放顶煤工作面开采设计说明书.doc

前 言
一、概况
察布查尔县联发煤炭开发有限责任公司煤矿位于察布查尔县坎乡东南部，康萨依沟源头，隶属察布查尔县坎乡管辖。井田向北9KM有简易公路与县级公路相连，过卡拉塔姆吊桥，沿县级公路向东行4KM与S216省级公路连通,北西距察布查尔县城约62KM,距伊宁市约68KM,交通较方便。
矿井建于1989年，原生产能力3万t/a，“十五”期间，该矿井被列为新疆煤炭工业“十五”结构调整规划9万t/a改扩建井。2006年开始9万t/a改扩建工程施工，现即将完工验收。
该矿井采用斜井开拓，目前生产水平为+1065m，主要开采8号煤层，采用炮采放顶煤采煤方法，轻型放顶煤液压支架支护。
为了加强放顶煤工作面安全生产管理，减少重大事故发生，根据国家安全监管总局、国家煤矿安监局下发的《关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知》（安监总煤行[2008]130号）精神，该矿根据实际情况进行对8号煤层放顶煤工作面进行专项设计。
二、设计依据
1、《关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知》（安监总煤行[2008]130号）。
2、《煤矿安全规程》。
3、《煤炭工业小型矿井设计规范》。
4、新疆伊犁703勘查大队于2004年5月提交的《新疆察布查尔县联发煤矿生产地质报告》及评审意见书。
5、该矿井的初步设计等相关文件。
三、指导思想及原则
本设计结合矿井开采技术条件、矿井现有巷道系统、生产系统、生产设备、地面设施等，尽量采用先进开采工艺，提高资源回收率，投资少，见效快，工程量小，力求实用、安全、可靠，加强放顶煤开采的安全管理，遏制重特大事故的发生。
四、应注意的问题
1、该矿井未作煤的力学参数测试，如煤的硬度、单向抗压强度等，建议矿井开采前作煤的相关力学参数，以便更好的掌握放顶煤冒落规律。
2、井田内采空区范围及积水性需要进一步加强勘查，在生产中应做好掘进超前探放水工作，以防突水事故的发生。
3、矿井虽然为低瓦斯矿井，但放顶煤开采增加了瓦斯的涌出，生产中应加强矿井的瓦斯管理工作，严防瓦斯事故发生。
4、矿井煤层易自燃，自然发火期短，生产中应加强工作面防灭火工作。
第一章：井田概况及地质特征
第一节：井田概况
一、交通位置
察布查尔县联发煤炭开发有限责任公司煤矿位于察布查尔县坎乡东南部，康萨依沟源头，隶属察布查尔县坎乡管辖。井田向北9KM有简易公路与县级公路相连，过卡拉塔姆吊桥，沿县级公路向东行4KM与S216省级公路连通,北西距察布查尔县城约62KM,距伊宁市约68KM,交通较方便。
二、地形地貌
察布查尔县联发煤炭开发有限责任公司煤矿位于伊犁盆地南缘察布查尔山脉北坡山前丘陵区，地形南部高北部低，向北缓倾斜，海拔高程1140～1250m，相对高差110m。地形平缓，切割深度在15～55m左右，冲沟走向北偏东和近南北向。
三、气象与地震
井田气候属大陆性干旱气候。年平均降水量260mm，蒸发量1631m，平均气温8.40C，最高气温37.90C，最低气温度33.40C，无霜期140天。冻结期在10月初到次年3月底，最大面积雪厚度78cm，最大冻土深度100cm。春季多西北风，秋季多东南风，最大风速可达17m/s（7级风）。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），该区地震动峰值加速度为02，地震基本烈度为Ⅷ度。
四、地表水体
井田位于康萨依沟干谷源头，平时干涸，沟谷内堆积的砂砾石层，接受大气降水补给，是井田地下水主要补给源之一。当浅部开采时，地表洪水及第四系砂砾石层潜水可通过煤层及煤层顶板基岩裂隙进入矿坑，成为矿坑冲水水源，甚至通过冒落带和局部导水裂隙带突入矿井，造成淹井事故。基于上述原因，故建议矿井在开拓过程中，要远离现代冲沟及第四系砂砾石层，留足防水煤柱，避免塌陷和裂缝的产生，以防止地表水及第四系砂砾石层潜水溃入矿井，造成淹井事故。
五、水源和电源
1、水源
本矿用井下水机泵地面进行沉底后再抽到净化池进行净化后满足全矿职工用水。
2、电源
联发煤矿现有一回10KV电源取自伊犁电网坎乡变电所，电源线路为LGJ-95/3km。另一回路为734火电厂6KV变电所电源，引自本矿变电所变压器容量3150kvA，距本矿井70km，以10kv向矿井供电，矿井新架设一回10kv线路导线LGJ-95/3km，作为矿井主供电源，734电厂一回线路作为备用电源，形成双回路供电。
第二节、 地质特征
一、 井田地层
1、地层
井田出露地层为中侏罗统西山窑组、第四系中更新统乌苏群及全新统冲洪积层。
（1） 中侏罗统西山窑组（J2x）
在划定井田范围，被第四系中更新统乌苏群（Q2ws）及全新统冲洪积层（Q4al+pl）所覆盖，依据岩性、岩相及含煤特征，改组细分为上、中、下三个岩性段。
A、 下段（J2x1）：岩性为灰白色、土黄色、褐色、紫红色等杂色相间的砂岩、砾岩、泥岩沉积组合，厚度68-93m。
B、 中段（J2x2）：岩性为灰白色—深灰色、红褐色—土黄色砂岩、细砂岩、砂砾岩及深灰—黑泥岩、炭质粉砂岩夹多层煤，是本区主要含煤地层，厚度253.18～312.3米，未见顶。上被第三、第四系覆盖。
C、 上段（J2x3）：岩性以红棕色的砂岩、含砾砂岩、泥岩为特征，在勘查范围内被冲蚀掉。
（2）第四系中更新统乌苏群（Q2ws）
呈大面积沉积盖层覆盖在中侏罗统西山窑组（J2x）之上，以高阶地状垄岗地形出现。岩性为砂砾松散堆积层，属河流冲积相沉积建造。地层北倾，层理清楚，倾角5°左右，厚度32～96.21m，砾石成份为流纹岩、凝灰岩、花岗岩、砂岩、灰岩等，磨圆较好。表层为含砾砂质亚粘土层，厚0.5～3.0m。
2、构造
　　井田位于察布查尔河东----塔拉地萨依向斜南翼中偏西部，地层为向北偏东倾斜的单斜构造，地层产状：倾向50～65°，倾角5～１３°之间，未发现地层褶皱及断层构造，井田内构造复杂程度可定为简单类（Ⅰ类）。
二、煤层及煤质
1、煤层
勘探煤层属于侏罗系中统西山窑组中段（J2x2）C煤组。井田内共有11层煤，编号分别为C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11，含煤地层总厚度288.02米，煤层累计厚度34.67米。C2、C3、C4、C5、C6、C9、C11为不稳定煤层，结构复杂，在井田内不可采；可采煤层有3层，分别为C1、C7、C8，可采总平均厚度23.70m，含煤系数为12.04%，可采系数为8.24%。
（1） C1煤层：垂直厚度在5.13～11.37m之间，由7个见煤点控制，平均8.97m。结构简单，无夹矸，呈层状展布。顶板岩性为含砾粗砂岩，局部有红棕色泥岩及砾岩假顶。底板岩性为泥质砂岩。与C2煤层平均间距13.0m。全区可采。
（2） C7煤层：厚度在5.0～6.0m之间，由9个见煤点控制，平均厚度5.5m。结构简单、无夹矸，呈层状展布。顶板岩性为粗砂岩，局部有泥岩假顶。底板岩性为粗砂岩、泥质粉砂岩和泥岩。全区可采。与C8层煤间距在5.12～16.81m之间，平均10.02m。
（3） C8煤层：厚度在8.23～12.05m之间，由12个见煤点控制，平均厚度10.14m。结构简单，局部有一层泥岩夹矸透镜体，矸石厚度在0.86m，呈层状展布。顶板岩性为砂岩、含砾粗砂岩，局部有泥岩假顶。底板岩性为粗砂岩和泥岩。全区可采。与C9层煤间距在5.45～10.38m之间，平均7.92m。
总体上，在井田内，煤层沿走向和倾向上厚度、产状、煤质、煤层间距变化不大，煤层可定为稳定煤层（Ⅰ型）。
2、煤质
（1）煤的物理性质
井田内各煤层性质基本相同，煤岩外观为黑色，条痕黑褐—黑棕色，沥青质光泽，断口平坦—参差状，煤岩具条带状结构，层状构造，煤的视相对密度平均值见表1-2-1。
各煤层视相对密度统计表 表1-2-1
煤层号
C1
C7
C8
视相对密
(t/m3）
1.29～1.32
1.31(2)
1.32
1.32(2)
1.30～1.44
1.35(3)
宏观煤岩组份以暗煤为主，丝炭次之，亮煤较少，宏观煤岩类型为半暗煤—半亮煤。
（2） 煤的化学性质
A、 水份（Mad）
各煤层原煤水份含量C1煤层为7.20～12.8%，6个样平均8.61%；C7煤层为10.61～14.6%，6个样平均12.04%；C8煤层为9.9～14.0%，9个样平均11.75%，属中水份煤。
B、 灰份（Ad）
各煤层原煤灰份含量分别为C1煤层7.46～16.20%，平均11.76%；C7煤层9.37～13.4%，平均11.10%；C8煤层11.78～15.4%，平均12.3%，均属低灰煤。
C、 挥发份（Vdaf）
各煤层原煤挥发份含量分别为C1煤层33.52～41.60%，平均39.10%；C7煤层27.0～43.37%，平均34.65%；C8煤层30.0～34.92%，平均31.74%，C7、C8属中挥发份煤，C1属高挥发份煤。
可采煤层工业分析成果见表1-2-2。
可采煤层工业分析成果统计表 表1-2-2
煤层号
水分
Mad%
灰分
Ad%
挥发分
Vdaf%
固定炭
FCdaf%
发热量
Qdaf MJ/kg
C1
8.61(6)
11.76(6)
39.10(6)
59.48(1)
29.91(5)
C7
12.04(6)
11.10(7)
34.65(7)
56.54(1)
28.64(6)
C8
11.75(9)
12.30(9)
31.74(7)
57.77(1)
28.73(6)
（3） 煤的元素分析
井田内C1煤层原煤碳含量76.65%，氢含量4.21%，氮含量1.19%，氧含量17.60%；C7煤层原煤碳含量76.21%，氢含量3.62%，氮含量0.90%，氧含量8.94%；C8煤层原煤碳含量76.99%，氢含量3.65%，氮含量0.83%，氧含量18.19%。详见可采煤层元素分析成果平均值统计表1-2-3。
可采煤层元素分析成果平均值统计表 表1-2-3
煤层号
碳 daf
氢 daf
氧daf
氮 daf
硫 daf
磷 daf
C1
76.65（4）
4.21（4）
17.60
1.09（4）
0.35（6）
0.002（1）
C7
76.24（7）
3.62（6）
18.94
0.33（7）
0.33（7）
0.005（2）
C8
76.99（5）
3.65（5）
18.19
0.34（8）
0．34（8）
0.000（3）
（4） 煤的有毒和有害元素
勘探范围各煤层原煤氯含量为0%，C7煤层原煤氯含量0.020%。原煤砷含量小于1x10-6，含量均较低，均小于地壳丰度值。煤层原煤氟含量小于76ppb，均小于地壳丰度值。各煤层有害元素含量普遍很低，含硫量均小于1.0%，含磷量均小于0.01%，为特低硫、低磷煤。煤的有毒和有害元素分析结果见表1-2-4。
煤的有毒和有害元素统计表 表1-2-4
煤层号
CI.d
(%)
F.ad
(mg/g)
As.ad
(x10-6)
P.d
(%)
S.d(%)
St.d
Ss.d
Sp.d
So.d
C1
0.001
65
0.000
0.002
0.34

C7
0.020
61
0.500
0.005
0.38

C8
0.000
76
1.000
0.000
0.16
0.01
0.08
0.07
C8煤层原煤全硫中以硫化铁硫为主，占50%，有机硫次之，占43.75%，硫酸盐硫占6.25%。
（5） 煤的工艺性能
A、 煤的发热量
井田内各可开采煤层煤的可燃基发热量分别为C1 28.26～30.51MJ/kg，平均29.91MJ/kg；C7 28.21～29.521MJ/kg，平均28.641MJ/kg；C8 27.67～29.24MJ/kg，平均28.73MJ/kg。均属高发热量煤。
B、 煤的粘结性
井田内各煤层粘结指数均为0。
C、 煤的低温干馏焦油产率
C1煤层焦油产率为 4.70～6.30%，平均5.34%；C7煤层焦油产率为 0.8～3.05%，平均1.66%；C8煤层焦油产率为 0.87～6.00%，平均2.75%。均属低含油煤。
D、 煤的灰成份
C7、C8煤层煤灰成分主要为二氧化硅、氧化钙、三氧化二铝组成，属于硅铝质灰分，C1煤层主要由三氧化二铁、二氧化硅、氧化钙、三氧化二铝组成，属于混合灰分。
E、 煤灰的熔融性特征
C1属易熔灰分，C7属低熔灰分，C8属高熔灰分。
F、 煤的透光率
煤层透光率C1为77%，C7为86%，C8为81%。
（6） 煤的工业用途
根据中国煤炭分类标准（GB5751-86），结合井田内煤层的煤化程度，以精煤挥发分和粘结指数并参考透光率确定煤种，井田内C1煤层主要为长焰煤，C7、C8煤层主要为不粘煤。具特低--低灰，特低硫，低磷，中--高挥发份，高发热量，低含油等特点。
C1、C7、C8煤层可作为动力用煤及民用煤，也可做气化用煤。
三、水文地质
（一）井田水文地质
1、 概况
井田地处察布查尔山—伊什基里克山北坡丘陵区，察布查尔河水系与塔拉地萨依水系分水岭上。地势总体呈南高北低，海拔1070～1255米，地形切割不强烈，近南北向梁峁、沟谷发育。第四系多分布于冲沟内和梁峁上，厚度在40--90米左右。地表无基岩裸露，少见植被，植被以干旱荒漠植物为特征。排泄条件良好。
察布查尔河--塔拉地萨依向斜构造为本区储水构造，展布于察布查尔山前丘陵地带，是一个不对称向斜。轴向呈北东东—南西西向（方位角60～70°）展布，与区域构造线基本一致，长度5～6km，南北宽约2.5～5.0km，构成向斜的地层主要为中侏罗统西山窑组（J2x）砂岩、泥岩夹煤层，轴部为砂岩、砂砾岩夹泥岩。盆地的南边是古生代的喷发岩，古生代与中生代的接触线为构造接触。南、北是与察布查尔山背斜和吐克敏巴斯向斜连接着，由下侏罗统和三叠系以及古生代喷发岩石组成，东面被断层截断，分布着二叠纪和侏罗纪的岩石，盆地的西部是以察布查尔河谷线为界由河谷线向西很快过渡到苏阿苏向斜。
2、 含水层（组）特征
根据地质报告提供资料，井田出露的地层以第四系为主，无煤岩层出露。根据工程揭露情况，煤层产于侏罗系中统西山窑组地层中，由于侏罗系地层受构造运动影响不大，构造十分简单，井田内未发现断层构造，地层产状较稳定，向北倾，倾角5～15°，总体表现为一向北倾斜的单斜构造，属区域自流斜地的一部分。井田内的碎屑岩含煤建造主要由砂岩、砾岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，地下水赋存于质脆多孔的砂岩和砾岩中，而柔性的泥岩、泥质粉砂岩及煤层则是相对的隔水层。根据岩性和矿井井下揭露岩石情况及以往钻孔水文地质试验资料，将察布查尔河东岸—塔拉地向斜蓄水构造地层划分为七个含水层（H1—H7）在联发煤矿井田内仅发育H2、H4、H5、H6等四个含水层和G1、G2 、G3三个隔水层。各含水层特征分述如下：
第H2含水层：第三纪砾岩孔隙水
第三纪沉积岩层，广泛分布于井田范围内，上被中更新统乌苏群掩盖，并成角度不整合掩盖侏罗纪各系岩层之上，由中粒、粗粒、砾岩、砂岩交互成层，胶结疏松，砾石多由喷发岩、花岗岩等组成，地下水含于该层的底部，并补给第H3含水层。
含水层的主要补给来源为大气降水渗透，补给区与分布区相吻合该层含微量水的原因，由于在第三纪分布面积内，有很多现代切割的干沟，形成了良好的排水渠，使地下水通畅的排除，而渗入地下的就显得很少。另外，这种富水的原因，由于含水层没有良好的隔水底板，水多渗入其底板不整合接触的侏罗纪岩层中。地下水化学成分为重碳酸盐，硫酸盐钙镁水，矿化度0.2g/kg。PH值等于8.4。
第H4含水层：含煤系上部层间裂隙水—孔隙水
该含水层分布于矿床中心大面积内，是煤田的主要层位，含水岩石为中粒和粗粒砂石，常含有小砾石，灰黄色，成分以石英为主及含少量云母水化学类型为硫酸盐、氯化物、镁钙水。
含煤系上部与下部含水层划分，以第7、8层煤及中间的砂质粘土层为隔水层，厚约40m，胶结砂质粘土层，厚约15m，岩性为灰色，红色，砂质粘土，胶结致密坚硬，砂量不均，常与粘土质砂岩过渡，在矿床内稳定，是一良好的隔水层。
第H5含水层：含煤系下部层间裂隙—孔隙水
含水层为砂岩，砾岩和煤层，其中以第一层煤顶板、灰白色、红色的中粗砂岩为主要含水层，成分以石英、长石为主，并含少量云母。
而第一层煤层及底板粘土、砂质粘土层为第H5、第H6含水层的隔水层。粘土层往往成透镜体，有时过渡为炭质粘土层，局部为砂岩。
第H6含水层：含煤系基底砾岩（塔拉地砾岩）裂隙—孔隙承压水
该含水层在井田范围内，成条带状出露，构成含煤系底板，近似构造“碗”的底，以它为标准层与煤下系分隔，该含水层不坚硬，深黑褐色的砾岩，成分以喷发岩碎屑为主，并含少量石英等，砾石直径3～6cm。地表铁化较强，坚硬，随着埋藏深度的增加，砾石铁化渐弱，而坚硬程度变差，其底板以灰色较坚硬的泥土层为隔水层，与煤下系含水层分隔厚约10～20cm左右，分布较稳定，水化学类型为硫酸盐重碳酸盐钙镁水。
（二）地下水补给、径流、排泄
井田内无常年地表水流，地下水的补给主要源于大气降雨、融雪（冰）水，而本区干旱，大气降水很少，且地形坡度有利于排泄，致使地下水补给甚微。
区内地层及岩性以砂岩、泥质粉砂岩为主，孔隙裂隙不发育。地下水运移缓慢，流向由南向北、由西向东；地表径流通畅，流向由南向北。
井田内矿井疏干排水为地下水排泄的主要途径。
总之，该区构造简单，煤层位于当地侵蚀基准面以下，煤层顶底界未发现强含水层存在，多以富水性弱的含水层为主，通过以往钻孔抽水试验和现有煤矿井下开采证实，矿坑水水源主要为煤层及煤层顶底板基岩裂隙水。
（三）充水因素分析
1、现有生产井充水情况
生产井及相邻生产井充水情况详见表1-2-5。
以煤层顶板裂隙充水为主。
矿井充水情况调查表 表1-2-5
矿井
主采煤层及水平
生产规模
主要涌水位置
涌水量
m3/d
联发公司煤矿
C8
1071
3.0万t
顶板裂隙
65～85
巩留特二煤矿
C8
978
4.0万t
采空区及
底板裂隙
120～240
巩留县体克阿热克乡煤矿
C1
1013
停产
顶板裂隙
100～150
2、老窑采空区充水因素
井田内采空区老窑有位于东部的特二煤矿采空区和南部五乡煤矿老窑，由于特二煤矿生产矿井开采深度较低（978水平），据调查五乡老窑积水流入东邻特二煤矿井田，被抽出地表。对联发生产矿井不会构成严重威胁。
3、地表洪水及第四系砂砾石层潜水充水因素
井田位于康萨依沟干谷源头，平时干涸，沟谷内堆积的砂砾石层，接受大气降水补给，是井田地下水主要补给源之一。当浅部开采时，特别是接近冲沟开采时，地表洪水及第四系砂砾石层潜水可通过煤层及煤层顶板基岩裂隙进入矿坑，成为矿坑充水水源，甚至通过冒落带和局部导水裂隙带突入矿井，造成淹井事故。如北临的提克阿热克乡煤矿1996年一次洪水沿冒落带突入，造成淹井事故。基于上述原因，故建议矿井在开拓过程中，要远离现代冲沟及第四系砂砾石层，留足防水煤柱，避免塌陷和裂缝的产生，以防止地表水及第四系砂砾石层潜水溃入矿井，造成淹井事故。
4、 矿床充水因素分析
通过对井田内生产井的实际调查访问，已基本查明矿床充水的途径及因素。基岩孔隙裂隙水是矿床充水的主要因素，且多为顶板进水对矿床充水。
井田内采空区蓄水也可造成对矿床充水。由于补给有限，通过生产井的预先探放水，强制疏排，可在短期内排干，则不致于对井田生产造成水害。
（四）矿井涌水量预计
根据地质报告提供资料，矿井正常的涌水量为306ｍ３/ｄ，最大涌水量为460ｍ３/ｄ。
四、矿井开采技术条件
（一）瓦斯
本矿在2004年度进行了矿井瓦斯等级鉴定和二氧化碳涌出量鉴定报告，并经自治区关于对察布查尔县联发煤矿《矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定报告的批复》新煤行管发[2004]597号，其结果为：矿井绝对瓦斯涌出量0.15m3/min，相对瓦斯涌出量2.16 m3/t；CO2绝对涌出量0.56 m3/min，相对涌出量8.06 m3/t。确定矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。
（二）煤尘
根据生产地质报告提供资料，C7、C8煤层均具有爆炸性。
（三）煤层自燃
根据生产地质报告提供资料，C7、C8煤层均为（Ⅱ级）易自燃煤层。
（四）地温
根据生产地质报告提供资料，井田内的生产井井温为9—14°，无地温异常区。井田内无古火烧区。属地温正常区。
第二章 井田境界及储量
第一节 井田境界
《新疆察布查尔县杏子沟联发煤矿生产地质报告》和新国土资储评审［2005］046号 “《新疆察布查尔县杏子沟联发煤矿生产地质报告》的评审意见书”，根据井田煤层实际赋存特征对划定的矿区范围进行了适当调整。调整后的井田境界拐点坐标见表2—1—2。
调整后井田拐点坐标一览表 表2—1—2
拐点编号
坐 标(m)
X
Y
S1
4826000.00
27549000.00
S2
4826400.00
27550850.00
S3
4825100.00
27550850.00
S4
4824900.00
27550000.00
S5
4825100.00
27549450.00
井田东西走向长1.4～1.854km，南北倾斜宽0.9～1.3km，面积1.9725km2。
设计根据井田煤层实际赋存特征，综合考虑按《新疆察布查尔县杏子沟联发煤矿生产地质报告》和新国土资储评审［2005］046号 “《新疆察布查尔县杏子沟联发煤矿生产地质报告》的评审意见书”确定井田范围进行设计。
第二节：矿井储量及服务年限
一、 储量
（一）地质储量
根据《新疆察布查尔县杏子沟联发煤矿生产地质报告》和新国土资储评审［2005］046号 “《新疆察布查尔县杏子沟联发煤矿生产地质报告》的评审意见书”，控制的经济基础储量（122b）4015万t，推断的内蕴经济资源量（333）1275万t，资源量合计为5290万t，见表2-1-3。
表2-1-3 　 　批准的资源储量汇总表 单位：万t
煤层编号
122b
333
小计
C8
1610
88
1698
C7
810
316
1126
C1
1598
871
2466
小计
4015
1275
5290
由于《新疆察布查尔县联发煤炭开发有限责任公司煤矿生产地质报告》于2004年11月编制， 在2004年11月至现设计时间的约一年时间里矿井对+1100m水平以上的C8煤层进行了回采，C8煤层煤炭采出量和开采损失煤量共约为27.54万t，为了保证矿井生产的正常接续，+1100m水平以上C8煤层的资源量20.44万t划归现生产矿井开采。井田内剩余的地质资源量为4871万t，其中122b储量3568万t，333资源量1239万t。
井田范围内的储量非常丰富，具有建设中型矿井的资源储量，根据《新疆煤炭工
业“十五”结构调整规划》对该矿井的规划和煤矿“委托书”的要求，该矿井的规划设计生产能力仅为9万t/a，因此，设计综合考虑煤层条件、矿井水平划分的合理性确定在井田范围内该矿井仅开采+1065m水平以上的C8、C7煤层，设计建议井田深部境界为+1065m水平，+1065m水平以下煤层予以保护，留待以后的中、大型矿井开发。+1065m水平以上122b 及333资源量合计为746.57万t。见表2-1-4。
设计建议井田深部境界（+1065m）资源储量汇总表

表2-1-4 　 　 单位：万t
煤层编号
122b
333
小计
C7
134.42
306.13
440.55
C8
260.8
45.22
306.02
小计
395.22
351.35
746.57
安全煤柱的留设和计算方法
矿井永久煤柱为井田边界煤柱、井筒保护煤柱，工业场地煤柱。
（1）井田边界煤柱
井田东西部边界各留设20m宽的煤柱。
（2）井筒及工业场地煤柱
井筒井口两翼留设20m保护煤柱，工业场地外围也留设20m保护煤柱，煤层走向移动角按70°计算留设，井筒及工业场地煤柱计算见插图2-1-1。
（3）区段煤柱
区段间留设斜长10m宽的煤柱。
（4）已有采空区安全煤柱
采空区周围留设20m宽的安全煤柱。
（5）上山安全煤柱
上山两翼各留设30m的安全煤柱。
（二）可采储量
矿井可采储量汇总见表2-1-5。
矿井可采储量汇总表
2-1-5　　　　　　　　　　　　 　　 　　　　　 单位：万t
煤层编号
工业储量
永久煤柱
开采损失
可采　储量
井筒及
上山
井田
边界
采空区
小计
C7
440.55
34.5
18.2

52.7
96.96
290.89
C8
306.02
62.8
30.8
35.9
129.5
44.13
132.39
合计
746.57
97.3
49.0
35.9
182.2
141.09
423.28
二、矿井设计生产能力及服务年限
（一）、矿井工作制度
矿井年工作日330d，每天三班作业，其中两班生产，一班准备，每天净提升时间14h。
（二）、矿井及各水平的服务年限
根据计算的矿井可采储量423.28万t，计算矿井服务年限时，考虑1.4的储量备用系数，矿井服务年限计算如下：
T=Zk/A×K=423.28/（9×1.4）=33.6a
式中 Zk——矿井可采储量，万t；
A——矿井年产量，9万t/a；
K——储量备用系数，1.4。
第三章 矿井开拓、提升、运输、通风、排水
第一节 矿井开拓系统
矿井采用斜井开拓方式，井口位置位于矿井的东南部，新施工一个混合斜井承担矿井的提升任务，利用原副斜井作为通风井。混合斜井井口标高+1165m，井底车场水平标高为+1065m，由+1065m水平沿8号煤层布置一条运输大巷，三条上山：一条运输，一条轨道，一条回风；全矿井布置了一个采区，两个掘进面。
通风方式：采用中央分列抽出式。
根据矿井开采现状，矿井煤层最高标高+1165m左右。矿井最低为+1065m左右，垂高100m左右。根据开拓部署和矿井提升设备情况，矿井划分为一个水平上下山开采，井筒落底标高为+1065m。
根据矿井开拓布置，C8号煤层为主采煤层。
矿井开采顺序由西向东后退式采煤方法。
根据开拓布置，+1065m大巷布置在8号煤层底板。
大巷运输比较短，采用人力推车1t U型翻斗矿车运输。
工作面运输顺槽、井下车场、上（下）山、井筒运输采用1t U型翻斗矿车，材料、设备运输配备运输车和平板车。

第二节 矿井提升系统
（一） 混合提升斜井
混合斜井地面安装一台JTP-1.6单绳缠绕式提升机，配套电动机为YR280M-8型，380V，90KW。
提煤与提矸时，选用1t翻斗式矿车，载煤量1000kg，载矸石1800kg。
提升人员时，提升容器选用XRC15-6/6型斜井人车，每节车厢载人15位，其质量2200kg。
提升系统提升时，每次串4个煤车，提矸石2个，串人车采用一头车，一挂车。
（二） 轨道上山
提升长度为389m，一次串车数量为矸石车1个或2个煤车。提升设备选用JTB-0.8A型单滚筒防爆绞车一台，配用电机YB200U2-6型防爆电动机，U=660V/380V，N=22KW，提升速度为1.295m/s。
第二节矿井提升系统三）设备运输系统
1．运输方式及设备
设备运输采用人推1t或2t平板车的运输方式。平板车型号为MP1—6A、P2—6。
2．运输系统
采煤工作面材料运输路线为：地面—→混合提升斜井—→+1065m水平车场—→C8煤层轨道上山—→+1095m回风水平车场—→11W81工作面回风顺槽—→11W81工作面。
运输石门掘进工作面设备运输路线为：地面—→混合提升斜井井筒—→+1065m水平车场—→运输石门工作面。
（四）采区通风系统
矿井投产时回采工作面通风线路：新鲜风流经混合提升斜井井筒—→+1065m水平车场—→C8煤层轨道上山下部车场—→C8煤层轨道上山—→+1089m运输水平车场—→11W81工作面运输顺槽—→11W81工作面—→11W81工作面回风顺槽—→回风联络巷—→+1095m水平回风煤门—→斜风井井筒—→地面。
12W82工作面运输顺槽掘进工作面通风线路：新鲜风流经混合提升斜井井筒—→+1065m水平车场—→C8煤层轨道上山下部车场—→C8煤层轨道上山—→+1081m运输水平车场—→12W82工作面运输顺槽掘进工作面—→回风联络巷—→C8煤层回风上山—→+1095m水平回风煤门—→斜风井井筒—→地面。
运输石门掘进工作面通风线路：新鲜风流经混合提升斜井井筒—→+1065m水平车场—→运输石门掘进工作面—→回风联络巷—→C8煤层回风上山—→+1095m水平回风煤门—→斜风井井筒—→地面。

第三节、矿井通风系统
1、根据矿井开拓方式及巷道布置，矿井通风系统为中央分列式，通风方式为机械抽出式，及由混合斜井进风，回风斜井回风。地面主要通风机为FBCZ-4-№12型轴流式通风机二台，其中一台工作，一台备用。每台风机配一台YB22ss-4型，n=1450r/min、N=37KW、U=380V。四）采区通风系统
2、矿井投产时回采工作面通风线路：新鲜风流经混合提升斜井井筒—→+1065m水平车场—→C8煤层轨道上山下部车场—→C8煤层轨道上山—→+1089m运输水平车场—→11W81工作面运输顺槽—→11W81工作面—→11W81工作面回风顺槽—→回风联络巷—→+1095m水平回风煤门—→斜风井井筒—→地
面。
3、矿井风量分配：
矿井总风量为：20 m3/min
采面配风：7m3/min
掘进工作面配风：2×5=10 m3/min
其它地点配风：3 m3/min

第四节、矿井排水
本矿井在+1065m水平设置矿井主排水泵房，排水管路沿混合提升斜井敷设。混合提升斜井井口标高为+1165m，井下排水至地面沉淀池后再排到净化池满足职工用水，余水可用于绿化。原设计矿井正常涌水量为306ｍ３/ｄ，最大涌水量为460ｍ３/ｄ。
排水设备选用80-50-315A型离心泵三台，Q=47ｍ３/h，H=114m，配备电机YB1604-2型防爆电动机，其性能参数N=30kw。在正常涌水时，其中：一台工作，一台备用，一台检修。
排水管道为两趟，主管选用Ø89×４和Ø100×5无缝钢管。排水设备采用两泵单管运行方式，一趟运行，一趟备用。
第五节、压缩空气设备
选用一台SA15-22A空气压缩机（12m3/min），配380V，75kw电动机。空压机房设在工业广场内，空压机在机房内呈单列布置。
压气管路均采用低压流体输送管。地面干管采用Ø50ｍｍ规格，下井采用支管为Ø30ｍｍ，管路联接采用快速管接头。压气管路沿混合斜井敷设。
第五节：地面生产系统
井下开采的原煤经输送机给入井下装载煤仓，煤仓仓口下装有手动装车闸门，由人工打开闸门，原煤落入1t翻斗矿车，并组成车组，再由人工推至井底运输车场挂钩后由地面绞车提升至井口，充分利用地面地形高差设简易生产系统。从井口来的原煤翻斗矿车通过栈桥由人工将其推至固定条缝筛上方卸载点处，由人工将翻斗矿车翻转，原煤通过固定篦子，被分为±50mm的两级。+50mm级块煤直接装汽车经电子汽车衡计量后外销；0～50mm混块煤落入两个仓中，其中一个金属末煤仓直接将末煤给入末煤带式输送机，并运至一侧直接落地，由装载机装汽车外销电厂，遇淡季时可就地储存；另一个煤仓仓口装有闸门，可直接装车外销分级煤。

20

第四章 采煤方法的选择和论证
第一节 采煤方法的选择
勘探煤层属于侏罗系中统西山窑组中段（J2x2）C煤组。本井田内可采煤层有3层，分别为C1、C7、C8，可采总平均厚度23.70m，含煤系数为：12.04%，可采系数为：8.24%。
矿井主采C7、C8煤层。
C7 煤层：厚度在2.56～7.92m之间，平均厚度4.71m。结构简单、无夹矸，呈层状展布。顶板岩性为粗砂岩，局部有泥岩假顶。底板岩性为粗砂岩、泥质粉砂岩和泥岩。全区可采。与C8层煤间距在5.12～16.81m之间，平均11.21m。
C8煤层：厚度在4.23～12.05m之间，平均厚度10.02m。结构简单，局部有一层泥岩夹矸透镜体，矸石厚度在0.86m，呈层状展布。顶板岩性为砂岩、含砾粗砂岩，局部有泥岩假顶。底板岩性为粗砂岩和泥岩。全区可采。与C9层煤间距在5.45～10.38m之间，平均7.92m。
煤层瓦斯含量低，易自然发火，煤尘具有爆炸危险性。
C7、C8煤层倾角7～13°,工作面布置方式可提出两个方案：一、工作面走向布置；二、工作面倾向布置。
上述二个布置方式的优缺点比较如下：
方案一优点：
1．煤层角度变化适宜性好；
2．煤柱留设较方案二小；
3．工作面支架稳定性好，便于管理；
4．工作面可由井底集中排水；
5．本矿煤层赋存条件与乌鲁木齐环鹏公司二井田煤矿相类似，该矿已有走向布置的成功经验；
6．根据矿井开拓布置，投产采区适宜于走向布置。
方案一缺点：
1．巷道布置较方案二复杂。
方案二优点：
1．巷道布置较方案一简单。
方案二缺点：
1．煤层角度变化适宜性差；
2．工作面倾向布置，井田边界多留设三角煤柱；
3．工作面支架稳定性较差；
4．各工作面需单独排水。
根据以上二个方案的优缺点分析并结合业主的意见，工作面采用走向布置方式。
根据煤层赋存条件和开采技术条件，结合《煤炭工业小型煤矿设计规定》，考虑到煤矿生产技术和管理水平，经多方案比较后，设计提出以下二种采煤方法进行技术经济比较。
方案一：走向长壁悬移顶梁液压支架放顶煤爆破落煤采煤法
沿C8煤层内布置工作面运输及回风顺槽。工作面支护采用ZH1600/16/24ZL型整体悬移顶粱液压支架，端头支护采用π型钢梁配单体液压支柱。工作面运输配备1台SGB—420/50型刮板输送机，采煤选用ZMS—12煤电钻打眼，爆破落煤。工作面开帮高度2.2-2.5m，放顶煤高度6.6-7.8m，工作面长度46m，一日一循环，循环进度0.8m。工作面生产能力13.9万t/a。
方案二：走向长壁单体液压支柱配金属铰接顶梁倾斜分层爆破落煤采煤法
分层采高2.5m，共分4个分层开采。沿C8煤层内布置工作面运输及回风顺槽。工作面支护采用单体液压支柱（DZ25）和配合金属铰接顶梁（HDJA—800型），工作面端头