【導(dǎo)讀】石臺礦位于淮北市東北15公里，閘河煤田中部偏東，坐落在蕭縣境內(nèi)。井田屬淮北市杜集區(qū)石臺鎮(zhèn)、朔里鎮(zhèn)和蕭縣永固鎮(zhèn)管轄，南鄰張莊礦，西接岱河礦和房莊礦，東以張莊向斜軸與永固井田相連。區(qū)內(nèi)鐵路運輸有礦用鐵路經(jīng)符夾線至符離集，可通往華東各工業(yè)城市，本區(qū)屬季風(fēng)濕暖帶，為半濕潤半干燥的大陸性氣候。年平均氣溫℃，日最低氣溫℃，日最高氣溫℃，年蒸。降雪期和冰凍期為11月至翌年3月。當(dāng)一趟線路故障，另一趟負(fù)擔(dān)全。礦負(fù)荷時；馬莊區(qū)變――石臺線路壓降為%，均在許可范圍內(nèi)。礦井生產(chǎn)影響較大。主并伴有稀疏斷裂的構(gòu)造形態(tài)。查明巖漿侵入范圍及其對煤層的破壞和影響。地質(zhì)報告初步闡明了巖漿巖侵入的分布規(guī)。3煤層，為主要煤層，僅局部因巖漿侵入不可采。一水平瓦斯相對涌出量為、日，通過煤層燃點測定，煤層具有自然發(fā)火傾向。巖漿巖對各煤層的影響大小、煤變質(zhì)程度及其煤種的分布情況。求，目前可供利用的列入平衡表內(nèi)的儲量，即A＋B＋C級儲量。

　　

【正文】 b= 1 = 萬 t/年 故一個采區(qū)生產(chǎn)能力能夠滿足礦井產(chǎn)量要求 。 采區(qū)采出率 采區(qū)工業(yè)儲量由下式計算： Q=S M R 104 （ ） 式中： Q—— 采區(qū)工業(yè)儲量，萬噸； S—— 采區(qū)面積， m2； 1437500 ㎡。 M—— 煤層厚度， ； R—— 煤的容重， 。 則： Q=1437500 104 = 萬噸 煤柱損失量為： P=[（ 20+30） 1500+30 1080+9 (860+970+1070+1170+1250+1330)] 104 = 萬 t 采用下面兩種方法計算采區(qū)采出率： 法 1：采區(qū)采出率 = 100% （ ） 采區(qū)開采過程中的煤柱損失主要有：采區(qū)煤柱損失，工作面的落煤損失，約占采區(qū)煤柱損失的 3%— 7%，這里取 6%。 落煤損失為： P 6%= = 萬 t 則：采區(qū)采出率 C=(QPP 6%)/Q 100% =()/ 100% 采區(qū)工業(yè)儲量 開采損失工業(yè)儲量 ? 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 界本科生畢業(yè)設(shè) 第 37 頁 =% 法 2：采區(qū)采出率 = 100% （ ） 實際出煤量 = 式中 L—— 工 作面傾斜長度； 175m。 Li—— 工作面的 走向 長度； m。 M—— 煤層厚度， 。 R—— 容重， t/m3。 C1—— 工作面采出率， 。 K1—— 掘進出煤率， 。 實際出煤量 =175 (860+970+1070+1170+1250+1330) = 萬 t 由于本采區(qū)內(nèi)還要布置普通機械化采煤工作面，并且還要回收煤柱，實際的采出率要高出一些，現(xiàn)乘以一個系數(shù) K2=。 實際出煤率 = 100% =% 采區(qū)采出率取兩者之間的較小值，既 %。完全符合《煤炭設(shè)計規(guī)范》的要求。 采區(qū)車場及主要硐室 采區(qū)上部車場選型 采區(qū)上部車場是采區(qū)上山與采區(qū)上部區(qū)段回風(fēng)平巷或階段回風(fēng)巷之間的一組聯(lián)絡(luò)巷道的硐室。 本采區(qū)選用的采區(qū)上部車場為逆向平車場，軌道上山的絞車房布置在區(qū)段回風(fēng)平巷水平。該車場的優(yōu)點是不會跑車，操作安全，缺點是調(diào)車時間長，通過能力小，但是可以滿足本礦井的正常生產(chǎn)需要。另外由于本采區(qū)回風(fēng)石門與煤層區(qū)段回風(fēng)平巷相聯(lián)系，故采用逆向 平車場。上部車場見 53。 采區(qū)工業(yè)儲量采區(qū)實際出煤量611 ii L L M R C K? ? ? ? ? ??圖 53 上部車場 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 界本科生畢業(yè)設(shè) 第 38 頁 采區(qū)中部車場選型 采區(qū)中部車場是聯(lián)系上山和中部區(qū)段平巷的一組巷道，采區(qū)中部車場一般為甩車場，根據(jù)采區(qū)巷道的布置，區(qū)段劃分不同，采區(qū)可以布置一個或幾個中部車場，按甩入地點不同，可分為平巷式、石門式、繞道式三種。 由軌道上山提升上來的礦車，通過甩車道甩入中部石門中，再進到區(qū)段軌道平巷，而各區(qū)段運輸平巷的煤經(jīng)運輸石門和區(qū)段溜煤眼，下溜入運煤上山中。中部車場見 54。 采區(qū)下部車場選型 由于煤層傾角為 14176。，起坡點落在大巷的頂板，且頂板圍巖條件比較好，因此 選用大巷裝車式下部車場，其優(yōu)點是調(diào)車方便，線路方便，線路布置緊湊，工程量省。但繞道維護量大，影響大巷通過能力。下部車場見圖 55。 采區(qū)主要硐室 （ 1）采區(qū)煤倉 從目前使用情況來看，煤倉以圓形斷面居多，直徑一般取 2— 6 m，以 4— 6 m 為佳，因為煤倉過高，容易使煤壓實而起拱，引起堵塞，一般不宜超過 30 m，以 20 m左右為好，但由于本采區(qū)生產(chǎn)能力比較大，尺寸為圓形斷面直徑 6 m，煤倉高 28 m，凈斷面煤倉利用率η =H/D=28/6=。 既煤倉選型合理。 （ 2）采區(qū)絞車房 采區(qū)絞車 房應(yīng)布置在圍巖為砂巖，穩(wěn)定無淋水、地壓小、易維護的地點。應(yīng)避開較大的地質(zhì)構(gòu)造、含水層以及有煤和瓦斯突出的地點，并不受開采的影響。 本采區(qū)上部為逆向平車場，軌道上山以水平的巷道與區(qū)段回風(fēng)平巷相連，絞車房布置在與回風(fēng)巷同一水平的巖石中。設(shè)計絞車房有兩個出口，一是鋼絲繩通道，二是通風(fēng)巷道，硐室斷面為半圓拱型，高度為 3800 mm，用錨噴支護。 （ 3）采區(qū)變電所 采區(qū)變電所應(yīng)布置在圍巖穩(wěn)定、地壓小、無淋水、通風(fēng)條件良好且采區(qū)圖 54 中部車場 圖 55 下部車場 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 界本科生畢業(yè)設(shè) 第 39 頁 用電負(fù)荷處。所以本采區(qū)變電所設(shè)在采區(qū)中心地區(qū)，既第 4 區(qū)段中央，呈“一”型布置，采用錨噴支護。 該變電所服務(wù)整個采區(qū)。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 界本科生畢業(yè)設(shè) 第 40 頁 6 采煤方法 采煤工藝方式 采 區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件 采區(qū)所采煤層為 3 號煤層，平均厚度 m，煤層傾角 14176。，地質(zhì) 結(jié)構(gòu)單一，煤層賦存穩(wěn)定。采區(qū)內(nèi)無大斷層影響。 煤質(zhì)硬度為 0～ 1，煤的容重為 t／ m3。 煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚度 m；老頂為灰白色中砂巖，厚度 m；直接底為灰色砂質(zhì)泥巖，厚度 m；老底為灰色砂質(zhì)砂泥巖，厚度 達 10 m以上。 采區(qū)相對瓦斯涌出量為 m3/t，二氧化碳相對涌出量為 m3/t， 煤層無 自燃傾向性。 正常涌水量為 ，最大涌水量為 m3/h。 確定采煤工藝方式 根據(jù)采區(qū)地質(zhì)條件及煤層特征，可選擇分層綜采工藝和放頂煤工藝，各有優(yōu)缺點，下面進行比較： （ 1） 分層綜采工藝的特點 優(yōu)點： 分層綜采工藝技術(shù)成熟，設(shè)備類型齊全性能完好，操作方便，管理簡單，可選出適應(yīng)各種條件的采煤設(shè)備；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。采高一般為 ，回采工作面煤壁增壓小，煤壁穩(wěn)定，生產(chǎn)環(huán)節(jié)良好；工作面采出率高，可達到 9397%以上。 缺點： 巷道掘進較多，萬噸掘進率低；工作面單產(chǎn)低，單產(chǎn)提高困難；開采投入高，分層開采人工鋪網(wǎng)勞動強度大，費用大；加劇接替緊張的矛盾，需要等到再生頂板穩(wěn)定后才可采下分層。 （ 2） 放頂煤工藝 ○ 1 優(yōu)點： 有利于合理集中生產(chǎn)，實現(xiàn)高產(chǎn)高效，單產(chǎn)和效率高，具有顯著的經(jīng)濟效益；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；工作面搬家次數(shù)少；對地質(zhì)條件、煤層賦存條件有更大的適應(yīng)性； 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 界本科生畢業(yè)設(shè) 第 41 頁 ○ 2 缺點： 煤損多，工作面回收率低；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)；自然發(fā)火、瓦斯積聚隱患較大， “一通三防 ”難度大 。 比較上述 2 種回采工藝的特點，分層開采綜合經(jīng)濟效益差，不利于礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效，初步確定選擇放頂煤的回采工藝。結(jié)合礦井實際條件，瓦斯涌出量小，煤質(zhì)硬度較小，頂煤放煤容易，本煤層平均厚 m，頂?shù)装寰^軟，礦壓顯現(xiàn)劇烈，頂煤易放出。此外： Ⅰ 對煤層及地質(zhì)條件具有較強的適應(yīng)性； Ⅱ 具有顯著的經(jīng)濟效益，可使噸煤成本降低 1030 元 。 故采用走向長壁全部跨落一次采全高綜采放頂煤法。后退式自然跨落法采煤。 回采工作面參數(shù) 根據(jù)前面開拓、準(zhǔn)備的巷道布置，回采工作面沿傾向布置，走向推進；工作面長度為 175 m，區(qū)段長 1130 m；煤厚 ，采高 m。平均傾角 14176。 工作面布置兩條順槽：上順槽和下順槽。下順槽布置膠帶輸送機，供 進風(fēng)、運輸、行人使用。上順槽鋪設(shè)軌道，供輔助運輸和回風(fēng)使用。兩巷均為單巷掘進 。 順槽斷面均為 ， m 高；順槽間煤柱按規(guī)定留設(shè) 9 m，以免順槽變形過大而難以維護。 （ 1） 工作面配套設(shè)備 的選擇 根據(jù)工作面的關(guān)鍵參數(shù)，查《綜采綜掘高檔普采設(shè)備類型配套圖集》選用編號為 ZC137—ZFS32L 的配套設(shè)備。 表 61 三機標(biāo)準(zhǔn)型號 液壓支架 采煤機 刮板輸送機 ZFS4000/15/32L MG300W SGZ—764/400 SGZ—764/320 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 界本科生畢業(yè)設(shè) 第 42 頁 回采工作面破煤、裝煤方式 工作面的采煤機的參數(shù)如下： 表 62 MG300W型采煤機主要技術(shù)特征 項目 技術(shù)特征 單位 型號 MG300W 采高 ～ m 適應(yīng)媒質(zhì)硬度 F=1～ 3 煤層傾角 ≤35 176。 截深 600 mm 滾筒直徑 m 牽引方式 無鏈 牽引力 500 KN 牽引速度 0～ 8 m/s 鏈條規(guī)格 銷輪齒軌 滾筒中心距 8389 mm 機面高度 1488 mm 臥底量 286 mm 電 動 機 型號 YSKBC—300A/300 功率 300 KW 臺數(shù) 1 臺 電壓 1140 V 冷卻方式 電機牽引、截割、搖臂均水冷 噴霧滅塵方式 內(nèi)外噴霧 控頂距 2275 mm 最小不可拆卸件尺寸 326012751039 mm 總重 40 t 設(shè)計單位 雞西煤機廠 生產(chǎn)廠家 雞西煤機廠 工作面采煤機利用螺旋滾筒破煤、裝煤，部分遺留碎煤由輸送機上的鏟煤板來裝入溜槽，頂煤通過支架后面的放煤口直接進入后部刮板輸送機。完成破煤、裝煤的全過程。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 界本科生畢業(yè)設(shè) 第 43 頁 （ 1） 采煤機的進刀方式： 采煤機采用割三角煤，工作面端頭進刀方式，其進刀過程如圖 61 所示。 進刀過程如下： (a)(b)(c)(d)AAA AA AA A12211212AAAAAAAA 圖 61 采煤機斜切進刀示意圖 ○ 1 當(dāng)采煤機割至工作面端頭時，其后的輸送機槽已移近煤壁，采煤機機身處留設(shè)有一段下部煤 ， 見 圖 ； ○ 2 調(diào)換滾筒位置，前滾筒降下，后滾筒升起，并沿輸送機彎曲段反向割入煤壁，直至輸送機直線段為止。然后將輸送機移直 ， 見 圖 ； ○ 3 再調(diào)換兩個滾筒上下位置，重新返回割煤至輸送機機頭處 ， 見 圖； ○ 4 將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換上下滾筒位置，反程正常割煤見圖 61。 回采工作面 支護方式 （ 1） 支架選型及布置 回采工作面支護采用液壓支架支護，根據(jù)工作面頂?shù)装鍘r性及煤層厚度、采高等條件，選用成套設(shè)備中的 ZFS4000/15/32L 型液壓支架和ZTF6400/17/32Z 型端頭支架 。工作面上下端頭分別布置端頭支架 2 架，中間液壓支架 117 架，共計 121 架。支架技術(shù)特征見表 63 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 界本科生畢業(yè)設(shè) 第 44 頁 表 63 ZFS4000/15/32L 型液壓支架主要技術(shù)特征見表 項目 技術(shù)特征 單位 標(biāo)準(zhǔn)型號 ZFS4000/15/32L 形式 支撐掩護式雙輸送機放頂煤支架 放煤形式 插板式 高度 M 寬度 ～ M 中心距 M 初撐力 3694 KN 工作阻力 4064 KN 支護強度 Mpa 對底板比壓 Mpa 適應(yīng)煤層傾角 ≤25 176。 供液泵壓 MPa 運輸尺寸（長 寬 高） 5 m 重量 t 設(shè)計單位 沈陽煤研所 制造廠家 平陽機械廠 （ 2） 液壓支架的校核 ○ 1 支架工作阻力校核 工作面頂板為 Ⅱ 級頂板，根據(jù)《采場頂板控制及檢測》一書 中說明，工作阻力可按支撐頂板煤和跨落帶巖重計算，并乘以一個動壓系數(shù)，公式為式（ ） 。 P=K[La(RhLd+∑RZh ZL Z+∑Rlih liL lki)COSα] （ ）