1、 采 礦 學課程設計說明書 姓名：張志偉 學號：201010014219班級： 采礦B10-2題目： 開灤呂家坨2.4Mta課程設計 評語： 指導教師： 趙啟峰 職 稱： 講師 2013年 07月 11日 設計感受 在三個星期的課程設計過程中，讓我不僅從中學到了很多新的知識，更讓我對所學的專業知識做了系統的復習和總結，并且能夠運用已經學過的知識來解決設計中出現的問題。通過指導教師的指導，讓我掌握了礦井設計的基本步驟，也能夠熟練的使用工具書來解決設計中出現的問題，更能使自己對設計進行比較周全的考慮。本設計礦區的煤層平均傾角在5.4°左右，煤層厚度大，煤層及地質賦存條件好，于是我采用了帶

2、區綜合機械化開采，通過具體的技術比較和經濟比較，選擇了單斜井的開拓方式，并根據煤層賦存特點及經濟條件，選擇了膠帶運煤、無軌膠輪車輔助運輸系統。本設計的任務重，需要進行大量的計算和繪制大量的CAD工程圖，并且對一些內容需要進行反復的修改。在短短的三個星期時間內，可能有很多地方做得不夠細致。盡管如此，卻能使我更加細心的進行設計。 在本設計的制作中，我一直都細心的編寫說明書的每一部分，嚴格按照設計要求來進行設計，對于計算就更加嚴格計算每一個數據，對于每一部分設計自己都親手完成。經過兩個星期的努力，我順利完成了城郊井工礦的設計。 最后，再次向我尊敬的老師和親愛的同學們表示深深的謝意，他們給予我的教育、

3、理解、關心和支持使我不斷進步。祝愿大家身體健康，萬事如意。 目 錄1 礦區概述及井田地質特征31.1 礦區概況31.1.1 井田位置、范圍、地形特點和交通位置31.1.2 工農業生產和原料及電力供應41.1.3 礦區氣候條件41.1.4 礦區水文情況41.2 井田地質特征41.2.1 煤系地層概述、勘探程度41.2.2 井田地質構造和地質變動51.2.3 井田水文地質特征51.2.4 地溫71.3 煤層特征71.3.1 煤層埋藏條件71.3.2 煤層群特征8表1-3 煤層肉眼鑒別特征和結構特征一覽表81.3.3 煤層的圍巖性質81.3.4 煤的特征102.1 境界12.2 工業儲量12.2.1

4、井田勘探類型12.2.2 礦井地質資源量12.2.3礦井工業儲量12.3 可采儲量22.3.1礦井設計資源/儲量22.3.2 礦井設計可采儲量23.工作制度和設計生產能力及服務年限13.1礦井工作制度13.2礦井設計生產能力及服務年限1參照大型礦井服務年限的下限（大于50a）要求，T取60a，儲量備用系數取1.4，則礦井設計生產能力A為：14.礦井開拓方式14.1確定工業廣場位置14.2確定井田開拓方式14.3確定開采水平位置、標高及水平垂高24.4確定運輸大巷布置及位置25準備方式帶區巷道布置15.1煤層的地質特征15.1.1可采煤層的基本概況15.1.2煤層頂底板地質條件25.2帶區巷道布

5、置及生產系統25.2.1帶區斜長的確定25.2.2帶區上山位置及布置方式25.2.3帶區內工作面的接替順序25.2.4帶區內各種巷道的掘進方法25.2.5帶區生產能力及采出率25.3帶區下部車場選型設計35.4帶區主要硐室的布置35.4.1帶區煤倉45.4.2帶區運料系統45.4.3帶區變電所56采煤方法16.1采煤工藝方式的確定16.1.1帶區地質條件和煤層賦存條件16.1.2采煤工藝的確定16.1.3回采工作面長度和推進度以及推進方向26.1.4回采工作面的破裝運煤方式36.1.5勞動組織表36.2回采巷道布置46.2.1確定回采巷道布置形式46.2.2回采巷道支護66.2.3煤壁管理措施

6、86.2.4確定回采巷道斷面及其具體施工技術要求97設計礦井基本的技術經濟指標1表7-1 各項技術經濟指標1參 考 文 獻31 礦區概述及井田地質特征1.1 礦區概況1.1.1 井田位置、范圍、地形特點和交通位置 開灤呂家坨礦業公司位于河北省唐山市古冶區境內，西距唐山18 km，北距古冶9 km。地理坐標為東經118°24'，北緯39°40'。礦區交通便利。古呂錢公路南接唐港公路，北通205國道，與津唐、唐港、京沈高速公路相接；礦區鐵路專線呂古鐵路和呂陡鐵路與京山線接軌；水路運輸東有秦皇島港，西有天津新港，南有唐山港和正在建設中的曹妃甸港；水、陸交通發達，煤

7、炭外銷十分方便。 礦區地表為第四紀沖積平原，地面標高介于+22+31m之間。地形總趨勢北高南低，沙河由井田東部自東北流向西南。沙河屬季節性河流，旱季有時斷流，雨季流量較大，最高洪水位+30 m。境內有村莊18個。主要農作物有小麥、玉米和水稻。 圖1-1 呂家坨礦交通位置圖1.1.2 工農業生產和原料及電力供應 礦區內工業以煤炭為主，農業主要種植小麥、玉米、水稻，間雜有果園、菜園和苗圃等。 本礦井建設期間，所需要建設材料，除鋼材、木材和部分水泥、石材需由國家計劃供應外，其它磚、砂等土產材料，均由當地供應，滿足建設需要。礦區已建有110 kV區域變電所，可向本礦井供電的兩回35 kV輸電線路。1.

8、1.3 礦區氣候條件本區屬溫帶季風區的海洋大陸性氣候。根據唐山市氣象局19591999年氣象資料，歷年平均氣溫17.9，最高氣溫40.3，最低氣溫-18.3 。歷年平均降水量為708.14 mm，年最大降水量為1263.8 mm。區內冬季多北風，夏季多南風，最大風速16 m/s。冰凍期為十一月至次年三月，最大凍土深度0.27 m。1.1.4 礦區水文情況礦區采用自備水源井供水，目前能夠使用的供水井共有9眼，其中黑鴨子4眼，工業廣場3眼，南小區2眼。這些井形成兩套供水系統，一是黑鴨子至礦區的集中管路供水系統，包括黑鴨子及工業廣場的水井，最大供水能力1100 m3/h，供礦生產和東工房、小樓生活區

9、及黑鴨子、北安各莊、南安各莊、大安各莊、呂家坨村生活用水。二是南小區獨立供水系統，最大供水能力100 m3/h，供小區內居民生活用水。1.2 井田地質特征1.2.1 煤系地層概述、勘探程度礦區煤系地層屬于典型的華北區石炭二疊紀含煤巖系，其上界為唐家莊組A層鐵鋁質粘土巖頂面，下界為唐山組G層鐵鋁質粘土巖底面。根據兩個鉆孔實際控制，煤系地層厚度分別為480.35 m和486.26 m，按分組段厚度累計，煤系地層厚度為489 m。由此可見，沉積補償作用明顯，煤系地層厚度變化不大。煤系基底為奧陶系中統馬家溝組灰巖，本礦鉆孔揭露最大厚度為160 m，鄰區資料證實，該組厚度400 m左右，與煤系地層呈假整

10、合接觸。礦井淺部奧灰巖溶發育，深部逐漸減弱。其風化形成的G層鐵鋁質粘土巖構成煤系第一個標志層。煤系地層之上為的古冶組和洼里組，從少數取芯鉆孔揭露情況看，古冶組以雜色粉、細砂巖和淺灰灰綠色粗砂巖為主，向上部紫色粉細砂巖逐漸增多。洼里組則以淺紫、暗紫和紫紅色泥巖中、粗砂巖為主，偶見淺灰色砂巖層。洼里組以河床相底礫巖底面作為與古冶組的分界面。礦區地表被第四系沖積層所覆蓋，蓋層厚度由東北向西南逐漸增厚，與基巖呈角度不整合接觸。19881998年，共施工井上下各類鉆孔78個，累計進尺10246.54 m。其中地面勘探工程有18、20、21、39、40、45、46和49號共8個補充勘探鉆孔，工程量7461

11、.23 m。1.2.2 井田地質構造和地質變動呂家坨井田位于開平向斜東南翼中段，其主體構造是呂家坨背斜。開平向斜是一賦煤向斜構造，煤系地層為石炭二迭系。向斜軸的總體方向約NE40°，北部受青龍山背斜等北西南東向構造的影響，自古冶至唐家莊逐漸變為東西向，形成一弧形構造。向斜的兩翼不對稱：西北翼巖層傾角陡，甚至局部倒轉，并伴隨出現了一組與向斜軸大致平行的斷層和短軸褶皺構造。東南翼巖層傾角相對平緩，向斜邊緣出現兩組短軸邊幕狀褶皺，軸向與開平向斜軸直交或斜交，并沿傾伏方向逐漸消失。其中一組由杜軍莊背斜、黑鴨子向斜、呂家坨背斜、范各莊向斜、畢各莊向斜及南陽莊嶺上背斜組成；另外一組在宋家營以南，

12、規模不如前一組。呂家坨井田以褶皺構造為主。井田內自北而南依次發育有黑鴨子向斜、呂家坨背斜、范各莊向斜、畢各莊向斜、南陽莊嶺上背斜、小張各莊向斜等五個主要褶曲構造。黑鴨子向斜軸作為呂、林井田技術邊界。呂家坨背斜為礦井的主體構造，約占井田面積的70%，其中深部還發育有次一級的褶曲構造。在井田南部，呂家坨背斜、畢各莊向斜、南陽莊嶺上背斜、小張各莊向斜等褶曲構造復合，形成了董各莊盆地構造區和王各莊馬鞍形構造區。1.2.3 井田水文地質特征根據開灤集團公司統一的含水層劃分標準，將區內的地層劃分為七個含水層（見表1-1）。其中，、含水層對礦井涌水量影響較大，為直接充水含水層，其它為間接充水含水層。各含水層

13、抽放水試驗資料，其主要特征如下：表1-1 含水層劃分表含水層所處層位含水層厚含水層巖性含水性水質特征編號名稱第四系沖積層含水層組第四系沖積層34卵石，粗、中細沙弱中等上HCO3-Cl-Ca2+Mg2+下HCO3-Ca2+Mg2+古冶組砂巖含水層組二迭系上統古冶組130粗、中砂巖中等5煤層頂板含水層組二迭系下統唐家莊組190砂巖中等HCO3-SO42-Na+Ca2+7煤層頂板含水層組二迭系下統大苗莊組30砂巖弱HCO3-Ca2+Mg2+1214煤層砂巖含水層組石炭系上統趙各莊組60石灰巖、砂巖弱強上HCO3-Na+Ca2+下HCO3-SO42-Ca2+Na+唐山灰巖含水層組石炭系統唐山組19石灰

14、巖中等HCO3-SO42-Ca2+Mg2+續表1-1含水層所處層位含水層厚含水層巖性含水性水質特征編號名稱奧陶系灰巖含水層組奧陶系統馬家溝組420石灰巖極強HCO3-Ca2+Mg2+1）直接充水含水層組（1）第含水層組（9煤層砂巖含水層組）本含水層組位于9煤層以下4 m，層厚約60 m，巖性以中砂巖為主，巖石裂隙發育，單位涌水量0.0030.627 L/s.m，滲透系數0.014.704 m/d，礦化度0.3120.547 g/L，上部水質為重碳酸鈉鈣型，下部為重碳酸硫酸鈣鈉型。（2）第含水層組（7煤層頂板含水層組）本含水層組位于7煤層以上3 m，厚約30 m，巖性以中細砂巖為主，單位涌水量0

15、.010.286 L/s.m，滲透系數0.11518.063 m/d，礦化度0.5050.297 g/L，水質為重碳酸鈣鎂型。2）礦井間接充水含水層組（1）第含水層組(奧陶系灰巖含水層組)本含水層組為奧陶系中統馬家溝組，巖性為灰灰白色厚層狀灰巖，含水層平均厚度420 m，淺部巖溶、裂隙極發育。單位涌水量最大72 L/s.m，滲透系數最大167.73 m/d，富水性極強，礦化度0.1660.347 g/L，水質為重碳酸鈣鎂型。（2）第含水層組(唐山灰巖含水層組)本含水層組位于奧陶系灰巖以上65 m，灰巖厚1.466.14 m，單位涌水量為0.025 L/s.m，滲透系數2.59 m/d，富水性中

16、等，水質為重碳酸硫酸鈣鎂型。（3）第含水層組（古冶組砂巖含水層組）本含水層組位于A層以上，厚約130 m，巖性以砂巖為主，局部含礫，富水性中等。（4）第含水層組（沖積層含水層組）本含水層組由卵石、粗砂、中砂、細砂組成，卵石粒徑2050 mm，磨圓度中等。此含水層平均厚度34 m，單位涌水量0.1033.68 L/s.m，滲透系數0.7510.66 m/d，富水性中等，上部水質為重碳酸氯鈣鎂型，下部為重碳酸鈣鎂型。1.2.4 地溫據詳查勘探資料，本區地溫梯度為0.94 /100 m，橫溫帶在50100 m左右，地溫變化范圍在11.5017.00 之間，屬地溫正常區。1.3 煤層特征1.3.1 煤

17、層埋藏條件井田平均走向長約11 km，傾斜寬平均約6.4 km，面積70.9 km2。煤層傾角一般為3° 11°，平均傾角5.4°。1.3.2 煤層群特征呂家坨井田主要開采煤層有4層，即二迭系下統大苗莊組的5、7、8、9煤層，其中8、9煤層為本礦井設計的可采煤層。各煤層的厚度、層間距及其變化規律見表1-2。表1-2 可采煤層特征表煤 層 厚 度、傾 角、結 構、間 距煤層名稱煤厚(m)傾角結構層間距(m)Kmr穩定性8平均最小-最大5.204.85.45.4311簡單結構1.019.4穩定11.287.5118.249平均最小-最大1.120.91.55.4311

18、復雜結構1.011.8穩定 表1-3 煤層肉眼鑒別特征和結構特征一覽表煤層肉眼鑒別特征煤 層 結 構變化情況類型夾石層數夾石厚度夾石巖性對回采的影響煤層深黑色，具光亮的玻璃光澤；以亮煤為主，次為鏡煤和暗煤，條帶狀構造，硬度中等。簡單一般無一般不含夾石，但在二采四中區域常含一層0.05m的炭質泥巖煤層黑色，具十分光亮的玻璃光澤，以亮煤和鏡煤為主，條帶狀、透鏡狀及層狀構造，硬度中等復雜0-20.10.3炭質泥巖或粉砂巖隨煤一起采出，增加原煤灰份，夾石較厚時，回采難度加大。一般含一層夾石，而且較為穩定，僅局部為兩層，且間距較近1.3.3 煤層的圍巖性質1）8煤層為全區可采煤層，煤厚一般變化在4.85

19、.4之間，井田北部邊界附近煤層較薄，4.85.1 m，其中28、63孔分別為4.8 m和5.0 m。在此區域，煤層頂板多為中砂巖或粗砂巖，分析可能受沖刷作用的影響，使煤層厚度變薄。在呂家坨背斜淺部及深部煤層厚度較大，一般在5.2m以上。2）9煤層基本為全區可采煤層，在井田南部邊界區域，煤厚多在1.0 m以上，個別地點不可采；井田的東北部煤層較厚，大多在1.3 m以上，個別地點可達1.8 m；其余區域煤層厚度一般變化在1.52.5 m之間。9煤層的突出特點是底鼓現象較多，常形成長約50 m寬不足20 m的底鼓區。（地質柱狀圖見圖1-2） 圖1-2 呂家坨礦井田地層綜合柱狀圖表1-4 煤層頂底板情

20、況煤層頂底板巖石名稱厚度主要巖性特征（含水性）8頂 板老頂直接頂黑色泥巖1.0有時為粉砂巖,層面含葉片化石.偽頂黑色炭質泥巖0.3水平層理,黑色條痕.底 板直接底黑灰色粉砂巖0.5塊狀,含大量植物根化石.老底灰色細砂巖4.5有時為中砂巖,條帶狀,堅硬.9頂 板老頂直接頂深灰色粉砂巖5.50刃狀斷口,水平層理,層面含植物莖葉化石偽頂底 板直接底灰色粉砂巖1.5微發褐,含大量植物根化石.老底灰色細砂巖3.0夾粉砂巖條帶,較硬.1.3.4 煤的特征1）煤質概況根據井田開采范圍內煤層煤樣的化驗結果和中深部鉆孔的煤芯分析資料，呂家坨礦8、9煤層均屬肥煤和焦煤類，在井田淺部，煤層多屬肥煤類，在井田深部多屬

21、焦煤類。在背斜軸部巖漿巖床和東翼巖漿巖墻附近，煤的揮發份降低，粘結性變差，煤質多屬焦煤類，局部變為瘦煤或無煙煤。 表1-5 煤物理特征表物理特征煤層顏色光澤硬度容重煤巖類型其它物理特征8黑色玻璃中硬1.30光亮9黑色玻璃中硬1.32光亮2）原煤分析（1）開采煤層主要煤質指標的等級8煤層：高灰（2540）、特低硫（0.5）、中磷（0.010.1）。9煤層：中灰（1525）、低硫（1.52.5）、中磷（0.010.1）。（2）開采煤層灰分成分及煤灰熔融性8、9、煤層的SiO2的含量在45%左右；8、9煤層的Al2O3的含量在36%左右；8煤層的Fe2O3的含量都在5%以下，9煤層的Fe2O3的含量

22、較高；各煤層CaO的含量均在5%以下。各煤層煤灰均屬難融熔灰。（3）微量元素煤層中含有鍺、釩、鈦、鎵等微量元素，但均達不到可采品位。（4）元素分析各煤層Cr的含量均在83%89%之間，Hr的含量均在5%左右，Nr在1.2%1.9%之間。（5）工業分析各煤層的精煤灰分均在2%11.7%之間，一般不超過10%。（6）結焦性分析各煤層膠質層厚度變化在14 mm40 mm，粘結指數變化在69102；奧亞膨脹序數6.59；焦渣特征58。3）全礦井瓦斯相對涌出量為1.31 m3/t，二氧化碳相對涌出量為5.194 m3/t,屬低瓦斯礦井。各煤層中瓦斯涌出量最大的煤層為8煤層，其絕對涌出量為1.31 m3/

23、t。瓦斯涌出不均衡，一般在構造帶附近涌出量較大。4）煤層爆炸指數：表1-6 呂家坨礦各煤層煤塵爆炸指數表 煤層水分灰分揮發分固定碳爆炸指數爆炸危險性備注83.3021.8826.7648.0635.76有強爆92.4623.4024.9149.2333.60有強爆5）煤層自燃傾向性：根據鑒定結果，呂家坨礦8、9煤層屬于較易燃煤層。在開采時應注意相應的保護措施，防止其發生自燃狀況。應及時將采出的煤運出，防止自燃。 2 帶區境界及儲量2.1 境界井田形狀呈一個基本規則的多邊形，東西寬約2.2km，南北長1.4km，面積3.08 km2。礦井田境界示意圖如圖2.1所示。2.2 工業儲量2.2.1井田

24、勘探類型精查地質報告查明了本井田的煤層賦存情況、構造形態、煤質及水文地質條件。井田勘探類型為中等。2.2.2 礦井地質資源量 Zk=100×3.08×5.2×1.3/cos5.4 =20910萬t2.2.3礦井工業儲量 探明的資源量中經濟的基礎儲量 Z111b=20910×60%×70%=8782.2萬t 控制的資源量中經濟的基礎儲量 Z122b=20910×30%×70%=4391.1萬t 探明的資源中邊際經濟的基礎儲量 Z2M11=20910×60%×30%=3763.8萬t 控制的資源中邊際經濟的基

25、礎儲量 Z2M22=20910×30%×30%=1881.9萬t由于地質條件比較復雜，k取0.7 Z333k=20910×0.7×0.1=1463.7萬t Zg=Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333k=20282.7萬t2.3 可采儲量2.3.1礦井設計資源/儲量Zs=20282.7-20282.7×3% =19674.219萬t2.3.2 礦井設計可采儲量Zk=(19674.219-19674.219×2%)×77% =14846.17萬t3.工作制度和設計生產能力及服務年限3.1礦井工作制度礦井設計生

26、產能力按工作日330 d 計算。每天兩班生產一班準備，每天凈提升時間為16 h。因此，設計時按礦井年工作日330 d，每天提升能力為16小時設計。目前綜采多采用四六制，每班工作六小時，三班出煤一班檢修。所以本礦井計劃采用“四六”工作制度。3.2礦井設計生產能力及服務年限 參照大型礦井服務年限的下限（大于50a）要求，T取60a，儲量備用系數取1.4，則礦井設計生產能力A為： A=Zk/Tk=247.44萬t/a 按煤炭工業礦井設計規范規定：將礦井設計生產能力A確定為240萬t/a 再計算礦井服務年限 T=Zk/Ak=61.85a 在計算礦井服務年限時，考慮礦井投產后，可能由于地質損失增大，采出

27、率降低和礦井增產的原因，使礦井服務年限縮短，設置了備用儲量Zb,備用量為： Zb=Zk/1.4×0.4=14846.17/1.4×0.4=4241.76萬t 在備用儲量中，估計約有50%為采出率過低和受未預支地質破壞影響所損失的儲量。礦井開拓設計時認定的實際采出的儲量為： 14846.17-（4241.76×50%） =12725.29萬t4.礦井開拓方式4.1確定工業廣場位置1) 工業廣場及井口位置確定的原則 對初期開采有利，即儲量必須可靠，井巷工程量省，建井工期較短。 應使井田兩翼儲量大致平衡，即井筒應位于儲量中心，利于井下運輸、通風和開采系統布置，減少生產經

28、營費用。 盡量不占良田、少占農田。充分利用地形地貌布置工業廣場，以便使地面生產系統合理，便于與外界溝通，使運輸方便。 井筒應盡量避免穿過流沙層、較大含水層、較厚的沖積層、有煤和瓦斯突出的煤層以及較大面積的采空區和大斷層，以減少施工困難，并盡量少壓煤。 工業廣場和井筒應有良好的工程地質條件，不受洪水、巖崩、泥石流、滑坡及森林火災的威脅。 用斜井開拓時，應考慮井筒層位的合理選擇，考慮其經濟技術的合理性。范各莊礦工業廣場和主副井井口布置在井田走向的中央，對于本礦井井田走向中央也大致是井田儲量中央。2) 風井位置的確定風井位置應根據通風系統合理選擇。 采用中央邊界式通風系統時，主、副井筒設在井田儲量中

29、央，風井設在井田上部邊界中央。 采用中央并列式通風系統時，進、回風井并列在工業廣場內。一般可利用其一井筒進風，另一井筒回風，主副井筒相距3050m。大型礦井相距可達60100m，并在井田上部邊界附近設安全出口，如果礦井水文地質條件簡單，無突水危險時，且主副井筒均能上下人員，也可以單獨設置安全出口。 采用對角式通風系統時，風井設在井田兩翼上部邊界。 采用分區式通風系統時，回風井設在各采區的上部邊界。根據呂家坨礦的生產實際：產量為240萬噸/年，走向長。為保證井下生產時有足夠的風量，本礦井開采前期采用中央并列式通風，主副井間距為79m。4.2確定井田開拓方式本礦井的煤層埋藏較深，故采用立井開拓4.

30、3確定開采水平位置、標高及水平垂高分帶工作面的傾斜長度就是工作面的連續推進的距離，約為上山或下山階段斜長。我國2005年發布的煤炭工業礦井設計規范的相關規定為分帶傾斜長度不宜少于工作面一年的連續推進長度。一般上山部分的傾斜長度宜為10001500 m或者更長，下山部分的傾斜長度宜為7001200 m。本礦井帶區傾斜長度為1000m。本設計第一水平上山傾斜長度2500m，第二水平上山階段傾斜長度2500m，下山1000m，總傾斜長度6400m.4.4確定運輸大巷布置及位置選擇三條大巷，回風大巷布置在8號煤層中，運輸大巷和軌道大巷布置在9號煤層的底板砂巖中5準備方式帶區巷道布置5.1煤層的地質特征

31、5.1.1可采煤層的基本概況8、9煤層為本礦井設計的可采煤層。各煤層的厚度、層間距及其變化規律見表1-2。表1-2 可采煤層特征表煤 層 厚 度、傾 角、結 構、間 距煤層名稱煤厚(m)傾角結構層間距(m)Kmr穩定性8平均最小-最大5.24.85.45.4311簡單結構1.019.4穩定11.287.5118.249平均最小-最大1.120.91.55.4311復雜結構1.011.8穩定表1-3 煤層肉眼鑒別特征和結構特征一覽表煤層肉眼鑒別特征煤 層 結 構變化情況類型夾石層數夾石厚度夾石巖性對回采的影響煤層深黑色，具光亮的玻璃光澤；以亮煤為主，次為鏡煤和暗煤，條帶狀構造，硬度中等。簡單一般

32、無一般不含夾石，但在二采四中區域常含一層0.05m的炭質泥巖煤層黑色，具十分光亮的玻璃光澤，以亮煤和鏡煤為主，條帶狀、透鏡狀及層狀構造，硬度中等復雜0-20.10.3炭質泥巖或粉砂巖隨煤一起采出，增加原煤灰份，夾石較厚時，回采難度加大。一般含一層夾石，而且較為穩定，僅局部為兩層，且間距較近5.1.2煤層頂底板地質條件8、9煤層的地板為粗砂巖，地板條件較好5.2帶區巷道布置及生產系統5.2.1帶區斜長的確定分帶工作面的傾斜長度就是工作面的連續推進的距離，約為上山或下山階段斜長。根據一水平的劃分和膠帶輸送機的發展，帶區斜長可以為2500m,故本礦井的帶區斜長為1584m.5.2.2帶區上山位置及布

33、置方式工作面運輸進風斜巷和工作面回風運料斜巷布置在煤層中，帶區采用相鄰兩分帶工作面不同采，8、9煤層之間的間距為15m ,屬于近距離煤層群，故采用聯合準備方式。5.2.3帶區內工作面的接替順序 當傾斜長壁工作面從運輸大巷附近向上部或下部邊界方向推進時，稱工作面采用了前進式回采順序；反之，工作面從上部邊界向大巷方向推進時則稱采用了后退式回采順序。兩者相結合時，則稱為工作面采用了往復式回采順序。目前我國大多采用后退式回采順序，所以本帶區采用后退式回采順序。5.2.4帶區內各種巷道的掘進方法帶區內各種巷道由于布置在煤層中，故采用炮掘或者機掘。 5.2.5帶區生產能力及采出率生產能力是帶區內同時生產的

34、采煤工作面和掘進工作面產煤及帶區生產系統能夠保證的能力，一般以萬t/a表示。 采煤工作面的產量是帶區生產能力的基礎，其單產取決于煤層厚度，工作面長度及年推進度。 采煤工作面的單產由式（）計算：Am = LvMCmL采煤工作面長度，m;V工作面年推進長度，m;M煤層采高或放頂煤工作面的采放高度；煤的密度；t/m3;Cm工作面采出率，薄煤層取0.93,中厚煤層取0.95，厚煤層0.97。帶區內的煤柱一般有上下山煤柱，區段煤柱，大巷煤柱。在本帶區內上下山煤柱定為20m，區段煤柱定為20m，大巷煤柱定為40m。此外還有隔離煤柱，其中斷層煤柱為大斷層取大于30m，中型斷層取1015m，小斷層取10m左右

35、。帶區邊界煤柱取10m。帶區內留設的煤柱，有一部分可以回收，有的煤柱往往不能完全回收，致使煤炭資源有一定損失。因此采取實際采出的煤量低于實際儲量。帶區內采出的煤量與帶區內工業儲量之比的百分數稱為帶區采出率，計算公式如下：帶區采出率=帶區實際采出煤量 / 帶區工業儲量×100%帶區開采損失主要有：工作面落煤損失，約占3%；帶區內區段煤柱不可回收部分損失等。根據煤炭工業設計規范規定：采(帶)區采出率厚煤層不低于0.75，中厚煤層不低于0.8，薄煤層不低于0.85。設計首采帶區采出率為86%，符合煤炭工業設計規范的規定。5.3帶區下部車場選型設計本帶區采用傾斜長壁采煤法，采用的是皮帶運煤，

36、沒有裝車站線路，煤直接由帶區煤倉經大巷運至井底煤倉，無軌膠輪車作輔助運輸裝備，只有輔助車場，無一般意義上的上、中、下車場，這也正是帶區式準備的一大優勢（運輸線路簡單，運費低）。因為材料運輸大巷布置在巖層中，所以帶區下部車場采用石門底繞的方法連通材料運輸進風斜巷的。 5.4帶區主要硐室的布置帶區主要硐室包括采區煤倉和采區變電所等。5.4.1帶區煤倉 煤倉的形式及參數井巷式煤倉按煤倉的中軸與水平面的夾角分為垂直煤倉和傾斜煤倉兩種。垂直煤倉一般為圓形斷面，圓形斷面利用率高，不易形成死角，便于維護，施工方便，施工速度快。本礦帶區煤倉都選用垂直煤倉。煤倉的斷面直徑取7m，煤倉高度取20m。 煤倉容量合理

37、的煤倉容量應在保證正常生產和運輸的前提下，工程量最省。按采煤機連續割煤的產量計算：Q = Q0 + LMbC0kt (5-1）式中，Q 采區煤倉容量，t；Q0 防空倉漏風留煤量，一般取510t；L 工作面長度，m；M 采高，m；b 截深，m； 煤的容重，t/m3；C0 工作面采出率；kt 同時生產的工作面系數，綜采時，kt =1；則 Q =10+241×5.2×0.8×1.3×93%×11222t表5-6 煤倉容量與采區生產能力關系采區生產能力/萬t·a-130以下30-4545-100100以上采區煤倉容量/t50-100100-2

38、00200-500大于500由上表知：選采區煤倉容量為1222t。 采區煤倉的支護本采區煤倉采用砌碹支護，壁厚350 mm，為避免堵倉，煤倉下口采用雙曲線型，煤倉上口設置鐵篦子，防止大塊煤及矸石進入煤倉。煤倉內采取預埋鋼絲繩等措施，處理萬一堵倉事故。5.4.2帶區運料系統 采區無軌膠輪車運料。5.4.3帶區變電所 帶區變電所是帶區供電的樞紐，帶區變電所布置在圍巖穩定、無淋水、地壓小、通風良好的地點，并位于在采區用電負荷的中心，設在采區上山附近。帶區變電所視其所在位置及上山間煤柱寬度等因素，可呈“一”“”或“”形布置。“一”布置簡單，故采用這種形式。高壓電氣設備與低壓電氣設備宜分別集中在一側布置

39、，硐室寬度取3.6 m。變電所的高度根據人行高度、設備高度及吊掛電燈的高度要求確定為3.5 m。帶區變電所采用不可燃材料支護，本采區選用錨噴支護，底板用100號混凝土鋪底。帶區變電所硐室見圖5-7。圖5-7 采區變電所斷面示意圖6采煤方法6.1采煤工藝方式的確定6.1.1帶區地質條件和煤層賦存條件采煤方法選擇的制約因素為：1）帶區煤層賦存狀況及地質構造因素；2）現在技術及設備；3）開采水平的劃分及帶區巷道布置；4）儲量、年產量、服務年限等各項指標。本帶區煤層走向長度241m，傾向長度1584m，該帶區除邊界、斷層外，無明顯的地質構造，帶區煤層為低涌水量，低瓦斯，煤平均厚度5.2m,屬厚煤層，平

40、均傾角5.4°左右，屬緩傾斜煤層。綜合考慮目前的技術與設備情況，采用大采高一次采全高綜合機械化開采。采煤工藝選用綜合機械化采煤工藝。6.1.2采煤工藝的確定（1）工作面日進刀數礦井設計生產能力240萬t/a，一年按330天計算，日產量應為Qd=240萬t /330天=7272.7t采煤機截深0.8m，工作面進刀數為：N =Qd/（L MBC ） （616）N =7272.7/（241×5.2×0.8×1.30.94）=6（刀）式中 L 工作面長度 241 m； M 煤層厚度，5.2 m； B 采煤機截深，0.8 m； r 煤的容重，1. 3t/ m3；C

41、 工作面回采率，取0.94。取日進刀數6刀，一個工作面達產，“四六工作制”三班采煤，一班檢修（2）驗算日產量：QB= LB MCN （617）=241×0.8×5.2×1.3×0.94×6 =7350t7272.7t 所以，日進6刀是能滿足產量要求的。（3）一刀煤所需的時間T割=+ （618）=36.8式中， L 工作面長度，241 m；L1 斜切段長度，取40 m；V1 采煤機正常割煤牽引速度，取6 m/ min；V2 采煤機單向割煤牽引速度，取8 m/ min。（4）割煤空行時間T空T空= L1/V空=4 min （619）式中 V空 采煤

42、機空刀運行時的牽引速度，取10 m/ min（5）必須的間歇時間T停必須的間歇時間包括每割完一刀煤檢查機器更換截齒時間；正常的停開機時間；采煤機改變牽引方向時的翻擋煤板時間及滾筒調位時間等。根據實際情況， T停取15 min。所以每割一刀煤所需的時間：T= T割+ T空+T停=38.6+4+15=57.6 min （620）（6）端頭作業時間T端本綜采工作面端頭支護采用端頭液壓支架，端頭作業時間取60 min。（7）故障時間根據大量調查，國產綜采設備機電事故影響時間占總工時的815%，每割一刀煤影響時間為1525 min。在此取60 min。由以上分析，每割一刀煤的循環時間T循為：T循=T+T

43、端+T故=57.6+60+60=177.6 min （621）每班割煤時間為：2×177.6355.2 min480min通過計算，綜采面每班進2刀是能夠實現的。6.1.3回采工作面長度和推進度以及推進方向為了滿足一水平服務年限大于30年的要求，最終確定回采工作面長度為241m.推進方向為俯斜開采。6.1.4回采工作面的破裝運煤方式1）回采工藝流程：采煤機割煤 移架 推移運輸機2）落煤方式工作面跟煤層底板回采，采用 MG2×400W型雙滾筒采煤機截割落煤，往返一次進兩刀，進刀采用端頭斜切進刀方式。3）裝、運煤裝煤：在采煤機截割煤的同時，利用滾洞螺旋齒片和弧型擋煤板自動將煤運

44、輸機；余煤由鏟煤板隨移溜鏟入運輸機；少量煤由人工裝到運輸機內。運煤：采用刮板運輸機運煤。4）移架方式移架采用滯后采煤機后滾筒24架追機順序移架，移架步距為800 mm，追機移架速度趕不上煤機運行時，必須停采煤機移架。5）移刮板運輸機移運輸機應滯后煤機不小于15 m，沿移架方向逐架順序移動輸機。移運輸機過程中彎曲段長度應不小于15 m，移運輸機步距保持800 mm，并做到一次到位，移好后要使運輸機成一直線，其偏差不得超過±50 m。6.1.5勞動組織表 圖6-1 綜采工作面勞動組織表6.2回采巷道布置6.2.1確定回采巷道布置形式目前綜采工作面巷道布置現場使用的方式主要有6種類型：一小

45、一大巷布置；三小巷布置；二條半小巷布置；二小巷布置；一大一小巷布置；二大巷布置。區段運輸巷的一側需要布置轉載機和膠帶輸送機；另一側布置泵站和移動變電站，所以巷道斷面大，一般在12 m2 以上。隨著綜采技術的發展，生產水平不斷提高，需求設備多、產量大、需風量大，加之規程要求，回風平巷斷面不小于10 m2 ，運輸平巷斷面不小于12 m2 。上述六種巷道布置現場使用的具體方式、優缺點、適用條件及使用地點見下表詳細說明。從本礦井的實際情況出發，本礦井的工作面全部采用第二種類型，即三條小巷布置方式，巷道斷面小，維護容易，膠帶機和其他設備分裝在兩條巷道內，對設備檢修和維護方便。 表6-1 綜采工作面巷道布

46、置方式方式圖示優缺點適用條件使用地點一小一大巷布置優點：系統簡單、工程量省、搬運設備方便、煤柱損失少、供電集中等 缺點：運輸平巷斷面大，受采動影響有時難以維護頂底板條件好，采場涌水瓦斯不大大同、徐州、大屯等局采用普遍三小巷布置優點：巷道斷面小，維護容易，膠帶機和其他設備分裝在兩條巷道內，對設備檢修和維護方便缺點：增加了回采航道掘進率；聯絡巷破壞了煤柱的完整性；在頂板來壓時，運輸平巷與設備維護困難；工作面采過聯絡巷后，須及時密閉，工程量大大斷面不易維護，涌水大的低瓦斯礦井大同晉華宮煤礦、徐州龐莊礦二條半小巷布置優點：巷道斷面小，維護工程量少，設備移動和處理工作面巷道積水方便缺點：工程量大，設備巷

47、有時不能復用或維護費用高，煤柱損失大，回采過程中管線移動頻繁，增加風眼掘進和密閉工程量斷面大不易維護，涌水大的低瓦斯礦井大同四老溝礦、王村礦、徐州全臺礦等采用較多二小巷布置優點：工程量省缺點：排放積水及設備、材料運輸均不方便；電器設備在回風流中，安全性差；分散供電，占用設備臺數多瓦斯小，無積水，煤層傾角小徐州東城井、義馬千秋礦一大一小巷布置優點：系統簡單、工程量省、搬運設備方便、煤柱損失少、供電集中等缺點：運輸平巷斷面大，受采動影響有時難以維護煤層傾角小于10度，可采用下行風的工作面徐州、義馬局的個別工作面二大巷布置優點：系統簡單，設備搬運方便，煤柱損失少缺點：巷道斷面大，維護困難當風量要求大

48、斷面時采用陽泉二、四礦符號注釋1回風巷道； 2運煤巷道； 3軌道巷道； 4聯絡巷6.2.2回采巷道支護1)巷道掘進期間日常頂板管理工作：(1)敲幫問頂。上班進入工作面，打眼放炮前及發現不安全隱患均應敲幫問頂，處理隱患，排除不安全因素后再作業。(2)嚴禁空頂作業。(3)獨頭長距離掘進，要經常檢查工作面后方支架（格柵拱）的情況，發現斷梁折腿或變形嚴重的支架（格柵拱），應加固修復。修復巷道時，修復地點以內的人員應全部撤出，預防冒頂堵人。工作面因放炮崩倒的棚子（格柵拱）應由外向里逐架扶棚復位。(4)熟悉掘進巷道出現冒頂事故的原因，加強日常檢查，采用針對性措施，預防冒頂片幫事故。2）頂板管理針對性措施：

49、（1）新掘巷道開口安全技術措施必須加固好開掘處及其附近的巷道支架，若近處有空頂空幫情況，小范圍的可加密支架，背好頂板；大范圍的應用木垛接頂處理，同樣用背板背好打緊。對將受施工影響的棚子進行加固，其方法有挑棚、打點柱、設木垛等。新巷開掘施工，要淺打眼、少裝藥、放小炮，或用手鎬挖掘的方法，盡量避免震動圍巖或因放炮引起冒頂。新巷開掘處要及時進行支護，盡量縮短頂板暴露時間和減小暴露面積。若壓力增大，則應及時采用適合現場情況的特殊支護。（2）沿空掘巷頂板破碎時的頂板管理安全技術措施避開支護影響，巷道施工必須在上區段回采工作結束，待巖層活動完全穩定后進行。盡量減小掘進時的空頂面積，放炮前支架緊跟到工作面，

50、放炮后支架及時架設支架。減少裝藥量，避免對頂板震動。如果放炮難以控制和管理頂板，改用手鎬方法掘進。巷道支架要加密，同時將下幫腿與底板的夾角縮小，將頂幫用木板等背嚴接實。擦邊掘進時，如遇上區段巷道的棚腿外露時，其下幫棚幫腿不要抽掉，可以捆上木板或笆片，起到擋矸簾的作用。（3）有淋水的工作面頂板管理措施 掘進工作面有淋水時，要通過水文地質工作，弄清水的來源，掌握水量的變化，再根據實際條件分別采用預注漿封水、快硬砂漿堵水、截水槽或截水棚截水等方法將水引離工作面。頂板淋水不大時，用壓風邊吹邊噴漿止水。有淋水的地段，要加大支架密度，背嚴幫頂，提高支架的穩定性，防止冒落事故的發生。3）頂板管理通用安全技術措施：（1）項目部每月底必須組織召開一次頂板管理專題會議，對本月頂板管理問題進行總結，對下月掘進施工中將遇到的頂板管理重點分析安排，并作好會議紀要。（2）施工過程中應加強自主保安和互助保安，嚴禁空頂作業，必須堅持經常性敲幫問頂工作，特別是在放炮后、進行支護前以及打眼放炮、安裝錨桿過程中應清除危巖、排除隱患，確認安全后方可作