【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)斜長的確定本礦井沿走向劃分為18個多分帶組成的3個帶區(qū)，每個帶區(qū)走向長度1000m，傾斜長度1500m，每個帶區(qū)內(nèi)再劃分為6個條帶工作面，工作面長160m。礦井投產(chǎn)區(qū)為井田中央靠近工業(yè)廣場的1號條帶工作面。二、煤柱尺寸，綜采工作面布置，沿空掘巷，留設帶區(qū)保護煤柱寬度為10m。三、巷道布置由于傾斜長壁采煤法取消了采區(qū)上（下）山，采區(qū)車場。巷道布置簡單，在主井和副井開鑿至開采水平標高后，布置井底車場，沿煤層走向開掘大巷，而后在水平大巷兩側沿煤層走向劃分為若干條帶，在每個條帶中布置四到六個工作面，在工作面兩側掘進工作面運輸和回風斜巷?；夭晒ぷ髅嫜馗┬狈较蛲七M。本設計帶區(qū)屬俯斜開采，煤層賦存比較穩(wěn)定，瓦斯涌出量大，礦井服務年限比較長，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大巷，大巷掘進到帶區(qū)開采長度后，開始掘進工作面斜巷，一條軌道斜巷，一條皮帶斜巷，然后掘進開切眼。四、帶區(qū)斜巷的布置設計采用傾斜長壁采煤法，綜放工藝，因此只需在煤層中每個分條帶兩側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，負責工作面煤炭的運輸，并作進風巷之用，軌道斜巷布置一條600mm軌道，負責輔助運輸、行人，并作回風順槽之用。斜巷的斷面形式為梯形，支護形式為工字鋼支護。五、帶區(qū)聯(lián)絡巷道及下部車場帶區(qū)軌道斜巷和水平軌道大巷聯(lián)系采用下部車場聯(lián)系，皮帶斜巷和水平皮帶大巷用帶區(qū)煤倉聯(lián)系。帶區(qū)下部車場是帶區(qū)掘進出煤、出矸、進料等的轉(zhuǎn)運站，車場形式多為繞道式。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，應該采用底板繞道。示意圖如下圖411：圖411 帶區(qū)下部車場六、帶區(qū)硐室?guī)^(qū)硐室包括帶區(qū)煤倉、絞車房和變電所。煤倉的形式為圓形斷面，高20m，容量350t。一個帶區(qū)的相鄰兩個工作面共用一個煤倉，或者每個工作面單獨布置帶區(qū)煤倉。為了大巷安全，煤倉與大巷連接處必須加強支護，在煤倉下部收口處四周敷設數(shù)根鋼梁，灌入混凝土與大巷支護連為一體。煤倉壁采用砌碹支護。絞車房應選擇在圍巖穩(wěn)定，無淋水，礦壓小和容易維護的地點；應避開較大的地質(zhì)構造、含水層，并不受開采影響，絞車房與相鄰的巷道要有足夠的保護煤柱或巖柱，支護用不可燃材料，斷面為半圓拱形，錨噴支護厚度300mm。另外，在滿足施工機械安裝和提升運輸要求前提下，絞車房應盡量靠近變坡點，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)，減少工程費用的重要措施。采區(qū)變電所應設在巖層穩(wěn)定，無淋水，礦壓小及通風良好的地點，并位于采區(qū)電負荷中心。工作面采用移動變電站。帶區(qū)變電所采用不可燃材料支護，且采用錨噴支護形式。地板采用100號水泥混凝土鋪底，高出臨近巷道200～300毫米，具有3‰的坡度。以防礦井水流進室內(nèi)。硐室內(nèi)一般不設電纜溝，電纜沿墻敷設，電纜穿過密閉門處需要套管保護。硐室與通道連接處，必須裝設向外開的防火柵欄兩用門。七、帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)運煤系統(tǒng)：采煤工作面→皮帶斜巷→帶區(qū)煤倉→皮帶大巷→井底煤倉→主井→地面運料，排矸系統(tǒng)：副井→井底車場→軌道大巷→帶區(qū)下部車場→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→工作面移動變電站→用電負荷通風系統(tǒng)：新鮮風流：地面→副井→井底車場→軌道大巷→皮帶斜巷→工作面污風風流：工作面→軌道斜巷→回風大巷→風井→地面灑水系統(tǒng)副井→井底車場→軌道大巷→軌道斜巷→加壓泵站→工作面第三節(jié) 回采工藝設計一、概述（1）國內(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已在神東、淮南、邢臺、開灤、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)濟效益和豐富的開采經(jīng)驗。據(jù)統(tǒng)計，緩傾斜厚煤層一次采全高綜采產(chǎn)量已占國有重點煤礦產(chǎn)量的15%左右，并有逐步提高的趨勢。如神東大柳塔煤礦在工作面長238m、采用全套進口綜采設備（、PM4電液控制系統(tǒng)、美國6LS5型電牽引采煤機、功率1500kW等），2000年度綜采面單產(chǎn)達到8030kt，；，～，綜采面日產(chǎn)達到25～27kt；本礦井鄰近的張集煤礦在工作面長220m、（131煤層頂板Ⅱ1～Ⅲ4類、底板Ⅲa類）的條件下，采用國產(chǎn)ZZ600020/42型液壓支架、MG400/920WD型采煤機；、煤層傾角15176。～18176。、Ⅱ2類頂板條件下，采用國產(chǎn)大采高綜采設備，1997年度綜采面單產(chǎn)達到2230kt。針對大采高工作面片幫冒頂問題，各礦在學習國外先進技術基礎上也探索出一套成功經(jīng)驗：① 精選支架根據(jù)美國及國內(nèi)神東礦區(qū)實踐經(jīng)驗，在中等穩(wěn)定及偏下類頂板開采條件下，采用高強度二柱掩護式支架，可有效地阻止頂板巖層向采空區(qū)移動的縱向推力，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10個厚煤層礦井中考慮煤質(zhì)問題有6個礦井留有頂煤（均采用二柱掩護式支架），均不存在頂煤留不住或工作面冒頂問題。② 提高液壓支架初撐力開灤錢家營、西山官地等煤礦通過配備初撐力保證閥，提高液壓支架初撐力，有效地減少了工作面頂板下沉量，進而減少了片幫、冒頂次數(shù)。③ 及時支護端面頂板和煤壁邢臺東龐礦在大采高綜采工作面實行追機作業(yè)，即在采煤機割煤后，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）前探梁及護幫板伸出，及時支護住新裸露的頂板及煤壁。④ 加固煤壁開灤范各莊礦工作面局部采用木錨桿加固煤壁，效果較好。⑤ 加快工作面推進速度大采高工作面加快推進速度，縮短端面頂板及煤壁懸露時間，減少煤體及端面頂板的累計變形量，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，與工作面推進速度較快（平均186m/月）有很大關系。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)邢臺東龐礦在2702工作面的Ⅱ2類頂板條件下，進行一次采全高綜采試驗觀測結果，煤壁片幫深度隨著實際采高的增大而呈非線性增加；當采高超過5m后，其片幫深度急劇增加。綜合近年來神東大柳塔、補連塔、邢臺東龐、淮南張集等礦的開采經(jīng)驗，在頂板中等穩(wěn)定、煤質(zhì)較硬的條件下，采高可達到5m；對于頂板穩(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)已達到較高水平，5m大采高工作面也取得了成功經(jīng)驗。國內(nèi)外采煤技術的發(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內(nèi)外采煤技術裝備發(fā)展水平，設計確定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計國內(nèi)外采煤工作面設備發(fā)展水平（1）液壓支架目前，國外液壓支架的主要發(fā)展趨勢是高阻力、高可靠性、寬中心距和電液控制的二柱掩護式支架。1996年美國采用二柱支架的工作面達66個，占96%，至年底僅剩一個四柱支架工作面。澳、英、德等國近年來也大力發(fā)展二柱支架，新購置支架大多為二柱式。其主要原因是兩柱支架結構簡單。高強度二柱掩護式支架可有效地遏止頂板巖層向采空區(qū)移動的縱向推力，改善工作面圍巖的受力條件，減少工作面的片幫冒頂。國內(nèi)神東大柳塔、補連塔、邢臺東龐、義馬耿村等礦的大采高工作面均采用二柱掩護式支架，工作面單產(chǎn)達到較高的水平。美國及國內(nèi)神東礦區(qū)井下工作面多為中等穩(wěn)定頂板，邢臺東龐為中等穩(wěn)定偏下類頂板，多年的生產(chǎn)實踐表明，在大采高、中等穩(wěn)定及偏下類頂板條件下，高工作阻力的二柱掩護式支架是發(fā)展方向。近年來液壓支架有向重型發(fā)展的趨勢，支架工作阻力逐年增加，美國長壁工作面支架工作阻力大部分在7000～8000kN，最大的二柱掩護式支架工作阻力達到9800kN，而美國煤層埋深都在500m以內(nèi)，平均306m。，液壓支架工作阻力達到6715kN，在回采期間仍存在頂板沿煤壁切落100～200mm的臺階下沉現(xiàn)象，說明支架的工作阻力并不富裕。～，液壓支架工作阻力達到8670kN，在回采期間未發(fā)生過頂板臺階下沉和支架嚴重下降問題。國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6～8s/架，1996年美國已全部采用電液控制。國內(nèi)神東大柳塔礦國產(chǎn)大采高液壓支架采用了大流量片閥，移架速度只能達到12～15s/架?？梢姡娨嚎刂葡到y(tǒng)優(yōu)勢明顯。國外液壓支架廣泛采用高強度材料，支架壽命和可靠性大大提高。部分公司支架壽命達14年以上。國內(nèi)神東大柳塔礦采用德國高強度掩護式支架，該套設備大修前共回采了6個綜采面，其可靠的性能、卓越的過煤能力為大柳塔礦高產(chǎn)高效的實現(xiàn)提供了保證。（2）采煤機滾筒采煤機的主要發(fā)展趨勢是大功率、電牽引、多電機、大截深和自動控制等。1996年美國長壁面采煤機的平均功率已達933kW，最大1492kW，采煤機割煤速度普遍在8～9m/min以上，最高達到13m/min，～。大部分采煤機裝有遙控、監(jiān)測、故障診斷系統(tǒng)。近年來已有部分長壁面采用智能采煤機，可根據(jù)預先設定的頂煤厚度自動調(diào)整滾筒高度，自動調(diào)整牽引速度和測定采煤機位置。國內(nèi)神東大柳塔礦采用美國6LS5型電牽引采煤機，功率1500kW，牽引速度0～15m/min。國產(chǎn)電牽引采煤機經(jīng)過多年的研制和實踐已經(jīng)成熟，裝機總功率已達1200kW，。（3）工作面刮板機工作面刮板機是向重型化、大功率、大運量、高強度和高壽命方向發(fā)展。1998年，美國長壁面刮板機功率平均1195kW，最大2238kW，運量最大4000～5000t/h。近年來安裝的工作面刮板機還采用了CST保護驅(qū)動控制裝置，可實現(xiàn)重載軟啟動和載荷分配。國產(chǎn)工作面刮板機功率達到1400kW，運量達到2500t/h，長度達到300m。設備選型原則（1）本礦井采煤工作面裝備力求達到國內(nèi)領先、國際先進水平。（2）設備選型在技術先進、生產(chǎn)可靠的同時，兼顧設備間的相互配套，保證運輸系統(tǒng)流暢，以期達到采運平衡，最大限度地發(fā)揮綜采設備優(yōu)勢。（3）根據(jù)對全國高產(chǎn)高效工作面裝備的調(diào)研和分析，工作面要實現(xiàn)高產(chǎn)高效，其主要設備應有足夠的富裕系數(shù)，以減少設備故障率，提高開機率，實現(xiàn)工作面高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。（4）根據(jù)開采煤層（112）的開采技術條件以及國內(nèi)采、支、運設備生產(chǎn)現(xiàn)狀，112煤層綜采工作面全部采用國產(chǎn)設備，但關鍵部件考慮進口，且生產(chǎn)能力留有足夠的富裕系數(shù)，以滿足工作面安全高效的要求。液壓支架選型按照我國現(xiàn)行“緩傾斜煤層工作面頂板分類方案”及“緩傾斜煤層工作面底板分類方案”，根據(jù)112煤層鉆孔資料統(tǒng)計分析，其直接頂多為砂質(zhì)粘土巖和炭質(zhì)頁巖，屬2～3類，老頂為Ⅱ～Ⅲ級；直接底為粘土巖和砂質(zhì)泥巖，基本屬Ⅲb類。根據(jù)不同類（級）的頂?shù)装逅m應的架型，本礦井112煤層一次采全高工作面可選擇二柱掩護式或者四柱支撐掩護式支架，設計結合國內(nèi)外大采高液壓支架的實踐經(jīng)驗和發(fā)展趨勢，推薦采用國產(chǎn)高強度支撐掩護式支架。（a）圍巖條件對支架結構的要求由表122可知，112煤層頂板屬中等穩(wěn)定偏下類頂板；底板抗壓強度較低，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、追機作業(yè)、及時支護，鄰架之間要有完善的封頂能力；底座對底板的比壓要小，分布要合理；同時要有較強的控制煤壁片幫的能力。（b）支架高度的確定～。結合煤層及頂、底板條件，～。（c）支護強度估算P＝7mr103cosα式中：P—支護強度，Mpa；m—采高，；r—巖石容重，；計算結果如下：P＝7mr103cosα＝ 7103cos4＝按支架有效支護面積8m2計算，支架工作阻力為4400KN。（d）液壓支架選型根據(jù)上述計算分析，并結合高產(chǎn)高效工作面對支架支撐能力的要求，112煤層液壓支架采用支撐掩護式支架。型號為BC48022/42型，其參數(shù)表如下：表431 液壓支架參數(shù)型 號支撐高度中心距工作阻力/初撐力適應傾角BC48022/42～4800/3940kN10176。采煤機選型(1)采煤機理論生產(chǎn)率計算Qt＝60VcmBr式中：Qt—采煤機小時能力，t/h； Vc—采煤機的牽引速度，取6m/s；m—采高，；B—截深，；r—煤容重，；計算結果如下：Qt＝606＝937t/h(2)采煤機技術生產(chǎn)率計算Q＝K1Qt式中：Q—技術生產(chǎn)率，t/h；K1—采煤機技術上連續(xù)工作系數(shù)，K1＝，；計算結果如下：Q＝937＝562t/h(3)采煤機實際生產(chǎn)率計算Qm＝K2Q式中：Qm—實際生產(chǎn)率，t/h；K2—采煤機在連續(xù)工作系數(shù)，K2＝，；計算結果如下：Q＝562＝337t/h根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)結果采煤機選擇MG360W型，其參數(shù)表如下：表432 采煤機參數(shù)型 號采 高截 深傾 角滾筒直徑功 率MG360W16176。1800mm360kW刮板輸送機選型根據(jù)采煤機實際生產(chǎn)率選擇刮板輸送機型號，原則上刮板輸送機的小時運輸能力應大于采煤機的實際生產(chǎn)率，并留有一定的富裕系數(shù)，以滿足工作面安全高效的要求。其參數(shù)表如下：表433 刮板輸送機參數(shù)型 號長 度運輸能力刮板鏈速鏈條形式SGZ630/220180m450噸/h1中雙鏈其它主要設備選型根據(jù)采煤機小時割煤能力，結合國內(nèi)高產(chǎn)高效工作面設備配備經(jīng)驗，各運輸環(huán)節(jié)應留有足夠的富裕能力，以減少設備故障率，提高開機率，從而達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。工作面及順槽主要運輸設備選型如下：112煤層綜采工作面轉(zhuǎn)載機采用與其刮板輸送機配套的SZD630/75型國產(chǎn)設備。運輸能力為450t/h，功率75kW；112煤層綜采工作面破碎機采用LPS500型國產(chǎn)設備，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選用SJD150型國產(chǎn)設備。其小時能力為630t/h，功率75kW。11