1A721巷放式采煤法设计说明书.docx

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1A721巷放式采煤法设计说明书

新疆生产建设兵团农六师百花村股份有限公司新疆天然物产贸易有限公司

梅斯布拉克煤矿1A721工作面

采煤方法设计说明书

梅斯布拉克煤矿生产技术部

2010年12月

第一章井田概况、地质特征及资源储量

第一节井田概况及地质特征

一、井田概况及地质特征

（一）井田概况

1．交通位置：

新疆天然物产贸易有限公司拜城县梅斯布拉克煤矿位于拜城县县城北东方向70km的梅斯布拉克村、梅斯布拉克河一带。

井田位于S307省道以北，距S307省道的直线距离约35km，距离矿区115km有库车火车站，井田的外部运输条件较为便利，由S307省道克孜尔乡站通往梅斯布拉克村的简易公路（砂石路面）从矿区中部通过，井田范围为山前丘陵区，地势虽平坦但小冲沟发育，途径较多沟谷，井田的内部通行条件较差，2010年8月开始，拜城县政府完成拜城县东、中、西三个矿区公路建设工程招标工作，计划2011年开工建设，改变拜城县矿区公路不畅的历史。

2．地形地貌

井田地貌类型属于山前丘陵地貌，地势北高南低，以梅斯布拉克河为界分东西两个部分，西部平坦，地形坡度一般5°左右；东部沟谷发育，起伏较大，井田内最高点在西北部，海拔标高+1986m，最低点在井田东南部，海拔标高+1910m，相对高差76m。

地表植被不发育，呈典型的荒漠戈壁景观。

3．河流水系

梅斯布拉克河是井田内及附近唯一的地表水系，年迳流量为0.158～0.672亿m3，该河为北向南流向，从井田中部通过，发源于北部的天山山脉，以大气降水、冰雪融化水、山泉水为补给源，流量随季节变化较大，一般冬季为枯水期，春季融雪和夏秋两季水流量较大。

梅斯布拉克河在丰水年常年有水，贫水年常出现短时间断流现象。

4．气象及地震

矿区属大陆性中温带干旱气候，冬、夏较长，春秋较短，冬季寒冷，夏季凉爽，昼夜温差大，历年平均气温+7.4℃，年极端最高气温+37.4℃，年极端最低气温-32℃，年平均降水量94.9mm，降雨多分布在北部山区，蒸发量1538.2mm，全年日照达1564小时，无霜期为167天，每年12月到翌年的3月份为冰冻期，最大冻土深度1m，春季多北风。

每年7月中旬到8月下旬为雨季，有暴雨，造成山洪暴发。

每年10月中、下旬开始降雪，11月份结冻，另外灾害性天气有风灾、冰雹、沙尘暴。

煤矿及其附近没有气象台站，气象与县城相比，气温偏低、降雨量偏多，其它气象条件与拜城县城相似。

井田地震烈度为Ⅶ烈度区，地震动峰值加速度值为0.15g。

5．矿区经济概况

拜城县是一个以农业为主的农牧业结合县，工业以煤炭资源开发、加工为主，生产力水平较低，经济欠发达。

本井田附近人烟稀少，仅梅斯布拉克村居住不到百人的维吾尔族村民，以放牧和兼种少量的耕地为生，家庭经济普遍较为困难。

井田范围属于荒漠，无住宅，无耕地。

6．矿区开发简史及开采情况

井田内现无生产矿井，有报废老窑2处、井口8个，均为黑英山乡煤矿开采，关闭于1999年。

由于关闭井口已坍塌，两个矿井均为斜井，斜井井筒角度27°左右，开采深度均不大于100m，年产量在1万t左右，分述如下：

（1）黑英山乡1号井：

斜井开拓，共有井口4个，分别开采A7、A6、A5、A3煤层，采煤方法采用仓储式，开采最低水平标高+1838m，单翼向东采长900m。

（2）黑英山乡4号井：

斜井开拓，共有井口4个，分别开采A7、A6、A5、A3煤层，采煤方法采用仓储式，开采最低水平标高+1873m，单翼向东采长900m。

7．煤炭运销情况

新疆拜城县是阿克苏、喀什等地州的煤炭主要生产基地之一。

本矿井是新疆大黄山鸿基焦化有限公司的配套项目。

矿井已与新疆大黄山鸿基焦化有限公司阜康焦化分公司签订了产品购销合同。

煤矿建成投产后生产的25号主焦煤，将直接销售给拜城当地的新疆国际煤焦化有限责任公司和新疆大黄山鸿基焦化厂。

这两个焦化厂目前一期需焦煤约225万t和120万t，国际焦化和鸿基焦化的二期工程正在建设，将于近期竣工投产，预计建成后焦煤需求将达到700万吨/年。

梅斯布拉克的焦煤也可直接销售给附近的八一钢铁集团和何静钢厂。

年需求焦煤约40万t。

综上所述，矿区的焦煤产量，远不能满足市场需求，而且缺口将越来越大，本矿井的煤炭运销前景良好。

8．水源、电源现状

水源：

梅斯布拉克河为井田内唯一一条常年性地表水流。

发源于井田北部中高山区，以冰雪融化水、大气降水及泉水为主要补给源，由北向南从井田中部流过，最终汇入拜城县克孜尔水库。

年径流量一般在0.158～0.672亿m3，水质较好，公司在梅斯布拉克河附近砌筑了300立方的蓄水池，满足矿区生活及生产用水。

电源：

煤矿在拜城县电网的覆盖区内。

目前井田以东建设了10KV变电所1个，电源引自黑英山35kV变电所；正在井田以东新建10KV变电所1个，电源引自宿相35kV变电所，计划2011年完成矿井外部双电源建设。

（二）地质特征

1．地质与构造

根据区域地质成果，中生界地层从下向上有着明显的从河流相到湖泊相再到河流相、湖泊相的旋回结构，早三叠世开始至早侏罗世初为第一旋回，是一套以河流相至湖泊相的沉积。

从早侏罗世早期到末期为第二旋回，是一套由河流相到湖泊相的沉积，期间形成了塔里奇克组和阳霞组两套含煤地层。

2．矿区构造

拜城县地跨天山地槽褶皱系与塔里木地台两个大地构造单元，北部高山区属天山地槽褶皱系，其余属塔里木地台。

境内山前中生界分布区属于塔里木地台最北边的一个构造单元－库车山前中新代坳陷的中部偏西的一部分。

库车坳陷是以上古生界二叠系为基底，以中、新生界为盖层的中、新代沉积坳陷，自早三叠世至第四纪中后期，连续接受沉积了厚度近万m的陆相碎屑岩建造，其中，中、下侏罗统为含煤建造，三迭系为沉积基底，以上侏罗统为盖层。

整个沉积所形成的地层，在燕山和喜马拉雅构造运动期的南北向挤压应力作用下，发生了强烈的褶皱、断裂和上升剥蚀作用。

3．井田构造

井田位于库-拜煤田拜城矿区的东部，拜城矿区内的总体构造形态为一向南倾斜的单斜构造，具有西陡东缓的变化规律。

本井田构造形态与矿区总体构造形态基本一致，为一向南倾斜的单斜构造，倾向160°左右，倾角61°～72°左右，具有西缓东陡的特征。

井田范围内无岩浆岩侵入，未发现有大的断裂构造。

构造的复杂程度属于中等。

（三）煤层及煤质

1．煤层

井田内含稳定煤层3层：

A3、A5、A7；较稳定煤层2层A8、A11，不稳定煤层3层：

A6、A9、A12；极不稳定煤层1层A10，煤层特征见下表。

煤层特征一览表

煤层

编号

煤层厚度

煤层间距

夹矸

层数

煤层厚度

变异系数

煤层结构类型

煤层

稳定性

最小-最大平均

（m）

最小-最大平均

（m）

A12

0.40～1.09

0.71

6.00～7.00

6.44

0

13%

简单

不稳定

A11

0.42～1.23

0.69

0

13%

简单

较稳定

8.00～27.00

15.66

A10

0.19～0.70

0.49

0

10%

简单

极不稳定

6.50～25.00

18.20

A9

0.22～3.31

1.45

0

3%

简单

不稳定

8.50～38.00

19.08

A8

0.63～1.81

1.31

0

6%

简单

较稳定

10.50～29.00

17.88

A7

1.73～8.54

3.90

0～2

10%

简单

稳定

14.00～32.00

21.09

A6

0.50～1.96

0.91

0

11%

简单

不稳定

7.00～19.00

11.89

A5

3.58～12.50

7.60

0～3

8%

中等

稳定

4.00～17.50

9.29

A3

2.15～6.71

4.82

0～2

6%

简单

稳定

2．煤质

井田内塔里奇克组所含煤层的宏观物理性质具一定的相同性，颜色为深黑色，煤芯多为粉沫状至碎块状，煤岩组成以暗煤为主，光泽暗淡，宏观煤岩类型为暗淡煤类。

煤的工业用途：

井田范围内可采煤层中等变质程度的焦煤、煤质牌号24JM、25JM，以低硫、低磷、特低氯、中热值为特征，可以作为炼焦用煤、也可以作为气化用煤。

井田内煤层的风氧化带的底界深度，从煤层露头向下垂深为13m，氧化带垂深为17m。

3．瓦斯

矿井设计按高瓦斯矿井管理，矿井开采一水平时瓦斯相对涌出量按15m3/t考虑，矿井开采二、三水平时瓦斯相对涌出量按47.4m3/t考虑。

（四）水文地质

1.井田水文地质概况

根据钻孔简易水文资料及地层岩性，将该区地层划分为5个含水层和1个隔水层。

矿井构造较简单，总体为向南倾斜的单斜构造，岩层倾向南，倾角61°～64°，目前在井田内尚未发现较大的断层存在。

2.矿井充水因素分析

1）老窑充水因数

该井田内废弃小窑多属90年代初所建，目前调查到的废窑共计有2对矿井，均位于梅斯布拉克河以西，为黑英山乡1、2号井均A3、A5、A7煤层，开采＋1873.38m水平以上煤层，矿井日排水量一般不大于10m3/d，井下巷道有少量积水，矿坑充水主要来自煤层顶底界基岩裂隙水和煤层裂隙水。

2）井田充水因素

本区构造中等，煤层大部分赋存于当地侵蚀基准面以下，据钻孔和生产矿井揭露，煤层顶底板基岩裂隙含水层多由硬脆的中砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩和砾岩等颗粒较粗的砂岩组成，具有一定的孔隙和裂隙。

接受地表水和第四系潜水补给，赋存一定量的地下水，现就井田主要充水水源分述如下：

（1）煤层及煤层顶底板基岩裂隙水

通过钻孔揭露、简易水文观测、抽水试验及老窑调查等手段，已查明煤层顶底板均有含水层存在，由于受隔水层的影响各含水层之间的水力联系极其微弱，从目前勘探情况看未来矿坑主要充水水源来自煤层及煤层顶底板基岩裂隙水。

（2）第四系冲洪积砂砾石层潜水

井田地表广泛分布有第四系（Q2gl和Q3pl）砂砾石层，且厚度和深度有较大差异，厚度一般在0～60m之间，总体上呈西部薄东部厚，地下水补给缺乏，接受地表水和H1含水层的补给，赋存有一定量的地下水。

当矿井在浅部开采时，煤层回采后冒落带和导水裂隙带易波及到上部第四系砂砾石含水层，导致砂砾石层中地下水溃入矿井，成为矿坑充水的又一水源。

（3）地表水

梅斯布拉克河是井田内唯一的地表水系，自北向南从井田中部流过，常年有水，由于本区煤系地层多由软弱的泥岩、炭质泥岩、泥质粉砂岩构成，当位于地表水体之下开采时，冒落带和导水裂隙带将波及到地表，导致地表水进入矿坑，成为矿坑充水水源。

（4）老窑积水

区内位于1勘探线附近浅部沿煤层露头分布有一些老窑，开采规模和开采深度不大，老窑多有积水，就目前情况看积水量不大，当矿井在浅部开拓时易造成老窑积水突入矿井成为矿坑充水水源。

初步设计利用参考地质报告提供的数据资料对矿井涌水量进行了预测，采用集水廊道法计算后矿井开采至+1680m水平（矿井一水平）时矿井正常涌水量为3214.7m3/d，最大涌水量为：

4822.1m3/d。

第二节资源储量

一、井田境界、储量及服务年限

（一）井田境界

新疆天然物产贸易有限公司取得的采矿许可证证号：

6500000722390，确定的矿区面积为5.7252平方公里，矿区范围拐点坐标为：

拐点

直角坐标（m）

（X）

（Y）

S1

4667710.00

27611815.00

S2

4669360.00

27616540.00

S3

4668245.00

27617030.00

S4

4666715.00

27612160.00

井田开采下部水平：

＋1400m。

（二）矿井资源、储量

1．矿井地质资源量

根据自治区矿产资源储量评审中心“新国土资储评[2007]138号”《新疆库—拜煤田拜城县梅斯布拉克东井田勘探报告》的评审意见书，井田内6层可采煤层批准的资源/储量（331）+（332）+（333）共5972.0万t，其中探明的内蕴经济资源量（331）1626.0万t，控制的内蕴经济资源量（332）1700万t，推断的内蕴资源量（333）2646.0万t。

另有河床压覆资源量（331）+（332）+（333）共729.0万t，其中探明的内蕴经济资源量（331）296.0万t，控制的内蕴经济资源量（332）180.0万t，推断的内蕴资源量（333）253.0万t。

风化带资源量166.0万t，氧化带资源量45.0万t。

井田地质构造属简单型，煤层赋存较稳定，可信度系数k取0.9。

矿井工业储量=331+332+333k=1626+1700+（2646+214.3）×0.9=5900.3万t

矿井设计资源/储量是指矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱和井田境界煤柱等永久保护煤柱损失量后的资源/储量。

经计算矿井永久煤柱损失量总计为57.94万t，矿井设计资源/储量为5842.36万t。

2．矿井设计可采储量

矿井设计资源/储量减去井筒、工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率为矿井设计可采储量。

采区回采率：

薄煤层取85%，中厚煤层取80%，厚煤层取75%。

经计算，矿井设计可采储量为4175.7万t，矿井设计可采储量见下表：

单位：

万t

开采

水平

煤层

编号

工业

资源

储量

永久

煤柱

矿井

设计

储量

保护煤柱

开采

损失

矿井设计可采

储量

备注

井田

境界

井筒

工业广场

采空区

小计

一水平

（+1680m以上）

A3-1

115.1

1.1

99.1

9.47

2.05

11.52

26.89

87.11

A3-2

449.1

4.21

366.69

17.1

7.83

24.93

129.92

314.97

A5

820.3

8.67

680.33

35.18

16.12

51.3

241.38

570.25

A6

62.6

0.97

54.43

3.94

1.8

5.74

14.12

47.51

A7

409.5

4.13

341.97

16.75

7.67

24.42

119.66

285.71

A8

164.8

1.44

143.76

5.82

2.67

8.49

39.46

123.9

A9

132.8

1.56

121.54

6.31

2.89

9.2

33.61

97.63

合计

2154.0

22.08

1807.82

94.57

41.03

135.6

604.84

1527.08

二水平

（+1680～+1530m）

A3-1

91.5

0.97

92.13

6.08

6.08

18.75

71.78

A3-2

395.9

3.22

398.53

23.23

23.23

115.59

277.09

A5

958.9

7.65

907.45

47.8

47.8

273.66

677.59

A6

48.9

0.86

48.74

5.35

5.35

11.75

36.29

A7

425.9

3.64

413.91

22.75

22.75

122.63

299.63

A8

126.1

1.27

124.93

7.91

7.91

31.29

93.54

A9

53.6

1.37

51.73

8.58

8.58

17.31

34.92

合计

2100.6

18.98

2137.42

121.7

121.7

590.78

1490.84

三水平

（+1530～+1400m）

A3-1

60.3

0.84

68.26

5.27

5.27

13.4

46.06

A3-2

258.2

3.22

294.73

20.14

20.14

78.85

176.13

A5

793.6

6.63

855.67

41.43

8.43

41.43

227.81

559.16

A6

39.8

0.74

45.16

4.63

2.58

4.63

9.79

29.27

A7

351.0

3.16

382.49

19.72

17.11

19.72

101.75

246.09

A8

100.3

1.1

111.4

6.86

6.96

6.86

25.33

73.87

A9

42.6

1.19

46.51

7.44

7.87

7.44

14.23

27.18

合计

1645.7

16.88

1804.22

105.49

42.95

105.49

471.06

1157.76

合计

5900.3

57.94

5842.36

321.76

42.95

41.03

364.71

1666.68

4175.7

（三）服务年限

矿井开采范围内矿井工业资源/储量5900.3万t，矿井设计可采储量为4175.7万t，根据地质构造复杂程度和地质勘探程度，储量备用系数取1.4。

矿井服务年限计算如下：

Tz＝Zk/（K×A）

式中　ZK——矿井设计可采储量，4175.7万t；

K——储量备用系数，取1.4；

A——矿井设计生产能力，60万t/a。

矿井服务年限为：

T＝4175.7/（1.4×60）＝49.7a。

其中：

一水平（+1680m以上）煤层服务年限：

T1＝1527.08/（1.4×60）＝18.2a。

二水平（+1680m～+1530m）煤层服务年限：

T2＝1490.84/（1.4×60）＝17.7a。

三水平（+1530m～+1400m）煤层服务年限：

T3＝1157.76/（1.4×60）＝13.8a。

矿井服务年限符合设计规范要求。

第二章采煤方法

第一节采煤方法分析

一、现状分析

矿井现在采用的是伪倾斜柔性掩护支架采煤法，首采面布置在+1864-+1910-A7煤层东翼，形成1A711首采工作面，经过几个月（3月—11月）回采产量分析，采煤面月生产能力最高为1万t左右，年生产能力不计其他影响为12万吨，按照此产量，要完成60万t/a设计能力，，再少需要5个采煤工作面，计入其他影响，例如A9、A8、A6煤层薄，采煤面相互影响，交通不畅，材料设备运输困难等原因，则需要至少6个采煤面同时开采，这严重不符合《煤矿安全规程》要求，解决问题的方法有1.增加采煤工作面个数；2.增加单个采煤面产量，由上可知，增加单个采煤面产量是可行的。

二、采煤方法确定

从众多采煤方法设计中，急倾斜薄煤层、中厚煤层的采煤方法符合各项规程要求的只有伪倾斜柔性掩护支架采煤法，但产量不能满足现代矿井的要求，急需改变。

自矿井自身条件及农十三师红山煤矿巷放式采煤法的参观，确定巷放式采煤法能够增加采煤工作面产量，采区回采率不低于柔性掩护支架采煤法。

第二节工作面巷道布置及装备

在不变化初步设计整体设计的前提下进行设计，巷放式采煤法首采面确定为+1864-+1910-A7煤层西翼工作面，即从+1910回风石门、+1864石门向A7煤层西翼掘进，因西翼老窑情况不明，计划A7煤层西翼掘进长度不超过300m。

现+1864-A7西顺槽已掘进280m，宽3m，断面6.4㎡，+1910-A7顺槽已掘进230m，宽3m，断面6.4㎡，都为矿工钢棚支护；+1864石门、+1910回风石门断面分别为10㎡、16㎡，都为锚喷支护。

1.采煤工作面平巷布置

由+1864-A7西顺槽口向西10m处开口向西20m处向西掘进伪斜35°上山，整体长度80m（与+1910-A7西顺槽贯通位置在+1910-A7西顺槽口向西28m处），分别在14m、40m、54m处开口掘进宽3m，断面7㎡梯形平巷，标高分别为+1872、+1887、+1895，+1895--+1910作为回采面第一小阶段，在+1895顺槽内布置推拉前进的两台轻型液压支架，40t刮板输送机；+1895--+1910采面回采完毕后立即进入+1872--+1887小阶段回采，+1887-+1895段作为回采煤柱，在+1872--+1887阶段回采时采出，以提高回采率。

每小阶段回采垂高15m，放煤高度12.5m，

2．采煤工作面上山布置

按照《煤矿安全规程》要求，从边界通风上山开始，由西向东，+1895-+1910阶段、+1872-+1887阶段每6m掘进1条通风上山，采用直径800mm井巷掘进钻机一次钻进。

+1864-+1872在+1864-A7西开口向西20m处掘进一条溜煤眼运输原煤。

3.+1864-+1910巷道参数表

序号

巷道名称

长度（m）

断面（㎡）

支护方式

备注

1

+1864-A7顺槽

280

6.4

矿工钢棚

2

+1872-A7顺槽

258

7

矿工钢棚

3

+1887-A7顺槽

236

7

矿工钢棚

4

+1895-A7顺槽

224

7

矿工钢棚

5

+1910-A7顺槽

230

6.4

矿工钢棚

6

+1864-+1872溜煤下山

8.9

0.5

无

7

+1872-+1887通风上山

16.8

0.5

无

8

+1895-+1872溜煤下山

25.8

0.5

无

9

+1887-+1895回风上山

16.8

0.5

无

第三节工作面生产系统

本采煤方法设计的首采工作面布置在+1864-+1910-A7煤层西翼，运输、排水、通风系统如下：

1.运煤系统

运输线路由+1895-1A721工作面→+1895水平-A7西工作面SGB-520/40T型刮板机→溜煤眼→+1864-A7顺槽40t钢板输送机→+1864-+1818溜煤眼→+1818运输石门DTL800/25/40型胶带输送机→+1818运输石门DTL800/25/40型胶带输送机→主井DTC100/22.7/450型大倾角皮带→地面煤仓→地面煤场

2.材料运输系统

由地面→副井筒→+1864石门→+1864-A7西顺槽→JD1.4轿车→+1895顺槽→工作面

3.通风系统

副井筒→+1864石门→++1864-A7顺槽→35度伪斜上山→1895-A7顺槽→工作面及每6m通风上山→+1910-A7回风顺槽→+1910回风顺槽

4.排水系统

工作面施工用水及灭尘水通过水沟→溜煤下山或通风上山→+1864-A7顺槽→+1864运输石门→副井筒→水仓

第四节回采工艺及设备配备

一、回采工艺

可将回采工作分为三个阶段，即准备回采、正常回采、收尾

（一）准备回采

掘进35度伪斜上山及+1895-A7顺槽后，将ZF2800/15/24F型轻型液压支架通过平板车运送到+1864-A7西伪斜上山口上，通过30T调度绞车将液压支架提升到+1895-A7顺槽内，共两架；安装液压支架时架头向回采方向，两架前后排列，液压缸连接，推拉前进；在底板侧安装好40T刮板输送机，长80m，架后留至少10m，采用JD-1型绞车牵引后部刮板机前移。

液压支架前20m采用双排单体、钢梁，一梁三柱超前支护，20m-30m采用单排