机械化采煤方案

1、富源县后所镇打厂沟煤矿211808高档普采工作面设计方案编制单位：富源县后所镇打厂沟煤矿编 制 人：袁远灿编制时间：二 0 一二年四月富源县后所镇打厂沟 211808 高档普采工作面设计方案根据国家安全监管总局、国家煤矿安监局、国家发展改革委、国家 能源局关于推进小型煤矿机械化的指导意见 （安监总煤行, 2010? 178 号） 精神、省工信委安排部署。曲靖市煤炭工业局所作的煤矿机械化改造规划， 按照富源县委、政府统一安排布署。结合我矿实际，借鉴相关煤矿经验和 做法，特编制本设计方案。设计指导思想 曲靖市煤炭工业发展“十二五”规划提出：全市 范围内适宜机械化开采的煤矿企业，到 2015 年底前

2、，采煤机械化和掘进装 载机械化程度必须达到 55%和 80%以上，全部实现井下连续机械化运输，为 响应曲靖市煤炭工业发展“十二五”规划及煤矿发展要求，富源县首 选 11 个煤矿作为采煤机械化示范矿井，实现采煤机械化。针对矿煤层赋存 情况等特点，坚持高标准、高起点、高效率的原则，充分体现高产高效的 设计理念，同时，要做到安全可靠，确保煤矿安全生产。因地制宜采用新 技术、新工艺、新设备，提高机械化水平，提高工作面生产能力，减少工 作面数量，获取最佳效益之目的。设计主要特点 充分利用原有井巷工程及其设施，设计方案结合实 际、合理布置、优化和完善矿井生产系统，减少井巷工程量。实现采煤机械化、 连续机械

3、化运输，有效降低工人劳动强度，方案具有前瞻性和可行性。主要技术经济指标 打厂沟煤矿矿区范围由 6 个拐点连线圈定， 面积0.1305km2,开采标高 2075m1800m;矿井保有资源/储量256万 t，可采储量177万t ;矿井采用斜井开拓，现生产水平标高 +1850m设 计高档普采工作面布置在现生产水平二采区 C18 煤层，采煤方法为走向长壁 采煤法，全部垮落法管理顶板，推荐高档普采回采工艺；高档普采工作面 投产时需新增井巷工程量为690m建设工期7个月；本项目建设估算投资 为 1120.1 万元。机械化开采的必要性 目前，打厂沟煤矿工作面采用炮采，单体液压 支柱配铰接顶梁支护，全部垮落法

4、管理顶板。但因为炮采工作面正规循环 率低、推进度缓慢，形成制约生产的恶性循环，为提高矿井产量，急需进 行装备升级，提升工作面生产能力。装备高档普采，能有效发挥机械化装 备的作用，是我矿装备升级和提升生产能的最佳途径。系统改造及采掘部署方案矿井系统改造 现状：主斜井采用机轨合一进行扩大断面改扩，装备1 台绞车，用于提升及材料下放；采用带式输送机运煤，各水平运输大巷采 用矿用防爆特殊型蓄电池机车牵引矿车运输。系统改造：煤矿现井下运输 基本实现连续运输，但主斜井仍采用绞车下放材料和皮带运输煤炭，为实 现全矿井连续运输，改造矿井现有主运输方式为带式输送机运输，在运输 大巷和主斜井间设转载煤仓。通风系统

5、： 我矿井下现目前已是完整的独立通风系统，变化不大，因 此不作过大改造。供电系统 现状：矿井采用低压下井。系统改造：因矿井新布置工作面 采用机械化开采，设计矿井采用高压下井，改造现有水泵房及硐室，建中 央配电室，在采区设移动变电站对工作面设备供电。排水系统： 改造现有排水系统，设管子道，水泵房及水仓， ，改造中央 配电室。地面运输系统：加强地面生产系统的规划与建设，以解决矿井地面运 输、卸煤、储煤等问题；增建地面简易筛分系统，提高煤质。采掘部署调整和系统优化矿井现开采煤层C9和C18煤层。C9煤层构造比较复杂，不利于布置高档普采工作面。计划首个高档普采工作面布置 在C18煤层。首个高档普采工作

6、面布置在 G8煤层（211808高档普采工作面）， 沿C8煤层顶板新掘一条回风上山，作为二采区回风上山；并新掘 211808 高档普采工作面机运巷、轨运巷、回风巷及开切眼，形成211808高档普采工作面；布置两个掘进工作面，即 211808高档普采工作面机运巷、211808 高档普采工作面轨运巷，形成一采两掘。改造现有主斜井及水平大巷运输 方式为带式输送机运输。系统改造井巷工程量系统改造井巷工程量见表1和表2。表1 新掘井巷工程量表序井巷名称技术特征断面（mi）单位工 程 量备注号掘净煤巷岩巷半煤合计1C8回风上山金属支架7.35.1m1051052C8回风联络巷金属支架7.35.1m3030

7、3C8轨道平巷锚杆支护8.56m1631634211808回风巷锚杆支护7.77.7m4304305211808机运巷锚杆支护10.410.4m4304306211808开切眼锚杆支护10.68m120120合2 改扩井巷工程量表序号井巷名称技术特征净断面（m）单位工 程 量备注原断面如后煤巷岩巷半煤合计1主斜井金属支架6.49.89m3403402轨道运输大巷金属支架4.07.26m1601603C8材料下山金属支架4.07.26m110110合计270340610工作面主要参数确定原则充分考虑工作面煤层地质条件及技术上的先进性、合理性，因地制宜进行优化，增加生产时

8、间，减少故障工时， 提高设备开机率，保证工作面安全生产。工作面长度。影响工作面长度的因素有煤层开采条件、工作面设备运输能力、技术水平、管理水平等。适当加大工作面长度，不仅可以减少工 作面的准备工程量，提高回采率，而且可以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，但同时提高了工作面的投入，增 加了工作面管理难度，增加了设备可靠性和安全性的不稳定因素，因此必 须综合考虑，合理选择。根据近年来对我国大部分薄煤层安全高效工作面 生产的调查研究，目前我国薄煤层高档普采工作面长度多在150 m左右。考虑到打厂沟煤矿煤层顶板较差，断层较多，为便于管理和加快工作面推 进度，保证首采工作面

9、的安全高效和设备的可靠性，结合首采面邻近层的 开采情况，首采工作面长度确定为120m在熟练掌握高档普采技术后，对地 质条件较好的采区，新布置的工作面按130150m设计。工作面走向长度。合理确定采煤工作面走向长度，要充分考虑煤层的 地质条件及技术上的先进性、合理性，因地制宜地进行优化。增大工作面走向长度可以减少工作面搬家时间，提高工效。合理加大连续推进长度有 利于稳产、高产、高效，有条件的区域应进一步加大工作面走向连续长度， 实现一翼工作面跨区连续推进。如地质条件和系统布置合理性不能满足需 要时，则可以采用重新安装、往复式或转向开采，尽可能地减少工作面接 替搬家时间。工作面长度除受地质条件影响

10、外，还要考虑设备的大修周期。 一方面随着工作面推进长度的增大工作面搬家倒面次数减少、搬家成本降 低；同时随着工作面走向长度的增大巷道维护和运输成本增加。对于高档 普采工作面，为了延长工作面开采时间，减少搬家次数，应尽量加大工作 面的走向推进长度。我矿工作面走向推进长度一般在380-460m左右。工作面采高。 工作面采高根据布置高档普采工作面采区内煤层的厚度 决定。根据矿区各煤层厚度，确定采高为 1.0-1.4m 。对于局部小于 1.0m 厚 的煤层，因为底板为泥岩或砂质泥岩，强度较低，开采时切割一定量的底 板以满足高档普采采高 1.0m 的要求。每个工作面采高是根据煤层厚度条件 确定，并随煤层

11、厚度变化而变化。首采工作面选定。 首采工作面宜选在煤层厚度相对较厚、地质条件较 好的工作面。根据打厂沟煤矿采掘接替安排结合煤层地质条件，高档普采 首采面选在条件相对较好的 211808工作面。该工作面位于二采区 ,开采 C18 煤层。煤层平均厚 1.4 米，工作面倾斜长 105米，走向长 430米，煤层倾 角 12-16。首采工作面可采储量：105X 430X 1.4 X 1.4 X 0.95=84069 吨。工作面基本参数。首采工作面长度：105m新布置采区工作面设计长 度：130-150m;采高：1.01.4m;日推进度：1.2m;年生产日：330天； 生产能力：6万t/面.年。机采工作面

12、接替计划。 根据煤层地质条件及采区巷道布置，首采面开 采211808,接替面为211803工作面（工作面长130m 走向长220m）。然后 根据采掘接替安排，开采其他采区的工作面，同一区域内按先采上层煤、 后采下层煤的顺序开采。高档普采方案设计及设备配套选型采煤工艺的选择与确定 薄煤层综合机械化开采， 目前国内外主要采用 三种技术，一是刨煤机综采，二是滚筒采煤机配综采，三是薄煤层螺旋钻 无人工作面开采。螺旋钻采由于只适用开采顶板较稳定的薄煤层和极薄煤 层，单产低、资源回收率低（约为 40%）且开采成本较高，技术方案中不予 考虑。而刨煤机对工作面的顶底板条件及工作面的起伏要求很严格，并不 适用曲

13、靖地区的煤层赋存条件，因此我们主要选择滚筒采煤机配高档普采， 工作面采用“n”型长钢梁交替迈步对棚支护顶板。采煤机的工作方式采 煤机的工作方式。由于采区内煤层赋存稳定倾角较缓所以采用采煤机双向 割煤，追机作业，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，在工作面端头斜切进刀， 上行下行均割煤，往返一次进两刀；采煤机过后移顶梁，后推移刮板输送 机，两工序分别滞后采煤机后滚筒 1015m和1015m进刀方式 采用割三角煤工作面端部斜切进刀方式。进刀过程：当采 煤机割至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处留有 一段下部煤（见图a）;调换滚筒位置，前滚筒降下，后滚筒升起，并沿输 送机弯曲段返向割入煤壁

14、， 直至输送机直线段为止， 然后将输送机移直 （图 b）;再调换两个滚筒上、下位置，重新返回割煤至输送机机头处（见图 c）; 将三角煤割掉，煤壁割直后，再次调换上、下滚筒，返程正常割煤（见 d）。工作面端部割三角煤斜切进刀回采工艺回采工艺流程：采煤机割煤一一移顶梁一一推前部运输机移后部运输机。装运煤：在采煤机截煤的同时，利用滚筒螺旋龄片和 弧型挡煤板自动将煤装入刮板运输机；余煤由铲煤板随移溜铲入刮板运输 机；机采工作面设备选型方案配套原则 工作面高档普采设备的配套和选型直接关系高档普 采设备的有效发挥和可靠性，决定高产高效目标能否实现。龙海煤矿工作 面高档普采设备的配套选型主要从以下几方面入手

15、：采用技术先进、性能 优良的高可靠性装备。通过合理选型和正确配套，保证整个系统的性能协 调和可靠。提高高档普采设备的配套能力与生产协调性。高档普采面的配 套设备必须适应满足高产高效的需要，以工作面设备能力为基础，形成配 套生产能力，用高档普采设备的协调性来保证工作面快速推进的需要。设 备选型按照大功率、高强度、重型化的原则。为实现高可靠性和低故障率，并为今后布置长工作面留有足够余地，工作面设备能力按250m设计高档普采方案设备选型 我矿的首采工作面为 C18 煤层，采高范围为1.41.6米，平均1.5米，工作面倾角12°16°，煤质硬度小。采煤机选型。 选型原则：适合特定的

16、煤层地质条件，采煤机采高、截 深、功率、牵引方式等主要参数选取合理，有较大的适合范围； 满足工作 面生产能力的需要，采煤机实际生产能力要大于工作面的设计生产能力； 采煤机检修、维护等方便。薄煤层采煤机选型，因为工作面高度受到限制， 尤其重要的是协调好功率、机身高度、过煤高度之间的关系，尽可能同时 实现功率大、机身高度低、过煤高度高。主要参数。采煤机滚筒的选择：根据工作面采高1.41.6m,采煤机选 择双滚筒，双向割煤，可以自开缺口。滚筒直径一般为采高的0.550.6倍，取滚筒直径D= 650mm可根据工作面煤厚情况对滚筒进行调换。采 煤机平均牵引速度及最大牵引速度。工作面进刀方式采取斜切进刀双

17、向割 煤方式。往返一次割两刀，计为两个循环。采煤机的牵引速度应与支架循 环动作协调。工作面刮板输送机选型 选择刮板输送机的主要原则是以采煤机最 大生产能力为基数，保证工作面运煤能力和运输设备的可靠性和耐用性， 兼顾设备启动、保护和控制性能。主要有以下几个方面：输送量应与采煤 机最大生产能力相适应，并且有一定备用能力。结合煤质硬度、块度、运 量选择结构型式（单链、双边链、双中链等） 。煤质较硬、块度较大时优先 选用双边链；煤质较软时可选用单链或双中心链。我矿底板较松软，因为 封底式阻力小，优先选用封底式溜槽。输送机溜槽的结构选择铸焊结合高 强度溜槽。为了配合滚筒采煤机自开切口，优先选用短机头和短

18、机尾，但机头架和机尾架中板的升角不宜过大，以减少通过压链块时的能耗。由于薄煤层采煤机机面高度小，截割功率要求大，为了能割透三角煤，上下顺 槽采用破底式布置，下顺槽宽度不小于 3.5米，上顺槽宽度不小于2.8米 刮板机机头机尾采用倒置式布置。为满足生产能力，根据我国现行成熟的 机型，选用SGZ-730/264型刮板输送机。高档普采设备选型一览表序 号设备名称型号设备主要参数数量备 注1采煤机MG200/448-BWD截割高度1.0-1.7m ;煤层倾角w 35°装机功率 4 X 100+2 X 18.5+11kw ;电压 等级1140V;滚筒直径$650mm强力滚筒；截深630mm1台

19、2刮板输送机SGZ-730/264功率：2X 132kw 电压：1140v;链速 1.0 m/s； 圆环链0 26X 92-C，中双链。封底式中部槽。2台3皮带运输机SDJ-800管架式，皮带宽度 800mm1台4乳化液泵站系统VRB250/31.5额定压力：31.5MPa;额定流量：250L/min ;电机功率：160 kw; 电压：1140v ;乳化液箱容量：2000 L2泵1箱5喷雾泵BPW315/6.3电机功率45kW1台6单体液压支柱DW14-250/80最小冋度：0.87m ,最大冋度：1.4m500根机风巷断面。机风巷均采用沿顶板、破底布置。211808工作面运输巷断 面：211

20、808工作面运输巷长430m设计为矩形断面，净宽3.0m，净高2.6m， 净断面积7.73m2。采用锚杆支护，局部遇构造处工字钢支护。211808工作面机运巷断面：211808工作面机运巷长430m设计为矩形断面，净宽3.8m， 净高2.7m，净断面积10.37m2。采用锚杆支护，局部遇构造处工字钢支护。 211808工作面回风巷断面：211808工作面回风巷长430m设计为矩形断面， 净宽3.0m，净高2.6m，净断面积7.73mi。采用锚杆支护，局部遇构造处工 字钢支护。211808高档普采面切眼断面：切眼掘进时支护采用3.6m n型钢梁和DW25-250/100型单体液压支柱二梁八柱对棚

21、支护，棚距为中见中0.6m。 切眼断面为矩形，净高2.5m,净宽3.2m，巷道净面积8m2,掘进宽度3.8m, 掘进高度2.8m,掘进断面积10.64m2。两机配套及工作面设备配备图 两机配套图及工作面设备配备图两机配套图亠口木大最8013182201015240101811043850505R26R65155690耳厚度60mm间距65mm524双106147943410242C)133800632350切顶、挡矸支柱:柱距0.3m> 20m工作面推进方向单 体 柱配铰 接顶梁加强支护刮板输送机1 20 8 0 1机运巷机巷皮带ffIfIf移动变电站喷雾泵站600m轨道1 20 8 0

22、 1回风巷n型钢梁刮板输送机配电箱乳化液泵站设备列车置于轨运巷中12080轨工作面设备配备机采工作面配电工作面电源电压来自地面变电所。根据用电设备的容量与布置，采用1140V电压等级供电，照明及保护控制电压采用127V。在采区设置移动变电站，为采煤工作面采、运设备和顺槽转、运设备供电；根据高档普采工 作面设备情况，拟设1#、2#移动变电站用以对工作面设备进行供电。移动变电站的选取1#移动变电站负荷统计表供电设备用电设备额定功率(kW额定电压(V)KBSGZY-800/10采煤机 MG200/448-BWD100 X 4+18.5 X 2+11=4481140刮板输送机SGZ-730/2642X

23、 132=2641140合计7122#移动变电站负荷统计表供电设备用电设备额定功率(kW额定电压(V)KBSGZY-630/10刮板输送机SGZ-730/2642X 132=2641140喷雾泵 BPW315/6.3451140孚L化泵 VRB250/31.51601140照明综合装置 ZBZ-4.04.0127顺槽皮带机SDJ-8002X 75=1501140调度绞车JD-252X 25=50660/380合计673移动变电站高压开关的选择1#移变高压开关的选择。 选择BGP23-630/10Y 100/5型高压真空配电 装置1套。低压侧配用BXB-800/1140(660)Y矿用隔爆型移动变电站用低压 保护箱1套，安装在移动变电站的低压侧，能对低压侧的各种故障进行监 测，并能将故障断电信号传递给移动变电站用高压真空开关，对低压供电 系统可实现漏电、漏电闭锁、过压、欠压、短路、过载等保护。2#移变高压开关的选择。 选择BGP23-630/10Y 100/5型高压真空配电 装置1套。低压侧配用BXB-630/1140(660)Y矿用隔爆型移动变电站用低压 保护箱1套。经济技术指标预测工作面设备投资预算经估算，打厂沟煤矿高档普采工作面建设项目总投资1705.75万元，其中：主要设备投资 1109.2万元，主要井巷工程投资596.55万元。详见下表投资估算明细表序