《煤矿实习报告》word版.doc

1 实 习 报 告 2015 年 7 月 2 日 2 目 录 第一章第一章 矿区概述矿区概述.3 第一节第一节 矿区概述矿区概述3 第二节第二节 外部条件外部条件4 第三节第三节 资源整合条件综合评述资源整合条件综合评述5 第二章第二章 井田开拓井田开拓.32 第一节第一节 概概 述述34 第二节第二节 井筒位置的确定井筒位置的确定34 第三节第三节 开拓系统的综述开拓系统的综述141 第四节第四节 采区划分采区划分141 第五节第五节 井底车场及硐室井底车场及硐室141 第三章第三章 采煤方法和采区巷道布置采煤方法和采区巷道布置.39 第一节第一节 采煤方法采煤方法39 第二节第二节 采区巷道及生产系统采区巷道及生产系统47 第三节第三节 巷道掘进巷道掘进49 3 第一章 矿区概述 第一节 矿区概述 一、 交通位置 本矿区位于娄烦县城北赤土壑、辽庄、新舍科一线以北，行政区划隶属静游镇， 其井田地理坐标为： 东经 11142471114524， 北纬 380935381152。 该矿北距岚县县城约 14km，南距娄烦县城约 11km，东南距古交市约 48km，乡级 柏油路通过本井田，东距太（原）岚（县）公路约 4km。交通比较方便。 交通位置详见图 1-1-1。 二、 地形、地势及河流 1、 地形地貌 井田位于吕梁山脉的东麓，地表呈侵蚀中山地貌，井田内地势总体为北高南低， 最高点位于井田西部边缘，标高为 1384.0m，最低点位于井田东南角的龙泉河谷，标 高为 1215.2m，最大相对高差 168.8m。 2、 河流、水系 井田内河流不发育，黄土冲沟发育，主沟多沿北东向发育，支沟一般为北西向和 南东向，井田南部有龙泉河自西向东流过，在雨季汇集沿途冲沟内洪水向东排入汾河， 天旱时一般干涸。 三、 气象及地震 本区属大陆性半干旱气候，夏季短而燥热，冬季长而寒冷。平均年降雨量为 464.3mm，雨水少，且降水量集中在 7、8、9 月份。年蒸发量平均为 1762.1mm，为降 水量的近 4 倍。年平均气温为 8.3，最高气温为 36.4，最低气温为-30.5，每年 10 月底结冰，翌年 3 月底解冻，冰冻期为 160 天以上。最大冻土深度 0.851.17m。 全年主导风向为东南风（夏季） ，其次为西北风（冬季） ，最大风速 16m/s，平均风速 为 2.1m/s，风力一般为 5 级，最大可达 8 级。 根据山西省地震局资料，本区历史上未发生过强震，据 GB18306-2001“中国地震 动参数区划图”本区抗震设防烈度 7 度，地震加速度值为 0.10g。 四、 县区经济发展概况 区内地下资源丰富，有煤、铁、大理石、硅、钨、铜金、石灰岩、石膏等，工业 基础薄弱，现有煤炭、铁矿、冶金、建材，农作物以土豆、莜麦、豆类为主。 4 第二节 外部条件 一、 外运条件分析 该矿北距岚县县城约 14km，南距娄烦县城约 11km，东南距古交市约 48km，乡 级柏油路通过本井田，东距太（原）岚（县）公路约 4km。交通运输十分便利，外 运条件较好。 二、 电源、水源情况 （一） 电源条件 珠烽矿采用 10kV 供电，2 回路 10kV 电源分别引自马家岩矿区 35kV 变电站不同 母线段。选用导线：LJG-300，线路长：22.5km。 （二） 水源条件 本矿井供水水源采用娄烦县静游镇辽庄村自来水，并已取得供水协议，生活用水 供水量为 200m3/d，可满足本矿地面生产、生活及消防用水需要。 三、场地征地情况 本矿矿井工业场地为利用原巨海煤矿工业场地，已有部分土地使用手续，新增用 地及风井场地需要新购土地。 四、主要建筑材料供应情况 矿井所需钢材、木材、水泥、各种设备市场上能够满足建设需求；砖、石、砂及 石灰等本地可满足需求；当地劳动力较充足；本次扩建各级政府大力支持该矿建设， 因此矿井建设各种条件都比较好。 第三节 资源整合条件综合评述 该矿经兼并重组后井田资源的开发具有下列优越条件： 一、一、采用综合机械化采煤方法，提高了机械化水平，扩大了生产能力。 二、合理利用原巨海矿工业场地，扩建矿井生产能力，用较少的投资，提高矿 井经济效益和社会效益。 三、井田内煤层赋存稳定，储量丰富，顶底板条件较好，水文地质条件简单， 有利于提高资源回收率。 5 四、外运条件、水源及电源等外部条件均已具备，均能满足生产需要。 综上所述，资源兼并重组后的山西煤炭运销集团珠烽煤业有限公司井田内资源可 靠、地质条件简单、交通运输方便、矿井水源和电源可靠、工业场地征购地容易、产品 煤市场需求旺盛，具备建设中型矿井的资源条件和外部协作配套条件。 6 第二章第二章 井田开拓井田开拓 第一节 概述 一、 影响井田开拓开采的主要因素 本矿井设计开采的三层煤赋存稳定平缓，矿井为低瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性， 属自燃煤层；井田已发现三条断层和一个无陷落柱，无岩浆入侵现象，地质构造属简 单类型；水文地质条件为较简单，开采技术条件较好。井田内原各矿开采区主要集中 在西南煤层露头的前部，已形成较大面积的采空区，整合后资源储量主要是东北部煤 层深部。所以井田原有的开采范围，采空区现状对开拓布置影响较小，地质构造及井 田村庄是影响井田合理的开拓开采布置的主要因素。 二、 矿井工业场地位置的选择 矿井开拓布置必须依据煤层赋存条件，地面地形地势条件，并考虑兼顾开采全井 田的各个煤层，应尽可能减少井巷开拓工程量保证矿井合理开采和安全生产。 根据整合后的井田范围，井田位于吕梁山脉的东麓，地表呈侵蚀低山地貌，井田 内地势总体为北高南低。井田南部有龙泉河自西向东流过，龙泉河两岸河滩和两岸台 地地势较低，地面较为平坦，适合布置工业场地；龙泉河以北地势逐渐变高，地面沟 谷纵横，难以布置工业场地；再者矿井龙泉河以南资源已被小矿采矿破坏，可采资源 主要集中在龙泉河以北，因此在龙泉河北岸布置工业场地是比较合理的。经过现场勘 查，确定辽庄村西侧井田的东南部 5 号拐点附近，原山西巨海国际经贸有限公司娄烦 辽海煤矿工业场地和井田西部赤土壑村以东的台地两块场地地势较为开阔平坦，接近 矿井储量中心，适合布置工业场地。现将两场地的优缺点比较如下 方案一：工业场地选择在龙泉河北岸、赤土壑村以东的台地上（原机械化升级改 造初步设计选择工业场地） 。 优点： 1、工业场地比较平坦，挖填方工程量较小； 2、工业场地位于井田南北向中央附近，便于井下开拓巷道布置开拓井田内的主要 储量中心，即井田东北部的三角部分； 3、工业场地附近在井田范围内地势较高，不受龙泉河洪水威胁； 4、该场地已经获得环保部门批准。 缺点： 1、场地位置属基本农田，征地困难，场地平整工程量大。 2、场地位置处于煤层露头附近，有老窑开采多年，开采范围不详，老空区会对地 面建筑产生影响，增加投资。 3、工业场地压煤量大。 4、地势较高，井筒长度长。 方案二：工业场地选择在辽庄村西侧原山西巨海国际经贸有限公司娄烦辽海煤矿 工业场地。 优点： 7 1、重发利用原巨海煤矿场地，减少新征地面积，且周边均为河滩荒地，征地容易； 2、地势较低，井筒长度短； 3、与村庄公用保护煤柱，场地压煤资源少； 4、地势平坦，场地平整工程量少。 缺点： 1、地势低，受龙泉河洪水威胁； 2、离村庄和高速公路距离短； 3、场地较为狭小。 综合比较，方案二较方案一有征地简单，地势平坦，场地压煤量小的优点，虽然 有地势低，场地较为狭小的缺点，但只要适当填高场地，合理布置地面设施，做到地 面功能分区集中、明确，就可解决这些问题。虽然赤土壑村以东的台地上（原机械化 升级改造初步设计选择工业场地）已经环保部门批准，但该场地一直未施工和办理相 关用地手续，另外根据业主和娄烦县人民政府的要求，设计综合确定推荐方案二，即 矿井工业场地的选择在辽庄村西侧原山西巨海国际经贸有限公司娄烦辽海煤矿工业场 地。 第二节 井筒位置的确定 一、 井筒数目及用途 本次设计共布置三个井筒，包括主斜井、副斜井和回风立井，各井筒特征分述如 下： 主斜井：净宽 5.0m，净断面 16.32m2，钢筋混凝土砌碹/锚网喷支护，斜长 472.9m，井筒装备一部带宽 B=1000 的大倾角强力带式输送机，担负全矿井的煤炭运 输任务，架设一部架空乘人器，担负全矿井人员升降任务，敷设综合管线，并做为矿 井的一个安全出口。 副斜井：净宽 5.0m，净断面 17.32m2，钢筋混凝土砌碹/锚网喷支护，斜长 354.2m，井筒铺设一条 30kg/m 单轨，担负全矿井的辅助运输任务，敷设综合管线， 并做为矿井的一个安全出口。 回风立井：井筒直径 6.0m，混凝土砌碹，垂深 325.0m，井筒内装备梯子间，担负 全矿井的回风任务，敷设黄泥灌浆管路，并做为矿井的安全出口。 二、井壁结构 根据井田内各钻孔地质及水文地质资料预计，各井筒施工时所穿各岩层岩性良好， 无流砂层、破碎岩层和强富水性含水层等不良地层，设计初步确定新建的主、副斜井 和回风立井井筒表土段及基岩段均采用普通凿井法施工。 各井筒井壁结构详见图 4-2-1、4-2-2、4-2-3、4-2-4、4-2-5。 井筒特征详见表 4-2-6。 表表4-2-14-2-1 井筒特征表井筒特征表 名称 特征 主斜井副斜井回风立井 西安 804226830.94226858.94226986.9井口 坐标 （m） 纬距 X 北京 544226941.84226907.04227035.0 8 西安 8019564553.819564581.819565602.2 经距 Y 北京 5419564624.019564652.019565672.4 井口+1240.0+1240.5+1255.0标高 （m）井底+1070.5+1100.0+930.0 井筒倾角（）212390 方位角（）122122 井筒长度（m）472.9354.2325.0 净断面（m2）16.3217.3228.27 井筒净宽/直径（m）5.05.06.0 支护方式钢筋砼碹/锚网喷钢筋砼碹/锚网喷混凝土碹 支护厚度（mm）400/150400/150800/400 井筒装备带式输送机单钩串车梯子间 井筒用途 煤炭提升 安全出口 综合管线 辅助提升 安全出口 综合管线 回风 安全出口 黄泥灌浆 备注新掘新掘新掘 第三节 开拓系统的综述 1、 开拓方式选择原则 （1）认真贯彻执行煤矿开采的有关方针、政策、法规、规范，以矿井资源开采条 件为基础，合理开采。 （2）采用先进的采煤方法，提高资源回收率。 （3）保证产品质量，提高经济效益。 （4）以人为本、依靠科技进步、提高机械化水平、简化开拓系统。 （5）矿井的初期巷道布置及采区位置避开采空区和村庄。 2、 开拓现状 井田内原各矿均集中在煤层浅部露头附近开采，远离新井田的储量中心，且断面 小，布置不规范，支护差。2006 年以来各矿均已关闭，大部井口已经封闭和回填，部 分井筒长期受水淹浸泡已经坍塌。因此原各矿井筒无利用价值，本次设计均不予利用。 3、 开拓方式方案比选 设计从表土层厚度、煤层埋藏深度、煤层产状以及井田水文地质条件等方面分析， 本矿井工业场地附近煤层埋深一般在 100150m，适合于斜井开拓方式。结合矿井井 型、煤层赋存条件、井筒提升设备、井下开拓布置和回采面装备水平等因素，考虑了 两个开拓方案进行技术经济比较，现分述如下： 方案一：斜井开拓方式，详见图 3-3-1、3-3-2、3-3-3。 利用辽庄村西侧原山西巨海国际经贸有限公司娄烦辽海煤矿工业场地，在工业场 地北侧的山坡上新建主斜井和副斜井两个井筒，在工业场地东约 1.0km 的井田边界附 近新建回风立井，整合前各矿井口全部关闭。副斜井按确定的井口位置，以 122方位 9 角向西北方向布置，倾角 25；副斜井至 4 号煤层布置一车场，并在+1100 水平布置一 水平车场，在一水平车场与 4 号煤轨道运输大巷连接处西侧布置一段平巷，在平巷内 布置主变电所、主水泵房、水仓等硐室等。主斜井按确定的井口位置，以 122方位角 向西北方向布置，以倾角 21掘至 4 号煤层底板下，布置一下放式井底煤仓，主斜井 井底布置井底清理撒煤巷道并与 4 号煤层轨道大巷相连。主斜井净宽 5.0m，净断面 16.32m2，铺设一部带宽 1000mm 的大倾角带式输送机担负煤炭运输任务；副斜井净 宽 5.0m，净断面 17.32m2，铺设单轨担负设备、材料、矸石等的辅助运输提升任务。 回风立井净直径 6.0m，净断面 28.27m2，担负全矿井的回风任务。 初期开采+1100 一水平时，在 4 号煤层，沿井田东南边界东西方向布置胶带运输 大巷（沿 4 号煤底板） 、轨道运输大巷（沿 4 号煤底板） 、回风大巷（沿 4 号煤顶板） 三条开拓大巷，各大巷间距 30m。4 号煤全井田在大巷北侧布置各工作面顺槽，工作 面顺槽分别与大巷合理相连，形成完整的运输、通风、排水、供电及井下消防洒水系 统。 4-1 号煤层开拓利用 4 号煤回采工作面的顺槽在分叉线附近沿分叉线方向在 4-1 煤 层布置两条巷道，利用该两条巷道并在北侧布置工作面开采 4-1 号煤层。待 4-1 号煤 开采完毕后再开采下部的 4 号煤层。 后期开采+1030 二水平时主斜井、副斜井和回风立井均直接延伸至 9 号煤层， 7、9 号煤联合布置，在 7 号煤设置辅助水平，采用 7、9 号煤薄厚煤层配采生产的方 式达产。 井下主运输均采用胶带输送机，大巷辅助运输均采用无极绳连续牵引矿车方式。 矿井采用分列式通风系统，主、副斜井进风，回风立井回风。矿井通风方式为机 械抽出式。 方案二：斜井开拓方式与一方案相同采用斜井开拓，详见图 3-3-4。 本方案工业场地位置选择、水平划分及井筒断面与方案一相同，仍在新工业场地 新建主、副斜井，在井田西北边界中部新建回风立井。不同的是副斜井按确定的井口 位置，以 195方位角向东北方向布置，倾角 25。副斜井落底至 4 号煤层，并在+950 水平布置一平车场，在车场内布置主变电所、主水泵房、水仓等硐室。主斜井按确定 的井口位置，以 195方位角向东北方向布置，以倾角 21掘至 4 号煤层底板下，布置 一下放式井底煤仓，主斜井井底布置井底清理撒煤巷道并与 4 号煤层轨道大巷相连。 初期开采+950 一水平时，在 4 号煤层，沿井田中部南北方向布置胶带运输大巷 （沿 4 号煤底板） 、轨道运输大巷（沿 4 号煤底板） 、回风大巷（沿 4 号煤顶板）三条 开拓大巷，各大巷间距 30m。在井田北部沿东西方向布置胶带运输下山（沿 4 号煤底 板） 、辅助运输下山（沿 4 号煤底板） 、回风下山（沿 4 号煤顶板）三条下山开拓大巷， 各大巷间距 30m， 。4 号煤全井田共布置两个采区，各工作面顺槽，工作面顺槽分别与 大巷相连，形成完整的运输、通风、排水、供电及井下消防洒水系统。 后期开采+900 二水平时主斜井、回风立井直接延伸至二水平，副斜井以暗斜井方 式延伸至二水平。 井下主运输均采用胶带输送机，大巷辅助运输均采用无极绳连续牵引车牵引矿车 方式。 矿井采用分列式通风系统，主、副斜井进风，回风立井回风。矿井通风方式为机 械抽出式。方案比较及选择： 上述两方案各有利弊，结合前面井筒比选内容，各方案优缺点详见下表 4-3-1： 表表 4-3-14-3-1 方案技术比较表方案技术比较表 10 优 点缺 点 方案一 1、井筒比方案二少 826.2m 大巷开拓工程量比方案二 少 1300m； 2、开拓布置简单，运输转载少一个环节； 3、工作面长度在 1km2.5km 之间，利于综采布置； 4、工业场地、井筒、大巷保护煤柱损失少； 1、工作面沿煤层倾向长壁布置； 2、4-1 号煤层回采困难； 3、井下运输距离长。 方案二 1、工作面沿煤层走向长壁布置； 2、4-1号煤层可利用 4 号煤巷道回采； 1、井巷工程量较方案一多 2.1Km； 2、开拓、运输环节较一方案多一个环节； 3、工业场地、井筒、大巷保护煤柱损失大。 通过上表比较，方案一虽然有运输距离长，工作面沿倾向的缺点，但具有工程量 省，场地压煤资源少等优点。故设计根据以上比选结果，推荐方案一。 4、 水平划分 考虑到本井田 4、7、9 号煤层间距及赋存特点，设计将三层煤分设两个水平。第 一水平即+1100m 水平，开采 4 号煤层；第二水平即+1030m 水平，开采 7、9 号煤层。 第四节 采区划分 根据矿井的开采现状，全井田共分为三个采区，即每层煤为一个采区（4-1 号煤 含于 4 号煤层） 。矿井采用自上而下的分层开采方式，采区接替顺序为： 4 号煤一采区4（4-1）号煤二采区7、9 号煤一采区。 采区接续详见表 4-4-2。 表表 4-4-24-4-2 采区接续表采区接续表 接续计划 (a) 采区名称 开采 水平 设计可采资 源/储量 (Mt) 设计生 产能力 (Mt/a) 服务年 限(a)10203040 4 号煤一采区一9.5221.25.7 4（4-1）号煤二采区一8.4321.25.0 7 号煤一采区、9 号煤一采 区 二4.8931.224.4 第五节 井底车场及硐室 一、 井底车场 依据井田开拓部署，设计初期在一水平 4 号煤设置一车场，车场采用甩车场形式， 车场水平标高+1100m，车场总长度 64.2m。井底车场内设高低道，高道存车线长度为 35.0m，低道存车线长度为 33.6m，采用调度绞车牵引及人力推车相结合的调车方式， 车场通过能力能满足辅助运输的要求。车场布置形式详见图 3-5-1。 二、 硐室 1、 硐室名称及位置 11 根据生产和安全需要，在井下设有主变电所、主排水泵房、水仓、井底煤仓、井 下消防材料库、采区水泵房、采区变电所等硐室。 2、 水仓 根据主排水泵房位置，设计将水仓布置在一水平甩车场西北侧运输大巷内。主、 副水仓平行布置，净断面 6.2m2，有效长度 250m，有效容积 1500m3，满足安全规程 要求。 3、 井底煤仓 井底煤层采用下放式煤仓，净直径 6.0m，有效高度 30.0m，有效容量 800t，可满 足生产要求。 4、 其它硐室 消防材料库布置在井底车场东侧、轨道运输大巷北侧，采用锚网喷支护方式。 采区水泵房、采区变电所布置在回风立井西侧，采用锚喷支护方式；采区水仓容 量 600t，可满足生产要求。 三、 井底车场巷道和硐室支护 井下主变电所、主排水泵房、水仓等硐室均采用半圆拱断面，采用 C20 混凝土砌 碹支护；、井底煤仓采用 C25 钢筋混凝土支护方式；井底车场、消防材料库、采区变 电所、采区泵房等硐室均采用锚网喷支护方式。 井底车场巷道及硐室工程量见表 4-5-1。 表表 4-5-14-5-1 井底车场巷道及硐室工程量表井底车场巷道及硐室工程量表 掘进体积(m3) 序 号 巷道及硐室名称煤岩支护形式 长度 (m) 净断面 (m2)巷道硐室 备注 1一水平井底车场岩锚网喷64.317.321280 2主变电所岩混凝土砌碹3011.88800 3主排水泵房岩混凝土砌碹3013.5900 4井下消防材料库岩锚网喷2510.5300 5井底主、副水仓岩混凝土砌碹3006.22000 6管子道岩混凝土砌碹356.2300 7井底煤仓岩混凝土砌碹3028.31000 8人车等候室岩混凝土砌碹6028.3600 合 计514.37180 12 第三章 采煤方法和采区巷道布置 第一节 采煤方法 一、 采煤方法选择 1、 煤层条件及开采技术条件 初期开采的 4 号煤厚 1.608.47m，平均 6.48m，倾角 518，为全井田稳定可 采厚煤层，结构较简单。4-1 号煤厚 3.354.5m，平均厚 3.88m，为赋存区稳定可采中 厚煤层，结构较简单。顶板岩性为砂质泥岩、粉砂岩，局部为砂岩或炭质泥岩；底板 为砂质泥岩或中砂岩。井田内各煤层煤尘均有爆炸危险性，均属自燃煤层，为低瓦斯 矿井。 2、 采煤方法选择 根据珠烽煤矿煤层赋存条件，目前国内成熟的开采技术，可供选择的采煤方法有： 分层综采和综采放顶煤两种采煤方法，各采煤方法优缺点如下： （1）采用分层开采，其顶分层破碎顶板与煤壁的控制将会带来生产和安全管理上 的问题和困难，将会使煤炭生产难以实现高产高效低成本的生产目标。 （2）采用高产高效的综采放顶煤开采工艺在技术和经济上都是完全合理的。可以 实现高产高效、安全、低成本的生产目标。同时也是珠烽煤矿 4 号煤层采煤方法的最 佳选择。 因此根据煤层的赋存条件设计确定采用综采放顶煤方法开采 4 号煤层，4 号煤层 与 4-1 号煤层分叉处煤层厚度 1.653.65m，可利用 4 号煤采煤设备采用一次采全高和 放顶煤结合的采煤方法。后期开采的 9 号煤层，厚度 8.5014.27m，平均 11.16m，也 采用放顶煤采煤方法；7 号煤层厚度 0.721.63m，平均 1.24m，可采用薄煤层一次采 全高采煤方法；与 4-1 号煤煤厚 3.354.5m，平均厚 3.88m，可利用 4 号煤采煤设备 采用一次采全高和放顶煤结合的采煤方法。 3、 4 号煤层冒放性分析 （1）煤层强度 煤层强度是影响顶煤冒放性的关键因素。一般认为煤层岩石硬度系数小于 3，抗 压强度小于 20MPa 时顶煤冒放性较好。本井田 4 号煤层较软，抗压强度为 6.26MPa， 内生裂隙较发育，因此有利于顶煤的冒放。 （2）煤层厚度 综采放顶煤实践证明，综放一次采出的煤层厚度以 512m 为宜。放顶煤厚度太 小，易发生超前冒顶，放顶煤时不易控制，易引起窜矸，原煤含矸率增大；放顶煤厚 度过大，破坏不充分，顶煤放出率降低。理论研究证明综放开采的最大临界厚度为 12.513.0m，最小临界厚度为 4.55.0m。 （3）煤层结构 煤层中单层夹矸厚度不大于 0.30m，岩石硬度系数小于 3，顶煤中夹矸厚度占煤层 厚度的比例小于 1015时，顶煤冒放性好，否则，应采取预破碎措施。4 号煤层 13 结构简单，含 05 层夹矸，夹矸薄，因此 4 号煤层结构对放顶煤无不利影响。 （4）顶板条件 影响煤层冒放性的煤层顶板包含直接顶和老顶两部分，直接顶对顶煤压裂无直接 影响，但直接顶能够随采随冒并具有一定的厚度是综放开采顶煤破碎冒落后顺利放出 的基本条件，否则不利用顶煤回收。因此，无论从矿压角度还是从顶煤放出率来考虑， 都希望直接顶的最小厚度能达到充满采出煤厚的空间。4 号煤层顶板岩性砂质泥岩、 粉砂岩，局部为砂岩或炭质泥岩，容易冒落，且厚度适中。 经冒放性分析，4 号煤层具有较好的冒放性。 综合上述分析，本矿井的煤层赋存及开采技术条件符合煤矿安全规程的有关规 定。 二、 工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型 1、 主要设备选型 根据工作面长度及采高，结合矿井开采技术条件，确定矿井用放顶煤液压支架支 护，综采放顶煤工艺，综采工作面的采、装、运、支工序全部机械化。根据煤层采高 及该地区采煤机械使用情况，主要采煤机械配备如下： 从目前综采的发展趋势看，设计高产高效的综采面要求加大工作面的长度，加大 截深，选用能切割硬煤的特大功率采煤机，提高采煤的切割速度，相应要求提高移架 速度，与大运量的重型可弯曲刮板输送机相匹配，加强端头支护，采用长距离顺槽胶 带输送机。针对上述要求，对于综采系统设计考虑了以下原则： 机械设备的选择首先满足技术先进，生产可靠，提高综采设备的开机率，达到 高产高效。同时各设备间要相互配套，保证运输畅通，并增加运输环节的缓冲能力， 以期达到采运平衡，最大限度地发挥综采优势。 为综采工作面创造快速连续开采的条件，加大工作面推进长度，减少搬家次数， 并保证快速搬家。同时做到采准工作快，增大巷道断面特别是顺槽断面，利用顶板完 整，煤层坚硬的条件，采用锚喷方式支护，以提高掘进速度，保证工作面的接替要求。 对辅助运输系统，要求系统简单、环节少，把工作人员快速方便地运送至工作 地点，作为提高工作面生产能力的一个重要因数考虑，并在巷道布置上加以保证。 工作面主要采煤设备选择分述如下： (1)采煤机 4 号煤层以一个综采放顶煤工作面、两个综掘面保证年产 1.2Mt/a 的生产能力，综 采放顶煤工作面日产量应在 3636t 左右。根据地质资料，矿井初期开采的一采区 4 号 煤层厚度 1.608.47m，平均 6.48m。设计按机采高 3.0m，平均放顶高度 3.48m。 随着综采工作面装备水平的提高和矿井生产能力的增大，采煤机选型有向大截深、 高速度、大功率发展的趋势。根据本矿井煤层开采技术条件，采煤机选型应满足下列 要求： a 适应煤层厚度大，夹矸厚度大并硬度大的特点，应选用较大功率采煤机； b 采煤机截割效率高，装煤效果好； c 牵引速度快，稳定性好，操作安全，采用电牵引。 根据以上技术要求，结合采区煤层赋存情况，采煤机主要技术参数选型如下： .采煤机应具有的最小生产能力 14 Qh= KtMND fQy )( 式中： Qh工作面设备所需最小生产能力，t/h； Qy要求的工作面年产量，按 12105t/a； D年生产天数，330d； f能力富裕系数，1.4； N日作业班数，4 班； M每日检修班数，1 班； t每班工作时间，6h； K采煤机开机率，取 0.4。 经计算得：Qh=707t/h。 .采煤机平均截割牵引速度 Vc= 60 hQ BHC 式中： Vc采煤机平均截割牵引速度，m/min； Qh采煤机生产能力，707t/h； H平均采高，取 3.0m； B截深，0.8m； 煤的容重，1.45t/m3； C工作面回采率，0.93； 经计算得：Vc=3.64m/min。 采煤机所需最大割煤牵引速度 VmaxkcVc5.1m/min 式中： Vmax采煤机所需最大割煤牵引速度，m/min； Vc采煤机平均速度， 3.64m/min； kc采煤机行走不均衡系数，取 1.4； 为使工作面产量均衡，采煤机的实际截割牵引速度应根据煤层厚薄变化适当调整， 以减少辅助工作时间，采煤机的实际截割速度普遍都在 411m/min 左右，最高达 13m/min。 .采煤机装机功率 装机功率包括截割电动机、牵引电动机、破碎电动机、液压泵电动机、机载增压 喷雾泵电动机等电动机功率总和。其中截割功率是衡量采煤机生产能力和破煤能力的 综合性参数，截割功率大，截割硬煤能力以及过地质构造时的割岩能力较强。理论截 割功率可用下式进行估算： P=QHw=707（0.70.8）=495566kW 式中： P截割功率，kW； Q采煤机生产能力，707t/h； 15 Hw比能耗，一般 0.70.8。 根据地质报告及钻孔资料，4 号煤层 3.0m 内赋存 12 层 0.10.35 厚的夹矸，采 煤机考虑截割矸石的需要，为增强采煤机过地质构造时的破岩能力，确保工作面的推 进速度，采煤机的实际截割功率应比理论截割功率高出 30%左右，即实际截割功率： N 实=1.4P=1.3（495566）=644735kW。 根据上述计算，考虑煤层倾角较大，为确保设备运行的可靠性，设计选用 MG300/730-WD 型采煤机，其主要参数如下： 表表 5-1-15-1-1 采煤机技术特征表采煤机技术特征表 型 号采高(m) 电机功 率(kW) 滚筒直径 (m) 截深 (mm) 牵引速度 (m/min) 机面高 度(mm) 重量 (t) MG300/730-WD2.0-3.57301.8600/8000-7.7-12.8154849 (2)工作面可弯曲刮板输送机 工作面刮板输送机选型需满足三个方面要求： 一是运输能力与采煤机生产能力相适应；二是外型尺寸和牵引方式与采煤机相匹 配；三是运输机长度与工作面长度相一致。 回采工作面可弯曲刮板的输送机输送能力应大于采煤机的最大生产能力。即： QmKyKvKcQh 式中： Qm刮板输送机运输能力，t/h； Kc采煤机割煤速度不均匀系数，可取 1.2； Kv考虑采煤机与刮板机逆向运动时的修正系数，取 Kv1.05； Ky运输方向及倾角系数，工作面向下运煤，取 Ky0.9 则：Qm1.21.050.9707802t/h，刮板机能力应大于 800t，按山西省煤炭工业 厅控制矿井产量的要求，考虑上述因素，工作面前部刮板选用 SGZ764/264 型刮板输 送机，后部放顶煤刮板用 SGZ764/320 型刮板输送机，能满足要求。其主要技术参数 见表 5-1-2。 表表 5-1-25-1-2 刮板输送机技术特征表刮板输送机技术特征表 型 号 铺设长度 (m) 输送能力 (t/h) 刮板链速 (m/s) 中部槽规格 (长宽高(mm) 电机功 率(kW) 电压等 级(V) 备注 SGZ764/2641506001.1215007642222641140/660 SGZ764/3201507001.115007243003201140/660 (3)顺槽转载机 顺槽转载机的转载能力要与工作面的生产能力相适应，并要求与工作面刮板输送 机和顺槽可伸缩胶带输送机相配套，为此选用 SZZ764/132 型刮板转载机。其主要技术 参数见表 5-1-3。 表表 5-1-35-1-3 转载机技术特征表转载机技术特征表 型 号 出厂长 度(m) 输送能力 (t/h) 电机功率 (kW) 电压等级 (V) 备 注 SZZ764/13241.210001321140/660 16 (4)破碎机 破碎机的能力要与顺槽转载机的转载能力相适应，因 4 号煤层夹矸较多，考虑破 碎较大块矸石的需要，为此选用破碎能力较大的 PCM200 型破碎机，其主要技术参数 见表 5-1-4。 表表 5-1-45-1-4 破碎机技术特征表破碎机技术特征表 型号 进口块度 (mm*mm) 破碎能力 (t/h) 电机功 率 (kW) 电压等级 (V) 备注 PCM2001000*80022002001140/660 (5)顺槽可伸缩胶带输送机 顺槽胶带输送机要与工作面推进长度相适应，小时运量应与工作面生产能力相匹 配。工作面高峰生产能力为 Q=800/h，取输送机带速 V=2.0m/s，则： = 0.98 B胶带宽度，m； K货载截面系数，=30时，K=435； R货载散集容重，取 0.95t/m3； C输送机倾角系数，a=010时，C=1。 根据计算可伸缩胶带输送机型号选择 DSJ100/70/160，能满足要求，主要技术参数 见表 5-1-5。 表表 5-1-55-1-5 可伸缩胶带输送机技术特征表可伸缩胶带输送机技术特征表 型 号输送能力(t/h) 输送长度 (m) 带速 (m/s) 带宽 (mm) 电机功率 (kW) 电压等级(V) DSJ100/70/16080015002.01000160660/380 (6)工作面顶板管理方式及液压支架选型 用估算法确定支架工作阻力 计算方法的基础是工作面支架工作阻力支撑冒落带顶板岩层和顶煤的重量，并平 衡基本顶失稳时对支架的动载，此外再考虑 1.52.0 的安全系数，安全系数取 1.5，则 计算公式为： q=1.5Kd（q 冒+q 顶煤） 式中： 工作面支架所需支护强度； q 基本顶失稳时的动载系数，根据综放工作面矿压观测结果，一般 d K =1.11.8； d K 冒落带岩层自重应力，为顶板岩层容重，取 26kN/m3，根 冒 qhq 顶冒 顶 据煤层结构，取=10.0m； h KVRC Q B 17 支架上方顶煤自重应力，为顶煤容重，取 顶煤 q d Mq 煤顶煤煤 15.8kN/m3。 由于 4 号煤层顶板一般为砂质泥岩,局部为细砂岩，顶煤冒落后，其直接顶岩层垮 落后不能将采空区充填满，因此基本顶失稳时的动压对支架工作阻力存在较大影响， 因此取=1.5，即 d K q=1.51.5(1024+3.4815.8)=663.7kN/m2 支护强度确定后，根据配套尺寸、支架顶梁长度、空顶距算出支架工作阻力： P=q（LKLD）B=5937.5kN 式中： P支架工作阻力，kN； q支架的支护强度，663.7kN/m2 空顶距，0.8m K L 顶梁长度，5.5m D L B支架宽度，1.42m 矿井所选支架工作阻力需大于 5937.5kN，为保证放煤的可靠性和安全性，结合目 前国内放顶煤支架型号，设计选用 ZF6500/18/35 型放顶煤液压支架, 主要技术参数为： 中心距：1500mm； 支撑高度：1.83.5m， 工作阻力：6500kN； 除撑力：5233mm； 支护强度：0.80.84MPa 底板比压：0.991.64MPa 推移步距：800mm 质 量：22t 运输尺寸：550014201800（mm） 端头液压支架选用可与 ZF6500/18/35 型放顶煤液压支架配套的 ZTF8000/20/38 型 端头液压支架（三架一组） 。 工作面装备详见表 5-1-6。 表表 5-1-65-1-6 4 4 号煤综采工作面主要机械配备表号煤综采工作面主要机械配备表 数量 设备名称设备型号功率(kW)单位 总量其中备用 备 注 双滚筒采煤机MG300/730-WD700台1 可弯曲刮板输送机SGB764/264264台1前 可弯曲刮板输送机SGB764/320320台1后 破碎机PCM200200台1 转载机SZB764/132132台1 可伸缩胶带输送机DSJ100/70/160160台1 18 液压支架ZF6500/18/35架11010 乳化液泵站BRW400/31.52250套1两泵一箱 喷雾泵站BPW315/10275套1两泵一箱 注液枪DZ-Q1把2 小水泵KWQB20-50/4-5.55.5台4 探水钻机MYZ-20022台1 注水钻机MYZ-20022台1 注水泵5D-2/15012台2 单体液压支柱DW40根120 型钢梁HDL-4000根60超前支护 回柱绞车JH21418.5台2 2、采煤工艺 初期 4 号煤采煤方法为综采放顶煤采煤法，顶板管理为全部垮落法。 回采工作面机采，采高 3.0m，滚筒载深 0.8m，放煤高度为 3.48m，采放比为 1：1.2，采用“一采一放”单轮顺序放顶煤工艺，放煤步距为 0.8m，循环进尺 0.8m，日 割煤 5 刀。 （1）工艺流程： 割煤移架推前溜放顶煤拉后溜 （2）进刀方式： 采煤机割透机头时，采煤机后 30m 外，大溜推向煤壁，做好采煤机进刀和 推移机头的工作。 让采煤机反向牵引，沿溜方向弯曲段切入煤壁，使采煤机进入下刀工艺，同时 将机头顶向煤壁，使整个大溜成一条直线： 让采煤机反向牵引，再次割透机头，割掉三角煤，开始进入下一个循环。 机组割煤时，采用前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤的方式。 （3）割煤顺序： 采煤机在工作面由机头机尾，机尾机头反复运行，逐架顺序割煤。 （4）移架方式： 工作面移架时，采取及时支护方式，本架手动操作，从端头或端尾跟机移架。 （5）推前溜及拉后溜的方式： 工作面推前溜，拉后溜，采用从一端顺序推拉溜的方式。保证推拉前后溜弯 曲段不少于 15m，逐步将前后溜推拉成一条直线。 （6）放煤方式： 在机组往机头(或机尾)割煤时，将支架移出后，采用顺序单轮逐架放煤方式，通 过收尾梁使顶煤落入后溜中，直到见矸石，收起尾梁，伸出插板。 三、 采煤工作面布置 1、采煤工作面布置 首采区为 4 号煤一采区，该采取为单翼采区。首采工作面布置在井田西部边界， 工作面长度为 150m，工作面胶带进风顺槽、轨道回风顺槽均沿 4 号煤底板布置。4 号 煤首采工作面顺槽长度 1077.7m。胶带进风顺槽与胶带大巷直接搭接；辅运回风顺槽 19 与轨道运输大巷相接。 四、 采煤工作面采高、长度及年推进度 1、采煤工作面采高 井田内初期开采的 4 号煤层平均厚度 6.48m，设计确定采煤机割煤高度 3.0m，放 顶高度 3.48m。 2、采煤工作面长度 矿井首采区为一采区 4 号煤，依据首采区煤层赋存特征和矿井设计规模，参照 煤炭工业矿井设计规范的有关规定，综合确定综采工作面长度为 150m。 3、采煤工作面年推进度 4 号煤工作面实行四班作业，三班生产，一班检修准备，年工作 330d，日循环 5 个，每循环进尺 0.8m，工作面正规循环系数 0.75，工作面年推进度： L0.853300.75990m 则工作面年推进度 990m。 五、 工作面回采方向 回采方式为采区内采用后退式开采，工作面采用后退式开采。工作面接续间采用 相间方式开采。 六、 采区及工作面回采率 井田内 4 号煤层为厚煤层，依据煤炭工业矿井设计规范 ，采区回采率取 75%，工作面回采率机采回采率 95%，放顶煤回采率 80%； 第二节 采区巷道及生产系统 一、 移交生产和达到设计生产能力时的采区数目、位置和工作面生产能力计算 (一) 采区数目和位置 根据矿井开拓部署，结合矿井规模和采煤工作面装备水平，矿井移交生产和达到 设计生产能力时，共布置 1 个生产采区。采区内 4 号煤层赋存较稳定，储量可靠，地 质构造及水文地质条件中等，对矿井及早达产和稳产高产均十分有利。 (二) 矿井生产能力计算 1、采煤工作面生产能力计算 采煤工作面生产能力按下式计算： A 采=M1lLrC1M2lLrC2 式中： A 采采煤工作面年产量，t/a； M1采煤工作面机采高度，M1=3.0m； M2采煤工作面放煤高度，M2=3.48m； 采放比为 1：1.2 l采煤工作面长度，l=150m； L采煤工作面年推进度，L=990m； r煤的容重，r=1.45t/m3； C1采煤工作面机采回采率，取 0.95； 20 C2采煤工作面放顶煤回采率，取 0.80。 则 A 采=3.01509901.450.95+3.481409901.450.80 =1173177(t/a)=1.17Mt/a 掘进煤量按回采煤量的 5%计算，A 掘=1.170.05=0.06Mt/a 初期在 4 号煤层布置一个综采放顶煤回采工作面和两个综掘工作面，矿井年产量： A 矿=1.17+0.06=1.23 Mt/a，可满足矿井 1.2Mt/a 的生产能力。 矿井达到设计生产能力时采区回采工作面特征见表 5-2-1。 表表 5-2-15-2-1 达到设计生产能力时采区工作面特征表达到设计生产能力时采区工作面特征表 采煤工作面 采区名称 个数装 备 煤层平均厚 度(m) 机采高度 (m) 放顶高度 (m) 年推进 度(m) 生产能力 (Mt/a) 4 号煤采区1综采工作面6.483.03.489901.17 二、 采区尺寸、巷道布置 1、 首采区位置 本矿一水平开采 4 号煤层，4 号煤全井田分为两个采区，两个采区以 4-1 号煤分 岔线为界，即首采区为 4 号煤一采区。 2、 采区尺寸 首采区为井田 4 号煤层一采区，采区基本呈三角型，采区东西宽约 1750m，南北 长约 2050m，采区面积约 1.8km2。 3、 采区巷道布置 首采区即 4 号煤层一采区共布置三条大巷。胶带运输大巷采用矩形断面，净宽 4.0，净高 3.0m，净断面 12.0m2，沿 4 号煤底板布置；轨道运输大巷采用矩形断面， 净宽 4.5，净高 3.5m，净断面 15.75m2，沿 4 号煤底板布置；回风大巷采用矩形断面， 净宽 4.5，净高 3.5m，净断面 15.75m2，沿 4 号煤顶板布置。各巷道均采用锚网喷支护 方式，锚索补强。 胶带运输大巷通过井底煤仓与主斜井相联系，形成完善的煤炭运输系统；轨道运 输大巷通过井底车场与副斜井相联系，形成完善的辅助运输系统。 首采工作面布置在一采区 4 号煤层井田中部，F19 正断层东侧，首采工作面布置 在此处的优势是尽量减少初期大巷开拓长度；工作面长度较长，可达到 1.1km；尽量 避开西部 F19 断层的影响；避开西部古空区影响和西部煤层倾角大的地段。 回采工作面共布置辅运回风顺槽和胶带进风顺槽两条顺槽，各顺槽与大巷合理相 连接。胶带进风顺槽采用矩形断面，沿 4 号煤底板布置，巷道净宽 4.0m，净高 3.0m， 净断面 12.0m2，轨道回风顺槽采用矩形断面，沿 4 号煤底板布置，巷道净宽 4.0m，净 高 3.0m,净断面 12.0m2。两顺槽均采用锚杆挂网支护方式，锚索补强。 开拓大巷与顺槽间有联络巷相通，根据需要安装不同类型的风门。以便于进、回 风和运料，回采工作面布置在大巷两侧。 首采区巷道布置详见图 5-2-1、5-2-2。 回采工作面回采方式为采区内采用前进式开采，工作面采用后退式开采，工作面 接替采用相间跳采顺序开采。 21 4、 采区接续 矿井初期开采一水平一采区 4 号煤层，采区接续如下： 4 号煤一采区4 号煤（4-1 号煤）一采区7 号煤一采区、9 号煤一采区。 三、采区车场及硐室 本矿不设采区车场；根据采区供电要求，设有采区变电所。 四、 采区煤炭运输、辅助运输、通风及排水系统 1、 运煤系统 回采工作面(前后可弯曲刮板输送机)胶带进风顺槽(可伸缩胶带输送机)胶带运 输大巷(带式输送机)井底煤仓(给煤机)主斜井（带式输送机）地面生产系统。 2、 井下材料、设备等辅助运输系统 副斜井井(矿用材料车、