某礦采區(qū)設(shè)計(jì).doc

1、第五章采區(qū)布置及裝備第一節(jié)采煤方法一、采煤方法的選擇1、煤層賦存條件區(qū)內(nèi)主要可采煤層為批準(zhǔn)開采的山西組3 號(hào)和太原組 8-2、15-1、 15-3 號(hào)煤層，現(xiàn)將各煤層分述如下：位于山西組下部的 3 號(hào)煤層，上距 K 8 砂巖 28.3739.60m，平均 33.47m。下距 K 7 砂巖 3.8320.03m，平均 13.05m，下距 8-2 號(hào)煤層 31.2375.56m，平均 54.39m。煤層厚 5.807.27m，平均厚 6.64m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，局部含一層夾矸，層位、厚度均穩(wěn)定，全井田可采（部分已采空） 。3 號(hào)煤層頂板多為泥巖、砂質(zhì)泥巖；底板多為泥巖，局部為細(xì)粒砂巖。位于太原組三段

2、下部的 8-2 號(hào)煤層，上距 K 5 灰?guī)r下 10.4517.78m，平均 14.44m，下距 K 4 灰?guī)r 10.13 19.91m，平均 14.53m，上距 3 號(hào)煤層 31.2375.56m，平均 54.39m，下距 15-1 號(hào)煤層 46.5964.19m，平均 61.76m。煤層厚 0.502.42m，平均 1.66m，局部含一層夾矸，層位較穩(wěn)定。對(duì)比可靠，全井田可采。8-2 號(hào)煤層頂板主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖；底板為泥巖，局部為細(xì)粒砂巖。位于太原組一段上部的15-1 號(hào)煤層，上距 K 2 石灰?guī)r，平均，2.676.96m5.36m上距 8-2 號(hào)煤層 46.5964.19m，平均 61

3、.76m；下距 15-3 號(hào)煤層 2.45 5.37m，平均 4.13m。煤層厚 0.74 1.37m，平均厚 1.05m，無(wú)夾矸，層位、厚度穩(wěn)定，全井田可采。15-1 號(hào)煤層頂板多為泥巖、 砂質(zhì)泥巖、局部為炭質(zhì)泥巖； 15-1 號(hào)煤層底板多為泥巖、砂質(zhì)泥巖。位于太原組一段下部的15-3 號(hào)煤層，上距 15-1 號(hào)煤層 2.455.37m，平均 4.13m，下距 K 1 砂巖 1.734.59m，平均 3.19m,煤層厚 0.561.91m，平均 1.46m。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，局部夾 23 層夾矸，層位穩(wěn)定、厚度較穩(wěn)定，全井田可采。15-3 號(hào)煤頂板多為泥巖，底板多為泥巖、鋁質(zhì)泥巖和細(xì)粒砂巖。各煤層

4、賦存情況見表2-1-1。2、其他開采技術(shù)條件根據(jù)整合地質(zhì)報(bào)告所述，本礦井為低瓦斯礦井，煤層易自燃，煤塵有爆炸危險(xiǎn)，3號(hào)煤層礦井水文地質(zhì)類型為中等，8-2 號(hào)煤層礦井水文地質(zhì)類型為中等，15 號(hào)煤層礦井水文地質(zhì)類型定為中等，無(wú)地溫異常區(qū)。3、采煤方法根據(jù)礦井煤層的賦存特點(diǎn)， 煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)、頂?shù)装鍘r性，以及其他開采條件，綜合考慮井田地質(zhì)條件，結(jié)合開拓布置，設(shè)計(jì)確定采用走向長(zhǎng)壁和傾斜長(zhǎng)壁相結(jié)合的采煤方法，全部垮落式管理頂板。二、采煤工藝的確定1、3 號(hào)煤采煤工藝3 號(hào)煤的煤層厚度在5.87.27m,平均 6.64m,可供選擇的采煤工藝有： 分層綜采、放頂煤綜采、大采高一次采全厚綜采。參考本礦周

5、邊的漳村及王莊煤礦采煤工藝，由于本井田內(nèi)首采的 3 號(hào)煤層煤層厚度大、回采條件簡(jiǎn)單，3 號(hào)煤具有良好的冒放性，加之三元煤業(yè)及其控股的中能煤業(yè)均采用綜采放頂煤工藝，所以無(wú)論是在設(shè)備和管理上都便于集中統(tǒng)一管理，故本設(shè)計(jì)推薦3 號(hào)煤采用放頂煤綜采工藝。2、8-2、15-1、15-3 號(hào)煤采煤工藝根據(jù)這三層煤的賦存條件，可供選擇的采煤工藝有高檔普采和綜合機(jī)械化開采。結(jié)合國(guó)內(nèi)外目前綜采機(jī)械裝備水平，以及類似條件礦井的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，由于綜采工作面具有安全性好，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，工作面采出率高等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用綜采工藝開采。三、工作面主要設(shè)備選型由于井田內(nèi) 4 層可采煤層厚度變化較大， 本設(shè)計(jì)分別對(duì)兩種采煤工藝進(jìn)

6、行設(shè)備配備，礦井初期只裝備3 號(hào)煤的放頂煤綜采工作面設(shè)備。（一） 3 號(hào)煤回采工作面設(shè)備選型本礦井為整合礦井，工作面主要采煤設(shè)備按安全高效工作面進(jìn)行配備。按目前國(guó)內(nèi)采煤設(shè)備裝備水平及制造工藝，為節(jié)約投資，設(shè)備立足國(guó)產(chǎn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，綜采工作面應(yīng)具有較長(zhǎng)的工作面長(zhǎng)度，采煤機(jī)具有大截深、大功率（可切割?yuàn)A矸） 、較快的切割速度，液壓支架移架速度快且與可彎曲刮板輸送機(jī)相匹配，回采工作面帶式輸送機(jī)具有長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率等特點(diǎn)。1、液壓支架 支架支護(hù)強(qiáng)度根據(jù)礦井的煤層地質(zhì)條件，按倍數(shù)巖重法計(jì)算液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度，公式如下：P1000NM9.8 10-6式中：P 支架支護(hù)強(qiáng)度， MPa；

7、M 煤層采高，設(shè)計(jì)取M 2.6m；頂板巖石容重， 2.6t/m3；N 巖重倍數(shù)，按中等穩(wěn)定以下頂板考慮，取68。P1000（68）2.6 2.6 9.8/10-6 0.40 Mpa 0.53Mpa 支架工作阻力的確定F1000PA(L+C)式中：F 支架工作阻力， kN ；P 支架支護(hù)強(qiáng)度， MPa，設(shè)計(jì)取 0.53；A 支架中心距， A=1.5m；L 支架頂梁長(zhǎng)， L=4.5；C 梁端距， c=0.20.35m，取 c=0.3m；則： F=10000.53 1.5 （ 4.5+0.3） 3816kN 支架結(jié)構(gòu)高度放頂煤液壓支架支護(hù)高度應(yīng)與采高相適應(yīng)，本設(shè)計(jì)機(jī)采高度為2.62.8m；其推移行程

8、要與采煤機(jī)截深相匹配；移架速度要適應(yīng)采煤機(jī)的牽引速度。根據(jù)以上計(jì)算，設(shè)計(jì)選用ZF5400-17/32D 型支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架，該支架支護(hù)高度 1.7 3.2m，支護(hù)強(qiáng)度 0.75MPa。該支架采用正四連桿擺尾梁式低位放頂煤四柱支撐掩護(hù)式。該型支架具有以下特點(diǎn)：a、前后立柱間有寬暢的行人通道。b、有較強(qiáng)的整體穩(wěn)定性和抗沖擊能力。c、采用擺尾梁式。 過(guò)渡液壓支架工作面過(guò)渡液壓支架選用ZFG6500/19/33D 型支撐掩護(hù)式地位放頂煤液壓支架，該支架支護(hù)高度 1.93.3m，支護(hù)強(qiáng)度 0.785MPa。2）采煤機(jī)（ 1）采煤機(jī)平均割煤速度VcQ（L2I）3 6 60 k（ L Hc C

9、cH fC fLf ） r BQTd式中：Hf 放頂煤平均厚度， 設(shè)計(jì)機(jī)采高度為 2.6m，按 3 號(hào)煤平均厚度6.64m 計(jì)算，工作面頂煤平均厚度為4.04m；Cf 頂煤回收率， 75%；L f 沿工作面方向放頂煤面長(zhǎng)，140m；Q 工作面平均日產(chǎn)量，設(shè)計(jì)按1820t/d 考慮；HC 平均割煤高度， 2.6m；B 采煤機(jī)截割深度， 0.60m；實(shí)體煤容重，為1.37t/m3；CC 工作面采煤機(jī)割煤回收率，95%；L 工作面長(zhǎng)度， 150m；I 采煤機(jī)開缺口行程， 45m；Td 采煤機(jī)返向輔助時(shí)間，設(shè)計(jì)取5.0min；k 采煤機(jī)開機(jī)率，設(shè)計(jì)取0.6%。代入?yún)?shù)計(jì)算：Vc 1820 （15024

10、0）36600.60 （1500.952.64.040.75140） 1.370.6051820 1.01m/min（2）采煤機(jī)平均落煤量Qc=60 B Hc Vc Cc=600.60 2.6 1.02 1.43 0.95127.12t/h（ 3）采煤機(jī)最大生產(chǎn)能力 Qmax 和最大割煤速度 V maxQmax=kcQc式中：Qmax 采煤機(jī)最大落煤量， t/h；kc 采煤機(jī)割煤不均衡系數(shù)，取1.4。則： Qmax=1.4 127.12=177.97t/h又： V max=KcVc式中： V max 采煤機(jī)最大割煤速度， m/min。則： V max=1.4 1.01=1.41m/min（ 4

11、）采煤機(jī)截割功率N 60BHV maxHW/3.6式中： N采煤機(jī)切割功率， kW ；HW采煤機(jī)割煤能耗系數(shù)，取2.53。則： N=600.60 2.6 1.41 (2.5 3)/3.6=91.65kW 109.98kW根據(jù)以上計(jì)算，所需采煤機(jī)功率并不大，但考慮煤層的硬度、夾矸情況，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)安全高效回采工作面的設(shè)備配置，以及周邊煤礦生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)選用MG160/390-WD 型電牽引采煤機(jī)，其主要技術(shù)特征如下：電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)功率為390kW，其中切割功率為2160kW ；電壓 1140V；采高為 1.3 2.9m；截深： 0.6m；牽引方式：交流變頻電牽引；牽引速度 07.0m/min；滅塵

12、方式：內(nèi)外噴霧3）工作面刮板輸送機(jī)對(duì)于綜放回采工作面，前、后刮板輸送機(jī)應(yīng)考慮工作面的采放比，并與工作面采煤裝備相配套。（ 1）前刮板輸送機(jī)前刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)不低于采煤機(jī)的最大割煤能力，故前刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力為 :QqQmax177.97t/h（ 2）后刮板輸送機(jī)前、后刮板輸送機(jī)之間的配套主要取決于回采工作面的采放比。3 號(hào)煤層平均開采厚度為6.64m，采煤機(jī)的切割高度一般為2.6m，放頂煤的高度為4.04m 左右，采放高度比為1:1.55。后部刮板輸送機(jī)的能力應(yīng)與放煤能力相適應(yīng)，根據(jù)采放平行作業(yè)的要求，工作面平均放頂煤速度 V f 為：V fL fL 2LSL m3t dt dtt1V

13、C式中：V f 工作面平均放頂煤速度，m/min ；L f 工作面放頂煤區(qū)段長(zhǎng)度，140m；L 工作面的長(zhǎng)度， 150m；L S刮板輸送機(jī)彎曲段長(zhǎng)度，35m；L m采煤機(jī)兩滾筒中心距，取5.8m；td 采煤機(jī)的反向輔助時(shí)間，取5.0min；tdt工作面端頭作業(yè)時(shí)間，取10.0min；t1 工作面放頂煤輔助工序時(shí)間，取25.0min；V C采煤機(jī)平均割煤速度， 1.01m/min。則：V f1400.63( m / min)1502355.8510251.023工作面平均放頂煤能力Qf 為：Qf =60HfBCf(1+Cg ) Vf式中：Qf 工作面平均放頂煤能力，t/h；Hf 放頂煤高度， 4

14、.04m；B 采煤機(jī)滾筒截深， 0.60m；Cf 放頂煤的回收率，取75%；煤的容重， 1.37t/m3；Cg 放頂煤的含矸率，取15%；V f 工作面平均放頂煤速度，0.6m/min。則： Qf=604.04 0.60 0.75 1.37 (1+0.15) 0.60=103.11t/h后部刮板輸送機(jī)能力Qh 為：QhKfK yQf式中：Qf 工作面平均放頂煤能力，t/h；K f 工作面放頂煤不均勻系數(shù)，取1.25；K y運(yùn)輸方向及傾角修正系數(shù)，取1.2。則： Qh 1.25 1.2 103.1541.67(t/h)根據(jù)以上計(jì)算，為使前后刮板輸送機(jī)能互換使用，前、后刮板輸送機(jī)均選用SGD-63

15、0/180 型，該刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力為450t/h，電機(jī)功率為 290kW。4）綜放工作面破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式輸送機(jī)為了保證割煤和放頂煤工序平行作業(yè)，工作面運(yùn)輸巷設(shè)備能力應(yīng)滿足前、后刮板輸送機(jī)同時(shí)出煤的要求，考慮到割煤和放頂煤作業(yè)的不均衡性，破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式輸送機(jī)的能力按下式確定：QQCQ f( K C1)2 QC2( K f1)2 Q f 2式中：Qc采煤機(jī)的平均落煤能力，取127.12t/h；Qf 放煤能力，取 103.11t/h；K C采煤機(jī)割煤速度不均勻系數(shù)，取1.3；K f 工作面放煤流量不均勻系數(shù)，取1.3。則：Q127.12103.11(1.31)2127.122(1.31)

16、2103.112279.33(t / h)根據(jù)以上計(jì)算，對(duì)工作面的破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和工作面運(yùn)輸巷可伸縮帶式輸送機(jī)選型如下：轉(zhuǎn)載機(jī)選用 SZB730/40 型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)，功率 40kW ，電壓 1140V，轉(zhuǎn)載能力 400t/h。破碎機(jī)選用 PEM1000 650 型破碎機(jī)，功率 55kW，電壓 1140V，破碎能力 450t/h。工作面帶式輸送機(jī)選用 SSJ800/90型輸送機(jī)，電機(jī)功率為 90kW，電壓 660V，長(zhǎng)度700m，輸送能力 450t/h。綜放工作面主要設(shè)備選型結(jié)果見表5-1-1。表 5-1-13 號(hào)煤綜放工作面主要設(shè)備技術(shù)特征序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)主要技術(shù)特征1雙滾筒采煤機(jī)MG160/

17、390-WD切割部功率 1602kW ，總功率 390kW，1140V2液壓支架ZF5400/17/32D支撐高度 1.73.3m，工作阻力 5400kN3過(guò)渡液壓支架ZFG6500 -19/33D支撐高度 1.93.3m，工作阻力 6500kN4架前刮板輸送機(jī)SGD-630/180功率 290kW，1140V，輸送能力 450t/h5架后刮板輸送機(jī)SGD-630/180功率 290kW，1140V，輸送能力 450t/h6破碎機(jī)PEM1000650功率 55kW，1140V，破碎能力 450t/h7轉(zhuǎn)載機(jī)SZB730/40功率 40kW，1140V，轉(zhuǎn)載能力 400t/h8乳化液泵站W(wǎng)RB-

18、160/31.5功率 110kW， 660V，160L/min ，兩泵一箱9噴霧泵站XPB200/5.5功率 22kW，660V，泵站公稱流量 200L/min10可伸縮帶式輸送機(jī) SSJ800/90功率 90kW，1140V，輸送能力 450t/h，（二） 8-2、15-1、15-3 號(hào)煤回采工作面設(shè)備選型（約10a 后布置）“整合地質(zhì)報(bào)告 ”提供本礦井 8-2、15-1、15-3 號(hào)煤層厚 0.502.42m。平均 1.66m，但通過(guò)對(duì)井田內(nèi)8 個(gè)鉆孔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析， 8-2、15-1、15-3 號(hào)的煤厚在 0.5 2.01m平均 1.26m，各煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。為兼顧各煤層回采，設(shè)計(jì)為8-2、

19、15-1、15-3 號(hào)統(tǒng)一配備一套薄煤層綜采工作面設(shè)備，根據(jù)周邊同類礦井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，綜采工作面應(yīng)具有較長(zhǎng)的工作面長(zhǎng)度，采煤機(jī)具有大截深、大功率（可切割?yuàn)A矸）、較快的切割速度，液壓支架移架速度快且與可彎曲刮板輸送機(jī)相匹配，回采工作面帶式輸送機(jī)具有長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率等特點(diǎn)。1、液壓支架根據(jù)礦井的煤層地質(zhì)條件，按倍數(shù)巖重法計(jì)算液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度，公式如下：P1000NM9.8 10 6100071.66 2.6 9.8 10 60.25MPa式中：P支架支護(hù)強(qiáng)度， MPa；N與煤層頂?shù)装宸诸愊嚓P(guān)系數(shù)，取7；M 煤層采高， 1.26m；頂板巖石容重， 2.6t/m3。根據(jù)以上計(jì)算，設(shè)計(jì)選用ZY480

20、0/85/19 型液壓支架，該支架支護(hù)高度0.851.9m，支護(hù)強(qiáng)度 0.46MPa.2、采煤機(jī)綜采機(jī)組每班開機(jī)率為60%，長(zhǎng)壁綜采工作面年產(chǎn)量按0.6Mt 考慮，日產(chǎn)量應(yīng)在 1820t 左右，相應(yīng)的采煤機(jī)的平均截割牽引速度為：V1820( LI )( LHBrC )3TK60式中：L 工作面長(zhǎng)度，取150mH 采高，平均取1.26mB 截深，取0.60m 煤層容重，取1.42t/m 3T 每班工作時(shí)間，取6hI 采煤機(jī)開缺口行程，取45mK 采煤機(jī)開機(jī)率，取60%C 工作面回采率，取97。代入則得：V=3.6m/min在采煤過(guò)程中， 采煤機(jī)實(shí)際落煤量和割煤速度是一個(gè)隨機(jī)值，因此 ,采煤機(jī)的最

21、大割煤速度應(yīng)較平均割煤速度有一定的富裕量。采煤機(jī)的最大割煤速度：V max1.2 V C 1.2 3.6 4.32(m/min)采煤機(jī)的最大割煤能力:Qmax60BHVmax 600.60 1.26 1.51 4.32 295.94(t/h)采煤機(jī)功率按下列計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：N (60 BHVmaxHw)/3.6式中：N采煤機(jī)所需功率， kW ；B采煤機(jī)截深，取0.6m；H采煤機(jī)切割高度（采高） ，1.26m；V 采煤機(jī)的最大切割速度，取4.32m/min；Hw 能耗系數(shù)，取值范圍為2.53.0。N (60 BHVmaxHw)/3.6 (60 0.6 1.26 4.68 （2.53）)/3.6

22、=136.08163.30(kW)。根據(jù)以上計(jì)算，所需采煤機(jī)功率并不大，但考慮到煤層夾矸影響，根據(jù)以上計(jì)算，設(shè)計(jì)選用 MG2 100/460-WD 型采煤機(jī)，其主要技術(shù)特征如下：電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)功率為400kW，電壓 1140V；采高為 1.2 2.0m；截深 0.6m；牽引方式：交流變頻電牽引；牽引速度 07.2m/min。3、刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)輸送能力要與采煤機(jī)生產(chǎn)能力相匹配；外形尺寸要與采煤機(jī)相匹配。工作面可彎曲刮板輸送機(jī)選用SGZ630/180型，功率 290kW，電壓 1140V，輸送能力 450t/h。4、破碎機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)順槽破碎機(jī)選用 LPS-500 型破碎機(jī)，功率 75kW ，電壓

23、 1140V，破碎能力 500t/h。順槽轉(zhuǎn)載機(jī)選用 SZD-730/40 型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)，功率 40kW，電壓 1140V，轉(zhuǎn)載能力400t/h。5、帶式輸送機(jī)順槽帶式輸送機(jī)選用 SSJ1000/125型可伸縮帶式輸送機(jī)， 功率 125kW ，電壓 1140V，輸送能力 500t/h。乳化液泵站和噴霧泵站選型為：乳化液泵站選用DRB200/31.5 型，由兩泵一箱組成。噴霧泵站選用WPZ-320/6.3 型，由兩泵一箱組成。薄煤 層綜采工作面主要設(shè)備配備見表5-1-2。四、工作面回采方向工作面回采方式有前進(jìn)式和后退式兩種，前進(jìn)式回采具有初期工程量省、投產(chǎn)快等優(yōu)點(diǎn)，但在采空區(qū)維護(hù)工作面巷道比較困

24、難，技術(shù)復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高，且工作面漏風(fēng)量大；后退式回采雖然初期需要掘出長(zhǎng)距離的工作面巷道，但生產(chǎn)過(guò)程中其維護(hù)量小，隨采隨廢，漏風(fēng)量小，安全可靠。故設(shè)計(jì)采用后退式回采方式。表 5-1-2薄煤層綜采工作面主要設(shè)備配備表設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)主要技術(shù)特征采煤機(jī)MG2 100/460-WD總功率 400kW，1140V液壓支架ZY4800/85/19支撐高度 0.85 1.9m，工作阻力 2800kN端頭液壓支架ZZ4800/85/19支撐高度 0.85 1.9m，工作阻力 2800kN可彎曲刮板輸送機(jī)SGZ630/180功率 290kW，1140V，輸送能力 450t/h轉(zhuǎn)載機(jī)SZD-730/40功率 4

25、0kW，1140V，輸送能力 400t/h破碎機(jī)LPS-500功率 55kW，1140V，破碎能力 450t/h可伸縮帶式輸送機(jī)SSJ800/90功率 40kW，1140V，轉(zhuǎn)載能力 450t/h乳化液泵站DRB200/31.5噴霧泵站W(wǎng)PZ-320/6.3五、采煤工作面參數(shù)的確定（一）放頂煤工作面參數(shù)的確定1、工作面長(zhǎng)度的確定回采工作面長(zhǎng)度的確定主要考慮以下因素：工作面長(zhǎng)度應(yīng)與工作面輸送機(jī)相適應(yīng)，并有利于發(fā)揮采煤機(jī)的效能和提高工作面的單產(chǎn)與效率，還應(yīng)與煤層賦存條件、地質(zhì)條件相適應(yīng)。由于高產(chǎn)高效回采工作面推進(jìn)速度加快， 為了減少采煤機(jī)斜切進(jìn)刀時(shí)間和工作面端口作業(yè)影響時(shí)間，提高有效開機(jī)率，必須進(jìn)

26、一步加大工作面長(zhǎng)度。工作面長(zhǎng)度加大后，工作面可采儲(chǔ)量增加，延長(zhǎng)工作面連續(xù)推進(jìn)時(shí)間，可以保證工作面穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)；加大回采工作面的長(zhǎng)度，可以減少工作面的準(zhǔn)備工作量和減少輔助作業(yè)時(shí)間，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高采出率，并使礦井減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可充分發(fā)揮設(shè)備潛力，提高工作面單產(chǎn)，并減少搬家倒面次數(shù)，可降低生產(chǎn)成本。對(duì)綜放工作面，隨著工作面長(zhǎng)度的加長(zhǎng)，周期來(lái)壓步距縮短，整個(gè)工作面呈現(xiàn)來(lái)壓不同步特性，易在工作面中部形成周期來(lái)壓壓力重疊區(qū)，使頂煤破碎帶加寬，有利于放頂煤。加大工作面長(zhǎng)度，一方面可以提高產(chǎn)量，提高效率，降低成本；但另一方面，工作面過(guò)長(zhǎng)不易管理，容易導(dǎo)致事故增多，反而不利于高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。鑒于本礦井初期開

27、采的3 號(hào)煤層厚度大，傾角平緩，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，開采技術(shù)條件優(yōu)越，設(shè)計(jì)確定回采工作面長(zhǎng)度為150m。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以根據(jù)生產(chǎn)管理水平、地質(zhì)條件以及采區(qū)具體情況對(duì)工作面長(zhǎng)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。針對(duì) 8-2、15-1、15-3 號(hào)煤為薄中厚煤層的特點(diǎn)及周邊類似礦井的工作面長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)確定回采 8-2、15-1、15-3 號(hào)煤的工作面長(zhǎng)度為150m。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以根據(jù)生產(chǎn)管理水平、地質(zhì)條件以及采區(qū)具體情況對(duì)工作面長(zhǎng)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。2、工作面機(jī)采高度及采放比工作面機(jī)采高度的確定綜合考慮了工作面通風(fēng)行人、頂煤和煤壁的穩(wěn)定性、工作面回收率等因素。增大工作面機(jī)采高度，縮小采放比雖然提高了工作面回收率

28、，但由于煤壁高，且本礦井煤質(zhì)軟，必將增大片幫的機(jī)率，對(duì)工作面穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)帶來(lái)不利影響。采放比的大小，與開采煤層的厚度，煤層結(jié)構(gòu)，頂煤的冒放性等因素有關(guān)。根據(jù)我國(guó)十多年來(lái)對(duì)緩傾斜煤層放頂煤開采經(jīng)驗(yàn)，采放比大小與煤層硬度有著直接關(guān)系，在煤質(zhì)中硬以下時(shí)節(jié)理發(fā)育時(shí)，其采放比一般以 1： 1 2.4 為宜。根據(jù)本礦井 3 號(hào)煤賦存條件及液壓支架支護(hù)范圍，考慮到工作面瓦斯涌出量較大，為加大工作面過(guò)風(fēng)斷面，結(jié)合本區(qū)其它同類礦井放頂煤開采經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)煤層瓦斯含量，確定工作面機(jī)采高度為2.6m。據(jù)此， 3 號(hào)煤平均厚度為6.64m，根據(jù)機(jī)采高度的確定，工作面放煤高度為4.04m，其采放比為 1： 1.55。3、工作面

29、放煤步距由于采放比為1： 1.55，為減少丟煤，提高煤炭回收率，本礦井宜采用割一刀放一次煤的形式，其放煤步距為0.60m。4、綜放工作面年推進(jìn)度1）工作面循環(huán)進(jìn)度綜放工作面采煤機(jī)有效截深為0.60m，則其循環(huán)進(jìn)度為0.60m。2）工作面日循環(huán)數(shù)礦井工作制度為 “四六”制，三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作時(shí)間6h。采煤機(jī)開機(jī)率 k1 =60，工作面長(zhǎng)度L 1 =150m ，進(jìn)刀長(zhǎng)度l 1 =40m ，采煤機(jī)割煤速度 V 1 =1.01m/min ，則割煤一刀所需時(shí)間T 1 :T 1=40+1.25(L 1 l 1 )/V 1 =40+1.25 (150 40)/1.01=176min采煤機(jī)每班有效割

30、煤時(shí)間T1：T 1 =6600.60 216min工作面日循環(huán)數(shù)N1：N 1=3T 1 /T 1=3216/176 3.7，設(shè)計(jì)取3。年推進(jìn)度：30.60 330 594m ，設(shè)計(jì)取580m 。（二）薄煤層工作面年推進(jìn)度1、工作面長(zhǎng)度的確定采煤工作面長(zhǎng)度的確定主要考慮以下因素： 工作面長(zhǎng)度要與礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力相適應(yīng)，并有利于發(fā)揮采煤機(jī)的效能和提高工作面的單產(chǎn)與效率，還要與煤層賦存條件、地質(zhì)條件相適應(yīng)。由于高產(chǎn)高效采煤工作面推進(jìn)速度快， 為了減少采煤機(jī)斜切進(jìn)刀時(shí)間和工作面端口作業(yè)影響時(shí)間，提高有效開機(jī)率，必須進(jìn)一步加大工作面長(zhǎng)度。工作面長(zhǎng)度加大后，一方面可延長(zhǎng)工作面連續(xù)推進(jìn)時(shí)間，保證工作面穩(wěn)產(chǎn)高

31、產(chǎn)，減少工作面的準(zhǔn)備工作量和減少輔助作業(yè)時(shí)間，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高回采率，并減少搬家倒面次數(shù)，降低生產(chǎn)成本；但另一方面設(shè)備的故障率會(huì)增大，反而影響工作面產(chǎn)量。因此，必須確定一個(gè)合理的工作面長(zhǎng)度。目前，國(guó)內(nèi)高產(chǎn)高效綜采工作面長(zhǎng)度普遍在 180m260m 之間，并有逐漸加長(zhǎng)趨勢(shì)。神東礦區(qū)高產(chǎn)高效綜采工作面長(zhǎng)度在 250m 左右。鑒于本礦井后期開采的 8-2、15-1、15-3號(hào)煤層厚度較薄，傾角平緩，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，開采技術(shù)條件優(yōu)越，設(shè)計(jì)確定回采工作面長(zhǎng)度為 150m。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以根據(jù)生產(chǎn)管理水平、地質(zhì)條件以及采區(qū)具體情況對(duì)工作面長(zhǎng)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。2、工作面機(jī)采高度整合地質(zhì)報(bào)告提供本

32、礦井8-2、15-1、15-3 號(hào)煤層厚 0.502.42m。平均 1.66m，但是通過(guò)對(duì) 8 號(hào)煤的 8 個(gè)鉆孔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析， 8-2、 15-1、15-3 號(hào)的煤厚在 0.52.01m平均 1.26m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。結(jié)合采煤設(shè)備配備，確定薄煤層工作面采高為 1.26m。3、工作面年推進(jìn)度 工作面循環(huán)進(jìn)度綜采工作面采煤機(jī)有效截深為0.6m，則其循環(huán)進(jìn)度為0.6m。 工作面日循環(huán)數(shù)礦井工作制度為井下 “四六”制，三班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班工作時(shí)間6h。采煤機(jī)開機(jī)率k1=60，工作面長(zhǎng)度 L 1=150m，進(jìn)刀長(zhǎng)度 l1=45m，采煤機(jī)割煤速度V 1=5.0m/min，則割煤一刀所需時(shí)間T1:T1=3

33、0+k2(L1 l1)/V 1 =30+1.3 (150 45)/5.0=57.3min采煤機(jī)每班有效割煤時(shí)間T1：T1=6600.65 234min工作面日循環(huán)數(shù)N1：N1=2T1 /T1=3234/57.312.3，設(shè)計(jì)取 12。 工作面年推進(jìn)度工作面年推進(jìn)度： 120.6 330 2376m實(shí)際取 2376m。六、工作面生產(chǎn)能力1、3 號(hào)煤綜放工作面生產(chǎn)時(shí)能力按下式計(jì)算：A=(L 1M 1 C1+L2M 2C2) S10-6L 1 工作面機(jī)采長(zhǎng)度，取 150m；L 2 工作面放頂煤長(zhǎng)度，取 140m；M 1 工作面平均機(jī)采高度，取2.6m；M 2 工作面平均放頂煤高度，取4.04m；S

34、工作面年推進(jìn)度，取580m；煤體容重，取 1.37t/m3 ；C1 工作面機(jī)采采出率，取95%；C2 工作面放頂煤采出率，取80%；則： A =(150 2.6 0.95+1404.04 0.8) 5801.37 10-6=0.64Mt2、薄煤層綜采工作面生產(chǎn)時(shí)能力按下式計(jì)算：工作面生產(chǎn)能力按下式計(jì)算： LS 106式中：工作面生產(chǎn)能力，Mt/aL工作面長(zhǎng)度，取150；工作面采高，取1.26；S 工作面平均推進(jìn)度，取2376m；煤層容重，取1.42t/m ；工作面采出率，取0.97。則： A =1501.26 23761.42 10-6=0.64Mt礦井移交生產(chǎn)及達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)，在3 號(hào)煤

35、層布置一個(gè)綜放工作面，生產(chǎn)后期在 8-2、 15-1、15-3 號(hào)煤層中布置一個(gè)薄煤層綜采工作面即可滿足礦井生產(chǎn)需要。工作面產(chǎn)量及特征見表 5-1-3。表 5-1-3工作面產(chǎn)量及特征表采高長(zhǎng)度年推容重采出率生產(chǎn)煤層工作面裝備進(jìn)度能力(m)(m)(t/m3)(%)(m)(Mt/a)3綜放工作面6.641505801.3795/800.648-2、15-1、15-3薄煤綜采工作面1.2615022001.42970.64掘進(jìn)工作面0.06合計(jì)0.70七、工作面回采方式及接替順序工作面回采方向有前進(jìn)式和后退式兩種。前進(jìn)式回采具有初期工程量小，投產(chǎn)快的優(yōu)點(diǎn)，但在采空區(qū)巷道維護(hù)比較困難，技術(shù)復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)

36、用高，且工作面漏風(fēng)大，不利于通風(fēng)管理，對(duì)易自然發(fā)火煤層的防火增加了困難；后退式回采雖然初期需掘出長(zhǎng)距離的工作面巷道，但在生產(chǎn)過(guò)程中巷道維護(hù)量小，隨采隨廢，漏風(fēng)少，且提前掘出的兩條巷道有利于探明工作面煤層賦存狀況，便于生產(chǎn)管理。因此，本設(shè)計(jì)采用后退式回采。為保持采掘平衡，盤區(qū)內(nèi)各煤層回采工作面主要實(shí)行順采接替。采區(qū)內(nèi)工作面由近至遠(yuǎn)接替，回采工作面巷道采用沿空掘巷。第二節(jié)采區(qū)布置一、首采區(qū)位置結(jié)合礦井開拓布置、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、采區(qū)劃分及開采技術(shù)條件，設(shè)計(jì)確定一采區(qū)為首采區(qū)。其理由如下：1、一采區(qū)位于井底附近，工程量少，建井工期短；2、該采區(qū)儲(chǔ)量較多、回采區(qū)域大，有利于工作面接替。二、采區(qū)巷道布置由于

37、大巷布置于井田中部，采區(qū)面積比較小，故一采區(qū)不再布置準(zhǔn)備巷道，直接利用大巷布置工作面巷道，即大巷兼做采區(qū)巷道，三條大巷分別是一條輔助運(yùn)輸大巷、一條帶式輸送機(jī)大巷和一條回風(fēng)大巷。其中輔助運(yùn)輸大巷、帶式輸送機(jī)大巷沿3 號(hào)煤層底板掘進(jìn)，回風(fēng)大巷沿3 號(hào)煤層頂板掘進(jìn)。根據(jù)工作面運(yùn)輸及通風(fēng)的需要，以及工作面接替，工作面巷道采用雙巷式布置，工作面巷道沿煤層底板布置。采區(qū)巷道布置詳見圖5-2-1。三、采區(qū)主要生產(chǎn)系統(tǒng)1、運(yùn)輸系統(tǒng)1）煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)井下煤炭運(yùn)輸采用帶式輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸。其運(yùn)輸系統(tǒng)為：回采工作面出煤工作面運(yùn)輸巷 一采區(qū)帶式輸送機(jī)大巷 井底煤倉(cāng) 裝載巷 主立井 地面。2）輔助運(yùn)輸系統(tǒng)采區(qū)輔助運(yùn)輸采用無(wú)

38、極繩連續(xù)牽引車。（ 1）設(shè)備、材料運(yùn)輸系統(tǒng)井下生產(chǎn)用設(shè)備、 材料經(jīng)副立井 +745m 水平井底車場(chǎng) 一采區(qū)輔助運(yùn)輸大巷 工作面輔助運(yùn)輸巷 回采工作面（或掘進(jìn)工作面） 。（2）矸石運(yùn)輸系統(tǒng)井下矸石主要來(lái)自聯(lián)絡(luò)斜巷、裝載巷及其它聯(lián)絡(luò)巷出矸，由于矸石量很小，設(shè)計(jì)考慮掘進(jìn)矸石充填井下廢棄巷道及采空區(qū)，不再升井處理。（3）人員運(yùn)輸由于井田面積小、工作地點(diǎn)距副井井底車場(chǎng)較近一般不超過(guò)1.5km，故設(shè)計(jì)不考慮設(shè)人員運(yùn)輸工具，人員步行至工作地點(diǎn)。2、通風(fēng)系統(tǒng)工作面所需的新鮮風(fēng)流經(jīng)主立井、 副立井 一采區(qū)帶式輸送機(jī)大巷、 一采區(qū)輔助運(yùn)輸巷 工作面運(yùn)輸巷 回采工作面。工作面乏風(fēng) 工作面回風(fēng)巷 一采區(qū)回風(fēng)大巷 回風(fēng)

39、立井 地面。3、排水系統(tǒng)回采工作面及掘進(jìn)工作面均配備了小水泵，井下水集中匯集到井底車場(chǎng)， 然后流入井底水倉(cāng)，經(jīng)副立井排至地面。四、首采工作面?zhèn)€數(shù)及位置1、首采工作面?zhèn)€數(shù)根據(jù)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及開采技術(shù)條件，本礦井首采3 號(hào)煤層平均厚度6.64m，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 0.60Mt/a，根據(jù)工作面生產(chǎn)能力計(jì)算， 礦井移交生產(chǎn)時(shí)井下僅布置一個(gè)3 號(hào)煤綜采放頂煤工作面即可保證礦井0.6Mt/a 生產(chǎn)能力。2、首采工作面位置為減少初期井巷工程量，節(jié)省初期投資，首采工作面盡量靠近布置在副井井底車場(chǎng)。第三節(jié)巷道掘進(jìn)一、巷道斷面和支護(hù)形式綜合考慮大型設(shè)備運(yùn)輸、 通風(fēng)、掘進(jìn)、礦壓、巷道服務(wù)年限等因素， 設(shè)計(jì)確定采區(qū)巷道 （大巷）斷面形狀采用矩形和半圓拱，支護(hù)方式采用錨網(wǎng)噴；工作面巷道采用錨桿支護(hù)；開切眼采用錨桿立柱 支護(hù)。井下主要巷道斷面特征見表5-3-1。表 5-3-1井下主要巷道斷面特征表序斷面斷面尺寸支護(hù)鋪底凈斷面掘進(jìn)(mm)巷道名稱支護(hù)方式厚度厚度斷面號(hào)形狀（ m2）(mm)(mm ）(m2）凈寬凈高1帶式輸送機(jī)大巷半圓拱46003500錨網(wǎng)噴12010013.815.52輔助運(yùn)輸大巷半圓拱34003080錨網(wǎng)