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°,平均10°。
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:
5元/公斤×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×18月=126000元=12.6万元
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:
Ⅰ.设备租赁费:
(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。
Ⅱ.材料消耗费:
合计约118万元,具体分类计算如下
乳化油费用:
5元/公斤×6000公斤/月×9月=270000元=27万元
抗磨液压油:
10元/公斤×320公斤/月×9月=28800元=2.88万元
黄油费用:
10元/公斤×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;
Ⅲ.电耗:
1.15元/吨×67.5万吨≈78万元
Ⅳ.工资总投入:
50万元/月×9月=450万元
Ⅴ.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
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)
制造成本=生产投入÷原煤产量=1117÷67.5≈17(元/吨)
产出比=直接效益÷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
式中:
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
代入数据:
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
项目
单位
数量
备注
1
煤体容重
t/m3
1.47
2
煤层厚度
m
2.0~3.53
平均2.99
3
煤层倾角
度
4~21
平均10
4
走向长度
m
1326~1155
平均1240.5
5
倾向长度
m
44.4~166.8
6
采高
m
2.2~3.2
7
工业储量
万吨
71.05
8
回采率
%
95
9
可采储量
万吨
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
t
1190/2107/2587/3578
14
回采工效
吨/工
6.5/11.6/14.2/19.6
15
采煤机截深
mm
600
16
作业方式
二九一六制
17
月产量
万吨
28560/50568/62088/85872
18
可采期
月
9
19
设备租赁费
万元/月
40
20
电费
元/月
171600
第六章当