【文章內(nèi)容簡介】 T=CQ／ A （ 3— 6） 式中 A—— 采區(qū)生產(chǎn)能力，萬 t/a； Q—— 采區(qū)可采儲量，萬 t； C—— 采區(qū)采出率 . T=CQ／ A=75﹪179。 1179/220 ＝ 4年 設(shè)計符合規(guī)定。 20 第四章 采區(qū)方案設(shè)計 第一節(jié) 采煤方法的選擇 1. 煤層賦存條件 本采區(qū)煤層傾角為 170，煤層平均厚度為 6m，煤層直接頂板主要為黑 色 及深灰色砂質(zhì)泥巖，厚度為 ~，平均厚度為 。老頂為 S10砂巖，多為灰褐色中粒砂巖，層理多富集碳質(zhì)及白云母片，厚度在 ~，平均厚度為 。煤層底板為泥巖，厚度 ~，平均厚度為 。煤層直接頂一般情況下能隨采隨落，不需要采取強制落頂措施，老頂跨落布距為 20~25m ，跨落對回采作業(yè) 場所有 較明顯壓力顯現(xiàn)。 采區(qū)煤層瓦斯相對涌出量為 8m3/t，屬于低瓦斯礦井。煤層自然發(fā)火期是 3個月，屬于有自燃傾向的煤層。煤塵爆炸指數(shù)為 6，不具有爆炸性。 本采區(qū)所采的煤層為單一煤層，屬于二 1煤層 。 一 、 地質(zhì)構(gòu)造情況 采區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，在采區(qū)邊界有一 F41斷層，落差較大，可以達到200~375m 左右，延伸長度 。 水文地質(zhì)特征。 采區(qū)煤層頂板含水層為砂巖裂隙微弱含水層，底板砂巖含水層較微弱，水文地質(zhì)類型為較簡單的類型。煤層正常涌水量在 2m 3/min 以下，采區(qū)涌水較少。 技 術(shù)裝備條件。 本礦井現(xiàn)有的技術(shù)裝備比較先進，技術(shù)條件較好，有很好的維修條件，能對煤層的開采提供較先進的技術(shù)和裝備，并能對礦井的生產(chǎn)設(shè)備進行維修和檢21 查。對礦井的生產(chǎn)不會產(chǎn)生影響。 設(shè)計資料。 本 采區(qū)的生產(chǎn)能力為 220 萬 t/a，可以將采區(qū)上下山運輸巷道設(shè)在 煤層中 回風巷道設(shè)在采區(qū)邊界巖層中，大巷主要采用電機車運輸。 鄰近或相近礦井的采煤實踐經(jīng)驗及生產(chǎn)管理水平等，鄰近礦井采煤時間經(jīng)驗較豐富，生產(chǎn)管理水平比較先進，規(guī)范。 二、 采煤方法的選擇 本采區(qū)的煤層厚度平均為 6m，煤質(zhì)中硬，節(jié)理發(fā)育，所采煤層為庚 20 煤層。煤層頂?shù)装灞容^穩(wěn)定，煤層屬于結(jié)構(gòu)簡單的穩(wěn)定厚煤層。 綜上所述， 該采區(qū)可選擇綜合機械化放頂煤開采或者分層開采的采煤方法。 綜采放頂煤開采具有以下的優(yōu)點： 放頂煤工作面單產(chǎn)高。工作面內(nèi)具有多個出煤點，而且在工作面內(nèi)可實行采放分段平行作業(yè)，即在不同地段采煤和放煤同時進行，因而易于實現(xiàn)高產(chǎn)。 放頂煤工作面效率高。由于放頂煤工作面的一次采出厚度大，生產(chǎn)集中，放煤工藝勞動量小，以及出煤點增多等原因，其生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益大幅提高。 放頂煤工作面成本低。放頂煤采煤法與分層開采相比較減少了數(shù)目，取消了鋪網(wǎng)工 序，節(jié)省了鋪網(wǎng)費用。此外，其他材料、電力消耗、工資費用等也相應減少。 放頂煤開采巷道掘進量小。放頂煤開采巷道掘進率一般是分層開采的1/3~1/2，大幅度減少了巷道掘進費用和維修費用，改善采掘的接續(xù)狀況為集中生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。 22 放頂煤開采工作面搬家次數(shù)少。根據(jù)煤層厚度的不同，工作面搬家次數(shù)減少了 1~3 次，節(jié)省了采煤工作面安裝和搬遷費用。 放頂煤開采對 地質(zhì)構(gòu)造、煤層構(gòu)造、煤層厚度變化適應性強。實踐證明，綜采放頂煤可在緩斜煤層中適應煤層厚度 4~20m變化。 國內(nèi)綜采放頂煤在煤層厚度 5~12m，傾 角小于 150 的條件下已經(jīng)取得了成功的經(jīng)驗，如兗州、鄭州礦區(qū)。所以該采區(qū)選擇綜采放頂煤的開采方法。 第二節(jié) 采區(qū)巷道布置 一 、 采區(qū)設(shè)計方案選擇及其參數(shù)確定 該采區(qū)走向長度為 2021m，傾斜長度為 1000m，采區(qū)使用采區(qū)式開采。采區(qū)邊界的留設(shè) 5m厚的煤柱，采區(qū)邊界有一 F41斷層，需要留設(shè) 20m的煤柱，采區(qū)可采走向長度為 1975m，區(qū)段斜長為 200m，工作面長度 180m，區(qū)段護巷煤柱 12m，區(qū)段平巷寬 4m。該采區(qū)選用綜采放頂煤的開采方法，由于采區(qū)走向長度為 1975m，可采用單翼采區(qū)布置。 采區(qū)上下山的位置及數(shù)目通過方案比較確定。根據(jù)采區(qū)煤層厚度、煤層傾角以及煤的自然發(fā)火期，采區(qū)服務年限?？商岢鰞蓚€方案進行比較： 方案一：采區(qū)巷道聯(lián)合布置。 在距離煤層 12m的底板巖石中布置兩條上山，上山位于采區(qū)走向中央，通過石門與煤層聯(lián)系，兩條上山的間距位 20m。 方案二： 采區(qū)巷道聯(lián)合布置。 在煤層中布置兩條上山，間距 20m，上山位于采區(qū)的中央。 23 區(qū)段巷道。本采區(qū)開采的煤層為厚煤層，采用綜采放頂煤一次采全高進行開采。由于煤層頂?shù)装灞容^穩(wěn)定，水文條件比較簡單，區(qū)段巷道的布置可采用區(qū)段集中布置，區(qū)段平巷之間留 設(shè) 12m寬煤柱，區(qū)段巷道寬度取 4m。 聯(lián)絡(luò)巷道。由于采區(qū)上山巷道布置有兩種方案，所以，在聯(lián)絡(luò)巷道的布置上，可采用區(qū)段石門 ~溜煤眼相結(jié)合的聯(lián)系方式。在方案一中，采用溜煤眼與采區(qū)運輸上山相聯(lián)系。在方案二中，由于采區(qū)上山布置在煤層中，采用區(qū)段軌道平巷用石門與軌道上山聯(lián)系。采區(qū)運輸上山與區(qū)段運輸平巷直接相連。 方案比較。根據(jù)提出的方案及方案比較原則，我們只對采區(qū)上山的布置及聯(lián)絡(luò)巷道進行各方面的比較。 通過對采區(qū)上山方案進行比較，采區(qū)服務年限較短，頂?shù)装鍘r性穩(wěn)定，水文條件比較穩(wěn)定，煤層瓦斯涌出量少，煤塵爆炸指數(shù)低 ，煤層地質(zhì)構(gòu)造簡單，所以選擇方案二比較合理。參照采區(qū)方案技術(shù)比較表 41 表 41 采區(qū)方案技術(shù)比較表 24 方案 項目 方案一，雙巖上山 方案二，雙煤上山 掘進工程量 兩上山都布置在底板巖石中，掘進工程量大，多掘出了聯(lián)絡(luò)石門與溜煤眼。 掘進工程量小，區(qū)段平巷與采區(qū)上山可以直接相連，比較方便運輸。 工程難度 掘進比較困難，巖層較煤層堅硬，巷道連接復雜。 掘進比較容易，巷道連接簡單。 通風距離 聯(lián)絡(luò)巷較多，通風距離長，通風不方便。 通風距離短，通風容易。 管理環(huán)節(jié) 管理環(huán)節(jié)多，溜煤眼多，漏風地點多。 通風距離短，通風容易。 巷道維護 巷道維護簡單，維護費用少。 煤層巷道的維護費用較多，維護比較困難。 支架回收 無法回收 可以回收利用 工程期 巖石硬度大，掘進速度慢，工程期長，費用高。 煤層上山掘進速度較快，工程期較短，可在較短時間內(nèi)投產(chǎn)。 25 （二）采煤工作面的布置 。采區(qū)布置形式為單翼采區(qū)后退式開采，采煤工作面走向長度為 1975m，綜采放頂煤開采方法。由于采區(qū)煤層頂?shù)装灞容^穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡 單，瓦斯涌出量低，涌水量低，煤塵不具有爆炸性，所以工作面采用后退式推進方向。工作面前進式的推進方向有以下的明顯的缺點：在采煤工作面生產(chǎn)生產(chǎn)的同時，必須超前一定距離掘進區(qū)段運輸平巷和回風平巷，采掘之間互相干擾嚴重；區(qū)段平巷維護困難，而且采區(qū)漏風，可能造成工作面風量不足；當才空區(qū)發(fā)生火災時，必將危及工作面。因此，我國煤礦一般采用后退式開采順序。 2. 區(qū)段平巷的合理位置 區(qū)段平巷有區(qū)段運輸平巷和區(qū)段回風平巷。區(qū)段平巷并不是絕對的水平巷道。在生產(chǎn)實際中，為了便于排水和運送材料設(shè)備，區(qū)段平巷通常是以 ~％的坡度掘進的，由于坡度小，一般在巷道布置和分析時都將它們視作水平巷道，只有在巷道施工設(shè)計上才需要加以注明。 區(qū)段運輸平巷一般采用帶式輸送機或多臺刮板輸送機串聯(lián)運煤。為保證輸送機的正常運行和發(fā)揮設(shè)備效能，運輸平巷在布置上可以有一定的坡度變化，但要求在一臺輸送機長度范圍內(nèi)必須保持直線方向。區(qū)段回風平巷中一般鋪設(shè)軌道，采用礦車或平板車運送材料、設(shè)備。軌道平巷在布置上允許有一定的彎曲，但要求巷道要按一定的流水坡度施工。同時，為了便于平巷與采煤工作面的聯(lián)接，要求兩條區(qū)段平巷都必須布置在所采煤層的層位上，而且盡量保持互相平行，以便形成等長的工作面，為采煤工作面創(chuàng)造優(yōu)越的開采技術(shù)條件。 根據(jù)煤層走向變化情況和平巷運輸設(shè)備的特點，可采取雙直線布置。區(qū)段運輸平巷和區(qū)段回風平巷均布置成直線巷道，能基本上保持采煤工作面的長度26 不變，便于組織生產(chǎn)和發(fā)揮機械效能，有利于綜合機械化采煤。區(qū)段運輸平巷可以鋪設(shè)長距離帶式輸送機，減少運輸設(shè)備占用臺數(shù)和煤炭轉(zhuǎn)載次數(shù)。 根據(jù)煤層瓦斯含量不大，煤層埋藏穩(wěn)定，涌出量不大，所以采用單巷布置。單巷布置的區(qū)段平巷在掘進時，只要加強掘進通風，減少風筒漏風，掘進長度一般可達 1000m以上。綜合機械化采煤單巷布置 時，區(qū)段運輸平巷內(nèi)的一側(cè)需要設(shè)置轉(zhuǎn)載機和帶式輸送機，另一側(cè)設(shè)置泵站及移動變電站等電氣設(shè)備，因而航道斷面較大，一般達 12m2 以上；區(qū)段運輸平巷也因工作面產(chǎn)量大，通風量大，其斷面也較大，與運輸平巷斷面基本相同或略小。 所采煤層為厚煤層，煤層傾角較小，采用留設(shè)區(qū)段煤柱的方法布置區(qū)段平巷，區(qū)段煤柱 20m。 3. 巷道掘進 煤層巷道掘進，可選用 ELMA 型掘進機，采用錨噴網(wǎng)支護，半煤巖巷道掘進，可選用 EL90 型掘進機。巖巷掘進應普及光面爆破技術(shù)，錨噴或噴漿支護。 確定巷道斷面時應該注意以下幾點： （ 1）巷道高度的規(guī)定 a. 主要運輸巷道和主要回風巷道的凈高，自軌面起不得低于 2m。 b. 架線電機車與運輸巷道的凈高，自軌面起，在行人的巷道內(nèi)，車場內(nèi)以及人巷道同運輸巷道交叉點的地方，架空線懸掛高度為 2m。在不行人的巷道內(nèi)為，電機車架空線和巷道頂或棚梁之間的距離不得小于 。 c. 采區(qū)內(nèi)的上下和平巷的凈高，不得低于 2m，薄及中厚 不得低于 。 27 （ 2）巷道寬度的規(guī)定 a. 綜合機械化采煤的礦井新掘運輸巷的一側(cè)，從巷道道渣面起 ，必須留有寬 1m以上的人行道，管道應吊掛在 ；巷道另一側(cè)的寬度，不得小于 ；巷道內(nèi)安設(shè)輸送機時，輸送機距支護或碹墻的距離，不得小于 ；巷道內(nèi)移動變電站或平車上綜合機械化采煤設(shè)備的最突出部分，同巷道支架間距離不得小于 ，同輸送機的距離應滿足設(shè)備檢查、檢修的需要，并不得小于 。 b. 新建礦井，生產(chǎn)礦井新掘運輸巷一側(cè)，從道渣面起 高度內(nèi)，必須留有寬 以上的人行道，管道應吊掛在 以上的巷道上部；另一側(cè)的寬度不得小于 ；巷道內(nèi)安設(shè)輸送機時，輸送機距支護或碹墻的距離，不得小于 。 c. 人車停車地點， 在巷道一側(cè)，從巷道道渣面起 的高度內(nèi)，必須留有寬 1m 以上的人行道。 d. 雙軌運輸巷中（包括彎道），兩條鐵路中心線之間的距離，必須使兩列對開列車最突出部分之間的距離，不得小于 ；在采區(qū)裝載點，兩列列車車體的最突出部分之間的距離，不得小于 ；在礦車摘掛鉤地點，兩列車車體的最突出部分之間的距離，不得小于 1m。 （ 3）巷道斷面的確定 根據(jù)采區(qū)地質(zhì)特征及采區(qū)煤層頂?shù)装孱愋?，本采區(qū)巷道斷面確定為拱形。 （ 4）掘進速度 巷道掘進速度與掘進隊管理水平，技術(shù)水 平，巷道斷面大小，煤巖性質(zhì)，支護方式及材料有密切的關(guān)系。 巷道掘進速度指標見表 42 28 表 42 巷道掘進速度指標 巷道名稱 （ A）掘進速度指標 /m178。 月 1 巷道名稱 （ B）掘進速度指標/m178。 月 1 巖巷 100 巖巷 ≮150 半煤巖巷 200 半煤巖巷 250~300 煤巷 300 煤巷 400~500 A—— 為普通方法掘進， B—— 為掘進機掘進 本采區(qū)只有一個采煤工作面，一個掘進工作面。 二 開采順序 本采區(qū)同時工作一個采煤工作面，煤層 為厚煤層，采用綜采放頂煤的開采方法，先采底板以上 厚的煤，然后放煤厚度為 ，使用支撐掩護式液壓支架，后退式開采。 三 采區(qū)上中下部車場形式及確定依據(jù) 本采區(qū)所采煤層為厚煤層，采用綜采放頂煤的開采方法。由于采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存條件較好，瓦斯涌出量低，工作面涌水量低，服務年限短，采區(qū)上下山設(shè)在了煤層中 。根據(jù)軌道上山絞車房及回風大巷相對位置和運輸量較大等因素， 采區(qū)上部車 場選用 逆向平車場。 順向平車場車場運行順當，調(diào)車方便，通過能力大。 根據(jù)區(qū)段平巷與軌道上山及運輸上山都設(shè)在煤層底部，聯(lián)絡(luò)方便，不必 設(shè)29 溜煤眼及石門。 采用繞道式中部車場，運輸能力大，運輸方便。 根據(jù)煤層傾角小于 170 圍巖條件較好等因素，采用大巷裝車式底板繞道式下部車場。這種車場調(diào)車方便，線路布置緊湊，工程量少，通過能力大。 四 采區(qū)硐室 1. 采區(qū)煤倉的形式、位置、容量的選擇和支護形式。 本采區(qū)煤倉設(shè)置在運輸大巷與運輸上山的交接處，選擇垂直式圓形斷面煤倉。煤倉的直徑為 5m，煤倉的高度為 20m。 采區(qū)煤倉的容量 Q=350t 煤倉的結(jié)構(gòu)包括煤倉的上部收口、倉身、下口漏斗及溜口閘門基礎(chǔ)、溜口和閘門裝置等。 （ 1）煤倉上口。由于煤倉斷面較大，為了 保證煤倉上口安全，需要用混凝土收口。為了防止大塊煤、矸石、廢木料等進入煤倉造成堵塞，應在煤倉上口按設(shè)鐵