论综采在音西煤矿的应用.docx
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论综采在音西煤矿的应用
河南煤化新疆公司音西煤业
论综合机械化采煤工艺在音西煤矿的应用
编制单位：
生产科
编制人：
赵文超
编制时间：
2011年07月01日
摘要
根据国家对新疆建设提出了新的加大发展思路，以及新疆对进疆企业发展提出了看发展配资源的要求。
为提高永煤集团在疆资源的竞争力和企业形象，音西煤矿根据生产现状以及矿区地质条件综合评价提出了购买先进的机械化采煤设备，保证煤矿安全生产，加大产业规模，加快矿井建设，打造高产高效矿井。
关键词：
机械化采煤设备，安全生产，高产高效矿井
目录
第一章矿井概况4
第二章采区概况及地质条件5
第一节采区概况5
第二节采区煤层概况6
第三节采区地质构造情况7
第四节采区水文地质情况8
第五节采区其它方面情况8
第三章采区综合评价9
第一节采区地质构造分析9
第二架煤层的断裂破坏性指数评价10
第三节煤层赋存条件评价11
第四节评价结论12
第四章采煤方法及采煤工艺的选择12
第一节采煤方法的选择12
第二节采煤工艺的选择12
第五章综采工艺简述17
第一节采煤方法17
第二节采煤工艺18
第三节顶板管理18
第六章实现综采工艺采煤的重大意义19
第一节实现综采工艺采煤的安全分析19
第二节矿井采用综放采煤工艺的意义20
结束语21
参考文献：
21
第一章矿井概况
矿区位于拜城县西部，行政区划隶属拜城县铁列克镇管辖，矿区中心地理坐标为：
东经81°36′42″；北纬42°06′25″。
矿区范围：
东起音西铁热克厄肯沟，西至煤层露头以西，东西长1.70—2.91km，南北宽2.05km，面积4.48km2，地质储量4195.76万吨，可采储量2399.11万吨。
矿井主采煤层为IV13煤，其次为IV7煤。
矿区距拜城县城约65km，向东距库车县145km，向西至阿克苏有215km，交通较方便。
1、矿井开拓方式：
在西三井以西30m处，地面标高+2295m在煤层底板岩石中，布置一条机轨平硐，整个井田分上下山开采，采区为单翼采区，上山布置在1号勘探线附近，风井布置在+2655水平，回风石门以北20m，沿Ⅳ13煤层以倾角15.8°掘至地面。
2、矿井工作制度：
矿井年工作日330d，每天三班作业，净提升时间14h。
3、矿井运输系统：
矿井主要运输巷为机道上山和+2295主平硐。
2295主平硐铺设DSJ100/63/2×75皮带，带面宽度1000mm，运输能力为630t/h。
机道上山为强力下山皮带，该皮带型号为DTII80/40/2×160，带宽800mm，运输能力400t/h。
4、矿井通风系统：
通风系统为中央分列式，通风方式为抽出式。
矿井以上系统以及供电系统、排水系统、供水系统、压风系统等均已形成并投入正常使用。
5、矿井的主要地质特征：
从涌水、瓦斯含量、煤尘特性、地温、煤层煤质及硬度、煤层顶底板等方面分析全井田构造复杂程度为简单。
第二章采区概况及地质条件
第一节采区概况
一、采区概况
该采区位于下侏罗统下段的顶部、顶板为粗砂岩或砂砾岩，底板为细砂岩，该煤层为稳定煤层，是本区最厚的煤层，沿走向及倾向均有一定变化，但变化不大，煤层从北向南，厚度逐渐变薄后趋稳定结构趋于简单，基本为一单厚煤层，沿倾向方向煤层夹矸成份为灰黑色粉砂岩或炭质泥岩，该煤层全区控制程度较高，钻孔、巷道、斜井及槽探对该煤层均有工程点控制。
二、采区储量
煤层
水平
工业储量
矿界上、下山及大巷煤柱
开采
损失
可采
储量
回采率
Ⅳ13煤
层
上山
+2600以上
270.13
4.72
105.16
159.25
60%
+2600—+2512
393.09
22.93
92.52
277.63
75%
+2512—+2295
1021.58
41.75
245.11
735.31
小计
1684.8
69.4
442.79
1172.19
下山
+2295—+2000
1406.82
59.66
336.8
1010.36
上下山合计
3091.62
129.06
779.59
2182.55
三、采区停采线位置工作面
停采线划定在距机道上山30m位置。
第二节采区煤层概况
一、采区煤层情况
IV13煤层厚度
（m）
7.84～10.31
煤层结构
煤层倾角
（度）
20°～26°
平均8.61
简单
平均23°
本工作面煤层稳定，局部厚度变化较大，最大10.31m，最小7.84m，受构造小构造的影响煤层厚度变化较大，小构造附近煤厚变薄。
煤岩类型以半亮型为主。
二、工作面煤质情况
可采煤层主要指标两极值/平均值统计表
煤层号项目
Ⅳ13
原
煤
分
析
A.d （%）
10.45—34.65
18.76
V.daf（%）
15.46—20.80
18.37
Qb.d（MJ/kg）
24.09—30.21
29.92
Qb.daf（MJ/kg）
34.41—35.32
34.17
St.d（%）
0.22—0.97
0.42
精煤
V.daf（%）
15.48—18.63
17.48
粘结指数
13—89
三、煤层顶底板情况
（1）Ⅳ13号煤层顶、底板岩性特征
顶板主要为灰白色砂砾岩—粗砂岩。
成份以石英质矿物为主，硅质胶结或钙泥质胶结，坚硬致密，遇水不膨胀，为弱含水层，岩体中等完整。
底板主要以深灰色粉砂岩，灰色细砂岩为主，泥质胶结，胶结良好，稳定性较好，不含水，为隔水层，稍具韧性，岩体中等完整。
第三节采区地质构造情况
矿区所处大地构造位置，为塔里木地台和天山地槽褶皱带之间过渡带，为哈雷克套背斜的南翼，库车边缘坳掐的北部单斜带。
矿区内构造较为简单，为一由北转西突出的向东南倾斜的单斜构造，褶皱和断裂较少且规模小。
地层走向变化多在75—162°之间，地层倾角24—28°，东段较缓为20°。
一、褶皱
区内北部仅有部分小褶皱，其地层沿倾向稍有起伏，产状变化不大。
二、断裂
矿区内断裂构造共有7条，由东向西区别编号为因F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7，规模较小，走向长度在100—200m之间为平移断层，其中F1、F2和F3断层对主采煤层没什么影响，
第四节采区水文地质情况
本区水文地质条件为中等类型，浅部0—50m阿合组地层富水性较强，沿沟谷分布的第四系地层富水性也较强，但随季节变化，位于当地侵蚀基准面之上、下，其地层水文地质条件具有明显差异，对煤层矿床水源补给条件也不尽相同。
目前矿井最大涌水量Q=50m3/d。
第五节采区其它方面情况
一、瓦斯
瓦斯含量一般小于1.35m3/t，属于低瓦斯矿井。
二、煤尘
煤尘具有爆炸性。
三、煤的自燃
煤的自燃倾向属Ⅲ级不易自燃。
四、地温
水温、岩温为6~12℃。
五、地压
无地压显现。
六、普氏硬度
煤层0.92，直接顶2～4，直接底2～4。
第三章采区综合评价
第一节采区地质构造分析
采区总体为一单斜构造，有一定波状起伏。
工作面内煤层产状稳定，倾角一般20～26°，平均23°。
工作面揭露大小断层7条，其中F1、F2和F3这3条断层对主采煤层没有什么影响，F4、F5、F6、F7这4条为平移断层，断层错距均在7m以上，除局部地段外，总体上断层对回采的影响不大。
影响采区回采的断层具体情况见下表：
构造名称
性质
走向（度）
倾向（度）
倾角（度）
错距（m）
对回采影响程度
F4
平移断层
40~220°
130°
73°
11
有影响
F5
平移断层
55~235°
145°
80°
7~10
有影响
F6
平移断层
80~260°
170°
60°
15~20
有影响
F7
平移断层
80~260°
165°
82°
20
有影响
第二架煤层的断裂破坏性指数评价
利用煤层的断裂破坏性指数KⅡ对采区煤层地质构造情况作出评价。
计算公式如下：
KˊⅡ=n/L；KˊⅡ=（KˊⅡ走向+KˊⅡ倾向）÷2；KⅡ=αKˊⅡ
式中：
KⅡ───工作面内煤层的断裂破坏性指数；
L───巷道长度，单位km；
n───巷道中遇见断层的总数量；
KˊⅡ───单位长度巷道内遇见断层的数量；
KˊⅡ───走向和倾向巷道的平均断裂破坏性指数；
α───煤层破坏指数与KˊⅡ之间的关系系数，当煤层走向与断煤交线平均夹角在15°～75°时为14～16，平均取15。
代入数据：
KˊⅡ=（（7÷1.24）+（0÷0.17））÷2≈2.82
KⅡ≈15×2.82=42.3（米/公顷）
该工作面煤层断裂性指数为KⅡ=42.3（米/公顷），地质构造简单，该指数值处在极适合上综采的区段内。
实际采煤过程中，不排除个别地方破坏性指数较大，从而使综采的经济技术指标变坏，造成经济效益不好的可能性。
但只要提前采取措施，做好充分的技术准备，是可以克服这些不利因素的，能够确保综采的高效益。
第三节煤层赋存条件评价
一、煤层厚度
煤层厚度为7.84～10.31m，平均8.61m。
煤层结构简单并且层位稳定。
可采储量约2399.11万砘。
煤层开采条件比较适合布置综采工作面。
二、煤层倾角
煤层倾角为20～26°，平均23°。
煤层属于缓倾斜煤层，对综采来说算是比较好的条件。
三、煤的硬度
本工作面煤的普氏系数f=0.92，属于软煤，适合用采煤机滚筒切割。
四、煤层顶板
顶板为粗砂岩、坚硬致密，平均厚度为9.0m，煤层顶板属于级老顶，开采条件符合综采要求。
五、煤层底板
底板为粉砂岩和细砂岩，平均厚度为16.25m，煤层底板属于Ⅱ～IV类型，煤层底板允许比压不小于支架底座所要求的比压，达到了综采对底板的要求。
六、煤层的含水性
由于采区煤层顶底板岩石都为弱含水性，并且根据我矿水位地质条件，工作面回采期间涌水量极小。
七、瓦斯
工作面所在煤层属于低瓦斯煤层，且无自燃发火倾向，煤层比较稳定，适合采用综采。
八、地温
目前音西矿已形成完善的通风系统，能够保证本采区的风量充足，且由于天山山脉特殊的地质条件，采区温度在6°-12°间，处于26℃以下，符合综采回采时所要求的环境标准。
第四节评价结论
根据以上分析可知采区地质构造属于第二类，即简单类型，地质条件具备综采工艺各方面的要求。
采用综采工艺开采条件可行。
第四章采煤方法及采煤工艺的选择
第一节采煤方法的选择
根据本采区开拓巷道的布置情况，以及采区回采巷道的布置情况，并结合采区的开采技术条件，确定本采区所有回采工作面选择单一走向长壁采煤法，采用后退式回采，一次采全高，全部垮落法管理采空区顶板。
第二节采煤工艺的选择
根据采区开采技术条件和所选择的采煤方法，结合我矿现有技术条件和装备情况，以13102回采工作面为例，提出以下两种可行方案进行比较：
（1）综合机械化采煤工艺（综采）；
（2）爆破采煤工艺（炮采）。
一、技术方面
根据采区煤层厚度、稳定程度及顶底板地质条件，适合选择综采。
目前综采各项设备都基本落实到位，有综采技术力量和成功的技术经验，所以选择综采是可行的。
由于煤层底板有一定起伏变化，使采煤工作面留底煤不容易掌握，造成炮采工作面单体液压支柱容易钻底，从而使支柱初撑力不容易达到要求。
工作面局部煤厚达到10.31m，大采高也给炮采工作面的顶板管理增加了难度，故选择炮采不合适。
二、经济方面
项
目
类别
循环产量（t）
日循环（个）
日产量（t）
月产量（t）
推进度（m/d）
可采期（月）
定员（人）
全员工效（t/工）
综采
1337.95
2
2675.59
72240.93
2.4
9.7
110
24.3
炮采
1214.14
1
1214.14
29139.36
1.2
24
130
9.3
两种回采工艺的主要技术指标如下：
按音西煤业内部市场原煤售价360元/吨计算，13102工作面回采结束，出煤69.4万吨产出效益为：
69.4×1.15×360≈28731.6（万元）
根据其他煤矿井田中与13102工作面类型相似，并且已经回采结束的工作面，估算13102工作面的直接投入费用，炮采参照我矿13101工作面估算，综采参照其他煤矿类似工作面估算。
（1）采用炮采工艺时，13102工作面的投入费用：
1.支护材料费：
合计约52.7万元
单体液压支柱DZ25/100：
700根×650元=45.5万元
单体液压支柱DZ28/100：
100根×720元=7.2万元
2.材料消耗费及其他费用：
合计约2552.97万元，具体分类计算如下
炸药用量：
4500公斤/万吨×69.4万吨＝312300公斤
炸药费用：
6.5元/公斤×312300公斤＝2029950元≈203万元
雷管费用：
1.2元/发×1.5发/公斤×312300公斤＝562140元≈56.2万元
铁丝网用量：
（110÷5.8）片/排×（69.4÷0.1）排/面＝13162片
铁丝网费用：
64元/片×1.32万片＝84.5万元
联网绳费用：
0.4元/根×5根/片×13162片＝26324元＝2.63万元
乳化油费用：
5元/公斤×1400公斤/月×24月＝168000元＝16.8万元
齿轮油费用：
5元/公斤×360公斤/月×24月＝43200元＝4.32万元
黄油费用：
10元/公斤×60公斤/月×24月＝14400元＝1.44万元
HDJA1200型铰接梁：
201元/根×200根＝40200元＝4.02万元
炮采工作面受断层影响较大，在木料方面的费用会较高，在工作面正常回采过程中用于垫顶板的木料也比较多。
圆杂木费用：
320元/方×53方/月×24月＝407040元＝40.7万元
半圆木费用：
270元/方×18方/月×24月＝116640元＝11.66万元
松圆木费用：
700元/方×5方/月×24月＝84000元＝8.4万元
在皮带机、刮板机、供电和通讯等方面的配件费用合计约12万元；
3.电耗：
0.97元/吨×69.4万吨≈67.3万元
4.工资总投入：
80万元/月×24月＝1920万元
5.其它费用：
包括安装工作面时的一次性投入，生产过程中的设备维修费用，材料加工，购买生产工具等费用（如煤电钻、皮带订扣机等），还有备用的大型配件如皮带滚筒、液力偶合器，以及在运输、排水方面的合计约120万元。
13102炮采工作面总投入为：
2605.67（万元）
（2）采用综采工艺时，13102工作面的投入费用：
1.支护材料费：
合计965万元。
ZF3200/16/26型液压支架：
68架×13万元/架=884万元，ZFG3400/17.5/28型液压支架：
6架×13.5万元/架=81万元。
2.材料消耗费：
合计约805万元，具体分类计算如下
乳化油费用：
5元/公斤×6000公斤/月×9.7月＝291000元＝29.1万元
抗磨液压油：
10元/公斤×320公斤/月×9.7月＝31040元＝3.104万元
黄油费用：
10元/公斤×200公斤/月×9.7月＝19400元＝1.94万元
综采工作面受断层影响较小，在木料方面费用不高，合计约16万元；
液压系统配件如安全阀，高压管，千斤顶、销轴等，合计约40万元；
其它三机配件、绞车、钢丝绳、水泵、电缆、水管等，合计约30万元；
3.电耗：
1.15元/吨×69.4万吨＝79.81万元
4.工资总投入：
50万元/月×9.7月＝485万元
5.其它费用：
包括安装工作面时的一次性投入，拆除工作面的费用，生产过程中的设备维修费用，材料加工，购买工具等费用，合计120万元
13102综采工作面总投入为：
1770（万元）
13102工作面采用炮采工艺时：
直接效益=销售收入－成本费用=28731.6－2605.67＝26125.93（万元）
制造成本=生产投入÷原煤产量=2605.67÷69.4≈37.5（元/吨）
产出比=直接效益÷成本费用=26125.93÷2605.67≈10
13102工作面采用综采工艺时：
直接效益=销售收入－成本费用=28731.6－1770＝26961.6（万元）
制造成本=生产投入÷原煤产量=1770÷69.4≈25.5（元/吨）
产出比=直接效益÷成本费用=26961.6÷1770≈15.2
经过比较可以得出如下结论：
综采工艺开采强度大、推进速度快、产量高、普通材料消耗低、整体效益高，但电费高；炮采工艺开采强度低、工人劳动强度大、推进速度慢、产量低、普通材料消耗高、整体效益低，但电费低。
在全员工效、直接效益、制造成本和产出比等方面，采用综采工艺比采用炮采工艺高得多，并且综采要比炮采在更短的时间内结束本工作面，开始新的工作面回采，对矿井年产量和经济效益指标起很重要的作用，且此次考虑是新安装工作面，相对经济投入较大。
三、安全方面
炮采的安全性比综采差得多。
13102工作面煤层底板有一定起伏，留底煤厚度不易掌握，单体柱易钻底，从而使支柱不易达到额定初撑力，工作面顶板维护十分困难。
而且由于局部煤厚达到10.31m，煤层破碎时，使用单体柱支护顶板，容易出现冒顶事故，并且爆破时不安全因素多，安全性较差。
选择综采，液压支架和煤层顶底板接触面积大，能获得较大的顶底比压，从而达到额定初撑力，支护效果较好，有利于顶板维护，安全性好。
四、结论
综上所述，从技术、经济和安全方面以及第三章分析评价来看，我矿采区地质条件极适宜选择综采采煤工艺。
第五章综采工艺简述
第一节采煤方法
本采区综采工作面采用单一走向长壁放顶煤法，选用的支撑掩护式液压支架调高范围为1.6～2.6m，当工作面过地质构造带或工作面煤壁片帮严重时，可适当降低采高，但尽量最低不小于2.0m。
第二节采煤工艺
一、落煤
选用MG150/375-W型双滚筒采煤机落煤，截深600mm，进刀方式为端部斜切进刀。
二、装煤
利用采煤机滚筒的螺旋叶片，配合工作面刮板运输机铲煤板装煤。
三、运煤
工作面采用可弯曲中双链刮板运输机运煤。
前部刮板机型号为SGZ630/2×110
后部刮板机型号为SGZ630/2×132
转载机选用SZZ630/110型配合PLM800型破碎机。
皮带顺槽选用DSJ80/40/2×40型胶带输送机运煤。
四、支护
选用ZF3200-16/26型68架支撑掩护式液压支架和ZFG3400/17.5/28型6架过渡架支护工作面顶板。
五、处理采空区顶板
采用全部垮落法管理采空区顶板。
第三节顶板管理
工作面最大控顶距为4100mm，最小控顶距为3500mm，端面距不大于340mm，放顶步距为600mm。
两端头顶板采用ZFG3400/17.5/28型液压支架支护。
两巷超前20m范围内2.8m单体液压支柱配合π型梁进行超前支护。
采空区顶板采用全部垮落法管理。
考虑直接顶及老顶来压时的液压支架支护强度验算公式：
P=nHγg
式中：
P───液压支架的支护强度（MPa）；
n───根据音西矿顶板管理经验，取8倍采高；
H───工作面正常的采高，取2.4m。
γ───顶板岩石的平均容重，取2.5×103kg/m3。
g───重力加速度，取9.8N/kg
代入数据：
P=8×2.4×2500×9.8×10-6≈0.47（MPa）
ZF3200-16/32型液压支架支护强度0.53MPa>0.47MPa
因此选用的液压支架能够满足矿压要求。
第六章实现综采工艺采煤的重大意义
第一节实现综采工艺采煤的安全分析
一、现π型梁和悬移支架使用存在的问题
（1）相比综采工艺，炮采多爆破环节，给安全管理带来难度。
（2）π型梁支护和悬移支架较液压支架稳定性差。
（3）π型梁支护和悬移支架移架困难，不易操作，推溜完全人工操作，劳动强度大，产量受到限制。
（4）π型梁支护和悬移支架移架操作过程工人经常淋湿湿透，作业环境差。
二、现炮采工艺存在问题
（1）受新疆特定环境影响，火工品经常停止审批，影响矿井的正常生产。
2008年、2009年实际的每年生产月份不足8个月。
（2）劳动强度大，危险系数高，产能底。
第二节矿井采用综放采煤工艺的意义
音西煤矿为新疆南疆除俄霍布拉克（徐矿集团）外，井型最大的矿井，做为河南煤化永煤公司进驻新疆的桥头堡项目，验收通过时得到了新疆安全监察局南疆分局、阿克苏地区煤炭局、拜城县政府、拜城县煤炭局的高度评价，并对永煤公司的工作作风给与了高度的评价。
因安全效果出色被阿克苏地区评为2009年地区安全先进单位。
但进入2010年，国家对新疆建设提出了新的加大发展的思路，新疆也对进疆企业发展提出了看发展配资源的要求，基于目前的形式，永煤必须做好两件事——加大产业规模，加大、加快现有矿井的建设。
上综采是必行之路。
（1）阿克苏地区、拜城县政府很期待永煤公司在南疆的发展，并多次明示上先进采煤工艺，届时将成为拜城县的领头羊，其影响不言而喻。
（2）上综采后将会大大提高矿井产能，年生产时间大大增加，市场竞争力和影响力会大幅度提高，从而进一步提高永煤在疆形象。
（3）综采工艺将大大降低采煤成本，提高企业的经济效益。
（4）安全生产是企业的第一要务，更是对社会负责、和谐发展的需要。
综采工艺安全系数高。
结束语
感谢公司领导给了我见习期后可以高谈阔论的平台，虽然我写的论文很多见解和想法不够全面，但我认真努力为写好这篇论文去查阅相关资料，并在写论文期间使我学习到了很多新知识，又开阔了我的视野。
参考文献：
2004年09月《新疆拜城音西铁热克煤业有限公司矿井初步设计》。
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