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皖北煤电公司卧龙湖煤矿103工作面沿空留巷设计说明书一、103工作面概况1、工作面位置103工作面位于南一采区，为卧龙湖煤矿的首采面。10煤上距8煤75m，下距太灰50m左右，南部距6线以北80m左右，北部位于工广保护煤柱以南300m，西部距矿井边界F2断层100m，东至南翼专用回风巷保护煤柱线。工作面机巷标高为-530～-402m，风巷标高为-515～-397m。工作面倾向长800m，走向宽150m，面积约11.1万m2。地面地势平坦，标高+29.7～+30.2m，有张黄庄、丰庄、王水寨等村庄，无大的河流，有丰沟等季节性水沟。2、煤层赋存情况本工作面可采煤层为10煤，黑色，碎块状、粉末状，强玻璃光泽，以亮煤、镜煤为主。工作面西北部和切眼附近，位于岩浆岩侵蚀边界附近，受岩浆岩侵蚀影响，部分煤层已变质为天然焦。煤层结构较简单，无夹矸，煤层倾角平均10°，倾向50°左右。煤厚0.3m～3.05m，平均2.52m。机巷位于岩浆岩侵蚀边界附近，受岩浆岩侵蚀影响，局部煤层可能出现增厚或变薄现象，103机巷J17#点前9m至J19号点之间（长度约50m），煤层受岩浆岩侵蚀推挤、底鼓构造影响，煤厚异常，煤层约为0.3m～1.6m。103风巷外段从F14点前29～40m（长度约11m），煤层受构造牵引影响，煤厚异常，煤层约为0.6～2m；103风巷从F16点前10m～21m之间（长度约11m），煤层受岩浆岩侵蚀推挤影响，煤厚异常，煤层约为1.4m～1.7m；风巷里段从F24点前43m处开始，现已揭露75米煤层变薄带,煤层亦被岩浆岩侵蚀，受其影响，煤层变薄，煤厚0.5-0.9米，受岩浆岩侵蚀，直接顶板为岩浆岩，底板为黑色泥岩（厚1m左右）、较硬的粉砂岩。根据三维地震资料，风巷里段异常区范围约160米。煤厚在0.5～2米。3、煤层顶底板岩性老顶：以灰色粉砂岩、泥岩为主，水平缓波状层理，钙质胶结，致密，局部含菱铁结核。厚度3.7～18.72m。直接顶：泥岩，灰黑色～黑色，均一结构，块状构造，易碎，含炭质及植物碎片化石，参差状断口，厚度4.04m～21.83m。局部直接顶为岩浆岩。伪顶：靠近东部局部有灰黑色伪顶泥岩,厚度0～0.4m。底板：深灰色泥岩、粉砂岩，块状构造，含较多植物根部化石，具滑面。厚度1.5～13.07m。103工作面地质柱状图2.5210.471.364.60岩性平均厚度层厚柱状标高泥岩岩浆岩细砂岩煤线岩浆岩天然焦泥岩粉砂岩10煤1.81~2.93(m)(m)1:20010.51~13.074.04~21.820~0.380~2.803.70~5.450~0.250~516.64~49.8112.2泥岩0.380~1.50(m)-530~-360-527.48~-357.48-542.58~-372.58-530.38~-360.38-515.64~-345.64-498.24~-328.24-443.74~-309.912.80粉砂岩7.07~18.72-511.04~-341.042-517.01~-347.01-517.00~-347.00-498.24~-328.245、地质构造本工作面地质构造较复杂，根据勘探及生产揭露资料，主要表现为西高东低的单斜构造，平均倾角8.5o±。共揭露4条正断层，具体情况如下：DF8：正断层，位于本工作面中部，断层产状140°＜60°，H=12m，断层破碎带宽约1m，为大角度破碎泥岩填充，无淋水。工作面风巷揭露该断层，机巷未揭露，预计该断层在工作面内将延伸约130m±尖灭，对生产影响较大，应施工改造切眼过此断层。F103—1：正断层，103机巷J17点前4m揭露该断层，断层产状130°＜65°，H=1.4m，无破碎带，无淋水，预计向工作面内延伸70米左右尖灭，此断层可能为DF8断层的次生断层，和DF8断层共同牵引影响，中间有约宽42米煤层变薄带，对回采的影响较大。F103—2：正断层，103风巷F14点前22m揭露该断层，断层产状280°＜30°，H=1.8m，顶断底不断，无破碎带，无淋水，预计向工作面内延伸50米左右尖灭。上盘煤层受断层牵引变薄为0.6m，影响宽度12米，下盘煤厚正常，预计对回采影响较大。F103—3：正断层，103风巷F17点前3m揭露该断层，断层产状240°＜35°，H=1m，无破碎带，无淋水，预计向工作面内延伸30米左右尖灭，对回采影响不大。另外，本工作面煤层局部受岩浆岩侵蚀，分别为：103风巷F24点前34m揭露，工作面风巷揭露200m，到103机巷高抽巷处尖灭，在工作面内延展长度约190m，侵蚀面积约1.6万m2,侵蚀区煤厚0.5m～1.4m，平均1.2m，预计对回采影响较大；103切眼前33m揭露，在本工作面内延展约150m，侵蚀面积约1.7万m2,工作面会揭露0.11万m2，预计对回采有一定影响。6、水文地质本工作面掘进水文地质条件较复杂。1）松散层水：本区“四含”不发育，“三隔”厚度在60m以上，加上10煤上部210m～330m的岩柱，导致“三含”与“四含”及煤系水力失去联系，松散层水对回采无影响。2）顶板水（岩浆岩裂隙水）：工作面部分地段煤层受岩浆岩侵蚀，直接顶板为岩浆岩，另外，部分地段10煤层上方4m及30米处各赋存一层2～4m厚的岩浆岩，岩浆岩层位垂直裂隙发育，虽然掘进巷道对次层裂隙水有一定的疏放，但由于岩浆岩水平裂隙不太发育，连通性较差，局部地段赋水性较强，受回采扰动影响，岩浆岩裂隙水将涌入工作面，预计涌水量约为10～20m3/h。3）“太灰”水：根据地面太灰水文长观孔资料，太原组灰岩（“太灰”）水压达4.1～5.5MPa，10煤距“太灰”距离为47m～52m（根据034孔和6—12孔资料），但工作面突水系数最大为0.21，受回采扰动影响，回采时工作面有突水危险，应采取电法等物探手段，探明本工作面赋水异常区，利用钻孔验证赋水异常区的赋、含水性。必要是进行工作面疏水降压和底板加固工作。7、瓦斯矿井在建设过程中，10煤层发生了煤与瓦斯突出，10煤层鉴定为突出煤层。根据中国矿业大学2007年3月提供的《皖北煤电集团公司卧龙湖煤矿103工作面瓦斯综合治理及效果检验研究报告》预测结果：103工作面瓦斯涌出量在距南翼轨道大巷的300m以内回采时的相对瓦斯涌出量为7.95m3/t，301～600m为5.37m3/t。且600m以后，相对瓦斯涌出量随煤层标高的上升而逐渐减小。8、煤的自燃倾向性与煤尘爆炸性根据地址资料及103工作面10煤煤样送矿大实验室鉴定，本矿井10煤层的自燃倾向性属不易自燃～不自燃；煤尘无爆炸危险性。二、工作面参数、采煤方法与工艺1、工作面参数工作面倾向长800m，走向宽150m，煤层倾角平均10°，倾向50°左右。煤厚0.3m～3.05m，平均2.52m。2、采煤方法与工艺103工作面设计采用后退式倾斜长壁高档普采。根据煤层顶板岩性，直接顶板能随着工作面的前移及时冒落，冒落矸石能及时充填采空区，本工作面采用全部垮落法管理顶板。三、工作面巷道布置及支护1、工作面巷道布置（1）运煤巷道从-535南翼运输巷施工至103机巷，半圆拱断面，巷宽×中高=3.4m×3.0m，锚网喷支护形式。（2）回风巷道从-535南翼回风巷施工至103风巷，半圆拱断面，巷宽×中高=4.0m×3.0m，锚网喷支护形式。（3）高抽巷从-535南翼回风巷和南翼轨道巷分别施工103机巷高抽巷和103风巷高抽巷（4）工作面机巷、风巷103机、风巷均为矩形断面，巷宽*中高=4.0m×2.6m，锚（索）网梁喷支护形式。支护方式见下图。（5）采煤工作面布置方式103工作面设计采用倾斜长壁后退式开采，全部垮落法管理顶板。103机、风巷的施工在下山见煤后，沿煤层按中线跟煤层顶板施工，巷道仰斜布置，工作面俯斜推进。小型电缆动力电缆风管水管轨中胶中风筒底板水平巷中抽放管12004000100090011002600100020040070030080020085085070070070030020075°30085085030075°75°水沟300x300103机、风巷断面示意图2、巷道支护该块段10煤层从机巷及风巷施工过程来看，煤层基本较稳定，顶板多为较完整，煤的坚固性系数f值（0.7～1.5），巷道上下帮较稳定。受地质构造带影响，机巷J17前2.0m～31m约30m巷道及机巷外段局部累计约30m巷道为架棚支护，风巷F10前4m～F14前33m及F24前7m～F26点后约190m为架棚支护，其余为锚杆（索）+梁+网支护。架棚采用11＃矿用工字钢，塘柴笆片腰帮过顶。锚杆（索）+梁+网支护巷道顶部采用锚杆+锚索。锚杆为Φ20mm，材质20MnSi左旋罗纹钢，长度2.0m高强锚杆。锚索为Φ15.24mm，1860级低松弛钢绞线。巷道帮部采用长度1.6m竹锚杆支护。锚固采用中速固化型树脂药卷锚固剂。锚杆、锚索与金属网、梯子梁形成巷道围岩支护体。四、103工作面三机参数的选择103工作面三机参数的选择如下：1.采煤机：MG150/3752.刮板运输机：SGD-630/2643.皮带机：SSJ1000/2×2204.破矸机：PLM-5005.转载机：SZD-630/90五、工作面推进度根据已确定的工作制度，本矿井实行两班生产，一班检修，为可靠起见，按采煤班每班割煤4～6刀、每刀进0.6m、日循环进尺2.4～3.6m。六、沿空留巷专项设计回采工作面两侧的区段巷道，长期以来一直沿用留设煤柱的方法维护。留设煤柱开采，具有一定的可靠性和适用性，在特定的生产条件下形成了相对固定的采场布局方式和煤炭资源开采环境。矿井进入高产、高效、连续化、自动化开采以后，伴随着煤层赋存状况由简单变复杂，现有的生产系统及安全生产技术条件，对影响安全生产的自然因素的控制能力下降，工作面接替、瓦斯治理、巷道沿空掘巷支护、工作面热害治理的问题日显突出，体现在需要时间、空间和资金等方面的投入，工作面及矿井生产能力的发展受到诸多问题的制约。因此，控制和利用矿山压力服务于安全生产，探索新的采场布局方式和开采方法，同时创造出有利于综合治理高瓦斯、防治煤与瓦斯突出、解决高地压、高地温等煤炭资源开采环境，降低煤炭资源的损失，成为矿区高效开采、安全开采、建立现代矿井开采的集约化开采模式及矿井技术经济一体化的急迫要求。无煤柱护巷技术是煤矿开采技术的一项重大改革，对于无煤柱护巷技术中的沿空留巷技术，二十世纪七十年代在前苏联、德国和英国等许多产煤国家得到比较迅速发展并逐步走向成熟，如德国煤矿无煤柱沿空留巷开采曾达80%以上。国内煤炭行业从二十世纪七、八十年代起至今，一直进行着窄煤柱和无煤柱护巷支护技术的研究和应用，无煤柱护巷支护技术中的沿空留巷技术曾经历了堆砌瓦石（矸石）、密集支柱、金属棚、高水材料垛式充填等留巷方式的无煤柱护巷的发展过程，积累了宝贵的生产技术经验。沿空留巷的优点：1）矿井采掘规划与矿井采区开拓布局的革命。2）倾向钻孔替代高、低抽巷，经济效益显著。3）真正实现无煤柱开采，提高回采率，实现连续开采。4）实现无煤柱开采，无应力集中区,被保护层得以彻底保护.5）从根本上隅角瓦斯超限问题。6）沿空留巷位于采动卸压区，支护容易，便于维护。在其基础上建立的Y型通风方式，将带来更大的社会经济效益。首采面103工作面具备实现沿空留巷的自然条件。采用沿空留巷将提高矿井煤炭资源回收率；缓解接替紧张；实现连续开采；实现本煤层煤与共采，在抽采本工作面采空区瓦斯的同时抽采相邻层面瓦斯及卸压瓦斯，消除瓦斯安全隐患，为安全开采创造条件。103工作面沿空留巷将通过混凝土输送泵泵送充填材料至工作面留巷处，留设充填体隔离采空区并与原巷内支护共同承载形成巷道系统。（一）巷道布置设计对103工作面机、风巷同时进行沿空留巷，沿空留巷分别作为邻近层102及104工作面的风巷和机巷。工作面供风由-535南翼轨道巷，经103机巷、工作面（开切眼）、103风巷，进入矿井回风巷。（二）沿空留巷充填泵位置及充填体巷道断面沿空留巷充填体位置分别为103工作面机巷的上帮及风巷的下帮，具体