【正文】 ） 根據(jù)回采工作面的接替的安排，應(yīng)力求使采區(qū)正常生產(chǎn)期間保持均衡穩(wěn)定。采區(qū)運煤能力包括區(qū)段集中巷，上，（下）山和下部裝車站等環(huán)節(jié)的運輸能力，應(yīng)大于采區(qū)生產(chǎn)能力。 4 煤層厚度 米 4 5 地質(zhì)儲量 萬 t 1120 6 可采儲量 萬 t 7 可采期 a 8 涌水量 m/min 2 9 采區(qū)相對瓦斯涌出量 M3/t 12 10 采區(qū)工作面?zhèn)€數(shù) 個 1 第四章 采區(qū)方案設(shè)計 第一節(jié) 采煤方法的選擇 采煤方法 的選擇 ，必須滿足安全、經(jīng)濟、煤炭采出率高的基本原則，實現(xiàn)高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)。選擇采煤方法應(yīng)當(dāng)遵循的三個基本原則，是密切聯(lián)系相互制約的，在選擇時應(yīng)當(dāng)綜合考慮。一般條件下，煤層傾角小于 12176。宜選用走向長壁采煤法。 本采區(qū)煤層的平均厚度平均為 4 米，屬于中厚煤層，故選用一次采全高的采煤方法。走向為 2021，傾向長為 1000 ，采區(qū)煤層相對瓦斯涌出量為 12m3/t,煤層具有自燃發(fā)火性，且自燃發(fā)火期為六個月，煤層內(nèi)無夾矸及火成巖入侵的情況，煤層內(nèi)無尖滅、分叉及合并的情況，煤層賦存完好，煤層頂板（直接頂）為碳酸巖，屬于中硬巖層，煤層底板為頁質(zhì)砂巖，屬于比較堅硬的底板。因此，在選擇采煤方法之前，必須加強地質(zhì)勘查和測量工作，準(zhǔn)確掌握開采范圍 內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況，以便正確地選擇適宜的采煤方法。 （ 5）煤層含水性 煤層及其頂、底板含水量較大時，需要在采煤工作面開采前采取疏排水措施，或在采煤過程中布置疏排水設(shè)施，應(yīng)在選擇采煤方法時加以充分考慮。 本采區(qū)煤層瓦斯相對涌出量為 12m3/t，屬于高瓦斯煤層，在巷道布置中應(yīng)考布置瓦斯專用巷道和欲抽瓦斯鉆孔，并通過瓦斯管網(wǎng)進行瓦斯抽放，在采煤工作面應(yīng)布置瓦斯抽放系統(tǒng)。 第二節(jié) 采區(qū)巷道布置 一． 采區(qū)形式（單翼采區(qū)布置）、采區(qū)上、下山的數(shù)目和位置、區(qū)段平巷（包括集中平巷及分層平巷）與聯(lián)絡(luò)巷的形式、位置和布置方式。 確定合理的采區(qū)長度，應(yīng)考慮采區(qū)地質(zhì)條件、開采技術(shù)裝備條件、采區(qū)生產(chǎn)能力、工作面接替以及經(jīng)濟因素的影響。 (2)煤層及圍巖穩(wěn)定程度。 (3)自然發(fā)火。根據(jù)實踐經(jīng)驗，工作面錯距一般為 120～ 200m。 采區(qū)參數(shù)包括 ：采區(qū)尺寸、工作面及區(qū)段長度、采區(qū)煤柱尺寸及采區(qū)生產(chǎn)能力等。所以選用膠帶輸送機一般都能夠滿足目前采區(qū)走向長度的要求。中、小型礦井區(qū)段運輸平巷常采用無極繩、小絞車牽引礦車運煤，采區(qū)長度一般較短。 3）采區(qū)供電 采區(qū)走向長度加大，采區(qū)變電所至負荷供電距離增加，電壓降大，影響工作面機電設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。因此，在經(jīng)濟上存在著使噸煤費用最低的采區(qū)走向長度的合理值。綜采采區(qū)宜用單面布置，其走向長度一般不小于 1000m；當(dāng)雙面布置時，一般不小于 2021m。 采煤工作面長度 (一 )影響工作面長度的因素 合理的工作面長度應(yīng)能為實現(xiàn)工作面高產(chǎn)、高效提供有 利條件。在確定工作面長度時，應(yīng)考慮以下影響因素： 1．煤層賦存條件 (1)煤層厚度。行人運料即感不便，特別是急斜煤層，由于工作面作業(yè)條 件困難、勞動強度大、滑落煤塊巖塊易于傷人等原因，工作面宜較短。采區(qū)中小的斷層多或頂?shù)装迤鸱^大，會使采煤工作困難、支護復(fù)雜，容易打亂正規(guī)循環(huán)作業(yè)，工作面不宜過長。由于 滾筒采煤機和刨煤機落煤較爆破落煤進度快、效率高，為了充分發(fā)揮采煤機械的效能，條件相同的普采工作面長度宜大于炮采工作面。 (3)頂板控制。頂板穩(wěn)定時，可實行采回平行作業(yè)，但頂板壓力大或破碎時，采回平行作業(yè)即比較困難，故工作面長度不宜過大。當(dāng)工作面進度一定時，工作面愈長，則產(chǎn)量愈高，愈需要增加風(fēng)量，由于工作面斷面的限制，易導(dǎo)致風(fēng)速過大，引起煤塵飛揚，影 響安全生產(chǎn)?？赡軐δ骋幻簩佣怨ぷ髅骈L度不大合適，但為了便于巷道布置，必須采用同主要可采煤層相適應(yīng)的工作面長度。小型礦井采煤工作面長度可采用大、中型礦井的下限或適當(dāng)降低。煤柱強度主要決定于煤層的物理力學(xué)性質(zhì)，并與煤柱的形狀尺寸、巷道的服務(wù)年限及巷道支護情況有關(guān)。 (一 )采區(qū)生產(chǎn)能力的影響因素 確定采區(qū)生產(chǎn)能力，應(yīng)綜合考慮以下因素： (1)地質(zhì)因素。 (3)采區(qū)儲量。 要盡量避免礦井出現(xiàn)兩個以上的采區(qū)同時處于生產(chǎn)接替狀態(tài)，以減少同時生產(chǎn)的采區(qū)個數(shù)并簡化生產(chǎn)管理工作。 采煤工作面的設(shè)計能力一般應(yīng)選取如下數(shù)值：綜采工作面，采高在 2m 及 2m以上的為 50～ 80萬 at/ ， ～ 2m 的為 30～ 50萬 at/ ；配備有單體液壓支柱的普采工作面產(chǎn)量為 20～ 30 萬 at/ ；炮采工作面能力為 10～ 20 萬 at/ 。 3．采區(qū)生產(chǎn)能力的驗算 初步確定采區(qū)生產(chǎn)能力后，應(yīng)經(jīng)過以下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的驗算。 3000 ??? KTAA nB ? 式中 nA —— 設(shè)備生產(chǎn)能力， ht/ ； 0? —— 運輸設(shè)備正常工作系數(shù)，取 ～ ； K —— 產(chǎn)量不均衡系數(shù)，取 ～ ； T —— 日出煤時間， h 。 1?t ； 1C —— 風(fēng)量備用系數(shù)。無火成巖入侵等的地質(zhì)發(fā)育情況。走向基本上是東西的，傾角為 19176。 ⑷才采區(qū)儲量 該采區(qū)地質(zhì)儲量為 1120 萬噸，其中可采儲量為 萬 t。 ⑹采區(qū)巷道布置 一 采區(qū)形式 采用綜合機械化采煤方法的采區(qū)要求有一定的走向長度，采區(qū)走向長度為 1980米，采用單翼布置，滿足綜合機械化工作面走向長度的要求，所以采區(qū)形式采用單翼采區(qū)布置的形式。 第二方案：在二１煤層中布置兩條上山，間距 20 米，上山位于采區(qū)走向中央。 采區(qū)方案技術(shù) 比較表 方案 項目 第一種方案 雙巖上山 第二種方案 雙煤上山 掘進工程量 工程量大，因為上山均在巖層中掘進且掘進的距離為2021米 工程量小 巷道維護 巷道維護工程量小 成本低 維護困難 費用高 通風(fēng)距離 長 短 安全狀況 好 差 管理環(huán)節(jié) 管理環(huán)節(jié)多，一是溜煤眼多，二是漏風(fēng)地點多 管理環(huán)節(jié)少 巷道維護 維護工程量少，維護費用低 煤層上山梯形金屬支架受采動影響大，維護工程量大費用高 支架回收 無法回收 可以回收，約 70%可以復(fù)用 工程期 巖石上山掘進速度慢，約需要 14個月才能投產(chǎn) 煤層 上山掘進速度快，約需要 10 個月可以投產(chǎn) 煤柱失及安全性 煤柱損失量少，回收率高，安全性好 階段煤柱損失量大，采區(qū)采出率低，安全性低主要因為上山開拓在煤層中，且采區(qū)相對瓦斯涌出量大 通過技術(shù)比較可以看出第三種方案跟第一種方案類似，故在經(jīng)濟需要比較。 第三節(jié) 巷道掘進 巷 道掘進主要是根據(jù)采區(qū)巷道布置及采區(qū)運輸設(shè)備，確定采區(qū)巷道斷面及采區(qū)巷道的掘進施工安排。 （一）石門斷面選型 大巷為巖石巷道，服務(wù)年限較長，而且是采區(qū)的主要運輸大巷，確定采用半圓拱斷面形式的錨噴支護巷道。 ⑴凈周長 P： P=+2h2= 式中 h2自碴面起墻高，取 1120mm； B巷道凈寬， B=4360mm。 ㈣ 掘進斷面和有關(guān)尺寸 ⑴設(shè)計掘進寬度： B1=B+2T=4560mm。 ⑸設(shè)計掘進斷面： S1= B1（ B1+ｈ３ ） =14m2 計算掘進斷面： S2=B2（ B2+ｈ３ ） = m2 ㈤巷道工程量及消耗量計算 ⑴每米巷道計算掘進體積： V2= S2= ⑵每米巷道墻角掘進體積： V3=（ T+δ） = m3 ⑶錨桿消耗量的周長： P1= B2+2ｈ３ =10m ⑷錨桿間距： D=。 ㈦繪制石門施工圖及配套表格 巷道特征 圍巖類別 面積 / m2 設(shè)計掘進尺寸/mm 噴射厚度/mm 錨桿 凈周長m 凈斷面 設(shè)計掘進尺寸 寬B1 高H1 型式 外漏長度 排列方式 間排距 錨深 直徑mm II 12.5 14 4560 3540 100 鋼筋沙漿 50 矩形 800 1600 14 13.4 采區(qū)內(nèi)各巷道的主要參數(shù) 巷道名稱 S U L a* 104 運輸、回風(fēng)大巷 1000 500 采區(qū)上山巷道 960 85 區(qū)段運輸大巷 450 125 區(qū)段回風(fēng)大巷 450 125 工作面 15 12 120 500 主要運輸大巷斷面圖 二、掘進 施工 主要掘進速度和掘進施工的安排。煤柱強度主要決定于煤層的物理力學(xué)性質(zhì)，并與煤柱的形狀尺寸、巷道的服務(wù)年限及巷道支護情況有關(guān)。工作面停采線至上 (下 )山的煤柱寬度：對薄及中厚煤層約為 20m；對于厚煤層約為 30~40m。 (5)采 區(qū)邊界兩個采區(qū)之間的煤柱寬度為 10m。 第五章 采煤工藝 第一節(jié) 落煤、裝煤和運煤 一、落煤、 進刀方式、割煤方式 ⑴采煤機類型的選擇 ① 根據(jù)煤的堅硬度選型 滾筒采煤機適用與開采堅硬度系數(shù)小于 4的緩斜煤層，對 f＜ ，可采用中等功率的采煤機，對粘性煤以及 f=— 4的中硬一上的煤層應(yīng)采用大功率的采煤機。如： MG3 MXA300/、 MG300W（ 2*300）、MG200W（ 2*200）等。為傾斜煤層； 45176。 MG2*300、 MG200QW、 WG150、 AM500等型采煤急具有 雙牽引部，牽引力大，其雙自動包閘裝置，防滑性能強，在傾斜煤層中使用時，可取消輔助絞車。同時把采空區(qū)后排支柱和鉸接頂梁拆除，讓頂板巖石冒落下來，這叫回柱放頂。 二 裝煤 采用滾筒式采煤機裝煤。 采煤工作面的運輸及移溜方式，采用刮板輸送機運輸，轉(zhuǎn)載機將原煤轉(zhuǎn)載到區(qū)段運輸平巷中的膠帶輸送機上，用推移千斤頂推移輸送機。其缺點是：需要有一套泵站和管路系統(tǒng)，靈活性差，由于乳化液排出后不在復(fù)用，所以乳化液消耗量大，在底板較軟，遇水膨脹時不便使用。 （ 3）液壓支架的支護方式有及時支護和滯后支護兩種。由于頂板特征、煤層厚度和保護地表的特殊要求等條件不同，采空區(qū)有多種處理方法，但最常用的是全部垮落法 。這樣，不僅可以及時減少工作面的控頂面積，而且由于頂板垮落后破碎巖石體積膨脹而充填采空區(qū)，從而減輕工作面壓力和防止對工作面產(chǎn)生不良影響。 采用全部垮落法處理 采空區(qū)簡單可靠、費用少，所以，凡是條件合適時均應(yīng)盡可能采用這種方法。即使頂板穩(wěn)定性好，采用后兩種移架方式時，同時前移的支架數(shù)N 也不宜大于 3，以防頂板情況惡化。為此，有的綜采設(shè)備，其支架和輸送機采用插底式和半插底式配合方式。這種配合方式在底座前端和機槽之間沒有一個截深富裕量，比較能適應(yīng)周期壓力大及直接頂穩(wěn)定性好的頂板，但對直接頂穩(wěn)定性差的頂板適應(yīng)性差。平巷臥底掘進、工作面輸送機機頭與機槽坡度一致，機頭與轉(zhuǎn)載機機尾有合理搭接高度，為輸送機提供了良好運轉(zhuǎn)條件。根據(jù)不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸和礦山壓力作用，運輸平巷凈寬為 4～ 5m 時，可滿足端頭管理的要求，回風(fēng)平巷寬度則可適當(dāng)窄些。這種布置方式司機操作安全，煤塵少，裝煤效果好。有時，過地質(zhì)構(gòu)造也需要采用“前底后頂”式，后滾筒割頂煤后，立即移支架，以防頂煤或碎矸垮落。該方式適用于：頂板穩(wěn)定性差的綜采面；煤層傾角大、不能自上而下移架，或輸送機易下滑、只能自下而上推移的綜采面；采高大而滾筒直徑小、采煤機不能一次采全高的綜采面；采煤機裝煤效果差、需單獨牽引裝煤 行程的綜采面；割煤時產(chǎn)生煤塵多、降塵效果差，移架工不能在采煤機的回風(fēng)平巷一端工作的綜采面。割三角煤方法進刀過程如下：①當(dāng)采煤機割至工作面端頭時，其后的輸送機槽已移近煤壁，采煤機機身處尚留有一段下部煤；②調(diào)換滾筒位置，前滾筒降下、后滾筒升起并沿輸送機彎 曲段返向割入煤壁，直至輸送機直線段為止。 綜采 面中部進 刀 綜采面中部斜切進刀，其特點是輸送機彎曲段在工作面中部，操作過程為：①采煤機割煤至工作面左端；②空牽引至工作面中部，并沿輸送機彎曲段斜切進刀，繼續(xù)割煤至工作面右端；③移直輸送機，采煤機空牽引至工作面中部；④采煤機自工作面中部開始割煤至工作面左端，工作面右半段輸送機移近煤壁，恢復(fù)初始狀態(tài) 。我國采用較多的分段式移架屬于依次順序式 （二）移架方式對移架速度的影響 移架速度取決于泵站流量及閥組和管路的乳化液通過能