平顶山天安煤业股份有限公司十一矿——毕业设计

第一章矿井概况第一节矿井基本概况1、地理位置平顶山天安煤业股份有限公司十一矿位于平顶山市以西香山脚下，距市中心约13KM，行政区划分属平顶山新华区和宝丰县管辖。2、交通连接京广、焦枝两大干线的孟（庙）宝（丰）支线和矿区铁路专用线在该矿南部通过。本矿井已有铁路与矿区专用线接轨，铁路运输已形成，平（顶山）宝（丰）公路、许（昌）南（阳）公路在矿区相交通过，组成方便、迅达的交通网络。3、地形地貌十一矿位于平顶山矿区西南缘，属剥蚀残余丘陵地貌单元。井田北部为丘陵山体，最高山脊（红石寨）标高3204M；山脊两侧南北向冲沟发育；山体南中部为剥蚀残丘与坡洪积层组成的北西南东向槽形谷地，最低标高为110M，井田南缘为寒武系灰岩组成的呈现北西南东向展布的剥蚀残丘和垄岗位于平顶山煤田的西南缘，属剥蚀残余丘陵地貌。第二节井田境界及储量1、井田境界十一矿井田范围为东以50勘探线与五矿相邻，西以凤凰岭断层为界，55勘探线以东南部边界为各煤层风化带的下限，55勘探线以西南部边界以各煤层450M水平底板等高线为上限，深部以各煤层1000M水平底板等高线为限。井田走向长约66KM，倾斜宽约39KM，面积235KM2。2、储量矿井现有工业储量308亿吨，可采储量231亿吨。第三节地质特征1、地质构造本区主体为北东倾向的单斜构造，浅部陡深部缓。浅部倾角67，局部直立甚至倒转，深部517。区内主要断层有张庄逆断层、艾山逆断层、边庄逆断层、岳庄逆断层、凤凰岭逆断层。2、地层本矿区地层由老至新有寒武系、石碳系、二迭系和新生界第三系、第四系。3、可采煤层本区煤系地层总厚度为79403M，共含煤九组88层，煤层总厚度2531M。主要可采和局部可采煤层8层，分别为庚20煤、己1617煤、己15煤和戊910煤戊8煤、丁56煤、丁5煤和丙3煤等，其中丙3、戊8、己15、和庚20煤层分布不均，厚度变化较大，局部地段不可采。可采煤层总厚1430M，可采煤层含煤系数180。4、煤质各煤层的煤种分别为丙3煤为气煤三号、富硫、特低磷、中灰、发热量6290卡/克；丁5、丁6为肥气煤二号，特低磷、低硫、中灰、发热量55905674卡/克；己15、己1516为肥气一号，特低硫、特低磷、低灰，高发热量69806799卡/克。5、煤层顶底板顶底板多为泥岩、砂质泥岩，为较稳定至稳定型。6、瓦斯、煤尘、自燃瓦斯矿井为高瓦斯矿井。煤尘各煤层均属有煤尘爆炸危险煤层。自燃各煤层均为具有自然发火倾向性煤层，发火期13个月。7、地温井田内地温随深度增加而增高。平均地温梯度为243/100M，440670MM为一般热害区（31C37C），670M以下为二级热害区（37C）。第四节水文地质本井田北部为平顶山砂岩及石千峰组红色沙岩组成的低山，南部为寒武系灰岩组成的残丘，含煤地层分布于低山与残丘之间的槽形谷地中，地形南北两侧高、中部低、受水面积不大，地表水东西向流入湛河。大气降雨为主要补给水源，补给条件好。主要含水层易于疏干。水文地质条件为复杂中等类型。1、主要含水层区内含水层自上而下划分如下第四系底部砾岩含水层、第三系泥灰岩含水层、平顶山砂岩裂隙含水层、丁煤层顶板砂岩含水层、戊910顶板砂岩含水层、己1617煤层顶板砂岩含水层、石炭系太原组上段灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系太原组下段灰岩岩溶裂隙含水层、寒武系灰岩岩溶裂隙含水层。2、隔水层（1）寒武系底部隔水层。（2）本溪组铝土泥岩隔水层。（3）太原组中部砂泥岩段隔水层。（4）己1617煤层底板隔水层。5各煤层之间的砂质泥岩和泥岩隔水层。3、矿井充水因素1充水水源直接充水来自戊910、丁组的顶板砂岩裂隙水；己1617煤层顶板砂岩裂隙水和底板灰岩岩溶裂隙水。间接充水含水层主要为太原组下段和寒武系灰岩含水层。2突水点突水点在平面上多分布在矿井东南部，一般突水水量不大。4、矿井涌水量全矿井正常涌水量1165M3/H，最大涌水量2330M3/H。其中一水平（450M以上）正常涌水量590M3/H，最大涌水量1180M3/H。二水平（450M800M以上）正常涌水量575M3/H，最大涌水量1150M3/H。第五节开采技术条件1、开采煤层顶底板可采煤层老顶、老底砂岩和灰岩的围岩类别属类。即稳定性属稳定稳定性较好类；直接顶、底板及围岩类别属类，即稳定性属中等较差类。2、瓦斯2007年年度瓦斯鉴定结果矿井瓦斯相对涌出量为1086M3/T，绝对涌出是为3649M3/MIN。3、煤尘各煤层煤尘爆炸指数较高，均具有爆炸危险性。2006年鉴定丁组煤煤尘爆炸指数为3444374，戊910煤为36713744，己1617煤为3063497。4、煤的自燃丁组煤发火期23个月，自燃等级为二级。戊910煤易自燃，发火期23个月，自燃等级为二级。己1617煤发火期为13个月，自燃等级为一级。全矿井自燃等级为一级，容易自燃。5、地温本矿地温梯度202283C，属地温正常区，但400M以深沿走向由西向东地温梯度有加大趋势。第六节矿井现状概述一、井田开拓和采区布置1、井田开拓矿井开拓方式为立井开拓，目前矿井有井筒八个老主井、老副井、南风井、新主井、新副井、中央回风井、西翼进风井、西翼回风井。矿井共分两个水平和一个辅助水平，其中辅助水平（70M水平）已结束；一水平（180M）只剩一个工作面；二水平（593M）为上下山开拓，上山为450M593M，下山为593M800M（丁组、戊组煤）、1000M（己组煤），丁组煤煤、己组煤593M以上已基本采完。矿井通风方式为抽出式。2、采区布置十一矿目前450M水平以上只剩一个采区，正在生产的二水平采区有丁二、丁戊六、己二采区；本设计为为己四采区。3、工作面装备采煤工作面全部为综采工作面。二、井下运输二水平西翼煤炭运输为带式输送机运输，大巷内平行布置两条皮带；丁戊组煤和己组煤分采分运，设计运量均为700T/H，带宽1000MM，带速315M/S。辅助运输为1T固定式矿车，600MM轨距，30KG/M钢轨；电机车为XK86/140KBT蓄电池电机车，每次可牵引1T矸石车20辆。三、提升、通风、排水和压风设备1、提升设备老主井已暂停使用。新主井使用JKMD44E型低速直联落地式多绳摩擦轮提升机2套，电动机均为2300KW,53R/MIN直流电动机，两对JDG16/1504型钢罐道4绳16T箕斗。老副井使用JKMD1854型塔式多绳摩擦轮提升机，配备一台ZD265/3655B型400KW直流电动机，提升容器为一对1T矿车单层单车罐笼。新副井使用JKMD354（）型落地式多绳摩擦轮提升机，配用一台YR80016/1730型6KV、800KW交流异步电动机，提升容器为一对1T双层两车罐笼。西翼进风井装备JKMD354E型落地式多绳摩擦轮提升机，配用660V、800KW直流电动机，提升容器选用一对GDG10/6/1/2K型1T双层两车四绳罐笼，一个宽罐，一个窄罐。西翼主井使用JKMD44E型低速直联落地式多绳摩擦轮提升机2套，电动机均为2300KW,53R/MIN直流电动机，两对JDG16/1504型钢罐道4绳16T箕斗。2、通风设备南风井使用两台BDK8NO28型对旋式通风机，一台工作，一台备用，电机容量2500KW。中央回风井使用ANN2884/1400N型不停车动叶可调矿用轴流式通风机2台，一台工作，一台备用；每台风机配用6极990R/MIN、6KV、1250KW电动机。西翼回风井装备FBCDZ13DK10NO36型对旋式轴流风机2台，一台工作，一台备用；配用YRVF10型、6KV、630KW专用防爆电动机。3、排水设备目前本矿井井下有三套排水系统分别为70M水平排水系统，180M水平排水系统和593M水平排水系统。70M水平排水系统安装了200D436型离心式水泵4台，D250MM排水管路系统共3趟，排水能力为480M3/H。180M水平排水系统安装MD450606型水泵2台和250D606型水泵5台；电动机容量均为680KW；排水管为D325MM钢管4趟，通过老副井到地面；排水能力为1876M3/H。593M水平排水系统安装PJ1506512型水泵5台，排水管路为D3256钢管3趟，沿新副井敷设，最大排水能力为1607M3/H。4、压风设备老工业广场内设压风站，现有4台5L40/8型空气压缩机和1台60M3/MIN螺杆式空气压缩机。从老副井下敷设一趟D2737焊接钢管。西翼工业广场新增SAV400型PN07MPA，产气量为589M3/MIN的螺杆式空气压缩机3台；配用6KV、300KW电动机；压风管D2737焊接钢管1趟，沿西进风井敷设。5、黄泥灌浆十一矿原建有地面黄泥灌浆站，现西翼回风井地面新建有黄泥灌浆站，管路沿风井敷设。四、地面生产系统在主井井口东北侧对应布置一个箕斗受煤仓，原煤由受煤仓下往复式给煤机经1号转载站带式输送机及原煤带式输送机（B1000MM）进入筛分楼，卸入SLU150/2B螺旋分级筛上进行分级，筛上煤50MM级块煤上手选带式输送机（B1000MM）,经人工选矸后进入双齿辊破碎机破碎至50MM级后，再与筛下品（50MM级）汇合进入3号转载站带式输送机，再经胶带机头部溜槽给入上仓带式输送机（B1000MM），将原煤分别配入6个圆筒仓中，容量为65500T。煤仓下设往复式给煤机经带式输送机运至装车点，装车外运。五、水源、电源1、水源矿井现有一座日处理能力10000M3的水处理厂，水源为矿井排水。污水处理厂出水标准满足污水综合排放标准GB89781996中的一级标准要求，日处理能力为3000M3/D。2、电源十一矿工业场地内现有110/6KV岳庄变电站一座，两回110KV电源线路分别来自平顶山新华区的滍阳220KV变电站和肖营110KV变电站，主变容量3X20MVA，两台工作，1台备用。各种保护齐全，系统运行安全可靠。第二章采区开拓第一节采区边界及储量一、采区边界己四采区位于井田西北部，东邻己二采区，西邻井田边界，采区南部以己1617煤层500M底板等高线与香山矿为界，己1617煤层800M底板等高线。己四采区走向平均长度3100M，倾斜平均长度1200M，采区面积约372KM2。二、资源/储量1、采区地质储量己四采区地质报告中，煤炭资源/储量己1617煤A级6656MT，B级11644MT，C级1234MT，AB级183MT，ABC级3064MT。己四采区设计可采储量是指采区设计资源/储量减去工业场地、井筒和主要井巷保护煤柱的煤量后再乘以采区回采率。己1617煤层采区回采率取75。经计算，采区设计可采储量为2223MT。2、煤柱留设（1）工业场地煤柱己四采区风井工业场地煤柱根据平顶山矿区生产矿实测岩层移动角计算留设。岩层移动角为表土段45，基岩段65，64，68。（2）断层煤柱导水断层煤柱采用矿井水文地质规程中导水断层防隔水煤柱留设公式，计算导水断层煤柱。L05KMMKP3式中K安全系数，取2；M煤层厚度或采高，己1617煤取50M；P水头压力，PA；KP煤的抗张强度，己1617煤16105PA。根据平顶山矿区经验，设计确定导水断层两侧煤柱为80M。矿井生产中要进一步收集水头压力及煤的抗张强度值，以及时调整煤柱宽度，确保安全生产。非导水断层煤柱根据平顶山矿区经验,设计暂按上盘留设50M煤柱，下盘留设80M煤柱。（3）其它煤柱井田边界煤柱为20M,采区边界煤柱为两侧各5M,采区下山煤柱两侧各为50M。3、各煤层采区回采率己1617煤为厚煤层，采区回采率75。第二节采区设计生产能力及服务年限一、矿井工作制度设计年工作日为330D，日工作班数为三班，其中两班生产，一班检修，每天净提升时间为16H。二、采区设计生产能力及服务年限通过对采区储量、煤层赋存条件及工作面生产能力、开采技术条件、矿井总体规划等方面综合分析，设计确定己四采区设计生产能力为10MT/A。具体分析如下1、储量/服务年限己1617煤可采储量为2223MT。按10MT/A生产能力，按14备用系数计算采区服务年限为159A。2、煤层的赋存条件和开采技术条件己1617煤层厚度15190M，平均624M。煤层属于厚煤层，为稳定较稳定煤层。煤层结构虽然稍复杂，但对实际生产影响不大。己1617煤层平均厚度624M，结合煤层结构情况，设计采用分层综采，分层采厚30M左右。经初步计算，工作面能力11MT/A。因此，己四采区按一个己1617煤工作面开采能保证采区10MT/A设计生产能力。第三节采区开拓系统形成独立的己四采区开拓运输系统己四采区井下主运输线路为回采工作面运输顺槽己四采区运输下山运输石门己四采区转载煤仓593M水平西翼运输大巷井底煤仓西翼主井。己四采区井下辅助运输系统线路为人员、材料、设备等由西翼进风井西翼井底车场593M进风大巷己四采区车场己四采区轨道下山采区各中车场至采掘工作面。回风利用西翼回风井时，己四采区通风系统线路为新鲜风流由进风井井底车场593M进风大巷己四采区车场己四采区轨道下山采区各中车场至采掘工作面。乏风由工作面回风顺槽己四采区回风下山回风石门回风斜巷西翼回风井。此方案针对性地解决了辅助运输线路长，运输环节多，运输时间长，辅助运输时间紧张的问题。同时，由于进风距离大大缩短，通风负压也有所降低，对有效解决己四采区的高温热害也有很大帮助。第三章采区巷道布置设计第一节采区上山布置该采区巷道单独布置，由于该采区593M水平以上仅可布置一个工作面，因此，设计把该采区的上下山一起布置，593M水平以上不布置上山巷道；593M水平以下布置轨道下山、2条回风下山和胶带输送机下山四条下山。根据调查，东翼己22采区布置在煤层中的巷道，片帮地鼓严重，翻修工作量大。为给矿井今后生产创造有利条件，减少维修费用，设计推荐采区上（下）山均布置在煤层底板岩石L2中。1、采区布置方式从整个采区看，采区走向长度大部分在3100M左右，适合双翼开采；从局部看，采区上部己1617煤层底板等高线579800M之间走向长度在3000M3200M之间，有利于采面的布置和采区下山施工。因此，己四采区采用双翼布置。2、采区巷道布置根据资料，己四采区为煤与瓦斯突出采区，采区通风容易时期需风量为130M3/S，通风困难时期需风量为180M3/S，经计算，采区布置一条回风下山不能满足采区通风要求。本着初期工程省、系统简单、生产过程中运输费用少、能耗低的原则，考虑采区通风的需要，设计己四采区800M水平标高以上需布置四条下山，即轨道下山、运输下山、专用回风下山、辅助回风下山。根据地质资料，己1617煤层伪顶为炭质泥岩，直接顶即是己15煤层的底板，己1617煤层直接底岩性为砂质泥岩，老底为细砂岩，局部地段变相为砂泥岩。设计考虑将运输下山和轨道下山布置在己1617煤层底板中，专用回风下山、辅助回风下山布置在己15煤层顶板砂岩中。巷道均采用半圆拱型断面，采用锚网喷联合支护，局部岩层破碎地段采用锚网喷锚索联合支护。运输下山、轨道下山都布置在煤层底板，有利于800M水平水仓、泵房和变电所的布置，同时，也有利于采区下山的水平延深。运输下山根据煤层情况分三段布置，采区运输下山上段长4779M，倾角15，中段长3987M，倾角6，下段长5212M，倾角16；轨道下山长度10884M，倾角16；专用回风下山、辅助回风下山布置在己15煤层顶板砂岩中，长度和倾角相同，长度为1000M，倾角16。第二节采区车场及硐室（一）采区上部车场及硐室采区上车场为平车场，连接西翼进风大巷和采区轨道下山，布置有采区绞车房，在变坡点以下，设防跑车安全装置。在采区的上部，还设有采区上部变电所、火药库、蓄电池机车库等硐室，运输下山设机头硐室、煤仓与运输石门相连。胶带输送机机头硐室、轨道下山绞车房由采区上部变电所供电。（二）采区中部车场中部车场为单侧甩车场。（三）采区下部车场下部车场标高为800M水平。采区下部车场位于己1617煤层底板以下1535M的比较稳定的岩层中。下部车场硐室主要有采区800M水平变电所、水泵房、水仓、皮带机尾清理硐室等。各采区、593M水平运输石门、593M水平西翼运输大巷均设有采区（转载）煤仓，煤仓高度为2030M，净直径67M，有效容量均为8001000T。此外，采区内的硐室有绞车房、采区变电所、带式输送机机头、机尾硐室等。第三节采区通风设计一、通风方式及通风系统十一矿当前通风方式为抽出式，分区式通风系统。新鲜风流由西翼进风井井筒593M水平西翼进风大巷采区轨道上山采区中车场工作面运输顺槽回采工作面；泛风风流由回采工作面回风顺槽采区回风上山593M水平西翼回风大巷西翼回风井。二、掘进通风及硐室通风掘进工作面采用对旋轴流式局部通风机，采区变电所、绞车房、火药发放硐室、注氮硐室均独立供风。三、采区风量、负压及等积孔计算（一）采面风量计算1、综采工作面风量计算（1）按瓦斯涌出量计算Q采100Q瓦采K采通式中Q采采煤工作面的实际需风量，M3/MIN；Q瓦采采煤工作面瓦斯绝对涌出量，取06M3/MIN；K采通采煤工作面瓦斯涌出不均衡的备用习俗，取16。（2）按人数计算Q采4N式中N采面同时工作的最多人数，取40人。（3）按工作面温度计算Q采60V采S采式中V采采煤工作面风速，根据工作面温度取25M/S；S采采煤工作面的平均断面积，6M2。（4）按风速进行验算15S采Q采240S采。综合以上计算，采面风量取900M3/MIN，即15M/S。2、综掘工作面风量计算（1）按瓦斯涌出量计算Q掘100Q瓦掘K掘通900M3/MIN式中Q采采煤工作面的实际需风量，M3/MIN；Q瓦掘采煤工作面瓦斯绝对涌出量，取06M3/MIN；K掘通采煤工作面瓦斯涌出不均衡的备用习俗，取16。（2）按炸药用量计算Q掘25A900M3/MIN式中A掘进工作面一次爆破的最大炸药用量，取27KG。（3）按人数计算Q掘4N900M3/MIN式中N掘进面同时工作的最多人数，取20人。（4）按局部通风机实际吸风量Q掘Q扇N15S900M3/MIN式中Q扇局部通风机实际吸风量，FBDNO63型，取260M3/MIN；N局部通风机数量；S机巷局部通风机到机巷回风口之间的巷道断面积。综合以上计算，采面风量取900M3/MIN，即15M/S。（5）按风速进行验算15S掘Q掘240S掘式中S掘掘进巷道的断面积，取1215M2；Q掘掘进工作面的风量。综合以上计算，煤巷掘进工作面风量取900M3/MIN，即15M/S。3、硐室需风量计算根据煤矿安全规程要求和十一矿生产实际配风情况，硐室配风实际风量如下每个采区有绞车房1个，变电所3个，注氮硐室1个，各自配风为2M3/SQ硐232210M3/S（二）采区风量计算1、通风容易时期风量计算按照采煤、掘进、硐室实际需要风量的总和进行计算。Q（Q采Q掘Q硐）K式中Q采区总风量，M3/S；Q采综采工作面所需风量之和，25250M3/S；Q掘综掘工作面所需风量之和，10440M3/S；Q硐硐室所需风量之和，10M3/S；K矿井通风系数，取125。采区总风量Q504010125125M3/S。2、通风困难时期风量计算按采区最后两个综采工作面，一个接替面掘进头，两个岩巷掘进工作面所需风量总和进行计算Q（Q采Q掘Q硐）K式中Q采区总风量，M3/S；Q采综采工作面所需风量之和，25250M3/S；Q掘综掘工作面所需风量之和，107234M3/S；Q硐硐室所需风量之和，12M3/S；K矿井通风系数，取125。采区总风量Q503412125125M3/S。（三）采区通风负压计算采区负压根据矿井通风阻力计算公式及采区通风系统图计算，矿井通风阻力计算公式HLPQ2/S3RQ2式中H摩擦阻力，PA；摩擦阻力系数，NS2/M4；L巷道长度，M；P巷道净断面周长，M；Q通过井巷的风量，M3/S；S井巷净断面积，M2；R井巷摩擦风阻，NS2/M8。计算结果为H容易H困难具体数据详见表421和表422。（四）等积孔计算AMAX038Q/038000100M2H0AMIN038Q/038000100M2五、通风设施1、在进风与回风相通的巷道内均设有双向双道控制风门，在需控制风量的地方设调节风门。2、生产期间加强通风设施的管理和维修。3、对压坏巷道及时修复，及时封闭废弃巷道。第四节采区主要生产系统1、煤炭生产运输线路己24采区工作面顺槽胶带输送机下山胶带输送机采区煤仓593M水平西翼运输大巷胶带输送机西翼主井地面。2、辅助运输线路矸石从掘进工作面装1T固定矿车采区中部车场轨道上（下）山采区下（上）部车场西翼大巷（石门）西翼井底车场西翼进风井提升至地面。材料设备从采区（上）下部车场轨道下（上）山采区中部车场采掘工作面。3、通风系统新鲜风流进风井西翼风井井底车场西翼进风大巷己四采区上车场己四采区轨道下山（己四采区运输下山）运输顺槽采面。乏风采面工作面回风顺槽己四采区回风下山（辅助回风下山）593M西翼回风大巷西翼回风立井。4、排水系统工作面涌水运输顺槽采区轨道下山800M水平水仓采区轨道下山593M西翼大巷（石门）西翼井底水仓西翼风井地面。5、人员运输人员经进风井乘罐笼至593M水平，经轨道石门至己四采区。在采区运输下山设置架空乘人装置以方便人员上下。第四章采煤工作面回采工艺第一节工作面基本条件一、己24采区开采技术条件1、构造平十一矿井田位于李口集向斜西南翼之西端。井田内含煤地层总的构造形态为一单斜构造，走向北西50，倾向北东。煤层倾角沿倾向变化比较大，浅部为急倾斜煤层5070，中深部变缓（2040），深部更缓（517）。采区边界断层风凰岭逆断层，构造复杂程度属中等复杂程度。2、煤层特征己1617煤层厚度0272054M，平均642M。煤层属于厚煤层，结构较简单，为稳定较稳定煤层。593M到800M水平，煤层倾角16左右，800M到1000M水平煤层倾角7左右。3、顶底板岩性己1617煤层煤层直接顶板以砂质泥岩、泥岩为主，底板以泥岩、砂质泥岩为主，围岩类别为类,局部为类。4、矿井的开采现状己组煤采用的采煤方法为走向长壁分层开采。5、其他开采技术条件本矿井为高瓦斯矿井，煤层属容易发火煤层，并有煤尘爆炸危险。井田水文地质条件复杂中等。二、采煤方法的选择1、己组煤采煤方法对于已组煤倾斜煤层区域的采煤方法设计，考虑了倾斜长壁仰斜采煤法、倾斜长壁俯斜采煤法,走向长壁采煤法三种采煤方法。倾斜长壁仰斜采煤法虽具有巷道工程量小,建井工期短,工作面不需排水的优点,但仰斜开采移架推溜困难,不利于采煤机割煤,特别是对瓦斯较大的己组煤的开采,安全性差。因此设计不采用倾斜长壁仰斜采煤法。倾斜长壁俯斜采煤法对采煤机割煤及移架推溜有利,亦有利于瓦斯较大的己组煤开采。但俯斜开采对本矿井来说,巷道工程量大,运输环节多。因此设计亦不采用俯斜采煤法。走向长壁采煤法在平顶山矿区应用比较广泛，技术成熟，工作面布置比较灵活，工程量适中。因此,设计推荐己组煤采用走向长壁综合机械化采煤方法。根据煤层的特点，设计对于平十一矿己1617煤层是采用综合机械化放顶煤一次采全高或采用分层开采，设计进行了调查分析。放顶煤综采国内综采放顶煤在煤层厚度512M，倾角小于15的条件下己取得了成功的经验,如兖州、郑州矿区。放顶煤综采与分层开采相比,具有产量高,效率高,巷道掘进率低,搬家次数少,工作面吨煤成本低,经济效益好的优点；但综采放顶煤开采目前还没有很好地解决工作面通风防突及防尘问题，这是目前正在研究的重点科研项目之一。（2）分层综采分层综采适用于煤层顶板不十分坚硬，易于垮落，直接顶具有一定厚度的缓倾斜及倾斜厚煤层。我国自1974年在开滦矿务局唐山矿试验成功缓倾斜厚煤层下行垮落金属网假顶综合机械化采煤以后，分层开采的综合机械化采煤工艺已在十多个矿区得到广泛应用，积累了较丰富的经验。如晋城古书院综采一队在顶分层运用铺顶网综合机械化采煤工艺创造了年产18MT的好水平，兖州东滩综一队倾斜分层开采，采高29M，年产205MT，平一矿开采戊810煤层21191工作面上分层，年产也在204MT以上，随着大采高分层综采技术的应用，工作面单产水平已有了进一步提高。据统计，2000年全国76个百万吨综采队中，采用分层综采技术和综放开采技术的综采队分别为49个和27个，各占全国创水平综采队的645和355。预计今后相当长时期内，分层综采技术仍是我国厚煤层主导的开采技术。根据上面的分析，考虑到十一矿瓦斯高，压力大以及目前矿井采用采煤方法的现状等情况。建议己组煤采用分层综采。三、己24采区首采面己161724011开采条件1、工作面位置该工作面位于二水平丁二采区西翼，东起丁二回风下山保护煤柱线，西止于56勘探线以西220M处。2、工作面范围走向长1700M，倾斜长148151M，平均为150M，可采储量1077万吨。3、与邻近煤层及采区关系东与同煤层22061工作面采空区跳隔106M煤柱，北为丁56煤层原生煤体。4、与工作面相对位置地面标高为170250M，工作面标高58236337，煤层埋藏深度为580650M。5、采面与地面建筑物关系地表为红石寨北坡中部，地势南高北低，北高南低。6、采煤工作面地质条件见下表项目序号内容说明1产状走向N292310倾向NE40度倾角16度2煤的坚固系数F04083瓦斯绝对涌出量124M3/MIN相对涌出量牌号水分灰分挥发分煤尘爆炸指数自然发火期4煤质1/3JM29293036137413个月1可采储量1077万吨储量2储量损失1顶板岩性及关系煤层直接顶为21M厚的砂质泥岩或泥岩，节理发育，易垮落，基本顶厚55M砂质泥岩。直接顶初次垮落距基本顶初次垮落距基本顶周期垮落距2顶板垮落步距随采随落1821米1416米直接顶类别基本顶类别3顶板分类2类中等稳定级4底板特性煤层直接底为泥岩或砂质泥岩，泥岩遇水膨胀。老底为砂质泥岩，局部为中细粒砂岩。顶底板特性5底板比压321MPA水1涌水涌水方式正常涌出量最大涌水量水质预计涌水量一般涌水15M3/H30M3/HPH72老空水文3钻孔水裂隙水顶板砂岩水，其正常涌水量为15M3/H。最大涌水量为30M3/H。第二节工作面回采工艺方式一、设备选型原则和装备标准1、设备选型原则根据本井田煤层特点，在工作面主要设备选型时考虑以下原则（1）机械设备的选择首先满足技术先进、生产可靠、提高综采设备的开机率，达到高产高效。同时设备间相互配套，保证运输畅通，并增加运输环节的缓冲能力，以期达到采运平衡，最大限度地发挥综采优势。考虑煤层增产潜力，适当增大主要环节能力。（2）为综采工作面创造快速连续开采的条件，加大工作面推进方向长度，减少搬家次数，并保证快速搬家。（3）对辅助运输系统，要求系统简单、环节少，工作人员能快速方便地到达工作地点。（4）充分利用现有设备。（5）三个面生产能力相差不大，设备选型尽量考虑一致，可保证设备的互换性。2、设备装备标准根据选型原则和矿井煤层赋存情况和开采技术条件，结合矿区其他矿井的设备装备情况，确定矿井的装备标准为国产设备为主。二、设备选型1、采煤机（1）采煤机应具有的生产能力采煤机应具有的最小生产能力由下式计算QHQYF/DNMTK式中QH工作面设备所需最小生产能力；QY要求的工作面年产量，己1617煤06MT/A（采放产量各按50）；D年生产天数，300D；F能力富裕系数，12；N日作业班数，3班；M每日检修班数，1班；T每班工作时数，8H；K开机率，0608。则己1617煤QH0610612/300807428T/H（2）采煤机牵引速度采煤机平均截割牵引速度VCVCQH/60BHCK式中VC采煤机平均截割牵引速度，M/MIN；QH采煤机可实现的生产能力，810T/H；H平均采高，己煤32M，丁戊煤28M；B截深，08M；煤的容重,己煤132T/M3，丁戊煤148T/M3；C工作面回采率，己煤093，丁戊煤095；K有效割煤时间利用率，085。经计算，己煤VC539M/MIN,丁戊煤VC543M/MIN。（3）采煤机装机功率装机功率包括截割电动机、牵引电动机、破碎电动机、液压泵电动机、机载增压喷雾泵电动机等电动机功率总和。装机功率由下式估算PQHW式中P装机功率，KW；Q采煤机生产率，T/H；HW比能耗，一般0607，取07。经计算丁56煤为233KW；戊910煤为187KW，己1617煤为280KW。（4）采煤机所需牵引力据经验统计，采煤机牵引力一般为其装机功率数值的051倍。（5）确定滚筒直径滚筒直径一般按最大采高的06倍考虑，己1617煤层平均厚度642M，采用分层开采，上分层厚度为32M，滚筒直径取16M。（6）采煤机设备型号根据以上分析结果，参照国内外高产高效矿井工作面装备情况，结合本矿井煤层硬度及结构，考虑设备的互换性三个工作面均选用国产MG375W型电牵引采煤机。主要技术参数如下功率475KW电压1140V截深08M牵引速度060M/MIN2、刮板输送机、转载机、破碎机及可伸缩胶带输送机工作面刮板输送机生产能力的选择原则是保证采煤机采落的煤被全部运出，并留有一定的备用能力。考虑工作面运输条件差，刮板输送机实际运输能力按工作面最大出煤量的12倍设计，工作面（1）刮板输送机的运输能力应满足QCKCKMKYQM式中QC刮板输送机应具有的运输能力，T/H；KC采煤机截割速度不均衡系数，11；QM采煤机平均落煤能力，己1617煤工作面400T/H；KM采煤机与刮板输送机同向运动时的修正系数，108；KY运输方向及倾角系数，09。经计算考虑工作面运输条件差，刮板输送机实际运输能力按工作面最大出煤量的12倍设计，己1617煤工作面应不小于512T/H。转载机、破碎机能力应大于刮板输送机能力。（2）转载机、破碎机的型号己1617煤工作面设计选用SGZ764/320型刮板输送机（700T/H）、SZZ764/132型转载机（800T/H）、PC90B型破碎机（800T/H）。3、顺槽可伸缩胶带输送机己煤工作面运输顺槽带式输送机设备选型工作面运输顺槽长度1760M左右，倾角015左右，顺槽带式输送机的输送能力应与采煤机及刮板输送机的输送能力相配套。经计算本顺槽带式输送机技术要求如下输送能力Q700T/H，带宽B1000MM，带速V315M/S。胶带为PVG2000S阻燃型整芯胶带，贮带长度为120M，机尾自行，驱动电机功率为220KW，减速器为B3SH11，设有盘形制动装置，拉紧装置采用液压自动拉紧装置。三、工作面顶板管理方式及支架选择煤层直接顶板以砂质泥岩、泥岩为主，底板以泥岩、砂质泥岩为主，围岩类别为类,局部为类。参照平顶山矿区百万吨综采工作面液压支架使用情况和十一矿现在支架的架型,支撑掩护式支架具有适应老顶来压能力强，初撑力和支护强度高，支护效率高，底座前端比压小，适于松软底板的优点，己煤工作面选用支撑掩护式液压支架，全部垮落法管理顶板。（一）工作面支架选择1、支架选型（1）支架支护强度确定P（68）98103M式中P支架支护强度，MPA；M采高，己煤32M；岩石密度，取24T/M3。计算结果为己煤P042056MPA。2支架所需工作阻力按支架的有效支护面积6M2计算，己煤液压支架所需工作阻力为25203360KN3支架选型结合本矿煤层厚度等条件，目前支架的使用情况和设备的互换性，设计选用目前矿上正在使用的ZY3200/17/37型支撑掩护式支架，ZY3200/17/37型支撑掩护式支架的主要技术参数如下工作高度1737M初撑力3958KN工作阻力3200KN支护强度067MPA重量14T2、确定工作面移架速度支架移架速度是限制工作面单产的主要因素之一。工作面移架速度VY应满足下述公式VYKCVCVY工作面移架速度（低限），M/MIN；VC采煤机平均截割牵引速度，436M/MIN；KC不均衡系数（117122），12；则VY1243652M/MIN（二）乳化液泵站、喷雾泵站支架移架速度主要取决于支架液压系统的流量。支架供液系统应具有的流量QL由下式估算QL1000VYKFN1S1F1N2S2F2N2S2F3/J式中QL支架供液系统应具有的流量，L；VY移架速度，52M/MIN；KF同时用液工况富裕系数，25；N1推移千斤顶个数，133；S1支架移动步距，08M；F1活塞作用面积，00001；N2立柱个数,532根；S2升柱降柱行程，0095M；F2降柱时活塞作用面积，00002；F3升柱时活塞作用面积，00003；J支架中心距，15M。经计算，QL3112L。依上述结果，支架供液系统最低流量应不低于3112L，因而应配备流量为320L/MIN以上的包括乳化液泵、操作阀、泵箱、管路及联结件的供液系统。乳化液泵站选用WRB400/315型,配套液箱为RX400/25容积2500L。主要参数如下功率250KW电压1140V额定流量400L/MIN额定压力315MPA喷务泵站选用PRB320/63型，主要技术参数如下功率45KW电压1140V额定流量320L/MIN额定压力63MPA详见采区巷道布置及机械配备平、剖面图。四、工作面回采方向与超前关系鉴于工作面前进式回采需沿空护巷，巷道维护工作量大，费用高，且漏风量大，工作面采用走向长壁后退式回采。回采工作面接替采用区段间跳采方式。七七七采煤工作面质量管理1、液压支架（1）、支架要排成一条直线，其偏差不得超过50MM，中心距1500100MM。（2）、支架顶梁与顶板平行架设，其最大仰府角小于7。（3）、相邻支架间不能有明显的错差（不超过顶梁侧护板的2/3），支架不挤架、不咬架。架间空隙不超过200MM。（4）、支架活柱外露长度保持在300MM以上，杜绝死架、超高。2、煤壁机道（1）、煤壁平直，垂直顶底板，不留伞檐。（2）、端面距不超过340MM。3、工作面顶板动态监测（1）、监测方法、在工作面及两巷特殊地段布置矿压监测点。、沿工作面均匀布置10条监测线。、每条线利用监测系统监测12组支架，主要监测支架上下立柱。、两端头及两巷单体液压支柱工作阻力测定可用测压枪班班抽查。、测出数据当日下班要交到队主管技术人员及业务科室。、由业务科室经微机处理后，预测顶板周期来压，并实时监测支架支撑状况、受力情况，以便及时采取应对措施,指导生产。（2）、监控重点、上下端头支护、两巷动压区、顶板破碎区、断层影响区（3）、监测范围、机风两巷、工作面、两端头七七七工作面生产技术管理第一节采煤工作面生产技术组织管理一、工作面参数及生产能力的确定（一）回采工作面参数的确定1、工作面长度及推进方向长度工作面长度与地质因素和机械设备能力、顶板管理等技术因素关系密切，直接影响生产效益，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，而且也相对减少了端头进刀等辅助作业时间，保证工作面高产高效。而提高工作面推进方向长度，可以减少搬家倒面次数，为工作面连续稳产、高产高效创造条件。目前我国新建大型矿井综采工作面长度多在200250M之间，年推进度20003000M。统计资料分析认为综采工作面长度在150250M时产量最大，效率最高。煤科院北京开采所根据胶带输送机铺设长度、顺槽维护、设备大修及工作面搬家等因素模拟计算，工作面推进方向最优长度在15002500M。本矿井煤层顶底板较好，设计根据矿井规模、矿区生产管理水平以及技术发展等因素，确定工作面长度150M，推进方向长度暂定1500M左右。随着科学技术的不断创新和设备可靠性的加强，工作面长度和推进方向长度可适当调整。2、工作面采高己1617煤层厚度0272054M，平均642M，设计采用分层开采，共分两层，上分层采高320M，下分层采高322M。3、采煤机截深目前我国综采工作面的截深为600800MM，本次设计采煤机截深取630MM。（二）各工作面生产能力1、工作面年推进度在工作面长度一定的条件下，回采工作面推进度主要取决于采煤机截深、牵引速度和开机率。根据百万吨工作面统计，近年来国内采煤机平均开机率为052左右，世界先进采煤国家开机率达到0709。本井田煤层赋存条件较好，根据邻近矿井实际情况，设计工作面开机率取075。采煤机割煤速度与采煤机本身性能及移架速度有关。本设计工作面液压支架采用电液控制系统实现快速移架，采煤机为大功率电牵引采煤机，采煤机平均割煤速度按34M/MIN考虑。己1617煤工作面设备开机率按075，割煤速度30M/MIN考虑，则每刀割煤所需时间（15030）/3060MIN；每日有效割煤时间8207560720MIN；每日进刀720/6012刀，取12刀；工作面按快速搬家考虑，年推进度1206330009321092M。取2100M/A。2、工作面生产能力己1617煤由于受瓦斯限制，工作面产量不能超过12MT。己1617煤容重132T/M3，井田内平均采高32M，工作面回采率为093；己1617煤工作面年产量Q210013209332150106124MT；二、采区及工作面回采率己1617煤层厚度0272054M，平均642M。煤层属于厚煤层。根据煤炭工业矿井设计规范规定，己1617煤层采区回采率为75，回采工作面回采率为93。三、生产时主要材料消耗指标根据平顶山矿区各生产矿井的统计资料，并结合本矿的具体情况，预计生产时主要材料消耗指标如下坑木20M3/KT炸药180KG/KT雷管540发/KT钢材045T/KT七七七掘进工作面生产组织一、巷道断面和支护形式（一）掘进断面岩石巷道采用半圆拱断面，以锚喷支护为主，局部穿越煤层或断层地段采用混凝土支护，主要硐室、交岔点采用混凝土支护，煤层巷道采用矩形断面，W钢带锚网（喷）支护，其大小遵照煤矿安全规程中有关规定，满足矿井通风行人运输等要求进行设计。（二）掘进方式目前，我国高产高效矿井煤巷掘进主要有煤巷掘进机组和连续采煤机组两种机械化掘进方式。煤巷综掘成套设备费用低，且早已在我国生产矿井中广泛使用，有着非常成功的技术和成熟的生产管理经验，它能掘各种形状的断面，适应能力强，由于综掘机后配有胶带转载机和可伸缩带式输送机，可实现长距离单巷掘进。根据矿井的煤层特点，设计采用煤巷综掘机组掘进煤巷。二、巷道掘进指标根据平顶山矿区的实际掘进指标和十一矿的岩层条件具体条件，确定井巷工程平均成巷指标如下立井井筒80M/月岩石平巷120M/月岩石斜巷100M/月顺槽400M/月硐室400M3/月交岔点2个/月三、掘进工作面个数及机械配备根据开拓方式及巷道布置，生产期间共配12个掘进面，其中6个煤巷掘进头，6个岩巷掘进头。全矿井采掘比14。综合机械化煤巷掘进面配备ELMB75型半煤岩巷掘进机，SSJ650/40型可伸缩带式输送机，ZP2型转载机、FBD71型局部通风机等机械化作业线。岩巷掘进工作面装备ZY24型气腿式凿岩机、PD30B型耙斗装岩机、HPCV型混凝土喷射机组、FBD63型局部通风机等设备。此外，还配备有JD1型调度绞车，25WGF型污水泵，TXU75型探水钻。四、移交生产及达到设计产量时的井巷工程量移交生产及达到设计产量时,矿井井巷工程量总长度19000M,掘进总体积479464M3。其中煤巷长度3550M,占总长度的187岩巷长度15450M,占总长度的813。矿井掘进率为1459M/KT。详见表431。表521矿井新井巷工程量汇总表长度（M）体积（M3）序号项目名称煤巷岩巷小计煤巷岩巷小计1井筒1500150057697576972井底车场1250125016250162503主要运输及回风巷3500350052500525004采区355092001275053520119600173120合计3550154501900053520246047299567第六章安全技术管理措施第一节采煤工作面安全技术管理一、试产前措施1、试生产前由有关业务单位对工作面的安全设施、机电设备逐台进行一次全面验收，发现问题及时处理，验收合格后方可进行初采初放工作。2、工作面配备的机电设备必须符合设计要求，不得任意更换。3、生产前，一通三防及综合防尘设施齐全，并符合规程及有关文件规定。4、机、风巷保证通风、运输、行人畅通，做到文明生产。5、各机电设备的试运转，液压系统管路的布置应由专人负责。6、试生产前，必须配备足够的油脂、支护材料、工具及备品备件等。7、试生产时，首先开动高压油泵，将支架重新升紧。8、保证煤壁净高不低于18M，推第一次溜时，主机不割煤，应人工清理机道，回收净煤壁侧浮煤里的所有部件及杂物，检查铲煤板是否齐全，上紧，确保采煤机割煤时安全运行。9、上述工作完毕后，采煤机空转510分钟，无问题后加载荷试刀，试刀无问题后，才能割第一刀煤。同时做好以下工作（1）、采煤机割煤前，首先将溜子调直、支架带直，支架侧护板松开。（2）、采煤机必须三人协同作业，一人观察前滚筒，防止割顶梁，一人观察后滚筒，防止杂物、铁器损坏采煤机，主司机要精心操作，时刻注意载荷变化及运行情况，听清、听准信号，发现问题及时停车处理。（3）、采煤机开机前，司机要发出开车信号，除采煤机司机外，其他人员躲在离采煤机滚筒5M以外的安全地点。（4）、采煤机慢速牵引，司机还要详细观察运行板、滑轨连接销是否上齐，上紧，否则要及时停车处理。（5）、采煤机割煤，支架工移架都要时刻观察支架、煤壁、顶板变化情况，防止片帮、冒顶等意外情况的发生。（6）、各工种同时作业，要密切配合，防止发生人与机械、机电、顶板等事故。（7）、试生产期间必须有队干部跟班，随时解决现场出现的问题。（8）、试生产直到主机能跑空刀，采空区矸石稳住支架为止。（9）、主机割第一刀煤时，煤壁的锚杆由主机割出后及时回收。二、初次放顶及周期来压安全技术措施根据该面直接顶及基本顶的岩状况，预计初次放顶及周期来压对工作面不会有很大威胁，但初次放顶及周期来压时压力大，煤壁易片帮、冒顶，在初放期间要特别注意顶板管理，避免事故的发生，并制定以下措施1、工作面安装完毕后，备齐所需柱梁、材料、备件等，经、矿有关单位验收合格后方可开采。2、供电、供水、供液、运输、瓦斯抽放等系统检查合格、完善后，对割煤运输等设备试运转正常后，方可回采，发现问题及时解决。3、顺直工作面输送机，将所有支架拉齐，保证端面距不超过300MM。将切眼内杂物运出，按规定架好端头支护。4、必须成立初放顶板管理小组，小组成员跟班到现场指挥，直到初次放顶工作结束。5、初次放顶期间，两巷出口及超前动压区内，严格加强支护，两巷超前支护齐全，支撑有力，不缺梁少柱。6、采煤机割至工作面破碎顶板时，要放慢采煤机牵引速度，时刻注意煤壁顶板状况，发现问题及时停机处理。7、严格控制采高，支架整体未出切眼前，采高严格控制在18M，直到采面完全推出切眼5M后，顶板完好，采高控制在设计的20M。8、在工作面推出切眼煤壁5M以前，工作面按破碎顶板管理，及时快速带压移架，支架升至额定的工作阻力（4000KN）并要进行二次补液，保证对顶板的支撑作用。9、加强工作面工程质量管理，做到不倒架、不咬架支架错台不超过侧护板的2/3。10、初放期间支架活柱不能低于600MM，防止出现死架现象。11、风巷要按作业规程要求配备足够的备用材料。12、超前移架，端面距超过06M时，要用大板沿走向或单体支