【正文】 裂隙含水層。全區(qū)普遍發(fā)育，巖性一般為中、粗粒砂巖，裂隙較發(fā)育，個(gè)別鉆孔鉆至此層時(shí)出現(xiàn)全漏水。由于該含水層厚度大，面積廣，具有良好的多年水調(diào)節(jié)性能，故水動(dòng)態(tài)比較穩(wěn)定，為富水性中等的砂巖裂隙含水層。據(jù)本區(qū)王村風(fēng)井檢查孔Ⅵ～Ⅹ號(hào)含水層抽水試驗(yàn)，水位標(biāo)高＋，單位涌水～ L/s（Ⅺ）厚30～40m 左右，由破碎的泥巖、砂巖組成。為富水性弱～中等的裂隙含水層。富水性不均，鉆～?m，水位標(biāo)高+～+。2）主要隔水層根據(jù)巖性特征，井田內(nèi)主要隔水層自下而上主要有：本溪組鋁質(zhì)泥巖底至15號(hào)煤層底之間隔水層、上下石盒子組泥巖砂質(zhì)泥巖層間隔水層、第四系底部粘土隔水層。多由灰色粉砂巖、灰白色鋁質(zhì)泥巖或鋁土巖組成。由泥巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖組成，裂隙發(fā)育較少，為山西組頂部的相對(duì)隔水層。山西組及太原組地層中所含泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，在一定程度上阻隔了各含水層之間的水力聯(lián)系，起到隔水層作用。除北部邊界文王山南斷層和東南邊界的安昌斷層、藕澤斷層規(guī)模較大，由井巷工程和鉆探工程揭露驗(yàn)證的斷距較大的斷層有FFFB1以及F23與F1F22等斷層組成的斷裂帶，該類斷層之間煤層走向較長(zhǎng)時(shí)，作為劃分采區(qū)的邊界。礦區(qū)發(fā)育的逆斷層較少，斷距較大的有FFB1,逆斷層走向?yàn)榻媳毕?傾角為45176。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，從井 巷 揭 露 的陷落柱看，大多不富水或富水性極弱，生產(chǎn)中僅有1處陷落柱涌水。陷落柱內(nèi)的巖性比較復(fù)雜，且膠結(jié)程度較差，它往往又能與基巖風(fēng)化帶和奧陶系灰?guī)r溝通，一但導(dǎo)水，給礦井安全生產(chǎn)將帶來極大威脅。（3）含水層補(bǔ)給、逕流排泄條件松散含水層主要直接接受大氣降水補(bǔ)給。松散含水層下的基巖風(fēng)化帶含水層一般接受其上覆含水層的補(bǔ)給，在局部地段，不同時(shí)間內(nèi)與松散含水層可互為補(bǔ)給。地下水運(yùn)動(dòng)一般以層間逕流為主，僅在構(gòu)造部位才可能與其它含水層直接發(fā)生水力聯(lián)系。區(qū)內(nèi)該含水層一般埋藏較深，地下水逕流相對(duì)緩慢。井田內(nèi)各含水層之間存在隔水性能好的泥巖，因此彼此之間水力聯(lián)系微弱，由于煤層特別是多煤層的開采，受采動(dòng)破壞的影響，使采空區(qū)上方巖層產(chǎn)生塌陷、裂隙；局部隔水層的完整性被破壞而失去隔水性，這樣就造成含水層與含水層之間，含水層與采空區(qū)之間發(fā)生水力聯(lián)系，且在采空區(qū)適當(dāng)蓄水的地段形成采空區(qū)積水。（4）水文地質(zhì)類型依據(jù)《常村煤礦礦井水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告》（山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院2011年3月），確定3號(hào)礦井水文地質(zhì)類型為中等類型。其他開采條件（1）瓦斯根據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳“晉煤瓦發(fā)【2022】393號(hào)文”，2022年常村煤礦屬高瓦斯礦井，瓦斯鑒定結(jié)果為：179。/t； m179。/t。（3） 煤的自燃性根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心2022年鑒定結(jié)果，常村煤礦3號(hào)煤層自燃傾向等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬不易自燃煤層。但從井下工作環(huán)境看，溫度小于26℃。地壓正常。煤質(zhì)分析（1）煤的物理性質(zhì)各煤層均為黑色層狀，光亮型煤及暗淡型煤相間，條帶狀構(gòu)造明顯，玻璃光澤，參差狀斷口，節(jié)理裂隙為薄膜狀黃鐵礦或方解石充填。27 / 138（2） 煤的化學(xué)性質(zhì)1） 水分（Mad）各煤層原、浮煤水分值變化不大；不同煤層相同煤類水分值無規(guī)律性變化，各煤層原、浮煤水分分析結(jié)果見表131。經(jīng)浮選后降灰率在55%以上。表131 3號(hào)煤層煤質(zhì)分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表 原 煤 分 析 浮 煤 分 析 質(zhì)量分級(jí)煤層 煤類 水分Mad （%）灰分Ad （%）發(fā)熱量Qgr，v，d（MJ/kg）水分Mad （%）灰分Ad （%）灰分發(fā)熱量3 貧煤 ～（62） ～（62） ～（33） ～（60） ～（60）中灰煤高熱值煤3） 揮發(fā)分（Vdaf）各煤層浮煤揮發(fā)分產(chǎn)率見表132。3號(hào)煤層在水平方向上由西向東有規(guī)律地遞增，但變化不是很大。5）磷含量3號(hào)煤層磷含量分析數(shù)據(jù)相對(duì)較少，結(jié)果見表134。6）微量元素3號(hào)煤層的微量元素僅有鍺和鎵的分析，含量都很低均未達(dá)到工業(yè)邊界指標(biāo)，結(jié)果見表133。第四節(jié) S68綜采放頂煤工作面基本情況一、工作面概況S68綜放工作面位于北宋杜村東部、崔邵村西部、南辛莊南部，地面標(biāo)高+910～+925m，煤層底板標(biāo)高為+513～+580m。該工作面為傾斜長(zhǎng)壁工作面，工作面受崔紹村保護(hù)煤柱影響分為里外兩個(gè)工作面進(jìn)行回采，里工作面傾向可采長(zhǎng)度為525m，外工作面傾向可采長(zhǎng)度359m，其中S67回風(fēng)順槽東鄰井田東南邊界，S68膠帶順槽西鄰 S67工作面膠帶順槽，在工作面膠帶順槽距S6軌道上山留設(shè)80m保護(hù)煤柱，定為S68外工作面停采線。3號(hào)煤位于山西組的中、下部，S629 / 138～，平均厚度為 ，含夾矸一層，m。工作面綜合柱狀圖見圖141。但礦方也應(yīng)積極探明斷層、陷落柱等隱伏地質(zhì)構(gòu)造影響范圍；堅(jiān)持預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采的探放水原則，確保周邊工作面采空區(qū)積水不會(huì)對(duì)S68綜放工作面造成影響。因此，各含水層水對(duì)巷道掘進(jìn)影響不大。另該工作面屬于承壓開采區(qū)域，3＃煤底板標(biāo)高為+513～+580m，該礦奧灰水水位標(biāo)高為＋639m，承壓59～126m高水柱，進(jìn)行采掘工程時(shí)要引起高度重視。根據(jù)三維地震一、二次解釋結(jié)果顯示工作面范圍內(nèi)無地質(zhì)構(gòu)造。五、其它條件S6179。30 / 138第二章 回采工作面布置及采煤方法第一節(jié) 回采工作面布置一、工作面及回采巷道布置 膠帶順槽進(jìn)風(fēng)，軌道順槽、回風(fēng)順槽回風(fēng)，呈“U+I”通風(fēng)系統(tǒng)。膠帶順槽聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)做工具房，方便設(shè)備檢修。S68綜采放頂煤工作面采區(qū)巷道布置及機(jī)械設(shè)備配備見圖211；各回采巷道斷面見圖21213 、21215 。其中膠帶順槽進(jìn)風(fēng)，軌道順槽和回風(fēng)順槽回風(fēng)。膠帶順槽和軌道順槽沿3號(hào)煤層底板布置，回風(fēng)順槽沿3號(hào)煤層頂板布置。錨固方式：采用兩支MSCK2350樹脂藥卷錨固。鋼筋托梁規(guī)格：采用Φ16雙鋼筋托梁配金屬網(wǎng)護(hù)頂，托梁寬度120mm，長(zhǎng)度4300mm，網(wǎng)片規(guī)格：網(wǎng)孔規(guī)格5050mm，頂網(wǎng)片規(guī)格(47001100mm) ，并用Φ22mm7300mm錨索補(bǔ)強(qiáng)，錨索布置：錨索采用小三花布置，排距1m，鉆孔直徑30mm ，采用三支MSZ2350 樹脂藥卷錨固，垂直頂板巖層。巷幫支護(hù)：錨桿使用Φ222400mm高預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿。采用金屬網(wǎng)配合Φ14雙鋼筋托梁護(hù)幫。（2）膠帶順槽斷面支護(hù)設(shè)計(jì)： 2（）錨桿、錨索布置。錨固方式：采用兩支MSCK2350樹31 / 138脂藥卷錨固。錨索材料為 Φ22mm，股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度7300mm，鉆孔直徑30mm，采用三支MSZ2350樹脂藥卷錨固；錨索托盤：采用300mm300mm16mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具。巷幫支護(hù)：錨桿使用 Φ222400mm高預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿。采用金屬網(wǎng)配合Φ14雙鋼筋托梁護(hù)幫。（3）回風(fēng)順槽斷面支護(hù)設(shè)計(jì)： 2（ ），頂板支護(hù)形式錨桿、錨索布置：錨桿使用Φ222400mm高預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿。鉆孔直徑為30mm，錨桿間排距為10001000mm。錨索托盤：采用300mm300mm16mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具。采用兩支MSZ2350樹脂藥卷錨固，錨桿間排距為9001000mm。托梁寬度為105mm，長(zhǎng)度為3000mm，幫網(wǎng)采用32001100mm金屬網(wǎng)。32 / 138據(jù)3號(hào)煤層的賦存條件，可選用的采煤方法主要有傾斜分層綜合機(jī)械化采煤法、一次采全高綜合機(jī)械化采煤法和一次采全厚綜采放頂煤采煤法。分層開采掘進(jìn)率高，工效低，經(jīng)濟(jì)效益差，主要適用于不宜采用一次采全厚及放頂煤等采煤法的緩傾斜厚煤層?！?176。常村煤礦已有整套的綜采放頂煤開采設(shè)備及豐富的開采技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，因此不考慮采用傾斜分層綜合機(jī)械化采煤法。常村煤礦S6，若采用該采煤進(jìn)行開采，則存在以下主要問題：1）設(shè)備投資大部分設(shè)備需從國(guó)外進(jìn)口。而一套國(guó)產(chǎn)綜放設(shè)備（ m，面長(zhǎng)260 m）僅需7500萬元。由于大采高采面片幫問題十分突出，以致于不得不采取一些專門措施加固煤壁，致使輔助工作量加大，產(chǎn)量降低，成本增加，也危及安全生產(chǎn)。片幫煤被刮板機(jī)運(yùn)送到破碎機(jī)，由于破碎機(jī)進(jìn)口小而破碎不了，只能人工處理，影響有效開采工作時(shí)間，影響產(chǎn)量，降低效率，安全性差。3）工作面的機(jī)動(dòng)性變差，對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性降低，資源損失增大。大采高使工作面過小斷層變得很困難，特別是在過斷層開采時(shí)，低于3m的煤層或分層即難于通過，而這部分資源又難于采出，使回采率降低。綜上分析，常村煤礦S68工作面不適宜采用一次采全高綜合機(jī)械化采煤法。實(shí)踐證明，在厚煤層中采用放頂煤開采較分層開采具有明顯的優(yōu)越性。資料統(tǒng)計(jì)表明，放頂煤比分層開采提高工效2～5倍，噸煤成本降低8～20元，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著；8）對(duì)于厚度變化較大的厚煤層，更利于提高回采率，提高資源利用率?；诔４迕旱VS傾角0176。 的開采地質(zhì)條件，結(jié)合常村煤礦綜放工作面開采設(shè)備及豐富的開采技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)S68工作面采用一次采全厚綜采放頂煤采煤法進(jìn)行開采。S6，月。采高越大，煤壁越高，越易發(fā)生片幫；但增大機(jī)采高度，縮小采放比，可以相應(yīng)提高資源回收率。采煤機(jī)截深與放煤步距采煤機(jī)的截深和放煤步距應(yīng)保證工作面盡可能大的循環(huán)產(chǎn)量，以實(shí)現(xiàn)綜放工作面的安全高效生產(chǎn)。常村煤礦綜采放頂煤開采經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，當(dāng)回采工作面采放比為1：1左右時(shí)，宜采用35 / 138割一刀放一次煤的“ 一采一放 ”采煤工藝。采煤機(jī)截深、工作面循環(huán)進(jìn)度、。結(jié)合該礦綜采放頂煤開采技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、S68工作面的四鄰情況及巷道布置， 。工作面年推進(jìn)度=日循環(huán)進(jìn)度 設(shè)計(jì)年工作日正規(guī)循環(huán)率工作面年推進(jìn)度 大 =330=1319m。（1） 工作面日割煤產(chǎn)量 （21）gggCLhSQ????式中 —工作面日割煤產(chǎn)量，t/d；—工作面日循環(huán)進(jìn)度，；—工作面割煤高度，；gh—工作面割煤長(zhǎng)度。gC計(jì)算可得常村煤礦S68綜采放頂煤工作面日割煤產(chǎn)量為：t/????（2） 工作面日放煤產(chǎn)量 （22）fff CLhS???式中 —工作面日放煤產(chǎn)量，t/d；f—工作面放頂煤高度，；f—工作面放煤長(zhǎng)度，；fL—工作面頂煤回收率，%。 （23）)(fgZGrQK???式中 —工作面日產(chǎn)量，t/d；r—工作面正規(guī)循環(huán)率。第三節(jié) 回采工作面裝備常村煤礦為生產(chǎn)礦井，本次設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有的回采工作面配套綜放設(shè)備進(jìn)行校核。架型的選擇綜放工作面支架的選擇需要考慮以下幾個(gè)方面：煤層地質(zhì)條件、生產(chǎn)技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)條件。常村煤礦S68綜放工作面的支架為ZF7000/，支架采用鉸接頂梁結(jié)構(gòu)，并配護(hù)幫板。支架工作阻力驗(yàn)算（1） 綜采放頂煤支架工作阻力的確定方法目前綜采放頂煤支架工作阻力的確定方法主要有以下幾種：1）～，考慮附加載荷及冒落矸石阻力的影響來確定支架的工作阻力。3）運(yùn)用損傷力學(xué)研究頂煤的破裂過程，認(rèn)為支架承受上覆巖層的外載等于促使頂煤體在豎直方向變形的壓力，并給出了定量的計(jì)算公式。在計(jì)算老頂回轉(zhuǎn)變形壓力時(shí)考慮了頂煤沿支架頂梁方向上的剛度變化，并給出了積分表達(dá)式。6）認(rèn)為直接頂為可變形體，同時(shí)分析研究了直接頂?shù)淖冃纹茐奶卣?、結(jié)構(gòu)力學(xué)特征及剛度，建立了采場(chǎng)直接頂為似剛性、似零剛度和中間型剛度三種條件下采場(chǎng)支架圍巖的整體力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，提出了中硬及中硬以下頂煤綜放支架外載及工作阻力的計(jì)算方法和計(jì)算公式。2）支架工作阻力確定的基礎(chǔ)條件S6，采煤機(jī)平均割煤高度 ，開采深度為330～412mm，煤的普氏硬度系數(shù)（平均） f＝。冒落帶巖層的自重應(yīng)力可按式（27）計(jì)算，支架上方頂煤的自重應(yīng)力可按式（28）計(jì)算。；m?—巖層冒落高度，m；h， 為煤層開采厚度（m）， 為巖石碎脹系數(shù)（～）1??szKMszK。；dm?—頂煤厚度，m。179。 （210）??BLqPJDK????式中 —支架工作阻力，N；P—支架的支護(hù)強(qiáng)度，N/ m 2；q—端面距，m；KL—頂梁長(zhǎng)度，m；D—采煤機(jī)截深，m；J—支架寬度，m。由于綜采放頂煤工作面前、后部輸送機(jī)的電機(jī)和傳動(dòng)裝置采用平行布置方式，將工作面普通放頂煤液壓支架擺放到輸送機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾處，難以滿足設(shè)備的幾何尺寸配套要求。ZPG7500/22/36型過渡支架為反四連桿架型，額定工作阻力為7500 kN；后部結(jié)構(gòu)為大尾梁鉸接小尾梁加插板，后部空間大，可實(shí)現(xiàn)端頭支架的放煤功能。41 / 138工作面放煤方式為一刀一放、采放平行作業(yè)。采煤機(jī)割完一刀煤后，不管放煤作業(yè)是否結(jié)束，立即反向跑空刀清浮煤。采煤機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力核算（1）采煤機(jī)的平均落煤能力常村煤礦S68綜采放頂煤工作面采煤機(jī)的平均落煤能力可按式（ 211）計(jì)算。SL可計(jì)算得出常村煤礦S68綜放工作面采煤機(jī)的平均落煤能力為：42 / 138t/h??607324[]. ?????? ?? ?? ??? ?（2）采煤機(jī)平均割煤速度采煤機(jī)平均落煤能力確定之后，其平均割煤速度可按式（212）計(jì)算。gpV 計(jì)算可得：m/?????（3）采煤機(jī)最大割煤速度和最大生產(chǎn)能力采煤機(jī)最大割煤速度和最大生產(chǎn)能力可分別按式（213）和式（2