东部盘区设计正文

中国神华神东煤炭集团公司柳塔矿支护手册说明书第1页第一章柳塔矿概况一、地理位置及范围柳塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内，行政区划属于伊金霍洛旗乌兰木伦镇管辖，隶属于中国神华神东煤炭集团公司。具体位置在伊金霍洛旗的东南、乌兰木伦河之东，与乌兰木伦矿相邻，与寸草塔一、二井田隔河相望，北部与转龙湾井田相邻，东南部为准格尔召新庙详查区，井田距伊金霍洛旗政府所在地阿勒腾席热镇约40km。柳塔井田南起第31勘探线，北到47勘探线外推500m至公涅尔盖沟，西起铁路保护煤柱，东到距铁路保护煤柱3km。深部境界到Ⅵ组底板，上部境界到Ⅱ煤组顶板。走向长4.51km，倾斜长2.95km，井田面积13.3km2。二、井田煤系地层描述根据地形地质填图成果及钻孔揭露，井田地层自下而上有：1、三叠系上统延长组（T3y）该组地层地表无出露，钻孔因未打穿其厚度不祥，所见上部岩性为一套灰绿、黄绿色中粗粒砂岩，中夹灰绿色粉砂岩，灰色砂质泥岩、泥岩。局部粗粒砂岩中含细砾。2、侏罗系中下统延安组（J1-2y）井田内主要含煤地层，井田内无出露，据钻孔揭露厚度158.44～232.84m，平均193.14m。岩性为灰白～浅灰色各粒级砂岩，灰色～深灰色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩夹煤层，含2（Ⅱ）、3（Ⅲ）、4（Ⅳ）、5（Ⅴ）、6（Ⅵ）五个煤组，含煤13～23层。砂岩矿物成分以石英、长石为主，含少量岩屑及暗色矿物，泥质胶结，局部钙质胶结，泥岩及砂质泥岩中含较多不完整植物化石。地层上部、下部含煤层数多，煤层厚度变化大，常分叉尖灭，中部含煤层数较少，但单层厚度较大，厚度变化小，底部以灰白色石英中粗粒砂岩与三叠系上统延长组分界。与下伏延长组呈平行不整合接触。3、侏罗系中统直罗组（J2zh）井田北部公捏尔盖沟两侧出露，据钻孔揭露厚度平均51.00m左右，岩性上部以暗紫色泥岩、砂质泥岩及黄绿色粉砂岩为主，下部为灰色蓝灰色或黄绿色中、细粒砂岩，夹薄层泥岩，低部为灰白色粗、中粒砂岩，与下伏延安组呈平行不整合接触。4、侏罗系中统安定组（J2a）零星分布在井田北部和东南部的山顶及斜坡上，公捏尔盖沟的边缘上也有零星分布，其他地段已基本剥蚀殆尽。主要岩性为紫红色、黄褐色长石石英砂岩，粉砂质泥岩。上部以黄褐色砂岩为主，局部夹有薄层紫红色砂岩及粉砂质泥岩，底部以紫红色粉砂质泥岩为主，夹有薄层状黄褐色砂岩、粉砂岩，与下伏直罗组呈整合接触，全组岩层厚59m。5、第四系上更新统萨拉乌苏组（Q3S）沿乌兰木伦河东岸，公捏尔盖沟南侧及井田内都有出露，一般呈风蚀地貌形态，如风蚀城堡。岩性为黄、灰黄色粉细砂，夹含钙质结核的黄土状砂质粘土及粘质砂土。具有水平层理及交错层理，厚度0～30m不等。6、第四系全新统（Q4）主要为风成砂，黄色，呈沙丘、沙龙及马蹄形洼地广覆全井田，具迁移性，最中国神华神东煤炭集团公司柳塔矿支护手册说明书第2页大厚度约60m。另外在沿河谷两岸及河床见有残坡积、洪积物等，常构成河漫滩和阶地，由砂、砾石组成，多呈棱角、次棱角状，结构松散。三、水文地质特征1、地表水系地表水系主要河流有乌兰木伦河及其支流公涅尔盖沟。a、乌兰木伦河：下游称窟野河，发源于东胜市境内的巴定沟，流经东胜市、伊金霍洛旗，在陕西省神木县境内汇入黄河。全长228km，流域面积8706km2，年含沙量0.44亿t，是区内地表水、地下水的主要排泄通道；b、公涅尔盖沟：是乌兰木伦河的支流。发源于准格尔召乡石沟，全长20km，在巴图塔村北汇入乌兰木伦河。年流量869.7万m3。其中下游地段河道狭窄、迂回曲折，两岸谷坡陡峭，与河床相对比高50～60m。常年流水，是地下水的排泄通道。2、区域水文地质概况区内分布主要有第四系孔隙潜水含水层，其次为侏罗系裂隙孔隙承压含水层、三叠系延长组裂隙孔隙承压含水层等。四、煤层特征1、煤层特征本井田主要含煤地层为侏罗纪中、下统延安组。其中西部盘区的12上煤层厚度：1.84-3.38m，平均厚度2.6m；12煤层厚度2.6～5.1m，平均厚度4.0m；东部盘区的12煤层厚度4.28～7.68m，平均厚度6.0m；2-2煤层厚度：1.17～2.9m，平均厚度2.2m，煤的容重为1.32t/m3。12煤层为全区可采的稳定煤层，也是所有煤层当中采掘条件最好的煤层。其他煤层均为薄煤层或中厚煤层，作为矿井后备储量。2、开采技术条件1）瓦斯根据2010年度内蒙古矿山与职业危害检测检验中心和内蒙古安科安全生产检测检验有限公司对该矿瓦斯进行检测，而后公布的《煤矿矿井瓦斯等级鉴定报告》结果显示：瓦斯相对涌出量0.39m³/t，绝对涌出量4.01m³/t；二氧化碳相对涌出量0.59m³/t，绝对涌出量6.02m³/t，为低瓦斯矿井。2）煤尘根据2007年度内蒙古矿山与职业危害检测检验中心和内蒙古安科安全生产检测检验有限公司对该矿煤样进行检验，公布的报告显示：煤尘具有爆炸性。3）煤层根据2007年度内蒙古矿山与职业危害检测检验中心和内蒙古安科安全生产检测检验有限公司对该矿煤样进行检验，公布的报告显示：煤层有自然发火倾向。4）地温从长期观测的资料看，该矿无地温异常，变化梯度一般为1.5～2C/100m，采矿过程中亦无温度升高迹象，故确定本煤矿无地热危害。地温属正常区，无高温异常。第二章巷道支护参数计算一、巷道支护形式确定根据各煤层厚度数据及钻孔资料可知，我矿掘进的巷道煤层厚度在1.17～7.68m中国神华神东煤炭集团公司柳塔矿支护手册说明书第3页之间。根据液压支架支护参数，支架支护高度有2.2m、2.4m、2.8m、3、5m、4.0m、4.5m、5.0m、5.5m、6.3m和4.2m放顶煤支架等10种型号可供选择，我矿将依据不同的煤层厚度，选用合适的支架型号。我矿巷道顶帮采用的支护方式为：“钢筋焊接网片（￠6.5mm、方格为150*150mm钢筋焊接网片）+锚杆（￠16*2000mm的金属锚杆或￠18*2000mm的螺纹钢锚杆）联合支护”方式，受矿压压力显现影响、大断面、顶板破碎或有裂隙等特殊条件增加锚索（15.24mm、17.8mm或22mm）+钢带（包括各种钢筋钢带、w型钢带和π型钢带）支护。我矿巷道正帮采用的支护方式为：“塑料网片（45*45mm方格）+塑料锚杆（￠18*1800mm）联合支护”方式，副帮采用“金属锚杆（￠16*1600mm的金属锚杆）+铁丝网片”方式进行支护。受矿压压力显现影响、大断面、顶板破碎或有裂隙等特殊条件增加帮锚索（15.24mm）+钢带（包括各种钢筋钢带、w型钢带和π型钢带）支护。二、支护参数设计1、采用类比法合理选择支护参数巷道顶锚杆选用φ16×2000mm的金属锚杆，间、排距1.0*m1.0m。2、采用计算法分两部分计算校核支护参数1）切眼巷道断面支护参数校核（1）各种型号支架切眼断面通过各种型号支架切眼断面对比，4.2m放顶煤支架所需切眼断面最宽，巷道宽度9m，切眼掘进高度4.0m，以此进行计算切眼支护参数。顶锚杆通过悬吊作用，帮锚杆通过加固帮体作用，达到支护效果的条件，应满足：L≥L1＋L2＋L3（1-1）式中L——锚杆总长，m；L1——锚杆外露长（取0.05m）；L2——有效长度（顶锚杆取免压拱高b，帮锚杆取煤帮破碎深度c），m；L3——锚入深度（取0.4m），m；普氏免压拱高：B=[B/2＋Htan(45。-ω帮/2)]/f顶（1-2）c=Htan(45。-ω帮/2)（1-3）式中B、H——巷道掘进跨度和高度，B=9.0m，H=4m；f顶——顶板岩石普氏系数，f顶取3；ω帮——围岩的内摩擦角，ω取63.43°；b＝[9000/2＋4000×tan(45°-63.43°/2)]/3=1815mmc＝4000×tan(45°-63.43/2)＝944mm所以顶锚杆长L顶≥L1＋L2＋L3=50+1815+300=2165mm帮锚杆长L帮≥L1＋L2＋L3=50+944+300=1344mm依据上述公式计算可知：选取的切眼顶锚杆长L顶必须大于2165mm，我们选取中国神华神东煤炭集团公司柳塔矿支护手册说明书第4页2200mm，帮锚杆长度必须大于1344mm，我们选取1600mm。（2）按锚杆所能悬吊的重量校核切眼断面锚杆的间距：每根锚杆悬吊岩体重量G＝γL2a2，锚杆锚固力Q应能承担G的重量。为安全起见，再考虑安全系数k，取k=1.3-1.5。kG=Q（1-4）可得a=（Q/kγL2）1/2（1-5）式中γ——岩体容重，16.7KN/m3；L2——有效长度，1.815m；a——单根锚杆所能悬吊岩体理论表面边长，m；所选顶锚杆的锚固力Q≥50KN，计算可得a=1.126m我们选取9m切眼1.1*1.1m，其它切眼间排距1.0*1.0m，满足支护要求。（3）按锚杆承载力与锚固力等强度校核锚杆的直径：D=1.13拉σQ*10（1-6）式中D——锚杆直径，m；Q——拉拨实验测得的锚杆锚固力，不小于5T；σ拉——杆体抗拉强度，约为500MP；D=0.0113m考虑锚杆规格以及安全取0.018m。同理计算主、辅回撤通道及顺槽断面中最大断面，6.3m支架主回撤通道断面6*4.6m，计算得L顶=1712mm，L帮=1436mm，a=1300m，D=11.3mm，我们选取顶锚杆长度2000mm，帮锚杆1600mm，顶锚杆间排距1000*1000mm，锚杆直径16mm，满足巷道支护要求。第三章各种巷道断面共性规定一、水沟规定：辅回撤通道、运输顺槽、回风顺槽等巷道水沟断面统一设计为0.2*0.2m。二、铺砼底板规定：1、回撤通道：底板长度除探巷外，所有与回撤有关的巷道都打底板，底板长度等于巷道长度。2、顺槽，两巷掘进时（一条巷道为运顺一条为回顺），回风（辅运）顺槽底板长度为辅运巷道总长度，运输顺槽底板长度为200米。当两巷全部为回风顺槽且用于瓦斯抽放时，全打底板，打底板长度为巷道长度；当两巷全部为运输顺槽时，其中一条巷道只打移变列车上道联巷及安装马蹄尔范围合计200米，另一条巷道全打砼底板。单巷掘进时，底板长度为巷道长度。3、双巷顺槽联巷：底板长度等于巷道长度/55米(联巷数量)/4*【6（调车硐室）+12（特种车辆调车硐室）】/2。4、单巷掘进调车硐室：底板长度等于巷道长度/200*【6（调车硐室）+12（特种车辆调车硐室）】/2。5、切眼：切眼底板长度等于切眼所有长度。中国神华神东煤炭集团公司柳塔矿支护手册说明书第5页三、主、辅通道及联巷挂网规定：1、根据公司回撤通道支护要求，主通道顶板要求挂双层网。我矿挂设一层钢筋网，一层铁丝网。2、辅通道顶板支护：顶板破碎时挂钢筋网（规格Φ6.5*200*200mm）,不破坏时挂金属网。3、联巷支护：主通道侧10米联巷顶板、帮与主通道顶板、帮支护一致，如遇顶板裂隙发育不完整的情况，相应架设工字钢棚，具体数量视情况而定。辅通道侧10米联巷顶板与辅通道顶板支护一致。4、帮支护：主通道负帮，辅通道正、副帮挂设金属网（金属网距离底板高度1米），每米2～4根锚杆（Φ16*1600mm），对于矿压显现强烈的，要求帮网一次挂到底，主通道负帮需要补打锚索+钢带加强支护。主通道正帮片帮严重时需要塑料网，打塑料锚杆进行支护。5、主通道顶锚索0.875m一排，每排4套，W钢带一条。辅回撤、联巷每2m一排锚索，每排2套，3m钢带一条。遇到特殊地质构造，加密锚索钢带或换用W型钢带进行支护。第四章各种型号支架断面设计一、2.2m支护高度支架：为了保证巷道行车的要求，我矿设计2.2m支架主、辅通道及联巷；胶运顺槽、回风顺槽及联巷；切眼巷道净高度统一为2.4m。1、主通道巷道断面：根据我矿多次搬家倒面积累经验数据，每次工作面与主回撤通道贯通，主回撤巷道顶板都会下沉0.2～0.4m。我矿设计2.2m支架主回撤通道巷道净断面为5.5*2.4m，掘进断面为5.5*2.6m,巷道断面如图4-1所示。1）主通道顶帮采用Ø16*2000mm锚杆支护，锚杆间排距为1.0*1.0m，网片采用Ø6.5mm钢筋焊接网片，网片规格为1200*2800mm，方格为120*120mm。锚索采用规格为15.