淮北石臺(tái)礦萬(wàn)噸新井設(shè)計(jì)煤礦設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)規(guī)范化系統(tǒng)的研制 采礦工程專業(yè)畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述交通位置石臺(tái)礦位于淮北市東北15公里，閘河煤田中部偏東，坐落在蕭縣境內(nèi)。圖1-1石臺(tái)礦交通位置圖井田屬淮北市杜集區(qū)石臺(tái)鎮(zhèn)、朔里鎮(zhèn)和蕭縣永固鎮(zhèn)管轄，南鄰張莊礦，西接岱河礦和房莊礦，東以張莊向斜軸與永固井田相連。區(qū)內(nèi)鐵路運(yùn)輸有礦用鐵路經(jīng)符夾線至符離集，可通往華東各工業(yè)城市，公路可直通徐州、宿縣、阜陽(yáng)等地，交通甚為方便。另外井田北有連霍高速公路，交通較方便。南鄰張莊礦，西接岱河礦和朔里礦，東以張莊向斜軸與井田相連，北以16號(hào)勘探線為界，南北長(zhǎng)7.5公里，東西寬5公里，面積約22平方公里。1.1.2礦區(qū)氣候條件本區(qū)屬季風(fēng)濕暖帶，為半濕潤(rùn)半干燥的大陸性氣候。年最大降雨量1518.6mm，年平均降雨量861mm，最大月降雨量792.8mm，最大日降雨量207mm。年平均氣溫14.4℃，日最低氣溫-23.4℃，日最高氣溫-41.5℃夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，平均風(fēng)速3.4m/s，最大風(fēng)速20m/s。降雪期和冰凍期為11月至翌年3月。凍土深度一般10cm左右，最大19cm。井田內(nèi)地表水系不發(fā)育。礦區(qū)供電本礦現(xiàn)有兩趟LGJ－70.35KV電源線，一趟引自馬莊區(qū)域變電所，供電距離14KM。經(jīng)驗(yàn)算，正常情況下兩趟線路同時(shí)供電，當(dāng)cosφ＝0.85時(shí)，馬莊區(qū)變――石臺(tái)礦，14KM線路壓降為2.28%，馬莊變區(qū)――朔里礦――－石臺(tái)礦，14＋4.5KM線路壓煤為4.23%。當(dāng)一趟線路故障，另一趟負(fù)擔(dān)全礦負(fù)荷時(shí)；馬莊區(qū)變――石臺(tái)線路壓降為4.56%，均在許可范圍內(nèi)。1.2井田地質(zhì)特征井田地形及煤系地層概述（2）礦井涌水量淺水平歷年涌水量為145.8噸／時(shí)。深部正常涌水量為329.2噸／時(shí)，最大涌水量為378.6噸／時(shí)。（3）井田水文地質(zhì)類型礦井充水的主要巖層為3和6煤層的頂板砂巖裂隙水，淺部較深部發(fā)育，且富水性強(qiáng)。礦井涌水量與地表水無(wú)水力聯(lián)系，斷層導(dǎo)水性弱。本礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡(jiǎn)單類型。查明礦井充水因素，認(rèn)為開(kāi)采3煤層主要受其頂板裂隙含水層的威脅為主，但富水性微弱，影響不大，而與地表水、灰?guī)r水無(wú)直接水力聯(lián)系的規(guī)律。根據(jù)生產(chǎn)水平礦井涌水量較小，且上與地表水，下與灰?guī)r水無(wú)水力聯(lián)系，斷裂導(dǎo)水性弱、頂板裂隙充水微弱等特征，將礦井劃為水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單類型。本區(qū)煤系地層為石炭二迭系，全被厚50米左右的第四系沖積層所覆蓋。石臺(tái)礦位于閘河盆地復(fù)式向斜中部，朔里背斜以東，本區(qū)以寬緩褶曲為主，次一級(jí)褶曲教發(fā)育，石層傾角8度至22度，平均17度，斷裂構(gòu)造以北此東向正斷層為主。二水平斷距大于20米的有五條。區(qū)內(nèi)巖漿巖分布較廣，巖性種類較多。其中以輝綠巖為主，次為花崗斑巖和閃長(zhǎng)嶺巖，主要以巖床和透鏡狀由東向西，由北向南侵到3煤層中，上部侵入面積約14平方公里，占3煤層總面積的64%，對(duì)煤層厚度，煤質(zhì)及礦井生產(chǎn)影響較大。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，南以8號(hào)斷層，西以H下3斷層。北至16線，東到張莊向斜軸。延伸水平標(biāo)高從負(fù)250――負(fù)450米，勘探線控制到負(fù)500米。南北長(zhǎng)7.5公里，東西寬5公里，面積22平方公里。井田構(gòu)造以寬緩褶曲為主并伴有稀疏斷裂的構(gòu)造形態(tài)。褶曲以北北東向?yàn)橹鳎渲黧w褶曲構(gòu)造有張莊向斜和朔里背斜，次一級(jí)褶曲構(gòu)造有宗臺(tái)、丁莊背斜及童臺(tái)、黃莊向斜等組成。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要以與曲軸向平行的北北東向正斷層為主。其次與褶曲軸向垂直的近東西向斷層，上述斷裂構(gòu)造雖條數(shù)不多，因斷距大，破碎帶寬，延伸長(zhǎng)，對(duì)開(kāi)拓布局和開(kāi)采有一定影響。查明巖漿侵入范圍及其對(duì)煤層的破壞和影響。巖漿以輝綠巖為主，次為花崗斑巖和閃長(zhǎng)玢巖，主要以巖床和透鏡狀侵入到煤層中，對(duì)煤層、煤質(zhì)及開(kāi)采影響較大（北翼尤為突出）。地質(zhì)報(bào)告初步闡明了巖漿巖侵入的分布規(guī)律，及其與褶曲、斷裂構(gòu)造的關(guān)系。1.3井田煤層特征煤層埋藏條件及圍巖性質(zhì)區(qū)內(nèi)煤系地層總厚度136米，含煤14層，平均煤層總厚度11.35米，含煤系數(shù)1%。井田內(nèi)3煤層為主要可采煤層，5，6煤層2為局部可采的薄煤層。3－6煤層分布3煤層，為主要煤層，僅局部因巖漿侵入不可采。5煤層，主要分布在井田西南、西北及東北北部三塊可采區(qū)。6煤層，61煤層分布在井田南部1－5線間，62煤層分布在北部11－14線間。煤質(zhì)，本區(qū)煤質(zhì)的變質(zhì)作用以接觸變質(zhì)為主，由于巖漿的侵入作用，煤層的變質(zhì)程度明顯增強(qiáng)，煤種較多。二水平內(nèi)3煤層以焦煤為主，占62.3%，焦煤到貧煤次之，占26.5%，無(wú)煙煤占6.4%，天然焦占4.8%.3煤層屬低硫、低磷、中灰中等可選煤層，2、5、6等煤層屬低硫中灰煤層。（3）瓦斯、煤塵及自燃一水平屬于低瓦斯礦井。一水平瓦斯相對(duì)涌出量為6.042m3/噸、日，瓦斯梯度為47.3.二水平瓦斯相對(duì)涌出量為10.25m3/噸、日，屬于高級(jí)瓦斯礦井。通過(guò)煤塵爆炸性測(cè)定及煤層爆炸指數(shù)計(jì)算，2、5、6等煤層均屬于有爆炸危險(xiǎn)的煤層。通過(guò)煤層燃點(diǎn)測(cè)定，煤層具有自然發(fā)火傾向。該井田主采煤層為3號(hào)煤層。共192個(gè)見(jiàn)煤鉆孔，182個(gè)點(diǎn)達(dá)到可采厚度，應(yīng)屬于較穩(wěn)定煤層類型。5、6煤層均局部可采，且可采邊界不規(guī)則、應(yīng)屬不穩(wěn)定煤層。查明區(qū)內(nèi)含煤地層的含煤性和各主要可采煤層的賦存特征。根據(jù)主可采煤層（3層）在井田內(nèi)有194個(gè)鉆孔穿過(guò)其層位，其中見(jiàn)煤點(diǎn)192個(gè)（僅有2個(gè)鉆孔因過(guò)斷層未見(jiàn)煤），認(rèn)為該煤層的控制程度較好。本區(qū)主要可采煤層的煤層對(duì)比基本可靠。查明本區(qū)因受區(qū)域變質(zhì)及巖漿巖侵入接觸變質(zhì)影響，使從中變質(zhì)的肥、焦煤帶向高變質(zhì)的貧煤、無(wú)煙煤甚至天然焦發(fā)展的煤質(zhì)變化規(guī)律，并提出了巖漿巖對(duì)各煤層的影響大小、煤變質(zhì)程度及其煤種的分布情況。2井田境界與儲(chǔ)量2.1井田境界井田境界劃分的原則在煤田劃分為井田時(shí)，要保證各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的開(kāi)發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有：（1）井田的儲(chǔ)量，煤層賦存情況及開(kāi)采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)；（2）保證井田有合理尺寸；（3）充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造（斷層）等；（4）合理規(guī)劃礦井開(kāi)采范圍，處理好相鄰礦井間的關(guān)系。井田境界根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，南以8號(hào)斷層，西以H下3斷層。北至16線，東到張莊向斜軸。延伸水平標(biāo)高從負(fù)250――負(fù)450米，勘探線控制到負(fù)500米。南北長(zhǎng)7.5公里，東西寬5公里，面積22平方公里。礦井工業(yè)儲(chǔ)量工業(yè)儲(chǔ)量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘探厚度與質(zhì)量均合乎開(kāi)采要求，目前可供利用的列入平衡表內(nèi)的儲(chǔ)量，即A＋B＋C級(jí)儲(chǔ)量。井田范圍內(nèi)的煤炭?jī)?chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，煤炭工業(yè)儲(chǔ)量由煤層面積、厚度及容重相乘所得，其計(jì)算公式一般為：Q=100S×M×γ/cosα(2-1)式中：Q——為井田工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t；S——井田面積，km2；M——煤層平均厚度，5.5γ——煤的容重，t/m3，1.4t/m3α——煤層平均傾角，17°；則：Zc=100×22×5.5×1.4/cos17°=16199.81萬(wàn)t。井田勘探類型精查地質(zhì)報(bào)告查明了本井田的煤層賦存情況、構(gòu)造形態(tài)、煤質(zhì)及水文地質(zhì)條件。井田勘探類型為中等。礦井工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算及儲(chǔ)量等級(jí)的圈定2.3礦井可采儲(chǔ)量計(jì)算可采儲(chǔ)量時(shí)，必須要考慮以下儲(chǔ)量損失（1）工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱；（2）井田邊界煤柱損失；（3）采煤方法所產(chǎn)生煤柱損失和斷層煤柱損失；（4）建筑物、河流、鐵路等壓煤損失；（5）其它各種損失。各種煤柱損失計(jì)算（1）工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱本礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為1.2Mt/a，按《煤礦設(shè)計(jì)工業(yè)規(guī)范》，占地面積指標(biāo)應(yīng)在（0.7~0.8）公頃/10萬(wàn)噸之間小井取大值，故取0.8。占地面積為12×0.8＝9.8×104m2。故設(shè)計(jì)工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為300×350m2的長(zhǎng)方形，面積為：10.5×104m2，尺寸為300工業(yè)廣場(chǎng)位置處的煤層的平均傾角為17°，工業(yè)廣場(chǎng)的中心處在井田走向中央，傾向中央偏于煤層中上部，其坐標(biāo)為：該處表土層厚度為50m。主井、副井、地面建筑物均在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。工業(yè)廣場(chǎng)按大型礦井Ⅱ級(jí)保護(hù)，留圍護(hù)帶寬度為15m。本礦的地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角見(jiàn)表2-1：表2-1礦井地質(zhì)條件及沖積層和基巖層移動(dòng)角廣場(chǎng)中心煤層深度煤層傾角α煤層厚度沖積層厚度沖積層移動(dòng)角Φ走向移動(dòng)角δ下山移動(dòng)角γ上山移動(dòng)角βm°Mm°°°°-330175.55035735575由此根據(jù)上述已知條件，畫(huà)出如圖2-1所示的工業(yè)廣場(chǎng)保安煤柱的尺寸，并由圖得出保護(hù)煤柱的尺寸為：工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱示意圖S=梯形面積=1/2×(上寬×下寬)×高=1/2×(624.5＋773.01)×794.25=554999.37(則工業(yè)廣場(chǎng)壓煤為：Q1＝S×M×r/cosα(2-1)＝554999.37×5.5×1.4/cos17°＝446.875萬(wàn)t（2）井田邊界煤柱損失邊界煤柱根據(jù)實(shí)際情況留設(shè)40米，共(123+88+70)×50×40×5.5÷cos17o×1.4=454.696.萬(wàn)t（3）斷層煤柱由于斷層落差40-90米，落差較大，兩側(cè)各留煤柱50米，共(27+26+10)×50×100×5.5÷cos17o×1.4=253.538萬(wàn)t井田的可采儲(chǔ)量井田的可采儲(chǔ)量Z按下式計(jì)算：Z=(Q－P)×C(2-5)式中：Q——礦井工業(yè)儲(chǔ)量，P——各種永久煤柱的儲(chǔ)量之和，P=446.875+454.696+253.538=1155.109萬(wàn)tC——采區(qū)回采率，厚煤層不低于0.75；中厚煤層不低于0.80。薄煤層不低于0.85；設(shè)計(jì)開(kāi)采的3煤層屬厚煤層，采區(qū)回采率取為0.75。則計(jì)算可采儲(chǔ)量為：Z=(Q－P)×C=（16199.81－1155.109）×0.75=11283.526萬(wàn)t由此可得本礦井的可采儲(chǔ)量為11283.526萬(wàn)t。在備用儲(chǔ)量中，估計(jì)約為50%為回采率過(guò)底和受未知地質(zhì)破壞影響所損失的儲(chǔ)量。井田實(shí)際采出儲(chǔ)量用下式計(jì)算：Z實(shí)際=Z－Z×（K－1）×50%/K(2-6)式中：Z實(shí)際——井田實(shí)際采出煤量，萬(wàn)t；Z——礦井的可采儲(chǔ)量，10257.51萬(wàn)t；K——礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3；由2—3式，得Z實(shí)際=11283.526－11283.526×（1.3－1）×50%/1.3=9981.58萬(wàn)t即本設(shè)計(jì)礦井實(shí)際采出煤量為9981.58萬(wàn)t。煤層名稱水平號(hào)工業(yè)儲(chǔ)量萬(wàn)噸永久煤柱損失/萬(wàn)噸總計(jì)損失可采儲(chǔ)量工廣煤柱斷層煤柱邊界煤柱3號(hào)煤一5971.5140.3/33056.35198.07358.794182.64/4040.33二6649.0306.6/117.2197.23141.68586.84525.16/4667.19三3549.300112.75112.752494.81合計(jì)16169.8446.9253.58452.51152.9811202.613礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，參考《關(guān)于煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文修改決定的說(shuō)明》，確定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330d計(jì)算。“三八制”作業(yè)，每天三班出煤，凈提升時(shí)間為16h。3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力服務(wù)年限礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力本井田儲(chǔ)量豐富，設(shè)計(jì)開(kāi)采煤層賦存穩(wěn)定，煤層厚度大部分比較穩(wěn)定，屬厚煤層(5m)，為緩傾斜煤層（傾角17°）。礦井總的工業(yè)儲(chǔ)量為16199.81萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量為11362.043萬(wàn)t。因地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)煤田范圍較大，開(kāi)采技術(shù)好的礦井應(yīng)建設(shè)大型礦井，故本設(shè)計(jì)初步確定礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt。井型校核下面按礦井的實(shí)際煤層開(kāi)采能力，各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力，儲(chǔ)量條件及安全條件因素對(duì)井型進(jìn)行校核：（1）煤層開(kāi)采能力礦井的開(kāi)采能力取決于回采工作面和采區(qū)的生產(chǎn)能力，根據(jù)本設(shè)計(jì)第四章（礦井開(kāi)拓）與第六章（采煤方法）的設(shè)計(jì)可知，該礦由于煤層傾角17度，工作面不宜太長(zhǎng)，暫定長(zhǎng)度160m，布置兩個(gè)一次采全高綜采工作面完全可以達(dá)到本設(shè)計(jì)的產(chǎn)量。（2）輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核本礦井為大型礦井，開(kāi)拓方式為立井開(kāi)拓，主井提升容器為兩對(duì)12t底卸式提升箕斗，運(yùn)煤能力和大型設(shè)備的下放可以達(dá)到設(shè)計(jì)井型的要求。工作面生產(chǎn)的原煤一律用強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)運(yùn)到采區(qū)煤倉(cāng)，運(yùn)輸能力也很大，自動(dòng)化程度較高。輔助運(yùn)輸采用雙層罐籠，大巷輔助運(yùn)輸采用600mm軌距的1.5t固定車廂式礦車，同時(shí)本礦井井底車場(chǎng)調(diào)車方便，通過(guò)能力大，滿足矸石，材料和人員的調(diào)動(dòng)要求。所以各輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。（3）通風(fēng)安全條件的校核本礦井無(wú)煤塵爆炸性，淺部瓦斯含量低，屬于低瓦斯礦井。水文地質(zhì)條件中等，在副井中鋪設(shè)兩趟水管路可以滿足排水要求。礦井采用對(duì)角式通風(fēng)，有專門(mén)的風(fēng)井，可以滿足要求。井田中部有大斷層，對(duì)于開(kāi)拓有一定的影響，留設(shè)有保護(hù)煤柱。（4）儲(chǔ)量條件校核礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)與礦井的工業(yè)儲(chǔ)量相適應(yīng)，以保證有足夠的服務(wù)年限。礦井服務(wù)年限的計(jì)算：T=(3-1)式中：T——礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，年；Z——礦井可采儲(chǔ)量，11283.526萬(wàn)t；A——礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，120萬(wàn)t/a；K——儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3；由3—1式得：T=11283.526/(120×1.3)=72.33a；因此，本礦井的開(kāi)采年限符合規(guī)范的要求。本設(shè)計(jì)中第一水平傾斜范圍為-17m～-280m，第一水平服務(wù)年限的計(jì)算公式為：T==28.03a式中:T——第一水平服務(wù)年限，a本礦井的服務(wù)年限以及第一水平的服務(wù)年限的設(shè)計(jì)服務(wù)年限符合規(guī)定。4井田開(kāi)拓井田開(kāi)拓是在總體設(shè)計(jì)已經(jīng)劃定的井田范圍內(nèi)，根據(jù)精查地質(zhì)報(bào)告和其它補(bǔ)充資料，具體體現(xiàn)在總體設(shè)計(jì)合理原則，將主要巷道由地表進(jìn)入煤層，為開(kāi)采水平服務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開(kāi)掘工程。其中包括確定主、副井和風(fēng)井的井筒形式、深度、數(shù)量、位置、階段高度、大巷位置、采（帶）區(qū)劃分以及開(kāi)采順序與通風(fēng)運(yùn)輸系統(tǒng)。4.1井田開(kāi)拓的基本問(wèn)題影響井田開(kāi)拓的主要因素井筒形式、數(shù)目的確定（1）井硐形式的確定斜井與立井開(kāi)拓的優(yōu)缺點(diǎn)比較斜井開(kāi)拓與立井開(kāi)拓相比，井筒施工工藝、施工設(shè)備與工序比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快，井筒施工單價(jià)低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井筒裝備、井底車場(chǎng)及垌室都比立井簡(jiǎn)單，井筒延深施工方便，對(duì)生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶化有相當(dāng)大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速?gòu)木渤冯x。與立井開(kāi)拓相比，斜井開(kāi)拓的缺點(diǎn)是：斜井井筒長(zhǎng)，輔助提升能力小，提升深度有限；通風(fēng)路線長(zhǎng)、阻力大，管線長(zhǎng)度長(zhǎng)；斜井井筒通過(guò)富含水層、流砂層施工技術(shù)復(fù)雜。對(duì)井田內(nèi)煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡(jiǎn)單，井筒不需特殊法施工的緩斜和傾斜煤層，一般可采用斜井開(kāi)拓。根據(jù)自然地理?xiàng)l件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等因素，綜合考慮石臺(tái)煤礦的實(shí)際情況：地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高平均+33m左右，煤層埋藏較深；礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt/a，為大型礦井。綜上所述，本礦采用立井開(kāi)拓。（2）主、副井井筒位置的選擇①井筒位置的確定原則Ⅰ有利于第一水平的開(kāi)采，并兼顧其他水平，有利于井底車場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門(mén)工程量少；Ⅱ有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；井田兩翼儲(chǔ)量基本平衡；Ⅲ井筒不宜穿過(guò)厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；Ⅳ工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充分利用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開(kāi)高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水威脅；Ⅴ工業(yè)廣場(chǎng)宜少占耕地，少壓煤；Ⅵ水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。②井筒沿井田走向方向的有利位置本井田北部煤層賦存相對(duì)穩(wěn)定，南部?jī)A角小，相對(duì)平緩，儲(chǔ)量分布不均勻，井筒的有利位置應(yīng)在井田走向的儲(chǔ)量中央，以形成兩翼儲(chǔ)量比較均勻的雙翼井田，可以使井田走向的井下運(yùn)輸工作量最小，通風(fēng)網(wǎng)路較短，通風(fēng)阻力小。③井筒沿井田傾斜方向的有利位置立井開(kāi)拓時(shí)，本井田中部偏左有大斷層，井筒布置在井田的中央靠上部位，位于斷層稍右側(cè)。④有利于礦井初期開(kāi)采的井筒位置礦井應(yīng)盡快達(dá)產(chǎn)，使井筒布置在第一水平的位置最優(yōu)。⑤盡量不壓煤或少壓煤合理布置井筒確定井筒位置，要充分考慮少留井筒和工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱。因?yàn)楸揪飪?nèi)無(wú)主要鐵路，并不需留設(shè)保護(hù)煤柱。為了減少工業(yè)廣場(chǎng)所壓煤柱，將斷層煤柱和工業(yè)廣場(chǎng)煤柱合并考慮，并且保證在井田走向的中央。傾向的中央靠上部位。⑥地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對(duì)井筒布置的影響要保證井筒、井底車場(chǎng)及硐室位于穩(wěn)定的圍巖中，應(yīng)使井筒盡量不穿過(guò)或少穿過(guò)流沙層、較大的含水層、較厚沖積層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層、較軟煤層及高應(yīng)力區(qū)。本礦井礦井涌水量與地表水無(wú)水力聯(lián)系，斷層導(dǎo)水性弱。本礦井水文地質(zhì)條件屬于以裂隙巖層充水為主的簡(jiǎn)單類型。⑦井口位置應(yīng)便于布置工業(yè)場(chǎng)地井口附近要布置主、副生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑物及引進(jìn)鐵路專用線。為了便于地面系統(tǒng)間互相聯(lián)接，以及修筑鐵路專用線與國(guó)家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，專用線短，工程量小及有良好的技術(shù)條件。（3）風(fēng)井位置的選擇本井田煤層賦存條件比較好，屬于緩傾斜煤層，第一水平采用采區(qū)式開(kāi)采，少部分傾角小的地方可采用帶區(qū)式開(kāi)采。由于井田走向較長(zhǎng)，7.5km，且南部井田不規(guī)則，考慮后期開(kāi)采過(guò)程中可能因線路較長(zhǎng)帶來(lái)通風(fēng)困難問(wèn)題，前期采用中央分列式通風(fēng)，后期在南部開(kāi)新風(fēng)井，煤層埋藏較淺，淺部風(fēng)井深度不超過(guò)100m，費(fèi)用不高，方案可行。故在設(shè)計(jì)中采用中央分列式通風(fēng)，中央風(fēng)井服務(wù)第一、二水平的中北部。南翼風(fēng)井服務(wù)第一、二水平的南翼，南翼下一水平的通風(fēng)通過(guò)一段回風(fēng)平巷與南風(fēng)井相連。風(fēng)井井口位置的選擇，應(yīng)在滿足通風(fēng)要求的前提下，與提升井筒的貫通距離最短，并利用各種煤柱以減少保護(hù)煤柱的損失。中央風(fēng)井，南翼風(fēng)井布置在井田邊界之外，不留煤柱。工業(yè)廣場(chǎng)的位置、形狀和面積的確定工業(yè)場(chǎng)地的選擇主要考慮以下因素：（1）盡量位于儲(chǔ)量中心，使井下有合理的布局；（2）占地要少，盡量做到不搬遷村莊；（3）盡量布置在地質(zhì)條件較好的區(qū)域，同時(shí)工業(yè)場(chǎng)地的標(biāo)高要高于最高洪水位；（4）盡量減少工業(yè)廣場(chǎng)的壓煤損失。根據(jù)以上原則和本礦井的實(shí)際情況，工業(yè)廣場(chǎng)與主副井筒布置位置相同，其面積及保護(hù)煤柱的大小詳見(jiàn)第二章第三節(jié)內(nèi)容，工業(yè)廣場(chǎng)面積10.5×104m2，定為350m×3開(kāi)采水平的確定 本礦井煤層露頭標(biāo)高為-17m，煤層埋藏最深處達(dá)-850m，垂直高度達(dá)833m，因此必須采用多水平開(kāi)采，根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為200～350m井底車場(chǎng)和運(yùn)輸大巷的布置（1）運(yùn)輸大巷的布置由于運(yùn)輸大巷要為上下水平的開(kāi)采服務(wù)以及本煤層厚度為5.5m，為便于維護(hù)和使用，且不受煤層開(kāi)采的影響，水平大巷布置在距煤層底板30m處的細(xì)砂巖中。煤層大巷的優(yōu)點(diǎn)是巷道掘進(jìn)速度快，礦井投產(chǎn)早，而且掘進(jìn)出煤量也很可觀；巖層大巷其優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用低，巷道施工能夠按要求保持一定方向和坡度；在開(kāi)采上下水平時(shí)，可以跨大巷開(kāi)采，不留保護(hù)煤柱，減少煤柱損失，便于設(shè)置煤倉(cāng)。（2）井底車場(chǎng)的布置由于井底車場(chǎng)一般要為整個(gè)礦井服務(wù)，服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)，故要布置在較堅(jiān)硬的巖層中。本礦井布置位置可以選擇在煤層頂板或者煤層底板中。煤層頂板為中硬的砂泥巖，底板為堅(jiān)硬的中細(xì)砂巖。后者相對(duì)于前者維護(hù)費(fèi)用較低，但對(duì)于不同的開(kāi)拓方案還需進(jìn)行技術(shù)與經(jīng)濟(jì)比較，以選擇最優(yōu)方案。礦井開(kāi)拓延伸及深部開(kāi)拓方案本礦井開(kāi)拓延伸可考慮以下二種方案：立井延伸；雙暗斜井延伸。雙立井延伸：采用雙立井延伸時(shí)可充分利用原有的各種設(shè)備和設(shè)施，提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)少，經(jīng)營(yíng)費(fèi)低，管理較方便。但采用這種方法延伸時(shí)，致使井筒需打在煤層較深處，增大井筒的保護(hù)煤柱量。同時(shí)，該方法使原有井筒同時(shí)擔(dān)任生產(chǎn)和延伸任務(wù)，施工與生產(chǎn)相互干擾，立井接井時(shí)技術(shù)難度大，礦井將短期停產(chǎn)；延伸兩個(gè)井筒施工組織復(fù)雜，為延伸井筒需要掘進(jìn)一些臨時(shí)工程，延伸后提升長(zhǎng)度增加，能力下降，可能需要更換提升設(shè)備。暗斜井延伸：采用兩個(gè)暗斜井延伸時(shí)，原有井筒的位置，水平的劃分，上山或下山開(kāi)采都不受太大影響。暗斜井立井內(nèi)鋪設(shè)膠帶輸送機(jī)，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單且生產(chǎn)能力大，可充分利用原有井筒能力，同時(shí)生產(chǎn)和延伸相互干擾少。其缺點(diǎn)是增加了提升、運(yùn)輸環(huán)節(jié)和設(shè)備，通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜。開(kāi)采順序 本井田開(kāi)采順序?yàn)橄炔傻谝凰?，再采第二、三水平?采區(qū)開(kāi)采順序：采用采區(qū)前進(jìn)式，即由井筒向井田邊界推進(jìn)； 采區(qū)內(nèi)回采順序：采用后退式，即由采區(qū)邊界向采區(qū)上山推進(jìn)。方案比較 根據(jù)以上分析，提出以下四種方案，如圖4-1所示（1）三水平開(kāi)采，立井井筒位于-280煤層處，頂板車場(chǎng)，主暗斜井、副立井延伸第二水平，水平標(biāo)高-550，石門(mén)到達(dá)大巷，雙暗斜井延伸到三水平，水平標(biāo)高-850。（以下各方案各水平標(biāo)高與方案一相同）（2）三水平開(kāi)采，立井井筒位于-280煤層處，主暗斜井、副立井延伸第二水平；主暗斜井、副立井延伸到第三水平（3）三水平開(kāi)采，井筒位置改變，一水平仍位于-280水平煤層處，車場(chǎng)位于底板巖石中；二、三水平雙暗斜井延伸。（4）三水平開(kāi)采，井筒位于-280水平煤層處，石門(mén)到達(dá)大巷；二水平暗副立井延伸，主暗斜井延伸，石門(mén)到達(dá)大巷；三水平雙暗斜井延伸。（1）技術(shù)比較方案一和二主要區(qū)別在于三水平用斜井還是立井延伸，方案三和四在三水平延伸方案相同的情況下，改變井筒位置，比較二水平立井延伸和斜井延伸的區(qū)別。四個(gè)方案的粗略經(jīng)濟(jì)比較如下表：方案一方案二基建費(fèi)/萬(wàn)元主暗斜井井開(kāi)鑿1729.5×1050×1e-4=118.5975副立井開(kāi)鑿300×3000×1e-4=90副暗斜井井開(kāi)鑿1729.5×1150×1e-4=198.89主暗斜井開(kāi)鑿1729.5×1050×1e-4=118.5975上下斜井車場(chǎng)(300+500)×900×1e-4=72石門(mén)開(kāi)鑿900×800×1e-4=72井底車場(chǎng)1000×900×1e-4=90小計(jì)452.79小計(jì)433.5975生產(chǎn)費(fèi)/萬(wàn)元石門(mén)運(yùn)輸1×2268.01×0.16×0.381=139.346立井提升0.2×2268.01×0.57×0.85+1.2×2268.01×0.313×1.1=1152.82暗斜井提升1.2×2268.01×1729.5/1000×0.48+2268.01×923.48/1000×0.48=3264071暗斜井提升1×2268.01×0.48×1729.5/1000+1×2268.01×923.48/1000×0.48=2888.15立井提升1.2×2268.01×0.313×1.1+0.2×2268.01×0.27×0.85=1041.15排水329.2×24×365×30.3×(0.305)/10000=2665.05排水329.2×24×365×30.3×(0.103+0.305)/10000=2223.75石門(mén)運(yùn)輸0.2×2268.03×0.381×0.9+0.2×2268.01×0.6×0.381+1×2268.01×0.160.381=397.49小計(jì)6668.96小計(jì)7107.52總計(jì)費(fèi)用/萬(wàn)元7121.757541.1175百分率100.00%106%方案三方案四基建費(fèi)/萬(wàn)元主暗斜井井開(kāi)鑿923.48×1050/10000=96.9654暗副立井開(kāi)鑿270×3000/10000=81副暗斜井井開(kāi)鑿923.48×1150/10000=106.2石門(mén)開(kāi)鑿875×800/10000=70上下斜井車場(chǎng)(300+500)×900/10000=72主暗斜井開(kāi)鑿923.48×1050/10000=96.9654井底車場(chǎng)1000×900/10000=90斜井車場(chǎng)(300+500)×800/10000=64小計(jì)275.1656小計(jì)409.9654生產(chǎn)費(fèi)/萬(wàn)元暗斜井提升1.2×3753.33×923.48/10000.48=1996.488立井提升×1.1×313/1000+0.2×3753.33×270/10000.85=1723.0立井提升×270/1000×1.1=1550.7258石門(mén)運(yùn)輸0.2×3753.33×800×0.875=250.25排水（斜、立）329.2×24×365×(0.063+0.225)×30.3/10000=2516.512暗斜井提升1×3753.33×0.48×0.875=1567.39排水（斜、立）329.3×24×30.3×(0.305)/10000=2665.05小計(jì)6063.726小計(jì)6205.7總計(jì)費(fèi)用/萬(wàn)元6338.89166615.6654百分率100.00%104%余下的1、3方案均屬技術(shù)上可行，水平服務(wù)年限也都符合要求。兩者相比方案3的總投資要少一些，但是方案1的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用可能要低一些。因此，兩方案還需要通過(guò)具體的經(jīng)濟(jì)比較，才能確定其優(yōu)劣。2）開(kāi)拓方案經(jīng)濟(jì)比較第1、第3方案有差別的建井工程量、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量、基建費(fèi)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)和經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，分別計(jì)算匯總于下列表中：建井工程量項(xiàng)目方案一方案三前期主井井筒313+20333313+20333副井井筒313+5318313+5318井底車場(chǎng)10001000主石門(mén)160運(yùn)輸大巷12001050后期主井井筒副井井筒270副斜井1729.5923.481729.5主斜井923.481729.5923.481729.5井底車場(chǎng)1000800主石門(mén)525運(yùn)輸大巷1075010525基建費(fèi)用表項(xiàng)目方案一方案三工程量單價(jià)費(fèi)用/萬(wàn)元工程量單價(jià)費(fèi)用初期主井井筒333300099.9333300099.9副井井筒318300095.4318300095.4井底車場(chǎng)100090090100090090主石門(mén)16080012.8運(yùn)輸大巷15008001201500800120小計(jì)418.1405.3后期主井井筒2703000810副井井筒00副斜井1729.51150198.89252652.981150305.0927主斜井2652.981050278.56292652.981050278.5629井底車場(chǎng)10009009080090072主石門(mén)600800480運(yùn)輸大巷1075080086010525800842小計(jì)1556.45541497.6556共計(jì)1974.55541902.9556生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工程量項(xiàng)目方案一方案三工程量工程量運(yùn)輸提升大巷及石門(mén)運(yùn)輸一水平1.2×3363.66/2×((23+11.5+2.5+14)×50+(17+7+18.5)×50)/1000=9435.0661.2×3363.66/2×((23+11.5+2.5+9.5)×50+(21+7+18.5)×50)/1000=9384.6114二水平×((33+8+11)×50+(27+10)×50+10.5×50)/1000=10862.74×((33+8+11)×50+(27+10)×50+10.5×50)/1000=10862.74三水平1.2×2268.01/2×31×50/1000=2109.2491.2×2268.01/2×31×50/1000=2109.2490立井提升一水平1.2×3363.66×0.313=1263.3911.2×3363.66×0.313=1263.391二水平0.×3639.11×0.583+1.2×3639.11×0.313=1791.171.2×3639.11×0.313=1366.8497三水平0.2×2268.01×0.583+1.2×2268.01×0.313=1116.3151.2×2268.01×0.313=851.86斜井提升一水平00二水平1×3639.11×0.923=3358.8993753.33×1.2×0.923=4157.188三水平1.2×2268.01×1.7295+1×2268.01×0.923=6800.4011.2×2268.01×1.7295+1.2×2268.01×0.923=7219.0758維護(hù)采區(qū)上山1.2×2×6×(923.2+1729.5+263/SIN(17)×12.83)/10000=20.4471.2×2×6×(923.2+1729.5+263/SIN(17)×12.83)/10000=20.447排水一水平329.2×24×365×28.03/10000=6063.269329.2×24×365×27.07/10000=7806.42二水平329.2×24×365×30.3/10000=8773.69329.2×24×365×31.28/10000=9020.50三水平329.2×24×365×18.9/10000=5450.367329.2×24×365×18.9/10000=5450.366生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)項(xiàng)目方案一方案三工程量單價(jià)費(fèi)用/萬(wàn)元工程量單價(jià)費(fèi)用/萬(wàn)元大巷及石門(mén)一水平9435.0660.454245.7798384.61140.454223.0751二水平10862.740.3814138.705210862.7430.3814138.7052三水平2109.2490.32674.959782109.24930.32674.95978小計(jì)9059.44489036.7401立井提升一水平1263.3911.11389.72981263.39071.11389.7298二水平1791.170.851522.49451366.84970.851161.8223三水平1116.3150.8893.05162851.864560.8681.49164小計(jì)3805.27583233.0437斜井提升一水平00.48000.480二水平358.8990.361209.20354157.18830.361496.5878三水平800.4010.32040.12047219.07580.32165.7227小計(jì)3249.32383662.3105運(yùn)提費(fèi)用合計(jì)16114.04415932.094維護(hù)采區(qū)上山20.4472535715.6536620.44724735715.65366排水一水平8083.2690.2251818.73557806.42490.2251756.4456二水平8737.890.272359.23029020.50140.272435.5354三水平5450.3670.291580.60645450.36690.291580.6064小計(jì)5758.57225772.5874合計(jì)21872.61721704.682費(fèi)用匯總表項(xiàng)目方案一方案三費(fèi)用/萬(wàn)元百分率費(fèi)用/萬(wàn)元百分率初期建井費(fèi)418.1103%405.3100%基建工程費(fèi)1974.5554104%1902.9556100%生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)21872.617101%21704.682100%總費(fèi)用24265.272101%24012.937100%在上述經(jīng)濟(jì)比較中需說(shuō)明以下幾點(diǎn)：兩方案中，各采區(qū)的劃分與布置類似，故采區(qū)服務(wù)年限及各采區(qū)上山的總開(kāi)掘長(zhǎng)度一樣，兩方案上山開(kāi)掘費(fèi)及維護(hù)費(fèi)未進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。在運(yùn)輸費(fèi)用中，方案1、3的區(qū)別僅在于方案1的第二水平與方案3的第二水平的延伸方式的不同，故僅對(duì)方案1的第二水平與方案3的第二水平作了比較。立井、大巷、石門(mén)及采區(qū)上下山的輔助運(yùn)輸費(fèi)用均按占運(yùn)輸費(fèi)用的20%進(jìn)行估算。兩方案由于井筒位置不同，其井筒保護(hù)煤柱也不同。方案3井筒位置偏于煤層上部，因此方案1的煤柱損失將比方案3的多，在綜合比較中須考慮到這一點(diǎn)。綜合比較及結(jié)果：雖然方案1的總費(fèi)用與方案3的總費(fèi)用相差不大，但考慮到方案3的井筒位于煤層的上部，工業(yè)廣場(chǎng)在一水平壓煤多于方案1，但壓煤總量少。此外，考慮到方案3斜井運(yùn)輸，膠帶可直接通往主井井底煤倉(cāng)，連續(xù)性好。且車場(chǎng)位于底板中，維護(hù)較好。三方案的初期投資少。故綜合比較，3方案優(yōu)于1方案。礦井為三個(gè)水平，第一水平標(biāo)高為-280m，第二水平標(biāo)高為-550m，三水平標(biāo)高為-850，三水平均為上山開(kāi)采，第一水平上山部分為-280m以上，1個(gè)階段，階段斜長(zhǎng)約889.7m；第二水平上山部分為-550—-850m，1個(gè)階段，階段斜長(zhǎng)約923.5m；三水平上山-550以上，1個(gè)階段，階段斜長(zhǎng)約1729.5m。4.2礦井基本巷道井筒由前章確定的開(kāi)拓方案可知第一水平主、副井都為立井，在井田邊界中央斷層煤柱外設(shè)置一個(gè)風(fēng)井，在井田北翼-50煤層處設(shè)北風(fēng)井。一般來(lái)說(shuō)，立井井筒橫斷面形狀有圓形、矩形兩種，但圓形斷面的立井服務(wù)年限長(zhǎng)，承壓性能好，通風(fēng)阻力小，維護(hù)費(fèi)用少及便于施工的特點(diǎn)，因此，主、副立井及南、北風(fēng)井均采用圓形斷面。（1）主井位于礦井工業(yè)場(chǎng)地，擔(dān)負(fù)全礦井120萬(wàn)t/a的煤炭運(yùn)輸。井筒內(nèi)裝備一對(duì)JDS12/110×4型12t箕斗，圓形斷面，凈直徑為4.50m，凈斷面面積15.90㎡?；炷辆诤?50㎜，表土段井壁厚750㎜充填混凝土厚50㎜。此外，還布置有檢修道、動(dòng)力電纜、照明電纜、通訊信號(hào)電纜、人行臺(tái)階等設(shè)施。主井井筒斷面和井筒特征表見(jiàn)圖4—5。（2）副井副井井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為6.5m，凈斷面面積為28.27㎡，井筒內(nèi)裝備一對(duì)1.5噸礦車雙層四車加寬罐籠一對(duì)，井壁采用混凝土砌碹支護(hù)方式，混凝土井壁厚400㎜，井筒主要用于提料、運(yùn)人、提升設(shè)備、矸石等。采用金屬罐道梁，行鋼組合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井內(nèi)除裝備罐籠外，還設(shè)有梯子間作為安全出口，并設(shè)有管子道、電纜道。副井井筒斷面和井筒特征表分別見(jiàn)4—6。（3）風(fēng)井風(fēng)井井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為5.5m，凈斷面面積為23.7，采用混凝土支護(hù)方式，井壁厚度為400mm，備有安全出口。風(fēng)井井筒斷面和井筒特征表分別見(jiàn)圖4—7。圖4-5主井井筒斷面圖4-5主井井筒斷面圖4-6副井井筒斷面圖4-6副井井筒斷面圖4-7風(fēng)井?dāng)嗝鎴D4-7風(fēng)井?dāng)嗝妫?）風(fēng)速驗(yàn)算所選定的副井作為進(jìn)風(fēng)井，南、北風(fēng)井作為出風(fēng)井，其斷面的大小必須符合風(fēng)速要求。由第九章《礦井通風(fēng)與安全》的風(fēng)速驗(yàn)算可知，所選的井筒符合風(fēng)速要求。圖4-8井底車場(chǎng)井底車場(chǎng)圖4-8井底車場(chǎng)從礦車在井底車場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)行特點(diǎn)看，井底車場(chǎng)有兩大類，即環(huán)形式和折反式。本礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為120萬(wàn)噸，在大巷運(yùn)輸采用3噸底卸式礦車運(yùn)煤。根據(jù)底卸式礦車的運(yùn)行特點(diǎn)及要求，選用折反式井底車場(chǎng)，為里保證礦井生產(chǎn)及安全的需要，一般井底車場(chǎng)設(shè)有各種硐室。井底車場(chǎng)線路布置及調(diào)車方式見(jiàn)圖4—8。主要開(kāi)拓巷道主要開(kāi)拓巷道如運(yùn)輸大巷，主石門(mén)（同運(yùn)輸大巷）均布置在底板砂巖中，為了能夠使水自動(dòng)流動(dòng)應(yīng)該保持一定的坡度，一般為0.3%—0.5%。由于其服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，為了便于維護(hù)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，其斷面均采用半圓拱型，并采用錨噴支護(hù)。斷面圖見(jiàn)4-9。各主要開(kāi)拓巷道的斷面尺寸，均按運(yùn)輸設(shè)備的外形尺寸以及《規(guī)程》中的有關(guān)安全間隙的要求而確定的，并按通風(fēng)要求驗(yàn)算風(fēng)速，驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)第九章。圖4-9大巷及石門(mén)斷面圖圖4-9大巷及石門(mén)斷面圖總回風(fēng)道位于首采區(qū)上端底班板砂巖中，其巷道斷面與運(yùn)輸大巷相同。為了便于維修，大巷內(nèi)也布置軌道，但不布置受電弓。巷道斷面見(jiàn)圖4-10。圖4-10總回風(fēng)巷斷面圖4-10總回風(fēng)巷斷面5準(zhǔn)備方式——采區(qū)巷道布置5.1煤層地質(zhì)特征采區(qū)位置及范圍礦井首采采區(qū)位于井田南部第一水平上山部分，南部是人為劃定的邊界，并被工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱相隔。采區(qū)內(nèi)無(wú)村莊、河流、湖泊以及鐵路等。采區(qū)煤層特征本采區(qū)所采煤層為10煤層，其煤層特征見(jiàn)表5—1：表5—13煤層特征表煤層名稱煤厚傾角結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性容重硬度牌號(hào)35.514°單一穩(wěn)定1.40t/m3中硬焦煤本采區(qū)內(nèi)煤層傾角變化不大，瓦斯涌出量較低，主要涌出氣體為CH4和CO2，其中CH4相對(duì)含量為6.042m3/t，CO2為4.27m3/t，屬于低瓦斯礦井。煤沒(méi)有地質(zhì)構(gòu)造該采區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，沒(méi)有大的構(gòu)造影響生產(chǎn)，煤層走向起伏不明顯，傾角14度左右，無(wú)明顯的變緩、變陡趨勢(shì)。頂?shù)装逄匦约八牡刭|(zhì)（1）頂?shù)装鍡l件偽頂：灰黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，常與煤層分界不清，多缺失，極易冒落，平均厚0.05m。直接頂：以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，深灰色，致密塊狀，硬度為f=3，易冒落，平均厚2.5m。開(kāi)采過(guò)程中頂板壓力大，工作面支護(hù)困難。綜上所述，其頂板分類定為Ⅱ類。容重18KN/m3，松散系數(shù)1.32。老頂：灰白色砂巖，細(xì)～中粒，塊狀，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，磨圓度中等，斜層理發(fā)育，裂隙較發(fā)育，常與第二層砂巖合并，不易冒落，厚度2.5～6.6m，平均4.5m。容重20KN/m3，松散系數(shù)1.22。直接底：灰色泥巖或砂質(zhì)泥巖，局部含砂量較高，含植物根化石和泥質(zhì)結(jié)核，偶有底凸，易碎，抗壓性差，遇水易膨脹，底部為4煤，局部夾0.5～1.0m的灰白色細(xì)砂巖，厚0.07～4.0m。老底：灰色砂質(zhì)泥巖或互層，呈互層時(shí)，一般為3m左右，為砂質(zhì)泥巖時(shí)，厚度大，有時(shí)可達(dá)10m以上，局部夾煤屑或極薄炭質(zhì)泥巖，該巖石與下部泥巖分界不明顯。（2）水文地質(zhì)在3煤頂板2-3m和15m的地方有兩個(gè)含水層，均為砂巖，富水性為弱～中等，局部富含水，平均涌水量為8.4m3/min，最大涌水量為13.35m5.2采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)采區(qū)走向長(zhǎng)度的確定采區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，煤層富存穩(wěn)定，煤層厚度為5.5m，屬于中厚煤層。本礦采用機(jī)械化開(kāi)采，機(jī)械化程度很高。采區(qū)劃分受到大斷層的影響，全礦劃分為7個(gè)采區(qū)，首采區(qū)走向長(zhǎng)度為1300m，傾斜長(zhǎng)度1086m。確定區(qū)段斜長(zhǎng)和區(qū)段數(shù)目區(qū)段斜長(zhǎng)=采煤工作面長(zhǎng)度+區(qū)段煤柱寬度+區(qū)段上下兩平巷寬度?？梢杂孟率в?jì)算。L=l+m+2B（5.1）式中L表示區(qū)段斜長(zhǎng)；ml表示采煤工作面長(zhǎng)度；mm表示區(qū)段煤柱寬度；mB代表區(qū)段平巷寬度；m。單巷布置為B乘以2。又有D=n×L（5.2）D為階段斜長(zhǎng)；由于工業(yè)廣場(chǎng)的影響，能夠布置綜放面的采區(qū)斜長(zhǎng)為950mn為區(qū)段數(shù)目；個(gè)L為區(qū)段斜長(zhǎng)；m由上面兩式可得，n(l+m+2B)=D由于煤層和頂?shù)装宥驾^軟，而且煤層較厚，區(qū)段煤柱留設(shè)9m。區(qū)段巷道取3.3m，n取5，得到工作面的長(zhǎng)度l=175m。區(qū)段斜長(zhǎng)的為L(zhǎng)=190m。安裝液壓支架時(shí)會(huì)存在安裝誤差，特地留下10cm的距離作為安裝裕量。煤柱尺寸的確定采區(qū)內(nèi)的煤柱主要有采區(qū)邊界煤柱、采取上山保護(hù)煤柱、區(qū)段煤柱以及水平大巷保護(hù)煤柱。運(yùn)輸大巷布置在距煤層底板的32m的砂巖中，在采區(qū)的邊界留設(shè)30m的煤柱以保護(hù)大巷。兩上山也布置在同一曾位的砂巖中，上山之間留設(shè)20m的保護(hù)煤柱。由于采區(qū)走向長(zhǎng)度較短，采用的是單翼開(kāi)采，僅在上山的一側(cè)留設(shè)30m的保護(hù)煤柱。在礦井服務(wù)的后期，可以將兩上山之間和上山煤柱一同采出。由于煤層頂?shù)装寰^軟，決定采用單巷布置回采巷道，采下一區(qū)段時(shí)采用沿空掘巷的方法，留設(shè)9m的煤柱，以利于維護(hù)巷道，通風(fēng)和排水。采區(qū)上山布置由于石臺(tái)礦區(qū)煤層、頂?shù)装遢^軟，為了減少上山的維護(hù)費(fèi)用，將上山布置在距煤層底板32m的砂巖中。砂巖厚15m，運(yùn)輸上山距煤層32m，軌道上山距煤層30m，兩上山的水平距離為20m。采區(qū)上山布置如圖5-1，上山斷面見(jiàn)圖5-2。圖5-1采區(qū)上山布置圖圖5-1采區(qū)上山布置圖區(qū)段平巷的布置該采區(qū)開(kāi)采單一煤層，厚度為5.5m，采用單巷布置，巷道與相鄰工作面的距離為9m，區(qū)段平巷均采用矩形斷面，斷面圖見(jiàn)采區(qū)工作面層面布置圖。采區(qū)內(nèi)工作面的接替順序?yàn)榱四軌蛟诓煽諈^(qū)上覆巖層穩(wěn)定后再進(jìn)行沿空掘巷，采區(qū)內(nèi)工作面的接替順序?yàn)楦粢粋€(gè)區(qū)段跳采接替，區(qū)段接替由上到下依次接替。采區(qū)通風(fēng)、運(yùn)輸及其它系統(tǒng)（1）運(yùn)煤系統(tǒng)工作面→運(yùn)輸平巷→溜煤眼→運(yùn)輸上山→采區(qū)煤倉(cāng)→運(yùn)輸大巷→主井→地面。（2）運(yùn)料系統(tǒng)副井→井底車場(chǎng)→運(yùn)輸大巷→采區(qū)下部車場(chǎng)→軌道上山→采區(qū)上部（中部）車場(chǎng)→區(qū)段回風(fēng)平巷→工作面（3）回風(fēng)系統(tǒng)新鮮風(fēng)流：副井→井底車場(chǎng)→運(yùn)輸大巷→采區(qū)下部車場(chǎng)→軌道上山→采區(qū)中部車場(chǎng)→區(qū)段運(yùn)輸平巷→→工作面污風(fēng)風(fēng)流：工作面→區(qū)段回風(fēng)平巷→運(yùn)輸上山→回風(fēng)小石門(mén)→風(fēng)井→地面（4）出矸系統(tǒng)掘進(jìn)工作面→回風(fēng)運(yùn)料平巷→采區(qū)中部車場(chǎng)→軌道上山→采區(qū)下部車場(chǎng)→運(yùn)輸大巷→井底車場(chǎng)→副井→地面。（5）供電及排水系統(tǒng)供電系統(tǒng)：地面變電所→副井→井下中央變電所→采區(qū)變電所→移動(dòng)變電站→工作面。排水系統(tǒng)：工作面（掘進(jìn)頭）→區(qū)段運(yùn)輸平巷→采區(qū)中部車場(chǎng)→軌道上山→采區(qū)下部車場(chǎng)→運(yùn)輸大巷→井底水倉(cāng)→副井→地面。如工作面內(nèi)涌出的積水或區(qū)段平巷內(nèi)的積水不能自流到中部車場(chǎng)時(shí)，應(yīng)安設(shè)局部小水泵進(jìn)行抽排。采區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進(jìn)方法采區(qū)內(nèi)巷道采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)，選用AM—50型掘進(jìn)機(jī)、SEP—160A型轉(zhuǎn)載機(jī)、SGB—620/40（SDW—40T）型刮板運(yùn)輸機(jī)。掘進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)接刮板運(yùn)輸機(jī)和可伸縮膠帶輸送機(jī)。掘進(jìn)前進(jìn)時(shí)，延長(zhǎng)刮板運(yùn)輸機(jī)，當(dāng)延長(zhǎng)到刮板運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)度時(shí)，拆除刮板運(yùn)輸機(jī)中部槽，將其縮到20—25m，并將可伸縮帶式輸送機(jī)延伸50—75m，轉(zhuǎn)載機(jī)與刮板運(yùn)輸機(jī)的搭接長(zhǎng)度為12.5m，掘進(jìn)通風(fēng)方式為壓入式局扇通風(fēng)。采區(qū)生產(chǎn)能力（1）工作面采出率由于布置的工作面是綜采放頂煤的采煤工藝，工作面的采出率C可用下式計(jì)算；式中：C——采出率；M1——工作面的采高；2.60m。C1——工作面采出率；取0.93M——煤層厚度；5.5C2——頂煤放出率；0.80將參數(shù)代入公式，得C=0.86（2）工作面生產(chǎn)能力本采區(qū)為一個(gè)工作面生產(chǎn)。工作面生產(chǎn)能力按照確定的工作面長(zhǎng)度、選取工作面進(jìn)度及采高，便可算出工作面單產(chǎn)。A=l×L1×M×R×C×KZ（5.3）式中：A——工作面日產(chǎn)量，噸/天；l——工作面長(zhǎng)度，175mL1——工作面日進(jìn)度，0.6×6=3.6m；M——煤層厚度，5.5mR——煤的容重，1.30t/m3；C——工作面采出率，取0.86。KZ——正規(guī)循環(huán)率，0.95。則：A=175×3.6×5.5×1.30×0.86×0.95=3680.18t工作面的年生產(chǎn)能力為：A×330×10-4=3680.18×330×10-4=121.45萬(wàn)t（3）采區(qū)生產(chǎn)能力采區(qū)生產(chǎn)能力由式（5.4）計(jì)算，（5.4）式中：Ab——采區(qū)生產(chǎn)能力，萬(wàn)噸/年；K1——采區(qū)掘進(jìn)煤系數(shù)，取為1.1；K2——工作面之間出煤影響系數(shù)，由于同采工作面?zhèn)€數(shù)為1個(gè)，故K2=1;A0i——工作面生產(chǎn)能力，121.45萬(wàn)噸/年。則：Ab=1.1×1×121.45=133.60萬(wàn)t/年故一個(gè)采區(qū)生產(chǎn)能力能夠滿足礦井產(chǎn)量要求。采區(qū)采出率采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量由下式計(jì)算：Q=S×M×R×10-4（5.5）式中：Q——采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)噸；S——采區(qū)面積，m2；1437500㎡。M——煤層厚度，5.5mR——煤的容重，1.40t/m3。則：Q=1437500×7.10×1.30×10-4=1326.8萬(wàn)噸煤柱損失量為：P=[（20+30）×1500+30×1080+9×(860+970+1070+1170+1250+1330)]×1.40×5.50×10-4=144.36萬(wàn)t采用下面兩種方法計(jì)算采區(qū)采出率：法1：采區(qū)采出率=×100%（5.6）采區(qū)開(kāi)采過(guò)程中的煤柱損失主要有：采區(qū)煤柱損失，工作面的落煤損失，約占采區(qū)煤柱損失的3%—7%，這里取6%。落煤損失為：P×6%=144.35×0.06=8.66萬(wàn)t則：采區(qū)采出率C=(Q-P-P×6%)/Q×100%=(1326.8-144.36-8.66)/1326.8×100%=88.5%法2：采區(qū)采出率=×100%（5.7）實(shí)際出煤量=式中L——工作面傾斜長(zhǎng)度；175m。Li——工作面的走向長(zhǎng)度；m。M——煤層厚度，5.5mR——容重，1.40t/m3。C1——工作面采出率，0.86。K1——掘進(jìn)出煤率，1.1。實(shí)際出煤量=175×(860+970+1070+1170+1250+1330)×5.5×1.40×0.86×1.1=985.97萬(wàn)t由于本采區(qū)內(nèi)還要布置普通機(jī)械化采煤工作面，并且還要回收煤柱，實(shí)際的采出率要高出一些，現(xiàn)乘以一個(gè)系數(shù)K2=1.1。圖5-3上部車場(chǎng)實(shí)際出煤率=985.97/1326.8×1.1×100%圖5-3上部車場(chǎng)=82.5%采區(qū)采出率取兩者之間的較小值，既82.5%。完全符合《煤炭設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。5.3采區(qū)車場(chǎng)及主要硐室采區(qū)上部車場(chǎng)選型采區(qū)上部車場(chǎng)是采區(qū)上山與采區(qū)上部區(qū)段回風(fēng)平巷或階段回風(fēng)巷之間的一組聯(lián)絡(luò)巷道的硐室。本采區(qū)選用的采區(qū)上部車場(chǎng)為逆向平車場(chǎng)，軌道上山的絞車房布置在區(qū)段回風(fēng)平巷水平。該車場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)跑車，操作安全，缺點(diǎn)是調(diào)車時(shí)間長(zhǎng)，通過(guò)能力小，但是可以滿足本礦井的正常生產(chǎn)需要。另外由于本采區(qū)回風(fēng)石門(mén)與煤層區(qū)段回風(fēng)平巷相聯(lián)系，故采用逆向平車場(chǎng)。上部車場(chǎng)見(jiàn)5-3。圖5-4中部車場(chǎng)采區(qū)中部車場(chǎng)選型圖5-4中部車場(chǎng)采區(qū)中部車場(chǎng)是聯(lián)系上山和中部區(qū)段平巷的一組巷道，采區(qū)中部車場(chǎng)一般為甩車場(chǎng)，根據(jù)采區(qū)巷道的布置，區(qū)段劃分不同，采區(qū)可以布置一個(gè)或幾個(gè)中部車場(chǎng)，按甩入地點(diǎn)不同，可分為平巷式、石門(mén)式、繞道式三種。由軌道上山提升上來(lái)的礦車，通過(guò)甩車道甩入中部石門(mén)中，再進(jìn)到區(qū)段軌道平巷，而各區(qū)段運(yùn)輸平巷的煤經(jīng)運(yùn)輸石門(mén)和區(qū)段溜煤眼，下溜入運(yùn)煤上山中。中部車場(chǎng)見(jiàn)5-4。采區(qū)下部車場(chǎng)選型圖5-5下部車場(chǎng)由于煤層傾角為14°，起坡點(diǎn)落在大巷的頂板，且頂板圍巖條件比較好，因此選用大巷裝車式下部車場(chǎng)，其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)車方便，線路方便，線路布置緊湊，工程量省。但繞道維護(hù)量大，影響大巷通過(guò)能力。下部車場(chǎng)見(jiàn)圖5-5。圖5-5下部車場(chǎng)采區(qū)主要硐室（1）采區(qū)煤倉(cāng)從目前使用情況來(lái)看，煤倉(cāng)以圓形斷面居多，直徑一般取2—6m，以4—6m為佳，因?yàn)槊簜}(cāng)過(guò)高，容易使煤壓實(shí)而起拱，引起堵塞，一般不宜超過(guò)30m，以20m左右為好，但由于本采區(qū)生產(chǎn)能力比較大，尺寸為圓形斷面直徑6m，煤倉(cāng)高28m，凈斷面煤倉(cāng)利用率η=H/D=28/6=4.7>3.5。既煤倉(cāng)選型合理。（2）采區(qū)絞車房采區(qū)絞車房應(yīng)布置在圍巖為砂巖，穩(wěn)定無(wú)淋水、地壓小、易維護(hù)的地點(diǎn)。應(yīng)避開(kāi)較大的地質(zhì)構(gòu)造、含水層以及有煤和瓦斯突出的地點(diǎn)，并不受開(kāi)采的影響。本采區(qū)上部為逆向平車場(chǎng)，軌道上山以水平的巷道與區(qū)段回風(fēng)平巷相連，絞車房布置在與回風(fēng)巷同一水平的巖石中。設(shè)計(jì)絞車房有兩個(gè)出口，一是鋼絲繩通道，二是通風(fēng)巷道，硐室斷面為半圓拱型，高度為3800mm，用錨噴支護(hù)。（3）采區(qū)變電所采區(qū)變電所應(yīng)布置在圍巖穩(wěn)定、地壓小、無(wú)淋水、通風(fēng)條件良好且采區(qū)用電負(fù)荷處。所以本采區(qū)變電所設(shè)在采區(qū)中心地區(qū)，既第4區(qū)段中央，呈“一”型布置，采用錨噴支護(hù)。該變電所服務(wù)整個(gè)采區(qū)。6采煤方法6.1采煤工藝方式采區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件采區(qū)所采煤層為3號(hào)煤層，平均厚度5.5m，煤層傾角14°，地質(zhì)結(jié)構(gòu)單一，煤層賦存穩(wěn)定。采區(qū)內(nèi)無(wú)大斷層影響。煤質(zhì)硬度為0～1，煤的容重為1.40t／m3。煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚度2.05m；老頂為灰白色中砂巖，厚度4.5m；直接底為灰色砂質(zhì)泥巖，厚度3.0m；老底為灰色砂質(zhì)砂泥巖，厚度達(dá)10m以上。采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量為6.042m3/t，二氧化碳相對(duì)涌出量為4.27m3/t，煤層無(wú)自燃傾向性。正常涌水量為145.8m3/h，最大涌水量為378.6m3/h。確定采煤工藝方式根據(jù)采區(qū)地質(zhì)條件及煤層特征，可選擇分層綜采工藝和放頂煤工藝，各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面進(jìn)行比較：（1）分層綜采工藝的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：分層綜采工藝技術(shù)成熟，設(shè)備類型齊全性能完好，操作方便，管理簡(jiǎn)單，可選出適應(yīng)各種條件的采煤設(shè)備；液壓支架及配套的采煤機(jī)設(shè)備小、輕便，回采工作面搬家方便。采高一般為2.0-3.5m，回采工作面煤壁增壓小，煤壁穩(wěn)定，生產(chǎn)環(huán)節(jié)良好；工作面采出率高，可達(dá)到93-97%以上。缺點(diǎn)：巷道掘進(jìn)較多，萬(wàn)噸掘進(jìn)率低；工作面單產(chǎn)低，單產(chǎn)提高困難；開(kāi)采投入高，分層開(kāi)采人工鋪網(wǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)用大；加劇接替緊張的矛盾，需要等到再生頂板穩(wěn)定后才可采下分層。（2）放頂煤工藝eq\o\ac(○,1)優(yōu)點(diǎn)：有利于合理集中生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，單產(chǎn)和效率高，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益；巷道掘進(jìn)較少，減少了巷道的維護(hù)工程量，同時(shí)生產(chǎn)也相對(duì)集中；工作面搬家次數(shù)少；對(duì)地質(zhì)條件、煤層賦存條件有更大的適應(yīng)性；eq\o\ac(○,2)缺點(diǎn)：煤損多，工作面回收率低；煤塵大，放煤時(shí)煤和矸界線難以區(qū)別，使得煤炭含矸率提高，影響煤質(zhì)；自然發(fā)火、瓦斯積聚隱患較大，“一通三防”難度大。比較上述2種回采工藝的特點(diǎn)，分層開(kāi)采綜合經(jīng)濟(jì)效益差，不利于礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，初步確定選擇放頂煤的回采工藝。結(jié)合礦井實(shí)際條件，瓦斯涌出量小，煤質(zhì)硬度較小，頂煤放煤容易，本煤層平均厚5.5m，頂?shù)装寰^軟，礦壓顯現(xiàn)劇烈，頂煤易放出。此外：Ⅰ對(duì)煤層及地質(zhì)條件具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；Ⅱ具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，可使噸煤成本降低10-30元。故采用走向長(zhǎng)壁全部跨落一次采全高綜采放頂煤法。后退式自然跨落法采煤。回采工作面參數(shù)根據(jù)前面開(kāi)拓、準(zhǔn)備的巷道布置，回采工作面沿傾向布置，走向推進(jìn)；工作面長(zhǎng)度為175m，區(qū)段長(zhǎng)1130m；煤厚5.5m，采高2.6m。平均傾角14°。工作面布置兩條順槽：上順槽和下順槽。下順槽布置膠帶輸送機(jī)，供進(jìn)風(fēng)、運(yùn)輸、行人使用。上順槽鋪設(shè)軌道，供輔助運(yùn)輸和回風(fēng)使用。兩巷均為單巷掘進(jìn)。順槽斷面均為3.3m寬，2.6m高；順槽間煤柱按規(guī)定留設(shè)9m，以免順槽變形過(guò)大而難以維護(hù)。（1）工作面配套設(shè)備的選擇根據(jù)工作面的關(guān)鍵參數(shù)，查《綜采綜掘高檔普采設(shè)備類型配套圖集》選用編號(hào)為ZC137—ZFS32L的配套設(shè)備。表6-1三機(jī)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)液壓支架采煤機(jī)刮板輸送機(jī)ZFS4000/15/32LMG300-WSGZ—764/400SGZ—764/320回采工作面破煤、裝煤方式工作面的采煤機(jī)的參數(shù)如下：表6-2MG300-W型采煤機(jī)主要技術(shù)特征項(xiàng)目技術(shù)特征單位型號(hào)MG300-W采高2.0～3.7m適應(yīng)媒質(zhì)硬度F=1～3煤層傾角≤35°截深600mm滾筒直徑2.0m牽引方式無(wú)鏈牽引力500KN牽引速度0～8m/s鏈條規(guī)格銷輪齒軌滾筒中心距8389mm機(jī)面高度1488mm臥底量286mm電動(dòng)機(jī)型號(hào)YSKBC—300A/300功率300KW臺(tái)數(shù)1臺(tái)電壓1140V冷卻方式電機(jī)牽引、截割、搖臂均水冷噴霧滅塵方式內(nèi)外噴霧控頂距2275mm最小不可拆卸件尺寸3260×1275×1039mm總重40t設(shè)計(jì)單位雞西煤機(jī)廠生產(chǎn)廠家雞西煤機(jī)廠工作面采煤機(jī)利用螺旋滾筒破煤、裝煤，部分遺留碎煤由輸送機(jī)上的鏟煤板來(lái)裝入溜槽，頂煤通過(guò)支架后面的放煤口直接進(jìn)入后部刮板輸送機(jī)。完成破煤、裝煤的全過(guò)程。（1）采煤機(jī)的進(jìn)刀方式：采煤機(jī)采用割三角煤，工作面端頭進(jìn)刀方式，其進(jìn)刀過(guò)程如圖6-1所示。進(jìn)刀過(guò)程如下：圖6-1采煤機(jī)斜切進(jìn)刀示意圖eq\o\ac(○,1)當(dāng)采煤機(jī)割至工作面端頭時(shí)，其后的輸送機(jī)槽已移近煤壁，采煤機(jī)機(jī)身處留設(shè)有一段下部煤，見(jiàn)圖6-1.a；eq\o\ac(○,2)調(diào)換滾筒位置，前滾筒降下，后滾筒升起，并沿輸送機(jī)彎曲段反向割入煤壁，直至輸送機(jī)直線段為止。然后將輸送機(jī)移直，見(jiàn)圖6-1.b；eq\o\ac(○,3)再調(diào)換兩個(gè)滾筒上下位置，重新返回割煤至輸送機(jī)機(jī)頭處，見(jiàn)圖6-1.d；eq\o\ac(○,4)將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換上下滾筒位置，反程正常割煤見(jiàn)圖6-1?；夭晒ぷ髅嬷ёo(hù)方式（1）支架選型及布置回采工作面支護(hù)采用液壓支架支護(hù)，根據(jù)工作面頂?shù)装鍘r性及煤層厚度、采高等條件，選用成套設(shè)備中的ZFS4000/15/32L型液壓支架和ZTF6400/17/32Z型端頭支架。工作面上下端頭分別布置端頭支架2架，中間液壓支架117架，共計(jì)121架。支架技術(shù)特征見(jiàn)表6-3表6-3ZFS4000/15/32L型液壓支架主要技術(shù)特征見(jiàn)表項(xiàng)目技術(shù)特征單位標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)ZFS4000/15/32L形式支撐掩護(hù)式雙輸送機(jī)放頂煤支架放煤形式插板式高度M寬度1.43～1.6M中心距1.5M初撐力3694KN工作阻力4064KN支護(hù)強(qiáng)度0.7Mpa對(duì)底板比壓1.43Mpa適應(yīng)煤層傾角≤25°供液泵壓29.4MPa運(yùn)輸尺寸（長(zhǎng)×寬×高）5×1.43×m重量15.9t設(shè)計(jì)單位沈陽(yáng)煤研所制造廠家平陽(yáng)機(jī)械廠（2）液壓支架的校核eq\o\ac(○,1)支架工作阻力校核工作面頂板為Ⅱ級(jí)頂板，根據(jù)《采場(chǎng)頂板控制及檢測(cè)》一書(shū)中說(shuō)明，工作阻力可按支撐頂板煤和跨落帶巖重計(jì)算，并乘以一個(gè)動(dòng)壓系數(shù)，公式為式（6.1）。P=K[La(R·h·Ld+∑RZ·hZ·LZ+∑Rli·hli·Llki)COSα]（6.1）式中：P——支架工作阻力，KN；K——?jiǎng)訅合禂?shù)，一般取1.5～2.0，此處取1.8；La——支架寬度，1.5m；R——放煤平均容重，12.74KN/m3；Ld——支架上頂煤長(zhǎng)度，5.25m；RZ——直接頂平均容重，18KN/m3；hZ——直接頂厚度，2.05m；LZ——直接頂跨落步距，5.25m；Rli——跨落帶中第i層老頂分層容重，20KN/m3；hli——跨落帶中第i層老頂分層及附加巖層厚度；Llki——跨落帶中第i層老頂分層的巖塊長(zhǎng)度；α——煤層傾角，14°。由煤層的地質(zhì)條件可知，老頂厚度4.5m，分為三層，分別為：Rl1=1.0m,Rl2=1.7m,Rl3=1.8m。按照規(guī)定，老頂巖梁的長(zhǎng)度分別為：6m，6m，6m。P=1.8×[1.5×（12.74×4.5×5.18×2.05×5.25+20×1.0×6+20×1.7×6+20×1.8×6）×cos14°]=2822.13KN根據(jù)ZFS4000/15/32L型放頂煤液壓支架的特征表可知，工作阻力為4064KN。經(jīng)演算，工作面阻力P不大于支架額定工作阻力的80%，符合控頂設(shè)計(jì)對(duì)支架工作阻力的要求。eq\o\ac(○,2)支架初撐力校核對(duì)于老頂來(lái)壓強(qiáng)烈的工作面，支架的初撐力應(yīng)適當(dāng)加大，約為額定工作阻力的75%為宜。則：P0=75%×4064=3048KN（6.2）由液壓支架技術(shù)特征表可知，所選支架的初撐力為3694KN，符合控頂設(shè)計(jì)對(duì)支架初撐力的要求。eq\o\ac(○,3)支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)校核支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要是支架的最大、最小高度，一般確定支架高度的公式為：Hmin=Mmin－S2－a（6.3）S2=d×Mmax×R2（6.4）Hmax=Mmax－S1（6.5）S1=d×Mmin×R1（6.6）式中：MminMmax——與煤層相應(yīng)的最小、最大采高（由于工作面采用放頂煤開(kāi)采，割煤高度都為2.6m）；HminHmax——支架的最小、最大高度，m；S2——支架在最小采高時(shí)，后柱處的頂板下沉量，m；S1——支架在最大采高時(shí)，前柱處的頂板下沉量，m；d——頂板級(jí)別系數(shù)，取0.025；R2——支架后柱或掩護(hù)式支架的頂梁尾端到煤壁距，m；R1——前柱到煤壁的距離，m；a——支架的卸載高度，0.05m。將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入以上各式可得：S1=0.025×2.6×3.75=0.2438mS2=0.025×2.6×4.65=0.3022mHmin=2.6－0.3022－0.05=2.2478mHmax=2.6－0.2438-0.05=2.306m由上述可知，Hmin、Hmax在所選定支架高度的范圍之內(nèi)，可見(jiàn)支架的高度符合控頂設(shè)計(jì)的要求。（3）頂板管理工作面采用全部跨落法管理頂板。（4）移架及推溜方式根據(jù)本煤層的地質(zhì)條件，底板較軟，頂?shù)装宸€(wěn)定性較差。為減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，移架用依次順序移。推溜采用單向依次推溜與移架相配合。由于頂板穩(wěn)定性較差，頂煤較弱，應(yīng)該及時(shí)支護(hù)，以防頂煤冒落。端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式（1）端頭是工作面與順槽的交接處，特點(diǎn)是跨度大，斷面大，支承壓力在此集中，變形量大，難于維護(hù)。上下順槽受回采影響，壓力增大，不易支護(hù)。決定采用端頭液壓支架。其優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)方便、安全；為轉(zhuǎn)載機(jī)和輸送機(jī)頭的移動(dòng)提供動(dòng)力；能適應(yīng)工作面傾角變化。上下順槽超前40.2m加強(qiáng)支護(hù)。端頭選用的支架型號(hào)為：ZTF6400/17/30Z 型中置式端頭支架。其技術(shù)特征表見(jiàn)表6-4。表6-4ZTF6400—17/30Z型端頭支架主要技術(shù)特征見(jiàn)表型號(hào)ZTF6400—17/30Z工作阻力（KN）5230～6400初撐力（KN）4830～5044最小支撐高度（mm）1700最大支撐高度（mm）3000支護(hù)強(qiáng)度（MP）250～270中心距（mm）1400底板比壓（MP）0.32～0.38工作壓力（MP）31.4（2）工作面采用DZ28-25/100型單體液壓支柱加4m長(zhǎng)的11#花邊鋼梁進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)。上下順槽為錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式，從每壁外40.2m，使用4m長(zhǎng)11#花邊鋼梁，一梁三柱交替前移，間距是0.6m。防止鉆地量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，使用Φ40的鐵鞋配專用底梁，單體支柱垂直頂板并有3°～5°迎山角。三柱成一條直線，并使用防倒繩栓好。（3）超前支護(hù)管理eq\o\ac(○,1)超前支護(hù)必須嚴(yán)格按照要求打好、打牢，支柱一定要成一直線；回柱時(shí)必須四人以上配合作業(yè)，嚴(yán)禁單人進(jìn)行操作，回柱時(shí)必須有專人看護(hù)好頂板、煤幫情況，發(fā)現(xiàn)有活煤、矸及時(shí)處理后方可作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行先支后回的原則。所有支柱必須戴帽，必須使用規(guī)格柱帽。打好柱要上好保險(xiǎn)繩并將柱與頂網(wǎng)或鋼帶用10#鐵絲捆緊，以防柱倒傷人。eq\o\ac(○,2)超前支護(hù)處滿足高不低于1.8m,寬不低于0.7m安全出口和運(yùn)送物料通道。eq\o\ac(○,3)當(dāng)機(jī)組行至工作面兩頭距巷道15m以內(nèi)時(shí)，嚴(yán)禁在兩頭作業(yè)，以防甩出大塊傷人。當(dāng)在拉動(dòng)端頭架、推動(dòng)轉(zhuǎn)載機(jī)、拖拉液壓管及電纜時(shí)嚴(yán)禁在兩頭作業(yè)并撤出人員，以防撞倒柱傷人或其它意外傷人。超前支護(hù)工作不能與同一地點(diǎn)其它工作平行作業(yè)。eq\o\ac(○,4)在行人巷行走必須走兩排柱之間，各種電纜液管必須掛在巷幫不低于2.0m處，班長(zhǎng)安檢工必須經(jīng)常對(duì)兩巷的煤幫頂板情況檢查，發(fā)現(xiàn)不安全隱患及時(shí)處理；臨近工作面的橫川內(nèi)材料必須提前工作面50m回收,備品備件碼放必須距工作面70m以外.各工藝過(guò)程注意事項(xiàng)（1）割煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)割過(guò)煤后工作面要保證煤壁平直，無(wú)傘檐（長(zhǎng)度超過(guò)1m，最突出部分不超過(guò)150mm；長(zhǎng)度在1m以下，最突出部分不超過(guò)200mm）。無(wú)馬棚、頂?shù)装迤街保缣厥庑枰?，每循環(huán)頂?shù)装迮c上一個(gè)循環(huán)頂?shù)装邋e(cuò)差不能超過(guò)±50mm。機(jī)頭、機(jī)尾各10m要平緩過(guò)渡，防止出現(xiàn)臺(tái)階，支架頂梁必須接頂嚴(yán)實(shí)。（2）移架質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)移架質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：支架拉過(guò)后必須成一直線，其偏差不得超過(guò)±50mm。架間距要均勻，中心距偏差不超過(guò)±100mm。支架頂梁與頂板平行支設(shè)，最大仰俯角＜7°，相鄰支架間不能有明顯錯(cuò)差（不超過(guò)頂梁側(cè)護(hù)板高的2/3），支架不擠不咬，架間空隙不大于200mm。移架時(shí)要保證支架移到位，梁端距依據(jù)采高變化保持在300mm之間；移架過(guò)程中要及時(shí)調(diào)整支架形狀，如發(fā)生倒架咬架等現(xiàn)象，需在移架過(guò)程中及時(shí)利用側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)整。（3）推溜要求刮板輸送機(jī)在推移后必須保證成一直線，保證刮板輸送機(jī)平整，不得出現(xiàn)飄溜，凹溜和局部起伏過(guò)大等現(xiàn)象。刮板輸送機(jī)的機(jī)頭機(jī)尾推進(jìn)度保持一致，且必須保持推移步距為0.6m，以確保截深及產(chǎn)量和工程質(zhì)量。推移工作面刮板輸送機(jī)時(shí)，必須距采煤機(jī)底滾筒大于15m進(jìn)行，不得出現(xiàn)急彎、除進(jìn)刀所需外其它地段不準(zhǔn)出現(xiàn)彎曲。若推溜困難時(shí)，不應(yīng)強(qiáng)推硬過(guò)，必須查明原因并處理后再推溜。（4）清煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)工作面沒(méi)有超過(guò)100mm的碳?jí)K。清煤工必須滯后移溜10個(gè)架，距采煤機(jī)大于50m，清煤人員必須面向機(jī)尾注意溜子、頂板、煤幫情況，以防發(fā)生意外。（5）對(duì)工作面端頭架支護(hù)的管理工作面機(jī)頭采用1臺(tái)端頭支架，機(jī)尾采用1臺(tái)端頭支架，其滯后普通支架一個(gè)循環(huán)，又因端頭至超前支護(hù)20m段是壓力集中區(qū)，特制訂以下管理措施。eq\o\ac(○,1)端頭支架必須達(dá)到初撐力。eq\o\ac(○,2)端頭支架底座嚴(yán)禁鉆底，以防壓住推移桿使轉(zhuǎn)載機(jī)和工作面溜子機(jī)頭推移困難，損壞設(shè)備。若支架底座壓住推移桿，必須利用提底千斤將支架底座提起，然后在支架底座下墊順山板梁或柱帽將支架底座墊起。eq\o\ac(○,3)當(dāng)巷道及兩頭出口頂板破碎時(shí)，應(yīng)架棚維護(hù)。架棚必須是一梁三柱，并且有戧柱。架棚時(shí)必須四人以上操作，兩人將板梁抬起至一個(gè)梁頭夠高，抬板梁時(shí)必須用雙手拖住板梁下方，在其下支上點(diǎn)柱將板梁打起，然后在梁頭支柱將板梁升緊，單體柱要支正、升緊，嚴(yán)禁出現(xiàn)三爪柱、漏液柱、上吊柱，一旦發(fā)現(xiàn)要立即更換。在機(jī)頭架棚時(shí)必須閉鎖三機(jī)（兩個(gè)以上有效閉鎖鍵）并派專人看管。（6）采空區(qū)管理采空區(qū)采用自然跨落法處理，若機(jī)頭端頭老塘懸頂面積大于8m2（7）提高塊率、保證煤質(zhì)的措施eq\o\ac(○,1)在各轉(zhuǎn)載點(diǎn)落煤處加設(shè)緩沖裝置。eq\o\ac(○,2)在割煤過(guò)程中一定要掌握好采煤機(jī)速度，保持在合適的速度。eq\o\ac(○,3)破碎機(jī)錘頭高度保持在150－200mm之間。eq\o\ac(○,4)機(jī)組司機(jī)要掌握好采高,嚴(yán)禁割底。eq\o\ac(○,5)停機(jī)時(shí)及時(shí)停水,若工作面遇水大時(shí)，要及時(shí)采取排水措施。eq\o\ac(○,6)在順槽皮帶機(jī)頭處加設(shè)除鐵器。eq\o\ac(○,7)各級(jí)運(yùn)輸機(jī)司機(jī)嚴(yán)格把關(guān),禁止雜物(板皮、木料)進(jìn)入運(yùn)煤系統(tǒng)。（8）頂板維護(hù)及礦壓觀測(cè)措施工作面及順槽巷道必須加強(qiáng)頂板維護(hù)，工作面支架能夠超前拉時(shí)必須超前拉架，且工作面所有支架拉過(guò)后必須升緊達(dá)到初撐力；順槽巷道超前工作面50m加強(qiáng)維護(hù)，對(duì)于失效錨桿由調(diào)度室安排重新補(bǔ)打，對(duì)于網(wǎng)破地點(diǎn)必須進(jìn)行補(bǔ)網(wǎng)并聯(lián)好。礦壓監(jiān)測(cè)由當(dāng)班班長(zhǎng)及驗(yàn)收員完成，每班班后記錄在礦壓觀測(cè)記錄表上，并交相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)。循環(huán)圖表、勞動(dòng)組織、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）循環(huán)圖表的編制eq\o\ac(○,1)循環(huán)作業(yè)工作面實(shí)行“四六”作業(yè)制，即三班半生產(chǎn)，一班檢修。采煤機(jī)雙向割煤，追機(jī)作業(yè)，上行、下行均割煤，往返一次割兩刀，由所選采煤機(jī)的技術(shù)特征可知，采煤機(jī)的截深為0.6m，所以最終確定本工作面采用雙向割煤的多循環(huán)方式，每一循環(huán)進(jìn)尺0.6m（循環(huán)圖表見(jiàn)工作面布置圖）。eq\o\ac(○,2)工作面工藝流程及注意事項(xiàng)割煤→移架→推前溜→放煤→拉后溜→割煤。割煤：割煤方式為雙向割煤，端頭自開(kāi)缺口斜切進(jìn)刀，螺旋滾筒自動(dòng)裝煤，斜切進(jìn)刀方式不小于30m，截深0.6m。割煤時(shí)采煤機(jī)速度要求適宜，且必須保證底板平整，煤壁齊直。工作面采高控制在2.6±0.1m。移架：采用及時(shí)移架支護(hù)方式，移架滯后采煤機(jī)后滾筒5-10m追機(jī)作業(yè)，并及時(shí)伸縮前梁，打出護(hù)幫板，需要時(shí)可于采煤機(jī)機(jī)身處移架或拉超前支護(hù)，移架步距為0.6m。拉前溜：在移架后順序推移前部輸送機(jī)，滯后采煤機(jī)10-15m左右，其彎曲段長(zhǎng)度不得小于30m，推移步距為0.6m，推前部輸送機(jī)時(shí)必須順序進(jìn)行，眼睛相向操作，推移后溜子必須保證平直。eq\o\ac(○,3)循環(huán)產(chǎn)量的確定工作面原煤產(chǎn)量的公式為：V0=N×X×D（6.7）A0=L×V0×M×R×C×C1（6.8）式中：V0——工作面推進(jìn)度，m/a；N——每年工作面生產(chǎn)天數(shù)，取330天；X——每天循環(huán)進(jìn)刀數(shù)；6刀；D——截深，0.6m；A0——年產(chǎn)量，萬(wàn)t/年；L——工作面長(zhǎng)度，175M——煤層厚度，5.5mR——煤的容重，1.40t/m3；C——回采工作面回采率，取0.86。C1——回采工作面正規(guī)循環(huán)率，取0.95。則工作面推進(jìn)度V0=330×6×0.6=1188m/aA0=175×1188×5.5×1.40×0.86×0.95=121.45萬(wàn)t/a考慮到在開(kāi)掘時(shí)在煤層中掘進(jìn)巷道，掘進(jìn)煤量約占工作面產(chǎn)量的10%，所以本礦井原煤產(chǎn)量為：A=A0×（1+10%）（6.9）式中：A——礦井總產(chǎn)煤量，萬(wàn)t/a；A0——工作面出煤量，萬(wàn)t/a；10%——掘進(jìn)出煤率則：A=121.45×（1+10%）=133.6萬(wàn)t/a由此可以得出，工作面每天進(jìn)6刀完全可以保證年產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（2）勞動(dòng)組織eq\o\ac(○,1)作業(yè)方式為了使采煤與檢修的均衡，同時(shí)能夠滿足工作面生產(chǎn)能力的要求，工作面采用三班采煤，一班檢修的四六工作制。eq\o\ac(○,2)工序安排綜采面割煤、移架、推移輸送機(jī)、放煤、拉后部輸送機(jī)五個(gè)主要工序，由于及時(shí)支護(hù)能夠有效的防止頂煤的冒落，而且采場(chǎng)空間大，有利于行人，生產(chǎn)和通風(fēng)。eq\o\ac(○,4)綜放工藝Ⅰ放煤步距放煤步距是相鄰兩次放煤的間隔的距離。其大小一般為采煤機(jī)截深的整數(shù)倍。根據(jù)放頂煤工作面的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，可用下面的經(jīng)驗(yàn)估算放煤公式步距。d=(0.15～0.2)h（6.10）d——放煤步距,mh——放煤高度，可近似的取頂煤高度，2.9d=(0.15～0.2)×2.9=0.435～0.由此確定放煤步距為0.6m，即一刀一放。Ⅱ采放比該煤層厚度為5.5m，割煤高度為2.6m，則采放比為：2.6：（5.5-2.6）=1：1.12Ⅲ放煤方式放煤方式采用現(xiàn)在應(yīng)用較廣泛的