【文章內(nèi)容簡介】 號(hào)層布置一個(gè) 綜采工作面，兩個(gè)綜掘工作面，采區(qū)生產(chǎn)能力即礦井生產(chǎn)能力： 90 萬噸 /年。 采區(qū)服務(wù)年限 由于 11 號(hào)煤層劃分為一個(gè)采區(qū)，所以， 11 號(hào)層服務(wù)年限即采區(qū)服務(wù)年限。 采區(qū) 服務(wù)年限： T＝ Zk/(AK) 式中 : T— 服務(wù)年限 ,a； Zk— 設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 , ； A— 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 , ； K— 儲(chǔ)量備用系數(shù) ,取 。 T＝ Zk/(AK)＝ ( )＝ ； 經(jīng)計(jì)算 , 11 號(hào)煤可服務(wù) 。 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 煤礦開采技術(shù)專業(yè) 19 第三章 采煤方法及采區(qū)巷道布置 采煤方法的選擇 采煤方法的選擇 根據(jù)首采采區(qū)的地質(zhì)條件，可考慮采用分層綜采采煤法或綜采放頂煤采煤法，下面對(duì)兩者的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件作一個(gè)簡單的比較。 分層綜采采煤法的特點(diǎn) 1. 優(yōu)點(diǎn) ①技術(shù)成熟，采煤設(shè)備配套，類型齊全，性能完好，操作方便，管理簡單，可選出適用各種條件的采煤設(shè)備；②液壓支架及配套的采煤機(jī)設(shè)備體積小、輕便，回采工作面搬家 方便；③采高一般為 ～ ，回采工作面煤壁增壓區(qū)小，煤壁穩(wěn)定，生產(chǎn)環(huán)節(jié)良好；④回采工作面采出率高，可達(dá)到 93～97%以上，能達(dá)到國家規(guī)定要求；煤炭含矸率低，一般不大于 %，相對(duì)綜放開采煤塵濃度低；⑤和綜放工藝比較，頂板易管理，工作面巷道維護(hù)難度小。 2. 缺點(diǎn) ①工作面單產(chǎn)低，單產(chǎn)提高困難；②開采投入高，上、下分層開采，人工鋪網(wǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度大，鋪網(wǎng)費(fèi)用高，煤巷掘進(jìn)工程量大，掘進(jìn)率高，回采工作面搬家倒面次數(shù)多，搬家費(fèi)用高；區(qū)段分層周期長，多次啟閉，引起自燃發(fā)火頻繁；③需要等再生頂板的生成，加劇接續(xù)緊張 的矛盾；④由于下分層開采需要留內(nèi)錯(cuò)式隔離煤柱，使得采區(qū)采出率降低。 3. 適用條件 煤層頂板不是十分堅(jiān)硬，直接頂具有一定厚度的緩傾斜厚煤層。 綜采放頂煤采煤法的特點(diǎn) 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 煤礦開采技術(shù)專業(yè) 20 1. 優(yōu)點(diǎn) ①單產(chǎn)高 ,工作面具有多個(gè)出煤點(diǎn)，而且在工作面內(nèi)可實(shí)行分段平行作業(yè)，易實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)；②效率高，由于放頂煤工作面的一次采出厚度大，生產(chǎn)集中，放煤工藝勞動(dòng)量小，以及出煤點(diǎn)多等原因，其生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益大幅提高；③成本低，放頂煤采煤法比分層開采減少了分層數(shù)目和鋪網(wǎng)工序，由此節(jié)省了鋪網(wǎng)費(fèi)用，此外，其它材料、電力消耗、工資費(fèi)等也都相應(yīng)減少；④巷道掘進(jìn)量小，掘進(jìn)率和巷道維護(hù)費(fèi)用減少，便于采掘接替；⑤減少了搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了采煤工作面的安裝和搬遷費(fèi)用；⑥對(duì)煤層厚度變化及地質(zhì)構(gòu)造的適應(yīng)性強(qiáng)。 2. 缺點(diǎn) ①煤損多，工作面采出率低（比分層開采低 10%左右）；②煤層易自燃發(fā)火；③工作面煤塵大；④瓦斯積聚隱患大。 3. 適用條件 一次采出的煤層厚度在 5~12m 之間；煤的硬度系數(shù)一般應(yīng)小于 3；煤層傾角不宜過大；煤層所含夾石曾厚度不宜超過 ，其硬度系數(shù)也應(yīng)小于 3；煤層直接頂具有隨頂煤下落的特性，其冒落高度不宜小于煤層厚度的 ～ 倍，基本頂懸露 面積不宜過大；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、破壞嚴(yán)重，斷層較多和使用分層長壁綜采較困難的地段，采用放頂煤能取得較好的效益。 通過以上對(duì)比，可以看出：綜采放頂煤采煤法是一種優(yōu)點(diǎn)明顯、效益顯著、前景廣闊的采煤工藝，同時(shí)也體現(xiàn)了高產(chǎn)高效的原則，其不利方面可采用一些相應(yīng)的措施，如無煤柱護(hù)巷技術(shù)；提高工作面推進(jìn)度；及時(shí)噴注阻化劑；煤體預(yù)注水濕潤煤層；在放煤口設(shè)噴霧裝置；盡可能應(yīng)用低位放頂煤支架；合理配風(fēng)，保證風(fēng)量，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)手段及生產(chǎn)技術(shù)管理等措施，可以太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 煤礦開采技術(shù)專業(yè) 21 加以改善。 根據(jù)上述 11 號(hào)煤層特征 ,結(jié)合目前國內(nèi)開采技術(shù)水平有兩種采煤方法可供 選擇 ,即分層開采和放頂煤一次采全高。分層開采適應(yīng)范圍較大 ,但因掘進(jìn)工作量大 ,分層間距使用金屬網(wǎng)假頂 ,從而使礦井生產(chǎn)噸煤成本加大 ,影響企業(yè)綜合效益。因此 ,設(shè)計(jì)中不做為首選考慮的采煤方法 ,只有當(dāng)煤層賦存條件不適宜放頂煤開采時(shí)才考慮使用。 放頂煤開采關(guān)鍵在于頂煤的可放性 ,而頂煤的可放性則由煤層賦存條件、力學(xué)性質(zhì)、裂隙 (節(jié)理 )發(fā)育狀況及夾矸特征、頂、底板性質(zhì)等因素綜合確定： 1．煤層厚度：一次采全高以 ～ 為宜，最大不超過 ，本礦井田范圍內(nèi) 11 號(hào)煤層厚度 ～ ，平均 。 根據(jù)井田開拓布置及 1 25 鉆孔資料，首采區(qū)煤層厚度 ～，平均 。首采區(qū)符合一次采全高放頂煤開采條件。 2．煤層傾角：本井田煤層傾角 2176?！?8176。，小于 15176。，符合一次采全高放頂煤開采條件。 3．煤層賦存深度：本井田 11 號(hào)煤層，埋藏深度均大于 100m，符合放頂煤開采條件。 4．煤層硬度和節(jié)理 :本井田范圍內(nèi) 11 號(hào)煤層堅(jiān)固性系數(shù) f=1～ 2,在 f≤ 3的放頂煤開采范圍之內(nèi)。 5．自然發(fā)火期 : 據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心 2021 年 11 月 29 日對(duì)該礦 9 號(hào)煤層（合并層）進(jìn)行采樣測(cè)試 。另外參考井田西 XXXX 煤礦 11號(hào)煤層煤樣測(cè)試結(jié)果。 11 號(hào)煤層均為自燃。 11 號(hào)煤層吸氧量為，自燃傾向性為Ⅱ類，屬自燃煤層。 6．頂?shù)装鍘r性 : 11號(hào)煤層直接頂板為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，厚度平均 ，太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 煤礦開采技術(shù)專業(yè) 22 質(zhì)硬；底板為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖。參考在圪洞窯煤礦的頂板巖石力學(xué)性質(zhì)結(jié)果，砂質(zhì)泥巖真密度 2558kg/m3，視密度 2484kg/m3，孔隙率為 %，含水率 %，吸水率 %，單向抗拉強(qiáng)度 ，抗剪強(qiáng)度 。頂?shù)装寰坠芾怼? 根據(jù)礦井開拓部署，分析地質(zhì)鉆孔 資料，結(jié)合礦井采掘設(shè)備情況和生產(chǎn)管理水平 ,設(shè)計(jì)推薦 11 號(hào)煤層采用傾斜長壁綜合機(jī)械化放頂煤采煤方法 , 全部垮落法管理頂板。 采區(qū)巷道布置 根據(jù)煤層賦存特征，設(shè)一個(gè)水平開拓全井田 11 號(hào)煤層，井筒落底至 11號(hào)煤層后，沿井田西部邊界煤柱新掘運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)大巷 ,至井田南部邊界，回采井田南部新增資源。 礦井開拓大巷也即采區(qū)巷道。 基本垂直于運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)大巷道布置工作面運(yùn)輸、回風(fēng)順槽。運(yùn)輸、回風(fēng)順槽分別與相對(duì)應(yīng)的大巷直接溝通。運(yùn)輸、軌道大巷均沿 11 號(hào)煤層底板布置，回風(fēng)大巷沿 11號(hào)煤層頂板布置。巷道間距 30m， 巷道保護(hù)煤柱每側(cè) 30m。全井田共劃分 3個(gè)采區(qū)。 回采工藝及勞動(dòng)組織 工作面長度的確定 影響工作面長度的因素有設(shè)備、煤層地質(zhì)條件、瓦斯涌出量及生產(chǎn)技術(shù)管理的難度等。 設(shè)備是影響工作面長度的主要因素之一。我國生產(chǎn)的工作面刮板輸送機(jī)大都按 150～ 200m 的鋪設(shè)長度設(shè)計(jì)的。另外，煤層地質(zhì)條件是影響工作面長度的又一重要因素，地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度、傾角、頂板條件都會(huì)影響工作面長度的選擇。 礦井移交生產(chǎn)及達(dá)到生產(chǎn)能力時(shí)，井下 9 號(hào)煤層布置一個(gè)綜采放頂煤工太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 煤礦開采技術(shù)專業(yè) 23 作面。工作面長度為 120m，采高 ，放頂 煤高度 ，掘進(jìn)工作面為2 個(gè)，采掘比為 1： 2。 工作面推方向和推進(jìn)速度 工作面的推進(jìn)方向?yàn)楹笸耸?，推進(jìn)速度為 。 勞動(dòng)組織 用比較類推法，根據(jù)類似工作面的定員和工作面及勞動(dòng)定額配備對(duì)各項(xiàng)工種和人員數(shù)目進(jìn)行確定，具體工種和人員數(shù)目見表 6— 6。 表 31 勞動(dòng)組織表 工種 一班 二班 三班 檢修班 合計(jì) 在冊(cè) 班長 2 2 2 2 8 10 采煤司機(jī) 3 3 3 3 12 15 刮板機(jī)司機(jī) 1 1 1 4 7 9 轉(zhuǎn)載機(jī)司機(jī) 1 1 1 2 5 6 膠帶機(jī)司機(jī) 2 2 2 4 10 12 支架工 2 2 2 3 9 11 放煤工 3 3 3 0 9 11 泵站工 1 1 1 1 4 5 電站工 1 1 1 6 9 11 浮煤清理工 4 4 4 0 12 15 送飯工 1 1 1 1 4 5 端頭完好工 5 5 5 8 23 26 防塵工 1 1 1 0 3 4 運(yùn)料工 2 2 2 2 8 10 油脂四鐵工 3 4 材料工 3 4 地面裝料工 3 4 技術(shù) 員 2 3 區(qū)長 4 5 合計(jì) 29 29 29 36 138 170 在確定在冊(cè)人數(shù)時(shí)，出勤率按 95%計(jì)算，在冊(cè)人數(shù)按式下式計(jì)算。 在冊(cè)人數(shù) =出勤人數(shù)（ 7/6） /出勤率 式中 7/6—— 替休系數(shù)； 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 煤礦開采技術(shù)專業(yè) 24 在冊(cè)人數(shù) =138（ 7/6） /95%=170 工作制度 回采工作面工作制度采用“四六”工 作制，三班采煤，一班檢修。 工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表 工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表見工作面布置圖。 工作面效率的計(jì)算 工作面效率 =在冊(cè)人數(shù)工作面日產(chǎn)量 = 170 ???? = 工作面主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 工作面主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表 3— 2。 表 3— 2 工作面主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 指標(biāo) 工作面特征 單位 數(shù)量 工作面長度 m 120 工作面傾角 176。 2～ 8 采 高 m 截 深 m 日進(jìn)度 m/d 日產(chǎn)量 t/d 2727 月進(jìn)度 m/月 99 月產(chǎn)量 t/月 回采工作面效率 t/工 坑木消耗 m 3/萬 t 10 截齒消耗 個(gè) /萬 t 100 乳化液消耗 Kg/萬 t 270 油脂消耗 Kg/萬 t 400 噸煤成本 元 /t 26 日出勤人數(shù) 工 138 （備注：每月按 ） 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 煤礦開采技術(shù)專業(yè) 25 回采工作面主要機(jī)械設(shè)備 回采工作面主要機(jī)械設(shè)備見表 33. 33 回采工作面主要設(shè)備型號(hào) 序號(hào) 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 容量 （ kW） 單位 數(shù) 量 備 注 使用 備用 合計(jì) 1 采煤機(jī) MG160/375W 375 臺(tái) 1 1 2 液壓支架 ZF4800/17/28型 架 80 10 90 3 端頭液壓支 架 架 4 4 4 刮板輸送機(jī) SGZ630/264 2 132 部 1 1 5 轉(zhuǎn)載機(jī) SZB764/320 2 160 部 1 1 6 膠帶輸送機(jī) SSJ1000/90 900 部 1 1 7 乳化液泵 MRB125/ 90 個(gè) 1 1 2 一箱兩 泵 8 噴霧泵 XPB250/ 30 臺(tái) 1 1 9 工字鋼梁 根 40 8 48 10 單體液壓支 柱 DZ2825/100 根 100 20 120 11 小水泵 臺(tái) 1 1 12 回柱絞車 JH8 臺(tái) 2 2 13 調(diào)度絞車 臺(tái) 1 1 14 液壓支柱注 液槍 DZQ1 個(gè) 2 1 3 采區(qū)準(zhǔn)備 綜放工作面 設(shè)計(jì)采用雙滾筒采煤機(jī)破煤。工作面首先沿 11 煤底板布置一個(gè)采高 的綜采工作面，采用雙滾筒采煤機(jī)割煤，頂煤通過放頂煤支架放出。 11 號(hào)煤層以一個(gè)長壁綜采放頂煤工作面保證年產(chǎn) ，長壁綜采放頂煤工作面日產(chǎn)量 2727t 左右。設(shè)計(jì)采高 ，放頂煤高 。 回采工藝為： 試機(jī)→雙滾筒采煤機(jī)前端頭斜切進(jìn)刀→割煤→伸伸縮梁→拉后部刮板輸送機(jī)→移架同時(shí)收伸縮梁→推前部刮板輸送機(jī)→采煤機(jī)割煤太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 煤礦開采技術(shù)專業(yè) 26 兩刀后，停止割煤→放頂煤→拉后部刮板輸送機(jī)， 放煤步距 ， 工作面采用間隔多輪循環(huán)放煤方式。 割三 角煤進(jìn)刀過程如下： 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)身處尚留有一段下部煤 [圖 31（ a） ]； ②調(diào)換滾筒位置，前滾筒降下、后滾筒升起并沿輸送機(jī)彎曲段返向割入煤壁，直至輸送機(jī)直線段為止。然后將輸送機(jī)移直 [31（ b） ]； 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 [31（ c） ]； ④將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換上下滾筒，返程正常割煤， [31（ d） ]。 (a)(b)(c)(d)AAA AA AA A12211212AAAAAAAA 圖 31 工作面端部割三角煤斜切進(jìn)刀 (a)起始 (b)斜切并移直輸送機(jī) (c)割三角煤 (d)開始正常割煤 1綜采面雙滾筒采煤機(jī)； 2刮板輸送機(jī) 工作面放煤采用多輪順序放煤，刀一放，采放平行作業(yè)。 在采煤機(jī)截割煤的同時(shí)，利用滾筒螺旋齒片和弧型擋煤板自動(dòng)將煤裝到工作面刮板輸送機(jī)；余煤由鏟煤板隨移溜鏟入刮板輸送機(jī)；放頂煤時(shí)落煤自裝；少量煤由人工鏟子攉裝到刮板輸送機(jī)內(nèi)。 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 煤礦開采技術(shù)專業(yè) 27 根據(jù)前面計(jì)算，日進(jìn)刀數(shù) 6 刀，即每班進(jìn) 2