【正文】 置 煤層的地質特征 煤層埋藏條件采區(qū)內主采煤層為二迭系下統(tǒng)大苗莊組和趙各莊組的12煤層。9煤厚層塊狀，內生裂隙發(fā)育，煤層賦存穩(wěn)定，～。煤層傾角平均12176。煤層大致是南北走向，東西傾向?！?。傾角平均在12176。 煤質與地質情況1）煤層情況根據(jù)礦井地質勘探資料，本采區(qū)內煤層為黑色塊狀、平坦斷口，亮煤為主、半光亮型，有玻璃光澤，性脆，低硫、發(fā)熱量高的肥煤和焦煤類。%。煤層底板標高為150m～350m，～。煤層傾角為12～16176。，平均12176。采區(qū)內煤層賦存穩(wěn)定，煤層結構簡單。2）水文條件本區(qū)內水文地質條件尚屬簡單，主要充水因素有：上覆巖層中含水層水，其中KK10砂巖層含水影響較大；大氣降水。預計工作面最大涌水量為60m3/h，正常涌水量為30m3/h。3）其它地質情況其它地質情況見表31。表31 其它地質情況表瓦斯～，屬低瓦斯面。煤塵%，火焰長度為5mm，有煤塵爆炸危險。二氧化碳～煤的自燃易自燃傾向，但未發(fā)生過自燃現(xiàn)象。地溫12～16186。C地壓～ MPa普氏硬度煤層直接頂直接底1～2～～4）各煤層頂?shù)装迩闆r(1)9煤層頂、底板①偽頂：無偽頂。②直接頂板：以深灰色粉砂巖為主，小斷層、節(jié)理十分發(fā)育，比較破碎。北三石門以北相變?yōu)榧毶皫r。③老頂：大部為淺灰色細－中砂巖，斜層理發(fā)育，中厚－厚層狀，較硬，有時該層直接覆于煤層之上，采后不易冒落。,炭質薄膜，分布穩(wěn)定。④直接底板：大部分區(qū)域為粉砂巖，近煤處含大量植物根化石，.,局部缺失。頂部含大量植物根化石。井田中部較厚。⑤間接底板：灰色細砂巖，微發(fā)褐，成分以石英為主，含少量長石；堅硬，巖性不均勻，多為深灰色粉砂巖和灰色細砂巖互層的條帶狀結構，平行層理。硅質膠結，堅硬，局部相變?yōu)榉凵皫r。⑥開采技術條件：9煤層少量偽頂分布較普遍，在掘進和回采過程中隨煤體一起垮落，使原煤灰分增大。煤層直接頂、底板較為平整，絕大部分范圍的頂板在煤體采出后冒落。在老頂發(fā)育區(qū)，采后不易冒落。(2)12煤層頂、底板①直接頂板：以黑色粉砂巖和泥巖為主，局部為細砂巖，巖性變化規(guī)律性不明顯，巖性致密均一，中厚層理，沿層理方向常分布著與周圍界線不明顯的褐色菱鐵質結核，炭質含量很高，呈腐泥質泥巖，褐色條痕，分布比較穩(wěn)定，與老頂之間存在明顯層見滑動。南四以南炭質成分逐漸減少成致密泥巖。頂部常夾灰色細砂巖條帶，～。一般無偽頂。②間接頂板：粉砂巖，,致密，塊狀結構。含結核，順層呈串珠狀分布③直接底板：南二石門以北較薄，松軟含化石。南二至南五較厚，巖石完整，為灰色塊狀結構。下為12半煤層。南五石門以南12煤與12半煤基本合群。④間接底板：為灰色細砂巖，成分以石英為主，其次為暗色巖屑，厚層狀，斜層理，有時呈條帶狀的平行層理。⑤開采技術條件：頂、底板較為平整，僅局部節(jié)理和裂隙發(fā)育，直接底板局部見底鼓現(xiàn)象。 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 采區(qū)數(shù)目及位置根據(jù)礦井開拓布置，范各莊井田共劃分為兩個開采水平，其中一水平沿走向上山布置2個采區(qū)、下山部分布置2個采區(qū)。二水平沿走向上山部分布置2個采區(qū)、下山部分布置2個采區(qū)。礦井首采區(qū)位于井田東北部第一水平上山部分，東以呂范邊界為界，北以呂林邊界為界，西與西翼四采區(qū)相鄰，南以一水平運輸大巷與下山部分相望。采區(qū)內無其它地質構造，開采布置簡單。采區(qū)走向長3400～3600m，平均3500m，傾斜平均長850m，采區(qū)垂高180m。 采區(qū)走向長度的確定，無較大斷層。煤層厚度及傾角變化不大，因此，采區(qū)的劃分受地質條件的限制不大。又由于本礦采用綜合機械化開采，機械化水平較高，可設計一個采區(qū)滿足礦井產(chǎn)量，故取較長的采區(qū)走向長度。本礦采區(qū)走向長3500m左右，第一水平沿走向上山部分下山部分各布置兩個采區(qū)。首采走向長度1724m。 確定區(qū)段和區(qū)段數(shù)目采區(qū)傾斜長度為690m，區(qū)段平巷可以采用單巷掘進，在回采下區(qū)段時，采用留煤柱護巷。，區(qū)段煤柱大約為10m。確定工作面長度：區(qū)段斜長=工作面長度+區(qū)段煤柱寬度+區(qū)段進回風平巷寬度即：L=M+N+2B （31）式中：L—區(qū)段斜長；N—工作面長度M—區(qū)段煤柱寬度；B—區(qū)段進回風平巷寬度為減少搬家的次數(shù)，發(fā)揮綜合機械化采煤工作面的優(yōu)勢，確定工作面長度大約為200m，一個采區(qū)大約有3個區(qū)段。 煤柱尺寸的確定采區(qū)內的煤柱主要有采區(qū)邊界煤柱、采區(qū)上下山保護煤柱、區(qū)段煤柱以及水平大巷保護煤柱。該采區(qū)上部為第四系沖積層含水層，為了防止該含水層對采區(qū)開采造成威脅，留設垂高為50m的防水煤柱，并可將回風石門布置在該防水煤柱的底板巖石中，不必再留設回風井的保護煤柱。為防止采空區(qū)矸石的冒落，采區(qū)兩邊各留設10m的采區(qū)邊界煤柱。水平運輸大巷布置在煤層底板20～70m下的穩(wěn)定巖石中，考慮跨大巷開采，不必留設大巷保護煤柱。采區(qū)上山布置在煤層底板巖石中，由于上山使用時間長，距煤層距離比較短，上山每側留設30m的上山保護煤柱。采區(qū)內地質構造簡單，無大斷層、大陷落柱等影響回采的復雜地質構造，所以采區(qū)內不留設此類煤柱。區(qū)段平巷采用煤柱護巷的方法，在沿空掘進區(qū)段平巷時，留設10m寬的煤柱，以利于巷道回風和支護。采區(qū)煤柱留設方法見表32。表32 采區(qū)煤柱尺寸煤柱上邊界防水煤柱上山保護煤柱采區(qū)邊界煤柱區(qū)段護巷煤柱寬度（m）503021010 采區(qū)上山布置由于設計考慮采用兩翼對角式通風方式，因此第一水平東西兩翼的上山要作為第二水平開采時的回風巷道，即該采區(qū)上山在礦井開采的整個時期都要保留。為了減少上山的維護費用，因此將上山布置在9煤層底板巖石中，確定采區(qū)上山的數(shù)目為兩條，即一條運輸上山，一條軌道上山。軌道上山布置在距煤層底板20m的巖石中，運輸上山距煤層底板15m，兩條上山水平距離為30m。采區(qū)上山布置如圖31所示。 圖31 采區(qū)上山布置圖 區(qū)段平巷的布置區(qū)段平巷布置在煤層中，為達到設計產(chǎn)量，盡量集中生產(chǎn)、區(qū)段依次接替。由于采區(qū)的涌水量不大，煤層賦存穩(wěn)定，而且煤層采用綜合機械化開采，工作面需要等長布置，因此，區(qū)段平巷采用單巷布置。為了防止掘進時巷道受采空區(qū)矸石竄入的影響，在掘進平巷時留設10m寬的小煤柱。區(qū)段平巷均采用梯形斷面，錨網(wǎng)支護。 采區(qū)內工作面的接替順序為了能夠在采空區(qū)上覆巖層穩(wěn)定后再進行沿空掘巷，采區(qū)內工作面的接替順序為左右兩翼跳采接替，區(qū)段接替由上到下依次接替。214365圖32 工作面接替順序 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)運煤系統(tǒng)工作面→運輸平巷→溜煤眼→運輸上山→采區(qū)煤倉→運輸大巷→井底煤倉→主井→地面工業(yè)廣場運料系統(tǒng)地面工業(yè)廣場→副井井底車場→運輸大巷→采區(qū)下部車場→采區(qū)軌道上山→采區(qū)上部（中部）車場→區(qū)段回風平巷→工作面通風系統(tǒng)新鮮風流：地面工業(yè)廣場→副井井底車場→運輸大巷→采區(qū)下部車場→采區(qū)軌道上山→采區(qū)中部車場→區(qū)段運輸平巷→工作面污風風流：工作面→區(qū)段回風平巷→運輸上山→回風石門→風井→地面出矸系統(tǒng)掘進工作面→回風運料平巷→采區(qū)中部車場→軌道上山→采區(qū)下部車場→運輸大巷→井底車場→副井→地面供電及排水系統(tǒng)供電系統(tǒng)：地面變電所→副井→井下中央變電所→采區(qū)變電所→移動變電站→工作面排水系統(tǒng)：工作面（掘進頭）→區(qū)段運輸平巷→采區(qū)中部車場→軌道上山→采區(qū)下部車場→運輸大巷→井底水倉→副井→地面如工作面內涌出的積水或區(qū)段平巷內的積水不能自流到中部車場時，應安設局部小水泵進行抽排。 采區(qū)內各種巷道的掘進方法采區(qū)內巷道采用綜合機械化掘進，選用AM50型掘進機、SEP160A型轉載機、SGB620/40（SDW40T）型刮板輸送機。掘進時轉載機接刮板輸送機和可伸縮膠帶輸送機。掘進通風方式為壓入式局扇通風。 采區(qū)生產(chǎn)能力1）工作面生產(chǎn)能力本采區(qū)為一個工作面生產(chǎn)。工作面生產(chǎn)能力按照確定的工作面長度、選取工作面進度及采高，便可算出工作面單產(chǎn)。A=LMRC （32）式中：A—工作面日產(chǎn)量，噸/天L—工作面長度，200m；—工作面日進度，*7=；M—煤層厚度，；R—煤的容重，；C—工作面采出率，（厚煤層不應小于93%）則： A=200=(t/d)工作面的年生產(chǎn)能力為：330==（萬t/a）2）采區(qū)生產(chǎn)能力 采區(qū)生產(chǎn)能力由公式33計算：A=∑A (33)式中：AB—采區(qū)生產(chǎn)能力，萬t/年；—工作面產(chǎn)量不均衡系數(shù)，由于同采工作面?zhèn)€數(shù)為1個，故=1；—采區(qū)內掘進出煤系數(shù)，一般選取5%～10%的工作面生產(chǎn)能力來估計掘進工作面的生產(chǎn)能力；∑A—采區(qū)內同時回采工作面日產(chǎn)量之和。則： AB=1=442 (萬t/a)故采區(qū)生產(chǎn)能力能夠滿足礦井產(chǎn)量要求。 采區(qū)采出率采區(qū)工業(yè)儲量由下式計算：Q=SMR （34）式中：Q—采區(qū)工業(yè)儲量，萬t；S—采區(qū)面積，m2；M—煤層厚度，R—煤的容重，；； 則： Q9煤層=23800000 =Q12煤層=23800000 =Q= Q9煤層+ Q12煤層 =采區(qū)煤柱損失為：P=( P1+ P2+ P3+ P4+ P5) （+） P1=110010—為采區(qū)邊界煤柱損失；P2=1380302—采區(qū)上下山保護煤柱損失；P3=138020—采區(qū)上下山間距煤柱損失；P4=138050—井田邊界煤柱損失；P5=1023500—區(qū)段護巷煤柱損失。P=注：該煤柱損失不包括防水煤柱。首區(qū)采出率由下公式計算得出： 采區(qū)開采過程中的煤柱損失主要有：工作面的采出率為95%，落煤損失為5%。 采區(qū)車場選型1）采區(qū)上部車場選型由于該采區(qū)煤層傾角為12176。，為緩傾斜煤層，絞車房總回風石門的距離較近，故采區(qū)上部車場采用順向平車場。其優(yōu)點是車輛運行順當，調車方便，通過能力大；缺點是車場巷道斷面大，不宜維護。軌道上山以水平的巷道與區(qū)段回風平巷相聯(lián)，絞車房布置與回風巷同一水平的巖石中，采區(qū)上部車場如圖33所示。圖33 采區(qū)上部車場2）采區(qū)中部車場選型本采區(qū)生產(chǎn)能力大，煤層傾角12176。左右，軌道上山布置在距煤層底板20m的巖石中，故選用中部車場的形式為雙道起坡不設高低道甩入石門的中部車場，其斜面線采用一次回轉方式。該車場特點是提升牽引角小，鋼絲繩磨損小，操作方便，斜面線路短，有利于減少提升時間，但交叉點長，對開掘維護不利。采區(qū)中部車場如圖34所示。圖34 采區(qū)中部車場3）采區(qū)下部車場選型由于煤層傾角為12176。，起坡點落在大巷的頂板，且頂板圍巖條件比較好，因此選用大巷裝車底板繞道式下部車場，其優(yōu)點是調車方便，線路方便，線路布置緊湊，工程量小。但繞道維護量大，影響大巷通過能力。采區(qū)下部車場如圖35所示。 圖35 采區(qū)下部車場 采區(qū)主要硐室1）采區(qū)煤倉采區(qū)煤倉容量目前為50～500t，煤倉容量與采區(qū)生產(chǎn)能力的關系參考下表：表33 煤倉容量與采區(qū)生產(chǎn)能力關系采區(qū)生產(chǎn)能力（萬t/a）3030～4545～6060～100100及以上采區(qū)煤倉容量(t)50～100100～150150～250250～500500以上各種形式的煤倉中以圓形斷面的煤倉利用率最高，不易形成死角，便于維護，施工方便。結合本采區(qū)煤層底板巖性綜合考慮，本采區(qū)采用圓形斷面煤倉。圓形斷面直徑一般取2～6m，以4～6m為佳，又因為煤倉過高，易使煤壓實而起拱，引起堵塞，一般不宜超過30m，以20m左右為好。但由于本采區(qū)生產(chǎn)能力比較大，尺寸為圓形斷面直徑5m，煤倉高度26m，凈斷面19m2。凈斷面煤倉利用率η=H/D=26/5=即煤倉選型合理2）采區(qū)絞車房采區(qū)絞車房應布置在圍巖穩(wěn)定無淋水、地壓小、易維護的地點。應避開較大的地質構造、含水層、并不受開采影響。本采區(qū)上部為順向平車場，軌道上山以水平的巷道與區(qū)段回風平巷相連，絞車房布置在與回風巷同在一個水平的巖石中。所選用的絞車為JKY2/。設計絞車房有兩個出口，一是鋼絲繩通道，二是通風巷道，硐室斷面為半圓拱型，高度為3900mm，用錨噴支護。3）采區(qū)變電所采區(qū)變電所應布置在圍巖穩(wěn)定、地壓小、無淋水、通風條件良好且采區(qū)用電負荷處。所以本采區(qū)變電所設在采區(qū)中心地區(qū)，即第三與第四區(qū)段中央，呈“一”型布置，采用錨噴支護。該變電所服務整個采區(qū)。 采煤方法 采煤工藝方式1）采煤工藝的確定根據(jù)礦井地質勘探資料，本采區(qū)內煤層為黑色塊狀、平坦斷口，亮煤為主、半光亮型，有玻璃光澤，性脆，低硫、發(fā)熱量高的肥煤和焦煤類。%。煤層底板標高為－150～－350m。煤層傾角為12176。～16176。，平均為12176。采區(qū)內煤層賦存穩(wěn)定，煤層結構簡單。因此采用走向長壁后退式采煤法，采用全部垮落法管理頂板。煤層有自然發(fā)火傾向，煤塵具有爆炸性，～，屬低瓦斯礦井。