综采放顶煤设计方案Word格式文档下载.docx
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工作面煤层厚度5～11m，平均7.6m，工作面煤层倾角15°
，煤层硬度:
f≤1。
本区段煤层大致呈单斜构造，其产状为：
走向56°
～52°
，倾向为130°
～140°
，倾角为10°
～22°
，局部发育有褶曲，工作面煤层情况见表2。
煤层情况表表2
煤层厚
度<
7.6<
平均）
煤层结构
单一
煤层倾角<
°
）
10～22
开采煤层
二1
硬度
f=0.5～1
煤种
无烟煤
稳定程度
稳定
煤层情
况描述
灰黑色半亮型粉末状无烟煤，主要呈粉状产出
1.2.2煤层顶、底板岩性
根据钻孔资料<
1801、18-3）及周围巷道揭露情况，二1煤直接顶为泥岩或砂质泥岩，老顶为中粒砂岩；
直接底为泥岩或砂质泥岩，老底为L7--L8灰岩，详见图1煤岩层柱状图：
图1：
煤岩层柱状图：
1.2.3工作面地质变化情况
根据-150大巷、12下山、12190工作面及12150运输巷和平回风巷揭露的资料表明，本区段构造简单，大致呈单斜构造，其产状为：
走向220°
2～30°
～25°
，依据《任岗井田精查地质勘探报告》和本矿《地震勘探报告》提供资料，本区内无大的断层和褶曲赋存。
但是在12150工作面尽头揭露有一条断层，走向120°
，倾向30°
，落差预计大于60m，断层均不导水，此断层导致工作面内发育有次生小断层。
1.2.3.1断层情况及其对回采的影响，见表3
断层情况表3
断层名称
走向/<
º
倾向/<
倾角/<
性质
落差/m
对回采的影响
F--1
110
200
72
正
4
不影响
F--2
46
136
62
2
F--3
94
60
F--4
115
205
57
2.5
F--5
120
30
大于60
预留20m煤柱
1.2.3.2褶曲情况及其对回采的影响
根据12采区西翼工作面采掘情况及该工作面掘进所揭露情况分析，该工作面煤层底板呈一单斜构造，局部倾角较大，在10°
之间，由于受东部断层的影响，煤层顶底板局部起伏，对回采造不成大的影响。
1.2.4影响工作面回采的其他因素<
瓦斯情况、煤尘爆炸指数及煤层开采后发火期）
影响回采的其它地质情况<
表5）
影响回采的其它地质情况表表5
瓦斯
根据《任岗井田精查地质勘探报告》及我矿2018年度瓦斯等级鉴定报告知，我矿瓦斯相对涌出量为5.47m3/t，绝对瓦斯涌出量为5.18m3/min，，属低沼矿井，但在生产过程中应严格标准，做好瓦斯灾害的预防工作，确保生产安全。
CO2
2018年度瓦斯等级鉴定报告知，二氧化碳绝对涌出量为2.38m3/min，二氧化碳相对涌出量为2.57m3/t。
煤尘爆炸指数
2018年9月洛阳矿山机械检测检验中心对12采区煤样取样进行煤尘爆炸性检验知，煤尘无爆炸危险性，但在回采时，要做好防尘工作。
煤的自燃倾向性
地质报告提供本矿煤层具有自燃发火倾向，自燃发火期为5--6个月，但2018年9月对12采区煤样进行自燃等级检验，《洛阳矿山机械检测检验中心煤炭自燃倾向等级鉴定报告》鉴定结果知，自燃等级为三级，不易自燃。
在回采期间采空区处理采用全部垮落法管理。
地温危害
无
冲击地压危害
1.2.5工作面水文地质情况<
煤层上覆主要含水层，对开采的影响，预计涌水量）
1.2.5.1含水层<
顶部和底部）分析
1、顶板水：
根据12下山及本工作面上、下付巷掘进提供资料知，该工作面顶板砂岩含水层较弱，对工作面回采影响不大，预计回采时局部会出现顶板浸水现象，随着工作面推采，水一般会从采空区流出。
2、底板水：
《任岗井田精查地质勘探报告》提供资料表明，本井田属于水文地质条件简单的矿床中的第二种情况：
直接充水含水层单位涌水量小于0.1升/秒·
M。
我矿自建矿以来的开拓工程资料表明，本井田内煤层底板中的七八灰岩含水性极差，自开采以来无发现底板突水现象，以此推断在现在开采区域内的承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受实际水头值，该区域底板水对正常回采不会造成太大影响。
1.2.5.2、其他水源的分析
老空水：
本工作面下部为12190工作面采空区，局部积存的老空水在工作面掘进过程中已放出，对工作面的回采没有大的影响。
断层水：
工作面掘进时揭露的断层无水涌出，因此在回采时，不会受到断层水影响。
但为了确保回采安全，仍需在回采过程中加强采面水量情况监测，若有异常及时报告调度室，便于及时采取措施进行处理。
1.2.5.3涌水量：
见水文地质情况表4
水文地质情况表表4
充水因素
工作面无水害威胁
预计最大涌水量/（m3/h>
5m3/h
河流冲刷带
正常涌水量/（m3/h>
1m3/h
岩浆侵入体、陷落柱
回采影响
工作面无重大充水因素及水害威胁
1.3储量及服务年限
1.3.1储量
<
一）工作面地质储量
工作面倾斜长度平均为565m，可采走向长度平均为120m，煤厚平均为7.6m，容重为1.38吨/M3，平均倾角为16º
，工作面回采率按93%计算：
回采面积：
565×
120÷
COS16º
≈70532<
平方M）
地质储量：
70532×
7.6×
1.38
≈73.97<
万吨）
二）工作面可采储量
可采储量：
73.97×
0.93
≈68.8<
1.3.2工作面服务年限
由于本矿井设计两个工作面满足矿井生产能力,采用综采放顶煤后一个工作面达设计生产能力,可采期为:
68.8÷
30×
12≈28<
月）
2编制的依据及要求
2.1设计有关数据是依据《采矿工程设计手册》进行编制的。
2.2《煤炭生产技术管理基础工作若干规定》中华人民共和国煤炭工业部煤生字[1997]第237号。
2.3《煤炭安全质量标准化标准及考核评级办法》<
试行）河南省煤炭工业管理2007版
2.4《煤矿安全技术基础管理》煤炭工业出版社2003版
2.5《综合机械化采煤暂行管理办法》<
84）煤生字第640号
2.6《高档普采机械化管理办法》<
84）煤生字第812号
2.7《关于加强采区设计方案、采区设计、回采和掘进作业规程技术管理的规定》<
86）煤生字第633号
2.8《煤矿安全规程》2018年版
2.9《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》<
国发〔2018〕23号。
2.10国家安全监管总局国家煤矿安监局关于发布禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录<
第三批）的通知安监总煤装〔2018〕17号，单体支柱放顶煤<
不包括悬移和滑移支架放顶煤）开采工艺自发布之日起1年后禁止使用。
2.11开发利用方案是依据煤炭工业部武汉煤炭设计研究院设计的《河南省密县任岗矿井初步设计说明书》及《12采区设计说明书》进行设计的。
2.12地质资料是依据《河南省新密煤田任岗井田精查地质勘探报告》、河南省新密市恒泰煤业有限公司《生产矿井地质报告》和地测部门提供的工作面地质说明书所提供的资料：
地质说明书批准日期为2018年9月。
2.13郑煤[2018]114号关于印发《规范全市地方煤矿采掘工程技术管理暂行规定》的通知。
3.巷道布置
3.1工作面开采方向及布置原则
12150工作面开采方向由东向西后退式进行回采，工作面上下顺槽布置在二1煤层中，施工过程中巷道紧跟煤层底板，巷道方位53°
。
3.2上下顺槽的布置及与采区主要巷道的相互关系
上顺槽从12皮带下山开门，从12轨道下山下部穿过，沿煤层底板掘进，方位53°
，12轨道下山与12150工作面上顺槽采用甩车场连接；
下顺槽从原12190工作面回风巷绕巷开始沿煤层底板掘进，方位53°
，西部与12采区回风下山直接连接，与12皮带下山采用溜煤囤连接，与12轨道下山采用绕巷连接。
3.3.1与邻近采空区煤柱情况
12150工作面上部是未开采的12210工作面，下部沿12190工作面采空区掘进，无煤柱。
3.3.2顺槽断面规格、支护形式、长度、掘进方式及其主要用途。
12150工作面上下顺槽采用29U型钢半园拱支护，断面尺寸<
宽×
高）4.1m×
3.2m，巷道净断面面积11.2平方M，掘进断面面积为13.4平方M。
上顺槽长度m，采用风镐破煤，主要用于进风、运料。
下顺槽长度m，采用掘进机掘进，主要用于运输、回风。
3.4切眼布置形式、长度、断面规格及支护要求
切眼垂直上下顺槽布置，方位143°
，长度120m，断面规格为6×
2.4m，采用坑木密口棚支护。
3.5溜煤眼个数及与运输巷道相互关系
本工作面布置一个溜煤眼与12皮带下山连接，位于12150工作面下顺槽一架皮带头处，溜煤眼深度3.9m。
详见图2，工作面巷道布置图。
4.工作面主要技术参数
4.1工作面倾斜<
走向）长度及推进长度
12150工作面平均走向长度565m，倾斜长度120m，月计划推进长度30m。
4.2采高及其确定依据
本工作面采高为2.0m，是依据本矿多年炮采放顶煤采高的经验及支架高度1500—2600mm进行确定的。
4.3作业制度
本工作面采用三八制进行作业，一班采煤，一班放煤，一班准备。
4.4工作面设备选型及技术特征
4.4.1选型原则和依据
4.4.1.1液压支架选型设计及支护选择的依据
伪顶为泥岩0.2～0.5M，随采随落，采面直接顶为砂质泥岩，厚度为1.10M，跨落性好，应加强顶板管理。
采面底板为砂质泥岩，厚度6.38M。
顶板压力估计
Qn=9.768KM0.21R<
该公式为中国矿大综采放顶煤理论与实际）
式中：
Qn—支架额定支护强度M—煤层最大厚度
K—备用系数取1.1R—岩石容重取25KN/m3
则：
Qn=9.678×
1.1×
9.60.21×
25=0.43Mpa
4.4.1.2单体液压支柱炮采
我矿自1996年投产以来一直采用走向长壁炮采放放顶煤，单体液压支柱配丌型钢梁对棚支护，两梁5柱，主梁、付梁交替迈步前移，梁长2.2m，荆笆椽子背帮背顶。
这种采煤方法虽然带动了矿井开拓布置和巷道布置的重大变革，实现矿井生产的高度集中化，具有资源回收率高，掘进率低，采面单产和回采工效相对较高，初期投资少，配套设备要求低，适应性强等优点，但这种采煤方法人工移梁，人工回柱，工人的劳动强度大，材料消耗量大，顶板压力较大。
在开帮时往往出现顶部接茬不严漏顶现象，容易出现冒顶，支柱形成最大空项距时，主副梁与支柱扭距大，支护稳定性差，易发生顶板事故。
放顶时冒落矸石块度大，经常撞倒工作面基本柱。
另外当工作面来压，棚子变形严重，支柱严重插底，需用托梁棚子或戗棚临时加强工作面支护，工作面安全系数低。
安监总煤装〔2018〕17号文规定单体支柱放顶煤<
4.4.1.3悬移支架炮采及放顶煤
悬移支架是悬移顶梁单体组合式液压支架的简称，是介于大型综采支架和单体液压支柱之间的一种新型支护设备。
悬移顶梁液压支架主要由并列支撑顶板的左右两顶梁，顶梁中的伸缩梁及连接装置，在液压油缸的作用下，实现支撑移动一体化，有较为广泛的适应性与一定的灵活性，实用性强，即可用于缓斜厚煤层中进行分层开采，又可用于一次采全厚放顶煤开采。
是一种使用地域广的支护设备，悬移支架放顶煤是能够把复杂条件下难采低产的煤层变成易采高产煤层。
它改变了单体支柱需人工挂梁与人工回柱，人工移柱的移架操作方式，实现了工作面支架移设的液压半自动化，基本做到了及时支护与稳定支护，既发挥了单体液压支柱本身的工作特性，又改善其强体力操作方式与阻断性的支护工艺，使采煤工艺接近于连续化进行，简化劳动工艺，提高劳动效率，减轻劳动强度，提高工作面安全性。
初选机采悬移支架支架参数如下：
支架型号：
ZH2000/20/28Z
支架高度：
1800～2600㎜
支架长度：
3400㎜<
中间架）、4200㎜<
端头支架）
循环步距：
600mm<
配套推进油缸行程650mm）
伸缩梁长度:
800mm伸缩梁外露长度：
200mm
支架间隙:
40㎜
中心距:
1000㎜
支柱数量:
4根<
Ф125㎜）
支柱行程:
800㎜
工作阻力:
2000KN
初撑力:
1545KN
支护强度:
0.48～0.57MPa
最大控顶距:
4200㎜
泵站压力:
31.5MPa
工作液:
M10乳化液
适用范围:
工作面倾角≤180
存在问题：
悬移支架的顶梁较重、重心较高，承受偏载能力差，支架不太稳定，顶梁与支柱联接方式不太理想，底板较软时支架易插底，当顶板起伏高差过大时，易损坏支架联架器等。
1）悬移支架炮采
炮采工艺劳动强度没有降低，劳动效率提高不理想。
2）悬移支架机采
采煤工作实现了机械化，产量提高，设备投资少；
支架的架设和回撤工作仍较为繁重，在顶板管理方面还显得比较薄弱。
为给采煤机保留足够的工作空间，在采煤机推移过后，局部出现悬臂梁结构，此时支架重心不稳定，容易出现支架前倾危险。
4.4.1.4综采放顶煤
近年来，我国液压支架的研制工作发展很快，从基本上依靠进口，发展到自行设计、自行制造，而品种繁多、功能齐全、质量可靠。
液压支架是在摩擦支柱和单体液压支柱等基础上发展起来的工作面机械化支护设备。
它与滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、转载机及胶带输送机等形成了一个有机的整体，实现了包括采、支、运等主要工序的综合机械化采煤工艺，从而是使采煤技术进入了一个新的阶段。
液压支架能可靠而有效地支撑和控制工作面顶板，隔离采空区，防止矸石窜入工作面，保证作业空间，并且能够随着工作面的推进而机械化移动，不断地将采煤机和输送机推向煤壁，从而满足了工作面高产、高效和安全生产的要求。
液压支架是综采设备的重要组成部分。
它与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，解决机械化采煤工作中顶板管理落后于采煤工作的矛盾，进一步改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障煤矿工人的生命安全。
液压支架适应性强。
液压支架倾角应用中已可达35°
，新支架适应倾角已达55°
，综合机械化采煤工作面向大功率、电牵引、程序化发展。
在综采设备投资中，液压支架占投资总额的60%~70%以上。
近年以来采煤方法得到迅速发展,生产技术指标明显改善,普通机械化采煤工作面的装备发展较快,综采放顶煤是我国煤矿厚煤层开采技术的一项重大突破,可以实现高产高效的目标,已被人们所共识，解决了放顶煤开采的顶板控制、煤炭回收率、灾害防治等问题，是当前和以后煤矿安全生产的关键。
液压支架机采<
综采）即综合机械化采煤工艺,实现破、装、运、支、处五个主要生产工序全部实现机械化。
是目前我国最先进的采煤工艺。
综采的特点：
高产、高效、安全、低耗。
综上述，结合我矿地质条件及国家煤矿安全生产要求，我矿选用走向长壁采煤方法，综采放顶煤采煤工艺。
4.4.2液压支架<
单体液压支柱）端头支架、过渡架技术特征
12150综采工作面液压支架选型如下：
1）中部支架ZYF2800/15/2671架
2）过渡支架ZYFG2800/15/262架
3）排头支架ZFG3200/16/264架
选型液压支架参数如下：
支架中心距：
1500mm
1500—2600mm
支架宽度：
1400—1570mm
工作阻力：
（P=40.4MPa>
2800KN
初撑力：
（P=31.5MPa>
2180KN
平均支护强度：
0.5MPa
对底板比压<
平均）1.06MPa
立柱：
2根
缸径：
φ210mm
柱径：
φ200mm
工作阻力（P=40.4MPa>
伸缩梁千斤顶：
φ100mm
φ70mm
推力：
247KN
拉力：
126KN
行程：
800mm
平衡千斤顶：
1根
φ160mm
杆径：
φ105mm
764KN<
P=38MPa）
拉力:
548KN<
P=38MPa）
尾梁千斤顶：
φ140mm
φ85mm
584KN<
插板千斤顶：
φ80mm
φ60mm
158KN
450mm
推移千斤顶：
型式：
正装、差动
φ160mm
推力<
移架力）：
633KN
拉力<
推溜力）：
306KN
700mm
后溜千斤顶：
φ100mm
φ60mm
158KN
侧护千斤顶：
3根
φ63mm
φ45mm
170mm
抬底千斤顶：
1根
φ100mm
247KN
695mm
支架重量：
～11.2t中部支架
ZYF2800/15/26型支架支护强度为0.5Mpa，
Qn=0.43Mpa<
0.5Mpa。
故，支架能够满足支护强度要求。
ZYF2800/15/26掩护式支架工作阻力为2800KN<
P=40.4Mpa），初撑力为2180KN，<
P=31.5Mpa），底座比压为1.06Mpa
4.4.3采面支护选择
工作面顶板管理采用支撑掩护式支架，ZYF2800/15/26中间架71架和ZYFG2800/15/26过渡支架2架，ZFG3200/16/26排头支架4架，可满足生产需要，采空区采用全部垮落法管理顶板。
4.4.4采煤机技术特征
本工作面采煤机选型为MG150/368-WD1部
技术特征如下：
（1>
、适用煤层条件：
采高范围<
m）1.6～2.9
下切量<
mm）240
铲间距<
mm）190
煤层倾角<
仰采）±
20°
局部）
工作面倾角±
15°
煤质硬度f≤1
（2>
、整机参数：
机面高度<
mm）1160
最大采高<
mm）2900
下切量<
mm）240<
中部）
过煤高度<
mm）500
摇臂摆动中心距<
mm）6000
滚筒直径<
mm）Φ1600
截深<
mm）630
装机功率<
kW）2×
150+2×
30+7.5
牵引方式交流变频调速、电机驱动齿轮销轨式无链牵引
牵引力<
kN）420～253
牵引速度<
m/min）0～7.7～12.7
（3>
、电机:
截割电机牵引电机调高泵电机
功率150kW30kW7.5kW
电压1140V380V1140V
转速1470r/min0-2440r/min1470r/min
冷却水量25L/min20L/min10L/min
冷却水压1.5MPa1.5MPa1.5MPa
（4>
、操作方式：
中部手控（开停机、停运输机、调速换向>
两端电控（停机、调速换向、调高>
无线遥控（停机、调速换向、调高>
（5>
、冷却和喷雾：
各电机、电控箱、摇臂、调高油箱分别冷却。
供水压力：
3.0MPa
供水流量：
250L/min
供水管径：
KJ25mm
（6>
、进线电缆：
拖缆方式：
自动拖缆
电缆规格：
一根MCP-0.66/1.143×
95+1×
25+4×
10
外径65~66.5
7）采煤机技术要求
1、牵引电气拖动采用一拖一，芬兰ABB四象限变频器，即由二台变频器分别拖动二台牵引电机。
2、采用日本三菱可编程控制器PLC控制,全中文液晶显示系统，具有智能故障自诊断系统，保护齐全、查找故障方便。
3、控制系统可靠，具有手控、电控、无线摇控三种操作方式，可以在采煤机中部或两端操作。
4、截割部设有齿式离合器及机械保护装置，以实现离合滚筒及电机、机械传动系统过载保护。
牵引部设有扭矩轴机械保护装置。
5、截割部行星头油池与臂身油池采用分腔润滑。
6、关键部位轴承及油封采用优质进口产品。
7、采煤机设紧急停机开关，在紧急情况下能立即停止采煤机。
8、电气控制系统应具有过载、过流、过压和欠压保护及接地漏电保护，对电机的温度保护。
9、调高系统液压元部件均集成安装于调高泵箱中，液压元件均采用成熟定型的产品，系统简单、管路少、可靠性高。
10、强力滚筒、镐型截齿。
11、导向滑靴增加强度，以适应矿方局部仰俯采要求。
12、截割电机使用西北电机，牵引电机、泵电机使用抚顺电机。
13、滑靴、导向靴与运输机相匹配，滑靴、导向靴、花键轴为易损件（不属于三包范围>
4.4.5工作面运输机<
综放工作面包括后运输机）技术特征
1）前部刮板运输机SGZ-630/2201部
2）后部刮板运输机SGZ-630/2201部
4.4.6顺槽转载机技术特征
转载机SZZ730/1101部
4.4.7顺槽胶带运输机技术特征
运输巷内铺设一部转载机，型号为SZZ-730/110，铺设DSJ80/40胶带运输机两部，一部胶带机长度35m，二部胶带机长度600m。
4.4.8配套基本要求
1）前、后部输送机采用端卸方式，机头链轮中心高度650mm、机尾链轮中心高度650mm，销轨节距125mm。
2）前部运输机与所有支架的连接耳子均为
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