2.4 采煤方法及采区巷道布置 2.4.1 采煤方法的合理性分析
本矿井地质构造位于镇雄复式向斜南翼中段，为一北东～南西向延伸的单斜构造，地层总体倾向南东，倾角1°～5°。井田范围内有主要可采煤层一层，即C5b煤层，煤层厚度1.85～2.08m，属稳定的近水平中厚煤层。区内主要有发育于矿区东南边部的F1断层，对矿井开采无影响。矿区地质构造复杂程度属简单类型。
本区水文地质条件属以裂隙充水为主的简单类型。
煤矿属高瓦斯矿井，煤尘无爆炸危险，煤层无自然发火倾向，煤层顶底板岩性以泥岩、砂质泥岩和粉砂岩为主。
根据上述开采技术条件，结合矿井的规模及国内和省内类似矿井的开采经验，设计考虑全矿井采用倾斜长壁采煤法、高档普采采煤工艺是适宜的。
2.4.2 采掘设备的安全性
本矿井设计生产能力为30万t/a，回采工艺采用普采。采煤工作面采用MG375—AW型双滚筒无链牵引采煤机，配套SGB630/220型双边链可弯曲刮板输送机运煤，并安设有转载机及破碎机，采煤机上装有能使工作面刮板输送机停止运行的闭锁装置，牵引方式为无链牵引，转载机及破碎机装有安全防护装置，安全性较高。
采煤工作面顶板用ZH2000/16/24Z型整体顶梁组合机采液压支架支护，支护强度为0.59MPa大于设计计算的0.272～0.306MPa，满足支架的支护需要。采煤工作面基本沿煤层走向布置，倾角为1°，支架
整体性强，不歪扭，也不易倾倒。支架技术参数见“表2—5—1”。 2.4.3 采区巷道布置
根据倾斜长壁采煤法的特点以及矿井的开采技术条件，沿煤层倾向划分区段，工作面巷道（顺槽）基本沿煤层倾向布置，包括一条回风巷（担负工作面回风等任务）、一条运输巷（担负工作面产出原煤的运输）和一条轨道巷（担负工作面的辅助运输任务，同时可以存放设备列车，还可作为下区段工作面的回风巷）。回风巷与回风大巷直接连通，运输巷与运输大巷通过皮带搭接连通，轨道巷与轨道大巷之间通过轨道石门、轨道斜巷连通，运输巷与轨道巷之间通过联络巷相连通。
采区巷道布置及机械配备平、剖面图见“CAZ1144—163—1、2”；井下运输系统图见““CAZ1144—124—1”。 2.5 顶板管理及冲击地压 2.5.1 顶板灾害防治及装备
2.5.1.1 影响矿山压力显现基本因素分析
本矿可采煤层赋存的龙潭组为软弱—半坚硬工程地质岩组中，各岩组发育有Ⅲ、Ⅳ级结构面，对围岩岩体完整性影响较大的是Ⅳ级结构面，煤层顶、底板岩性以泥岩和粉砂质泥岩为主，钻孔及生产平硐中泥岩和粉砂质泥岩岩组的RQD值在33.5%~36.8%，岩体较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级，围岩稳固性较差，需要加强支护，而其它粉砂质泥岩、细砂岩及灰岩岩体质量中等，岩体基本质量等级为Ⅲ～Ⅳ级，围岩稳固性相对较好。工程地质类型属简单偏中等类型。
矿区位于镇雄复式向斜的南翼，煤系地层及围岩均呈单斜产出，走向为北西－南东向，倾向北东，倾角一般为1—5°左右；出露的各类岩体均呈层状，层间裂隙较发育，呈闭合状，结合好；矿区发育F1断层1条，出露于矿区南东部，对本区山体、水系的分布有一定影响，矿床资源量估算考虑其破碎带的影响，将估算边界以最大破碎带宽（10m）外推50m，因此对矿床开采影响不大。
矿井移交生产时的采区为一采区，开采煤层为近水平单一中厚煤层，煤层倾角一般1°～5°，开采深度80m～310m。首先投产的一个工作面布置在C5b煤层，煤层厚度一般为2.08m，本区煤层顶、底板多为粉砂岩、泥岩，局部地段较难维护。根据煤层赋存条件，设计采用倾斜壁式采煤法，工作面长度为100m。工作面采用整体顶梁液压支架支护顶板，全部垮落法管理顶板。 2.5.1.2 回采工作面顶板灾害预防
一、工作面顶板管理方式
根据矿井井型特征、煤层赋存情况，设计考虑采煤工作面采用高档普通采煤法，使用整体顶梁组合悬移机采液压支架支护顶板，全部跨落法管理顶板，最小控顶距3.2m，最大控顶距3.8m。使用该支架具有如下特点：
（1）工作面所有支架通过托梁系统连为整体，整体性强，支架不歪扭，不倒架。
（2）顶梁为整体结构，遇顶煤、顶板破碎，完全护顶，不需铺设顶网；
（3）全架液压系统采用全液压集中控制，移架速度快，效率高；采用进、回液双管路，减少乳化液浪费及对底板的泥化破坏，并可以改善工作面作业环境；
（4）可用于松软底板工作面；
（5）支架具有足够的支护强度，有效控制大强度顶板来压，安全可靠；
（6）体积小，重量轻移动灵活，适应性强； （7）易维护、运输、安装、拆除回撤方便； （8）可加护帮板，控制煤壁片帮。 ㈠、支架选型 1、支架支撑强度计算
采用估算法计算支架的支撑强度，单位面积支架承受的荷载按6倍采高的岩柱重量估算，即：
P=6×9.8γMcosα
式中：P——每台支架承受的支撑强度，KN/m2；
γ——顶板岩石的视密度，2.5t/m3； M——采高，m； α——煤层倾角，取1°。
则 P=6×9.8×2.5×（1.85～2.08）×cos(1°) P=6×9.8×2.5×（1.85～2.08）×cos1°)
=272～306KN/m2 =0.272～0.306MPa
2、支架阻力计算
每台支架工作阻力按下式计算： P′=q(b+L)B/η
式中： P′——每台支架承受的阻力，KN；
b——顶梁距，取0.3m； L——顶梁长度，取3.2m； B——支架中心距，取1.0m； η——支撑效率，取0.95。
则p=（272～306）×(0.3+3.2)×1.0/0.95 =1002～1127KN 3、支架高度
支架的最大高度Hmax、最小高度Hmin按下式计算确定： Hmax=Mmax＋c－b＋e Hmin=Mmin－s－b－a
式中：Mmax—工作面最大采高，2.08m；
Mmin—工作面最小采高，1.85m；
c—伪顶厚度，根据煤层顶板情况取0.05m； b—顶梁厚度，取0.2m；
e—为了避免支柱在完全抽出状态下予留的活柱富裕行程，取
0.1m；
a—支柱卸载高度，取0.05m；
s—顶板在最大控顶距处平均最大下沉量0.22m；
由估算法：s=ηMminR
式中：η—系数取0.03；
R—工作面最大控顶距，m；
经计算，支柱最大、最小高度应为Hmax=2.03m，Hmin=1.38m。 4、支架选型
根据以上计算的支架支撑强度、支架阻力和支架采高，工作面支架选用ZH2000/16/24Z型整体顶梁组合机采液压支架。该支架主要技术参数见“表2—5—1”。
ZH2000/16/24Z整体顶梁组合机采液压支架技术参数表 名 称 支架高度 支架长度 支架中心距 支柱直径 支柱数量 移架步距 工作阻力 初撑力 支护强度 泵站压力 工作液 单 位 mm mm mm mm 根 mm KN KN MPa MPa 参 数 1600～2400 3200 1000 125 4 600-1000 2000 931 0.59 19.6 M10乳化液 备 注 可增加一根切顶柱 浓度3-5%
㈡ 工作面布置方式为等长工作面，工作面回风巷、工作面运输巷端头可用型号为ZH2000/16/24Z各四架进行支护；用DZ22型单体液压支柱配DJB—800型金属铰接顶梁架成双排走向托棚支护20m（工作
面回风巷、运输巷及轨道巷超前加强支护各20m），梁头距不大于0.5m，支柱柱距为0.8m。
㈢ 工作面运输（轨道、回风）巷布置在煤层中，服务年限较短，约7.7个月，设计采用梯形金属支架支护。
㈣ 采煤工作面设计了三个畅通的安全出口，一个通到回风巷，一个通到运输巷，另外一个通到轨道巷。运输巷与轨道巷之间每隔100m设有联络巷相通。
二、支护应及时，架设牢固，背顶严实，并有防倒措施。损坏、碰倒的支架必须及时修复、补齐。严禁在浮煤、浮矸上架设支架，严禁空顶作业。
三、初次放顶应细心观察分析，增设木垛，以增强支护强度及稳定性。
四、如顶板不易垮落，悬顶超过规定时应即时停止采煤，采取人工强制放顶处理。
五、回采工作面密集支柱切顶，每段密集长度5m～8m，每段密集间必须留设≥0.5m的安全出口。回柱放顶作业的全过程，人员一定要站在安全位置。
六、回采工作面须采成直线，保持平整，不留伞檐及松动煤块，严禁空顶超挖作业。
七、工作面的浮煤、浮矸须清理干净，材料堆放整齐、有序，保持工作空间、人行通道及风路畅通。
八、严格执行敲帮问顶制度。开工前，班、组长应对工作面安全
情况进行全面检查，确认无危险后，方准人员进入工作面。
九、生产中遇有断梁、支架悬空、窜矸等情况时，应及时处理。 十、发现危险征兆时，必须先撤出人员，再定处理措施进行处理。 2.5.1.3 掘进工作面顶板灾害预防
一、矿井移交生产时配备1053工作面轨道（运输）巷和+1610m轨道大巷两个掘进工作面，均采用钻爆炸法掘进面。1053工作面轨道（运输）巷掘进面沿煤或半煤岩巷掘进，普氏系数估计为2—3，设计采用梯形金属支架支护；+1610m轨道大巷掘进面均沿岩巷掘进，普氏系数估计为4—6，设计采用半圆拱粗料石砌碹支护；交叉点设计采用半圆拱粗料石砌碹支护。
二、掌握地质资料，加强掘进地段的地质调查分析，结合实际，分别编制不同巷道作业规程，按规程施工，保证质量。
三、坚持敲帮问顶，检查支架、背板质量。
四、应及时支架，支架与顶、帮的空隙必须塞紧、背实。清理浮矸，人在安全条件下进行作业。
五、掘进工作面严禁空顶作业。靠近迎头10m的支架在放炮前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架，必须先行修复后，方可进入人员作业。修复支架时，必须先检查顶、帮并由外向里进行。
六、巷道冒顶要及时处理。处理前要仔细观察，分析情况，制定方案，准备材料、工具。先从支架完好处开始，冒顶处先封顶止住矸石继续冒落，再架设支架背好两帮，充实空硐，加强冒顶处的支护。 2.5.1.4 矿山压力观测设备
矿山压力及地质测量类仪表、设备详见“表2―5―2”。
表2―5―2 矿山压力及地质测量仪器表
序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 单体液压支柱测力计 顶板下沉速度报警仪 测 液压枕 钻孔油枕应力计 推荐型号 DZ-CL-1 DSB—1 BHS—10 YZ系列 HCZ 单位 台 台 只 个 个 台 台 台 台 台 台 台 个 个 数量 5 2 1 20 5 1 1 3 2 2 2 3 2 MN5 备注 超声波围岩裂隙探测仪 CT－1 光学经纬仪 光学经纬仪 水准仪 激光指向仪 平板仪 矿山挂罗盘 地质罗盘 袖珍电子计算器 J2 DJK—6 DS3—2 JZB－1 PG3－X2 KL－100 CKX－1 CASIO
2.5.2 冲击地压
矿区或邻近矿井或本矿井自开采以来均未发生过冲击地压，设计认为本矿井暂无冲击地压。
