1100后一采区设计说明书12技术部修改.docx

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1100后一采区设计说明书12技术部修改.docx

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1100后一采区设计说明书12技术部修改

关于-1100后组一采区十一层煤开采设计的请示

集团公司：

现将我矿《－1100后组一采区十一层煤开采设计》呈报，当否，请批示。

附：

1、－1100后组一采区十一层煤开采设计说明书一份。

2、－1100水平后组一采区十一层煤开采设计图纸一套。

-1100后组一采区十一层煤开采设计

说明书

新汶矿业集团公司孙村煤矿

二00七年十二月

采区设计编制人员

编制：

矿建部分：

巩庆刚王涛马翠力

地测部分：

王根东周广志

通防部分：

程文宏

机电部分：

马传武孔令江吴刚

负责人：

技术部：

地测部：

通防部：

机电部：

总工程师：

矿长：

前言：

—800后一采区十一层煤只剩下31120工作面、11118工作面未开采，—1100后组一采区作为—800后一采区的接续采区，预计09年投产，进行开采设计。

第一节采区概况及地质特征

（一）、采区概况

1、采区位置及范围

（1）该采区位于井田南区-1100米水平。

东以F6断层为界与华源矿业公司相邻；西以F10断层为界；南至-800米水平后组十一层煤开采边界；北至千米立井煤柱线。

十一层煤平均走向长2428.6米，平均倾斜宽375.7米，倾斜面积912418.6平方米。

上覆二、四煤层全部开采结束，下伏十三、十五煤层未开采。

（2）、井上下对照关系

西周河流经本区中西部，本采区对应地面范围：

东以大河庄以东880米起至安家庄东之间的农田，博徐公路贯穿本采区。

第四系黄土流沙层覆盖地表。

地面标高+175.8～+202.41米。

（二）、采区地质构造及水文地质

1、地质构造

区内地质构造主要以断层为主，F6、F10断层分别为采区东、西边界。

F5断层把本区分为东、西两大块段。

F5断层以西地层走向为127度，倾向37度；以东地层走向为108度，倾向为18度，在采区东北角有一宽缓的向斜构造，本采区地层倾角18～20度，由西向东逐渐变陡。

本采区受F15断层影响对开拓影响较大。

对开采有影响的断层主要有：

F5、f1、f2、f3、f4、f5、f6，f7、f8、f9、f10、f11、f12、f13、f14、f15、f16、f17、f18、f19、f20、f21、f22。

断层情况详见表及平面图。

十一煤层断层情况表

编号

走向（度）

倾向（度）

倾角（度）

性质

落差（米）

延展长度（米）

实见位置及控制情况

345

正

边界断层

F10

108

198

正

260

边界断层

160

正

10～45

550

-800前组及后组多处揭露

317

正

2.7

31120运输巷揭露

139

正

2.0

31120运输巷揭露

176

正

0.5

31120运输巷揭露

正

4.5

31120运输巷揭露

149

正

1.5

31120运输巷揭露

105

正

1.6

129

31120运输巷揭露

150

正

1.2

31120运输巷揭露

145

正

1.7

31120运输巷揭露

148

正

1.4

31120运输巷揭露

f10

114

204

正

2.0

31120运输巷揭露

f11

291

正

3.5

31120运输巷揭露

f12

306

正

1.7

31120运输巷揭露

f13

343

正

0.5

31120运输巷揭露

f14

328

正

1.8

31120运输巷揭露

f15

103

193

正

5.0

178

11120运输巷揭露

f16

326

正

4.5

11120（东）运输巷揭露

f17

194

284

正

2.2

120

11120（东）运输巷揭露

f18

169

正

2.5

11120（东）运输巷揭露

f19

189

正

3.5

160

11120（东）运输巷揭露

f20

100

190

正

4.0

180

11120（东）运输巷揭露

f21

319

正

2.5

11120（东）运输巷揭露

f22

161

正

4.5

110

11120（东）运输巷揭露

2、水文情况

（1）、本采区直接充水含水层为十一煤层老顶砂岩裂隙水。

（2）、采区内共有地质钻孔5个，水文观测孔1个，共计6个钻孔。

地质钻孔均没达十一层煤，Y－11120－1水文观测孔达到徐灰，无出水现象，封孔质量合格。

（3）、煤层底板奥灰突水临界深度（标高）的预计：

计算参数：

底板隔水层厚度参考区外检1钻孔资料，十一煤层至奥灰141.34米。

煤层开采对底板破坏影响深度取25米。

根据水文验证孔Y－11120－2钻孔，水压为9.3Mpa。

通过计算确定本采区范围内最大水压为10.3Mpa。

突水系数为：

TS＝P/（M-CP）＝10.3/（141.43-25）＝0.09（Mpa/m）

根据集团公司的规定：

地质条件复杂块段突水系数不得大于0.06Mpa/m的规定。

因此，本采区在开采前必须对徐、奥灰富水性进行探查。

（4）、涌水量预计

①依据-800米水平后组南区十一煤层开采生产实际揭露，实测采区-800水平采区涌水量为0.28m3/min。

采用面积比拟法预计：

计算公式：

Q设＝Q实

计算参数：

Q实＝0.28m3/min,F实＝699694m2。

F设＝912418.6m2。

Q设＝0.28

＝0.32m3/min.

采区正常涌水量按20m3/h，最大涌水量按正常涌水量的2倍计算为40m3/h，②灾害突水时的水量预测：

根据我矿11层煤的突水资料，41118工作面出水量为1.0m3/min。

根据已开采工作面突水情况出水平稳，流量较小，属层流状态：

依据集团公司《地质测技术管理规范》中后组煤开采底板水涌水量预计计算公式：

裂隙型中小型突水。

式中：

-流速，m/s；

-裂隙宽度，m；　　　　　　　　　　　　　　　

-水的运动粘滞系数，取0.18；

-重力加速度；

　-裂隙内水力坡度。

突水量预计（Q2）:

当过水面断面（s）基本相当时（设想地质体较均质，影响程度接近时），出水通道条件相近时：

有

根据41118工作面出水情况最大为1.0m3/min。

考虑到后一采区-800水平水压为9.3Mpa，预计开采区域水压为10.3Mpa，41118水压是6.32MPa。

因此，预计开采区域可能的灾害出水量为:

Q2=

=1.0×

=1.40（m3/min）

由于是否出水、出水量大小，受地质、水文地质、采矿等诸多因素影响，不同的区域是不同的，以上预计的灾害出水量，可作为生产设计的参考数据，工作面生产防治水，应根据煤矿安全规程中要求，依据物探、钻探验证及安全评价，在健全工作面、采区和矿井疏排水系统的条件下进行生产，以确保安全生产。

采区灾害水量按不低于120m3/h考虑。

（5）、勘探钻孔情况

采区内共有钻孔6个，仅Y-11120-1水文验证孔达到徐灰，其它地质钻孔都没揭露十一层煤，但是钻孔封孔质量均合格。

钻孔情况详见表

孔号

煤层

见煤底板标高（m）

煤层厚（m）

终孔层位

封孔质量

72－3

未达

一灰

合格

77-1

未达

煤9底

合格

508

未达

煤2底

合格

86－5

未达

一灰顶

合格

81－2

未达

一灰顶

合格

Y-11120-1

（观测孔）

徐灰

合格

（三）、煤层赋存条件及开采技术条件

本采区十一层煤全区稳定可采。

1、十一煤层伪顶为0～1.0米的泥岩，黑色、松软易破碎；直接顶为厚度2～8米的粉砂岩，灰色、底部灰黑色、性脆；老顶为厚20米的砂岩，白色或灰白色，中粒，钙质胶结，致密坚硬。

直接底为厚1.6米的粉砂岩，灰黑色。

2、十一煤层，煤层厚度1.82～2.17米，纯煤厚度为1.75～1.95米，平均1.82米，倾角18～20度。

煤层稳定，结构复杂，一般含有1～2层高岭岩夹石，厚度0.1～0.38米，煤层底部还有一层不连续的黄铁矿结核。

煤层可采指数为1.0，变异系数为8.5％。

煤层顶底板岩石的物理、力学性质

层位

岩石名称

抗压强度（MPa）

抗拉强度（MPa）

煤11顶

粉砂岩

1.1

煤11底

粉砂岩

75.7

1.51

3、煤质

本区无火成岩侵入，煤层的物理性质、煤岩特征、煤质指标及煤质牌号相对稳定。

（1）煤的物理性质及煤岩特征：

十一煤层：

黑色，粉末褐色，容重1.31，硬度小，断口呈棱角状和不平坦状，性较脆，导电性弱，为半亮型煤。

瓦斯等级为低级，煤尘具有爆炸危险和自然发火性。

十一煤层煤尘爆炸指数43％，自燃发火期62天。

据邻区情况预测地温为34℃。

地层静压力为2439.5～3256.0吨/m2。

表1可采煤层特征表

煤层

编号

煤种

灰分

A（％）

硫分

S（％）

发热量（MJ）

倾角

（°）

厚度

（m）

层间距

（m）

容重

煤层结构

稳定分类

直接顶

直接底

气肥煤

16.58

1.77

28.974

18～20

1.75～1.95

1.31

复杂

稳定

粉砂岩

（四）储量计算：

十一层煤平均走向长2428.6米，平均倾斜宽375.7米，容重1.31，倾斜面积912418.6平方米。

储量计算公式：

Q=d.s.M.Secα

式中　d为煤的容重　　　　　

s为水平面积

M为煤的真厚度　　　　

α为煤层的平均倾角

储量计算结果详见表二

表2储量计算结果表

储量情况

块

段

号

走向长（m）

（游标值）

倾斜长

（m）

（常数）

斜面积（m2）

煤厚

（m）

视密度（g/cm3）

工业储量

（t）

回采率

（％）

可采储量

（t）

2428.6

375.7

912418.6

1.82

1.31

2197526.9

1758021.52

本采区工业储量219.8万吨（其中十一层断层煤柱为11.2万吨，），工业储量中高级储量208.5万吨，高级储量比例为94.8％。

可采储量175.8万吨。

（五）、存在的问题与处理意见

1、F5断层在-800米水平后组十一层煤工作面掘进期间有多处揭露，已查明。

但是，向深部水平延伸后控制差，建议生产中辅以一定的巷探工程查明断层，指导工作面生产设计。

２、据11120及11119工作面实际揭露情况，预计在F5与F6断层之间小断层发育，岩层节理发育、破碎，同时F5断层两侧地损块段形成应力集中区。

因此，建议掘进至该范围时加强巷道支护。

３、本区虽然施工了5个地质钻孔，但是都没揭露十一层煤。

11120-1钻孔开孔层位为十一层煤底板，终孔层位为徐灰，无出水现象，封孔质量合格。

为进一步查明徐、奥灰富水性以便采取相应防治水措施，建议进行必要的水文补充勘探。

４、靠近F10断层处有轻缓的褶曲，煤层赋存情况不明确，建议加大补充勘探力度。

５、F5断层是本采区内最大的断层，以下为断层煤柱的计算公式：

≮20m

式中：

---煤柱留设的宽度（m）

---安全系数（一般取2~5），取5；

---煤层厚度或采高（m），取1.82m；

---水头压力，取110kgf/cm2；

---煤的抗张强度，取4kgf/cm2。

计算得，L=40.8m。

断层与煤层之间的夹角约60°，有L’=L/sin60°=46.2m。

因此，确定46.2m作为F5断层的煤柱留设尺寸。

即F5断层煤柱宽度不应小于46.2m。

在防水设计时，在F5断层的两侧应各留设至少46.2m的防水煤柱。

因煤层塌陷角δ不大于断层倾角，可不考虑煤层塌陷影响，故F6断层防水煤柱按100m留设。

第二节采区巷道布置

（一）、巷道布置方案说明：

一、采区大巷、总回风巷布置：

－1100后组一采区位于井田南区，为十一层煤单层布置采区，－800水平贯穿石门通过上部车场与采区下山连接；—600十三层东大巷、总回风巷布置在—600水平十三层煤内，通过—800后一采区十三层回风上山与采区上山相连。

二、采区上山数目及位置

本采区为十一层煤单层布置的双翼下山采区，采区布置轨道、运煤下山系统，根据采区地质及开采技术条件、开拓开采状况，对采区上山的布置提出两个方案。

方案1：

（1）－1100后一轨道下山：

布置-800贯穿石门西侧十一层煤内，沿十一层煤伪斜布置，在回风石门北端开门，顺十一层煤掘进，采用半圆拱断面，锚网喷支护；坡度为150，S荒＝11.8m2，S净=10.5m2，全长411m，为采区运料、前期回风服务。

（2）－1100后一运煤下山

布置—1100后一采区轨道下山西侧十一层煤内，距轨道下山60m，沿十一层煤伪斜布置，在进仓上山下端开门，前推石门穿过31120轨道巷见十一层煤后顺煤层掘进，采用半圆拱断面，锚网喷支护；坡度为150，S荒＝11.8m2，S净=10.5m2，全长451m，为采区运煤兼进风。

（3）、－1100后一回风上山

在-1050总回风巷Y12点以西48米为中开门，按中线方位318°（真）施工，平推34米后，按中线方位264°（真）平推10米后，改按坡度-25°掘进，与-1100后一十一层轨道下山下车场相透，采用半圆拱断面，锚网喷支护，S荒＝11.8m2，S净=10.5m2，回风下山及上、下车场全长288米。

（4）、采区水仓布置在采区下山下头，布置内、外水仓，在轨道下山下车场开门，采用半圆拱断面，锚网喷支护，S荒＝7.86m2，S净=9.0m2，需掘进巷道全长122m。

三、采区上、中、下车场，煤仓及运输方式的选择

采区上部车场、下部车场为平车场布置方式，各亚阶段上山之间的联络车场采用顶板绕道甩车场布置方式，锚网喷支护。

采区利用—800后一水平煤仓，煤仓上硐室位于十三层煤顶板内，下硐室位于十三层煤附近位置，采用锚网喷二次支护，垂高21m，直径5m，容量约412m3。

各亚阶段的煤经采区运煤下山、进仓上山进入-800后一水平煤仓，然后经石门装车式尽头车场，用3吨底卸式矿车运至－800水平煤仓。

掘进排矸采用一吨标准矿车、或皮带、溜子运输，运煤采用皮带运输。

四、采区煤层区段划分、工作面长度、中间巷布置、层间联系方式、断面及支护形式

1、区段划分及工作面长度

根据采区十一层煤倾斜宽度、地质构造及煤层赋存条件，采区东、西两翼各划分为两个工作面，东翼工作面面长170~190m，西翼工作面面长60~180m。

2、中间巷道布置、层间联系、断面及支护形式

工作面顺槽实行沿空送巷，轨道巷与顶板绕道长度80～120m，回风巷与运输巷留有5m的煤柱。

区段平巷沿煤层掘进，采用斜顶梯形断面，锚网带支护，锚索加固，荒断面9.36m2，净断面8.5m2。

3、巷道断面及支护形式的选择

根据巷道用途和服务年限，结合本采区煤层顶板特征,考虑到便于施工和有利于维护等因素，决定轨道、运输下山、车场均采用半圆拱断面、锚网喷支护工艺，喷厚不小于150mm；选用Ф20×2000mm高强度预应力锚杆，间排距800×800mm；全断面挂网，金属网选用8#冷拔丝制成的压花经纬网，网格80×80mm；每根锚杆均用2块树脂锚固剂固定，锚固长度不小于700mm，锚固力不低于130KN，锚杆预紧力不低于400Nm。

掘进中遇到地质构造、松软岩石等情况时，采取以下特殊措施：

锚杆间排距缩小为600×600mm，初喷后使用3根吊环式前探梁做临时支护，前探梁利用3寸钢管制作，长度不小于3.2m；每根用两个吊环固定，用木料接实顶，至迎头的端面距不小于0.3m，上吊环的锚杆必须留有50mm的丝扣；每循环紧跟迎头沿顶板周边以30～45度角打一排超前金属管缝锚杆（Ф33×1800mm）并压网，每排不少于5根，间距500mm。

工作面运输巷、轨道巷等采用锚网带支护，顶板采用“锚杆＋金属网+锚带”支护，锚索加固，两帮采用“锚杆+金属网+W钢托板”支护。

锚杆采用高强度预应力锚杆（规格Φ20×2000mm），间排距800×800mm，每根锚杆采用两块树脂药卷（Φ28×350mm）加长锚固。

使锚带及托盘密贴煤岩层面，锚杆外露长度30-50mm（上吊环的锚杆外露长度≮40mm），顶板锚杆预紧力≮400N·M，锚杆锚固力岩层中≮130KN（煤层中≮70KN）。

锚索长度6米，每隔4米一根，打在巷道顶板中上部，距迎头不大于30米。

金属网要密贴煤岩面、张紧，网间接茬要严密，严禁出现开口，并用同规格铁丝进行联网，扣距不大于200mm，挂网封闭肩窝；中线至两帮任一侧误差范围0－200mm，净高误差范围0－300mm。

切眼采用锚网带支护，先小断面掘透后再进行刷大，刷大时顶板采用DZ25－30／100型单体液压支柱配HDJA-800型金属铰接顶梁、锚索进行加固。

双排柱梁，支柱支在锚带下的顶梁上，排距2.0m，柱距0.8m。

顶梁与锚带之间加垫板，以防顶梁打滑。

顶梁与顶梁之间使用防飞扁销，支柱穿铁鞋（Ф0.32m）支设，初撑力不小于90KN，拴好防倒绳，并及时进行二次注液，对损坏、卸荷的点柱及时更换。

锚索呈正三角形布置，间距3m，排距1.6m。

刷大前东（西）帮锚索及点柱超前施工迎头5m进行支护；刷大后的西（东）帮锚索及点柱距施工迎头不大于5米，锚索长度不小于6m。

具体断面尺寸及支护形式详见支护断面图。

4、掘进工艺过程及设备选择

（1）锚网喷巷道

采用钻眼爆破法破岩，采用初喷作临时支护，初喷厚度不小于30mm，初凝20分钟后进行打、安锚杆及扒装。

喷浆必须进行拉线喷浆，在拱顶、拱肩、拱基处拉线，不少于5条，使巷道成形光滑、平整、无急角。

两帮下边的一排锚杆距底板距离不大于200mm，必须呈30～45°打入。

两帮喷浆必须有不小于100mm的基础（设计有水沟一侧除外）。

永久水沟的施工：

迎头掘进时应把水沟一并打眼放炮带出，靠巷道一侧必须补打一排锚杆，金属网要压入最下一排锚杆，然后浇注水沟混凝土。

（2）锚带支护巷道

施工前，首先按照测量部门给定的开门位置，建立供电、供风、供水、通讯及防尘系统，采用综合机械化掘进，EBJ120型或SJ150型综掘机截割，锚网带支护，采用二部YT-24型气腿式风钻打眼，配备Φ22mm六棱中空钻钎，Φ32mm柱齿钻头；ZMS30型风煤钻安装锚杆。

综掘施工顺序：

每次支护前，首先进行临时支护，然后顶部锚网、帮部锚网，清理浮煤综掘机截割进入下一循环。

截割顺序：

分区截割，先下后上，先中间后四周，割出毛巷道，再根据中线及断面尺寸割出荒断面。

（3）、采掘比例关系

本采区前期安排1个开拓队，1个掘进队，后期2个掘进队，一个工作面生产，采掘比例为1：

2。

五、采、掘巷道工程量

巷道工程量表表3

序号

巷道名称

工程量（m）

备注

岩巷

煤及半煤巷

小计

－1100后一轨道下山

411

—1100后一运煤下山

426

451

—1100后一回风上山

288

采区中部车场

460

采区下部车场

127

进仓上山

采区水仓

122

31121回风巷

860

31121运输斜盘

130

31121运输巷

1500

31121切眼

120

31122回风巷

1200

31122运输斜盘

440

31122运输巷

1040

31122切眼

11121回风巷

625

11121运输巷

220

1088

1308

11121切眼

230

11122回风巷

450

11122运输巷

220

944

1164

11122切眼

180

合计

1445

9751

11196

方案2：

一、采区上山数目及位置

（1）－1100后一轨道下山：

布置-800贯穿石门东侧十一层煤内，沿十一层煤伪斜布置，在11120工作面轨道巷十三层顶板内开门，前推石门100m见十一层煤后顺煤层掘进，采用半圆拱断面，锚网喷支护；坡度180，S荒＝11.8m2，S净=10.5m2，长度380m，为采区运料、回风服务。

（2）－1100后一运煤下山

布置—1100后一采区轨道下山西侧，距轨道下山40m，在—800贯穿石门内开门，顺十一层煤掘进轨道巷40m后施工运煤上山，上段布置在11121西面采空区下方，与11121西面运输巷留有不少于3m的岩柱，由十一层煤穿至十三层煤顶板与进仓上山相透，坡度40，长度130m，下段沿十一层煤伪斜布置，坡度为180，S荒＝11.8m2，S净=10.5m2，长度380m。

采用半圆拱断面，锚网喷支护，为采区运煤兼进风。

二、采区上、中、下车场、煤仓及运输方式，采区煤层区段划分等与方案1基本相同。

巷道工程量表表3

序号

巷道名称

工程量（m）

备注

岩巷

煤及半煤巷

小计

－1100后一轨道下山

380

—1100后一运煤下山

130

380

510

采区上部车场

100

采区中部车场

400

采区下部车场

回风道

十一层轨道巷

31121回风巷

860

31121运输斜盘

130

31121运输巷

1600

31121切眼

120

31122回风巷

1200

31122运输斜盘

440

31122运输巷

1080

31122切眼

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