林南仓矿2.4Mt采区设计采矿毕业设计.doc

采矿学课程设计采 矿 学课程设计说明书 姓名： 张玉昌 学号：201210014537班级： 采矿B135题目： 林南仓矿2.4Mt采区设计 评语： 指导教师： 李建波 职 称： 讲师 2016年7 月 12 日目 录1.矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1地理位置及交通条件11.1.2矿区内经济状况11.1.3矿区气候条件21.1.4矿区水文及工农业供水21.2井田地质特征21.2.1井田大中型构造特征21.2.2矿井地质构造复杂程度31.2.3矿井水文地质31.3煤层特征51.3.1可采煤层情况51.3.2煤的物理性质51.3.3煤种及煤质变化51.3.4各煤层顶底板特性51.4其他开采技术条件62井田境界和储量. 7 2.1井田境界72.2矿井工业储量.8 2.3 矿井可采储量.93.工作制度和设计生产能力及服务年限.11. 3.1矿井工作制度.11. 3.2矿井设计生产能力及服务年限.124矿井开拓.13. 4.1确定工业广场的位置.13. 4.2确定井田开拓方式.14. 4.3确定开采水平位置、标高及水平垂高.14 4.4确定运输大巷布置及位置.14.5采区巷道布置155.1 煤层地质特征155.1.1可采煤层基本概况155.1.2煤层顶底板地质条件155.2 采区巷道布置及生产系统165.2.1 区段斜长的确定165.2.2采区上山位置及布置方式165.2.3 采区内工作面的接替顺序175.2.4采区内各种巷道掘进方式175.2.5采区生产能力及回采率185.3.采区车场的选型设计195.3.1采区上部车场形式的选择195.3.2采区中部乘车形式的选择205.4 采区硐室的布置215.4.1采区煤仓215.4.2采区绞车房225.4.3采区变电所236 采煤方法246.1采煤工艺的确定246.1.1采区地质条件和煤层赋存条件246.1.2 采煤工艺的确定246.1.3 回采工作面长度和推进度以及推进方向256.1.4回采工作面的破、装、运煤方式及其设备选型276.1.5劳动组织表286.2 回采巷道布置286.2.1确定回采巷道布置形式286.2.2回采巷道支护306.2.3 确定回采巷道断面及其具体施工技术要求307 设计矿井基本的技术经济指标328 参考文献34III采矿学课程设计1.矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置及交通条件林南仓井田位于唐山地区玉国县城西南十二公里林南仓镇，东南距唐山市72公里。全井田噗第四系冲积层复盖，地形平坦，地势由北往南逐渐低下， 地表标高介于+1.00至+6.00米之间，地形坡度为2/1000矿井走向长8.5公里，倾斜长度3.45公里，面积约30平方公里。图1-1 林南仓交通位置图井田内地势平坦，地形呈东北高、西南低，标高介于+1.00m+6.00m之间，地形坡度为千分之二。1.1.2矿区内经济状况本区在燕山南麓冀东平原，村庄稠密、农业发达，主要作物有玉米、小麦、花生、棉花等，井田范围内多沙质土壤，农业生产较突出的问题是缺肥，地多人少、劳力不足。将来矿井排出的矿井水可用于灌溉，支援农业生产。1.1.3矿区气候条件本区属半大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥年平均温度为10.8，最高气温为37.6，最低气温为-22.6。雨季为七、八、九三月，年平均将雨量为645mm，结冰期由11月至3月，土壤冻土深度为0.50.7米。最多风向为东风，冬季多偏北风，最大风速为25米/秒。1.1.4矿区水文及工农业供水区内无河流，井田北部在一较大积水洼地，后湖，呈现沼泽状态，井田南部亦甚低洼，通称仓洼 ，1959年最高洪水位+3.3米。林南仓镇北至后湖定府一还地势较高未被淹没。近几年来，在党的领导下人民政府大兴水利，加强排涝，消除水患，成为盛产粮食区。1.2井田地质特征1.2.1井田大中型构造特征林南仓井田位于蓟玉煤田东北部，为了盆状向斜构造。有北东向和北西向两组断裂带，并以前者为主。煤层露头与第四系冲积层接触。边缘产状较陡，（一般在30以上，内部1020），盆地最深处的中心位于井田地东南部。区内共发现大小断层5条，其中断距大于30米者有3条，以F4断层斜切井田中央断距1550米，延伸长度2500米，对井田影响到大，其余断层断距较小，延展长度也较短，对井田开拓也较有影响。主要断层见附表一。 表1-1 林南仓井田主要断层表带别编号性质断层产状断距（米）延展长度（米）走向倾向倾角1F正断层N10ESE75-8015-11027502F正断层N70-80ESE75-8035-4226003F逆断层N50-60ESE70-753518004F正断层N40-50ESE752025001.2.2矿井地质构造复杂程度 林南仓井田大中型断层不多且很少相互切割交叉，地层产状变化不大，大中型构造复杂程度属于类。1.2.3矿井水文地质矿区年降水量在350mm800mm之间，由于冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌水之间的联系，矿井用水量基本不受季节的影响。矿区地表水系主要包括后湖。矿井采动塌陷坑积水量随开采面积的扩大而增加。所有地表水均直接补给潜水层。矿井直接充水含水层包括：第三含水层（煤13底至煤4顶砂岩裂隙含水层）、第四含水层（煤5 至煤13顶砂岩裂隙含水层）、第五含水层（煤5顶板砂岩裂隙含水层）。矿井间接含水层包括第一含水层、第二含水层、第六含水层、第七含水层 表1-2 矿井地层一览表地质年代（地层单位）岩层总厚度/m岩层组成及特征含煤层数及厚度/m备注代纪世第四系松散沉积物0-20m主要由粘土层、沙岩、砾石层及少量卵石层所组成。石炭系石炭系中统（C2）-唐山组46.0861.77m/52m岩石颜色较浅，多为浅灰灰色，并夹有少量紫色，以粘土岩、粉沙岩为主。沉积有极不稳定的煤线，石炭系上统（C3）开平组（C31）50.16131.48m/88m颜色比唐山组森颜色深，多呈灰深灰色，以粉沙岩为主，粘土岩显著减少。形成较稳定的煤层（煤14）及不稳定煤线赵各庄组（C32）41.4489.41m/55m颜色多浅灰深灰色，以粉沙岩为主但比开平组少。可采煤层：煤12、煤13二迭系二迭系上统（P2）古冶组（P21）最大厚度300m本组属陆相沉积，河床相粗碎屑砂质岩居多，其次为粉沙岩。二迭系下统（P1）大苗庄组（P11）71.41140.37m/107m本组地层为一套以过度相粉沙岩、粘土岩和粗碎屑岩交替之沉积物。不可采煤层：煤5、煤6、煤7、煤8、煤9、煤10、煤11奥陶系中统马家沟组（O2）唐家庄组（P12）131.51232.64m/170m该地层全属陆相沉积，河流开始活跃。粉沙岩居多，植物化石最少。不可采煤层：煤41.3煤层特征1.3.1可采煤层情况 井田内可采和局部可采煤层共九层，即煤5、煤61/2、煤7、煤8、煤9、煤11、煤12、煤13。其中主要可采煤层为煤12，煤13。1.3.2煤的物理性质林南仓井田各煤层均属腐殖质煤，通过肉眼鉴定颜色一般为黑色，条痕褐灰色；呈眼球装断口；呈条带状、粒状及片状结构，少数为粉状。煤岩组分以亮煤为主，镜煤及丝炭少见，煤岩一般类型一般为光亮型，次为半暗型。1.3.3煤种及煤质变化 井田以肥煤为主气煤次之，焦煤甚少。 井田煤种分布特征具有明显的分带规律。由浅部至深部，煤的变质程度逐渐增高，其排列依次为气煤、肥煤至焦煤。条带大致呈北5060东向延展，其中以肥煤条带最宽、延展最长、所占面积最大，为井田的主要煤种。气肥、肥气煤及气煤分布于井田的南及西南边缘浅部。井田内煤的物理性质、煤质及煤岩等特征沿走向及倾向变化均不大，但井田西部局部因受火成岩的影响，煤层变成天然焦。1.3.4各煤层顶底板特性1、 煤12 伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚度0.2m；直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂岩，厚约4.0m；底板以粉砂岩为主，局部为粘土岩，与8煤合区地段为炭质粘土岩，厚约2.5m，东部河流有古河流冲刷，顶底板较坚固。2、 煤13 伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚度0.3m；直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂岩，厚约2.0m；底板以粉砂岩为主，局部为粘土岩，顶底板较坚固。井田可采煤层顶底板综合评定为级。1.4其他开采技术条件1、瓦斯矿井瓦斯矿井，有煤尘爆炸危险。2、煤的自然发火情况各煤层均没有自然发火倾向表1-3 可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚度/m层间距/m倾角/()硬度容量稳定性最小最大平均112煤4.64.34.060.214.30.4-0.91.4稳定213煤4.24.84.514.50.4-0.71.4较稳定图1-3 煤层综合柱状图第 35 页 采矿学课程设计2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1 井田划分的依据1)在井田划分时，它保证各井田合理的尺寸和境界，使煤的各部分得到合理性开发。井田划分的范围、储量、煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应。对于现代化大型矿井，要求井田有足够储量和合理服务年限，生产能力小的矿井可小些。同时考虑到矿井发展余地，井田范围应适当的划的大些。本设计生产能力为240万t/a，属于大型矿井。因此在划分井田范围时，应与该生产能力相适应。2)保证井田有合理的尺寸。通常情况下，为合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。如井田长度过短，则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限。造成矿井接替紧张。井田走向长度过长，又会给矿井通风，井下运输带来不便。根据实际地质情况，并参照我国煤矿的实践经验，选择一个合理的尺寸。3)合理划分矿井开采范围，处理相邻矿井关系。划分矿井边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两部分。一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资。4)选择好井口与工业广场位置。划分应考虑井筒与工业广场位置的选择，使有利于井田开拓和采区布置，有利于矿井建设施工和工业场地布置。2.1.2划分井田的方法1）按地质构造划分井田。2）按煤层赋存条件划分井田。3）按煤质、煤种分布规律划分井田。4）按地形、地物界限划分井田。5）按伴生有益矿产富集带或其他开采技术条件划分井田。6）人为划分井田。2.1.3 井田划分结果东起白庄子，西至甫庄、黄庄子一带，南起李三庄，北至后湖定府、岳庄附近。东西长约7公里，南北宽约3.5公里，整个井田呈不规则的长圆形，面积约22平方公里。2.2 矿井工业储量2.2.1 储量计算基础1、参予储量计算的煤层：有煤8、11、12共3层。2、储量计算的范围和边界：本区为一盆形向斜，向斜内占90%面积的煤层埋藏在-240-850米之间，故各可采煤层风氧化带以下全部计算储量。3、煤的技术条件：煤层的最低可采厚度为0.60米（岩浆岩沿煤层侵入之钻孔，烟煤、无烟煤和天然焦合并计算其厚度）。灰分：最高绝对干燥原煤灰分含量不超过40%。储量厚度：均系煤层真厚度。对结构复杂的煤层，当夹矸厚度小于0.60米，而煤分层厚度大于或等于夹矸石厚度者，则上下分煤层合并计算厚度。风化氧化带界限：煤层露头以下垂深30米为风化氧化带界限。冲积层煤柱：冲积层下至垂深80米，除去风氧化带作为冲积层煤柱。断层正断层： 断距小于20米者，不留煤柱。断距大于或等于20米者，断层两侧各30米作为煤柱，单独计算其储量。逆断层：对重复部分不重复计算储量。2.2.2 工业储量计算参加储量计算的各煤层，均按设计生产水平划分块段计算储量，即冲积层煤柱，第一水平（-450米以浅）；第二水平（-450至-650米）；第三水平（-650米以下）。同一水平利用剖面线划分小块段，在1：5000等高线图上，利用求积仪计算面积，分块求出储量。参数的取得：平均倾角：利用特制的同比例坡度尺直接在等高线图上量取块段内相邻的等高线距，量取数处，取其平均值。平均厚度：块段内各见煤点真厚相加，取其算术平均值。容重：参加储量计算的各煤层，分别为该煤层煤芯煤样容重值的算术平均值。可采边界的确定：可采与不可采两点之间用内插法求得，若一钻孔煤层尖灭，相邻钻孔达到可采厚度，则取两孔间中点为零点，再用内插法求得。矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。井田范围内全区可采煤层为8-1煤、11煤和12煤共3层煤。其中，8-1煤平均厚度为4m， 11煤平均厚度为2.91m，12煤平均厚度为3.94m，可采煤层总厚为10.85m。矿井的工业储量根据经纬网网格法来计算。每个经纬网方格的面积为S=500500=250000m2，煤的容重取1.4 t/m3。矿井工业储量的计算公式如下：Zg = NSM/cos 式中：Zg矿井工业储量，万t；S每个经纬网方格的面积，m2；N经纬网方格个数；M煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；煤层平均倾角，。则矿井的工业储量为：Zg = NSM/cos=28142.262.3 矿井可采储量2.3.1可采储量计算依据矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回收率。计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：（1）工业广场保护煤柱；（2）井田境界煤柱损失；（3）采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；（4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；（5）其他损失。本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失、村庄保护煤柱和断层保护煤柱等。根据林南仓矿周围实际情况，依据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，部分煤柱的留设方法如下，见表2-3。表2-3煤柱留设方法名 称留 设 方 法工业广场根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第72条：工业广场维护带宽度为15m井田边界边界煤柱20m断 层断层煤柱每侧20m大 巷大巷煤柱每侧30m2.3.2 工业广场煤柱留设根据煤炭工业设计规范，工业场地占地指标如表2-4。表2-4工业场地占地指标井 型大 型 井公顷/10万t中 型 井公顷/10万t小 型 井公顷/10万t占地指标0.801.101.301.802.002.50注：.占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积；.井型小的取大值，井型大的取小值；. 在山区，占地指标可适当增加；. 附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040%；. 占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业场地占地面积S取值如下：S=0.80240/10=19.2公顷=192000 m故本矿井工业场地的面积为19.2公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为450m，短边为430m。查地质资料，根据地质岩性，参照地质资料，确定地层移动角=45，=73，=-0.8。用作图法求出工业广场保护煤柱量。工业广场保护煤柱留设见1：2000剖面图。由作图法求得仓矿公司煤柱损失（包括村庄、铁路煤柱、断层、防水煤柱）： 合计5357万吨。2.3.3 可采储量计算由以上计算可知，井田村庄、断层煤柱及其他煤柱损失煤量为5358万t，矿井的回收率没有具体规定，一般为不低于60%，结合本矿实际情况，为了充分利用煤炭资源，参照采区回采率，11号煤、12号煤均为厚煤层，所以矿井回收率取75%。经计算矿井工业储量为19629万t，全矿永久煤柱损失为5357万t，则矿井可采储量=（28142.26-5357）0.75=21000 万t 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度3.1.1、矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日300天计算。所以，本矿井设计年工作日数为300天。3.1.2、矿井工作制度的确定矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即两班采煤，一班准备，每班净工作时间为8个小时。3.1.3、矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间16小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为16小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井生产能力的确定根林南仓矿井田范围，煤炭储量情况，地质构造较复杂，煤层生产能力情况，开采技术条件，应建设中型矿井，初步确定矿井生产能力为240万t/年。3.2.2矿井及第一水平服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： T= （31）式中 T矿井的服务年限，a；Zk矿井的可采储量，万t； K矿井储量备用系数，取K=1.4； A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为21000万t，则矿井服务年限为 T= 62.5a 60a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。第一水平服务年限的计算公式为： T1= （32）式中 T1第一水平的服务年限，a；Zk1第一水平的可采储量，万t；K矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：第一水平可采储量为6423万t，则第一水平服务年限为 T1= 35a 30a以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。经过矿井及第一水平服务年限的核算，二者均符合煤炭工业矿井设计规范之规定，因此最终确定矿井的生产能力为240万t/a。4 井田开拓4.1.2 工业广场位置、形式和面积布置要求:（1）井田两翼储量基本平衡；（2）工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；（3）工业广场宜少占耕地，少压煤；（4）水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。工业场地位置:结合以上要求，根据井筒位置，工业场地的布置：1：井田走向和倾向的中央；2：井田中部林南仓镇东北侧。工业广场形式与面积见第2章相关内容。4.1.3 开采水平及方案比较根据本井田的实际条件，煤层平均倾角为16，井田倾斜长约3.5km，落差为550m，应采用二水平或多水平划分井田。为了合理布置采区，均衡生产，提出三种开拓布置方式：1：设计三个阶段两个水平：一水平布置在-450水平，采用立井开拓上山开采。二水平开采布置在-650水平，主副井采用暗斜井延伸上下山开采。2：设计三个水平：一水平布置在-450水平，采用立井开拓上山开采。二水平布置在-650水平，主副井采用立井延伸，上山开采。三水平布置在-850水平，主副井采用立井延伸，上山开采；3、设计三个水平：一水平布置在-450水平，采用立井开拓上山开采。二水平开采布置在-650水平，主副井采用立井延伸，上山开采。三水平布置在-850水平，主副井采用斜井延伸，上山开采。通过三方案比较，方案一较二方案少了一个井底车场，但大巷工程量大，一方案需上下上联合开采多、阶段长。所以综合考虑三方案优劣，在开拓方案中均采用三水平划分，即：一水平设在-450水平标高，二水平设在-650m水平标高、三水平设在-850。图4-9 皮带运输大巷断面图巷 道 特 征围岩类别断面/m2掘进尺寸/mm喷射高度/mm锚 杆 mm净周长m净掘宽高型式外露长度排列方式间排距锚深规格岩12.813.842003500100树脂锚杆100菱形800200021001615.05 采区巷道布置5.1煤层地质特征5.1.1可采煤层基本概况区内共发现大小断层5条，其中断距大于30米者有3条，以F4断层斜切井田中央断距1550米，延伸长度2500米，对井田影响到大，其余断层断距较小，延展长度也较短，对井田开拓也较有影响矿井直接充水含水层包括：第三含水层（煤13底至煤4顶砂岩裂隙含水层）、第四含水层（煤5 至煤13顶砂岩裂隙含水层）、第五含水层（煤5顶板砂岩裂隙含水层）。矿井间接含水层包括第一含水层、第二含水层、第六含水层、第七含水层 井田内可采和局部可采煤层共九层，即煤5、煤61/2、煤7、煤8、煤9、煤11、煤12、煤13。其中主要可采煤层为煤12，煤13。可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚度/m层间距/m倾角/()硬度容量稳定性最小最大平均112煤3.64.34.060.314.30.4-0.91.4稳定213煤4.24.84.514.50.4-0.71.4较稳定5.1.2煤层顶底板地质条件煤12 伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚度0.2m；直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂岩，厚约4.0m；底板以粉砂岩为主，局部为粘土岩，与8煤合区地段为炭质粘土岩，厚约2.5m，东部河流有古河流冲刷，顶底板较坚固。 煤13 伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚度0.3m；直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂岩，厚约2.0m；底板以粉砂岩为主，局部为粘土岩，顶底板较坚固。井田可采煤层顶底板综合评定为级。5.2采区巷道布置及生产系统2.2.1区段斜长的确定区段斜长等于回采工作面长度加上区段平巷和护巷煤柱的宽度。区段平巷宽度，格局巷道断面设计可知为5m。无保护煤柱、综合机械化采煤工作面长度，一般为150210m，每个工作面尽可能保持一致。根据本矿井的实际情况，采区工作面长度确定为186m。区段斜长工作面长度+区段平巷宽度+护巷煤柱宽度 =235+10+15=260m一个采区划分成5个区段。5.2.2采区上山位置及布置方式对于单一厚煤层和联合布置的采区，一般应将上山布置在煤层底版岩层中，但在下部煤层的底版岩层距涌水量特大的岩层很近，不能布置上山，或者当上山只为开采上部煤层服务，而开采下部煤层便报废不用时，可以考虑把上山布置在煤层群的中部或上部。采区上山至少有两条，一条运输上山，一条轨道上山，同时用来通风行人。在生产能力较大的特厚煤层采区，集中联合布置的采区；或产量较大，瓦斯涌出量也大的采区；以及其他情况需要时，也可以增设一条专用的上山，增设的上山如果服务年限不长，可沿煤层布置。两条上山，可以是一岩一煤上山。这种布置适用于产量小，服务年限不长的采区而且煤层群的最下一层煤为维护条件较好的薄及中厚煤层，可将轨道上山布置在该煤层中，运输上山布置在底板岩石中；当煤层群最下一层煤为厚煤层，或开采单一厚煤层的采区，可把两条上山都布置在底板岩石中。根据本矿井的煤层情况以及煤层的赋存条件，采区上山布置在12煤层中，开掘两条上山：一条运输上山，一条轨道上山，同时用来进行通风行人。采区运输上山和轨道上山保持20m的间距。由于采区两煤层间距较大，实行单层布置；工作面运输平巷、轨道平巷定向平行布置，以保证工作面等长。5.2.3采区内工作面的接替顺序采区间用下行式开采顺序，上区段开采下区段准备依次开采5.2.4采区内各种巷道掘进的方法第一区段运输平巷与第二区段回风平巷采用双巷掘进，回风平巷超前运输平巷150米掘进有利于通风，留设区段煤柱20米，每隔一定距离掘进联络巷连接运输平巷和下区段回风平巷。同时掘进上去段回风平巷，掘进到采区边界然后开切眼布置工作面开始采煤生产5.2.5采区生产能力及回采率一、 采区生产能力应根据地质条件，煤层生产能力，采掘机械化程度和采区内同时生产的工作面个数及其接替关等因素来确定。综合机械化采煤时，采区生产能力目前一般为1.51.8mt/a，采区内同采工作面个数以1个为宜。确定采区生产能力时，应考虑以下原则：（1） 根据煤层赋有条件，顶底板岩石情况和回采技术条件。确定合理的回采工作面长度和推进进度。应尽量使回采工作面有较高的单产水平，如回采工作面年产在30万吨以上时，采区内同采工作面数目不宜过度，一般为12个，最多不宜起过3个。（2） 安排采区内目采工作面数目时，应以符合开采顺序，保证安全生产的原则，对开采煤层群的联合布置采区，煤层数目多，层间距离近的，一个区段内同采的煤层数，一般以不超过2个为宜。（3） 根据回采工作面接替的安排，应力求使采区正常生产期间的正量保持稳定，采区正常生产，必须下于采区产量递增期和递成期之和，最好使三点采区服务年限的75以上。（4） 确定采区生产能力时，应考虑与新采区的准备工作相适应，与采区主要生产环节的生产能力相呈应，与矿井井互相适应。开采煤12同保证年产量240万t，第一层煤12采用综采煤层开采，工作面年产量 A0=LV0MC0 L采煤工作面长度，m；V0工作面推进度，m/a；M煤层厚度或采高，m；煤的密度，t/m3；C0采煤工作面采出率，取0.9312煤层：A023543301.30.930.88=2.4Mt采区采出率为采区内实际采出煤量与采区可采储量的比值，其计算方法见公式如下 采区回采率R（%）= 采区可采采储量为Qk：Qk=采区可采面积煤厚煤平均容重 =（2750211）41.3=316.3万t 采区实际采出量Qs Qs= Qk-27501541.3-10102092=290.4万t 采区回采率R，见公式5-4-5R=(Qs/Qk)100%=91.8% （5-4-5）煤炭工业技术政策规定采区回采率：薄煤层不低于85%，中厚煤层不低于80%，厚煤层不低于75%，本设计符合上述规定。5.2.6生产系统运煤系统：综采工作面区段运输平巷运输上山采区煤仓运输大巷主井地面。运料系统：运输大巷采区下部车场轨道上山采区上部车场区段回风运料平巷工作面。通风系统：（新鲜风流）副井井底车场轨道大巷采区下部车场轨道上山下区段回风运料平巷联络巷区段运输平巷综采工作面区段回风平巷回风大巷风井地面供电系统：高压电缆由井底中央变电所经轨道大巷至采区变电所，降压后由低压电缆分别送到回采和掘进工作面附近的配电站，以及胶带运输机和绞车房等用电地点。供水系统：采掘工作面和运输机巷及运输机转载点所需要的防尘喷雾用水，由副井的供水管下井，然后送至各个用水地点。排水系统：排水系统一般与进风风流流向相反，由采煤工作面，经区段运输平巷，采区上下山，采区下部车场，开采水平运输大巷，主运输石门等巷道一侧的水沟，自流到井底车场水仓，再由水泵房的水泵通过副井中的排水管道排到地面。5.3采区车场选型设计5.3.1采区上部车场形式的选择采区上部车场常用的有甩车场和平车场，平车场又有顺向和逆向等形式。平车场和甩车场的选择主要根据绞车房的布置和维护条件。在煤层群联合布置时，回风石门较长，为便于与回风石门联系多选用平车场，其他条件下可选用甩车场。选用平车场时，当车场巷道直接与总回风道联系时可采用顺向平车场。当煤层群联合布置采区，且有采区石门与各煤层回风平巷及总回风道相联系时，可采用逆向平车场。本采区单层布置采用平车场中的顺向平车场，因为在行进过程中矿车不改变方向，调车方便，通过能力较大。1回风大巷；2区段回风平巷；3轨道上山；4运输上山；5绞车房；6回风石门；7平车场 采区上部顺向单轨平车场线路布置，线路变平后，设置单开非平行线路连接点。矿车顺向推入平巷后进入回风大巷。边坡点K至绞车房的距离为：K=A+A+B+d+T式中 A过卷安全距离，用于防止矿车冲入绞车房以及运长材料时便于车辆换向，一般取1015m；取15m。A平曲线起点至绞车房外壁距离，一般为1015m，取10m。B 串车长度，m；B=nLm+Lhm式中 n 钩矿车数，取n=8；Lm 矿车的长度，Lm2.4m；Lhm 富裕长度，Lhm2m。B=nLm+Lhm=82.4+2=21.2m。d变坡点至阻车器间距，取2m。T竖曲线切线长，T=RS tan/2,RS取20T=20tan9=3.17mK=10+15+21.2+2+3.17=51.375.3.2 采区中部车场形式的选择这里采区中部车场只能是甩车场，它的基本形式按甩车方向分，有双向甩车和单向甩车两种；按甩入地点不同，又分为甩入绕道车场，甩入平巷车场和甩入石门车场三种。开采单一薄及中厚煤层的采区中部车场多采用甩入绕道式。本采区采用双向甩入式中部车场。5.3.3采区下部车场选型设计采区下部车场由采区装车站和辅助提升下部车场组合而成。主要根据装车地点的不同，采区下部车场可分为大巷装车式、石门装车式和绕道装车式三种。本采区采用大巷装车式下部车场。1）大巷装车站为便于调车和减少工程量，装车站采用折返式调车。调车方法采用调度绞车调车。调车方式：机车牵引空列车由井底车场驶来，进入装车站的空车存车线3，机车摘钩，单独进入重车存车线4（不过煤仓），把已经装满的重列车拉出，经渡线道岔5，驶向井底车场。图5-3-3 大巷装车站线路布置1运输上山；2调度绞车；3采区煤仓；4空车存车线；5重车存车线；6-装车点道岔；7、8通过线渡线道岔；9通过线2) 辅助提升下部车场采区的辅助提升下部车场是采区掘进、出煤、出矸进料等的转运站，是采区下部车场的组成部分。大巷装车式下部车场的辅助提升车场多为绕道式。绕道位于大巷顶板的称为顶板绕道，位于大巷底版的称为底版绕道。一般情况下。煤层倾角在120以上时，可采用顶板绕道；当煤层倾角较小时，即120以下时，采用底板绕道。联合布置采区具有长度较大的采区石门时，宜采用石门装车的下部车场。在选用顶板或底板绕道时，应注意轨道上山的起坡角，一般以不超过25为宜。由于本矿井煤层倾角在12以上，故本矿井下部车场的辅助提升车场采用顶板绕道式。5.4采区主要硐室的布置5.4.1采区煤仓一、随着机械化程度的提高，采区产量增大，相应的采区煤仓容量呈增大趋势，采区煤仓以200300t的煤仓较多，也有的达到500t以上的。为保证采区正常生产，采区煤仓容量可按如下方法计算：按采煤机连续作业割一刀煤的产量计算 Q = Q0 + LMBC0KtnQ-采区煤仓容量，tQ0防煤仓漏风没量，取510tL工作面长度，m;M采高，m;煤的密度，t/m3B截深，m;C0工作面采出率；Kt同时生产工作面系数；综采区1，普采区1+0.25nn采区同采工作面数Q = 8 + 23540.81.30.9311=917.168t煤仓容量与采区生产能力关系采区生产能力/万ta-130以下30-4545-100100以上采区煤仓容量/t50-100100-200200-500大于500由上表知： 选采区煤仓容量为1000t。连通运输上山与运输大巷。二、煤仓的形式及参数井巷式煤仓按煤仓的中轴与水平面的夹角分为垂直煤仓和倾斜煤仓两种。垂直煤仓一般为圆形断面，圆形断面利用率高，不易形成死角，便于维护，施工方便，施工速度快。本矿采区煤仓都选用垂直煤仓。5.4.2采区绞车房采区绞车房布置在与回风大巷同标高的水平面，与相邻巷道一般有10米煤岩柱。设置两个安全出口，分别是绳道和通风道， 通风道应该设置调节风窗。绞车房的布置原则是：保证安全，易于生产和安装检修，并尽可能紧凑，较少工程量。5.4.3采区变电所采区变电所是采区供电枢纽。由于低压输电的电压降较大，故合理的选择采区变电所位置及尺寸是保证采区正常生产，减少工程费用的重要措施。采区变电所设置在围岩稳定，地压小，易维护，无淋水，通风条件好，并位于采区用电负荷中心。所以设置在上山之间。变电所高度应根据人高度，设备高度确定，一般为2.5到3.5米，通道一般为2.3到2.5米，硐室宽一般3.6米。设计如下图6采煤方法6.1采煤工艺的确定6.1.1采区地质条件和煤层赋存条件井田内可采和局部可采煤层共九层，即煤5、煤61/2、煤7、煤8、煤9、煤11、煤12、煤13。其中主要可采煤层为煤12，煤13。可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚度/m层间距/m倾角/()硬度容量稳定性最小最大平均112煤3.64.34.060.314.30.4-0.91.4稳定213煤4.24.84.514.50.4-0.71.4较稳定煤12 伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚度0.2m；直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂岩，厚约4.0m；底板以粉砂岩为主，局部为粘土岩，与8煤合区地段为炭质粘土岩，厚约2.5m，东部河流有古河流冲刷，顶底板较坚固。 煤13 伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚度0.3m；直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂岩，厚约2.0m；底板以粉砂岩为主，局部为粘土岩，顶底板较坚固。井田可采煤层顶底板综合评定为级。区内共发现大小断层5条，其中断距大于30米者有3条，以F4断层斜切井田中央断距1550米，延伸长度2500米，对井田影响到大，其余断层断距较小，延展长度也较短，对井田开拓也较有影响6.1.2采煤工艺的确定12煤 层厚度平均为4 m，倾角14.3度，各煤层均没有自然发火的倾向，伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚度0.2m；直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂岩，厚约4.0m；底板以粉砂岩为主，局部为粘土岩，与8煤合区地段为炭质粘土岩，厚约2.5m，东部河流有古河流冲刷，顶底板较坚固。因此考虑用大采高一次采全高或放顶煤开采方法，需比较进行选择。与大采高综采相比,放顶煤综采回采的原煤中,不可避免地要混入一部分矸石，势必增加原煤灰分，降低煤质，有可能增加洗选成本。与大采高综采相比,放顶煤综采工作面设备多，管理难度大。由于需同时打开多个放煤口，工作面粉尘比较大，撒煤清理量大，作业条件差，需对顶煤和顶板进行弱化处理，工艺较复杂。又因4 m的高度不是很高，可以一次采完，可以不必要用放顶煤方法，所以可考虑本工作面采用走向长壁，选用大采高一次采全高的采煤方法煤13 平均厚度4.5米，倾角14.5度，伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚度0.3m；直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂岩，厚约2.0m；底板以粉砂岩为主，局部为粘土岩，顶底板较坚固,并且煤层较稳定。井田可采煤层顶底板综合评定为级，因此考虑一次采全高的开采方法。6.1.3回采工作面长度和推进度以及推进方向工作面长度235米，由采区边界向上山方向推进，跨上山开采，每天推进6.4米，进8刀。6.1.4回采工作面的破、装、运煤方式及其设备选型1、破、装、运破煤端头采用斜切进刀方式，双滚筒采煤机破煤。装煤割煤的同时，采煤机装煤也在同时进行，过程为：当采煤机向待载煤体方向行驶时，旋转滚筒上的截齿依次接触和截落煤体，破落下的煤通过旋转叶片推入侧向方向的输送机中，撒落在工作面和输送机之间的煤可以通过安装在输送机上的挡煤板装入输送机中。顶煤直接通过液压支架的放顶煤窗放到刮板输送机上。运煤工作面倾角小，采下的煤由刮板输送机经转载机运输工作面，在运输平巷和区段集中运输平巷布置胶带输送机运煤。2、采煤机选型选型的主要依据是煤层采高、煤层截割的难易程度、地质构造发育程度。主要应确定的参数是采高、牵引速度、电机功率，还应根据所开采煤层的特性，综合考虑其他的参数。此外采煤机的可靠性是至关重要的，并尽可能的选用国产设备。根据煤层的实际情况，经查采矿设备选型手册，选用德国艾克夫公司SL500型采煤机。其主要参数见表表6-1-1 采煤机技术特征表项目单位数目型号SL500制造厂家德国艾克夫公司采高M275.2截深M08煤层倾角35滚筒直径M27牵引方式电牵引牵引速度m/min031。8牵引功率KW2*90卧底量M0625控顶距M2.445机面高度M223、刮板输送机选型刮板机的输送能力必须与采煤机的生产能力相匹配，工作面刮板输送机生产能力应保证采煤机采落的煤能被全部运出，并且有20%30%富裕量。刮板输送机能力计算：Qm=60BHVcr0.93 （62）=600.8441.30.93=928.512t/h式中：Qm采煤机落煤能力，t/h；B采煤机截深，0.8m；H割煤高度，4 m；Vc采煤机平均割煤速度，4 m/min;r煤的容重，1.3 t/m3。Qq=KQm=1.25928.512=1161 t/hK不均匀系数，1.25。由上可知,工作面刮板输送机能力应不小于1161 t/h,此次选用型号为：SGZ-900/750。刮板输送机选用张家口煤矿机械有限公司生产的SGZ-900/750型运输机，该机采用双中链布置，电机、齿轮箱水冷却；可正反转；链条强度大、寿命长等特点。 刮板输送机技术特征表型 号SGZ-900/750设计长度（m）260出厂长度（m）200运输能力（t/h）1500链速（m/s）1.8电动机型号YBSD-375/187-48G功率（kw）2*375/187转速（rpm）1479/733电压（V）3300液力耦合器型号59JS 315型布置方式平行布置中部槽规格（长宽高）（mm）1503*900*333刮板链形式中双链刮板间距（mm）1080与采煤机配套牵引方式无链制造厂家张家口厂4、液压支架选型选择液压支架必须有合理的工作阻力和初撑力。液压支架的阻力式支架设计中最基本参数，支架所有强度都由此决定。它在一定程度上显示了支架的工作能力和特征。目前支架阻力主要是采用现场观测，然后根据观测数据进行估算或折算。以设备选用配套原则为基础并结合采煤工作面煤层地质条件和采煤能力等具体情况，从采矿设备选型手册选用结合上述选型依据，本设计工作面确定采用DBT公司生产的二柱式掩护支架及其相配套的端头支架，从工作面机头到机尾分别布置端头架4架，中间架118架，端头架3架，共计167架，其主要技术参数见表所示。DBT-Schitd255/500支架主要技术参数表项目单位数目型号DBT-Schitd255/500 2*4319支撑高度M2.55.5宽度Mm13101820中心距M1.75初撑力KN2*2944工作阻力KN8638支护强度MPa1.1泵站压力MPa31.535.7支架质量T27.