第六章--采区设计4

第一节采区划分,按照一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分称为一个阶段，每个阶段均有独立的运输、通风系统。,一、井田划分为阶段和水平（根据标高）,开采水平：运输大巷及井底车场所在的水平位置及所服务的开采范围。,第六章采区设计,在阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干具有独立生产系统的块段，每一块段称为采区。,二、阶段内的再划分（采区式划分）,水平用标高来表示：150水平、300水平（或第一水平、第二水平）。阶段与水平的区别：阶段表示井田的一部分范围，水平指布置大巷的某一标高水平面，但广义的水平也可指一个范围（即相应服务阶段）。,第二节采区设计的依据、程序和步骤,一、采区设计依据,（1）已批准的采区地质报告,地质说明书、附图,采区设计是矿井设计极其重要的组成部分，采区设计要为矿井合理集中生产和持续高产高效创造条件；尽量简化巷道系统，有利于采用新技术，使煤炭损失少，安全条件好等。必须贯彻国家有关政策、规范等。,地质说明书包括：详细的采区地质特征、地质构造状况、煤层赋存条件和煤层稳定程度、瓦斯等级、水文地质特征、钻孔布置等。附图：采区井上下对照图、煤层底板等高线图、储量计算图、勘探线剖面图、采掘工程平面图等。,（2）矿井有关设计资料,矿井设计或矿井改扩建设计、生产现状等的资料。,（3）矿井生产、接替和发展对设计采区的要求（采区设计任务书）,内容包括对设计采区的生产能力、采煤工艺、采准巷道布置及生产系统改革等方面的要求。,二、采区设计程序,设计分两个阶段：（1）采区方案设计（2）采区施工图设计。方案设计审核批准以后，进行采区施工图设计。,根据矿井设计和矿井改扩建设计以及生产技术要求，由矿主管部门提出设计任务书，报集团公司批准，然后由矿或集团公司的有关部门根据批准的设计任务书进行设计。,采区方案设计的内容：采区生产能力和服务年限；采区参数；采准巷道的布置方式和生产系统；采煤方法选择；采掘工作面工艺、装备；采区机电设备选型与布置；安全技术措施等。,（1）采区方案设计,通过方案比较法确定最优方案：根据相关条件提出几个技术上可行的方案，然后进行技术、经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠的方案（与矿井开采设计类似）。各方案间相同工程部分可不做比较，以费用最少的为100，其他方案与其相比较，费用相差10以内的方案可视为费用相等。,（2）采区施工图设计,采区方案设计批准后，对采区不同巷道断面、采区车场（上、中、下）巷道交岔点、采区硐室等单位工程进行具体设计，计算工程量和材料消耗量，绘出图纸与表格。,采区方案设计与施工图设计二者关系,方案设计要认真考虑施工设计的可能性和合理性，施工设计要体现方案设计的技术要求和特点。,三、采区设计的步骤,（1）了解煤矿生产的政策法规、搜集地质、技术资料，掌握对采区设计的具体要求。,（2）掌握设计依据，明确设计任务。,（3）深入现场、调查研究，搜集现场第一手资料。,熟悉地质说明书和附图以及分煤层和分等级的储量计算图。根据实际生产和技术情况，明确采区生产能力确定的主要技术原则。,调查原有采区巷道布置、生产系统、车场形式采煤、掘进、运输、提升等环节的生产能力及煤仓容量；巷道掘进、运输、提升、排水、通风等技术经济指标。,（4）研究方案，编制设计（方案比较）根据相关条件，提出几个技术可行的方案，经技术经济比较后，选择最优方案，开始编制设计。（5）审批方案设计（提交方案-审查）（6）施工图设计根据批准的方案设计，进行各单位工程的施工图设计,第三节采区设计内容,采区设计说明书、设计图纸。,一、采区设计说明书,（1）采区位置、境界、开采范围及与邻近采区的关系；可采煤层埋藏的最大深度，与临近采区有无压茬关系以及采区对应的地面情况等。（2）煤层走向、倾向（倾角）及变化规律、煤层厚度、层数、层间距、夹矸层厚度及分布，顶板岩性及煤质等；瓦斯、煤尘、地温、井上下水文地质、含水层、隔水层、煤岩物理力学特性等；地质资料的审查结果，资料的可靠性及存在的问题。（3）确定采区生产能力，计算采区储量（工业储量、可采储量）和高级储量所占比例，计算采区服务年限及同时生产的工作面数目。,（4）确定采区准备方式，区段和工作面划分、开采顺序，采掘工作面安排及生产系统（运煤、运料、通风、排水、压气、充填等）确定。巷道布置方案选择（方案比较法）。（5）选择采煤方法和采掘工作面的机械设备。（6）采区机电设备选型计算，确定所需设备型号及数量，采区信号、通讯、照明等。（7）洒水、掘进供水、压气、充填等管道的选择及布置。（8）采区风量的计算与分配。（9）安全技术及组织措施：对预防水、火、瓦斯、煤尘、顶板事故等提出原则性意见，指导编制采煤与掘进工作面作业规程。（10）计算采区巷道掘进工程量。（11）编制采区设计的主要技术经济指标。,采区主要技术经济指标：采区走向长度机械化程度倾斜长度采区生产能力区段数目采区服务年限可采煤层数目煤层总厚度煤层倾角采区采出率及掘进率煤容重巷道总工程量采煤方法主要煤层顶板管理方法,二、采区设计图纸,（1）采区巷道布置平面图与剖面图（1:1000或1:2000）（2）采区采掘机械配备平面图（1:1000或1:2000）（3）采煤工作面布置图（1:50或1:200）（4）采区通风系统示意图（5）瓦斯抽放系统图（高瓦斯矿井）（6）采区管线布置图（包括防尘、洒水、灌浆管路布置等）（7）采区轨道运输系统图（1:2000或1:1000）（8）采区供电系统图（1:2000或1:1000）（9）避灾路线图,方案设计图,（10）采区车场图（1:200或1:500）（11）采区巷道断面图（1:50或1:200）（12）采区巷道交叉点图（1:50或1:100）（13）采区硐室布置图（1:200）后四张图为施工图，前面属于方案设计图。由总工程师负责组织地质、采煤、掘进、通风、安全、机电、劳资、财务等部门共同完成。,施工图,该采区位于矿右翼，东以落差15m的F20-1断层为界，西以人为边界与五采区相邻。地面标高140m，煤层露头距地表30m左右（采区上部边界），一水平位于15m。采区平均走向长800m，平均倾斜长450m，面积360000m2，工业储量204万t，如图所示。,第四节采区方案设计实例,一、采区地质特征,根据全矿的开拓布置，阶段运输大巷布置在m2煤层底板岩石20m处，采用采区小风井回风。,采区内有两层煤，其中m1煤层厚度1.8m，顶板为较软页岩；m2煤层厚度2.4m，顶板为砂页岩，较硬，底板是页岩。两层煤间距15m，两层煤容重均为1.35t/m3，煤层埋藏平稳，地质构造简单、煤层倾角16，无突水、自然发火倾向，属低瓦斯井田，采区设计生产能力30万t/a。,二、采区设计生产能力及服务年限,根据矿井生产能力需求与采区煤炭储量情况，采区设计生产能力30万t/a。,1、采区设计生产能力,暂按采区联合布置考虑，两上山布置在m2煤层中，两上山中间为20m煤柱，上山两侧各20m煤柱，采区边界煤柱每边5m，上部边界煤柱10m，区段间用4m小煤柱护巷（回采时可回收），煤柱损失量：,2、采区服务年限,采区服务年限：,式中：Z采区储量，万t；C工作面回采率；A采区设计年产量，万t。,三、采煤方法及采区参数1、采煤方法选择常用的采煤方法有走向长壁采煤法、倾斜长壁采煤法走向长壁采煤法优点：便于联合上山布置，可加大采区开采强度，利于两层煤搭配开采，利于通风管理及提高机械化水平。缺点：巷道掘进工程量较大，采区投产时间长（相对于倾斜长壁采煤法）。倾斜长壁采煤法优点：道布置简单，投产快等优点，但针对本采区地质条件：煤层倾角16，倾斜长壁开采有困难，而且通风系统管理困难及不利于实现机械化。生产设备：1台DY-150型采煤机，1台SGZ-88型刮板输送机，6部平巷SGW-40T输送机，1台SGW-44刮板输送机，DZ-25单体液压支柱，HDJA-1000金属铰接顶梁，2台XRB-2B型乳化液泵，3台MZ2-12型煤电钻，YQ-100C型移溜器。采用走向长壁高档普采采煤法。,根据采区产量估算：按循环进尺0.8m，日进1.6m计算,2、采区参数,（1）采区走向长度800m，倾斜长450m；（2）回采工作面长度确定,根据通风条件确定工作面斜长,工作面最大供风量：,工作面最小供风量：,根据供风能力计算工作面日产量,最大时：,最小时：,；,从而计算出工作面长度13255m。,根据采区斜长调整工作面斜长，,设计采用留4m小煤柱开采，采煤工作面斜长为：,按每天两个循环进度，每个循环0.8m，工作面斜长144m，实际采区产量：,综合考虑，最后确定工作面斜长144m，留有产量发展余地。,符合设计规范中“中厚煤层采区回采率不少于80”,(3)煤柱尺寸两上山间为20m煤柱，上山两侧各20m煤柱，采区边界每边5m，上部边界煤柱10m，区段间小煤柱4m护巷（生产中可回收）。（4）采区回采率,四、采区巷道布置,（二）采区巷道布置,（一）矿井开拓概况（略）,根据采区位置及煤层赋存条件，设计开采的两层煤间距15m，且第二层顶板较好，采区巷道布置有三个方案。,两煤分层布置，即每层煤各布置两条上山（如图）,1采区巷道布置方案选择,方案1：,联合布置，两层煤联合共用一套上山（布置在m2中），两层煤间采用区段石门与溜煤眼联系（如图）,方案2,一煤一岩上山联合布置，在距m2底板10m的岩石中设一条运输上山，平面上相距20m，在m2内设一条轨道上山，用区段石门和溜煤眼联络各层区段平巷。,方案3：,由上表可知：方案3虽然巷道维护工程量小，但初期投资大，准备时间长，同时采区服务年限不长，其维护工程量小的优点相比之下就不突出了，显然，方案3经济效果最差，排除，再对方案1、方案2进行经济比较。,采区方案基建费用表,采区方案基建费用表（续）,由表可知：方案一初期基建费是方案2的152.2，其总费用是方案2的161.48，且方案1的准备工作工期长，方案2的后期投资稍高，符合经济发展规律，最终选方案2。,在m2中设两条上山为两层煤服务，两煤层间用区段石门和区段溜煤眼联系。,2采区车场形式选择,遵循原则：保证系统年产量，厚薄搭配生产，同区段先采上层后采下层。根据该原则：先采m1左翼第一区段，隔一定距离后采m2左翼第一区段，再采m1右翼第一区段，.依次类推。,根据采区区段划分，采区设上部车场（1个）、中部车场（2个）、下部车场（1个），上、中部车场分别选用单向甩车场，下部车场选用顶板绕道式下部车场。,3.采区回采工作面配备,若采区内掘进按出煤5%考虑，则采区产量约为：,回采工作面采用后退式开采，区段间、煤层间下行开采。同翼同区段两煤层工作面错距为80m。,（三）开采程序,根据回采工作面接续顺序和工作面储量等因素，安排采煤工作面接替顺序。,（四）采区准备工作及组织,1.巷道断面设计,巷道均采用爆破掘进，巷道断面：两上山矩形断面，设计高2.4m，宽2.2m，m1煤层区段平巷卧底0.2m，则高为2.0m（m1层煤厚1.8m），宽2.2m，m2层区段平巷高为2.4m，宽2.2m。,2.回采面与掘进工作面比（个数比）,根据现场已有情况设计为1：2.5。,五、采区主要生产系统,（一）主要生产系统,1运煤系统,2运料系统,3通风系统,绞车房选用1.2m（直径）绞车。m1煤层运输平巷采用4部SGW-44型刮板运输机。m2煤层运输平巷采用1部SPJ-600型胶带输送机与1台转载机。运输上山用1台SPJ-600型胶带输送机。,（二）主要运输设备选择（此处未做选型计算）,1、矿井轨道、道岔、轨型、轨距、轨道线路中心距及轨道线路布置的基本概念。2、道岔的组成、作用、基本形式及其选用。3、说明DK618-4-12、DC624-4-15及DX924-5-2019的含义。4、弯道特征参数有哪些？在设计图中如何标注？弯道半径如何选择？5、说明弯道线路的外轨抬高及轨距、轨道中心距和巷道加宽的原因，其值如何选择？6、掌握轨道线路平面联接（平行线路联接、非平行线路联接）及轨道纵面线路联接等参数计算方法和设计绘图。,第一章轨道线路布置的基本概念,各章主要内容回顾,1、采区上、中和下部车场的基本形式、特点和适用条件；熟练掌握采区上部车场、中部车场和下部车场的形式选择及线路布置，并能根据现场实际情况选择车场形式和车场设计。2、掌握采区上、中和下部车场的参数计算、设计计算及绘制线路布置图。3、掌握采区上部顺向平车场、逆向平车场及上部甩车场形式选择及线路布置。4、掌握采区中部车场（甩入绕道式、甩入平巷式及甩入石门式；单向甩车场与双向甩车场；单道起坡车场与双道起坡车场）形式选择及线路布置。5、掌握采区下部车场（大巷装车站式顶板绕道车场或底板绕道车场）形式选择及线路布置。,第二章采区车场形式选择及线路布置,1、掌握采区煤仓、绞车房和变电所的基本形式、参数、特点和使用条件；掌握采区煤仓、采区绞车房及采区变电所的参数选择计算和设计方法，了解机械式水平煤仓的原理、结构及使用情况。,第三章采区硐室,第四章新型辅助运输方式的车场及轨道线路联接特点,1.单轨吊、卡轨车、齿轨车及无轨胶轮车的基本特征？2.新型辅助运输设备的不同分类方式及相应的选用原则？,1.简述矿井设计程序？2.确定矿井开采设计方案的方法有哪几种？常用的是哪种方法？简述该方法？3.折算费用法4.投资回收期法5.吨煤投资与吨煤成本,第五章矿井开采设计,第六章采区设计,1.采区设计内容主要包括哪两部分？2.采区设计依据？3.采区设计程序？,某矿地面为平原地带，井田范围内地表标高为+8090m，表土及风化带厚度(垂高)约5060m，有流砂层，