【正文】 2820015單位m根KNmmmmm/sm3 采煤方法及采區(qū)巷道 煤層地質(zhì)特征本帶區(qū)的主要可采煤層為3煤, ，～，位于山西組的下部，距山西組底界10m左右，距三灰50m左右；層位穩(wěn)定，厚度變化不大，全區(qū)可采，結(jié)構(gòu)簡單，有6個鉆孔發(fā)現(xiàn)有夾石，～。直接頂板為深灰色，厚3m左右的砂質(zhì)泥巖，有少數(shù)孔偽頂為泥巖。老頂是灰白色含黑色礦物較多的中粒砂巖，底板為5～7m的且有清楚波狀層理及生物擾動構(gòu)造的細砂巖，常相變?yōu)榛液谏纳百|(zhì)泥巖，有時為泥巖。3煤是本井田最重要的可采煤層。瓦斯涌出量較小，煤塵具有爆炸性。表31 煤層的地質(zhì)特征表煤層平均厚度煤層結(jié)構(gòu)簡單煤層傾角∠5～13176。開采煤層3﹟煤煤種2氣煤穩(wěn)定程度較穩(wěn)定煤層情況描述本工作面所采煤層為二疊系山西組3﹟煤，位于山西組下部，距山西組底界10m左右，距三灰為50m。煤層結(jié)構(gòu)簡單；，為厚煤層，煤層穩(wěn)定；煤層傾角在∠5～13176。之間，平均為10176。，屬緩傾斜煤層，內(nèi)生裂隙發(fā)育。煤層硬度系數(shù)f=2～3。3﹟煤為瀝清～弱玻璃光澤，厚層狀，以暗煤為主，亮煤次之，煤巖類型為亮暗煤，煤質(zhì)牌號為低灰、低硫、低砷、低磷，高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)二號氣煤，既可作為煉焦配煤，又可做為各種動力及民用燃料煤。 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：1. 保證帶區(qū)具有完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)系統(tǒng)要完善可靠，便于管理；2. 合理集中生產(chǎn)，確保帶區(qū)與工作面的正常接替，確保礦井的生產(chǎn)能力同時，為穩(wěn)產(chǎn)高效創(chuàng)造條件；3. 良好的經(jīng)濟效果，巷道布置在符合合理的基礎(chǔ)上，力求工程量省，投資少，見效快，巷道維護費用低，采區(qū)噸煤生產(chǎn)成本低；4)安全生產(chǎn)的條件好，符合《煤礦安全規(guī)程》、《礦井防火規(guī)程》、《防治煤與瓦斯突出細則》、《建筑物、水體、鐵路、及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤與開采規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。帶區(qū)內(nèi)的開采系統(tǒng)采用后退式開采，通風(fēng)方式采用U型通風(fēng)，這種通風(fēng)方式的特點是風(fēng)流系統(tǒng)簡單，漏風(fēng)小。該井田的劃分主要是受井田大小和斷層的影響，最終決定劃分四個帶區(qū)即：北一帶區(qū)、南二帶區(qū)、東三帶區(qū)、南四帶區(qū)，中間為斷層隔開。首采工作面布置在井筒附近，以便礦井建設(shè)后能盡快投產(chǎn)。 生產(chǎn)系統(tǒng)其運輸路線為：工作面→ 工作面運輸斜巷 → 帶區(qū)煤倉→運輸大巷→井底煤倉→主井→地面其運料路線為：副井→井底車場→軌道大巷→運料斜巷→工作面進風(fēng)斜巷→ 工作面采用抽出式通風(fēng)方式，中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)，這種通風(fēng)系統(tǒng)具有初期投資少，出煤較快的特點，符合本礦井的實際需求。通風(fēng)系統(tǒng)路線為：副井 →井底車場→軌道大巷 →帶區(qū)進風(fēng)行人斜巷 →分帶軌道巷 →工作面→分帶回風(fēng)巷 →回風(fēng)石門 →回風(fēng)大巷 →回風(fēng)井 →主通風(fēng)機→地面主井 →裝載硐室 → 進風(fēng)行人聯(lián)絡(luò)斜巷 → 膠帶運輸大巷 →巷道間聯(lián)絡(luò)巷 →回風(fēng)大巷 →回風(fēng)井 → 主通風(fēng)機 →地面：其排矸路線為：工作面 →分帶回風(fēng)巷或軌道巷 →帶區(qū)運料平巷 →運料斜巷 →軌道大巷 →井底車場→副井 →地面副井（主井）→井下中央變電所 →帶區(qū)臨時變電所 →分帶配電點 →工作面設(shè)備工作面 →分帶軌道（膠帶）運輸平巷 →分帶進風(fēng)行人斜巷 →帶區(qū)軌道大巷 → 井底車場內(nèi)外環(huán)水倉 →中央泵房 → 地面 采煤方法及工作面長度的確定，傾角較小，采用傾向長壁采煤方法，其賦存穩(wěn)定，無大的地質(zhì)構(gòu)造影響。因此可考慮用分層綜采工藝、放頂煤工藝，這兩種工藝各有優(yōu)缺點，通過比較確定選用哪種回采工藝。比較如下：(1）分層綜采工藝的特點優(yōu)點：1)是我國使用較成熟的一種采煤方法，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設(shè)備小、輕便，回采工作面搬家方便；3) m～，回采工作面煤壁增壓小，煤壁穩(wěn)定，生產(chǎn)環(huán)節(jié)良好；4)回采工作面回收率高，可達到93%～97%以上。缺點：1)巷道掘進較多，萬噸掘進率高；2)工作面單產(chǎn)低，單產(chǎn)提高困難；3)開采投入高，上、下分層開采，人工鋪網(wǎng)，勞動強度大，費用較大；4)加劇接替緊張的矛盾，需要等到再生頂板的穩(wěn)定。(2）放頂煤工藝優(yōu)點：1)高產(chǎn)高效，單產(chǎn)效率高；2)巷道掘進較少，減少了巷道的維護工程量，同時生產(chǎn)也相對集中；3)工作面搬家次數(shù)少；4)對地質(zhì)條件、煤層賦存條件有更大的適應(yīng)性；5)減少材料消耗，如坑木、金屬網(wǎng)、截齒和油脂等。缺點：1)煤損多，工作面回收率低；2)煤塵大，放煤時煤和矸界線難以區(qū)別，使得煤炭含矸率提高，影響煤質(zhì)；3)瓦斯容易積聚，“一通三防”難度大 。綜合上述兩種回采工藝的比較，為使礦井能夠達到高產(chǎn)高效，提高工作面單產(chǎn)，瓦斯涌出量小，煤層硬度中硬偏上。因此，結(jié)合上面方案的優(yōu)缺點，選擇綜合機械化放頂煤采煤。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：綜采面長度一般不小于150m。結(jié)合設(shè)計礦井的實際情況，確定綜放工作面的長度為200m。合理的工作面長度是實現(xiàn)高產(chǎn)高效的重要條件。在一定的范圍內(nèi)加長工作面的長度有利于提高產(chǎn)量、效率和效益，并能降低巷道的掘進率，但是工作面長度受設(shè)備、煤層地質(zhì)條件及瓦斯涌出量等因素的約束，同時工作面長度加大，生產(chǎn)技術(shù)的管理難度增大，因此，超過一定長度范圍，工作面單產(chǎn)、效率以及安全生產(chǎn)條件等都會下降。影響工作面長度的技術(shù)因素：⑴ 設(shè)備條件是影響工作面長度的重要因素之一；⑵ 煤層地質(zhì)條件是影響工作面長度的又一重要因素；⑶ 通風(fēng)能力對工作面長度取決于工作面的瓦斯涌出量，本礦井屬低瓦斯礦，所以工作面不受通風(fēng)能力的限制。隨著開采技術(shù)的發(fā)展，工作面有加長的趨勢，根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定：綜采面長度一般不小于150m，以及參考相鄰礦井的經(jīng)驗，故工作面長度選在200m可以滿足產(chǎn)量的要求，確定回采工作面的長度為200m。 帶區(qū)巷道的布置該井田帶區(qū)的劃分主要是受井田大小和斷層的影響，最終決定劃分4個帶區(qū)。首采為北一帶區(qū)，以便實現(xiàn)礦井早期達產(chǎn)與工作面風(fēng)量供給。方案一：煤層巷道 優(yōu)點：帶區(qū)上山沿煤層布置時掘進容易，費用低，速度快，聯(lián)絡(luò)巷工程量少，生產(chǎn)系統(tǒng)較簡單。缺點：受工作面采動影響大，生產(chǎn)期間上山的維護困難，改進支護，加大煤柱尺寸，可以改善上山維護，但會增加煤炭的損失。方案二：巖石巷道 優(yōu)點：受采動影響小，上山維護費用少，減少煤炭損失。缺點：掘進困難，費用高，速度慢，聯(lián)絡(luò)工程量大。適用條件：不能用煤層上山的用巖石上山。 本礦井各帶區(qū)服務(wù)年限長，煤層比較厚，綜合以上因素，本帶區(qū)選用方案二，三條巷道，且均布置在底板巖石中，一條軌道大巷，一條膠帶運輸大巷布置在煤層底板巖層中，一條回風(fēng)大巷布置在煤層頂板巖層中。帶區(qū)煤柱:帶區(qū)巷道兩側(cè)30m處為停采線，順槽雙巷間煤柱寬設(shè)10m。帶區(qū)走向斜長在1500～2500之間，各分帶斜長(包括兩平巷寬度與中間10m保護煤柱)為220m。 確定各種巷道的尺寸、支護方式及通風(fēng)方式順槽的尺寸應(yīng)能滿足綜放工作面運煤、輔助運輸和通風(fēng)的需要，由此確定運輸順槽的巷道凈寬尺寸（寬高）為42003000mm，軌道順槽的巷道凈寬尺寸（寬高）為42003000mm。采用錨網(wǎng)帶支護，錨索補強，這種支護方式經(jīng)濟效益好，且掘進速度快。采用壓入式局扇進行通風(fēng)，局扇應(yīng)在新鮮風(fēng)流處。為了防止回風(fēng)短路，設(shè)置保護措施，具體位置見帶區(qū)巷道布置圖。 確定分帶車場的形式為了方便運輸減短運輸路線降低開拓工程量，并結(jié)合開采方式各分帶車場如圖31所示。圖31 分帶車場 帶區(qū)主要硐室布置為不因運輸故障而影響工作面正常出煤，帶區(qū)內(nèi)各條分帶設(shè)有帶區(qū)煤倉，在分帶膠帶運輸斜巷與帶區(qū)膠帶運煤平巷垂直處，大巷兩側(cè)對應(yīng)的兩個帶區(qū)的各分帶設(shè)一個共用煤倉，提高分帶煤倉的利用價值減少分帶煤倉數(shù)量，降低掘進工程量和材料費用。帶區(qū)煤倉采用垂直煤倉，斷面為圓形，用混凝土砌碹支護，壁厚300mm。煤倉容量按采煤機連續(xù)作業(yè)割一刀煤的產(chǎn)量計算。帶區(qū)變電所應(yīng)設(shè)在帶區(qū)用電負荷集中的地方，故放在兩條大巷之間，其位置見帶區(qū)巷道布置圖。高壓電氣設(shè)備與低壓設(shè)備分別集中在一側(cè)布置，；高度根據(jù)行人的高度和設(shè)備要求以及吊掛電燈的高度確定為3m。硐室斷面形狀采用半圓拱，采用錨噴支護。底板采用100＃混凝土鋪底，并高出鄰近巷道200～300mm和具有3‰的流水坡度，以防礦井水流進變電所。硐室與通道的連接處，設(shè)有向外開的防火柵欄兩用門。 確定帶區(qū)各種巷道的掘進方法。三條大巷（軌道、運煤、回風(fēng)）是全巖掘進，故采用炮掘與全巖掘進機聯(lián)合作業(yè)。各分帶是全煤巷掘進，采用綜掘，一邊出煤，一邊掘進，速度快。 帶區(qū)生產(chǎn)能力本帶區(qū)為一個工作面生產(chǎn)，一個工作面準備。V。= nxd （31）A。=LV0mrC （32）式中： V0——工作面年循環(huán)進尺，m/a。n——煤礦生產(chǎn)天數(shù)，取330天/年。x——每天循環(huán)進刀數(shù)，取5刀；d——截深。L——回采工作面長度，200m。m——煤層厚度。r ——煤的容量。C——綜放工作面回產(chǎn)率。把以上參數(shù)代入兩式得：V0=3305= 990 m/aA0=200990 = 考慮到在開掘時在煤層中掘進巷道，掘進煤量約占工作面產(chǎn)量的5%，則本礦井的產(chǎn)煤量為： A總= A（1+5%） （33）式中： A總 ————礦井總產(chǎn)煤量，Mt。A。————工作面出煤量，Mt；5% ————掘進出煤量，Mt。由33式得，產(chǎn)量為：A總=（1+5%）= Mt由此得出，每天進5刀是以保證采煤班的作業(yè)均衡，同時滿足年產(chǎn)量。帶區(qū)采出率是指工業(yè)儲量中，設(shè)計或?qū)嶋H采出的那一部分儲量約占工業(yè)儲量的比例，以百分數(shù)表示。按下式計算：首采工作面推進長度1700m，順槽為單巷掘進，停采線距大巷30m，工作面與工作面之間留5m保護煤柱。 帶區(qū)工業(yè)儲量： 1700200=帶區(qū)煤柱損失： （20030+17005）=帶區(qū)開采過程中的煤柱損失主要有：工作面的采出率為95%，落煤損失為5%。即：帶區(qū)采出率=（––5％）/= 91％ 75%故符合《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定。 工作面接替順序根據(jù)煤層的賦存條件，適宜建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，因此本設(shè)計采用一礦一面達產(chǎn)。開采首采帶區(qū)為北一帶區(qū)，采用雙巷掘進順序開采方式，為工作面接替做好準備。首采帶區(qū)的北一帶區(qū)全部采完后，隨后開采南二帶區(qū)、東三帶區(qū)順序投入生產(chǎn)。因此，設(shè)計的工作面開采接替順序為單翼順序開采。有效避免了孤島工作面的出現(xiàn)，大大提高了開采的安全保障性及安全預(yù)防的資金投入。 采煤方法 采煤工藝方式：(1)技術(shù)先進，要求采煤工作面機械化水平高，單產(chǎn)高，煤炭質(zhì)量好，煤炭采出率高；(2)經(jīng)濟合理，要求勞動效率高，材料消耗少，噸煤成本低；(3)生產(chǎn)安全，生產(chǎn)中要用科學(xué)的管理水平，應(yīng)用先進的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，認真貫徹《煤礦安全規(guī)程》，確保安全生產(chǎn)，保證礦井有完整的運輸通風(fēng)排水和行人的系統(tǒng)，設(shè)置完善的安全設(shè)施。3煤平均傾角10176。，屬于緩傾斜煤層，煤層賦存條件較好，傾角緩，瓦斯含量小，井田內(nèi)基本無斷裂構(gòu)造，僅發(fā)育有寬緩的褶曲，水文地質(zhì)條件簡單，煤層頂?shù)装逡坠芾淼纫蛩剡M行綜合考慮，采煤方法采用走向長壁采煤法，回采方向為后退式，煤層厚度變化不大。合理的回采工作面長度是實現(xiàn)高產(chǎn)高效的重要因素，影響工作面長度的因素主要有地質(zhì)因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟因素和員工素質(zhì)。本采區(qū)地質(zhì)條件簡單，煤層含瓦斯量低，屬低瓦斯，不受通風(fēng)能力的限制，因此地質(zhì)因素對回采工作面影響不大。本礦井工作制度采用三八制，每班工作8小時，為了便于管理，擬定正規(guī)的作業(yè)循環(huán)為，兩班半采煤半班檢修。另外，工作面產(chǎn)量應(yīng)保證礦井達產(chǎn)。、 Qt＝A/T (34)式中： Qt ——礦井理論日產(chǎn)量， t/d；A ——礦井設(shè)計生產(chǎn)能力， ；T ——礦井年工作天數(shù)， 取330天。即： Qt＝5455 t/d綜合以上多種因素，確定工作面長度為200米，現(xiàn)驗算工作面生產(chǎn)能力。工作面日產(chǎn)量Qr為： Qr＝BLMBΥC (35)式中： Qr——工作面日產(chǎn)量， t； B——每日采煤刀數(shù)， 取5； L——工作面長度， 取200m； M——煤層厚度， ； B——循環(huán)進尺， ； Υ——煤的容重， ； C——工作面回采率，％。Qr＝5316噸礦井日產(chǎn)量Q為： Q＝Qr（1＋10％） (36) 式中： Q ——礦井日產(chǎn)量，t；Qr ——工作面日產(chǎn)量，t；10％——掘進出煤系數(shù)。Q＝5847t 5316t即該工作面長度能夠滿足礦井達到設(shè)計生產(chǎn)能力的要求。由于后退式的工作面和巷道的維護條件好，工作面的推進方向為后退式?？紤]到掘進煤量及綜采面的生產(chǎn)能力，工作面日進5刀，工作面生產(chǎn)能力為5316t/d。、裝煤方式的確定由于設(shè)計礦井煤層為厚煤層，綜采工作面設(shè)計采用雙滾筒采煤機破煤。根據(jù)采煤機要適合特定的地質(zhì)條件，并且采煤機采高、截深、功率、牽引方式等主要參數(shù)要選取合理，有較大的適用范圍，滿足工作面生產(chǎn)能力的要求，選用大功率無鏈