南九采区设计.doc

1 前 言 国内外先进矿山企业的成功经验表明,适当加长工作面长度已成为矿井高产高效集中生产技术方向之一。工作面长度的加长,不仅能提高单产,且能减少巷道掘进率和维护量,提高工作面的采出率和回采工效,也有利于地表建筑物和环境的保护。随着工作面长度的加大,工作面设备配套、工艺方式选择与参数优化、顶板矿压显现规律、煤尘瓦斯分布规律、地表沉陷规律等都会出现新的特征,有待进一步研究。鉴于此,蒋庄煤矿在集团公司率先设计首个倾斜长度达260m综采工作面进行研究,具有重要的意义。 2 矿井及工作面概况 2.1 矿井概况 蒋庄煤矿为兖州煤矿设计研究院承担并提交初步设计方案，1978年4月经煤炭工业部审查，以煤建字【1978】第453号文批准，设计年生产能力为150万吨的现代化生产矿井。后经技术改造，2006年核定年生产能力为275万吨。 矿井采用立井开拓方式，设计两个水平开采。现正在开采的是第一水平，第二水平首采区力争2009年三季度投入生产。由于井田边界调整和采区合并，第一水平共划分有南一、南三、南五、南七、南九、北二、北六、北八8个采区，其中南一、南三、北二采区已开采完毕，南五采区尚未动用，现正在生产的是南七、南九、北八采区。采煤方法为单一长壁后退式采煤法，全部垮落处理采空区顶板，回采工艺为综采。 2.2 南九采区概况 南九采区由蒋庄煤矿2003年设计，枣矿集团2004年以枣矿集团函字[2004]59号文批准。南九采区位于-320m水平南大巷和南翼二部皮带机道末端的南部，南七采区的南部，为矿井南翼边缘采区。采区东西长592～1960m，南北倾斜宽530～1176m，面积1.81km2。 采区南以李集断层与高庄井田为界，东以刘仙庄断层与南十一采区为界，西北以6452断层与南七采区相邻。全区3上煤层布置双翼回采工作面，采用走向长壁顶板自然陷落采煤方法；3下煤层采用单翼及条带相结合的工作面布置方式，分别采用走向长壁顶板自然陷落及伪倾斜长壁顶板自然陷落的采煤方法。在采区中部布置一组采区巷道开采南块段3上、3下煤层及北块段3上煤层，在南大巷东侧布置一条辅助回风上山，在北块段布置垂直于南大巷的条带工作面开采3下煤层。 2.3 工作面概述 2.3.1 工作面井上下位置。3上903工作面位于南九采区东南部，其南部为高庄井田，东部与南十一采区相邻，据调查高庄井田边界附近尚未开采。工作面具体位置及井上下关系如表一所示。 工作面位置及井上下关系表 表一 水平名称 -320 采区名称 南九 地面标高（m） 33.0～34.5 井下标高（m） -225～-270 地面的相 对位置 本工作面位于房庄南80m左右，崔庄东南1200m左右。 井下位置及 与相邻关系 该工作面位于南九采区东南部，其南部为高庄井田，东部与南十一采区相邻，据调查高庄，井田边界附近尚未开采。 走向长度（m） 555～612 倾斜长度m 260 面积m2 151696 2.3.2 工作面煤层赋存情况，如表二所示。 煤 层 情 况 表 表二 煤层厚度m 3.6～4.1 3.95 煤层结构 简单 煤层倾角（度） 0～18 7 开采煤层 3上 稳定程度 稳定 可采指数 1 煤质情况 W A V QmJ/kg C S Y 工业牌号 1.8 13.55 37.81 22.48 0.79 1／3焦煤 煤质较好 煤层描述 本工作面回采的煤层为山西组3上煤层，其产状为走向NE～NW，倾向SE～SW，煤岩成份以亮煤为主，暗煤组成，属半亮煤型；其物理性质为黑色、弱玻璃光泽，硬度f2.5。3上煤层在工作面内赋存稳定，煤层变化趋势为里段较厚，外段较薄，厚度在3.6～4.1m之间。 2.3.3 工作面地质构造 本工作面地质构造简单，总体呈现为单斜构造，由于靠近边界断层，次一级褶曲较发育。掘进过程中共揭露断层六条，其中F3断层对工作面生产影响较小，其余5条对生产基本无影响。根据物探资料判断，面内有一隐伏S12断层，对生产影响较大。具体情况如表三所示。 断 层 情 况 表 表三 断层名称 走向（） 倾向（） 倾角（） 性质 落差（m） 对回采的 影响程度 F1 113 23 50 正 1.5 基本无影响 LJ3 8 98 70 正 24.0 基本无影响 NJF3 45 315 25 逆 11.0 基本无影响 F2 142 232 65 正 8.0 基本无影响 F3 55 305 65 正 1.8 较小 S12 97 187 70 正 3.0 较大 2.3.4 工作面水文地质情况 本工作面顶板为中砂岩含水层，厚约27.9米，含水丰富，但不均一。顶板冒落不充分，预计顶板冒落后，工作面将会出现涌水。预计工作面生产期间正常涌水量为50m3/h，最大涌水量为80m3/h。由于工作面高低起伏，涌水不能自然流出，工作面出水将对工作面安全生产造成威胁。 2.3.5 影响回采的其它因素 2.3.5.1 影响回采的其它地质情况，如表四所示 影响回采的其它地质情况表 表四 瓦 斯 低瓦斯矿井，相对涌出量1.13m3/t，绝对涌出量5.43m3/min。 煤尘爆炸指数 煤尘具有爆炸性，爆炸指数为41.54％。 煤的自燃倾向性 煤层有自燃发火倾向，最短发火期为43天。 地温危害 无 冲击地压危害 无 2.3.5.2 冲击地压和应力集中区 根据临近采区及工作面开采情况，无冲击地压及应力集中区。 2.3.6 工作面储量 工业储量为 Q工业Llhr 583.52603.951.33 797008t。 式中L工作面设计走向长度，取583.5m L工作面设计平均倾斜长度，取260m h工作面煤层平均赋存厚度，取3.95m r煤层容重，取1.33t/m3 机采工作面回采率参考值为93％，则可采储量为 Q可采79700893741217t。 3 工作面设备选型 3.1 工作面落煤机械的选取 由于工作面煤层赋存相对稳定，厚度在3.6～4.1m之间，结合集团公司物流中心设备配置情况，决定选用MG250/600-QWD双滚筒采煤机作为工作面的落装煤煤设备，其有关技术参数如下 MG250/600-QWD技术参数 表五 序号 内容 参数 序号 内容 参数 1 采高范围 1.6～3.8m 15 截割功率 2250KW 2 适合倾角 ≤45 16 截割速度 4.492m/s 3 配套滚筒直径 Φ2200mm 17 牵引与调速形式 销轨式、交流变频调速 4 两摇臂回转中心距离 7020mm 18 牵引功率与供电电压 240KW,1140V 5 截深 630mm 19 牵引速度 0～6 m/min 6 下切深度 466mm 20 牵引力 535/320KN 7 摇臂结构形式 整体弯摇臂 21 调高电动机型号及功率 YPB18.5-4，18.5KW 8 摇臂长度 1982.094mm 22 供电电压 1140V 9 摇臂总摆角 61 23 喷雾方式 内、外喷雾 10 上摆 38.5 24 喷雾泵站 喷雾泵型号PB-320/6.3 11 下摆 22.5 最高工作压力6.3MPa 12 机面高度 1447mm（销排中心高491） 额定工作流量320（l/min） 13 滚筒转速 42.9r/min 供水管型号KJ38-100 14 整机重量 45吨 25 配套电缆型号 主电缆UCP0.66/1.14 37011644 冷却方式截割、牵引、调高电机、摇臂水套分别用水冷 3.2 工作面刮板运输机的选取 按照刮板运输机的运输能力必须满足采煤机割煤能力的要求，必须首先根据采煤机最大割煤能力来确定不定期实际运输能力。考虑到工作面输送机运转条件差，并且多变，其实际运输能力应略大于采煤机的生产能力，即QY ≥（1.1～1.15）QC 3.2.1 采煤机生产能力 Qc60HBYVC 603.950.61.333.5 662t/h 式中H采高，取3.95m B截深，取0.6m Y实体煤密度，1.33t/m3 VC采煤机平均牵引速度，取3.5m/min 3.3.2 刮板运输机运输能力 运输机的最大运输能力应满足 QY ≥（1.1-1.15）QC 1.15662 761t/h 3.3.3 运输机单位长度上的货载重量 q QY /3.6V1 761/（3.61.03） 205kg/m 式中QY刮板运输机运输能力，QY 61t/h V1刮板链链速，取1.03m/s 4、单位长度刮板链的重量 刮板重量16 kg/件 E型螺栓重量2.5kg/件 双链条450kg/30m215 kg/m230kg/m q0 162.53048.5kg/m 5、刮板输送机电机功率 N KK1【2q0f1cosβ q（f2cosβsinβ）】V1L / 102η {1.151.1［248.50.3cos6215（0.7cos6sin6）］2601.03}/（1020.9） 576.2KW 式中η传动装置效率，取η 0.9 K电动机备用功率系数，一般K 1.15-1.3取1.15 K1刮板链绕过两端链轮时的附加阻力系数，取1.1 L工作面输送机铺设长度，取260m β工作面倾角，取β 6时 f1刮板链在槽中运行阻力系数，f1 0.25-0.35，取0.3 f2煤在槽中运行阻力系数，f2 0.6-0.8，取0.7 q0 单位长度刮链板的重量，取48.5kg/m q运输机单位长度上的货载重量，取205kg/m V1刮板链链速，取1.03m/s 将上述各值代入得 N KK1［2q0f1cosβ q（f2cosβsinβ）］V1L / 102η 计算功率N 576.2KW 选用功率N0 630KW。 N＜N0576.2＜630 所以符合拉下山运输的要求。 一部，，平均3.96m，煤机可采高度2.2～4.0m，煤机运行所允许的最小高度为2.4m，支架有效支护高度2.1～4.2m，因此确定采高为2.8m～4.0m（工作面受断层等地质构造影响，破矸区域最低采高不应小于2.8m，最大采高不大于3.0m）。煤层厚度低于4.0m时一次采全高，煤层厚度大于4.0m时，沿顶留底回采。煤机滚筒截深为0.63m，确定循环进尺为0.6m。 本井田为第四系含水冲击层所覆盖，煤系地层上部又为上侏罗统地层覆盖，煤层多赋存在垂深300m以下，且煤层倾角平缓，因此采用竖井开拓方式。 工作面概述王庄煤矿4326综放工作面可采3煤层,埋深225～243m,煤厚6.86～7.14 一是优化采区、工作面设计。大力推广无煤柱开采技术，取消采区上、下煤柱和工作面区段煤柱，减少煤柱损失煤量。 二是优化工作面布置，合理加大工作面几何尺寸，采取超长面布置，工作面面长设计最大达到300米，走向长度达到2600米，减少了初采、末采及端头损失百分比。 三是优化初采和末采管理，加强小构造探测，加强工作面煤厚探测；“三下”采煤技术的研究，使兖矿集团60的“三下”压煤得到开发。上半年，煤炭资源回收率达到81.68，较2005年的80.24提高了1.44个百分点。 9