阳泉煤业（集团）有限责任公司矿采煤方法.doc

阳泉煤业（集团）有限责任公司**矿采煤方法 一采煤方法选择 本矿属高瓦斯矿井，区内煤层赋存稳定，倾角平缓，地质构造比较简单，水文地质条件简单。全区可采及局部可采煤层9层，分为上、下两组，上组煤包括3、6、8上、8、9煤，下组煤包括12、13、15、15下煤。 本次改扩建工程的投产工作面分别开采佛洼分区3煤、芦湖北分区3煤和15煤。佛洼分区东邻正在生产的芦湖南分区，勘探程度较高，煤层厚度平均2.32m，本次设计优先考虑将条件较好、勘探精度较高的东侧部分作为投产区域。各分区投产煤层的主要地质特征见表2-5-1，2-5-2，2-5-3。 表2-5-1 芦湖北分区3煤特征表 煤层厚度 最小－最大 平均 m 煤层倾角 最小－最大 平均 煤层 结构 夹矸 层数 夹矸厚度 最小－最大 平均 m 顶 底 板 岩 性 稳 定 性 顶 板 底 板 2.05～2.70 2.57 2～12 7 简单 1～2 0～0.15 0.03 直接顶为砂质泥岩；老顶为细、粗粒砂岩。 泥岩，砂质泥岩，粉砂岩。 稳 定 表2-5-2 芦湖北分区15煤特征表 煤层厚度 最小－最大 平均 m 煤层倾角 最小－最大 平均 煤层 结构 夹矸 层数 夹矸厚度 平均 m 顶 底 板 岩 性 稳 定 性 顶 板 底 板 5.15～7.96 6.16 2～12 7 复杂 3～5 0.35 直接顶为砂质泥岩；老顶为细、粗粒砂岩。 泥岩，砂质泥岩，粉砂岩。 稳 定 表2-5-3 佛洼分区3煤特征表 煤层厚度 最小－最大 平均 m 煤层倾角 最小－最大 平均 煤层 结构 夹矸 层数 夹矸厚度 最小－最大 平均 m 顶 底 板 岩 性 稳 定 性 顶 板 底 板 1.40～3.05 2.32 1～10 4～5 简单 0～2 0～0.28 0.10 直接顶为砂质泥岩；老顶为细、粗粒砂岩。 泥岩，砂质泥岩，粉砂岩。 稳 定 鉴于上述煤层地质条件，结合阳泉矿区几十年来的生产实践经验， 3煤、15煤的开采适合于采用综合机械化采煤工艺，其中15煤考虑煤层厚度变化情况，结合国内和阳泉矿区综放开采比分层开采产量高、掘进率低、煤炭回收率高、顶板易于管理的优点，确定15煤工作面采用综合机械化放顶煤采煤工艺。由于煤层赋存平缓，采煤方法可根据分区集中巷的布置情况采用倾斜长壁或走向长壁方式，顶板管理为全部陷落法。 （二）工作面长度的确定 工作面长度的确定与工作面的产量和效率等有关。合理的工作面长度，既可减少巷道准备工程量和工作面搬家次数，又可相对减少端头进刀等辅助作业时间，提高设备利用率。国内高产高效综采工作面长度已达到200～250m，且随着工作面装备水平和管理水平的提高，工作面长度有逐渐加大的趋势。根据阳泉矿区的实践经验，考虑到本矿为高瓦斯矿井的特点，3煤综采工作面长度确定为180m，15煤综放工作面长度确定为165m。 （三）主要采煤、运输机械设备选型 矿井本区新增的三个综采（综放）工作面中，芦湖北分区3煤和佛洼分区3煤各配备一个综采工作面，芦湖北分区15煤配备一个综采放顶煤工作面，再加上已有的二个3煤综采工作面，矿井本区达产时共计5个工作面同时生产。虽然五个工作面的煤层情况不尽一致，产量要求也存在较大差别，但从设备的备用、维修、互换、降低成本等方面考虑，在新增的三个工作面的设备选型上，功能相同的设备尽量考虑与已有二个工作面设备的一致性，以便于在今后的生产过程中协调调度，降低故障率，提高开机率，创造更好的效益。实践证明，现有工作面的主要设备选型得当，运行状况良好，可以满足设计生产能力需要。现有综采工作面主要设备见表2-5-4。 表2-5-4 现有综采工作面主要采煤机械设备一览表 序号 名 称 型 号 主 要 技 术 参 数 1 采煤机 MG575 H1.8-3.2m,截深0.63m,N575kW,U1140v 2 可弯曲刮板输送机 SGZ764／630 Q1000t/h,N2315kW,U1140v 3 转载机 SZZ764／200 Q1000t/h,N200kW,U1140v 4 破碎机 PCM110 破碎能力1000t/h,N110kW,U1140v 5 可伸缩带式输送机 SSJ1000/2160 Q1000t/h,N2160kW,U1140v 6 液压支架 ZZ4400/16/33 工作阻力4400kN,H1.6～3.3m 7 端头液压支架 ZT6000/17/35 工作阻力6000kN,H1.7～3.5m 8 乳化液泵 WRB200/31.5 公称压力31.5MPa,N132kW 1、佛洼分区3煤综采工作面采煤、运输设备选型 佛洼分区3煤厚度1.40～3.05m，平均2.32m，布置一个综采工作面，同时配备一个综掘工作面，部分岩巷掘进可由其他钻爆掘进工作面调剂解决。工作面设计生产能力1.2 Mt/a，考虑到不均衡生产系数，工作面设备配套能力应不小于1.44 Mt/a。 （1）采煤机 按照综采设备配套能力1.44 Mt/a计算，综采工作面平均日产量应不小于4800t，设计确定采煤机开机率取60（国内高产高效工作面平均开机率为52），计算采煤机的平均截割速度V及装机功率N V4800/LHBr0.95Ll/2T0.6060 4800/180 x2.32x0.63x1.39x0.9518040/ 2836 5.3 m/min 式中L工作面长度，m； H采高，m； B截深，m； r煤层容重，t/m3； T每班工作时间，h； l采煤机开缺口行程，m。 VmaxkV1.25x5.5 6.6 m/min 式中Vmax采煤机的最大截割速度，m/min； k采煤机割煤不均匀系数，本层煤夹矸较薄，k取1.25。 N＝60BHVmaxHW/3.6 ＝60 x0.63x2.32x6.6x2.0～2.5/3.6 ＝321.6～401.9 kW 式中HW能耗系数，f≈3时，取2.0～2.5Kw/m3。 根据煤层倾角和煤层的赋存条件，选择无链牵引采煤机及其配套的先进综采设备，即可提高工作面的单产，也为矿井实现集中化生产提供了必要条件。同时考虑到3煤局部含夹矸，采煤机装机功率应适当加大，以达到更好的割煤效果。结合芦湖南分区开采3煤设备的实际使用情况，工作面设计推荐选用MG575－W型双滚筒无链牵引采煤机，功率575kW，牵引速度0～6.9 m/min。 （2）可弯曲刮板输送机 工作面刮板输送机输送能力应与采煤机落煤能力相适应，并留有一定富余能力，铺设长度应与工作面长度相匹配，并满足工作面两端头设备配套和布置的要求。推荐选用SGZ764／630型可弯曲刮板输送机，此输送机对于本工作面输送能量偏大，但考虑到设备通用性原则，选此型号。 （3）转载机 转载机的输送能力应适应于工作面刮板输送机的输送能力，链速和槽宽应不小于刮板输送机的链速和槽宽，并尽量减少转载机的铺设长度。设计推荐选用SZZ764／200型整体箱式转载机一台。 （4）破碎机 破碎机的型式一般选用锤式，破碎能力和结构尺寸应与转载机的输送能力和结构尺寸相匹配。设计推荐选用PCM110型破碎机一台。 （5）可伸缩带式输送机 顺槽可伸缩带式输送机能力与工作面生产能力息息相关，根据设备选型原则，带式输送机小时运输能力应适应于转载机小时运输能力，经计算，设计推荐选用SSJ1000/2160型可伸缩带式输送机一台，运输能力为1000t/h。 （6）液压支架 液压支架是综采工作面主要设备之一，长壁工作面的生产经验表明，液压支架是工作面装备中投资最多的设备，约占60～70，因此，要求所选择的支架不但要稳定可靠、故障率低，而且要使用寿命长。近年来国内外液压支架正向重型化、高阻力、大流量和电液控制方向发展。根据我国综采液压支架的发展水平，结合本矿生产实践经验和井下开采技术条件，设计选择支撑掩护式液压支架。 佛洼分区除位于井田西部边界的3－82号钻孔3煤厚度为1.40m以外，其余钻孔3煤厚度均在1.80m以上，因此，根据3煤的厚度分布情况，设计确定佛洼分区3煤开采高度为1.80～3.1m。 支架的支撑高度为 H大≥h大＋S1 3.1＋（0.1～0.3） 3.2～3.4m H小≤h小－S2－a－c 1.8－0.1－0.05－0.1 1.5～1.6m 式中 H大支架最大支撑高度，m； H小支架最小支撑高度，m； h大煤层最大采高，m； h小煤层最小采高，m； S1支架前柱上方的顶板下沉量，一般为0.1～0.3m； S2支架后部上方的顶板最大下沉量，一般可取0.1m； a支架前移时所需的支柱可缩余量，一般不小于0.05m； c支架与煤层顶、底板间的浮煤、浮矸厚度，一般取0.1m。 根据计算结果，支架的支撑高度为1.5（1.6m）～3.2m（3.4m）。 支架的支护强度按经验公式为 P≥0.0098[6～8hγ] 0.0098[6～81.8～3.12.3] 0.0098[24.8～57.0] 0.24～0.56 Mpa 式中P支架支护强度，Mpa； h工作面采高，为1.8～3.2m； γ顶板岩石平均容重，本井取2.3t/m3。 依据计算，结合本矿芦湖南分区现有3煤综采工作面液压支架的实际使用情况，设计推荐选用ZZ4400/16/33型支撑掩护式液压支架和ZT6000/17/35型端头液压支架，以提高矿井各工作面液压支架的互换性。 （7）乳化液泵站 乳化液泵站应保证其供液系统与所选择的液压支架相匹配，设计推荐选用乳化液泵站一套，由3台WRB200/31.5型乳化液泵和2台RX200/12.5型乳化液箱组成。 （8）分区主运输、辅助运输设备 分区分别选用强力带式输送机和SQ-1200/75B无极绳连续牵引车担负分区的主运输及辅助运输任务。 佛洼分区3煤综采工作面主要采煤、运输机械设备见表2-5-5。 表2-5-5 佛洼分区3煤综采工作面主要采煤、运输机械设备一览表 序号 名 称 型 号 主 要 技 术 参 数 1 采煤机 MG575－W H1.8～3.2m,截深0.63m,N575kW,U1140v 2 喷雾泵站 WPZ320/6.3 N45kW 3 可弯曲刮板输送机 SGZ764／630 L180m,Q1000t/h,N2315kW,U1140v 4 转载机 SZZ764／200 Q1000t/h,N200kW,U1140v 5 破碎机 PCM110 破碎能力1000t/h,N110kW,U1140v 6 可伸缩带式输送机 SSJ1000/2160 L1080m,Q1000t/h,N2160kW,U1140v 7 带式输送机自移机尾装置 DY1000 适应宽度1000mm 8 液压支架 ZZ4400/16/33 工作阻力4400kN,H1.6～3.3m,支架中心距1.5m 9 端头液压支架 ZT6000/17/35 工作阻力6000kN,H1.7～3.5m 10 乳化液泵 WRB200/31.5 公称压力31.5MPa,N132kW 乳化液箱 RX200/12.5 容积1250L 11 无级绳连续牵引车 SQ-1200/75B 最大牵引力80.0kN,N75.0kW 2、芦湖北分区3煤综采工作面采煤、运输设备选型 本分区3煤布置一个综采工作面，同时配备两个综掘工作面、一个普掘工作面为其服务。本工作面设计生产能力1.1Mt/a，考虑到不均衡生产系数，工作面设备配套能力应不小于1.31 Mt/a。参照佛洼分区3煤综采工作面设备选型原则，对本工作面主要采煤、运输机械设备进行选型，结果见表2-5-6。 表2-5-6 芦湖北分区3煤综采工作面主要采煤、运输机械设备一览表 序号 名 称 型 号 主 要 技 术 参 数 1 采煤机 MG575－W H1.8-3.2m,截深.63m,N575kW,U1140v 2 喷雾泵站 WPZ320/6.3 N45kW 3 可弯曲刮板输送机 SGZ764／630 L180m,Q1000t/h,N2315kW,U1140v 4 转载机 SZZ764／200 Q1000t/h,N200kW,U1140v 5 破碎机 PCM110 破碎能力1000t/h,N110kW,U1140v 6 可伸缩带式输送机 SSJ1000/2160 L1320m,Q1000t/h,N2160kW,U1140v 7 带式输送机自移机尾装置 DY1000 适应宽度1000mm 8 液压支架 ZZ4400/16/33 工作阻力4400kN,H1.6～3.3m,支架中心距1.5m,配电液控制系统 9 端头液压支架 ZT6000/17/35 工作阻力6000kN,H1.7～3.5m 10 乳化液泵 WRB200/31.5 公称压力31.5MPa,N132kW 乳化液箱 RX200/12.5 容积1250L 11 3煤准备巷道带式输送机 SSJ1200/3200 L1370m,Q1000t/h,N3x200kW,U1140v,ZJT-30-220/11软启动器 12 无级绳连续牵引车 SQ-1200/75B 最大牵引力80.0kN,N75.0kW 3、芦湖北分区15煤综放工作面采煤、运输设备选型 本分区15煤布置一个综放工作面，同时配备一个综掘工作面、一个普掘工作面为其服务。阳泉矿区15煤俗称丈八煤层，属特厚煤层，分区内煤层厚度5.15～7.96m，平均6.16m。目前对本层煤采用综放工艺开采效果良好，顶煤利用地压破煤，依靠自重即可实现放煤。本工作面设计生产能力2.0 Mt/a，考虑到不均衡生产系数，工作面设备配套能力应不小于2.4 Mt/a。分区平均煤厚6.16m，采煤机平均割煤高度2.5m，采放比平均为11.5。参照以上两个综采工作面设备选型原则，对本工作面主要采煤、运输机械设备进行选型，结果见表2-5-7。 表2-5-7 芦湖北分区15煤综放工作面主要采煤、运输机械设备一览表 序号 名 称 型 号 主 要 技 术 参 数 1 采煤机 MG575－W H1.8-3.2m,截深.63m,N575kW,U1140v 2 喷雾泵站 WPZ320/6.3 N45kW 3 前部可弯曲刮板输送机 SGZ764／400 L180m,Q800t/h,N2200kW,U1140v 4 后部可弯曲刮板输送机 SGZ764／630 L180m,Q1000t/h,N2315kw,U1140v 5 转载机 SZZ764／200 Q1000t/h,N200kW,U1140v 6 破碎机 PCM110 破碎能力1000t/h,N110kW,U1140v 7 可伸缩带式输送机 SSJ1000/2160 L1250m,Q1000t/h,N2x160kW,U1140v 8 带式输送机自移机尾装置 DY1000 适应宽度1000mm 9 液压支架 ZFSB4200/17/28 工作阻力4200kN,H1.7～2.8m,支架中心距1.5m 10 端头液压支架 ZT6000/17/35 工作阻力6000kN,H1.7～3.5m 11 乳化液泵 WRB200/31.5 公称压力31.5MPa,N132kW 乳化液箱 RX200/12.5 容积1250L 12 15煤准备巷道带式输送机 SSJ1200/3200 L1300m,Q1000t/h,N3x200kW,U1140v,ZJT-30-220/11软启动器 13 无级绳连续牵引车 SQ-1200/75B 最大牵引力80.0kN,N75.0kW