煤矿采区设计大学论文.docx
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煤矿采区设计大学论文
附图目录
序号
图纸名称
比例尺
1
-400/-600东二石门区设计平、剖面图
1:
1000
2
-400/-600东二石门区支护断面图
1:
1000
3
-500东二石门采区车场交岔点支护设计
1:
50
4
-400/-600东二石门区采区布置及机械配备图
示意图
5
-400/-600东二石门区通风系统图
示意图
6
-400/-600东二石门区瓦斯抽放系统图
示意图
7
-400/-600东二石门区注氮、防火门设计及位置图
示意图
8
-400/-600东二石门区安全监测监控及传感器布置图
示意图
9
-400/-600东二石门区井下避灾路线图
示意图
10
-400/-600东二石门区水采管路系统图
示意图
11
-400/-600东二石门区压风管路及消防及防尘管路系统图
示意图
12
-400/-600东二石门区井下供电示意图
示意图
13
-400/-600东二石门区通讯线路系统图
示意图
14
-400/-600东二石门区人员定位系统示意图
示意图
15
-400/-600东二石门区采煤方法图
示意图
前言
道清煤矿北斜井位于白山市八道区六道江境内，67年投产，06年通过技改核定矿井生产能力为75万吨，截止2013年尚有煤炭资源储量3456.6万t，设计可采储量989.2万t。
矿井目前生产水平标高为-400～-600m标高及+160～-200m标高复采区，两个采区各有一个水采工作面。
全井共划分为四个开拓水平，三段斜井提升。
第一水平+439～+160m标高开采完毕，第二水平+160～-200m标高正在复采，第三水平-200～-600m标高为现主要生产水平。
第四水平-600～-770m标高为延深水平。
目前，北斜井三水平-400～-600m标高中央石门区处于收尾阶段，预计2015年4月份开采完毕；-200～-400m标高六道江三区正在准备中，预计2015年4月份出面回采，从掘进过程中实际揭露该区地质条件比较复杂，火层岩侵入严重，造成地质资源储量减少，为保证矿井生产正常接续和均衡生产，决定准备-500/-600m二石门区。
据此，编制本次北斜井接续区（-500～-600m二石门区）采区设计。
一、编制设计依据：
1、地质部门提供的-500～-600m二石门区地质说明书
2、《煤矿安全规程》
3、《煤炭工业矿井设计规范》
二、设计指导思想：
本着充分发挥资源优势、合理集中生产和保证安全生产的原则，认真贯彻执行煤矿安全生产方针，严格执行《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》，合理确定生产系统和设备选型，力求使矿井开拓布置合理、生产集中、系统完善、环节畅通。
通过优化设计，来实现投资少、效益好的效果。
三、主要设计原则：
1、采区设计能力为37.5万t/a。
2、采煤方法为水力采煤，布置一个水采工作面。
3、水采工艺系统与现生产相同并充分利用原有系统。
四、需要说明的问题:
1、掘进和回采期间，要做好地质勘探工作，进一步摸清煤层赋存情况，以指导生产。
2、该区为深部开采，加强矿压观测与瓦斯防治工作，结合实际情况、必要时进行专题研讨，制定和采取专项措施，确保安全生产。
第一章采区概况及地质特征
第一节采区概况
该区位于北斜井井田的东北部，盲斜井筒东翼。
上至-500标高、下止-600标高，西以中央区技术边界为界、东至北斜井井田技术边界。
（地表为小横道河子）全区走向长500米，倾斜长120米。
地表标高+503m，煤层埋藏深度1003～1103m。
第二节地质特征
一、含煤地层
含煤系地层为石炭二迭系上统太原组和山西组，下伏中石炭系本溪统以及下部奥陶系马家沟统灰岩地层，本溪统平均厚度50-160m。
主要由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，四号煤层发育较好为主采煤层
可采煤层特征表
含煤地层
煤层编号
煤层厚度
平均
结构
夹矸
可采性
稳定性
容重
顶底板岩性
顶板
底板
石炭二迭系山西、太原组
4层
3.88
复杂
2-4
可采
较稳定
1.32
石英
砂岩
砂岩、
砂质页岩
二、地质构造
该区内可利用钻孔有补XX线的84-4勘探线钻孔。
井下小钻钻孔20个，06-57号孔、06-58号孔、07-10号孔、07-44号孔、08-19号孔。
-600～-770井筒绞车绕道1号、2号、3号孔、-600皮带巷1号、2号、3号孔、以及-60008-16号孔、10-19号孔、东二钻窝1号、2号、3号孔、4号孔、东三钻场1号、2号、3号孔控制该区内煤岩层呈一单斜构造产出，其走向为北东45º左右、向南东倾斜，倾角最大为75º、最小倾角为40º、平均倾角为56º
三、煤层及结构
根据该区上部（-200～-400）已采区井巷工程控制情况实见，煤层结构十分复杂，煤层中含2-4层透镜状夹石，其岩性以灰黑色砂质页岩、青灰色粗粒砂岩以及灰白色中粒砂岩为主，厚度一般在0-8.5米之间。
本区内赋存一层煤，即四号煤层。
基本上全区发育可采，四号煤层最大厚度12.12米，最小厚度0.2米，平均厚度3.88米，结构十分复杂。
另外从该区上部已采区开采情况看煤层稳定性差，呈连藕状产出，无论从走向上还是从倾向上厚度变化较大，给生产带来一定困难。
顶底板特征（附煤层综合柱状图）
层
次
柱
状
厚度
小大
平均
岩性特征
1、
老顶：
灰白色中粒石英质砂岩，砂质胶结、较坚硬、
2、
2—3m
直接顶：
灰黑色砂质页岩层，厚度在2—3米之间
3、
12.12-0.2
3.88m
四层煤：
黑色有光泽。
夹石情况：
临区实见夹石以灰黑色砂质页岩或灰白色中粒砂岩为主，厚度在0-4.5米之间。
东三石门夹石主要为青灰色粗粒石英质砂岩，厚度在0-8.5米之间，较坚硬。
4、
0.05-0.1m
伪底：
为黑色铝土质页岩及炭质页岩，一般厚度0.05—0.1米之间
5、
老底：
为灰黑色中粒砂岩及砂质页岩、细砂岩
四、水文地质
-200～-50区段采完后采区老巷水现从-200东三石门小峒室流出，最大流量40.3mз/小时，最小流量12.40mз/小时。
-400m标高平均涌水量30mз/小时.在生产过程中要采取必要的防排水、探放水措施以确保安全生产。
预计平均涌水量（富水系数法）：
22.2mз/h
五、瓦斯、地温等情况
本区绝对瓦斯涌出量：
14.36mз/min,煤尘爆炸指数：
24.08,自然发火期：
7个月，地温：
17º。
第二章采区开拓
第一节井田境界及储量
一、采区范围
该区位于北斜井井田的东北部，盲斜井筒东翼。
上至-500标高、下止-600标高，西以中央区技术边界为界、东至北斜井井田技术边界。
全区走向长500米，倾斜长120米
二、采区储量
1、该采区范围内尚有地质资源/储量为[122b]30.7万t
2、设计可采储量
设计可采储量=工业资源/储量×回采率
=30.7×70%
=21.5万t
注：
该矿井厚煤层水力采煤，根据《煤炭工业矿井设计规范》，水采矿井厚煤层采区回采率为70%。
第二节采区设计能力及服务年限
一、工作制度
采区工作制度与矿井同，即设计年工作日为330d，每天按三班作业，每班8h，每天净提升时间为16h。
二、设计能力与服务年限
该采区设计能力为37.5万t，采区范围内可采储量为21.5万t，
采区服务年限按下式计算：
T=Zk/A×B
式中：
T—采区服务年限a
Zk—可采储量74万吨
A—年生产能力37.5万吨
B—1.1
T=Zk/A×B=21.5/（37.5×1.1）=0.52a
第三节采区开拓
矿井开拓方式为阶段斜井，现有三段开拓:
一段由地表～+160m标高；二段由+160m～-200m标高；三段由-200m～-600m标高。
本接续区位于三段-500m～-600m标高。
本设计接续采区（-500～-600m二石门）的开拓，是利用-200/-600m暗盲斜、-600m标高东大巷来开拓接续采区，阶段高度为100m,阶段布置与其相邻采区（-400～-600m东翼一石门区）相同。
接续采区的大巷运输方式不变，煤炭运输直接通过溜煤井运送到-600底卸坑，辅助运输采用1t矿车（包括材料车、平板车）运输。
第三章采区布置及装备
第一节采区布置
该矿井为水力采煤，根据接续采区走向长度（平均500米左右），在靠近采区中央位置布置两条集中上山，其中一条行人、运料辅助上山、一条溜煤上山。
辅助上山坡度25°，长度190米，该上山负担采区的材料运送、人员行走及通风。
溜煤上山坡度25°，长度为190米，该上山做为集中溜煤道。
采区内通过-500m标高底板巷石门进入煤层，采区内共设计1个阶段。
两条集中上山与上石门贯通后沿煤层走向回采小阶段分层顺槽，坡度8°，小阶段分层顺槽高度10米。
分层顺槽内每隔50米掘一联络巷与上分层贯通，直至边界。
在-600标高对应采区两条集中上山位置布置采区煤水小硐室，小硐室包括煤水泵泵房与配电室、煤水仓，刮板捞坑，筛机道及斜井块煤仓。
煤水小硐室处布置一个斜井块煤仓，工作面煤水经溜煤道至捞坑分级，筛上品经刮板筛机载入斜井块煤仓后直接进入-600卸载坑；筛下品由采区煤水泵经转排站排至地面洗煤厂。
采区及回采工作面为负压通风，在回采工作面配备一台15kw×2对旋风机正压供风；掘进工作面采用11kw×2对旋风机正压供风。
新鲜风流由-600m标高运输大巷入，经-600m下石门、溜煤、辅助上山，分层顺槽、-500回风石门、-500底板巷、原-200～-600皮带道、排入箕斗井。
采区涌水量不大，预计平均涌水量Q=22.2M³／h采区排水方式为自然排泄，即采区内的涌水经巷道流至-600运输大巷，沿大巷水沟流入-600中央水仓。
第二节采煤方法
一、采煤方法：
该区为倾斜煤层，煤层倾角75～40°，平均56°，煤层厚度不均匀、平均煤厚3.88米，煤层走向变化大。
根据地质情况和北斜井开采技术情况，该采区采用走向小阶段水力采煤法。
开采时按由上至下、由里至外的顺序后退式开采，工作面采用高压水枪水力落煤，顺槽、上山采用煤水自滑的方式运输。
顶板管理方式为全部垮落法。
回采最大冲采角为70°，回采最小退枪步距3.0米。
二、采区装备及支护：
本采区内煤层普氏硬度系数f≈1.0（煤层硬度较软，煤层裂隙较发育），选用S-Q型水枪，水枪落煤压力一般为＞100Mpa。
考虑到局部煤层硬度的变化因素，并参照以往水采经验水枪落煤压力为10MPa左右，水枪射流量为250m³/h。
水力采煤为工作面无支护落煤，该区巷道采用U型钢、矿工钢及锚网等支护方式。
三、采区生产能力
水采工作面生产能力按下式计算
A=n×w×h×d
A—工作面生产能力万t/a
n—工作面落煤台枪数台
w—台枪小时生产能力t
h—日生产时间h
d—年生产天数d
该区地质条件复杂，煤层厚度变化较大，根据相邻采区的生产实践，此类煤层赋存条件条件下，实际台枪能力在90～110t/h左右（取100t/h）,每天开枪时间取10h，则:
A采=1×100×10×330=33万t
掘进出煤约占15%，A掘=37.5×15%=5.6万t
年采区生产能力A采+A掘=33+5.6=38.6万t>37.5万t
三、走向小阶段水采相关安全技术措施
1、本采区内煤层普氏硬度系数f≈1.0（煤层硬度较软，煤层裂隙较发育），选用S-Q型水枪（特殊地段选用YJSQ-3远程监控水枪），水枪落煤压力一般为＞100f。
考虑到局部煤层硬度
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