【正文】 法管理頂板。第二節(jié) 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)一、帶區(qū)斜長(zhǎng)的確定本礦井沿走向劃分為18個(gè)多分帶組成的3個(gè)帶區(qū)，每個(gè)帶區(qū)走向長(zhǎng)度1000m，傾斜長(zhǎng)度1500m，每個(gè)帶區(qū)內(nèi)再劃分為6個(gè)條帶工作面，工作面長(zhǎng)160m。礦井投產(chǎn)區(qū)為井田中央靠近工業(yè)廣場(chǎng)的1號(hào)條帶工作面。二、煤柱尺寸，綜采工作面布置，沿空掘巷，留設(shè)帶區(qū)保護(hù)煤柱寬度為10m。三、巷道布置由于傾斜長(zhǎng)壁采煤法取消了采區(qū)上（下）山，采區(qū)車(chē)場(chǎng)。巷道布置簡(jiǎn)單，在主井和副井開(kāi)鑿至開(kāi)采水平標(biāo)高后，布置井底車(chē)場(chǎng)，沿煤層走向開(kāi)掘大巷，而后在水平大巷兩側(cè)沿煤層走向劃分為若干條帶，在每個(gè)條帶中布置四到六個(gè)工作面，在工作面兩側(cè)掘進(jìn)工作面運(yùn)輸和回風(fēng)斜巷?；夭晒ぷ髅嫜馗┬狈较蛲七M(jìn)。本設(shè)計(jì)帶區(qū)屬俯斜開(kāi)采，煤層賦存比較穩(wěn)定，瓦斯涌出量大，礦井服務(wù)年限比較長(zhǎng)，因此沿走向在煤層底板中布置三條大巷，一條皮帶大巷，一條軌道大巷和一條回風(fēng)大巷，大巷掘進(jìn)到帶區(qū)開(kāi)采長(zhǎng)度后，開(kāi)始掘進(jìn)工作面斜巷，一條軌道斜巷，一條皮帶斜巷，然后掘進(jìn)開(kāi)切眼。四、帶區(qū)斜巷的布置設(shè)計(jì)采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法，綜放工藝，因此只需在煤層中每個(gè)分條帶兩側(cè)布置一條軌道斜巷和一條皮帶斜巷，皮帶斜巷布置膠帶輸送機(jī)，負(fù)責(zé)工作面煤炭的運(yùn)輸，并作進(jìn)風(fēng)巷之用，軌道斜巷布置一條600mm軌道，負(fù)責(zé)輔助運(yùn)輸、行人，并作回風(fēng)順槽之用。斜巷的斷面形式為梯形，支護(hù)形式為工字鋼支護(hù)。五、帶區(qū)聯(lián)絡(luò)巷道及下部車(chē)場(chǎng)帶區(qū)軌道斜巷和水平軌道大巷聯(lián)系采用下部車(chē)場(chǎng)聯(lián)系，皮帶斜巷和水平皮帶大巷用帶區(qū)煤倉(cāng)聯(lián)系。帶區(qū)下部車(chē)場(chǎng)是帶區(qū)掘進(jìn)出煤、出矸、進(jìn)料等的轉(zhuǎn)運(yùn)站，車(chē)場(chǎng)形式多為繞道式。繞道位于大巷的頂板或者底板，根據(jù)本礦井煤層傾角較小，應(yīng)該采用底板繞道。示意圖如下圖411：圖411 帶區(qū)下部車(chē)場(chǎng)六、帶區(qū)硐室?guī)^(qū)硐室包括帶區(qū)煤倉(cāng)、絞車(chē)房和變電所。煤倉(cāng)的形式為圓形斷面，高20m，容量350t。一個(gè)帶區(qū)的相鄰兩個(gè)工作面共用一個(gè)煤倉(cāng)，或者每個(gè)工作面單獨(dú)布置帶區(qū)煤倉(cāng)。為了大巷安全，煤倉(cāng)與大巷連接處必須加強(qiáng)支護(hù)，在煤倉(cāng)下部收口處四周敷設(shè)數(shù)根鋼梁，灌入混凝土與大巷支護(hù)連為一體。煤倉(cāng)壁采用砌碹支護(hù)。絞車(chē)房應(yīng)選擇在圍巖穩(wěn)定，無(wú)淋水，礦壓小和容易維護(hù)的地點(diǎn)；應(yīng)避開(kāi)較大的地質(zhì)構(gòu)造、含水層，并不受開(kāi)采影響，絞車(chē)房與相鄰的巷道要有足夠的保護(hù)煤柱或巖柱，支護(hù)用不可燃材料，斷面為半圓拱形，錨噴支護(hù)厚度300mm。另外，在滿(mǎn)足施工機(jī)械安裝和提升運(yùn)輸要求前提下，絞車(chē)房應(yīng)盡量靠近變坡點(diǎn)，以減少工程量。帶區(qū)變電所是采區(qū)供電的樞紐。由于低壓輸電的電壓降較大，故合理的確定采區(qū)變電所位置及尺寸是保證采區(qū)正常生產(chǎn)，減少工程費(fèi)用的重要措施。采區(qū)變電所應(yīng)設(shè)在巖層穩(wěn)定，無(wú)淋水，礦壓小及通風(fēng)良好的地點(diǎn)，并位于采區(qū)電負(fù)荷中心。工作面采用移動(dòng)變電站。帶區(qū)變電所采用不可燃材料支護(hù)，且采用錨噴支護(hù)形式。地板采用100號(hào)水泥混凝土鋪底，高出臨近巷道200～300毫米，具有3‰的坡度。以防礦井水流進(jìn)室內(nèi)。硐室內(nèi)一般不設(shè)電纜溝，電纜沿墻敷設(shè)，電纜穿過(guò)密閉門(mén)處需要套管保護(hù)。硐室與通道連接處，必須裝設(shè)向外開(kāi)的防火柵欄兩用門(mén)。七、帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)煤系統(tǒng)：采煤工作面→皮帶斜巷→帶區(qū)煤倉(cāng)→皮帶大巷→井底煤倉(cāng)→主井→地面運(yùn)料，排矸系統(tǒng)：副井→井底車(chē)場(chǎng)→軌道大巷→帶區(qū)下部車(chē)場(chǎng)→軌道斜巷→工作面排矸與之相反。供電系統(tǒng)：地面→中央變電所→帶區(qū)變電所→工作面移動(dòng)變電站→用電負(fù)荷通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流：地面→副井→井底車(chē)場(chǎng)→軌道大巷→皮帶斜巷→工作面污風(fēng)風(fēng)流：工作面→軌道斜巷→回風(fēng)大巷→風(fēng)井→地面灑水系統(tǒng)副井→井底車(chē)場(chǎng)→軌道大巷→軌道斜巷→加壓泵站→工作面第三節(jié) 回采工藝設(shè)計(jì)一、概述（1）國(guó)內(nèi)采煤工藝發(fā)展現(xiàn)狀緩傾斜厚煤層一次采全高綜采技術(shù)已在神東、淮南、邢臺(tái)、開(kāi)灤、晉城、鐵法、西山、徐州、棗莊等礦區(qū)推廣使用，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和豐富的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，緩傾斜厚煤層一次采全高綜采產(chǎn)量已占國(guó)有重點(diǎn)煤礦產(chǎn)量的15%左右，并有逐步提高的趨勢(shì)。如神東大柳塔煤礦在工作面長(zhǎng)238m、采用全套進(jìn)口綜采設(shè)備（、PM4電液控制系統(tǒng)、美國(guó)6LS5型電牽引采煤機(jī)、功率1500kW等），2000年度綜采面單產(chǎn)達(dá)到8030kt，；，～，綜采面日產(chǎn)達(dá)到25～27kt；本礦井鄰近的張集煤礦在工作面長(zhǎng)220m、（131煤層頂板Ⅱ1～Ⅲ4類(lèi)、底板Ⅲa類(lèi)）的條件下，采用國(guó)產(chǎn)ZZ600020/42型液壓支架、MG400/920WD型采煤機(jī)；、煤層傾角15176?！?8176。、Ⅱ2類(lèi)頂板條件下，采用國(guó)產(chǎn)大采高綜采設(shè)備，1997年度綜采面單產(chǎn)達(dá)到2230kt。針對(duì)大采高工作面片幫冒頂問(wèn)題，各礦在學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上也探索出一套成功經(jīng)驗(yàn)：① 精選支架根據(jù)美國(guó)及國(guó)內(nèi)神東礦區(qū)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在中等穩(wěn)定及偏下類(lèi)頂板開(kāi)采條件下，采用高強(qiáng)度二柱掩護(hù)式支架，可有效地阻止頂板巖層向采空區(qū)移動(dòng)的縱向推力，改善工作面圍巖的受力條件，工作面片幫冒頂事故隨之減少。如美國(guó)10個(gè)厚煤層礦井中考慮煤質(zhì)問(wèn)題有6個(gè)礦井留有頂煤（均采用二柱掩護(hù)式支架），均不存在頂煤留不住或工作面冒頂問(wèn)題。② 提高液壓支架初撐力開(kāi)灤錢(qián)家營(yíng)、西山官地等煤礦通過(guò)配備初撐力保證閥，提高液壓支架初撐力，有效地減少了工作面頂板下沉量，進(jìn)而減少了片幫、冒頂次數(shù)。③ 及時(shí)支護(hù)端面頂板和煤壁邢臺(tái)東龐礦在大采高綜采工作面實(shí)行追機(jī)作業(yè)，即在采煤機(jī)割煤后，緊跟著擦頂帶壓移架，移架到位后，立即將支架的伸縮式（或折疊式）前探梁及護(hù)幫板伸出，及時(shí)支護(hù)住新裸露的頂板及煤壁。④ 加固煤壁開(kāi)灤范各莊礦工作面局部采用木錨桿加固煤壁，效果較好。⑤ 加快工作面推進(jìn)速度大采高工作面加快推進(jìn)速度，縮短端面頂板及煤壁懸露時(shí)間，減少煤體及端面頂板的累計(jì)變形量，亦可提高煤壁的穩(wěn)定性。如本礦井鄰近的張集礦井大采高（）工作面片幫冒頂較少，與工作面推進(jìn)速度較快（平均186m/月）有很大關(guān)系。⑥ 合理選擇工作面采高根據(jù)工作面頂板和煤層條件，合理選擇工作面采高，可有效地控制工作面片幫冒頂程度。根據(jù)邢臺(tái)東龐礦在2702工作面的Ⅱ2類(lèi)頂板條件下，進(jìn)行一次采全高綜采試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，煤壁片幫深度隨著實(shí)際采高的增大而呈非線性增加；當(dāng)采高超過(guò)5m后，其片幫深度急劇增加。綜合近年來(lái)神東大柳塔、補(bǔ)連塔、邢臺(tái)東龐、淮南張集等礦的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，在頂板中等穩(wěn)定、煤質(zhì)較硬的條件下，采高可達(dá)到5m；對(duì)于頂板穩(wěn)定性較差、煤質(zhì)較軟的煤層。綜上分析，回采工藝已日趨成熟，工作面單產(chǎn)已達(dá)到較高水平，5m大采高工作面也取得了成功經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)外采煤技術(shù)的發(fā)展為本礦井采煤工藝的選擇提供了依據(jù)。（2）回采工藝的選擇根據(jù)本井田煤層賦存條件和國(guó)內(nèi)外采煤技術(shù)裝備發(fā)展水平，設(shè)計(jì)確定112煤層（）采用一次采全高回采工藝。二、綜采工作面回采工藝設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外采煤工作面設(shè)備發(fā)展水平（1）液壓支架目前，國(guó)外液壓支架的主要發(fā)展趨勢(shì)是高阻力、高可靠性、寬中心距和電液控制的二柱掩護(hù)式支架。1996年美國(guó)采用二柱支架的工作面達(dá)66個(gè)，占96%，至年底僅剩一個(gè)四柱支架工作面。澳、英、德等國(guó)近年來(lái)也大力發(fā)展二柱支架，新購(gòu)置支架大多為二柱式。其主要原因是兩柱支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。高強(qiáng)度二柱掩護(hù)式支架可有效地遏止頂板巖層向采空區(qū)移動(dòng)的縱向推力，改善工作面圍巖的受力條件，減少工作面的片幫冒頂。國(guó)內(nèi)神東大柳塔、補(bǔ)連塔、邢臺(tái)東龐、義馬耿村等礦的大采高工作面均采用二柱掩護(hù)式支架，工作面單產(chǎn)達(dá)到較高的水平。美國(guó)及國(guó)內(nèi)神東礦區(qū)井下工作面多為中等穩(wěn)定頂板，邢臺(tái)東龐為中等穩(wěn)定偏下類(lèi)頂板，多年的生產(chǎn)實(shí)踐表明，在大采高、中等穩(wěn)定及偏下類(lèi)頂板條件下，高工作阻力的二柱掩護(hù)式支架是發(fā)展方向。近年來(lái)液壓支架有向重型發(fā)展的趨勢(shì)，支架工作阻力逐年增加，美國(guó)長(zhǎng)壁工作面支架工作阻力大部分在7000～8000kN，最大的二柱掩護(hù)式支架工作阻力達(dá)到9800kN，而美國(guó)煤層埋深都在500m以?xún)?nèi)，平均306m。，液壓支架工作阻力達(dá)到6715kN，在回采期間仍存在頂板沿煤壁切落100～200mm的臺(tái)階下沉現(xiàn)象，說(shuō)明支架的工作阻力并不富裕?！?，液壓支架工作阻力達(dá)到8670kN，在回采期間未發(fā)生過(guò)頂板臺(tái)階下沉和支架?chē)?yán)重下降問(wèn)題。國(guó)外液壓支架普遍采用電液控制和高壓大流量供液系統(tǒng)，移架速度達(dá)6～8s/架，1996年美國(guó)已全部采用電液控制。國(guó)內(nèi)神東大柳塔礦國(guó)產(chǎn)大采高液壓支架采用了大流量片閥，移架速度只能達(dá)到12～15s/架?？梢?jiàn)，電液控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯。國(guó)外液壓支架廣泛采用高強(qiáng)度材料，支架壽命和可靠性大大提高。部分公司支架壽命達(dá)14年以上。國(guó)內(nèi)神東大柳塔礦采用德國(guó)高強(qiáng)度掩護(hù)式支架，該套設(shè)備大修前共回采了6個(gè)綜采面，其可靠的性能、卓越的過(guò)煤能力為大柳塔礦高產(chǎn)高效的實(shí)現(xiàn)提供了保證。（2）采煤機(jī)滾筒采煤機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)是大功率、電牽引、多電機(jī)、大截深和自動(dòng)控制等。1996年美國(guó)長(zhǎng)壁面采煤機(jī)的平均功率已達(dá)933kW，最大1492kW，采煤機(jī)割煤速度普遍在8～9m/min以上，最高達(dá)到13m/min，～。大部分采煤機(jī)裝有遙控、監(jiān)測(cè)、故障診斷系統(tǒng)。近年來(lái)已有部分長(zhǎng)壁面采用智能采煤機(jī)，可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的頂煤厚度自動(dòng)調(diào)整滾筒高度，自動(dòng)調(diào)整牽引速度和測(cè)定采煤機(jī)位置。國(guó)內(nèi)神東大柳塔礦采用美國(guó)6LS5型電牽引采煤機(jī)，功率1500kW，牽引速度0～15m/min。國(guó)產(chǎn)電牽引采煤機(jī)經(jīng)過(guò)多年的研制和實(shí)踐已經(jīng)成熟，裝機(jī)總功率已達(dá)1200kW，。（3）工作面刮板機(jī)工作面刮板機(jī)是向重型化、大功率、大運(yùn)量、高強(qiáng)度和高壽命方向發(fā)展。1998年，美國(guó)長(zhǎng)壁面刮板機(jī)功率平均1195kW，最大2238kW，運(yùn)量最大4000～5000t/h。近年來(lái)安裝的工作面刮板機(jī)還采用了CST保護(hù)驅(qū)動(dòng)控制裝置，可實(shí)現(xiàn)重載軟啟動(dòng)和載荷分配。國(guó)產(chǎn)工作面刮板機(jī)功率達(dá)到1400kW，運(yùn)量達(dá)到2500t/h，長(zhǎng)度達(dá)到300m。設(shè)備選型原則（1）本礦井采煤工作面裝備力求達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。（2）設(shè)備選型在技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)可靠的同時(shí)，兼顧設(shè)備間的相互配套，保證運(yùn)輸系統(tǒng)流暢，以期達(dá)到采運(yùn)平衡，最大限度地發(fā)揮綜采設(shè)備優(yōu)勢(shì)。（3）根據(jù)對(duì)全國(guó)高產(chǎn)高效工作面裝備的調(diào)研和分析，工作面要實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，其主要設(shè)備應(yīng)有足夠的富裕系數(shù)，以減少設(shè)備故障率，提高開(kāi)機(jī)率，實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。（4）根據(jù)開(kāi)采煤層（112）的開(kāi)采技術(shù)條件以及國(guó)內(nèi)采、支、運(yùn)設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)狀，112煤層綜采工作面全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，但關(guān)鍵部件考慮進(jìn)口，且生產(chǎn)能力留有足夠的富裕系數(shù)，以滿(mǎn)足工作面安全高效的要求。液壓支架選型按照我國(guó)現(xiàn)行“緩傾斜煤層工作面頂板分類(lèi)方案”及“緩傾斜煤層工作面底板分類(lèi)方案”，根據(jù)112煤層鉆孔資料統(tǒng)計(jì)分析，其直接頂多為砂質(zhì)粘土巖和炭質(zhì)頁(yè)巖，屬2～3類(lèi)，老頂為Ⅱ～Ⅲ級(jí)；直接底為粘土巖和砂質(zhì)泥巖，基本屬Ⅲb類(lèi)。根據(jù)不同類(lèi)（級(jí)）的頂?shù)装逅m應(yīng)的架型，本礦井112煤層一次采全高工作面可選擇二柱掩護(hù)式或者四柱支撐掩護(hù)式支架，設(shè)計(jì)結(jié)合國(guó)內(nèi)外大采高液壓支架的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展趨勢(shì)，推薦采用國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)度支撐掩護(hù)式支架。（a）圍巖條件對(duì)支架結(jié)構(gòu)的要求由表122可知，112煤層頂板屬中等穩(wěn)定偏下類(lèi)頂板；底板抗壓強(qiáng)度較低，且該煤層煤質(zhì)較軟。因此，要求支架必須能夠?qū)崿F(xiàn)快速移架、追機(jī)作業(yè)、及時(shí)支護(hù)，鄰架之間要有完善的封頂能力；底座對(duì)底板的比壓要小，分布要合理；同時(shí)要有較強(qiáng)的控制煤壁片幫的能力。（b）支架高度的確定～。結(jié)合煤層及頂、底板條件，～。（c）支護(hù)強(qiáng)度估算P＝7mr103cosα式中：P—支護(hù)強(qiáng)度，Mpa；m—采高，；r—巖石容重，；計(jì)算結(jié)果如下：P＝7mr103cosα＝ 7103cos4＝按支架有效支護(hù)面積8m2計(jì)算，支架工作阻力為4400KN。（d）液壓支架選型根據(jù)上述計(jì)算分析，并結(jié)合高產(chǎn)高效工作面對(duì)支架支撐能力的要求，112煤層液壓支架采用支撐掩護(hù)式支架。型號(hào)為BC48022/42型，其參數(shù)表如下：表431 液壓支架參數(shù)型 號(hào)支撐高度中心距工作阻力/初撐力適應(yīng)傾角BC48022/42～4800/3940kN10176。采煤機(jī)選型(1)采煤機(jī)理論生產(chǎn)率計(jì)算Qt＝60VcmBr式中：Qt—采煤機(jī)小時(shí)能力，t/h； Vc—采煤機(jī)的牽引速度，取6m/s；m—采高，；B—截深，；r—煤容重，；計(jì)算結(jié)果如下：Qt＝606＝937t/h(2)采煤機(jī)技術(shù)生產(chǎn)率計(jì)算Q＝K1Qt式中：Q—技術(shù)生產(chǎn)率，t/h；K1—采煤機(jī)技術(shù)上連續(xù)工作系數(shù)，K1＝，；計(jì)算結(jié)果如下：Q＝937＝562t/h(3)采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)率計(jì)算Qm＝K2Q式中：Qm—實(shí)際生產(chǎn)率，t/h；K2—采煤機(jī)在連續(xù)工作系數(shù)，K2＝，；計(jì)算結(jié)果如下：Q＝562＝337t/h根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果采煤機(jī)選擇MG360W型，其參數(shù)表如下：表432 采煤機(jī)參數(shù)型 號(hào)采 高截 深傾 角滾筒直徑功 率MG360W16176。1800mm360kW刮板輸送機(jī)選型根據(jù)采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)率選擇刮板輸送機(jī)型號(hào)，原則上刮板輸送機(jī)的小時(shí)運(yùn)輸能力應(yīng)大于采煤機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)率，并留有一定的富裕系數(shù)，以滿(mǎn)足工作面安全高效的要求。其參數(shù)表如下：表433 刮板輸送機(jī)參數(shù)型 號(hào)長(zhǎng) 度運(yùn)輸能力刮板鏈速鏈條形式SGZ630/220180m450噸/h1中雙鏈其它主要設(shè)備選型根據(jù)采煤機(jī)小時(shí)割煤能力，結(jié)合國(guó)內(nèi)高產(chǎn)高效工作面設(shè)備配備經(jīng)驗(yàn)，各運(yùn)輸環(huán)節(jié)應(yīng)留有足夠的富裕能力，以減少設(shè)備故障率，提高開(kāi)機(jī)率，從而達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。工作面及順槽主要運(yùn)輸設(shè)備選型如下：112煤層綜采工作面轉(zhuǎn)載機(jī)采用與其刮板輸送機(jī)配套的SZD630/75型國(guó)產(chǎn)設(shè)備。運(yùn)輸能力為450t/h，功率75kW；112煤層綜采工作面破碎機(jī)采用LPS500型國(guó)產(chǎn)設(shè)備，其破碎能力為500t/h，功率75kW；112煤層綜采工作面順槽膠帶輸送機(jī)選用SJD150型國(guó)產(chǎn)設(shè)備。其小時(shí)能力為630t/h，功率75kW。11