第一章 采區(qū)地質(zhì)情況
第一節(jié) 采區(qū)概況
一、采區(qū)位置
4號(hào)層401-3采區(qū)位于F1斷層以北，F(xiàn)4斷層以南，501-1巷以東，露頭煤以西。
二、煤層賦存條件
4號(hào)煤層
賦存于太原組頂部，根據(jù)鉆孔揭露的煤層真厚度（地層傾角＞155°時(shí)換算成真厚度）以及巷道揭露煤層厚度統(tǒng)計(jì)，煤層厚度7.00～8.41m，平均7.56m，為賦存區(qū)穩(wěn)定可采煤層。該煤層結(jié)構(gòu)極復(fù)雜，含夾矸3～5層。其直接頂板為砂質(zhì)泥巖或?yàn)槟鄮r、砂質(zhì)泥巖互層，有時(shí)有炭質(zhì)泥巖偽頂，老頂為中粗砂巖（K3），其底板一般為泥巖，局部有炭質(zhì)泥巖偽底。
第二節(jié) 地質(zhì)情況
一、煤層頂?shù)装鍡l件
4號(hào)煤層：
直接頂板為中細(xì)粒砂巖或泥巖，厚度5.59—22.40m，局部裂隙發(fā)育，為半堅(jiān)硬巖石，屬中等堅(jiān)硬頂板。頂板堅(jiān)硬，不易冒落，有時(shí)有0.02—0.05m炭質(zhì)泥巖偽頂，易垮落，局部為1.50m左右砂質(zhì)泥巖頂板。底板為泥巖、局部為砂質(zhì)泥巖，厚度4.25m左右，為軟巖層。據(jù)采掘?qū)嵺`，頂?shù)装逡子?a href=http://www.treasurewfy.com/mkgl/ target=_blank class=infotextkey>管理2007年，采取了4號(hào)煤層頂?shù)装鍢?，由山西省三水?shí)驗(yàn)測試中心進(jìn)行測試，頂板細(xì)砂巖，抗壓強(qiáng)度107.0-118.4 MPa；底板泥巖抗壓強(qiáng)度4.5-68.3MPa。
二、采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造
斷層：
F4正斷層：位于井田西南01號(hào)鉆孔北，走向北西，傾向北東，斷層傾角60°～70°，最大落差5m，井田內(nèi)延伸長度470m。由三維地震確定的，可靠。
第二章 采區(qū)儲(chǔ)量與生產(chǎn)能力
第一節(jié) 采區(qū)儲(chǔ)量
一、工業(yè)儲(chǔ)量
采區(qū)走向長99 — 170m，傾斜寬31m，煤的容量1.5。根據(jù)地面鉆孔地質(zhì)資料分析，該采區(qū)煤層平均厚度為8.7m。
儲(chǔ)量計(jì)算公式：Q=d.S.M
式中：Q為工業(yè)儲(chǔ)量；萬噸
d為煤的容重
S為水平面積
M為煤層厚度
8406工作面：170×31×8.7×1.5≈6.8
8408工作面：146×31×8.7×1.5≈6
8410工作面：123×31×8.7×1.5≈5
8412工作面：99×31×8.7×1.5≈4
8414工作面：116×31×8.7×1.5≈4.7
8416工作面：116×31×8.7×1.5≈4.7
8418工作面：117×31×8.7×1.5≈4.7
8420工作面：115×31×8.7×1.5≈4.7
4#層401-3采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量為：40.6萬噸
二、可采儲(chǔ)量
儲(chǔ)量計(jì)算公式：Zk＝（Zg－p）×C
式中：Zk為設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，萬噸；
Zg為工業(yè)儲(chǔ)量，萬噸；
P為永久煤柱損失量，萬噸，本設(shè)計(jì)條件下取0.8；
C為采區(qū)采出率，本設(shè)計(jì)條件下取50％
8406工作面：（6.8－0.8）×50％＝3
8408工作面：（6－0.8）×50％＝2.6
8410工作面：（5－0.8）×50％＝2.1
8412工作面：（4－0.8）×50％＝1.6
8414工作面：（4.7－0.8）×50％≈2
8416工作面：（4.7－0.8）×50％≈2
8418工作面：（4.7－0.8）×50％≈2
8420工作面：（4.7－0.8）×50％≈2
4#層401-3采區(qū)可采儲(chǔ)量為：17.3萬噸
第二節(jié) 采區(qū)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限
采區(qū)生產(chǎn)能力：
本采區(qū)可采儲(chǔ)量約為17.3萬噸，采區(qū)生產(chǎn)能力為3萬噸/年。
第三章 采區(qū)方案設(shè)計(jì)
第一節(jié) 采煤方法的選擇
1、選擇依據(jù)
適宜的采煤方法是建設(shè)高產(chǎn)高效礦井的關(guān)鍵。影響采煤方法的因素很多，概括起來主要有地質(zhì)構(gòu)造、煤層埋深、煤層賦存狀況、煤層厚度及硬度、煤層結(jié)構(gòu)、頂?shù)装鍡l件、煤質(zhì)條件及礦井生產(chǎn)能力等。
1)本井田構(gòu)造中等，煤層賦存條件為一單斜構(gòu)造，走向北東，傾向北西，煤層傾角在礦井東南部邊界接近煤層露頭處為傾斜-急傾斜，井田中部為緩傾斜，深部為近水平。
2）礦井兼并重組整合后的生產(chǎn)能力為0.9Mt/a， 4號(hào)煤層賦存于太原組頂部，煤層厚度7.00—9.45m，平均7.56m，可采性指數(shù)為1，為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，為一型。該煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，含夾矸2～5層。其直接頂板為砂質(zhì)泥巖或?yàn)槟鄮r、砂質(zhì)泥巖互層，夾薄煤層4上號(hào)，有時(shí)有炭質(zhì)泥巖偽頂，厚10～26m，老頂為中粗砂巖（K3），其底板一般為泥巖，局部有炭質(zhì)泥巖偽底。
3）礦井為低瓦斯礦井。各可采煤層均有煤塵爆炸危險(xiǎn)性。4號(hào)號(hào)煤自燃等級(jí)為I級(jí)，為容易自燃煤層；
２、采煤方法的選擇
根據(jù)本區(qū)的地質(zhì)條件、煤層賦存特征和礦井生產(chǎn)規(guī)模，設(shè)計(jì)對(duì)4號(hào)煤提出了兩種采煤法：1、傾斜分層金屬網(wǎng)(或塑料網(wǎng))假頂綜合機(jī)械化采煤方法； 2、綜合機(jī)械化放頂煤采煤法。對(duì)以上兩種采煤方法進(jìn)行詳細(xì)的分析比較，簡述如下：
(1)人工假頂分層綜采
長壁綜采分層采煤法：將4號(hào)煤層沿傾斜分為二～三層，中間鋪設(shè)金屬網(wǎng)假頂。長壁綜采分層采煤法以前在我國大中型礦井也普遍采用，分層開采技術(shù)成熟，但是具有工序復(fù)雜、掘進(jìn)率高、頂板管理困難等缺點(diǎn)，成本較高。隨著采煤支護(hù)設(shè)備的不斷發(fā)展，分層開采已很少應(yīng)用。
(2)放頂煤綜采
放頂煤開采關(guān)鍵在于頂煤的可放性, 影響放頂煤的自然因素主要是開采深度、煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)、煤層頂板巖性及其厚度和巖、煤體裂隙發(fā)育程度等。
1) 開采深度對(duì)冒放性的影響
本礦井首采的4號(hào)煤層的開采深度為170～510m，根據(jù)其它礦井放頂煤的頂煤冒放性的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)論來看，當(dāng)開采深度>100m時(shí)，頂煤冒放性比較好，總的趨勢是頂煤冒放性隨開采深度的增加而加強(qiáng)。因此，本礦開采4號(hào)煤層在淺部屬較易冒放性煤體。其冒放性隨開采深度的增加而加強(qiáng)。
2) 煤層厚度對(duì)冒放性的影響
一般來說，過厚的頂煤其上部是難以達(dá)到充分松動(dòng)，即頂煤冒放性隨煤層厚度的增大而減弱，從國內(nèi)放頂煤工作面的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和情況來看，開采厚度不宜大于15m，最小臨界厚度為4.5～5.0m，本礦初期開采的4號(hào)煤厚度平均7.56m，從開采厚度分析，頂煤具有較好冒放性。
3) 煤層強(qiáng)度和節(jié)理對(duì)冒放性的影響
實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)表明，一般當(dāng)煤層硬度f系數(shù)小于3時(shí)，頂煤冒放性較好。應(yīng)當(dāng)指出的是，一般煤體都存在不同程度的地質(zhì)弱面和構(gòu)造裂隙，節(jié)理裂隙發(fā)育的煤層，煤體的完整性較差，因而大大降低煤層的強(qiáng)度，頂煤在礦壓的作用下易于破碎，節(jié)理裂隙越發(fā)育，頂煤的冒放性越好。頂煤可在頂板的礦山壓力、采動(dòng)影響以及支架的支撐下易于垮落、冒放。
4) 煤層結(jié)構(gòu)
若煤層存在堅(jiān)硬的夾矸，則會(huì)嚴(yán)重影響頂煤的冒放性。一方面夾矸在頂煤中形成“骨架”，使頂煤難以冒落；另一方面，即使頂煤垮落之后，夾矸形成大塊，影響頂煤的流動(dòng)性，堵塞放煤口。因此夾矸的存在對(duì)放頂煤是一種不利因素。本井田4號(hào)煤含夾矸2～5層，而且夾矸巖石強(qiáng)度相對(duì)較低，和煤層的強(qiáng)度基本相近，故對(duì)頂煤的冒放性不會(huì)產(chǎn)生影響。
5) 頂板條件
本礦井4號(hào)煤層直接頂板砂質(zhì)泥巖或泥巖、砂質(zhì)泥巖互層，夾薄煤層4上號(hào)，有時(shí)有炭質(zhì)泥巖偽頂，厚度10—26m，局部裂隙發(fā)育，為半堅(jiān)硬巖石，屬中等堅(jiān)硬頂板。根據(jù)山西省三水實(shí)驗(yàn)測試中心出據(jù)的《峪河煤礦巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果表》，4號(hào)煤層頂板砂巖物理力學(xué)試驗(yàn)，單向抗壓強(qiáng)度28.7—44.1MPa，普氏硬度系數(shù)5.32，裂隙發(fā)育。直接頂、老頂采用放頂煤開采時(shí)均能冒落，冒落高度不小于采放高度。因此4號(hào)頂板條件適宜放頂煤。
6) 本井田煤層無煤與瓦斯（二氧化碳）突出。
綜上分析，設(shè)計(jì)認(rèn)為本井田4號(hào)層適合采用放頂煤開采。
第二節(jié) 巷道掘進(jìn)
一、巷道斷面：
運(yùn)輸順槽與回風(fēng)順槽都采用梯形巷道斷面，切眼巷采用矩形巷道斷面。其中，運(yùn)輸順槽凈寬為4.2m，凈高為2.6m，凈斷面為10.9㎡；
回風(fēng)順槽凈寬為3.2m，凈寬為2.6m，凈斷面為8.3㎡；切眼巷凈寬為6.0m，凈高為2.6m，凈斷面為15.6㎡。
二、支護(hù)形式：
運(yùn)輸順槽與回風(fēng)順槽均采用梯形木棚支護(hù)，間隙處采用半圓木背緊。切眼巷采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。
第四章 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)
一、運(yùn)輸系統(tǒng)：
回采工作面→采區(qū)運(yùn)輸順槽→運(yùn)輸大巷→井底煤倉→主斜井→地面。
掘進(jìn)工作面→井底煤倉→主斜井→地面。
二、通風(fēng)系統(tǒng)：
進(jìn)風(fēng)風(fēng)流:地面→主、副斜井→運(yùn)輸大巷、軌道大巷→運(yùn)輸順槽→回采工作面。
回風(fēng)風(fēng)流:回采工作面→回風(fēng)順槽→回風(fēng)大巷→回風(fēng)斜井→地面。
三、排水系統(tǒng)：
根據(jù)礦方提供同等地質(zhì)條件的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一采區(qū)正常涌水量按600m3/d,最大涌水量按1000 m3/d（含黃泥灌漿析出水），工作面積水由小水泵排至采區(qū)水倉，經(jīng)采區(qū)泵房集中排至井底水倉。
四、供電系統(tǒng)：