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3.2.1工作面回采工艺方式选择，工作面主要开采设备选型14
3.2.2工作面的支护方式选择，单体支护时要进行单体支柱支护规格确定、选择支柱规格14
3.2.3综采工作面选择支架型，验算支护强度，对所选液压支架进行评价15
3.2.4工作面回采设备、选择配套的采煤机、运输机和转载机及其他设备15
4工作面生产组织设计16
4.1工作面生产组织16
4.1.1掘进工作面巷道断面，掘进机设备配备，掘进工作面工艺组织方式，掘进工作面生产管理和质量管理16
4.2采煤工作面质量管理16
4.2.1工作面支护质量，设备管理和煤质管理的有关规定16
4.2.2工作面安全管理的有关规定16
4.3采煤工作面生产组织管理17
4.3.1确定采煤工作面作业方式、劳动组织设计、工作面循环方式和编制采煤工作面作业循环图表17
4.3.2计算工作面主要生产技术经济指标17
5工作面灾害事故防治及避灾路线24
5.1结合工作面自然灾害状况，制定相应的灾害防治措施和灾害自救、互救措施和灾害发生时的避灾路线24
6采区主要经济技术指标25
7井下安全避险六大系统26
7.1安全监控系统26
7.1.1安全监控系统的选择26
7.1.2设计内容26
7.1.3回采工作面传感器选型及配置26
7.1.4其他地点传感器选型及配置27
7.2人员定位27
7.3通风联络27
7.4紧急避险28
7.5压风自救29
7.6施水自救29
结论31
参考文献32
致谢33
1采区基本条件
1.1采区煤层条件
1.1.1采区开采范围、四邻开采状况、采区储量计算，可采储量
开采范围：
南一上采区（借鉴采区划分示意图）
四邻开采状况：
上部是露头，下部-150标高，北F29逆断层，南F84逆断层
采区储量计算：
地质储量为9.67Mt，工业储量为9.38Mt，可采储量为7.16Mt。
可采储量确定：
煤层对比可靠，煤层厚度比较稳定，倾角较缓为15°
29″，煤层地板起伏不大，地质构造控制基本可靠，无火成岩，水文地质条件较好，储量计算较可靠。
1.1.2煤层赋存条件、围岩基本性质与条件
煤层赋存条件：
1#煤层：
可采厚度1.9～2.2m，平均厚度2.1m。
可采范围内煤层厚度稳定，南北厚，向西南变薄，结构属单一煤层，局部有薄层炭质泥岩或粉砂岩夹层石，顶板为粉砂岩，细砂岩及中砂岩，底版为细砂岩，中砂岩。
围岩基本性质与条件：
煤层顶底板的厚度一般都大于8m,多为砂岩。
详见下表1-1岩石力学强度指标表。
表1-1岩石力学强度指标表
名称
抗压强度
/σc（MPa）
孔隙度
抗拉强度
/σt（MPa）
摩擦角/φ（°
）
内聚力/C（MPa）
细砂岩
20～200
3.2～4.5
4～25
35～50
8～40
粉砂岩
10～100
3.7～4.2
2～20
30～40
4～30
1.1．3采区主要主要地质构造基本特征、地质构造对采区巷道布置和回采影响状况
采区主要地质构造基本特征：
可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组。
其上为鸡西群穆棱组。
在穆棱组上覆有巨厚的第三、第四纪地层。
晚侏罗第煤系地层不整合于元古界～古生界基底之上，基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成。
第四系地层在田内广泛分布。
主要由砾砂和粗砂组成。
中间夹有不连续的亚粘土。
在砂层上，有粘土及层厚8～10m的黑腐植土。
区内四纪层厚度为中间厚、东西薄、南部薄、北部厚。
上侏罗系上统鸡西群城子河组，这本井的主要含煤地层，该层主要由灰白色长石、石英、砂岩、灰色粉砂岩及少量的泥岩、凝灰岩、砾岩和砂质泥岩等组成。
地质构造对采区巷道布置和回采影响状况：
地质构造简单，顶底板没有大的起伏，煤层倾角变化幅度不大，对回采巷道没有太大的影响，在阶段内没有地质构造。
1.1.4采区内煤层，煤质状况、采区内瓦斯赋存特征和涌出预测、采区内预计涌水量和排水方法
采区内煤层及煤质状况:
可采范围内煤层厚度稳定，南北厚，向西南变薄，结构属单一煤层，局部有薄层炭质泥岩或粉砂岩夹层石，顶板为粉砂岩，细砂岩及中砂岩，煤种主要为气煤、长焰煤次之，煤种在垂直方向上无明显变化。
煤的挥发份一般大于38％，除断层处以及露头处少量煤层外，属于低变质煤。
各煤层y值平均为5～9m/m，粘结性较低。
根据本井田煤层的特性，可以判断属于易选和中等可选。
本井田原煤按现行煤炭实用的分类法，属于Ⅰ～Ⅱ气煤。
由于本区的气煤具有低灰、低磷、低硫，具有一定的胶质层厚度等特点，所以，本矿井原煤经洗选加工后可作为优良的配焦和化工精煤。
采区内瓦斯涌出特征和涌出预算：
煤尘无爆炸危险，且煤层无自燃倾向性，属于低瓦斯矿井。
相对涌出量1.43m3/min，绝对涌出量为2.4m3/min。
采区内预计涌水量和排水方法：
因为一矿一采区所以矿井的涌水量=采区的涌水量，最大涌水量为192.9m3/h。
现开采南一上采区，上下山的水靠山山的坡度流入运输大巷，而区段平巷、石门、运输大巷中的水靠施工的9—11‰坡度流入井底车场中经水泵排至地面。
1.2采区生产状况
1.2.1采区拟采取回采工艺、采区生产能力与服务年限确定与计算、区段数目划分，区段长度要求
1.2.1.1采区拟采取回采工艺：
走向长臂综合机械化
1.2.1.2采区生产能力：
1.5Mt/a（Mt—百万吨a—年）
1.2.1.3服务年限确定与计算：
3.4年
1.2.1.4区段数目划分：
阶段斜长=560m，区段斜长=177m，区段数目=3个
1.2.1.5区段斜长要求：
区段斜长=177m
1.2.2采区内回采工作面和掘进工作面配备
1.2.2.1回采工作面配备：
采煤机:
AM—500、刮板输送机:
SGB—630/150、液压支架:
支撑掩护式ZY2800/13/28、转载机：
S22—730/132、破碎机：
2PS500、胶带输送机：
SSD820/2×
40、回柱绞车：
—5、乳化液泵：
MRB125/315A、乳化液箱：
X10RX、喷雾泵：
WP250/10、移动变电站:
KBGZ—4
1.2.2.2掘进工作面配备：
煤电钻：
ZMS—12、U型矿车、煤巷掘进机S300M
2采区巷道布置设计
2.1采区上（下）山布置
2.1.1结合采区条件提出采区上（下）山布置方案
考虑该矿井为低瓦斯矿井，为安全起见，拟布置三条上山，分别为轨道上山，运输上山和回风上山，为了实现两翼开采结合生产均衡的要求，三条上山大致位于采区走向中央。
间距为20m，平行于煤层，其中三条上山倾角大约为15°
29″。
三条上山布置的方案比较示意图如下：
方案一、三条岩石上山，见图2-1。
图2-1三岩上山
三条岩石山的适用条件：
它适用于开采煤层层数多、厚度大、储量丰富的采区，以及瓦斯、通风系统复杂的采区。
方案二、两煤一岩上山,见图2-2。
图2-2两煤一岩上山
两岩一煤上山适用条件：
它一般是先掘煤层上山，为两条岩石上山导向，在生产中，根据采区实际情况，煤层上山可用做运输上山,但有时也可作为通风与行人用,轨道上山布置在岩层中
方案三、三条煤层上山,见图2-3。
图2-3三煤上山
三条煤层上山适用条件：
煤层较厚，且赋存稳定，顶底板条件好，瓦斯涌出量少，涌水量少，服务年限短，通风简单。
根据实际情况，本采区煤层厚度为2.1m，因其轨道上山服务年限相对较长，依通风条件，瓦斯条件，涌水条件等因素的比较，方案二中的两岩一煤较优。
2.1.2进行对比分析、确定合适的上（下）山布置方式
2.1.3确定采区上下山所处层位、数目、断面形状和支护规格
采区所处的层位：
1号层
数目：
1
断面形状：
图2-4轨道上山断面图
图2-5运输上山断面图
图2-6回风上山断面图
支护规格：
挂金属网、锚喷支护回采巷道采用矩形断面，顶板锚杆支护。
工作面开切眼为矩形断面，采用顶板锚杆支护。
2.2采区车场形式选择设计
2.2.1根据采区上山布置层位、合理选择采区上、中、下部车场基本形式
根据采区上山布置层位：
合理选择采区上、中、下部车场基本形式
采区上部车场为平车场，中部车场为甩车场,采区下部车场多由采区装车站和辅助提升车场组合而成,根据煤炭装车地点的不同，可分为大巷装车式、石门装车式和绕道装车式。
考虑到矿井实际地质条件和技术条件，采区的运输能力的限制不可采用石门装车式，而采区的煤层倾角为15°
29″,因此采用顶板绕道大巷装车式车场。
运输大巷位于煤层中，上山与大巷交角90º
。
大巷、轨道上山均采用600mm轨距，大巷用10t架线式电机车牵引，列车由20个矿车组成。
上山辅助运输由绞车牵引3t底卸式矿车完成。
车场与大巷铺设24kg/m钢轨。
设计步骤：
采区下部车场设计：
辅助提升车场在竖曲线以后25º
坡度跨越大巷，为顶板绕道式,见图2-7下部车场剖面示意图。
图2-7下部车场剖面示意图
起坡点位置
及上山变坡段长度
：
绕道车场起坡后跨越大巷，需保持一定岩柱。
根据经验，取运输大巷中心轨道面水平至轨道上山轨面垂直距离15m。
按有关规定，采区运输上、下山与运输大巷或者石门之间的煤仓，采用垂直式煤仓。
主要优缺点是：
仓体受力性能好，较少发生填塞现象。
圆形煤仓的主要特征是：
受力性能好，断面利用率高，施工方便，便于维护，不易堵仓。
合理的煤仓容量应在保证正常生产和运输的前提下，工程量最省。
根据采区生产能力和大巷运输能力，以保证采区正常生产为原则。
煤仓容量的计算：
煤仓支护：
煤仓结构包括煤仓上部收口，仓身，下口漏斗及溜口闸门基础，溜口和闸门装置，上口以混凝土收口筑成圆台体，可在收口处设铁蓖，而仓身采用锚喷支护，一般砌旋，壁厚为300～400mm，在下口漏斗及溜口闸门基础采用铁魈混凝土浇灌或铺设密集旧钢轨。
2.2.2选择其中一个车场进行轨道线路和施工设计计算
2．3采区回采平巷布置
2.3.1确定回采平巷布置方式、巷道掘进、支护要求
2.3.1.1确定回采平巷布置方式：
区段上回风平巷：
沿煤层顶板施工，底板保持水平，净宽3米
运输平巷：
沿煤层顶板施工，底板保持水平，断面不少于12平方（因为是机轨巷）
2.3.1.2掘进巷道：
采用全煤巷道掘进
2.3.1.3支护要求：
锚杆支护
2.3.2巷道断面尺寸设计方法、支护方式、支护参数选择设计
2.3.2.1.巷道断面尺寸设计方法
区段回风平巷断面：
见工作面布置图
区段运输平巷断面：
2.3.2.2.支护方式：
采用锚杆支护
2.3.2.3.支护参数选择设计：
排距0.8米，间距1.0米
2.4采区主要硐室布置
2.4.1分别说明采区各主要硐室位置、基本形状、断面参数、支护方法及主要设备与能力等参数确定
采区绞车房：
绞车房的位置应选择在坚硬稳定的岩层或煤层中，应避开较大的地质构造。
必须设在进风风流中，如果硐室深度不超过6m，入口宽度不小于1.5m，而无瓦斯涌出时，可采用扩散通风，空气温度不超过30℃，风量应取1～3m3；
必须用不燃材料支护，应备有灭火器材，硐室各种设备与墙壁之间，应留有0.5m以上的通道，各设备之间应留出0.8m以上通道；
滚筒直径大于2m以上绞车房；
电气设备应与操作室隔开。
变电所：
一般宜设在围岩稳定，地压小通风较好，无淋水的地点且用电负荷的中心。
硐室与电器设备应有0.5m的通道，相互之间应留0.8m以上信道温度不超过30℃，必须有足够的照明，机电硐室应设置瓦斯自动检测报警断电仪，并配备便携式个体检测设备。
采区变电所形式有一字形、人形和Ⅱ形，一般采用一字形，断面一般为半圆形，用混凝土砌筑。
本矿井的采区变电所放在轨道上山和回风上山之间的岩石中，并开掘一条石门与回风上山相联以便能独立回风。
2.5采区主要生产系统
2.5.1采区主要生产系统路线、主要设备选型计算和能力确定、主要设施施工要求
2.5.1.1生产系统路线
煤炭运输系统：
采面—区段运输平巷—运输上山—煤仓—运输大巷—井底车场—主井—地面
材料运输系统：
副立井—井底车场—运输大巷—轨道车场—轨道上山—上部车场—区段回风平巷—采面
矸石运输系统：
掘进面—掘进巷道—中部车场—轨道上山—轨道下部车场—运输大巷—井底车场—副立井—地面矸石山
矿井通风系统：
入风：
副立井—井底车场—运输大巷—轨道上山—区段运输平巷—采面
回风：
采面—区段回风平巷—回风石门—回风大巷—回风井—地面
通风方式：
中央分列式
2.5.1.2.主要设备选型计算和能力确定
KBGZ—4、3T底卸牵引车：
CCG3.0/600FB型、3T底卸矿车：
MDC5.5-9底卸式矿车、绞车：
JK-2.5x。
2.5.1.3主要设施施工要求：
采区上山和区段平巷的断面应满足设备通过能力的要求
2.5.2采区通风系统要求计算确定工作地点所需风量、计算采区所需风量，进行采区通风阻力计算
2.5.2.1采区通风要求计算确定工作地点所需风量
本采区生产能力为1.5Mt/a，煤层倾角为15°
29″,赋存条件稳定，本井田相对瓦斯涌出量为1.43m3/min，属于低瓦斯采区。
采区通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，其设计合理与否对全矿井的安全及经济效益具有长期而重要的影响。
采区通风设计是矿井设计的主要内容之一，是反映矿井设计质量和水平的主要因素。
选择通风系统主要考虑的两大因素是自然因素和经济因素，这两个因素相辅相成，自然因素是根本，在自然因素的前提下，通风系统能够布置并且实施的前提下，考虑经济因素。
首选在技术上得可行，然后才是经济上的合理。
对于自然因素，要注意的是：
煤层赋存状态，埋藏深度、矿井瓦斯等级、煤尘爆炸性、煤层自然发火期、矿井地形条件、井田尺寸和矿井生产能力等。
对于经济因素要注意的方面是：
井巷工程量、通风运营费、设备运转、维修和管理条件等。
按井、回风井在井田内的位置不同，通风系统可分为中央式、对角式、区域式及混合式。
而其中的中央式和对角式又分别分为两个小类，分别是：
中央式：
中央并列式、中央边界式（中央分列式）；
对角式：
两翼对角式、分区对角式；
2.5.2.2计算采区所需风量
《煤矿安全规程》规定，生产矿井的风量应该按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和进行计算。
每一工作地点每人每分钟供给风量都不得少于4m3。
《煤炭工业矿井设计规范》规定，矿井风量备用系数为1.15～1.45。
矿井风量按上述进行计算后，还应根据邻近或类似矿井经验按实际需要配风进行校核。
矿井需风量计算:
采煤工作面需风量计算按下列因素计算，取最大值：
按瓦斯涌出量计算：
360m3/min
按工作面进风流温度计算：
963.14m3/min
按工作人员数量计算：
128.8m3/min
按风速验算：
154.35＜963.14×
1.4＜3469.6
掘进工作面需风量
第i个掘进工作面的需风量：
432m3/min
按炸药量计算：
310m3/min
按局部通风机吸风量计算：
260m3/min
148.8m3/min
按风速进行验算：
132.72＜432＜3619.2
硐室需风量
变电所、绞车房取经验值：
各取75m3/min；
充电硐室、爆破硐室，共取120m3/min；
机电硐室和水泵房硐室共80m3/min；
共计：
350m3
其它用风巷道需风量计算：
按瓦斯涌出量：
207.48m3/min
按最低风速验算：
108m3/min
矿井总风量：
3506m3/min
2.5.3下山开采要进行采区水仓设计计算、泵房及排水能力选择确定
本设计不是下山采区设计，所以不考虑水仓、泵房、排水能力问题。
2.5.4进行采区工作面接替顺序安排表和进行巷道工程排队
确定工作面接续的几个原则:
改善巷道维护条件,减少维护工程量；
减少漏风,防止煤层自燃发火；
健全采区系统,有利于采准工作。
工作面接续的确定:
区段回采顺序为由上向下即下行式,区段内回采顺序为后退式,煤层的开采顺序为下行式如表2-1工作面接继表
表2-1工作面接续表
3采煤工作面回采工艺设计
3.1工作面基本条件
3.1.1工作面有关参数、工作面煤层条件，开采范围内地质构造分布对开采影响，工作面顶底板分类状况
工作面有关参数:
上回风巷：
全煤高，宽度3米；
工作面长度：
150米；
运输巷：
全煤高，宽度6米（因机轨合一）
工作面煤层条件：
单一煤层：
采高2.1米；
煤层倾角：
15°
开采范围内地质构造分布对开采影响：
地质构造简单，煤层没有起伏，赋存稳定
工作面顶底板分类状况：
顶板为粉砂岩，细砂岩及中砂岩，底版为细砂岩，中砂岩；
煤层顶底板的厚度一般都大于8m,多为砂岩
3.2工作面回采工艺方式
3.2.1工作面回采工艺方式选择，工作面主要开采设备选型
工作面回采工艺方式选择：
根据地质条件、工人的基础素质、领导的管理水平，经综合考虑，选择综合机械化采煤方式。
工作面开采设备选型：
3.2.2工作面的支护方式选择，单体支护时要进行单体支柱支护规格确定、选择支柱规格
工作面采用支撑掩护式支架：
ZY2800/13/28
上、下端头两巷超前支护20米，使用单体液压支柱：
QZD—20/35
3.2.3综采工作面选择支架型，验算支护强度，对所选液压支架进行评价
1.所选支撑掩护支架的型号：
完全符合他的支护强度
3.2.4工作面回采设备、选择配套的采煤机、运输机和转载机及其他设备
回风平巷：
回柱绞车
—5
工作面：
采煤机AM—500刮板输送机SGB—630/150
转载机S22—730/132破碎机2PS500胶带输送机SSD820/2×
40
4工作面生产组织设计
4.1工作面生产组织
4.1.1掘进工作面巷道断面，掘进机设备配备，掘进工作面工艺组织方式，掘进工作面生产管理和质量管理
掘进工作面巷道断面：
6.3㎡全煤巷、运输平巷12㎡全煤巷
掘进机设备配备：
掘进机S300M
掘进工作面工艺组织方式：
掘进、出货、运输
掘进工作面生产管理和质量管理：
因为是巷道底板是平的，在它右下角必然有一部分矸石，为了提高煤质，分装、分运。
4.2采煤工作面质量管理
4.2.1工作面支护质量，设备管理和煤质管理的有关规定
工作面支护质量：
采用及时支护，上、下端头采用四樑八柱，上下巷超前20米支护
设备管理和煤质管理的有关规定
设备管理：
在检修工序中加强维修，并配备足够的备件
煤质管理：
如遇有伪顶落下，及时挑选扔到空区中，严格把关，层层管理，在井上设有选矸车间，将岩石和杂物选出，并成立质量管理小组，责任到位。
4.2.2工作面安全管理的有关规定
保证三直一净两畅通（三直：
工作面直、刮板输送机直、液压支架直断面距保证在0.2m；
一净：
没有浮煤；
两畅通：
上、下出口畅通）
割煤时采煤机不要割顶底板
去掉兆头和伞檐
4.3采煤工作面生产组织管理
4.3.1确定采煤工作面作业方式、劳动组织设计、工作面循环方式和编制采煤工作面作业循环图表
确定采煤工作面作业方式：
四六作业制
劳动组织设计：
工作面循环方式和编制采煤工作面作业循环图表：
4.3.2计算工作面主要生产技术经济指标
表4-1各项技术经济指标
序号
名称
单位
数值
工作面长度
m
150
2
走向长度
1200
3
煤层倾角
度
29″
4
煤的容重
t/m3
1.3
5
工作面个数
个
2
6
循环产量
t
389
7
日产量
4668
8
年工作日
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