1、煤矿巷道回采设计说明书第一章 采区概况第一节 采区地理位置、境界、尺寸和面积大雁煤田位于内蒙古呼伦贝尔市境内，其地理坐标为东经120度30分56秒120度37分18秒，北纬49度13分11秒49度15分00秒。本设计以大雁煤田第一煤矿的西六采区为设计对象，它距地表400m600m，地表无建筑物，但有301国道及一趟高压 线路穿过本区，无河流，无塌陷积水坑，采区平均走向长2400米，平均倾向宽460米，面积1.104平方公里。大雁煤田的煤层为白垩系下统扎赉诺尔群大磨拐河组中部含煤岩段。煤层走向30度70度东向西北倾斜，倾角变化较大，浅部16度22度，深部17度31度，呈单斜构造。西六采区为褐煤层
2、。一般可作生活及动力用煤。是低瓦斯矿井，但由于煤层节理裂隙发育，局部瓦斯含量偏高，瓦斯涌出量为0.2m3/min,煤层走向方位角270度300度，倾向方位角180度210度，煤层倾角平均18度，煤层厚度平均12m，煤质硬度13。第二节 采区瓦斯由于本矿属低沼气矿井，据已开采的采区实际情况，瓦斯涌出量不高，故该采区也按低沼气管理。本区的通风瓦斯工作重点是局部瓦斯积聚的处理。局部瓦斯积聚的地点有回采工作面隅角和采空区边界，采煤机附近，顶板冒落的空洞内，低风速巷道的顶板附近以及停风的盲巷中。（1）采面的上隅角和采空区边界沼气积聚瓣处理在其附近设置挡负帘，引导风流从上隅角通过，从而将沼气带增。如图8-
3、3（2）采煤机附近沼气积聚的处理。2、处理前发浓度过高，应由救护队检查盲巷中沼气浓度，并估算出沼气积存量。3、处理工作至少有二人进行。4、局扇要距回风口10米以外，排除时要控制风流逐段进行防止将高浓度沼气一下吹出。第三节 采区储量及回采率一、工业储量：5124.05万吨（不包括主石门及井底车场的保护煤柱量）。二、采区实际设计使用工业储量为：4434.8万吨.主要由于28#煤层薄(1.09米)夹矸多、储量少(19.82万吨)属非经济可采煤层；32# 、35# 层可采部分主要分布在12勘探线和13勘探线之间，在本区开采困难，36# 层主要在12-14线可采，在本区开采过程中为不破坏32# 层、35
4、# 层储量，均不作开采考虑，等开采主石门以东时再考虑开采。（33#层仅在16线附近可开采，其开采影响不到32#层、35#层储量）32# 、35# 层的工业储量分别为197.67万吨和213.88万吨；36# 层工业储量257.88万吨。这样使用本设计采区的实际设计工业储量为4434.8万吨。三、可采储量为3258.5万吨，其计算公式为：Q采 =（Q1-P）（1-n）K =（4434.8-147.29）（1-0.05）80% =3258.5(万吨)式中: Q采可采储量,Q1工业储量,P永久煤柱损失量,n地质及水文地质损失系数,取0.05,K设计采区回采率取80%,采区储量见附表1,煤柱损失见附表
5、2四、采区的回采率为：80%。本区可采煤层的平均厚度为3.69米。属于厚煤层。根据国家规定，厚煤层采区回采率不小于75%的规定，该采区回采率设计符合采区设计规范。第四节 工作面组织管理循环方式：昼夜多循环。作业制度：三八制，两班半采煤，半班检修；劳动组织形式；综采面为追机作业，高档面为分段追机作业。第五节 采区巷道布置该采区为下山采区，采用煤层群联合开采，区段石门布置。为了减少开采过程中三角煤的损失和避免采区巷道穿进铁路保护煤柱，下山布置在与15勘探线偏西有13夹角的位置。三条下山，一条运煤上山，倾角14，布置在岩层主要负责采区运煤；一条是轨道下山，倾角21布置在31#煤层中，主要负责采区运料
6、、进风；一条是通风行人下山倾角21，布置在30#煤层中，主要负责行人和回风。布置三条下山的理由：（1）下山采区、采区生产能力大，且经常出现上下区段同时生产的情况，需简化通风系统。（2）增加一条行人上山，且沿煤层布置，起到探明煤层情况的作用。同时行人上山设置猴车，便于使用和安全管理。该采区下山位置基本在采区的储量中心，工作面的走向长度均为11001500米之间。该采区的最低可采标高为+250米水平。最高可采标高为+500米水平，因此阶段垂高为250米。经方案比较将该采区划分为四个区段开采，区段标高为+250，+310，+370和+430，并在+490水平布置一条回风石门用做上区段回风。该采区煤仓
7、高度为50米，三条下山间距均大于32米左右，分别设在31#、30#和穿层中。采区下山车场采用顺向平车场，中部及下部车场均为甩车场。 区段划分比较表 比较内容方案一（三区段）方案二（四个区段）方案三（五个区段）区段斜长276.0米197.4米166.3米区段垂高83.3米60米50米区段石门长1280米1106米1970米优点1、巷道工程最小，投资少1、工段斜长适且布置，综全机械化开采，且能保证开作面，最优长度值1、区段斜长适宜布置高档工作面开采缺点1、区段斜长太长，不适宜布置单一工作面开采，不绕道及溜煤眼工程量太大1、区段石门工程量，比方案一高1、区段斜长短不适宜布置综上所述采工作面开采。2、
8、区段石门工程量投资高。第二章 采区地质概况大雁煤田的煤层为白垩系下统扎赉诺尔群大磨拐河组中部含煤岩段。煤层走向30度70度东向西北倾斜，倾角变化较大，浅部16度22度，深部17度31度，呈单斜构造。西六采区为褐煤层。一般可作生活及动力用煤。是低瓦斯矿井，但由于煤层节理裂隙发育，局部瓦斯含量偏高，瓦斯涌出量为0.2m3/min,煤层走向方位角270度300度，倾向方位角180度210度，煤层倾角平均18度，煤层厚度平均12m，煤质硬度13。该采区地质构造复杂，煤岩层起伏变化较大。采区内按国家政策规定共有可采煤层共11层（不包括浅部煤层，见第四节），即：25#、27#、28#、28#、29#、30
9、#、31#、32#、33#、35#和36#煤层，均为侏罗系，扎赉诺尔群，大磨拐河组中下部含煤段，其中全区可采的煤层为25#、27#、28#、29#、30#煤层，局部不可采的煤层为3层，即：31#、33#、36#煤层，局部可开采的煤层为3层，28#、32#、35#煤层。以上各层特征，详见附表3及煤岩层综合柱状图。区内顶底板多为松软的泥岩及粉砂质泥岩，岩性由西向东粒度变粗，由浅部向深部粒度变细，均为内陆相岩性。煤层间距的总体变化规律：沿走向变化不大，沿倾向变化较大，即浅部向深部，层间距变大，呈马尾状。以上项底板岩性及煤层层间距详见附表3。本区内水文地质简单，属于煤岩层局部裂隙地段含水，没有突水的危
10、险性，预计最大涌水量为50-80M/h，正常涌水量为20-50 M/h，本区内没有岩浆侵入体及古河床冲刷。区内各煤层的煤种牌号，均为褐煤，呈黑褐色，煤层多为木质结构，条带状构造。 块状属半暗或暗淡煤。煤的硬度f =(1-3)；煤层易自燃，自燃发火期为3-6个月；煤层属低沼气煤层。煤质特征详见附表4。由于本设计采区范围内浅部煤层主要有16#、17#、18#层其可采储量3789.1万吨，具体赋存情况见附表5。由附表5中可知浅部煤层的赋存有下列特点：一、层间距大，如要开采，石门距离长（约2 300米石门），工程量大。二、煤层结构复杂，夹矸多。三、走向块段短，不利于综采开采，如划规西六开采，则势必造成
11、矿井采区接续紧张，特别做为首采区，采区达产困难。四、储量不大，且个别地段已被小井破坏，不利于大矿开采。结合以上几点，建议本采区范围内的浅部煤层，（即：16#、17#、18#层）划规为小井开采。第三章 设计工作面的原回采工艺情况一、高档普采简称高档，它是在普采基础上使用单体液压支柱取代金属摩擦支柱与铰接顶梁配合来控制顶板，能够适应复杂地质构造的薄及中厚煤层的回采，具有投资少适应性强等优点，但是工人劳动强度较大。二、 综合机械化开采简称综采，它采用自移液压支架控制顶板，从而使工作面的整个采煤工序破、装、运、支、处实现机械化。具有安全、高产高效的特点。为矿井降低成本，实现百万吨死亡率为零，创造了良好
12、条件，但具有初期投资大，不适应地质构造复杂的煤层条件下的回采。三、 综合机械化放顶煤开采该工艺实质是在开采煤层底部布置一个综采工作面，工作面上方顶煤利用矿山压力作用辅助以人工松动的方法使其破碎，并随工作面的推进在后方放出，因此简称综放。放项煤工艺优点明显，经济效益显著，是开采特厚煤层的一种有前途的采煤方法，但是在提高工作面回采率，降尘防火等安全方面技术要求较高。目前，矿井形成了综采为主，高档普采为辅助生产的形式；而且，放顶煤也在东其他采区27#煤层工作面中采用，并取得了放煤的成功。这些将成为本设计采区采煤工艺选择的主要依据。主设计工作面为27#煤层一段，其工艺过程为：采煤机割煤移后部运输机移前
13、部运输机移架。从而完成一个割煤循环，待完成两个（或三个）循环后，即工作面推进1.2米(或1.8米)后,停机开始放出松碎的顶煤,到见矸为止,关闭放煤口,完成上述全部工序即为一个放煤循环。根据该矿其它采区，27#煤层综放面的开采经验循环进度选取1.2米，即两采一放，同时为使顶板均匀下沉，最大限度地减少混矸量，提高顶煤的回收率，选取顺序多轮次放煤。该工作面支架选用ZFS4000/1.5/3.2L型尾梁插板式，低位放煤。由以往放煤经验知，采高越小，放煤越少其放顶煤效果越不好，因此综放面的采高定为3.0米,这样采放比: H放 6.5-3.0= = 1.17 H采 3.0第四章 采煤方法及回采工艺第一节
14、采煤方法的确定根据矿井地质和生产技术条件，及以往开采经验和保证安全生产，该采区采煤方法选为走向长壁后退式。第二节 采煤方法中几个要素的确定一、采区走向长和倾向长采区平均走向长为2400米，平均倾向宽为460米。二、主要设计煤层工作面诸要素确定采区初期投产煤层25#煤层；首采工作面为该煤层一区段，工作面的长度为130米。另外27#煤层也是初期投产煤层，还是本采区设计中的主要设计煤层之一，首采工作面为该煤层一区段，煤层倾角19,平均煤厚6.5米,赋存稳定全区可采。下面就27#层工作面条件做以下论述：1） 27#层煤层综放工作面长度确定： Vq1 t0+ b t (q1+q2) 1/2工作面最优长度
15、L= q式中：V采煤机平均牵引速度,取3.5 m/min；q工作面液压支架和输送机中部槽每米每日折旧费和大修费取155元/dm； t0采煤机进刀在端部停留时间取35min；b 采煤机截深取0.6m；t采煤机日时间取960min/d；q1采煤机、输送机、泵站和电器设备每日折旧费和大修费取150元/ d；q2+ q3工作面运输和回风巷每米掘进费取2507元/ m；综上代入数据 ： 3.5 X (150 X 35 + 0.6 X 960 X 2507) 1/2L= =180.9(米) 155于是取L=180米作为工作面设计长度最优值.2） 区段斜长的确定:区段斜长:H =L + h1 + h2 H=
16、180+（5+5）+（3.4+4.0）=197.40(米)式中: L 工作面长度,米;h1区段保护煤柱沿倾向的总长度,米;h2区段巷道总宽度,米;3) 工作面日产量:该工作面的机械设备采用MG-2X300W型双滚筒采煤机落煤，其日产量可按下式进行计算：A = NLSMRC =6 180 0.6 6.5 1.25 80% =4212吨式中：A工作面日产量, 吨 ；N采煤机日进刀数，取6刀；L工作面长度, 180米； M 煤的采出厚度, 6.5米；R 煤的容重，1.25吨/米；C工作面的回采率取80%（综放）。4） 作面的推进度及服务年限工作面月拉进度：0.6 6 30=108米/月,工作面年推进
17、度: 108 12=1296米/年,工作面服务年限：12001296=0.925年（工作面走向长取1200米）。第三节 回采工艺的选择全区内共有十一个可采煤层，但本区内实际设计可采煤层仅7层，即25#、27#、28#、29#、30#、31#和33#层，其它层如28#层属非经济可采层；32#、35#和36#层在本区内开采不经济、不合理、划规到主石门以东采区开采。25#、27#煤层一区段工作面为首采工作面，且27#层和30#层为本区主要设计煤层。同时27#和30#煤层均属于缓斜特厚煤层，下面先就其综放和分层综采工艺做经济性与技术性比较。综放工艺具有以下优点：（1）煤巷掘进量小，缓和了采掘关系（7米
18、左右厚的煤层）可节省工程量3050%（两条顺槽和一条开切眼）。（2）减少了搬家倒面次数，节省采面的安装工程量及费用。（3）减少铺网工序，材料费，工资费及巷道维护费。（4）采放平行作业，工作面推进度在90-110米/月，年产超百万吨，效率达60吨/工，直接成本降低2-3元/吨。但缺点是，此工艺的回采率在80-85%左右，较综采低10-15%，且易于自燃发火。综上根据27#煤层西翼夹矸较少，煤层厚度变化较大，不利于分层开采，确定该层27#工作面采用综放工艺回采，其它采用分层综采（自然分层明显，中间夹矸厚约1.2米）。另外30#层中间有一层夹矸，0.5米左右厚全区发育软，如采用综放，则该夹矸起到释放
19、压力的作用，因而上分层煤难以破碎放出，同时由于夹矸厚，采用综放开采将会影响煤质。故采用分层综采。第四节 机械设备选择一、 采煤设备：1、高档面设备选型见表6。2、综采面设备选型见表7。二、 掘进设备：综掘设备与炮掘设备集中汇编于表8中。第五节 顶板管理及支护密度的验算一、 高档工作面1） 顶板采用DZ-2.2型单体液压支柱配合HOJA1200型金属铰接顶梁，三、四排管理控制顶板。柱距0.75米，排距0.6米，最大控制顶距3.50米，最小控顶距2.90米。2） 支护密度的验算：按工作面顶板压力的一般估算方法，在控顶范围内支架上单位面积的载荷：P=（24）Mr即每平方米最大载荷：Pmax= 42.
20、02.6=20.8(吨/米2) 式中：M工作面采高，米；r岩石容重，吨/米3。四根支柱所支撑顶板面积为：S=0.60.75=0.45(米2) 四根支柱所随的载荷为：20.80.45=9.36(吨) 则每根支柱所支撑的载荷为：9.364=2.24(吨) 因为DZ-2.2型单体液压支柱的初撑力为7.8吨，工作阻力为30吨，所以该支柱满足要求。2、综放工作面顶板管理选择ZFS4000/1.5/3.2L型液压支架控制顶板，支架的载荷验算如下：单位面积的载荷：P=（24）Mr即：最大载荷 Pmax= 43.02.6=31.2(吨) 式中：M工作面的采高，米； r岩石的容重，吨/米3单位支架支撑面积：S
21、=5.45米单位支架随载满P =31.25.45 =170.04（吨）因为单位支架的工作阻力为400吨，所以能够满足生产要求。第五章 采区生产系统第一节 采区运输一、 运输设备的选型：根据采区煤层特征，采区巷道联合布置及采煤机械设备相配套的原则，对区内运输设备型号作如下确定，见表7。采区所需材料的运输及工作面煤和矸石的运输，其运输路线，见运输系统图。二、工作面运输设备的验算：其原则是根据落煤方式，计算出工作面小时生产能力，所选取的设备小时运输能力大于工作面生产能力即可。计算公式如下： Q = 60MSVKR 式中：M工作面采高，（综放煤厚6.5米，取采高3米，一般采放不平行作业，高档取采高2米
22、）。S采煤机截深，0.6mVK采机牵引速度综采取3.5m/min;高档取3m/min;R实体煤的容重，27#层取1.25t/m3,25#取1.24t/m3代入数据：Q= 603.00.63.51.25=472.5(t/h) 经验算工作面的生产能力小于工作面刮板机的运输能力900t/h；小于运输巷输送机的输送能力1000t/h,也小于转载机的运输能力1100t/h；小于破碎机的破碎能力600t/h；同样计算高档工作面生产能力（26#为例）Q高= 602.00.631.24 = 268(t/h)则：Q综 + Q高= 472.5+268 = 740.5(t/h)同样小于区段石门皮带900t/h的运输
23、能力，也小于采区运煤上山皮带的输送能力为750t/h，故满足需求。第二节 采区通风一、通风系统的选择：该矿井的通风方式是分区抽出式，五采区为该矿井的一个采区，该采区的主要入风井为主、付井，该采区的回风利用原四采区风井。（如待本区开采时，四采区风井损坏严惩而不能使用或维护费用高的情况下可将该下山采区的通风行人下山直接掘出地面，巷道工程量380米，用做采区回风）五采区的各煤层相对瓦斯涌出量无实验数据，据邻区情况按低沼气管理，煤尘具有爆炸性，爆炸指数为59%70%，煤层都具有自燃倾向性，发火期在36个月。据以上分析，决定该采区的通风方式为分区抽出式。二、采区所需风量的计算与分配：1、采区所需总风量Q
24、采进，是采区各用风地点所需风量之和，按下列要求分别计算，并取其中最大值。1）按采区同时工作的最多人数计算，即Q采进=4NK矿道 = 42401.22 = 1171.2m3/min式中：N 井下同时工作的最多人数；人数取240人，K矿通 矿井通风系数，取1.22。2)按采煤、掘进、峒室及其他地点实际需要风量总和计算，即Q采进=（Q采+Q掘+Q峒+Q其它）K矿通，m3/min 式中：Q采采煤实际需风量总和，m3/minQ掘掘进实际需风量总和，m3/minQ峒峒室实际需风量总和，m3/minQ其它除了采煤掘进和峒室地点外的其它巷道需进行通风的风量总和，m3/min2、采煤实际需要风量，应按采区各个回
25、采工作面实际需要风量总和计算，即：Q采=（Q采1+ Q采2+Q采n）K采备，m3/min； 式中：Q采1、Q采2为各个回采面实际需要风量，m3/min；K采备备用工作面系数，本次设计备用工作面已单独计算风量，则K采备=1.0。1）回采工作面的风量应按下列要求分别计算，并取最大值（1）按沼气或二氧化碳涌出量计算：Q采=100Q沼采K采通； =1001.51.7=255(m3/min)式中：Q采第I个回采工作面实际需要风量m3/minQ沼采第I个回采工作面沼气（或二氧化碳）的绝对涌出量m3/min，由已采区取 1.5 m3/min，K采通第I个回采工作面通风系数，取1.7；（2）按炸药量计算：Q采
26、 =25A采 = 2510 = 250（m3/min）式中：A采第I个回采工作面一次爆破最大炸药用量， kg，25每公斤炸药爆破后应供给的最少风量；m3/min.kg。（3）按人数计算：Q=4N采, m3/min， 式中：N采第I个回采工作面同时工作最多人数； 人取：N综采=50人，N高档=80人；则Q综采=450 = 200（m3/min）Q高档=4 80 = 320（m3/min）（4）按工作面气温计算：Q采=60V采 S采 m3/min 式中：S采第I个回采工作面的平均断面积，按平均控顶距计算的工作面平均断面积m2，高档为6.8 m2，综采10.4 m2。V采回采工作面风速m/s,取0.
27、7（查工作面温度与适宜风速对应表）。则 Q综采=6010.40.7 = 436.8(m3/min)Q高档=606.80.7 = 286(m3/min)综上，取 Q综采=437（m3/min），Q高档=320（m3/min），（5）按风速进行校核，工作面允许风速是：15240 m/min则高档工作面的允许风量为：102 m3/min Q高档 1632 m3/min综采工作面的允许风量为：156 m3/min Q综采档 2496 m3/minQ高档取320 m3/min适合。备用工作面的供风量为综采工作面供风量的一半，取219 m3/min；则全区所有回采工作面所需风量为：Q采区=Q综采+Q备用
28、= 437+320+219= 976（m3/min）2）掘进工作面所需风量按下列要求分别计算，并取得最大值（1）按沼气（或二氧化碳）涌出量计算：Q掘=100Q沼K掘通；m3/min = 1000.51.6=80(m3/min)式中： Q掘掘进工作面实际需风量m3/min；Q沼掘进工作面沼气绝对涌出量m3/min，取0.5；K掘通掘进工作面通风系数，取1.6；（2）按炸药量计算：Q掘 =25A掘 = 252.25 = 56.25(m3/min)式中：A掘掘进工作面一次爆破最大炸药用量，取2.25kg(3) 按人数计算：Q掘=4N掘 = 412 = 48 m3/min式中：N掘掘进工作面同时工作最
29、多人数，取12人。（4）按局扇的实际吸风量计算：Q掘 = Q扇I 式中：Q扇掘进工作面局扇实际吸风量，m3/min；I掘进工作面同时通风的局扇台数，取1台；掘局部通风机的技术特征，和该矿实际情况（28KJN05对旋式风机已在28#层前顺槽应用）决定取2BKJN05局部通风机的吸风量230 m3/min，为掘进风量，并考虑局部通风机不产生循环风，取1.2的系数，则掘进风量为2301.2=280 m3/min.(5)按风速进行验算：工作面允许风速为15240 m3/min据掘进最大断面积10.4 m2和最小断面积4.9 m2,其掘进工作面风量范围是：73.5 m3/minQ掘2496 m3/min
30、则 Q掘=280 m3/min符合要求。据该采区巷道实际情况及规程第119条规定“采煤工作面可与其相连接的掘进工作面一次串联”本区设计2个独立掘进面，2个串联掘进面，则该采区掘进总需风量为：2802=560 m3/min3）峒室及其它风量计算：本采区共设有一个绞车房、一个变电峒室、一个水泵房，其供风量可按经验值确定，取80 m3/min。则 Q掘=380=240（m3/min） 其它用风地点风量按采煤、掘进、峒室用风量的总和的5%计算 Q其它=（Q采+Q掘+Q峒）5% = （976+560）240）5%= 11755%=88.8 m3/min综上所述：Q采区=（Q采+Q掘+Q峒+Q其它）K矿通 = 18651.22= 2275 m3/min=37.9 m3/s3） 各井巷中风速的验算： QV = S式中：V某巷道中的平均风速m/sQ巷道某断面的过风量m/sS某巷道断面m2各巷道允许风速0.25
