采煤方法选择.doc

陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司矿井二盘区开采初步设计第一节 采煤方法选择综合上述二盘区41、42煤层具体的赋存条件，结合该生产规模、装备和技术管理水平，可供选择的采煤方法论证如下：一、 41煤层采煤方法选择41煤层属于薄煤层，可采厚度0.801.39m（不含夾矸），平均1.11m。根据上述41煤层的具体条件、该矿的生产规模、技术管理水平，结合我国目前薄煤层开采技术经验、机械化发展水平及生产管理水平，可提出三个方案：方案：长壁式布置炮采工艺采煤法。即采煤工作面采用长壁式布置，钻爆发破煤、人工装煤、可弯曲刮板输送机运煤、单体液压支柱配金属铰接顶梁支护顶板、全部垮落法管理顶板。这种采煤方法为我国大部分地区地方中小型矿井中普遍采用的一种采煤方法，该采煤方法技术简单，管理简单，工作面整体投资少，适应性强。但机械化程度低，采用单体支架支撑顶板，生产安全较差，人员多，劳动强度大，工作面单产低。另外，工作面推进速度慢，盘区几何尺寸大，不利于回采巷道维护和煤炭自燃的防治。方案：长壁式布置机采工艺采煤法。即采煤工作面采用长壁式布置，滚筒式采煤机破煤和装煤、可弯曲刮板输送机运煤、单体液压支柱配“”型梁支护顶板、全部垮落法管理顶板。这种采煤方法为我国大部分地区中小型矿井中普遍采用的一种采煤方法，该采煤方法技术较先进，机械化程度较高，管理相对集中，工作面整体投资相对较低。但采用单体支架支撑顶板，生产安全较差，单产较低，人员较多，劳动强度较大，另外，盘区几何尺寸大，工作面推进长度大，推进速度较慢，不利于回采巷道维护和煤炭自燃的防治。方案：螺旋钻采煤法是无人采煤工作面中较为成熟的一种方法。广泛地用于开采围岩不稳定的薄煤层和极薄煤层,还可用于开采边角煤和回收各种煤柱。螺旋钻采煤法的最大特点是不需回采工作面,及不需回撤工作面内的采煤机、输送机和支护设备,仅在巷道中用螺旋钻采煤机就可将两侧各5070m范围内的煤采出。工人在支护条件良好的巷道中工作,安全状况有了可靠的保障,彻底地改变了薄煤层回采工人在工作面内爬行的工作状况。螺旋钻采煤机适用于煤厚0.451.5m,倾角15以下,切割阻力小于250330kN/m的煤层。螺旋钻采煤法尽管巷道掘进率高,丢煤多,但用人少,效率高,同时还可使一些平衡表外的储量得到开采,相对提高了工业储量,延长了矿井的服务年限。随着螺旋钻采煤法的不断完善,此种采煤方法将有较好的发展前景。方案：长壁式布置综采工艺采煤法。即采煤工作面采用长壁式布置，工作面装备可有滚筒采煤机和刨煤机螺旋钻破煤和装煤配可弯曲刮板输送机运煤、自移式液压支架支护顶板、全部垮落法管理顶板两种形式。现对国内外薄煤层综合机械化开采技术现状分析比选如下：（一）国外长壁式薄煤层综合机械化采煤技术国外长壁式薄煤层综合机械化采煤技术主要有两种技术途:采用刨煤机、刮板输送机和液压支架的刨煤机采机组;采用滚筒采煤机、刮板输送机和液压支配套的采煤机机组。上世纪90年代开始,德国DBT公司开始薄煤层综合机械化采煤技术研究。目前,该公司已经研究开发的以液支架PM2电液控制系统为基础的全自动化无人煤机综采工作面成套设备已经投入生产应用,实了薄煤层综合机械化采煤向综合自动化无人工作面采煤的发展,使薄煤层综采技术达到了高产高效的。如:德国鲁尔公司佛德利希莱茵兰特矿, 煤厚1.3m,面长310m,采用刨煤机、电液控制系统，日产煤均达12653t，最高日产达16500t;该公司的罗伯特煤矿,刨煤机综采工作面, 煤厚11.16m,工作面长308m,平均日产原煤13500t。英国Long-公司、美国Joy公司研究开发了具有自动化的滚筒式采煤机综采工作面计算机控制系统,取得了较好成绩。如美国煤钢联BW50#煤矿, 煤厚1.38m,工作面长度330m,采用滚筒式采煤机综采创下日产原煤22310t的记录。澳大利亚正在研究程控制全自动无人长壁工作面开采技术。为适应“一矿一面”的高度集中化生产和煤矿生产集团化管理模式,先进采煤国家研发了矿井自动化监测控制系统,主要生产环节已基本实现自动化检测监控,实现了对综采工作面井运输、通风、排水等设备和矿井瓦斯、煤尘全参数的全自动化监测和控制。1999年全美约27个薄和较薄煤层工作面, 平均日产量达57Kt。目前,世界各国主要采煤国家相继研制成功且先进的薄煤层滚筒式采煤机有:德国Eickhoff的EDW-170LN, EDW-300LN滚筒采煤机,英国An-rson公司的AM420滚筒采煤机, AS270薄煤层电牵引采煤、美国JOY公司研制了4LS滚筒采煤机和日本三井三池的MCLE300-7575M等滚筒采煤机采煤机,基本上满足了采高0.6 51.7m薄煤层。（二）国内长壁式薄煤层综合机械化采煤技术目前国内薄煤层综合机械化开采,主要采用如下几种方式:滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法;刨煤机配液压支架综合机械化开采方法。1.滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法1985年我国引进前苏联K103型电磁调速外牵引采煤机，5套薄煤层综采设备,在徐州、开滦、鸡西、双鸭山、七台河等局、矿使用,后由辽源煤矿机械厂仿制2台,虽然最后成套设备试验未获预期效果。但薄煤层滚筒采煤机在我国研制已有30年历史,开发出多种机型,从液压驱动、钢丝绳或链牵引发展到目前电牵引采煤机。现在国产薄煤层滚筒采煤机基本可以满足煤层厚度0.81.8m,煤质中硬以下的缓倾斜薄煤层开采需求。薄煤层滚筒采煤机基本可分为骑溜式和爬底板式两种。前者具有结构简单,牵引阻力低及空顶面积小等特点,但因采煤机骑溜运行,故通过空间和过顶空间大,需要有较高的空间。后者具有结构紧凑、机械强度高、滚筒拆卸方便、装煤效果好、易于制造和维修方便等特点,但因采煤机爬底板运行,故控顶距离较大。当采高在0.85m以下时宜采用爬底式采煤机;如采高在0.85m以上时,宜采用骑溜式采煤机。为实现无切口采煤,最好选用短机身双滚筒采煤机。2.刨煤机配液压支架综合机械化开采方法刨煤机是一种十分成功的薄煤层开采装备,能极大提高煤炭生产效率。刨煤机的切割速度可达到3m/s,切割功率超过2200kW。根据煤的硬度,每刀截深可达到250mm。目前,工作面输送机和刨煤机均可采用智能驱动系统,加上可靠的支架控制系统,可使采煤工作面实现全部自动化。薄煤层刨煤机综采的优点是驱动装置设于工面端部的巷道中，仅刨头在工作面内运行，刨头结构简单、外形尺寸小、没有复杂的液压元件和液压系统，可开采厚度较小的煤层且易于维护；采用刨煤机刨煤、装煤，采出原煤块率高、块度大，粉尘少、粉尘浓度低、外在灰分混入少、原煤灰分降低，煤质和价格大大提高且减少了粉尘治理环节；采用小截深、多循环的方式紧贴着煤壁快速割煤，利用矿压仅需刨落煤壁压酥区表层，破煤能耗少、对顶板的振动小，割煤后顶板暴露的面积小、时间短、所需液压支架梁端距小、顶板压力小、有利于顶板管理和减少因漏顶而混进煤中的顶板岩石量，使原煤的质量大大提高且可适应破碎顶板；刨头外形尺寸小对工作面通风断面影响甚微，静力刨煤、装煤极少产生火星，原煤块率高、块度大则释放瓦斯均匀，因此刨煤机可在高瓦斯煤层中使用；全自动化刨煤机同样具有电液控制系统的液压支架配套后可采用定量推进替代传统的定压推进，保证了以固定刨深随时刨煤随时推进，实现了连续循环作业，工作时间利用率高、效率高、产量高；操作和监控系统设置在回采巷道内，工作面无人化、工人无需跟机作业、劳动条件好、劳动强度小、事故少、人员少、便于生产管理、有利于安全生产和降低用人成本；开采薄煤层时对长工作面有较强的适应性，相对减少了巷道掘进量，这对于薄煤层开采尤其重要。缺点是刨煤机铸件单一化、形状复杂、精度较高、自动化程度高，要求工作人员具备较高的知识水平；对工作面地质条件要求较高、适应性不如滚筒采煤机，不能随时调整刨头的高度、顶板起伏时要留顶底煤或通过困难，不能随时大量提高刨头起底量、底板起伏不平和调向装置灵敏度不够时会造成“飘刀”或“啃底”，底板松软或煤粘顶时移架困难会影响自动化程度，静力刨煤遇到煤层夹矸或煤质太硬（普氏系数f4）时会降低生产率。（三）滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法的实践效果我国一些省区薄煤层储量比重很大，如安徽占72%、四川占60%、山东占54%、黑龙江占51%、贵州占37%，其它产煤省份如山西、内蒙、河北、吉林等也有丰富的薄煤层资源，他们积累了丰富的薄煤层综合机械化采煤法经验。1.山西大同同家梁煤矿408盘区8#层8805工作面 (1)8805工作面地质条件。煤层埋藏深度211273m，平均242m.单一煤层，结构较简单，煤厚0.91.4m，平均1.3m。伪顶为粉砂岩，厚度0.30.8m，坚硬、致密;直接顶为细砂岩，厚度6.916.0m，结构松散;老顶为粉细砂岩，厚度大于10m，层理较发育;直接底为粉砂岩。瓦斯涌出量为3m3/t。工作面走向推进长度800m，工作面长度128m，采高1.01.4m。(2)设备配套。8805工作而采用ZYB4400/8.5/18型掩护式支架，支撑高度为85011800mm，初撑力3837KN，工作阻力4400 KN;采煤机为SMG200一B型双滚筒采煤机，生产能力300t/h，适应采高1.01.8m，卧底量100mm，功率200kw;工作而输送机为SGB一630/220W型刮板运输机，运输能力为450t/h;转载机为40型，运输能力500t/h;顺槽皮带机为SJ一80型，运输能力为700t/h。（3）取得的效益8805工作而为首采面，自3月8日投产至5月底共生产原煤102233t。35月分别生产原煤26646 t、40198 t和35389t.回采工作面工效分别达到17.029、28.429和26.706t/工。最高日产达2554t，采用四.六制最高班产达1649t。工作而回采率达到98%以上。安全状况良好，35月未出现工伤。2.山西焦煤汾西矿业集团贺西煤矿的二采4#煤层2404工作面（1）2404工作面地质概况。2404工作面采二叠系山西组4#煤层,为中灰特低硫主焦煤,容重为1.39 t/m3,倾角29,煤层厚度1.21.6 m,底板较硬,工作面构造较复杂,材料巷及运输巷掘进时揭露多条小断层。煤层老顶粉砂岩2.6坚硬、块状。直接顶泥岩2.86块状、较硬。直接底砂质泥岩1.67较硬、固块状。（2）2404工作面主要设备配备。基本架选用ZY4000/08/18L型。高度08-1.8 m、宽度1.431.60 m、中心距1.5 m、初撑力2 616 kN、工作阻力4 000 kN，支护强度0.64 MPa（ 65.28 t/m2）、对地比压平均1.29 MPa、移溜行程700 mm、操作方式邻架、泵站压力31.5 M。过渡支架选用ZYG5000/11/26L型。高度1.12.6 m、宽度1.431.6 m、中心距1.5 m、初撑力3 200 KN、工作阻力5 000 KN、支护强度0.64 MPa 65.28 t/m2、对底比压平均1.29 MPa、移溜行程700 mm、操作方式本架、泵站压力31.5 MPa。选用了MG250/560WD型采煤机,滚筒选用山西海德拉太矿国际采矿刀具设备有限公司d1 400刀形齿滚筒。装机总功率560Kw，采高范围1.22.4 m，适应倾角16，机面高度870 mm，截深630、800 mm。选取山西煤机厂改进的SGZ-764/630型刮板输送机。刮板输送机主要技术参数，设计长度200 m、出厂长度200m。输送量1 200 t/h、刮板链速 1.07 m/s。（3）2404工作面试采效果。2404工作面从2009年12月开始初采,截至2010年7月底,共生产原煤209 980 t,平均月推进90 m。 工作面在正常回采期间日产量在12001900 t,最大日产量达2230 t。工作面采用综采配套设备后装煤效果明显改善,移刮板输送机后浮煤厚度不足50 mm。 工作面投用至今基本没有出现因设备事故影响生产的情况,安全可靠。3.河北峰峰集团黄沙矿112上89薄煤层工作面综采工艺试采（1） 112上89工作面条件。黄沙矿112上89薄煤综采工作面走向推进长度302m, 工作面长度仅50 m,煤层倾角2126，平均为23,采高1.0 m,。工作面煤层厚度最大0.9 m,最小0.6 m,平均0.75 m，煤层厚度较稳定。工作面揭露断层8条,落差0.620.0 m,均为正断层,其中落差H=3.0 m断层位于运料巷上帮,H=20.0 m断层位于运输巷下帮,均对回采造成不同程度的影响。煤层直接顶板为4.05.0 m浅灰色粉砂岩,含少量植物根化石,硬度系数f为3.0左右;底板为3.0 4.0 m灰色粉砂岩,含大量植物根化石。（2）112上89工作面三机配套设备。三机配套设备使用了MG200/360-WD变频电牵引采煤机,可远程遥控; SGZ-630/220型刮板输送机配合SGB-40T型刮板输送机和DSJ80/40/80型带式输送机连续运煤; ZY3300/07/13两柱掩护式整体顶梁液压支架,高度0.7 1.3 m, PM32电液操作。（3）112上89工作面试验效果。平均日产原煤720 t,平均月产量21600 t;最高日推进度17 m,最高日产可达到1224 t,最高月产36720 t,具备年产40万t的生产能力;比同等机采工作面新增产值18144万元/a，净增利润109123万元/a；无工伤事故安全可靠。综上分析，炮采、机采工作面虽技术简单、投资小，但安全条件差，劳动强度大，工作面单产低，劳动效率低；螺旋钻采煤机仅适于开采极薄煤层和回收边角；煤滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法、刨煤机配液压支架综合机械化开采方法相比，薄煤层滚筒式采煤机综采比刨煤机对煤层赋存的地质条件适应性较强、过断层能力高，破煤能力较高、机械化程度高、可有效控制和易于管理顶板、减少了安全隐患、改善了工人劳动条件和减轻了劳动强度，工作面推进速度快、生产效率高、产量高、效益好。最大缺点是最小采高受到一定限制，“小机身、大功率”问题很难有效解决，造成薄煤层综采一般只用于厚度大于0.8 m的薄煤层。薄煤层滚筒式采煤机综采采煤法为近年来在大中型矿井中普遍采用的一种采煤方法。我省焦家沟煤矿采用薄煤层滚筒式采煤机综采采煤法也取得了成功，经济安全效果俱佳。该采煤方法技术先进，机械化程度高，管理集中，单产较高，采用液压支架支撑顶板，生产安全，人员少，劳动强度低，工作面推进速度快，有利于回采巷道维护和煤炭自燃的防治。但本矿41煤层厚度相对较小，平均只有1.11m，二盘区41煤层的几何形状极不规则，不利于综合机械化采煤工艺的充分发挥，另外，工作面整体投资相对较高。从提高机械化程度，减少工人劳动强度，提高矿井生产安全性角度考虑，设计推荐41煤层采用方案长壁式滚筒式采煤机综合机械化采煤工艺采煤法。此采煤方法也符合我国目前煤炭工业的方针政策，提高矿井安全装备水平、改进落后采煤工艺、提高劳动效率、降低劳动强度。二、42煤层采煤方法选择42煤层属于厚煤层，可采厚度0.87.95m，平均5.28m根据上述42煤层的具体条件、该矿的生产规模、技术管理水平，结合我省目前厚煤层开采技术经验、机械化发展水平及生产管理水平，可提出三个方案：方案：倾斜分层、分层分采，长壁式布置综采采煤法即将42煤层沿倾斜分成上下两个分层，整个盘区先采上分层，利用黄泥灌浆形成再生顶板，再采下分层。采煤工作面采用长壁式布置，普通综合机械化采煤工艺采煤法。即滚筒式采煤机破煤和装煤、可弯曲刮板输送机运煤、自移式液压支架支护顶板、全部垮落法管理顶板。该采煤方法利用再生顶板采用普通综合机械化采煤工艺，技术简单，经验成熟，安全性相对较好，工作面整体投资相对较低，管理方便，煤炭回收率较高。但分层开采工作面单产低，掘进率高，工作面搬迁次数多，劳动效率低，不有利于煤炭自燃的预防，吨煤成本高。另外，再生顶板下开采顶板管理较困难，分层厚度不好控制。方案：长壁式布置大采高一次采全厚综采采煤法即选用大采高综合机械化采煤设备，一次采全厚。采煤工作面采用长壁式布置，大采高综合机械化采煤工艺采煤法。即滚筒式采煤机破煤和装煤、可弯曲刮板输送机运煤、自移式液压支架支护顶板、全部垮落法管理顶板。该采煤方法利用大采高综合机械化采煤工艺，具有工作面单产高，掘进率低，工作面搬迁次数少，劳动效率高，有利于煤炭自燃的预防，煤炭回收率高，吨煤成本较低等优点。但技术难度大，经验不成熟，煤壁片帮严重，采煤机、液压支架稳定性差，安全性相对较差，工作面整体投资相对高，工作面工程质量管理难度大。另外，42煤层厚度变化大，一般厚度0.87.95m，不利于采煤机和液压支架设备选型。方案：长壁式布置一次采全厚综合机械化放顶煤采煤法即选用综合机械化放顶煤采煤设备，一次采全厚。采煤工作面采用长壁式布置，综合机械化放顶煤采煤工艺采煤法。即滚筒式采煤机破煤和装煤、可弯曲刮板输送机运煤、放顶煤自移式液压支架放煤和支护顶板、全部垮落法管理顶板。该采煤方法利用放顶煤综合机械化采煤工艺，具有工作面单产高，技术较简单，经验成熟，掘进率低，工作面搬迁次数少，劳动效率高，安全性相对高，工作面整体投资相对较低，对煤层厚度变化适应性强，吨煤成本较低等优点。但工作面煤炭回收率低，煤尘较大，不有利于煤炭自然发火的预防。另外，采煤工作面推进速度较慢，不利于回采巷道的维护，加大了煤炭自燃的可能性。另外，二盘区北部的薄煤层需另选设备（可利用41煤层设备）。综合机械化放顶煤采煤法在该矿一盘区应用比较成功，仅在设备选型上有些不足，如液压支架工作阻力和采煤机装机功率偏低等，需要改进。二盘区与一盘区相邻，条件相近。综上述，从提高矿井生产安全可靠、经济、高产、高效和有利于综合机械化设备选型角度考虑，设计推荐42煤层采用方案长壁式布置一次采全厚综合机械化放顶煤采煤法。此采煤方法符合该矿设计生产规模、生产技术管理水平和42煤层的具体赋存条件。第二章 采煤工艺第一节 概述二盘区东西长约4650m；南北宽约2500m。有2层可采煤层，自上而下为41、42煤层。4-2煤层为区内的主采煤层，基本全区可采，几何形状分布规则，可采煤层厚度0.87.95m，平均5.28m，结构简单；41煤层为局部可采煤层，几何形状分布极不规则，可采煤层厚0.801.39m，平均1.11m，结构简单。两层煤层间距约0.907.63m，一般13m。煤层埋深约155655m。总体趋势为一大体西倾，倾角3左右的宽缓单斜，并在此基础上发育了幅度不大的波状起伏，地质构造较简单。低瓦斯，煤尘具有爆炸性，煤层属易自燃，水文地质较简单。煤层直接顶板岩性为泥岩、粉砂质泥岩等，属中等稳定性性顶板，煤层直接底板为一套厚度不大的粘土质沉积物，含粉砂质、炭质、钙质及铁质鲕粒和植物根化石，遇水膨胀易变形。该盘区设计推荐采用走向长壁采煤法，采用盘区下山联合式布置，即41、42煤层联合开采。盘区下山位于跑破材料库东越150m处。由此垂直三条大巷自南向北掘三条下山至北部42煤层可采线贯通。运输下山居中、沿煤层底板布置，回风下山位于西侧、辅助运输下山位于东侧，均沿煤层顶板布置。42煤层区段巷道采用双直线布置，41煤层区段巷道采用折线曲线布置。41、42煤层之间采用下行式开采顺序，区段采用盘区下行式开采顺序。达产时在41煤层装备一个薄煤层综采工作面；在42煤层装备一个综采放顶煤工作面。第二节 4-1煤采煤工艺本盘区41煤层为局部可采煤层，几何形状分布极不规则，可采煤层厚0.801.39m，平均1.11m，结构简单。下距4-2煤层间距约0.907.63m，一般13m。煤层埋深约155685m。总体趋势为一大体西倾，倾角3左右的宽缓单斜，并在此基础上发育了幅度不大的波状起伏，地质构造较简单。低瓦斯，煤尘具有爆炸性，煤层属易自燃，水文地质较简单。煤层直接顶板岩性为泥岩、粉砂质泥岩等，属中等稳定性性顶板，煤层直接底板为一套厚度不大的粘土质沉积物，含粉砂质、炭质、钙质及铁质鲕粒和植物根化石，遇水膨胀易变形。 根据盘区开采顺序安排，二盘区首采41煤层，首采工作面安排在41煤层2101区段，即2101工作面。一、工作面参数确定1.工作面长度：41煤层可采煤层厚0.801.39m，平均1.11m，结构简单。结合盘区生产规模，既考虑综采工作面推进度合理，又要使综采工作面长度较合理，设计确定工作面长度为165m。2.采高：根据盘区内钻孔资料推测，2101工作面内41煤层厚度为0.81.39m，平均厚度取1.1m，设计确定采高为1.1m。3.工作面推进长度：根据划分的盘区几何尺寸2101工作面推进长度为2060m。4.工作面年推进长度：年工作日按330天计，工作面采用“四.六”工作制，采用“三采一准”作业形式，循环方式为每天9个循环，循环进尺0.8m,日进度为7.2m，正规循环率取0.9，则年推进长度：年推进长度=3307.20.9=2138 m5.工作面年产量工作面循环产量=工作面长度采高循环进尺容重回采率=1651.10.81.310.97=185t。41煤层容重为1.31t/m3,薄煤层工作面回采率取0.97。工作面日产量=循环产量日循环数 =1859 =1665t。工作面平均年产量=工作面日产量年工作日正规循环率 =16653300.9 =0.4945Mt/a。6.工作面可采储量及可采期：根据2101工作面几何尺寸、采高及41煤层视密度1.31t/m3，工作面回采率按0.97计，经计算工作面可采储量0.475Mt, 可采期约为11.6个月。二、 2101综采工作面回采巷道布置2101综采工作面沿北南布置，由东向西推进。其西部为盘区下山，南部与2103工作面相邻，东北部为0.8m可采线。工作面采用单巷布置，即由盘区下山向井田边界开掘工作面运输巷（折线）和回风巷（曲线），掘至井田东部村庄煤柱开切眼布置工作面，构成2101工作面生产系统，安装设备进行回采。2101综采工作面回采巷道布置见图521所示。三、采煤系统1.运煤：2101工作面2101运输巷运输下山运输大巷。2.运料：辅运输大巷辅运输下山2101回风巷2101工作面。3.通风：运输大巷/辅运输大巷（新风）运输下山/辅运输下山2101运输巷2101工作面（污风）2101回风巷回风下山回风大巷。4.供电：由中央变电所到盘区变电所再向采煤工作面移动变电站供电。5.排水：2101工作面2101运输巷/回风巷（自流，低洼处利用小水泵排）盘区下山盘区水仓（水泵排）运输大巷（阶段水仓）。咸阳星城矿山工程服务有限公司图521 2101综采工作面回采巷道布置 三、采煤工艺设计确定采用综合机械化采煤工艺，主要工艺为，滚筒式采煤机割煤和装煤，可弯曲刮板输送机运煤，掩护式液压支架支护顶板，全部垮落法处理采空区。1.采煤机工作方式：割煤方式采用双向割煤，进刀方式采用斜切式割三角煤进刀。如图522所示。图522 斜切式进刀示意图 2.运煤：采用可弯曲刮板输送机运煤，滞后采煤机一个弯曲段长度推移刮板输送机，与液压支架共用一个千斤顶互为支点。3.工作面工艺流程为：割煤准备斜切进刀（反向）移直输送机（调头）割三角煤（调头）空行割煤移架推溜。4.支护：采用掩护式液压支架支护顶板，支护方式采用及时支护，移架方式采用单架依次顺序移架，支架工作方式采用擦顶带压移架。5.采空区处理：采用全部垮落法处理采空区，最大控顶距为m, 最小控顶距为m,放顶步距为m。6.端头支护：该工作面采高（小于1.39m）不大，工作面日推进度7.2m.，推进速度不太快，矿山压力不太大等因素，设计确定端头采用单体液压支柱配4m长钢梁对梁支护，主、副梁一梁四柱，交错迈步前移。7.超前支护：工作面两顺槽超前30采用单体液压支柱配1m长金属铰接顶梁支护五、2101综采工作面设备选型 2101采煤工作面主要设备布置图见图523、524。1.采煤机：考虑41煤层厚度小于1390mm，工作面条件将不可避免出现局部破岩情况，这将要求采煤机有较大的截割能力（功率）。根据工作面劳动组织，综采工作面采用“四、六”工作制度，每天3个班生产，每班3个循环1个班准备。平均循环运行时间80min，开机率60，循环平均连续运行时间48 min，采煤机的有效牵引速度不得小于2.7 m/min，此牵引速度下的小时产量为：h60 2.70.81.311.3220.71 t/h。采煤机功率的确定：AX被截割煤的截割阻抗，考虑切割f=5的顶底板岩石，取450 N/mm图523 2101采煤工作面主要设备布置图图524 2101采煤工作面主要设备布置图A标准煤的截割阻抗，200N/mmHW比能耗值，2.7 m/min 速度下取0.50 KW.h/tHWX4500.60/2001.35 KW.h/tHWXK3 HWX后滚筒比能耗HWX0.91.351.22 KW.h/tK1功率利用系数，0.8 K2功率水平系数，0.9220.71(0.61.35+0.41.22)/0.8/0.9 397.8911 KW按30的富裕量考虑，则采煤机的装机功率应达到N397.8911/0.7568.41586 KW以上分析计算得出采煤机选型的基本参数要求如下：生产能力：220 t/h；装机功率: 550 kW；有效牵引速度：2.7 m/min；采高：1.1 1.8 m；机面高度：850 mm；设计推荐选用MG2160/730-AWD型交流电牵引采煤机，该采煤机是一种多电机驱动，电机横向布置，全机载交流变频调速无链双驱动电牵引采煤机。MG2160/730-AWD型交流电牵引采煤机技术参数见表51。表521 MG2160/730-AWD型交流电牵引采煤机技术参数序号项目参数单位MG2160/730-AWD1 最大计算生产能力 800t/h2 采高 1.12.6m3装机功率 730kW4 供电电压 1140v5 滚筒直径1000mm6.截深 800mm7 牵引力 400240kN8 牵引速度07.612.6m/min9 灭尘方式 内处喷雾10 拖电缆方式 自动拖缆11 主机外形尺寸116921985853mm12 主机重量 29t13配套运输机SGZ-764，SGZ-730，SGZ-730该机型能实现07.6 m/min的截割牵引速度，大于生产要求2.7m/min。采煤机有效的最大牵引速度为理论最大牵引速度的70，即0.77.6 m/min5.3 m/min，此牵引速度下，采煤机的有效最大割煤能力为5.3600.81.311.300.95 411.58 t/h。大于要求的220 t/h.。2.可弯曲刮板输送机：设计推荐选用SGZ730/220型根据工作面的生产能力和MG2160/730-AWD型交流电牵引采煤机的配套，选用SGZ730系列刮板输送机，与支架的中心距相配套采用1500mm的节距。输送能力计算：式中F中部槽装载断面积，0.245528m2散煤的松散密度，1t/m3装满系数，0.9V链速，1.1m/s36000.24552810.91.1875.061792 t/h与采煤机的生产能力相匹配，大于220.71的生产率要求。电机功率的计算 220.71/3.6/1.155.7348 Kg/m， 式中： N载货每米重量Kg/m q0刮板链每米重量， 30 Kg/m 工作面倾角，0 货载与中部槽间运行阻力系数，0.6 刮板链与中部槽间运行阻力系数，0.3 L输送机铺设长度，130mm传动效率，0.8 K 电机备用功率系数，1.2 K1链轮附加阻力系数，1.1 K2水平弯曲时链与槽帮间的附加阻力系数，1.1 g9.8m/s2N=1.21.11.1(55.7348(0.61+0)+2300.3)1301.19.8/1000/0.8130.84199 KW考虑满载启动和负载不均衡因素，选取2110KW的双电机机驱动，总的功率备用系数2110/130.841991.6814圆环链的确定：最大运行阻力WW1.11.1 (220.9752(0.61+0)+2300.3) 1209.8214276.6024N链条最大张力Smax214276.6024/2/0.65164828.155692 N圆环链材料强度按700MPa考虑D(24164828.155692/(700106)/3.14)0.50.024493274 m24.49m，选取C级链D26mmSGZ730/2110型刮板输送机，其主要技术参数和如下：输送量500t/h长度130m装机总功率2110 KW链速1.1m/s刮板链型式中双链圆环链规格2-2692-C中部槽结构形式铸焊封底结构（1500730283）电压等级1140V3.转载机： SZZ730/110型与刮板输送机的生产能力相匹配。4.液压支架：工作面液压支架由基本架和排头支架组成，受输送机头尾传动部的影响，为保证最小人行空间，该处支架的底座应相对后置一定距离，而顶梁相应加长，该处支架即为排头支架。排头支架在工作面两端顺槽巷道内，因巷道高度与工作面采高存在加大的高差，排头支架的高度也将不同于工作面基本架。（1）基本架主要性能参数确定：架型：当前综采液压支架的型式主要有两柱掩护式和四柱支撑掩护式。两柱掩护式对各种顶板条件有良好的适应性，顶梁尖端阻力大，对不稳定顶板有较好的支护效果；在相同的控顶长度下，有较大的行人通过空间和较大的通风断面积。本方案开采煤层厚度较薄，属接近薄煤层条件，高度空间有限，配套设备和工作人员的通过空间，通风断面积等都要通过加长支架的长度来实现。因此，该支架有较大的控顶长度，只有整体顶梁的两柱掩护式支架才能较好地适应这种条件。支架高度（9001800mm）：支架顶梁体厚度和配套的刮板输送机、采煤机机面高度所决定的最小采高为1100mm，考虑一定的移架收缩余量，确定支架的最小高度900mm。根据开采煤层最大厚度和支架可实现的伸缩比确定支架最大高度1800mm；工作阻力（3500KN）：一般采用矿压理论计算、实际采场矿压观测和相似类比的方法确定工作阻力和支护强度的大小。实际采场矿压观测和相似条件的类比方法更能准确可靠地提供液压支架设计所需的矿压数据。工作面支架支护强度目前没有成熟计算方法，参照中国煤矿采场围岩控制提供的实测统计法，放顶煤工作面支架支护强度计算公式如下：统计法根据顶板特征，由缓倾斜煤层工作面顶板分类试行方案选取支护强度Q=1.3*350= 455 KN/m2 工作阻力W=1.2*L*B*Q=1.2*3.71*1.5*455= 3038.49KNL控顶长度m；B支护宽度m；岩重法 W=H1*F*（KD+1）=7*(1.5*3.71)*2.5*(1.5+1)= 2824.24 KNH1冒落带高度m；F支护面积m；冒落带内岩石容重，KN/m3；KD动载系数；临界阻力法支护强度 Q=58m+14L2+36(lm1)58*1.5+14*12+36*(1.5+1)= 345KN/m2m采高m；L2周期来压步距，12m；lm控顶宽度m；工作阻力W=1.2*L*B*Q=1.2*3.67*1.5* 457= 3622.73KN薄煤层支架必须有足够大的工作阻力，以保证来压时不能允许有立柱卸载而导致的顶梁沉降现象的发生，以免低采高时压死或压坏采煤机。综合上述几种计算方法的结论，确定支架的工作阻力3500KN。支架的结构特征见图2所示。支架的性能参数架型ZY3500/09/18支架中心距1500mm适应工作面倾角0-20最大高度1800 mm最小高度900 mm支架宽度14001570 mm额定工作阻力(38.5MPa)3500 KN初撑力(28MPa)1760 KN平均支护强度0.5 MPa前端地板比压0.71.3 MPa推移步距800 mm立柱（2根）型式 双伸缩缸径 230/180mm柱径 210/160mm初撑力 (31.5MPa) 1309 KN工作阻力 (38.5MPa) 1600 KN推移千斤顶（1根）型式 浮动式缸径 125 mm杆径 85 mm行程 700 mm推溜力 178 KN移架力 208 KN平衡千斤顶（1根）缸径 160 mm杆径 105 mm推阻力 (38.5MPa) 774KN拉阻力 (38.5MPa) 441KN侧推千斤顶（2根）缸径 63 mm杆径 45 mm推力 87 KN拉力 42 KN运输尺寸（长宽高）5500*1400*900重量11 t（2）过渡架主要性能参数确定:架型：同基本架支架高度（12002600mm）工作阻力（3500KN）支架的性能参数架型ZYG3500/12/26支架中心距1500mm适应工作面倾角0-20最大高度2600 mm最小高度1200 mm支架宽度14001570 mm额定工作阻力(38.5MPa)3200 KN初撑力(28MPa)1760 KN平均支护强度0.48 MPa前端地板比压0.71.3 MPa推移步距800 mm立柱（2根）型式 双伸缩缸径 230/180mm柱径 210/160mm初撑力 (31.5MPa) 1309 KN工作阻力 (38.5MPa) 1600 KN推移千斤顶（1根）型式 浮动式缸径 125 mm杆径 85 mm行程 700 mm推溜力 178 KN移架力 208 KN平衡千斤顶（1根）缸径 160 mm杆径 105 mm推阻力 (38.5MPa) 774KN拉阻力 (38.5MPa) 441KN侧推千斤顶（2根）缸径 63 mm杆径 45 mm推力 87 KN拉力 42 KN运输尺寸（长宽高）5500*1400*1200重量11 t5.乳化液泵站：六、劳动组织1.工作面工作制度：采用“四.六”工作制。2.作业形式：采用“三采一准”即三班采煤、一班准备。3.循环方式：工作面每班3个循环，循环进尺0.8m,每天9个循环，日进尺7.2m。4.劳动组织形式：工作面采用专业工种追机作业。5. 2101综采工作面循环作业图表：工作面循环作业图见图525。图525 工作面循环作业图工作面劳动组织表见表522。表522 工作面劳动组织表 单位：人序号工 种一 班二 班三 班四 班备注1队 长12资料员13班 长11114采煤机司机22215移架工1116移溜工1117调架工1118机修工11139电修工111310泵站工111111端头支护工222112转载机司机11113运料工1111415小 勤人合计133+10+2=5117在册人合计51113%=58工作面技术经济指标表见表523表523 工作面技术经济指标表 序号名 称单 位数 量备 注1工作面长度m165净长2工作面推进长度m2060可采3地 质 储 量万t55.984可 采 储 量万t47.55煤 层 厚 度m0.81.39极小极大6采 高m1.1纯煤平均厚7煤 层 倾 角138容 重1.31平均9回 收 率%97薄煤层10采煤机台1MG2160/730-AWD11液压支架架110ZY3200/09/18掩护式12可弯曲刮板输送机台1SGZ730/22013循 环 进 度m0.814日 循 环 个 数个915循 环 产 量T18516正 规 循 环 率9017平 均 日 产 量t166518月 产 量万t4.12每月按30天计19月 推 进 度m17820工作面服务年限月11.621日 出 勤 人 数人5122回 采 效 率t/工25.823坑 木 消 耗m3/万t324截 齿个/万t25七、工作面生产系统工作面生产系统具体见第六章。八、安全技术措施（一）一般规定1.所有上岗人员必须严格执行煤矿安全规程、2101综采面作业规程和2101综采面操作规程，严禁违章指挥、违章作业、违反劳动纪律。2.凡是参加作业的人员必须学习本规程，学习完毕并经考试合格，特殊工种持证上岗，否则一律不准参加本工作面的作业。3.所有入井人员必须佩戴安全、有效的个人防护用品，戴好矿帽、系好帽带，必须穿防砸靴。4.严格执行安全质量责任制，各上岗人员、工作人员必须对本岗位范围内的安全、质量负责。5.各工种作业前，首先要对作业场所进行安全状况和施工条件检查，发现安全隐患立即处理，严禁盲目作业。6.严格执行现场交接班制度，交班时本班出现的问题还没有处理完时要向下班交待清楚。接班后，班组长要对作业环境进行一遍认真地检查，确认安全后，方可准许作业。7.严格执行敲帮问顶制度，登高作业时，必须系好安全带。8.在作业过程中，所有人员必须听从指挥，集中精力，严守岗位，作好自保、互保和联保工作，确保整个作业过程的安全。9.人员到运输机铲煤板至煤帮之间工作时，必须闭锁刮板运输机，切断刮板运输机电源，并在工作范围内进行临时支护，确保安全后方可作业。10.人员进入皮带非行人侧拣拾杂物、拆水管时必须在停机状态下进行，并且1人作业，1人监护，开机时严禁人员进入皮带非行人侧。11.进入机尾端头架作业时，必须检查机尾端头架内的CO和氧气浓度，不符合规定不得作业或停留。12.拖、拉、抬、撬重物时，要有专人统一指挥，人员要相互照应且躲开受力方向。两人抬运对象时，必须使用同一个肩膀。13.装卸、运输重件时，需要多人配合工作时，全过程要由专人指挥，作业人员之间要相互照应，人与人之间保持相应安全距离，使用的钢丝绳套、吊装带、吊链要仔细检查，符合安全系数，不符合的禁止使用，在起吊时人员要站在安全地点。14.绞车的操作必须在绞车和钢丝绳完好的情况下操作，在拉液管和电缆小车时分工人员要配合好，连接好钩头，摘挂钩头必须将绞车停止，钢丝绳波及的范围内不得有人员。15.井下需要电气焊作业时，要严格编制审签和贯彻落实安全技术措施。16.在工作面检修完毕后，带班队长必须清点所有工器具，组织清理作业现场，捡净杂物、清点撤离人员，确认无误后汇报调度室，方可开机生产。（二） 顶 板1.工作面顶板管理安全技术措施：加强液压支架检修，保证液压系统无窜漏液，支架动作灵活；检查所有支架各个部件，如有损坏及时维修或更换，保证支架正常运转，达到支护作用。正常时采用跟机拉架，滞后采煤机后滚筒23架。当工作面来压，顶板破碎时采用追机拉架，滞后采煤机前滚筒23架，采煤机割平顶底板，保证支架接顶良好。来压时要组织快速推进，加快推进速度。严格按支架操作的基本要求操作，液压支架