工作面顺槽和切眼支护设计

前言神天股份有限公司三阳煤矿分公司（以下简称“三阳煤矿”）位于晋城市泽州县三阳镇香山脚下，距晋城市区约35km，矿井地理坐标为：东经112°42′21″~112°47′14″，北纬35°39′39″~35°42′52″。

太（原）焦（作）线从井田东侧通过，向南与焦枝、京广及陇海线相接，向北至榆次与同蒲线相接，矿井铁路专用线在太焦线上的北板桥站接轨，全长12.79km。

矿井公路运输北可到长治、太原，南至焦作，西到侯马；晋城环行公路经过矿区，矿井交通便利。

三阳煤矿隶属于神天股份有限公司，为证照齐全的合法生产矿井。

矿井井田面积为17.7974km2，批准的可采煤层为3号、9号、15号煤层，现开采3号煤层，证载生产能力1.5Mt/a。

为了保证回采工作面的正常接替，并贯彻执行国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局安监总煤行〔2008〕130号文、省煤炭工业局晋煤安发〔2008〕702号文关于放顶煤开采工作面开采的相关规定，受三阳煤矿委托，2018年3月我公司编制了《神天股份有限公司三阳煤矿分公司四采区1523放顶煤工作面开采设计》。

矿方为了确保1523工作面安全生产，增强工作面防范抵御事故灾害的能力，依据行业政策，积极深化支护方式改革，又委托我公司编制《神天股份有限公司三阳煤矿分公司四采区1523放顶煤工作面支护设计》。

一、编制设计的依据1、神天股份有限公司三阳煤矿分公司三采区1523放顶煤工作面支护设计委托书。

2、三阳煤矿采矿许可证、安全生产许可证、营业执照、矿长资格证。

3、国家安全生产监管管理总局、国家煤矿安全监察局，安监总煤行〔2008〕130号文《关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知》。

4、省煤炭工业厅晋煤安发【2014】286号文《省煤炭工业厅关于进一步加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知》。

5、晋城市煤炭煤层气工业局晋市煤局安字【2017】249号文《晋城市煤炭煤层气工业局关于进一步加强放顶煤管理工作的通知》。

6、省煤炭工业厅公告【2016】13号文。

7、神天股份有限公司关于三阳煤矿分公司煤矿生产地质报告的批复。

8、神天股份有限公司关于三阳煤矿分公司水文地质类型划分报告的批复。

9、神天股份有限公司三阳煤矿分公司编制的《神天股份有限公司三阳煤矿分公司保安煤柱设计》。

11、1523工作面地质说明书。

13、省煤炭工业厅晋煤瓦发〔2013〕305号《关于晋城市2012年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》。

14、省煤炭工业厅文件晋煤瓦发〔2012〕908号《关于神天股份有限公司三阳煤矿分公司3号煤层矿井瓦斯涌出量预测的批复》及评审意见书。

15、2019年2月神天科创三阳煤矿分公司和金泰宏达采矿技术有限公司联合编制的《神天股份有限公司三阳煤矿分公司回采巷道支护优化设计方案》。

16、矿方提供的其它有关资料；17、《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2015）；18、《煤矿安全规程》（2016年版）；19、《中华人民共和国环境保护法》；20、设计委托书。

二、设计指导思想在认真贯彻执行国家能源开发的方针、政策及煤炭行业“规程”、“规范”的前提下，设计结合现场实际，坚持实事求是、开拓创新的原则，紧密结合矿井特点，充分利用现有设施、设备，减少本工程与生产的干扰，力求使工作面巷道支护设计方案安全实用，易操作、易维护，设备选型先进合理，力争通过精心设计和科学管理，提高矿井支护水平，增强矿井防范抵御事故灾害的能力，确保矿井安全生产。

同时，兼顾降低施工成本、安装维护简便和工人易于掌握等方面的因素。

三、设计的主要特点和主要内容1、本次设计对已形成的1523胶带顺槽（原3405轨道顺槽）、1523轨道顺槽（原3405回风顺槽）和1523开切眼的支护形式进行强度校核，对新掘的1523回风顺槽Ⅰ、1523回风顺槽Ⅱ进行支护设计。

这些巷道均沿3号煤层底板布置。

2、本矿1523工作面运输顺槽采用沿空留巷的护巷技术，运输顺槽矩形断面，净宽4.2m，净高3.1m，沿空留巷巷旁支护采用刚性充填带支护，刚性充填带采用C30素混凝土，巷旁支护宽度为1500mm。

3、锚喷网支护作为一种积极防御性支护方法，几乎适应于各种不同地质条件下的井巷工程，因此，设计1523轨道顺槽、1523开切眼、1523回风顺槽Ⅰ和1523回风顺槽Ⅱ均采用锚网索梁+W钢带联合支护。

4、1523运输顺槽沿空留巷采用顶板切顶卸压技术降低沿空留巷围岩载荷。

5、通过对顶板岩性分析，运用数值模拟方法，结合理论计算对锚杆、锚索支护参数和混凝土支护参数进行了优化设计，提出了具体的支护方案。

四、需要注意的主要问题及建议1、建议矿方在改造和生产过程中加强地质勘探，注意收集有关资料或进行必要的补勘工作。

2、加强对巷道的矿山压力和有关参数的监测，为巷道支护提供更准确的参数资料。

3、1523回采工作面采用沿空留巷技术开采，建议矿方回采前根据沿空留巷特点制定沿空留巷、顶板预裂爆破等专项安全技术措施。

第一章矿井概况第一节井田概况一、交通位置三阳煤矿井田位于晋城市郊区西北，属省沁水煤田高平矿区三阳精查区。

矿井工业场地位于晋城市北偏西约35km处，地理座标东径112°43′45″～112°50′37.5″，北纬35°37′30″～35°45′00″。

井田东西宽约3.5～7km，南北长约4～6.5km，面积32.09km2。

本矿井交通比较方便，太（原）焦（作）线从井田东侧通过，向南可与焦枝、京广及陇海线相接，向北至修文与同蒲线相接。

矿井铁路专用线在太焦线上的北板桥站接轨，全长12.79km，1983年7月1日已开通营运。

公路运输北可到长治、太原，南至焦作，西到候马；晋城～三阳～下村～东沟～晋城环行公路经过矿区，区内交通尚属方便。

二、地形地貌1．地形地貌井田位于太行山中南段西侧，沁水向斜东南翼。

井田中部煤系地层及第四系组成了丘陵与河谷地带，在河谷两侧发育着三级阶地，分别高出河床1～2m、5～10m、20m左右。

全区地形西高东低，相对高差一般为200～300m，海拔标高一般在+880～+1300m间，地形坡度为20°～40°。

2．水文区内有两大水系：一是丹河，发源于高平县境内，全长约120km；另一是沁河，发源于沁源县境内，全长300km。

这些河流均向南流，切太行山，在河南省境内注入黄河。

本井田位于上述两河流中段分水岭附近。

河流大体垂直于岩层走向，逆向而流，旱季时石盒子泉水补给，雨季时河水猛涨，最高洪水位高出河床3-4m，但河径不长，均消失于东部奥陶系地层中。

根观测资料，这些河流的富水期往往与浅层潜水的高水位、富水期相吻合，有着一定的水利联系。

为此，煤矿开采时，唐安、古周、上村一带地表水的渗透将成为矿井主要充水水源之一。

井田内有大周、上游及三阳三个水库，其库容量分别为40、30、20万m3。

3．气象本区属大陆性气候，气候干燥，据晋城气象站1956～1964年的观测资料；雨季集中在7～9月，年降雨量为437～1010mm，年蒸发量为1732mm，旱季为12月至翌年2月。

6～8月气候较高，最高温度可达36℃；12月至翌年2月气温最低，最低温度为-23℃。

最大冻土深度为42cm，结冰期与降雪期从11月至翌年4月。

冬季多西北风，夏季多东南风，最大风力为6～7级，一般为3～4级。

4．地震根据《中国地震动峰值加速度区划图》，本区动峰值加速度为0.05g，相当于原地震烈度为七度。

第二节矿井设计概况一、矿井四邻关系三阳煤矿北邻神天股份有限公司唐安煤矿分公司，北部及东北部邻神天同宝煤业有限公司，东邻煤炭运销集团中窑煤业有限公司，东南与天安宏祥煤业有限公司相邻，西南邻天地王坡煤业有限公司，井田西部无矿。

矿井四邻关系见图1-2-1。

二、矿井开拓方式矿井采用斜井开拓方式。

井田内现有6个井筒，分别为：主斜井、副斜井、南进风立井、运人斜井、北进风立井和西回风立井。

各井筒特征见表1-2-1。

表1-2-1 井筒特征表三、水平划分三阳煤矿井田3号煤层倾角平缓，走向和倾向起伏不大，矿井全井田采用单水平开拓。

四、采区划分及大巷布置三阳煤矿井田范围内3号煤层共划分为4个采区：分别是一采区、二采区、三采区、四采区，其中一采区（位于井田中部）、二采区（位于井田东北部），现开采四采区（位于井田西部）3405工作面和三采区（位于井田西南部）3304工作面。

主、副斜井落底后，向北布置+750m水平轨道运输大巷和+750m水平皮带运输大巷至井田中部；向西布置西翼轨道大巷、西翼胶带大巷和西翼猴车大巷穿过F1正断层至上河掌村保安煤柱下；向北布置四采区轨道巷、四采区胶带巷和四采区回风巷至井田北部边界保护煤柱，向南布置三采区轨道巷、三采区胶带巷和三采区回风巷至F1正断层后，向西布置三采区巷道到井田西部边界保护煤柱。

五、开采现状三阳煤矿现开采为3号煤层四采区3405工作面和三采区3304工作面，3405工作面和3304工作面均采用综采放顶煤采煤法。

六、井下工作面巷道支护现状矿井四采区工作面轨道顺槽、回风顺槽和工作面切眼均采用锚网索梁+W钢带支护，胶带顺槽采用沿空留巷，锚网索梁+锚栓混凝土墙支护。

第二章矿井安全条件第一节资源条件一、地层井田内地层包括：第四系、第三系、二迭系上统上石盒子组、二迭系下统下石盒子组及组、石炭系上统太原群、奥陶系中统马家沟组。

地层特征自上而下分述如下：1、第四系（Q）中更新统（Q2）：底部为紫红色砂质粘土；中部为灰红色砂砾层，半胶结；上部为紫红色亚粘土，含钙质结核。

厚5～10m。

上更新统（Q3）：为灰黄色亚粘土，孔隙度大，局部含栎石，层理不清，厚0～8m。

全新统（Q4）：为现代冲积层及淡黄色亚砂土组成，厚0～30m。

2、第三系（N）本层为红色粘土，具铁锰质斑点，含砂量少，鲕状结构，有滑感，与下伏地层呈不整合接触，厚0～7m。

3、二迭系上统上石盒子组（P12）本层总厚约600m，分为三段。

上段为黄绿色粗、细粒粉砂岩，紫红色泥岩，细、中、粗、巨粒砂岩组成，砂岩呈透镜状者较多，厚116.83～138.95m，一般约100m，井田内出露不全；中段为粗、中、细粒砂岩，粗、细粒粉砂岩及泥岩等组成，底部砂岩含砾石较多，厚212.65～247.37m，一般228m；下段为黄绿色粗、中粒砂岩，粗、细粒粉砂及紫红、黄绿色泥岩组成，底界为一层粗粒砂岩，中夹三层不稳定的薄层锰铁矿，厚264.19～281.72m，一般271m。

4、二迭系下统下石盒子组（P21）本层由浅灰、灰黑色中、细粒砂岩，粗、细粒粉砂岩，泥岩等组成。

底部为一层中、粗粒砂岩，与组呈整合接触。

顶部常为一具鲕状结构，发育稳定的桃红色铝土质泥岩，为上下石盒子组分界之主要标志。