采區(qū)方案設(shè)計(jì)

1、能力模塊：礦井巷道布置任 務(wù)：開采設(shè)計(jì)及施工設(shè)計(jì)知 識 點(diǎn)：采區(qū)方案設(shè)計(jì)學(xué)時：3學(xué)時教學(xué)大綱：掌握采區(qū)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、參數(shù)的確定及設(shè)計(jì)的方法教學(xué)內(nèi)容：1、采區(qū)方案設(shè)計(jì)的依據(jù)、程序和步驟；2、采區(qū)設(shè)計(jì)的內(nèi)容；3、采區(qū)參數(shù)的確定；4、采區(qū)準(zhǔn)備方式的發(fā)展方向；5、采區(qū)方案設(shè)計(jì)示例。教學(xué)目的及要求：使學(xué)生掌握采區(qū)開采設(shè)計(jì)方法。能夠進(jìn)行采區(qū)方案設(shè)計(jì)。重點(diǎn)及難點(diǎn)：掌握采區(qū)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、參數(shù)的確定及設(shè)計(jì)的方法。方法：課堂講授、討論。教學(xué)內(nèi)容及步驟：§2.1采區(qū)設(shè)計(jì)的依據(jù)、程序和步驟一、采區(qū)設(shè)計(jì)的依據(jù)1已批準(zhǔn)的采區(qū)地質(zhì)報(bào)告2礦井生產(chǎn)、接替和發(fā)展對設(shè)計(jì)采區(qū)的要求二、采區(qū)設(shè)計(jì)程序采區(qū)設(shè)計(jì)一般是根據(jù)礦井設(shè)計(jì)和礦

2、井改擴(kuò)建設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)技術(shù)要求，由礦主管單位提出設(shè)計(jì)任務(wù)書，報(bào)局批準(zhǔn)，而后由礦或局的有關(guān)部門、單位根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行設(shè)計(jì)。采區(qū)設(shè)計(jì)通常分為兩個階段進(jìn)行，即確定采區(qū)主要技術(shù)特征的采區(qū)方案設(shè)計(jì)和根據(jù)批準(zhǔn)的方案設(shè)計(jì)而進(jìn)行的采區(qū)單位工程施工圖設(shè)計(jì)。2采區(qū)設(shè)計(jì)的步驟采區(qū)設(shè)計(jì)按下列步驟進(jìn)行：(1)認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)煤礦生產(chǎn)、建設(shè)的政策法規(guī)，收集有關(guān)地質(zhì)和開采技術(shù)資料，掌握上級管理部門對采區(qū)設(shè)計(jì)的具體規(guī)定。(2)明確設(shè)計(jì)任務(wù)，掌握設(shè)計(jì)依據(jù)。(3)深入現(xiàn)場，調(diào)查研究。(4)研究方案，編制設(shè)計(jì)。在進(jìn)行實(shí)際調(diào)查研究的過程中，一定要注意匯集各有關(guān)單位對設(shè)計(jì)的具體要求及設(shè)想，根據(jù)設(shè)計(jì)條件提出幾個可行方案，廣泛征求意見，

3、認(rèn)真研究、修改和充實(shí)設(shè)計(jì)方案內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上集中為兩三個較合理的方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定出采用的方案，正式編制設(shè)計(jì)。(5)審批方案設(shè)計(jì)。將已完成的方案設(shè)計(jì)經(jīng)有關(guān)單位會同審查后，由有關(guān)上級部門批準(zhǔn)。(6)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。根據(jù)已批準(zhǔn)的方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行各單位工程的施工圖設(shè)計(jì)。§2.2 采區(qū)設(shè)計(jì)的內(nèi)容采區(qū)設(shè)計(jì)編制的內(nèi)容包括采區(qū)設(shè)計(jì)說明書和采區(qū)設(shè)計(jì)圖紙。一、采區(qū)設(shè)計(jì)說明書(1)采區(qū)設(shè)計(jì)說明書應(yīng)說明：采區(qū)位置、境界、開采范圍及與鄰近采區(qū)的關(guān)系；可采煤層埋藏的最大垂深，有無小煤窯和采空區(qū)積水；與鄰近采區(qū)有無壓茬關(guān)系等。(2)采區(qū)所采煤層的走向、傾斜、傾角及其變化規(guī)律、煤層厚度、層數(shù)、層間距離、夾

4、矸層厚度及其分布，頂?shù)装宓膸r石性質(zhì)及其厚度等賦存情況及煤質(zhì)。瓦斯涌出情況及其變化規(guī)律，瓦斯涌出量及確定依據(jù)；煤塵爆炸性，煤層自然發(fā)火性及其發(fā)火期；地溫情況等。水文地質(zhì)：井上、下水文地質(zhì)條件；含水層、隔水層特征及發(fā)育情況變化規(guī)律；礦井突水情況、靜止水位和含水層水位變化；斷層導(dǎo)水性；現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域最大及正常涌水量，鄰近采區(qū)周圍小煤窯涌水和積水情況等。煤層及其頂?shù)装宓奈锢怼⒘W(xué)性質(zhì)等。說明對地質(zhì)資料進(jìn)行審查的結(jié)果，包括資料的可靠性及存在的問題。(3)確定采區(qū)生產(chǎn)能力，計(jì)算采區(qū)儲量(工業(yè)儲量、可采儲量)和高級儲量所占的比例，計(jì)算采區(qū)服務(wù)年限并確定同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目。(4)確定采區(qū)準(zhǔn)備方式。(5)選擇采煤

5、方法和采掘工作面的機(jī)械裝備。(6)進(jìn)行采區(qū)所需機(jī)電設(shè)備的選型計(jì)算，確定所需設(shè)備型號及數(shù)量，采區(qū)信號、通訊與照明等。(7)灑水、掘進(jìn)供水、壓氣、充填和灌漿等管道的選擇及其布置。(8)采區(qū)風(fēng)量的計(jì)算與分配。(9)安全技術(shù)及組織措施：對預(yù)防水、火、瓦斯、煤塵、穿過較大斷層等地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)提出原則意見，指導(dǎo)編制采煤與掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程編制，并在施工中加以貫徹落實(shí)。(10)計(jì)算采區(qū)巷道掘進(jìn)工程量。(11)編制采區(qū)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。二、采區(qū)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖紙一般包括：地質(zhì)柱狀圖、采區(qū)井上下對照圖、煤層底板等高線圖、儲量計(jì)算圖及剖面圖等。其均應(yīng)進(jìn)行復(fù)印，作為采區(qū)設(shè)計(jì)的一部分。此外，還須有： (1)采區(qū)巷道

6、布置平面及剖面圖(比例：1：1 000或1：2 000)；(2)采區(qū)采掘機(jī)械配備平面圖(比例：1：1 000或1：2 000)；(3)采煤工作面布置圖(比例：1：50或1：200)；(4)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)(最大、最小負(fù)壓)示意圖；(5)瓦斯抽放系統(tǒng)圖(低瓦斯礦井不要)；(6)采區(qū)管線布置圖(包括防塵、灑水、灌漿管路布置等)；(7)采區(qū)軌道運(yùn)輸系統(tǒng)圖(比例：1：1 000或1：2 000)；(8)采區(qū)供電系統(tǒng)圖(比例：1：1 000或1：2 000)；(9)避災(zāi)路線圖；（10）采區(qū)車場圖(比例：1：200或1：500)； (11)采區(qū)巷道斷面圖(比例：1：50或1：20)；(12)采區(qū)巷道交岔點(diǎn)圖(

7、比例：1：50或1：100)；(13)采區(qū)硐室布置圖(比例：1：200)。 前9張圖屬方案設(shè)計(jì)附圖，后4張圖是施工圖。§2.3 采區(qū)參數(shù)的確定采區(qū)參數(shù)包括：采區(qū)尺寸、工作面及區(qū)段長度、采區(qū)煤柱尺寸及采區(qū)生產(chǎn)能力等。(一)影響采區(qū)尺寸的因素1地質(zhì)條件(1)地質(zhì)構(gòu)造。(2)煤層及圍巖穩(wěn)定程度。(3)自然發(fā)火。(4)再生頂板形成時間。緩斜、傾斜近距離煤層群或厚煤層分層開采時，上下煤層(分層)工作面要保持一定錯距。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，工作面錯距一般為120200 m。(5)煤層傾角。2生產(chǎn)技術(shù)條件(1)區(qū)段平巷的運(yùn)輸設(shè)備。 I帶式輸送機(jī)。一般吊掛帶式輸送機(jī)有效鋪設(shè)長度為300400 m臺，新系列可

8、伸縮吊掛帶式輸送機(jī)鋪設(shè)長度為5001 000 m臺。刮板輸送機(jī)?？蓮澢伟遢斔蜋C(jī)每臺有效鋪設(shè)長度可達(dá)200 m，在區(qū)段平巷中串23臺串聯(lián)運(yùn)輸即可滿足一般采區(qū)走向長度的要求。 礦車。輔助運(yùn)輸設(shè)備。區(qū)段平巷坡度起伏較大時，工作面多采用小絞車運(yùn)料，采區(qū)走向長度宜適當(dāng)縮短，以免多段運(yùn)料并增加輔助工人數(shù)。(2)設(shè)備搬遷。(3)采區(qū)供電。3經(jīng)濟(jì)因素合理的采區(qū)走向長度應(yīng)當(dāng)使噸煤費(fèi)用最低。采區(qū)走向長度的變化會引起多項(xiàng)費(fèi)用的變化，如區(qū)段平巷的維護(hù)費(fèi)和運(yùn)輸費(fèi)隨著采區(qū)走向長度的加大而增加；采區(qū)上(下)山采區(qū)車場和硐室的掘進(jìn)費(fèi)和機(jī)電設(shè)備安裝費(fèi)隨著采區(qū)走向長度的加大而減少；而區(qū)段平巷的掘進(jìn)費(fèi)則與采區(qū)走向長度的變化無關(guān)。

9、因此，在經(jīng)濟(jì)上存在著使噸煤費(fèi)用最低的采區(qū)走向長度的合理值。(二)采區(qū)尺寸數(shù)值采區(qū)尺寸包括采區(qū)走向長度和傾斜長度。使用單體液壓支柱的普采工作面采區(qū)，其走向長度一般為1 0001 500 m。綜采采區(qū)宜用單面布置，其走向長度一般不小于1 000 m：當(dāng)雙面布置時，一般不小于2 000 m。煤層傾角平緩，采用盤區(qū)上(下)山布置時，盤區(qū)上山長度一般不超過1 500 m，盤區(qū)下山長度不宜超過1 000 m。 二、采煤工作面長度(一)影響工作面長度的因素合理的工作面長度應(yīng)能為實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)、高效提供有利條件。在一定范圍內(nèi)加長工作面長度能獲得較高的產(chǎn)量和提高效率，減少采區(qū)巷道的開掘工程量和維護(hù)量，降低噸煤成

10、本但是工作面過長將會導(dǎo)致工作面推進(jìn)度降低，不利于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，影響經(jīng)濟(jì)效益。 因此，工作面長度有其合理范圍。在確定工作面長度時，應(yīng)考慮以下影響因素：1煤層賦存條件(1)煤層厚度。煤層很薄時，工作面行人運(yùn)料不便；煤層采高超過25 m時，工作面支柱和回柱操作困難，工作面不宜過長。(2)煤層傾角。煤層傾角大于250時行人運(yùn)料不便，特別是急斜煤層，由于工作面作業(yè)條件困難、勞動強(qiáng)度大、滑落煤塊巖塊易于傷人等原因，工作面宜較短。(3)圍巖性質(zhì)。頂板松軟破碎的工作面或堅(jiān)硬頂板工作面頂板控制工序占用時間較長，工作面均不宜過長。（4)地質(zhì)構(gòu)造。采區(qū)中小的斷層多或頂?shù)装迤鸱^大，會使采煤工作困難、支護(hù)復(fù)雜，容易

11、打亂正規(guī)循環(huán)作業(yè)，工作面不宜過長。2機(jī)械裝備及技術(shù)管理水平I（1）采煤機(jī)。(2)輸送機(jī)。 (3)頂板控制。 (4)工作面通風(fēng)。 3巷道布置 (二)采煤工作面長度 I綜合機(jī)械化采煤工作面的長度，一般為150200 m；普采工作面的長度，一般為120150 m；炮采工作面長度，一般為80150 m；對拉工作面總長度一般為200300 m。小型礦井采煤工作面長度可采用大、中型礦井的下限或適當(dāng)降低。急斜煤層采用偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法的工作面長度一般為3060 m。 三、采區(qū)煤柱尺寸確定煤柱合理尺寸的因素是煤層所受壓力的大小以及煤柱本身的強(qiáng)度。在通常情況下，煤層埋藏深度和厚度較大、圍巖較軟時，煤柱承受的

12、壓力就較大。煤柱強(qiáng)度主要決定于煤層的物理力學(xué)性質(zhì)，并與煤柱的形狀尺寸、巷道的服務(wù)年限及巷道支護(hù)情況有關(guān)。煤柱留設(shè)應(yīng)按照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程的相關(guān)規(guī)定確定。(1)采區(qū)上(下)山間的煤柱寬度(沿走向)：薄及中厚煤層為20 m；厚煤層為2025 m。工作面停采線至上(下)山的煤柱寬度：薄及中厚煤層約為20 m；厚煤層約為3040 m。(2)上下區(qū)段平巷之間的煤柱寬度：薄及中厚煤層約為815m；厚煤層約為30m。(3)運(yùn)輸大巷側(cè)煤柱寬度：薄及中厚煤層約為2030 m；厚煤層約為2550 m。(4)回風(fēng)大巷一側(cè)煤柱寬度：薄及中厚煤層約為20 m；厚煤層約為2030 m。(5

13、)采區(qū)邊界兩個采區(qū)之間的煤柱寬度為10 m。(6)斷層一側(cè)煤柱寬度根據(jù)斷層落差及含水等具體情況而定：落差大且含水時留3050m；落差較大留1015 m；采區(qū)內(nèi)落差小的斷層通常不留煤柱。四、采區(qū)生產(chǎn)能力采區(qū)生產(chǎn)能力是采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的采煤工作面和掘進(jìn)工作面出煤量的總和。(一)采區(qū)生產(chǎn)能力的影響因素 確定采區(qū)生產(chǎn)能力，應(yīng)綜合考慮以下因素：(1)地質(zhì)因素。(2)采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械化程度和通風(fēng)、供電能力。(3)采區(qū)儲量。 (4)采區(qū)產(chǎn)量的穩(wěn)定性。(二)確定采區(qū)生產(chǎn)能力的方法式中AB采區(qū)生產(chǎn)能力，萬ta；Aoi第i個采煤工作面產(chǎn)量，萬ta；n同時生產(chǎn)的采煤工作面?zhèn)€數(shù)；kl采區(qū)掘進(jìn)出煤系數(shù)，取1.1k2

14、工作面之間出煤影響系數(shù)，n=2時取0.95,n=3時取0.9。確定采區(qū)生產(chǎn)能力主要是確定一個采煤工作面產(chǎn)量和同時生產(chǎn)的工作面?zhèn)€數(shù)。1一個采煤工作面產(chǎn)量 A0=L0mC0式中 L采煤工作面長度，m； 0工作面推進(jìn)度，ma； m煤層厚度或采高，m； 煤的體積密度，tm3； C0采煤工作面采出率。采煤工作面的設(shè)計(jì)能力一般應(yīng)選取如下數(shù)值：綜采工作面，采高在2 m及其以上的為5080萬ta，1.12 m的為3050萬ta；配備有單體液壓支柱的普采工作面產(chǎn)量為20萬ta；炮采工作面能力為20萬ta。2采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目 為保持采區(qū)合理的開采強(qiáng)度，每個雙翼采區(qū)內(nèi)同采的工作面數(shù)目一般為12個。 3、采區(qū)生產(chǎn)能力的驗(yàn)算初步確定采區(qū)生產(chǎn)能力后，應(yīng)經(jīng)過以下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的驗(yàn)算。(1)采區(qū)運(yùn)輸能力。采區(qū)的運(yùn)輸能力應(yīng)大于采區(qū)生產(chǎn)能力，其中主要是運(yùn)煤設(shè)備的生產(chǎn)能力要與采區(qū)生產(chǎn)能力相適應(yīng)。對于普采或綜采工作面，采區(qū)集中巷和(下)山運(yùn)煤設(shè)備的小時生產(chǎn)能力應(yīng)與同時工作的工作面采煤機(jī)小時生產(chǎn)能力相適應(yīng)。 式中 A。設(shè)備生產(chǎn)能力，th； 0運(yùn)輸設(shè)備正常工作系數(shù)，取0.70.9； K產(chǎn)量不均衡系數(shù)，取1.21.3； T日出煤時間，h。 (2)采區(qū)通風(fēng)能力。采區(qū)的生產(chǎn)能力應(yīng)和通風(fēng)能力相適應(yīng)。根據(jù)礦井瓦斯等級、進(jìn)回風(fēng)巷道數(shù)目、斷面和允許的最