山东郓城县郭屯煤矿新井设计第五章准备方式

5准备方式
5.1煤层的地质特征
5.1.1煤层地质特征
①3（3
下
）煤层平均厚3.47m，占可采煤层厚度的55％，是本矿井主要可采煤层。

②3煤层位于山西组中下部该煤层为3
上、3
下
煤层合并后的厚煤层，主要分
布于井田的西部、南部及北部，可采范围内煤厚5.51～8.18m，平均7m。

该煤层
属于相对较稳定煤层，结构简单，含0～2层夹矸。

③3
下
煤层为3煤层分叉后的下部煤层，位于井田中部。

距离三灰组51.29～73.38m，平均57.49m。

煤层厚度0.73～5.43m，平均3.47m，属较稳定煤层。

井田东部受冲刷缺失，煤层结构较简单，含夹石0～4层。

④全区地层主要呈宽缓褶曲构造，次一级褶曲发育，翼部倾角较缓，平均为8°。

⑤煤层顶底板以炭质泥岩、砂岩为主，厚约6.58～40.32m，平均28.28m。

⑥煤层埋深较大，地压高，回采后周期来压明显，要求支护强度高。

⑦走向块段完整，推进长度较长，可以发挥综采优势，提高矿井效益。

5.1.2煤层顶地板岩层构造情况
3
上
煤层顶板主要为细砂岩，厚2.77～19.12m;煤层底板主要以粉砂岩为主，
厚0.78～10.90m。

3
下
煤层厚度0.73～5.43m，平均3.47m，层顶板主要为中、细砂岩，厚1.44～17.79m，煤层底板主要以泥岩、炭质泥岩为主，厚0.72～6.16m。

5.1.3煤层性质
关于煤层相关性质见下表5-1。

表5-1煤层相关性质表
5.1.4煤层瓦斯和水文地质情况
(1)煤层瓦斯情况
分析结果表明，瓦斯（CH4）成份和含量最高分别为1.02%和0.017cm3/g·燃；CO2成分和含量最高分别为14.80%和0.222cm3/g·燃,见表5-2，应属瓦斯风化带和氮气带。

表5-2瓦斯含量及成分表
本瓦期含量较低，但由于井田内各煤层埋藏较深，又有岩浆岩侵入，局部煤的变质程度高，会有较高瓦斯带存在，因此，在生产过程中应加强瓦斯管理，以防止瓦斯聚集，发生瓦斯爆炸事故。

(2)水文地质情况
本井田位于巨野煤田中北部，东部边界为田桥断层，落差大于500m，西升东降，为阻水边界。

西部以奥灰隐伏露头为界，为补给边界。

南、北部为人为划定勘探边界。

区域内煤系中的直接充水含水层有山西组3煤顶、底板砂岩裂隙含水层，太原组三灰和十下灰岩溶裂隙含水层，部分矿井的侏罗系砂岩亦为直接充水含水层（如南屯煤矿等）。

5.1.5煤尘的爆炸性和自燃性
(1)煤尘的爆炸性
各煤层煤尘爆炸性试验结果表明，火焰长度在50～600mm之间，扑灭火焰的岩粉量变化在25～27%之间，可燃基挥发分一般都大于37%，根据挥发分和固定碳计算的煤尘爆炸指数变化在38.64～47.09%之间，故各煤层均有煤尘爆炸危险性。

(2)煤尘的自燃性
根据各煤层煤样测试结果，各煤层原样着火温度变化在332～391℃之间，还原样与氧化样着火点之差为4～28℃，变化在不自燃～易自燃之间，各煤层均属于易自燃发火煤层。

5.1.6主要地质构造
郭屯井田位于巨野煤田中北部，山东省郓城县境内，总体大致呈南北走向，倾向东的单斜构造，发育宽缓褶曲，构造复杂程度中等。

全区呈宽缓褶曲构造，次一级褶曲发育，翼部倾角较缓，为5～10°
5.2盘区巷道布置及生产系统
5.2.1准备方式的确定
准备方式是否适当，直接关系着工作面和矿井的生产效果。

正确合理的准备方式应遵循以下几项原则：
①有利于矿井合理集中生产，使采准巷道系统有合理的生产能力和增产能力。

②保证具备完善的生产系统，有利于充分发挥机电设备的效能，并为采用新技术、发展综合机械化和自动化创造条件。

③力求在技术和经济上合理，尽量简化巷道系统，减少巷道掘进和维护工程量，减少设备占用台数和生产费用，便于采掘正常衔接。

④煤炭损失少，有利于提高采出率。

⑤安全生产条件好，符合《煤矿安全规程》的有关规定。

盘区开采的优点：该布置方式具有工程量较少，不受大巷运输方式限制，巷道维护条件好。

盘区开采的缺点：岩石掘进工程量大，准备时间长。

本矿井设计大巷布置在在煤层底板岩层中，井筒和大巷之间通过石门连接，大巷和盘区上山通过斜巷连接，巷道系统简单；运输系统环节少，费用低，系统简单，运输设备、数量和辅助人员少；工作面长度可保持等长，对综合机械化非常有利；技术经济效果显著，国内实践表明，在作面单产、巷道掘进率、采出率、劳动生产率和吨煤成本等几项指标方面，都有显著提高和改善。

5.2.2盘区巷道布置
综合本矿井地质情况，主要选择选择盘区式布置，井筒和大巷之间通过石门连接，大巷和盘区上山通过斜巷连接。

沿煤层底板岩层布置三条大巷，即轨道运输大巷、胶带输送机运输大巷和回风大巷。

根据瓦斯、通风及运输等要求，经综合分析并兼顾矿井建设期间的实际情况，原则上每个工作面布置三条巷道，回风巷一条；运输巷一条，下一区段准备巷道一条兼做进风巷。

准备巷道和运输巷间距15m，两巷之间满足每隔100 m设一联络巷。

5.2.3盘区尺寸
）煤层平均厚4.73m，占可采煤层厚度的55％，是本矿井主要本矿井3（3
下
可采煤层。

设计中部三盘区为首采盘区，煤层倾角5～10°。

(1)工作面长度
煤层平均厚3.47m，厚度适中，管理容易，是本矿井初期开采中厚煤层，3
下
综采工作面创高产的最佳厚度，且工作面选用大功率高效设备，宜适当加大工作
面长度。

不利条件是工作面，地温较高，因此工作面长度不宜过长，否在不利于
工作面降温。

根据上述理由，考虑综采技术发展，确定综采工作面长度200m。

因为本矿井可采煤层范围大且井田储量较大，采用上山盘区的开拓方式，上
山分两翼开采，设计工作面推进长度单翼为2000m,两翼则为4000m。

(2)工作面采高
首采区3
煤层厚度1.58～5.31m，合并区3煤层厚度5.58～7.90m，采区北下
翼工作面跨越3煤分岔区和合并区，煤层厚度大，变化范围也大。

南翼中、深部
为3煤分岔区，煤层厚度一般在1.58～3.54m之间（靠近上山煤柱J—4孔4.2m）；
浅部为合并区。

根据上述特点，确定3煤层分岔区一次采全高，合并区放顶煤开
采，也为一次采全高。

为此，设计选择放顶煤液压支架，工作面开采过程中采用
能放（顶煤）则放的开采方法。

5.2.4盘区生产能力
(1)工作面年推进度
循环进度取决于采煤机截深和回采工艺。

根据所选择的设备，采煤机截深均
为0.8 m，则采煤机一个循环进度为0.8 m。

煤层工作面回采率取0.90，考虑顶
煤损失，煤层首采工作面平均采高为3.35 m，容重1.38 t/m3。

则循环产量为：
Q＝3.35×0.8×200×1.38×0.9＝665.72t/循环
在工作面长度一定的条件下，回采工作面推进度主要取决于采煤机截深、牵
引速度和开机率。

根据世界先进采煤国家开机率达到70%～90%，再根据实际国
情，开机率取0.7，采煤机平均割煤速度按5m/min考虑。

工作面每刀割煤所需时间（200+2×50）/5.0=60 min
每日二班生产，一班检修，每日有效工作时间8×2×0.7×60=672min
每日进刀672/60=11.2，取12刀
年推进度12×0.8×330=3168 m。

(2)工作面生产能力
矿井煤层容重1.38t/m3，工作面回采率分别为0.85，初期开采区域平均采高3.30m。

则
工作面年产量Q=3168×1.38×0.85×3.30×200=2452602.24t
(3)工作面采出率
工作面工业储量＝工作面长度×推进度×煤层厚度×煤的容重
=200×3168×3.30×1.38=2885414.4t
工作面损失的煤量包括：割煤损失及顺槽保护煤柱
割煤损失＝工作面长度×推进度×割煤高度×割煤损失率×煤的容重
=200×3168×3.3×0.05×1.38=144270.72t
顺槽保护煤柱损失=顺槽煤柱宽度×顺槽煤柱高度×顺槽煤柱长度×煤的容重
=10×3168×3.3×1.38=144270.72t
工作面采出率＝(工作面工业储量－工作面损失煤量)×100%/工业储量
=（2885414.4-144270.72-144270.72）×100%/2885414.4
=90%
(4)回采工艺
结合该工作面煤层赋存条件，工作面采用端部斜切进刀方式，双滚筒采煤机割煤，采煤机往返一次割两刀。

5.2.5盘区运输、通风系统
(1)矿井初期通风线路为：新鲜风流从主副井进入，经-808m水平井底车场，水平轨道石门进入大巷，通过大巷到斜巷、下部车场进入轨道上山，经上部车场、联络巷、胶带输送机顺槽进入工作面。

清洗工作面后的乏风流经轨道顺槽、回风上山、回风石门进入中央回风井，从回风井排出地面。

(2)运煤系统
工作面采煤机破煤---工作面刮板输送机---运输顺槽转载机---盘区溜煤眼---运输上山---运输大巷---井底煤仓---井底车场提升---地面原煤运输系统
---洗煤厂
(3)材料运输系统
地面材料设备库---副井口---井底车场---轨道运输大巷---下部车场饶道---采掘工作面车场---轨道运输顺槽---采掘工作面材料场
5.3盘区车场及主要硐室
5.3.1盘区车场
井田范围内，煤层倾角总体较小：煤层露头处倾角5～10°，其余平均倾角8°，辅助运输均采用矿车运输。

(1)上部车场
对于盘区上部车场，煤层轨道上山，为了减少岩石工程量，设计采用甩车场，
具有通过能力大，调车方便，劳动量小等优点。

绞车房位于轨道上山尽头，水平高度高于运输平巷，绞车房将将矿车提升至甩车道标高以上，然后经甩车道甩车至轨道平巷中，在轨道平巷中折存车线和调车线。

如图5-3。

图5-3上部车场
1--胶带运输上山；2--轨道运输上山；3--回风上山；
4--风门；5--甩车道；6--无极绳绞车房；7--风窗；8--绞车房回风通道
(2)中部车场
盘区中部车场采用双向甩车式，甩车道5由平面后进入轨道运输平巷，分别布置存车线和调车线。

由轨道上山2提升的矿车通过甩车道5，再进入两翼区段轨道平巷。

如图5-5。

图5-4中部车场
1--胶带运输上山；2--轨道运输上山；3--回风上山；
4--轨道运输平巷（兼准备巷）；5--甩车道；6--联络巷（兼进风巷）；
7--运输平巷
(3)下部车场
盘区材料斜巷绞车房将矿车由轨道运输大巷、甩车道提升至轨道上山底部，再由上部绞车房通过材料斜巷将矿车提升至上部。

如图5-5。

图5-5下部车场
1--胶带运输大巷；2--轨道运输大巷；3--回风大巷；4--胶带运输上山；
5--轨道运输上山；6--回风上山；7--甩车道；8--无极绳尾轮；
9--盘区材料斜巷绞车房；10--材料斜巷；11--煤仓；12--行人通道
(4)其他辅助运输方式的车场
煤矿的辅助运输主要是指材料、设备、人员和矸石的运输。

矿井辅助运输是生产系统的一个重要组成部分，其车场与线路布置的好坏将影响矿井的生产能力及效益。

5.3.2主要硐室
(1)煤仓
设置一定容量的煤仓对于保证采掘工作面正常生产和高产、高效是十分必要的。

它可以有效地提高工作面采掘设备的利用率，充分发挥运输系统的潜力，保证连续均衡生产。

本矿井共设计两个煤仓，一个位于胶带运输上山和胶带运输大巷的连接处，一个位于主井口附近。

由于胶带运输大巷和胶带运输上山之间存在高差，煤仓上口与煤仓下口不在一个垂直面上，故设计采用倾斜煤仓。

为了保证煤炭顺利下滑，角度选用60～70°之间，长度不超过30m。

主井口附近的煤仓是为了有利于辅助主井的提升，故设计采用垂直煤仓。

(2)绞车房
绞车房的位置选在围岩稳定，无淋水、矿压小和易维护的地点；在满足绞车
房施工、机械安装和提升运输要求的前提下，绞车房应尽量靠近变坡点，以减少巷道工程量。

绞车房有两个安全出口，即钢丝绳通道和绞车房的风道。