屯留井田礦井開采課程設(shè)計

1、礦井開采課程設(shè)計說 明 書姓 名：#班 級：#學 號：#指導老師：#日 期：#目 錄前 言 1 采區(qū)概況及地質(zhì)特征1.1 采區(qū)概況1.2 地質(zhì)特征及可采煤層工程地質(zhì)特征1.3 采區(qū)儲量2 采區(qū)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限2.1 采區(qū)生產(chǎn)能力的確定2.2 采區(qū)服務(wù)年限3 采區(qū)巷道布置3.1 采區(qū)巷道布置方案的選擇3.2 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)綜述3.3 采區(qū)回采工作面配備和生產(chǎn)能力驗算3.4 開采順序3.5 采區(qū)準備工作及組織4 采煤方法及工藝設(shè)計4.1 設(shè)計回采工作面概況4.2 采煤方法選擇4.3 采區(qū)（或盤區(qū)、分區(qū)）參數(shù)選擇計算4.4 采煤工藝的確定4.5 循環(huán)方式、作業(yè)形式的選擇及循環(huán)圖表的編制結(jié)論附 采區(qū)主

2、要技術(shù)經(jīng)濟指標表前 言一、目的 1、初步應用礦井開采課程所學的知識，通過課程設(shè)計加深對礦井開采課程的理解。2、培養(yǎng)采礦工程專業(yè)學生的動手能力，對編寫采礦技術(shù)文件，包括編寫設(shè)計說明書及繪制設(shè)計圖紙進行初步鍛煉。3、為畢業(yè)設(shè)計中編寫畢業(yè)設(shè)計說明書及繪制畢業(yè)設(shè)計圖紙打基礎(chǔ)。二、設(shè)計題目余吾煤業(yè)15號煤層采區(qū)工作面設(shè)計三、課程設(shè)計內(nèi)容1采區(qū)概況及地質(zhì)特征1.1 采區(qū)概況 屯留井田位于山西省屯留、襄垣縣境內(nèi)，潞礦集團的西部，礦區(qū)對外交通有太（原）焦（作）鐵路、邯（鄲）長（治）鐵路和太（原）洛（陽）公路。 采區(qū)走向長度為3000 m，傾向長度為2500m，煤層傾角9。其中15號煤層厚度02.95m ，平均

3、厚度為1.18m 礦井正常涌水量q正=533m3/h，礦井最大涌水量q大=800m3/h。礦井內(nèi)平均瓦斯含量7.67m3/t。 煤塵無爆炸性，沒有自燃發(fā)火傾向。煤主要為中灰、特低硫、低磷、高發(fā)熱量、高熔點灰分貧煤。 煤層火焰長度在315mm之間，撲滅火焰的巖粉量為550%。各煤層煤塵均有爆炸危險性。1.2 地質(zhì)特征及可采煤層工程地質(zhì)特征 礦區(qū)位于沁水煤田東部中段，處于華北斷塊區(qū)呂梁太行斷塊沁水塊坳東部次級構(gòu)造單元的沾尚武鄉(xiāng)陽城北北東向褶曲帶中段，晉獲斷裂帶西側(cè)。礦區(qū)主體部分為新生代疊加的長治新裂陷，屯留井田位于新裂陷西北部。井田內(nèi)及其外圍廣為第四系黃土覆蓋，僅北部及西部溝谷中有二疊系上統(tǒng)上石盒

4、子組，石千峰組及三疊系下統(tǒng)劉家溝地層出露。井田內(nèi)地層從新至老有第四系(q)、三疊系下統(tǒng)劉家溝組(t1l)、二疊系上統(tǒng)石千峰組(p2sh)、二疊系上統(tǒng)上石盒子組(p2s)、二疊系下統(tǒng)下石盒子組(p1x)、二疊系下統(tǒng)山西組(p1s)、石炭系上統(tǒng)太原組(c3t)、石炭系中統(tǒng)本溪組(c2b)、奧陶系中統(tǒng)峰峰組(q2f)。其特征見表1.2-1。礦區(qū)主構(gòu)造線近南北，以褶曲為主，向斜緊密，背斜開闊，斷裂較少，地層走向近南北，傾向西且略有起伏；傾角315o。井田內(nèi)揭露的斷層共33條，其中正斷層10條，逆斷層23條。落差大于30m的斷層有9條(包括井田南、北邊界斷層)，3010m的斷層有20條，落差小于10mm

5、的有4條。斷層特征詳見表l.2-2，3號煤層構(gòu)造綱要見圖l.2-1。褶曲以北北東南北向為主，貫穿全井田的褶曲自西向東依次有坪村向斜、余吾背斜、余吾向斜、蘇村背斜及屯留向斜。其中以西部的坪村向斜和東部的蘇村背斜構(gòu)成井田內(nèi)煤層起伏的基本形態(tài)。另外，還有東鄧向斜和墻則背斜。井田主要褶曲特征見表1.2-3。此外，井田內(nèi)有陷落柱6個，其主要特征見表1.2-4?？傊锏刭|(zhì)構(gòu)造簡單。表1.2-2 井田地層特征表地層地層代號地層厚度最小最大平均簡 要 特 征系統(tǒng)組第四系q0139.4844.53為黃褐色含砂亞粘土夾粉砂、細砂、中砂及粗砂和礫石組成，頂部為耕植土。三疊系下統(tǒng)劉家溝組t1l53.38淺棕色細砂

6、巖、粉砂巖夾紫紅色泥巖二疊系上統(tǒng)石千峰組p2sh192上部為紫紅色泥巖，夾灰色結(jié)核灰?guī)r；中、下部為黃綠、磚紅色中及粗粒砂巖上石盒子組p2s523.50470503.17上部為灰綠紫紅色灰黃、灰白砂巖與泥巖互層；中部為泥巖、粉砂巖和細、中粗砂巖；下部為灰色粘土泥巖與砂巖互層下統(tǒng)下石盒子組p1x459.6063.57頂部為鋁質(zhì)泥巖，含錳、鐵質(zhì)；中部為中粒砂巖夾細粒砂巖，中、下部為細砂巖與泥巖互層，偶見薄煤層；底部為中粒砂巖，含菱鐵質(zhì)結(jié)核山西組p1s43.4064.1051.15為上部主要含煤地層，本組上部及中部為粉砂巖、中粒砂巖及砂質(zhì)泥巖;中下部為3號煤層;下部為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖石炭系上統(tǒng)太原組c

7、3t91.38123.4103.59為下部含煤地層，巖性為泥巖、粉砂巖、砂巖、石灰?guī)r及煤層。9、12、15-2、15-3號煤層位于本組的下部中統(tǒng)本溪組c2b2.5033.6012.70上部為泥巖、粉砂巖互層，中、下部為粘土泥巖及磚灰色鋁質(zhì)泥巖，底部局部發(fā)育有透鏡狀鐵礦層奧陶系中統(tǒng)峰峰組q2f一般20m局部195205198.80為含煤地層之基底，上部為灰深灰色石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、中部為灰色石灰?guī)r，下部為灰色、深灰色泥質(zhì)灰?guī)r表1.2-2 斷層特征表序號名稱性質(zhì)產(chǎn)狀最大落差(m)延展長度(km)控制點數(shù)及品級查明程度備注傾向傾角(度)abc1文王山南正斷層正sse7527010.22個鉆孔，其它為

8、地表斷點查明2f58正sse70200.60地表斷點基本查明3f62正nnw70251.00地表斷點基本查明4f59正nnw70253.10地表斷點基本查明5f11正nnw70160.5822查明含1個孔6f24正nnw70364.1231基本查明含1個孔7東賈正斷層正nnw70754.305基本查明8f25正nnw70451.9021查明含1個孔9f27正ssw70553.1521基本查明10西魏正斷層正sse701255.505查明含1個孔11余吾西逆斷層逆e35332.90311基本查明含1個孔12f1逆w3580.5212查明13f2逆nww35221.102基本查明14f3逆nww3

9、5150.481初步控制15f4逆see35160.852基本查明北段查明16f5逆nww40151.4021查明含1個孔17余吾逆斷層逆e3040986.672073查明含8個孔18f6逆sww35151.351基本查明19f7逆see35191.202查明含1個孔20f8逆nee35150.7832查明含1個孔21f9逆w35110.7021查明22f10逆sse75120.8831查明含1個孔23f13逆e35161.3232查明含2個孔24f15逆w35120.9721查明含1個孔25f16逆nee35201.1752查明含2個孔26前蘇村逆斷層逆sww35462.47691查明含4個

10、孔27f17逆nee35241.95233查明含2個孔28f18逆w35150.8033查明含2個孔29f19逆e35100.42111查明含1個孔30f26逆sww35231.46141查明含2個孔31f20逆nee35180.74211查明含1個孔32f22逆see35100.361基本查明33f23逆e35100.623查明表1.2-3 主要褶曲特征表順序褶曲名稱位置產(chǎn)狀走向傾角(度)長度(km)1坪村向斜位于井田西部，北自賈莊，往南經(jīng)岳底、坪村至西莊，貫穿全井田sn716.52余吾背斜位于余吾鎮(zhèn)東側(cè)，北自李村東，往南經(jīng)余吾鎮(zhèn)、魏村至吳家莊sn東部11西部716.53余吾向斜位于井田中部

11、，北自北莊，往南經(jīng)秦莊被f27正斷層所截sn7164蘇村背斜位于井田東部，北自安溝村西經(jīng)劉村、后蘇村、屯留縣城往南為f24所截北段偏n800e中、南段sn東部9西部515.55屯留向斜靠近井田東邊界，北自板箱莊，往南經(jīng)東河北在堰槽村被東賈正斷層所截北段偏w中、南段sn710.5表1.2-4 陷落柱控制情況一覽表編號3號煤層處長、短軸半徑(m)控制點數(shù)及品級查明程度備注2081003(a)、2(b)查明含609號孔2751909(a)、1(b)查明含806號孔25017520(a)查明含其它地面物探點190973(a)查明含1306號孔2951707(a)查明含1304號孔2451305(a)查

12、明含3145號孔地勘期間采用直接法測定了15-2、15-3號煤層的瓦斯含量，其結(jié)果見表1.2-7。表1.2-7 地勘期間煤層瓦斯含量測定結(jié)果表煤層編號可燃基瓦斯含量(m3/t)原煤瓦斯含量(m3/t)備 注15-28.8915.0311.965.9610.238.1015-31.2815.277.870.8611.505.52斷層及陷落柱的導水性 斷層井田內(nèi)主要斷層有北邊界文王山南正斷層，南邊界西魏正斷層及其附近東賈、f24、f25正斷層，對初期開采無影響。井田北中部有余吾、前蘇村逆斷層，斷距分別為1098m和46m，經(jīng)抽水試驗，均顯現(xiàn)隔水性質(zhì)，但由于抽水試驗位置有局限性，不排除該斷層局部導水

13、的可能性。 陷落柱在屯留井田(精查)地質(zhì)報告論述中井田內(nèi)共發(fā)現(xiàn)陷落柱6個，114煤田地質(zhì)勘探隊對、號陷落柱進行了專題研究，結(jié)果表明該陷落柱不含水或含水弱。但由于煤層和大巷均位于奧灰?guī)r溶水的高水頭壓力之下，因此，當大巷或工作面推進至陷落柱附近時。應引起注意。另外2004年對南二采區(qū)首采面和試采面區(qū)域進行了三維地震勘探，預測出14個陷落柱，因此在掘進和回采過程中，要進行先探后掘。 鄰近礦井的水文地質(zhì)特征 常村礦井1995年投產(chǎn)，開采+520m水平，現(xiàn)礦井排水量在1000m3/d以上，大巷穿過陷落柱時只有滲水現(xiàn)象。 王莊礦井目前開采+630m水平，其充水水源主要為3號煤層頂板砂巖裂隙含水層及下石盒子

14、組砂巖裂隙含水層。歷年來，隨著開采面積的增大和深度的增加，涌水量相應變大，當涌水量增加到一定數(shù)值時，便有變小的趨勢。1.3 采區(qū)儲量采區(qū)儲量計算表煤層編號投影面積（m2）傾角（度）實際面積（m2）煤厚（m）容重（t/m3）工業(yè)儲量（t）煤層采區(qū)回采率（%）可采儲量（t）備注15#75000009750000011.181.451283.25萬0.901154.93萬2 采區(qū)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限2.1 采區(qū)生產(chǎn)能力的確定根據(jù)地質(zhì)條件、煤層生產(chǎn)能力、機械化程度和采區(qū)工作面接替關(guān)系等因素確定，使用綜采，采區(qū)生產(chǎn)能力為140萬t/a。2.2 采區(qū)服務(wù)年限=（1283.250.9）/140=8(年）3 采

15、區(qū)巷道布置3.1 采區(qū)巷道布置方案選擇3.1.1 采區(qū)上山的位置、數(shù)目和用途3.1.1.1 完善開拓巷道為了減少煤柱損失提高采出率，利于滅災并提高經(jīng)濟效益，根據(jù)所給地質(zhì)條件及采礦工程設(shè)計規(guī)劃，在第一開采水平中，在開采煤層的兩端分別布置區(qū)段回風大巷和運輸大巷，隨著工作面的推進有計劃的處理采空區(qū)。3.1.1.2 確定巷道布置系統(tǒng)及采區(qū)布置方案分析比較 采區(qū)上山沿煤層布置時，掘進容易、費用低、速度快，聯(lián)絡(luò)巷道工程量少，生產(chǎn)系統(tǒng)簡單。因此采區(qū)準備巷道均采用上山布置。采區(qū)煤層傾角為315，傾角較小，采區(qū)上山的傾角與煤層傾角一致。采區(qū)上山至少布置兩條，即一條運輸上山，一條軌道上山。但是，由于回風風井布置在

16、井筒，因此雖然礦井瓦斯低仍需一條回風巷道進行回風使用。故總需三條上山巷道。方案一：三條巖石上山在15號煤層地板下部，布置三條巖石上山，一條為運輸上山，另一條為軌道上山，第三條為回風上山。三上山層位有一定差距，使其分別聯(lián)結(jié)兩翼的區(qū)段;平巷不交叉；石門聯(lián)系各煤層。該方案的特點是：巖石工程量大，掘進費用高，聯(lián)絡(luò)石門長，但維護條件好，維護費用低，有利于通風，運輸能力大。方案二：一煤兩巖上山在15號煤層，15m處巖石中布置兩條巖石運輸上山，位于同一層位，在15號煤層煤層中布置一條回風上山，石門聯(lián)系各煤層。該方案的特點是：節(jié)省了一條巖石上山，相對減少了巖石工程量，但回風上山不易維護，維護費用高，且煤不穩(wěn)定

17、，需要保護煤柱。 方案一：巖石工程量達，掘進費用高，聯(lián)絡(luò)石門長，但維護條件好，維護費用低，有利于通風，運輸能力大方案二：節(jié)省了一條巖石上山，相對減少了巖石工程量，但軌道上山不易維護，維護費用高，需要保護煤柱。通過方案一、方案二的比較，根據(jù)生產(chǎn)的需要，采用方案一。在此基礎(chǔ)上，可以在滿足生產(chǎn)、安全和施工基礎(chǔ)上，提高巷道利用率從而減小巷道的掘進工作量，取得最大的經(jīng)濟效益。3.1.2 區(qū)段平巷布置方式3.1.2.1 雙巷布置即留煤柱護巷，兩巷間留815m煤柱。優(yōu)：回風平巷超前掘進，便于探明煤層變化及利于輔助運輸和排水。缺：巷道維護困難，增加聯(lián)絡(luò)巷，煤損大。要求下區(qū)段回采時采出一部分（50%）煤柱。3.

18、1.2.2 單巷布置即沿空留巷。優(yōu)：少掘進一條巷道，煤損少。適：瓦斯含量不大，煤層埋芷穩(wěn)定，涌水不大時常用。但是這里的煤層不穩(wěn)定，因此采用單巷布置不適用，需采用雙巷布置。留煤柱護巷。區(qū)段平巷的掘進沿煤層走向開拓，位于采取工作面下部。3.1.3 采區(qū)上、中、下部車場形式的選擇 軌道設(shè)計必須與采區(qū)運輸方式和生產(chǎn)能力相適應；必須保證采區(qū)調(diào)車方便、可靠；操作簡單、安全；作效率和盡可能減少車場的開掘及維護工作量。采區(qū)車場線路是由甩車場（或平車場）線路、裝車站和繞道線路所組成。在設(shè)計線路時，首先進行線路總布置，繪出草圖，然后計算各線段和各聯(lián)接點的尺寸，但是其計算過程不再贅述。3.1.3.1 采區(qū)上部車場：

19、 按照軌道上山與上部區(qū)段回風巷（或回風石門）的連接方式不同，上部車場分為平車場、甩車場和轉(zhuǎn)盤車場三類。 上部車場的作用，從軌道上山來的礦車經(jīng)轉(zhuǎn)載后進入此區(qū)段的回風石門，然后進入?yún)^(qū)段回風平巷，主要作用是為轉(zhuǎn)載上區(qū)段的運輸設(shè)備和材料，其結(jié)構(gòu)形式，屬于甩車場，3.1.3.2 采區(qū)中部車場： 采區(qū)中部車場也同樣采用甩車場形，甩軸方向偏向運輸上山一側(cè)。 它的作用是在本區(qū)段作為進風巷，起到通風作用；并且還可以作為行人進入工作面避災的通路3.1.3.3 采區(qū)下部車場 （1）采區(qū)下部車場：采區(qū)下部車場的基本形式，按裝車地點不同分為大巷裝車、石門裝車和繞道裝車三種；按材料車場設(shè)置地點不同，又有頂板繞道和底板繞道

20、兩種。當煤層傾角在12及以下是，采用底板繞道。 （2）其作用是轉(zhuǎn)載從大巷來的礦車進入采區(qū)上山，把采區(qū)的煤轉(zhuǎn)運到運輸大巷，還可以把大巷來的風導入軌道上山和運輸上山；本采區(qū)的下部車場根據(jù)條件可以繞道裝車形式，由于煤層傾角為315，3.2 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)綜述3.2.1 運煤系統(tǒng) 在采煤工作面和分層運輸平巷內(nèi)鋪設(shè)刮板輸送機，在區(qū)段運輸集中平巷和運輸上山內(nèi)鋪設(shè)膠帶輸送機，在區(qū)段運輸石門中膠帶輸送機。工作面的運煤路線是：采區(qū)煤層工作面區(qū)段運輸平巷區(qū)段運輸石門區(qū)段溜煤眼運輸上山采區(qū)煤倉大巷裝車運出采區(qū)。 3.2.2 通風系統(tǒng) 采煤工作面的新鮮風流，自運輸大巷下部車場軌道上山中部車場區(qū)段運輸平巷采煤工作面（風變

21、為污風）區(qū)段回風平巷回風石門回風大巷風井排到地表。 注：若為多區(qū)段開采，在上下區(qū)段分別有工作面在同時采煤時上、下區(qū)段必須實行獨立通風。同時，各個掘進頭之間也應有獨立通風。3.2.3 材料運輸系統(tǒng) 采煤工作面所需的材料，自運輸大巷采區(qū)下部車場軌道上山上部車場采區(qū)運輸石門區(qū)段回風平巷采煤工作面。3.2.4 排矸及掘進出煤系統(tǒng)由于區(qū)段集中平巷設(shè)置煤層底板巖層中，還要開掘許多巖石溜煤眼和聯(lián)絡(luò)石門，有較多的矸石需要外運。為了不使生產(chǎn)期間出煤與排矸相互干擾，不因巖巷掘進工程進展緩慢而影響生產(chǎn)準備，一般應使一個區(qū)段內(nèi)的巖石巷道盡量在投產(chǎn)前全部掘好，這樣在該區(qū)段回采期間就不再排運矸石。掘進各巷道的矸石軌道上山

22、采區(qū)下部車場運輸大巷3.2.5 排水系統(tǒng)工作面的礦水區(qū)段運輸平巷區(qū)段運輸石門溜煤眼運輸上山采區(qū)煤倉運輸大巷3.2.6 動力供應系統(tǒng)運輸大巷采軌道上山采區(qū)變電所軌道上山上部車場采區(qū)運輸石門區(qū)段回風平巷采煤工作面和掘進頭。3.3 采區(qū)回采工作面配備和生產(chǎn)能力驗算 工作面長度為200m,煤層傾角平均為9,頂?shù)装宥急容^穩(wěn)定。傾向長度為2540m，煤厚為1.18m，采用走向長壁放頂煤采煤法，綜合機械化采煤，全部垮落法管理頂板。進刀方式： 為了合理利用工作時間，提高效率,采用往返兩刀割煤方式，工作面每天推進6刀，雙向割煤往返一次割兩刀，截深為600mm。采煤機自工作面下切口開始上行割頂煤，輸送機鏟煤板清浮

23、煤。采煤機的牽引速度為5.2m/min,采高，根據(jù)設(shè)備能力，取1.18m，3.3.1 計算回采工作面產(chǎn)量 機采工作面日產(chǎn)量可用下式計算： a=nlsmc 式中a回采工作面日產(chǎn)量，t/d； l工作面長度，m； s截深，m； m采高；放頂煤開采時為每次采放總厚度，m； 煤的視密度，t/m3； c工作面回采率，薄煤層取0.97，中厚煤層取0.95，厚煤層取0.93 ； n采煤機日進刀數(shù)；放頂煤開采時n為日采放總進尺 n=60k1(24t1)/td k1事故影響系數(shù)，0.60.8； t1準備時間，h； td截割一刀所需時間，min； 單向采煤時： td=k2(ll ) (1/v1+1/v2)+t2 雙

24、向采煤時： td= k2(ll )/ v1+ t2 式中l(wèi) 缺口長度，m； v1采煤機工作速度，m/min； v2采煤機清煤速度，m/min； t2進刀時間，包括移機頭及自開缺口，一般為3090min； k2每刀輔助時間，（包括交接班、處理大塊煤等采煤機合理停頓時間）系數(shù)，一般取1.31.5； 經(jīng)計算可得工作面日生產(chǎn)能力為4242t/d。3.3.2 確定采區(qū)內(nèi)同時回采工作面數(shù)目 采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目，應根據(jù)煤層賦存條件、采區(qū)主要巷道的運輸能力、開采程序、采掘機械化程度、管理水平和采掘關(guān)系等因素，綜合考慮確定。同時生產(chǎn)工作面過多，則管理復雜，接續(xù)緊張。 為保持采區(qū)合理的開采強度，每個雙翼采

25、區(qū)內(nèi)同采的工作面數(shù)目一般為12個：在一個采區(qū)內(nèi)安排兩個綜采工作面，容易互相影響，可布置一個綜采工作面另外再布置個普采或炮采工作面。采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的綜采工作面宜為一個面，不應超過兩個面；普采工作面宜為兩個工作面，不應超過三個面。本礦井采用綜采，采區(qū)內(nèi)應同時回采一個回采工作面。3.3.3 備用回采工作面及掘進頭的設(shè)置在整個采區(qū)中，由于采用下行式、后退式開采，因此，備用工作面位于回采工作面的下部。掘進頭設(shè)在備用工作面內(nèi)，目的是將備用工作面準備好，待上一工作面采完后，能及時的搬遷設(shè)備到下一工作面，進行投入生產(chǎn)已達到礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力要求。3.3.4 采區(qū)生產(chǎn)能力驗算 初步確定采區(qū)生產(chǎn)能力后，應經(jīng)過以下

26、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的驗算。3.3.4.1 采區(qū)運輸能力。采區(qū)的運輸能力應大于采區(qū)生產(chǎn)能力，其中主要是運煤設(shè)備的生產(chǎn)能力要與采區(qū)生產(chǎn)能力相適應。對于普采或綜采工作面，采區(qū)集中巷和上(下)山運煤設(shè)備的小時生產(chǎn)能力，應與同時工作的工作面采煤機小時生產(chǎn)能力相適應。 a =60hbva=600.62.981.3=1085.76thq= at=1085.760.81.220=20846.592t式中: a 設(shè)備生產(chǎn)能力，； 運輸設(shè)備正常工作系數(shù)，取0.70.9；取0.8. 產(chǎn)量不均衡系數(shù)，取1.21.3； t 日出煤時間，h; v 采煤機的牽引速度，一般最大牽引速度為6100m/min,取8 m/min； h 采

27、高，m； b 有效截深，m，目前多采用截深為0.6m； q 設(shè)備的運輸能力,th；3.3.4.2 采區(qū)通風能力 采區(qū)的生產(chǎn)能力應和通風能力相適應。根據(jù)礦井瓦斯等級、進回風巷道數(shù)目、斷面和允許的最大風速，驗算通風允許的最大采區(qū)生產(chǎn)能力為3.4 開采順序由于有一層煤，因此無需對煤層間的開采順序進行選擇。而煤層厚度又很小，可不用分層。只需對區(qū)段間的開采順序及參數(shù)進行設(shè)計即可。煤層區(qū)段采用上山開采雙翼單層布置準備。雙翼采區(qū)是應用最廣泛的一種準備方式。其特點是采區(qū)上山布置在采區(qū)中部，為采區(qū)兩翼服務(wù)，相對減少了上山及車場的掘進工程量。而但采取受自然條件及開采條件影響，走向長度較短時，可將上山布置在采區(qū)一側(cè)

28、邊界，此時采區(qū)只有一翼，稱為單翼采區(qū)。采用上山時，煤炭運輸有折返現(xiàn)象，增加了運輸工作量，但工作面可跨過上山連續(xù)推進。故采用兩翼開采方式。3.5 采區(qū)準備工作及組織3.5.1 采準工作 巷道斷面是指垂直于巷道中心線的橫斷面?？煞志匦?、梯形及各類拱形（由巖性、地壓大小及服務(wù)年限而定）。按施工過程有凈斷面和毛斷面之分。地質(zhì)探礦坑道多用矩形斷面，面積為4平方米左右。而各類工程巷道（包括采礦）則多用各種拱形，礦山還有采用梯形及矩形斷面，交通隧道則多用馬蹄型斷面。當巷道圍巖比較穩(wěn)定，礦山壓力不大，服務(wù)年限不長時，一般宜選用礦用工字鋼支架、錨桿或鋼筋混凝土支架進行支護，其斷面形狀一般為梯形或者矩形。采區(qū)內(nèi)的

29、準備巷道和回采巷道。當巷道圍巖不太穩(wěn)定,礦山壓力較大，且服務(wù)年限較長時，一般宜采用錨噴、混凝土砌碹、料石砌碹或u型鋼可縮性支架進行支護，斷面形狀一般為拱形圓形。3.5.1.1 斷面選擇已知礦井年生產(chǎn)能力為140萬噸，服務(wù)年限8年左右，采用600mm的軌距雙軌 運輸方式，根據(jù) 煤礦安全規(guī)程 規(guī)定，其凈寬在3m以上，穿過泥巖 （f=35） 巖層屬于一般穩(wěn)定巖層， 故選用螺紋鋼樹脂錨桿與噴射混凝土支護，圓弧拱形斷面。3.5.1.2 確定巷道斷面尺寸 1. 確定巷道凈寬度b 查表可知zk10-6/250電機車寬a1=1060 mm、高h=1550 mm1.5 t礦車寬1050 mm、高1150 mm。

30、 根據(jù)煤礦安全規(guī)程取巷道人行道寬c=840mm非人行過一側(cè)寬a=400 mm。兩電機車之間安全距離取為240mm。 故巷道凈寬度：b=a1 +2a1+c1+t=400+2*1062+840+240=3600mm 2. 確定巷道拱高h0 半圓拱形巷道拱高h0=b/2=3600/2=1800 mm。半圓拱半徑r=h0=1800 mm。 3. 確定巷道壁高h3 （1） 按架線電機車導電弓子要求確定h3 由中半圓拱形巷道拱高公式得式中h4-軌面起電機車架線高度按煤礦安全規(guī)程取h4=2000mmhc-道床總高度。選24kg/m鋼軌得hc=360mm道碴高度hb=200 mm n-導電弓子距拱壁安全間距取

31、n=300 mm k-導電弓子寬度之半k=718/2=359取k=360 mm b1-軌道中線與巷道中線間距b1=b/2-a1=3600/2-930=870mm。 故 （2）按管道裝設(shè)要求確定h3 式中h5-渣面至管子底高度按煤礦安全規(guī)程取h5=1800 mm h7-管子懸吊件總高度取h7=900 mm m-導電弓子距管子間距取m=300 mm d-壓氣管法蘭盤直徑d=335 mm b2-軌道中線與巷道中線間距b2=b/2-c1=3600/2-1370=430 mm。故（3）按人行高度要求確定h3綜上計算并考慮一定的余量確定本巷道壁高為h3=1800mm。則巷道高度h=h3-hb+h0=180

32、0-200+1800=3400 mm。（4）確定巷道凈斷面面積s和凈周長p 凈斷面積s=b(0.39b+h2)式中h2-道碴面以上巷道壁高h2=h3-hb=1800-200=1600 mm。故s=3600（0.39*3600+1600）=10814400 mm2=10.8mm2凈周長 p=2.57b+2h2=2.57*3600+2*1600=12500mm=12.5m（5） 用風速校核巷道凈斷面面積校核巷道凈斷面面積值。 知vmax=8m/s,已知通過大巷風量q=28m3/s得設(shè)計的大巷斷面面積、風速沒超過規(guī)定可以使用。 （ 6） 選擇支護參數(shù)本巷道采用錨噴支護 根據(jù)巷道凈寬3.6m、穿過中等

33、穩(wěn)定巖層即屬類圍巖、服務(wù)年限大于10 a等條件得錨噴支護參數(shù)錨桿長1.8 m間距a=0.780.8 m排距a=0.8 m錨桿直徑d=18 mm噴射混凝土層厚t1=100 mm錨桿外露長度t2=50 mm。 故支護厚度t=t1=100 mm（7） 選擇道床參數(shù)根據(jù)本巷道通過的運輸設(shè)備 已選用24kg/m鋼軌其道床參數(shù)hc、ha分別為360mm和200mm道渣面至軌面高度ha=hc-hb=360-200=160 mm。采用鋼筋混凝土軌枕。（8） 確定巷道掘進斷面尺寸 巷道設(shè)計掘進寬度b1=b+2t=3600+2100=3800 mm。 巷道計算掘進寬度b2=b1+2=3800+275=3950 m

34、m。 巷道設(shè)計掘進高度h1=h+hb+t=3400+200+100=3700 mm。 巷道計算掘進高度h2=h1+=3700+75=3775 mm。 巷道設(shè)計掘進斷面面積s1=b1(0.39b1+h3)=3800(0.393800+1800)=12471600 mm2。取s1=12.5 m2。 巷道計算掘進斷面積s2=b2(0.39b2+h3)=3950(0.393950+1800)=13194075 mm2。取s2=13.2 m2。3.5.2 確定采區(qū)工作面接替順序 生產(chǎn)能力為60萬t/a，目前開采準備系統(tǒng)的發(fā)展方向是高產(chǎn)高效生產(chǎn)集中化，采用提高工作面單產(chǎn)，以一個工作面產(chǎn)量保證采區(qū)產(chǎn)量，所以

35、定為采區(qū)內(nèi)一個工作面生產(chǎn)。在采區(qū)進行施工生產(chǎn)時，采用上山施工的方式，先第一區(qū)段的煤層，然后由上向下依次進行施工作業(yè)。以第一區(qū)段為例進行施工作業(yè)方式及施工順序進行說明。沿第一區(qū)段進行劃分1.18的煤層，運輸上山和軌道上山位于第一區(qū)段。在上水平布置區(qū)段回風大巷，下水平布置區(qū)段運輸大巷。隨著采煤工作面的推進，有計劃地進行采空區(qū)的支護與放頂，采下的煤沿平行于采煤作業(yè)面的方向運出采場。區(qū)段1001002區(qū)段2001002區(qū)段3001002區(qū)段4001002區(qū)段5001002區(qū)段6001002區(qū)段7001002區(qū)段8001002區(qū)段9001002區(qū)段10001002區(qū)段11001002區(qū)段12001002

36、區(qū)段13001002圖1 第一采區(qū)工作面接替順序圖第一采區(qū)煤層施工順序：區(qū)段1（001002）區(qū)段2（001002）區(qū)段3（001002）區(qū)段4（001002）區(qū)段5（001002）區(qū)段6（001002）區(qū)段7（001002）區(qū)段8（001002）區(qū)段9（001002）區(qū)段10（001002）區(qū)段11（001002）區(qū)段12（001002）區(qū)段13（001002）。(說明：以上箭頭表示方向為工作面推進順序。)3.5.3 采區(qū)巷道掘進順序采區(qū)巷道的掘進順序大致上先從主巷道到下部車場，然后，同時開掘軌道上山和運輸上山。在采區(qū)的某個階段處設(shè)置中部車場，然后通過中部車場向兩翼掘進區(qū)段運輸巷和區(qū)段回風巷

37、。之后繼續(xù)沿著軌道上山和運輸上山開掘，等到了上部車場再向兩翼分別開掘回風巷和運輸巷。到了邊界處后開掘開切眼，再沿走向同時向中部開掘，之后與軌道上山以及運輸上山相連通，上部設(shè)置絞車房，之后再開掘一條回風巷使工作面的的污風能夠通過回風巷出去。注釋：在上表中，步驟二軌道上山、運輸上山和回風上山應當同時掘進，如果人員不夠，可以同時掘進先掘進軌道上山和回風上山，待掘進好后，人員分兩組分別掘進運輸上山，一組由回風巷開始掘進，一組由采區(qū)下部車場掘進，以減少貫通的時間。步驟四中，應先掘進運輸和回風石門，然后一組掘進區(qū)段平巷（區(qū)段運輸平巷或區(qū)段回風平巷皆可），一組掘進溜煤眼。3.5.3.1 建立施工質(zhì)量保證體系

38、施工質(zhì)量保證體系以“三工序”（上道工序、本工序、下道工序）、“三自檢”（自檢、自分、自作標記）、“三控制”（事前控制、事中控制、事后控制）和“tqc”小組的活動為主要內(nèi)容。（1）建立以項目經(jīng)理為首的安全質(zhì)量領(lǐng)導小組，形成基本組織，收集與項目有關(guān)的質(zhì)量保證資料，編制施工作業(yè)規(guī)程與安全技術(shù)措施。（2）開展質(zhì)量教育，制定質(zhì)量目標，其對象是參與施工的全體人員，根據(jù)不同類型人員的技術(shù)水平，進行技術(shù)規(guī)范、操作規(guī)程、施工質(zhì)量及驗收標準等學習。（3）在健全施工組織的同時，健全施工隊質(zhì)量保證組織，明確施工員、質(zhì)檢員、安全員。（4）明確質(zhì)量責任制，推行質(zhì)量與工資獎金掛鉤。3.5.3.2 保證施工質(zhì)量體系的正常運行

39、。（1）以“三檢制”（自檢、專檢、互檢）為核心內(nèi)容，以開展施工班組的“三自檢”為基礎(chǔ)，以“qc”小組活動為手段，以“三工序”為質(zhì)量控制程序而運行。（2）搞好光面爆破，堅持以數(shù)據(jù)說話，在施工中做好自檢記錄，以確保所有檢驗數(shù)據(jù)的準確性。（3）加強組織協(xié)調(diào)工作，按計劃對各質(zhì)量部門進行組織協(xié)調(diào)與控制，加強內(nèi)部質(zhì)量體系與外部（監(jiān)理、業(yè)主監(jiān)督）質(zhì)量檢驗控制體系的溝通與協(xié)調(diào)。3.5.3.3 掘進（1）明槽段開挖時，按設(shè)計要求確定邊坡角，若土質(zhì)松軟必須采用掛網(wǎng)臨時支護，必要時噴漿封閉。（2）雨季開挖明槽，工作面上部必須設(shè)置防雨棚，防止基坑灌水，并準備排水設(shè)備，及時將基坑內(nèi)積水外排，以防止邊坡長時間浸水坍塌。（

40、3）在明槽開挖過程中，必須設(shè)專人觀測四周邊坡變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況，必須及時通知附近施工人員撤離到安全地點，待處理并確認安全后方可繼續(xù)作業(yè)。（4）在明槽開挖過程中，邊坡上部設(shè)專人把崗，并用柵欄或者繩索圍住，揭示警標，嚴禁非工作人員靠近；開挖的土方及雜物應堆積在邊坡上邊緣5m范圍以外。（5）待明槽開挖結(jié)束后，及時在邊坡上邊安設(shè)防護網(wǎng)，防止人員墜落。（6）表土及風化基巖段必須采取超前支護，打設(shè)板樁及超前錨桿的數(shù)量應根據(jù)土質(zhì)及圍巖風化情況具體確定，必要時封閉全斷面；需要爆破時必須編制專項措施。（7）裝藥聯(lián)線時,除放炮員、檢查員和指定的裝藥人員外,其他人員一律撤至躲炮安全地點。（8）要由熟練的打眼工完

41、成掏槽眼和周邊眼的鉆眼工作,實行定人、定鉆、定位、定眼、定時間、定任務(wù)。3.5.3.4 工程排隊（1）井筒施工準備工期30天，主要進行設(shè)備基礎(chǔ)、廠房及安裝工作。（2）41.1m表土段施工：平均30m/月，預計工期45天。（3）119.8m風化基巖段施工：平均40m/月，預計工期100天。（4）基巖段：平頂山砂巖段每月30m/月，施工正常段上山60 m/月，基巖段累計1050m（下部650米與上部平行施工，不占總工期），預計工期510天。（5）主井井筒施工總工期22個月零25天。注：施工過程中若出現(xiàn)10m3/小時以上涌水、突水情況以及揭、過突出危險性煤層時，需另行計算治水和防突工期，不在上述工期

42、之列。注：煤礦安全規(guī)程規(guī)定第四十一條 掘進工作面嚴禁空頂作業(yè)?？拷蜻M工作面10m內(nèi)的支護，在爆破前必須加固。爆破崩倒、崩壞的支架必須先行修復，之后方可進入工作面作業(yè)。修復支架時必須先檢查頂、幫，并由外向里逐架進行。在松軟的煤、巖層或流砂性地層中及地質(zhì)破碎帶掘進巷道時，必須采取前探支護或其他措施。在堅硬和穩(wěn)定的煤、巖層中，確定巷道不設(shè)支護時，必須制定安全措施。第四十二條 支架間應設(shè)牢固的撐木或拉桿?？煽s性金屬支架應用金屬支拉桿，并用機械或力矩扳手擰緊卡纜。支架與頂幫之間的空隙必須塞緊、背實。巷道砌碹時，碹體與頂幫之間必須用不燃物充滿填實；巷道冒頂空頂部分，可用支護材料接頂，但在碹拱上部必須充填

43、不燃物墊層，其厚度不得小于0.5m。第四十三條 更換巷道支護時，在拆除原有支護前，應先加固臨近支護，拆除原有支護后，必須及時除掉頂幫活矸和架設(shè)永久支護，必要時還應采取臨時支護措施。在傾斜巷道中，必須有防止矸石、物料滾落和支架歪倒的安全措施。第四十四條 采用錨桿、錨噴等支護形式時，應遵守下列規(guī)定：（一）錨桿、錨噴等支護的端頭與掘進工作面的距離，錨桿的形式、規(guī)格、安裝角度，混凝土標號、噴體厚度，掛網(wǎng)所采用金屬網(wǎng)的規(guī)格以及圍巖涌水的處理等，必須在施工組織設(shè)計或作業(yè)規(guī)程中規(guī)定。（二）采用鉆爆法掘進的巖石巷道，必須采用光面爆破。（三）打錨桿眼前，必須首先敲幫問頂，將活矸處理掉，在確保安全的條件下，方可作

44、業(yè)。（四）使用錨固劑固定錨桿時，應將孔壁沖洗干凈，砂漿錨桿必須灌滿填實。（五）軟巖使用錨桿支護時，必須全長錨固。（六）采用人工上料噴射機噴射混凝土、砂漿時，必須采用潮料，并使用除塵機對上料口、余氣口除塵。噴射前，必須沖洗巖幫。噴射后應有養(yǎng)護措施。作業(yè)人員必須佩戴勞動保護用品。（七）錨桿必須按規(guī)定做拉力試驗。煤巷還必須進行頂板離層監(jiān)測，并用記錄牌板顯示。對噴體必須做厚度和強度檢查，并有檢查和試驗記錄。在井下做錨固力試驗時，必須有安全措施。（八）錨桿必須用機械或力矩扳手擰緊，確保錨桿的托板緊貼巷壁。（九）巖幫的涌水地點，必須處理。（十）處理堵塞的噴射管路時，噴槍口的前方及其附近嚴禁有其他人員。第四

45、十五條 掘進巷道在揭露老空前，必須制定探查老空的安全措施，包括接近老空時必須預留的煤（巖）柱厚度和探明水、火、瓦斯等內(nèi)容。必須根據(jù)探明的情況采取措施，進行處理。在揭露老空時，必須將人員撤至安全地點。只有經(jīng)過檢查，證明老空內(nèi)的水、瓦斯和其他有害氣體等無危險后，方可恢復工作。第四十六條 開鑿或延深斜井、下山時，必須在斜井、下山的上口設(shè)置防止跑車裝置，在掘進工作面的上方設(shè)置堅固的跑車防護裝置。跑車防護裝置與掘進工作面的距離必須在施工組織設(shè)計或作業(yè)規(guī)程中規(guī)定。斜井（巷）施工期間兼作行人道時，必須每隔40m設(shè)置躲避硐并設(shè)紅燈。設(shè)有躲避硐的一側(cè)必須有暢通的人行道。上下人員必須走人行道。行車時紅燈亮，行人立

46、即進入躲避硐；紅燈熄滅后，方可行走。第四十七條 由下向上掘進25以上的傾斜巷道時，必須將溜煤（矸）道與人行道分開，防止煤（矸）滑落傷人。人行道應設(shè)扶手、梯子和信號裝置。斜巷與上部巷道貫通時，必須有安全措施。4 采煤方法及工藝設(shè)計4.1 回采工作面概況煤層厚度02.95m，平均1.18m，井田內(nèi)分南、北兩片可采，頂板為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖、炭質(zhì)泥巖。該煤層屬較穩(wěn)定型局部可采煤層。為富高灰、高硫、低磷、高熔點灰份無煙煤?？扇蓟咚购繛?.87，原煤瓦斯含量平均為7.67。煤層火焰長度在315mm之間，撲滅火焰的巖粉量為550%。煤層煤塵具有爆炸危險性。屬于不易自燃至易自燃煤層。回采范圍內(nèi)

47、有兩個陷落柱，三個斷層?；夭晒ぷ髅鎯?nèi)若無構(gòu)造溝通或未遭受破壞，則各含水層相對獨立，水力聯(lián)系微弱。地下水運動主要以層間逕流為主，在斷層或陷落柱附近，可能會與其它含水層發(fā)生水力聯(lián)系。加之現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，我們可以認為個含水層之間沒有相互的聯(lián)系。正常的涌水量為533m3/h，最大涌水量按800m3/h。4.2 采煤方法選擇4.2.1采煤方法選用原則采煤方法的選擇應該結(jié)合具體地質(zhì)條件和技術(shù)條件，綜合考慮高產(chǎn)、高效、材料消耗少，成本低、便于管理等因素。設(shè)計時應盡量采用行之有效的的先進技術(shù)，積極提高機械化水平。結(jié)合本設(shè)計采區(qū)的實際情況，采用合理的采煤方法。在所設(shè)計的采區(qū)中考慮到煤層屬于緩斜薄煤層，煤層頂板為

48、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，在采煤施工中支護技術(shù)要求高，支護困難；煤質(zhì)為中硬偏軟，煤塵有爆炸性，有自然發(fā)火傾向，煤為富高灰、高硫、低磷、高熔點灰份無煙煤等特點，礦井正常涌水，煤層瓦斯涌出量等特點。本采區(qū)在采煤施工中，采用液壓支架支護，利用綜采機進行割煤，其采煤方法是薄煤層的單一走向長壁全部垮落綜采。4.2.2確定采煤工藝的參數(shù)根據(jù)現(xiàn)有采煤工藝特點及綜采設(shè)備的使用效果，確定采區(qū)工作面長度為200m，分為13個區(qū)段。，采用綜采工藝進行回采。每一區(qū)段的平均采高為1.18m，從而進行單一走向長壁垮落采煤法進行開采。4.2.3采煤工作面的生產(chǎn)能力(公式2-1)式中：a0-回采工作面年生產(chǎn)能力，單位為t； l-工作

49、面推進度，單位為m/a； l-每次進刀的距離，單位為m； m-煤層厚度，單位為m；-煤的容重，單位為t/m3； k-工作面回采率，取0.92.本采區(qū)采用綜合機械化采煤工藝，工作制為三八制，二班半采煤半班準備，雙向割煤往返一次割兩刀，截深為0.6m，一年工作330天，工作面長度為200m，工作面的回采率取0.92.采煤機的采掘速度為5.2。所以：采煤機實際年生產(chǎn)能力：a0=lmk=4.2.4工作面接替順序生產(chǎn)能力為140萬t/a，目前開采準備系統(tǒng)的發(fā)展方向是高產(chǎn)高效生產(chǎn)集中化，采用提高工作面單產(chǎn)，以一個工作面產(chǎn)量保證采區(qū)產(chǎn)量，所以定為采區(qū)內(nèi)一個工作面生產(chǎn)。在采區(qū)進行施工生產(chǎn)時，采用上山施工的方式

50、，先第一區(qū)段的煤層，然后由上向下依次進行施工作業(yè)。以第一區(qū)段為例進行施工作業(yè)方式及施工順序進行說明。沿第一區(qū)段進行劃分采高為02.95的煤層，運輸上山和軌道上山位于第一區(qū)段煤層底板。在上水平布置區(qū)段回風大巷，下水平布置區(qū)段運輸大巷。利用單一走向長壁垮落法進行施工作業(yè)。隨著采煤工作面的推進，有計劃地進行采空區(qū)的支護與放頂，采下的煤沿平行于采煤作業(yè)面的方向運出采場。由于煤層厚度為1.18m，屬于中厚煤層，煤質(zhì)為富灰、高硫、特低磷、高熔點灰份無煙煤，結(jié)構(gòu)簡單，無斷層，可采用單一走向長壁采煤法，綜合機械化采煤，沿煤層底板布置機采工作面，一次采出煤層的全部厚度。根據(jù)實際情況和設(shè)備檢修能力，組織三班采煤，

51、一班準備的四班作業(yè)制。雙向割煤往返一次割兩刀，截深為600mm，由于此綜采面較短，采煤機具有較高的空牽引速度工作面端頭空間狹小，不便于采煤機在端頭停留并維修保養(yǎng)，為提高開機率，采用綜采面中部斜切進刀，一年工作330天，工作面長度為200m，工作面的回采率取0.92。采煤機割煤高度為1.18m。為保證規(guī)格質(zhì)量，適應不穩(wěn)定頂板，移架方式采用單架依次順序式，支架沿采煤機牽引方向依次前移，移動步距等于截深，支架移成一條線。工作面回采工藝流程為：采煤機向上割煤、移架采煤機向下裝煤推移刮板輸送機斜切進刀推移刮板輸送機。為了推移輸送機后，在支架底座前端與輸送機之間有富余的一個截深的寬度，工作面空間大，有利于行人、運料和通風；綜采面工作工序配合方式采用及時支護方式，采煤機割煤后，支架依次立即前移、支護頂板，輸送機隨移架逐段移向煤壁推移步距等于采煤機截深。綜采面端頭支護方式采用自移式端頭支架，提高移動