14#410盘区正式设计说明书.docx
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14#410盘区正式设计说明书
第一部分14＃层410盘区开采设计说明书
第一章采区概况及地质特征
第一节采区概况
一、位置、开采范围与邻近采区关系：
14-2煤层410盘区位于煤峪口矿井田西北部，东南与408盘区（正在开采）相接，东部隔矿界煤柱与忻州窑矿相邻，北部与412盘区相接（14-2煤层未采），西部以900大巷为界。
盘区走向长约2080米，倾斜长1020米，面积约2082360平方米。
二、地貌、埋藏条件和钻孔情况：
14-2煤层410盘区与地表对照，北部及中部较平坦，多为黄土覆盖。
北西部及南部沟谷发育，沟谷以E-W向延展，长度为500-900米，沟谷最大切割深度为35米，沟底局部基岩出露。
埋藏深度330.8-354.2m，西南部设有本矿西三、西四风井。
地表海拔高度为1287.8-1325.4米，煤层底板标高956-996.1米。
三、储量：
14-2煤层410盘区地质构造属一类简单型。
储量级别的确定主要取决于煤层的稳定程度及钻孔的工程线距。
储量划分为A级储量。
容重为1.37吨/米3。
盘区北西部3-A，面积1165840米2，煤厚2.21m，储量353.0万吨；盘区中西部6-A，面积192120米2，煤厚1.60m，储量42.1万吨；盘区南东部4-A，面积724400米2，煤厚1.48m，储量146.9万吨。
共计工业储量542.0万吨，可采储量420.6
第二节地质特征
一、地质构造：
该区地质构造简单。
主要的地质构造为：
1、煤层总体由北西向南东呈单斜层布，煤层倾角1-5°，平均2°。
2、受次一级褶皱构造的影响，盘区中部发育宽缓的背斜、向斜构造，两翼煤层倾角2-5°，对煤层开采影响不大。
3、由11、12#410盘区揭露的断层推断14#410盘区的预测断层F1、走向15°，倾角285°，落差2.2-2.68m。
二、煤层：
该盘区14-2煤层全区内赋存，煤层厚度1.1-2.92m，平均1.75m，为井田内主要可采煤层之一。
北部及中部煤层厚度1.62-2.95m，平均2.21m。
南部煤层1.11-1.81m，平均1.48m，埋藏深度330.8-354.2m，可采指数100%，煤层变异系数28.60%。
煤层走向：
E-W-NW-SE、倾向E-NE。
煤层结构较为复杂，盘区北中部48381、48375、48376、48377号钻孔含1-3层0.2-0.65m的细砂岩夹石。
灰份Ad（%）
5.56-16.02
硫Std（%）
0.41-2.23
水份Mad（%）
0.83-2.89
磷Pad（%）
0.0122-0.0535
挥发份Vdaf（%）
22.64-32.73
发热量（MJ/kg）Qgr.v.daf（MJ/kg）
31.38-34.45
三、煤种和煤质：
本区煤煤种为2#弱粘煤，根据该区内和临近钻孔煤质化验资料，煤质情况如下表：
四、瓦斯和煤尘：
1、根据钻孔煤样化验，气体涌出量为：
CO2：
4.81ml/g，CH4:
2.68ml/g
2、煤尘爆炸指数为26—32%，自燃发火期为6—12个月。
五、水文地质：
水文地质条件简单，主要为：
1.14-2煤层本身微量含水。
2.上伏11、12#410盘区正在开采，煤层总体呈单斜展布，北西高南东低。
与14-2煤层410盘区层间距2.5-14.8m。
随着11、12#410盘区的开采，采空区低洼处会积聚大量的积水。
在开拓14#410盘区时，针对上伏11、12#410盘区采空积水情况编制专门的探放水设计。
3.上伏3#煤层410煤层盘区已采空，与14-2煤层410盘区层间距133.7-149.2m，平均142.1m。
2007年5月，从地面施工水文观测孔，探测3#410盘区采空区低洼处积水。
经探测，无积水。
对14#410盘区影响不大。
六、煤层顶底板及与11、12#合并层层间距：
1.顶板自14-2煤层向上。
（1）、直接顶：
多为黑灰色粉细砂岩互层或灰白色中粒砂岩。
厚1.3-2.8m。
致密、平坦状断口，质硬，性脆。
（2）、老顶：
灰色细粒砂岩，2.6m，成分以石英为主，次为长石、云母、钙质胶结，微波状层理，质较硬。
（3）、底板：
直接底，深灰色粉细砂岩互层，3.8m，致密，水平层理。
含植物化石及黄铁矿结核，质硬，性脆。
2.11、12#层与14-2层间距
14-2煤层410盘区与11、12#410盘区层间距2.5-14.8m。
其中西部层间距较大，一般为6.0-14.8m，东部层间距一般为2.5-6.0m。
（详见14-2煤层410盘区层间距等厚线图）
七、附：
1、地面勘探孔表一
孔号
地面标高
14#层底板标高
煤厚
483610
1321.30
969.5
1.11
48368
1309.10
966.8
1.08
48366
1320.52
966.3
1.2
48364
1311.26
964.3
1.25
48361
1304.38
959.2
1.14
48362
1298.00
954.9
1.47
49363
1277.50
957.2
1.5
48367
1321.20
970.3
1.37
48374
1313.96
962.6
1.81
48378
1324.70
975.9
1.23
48373
1290.14
958.9
1.22
48376
1296.12
956.0
1.81
48371
1317.23
981.2
1.62
48377
1311.65
968.2
2.06
48375
1311.42
969.1
2.01
47374
1320.48
978.6
1.62
47376
1324.00
974.6
1.59
47379
1319.96
976.8
1.53
47377
1314.14
975.3
1.39
47373
1329.34
975.1
1.93
47375
1317.56
984.2
1.95
48381
1313.96
983.2
2.72
47382
1319.31
987.7
2.92
47383
1307.70
989.9
2.54
2、井下钻孔表二
孔号
14#层底板标高
煤厚
41001
1002.7
0.9
41002
996.1
2.9
41003
996.2
1.0
41008
989.1
2.27
41004
998.0
1.1
41005
1002.2
0.8
41006
993.0
2.95
41007
992.2
3.45
41041
993.8
2.4
41009
994.7
1.92
41010
995.0
2.4
41011
987.0
1.6
41012
989.4
1.74
41013
986.5
1.7
41014
987.0
1.6
41015
985.8
2.1
41016
986.3
1.9
41017
990.3
2.25
41018
986.8
1.9
41019
978.2
1.4
41020
979.4
2.95
41021
983.4
2.8
41022
984.3
0.9
41023
986.7
1.8
41024
976.3
1.9
41025
974.3
2.0
41026
975.8
1.8
41027
976.3
2.1
41028
975.9
1.94
41029
975.0
2.0
41030
974.1
2.3
41031
976.3
1.9
41032
974.7
1.5
41033
976.3
1.7
41034
961.8
1.1
41035
961.0
1.2
41036
958.3
1.4
41037
956.2
1.2
41038
961.9
1.6
41039
959.0
1.6
41040
956.9
0.6
3、断层一览表三
断层情况：
根据11-12#410盘区已揭露的断层，预计14#410盘区断层发育情况如下表：
断层
走向
倾向
倾角
性质
落差
11-12层断层位置
对应14#层断层位置
F1
197°
287°
45-60°
正
2.0～
2.68m
11-12#51002下巷24#测点前34m，工艺Ⅰ巷17#测点前2.5m
14#410盘区北侧
F2
5°
95°
70°
正
0.4m
11-12#51022下巷11#测点前2m
14#410盘区南部与408盘区分界处
F3
50°
95°
75°
正
1.6m
11-12#51022下巷11#测点前10m
F4
45°
135°
75°
正
4.0m
11-12#51022下巷11#测点前23m
F5
22°
292°
68°
正
4.2m
11-12#51022下巷13#测点前10.9m
F6
10°
100°
75°
正
1.8m
11-12#皮带巷27#测点
第二章采区准备
第一节采区范围及储量
一、采区范围：
盘区走向长2080米，倾斜长1020米，面积2082360平方米。
二、储量：
14-2煤层410盘区地质构造属一类简单型。
储量划分为A级储量。
容重为1.37吨/米3。
盘区北西部3-A，储量353.0万吨；盘区中西部6-A，储量42.1万吨；盘区南东部4-A，储量146.9万吨。
共计工业储量542.0万吨，可采储量420.6万吨。
工业储量=542.0万吨
可采储量=420.6万吨
布面储量=393.1万吨
可采出煤量=354.2万吨。
第二节采区设计生产能力及服务年限
一、工作制度：
依照煤矿设计规范，年工作日数按300天计算，“四、六”制作业，每天三班生产、一班检修。
二、盘区生产能力
1、生产能力
AB=h1×h2×n×A0=1.05×1×1×1330=1396（t/d）
式中：
A0-回采工作面平均生产能力，A0=1330t/d；
n-同时生产的回采工作面个数,n=1；
h1－盘区掘进出煤系数，h1=1.05；
h2－工作面间出煤系数，h2=1。
2、盘区生产能力验算
⑴运输设备能力验算
KAB1.3.×1396
为保证盘区生产能力A1≥——＝—————259（t/h）
Tn10×0.7
式中：
A1－盘区皮带最低运输能力，；
K－产量不均衡系数，K＝1.3；
T－盘区皮带日出煤时间，取T＝10h；
n-运输设备正常工作系数，n=0.7。
本盘区使用SSJ80型皮带机，其运输生产能力为400t/h大于盘区生产能力259t/h，故验算合格。
⑵盘区通风能力
为满足生产能力，要求Ab≤A2
A2＝
＝
＝3669（
）
式中：
A2－通风系数能满足的生产能力，
；
V－巷道允许最大风速，V＝6
；
S－回风巷净断面，S＝11.21m2；
C-日产吨煤供风量，C＝1.1
。
根据计算AB＜A2，故验算合格。
⑶盘区生产能力
年生产天数按300天计算，则年生产能力为：
AB＝1396×300/10000＝41.9万吨/年，掘进出煤3万吨/年。
取生产能力45万吨/年。
三、设计服务年限：
根据储量计算，本盘区可采出煤量为354.2万吨，盘区设计生产能力为45万吨/年，则盘区服务年限为：
Q采出354.2
T=—————＝——————＝7.87（年）≈8年
AB45
式中：
T－盘区服务年限，年；
Q采出－盘区可采出煤量，Q采出＝354.2万吨；
AB－盘区生产能力，AB＝45万吨/年；
即410盘区14＃层服务年限为8年。
第三节盘区巷道布置
一、选择开拓方式的依据：
1、14＃层410盘区开拓方式为盘区绕道式。
11＃层至15＃层900大巷有2个煤仓，11＃层内有沿顶回风巷、轨道巷，沿底皮带巷和14＃层底板下轨道巷。
2、14＃层开采工作面布置和11＃层工作面要对应，有利于工作面的管理。
3、14＃层煤层厚度1.1-2.92m，平均1.75m。
二、开拓方式及盘区巷道具体布置：
410盘区14＃层开拓方式与11＃层一样，绕道、煤仓均采用11＃层已形成的系统。
存在的不同之处在于新掘进轨道巷，皮带巷，回风巷，盘区形成三巷布置。
三、盘区巷道布置
根据410盘区14＃层现有巷道，初设时主要考虑盘区皮带巷、轨道巷、回风巷的空间层位及位置关系提出以下三种方案进行比较。
则一：
由14#层8714斜井中部开口（14#层煤层底板下1.5m），施工甩车场及系统巷，再平行掘进盘区轨道巷、皮带巷和回风巷，与11＃层回风巷、皮带巷和轨道巷留设一定距离的煤柱；其中14＃层皮带巷与11＃层皮带巷内错8米，14＃层回风巷与11＃层回风巷内错18米，14＃层轨道巷巷与11＃层轨道巷内错11米，根据相领矿井与我矿14＃层307、408盘区的开采经验，14＃层410盘区工作面顺槽与11＃层410盘区工作面顺槽内错7米，眼切巷与矿界保持20米的最小煤柱。
则二：
在方案一的基础上将回风巷与轨道巷的位置互换。
则三：
由14#层8714斜井中部开口（14#层煤层底板下1.5m），施工甩车场及系统巷，再平行掘进盘区轨道巷、皮带巷，与11＃层皮带巷和轨道巷留设一定距离的煤柱，回风巷利用原11#层总回风巷。
由于现11＃层仍在进行回采，为了不影响11＃层的回采进行，方案一与方案二均与西四风井沟通，建立独立的通风系统，这样既可不影响11＃层的回采进行，又解决了和11＃层漏风的问题。
三种方案如附图所示：
项目
项目
方案一
方案二
方案三
优点
1、回采系统巷道安全可靠，
2、根据11#层回采的经验，该系统较稳定。
1、工作面回风系统相对简单，回风系统巷坡度没有形成波浪。
1、减少掘进量，缩短工期。
缺点
1、掘进盘区巷道时的系统巷较长。
1、工作面运料系统长，增加巷道掘进量，因而增加系统形成周期。
2、回采工作面运料系统相对复杂，由于盘区巷道基本处于同一水平，盘区轨道巷位置又处于盘区最外侧。
工作面运料系统巷在穿越盘区皮带巷与回风巷时，是必会使工作面运料系统巷的坡度形成波浪，增加运输上的安全隐患，并且增加绞车的安设数量。
3、停采线位置与盘区较远，降低回采率，造成资源浪费。
1、由于11#410盘区正处于回采阶段，如果此时采用方案三，是必增加11#410回风巷的开口位置，回风巷应力显现更加明显，同时增加巷道维护费用，严重时影响生产。
2、给通风管理产生更大的难度，不利于封堵，由于14#工作面回风系统穿越11#巷道多，一旦11#410盘区通风系统遭到破坏，直接影响井下人员的安全、生产。
备注
综上，选择方案一
因此，以上三种方案，在所提出的三个方案对比中，由于主要只是针对盘区皮带巷、轨道巷、回风巷的空间层位及位置关系进行比较，其它方法和方式基本一致，所以机电设备的型号、数量没有可比性，所以只作工程量和投资费用及技术特点的优劣比较，经过各种技术经济比较，最终得出结论采用第一方案。
四、盘区巷道位置选择
本盘区布置三条盘区巷，由北向南依次为盘区轨道巷、盘区皮带巷、盘区回巷，其中盘区回风巷与盘区皮带巷中心距为50米，盘区皮带巷与盘区回风巷中心距为48米。
五、回采巷道与盘区联接
1、皮带顺槽和盘区皮带巷联接：
皮带顺槽从盘区轨道巷下部穿过（需设风桥）与盘区皮带巷直接联通。
2、回风顺槽和盘区回风巷联接：
回风顺槽从盘区皮带巷上部穿过（需设风桥）与盘区回风巷直接联通。
第四节 采煤方法
一、现生产盘区采煤方法：
现生产盘区为11#层410盘区、14＃307、408盘区，工作面长度108～160，推进长度为600～1600m左右。
采用倾（走向）长壁后退式全部垮落法开采，端头斜切进刀，双向割煤，见顶见底（当煤层厚度大于采高时见底留顶）开采。
二、本盘区采煤方法
1、采煤方法：
根据地质条件和煤层赋存及11＃410盘区巷道布置，盘区内工作面均采用走向长壁后退式全部垮落法综合机械化开采。
2、回采工作面布置及主要系统
工作面布置：
为便于集中管理，减少井巷工程量，工作面采用双巷布置，一条为机轨合一的进风皮带顺槽，另一条为回风轨道顺槽。
主要参数：
根据11＃410盘区工作面巷道布置，结合综采设备情况和同类工作面情况，确定工作面长度为146米，顺槽间煤柱为34米。
3、首采面确定依据：
根据地质条件和煤层赋存情况，所以本盘区采用后退式回采，选择盘区最西面的81002面为首采面，加之该面地质构造简单，煤层稳定，故选择该工作面作为首采面。
三、回采工艺
1、回采工作面实行“四、六”制作业，三班生产一班检修准备，生产班开机率60%。
2、工作面采用MG300/700-AWD采煤机割、装煤，SGZ-764/400型刮板输送机运送煤炭，截割方式为端头斜切进刀，双向割煤，工作面见顶见底开采。
3、工作面采用ZZS－5600／14／28型支撑掩护式液压支架，工作面端头两架ZZS－6000/17/37型液压支架进行支护和6根DZ单体支柱配合π型梁管理顶板，超前支护采用双排单体支护，两顺槽均要超前工作面不小于30米范围。
四、采高选择
根据本盘区钻孔资料分析，14#煤层赋存较稳定，煤层厚度为1.1－2.92m，平均1.75m，采高可选择在1.4—2.8m。
五、回采工作面生产能力
1、截割一刀所用生产T:
T=K1（L-l）（1/V）＋t1
=1.3×（146-35）（1/3）＋23
=72（min）
式中：
L—工作面长度L=146m；
l—缺口长度l=35m；
V—截割速度V=4m/min；
t1—进刀时间t1=23min；
K1—每刀辅助时间系数K1=1.3。
2、日割刀数N
N=60K2/（24-t2）T
=60×0.55（24-6）/72
≈8（刀）
式中：
t2—设备检修时间t2=6h；
K2—事故影响系数K2=0.55。
3、工作面日生产能力Q
Q=NLSMYC
=8×146×0.5×1.75×1.35×95%
≈1330（t/d）
式中：
S—截深S=0.5m；
L－工作面长度 L=146m；
M—采高M=1.75m；
Y—煤容重Y=1.75t/m3；
取95%的工作面回采率。
根据计算，综采工作面生产能力大于设计生产能力。
六、采空区的管理
回采工作面采用全部垮落法管理采空区顶板随采随冒落，当顶板不能自行垮落时，用钻爆法强制放顶，初放距离20m，回采过程中，当悬顶面积大于2×10m2、落三角处悬顶面积大于5×10m2时，必须进行局部放顶。
工作面进行初次放顶及循环放顶时由放顶队编制专门措施经有关部门和领导审批后执行。
七、综采工作面主要技术经济指标
1、工作面参数：
工作面长度：
L=126～146m
连续推进长度：
l=320～920m
工作面回采率：
C=95%
2、工作方式：
年工作日：
n=300天
作业方式：
“四、六”制，三班生产，一班检修
生产班开机率：
K=60%
每刀割煤时间：
72min
3、截割参数：
进刀方式：
尾部斜切进刀自开缺口
循环方式：
双向割煤
平均采高：
1.75m
截割速度：
4m/min
有效截深：
0.5m
4、生产能力
每刀产量：
175t
日割刀数：
8刀
日产量：
1330t
日推进度：
4m
八、主要设备选型配置：
本盘区只配备一个综采队组、一个回采工作面，设备均为国产设备，技术特征如下：
⑴按1.4－2.8m采高考虑，可选择ZZS6000/17/37液压支架。
支架形式及参数：
支撑掩护式，双伸缩
适用煤层1.4～2.8m
工作阻力：
5600KN.
泵站压力：
30mPa
重量：
17.9t
运输尺寸：
5725×1450×1700mm
工作面倾斜长度146，共需97架。
⑵采煤机选择：
MG300/700-AWD
采高范围1.5－3.2m
⑶工作面运输机选择：
SGZ764/400,一部；
⑷皮带运输机：
SJ-80；
⑸转载机：
SZB-764/132；
⑹破碎机：
PCM-110；
⑺乳化液泵站：
MRB－200/31.5；
⑻移动变电站：
KBSGZY－6/0.69-630一台、KBSGZY－6/1.2-800、160KVA各一台；KBSGZY－6/1.2-1000两台
⑼回柱绞车：
JM2－14，1台；
⑽运输绞车：
JD－25型3台、JD－11.4型1台
第五节巷道掘进
为保证回采工作面的正常接替，缩短投产时间，本盘区配备一个机掘队，两个普掘队。
一、巷道支护形式的选择
1、支护形式选择依据：
由于14＃层顶板破碎，根据我矿支护经验，决定盘区巷道支护形式采用锚杆锚索套U29五节拱形金棚支护，回采顺槽巷道支护形式亦采用锚杆锚索套U29五节拱形金棚支护。
2、在施工过程中应及时掌握顶板情况，并根据顶板破碎程度改变支护。
3、断面尺寸规格：
具体断面尺寸规格如下：
轨道巷拱形断面：
荒宽3840mm、净宽3500，荒高3170mm、净高3000mm、荒断面积10.2m2、净断面积9.13m2；
皮带巷、回风巷断面均为拱形断面：
荒宽4840mm、净宽4500mm、荒高3170mm、净高3000mm、荒断面积12.66m2、净断面积11.21m2；
回采工作面进风顺槽矩形断面：
荒宽4840mm、净宽4500mm、荒高3170mm、净高3000mm、荒断面积12.66m2、净断面积11.21m2；
回采工作面回风顺槽矩形断面：
荒宽4840mm、净宽4500mm、荒高3170mm、净高3000mm、荒断面积12.66m2、净断面积11.21m2；
二、掘进工作面个数及机械配备
1、盘工投产后设计配备一个综采队组，两个机掘队组，一个普掘队组。
投产时，采掘队组比为1：
3
2、主要设备配备及技术特征：
掘进机：
EBZ-160S型悬臂式掘进机
规格：
长×宽×高＝9.5×2.25×1.64（m3）
切割范围：
高度2.4～4.8m,宽度3.0～5.6m
总功率：
160KW
供电电压：
1140V
皮带输送机：
SJ－80两部
参数：
输送长度600m
输送带宽度800m
输送带速度2m/s
输送量400t/h
耙岩机BP－30型，30KW
三、掘进工作面生产能力
1、生产能力
2、根据机械配备程度和所掘巷道断面大小，掘进围岩特征、支护形式，并参考相同队组生产能力选取如下指标：
半煤巷机掘队 200米/月
半煤岩巷普掘队 80米/月（主要掘进顺槽机窝、回风绕道、联巷、盘区轨道巷）
全岩巷50米/月。
四、410盘区14＃层开拓准备和回采工程量见下表：
巷道名称
单位
按巷道煤岩性质分类
合计
岩巷
煤巷
半煤巷
开拓准备工程量
米
150＋50
6500
6700
回采巷道工程量
米
200×11
23
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