普采改造为综采工作面方案.docx
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普采改造为综采工作面方案
东海煤矿布设综采工作面方案
东海煤矿
2012年7月10日
前言
随着煤炭市场形势变化，企业产品结构调整，在这一形势下，东海煤矿积极应对，改革生产工艺，进行综采改造，增加产量，降低成本。
根据《采矿设计手册》、《综采技术手册》及《煤矿安全规程》等有关规定及要求，进行综采设计。
一、必要性
2012年煤炭市场形势变化，商品煤供过于求，市场竞争激烈，面对这一形势，东海矿采取调整经营策略，采取一系列措施参和市场竞争，其中提高煤质、降低单成成为重中之重，在这一指导思想下，对有条件的高档普采工作面进行综采改造就显得尤为必要。
二、矿井概况、地质条件
（一）矿井概况
东海煤矿五采区位于五采工业广场，生产运输使用-450水平大巷经轨道运输和主运输皮带斜井相连，目前已经开拓四段绞车道至-900标高，具有完备的运输、通风、供电、排水、通讯、监测以及瓦斯抽放系统。
（二）地质条件
1、储量
五采区35#煤层现已采至左七路，最深处标高为-719米。
截止2011年末原剩余储量为A+B+C+D：
270.5万吨，A+B+C：
140.3万吨，A+B：
81.0万吨，D：
130.2万吨。
在2005年经黑龙江省国土资源管理厅要求，进行了储量核实工作，按新标准来划分现剩余储量为：
经济储量111b:
370.8万吨，333：
217.1万吨。
在这其中按原始分类方法来分为：
B：
101.4万吨，C：
269.4万吨，D：
83.8万吨，表外量：
133.3万吨。
2、地质及水文地质情况
35#层煤为全区发育煤层，在实际接露情况来看其浅部结构较简单，煤层中含多层夹矸，岩性为煤页岩，厚度在0.04—0.25米。
深部煤层较复杂，预计32#层左九路至左十路采煤工作面揭露的断层可能延伸至35#层，落差有可能加大，深部煤岩类型为半亮型，粉、块状。
在20、21剖面线深部受玢岩影响成为天然焦，煤层顶板为粉砂岩或细砂岩，平均厚度2.61米，底板是粉砂岩或中砂岩，平均厚度4.81米，煤层厚度0.75—1.65米，平均厚度1.08米。
35#层区内没有含水层区内水文地质条件简单。
3、煤质
35#层为矿主力煤层其煤种为1/3焦煤，其原煤灰分为18.54—39.64，平均27.22。
精煤挥发分为21.77—31.20，平均26.55。
胶质层0—18.0，平均13.0。
在35#层东部表外量区域内，经右五路揭露情况来看，其煤层厚度在1.05米左右，煤质灰分较大在40%左右，煤层发育较稳定，结构简单有多层夹矸。
三、采煤方法、设备选型、巷道布置
（一）采煤方法
东海煤矿五采区煤层为单一倾斜构造，煤层稳定，适宜采用单一走向长壁后退式采煤方法，结合采煤工作实际情况以及矿井现代化发展的趋势，采煤工艺采用综合机械化采煤，全部垮落法管理顶板。
（二）设备选型
1、采煤机的选型
根据工作面倾斜长度为190m，采高初步确定为1.5m，煤层普氏系数f=2-3，采用MG150/375采煤机。
2、液压支架的选型
（1）、液压支架的选型
根据本面煤层的赋存条件、地质构造特征，为保证选用适用的支架，使得综采各项工艺参数充分发挥，确保工作面实现高产高效，进行工作面支架选型。
A、支撑强度的确定：
根据工作面自然条件，顶板为粉砂岩或细砂岩，平均厚度2.61米，底板是粉砂岩或中砂岩，平均厚度4.81米，煤层厚度为0.75-1.65m，煤层倾角为10°-14°等赋存条件，初步选用支架为掩护式支架。
支架的支护强度≥1000kpa，取支架支护强度为1000Kpa。
B、支架工作阻力的确定：
支架工作阻力：
Q=Zb（l+c）（Kn）
式中：
Z——选定支护强度，取1000kpa；
b——支架中心距，取1.5m；
c——顶梁前端至煤壁距离，取0.2m；
l——顶梁长度，取4.0m。
Q=Zb（l+c）
=1000×1.5×（4+0.2）
=6300KN
C、支架初撑力的确定
由于工作面顶板以中硬岩性顶板为主，顶板较不稳定，故确定支架的初撑力不小于工作阻力的80%，即为5040KN。
D、液压支架的高度计算
（1）支架的最大支撑高度
考虑到顶板有伪顶冒落或局部冒落，支架的最大支撑高度应是煤层最大开采厚度再加200-300mm，即：
hmax=Hmax+（200-300）mmHmax——煤层开采的最大高度，mm。
=1600+300
=1900mm
（2）支架的最小支撑高度
支架的最小支撑高度为最小开采高度减去（250-350）
hmin=Hmin-（250-350）mmHmin——煤层开采的最小高度，mm。
=1000-350
=650mm
根据以上参数，选用ZZ510/10/175支撑掩护式支架。
（2）.工作面配套设备选型
工作面运输机：
根据本面所选支架和运输机、支架控顶距和运输机的配合以及采煤机和运输机的配合须达到尺寸合理和操作灵活方便的要求，再考虑到工作面的运输能力须大于生产能力，本面运输机均选用SGZ-630/320型刮板运输机。
（三）巷道布置
1、联络车场
（1）.布置：
全岩联络车场（上下巷各一）和工作面运输道、材料道联接，全长120m。
（2）.支护及断面：
巷道净断面不小于12m2，其支护方式另行研究确定，单独编制。
（3）.用途:
联络车场担负本工作面的进风、运煤、运料、防尘、排水管路及生产电缆敷设。
2、材料道
（1）.布置：
半煤岩巷跟顶定向布置，全长900m。
（2）.支护及断面：
巷道净断面不小于9m2，其支护方式另行研究确定后，单独编制。
（3）.用途：
担负本工作面的回风、材料及设备运输、防尘管路等任务。
3、运输道
（1）.布置：
半煤岩巷跟顶定向布置，全长900m。
（2）.支护及断面：
巷道净断面不小于9m2，其支护方式另行研究确定后，单独编制。
（3）.用途：
担负工作面煤炭运输、进风、防尘管路、排水管路及生产电缆敷设等任务。
4、切眼
（1）.布置：
半煤岩巷跟顶定向布置，上下分别和材料道、运输道联接，长度190m。
2.支护及断面：
巷道净断面不小于11.4m2，其中巷道高度不小于1.9m，宽度不小于6.0m，其支护方式另行研究确定后，单独编制。
3.用途：
装备采煤机、综采支架及工作面运输机等设备。
5、油脂库及配件硐室（包括消防器材库）
（1）.布置：
全煤巷布置于材料道上帮，从切眼向外每隔200m布置一组。
油脂库和配件硐室间距中-中12m，长度均为4m。
共80米
（2）.支护及断面：
巷道净断面不小于12m2，周围5米范围内巷道采用不可燃材料进行封闭，其支护方式另行研究确定后，单独编制。
（3）.用途：
油脂库用于存放油脂及消防器材；配件硐室用于存放机电设备常用及易损配件。
四、生产能力、生产系统
（一）生产能力
本工作面采用“四六”制循环作业：
三班生产，一班检修。
每个生产班以完成一次采装运支为一循环，一日7个循环。
回采工艺顺序根据工作面顶板情况分两种：
当顶板较完整时，工艺顺序为：
割煤→移架→移溜；当顶板较破碎时，工艺顺序为：
移架→割煤→移溜。
煤机割煤高度1.6m，于是：
1、产量（生产能力）
（1）.循环产量：
Q循环=工作面净长×煤厚×截深×煤容重×循环进刀数×工作面回采率×循环率
=190×1.6×0.6×1.5×1×0.9×0.90=221.6（吨）
（2）.日产量：
Q日=Q循环×日循环数
=221.6×7=1551（吨）
（3）.月产量：
Q月=日产量×月平均生产天数
=1551×30=4.65（万吨）
2、可采期
（1）.日进尺：
L日=截深×每循环进刀数×日循环数×循环率
=0.6×1×7×0.9=3.78（m）
（2）.可采期：
T可采=设计可采走向长÷日进尺
=900÷3.78=238（天）
（二）生产系统
1、运输系统
（1）运煤系统：
工作面煤炭→运输道→集中皮带道→采区煤仓→主运巷→井底煤仓→钢带机主运道→原煤皮带廊→地面。
、工作面刮板输送机运输能力核算
A、SGZ-630/320刮板输送机输送能力Q为600t/h，采煤机的生产能力Qc:
Qc=60BHγVc
=60×0.6×1.6×1.5×4=345.6T/h＜600t/h
符合要求。
B、电机功率校验
经计算N0=246kw＜400kw，符合要求。
、运输道胶带输送机能力核算
STJ-1000/2*125，铺设长度900米，输送能力为600t/h，满足生产要求。
（2）轨道运输系统
进料路线：
地面→副井→三采上车场→三采-五采绞车道→五采35#井底车场→35#绞车道→工作面联络车场→工作面。
到工作面运输道的材料经外联络进入运输道。
回料路线：
和进料线路相反。
2、通风系统
新鲜风流路线：
地面新风→副井→五采上车场→五采35#三段绞车道→五采35#四段绞车道→运输道→工作面。
泛风风流路线：
工作面回风→工作面材料道→回风道→800总排风道→风井→地面。
通风能力计算：
（1）采煤工作面按气象条件确定需要风量，其计算公式为：
=
（m³/min）
式中：
----采煤工作面需要风量，m³/min
----不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min；
---采煤工作面采高调整系数，取1.0；
—采煤工作面倾斜长度调整系数，取1.3；
----采煤工作面温度调整系数，取1.4；
=
%
式中：
—采煤工作面适宜风速，取V采=2.5m/s;
---采煤工作面最大控顶时断面积，㎡。
=采煤面最大控顶距*工作面实际采高-输送机、支架（支柱）、梁子所占的面积（㎡）
表1
----采煤工作面采高调整系数
采高（㎡）
<2.0
2.0—2.5
≥2.5及放顶煤工作面
系数（
）
1.0
1.1
1.5
表2
----采煤工作面长度调整系数
采煤工作面倾斜长度（m）
<150
150—200
>200
调整系数（
）
1.0
1.0—1.3
1.3—1.5
表3K温----采煤工作面温度和对应风速调整系数
采煤工作面空气温度（℃）
采煤工作面风速（m/s）
配风调整系数K温
<18
0.3—0.8
0.90
18—20
0.8—1.0
1.00
20—23
1.0—1.5
1.00—1.10
23—26
1.5—1.8
1.10—1.25
26—28
1.8—2.5
1.25—1.4
28—30
2.5—3.0
1.4—1.6
=60×
×
×70%=60×2.5×[3.99×（1.6-0.4）-1.1×0.4-3.0×0.2]×0.7=562.2（m3/min）
=
×
×
=562.2×1.0×1.3×1.4=1023.2（m3/min）
（2）按照瓦斯绝对涌出量计算需要风量
根据《煤矿安全规程》规定，按采煤工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%的要求计算：
=100×
（m3/min）
式中：
——采煤工作面实际需要风量，（m3/min）
——采煤工作面回风巷回风流中日平均瓦斯绝对涌出量，（m3/min）
——采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数。
取1.33；
100——采煤工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%所换算的常数。
100×
=100×1.5×1.33=199.5（m3/min）
（3）工作面温度选择适宜的风速计算需要风量（见表3）
=60×
（m3/min）
式中：
——采煤工作面风速，取2.5m/s
——采煤工作面最大和最小控顶净断面积的平均值，㎡。
=60×
=60×2.5×[（3.0-0.4）×3.69-1.1×0.4-3.0×0.2]=1283.1（m3/min）
（4）按采煤工作面同时作业人数
每人供风量≮4m3/min
>4N（m3/min）
=4×60=240（m3/min）
（5）按采煤工作面风速进行验算：
15
<
<240
（m3/min）
式中：
----采煤工作面最大和最小控顶净断面积的平均值，㎡。
15
=30×[（3.0-0.4）×3.69-1.1×0.4-3.0×0.2]=138.84（m3/min）
240S采平均=240×[（3.0-0.4）×3.69-1.1×0.4-3.0×0.2﹚]=2052.96（m3/min）
按上述要求比较可得出该采煤工作面所需要供风量为1283.1（m3/min）
考虑以上因素，该工作面配风为1283.1m3/min。
工作面配风应当考虑温度、采高的变化，以当月月度供风计划为其所需要配风标准。
初次放定期间风量可提高到1500m3/min左右。
3、防灭火
本工作面由于采用的是仰采工艺，生产用水及回采造成的淋水全部向工作面积聚，不设立专门的灭火系统，必要时采用防尘水控制煤炭自燃。
在油脂库等防火重点区域全部配置二个干粉灭火器，并同时设置砂箱。
4、排水系统
工作面的两道清理干净，不得堆存杂物，并且在工作面上下出口处准备好排水设备及排水管路。
（1）排水路线：
工作面及两道水→联络车场→五采35#四段绞车道→采区水仓→主运巷→井底水仓→地面。
（2）排水能力计算
根据地质说明书，工作面回采时最大涌水量为15m3/h，采用重力排水方式进行。
5、安全监测监控系统
矿井安装KJ80N瓦斯监控系统一套，对工作面进行实时监控，瓦斯传感器分别安装在工作面上隅角、材料道外口、运输道外口。
报警浓度1%，断电浓度为1%（上隅角断电浓度为1.5%）。
断电范围为工作面内及两道有有电器设备。
七、通讯系统
工作面内部采用有线电话及无线电话混合通讯系统，和外部采用KTJ7矿用调度系统进行通讯。
五、矿井改造
（一）井巷工程
东海煤矿具有完备的井巷系统，掘进准备工作需按本设计调整断面，以保证设备完好通过，以及通风需要。
（二）运输系统
东海煤矿具有完备的运输系统，可以满足综采设备运输要求。
（三）通风及瓦斯抽放系统
东海煤矿具有完备的通风及瓦斯抽放系统，通风系统需要进行改造以增加工作面风量，以使其符合本设计，瓦斯抽放系统无需改造。
（四）供电系统
采煤机、工作面刮板运输机、运输巷皮带机和35#层工作面原有设备相同，乳化液泵站需要增加设备，故供电系统在原有系统基础上增加乳化液泵站所需供电容量即可。
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