采礦學(xué)課程設(shè)計說明書

1、目錄前言 第一章 礦井概況及井田地質(zhì)特征 1.1 礦井概況 1.2 井田地質(zhì)特征 1.3 煤層特征 第二章 采區(qū)、帶邊界及儲量2.1 采區(qū)邊界2.2 工業(yè)儲量2.3 可采儲量 第三章 采區(qū)、帶區(qū)巷道布置 3.1 采區(qū)煤層地質(zhì)特性3.2 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)3.3 采區(qū)車場形式選擇3.4 采區(qū)采掘接替計劃第四章 采煤方法結(jié)束語 參考文獻 前 言 采礦課程設(shè)計是采礦工程專業(yè)學(xué)習(xí)的重要一環(huán)，它是繼我們學(xué)過井巷工程、采礦學(xué)、爆破工程等課程，以及通過生產(chǎn)實習(xí)之后進行的，其目的是鞏固和擴大我們所學(xué)理論知識并使之系統(tǒng)化，培養(yǎng)我們運用所學(xué)理論知識解決實際問題的能力，提高我們計算，繪圖，查閱資料的基本技能，為

2、畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。 依照老師精心設(shè)計的題目，按照大綱的要求進行，要求我們在規(guī)定的時間內(nèi)獨立完成計算，繪圖及編寫說明書等全部工作。 煤層開采設(shè)計是煤炭開采重要環(huán)節(jié)，而煤礦開采技術(shù)根據(jù)煤層賦存條件的不同有很大差異。開采方式不對會造成煤炭的極大浪費，甚至?xí)斐蓚鍪鹿实陌l(fā)生。在21世紀(jì)，能源極為重要的時代，要適應(yīng)蓬勃發(fā)展的社會經(jīng)濟，就必須優(yōu)化開采技術(shù)，體現(xiàn)綠色開采和可持續(xù)發(fā)展策略，而合理的開采設(shè)計則能有效減少煤炭損失，將賦存在地下的煤炭高速度，高效率的回采出，滿足祖國經(jīng)濟建設(shè)對能源的需求。 設(shè)計中要求嚴(yán)格遵守和認(rèn)真貫徹煤炭工業(yè)設(shè)計政策、煤礦安全規(guī)程、煤礦工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范以及國家制定的其它有關(guān)煤炭工業(yè)

3、的方針政策，設(shè)計力爭做到分析論證清楚，論據(jù)確鑿，并積極采用切實可行的先進技術(shù)，力爭使自己的設(shè)計達(dá)到較高水平，但由于本人水平有限，難免有疏漏和錯誤之處，敬請老師指正。第一章 礦井概況及井田地質(zhì)特征1.1礦井概況 1.1.1 井田位置、范圍和交通位置郭二莊煤礦位于河北省邯鄲武安市北部，以高村為中心，南距武安市約5km。邯鄲-長治公路橫跨礦區(qū)南端，邢臺-都黨公路縱貫礦區(qū)東緣。煤礦運煤專用線在上泉車站與褡午環(huán)形鐵路接軌，交通十分便利（見圖1-1）。井田范圍：北以第1地質(zhì)剖面與郭二莊礦為界；南以第13地質(zhì)剖面與上泉勘探區(qū)為界；西部以井田F4斷層與地方煤礦為界；東部以F22斷層及-550m水平切割各煤層為

4、邊界，地理坐標(biāo)：北緯36°401036°4347，東徑113°4709113°4832。井田南北長約6km，東西約1.5km，呈南北近似長條狀。圖11 礦井交通位置圖1.1.2 地形、地貌礦區(qū)位于太行山東麓山前丘陵地帶，武安盆地的西部，屬山間平原地貌，地形微向東傾斜。北洺河?xùn)|西向橫穿礦區(qū)中部，地勢北高南低，河北岸往北呈階地式增高，最高標(biāo)高達(dá)355.77m，河床及其以南地勢低緩，最低標(biāo)高為246.86m，最大高差108.91m。礦區(qū)范圍內(nèi)全為新生界近代和下更新統(tǒng)松散沉積物所覆蓋。除現(xiàn)代河谷和黃土分布的低平地帶外，余者均為下更新統(tǒng)的冰磧泥礫和冰水沉積的灰綠、

5、灰白夾褐紅色粘土。在卵石表面可見到擦痕和壓坑，卵石大小不一，大者直徑可達(dá)0.8m，由紅色粘土及砂充填。1.1.4 礦區(qū)經(jīng)濟情況郭二莊煤礦位于武安市境內(nèi)。武安市位于邯鄲市西北，太行山東麓，西北與山西省交界。面積1806平方公里，城區(qū)面積16.5平方公里。現(xiàn)轄22個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、502個行政村，人口69.1萬。1988年設(shè)武安市，撤銷武安縣，以原武安縣行政區(qū)域為武安市行政區(qū)域。為省屬縣級市，由邯鄲市代管，素有“太行明珠”之稱。2005年，武安市完成生產(chǎn)總值235億元，財政總收入達(dá)到30.24億元，其中縣級財政收入達(dá)到9.58億元。綜合經(jīng)濟實力在2003年再進全省“十強”，2004年晉位全省“三強”、并跨入

6、全國“百強”。武安市礦藏豐富，以煤、鐵為主，還有鋁礬土、硫磺、云母、石棉、石膏、石英、鎢等共20余種。礦區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)耕地多為旱地，耕地較少，地方采礦、洗選、冶煉工業(yè)是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的重要經(jīng)濟來源。主要農(nóng)作物有小麥、玉米等，經(jīng)濟作物有棉花、大豆、花生等，礦藏以煤、鐵、石材為主。主要工業(yè)有煤炭、鋼鐵、冶煉、化工、水泥和電力。1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 井田地質(zhì)構(gòu)造 郭二莊井田基本構(gòu)造形態(tài)為一單斜構(gòu)造，以斷裂構(gòu)造為主，褶曲次之。此外，尚有巖漿巖的侵入。斷裂方向以北北東及北東向最為發(fā)育，以高角度正斷層為主，將礦區(qū)切割成若干小型的地壘、地塹和斷塊。區(qū)內(nèi)伴有寬緩的褶曲及巖漿巖侵入，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型。地

7、層在第10地質(zhì)剖面線以北近南北走向，傾向東。第10地質(zhì)剖面線以南走向轉(zhuǎn)為北東，傾向南東。地層傾角12º30º，一般1220°。1）褶曲在南部沿11線有較明顯的向斜，軸向約北70º西。其次，在F4以西的淺部地段第10及4地質(zhì)剖面線附近也具有短軸向斜的特征。2）斷層郭二莊井田內(nèi)已發(fā)現(xiàn)大小斷層共119條。其中落差20m的大中型斷層19條；落差203m的中小型斷層32條；落差3m的小型斷層68條（表31）。中小型斷層均為在2#煤層開采過程中所揭露。斷層性質(zhì)均為高角度正斷層，斷層傾角一般為60º70º。斷層走向主要為北北東北東向?？傆^全區(qū)，南部

8、斷層多落差大，加之巖漿巖發(fā)育，使構(gòu)造趨向復(fù)雜化?，F(xiàn)將區(qū)內(nèi)的主要斷層分述如下表1-1 郭二莊井田斷層數(shù)目統(tǒng)計表斷層類型落 差（m）數(shù) 目條 數(shù)所占比例（%）大中型斷層20191916.0中小型斷層（320m）201083226.9105133511小型斷層3m686857.1合計1191191001.2.2 水文地質(zhì)郭二莊礦區(qū)為一單斜構(gòu)造，本礦區(qū)可劃分為兩個不同的水文地質(zhì)塊段。位于F4斷層以西地段，構(gòu)造復(fù)雜，巖溶裂隙發(fā)育，煤層賦存淺，覆蓋層薄，地表有北洺河河道穿過，因此水文地質(zhì)條件復(fù)雜。而位于F4斷層以東地段，煤層埋藏深，覆蓋層厚，水文地質(zhì)條件相對簡單。本區(qū)開采上部煤層時，水文地質(zhì)類型屬于堅硬裂

9、隙巖層為主的水文地質(zhì)條件簡單偏中等的礦床；如果開采下三層煤，則為以裂隙巖溶巖層為主的水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床。1、含水層本區(qū)含水層自上而下依次為：第四系砂礫石及砂層、二疊系石盒子組（三段、一、二段）砂巖，山西組大煤頂板砂巖、太原組野青灰?guī)r、伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r、奧陶系灰?guī)r，共計7個含水層。其中，大煤頂板砂巖、伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r及奧灰為煤層開采時的主要充水含水層，含水層特征（見表5-6）。2、隔水層在各含水層之間，普遍賦存有良好的相對隔水層（以下稱隔水層）。礦區(qū)東部覆蓋層下段普遍分布1570m厚的土類（粘土、砂質(zhì)粘土、砂土）隔水層，層位較穩(wěn)定，連續(xù)性較好，可阻擋地表水及潛水向下滲漏。1.3 煤層特征

10、1.3.1煤層本區(qū)含煤地層包括本溪組、太原組和山西組。含煤地層總厚度200240m，一般220m左右。含煤16層，煤層總厚度約14.34m，含煤系數(shù)6.5。含煤地層由于標(biāo)志層較多，層間距比較穩(wěn)定，測井曲線特征明顯，煤層易于對比?？刹膳c部分可采煤層有：1、2、4、6、7、8、9等7層，煤層總厚度13.85m，可采煤層含煤系數(shù)5.2，2、6、9等3層為主要可采煤層，總厚度13m?，F(xiàn)將各煤層分述如下： 表13 郭二莊井田可采煤層一覽表 編號煤層名稱統(tǒng)計點數(shù)厚度最小-最大平 均煤層間距（m）可采系數(shù)變異系數(shù)穩(wěn)定性煤層結(jié)構(gòu)煤 層 情 況1小煤510-1.180.6315-202037極不穩(wěn)定簡單無巖漿巖

11、干擾,只19線以南個別點受到巖漿巖影響,煤層局部可采2大煤510.55-5.963.64369433較穩(wěn)定較簡單19線以南有巖漿巖干擾，北部基本無巖漿巖影響。煤層穩(wěn)定。4野青煤540-0.970.66281728極不穩(wěn)定簡單層位穩(wěn)定，局部可采。巖漿巖干擾較弱。6山青煤500-1.860.92187432不穩(wěn)定簡單煤層厚度穩(wěn)定，只少數(shù)點構(gòu)造影響不可采，巖漿巖影響不大，只北部云65、云34分別為頂?shù)装?小青煤370-1.390.82305142極不穩(wěn)定較簡單局部可采，巖漿巖對本煤層稍有影響8大青煤120-4.6714758381極不穩(wěn)定簡單因巖漿巖干擾破壞嚴(yán)重，局部缺失和厚度變薄而不可采或被吞蝕9

12、下架煤81.34-4.913.3010033較穩(wěn)定較復(fù)雜因巖漿巖干擾破壞嚴(yán)重，局部缺失和厚度變薄而不可采或被吞蝕1.3.2 煤質(zhì)按照我國現(xiàn)行的煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本礦區(qū)煤樣的化驗資料分析確定，本區(qū)煤類以高變質(zhì)無煙煤為主，部分為天然焦。其中，1、2、4、6、7等五層煤主要是無煙煤，僅個別小塊段因與巖漿巖接觸演變?yōu)樘烊唤?。太原組底部的8、9兩層煤，因廣泛受到巖漿侵入的影響，部分為天然焦。表16 各煤層主要煤質(zhì)特征一覽表 編號Wad(%)Ad(%)Vdaf(%)Cdaf(%)Hdaf(%)Ndaf(%)Sd(%)Pd(%)Qg.d(MJ/Kg)11.44-4.423.13(9)10

13、.80-32.4919.86(9)2.78-7.225.29(9)92.63-94.2793.28(4)2.30-2.882.62(4)0.83-0.980.94(4)0.14-0.780.59(7)0.011(1)23.148-28.19725.973(3)21.43-5.043.28(21)11.85-38.2719.55(21)2.46-9.315.64(21)91.26-96.1394.09(8)1.40-2.822.26(8)0.72-1.421.16(8)0.28-1.970.60(18)2.004-0.0380.016(3)21.651-31.91427.931(14)41.93

14、-4.043.47(8)14.69-24.9619.78(8)2.28-8.145.23(7)91.09-94.8992.99(2)1.43-2.251.84(2)0.89-1.271.08(2)1.95-4.923.00(6)25.018-28.53727.037(4)62.34-5.113.81(7)10.86-35.6619.66(6)3.432-8.195.75(6)92.76-93.0492.90(3)1.39-2.241.91(3)0.63-0.930.79(3)2.39-2.842.59(5)0.007(1)25.284-29.67028.195(3)71.87-8.173.09

15、(11)11.74-38.6325.07(10)2.23-10.075.16(10)93.15-93.7993.55(3)1.39-2.051.79(3)0.51-0.990.79(4)1.20-8.433.09(9)0.017-0.0650.041(2)22.036-30.08125.179(7)80.56-7.092.61(142.33-29.2813.66(13)1.83-8.014.76(13)92.49-96.4194.67(8)0.68-2.371.26(8)0.53-0.950.67(9)0.72-3.901.68(13)0.002-0.0060.003(5)22.521-32.

16、51928.292(12)90.87-4.862.41(9)4.41-35.6522.82(9)1.02-7.234.49(8)93.46-95.6294.68(5)0.90-2.051.15(5)0.44-1.020.70(7)0.88-3.582.05(7)0.006-0.0170.011(3)22.298-31.88626.628(7)1.3.4 瓦斯郭二莊礦從建井到投產(chǎn)以來，從未發(fā)生過瓦斯突出事故，礦井瓦斯在涌出形式上，均表現(xiàn)為普通涌出。根據(jù)河北省煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理辦公室文件關(guān)于邯鄲礦業(yè)集團公司2005年度礦井瓦斯等級鑒定的批復(fù)冀煤安辦200618號文，邯鄲礦業(yè)集團郭二莊煤礦的瓦斯鑒

17、定結(jié)果：礦井瓦斯絕對涌出量4.20m³/min，相對涌出量1.34 m³/t。鑒定結(jié)果為低瓦斯礦井。表1-8 煤層瓦斯成分及含量表 項 目煤 層瓦斯成分兩極值/平均(點數(shù))瓦斯含量ml/g兩極值/平均(點數(shù))CH4CO2N2及其它CH4CO2N2及其它20.0067.6027.24（6）0.0312.253.68（6）31.8599.9469.150.002.4930.693（6）0.0000.2060.08（6）1.0883.7032.593（6）本區(qū)各煤層瓦斯含量不高，但由鄰區(qū)和本井田生產(chǎn)資料來看，局部利于瓦斯儲存的地段（如背斜軸部）瓦斯可達(dá)二級，郭二莊煤礦和賀莊煤礦均

18、為一級瓦斯礦，但局部地段可達(dá)二級。另外，本區(qū)大部分地段有巖漿侵入，使煤層變質(zhì)程度普遍增高，煤層有產(chǎn)生氣體的條件，某些地段如果賦存條件良好，瓦斯含量可能會相對聚集，因此，在生產(chǎn)過程中應(yīng)加強瓦斯管理，以防瓦斯聚集發(fā)生瓦斯爆炸事故。1.3.5 煤塵及煤的自燃依據(jù)煤炭科學(xué)研究總院撫順分院對郭二莊礦2煤煤塵爆炸性鑒定報告，煤樣水份Wf4.70%，灰份Af 7.08，揮發(fā)份Vf4.70，Vr 5.35，無火焰長度，鑒定結(jié)果為煤塵無爆炸性。根據(jù)河北煤田地質(zhì)研究所對礦井2號煤層煤塵爆炸性煤樣鑒定報告，礦井2號煤煤樣水分0.83，干基灰分17.87，干基無灰基揮發(fā)分5.90，無火焰長度，鑒定結(jié)果為煤塵無爆炸性。

19、鄰近章村井田、陶一煤礦、云駕嶺煤礦等生產(chǎn)礦井開采上組煤均未發(fā)生過煤塵爆炸，但郭二莊煤礦下組煤補充勘探報告試驗資料表明下組煤有煤塵爆炸性。郭二莊深部擴大區(qū)勘探試驗結(jié)果表明6、8、9煤均無煤塵爆炸性，但采樣數(shù)量較少，結(jié)論有一定的片面性。依據(jù)煤炭科學(xué)研究總院撫順分院對郭二莊煤礦2煤自燃傾向煤樣鑒定報告，自燃傾向等級為三類，不易自燃。2 采區(qū)、帶邊界及儲量2.1 采區(qū)邊界 井田范圍內(nèi)沿走向長3500m,傾向長2000m，采區(qū)西以南一采區(qū)為邊界，北以北二采區(qū)為邊界，井田面積為7km2，2.2 工業(yè)儲量礦井儲量1、礦井工業(yè)儲量 礦井工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質(zhì)堪探煤層厚度和質(zhì)量均合乎開采要求，地質(zhì)構(gòu)

20、造比較清楚，目前即可供的可列入平衡表內(nèi)的儲量。 礦井工業(yè)儲量是進行礦井設(shè)計的資源依據(jù)，一般即列入平衡表面的A+B+C級儲量，不包括作為D級儲量的遠(yuǎn)景儲量。計算方式如下：m2 .m6 為可采煤層M=hA 式中 h 煤層厚度，m; A 煤層面積，m2; 煤層容重，t/m3(1) m2 煤層礦井工業(yè)儲量為M2= h2A2 = 3.54×0.7×107×1.35 =3.3×107t =3300(萬噸)(2) m6 煤層的礦井工業(yè)儲量為M6= h6A6 = 8×0.7×107×1.35 =7.56×107 t =7560(萬

21、噸)總儲量M=M1+M2=9380(萬噸)2、礦井設(shè)計儲量 礦井設(shè)計儲量是指礦井工業(yè)儲量減去設(shè)計計算的斷層煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物，建筑物需要留設(shè)的保護煤柱等永久性煤柱損失后的儲量。 井田境界煤柱損失，可按設(shè)計礦井一側(cè)，按20m留設(shè)，由于存在10m厚的風(fēng)化帶，采區(qū)邊界留10m的保護煤柱。ZC=MP式中ZC 礦井設(shè)計儲量， 萬噸M 工業(yè)儲量P 永久煤柱損失量對m1煤層：井田境界煤柱損失p1=3.54×3000×1.35×20×2+3.54×1.35×(260040) ×20×2=105(萬噸)對

22、m2煤層：井田境界煤柱損失p2=8×3000×1.35×20×2+8×1.35×(260040) ×20×2=237.6(萬噸)井田境界煤柱損失p=105+237.6=342.6(萬噸)礦井設(shè)計儲量 ZC2=M2P=2557.4(萬噸) ZC6=M6P=6137.4(萬噸) ZC=Z2+Z6=8694.8(萬噸)3、礦井設(shè)計可采儲量礦井設(shè)計可采儲量是礦井設(shè)計儲量減去工業(yè)場地保護煤柱，礦井井下主要巷道及上、下山保護煤柱量后乘以采區(qū)采出率的儲量。 工業(yè)場地保護煤柱的計算表1-2 礦井工業(yè)場地占地指標(biāo)井型與設(shè)計能力（萬噸

23、/年）占有面積指標(biāo)（公頃/10萬噸）2403000.70.81201800.9145901.21.39301.5備注：占地面積指標(biāo)中、小型井取大值，大型井取小值 工地場地占地面積=設(shè)計生產(chǎn)能力×占地指標(biāo)面積設(shè)計生產(chǎn)能力300萬噸/年，則工業(yè)廣場占地面S=30×0.8=0.24KM2假設(shè)工業(yè)場地為長方形，則長寬比例為4：1，即長為800m,寬為203m，按照建筑物、水體及主要巷道煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程，用垂線法計算工業(yè)場地煤柱損失如下：通過上圖可算得工業(yè)場地煤柱損失P=500(萬噸)設(shè)計可采儲量 Zk =（MP）CZk 設(shè)計可采儲量，萬噸M 工業(yè)儲量， 萬噸P 永久煤柱損失量

24、，萬噸C 采區(qū)采出率，厚煤層取75%，中厚煤層取80%，薄煤層取85%，本設(shè)計可取cm2=80%，cm6=75%Zk2=( M2-P)×C =(2900-500)×0.8=1920萬噸Zk6=( M6-P)×C =(6480-500)×0.75=4485萬噸3 采區(qū)、帶區(qū)巷道布置 3.1 采區(qū)煤層地質(zhì)特性2號煤為本區(qū)主要可采煤層，基本全區(qū)可采，煤層厚度0.555.94m，平均厚度3.54m。含夾矸1-2層，通常煤層下部含1層粉砂巖夾矸，厚0.080.82m，平均夾矸厚0.26m。于第12地質(zhì)剖面線向南局部地段巖漿巖侵入煤層頂板或底板，使煤層變薄，但仍然可

25、采。區(qū)內(nèi)穿過2號煤層層位鉆孔61個。其中：斷失點8個；巖漿巖侵入煤層頂板1個（可采），侵入煤層底板1個（可采）；正常可采點48個，縱觀全區(qū)厚度無明顯變化。煤層可采性指數(shù)94，煤層厚度變異系數(shù)33，屬較穩(wěn)定煤層。煤層傾角為17º。局部頂?shù)装鍨榧?xì)粒砂巖。巖漿巖局部侵入，對煤層影響不大。6號煤層，煤層厚度3.08.2m，平均厚度8m。大部可采，煤層結(jié)構(gòu)簡單。區(qū)內(nèi)穿過6號煤層層位鉆孔60個，其中：斷失點7個；巖漿巖吞噬點1個，巖漿巖侵入煤層頂板2個（均尚可采）；正常可采點37個，不可采點12個，尖滅點1個。煤層可采性指數(shù)74，煤層厚度變異系數(shù)32，屬不穩(wěn)定煤層。頂?shù)装鍘r性為粉砂巖。3.2 采

26、區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 由于多煤層開采，生產(chǎn)能力較大的厚煤層故選用煤層群共用上下山聯(lián)合準(zhǔn)備方式，布置集中上山。為增加運輸能力采用雙運輸大巷，三條上山，設(shè)置專用通風(fēng)巷道。運輸上山，軌道上山，專用回風(fēng)巷，均布置在煤層中，3.2.1 上山間相互位置采區(qū)上山之間在層面上需要保持一定的水平距離，采用兩條巖石上山布置，其間距一般為2025m；采用三條巖石上山布置，兩條上山的水平距離可縮小到1015m。上山間距過大時，上山間的聯(lián)絡(luò)巷道長度增大，若是煤層上山，還要相應(yīng)增大煤柱寬度。上山間距過小，則不利于保證施工質(zhì)量和上山維護，也不利于利用上山間的聯(lián)絡(luò)巷道做采區(qū)機電硐室，而且中部車場布置困難。3.3 采區(qū)車場形式

27、選擇3.3.1 采區(qū)上部車場 采區(qū)上部車場是采區(qū)上山與采區(qū)上部區(qū)段平巷和階段回風(fēng)大巷之間的一組巷道和硐室的總稱。 按軌道上山與上部區(qū)段回風(fēng)平巷或回風(fēng)石門的鏈接方式不同，上部車場分為平車場，甩車場，轉(zhuǎn)盤車場三類。根據(jù)煤層賦存條件及運輸方式選用甩車場，軌道上山以傾斜的甩車道與區(qū)段回風(fēng)平巷或石門相連，絞車房位于階段回風(fēng)大巷或采區(qū)回風(fēng)石門標(biāo)高以上。在軌道平巷中設(shè)存車線和調(diào)車線，甩車場使用方便、安全、可靠、效率高、勞動量小。對于煤層軌道上山，可減少巖石工程量，甩車場具有通過能力大，調(diào)車方便。缺點是絞車房布置在回風(fēng)巷標(biāo)高以上，當(dāng)上部為松軟的風(fēng)化帶時，絞車房維護比較困難，而且絞車房回風(fēng)有一段下行風(fēng)，通風(fēng)條件

28、較差。如圖: 3.3.2 采區(qū)中部車場 采區(qū)中部車場是上下山與中部區(qū)段平巷連接處的一組巷道和硐室的總稱。 采區(qū)中部車場一般為甩車場，無極繩運輸或近水平煤層條件下小絞車運輸時為平車場，雙翼采區(qū)軌道上山和運輸上山沿同一層位時，為避免車場與運輸上山交叉，必須開掘繞道，可采用甩入繞道的甩車場形式。如圖： 3.3.2 采區(qū)下部車場 采區(qū)下部車場是采區(qū)上山與階段運輸大巷相連接的一組巷道和硐室的總稱。大巷采用礦車運煤時，采區(qū)下部車場由裝車站線路和輔助運輸下部車場線路組成。裝車站是煤炭從采區(qū)上山到運輸大巷的轉(zhuǎn)運站由空車和重車存車線和裝車點構(gòu)成，輔助運輸提升車場一般為平車場。如圖： 3.4 采區(qū)采掘接替計劃 3

29、.4.1 采區(qū)主要巷道參數(shù)確定 1）巷道掘進速度根據(jù)鄰近礦井或條件類似礦井所達(dá)到的巷道掘進速度和施工隊伍的技術(shù)管理水平分析研究確定巷道掘進速度。不同機械化程度的巷道掘進速度不宜低于煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范規(guī)定。如表5.7：表5.7平巷掘進速度掘進機械化程度巷道煤巖類別月進度/m綜合機械化掘進機組煤400半煤巖250鉆爆法煤200半煤巖150液壓、鑿巖臺車機械化作業(yè)線巖120氣腿鑿巖機械化作業(yè)線巖802） 軌道上山斷面軌道上山是布置在煤層中的半圓拱形式的半煤巖巷，支護方式采用錨網(wǎng)+噴射混凝土支護，其中布置900 m軌道，采用綜合掘進機組進行施工，月進度為250m/月。斷面及其特征見表5.8：表5.8

30、軌道上山巷道斷面特征表圍巖類別斷面/m2掘進尺/mm噴射厚度/mm錨 桿 （mm）凈周長/m凈掘?qū)捀咝褪酵饴堕L度排列方式間排距錨深規(guī)格L*煤巷11.513.642003700100樹脂100菱形80015001500×2013.13）運輸上山斷面運輸上山是布置在巖石中的半圓拱形式的巖巷，支護方式采用錨網(wǎng)+噴射混凝土支護，其中布置膠帶輸送機，采用液壓、鑿巖臺車機械化作業(yè)線進行施工，月進度為120m/月。圖5.9軌道上山斷面示意圖圖5.10 運輸上山斷面示意圖表5.9運輸上山巷道斷面特征表圍巖類別斷面/m2掘進尺/mm噴射厚度/mm錨 桿 （mm）凈周長/m凈掘?qū)捀咝褪酵饴堕L度排列方式間

31、排距錨深規(guī)格L*巖巷11.53.642003700100樹脂100菱形60015001500×1513.14） 區(qū)段軌道平巷斷面區(qū)段軌道平巷是布置在煤層中的梯形煤巷，支護方式采用錨網(wǎng)+噴射混凝土支護，其中布置900 m軌道，采用液壓、鑿巖臺車機械化作業(yè)線進行施工，月進度為120m/月。斷面及其特征見表5.10圖5.11區(qū)段軌道平巷斷面示意圖表5.10軌道平巷斷面形狀特征表圍巖類別斷面/m2掘進尺/mm噴射厚度/mm錨 桿 （mm）凈周長/m凈掘?qū)捀咝褪酵饴堕L度排列方式間排距錨深規(guī)格L*煤巷12.412.642002916100樹脂100菱形80015001500×2014.

32、05）區(qū)段運輸平巷斷面區(qū)段運輸平巷是布置在煤層中的梯形煤巷，支護方式采用錨網(wǎng)+噴射混凝土支護，其中布置900 m軌道，采用液壓、鑿巖臺車機械化作業(yè)線進行施工，月進度為120m/月。圖5.12區(qū)段運輸平巷斷面示意圖表5.11運輸平巷斷面形狀特征表圍巖類別斷面/m2掘進尺/m噴射厚度/mm錨 桿 （mm）凈周長/m凈掘?qū)捀咝?式外露長度排列方式間排距錨深規(guī)格L*煤巷12.412.642003116100幫木錨桿頂金屬加錨100菱形80015001500×2014.0表5.12綜掘設(shè)備技術(shù)特征表掘進機轉(zhuǎn)載機型號EBZ-90型號QZP160A生產(chǎn)能力（m3/h）100輸送能力（t/h）160

33、掘進斷面積（m2）4.716輸送長度（m）16切割高度（m）4帶速（m/s）1.6切割硬度系數(shù)f 7輸送帶類型橡膠阻燃帶適應(yīng)坡度（°）±16.0寬度(mm)650質(zhì)量（t）26.0直徑（mm）400截割部切割頭型式橫軸式驅(qū)動滾筒型號BYD751606540電動機功率(kW)90功率(kW)7.5轉(zhuǎn)速（r/min）56.48電壓（V）380/660截齒類型鎬形齒數(shù)量1裝運部刮板機速度(m/s)0.9托輥直徑(mm)89鏟板寬度(m)2.5（可選2或3）機頭可轉(zhuǎn)角度水平30°，上下15°行走部電機功率(kW)15.5×2與掘進機搭接形式鉸支座行走速

34、度(m/s)0.083搭接行程（m）12.5電氣系統(tǒng)電機總功率(kW)150質(zhì)量（t）2.9電壓（V）660外形尺寸(長×寬×高mm)17500×922×654制造廠家內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團有限公司制造廠家淮南煤機廠一分廠續(xù)表5.12綜掘設(shè)備技術(shù)特征表可伸縮帶式輸送機型號SSJ800/2×40I輸送帶類型阻燃那輸送帶輸送能力（t/h）250寬度(mm)800輸送長度(m)1000機頭外形尺寸(長×寬×高 mm)5710×1961×142帶速(m/s)2機尾外形尺寸(長×寬×高 mm)16

35、292×1394×655傳動滾筒直徑(mm)500質(zhì)量（t）50.234托輥直徑(mm)108電動機型號JDSB40貯帶長度(m)100功率(kW)40機尾搭接長度(m)12電壓（V）380/660機尾搭接處軌距(mm)1100制造廠家淮南煤機廠6）巷道掘進速度根據(jù)鄰近礦井或條件類似礦井所達(dá)到的巷道掘進速度和施工隊伍的技術(shù)管理水平分析研究確定巷道掘進速度。不同機械化程度的巷道掘進速度不宜低于煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范規(guī)定。如表5.13所示。表5.13平巷掘進速度掘進機械化程度巷道煤巖類別月進度/m綜合機械化掘進機組煤400半煤巖250鉆爆法煤200半煤巖150液壓、鑿巖臺車機械化

36、作業(yè)線巖1203.4.2 確定采區(qū)生產(chǎn)能力采區(qū)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、煤層生產(chǎn)能力、采掘機械化程度和采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的工作面?zhèn)€數(shù)等因素來確定。本采區(qū)地質(zhì)條件較簡單，煤層厚度較大，煤層生產(chǎn)能力大，工作面采用棕采，煤巷掘進采用綜掘。用一個綜采面保證采區(qū)生產(chǎn)能力綜采面采煤機截深為0.6米，每天進6刀，主采煤層厚度5米，工作面長度為200米，則采區(qū)生產(chǎn)能力為 5×200×0.6×6×330×1.4×0.95= 158.0047萬噸3.4.3 計算采區(qū)回采率采區(qū)采出率為采區(qū)內(nèi)實際采出煤量與采區(qū)可采儲量的比值 （式5-4） 采區(qū)可采采儲量為：=采區(qū)

37、可采面積×煤厚×煤平均容重 （式5-5） =300 ×104×（5+4.4）×1.4=3948.1萬t 采區(qū)實際采出量考慮到兩層煤厚度不一樣，其工作面回采率也相應(yīng)不一樣，可大概計算采區(qū)實際采出量見公式5-6。 （式5-6）=（3125000×1.4×9.4-20×26500×1.4×9.4）×0.95=3194.3（萬t） 采區(qū)回采率R，見公式5-4R=(Qs/Qk)×100%=82.2% （5-4-5）煤炭工業(yè)技術(shù)政策規(guī)定采區(qū)回采率：薄煤層不低于85%，中厚煤層不低于80%

38、，厚煤層不低于75%，本設(shè)計符合上述規(guī)定。采區(qū)回收率一般不得低于國家規(guī)定： 厚煤層為75%；中厚煤層為80%；薄煤層為85%。郭二莊煤礦南二采區(qū)回采率約為82.2%，符合要求。4 采煤方法 4.1 采煤方法和回采工藝4.1.1 選擇采煤方法對于緩斜、傾斜、薄及中厚煤層，一般使用單一走向長壁采煤法；傾角小于14°時，則應(yīng)考慮用傾斜長壁采煤法的可能性。采用走向長壁采煤法，一般采用全部跨落法處理采空區(qū)。但直接頂為堅硬難跨落的巖層、或受其他條件限制（如“三下”采煤或近距離煤層開采的需要）時，可以考慮采用充填法或刀柱法處理采空區(qū)。對于大型礦井的緩傾斜、中厚煤層，煤層賦存穩(wěn)定、頂?shù)装遢^好的走向長

39、壁式工作面，一般應(yīng)采用綜合機械化回采工藝方式即綜采；對中型礦井的煤層賦存比較穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造不太復(fù)雜的工作面，以及不適應(yīng)綜采的大型礦井工作面，可采用高檔普采或普通機械化開采的回采工藝方式；對于小型礦井，或受其他條件限制不適于機采的工作面，可采用打眼爆破落煤，單體金屬支架的回采工藝方式（簡稱炮采）。設(shè)計規(guī)范中規(guī)定：綜采工作面的長度，一般應(yīng)為150200m，年進度一般為9001200m；普采工作面長度，一般為120150m，年進度一般不小于700m；炮采工作面長度，一般為80120m,年進度一般為420540m。對于緩傾斜、傾斜、厚煤層，一般采用傾斜分層下行跨落走向長壁采煤法，分層厚度為1.62.5

40、m。煤層厚度大、分層數(shù)目多、工作面推進速度慢、單產(chǎn)低時，可采用分層同采的開采順序；煤層厚度不太大（如只有兩分層），頂板巖石性質(zhì)有利于形成再生頂板、工作面推進速度快、單產(chǎn)高的綜采工作面，可采用分層分采的開采順序。本礦井的設(shè)計主采煤層8#煤為緩斜中厚煤層，厚度為5.00m，煤層的傾角為21°，且頂板條件較好，由于傾角為大于12°的中厚煤層，所以采用單一走向長壁綜合機械化采煤法，采用全部垮落法處理采空區(qū)。（1）確定回采工作面長度及工作面推進度確定走向長壁式采煤法的工作面長度及推進度，參照設(shè)計規(guī)范的規(guī)定和礦井的實際生產(chǎn)經(jīng)驗進行。綜采工作面的長度一般為150220m，如條件允許可達(dá)1

41、50300m。影響綜采工作面連續(xù)推進度的主要經(jīng)濟因素是搬家費和巷道掘進費。在我國當(dāng)前設(shè)備條件下，工作面連續(xù)推進方向長度以小于10001200m為宜，高產(chǎn)高效礦井推進度可取10003000m。綜合考慮，根據(jù)礦井的實際情況，開采第一水平時將工作面長度定為200m，工作面年推進長度為1188m。日推進度為3.6m，日進6刀。（2）確定開采方向 沿煤層走向開采順序合理的開采順序要能夠保證開采水平，采區(qū)，采煤工作面的正常接替，以保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，符合煤層采動影響關(guān)系，合理集中生產(chǎn)，盡量降低掘進率等。礦井采用單翼開采，有利于礦井的均衡生產(chǎn)和合理配采，有利于礦井通風(fēng)，運輸?shù)壬a(chǎn)系統(tǒng)的管理。對于第一水平采區(qū)，采用

42、采區(qū)前進式和區(qū)內(nèi)后退式開采，以減少初期工程量和基建投資。 沿煤層垂直方向開采順序在垂直方向上，即煤層之間，采用下行式開采。4.1.2 綜采工作面回采工藝設(shè)計1）綜采工作面的設(shè)備選型及配套（1）采煤機的選用用于長壁工作面的采煤機械有采煤機和刨煤機。綜采工作面由于效率較高，一般都采用大功率的雙滾筒采煤機。采煤機的牽引方式有錨鏈?zhǔn)?，適應(yīng)于傾角0°35°的回采工作面；無鏈齒銷式，應(yīng)用于傾角0°55°的回采工作面。根據(jù)回采工作面的傾角大小，采煤機的牽引方式選為無鏈電牽引。采煤機裝機功率根據(jù)工作面煤質(zhì)硬度，采高及生產(chǎn)率等要求。 表6.1采煤機的使用條件采高（m）采煤

43、機功率（kw）單滾筒雙滾筒0.60.905001000.91.3501001002001.32.01001502004002.04.51502004001000（注）表6.2采煤機技術(shù)參數(shù)表采煤機型號MG400/940-WD采高m2.44.6截深m0.6；0.8適應(yīng)傾角(。)35°滾筒直徑m29；35；40滾筒轉(zhuǎn)速r/minØ 1.8；Ø2.0；Ø2.24；Ø2.5搖臂長度mm2510搖臂擺動中距 mm7790牽引力kN748/440牽引速度m/min08.69牽引型式電牽引(交 )無鏈 銷軌 鏈軌機面高度mm1561最小臥底量 mm467滅塵

44、方式內(nèi)外噴霧裝機功率kw2×400+2×55+30電壓V3300設(shè)計生產(chǎn)能力t/h2170最大不可拆卸件尺寸mm3200×1665×1462機重t60（2）工作面刮板輸送機刮板機的輸送能力必須與采煤機的生產(chǎn)能力相匹配，具體選型設(shè)計見第七章。選用型號為： SGZ730/320型刮板輸送機，其技術(shù)參數(shù)如6.所示。表6. 刮板輸送機技術(shù)參數(shù)表型號SGZ880/（23）×400設(shè)計長度（m）250出廠長度（m）200輸送量（t/h）1500刮板鏈速（m/s）1.6鏈條型式中雙鏈電動機型號EWJ400/200功率（kW）2（3）×400電壓等級

45、（V）1140轉(zhuǎn)速（r/min）1480刮板鏈鏈規(guī)格34×126C破斷拉力（kN）1450中心距（mm）180刮板距離（mm）1080每米重量（kg）76.4中部槽型式鑄造式規(guī)格（長×寬×高）（mm）1500×880×300擋板規(guī)格（長×寬×高）（mm）1500×1646×950機頭卸載方式側(cè)卸最大尺寸（mm）3516×5330×1355單件重（kg）30502牽引型式無鏈機器總重（t）379（3）工作面液壓支架選擇液壓支架必須有合理的工作阻力和初撐力。液壓支架的阻力式支架設(shè)計中最基本

46、參數(shù)，支架所有強度都由此決定。它在一定程度上顯示了支架的工作能力和特征。目前支架阻力主要是采用現(xiàn)場觀測，然后根據(jù)觀測數(shù)據(jù)進行估算或折算。選擇液壓支架還必須確定合理支架結(jié)構(gòu)高度。合適的結(jié)構(gòu)高度是支架正常工作的關(guān)鍵。在實際使用中，通常選用的支架最大結(jié)構(gòu)高度比最大采高大200mm左右。最小結(jié)構(gòu)高度比最小采高低250350mm。同時它們又隨這地質(zhì)條件和生產(chǎn)條件的變化而變化。選擇時需綜合各項因素，進行全面分析。除了以上要求外，液壓支架的選型還必須和生產(chǎn)能力配套。根據(jù)本礦的地質(zhì)條件和生產(chǎn)實際，選用ZY4800-26/50型支撐掩護式液壓支架，所需數(shù)量是133架。技術(shù)參數(shù)見表6.4所示。表6.4工作面液壓支

47、架技術(shù)參數(shù)表支護高度（m）初撐力（kN）工作阻力（kN）移架步距（mm）支架重量(t/架)2.65.03140480060010.9（4） 區(qū)段運輸平巷膠帶輸送機選用SSJ1000/2×160型可伸縮膠帶輸送機,技術(shù)參數(shù)如下表6.5所示。2）綜采工藝方式的選擇綜采工藝方式一般分為兩種：（1）及時支護 即在采煤機割煤后先移支架，再移輸送機，工藝過程為采煤移架推溜。此方式應(yīng)用較多，特別是在頂板不穩(wěn)定的的情況下，為防止端面冒頂，必須采用及時支護方式。（2）滯后支護 即在采煤機過后，先推溜再移架?；夭晒に嚪绞綖椋翰擅和乒伟遢斔蜋C移架。移架滯后割煤較大距離，頂板懸露面積較大。因此，該方式使用于

48、頂板不宜冒落的條件下。遵循安全第一的原則，本礦回采工作面采用及時支護的工藝方式。3）采煤機的工作方式和進刀方式（1）綜采工作面采用雙滾筒采煤機采煤時，普遍采用先進刀后移架的斜切進方式。根據(jù)煤層采高及人工清煤的大小，雙滾筒采煤機一般采用雙向割煤。在特殊的條件下也可采用單向采煤。（2）綜采工作面中部斜切進刀，其特點是輸送機彎曲段在工作面中部，其過程為；采煤機割煤至工作面左端，采煤機跑空車至工作面中部，沿輸送機彎曲段斜切進刀，割煤至右端；移直輸送機，采煤機跑空至工作面中部，自中部割煤至工作面左端，移半部輸送機到煤壁，恢復(fù)初始狀態(tài)。采用端部斜切進刀，工作面端頭作業(yè)時間較長，采煤機等待移機頭時間較長，影響有效割煤時間長；采用中部斜切進刀，可以提高開機率，可以提高采煤機的裝煤效果。本礦井工作面一般采用端部斜切進刀，進刀長度30m，往返一次割兩刀，具體過程如圖6.1所示。a.采煤機在輸送機機尾附近安好后，將輸送機推向煤壁，如下圖所示： b.采煤機沿輸送機彎曲段牽引切入煤壁，直至后滾筒全部進入煤壁為止，如下圖。 c.將輸送機機尾推靠煤壁，與此同時，升后滾筒，降前滾筒。d.采煤機朝機尾方向割煤，待割透煤后在調(diào)換上、下滾筒e.采煤機反向進行正常割煤，滯后采煤機移輸送機，一直割到機頭。f.在機頭處重復(fù)上一工序，然后再割