第一章 采區地質概況
第一節 采區概況
一、交通位置
能源煤礦，行政區劃隸屬於XX縣XX鎮管轄。
礦區位於XX縣城南東方向，公路裏程56千米處（簡易公路），地理坐標：東經104°25′00″—104°26′00″，北緯25°32′15—25°33′15″，麵積2.39平方千米。省級公路從大河西部通過，大河鎮至礦區有簡易公路相通，裏程約26千米，富源至曲靖65千米（二級路麵），貴成線支線經過富源縣城，交通尚屬方便（見圖1）。
二、礦井情況
該礦井位於××礦一水平右翼，東以礦井邊界為界，西與六采區相臨，東翼1950等高線為界，西翼1700m等高線為界，走向平均長度1200m，采區平均傾斜長800m，采區麵積為0.45Km2。采區可開采煤層為K9一層煤，K9平均厚度2 m，煤層的傾角平均為170，一層煤均為主焦煤，煤的密度均為1.4t/m3。能源煤礦礦區屬低—中山區，地勢西部、北部、東部高，中部、南部低，地形切割劇烈。區內最高點為北東區無名山梁，海拔標高+2181.72米，最低點為南部小溪溝，海拔標高為+1823米，最大相對高差358.72米。
第二節 地質特征及水文地質條件
一、煤層頂底板情況
K9煤層偽頂為粘土岩及砂質泥岩。粘土岩厚0.05～0.2m，鯪片狀，鬆軟易土脫落；砂質泥岩厚0.2m~0.4m，灰黑色、厚狀、質硬。直接頂為厚0.05m~0.15m等間距互層的層狀、似層狀菱鐵粉砂岩、泥質粉砂岩，厚度為6m~10m，基本頂為中等穩定頂板。偽底為厚0.1m~0.3m的碎屑狀粉砂質粘土岩，水侵呈粘糊狀，易膨脹。直接底為透境狀、藕節狀菱鐵質粉砂岩包裹於泥質粉砂岩中。厚度為4m~5m。
二采區地質構造
采區內為向斜構造，向斜兩翼為單斜構造。單斜產狀：左翼213°NE∠17°右翼1°SE∠17°在開采時可沿向斜軸布置上山巷道。采區邊界有一正斷層，對采區影響較小，可作為采區邊界。
三、煤質、瓦斯、煤塵
K9煤層以半暗型為主，夾較多鏡煤條帶，煤層致密、堅硬、不易破碎、塊煤多、灰分(A)：26％～30％，屬中灰分煤，煤的密度均為1.45t/m3；煤層肉眼觀察，煤呈半暗至半亮煤，夾矸之上以半亮煤為主，夾矸之下為半暗煤。屬低硫煤，磷含量0.14%～0.36%，屬低磷煤。煤質屬焦煤（JM），號碼為25(JM25)；屬中高灰、特低硫、低磷煤。動力用煤。采區絕對瓦斯湧出量為1.2 m3/min(掘進)及2.6 m3/min(采煤)，采區正常湧水量為6.2m3/h,煤層無自然發火現象，煤塵有爆炸性，煤質中硬，煤層頂底板條件穩定。
四、采區水文地質特征
1、水文氣象
本區地勢陡峻，溝穀發育，有利於地下水和地表水排泄。地表無大的水體，僅有幾條溝溪彙成落水洞小河，自西向東流入貴州樂民境內。
在本礦區內流量較小，又處於煤層露頭帶，對井下開采無大的影響。兩條溝溪均未在采區內，不影響開采。
主要出露的地層，煤係上部第四係（Q）屬孔隙含水層，且分布較廣，飛仙關組（T1f）、卡以頭組（T1k）屬弱裂隙含水層；煤係地層長興組（P2C）屬隔水層，龍潭組（P2l）屬弱裂隙含水層；構造破碎帶導水性較強。
地下水量受大氣降水控製，雨季明顯增加，幹季減少；礦層頂板以泥岩為主，屬隔水層，水文地質條件簡單。但由於本區淺部小窯 較多，開采曆史較長，存有大量老窯水，開采過程中須嚴加防範。
地質報告未提供礦井湧水量，參照鄰近礦井，正常湧水量30m3/h，最大湧水量50m3/h。
本區氣候屬亞熱帶高原型氣候，氣候溫和，據富源縣氣象站資料，最高氣溫34.9°C最低氣溫－11°C，年平均氣溫15°C；日最大降雨量87.5mm，全年降雨量741.6－1213.5mm，全年蒸發量2312.1mm。
主導風方向為西南風。
2、礦井及小窯生產情況
區內煤礦開采從1958年開始，多為當地農民自采、自用，銷往區外。一般開采規模不大，多數硐口已垮，據調查，多為平硐開采，少數斜坑開采，坑道坡度0—25°，采深18.00—50.00米，最深可達百米，分布標高1900米，硐內有不同程度的積水，頂板泥岩及泥質粉砂岩，風化層遇水易垮塌。
3、地震烈度
在大區域上，富源縣城位於新華廈係活動斷裂帶上，特別沿新華夏係活動斷層帶運動較為強烈。富源縣屬於新構造活動區域之內，曆史上有4級地震記載自1537年以來，烈度Ⅵ度的地震有7欠。據GB50011—2001規範，富源縣抗震設防烈度7度，設計地震加速度0.15g。屬危險地段Ⅱ—Ⅲ類場地。
第二章 采區儲量與生產能力
第一節采區儲量
計算采區內的工業儲量及可采儲量，確定設計損失量（附儲量計算表1）。
煤層
名稱 工業儲量/萬t 煤的損失量/萬t 采出率/% 可采儲量/萬t
厚度損失 其他
損失
名稱 數量 名稱 數量
K9 126 邊界煤柱 10.3 上山區段間煤柱 11.3 2.038 82.6 104
第二節采區生產能力及服務年限
一、采區生產能力
該采區生產能力30萬t/a。確定采區生產能力根據1、地質因素2、采煤、掘進、運輸的機械化程度和通風、供電能力3、采區儲量4、采區產量的穩定性。結合該采區煤層的賦存情況；采區上、下邊界標高，采區走向、傾斜長度；煤係產狀，煤層厚度；相鄰采區情況，地麵情況及其開采的關係。可采煤層頂底板的岩性、厚度、穩定性、物理機械性質。煤層底板岩性、厚度、穩定性、抗壓入特性等。煤質、瓦斯、煤塵。煤層自然發火及采區水文地質特征。設計工作麵接替均衡情況。綜合采區服務年限。可確定該采區的生產能力為30萬t/a。
二、服務年限
根據公式T＝Zk /AK
T－采區服務年限 Zk—采區煤層可采儲量 A—采區設計生產能力 K—儲量備用係數（1.3—1.5）
代入儲量計算表1中的部分參數；儲量備用係數取1.4可求出T＝2.5a
第三章 采區巷道布置
第一節 采區布置
一、采區的形式
采區的基本形式有單翼采區、雙翼采區和跨多上山采區準備。依據該采區的位置、範圍、煤層的賦存情況；采區上、下邊界標高，采區走向、傾斜長度；煤係產狀，煤層厚度；相鄰采區情況，地麵情況及其開采的關係。采區內所有探明的褶曲構造的性質、特征、軸線位置及變化規律，對開采的影響。區含水層的特征及充水條件；地麵水係，老塌陷區積水，采空區對本采區的影響。綜合考慮後用雙翼采區的準備方式其特點是：采區上山布置在采區走向的中央，采區上山的兩翼分別布置采煤工作麵進行開采。與單翼采區相比較，雙翼采區相對減少了采區上山、車場、硐室等巷道的掘進工程量，減少了采區運輸等設備數量，采區生產能力大，生產比較集中，是目前運用最廣泛的一種準備方式。
二、采區上山的數目和位置
1、采區上山位置
采區上山是采區的主要巷道，應以有利於采區生產和維護作為確定其位置的主要依據，同時考慮其經濟效益。上山根據層位可分為：岩層上山和煤層上山兩種基本形式。依據雙翼準備方式的選擇及K9煤層偽頂為粘土岩及砂質泥岩。粘土岩厚0.05～0.2m，鯪片狀，鬆軟易土脫落；砂質泥岩厚0.2m~0.4m，灰黑色、厚狀、質硬。直接頂為厚0.05m~0.15m等間距互層的層狀、似層狀菱鐵粉砂岩、泥質粉砂岩，厚度為6m~10m，基本頂為中等穩定頂板。偽底為厚0.1m~0.3m的碎屑狀粉砂質粘土岩，水侵呈粘糊狀，易膨脹。直接底為透境狀、藕節狀菱鐵質粉砂岩包裹於泥質粉砂岩中。厚度為4m~5m。服務年限T＝5.6a采區的位置、範圍、煤層的賦存情況；采區上、下邊界標高，采區走向、傾斜長度；煤係產狀，煤層厚度。綜合考慮後設計用煤層上山。其特點有：初期工程量小、投資少、巷道易於掘進、掘進速度快、在掘進過程中可以生產出一定量的煤；還能補充地質資料，進一步了解煤層賦存情況；但巷道維護費用較高。在後序的經濟比較中可看出其優勢。
2、采區上山的數目
采區上山的數目至少為兩條，一條為運煤上山，一條為軌道上山，同時兼做通風和行人。依據采區的設計生產能力30萬t/a，運輸能力采區的采煤工藝，運輸設備，排水設備，供電設備。綜合考慮後用一條運煤上山、一條軌道上山。軌道上山用於運料、進風、排矸。運煤上山用於運煤、回風、兼做行人。運煤上山鋪設刮板輸送機，軌道上山用串車絞車提升。兩條上山傾角與煤層傾角一致為17°，兩條上山間用平巷連接。
3、采區上山的布置方式
采區上山的布置方式可以是兩岩、兩煤或一岩一煤等。但在特殊情況下，也可布置三條上山，此時可以是三岩上山或一煤兩岩等布置方式。上山之間一般應有一定的層位高差，一般運輸上山布置在上層位，軌道上山布置在下層位，這樣有利於巷道的排水及與采區區段巷道的銜接。根據1、采區上山位置2、采區上山的數目。綜合考慮該采區的上山布置方式為兩煤上山。兩煤上山的特點有：初期工程量小、投資少、巷道易於掘進、掘進速度快、在掘進過程中可以生產出一定量的煤；還能補充地質資料，進一步了解煤層賦存情況。但巷道在煤層中維護費用較高，兩煤上山無層位高差這樣就不利於巷道的排水及與采區區段巷道的銜接。
三、采煤工作麵的長度及推進長度
第一工作麵長88m，第二工作麵長108m，第三工作麵長120m，第四工作麵長112m，第五工作麵長108m，第六工作麵長112m，第七工作麵長88m，第八工作麵長98m，第九工作麵長108m，第十工作麵長88m，第十一工作麵長102m，第十二工作麵長102m，第十三工作麵長136m，推進長度分別為200m、270m、534m、570m、400m、330m、256m、110m、230m、330m、430m、490m、170m。采區有七個區段保護巷道煤柱長4720m，
四、區段平巷的布置
區段平巷布置在煤層中，一般留有8～15m的煤柱寬度。
采用沿空留巷一般適用於開采緩斜或傾斜、厚度小於2m頂板較好的煤層。
在布置區段平巷時，第一區段的回風平巷一般應采用單巷布置方式，其它各區段的煤層平巷，可以采用單巷布置方式，也可采用雙巷布置方式。根據煤層賦存情況及煤質、煤厚。該采區區段平巷之間留設10m的寬度。該采區用雙巷布置方式。
五、采區車場
根據煤層頂底板情況K9煤層偽頂為粘土岩及砂質泥岩。粘土岩厚0.05～0.2m，鯪片狀，鬆軟易土脫落；砂質泥岩厚0.2m~0.4m，灰黑色、厚狀、質硬。直接頂為厚0.05m~0.15m等間距互層的層狀、似層狀菱鐵粉砂岩、泥質粉砂岩，厚度為6m~10m，基本頂為中等穩定頂板。偽底為厚0.1m~0.3m的碎屑狀粉砂質粘土岩，水侵呈粘糊狀，易膨脹。直接底為透境狀、藕節狀菱鐵質粉砂岩包裹於泥質粉砂岩中。厚度為4m~5m。設計生產能力，施工工藝，生產設備該采區采用上部甩車場，中部平巷甩車場，下部大巷式裝車場。
六、采區主要巷道斷麵的確定
圖2
軌道上山斷麵圖如圖2
圖3
運輸大巷斷麵如圖圖3
圖4
運輸上山斷麵如圖圖4
第四章 采區巷道布置方案的技術比較
第一節 方案比較法的實質和步驟
一、提出方案
方案比較法的實質是對不同的采區巷道布置方案進行技術經濟分析和對比，而後選擇技術上優越和經濟上合理的方案，作為最終的采區布置設計。所謂技術上優越，是指所選用的方案生產環節簡單、安全、可靠；采用了適宜於該采區的先進技術；有利於實現采掘過程的機械化及自動化；有利於生產集中化；有利於提高采區采出率；有利於加強采區的生產管理水平等。
衡量經濟上合理的標準主要是：噸煤基建投資少、采區噸煤生產費用低、勞動生產率高，采區準備時間短等。
方案比較法的步驟是：首先根據采區的地質條件和開采技術等條件，製定出幾個(一般為2～3個)在技術上可行的采區巷道布置方案，經過分析比較和充實修改，使之逐漸趨於完善。在此基礎上，詳細計算各方案的經濟費用，進行經濟比較，根據比較結果，綜合權衡各方案的利弊，最後選用最優越的方案。
二、采區巷道布置方案經濟比較
進行經濟比較時，主要考慮下列兩項費用：
(1)基建投資費用。包括井巷建築工程費用及設備購置安裝工程費用兩項，其中主要是巷道掘進費用。
(2)生產經營費用。方案比較中相同的經營費用一般不予計算。需要計算比較的項目主要有巷道維護費、采區運輸費，在通風困難或湧水量特大的采區也應將通風費用或排水費用列入。
參與比較的各方案費用計算表的格式。最後，應將各方案費用彙總成表。
根據采區的
一、煤層頂底板情況
K9煤層偽頂為粘土岩及砂質泥岩。粘土岩厚0.05～0.2m，鯪片狀，鬆軟易土脫落；砂質泥岩厚0.2m~0.4m，灰黑色、厚狀、質硬。直接頂為厚0.05m~0.15m等間距互層的層狀、似層狀菱鐵粉砂岩、泥質粉砂岩，厚度為6m~10m，基本頂為中等穩定頂板。偽底為厚0.1m~0.3m的碎屑狀粉砂質粘土岩，水侵呈粘糊狀，易膨脹。直接底為透境狀、藕節狀菱鐵質粉砂岩包裹於泥質粉砂岩中。厚度為4m~5m。
二采區地質構造
采區內為向斜構造，向斜兩翼為單斜構造。單斜產狀：左翼213°NE∠17°右翼1°SE∠17°在開采時可沿向斜軸布置上山巷道。采區邊界有一正斷層，對采區影響較小，可作為采區邊界。
三、煤質、瓦斯、煤塵
K9煤層以半暗型為主，夾較多鏡煤條帶，煤層致密、堅硬、不易破碎、塊煤多、灰分(A)：26％～30％，屬中灰分煤，煤的密度均為1.45t/m3；煤層肉眼觀察，煤呈半暗至半亮煤，夾矸之上以半亮煤為主，夾矸之下為半暗煤。屬低硫煤，磷含量0.14%～0.36%，屬低磷煤。煤質屬焦煤（JM），號碼為25(JM25)；屬中高灰、特低硫、低磷煤。動力用煤。采區絕對瓦斯湧出量為1.2 m3/min(掘進)及2.6 m3/min(采煤)，采區正常湧水量為6.2m3/h,煤層無自然發火現象，煤塵有爆炸性，煤質中硬，煤層頂底板條件穩定。
四、采區水文地質特征
1、水文氣象
本區地勢陡峻，溝穀發育，有利於地下水和地表水排泄。地表無大的水體，僅有幾條溝溪彙成落水洞小河，自西向東流入貴州樂民境內。
在本礦區內流量較小，又處於煤層露頭帶，對井下開采無大的影響。兩條溝溪均未在采區內，不影響開采。
主要出露的地層，煤係上部第四係（Q）屬孔隙含水層，且分布較廣，飛仙關組（T1f）、卡以頭組（T1k）屬弱裂隙含水層；煤係地層長興組（P2C）屬隔水層，龍潭組（P2l）屬弱裂隙含水層；構造破碎帶導水性較強。地下水量受大氣降水控製，雨季明顯增加，幹季減少；礦層頂板以泥岩為主，屬隔水層，水文地質條件簡單。但由於本區淺部小窯 較多，開采曆史較長，存有大量老窯水，開采過程中須嚴加防範。
等內容對該采區提出的方案有：方案一、雙煤巷上山；方案二、一煤一岩巷上山；方案三、兩岩巷上山。對三個方案進行技術分析，從三個方案中排除一個剩下的兩個方案進行經濟比較選出最優比較如下表：表4－1表4－2
表4－1 采區方案技術比較表
方案
項目 第一方案
雙煤巷上山 第二方案
一煤一岩巷上山 第一方案
兩岩巷上山
1.掘進工程量 工程量小 工程量比第一方案大，多掘石門 工程量比第一、二方案大，多掘石門溜煤眼
2.工程難度 容易 較容易 施工困難；聯絡困難
3.通風距離 短 較長 長
4.管理環節 少 較少 管理環節多
5.巷道維護 煤層上山，支架受采動影響大，維護工程量大 維護工程量較大 維護工程量少費用低
6.支架回收 可以回收複用 可以回收70%可用 無法回收
7.工程期 短 較短 長
表4－2 采區方案經濟比較表
方案
項目 第一方案
兩岩巷上山 第二方案
雙煤巷上山
1.上山
長度/m
掘進單價/元•m-1
費用
815×2 815×2
433.5 394.4
706605 642872
2.聯絡巷
（1）石門
長度/m
單價/元•m-1
單條上山費用/元
總費用（2條）
（2）溜煤眼
體積/m3
單價/元•m-1
每區段費用/元
總費用（三組） —— ――
70
45.53
3187.1
15935.5
3.維護巷道
長度/m
單價/元•（m•a）
維護時間/a
費用/元
815×2 815×2
3.62 21．2
2.5 2.5
14751.5 86390
表4－3 采區方案經濟比較彙總表
方案
項目 第一方案
雙岩上山方案 第二方案
雙煤上山方案
1.初期投資/元（包括上山、石門、溜煤眼各一組，鋪軌兩組） 722540.5 642872
2.初期投資比較/％ 112% 100%
3.總費用/元
（1）總投資
（2）總費用（扣除可回收部分費用） 737292 729262
總費用比較/％ 101% 100%
第二節 采區巷道掘進費、維護費的計算
一、巷道掘進費
巷道掘進費可按下式計算：
F=KL
式中：F—巷道掘進費，元；
K—巷道單位長度掘進費，元/m；
L—巷道長度， m。
K值可以從《井巷工程概算指標》和有關的參考資料中查取。
二、巷道維護費
1、巷道長度為定值
巷道維護費可按下式計算：
R=Ltr
式中：R—巷道維護費，元；
L—巷道長度， m。
t—巷道維護年限，a；
r—單位時間每米巷道的維護費，元/m•a。
2、巷道長度為變值
巷道維護費可按下式計算：
式中：R—巷道維護費，元；
L—巷道長度， m。
t—巷道維護年限，a；
r—單位時間每米巷道的維護費，元/m•a。
3、巷道各段維護時間t不同
巷道維護費可按下式計算：
R＝（L1t1＋L2t2＋L3t3＋…＋Lntn）r
式中：R—巷道維護費，元；
L—巷道長度， m。
L1、…Ln—巷道各段的長度，m；
t1、…tn—巷道各段的維護時間，a；
r—單位時間每米巷道的維護費，元/m•a。
表4－2 采區方案經濟比較表中數據是依據 公式 F=KL R=Ltr計算而來。
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