马莲台初步设计006、第四章.doc

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宁夏宝丰马莲台煤矿初计说明书 第四章 第四章 采区布置及装备 第一节 采煤方法 一、采煤方法与回采工艺选择 (一)首采工作面的布置 根据煤层赋存特征与地质构造的影响,首采工作面选择在没有断层影响的北翼(靠近长城),煤层回采顺序是从上(层)至下(层),但由于煤1层厚度不大(一采区平均为2.0m),必须布置两个工作面同时回采,而同时布置煤1层中产量只能达到190万吨,因此必须在煤1的下层,煤3层再布置一个工作面。首采工作面的长度均为200m,开采上界标高为1100m(氧化带的下界)。 上、下煤层(煤1和煤3层)同时回采时,上层煤工作面应超前 回采。根据公式计算煤1工作面应超前180m左右回采,但考虑到尽量使煤1层采空区达到稳定,减小对下层回采时的压力影响,煤1工作面超前采距确定为280m左右。而且应该在今后的生产实践中总结,找出最佳超前距。 XminLb 公式中 Xmin最小超前距离(m) M煤层平均间距(m) δ层间岩石移动角(取55) L下层工作面一个月的推进距离(m) b上层工作面的最大控顶距(m) (二)采煤方法选择 根据矿井生产能力的要求和煤层赋存条件,设计中选择高产、高效的综合机械化采煤法。采用走向长壁后退式回采布置。对于煤3层(煤3上与煤3层合并)由于中间夹矸较薄(一采区0.130.69m),而且为软岩,实行一次采全高(3.53.7m)。 (三)采煤工艺 矿井年工作日为300d,日工作制度为二采(煤)一准(备),日产量为8000t。 煤层平均倾角为26左右,为了提高回采效率,加大切割力度,采煤工艺采用单端(上端头)进刀,下行回采法。 (四)工作面生产能力计算 工作面长度为200m,煤1层平均厚为2.0m,容重1.45t/m3,煤3层平均厚3.5m(煤3上与煤3合并),容重为1.47t/m3。根据所选采煤机的技术参数,煤1工作面(10101面)采煤机切割速度为4.5m/min,空行速度为6.0m/min;煤3工作面(10301面)采煤机切割速度为4.5m/min,空行速度为6.0m/min。工作面开机率按0.65考虑,截深为0.80m。工作面回采率为0.95。 1、煤1层工作面(10101工作面) (1)采煤机每刀循环时间(下行割煤,上行空行) T1L/t1L/t2 200/4.5200/6.0 77.8min L工作面长度(m) t1采煤机割煤速度(m/min) t2采煤机空行速度(m/min) (2)日有效采煤时间 T2AtP60 286560 624min A日采煤班数(二班) t每班工作时间(h) P采煤机开机率() (3)每日进刀数 DT2/T1624/77.88.02取8刀 (4)煤1工作面年推进度 LaDHG 80.8270年平均搬迁时间为30d 1728m H每刀截深(m) G年有效采煤时间(d),年平均搬迁时间确定为30d。 (5)煤1工作面年生产量 M1LaH1L1.450.95(H1为煤厚) 17282.02001.450.95 95.2(万吨) 2、煤3层工作面(10301工作面) 技术参数和计算方法同煤1层 M317283.52001.470.95 168.9万吨 M1M395.2168.9 264(万吨) 两个工作面年产量为264万吨,不但可满足矿井生产能力的要求,还有增产的余地。 首采工作面采完后由一采区南翼同阶段的煤1和煤3层工作面接替。 (五)工作面顶板管理 根据地质资料分析,煤1层和煤3层顶板均为泥岩和粉砂岩,砂质泥岩互层,岩性软弱,稳定性差,因此顶板可实行一次垮落法,随采随落。 (六)生产中主要材料消耗(主要用于掘进) 炸药2300kg/万t(煤) 雷管3800发/万t(煤) 钢材3.5t/万t(煤) 木材12m3/万t(煤) 水泥4.2t/万吨(煤) 二、工作面装备(三机配套选型) 本矿井为大型矿井,应按照高产高效现代化矿井管理,才能保证企业的生产效益和矿井的生产安全。因此井下综采面“三机配套”的合理性尤为重要。为了实现综采工作面高产、高效和安全生产,要求采煤机、刮板运输机和自移式液压支架之间,在工作空间尺寸、结构参数和性能参数等方面,必须互相匹配,应具有良好的配套性能。 (一)采煤机 1、煤1层工作面 在一采区(首采区)煤层厚度为1.7-2.8m,平均为2.0m,煤层倾角2030,平均为26,煤层属于中等硬度(f≤2.5),煤层夹矸为0-2层,夹矸厚度≤12.0cm,一般为泥炭、页岩、砂质泥岩。 根据煤1的赋存条件和夹矸情况,设计中选择了MG300/675-AW型双滚筒采煤机。采高1.3-3.0m,截深0.8m,适应倾角≤35,电机功率2300KW(牵引电机75KW),见特征表4-1-1。 2、煤3层工作面 煤3层厚度2.6-4.1m,平均3.5m,煤层倾角2030,平均为26,煤层夹矸为1-2层,厚度为0.13-0.68m,岩性为泥岩,砂质泥岩,薄层粉砂岩。 煤3层工作面采煤机选择MG2400W型双滚筒采煤机。采高1.8-3.6m,截深0.8m,适应倾角≤35,电机功率2400KW。见特征表4-1-1。 采煤机技术特征表 表4-1-1 采煤机型号 采高(m) 适应倾角(度) 截深(m) 牵引速度(m/min) 电机功率(KW) 最大拆件重量(t) 总重(t) MG300/675-AW 1.3-3.0 ≤35 0.8 0-6 2300 8 38 MG2400W 1.8-3.6 ≤35 0.8 0-6 2400 9.1 45.7 (二)工作面支护设备 煤1与煤3层顶、底板情况基本相同,因此工作面支架和端头支架及过渡支架选型一致。由于煤层顶、底板岩石比较软,不稳定,因此支护设备选用了比较大的初撑力和对底板比压大的自移式液压支架。 工作面支架的型号为ZZ5600/17/35型,端头支架选用ZT1P28000/17/35型,过度支架选用ZZ6400-17/35型,技术特征见表4-1-2。 液压支架技术特征表 表4-1-2 支架 名称 支架型号 支撑 高度 (m) 工作 阻力 (KN) 支护 强度 (Mpa) 底板 比压 (Mpa) 适应 倾角 (度) 移动 步距 (mm) 重量(t) 中部支架 ZZ5600/17/35 1.7-3.5 5600 0.84 2.38 ≤30 800 16.3 端头支架 ZT1P28000/17/35 1.7-3.5 8000 0.46 0.61 ≤30 35.0 过度支架 ZZ6400/17/35 1.7-3.5 6400 0.80 1.57 ≤30 14.8 三工作面运输设备 煤1层工作产量低,选用SGD-730/180型可弯曲刮板运输机,小时运量为500t,电机功率为180KW。煤3层工作面产量大,选用SGD-730/320型,小时运量为700t,电机功率为2160KW。 (四)其他设备 综采工作面其他设备的配备见表4-1-3 第二节 采区布置 一、首采区的选择 矿井投产时,首采区选择在可利用井筒作为采区上山道,而且距地面最浅的一采区。一采区的勘探程度高,储量可靠,地质构造最简单,煤层赋存条件好,倾角一般为2030(南缓北陡)。共含五层可采煤层(不包括高硫煤9层),其中煤1层平均厚为2.0m左右,煤3上平均厚为1.9m左右,煤3层平均厚为1.8m,煤5层平均厚为3.7m,煤8层平均厚为1.2m左右。煤层间距在637m之间,但煤3上与煤3层中间夹层厚在一采区为0.130.68m。夹层岩性一般为泥岩和砂质泥岩,炭质页岩,可作为一层煤回采。另外,煤8层在一采区北翼靠下有局部不可采区,但范围不大,而其他各煤层在厚度上变化不大,结构也简单,含矸0-2层。 一采区由于受到长城煤柱和断层的影响,在走向长度上为上宽下窄(40003000m),平均长为3600m左右,倾斜宽约700m,一采区赋存资源量为3691.4万吨(不包括煤9),其中331332级储量为2407.9万吨,占总储量的65.2。一采区可采储量为2810.6万吨,采区能力确定为240万吨/年,可采期为8.4年。 二、采区巷道布置 根据矿井开拓方式和采煤方法的选择,采区巷道布置有两种布置方案可供选择。 (一)单巷布置(机、轨合一)采区胶带与轨道运输布置在同一条石门和顺槽中,这样一来可节省巷道工程量,管理也相对集中。但存的问题是,由于胶带巷中的风速受到限制(一般≤4.0m/s),断面要求大,支护困难,煤层薄时破底岩石量也大,不适合综掘组快速掘进,工期相对要长。另外,在生产中,巷道中的轨道上经常停满了采煤设备的装备车辆,严重影响了生产中的设备更换和检修时的材料运输,而且由于设备多运输濒繁,安全方面也存在许多隐患。 (二)双巷布置(机、轨分设) 采区中的轨道运输石门、顺槽与胶带运输石门、顺槽分巷设置。可实行并联通风,过风能力大,断面可缩小,中、厚煤层可不破顶、底岩石,全断面可实施综掘施工,速度快,工期短。另外,下顺槽(轨道巷)可作为下个回采区段工作面的回风顺槽,为连续牵引绞车运输提供了方便(不用重新铺轨)。由于分巷运输,使主运输和辅助运输互不干涉,运输能力大,但下顺槽需要维护。经过分析比较,设计认为,双巷方案虽然工程量大,但都是煤巷,而单巷布置基本上为半煤岩巷,掘进速度不高,而且由于下顺槽可作为下区段的回风顺槽。可少掘一条回风顺槽,相比之下工程量相当。因此设计中推荐双巷布置形式。 双巷布置中,上巷作为胶带运输巷,下巷作为轨道运输巷(辅助运输),上、下巷煤柱宽约15m,每50m,连通一次,作为两巷之间的联络通道。 第三节 巷道掘进 一、主要巷道断面及支护形式 井巷断面的选择主要是考虑运输设备的布置需要,大件运输空间要求,进、回风的风速限制、管路、电缆敷设要求和行人等因素确定。 本矿为机械化生产井,井下设备较大,而且为高瓦斯矿井,通风量也大,因此主要井巷的断面选择都比较大,对支护要求比较严,施工中应加以注意。 根据井筒检查钻资料,并结合勘探报告中对含煤地层而且表土段为不良工程地质段,因此工程地质论述,井筒部分采用几种不同的支护方法。本区为8度地震带,井颈部分按9度设防采用钢筋砼支护,第三系底采用砼片石砌筑反拱,以防底鼓。进入基岩段(老地层)巷道主要采用锚喷支护,破碎段采用挂网锚喷。煤巷(主要是顺槽)采用锚索、锚网支护。由于井下煤层有自燃发火的可能,因此使用时间超过6个月的煤巷还需喷浆封闭,并结合小范围凝胶防火措施,确保巷道在生产期间不发生意外。为了防止锚杆妨碍采煤机的正常回采,顺槽中靠近工作面一侧的巷壁锚杆采用木锚杆或竹皮锚杆。井巷特征及数量见井筒特征表和井巷数量表。 二、井巷掘进进度指标 根据国家有关规定的数额和本井掘进设备的配备程度,并结合本地区实际施工的掘进速度,本矿井设计掘进指标确定如下 斜井井颈明槽施工25m/月(钢筋砼现浇) 斜井井颈巷道施工60 m/月(钻、爆法,钢筋砼浇筑) 斜井井筒(进入基岩)100 m/月(钻、爆法,锚喷支护) 岩石平巷120 m/月(钻、爆法,锚喷支护) 煤层斜巷200 m/月(综掘 ) 煤层平巷400 m/月(综掘) 硐室工程(岩石)600 m3/月(钻爆法) 三、掘进组数量与设备配备 为了能够长期保持矿井在生产过程中的采、掘协调,必须配备与生产相适应的掘进组。只有提前掘好准备工程才能保证矿井的均衡生产。 各采区为多煤层联合布置,大部分煤层为中厚煤层,一个工作面满足不了矿井生产能力的要求,必须设置二个工作面同时回采。根据采区巷道的布置,二个工作面需要有六条煤层顺槽配合,因此煤巷的掘进工程量比较大,必须加快进度。设计中配备了二个综合机械化掘进组以保证煤巷工程量的完成。 在回采过程中虽然岩巷工程量不大(各回采阶段的石门掘进),但今后二采区的下山道(三条)和进入其他采区的大巷工程量比较多,因此设计中配备了二个岩巷普掘组,以保证岩巷工程量完成。矿井采、掘比为24,即用4个掘进组来保证2个综采面的正常接替。 煤巷掘进组主要配备了EBH-132型掘进机,运输胶带机、砼搅拌机和喷射机、探水钻(煤、岩巷共用)等设备,详见表4-3-2。 四、矿井设计移交井巷工程量及“三量” (一)井巷工程量 矿井移交生产时应完成的井巷工程总量为28578m。其中岩巷为8166m,煤巷为20412m,可回收基建煤33.5万吨。万吨掘进率为119m/万t,预计正常生产时的矸石率为5左右。见表4-3-1 (二)三个为煤量移交 1、开拓煤量2810.6万t(可采量),可采8.4年。 2、准备煤量652.3万t,可采2.4年。 3、回采煤量303.4万t,可采14个月。 井巷工程数量详见“井巷工程数量表”(单行本)。 井巷工程数量汇总表 表4-3-1 序号 项目名称 掘进长度(m) 掘进体积m3 煤巷 岩巷 煤巷 岩巷 1 井 筒 922 2816 15663 50921 2 井底车场及硐室 1735 18093 3 主要运输大巷 630 340 10614 4658 4 采区巷道 18860 3275 260844 53170 5 合计 20412 8166 287121 126843 6 总 计 28578 413963 413963 兰州煤矿设计研究院 - 67 -
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