采矿课程设计大纲及指导书(共41页)

1、PAGE PAGE 43采矿(ci kung)课程设计大纲及指导书山东(shn dn)科技大学资源工程系二六年十二月目录(ml) 课程设计教学大纲(jio xu d n)2课程设计指导书9采矿(ci kung)课程设计教学大纲课程编号课程名称（中文）采矿学课程名称（英文）Mining Science适用专业采矿工程学时数4周学分数4制订单位资环学院资源工程系制定时间2006.6.一、课程设计的性质(xngzh)和目的“采矿(ci kung)学”是采矿工程专业的主干课程，主要研究矿井的开拓部署、采区巷道布置、采煤工艺和工程设计的原理与方法。旨在培养学生掌握最基本的开拓、开采理论知识和解决实际问题

2、的能力(nngl)。因此，培养计划规定在“采矿学”课程讲授完之后，在进行生产实习的基础上，安排四周课程设计，其主要内容以采区设计为主。其目的是：1具体应用和巩固本课程及有关先修课的理论知识，了解进行矿井开采方法设计的一般方法和步骤，培养学生设计、计算、绘图的能力，为以后进行设计工作打下初步基础。2通过拟定采区巷道布置方案，选择采煤工艺，编制作业规程，进行单位工程施工设计，全面考虑设计内容及过程，熟悉和运用设计资料（有关标准、规程和规范等），加深对开采设计的认识，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。二、课程设计教学的基本内容和要求1基本内容课程设计的基本内容(nirng)如下：第一章 采区地质

3、(dzh)特征1 概况(gikung)采区位置，范围及煤层赋存情况：采区位于井田的具体位置，采区上下水平标高，范围（走向长，倾斜长），煤系产状、厚度等。与邻近采区及地面关系：采区和地面主要建筑物、河流、池塘、老塌陷坑之间的关系；邻近采区开采情况，与本区的关系。2 采区煤层及其顶底板特征煤层厚度、夹石层及其变化规律：阐明本区煤层数目、煤层可采总厚度、各层煤厚及夹石厚度、煤层和夹石厚度变化的规律。煤层顶底板岩性，物理力学性质：着重叙述顶板岩层岩性和物理机械性质（颜色、颗粒成分大小结构和胶结物等），伪顶、直接顶和老顶要分层描述，并说明其垮落情况。煤层的间距；各煤层之间的距离，最大、最小距离及变化情况

4、。煤层的煤岩类型及物理性质：煤层构造特征、韧性、脆性、硬度、节理及矿物杂质的特征。3 采区地质构造采区内赋存断层的性质、位置、产状、断距对煤层的破坏程度、褶曲构造的性质对煤层破坏影响情况。4 煤质、瓦斯与煤尘各煤层的煤质，煤质分析；瓦斯含量；自燃发火情况；煤尘爆炸危险及爆炸指数。5 水文地质特征(tzhng)采区内含水层的特征(tzhng)及充水条件；地面水系(shux)、老塌陷区积水，老塘水对本采区的影响；采区预计涌水量。6 储量计算储量计算的方法和参数（走向长、倾斜长、煤厚和容重等）；计算的结果要列详细表和汇总表。第二章 采区生产能力及服务年限工作组织：设计年工作日数，每天作业班数、每班作

5、业时数，每天净提升时间。采区设计生产能力，服务年限的计算。第三章 采煤方法及采区参数概述本采区地质条件下可以使用的采煤方法，分析诸采煤方法的优缺点及使用效果，选择适于本采区地质条件的采煤方法。根据选用的采煤方法，确定采煤主要参数：采区斜长和走向长度，回采工作面长度，厚煤层分层开采的分层厚度、煤柱尺寸、区段长度和回采率等。第四章 采区巷道布置1 矿井开拓概况简述矿井采用的开拓方式；阶段的划分、井筒形式和位置、井底车场形式和位置；煤组的划分，阶段大巷的位置和布置方法；采区划分和布置；矿井开采程序；主要生产系统；2 采区巷道(hng do)布置采用(ciyng)采区联合布置(bzh)方案的可能性、采

6、区联合布置方案的类型。各方案共用采区上、下山的位置，共用分层和区段平巷的位置，共用巷道与分层巷道的联络方式，采区车场的型式（附各巷道布置方案插图）。对采区巷道布置方案进行技术比较和经济比较，选取最优方案作为本采区巷道布置的设计方案。配备采区回采工作面。绘制采区巷道平面布置图及沿上山向剖面图（12000或11000）。3 开采程序说明采区开采程序：回采工作面回采推进顺序，区段之间和煤层之间的开采顺序，区段之间和煤层之间回采工作面的错距（必要时应进行计算），厚煤层分层工作面的开采顺序和错距。薄厚煤层的配采，不同煤质煤层的配采：突出危险煤层和解放层开采的顺序和错距等。4 采区准备工作及组织采区准备工

7、作：根据采煤方法，按不同巷道的用途和位置，确定巷道断面及掘进方法，可用表1格式列出。计算掘进出煤率，可用表2格式汇总计算结果。确定采掘比例关系，其内容有：计算的掘进进尺与产量的比例关系（掘进率）；开拓、准备和回采巷道进尺与总进尺的比例关系；回采工作面与掘进工作面个数的比例关系；三个煤量与可采限期。编制采区(ci q)巷道施工顺序等表。编制采区(ci q)回采工作面接替表。5 采区(ci q)车场及硐室确定采区上、中、下部车场形式，说明调车方式。说明采区绞车房，变电所煤仓等峒室的位置，形式和主要数据。根据题目要求设计车场和硐室，写出计算内容和过程，附计算草图，绘制施工图。第五章 回采工艺说明设计

8、的回采工艺过程，选用的主要机械设备，诸工序相互配合关系，如采用炮采工艺应编制爆破说明书，绘制炮眼布置插图。重点说明采场支护方式，顶板管理方法。编制回采工作面循环图表，绘制工作面平面布置图，沿倾斜和沿走向的剖面图。第六章 主要生产系统说明采区通风系统，在采区巷道布置平面图中标注出通风构筑物和风流方向。说明采区选用的主要运输设备，采区运煤、运矸、运料的系统。将采区所选用的机械设备用图例填绘在采区巷道布置平面图中，即将采区巷道布置平面图与采区机械设备配置图合并起来。表1 采区巷道断面表编号巷道名称掘进断面净断面掘进方法上宽/m下宽/m高/m断面/m2上宽/m下宽/m高/m断面/m2表2 掘进(juj

9、n)出煤率编号在采区内的巷道长度/m煤的断面/m2每米出煤率/t巷道掘进出煤/t采区总出煤量/t掘进出煤率/%2要求(yoqi)在课程设计中要求学生注意培养认真负责、实事求是、一丝不苟、踏实(t shi)细致的工作作风，保质、保量、按时完成任务的习惯。设计中必须做到：1）随时复习教科书及有关习题作业；2）及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性；3）全面分析设计方案，提出多方案进行技术经济比较，确定最优方案。4）按计划循序渐进，认真绘图和计算，保证图纸质量和计算正确。三、课程设计的进度安排课程设计进度安排见表3。表3 采矿工程专业采矿课程设计进度安排周次星期一星期二星期

10、三星期四星期五第一周布置课程设计任务，做好设计前准备工作；熟悉课程设计大纲和设计任务书及采区地质说明书。熟悉地质资料、审核采区储量；作上山剖面。（第一章）同上计算采区生产能力及服务年限。（第二章）选择采煤方法、确定采区主要参数。（第三章）采区巷道布置方案提出可行方案，进行技术比较，绘制各方案插图。（第四章）第二周同第一周周五同第一周周五方案经济比较、确定最优方案绘制采区巷道布置平、剖面图绘制采区巷道布置平、剖面图，配备回采工作面第三周绘制采区巷道布置平、剖面图，配备回采工作面回采工艺设计；绘制必要的插图、图表回采工艺设计；绘制必要的插图、图表完善采区生产系统及工作面机械配置施工图设计第四周施工

11、图设计施工图设计整理（眷写）说明书，清绘图纸并上墨整理（眷写）说明书，清绘图纸并上墨；下午交卷四、课程设计的考核(koh)课程设计成绩(chngj)按五级分制评定。课程设计依据提交设计成果(chnggu)的质量，设计态度与表现，组织纪律等情况综合考核。五、其他1对先修课程的要求采矿课程设计是采矿工程专业，毕业设计前的一次专业知识的综合运用。要求学生修完煤矿地质学、采矿学等专业主干课程，并完成生产实习后进行。2注意事项1）设计前必须预先准备好资料、规程、规范、费用指标有关工具书，绘图仪器、计算器、图纸、图板、报告纸等；2）设计前先研究设计任务书，分析题目给定的地质条件和主要数据，明确设计要求(y

12、oqi)和内容；3）设计前应认真(rn zhn)复习相关课程要用到的有关章节，熟悉设计步骤；4）学生应独立完成课程设计大纲所要求的内容，如有疑难问题可请教师答疑，或同学间互相(h xing)讨论，但不能照抄图纸或数据；5）全部设计成果呈交后，视情况进行设计答辩或总结；6）必须在规定的设计室内设计，遵守学习、考勤制度。3指导书、参考资料等1）采矿课程设计指导书；2）张荣立、何国纬、李铎主编，采矿工程设计手册，煤炭工业出版社2003.53）国家安全生产监督管理局，煤矿安全规程，煤炭工业出版社，2005.14）徐永圻主编 采矿学,中国矿业大学出版社，20035）建设部，煤炭工业矿井设计规范，中国计划

13、出版社，2005.126）煤矿井巷工程综合概算定额，煤矿井巷工程辅助费综合预算定额，煤炭工业出版社。7）煤矿生产经营费指标，煤炭工业部设计管理局。8）煤炭工业相关技术政策撰稿人： 审核人： 批准人： 煤矿开采(kici)学课程设计指导书目录(ml)1 采区(ci q)地质特征地质资料是矿井设计的主要依据，设计的质量首先取决于它所依据的地质资料是否完整、可靠和准确。按照规定，编制采区设计之前必须具备经过审批的地质报告书，包括图纸及说明书。因此，在设计开始，应反复阅读和熟悉地质报告，认真分析勘探(kntn)程度，研究有关地质文件是否满足设计要求，影响生产的主要地质问题是否查明。其内容应包括以下几方

14、面：1.1 采区(ci q)概况采区位置、范围及煤层赋存情况(qngkung)：采区位于井田内的具体位置，采区上下水平标高；采区走向长、倾斜长；煤系产状，厚度等。与邻近采区及地面的关系：邻近采区开采情况，与本区的关系；采区和地面主要建筑物、河流、池塘、老塌陷坑之间的关系。1.2 采区煤层及其顶底板特征煤层厚度、夹石层及其变化规律：阐明本区煤层数目、煤层可采总厚度、各层煤厚及夹石厚度、煤层和夹石厚度变化规律。煤层顶底板岩性、物理力学性质：着重叙述顶板岩层岩性及其变化规律和物理机械性质，分别叙述伪顶、直接顶和老顶的垮落情况。煤层的间距：各煤层之间的距离、最大最小距离及变化情况。煤层的煤岩类型及物理

15、性质：煤层的构造、特性、韧性、脆性、硬度、节理及矿物杂质的特征。1.3 采区地质构造采区内赋存断层的性质、位置、产状、断距、对煤层的破坏程度，褶曲构造的性质及对煤层破坏影响情况。1.4 煤质、瓦斯、煤尘各煤层的煤种牌号、煤质分析；瓦斯含量；煤的自燃性、自然发火期；煤尘有无爆炸危险，爆炸指数。1.5 水文地质特征采区内含水层的特征及充水条件：地面水系、老塌陷区积水(j shu)，老塘水对本采区的影响；承压水的水位；采区预计涌水量。不少矿区煤层底板为含水石灰岩层，必须查清其静水位，以便在布置巷道时保持足够的隔离岩柱，预防突水事故(shg)；在遇有导水断层时亦应在断层附近留有足够的岩柱或煤柱。岩柱或

16、煤柱尺寸可根据各矿区实际经验或计算求得。1.6 储量(ch lin)计算储量计算的方法和参数（走向长、倾斜长、煤厚和容重等），并将计算结果汇总见表1-1。采区储量计算表。表1-1 采区储量计算表煤层编号水平投影面积/m2倾角/（）煤厚/m容重工业储量/t回采率/%可采储量/t备注合计2 采区生产能力及服务年限2.1 矿井工作制度矿井设计生产能力按年工作日300天计算，每天3班作业，每天净提升时间为14h。炮采和单体支柱机采工作面常用的作业方式为“两采一准”。因有专门的准备班，准备时间比较充足，易于保证回柱工作的安全，矿井设备也有充裕的检修时间。综采工作面可采用“三八”工作制也可采用“四六”工作

17、制，还可以采用“三采一准”的“四班交叉”作业方式。这种作业方式充分利用交接班时间，设备利用率高，既保证出煤时间长，提高工作面单产，又提供充裕的维修准备时间。2.2 采区生产能力(shn chn nn l)及服务年限的计算采区的生产能力应根据地质条件、煤层生产能力、机械化程度和采区内工作面接替关系等因素确定。当采用(ciyng)综采时，一般为90300万t/a；当用普机采时，一般为60120万t/a。各类矿井正常生产的采区个数一般按表2-1之规定选取，但随着高产高效矿井的建设，矿井正常生产的采区数目(shm)有逐渐减少的趋势。表2-1 各类矿井采区个数矿井设计生产能力/万t/a采区个数240、3

18、00及以上23150、180290、1201260及以下1采区服备年限 为了保证采区均衡生产，采区服务年限应在35a以上才比较合理。采区回采率取： 厚煤层 75%中厚煤层 80%薄煤层 85%3 采煤方法及采区参数3.1 采煤方法选择选择采煤方法时主要考虑煤层的埋藏条件，尤其是煤层倾角、厚度、顶底板岩性及地质构造等因素影响较大。其次也要考虑技术的发展及装备条件，即机械化水平以及生产中的设备供应条件。所选择的采煤方法应满足以下三项基本原则：1）保证安全生产；2）具有较好的经济(jngj)效果；3）煤炭(mitn)回收率高。从目前国内外的一些矿井的实践证明，在煤层倾角小于12度的薄及中厚煤层中，若

19、无走向断层，则用倾斜长壁开采具有巷道布置及生产系统简单，对倾斜断层，顶板(dngbn)淋水大，瓦期涌出量大的煤层适应性强，取得了显著的技术经济效果，只要条件适合应积极推广上行或下行的倾斜长壁采煤法。一般采用单一走向长壁采煤法，有条件的矿井可采用对拉工作面。煤矿设计规范规定：要提高矿井的采掘机械化水平，凡能用综采的都要用综采，不适用综采的也要尽量采用高档普采。在一般情况下大型矿井以综采为主，其中条件差的工作面可用高档普采，尽量不用炮采；中型矿井以高档普采为主，条件适合的也可用综采；小型矿井以炮采为主，条件适合的也可用高档普采。随着采煤机械化的提高，掘进机械化水平也要相应地提高，特别要使综掘与综采

20、配套，以保持采掘平衡。3.2 采区参数采煤方法选定后，即应确定采区各参数。1）采区斜长及走向长度在矿井划分好阶段后，其斜长即为已知。为了辅助运输及行人通风方便，盘区上山长度一般不超过1500m，盘区下山不宜超过1000m；若用单筒绞车提升时（），其斜长不宜超过850m。采区走向长度多以地质构造划界，而在不受地质构造限制时，应从技术可能性与经济合理性两方面分析后决定。若从吨煤费用最低的观点出发，可用数学分析法计算最合理的采区走向长度（见采煤学相关内容）。根据世界级我国的实践经验及发展趋势，双翼采区走向长度一般为10003000m。综采区走向长度应适当加大，为减少设备搬家次数，有条件的采用跨上山或

21、石门连续开采。综采区单翼布置时，走向长度一般不小于1000m，当双翼布置时，走向长度一般不小于2000m；高档普采的双翼采区，其走向长度一般为10002000m。对于顶底板松软、巷道难于维护，地质构造复杂或自然发火期短的煤层，以及装备水平低的小型矿井，采区走向长度可适当缩短。2）回采(huci)工作面长度合理的工作面长度应能为实现工作面高产、高效提供有利条件。在一定范围内加长工作面长度能够获得较高的产量、提高效率、降低成本；但工作面过长易导致推进(tujn)度慢，降低循环率，反而不利于稳产高产。所以在确定工作面长度时应综合考虑地质条件、回采工艺方式、运输设备及管理水平、顶板管理及通风能力等因素

22、的影响，根据矿区的实际经验确定。工作面长度和年推进度规定如下：（1）综采(zn ci)工作面长一般应在150250m，每个面长尽可能保持一致，年推进度一般为10002000m。（2）普通机采面长一般为120200m，年推进度一般不小于9001200m，对拉工作面其总长度一般为300400m。（3）炮采工作面长度一般为80150m，年推进度一般为500700m。3）煤柱尺寸采区煤柱分为三种，即护巷煤柱，采区隔离煤柱和断层安全煤柱。采区煤柱尺寸与很多因素有关，较难用计算公式准确求得，必须通过现场实际观测和总结现场资料确定。一般可按表3-1数值选取：（1）护巷煤柱表3-1 采区煤柱尺寸煤厚煤柱尺寸巷

23、道类型薄及中厚煤层厚煤层备注巷道一侧/m两巷之间/m巷道一侧/m两巷之间/m水平大巷2030 2550煤层倾角较大时，煤柱宽度还可小些。主要回风巷20左右2030采区上（下）山20左右20左右30402025区段平巷3558这些年来，不少(b sho)矿区取消了区段煤柱，采用“沿空留巷”或“沿空掘巷道(hng do)”，不仅巷道易维护，而且煤损少，从而减少(jinsho)了自然发火的可能性，应积极推广。（2）隔离煤柱采区边界煤柱只是为了防止漏风和水、火、瓦斯互相串通，所以一般取10m，采区两侧各留5m。（3）断层安全煤柱为了避开断层破碎带，尤其为了避免断层导水，应在断层两侧留安全煤柱。煤矿把断

24、层分成三类：大型断层（落差大于50m）常做为划分井田的依据，一般要在断层两侧各留30m以上安全煤柱。中型断层（落差2050m）常做为划分采区的依据，一般在断层两则各为1015m煤柱。小型断层（落差小于20m）视具体情况也可不留安全煤柱。4）区段斜长和数目的确定区段斜长定为区段内一般安排一个走向长壁工作面，因此区段斜长就等于回采工作面加区段平巷和护巷煤柱的宽度。区段平巷的宽度为24m，护巷煤柱宽度根据护巷方法可为08m。将区段斜长去除采区斜长，若结果为整数时，即可依此划分区段；若不得整数，则需按与其相近的整数调整工作面长度，以适应沿采区斜长划分为整区段数的要求。联合布置采区内，若因各煤层赋存条件

25、和开采技术条件不同，可能采用不同的工艺方式。在选择共同的合理工作面长度时，对于薄厚煤层的工作面长度，一般以采区内的主要开采煤层为准，兼顾其他煤层，以便取得较高的采区产量和效率。4 采区(ci q)巷道布置4.1 联合布置采区(ci q)的类型联合布置采区，实质上是以煤层间的联系巷道代替采区上山。所以煤层间距的大小直接影响联系巷道的开掘和维护工程量与上山开掘和维护工程量的比例关系。若联系巷道的长度和维护量等大于上山的长度和维护量等则联合布置就不一定合算。所以在层间距稍大时一般只共用上山（称为小联合）；若层间距小，则上山和区段(q dun)集中巷均可共用（大联合）。由于联合布置上山的的开掘和维护量

26、小，煤柱损失小，采区内可布置2个以上回采工作面，生产集中，所以只要条件适宜都应采用。只有煤质差别很大，有煤和瓦斯突出危险，以及受水患严重威胁的煤层，为便于采取相应的技术安全措施才考虑单层布置。4.2 联合布置采区的选定在开采煤层群时，哪些煤层适合于联合布置，以及采取哪种类型的联合方式？要根据具体的地质和技术条件，通过技术经济合理性的全面分析最后确定。1）地质因素煤层间距近时应联合布置，并适当注意各煤层的埋藏条件，如厚度、顶底板岩性、地质构造等，以免在联合布置后给开采带来很大困难。据现场实践证明，一般煤层间距小于2030m时适于采用联合布置；而当煤层数目多、可采总厚度大时，联合布置上、下煤层的总

27、间距可达100m左右。2）技术因素联合布置的煤层数应尽量与大巷布置方式相一致，以充分利用运输大巷。联合布置的煤层数应与采区生产能力及采区接替相配合。若要求采区生产能力大时，则可多联合几层煤以便多布置同时生产工作面；而若采掘关系失调，接替紧张时，则应当少联合几层煤，以缩短准备时间。3）技术(jsh)经济合理性当联合布置(bzh)煤层条件较复杂时，应组合成几个技术上可行的方案进行技术比较和经济比较。然后选择技术经济上最合理的方案。4.3 采区(ci q)巷道布置1）采区上（下）山的位置和数目采区上（下）山一般应当布置在采区储量的中央，只有当回采工作面产量很大，瓦斯、涌水量大时，为解决通风，或跨上山

28、连续推进，才考虑布置边界上山。在薄及中厚单一煤层采区，其上（下）山应尽量沿该煤层掘进，以减少掘进费用并掌握地质情况。而在厚煤层分层开采（多于三个分层）和煤层群联合布置采区中，采区共用上（下）山一般应当布置在煤层底板稳固的岩层中，离煤层的法线距离通常不小于1215m。若煤组下部煤层为薄及中厚煤层，固岩及煤质坚硬，地质构造简单，瓦斯、涌水不大时，采区共用上（下）山也可沿该煤层布置。每一采区一般开掘一对采区上（下）山即可满足运输、通风等方面的要求。只有当开采煤层总厚度很大，采区生产能力很大，或瓦斯涌出量很大时才考虑开掘三条上（下）山。另外，凡是联合布置采区，均应设置三条上山。增设的上山如果服务年限不

29、长，可沿煤层布置，以减少掘进费用，并使之起到探清煤层情况的作用。两上山水平间距一般取2025m，在层位上一般保持两上山有46m的高差，以便于布置区段巷道，而且多使运输上山低于轨道上山。如果采区内涌水量很大，为避免运输上山流水，则应将轨道上山布置低于运输上山的一侧。上山倾角因运输设备不同应取以下数值：串车提升时 25皮带运输时 17（大倾角皮带运输时例外）自溜运输时 箕斗提升时 2）区段平巷(pn hang)的布置煤层区段平巷一般双巷布置(bzh)（或双巷布置单巷掘进），两巷间留35m煤柱护巷。当留815m煤柱时，为了减少煤柱损失，在工作面回采时，应将上方煤柱回收50%。在围岩与煤质坚硬、瓦斯量

30、小的缓斜薄煤层中也可采用单巷布置，但需采用有效(yuxio)措施维护运输平巷。在煤层倾角小于12时，可采用对拉工作面。在有条件的矿井可以实行无煤柱开采。在开采厚煤层时，各分层平巷的相互位置关系主要根据巷道维护和生产方便安全等方面，按煤层倾角大小选取。在倾角小于1520时，多取内错式布置；倾角大于2025时，多用水平式布置；倾角小于810时，多用垂直式布置。区段共用平巷是为区段内各煤层（或分层）集中出煤和运送设备、材料、回风用。因此多分为运中巷和轨中巷两条；而在地质条件较好时，应尽量采用“机轨合一”；当采用对拉工作面时，共用平巷则用单巷交错式布置。区段共用平巷的位置应布置在受采动影响较小的地点，

31、一般多选在比较坚硬稳定的煤层底板岩石中，其上距煤层的法线距离不小于812m。若煤组中有围岩较好的薄及中厚煤层，也可把共用平巷布置在煤层中，以减少掘进工程量和随时掌握煤层变化情况。3）层间联络巷道的形式与布置层间联络巷道主要是区段共用平巷与煤层或分层区段平巷之间的联络巷道，也包括采区上（下）山与区段共用巷道之间的联络巷。其形式主要根据巷道的用途和煤层倾角和间距确定。（1）用轨道运输的联络巷道应尽量采用石门，只有当煤层倾角小于12时，为减少石门长度和便于维护才用斜巷，其倾角一般不大于25。（2）用做出煤的联络巷道，为减少运输环节和设备，应采用斜溜眼，其倾角一般大于30；在煤层倾角小于12时可用立眼

32、以减少巷道工程量。（3）在共用区段集中巷时，分层平巷与共用平巷间的联络巷道的间距，视运输方式而定；若用运输机运煤时，间距一般为一部运输机长度（150m左右）；仅作辅助运输或回风时，其长度可适当增大。4）采区车场(ch chn)型式采区车场是采区巷道布置设计的重要组成部分，目前运煤上山多用运输(ynsh)机或自溜，运料等辅助运输多用轨道，而车场型式主要以轨道线路的特点划分。（1）采区(ci q)中部车场在单煤层布置时多用单甩绕道式车场；若两翼平巷标高不同才考虑双向甩车平巷车场。在联合布置采区或采用岩石上山时，多采用单向甩车石门式车场。（2）采区上部车场上部车场有平车场和甩车场两种，因甩车场调车方

33、便安全，只要绞车房的维护和通风条件允许时，应选甩车场；但如果采区边界上部是采空区或为松软的风化带时，则多用平车场，尤其在煤层群联合布置时，回风石门较长，为便于与回风石门联系也多用平车场。平车场又分为顺向平车场和逆向平车场两种。顺向平车场用在绞车房位置有一定限制，为便于与总回风道联系的情况下。在煤层群联合布置时，若有采区回风石门与阶段回风巷联系，则可采用逆向平车场，为了调车方便，可将逆向平车场设一小角度斜坡（大于23），使矿车能靠自重甩入平巷或石门中。（3）采区下部车场下部车场应尽量利用大巷装车，在煤层倾角大时（大于20）用顶板绕道；倾角较小时用底板绕道。轨道上山起坡角一般不超过25。煤层群联合

34、布置的采区，若具有足够长度的采区石门时，应利用石门布置装车站及车场。只有当采区生产能力很大，大巷装车影响大巷运输，又不具备石门装车站的条件时，才考虑采用绕道装车站的下部车场。5）确定采区巷道布置方案目前主要用方案比较法确定采区巷道布置最优方案。首先根据地质、技术条件，拟定出若干个技术上可行的方案，经过初步分析比较、充实修改，使之逐渐趋于完善，组成几个先进合理的技术方案。在此基础上，详细分析各方案技术上的优劣，计算各方案经济费用的多少，综合权衡各方案的利弊，选用最优越的方案。为了清楚(qng chu)地表示出各方案的巷道系统，应以惯用图例按比例（一般为15000）画出各方案(fng n)的剖面图

35、和平面图。（1）技术比较(bjio)内容方案的技术比较可列表对比，内容包括：巷道硐室开拓准备工程量的大小，掘进施工速度，施工费用高低，施工期长短等。巷道维护的难易程度，维护工程量和维护费用的大小。使用机电设备数量的多少，设备利用率高低，辅助人员的多寡。主要生产系统合理性，生产经营费用的大小。煤柱多少，煤炭资源回收率高低。开采程序是否合理，是否有利于采掘接续。劳动条件、安全生产方面的比较。生产成本高低。（2）经济比较内容经济费用包括基建投资和生产经营费，应分别列表计算，内容包括：井巷和硐室掘进工程量（用长度或体积计算）。机电设备数量，价格，安装费用。上述费用计算汇总后即基建投资。巷道维修费、运输

36、费、通风费、排水费等计算汇总后即生产经营费。计算各方案施工期（月）。计算各方案煤柱损失（万t）。（3）方案(fng n)比较注意的问题在进行方案(fng n)比较前，要仔细分析各方案的不同之处，详细编列比较项目，反复核对，以免遗漏。经济比较应抓住重点，对影响不大、差别很小或费用(fi yong)相同的项目可不进行比较。正确选用所有计算数据、计算基础资料并妥存备查，只将结果写入说明书相应表格中。评定方案的优劣时，要全面考虑各种因素的影响，如果各方案经济上相差不大，就要根据技术上的优越性、初期投资的大小、施工的难易、建设工期的长短、材料设备供应条件等因素、综合考虑，合理选定。经济比较可采用如下表格

37、汇总：表4-1 方案井巷工程费用顺序工程项目断面/m2长度/m数量/条总工程量/m掘进单价元/m掘进费用/元1采区上山2运输石门小计表4-2 方案设备费用顺序设备名称规格台数单价/元/台设备费用/元1绞车2皮带输送机小计表4-3 方案巷道维护费用顺序工程项目断面/m2长度/m数量/条维护年限/a维护总工程量/am维护单价元/am维护费用/元1上山2石门小计表4-4 方案(fng n)运输(ynsh)提升费用顺序工程项目煤量/t运输长度/km运输量/tkm运输单价/元/tkm运输费用/元1皮带输送机小计表4-5 各方案(fng n)总费用比较表顺序费用项目方案费用/万元方案费用/万元1基建费用1

38、）井巷工程费用2）设备费用2生产经营费用1）巷道维护费用2）运输提升费用全部费用总计相对百分数/%6）采区回采工作面配备和生产能力验算（1）计算各回采工作面单产根据选用的合理工作面长度，年推进度L，已知工作面采高m，煤的容重和工作面回采率C，则可求出每个回采工作面年产量A采。式中 （2）确定采区内(q ni)同时回采工作面数目采区内(q ni)安排几个工作面同时生产是确定采区生产能力的关键。根据煤层的赋存条件，巷道布置与合理的开采顺序，以及采、掘、运的机械化程度和管理水平，通过具体分析与安排来确定。通常条件下，在缓及倾斜煤层中，薄及中厚单煤层布置采区一般应安排12个回采工作面同时生产，厚煤层分

39、层回采与联合布置采区回采工作面个数一般不少于23个，综采区一般为1个。（3）备用工作面及掘进(jujn)头的设置矿井备用工作面的个数应根据煤层稳定情况、地质构造复杂程度等条件确定，大、中型井一般设1个；小型井一般不设。综合机械化采煤工作面不设备用工作面。备用工作面只配一般械机设备，不配备采煤机，采掘设备备用台数见煤矿设计规范相关规定。掘进头应按采掘比配备。（4）采区生产能力验算当采区内回采工作面数目和各工作面能力计算确定后，即可按下式计算采区的设计生产能力（A区）：式中，同时生产的各回采工作面产量之和；K采回采产量不均衡系数，区内同采面2个及以下可取为0.95，3个以上时可取为0.90；C掘进

40、出煤率，一般可取为0.050.10，薄煤层取下限，厚煤层取上限。根据计算结果对照前面确定的采区生产能力是否恰当，并根据采区通风和运输等环节的能力进行验算。如因条件限制，使某个环节能力明显(mngxin)不能适应工作面生产的要求时，则应适当调整采区的设计生产能力。7）绘制(huzh)巷道布置图巷道布置方案确定后，要用标准图例(tl)绘制巷道布置平面图（一般12，000）和沿上山方向剖面图（一般11，000）。图上应标注巷道名称、设计的主要参数和生产系统。4.4 开采顺序采区内各煤层的开采必须坚持合理的顺序，并实行薄、厚煤层搭配开采，防止采厚丢薄。1)上下煤层或上下分层通常应遵循下行开采顺序，上下

41、层回采时要保持一定错距。上部煤层超前下部煤层工作面的最小错距Xmin可按相应计算方法（详见煤矿开采学）进行计算。2)各区段之间一般应下行开采，若上下区段同采时应保持3035m错距，近水平煤层也可区段上行。3)区段两翼应尽量实行同采，但不要同时接近上山，以减轻集中压力对上山的影响。4.5 采区准备工作及组织1）采区准备工作采区内各类巷道的断面形状、掘进与支护方式应根据围岩性质和地压大小，巷道用途和服务年限等条件经分析比较，按如下原则确定：服务年限较长的开拓、准备巷道，一般应采用拱形断面，实行锚喷支护或喷射混凝土支护。回采巷道及其它有动压影响的准备巷道，尤其是综采巷道，一般应当采用拱形、梯形或矩形

42、断面，使用锚网支护或与型钢联合支护。围岩非常松软易碎，地压特别大的开拓准备巷道，可以考虑曲墙拱形加反拱甚至圆形断面，锚喷、锚注或碹后充填(chn tin)支护。围岩特别坚固的回采、准备巷道，可采用自然拱形、矩形(jxng)或梯形断面，不进行支护，俗称“裸体(lut)支护”。巷道掘进应尽量采用机械装载和机械运输，推广耙斗式装岩机、侧卸式装岩机、煤巷掘进机、液压钻车、仓式列车等先进装备。巷道断面尺寸可根据条件从颁布标准巷道断面图册中选取，也可通过设计计算求出（详见井巷工程相关内容）。所有巷道的断面均应能够通过足够的风量；井巷中风流速度应符合下列要求（见表4-6）。表4-6 井巷允许风速井巷名称允许

43、风速/m/s最低最高无提升设备的风井和风硐15专为提升物料的井筒12风桥10升降人员和物料的井筒8主要进回风道8架线电机车巷道1.08运输机巷道、采区进、回风道0.256回采工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.254掘进中的岩巷0.154其它人行巷道0.15综采工作面，当采取煤层注水湿润煤体和采煤机喷雾降尘等措施后，经矿总工程师批准，可以适当加大风速，但不得超过5m/s。巷道断面选定后，可用表4-7格式列出。2）回采工作面接续安排回采工作面接续计划应根据采区的具体地质条件、既定的技术方案（开采顺序及巷道布置等）和已有的生产条件（采掘设备与运输设备等）。全面考虑，合理安排。安排接续计划可按下述方法

44、步骤：根据已确定(qudng)的采区设计和工作面工艺设计，在设计图上测绘并计算各回采工作面的参数：回采工作面长度、采高、走向长度、可采储量等，并掌握煤层和地质构造情况。根据确定的各工作面回采工艺，安排采煤队，估算( sun)予期的月进度、产量及可采期。编排各工作面的接替顺序。应按照开采顺序合理、保证(bozhng)产量、煤质搭配等要求编制出较为合理的回采工作面接续表。根据回采工作面接替表检查运输、通风等系统的能力是否满足要求。如有矛盾，可采取相应的技术措施或者调整接替计划。接续计划安排两年即可（当年生产和下年计算），格式见表4-83）采区巷道掘进顺序在回采工作面接续计划安排以后，要根据接续的要

45、求，结合掘进队组的施工力量，安排各巷道的施工次序。为了确保回采工作面、采区和开采水平的正常接续，应各留有适当的富裕时间。采区巷道掘进顺序可用表4-9的格式绘出。回采工作面接续：在现有生产采区内，某工作面结束前十天到十五天，完成其接续工作面的掘进和设备安装工程。采区接续：在现有开采水平内，每个采区开始减产一个月到一个半月，必须完成接续采区的掘进工程及设备安装工程。巷道掘进的顺序安排可按下述步骤和方法进行：根据采区设计图，列出待掘进的巷道名称、类别（煤巷、半煤岩巷、岩巷）、断面，并在图上测量其长度（以10m为起点）。根据掘进施工和设备安装的要求，编排各组巷道（各采区、各区段、各工作面的巷道）掘进必

46、须遵循的先后顺序。表4-7 采区(ci q)巷道断面表编号巷道名称掘进断面净断面掘进方法上宽/m下宽/m高/m断面/m2上宽/m下宽/m高/m断面/m2表4-8 回采(huci)工作面接替表工作面编号生产条件面长采高进尺可采储量/万t月产量/万t200年123456789101112表4-9 巷道(hng do)施工顺序表编号巷道名称巷道长度/m掘进速度/m/月掘进时间/月/a200年200年1234567891011121234按工作面、采区接续时间的要求(yoqi)，并加上规定的富裕时间，确定各有关巷道掘完的最后期限，并根据这一要求，编排各巷道掘进的先后顺序。根据现有掘进队及巷道掘进情况，

47、取邻近(ln jn)矿区或同类型生产矿井巷道掘进的平均先进速度指标，编制巷道掘进安排表。掘进速度一般不低于以下指标：岩巷：100120m/月；半煤岩巷：200m300/月；煤巷：300500m/月根据巷道掘进安排表，检查与施工有关的运输、通风、动力供应、供水等辅助生产系统是否能够保证，需要采取什么措施，最后确定(qudng)巷道掘进工程的安排。在安排采掘接续顺序时，尚需注意以下问题：回采要设置备用工作面，以适应煤矿生产的多变性。综合机械化采煤工作面不设置备用工作面。备用工作面只配备一般机械设备，不配备采煤机。备用工作面采用回采工作面提前接续，即在回采工作面正常接续期以前，要求将备用工作面开切并

48、装备好所有设备，通过试用验收作为备用。掘进工程量的测算要符合实际。一般对方向和坡度要求不十分严格的巷道，如区段巷道等，巷道长度应比按图纸测算值大1020%。对地质条件复杂的矿井有的取设计图测算长度的1.5倍。必须根据各矿实际情况适当选取。5 回采工艺在选定采煤方法后，应根据具体条件设计回采工艺过程，选择机械设备及各工序的相互配合。最后应编制回采工作面循环图表，编制工作面平面布置图及沿倾斜和沿走向的剖面图。5.1设计回采工作面地质概况阐明回采工作面可采煤层的赋存情况，煤质和煤的种类，煤的硬度、节理和层理的发育情况。瓦斯、煤尘、爆炸性和自燃发火情况。顶底板岩石性质，附顶底板岩性柱状图。回采范围内地

49、质构造及水文地质情况。5.2设计回采工艺1）采煤(ci mi)应根据地质(dzh)条件、设备来源和技术水平选择采煤机械，决定每刀（炮）进尺或截深；如用放炮落煤，则编制爆破说明书，附绘炮眼布置图。采煤机主要根据采高和煤层硬度选取，薄煤层或煤质较软时多选单滚简采煤机。为了提高工时利用率胶及工作面生产能力(shn chn nn l)，应采用双滚简采煤机进行双向采煤。采煤机的截深应根据顶板条件，采高、支架形式、采煤机和输送机的能力及组织循环生产等因素选取。使用单体金属支柱悬梁支护时，应考虑截深与顶梁长度及支柱排距相配合。一般在煤层较厚，采高约大于1.8m，顶板不稳定时，应首先考虑有利于顶板管理和运输，

50、宜用0.50.6m截深，采用错梁支护方式。当顶板稳定，地质构造简单，煤厚在1.8m以下，为了加大循环进度，使用形式简单的齐梁支护方式，可用0.8或1.0m截深。顶板很稳定的薄煤层，有足够的运输能力，可考虑加大截深至1m，个别的可达1.2m。2）运煤选择运输机械，说明铺设和移置方法。工作面运输方式主要根据煤层倾角来确定，在煤层倾角30时，工作面运煤主要用可弯曲刮板运输机。运输机生产率应大于采煤机的生产能力。国产滚筒采煤机及刮板运输机的主要技术数据及性能详见煤炭工业部归口分配专用设备手册。采煤后应及时推移运输机，一般应选用液压推移。工作面每6m设一个千斤顶，机头机尾各设三个。移动时运输机弯曲不能大

51、于3，弯曲处不小于15m。3）支架确定采场支护方式，支架材料（型号），支护密度，支架规格尺寸；特种支架的架设和支护的要求。机组工作面支架布置应根据煤层赋存条件及顶底板性质，符合采煤机截割快、悬顶大的特点，保证回采空间作业安全，还要能和采煤机的截深配合，满足支回工作量等要求。在确定支架密度时，一般地质条件下，可取相当于采高的68倍岩柱的重量作为支架所受的载荷。例如最大采高为2m，则支架单位面积的支撑力不应小于3040t/m2。为了行人、运料方便，支架排距不应小于0.6m。排距确定后，即可根据支架密度求出柱距。（1）普通支架布置机组工作面的单体支架布置有齐梁式和错梁式。一般在顶板比较稳定的条件下用

52、齐梁式，在顶板比较破碎的条件下用错梁式。（2）特种(tzhng)支架布置特种支架一般多用木垛。即靠采空区一侧沿工作面倾斜(qngxi)方向，每隔58m架设一个木垛，可以布置成直线式或三角(snjio)式。近来研制的液压切顶墩柱，不仅节约木材，而且可用来做为推移运输机的支点，移设速度快，支护性能好，是一种值得推广的特种支架。4）回柱放顶首先要合理确定控顶距（最大控顶距与最小控顶距）与放顶距。在保证安全及足够的工作空间并不使组织工作过于复杂的条件下，应减小控顶距与放顶距。回单排柱比回双排柱虽然增加了回柱次数及准备工作量，但由于支柱承压时间短，放顶后顶板活动不剧烈，操作安全，应当优先采用。在顶板稳定

53、、回采后即能冒落，支架布置较为简单，放顶工作量不十分大时就可实行“三、一”或“四、一”控顶；在顶板破碎或回柱时有较大的冲击压力，特种支架或铺设假顶工作量的工作面可实行“三、五”或“二、四”控顶。为了加强采空区处理的能力，一般要分段进行回柱放顶，人工回柱每段长1525m；绞车回柱每段长5060m。5）工作面循环作业设计回采工作面循环作业方式，对主要工序间的平行交叉作业的设计要求。（1）工作面作业方式工作面作业方式必须同全矿工作制度相适应。一般说来，工作面的作业方式主要取决于准备工作量的大小及难易程度，其中主要是回柱放顶工作。此外，与采煤队情况、矿井工作制度、工作面长度和循环方式有关。在顶底稳定，

54、回柱后即能冒落，支架布置较为简单，放顶工作量小时即可实行三班采煤，采准平行的作业方式。在顶板破碎或回柱时有较大的冲击压力，特种支架或铺设假顶工作量大的工作面，可考虑采用“两采一准”。（2）循环图表在编制循环图表时，先应根据煤层赋存条件、采煤技术和设备以及采煤队人员情况决定回采工艺，然后按各工序的工作量，安排完成各工序所需的时间及人员。“循环作业图”是以工作面长度（L）为纵坐标，以整夜24小时（T）为横坐标，在图上表示出工作面各工序在回采空间的位置和起止时间关系。其步骤如下：按割煤方向和时间顺序，画出主要矛盾线上的工序；画出与主要工序循序进行的次要矛盾线，其中超前于主要工序的画在其左侧，落后者画

55、在右侧。超前或落后的时间等于两线间的水平距离；画出不按主要工序顺序进行(jnxng)的其他工序，如开缺口等。例如：某工作面回采厚煤层的中分层，工作面布置(bzh)如图5-1所示。煤层倾角1316，采高1.92.0m，顶板为粉砂岩再生顶板，工作面铺设(p sh)荆笆假顶，利用MLQ1-80型单摇臂采煤机进行单向采煤，上行割顶煤，下行割底煤扫余煤，截深1m，与支架排距及铰接顶梁长度齐梁直线柱支护，实行“三、五”排控顶，无排柱放顶工作面实行二采一准单循环作业。铺设假顶及放顶工作在准备班内进行。劳动组织为专业工种追机作业，其循环作业图表安排见表5-1，表5-2。5.3回采工艺绘图内容及格式回采工艺图纸

56、包括：工作面平面图（1200或1500），图上应画出采运设备及支架的布置方式，标注工作面长度、支架排距、柱距、机窝长度及宽度等主要尺寸。工作面沿倾斜方向的剖面图（1200或1500）。图上应标注工作面长度、倾角、柱距、上下顺槽断面尺寸等主要数字。工作面沿水平方向的剖面图（150或1100）应取最大控顶与最小控顶两个剖面，标上采高、排距、最大控顶距、最小控顶距、放顶步距及顶底板岩性。在图面适当位置上画出循环作业图、工人出勤表及技术经济指标表。表5-1 技术经济指标序号项目数量1工作面长度/m1401802煤厚/m5.73采高/m1.92.04采煤机MLQ1-805截深/m1.06支架形式齐梁直线

57、柱7顶板管理分层垮落荆笆假顶8日循环数/个19日产量/t80010出勤人数/人9111回采效率/t/8.812坑木消耗/m3/xt22表5-2 工人(gng rn)出勤表工种班次一二三司机22看溜工111支柱工人88临时支柱工33运料工22开缺口工66放炮工11移溜工11洒水工11顶板维护工336回柱铺笆工19维修工224合计3030315.4综合(zngh)机械化采煤1）采煤(ci mi)除小数薄煤层使用单滚筒采煤机外，普遍采用可调高双滚筒采煤机，取滚筒直径约等于采高之半，以便一次能采工作面全厚。综采工作面仍主要依靠滚筒的螺旋叶片装煤，以弧形或门式挡煤板辅助(fzh)，并利用溜槽上的铲煤板来

58、清扫片帮及机道残留浮煤。2）运煤一般使用(shyng)重型可弯曲刮板输送机运煤。靠采空区一侧的输送机槽帮上还应装有挡煤板、电缆槽和连接推移千斤顶的基座。目前国产综采工作面输送机为SGW-250型。在选择输送机时，应使输送机的额定输送能力(nngl)大于采煤机的实际最大生产能力。3）自移式液压支架的选择一般情况下，支撑式支架适用于厚度小于2.5m的煤层。垛式支架用在顶板稳定、矿压显现较强烈的煤层，而组合迈步式主要用于顶板稳定性较差的煤层。掩护式支架一般用在层厚23m、顶板岩石较为松软的工作面。支撑掩护式支架多用在中等稳定的中厚煤层中。4）工作面循环作业综采工作面实行随采随回，简化了放顶工序，提高

59、了放顶时的安全性且减少了采煤人员，更有利于采用多班生产的作业形式。综采工作面设备费用大，在保证足够机械检修时间的条件下应力求增加生产的时间，以提高设备利用率。一般采用三班采煤，边采边准或二班半生产，半班准备，即第三班在完面检修工作后进行采煤。也可采用三班出煤、一班准备的方式（四班交叉）。6 主要生产系统采区生产系统包括：运输、通风、排水、压气、供电、充填、供水和防尘等系统，而以运输和通风对巷道布置的影响最为突出，是设计的重点内容。要求设计的采区巷道布置应适应和满足各项生产系统的要求，同时还要力求简单合理，充分发挥每米巷道的作用。6.1采区运输系统1）运煤系统（1）区段平巷的运输现在采煤工作面普

60、遍采用可弯曲刮板运输机，区段运输平巷多选用吊挂式皮带运输机。为了适应工作面的不断推进，在靠近工作面的一段常设置刮板运输机。当设有区段集中平巷时，则在煤层（或分层）区段运输平巷和区段石门中设置刮板运输机，在集中平巷内设置皮带运输机。在综采工作面，为适应产量大的需要，一般都应配备转载机和皮带运输机。（2）采区上（下）山的煤炭(mitn)运输采区运煤上（下）山是为采区内几个工作面出煤服务的，其设备的生产能力应大于同时生产的工作面生产能力总和。机采按工作面的设备能力计算，炮采按采区日产量乘以1.5的运输不均衡系数(xsh)以及每班运煤时间为56h计算。开采缓倾斜及倾斜煤层的矿井，其上（下）山的运输设备