1、如需圖紙，QQ153893706前 言采區設計是根據實習單位鶴壁煤電三礦的原資料進行編寫的。設計中的一些重要數據和圖表都是以三礦的地質資料、地質勘探圖、底板等高線圖、綜合柱狀圖等為依據，嚴格依照畢業畢業設計大綱的要求進行的。在本人的努力及老師的指導下，注重思想性、科學性、啟發性、實踐性。在進行設計過程中，嚴格按照煤礦安全規程和設計規范的要求，注重加強基本理論、基本方法和基本技能方面的學習，并結合設計的經濟效益、安全觀念和所學專業知識。勇于創新認真完成了畢業設計的全部內容。設計主要分為九大部分：包括井田概況及地質特征，采區地質概況采區儲量與生產能力，采區方案設計，采煤工藝，采區生產系統，采區施工

2、設計，安全技術措施等。設計在內容上以設計原理和設計方法為主線，力求在闡明基礎原理的基礎上，密切結合礦井的條件，采用先進的開采方法進行開采，解決了設計中的各種主要技術問題。由于學識水平和實踐經驗有限，加上時間的倉促，本設計中難免出現某些缺點和錯誤，在此懇請各位老師提出寶貴意見，進行批評指導。2007.12.24目錄第一章 礦井概況 第一節 井田地質概況第二節 地質特征 第三節 礦井生產狀況 第二章 采區地質情況第三章 采區儲量與生產能力 第一節 采區儲量第二節 采區生產能力及服務年限第四章 采區方案設計 第一節 采煤方法的選擇第二節 采區巷道的布置第五章 采煤工藝第一節 落煤裝煤和運煤第二節 工

3、作面支護頂板管理及采空區處理第三節 綜采工藝第四節 生產技術管理第五節 工作面設備第六章 采區生產系統第一節 采區運輸第二節 采區通風第三節 采區供電第四節 壓風系統第五節 防塵注漿第六節 采區排水第七章 采區施工設計第八章 安全技術措施第九章 采區技術經濟指標表第一章 井田概況及地質特征第一節 井田地質概況一 地理位置及交通位置 鶴壁三礦位于鶴壁煤田中部，礦井北至F11， F13斷層，西部以二.1煤層露頭為界，南距鶴壁市中心4.4km，距京廣鐵路湯陰車站21km，鶴壁鐵路支線從本礦工業廣場穿過，距鶴壁北站1千米，鶴壁集至湯陰公路從本礦東北穿過，公路及鐵路交通方便。礦井南北走向5,東西走向4.

4、5，面積15.6交通位置圖詳見圖1-1-1。二 地形地貌 本區處于太行山及華北平原過度地帶，地勢北西高，東南低。區內呈低緩丘陵地貌，最高為黃牛坡北嶺，海拔+247m，最低為酉河河谷，海拔+140m，溝谷大致南北走向。三 . 地表水 區內有兩條小河經過，湯泉河位于本井田南翼，發源于北圣溝村角的湯泉，向東流經較場，羅村而流出井田，平均流量0.30.4m3/s，洪水期最大流量25.44m3/s , 河流經鶴壁集，馬駒河村，位于井田北部邊界，水源來源于一礦井下排水和鶴壁集工業廢水，常年有水，平時流量很小。四 氣象及地震本區屬北溫帶大陸干旱性氣候，根據有關氣象資料，1958年以來，鶴壁礦區氣候溫和，光熱

5、資源充足，年日照時日數為2331.6h左右，日照率53.2%，年平均氣溫為15.3，最高氣溫42.3，最低氣溫-15.5年平均相對溫濕度60%，平均絕對濕度為11.63mpa。年均降雨量673.65 mm多集中在7、8月，年降雨量最大值1394.1mm，最小值266.6 mm，年平均降雨量679.8 mm，年最大蒸發量為mm 2695.0mm，年最小蒸發量1859.3 mm年平均蒸發量為2264.1 mm。年主導風向為南北向，平均風速3.4m/s最大風速23m/s。凍土深度一般為0.3-0.4m.根據兩年的統計資料，8月至來年2月多為北風，最大風速23 m/s。3月至7月，多為南風，最大風速1

6、4 m/s 根據國家質量技術監督局發布“中華人民共和國國家標準GB18306-2001中國地震動參數區劃圖”，鶴壁市地震動峰值為0.2g對應的基本烈度為度。五 礦區煤炭生產以及規劃概況鶴壁煤電股份有限公司是鶴壁煤業有限責任公司控股的股份公司，公司2004年在冊員工19437人，資產總額19.97億元，主營業務收入15.03億元，利潤總額1.79億元，凈利潤1.18億元。公司所屬礦井保有儲量544.25Mt可采儲量264.55Mt，6對生產礦井，2004年年產量6.127Mt另有 三座洗煤廠年入洗能力3.60Mt。公司目前擁有三、四、六、八、九，十礦六對主力井和坑口電廠。集團公司目標能力為200

7、7年煤炭產量穩定在7.00Mt以上，公司資產總額和銷售收入均超過50億元。 六. 現有水源，電源概況<一> 水源目前礦井的水源為奧陶系灰巖水。取水方式：井下鉆孔，現有6個鉆孔。其中5個使用，總取水量為5493m3/<二> 電源目前礦井現有一座35/6kv變電所，設主變2臺，型號為SI-7500/35，7500kv,35/6kv雙回路35kv電源分別取自大湖110kv變電站（導線型號為LGT150/5.5Km），和康加110kv變電站(導線型號為LGJ_150/2.02Km)。第二節 地質特征一 . 地質構造三礦井田位于鶴壁煤田中部，地層走向NNE傾向SE傾角8480，平

8、均210左右，井田構造以斷層為主，褶曲不發育，構造線展布方向以NNE，NE向為主，現將三礦井田的主要構造分述如下：（一）斷層目前礦井共發現47條斷層，落差大于5m以上的斷層共有41條，落差大于50m以上的主要斷層有9條，各主要斷層的特性如下：1. F16斷層: 淺部系三、五礦井井田分界斷層，深部交與F40-3斷層，延展長度大于3km，走向N510E傾向SE，傾角680，落差50-115m。2. F20斷層：該斷層與F16斷層相互平行，向東交于F16斷層，淺部同F16斷層均為三、五礦井井田分界斷層，延伸長度大于1.3km，走向N600E，傾向S300E傾角450落差40-180m.3. F3斷層

9、：67-3，383-1兩孔控制，389-25，389-14，389-27孔見到，走向N470E，傾向NW，傾角43-700 ，落差70-85m4. F40斷層：為三礦井田東部邊界斷層，為三礦和六礦邊界斷層，走向N100E，傾向NE，傾角400-570，落差155-450m延伸長度大于4km。5. F40-1斷層：為三礦深部和六礦的邊界斷層，有16-29，676-22，585-4鉆孔，揭露，南北延伸合并入F40斷層，走向N400E，傾向NE傾角47-600 ，落差200-375m左右，延伸長度1.5km.6 . F40-3斷層： 有18-4、16-6、17-31、42-2、585-7，等孔控制，

10、走向N5045oN，中部向東南彎曲呈弓型，傾向500，傾角60-160m，落差，延伸長度大于4Km。7 . F42斷層：位于新青農場以西，北起F20斷層 ，向南西方向尖滅。走向N250E，傾向NW，傾角500，落差50m，延伸長度950m。該斷層42-1,389-34孔見到。(二) 褶皺三礦井田內發育的褶皺有五礦向斜；323背斜，321向斜，以及322背斜四個明顯的褶曲，褶曲搌布方向N430-600E近于平行，呈多字形排列，向斜南翼（背斜北翼）較緩，是在同一邊界條件下，南部向NNE北部向SSW的壓扭作用下形成的。另外，323背斜與321背斜相接處，呈現出鞍狀構造，這是由于地層產狀的明顯變化，致

11、使321向斜軸發生扭轉的緣故，各褶皺特征見表1-2-2。（三）井田的構造特征從井田內揭露的構造行跡來看，井田邊界斷層較發育，邊界斷層在起行跡形成的過程中由于派生應力場的作用，起附近形成叫多的小斷層，這些小斷層在平面上的搌布方向有一定的規律性，尤其是在兩條較大的斷層交接復合部位，派生構造的密度明顯增加，井田中部以褶皺構造為主，形成一套褶曲構造。本井田的復雜程度屬中等。 樞紐走向兩翼夾角兩翼產狀長度1321向斜N530-570 ESE翼走向：S40傾向：NE傾角：0-170NW走向：N190-260E傾向NE，傾角0-260，2322背斜120SE翼走向S210770W傾向：SE傾角5-210NW

12、3323背斜120二 . 煤層本井田含煤地層為石炭系本溪群、太原群和二選系山西組，總厚度平均210m，發育兩個煤組，即一煤組和二煤組，共含煤層24層，總厚度11.47m，含煤系數5.46%，山西二1煤為主要可采煤層，太原群一11煤大部分可采，一22煤局部可采。其他煤層均屬于不穩定薄煤層分部范圍小，沒有工業價值，但在地層對比中有重要意義。二1煤層位于山西組底部S10砂巖之下，底為S9砂巖，下距L8灰巖35m，結構比較簡單，煤層厚5.959.23m，平均8.26m,屬穩定特厚煤層，煤層下部有23層夾矸，比較穩定的夾矸，有一層，厚度0.00.67m,平均0.30m,夾矸上下煤厚平均1.72.0m。三

13、. 煤的物理性質二1煤為黑色，玻璃金剛光澤，條帶灰色略帶淺灰色，屬半亮型煤，具條帶狀結構，比重1.38左右，松軟易碎。四、水文地質（一）水文地質的概況井田地貌屬太行山山前緩丘陵地貌，地勢西高東低，海拔高度在+140+280m之間。丘陵和溝谷大致呈南北向，區內有東馬駒河、黃斗坡、劉家溝、胞泉、胡家溝等幾個村莊。礦區西部奧陶系灰巖廣泛出露，石灰系地層在山前零星出露。本井田為第三、四系地層所覆蓋。井田內有兩條小河經過，湯泉位于本井田南翼，發源于孫圣溝村西北角的湯泉，向東流經教場，繞村而流出井田，平時流量6.30.4 m3/s,洪水期最大流量25.44 m3/s。菱河：流經鶴壁集，馬駒河村，位于井田邊

14、界。 (二)生產礦井水文地質條件三礦自1985年12月穩定生產以來，巷道揭露斷層出水4次，1977年7月掘進101上山回風巷遇到落差13m的斷層，L8灰巖水從巷道涌出，涌水量達80m3/h。1979年北翼新軌道下山掘進時，揭露一落差1.3m的斷層，L8灰巖水沿斷層涌出，初時涌水量1m3/h，而后逐漸增大到20m3/h。（三）礦井涌水量計算。三礦多年開采實踐證明，涌入礦井的水來自兩方面，來自頂板的是S10砂巖水；來自底版的有L8灰巖水，L2灰巖水，O2灰巖水以及底版S9砂巖水，其中主要為L8據1999年統計資料，礦井正常涌水量為286.26m3/h,其中頂板砂巖水31.49m3/h,底板水254

15、.77m3/h-550m-800m涌水量計算，分底板和頂板兩部分。1、頂板水據以往回采情況，頂板砂巖水隨回采面積增大而略有增加，故采用比擬法計算： Q頂=Q0=31.49×=59.43 m3/h式中：F-550m以下首采面積3.49(km)2 F0二、三水平回采面積 0.98(km)2 Q0相應的頂板砂巖涌水量 31。49m3/h2、底板水據本礦一、二水平放水實驗資料Q1=157m3/h S1=86mQ2=302m3/h S3=313m采用曲度判別法，判別涌水量方程類型為指數關系（n=1.97）即Q=sb求得=16.60 b=51在-550以下L8灰巖放水后，動水位降至-800，水位

16、降深約為937m，由此求得-550m-800m開采期間礦井涌水量為Q底=sb=16.6×9370.51=498m3/h上述水量不含O2灰巖水和L2灰巖水直接，涌入礦井的突水量，該水量目前尚難以計算，在臨近斷層帶部位須做好放水工作，以防斷層帶突水導致O2、 L2灰巖水大量涌入礦坑。五、開采技術條件（一）可采煤層頂底板二1煤直接頂板主要為黑色及深灰色砂質泥巖，厚2.6529.22m，平均厚度10.20m。二1煤老頂為砂巖多為S10灰褐色中粒砂巖，層里多富集碳質及白云母片，厚度2.0319.02，平均厚8.98m。二1煤底版為黑色泥巖或砂質泥巖，厚度10.5013.00m，平均11.5m。

17、二1煤直接頂板一般情況下能隨采隨落，不須采取強制落頂措施，若頂跨落步距2025m，老頂跨落時對回采作業場所有較明顯壓力顯現。(二) 瓦斯據三礦開采以來積累了實際資料，一水平絕對瓦斯涌出量一般在7m3/min以下，相對瓦斯涌出量一般在9m3/t以下,屬低瓦斯礦井。二水平瓦斯涌出量比一水平有所增加。一般絕對瓦斯涌出量在920m3/min之間，相對瓦斯涌出量更高，絕對瓦斯涌出量平均51m3/min，相對瓦斯涌出量為1020m3/t，平均15.29m3/t。六. 瓦斯涌出一般規律 瓦斯隨開采深度的增加而明顯增加，1959年開采深度±0m，絕對瓦斯涌出量3.23m3/min，1984年開采深度

18、-150m，絕對瓦斯涌出量14.1m3/min，2001年開采深度-400m，絕對瓦斯涌出量51m3/min。形成這一規律的原因是由于覆蓋層增厚，瓦斯不易逸散所致。開采順序不同，瓦斯涌出量的大小也隨之變化。分層工作面的第一分層，由于回采過程中及回采后，中、下層的瓦斯都往回采空間及老塘涌出，致使第一分層比下面好幾層的瓦斯涌出量大的多。第三節 礦井生產狀況鶴壁三礦采用四六制，三采一準（附礦井開拓平面圖）礦井開拓是立井開拓，井田根據多水平劃分開拓，共有三個開采水平：-50水平、-220水平、-550水平，現開采二1煤層，開采方式：地下開采。開拓方式：立井開拓；采煤方法：1967年進行水采擴建，196

19、8年5月開始水采生產，1980年初水采下馬，僅三、四分層及邊角地段采用水采作配采。水采改旱采以后，有三個高檔普采隊，一個炮采隊，一次性采全高。共有三個開采水平，其中-50水平已回采完（報廢水平），-220水平正在生產（生產水平），-600水平（延伸水平）。節制2006年11月底，我礦共動用儲量5150.4萬噸，累計采出量3166.8萬噸，累計損失量1983.6萬噸，保有儲量14038.0萬噸，可采儲量449.4萬噸，2006年度我礦共動用56.9萬噸，（其中：落煤損失8.1萬噸，采區塊短攤消18.8萬噸，礦井永久煤柱攤消30.0萬噸），采區回采率79.8%，礦井回采率65.2%。主要采煤工作面

20、有：2109工作面、101工作面、26052工作面、2808工、2814外段工作面、2003工作面。 2007年度計劃回采產量115.0萬噸，掘進產量按5.0萬噸，實際年產量120.0萬噸左右，回采率按80%計算，動用儲量在150萬噸左右，主要開采工作面：2808工作面計劃產量28.1萬噸，21431作面計劃產量4.9萬噸，26052作面計劃產量10.8萬噸，28031作面計劃產量11.5萬噸，2122工作面計劃產量；10.6萬噸，21161作面計劃產量14.8萬噸，21211作面計劃產量13.2萬噸。井筒位置大約在井田中央，分別為主井和副井，主井主要為提升煤炭，副井為提升人員、材料、矸石及進

21、新鮮風流等用途，技術裝備為絞車提升。井底車場形式和通過能力（附井底車場簡圖） 主井臥式環形式車場礦井主要通風、運輸、排水、供電、壓風、注漿、灑水系統簡述；主要設備技術特征。本礦區二.1煤層儲備條件好，瓦斯含量高，逸散條件差，構造發育，煤炭的堅固性系數低，突出危險性指數高等特點，特別是在向斜軸部及附近、斷層尖滅處等地帶采煤時應加強瓦斯涌出檢測、通風和防塵以防患于未然。第二章 采區地質情況一. 采區位置采區二.4位于該礦井的西北部。北臨二.1采區，南面為二.5采區，東以F20斷層為采區邊界，西為采區邊界，斷層落差較大，不含水。采區走向長度為2000m，傾斜長度1000m。該采區與相臨采區主采煤層為

22、二1煤層，煤層平均厚度4m，煤層地質構造較穩定。采區地面無明顯建筑物，沒有河流及鐵路經過，大大減少了煤柱的留設。（附井上下對照圖，采區工程平面圖，煤層底版等高線平剖面圖）二. 地質構造該采區地址構造比較簡單，在采區東部有一F20斷層，該斷層落差比較大，地址構造簡單，斷層內沒有含水層，比較穩定。采區內無褶曲，陷落柱及火成巖的侵入情況，地址條件對煤層的開采幾乎沒有多大的影響。三. 煤層及頂底板性質采區內可菜煤層為二1煤層和一1煤層，煤層平均厚度4m，煤層傾角190，煤質中硬，為黑色，玻璃金剛光澤，條帶黑色略帶淺灰色，屬半亮型煤，具條狀結構，比重1.4m3t。二1煤層位于山西組底部S10砂巖之下，底

23、為S9砂巖，下距L8灰巖35m，結構比較簡單。煤層直接頂板主要為黑色及深灰色砂質泥巖，厚度2.6529.22m，平均厚度10.20m。老頂為S10砂巖，多為灰褐色中粒砂巖，層理多富集碳質及白云母片，厚度2.0319.02m，平均厚度8.98m，煤層底版為泥巖或砂質泥巖，厚度為10.5013.00m，平均厚度11.5m。煤層頂板一般情況下能隨采隨落，不需要采取強制落頂措施。老頂垮落布距2025m，老頂垮落對回采作業場所有一定的壓力顯現。 可采煤層主要特征煤層編號見煤情況厚度（m）夾矸距二1煤層間距（m）可采情況穩定程度穿見空見煤點兩極值平均值1數層點2層點數二.13653650.72-17.51

24、7.484860全區可采較穩定一.153380-2.001.3520128.88局部可采不穩定主采煤層二.1煤層為中厚煤層，中間無夾矸情況，無陷落柱、火成巖侵入等，地質構造簡單，煤層厚度較穩定，煤層自然發火期為六個月，有自燃發火傾向，有爆炸性，指數為8，涌水量為2m3/min 。四 采區的瓦斯、煤塵情況二.4采區內，瓦斯相對涌出量為12m3/t，屬于高瓦斯礦井。瓦斯隨著開采的深度增加而增加，1959年開采深度±0m，絕對瓦斯涌出量3.23m3/min，1984年開采深度-150m，絕對瓦斯涌出量14.1 m3/min，2001年開采深度-400 m，絕對瓦斯涌出量51 m3/min，

25、形成這一規律的原因是由于覆蓋層增厚，瓦斯不易逸散而致。開采順序不同，瓦斯涌出量的大小也隨之變化。鶴壁三礦的瓦斯隨埋藏的深度增加而增加，同時受構造條件的控制，具有水平分帶性，影響瓦斯水平分帶的主要原因是斷層性質、褶曲形式。由于本采區所才煤層為單一煤層，位于礦井一水平，瓦斯涌出量較少，所以瓦斯對采煤工作影響不大。采區內，煤塵爆炸指數為8，所以煤塵具有爆炸性。四. 采區水文地質2401采區內，正常涌水量在2 m3/min以下，煤層頂板為S10砂巖，頂板砂巖含水層裂隙發育程度較低，富水性差。底板直接充水含水層為L8灰巖，該含水層鉆孔單位涌水量0.021.01/s.m，礦井涌水量穩定在5m3/min以下

26、，巖溶裂隙含水量為主要充水含水層，含水較少，對煤層開采影響較小。采區邊界有一F20斷層，落差較大，斷層兩盤含水層對接，水壓高的一側通過斷層補給水壓低的一側。該采區沒有對開采有影響的含水層，周圍采區沒有積水等特殊情況，含水層對本采區沒有影響，所以該采區水文地質穩定。第三章 采區儲量與生產能力第一節 采區儲量根據二.4采區鉆空探測可知 該采區的工業儲量為ZG=1120萬噸 可采儲量ZK=ZG-PC 式中 ZK可采儲量 ZG工業儲量 P采區煤柱損失及構造地質和水文地質損失，萬噸 C設計采區采出率故 ZK=851.6萬噸第二節 采區生產能力和服務年限 一. 采區生產能力 采區生產能力應根據地質條件，煤

27、層生產能力，采掘機械化程度和采區內同時生產的工作面個數及其接替關系等因素來確定。 確定采區生產能力時，應考慮以下原則。（1） 根據煤層賦存條件，頂底板巖石情況和回采技術條件（厚煤層分層開采時，還有分層厚度），確定合理的回采工作面長度和推進度。應盡量使回采工作面有較高的單產水平。（2） 安排采區內同采工作面的書目時，應以符合開采順序，保證安全生產為原則。對單一薄及中厚煤層，一般情況下，最好一翼布置1個工作面，雙翼采區共有2個工作面同時生產。在低瓦斯礦井，最多能安排上，下兩個區段同時生產，即最多能安排4個工作面同時生產；對單一厚煤層采區，一般在一翼一個區段同時開采的分層數目最多為2個，同采的上，下

28、分層工作面應保持一定的錯距；對開采煤層群的聯合布置采區，煤層數目多，層間距離近的，一個區段內同采的煤層數，一般以不超過兩個為宜；如果層間距離大，同一區段內，某幾層煤同采時不影響，同采的煤層數目可多些，但要考慮通風能力。 （3） 根據回采工作面的接替的安排，應力求使采區正常生產期間保持均衡穩定。采區正常生產期，必須大于采區產量遞增期和遞減期只和，最好使之占采區服務年限的75%以上。（4）確定采區生產能力時，應考慮與新采區的準備工作相適應，與采區主要生產環節（運煤，輔助運輸，通風等）的生產能力相適應，與礦井井型相適應。為保證采區接替，應使扣除采區產量遞減期的服務年限，不少于新采區的準備時間。采區運

29、煤能力包括區段集中巷，上，（下）山和下部裝車站等環節的運輸能力，應大于采區生產能力。鑒于以上要求，初步確定采區使用綜合機械化采煤，采區的設計生產能力為60萬噸/a，采區內布置一個采煤工作面和一個掘進工作面 二.服務年限 T=ZK/AK式中 ZK采區可采儲量 T采區設計服務年限，a； A礦井設計生產能力，萬噸/a； K儲量備用系數，一般取1.3-1.5。 故 T=851.6/60*1.3=10.9a 采區特征及地質情況序號指標單位數量1生產能力萬t/a1002煤質3煤層傾角°19°4煤層厚度米45地質儲量萬t11206可采儲量萬t851.67可采期a8.58涌水量m/min2

30、9采區相對瓦斯涌出量M3/t1210采區工作面個數個1 第四章 采區方案設計 第一節 采煤方法的選擇采煤方法的選擇，必須滿足安全、經濟、煤炭采出率高的基本原則，實現高產高效安全生產。所謂安全，就是必須貫徹“安全第一”的生產方針，做到采煤工藝先進合理，采煤系統可靠，技術措施完善。經濟就是指高產、高效、低耗、低成本，煤炭質量好。采出率高就是要求盡量減少煤柱損失，減少采煤工作面留煤損失和潑灑損失，最大限度地提高煤炭資源采出率，以達到國家的要求。選擇采煤方法應當遵循的三個基本原則，是密切聯系相互制約的，在選擇時應當綜合考慮。一、 影響采煤方法選擇的因素為了滿足采煤方法三方面的原則要求，在選擇和設計采煤

31、方法時，必須充分考慮到具體的地質、技術和經濟因素的影響。1.地質因素（1）煤層傾角煤層傾角是影響采煤方法選擇的重要因素。煤層傾角的變化不僅直接影響到采煤工作面推進方向、破煤方式、運煤方式、工作面長度、支護方式、采空區處理方法，而且還直接影響到采區巷道布置、運輸方式、通風系統、頂板災害防治措施以及各種參數的選擇。一般條件下，煤層傾角小于12°的，有利于采用巷道系統簡單的傾斜長壁采煤法；傾角大于12°的煤層，多數采用走向長壁采煤法。本采區的傾角為19°，宜選用走向長壁采煤法。（2）煤層厚度本采區內無斷層、褶曲較小，無熔巖陷落柱。無火成巖入侵等的地質發育情況。煤層賦存穩

32、定、完好，適合于機械化采煤工作面的布置。本采區煤層的平均厚度平均為4米，屬于中厚煤層，故選用一次采全高的采煤方法。（3）煤層特征及頂底板穩定性煤層的硬度、煤層的結構（含夾矸情況）、含煤層數及煤層頂、底板巖石的穩定性，都直接影響到采煤機械、采煤工藝以及采空區處理方法的選擇，影響著采區巷道布置、巷道維護方法、采區主要參數的確定。區內可采煤層的層數、厚度、間距、傾角、走向、傾向及變化情況；瓦斯涌出量、煤層自燃發火期；煤層內夾矸及火成巖的入侵的情況，煤層尖滅、分叉及合并的情況；煤層頂底板的巖性、厚度、穩定性及對采掘的影響。采區內可主采煤層二.1煤，煤層平均厚度為4，傾角為19/°，走向為20

33、00，傾向長為1000 ，采區煤層相對瓦斯涌出量為12m3/t,煤層具有自燃發火性，且自燃發火期為六個月，煤層內無夾矸及火成巖入侵的情況，煤層內無尖滅、分叉及合并的情況，煤層賦存完好，煤層頂板（直接頂）為碳酸巖，屬于中硬巖層，煤層底板為頁質砂巖，屬于比較堅硬的底板。（4）煤層地質構造采煤工作面內的斷層、褶皺、陷落柱等地質構造，直接影響著采煤方法的選擇和應用。由于地質構造的影響，有時不得不放棄技術先進的采煤方法，而采用適應性較強、安全可靠性較高的采煤方法。一般情況下，對于地質構造簡單，埋藏條件穩定的煤層，有利于選用綜合機械化采煤方法；對于地質構造復雜、埋藏條件不穩定的煤層，可選用普通機械化采煤、

34、爆破落煤采煤方法以及其它適應性較強、安全可靠性較高的采煤方法；多走向斷層的宜采用走向長壁采煤法；多傾斜斷層的，已采用傾斜長壁采煤法。因此，在選擇采煤方法之前，必須加強地質勘查和測量工作，準確掌握開采范圍內的地質構造情況，以便正確地選擇適宜的采煤方法。本采區煤層附存狀態穩定，采取內無斷層、無褶曲，無熔巖陷落柱。無火成巖入侵等的地質發育情況。煤層賦存穩定、完好，適合于機械化采煤工作面的布置。（5）煤層含水性煤層及其頂、底板含水量較大時，需要在采煤工作面開采前采取疏排水措施，或在采煤過程中布置疏排水設施，應在選擇采煤方法時加以充分考慮。煤層底板無含水層，且采區涌水量為2 m/min，涌水量小，不需要

35、在采區另設置采區水倉，只需要在采區巷道中布置排水溝就可以滿足設計要求。（6）煤層瓦斯含量煤層瓦斯含量較高時，在選擇采煤方法時，應當考慮布置預抽瓦斯專用巷道和預抽瓦斯鉆孔，并通過瓦斯管網進行瓦斯抽放。還要考慮在開采過程中加強通風和瓦斯管理，防止瓦斯事故的發生。本采區煤層瓦斯相對涌出量為12m3/t，屬于高瓦斯煤層，在巷道布置中應考布置瓦斯專用巷道和欲抽瓦斯鉆孔，并通過瓦斯管網進行瓦斯抽放，在采煤工作面應布置瓦斯抽放系統。（7）煤層自燃發火傾向性煤層自然發火傾向性直接影響著采區巷道布置、工作面參數、巷道維護方法和采煤工作面推進方向等，決定著是否需要采取防火灌漿措施或選用充填采煤法，在選擇采煤方法時

36、應予以考慮。本采區煤炭的自燃發火期6個月，采空區采用全部跨落法處理。綜合考慮采用一次采全高的采煤方法。 第二節 采區巷道布置一 采區形式（單翼采區布置）、采區上、下山的數目和位置、區段平巷（包括集中平巷及分層平巷）與聯絡巷的形式、位置和布置方式。對采區巷道布置提出幾個可行性方案，通過技術經濟比較后確定采區巷道布置的形式。1采區設計方案選擇及其參數的確定： 影響采區參數包括：采區尺寸、工作面及區段長度、采區煤柱尺寸及采區生產能力等。采區參數包括：采區尺寸、工作面及區段長度、采區煤柱尺寸及采區生產能力等。 確定合理的采區長度，應考慮采區地質條件、開采技術裝備條件、采區生產能力、工作面接替以及經濟因

37、素的影響。 (一)影響采區尺寸的因素采區尺寸 1地質條件 (1)地質構造。較大的地質構造，對采區長度影響較大。為了便于布置采區巷道，往往以大的斷層及褶曲軸作為劃分采區的界限。 (2)煤層及圍巖穩定程度。圍巖的穩定程度影響區段巷道的維護狀況。在松軟的煤層中布置區段巷道，維護較困難，采區走向長度不宜過大。如采用巖石集中平巷且圍巖較穩定時，工作面采用超前平巷，煤層巷道維護時間很短，采區長度可適當增大。 (3)自然發火。有自然發火危險的煤層，在確定采區走向長度時，要保證開采、收尾及封堵期間不發生煤層自燃發火，并在采完以后，能將采區迅速封閉。(4)再生頂板形成時間。緩斜、傾斜近距離煤層群或厚煤層分層開采

38、時，上下煤層(分層)工作面要保持一定錯距。根據實踐經驗，工作面錯距一般為120200m。(5)煤層傾角。由于開采條件和所使用的采煤方法的限制，急斜煤層采區走向長度較緩斜和傾斜煤層短。隨著開采技術的發展，急斜煤層采區走向長度有加大的趨勢。采區參數包括：采區尺寸、工作面及區段長度、采區煤柱尺寸及采區生產能力等。采區尺寸的因素 確定合理的采區長度，應考慮采區地質條件、開采技術裝備條件、采區生產能力、工作面接替以及經濟因素的影響。1）區段平巷的運輸設備（1）膠帶輸送機。一般吊掛膠帶輸送機有效鋪設長度為300400m/臺，新系列可伸縮吊掛膠帶輸送機鋪設長度為5001000m/臺。所以選用膠帶輸送機一般都

39、能夠滿足目前采區走向長度的要求。（2）刮板輸送機。可彎曲刮板輸送機每臺有效鋪設長度可達200m，在區段平巷中串23臺串聯運輸即可滿足一般采區走向長度的要求。（3）礦車。中、小型礦井區段運輸平巷常采用無極繩、小絞車牽引礦車運煤，采區長度一般較短。（4）輔助運輸設備。區段平巷坡度起伏較大時，工作面多采用小絞車運料，采區走向長度宜適當縮短，以免多段運料并增加輔助工人數。2）設備搬遷緩斜、傾斜煤層群或厚煤層分層開采使用集中運輸平巷的采區，宜有較大的走向長度以充分發揮運輸設備效能、減少設備拆裝次數及工作面搬遷次數。3）采區供電采區走向長度加大，采區變電所至負荷供電距離增加，電壓降大，影響工作面機電設備的

40、正常運轉。所以在確定采區走向長度時，要顧及電壓降的影響。3經濟因素合理的采區走向長度，應當使噸煤費用最低。采區走向長度的變化會引起多項費用的變化，如區段平巷的維護費和運輸費隨著采區走向長度的加大而增加；采區上（下）山采區車場和硐室的掘進費和機電設備安裝費隨著采區走向長度的加大而減少；而區段平巷的掘進費則與采區走向長度的變化無關。因此，在經濟上存在著使噸煤費用最低的采區走向長度的合理值。采區參數包括：采區尺寸、工作面及區段長度、采區煤柱尺寸及采區生產能力等。采區尺寸數值采區尺寸包括采區走向長度和傾斜長度。使用單體液壓支柱的普采工作面采區，其走向長度一般為10001500m。綜采采區宜用單面布置，

41、其走向長度一般不小于1000m；當雙面布置時，一般不小于2000m。煤層傾角平緩，采用盤區上（下）山布置時，盤區上山長度一般不超過1500m，盤區下山長度不宜超過1000m；采用盤區石門布置時，盤區斜長可按具體條件確定。盤區走向長度可按采區走向長度考慮。煤層傾角較大時，采區傾斜長度由水平高度確定，在這種情況下確定采用尺寸主要是確定采區走向長度。采煤工作面長度 (一)影響工作面長度的因素 合理的工作面長度應能為實現工作面高產、高效提供有利條件。在一定范圍內加長工作面長度能獲得較高的產量和提高效率，減少采區巷道的開掘工程量和維護量，降低噸煤成本。但是，工作面過長，將會導致工作面推進度降低，不利于實

42、現高產、穩產，影響經濟效益。因此，工作面長度有其合理范圍。在確定工作面長度時，應考慮以下影響因素： 1煤層賦存條件 (1)煤層厚度。煤層很薄時，工作面行人運料不便；煤層采高過大(超過2.5m)時，工作面支柱和回柱操作困難，工作面不宜過長。 (2)煤層傾角。煤層傾角大于30°行人運料即感不便，特別是急斜煤層，由于工作面作業條件困難、勞動強度大、滑落煤塊巖塊易于傷人等原因，工作面宜較短。 (3)圍巖性質。頂板松軟破碎的工作面或堅硬頂板工作面頂板控制工序占用時間較長，工作面均不宜過長。 (4)地質構造。采區中小的斷層多或頂底板起伏較大，會使采煤工作困難、支護復雜，容易打亂正規循環作業，工作

43、面不宜過長。落差較大的走向斷層常作為劃分區段的境界，在客觀上也限制了工作面長度。 如果煤層傾角較小、采高適中，圍巖性質便于頂板控制，地質構造簡單，則可合理加大工作面長度。機械裝備及技術管理水平 (1)采煤機。由于滾筒采煤機和刨煤機落煤較爆破落煤進度快、效率高，為了充分發揮采煤機械的效能，條件相同的普采工作面長度宜大于炮采工作面。由于使用液壓支架能保證采煤機有較高的牽引速度，輔助時間少，所以綜采工作面長度可比普采工作面更長，但工作面過長管理復雜，遇到地質變化的可能性也愈大，因此，工作面也不宜過長。 (2)輸送機。工作面輸送機的運輸能力和有效鋪設長度應滿足工作面生產的要求，使采落的煤炭在規定時間內

44、運出。 (3)頂板控制。頂板控制對工作面長度的影響，通常表現為采空區處理能力趕不上采煤的速度，尤其在使用單體支架的普采工作面，常出現這種現象。因此，確定工作面長度要考慮采空區處理能力。傾角小時，可采用分段同時回柱以提高放頂能力；傾角大時，分段回柱則不夠安全。頂板穩定時，可實行采回平行作業，但頂板壓力大或破碎時，采回平行作業即比較困難，故工作面長度不宜過大。綜采工作面實現了“支回合一”，減少了頂板控制對加大工作面長度的影響。(4)工作面通風。瓦斯涌出量較大的煤層，風速是限制工作面長度的重要因素。當工作面進度一定時，工作面愈長，則產量愈高，愈需要增加風量，由于工作面斷面的限制，易導致風速過大，引起

45、煤塵飛揚，影響安全生產。所以，在高瓦斯礦井中，要考慮工作面通風能力對工作面長度的影響。巷道布置 采區巷道布置方式對工作面長度有一定影響。例如煤層群聯合布置的采區，應使各區段上下煤層工作面長度相適應。可能對某一煤層而言工作面長度不大合適，但為了便于巷道布置，必須采用同主要可采煤層相適應的工作面長度。 實際工作中，都是根據煤層賦存條件、機械裝備情況、采空區處理能力以及通風能力等因素綜合考慮確定工作面長度。 采煤工作面長度 綜合機械化采煤工作面的長度，一般為150200m；普采工作面的長度，一般為120150m；炮采工作面長度，一般為80150m。對拉工作面總長度一般為200300m。小型礦井采煤工

46、作面長度可采用大、中型礦井的下限或適當降低。急斜煤層采用偽斜柔性掩護支架采煤法的工作面長度一般為3060m。采區煤柱尺寸 確定煤柱合理尺寸的因素是煤層所受壓力的大小以及煤柱本身的強度。在通常情況下，煤層埋藏深度和厚度較大、圍巖較軟時，煤柱承受的壓力就較大。煤柱強度主要決定于煤層的物理力學性質，并與煤柱的形狀尺寸、巷道的服務年限及巷道支護情況有關。在選擇合理煤柱尺寸時，須綜合分析確定。 二 采區生產能力 采區生產能力是采區內同時生產的采煤工作面和掘進工作面出煤量的總和。合理確定采區生產能力，可以充分發揮采區主要巷道和設備的效能，改善采區各項技術經濟指標，合理提高采區生產能力，是實現采區集中化生產

47、，不斷提高礦井產量、減少同時生產采區個數的重要措施。 (一)采區生產能力的影響因素 確定采區生產能力，應綜合考慮以下因素： (1)地質因素。可采煤層數目、厚度、傾角、層間距、煤層結構、頂底板巖石性質、煤層定程度和地質構造等是影響采區生產能力的主要因素。瓦斯等級、煤層自然發火和水文情況對采區生產能力也有程度不同的影響。 (2)采煤、掘進、運輸的機械化程度和通風、供電能力。 (3)采區儲量。采區的生產能力要與采區儲量相適應，使采區具有相應的服務年限。 (4)采區產量的穩定性采區服務年限除了遞增遞減期外，采區產量要保持在生產能力以上，波動幅度不宜大，且穩定時間以不少于整個采區服務年限的3/4為宜。為

48、了保證采區的正常接替，生產采區處在產量遞減期時，新采區的全部準備工作（包括巷道掘進、設備的安裝和試運轉等），應當相應結束并留有適當余地。要盡量避免礦井出現兩個以上的采區同時處于生產接替狀態，以減少同時生產的采區個數并簡化生產管理工作。（二）確定采區生產能力的方法 式中 采區生產能力，萬；一個采煤工作面產量，萬；同時生產的采煤工作面個數；采區掘進出煤系數，取1.1；工作面之間出煤影響系數，=2取0.95，=3取0.9。確定采區生產能力主要是確定一個采煤工作面產量和同時生產的工作面個數。1一個采煤工作面產量 式中 采煤工作面長度，m； 工作面推進度，；煤層厚度或采高，m；煤的密度，tm3； 采煤工

49、作面采出率。 采煤工作面的設計能力一般應選取如下數值：綜采工作面，采高在2m及2m以上的為5080萬，1.12m的為3050萬；配備有單體液壓支柱的普采工作面產量為2030萬；炮采工作面能力為1020 萬。 2采區內同時生產的工作面數目 采區內同時生產的工作面數目，應根據煤層賦存條件、采區主要巷道的運輸能力、開采程序、采掘機械化程度、管理水平和采掘關系等因素，綜合考慮確定。同時生產工作面過多，則管理復雜，接續緊張。 為保持采區合理的開采強度，每個雙翼采區內同采的工作面數目一般為12個： 在一個采區內安排兩個綜采工作面，容易互相影響，可布置一個綜采工作面另外再布置個普采或炮采工作面。 3采區生產

50、能力的驗算 初步確定采區生產能力后，應經過以下各生產環節的驗算。 (1)采區運輸能力。采區的運輸能力應大于采區生產能力，其中主要是運煤設備的生產能力要與采區生產能力相適應。對于普采或綜采工作面，采區集中巷和上(下)山運煤設備的小時生產能力，應與同時工作的工作面采煤機小時生產能力相適應。 式中 設備生產能力，； 運輸設備正常工作系數，取0.70.9；產量不均衡系數，取1.21.3；日出煤時間，。 (2)采區通風能力。采區的生產能力應和通風能力相適應。根據礦井瓦斯等級、進回風巷道數目、斷面和允許的最大風速，驗算通風允許的最大采區生產能力如下： 式中 巷道內允許的最大風速，ms；巷道凈斷面積，m2；

51、日產1t煤需要的風量，m3min·；風量備用系數。采區概況該采區位于三礦二水平，在井底車場的左側，西為采區邊界，南于二.5采區相鄰，北是二.1采區，且采區走向長度為2000米，采區傾斜長為1000米，采區面積2000 000。采區主采煤層為二.1煤，煤層附存穩定，煤層傾角為19°。采區內的地質構造采取內無斷層、無褶曲，無熔巖陷落柱。無火成巖入侵等的地質發育情況。煤層賦存穩定、完好。地質構造簡單。煤層要素及頂底板特性煤層要素主要是走向、傾向和傾角。走向基本上是東西的，傾角為19°。煤層的平均厚度為4米，屬于中厚煤層，煤的視密度為1.4 t/m3。為穩定煤層，無夾矸、

52、媒質中硬，節理發育較高高，且屬于高瓦斯煤層。煤層內無夾矸及火成巖入侵的情況，煤層內無尖滅、分叉及合并的情況，煤層賦存完好，煤層頂板（直接頂）為碳酸巖，屬于中硬巖層，煤層底板為頁質砂巖，屬于比較堅硬的底板。才采區儲量該采區地質儲量為1120萬噸，其中可采儲量為851.6萬t。采煤方法及采區生產能力根據煤層的附存條件，在二.1煤層中采用走向長壁綜合機械化采煤的方法采煤。該采區年產量為100萬。服務年限為8.5年。采區巷道布置一采區形式采用綜合機械化采煤方法的采區要求有一定的走向長度，采區走向長度為1980米，采用單翼布置，滿足綜合機械化工作面走向長度的要求，所以采區形式采用單翼采區布置的形式。二采

53、區上山根據采區煤層賦存穩定、采區地質構造簡單的條件，采區上山可以提出兩種布置方案。第一方案：在距二煤層20m的底板巖層中布置兩條上山，上山位于采區走向中央，通過石門與煤層聯系。兩條上山間距20米。第二方案：在二煤層中布置兩條上山，間距20米，上山位于采區走向中央。且上山兩旁留米的保護煤柱。三區段巷道因二煤層為中厚煤層，可以一次采全高，本采區布置區段巷道根據采區煤層附存條件，決定采用沿空留巷，區段巷道單巷布置的方式。各種方案采區巷道布置圖 第一種方案 第二種方案方案比較根據已經提出的的方案及方案比較原則，兩個方案中相同的部分可以不參加比較，所以區段巷道布置不參加比較，就采區上山、聯絡巷進行比較。采區方案技術比較表方案項目第一種方案雙巖上山第二種