采礦工程礦區(qū)概況與井田地質(zhì)特征

1、第一章礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征第一節(jié)礦區(qū)概述一、地理位置和交通狀況東灘井田位于省內(nèi)鄒城、兗州、曲阜三市交界處。礦井位置為東經(jīng)116 5345，北緯35 2616(如圖1-1所示)。井田東部以宜山斷裂為界；以東北FS18斷層和FS68斷層為界；F60斷層以南與南屯井田相鄰；毗鄰西寶店礦；接北興隆莊礦。井田東西長(zhǎng)約6.77公里，南北寬4.84公里，面積32.75平方公里，開采深度標(biāo)高為-400 -1000米。圖1-1東灘煤礦地理位置圖這個(gè)地區(qū)的交通非常方便。京滬鐵路大動(dòng)脈貫穿井田中部，東灘店站至鄒城6km、162km、818km在南方；北距兗州14公里、156公里、549公里。還有一條兗州至新沂鐵路

2、支線，西至魯西南，與京九鐵路、京廣鐵路相連。東油偃師鐵路專用線至石臼港308公里。公路四通八達(dá)，104國(guó)道、京福高速、鄒鹽高速、濟(jì)鹽高速、濟(jì)鄒高速分別從井田東、中、南、西穿過(guò)。京杭大運(yùn)河流經(jīng)城市西部，一般可通航85t渡船。1、2月水位變淺，無(wú)法通航。二、地形特征及住宅分布該地區(qū)為第四紀(jì)沖積平原，地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高為+42.46 +54.58 m，地勢(shì)由東北向西南逐漸降低，坡度極為平緩。礦區(qū)周圍有15個(gè)村莊，大部分分布在井田邊界。此外，礦區(qū)南部還有大型工人居住區(qū)。三。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、原材料和電力供應(yīng)礦區(qū)主要工業(yè)為煤炭，農(nóng)業(yè)主要種植小麥、玉米和棉花，其中有果園、桑園、菜園和苗圃。礦井建設(shè)期間，所需建筑

3、材料，除鋼材、木材和部分水泥由國(guó)家計(jì)劃供應(yīng)外，磚、石、砂等其他地方材料就地供應(yīng)，滿足建設(shè)需要。礦區(qū)內(nèi)建有一座110Kv羅廣變電站，并建有兩條35Kv輸電線路向該礦供電。四。礦區(qū)的氣候條件該地區(qū)屬于溫帶季風(fēng)區(qū)的海洋-大陸性氣候。據(jù)鄒城市氣象局1959-1999年氣象資料，平均氣溫17.9，最高氣溫40.3，最低氣溫-18.3。年平均降水量708.14mm，年最大降水量1263.8mm，冬季多偏北風(fēng)，夏季多偏南風(fēng)，最大風(fēng)速16m/s，封凍期為12月至次年3月，最大凍土深度0.27m。五、采礦水文和工農(nóng)業(yè)供水區(qū)內(nèi)主要河流為白馬河及其支流泥河，貫穿全境，向南流入湖中，均屬季節(jié)性河流。白馬河全長(zhǎng)76km

4、，河床寬10420m，實(shí)測(cè)最大流量568 m3/s，流量隨季節(jié)變化，從干涸到泛濫，與第四紀(jì)有水力聯(lián)系。東灘井田內(nèi)白馬河長(zhǎng)7km，有泥河和友誼河支流。井田內(nèi)白馬河河床寬2090m，加固河堤實(shí)測(cè)高程為+45.50+52.91m，歷年最高洪水位為+39.62m +60.87m本礦區(qū)工業(yè)和生活用水的主要供水水源為上第四系砂巖層水和礦井凈化水。水質(zhì)為碳酸氫鈣鈉，鹽度為0.37克/升.管狀井用于分散取水。該礦日排水量約4,500m3，全部進(jìn)入污水凈化站處理。凈化水主要用于井下防水灌漿、灑水降塵、電廠冷卻、洗煤廠補(bǔ)充用水。第二節(jié)井田地質(zhì)特征一、井田地形及勘探程度兗州煤田的構(gòu)造形態(tài)是一個(gè)寬緩的不對(duì)稱傾向向斜，

5、軸向北東，傾向東。斜一級(jí)寬緩褶皺發(fā)育，伴有少量斷裂構(gòu)造。東灘井田位于兗州向斜的豎井及深部，傾角平緩，一般3 9，平均7，最大18，最小水平。井田勘探程度:經(jīng)過(guò)普查、詳查、精細(xì)勘探和綜合勘探補(bǔ)充勘探，全區(qū)已完成鉆孔145個(gè)，地震物理點(diǎn)3466個(gè)，平均每平方公里2.13個(gè)，地震物理點(diǎn)23.9個(gè)，總工程量10621.27米，其中水文鉆孔3個(gè)，1865.61米二、井田內(nèi)煤系地層兗州煤田含煤地層為中石炭統(tǒng)、上石炭統(tǒng)和下二疊統(tǒng)。1.中石炭統(tǒng)(C2b)該組與下伏的中奧陶統(tǒng)馬家溝組呈假整合接觸，以12層灰頂和頂為界，總厚度29.6 38.36米，平均厚度約34米，巖性主要為灰色乳白色灰?guī)r、淺灰色灰色鋁質(zhì)泥巖、

6、粉砂巖和雜色鋁質(zhì)泥巖，屬小振幅震蕩頻繁的濱淺海沉積環(huán)境；在短暫的海退過(guò)程中，沉積了兩個(gè)薄煤層，均無(wú)工業(yè)價(jià)值。2.上石炭統(tǒng)(C3t)該組與下伏中石炭統(tǒng)呈假整合接觸，以組界砂孔頂面和底面為界，總厚度174 218米，平均厚度184.74米，一般厚度180 190米。該區(qū)保存完好，未受侵蝕，為海陸交互相沉積，巖相旋回和粒度韻律清晰穩(wěn)定。巖性主要為深灰色至灰黑色粉砂巖、泥質(zhì)巖、灰色鋁泥巖、灰綠色至灰白色中細(xì)砂巖，夾10薄層灰?guī)r，24層煤層。其中主要可采煤層為16、17號(hào)煤層，局部可采煤層為6、15、18號(hào)煤層。中層灰?guī)r和十層灰?guī)r兩層厚且穩(wěn)定，是全區(qū)煤層對(duì)比的主要標(biāo)志層。根據(jù)巖性、巖相和沉積特征，可分為

7、上、中、下三段。前一段上段為第三層灰?guī)r至地層邊界砂巖底界，厚度3545m，一般約40m。沉積環(huán)境為平靜的濱海平原沉積，巖性巖相穩(wěn)定，主要為深灰色、灰黑色粉砂巖和泥質(zhì)巖，有3個(gè)含煤層，即4、5、6號(hào)煤層，6號(hào)煤層部分可采。(2)中間部分第三層灰?guī)r至第十層灰?guī)r為中段，厚100 120米。沉積環(huán)境為海岸平原沉積，經(jīng)常發(fā)生小幅震蕩，巖性和巖相有一定變化，相律不明顯，構(gòu)造復(fù)雜，灰?guī)r和煤層多而薄，礦床中下部有一可采煤層，即15上煤層。(3)以下一段該組第10層灰?guī)r和第12層灰?guī)r頂部為下段，厚度3540m。為平靜的濱海平原沉積，巖性巖相穩(wěn)定，主要為深灰色、灰黑色粉砂巖、泥質(zhì)巖和鋁質(zhì)泥巖。16、17、18上二

8、層煤層富集，其中16、17煤層全部可采，18上二層煤層部分可采。3.下二疊統(tǒng)地層(P11s)該組與上石炭統(tǒng)為整體接觸，以下石盒子組邊界的粗砂巖頂面和底面為界，總厚度105.92 152.63米，平均厚度133.98米，厚度有所變化，西北厚，東南薄，遭受不同程度的侵蝕。在侵蝕嚴(yán)重的地區(qū)，蒙陰組2、3煤層出露在紅層之下。根據(jù)巖性、巖相和含煤特征，前一段粗粒砂巖以雜色鋁泥巖下部石盒為界，厚度2350m，一般35m左右，自北向南逐漸變薄。為純陸相地層，巖性為雜色鋁質(zhì)泥巖、灰色至灰綠色細(xì)中粒砂巖、灰色至深灰色粉砂巖等。，且不含煤。底部雜色粘土巖一般距下段二煤層3050m，其間距由北向南逐漸增大。(2)以

9、下一段從地層底界砂巖到雜色鋁泥巖底界厚約100米，為本區(qū)主要含煤段，由陸相和過(guò)渡相組成。巖性主要由灰色至灰色中粒砂巖、細(xì)砂巖、深灰色粉砂巖、細(xì)砂巖與粉砂巖互層及煤層組成。中下部含23個(gè)可采煤層，即2號(hào)和3號(hào)(3上3下)煤層，其中2號(hào)煤層為局部可采煤層，3號(hào)(3上3下)煤層厚度較大，為5.1610.54m，平均為8.53m，為本區(qū)主要煤層。該段砂巖發(fā)育，其中第二煤層以上20m左右的河床相粗砂巖和第三煤層底部的濱海相中砂巖夾泥質(zhì)層理和海底水道是良好的標(biāo)志層。此外，第二煤層上方10m左右的灰色至淺灰色鮞狀鋁質(zhì)泥巖也可作為對(duì)比的輔助標(biāo)志。二、井田地質(zhì)構(gòu)造兗州煤田構(gòu)造位于華北地臺(tái)魯西臺(tái)背斜西緣，魯西南斷

10、塊坳陷地塹東部。兗州煤田的北部和南部分別是兩個(gè)近東西向的地塹構(gòu)造。北部受司文斷裂和鄆城斷裂控制的汶上-寧陽(yáng)地塹構(gòu)造；南部受菏澤斷裂、浮山斷裂和單縣斷裂控制的成武-魚臺(tái)地塹構(gòu)造。伊山斷裂兩側(cè)，自北向南，有一系列NE向?qū)捑忨薨?，背斜、向斜相鄰。東灘井田位于兗州向斜的核心及深部，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度相對(duì)簡(jiǎn)單，以寬緩褶皺為主，并伴有一定數(shù)量的斷裂構(gòu)造。(1)褶皺構(gòu)造受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的制約，東灘井田地層產(chǎn)狀平緩，次級(jí)褶皺普遍發(fā)育，無(wú)論走向、傾向、傾角，地層產(chǎn)狀變化都很大。地層走向主要為北偏東30 60，傾向西北或東南。傾角一般3 9，平均7，最大可達(dá)18(斷裂帶除外)，最小接近水平狀態(tài)。次級(jí)褶皺多為寬緩、短軸

11、、波狀褶皺，背斜、向斜相鄰，定向排列。一般來(lái)說(shuō)，軸向主要是從NEE到NEE。由于受井田南端義山斷層的影響，褶皺軸向向東西方向偏移。褶皺軸不僅在平面上彎曲，在剖面上也有起伏(見表1-1)。表1-1井田內(nèi)主要褶皺一覽表文件夾名稱自然曲軸折疊方向褶皺長(zhǎng)度(米)褶皺寬度(米)折疊指數(shù)褶皺幅度(米)折疊位置C1背斜N78 近東西向285010000.06565南部井田1 2號(hào)勘探線C2向斜NEEEWNWW28606200.01612井田東南部4 6號(hào)勘探線C3背斜北緯55 70呈S形。42009000.06155中南井田2 7號(hào)勘探線補(bǔ)體第四成份缺乏向斜n35 65 E是一個(gè)反S形彎道。28001000

12、0.04545中南井田2 6號(hào)勘探線溴化五烴季胺背斜北75西近東西向16007000.02115井田中部56條勘探線溴化六烴季胺向斜N75 W EWNE60 80 E540012000.03845711號(hào)勘探線位于井田中部C7背斜東經(jīng)35度N75度東經(jīng)55度東西向N80度700011000.04550井田中部45線至1112線C8向斜EWN45 EN70 EN55W550010000.05050913號(hào)勘探線位于井田中部補(bǔ)體第九成分背斜N55EEWN60 E34009000.06155東北井田14 17號(hào)勘探線(2)斷裂構(gòu)造本井田發(fā)現(xiàn)并經(jīng)勘探證實(shí)的主要斷層有7條(見表1-2)。落差較大的斷層大

13、多分布在井田東部和北部邊緣，形成井田與煤田的天然分界線。斷層以高角度正斷層為主，影響生產(chǎn)的有兩條大斷層。所有正斷層切割上侏羅統(tǒng)紅砂層，斷層切割次級(jí)褶皺不分間距。井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖漿侵入。表1-2井田主要斷層一覽表故障名稱自然走向趨勢(shì)傾斜角()垂直斷裂距離(米)控制情況故障定位宜山斷層直的北緯35度東經(jīng)18度西經(jīng)W802000基本控制領(lǐng)土邊界1號(hào)井東斷層直的東經(jīng)25度西經(jīng)10度E70060清除控制東一F11故障直的北緯50度近東西向S70015清除控制東一F6斷層直的N15 25 WE70080初步控制南藝FS18故障直的N15 30WS70020基本控制領(lǐng)土邊界FS68故障直的北緯15度西經(jīng)10度

14、東S70020基本控制領(lǐng)土邊界F60故障違反北緯40度至60度西北50045基本控制領(lǐng)土邊界三。井田水文地質(zhì)兗州煤田東被沂山斷裂切割，對(duì)面為太古宙片麻巖和寒武系地層，北、南、西三面均有煤層出露，分別被富水的鄒西、顏夕和曲阜奧陶系灰?guī)r水源地包圍。由于煤田東部義山斷層下盤為隔水層，其他三個(gè)含煤含水層與奧陶系灰?guī)r水不連通，第四系發(fā)育良好，因此兗州煤田是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。煤田地下水的補(bǔ)給和排泄條件較差，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單至中等。含水地層根據(jù)巖性、含水介質(zhì)特征和地下水類型，井田內(nèi)含水層自上而下可分為:第四系砂礫石孔隙承壓含水層、侏羅系蒙陰組砂巖孔隙裂隙承壓含水層、二疊系三煤頂?shù)装迳皫r裂隙承壓含水

15、層、石炭系三段灰?guī)r、十下段灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層、十四段灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層和奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層(見表1-3隔水層(1)第四系中間組隔水層組組厚28.30163.70m，平均61.59m，巖性主要為灰綠色粘土和砂巖粘土，夾粘質(zhì)礫石層，含少量砂漿和鐵結(jié)核。粘土厚度占該組厚度的75.1%。穩(wěn)定粘土層45層，厚度23.6 75.5米，平均42.4米，且單層粘土厚度大，可塑性強(qiáng)。因此，該隔水層性能良好，能有效阻斷第四系上部水和大氣的滲透和補(bǔ)給。(2)下石盒子組隔水層組厚度0181.88m，分布于井田北部和西部，主要由紫紅色和灰綠色雜色粘土巖組成，夾粉砂巖和灰白色和灰綠色砂巖，底部普遍發(fā)育5

16、m厚的底部礫巖。這組防水性能好。(3)組泥巖和鋁泥巖隔水層組三個(gè)灰組和十個(gè)灰組之間的平均距離為110米。主要由灰色-深灰色色粉砂巖、褐-深灰色鋁質(zhì)泥巖、泥巖、灰色-深灰色中細(xì)砂巖組成，夾6薄層不穩(wěn)定灰?guī)r和11薄層難處理煤層。其中泥巖和鋁質(zhì)泥巖是良好的隔水組，能有效阻斷三灰含水層與十灰含水層之間的水力聯(lián)系。(4)17號(hào)煤至14號(hào)灰泥巖及鋁質(zhì)泥巖隔水層組7煤灰平均間距29.5米，主要由灰-深灰色鋁質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、粉砂巖組成，夾2薄層不穩(wěn)定灰?guī)r和4薄層難處理煤層。其中，鋁質(zhì)泥巖是良好的隔水層組，能有效阻斷十灰含水層與十四灰含水層之間的水力聯(lián)系。(5) 14灰至奧陶系鋁質(zhì)泥巖及泥巖隔水層組14灰至奧灰

17、間距2.516.89m，平均6.50m，主要由鋁礬土和鐵泥巖組成，是良好的隔水層組。在正常區(qū)，奧陶系灰?guī)r與14灰?guī)r之間的水力聯(lián)系可被有效阻斷，但應(yīng)注意隔水層較薄或斷層構(gòu)造發(fā)育的地方。斷層邊界導(dǎo)水率(1)東部邊界的宜山斷裂走向NW30 NE30，傾向W，傾向70，落差 2000米。井田內(nèi)煤系地層與太盤太古宙片麻巖接觸，裂隙不發(fā)育，屬于弱透水性與阻水性的分界線。根據(jù)南屯礦地質(zhì)報(bào)告，義山斷層是南屯井田的一條導(dǎo)水?dāng)鄬印?2)北部邊界的紫陽(yáng)斷裂。走向NW30 NW65，傾向NE，傾角70，落差 400米，中段被玄村斷層和龔蓓村斷層切割。井田周圍煤系地層與曲阜井田侏羅系蒙陰組相連。根據(jù)水文資料，屬于非均勻

18、透水邊界。(3)南部邊界皇甫斷層。走向NW83 NE60，傾向N，傾向50，落差0 100米。根據(jù)水文資料，屬于弱透水邊界。(4)西北、西部和西南邊境東灘礦作為人工邊界，分別與興隆莊礦、鮑店礦、南屯礦相鄰。由于這三個(gè)淺礦井都是先開采，東灘礦受淺礦井排水影響，局部地區(qū)形成了侏羅紀(jì)紅層水位降落漏斗。礦井涌水量根據(jù)礦井地質(zhì)資料，井田最大涌水量為713 m3/h，正常涌水量為249m3/h表1-3含水層水文地質(zhì)特征儲(chǔ)備票據(jù)它來(lái)源于密集補(bǔ)給和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)的水源井?dāng)?shù)據(jù)。它來(lái)源于主井和西風(fēng)井兩個(gè)檢查孔在大修和基建時(shí)的資料。補(bǔ)充報(bào)告東部6號(hào)孔信息建始北部回風(fēng)上山的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)補(bǔ)給期東部49號(hào)孔抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)含水

19、型孔隙承壓水孔隙承壓水孔隙承壓水孔隙裂隙承壓水孔隙裂隙承壓水裂隙承壓水裂隙承壓水巖溶裂隙承壓水巖溶裂隙承壓水巖溶裂隙承壓水巖溶裂隙承壓水最大地下涌水量(m3/h)54.257052.9115.2鹽度(克/升)0.370.5331.3481.1351.321.32水質(zhì)類型碳酸氫根鈣離子鈉離子SO42碳酸氫根鈉離子SO42碳酸氫根鈉離子碳酸氫鈉鈉離子鈣離子碳酸氫鈉鈉離子碳酸氫鈉鈉離子單位涌水量(升/平方米)1.788.870.00160.0059 3.7520.0346 0.04390.00004690.3240.480.0032靜水位標(biāo)高(米)+39.2+40.43+29.8 +33.81+26

20、.71+38.88+37.5厚度(m)最小-最大平均值7.1718.49.47030.914.10118.60121.81248.37.5341.7223.781537204.311.26.412.567.535.372.5016.896.5450730含水層名稱尚族中組夏族上段下段3煤層頂板砂巖3煤層底板砂巖第三層石灰?guī)r第十下層石灰?guī)r第十四石灰?guī)r奧陶紀(jì)石灰?guī)r四元體系上侏羅統(tǒng)蒙陰組下二疊統(tǒng)上石炭統(tǒng)石炭紀(jì)地層奧西第三節(jié)煤層特征一、煤層埋藏條件兗州煤田是石炭-二疊系全隱伏煤田，其構(gòu)造形態(tài)為一寬緩的不對(duì)稱傾向向斜，軸向北東，傾向東。東灘井田傾角平緩，一般3 9，平均7，最大18，最小水平。煤系和煤層

21、沉積穩(wěn)定，具有明顯的標(biāo)志層。煤層露頭深度606.6米，風(fēng)化帶深度588.4米.二、可采煤層的特征含煤性本井田含煤地層分組，平均厚度319米，含煤27層。煤層平均總厚度為18.77米，含煤系數(shù)為5.88%。全區(qū)可采煤層有3、16、17等三層煤。可采煤層(1)3號(hào)煤層位于該組下部，第三層灰?guī)r下約4550m，相對(duì)穩(wěn)定。這個(gè)煤層是分叉合并的。十三勘探線以北，興隆莊、鮑店井田西緣附近的單一煤層，厚度5.16 10.54米，平均8.53米，夾矸2 3層。這是一個(gè)穩(wěn)定的煤層。(2)16號(hào)煤層上部位于該組下部，煤層厚度0.60 1.25米，平均0.93。一般沒有結(jié)石包裹體。偶見一層0.10m的夾石，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

22、屬穩(wěn)定煤層。(3)17號(hào)煤層位于該組下段富集煤層群中部，煤層厚度0.62 2.36 m，平均0.98m，無(wú)夾石或偶有一層夾石，厚度大于0.2m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為穩(wěn)定煤層。表1-4可采煤層基本情況一覽表評(píng)價(jià)指數(shù)煤層數(shù)字煤層厚度等級(jí)整個(gè)井田的厚度最小最大平均厚度(米)穩(wěn)定度結(jié)構(gòu)石頭包裹體層厚度(米)間距(米)最小最大平均的三特厚煤層5.1610.548.53穩(wěn)定的復(fù)雜的230.020.6099.74239.56169.8116尚腰帶0.601.250.93穩(wěn)定的簡(jiǎn)單的0100.107.2516.6110.7817腰帶0.622.360.98穩(wěn)定的簡(jiǎn)單的0100.20三、煤層圍巖性質(zhì)1、3號(hào)煤層直接頂主

23、要為粉砂巖(64.2%)，厚度1.0012.88m，平均3.14m，由亞泥巖(29.7%)和細(xì)砂巖(6.1%)組成，節(jié)理發(fā)育，易破碎冒落。局部發(fā)育一層厚0.3m的偽泥巖頂板和10 20m的老頂板。為中細(xì)砂巖，厚層狀，硅質(zhì)物質(zhì)膠結(jié)，為最強(qiáng)巖石，抗壓強(qiáng)度900 1300kg/cm2。煤層直接底板一般為深灰色粉砂巖，其次為灰色細(xì)砂巖，局部發(fā)育一層深灰色泥巖偽底板。2、16號(hào)煤層上直接頂為十石灰?guī)r，一般無(wú)假頂，穩(wěn)定。石灰?guī)r厚度為2.56 7.53米，平均厚度為5.38米，為堅(jiān)硬至非常堅(jiān)硬的巖石，抗壓強(qiáng)度為1600 2400公斤/平方厘米?；?guī)r下部有時(shí)含有泥質(zhì)后鈣質(zhì)條帶，因此機(jī)械強(qiáng)度大大降低。底板一般為

24、中細(xì)砂巖，有時(shí)夾鋁質(zhì)泥巖或泥巖偽底。3、17號(hào)煤層直接頂板以11號(hào)灰?guī)r為主(59.8%)，厚度0.58 4.05 m，平均1.33m，11號(hào)灰?guī)r沉積不穩(wěn)定，厚度變化較大，常變?yōu)榉凵皫r(16.9%)、泥巖(11.7%)、細(xì)砂巖(11.6%)，無(wú)明顯規(guī)律性。石灰?guī)r抗壓強(qiáng)度2350 3200 kg/cm2，粉砂巖抗壓強(qiáng)度435 662 kg/cm2，頂板管理難度大。底板一般為鋁質(zhì)泥巖，厚度1m左右，底部一般為粉砂巖。圖1-2煤層綜合直方圖四。煤的特性1.煤炭質(zhì)量(1)灰分含量煤層原煤平均灰分14%左右，屬低至中灰分煤；6號(hào)和17號(hào)煤層原煤平均12%左右，屬于低灰煤。參見表1-5。(2)硫含量A組煤層

25、均為超低硫煤，硫含量較高，屬于中高硫煤，一般為富硫煤。詳見表1-5。(3)磷含量煤層3為低磷煤，而煤層16和17為極低磷煤。詳見表1-5。表1-5煤質(zhì)的主要特征項(xiàng)目煤層灰(%)硫含量(%)磷(%)揮發(fā)物(%)熱值(兆焦耳/千克)單位重量(噸/立方米)商標(biāo)3煤14.160.440.011838.0928.961.32質(zhì)量管理16給煤12.333.180.010044.0829.401.32質(zhì)量管理7煤11.553.640.009044.2729.881.34質(zhì)量管理2、煤炭的品牌根據(jù)資源勘探階段的煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果，各煤層工業(yè)等級(jí)為低變質(zhì)氣煤(QM)，組煤層比組煤層略胖。主煤層中的3號(hào)煤為氣肥煤(QM

26、44)。3.煤的硬度可采煤層的單軸抗壓強(qiáng)度為200300 MPa。煤的工業(yè)用途1.該組各煤層經(jīng)洗選后各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足煉焦煤的要求，應(yīng)作為煉焦煤使用。該組煤層含硫量高，若與低硫煤混合降低含硫量，也可作為煉焦煤。2.2組煤層為低灰、低硫、低磷、高熱值、高灰熔點(diǎn)的氣煤，是一種優(yōu)良的動(dòng)力煤。B組煤層含硫量高，僅適用于動(dòng)力煤。3.該礦各煤層煤焦油產(chǎn)率較高，一般為富油煤和高油煤，均符合低溫干餾煤的要求。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的半工業(yè)煉油試驗(yàn)，也可以認(rèn)為是煉油煤。六、煤的瓦斯含量根據(jù)勘探階段取樣器礦區(qū)主采煤層3、16、17的19個(gè)氣煤樣品測(cè)試結(jié)果，瓦斯不大。從瓦斯含量來(lái)看，平均CH4含量小于1cm3/g.該礦瓦斯等級(jí)為

27、一級(jí)瓦斯礦井。礦井投產(chǎn)以來(lái)，根據(jù)礦井1990年至1998年的瓦斯鑒定結(jié)果；全礦井相對(duì)瓦斯涌出量為0.666m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為3.316m3/min，采區(qū)最大相對(duì)瓦斯涌出量為0.788 m3/t；礦井CO2相對(duì)涌出量為2.139m3/t，絕對(duì)涌出量為10.601m3/min，礦區(qū)最大相對(duì)涌出量為3.209m3/t，礦井瓦斯等級(jí)可劃分為低瓦斯礦井。七、爆炸性煤塵影響煤塵爆炸的主要因素是煤中揮發(fā)分的產(chǎn)率。煤中揮發(fā)分越高，煤塵爆炸的危險(xiǎn)性越大。該礦煤的可燃揮發(fā)分產(chǎn)率Vdaf在35%以上，根據(jù)礦井資料分析，煤塵的爆炸指數(shù)在38%以上，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)。八、煤的自燃傾向性各煤層均有自燃傾向，屬于二

28、級(jí)自燃。發(fā)火期一般為3 6個(gè)月，最短發(fā)火期為18天。該礦煤的自燃等級(jí)為1 2級(jí)，即容易自燃到自燃。第二章礦區(qū)范圍和儲(chǔ)量第一節(jié)井田狀態(tài)一、井田劃分的依據(jù)煤田劃分為井田時(shí)，要保證每個(gè)井田有一個(gè)合理的大小和邊界，使煤田的各個(gè)部分得到合理的開發(fā)。煤田按以下原則劃分為井田:1、井田周圍的儲(chǔ)量、煤層賦存和開采條件與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)；2.確保礦區(qū)具有合理的規(guī)模；3.充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造(斷層)等。4、合理規(guī)劃礦井采區(qū)，處理好相鄰礦井之間的關(guān)系。二、礦區(qū)周邊圖2-1井田邊界示意圖東灘井田位于鄒城、兗州、曲阜三市交界處。井田邊界為:東北以FS18斷層和FS68斷層為界；以東宜山斷層為界；以西南

29、寶與鮑店煤礦61號(hào)、204號(hào)孔連線垂直切割為界；西北以35號(hào)洞與54號(hào)洞連線為界；西部54號(hào)孔與218號(hào)孔連線垂直下切，與興隆莊煤礦相鄰；南部F60斷層與南屯井田相鄰(如圖2-1所示)。井田東西長(zhǎng)約6.77公里，南北寬4.84公里，面積32.75平方公里，開采深度標(biāo)高為-400 -1000米。地層走向主要為東30 60，傾向西北或東南。第二節(jié)礦井工業(yè)儲(chǔ)備1.勘探類型和儲(chǔ)量級(jí)別的劃分井田勘探類型根據(jù)礦井勘探情況，其勘探類型為一級(jí)和二級(jí)。鉆孔和勘探線的分布經(jīng)過(guò)普查、詳查、精細(xì)勘探和綜合勘探補(bǔ)充勘探，全區(qū)已完成鉆孔145個(gè)，地震物理點(diǎn)3466個(gè)，平均每平方公里2.13個(gè)，地震物理點(diǎn)23.9個(gè)，總工程

30、量10621.27米，其中水文鉆孔3個(gè)，1865.61米京滬鐵路西段3、16、17號(hào)煤層勘探工程間距和煤點(diǎn)控制密度為:A級(jí)750mb類1500mc級(jí)3000米。京滬鐵路東標(biāo)段3、16、17號(hào)煤層勘探工程間距和煤點(diǎn)控制密度為:A級(jí)500m；b級(jí)1000mc級(jí)2000米。第二，保護(hù)區(qū)等級(jí)的劃定根據(jù)煤炭?jī)?chǔ)量的勘探研究程度和煤炭工業(yè)建設(shè)的需要，將煤炭?jī)?chǔ)量劃分為A、B、C、d四個(gè)等級(jí)。由于該礦煤質(zhì)穩(wěn)定，煤種單一，水文地質(zhì)條件適中，煤系中無(wú)巖漿巖破壞活動(dòng)，因此儲(chǔ)量分類主要依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造和煤層的控制和研究程度?？傮w來(lái)看，京滬鐵路地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度相對(duì)簡(jiǎn)單，1號(hào)井東斷層以東、以西、14號(hào)勘探線以南地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度

31、相對(duì)簡(jiǎn)單。1號(hào)井東斷層以東，14號(hào)勘探線以北，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。與不可開采邊界相鄰的區(qū)塊未圈定高級(jí)儲(chǔ)量；斷層煤柱不劃定高級(jí)儲(chǔ)量的，全部降為C級(jí)儲(chǔ)量；對(duì)于難以開采的小型孤立區(qū)塊，不得圈定儲(chǔ)量，也不得單獨(dú)計(jì)算。三。煤層最小可采厚度本井田煤層傾角小于25，所有煤層經(jīng)洗選后均能滿足煉焦煤要求。根據(jù)生產(chǎn)礦井儲(chǔ)量管理規(guī)定，煤層最小可采厚度確定為0.70米.四、礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算礦井工業(yè)儲(chǔ)量是指經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘探，煤層厚度和質(zhì)量滿足開采要求，地質(zhì)構(gòu)造明確，可以納入資產(chǎn)負(fù)債表，目前可以利用的儲(chǔ)量。一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)儲(chǔ)備礦是A+B+C儲(chǔ)量。周邊可采煤層為三層煤:3號(hào)煤、16號(hào)煤、17號(hào)煤。其中，3號(hào)煤平均厚度10.44米，1

32、6號(hào)煤平均厚度0.93米，17號(hào)煤平均厚度0.98米，可采煤層平均厚度10.44米根據(jù)網(wǎng)格法計(jì)算礦山工業(yè)儲(chǔ)量。通過(guò)計(jì)算，得出井田周圍共有123個(gè)經(jīng)緯網(wǎng)，按煤層傾角可分為兩部分:第一部分煤層平均傾角為7，完整方格數(shù)為90個(gè)，不完整方格數(shù)為13個(gè)；第二部分煤層平均傾角為18，完整方格數(shù)為12個(gè)，不完整部分劃分為8個(gè)方格。每個(gè)網(wǎng)格的面積為S = S=500500=250000m2，煤的單位重量為1.35 t/m3。礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算公式如下:ZG = n1sM/cos1+N2sM/cos2(21)式中ZG礦山工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t；S 每個(gè)網(wǎng)格的面積，m2；N1小傾角煤層第一部分的面積，m2；N2煤層第二部

33、分大傾角的面積，m2；M煤層平均厚度；-煤的平均堆積密度，t/m3；1-第一部分煤層的平均傾角，；2 第二部分煤層的平均傾角。該礦的工業(yè)儲(chǔ)量為:ZG = n1sM/cos1+N2sM/cos2= 25000010310.441.35/cos 7+2500002010.441.35/cos 18= 439，742，513噸根據(jù)東灘礦地質(zhì)勘探資料，各級(jí)礦井儲(chǔ)量具體情況見表2-1。表2-1礦井工業(yè)儲(chǔ)量表(單位:萬(wàn)噸)儲(chǔ)備水平項(xiàng)目A+B+C級(jí)儲(chǔ)量a級(jí)b類儲(chǔ)備c類儲(chǔ)備A+B級(jí)儲(chǔ)量百分率儲(chǔ)量百分率整個(gè)礦井43974.251320381.93910.46312894.059210698.253033275.

34、99830.757第一級(jí)35929.153617461.56860.48610850.60447616.980628312.1730.788二級(jí)的8045.09772920.37050.3632043.45483081.27244963.82530.617(其中百分比是本級(jí)儲(chǔ)量與其相應(yīng)工業(yè)儲(chǔ)量的比率。)從表中的數(shù)據(jù)可以看出:井田周圍的A+B儲(chǔ)量占工業(yè)儲(chǔ)量的75.7%，超過(guò)40%；第一級(jí)A+B儲(chǔ)量占橫向工業(yè)儲(chǔ)量的78.8%，超過(guò)70%；第一A級(jí)儲(chǔ)量占橫向工業(yè)儲(chǔ)量的48.6%，超過(guò)40%。根據(jù)礦井設(shè)計(jì)指南關(guān)于礦井井型與礦井設(shè)計(jì)超前儲(chǔ)量之比的規(guī)定，該礦儲(chǔ)量滿足煤炭設(shè)計(jì)規(guī)程的要求。第三節(jié)礦井可采儲(chǔ)量一

35、、各種永久煤柱的計(jì)算1、各種永久煤柱的設(shè)計(jì)寬度及其依據(jù)各類永久煤柱包括京滬鐵路煤柱、兗石鐵路煤柱、工業(yè)廣場(chǎng)煤柱、西峰井煤柱、礦井邊界煤柱和斷層煤柱。詳情如下:(1)鐵路煤柱 = 1 * GB3 京滬鐵路煤柱根據(jù)原煤炭工業(yè)部79270號(hào)文批準(zhǔn)的關(guān)于印發(fā)東灘礦初步設(shè)計(jì)審查意見的通知，確定京滬鐵路煤柱保護(hù)等級(jí)為一級(jí)，保護(hù)煤柱圍護(hù)帶寬度為20m。設(shè)計(jì)巖層移動(dòng)角度為:第四系35，上侏羅統(tǒng)紅層55，煤系地層75。由于京滬鐵路與煤層走向基本垂直，鐵路兩側(cè)巖層的走向運(yùn)動(dòng)角可以認(rèn)為大致相等。按垂直剖面法繪制，如圖2-2所示。圖2-2京滬鐵路保護(hù)煤柱剖面圖鐵路一側(cè)煤柱的計(jì)算寬度為:b = 95.57/tan 35

36、+350.26/tan 55+383.14/tan 75=136.4881+245.2547+102.6621=484.4049米根據(jù)東灘礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為保證京滬鐵路大動(dòng)脈的安全，選擇b=500m。京滬鐵路煤柱總寬度為:B=5002+60=1060米兗石鐵路煤柱根據(jù)省煤炭工業(yè)局2000魯美生字73號(hào)文關(guān)于東灘煤礦偃師鐵路和北峰井保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的批復(fù)，偃師鐵路保護(hù)等級(jí)確定為二級(jí)，保護(hù)煤柱圍帶寬度為15m。煤柱巖層移動(dòng)角度采用生字85355號(hào)文數(shù)據(jù):第四系45，紅層65，煤系地層75。由于兗石鐵路與煤層走向基本垂直，鐵路兩側(cè)巖層的走向運(yùn)動(dòng)角可以認(rèn)為大致相等。按垂直剖面法繪制，如圖2-3所示。圖2-

37、3兗石鐵路保護(hù)煤柱斷面圖鐵路一側(cè)煤柱的計(jì)算寬度為:b = 95.57/tan 45+350.26/tan 65+383.14/tan 75=95.57+163.329+102.662=361.561米B = 370m米。兗石鐵路煤柱總寬度為:B=3702+65=805(米)(2)工業(yè)廣場(chǎng)煤柱保護(hù)根據(jù)關(guān)于修改煤礦設(shè)計(jì)規(guī)程部分條款的決定(試行)，井型為240萬(wàn)t/a及以上，占地面積指標(biāo)為1.0公頃/10萬(wàn)t，據(jù)此確定工業(yè)廣場(chǎng)占地面積為24公頃，工業(yè)廣場(chǎng)形狀為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)600m，寬400m m，根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)程，工業(yè)廣場(chǎng)屬于二級(jí)保護(hù)，其圍護(hù)寬度為15m。因此，有了圍帶，要保護(hù)的工業(yè)廣場(chǎng)的大小

38、為:長(zhǎng)寬= 630430 = 27.09萬(wàn)m2。按垂直剖面法繪制，如圖2-4所示。圖2-4工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱斷面圖工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的尺寸可通過(guò)作圖法得出，如下:AD = 1370.5922mBC = 1424.1821m港幣= 1197.3872元.(3)西風(fēng)井保護(hù)煤柱。按垂直剖面法繪制，如圖2-5所示。圖2-5西風(fēng)井保護(hù)煤柱剖面圖根據(jù)作圖法，保護(hù)西風(fēng)井的煤柱尺寸可得出如下:AD = 720.9039mBC = 731.6219m港幣= 726.2629萬(wàn)元.(4)礦井邊界煤柱該礦境界礦柱設(shè)置如下:西與鮑店礦境界，根據(jù)95兗礦局生字第678號(hào)，在該礦一側(cè)設(shè)置25m保護(hù)礦柱；根據(jù)魯美生199914

39、5號(hào)文件，礦井一側(cè)留有40m的保護(hù)煤柱。(5)斷層煤柱根據(jù)東灘礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)斷層性質(zhì)、落差大小及其對(duì)煤層的破壞程度，斷層煤柱設(shè)置如下:1號(hào)井東斷層兩側(cè)留50m煤柱，其他斷層根據(jù)落差大小不同，落差 50m的斷層兩側(cè)留50m煤柱；落差 20m 50m的斷層，兩側(cè)留30m煤柱；落差 10m 20m的斷層，兩側(cè)留20m煤柱；落差0.75符合煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)程的規(guī)定。2.帶區(qū)生產(chǎn)能力綜放工作面產(chǎn)量:A0=LV0MC0式中l(wèi)-采煤工作面長(zhǎng)度，l = 190.71m0 工作面推進(jìn)程度，v 0 = 0.86300 = 1440m/a；其中，0.8m是采煤機(jī)的截割深度，6是每天的進(jìn)刀數(shù)，300是每年的工

40、作天數(shù)。M采高，m = 8.53m米；-煤的容重，= 1.35t/m3；C0采煤工作面回采率，C0=0.8。引入數(shù)據(jù)以獲得:A0=LV0MC0=190.7114408.531.350.8= 252993.1萬(wàn)噸該區(qū)域的生產(chǎn)能力為:AB=k1k2其中n為同時(shí)生產(chǎn)的工作面數(shù)量，n = 1；K1皮帶掘進(jìn)的煤炭采出系數(shù)，取k1 = 1.1；K2工作面之間的采煤影響系數(shù)，當(dāng)n=1時(shí)，K2 = 1。那么AB=k1k2=1.11252.9931= 278.2924萬(wàn)t 2.4萬(wàn)t通過(guò)計(jì)算，膠帶的生產(chǎn)能力達(dá)到了礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。檢查每個(gè)環(huán)節(jié)的通過(guò)能力，見第6章。第三節(jié)有面積停車場(chǎng)的選型與設(shè)計(jì)首先，確定帶區(qū)停

41、車場(chǎng)的形式、線路布置和調(diào)車方式。帶面積停車場(chǎng)的形式和線形布置本設(shè)計(jì)中，帶區(qū)煤層運(yùn)輸平巷通過(guò)帶區(qū)下部停車場(chǎng)與軌道大巷相連，除帶區(qū)下部停車場(chǎng)外，帶區(qū)無(wú)其他停車場(chǎng)。皮帶下部的停車場(chǎng)采用前平型停車場(chǎng)(如圖5-3)，由提升絞車提升；絞車房獨(dú)立通風(fēng)，設(shè)置風(fēng)窗調(diào)節(jié)風(fēng)量；子軌道斜巷采用無(wú)極繩絞車牽引礦車進(jìn)行輔助運(yùn)輸。圖5-3帶狀區(qū)域下層停車場(chǎng)格局在圖5-4中，每個(gè)參數(shù)的含義如下:Lu安全過(guò)卷距離，取Lu = 15mLp帶狀區(qū)域停車場(chǎng)上部停車線的長(zhǎng)度，LP = 21.2m米；Lp=nLm+Lhm式中n -帶有一個(gè)掛鉤的礦車數(shù)量，取n = 8；Lm礦車的長(zhǎng)度，LM = 2.4mLhm財(cái)富的長(zhǎng)度，LHM = 2m。

42、LP = nLm+Lhm = 82.4+2 = 21.2米.Lp帶區(qū)停車場(chǎng)下部停車線長(zhǎng)度，LP = Lp = Lp = 21.2m；L斜坡的水平投影長(zhǎng)度，l = 12sin 2002+19.34-12(1-cos 200)2/tan 200= 57.36米R(shí)豎曲線半徑，因所選軌距為600mm，取R = 12mK斜率變化點(diǎn)。圖5-4帶狀區(qū)域下層停車場(chǎng)路線圖2.園區(qū)停車場(chǎng)的分流方式裝滿設(shè)備和材料的小型礦車或材料車由電機(jī)車從軌道大巷拉到帶區(qū)的停車場(chǎng)。在帶區(qū)停車場(chǎng)下部停車線上，礦車與電機(jī)車脫鉤，小礦車和物料車由提升絞車提升到平車場(chǎng)平臺(tái)上進(jìn)行掛鉤，然后沿礦車行駛方向進(jìn)入帶區(qū)煤層運(yùn)輸平巷。二、主要硐室布置

43、在帶區(qū)1.有面積的煤倉(cāng)在分區(qū)運(yùn)輸斜巷與分區(qū)煤層運(yùn)輸平巷的交界處，對(duì)應(yīng)兩個(gè)分區(qū)的大巷兩側(cè)設(shè)置分區(qū)煤倉(cāng)。采用圓形截面的立式煤倉(cāng)，高度19.34米，混凝土自閉支撐，壁厚300毫米。煤倉(cāng)容量根據(jù)采煤機(jī)連續(xù)工作所割煤的產(chǎn)量計(jì)算；Q=Q0+LMbC0kt式中q -煤倉(cāng)容量，t；Q0人防倉(cāng)庫(kù)漏風(fēng)和存煤，取Q0 = 10t；L工作面長(zhǎng)度，l = 190.71m米；M采高，M = 8.53m米；B進(jìn)給深度，b = 0.8m-煤的容重，= 1.35t/m3；C0工作面回采率，C0 = 0.80；Kt同時(shí)生產(chǎn)的工作面數(shù)量，取kt=1。q = 10+190.718.530.81.350.801=1416噸煤倉(cāng)截面半徑

44、:= 4.15米因此，煤倉(cāng)橫截面直徑為8.3m，煤倉(cāng)高度為19.34m，容量為1416t。2.絞車房絞車房布置在煤層中，距軌道巷20m，距帶區(qū)煤層運(yùn)輸斜巷約35m(見圖5-3)，便于維護(hù)。3.帶區(qū)域的變電站帶區(qū)變電所應(yīng)設(shè)在帶區(qū)用電負(fù)荷集中的地方，所以放在兩條大巷之間。其位置見帶區(qū)道路平面布置圖。高壓設(shè)備和低壓設(shè)備分別布置在一側(cè)，因此洞室寬度為3.6m；根據(jù)行人高度和設(shè)備要求，吊燈高度為3m，通道高度為2.5m。洞室斷面形狀為半圓拱形，錨噴支護(hù)。底板鋪設(shè)100 #混凝土，高出相鄰巷道200300mm，有3的流水坡度，防止礦井水流入變電所。在與洞室的隧道連接處，有一扇向外開啟的兩用防火柵欄門。第六

45、章采煤方法第一節(jié)采煤技術(shù)1設(shè)計(jì)區(qū)域的地質(zhì)條件設(shè)計(jì)區(qū)可采煤層為3#煤層，層厚塊厚，裂隙發(fā)育，煤層賦存穩(wěn)定，厚度5.16 10.54米，平均厚度8.53米，煤層傾角平緩，一般為3 9度，平均7度。直接頂板以粉砂巖為主，厚度1.00 12.88 m，平均3.14m；老頂厚10 20m，中細(xì)砂巖，厚層狀，抗壓強(qiáng)度900 1300kg/cm2。煤層直接底板一般為深灰色粉砂巖，主底板為灰色中細(xì)砂巖互層，致密堅(jiān)硬。井田地質(zhì)構(gòu)造以寬緩褶皺為主，發(fā)現(xiàn)并經(jīng)勘探證實(shí)的主要斷層有7條。落差較大的斷層大多分布在井田東部和北部邊緣，構(gòu)成了井田的天然邊界。井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖漿侵入。全礦井相對(duì)瓦斯涌出量為0.666m3/t，相對(duì)

46、CO2涌出量為2.139m3/t，礦井瓦斯等級(jí)為低瓦斯礦井。井田最大涌水量為713 m3/h，正常涌水量為249m3/h煤塵具有爆炸性，3號(hào)煤有自燃傾向，屬于二級(jí)自燃。發(fā)火期一般為3 6個(gè)月，最短發(fā)火期為18天。2采煤方法及其機(jī)械化程度的確定根據(jù)首采區(qū)地質(zhì)條件，可考慮分層綜采或綜放采煤法。這里對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較。2.1分層綜采采煤法的特點(diǎn)2.1.1優(yōu)勢(shì)(1)采煤設(shè)備技術(shù)成熟，種類齊全，性能良好，操作方便，管理簡(jiǎn)單，能選擇適合各種條件的采煤設(shè)備；(2)液壓支架及配套采煤機(jī)設(shè)備小巧輕便，工作面移動(dòng)方便；(3)采高一般為2.03.5m，工作面煤壁增壓面積小，煤壁穩(wěn)定，生產(chǎn)環(huán)節(jié)好

47、；工作面回采率高，可達(dá)93 97%以上，能滿足國(guó)家要求；煤矸石含量低，一般不超過(guò)1.5%，低于綜放開采。與綜放技術(shù)相比，頂板易于管理，工作面巷道維護(hù)難度較小。2.1.2缺點(diǎn)工作面單產(chǎn)低，難以提高單產(chǎn)；(2)采掘投入高，上下分層開采，勞動(dòng)強(qiáng)度大，鋪網(wǎng)成本高，煤巷掘進(jìn)量大，掘進(jìn)率高，多次倒移工作面，搬遷成本高；分層周期長(zhǎng)，多次開閉，自燃頻繁。需要等待再生屋頂?shù)纳?，加劇了緊密連接的矛盾；由于下分層開采需要留錯(cuò)隔離煤柱，降低了帶區(qū)回收率。適用條件煤層的頂板不是很硬，它直接覆有一定厚度的緩傾斜厚煤層。2.2綜采放頂煤采煤法的特點(diǎn)2.2.1優(yōu)勢(shì)(1)單位產(chǎn)量高，工作面有多個(gè)出煤口，工作面可分段并聯(lián)作業(yè)，

48、容易實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)；(2)效率高。由于放頂煤工作面厚度大，生產(chǎn)集中，放煤過(guò)程勞動(dòng)量小，出煤口多，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益大大提高；成本低。與分層開采相比，放頂煤采煤法減少了層數(shù)和鋪網(wǎng)工序，從而節(jié)約了鋪網(wǎng)成本。除此之外，其他材料、耗電、工資等等也相應(yīng)減少。(4)掘進(jìn)量小，降低掘進(jìn)率和巷道維護(hù)費(fèi)用，便于采掘接替；減少搬家和換向次數(shù)，節(jié)約采煤工作面安裝搬遷費(fèi)用；對(duì)煤層厚度變化和地質(zhì)構(gòu)造的適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)煤炭損失多，工作面回采率低(比分層開采低10%左右)；煤層容易自燃；(3)工作面煤塵大；瓦斯積聚隱患大。適用條件一次開采的煤層厚度為5 12m煤的硬度系數(shù)一般應(yīng)小于3；煤層傾角不宜過(guò)大；煤層中的巖石包體厚度不應(yīng)超過(guò)

49、0.5m，其硬度系數(shù)應(yīng)小于3。煤層直接頂具有隨頂煤冒落的特點(diǎn)，其冒落高度不應(yīng)小于煤層厚度的1.0 1.2倍，基本頂暴露面積不宜過(guò)大；在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、破壞嚴(yán)重、斷層多、分層長(zhǎng)壁綜采難度大的地區(qū)，采用放頂煤可以取得較好的效益。通過(guò)以上比較可以看出，綜采放頂煤采煤法是一種優(yōu)勢(shì)明顯、效益顯著、前景廣闊的采煤技術(shù)，也體現(xiàn)了高產(chǎn)高效的原則，針對(duì)其缺點(diǎn)可以采取一些相應(yīng)的措施，如無(wú)煤柱護(hù)巷技術(shù)；提高工作面的推進(jìn)程度；隨時(shí)間噴灑抑制劑；向煤體預(yù)注水濕潤(rùn)煤層；出煤口處設(shè)有噴淋裝置；盡可能使用低位放頂煤支架；合理配風(fēng)，保證風(fēng)量，加強(qiáng)監(jiān)控手段和生產(chǎn)技術(shù)管理是可以改進(jìn)的。根據(jù)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全生產(chǎn)的總原則，結(jié)合東

50、灘煤礦煤層地質(zhì)條件，主采煤層3號(hào)煤層采用綜放開采方式。根據(jù)帶區(qū)巷道布置，采用傾斜長(zhǎng)壁開采?；谝陨戏治觯驹O(shè)計(jì)主采煤層的開采方式為全傾斜長(zhǎng)壁一次采全高綜采放頂煤開采方式。3工作面參數(shù)的確定3.1工作面長(zhǎng)度的確定影響工作面長(zhǎng)度的因素包括設(shè)備、煤層地質(zhì)條件、瓦斯涌出量和生產(chǎn)技術(shù)管理難度。設(shè)備是影響工作面長(zhǎng)度的主要因素之一。我國(guó)生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)大多是按照150 200 m的鋪設(shè)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的，此外，煤層的地質(zhì)條件也是影響工作面長(zhǎng)度的另一個(gè)重要因素。地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度、傾角、頂板條件都會(huì)影響工作面長(zhǎng)度的選擇。根據(jù)上述技術(shù)分析和目前我國(guó)煤礦的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，近水平煤層綜放工作面長(zhǎng)度為130200m較為合理。參考東

51、灘礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合帶的整體劃分，確定首采帶工作面長(zhǎng)度為190.71米3.2工作面推進(jìn)方向和推進(jìn)程度為了減少巷道維護(hù)量，獲得良好的通風(fēng)效果，工作面采用從邊界向大巷推進(jìn)的倒采順序。根據(jù)采煤學(xué)中的相關(guān)論述，綜放工作面的連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度不應(yīng)小于8001000m。另外，考慮到工作面搬遷次數(shù)和煤炭損失隨工作面推進(jìn)距離的增加而減少，確定首采區(qū)工作面平均推進(jìn)長(zhǎng)度為1539m。結(jié)合礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和所選滾筒采煤機(jī)的技術(shù)參數(shù)，可以得出綜放工作面推進(jìn)度為:v 0 = 0.86300 = 1440米/年4采煤工作面的破煤、裝煤方式及相應(yīng)設(shè)備的選擇4.1工作面破煤方法及設(shè)備選擇綜放工作面設(shè)計(jì)采用雙滾筒采煤機(jī)破煤。首先

52、沿3號(hào)煤底板布置一個(gè)采高2.8m的綜采工作面，采用雙滾筒采煤機(jī)割煤，通過(guò)放頂煤支架放出頂煤。根據(jù)采煤機(jī)要適合特定的地質(zhì)條件，合理選擇采煤機(jī)的采高、截深、功率、牽引方式等主要參數(shù)，適用范圍大，以滿足工作面的生產(chǎn)能力要求，選用大功率無(wú)鏈牽引采煤機(jī)MXA-300/3.5D雙滾筒采煤機(jī)，其技術(shù)特點(diǎn)見表6-1。表6-1 MXA-300/3.5D雙滾筒采煤機(jī)技術(shù)特點(diǎn)模型MXA-300/3.5D開采高度(米)23.5適應(yīng)煤的硬度f(wàn)=24煤層傾角()040切割深度(毫米)806滾筒直徑(米)1.8牽引模式液壓、雙牽引、無(wú)鏈牽引力(千牛)名流牽引速度(米/分鐘)08.35滾筒中心距離(毫米)9056隱蔽量(毫米

53、)163電流移動(dòng)機(jī)器模型DMB-300功率(千瓦)300單位數(shù)(單位)一個(gè)電壓(伏特)1140冷卻模式水冷噴霧除塵法外部噴霧頂部距離控制(毫米)2578最大不可拆卸尺寸(長(zhǎng)寬高)/質(zhì)量(毫米/噸)37051151309/2.37總重量(噸)37.3制造商煤礦機(jī)械廠由于煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角平緩，采煤機(jī)采用末端割三角煤，一次割兩次的割煤方式。前滾筒切割頂部煤，后滾筒切割底部煤。三角煤切割進(jìn)給過(guò)程如下:(1)當(dāng)采煤機(jī)截割到工作面端頭時(shí)，其后面的輸送機(jī)槽已移近煤壁，采煤機(jī)機(jī)身處仍有一段下部煤圖6-1(a)；(2)改變滾筒位置，前滾筒下降，后滾筒上升，沿輸送機(jī)曲線段切入煤壁，直至輸送機(jī)直線段。然后直線

54、移動(dòng)輸送機(jī)6-1(b)；改變兩個(gè)滾筒的上下位置，將割煤返回輸送機(jī)機(jī)頭6-1(c)；切斷三角煤，煤壁切直后，再次更換上下滾筒，回程正常割煤，6-1(d)。圖6-1工作面端頭切割三角煤的斜切刀(a)開始(b)斜切并直線移動(dòng)輸送機(jī)(c)切割三角煤(d)開始正常割煤。1-綜采工作面雙滾筒采煤機(jī)；雙刮板輸送機(jī)工作面放煤采用多輪順序放煤，兩刀一放，邊采邊放。4.2工作面裝煤方式采煤機(jī)割煤時(shí)，利用滾筒的螺旋齒和弧形擋煤板將煤自動(dòng)裝載到工作面的刮板輸送機(jī)上。剩余的煤由鏟板鏟入刮板輸送機(jī)；放煤時(shí)自裝；少量的煤用手鏟裝入刮板輸送機(jī)。5工作面煤炭運(yùn)輸方式和運(yùn)輸設(shè)備的選擇5.1工作面煤炭運(yùn)輸方式工作面開采的煤炭由工作

55、面刮板輸送機(jī)運(yùn)輸至斜巷。5.2工作面刮板輸送機(jī)的選擇刮板輸送機(jī)的選擇原則:一般刮板輸送機(jī)與采煤機(jī)配套使用時(shí)，采用柔性自移式刮板輸送機(jī)。當(dāng)煤質(zhì)較硬、塊數(shù)較大時(shí)，優(yōu)先選用雙邊鏈；軟時(shí)，選擇輸送能力大的單鏈；當(dāng)煤質(zhì)軟硬時(shí)，選用中鏈和雙鏈。輸送機(jī)溜槽的結(jié)構(gòu)一般應(yīng)選擇開底式，只有當(dāng)煤層底板松軟時(shí)，才應(yīng)選擇閉底式。綜采工作面刮板輸送機(jī)通常由多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一般為2 4臺(tái)，應(yīng)首選雙電機(jī)雙機(jī)頭。刮板輸送能力應(yīng)大于采煤機(jī)最大生產(chǎn)能力的20%。根據(jù)以上選型原則，并考慮與采煤機(jī)的匹配原則，選用SGZ-764/400型前刮板輸送機(jī)和SGZ-764/500型后刮板輸送機(jī)。其技術(shù)特征見表6-2和表6-3。表6-2 SGZ-

56、764/400前置刮板輸送機(jī)技術(shù)特點(diǎn)模型SGZ-764/400設(shè)計(jì)長(zhǎng)度(米)200工廠長(zhǎng)度(米)200運(yùn)輸能力(噸/小時(shí))900鏈條速度(米/秒)1.1電流移動(dòng)機(jī)器模型KBKYSS-100/200-8/4功率(千瓦)2100/200旋轉(zhuǎn)速度(rpm)1480/735電壓(伏特)1140液力耦合器模型TVA-560減速器1:27.635排列模式并聯(lián)裝置中間槽規(guī)格(長(zhǎng)寬高)(mm)1500764222戒指規(guī)格(毫米)2692-C刮板鏈形式準(zhǔn)雙邊鏈刮刀間距(毫米)920與采煤機(jī)匹配的牽引方式帶鏈條或不帶鏈條制造商工廠表6-3 SGZ-764/500型后刮板輸送機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)模型SGZ-764/500設(shè)

57、計(jì)長(zhǎng)度(米)200工廠長(zhǎng)度(米)200運(yùn)輸能力(噸/小時(shí))1100鏈條速度(米/秒)1.21電流移動(dòng)機(jī)器模型KBYD-680-250/125-4/8功率(千瓦)2250/125旋轉(zhuǎn)速度(rpm)1480/735電壓(伏特)1140液力耦合器模型TV-600減速器1:30.82排列模式并聯(lián)裝置中間槽規(guī)格(長(zhǎng)寬高)(mm)1500764222戒指規(guī)格(毫米)30108-C刮板鏈形式中等雙鏈刮刀間距(毫米)1080與采煤機(jī)匹配的牽引方式無(wú)束縛的制造商工廠6工作面支護(hù)方式及采空區(qū)處理6.1工作面支護(hù)方式和設(shè)備的選擇支持方法3.煤為特厚煤層，采用放頂煤開采，工作面采用放頂煤液壓支架支護(hù)。6.1.2放頂煤

58、支架的選擇支架選擇原則:支架強(qiáng)度應(yīng)與工作面礦壓相適應(yīng)；(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)煤層賦存條件；(3)支護(hù)斷面適應(yīng)通風(fēng)要求；液壓支架與采煤機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備配套。根據(jù)以上原則并考慮“三機(jī)”原則，選擇ZZPF4800/17/33放頂煤支架，其技術(shù)特征見表6-4。表6-4 zzpf 4800/17/33放頂煤支架技術(shù)特征項(xiàng)目技術(shù)特征模型ZZPF4800/17/33放煤表格雙輸送機(jī)，擺動(dòng)尾梁插板，低位放頂煤高度(米)1.73.3寬度(米)1.421.58中心距離(米)1.5初始支撐力(kN)3958工作阻力(kN)4800支撐強(qiáng)度(兆帕)0.65底板的比壓(Mpa)1.98自適應(yīng)傾斜度()15供液泵壓力(Mpa

59、)31.5運(yùn)輸尺寸(長(zhǎng)寬高)(mm)5.01.421.7重量(噸)15.98立柱類型單一擴(kuò)展圓筒直徑/柱直徑(毫米)200/185工作阻力/初始支撐力(kN)1200/989.6推動(dòng)千斤頂類型浮式活塞氣缸孔/沖程(毫米)140/900推力/拉力(千牛)306/485移動(dòng)后部傳送帶千斤頂氣缸孔/沖程(毫米)110/900推力/拉力(千牛)304/122制造商煤機(jī)廠支撐強(qiáng)度的檢查檢查支架的工作阻力根據(jù)采場(chǎng)頂板控制和監(jiān)測(cè)技術(shù)，綜放支架的工作阻力應(yīng)計(jì)算如下:P=LakhkLz，(千牛/架)(61)式中p支座的工作阻力，kN/支座；La每個(gè)支架控制的工作面長(zhǎng)度，La=1.5m/支架；k跨落區(qū)巖層的平均容

60、重。根據(jù)東灘礦的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，k = 26kN/m3；Hk跨冒落區(qū)巖層的垂直高度，按采放煤層總垂直高度的2倍計(jì)算，hk = 17.06m；Lz直接頂梁的長(zhǎng)度，Lz=Ld+Lh(Ld為距端面的距離，m；Lh是支架前梁和頂梁的長(zhǎng)度之和，m)。根據(jù)所選放頂煤支架尺寸，Lh=0.3，端面距Ld=0.3，則LZ = LD+LH = 4.3+0.3 = 4.6m。引入數(shù)據(jù)以獲得:P=LakhkLz=1.52617.064.6=3060.564千牛 48000.8=3840千牛經(jīng)校核，支架的工作阻力滿足要求。支架強(qiáng)度檢查根據(jù)東灘礦的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，支護(hù)強(qiáng)度的計(jì)算公式為:g=kH (62)其中G是頂板對(duì)支架的壓力，