固體礦床地下開采課程設(shè)計

目錄?固體礦床地下開采?課程設(shè)計題目 1第一章帶區(qū)地質(zhì)特征、儲量及效勞年限 2第一節(jié)帶區(qū)的地質(zhì)特征 21礦井根本情況 22設(shè)計帶區(qū)的位置，范圍 43設(shè)計帶區(qū)周邊煤炭資源情況以及開采情況 54帶區(qū)地質(zhì)構(gòu)造 55開采煤層厚度、煤層傾角、層間距 56煤層頂?shù)装逄卣?57設(shè)計煤層的根本情況 6第二節(jié)帶區(qū)的儲量及效勞年限 71帶區(qū)邊界煤柱 72帶區(qū)的地質(zhì)儲量、工業(yè)儲量、可采儲量的計算 73帶區(qū)效勞年限的計算 74帶區(qū)采出率的驗算 85帶區(qū)的工作制度 8第二章采礦方法的選擇 91壁式體系采煤法和柱式體系采煤法的選擇 92走向長壁采煤法和傾向長壁采煤法的選擇 93仰斜、俯斜開采的選擇 10第三章帶區(qū)巷道布置 11第一節(jié)帶區(qū)的布置方案 111開拓巷道的布置 112確定巷道布置系統(tǒng) 11第二節(jié)帶區(qū)內(nèi)的劃分 141確定工作面長度 142確定工作面?zhèn)€數(shù) 143工作面日生產(chǎn)能力 144確定帶區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)及工作面接替順序 14第三節(jié)帶區(qū)的生產(chǎn)系統(tǒng) 151掘進順序 152通風系統(tǒng) 153運輸系統(tǒng) 15第四章回采工藝 16第一節(jié)回采工藝方式確實定 161綜合機械化采煤工藝 162采煤工作面機械設(shè)備材料的選擇類型特征 163確定工作面各參數(shù) 204采煤工作面循環(huán)方式，作業(yè)方式和勞動組織 20第二節(jié)工作面合理長度的驗證 211從煤層地質(zhì)條件考慮 212從工作面生產(chǎn)能力考慮 213從運輸設(shè)備及管理水平考慮 224從頂板管理及通風能力考慮 225從巷道布置考慮 226從經(jīng)濟合理方面考慮 22第五章帶區(qū)生產(chǎn)的平安措施 231綜合機械化采煤過程中應(yīng)考前須知 232通風平安方面的措施 233供電方面的平安措施 244排水方面的平安措施 255各種防塵的措施 26?固體礦床地下開采?課程設(shè)計題目1、設(shè)計采區(qū)：鐵山南煤礦112采區(qū)；2、112采區(qū)設(shè)計能力：150萬噸；3、112采區(qū)標高：-100~+40，對應(yīng)地面標高+300～+440m；4、112采區(qū)尺寸：走向長1000m5、煤層名稱、厚度、層間距：；；21、22層煤間距均為5.0m6、煤層傾角：21、22煤層傾角均為2°~5°，平均為4°，容重1.4t/m3；7、頂?shù)装鍘r性：見地質(zhì)資料；8、瓦斯、煤塵、自燃性、涌水量：見相關(guān)資料。(低瓦斯，煤塵無爆炸危險，不易自燃)9、運輸大巷：布置在煤層底板25m的穩(wěn)定巖層中。10、工作面設(shè)計煤層：21煤層11、設(shè)計人：20217262江君注：具體地質(zhì)資料見群共享文件。第一章帶區(qū)地質(zhì)特征、儲量及效勞年限第一節(jié)帶區(qū)的地質(zhì)特征1礦井根本情況〔1〕井筒位置、功能鐵山南井田開拓方式為主平峒～暗斜井聯(lián)合布置，主平硐井筒貫穿鐵山背斜東西翼煤層群。延深水平是通過主、副暗斜井和回風斜井井筒形成行人、通風、運輸?shù)认到y(tǒng)。礦井分東翼、西翼。東翼井筒包括+300主平峒和桐子灣平硐、+100主副暗斜井、-100主副暗斜井、廣山河回風井等；西翼井筒包括主平峒、+300水平主副暗斜井、±0水平主暗斜井、與大興廠風機房相連的回風井〔名稱不詳〕等?！?〕生產(chǎn)水平運輸大巷、回風大巷設(shè)置情況 每個水平有獨立的進風大巷和回風大巷，其大巷均布置在煤層底板25m的穩(wěn)定巖層中。礦井東翼：運輸大巷包括-100水平南大巷和-100水平北大巷，回風大巷包括+300水平南回風大巷和+300水平北回風大巷。礦井西翼：運輸大巷包括±0水平大巷，回風大巷包括+300水平回風大巷?！?〕礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)提升系統(tǒng)：礦井提升系統(tǒng)分東翼、西翼提升系統(tǒng)。東翼提升系統(tǒng)現(xiàn)為兩級絞車提升系統(tǒng)和膠帶輸送機運煤系統(tǒng)。一級絞車提升系統(tǒng)為東翼+100m水平至東翼+300m水平。二級絞車提升系統(tǒng)為東翼-100m水平至東翼+100m水平。東翼膠帶輸送機運煤系統(tǒng)為東翼-100m水平至東翼+300m水平。西翼提升系統(tǒng)現(xiàn)為一級絞車提升系統(tǒng)。+300m水平延伸主暗斜井采用2JK—2/30型絞車、22kg/m鋼軌、600mm軌距、1t“U〞型礦車，雙鉤串車提升，承當西翼+300m水平以下的原煤、矸石及材料提升任務(wù)。排水系統(tǒng)：礦井的排水系統(tǒng)分東翼、西翼排水系統(tǒng)。東翼排水系統(tǒng)分兩級排水。一級排水為東翼-100m水平至+100m水平。東翼-100m水平正常涌水量2235m3/d，最大涌水量3924m3/d，配備三臺150D30×9型水泵〔160KW電機〕，兩趟245mm管徑的管路排水。二級排水為東翼+100m水平至+300m水平。東翼+100m水平礦井正常涌水量為3900m3/d，最大涌水量為6885m3/西翼排水系統(tǒng)分一級排水，西翼±0m水平礦井正常涌水量為682m3/d，最大涌水量為1996m3/d。配備三臺200D43×9型水泵〔440KW電機〕，兩趟219mm管徑的管路排水。東翼+100m水平水泵房安裝有三臺200D43×6型水泵〔配用電機為：JR138-4型300KW電機〕，從100水平至+300水平為敷設(shè)有兩趟219mm管徑的管路排水，東翼+100m水平有主、副兩個水倉，每個水倉容積為1500米3。東翼-100m水平水泵房安裝有三臺150D30×8型水泵〔配用電機為：Y315L1-4型160KW〕，從東翼-100m水平至東翼+100m水平為敷設(shè)有兩趟245mm管徑的管路排水，東翼-100m水平有主、副兩個水倉,每個水倉容積2415米3。西翼排水系統(tǒng)分一級排水，西翼±0m水平泵房安裝有三臺200D43×9型水泵〔配用電機為：JR148-4型440KW電機〕，從西翼±0m水平至西翼+300m水平敷設(shè)有兩趟219mm管徑的管路排水，西翼±供電系統(tǒng)：礦井供電為雙回路供電。礦井電源來自達竹煤電〔集團〕公司渡市選煤發(fā)電廠。電壓等級10kV，供電線路長0.48km，其供電線路采用電力電纜，型號為YJLV22-3*120mm2，引至地面變電所。礦井主變采用兩臺S9-2500/10/6kV變壓器2臺,1臺工作1臺備用,工作變壓器供井下生產(chǎn)用電。礦井主扇通風機以10KV架空線路供電。礦井井下以6kV電壓等級線路分別向東翼、西翼井下中央變電所供電。分別有兩回供電線路。東翼采用YJV22-ZR-95交聯(lián)電纜雙回路供至該翼各水平井下中央變電所，井下中央變電所分別以6kV電壓等級線路供采區(qū)變電所，采區(qū)變電所以660V電壓等級向各采掘工作面供電。西翼采用YJV22-ZR-50交聯(lián)電纜雙回路供至該翼各水平井下中央變電所。井下中央變電所分別以6kV電壓等級線路供采區(qū)變電所，采區(qū)變電所以660V。電壓等級向各采掘工作面供電。井下局部通風機采用“三專〞電源。40kW以上電動機采用真空開關(guān)控制；采區(qū)變電所采用高壓真空隔爆開關(guān)，保護齊全。地面供電系統(tǒng)采用10KV電壓等級線路供電。礦井主要變壓器容量為2500KVA；礦井設(shè)備裝機容量為：8212kw；礦井運行設(shè)備總?cè)萘繛?106kw；礦井實際用電容量為3500kw，礦井有功功率3500kw；功率因素cosФ=0.9；東翼最大用電負荷為2390kw，西翼最大用電負荷為1640kw。2021年礦井綜合電耗為36.03kwh/噸，2021年原煤電耗29.23kW/t。地面生產(chǎn)系統(tǒng)：東翼井下原煤經(jīng)膠帶輸送機運輸至東翼+300m水平煤倉后，由ZK10-6/550型架線式直流電機車牽引列車運輸進入地面工業(yè)廣場翻車機翻車，2021年年底，新作的專用膠帶運輸巷投入使用后，井下所有煤炭將經(jīng)過膠帶運輸機運至TD62-650型膠帶輸送機401#、402#進入達竹煤電〔集團〕渡市選煤發(fā)電廠貯煤倉。西翼井下原煤經(jīng)西翼+300m主暗斜井提升至+300m水平后，由ZK10-6/550型架線式直流電機車牽引列車運輸進入地面工業(yè)廣場翻車機翻車，2021年年底，新作的專用膠帶運輸巷投入使用后，井下所有煤炭將經(jīng)過膠帶運輸機運至TD62-650型膠帶輸送機401#、402#進入達竹煤電〔集團〕渡市選煤發(fā)電廠貯煤倉。通風系統(tǒng)：礦井通風方式為混合式，通風方法為抽出式。礦井區(qū)域內(nèi)無酷署嚴寒，雨量充分，氣候溫和，屬亞熱帶型氣候。礦區(qū)地震為6度區(qū)，為不設(shè)防區(qū)。東翼主要通風機反轉(zhuǎn)反風，西翼主要通風機反風道反風，東、西翼風機供電均為雙電源、雙回路供電。主平硐、桐子灣風井進風，廣山河、大興廠風井回風。礦井東翼主要通風機是重慶天巨承公司生產(chǎn)的BDKⅡ-6-№18隔爆對旋軸流式主通風機，主通風機額定功率2*90KW，葉片角度34°，東翼總進風量3360m3/min，總回風風量3620m3/min，負壓為1500Pa，等級孔1.86m2，風機效率73.2%。礦井西翼主要通風機是重慶興達通風機廠生產(chǎn)的4-68-№12.5C隔爆離心式主通風機，主通風機機額定功率75KW，西翼總進風量1570m3/min，總回風風量礦井東翼通風系統(tǒng)：+300主平峒和桐子灣平硐新風經(jīng)過+300上部車場,和-100水平北大巷，對-211采區(qū)、-212采區(qū)、-111采區(qū)供風，回風風流經(jīng)過采區(qū)回風上山進入采區(qū)回風巷，采區(qū)回風進入+300水平南大巷和+300水平北大巷,再經(jīng)過+300水平集中車場，由廣山河回風井抽出地面。礦井西翼通風系統(tǒng)：主平峒進新風通過+300水平主、副暗斜井和±0水平主暗斜井到±0水平，對401采區(qū)供風，其中+200水平的局部風量通過401軌道上山進入401采區(qū)，回風風流經(jīng)過采區(qū)回風上山進入采區(qū)回風巷，采區(qū)回風經(jīng)+200回風上山，進入+300水平回風大巷，由大興廠風機房抽出地面。2設(shè)計帶區(qū)的位置，范圍采區(qū)走向長度：2000m。帶區(qū)范圍帶區(qū)走向長度:L=1帶區(qū)傾斜長度:H=2000mH=煤層標高/sin煤層傾角=140/sin4°=3設(shè)計帶區(qū)周邊煤炭資源情況以及開采情況相鄰采區(qū)有111采區(qū)、-111采區(qū)、-121采區(qū)、-112采區(qū)、-122采區(qū)。相鄰采區(qū)留設(shè)隔離煤柱40米或以大斷層隔離，現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)為-111采區(qū)，上部112采區(qū)、南部-111采區(qū)開采揭露，帶區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、煤層變化根本查清，儲量可靠。4帶區(qū)地質(zhì)構(gòu)造-112帶區(qū)內(nèi)一帶為單斜構(gòu)造。煤巖層走向18°~32°，傾向108°~122°，傾角42°~51°，平均45°，走向上成一寬松弧形，較穩(wěn)定，變化不大。帶區(qū)中未發(fā)現(xiàn)中型以上的斷裂構(gòu)造。水文地質(zhì)情況：帶區(qū)開采煤層位于地下潛水面以下，總的看來，含水空間不發(fā)育，涌水量弱，除主要含水層水性強外，根本上無構(gòu)造涌水。煤層上覆各含水層無水力聯(lián)系，地表無積水，下伏含水層在煤層以下對開采無影響。地表降水滲透對帶區(qū)有一定的影響。水文地質(zhì)條件較為簡單。5開采煤層厚度、煤層傾角、層間距煤層名稱、厚度、層間距：；；21、22層煤間距均為5.0m煤層傾角：21、22煤層傾角均為2°~5°，平均為4°，容重1.4t/m3。表1-1煤層及頂?shù)讕r性特征序號煤層名稱傾角煤層平均厚度〔m〕層間距〔m〕容重(t/m3)圍巖性質(zhì)備注頂板底板1214°3.051.4砂質(zhì)泥巖泥巖2224°1.21.4中粒石英砂巖砂質(zhì)泥巖6煤層頂?shù)装逄卣?1煤層頂?shù)装鍘r性：21煤層頂板為砂質(zhì)泥巖2-3米，局部過渡粉砂巖至細粒砂巖。其上1-2米為細粒砂巖或中粒砂巖。再上即為2米左右的砂質(zhì)泥巖。21煤層頂板比擬穩(wěn)定。屬Ⅲ-Ⅳ類型頂板。21煤層底為1.5-3米的砂質(zhì)泥巖，泥巖底部0.4-0.7米夾大量煤屑，煤條帶和煤線。故21煤層底板松弛，粘結(jié)性不好，開采時難于管理。22煤層頂?shù)装鍘r性：22煤層頂板屬厚層狀中粒石英砂巖，含大量黑色礦物，質(zhì)地堅硬，f值大于8。整個頂板與煤層呈沖刷接觸，局部凹凸不平，致使煤層局部變薄，煤層上面局部地段有一層0.20-0.80的砂質(zhì)泥巖，大多呈薄殼狀出現(xiàn)，易于剝落，給煤層開采帶來一定困難。22煤層直接底板為砂質(zhì)泥巖。表1-2煤層柱狀圖7設(shè)計煤層的根本情況煤層結(jié)構(gòu)：21煤層為復雜結(jié)構(gòu)煤層，含一層夾矸，矸石為泥巖、砂質(zhì)泥巖。22煤層為簡單結(jié)構(gòu)煤層，含夾矸1-2層，夾矸巖性為砂質(zhì)泥巖，有時夾矸過渡至炭質(zhì)泥巖或高炭質(zhì)泥巖，大部地段，沒有夾矸，為單一煤層，煤層煤質(zhì)較好，呈團塊狀結(jié)構(gòu)。煤的硬度：21,22煤層為1/3焦煤，硬度較高。煤層含瓦斯性：為低瓦斯煤層自然發(fā)火傾向性：不易自然煤塵爆炸性：煤塵無爆炸危險煤質(zhì)分析結(jié)果及其工業(yè)用途：21,22煤層均屬低硫、低磷、低灰-中灰的1/3JM，粘結(jié)性能良好。屬易選-中等可選。精煤回收率高〔54%〕，為優(yōu)質(zhì)的煉焦配煤。第二節(jié)帶區(qū)的儲量及效勞年限1帶區(qū)邊界煤柱該煤層組左右兩邊界各留10m的邊界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留21煤層邊界煤柱損失：P1=1000×30×2×3.0×1.4+〔2000-30×2〕×10×2×3.0×1.4=41.5萬t22煤層邊界煤柱損失：P2=1000×30×2×1.2×1.4+〔2000-30×2〕×10×2×1.2×1.4=16.6萬t2帶區(qū)的地質(zhì)儲量、工業(yè)儲量、可采儲量的計算〔1〕工業(yè)儲量Zg=H×L×(m1+m2)×γ〔公式1-1〕式中，Zg采區(qū)工業(yè)儲量，萬t；H帶區(qū)傾斜長度，2000L帶區(qū)走向長度，10γ煤的容重，1.40t/m3m121煤層煤的厚度，為3.0m222煤層煤的厚度，為1.2m21煤層工業(yè)儲量：Zg1=1000×2000×3.0×1.4=840.0萬t22煤層工業(yè)儲量：Zg2=1000×2000×1.2×1.4=336.0萬tZg=1000×2000×〔3.0+1.2〕×1.4=1176.0萬t〔2〕可采儲量ZK=Zg×C〔公式1-2〕式中，ZK煤層可采儲量Zg煤層工業(yè)儲量C煤層采出率。厚煤層取75%，中厚煤層取80%，薄煤層取85%。21煤層開采儲量：ZK1=Zg1×C1=840.0×0.80=672.0萬t22煤層可采儲量：ZK2=Zg2×C2=336.0×0.85=285.6萬tZK=ZK1+ZK2=957.6萬t3帶區(qū)效勞年限的計算T=ZK/(A×K)〔公式1-3〕式中，K儲量備用系數(shù)，取1.3A帶區(qū)生產(chǎn)能力，150萬t21煤層效勞年限：T1=ZK1/(A×K)=672.0/(150×1.3)=322煤層效勞年限：T2=ZK2/(A×K)=285.6/(150×1.3)=1.T=T1+T2=3.45+1.46=44帶區(qū)采出率的驗算21煤層采區(qū)采出率：C1=(Zg1-P1)/Zg1〔公式1-4〕式中：C帶區(qū)采出率，%；Zg121煤層的工業(yè)儲量，萬t；P121煤層的永久煤柱損失，萬t，P1=30×2×1000×3.0×1.4+(2000-60)×〔10×2+8×3〕×3.0×1.4=64.3萬tC1=(Zg1-P1)/Zg1=(840.0－64.3)/840.0=92.3%>80%故滿足要求。22煤層采區(qū)采出率：C2=(Zg2-P2)/Zg2〔公式1-5〕式中：C2帶區(qū)采出率，%；Zg222煤層的工業(yè)儲量，萬t；P222煤層的永久煤柱損失，萬tP2=30×2×1000×1.2×1.4+(2000-60)×(10×2+8×3)×1.2×1.4=25.7萬tC2=(Zg2-P2)/Zg2=(336.0－25.7)/336.0=92.4%>85%故滿足要求。5帶區(qū)的工作制度全礦年工作日數(shù)：330天。日工作班數(shù)：三班，采用三八制工作循環(huán)方式，兩班半采煤，半班準備。每日凈提升時數(shù)：8小時/班。

第二章采礦方法的選擇1壁式體系采煤法和柱式體系采煤法的選擇〔1〕壁式體系采煤法的主要特點1〕通常具有較長的采煤工作面長度，一般為120-180，先進采煤工作面長度多在200m以上；2〕在采煤工作面兩端至少各有一條巷道，用于通風和運輸；3〕隨采煤工作面推進，應(yīng)有方案的處理采空區(qū)；4〕采下的煤沿平行于采煤工作面的方向運出采場?！?〕柱式體系采煤法的主要特點1〕一般工作面長度不大但數(shù)目較多，采房和回收煤柱設(shè)備合一；2〕礦上壓力顯現(xiàn)較弱，在生產(chǎn)過程中支架和處理采空區(qū)工作比擬簡單，有時還可以不處理采空區(qū)；3〕采場內(nèi)煤的運輸方向是垂直于工作面的，采煤配套設(shè)備均能自行行走，靈活性強；4〕工作面通風條件較壁式采煤法差，采出率也較低?！?〕壁式采煤法與柱式采煤法的選擇考慮到帯區(qū)設(shè)計生產(chǎn)能力較大，為150萬t，為提高工作面生產(chǎn)效率，可使用綜合機械化采煤加長工作面的方法，故采用壁式采煤法較優(yōu)越，且壁式采煤法采出率較柱式采煤法采出率高。再者，為保障采場生產(chǎn)平安，選擇壁式體系采煤法通風效果較好。2走向長壁采煤法和傾向長壁采煤法的選擇〔1〕走向長壁采煤法的適用條件走向長壁采煤法是我國采煤方法中應(yīng)用最多的一種，主要是用于頂板易于垮落的緩斜、傾斜薄及中厚煤層。〔2〕傾向長壁采煤法的適用條件傾向長壁采煤法主要適用于傾角在12°以下的煤層，應(yīng)作為推廣應(yīng)用的重點；對于傾斜和斜交斷層較多的區(qū)域，能大致劃分成較為規(guī)那么的分帶的情況下，可采用傾斜長壁采煤法?！?〕走向長壁采煤法和傾向長壁采煤法的選擇由于煤層平均傾角為4°，為近水平煤層，選擇采用傾向長壁采煤法。采用傾向長壁采煤法開采時具有以下優(yōu)點：1〕巷道布置簡單，巷道掘進和維護費用低、投產(chǎn)快；2〕運輸系統(tǒng)簡單，占用設(shè)備少，運輸費用低；3〕通風線路段，風流方向轉(zhuǎn)折變化少；對某些地質(zhì)條件適應(yīng)性較強；4〕技術(shù)經(jīng)濟效果比擬顯著。3仰斜、俯斜開采的選擇〔1〕仰斜開采的特點：1〕采空區(qū)頂板冒落的矸石根本涌向采空區(qū)；2〕支架的主要作用是支撐頂板；3〕支架穩(wěn)定性好；4〕煤壁易片幫，穩(wěn)定性差；5〕采空區(qū)積水直接流入采空區(qū)，工作面排水容易；6〕工作面通風較困難，易于瓦斯積聚。〔2〕俯斜開采的特點：1〕采空區(qū)頂板冒落的矸石根本涌向工作面；2〕支架的作用除支撐頂板還要防止破碎矸石涌入；3〕支架穩(wěn)定性差，易前傾；4〕煤壁穩(wěn)定性較好不易片幫；5〕采空區(qū)積水流向工作面，要加強排水；6〕工作面通風較容易，瓦斯不易積聚?！?〕仰斜、俯斜開采的選擇

第三章帶區(qū)巷道布置第一節(jié)帶區(qū)的布置方案1開拓巷道的布置將運輸大巷和回風大巷均布置在21煤層底板下方25m的穩(wěn)定巖層中。2確定巷道布置系統(tǒng)〔1〕確定回采巷道布置方式由于地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層,煤層賦存條件好，涌水量較小，且為低瓦斯煤層，無自然發(fā)火傾向,直接頂易跨落。同時為減少煤柱損失，提高采出率，降低巷道維護費用，采用沿空掘巷的方式。巷道之前留設(shè)8m的煤壁。因此采用工作面布置圖所示工作面接替順序就能彌補沿空掘巷時工作面接替復雜的缺點?！?〕帯區(qū)硐室?guī)^(qū)煤倉：由于上下煤倉口不在同一垂直面上，故采用傾斜煤倉。為保證使煤倉順利滑落，傾斜煤倉角度宜在60°-70°，取傾斜煤倉角度為70°。并且采用圓形斷面，因其利用率高，不易形成死角，便于維護，施工方便，施工速度快。圓形斷面直徑一般取2-5m，以4-5m為最正確，故取圓形煤倉直徑為4m。煤倉容量與帯區(qū)生產(chǎn)能力的關(guān)系一般有100萬t以上的煤倉容量宜為250-500t。帶區(qū)變電所：帶區(qū)變電所應(yīng)設(shè)在帶區(qū)用電負荷集中的地方，故放在兩條大巷之間。〔3〕帶區(qū)布置方案比擬帶區(qū)內(nèi)有兩個層煤，每一層都布置4個工作面，根據(jù)相關(guān)情況初步制定以下兩個方案進行比擬：方案一：分帶單獨布置每一個分帶分別由運輸大巷開掘進風行人斜巷進入煤層，每一個分帶都布置一個煤倉直通運輸大巷?；仫L時，每一個分帶都開掘回風運料斜巷與回風大巷相通。通風系統(tǒng)為：新風從運輸大巷→進風行人斜巷→煤層運輸平巷→分帶運輸斜巷→采煤工作面→分帶回風斜巷→回風運料斜巷→回風大巷。該方案的特點是，每個分帶都布置了煤倉，所以管理較復雜，且煤倉和聯(lián)絡(luò)斜巷工程量大，但有利于通風和工作面的接替。方案二：帶區(qū)聯(lián)合布置由運輸大巷通過進風行人斜巷和回風運料斜巷進入煤層，在煤層中布置兩條煤層集中平巷，包括一條煤層運輸集中平巷，一條煤層軌道集中平巷。整個帶區(qū)布置一個煤倉直通運輸大巷。通風系統(tǒng)為：新風從運輸大巷→進風行人斜巷→煤層運輸集中平巷→分帶運輸斜巷→采煤工作面→分帶回風斜巷→煤層軌道集中平巷→回風石門→回風運料斜巷→回風大巷。該方案簡化了運輸系統(tǒng)，僅布置了一個煤倉和一對聯(lián)絡(luò)巷，減少了煤倉和聯(lián)絡(luò)斜巷的施工量，使運煤、運料集中處理，符合集中化生產(chǎn)理念，但出現(xiàn)了因帶區(qū)內(nèi)通風線路長短不同而造成通風協(xié)調(diào)困難的問題，同時還增加煤巷的維護量，增大了煤柱損失。經(jīng)濟技術(shù)比擬：見表3-1、表3—2、表3—3、表3--4表3-1巷道硐室掘進費用方案工程名稱單價〔元〕方案一方案二工程量(m)費用〔萬元〕工程量(m)費用〔萬元〕回風運料斜巷〔m〕1578108×4=43268.17108×1=10817.04進風行人斜巷〔m〕157880×4=32050.5080×1=8012.62煤倉(元/m3)1443.14×42×25×4=502472.353.14×42×25×1=125618.09集中平巷(元/m)8312×(1000-10×2)=1960162.88合計191.02210.63表3-2巷道及硐室維護費方案工程名稱方案一方案二單價〔元〕工程量費用〔萬元〕工程量費用〔萬元〕回風運料斜巷〔m〕40元/a.m108×4×4.91=2121.128.48108×4.91×1=530.282.06進風行人斜巷〔m〕40元/a.m80×4×4.91=1571.26.2880×5.48×1=392.81.57小計13.763.63煤倉(元/m3)30元/a.m25×4.91×4=4911.4725×4.91×1=122.750.37集中平巷(元/m)160元/a.m1980×4.91×2=1.94311.10合計29.99318.73表3-3生產(chǎn)經(jīng)營方案工程名稱方案一方案二單價〔元〕工程量費用〔萬元〕工程量費用〔萬元〕斜巷〔m〕1164元/m80×8=64074.5080×2=16018.62煤倉〔m〕951元/m4×25=1009.5125×1=252.38合計84.0121.00表3-4費用匯總表方案總費用方案一方案二掘進〔萬元〕191.02210.63維護〔萬元〕29.99318.73生產(chǎn)經(jīng)營〔萬元〕84.0121.00合計〔萬元〕305.02550.36方案一：分帶單獨布置優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，通風容易。缺點：1.煤倉與聯(lián)絡(luò)巷太多，掘進與維護量大。2.煤倉太多，維護困難。3.裝煤點多，生產(chǎn)調(diào)度管理復雜。方案二：帶區(qū)聯(lián)合布置優(yōu)點：采用集中化生產(chǎn)，從根本上克服了方案一的缺點。缺點：費用高。雖然方案二費用高，但從技術(shù)和管理等方面的綜合分析，選擇方案二更優(yōu)越一些。綜上所述，選擇帶區(qū)聯(lián)合布置方式，巷道布置情況見帶區(qū)平面圖、帶區(qū)剖面圖。第二節(jié)帶區(qū)內(nèi)的劃分1確定工作面長度〔1〕煤柱的留設(shè)邊界煤柱：該煤層組左右兩邊界各留10m的邊界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留30m護巷煤柱。從而其煤層傾向長度共有：2000-60=1940m，走向長度為1帶區(qū)煤柱：一般而言，考慮到設(shè)備選型及技術(shù)方面的因素，綜采工作面長度為180～250m，巷道寬度為3.5m～5m，本帶區(qū)開掘巷道寬度為4.將煤層沿走向方向劃分為的4個傾斜分帶，采用沿空掘巷方式,巷道間留取8m〔2〕工作面長度確實定工作面長度為：L=(1000?10×2?4.5×4×2?8×3)/4=22確定工作面?zhèn)€數(shù)回采工作面沿走向布置，沿傾向推進，采用下行后退式傾斜長壁采煤法開采。帯區(qū)內(nèi)工作面數(shù)目：n=(L-S0)/(l+l0)〔公式3-1〕式中，L煤層走向長度(m)；S0帶區(qū)邊界煤柱寬度(m)；l工作面長度(m)；l0回采巷道寬度，因采用綜采采煤法，故l0取5m。n=(1000?2×10?8×3)/(230+4.5×2)=43工作面日生產(chǎn)能力Qr=A/(T×1.1)〔公式3-2〕式中，Qr工作面日生產(chǎn)能力；A采區(qū)設(shè)計能力，150萬t；T年工作日，330天。Qr=150/(330×1.1)=4132.2t4確定帶區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)及工作面接替順序由于目前開采準備系統(tǒng)的開展方向是高產(chǎn)高效生產(chǎn)集中化，采用提高工作面單產(chǎn)，以一個工作面產(chǎn)量保證帶區(qū)產(chǎn)量，所以定為帶區(qū)內(nèi)一個工作面生產(chǎn)。各煤層采用跳采方式開采,4個分帶工作面接替順序〔以21煤層為例〕如下表1：表3-5工作面接替順序圖工作面編號1121112211231124開采次序1324由于回采巷道采用沿空掘巷的方式，為保證1號工作面生產(chǎn)順利進行并保證接替，在1號工作面采煤過程中，同時開掘3號工作面的回采巷道；在1號煤層完成開采后，開始開采3號工作面；待1號工作面的采空區(qū)完全跨落后，再掘進2號工作面的回采巷道，依次接替。22煤層4個工作面開采順序同21煤層。第三節(jié)帶區(qū)的生產(chǎn)系統(tǒng)1掘進順序自1運輸大巷，開掘3進風行人斜巷，然后在煤層中開掘5煤層運輸集中平巷。然后向上開掘8分帶運輸斜巷至帯區(qū)邊界，然后開掘開切眼形成工作面。同時自2回風大巷開掘4回風運料斜巷至煤層，在煤層中開掘6煤層軌道集中平巷，再向上開掘9分帶回風斜巷。至此形成通風系統(tǒng)。在此過程中，完成7煤倉以及其他硐室的開掘。2通風系統(tǒng)1運輸大巷→3進風行人斜巷→5煤層運輸集中平巷→8分帶運輸斜巷→工作面→9分帶回風斜巷→6煤層軌道集中平巷→4回風運料斜巷→2回風大巷。3運輸系統(tǒng)〔1〕運煤系統(tǒng)：工作面→8分帶運輸斜巷→5煤層運輸集中平巷→7帯區(qū)煤倉→1運輸大巷?！?〕運料系統(tǒng)：2回風大巷→4回風運料斜巷→6煤層軌道集中平巷→9分帶回風斜巷→工作面?！?〕徘矸系統(tǒng)：工作面→9分帶回風斜巷→6煤層軌道集中平巷→4回風運料斜巷→2回風大巷。

第四章回采工藝第一節(jié)回采工藝方式確實定1綜合機械化采煤工藝〔1〕采煤與裝煤采用綜合機械化采煤，雙滾筒采煤機直接落煤和裝煤。工作面采用三八工作制，兩班半采煤，半班準備。選取采煤機的滾筒截深為800mm，每天正規(guī)循環(huán)推進7刀，每個循環(huán)0.8m，可滿足每天推進5.6m。滾筒的轉(zhuǎn)向和位置：面向煤壁站在綜采工作面時，采煤機右滾筒順時針旋轉(zhuǎn)割煤，左滾筒逆時針旋轉(zhuǎn)割煤。工作時，前段滾筒沿頂板割煤，后端滾筒沿底板割煤。這種布置方式操作平安，煤塵少，裝煤效果好。〔2〕進刀方式為了合理利用工作時間，提高效率，采用端頭斜切割三角梅進刀方式，雙向割煤?！?〕運煤方式工作面采用可彎曲刮板輸送機運煤，運輸斜巷采用轉(zhuǎn)載機和膠帶輸送機運煤?！?〕移架方式由于采用及時支護方式，而且工作面每天推進7刀，應(yīng)選擇單架依次順序移架方式進行移架。順序移架方式移架速度快，能滿足采煤機快速牽引的需要，操作簡單，容易保證規(guī)格質(zhì)量?！?〕采空區(qū)處理方式采用全部跨落法處理采空區(qū)。2采煤工作面機械設(shè)備材料的選擇類型特征〔1〕采煤機根據(jù)?采礦工程設(shè)計手冊〔上冊〕?P995，一般厚度在0.8-1.3m的煤層中，可采用騎溜式或爬底板式采煤機；在大于1.3m的煤層中，采用騎溜式采煤機；綜采工作面采用大功率雙滾筒采煤機。采煤機裝機功率，根據(jù)工作面煤質(zhì)硬度、采高及生產(chǎn)率等要求，參考同類型采煤機的使用條件，一般可用類比法確定，采高在0.9-1.3m，單滾筒采煤機功率50-100kw，雙滾筒采煤機功率100-200kw；采高在2.0-4.5m，雙滾筒采煤機功率400-1000kw。選擇MG400/985WD型采煤機，主要技術(shù)參數(shù)如下表：表4-1采煤機采煤機型號MG400/985WD采高〔m〕1.9-3.75適應(yīng)煤層硬度〔f〕f≤3煤層傾角≤15(35)截深〔mm〕630,800滾筒直徑〔m〕1.6、1.8、3.0牽引方式交流電牽引〔無鏈〕牽引力〔KN〕620/360、506/304牽引速度(m/min)0.7-12/0-8.6/14.5滾筒中心距〔mm〕10280臥底量〔mm〕326,426,526電動機功率〔KW〕2×400+2×45+75+20最大不可拆卸件尺寸〔長×寬×高〕/質(zhì)量〔mm/t〕2500×1380×900/8.6總重〔t〕51〔2〕刮板輸送機根據(jù)?采礦工程設(shè)計手冊〔上冊〕?P996，刮板輸送機的輸送能力必須與采煤機的生產(chǎn)能力相匹配，輸送機的輸送能力應(yīng)大于采煤機的生產(chǎn)能力。刮板輸送機結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)與采煤機和液壓支架相配套。為配合滾筒采煤機自開缺口的需要，應(yīng)優(yōu)先選用短機頭和短機尾結(jié)構(gòu)形式的可彎曲刮板輸送機。選擇SGD-730/320型刮板輸送機，主要技術(shù)參數(shù)如下：表4-2工作面可彎曲刮板輸送機型號SGD-730/320外形尺寸〔長×寬×高〕〔mm〕1500×730×220適用條件緩斜2.8—4.5m綜采工作面出廠長度〔m〕150運輸能力〔t/h〕700鏈速〔m/s〕0.93電動機型號YBKYS-200電動機功率〔kw〕160×2電機電壓〔v〕1140質(zhì)量〔t〕140〔3〕轉(zhuǎn)載機根據(jù)?采礦工程設(shè)計手冊〔下冊〕?P3015，轉(zhuǎn)載機的運輸能力應(yīng)大于工作面輸送機的能力〔一般為1.2倍〕。它的溜槽寬度和鏈速應(yīng)大于工作面輸送機。選擇SZB-764/132型號的轉(zhuǎn)載，其主要技術(shù)參數(shù)如下表：表4-3轉(zhuǎn)載機型號SZD730-90外形尺寸〔長×寬×高〕〔mm〕1500×764×220適用條件中厚煤層順槽轉(zhuǎn)載出廠長度〔m〕29.7運輸能力〔t/h〕700鏈速〔m/s〕1.34有效鏈接長度〔m〕11.4爬坡角度〔°〕10爬坡長度〔m〕6.5電動機功率〔kw〕132電動機電壓〔v〕1140質(zhì)量140t〔4〕液壓支架根據(jù)?采礦工程設(shè)計手冊〔上冊〕?P1002，支撐掩護性支架支撐能力大，切頂能力強，抗水平推力強，底板比壓較均勻，但支架較重，本錢高，適用于厚度2.5-4.5m，傾角小于15°的煤層，中等穩(wěn)定或穩(wěn)定頂板支護。選擇ZZ7200/20.5/32型支撐掩護式液壓支架，其主要技術(shù)參數(shù)見下表：表4-4支撐掩護式液壓支架支架型號ZZ6000/25/47支撐高度〔m〕適用煤層厚度〔m〕3.0適用煤層傾角〔°〕≤15架中心距〔mm〕1500工作阻力〔KN〕7200初撐力〔KN〕5216外形尺寸〔長×寬×高〕〔mm〕3625×1420×2050支護強度〔MPa〕1.03對底板最大比壓〔MPa〕4.35支架重量〔t〕17.0〔5〕工作面支架需求量由n=L/E〔公式4-1〕式中，n工作面支架數(shù)目，取整；L工作面長度，230m；E支架中心距，1.5m。故n=230/1.5=153.3，取154架?！?〕超前支護方式和距離由于采用綜放工藝開采，支撐壓力分布范圍為25～50m，峰值點距煤壁前方5～15m，所以超前支護的距離為25m。選用單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁支護?！?〕端頭支架由于巷道寬4.5m，而架寬1.5m，因此選2架，左右兩端共需4架。選擇PDZ型端頭液壓支架，其主要技術(shù)參數(shù)如下：表4-5端頭支架型號PDZ外形尺寸〔長×寬×高〕〔mm〕2448×1594適用條件傾角＜30°的中厚煤層支撐高度〔m〕工作阻力(KN)9000初撐力〔KN〕7070支護強度〔MPa〕0.51重量〔t〕33.57〔7〕帶式輸送機選擇S-100/26J型可伸縮式帶式輸送機，其主要技術(shù)參數(shù)如下表：表4-6帶式輸送機型號SZD730-90外形尺寸〔長×寬×高〕8640mm×2011mm適用條件井下工作面運輸巷，集中運輸平巷，掘進巷運輸能力700t/h運距1000m膠帶種類尼龍電動機功率2×132kw電動機電壓660，1140v質(zhì)量117t3確定工作面各參數(shù)循環(huán)放煤步距：取放煤步距為采煤機截深的整數(shù)倍,即放煤步距為0.63m。這樣工作面采一循環(huán)進度：采煤工作面完成一個循環(huán)向前推進的距離。即采煤機的截深，0.8m。班進尺：一班完成3個循環(huán)，故班進尺為0.8×3=2.4m。日進尺：采煤工作面每天向前推進的距離，因為采用三八制，前兩個班每班完成3個循環(huán)，后一個班完成一個循環(huán)，共7個循環(huán)，故日進尺為0.8×7=5.6m。工作面年推進度：日進尺為5.6m，故年推進度為5.6×330=1848m。4采煤工作面循環(huán)方式，作業(yè)方式和勞動組織〔1〕工作面布置示意圖〔見附圖3〕〔2〕工人出勤表表4-6工作面勞動組織表序號工種早班中班晚班合計1班長22262支架工666183采煤機司機33394泵站工11135控制臺11136機電維修工22267支架維修工11138大班維修工559出口工333910送飯工111311材料員1112油質(zhì)管理員1113驗收員111314清理工111315砸煤矸石工111316防塵工111317看電纜卡子工111318鐵料管理員1119干部112420放煤工222621其他111322合計29293896〔3〕采煤工作面循環(huán)圖表表4-7采煤工作面循環(huán)圖表第二節(jié)工作面合理長度的驗證1從煤層地質(zhì)條件考慮該帶區(qū)內(nèi)的兩層可采煤層的地質(zhì)條件較好，無斷層，煤層平均傾角為4°，煤層厚度適中，頂?shù)装遢^穩(wěn)定，瓦斯涌出量較低，無自然發(fā)火傾向，涌水量也較小，所以布置230m2從工作面生產(chǎn)能力考慮工作面的設(shè)計生產(chǎn)能力為150萬t/a。正規(guī)循環(huán)每天進7刀，采煤機滾筒截深為800mm，所以21煤層的工作面實際工作面日生產(chǎn)能力：Qr=NLMBγC〔公式4-1〕式中，N每日割煤刀數(shù)，7；L工作面長度，230m；M煤層厚度，3.0m；B采煤機截深，0.8m；γ煤的容重，1.40t/m3C采煤工作面采出率，一般為0.93-0.97，薄煤層取高限，厚煤層取低限，故取0.95。Qr=7×230×3.0×0.8×1.4×0.95=5139.1t工作面年生產(chǎn)能力為：Qr×330=169.6萬t＞150萬t故一個工作面就能滿足帯區(qū)生產(chǎn)能力，所以確定的工作面長度合理。3從運輸設(shè)備及管理水平考慮帶區(qū)生產(chǎn)選用的設(shè)備均為國內(nèi)先進的的生產(chǎn)設(shè)備，工作面選用的232同時當前采礦界管理人員知識化、專業(yè)化、年輕化，所以工作面長度為230m4從頂板管理及通風能力考慮該帶區(qū)的頂板較穩(wěn)定，工作面可以適當?shù)募娱L，綜采工作面的長度一般在180~250m，所以選擇的工作面的長度為230m5從巷道布置考慮由于帶區(qū)走向長為1000m，除去煤柱寬10×2＋3×8=444.5×4×2=36m，剩余920m，把每個工作面長度定為230m，920÷230=4，正好可以布置6從經(jīng)濟合理方面考慮工作面的長度與地質(zhì)因素及技術(shù)因素的關(guān)系十分密切，直接影響生產(chǎn)效率，合理的工作面以生產(chǎn)本錢低，經(jīng)濟效益高為目標。所以根據(jù)條件，以高產(chǎn)量、高效率為原那么，以盡量加快工作面的推進速度，減少巷道的維護時間，降低回采總本錢，使設(shè)備、資源得到最高利用為指導，選擇230m

第五章帶區(qū)生產(chǎn)的平安措施1綜合機械化采煤過程中應(yīng)考前須知1)綜合機械化采煤工作面，必須根據(jù)礦井各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)、煤層地質(zhì)條件、煤層厚度、煤層傾角、瓦斯涌出量、有無自然發(fā)火傾向和礦山壓力等因素，編制設(shè)計，報礦務(wù)局總工程師批準；2)運送、安裝和撤除液壓支架時，必須有平安措施，明確規(guī)定運送方式，安裝質(zhì)量，拆裝工藝和管理頂板的措施，并指定專人負責；3)綜合機械化采煤的工作面的煤壁、刮板輸送機和支架都應(yīng)保持直線。支架間的煤、矸石應(yīng)清理干凈。由于煤層傾角大于15°時，液壓支架必須采取防倒、防滑措施。該工作面老頂為厚層難冒頂板，應(yīng)在工作面前方放炮松動1.5m厚的老頂；4)采煤機采煤時，必須及時移架。采煤和移架之間的懸頂距離，應(yīng)根據(jù)頂板的具體情況，在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定。超過規(guī)定距離或發(fā)生冒頂、片幫時，必須停止采煤；5)嚴格掌握采高，嚴禁采高超過支架允許的最大高度，當煤層變薄時，采高不得小于支架允許的最小采高；6)綜合機械化采煤工作面的兩端，應(yīng)使用端頭支架；否那么，必須增設(shè)其他形式的支護；7)由于工作面的下口裝載機機尾安有破碎機，必須加保護柵欄，防止人員進入；8)綜合機械化采煤工作面放炮時，必須有保護液壓支架和其它設(shè)備的平安措施；9)乳化液的配制、水質(zhì)化驗、配比等，必須符合有關(guān)規(guī)定要求；否那么，不得使用。2通風平安方面的措施〔1〕采煤工作面通風平安措施1〕建立完善獨立的通風系統(tǒng)。采區(qū)為“U型+專用尾排瓦斯水泥圓筒〞通風系統(tǒng)。2〕進出材料不得沖撞風門，區(qū)域內(nèi)施工人員嚴禁破壞通風設(shè)施。3〕各組上山風門外配電點安設(shè)KJ90瓦斯分站，隨時監(jiān)測工作面、上隅角、進、回風巷等瓦斯和CO變化情況。監(jiān)測電纜必須懸掛在巷道干坡邊，距底板1.0~1.5m，與其它電纜線相距不少于0.3m，用絕緣材料固定，并與金屬支架隔開。4〕工作面上下平安出口要加強支護與維護，及時去除平安出口處的煤矸和材料，回風巷堆碼材料不得超過巷道斷面的1/3。5〕工作面每月測風不少于三次，如遇風量不符合規(guī)定，那么必須進行調(diào)整。6〕在距采煤工作面進、出風口以北25～40m處的巷道中分別安設(shè)一組壓風自救裝置〔每組設(shè)8個自救口袋〕；進、回風巷每隔50m安設(shè)一組壓風自救器，每組壓風自救器數(shù)量不少于3個壓風自救口袋；工作面拉炮點設(shè)一組壓風自救器，至少設(shè)8個自救口袋。每個壓風自救口袋供風量不少于0.1m3/min。7〕在進、回風巷安設(shè)隔爆水袋，水量按安設(shè)處巷道斷面計算不少于200L/m2。〔2〕掘進工作面通風平安措施1〕巷道掘進采用壓入式通風方式。2〕巷道供風必須實行“三專二閉鎖〞，并定期檢查。3〕風筒口距工作面齊頭距離不得超過5m。4〕局