【正文】 技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料，大力提高采煤機(jī)械化水平。簡化采煤工藝，減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)，降低巷道掘進(jìn)率。保證礦井安全生產(chǎn)，有效地防止煤層自然發(fā)火和其它災(zāi)害，為工人創(chuàng)造 舒適的井下工作環(huán)境。提高資源回收率，減少資源損失。首先根據(jù)開采技術(shù)條件，提出技術(shù)上可行的幾個(gè)方案。然后分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，淘汰具有明顯缺點(diǎn)的方案。，屬于中厚煤層，可實(shí)現(xiàn)分層開采和一次采全厚放頂煤開采兩種方案，相比較一次采全厚放頂煤法更簡單易行。 比較項(xiàng)目 采煤方法分層開采一次采全厚開采工作面單產(chǎn)低高生產(chǎn)效率低高開采投入成本高低勞動強(qiáng)度大小搬家倒面次數(shù)多少頂板管理容易管理較難管理巷道掘進(jìn)量較大小煤損率較少煤損多，工作面采出率低，比分層開采低10%左右工作面煤塵少多設(shè)備運(yùn)行數(shù)量多少適應(yīng)性弱強(qiáng)綜上分析在厚煤層中，采用放頂煤開采較分層開采具有明顯的優(yōu)越性：①煤層掘進(jìn)量小，掘進(jìn)費(fèi)用低，緩和了采掘關(guān)系；②減少了搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了綜采面設(shè)備搬遷、安裝的工作量及費(fèi)用；③較分層開采減少了鋪網(wǎng)工序、材料、工資及巷道維護(hù)等費(fèi)用；④對急傾斜厚煤層，較普通開采的工作面產(chǎn)量提高1~3倍；⑤提高了煤炭的塊煤率，增加了煤炭的售價(jià)；⑥減少了設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)，特別是采煤機(jī)，相對減少了噸煤設(shè)備折舊費(fèi)或租賃費(fèi)；⑦有利于礦井的集中控制，實(shí)現(xiàn)減面、減人，提高工效的目標(biāo)；⑧提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，比一般回采工效提高2~5倍。但放頂煤開采也存在一些急待解決的問題，主要有煤塵大、回采率低，自然發(fā)火問題尚未得到很好解決，對高瓦斯礦井，有瓦斯局部積聚的危險(xiǎn)。 綜放開采實(shí)現(xiàn)了緩傾斜特厚煤層的一次采全厚開采，，采放比為1:3范圍之內(nèi)，可采用單巷一大一小布置運(yùn)輸順槽，回風(fēng)順槽，垮落法處理采空區(qū)。 對初選后的方案，初步確定采區(qū)參數(shù)、采準(zhǔn)巷道布置和回采工藝，并計(jì)算各方案的勞動生產(chǎn)率、采準(zhǔn)工程量、材料消耗量、煤炭回采率及噸煤直接成本等指標(biāo)。經(jīng)綜合比較后從中選優(yōu)。初步確定采區(qū)參數(shù)：傾斜長度：960m 走向長度：800m生產(chǎn)能力：150Mt 采 出 率： 〉80% ，可以通過對給定的任一個(gè)煤層厚度M，計(jì)算有關(guān)費(fèi)用， 按噸煤生產(chǎn)費(fèi)用最小作為準(zhǔn)則進(jìn)行對比，整層開采與分層開采時(shí)各項(xiàng)費(fèi)用計(jì)算的內(nèi)容和方法如下： 工作面產(chǎn)量設(shè)工作面推進(jìn)速度整層開采時(shí)為V1（m/a)，分層開采時(shí)為V2(m/a)，則工作面年產(chǎn)量相應(yīng)為： A1=V1M1L1RC1； A2=V2M2L2RC2；式中：A1，A2 一整層開采、分層開采時(shí)的工作面產(chǎn)量，t/a； C1，C2一整層開采、分層開采時(shí)的工作面采出率，%； L1，L2一整層開采、分層開采時(shí)的工作面長度，m； R一煤的容重，t/m3； M1一煤層總厚度， 即整層開采時(shí)的煤層厚度，m； M2一分層采高、平均采高、為分層數(shù)目，按M1/。工作面采煤、運(yùn)輸、支架等設(shè)備的噸煤折舊和大修費(fèi)用hh2，以相應(yīng)的設(shè)備總值分別為KK2，折舊年限為TT2計(jì)算噸煤費(fèi)用分別為： h1=K1/T1A1 ； h2=K2/T2A2 以分層開采時(shí)的噸煤電費(fèi)元D2(元/t)為基準(zhǔn)， 整層放頂煤開采時(shí)設(shè)備功率大一些，但采煤機(jī)在放頂煤時(shí)不開動，所消耗的電能計(jì)算時(shí)可以近似地按相當(dāng)于分層開采的一個(gè)分層所消耗的電能，即噸煤電費(fèi)D1為：D1=D2A2/ A1回采工作面人員的安排，整層放頂煤開采雖然多了放頂煤工序，但可由移架工負(fù)責(zé)而不增加人員。以分層開采時(shí)噸煤工資G2（元/t)為基準(zhǔn)，整層開采時(shí)的噸煤工資G1為：G1=G2A2/A1綜合機(jī)械化開采時(shí)材料消耗費(fèi)用分兩部分考慮。一是一般性的截齒、乳化液、油脂等消耗，以分層開采時(shí)噸煤消耗B2(元/t）為基準(zhǔn)，則整層開采時(shí)的B1為：B1=B2A2/A1二是分層假頂材料消耗△B(元/t），由于上分層不消耗假頂， 并按假頂為金屬網(wǎng)可使用三個(gè)分層計(jì)算。若金屬網(wǎng)材料單價(jià)為B0元，則△B 的計(jì)算為當(dāng)N≤4時(shí)，△B=B0/NM2RC2；當(dāng)N≥4時(shí)， △B=2B0/NM2RC2 區(qū)段巷道掘進(jìn)與維護(hù)費(fèi)用 根據(jù)巷道掘進(jìn)與維護(hù)費(fèi)單價(jià)計(jì)算噸煤費(fèi)用：P1=2J1/M1L1RC1+2W1S/V1M1L1RC1=2/M1L1RC1(J1+W1S/V1)P2=2NJ2/M1L2RC2+2NW2S/V2M1L2RC2=2N/M1L2RC2(J2+W2S/V2) 式中： J1，J2 一整層開采、分層開采的區(qū)段巷道掘進(jìn)費(fèi)單價(jià)，元/m； W1，W2 一整層開采、分層開采的區(qū)段巷道維護(hù)費(fèi)單價(jià)，元 /；S一工作面連續(xù)推進(jìn)長度，相當(dāng)于采區(qū)一翼走向長度，m。 回采工作面搬移費(fèi)用若工作面搬移一次的費(fèi)用為B3元，放頂煤整層開采時(shí)搬一次， 分層開采時(shí)每個(gè)分層都要搬一次，其噸煤費(fèi)用的計(jì)算為：整層開采時(shí) P3= B3/M1L1RC1S分層開采時(shí) P4= B3/M2L2RC2S 采出率不同所造成的費(fèi)用損失 放頂煤開采的采出率低于分層開采，由于煤炭損失增加所造成的經(jīng)濟(jì)損失，以最保守的算法是按準(zhǔn)備出噸煤儲量的費(fèi)用DP（元/t)計(jì)算。放頂煤整層開采時(shí)增加的噸煤費(fèi)用為： DP = (C2C1)*DK/C1。 工作面噸煤費(fèi)用工作面噸煤費(fèi)用為上述分項(xiàng)費(fèi)用之和， 即：整層開采時(shí) ： Z1=K1/T1A1+A2/A1(D2+G2+B2)+2/M1L1RC1(J1+W1S/V1)+P3+DP分層開采時(shí) ： Z2=K2/T2A2+D2+G2+B2+△B+2N/M1L2RC2(J2+W2S/V2)+P4整層放頂煤開采與分層開采經(jīng)濟(jì)效果的對比分析，利用上述費(fèi)用計(jì)算的表達(dá)式可以判別。只有當(dāng)Z1 ≤Z2時(shí)選用整層放頂煤開采有利。結(jié)論放頂煤開采與分層開采相比， 實(shí)現(xiàn)了合理的集中生產(chǎn)， 達(dá)到了增產(chǎn)、減人、提效、降低成本的目的，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果， 已成為厚煤層開采的發(fā)展方向之一。煤層厚度在4~10m， 甚至達(dá)20m，煤的硬度系數(shù)f=~， 傾角在30。以內(nèi)的緩傾斜、傾斜厚煤層以及急傾斜特厚煤層都可應(yīng)用放頂煤開采。但在放頂煤開采的發(fā)展過程中， 也還存在人們普遍關(guān)注的如何降低煤炭損失和確保安全生產(chǎn)的有關(guān)技術(shù)問題。第四章 采區(qū)巷道布置 采區(qū)主要參數(shù)的確定 傾斜長度:960m 走向長度：800m 生產(chǎn)能力首先確定達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)工作面總線長：式中：——采煤工作面總線長，m；——礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，t/a；——回采出煤率，；∑m——同采煤層總厚度，m；γ——煤層容重，t/m3；——工作面采出率，97%、95%、93%；——年推進(jìn)度, L=330nIф；其中：330——礦井年工作日，d；——日循環(huán)數(shù)，3個(gè)；——循環(huán)進(jìn)度，；ф——正規(guī)循環(huán)系數(shù)，ф=～1 。L=3303=891mmb. 確定同采工作面?zhèn)€數(shù)式中：——同采工作面數(shù)，個(gè)；——工作面總線長，m；——同采煤層數(shù)(或分層數(shù))；l——回采工作面長度，mN=*1/180=1確定為一個(gè)同采工作面，工作面長度為180m。生產(chǎn)能力：A=LvMγCL—工作面長度；V—工作面推進(jìn)度， M—工作面平均采高； γ—煤層容重，； C— 工作面回采率，取93%A=180*891***= 煤柱尺寸井田邊境保護(hù)煤柱在井田邊境留設(shè)20m的保護(hù)煤柱，西邊的斷層邊界煤柱以30m留設(shè)，采區(qū)邊界煤柱取10m左右。護(hù)巷煤柱尺寸煤厚煤柱尺寸巷道薄及中厚煤層厚煤層備注巷道一側(cè)兩巷之間巷道一側(cè)兩巷之間水平大巷30~4040~50煤層傾角較大時(shí)煤柱寬度可小些采區(qū)上(下)山20左右20左右30~4020~25該采區(qū)沿傾斜方向布置4條區(qū)段，由3條上（下）山連通，分別為：運(yùn)輸上（下）山，回風(fēng)上（下）山，軌道上（下）山，全部布置在煤層中；采區(qū)車場共計(jì)4個(gè)，分別為上部車場、中部車場兩個(gè)、下部車場；采區(qū)硐室為采區(qū)煤倉、采區(qū)變電所、絞車房。 采區(qū)主要設(shè)備配備情況在該采區(qū)采用綜合機(jī)械化開采，采用單巷布置，運(yùn)輸上山內(nèi)設(shè)置有刮板輸送機(jī)；區(qū)段運(yùn)輸平巷的一側(cè)需設(shè)置轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶運(yùn)輸機(jī)；另一側(cè)設(shè)置泵站和移動變電所等電氣設(shè)備，故巷道斷面較大，一般達(dá)12㎡以上。由于產(chǎn)量大、通風(fēng)量大，區(qū)段回風(fēng)巷斷面基本上與運(yùn)輸巷相同或者不小于12㎡。由于巷道斷面較大，不利于巷道掘進(jìn)和維護(hù)，要求采用強(qiáng)度較高的支護(hù)材料。根據(jù)圍巖條件可采用梯形金屬支架或U型鋼拱形可縮性支架。條件適合時(shí)采用錨桿支護(hù)。 主要采準(zhǔn)巷道斷面設(shè)計(jì)根據(jù)國內(nèi)外掘進(jìn)設(shè)備及技術(shù)參考，巖石大巷采用液壓鑿巖機(jī)臺車機(jī)械化作業(yè)線，月進(jìn)度為120m。煤巷，半煤巖巷采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)組。煤巷月進(jìn)度為400m，半煤巖巷月進(jìn)度為250m,主副立井的月進(jìn)度為50m，風(fēng)井的月進(jìn)度為50m.。本設(shè)計(jì)中采準(zhǔn)巷道有上山、絞車房、煤倉。1. 保證人員通行安全；2. 合理布置該斷面的管路及電纜等；3. 斷面能過最大風(fēng)量時(shí)，不得超4. 不得小于《煤礦安全規(guī)程》規(guī)過《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的風(fēng)速；5. 按水量要求，設(shè)置水溝；定的最小凈斷面和最小凈高度；6. 滿足其它要求，如需在巷道一側(cè)堆放坑木和材料或安裝其它設(shè)備等。1． 選擇斷面形狀應(yīng)考慮的素1） 巷道所處的位置及圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)、礦山壓力的大小及作用方向；2） 巷道的服務(wù)年限和用途；3） 巷道的支護(hù)式和支護(hù)材料；4） 施工技術(shù)及其裝備的情況；5） 鄰近礦井同類巷道斷面的斷面形狀及其維護(hù)情況等。 當(dāng)巷道圍巖比較穩(wěn)定，礦山壓力不大，服務(wù)年限不長時(shí)，一般宜選用礦用式字鋼支架、錨桿或鋼筋混凝土支架進(jìn)行支護(hù)，其斷面形狀一般為梯形或矩形。如采區(qū)內(nèi)的準(zhǔn)備巷道和回采巷道。 當(dāng)巷道圍巖不太穩(wěn)定，礦山壓力較大，且服務(wù)年限較長時(shí)，一般宜采用錨噴、混凝土砌碹或U型鋼可伸縮性支架進(jìn)行支護(hù)，斷面形狀一般為拱形、圓形或橢圓形。設(shè)計(jì)運(yùn)輸石門位于巖石中，頂板壓力較大，服務(wù)年限較長且巷道圍巖比較穩(wěn)固，為了減少一使用過程中掘進(jìn)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，多采用拱形斷面。拱形斷面一般包括半圓拱、圓弧拱和三心圓拱形。在目前條件下多采用半圓拱。2方案比較1） 半圓拱形斷面：目前開拓、準(zhǔn)備巷道和硐室普遍采用的斷面形狀，多在頂板壓力大，側(cè)壓小，無底鼓的條件下使用。2） 圓弧拱形斷面：由于光爆錨噴支護(hù)的推廣，拱部成形好，施工方便，多用于準(zhǔn)備巷道。當(dāng)跨度較大時(shí)，較半圓拱形斷面利用率高。3） 三心圓拱形：與半圓拱形相比，拱頂承壓能力差，但斷面利用率高，適用于圍巖堅(jiān)硬的開拓巷道，上（下）山和硐室。綜合以上地質(zhì)條件及方案比較：本采區(qū)由于服務(wù)年限較長，且布置在巖石中，采用錨噴支護(hù)，開拓巷道頂壓大，測壓小，無底鼓，故該設(shè)計(jì)采區(qū)考慮用半圓拱形斷面的運(yùn)輸大巷。巷道斷面凈尺寸，應(yīng)根據(jù)該巷道內(nèi)運(yùn)行車輛或其它運(yùn)輸設(shè)備的最大輪廓尺寸以及架設(shè)管線、行人、設(shè)備的運(yùn)送、安裝、檢修和施工要求等因素確定，并應(yīng)按通風(fēng)要求進(jìn)行驗(yàn)算。 巷道斷面凈寬度的確定巷道凈寬度是運(yùn)輸設(shè)備的最大輪廓尺寸，《煤礦安全規(guī)程》所規(guī)定的人行道寬度以及有關(guān)的安全間隙相加之和。 另外，當(dāng)水溝設(shè)于人行側(cè)，且水溝凈寬大于等于500㎜，應(yīng)根據(jù)軌道鋪設(shè)的要求加寬人行道。 拱形斷面的主要運(yùn)輸巷道凈寬度，，。本礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為150萬噸，軌型為24kg/m，主要用于輔助運(yùn)輸，運(yùn)煤采用皮帶輸送機(jī)，電機(jī)車型號為XKg－6/140KBT,長4490mm，固定式礦車長2400mm。查設(shè)計(jì)手冊可知其主要技術(shù)參數(shù)如下表：蓄電式電動機(jī)車參數(shù)表1產(chǎn)品型號機(jī)車外形及主要尺寸mm總長總寬軌至頂棚高牽引高度軸距輪徑449010501212135016003204301150φ680蓄電式電動機(jī)車參數(shù)表2產(chǎn)品型號整備數(shù)量t軌距mm小時(shí)參數(shù)蓄電池組牽引電機(jī)最小曲線半徑調(diào)速方式制動方式備注牽引力速度Km/h電壓V容量Ah功率臺數(shù)KW臺KNKg8600762900130814044015X27斬波機(jī)械單司機(jī)室、高1150mm由此可知，電機(jī)車采用600㎜軌距，經(jīng)查表得雙軌中心距為1300㎜的雙軌巷道。㎜。綜采礦井非人行側(cè)寬a=500㎜，、壁間的c=1000mm。設(shè)計(jì)采區(qū)采用雙軌巷道布置，因此巷道凈寬度：B=a1+b+c1 B——巷道凈寬度，㎜； a1 ，c1——分別為非人行側(cè)和行人側(cè)軌道（或輸送機(jī)）中線到巷道墻之間的距離，㎜； b——軌道（或軌道與輸送機(jī)）中線之間的距離，㎜；故巷道凈寬度為： B=a1+b+c1=（500+1050/2）+1300 +（1000+1050/2）=3850㎜采區(qū)運(yùn)輸巷道常用道床參數(shù)表：巷道類型鋼軌型號kg/m道床總高度hc/mm道砟高度hb/mm道砟面至軌道面垂高h(yuǎn)a/mm采區(qū)運(yùn)輸巷道上、下山2215380350可不鋪設(shè)道砟，軌枕沿底板浮放，也可以在浮放軌枕兩側(cè)充填掘進(jìn)矸石拱形巷道凈高度：拱高：半圓拱形巷道拱高為巷道凈寬度的一半，即：R= h0=B/2=1925㎜；按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，取h4=2000㎜，查表選用24㎏/m鋼軌，再查表得hc=360mm，道碴高度hb=200mm，軌道中線到巷道中線間距b1=B/2a1=3850/2102