1、襄 垣 县 王 家 庄 煤 矿放 顶 煤 开 采 设 计说 明 书工程编号：C1560工程规模：90kt/a经 理：张小平总 工 程 师：赵建泽项目负责人：李甲林山西安煤矿业设计工程有限公司二 八年十月目 录前 言 1第一章 采区概况及地质特征 4第一节 矿井概况 4第二节 采区概况 12第三节 地质特征 13第二章 工作面布置及采煤方法 22第一节 工作面布置 22第二节 采煤方法 24第三节 采煤工作面装备 24第三章 回采工艺 29第一节 回采工作面的回采工艺 29第二节 提高煤质和采出率的措施 33第四章 放项煤开采设计的安全技术措施 35第一节 顶板管理 35第二节 通风管理 49第
2、三节 瓦斯防治 51第四节 粉尘防治 56第五节 防灭火管理 61第六节 水害防治 63第七节 机电设备管理 66第八节 避灾路线 75第九节 其它安全措施 79附 件：1、设计委托书；2、采矿许可证；3、煤炭生产许可证；4、安全生产许可证；5、襄垣县煤炭工业局文件襄煤字200818 号“关于 2007 年度我县煤矿瓦斯等级鉴定结果批复的通知” ；6、检验报告；7、矿井粉尘检测结果评价意见；8、山西省煤炭工业局文件晋煤行发2004974 号“关于对山西三元煤业有限公司等 145 座已完成采煤方法改革矿井能力核定的通知” ；9、山西煤矿安全监察局长治监察分局文件长煤监200669 号“关于襄垣县
3、王家庄煤矿扩建设计安全专篇的批复” 。襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计1前 言襄垣县王家庄煤矿是一个集体所有制矿山企业，南距襄垣-夏店公路约1km，东距襄垣火车站 2km，距襄垣煤炭发运站仅 1.2km，均有简易公路相通，区行政区划属于山西省长治市襄垣县所辖，现采 3 号煤层。为了合理开发煤炭资源，提高资源回收率，保障矿井正常的安全生产，使煤矿长期稳定、健康、顺利地向前发展，将企业做强、做大，促进地方经济高速发展，该矿于 2005 年进行了采煤方法改革。2004 年 11 月 24 日，山西省煤炭工业局以晋煤行发(2004)974 号文核定该矿生产能力 90kt/a，净增 30kt/a。 200
4、5 年 11 月，该矿编制了 90kt/矿井扩建初步设计安全专篇,并得到有关部门批复。目前,根据国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局文件(安监总煤行2008130)，关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知，受矿方委托，本次主要针对工作面放顶煤进行开采设计。一、设计的主要依据1、国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局文件(安监总煤行2008130),关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知；2、山西省煤矿安全监察局长治监察分局文件（长煤监200669 号），关于襄垣县王家庄煤矿扩建设计安全专篇的批复。3、山西省煤田地质勘探 114 队 1984 年 11 月提交的山西省沁水煤田襄垣扩
5、区夏店勘探区详查地质报告；4、山西省襄垣县王家庄煤矿地质报告；5、国家煤矿安监局煤安监政法字2001第 14 号文煤矿建设工程安全设施审查与竣工验收暂行办法；6、全国人大常委会 1992 年颁发的中华人民共和国矿山安全法；7、国家煤矿安全监察局 2006 年颁发的煤矿安全规程；襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计28、国家原能源部 1992 年制定的煤炭工业小型煤矿设计规定；9、矿山电力设计规范；10、原中国统配煤矿总公司中煤总安字1990第 171 号文煤矿井下粉尘防治规范(试行)；11、全国人大常委会 1996 年颁发的中华人民共和国煤炭法；12、国务院 1996 年批准的中华人民共和国矿山安全
6、法实施条例；13、矿井防灭火规范；14、煤矿通风安全装备标准；15、矿井通风安全监测装置使用管理规定；16、煤矿救护规程；17、反风规定；18、矿井水文地质规程；19、建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程；20、中华人民共和国安全生产法；21、煤矿安全监察条例。22、安全生产条件评价报告。二、设计的指导思想：坚持“安全第一、预防为主”的方针，严格遵循上述规程、规范、规定，建立健全王家庄煤矿安全机制，完善矿井安全技术措施及装备，将王家庄煤矿建成安全技术先进、抗灾能力强、安全质量标准化程度高的现代文明企业。三、设计的主要特点及安全评价1、对采区巷道进行了合理布置，设计了放顶煤开采的工
7、作面开采工艺，并进行了设备选型配套。2、采用中央并列式通风方式，设置了完善的通风设施和构筑物，井襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计3下各用风地点的风量、风速均符合煤矿安全规程要求。采用通风机反转方式反风，反风系统安全可靠，避灾线路明确，抵御灾害能力强。配备了足够的通风安全仪器仪表，并采取防漏风、降低风阻的有效措施，对及时掌握、调整通风参数提供了保证。3、煤矿配备了 KJ78 型安全生产监测监控系统，采取防止瓦斯聚集、引燃措施，预防瓦斯爆炸。采取了有效的减尘、降尘、清尘措施，完善了隔爆、抑爆设施。4、井上、下设置了消防材料库及消防管路系统，配备了足够的消防器材，防灭火措施完备可靠。5、井下机电硐室、
8、主要巷道支护，风筒、电缆等均选用不燃或阻燃型材料。6、井下留有合理的防水安全煤柱，并配备了探水、排水设备，既可预防突发水患，又能保证最大涌水时的正常生产。四、待解决的主要问题1、在今后的开采过程中应注意隐伏构造，应加强井下的安全管理工作，特别是顶板的管理。2、矿方没有提供煤层顶底板力学性质检验数据，要求尽快提供有关检测资料，进一步作好矿压观测。3、井田范围内存在采空区积水，一定要加强探测工作，做到“有掘必探，先探后掘”。襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计4第一章 采区概况及地质特征第一节 矿井概况一、矿井基本情况王家庄井田位于长治盆地北部，井田西部为古韩联营煤矿，北部、东部、南部均无煤矿。井田走向
9、长 0.85km，倾斜宽 1.248km，面积1.0614km2，批准开采 3 号煤层。根据山西省国土资源厅 2006 年 11 月核定的井田（采矿许可证号：1400000632505)，王家庄煤矿开采 3 号煤层，井田边界由 4 个拐点坐标边线圈定，详见表 1-1-1。表 1-1-1 王家庄煤矿境界拐点坐标表拐点号纬距（X） 经距（Y）拐点号纬距（X） 经距（Y）1 4044045.00 19678525.00 3 4044938.00 19680529.002 4045096.00 19679163.00 4 4044702.00 19680656.00井田内整体地形比较平坦，区内地势总体
10、表现为西北部高，东部低，最高点位于西北部，海拔标高为 903.5 米，最低点位于东部，海拔标高为886.5 米，相对高差 17 米。地表均被黄土覆盖，无大的河流冲沟。本区为大陆性气候。襄垣气象站历年观测资料表明：降水量为 433.2-814.3mm，平均 532.8mm。降水多集中在 7、8、9 三个月。蒸发量为1515.0-1914.7mm，平均为 1768.1mm，蒸发量为降水量三倍多。历年最低气温-29.1 ，最高气温 38.1，平均 9.5 。平均相对湿度 64%。主导风向为西北风，最大风速为 18m/s。冻土深度 0.82m。1、井田开拓王家庄煤矿采立井开拓，根据开拓布置，达产时布置
11、有 2 个井筒，即提升立井和回风立井。提升立井：直径 4.5m，净断面 15.89m2，垂深 160m，装备有双钩罐笼，襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计5担负全矿的煤炭提升任务、辅助提升及升降人员任务，设钢性梯子间，为矿井的进风井及一个安全出口。回风立井：直径 4.5m，净断面 15.89m2，垂深 166m，设钢性梯子间，担负全矿井的回风任务井，为矿井的另一个安全出口。各井筒特征见表 1-1-2。表 1-1-2 井 筒 特 征 表井 筒 名 称 提升立井 回风立井经距 Y 19679963.751 19680008.178井 口座 标 纬距 X 4044711.813 4044714.98井口
12、标高 (m) 893.588 894.0提升方位角(度) 81井筒倾角(度) 90 90一水平 160 166井筒垂深 (m) 最终水平净 4.5 4.5井筒直径 (m)掘进 5.1 5.1净 15.89 15.89井筒断面(m2) 掘进 20.42 20.42厚度(mm) 300 300砌壁材料 料石砌碹 料石砌碹井 筒 装 备 罐笼提煤、运料、升降 人员、安全出口 安全出口备 注 已有 已有2、井下开采根据煤层赋存特征，设计利用原有井下巷道及已有的开拓布置构成完整的生产系统。矿井开采批准的 3 号煤层，煤层厚度 5.15-6.33m，平均 5.74m。顶板岩性主要为粉砂岩、砂质泥岩及泥岩，
13、局部为细砂岩；底板岩性主要为砂质泥岩、泥岩、粉砂岩。根据煤层赋存特征，结合目前国内设备装备及开采技术水平， 设计确定开采 3 号煤层采用壁式悬移支架放顶煤采煤法，采高 2.5m，放顶煤高襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计6度 3.24m，采放比 1:1.29 顶板管理采用全部垮落法。根据煤炭工业小型煤矿设计规定，结合地方煤矿的特点，工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型如下：采煤工作面采用 MZ-15T 煤电钻打眼放炮落煤，人工装煤。运煤选用SGB-420/30 型可弯曲刮板输送机一部。工作面运输顺槽配 SGB-420/30 型可弯曲刮板输送机运煤。回风顺槽配有 JD-25 型调度绞车及 BQW15
14、-50-7.5型小水泵等设备。端头支护选用 SHDZ20-28/100 型单体液压支柱，配合L=2.3 的 型顶梁支护顶板。工作面顶板管理采用全部垮落法，工作面支护选用 ZHF1800/16/30X型悬移支架支护顶板，最大控顶距均为 3.4m，最小控顶距为 2.6m。工作面回采方向为后退式。根据煤炭工业小型煤矿设计规定，并考虑地方煤矿管理水平等因素，确定工作面长度 50m，达产时在矿井布置了 1 个回采工作面、1 个掘进工作面。据煤炭工业小型煤矿设计规定，3 号煤层采区回采率 80%；工作面回采率 93%。3、工业场地布置特征、防洪排涝及地面建筑矿井工业场地结合地形和使用功能，因地制宜地将场地
15、分为主生产区、辅助生产区和行政办公区。（1）主生产区主生产区位于工业场地的东南部，布置有提升立井、提升井绞车房、提升井热风炉房、储煤场、汽车磅房、配电室、坑口办公室、调节池、净水车间、静压水池。（2）辅助生产区辅助生产区位于工业场地的东南部，布置有回风立井、坑口浴室及更衣室、矿灯房及任务交待室、机修车间、器材库、消防材料库、油脂库、襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计7坑木加工棚、锅炉房、风机、风机值班室。（3）行政办公区行政办公区与辅助生产区统一布置，布置有矿办公楼、食堂、厕所。矿井总占地面积为 1.0614km2。工业场地采用台阶式和平坡式相结合的布置方式。井口位于台地上，本区内无大的地表水体及
16、河流，该矿提升立井井口标高 893.5，回风立井井口标高 894.0m，工业场地附近历年最高洪水位标高为 887.4m，工业场地远远高于历年最高洪水位，洪水不会危及本矿。因此井口及场地均不受洪水威胁。工业场地内设置排水沟解决场内雨水外排问题。二、主要生产系统1、提升系统本矿提升立井为 4.5m 的立井，担负矿井的提煤任务、材料、人员、设备、矸石的提升任务，并兼作进风井；回风立井为 4.5m 的立井。主、回风立井均已建成。该矿设计生产能力为 90kt/a，提升井为罐笼立井，井筒垂深 Hj =160m；提升方式采用双钩 1t 罐笼方式；罐笼采用 GLSY-1 型 1t 罐笼，罐笼自重 G0=150
17、0kg；每罐允许乘 6 人；矿车采用 MGC1.1-6A 型 1t 固定车厢式矿车，容积 V=1.1m3，自重 Gk=610kg，600mm 轨距；并采用同一系列的材料车及平板车。矿井的工作制度：330d18h；该提升设备担负全矿井的升降人员、提煤、提矸、下放设备、材料等全部提升任务；钢丝绳选用20NAT626SW+FC1770ZZ285.6 152；提升机选用 2JTP-1.6/20 型，配YR315M-10 型电机，95KW，380V，584rpm；最大提升速度 Vm=2.42m/s；经计算，一次提升循环时间为：提人时，T r=96.4s，最大班工人下井时间为 12.85min40min；
18、提矿车时，T=87.4s，提材料时，T c=115.4s，最大班净作业时间 Tb=208min，折合 3.47h7h；可满足该矿提升能力的要求。襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计82、运输系统（1）主运输系统矿井地面运输主要靠汽车外运煤炭，在露天储煤场用装载机装汽车外运。工作面落煤经刮板输送机运到顺槽刮板输送机后，到大巷煤仓卸载，再装入矿车，调度绞车牵引矿车，运至井底车场，人工推入罐笼，提升到地面卸载至储煤场，由推土机推煤，由装载机装汽车外运。运输路线为：爆破落煤工作面前部输送机支架放煤工作面后部输送机顺槽刮板输送机运输下山刮板输送机煤仓总运输巷提升立井地面。（2）辅助运输系统辅助运输采用调度绞车
19、牵引矿车。井下所需坑木、液压悬移支架、机械设备及材料等，主要依靠窄轨铁路运输。窄轨轨型 15kg/m，由 JD-25 型调度绞车牵引 1t 系列矿车。辅助运输路线为：（1）作业人员：提升立井总运输巷701 运输下山 701工作面运巷工作面各作业地点（2）材料：提升立井总运输巷701 运输下山 701 工作面运巷工作面风、运巷3、供电系统王家庄煤矿实现了双回路供电，两回 10kV 供电线路就分别引自距矿井工业场地 2km 处有襄垣古韩 110kV 变电站和距本矿井工业场地 3.5km处有襄垣 792 处 35kV 变电站，矿井电源可靠，供电质量有保证。在矿井工业场地现有一座 10kV 变电所，变
20、电所高压侧采用线路变压器组装置，0.4kV 侧室内单列布置，采用单母线不分段供电。变电所内配备两台 S9-315/10 10/0.4kV 变压器，一台变压器担负矿井地面负荷的供电；襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计9另一台变压器中心点不接地，担负井下负荷的供电。井底车场附近设主配电所，其电源从地面 10kV 变电所 0.69kV 侧引出，两回电缆经提升立井下井供电，电缆型号为 MYJV42-0.6/1kV 3150+170mm2 长 300m 。采掘工作面的设备除电钻供电电压为 127V，其余设备供电电压均为660V。工作面 660V 设备采用 MY-0.38/0.66 型矿用移动橡套软电缆供电；
21、电钻采用 MZ-0.3/0.5 型电钻电缆供电；照明采用 MYQ-0.3/0.5 型矿用移动轻型橡套软电缆供电。 井下低压馈电线路上均装设有检漏继电器装置。由上述装置对井下电网的绝缘状况进行连续检测，当电缆线路发生故障时，可及时切断电源，以保证矿井安全生产。为了安全，在井下装有电气设备的峒室、低压配电点或装有 3 台以上电气设备的地点等处，均设局部接地极，并和主接地极连接构成总接地网，接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过 2。（1）运巷低压(660V)：井下中央变电所运输大巷运巷低压（2）风巷低压(660V)：井下中央变电所运输大巷运巷低压（3）供电设施、电缆设备负荷及配电设备负荷见工作
22、面配电系统图。4、通风系统1）通风系统（见图 1-1-1 所示）该工作面采用 U 型通风方式。新鲜风流由地面提升立井总运输巷701 运输下山701运输顺槽工作面污风从工作面701 回风顺槽701 回风下山总回风巷回风立井地面襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计10图 1-1-1 通风系统图5、排水系统该矿井设计生产能力为 An=90Kt/a，矿井的正常涌水量为 Qh=15m3/h，最大涌水量为 Qh=20m3/h；排水井为回风立井，井下中央水泵房设在回风立井井底附近，回风立井垂深 Hj=166m，管子道斜长 20m，倾角 =25；排水管沿回风立井敷设到地面水池。矿水呈中性，PH=67，容重=1020
23、kg/m 3。该矿现有三台 5DA-88 型多段离心式水泵，配 YB280M-4 型防爆三相异步电动机，90KW，380V，1450rpm；该水泵额定流量为 Qe=90m3/h，额定扬程 He=172.8m，额定效率 e=75%，额定允许吸上真空度H s=6.5m；排水管选用无缝钢管 1334，沿回风立井敷设两趟至地面高山水池；吸水管选用无缝钢管 1594.5。经计算，该水泵的运行工况为：流量 QM=69.5m3/h，杨程HM=186.13m，效率 M=67%，允许吸上真空度H sM=6.5m；水泵轴功率N=53.63KW；不论是正常涌水量时期，还是最大涌水量时期，水泵均是一台工作，一台备用，
24、一台检修。管路是一趟工作，一趟备用、检修。正常襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计11涌水量时期，每天的排水时间为 th=5.18h20h；最大涌水量时期，每天的排水时间为 tm=6.91h20h；均符合煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范的要求。排水路线为：701 运巷局部积水经水泵701 下山运输巷水仓地面6、监测监控系统为保障矿井安全、高效生产，保证设备的正常运行，提高调度管理水平和经济效益，该矿井已安装了一套 KJ78 型矿井安全监测及生产监控系统，工作面配有甲烷传感器等传感器。7、通迅系统本矿调度室内设一套 16 门行政调度合一小调度交换机，作为全矿井行政及调度总机。另设 2 部外线电话。矿
25、井用户的通信，工作面转载机机头、运巷机头各安装一部程控矿用本质安全型电话机，可直接与队值班室、矿调度室及其它各业务科室联系。近几年，通信业飞速发展，在该矿所在地已有众多的移动电话和固定电话，目前本矿已配有固定电话和移动电话，对外联络非常方便。8、供水系统矿井供水水源有两个：第一是利用深井水，第二是处理后的矿井涌水。预计矿井井下正常涌水量为 15m3/h，最大涌水量为 20m3/h，水量有保证，经处理后，可作为井下消防及洒水水源。该矿生产、基建水源有可靠保证。地面静压水池总进风巷701 运输下山701 工作面运巷9、照明系统运巷机头、运巷三岔口、安装 127V 隔爆日光灯，工作面每隔 30m 安
26、装一盏隔爆灯。襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计1210、地面生产系统根据矿方意见及地面情况，原煤出井后不进行洗选加工，只在储煤场进行人工拣矸，混煤销售。地面静压水池提升立井701 下山运输巷701 风、运巷清水系统：提升立井701 下山运输巷工作面第二节 采区概况一、采区在井田中位置7 采区位于井田的东南部，地面生活区的西南部。二、采区储量及服务年限按照采矿许可证的要求,王家庄煤矿开采 3 号煤层,3 号煤层赋存稳定。采区设计资源/储量、采区设计可采储量、采区服务年限的计算如下：1、选取的主要参数资源储量估算采用地质块段法，计算公式为10DMSQ式中： Q资源储量 （千吨）S水平面积 （m 2）
27、M煤层计算厚度 mD容重 t/m 3有关参数的确定：面积（S）：数字求积仪求得，取三次读数的平均值。计算厚度(M)：为块段内及邻近见煤点储量计算厚度的算术平均值。容重（D）：根据煤芯煤样试验结果取平均值。3 号煤层采用 1.40t/m3。2、各类煤柱的留设和回收率襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计13井田范围内地面村庄、重要建筑、高速公路、铁路、水库、井田边界、水平运输大巷等均按建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程要求留设保护煤柱，未参与可采储量计算。根据关于合理开采煤炭资源提高回采率的若干规定规定，计算可采储量时，矿井回收率指标为取 75。3、估算结果经计算，7 采区资源储量估算结
28、果如下：累计查明设计资源储量为1251.5kt，采区可采储量 883.2kt。4、服务年限计算服务年限计算公式为：T=Q（DK）T-服务年限（a）Q-可采储量（kt）D年产量（kt/a）K-储量备用系数，取 1.3可采储量为 883.2kt，备用系数取 1.4，生产能力按 90kt/a 计算，服务年限为 7.0 年。三、采区巷道布置及装备情况采区巷道布置及装备见采区巷道布置及机械设备配备平面图。第三节 地质特征一、采区煤层及采区构造情况（一）地层王家庄井田位于沁水煤田中部东缘，井田广为第四系黄土覆盖，仅在冲沟及河床两岸有零星基岩出露。出露地层为二叠系上统上石盒子组、下统下石盒子组和山西组。据夏
29、店详查区钻孔资料及煤矿揭露的地层资料，襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计14将井田地层由老到新简述如下：1、奥陶系中统峰峰组(O 2f)上部为灰深灰色致密坚硬石灰岩，具波状层理，裂隙溶蚀较为发育。中部为灰深灰色石灰岩。2、石炭系中统本溪组(C 2b)上部为灰色泥质岩、砂质泥岩，含星散状黄铁矿，含植物化石碎片。局部地段中部常有薄层状泥晶石灰岩和薄煤层，顶部常见高岭石泥岩，下部为深灰色、灰色铝土质泥岩夹砂质泥岩。偶夹薄煤层，具块状层理、水平层理及透镜状层理。厚度 4.00-31.77m，平均为 10.99m。3、石炭系上统太原组(C 3t)主要由粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩及
30、煤层组成 。有 5 层石灰岩，下部灰岩稳定，往上稳定性较差，相反下部煤层较上部煤层稳定。石灰岩下部发育稳定煤层，砂岩普遍发育，但中部砂岩发育好，厚度大且稳定，层理类型复杂，动植物化石极为丰富，厚度 82.70-141.45m，平均 115.61m。4、二叠系下统山西组(P 1s)主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层组成。砂岩一般不稳定，常呈似层状或透镜状。本组以含砂的成分高、颜色浅、交错层理发育、生物扰动构造多见为特征。主要煤层发育在中下部，植物化石丰富。厚度48.3371.89m，平均 56.13m。5、二叠系下统下石盒子组(P 1x)主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩组成。顶部为灰
31、绿、灰、紫红色之含铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”，该层较为稳定，是确定 K10分界砂岩之良好辅助标志；中上部主要为中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩互层；中下部主要为灰浅灰色中细粒砂岩，局部为粉砂岩、粗砂岩，偶见煤线或薄煤层；底界 K8砂岩为中细粒砂岩一般呈灰浅灰色，本组厚襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计1543.30-85.10m，平均厚 60.87m。6、二叠系上统上石盒子组(P 2s)出露于本井田的北部，由杂色中细粒砂岩、泥岩组成，根据岩性可分为上、中、下三段。上段：紫红色、黄绿色、灰绿色之泥岩夹细砂岩及粉砂岩，厚度一般 168.00m。中段：上部为紫色、绿灰色泥岩，夹含砾粗砂岩、中细粒砂岩，中下部
32、为浅灰色、紫红色之粗砂岩与泥岩互层及灰色、灰绿色、紫色泥岩，局部为含砾粗砂岩，厚度一般为 137.00m。下段：上部为灰绿色、紫色砂质泥岩夹中细粒砂岩；中部为绿灰、浅灰色中砂岩夹细砂岩；下部为灰色、灰褐色灰岩夹细砂岩。厚度一般 159.00m。7、第四系(Q)中更新统(Q 2)：广泛分布，为黄色、浅红色粉砂土、砂质粘土夹两层或数层钙质结核。厚度 1.00-60.00m，一般为 40.00m。全新统(Q 4)：为淡黄、灰黄色砂砾层及砂和砂土等。厚度 0-40.19m，一般为 20.10m。（二）地质构造1、区域构造本区位于沁水盆地东翼中段，晋-获褶断带和武乡-阳城凹褶带之间，总体形态为一走向 N
33、NE，倾向 NW 的单斜构造。2、井田构造该井田全被黄土覆盖，根据钻孔资料表明，整体井田是由一开阔的背斜和两条正断层构成井田内的构造格局，现描述如下：1)背斜：轴向东北一西南，较开阔，一翼倾向近东西向，倾角平均 10度，另一翼倾向近北南向，倾角平均 9 度。2)王家庄正断层(F 1)：为该井田的南界，其走向大致为东一西向，倾向为北偏西向，倾角 70 度，落差由西到东逐渐减小，落差最大达 230m。3)东南正断层(F 2)：位于井田中北部，其走向大致为北东一西南向，襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计16倾角 70 度。落差由南到西北东逐渐增大，其落差最大为 30 米，井田内延伸 470 米。综上所述
34、，其构造属于中等构造。（三）煤层和煤质1、煤层井田内批准开采的煤层为 3 号煤层。3 号煤层赋存稳定，厚度大，全井田可采，煤层厚度 5.15-6.33m，平均 5.74m。顶板岩性主要为粉砂岩、砂质泥岩及泥岩，局部为细砂岩；底板岩性主要为砂质泥岩、泥岩、粉砂岩。详见可采煤层特征表 1-3-1。表 1-3-1 可采煤层特征表煤层结构 顶底板岩性煤层名称煤层厚度(m)煤层间距(m) 夹石层数夹石厚度(m)顶板 底板稳定性倾角(度)容重t/m3备注3号5.15-6.335.74 125 1 0.05-0.5砂岩、砂质泥岩及泥岩砂质泥岩、泥岩、粉砂岩稳定 4-15 1.392、煤质特征3 号煤层：原煤
35、水分 1.04%，灰分 13.63%；原煤硫分 0.55%，挥发分19.42%。3 号煤为低中灰、特低硫、低磷、高熔灰分、高热值的贫煤，为优质动力用煤。3、其它有益矿产（1）铝质泥岩，位于本溪组中下部，一般浅灰灰白色，块状，具鲕状结构，且具滑感，达不到工业品位要求。（2）本溪组赤铁矿，零星富集，不具工业价值。（3）稀散元素，详查中对锗、镓元素含量进行采样测试，均达不到襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计17工业品位。二、采区水文地质条件本区域处于沁水盆地中段东部的漳河水系，其范围东部为太行山脉，向西至沁县北西漳河的西源，南起长子南的漳河南源，北止于武乡县之漳河北源。大体上构成一个完整的水文地质单元，
36、也是晋东南区域水文地质一个重要组成部分。区域南部、中部、北部主要为一套巨厚的二叠系碎屑岩沉积，构成广泛的层间孔隙水分布，南部和东南部大面积出露的碳酸盐岩，又为岩溶水的发育奠定了基础，而一系列褶曲带构成的新生代盆地，由于表层堆积了厚度不等的松散沉积物，又为区域孔隙水的分布创造了条件。区域地形与构造一致，补给及径流条件有利，为地下水的富集以及地下水的承压自流提供了有利条件。1、地表水本井田内有季节性河流，雨季时有水，旱季无水，其流量不大，与煤层及下部含水层基本无水力联系。2、含水岩层本井田的含水层由下至上分述如下：(1)中奥陶统石灰岩含水层为煤系地层下伏的主要含水层。本组岩层由于岩溶发育之不均一，
37、因而地下水变化幅度大，富水性因地而异。本区奥灰静止水位标高 676m，上马家沟灰岩是主要富水含水层，水化学类型为重碳酸、硫酸盐一钙、镁型水。(2)上石炭统太原组灰岩含水层井田内普遍发育，厚度一般为 7.28m，系 14、15 号煤层之顶部岩层。q 值平均为 0.004L/m.s；K 值为 0.0052-0.016lm/d，水位标高 818.59-820.24m，属于富水性弱含水层。水质为重碳酸盐钾 +钠型水，矿化度襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计180.510-0.741g/L。(3)下二叠统山西组 K7砂岩水层分布范围大，岩性为中细粒砂岩层，厚度一般为 3.05m，距上部 3号煤层一般为 12
38、.80m，裂隙不发育。q 值为 0.005L/ms，K 值为0.0067m/d，恢复水位值 60.94m，水位标高 909.71m，属于富水性弱的含水层。水质类型为重碳酸盐钾 +钠型水，矿化度 0.784g/L。(4)下二叠统山西组 3 号煤层顶部砂岩含水层分布较普遍，厚度 1.72-15.33m，一般 6.68m。裂隙不发育，岩性为中细粒砂岩。单位涌水量 q 值为 0.00287L/m.s，K 值为 0.269m/d，恢复水位值为 26.45m，水位标高为 845.64m，属于承压微弱的含水层。水质类型为重碳酸氯盐钾+钠型水，矿化度 0.495-0.784g/L。(5)下二叠统下石盒子组 K
39、8砂岩含水层一般厚 4.15m，岩性以中细粒砂岩为主，富水性视裂隙发育程度而不同，属于微弱的承压含水层。(6)基岩风化带含水层基岩风化层极普遍，据钻孔所见裂隙发育深度，不受表土覆盖厚度大小而变化，而是随岩性不同胶结物质差异而加深。胶结疏松的粉砂岩类，裂隙发育深度最大，但亦不超过 50m，坚硬砂砾岩类风化水蚀深度小，一般不超过基岩顶面下 40m。承压水头高于地表水 3mm，水位标高883.85m，q 值为 0.58L/m.s，K 值平均为 4.56m/d，属承压中等含水层。水质类型为重碳酸盐钾+钠，钙、镁型水，矿化度 0.274-0.963g/L。(7)洪积冲积层含水层厚度一般 15m，分布广泛
40、，由砂质粘土、砂土、粉砂和砂砾组成。砂砾卵石分布于沟谷阶地，其富水性取决于砂砾石大小及厚度，接受大气降水补给影响较明显，属于中等弱含水层。水质为重碳酸盐钙、镁水，矿化度 0.237-0.617g/L。襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计19井田突水因素分析：本井田现开采 3 号煤层，涌水量每日 30m3，对矿层开采无大的危害，据矿方提供资料，煤矿已开采多年，在采空区基本没形成积水。当遇暴雨及地裂缝的开裂和发展，会引起地面雨水和地下水大量渗漏，在降水集中季节，大量水流有可能灌入矿井，而形成矿井突水。本区奥灰水位标高 676m，而本矿井开采标高在 580-760 之间，在开采东部煤矿时，开采标高高于奥灰
41、水水位标高，因此，现阶段本矿奥灰水的危胁较小。但在开采过程中要观测底鼓现象的出现，避免因岩溶水位发生变化造成矿井突水。但在开采西部及西南部时，其开采标高低于奥灰水水位标高，此时，很有可能产生矿井突水现象，应引起足够的注意。另当开采到南部边界一带时，因有断层存在，虽为隔水断层，仍要留设足够的煤柱，并应引起起足够的注意，采取超前探水措施，否则亦有可能产生矿井突水。三、开采技术条件1、顶底板条件3 号煤层其直接顶板为砂质泥岩、粉砂岩，泥岩，厚度一般为3.17m，裂隙不甚发育；底板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩、中细砂岩，厚度一般为 2.90m。顶底板力学测试结果如表 1-3-2 所示，煤岩层综合柱状
42、图如图 1-3-1 所示。表 1-3-2 顶底板力学测试顶底板 岩石名称 平均抗剪强度 (MPa) 平均单向抗拉强度(MPa) 平均抗压强度 (MPa)泥岩 5.29 1.15 32.94顶板粉砂岩 10.59 1.37 61.27泥岩 1.39 44.80底板砂质泥岩 0.97 38.73襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计20图 1-3-1 701 工作面煤岩层综合柱状图2、瓦斯根据山西省“晋煤安发20072030 号文件”批准该矿为低瓦斯矿井。瓦斯绝对涌出量： 0.23m 3/min 瓦斯相对涌出量： 1.13m 3/t二氧化碳绝对涌出量：0.11m 3/min 二氧化碳相对涌出量：0.54m
43、3/t3、煤尘及煤的自燃根据山西省煤炭工业局综合测试中心 2007 年 11 月测试结果，火焰长度 35mm，岩粉用量 60%，煤尘有爆炸性，煤层吸氧量 0.9251cm3/g。自燃倾向性为类，为不易自燃煤层。4、据地质报告有关资料，本矿无煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出、冲击现象，本矿属地温、地压正常区。襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计21四、放顶煤工作面基本情况1、工作面位置：该工作面位于井田中部，大巷以南。2、井下位置：工作面位于 701 工作面。北临 F3 断层，南为井田边界，西临采区下山巷道。3、地面海拔标高：903.5886.5m。4、井下工作面标高：724769.5m。5、本工作面运
44、巷长 200m，风巷长 230m，切眼长 50m，总面积14600m2。煤层厚度 5.74，容重为 1.35t/m3，回收率为 93，则：工业储量：9.1（万 t）可采储量：工业储量93=9.193=8.46（万 t）可采期： 200(0.82)=125(天)其中：0.8 为循环进度，2 为日循环个数6、回采对地面设施的影响：距离地面生活区较近，回采对其有一定的影响。建议一定留足保安煤柱。襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计22第二章 工作面布置及采煤方法第一节 工作面布置一、工作面布置方式工作面切眼长 50m，沿东西走向长壁布置，沿倾向推进；可采长度：风巷为 200m，运巷为 230m；停采线：工
45、作面回采至距切眼 170m 处应停止回采，以免破坏为运输下山而留设的保安煤柱。工作面巷道布置见图 2-1-1 所示。图 2-1-1 701 工作面巷道布置平面示意图二、煤柱留设1、根据煤炭工业小型煤矿设计规定，工业场按 II 级保护级别维护，场周围围护带宽度取 15 米，村庄围护带宽度取 10 米，表土移动角取45，基岩移动角取 72计算保护煤柱范围。襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计232、井田境界煤柱宽度取 20 米，采区边界煤柱两侧各留 10 米，大巷煤柱宽度取 50 米。3、井田内断层煤柱宽度取 20 米。三、巷道支护形式风、运巷大部分为全锚网支护，两帮为 4 根 20L2000mmA3
46、螺纹钢锚杆，顶板为 5 根 20L2400mm 高强螺纹钢锚杆，排距为 800mm，锚索加强支护为每隔 2.4m 布置两根 15.24mm 的小孔径 预应力锚索，锚索孔深7m，锚索长度 7.3m。每根锚索采用的树脂药卷为 K2360 一支，Z2360 二支，锚固长度 1.7m，每根锚索采用一块 400mm 长的 18 槽钢，一块规格为1001008mm 的钢板，锁具一套。车场三岔口到出煤口为工字钢棚支护。130430 米底分层段为工刹锚支护，具体支护形式见风、运巷断面图见图2-1-2,图 2-1-3 所示。图 2-1-2 701 工作面运巷支护及设备布置断面图图 2-1-3 701 工作面风巷
47、支护及设备布置断面图襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计24巷道断面、 支护形式如下表 2-1-1 所示 。表 2-1-1 巷 道 支 护 状 况 表巷道名称及地段 支护形式 净断面 支护规格 排距 主要用途 设 备运 巷 全 锚 （网） 7.5m 2 矩形 32.5m 0.8m 进风 、运煤 低压开关等、风 巷 全 锚 （网） 7.5m 2 矩形 32.5m 0.8m 回风 、进 料 绞车等四、工作面接替顺序工作面接替顺序为：701 工作面采完后，开采 702 工作面。第二节 采煤方法一、采煤方法介绍本工作面采用走向长壁、后退式炮采放顶煤一次采全高全部垮落采煤法。二、放顶煤工作面能力确定本工作面切
48、眼长 50m，工作面采高 2.50.1m，循环进度 0.8m，放顶煤平均高度 3.24m，工作面回收率为 95，顶煤回收率为 88，一采 一放为一个循环。循环产量为：Q 循环 Q 采 Q 放Q 采 502.50.81.495133t Q 放 3.24500.81.488160t故 Q 循环 Q 采 Q 放 133160293t第三节 采煤工作面装备一、采煤工作面主要设备配备及参数工作面设备配置见表 2-3-1 所示。襄垣县王家庄煤矿放顶煤开采设计25表 2-3-1 701 工作面设备配置一览表序号 设备名称 规 格 型 号 数量 技 术 特 征1 液压支架 ZHF1800/16/30X 44工作阻力:1800kN 初撑力:900-1140kN支护面积:2.56m 2 支护强度: 0.55-0.62MPa支撑高度:1.6/3.0m 支架中心距:680mm对底板比压 0.9MPa 重量:0.96t2 端头支护 SHDZ20-28/100 6 工作阻力: 1800kN 支撑高度:1.6-3.0m ,支护强度:0.86MPa 支架重量： 3.1t3 前输送机 SGS-30 1运输能力:180t/h 电机功率:30kW链速:1.2m/s 刮板间距:1096mm中部槽:1500960315mm4 后输送机 SGS-
