【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 多雨期，大雨后礦井最大涌水量可達(dá) 15m3/h。大氣降雨是地下水的主要補(bǔ)給來源。但本區(qū)煤層位于侵蝕基準(zhǔn)面以上，補(bǔ)給次于排泄，礦區(qū)開拓多以自然疏干的平硐開拓為主。其水文地質(zhì)特征以頂?shù)装鍘r溶充水為主的的礦體。根據(jù)該礦水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告，礦井水文地質(zhì)類型屬中等。（三）供水水源利用礦區(qū)東側(cè)田瓦公路以東+850m 的標(biāo)高的泉水，砂巖裂隙水（正常流量為 18m3/h）引流流入礦井工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)的水池，沉淀過慮、消毒后供礦區(qū)生活、生產(chǎn)供水水源。二、礦井瓦斯據(jù) XX 市煤炭工業(yè)管理局《關(guān)于 XX 區(qū) 2022 年礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果的批復(fù)》 （渝煤監(jiān)管[2022]56 號(hào)） ，貴鑫煤礦絕對(duì)瓦斯涌出量 ，屬低瓦斯礦井。三、煤炭自燃傾向及煤塵爆炸性經(jīng)中煤科工集團(tuán)重慶研究院 2022 年鑒定，該礦 K1煤層自燃發(fā)火傾向性等級(jí)為Ⅲ類（不易自燃） ，礦井無煤塵爆炸危險(xiǎn)性。四、煤層頂?shù)装錕1煤層老頂為一層厚層狀生物碎屑灰?guī)r，巖石堅(jiān)硬，巖體完整性好，穩(wěn)固性亦較好。K1煤層直接頂板為黑色泥巖，為較軟弱巖層，穩(wěn)固性較差，易破碎。以層狀巖結(jié)構(gòu)為主，工程地質(zhì)條件中等。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，生產(chǎn)井巷中尚未出現(xiàn)過大規(guī)?？逅?、冒頂、片幫等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。K1煤層直接底板為灰白色鋁土質(zhì)泥頁巖，含散星狀及結(jié)核狀黃鐵礦，19 / 85其頂部有一層厚約 的偽底，為褐黑色含炭質(zhì)泥巖，硬度 3～4。鋁土質(zhì)泥巖厚 ～，遇水易膨脹，應(yīng)防底推，礦井中常見地鼓現(xiàn)象，不易管理。直接底板為 ～ 含黃鐵礦結(jié)核的粘土巖，層位穩(wěn)定。五、開采深度礦井開采標(biāo)高+200～+950m。本次論證在礦井取得的采礦權(quán)屬范圍內(nèi)，采用圖測(cè)法獲得礦井開采 K1煤層埋藏深度為 181～726m，最小深度 181m,最大深度 726m,一般 320～370m。第四節(jié) 礦井主要安全生產(chǎn)系統(tǒng)布置情況一、礦井開拓、開采該礦采用綜合開拓方式，﹢330m 主平硐、﹢480m 輔助平硐進(jìn)風(fēng)，﹢680m 平硐作目前（首采期）回風(fēng)平硐。礦井現(xiàn)有地面萬噸煤倉和+480m 主平硐工業(yè)廣場(chǎng)為目前主要工業(yè)廣場(chǎng)，+330m 平硐為輔助工業(yè)廣場(chǎng)。該礦井共劃分為三個(gè)水平,分水平布置采區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)。目前開采采區(qū)為十七采區(qū)，回采工作面為 3171 一個(gè)采煤工作面?；夭晒ぷ髅娌捎帽坡涿汗に嚕瑔误w液壓支柱加鉸接頂梁支護(hù)，采用“三四”控頂，柱、排距分別為 和 ，最大控頂距 ，最小控頂距 。采煤工作面的放頂步距為 ，自然陷落處理采空區(qū)，全部跨落法管理頂板。掘進(jìn)工作面采用炮掘方式。二、礦井通風(fēng)礦井通風(fēng)方式為中央分列式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式。+330m 主平硐、+480m 為輔助進(jìn)風(fēng)平硐，回風(fēng)平硐回風(fēng)。3171 工作面的新鮮風(fēng)流由+330m平硐進(jìn)入+385m 水平到達(dá)工作面，乏風(fēng)由+480m 回風(fēng)大巷經(jīng)+480m 回風(fēng)上山20 / 85至+680m 回風(fēng)井排出地面。風(fēng)井安裝的 FBCDZ№16 型礦用防爆軸流式 2 臺(tái)(1 臺(tái)工作，1 臺(tái)備用)，電機(jī)功率 2110kW。設(shè)計(jì)礦井總需風(fēng)量為 3600m3/min，實(shí)測(cè)風(fēng)量為 3948m3/min。其中+330水平進(jìn)風(fēng) 1674 m3/min，+480 水平進(jìn)風(fēng) 562m3/min，+620 水平進(jìn)風(fēng) 1714 m3/min，完全滿足采掘所需。當(dāng)風(fēng)量需要增大時(shí)，可以調(diào)整扇風(fēng)機(jī)葉輪角度，增大風(fēng)量。掘進(jìn)工作面通風(fēng)采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式，每個(gè)掘進(jìn)工作面配備 2 臺(tái)FBT4211 型局部通風(fēng)機(jī)，各掘進(jìn)工作面均設(shè)有專用回風(fēng)巷，將乏風(fēng)直接導(dǎo)入回風(fēng)巷，實(shí)行獨(dú)立通風(fēng)。三、瓦斯防治主要采取以通風(fēng)排放瓦斯為主，引放瓦斯為輔的措施防止瓦斯超限、積聚瓦斯燃燒、爆炸的瓦斯防治措施。四、粉塵防治礦井建有防塵管道，地面設(shè)置 2600 m3和 1200 m3防塵水池共 2 個(gè)，主水管道采用中 φ1084mm 無縫鋼管，支管采用 φ50 無縫鋼管，井下設(shè)噴霧 12 處，風(fēng)流凈化噴霧 5 處，各作業(yè)點(diǎn)采用了綜合防塵措施。五、礦井防滅火礦井開采煤層為不易自燃煤層。內(nèi)、外因火災(zāi)的防滅火措施：在主要硐室配備了干粉滅火器，沙袋等。防滅火管路消防栓與防塵系統(tǒng)共用。六、礦井排水礦井目前為平硐開拓，礦井水經(jīng)巷道水溝自流出井外。七、電氣與通訊系統(tǒng)地面供電煤礦為雙回路供電，一回路來自武隆白馬變電站，供電線路 LGJ21 / 8595mm2鋼芯鋁絞線，供電距離 ，電壓等級(jí)為 10kV。另一回路來自涪陵焦石變電站，供電線路為 LGJ95mm2鋼芯鋁絞線，供電距離 ，電壓等級(jí)為 10kV，兩回路來自不同變電所；兩電源分列運(yùn)行，一回運(yùn)行，一回帶電備用。井下供電在十七采區(qū)下部車場(chǎng)設(shè)置十七采區(qū)變配電所，采用雙回 10kV 供電（由+330m 平硐配電所供電） ，選用 MYJLV22335mm2高壓電纜，供電距離2200m，配置三臺(tái) BGP9L100/10 高壓防爆真空配電箱作總開關(guān)，一臺(tái)BGP9L50/10 高壓防爆真空配電箱作采掘變壓器控制開關(guān)，BGP9L50/10高壓防爆真空配電箱作局部通風(fēng)機(jī)變壓器控制開關(guān)，高壓側(cè)為單母線分段接線，選擇高壓防爆真空配電箱均帶有選擇性漏電保護(hù)裝置。1)采煤工作面低壓配電系統(tǒng)：在采煤工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷設(shè)置配電點(diǎn)，向采煤工作面運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷和采煤工作面設(shè)備供電，電壓等級(jí)為660V。2)絞車低壓配電系統(tǒng)：在采區(qū)上山絞車房設(shè)置配電點(diǎn)，向采區(qū)絞車設(shè)備供電，電壓等級(jí)為 660V。3)掘進(jìn)低壓配電系統(tǒng)：在各掘進(jìn)工作面設(shè)置低壓配電點(diǎn)，采用干線式供電，電壓等級(jí)為 660V。4)局部通風(fēng)低壓配電系統(tǒng)：掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)采用三專（專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路）供電，供電電壓為 660V。礦井設(shè)有行政電話和調(diào)度電話，礦調(diào)度室安設(shè) 80 門交換機(jī) 1 臺(tái)，交換機(jī)型號(hào) SW2022。在礦辦公室、炸藥房、風(fēng)機(jī)房、采掘工作面、重要硐室各安設(shè)有通訊電話。八、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)礦井安裝 KJ73N 安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng) 1 套。安全監(jiān)測(cè)、監(jiān)控站設(shè)在礦監(jiān)控室。地面監(jiān)控站設(shè)監(jiān)控主機(jī) 2 臺(tái)，1 臺(tái)工作 1 臺(tái)備用。21′液晶、數(shù)字22 / 85顯示器 2 臺(tái)。井下設(shè) 5 個(gè)安全監(jiān)控分站，安裝 57 個(gè)監(jiān)控探頭。其中瓦斯傳感器 16 臺(tái)。礦井其它安全檢測(cè)儀器、儀表主要有光學(xué)瓦檢儀 10 臺(tái),便攜式瓦斯報(bào)警器 55 臺(tái)， （其中備用 25 臺(tái)） 。九、人員定位、緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)人員定位系統(tǒng)礦井安裝 KJ237 型人員定位系統(tǒng) 1 套，井下采掘工作面及回風(fēng)和其他地點(diǎn)共安裝人員射頻器 12 臺(tái)。使用識(shí)別卡 180（其中備用 20 個(gè)） 。緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)目前布置一個(gè)+330m 水平永久避難硐室，布置在+330m 水平裝載車場(chǎng)北翼煤層底板茅口灰?guī)r中，運(yùn)輸大巷前后 20m 范圍內(nèi)巷道頂板完整、支護(hù)完好，共布置兩個(gè)出入口，均與+330m 水平裝載車場(chǎng)相連，其間距大于20m。硐室采用噴漿支護(hù)。避險(xiǎn)人數(shù) 50 人。礦井建立緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)管理制度，設(shè)專人管理，定期檢查。按相關(guān)規(guī)定對(duì)配套設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)或調(diào)校，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)用電氣設(shè)備、高壓容器、儀器儀表、化學(xué)藥劑等，符合相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和國家有關(guān)管理要求，納入安全標(biāo)志管理的設(shè)備取得礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志。確保設(shè)施完好可靠。十、礦井提升運(yùn)輸、空氣壓縮機(jī)提升、運(yùn)輸+330m 水平十七采區(qū)材料上山安裝 防爆絞車(機(jī)械調(diào)速)，采用單鉤串車提升。+330m 主平硐及+330m 水平運(yùn)輸大巷負(fù)責(zé)全礦井的煤炭及矸石運(yùn)輸，采用 CDXT5 防爆蓄電池機(jī)車分段運(yùn)輸。運(yùn)輸大巷鋪設(shè)18kg∕m 的鋼軌。根據(jù)采煤工作面運(yùn)輸平巷選用 防爆特殊型蓄電池機(jī)車運(yùn)輸。礦井壓風(fēng)23 / 85礦井地面設(shè)置壓縮空氣站，在﹢330m 主平硐地面工業(yè)廣場(chǎng)安裝 2 臺(tái)BS110 型螺桿空壓機(jī)(1 用 1 備)，每臺(tái)空壓機(jī)供氣量 20m179。／min，排氣壓力 ，配用電機(jī)功率 110kW，空壓機(jī)為﹢330m 水平生產(chǎn)供風(fēng)，同時(shí)為全礦井下壓風(fēng)自救系統(tǒng)供風(fēng)。壓風(fēng)自救管路采用 φ1604 型無縫鋼管，采區(qū)上山分管選 φ80 型無縫鋼管，采區(qū)運(yùn)輸和回風(fēng)巷支管路選φ50 型無縫鋼管。壓風(fēng)自救裝置安設(shè)在壓風(fēng)管道上，在距采掘工作面 2540m 巷道內(nèi)、爆破地點(diǎn)、撤離人員與警戒人員所在位置以及回風(fēng)巷道有人作業(yè)處設(shè)置一組壓風(fēng)自救裝置。壓風(fēng)管路接入避險(xiǎn)硐室內(nèi)，設(shè)置供氣閥門，壓風(fēng)出口壓力在 ～，供風(fēng)量不低于 179。／min人。十一、礦山救護(hù)礦井編制有《礦井災(zāi)害預(yù)防和處理措施》及《煤礦災(zāi)害事故應(yīng)急救援預(yù)案》 ，與長壽區(qū)礦山救護(hù)隊(duì)簽訂有救護(hù)協(xié)議。礦井配備有 9 名輔助救護(hù)隊(duì)員。24 / 85第二章 礦山壓力規(guī)律第一節(jié) 回采工作面上覆巖層活動(dòng)規(guī)律一、回采工作面空間狀態(tài)煤礦開采過程中，根據(jù)回采工作面采空區(qū)的處理方法，回采工作面一般有圖 211 所示的幾種工作空間形式。m mΣh（ c）（ a） （ b）（ d）回 采 工 作 面 空 間 的 形 式a使 用 刀 柱 法 （ 或 留 煤 柱 ） 的 工 作 面 空 間 形 式 ； b使 用 頂 板 緩 慢 下 沉 法 時(shí) 的 工 作 面 空 間 形 式 ；c使 用 充 填 法 時(shí) 的 工 作 面 空 間 形 式 ； d使 用 全 部 垮 落 法 時(shí) 的 工 作 面 空 間 形 式 ；a 為使用刀柱法（或留煤柱）時(shí)的工作空間形式。b 為使用頂板緩慢下沉法時(shí)的工作空間形式。c 為使用全部充填或局部充填法時(shí)工作空間的形式。d 為使用全部垮落法時(shí)的空間形式。圖 211 回采工作空間的形式采用全部垮落法時(shí)隨著工作面推進(jìn)，回采工作空間形狀的變化如圖 212 所示。 （ a） （ b） （ c）全 部 垮 落 法 回 采 工 作 空 間 的 變 化 狀 態(tài)圖 212 全部垮落法回采工作空間的變化狀態(tài)由圖可知，開切眼（圖中 a）類似于一般巷道。老頂垮落前（圖中 b） ，工作空間類似于使用刀柱法（圖 211 中 a）處理采空區(qū)的狀況。在老頂25 / 85垮落后（圖中 c） ，全部垮落法相當(dāng)于采高為 Σh+m 的全部垮落法。圖 211 中后三種形式的工作空間，前方頂板都由煤壁支撐，后方采空區(qū)則由已冒落的矸石、充填物或煤層底板支撐。因此，煤（巖）體內(nèi)形成的回采工作空間（巷道）會(huì)引起圍巖破碎，其上方巖體的部分重量則由此空間內(nèi)的支護(hù)物承擔(dān)，形成對(duì)支架的壓力。稱為礦山壓力，也可細(xì)稱圍巖壓力或頂板壓力。巖層中未破壞的部分或者雖然巖層已破斷但仍能整齊排列的部分，能形成巖體內(nèi)的“大結(jié)構(gòu)” 。這種大結(jié)構(gòu)能承擔(dān)上覆巖層重量，從而對(duì)巷道及回采工作空間起保護(hù)作用。根據(jù)實(shí)際測(cè)定，回采工作面支護(hù)物所承受的頂板壓力僅為上覆巖層重量的百分之幾。但當(dāng)工作空間維護(hù)時(shí)間較長時(shí)，有時(shí)由于巖體內(nèi)所受的力超過其彈性極限或由于煤、巖的蠕變特性，使圍巖不易形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這種現(xiàn)象在巷道中尤其容易出現(xiàn)，從而導(dǎo)致巷道圍巖的“擠、壓、臌”現(xiàn)象。對(duì)于回采工作空間，尤其當(dāng)工作面推進(jìn)較快時(shí)，這種時(shí)間影響因素所表現(xiàn)的結(jié)果可能變得次要。因此，開采后回采工作空間上覆巖層中堅(jiān)硬巖層形成結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行有著極其重要的作用。二、老頂巖層的梁式平衡當(dāng)工作面自開切眼推進(jìn)一段距離后，直接頂懸露達(dá)到一定跨度。采空區(qū)進(jìn)行初次放頂，直接頂開始垮落，此時(shí)直接頂?shù)目缇喾Q為初次垮落距。初次垮落距的大小由直接頂巖層的強(qiáng)度、分層厚度、直接頂內(nèi)節(jié)理裂隙的發(fā)育程度決定，是直接頂穩(wěn)定性的一個(gè)綜合指標(biāo)。巖層破碎后體積膨脹，直接頂垮落后，堆積高度大于直接頂巖層原來的厚度。巖石破碎后，在其自重及外加荷載作用下，漸趨壓實(shí)，雖脹系數(shù)（K P）變小。壓實(shí)后的高度取決于巖石的殘余膨脹系數(shù)（K180。 P） 。若直接頂垮落厚度為 Σh，則冒落堆積高度為 。它與老頂之間可能留下的空隙（⊿）為：26 / 85⊿=Σh+mK =mΣh（K P1） （公式 211）此時(shí)，沿走向方向回采工作面前后的巖層情況見圖 213⊿mΣh老 頂 初 次 垮 落 前 巖 體 結(jié) 構(gòu)圖 213 老頂初次垮落前巖體結(jié)構(gòu)當(dāng) m=Σh（K P1）時(shí)，則⊿=0，即冒落的直接頂充滿采空區(qū)。此時(shí)，老頂彎曲下沉量較小，可忽略不計(jì)。因此，形成充滿采空區(qū)所需直接頂厚度為：Σh=m/（K P1） （公式 212）架設(shè)⊿0，則老頂呈懸露狀態(tài)，類似板狀結(jié)構(gòu)。它一端由工作面煤壁支撐，另一端由邊界煤柱支撐成兩端固定的梁。其應(yīng)力狀態(tài)見圖 214LR1 R2D′DXq X M2M1圖Q圖 Qxyx老 頂 受 力 分 析圖 214 老頂受力分析因?yàn)槭菍?duì)稱梁，所以梁兩端的反力 R1=R2，彎矩 M1=M2。取 ΣFy=0，則 R1=R2=qL/2取巖層梁內(nèi)任意截面 DD180。，其剪力為：Qx=R1qx （公式 213）最大剪力在固定梁兩端 R1與 R2處，其值為：27 / 85Qmax=R1=R2=qL/2 （公式 214）固定梁任意截面 DD180。的彎矩為：Mx=q（6Lx6x 2L2）/12 （公式 215）梁兩端（x=0；L） ，Mmax=qL 2/12 （公式 216）梁中部（x=L/2） ，M=qL 2/24 （公式 217）老頂巖梁達(dá)到斷裂時(shí)的跨距稱為極限跨距，斷裂后則成為簡(jiǎn)支梁。簡(jiǎn)支梁最大剪應(yīng)力與固定梁計(jì)算結(jié)果相同，所得極限跨距也相同。但兩者最大彎矩值卻不同，由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力也不同。一般情況下，由彎矩形成的極限跨距比剪應(yīng)力形成的極限跨距小，因此，常按彎矩計(jì)算極限跨距。三、裂隙體梁的平衡當(dāng)老頂巖梁達(dá)到斷裂極限跨距后