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采矿工程采区设计

重庆大学网络教育学院

毕业设计（论文）

题目×××矿二水平戊三采区初步设计

学生所在校外学习中心

批次层次专业081专科起点本科采矿工程

学号

学生

指导教师

起止日期2009年9月10日至2009年10月30日

摘要

×××矿二水平戊三下山采区是二水平戊一采区东翼下部的一个下山采区，为二水平戊一采区的接替采区，采区西部三水平戊一东翼未开采，东部十矿局部开采，上部二水平戊一采区最下部一个面戊8-21210已回采。

地质情况比较简单，断层不发育，一般为正断层，落差一般为1.0～2.5米，最大为9米。

水文地质条件简单，主要是顶板砂岩水和老空水。

通过查阅有关资料，结合地质条件和矿井现有条件，按照国家有关法律、法规和政策的要求，对采区开拓、采区布置与装备、通风和安全、机电、运输等进行初步设计，并进行掘进工作面设计和综采设备选型；针对工作面防治瓦斯事故、煤尘危害采取防范措施。

关键词:

二水平戊三初步设计防范措施

中文摘要…………………………………………………………………………………1

引言………………………………………………………………………………………3

1矿井基本概况……………………………………………………………4

1.1矿井基本概况……………………………………………………………………4

1.2矿井地质特征………………………………………………………………………4

1.3矿井主要生产系统…………………………………………………………………9

2.采区基本条件…………………………………………………………………12

2.1采区煤层条件………………………………………………………………………12

2.2采区生产状况…………………………………………………………………14

2.3采区车场设计………………………………………………………………………14

3采区开采方案设计………………………………………………………14

3.1采区设计方案………………………………………………………………14

3.2采区方案设计参数…………………………………………………………15

3.3采区方案比较………………………………………………………………17

4采区生产系统及装备………………………………………………………………20

4.1采煤方法…………………………………………………………………20

4.2采区运输……………………………………………………………………22

4.3采区供水、排水及压风……………………………………………………………25

4.4采区供电及通讯……………………………………………………………27

5采区通风与安全……………………………………………………………28

5.1瓦斯涌出量预测…………………………………………………………28

5.2采区通风系统………………………………………………………………29

5.3采区监测监控系统……………………………………………………………31

5.4采区防灭火系统…………………………………………………………………31

5.5矿井防尘系统………………………………………………………………32

6掘进工作面工艺设计……………………………………………………32

7.安全技术管理措施………………………………………………………………36

7.1综合防尘措施…………………………………………………………………36

7.2防煤层自燃发火措施……………………………………………………………37

8总结……………………………………………………………………………………37

参考文献………………………………………………………………………………37

引言

矿井设计是一个涉及煤矿开采，井巷工程，矿山机械，矿井通风，等众多门类的系统工程，虽然本次设计题目中存在一些理想化条件，但是通过这次设计，我已经基本掌握了矿井设计的方法和步骤，培养了搜集、整理、运用技术资料和生产技术检验的能力，提高了撰写技术文件和解决实际问题的能力。

本次设计的参照矿井是平煤股份×××矿的资料，通过地面参观，听总工及各科室负责人的报告，参加科室实习及井下生产实习，对矿井的情况有一个全面的认识，本次设计就是在平煤股份×××矿实际地质的基础上，根据搜集到的矿井生产图纸和数据，按照指导老师的要求做一些改动，作的初步设计。

本次设计《毕业设计指导大纲》为依据，按照《煤矿安全规程》的要求，经过查阅相关资料和老师精心指导而完成的，设计难免有不妥和错误之处，恳请审阅老师批评指正。

1.矿井基本概况

1.1矿井基本概况

平顶山天安煤业股份有限公司×××矿（以下简称×××矿）位于平顶山煤田中部，市中心以北3km，东以26勘探线为界与十矿相邻，西以36勘探线为界与四矿、六矿相邻，丁组煤层南起老窑采空区下界（+45～+110m之间），北至-600米等高线；戊组煤层南起露头北至-650米等高线；（己组煤层南起-240米北至-800米等高线；庚组煤层南起-250米北至-800米等高线）。

东西走向长5公里，南北倾斜宽5.86公里，最大面积29.3平方公里。

矿井南邻二矿，北部为人为边界。

矿区交通十分方便，铁路方面：

×××矿至平顶山站9公里，通过矿区专用铁路可直达漯宝铁路。

漯宝铁路连接京广、焦柳两大铁路干线。

平顶山站至京广铁路70公里，至焦柳铁路28公里；公路方面：

以平顶山市为交通枢纽，有柏油公路与周围各县市相沟通。

×××矿位于平顶山矿区中部，平顶山、落凫山位于井田中部，二山南陡北缓，基本呈单面山形，走向近东西，地势北高南低，形成本井田范围内的分水岭。

南北两侧冲沟发育，多为季节性冲沟。

主、付井口位于落凫山南麓，主井口标高为+150.0米。

平顶山海拔+411.13米，落凫山海拔+492.70米。

井田内山间冲沟发育。

井田内没有大的河流，只有季节性小溪冲沟，南侧冲沟汇集入湛河，北侧冲沟汇集入竹园水库（目前为平顶山电厂排灰场），在井田西北角有姚孟电厂排灰场。

本区属大陆性半干燥湿度不足带。

根据平顶山历年的气象资料，年平均降雨量为742.73mm，年最大降雨量为1323.6mm（1964年），年最小降雨量为373.9mm（1966年）；年平均气温为150，最高气温42.30，最低气温-150。

本区地震基本烈度为Ⅵ度。

1.2矿井地质特征

井田内地层出露较差，根据钻孔工程揭露的地层从老到新有寒武系崮山组，上石炭统太原组，二叠系山西组、石盒子组、石千峰组，三叠系刘家沟组和第四系黄土及坡、残积物。

本井田含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组和上、下石盒子组。

自上而下划分为甲、乙、丙、丁、戊、己、庚等七个煤组。

含煤地层总厚780米，含煤七组43层（有编号的煤层23层），其中甲、乙煤组无可采煤层。

煤层总厚约26米。

含煤系数为3.3%，可采煤层5组10层，总厚约15米，可采含煤系数为1.92%。

煤层间距基本稳定。

×××矿井田含煤地层为石碳系太原组，二迭山西组和上下石盒子组。

煤系平均总厚780m，含煤7组43层，煤层总厚26m，含煤系数3.3%左右。

煤层自上而下分别为甲已丙丁戊己庚组。

上石盒子组煤层均属沉积不稳定的薄煤及煤线，无经济价值：

具有经济价值的可采煤层为下石盒子组、山西组及太原组，可采煤层5组10层分别为丙3、丁5、丁6、戊8、戊9、戊10、己15、己16、己17、庚20、可采煤层总厚度约15m，各主要可采煤层和标志层之间的层间距较稳定。

目前，×××矿主采丁组、戊组煤层，分别为：

丁6、戊8、戊9、戊10，煤层煤种为气煤、1/3焦煤、肥煤，一般作为动力用煤。

其中丁6煤层煤厚1.09～3.64米，平均煤厚2.01米，该煤层结构简单，含夹矸0～2层，厚0～0.45米；戊组煤层最为发育，厚度大，为主要可采煤层，但结构复杂，分叉合并现象普遍。

分层区域：

戊8煤层煤厚0.25～3.81米，平均煤厚1.93米，属较稳定煤层；戊9煤层煤厚0.35～2.88米，平均煤厚1.07米，属较稳定煤层；戊10煤层煤厚0.85～4.15米，平均煤厚2.42米，为较稳定煤层。

合层区域：

戊8、戊9、戊10合层区煤厚3.99～8.90米，平均6.5米，含夹矸3～7层，煤层层位和厚度稳定，为稳定煤层。

戊9、戊10合层区（戊9-10）煤厚1.99～7.34米，平均4.34米（含夹矸3～5层），为较稳定煤层。

在×××矿井田范围内，地层走向为北550～750西，倾向北东，地层为单斜构造，倾角3～120，局部最大为250。

煤层顶底板岩性由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩互层组合。

煤层直接顶大多数为砂质泥岩或泥岩，老顶一般为砂岩，少数有伪顶，伪顶岩性为炭质泥岩，各煤层均以砂质泥岩为直接底板。

1）、丙3煤层

位于下石盒子组丙煤段中部，上距田家沟砂岩（B12.）47米，煤厚0.20-1.75米，平均煤厚0.90米。

煤层结构简单，局部含夹矸厚0.05-0.55米，属不稳定煤层。

在26-29勘探线间大面积不可采，33-36勘探线间-350米以线为不可采区。

2）、丁5煤层

位于下石盒子组丁煤段中上部、上距丙3煤层84米。

该煤层一水平已全部采动，二、三水平部分可采。

煤厚0.55-1.85米，平均煤厚1.00米，属较稳定煤层。

在29勘探线-500米以深、30-32勘探线-400米以深出现大面积不可采区，二水平中部及35勘探线-300米左右各有一不可采区。

煤层结构简单，偶见一层夹矸0.1-0.55米厚。

3）、丁6煤层

为本井田主要可采煤层之一，位于下石河子组丁煤段中部，上距丁5煤层十米左右，沉积稳定，发育良好。

该煤层一水平已全部采完，二、三水平煤厚1.09-3.64米，平均煤厚2.01米，属全区可采稳定煤层。

该煤层结构简单，含夹矸0-2层，厚0-0.45米。

4）、戊煤组

位于下石河子组戊煤段中上部。

本井田戊组煤层最为发育，厚度大，为主要可采煤层，但结构复杂，分叉合并现象普遍，其变化情况按其范围可分为以下几种类型（夹矸厚度0.7米为分合层线）：

戊8、戊9、、戊10均为独立煤层（戊11独立分层，不可采），分布在26-30勘探线之间-250米以下，30-34勘探线间-350米以下及34-36勘探线-50米以下。

戊8煤层：

上距丁6煤层80米，煤厚0.25-3.81米，平均煤厚1.93米。

属较稳定煤层。

煤层结构简单，仅在26-29线间-300米以深含1-2层夹矸（厚0.05-0.41米）。

戊9煤层：

上距戊8煤层0.7-18.5米，煤厚0.35-2.88米，平均煤厚1.07米，属较稳定煤层。

煤层结构简单，仅在27-29勘探线-550米以深存在一不可区。

戊10煤层：

上距戊9煤层0.7-16.0米，煤厚0.85-4.15米，平均煤厚2.42米，为较稳定煤层。

含夹矸1-4层，常见1-2层夹矸厚0.01-0.54米。

井田内全部可采。

戊8、戊9、戊10合层区（戊8-10）：

在26-34勘探线，从风化带至-250米之间，煤厚3.99-8.90米，平均6.5米，含夹矸3-7层，煤层层位和厚度稳定，沉积连续性好，全部可采，变异系数17%，为稳定煤层。

戊9、戊10合层区（戊9-10）：

分布在30-34勘探线-250-350米之间，煤厚1.99-7.34米，平均4.34米（含夹矸3-5层）。

全部可采，变异系数40%，为较稳定煤层。

5）、己15煤层

位于山西组己煤段上部，上距戊10煤层157米左右。

煤厚0.18-4.84米，平均煤厚1.40米，属不稳定煤层。

含夹矸1-2层。

在28-32勘探线间-250--500米，31-36勘探线间-500米以深出现两个不可采区，不可采面积约占总面积的3/5。

6）、己16煤层

位于山西组己煤段中部，上距己15.煤层1.9-10.0米，煤厚0.27-4.84米，平均煤厚1.26米，属不稳定煤层。

井田中深部大部分不可采，不可采面积约占总面积的1/3强。

7）、己17煤层

位于山西组己煤段下部，上距己16煤层0.60-9.0米。

煤厚0.29-2.19米，平均煤厚1.28米，属较稳定煤层。

在27-33勘探线间-240米以深有一个无煤区和不可采区，不可采面积约占总面积的1/3左右。

煤层结构较简单，偶见一层夹矸，厚0.05-0.28米。

8）、庚20煤层

位于太原组下部，石炭岩段中上部，上距己17煤层56米。

煤厚0.40-2.64米，平均煤厚1.63米。

属较稳定煤层。

仅在26-28勘探线-250米以浅有一不可采区，31-13孔有一不可采点，面积很小。

该煤层结构简单，一般无夹矸。

目前，×××矿主采丁组、戊组煤层，分别为：

丁6、戊8、戊9、戊10，煤层煤种为气煤、1/3焦煤、肥煤，一般作为动力用煤。

1.2.1矿井地质构造、构造类型

本井田位于主体构造李口向斜西南翼中段。

基本构造为一走向北55-75°西，向北北东倾斜的平缓单斜构造。

地层倾角5°-22°，一般6°-8°，井田内26-29勘探线深部最大倾角22°。

井田内构造简单，褶皱一般不发育。

煤层沿走向虽有小的起伏，但大断层稀少，仅在井田中、深部发现落差在20-40米的正、逆断层五条，并伴有次一级宽缓向斜和背斜，井田内小断层较发育。

另外，根据煤科院西安分院对三水平丁戊二三维地震勘探资料，发现大于5米的正、逆断层15条，但目前没有一条验证，有待以后进行实际验证。

1）、褶皱

（1）、郭庄背斜：

背斜轴位于尹充村野猪岭一线，走向北60°西，向北西倾伏，东北翼倾角8°-15°，西南翼倾角6°-11°倾伏端在28勘探线东侧岳家小窑附近出露较明显，向东南沿至十矿，区内延展长度800米。

26-8孔、26-6孔、和27-16孔有控制。

（2）、牛庄向斜

向斜轴部位于丁家村及老沟村一线。

轴向与郭庄背斜大致平行。

呈北西向展布。

由十矿进入本井田，倾伏于老沟附近。

区内延展长度600米。

地表全被黄土掩盖，从26、27勘探线剖面图看，26-12孔、27-15孔、27-9孔，井下戊8-10—21171采面、戊8-10—21151采面、戊8-10—21191采面、戊8—21210采面均有控制。

2）、断层

（1）、牛庄逆断层（F1）

走向北35°-45°西，倾向北东，倾角40°，落差9-25米，井田内延展长度1500米，西北端消失在28勘探线西侧附近，东南端延伸至十矿井田内。

该断层钻孔控制严密，26-12孔、27-9孔28-13孔均有控制。

本井田丁、戊三东大巷、车场、丁戊三轨道、皮带上山及十矿井田巷道内均有揭露。

（2）、竹园逆断层（F2）

走向北35°西，倾向北东，倾角40°，落差13-20米。

30-14孔，丁6—21150采面和丁一下山、戊一下山均有揭露。

戊组煤层落差比丁组煤层大。

井田内延展长度1000米。

（3）、张家逆断层（F3）

位于张家和竹园一线。

走向北35°西，倾向北东，倾角38°，落差16-50米。

北西端延出井田外，东南端消失于30勘探线以西30/-19孔附近。

地表全被第四系掩盖，32-22孔、丁6-31060机、风直接控制。

井田内延展长度1870米，但该断层沿走向和倾向控制程度较差，只有在以后采掘过程中加以解决。

（4）、龙池正断层（F4）

位于36勘探线龙池村附近。

走向北60°东。

倾向北西，倾角45°，落差20-32米，由36—22孔及丁6—22160采面控制，西南端入四矿井田，本井田内延展长度450米。

（5）、王家寨正断层（F5）

位于王家寨村西北，走向北55°西，倾向北东，倾角42°-80°，落差２５～３０米，井田内延展长度约５００米，无工程点和巷道点控制。

由地质点１９３５及３４６点见到，地表破碎带３～３.５米。

据井田内丁、戊煤已开采的采区揭露情况看，本井田内小断层较发育，在这些断层中，以高角度小断层的正断层为主，逆断层较少。

断层密度３.２条/万平方米。

走向多为北东向和北西向。

从小断层的分布情况看，由西向东发育程度减弱，由浅入深断层密度有减小的趋势，但断层落差有变大的趋势。

从小断层的延展长度可以看出：

走向断层落差越大，延展长度也较大，但条数少。

斜交断层落差变动幅度较大，延展长度１００～７００米，一般２００～３００米。

1.2.2矿井水文地质条件

×××矿井田内水文地质条件比较简单，充水因素主要是顶板砂岩及老空积水。

主要含水层有：

寒武系灰岩岩溶裂隙含水层；太原群岩溶裂隙含水层；己组煤层顶板砂岩含水层；戊组煤层顶板砂岩含水层；丁组煤层顶板砂岩含水层；平顶山砂岩裂隙含水层及第四系含水层。

其中，对×××矿有影响的主要是丁组、戊组煤层顶板砂岩含水层。

平顶山砂岩裂隙含水层及第四系含水层为下伏含水层的主要补给水源。

1）、瓦斯

据历年×××矿瓦斯鉴定结果表明，相对瓦斯涌出量均小于10m3/t，属低沼矿井。

但随着开采深度的增大，瓦斯涌出量也随之增大。

二、三水平深部掘进和回采工作面时有瓦斯超限现象发生。

丁、戊煤组、己17煤层瓦斯试验成果表明，瓦斯含量与煤层埋藏深度基本成正比，丁6煤层（中厚煤层）瓦斯含量在0.259-4.6972ml/g之间，平均1.776ml/g，己17煤层（薄-中厚煤层）瓦斯含量在0.86-27.227ml/g之间，平均7.85ml/g。

2002年5月2日在二水平丁二采区丁6-22160风巷掘进过程中，在距龙池断层以西385m处时曾发生过一次瓦斯动力现象。

目前，经过煤科院抚顺分院鉴定，认定我矿为煤与瓦斯突出矿井。

2）、煤尘

本井田各可采煤层煤尘都具有较强烈的爆炸性，丁组煤层煤尘爆炸指数为35.77~36.27%，戊组煤层煤尘爆炸指数为36.49~44.14%，属有煤尘爆炸危险矿井。

3）、煤的自燃

本井田可采煤层属低-中变质程度烟煤，经测试，丁、戊、组煤层自燃发火期6—8个月，己组煤层自燃发火期6—8个月，均属于易自燃煤层。

4）、地温

本井田恒温带温度为17.2°C，深度为25米。

地温梯度平均值为3.02°C/百米，属地温异常区。

丁6煤层一级高温区-300～-500米之间，二级高温区在-500米以下，戊10煤层一级高温区在-200～-500米区间内，二级高温区在-500米以下，己组煤层在-400米以下属二级高温区，-800米以下达50°C以上。

1.2.3矿井储量与开拓方式

1）、矿井储量

（1）、矿井边界

矿井范围东以26勘探线与十矿为界；西至36勘探线与四、六矿为邻；南部丁、戊组至煤层露头；北与采矿许可证深部边界相一致。

东西走向长5公里，南北倾斜宽5.86公里，矿区面积29.3平方公里。

（2）、储量

截止到2008年年底，矿井剩余工业储量为14645.1万吨；矿井剩余可采储量为7280.8万吨,剩余服务年限为11年.

2）、矿井开拓法

（1）.开拓方式

矿井分三个水平开采，采用联合开拓方式：

一水平标高-25m，采用中央立井、主石门、分组大巷开拓；

二水平标高-240m，采用皮带主斜井、轨道暗斜井、副立井、主石门、集中大巷开拓；

三水平标高-517m，采用主斜井、副立井、主石门、集中大巷开拓；

目前，矿井共有井筒10个。

其中为一水平服务的井筒有3个，分别为：

一水平主井、一水平副井、戊七斜井；为二水平服务的井筒有4个，分别为：

二水平皮带主斜井、二水平轨道暗斜井、北一进风井、北一回风井；为三水平服务的井筒有3个，分别为：

三水平皮带暗斜井、北二进风井、北二回风井。

3）、开采方法

分水平利用分组大巷进行上、下山开采。

采煤方法：

综采工作面采用走向长壁全部陷落采煤方法，工作面回采方向为后退式。

炮采工作面采用走向长壁放顶煤一次采全高采煤法，顶板管理为全部跨落法。

生产能力50万吨/年生产能力120万吨/年）生产能力60万吨/年）生产能力60万吨/年）生产能力100万吨/年）1.6矿井主要生产系统

1）、矿井提升

主提升系统有主立井和主斜井系统，其中主立井提升机配套电机容量为2×630KW，提升容二水平戊一采区西翼、戊二采区、三水平丁一采区的运输提升任务（主斜井年生产能力为173×2=346万吨）。

辅助提升系统有院内副井、北一和北二副井提升系统，主要担负下放物料、提升矸石、升降人员的任务。

北一副井提升系统：

提升机为JKMD—2.8×4型绞车，配套电机容量为2×630KW，提升容器为多绳单车三吨罐笼，提升高度513米。

北二副井提升系统：

提升机为JKMD—3.5×4（I）E型摩擦提升机，配套电机容量为1000KW，提升容器为多绳单车双层三吨罐笼，提升高度703米（院内绞车、北一绞车、北二绞车年生产能力分别为384万吨、278万吨、184万吨）。

2）、矿井运输

井下主运输系统由胶带运输和轨道运输系统组成。

胶带运输：

戊一系统有戊一1-5部1.2米皮带和六部STJ1200×3×250S型钢丝绳芯引胶带输送机（运行速度2.0m/s），服务于一水平及二水平戊一采区西翼；戊七系统有戊七一部STJ1200×4×280S型钢丝绳芯引胶带输送机、戊七二部STJ1200×3×280S型钢丝绳芯引胶带输送机（运行速度2.5m/s），服务于三水平和二水平戊一采区东翼（戊七皮带系统、戊一皮带系统年运输能力分别为380万吨、303万吨）。

×××矿具有完整独立的通风系统，目前有三组主要通风机做联合抽出式运转，矿井通风方式为多进风井、多回风井混合式通风，通风方法为抽出式；矿井实行分区通风。

进风井有一水平主井、副井；二水平主斜井、北一进风井和北二进风井5个井筒；回风井有戊七斜井、北一回风井、北二回风井3个井筒。

全矿井总进风量26695m3/min，总排风量26735m3/min，有效风量24151m3/min，有效风量率88%；矿井漏风率为2.6%，矿井等积孔9.8m2。

（戊七回风井、北一回风井、北二回风井。

核定通风能力分别为：

58万t/a、204万t/a、246万t/a,核定通风能力为508万t/a）

4）矿井排水

5）矿井供电

×××矿共有三个35KV/6KV地面变电站供电（矿井供电能力492万t/a）。

院内变电站：

装备两台15000KVA主变，采用分列运行，服务地面工广及井下一、二水平。

尚庄变电站：

装备两台6300KVA主变，采用分列运行，服务北一工广及井下二、三水平。

竹园变电站：

装备10000KVA、8000KVA主变两台，采用分列运行，服务北二工广及井下三水平。

井下共安装有27个变电所，其中一水平6个，二水平13个，三水平8个。

地面生产变电所5个：

院内降压站低压变电所、洗煤厂变电所、锅炉房变电所、矸石山变电所及戊七变电所。

6）瓦斯抽放

目前×××矿共有二水平戊一、戊二和三水平丁一、三水平戊一及丁-31080采面等共五套瓦斯抽放系统，实现了瓦斯大的区域全部建立了瓦斯抽放系统，使用2BE1253-0、YD-4、SK-27、YWB-40、CBW1204-1BD4和2BEC42型瓦斯抽放泵进行抽放。

自2001年以来，×××矿新建的抽放系统不断采用大管径、大流量抽放泵，2004年开始在三水平戊一抽放系统安装使用了Ф500mm大直径抽放管路，配套200KW功率抽放泵，提高了抽放效果。

2005年共完成瓦斯抽放380万m3，矿井抽放率为30.8%，符合《煤矿安全规程》规定。

7）矿井防尘

×××矿建立有完善的综合防尘系统，做到了“有巷有管，有管有水”，按规定配置了防尘、隔爆设施，使用正常。

矿井采用静压供水，地面设有容量为5250m3的消防水池。

综采工作面推广煤体浅孔注水技术，采煤机设有外喷雾，支架安装有架下水幕，采面进、回风巷分别设有净化水幕，各转载点安设有洒水喷雾装置等；掘进工作面生产过程中使用有净化风流、除尘风机、水炮泥、湿式打眼等除尘工艺；井下各产尘点均设有洒水装置，大巷定期刷白。

有效消灭了煤尘堆积、飞扬现象，有效消除了粉尘超限现象，为职工创造了良好的劳