小峪煤礦放頂煤設(shè)計

刖百

一、概況

山西大同煤礦集團朔州朔煤小峪煤礦（以下簡稱本井田）位于朔州市懷仁縣、

小峪鎮(zhèn)（原）與新家園鎮(zhèn)之間。本井田距懷仁縣城25km,行政區(qū)劃屬懷仁縣。

井田向東14Km處與北同蒲的宋家莊車站相接，鐵路編組站并有鐵路專線與之相

連，西南有左云至應(yīng)縣公路通過，村與村之間有鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路相通，交通十分方便。

井田南北寬約4.5km,東西長4.5km,面積為15.14494kn?。批準開采山4、

2、3、5、8號煤層，生產(chǎn)規(guī)模210萬t/年，批準開采深度由1430.7m至1220.7m

標局。

二、設(shè)計的主要依據(jù)

1、《國家安全監(jiān)管總局國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于加強煤礦放頂煤開采安全管理

工作的通知》（安監(jiān)總煤行（2008）130號）

2、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局和國家煤礦安全監(jiān)察局令第6號《煤礦建設(shè)項

目安全設(shè)施監(jiān)察規(guī)定》；

3、國務(wù)院1982年頒發(fā)的《礦山安全條例》和《礦山安全監(jiān)察條例》；

4、《煤礦安全規(guī)程》；

5、《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》（GB50215-94）；

6、《中華人民共和國煤炭法》；

7、《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》；

8、《礦山安全法》；

9、《礦井防滅火規(guī)范》（試行）；

10、《礦井通風安全裝備標準》；

11、《礦井通風安全監(jiān)測裝備使用管理規(guī)定》；

12、《煤礦救護規(guī)程》；

13、《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》；

14、《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》；

15、《礦山電力設(shè)計規(guī)程》；

16、《煤礦井下粉塵防治規(guī)范》（試行）；

17、《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》；

18、采礦許可證；

19、2005年11月由山西省煤田地質(zhì)115勘查院《山西省懷仁縣小峪煤礦補

充勘探地質(zhì)報告》；

20、2008年5月山西省煤炭地質(zhì)研究所《煤自燃傾向性、煤塵爆炸性檢測

報告》工業(yè)局綜合測試中心《煤塵爆炸性及煤層自燃傾向性鑒定檢驗報告》

21、2009年2月關(guān)于同煤集團2009年度30萬噸/年及以上煤礦井瓦斯等級

和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果的批復(fù)；

22、2009年8月山西省煤炭工業(yè)廳關(guān)于印發(fā)《山西省放頂煤開采工作面設(shè)

計審批和驗收方案》的通知。

三、設(shè)計的指導(dǎo)思想與主要特點

堅決貫徹執(zhí)行“安全第一、預(yù)防為主”的方針，建立健全和完善煤礦各系統(tǒng)、

各環(huán)節(jié)的安全設(shè)施、裝備及機構(gòu)，將礦井建設(shè)成安全程度高、抗災(zāi)能力強的現(xiàn)代

化礦井。

四、存在的主要問題與建議

1、對采區(qū)斷層進行進一步勘探，查明采區(qū)大小斷層，為采區(qū)巷道的布置提

供地質(zhì)保障，合理布置綜放（綜采）工作面，加大工作面推進長度，從而發(fā)揮綜采

設(shè)備的效率，實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效。

2、采區(qū)斷層較多，對斷層的含水性及導(dǎo)水性沒有充分說明，應(yīng)做抽水試驗,

以進一步確定斷層的含水性及導(dǎo)水性，確定合理防水煤柱，防止承壓水上開采時

斷層突水，同時進一步查明鄰近礦井采空區(qū)老窯積水情況。進行采掘作業(yè)時，要

嚴格做到“有疑必探，先探后掘（采）

3、小峪煤礦煤礦屬于低瓦斯礦井，但東IV盤區(qū)煤層厚，應(yīng)進一步加強瓦斯、

煤塵的防治工作。

4、由于礦井東、北周邊小煤礦分布較多，采空區(qū)較多，目前采空區(qū)以及積

水范圍、火區(qū)范圍不清，礦井生產(chǎn)時必須進一步詳細調(diào)查或做物探工作，查清周

邊煤礦采空區(qū)情況，以便指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)。

第一章采區(qū)概況及地質(zhì)特征

第一節(jié)礦井概況

小峪煤礦位于朔州市懷仁縣小峪鎮(zhèn)小峪村以西，地理坐標：東經(jīng)112°51'

30"?112°54/40〃,北緯39°48'01"-39°50'21",2005年10月山西省國

土資源廳為該礦煥發(fā)證號為1400000530953《采礦許可證》，批準開采為16號、18

號、19號、22上、22號、25號六層煤層,井田面積為15.1449km?該礦位于懷仁縣

城西25公里，煤礦鐵路專用線向東14km與北同蒲的宋家莊車站相接，向北直通

懷仁縣、大同市、向南通朔州市和太原市，向東10km與大運公路相接，交通方

便。

該礦始建于1954年，1960年投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力600kt/a,1979年進行改擴建,

設(shè)計生產(chǎn)能力1200kt/a,1985年達產(chǎn)。2004年并入大同煤礦集團有限責任公司，

2005年山西省煤炭工業(yè)局核定生產(chǎn)能力為2100kt/a,斜井開拓，現(xiàn)開采16號、18號、

19號煤層，采煤方法為走向長壁式，全部垮落法管理頂板。

區(qū)內(nèi)交通十分方便，本礦東南8km處有北同蒲鐵路及大運公路通過，并有鐵

路專用線與之相連，井田西南有左云至應(yīng)縣公路經(jīng)過，村與村之間還有鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路

相通，交通十分方便，圖1-1-1為礦井臨近關(guān)系示意圖。

圖1-1-1礦井臨近關(guān)系示意圖

小峪煤礦主采煤層山4號、2號、3號、5號和8號煤層，礦井采用斜井混合開

拓方式，近距離煤層聯(lián)合開采。礦井布置有五個斜井和一個主回風主井，礦井通

風方式為中央并列式。分別是：一號主斜井、一號副斜井、一號行人斜井、二號

進風斜井、二號回風斜井和一號回風主井。全井田劃分+1110m和+1020m兩個

水平進行開采，現(xiàn)開采+1020m水平。按照煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院所做的初步

設(shè)計，井田內(nèi)共劃分4個生產(chǎn)采區(qū)，既：南I、南IV、東IV和301采區(qū)，目前開采

東IV3號煤層。采煤方法采用長壁綜采放頂煤一次采全高的采煤方法，頂板采用

全部垮落法管理。東IV采區(qū)3號煤層的平均厚度7.92m,依據(jù)3號煤層可采厚度，

設(shè)計確定首采區(qū)3號煤層回采工作面的采煤機割煤高度2.8m,放煤高度為5.72m,

3號煤層回采工作面長度為150m。下面為礦井生產(chǎn)系統(tǒng)介紹。

一、通風系統(tǒng)

(1),號行人井、一1號副斜井一?北石門一＞406巷一＞428巷一＞420運輸順槽

一4801工作面

(2)污濁風流：4801工作而14202回風順槽-429?；亍?06回風巷5號層

回風巷一一號回風立井一地面

二、供水、供液、排水系統(tǒng)

(1)管路布置：

回風順槽布置兩趟管路。一趟2口寸為靜壓水管，每隔100m出一個三通截門，

以供設(shè)備冷卻、沖洗巷道及水幕用水；另一-趟為4口寸排水管，及時排出巷道低洼

處積水和防治工作面透水。

進風順槽設(shè)置一趟2口寸管路，用于排除巷道低洼處積水和防止工作面透水；

設(shè)置兩趟4口寸管路：一趟為靜壓水管，每隔50m出一個三通截門，供架間噴霧、

乳化泵供水、機組冷卻及前后溜子電機冷卻等用水。

(2)供水、排水系統(tǒng)：

①灑水：

一號井井口凈化站和井口靜壓水塔一一號行人井-506―4206巷回風巷道

―406巷14205巷.428巷—4201、4202巷及4801工作面各用水點。

②排水：工作面及4201、4202―428巷―4205巷—406巷一北石門一—號井中

央水倉一一號行人斜井一地面井下水處理站。

(3)供液系統(tǒng)：

三、運輸系統(tǒng)

(1)運煤：4201順槽一428巷、4205盤區(qū)皮帶巷一406集中皮帶巷f五百噸

煤倉一一號主斜一地面

(2)運料：一號副斜井一北石門一406集中軌道巷—4205、428盤區(qū)軌道巷

-*4202回風順槽一4801工作面

四、供電系統(tǒng)

406第H變電所一工作面

五、安全監(jiān)測系統(tǒng)

礦井裝備了完善的安全監(jiān)測系統(tǒng)，4801工作面監(jiān)測傳感器與礦井安全監(jiān)測系

統(tǒng)聯(lián)接完好。依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求，工作面及采區(qū)主要巷道監(jiān)測傳感器布

置如下：

①工作面回風流中(回風巷距機尾10米內(nèi))及工作面上隅角安裝甲烷傳感器

一臺，瓦斯報警濃度1%,斷電濃度L5肌復(fù)電濃度小于設(shè)。斷電范圍為工作面內(nèi)

全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。

②采煤機上安裝機載式斷電儀-臺，當機組附近瓦斯?jié)舛冗_到現(xiàn)時，發(fā)出報

警，達到1.5%時，自動切斷采煤機電源。

③在聯(lián)絡(luò)風門處均安裝風門傳感器。

④各臺傳感器及各臺傳感器的主機安裝質(zhì)量要符合規(guī)定要求。

六、照明系統(tǒng)

4201、4202巷每隔30米安裝一套防爆燈管；工作面每隔12米安裝一套隔爆支

架燈；轉(zhuǎn)載機頭、皮帶頭各安裝一套防爆燈管。照明系統(tǒng)電源由采區(qū)1140V配電

點經(jīng)ZXZB-4-H型信號照明綜合保護裝置提供。

七、通訊系統(tǒng)

工作面溜頭、順槽皮帶頭分別安置一部防爆調(diào)度電話。工作面處安裝通訊聲

光信號器。

第二節(jié)盤區(qū)概況

小峪煤礦3#煤層?xùn)|IV盤區(qū)位于小峪井田東北角，東為蘆子溝礦井田，西至

406大巷，南為東ni盤區(qū)采空區(qū)，北為東溝礦井田。盤區(qū)設(shè)計走向長度900m,

傾斜長度500m,回采面積468000m2o3#煤層?xùn)|IV盤區(qū)對應(yīng)上部為2#層采空區(qū)，

層間距5—6mo

盤區(qū)工業(yè)儲量：500.3856萬噸、可采儲量400.3084萬噸。

年設(shè)計生產(chǎn)能力100萬t/a。

設(shè)計服務(wù)年限400.3084+100=4（年）

盤區(qū)巷道布置：3#煤層?xùn)|IV盤區(qū)由于過去曾經(jīng)回采過，盤區(qū)內(nèi)有以前掘至

的空巷，部分地段可利用，設(shè)計從406巷開口掘4205巷（設(shè)計長度1150米，前

期用途為3#煤層?xùn)|IV盤區(qū)準備巷道進風運料。后期為4803工作面的運輸順槽）,

掘進307米處向北掘進2條巷道，428機軌合一巷、429專用回風巷，由于盤區(qū)

僅服務(wù)于一個煤層，服務(wù)年限短，所以均布置煤層中。

盤區(qū)內(nèi)各區(qū)段采用后退式開采順序，所以，巷道的掘進順序為：由406大巷

向西掘進4205巷307米后向北掘、428、429兩條巷道，然后掘進4201、4202,

形成盤區(qū)首采工作面，4801經(jīng)檢查上述巷道掘進的規(guī)格質(zhì)量合格后，即可安裝

有門面機電設(shè)備，形成盤區(qū)的生產(chǎn)系統(tǒng)。

隨4801面的回采，應(yīng)及時開掘第二區(qū)段4802工作面的2條順槽和切眼，以

保證工作面能夠及時接替生產(chǎn)。在4802面回采時，同樣應(yīng)及時準備出4803面的

有關(guān)巷道。

盤區(qū)內(nèi)煤砰運輸和輔助運輸、通風及排水

⑴、運煤系統(tǒng)

在回采工作面鋪設(shè)刮板輸送機，在工作面順槽、428運輸巷、4205巷鋪設(shè)膠

帶輸送機。其運煤路線為：工作面一順槽皮帶一428運輸巷一4205機軌合一巷一

盤區(qū)煤倉一強力皮帶一地面。

（2）運料排研系統(tǒng)

運料排砰采用600毫米軌距的礦車及平板車。運送材料和設(shè)備的路線是：物

料自一號副斜井，經(jīng)406軌道大巷、4205機軌合一巷、428軌道巷、然后運至工

作面。

掘進巷道時所出的肝石，利用礦車從各巷經(jīng)428軌道巷、一號副斜井送至地

面。

（3）通風系統(tǒng)

回采工作面所需的新風，從一號副斜井進入，經(jīng)406軌道大世，4205巷、

428軌道大巷，工作面運輸順槽到達工作面。工作面出來的污風經(jīng)回風順槽直接

進入429盤區(qū)專用回風巷，到412回風巷，再到506回風大巷經(jīng)一號回風井到地

面。

（4）供排水系統(tǒng)

供水：采掘工作面及運輸巷所需的防塵噴霧等用水，分別由地面貯水池專用

管道送至盤區(qū)各需用地點。

排水：采掘工作面的積水由所設(shè)的臨時水倉排至盤區(qū)水倉，再由盤區(qū)水倉排

至井底中央水倉，然后排到地面。

圖1-273#煤層一采區(qū)在井田中的位置示意圖

第三節(jié)地質(zhì)特征

4801工作面總體地質(zhì)構(gòu)造比較簡單。4801工作面煤巖層走向大致為130°,

傾向40。，傾角1。?3。。

根據(jù)已掘順槽巷道資料，本回采工作面共發(fā)現(xiàn)?條巖墻，位于距順槽巷口

500m處,走向190°。

工作面對應(yīng)上部采空區(qū)有積水，煤層及頂板有滴水及淋水現(xiàn)象，在巷道低洼

處形成積水。據(jù)2008年瓦斯等級鑒定文件及煤層檢驗報告，礦井瓦斯絕對涌出

量為lO.lOnWmin,煤塵爆炸指數(shù)為39.96%,煤塵有爆炸危險性。

2、3、5號煤層及頂?shù)装逦锢砹W(xué)性質(zhì)如表1-3-1、表1-3-2、表1-3-3。

表1-3-1小峪煤礦2、3、5號煤層及圍巖試樣物理性質(zhì)測定結(jié)果

項目

視密度/kg-m-3真密度/kgn"含水率/%自然吸水率/%

樣別

11366.721417.433.526.63

21381.351423.492.624.05

2#層煤

31390.091415.433.135.39

平均

137914193.095.36

fj'i

11317.501384.043.665.46

21365.421378.363.966.26

3#層煤

31352.441396.653.645.21

平均

134513863.755.64

值

11285.501444.043.205.63

21288.021452.432.985.06

5#層煤

31282.781461.993.206.18

平均

128514533.125.62

值

12458.382606.430.462.73

22480.932609.600.472.56

2#層煤

頂板32445.132604.620.482.59

平均

246126070.472.63

值

12442.372525.251.181.38

22481.572518.471.171.47

3#層煤

頂板32450.332512.141.772.16

平均

245825191.371.67

值

12496.672541.080.911.96

22488.052536.350.952.12

5#層煤

頂板32505.282544.100.931.56

平均

249725400.931.88

值

12577.782652.051.042.26

22570.892636.671.072.24

5#層煤

底板32586.682650.180.831.52

平均

257826460.982.01

值

表1-3-2小峪煤礦2、3、5煤層及圍巖試樣力學(xué)性質(zhì)測定結(jié)果

單向抗彈性模

項目單向抗壓強泊松內(nèi)凝聚內(nèi)摩強度

拉強度1|(

樣別度/MPa比力/MPa擦角/°公式

/MPa/GPa

127.650.6722.610.45

228.691.3419.070.48

2#326.521.0125.190.48T=10

10+o.tg

層煤23.6

4/1.22//23.6

5/0.64//

平均值27.620.9822.190.47

125.471.2923.430.45

224.431.0818.240.49

3#325.561.2216.910.49T=8+O

839.4.tg39.

層煤

4/1.09//4

5/1.06//

平均值25.131.1519.530.48

122.170.9916.360.47

228.041.8617.130.49

5.329.732.0415.800.48T=9.8

9.838.5+G.tg

層煤

4/1.54//38.5

5/2.08//

平均值26.651.7016.430.48

159.773.9084.530.35

251.982.9291.780.26

2#層

369.472.9394.060.37T=25.

煤25.220.32+o.t

4

頂板/2.74//g20.3

5/3.38//

平均值60.413.1790.120.33

123.572.1676.510.47

3#層

232.480.817.840.07T=3.9

煤頂3.938.2+o.tg

2.98/

板3//38.2

平均值28.031.9842.170.27

170.424.76110.200.43

239.122.3289.050.33

5#層

3/3.02//

煤頂///

4/4.15/

板/

5/4.16//

平均值54.773.6899.620.38

138.602.1185.330.48

5#層

249.563.63114.220.48T=13.

煤底13.537.55+o.t

板330.262.5068.610.41g37.5

平均值39.472.7489.390.46

表1-3-3小峪煤礦2、3、5煤層及圍巖試樣抗剪切強度測定結(jié)果MPa)

樣別38°45°53°61°

項目正應(yīng)力剪應(yīng)力正應(yīng)力剪應(yīng)力正應(yīng)力剪應(yīng)力正應(yīng)力剪應(yīng)力

124.7619.3419.6919.6913.8218.347.3913.32

223.9118.6820.6920.6911.7315.566.4911.71

2#

層320.2915.8513.8013.809.5412.665.329.60

煤

418.6214.5414.2614.269.0912.067.7113.91

平均值29.1922.8117.1117.1111.0414.666.7312.14

125.0219.5519.2719.2711.4915.257.3613.28

220.7416.2017.5117.5110.5113.956.9012.45

3#

層

煤319.8615.5216.5416.549.3112.364.938.89

422.7917.8017.5017.509.5912.733.957.12

平均值22.1017.2717.7017.7010.2313.575.7810.44

125.0919.6015.8115.8111.7115.546.1611.11

224.3819.0518.9918.9910.6214.105.9910.80

5#

層321.8917.1113.6313.639.7912.997.0412.70

煤

419.5515.2719.6519.659.5212.645.529.95

平均值22.7317.7617.0217.0210.4113.826.1811.14

155.3343.2337.1237.1229.6339.3211.9221.50

2#

層249.5438.7140.8640.8624.9533.1119.0534.37

煤

頂347.9537.4631.6231.6229.8639.6215.2527.51

板

447.6037.1929.9529.9528.2637.5111.6320.98

平均值50.1139.1534.8934.8928.1837.3914.4626.09

128.0621.9325.6125.6112.9817.237.5513.62

^

層231.0524.2618.8018.8010.5013.947.2513.09

煤

323.9018.6721.8921.8915.0720.0010.7119.31

底

板

431.9024.9317.1117.1110.7514.269.1116.44

平均值28.7322.4520.8520.8512.3316.368.6615.61

直接頂為砂質(zhì)泥巖，局部為砂巖，底板為炭質(zhì)泥巖。煤層及頂?shù)装迩闆r詳見

柱狀圖1-3-1o

厚度柱狀

1:500標志層巖性描述

層厚累厚

灰色、深灰色砂泥巖，泥質(zhì)粉砂巖，

69.62-122.06

細砂巖。砂礫巖，灰臼色。

1(X122端

0.28-4.62

此煤：層位穩(wěn)定，般均可采，局部不可采。

泥巖、粉砂巖。

上含礫粗砂巖：灰白色、斜層理發(fā)育。

多為砂質(zhì)泥巖。粉、細砂巖。

4.402煤：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾高嶺巖利結(jié)晶狀高嶺巖。

2.40灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。

3煤：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾高嶺巖和結(jié)晶狀高嶺巖。

8.01泥巖及細砂巖。

10.97粗砂礫巖：局部含礫，砂泥巖中含植物化石。

10.005煤：黑色，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，全區(qū)穩(wěn)定可采。

主要為泥巖，砂質(zhì)泥巖。

6煤層：局部賦存，零星可采。

刃顏粉砂巖、粉砂巖互層；灰白色，灰黑色發(fā)育斷

續(xù)波狀層理。

圖1-3-14801工作面綜合柱狀圖

第四節(jié)放頂煤工作面基本情況介紹

4801回采工作面布置在東IV盤區(qū)3號煤層中，地面相對位置為南嶺稍西部

東溝南部，無農(nóng)田及房屋，煤層埋藏平均深度291.2m。

4801回采工作面東側(cè)為東IV盤區(qū)邊界，車道溝河床，北為小峪礦界，西側(cè)

為428、429盤區(qū)巷，南部為4802工作面，對應(yīng)上部為2#層采空區(qū)。

（1）煤層厚度

4801工作面煤層最大8.56m,最小7.28m,平均7.92m。

（2）煤層結(jié)構(gòu)

工作面煤層為比較簡單結(jié)構(gòu)，煤層中部有2?3層夾石分布，厚0.07m?0.38

m,巖性為泥巖及高嶺巖。

4801工作面走向長度823米，工作面傾向長度150米。

可采儲量：823X150X8.3X1,4^143.45（萬噸）

第二章回采工作面布置及采煤方法

第一節(jié)回采工作面的布置

4801回采工作面總體沿3號煤層底板布置兩條順槽巷道。兩順槽均為矩形

斷面，兩順槽巷頂板為3#煤，4801回采工作面兩順槽長度為823m,工作面傾向

長度為150m。

上順槽布置在煤層底部，沿煤層底板掘進。巷道斷面規(guī)格：矩形斷面，凈寬

x高=3.2x3.0m2,采用樹脂加長錨固組合錨桿支護系統(tǒng)。支護目的主要是維護巷

道圍巖穩(wěn)定，控制巷道圍巖變形，以保證在回采期間基本不維修。上順槽為回風、

行人及輔助運輸巷，上順槽斷面如圖2-1-1所示。

下順槽（運輸順槽）布置在煤層底部，沿煤層底板掘進，為實體煤掘巷。巷

道斷面規(guī)格：矩形斷面，凈寬義高=4.5義3.0m?。下順槽為機軌合一巷，用于煤

炭運輸、進風及布置設(shè)備列車。運輸順槽采用樹脂加長錨固組合錨桿支護系統(tǒng)，

并進行錨索補強。運輸順槽斷面如圖2-1-2所示。

3H煤層?xùn)|IV盤區(qū)4202巷支護斷面圖

900z900#900/90045%

______________43J0D______________Jd

>_______________45no_______________

3#煤層?xùn)|IV盤區(qū)4201巷支護斷面圖

一、巷道頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：桿體為20#左旋無縱筋螺紋鋼筋，長度2.4m,桿尾螺紋為

M22o

錨固方式：樹脂加長錨固，采用I支錨固劑，規(guī)格為Z2360。鉆孔直徑為

28mm,錨固長度為600mm。

錨桿布置：錨桿間距800m,排距800m。

鋼帶:采用W3600mmX150mmX3mm型，下順槽每3眼每排錨索1根。

托板：采用與錨桿配套的拱型高強度托板。

錨桿角度：靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)角度為與鉛垂線成15%

上順槽錨索：單根鋼絞線，(M5.24mm,長度6.5m,加長錨固，采用兩支錨

固劑,規(guī)格為Z2360。每2排布置1根錨索，即錨索間距為1600mm。

下順槽錨索：3排錨索(j)17.8mm,長度6.5m,每排錨索帶一根鋼帶。

二、巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：圓鋼錨桿，桿體直徑18mm,長度1800mm,桿尾螺紋規(guī)

格M20。

錨固方式：樹脂端部錨固，采用一支錨固劑，規(guī)格為Z2360。

托板：采用與錨桿配套的拱型高強度托盤。

錨桿角度：靠近頂?shù)装宓南飵湾^桿安設(shè)角度為與水平線成10°。

錨桿布置：錨桿間距800m,排距800m。

三、工作面切眼支護

4801沿煤層底板布置，規(guī)格為：凈寬X高=7.6X2.8n?,矩形斷面，切眼采

用樹脂加長錨固組合錨桿支護系統(tǒng)，并進行錨索補強。切眼支護斷面如圖2-1-3

所示。

3#煤層?xùn)|IV盤區(qū)4802工作面切眼支護斷面圖

(1)切眼頂板支護：

錨桿形式和規(guī)格：桿體為20#左旋無縱筋螺紋鋼筋，長度2400mm,桿尾螺

紋為M22o

錨固方式：樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，規(guī)格為Z2360。

鉆孔直徑為28mm,錨固長度為1200mm?

鋼帶：采用W5500mmX150mmX3mm型。

托板：采用與錨桿配套的拱型高強度托板。

錨桿角度：靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)角度為與鉛垂線成15°。

錨桿布置：錨桿間距800mm,每排10根錨桿，排距800mm。

錨索：單根鋼絞線，＜|)17.8mm,長度6.5m,加長錨固，采用兩支錨固劑，規(guī)

格為Z2360。每2排布置4根錨索，錨索間距1700mm。

四、工作面煤柱的留設(shè)及接替順序

煤柱的留設(shè)：相鄰工作面之間留設(shè)20m煤柱，給采區(qū)主要巷道留設(shè)80m煤

柱，給井田邊界留設(shè)20m煤柱“

工作面接替順序：采區(qū)內(nèi)采用前進式開采，工作面內(nèi)采用后退式開采，4801

工作面回采完畢后，接續(xù)回采4802工作面

第二節(jié)回采工作面裝備

運輸順槽為機軌合一巷，其中膠帶輸送機布置在運輸巷下幫側(cè)，設(shè)備列車布

置在運輸巷上幫側(cè)，距4801工作面煤壁45?50m。動力電纜、乳化液進回油管、

噴霧降塵用軟水管和通信電纜通過電纜托架懸掛在運輸巷的上幫側(cè)。隨著工作面

推進，多出的管線臨時存放在設(shè)備列車后部的電纜車內(nèi)?；仫L順槽只布置軌道，

如圖2-2-1所示。運輸順槽皮帶與軌道位置如圖2-2-2所示示。

co

CU

產(chǎn).

.320。

回風平巷斷面尺寸

45Q0

皮帶中心線巷道中心線

CD

o

454產(chǎn)650#4口#300」co

QJ

照）6f

1_]_______

運輸平巷斷面尺寸

一、4801工作面割煤高度確定

綜采工作面割煤高度主要應(yīng)根據(jù)煤層賦存情況、通風、行人的要求以及回采

率的要求而定。具體有以下兒個方面:

⑴要根據(jù)煤層的厚度來確定割煤高度，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，綜放工作面

采放比不能超過1：3,因此，要根據(jù)煤層厚度來確定割煤高度；

⑵煤層硬度對割煤高度確定的影響，對于較硬的煤層，-?般而言，工作面煤

壁片幫不大，工作面割煤高度可以適當增加；對于較軟的煤層，工作面容易片幫，

工作面割煤高度不宜太大；

⑶確定割煤高度要考慮對回收率的影響，增大機采高度，縮小采、放比，可

以相應(yīng)提高工作面的回收率，增大支架放煤空間，有利于大塊頂煤的回收；

⑷通風的影響，割煤高度大，通風斷面大，從而工作面允許風量就大，反之，

工作面風量允許則小。因此，在瓦斯含量較高的綜放工作面割煤高度適當加大，

以增加工作面的通風斷面；

⑸要考慮工作面設(shè)備的初期投資，工作面割煤高度大，相應(yīng)支架的高度就加

大，噸位也加大，從而工作面設(shè)備的初期投資就大。

目前，國內(nèi)綜放工作面割煤高度一般在2.0m?3.2m,考慮上面5個因素對割

煤高度的影響后，兼顧全國綜放工作面的經(jīng)驗和各煤層的具體條件。4801工作

面割煤高度定為2.8m,放煤高度為5.12m,采放比為1：1.83。

二、4801工作面長度確定

工作面的長度一般情況下應(yīng)根據(jù)所確定的工作面日產(chǎn)量和工作面的日進度

進行計算。但在大多數(shù)情況下，各生產(chǎn)礦井多是根據(jù)采區(qū)幾何尺寸和布置的工作

面數(shù)進行圈定或根據(jù)經(jīng)驗和設(shè)備能力（刮板輸送機的鋪設(shè)長度）以及工作面設(shè)備

的初期投資確定。工作面長度的加大，不僅能提高工作面單產(chǎn)、降低巷道掘進率,

有利于礦井實現(xiàn)集中化生產(chǎn)，而且可以提高礦井資源回收率。

綜放工作面兩端存在放煤損失，工作面長度越長，這部分損失在總量中的比

例就小，煤炭回收率就高。但由于受工作面設(shè)備配套設(shè)備的裝備水平、通風、安

全及管理等方面的制約，工作面長度不能無限增加。在一定時期內(nèi)，工作面長度

根據(jù)裝備水平有一合理范圍，當工作面長度超過這一范圍，工作面設(shè)備可靠性將

降低，生產(chǎn)管理困難，工作面反而難實現(xiàn)高產(chǎn)高效。根據(jù)對近年高產(chǎn)高效工作面

統(tǒng)計，放頂煤工作面長度一般在200m以上。部分條件好的礦井工作面長度可隨

著工作面輸送機鋪設(shè)長度的增加，逐步達到250?300m。目前興隆莊礦年產(chǎn)600

萬t工作面為國內(nèi)最長綜放工作面，工作面長度達300.5m；其次為潞安王莊礦，

工作面長270m。

綜放工作面長度的確定還應(yīng)考慮工作面自燃發(fā)火期。綜放工作面采空區(qū)浮煤

增多，增加了自燃發(fā)火的可能性，如果綜放工作面推進速度過慢，不能將自燃帶

甩入老空區(qū)。因此，為了防止綜放工作面煤層自燃，必須保持一定的推進度，根

據(jù)國內(nèi)綜放工作面防滅火經(jīng)驗，結(jié)合小峪煤礦煤層的實際情況，初步確定月推進

度至少應(yīng)達到70m以上。

小峪煤礦原3號煤層的綜采工作面長度為150m。結(jié)合本礦井地質(zhì)條件、開

拓系統(tǒng)以及投資、管理、自燃發(fā)火等方面的因素，4801綜放工作面傾斜長度確

定為150m。

三、采煤機截深

按照有關(guān)文件精神，小峪煤礦為了實現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效，采煤機的截深和放

煤步距應(yīng)保證工作面盡可能大的循環(huán)產(chǎn)量。我國綜放工作面的采煤機截深近幾年

來逐漸加大，由原來的截深0.6m,2刀--放，改為截深0.8m,一刀一放。在日

進刀數(shù)相同的情況下，截深0.8m可增加1/3的循環(huán)產(chǎn)量。綜采工作面增加截深

可以增加循環(huán)產(chǎn)量，在日進刀數(shù)相同的情況下，截深越大，生產(chǎn)能力也越大，但

截深增大會相應(yīng)地增大配套設(shè)備，導(dǎo)致工作面初期投資增加。因此，確定采煤機

截深為0.8m。

四、4801工作面設(shè)備配套

(-)面放頂煤液壓支架選型

綜放工作面支架選型過程中需考慮以下幾個方面：煤層地質(zhì)條件、生產(chǎn)技術(shù)

條件、經(jīng)濟條件。小峪煤礦綜放開采支架選型主要考慮以下幾個因素：

⑴支架應(yīng)有良好的通風、行人空間；

⑵設(shè)備投資要盡量節(jié)??；

⑶支架可靠性高；

⑷支架應(yīng)具有滿足放煤要求的空間。

3號煤層支架工作阻力確定的基本條件：4801綜放工作面采厚平均厚7.92m,

最厚為8.56m,采煤機割煤高度2.8m,放煤高度5.12m,采深281.04?333.98m,

煤的普氏硬度系數(shù)(平均)戶2.513。

⑴統(tǒng)計類比法確定支架工作阻力

根據(jù)對我國30多個綜放開采工作面實測支架最大載荷與煤層硬度系數(shù)

f,采深〃以及頂煤厚度進行回歸，得到如下關(guān)系式：

匕”=1939+22"+471-/+聯(lián)

將綜放工作面煤層條件代入上式求出Pmax，考慮.定的安全系數(shù)，即可得到

工作面支架所需設(shè)計工作阻力產(chǎn)，即

P=K.Pmax(K=1.2~L35)

將3號煤層的參數(shù)值代入：

155

1939+224+471?/+

為

=1939+2.2x(281.04?333.98)+471x2.513+《1=3771?3888

則：P=K-PM=(3696?3877)x(1.2?1.35)=(4435?5234)左N

⑵估算法確定支架工作阻力

這種計算方法的基礎(chǔ)是工作面支架工作阻力支撐冒落帶頂板巖層和頂煤的

重量，并平衡基本頂失穩(wěn)時對支架的動載，計算公式為：

q=K&?(q醇+q頂煤)

式中：q——工作面支架所需支護強度；

K,——基本頂失穩(wěn)時的動載系數(shù)，根據(jù)綜放工作面礦壓觀測結(jié)果，一一般

&=1.1?1.8；

3

q官----冒落帶巖層自重應(yīng)力，4冒=/項,4，7項為頂板巖層容重，取26kN/m；

%頁煤—支架上方頂煤自重應(yīng)力，4頂煤=丫煤?〃4，丫煤為頂煤容重。

根據(jù)小峪礦3號煤層的現(xiàn)場實際觀測，取儲=1.3。

當3號煤層開采時，上部2號煤層均為采空區(qū)，經(jīng)過采動后，礦山壓力已經(jīng)

得到釋放，而2、3煤層之間間距較小，平均間距為2.4m。若支架支護強度能滿

足2號煤層綜放開采要求，也能滿足3號煤層的開采。本次設(shè)計代入3號煤層條

件，支架支護強度為:

4=1.3x(18.8x2600+5.95x1379尸0.742MPa

支護強度確定后，根據(jù)配套尺寸、支架頂梁長度、空頂距計算支架工作阻力,

公式：

P=q-HK+LD)Bxl03

式中：P——支架工作阻力，kN；

q——支架的支護強度,0.742MPa；

LK——空頂距0.304m

LD——頂梁長度4.93m

B——支架寬度1.5m

代入可以求得：

P=q.&+4)?8=0.742x(0.304+4.93)x1.5=5865.5kN

根據(jù)上面計算，取最大值，支架工作阻力為5865.5KN,因此現(xiàn)有

ZF7800/17/30液壓支架(7800kN)完全適合4801面煤層。

(-)采煤機

⑴采煤機小時生產(chǎn)能力核算

采煤機端部斜切進刀單向割煤，采放平行作業(yè)一刀一放。割煤和放煤可以完

全平行作業(yè)，互不干擾，互不等待。采煤機割完一刀煤后，不管放煤作業(yè)是否結(jié)

束，立即反向跑空刀清浮煤。當采煤機清浮煤到達端頭時，輸送機的機頭已經(jīng)推

向煤壁，可立即進行斜切進刀，端頭作業(yè)對割煤和放煤都沒有影響。因此，小峪

煤礦4801工作面的采煤機的平均落煤能力為：

601Qr,[//t(1+/)—2/1Az?]

Q,?=

(H,1

K-Tx-L-C+^-CfL,-2Td-Q,

IHf)B-H-y

式中：Qm一采煤機平均落煤能力，t/h；

Q，——工作面平均日產(chǎn)量，t/d；

B——采煤機截深，0.8m；

H——平均割煤高度，3號2.8m；

3

丫——實體煤容重，3號煤層1.35t/m0

C——工作面采煤機割煤回采率，95%；

L---工作面長度，3號煤層150m；

L——刮板輸送機彎曲段長度，25m；

L—采煤機兩滾筒中心距，12.211m；

Td----采煤機返向時間，Imin；

Hf——綜放工作面平均頂煤厚度，3號煤層5.12m；

Cf——頂煤回收率，80%；

k——采煤機平均日開機率，0.45；

T)——綜放工作面日生產(chǎn)時間，1440min；

i——采煤機割煤速度七與空刀牽引速度,之比，;匕/七，取

i=0.5o

對于4801綜放工作面長度150m,Qr=4999t/d,%.=144m,工作面采煤機

平均落煤能力：

60x4999x[(150x(1+0.5)-2x0.5x12.211]

0m~5124999

1440x0.45x(0.95x150+—x0.80xl44)-2xlx

2.80.8x2.8x1.35

=309t/h

⑵采煤機平均割煤速度

309

1.70m/min

60BH-y60x0.8x2.8x1.35

⑶采煤機最大割煤速度和最大生產(chǎn)能力

當綜放工作面日進尺為3.2m時，采煤機最大割煤速度:

Vmax=K-cV,c=1.5x1.05=1.575m/min

當綜放工作面日進尺為3.2m時，采煤機最大生產(chǎn)能力：

如、=(2=1.5x309=463.5//〃

⑷采煤機裝機功率

當綜放工作面日進尺為3.2m時，采煤機單位能耗計算采煤機功率為：

N=6QKh-B-H-Vmm-Hw=1.3x60x0.8x2.8x1.70x0.70=208kW

在3號煤層中含黃鐵礦石等夾肝，因此，為了保證采煤機的可靠性，采煤機

的功率應(yīng)有一定的富裕系數(shù)，因此礦井現(xiàn)有總功率930kW(切割功率800kW)

的采煤機完全能夠滿足割煤要求。

⑸采煤機型號及主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)近年高產(chǎn)高效綜采工作面設(shè)備配套與實踐經(jīng)驗，電牽引采煤機可靠性明

顯高于液壓牽引采煤機，同時電牽引采煤機對故障有自我診斷能力，因此選用電

牽引采煤機。型號為MG400/930-3.3D電牽引采煤機，其主要參數(shù)如下：

采高范圍：2.0?3.5m；

機面高度：1579mm；

煤層傾角：W25°；

供電電壓：3300V；

總功率(kW)：930kW

截割部功率(kW)：2X400

牽引電機功率(kW)：2X55

泵站功率(kW)：20kW

搖臂擺角：上：31.14°,下：22.88°o

搖臂傳動比:45.27

截割速度：3.lm/s；

滾筒轉(zhuǎn)速：32.7r/min；

牽引方式：機載式交流變頻調(diào)速、鏈輪銷排式無鏈牽引；

頻率范圍：1.5?50?84HZ；

牽引速度