03第三章矿井开拓与开采g

红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第三章矿井开拓与开采中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司53第三章矿井开拓与开采3.1矿井开拓系统3.1.1井筒矿井达产时共有主斜井、副斜井、回风斜井3个井筒，除回风斜井井口在风井场地外，其余井口均位于矿井工业场地内。另外，为解决矿井建设期间临时通风问题，在回风斜井附近开凿1个通风措施立井。主斜井装备带式输送机，担负原煤提升任务兼作进风井筒及安全出口；副斜井担负辅助运输任务，兼作进风井筒及安全出口；回风斜井担负回风任务，兼作安全出口。通风措施立井担负矿井建设期间临时回风任务。矿井工业场地位于井田的东部，为黄土梁峁沟谷地貌，地势西高东低，一般标高+1200m左右；风井场地位于矿井工业场地西约2km的平缓地带处，西高东低，自然标高一般1265.00m。矿井所在区内地表径流主要有窟野河，经本矿井田边界以东由北向南流淌，为常年性河流。流经本矿井工业场地东侧约5km处向南经神木县城至贺家川乡沙峁头注入黄河。根据实测地形图窟野河该段河床标高+960.00m，而矿井工业场地一般标高为+1200.00m左右，高出河床240m，没有洪水威胁。由于主、副斜井井口及工业场地位于东部5-2煤露头自燃边界之外，主、副斜井井筒落底前大部分亦处于东部5-2煤露头自燃边界之外，因此无需留设工广煤柱及主、副斜井井筒保护煤柱。风井场地及回风斜井井筒保护煤柱按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》留设。风井场地按I级保护级别维护，场地周围围护带宽度取15m，下伏各煤层按表土层移动角φ=45°，基岩层移动角δ＝β＝γ＝75°计算保护煤柱范围。红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第三章矿井开拓与开采中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司543.1.2盘区划分及开采顺序根据大巷的位置、地质构造、煤层赋存情况、采煤方法、井下运输方式等因素，井下共划分5个盘区，即南一盘区、南二盘区、北一盘区、北二盘区和西一盘区。盘区接替原则：从井筒附近由浅而深、由近而远依次开采，即先采南一盘区。北一盘区、南二、北二、西一盘区依次为接续盘区。盘区内工作面采用后退式回采。煤层开采顺序为先采上部煤层，后采下部煤层。矿井前20年工作面接续计划见表3.1-1，矿井前20年工作面接续位置见图3.1-1。3.1.3主要巷道根据各可采煤层的自然分布情况、长壁综采工作面的布置要求、煤层顶底板的岩性及煤层硬度，结合井下主、辅运输方式，确定分煤层布置大巷，各煤层大巷之间通过斜巷或煤仓联系，集中运输大巷布置在5-2煤层，井下涌水主要集中到5-2煤层大巷。投产时，首先布置5-2煤层大巷。根据矿井通风和运输的需要，初期布置3条大巷，即1条辅助运输大巷、1条胶带输送机大巷和1条回风大巷；后期在增加1条辅助运输大巷。4-2、4-4煤主、辅运输大巷分别通过煤仓、辅运斜巷与5-2煤集中大巷联系，4-2、4-4煤回风大巷大巷直接与风井联系。后期分别在3-1、2-2煤层布置大巷。3-1煤层主、辅运输大巷分别用煤仓和辅助运输斜巷与4-2煤主、辅运输大巷联系，回风大巷直接与风井联系；2-2煤层主、辅运输大巷分别用煤仓和辅助运输斜巷与3-1煤主、辅运输大巷联系，回风大巷与3-1煤回风大巷联系。3.2采煤方法及采区巷道布置3.2.1采煤方法的合理性分析井田有可采煤层6层，分别为2-2、3-1、4-2、4-3、4-4、5-2煤。其中：2-2煤厚度为3.20～8.68m，平均厚度4.31m；3-1煤厚度为0.20～3.25m，平均厚度2.71m；4-2煤厚度为0.10～红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第三章矿井开拓与开采中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司554.65m，平均厚度3.07m；4-3煤厚度为0.10～1.66m，平均厚度0.79m；4-4煤厚度为0.14～1.13m，平均厚度0.85m；5-2煤厚度为1.15～9.30m，平均厚度5.87m。5-2、4-2煤层为主采煤层。井田内地质构造简单，地层倾角小于5°，构造总体趋势为倾向NWW的单斜构造，井田西部为简单的单斜，东部相对平缓。地震测线上未见大于15m的断点，亦未见岩浆岩。煤层瓦斯含量低，水文地质条件简单。顶板岩性为细粒砂岩、砂质泥岩，底板岩性为砂岩、砂质泥岩，煤层顶底板易于管理。根据本井田的煤层及顶底板条件，结合神东矿区的开采经验，确定各煤层采煤方法为走向长壁与倾斜长壁相结合采煤法，全部跨落法管理顶板。根据井田勘探地质报告，5-2煤层区内见煤点130点，均可采，煤层厚度1.15～9.30m，平均厚度5.87m。从煤层两极厚度上看差异较大，对采煤工艺及设备的选型有一定影响。5-2煤层全井田赋存，在11－4与外围278号钻孔连线一带为薄煤区，在212与12－3号钻孔连线一带为中厚煤区，其余地段为厚煤区，东部零星出现特厚煤区。移交生产的南一盘区5-2煤厚度3.90～7.23m，平均厚度5.69m，南一盘区5-2煤层地质钻孔统计分析详见表3.2－1。根据国内外厚煤层开采技术发展现状，结合5-2煤层赋存特点，设计认为5-2煤层可供选择的采煤方法主要有：分层综采、放顶煤综采、大采高一次采全厚综采。1）分层开采自70年代在开滦矿务局唐山矿试验成功厚煤层倾斜分层下行垮落金属网假顶综合机械化采煤法以后，分层开采的综合机械化采煤工艺又有了进一步的发展，曾经是我国厚及特厚煤层的主要采煤方法之一，在大中型矿井得到普遍采用，积累了较丰富的经验。但是，这种采煤方法采准巷道系统复杂，巷道掘进率高，巷道的掘进与维护费用高；上分层开采时要铺设人工假顶，加大了工人的体力劳动强度，同时增加了工作面采煤作业循环时间和生产成本；对地质构造特别是断层的适应性差；煤层厚度变化时容易丢煤；单产低、效率低、效益低。所以在新设计的大型矿井中，这种采煤方法使用得已越来越少。红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第三章矿井开拓与开采中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司56南一盘区5-2煤层地质钻孔统计分析表表3.2－1序号钻孔号煤层结构夹矸岩性计算煤厚(m)14－106.20(0.35)0.25(0.40)0.60粉砂岩6.2024－116.30(0.30)0.35(0.30)0.54粉砂岩7.1934－120.70(0.55)6.15(0.25)0.40细粒砂岩7.2543335.57(0.40)0.32(0.30)砂质泥岩5.5755－46.00(0.30)0.27(0.30)0.40粉砂岩6.0063345.99(0.32)0.35(0.26)0.39泥岩、炭质泥岩6.7375－56.35(0.35)0.30(0.30)0.30(0.50)0.10(0.20)0.20粉砂岩6.3585－66.24(0.20)0.30泥岩6.5495－76.20(0.25)0.30(0.33)0.35泥岩6.5010H5－5－16.54(0.30)0.35泥岩6.8911H5－5－26.67(0.30)0.44泥岩7.1112H5－5－30.85(0.25)0.45(0.75)0.30泥岩、细粒砂岩1.30136－52.40(0.55)2.70(0.60)0.25(0.25)0.50细粒砂岩、泥岩、粉砂岩5.10146－65.80(0.45)0.35(0.25)0.40粉砂岩5.80156－75.64(0.30)0.40(0.20)0.45泥岩6.49166－85.50(0.30)0.35(0.25)0.40粉砂岩、泥岩6.25176－95.46(0.25)0.40(0.25)0.40粉砂岩6.26186－105.86(0.40)0.30(0.25)0.50泥岩、粉砂岩5.86196－116.00(0.20)0.30(0.30)0.30泥岩、粉砂岩6.60206－126.58(0.06)0.46泥岩7.04217-25.05(0.35)0.40(0.20)0.50粉砂岩5.95227-35.00(0.35)0.25(0.25)0.30(0.40)0.20(0.25)0.40泥岩、粉砂岩5.00237-44.95(0.30)0.20(0.30)0.45粉砂岩、泥岩4.95242165.33(0.29)0.24(0.29)0.47炭质泥岩5.33257-50.40(0.30)4.25(0.28)0.95(0.22)0.27粉砂岩、泥岩5.87267-65.30(0.20)0.30(0.25)0.40粉砂岩6.00277-76.02(0.25)0.35泥岩6.37282176.46(0.25)0.38炭质泥岩6.84297－86.30(0.20)0.39粉砂岩6.6930H5－7－16.68(0.20)0.30(0.70)0.20泥岩、粉砂岩6.9831H5－7－26.40(0.30)0.35(0.40)0.30泥岩、粉砂岩6.75328-40.20(0.50)4.05(0.25)0.30粉砂岩4.35338-54.35(0.20)0.20(0.25)0.30粉砂岩4.85348－63.90358－75.25(0.15)0.45泥岩5.70368－84.60(0.30)0.40粉砂岩5.00378－95.50(0.20)0.29泥岩5.79389-54.00(0.30)0.40(0.20)0.35粉砂岩4.75399-64.20(0.25)0.30(0.25)0.20粉砂岩4.50409－75.10(0.20)0.30泥岩5.40419－84.24(0.40)0.30(0.25)0.35粉砂岩、泥岩4.24429－94.75(0.22)0.35(0.20)0.40泥岩5.504310-13.00442233.25(0.17)0.13炭质泥岩3.56平均5.69红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第三章矿井开拓与开采中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司572）放顶煤开采我国自1982年开始试验放顶煤开采方法以来，这种对开采厚煤层行之有效的技术日趋成熟，在我国厚煤层矿井中得到了普遍采用，并已开始向三软、夹矸、硬煤等条件下的矿井进行延伸研究。2001年在煤层中硬、无夹矸、低瓦斯、煤厚7～9m、直接顶与老顶为厚层砂岩等条件下的兖矿集团已开始出现年产超5.00Mt的综放工作面。实践证明，在厚及特厚煤层中，综采放顶煤较分层开采，简化了巷道布置和回采工序，降低了回采巷道掘进率，减少了工作面搬家次数，节省了人工、材料和时间消耗，降低了成本；提高了工作面单产和工效；生产高度集中，有利于矿井的管理与控制，实现安全文明生产；对于地质条件比较复杂、断层多、煤层厚度变化大的煤层适应性强。当然，放顶煤开采仍然存在着煤尘大，工作面回采率偏低，高瓦斯煤层有局部积聚危险和采空区浮煤易发火等固有问题尚待解决。同时煤层埋深、煤层厚度与强度、夹矸厚度、强度与层位、煤层裂隙发育程度等诸多地质因素也直接决定着放顶煤的效果。3）大采高综采大采高综采采煤方法是国外高产工作面采用的主要方法。我国从1978年起，开始试验厚煤层大采高一次采全厚开采方法，至今已取得了长足进步。但由于我国的综采设备制造技术尚不完备，使国产设备大采高技术未能在我国广泛推行。国外高产高效综采长壁工作面由于采用重型化、强力化、自动化和机电一体化的设备，走生产集中的途径，工作面的单产和工效大幅度得到了提高。神东矿区自1985年开发建设以来，利用先进的管理思想和科技手段，将资源优势迅速转变为生产力优势，实现了高起点、快发展和高效率。2003年大柳塔、榆家梁、补连塔等矿井一井一面，其原煤产量均突破10.0Mt/a大关。4）大采高综采与放顶煤综采的分析比较（1）生产能力方面虽然轻型支架放顶煤技术在开采较薄厚煤层（3.5~6.0m）时取得了成功，但普遍工作面单产不高。兖矿集团综放工作面近几年的产量之所以能达到4.00~5.00Mt/a的全国红柳林矿井初步设计安全专篇（修改）第三章矿井开拓与开采中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司58最高生产水平，不仅与其有着得天独厚的煤层和顶板条件以及高超的生产技术水平密不可分，也与其适当引进了后配套主、辅助运输设备有关。在采用大采高综采的工