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采区巷道布置及采煤方法1
第二章采区巷道布置及采煤方法
第一节采区边界及储量
一、采区边界
东采区为矿井西采区的接替采区,东采区位于井田东北部是一个双翼采区,采区北部和南部以并田边界为界,采区西部以井简及三条集中大巷为界,东部为人划定三号井开采边界线。
根据划定的采区范围,东采区南北长1920m,东西宽952m,采区面积1.828km2。
9+10号煤层底标高从1150m至1240m。
二、采区储量
采区资源/储量
(1)储量计算范围和工业指标
储量计算范围为划定的采区范围,面积1.828km2,参与储量计算的煤层为9+10号煤层。
煤的容重:
9+10号煤层为1.35t/m3。
根据《煤、泥炭在质勘查规范》,储量计算的工业指标确定如下:
能利用储量最低可采厚度为0.8m,最高可采灰分为40%,最高硫分为3%,矿井工业资源/储量111b+122b+2M11+333k,可信度系数k取0.9.
鉴于采区巷道已见9+10煤,采区内9+10煤层赋存、地质构造已基本摸清,所以采区9+10号工层储量级别划分为111b级。
(2)储量计算方法
储量计算采用地段法,计算公式如下:
Q=SMd
式中:
Q—地段煤炭储量,t;
S—地段水平投影面积,m2;
M—地段内煤层平均厚度,m;
D—煤层视密度,t/m3。
根据地质报告提交的9+10号煤层底板等高线及储量计算图,对设计采区开采煤层的能利用储量进行了核算。
核实后,本采区地质储量为4927kt,全部为111b级储量。
矿井地质储量计算结果见表2—1—1。
东采区资源/储量汇总表
单位:
kt表2—1—1
煤层
111b
122b
133
111b+122b
工业储量111b+122b+133
111b+122b
111b+122b+133
(%)
备注
9+10
4927
4927
100
合计
4927
4927
100
2、可采储量
东采区设计可采储量计算公式如下:
设计可采储量=(工业资源/储量-永久煤柱损失)×采区回采率
式中:
永久煤柱失量为保护工业场地及井筒、村庄和为保护安全生产的井田边界、断层、大巷等留设的煤柱失量。
采区回采率根据《煤炭工业矿井设计规范》中的规定选取,中厚煤层80%。
经计算,矿井东采区设计可采储量为3835kt.
矿井可采储量计算结果见表2—1—2。
采区可采储量汇总表
单位:
Mt表2—1—2
煤层
储量
永久煤柱损失
开采
损失
可采
储量
备注
采空区防水煤柱
断面防水煤柱
小计
9+10
4927
87
46
133
959
3835
80%
合计
4927
87
46
133
959
3835
三、采区煤柱
水平大巷之间30m煤柱,大巷两侧留30m煤柱,采区边界两侧留10m。
井筒按一级保护,工业场地按二级保护,再根据表土层和基岩厚度(表土移动角45。
,基岩移动角72。
)计算保安煤柱。
第二节采工生产能力及服务年限
矿井井型300kt/a,年工作日330d,每开四班作业,三班生产,一班准备,日净提升时间16h.
1、采区和产能力
矿井投产时,全矿井共布置一个开采,采区生产能力等同于矿生产能力,即采区生产能力为300kt/a。
采区内共布置1个综采面,2个掘进面来保证矿井生产能力。
2、服务年限
采区服务年限按下式计算:
T=
式中:
T—服务年限,a;
ZK—可采储量,kt;、
A—采区设计生产能力,kt/a;
K—储量备用系数,取1.4;
则采区服务年限为:
A矿=======9.1a
第三节采煤方法
一、开采方法选择
采区内批准开采9+10和11号煤层,现开采9+10号煤层。
1、9+10号煤层:
位于太原组下段的顶部,厚度1.80—3.52m,平均2.40m.煤层厚度的变化情况,除与沉积环境有关外,与井田构造也有一定的关系,其特点是在褶曲中发育带,煤层厚度一般均小。
顶板为k2石灰粉砂岩、局部为炭质泥岩,一般含夹矸一层,局部二层,夹矸部厚度0—0.4m,平均0.16m.上距8号煤11.21—30.50m平均18.47m。
2、根据矿井地质报告和本矿开采所揭露煤层的情况来看,煤层倾角较平缓,一般为7—10。
。
根据矿方多年的开采经验该矿9+10号煤层东采煤层最大采高只有2.5m,矿井水文地质条件较简单,为低瓦斯矿井。
根据初步设计确定的开煤方法结合矿方意见,开采东采区9+10号煤层采用综采采煤方法,全部垮落法管理顶板。
采高2.4m,工作面长100m,最大控顶距3900mm,最小控顶距3300mm.
二、开煤工作面装备
回采工作面配备6MG200-W型采煤机采煤,运煤选用1部SGZ630/24型可弯曲刮板输送机,工作面运输顺槽DSP—1010/65O型胶带输送机运煤工作面支护选用ZY4000/14/30型液压支护顶板,端头支护选用SDA型端头液压支架支护顶板。
工作面主要采煤设备选择分述如下
1、采煤机
9+10号煤层以一个长壁综采工作面和一个综掘、一个炮掘面和棋证年产300kt/a的生产能力,长壁综采工作面日产量在1000t左右。
设计按采高2.40m、日产1000t选择设备。
据资料统计,国外高产高效工作面开机率一般在70%以上,最高达95%;国内高产工作面的开机率平均先进水平在45—55%以上,设计按照比国内平均先进水平有所提高,确定综采机组每班开机率为50%。
根据目前国内设备情况,确定综采工作面选用6MG200-W型采煤机,其主要技术参见表3-2-1。
经计算,综采工作面小时能力约为101t。
在选择配套刮板机、转载机、顺槽可伸缩胶带输送机等运输设备时,考虑了生产矿井实际使用情况和计算机的生产能力两方面因素,并遵循《综采综掘高档普采设备选型配套图集》中的“运煤系统能力外部要大于采面20%为宜”的原则。
表3-2-1采煤机技术特征表
型号
采高
(m)
电机功
率(kw)
滚筒
直径
(mm/个)
截深
(mm)
牵引
速度(m/min)
机面
高度
(mm)
重量
(t)
6MG200-W
1.4-2.5
200
1600/2
600
0-6.5
1150
21.0
2、工作面可变曲刮板输送机
工作面刮板输送机选型需满足三个方面要求:
一是运输能力与采煤机生产能力相适应,采煤机生产能力为:
Q=60V1V1Brη=60×0.96×2.40×0.6×1.35×0.9=101(t/h)
式中:
Q——采煤机小时割煤量,t/h;
V——采煤机牵引速度,取0.96m/min;
M——割煤厚度,取2.40m;
B——截深,取0.6m;
R——煤的容重,1.35t/m³;
Η——有效截割系数,取0.9.
二是外型尺寸和牵引方式与采煤机相匹配。
三是运输机长度与工作面长度相一致。
考虑上述因素,工作面采煤选用SGZ630/264型可弯曲刮板输送机,其主要技术参数见表3-2-2。
表3-2-2刮板输送机技术特征表
型号
铺设
长度
(m)
输送
能力(t/h)
刮板
链速(m/s)
中部槽
(长×宽×高)
(mm)
电机
功率
(KW)
电压
等级
(V)
备注
SGZ630/264
180
450
1.18
1500×630×222
132×2
1140/660
3、顺槽转载机
顺槽转载机的转载能力要与工作面的生产能力相适应,并要求与工作面刮板输送机和顺槽和伸缩胶带输送机相配套,为此选用SZZ730/75型刮板转载机。
其主要技术参数见表3-2-3.
表3-2-3刮板转载机技术特征表
型号
出厂
长度
(m)
输送
能力(t/h)
电机
功率
(KW)
电压
等级
(V)
备注
SZZ730/75
25
630
75
1140/660
顺槽破碎机的破碎能力亦应不小于工作面的生产能力,并与刮板转载机相配套,为此选用:
LPS-500型高效破碎机。
其主要技术参数见表3-2-4。
表3-2-4破碎机技术特征表
型号
破碎能力(t/h)
最大给料尺寸(mm)
最大排料尺寸(mm)
电机功率(KW)
电压等级(V)
LPS-500
500
700×700
300
75
1140/660
4、液压支架
根据矿方提供的实测数据东采式9+10号煤层厚度为2.3-2.5m,平均2.4m,根据生产经验和有关技术文件,选用ZY4000/14/30型液压支架。
支架支撑高度的确定:
H大=M大+S1
式中:
H大—最大高度,m;
M大—煤层最大采高,取2.5m;
S1—伪顶或浮煤冒落厚度,一般取0.2m。
H大=M大+S1=2.5+0.2=2.70m
支架支护强度的计算:
根据回归经验分式:
qH=9.768KM0.21γ2
式中:
qH—支护强度,MPa;
M—煤层最大高度,取2.5m;
K—备用系数,1.3;
γ2—顶板岩石容重,取26KN/m3。
9.768KM0.21γ2=9.768×1.3×2.50.21×26=400.2KN/m3=0.40(MPa)
根据实测数据计算支架工作阻力为0.40MPa。
即要求所选支柱支护强度应不低于0.40MPa的顶板荷载。
根据支架高度和支护强度计算结果,选用ZY4000/14/30型液压支架。
其主要技术参数见表3-2-5。
表3-2-5液压支架技术特征表
型号
工作阻力(KN)
初撑力(KN)
支护
高度
(mm)
支架中心距(mm)
支护强度
对底板最
大比压(MPa)
重量
ZY4000/14/30
3635
3090
1400/3000
1500
0.62-0.71
0.8-1.41
13.5
工作面运输顺槽、回风顺槽超前20m加强支护,采用DW-25/250型单体液压支柱配合3.0m长的π型对梁进行支护,采用一梁三柱支护,既每根梁配三根支柱,一米一根,加强支护。
端头支护和超前支护必须架设在实底上,并必须有足够的安全出口空间,安全出口巷道高度不得低于1.8m,保证安全出口畅通。
若端头顶板破碎时,可采取木垛支护管理顶板。
端头支架选用SDA型,工作阻力4416(KN),初撑力3787(KN)。
5、顺槽可伸缩胶带输送机
顺槽胶带输送机要与工作面推进长度相适应,小时运量应与工作面生产能力相匹配。
顺槽胶带输送机能力为Q=165t/h,取输送机带速V=2m/s,则:
B=
=
=0.45m
式中:
B—胶带宽度,m;
K—货载截面系数,β=25°时,K=400;
r—货载散集容重,取1.0t/m3;
c—输送机倾角系数,a=0~10°时,C=1。
根据计算选用可伸缩胶带输送机主要技术参数见表3-2-6。
可伸缩胶带输送机技术特征表
型号
输送能力(t/h)
输送长度(m)
带速(m/s)
带宽(mm)
电机功率(kw)
电压等级(v)
DSP-1010/650
400
1000
2.0
650
2×40
1140/600
三、工作面回采方向与超前关系
根据开拓布置及采用的采煤方法,采煤工作面采用后退式开采,即自采区边界向采区巷道方向推进。
四、采煤工作面的循环数、月进度、年进度及工作面长度
根据《煤炭工业小型煤矿设计规范》,并考虑地方煤矿管理水平等因素,确定工作面长度100m,工作面工作制度为三班生产、一班准备,按80%的正规循环率,年推进度为950.4m。
五、回采率
据《煤炭工业小型煤矿设计规范》要求,9+10号煤层采区回采率为80%。
第四节采区布置
一、采区布置方式及采区划分
根据井田开拓东采区布置东采区胶带巷、东采区轨道巷和东采区回风巷,东采区胶带巷进风,东采区轨道巷和东采区回风巷回风,三条采区巷均沿9+10号煤层布置,在采区东北角布置2101回采工作面和两个掘进头,2101回采工作面采用一进两回回风方式,回采工作面运输顺槽进风,回采工作面轨道顺槽和回风顺槽回风。
东采区用双翼布置工作面,倾向长壁开采。
运输顺槽直接与采区运输巷相接,轨道顺槽和回风顺槽直接与采区轨道巷、采区回风巷相接。
详见采区巷道布置及机械设备配备平面图。
二、移交生产和达到设计能力时的工作面个数及生产能力计算
(1)矿井移交生产时,在东采区布置1个综采工作面,满足矿井300kt/a的生产能力。
(2)回采工作面能力计算:
回采工作面采煤生产能力按下式计算:
Q采=1abMrφc
式中:
1——工作面长度,m;
a——工作面日进度,3.6m/d;
b——年工作日,330d/a;
M——工作面采高,2.4m;
r——煤的容量,1.35t/m³;
Φ——正规循环率,0.80;
c——工作面回采率,0.95.
回采工作面生产能力为:
Q采=100×2.4×330×3.6×1.35×0.80×0.95=(t/a)
矿井掘进煤量按狂进回采煤量5%计为14627t/a。
故全矿井生产能力为:
Q=+14627=(t/a)
满足矿井300kt/a的设计能力。
三、采区运输、通风、排水、压风、给水、排水系统
(1)原煤运输系统
原煤:
回采工作面(刮板输送机)→运输顺槽(胶带输送机)→东采区运输