11110采煤工作面放顶煤开采设计.docx

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1、I1IIO采煤工作面放顶煤开采设计登封市宏鑫煤业有限责任公司二00九年七月11110采煤工作面放顶煤开采设计为认真贯彻落实“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，加强我矿放顶煤开采安全技术管理，遏制较大及以上事故的发生，保障煤矿安全生产，根据煤矿安全规程、国家安全监管总局、国家煤矿安监局关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知（安监总煤行2008H30号）等要求，结合我矿实际，特编制I1I1O采煤工作面开采设计。1、编制依据、原则及要求设计根据初步设计、安全专篇及回采地质说明书和开采技术资料为依据，以保证安全生产为前提，符合煤矿安全规程和有关技术管理规定，最大限度回收煤炭资源,实现安全高效开采

2、。2、放顶煤开采设计2.1 工作面概况矿井采用三立井单水平上下山开拓，由于三个立井均位于井田西北部，且中东部采区的采空区面积大，故矿井分前后期开采，前期以开采西北部采区为主，后期开采东翼采区，前期利用原宏鑫矿的主井作为技改主井，直径3.8m,井深142m,采用双箕斗提升，并安装梯子间作为安全出口。原宏鑫煤矿的风井作为技改副井，直径2.6,井深138m,采用单罐笼提升。原宏鑫煤矿的副井为作技改风井，直径24,井深128m,安装梯子间作为矿井另一安全出口。主、副井之间由轨道运输巷连通，主、副井通过运输上山和轨道上山分别与风井连通，形成完整的运输、通风系统。井下采用单水平上、下山开拓。井田划分为：中

3、部上山采区、东部下山采区。首采区为中部上山采区，二I煤层赋存于山西组下部,煤层厚度1.96-13.17m,平均厚度7.25m,煤层结构简单,不含夹阡，首采H11O工作面位于副井南部，开采水平标高在+260-+280米之间，工作面走向长度60m,工作面长度60m。2.1.1 工作面位置、周边关系及开采情况I111O首采工作面位于副井南部，系首采区中部上山采区，其它相邻采面还未开采。2.1.2 地形地物为低山丘陵地形。区内地势呈西北高、东南低，最高海拔标高为336.OnI,最低海拔标高为268.On1,相对高差68.Omo地面冲沟发育，有利于大气降水的迳流和排泄。全区被黄土覆盖，有树木，本区地表水

4、系不发育。采掘将造成地面塌陷或产生裂隙，但村庄及建筑物已搬迁，对回采无影响。2.1.3 工作面参数、开采技术条件及煤层赋存特征2.1.3.1工作面倾斜长度60m,工作面走向长度60m,工作面煤层倾角伪倾角平均为8。，每天三班作业，循环进度为Inu正规循环率70%,月循环21个，原煤容重为1.35tm3o2.1.3.2开采技术条件及煤层赋存特征2.1.3.2.1区域地质背景本区位于华北板块南部之嵩箕构造区的篙箕断隆南部颍阳-芦店向斜南翼。区域地层划分属华北地层区嵩箕小区，主要发育地层为前震旦系、震旦系、寒武系、奥陶系中下统、石炭系中上统、二叠系、三叠系、新近系和第四系，其中石炭系和二叠系为主要含

5、煤地层。本区及周围无岩浆岩。区域构造形态为一轴向近东西向-北东向的向斜构造（颍阳-芦店向斜），断裂构造较发育，以正断层为主，主要有东西向、北西向、北东向三组。区域矿床以煤矿床为主，局部发育铝土矿、石灰岩等矿床。区域主要可采煤层为赋存于山西组下部的二I煤层，为层位稳定、全区普遍可采的中厚-厚煤层；下石盒子组的五3煤层为大部可采煤层。2.1.3.2.2矿区地质区内基岩大部被第四系覆盖，仅在矿区西部及北部有零星出露。据钻孔揭露，发育地层有寒武系上统（J奥陶系中统（。2）、石炭系中上统（C2+3）,二叠系（P）和第四系（Q）,现由老至新分述如下：2.1.3.2.2.1寒武系上统（3）以灰色、浅灰色厚层

6、状白云质灰岩为主，含少量燧石团块，底部夹薄层灰岩，矿区钻孔揭露最大厚度为I162m。2.1.3.2.2.2奥陶系中统马家沟组（02m）为煤系地层沉积基底，在区外南北两侧有零星出露。以浅灰色石灰岩为主，隐晶质结构，局部还夹泥质灰岩及薄层泥岩，上部具溶蚀现象及缝合线，下部夹角砾状灰岩。本组厚38.22mo2.1.3.2.2.3石炭系（C）（1）中统本溪组（C2b）在区外南北两侧有零星出露，以浅灰色铝土质泥岩为主，局部为铝土矿，具状和豆状结构，含黄铁矿结核及团块，局部呈层状出现。在HG曲线上呈下低上高的异常反映，主要是该组地层中镁元素含量较高所致。该层铝土质泥岩是对比一I煤层的主要标志层。本组厚度为

7、4.OOn1以滨海泻湖相沉积为主。本溪组与下伏马家沟组为平行不整合接触。（2）上统太原组（C3t）为区内主要含煤地层之一，由灰、深灰色中-厚层状石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成，厚56.50m,平均69.99mo共含煤7层，仅底部的一煤层为局部可采煤层，其它煤层均不可采。依据其岩性组合和沉积特征可分为三段。下部灰岩段自太原组底界至14石灰岩顶界，厚度为2120m。主要由灰-深灰色石灰岩、黑色泥岩、砂质泥岩和煤层组成，含石灰岩4层（11）,常合并为12层，中夹泥岩或砂质泥岩薄层，具燧石团块和黄铁矿结核，含蜓类、介形类、海百合、腕足类等动物化石及其碎屑，其中11石灰岩特征明显，在D1W

8、曲线上异常挺拔直立，宽大圆滑，为本区一良好标志层，局部与12石灰岩合并，厚度为3791500m,平均I121m。本段含煤3层（一|、一3、一,、），其中一I煤层为大部可采煤层，一3、一隙层不可采，该段石灰岩与泥岩和煤层D1W曲线呈高低相间，曲线组合形态似“高山峡谷”状，为区内主要物性标志层。中部碎屑岩段自14石灰岩顶界至17石灰岩底界，厚度225O10由深灰色中细粒砂岩（俗称胡石砂岩）、灰黑色砂质泥岩、泥岩组成，夹薄层石灰岩（15、16）及煤层（一5、一6、一7）,煤层均不可采。泥岩中含植物化石碎片和黄铁矿结核，具水平层理和波状层理，砂岩以石英为主，呈正粒序，为区内辅助标志层。上部灰岩段自17

9、灰岩底至1g石灰岩（局部为菱铁质泥岩）顶界面。厚度为12.80m。以深灰-灰色石灰岩为主，夹深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层。该段含石灰岩3层（17、18、19）,石灰岩具方解石脉和少量黄铁矿结核，含蜓类植物化石。其中18石灰岩厚3.13-4.65%平均3.95m,发育稳定，特征明显，为本区主要标志层之一；1g石灰岩不稳定，常相变为菱铁质泥岩，为太原组与山西组分界标志层。含煤1层（一8）,不可采。据太原组岩性组合、沉积特征及生物组合规律，在晚石炭世，本区为滨海地带，上段和下段的碳酸盐建造，标志着开阔的陆表海环境，中段的碎屑岩沉积则为海水动荡退出时形成的海湾潮坪环境，薄煤层则反映短期的泥炭沼泽组

10、，沉积旋回显示海陆交替环境。太原组与下伏本溪组为整合接触。2.1.3.2.2.4二叠系(P)本区二叠系保留厚度为162.68m,分为下统山西组和下石盒子组，共含煤2层，其中二I煤层为本区主要可采煤层，其它煤层均不可采。(1)下统山西组(P1sh)自1g石灰岩(局部相变为菱铁质泥岩)顶至砂锅窑砂岩底，厚75.00m。为一套灰-深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩为主组成的含煤地层，即二煤组。与下伏太原组为整合接触。根据其岩性组合特征可分为四段。二】煤段自1g石灰岩(局部相变为菱铁质泥岩)顶至大占砂岩(Sd)底，厚度为20.00由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细中粒砂岩和煤层组成，具水平层理、

11、脉状层理和透镜状层理,含菱铁质结核和黄铁矿散晶，富含植物根部化石及有机质条带。本段上部的二I煤层，为全区普遍可采煤层。大占砂岩段自大占砂岩段(Sd)底至香炭砂岩(SX)底，厚度为26.OOmo由深灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩组成，含煤1层(二2),不可采。下部为本区标志层之一的大占砂岩(Sd),厚5.32-15.95m,平均10.38m,为深灰、灰色细中粒砂岩，成分以石英为主，次为长石，层面含丰富的白云母碎片和炭屑，物性特征明显，在D1W曲线上呈中高阻反映，是对比二I煤层的重要标志层。泥岩和砂质泥岩具水平层理和波状层理，含大量植物化石及碎片。香炭砂岩段由灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩和中细粒砂岩

12、组成。下部为香炭砂岩(Sx),厚0-13.85,平均5.94m,为中细粒砂岩，局部为粗粒砂岩，成分以石英为主，层面含白云母片和炭质薄膜，可见重矿物包体，为本区主要标志层之一。本段厚18.00m0小紫泥岩段由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩、细粒砂岩组成，顶部泥岩含铝质，具紫斑及菱铁质新粒，俗称小紫泥岩，为本区一辅助标志层。本段厚I1OOm。山西组底部为大面积稳定的潮坪沉积，向上演变为泻湖沉积，中、上部则以三角洲沉积为主。(2)下统下石盒子组(P1x)本组在区内仅仅保留下部三煤组，厚度为厚90.95-112.20m,平均IO158m,与下伏山西组为整合接触。底部为细中粒砂岩（俗称砂锅窑砂岩Ssh）,厚5.

13、14T2.40,平均8.71m,含黑色泥岩包体和泥岩条带，局部见石英细砾,硅钙质胶结，交错层理，在D1W曲线上呈高阻反映，HGG、HG曲线上呈高密度、低伽玛值反映，特征明显，为下石盒子组与山西组的分界标志层。下部为浅灰-紫灰色铝土质泥岩（俗称米村泥岩），具新状结构，鲍粒成分为菱铁质，易于辨认,为本区辅助标志层。中上部为深灰色泥岩、砂质泥岩与砂岩互层，含少量植物化石及菱铁质新粒。三煤组以三角洲平原湖泊相沉积为主。2.1.3.2.2.5第四系（Q）以角度不整合覆盖于各地层之上，上部为黄土，下部为黄土夹砾石,厚度为15.00-32.00m。2.1.3.2.3构造2.1.3.2.3.1总体构造特征本区

14、总体构造为一向南西倾伏的向斜构造。区内共发育2条正断层，结合箕山勘探区构造发育情况，确定构造复杂程度属中等。2.1.3.2.3.2主要构造(1)朱家沟向斜轴部位于矿区东部，轴向北东-南西，向南西倾伏，为一对称向斜。东南翼被F5断层切割，地层走向20左右，倾向290,倾角8左右；北西翼被F外R。断层切割，断层上盘地层走向65-75,倾向155-165,倾角8左右，断层下盘地层走向38-50,倾向308-320,倾角7-9。该向斜由原登封市告成镇王窑村新星煤矿采掘工程揭露，已查明。(2) FH)断层位于本区中部，延伸长度大于2km。断层走向50,倾向140,倾角70左右，落差30-70m,为南东盘

15、下降，北西盘上升的正断层。地表有出露,区外有U505、11307钻孔控制,本矿在生产中揭露，已查明。(3) F撕层位于本区中部，延伸长度大于15km,断层走向27-56,倾向117-146,倾角70左右,落差10-30m0为北盘下降、南盘上升的正断层。该断层由地表露头控制，已查明。(4) Fs断层位于本矿东南部，走向58,倾向328,倾角70左右，落差20-80m,该断层由区外11711钻孔及地表露头控制，已查明。2. 1.3.4开采技术条件2.1. 3.4.1工程地质据以往勘探资料，二I煤层顶板局部具伪顶，岩性多为炭质泥岩或砂质泥岩，厚度一般小于O21,随采随落。直接顶为砂质泥岩、泥岩或粉细粒砂岩，呈互层状发育；老顶为中细粒砂岩。二I煤层底板无伪底，直接底板多为粉细粒砂岩或中粒砂岩。区内一3煤层局部具泥岩或炭质泥岩伪顶，厚度一般小于O.3m,随采随落，直老顶岩性为厚层石灰岩和粉细粒砂岩,厚度为5m左右。底板岩性多为铝土矿或铝土质泥岩。2.1.3.4.2工程地质条件评价矿区内以往未进行过岩石物理力学性质试验工作，但从新登煤矿及本矿二】煤层开采实践经验，除泥岩的抗压强度偏低外，其余岩石的抗压强度均比较高，按其岩性组合特征,应属II-HI类顶底板，其顶底板稳定性较好，生产中易于维护和管理，偶而可出现掉块或冒顶等不良工程地质现象。2.1.