第一章 采區(qū)地質概況

第一節(jié)  采區(qū)概況

一、交通位置

能源煤礦，行政區(qū)劃隸屬于XX縣XX鎮(zhèn)管轄。

礦區(qū)位于XX縣城南東方向，公路里程56千米處（簡易公路），地理坐標：東經(jīng)104°25′00″—104°26′00″，北緯25°32′15—25°33′15″，面積2.39平方千米。省級公路從大河西部通過，大河鎮(zhèn)至礦區(qū)有簡易公路相通，里程約26千米，富源至曲靖65千米（二級路面），貴成線支線經(jīng)過富源縣城，交通尚屬方便（見圖1）。

二、礦井情況

該礦井位于××礦一水平右翼，東以礦井邊界為界，西與六采區(qū)相臨，東翼1950等高線為界，西翼1700m等高線為界，走向平均長度1200m，采區(qū)平均傾斜長800m，采區(qū)面積為0.45Km2。采區(qū)可開采煤層為K9一層煤，K9平均厚度2 m，煤層的傾角平均為170，一層煤均為主焦煤，煤的密度均為1.4t/m3。能源煤礦礦區(qū)屬低—中山區(qū)，地勢西部、北部、東部高，中部、南部低，地形切割劇烈。區(qū)內(nèi)最高點為北東區(qū)無名山梁，海拔標高+2181.72米，最低點為南部小溪溝，海拔標高為+1823米，最大相對高差358.72米。

第二節(jié)  地質特征及水文地質條件

一、煤層頂?shù)装迩闆r

K9煤層偽頂為粘土巖及砂質泥巖。粘土巖厚0.05～0.2m，鯪片狀，松軟易土脫落；砂質泥巖厚0.2m~0.4m，灰黑色、厚狀、質硬。直接頂為厚0.05m~0.15m等間距互層的層狀、似層狀菱鐵粉砂巖、泥質粉砂巖，厚度為6m~10m，基本頂為中等穩(wěn)定頂板。偽底為厚0.1m~0.3m的碎屑狀粉砂質粘土巖，水侵呈粘糊狀，易膨脹。直接底為透境狀、藕節(jié)狀菱鐵質粉砂巖包裹于泥質粉砂巖中。厚度為4m~5m。

二采區(qū)地質構造

采區(qū)內(nèi)為向斜構造，向斜兩翼為單斜構造。單斜產(chǎn)狀：左翼213°NE∠17°右翼1°SE∠17°在開采時可沿向斜軸布置上山巷道。采區(qū)邊界有一正斷層，對采區(qū)影響較小，可作為采區(qū)邊界。

三、煤質、瓦斯、煤塵

K9煤層以半暗型為主，夾較多鏡煤條帶，煤層致密、堅硬、不易破碎、塊煤多、灰分(A)：26％～30％，屬中灰分煤，煤的密度均為1.45t/m3；煤層肉眼觀察，煤呈半暗至半亮煤，夾矸之上以半亮煤為主，夾矸之下為半暗煤。屬低硫煤，磷含量0.14%～0.36%，屬低磷煤。煤質屬焦煤（JM），號碼為25(JM25)；屬中高灰、特低硫、低磷煤。動力用煤。采區(qū)絕對瓦斯涌出量為1.2 m3/min(掘進)及2.6 m3/min(采煤)，采區(qū)正常涌水量為6.2m3/h,煤層無自然發(fā)火現(xiàn)象，煤塵有爆炸性，煤質中硬，煤層頂?shù)装鍡l件穩(wěn)定。

四、采區(qū)水文地質特征

1、水文氣象

本區(qū)地勢陡峻，溝谷發(fā)育，有利于地下水和地表水排泄。地表無大的水體，僅有幾條溝溪匯成落水洞小河，自西向東流入貴州樂民境內(nèi)。

在本礦區(qū)內(nèi)流量較小，又處于煤層露頭帶，對井下開采無大的影響。兩條溝溪均未在采區(qū)內(nèi)，不影響開采。

主要出露的地層，煤系上部第四系（Q）屬孔隙含水層，且分布較廣，飛仙關組（T1f）、卡以頭組（T1k）屬弱裂隙含水層；煤系地層長興組（P2C）屬隔水層，龍?zhí)督M（P2l）屬弱裂隙含水層；構造破碎帶導水性較強。

地下水量受大氣降水控制，雨季明顯增加，干季減少；礦層頂板以泥巖為主，屬隔水層，水文地質條件簡單。但由于本區(qū)淺部小窯 較多，開采歷史較長，存有大量老窯水，開采過程中須嚴加防范。

地質報告未提供礦井涌水量，參照鄰近礦井，正常涌水量30m3/h，最大涌水量50m3/h。

本區(qū)氣候屬亞熱帶高原型氣候，氣候溫和，據(jù)富源縣氣象站資料，最高氣溫34.9°C最低氣溫－11°C，年平均氣溫15°C；日最大降雨量87.5mm，全年降雨量741.6－1213.5mm，全年蒸發(fā)量2312.1mm。

主導風方向為西南風。

2、礦井及小窯生產(chǎn)情況

區(qū)內(nèi)煤礦開采從1958年開始，多為當?shù)剞r(nóng)民自采、自用，銷往區(qū)外。一般開采規(guī)模不大，多數(shù)硐口已垮，據(jù)調查，多為平硐開采，少數(shù)斜坑開采，坑道坡度0—25°，采深18.00—50.00米，最深可達百米，分布標高1900米，硐內(nèi)有不同程度的積水，頂板泥巖及泥質粉砂巖，風化層遇水易垮塌。

3、地震烈度

在大區(qū)域上，富源縣城位于新華廈系活動斷裂帶上，特別沿新華夏系活動斷層帶運動較為強烈。富源縣屬于新構造活動區(qū)域之內(nèi)，歷史上有4級地震記載自1537年以來，烈度Ⅵ度的地震有7欠。據(jù)GB50011—2001規(guī)范，富源縣抗震設防烈度7度，設計地震加速度0.15g。屬危險地段Ⅱ—Ⅲ類場地。

第二章 采區(qū)儲量與生產(chǎn)能力

第一節(jié)采區(qū)儲量

計算采區(qū)內(nèi)的工業(yè)儲量及可采儲量，確定設計損失量（附儲量計算表1）。

煤層

名稱 工業(yè)儲量/萬t 煤的損失量/萬t 采出率/% 可采儲量/萬t

  厚度損失 其他

損失  

  名稱 數(shù)量 名稱 數(shù)量   

K9 126 邊界煤柱 10.3 上山區(qū)段間煤柱 11.3 2.038 82.6 104

第二節(jié)采區(qū)生產(chǎn)能力及服務年限

一、采區(qū)生產(chǎn)能力

該采區(qū)生產(chǎn)能力30萬t/a。確定采區(qū)生產(chǎn)能力根據(jù)1、地質因素2、采煤、掘進、運輸?shù)臋C械化程度和通風、供電能力3、采區(qū)儲量4、采區(qū)產(chǎn)量的穩(wěn)定性。結合該采區(qū)煤層的賦存情況；采區(qū)上、下邊界標高，采區(qū)走向、傾斜長度；煤系產(chǎn)狀，煤層厚度；相鄰采區(qū)情況，地面情況及其開采的關系。可采煤層頂?shù)装宓膸r性、厚度、穩(wěn)定性、物理機械性質。煤層底板巖性、厚度、穩(wěn)定性、抗壓入特性等。煤質、瓦斯、煤塵。煤層自然發(fā)火及采區(qū)水文地質特征。設計工作面接替均衡情況。綜合采區(qū)服務年限?？纱_定該采區(qū)的生產(chǎn)能力為30萬t/a。

二、服務年限

根據(jù)公式T＝Zk /AK

T－采區(qū)服務年限       Zk—采區(qū)煤層可采儲量    A—采區(qū)設計生產(chǎn)能力   K—儲量備用系數(shù)（1.3—1.5）

代入儲量計算表1中的部分參數(shù)；儲量備用系數(shù)取1.4可求出T＝2.5a

第三章 采區(qū)巷道布置

第一節(jié)  采區(qū)布置

一、采區(qū)的形式

采區(qū)的基本形式有單翼采區(qū)、雙翼采區(qū)和跨多上山采區(qū)準備。依據(jù)該采區(qū)的位置、范圍、煤層的賦存情況；采區(qū)上、下邊界標高，采區(qū)走向、傾斜長度；煤系產(chǎn)狀，煤層厚度；相鄰采區(qū)情況，地面情況及其開采的關系。采區(qū)內(nèi)所有探明的褶曲構造的性質、特征、軸線位置及變化規(guī)律，對開采的影響。區(qū)含水層的特征及充水條件；地面水系，老塌陷區(qū)積水，采空區(qū)對本采區(qū)的影響。綜合考慮后用雙翼采區(qū)的準備方式其特點是：采區(qū)上山布置在采區(qū)走向的中央，采區(qū)上山的兩翼分別布置采煤工作面進行開采。與單翼采區(qū)相比較，雙翼采區(qū)相對減少了采區(qū)上山、車場、硐室等巷道的掘進工程量，減少了采區(qū)運輸?shù)仍O備數(shù)量，采區(qū)生產(chǎn)能力大，生產(chǎn)比較集中，是目前運用最廣泛的一種準備方式。

二、采區(qū)上山的數(shù)目和位置

1、采區(qū)上山位置

采區(qū)上山是采區(qū)的主要巷道，應以有利于采區(qū)生產(chǎn)和維護作為確定其位置的主要依據(jù)，同時考慮其經(jīng)濟效益。上山根據(jù)層位可分為：巖層上山和煤層上山兩種基本形式。依據(jù)雙翼準備方式的選擇及K9煤層偽頂為粘土巖及砂質泥巖。粘土巖厚0.05～0.2m，鯪片狀，松軟易土脫落；砂質泥巖厚0.2m~0.4m，灰黑色、厚狀、質硬。直接頂為厚0.05m~0.15m等間距互層的層狀、似層狀菱鐵粉砂巖、泥質粉砂巖，厚度為6m~10m，基本頂為中等穩(wěn)定頂板。偽底為厚0.1m~0.3m的碎屑狀粉砂質粘土巖，水侵呈粘糊狀，易膨脹。直接底為透境狀、藕節(jié)狀菱鐵質粉砂巖包裹于泥質粉砂巖中。厚度為4m~5m。服務年限T＝5.6a采區(qū)的位置、范圍、煤層的賦存情況；采區(qū)上、下邊界標高，采區(qū)走向、傾斜長度；煤系產(chǎn)狀，煤層厚度。綜合考慮后設計用煤層上山。其特點有：初期工程量小、投資少、巷道易于掘進、掘進速度快、在掘進過程中可以生產(chǎn)出一定量的煤；還能補充地質資料，進一步了解煤層賦存情況；但巷道維護費用較高。在后序的經(jīng)濟比較中可看出其優(yōu)勢。

2、采區(qū)上山的數(shù)目

采區(qū)上山的數(shù)目至少為兩條，一條為運煤上山，一條為軌道上山，同時兼做通風和行人。依據(jù)采區(qū)的設計生產(chǎn)能力30萬t/a，運輸能力采區(qū)的采煤工藝，運輸設備，排水設備，供電設備。綜合考慮后用一條運煤上山、一條軌道上山。軌道上山用于運料、進風、排矸。運煤上山用于運煤、回風、兼做行人。運煤上山鋪設刮板輸送機，軌道上山用串車絞車提升。兩條上山傾角與煤層傾角一致為17°，兩條上山間用平巷連接。

3、采區(qū)上山的布置方式

采區(qū)上山的布置方式可以是兩巖、兩煤或一巖一煤等。但在特殊情況下，也可布置三條上山，此時可以是三巖上山或一煤兩巖等布置方式。上山之間一般應有一定的層位高差，一般運輸上山布置在上層位，軌道上山布置在下層位，這樣有利于巷道的排水及與采區(qū)區(qū)段巷道的銜接。根據(jù)1、采區(qū)上山位置2、采區(qū)上山的數(shù)目。綜合考慮該采區(qū)的上山布置方式為兩煤上山。兩煤上山的特點有：初期工程量小、投資少、巷道易于掘進、掘進速度快、在掘進過程中可以生產(chǎn)出一定量的煤；還能補充地質資料，進一步了解煤層賦存情況。但巷道在煤層中維護費用較高，兩煤上山無層位高差這樣就不利于巷道的排水及與采區(qū)區(qū)段巷道的銜接。

三、采煤工作面的長度及推進長度

第一工作面長88m，第二工作面長108m，第三工作面長120m，第四工作面長112m，第五工作面長108m，第六工作面長112m，第七工作面長88m，第八工作面長98m，第九工作面長108m，第十工作面長88m，第十一工作面長102m，第十二工作面長102m，第十三工作面長136m，推進長度分別為200m、270m、534m、570m、400m、330m、256m、110m、230m、330m、430m、490m、170m。采區(qū)有七個區(qū)段保護巷道煤柱長4720m，

四、區(qū)段平巷的布置

區(qū)段平巷布置在煤層中，一般留有8～15m的煤柱寬度。

采用沿空留巷一般適用于開采緩斜或傾斜、厚度小于2m頂板較好的煤層。

在布置區(qū)段平巷時，第一區(qū)段的回風平巷一般應采用單巷布置方式，其它各區(qū)段的煤層平巷，可以采用單巷布置方式，也可采用雙巷布置方式。根據(jù)煤層賦存情況及煤質、煤厚。該采區(qū)區(qū)段平巷之間留設10m的寬度。該采區(qū)用雙巷布置方式。

五、采區(qū)車場

根據(jù)煤層頂?shù)装迩闆rK9煤層偽頂為粘土巖及砂質泥巖。粘土巖厚0.05～0.2m，鯪片狀，松軟易土脫落；砂質泥巖厚0.2m~0.4m，灰黑色、厚狀、質硬。直接頂為厚0.05m~0.15m等間距互層的層狀、似層狀菱鐵粉砂巖、泥質粉砂巖，厚度為6m~10m，基本頂為中等穩(wěn)定頂板。偽底為厚0.1m~0.3m的碎屑狀粉砂質粘土巖，水侵呈粘糊狀，易膨脹。直接底為透境狀、藕節(jié)狀菱鐵質粉砂巖包裹于泥質粉砂巖中。厚度為4m~5m。設計生產(chǎn)能力，施工工藝，生產(chǎn)設備該采區(qū)采用上部甩車場，中部平巷甩車場，下部大巷式裝車場。

六、采區(qū)主要巷道斷面的確定

 

圖2

軌道上山斷面圖如圖2

 

 圖3

運輸大巷斷面如圖圖3

 

 圖4

運輸上山斷面如圖圖4

第四章  采區(qū)巷道布置方案的技術比較

第一節(jié)  方案比較法的實質和步驟

一、提出方案

方案比較法的實質是對不同的采區(qū)巷道布置方案進行技術經(jīng)濟分析和對比，而后選擇技術上優(yōu)越和經(jīng)濟上合理的方案，作為最終的采區(qū)布置設計。所謂技術上優(yōu)越，是指所選用的方案生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡單、安全、可靠；采用了適宜于該采區(qū)的先進技術；有利于實現(xiàn)采掘過程的機械化及自動化；有利于生產(chǎn)集中化；有利于提高采區(qū)采出率；有利于加強采區(qū)的生產(chǎn)管理水平等。

衡量經(jīng)濟上合理的標準主要是：噸煤基建投資少、采區(qū)噸煤生產(chǎn)費用低、勞動生產(chǎn)率高，采區(qū)準備時間短等。

方案比較法的步驟是：首先根據(jù)采區(qū)的地質條件和開采技術等條件，制定出幾個(一般為2～3個)在技術上可行的采區(qū)巷道布置方案，經(jīng)過分析比較和充實修改，使之逐漸趨于完善。在此基礎上，詳細計算各方案的經(jīng)濟費用，進行經(jīng)濟比較，根據(jù)比較結果，綜合權衡各方案的利弊，最后選用最優(yōu)越的方案。

二、采區(qū)巷道布置方案經(jīng)濟比較

進行經(jīng)濟比較時，主要考慮下列兩項費用：

(1)基建投資費用。包括井巷建筑工程費用及設備購置安裝工程費用兩項，其中主要是巷道掘進費用。

(2)生產(chǎn)經(jīng)營費用。方案比較中相同的經(jīng)營費用一般不予計算。需要計算比較的項目主要有巷道維護費、采區(qū)運輸費，在通風困難或涌水量特大的采區(qū)也應將通風費用或排水費用列入。

參與比較的各方案費用計算表的格式。最后，應將各方案費用匯總成表。

根據(jù)采區(qū)的

一、煤層頂?shù)装迩闆r

K9煤層偽頂為粘土巖及砂質泥巖。粘土巖厚0.05～0.2m，鯪片狀，松軟易土脫落；砂質泥巖厚0.2m~0.4m，灰黑色、厚狀、質硬。直接頂為厚0.05m~0.15m等間距互層的層狀、似層狀菱鐵粉砂巖、泥質粉砂巖，厚度為6m~10m，基本頂為中等穩(wěn)定頂板。偽底為厚0.1m~0.3m的碎屑狀粉砂質粘土巖，水侵呈粘糊狀，易膨脹。直接底為透境狀、藕節(jié)狀菱鐵質粉砂巖包裹于泥質粉砂巖中。厚度為4m~5m。

二采區(qū)地質構造

采區(qū)內(nèi)為向斜構造，向斜兩翼為單斜構造。單斜產(chǎn)狀：左翼213°NE∠17°右翼1°SE∠17°在開采時可沿向斜軸布置上山巷道。采區(qū)邊界有一正斷層，對采區(qū)影響較小，可作為采區(qū)邊界。

三、煤質、瓦斯、煤塵

K9煤層以半暗型為主，夾較多鏡煤條帶，煤層致密、堅硬、不易破碎、塊煤多、灰分(A)：26％～30％，屬中灰分煤，煤的密度均為1.45t/m3；煤層肉眼觀察，煤呈半暗至半亮煤，夾矸之上以半亮煤為主，夾矸之下為半暗煤。屬低硫煤，磷含量0.14%～0.36%，屬低磷煤。煤質屬焦煤（JM），號碼為25(JM25)；屬中高灰、特低硫、低磷煤。動力用煤。采區(qū)絕對瓦斯涌出量為1.2 m3/min(掘進)及2.6 m3/min(采煤)，采區(qū)正常涌水量為6.2m3/h,煤層無自然發(fā)火現(xiàn)象，煤塵有爆炸性，煤質中硬，煤層頂?shù)装鍡l件穩(wěn)定。

四、采區(qū)水文地質特征

1、水文氣象

本區(qū)地勢陡峻，溝谷發(fā)育，有利于地下水和地表水排泄。地表無大的水體，僅有幾條溝溪匯成落水洞小河，自西向東流入貴州樂民境內(nèi)。

在本礦區(qū)內(nèi)流量較小，又處于煤層露頭帶，對井下開采無大的影響。兩條溝溪均未在采區(qū)內(nèi)，不影響開采。

主要出露的地層，煤系上部第四系（Q）屬孔隙含水層，且分布較廣，飛仙關組（T1f）、卡以頭組（T1k）屬弱裂隙含水層；煤系地層長興組（P2C）屬隔水層，龍?zhí)督M（P2l）屬弱裂隙含水層；構造破碎帶導水性較強。地下水量受大氣降水控制，雨季明顯增加，干季減少；礦層頂板以泥巖為主，屬隔水層，水文地質條件簡單。但由于本區(qū)淺部小窯 較多，開采歷史較長，存有大量老窯水，開采過程中須嚴加防范。

等內(nèi)容對該采區(qū)提出的方案有：方案一、雙煤巷上山；方案二、一煤一巖巷上山；方案三、兩巖巷上山。對三個方案進行技術分析，從三個方案中排除一個剩下的兩個方案進行經(jīng)濟比較選出最優(yōu)比較如下表：表4－1表4－2

表4－1 采區(qū)方案技術比較表

方案

項目 第一方案

雙煤巷上山 第二方案

一煤一巖巷上山 第一方案

兩巖巷上山

1.掘進工程量 工程量小 工程量比第一方案大，多掘石門 工程量比第一、二方案大，多掘石門溜煤眼

2.工程難度 容易 較容易 施工困難；聯(lián)絡困難

3.通風距離 短 較長 長

4.管理環(huán)節(jié) 少 較少 管理環(huán)節(jié)多

5.巷道維護 煤層上山，支架受采動影響大，維護工程量大 維護工程量較大 維護工程量少費用低

6.支架回收 可以回收復用 可以回收70%可用 無法回收

7.工程期 短 較短 長

表4－2  采區(qū)方案經(jīng)濟比較表

方案

項目 第一方案

兩巖巷上山 第二方案

雙煤巷上山

1.上山

長度/m

掘進單價/元•m-1

費用  

 815×2 815×2

 433.5 394.4

 706605 642872

2.聯(lián)絡巷

（1）石門

長度/m

單價/元•m-1

單條上山費用/元

總費用（2條）

（2）溜煤眼

體積/m3

單價/元•m-1

每區(qū)段費用/元

總費用（三組） —— ――

 70 

 45.53 

 3187.1 

 15935.5 

3.維護巷道

長度/m

單價/元•（m•a）

維護時間/a

費用/元  

 815×2 815×2

 3.62 21．2

 2.5 2.5

 14751.5 86390

表4－3  采區(qū)方案經(jīng)濟比較匯總表

方案

項目 第一方案

雙巖上山方案 第二方案

雙煤上山方案

1.初期投資/元（包括上山、石門、溜煤眼各一組，鋪軌兩組） 722540.5 642872

2.初期投資比較/％ 112% 100%

3.總費用/元

（1）總投資

（2）總費用（扣除可回收部分費用） 737292 729262

總費用比較/％ 101% 100%

第二節(jié)  采區(qū)巷道掘進費、維護費的計算

一、巷道掘進費

巷道掘進費可按下式計算：

                        F=KL

式中：F—巷道掘進費，元；

      K—巷道單位長度掘進費，元/m；

L—巷道長度， m。

K值可以從《井巷工程概算指標》和有關的參考資料中查取。

二、巷道維護費

1、巷道長度為定值

巷道維護費可按下式計算：

                        R=Ltr

式中：R—巷道維護費，元；

      L—巷道長度， m。

      t—巷道維護年限，a；

     r—單位時間每米巷道的維護費，元/m•a。

2、巷道長度為變值

巷道維護費可按下式計算：

                         

式中：R—巷道維護費，元；

      L—巷道長度， m。

      t—巷道維護年限，a；

      r—單位時間每米巷道的維護費，元/m•a。

3、巷道各段維護時間t不同

巷道維護費可按下式計算：

               R＝（L1t1＋L2t2＋L3t3＋…＋Lntn）r         

式中：R—巷道維護費，元；

      L—巷道長度， m。

L1、…Ln—巷道各段的長度，m；

t1、…tn—巷道各段的維護時間，a；

      r—單位時間每米巷道的維護費，元/m•a。

表4－2  采區(qū)方案經(jīng)濟比較表中數(shù)據(jù)是依據(jù) 公式 F=KL    R=Ltr計算而來。