1、吕沟煤矿 C 七 401 高水充填采面设计- 1 -第一章 设计依据1.1 上级部门批准的设计：七 4煤层深部开采设计，批准时间：2010 年元月1.2 设计采面位置、范围，井上、下关系及四邻采面（边界）的地质情况：1.2.1 采面位置及范围C 七 401 采面位于吕沟煤矿七 4煤层八号水平东翼，东至 Y=38441590坐标线，西至 Y=38441400 坐标线，北至七 4集中运输平巷保护煤柱，南至矿井边界（-400 米水平等高线）。采面上限标 高为-198m ，下限 标高为-400m ，地面标高+172 +160m，走向长 190m，倾向 长约 770m，面积 14.63 万 m2。C 七
2、 401 采面上部为七 4802 采空区，采面范围内无村庄。地形为构造剥蚀类型为主的低山丘陵区、地势西高东低，山坡冲沟发育，常与山脉走向垂直，且呈“V” 型及 “U”型。为第四系地层半覆盖区，基岩零星出露，地面 标高为+172+160m,有大量农田，采面范围内地面无任何河流和湖泊及较大池塘。1.2.2 煤层赋存特征赋存于二叠系上统上石盒子组七煤段中部，上距平顶山砂岩 220m，下距六 2煤层（原采矿证五 2煤层）90m。煤层直接 顶、底板多为深灰色泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，煤厚 01.51m，一般 0.801.10m，平均厚度 0.86m，以薄煤层为主。煤 层结构简单，一般含一层炭质泥岩夹矸，厚
3、 0.050.29m。1.2.3 瓦斯2010 年工信厅批复瓦斯相对涌出量为 4.68m3/t，绝对瓦斯涌出量为4.34m3/min，属于低瓦斯 矿井。C 七 401 采面绝对瓦斯涌出量为 0.26m3/min，二氧化碳绝对瓦斯涌出量为 0.30m3/min1.2.4 煤尘根据 2009 年 5 月洛阳矿山机械检测检验中心提供的检验报告，矿井所采七 4煤层煤尘爆炸指数为 18.38%，具有中等 强度爆炸性。吕沟煤矿 C 七 401 高水充填采面设计- 2 -1.2.5 煤层自燃2009 年 5 月洛阳矿山机械检测检验中心提供的煤层自燃倾向性鉴定报告，七 4煤层属自燃煤层。但在 50 年实际开采
4、过程中无发生过自燃发火现象。1.2.6 水文地质正常涌水量 10m3/h、最大 12m3/h。主要水源来自上部东翼小煤窑老空水，以及七 4煤层顶板砂岩含水层（ ），可造成七 4煤层顶板淋水，但水量小、持续时间 短， 对开采偶有影响。 C 七 401 采面防治水工作简单易行，采掘工程不受水害影响。1.3 邻近采面及边界小窑采空、积水情况资料:C 七 401 采面范围内无小煤窑采空和积水。第二章 矿井概况吕沟煤矿设计生产能力 30 万吨/年，2009 年核定生产能力 45 万吨/ 年；开采六 2、七 4两层薄煤；矿井采用片盘斜井开拓，两翼对角式通风；水文地质条件简单；瓦斯矿井；所采六 2、七 4煤
5、层煤尘具有中等强度爆炸性，均属级自燃煤层；正常涌水量为 100m3/h，最大涌水量 120m3/h。矿井目前有 2个生产采面。1、 矿井现生产采面情况： 92 采区：布置一个炮采工作面，六 2901 采煤工作面，可采储量 83.2 万吨，截止 2012 年 1 月底，剩余可采储量 69.3 万吨，预计 2014 年 12 月回采结束。91 采区：布置一个炮采工作面，六 2902 采煤工作面，可采储量 36.7 万吨，截止 2012 年 1 月底，剩余可采储量 22.6 万吨，预计 2013 年 4 月回采结束。2、新采面、新水平情况：C 七 401 采面施工情况及首采工作面形成时间吕沟煤矿 C
6、 七 401 高水充填采面设计- 3 -C 七 401 采面：预计 2012 年 9 月布置完毕，合计可采储量 21.22 万吨，预计 2013 年 1 月具备生产条件。3、开采 C 七 401 采面的必要性吕沟煤矿目前生产布局来看，矿井在六 2水平布置 2 个采面（六 2901采面、六 2902 采面），六 2901 采面预计 2014 年 12 月回采结束；六 2902 采面预计 2013 年 4 月结束，为确保采掘接替和矿井可持续发展布置 C 七 401采面。C 七 401 采面位于七 4煤层八水平东区，利用七 4八东大巷做为回风巷形成生产系统，巷道工程量小、工期短，是矿 井采面接续的最
7、佳途径。第三章 C 七 401 采面概况第一节 采面位置及范围、储量1、采面位置及范围C 七 401 采面位于吕沟煤矿七 4煤层八号水平东翼，东至 Y=38441590坐标线，西至 Y=38441400 坐标线，北至七 4集中运输平巷保护煤柱，南至矿井边界（-400 米水平等高线）。采面上限标 高为-198m ，下限 标高为-400m ，地面标高+172 +160m，走向长 190m，倾向 长约 770m，面积 14.63 万 m2。C 七 401 采面上部为七 4802 采空区。2、地面情况及受生产影响程度2.1 地面建筑、设施等采面范围内无村庄。2.2 地形（地貌、植被、地层出露情况）采面
8、范围内为构造剥蚀类型为主的低山丘陵区、地势西高东低，山坡冲沟发育，常与山脉走向垂直，且呈“V” 型及“U” 型。为第四系地层半覆盖区，基岩零星出露，地面标高为+172+160m,有大量农田。2.3 水系及地面水范围采面范围内地面无任何河流和湖泊及较大池塘。吕沟煤矿 C 七 401 高水充填采面设计- 4 -2.4 采掘影响及破坏程度回采工作面布置为超高水充填工作面，因此回采不会造成地表塌陷，对地表影响很小。3、 采面储量C 七 401 采面开采七 4煤层，可采储量 21.22 万吨。第二节 地质勘探情况C 七 401 采面无地质资料。第三节 地层及标志层1、地层七 4煤层层位属二叠系下石盒子组
9、。从现有巷道揭露的煤层资料分析，该采面煤层赋存较稳定，煤层厚度在 0.9m 左右，属薄煤层。煤层为半暗光泽型。2、主要标志层田家沟砂岩：位于上石盒子组底部，由灰色厚层状中、粗粒、底部砾状砂岩组成， 层位稳定，厚 016.21m、一般 3.612.3m ，为本区主要标志层，以厚层、含 砾、具明 显 的文理层理为主要特征，该标志层上下分别为七煤段和六煤段，其煤岩层组合与其它煤段有明显区别易于确定：七煤段含煤段位于中上部，含煤 3-4 层，以七 4、七 2煤层较稳 定，其间为含较多大白云母片、层面具炭质的细中粒砂岩，组合清晰特征明显。第四节 地质构造C 七 401 采面范围内无地质构造第五节 水文地
10、质特征及充水因素1、C 七 401 采面水文特征正常涌水量 10m3/h、最大 12m3/h。主要水源来自上部东翼小煤窑老空吕沟煤矿 C 七 401 高水充填采面设计- 5 -水，以及七 4煤层顶板砂岩含水层（ ），可造成七 4煤层顶板淋水，但水量小、持续时间短， 对开采偶有影响。 C 七 401 采面防治水工作简单易行，采掘工程不受水害影响。2、C 七 401 采面主要充水因素主要水源来自上部东翼小煤窑老空水，以及七 4煤层顶板砂岩含水层，在顶板砂岩破碎处或断裂带内往往含少量裂隙水，在采矿揭露时常形成顶板淋水，但持续时间较短。表明其富水量弱、均为静储量特征，对矿井安全生产无影响。第六节 煤层
11、赋存特征1、煤层赋存特征赋存于二叠系上统上石盒子组七煤段中部，上距平顶山砂岩 220m，下距六 2煤层（原采矿证五 2煤层）90m。煤层直接 顶、底板多为深灰色泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，煤厚 01.51m，一般 0.801.10m，平均厚度 0.86m，以薄煤层为主。煤 层结构简单，一般含一层炭质泥岩夹矸，厚 0.050.29m。2、瓦斯2010 年工信厅批复瓦斯相对涌出量为 4.68m3/t，绝对瓦斯涌出量为4.34m3/min，属于低瓦斯 矿井。C 七 401 采面绝对瓦斯涌出量为 0.26m3/min，二氧化碳绝对瓦斯涌出量为 0.30m3/min3、煤尘根据 2009 年 5 月洛阳矿山
12、机械检测检验中心提供的检验报告，矿井所采七 4煤层煤尘爆炸指数为 18.38%，具有中等 强度爆炸性。4、煤层自燃2009 年 5 月洛阳矿山机械检测检验中心提供的煤层自燃倾向性鉴定报告，七 4煤层属自燃煤层。但在 50 年实际开采过程中无发生过自燃发火现象。5、地温吕沟煤矿 C 七 401 高水充填采面设计- 6 -矿井现开采深度 420m，温度 22左右，地温正常。煤 层 顶 底 板 岩 性 表煤层 类 别 岩石名称 平均厚度(m) 主要岩性特征老 顶 中粒砂岩 2.75 灰白色，以粗粒为主，主要成分为石英。顶板 直接顶 泥岩 1.2 灰黑色、底部含炭质。直接底 细粒砂岩 0.81 深灰色
13、七 4底板 老 底 中粒砂岩 2.72 灰色。第七节 地表特征采面范围内为构造剥蚀类型为主的低山丘陵区、地势西高东低，山坡冲沟发育，常与山脉走向垂直，且呈“V” 型及“U” 型。为第四系地层半覆盖区，基岩零星出露，地面标高为+172+160m,有大量农田。采面范围内地面无任何河流和湖泊及较大池塘。回采工作面布置为超高水充填工作面，因此回采不会造成地表塌陷，对地表影响很小。第八节 煤质七 4煤：为黑色，条痕黑色，玻璃光泽，条 带状结构。顶部常有一层致密状暗煤，中部主要为暗煤和亮煤，下部亮煤、镜煤为主。煤质特征表 煤层指标项目Ad(%)St,d(%)Pd(%)Qgr,v.d(MJ/kg)Y(mm)
14、和GVdaf(%)ST()数值 30.55 0.70 0.010 23.27 16.5 777 18.83 1400七 4煤等级 高灰 低 硫 煤 低磷 分 中 热 值 煤 较 高 软 化 温度 灰第四章 采面设计方案的确定吕沟煤矿 C 七 401 高水充填采面设计- 7 -第一节 方案的提出、确定1、设计方案 方案（1）开放式充填方法该方法是指在仰斜开采条件下，对采空区不进行任何调控，即允许采空区上覆岩层部分垮落，采空区完全处于开放与自由状态的充填方式，如图4-1 所示。具体做法是：自开切眼始，工作面推进适当距离后，即对采空区实施充填。随着充填工作的不断推进，充填浆体液面不断上升，逐渐将低于
15、工作面位置水平以下的采空区充填密实，并将部分垮落下来的矸石（若存在）胶结起来，形成整体支撑上覆岩层的充填胶结承载体，如图 4-1 所示。图41方案（2）采空区全袋（包）式充填法超 前 抬 棚刮 板 运 输 机刮 板 运 输 机超 前 抬 棚刮 板 运 输 机3.6m 型 钢 梁铰 接 梁充 填 体 挡 浆 板挡 浆 板 效 应吕沟煤矿 C 七 401 高水充填采面设计- 8 -采空区全袋式充填方式是在采空区范围内全部布置充填袋，袋内充入超高水充填材料，凝固后对上覆岩层直接进行支撑，如图 4-2 所示。图 422、方案对比方案 优点： 充填与开采互不影响，工作面产量不受充填工艺制约； 充填工艺简
16、单，人员需求少，易于组织与管理，工作面支护方式不变； 不控制直接顶，人员作业不在采空区，充填过程安全可靠。缺点：当采高较大或煤层倾角较小时，该方法对控制临近采空区上覆岩层有超 前 抬 棚刮 板 运 输 机刮 板 运 输 机超 前 抬 棚刮 板 运 输 机3.6m 型 钢 梁铰 接 梁袋 （ 包 ） 式 充 填 体 袋 （ 包 ） 式 充 填 体吕沟煤矿 C 七 401 高水充填采面设计- 9 -一定的局限性，但通过在工作面后方构筑挡浆体，使充填浆体液面水平升高，缩短顶板悬跨距，可较好实现对采空区的充填。此外，当工作面涌水较大时，对充填效果有一定影响，需采取疏治水措施。方案优点：全袋（包）式充填
17、能适用于现有大多数采煤方法与回采工艺条件下的采空区充填要求。与开放式充填相比，适用性更广，特别是对水平或近水平条件下的煤层有较好的适应性； 可直接控制直接顶，充填效果直观。在工作面有涌水的条件则完全不受影响。缺点： 充填袋（包）架设工序与劳动组织较复杂，工作量较大，对作业环节安全要求高； 充填与回采两工艺存在相互影响，配合管理技术要求高。经过永锦公司以及吕沟煤矿相关工程技术人员的探讨、研究、论证，方案简单易行、安全可靠，因此确定选用方案进行 C 七 401 采面的设计开采。第二节 设计方案、设计原则本次设计遵循以下原则进行1.1 炮采采煤为主的原则。1.2 系统简单、可靠，便于管理的原则。1.
18、3 提高采面防灾、抗灾能力的原则。1.4 以超高水充填开采，不搬迁村庄的原则。2、巷道布置2.1 采面总体布置情况根据 C 七 401 采面范围及地质情况，在八号石门中部测 16 点以北吕沟煤矿 C 七 401 高水充填采面设计- 10 -16.7m 处以 90的方位角向东掘进联络巷 20m，然后再掘进一条与八号石门平行方位角 182的集中运输石门长度 246m，与集中运输平巷贯通，在联络巷东边布置一个溜煤眼与六 2煤层九号煤仓西上仓巷垂直连接（溜煤眼与九号煤仓间距 53.7m），溜煤眼设计长度 33.4m，在 C 七 401 机巷 28m 处掘进七 4集中运输平巷，向西以 270的方位掘进
19、97m 与集中运输石门贯通，向东以 90的方位掘进 190m 到达 C 七 401 采面回风巷，然后再以 0方向向上掘进运输联络巷 46m 与七 4八东大巷贯通，C 七 401 采面构成。2.2 其他辅助巷道为满足 C 七 401 采面供电需要在集中运输石门布置采面移动变电站。 第五章 采煤方法及工艺、设计能力、服务年限1、采煤方法：采用超高水充填倾斜长壁后退式采煤法。2、采煤工艺：炮采采煤，一次采全高。3、采面设计能力3.1 工作面单产工作面平均面长：L 190m工作面日推进度：I 2m煤层采高：M 1m煤的容重：r 1.5 t/m3工作面回采率：C 0.97工作面单产： A1 LIMrC 1901.511.50.97553(t/日)3.2 采面生产能力AS(综) 330 k1A1 /10000 3301.1553/10000 20.1(万 t/a)
