4第四章 采区布置及装备.doc

内蒙古乌海市乌化矿业有限责任公司二矿技改初步设计第四章 采区布置及装备第一节 采区布置一、采区布置1、煤层赋存条件井田为四边形，东西12201620m，南北1070m，面积1.5194km2。根据地质报告，井田内4层可采煤层，中组煤中8#煤层大部分可采，煤层平均厚度为1.29m，9-2#煤层大部分可采，煤层平均厚度为0.99m；下组煤16-1#煤层全区可采，煤层平均厚度为2.53m, 16-2#煤层全区可采，煤层平均厚度为2.77m。中组煤8#煤层、10#为近距离煤层；下组煤16-1#煤层、16-2#煤层为近距离煤层；中、下组煤间距65m。矿井在按30万t/a的规模建设中，风井、主井、副井以及各煤层巷道实见煤层厚度为：8#煤层厚度2.0-2.6m，平均厚度2.1m；9-2#煤层厚度1.8-2.5m，平均厚度2.0m；16-1#煤层厚度2.3-2.6m，平均2.4m；16-2#煤层厚度2.5-2.9m，平均2.7m。2、采区布置矿井划分为东西两个采区。根据煤层赋存条件，采区布置可采用二种布置方式。采区布置第一方案：东翼采区采用倾斜长臂布置工作面；西翼采区采用走向长臂布置工作面。矿井东、西翼采区集中回风巷、轨道运输巷、集中运输巷均沿井田北部边界布置，工作面由南向北退采。采区布置第二方案：东、西翼采区均采用走向长臂布置工作面。矿井西翼采区集中回风巷、轨道运输巷、集中运输巷均沿井田北部边界布置，工作面顺槽由北向南布置，工作面由南向北退采；矿井东翼采区集中回风巷、轨道运输巷、集中运输巷均在井田中央沿东采区西部边界布置，工作面由东向西退采第一方案南北采区集中运输巷和轨道运输巷呈一线布置，设备占用量少；单个工作面开采期长，工作面搬家少，因此推荐第一方案为本矿井采区布置方案。3、采区巷道布置中组煤由副井1016甩车场及石门穿入各煤层。在井田北部边界沿煤层布置轨道运输巷、集中运输巷和集中回风巷。中组煤东翼采区轨道运输巷沿8#煤层布置，集中运输巷、集中回风巷沿9-2#煤层布置；西翼采区中组煤集中回风巷沿8#煤层布置，轨道运输巷、集中运输巷沿9-2#煤层布置。下组煤由副井942甩车场及石门穿入各煤层。下组煤东、西采区轨道运输巷沿16-1#煤层布置，集中运输巷、集中回风巷沿16-2#煤层布置。二、煤层开采顺序采区内先采上层，后采下层。在东采区开采的中期布置西采区。矿井初期布置一个综采工作面，在东采区开采结束前，在西采区西翼再布置一个炮采工作面，将西采区西翼边角煤开采完毕。采区内工作面均由西向东逐个布置。三、回采工作面布置根据煤层间距，回采工作采用重叠布置，上下煤层运输顺槽内错10m布置；回风顺槽外错10m布置。四、采区煤炭运输和辅助运输、通风和排水方式及设备（一）采区煤炭运输方式及设备1、采区煤炭运输煤炭运输采用机械运输，工作面原煤刮板输送机转载机顺槽可伸缩胶带输送机集中运输巷胶带输送机煤仓。2、采区煤炭运输设备运输设备见第三章第二节。（二）采区矸石运输方式及设备1、采区矸石运输方式采区巷道多为煤巷，半煤岩巷及少量岩巷，掘进时矸石装入矿车，由副井提升至地面。2、采区矸石运输设备井下矸石运输选择矿车，矿车规格见第三章第二节。（三）采区辅助运输方式及设备1、采区辅助运输方式西采区轨道巷辅助运输采用调度绞车、东采区轨道巷辅助运输采用无极绳牵引绞车，均配合矿车运输。2、采区辅助运输设备调度绞车：型号JD-55，滚筒直径680mm，电机功率55kw。无极绳牵引车：型号JW160/80，滚筒直径1600mm，电机功率55kw。（四）采区通风和排水方式及设备采区内通风利用 矿井主扇负压通风；采区内积水用KWQB20-75/5-5.5型小泵排出。五、移交生产时采区及工作面位置、个数矿井建成移交时，东翼采区西部8#层布置一个回采工作面，即1081工作面。六、矿井达产时采区及工作面位置、个数矿井布置一个回采工作面（1081工作面）即可达到设计生产能力。第二节 采煤方法一、采煤方法的选择及其依据矿井生产能力为60万t/a,根据各煤层的赋存情况，从安全、经济、实用角度出发，并结合邻近矿井煤矿采用的采煤方法，确定西采区采用走向长壁采煤法，东采区采用倾斜长臂采煤法，综合机械化采煤工艺。二、工作面采煤、装煤、运煤方式及设备采煤机：MG160/390-WD型，液压牵引，电压660/1140V，滚筒直径1.25、1.4、1.6 m，功率2160+230+11KW， 截深0.6、0.63m，采高1.43.0 m，30； 可弯曲刮板输送机：SGZ-630/264，中双链，功率2132KW，电压660/1140V，450t/h；可伸缩式胶带输送机：DSP1063/1000，功率125KW，630t/h，铺长1000m，电压660/1140V，储带长度60m，；转载机：SZD-630/75，75KW，660/380V，500t/h，长50m，中双链，行星减速器，伸缩机头；破碎机：LPS500，轮式连续500t/h， 功率75KW，电压660/380V； 乳化液泵：WRB200/31.5，功率132KW，两泵一箱，电压660/1140V，流量200L/min，公称压力31.5M Pa；乳化液箱：RX200/12.5；喷雾泵站：XPB250/5.5，功率30KW，电压660V，250L/min；钻机：TXU-75A，功率4KW，电压660V。三、工作面管理方式及支护设备井田内煤层顶底板以粉砂岩为主，次为泥岩。实验结果表明砂岩抗压强度一般为392.5903kg/cm2，泥岩抗压强度为189.51024kg/cm2。顶底板属中等稳定，但在地下水的作用下，岩石强度将会下降。根据缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类（MT554-1996）和缓倾斜煤层采煤工作面底板分类（MT553-1996），煤层顶板属II级2类，底板为III类。国内外长壁工作面生产经验表明，液压支架是工作面装备中对生产能力影响最大的设备，因此必须把支架的可靠性放在首位，不但要稳定可靠，故障率低，而且使用寿命长，结构型式简单实用，支架工作阻力不断增大。支架支护强度按倍数岩重法： q=nM式中q-支护强度，KN/m2n-不同顶板条件下的倍数，中等稳定顶板取68，本计算中取n=8-岩石密度，KN/m3 ，=23.0KN/m3M-采高，m，m =2.1mq =823.02.1=386.4KN/m2P=qLB/N=386.43.701.5/0.80=2680.65KN式中P-综采液压支架工作阻力，KN；L-掩护式综采液压支架顶梁末端到煤壁的距离，一般在3.70m左右；B-综采液压支架中心距，m，B =1.5 m；N-综采液压支架支撑效率。根据支护强度的计算，结合本矿井煤层顶底板情况、倾角和煤层赋存条件，工作面初选ZY2800/14/32型掩护式液压支架，支架高度1.4m3.2m，工作阻力2800kN，推移行程0.8m，支架中心距1.5m，初撑力2000kN，对底板比压1.2MPa，支护强度0.63 MPa。煤层底板泥岩最小实验抗压强度值为18.57MPa，考虑地下水的软化作用（泥岩软化系数经验值为0.40.6），长期渗水工作面底板的极限比压约降为无水条件下的1/31/7，即煤层底板的容许比压约为5.52.6MPa，可满足所选液压支架的需要。支护强度0.63MPa，满足煤层顶板支护需要。支架移架方式均采用电液控制系统并要求与采煤机实现联动，能显示采煤机、支架工作状态，故障情况，具有随机操作和成组操作功能，移架速度低于10s。支架整体顶梁钢性结构，应有防倒防滑及调架装置。2、配套乳化液泵站支架的快速、安全操作是实现高产高效的前提，而支架的移架速度主要取决于支架液压系统的流量。为了适应综采工作面快速移架、推移输送机的需要，选用WRB200/31.5型乳化液泵站（两泵两箱），其主要技术参数如下：流量：200L/min压力：31.5MPa单机功率：132kW电压：660/1140V3、工作面支护及顶板管理工作面支护：工作面采用二柱掩护式液压支架支护顶板，上下端头各使用2架端头液压支架支护。顶板管理：煤层属中厚煤层，赋存较稳定，且煤层结构简单，顶底板以粉砂岩为主，次为泥岩，单向抗压强度一般为392.5903kg/cm2，但遇水易软化，顶板属易冒落及中等冒落顶板。根据顶板岩性结构，参照邻近矿区的生产经验，回采工作面移架后，顶板岩石可自行跨落，无需强制放顶。因此，顶板管理采用全部陷落法管理。 (二)超前支护上下端头各使用2架端头液压支架支护。端头支架以外，采用型钢梁配合单体液压支柱架设抬棚进行支护。超前支护距离不小于20m。四、顺槽辅助运输（一）、辅助运输系统的组成根据煤层赋存条件和开拓方式，在矿井投产的初期，辅助运输系统流程为副斜井中部车场中组轨道运输巷工作面顺槽工作面，在全矿井生产后期，辅助运输系统流程为副斜井下部车场下组煤轨道运输巷工作面顺槽工作面。矿井初期生产时，投产的工作面为1081工作面。（二）、辅助运输方式比选副斜井由于倾角较大，只能采取绞车提升的方式；对于工作面，只有在搬家时才有辅助运输任务，其倾角在020之间，可采用无轨胶轮车加绞车的运输方式，或采用绞车提升方式；对于工作面顺槽，倾角在08之间，可以采用无轨胶轮车、胶套轮机车、无级绳连续牵引车或单轨吊。就本矿井而言，煤层顶底板为砂岩时抗压强度大，但为粉砂岩、泥岩时易塌陷，而炭质泥岩及泥岩在地下水作用下，易膨胀引起冒顶和鼓底发生，所以本矿不宜采用单轨吊运输方式。对于胶套轮机车，运行的最大坡度一般为56，但使用条件要求机车运行的巷道干燥，一旦有水容易打滑，其速度、牵引力等技术数据会大幅度降低，在34的坡度都很难保证其设备的运行能力。国外也多用在车场调车，用于长距离运输的很少，对于煤矿井下巷道条件差，湿度大，特别是工作面顺槽起伏变化大，易积水，因此也不适宜胶套轮机车运输方式。为确保设计选用的设备安全可靠，设计不予推荐。由于矿井初期辅助运输系统由副斜井、轨道运输巷和工作面顺槽组成。而副斜井只能采取绞车提升的运输方式，所以，辅助运输的比较就集中到了轨道运输巷和工作面顺槽运输的比较。通过分析、比较，从安全、可靠等角度出发，本矿井东翼轨道运输巷采用无级绳连续牵引车；西翼轨道运输巷采用调度绞车；工作面顺槽的运输方式采用调度绞车。（三）、工作面顺槽辅助运输设备选型东翼轨道运输巷选用JW-1600/80无极绳连续牵引车1台，西翼轨道运输巷选用JD-45调度绞车1台，工作面回风顺槽选用JD-45调度绞车2台。五、工作面回采方向与回采顺序工作面采用走向长壁后退式回采，两采一准。采区内工作面接替采用自西向东、自上而下顺序回采。六、回采工艺及工作面生产能力（一）回采工艺1、综采工作面循环及作业方式 以移架为标志，沿工作面每割一刀，工作面向前推进一个截深的距离，随即完成清理浮煤、修整工作面、推移输送机和移架等全部工序后即完成一个循环。综采工作面的作业方式和矿井工作制度一致，采用三班制（两班采煤、一班准备）。劳动组织形式可采用分段接力追机作业，既可减轻劳动强度，又能充分利用工时。2、工序安排以采煤机割煤为中心，使采煤机割煤、移输送机、移架三个主要工序合理配合。根据顶板及煤壁情况，采煤机割煤后，先移输送机，再移支架，采煤工艺过程为采煤移输送机移架。（1）采煤机割煤方式采煤机采用工作面端部斜切进刀，双向割煤方式。（2）移架方式移架方式采用成组整体依次顺序式，每组2架。（二）工作面生产能力1、工作面年推进度在工作面长度一定的条件下，回采工作面推进度主要取决于采煤机截深、牵引速度和开机率。根据近年百万吨工作面统计，采煤机开机率为5065%，部分矿区已达到70以上。世界先进采煤国家开机率达到70%90%，根据目前国内采用新设备的大型矿井调查，开机率提高较快，一般在0.50.7之间。设计考虑煤层倾角较大，工作面开机率取0.5。采煤机割煤速度与采煤机本身性能及移架速度有关。本设计工作面液压支架采用电液控制系统实现快速移架，采煤机为大功率电牵引采煤机，采煤机平均割煤速度按35m/min考虑。工作面设备开机率按0.5，割煤速度3.0m/min考虑，则：每刀割煤所需时间160/3.0=53.3min；每日有效工作时间820.560=480min；每日计算进刀360/53.3=9.0刀，设计取8刀；年推进度80.63330=1663.2m。由于本矿井工作面倾斜长度只有960m，只够200天的生产能力，因此工作面每年都需要搬家。而综采工作面搬家一般需要2-3个月，本矿井取搬家时间为3个月（90天），因此矿井实际年生产天数为240天，则工作面年推进度实际为：实际年推进度80.63（330-90）=1209.6m2、工作面年生产能力首采面八煤容重1.5t/m3，平均采高2.10m，工作面回采率为0.95，则：八煤工作面年产量：Q=1209.61.50.952.10160=579156.48吨=57.92万吨。考虑5%的掘进出煤，则掘进煤量为2.90万吨。则矿井一个采煤工作面的年生产能力为60.82万吨，满足矿井设计年生产能力要求。七、采区及工作面回采率本矿井初期主采煤层8#煤厚度平均为2.1 m，为较稳定中厚煤层。根据煤炭工业矿井设计规范规定，凡中厚煤层采区回采率为80%，工作面回采率为95%。故工作面回采率均取95%，采区回采率均取80。保证采区和工作面回采率应采取的措施主要有以下几点：1、遵循下行开采的技术原则，避免下部煤层回采对上部煤层的采动影响和破坏。2、薄厚煤层之间要合理搭配，避免吃肥丢瘦。正规工作面和零散块段以及巷道煤柱回收要合理安排，以免长期搁置造成开采困难和增加丢煤损失。3、加强矿井地质勘探，进一步控制煤层的厚度及构造的变化情况。同时积极进行复杂构造煤层采煤方法的研究，不断总结经验，使构造对工作面生产能力及回采率的影响降到最低程度。4、加强采区和工作面回采率的管理，采取必要的奖惩激励机制。八、生产时主要材料消耗指标参照邻近生产矿井资料，结合本矿井的实际情况，预计生产时主要材料消耗指标如下：坑木：10 m3 /万t火药：200 kg /万t雷管：500发/万t钢材：7 t /万t第三节 巷道掘进一、巷道断面和支护形式工作面运输顺槽，矩形断面，锚杆支护，宽3.5m，高2.5m，净断面8.75；回风顺槽，矩形断面，锚杆支护，宽3.4m，高2.5m，净断面8.5；切眼沿煤层掘进，矩形断面。二、巷道掘进进度指标8#、9-2#煤层半煤岩巷道综掘进度指标为500m/月；炮掘进度指标为160m/月。三、掘进工作面个数、掘进机械配备矿井移交生产时，8#层有1个综掘工作面，编制为掘进一组，负责回采巷道掘进；矿井采区接续和延深时，再增加1个炮掘工作面，编制为掘进二组。综掘掘进组配备设备有 ：EBJ-132A型综掘机、DEQ65/30转载机、DSJ65/10/40可伸缩胶带运输机、ZMS1.2A型煤电钻、EBJ2-2.0型岩石电钻、JD25调度绞车、对旋式FBD-5-2*7.5KW局部通风机、25WG污水泵、KWQB20-75/5-5.5型水泵、TXU-150钻机、MYT-120锚杆液压钻机、JZB-1激光指向仪、500强力正压阻燃抗静电风筒等。炮掘组配备掘进设备有：ZMS1.2A型煤电钻、EBJ2-2.0型岩石电钻、ZY-24气腿式凿岩机、P30-B型耙斗装岩机、对旋式FBD-5-2*7.5KW局部通风机、MYT-120锚杆液压钻机、FG8.3风镐、JZB-1激光指向仪、TXU-150钻机、630强力正压阻燃抗静电风筒、TY-A钻研布孔仪、MFB-100发爆器、P4混凝土搅拌机、FS-1混凝土喷射机械手、MLC-IB混凝土喷射除尘器、HPC-V混凝土喷射机等。采掘设备配备见图（C1308-163-1）。四、矿井生产时采掘比例和矸石率