第四章 盘区布置及装备.docx
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第四章盘区布置及装备
第四章盘区布置及装备
第一节采煤方法
一、首采盘区及工作面位置
根据本井田煤层赋存条件和现大地精煤矿、大水沟煤矿的煤层开采情况及吴滁壕区的开采范围，首采盘区位置选择主要考虑以下几点：
（1）煤层赋存条件好，开采技术条件较优越。
（2）地质构造简单。
（3）资源可靠，储量级别高。
（4）地面无建筑物，村庄少，不压煤。
（5）应位于井底附近，初期工程量省。
根据本矿井目前的开采情况，考虑以上设计原则，设计将301盘区作为本矿井的首采盘区。
301盘区南北走向长1500m，东西宽1500m。
可采储量约3.94Mt，服务年限2.5年。
由于本矿井为小煤窑的技术改造矿井，盘区储量少，盘区服务年限偏短。
二、采煤方法
（一）开采技术条件
1.构造
本井田煤田基本构造形态为一向南西倾斜的单斜构造，地层产状平缓，倾角一般1—3°，无明显褶皱及较大的断层，仅在局部发育有宽缓的波状起伏，无岩浆岩侵入，地质构造简单。
2.煤层及顶、底板条件
Ⅱ—3煤层为零星可采煤层，在301盘区已采完。
仅在302盘区局部有分布，不宜于机械化开采。
Ⅲ—2煤层：
井田内均有赋存，除东南部不可采外，其余地段可采，煤层自然厚度0.15～4.52m，平均2.92m，可采纯煤厚度1.40～4.52m，平均3.12m，煤层结构简单，不含夹矸。
顶板岩性为泥质粉砂岩及砂质泥岩，底板为粉砂岩。
与下部Ⅳ—2煤层间距38.93～68.85m，平均50.36m。
Ⅳ—2煤层：
井田内全部可采，煤层自然厚度0.18～4.57m，平均2.66m，可采纯煤厚度0.88～4.57m，平均2.77m，煤层结构简单，不含夹矸或含1层夹矸，夹矸岩性为灰黑色泥岩。
顶板岩性为细粒砂岩、砂质泥岩，底板以砂质泥岩为主。
与下部Ⅴ—1煤层间距37.60～87.00m，平均47.00m。
Ⅴ—1煤层：
井田内全区可采，煤层自然厚度0.13～2.00m，平均1.40m，可采纯煤厚度0.82～2.00m，平均1.46m，煤层结构简单，不含夹矸。
顶板岩性为细粒砂岩或泥质粉砂岩，底板以粉砂质泥岩、泥岩为主。
与下部Ⅴ—2号煤层间距10.11～29.16m，平均17.57m。
Ⅴ—2煤层：
井田内全区可采，煤层自然厚度即为可采厚度，厚度1.36～2.12m，平均1.66m，煤层结构简单，不含夹矸。
顶板岩性为粉砂岩或砂质泥岩，底板为砂质泥岩。
3.其它开采技术条件
本矿井煤层属低瓦斯煤层，煤尘有爆炸性，Ⅲ-2煤层属易自燃煤层，本井田无地热危害。
水文地质类型确定为第二类第一～二型，即以孔隙充水为主，水文地质条件为简单～中等。
本矿井由于Ⅲ-2煤层埋藏较浅，仅30～50m，且地表有5～15m厚的风积沙，故开采Ⅲ-2煤层时预计浅层地压显现强烈。
综上所述，本矿井开采范围内各煤层均为中厚煤层，煤层埋藏较浅，赋存平缓稳定，倾角平缓（1～３°左右），地质构造及水文地质条件较简单，瓦斯含量低，顶、底板中等稳定。
开采技术条件较好，适于长壁综合机械化开采。
（二）采煤方法
1.采煤方法确定考虑的主要原则：
（1）预计浅层地压显现强烈，需要选择高支撑强度的综采支架设备。
（2）与煤层赋存条件相适应，有利于提高工作面单产和矿井稳产。
（3）依靠科技进步，采用新技术、新工艺、新设备、新材料，提高采、掘、运技术配套装备水平，利于矿井生产集中化管理。
（4）简化采煤工艺，减少运输环节，降低巷道掘进率。
（5）有利提高矿井生产安全性，有效防止煤层自燃发火和其它灾害，为工人创造舒适的井下工作环境。
（6）提高资源回收率，减少资源损失。
2.采煤方法
根据以上采煤方法的选择原则及本矿井煤层的赋存条件，考虑Ⅲ-2煤层浅层地压的影响，结合本矿井技术改造可行性研究报告于2005年12月24日经内蒙古煤炭工业局主持进行审查，以内煤局字[2005]198号文进行的批复。
设计确定Ⅲ-2、Ⅳ-2煤层采用综合机械化一次采全高采煤工艺；Ⅴ-1、Ⅴ-2煤层采用薄煤层综合机械化采煤工艺。
三、井下工作面装备
矿井初期开采的Ⅲ-2煤层及Ⅳ-2煤层赋存稳定，结构简单，厚度适中，适合综合机械化开采，且易实现高产高效。
按目前国产综采装备的生产水平，设计生产能力1.20Mt/a，设计确定井下布置一个综采工作面，一个综掘工作面，一个炮掘工作面。
四、工作面参数的确定
1.工作面采高
根据井下盘区布置，投产工作面布置在301盘区，煤层厚度在2.34~3.82m之间，平均厚度3.08m，适宜长壁综合机械化开采，为提高煤层回采率，故设计综采工作面初期平均采高为3.0m。
2.工作面长度
工作面长度是决定其产量和效率的主要因素，适当加大工作面长度，不仅可以减少工作面的准备工程量，提高回采率，而且也可以减少工作面端头进刀等辅助作业时间，有利于提高工作面产量和效率。
同时，工作面长度与开采条件、采煤设备能力、刮板输送机长度、技术水平、管理水平等因素有关，因此必须综合考虑，合理选择。
根据对近年来我国部分矿井综采工作面和炮采工作面的调查研究，目前我国综采工作面长多在150~300m之间。
因本矿井井田范围较小，又工作面长度越大综采设备投资越大，故综合考虑，设计确定工作面长度为150m。
3.工作面走向长度
由于本井田南北为无煤带，井田范围小，Ⅲ-2煤层采区采用单翼布置，工作面走向长度尽量增大，301盘区平均长度约1500m左右。
五、工作面主要设备选型
1.采煤机
矿井初期开采的Ⅲ-2煤层煤质坚硬，节理裂隙不发育，故设计采用较大功率采煤机，根据国产采煤机在国内应用的实际情况，结合本矿井具体条件，综采工作面采煤机选用MG300/700—AWD型双滚筒采煤机。
其主要技术参数如下：
最大计算生产能力：
800t/h；
采高：
1.60~3.20m：
装机总功率：
687.5KW；
供电电压：
1140V；
滚筒直径：
1600mm；
截割深度：
630mm；
牵引速度：
0~7.7~12.8m/min；
机身高度：
1085mm；
主机重量：
36t；
最大不可拆卸尺寸：
2600×1000×700mm；
最大不可拆卸重量：
4.5t；
2.刮板输送机
综采工作面选用SGZ764/400型刮板输送机，其主要技术参数如下：
功率：
2×200KW；
电压：
1140V；
运输能力：
800t/h；
链速：
1.1m/s；
3.转载机
综采工作面选用SZB764/132型桥式转载机，其主要技术参数如下：
功率：
132KW；
电压：
1140V；
运输能力：
800t/h；
链速：
1.3m/s；
4.破碎机
综采工作面选用PCM--110型破碎机，其主要技术参数如下：
功率：
110KW；
电压：
1140V；
破碎能力：
1000t/h；
5.可伸缩带式输送机
综采工作面选用SSJ1000/160型可伸缩带式输送机两台，其主要技术参数如下：
功率：
160KW；
电压：
1140V；
运输能力：
800t/h；
运输距离：
1000m；
带速：
2.5m/s；
6.支护设备
矿井初期开采Ⅲ-2煤，首采工作面埋深40~55m，并上覆有3~15m厚的沙层，属于典型的浅层地压工作面，根据相邻矿区与国外部分浅层地压综采工作面综采支架使用实践经验，必须合理确定综采支架的支护参数，才能取得预期的效果。
本矿井为一井一面高产高效矿井，只有有效地发挥综采设备的效能才能确保矿井达到高产高效的目标，综采设备的关键是支架选择。
为此，设计针对本矿井实际情况进行了支架选择的专项调研工作，现将调研报告的主要成果概述于下：
1、大柳塔1203、1209工作面，印度某矿井浅层地压工作面，补连塔、乌兰木伦矿某两个工作面，均为浅层地压工作面，工作阻力小于6500KN，支护强度小于0.9Mpa的支架均未取得预期的效果。
2、大柳塔1203、1209工作面矿压分析得出以下结论：
“在松散沙层薄基岩条件下开采，工作面上覆岩层在其自身重力和松散沙层重力作用下，会出现全厚切断式折断。
岩石折断的瞬间沙层产生流动形成一种动压，造成工作面压力明显加大。
全厚切断式来压顶板垮落，不存在裂隙带和弯曲下沉带，地面也是台阶式下沉。
”
3、工作阻力大于7000KN，支护强度大于1.0Mpa的引进支架在神东矿区和印度PVK矿井取得了良好的业绩；本矿井除上述松散沙层、薄基岩外还有Ⅱ-3煤房柱式开采留下的不利矿压影响，支架支护强度应适当加大。
4、国内正在仿制国外先进厂商的支架，应将仿制的成功经验用于本矿井选择的支架上。
5、本矿设计选用ZY7200/16/32（或ZZY7200/16/32）,架宽1500mm,支撑阻力7200KN，支护强度1.15Mpa左右，重量为22.5~23t/架的仿制支架。
采煤机截深600mm。
综上所述，本矿井综采工作面支架选择ZY7200/16/32,架宽1500mm,支撑阻力7200KN，支护强度1.15Mpa左右，重量为22.5t/架的仿制支架。
采煤机截深600mm。
第二节盘区布置
一、移交时的盘区数目及位置
矿井采用下行开采的顺序，初期开采Ⅲ-2煤层。
根据矿井的开拓方式及Ⅲ-2煤层的赋存范围。
Ⅲ-2煤层划分为两个盘区即301（原大地精矿井）、302（吴滁壕区）盘区。
由于301盘区位于井底附近，储量级别高，储量可靠，煤层厚度大，走向长度较长约1500m，有利于发挥综采设备效率。
故移交盘区为301盘区。
301盘区位于井底附近，南北长约1500m，东西宽约1500m。
可采储量3.94Mt，服务年限约2.5年。
二、移交时的工作面数目及位置
本矿井设计生产能力1.20Mt/a，井下布置一个综采工作面即3011工作面。
该工作面位于井底车场西侧附近。
工作面长度150m，工作面采高3.0m，工作面走向长度1650m。
三、工作面的年推进度及生产能力
1.截深
目前我国综采工作面采煤机截深一般为0.6m。
根据矿井生产能力、煤层赋存条件及所选采煤机的特点，设计确定截深为0.6m。
2.工作面年推进度
提高采煤机割煤速度有利于实现快速移架，减少片帮，有利于工作面顶板管理。
根据本矿井设计生产能力1.20Mt/a、所选采煤机型号、煤层开采技术条件，工作面年推进度为2250m。
3.工作面年生产能力
采煤工作面生产能力按下式计算：
Q=L×h×r×l×k×10-6
式中：
Q----工作面生产能力，Mt/a；
L----工作面长度，150m；
h----工作面采高，2.1m；
r----煤层视密度，1.28t/m3；
l----工作面年推进度，2250m/a；
k----工作面煤炭回收率,0.95；
综采工作面生产能力：
Q综=150×3.0×1.22×2250×0.95×10-6
=1.1735（Mt/a）
矿井设计生产能力1.20Mt/a，由一个回采工作面和两个掘进工作面的产量构成。
具体见表4—2—1。
表4—2—1综采工作面生产能力表
采区
工作面
回采煤层
工作面长度
采高
年推进度
生产能力（Mt）
备注
编号
装备
（m）
（m）
（m）
月产量
年产量
301
盘区
3011
综采
Ⅲ-2煤层
150
3.0
2250
0.0978
1.1735
掘进
综掘
4600
0.0072
0.0859
掘进
炮掘
900
0.0014
0.0168
合计
0.1064
1.2762
四、盘区巷道布置
1.盘区巷道的数目及功能
由于本矿井为小井技术改造，盘区范围小，盘区巷道采用大巷条带式布置。
301盘区巷共设三条，即盘区辅助运输巷（即Ⅲ号煤辅助运输煤门）、盘区胶带输送机巷（即Ⅲ号煤带式输送机煤门）、盘区回风巷（即Ⅲ号煤回风煤门）。
该三条巷道位于301盘区最北部边界处，为单翼布置工作面盘区。
盘区巷道均沿Ⅲ-2煤层底板布置，间距40m，盘区巷道煤柱每侧留50m。
盘区辅助运输采用防爆无轨胶轮车运输，承担盘区的全部人员、材料、矸石、液压支架等运输任务；盘区胶带输送机巷敷设胶带输送机，直接与主斜井胶带输送机搭接，承担盘区内采、掘工作面的煤炭运输任务；盘区回风巷承担盘区内采、掘工作面及硐室的回风任务。
综采工作面布置三条巷道，其中一条为回风巷，主要承担综采工作面的全部人员、材料、液压支架等运输任务；进风巷两条，分别为胶带输送机运输巷和辅运巷，胶带输送机运输巷承担综采工作面的煤炭运输任务，辅运巷承担本工作面部分辅助运输任务和下一个工作面的回风及人员、材料、液压支架等运输任务。
盘区巷道布置平、剖面图详见图4-2-1、4-2-2。
2.盘区硐室
由于Ⅲ-2煤层为一近水平煤层。
在301盘区最低处设盘区水泵房及盘区水仓，兼盘区部分排水任务。
3.盘区通风
新鲜风流经301盘区辅助运输巷（即Ⅲ号煤辅助运输煤门）和301盘区胶带输送机巷（即Ⅲ号煤带式输送机煤门）----3011工作面运输巷----3011综采工作面----3011工作面回风巷----301盘区回风巷（即Ⅲ号煤回风煤门）----Ⅲ号煤回风大巷----回风斜井排出地面。
回采工作面采用全负压通风，掘进工作面采用局部通风机压入式通风。
回采工作面与掘进工作面均采用独立通风系统。
4、盘区排水
由于Ⅲ-2煤层为一近水平煤层。
在301盘区最低处布置盘区水泵房及盘区水仓，兼盘区部分排水任务。
生产期间，工作面巷道积水由小水泵外排至盘区辅助运输巷（即Ⅲ号煤辅助运输煤门）水沟流至盘区水仓，由盘区水泵排至井底中央水仓，再由中央水泵房排至地面井下水处理站。
第三节巷道掘进
一、巷道断面及支护形式
本次设计除井筒、风桥及少量联络巷为岩巷外，其它巷道均为煤巷。
技术改造工程完成后，除风桥及少量联络巷以外的所有巷道均为煤层巷道。
其主要巷道的断面形状、尺寸及支护形式简述如下：
带式输送机大巷及煤门、辅助运输大巷及煤门、回风大巷及煤门均选择矩形断面，巷道净宽度分别为3.6m、5.2m和5.0m，净断面依次为9.9m2、15.1m2和14.5m2。
，支护形式均为锚喷支护。
工作面运输巷和回风巷选用矩形断面，巷道净宽度分别为4.8m和5.2m，净断面依次为13.9m2和15.1m2。
支护形式均为顶部锚杆支护。
二、巷道掘进指标
矿井生产期间的巷道掘进指标：
综掘：
煤巷500m/月；
半煤岩巷350m/月；
钻爆法：
煤巷300m/月；
半煤岩巷200m/月；
岩巷75m/月。
三、掘进工作面装备与采掘比例
1、年掘进工程量的预测
综采工作面按设计生产能力1.20Mt/a的要求，预计每年所需掘进的井巷工程如下：
工作面运输巷和回风巷6200m；
工作面开切眼及联络巷约500m；
合计6700m。
2、掘进工作面装备及数量：
根据预测的年井巷工程掘进量，井下装备一个综掘工作面和一个炮掘工作面。
综掘工作面承担工作面巷道和开切眼的施工任务，炮掘工作面承担三条盘区巷、联络巷、工作面巷道开口及风桥的任务。
综掘工作面主要设备配备：
EBJ160型掘进机；SZB730/40型桥式转载机；SJ-800C型双向伸缩带式输送机两台；2BKJ（
）—N06.3/60型局部扇风机；MYT—120C型单体锚杆机和KQW45-16-5.5型污水泵等设备。
炮掘工作面主要设备配备：
ZMS—12B型煤电钻；EZ2—2.0型岩石电钻；ZMZ3—17型蟹爪式装煤机；SZB730/40型桥式转载机；SJ—44P型双向伸缩带式输送机；MYT—120C型单体锚杆机；KQW45-16-5.5型污水泵；2BKJ（
）—N06.3/60型局部扇风机和成套锚喷机具等设备。
3、采掘比例
全矿井共配备一个煤巷综掘机掘进工作面，一个炮掘工作面，共计两个掘进工作面保证矿井生产，采掘面比为1：
2。
由于本矿井井田范围小，综采设备推进速度快，综采工作面搬家频繁，建议伊泰煤炭股份有限公司成立设备租赁站，发挥集团优势及更好地发挥综采设备的效率，同时也解决矿井综采工作面搬家的困难。
四、井巷工程量
矿井移交时，设计井巷工程总量为11610m，其中煤巷9366m；占80.7%；岩巷1234m，占10.6%；半煤岩巷1010m，占8.7%。
万吨掘进率97m/万吨。
按工程类别分，开拓巷道5539m，准备及回采巷道6071m，分别占设计井巷工程总量的47.7%和52.3%。
移交时井巷工程量见表4—3--1
表4—3—1井巷工程数量表
项目
巷道长度（m）
掘进体积（m3）
备注
煤
岩
半煤岩
小计
煤
岩
半煤岩
小计
开拓工程
井筒
422
422
9008
9008
井底车场及硐室
225
332
40
597
2525
2795
714
6034
大巷
3550
970
4520
52798
14212
67010
小计
3775
754
1010
5539
55323
11803
14926
82052
准备及回采巷道
5591
480
6071
90515
7608
3672
101795
总计
9366
1234
1010
11610
137375
19411
18598
183847
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