第4章盘区布置及装备hyh

1、神木县三江能源有限公司煤矿资源整合实施方案开采设计说明书 第四章 盘区布置及装备第四章 盘区布置及装备第一节 采 煤 方 法一、采煤方法的选择(一) 影响采煤方法的选择主要因素1. 煤层赋存条件5-2号煤层位于延安组第一段中部，层位稳定，厚度3.706.65m，平均5.24m，埋深64.83127.25m。煤层结构简单，含一层夹矸。南部碱房沟煤矿已有较大范围采空区，井田北部沿沟谷地带大范围自燃，井田东南角小范围遭受风化剥蚀不可采，其余均可采。2. 煤层顶底板条件5-2号煤层直接顶为粉砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩，基本顶多为厚层中粒砂体，底板以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细粒砂岩为主。3. 井

2、田地质构造整合区总体为一倾向北西，倾角小于1°的单斜构造，煤层底板仅沿走向有一些宽缓的波状起伏，未发现较大的断层及褶皱，无岩浆活动，构造简单。4. 井田水文地质条件矿井主要直接充水含水层为煤层顶板砂岩裂隙水，基岩含水层富水性较弱，水文地质类型属简单型。5. 其它开采条件矿井瓦斯含量低，煤层易自燃，煤尘具有爆炸倾向性，井田内地温正常。(二) 采煤方法选择根据煤层赋存特点、矿井设计生产能力，以及近年来国内外采掘设备的发展现状，本着生产安全，减少投资的原则，设计5-2号煤层采用长壁采煤法，全部垮落法管理顶板，综合机械化回采工艺。二、工作面参数及回采工艺(一) 矿井装备标准矿井移交时在5-2

3、煤层装备1个长壁大采高综采工作面，配备1个综掘工作面和1个炮掘工作面，保证矿井1.20Mt/a生产能力。采掘设备均采用国产先进设备。(二) 工作面参数1工作面采高首采工作面煤层厚度3.705.46m，平均4.8m，设计平均采高4.8m，并随煤层厚度变化而变化。2工作面长度适当加大工作面长度，可减少准备工程量，提高回采率，减少工作面端头进刀等辅助作业时间，有利于提高工作面产量和效率，但工作面过长，会增加刮板输送机的无效功率，需综合考虑。根据国内综采工作面生产经验，工作面长度一般在100300m之间。考虑到本矿井生产能力不大，为保证合理的推进速度，工作面长度取150m。3工作面推进长度工作面推进长

4、长度受井下大巷布置和5-2煤层火烧区范围限制，其长度介于8002800m之间。4采煤机截深根据5-2煤层强度及矿区内其它矿井的生产经验，设计采煤机截深为0.8m。(三) 综采工作面回采工艺1回采工艺根据5-2煤层赋存特点，结合矿井生产能力，设计采用综合机械化采煤工艺。采用工艺为：采煤机落煤、装煤刮板输送机运煤破碎和转载机转载可伸缩带式输送机运送。工作面循环作业方式：采煤机由机头斜切进刀移端头支架和过渡支架移端头刮板输送机采煤机反向割机头煤采煤机反向空驶采煤机割第一刀煤移架推刮板输送机采煤机由机尾斜切进刀，进行下一个循环。(1) 割煤方式采煤机在工作面的进刀方式，将直接影响工作面的工时利用以及采

5、煤机效能的发挥。根据我国综采工作面的实际情况，设计采用端部斜切进刀方式，双向割煤。(2) 移架工作面实行追机作业，顺序移架，本架操纵，移架滞后采煤机5m左右进行。移架时，先收护帮板，同时降立柱，操作移架千斤顶，以前溜为支点向前移架。移动一个步距后，立即升柱，打出护帮板。(3) 推溜在采煤机割煤、移架后推溜。推溜滞后采煤机2025m左右进行，推溜时以支架为支点操作手把，并应保证至少有23个推溜千斤顶同时动作。2. 工作面顶板管理方式回采工作面采用全部垮落法管理顶板。3. 工作面回采方式工作面回采方式采用后退式。三、综采工作面主要设备选型(一) 设备选型原则本矿井生产高度集中，工作面主要设备选型时

6、考虑以下原则：1技术先进、操作简单、维修方便、运行可靠、生产能力大。2各设备间相互适应、能力匹配、运输畅通。3从保证矿井产量及效益的角度出发，以可靠稳定的国产设备为主。(二) 设备基本参数要求按照单个工作面1.20Mt/a，年工作330d，井下工作制度采用“四·六”制，工作面设备应具备以下一些基本参数。1. 采煤机(1) 采煤机割煤速度Vcn·(LL1)/T·Knt1×60式中：Vc采煤机平均割煤速度，m/min；n采煤机日进刀数，取6刀；L工作面长度m，取150m；L1端头斜切进刀长度m，取25m；T工作面生产班时间h，取18小时；t1端头进刀时间h，

7、取30min；K采煤机开机率，取50%；代入上式得：Vc6×(15025)/(18×60×50%6×30)2.08m/min考虑到工作面产量不均衡性，采煤机最大割煤速度：VmaxKc·Vc1.30×2.082.70m/min式中：Vax采煤机最大割煤速度，m/min；Kc采煤机割煤速度不均匀系数，取1.30；(2) 采煤机装机功率采煤机装机功率取决于煤层硬度、采高、截深、割煤速度等。设计根据能耗系数法估算采煤机装机功率，用下式估算：N = 60·B·Hg·Vmax··Hw = 60&#

8、215;0.8×4.8×2.7×1.29×0.9 =722kW式中：N采煤机装机功率，kW；Hg采煤机割煤高度，首采工作面煤层平均厚度4.8m；Hw比能耗值，硬煤取0.9kW·h/t。2. 工作面刮板输送机运输能力Qm=60·B·Hg·Vc·=60×0.8×4.8×2.08×1.29 =618 (t/h)QqKc·Kh·Kv·Ky·Qm=1.30×1.05×1.0×1.0×618 =84

9、4(t/h)式中：Qm采煤机平均落煤能力,t/h；Qq输送机运输能力，t/h；Kh采煤机割煤高度不均匀系数，取1.05；Kv采煤机与前部输送机同向运动的修正系数，取1.0；Ky运输方向及倾角系数，取1.0。3. 液压支架支护强度5-2号煤层厚度3.706.65m，平均5.24m，埋深受地形控制，一般64.83127.25m。煤层结构简单，含一层夹矸。直接顶为粉砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩，基本顶多为厚层中粒砂体，底板以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细粒砂岩为主。根据缓倾斜煤层工作面顶板分类(MT554-1996)确定液压支架支护强度。5-2煤基本顶为砂岩组，基本顶初次垮落步距取23.6m(参考

10、相似条件矿井选取)，则基本顶初次来压当量Pe采用下式计算。Pe241.3Ln(Lf)-15.5N+52.6hm式中：Pe基本顶初次来压当量kN/m2；N直接顶充填系数N=hi/hm；Lf基本顶初次来压步距（m），根据资源储量核实报告取23.6m；hm煤层采高，取最大采高6.0m；hi直接顶厚度（m）取直接顶厚度1.2510.06 m。经计算52煤层基本顶初次来压当量Pe=10181044kN/m2，基本顶属级，即基本顶压力显现强烈。根据缓倾斜煤层工作面顶板分类（MT554-1996）附录D“D2 各级基本顶必需的额定支护强度下限的计算”公式计算液压支架支护强度。额定支护强度下限Ps为：Ps=7

11、2.3hm+4.5Lp+78.9Bc-10.24N-62.1 式中：hm采高，m；取6.0m；Lp基本顶周期来压步距，m；取Lp=23.6m；Bc控顶宽度（顶梁长度+梁端距），取Bc=5.0m；N充填系数，取则N0.231。则：Ps=72.3×6.0+4.5×23.6+78.9×5.0-10.24×(0.231)-62.1=0.870.863MPa液压支架是综采工作面主要设备，安全性及可靠性是选型主要考虑的因素。52煤层埋深浅，大部分区域顶板冒落岩体形成的碎胀体难以充满采空区，且基本顶可能不能形成“结构”支撑上覆岩层，顶板有沿煤壁切顶垮落的可能，从而造成

12、切顶事故。因此，所选择的液压支架的支护阻力需要在上述计算结果基础上留有足够的富裕能力，以保证工作面安全。 (三) 综采工作面设备选型1采煤机考虑到采煤机截割夹矸和煤层厚度变化等情况，工作面采煤机装机功率宜大于722kW。设计选用MG550/1230-WD型采煤机一台，其主要参数如下：额定装机功率：1230kW采高：3.06.0m截深：800mm滚筒直径：6.0m牵引方式：电牵引牵引速度：08.3m/min供电电压：3300V2可弯曲刮板输送机选用SGB764/2×315型可弯曲刮板输送机，主要技术参数如下：额定输送能力：1000t/h装机功率：2×315kW设计长度：150

13、m槽宽：764mm供电电压：1140V3转载机选用SZZ764/200型，主要技术参数如下：额定输送能力：1200t/h装机功率：200kW设计长度：50m供电电压：1140V4. 破碎机及可伸缩胶带输送机选用PCM160型破碎机，其主要参数为：功率：160kW破碎能力：1200t/h破碎粒度：<300mm最大入口：800×800供电电压：1140V5. 工作面运输巷可伸缩带式输送机设计初步选用SSJ1000/2×315型可伸缩胶带输送机，配机尾自移装置。主要技术参数如下：输送能力：900t/h装机功率：2×315kW供电电压：1140V带宽：1000mm最

14、大输送长度：2800m带速：3.15m/s6带式输送机自移机尾其主要参数为：适用输送带宽度：1000mm；泵站压力：31.5MPa。7支护设备根据支架支护强度的计算，借鉴国内外经验，结合高产高效工作面特点，液压支架选用ZY12000/28/62D型，其主要技术参数如下：架型：掩护式控制系统：电液控制(引进)支撑高度：2.86.2m支护强度：1.3Mpa工作阻力：12000kN支架中心距：1750mm参考重量：43t。8乳化液泵站采用BRW400/31.5型乳化液泵站，三泵二箱，两用一备，其主要技术参数如下：功率：2×250kW；流量：2×400L/min；压力：31.5MP

15、a；供电电压：1140V。9. 喷雾泵站选用BPW320/10型喷雾泵站，两泵一箱，一用一备，其主要技术参数如下：功率：1×75kW；流量：1×320L/min；压力：10MPa；供电电压：1140V。10. 水泵设计工作面配备两台BQW200-20/4-90型水泵，其参数为：功率：90kW；供电电压：660V；流量：200m3/h；扬程：20m。11其他主要设备除上述主要设备外，还配备有探水钻机、阻化剂发射泵、小水泵、调度绞车等设备。四、工作面生产能力矿井年工作日330天，井下每天四班作业，三班生产、一班准备，日净提升时间16h。1. 循环进度及循环产量循环进度决定于采煤

16、机截深大小和回采工艺，设计采煤机截深0.8m，因此工作面一个循环进度为0.8m。则循环产量为：Q循环L·h·B··k式中：Q循环个循环产量，t； L工作面长度，取150m；H工作面采高，取4.8m； B循环进度，取0.8m；煤层容重，取1.29t/m3； k工作面煤炭回收率，0.93。Q循环=150×4.8×0.8×1.29×0.93=691t/循环2. 日循环数及日产量综采工作面主要靠采煤机的快速割煤来达到设计产量。根据工作面设计生产能力，确定工作面采用“四·六”作业制，三班生产，一班准备。设计每日6个

17、循环，则：工作面日进度：6×0.8 =4.8m/d工作面日产量：6×691=4146t/d3工作面年推进度及年产量正规循环率按0.85考虑，工作面年推进度：4.8×330×0.851346m/a综采工作面生产能力：A=L·h·l·r·K×10-6=1346×4.8×150×1.29×0.93×10-6 =1.16(Mt/a)矿井达产时，工作面设计生产能力特征见表4-1-1。表4-1-1 矿井达产时工作面特征表项目单位104综采工作面工作面长度m150平均采

18、高m4.8年推进度M1346煤容重t/m31.29回采率%93生产能力Mt/a1.16第二节 盘 区 布 置一、矿井移交盘区数目及位置1首采区位置选择原则(1) 资源勘探控制程度高，煤层赋存稳定，开采技术条件优越；(2) 首采区应尽量靠近井底布置，以减少初期开拓工程量和缩短投产时间，节省初期投资；(3) 尽可能避开村庄和其它地面重要设施；(4) 工作面推进长度较长，尽量减少搬家次数，以利于稳产。2首采盘区选择根据井田开拓布置及煤层赋存条件，选择一盘区作为首采盘区，盘区煤层厚度大，赋存稳定，靠近井底，井巷工程量省，建井工期短。一盘区位于井田中西部，盘区东西长约3.2km，南北宽2.9km，盘区工

19、业储量44.44Mt，可采储量30.24Mt，按矿井生产能力1.20Mt/a计算，服务年限19.4a。二、移交盘区生产能力全矿井移交生产和达到设计能力时，井下共布置1个综采工作面、1个综掘工作面和1个炮掘工作面，保证矿井1.20Mt/a的生产能力。盘区工作面生产能力特征见表4-2-1。表4-2-1 工作面生产能力表项目工 作 面回采煤层采高(m)工作面长度(m)工作面年推进度(m)煤层容重(t/m3)生产能力(Mt)备注编号装备年月一盘区104综采5-24.815013461.291.160.097掘进面综掘5-21.290.030.002掘进面炮掘5-21.290.010.001合计1.20

20、0.100三、盘区巷道布置工作面采用大巷条带式布置，西翼大巷兼做盘区巷道，不在单独布置盘区巷道。设计三条井筒进入5-2煤层后，沿煤层正南布置三条煤门至井田南部边界，在沿井田南部边界布置三条大巷至井田西部边界，分别为西翼带式输送机大巷、西翼辅助运输大巷和西翼回风大巷。大巷断面形式均采用矩形断面，带式输送机大巷净宽4.0m，净断面积12.0m2，掘进面积13.4m2；辅助运输大巷净宽5.6m，净断面积22.4m2，掘进面积24.9m2；回风大巷净宽5.0m，净断面积15.0m2，掘进面积16.1m2。考虑到大巷断面跨度较大，大巷正常段采用锚网喷+锚索联合支护，局部地段如围岩破碎，可采用拱形断面，并

21、架设钢拱架加强支护，钢拱架材料可选用29号U型钢。移交的104工作面共布置四条工作面巷道，其中工作面运输巷和辅运巷双巷布置于工作面一侧，两条回风巷布置在工作面另一侧。工作面采用双巷单侧顺序接续，上一个工作面回采时保留其辅助运输巷作为下一工作面的回风巷。盘区巷道布置及机械配备平面图见图4-2-1；盘区巷道布置及机械配备剖面图见图4-2-2。四、盘区运输、通风、排水系统1煤炭运输104工作面的煤通过工作面刮板运输机转载机工作面可伸缩带式输送机西翼大巷带式输送机主斜井带式输送机地面。 掘进工作面来煤，经其配套带式输送机到达西翼大巷带式输送机，进入主煤流系统。2辅助运输(1) 井下矸石井下大巷及工作面

22、巷道均沿煤层布置，基本无掘进矸石。工作面巷道与大巷立交处施工时产生的少量矸石，装入铲车运至井下没用利用的联络巷内堆放。掘进矸石不出井。(2) 材料及设备井下所需的材料及设备，在地面装入无轨胶轮车内，直接运至井下各工作地点。(3) 人员下井人员从地面乘坐无轨胶轮人车直达各工作地点。3通风系统新鲜风流从主、副斜井进入井下，经西翼带式输送机大巷、西翼辅助运输大巷和工作面运输巷进入工作面，冲洗工作面后的污风，经工作面回风巷、西翼回风大巷和回风斜井排出地面。回采工作面采用全负压通风，掘进工作面采用局部通风机压入式机械通风，且均采用独立通风。4排水系统井下巷道积水可由潜水泵排至井底主水仓，再通过主排水泵房

23、内的水泵沿管子道、主斜井集中排至地面井下水处理间。412山西约翰芬雷华能设计工程有限公司神木县三江能源有限公司煤矿资源整合实施方案开采设计说明书 第四章 盘区布置及装备图4-2-1 盘区巷道布置及机械配备平面图图4-2-1 盘区巷道布置及机械配备剖面图414山西约翰芬雷华能设计工程有限公司神木县三江能源有限公司煤矿资源整合实施方案开采设计说明书 第四章 盘区布置及装备第三节 巷 道 掘 进一、巷道断面和支护形式本矿井除井筒为岩石工程外，其余井巷均位于煤层中。煤层赋存稳定，顶底板条件良好，设计井下主要巷道均采用矩形断面，采用锚网喷+锚索支护式；工作面巷道服务时间短，设计采用矩形断面，采用锚杆+锚

24、索支护。在施工过程中，遇围岩局部破碎地段可根据具体情况增加金属支架支护等特殊支护方式。井下各种巷道断面尺寸及支护方式见表4-3-1。表4-3-1 巷 道 断 面 对 照 表断面编号巷道名称围岩类别支护方式断面形状净尺寸（mm）断面积（m2）宽高净掘1-1带式输送机大巷煤锚网喷+锚索矩形4000300012.013.42-2回风大巷煤锚网喷+锚索矩形5000300015.016.13-3辅助运输大巷煤锚网喷+锚索矩形5600400022.424.94-4工作面带式输送机巷煤锚杆+锚索矩形5200300015.616.25-5工作面辅助运输巷煤锚杆+锚索矩形5600400022.424.16-6工作面开切眼煤锚杆+锚索矩形8000350028.028.8二、掘进工作面个数及掘进装备本矿井井下装备1个综采工作