3三章矿井开拓与开采g

第三章矿井开拓与开采3.1矿井开拓系统3.1.1井筒矿井达产时共有主斜井、副斜井、回风斜井3 个井筒，除回风斜井井口在风井场地外，其余井口均位于矿井工业场地内。

另外，为解决矿井建设期间临时通风问题，在回风斜井附近开凿1 个通风措施立井。

主斜井装备带式输送机，担负原煤提升任务兼作进风井筒及安全出口；副斜井担负辅助运输任务，兼作进风井筒及安全出口；回风斜井担负回风任务，兼作安全出口。

通风措施立井担负矿井建设期间临时回风任务。

矿井工业场地位于井田的东部，为黄土梁峁沟谷地貌，地势西高东低，一般标高+1200m左右；风井场地位于矿井工业场地西约2km的平缓地带处，西高东低，自然标高一般1265.00m。

矿井所在区内地表径流主要有窟野河，经本矿井田边界以东由北向南流淌，为常年性河流。

流经本矿井工业场地东侧约5km处向南经神木县城至贺家川乡沙峁头注入黄河。

根据实测地形图窟野河该段河床标高+960.00m而矿井工业场地一般标高为+1200.00n左右，高出河床240m,没有洪水威胁。

由于主、副斜井井口及工业场地位于东部5-2煤露头自燃边界之外，主、副斜井井筒落底前大部分亦处于东部5-2煤露头自燃边界之外，因此无需留设工广煤柱及主、副斜井井筒保护煤柱。

风井场地及回风斜井井筒保护煤柱按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》留设。

风井场地按I 级保护级别维护，场地周围围护带宽度取15m,下伏各煤层按表土层移动角© =45°基岩层移动角 A A尸75 °计算保护煤柱53/ 23范围3.1.2盘区划分及开采顺序根据大巷的位置、地质构造、煤层赋存情况、采煤方法、井下运输方式等因素，井下共划分5 个盘区，即南一盘区、南二盘区、北一盘区、北二盘区和西一盘区。

盘区接替原则：从井筒附近由浅而深、由近而远依次开采，即先采南一盘区。

北一盘区、南二、北二、西一盘区依次为接续盘区。

盘区内工作面采用后退式回采。

煤层开采顺序为先采上部煤层，后采下部煤层。

矿井前20 年工作面接续计划见表3.1-1，矿井前20年工作面接续位置见图3.1-1。

3.1.3主要巷道根据各可采煤层的自然分布情况、长壁综采工作面的布置要求、煤层顶底板的岩性及煤层硬度，结合井下主、辅运输方式，确定分煤层布置大巷，各煤层大巷之间通过斜巷或煤仓联系，集中运输大巷布置在5-2煤层，井下涌水主要集中到5-2煤层大巷。

投产时，首先布置5-2煤层大巷。

根据矿井通风和运输的需要，初期布置 3 条大巷，即1条辅助运输大巷、1条胶带输送机大巷和1条回风大巷；后期在增加1 条辅助运输大巷。

4-2、4-4煤主、辅运输大巷分别通过煤仓、辅运斜巷与5-2煤集中大巷联系，4-2、4-4煤回风大巷大巷直接与风井联系。

后期分别在3-1、2-2煤层布置大巷。

3-1煤层主、辅运输大巷分别用煤仓和辅助运输斜巷与4-2煤主、辅运输大巷联系，回风大巷直接与风井联系；2-2煤层主、辅运输大巷分别用煤仓和辅助运输斜巷与3-1煤主、辅运输大巷联系，回风大巷与3-1煤回风大巷联系。

3.2采煤方法及采区巷道布置54/ 233.2.1采煤方法的合理性分析井田有可采煤层6 层，分别为2-2、3-1、4-2、4-3、4-4、5-2煤。

其中：2-2煤厚度为3.2旷8.68m 平均厚度4.31m 3-1煤厚度为0.20〜3.25m 平均厚度2.71m 4-2煤厚度为0.1旷4.65m 平均厚度3.07m 4-3煤厚度为0.1旷1.66m 平均厚度0.79m 4-4煤厚度为0.14〜1.13m 平均厚度0.85m 5-2煤厚度为1.15- 9.30m 平均厚度5.87m 5-2、4- 2煤层为主采煤层。

井田内地质构造简单，地层倾角小于5°，构造总体趋势为倾向NWW 的单斜构造，井田西部为简单的单斜，东部相对平缓。

地震测线上未见大于15m的断点，亦未见岩浆岩。

煤层瓦斯含量低，水文地质条件简单。

顶板岩性为细粒砂岩、砂质泥岩，底板岩性为砂岩、砂质泥岩，煤层顶底板易于管理。

根据本井田的煤层及顶底板条件，结合神东矿区的开采经验，确定各煤层采煤方法为走向长壁与倾斜长壁相结合采煤法，全部跨落法管理顶板。

根据井田勘探地质报告，5-2煤层区内见煤点130点，均可采，煤层厚度1.15〜9.30m 平均厚度5.87m从煤层两极厚度上看差异较大，对采煤工艺及设备的选型有一定影响。

5-2煤层全井田赋存，在11－4 与外围278号钻孔连线一带为薄煤区，在212与12－3号钻孔连线一带为中厚煤区，其余地段为厚煤区，东部零星出现特厚煤区。

移交生产的南一盘区5-2煤厚度3.9（〜7.23m,平均厚度5.69m南一盘区5-2煤层地质钻孔统计分析详见表3.2－1。

根据国内外厚煤层开采技术发展现状，结合5-2煤层赋存特点，设计认为5-2煤层可供选择的采煤方法主要有：分层综采、放顶煤综采、大采高一次采全厚综采。

1）分层开采自70年代在开滦矿务局唐山矿实验成功厚煤层倾斜分层下行垮落金属网假顶综合机械化采煤法以后，分层开采的综合机械化采煤工艺又有了进一步的发展，曾经是我国厚及特厚煤层的主要采煤方法之一，在大中型矿井得到普遍采用，积累了较丰富的经验。

但是，这种采煤方法采准巷道系统复杂，巷道掘进率高，巷道的掘进与维护费用高；上分层开采时要铺设人工假顶，加大了工人的体力劳动强度，同时增加了工55/ 23作面采煤作业循环时间和生产成本；对地质构造特别是断层的适应性差；煤层厚度变化时容易丢煤；单产低、效率低、效益低。

所以在新设计的大型矿井中，这种采煤方法使用得已越来越少。

南一盘区5-2煤层地质钻孔统计分析表表3.2—156/ 2357/ 232）放顶煤开采我国自1982 年开始实验放顶煤开采方法以来，这种对开采厚煤层行之有效的技术日趋成熟，在我国厚煤层矿井中得到了普遍采用，并已开始向三软、夹矸、硬煤等条件下的矿井进行延伸研究。

2001年在煤层中硬、无夹矸、低瓦斯、煤厚7〜9m直接顶与老顶为厚层砂岩等条件下的兖矿集团已开始出现年产超 5.00 M的综放工作面。

实践证明，在厚及特厚煤层中，综采放顶煤较分层开采，简化了巷道布置和回采工序，降低了回采巷道掘进率，减少了工作面搬家次数，节省了人工、材料和时间消耗，降低了成本；提高了工作面单产和工效；生产高度集中，有利于矿井的管理与控制，实现安全文明生产；对于地质条件比较复杂、断层多、煤层厚度变化大的煤层适应性强。

当然，放顶煤开采仍然存在着煤尘大，工作面回采率偏低，高瓦斯煤层有局部积聚危险和采空区浮煤易发火等固有问题尚待解决。

同时煤层埋深、煤层厚度与强度、夹矸厚度、强度与层位、煤层裂隙发育程度等诸多地质因素也直接决定着放顶煤的效果。

3）大采高综采大采高综采采煤方法是国外高产工作面采用的主要方法。

我国从1978年起，开始实验厚煤层大采高一次采全厚开采方法，至今已取得了长足进步。

但由于我国的综采设备制造技术尚不完备，使国产设备大采高技术未能在我国广泛推行。

国外高产高效综采长壁工作面由于采用重型化、强力化、自动化和机电一体化的设备，走生产集中的途径，工作面的单产和工效大幅度得到了提高。

神东矿区自1985年开发建设以来，利用先进的管理思想和科技手段，将资源优势迅速转变为生产力优势，实现了高起点、快发展和高效率。

2003 年大柳塔、榆家梁、补连塔等矿井一井一面，其原煤产量均突破10.0Mt/c大关。

4）大采高综采与放顶煤综采的分析比较<1）生产能力方面虽然轻型支架放顶煤技术在开采较薄厚煤层<3.5~6.0沏时取得了成功，但普遍工作面单产不高。

兖矿集团综放工作面近几年的产量之所以能达到 4.00~5.00Mt/a勺全国58/ 23 最高生产水平，不仅与其有着得天独厚的煤层和顶板条件以及高超的生产技术水平密不可分，也与其适当引进了后配套主、辅助运输设备有关。

在采用大采高综采的工作面中，产量多在 2.50Mt/a以上。

其中全部使用国产设备的乌兰木伦矿在煤层厚度适中、顶底板条件较好的情况下达到日产2万t的好成绩；使用引进设备的多数已突破5.00Mt/a，2002年11月投产的晋煤集团寺河矿设计采用引进设备，在试生产阶段就达到了日产万吨以上的水平，目前产量稳定在 6.00Mt/a左右。

一方面表明国产设备还有待完善提高，同时表明大采高综采的生产能力主要由设备的能力及其可靠性所决定。

红柳林井田煤层埋藏浅，5-2煤埋深56.72-293.10m平均145m 5'2煤顶板以细粒砂岩为主，岩石RQD值细粒砂岩为55〜87%，平均73.14^，岩石单轴饱和状态下抗压强度小于30MPa属软弱岩石。

煤层顶板矿压强度低，煤质较硬，均不利于综采放顶煤，放顶煤综采工作面生产能力难以达到理想效果。

设计认为红柳林矿井地质及开采条件与神东矿区相似，采用引进大采高综采设备年产量达到8.0（〜9.00Mt是有保障的。

<2）生产工艺及生产管理方面采煤方法的生产工艺特点决定了工作面生产管理的难易程度，放顶煤综采回采工艺相对复杂，既有前方采煤机割煤，又有支架后方放煤。

割煤与放煤两道工序如不能有效协调将影响工作面效率，生产管理复杂。

而大采高综采由于回采工艺单一，管理简单。

<3）劳动卫生方面放顶煤综采工作面出煤点多，粉尘量高，据在成庄矿实测，放煤口10m范围内粉尘量均在1000mg/m以上，回风巷粉尘量300〜500mg/m以上，严重地危害工人的身心健康，同时，也不利于建设文明、高效的现代化矿井。

<4）回采率方面放顶煤综采工艺：据统计资料，工作面回采率平均为70〜80%，潞安、兖州、阳泉矿区最高达到85%，但需指出，涨煤率造成了回采率的统计误差，此外，放顶煤造成了5%的灰分增加。

按工作面平均回采率80%计算，盘区回采率为70%。

59/ 23大米咼综米工艺：红柳林矿井南一盘区5-2煤平均煤厚5.69m,按最大米咼6.0m计算，盘区回采率为80.3%，可满足规范75%的要求。

<5）块煤率在米取适当技术措施后，大米咼综米块煤率将介于放顶煤综米与分层综米之间，比放顶煤综米低3~4%。

5）米煤方法的确定本井田主米的5-2、4-2煤层均属厚及中厚煤层，煤层赋存稳定，倾角小，顶底板稳定完整，开米条件优越，利用综米长壁开米最为合适，可充分发挥其潜力和取得更大经济效益。

4-2、5-2煤层设计米用一次米全咼为主的综合机械化开米工艺。

影响大米咼一次米全厚综米工作面回米率的因素主要是煤厚变化与综米装备的米咼范围不完全匹配，当煤厚大于最大米咼时就会造成明显的丢煤损失。

经测算，当最大米咼为6m 时，南一盘区回米率仍可达到80.3%，符合米区回米率大于75%的要求。

根据国内大米咼综米工作面比较成熟的经验，南一盘区5-2煤层设计米用大米咼综采一次采全厚，最大采高6.0m对于东部零星出现的特厚煤区<北一盘区）今后可以进一步加大米咼，目前类似条件下，我国最大设计米咼已达7.3m；5-2煤层的薄煤区及中厚煤区分布在后期开采的西部区域，适合薄及中厚煤层一次采全厚综采工艺开采。