
现将各含水层涌水量计算结果列于下表：
K
（m/d）
M
（m）
H
（m）
R_0
（m）
r_0
（m）
h
（m）
Q
（m3/h）
三煤层顶板
（－600水平）
0.221
13.44
425
5403
3405
130
275
㈤计算结果评述
做本采区水量预测时，仅考虑三煤组顶板砂岩的淋水量。
从计算结果看，正常涌水量为275m3/h，但当考虑生产用水及其它因素时，34采区正常涌水量取300m3/h，最大涌水量取400m3/h较为适宜。
因此：
Q正常＝300m3/h，Q最大＝400m3/h。
5.其它开采技术条件
瓦斯：
根据勘探资料，34采区深部，个别钻孔瓦斯异常，采掘期间应注意观测。
煤尘：
根据勘探结果及相关试验，煤尘无爆炸性危险。
自燃发火倾向：
根据勘探结果及相关试验，煤层无自燃发火倾向。
五、储量计算
综合考虑本采区煤层厚度上的差异，自然倾角等因素，经过计算，获得地质储量：
三22煤层560.6万t，三3煤层463.63万t，三4煤层205.05万t。
参数如下表：
34采区储量计算表
参数
煤层
平面积
（m2）
倾角
（°）
平均煤厚
（m）
地质储量
（万t）
可采储量
（万t）
三22煤层
2001367
7
1.60
480.3
384.2
三3煤层
2001367
7
1.55
465.3
372.2
三4煤层
2001367
7
0.68
208.05
166.4
合计
6004101
1153.7
922.8
第二章34采区开拓方案的确定
第一节 境界及储量
34采区位于井田北部的15—18勘探线之间，上部至北翼大巷保护煤柱，下部至F5断层保护煤柱，南部至工业广场煤柱边界，北部至18勘探线。
采区南北走向长1.9-2.3km，东西倾向宽0.8-1.0km，平面积2.0km2。
地面地势平坦，标高在+32.23m－+32.98m之间，本采区三煤组的可采煤层有三22煤、三3煤及
三4煤，三4煤层位于三3煤层的上部，平均厚度0.73m左右，煤层的稳定性极差，平均厚度小于可采厚度，属于局部可采煤层，故在进行采区设计时主要考虑对三22及三3煤层进行回采。
各煤层储量计算参数仍按精查地质报告确定的原则，计算储量时采用真厚度、倾斜面积。
储量Ｑ＝Ｓ÷cosβ×h×γ
其中：
S——平面积
cosβ——煤层倾角余弦
h——煤层厚度
γ——容重
通过对三煤组的储量计算，各种参数及及计算结果如下表：
参数
煤层
平面积
（m2）
倾角
（°）
平均煤厚
（m）
地质储量
（万t）
可采储量
（万t）
三22煤层
2001367
7
1.60
480.3
384.2
三3煤层
2001367
7
1.55
465.3
372.2
三4煤层
2001367
7
0.68
208.05
166.4
合计
6004101
1153.7
922.8
第二节设计生产能力及服务年限
设计年工作日300d，每天提升时间按14h。
设计能力为70万t/a，日生产能力2500t，北翼34采区服务年限7.7年，其中三22煤3.8年（储量备用系数取1.4）。
第三节方案确定
一、方案说明
（一）、方案Ⅰ
由于要利用22采区上山的巷道作为34采区的回风巷道，掘进过程中还得利用22或24采区的部分巷道作为34采区的施工巷，故在设计过程中34采区的主要巷道的施工方位与24采区的下山巷道所处方位存在一定的夹角（9°）。
34皮带下山：
在24皮带检修通道内开口施工24皮带机头硐室与34皮带机头硐室的联巷约15m,联巷施工完毕后，施工34皮带机头硐室70m；34皮带机头硐室施工一段距离后，先施工34采区煤仓，由于24采区已回采完毕，利用24煤仓以作为34采区的分矸仓，对于煤质较差的34采区提高采区生产煤质有着非常重要的意义；接着按16°的下山施工34皮带下山斜长260.8m（平距为250m）揭露三22煤层，之后巷道沿三22煤层顶板进行掘进，施工斜长为571.65m（平距为566.67m），之后变为平巷施工179.5m与34采区下部联巷相连。
34轨道下山：
在22轨道下部车场内开口施工轨道上部绞车房通道、绞车房、轨道上平台及轨道上部绕道等工程平距约180m后，按24°下山施工斜距155.57m（平距为142.21m）进入三22煤层底板下约14m的空间层位，接着按7°37′50″的下山坡度进行施工斜距399.81m（平距为396.28m），最后施工轨道下部石门及车场318.67m与采区下部联巷相连。
34回风下山：
在22轨道下部车场内开口施工回风上部平台及回风联巷等工程平距约125m后，按21°下山施工斜距161.72m（平距为150.98m）进入三22煤层底板下约14m的空间层位，接着按8°16′26″的下山坡度进行施工斜距406.53m（平距为402.3m），最后施工回风下部石门353.32m与采区下部联巷相连。
主要生产系统如下：
运煤系统：
34采区生产时煤炭经采面运输顺槽进入34皮带下山，最后进入34煤仓，矸石经分矸后进入24煤仓，实现了煤矸分流。
运料系统：
由-550水平大巷进入22采区轨道下部车场，经22采区轨道下部车场进入34采区轨道下山上车场，再进入34采区轨道下山。
通风系统：
34采区生产时，通风巷道布置为两进一回（轨道下山与皮带下山为进风巷，回风下山为专用回风巷）。
一部分新鲜风流经-550轨道运输大巷进入34采区轨道下山上车场及轨道下山，另一部分新鲜风流经22轨道上山、24皮带检修通道进入34采区皮带下山，回风经34采区回风下山，22采区回风上山（及22轨道上山上段并联回风），北一风井排至地面。
排水系统：
水流经三条下山水沟流入34采区下部水仓，最后集中排入北翼-550水平大巷水沟。
（二）、方案Ⅱ
本方案与方案Ⅰ相比较，相同之处在于三条下山同样按与24采区三条下山为9°夹角的方位进行施工，34皮带下山开口位置及施工层位完全相同，34采区轨道下山及回风下山主体巷道的布置层位相同，都是布置在三22煤层底板之下14m的空间层位；不同之处是34皮带下山下部不再施工平石门，而是一直沿三22煤层进行延伸，为将来对34采区深部的36采区延伸创造条件，减少了岩巷工程量，34轨道下山及34回风下山上平台的开口位置不是在22轨道上山下部车场内，而是在北翼大巷内进行开口。
生产系统和方案Ⅰ相比较，不同之处在于运料系统直接由－550水平轨道大巷进入34采区轨道下山，其余相同。
二、方案选择
方案Ⅱ和方案Ⅰ相比较，方案Ⅰ在施工中利用了22轨道上山下部车场的部分巷道，轨道、回风的施工与皮带施工可以相互独立进行，互不造成影响，同时工程量对于方案Ⅱ减少了部分巷道的施工，但是方案Ⅰ的轨道及回风下山由于开口位置离三煤组较近，在满足于施工及运输需要的同时，巷道必须施工穿过三煤组进入三3煤层顶板，最后再下山施工进入三22煤层底板岩层之中，巷道穿越三煤组的距离较长，同时主体巷道分别处于三3煤顶板之上及三22底板之下的工程量都相应较大，于采面的整体布置及掘进支护工作极为不利；同时34采区的深部大量的开拓延伸工程与34采区巷道的稳定性关系极大，此故选择方案Ⅱ。
三、下山巷道空间层位的确定
在布置34采区皮带下山过程中，由于三22煤层平均比三3煤低4.9m,将巷道布置在三22煤中，顺槽与皮带下山间采用小煤仓进行搭接，不仅有利于保证采区通风系统的可靠，减少岩巷工程量，同时有利于对三22煤层的回采工作；将34皮带下山布置在三22中，便于探明三煤组的煤层赋存情况，有利于指导34轨道下山及34回风下山的层位施工；34煤仓的施工保证了煤矸的分装分运，有利于提高采区生产煤质，同时在掘进过程中在皮带下山内铺设皮带进行运矸，利用34煤仓进行储矸，可以大大提高掘进效率，提高单进水平；由于三煤组的煤层顶底板岩性较差，多为泥岩或砂质泥岩，底板多为泥岩，同时顶板砂岩水较大，在34采区的深部还需开拓延伸平距2000余m，故将34采区轨道及回风下山主体巷道布置在三22煤底板岩层之中；为保证支护的可靠将34轨道、回风下山的主体巷道布置在三22煤层底板之下14m的空间层位。
四、采区深部主要硐室
采区中部设一中部变电所，采区下部按有关规定布置下部变电所、采区泵房、水仓、管子道、下山下部联巷等巷道及硐室。
第三章采区布置及装备
第一节采区布置
一、采区设计回采工作面生产能力
34采区设计为双翼下山采区，采区内同时布置2个综采工作面进行生产，每个综采工作面的设计生产能力为30万t/a，同时布置掘进工作面4个，掘进煤量按15%进行计算，设计采区生产能力70万t/a。
二、巷道布置
34采区的皮带下山和轨道下山在同一方位上分别为以34采区的回风下山向南向北平移47.696m、25m，回风下山通过联巷与24采区回风下山上段进行连接；34轨道下山及回风下山施工时，直接从－550水平大巷内开口，施工34采区轨道上部车场、绕道、上部绞车房通道、绞车房、回风下山上部平台及回风联巷等相关工程；34采区轨道下山及回风下山的主要巷道布置在
三22煤层底板岩层之下14m的空间层位，34皮带下山施工完70m皮带机头硐室后，直接按16°的下山坡度施工进入三22煤层之中，最后一直沿三22煤层进行施工。
第二节采煤方法
采煤工作面采用走向长壁采煤法（局部特殊地点可采用倾斜或伪倾斜长壁采煤法），全部陷落法管理顶板。
采煤机：
MG200/456-WD,采煤高度1.2～2.45m，刮板运输机：
SGZ-730/400，运量700吨/小时，转载机：
SZZ-630/90、700T/h，带式输送机：
SSJ800/2*75、600T/h，液压支架：
ZY3400-10.5/25、支架采高：
1.05～2.5m。
第四章通风与安全
第一节 概况
据矿井井田地质精查勘探资料，34采区深部个别钻孔瓦斯异常，在采掘过程中需加强通风管理和瓦斯监测。
根据勘探结果及相关试验，三煤组煤尘无爆炸性危险，煤层自然发火倾向性为三类不易自燃。
在采区设计未考虑防灭火注浆管路系统和隔爆设施。
根据井田地质报告提供的资料，煤层地温变化正常。
第二节 通风
一、通风方式和通风系统的选择及依据
根据设计，34采区为车集煤矿北翼采区，设计为双翼开采，所采煤层为
三22、三3煤。
通风方案定为34采区轨道下山和34采区皮带下山为采区进风巷，34采区回风下山为采区回风巷。
通风系统见附图。
二、前期与后期的最大通风阻力路线
根据34采区设计开拓布局，34采区最上部的采面回采时为该采区容易时期的最大通风阻力路线，34采区最下部的采面回采时为该采区困难时期的最大通风阻力路线。
1、容易时期的最大通风阻力路线
主（副）井→北大巷→34轨道车场→34采区轨道下山→3402综采工作面→34采区回风下山→24回风上山→22回风上山（轨道上山）→北翼总回风巷→北风井
容易时期的最大通风阻力路线长度为7548m，经计算（见附表），摩擦风阻为0.6800N•S2m8。
2、困难时期的最大通风阻力路线
主（副）井→北大巷→34轨道车场→34采区轨道下山→3416综采工作面→34采区回风下山→24回风上山→22回风上山（轨道上山）→北翼总回风巷→北风井
困难时期的最大通风阻力路线长度为9298m，经计算（见附表），摩擦风阻为0.7159N•S2m8。
三、开拓掘进时期的通风与硐室通风
34采区掘进时先掘进34采区回风下山，再利用联巷和24采区回风下山沟通，形成独立通风系统。
34采区轨道下山及34采区轨道下山回风均可通过此联巷回风。
轨道及联巷后期通风可根据巷道掘进情况进行调整，保证通风系统简单合理、可靠安全。
开拓掘进期间的开掘工作面通风采用压入式机械通风，通风设备采用矿用隔爆对旋轴流式局部通风机。
排水泵房、机电设备硐室设计采用全风压独立通风。
四、采区风量、风压的计算
1、采区风量计算
在34采区形成通风系统和排水系统后，风量计算按最多两个综采工作面、四个煤巷掘进工作面、一个采区变电所、一个排水泵房计算。
（1）采煤工作面需风量计算
根据井田精查地质报告和矿井初步设计，三煤组个别钻孔瓦斯异常，采面配风要考虑能够有效稀释瓦斯，根
升级会员 