采矿设计课程设计-二水平南三采区设计

河北能源学院作业专用纸第一章 采区地质概况一、采区概况：二水平南三采区位于矿井单斜区，其位置范围：东至一水平运输大巷及-310m标高，南至二水平南四石门，西至二水平大巷及-490m标高，北至二水平南三石门。采区标高-310m-490m，地面标高+24m。地表为平地，无村庄，煤层露头线为冲积层覆盖。采区走向长1200m，倾斜长800m，面积960000m2。邻区情况：上为一水平已开采，下为三水平尚未开发，北边二石门还在回采，南四石门尚未开发。二、地质情况1、煤层地层及标志层本区域煤系地层主要由石炭二叠系地层组成。主要可采煤层发育在石炭系上统的赵各庄组和二叠系下统的大苗庄组，基底为中奥陶统，上覆地层为上二叠统古冶组陆相碎屑岩。其标志层自上而下为：A铝铁质泥岩；五煤层底板砂岩；六煤层底板砂岩；11煤层顶板；12煤层顶板；K6灰岩；K5灰岩；14煤层底板泥岩；K3灰岩；G层铝质泥岩。2、煤层情况本区域内共发育5、7、8、9、11、12六个煤层，其中5、11煤层厚度没有达到可采厚度，为不可采煤层。本区域总厚度为15.0m。煤系地层总厚度约为530m。含煤系数为2.8 。（详见煤层赋存情况表21） 煤层赋存情况表 表21煤层厚度、倾角、结构、间距煤层名称煤厚m倾角结构层间距mkMr稳定性7平均4213简单结构1.00.24较稳定最小-最大3.2-4.76-198平均2012简单结构281.00.21较稳定最小-最大1.5-2.55-189平均2513简单结构10550.970.37较稳定最小-最大1.0-3.55-1512平均4213简单结构2891.00.27较稳定最小-最大2.4-4.56-103、煤质情况（见煤质情况表22） 煤质情况 表22物理特征煤层颜色光泽硬度容重煤岩类型5黑油脂0.3-0.51.36光亮7黑丝绢0.4-0.91.57光亮和半光亮8黑玻璃0.3-0.81.56光亮和半光亮9黑玻璃0.4-0.71.51光亮和半光亮12黑玻璃0.3-1.11.42光亮和半光亮原煤工业指标煤层MAVSQ工业牌号515.8236.940.7459011、2号肥煤731.0929.860. 4760601、2号肥煤828.9233.480.6463451、2号肥煤928.835.101.6360161、2号肥煤1215.7732.162.1371372号肥煤4煤层顶底板（见表23）5、地质构造(含陷落柱、岩浆岩等)及古河床冲刷等在本区域内，地质构造简单，发育断层较少，只有落差小于0.6m的断层和褶曲，均对生产没有太大的影响。煤层顶底板 表23煤层类别岩石名称厚度m主要岩性特征7顶板老顶细砂岩2.0灰色，硅质胶接，坚硬直接顶粉砂岩3.0深灰色，水平层理，含泥质结核伪顶粉砂岩0.5灰黑色，炭质成分含量高，岩性破碎底板直接底粉砂岩1.2灰黑色，含大量植物根化石老底细砂岩1.5灰色，层状结构8顶板老顶细砂岩1.5灰色，水平硅质胶接，坚硬直接顶粉砂岩2.0深灰色，水平层理，含泥质结核伪顶粉砂岩0.7灰黑色，炭质成分含量高，岩性破碎底板直接底粉砂岩0.5灰黑色，含大量植物根化石老底细砂岩2.0灰色，块状结构9顶板老顶细砂岩2.3灰色，水平层理直接顶粉砂岩6.0深灰色，含泥质及菱铁矿结核伪顶底板直接底粉砂岩2.0灰黑色，含大量植物根化石老底细砂岩4.0灰色，块状结构，硅质胶接12顶板老顶细砂岩5.0灰色，块状结构，含泥质结核直接顶泥岩1.0深灰色，炭质成分含量高 伪顶底板直接底粉砂岩5.0灰黑色，含大量植物根化石老底6、水文地质本区域内主要充水含水层为5煤层顶板砂岩裂隙含水层和12煤层底板砂岩裂隙含水层，两个含水层含水不太丰富。充水形式：7煤层以顶板淋滴水为主，9、12煤层以底板涌水为主，目前涌水量为0.5立方米/分钟。7、影响生产的其它地质因素瓦斯：根据范各庄矿2000年度矿井瓦斯等级鉴定等级报告，矿井瓦斯相对涌出量0.42m/t，矿井的瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井。煤尘：随着开采深度的增加，煤尘的爆炸指数逐渐增加，根据鉴定其值为3846。自然发火：该公司属于四级自然发火矿井，自然发火煤层为12煤层，根据91年自然发火等级鉴定对12煤层自然发火期核定为12个月。8、采区储量 （见表24） 表24煤层地质储量（万吨）可采储量（万吨）回采率（）7648540.393%83145267.995%9362.4308.795%12572.5477.493%合计1897.4155499、采区地质勘探情况：本区域共有勘探钻孔2个，其中范37和范54均穿透各个煤层。第二章 采区储量、生产能力和服务年限第一节 采区储量：本设计采区共有4个可采煤层，各煤层赋存条件较好，形状较规则，厚度变化不大，因此根据设计拟定数据，按其煤层的倾向和走向范围的大小，采用算术平均法，求得采区储量。一、采区工业储量由公式Q=SMD式中：Q工业储量 万吨S采区总面积 m2M计算面积内各点见煤厚度平均值 mD计算面积内各点见煤容重平均值 t/m3二、开采损失的设计：此设计主要是对保安煤柱尺寸的设计，采区煤柱尺寸的确定，必须通过现场观测和总结大量现场实际资料来解决，并且必须符合煤矿安全规程的规定。1、大巷和上下山的保护煤柱尺寸一水平大巷和二水平大巷设计在12煤层底板的岩层中，其上部有一定的岩石厚度，因此各煤层就不必留设保护煤柱，但在设计时，各煤层的运输上下山在各自的煤层中，为此上下山需留设保护煤柱，根据煤矿开采学中132的规定，中厚煤层巷道一侧留有保护煤柱20m，又因为此上山为4个煤层服务，在工作面必须留保护煤柱30m。2、有区段煤柱维护时区段煤柱尺寸根据煤矿开采学的规定，在区段运输平巷和轨道平巷之间留设区段煤柱，对于一般煤质和围岩条件的近水平、缓倾斜及倾斜煤层、中厚煤层不小于1520m，故决定留设煤柱15m。3、采区边界煤柱尺寸根据煤矿开采学的规定，采区边界煤柱一般留设10m左右，决定留边界煤柱10m。3、采区可采储量：Z=(Q-P)C式中：Z可采储量 万吨Q工业储量 万吨P设计可采损失 万吨C工作面回采率根据煤矿开采学的规定，厚煤层取93，中厚煤层取95，薄煤层取97。采区内各煤层回采时，需要留设的煤柱除外，其余为采区可采储量，本采区储量计算列表如表31： 采区储量表： 表31煤层工业储量设计损失工作面回采率可采储量Mt上下山煤柱区段煤柱边界煤柱合计7648508004.31.57=2731511401.57=34.6108004.31.57=5.46793%540.38314.5508002.11.56=13.131511401.56=16.8108002.11.56=2.632.595%267.99362.4508002.51.51=15.131511401.51=19.4108002.51.51=337.595%308.712572.5508004.21.42=23.831511401.42=30.6108004.21.42=4.859.293%477.4合计1897.479101.415.8196.21594.3四、确定回采率i：i=(Z/Q)100%=（1594.3/1897.4）100=84%根据煤矿开采学的规定，采区采出率厚煤层不低于 0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85。本采区采出率符合要求。第二节 采区的生产能力考虑全矿生产能力及技术水平，由于采区煤层赋存条件好，地质简单，决定采用综合机械化回采工艺，设计为“两采一准”的作业方式，既两班生产，一班准备，班进3刀，每刀截深0.6m，则日进度3.6m，年工作日按300天计算，则采掘进度为3.63001080m，工作面倾斜长180m。一、各煤层工作面生产能力计算：A0=L*l*M*k3式中：A0回采工作面生产能力 万吨/年L工作面面长 ml工作面推进度 mM煤层厚度 m煤的容重 吨/立方米k3工作面回采率 中厚煤层取0.95；厚煤层取0.93煤层煤厚工作面回采率面长年推进度煤的容重工作面生产能力74.393%18010801.5712282.195%18010801.5660.592.595%18010801.5169.7124.293%18010801.42107.8二、采区的生产能力由于本设计能力为100万吨/年。为此设计两个工作面回采保证要求。因此考虑到各煤层厚度的不同，以及煤层间的开采顺序，决定安排煤层之间配采，因此计算采区生产能力时，工作面生产能力取相邻两个煤层的最低值的平均值进行计算。由公式 A=nA0Bk=2 65.1 1.1 0.95=136 （万吨）式中：A采区生产能力 万吨/年n采区同时生产的工作面个数 个A0每个工作面生产能力。取配采最低值 万吨/年 A0（60.5 69.7）/2=65.1 万吨/年B掘进出煤系数 取1.1k工作面产量不均衡系数，两个工作面取0.95，三个取0.9第三节 采区服务年限由公式 T=Z/A=1594.3/136=11.712 年式中：T采区服务年限 年Z 采区可采储量 万吨A采区的生产能力 万吨/年满足设计要求。第三章 采区准备及巷道布置第一节 采煤方法选择的原则一、选择的原则采煤方法的选择必须符合安全、经济、煤炭采出率高的基本原则。生产安全：对于所选择的采煤方法应仔细检查采煤工艺的各个工序以及采煤系统的各个环节，务使其符合煤矿安全规程的规定。经济合理：一般应符合以下五个方面的要求：采煤工作面单产高；劳动效率高；材料消耗少；煤炭质量高；成本低。煤炭采出率：减少煤炭损失，提高煤炭采出率是防止煤的自然，减少井下火灾，保持和延长采煤工作面和采区的开采期限，降低掘进率、保证生产的重要因素。二、采煤方法的确定根据以上的原则，考虑到范各庄矿业公司主要可采煤层埋藏比较稳定，中厚煤层倾角较小，缓倾斜煤层构造简单，顶板条件好，起伏不大，具有良好的开采条件，适合综合机械化开采，并且该矿井为现代化矿井，资力雄厚，机械化程度高，技术发展快，机械装备水平高，生产中的设备供应迅速及时，具有一只管理水平、技术水平较高的员工队伍，完全能够适应和熟练运用综合机械化开采。按照矿井设计规范规定，本采区设计使用综合机械化回采工艺，采煤方法采用单一走向长壁采煤法，顶板管理为全部垮落法。走向长壁采煤法，具有技术简单，应用成熟，便于改进巷道布置，优化采区系统和参数，可实现连续采煤，具有单产高，工效高、采出率高等特点，具有广泛适用性和很大的发展前景。第二节 采区布置方案的确定一、采区单双翼的比较根据矿井开拓巷道的布置和采区划分，按采区上山布置有单翼采区和双翼采区两种形式。单翼采区适用于当工作面产量不大，一翼走向不太长时，可加大采区生产能力，减少巷道掘进量，节省投资等优点，随着高产高效工作面的发展，在主客观条件具备时，一个综采工作面可单产百万吨以上；工作面走向长度加长至20003000m，若用双翼采区布置，则开掘时间长，且有折返运输现象，这时单翼采区布置更为有利，可实现跨上山开采，保证回采工作面有一定的连续推进度。综合上述：根据矿井开拓布置及设计采区走向长度（1200m），决定采用单翼采区布置，其优点:掘进率低，节省运输费用，通风容易，系统简单，煤柱损失小，只需一次初次放顶，较少搬家倒面次数，采区上山维护容易等，符合高产高效矿井的发展趋势。二、采区布置方案的选择1、采区布置的要求：采区是煤矿开采活动集中的地段，采区布置就是采区范围内开掘一系列巷道，建立完善的采掘、运输、通风、供电和排水的系统，保证正常矿井生产，布置方式是否适应，直接关系着工作面和全矿井的 生产效果。正常合理的布置方式应遵循的原则：有利于矿井的集中生产，使采掘巷道系统有合理生产能力和增产潜力。保证具有完善的生产系统，有利于充分发挥机电设备的效能，并为新技术发展综合机械化、自动化创造条件。力求在技术上、经济上合理，尽量简化巷道系统，减少巷道掘进和维护工程量，减少设备占用台数和生产费用，便于采掘正常衔接。煤炭损失小，有利于提高采出率。安全条件好。2、采区布置方案的提出根据采区地质情况，煤矿赋存条件及所确定的采煤方法和采区布置形式，依照采区布置的五项要求，经过分析，提出四种采区巷道布置设计方案，各方案名称及具体内容如下：第种方案：集中联合布置方案由二水平开掘采区下部车场，在12煤层底板岩层中距煤层820m（取10m）处，向上开掘两条集中上山与一水平相连，一条为集中轨道上山，一条为集中运煤上山，两条上山间隔30m，为整个采区服务，再分别开掘区段轨道石门和运输石门，与个煤层相通，在各煤层再开掘区段平巷，布置工作面形成生产系统。（见图41）第方案：集中分层布置在二水平大巷开掘采区下部车场后，先在12煤层底板岩层中距煤层820m范围内（取10m）向上沿煤层倾向开掘一条集中上山，与一水平相通，为整个采区服务，开掘区段轨道石门与各煤层相通，再在各煤层中各布置一条运输上山与各区段平巷相通，形成生产系统。（见图42）第方案：集中分组联合布置方案在二水平大巷开掘采区下部车场后，先在12煤层底板岩层中距煤层820m范围内（取10m）向上沿煤层倾向开掘一条集中上山，与一水平相通，为整个采区服务，开掘区段轨道石门与各煤层相通，再将四个可采煤层按煤层间距分为两组，在9煤层和12煤层沿底板各布置一条运输上山，7、8、9煤层共用9煤层上山，12煤层独用12煤层上山，7、8煤层通过35斜石门与9煤层运输上山联系，形成生产系统。（见图43）3、下面就以四种方案进行技术、经济比较，然后选出最合理的方案做为本设计的执行方案。1）技术比较：（见表41） 经过对以上四种方案的综合比较分析和比较，认为各方案在技术上都有一定的合理性，各有优缺点，根据煤层发展趋势来看，主要发展综合机械化生产，以提高工作面的单产。方案虽然有很多优点，但在本矿的实际生产中出现了一些不利的情况，如施工慢，投产期长，岩石掘进量大，费用高，特别是搬运、安装综机设备、通风行人困难大。方案巷道工程量大，维护费用高，易形成“一井一面”格局，不利于配采及矿井稳产，而且煤炭损失量较大，也不符合采区布置要求。最后采用方案或方案，在根据两方案的经济比较选取最佳方案。2）经济比较本采区设计方案的经济比较，是用其巷道的掘进费用和巷道的维护费用进行综合比较且只比较不同部分。图：4-1图4-3采区设计方案综合技术比较表 表41方案巷道布置特点优点缺点两条岩石集中上山布置在最下一个可采煤层的底板岩层中，上山与各煤层用15的斜石门联系巷道布置简单，总体工程量小减少煤炭损失，提高回采率管理集中，方便，生产能力大上山和斜石门布置在岩层中，受采动影响小，易维护，费用低，安全性能好有利于加大采区走向长度，利于综合机械化生产初期工程量大，采区准备时间长岩石工程量大，费用高巷道联系、采区生产系统复杂，运输环节多，不利于综机设备安装和搬运上山布置在岩层中，无法摸清开采煤层地质构造，煤层变化等情况集中轨道上山布置在12煤层底板中，与各煤层用平石门联系，各煤层分别布置一条运输上山系统相对简单，工程量小，好管理岩石工程量小，投产快便于掌握地质变化，有利于生产安排便于综机生产掘进速度块，生产能力大煤层工程量大，维护费用高需要设备多生产分散，难于管理煤柱损失量大集中轨道布置在12煤层底板岩石中，与各煤层用平石门联系，9、12煤层各布置一条运输上山，7、8、9煤层用斜石门联系辅助运输方便，安全可靠采掘顺序较灵活能布置较多工作面，采区生产能力大，有利于配采和稳产工程量及费用相对较少准备时间短，有利于衔接，适合于综机生产轨道上山与各煤层用石门联系施工量大各煤层区段长度的划分受石门限制不利于摸清上部煤层地质情况9煤层集中运输上山受采动影响大，不易维护计算掘进费用公式： F=KL/10000 万元式中：F巷道掘进费 万元 K掘进单价 元/米（岩石平巷取3000；煤层平巷800；上山乘以1.1的系数） L巷道长度 米计算维护费的公式：R=LTY/10000 万元式中：R巷道维护费 万元 L巷道长度 米 T巷道维护时间 年 （服务年限） Y维护单价 元/年*米 （岩巷50；煤巷300）方案和方案经济费用汇总表见表42方案经济比较的费用为1574.28万元，方案经济比较的总费用为1384.645万元，较方案的费用少189.635万元，从经济的角度比较看，方案为最优。下面对方案和方案进行综合比较。（见表42）采区方案设计技术、经济综合比较表 表42比较项目方案方案巷道掘进费用1057.3551019.4巷道维护费用516.925365.245总费用1574.281328.645相对比例113.7100总体工程量大小准备时间长短煤柱损失量限度小巷道维护容易较困难设备占用率多少综采设备搬迁容易相对困难通风管理方便相对复杂巷道系统简单相对复杂工作面生产衔接不利有利通过对方案和方案的综合比较，方案在技术上还是经济上都有比较优，为本设计的最佳方案。4、采区布置对方案的确定通过技术比较，方案和方案优于方案和方案，又通过经济比较，方案优于方案，因此选用方案集中分组联合布置做为本采区布置方案。其优点：工程量和工程费用相对较少，准备时间短，采掘顺序灵活，生产能力大，有利于综机生产和采区正常衔接等。三、采区上山、区段平巷布置1、采区上山位置的选择：根据已确定的方案可知：集中轨道上山布置在12煤层的底板岩层中，距煤层820m（取10m），其优点是，巷道压力小，减少维护费用，甚至不用维护，服务年限长，适用于开采煤层数目多或煤层难度大，区段生产时间长，煤层巷道很难维护等情况下。运输上山分别在9煤层和12煤层底板上各布置一条，主要考虑因素是适用煤层下行开采顺序，减少煤柱损损失和便于维护及运输畅通等，9煤层运输上山服务年限为7年，维护费用154.35万元。12煤层运输上山服务年限为3.5年，维护费用77.2万元。三条上山均布置在南三采区到南二采区的边界。2、上山数目及相对位置在本采区设计中，上山数目为三条，既一条岩石轨道上山，两条煤层运输上山。布置在12煤层底板岩层中的集中轨道上山与布置在9、12煤层底板上的运输上山的水平投影重叠，减少煤柱损失量；亦可采取5m左右的间距，以便于12煤层运输上山的维护。9煤层和12煤层运输上山采用可缩性金属支架或锚网支护，上山倾角不大于15。3、区段平巷的布置根据采区地质条件及开采技术因素，决定区段平巷采用单巷布置形式。区段平巷布置在煤层中，根据顶板压力的实际情况，采用留设保护煤柱护巷的形式，既各区段之间留12m煤柱保护各区段平巷。为满足综采设备的运输、安装，检修和回收等要求，根据煤矿设计规范及有关规定，区段平巷的断面采用10m以上的大断面。并且为适应设备安装的要求和需要，区段平巷力求平直顺，并且上下两条区段平巷平行。各区段采用可缩性金属支架或锚网支护，8、9煤层为中厚煤层，如果煤层厚度小于巷道高度，需挑顶破底时，运输平巷沿顶板破底布置，轨道（回风）平巷沿底挑顶布置，见采区8、9煤层区段平巷布置图。这样布置有利于回采工作面输送机和区段运输平巷转载机的搭接，也有利于轨道平巷与工作面运料等工作。各煤层各区段的回风平巷通过平石门、车场与岩石集中轨道运输上山联系。各煤层各区段的运输平巷或直接与运输上山相通或间接通过斜井、运输平石门与运输上山相通，运输上山与490m处开掘的平石门相通。各煤层工作面的切割眼均沿底沿板布置与回风、运输平巷相通。四、采区参数1、采区倾斜长度、走向长度、阶段垂高由于矿井开拓巷道的布置和采区的划分，本设计采区的阶段垂高180m ，倾斜长度800m，走向长度1200m。采区走向长度是确定采区范围的一个重要参数。需根据采区的煤层地质条件、开采机械化水平、采掘巷道布置方式和可能取得的技术经济效果决定的。加大采区走向长度可以相对减少采区上下山、车场和硐室的掘进量，减少上下山煤柱和区间煤柱的损失，减少采煤工作面搬迁次数，增加采区储量和服务年限；有利于保持必须的工作面错距，增加同回采工作面数目和采区生产能力；有利于采区和矿井的合理集中开采。根据本采区地质因素和范矿公司的技术、经济因素，加大走向长度是可行的，亦符合煤炭上产的发展趋势。2、区段斜长和区段划分1）区段斜长：区段斜长内一般设置一个走向长壁采煤工作面，因此区段斜长就等于采煤工作面长度加上区段平巷宽度和护巷煤柱的宽度。本设计中上下区段平巷宽度各为5m，共10m，护巷煤柱的宽度为20m，采煤工作面的长度180m（合理的采煤工作面长度不仅取决于工作面内部的生产技术条件，而且还受划分的影响，它不应局限于某一数值，而应是一个合理的范围，一般取5的倍数，不但要满足开采技术条件，而且要与输送机配套长度相适应），因此区段斜长为200m。2）区段划分：采区斜长除以区段为整数时，即可以此数值划分区段，如果得不到整数，就需要按其相近的整数调整工作面长度，也就是改变区段斜长，以适应沿采区划分区段为整数的要求。在我国目前的开采技术条件，缓倾斜煤层一般为35个。加上范矿公司开采技术较高，煤层赋存条件好，倾斜长度为800m，又为缓倾斜煤层，所以本采区设计4个区段。3、采区生产能力采区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层的厚度、工作面的长度、推进度及工作面的采出率（0.93-0.97）采区生产能力与采区同采工作面个数有关。为保证采区内的正常衔接，在一个采区中同时生产的采煤工作面个数一般为12个，本设计中采区煤层最上一层是7煤层，是厚煤层，一个采煤工作面就能达到采区生产能力，因此达产时间相对较短，待回采一定范围后，下部煤层可进行配采。采区生产能力AB=k1 k2A0式中：n同时采煤工作面的个数 取2K1采区掘进出煤系数 取1.1 k2工作面之间生产影响系数 N=2时 取0.95对AB需按割环节通过能力进行验算：AB应由必要的采区上下山运输设备生产能力来保证。AB应满足采区风量和风速限制要求。AB还应符合正常接替和稳产的需要，即小于可采储量与新采区准备时间的比值。采区车场的通过能力一般不会限制AB。采区的生产能力应根据地质条件、煤层生产能力、机械化程度和采区内工作面接替关系因素，采用综合机械化采煤时，一般可为80100万吨/年。本设计采区生产能力设计为100万吨/年，实际为136万吨/年。4、采区采出率及煤柱尺寸1）采区采出率采出率是指工业储量中，设计或实际采出的那一部分储量约占工业储量的比例。以百分数表示。采出率（采区工业储量开采损失）/采区工业储量100采区开采过程中的煤炭损失主要有：工作面落煤损失（约占35）；采区区段煤柱上下煤柱，采区隔离煤柱损失等，根据煤柱尺寸不同及考虑煤柱的回收情况分别加以计算。为提高采区采出率，在采区巷道布置中应力求减少损失，本设计中采区采出率为89，符合原煤不低于0.75、中厚煤层不低于0.8的国家规定。2）煤柱尺寸为了使巷道保持良好的状态，在煤层巷道旁需要留设一定尺寸的护巷煤柱。采区煤柱尺寸与矿山压力大小和煤体本身的强度有关。其具体确定，必须经过现场实际观测和总结大量现场实际资料来解决。本设计中各种煤柱尺寸的给定见第三章。第三节 开采顺序及巷道掘进一、开采顺序合理的煤层开采顺序是：在考虑煤层采动影响的前提下，保证开采水平、采区、采煤工作面的正常接替，保证矿井持续稳产高产，最大限度地采出煤炭资源，减少巷道掘进及维护工作面，合理集中生产，充分发挥设备能力，提高技术经济效益，便于防治灾害，保证生产安全可靠。本采区四个可采煤层较集中，平均倾角13，属于缓斜近距离煤层开采，拟采用下列开采顺序，先采上煤层（组）后采下煤层（组），同一煤层先采上区段，后采下区段。其优点是：先采上煤层或上区段后，对下层或下区段没有什么影响或甚小，对下层或下区段的巷道维护和开采有利。需要注意的是：当煤层间距较近时，上煤层采后围岩和煤柱内所产生的支撑力有可能传递到下煤层中而产生应力增高区。为此上煤层开采时应尽量不留煤柱或少留煤柱。必须留煤柱时，也要使下煤层的巷道布置在上煤柱之外，躲开应力增高区。当煤层间距较小时，还要注意不要使上下煤层的工作面错距过小，以免上煤层顶板冒落对底板产生动力冲击，影响下煤层的开采工作；同时也不能出现下煤层回采后顶板岩石移动，波及上煤层的回采工作面。因此工作面安全错距要符合规程中所规定的距离，4050m进行安全生产。工作面回采顺序采用后退式，既工作面向采区运煤上山方向推进，若煤层中有漏水时，可先采此煤层最下区段，然后再按下行方法开采。二、采区总工程量及达产工程量1、采区总工程量 （见表43）2、达产工程量巷道掘进工程计划的原则应注意的问题：确定连锁工程，分清各巷道的先后。主次，确定施工顺序。尽快构成巷道掘进的全风压系统，以改善施工中通风状况，便于多个掘进工作面同时掘进施工。要尽快按岩巷、煤巷、半煤巷分别配置掘进队，施工条件要相对稳定，以利于掘进技术和速度的提高。巷道掘进工程量的测算要符合实际，又要留有余地，计算时的取值一般按图测算值增加1020。巷道掘进进度要根据当地及邻矿的具体条件选取，同时考虑施工准备时间及设备安装时间，使计划切实可行。根据以上原则，在保证回采衔接的情况下，矿压小早掘，矿压大晚掘，采用连锁安排，由两个开拓和两个掘进队承担投产前的工程，尽快形成通风系统，准备与掘进交错平行作业，以实现缩短投产工期，达到早日投产的目的。达产工程量及准备时间 （见表44）采区总工程量 表43巷道名称工程量（m）备注岩巷半煤岩巷煤巷采区石门260包括皮带的泄水巷采区装车站250采区煤仓25采区下部车场60岩石集中上山800绞车房7.6区段平石门3154采区变电所25912运输平石门13512煤层运输上山6309煤层运输上山63079平石门10047煤层轨道、运输平巷1180427煤层切眼、联络巷18041538煤层轨道、运输平巷1180428煤层切眼、联络巷18041539煤层轨道、运输平巷1170429煤层切眼、联络巷180415312煤层轨道、运输平巷11704212煤层切眼、联络巷1804153小计2822.640041660总计44382.6三、掘进施工安排1、巷道掘进方法采区内的岩石巷道采用钻爆法决掘进，选用液压凿岩机钻车钻眼，使用2号矿用岩石铵梯炸药，用毫秒电雷管起爆，机械装岩，3吨矿车运矸，用料石砌碹或光爆锚喷及金属支架支护，煤巷、半煤岩巷使用综合掘进机组施工，使用刮板输送机和吊挂皮带运煤，运料使用调度绞车旱船完成，使用拱形金属可缩性支架支护。各岩巷、煤巷、半煤岩巷均按中线掘进，斜巷按中线和腰线掘进，巷道均要按设计要求的坡度和方向施工，直线距离超过200m的工程均使用激光指向仪指向，各掘进头均使用局部扇风机通风。达产工程量及准备时间 表44工程名称工程量（m）施工队伍平均日进尺施工天数工期安排岩巷半煤岩巷煤巷采区石门260开一465采区下部车场60开一415岩石上山800开一3.6222.2绞车房7.6开一3.62.1一中平石门315开一478.8第一区段7轨道上山1180掘一13.3388.6采区环形装车站250开二462.5采区煤仓25开二3.67采区变电所25开二3.6712煤层运输上山630掘一1252.5912运输平石门135开二433.89煤层运输上山630掘一1252.5第一区段7-9运输平石门100掘一8.3312第一区段7运输平巷1180掘一13.3388.6第一区段7煤层切眼180掘一1215亮面12安装36总工期一年零六个月2、掘进速度按照原煤炭工业部对开拓、掘进工作面进度的要求，结合本矿的实际情况，确定掘进进度。（见表45） 巷道掘进进度表 （表45） 项目进度岩巷半煤岩巷煤巷上山平巷上山平巷上山平巷月进度108120225250360460日进度3.647.58.331213.33备注每月生产日按30天计算。单位：米/月 米/日3、施工安排整个采区安排12个正常生产的回采工作面，一个备用回采工作面，24个掘进工作面，采掘比例1：2。掘进顺序：1）（开一）：采区石门采区下部车场岩石上山绞车房第一区段平石门（掘一）第一区段7煤层轨道上山（回风）平巷2）（开二）：采区环形装车站煤仓（变电所）（掘一）9煤层运输上山第一区段79运输平石门第一区段7煤层运输平巷切眼四、采区生产能力核算1、采区回采工作面衔接见表 （见表46）2、采区生产能力的核算根据以上所拟方案及各章的计算，对采区生产能力进行核算，以保证所设计生产能力的可行性和合理性。1）回采工作面生产能力计算：以指定的12煤层计算:由公式 A0=L*l*M*k3 =10801804.21.570.93=119.2 万吨/年式中：A0回采工作面生产能力 万吨/年L工作面面长 ml工作面推进度 m l=3.6300=1080mM煤层厚度 m煤的容重 吨/立方米k3工作面回采率 中厚煤层取0.95；厚煤层取0.932)验算采区正常生产能力由公式A=n*A0*B*k=1119.21.10.95=124.6 （万吨）式中：A采区生产能力 万吨/年n采区同时生产的工作面个数 个A0每个工作面生产能力。B掘进出煤系数 取1.1k工作面产量不均衡系数，两个工作面取0.95，三个取0.9经验算采区生产能力124.6万吨/年大于100万吨/年的采区设计要求，合格。3）验算采取生产系统的生产能力验算回采工作面运输系统的生产能力选回采工作面运输系统中运输能力最小的工作面刮板输送机的能力工作面刮板输送机能力 A n=700t/hA n =1.25 A B/nIh0=1.254371.2/270.8=487.9 t/h式中：An工作面运输能力 t/hA B采区生产能力 t/hN每日出煤班次 取每日2班I每班运煤时间 （7小时）h0运煤不均衡系数 （0.7-0.8）取0.8输送机的实际的运输能力大于设计工作面输送机应具有的运输能力，故合格。采区通风能力验算选取回采工作面整个通风系统中巷道断面最小的运输石门进行验算A B60VS/C=(60610)/0.8=4500 t/d式中：A B验算采区生产能力 t/dV所选巷道最大允许风速 取6m/sS所选巷道净断面面积 S=10m2C日产吨煤所需的风量 m3/min 经验(0.9-0.7)取0.9A B4371.24500 吨/日 合格采区车场通过能力的验算本设计采区车场为环形车场，通过的能力大，故只验算放煤闸门的装车能力：An=(NGhrTs60)/TKB=(1553001660) /(121.2)=150万吨/年式中：An采区煤仓放煤闸门装车能力G矿车载重 5吨/辆hr年平均工作日 取300天Ts日生产小时数KB运输不均衡系数（1.15-1.5）取1.2150/100=1.5 (倍)， 采区车场的实际装车能力是设计年产量的1.5倍，符合要求。五、采区的服务年限采区的服务年限为9.2年，符合采矿设计手册要求的100万吨/年的服务年限应大于6年的规定。经采区工作面的工程衔接安排，采区产量的递增期为6个月，采区产量的递减期为6个月，采区正常生产期为9年8个月，即9.63年，采区服务10年零8个月，即10.63年(9.63/10.63) 100%=90.4%75% 符合要求。接替计划的原则及注意的事项：年度内所有进行生产的采煤工作面产量总和加上掘进出煤量，必须确保矿井计划产量的完成，并力求各月采煤工作面产量均衡。矿井两翼配采的比例与两翼储量分布的比例大体一致，防止后期形成单翼生产。为确保合理的开采顺序，上下煤层（包括分层）工作面之间，保持一定的错距和时间间隔；煤层之间，除间距较大或有特殊要求允许上行开采外，要按自上而下的顺序开采。为实现合理集中生产，尽量减少同时生产的采区数及工作面数，避免工作面布置过于分散。为便于生产管理，各采煤工作面的接替时间，尽量不要重合，力求保持一定的时间间隔。特别是综采工作面，要防止两个面同时搬迁接替。第四节 采区车场一、采区上中下部车场形式选择及依据1、第一车场（上部车场）采用一水平南三石门直接进入各个煤层，在原来巷道的基础上，重复利用，减少工程量。2、第二车场（中部车场）采用石门甩车形式：采用的是煤层群联合布置，故甩车场内线路布置再用斜面线路一次回转式双道起坡甩车场。优点：提升牵引角小，钢丝绳摩擦小，工程量小，操车方便，生产安全可靠，提升能力大，特别适用石门甩车场。缺点：开凿维护不利。3、下部车场：由采区装车站和辅助提升下部车场组合而成。采区装车站采用底板绕道环形车场。绕道出口方向朝向井底车场方向。好处在于调车、通风、行人方便，工程量最小，符合范矿运输大巷布置，满足采区大生产能力要求。二、采区硐室采区硐室包括采区煤仓、采区绞车房及采区变电所等。1、采区煤仓采用自由降落式井巷式煤仓。煤层设计在12煤层的顶板中，上口与12煤层相通。好处利用率高，不易形成死角，便于维护，施工方便，施工速度快。但煤仓过高容易使煤压实起拱，引起堵塞，一般不超过30m。2、采区绞车房应选择在围岩稳定、无淋水、矿压小和容易维护的地点。绞车房尽量靠近变坡点，以减少巷道工程量，与邻近巷道应有足够的岩柱，一般不小于10m，以利于绞车房的维护。3、采区变电所采区变电所应设在岩层稳定、无淋水、矿压小及通风良好的地点，并位于采区用电负荷中心。根据实际，使用原一水平石门处变电所，同时在二水平石门处，大巷与岩石轨道上山之间设“一”形变电所，支护形式为锚喷，另外在各采区工作面的运输平巷布置移动变电所。第四章 回采工艺设计及生产系统简介在采区采煤工艺设计根据指导老师的指定，只做12煤层工艺设计，所有设计参数只适用12煤层，设计工作面为2321S。第一节 采区工艺方式的选择本设计煤层为12煤层，走向长度1200m，倾斜长度800m，倾角14，地质构造简单，煤层赋存条件稳定，顶板条件好，没有较大断层发育，本着选用先进的技术、设备，提高机械化水平，提高产量提高劳动生产率，保证安全生产，降低吨煤成本的原则，并结合矿业公司具有多年的综采开采技术、有各种各样的先进设备及具有较高管理水平和综合素质较高的员工队伍，故决定采用综合机械化采煤工艺。根据目前矿井设备，在工作面可选用的设备有：采煤机： MGTY-300/730-1.1D MG-350 MG-500刮板输送机（面溜）：SGZ-800/750 SGZ-730/320 SGZ-800/630液压支架：ZY3600-20/45 BYB3600-23/45 ZY3600-15/35 ZFS5800-17/33转载机：SZZ-730/200 SGW-1000/750 SZZ-800/315胶带输送机：SSJ-1000/160*2 SSJ-1200/250*2 S-1000/264移动变电站：KBSG-800/6/1.14 KBSG-500/6/0.66第二节 放煤 装煤 运煤一、采煤机的选型：结合煤层的条件及生产能力的要求，决定选用MGTY300/730-1.1D电牵引采煤机，其技术参数如下：（见表51） 表51采高m滚筒直径m滚筒转速r/min截深m最大牵引力KN牵引速度m/s装机总功率kw质量t适用倾角2.0-4.01.832.7800450-75012.8-07304925最小控顶距m最大卧底量mm电机冷却方式滚筒最大中心距mm电源电压V适应煤层硬度截割速度m/s3.45280水冷124831140f43.1二、采煤机滚筒旋向和位置根