陕煤 2020 智能化无人开采技术手册.doc

受控标识Q/HLKY-YKJD 编 号Q/HLKY-YKJDFSC-01-2020 陕西陕煤黄陵矿业有限公司机电管理标准 智能化无人开采技术分手册 依据GB50215-2005/AQ 1049-2008 （A/0版） 审核 批准 2020-3-1 发布 2020-3-1 实施 陕西陕煤黄陵矿业有限公司 发布 智能化无人开采技术分手册目录 1 范围6 2 规范性引用文件7 3 术语及缩略语9 4 智能化无人综采工作面的设计标准12 5 智能化无人综采工作面自动化功能标准87 6 智能化工作面安装、验收及回撤标准95 7 智能化工作面操作流程标准121 8 智能化工作面管理标准144 9 智能化工作面日常维护管理标准159 01 发布令 机电管理智能化无人开采技术分手册根据GB50215-2005/AQ 1049-2008安全生产标准，结合陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿机电管理工作实际编制。经管理者代表审核，公司组织相关技术管理部门评审，现予批准发布，于2020年3月1日发布，2020年3月1日起实施。 本手册描述了黄陵矿业公司一号煤矿智能化无人开采技术管理方面的基本目标、要求，以及在项目建设和使用过程中的执行标准，目的在于全面提升智能化无人开采技术的实际应用效果，降低职工劳动强度，并将职工从危险的作业场所解放出来。公司矿井所有职能部门、基层单位和作业人员必须认真学习，切实贯彻执行，保证黄陵矿业公司一号煤矿智能化无人开采技术再上新台阶。 本手册自发布之日起生效。 矿 长 批准日期2020年3月1日 02 授权书 为加强黄陵矿业公司一号煤矿智能化无人开采技术管理体系的领导，确保智能化无人开采技术管理体系的有效运行，规范公司智能化无人开采技术的内部管理，根据GB50215-2005/AQ 1049-2008安全生产标准的相关要求，特作以下授权 黄陵矿业公司一号煤矿机电矿长同志为公司智能化无人开采技术管理体系管理者代表，其原有工作职责不变，同时全面行驶有关智能化无人开采技术管理的以下职权 1、确保智能化无人开采技术管理体系所需过程得到建立、实施和保持； 2、向公司及最高管理者报告智能化无人开采技术管理体系的业绩及改进的需求； 3、提高智能化无人开采技术管理体系对使用单位需求重要性的认识； 4、负责智能化无人开采技术管理体系有关事宜的对外联络。 同时，授权黄陵矿业公司一号煤矿机电部为智能化无人开采技术管理体系的主管部门，协助管理者代表做好体系的的建立、实施及日常管理工作。 特此授权 机电矿长 批准日期2020年3月1日 03 智能化无人开采技术管理工作简介 黄陵一号煤矿隶属陕西陕煤黄陵矿业有限公司。矿井1991年12月开工建设，2001年11月阶段性投产，投产时生产能力100万吨/年。2005年11月，矿井一期300万吨/年及配套工程建设项目竣工验收。后面又通过对主运输系统、辅助运输系统、通风系统和供电系统的不断改造，矿井生产能力稳步提高。目前矿井核定生产能力600万吨/a。 近年来，一号煤矿始终坚持文化铸魂，创新管理，以打造全国精细化管理示范矿井为己任，积极实施科技兴安、人才强企战略，大力推进岗位管理文化。2008年以来，一号煤矿累计安全生产煤炭3825万吨，实现利润48.24亿元，先后获得全国五一劳动奖状、国家级绿色矿山、中国最美矿山等荣誉称号，连年被评为国家安全高效矿井，已经成为陕煤化集团一张靓丽的名片。在科技创新方面，“较薄煤层（1.4～2.2米）国产综采装备无人化技术研究与应用”项目达到国际领先水平，综掘围岩支护技术先后获得陕西省科技进步三等奖、中国煤炭协会科技二等奖，有力地推动了行业核心技术进步。 为了更好的完成对智能化无人开采技术的推广，全面提升矿井智能化管理水平，黄陵矿业公司一号煤矿在GB50215-2005/AQ 1049-2008安全标准的基础上，围绕“打造全国一号煤矿”的目标，认真详实的制订了智能化无人开采技术管理标准，为矿井智能化综采工作面的建设、使用提供强有力的技术支持。 1 范围 1.1 总则 本标准根据国家安监总厅煤行函〔2014〕191号文件关于在全国范围内推广智能化无人开采技术的要求，依据GB50215-2005/AQ 1049-2008安全标准和综采智能化所达到的技术水平及未来发展的趋势，并充分考虑本公司工作实际，编写了公司智能化无人开采技术分手册。其目的是 a）规范智能化无人综采工作面的设计标准。 b）制定智能化无人综采工作面安装建设技术标准，指导使用单位规范应用。 c）制定智能化无人综采工作面操作技术标准，指导作业人员规范操作。 d）制定智能化无人综采工作面自动化功能完成标准，确保各项功能的应用效果。 1.2 应用 1.2.1 智能化无人开采技术分手册适用于黄陵矿业公司智能化无人开采技术管理的全过程，包括工作面的设计、设备选型配套、实地操作、维护保养和日常管理等。 1.2.2 智能化无人开采技术分手册是智能化无人开采管理的基础，为公司使用单位提供了应用的标准。 2 规范性引用文件 下列文件对于本手册的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本手册。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本手册。 GB50215-2005 煤炭工业设计规范 AQ 1049-2008 煤矿建设项目安全核准基本要求 GB 3836.12010 爆炸性环境 第1部分设备 通用要求（IEC 60079-02007，MOD） GB 3836.22010 爆炸性环境 第2部分由隔爆外壳“d”保护的设备（IEC 60079-12007，MOD） GB 3836.42010 爆炸性环境 第4部分由本质安全型“i”保护的设备（IEC 60079-112006，MOD） GB/T 2423.12008 电工电子产品环境试验 第2部分试验方法 试验A低温（IEC 60068-2-12007，IDT） GB/T 2423.22008 电工电子产品环境试验 第2部分试验方法 试验B高温（IEC 60068-2-22007，IDT） GB/T 2423.42008 电工电子产品环境试验 第2部分试验方法 试验Db交变湿热（12h＋12h循环）（IEC 60068-2-302005，IDT） GB/T 14048.12008 低压开关设备和控制设备 总则 GB 42082008 外壳防护等级（IP代码）（IEC 605292001，IDT） GB/T 191 包装储运图示标志（GB/T 1912008，ISO 7801997，MOD） GB/T 17626.3-2006 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验（IEC 61000-4-32002，IDT） GB/T 17626.4-2008 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（IEC 61000-4-42004，IDT） GB/T 17626.5-2008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验（IEC 61000-4-52005，IDT） MT/T 10082006 煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求 MT/T 11162011 煤矿安全生产监控系统联网技术要求 MT/T 6612011 煤矿井下用电器设备通用技术条件 MT/T 11302011 矿用现场总线 MT/T 11122011 煤矿图像监视系统通用技术条件 MT/T 11272011 煤矿工作面生产监控系统通用技术条件 MT 2091990 煤矿通信、检测、控制用电子电工产品通用技术要求 MT 2101990 煤矿通信、检测、控制用电子电工产品基本试验方法 MT/T661-2011 煤矿井下用电器设备通用技术条件 MT/T 899-2000 煤矿用信息传输装置 MT/T 772-1998 煤矿监控系统主要性能测试方法 3 术语及缩略语 根据国家GB50215-2005煤炭工业设计规范、AQ 1049-2008煤矿建设项目安全核准基本要求、2011年2月第一版煤矿安全规程及目前智能化行业内有关术语和定义，规定了陕西陕煤黄陵矿业有限公司的智能化无人开采管理体系的有关主要术语，并列出了智能化无人开采管理体系文件中使用的缩略语。 3.1 术语 3.1.1 智能化无人综采工作面 在采煤期间，采煤工作面内的设备自动运行，人工远程干预控制。 3.1.2 三机 综采工作面刮板运输机、转载机、破碎机。 3.1.3 选型配套 综采工作面液压支架、三机、采煤机的设备选型配套。 3.1.4 远程控制 通过数据通信的方式实现对在远端设备的控制。 3.1.5 远程控制响应时间 从控制设备发出指令到远端设备动作开始的时间。 3.1.6 自动记忆截割 采煤机通过程序及参数设定，按照记忆好的采煤工艺和轨迹进行自动割煤的方式。 3.1.7 一键启停 通过按下一台设备的一个或一组按键实现在一台设备或多台设备的顺序启动或停止功能。 3.1.8 跟机自动化控制 液压支架根据采煤机位置，按照采煤工艺自动完成液压支架动作的一种控制方式。 3.1.9 急停 急停控制将立即停止设备正在执行的自动功能动作，并禁止全工作面自动功能的运行。 3.1.10 急停响应时间 从按下急停按钮到停止动作的时间。 3.1.11 闭锁 在按下闭锁按钮后对被闭锁设备实施硬件保护或软件保护。 3.1.12 声光报警器 能发出声光报警信号的装置。 3.1.13 故障报警 在工作面实施无人化操作生产期间出现故障危险状态（如设备物理空间干涉、相互配合参数达到危险的报警参数值）时，自动将故障信息以声音播报或文字图像显示等方式进行故障报警。 3.1.14 报警记录查询显示 根据需要将某一时间内报警信息的报警时刻和解除报警时刻、累计报警次数、累计报警时间等记录调出显示。 3.2 缩略语 根据陕西陕煤黄陵矿业有限公司实际，在智能化无人开采技术管理体系文件中，使用了如下缩略语 3.2.1 智能化无人综采工作面 智能化工作面。 3.2.2 陕西陕煤黄陵矿业公司一号煤矿 黄陵矿业公司一号煤矿或一号煤矿。 3.2.3 技术管理部门 一号煤矿机电部、信息部、生产部、通风部、安监部、人力资源部等。 3.2.4 基层单位 一号煤矿综采队、机电队、通风队、皮带队、运输队、抽放队。 3.2.5 一号煤矿总工程师 总工程师 3.2.6 黄陵矿业公司一号煤矿机电部、机电矿长、机电副总工程师 机电部、机电矿长、机电副总 4 智能化无人综采工作面的设计标准 4.1 设计程序 4.1.1 回采工作面设计由矿生产设计部门按回采工作面衔接安排，确定工作面设计及项目设计负责人。 4.1.2 由矿总工程师组织有关科室根据采区设计研究确定回采工作面设计的具体原则。 4.1.3 项目设计负责人根据设计指令下达设计通知单，通知有关单位提供相关基础资料。 4.1.4 项目负责人根据确定的设计原则及收集的相关资料进行采煤工作面图纸设计。 4.1.5 编制回采工作面设计说明书。 4.1.6 由矿总工程师组织有关单位负责人对回采工作面设计进行审查，经修改通过后报送公司审查。 4.2 设计依据 4.2.1公司批准的采区设计。 4.2.2 公司总工程师批准的该分阶段的地质说明书。 4.2.3 采煤工作面位置、范围、井上、下关系及相邻采煤工作面的地质情况。包括煤层储存情况、水文地质、瓦斯及二氧化碳储存情况与涌出特征，煤尘爆炸倾向，煤层发火倾向。 4.2.4 采煤工作面内煤层顶底板岩性特征、岩移特点及上、下煤层间及夹矸关系；邻近工作面同一煤层的矿压观测资料。 4.2.5 邻近工作面及边界小窑采空、积水情况资料。 4.2.6 研究确定的工作面设计的具体原则。 4.3 工作面设计内容 4.3.1 工作面所处位置及编号，所采煤层位置，巷道断面及支护形式、掘进设备，采掘比例关系。 4.3.2 工作面几何尺寸、位置、边界、煤柱，邻近工作面开采情况，采动对地面的影响预测及采取的相应措施，工作面储量计算及回收率。 4.3.3 回采工艺、顶板管理、采煤方法、设备选型、生产能力、可采期及工作制度。 4.3.4 工作面绝对及相对瓦斯及二氧化碳涌出量的预测，通风系统、设施、风量计算及风量的验算。 4.3.5 工作面煤、材料、设备、人员运输设施及能力，并附系统图。 4.3.6 供电系统设计及能力核定。 4.3.7 供排水系统设计（包括供水系统、涌水量的确定、排水方法的确定、排水设备及能力的选择、小水仓的设置）。 4.3.8 通风及照明系统设计。 4.3.9 监测系统设计。 4.3.10 综合防尘、防火、防瓦斯及煤尘爆炸的隔爆设施、措施及灌浆系统的确定。 4.3.11 防治瓦斯、煤层突出，火灾、透水及其它危险现象的安全技术措施。 4.3.12 采煤工作面主要技术经济指标。 4.3.13 工作面设计附图。 a）巷道平面布置及机械配备图。 b）通风系统及设施图。 c）供电系统图。 d）掘进系统平、剖面图。 e）生产系统图。 4.4 智能化无人综采工作面设计标准 本标准按照陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿“1.4～2.2米”煤层智能化无人综采工作面设计，其中工作面地质等情况则参照1002工作面进行制定。设计标准则严格按照2003年版煤炭工业出版社出版的采矿工程设计手册，主编为张荣立、何国维、李铎。 4.4.1 概述。 a）工作面的位置及与邻近采区或主要大巷的关系。 ①地面位置工作面对应上部地表以低山林区为主，沟壑纵横；地表径流为太阳沟支流，太阳沟支流为间歇性小支流，地表径流不太发育，上覆岩层厚度343-490m。 ②井下位置十盘区位于黄陵一号煤矿北一大巷西侧，南与五盘区相接，北邻十一盘区，东接北一大巷，向西为六盘区。十盘区的主要服务巷道有北一辅助运输巷、北一进风巷、北一皮带巷、北一回风巷及北一2回风巷。1002工作面为十盘区第2个工作面，南为1001工作面，北为1003工作面。工作面具体位置详见图1。 图1 1002工作面巷道布置图 b）工作面周围开采状况。 1002工作面为十盘区第2个工作面，南为1001工作面，已回采结束；北为1003工作面，1003进风顺槽已掘进至设计位置。 c）工作面所采煤层及开采顺序。 工作面回采煤层为2煤。 d）该工作面计划接替时间。 根据矿井2015年接续安排，1002工作面计划回采时间为2015年2月～10月，生产周期为8个月。 e）该工作面采用何种方式开采、走向长壁、倾向长壁、综采、普采、炮采等。 1002综采工作面采用综合机械化长壁后退式采煤法，全部垮落法处理采空区顶板。 f）其它特殊说明及安装时间。 1002工作面设备选用国内一流智能化综采装备，实现了在采煤生产过程中以采煤机记忆割煤为主，人工远程干预为辅；以液压支架跟随采煤机自动动作为主，人工远程干预为辅；以综采运输设备集中自动化控制为主，就地控制为辅；以综采设备数据监测为主，视频监控为辅；即“以工作面自动控制为主，监控中心远程干预控制为辅”的自动化生产模式，在国内率先实现地面远程采煤作业常态化。生产期间设备运转良好，单班实现连续推进8刀半的最高纪录，生产能力17万吨/月，回采功效133吨/工，开机率达97.3。 该工作面自2014年12月15日开始安装，2015年1月15日安装结束。所有设备均由1001工作面搬运至1002工作面进行安装，在回采过程中须加强设备的检修和维护工作。 4.2.2 工作面地质概况。 a）工作面煤层走向、倾向、煤层厚度及变化规律。 工作面范围内，煤层总趋势是沿切眼向停采线方向先升高，后降低,煤层具体特征见表1。 煤层情况 煤厚m 1.5～2.4 结构 简单 倾角 1～5 平均煤厚m 2.06 回采范围内煤层厚度1.5～2.4m，平均2.06m，结构简单，属于稳定煤层。 煤质情况 Mad Ad 煤类 Q千卡/千克 7.8 20.54 RN 5712 表1 煤层、煤质具体特征 b）煤层顶、底板岩性及工作面地质情况。 根据十盘区三维地震勘探成果，回采过程中，距离停采线1113～1383m左右可能揭露B1背斜轴部,顶底板岩性特征见表2。 顶底板 岩石名称 厚度m 岩 性 特 征 老顶 细砂岩 7.66 砂岩灰白色，细粒，成份以石英为主，含白云母片，黄铁矿晶体，分选较好，夹灰色粉砂岩及黑色泥岩薄层，炭质泥岩条带。 直接顶 泥岩和砂岩 10.04 泥岩黑色，含白云母片，植物化石碎片，夹粉细砂岩条带。砂岩灰白色细砂岩，灰色粉砂岩夹黑色泥岩。 伪顶 泥岩 0.61 黑色，水平层理 煤层 2煤 1.5～2.4，平均2.06 黑色块状，上部以亮煤为主，次为镜煤暗煤少量丝炭，下部以暗煤为主，次为亮煤镜煤且丝炭增多，含黄铁矿，夹炭质泥岩条带。 底板 泥岩和砂岩 3.16 上部0.6m泥岩，下部2.56m灰白色细粒砂岩。 表2 顶底板具体特征 c）工作面瓦斯情况、煤尘爆炸指数及煤层开采后的发火期，具体特征见表3。 瓦斯 根据通风部提供的原煤瓦斯含量数据，2煤层瓦斯含量为0.29～4.72m3/t，平均3.25m3/t，可燃质。且存在煤层瓦斯集中涌出的情况，需加强瓦斯和通风管理。 煤尘 2 煤层煤尘有爆炸危险性，煤层爆炸指数为35.59。 煤的自燃 我矿所采煤层为Ⅱ类自燃发火煤层，最短自燃发火期为52天 地温 本区为地温正常区 表3 瓦斯、煤层、自燃等具体特征 d）工作面水文情况、煤层上覆主要含水层，对开采的影响，预计涌水量。 根据中煤科工集团西安研究院提供的黄陵一号煤矿1002工作面防治水物探工程成果报告，推断1002工作面直罗下段含水层在工作面共有3个富集异常区，分别位于1002工作面内距停采线737～1204m、1343～1609m、1660～2042m，由于异常区范围内隔水层较薄，回采后易产生顶板冒落带裂隙，可能局部导通上部含水层，致回采面涌水量增大，需有必要的防治水措施及临时排水设备。距停采线0～285m为地质异常区，顶板附近岩层裂隙相对发育，需加强顶板管理。类比1001工作面，预测工作面正常回采涌水量8m3/h，工作面最大涌水量20m3/h。 4.4.3 巷道布置。 a）工作面开采方向及布置原则。 1002工作面采用由切眼向停采线方向（北一大巷方向）的后退式采煤法。工作面布置有进风和回风两条顺槽。 b）集中巷或顺槽的布置及与采区主要巷道的相互关系。 工作面进回风两条顺槽延伸方向均与北一大巷垂直。 c）工作面顺槽布置的依据，与邻近工作面、采空区、煤柱情况；顺槽断面规格、支护形式、长度、掘进方式及其主要用途。 ⑴布置参考依据 ①工作面运输顺槽及回风顺槽的尺寸主要考虑设备运输、布置及通风要求。考虑巷帮侧留500mm，胶带输送机1000mm，胶带输送机架子应为1400mm，支架运输时宽度为1700mm，胶带输送机与运输支架的间隙为200mm，支架与巷帮的人行道宽度为1000mm，最终确定巷道净宽度为4800mm。 运输顺槽的高度主要考虑隔爆水棚的高度为500mm，隔爆水棚与运输支架之间的安全距离为300mm，支架最低高度考虑1200mm，运输支架的平板车与轨道的高度考虑500mm，最终确定巷道的净高度为2500mm。考虑盘区底板易发生底鼓，可将巷道净高度提高到2800mm。 ②根据设计经验，非运输顺槽的巷道净宽可考虑为4600mm，巷道净高可考虑为2900mm。 ⑵进风顺槽（非运输顺槽）进风顺槽设计宽度4.6m，高度2.9m，顺槽长度2272m，顶板采用锚杆锚索梁塑钢网联合支护。顶锚杆间排距为800800mm，“六--六“矩形布置，锚杆规格φ202100mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，树脂端锚，每孔2节L350mm树脂；锚索梁长4200mm，间距800mm，一梁四索，锚索钢绞线均采用φ17.88300mm钢绞线，锚深8000mm，每孔3节L700mm树脂；巷帮采用锚杆塑钢网支护，副帮侧锚杆采用φ202100mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，主帮侧锚杆采用φ202100mm玻璃钢锚杆，帮锚杆“四--四“矩形布置，间排距均为8001000mm，每孔2节L350mm树脂，帮锚除使用配套托板外另增加木托板，木托板规格为35020050mm；顶、帮网采用塑钢网，网孔5055mm。进风顺槽与北一进风大巷相连，主要为工作面自然供风使用，左侧为采空区，右侧为工作面。巷道断面及支护形式见图2。 图2 进风顺槽支护断面图 ⑶回风顺槽（运输顺槽）回风顺槽设计宽度4.8m，高度2.8m，顺槽长度2278m，顶板采用锚杆锚索梁塑钢网联合支护。顶锚杆为φ202100mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距为800800mm，“六--六“矩形布置，每孔2节L350mm树脂；锚索梁长4400mm，间距1600mm，一梁四索，采用φ17.88300mm钢绞线，锚深8000mm，每孔3节L700mm树脂；巷帮采用锚杆塑钢网支护，副帮侧锚杆采用φ202100mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，主帮侧锚杆采用φ202100mm玻璃钢锚杆，帮锚杆“四--四“矩形布置，间排距均为7001000mm，每孔2节L350mm树脂，帮锚除使用配套托板外另增加木托板，木托板规格为35020050mm；顶、帮网均采用塑钢网，网孔5055mm。在顶板破碎区、水仓、移变硐室、钻场、倒车硐室口前后各5m范围内加强支护，锚索梁间距加密为800mm。回风顺槽与北一2回风大巷相连，主要为工作面自然回风使用，左侧为工作面，右侧为下个工作面的进风顺槽。巷道断面及支护形式见图3。 图3 回风顺槽支护断面图 d）切眼布置形式、长度、断面规格及支护要求。 工作面切眼宽6.6m，高度2.7m，长度235m。切眼顶板采用锚杆锚索梁塑钢网联合支护，顶锚杆为φ202100mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距为800800mm，“八--八“菱形布置，每孔2节L350mm树脂；锚索梁长3600mm（一梁四索）和3000mm（一梁三索），两根并在一起支护，间距1600mm，中间套打一梁四索锚索梁，梁长4200mm，间距1600mm，锚索钢绞线均为φ17.88300mm，锚深8000mm，每孔3节L700mm树脂；主、副帮采用锚杆＋塑钢网支护，副帮侧采用φ202100mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，主帮侧采用φ202100mm玻璃钢锚杆，“三--三“矩形布置，间排距10001000mm，每孔2节L350mm树脂，两帮每根帮锚杆增加35020050mm木托板一块。切眼断面及支护形式见图4。 图4 切眼支护断面图 e）溜煤眼个数及设置原则，溜煤眼位置及与运输巷道相互关系。 工作面设置一个溜煤眼，应设置在回风顺槽的皮带机头正前方，内设挡煤篦子，并用护栏保护；溜煤眼位于北一主运输大巷胶带正上方，负责该工作面原煤的接力运输。 f）联络巷个数、布置原则及用途，并说明联络巷的主要技术特征。 工作面设置两个联络巷，其中进顺联络巷长度为71m，回顺联络巷长度为40m，均为半圆拱形巷道，采用锚杆锚索金属网喷砼联合支护，锚杆间排距均为800800mm，菱形布置，φ202100mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，树脂端锚，每孔2节L350mm树脂；锚索间排距为12001200mm，一排三索，采用φ17.88300mm钢绞线，锚深8000mm，每孔3节L700mm树脂；全断面挂∅6金属网，网孔100100mm，喷C20砼，厚度100mm；在联络巷与北一大巷、顺槽交岔点处补打锚索加强支护。进、回风联络巷断面图见图5、6。 图5 进风联络巷断面图 图6 回风联络巷断面图 g）其它硐室规格、位置及用途。 工作面范围内主要硐室有救生舱硐室、水仓硐室、移变硐室、钻场硐室及倒车硐室，硐室规格尺寸见附图7、8、9、10、11。1002进顺有水仓硐室3个，移变硐室3个，倒车硐室2个，救生舱硐室2个；1002回顺有水仓硐室3个，移变硐室4个，倒车硐室1个。同时，两顺槽从停采线向里每隔45m有一组钻场硐室，负责本煤层瓦斯抽放工作。 图7 救生舱硐室规格图 图8 水仓硐室规格图 图9 移变硐室规格图 图10 工作面钻场硐室规格图 图11 工作面倒车硐室规格图 4.4.4 工作面主要技术参数。 a）工作面走向长度及推进长度；采高及其确定依据。 Ⅰ 工作面走向长度 作为高产高效矿井，且煤层属于近水平煤层，煤层赋存相对稳定，地质构造简单，因此，为了避免频繁搬家，影响生产效率，因此我矿在综采工作面走向长度上一般布置2000～3000米。作为本次开采的十盘区综采工作面，走向长度为2300米。 Ⅱ 工作面长度 影响工作面长度的因素主要有地质因素、生产技术因素、经济因素及管理因素，现将各影响因素简述如下 ⑴地质因素 ①地质构造 影响工作面长度的地质构造主要是断层和褶曲。在回采单元划分时，一般以较大型的断层或褶曲轴作为单元界限，这就从客观上限制了工作面长度的大小。在小型断层发育的块段布置工作面时，由于小型断层会影响工作面正规循环，造成工作面推进度下降，尤其是对机组采煤影响较大，此时工作面不宜过长。通常工作面内部发育的断层落差在1.5～5.0m时对回采影响较大。当断层落差大于1.5m时，影响非综采工作面回采；当断层落差大于3.0m时，对综采、综放工作面回采将造成影响。 ②煤层厚度 当煤层较薄，工作面采高小于1.3m时，由于工作面控顶区及两巷空间小，不易操作和行人，受采煤机机面高度的影响，功率受限，设备故障率高，工作面长度不宜过长。 ③煤层倾角 煤层倾角不仅对工作面长度有影响，而且影响采煤方法的选择。通常情况下，煤层倾角越小，其对工作面长度的影响也越小。当煤层倾角小于10时，工作面长度可视实际情况适当加大；煤层倾角介于10～25之间，可按常规工作面布置；煤层倾角介于25～55之间时，工作面上下同时作业困难，工作面长度不宜过大；煤层倾角大于55以上，工作面长度则不应超过100m。 ④围岩性质 围岩性质对工作面长度的影响主要是顶、底板，另外煤层自身的软硬程度对工作面长度也有一定的影响。通常伪顶过厚（厚度大于1.0m）和顶板过于破碎或坚硬条件下的工作面回采，由于其支护工作量大，支护难度较大，此时工作面不宜布置过长；三软煤层工作面底软、支柱易扎底、顶底板移近量大，加之煤软、极易片帮，因而生产管理极其困难，这样的工作面也不宜过长。 ⑤瓦斯含量 瓦斯含量的大小对工作面长度有一定的影响。瓦斯含量小的煤层，工作面长度一般不受其通风条件的制约。瓦斯含量大的煤层，工作面长度越大则煤壁暴露的面积就越大，随着产量的提高，单位时间内瓦斯涌出量越大，回采时需要的风量就越大，但由于受工作面及两巷的断面限制，风量不可能无限度地加大，因此，有些高瓦斯煤层工作面必须严格执行以风定产政策，同时在双突及高瓦斯矿井中，要充分地考虑到瓦斯含量以及通风能力对工作面长度的影响。 ⑵生产技术因素 ①回采工艺 长壁回采工作面采用炮采、普采、综采三种回采工艺，工作面采用不同的回采工艺，对工作面长度有明显的影响。普采工作面，为了充分发挥采煤机组的效能，实现工作面的高产高效，在同样的条件下工作面长度应比炮采长；简易支架放顶煤工作面，由于其开采煤层较厚，工艺上存在采、放煤，工作面生产能力大，因而在通常情况下，其应比普通炮采工作面短些；综采（放）工作面，由于液压支架的使用能保证采煤机快速截割，减少辅助时间，因此其工作面长度较非综采工作面要长，另外，因综采（放）支架装备费用高，而工作面越长遇到地质构造变化的可能性则越大，此时工作面也不宜布置过长。 ②装备条件 工作面装备能力、安装长度均制约和影响回采单元参数，工作面装备对工作面长度的影响主要表现在工作面设备运输能力和有效铺设长度，其运输顺槽的运输设备出煤能力必须与工作面生产能力相匹配。 由于获得经济效益的根本手段是高产高效，因此，在要求设备初期投资费用、维护费用、检修费用低的情况下，必须保证较高的生产能力和效率，设备可靠和合理地延长服务年限。既要考虑单位投资额在单位时间内回收的经济效益，又要保证设备的使用性能。设备的可靠性、配套性和经济性都是为获得最高的经济效益服务的，设备选择应对引进设备与国产设备的投入产出的经济效益进行专题对比，以保证国家和企业均获得最大的经济效益。 ③安全条件 ⅰ 顶板管理和推进速度对顶板移动变形破坏的影响 工作面长度对机组维修有一定影响，这表现在不同长度的工作面，排除故障各工序所需时间长短不同；矿山压力显现也有影响，当工作面顶板下沉量达到某一最大值时，工作面支架可能会被压死，因此只能靠改变推进度来调解。考虑这两种因素，应用可靠性理论的研究结果是当地质条件好时，工作面长度比计算结果减少8～14，地质条件较差时减少45～52。 ⅱ 通风能力 多数情况，工作面长度与通风的关系不大，但是对高瓦斯煤层，工作面风速可能成为限制工作面长度的重要因素。因为如果推进度一定，工作面愈长则每一循环产量就愈高，瓦斯涌出量就愈多，需要风量就更大。 ⑶经济因素 在一定的地质和生产技术条件下，通过理论分析和计算，可以得到一个最优工作面长度范围。通常按产量和效率最高法（简称“双高法”）确定工作面合理长度区间，再进行工作面效益最好，即吨煤成本最低（简称“一低法”）的分析计算，得出最佳的工作面长度。 ⑷管理因素 管理水平的高低，对确定工作面长度的影响很大。若技术管理水平较高，确保工作面的规格质量和设备正常运转的能力就强，当因地质条件局部变化出现困难时，就能及时迅速的采取措施恢复正常回采。从生产管理来看，短工作面易于管理，这是由于地质变化小，顶板管理相对简单、工作面容易做到“三直两平”、机电事故也少。对于初次用新的采煤方法的矿井，由于受技术管理水平和设备操作熟练程度等因素的制约，工作面长度宜短些。综采面布置的设备多、吨位大，液压元件精密度高，各种机电保护系统及插件结构和线路复杂，需要严格的科学管理和较高的操作水平，才能满足综采工作的要求。 工作面长度的增加，有利于减少辅助作业时间，降低巷道掘进率；有利于提高开机率、采区回采率、工作面单产，从而提高工作面效率。工作面地质条件优越，煤层倾角小、厚度大、顶底板稳定，可将工作面长度适当加大。机械化装备水平越高，要求工作面生产能力越大，工作面长度要与生产能力相适应。工作面长度越大，对工作面机械设备的可靠性要求越高。确定合理的工作面长度，还应考虑顶板管理、煤层瓦斯含量以及工作面通风等因素，条件受限时，工作面长度不宜过大。综采工作面长度一般为 150m～280m，条件较好的工作面可布置至 280m～350m。 ⑸综述 一号煤矿十盘区2煤层倾角小，一般3～5，煤层赋存比较稳定，可适当增大工作面长度，从而降低巷道掘进率，提高采区回采率及单产，缓解采掘接替矛盾，但瓦斯含量高，综合考虑矿井产能及地质条件，建议工作面长度布置为250m左右。考虑到以往工作面均按照235m布置，因此一号煤矿智能化综采工作面长度按照235m布置。 Ⅲ 采高 工作面采高的确定主要依据煤层厚度（包括煤层夹矸厚度），同时要考虑设备能力和矿山压力显现状态。 十盘区煤层钻孔统计结果见表4所示。 钻孔编号 煤层厚度（m） 平均煤厚（m） 煤层描述 X41 2.03 2.00 含黄铁矿结核及薄膜，宽条带半亮型 X34 1.00（0.15）0.80 X35 1.00（0.15）0.80 X22 0.85（0.15）0.8 黑色块状，以亮煤为主含星散状。下部煤质差，以暗煤为主夹亮煤，上部煤质好，以亮煤为主，中部夹泥岩炭泥结构 X23 2.26 黑色块状，底部煤质差，且夹0.03米炭质泥岩，暗煤为主夹亮煤 X24 2.50 黑色块状，底部煤质较硬，局部含炭质泥岩条带 S117 2.68 2.24 S137 1.00（0.15）0.80 HK2 2.05 2.26 黑色，黑色条痕，沥青光泽，半亮煤型，块状结构，参差状断口，粒状结构，内生裂隙发育 HK3 2.15 黑色，黑色条痕，沥青光泽，半亮煤型，块状结构，参差状断口，粒状结构，内生裂隙发育 HK6 2.40 黑色，块状，上部半亮煤型为主，下部半暗煤型为主，弱沥青光泽，阶梯状断口，条带状、线理状结构，内生裂隙发育 HK7 2.25 黑色，块状，半亮型煤，沥青光泽，阶梯状断口，块状结构，内生裂隙发育 HK8 2.20（0.35）0.20 黑色，半亮型煤，沥青光泽，参差状断口，块状构造，内生裂隙发育 HK20 2.25 黑色，块状，弱沥青光泽，半亮煤型，块状结构，阶梯状断口，条带状、线理状结构，内生裂隙发育 HK21 2.35 黑色，块状，弱沥青光泽，半亮煤型，阶梯状断口，条带状、线理状结构，内生裂隙发育 表4 十盘区煤层厚度统计结果 综合分析，十盘区钻孔煤层厚度为1.8～2.75m，平均厚度2.22m。见图12所示。 图12 煤层厚度统计结果 通过对统计结果进行分析发现黄陵一号煤矿十盘区2号煤层煤层厚度绝大多数在1.8～2.3m，占钻孔总数的67％，其它钻孔也多在2.3m附近。考虑到1002工作面及矿井其他较薄煤层区域存在着较大部分1.4m左右煤层，因此综合考虑煤层厚度情况，最终确定工作面采高为1.4～2.3m比较合适。 b）工作面储量。 工作面可采长度2070m，地质储量为135.2万吨。工作面可采储量采出率取98，工作面可采储量为132.5万吨。 c）月进度及可采期的计算。 按照每班（8小时）生产原煤6刀（考虑到开机率后的平均生产能力），每月生产28天（两天检修）来计算，每月生产煤炭为 6（刀）2（班）0.8（截深）235（工作面长度）2（平均采高）1.35（吨/立方米）28天17万吨/月 工作面服务年限可采储量/计划月产量（132.5/15.5）月8.5月。 d）作业制度。 作业方式实行“三八”制，一班检修，二班生产，检修实行包机制，责任明确，分工协作，生产班实行煤机追机作业。 4.4.5 工作面设备选型及技术特征。 a）选型原则和依据。 ⑴选型原则。 工作面综采设