【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 難以分層開(kāi)采的地區(qū)；2）厚煤層分層開(kāi)采殘留煤；3）小煤柱的回收但炮采放頂煤開(kāi)采需適用如下條件：1）頂煤的冒放性好或較好，這與煤層的賦存條件、煤及其頂板的力學(xué)性質(zhì)、層理發(fā)育狀況及夾矸層特性等多種因素有關(guān)；2）煤層6～10m為宜，煤層厚度不超過(guò)15m；3）煤層結(jié)構(gòu)：頂煤中夾矸單層厚度一般不大于300mm，其強(qiáng)度不影響頂煤冒落。方案Ⅲ：中厚煤層分層綜采采煤法我國(guó)中厚及厚煤層產(chǎn)量占原煤總產(chǎn)量的45％左右。分層采煤法目前是我國(guó)中厚、厚及特厚煤層的主要采煤工藝之一，在大中型礦井得到普遍采用，積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。但分層開(kāi)采造成采區(qū)巷道布置復(fù)雜，巷道掘進(jìn)工程量大，加重了采掘接續(xù)緊張程度；對(duì)采空區(qū)重復(fù)供氧，增加了煤層自然發(fā)火的幾率，不利于防止煤層自然發(fā)火；縮短了工作面開(kāi)采周期，增加了工作面的搬家次數(shù)；重復(fù)切割煤層，電能消耗高；需要鋪設(shè)金屬網(wǎng)，影響了工作面的推進(jìn)度，材料消耗高，成本高。因此，采用分層開(kāi)采不僅投入大，而且不利于安全生產(chǎn)，不利于資源回收。頂煤的冒放性分析:（1）煤層厚度分析－，具備放頂煤采煤方法的煤厚條件，回采工藝簡(jiǎn)單，資源回收率高。（2）煤層冒放性分析影響頂煤冒放的自然因素主要有：煤層開(kāi)采深度、煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)、夾矸層數(shù)及硬度和厚度、煤層頂板巖性及其厚度、老頂巖性及其厚度和巖、煤體發(fā)育程度、煤巖層交界面地質(zhì)結(jié)構(gòu)程度等。①煤層強(qiáng)度對(duì)頂煤冒放性的影響分析煤層強(qiáng)度是煤層本身抗破壞能力的主要指標(biāo)，影響著頂煤在壓力作用下破壞的過(guò)程和程度，與頂煤跨落角有密切的關(guān)系，即煤層強(qiáng)度越大，頂煤跨落角就越小，頂煤冒放性就越差，反之則較好。預(yù)計(jì)本礦井頂煤將會(huì)順利破壞而冒落。②煤層賦存深度對(duì)頂煤冒放性的影響分析煤層賦存深度（H）直接影響著原巖應(yīng)力（rH）大小，同時(shí)也影響著回采工作面四周?chē)鷰r內(nèi)支撐壓力峰值（krH）的大小。煤層埋深越大，工作面煤壁前方頂煤受超前支撐壓力越大，越易預(yù)先發(fā)生變形、破碎直至松散，是頂煤能否放出的先決條件。理論研究表明，在不考慮構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的情況下，頂煤發(fā)生破壞的臨界賦存深度與煤層的單向抗壓強(qiáng)度密切關(guān)系，即煤層的單向抗壓強(qiáng)度一定時(shí)，煤層埋深大于臨界值越多，頂煤冒放效果越好。根據(jù)其它礦井煤類(lèi)條件估算，本井田煤層頂煤冒放的臨界深度在80m左右，而礦井可采煤層埋深基本在100m以上，從開(kāi)采深度上分析，本礦井煤層處于可冒放范圍。③頂煤節(jié)理、裂隙對(duì)頂煤冒放性的影響分析節(jié)理、裂隙發(fā)育的煤層完整性較差，頂煤在支撐壓力的作用下，易于破壞破碎，裂隙越密集，頂煤冒放性越好。本礦井煤層垂直裂隙發(fā)育，有利于頂煤的冒放。④煤層夾矸對(duì)頂煤冒放性的影響分析煤層夾矸對(duì)頂煤的冒放性影響比較復(fù)雜，其影響程度與夾矸的硬度、厚度、層數(shù)及賦存位置有關(guān)。對(duì)于比較軟的夾矸層，它成了煤層的弱面，而比較硬的夾矸則成了頂煤中的“骨架”，使頂煤強(qiáng)度增加，夾矸越硬、越厚，頂煤就越難冒放。根據(jù)地質(zhì)資料，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不含夾矸。⑤頂板條件對(duì)頂煤冒放性的影響分析本礦井5號(hào)煤層直接頂板為細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，穩(wěn)定性一般，頂板易于放落。老頂巖性為中粗砂巖、細(xì)砂巖，－，巖石致密堅(jiān)硬，穩(wěn)定性好，不易冒落。⑥采放高度對(duì)頂煤冒放的影響分析采放比影響著頂煤冒落充分松散與否的空間條件。，采放比為1：，有助于提高回采率。通過(guò)初步分析，本礦井開(kāi)采煤層具有冒放性，煤層厚度適宜，適合采用放頂煤采煤工藝。在采用放頂煤開(kāi)采時(shí)，必須遵守《煤礦安全規(guī)程》第68條規(guī)定。綜采放頂煤采煤工藝與炮采放頂煤采煤工藝相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)：① 綜采工作面裝備采煤機(jī)組,機(jī)械落煤,實(shí)現(xiàn)了采、裝、運(yùn)的機(jī)械化，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。② 機(jī)械裝備水平高，生產(chǎn)集中，生產(chǎn)能力較大。③工作面隨機(jī)掛梁、推移輸送機(jī)和支架，縮短了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，同時(shí)縮短了機(jī)道上方頂板空頂時(shí)間，改善了機(jī)道頂板支護(hù)，減少了頂板事故。綜采放頂煤采煤工藝與分層綜采采煤工藝相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)于煤層厚度變化大以及過(guò)小斷層有較強(qiáng)的適應(yīng)性；②生產(chǎn)集中化程度高，所需占用的設(shè)備數(shù)量較分層開(kāi)采成倍減少，設(shè)備成本及維修費(fèi)用顯著降低；③由于放頂煤開(kāi)采工作面的一次開(kāi)采厚度大，從而大大減少了工作面設(shè)備安裝、拆卸與搬家的次數(shù)，縮短了工作面的非生產(chǎn)時(shí)間，工人的作業(yè)環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定，有利于安全生產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)；④綜采工作面裝備采煤機(jī)組,機(jī)械落煤,實(shí)現(xiàn)了采、裝、運(yùn)的機(jī)械化，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；⑤回采工藝簡(jiǎn)單，材料消耗量省，減少了分層開(kāi)采鋪設(shè)金屬網(wǎng)工序。頂煤靠自重壓力破落，節(jié)省了電耗；⑥避免了多次采動(dòng)煤層形成裂隙而漏風(fēng)，對(duì)防止煤層自燃極為有利；⑦提高了煤炭的塊煤率，提高了煤炭的售價(jià)；⑧生產(chǎn)人員少，工效高，成本大大降低。所以，根據(jù)上述分析，考慮到采煤方法的適應(yīng)性和本礦井及臨近礦井的開(kāi)采技術(shù)水平、生產(chǎn)管理水平和裝備水平，參照本礦鄰近礦井的開(kāi)采技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和采煤方法，設(shè)計(jì)推薦本礦井采用綜采放頂煤采煤工藝。綜采放頂煤是一種技術(shù)經(jīng)驗(yàn)較成熟的采煤工藝，與炮采放頂煤工藝的根本區(qū)別是落煤和裝煤均采用機(jī)械化。適用于煤層賦存較穩(wěn)定的中、小型煤礦，薄及中厚煤層中應(yīng)用較綜遍，工作面布置靈活，適應(yīng)性較強(qiáng)。綜采要求技術(shù)水平、管理水平和職工素質(zhì)相對(duì)較高。綜上所述，設(shè)計(jì)推薦采用長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤法。二、回采工作面設(shè)備選型本礦井的資源條件因處于寧武煤田邊緣，非常適合建設(shè)300kt/a的小型礦井的條件，不宜建中、大型礦井。對(duì)于回采工作面設(shè)備選型設(shè)計(jì)考慮了以下原則：（1）機(jī)械設(shè)備的選擇首先滿(mǎn)足技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)可靠，提高回采率，達(dá)到高產(chǎn)高效。同時(shí)各設(shè)備間要相互配套，保證運(yùn)輸暢通，并增加運(yùn)輸環(huán)節(jié)的緩沖能力，以期達(dá)到采運(yùn)平衡，最大限度地發(fā)揮綜采優(yōu)勢(shì)。（2）為工作面創(chuàng)造快速連續(xù)開(kāi)采的條件，據(jù)開(kāi)拓布置，盡量加大工作面推進(jìn)長(zhǎng)度，減少搬家次數(shù)，并保證快速搬家。（3）對(duì)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，要求系統(tǒng)簡(jiǎn)單、環(huán)節(jié)少，把材料、設(shè)備方便地運(yùn)送至工作地點(diǎn)，作為提高工作面生產(chǎn)能力的一個(gè)重要因素考慮，并在巷道布置上加以保證。綜采工作面的設(shè)備選型是實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效的根本保障，因此根據(jù)選定的采煤方法，回采工作面選用雙滾筒可調(diào)高采煤機(jī)采煤,采用斜切進(jìn)刀,自開(kāi)機(jī)窩,雙向截煤方式,被割落的煤炭通過(guò)采煤機(jī)螺旋滾筒以及鏟煤板等,將煤裝入工作面刮板輸送機(jī),經(jīng)順槽刮板轉(zhuǎn)載機(jī),可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)至膠帶大巷的膠帶輸送機(jī)上?；夭晒ぷ髅嬖O(shè)備選型設(shè)計(jì)如下：采煤機(jī)：MGTY250/， ～ m,，牽引速度： 最大牽引力時(shí)（ 12 t） 0 ～ m / min, 空載時(shí) 0 ～ m / min。機(jī)身重量： t，功率150kW，電壓660V。前部刮板輸送機(jī)：溜槽整體鑄造,中雙鏈, 型號(hào)SGB630/75，輸送能力200t/h，L=100m,功率40kW，電壓660V。后部刮板輸送機(jī)：溜槽整體鑄造,中雙鏈, 型號(hào)SGB630/75，輸送能力200t/h，L=100m,功率40kW，電壓660V。順槽轉(zhuǎn)載機(jī)：封底溜槽,中雙鏈, 型號(hào)SZD630/40，轉(zhuǎn)載能力200t/h，L=,功率40kW，電壓660V。乳化液泵站：型號(hào)XRB2B80/20，Q=100L/min，P=，兩泵一箱，其中一泵備用，功率37kW；順槽可伸縮膠帶輸送機(jī)，SSJ80/75，帶寬800mm，輸送能力200t/h，,功率75kW，電壓660V。工作面設(shè)備配備見(jiàn)表511。表511 綜采工作面設(shè)備配備表設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)特征功率采煤機(jī)MGTY250/ ～ m,牽引速度： 最大牽引力時(shí)（ 12 t） 0 ～ m / min, 空載時(shí) 0 ～ m / ： 47 t150前部刮板輸送機(jī)SGB630/75溜槽整體鑄造,中雙鏈,輸送能力200t/h40后部刮板輸送機(jī)SGB630/75溜槽整體鑄造,中雙鏈,輸送能力200t/h40順槽轉(zhuǎn)載機(jī)SZD630/40封底溜槽,中雙鏈,轉(zhuǎn)載能力200t/h，L=40乳化液泵站XRB2B80/20Q=100L/min，P=，兩泵一箱，其中一泵備用37順槽可伸縮膠帶輸送機(jī)SSJ80/75帶寬800mm，輸送能力200t/h，75三、工作面支護(hù)及頂板管理頂板管理：5煤層頂板以直接頂為主，老頂次之，局部出現(xiàn)偽頂。偽頂巖性為炭質(zhì)泥巖、粘土質(zhì)泥巖，在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)隨著煤層陷落；直接頂為細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，穩(wěn)定性一般，頂板易于放落。老頂巖性為中粗砂巖、粗砂巖、含礫砂巖，巖石致密堅(jiān)硬，穩(wěn)定性好，不易冒落。底板巖性多為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，個(gè)別地段有炭質(zhì)泥巖，底板穩(wěn)定性一般。結(jié)合本礦井及鄰近礦井的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，工作面采用全部陷落法管理頂板。支架選型支架所承受的載荷按下式計(jì)算：P=（6～8） SγMcosɑ式中: P—支架承受的載荷，KN；S—支架支護(hù)的頂板面積，；γ—頂板巖石視密度，；M—采高，； α—煤層傾角，取12176。（514采區(qū)煤層平均傾角）；（6～8）—支架承受的載荷6～8倍采高的巖石柱重量。P=（6—8）cos12176。=(1414～1885)KN礦井所選支架工作阻力需大于支架承受的載荷，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)懸移支架類(lèi)型和型號(hào)，選用ZF2800/15/24型輕型放頂煤液壓支架，該支架具有整體性能好、不倒架、移架方便、可放頂煤、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，～，工作阻力2800 kN。適用于放頂煤采煤法，滿(mǎn)足頂板支護(hù)及回采工藝要求。，工作面使用73架，備用7架。四、回采工藝： 割煤方式：采用雙滾筒采煤機(jī)雙向割煤，前滾筒割頂煤后滾筒割底煤。 采煤機(jī)進(jìn)刀方式：工作面端頭斜切進(jìn)刀。進(jìn)刀過(guò)程具體如下： (1)當(dāng)采煤機(jī)割到工作面端頭時(shí)，其后的運(yùn)輸機(jī)槽已移近煤壁，采煤機(jī)機(jī)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，并沿運(yùn)輸機(jī)彎曲段反向割入煤壁，直至運(yùn)輸機(jī)直線(xiàn)段為止。然后將運(yùn)輸機(jī)移直。 (3)再調(diào)換兩個(gè)滾筒上、下位置，重新返回割煤至運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭處。(4)將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換上、下滾筒位置，返程正常割煤。abcdef采煤機(jī)進(jìn)刀示意圖1進(jìn)刀距離的確定D=2L采+L運(yùn)彎式中：D—進(jìn)刀距離，米 L采—采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)， L運(yùn)彎—運(yùn)輸機(jī)彎曲段長(zhǎng)度，約17米把以上數(shù)據(jù)帶入式中，得D=2╳+17=（米）近似地，進(jìn)刀距離取48米。采煤機(jī)割煤工序正常割煤長(zhǎng)度為100m，采煤機(jī)向上（下）割煤，直至割透上（下）端頭煤壁。采煤機(jī)正常割煤采用前滾筒在上部、后滾筒在下部的方式。裝運(yùn)煤：采煤機(jī)與前運(yùn)輸機(jī)裝底煤、后部輸送機(jī)裝頂煤。移架：采用跟機(jī)拉架支護(hù)方式，本鄰架操作，先降后移架，帶壓擦頂移架。移架滯后采煤機(jī)滾筒3～5架追機(jī)作業(yè)，頂板不好處可緊跟采煤機(jī)滾筒后停機(jī)移架或拉超前架。推前運(yùn)輸機(jī)：移架后15～20m推前運(yùn)輸機(jī)，推移彎曲段不小于15m。放頂煤：剪頂網(wǎng)放頂煤。放煤采用一刀一放，根據(jù)放頂煤工作面開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)。采用兩輪順序放煤工藝。在放煤過(guò)程中，當(dāng)放出的頂煤中含矸率達(dá)20%～30%時(shí)立即關(guān)閉放煤口。放煤點(diǎn)距移架位置不小于10m。放煤口剪開(kāi)后，放煤工除做好放煤口噴霧降塵外，應(yīng)特別注意頂煤流動(dòng)情況，當(dāng)放出的頂煤中含矸率達(dá)20%～30%時(shí)關(guān)閉放煤口，進(jìn)行下一架放煤工作。放煤過(guò)程中如遇大塊煤不易放出時(shí)，可采用風(fēng)鎬，使頂煤破碎，松動(dòng)后放出。放煤順序:采用兩輪順序跟機(jī)放煤，根據(jù)放煤速度測(cè)定，～3個(gè)循環(huán)時(shí)，必須同時(shí)開(kāi)啟2個(gè)放煤口，要求至少2人同時(shí)放煤；～4個(gè)循環(huán)時(shí)，必須同時(shí)開(kāi)啟3個(gè)放煤口，要求至少3人同時(shí)放煤。放煤工一主一副，第一輪為主放煤工，第二輪為副放煤工，二者間距不小于5組支架，一般10組支架，打時(shí)間差。第一輪滯后移架10組跟機(jī)放煤，一般循環(huán)放煤時(shí)間50～60s/架，第二輪滯后第一輪5組支架放煤，并補(bǔ)放，見(jiàn)矸就停。當(dāng)頂煤不冒時(shí)，可放松動(dòng)炮。放煤范圍：初次頂煤冒落前、停采前10m不放煤，鋪雙網(wǎng)、掛鋼絲繩為撤面創(chuàng)造條件。拉后運(yùn)輸機(jī)：采用單向順序進(jìn)行，且滯后放煤口15～20m。第二節(jié) 工作面勞動(dòng)組織一、勞動(dòng)定員根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，確定工作制度為年工作日330 d，凈提升時(shí)間16 h/d，每天三班作業(yè)，其中：兩班生產(chǎn)、一班檢修。經(jīng)計(jì)算，礦井勞動(dòng)定員為180人。礦井勞動(dòng)定員配備見(jiàn)表1911。表1911 勞動(dòng)定員配備表 單位：人序號(hào)人員類(lèi)別一班二班三班出勤人數(shù)在籍系數(shù)在籍人數(shù)一生產(chǎn)工人43 39 27 109 　157 1井下工人37 33 23 93 135 2地面工人6 6 4 16 22 二行政管理人員4 4 2 10 　10 原煤生產(chǎn)人員合計(jì)47 43 29 119 　167 三服務(wù)人員4 3 2 9 　9 四其他人員2 1 1 4 　4 合 計(jì)53 47 32 132 　180 二、各工種所占比重井下生產(chǎn)工人93人，井上生產(chǎn)工人16人，井下上工人比例為1：； %； %；%。三、全員效率根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定和以上勞動(dòng)定員及礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。四、工作面作業(yè)方式：回采工作面選用雙滾筒可調(diào)高采煤機(jī)采煤,采用斜切進(jìn)刀,自開(kāi)機(jī)窩,雙向截煤方式,被割落的煤炭通過(guò)采煤機(jī)螺旋滾筒以及鏟煤板等,將煤裝入工作面刮板輸送