矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计说明书

柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿 后期开采设计陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计说 明 书 陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿 二零一二年二月附 图 目 录序号图 纸 名 称图纸编号比 例1资源储量估算平面图F108-103-1150002后期开采方式平面图F108-109-1150003工作面接续平面图F108-111-1/目 录总 论1第一章 井田概况及开采条件4第一节 井田概况4第二节 地质特征6第二章 井田开拓12第一节 井田境界及储量12第二节 矿井生产能力及服务年限15第三节 矿井后期开采设计方案17第四节 井田开拓19第三章 大巷运输及设备22第一节运输方式22第二节 运输系统22第三节 运输设备22第四章 盘区布置及装备25第一节 采煤方法的选择25第二节 后期盘区巷道布置40第三节 巷道掘进41第四节 采、掘生产接续安排42第五章 矿井主要系统46第六章技术经济分析与评价50第一节 劳动定员50第二节 建设项目投资估算51第三节 原煤生产成本估算与分析53第四节 经济分析与评价55第五节 矿井主要技术经济指标56附录： 一、矿井后期投产井巷工程数量表二、陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计主要机电设备及器材目录三、陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计投资概算书IV柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿 后期开采设计总 论一、项目名称、所在位置、隶属关系项目名称：陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计。柴家沟煤矿位于陕西省铜川市西北41km处，行政区划属陕西省宜君县太安镇管辖。陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿现隶属于神华集团神东公司。宜君县煤炭管理局监管。二、矿井概况柴家沟煤矿属原国家计委以煤代油资金投资建设的地方煤矿，也是陕西省原计委批准的重点扶贫项目，矿井自1992年10月开始筹建，1993年10月开工，1996年试生产，2000年11月通过竣工验收,现矿井生产能力已达到100万t/a。柴家沟煤矿为三个斜井单水平开拓，主井斜长697.8m，副井斜长681.7m，主副井坡度均为23，回风斜井长468.1m，坡度为25。井田可采煤层为4-2煤层，煤层倾角35，煤层平均厚度为5.61m。煤质牌号为低变质烟煤，即属长焰不粘煤范畴，具有低灰、中硫、低磷、高发热量的特点，可作为动力、气化及炼油用煤。矿井地质构造简单、涌水量较大，属低瓦斯矿井。矿井采用中央分列式通风，即主副井筒进风边界风井回风。三、编制设计依据1、柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿后期开采设计委托书。2、国家工程建设强制性条文及有关设计规范、安全规程及技术规定。3、陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿基本情况调查及部分实测图。4、国家煤矿安全监察局2011年制定的煤矿安全规程。5、建设部制定的煤炭工业矿井设计规范。6、设计人员实地踏勘收集的资料。7、陕西省煤田地质局一九四队编写的陕西集华柴家沟矿业有限公司 柴家沟煤矿资源储量核实报告。四、设计指导思想设计充分考虑到柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿的具体条件和实际情况，在技术可行、方案合理、保证安全的前提下，设计积极采用新技术、新设备、新工艺，以资源回收为中心，考虑经济效益，进一步优化环节系统。五、设计中的不足之处及生产过程中应注意的问题1、工作面布置受煤层赋存的影响，采煤工作面走向较短，增加了搬家倒面的频率，提高了原煤成本。2、矿井煤层为易自燃煤层，须坚持使用以黄泥灌浆为主的综合防灭火措施。3、矿井水文地质条件较简单，但必须加强对矿区内水文地质资料的调查，在掘进过程中必须严格执行探放水制度，坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的探放水原则，预防老空区积水和有害气体涌入作业场所。并建立完善、可靠的排水系统。 4、对井下已报废巷道要全部进行充填或密闭，以减少安全隐患。5、井巷留设煤柱的回收要在确保安全的前提下进行。6、须按采煤工作面的接替顺序开采，以提高资源回收率。64 第一章 井田概况及开采条件第一节 井田概况一、交通位置柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿位于陕西省铜川市西北41km处，行政区划属陕西省宜君县太安镇管辖。矿区有烈柴公路与铜川、焦坪公路相接通，向东25km接西（安）包（头）公路干线，前河火车站位于矿区西南方约8km，距梅家坪火车站70km，矿区交通较为便利（图1-1）。二、气象及地震本区为大陆性半干旱气候，四季分明，温差大，年蒸发量大于降水量，降水集中在79月份。根据宜君气象站历年统计，年平均降水量586mm、蒸发量为6.892mm。年平均气温13.6左右，最低气温-16（元月），最高气温38.3（七月）。霜冻为10月下旬至2月中旬，最大冻结深度约0.23m左右。根据宜君县志记载，自1555年至1783年，宜君地区曾发生多次地震。根据国家地震局和建设部发布的中国地震强度区划图（1990）所示，该地区地震烈度为VI度。三、矿区经济概况本区以农业为主，工业不发达，经济基础比较薄弱，生产力水平低，经济效益差。主要农作物有小麦、玉米、水果等，粮食可以自给。工业有烟草、电力、煤炭、水泥、酒、肉类及粮食加工等。近10年来煤炭工业发展迅速，先后建设了一批地方煤炭、乡镇煤矿及中小型煤矿井，煤炭工业及伴随煤炭工业发展的运输、建材、服务性行业的发展，对促进地方经济起着十分重要的作用，煤炭工业已经成为当地的支柱产业之一。第二节 地质特征一、 煤层赋存条件4-2煤层为矿井唯一可采煤层，煤层厚度一般58m，最厚可达8.59m，平均5.61m（中央区域最厚，边界薄）。煤层倾角35。煤层结构为13层，顶层煤相对较硬，中间层煤质最好，下部0.10.4m煤质相对较差。夹矸岩性多为炭质泥岩、泥炭及粉砂岩，厚度为0.100.35m。煤层中局部含FeS2结核。煤层赋存较为稳定。图1-8为井下煤层赋存情况。图1-9所示为位于井田中心的LY3钻孔煤岩层柱状图。煤层顶板直接顶为粉细砂岩，局部为泥岩及砂质泥岩，粉、细砂岩互层分布在向斜两翼边部，一般厚3m，属不坚实至中等坚实顶板。局部有伪顶炭质泥岩，厚度为0.10.5m。老顶为5.0319.81m的粗砂岩，含斜层理，主要成份为石英长石，泥质胶结，较为坚硬。老顶之上多为粉砂岩和粗砂岩，层厚一般为310 m。含斜层理，主要成份为石英长石，泥质胶结，较为坚硬。煤层底板多为炭质泥岩及泥岩，局部为粉砂岩、根土岩，厚0.53.3m。根土岩遇水膨胀，最大鼓起0.4m/a，一般回采后加剧，其下花斑泥岩为富县组铝质杂色泥岩，含鲕状团块结构，厚度115m，一般厚约10m，个别最大厚27.87m，分布普遍，遇水膨胀，可发生严重底臌，其膨胀率为5.8%34.9%，多滑面，属不坚实至极不坚实底板。根据地质勘探阶段的测定结果，4-2煤层顶底板岩石基本力学性质如表1-1所示。从表1-1可知，煤层顶底板岩层硬度不大。图1.1-1 4-2煤层钻孔煤岩层柱状图表1.1-1 煤层顶底板岩性特征参 数岩 性单轴抗压强度/MPa单轴抗拉强度/MPa弹性模量/MPa泊松比粘结力/MPa内摩擦角/ 顶板粉细砂岩49.35.258280.215.638伪顶粉砂页岩34.32.4底板泥岩34.82.0对于煤层的力学性质，地质报告中没有具体指标，但通过煤炭科学研究总院北京开采研究所煤岩物理力学试验可以看出，煤的单向抗压强度为17.7725.79MPa，煤质中硬（表1.2-21.1-5）。表1.1-2 柴家沟煤矿煤样力学性质测试结果项 目样 别单向抗压强度/MPa单向抗拉强度/MPa弹性模量/103MPa泊松比内摩擦角/粘结力/MPa强度公式1#煤样126.241.2814.330.2339.93.97=3.97+*tg39.9227.691.437.830.24323.430.87.400.24平均值25.791.179.850.245#煤样123.810.866.220.153.9339.2=3.97+*tg39.9218.370.958.850.21322.261.248.270.22平均值21.481.027.780.199#煤样116.301.196.130.146.1438.2=3.97+*tg39.9219.362.388.990.20317.340.728.540.15平均值17.771.437.890.16表1.1-3 柴家沟煤矿煤样抗剪强度测试结果 项 目 样 别45/MPa53/ MPa61/Mpa正应力剪应力正应力剪应力正应力剪应力1#煤120.2920.296.558.693.897.03217.0417.044.155.512.674.82317.8217.825.717.584.067.33平均值18.3818.385.477.263.546.395#煤116.3616.365.447.212.855.14216.0616.065.377.124.47.94314.9314.934.25.573.466.25平均值15.7815.7856.633.576.449#煤119.2319.2310.0313.316.7212.12222.3722.3710.0313.314.698.47314.0014.003.544.74.047.29平均值18.5318.537.8710.445.159.29表1.1-4 柴家沟煤矿煤样浸水力学性质测试结果样别项目抗拉强度/MPa抗压强度/MPa原始浸水15a原始浸水15a浸水20a1#和3#煤样11.281.0026.2417.3915.7921.431.0927.6919.6712.9430.80.3823.43/平均值1.170.8225.7918.5314.37二、 煤质柴家沟井田范围内的4-2煤层为黑色块状，条带状或线理状、层状构造，多为玻璃或沥青光泽，具贝壳状断口，质脆而易碎，稍具节理及裂隙，裂隙面被方解石及黄铁矿薄膜充填。该煤层以半亮型煤为主，夹丝质薄层，底部多为半暗及暗浅型煤夹薄层炭质泥岩。经煤岩鉴定及反射率测定结果认为4-2煤属I变质阶段的低变质烟煤，即长焰煤-不粘煤范畴。其煤质指标如表1.1-5所示。表1.1-5 煤质指标序号指标范 围平 均1灰 分 Ag(%)11.0721.7614.762挥发分 Vr(%)34.8741.6738.453硫 分 SgQ(%)0.703.142.084磷分Pg（%）0.0050.0560.0235发热量（kcal/kg）668978927291三、瓦斯赋存、煤层自燃及煤尘爆炸危险性1、瓦斯：依据陕西省煤炭局关于2010年矿井瓦斯等级鉴定结果的批复文件，即陕煤局发（2011）4号文，柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿在2009年、2010年瓦斯鉴定结果为：绝对瓦斯涌出量分别为5.59m3min、7.88m3min，相对瓦斯涌出量分别为2.76m3t、3.34m3t。CO2涌出量为0.81m3t，属低瓦斯矿井。2、煤尘：陕西煤矿安全装备监测中心依据煤尘爆炸性鉴定规范鉴定，本矿煤层有爆炸性，火焰长度大于400mm。3、煤的自燃倾向性陕西煤矿安全装备监测中心采用采样色谱吸氧鉴定法鉴定，本矿煤层属1类容易自燃煤层，矿井煤层自然发火期为3-6个月，最短为36天。四、水文地质正常涌水量为46m3/h，最大涌水量为82 m3/h。矿井总涌水量为1104m3/昼夜。目前矿井使用2台离心水泵一趟管路排水，水泵型号为100D458，功率为160kW，排水管为D1405型无缝钢管，控制设备为JJ1B-160-380-2型自耦减压起动器。五、地温本矿井为地温正常区。第二章 井田开拓 第一节 井田境界及储量一、井田面积井田境界内可采煤层为4-2号煤层，根据陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿采矿许可证，矿井由11个拐点坐标圈定。 柴家沟井田境界西部以龙王玉华井田第一勘探线（O2，K12两钻孔连线）为界，北、东、南部皆以4-2煤层可采边界线为界。全井田受龙玉向斜控制，形状为一“B”字型，其东南翼走向长约2.0km，倾斜宽1.6km，西北翼走向长约1.1km，倾斜宽1.1km，两翼走向大体与向斜轴平行亦呈北东、西南向，井田面积4.29km2。四邻无其它矿井及小窑开采。矿区尚未发现断裂构造，只是在局部发现冲刷带。二、储量1、保有资源储量总量（1）原评审备案证明资源储量根据陕西集华柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿资源储量检测说明书评审备案证明（陕国土资储备200883号）：截止2004年12月底，柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿采矿证范围内保有资源储量2071.28万吨。其中：探明的经济基础资源量（111b）55.58万吨，控制的经济基础资源量（122b）461.30万吨，探明的边际经济基础资源量（2M11）24.06万吨，控制的边际经济基础资源量（2M22）90.79万吨，推断的内蕴经济资源量（333）1439.55万吨。(2)近年开采量2004年12月底至2011年12月底，采用综采放顶煤工艺，估算采出1096.77万吨。（3）现剩余保有资源量估算现柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿范围内剩余保有资源量974.51万吨，其中：探明的经济基础资源量（111b）326.4万吨，控制的经济基础资源量（122b）87.49万吨，探明的边际经济基础资源量（2M11）58.09万吨，控制的边际经济基础资源量（2M22）144.99万吨，控制的次边际经济资源量（2S22）19.19万吨，推断的内蕴经济资源量（333）338.35万吨。2、 矿井工业资源/储量：（111b）+（122b）+（2M11）+（2M22）+（333）*0.85=326.4+87.49+58.09+144.99+338.35*0.85=904.57(万吨)3、全井田设计可采储量（1）矿井设计资源/储量矿井工业资源/储量减去各种永久性煤柱损失后（井田边界煤柱4.03万吨）为：900.54万吨。（2）盘区回收率根据矿井的煤层厚度、开拓部署及采煤方法，依据煤炭工业设计规范确定盘区回收率为75%，放顶煤工作面回收率为83%，高档普采工作面回收率为95%。（3）矿井设计可采储量矿井设计资源/储量减去工业场地煤柱68.90万吨、井筒煤柱21.30万吨及主要巷道煤柱213.36万吨后乘以盘区回收率为：447.74万吨，考虑工业场地及井筒煤柱回收18.04万吨（回收率20%），主要巷道煤柱回收64.01万吨（回收率30%），煤柱总回收82.05万吨，则全井田可采储量为：529.79万吨。表2.1-2 矿井设计可采储量汇总表 单位：万吨煤层 矿井工业资源/储量矿井永久煤柱损失设计资源/储量工业场地和主要井巷煤柱回收煤柱矿井可采储量井田境界小计工业场地井筒主要巷道小计4-2904.574.034.03900.5468.9021.30213.36303.5682.05529.794、矿井后期可采储量（1）按100万吨/a开采的工作面42206工作面、42204工作面、42202工作面、42209工作面按现生产能力（100万吨/a）开采，其合计可采储量为254.79万吨。、42206工作面 综采放顶煤工作面， 煤厚3.775.22 m，取5.2m，则:可采储量Q=3931055.21.40.83=249340（万吨） 约24.93（万吨）、42204工作面 综采放顶煤工作面， 煤厚3.775.22 m，取平均值5.0m，则:可采储量Q=121612551.40.83=883120（万吨） 约88.31（万吨）、42202工作面 综采放顶煤工作面， 煤厚3.775.22 m，取平均值5.0m，则:可采储量Q=121612551.40.83=883120（万吨） 约88.31（万吨）、42209工作面 综采放顶煤工作面，煤厚1.45.2m，取平均值3.5m，则:可采储量Q=10071303.51.40.83=532411 （万吨） 约53.24（万吨）（2）矿井后期可采储量矿井可采储量减去上述工作面储量，则矿井后期可采储量为：274.99万吨，其中正规工作面192.94万吨，煤柱回收82.05万吨。4、安全煤柱设计留有安全煤柱的地面建筑物、构筑物及计算参数确定如下：、工业场地、井筒及地面建筑物、构筑物等保护煤柱采用垂线法计算。、计算保护煤柱时，表土层移动角=45，基岩移动角=72，下山移动角=71，上山移动角=73。工业场地围护带宽度按20米计。、井田边界保护煤柱为20m，采空区边界保护煤柱为20m。、大巷、下山间保护煤柱为30m。第二节 矿井生产能力及服务年限一、矿井工作制度矿井年工作日为330d，作业方式为每天四班作业，三班生产，一班准备，日提升时间为16小时。二、矿井后期生产能力1、矿井后期正规工作面生产能力的确定矿井设计生产能力是一个与井田地质构造、水文地质条件、煤炭资源量及煤质、煤层赋存条件及建井条件、采煤机械化装备水平等诸多因素有关的综合问题。矿井现在经核定生产能力为100万吨/a，矿井后期正规工作面生产能力宜为60万吨/a或45万吨/a的矿井。设计从以下几个方面对设计生产能力进行论述：（1）资源/储量及采煤工艺煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。矿井后期可采储量为：274.99万吨，其中正规工作面192.94万吨，煤柱回收82.05万吨。后期正规工作面设计生产能力60万吨/a，则服务年限3.2a，尽管服务年限较短，不满足煤炭工业矿井设计规范的要求。但由于采用综采放顶煤工艺，如设计生产能力为45万吨/a，采煤机一开便超产。因此，从资源/储量及采煤工艺分析，矿井后期正规工作面合理的生产能力应为60万吨/a。（2）煤层赋存情况及开采技术条件矿井后期尽管为边角煤，从煤层的厚度、水文地质条件及地质构造、瓦斯含量、煤层顶底板岩性稳定性以及目前矿井的生产状况来分析，矿井60万吨/a的生产能力是可行的。（3）矿井开采的外部条件目前矿井主运输系统、辅助运输系统、通风系统、排水系统、压风系统等能力经核定，均满足矿井100万吨/a的生产能力，如果能力过小，对现有设施系统是一种浪费。综上所述，确定矿井后期正规工作面设计生产能力为60万吨/a。2、矿井后期煤柱回收生产能力矿井后期煤柱回收82.05万吨，煤柱回收采用巷柱式炮采，生产能力应为30万吨/a。三、矿井后期服务年限1、矿井后期正规工作面服务年限经计算，矿井后期正规工作面可采储量为192.94 万吨，则矿井服务年限为： 192.94T= = = 3.2（a）A 60 式中：T计算服务年限，a； ZK可采储量，万吨；A矿井年产量，万吨；2、矿井后期煤柱回收服务年限经计算，矿井后期煤柱回收可采储量为82.05 万吨，则矿井服务年限为： 82.05T= = = 2.7（a） A 30 式中：T计算服务年限，a； ZK可采储量，万吨；A矿井年产量，万吨；3、矿井后期服务年限3.2+2.7=5.9（a） 矿井后期服务年限5.9年，其中正规工作面3.2年，煤柱回收2.7年。第三节 矿井后期开采设计方案一、井田特征1、本井田地质构造较简单。2、煤层埋深较大，埋深为240m450m。3、后期煤层厚度变化较大，煤层厚度一般0.84.9m。4、煤层倾角不大，为35。5、矿井为低瓦斯矿井，煤层为易自燃煤层，煤尘具有爆炸性。二、后期开采设计方案经对矿井的开拓布局、井巷现状以及矿井提升、运输、通风、排水等主要生产环节的实际情况及存在问题进行井上、下实地调研了解，现有生产系统比较完善，矿井主运输系统、辅助运输系统、通风系统、排水系统、压风系统等能力经核定，均满足矿井100万吨/a的生产能力，继续利用现有生产系统。矿井生产后期在一盘区中部布置南北向三条大巷（一盘区皮带运输大巷、一盘区轨道运输大巷、一盘区回风大巷），在二盘区布置南北向两条上山（皮带运输上山、回风上山），主要巷道均布置在煤层中。鉴于剩余煤层厚度变化较大，为提高资源回收率，能布置长壁工作面的尽可能采用机采，能采用综采放顶煤的区域尽可能采用综采放顶煤采煤工艺，井巷煤柱采用巷柱式炮采由远及近、由易到难预以回收。考虑单体液压支柱的可缩范围，0.97米以下煤层采用残采（因薄煤层范围较小、上机采及小支柱不经济）。考虑采煤机的采高，1.3米以下煤层采用炮采（因薄煤层范围较小、上小采煤机不经济）。1.3米以上煤层采用机采。形状正规且煤层大于1.5米处布置轻型综采放顶煤工作面，形状不正规处布置高档普采工作面第四节 井田开拓一、井筒特征1、主斜井主斜井采用大倾角胶带输送机提煤，井筒倾角23，斜长681.7m，净断面5.7m2，设计掘进断面7.8m2。内设台阶、水沟等，主要担负矿井提煤任务并兼作进风井。2、副斜井副斜井为单轨串车提升（设置人车）。井筒倾角23，斜长697.8m，净断面8.2m2，设计掘进10.6m2。砼轨枕，轨型24kg/m，轨距600mm。主要任务是上、下人员，运料提矸并兼作进风井。3、回风斜井回风斜井倾角25，斜长468m，净断面5.6m2，设计掘进断面7.4m2。内设台阶、水沟等，主要担负矿井回风任务，并兼作矿井安全出口。4、井筒特征表井筒技术参数表井筒名称副斜井主斜井斜风井井口坐标X3914922.4783914895.4103914804.280Y36586251.30536586212.46436586755.840井口标高（m）+1252.183+1249.66+1234.564井底标高（m）+986+965+1027.057水平标高（m）+986井筒倾角（度）232325井筒斜长（m）697.8681.7468井筒方位角（度）9423559423551063422断面积()净8.25.75.6掘进10.67.87.4断面形状支护形式半圆拱料石砌碹半圆拱料石砌碹半圆拱料石砌碹装备单轨串车提升（设置人车）轨型24Kg/m，轨距600mm大倾角强力胶带输送机铺设单轨轨型24Kg/m，轨距600mm用途 上下人员、运料、提矸并兼进风井提升原煤并兼进风井矿井回风并兼安全出口二、水平划分单水平生产，开采水平为+986m。三、 主要巷道布置矿井现布置三条上山、三条下山和三条大巷，矿井生产后期在一盘区中部布置南北向三条大巷（一盘区皮带运输大巷、一盘区轨道运输大巷、一盘区回风大巷），在二盘区布置南北向两条上山（皮带运输上山、回风上山）。由于采空区的限制，三条大巷间相距22米，大巷保安煤柱留设30米。三、盘区划分沿轨道下山将井田划分为两个盘区，东部为一盘区，西部为二盘区。一盘区为单翼开采，二盘区为双翼开采。盘区开采顺序：先开采二盘区，后开采一盘区，盘区内均为后退式开采。四、通风系统1、通风方式中央并列式通风。2、通风方法机械抽出式。由主、副井进风，回风井回风。新鲜风流从主、副井进入井下，经井底车场、皮带运输下（上）山、大巷到工作面运输顺槽进入回采工作面。污风流自工作面经回风顺槽、回风下（上）山、回风大巷进入回风井，通过主扇排入大气。构成通风网络。五、102工作面投产井巷工程数量巷道总长为4985m，其中煤巷4685m，岩巷300m。掘进总体积65763m3，其中煤巷61773m3，岩巷3990m3。柴家沟矿业有限公司柴家沟煤矿 后期开采设计第三章 大巷运输及设备第一节 运输方式一、煤炭运输胶带运输具有安全、事故少、效率高的特点，煤炭运输采用胶带运输机运输。二、辅助运输方式采用无极绳绞车和调度绞车运输。 第二节 运输系统一、煤炭运输回采工作面的煤经运顺胶带运输机运输大巷胶带运输机主斜井胶带运输机地面。二、材料设备运输材料副井（矿车）轨道运输大巷（无极绳绞车、矿车）工作面。三、主要运输巷道两条大巷的坡度均为35度，断面均为13.2 m2，人行道宽度为1.1米。第三节 运输设备一、带式输送机 大巷胶带输送机按顺槽胶带输送机运输能力的1.25倍计算,根据顺槽胶带输送机的运输能力，大巷胶带输送机选用DSJ1000/1000/300型胶带运输机，见表3.3-1。表3.3-1 胶带输送机技术特征表型号铺设长度（m）输送能力(t/h)带宽mm带速ms传动滚筒直径(mm)托辊直径(mm)电机功率(kw)DSJ1000/1000/300900100010003.152001332*150二、辅助运输绞车选型选用无极绳绞车、双速回柱绞车和调度绞车运输。1、无极绳绞车选用三台无极绳绞车运输，所选无极绳绞车技术参数见表3.3-2。表3.3-2 无极绳绞车主要技术参数表型 号最大牵引力（KN）绳速(m/s)钢丝绳直径(mm)容绳量(m)最大运距(m)电动机功率(kw)外形尺寸长宽高(mm)KWG-110/55-600850.636/1.26922-268001500110/55kw3009231021802、双速回柱绞车选用两台双速回柱绞车，所选的调度绞车技术参数见表3.3-3。表3.3-3 双速回柱绞车主要技术参数表型 号最大静张 力（KN）绳速(m/s)钢丝绳直径(mm)容绳量(m)滚筒直径(mm)电动机功率(kw)慢速快速慢速快速JSDB-19250250.1571.53830400545453、调度绞车选用两台调度绞车，所选的调度绞车技术参数见表3.3-4。表3.3-4 调度绞车主要技术参数表型 号钢丝绳载荷（KN）绳速(m/s)钢丝绳直径(mm)容绳量(m)电动机外形尺寸长宽高(mm)最大静张 力最大静张力差型 号功率(kw)电压(V)JD-1.616160.6-1.216400YBJ25-425660135011401190第四章 盘区布置及装备第一节 采煤方法的选择一、采煤方法的选择柴家沟煤矿开采的4-2煤层剩余厚度为0.84.9m，煤层埋深约240m450m左右。实践证明柴家沟煤矿4-2煤层顶煤的冒放性较好。鉴于剩余煤层厚度变化较大，为提高资源回收率，能布置长壁工作面的尽可能采用机采，能采用综采放顶煤的区域尽可能采用轻型综采放顶煤采煤工艺，井巷煤柱采用巷柱式炮采由远及近、由易到难预以回收。二、轻型综采放顶煤工作面采煤、装煤、运煤方式及设备类型轻型综采放顶煤工作面的采、装、运、支工序全部机械化。工作面采、运、支设备的选择需要满足技术先进、生产可靠、开机率高的原则，采、运设备能力配套，运输能力须适应放顶煤瞬时产量高的要求，确保环节畅通，考虑搬家倒面较频繁，设备选型尽可能轻。现将工作面主要采煤设备分述如下：1、采煤机：（1）采煤机截深考虑到矿井可采储量较小，矿井生产能力受到储量的制约，工作面生产能力不宜过大，根据矿井年产60万t，为充分利用矿山压力，节约能耗，采煤机截深为0.6m。（2）采煤机装机功率 按采煤机单位能耗计算采煤机功率为：式中：采煤机截割功率，kW；备用系数，取=1.5；B采煤机截深，m；H工作面采煤机采高，m；取2.4 m（最大）。采煤机割煤单位能耗，按铁法、晋城等矿区实测，=0.550.85kWh/m3，考虑柴家沟矿后期由于煤层变薄，采煤机割顶、底板的原因，取=0.90kWh/m3。取最大割煤速度= 2.5 m/min，则采煤机装机功率：N=601.50.62.42.50.90=291.6kW。（3）采煤机型号及主要技术参数 根据上述计算，按照采煤机装机功率大于291.6kW的原则，采煤机可选鸡西煤矿机械有限公司的MG160/390-WD型电牵引采煤机，其主要参数如下：表4.1-1 采煤机技术特征表煤机型号技术特征MG160/390-WDMG150/375-W采高 m1.33.01.32.9截深 m0.6适应倾角(0)35滚筒直径m1.2；1.4；1.6滚筒转速r/min46；52摇臂长度mm1700摇臂摆动中心距mm58135169牵引力kN410350牵引速度 m/min0706牵引型式电牵引销轨式无链牵引机面高度mm1100最小卧底量 mm130；205；305167；242；342灭尘方式内外喷雾装机功率 kw2160+230+112150+75电压 V1140设计生产能力t/h550500最大不可拆卸件尺寸mm24559757002245979940机重t27252、工作面前、后部可弯曲刮板输送机运输系统设备选型需满足以下五个方面要求：（1）运输能力与采煤机生产能力和放顶煤能力相适应a、轻型放顶煤工作面机采生产能力为：Q=60.V.M.B.=6022.00.61.310.9=167.8（t/h）式中:Q:采煤机小时割煤量：t/h； V:采煤机牵引速度取2m/min M:采高取2.0m（平均）； B:截深取0.6m :煤的容重1.31t/m3； :有效截割系数取0.9根据经验,瞬时可达320t/h。b、轻型放顶煤生产能力根据目前放顶煤工作面的经验，放顶煤的生产能力不稳定（因顶煤的冒落依靠矿压的作用），一般为：080t/h。C、轻型综采放顶煤工作面的生产能力轻型综采放顶煤工作面的最大生产能力为320+80=400t/h。（2）槽子的外型尺寸及其配件（销轨）与采煤机的牵引方式相匹配。（3）运输机长度与工作面长度相一致。（4）运输系统的运输能力应大于采面生产能力的原则。根据轻型综采放顶煤工作面的生产能力，考虑设备配件的通用性，在液压支架的前、后部均选用一台SGB630/220型刮板输送机，其技术参数见表4.1-2。4.1-2 前、后部刮板输送机特征表型号铺设长度（m）输送能力(t/h)刮板链型式中部槽(长宽高)(mm)电机功率(kw)SGB630/220130450边双链150059022221103、顺槽转载机及破碎机顺槽转载机型号为SZB730/90，其技术参数同表4.1-3。顺槽破碎机型号为PEM10001000，其技术参数同表4.1-4。4.1-3 顺槽转载机技术特征表型号铺设长度（m）输送能力(t/h)刮板链型式中部槽(长宽高)(mm)电机功率(kw)SZB730/9030750边双链1500680222904.1-4 破碎机技术特征表型号破碎能力(t/h) 进/出口块度(长度不限) (mm)电机功率(kw)PEM1000100070010001000/40370554、液压支架（1）架型的选择轻型综放工作面支架架型是否与工作面煤层地质条件相适应，是轻型综放工作面安全生产的关键。根据轻型综放工作面矿压显现一般规律及支架与顶煤相互作用关系，轻型综放工作面支架选型过程中需考虑以下几个方面：煤层地质条件、生产技术条件、经济条件。轻型综放开采支架选型设计应考虑以下几个因素：、支架应有良好的通风、行人空间；、煤层底板岩层遇水膨胀，属不坚实底板； 、支架可靠性高，但受工作面频繁搬家的影响，支架重量不宜太重。、受煤层厚度的影响，支架尽可能低。根据轻型综放支架选型原则结合柴家沟煤矿拟开采煤层的赋存条件，建议采用双输送机插板式低位放顶煤支架。这种支架又可分为正四连杆和反四连杆放顶煤支架。反四连杆支架后部放煤空间大，有利于上部顶煤的回收；正四连杆支架行人空间大，与反四连杆支架同等支护强度时正四连杆支架重量较轻。由于柴家沟煤矿4-2煤层厚度较小，不易成大块冒落，柴家沟煤矿宜采用正四连杆双输送机插板式低位放顶煤支架，为避免因端面距过大引起工作面端面冒顶，支架采用铰接顶梁并配护帮板。其主要技术特征见表4.1-5。（2）支架工作阻力工作面支架工作阻力支撑冒落带顶板岩层和顶煤的重量，并平衡基本顶失稳时对支架的动载，计算公式为：式中: 工作面支架所需支护强度；基本顶失稳时的动载系数，根据轻型综放工作面矿压观测结果，一般=1.11.8；冒落带岩层自重应力，为顶板岩层容重，取25kN/m3，根据煤层结构，取=15m；支架上方顶煤自重应力，为顶煤容重，取13.0kN/m3。根据煤层结构，取=3m；由于4-2煤层直接顶为粉细砂岩，局部为泥岩及砂质泥岩，粉、细砂岩互层分布在向斜两翼边部，一般厚3m，属不坚实至中等坚实顶板。局部有伪顶炭质泥岩，厚度为0.10.5m。基本顶为5.0319.81 m的粗砂岩，较为坚硬。顶煤冒落后，其直接顶岩层垮落后不能将采空区充填满，因此老顶失稳时的动压对支架工作阻力存在较大影响，因此取=1.5，即=1.5(1525000+3.013000)= 621 kN/m2支护强度确定后，根据配套尺寸、支架顶梁长度、空顶距算出支架工作阻力：式中：支架工作阻力，kN； 支架的支护强度， 621 kN/m2 空顶距 0.30m 顶梁长度 3.6m 支架宽度 1.5m根据计算结果，结合4-2号煤层的实际赋存条件，轻型综放工作面液压支架的工作阻力确定为4000kN。 表4.1-5 ZF4000/15/24型轻型放顶煤液压支架技术参数表支架型号 ZF4000/15/24支架工作阻力 4000 KN支架高度 1500-2400 mm支护强度 0.71 Mpa底板比压 0.946 Mpa推溜力 305 KN拉架力 483 KN5、工作面两巷超前支护工作面两巷超前支护金属顶梁选择HDJA-1200型顶梁，单体液压支柱选用DZ28-25/100型，其技术特征见表4.1-6。表4.1-6 单体液压支柱技术特征表型 号支撑高度(mm)额定工作阻力(KN)初撑力(KN)额定工作液压(Mpa)支柱可缩量(mm)支柱质量(kg)最大最小DZ28-25/10028002000250118-15731.8800706、顺槽可伸缩胶带输送机顺槽胶带输送机要与工作面推采长度及生产能力相适应，顺槽胶带能力按工作面生产能力的1.25倍计算,根据工作面的推采长度、坡度及生产能力选用SSJ1000/800/250型胶带运输机，见表4.1-7。表4.1-7 顺槽胶带输送机技术特征表型号铺设长度（m）输送能力(t/h)带宽Mm带速ms传动滚筒直径(mm)托辊直径(mm)电机功率(kw)SSJ1000/800/250100080010003.152001332*125三、工作面参数确定1、采高及放顶煤高度根据北京开采所的研究报告，我国综采放顶煤工作面的合理采高范围为2.73.5m，考虑剩余煤层较薄，为提高资源回收率，采煤机的采高范围是：1.33.0 m，液压支架的支护高度为1.52.4m，设计工作面的机采高度为1.32.3m，如果煤层高度允许，工作面的机采高度尽可能大。放顶煤高度为02.6m左右，则采放比为1:1.13。2、工作面长度确定为提高资源回收率，减小煤柱尺寸，工作面长度为100130米。3、回采工作面循环进度、年推进度及工作面单产的确定根据剩余煤层厚度，后期设计轻型放顶煤工作面采用间隔单轮放顶煤作业方式，放煤步距为一采一放，采煤机截深取0.6m，放煤步距为0.6m。（1）、循环割煤量：一采一放为一个循环，则：Qg=L.B.H.r.k=1000.61.81.310.95=134(t)式中:Qg:采煤机循环割煤量； L:工作面长度：100m；B:煤机截深：0.6m； H:采高：取1.8m（平均）； R:煤的容重：取1.31t/m3； K:煤机割煤回收率：取0.95。（2）、循环放煤量Qf=L.B.H.r.k=1000.61.21.310.8=75.5(t)式中:Qf:循环放煤量：t； L:工作面长度：100m；B:放煤步距：0.6m； H:放煤高度：取1.2m（平均）； R:煤的容重：取1.31t/m3； K:放顶煤回收率：取0.8。（3）、每循环产量：割煤量+放煤量=134+75.5=209.5（t）（4）、每循环作业时间、割一刀煤所需时间T=L/V+Tx+Td=100/2+12+20=82（min）式中： T：割两刀煤所需时间； Tx：斜切进刀时间； Td：推移机头、机尾所需时间。、放顶煤所需时间放顶煤和煤机割煤同时进行，则工作面一个循环所需时间为:82min,考虑系统影响一个循环所需时间为:90min。工作面日循环数及年推进度计算结果见表4.1-84.1-8 工作面循环数及年推进度计算结果表项 目参 数备 注工作面长度(m)100考虑搬家倒面时间每年生产8个月，即240天。采煤高度(m)1.34.9每循环时间(min)90每班计算循环个数(个)6班计算产量(t)1257日循环个数(个)12日产量(t)2514年产量(万吨)60336年推进度(m)17284、盘区及工作面回采率（1）、工作面回采率根据有关理论及生产经验，影响放顶煤工作面回收率的因素有：、初采损失、工作面端头开采损失，因煤柱支撑，该处顶煤难以跨落、未采损失，采面距停采线15米不放顶煤的顶煤损失量、支架之间及步距间上部的脊背煤损失放顶煤开采以其成本低、效率高等优点，在我国厚煤层开采中取得了很大的成功，工作面回采率已达80%-85%以上，设计确定本矿综采放顶煤面的回采率为83%。（2）、盘区回采率影响盘区回采率的因素有：上（下）山、盘区巷道煤柱损失及顺槽顶煤损失，以及无法布置工作面的边角煤损失等。根据上述因素及已确定的工作面回采率，考虑工业场地煤柱回收20%、主要巷道煤柱回收30%后，盘区回采率可以达到75%的设计要求。四、高档普采工作面采煤、装煤、运煤方式及设备类型高档普采工作面的采、装、运工序全部机械化。工作面采、运、支设备的选择需要满足技术先进、生产可靠、开机率高的原则，采、运设备能力配套，确保环节畅通，考虑搬家倒面较频繁，设备选型尽可能轻。现将工作面主要采煤设备分述如下：1、采煤机：（1）采煤机截深考虑到矿井可采储量较小，矿井生产能力受到储量的制约，工作面生产能力不宜过大，根据矿井年产60万t，为充分利用矿山压力，节约能耗，采煤机截深为0.6m。（2）采煤机装机功率 按采煤机单位能耗计算采煤机功率为：式中：采煤机截割功率，kW；备用系数，取=1.5；B采煤机截深，m；H工作面采煤机采高，m；取2.4 m（最大）。采煤机割煤单位能耗，按铁法、晋城等矿区实测，=0.550.85kWh/m3，考虑柴家沟矿后期由于煤层变薄，采煤机割顶、底板的原因，取=0.90kWh/m3。取最大割煤速度= 2.5 m/min，则采煤机装机功率：N=601.50.62.42.50.90=291.6kW。（3）采煤机型号及主要技术参数 根据上述计算，按照采煤机装机功率大于291.6kW的原则，采煤机可选鸡西煤矿机械有限公司的MG150/375-W型电牵引采煤机，其主要参数如下：表4.1-9 采煤机技术特征表煤机型号技术特征MG160/390-WDMG150/375-W采高m1.33.01.32.9截深m0.6适应倾角(0)35滚筒直径m1.2；1.4；1.6滚筒转速r/min46；52摇臂长度mm1700摇臂摆动中心距mm58135169牵引力kN410350牵引速度 m/min0706牵引型式电牵引销轨式无链牵引机面高度mm1100最小卧底量mm130；205；305167；242；342灭尘方式内外喷雾装机功率kw2160+230+112150+75电压V1140设计生产能力t/h550500最大不可拆卸件尺寸mm24559757002245979940机重 t27252、工作面可弯曲刮板输送机运输系统设备选型需满足以下五个方面要求：（1）运输能力与采煤机生产能力相适应高档普采工作面机采生产能力为：Q=60.V.M.B.=6022.00.61.310.9=167.8（t/h）式中:Q:采煤机小时割煤量：t/h； V:采煤机牵引速度取2m/min M:采高取2.0m（平均）； B:截深取0.6m :煤的容重1.31t/m3； :有效截割系数取0.9根据经验,瞬时可达320t/h。（2）槽子的外型尺寸及其配件（销轨）与采煤机的牵引方式相匹配。（3）运输机长度与工作面长度相一致。（4）运输系统的运输能力应大于采面生产能力的原则。根据高档普采工作面的生产能力，选用一台SGB630/220型可弯曲刮板输送机，其技术参数见表4.1-10。4.