【正文】 煤層為深黑色，具有玻璃光澤，斷口為平坦及貝殼狀，一般煤的內(nèi)生節(jié)理比較發(fā)育，外生節(jié)理頗為少見。顯示出本區(qū)煤受動(dòng)力影響較差的特征之一。各煤層是以高等植物形成的陸植煤為主，混合生成煤少見。煤層底板標(biāo)高為150~325m，主采4煤層的平均厚度為4m，煤層平均傾角為10176。采區(qū)內(nèi)煤層賦存條件穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 確定采煤工藝采煤方法的選擇，應(yīng)根據(jù)煤層賦存條件、開采技術(shù)條件、地面保護(hù)要求、設(shè)備供應(yīng)狀況以及設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、效率、成本和煤的回采率等因素確定，需遵循以下原則：①煤炭資源損失少，采用正規(guī)采煤方法；②安全勞動(dòng)條件好；③盡可能采用機(jī)械化采煤，達(dá)到工作面高產(chǎn)、高效；④材料消耗少，生產(chǎn)成本低；⑤便于生產(chǎn)管理。本礦井的兩層煤均為緩傾斜煤層，根據(jù)采區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件選取一次采全高回采工藝。其優(yōu)點(diǎn)是：工作面產(chǎn)量和效率高；巷道掘進(jìn)較少，減少了巷道的維護(hù)工程量，同時(shí)生產(chǎn)也相對(duì)集中；萬噸掘進(jìn)率高；工作面搬家次數(shù)少，節(jié)省搬遷費(fèi)用，增加了生產(chǎn)時(shí)間；材料消耗少。缺點(diǎn)是：煤炭損失較大，對(duì)于煤厚比采高大的煤層，一次不能采完；控頂較困難，煤壁容易片幫；采高固定，適應(yīng)條件單一。 回采工作面參數(shù)1） 工作面推進(jìn)方向工作面推進(jìn)方向有前進(jìn)式和后退式。表611 工作面推進(jìn)方向適應(yīng)條件及優(yōu)缺點(diǎn)項(xiàng)目適應(yīng)條件及優(yōu)缺點(diǎn)前進(jìn)式前進(jìn)式回采具有初期工程量小，投資省等優(yōu)點(diǎn)，但在采空區(qū)巷道維護(hù)較為困難，技術(shù)復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高，且工作面漏風(fēng)大。后退式后退式初期需要掘進(jìn)較長(zhǎng)距離的工作面巷道，但在生產(chǎn)過程中，工作面巷道維護(hù)量小，隨采隨廢，漏風(fēng)小，也較為安全。通過上表比較，本設(shè)計(jì)中工作面均采用沿走向后退式掘進(jìn)。2） 工作面長(zhǎng)度的確定工作面長(zhǎng)度的確定主要考慮一下兩方面的因素：（1）技術(shù)因素工作面長(zhǎng)度與地質(zhì)情況、刮板輸送機(jī)長(zhǎng)度、采煤機(jī)能力相適應(yīng)。目前，國(guó)產(chǎn)刮板輸送機(jī)的長(zhǎng)度一般在200m左右，但隨著礦井生產(chǎn)能力，綜合技術(shù)水平的提高，刮板輸送機(jī)的長(zhǎng)度也有增長(zhǎng)的趨勢(shì)。（2）經(jīng)濟(jì)因素有利于提高工作面單產(chǎn)和效率，合理的工作面長(zhǎng)度能為實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)、高效提供有利條件。加大工作面長(zhǎng)度，一方面可以提高產(chǎn)量、提供效率，降低成本；另一方面，工作面長(zhǎng)度太長(zhǎng)也造成了不易管理，容易造成事故，不利于穩(wěn)產(chǎn)。根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)備能力確定工作面長(zhǎng)度為210m，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)具體情況的變化進(jìn)行適度調(diào)整。2） 工作面推進(jìn)度工作面生產(chǎn)能力要達(dá)到180Mt/a，則工作面的日產(chǎn)量：180Mt247。276=，工作面的采出率為95%，則日推進(jìn)量為：247。（421095%）=；，則日進(jìn)刀數(shù)為：247。=故一天需進(jìn)8刀工作面推進(jìn)：8=工作面日出煤量：421095%=工作面年出煤量：276104=經(jīng)驗(yàn)證滿足設(shè)計(jì)要求。 采煤工藝及設(shè)備1）綜采一次采全高工業(yè)過程割煤→裝煤→運(yùn)煤→移架→推溜→處理采空區(qū)2）采煤機(jī)割煤方式采煤機(jī)雙向割煤，追擊作業(yè)：采煤機(jī)前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤；工作面端頭斜切進(jìn)刀，上行下行均割煤，往返一次進(jìn)兩刀；采煤機(jī)過后先移架，后推移刮板輸送機(jī)。3）工作面落煤、裝煤方式及落煤、裝煤機(jī)械（1）回采工作面落煤、裝煤方式工作面采煤機(jī)螺旋滾筒完成落煤、裝煤過程，部分遺留碎煤由輸送機(jī)上的鏟煤板裝入溜槽。（2）采煤機(jī)的選型采煤機(jī)的選型要考慮工作面的地質(zhì)條件，采煤機(jī)的采高、截深、功率、牽引方式等主要參數(shù)要選取合理，有較大的適應(yīng)范圍，以便在實(shí)際生產(chǎn)過程中有較大的適應(yīng)性，結(jié)合礦井實(shí)際情況工作面選用MG250/600AWD采煤機(jī)。表612 MG250/600AWD型雙滾筒采煤機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目技術(shù)特征單位采高m~適應(yīng)煤質(zhì)硬度f≦4煤層傾角（176。）15(40)截深m。滾筒直徑m；；牽引力KN450；550牽引速度m/min0~；0~；0~牽引形式電液互換；無鏈；銷軌機(jī)面高度mm1460搖臂回轉(zhuǎn)中心距mm6220搖臂長(zhǎng)度mm2160滾筒水平中心距m過煤高度mm600控頂距m臥底量m264；364；464搖臂擺角176。上42；下21裝機(jī)功率KW2200+245+20電壓V1140噴霧滅塵方式內(nèi)、外噴霧機(jī)重t454）工作面運(yùn)煤方式及運(yùn)煤機(jī)械（1）回采工作面運(yùn)煤方式為配合綜采工作面采煤機(jī)割煤，使采煤機(jī)割下的煤炭能夠順利運(yùn)出工作面，回采工作面采用與采煤機(jī)生產(chǎn)能力相、速度適應(yīng)刮板輸送機(jī)運(yùn)煤。（2）刮板輸送機(jī)選型目前使用的刮板輸送機(jī)，按刮板鏈分有三種：邊雙鏈、中單鏈、中雙鏈。邊雙鏈的運(yùn)輸能力大，但受力不均勻適應(yīng)煤質(zhì)較硬的煤；中單鏈和中雙鏈的運(yùn)輸能力較大，煤質(zhì)較軟時(shí)選用。設(shè)計(jì)工作面選用中雙鏈刮板輸送機(jī)，前刮板輸送機(jī)型號(hào)為SGZ764/400，后刮板輸送機(jī)型號(hào)為SGZ764/630。表 613 前刮板輸送機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SGZ764/400功率kW2200鏈條mmΦ2692C中雙鏈鏈速m/s1運(yùn)輸能力t/h800鏈中心距mm120電壓V1140溜槽尺寸（長(zhǎng)寬高）mm1500724290冷卻方式水冷卸載方式端卸緊鏈方式機(jī)頭閘盤緊鏈連接方式鍛造長(zhǎng)環(huán)表 614 后刮板輸送機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SGZ764/630功率kW2315鏈條mmΦ30108C中雙鏈鏈速m/s運(yùn)輸能力t/h900鏈中心距mm140電壓V3300溜槽尺寸（長(zhǎng)寬高）mm1500764275冷卻方式水冷卸載方式端卸緊鏈方式液壓緊鏈連接方式啞鈴銷5)采煤機(jī)進(jìn)刀方式采煤機(jī)進(jìn)刀方式為割三角煤工作面端部斜切進(jìn)刀。（1）當(dāng)采煤機(jī)割至工作面端頭時(shí)，其后的輸送機(jī)槽已移近煤壁，采煤機(jī)機(jī)身處尚留有一段下部煤[圖611]。（2）調(diào)換滾筒位置，前滾筒降下、后滾筒升起并沿輸送機(jī)彎曲段反向割煤，直至輸送機(jī)直線段為止。然后將輸送機(jī)移直[圖612]。（3）在調(diào)換兩個(gè)滾筒上下位置，重新返回割煤至輸送機(jī)機(jī)頭處[圖613]。（4）將三角煤割掉，煤壁割掉后，再次調(diào)換上下滾筒，返程正常割煤[614]。圖611圖612圖613圖614適應(yīng)條件：①頂板較為穩(wěn)定；②回風(fēng)及運(yùn)輸順槽有足夠的寬度，工作面刮板輸送機(jī)的機(jī)頭與機(jī)尾伸向順內(nèi)，能保證采煤機(jī)往返斜切時(shí)，其前滾筒能割透順槽內(nèi)煤壁。優(yōu)點(diǎn)：①采煤機(jī)切入煤壁阻力??；②操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn):①工作面兩端空頂距離長(zhǎng)，空頂面積大，不利于頂板管理；②采煤機(jī)往返斜切距離長(zhǎng)，故輔助時(shí)間長(zhǎng)。7）裝運(yùn)煤在采煤機(jī)割煤的同時(shí)，利用采煤機(jī)滾筒螺旋齒片好弧形擋煤板自動(dòng)將煤裝入刮板輸送機(jī)，工作面余煤由鏟煤板隨移溜鏟入刮板輸送機(jī)，運(yùn)出工作面。8）移液壓支架工作面移架必須配備專職人員，由技術(shù)熟練的工人操作，在割煤時(shí)滯后煤機(jī)后滾筒4～6架進(jìn)行，采取分組追機(jī)移架及時(shí)支護(hù)頂板的方式。當(dāng)頂板破碎或片幫時(shí)，能移超前架的提前移超前架，不能移超前架的必須及時(shí)打出支架護(hù)幫板保護(hù)煤壁，并在煤機(jī)前滾筒割煤后，追機(jī)帶壓擦頂移架，必要時(shí)停機(jī)移架。支架要移成直線，移架時(shí)前后5米范圍內(nèi)嚴(yán)禁其他人員工作。支架要移到位，接頂要嚴(yán)實(shí)有力。移架時(shí)不準(zhǔn)停后溜。9）移輸送機(jī)移輸送機(jī)應(yīng)滯后移架4～6架進(jìn)行，順序追機(jī)推刮板輸送機(jī)，推刮板輸送機(jī)嚴(yán)禁出現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎，刮板輸送機(jī)水平曲度不準(zhǔn)超過3176。，垂直彎曲度不超高1176。10）采空區(qū)管理采空區(qū)采用自然垮落法處理，若機(jī)頭端頭老塘懸頂面積大于8m2而不跨落，必須將錨索退出，若錨索退出后仍無法使采空區(qū)頂板跨落必須對(duì)采空區(qū)強(qiáng)制放頂，相應(yīng)措施按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 采煤工作面支護(hù)方式1）工作面支護(hù)方式及支架選型（1）工作面支護(hù)方式礦井設(shè)計(jì)開采煤層采用綜合機(jī)械化采煤，回采工作面采用液壓支架支護(hù)。支架完成對(duì)工作面頂板的支撐、切頂、擋矸、護(hù)幫、支架前移及推移工作面刮板輸送機(jī)等工作。（2）液壓支架選型支架選型原則：①支護(hù)強(qiáng)度與工作面礦壓相適應(yīng)；②支架結(jié)構(gòu)與煤層賦存條件相適應(yīng)；③支護(hù)斷面與通風(fēng)要求相適應(yīng)；④液壓支架與采煤機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備相匹配。根據(jù)以上選型原則，并考慮到“三機(jī)”配套原則，本工作面使用ZZ5600/21/42型支撐掩護(hù)式支架支護(hù)頂板。表615 ZZ5600/21/42型支撐掩護(hù)式支架技術(shù)特征表項(xiàng)目單位規(guī)格支架形式支撐掩護(hù)支撐高度mm2100~4200寬度mm1500中心距mm1500初撐力KN5000工作阻力KN5600支護(hù)強(qiáng)度Mpa適應(yīng)傾角176。≦25供液泵壓Mpa運(yùn)輸尺寸（長(zhǎng)寬高）mm610015002300重量t支架移架步距mm800生產(chǎn)廠家北京煤機(jī)廠2）支架支護(hù)強(qiáng)度校核（1）支架工作阻力校核 （611）式中 P—支架工作阻力，kN/架； La—每架支架所控制的工作面長(zhǎng)度 ，La=； γ—跨落帶直接頂巖層平均容重，根據(jù)東曲礦生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，取26kN/m3； h—跨落帶直接頂厚度，h=3m； Lz/—直接頂巖梁長(zhǎng)度，Lz=Ld+Lh+Lzx（Ld為端面距，；Lh為支架前梁及頂梁 長(zhǎng)度，；Lzx為直接頂巖層在支架頂梁后的極限懸頂距之和，），則Lz=； γli—跨落帶中第i層老頂及其附加巖層的平均容重，取26kN/m3； hli—跨落帶中第i層老頂及其附加巖層的厚度，hli1=3m，hli2=； Llki—跨落帶中第i層老頂?shù)膸r塊長(zhǎng)度，根據(jù)東曲礦實(shí)際， Llki1=10m， Llki2=14m； α—煤層傾角，12176。； η/—考慮到掩護(hù)梁上有冒矸載荷及立柱不垂直頂梁的系數(shù)，取90%。帶入數(shù)據(jù)得：P=[（263）+（26310）]cos12176。/=5600kN通過校核，支架工作阻力滿足要求。（2）初撐力校核初撐力有下列計(jì)算公式：①設(shè)平衡直接頂巖梁重量所需的支架初撐力為PO1//，則 (612)式中 La—每架支架所控制的工作面長(zhǎng)度 ，La=； γ—跨落帶直接頂巖層平均容重，根據(jù)東曲礦生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，取26kN/m3； h—跨落帶直接頂厚度，h=3m； Lz/—直接頂巖梁長(zhǎng)度，Lz=Ld+Lh+Lzx（Ld為端面距，；Lh為支架前梁及頂梁 長(zhǎng)度，；Lzx為直接頂巖層在支架頂梁后的極限懸頂距之和，），則Lz=； α—煤層傾角，12176。； η/—考慮到掩護(hù)梁上有冒矸載荷及立柱不垂直頂梁的系數(shù)，取90%。帶入數(shù)據(jù)得：PO1//=（26）cos12176。/=②設(shè)平衡直接頂巖梁所產(chǎn)生的力矩（對(duì)煤壁）所需要的支架初撐力為PO3//,則： (613)式中 Lz—直接頂巖梁長(zhǎng)度，Lz=Ld+Lh=； l0—PO3//作用點(diǎn)距頂梁后端的距離（）。帶入數(shù)據(jù)得：PO3//=（2631）/[2()]=③設(shè)煤層防推垮冒頂，頂板與上位巖層不離層，所需的初撐力PO///，則： （614）式中 La—每架支架所控制的工作面的長(zhǎng)度， La=； γx—下位巖層平均體積力，取26kN/m3； hx—下位巖層厚度，（~）； f—上、下巖層之間的摩擦因數(shù)，； Lz/—直接頂巖梁長(zhǎng)度，； a—煤層平均傾角，12176。帶入數(shù)據(jù)得：PO///=26（cos12176。+sin12176。/）=5000kN通過校核，支架工作阻力滿足要求。（3）支護(hù)強(qiáng)度校核 (615)式中 P—支架支護(hù)強(qiáng)度，MPa； M—煤層采高，； N—與煤層頂板分類相關(guān)系數(shù)，取6； γ—頂?shù)装鍘r層容重。帶入數(shù)據(jù)得：P=100064106=根據(jù)對(duì)支架工作阻力、初撐力和支護(hù)強(qiáng)度的驗(yàn)算，所選支架ZZ5600/21/42型支撐掩護(hù)式支架能滿足要求。3）端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式（1）端頭支護(hù)端頭是工作面與斜巷的交接處，跨度大，斷面大支撐壓力在此集中，頂?shù)装遄冃瘟看螅y以維護(hù)。上、下巷受回采影響，壓力增大，不易維護(hù)，所以要選擇端頭支架支護(hù)。工作面端頭選用兩架PDZ型端頭液壓支架進(jìn)行頂板支護(hù)，滯后工作面支架。表 616 PDZ型端頭液壓支架技術(shù)特征項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)PDZ支撐高度mm1600~3800初撐力KN7070工作阻力KN9000支護(hù)強(qiáng)度Mpa適應(yīng)角度176。≦30供液泵站Mpa運(yùn)輸尺寸（長(zhǎng)寬高）mm650015001600重量t支架移架步距mm800（2）上下出口超前支護(hù)① 回風(fēng)巷超前支護(hù)布置形式采用鋼梁下套打單體柱。從煤壁線向外30m超前支護(hù)，為三排支設(shè)，緊貼工作面煤柱側(cè)打第一排單體柱，柱距1m；距離第一排柱2m打第二排單體柱，柱距1m，在巷道外側(cè)緊貼