二水平一采区C5#-1煤层开采设计方案

1目录第一章前言第二章概况一、位置…………………………………………………….2二、范围…………………………………………………….2三、邻近关系………………………………………………..2第二章地质情况……………………………………………..3一、地质特征……………………………………………......3二、构造……………………………………………………..4三、含煤地层及煤层、煤质特征……………………………..4四、瓦斯煤尘及煤的自燃……………………………………..5五、矿石特征、类型及有益有害组份的含量……………..5六、矿井开采条件简述……………………………………..6第三章2105-11采煤工作面生产能力及服务年限…………….9一、工作面服务年限………………………………………..9二、一采区C5#煤层服务年限……………………………..9第四章采煤方法………………………………………………9一、巷道布置………………………………………………..9二、2105-11工作面生产系统…………………………………10三、回采工艺………………………………………………...11四、劳动组织和循环作业方式……………………………...12五、工作面设备选型………………………………………....12第五章主要设备计算及选型一、风量计算及设备选型…………………………………..12二、提升运输量计算及设备选型…………………………15三、排水量计算及设备选型………………………………18四、安全装备………………………………………...…..…..19第六章主要安全措施2第一章前言一、概况C5-1煤层在C5煤层之上，煤层倾角35—38°之间平均厚度0.4—0.7m,与C5煤层相距：垂距2—3.5m,平距3—4.5m。该煤层在二水平一石门揭穿煤点其厚度为0.4m，因此被误认为不可采煤层，在掘进C5煤层运输巷时巷探法进行探测，测得该煤层厚度为0.7m，且煤质较好。C5-1煤层属C5煤层复合煤层，与C5煤层相距层间过大也过小，过大：如果两层合一层开采，处理夹矸困难，支护困难。过小：如果采用单独布置运输巷开采，两条运输巷基本合拢，巷道压力特大，容易造成巷道跨蹋事故发生。为此，经矿委会讨论决定开采布置方法：1、分层开采,即:先采上C5-1煤层，后采C5煤层;2、在C5煤层运输巷每隔75m按方位角210°掘石门平巷4—5m揭穿C5-1煤层,之后,沿煤层走向布置区段运输巷;3、在C5煤层回风巷每隔75m按方位角210°掘石门平巷4—5m揭穿C5-1煤层,之后,沿煤层走向布置区段回风巷。二、位置C5-1煤层位于二水平一采区+1036m水平，该煤层是C5复合煤层，田家沟煤矿的第一个延深水平，一采区共有可采煤层4～5层，而C5-1#煤层位于可采层的第二层（由上往下），距C12#煤层集中运输巷53m。目前，第一可采层（C3#煤层）已经回采100m。三、范围3一采区采用双翼布置，东西方向全长660m，倾斜长90m，其中，东翼360m；西翼300m，由于该矿主平硐从采区西翼煤系地层穿过（约60m），所以，西翼实际长240m。三、邻近关系该采区以东为规划中的三采区；以西为原兴盛煤矿。上水平已于2006年3月全部开采完毕。第二章地质情况一、地质特征（一）地层田家沟煤矿出露地层由新渐老依次有第四系（Q）、夜郎组(T1y)和二叠系上统长兴组(P3c)、龙潭组(P3l)、中统茅口组P2m。其中，P3c、P3l出露完整，P2m出露上部，T1y出露下部，第四系零星分布。现将区内出露地层特征叙述如下：1.二叠系中统茅口组(P2m)分布于矿区南东部，岩性为浅灰、灰色厚层至块状粉晶灰岩、含生物碎屑灰岩，产腕足类、蜓等生物化石。厚度大于100m。2.二叠系上统龙潭组(P3l)分布于矿区南东部，是本区的含煤地层。岩性由灰、灰黄、灰黑色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、含炭质泥岩及煤层（线）组成。该组与下伏茅口组呈假整合接触，厚度约75m。3.二叠系上统长兴组(P3c)分布于矿区中部地段，岩性为灰、深灰色中至厚层状含燧石团4块灰岩、粉晶灰岩夹钙质粉砂岩，含腕足类、腹足类等化石。厚约70m。4.三叠系下统夜郎组沙堡湾段(T1y1)分布于矿区南东部，岩性要为灰黄、灰绿色薄至中厚层状钙质泥岩泥灰岩，厚度小于20m。5.三叠系下统夜郎组玉龙山段（T1y2）分布于矿区中部，灰色中至厚层状泥质灰岩、泥质泥晶灰岩夹泥质条带。厚80-100m。6.三叠系下统夜郎组九级滩段（T1y3）分布于矿山北部，紫红、灰紫色薄至中厚层状泥质粉砂岩、泥岩、泥灰岩，上部夹灰色中厚层泥晶灰岩。厚度大于100m（未见顶）。7.第四系（Q）主要分布于山麓以及低洼地段，为黄色、灰色残坡积型含砾石的粘土、砂土，结构松散，厚度0～10m。覆盖龙潭组、茅口组等各地层之上。二、构造矿区位于桑木场背斜北西翼，地层走向北东向、倾向北西，平均倾角38°，为单斜构造。断层和褶皱等构造不发肓，地质构造简单。三、含煤地层及煤层、煤质特征1.含煤地层二叠系上统龙潭组为区内含煤地层，底部与茅口组灰岩假整合5接触，顶与长兴组灰岩整合接触，含煤地层内部均为连续沉积。龙潭组为一套以粘土岩岩至细粒碎屑岩为主，含少量碳酸盐岩和煤岩的海陆交互相沉积组合，地层厚度约75m。其中含煤层（线）3－12层，根据工程揭露及相邻矿山地质资料，矿山可采煤层有C3#、C5#、C12#三层煤，其它煤层厚度及煤质指标不详。区内除底部含铝土质粘土岩标志层明显外，其余层段岩性均不稳定。2.煤层（1）、C3#煤层：是现田家沟煤矿的开采煤层。煤层位于龙潭组上部，呈层状产出，产状与围岩一致。距C5#煤层底约25m。该煤层结构简单，顶板为深灰色钙质页岩，底板为深灰色泥岩，富含结核。煤层平均厚度1.0m，属中厚煤层，以光亮型颗粒煤为主。（2）、C5#煤层：是田家沟煤矿与相邻煤矿的主采煤层。煤层位于龙潭组中上部，呈层状产出，产状与围岩一致。该煤层结构简单，顶板为黑色钙质页岩，底板为深灰色泥岩。煤层平均厚度1.0m，属中厚煤层，以光亮型颗粒煤为主。（3）C12#煤层：煤层产于含煤岩系中部，呈层状产出，产状与围岩一致。距C5#煤层底约53m。煤层平均厚度0.8m，以块煤为主，属于稳定煤层。煤层顶板为黑色薄层状含黄铁矿粉砂岩；底板为灰白色厚层状含黄铁矿铝土质泥岩。矿区内煤层均属变质中等的贫煤，可作民用及动力用煤。矿区主要煤层的煤层煤质分析结果如表3。矿区可采煤层煤质特征一览表6表3煤层编号工业分析（%）有害元素（%）发热量(Qnet,d)(MJ/Kg)水分(Mad)灰分(Ad)挥发分(Vdaf)全硫(Std)磷W(P)砷W(As)C3#2.2619.3511.231.520.0080.000124.56C5#2.1518.5211.731.780.0080.000125.38C12#3.5820.3810.572.360.0080.000127.52四、瓦斯、煤尘及煤的自燃在田家沟煤矿内，煤层以薄煤层为主，埋藏深度较大。目前，田家沟煤矿瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井，在现场管理中按高瓦斯矿井进行管理。根据对矿区及矿井开采以来的煤尘和自燃情况调查，区内未发现煤层煤尘爆炸事故和煤层自燃现象，因此，煤层煤尘爆炸和自燃的发生可能性倾向不明显。五、矿石特征、类型及有益有害组份的含量C5#煤层，以颗粒结构为主，层状清晰。煤层为光泽煤层。根据煤质工业分析结果表明，上述煤层煤质特征为：（1）水分(Mad)：以C5#煤层含量低，平均为2.15％；C12#煤层相对较高，平均为3.58％。（2）灰分(Ad)：以C5#煤层含量低，平均为18.52％；C12#煤层相对较高，平均为20.38％。（3）挥发分(Vdaf)：以C12#煤层含量低，平均为10.57％；C5煤层相对较高，平均为11.73％。（4）发热量(Qnet,d)：区内各煤层中原煤发热量在25.38～27.52MJ/Kg之间,属中－高热值煤。（5）全硫(Std)：以C5#煤层含量低，平均为1.78％；C12煤层相对较高，平均含量为2.36％。煤层中所含硫主要以无机硫为主。区内各煤层有害元素含量一般较低，其中磷[W(P)]一般小于70.01％,属特低磷煤；砷[W(As)]小于0.001％。结合成煤期地质环境条件和煤质特征分析，区内煤层属变质程度中等的腐植煤类。按照《中国煤炭行业标准》划分，C5#煤层属高灰中低硫中发热量贫煤(PM)；C12#属中灰中低硫高发热量贫煤(PM)。六、矿井开采条件简述（一）水文地质1．地形、地貌矿区处于云贵高原北端向四川盆地南部过渡的斜坡地带，属大娄山脉体系和长江流域水系。地形起伏较大，地势总体南高北低，高处海1249m，最低点为1090m，相对高差160m左右，地形坡度15～35°，为以溶蚀——侵蚀作用为主的浅切割的低中山地貌类型。山脊走向与构造线一致，呈北东――南西向。以南为溶蚀洼地，其内溶沟、溶槽发育，地形较平缓，近山脊地带地势较陡并伴有陡崖。2.地下水类型及含水层特征矿区处于习水河的补给地带，同属一个区域水文地质单元。区内局部分水岭呈北东至南西向分布。矿区处于局部地表分水岭附近地带。地表分水岭两侧的地表水汇入矿区南西部溪流后注入梅溪河。区内无其它地表水体存在,南西部溪流地表水体主要通过大气降水以及茅口组（P2m）含水层地下水补给，水位暴涨暴跌的现象明显,属于雨源季节性溪流。由于区内溪流于矿区南西部田家沟附近横穿含煤岩系，因此，溪流水体对矿区南西部煤层开采具有一定的影响。含水层岩组主要为：(1)第四系（Q）：为紫红、黄、灰色的沙土、亚沙土以及粘土、亚粘土等，厚度0～10m。含孔隙水，区内无第四系泉点出露，含水性较弱。(2)三叠系下统夜郎组二段(T1y2)：为薄至中厚层粉至细晶灰岩、泥晶灰岩以及钙质泥岩，厚度80-100m。为岩溶裂隙水含水层。8(3)二叠系上统长兴组(P3c)：为中至厚层状灰岩，厚度约70m。节理较发育，为区内裂隙水含水层。(4)二叠系上统茅口组(P2m)：为厚层至块状微晶灰岩，厚度大于100m。岩溶、裂隙极发育。该岩层分部区地形平缓，岩溶洼地极发育。隔水层岩组主要为：二叠系上统龙潭组（P3l）、三叠系下统夜郎组堡湾段(T1y1)和九级滩段（T1y3）为相对隔水层，岩层由泥（页）岩、粉砂岩及煤层构成，岩组透水性，具有较好的隔水性，但因浅部岩层裂隙发育，含风化裂隙水及层间裂隙水，在地表以渗透泉的形式出露，流量较小。3.地下水补给、迳流、排泄条件区内除南西部溪流外无其他地表水体，区内地下水的主要补给来源为大气降水。各含水层地下水的补给量主要受地形、大气降水补给面积和下渗通道(岩溶、裂隙)补给条件发育程度的控制。在区内龙潭组地层以上的地段,大气降水主要以地表溪流往南西部溪流排泄，对地下水的补给量小,导致煤层上覆含水性明显要弱。龙潭组以下的茅口组灰岩地段,补给条件良好，地形切割高差较大，地下水补给量大而导致茅口组灰岩含水性强。区内含(隔)水层相间分布，上、下隔水层自成体系，无水力联系。地下水全靠大气降水补给，地表及地下水径流、排泄条件良好。4.矿坑充水因素通过以上煤矿地质特征以及水文地质条件分析，矿区矿坑充水决定于煤层埋藏深度、煤层在含煤岩系中的层位和煤层的开采方式等地质、水文以及工程条件。由于煤层最大埋深标高在低于地表水位标,地下水向矿坑充水的可能性大。区内现主要开采煤层C12距离下伏茅口组灰岩顶界仅约10m左右,其岩层岩性主要为粘土岩、铝土质粘土岩等力学强度低的岩石，在矿井中受采动压原岩遭受破坏的工程条件9下，地下水动（静）压力作用于粘土岩，进而对矿井充水的可能性极大。鉴于上覆含水层含水性明显要弱的特点，相对下伏含水层,其所含地下水向矿坑充水的可能性明显要小。老窑水向矿坑充水也是煤矿内矿坑充水的主要的因素。由于沿矿区南西部溪流煤层上覆岩层厚度小,因此,如果南西部煤层重复采动将会形成地面裂缝、塌陷等河水向矿坑充水的直接通道,尤其丰水期,形成矿坑充水的重要因素。（二）工程地质条件区内分布的地层中，T1y2、P3c、P2m岩性，属于坚硬工程岩组