瓮安县草塘镇青菜沟煤矿采面支护改革项目可行性投资论证建议报告word文档（定稿）

贵州磷煤铝铁等矿产资源丰富，以电力为依托发展优势原材料产业具有得天独厚优势。

然而，随着新建火电机组大量投产，贵州煤炭产量增长并未使省内电煤供应紧张局面得到缓解。

大量电厂要么停机待料，要么把掺杂了大量矸石粉煤灰甚至泥土等电煤，也古脑吞下去。

去年电煤供应最紧张时，全省火力发电停机和减出力机组甚至超过万千瓦，其中贵州金元集团公司因缺煤全年少发电达亿千瓦时。

据贵州省经贸委提供消息，今年贵州省电煤需求量约万吨。

在全省煤炭产需衔接会上，有关部门对省内电厂发电小时机组设计利用小时数以内电煤需求量万吨已下达了指导计划。

此外，利用小时外多万吨发电用煤基本没有落实。

预测贵州省煤炭消费情况见表。

表贵州省分行业煤炭消费现状及预测表单位万煤炭消费量年年年原煤洗煤焦炭电力行业建材行业冶金行业化工行业城乡生活用煤其他损失量与此同时，贵州省地方中小型煤矿仍在大量使用木支护进行工作面支护，严重制约了中小型煤矿发展，安全状况亦不理想。

我国煤矿自上世纪九十年代开始推广采煤工核准通过，归档资料。

未经允许，请勿外传，作面使用液压支柱支护采场。

贵州省瓮安县煤炭资源丰富。

随着国家产业政策资源保护和环保政策日益严格以及西部大开发战略实施，全县现有煤炭供需形式正在好转，省内外煤炭需求量也不断加大，市场较为广阔。

但是，煤矿设计生产能力较小，回采工艺和回采工作面支护含量较低，制约了煤矿发展。

年，全省煤矿发生事故中，顶板事故占，顶板事故死亡人数仍为最多。

顶板仍是煤矿安全生产主要隐患。

因此迫切需要进行地护改革。

第二节项目建设必要性青菜沟煤矿位于瓮安县正西方向，距瓮安县直线距离属瓮安县草塘镇，隶属瓮安县煤炭工业局管辖。

矿区由个拐点坐标圈定。

拐点青菜沟煤矿可采煤种为肥煤，已探明地质储量万，保有储量万，可采储量万。

设计生产能力为万，年月由贵州省煤炭管理局设计研究所编制贵州省瓮安县青菜沟煤矿技术改造方案设计，设计生产能力万。

但矿井支护技术落后，回采工作面基本采用木支柱，安全状况不佳，严重制约矿井生产能力提高，迫切需要进行回采工作面支护改革。

支护改革必要性科学支护需要根据回采工作面顶板破坏运动规律和矿压显现规律，认为采场支架有两种特定工作状态，即给定载荷工作状态和给定变形工作状态。

给定载荷工作状态如图所示，假设开采煤层直接顶容易跨落且厚度大，跨落岩石足以充满采空区，并支撑住上覆岩层，此时，上履岩层由煤壁和采空区矸石支撑达到自身平衡，采场支架所受载荷仅仅是脱离了上覆岩层直接顶重量。

值取决于直接顶厚度和在控顶区悬伸长度，这是个定值，称为给定载荷。

直接顶厚度按计算，为煤层采高，为直接顶岩层碎胀系数。

给定变形量图所示，直接顶跨落后不能充填满采空区时，老顶破坏后沉陷，压于直接顶之上，对于工作面有直接影响，但老顶跨落又是有限，前端在煤壁和支架上方，后端受冒落矸石限制，并由前方未破坏老顶和后方已跨落老顶水平挤压形成平衡。

采场顶板下沉基本状态，就是由与给定变形相适应可缩性，否则将承受不必要附加载荷。

从现场开采实践上分析，次周期来压步距往往在以上，而工作面控顶距在左右，采场支架是无法阻止老顶沉陷，支柱承载能力应该以能够防止顶板沿煤壁切落为准。

无论是采场支架给定荷载和给定变形量工作状态，它既要求支架有定支撑能力，既能承受直接顶离层岩石给定载荷，并防止顶板来压时工作面切顶又要要求支架有定可缩性，适应老顶破坏沉陷时给定变形，木支柱刚性支柱金属磨擦支柱都不能完全满足这些要求，单体液压支柱则是实现了既有定承载能力，有能保证在定承载能力下有定可缩性先进支护方法。

图工作面支架给定载荷状态图工作面支架给定变形工作状态根据青菜沟煤矿老系统及各巷道布置层位及围岩稳定状况，矿井应合理选择支架类型，利用合理施工工艺，选用合理断面形状。

矿井回采工作面支护现以木支护为主。

使用木支护，般只能支护个月就基本损坏，如遇水损坏时间更短，需要更换维修，既浪费人力物力和财力，影响环境，又造成安全隐患。

随着矿井服务年限延长，维修量逐年增加，且随着开采深度增加，巷道围岩压力越来越大，木支护巷道断面越来越小，严重影响矿井通风和运输，制约了矿井产量，安全工作也受到制约与威胁。

安全生产需要使用木材进行采面支护为被动支护，只有当巷道围岩产生变形后，才能提供支撑力。

但此时，巷道围岩已经遭到破坏。

而木支架受自身强度限制，所能提供支撑力有限，同时木支护不能防火，容易腐朽，不能阻止和防止围岩风化，因此，木支护巷道顶板事故较为频繁，伤亡事故常有发生。

年贵州省煤矿各类事故种，顶板事故发生次数所占比例很大，约为。

顶板事故死亡人数仍为最多，占。

顶板仍是煤矿安全生产主要隐患。

单体液压支柱支护与传统被动支护迥然不同，主动对采面进行支护，最大限度提高了围岩自支撑能力，同时隐蔽工程少，可及时对变形采面进行维护，减少了事故发生。

为此，近年来在煤矿积极推广下，取得明显支护效果。

环境保护需要根据贵州省六盘水市政府统计，采用木支护，煤矿每生产万煤炭将消耗坑木，年年消耗坑木万，说明坑木消耗量非常大。

大量木材消耗，伴随森林资源过渡砍伐破坏，导致地表水土流失加剧，环境问题更趋于恶化。

而且随着国家对森林资源保护力度在不断加大，木材资源长期稳定供应亦比较困难，客观上要求进行支护改革。

第三节项目建设可行性矿井地理位置青菜沟煤矿位于瓮安县东北方向，距瓮安县直线距离，距草塘镇约，属瓮安县草塘镇，业务隶属瓮安县煤炭工业局管辖。

矿山有简易公路相通，交通较为方便见交通位置示意图。

矿区由个拐点坐标圈定。

拐点二地形地貌本区大地构造位置属扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形东南部，地形切割较为强烈，为剥蚀侵蚀沟谷山地地貌。

最高海拔标高，最低海拔标高，最大高差，全区地形主要为斜坡冲沟陡岩。

三地质构造及煤层特征地层矿区区域地形有震旦系二叠系三叠系及零星分布白垩系老第三系和第四系，其中寒武系和三叠系分布最广，次为二叠系。

由于黔中隆起，缺失了志留系石炭系及侏罗系。

出露地层自下而上为下二叠统栖霞组和茅口组上二叠统吴家坪组，下三迭纃夜郞组和茅草铺组。

由老至新分述如下栖霞组和茅口组下部为深灰色中至厚层泥晶灰岩燧石灰岩上部为灰至浅灰色厚层及块状泥晶至粉晶灰岩。

厚度大于。

吴家坪组根据岩性可将该组岩层划分为五段第段为含煤段。

岩性为灰灰白色泥岩与砂质泥岩互层，时夹黑色灰质泥岩。

含煤层，厚。

第二段灰至灰色中至厚层燧石结核灰岩，底部为层厚深灰色中厚层生物灰岩，本段厚。

第三五段灰至深灰色中至厚层灰色中厚层泥晶灰岩，底部互层，底部为粉晶灰岩，厚。

长兴组和大隆组下部为深灰色中厚层泥晶灰岩，底部为层页岩中部为深灰色中至厚层状燧石灰结核灰岩上部为深灰色薄至中厚硅质岩，偶夹页岩，厚。

夜郞组根据岩性分为两段。

第段灰绿色紫红色页岩，偶夹薄层灰岩。

厚。

第二段灰色薄至中厚层粉晶灰岩，厚。

茅草铺组浅灰紫灰色厚层粉晶灰岩，缝合线发育，上部夹少量白云质灰岩。

厚度大于。

第四系黄色黄褐色浮土及坡积物，厚。

地质构造矿区位于瓮安向斜东翼，矿区范围总体属单斜岩层，倾向南西，倾角度，平均倾角度，属构造简单矿区。

煤层含煤性二叠系上统吴家坪组，自下而上分为三段，仅第段含煤，本矿区内仅含层煤。

即煤层，该煤层平均厚度，含煤段平均厚度，含煤系数为。

含煤层稳定性根据煤矿采矿工程观察结果，煤层厚度平均在，煤层连续性总体偏好，厚度稍有变化，部分地段变薄或增厚，属较稳定煤层，为全区可采煤层。

煤层特征表煤层编号煤层平均厚度煤层结构煤层倾角密度稳定性顶底板岩性顶板底板简单较稳定深灰色中厚层灰岩灰白色粘土岩四支护改革可行性分析技术分析青菜沟煤矿采掘活动集中于煤层，煤层平均厚度米该煤层位于二迭系上统吴家坪组，岩性为砂质粘土岩硅质岩硅质灰岩泥灰岩，厚约为米。

根据其岩石及煤层顶底板特性，使用单体液压支柱支护能够满足采场支护要求。

选型计算结果如下青菜沟煤矿采煤工作面，采高，工作面斜长，采用二班生产班准备二采准循环作业方式，采用排控顶，排距柱距分别为，全部跨落法管理顶板。

支护选型及支护密度计算工作面选用型单体液压支柱和型铰接顶梁配合使用。

支柱额定阻力，最大支撑高度，最小支撑高度，伸缩行程，额定工作液压，初撑力，泵站压力，油缸直径，底座面积，支柱有液时质量，无液时。

每根单体支柱工作阻力为支式中支柱时间利用系数，取单体液压支柱额定工作阻力单位面积顶板压力为式中采高系数，般为倍采高，取倍采高计算顶板岩石容重最大采高工作面支护密度确定最大控顶距为，工作面斜长，最大控顶面积最大控顶时支柱数目根最大控顶支柱密度根式中工作面柱距最大控顶距时支柱数最大控顶距时控顶面积工作面斜长最大控顶距时控顶面积工作面最大控顶距采场最大控顶支柱密度最小控顶距时工作面斜长最小控顶距时，支柱数目根最小控顶距时，支柱密度根支柱载荷计算最大控顶距时，支柱载荷量根大最小控顶距时，支柱载荷量根小④比较大根小根，支根即支大小根据以上计算结果表明每根单体支柱额定工作阻力，大于实际支柱载荷力，因此在采煤工作面采用单体液压支柱比较可行。

第二章技术来源工艺特点技术关键及对煤矿安全技术进步重要意义和作用支护工艺特点回采工作面支护工艺回采工作面支护工艺经历了重大技术改革，经历了木支柱磨擦支柱单体液压支柱和液压支架阶段，在顶板管理技术上，由传统密集支柱堆柱丛柱等切顶支柱，发展到分段密集切顶，在坚硬顶板工作面采用液压切顶支柱，在采场端头支护上采用工字钢梁型钢梁等支护方法，这些支护技术改革有利地促进了回采工作面单产提高，安全状况同时有了较大改观。

单体液压支柱有外注式和内注式，由于内注式操作时初撑力不稳定和不便于检修，目前普遍采用外注式单体液压支柱。

单体液压支柱规格选择支柱规格选择，主要依据支柱在开采煤层使用时需要达到最大高度和最小高度。

支柱最大高度式中工作面最大采高顶梁厚度为了避免支柱在完全抽出状态下工作，预留活柱富裕行程，般为。

单体钻底量，如果在直接顶与煤层中存在随采随落伪顶，支柱高度还应考虑伪顶厚度，本矿顶板为灰岩，可不考虑伪顶影响，由于本矿煤层底板较硬，单体钻底量可以考虑为即为支柱最小高度应适用于放顶前支柱高度，为了便于回收液压支柱，使支柱不致压死，按普通采煤管理办法规定，应留有伸缩余量，则式中工作面最小采高顶板在最大控顶处平均最大下沉量，支柱卸载高度般，顶板在最大控顶处平均下沉量，应根据同煤层开采实测资料确定。

也可以采用估算方法，即式中最大控顶距单体液压支柱在工作面布置单体液压支柱工作面支护方式和铰接顶梁布置形式有齐梁齐柱错梁齐柱和错梁错柱等，但般要求梁长要和循环进度放顶步距等长，目前回采工作面普遍采用布置方式是齐梁齐柱和错梁齐柱两种，见图。

图工作面支架布置形式戴帽点柱齐梁齐柱错梁齐柱回采工作面端头支护经过多年实践，根据工作面开采条件，采用多种支护方式，如使用工字钢梁型钢梁铰接顶梁焊接十字顶梁和滑移