2109工作面综合机械化采煤工艺可行性研究报告文档格式.docx
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走向长
轨顺1155m
皮顺1326m
倾斜长
44.4~166.8m
面积
178907m2
二、工作面储量
块段号
走向长（m）
倾斜长（m）
斜面积（m2）
煤厚（m）
容重（t/m3）
工业储量（t）
回采率（%）
可采储量（t）
Ⅰ
112.4
44.4
4991
3.0
1.47
22008
95
20908
Ⅱ
109.7
78.6
8622
3.1
39292
37328
Ⅲ
103
120.6
12422
56606
53776
Ⅳ
816.5
166.8
136192
2.96
592600
562970
三、工作面巷道
巷道名称
长度（m）
断面形式
规格
（宽×
高）
断面积（m2）
支护形式
备注
2109轨顺
626
矩形
3.2×
3
9.6
锚网+钢带
2109皮顺
503
2109切眼
44.4~166.8
5×
15
锚网+钢带+锚索
扩帮后
四、工作面停采线位置
工作面停采线划定在距东112采区轨道运输集中巷60m远位置。
第二节2109工作面煤层概况
一、工作面煤层情况
煤层厚度
（m）
2.0～3.53
煤层结构
煤层倾角
（度）
4～21
平均2.99
简单
平均10
可采指数
1.0
变异系数（%）
3.35
稳定程度
稳定
本工作面煤层稳定，局部厚度变化较大，最大3.53m，最小2.0m，受小断层的影响煤层厚度变化较大，小断层附近煤厚变薄。
煤岩类型以光亮型为主。
二、工作面煤质情况
Wf
Ag
Vr
Qf
FC
SRQ
孔号
工业牌号
0.75
17.46
8.49
8375
0.48
3304
WY
三、煤层顶底板情况
顶底板名称
岩石名称
厚度（m）
岩石特性
老顶
细粒砂岩
11.745
浅灰色，多泥质胶结，遇水膨胀变软。
直接顶
砂质泥岩
6.45
灰黑色，含植物化石碎片。
伪顶
炭质泥岩和泥岩
0.35
直接底
砂质泥岩和泥岩
1.005
老底
粉细砂岩
32.3
浅灰色条带状结构，斜层理发育，层面含碳质。
第三节2109工作面地质构造情况
本工作面总体位于马岗背斜的翼部，大体为单斜构造。
倾角4~21度，工作面中部和里段发育宽缓褶曲。
工作面大部分进行了三维地震。
但是从工作面两条顺槽实际揭露情况看，工作面煤层较稳定，顶、底板裂隙发育，已揭露落差大于3m的断层2条，工作面局部煤层变薄，小断层发育，已揭露1.0~3.0m的断层5条，在断层附近煤层倾角增大，局部达21度。
第四节2109工作面水文地质情况
该工作面受马岗背斜和新构造运动的影响岩层裂隙发育，二2煤层距L11灰岩50m左右，在掘进过程中两条顺槽除局部顶板出现滴淋水情况外，并出现2处煤层底板直接渗出水，最大出水量达8m3/h，在回采过程中如果遇到较大的底板导水裂隙，发生底板突水的可能性极大。
回采前应对该工作面进行物探，根据物探结果，实际地质资料，结合2101和2105工作面治水成功经验，对该工作面进行底板改造。
两条顺槽顶板滴淋水和底板突水总涌水量35m3/h（上顺槽15m3/h、下顺槽20m3/h），那么根据2101工作面回采后顶、底板总涌水量最大达Q1=226m3/h，2105工作面回采后顶、底板总涌水量最大达Q2=60m3/h；
根据比拟法计算：
Q=[（Q1+Q2）/2]×
（S1：
2101工作面面积，S2：
2105工作面面积，S：
2109工作面面积）该工作面顶板总涌水量最大可达190m3/h，所以一方面对工作面进行底板改造，防止工作面底板出大水，另一方面在工作面最低处建立临时水仓，安装排水设备确保正常运转。
除进行上述防水工作外，回采时在工作面50~100米段加强关注，在小断层前后20m和DF2断层前后40m以及物探异常区加强观测工作。
另外2109工作面回采煤层顶板垮落，可能引起F1-05-9断层以及断层附近裂隙“活化”，2105工作面采空水通过“活化裂隙”极有可能进入2109工作面，引起工作面突水，2105工作面回采时里段涌水量25m3/h，为顶板砂岩水。
2109工作面0~650m段水能自流，650~开切眼为仰采，必须加强排水。
第五节2109工作面其它方面情况
1．瓦斯：
瓦斯含量一般小于0.5cm3/g，属于低瓦斯矿井。
2．煤尘：
无煤尘爆炸危险性。
3．煤的自燃：
不自燃发火。
4．地温：
水温、岩温为32~34℃。
5．地压：
地压范围为130～140kg/cm2。
6．普氏硬度：
煤层0.92，直接顶2～4，直接底2～4。
第三章2109工作面综合评价
第一节2109工作面地质构造分析
2109工作面总体为一单斜构造，有一定波状起伏。
工作面内煤层产状变化较大，倾角一般4～21°
，平均10°
。
工作面揭露大小断层7条，其中落差2m以上的断层2条，最大落差达8m，落差2m以下的断层5条。
除局部地段外，总体上断层对回采的影响不大。
2109工作面断层具体情况见下表：
构造名称
性质
走向（度）
倾向（度）
倾角（度）
落差（m）
对回采影响程度
DF2
正断层
226
316
50
2.0~8.4
有较大影响
F1-09-1
147
237
45
1.2
有影响
F1-09-2
146
56
65
1.5
F1-09-3
185
275
60
2.5
F1-09-4
20
110
40
1.4
F1-09-5
263
173
F1-09-6
210
120
70~80
8.2~8.67
F1-09-7
220
130
1.1
第二节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2109工作面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=（（5÷
1.24）+（2÷
0.17））÷
2≈7.9
KⅡ≈15×
7.9=118.5（米/公顷），∴50<
KⅡ<
150（米/公顷）
该工作面煤层断裂性指数为KⅡ=118.5（米/公顷），地质构造属于第二类，该指数值处在能够上综采的区段内。
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
1．煤层厚度
煤层厚度为2.0～3.53m，平均2.99m。
煤层结构简单并且层位稳定。
可采储量约67.5万砘。
煤层开采条件比较适合布置综采工作面。
2．煤层倾角
煤层倾角为4～21°
煤层属于近水平煤层，对综采来说是比较好的条件。
3．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。
4．煤层顶板
直接顶为砂质泥岩，平均厚度为6.54m；
老顶为细粒砂岩，平均厚度为11.745m。
煤层顶板属于Ⅱ级老顶，开采条件符合综采要求。
5．煤层底板
直接底为砂质泥岩和泥岩，平均厚度为1.005m；
老底为中细砂岩，平均厚度为32.3m。
煤层底板属于Ⅳ～Ⅴ类型，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。
6．煤层的含水性
由于工作面采用上行运煤，并且下巷内设置了完善的排水设施，所以能够保证安全回采期间的正常排水。
7．瓦斯和煤尘
工作面所在煤层属于低瓦斯煤层，且无自燃发火倾向。
煤尘无爆炸性。
煤层比较稳定，适合采用综采。
8．地温
目前城郊矿已形成完善的通风系统，能够保证本工作面的风量充足，工作面温度可以控制在26℃以下，达到综采回采时所要求的环境标准。
9．煤质
利用煤矸分流系统，可以有效地实现煤矸分运，不影响煤质。
工作面采用上行运煤，也将煤炭中的含水量降至最低程度。
第五节评价结论
根据以上分析可知2109工作面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
根据矿井开拓巷道的布置情况，以及东112采区回采巷道的布置情况，并结合2109工作面具备的开采技术条件，确定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2109工作面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，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
根据工作面煤层厚度、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已经落实到位，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。
由于煤层直接底为泥岩，底板较软使单体柱容易钻底，从而使支柱初撑力不容易达到要求。
工作面局部煤厚达到3.95m，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
两种回采工艺的主要技术指标如下：
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
471
8
3580
85920
4.8
9
180
19
炮采
942
2
1790
42955
2.4
18
290
6
按正龙公司内部市场原煤售价370元/吨计算，2109工作面回采结束，出煤67.5万吨产出效益为：
67.5×
1.2×
370≈29970（万元）
根据城郊煤矿井田中与2109工作面类型相似，并且已经回采结束的工作面，估算2109工作面的直接投入费用，炮采参照2202工作面估算，综采参照2406工作面估算。
A．采用炮采工艺时，2109工作面的投入费用：
Ⅰ.设备租赁费：
（6＋19）万元×
18月＝450万元
炮采全套大型设备主要包括：
一套KRBR2B型乳化液泵站，一部SGW630/2×
55型刮板运输机，一部SSJ800/2×
40型胶带输送机。
还有共约2000根DZ31.5/100、DZ28/100、DZ35/100型单体液压支柱。
Ⅱ.材料消耗费：
合计约750万元，具体分类计算如下
炸药用量：
1500公斤/万吨×
67.5万吨＝101250公斤
炸药费用：
6.5元/公斤×
101250公斤＝658125元≈65.8万元
雷管费用：
1.2元/发×
1.5发/公斤×
101250公斤＝182250元≈18.2万元
塑编网用量：
（174÷
5.8）片/排×
（1240÷
1）排/层×
2层＝74400片
塑编网费用：
64元/片×
7.44万片＝476.16万元
联网绳费用：
0.4元/根×
5根/片×
74400片＝148800元＝14.88万元
乳化油费用：
5元/公斤×
1400公斤/月×
18月＝126000元＝12.6万元
齿轮油费用：
360公斤/月×
18月＝32400元＝3.24万元
黄油费用：
10元/公斤×
60公斤/月×
18月＝10800元＝1.08万元
HDJA1200型铰接梁：
201元/根×
500根＝100500元＝10.05万元
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×
180方/月×
18月＝1036800元＝103.68万元
半圆木费用：
270元/方×
50方/月×
18月＝243000元＝24.3万元
松圆木费用：
700元/方×
10方/月×
在皮带机、刮板机、供电和通讯等方面的配件费用合计约8万元；
Ⅲ.电耗：
0.97元/吨×
67.5万吨≈66万元
Ⅳ.工资总投入：
80万元/月×
18月＝1440万元
Ⅴ.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80万元。
2109炮采工作面总投入为：
450+750+66+1440+80=2786（万元）
B．采用综采工艺时，2109工作面的投入费用：
（37＋2）万元×
9月≈351万元
综采全套大型设备包括：
一套乳化液泵站（MRB-200/31.5A型乳化液泵和R20/16A型泵箱），113架ZY3800-16/35型掩护式液压支架，一台MG200/475-W型采煤机，一部SGZ730/400型刮板运输机，一部SZZ730/160型转载机和PLM-1000型破碎机，一部DSP1080/2×
160型胶带输送机，2台KBSGZY630/6/1.2型移动变电站、1台KBSGZY500/6/1.2型移动变电站和1台KBSGZY500/6/0.69型移动变电站。
还有约200根的单体液压支柱。
合计约118万元，具体分类计算如下
6000公斤/月×
9月＝270000元＝27万元
抗磨液压油：
320公斤/月×
9月＝28800元＝2.88万元
200公斤/月×
9月＝18000元＝1.8万元
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；
1.15元/吨×
67.5万吨≈78万元
50万元/月×
9月＝450万元
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
2109综采工作面总投入为：
351+118+78+450+120=1117（万元）
2109工作面采用炮采工艺时：
直接效益=销售收入－成本费用=29970－2786＝27184（万元）
制造成本=生产投入÷
原煤产量=2786÷
67.5≈41（元/吨）
产出比=直接效益÷
成本费用=27184÷
2786≈9.8
2109工作面采用综采工艺时：
直接效益=销售收入－成本费用=29970－1117＝28853（万元）
原煤产量=1117÷
67.5≈17（元/吨）
成本费用=28853÷
1117≈25.8
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，但设备月平均租赁费用高、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，但设备月平均租赁费用低、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。
三、安全方面
炮采的安全性比综采差得多。
2109工作面煤层底板较软，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3.5m，导致采高较大，使用单体柱支护难度大，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，2109工作面地质条件具备，开采条件可行，故该面宜选择综采工艺。
第五章2109工作面综采工艺简述
第一节采煤方法
2109工作面采用单一走向长壁采煤法，选用的掩护式液压支架调高范围为1.6～3.5m，选用的采煤机合理采高为1.8～3.4m，煤层实际厚度为2.0～3.53m，故确定工作面正常采高为2.2～3.2m。
当工作面局部煤层厚度大于3.2m时，采煤机可沿顶留底回采；
当局部煤层厚度小于2.2m时，采煤机可适当破底回采。
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，但最低不得小于2.2m。
在过较复杂的地质构造带，煤层厚度有较大变化时，回采方式由矿有关科室及总工程师研究商讨确定。
第二节采煤工艺
一、落煤
选用MG200/475-W型销轨式无链液压牵引双滚筒采煤机落煤，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，型号为SGZ730/2×
200。
转载机选用SZZ730/160型配合PLM1000型破碎机。
皮带顺槽选用DSP1080/2×
160型胶带输送机运煤。
四、支护
选用ZY3800-16/35型掩护式液压支架113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4880mm，最小控顶距为4280mm，端面距不大于340mm，放顶步距为600mm。
两端头顶板采用液压支架和对棚支护。
两巷超前20m范围内打抬棚进行超前支护。
端头和超前架棚时，采用4m长π型钢梁配合DZ31.5/100、DZ35/100或DZ25/100型号的单体液压支柱支设。
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
P───液压支架的支护强度（MPa）；
n───根据城郊矿顶板管理经验，取6倍采高；
H───工作面正常的采高，取2.2～3.2m。
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
P=6×
（2.2～3.2）×
2500×
9.8×
10-6≈0.32～0.47（MPa）
ZY3800-16/35型液压支架支护强度0.67MPa>
0.32～0.47MPa
因此选用的液压支架能够满足矿压要求。
第四节循环作业、劳动组织形式和主要技术经济指标
一、作业方式
本工作面采用正规循环，每天三班作业，在时间上执行“二九一六”制，两个小班生产，一个大班检修。
二、劳动组织形式
本工作面采用分段作业与追机作业相结合的劳动组织形式生产，具体为拉架、推溜追机作业，清煤分段作业。
三、主要技术经济指标
序号
单位
数量
1
煤体容重
t/m3
m
2.0~3.53
度
4
走向长度
1326~1155
平均1240.5
5
倾向长度
采高
2.2～3.2
7
工业储量
万吨
71.05
回采率
%
可采储量
67.5
10
循环产量
t
125.3/221.8/340.4/470.8
11
日循环数
个
10/10/8/8
12
正规循环率
80
13
日产量
1190/2107/2587/3578
14
回采工效
吨/工
6.5/11.6/14.2/19.6
采煤机截深
mm
600
16
作业方式
二九一六制
17
月产量
28560/50568/62088/85872
可采期
月
设备租赁费
万元/月
电费
元/月
171600
第六章当
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