安苑煤业有限公司9号煤09发01采区初步论文.doc

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1、山西煤炭职业技术学院毕业设计说明书毕业生姓名：朱妙成指导教师：侯千亮专业：煤矿开采技术学号：060421061所属系（部）：采矿系二一0年十月山西煤炭职业技术学院毕业设计评阅书题目：安苑煤业有限公司9#煤0901采区初步设计 采矿系 煤矿开采技术 专业 姓名朱妙成 设计时间：2010年3月17日 2011 年 4 月 27 日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：201 年月日山西煤炭职业技术学院毕业设计答辩记录卡 采 矿 系煤矿开采技术专业 姓名朱妙成答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100

2、分制，指导教师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 201 年月日iii摘 要本设计着重对采区位置、境界、开采范围及与邻近采区的关系；可采煤层埋藏采区所采煤层的赋存情况，采区生产能力，采区准备方式，区段和工作面划分、开采顺序，采掘工作面安排及其生产系统，采煤方法和采掘的最大垂深，有无小煤窑和采空区积水；与邻近采区有无压茬关系。工作面的机械装备。洒水、掘进供水、压气、充填和灌浆等管道的选择及其布置，采区风量的计算与分配，安全技术及组织措施，规章制度等分别进行了论述。关键字:生产能力;准备方式;采煤方法;安全措施 Abstract The design focused on min

3、ing area location, state, with the mining area and the nearby mining area; May be the biggest mining layer buried deep down, whether small and small coal mines in mined-out area of stagnant water and the nearby mining area there pressure stubble relations.Mining area by the occurrence of coal mining

4、, mining area production capacity, preparation for mining area, Face of sections and, mining sequence, mining Face arrangements and their production systems, Mining methods and machinery and equipment of the mining face. Sprinkler, boring water supply, gas pressure, filling and filling the pipeline,

5、 such as selection and layout, Wind mining area of calculation and distribution, security, technology and organizational measures,And other rules and regulations were also discussed.Keyword: Production capacity; prepared; mining methods; security measures前 言1第一章 矿井概况3第一节 矿井基本概况3第二节 矿井开拓概况4第二章 采区基本开采

6、条件5第一节 采区基本条件5第二节 采区储量、生产能力及服务年限7第三章 采区巷道布置9第一节 采区上山布置方案9第二节 采区主要生产系统11第三节 采区开采顺序11第四章采煤工艺及劳动组织12第一节 采煤工艺13第二节 工作面劳动组织21第五章 采区通风与安全24第一节 采区通风条件概述24第二节 通风方式和通风系统的选择24第三节 采区风量、风压及等积孔的计算25第四节 安全通风措施28第六章 安全技术措施28第一节 防瓦斯爆炸措施29第二节 防煤尘爆炸措施30第三节 防煤与瓦斯突出措施32第四节 防矿井突水措施33第五节 防矿井火灾措施34第六节 其它灾害防治35参考文献38致 谢39山

7、西煤炭职业技术学院-毕业设计说明书前 言山西省神池县山西忻州华基煤业有限公司位于山西省神池县东南7km处的戎家梁村南，行政区划属神池县龙泉镇管辖。整合后的矿井井田面积扩大为2.7123Km2，其中：九牛沟煤矿井田面积0.8943km2，后村煤矿井田面积0.7439 Km2，新增（扩界）井田面积1.0741 Km2。整合后的矿井批准开采石炭系2号、5号煤层，批准矿井整合后的初期设计生产能力为300kt/a，后期5号煤层设计生产能力为900 kt/a。一、设计依据：1、忻州市煤田地质勘探队2007年6月提交的山西忻州华基煤业有限公司资源整合矿井地质报告。2、忻州市煤炭工业局忻煤行发2007466号

8、关于山西忻州华基煤业有限公司资源整合矿井地质报告的批复。3、山西省煤炭工业局晋煤安发200638号关于忻州市所属煤矿204对矿井2005年瓦斯等级鉴定和二氧化碳涌出量的批复文件。4、山西省煤炭工业局综合测试中心2007年4月17日提交的山西忻州华基煤业有限公司原煤2#、5#煤尘爆炸性及煤层自燃倾向性鉴定检验报告。5、国家及地方现行有关煤炭工业的规程、规范和技术政策等。6、矿方提供的相关资料。二、设计的指导思想：以市场经济为导向，坚决贯彻执行国家有关煤炭工业的法律、法规，充分体现煤炭工业的技术政策及产业政策，结合本矿的资源和条件，在保证矿井设计规模及安全生产的前提下，尽量简化环节，充分调动利用现

9、有的设施、设备，尽量减少行政福利设施。设计方案充分体现市场经济的特点，因地制宜选择生产工艺，系统设计简单实用，设备选型先进合理，力争通过精心设计和科学管理，将该矿井建成规模合理、安全条件好、机械化装备水平高，见效快、效益好、符合煤矿发展趋势的新型地方矿井。三、设计的特点：1、井下首采区布置于2#煤层，采用上山布置方式，主运输采用胶带输送机，可实现自回采工作面刮板运输机至地面胶带输送机一条龙连续运输，用人少、效率高、故障率低、安全性好，利于实现集中管理与控制。辅助运输采用矿用提升绞车和调度绞车相结合的方式。2、回采工作面采用走向长壁式布置，具有易管理、产量高、易回采的优点。矿井以一个生产采区、一

10、个综采一次采全高采煤法工作面保证矿井设计生产能力，符合安全高效“一井一面”的模式。3、按照开采顺序，先采2#煤层，后采5#煤层。2号、5号煤层的开拓采用分层布置的方式，初期开采的2号煤层首采区采用单翼开采，系统简单，易于安全生产管理。第一章 矿井概况第一节 矿井基本概况一、地理位置及交通概况:神池县山西忻州华基煤业有限公司位于神池县城123方位、直距6km处，行政区划属神池县龙泉镇管辖。其地理坐标东经11214291121554，北纬390306390419。矿井距北同蒲铁路阳方口煤炭集运站5km，距宁岢铁路陈家沟站1km，距崞(阳) 水(泉堡)干线公路3km。其间有简易公路相通，公路交通较为

11、方便。目前朔黄铁路已基本建成，铁路运输状况也将大为改观。二、地形地貌:本井田地处山西黄土高原西北部，吕梁山支脉管涔山系，属中低山丘陵地带侵蚀性地貌。井田地形总体西高东低，南高北低。最高点位于矿区西南部，海拔标高1697.40m；最低点位于矿区东南部，海拔标高1475.00m，最大相对高差222.40m，地表大部黄土覆盖，沟谷较发育，山的阴坡植被覆盖较多。三、气象和地震情况：本区属典型的大陆性气候，气候干燥，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季温暖适中，冬季寒冷干燥。多年日平均最高气温在2021，最低气温-20左右，年平均气温为7.1。最大冻土深度为0.91m，年降水量为279.8749.1mm，降

12、水量多集中在七九月。年平均风向为西及西北风，风期多集中在冬春季节，最大风速25m/s，年平均风速3.4m/s。根据中华人民共和国标准GB50012001建筑抗震设计规范，本区地震动峰值加速度为0.15g，地震基本烈度为7度。第二节 矿井开拓概况1、矿井采用斜井开拓方式。全矿井初期布置有主斜井、副斜井和回风斜井共三个井筒，三个井筒均布置于同一工业场地内。其主斜井、回风斜井井筒均为改造利用原有井筒，副斜井为新掘井筒。主斜井井筒内装备带式输送机，担负全矿井的煤炭提升任务；副斜井铺设轨道，担负矿井矸石、材料、设备辅助提升以及人员上下井任务；回风斜井为专用回风井筒，担负全矿井的回风任务；三个井筒作为矿井

13、的安全出口，其井筒均设有行人台阶。2、采区布置于5#煤层，采用上山布置方式，主运输采用胶带输送机，可实现自回采工作面刮板运输机至地面胶带输送机一条龙连续运输，辅助运输采用矿用提升绞车和调度绞车相结合的方式。3、回采工作面采用走向长壁式布置，矿井2号、5号煤层采用分层布置，大剥皮式开采。按开采顺续，先开采上部2号煤层，最后再开采下部5号煤层。首采的2号煤层设二个开采水平，开采水平标高为+1440 m、+1420 m。后期开采的5号煤层设二个开采水平，开采水平标高为+1370 m、+1340 m。后期采区及工作面数目：后采的5号煤层布置1个采区、1个综采放顶煤回采工作面、两个普掘工作面。4、按照开

14、采顺序，先采2#煤层，后采5#煤层。2号、5号煤层的开拓采用分层布置的方式，初期开采的2号煤层首采区采用单翼开采，系统简单，易于安全生产管理。矿井初期开采的2号煤层全井田划分为七个采区，为211、212、213、214、215、221、222采区。首采区为211采区。采区开采顺序为先采211、212、213、214、215采区，最后开采221、222采区。矿井后期开采的5号煤层全井田划分为七个采区，为511、512、513、514、515、521、522采区。开采顺序为先采511、512、513、514、515采区，最后开采521、522采区。采用走向长壁式开采。5.矿井轨道大巷（上、下山）沿

15、2号、5号煤层底板布置，胶带大巷（上、下山）沿2号、5号煤层顶板布置。2号煤层+1440水平轨道、胶带大巷以倾角8，斜长288.2m、280.6 m的岩巷穿过落差40m的F3断层。5号煤层+1370水平轨道、胶带大巷以倾角9，斜长257.5m、248.4 m的岩巷穿过落差40m的F3断层。第二章 采区基本开采条件第一节 采区基本条件一、采区地质构造：5号煤层位于太原组下部，上距2号煤层44.4989.42m，平均60.50m。煤层厚度4.4215.61m，平均9.11m，结构简单，含02层夹矸，夹石单层厚度为0.10.2m，井田内西部部分剥蚀，井田内赋存区稳定可采。顶板为泥岩或细砂岩，底板为泥

16、岩、粉砂岩。本采区地质构造总体为一单斜构造，走向近北北西，倾向北东东，地层倾角322，西部煤层露头附近产状较陡，东部产状较缓。本区断裂构造较发育，发育有北东向、北西向两组正断层，井田内未发现陷落柱。井田内无岩浆岩侵入。F2正断层：为F1断层的分支断层，位于井田西南部，走向北西向，倾向北东，倾角75。井田内延伸长度500m，落差20m。F3正断层：贯穿井田南东部，向东和向南延伸至区外。断层北东段走向近东西向，南西段走向转为近南北向，北东段倾向南，南西段倾向东，倾角65。井田内延伸长度1300m，落差40m。F4正断层：位于井田东南部，F3断层之东南，走向北东，倾向南东，倾角75。井田内延伸长度6

17、00m，落差15m。F5正断层：位于井田中部，走向北西，倾向南西，倾角75。井田内延伸长度600m，落差10m。F6正断层：位于井田北部，走向北东，倾向南东，倾角75。井田内延伸长度280m，落差5m。二、水文地质特征：井田中部2号煤层有一背篓井，属老窑，其内会有一定积水。在局部裂隙带的部位，一般顶板破碎，且有裂隙水涌出或渗出。矿区内断裂构造发育，正常矿坑涌水量24m3/d，最大矿坑涌水量72m3/d。三、煤层、煤质及其顶底板岩性：（一）煤层顶、底板岩性特征5号煤层以直接顶为主，老顶次之，局部出现伪顶。伪顶岩性为炭质泥岩、粘土质泥岩，在开采过程中会随着煤层冒落；直接顶板为细砂岩、粉砂岩、砂质泥

18、岩，厚度0-1.50m，稳定性一般，顶板易于放落。老顶岩性为中粗砂岩、细砂岩，厚度6.1036.39m，平均16.91m，岩石致密坚硬，稳定性好，不易冒落。底板岩性多为粉砂岩、砂质泥岩，个别地段有炭质泥岩，厚度为1.504.40m，平均3.25m，底板稳定性一般。5号煤底板未发现底鼓现象。（二）煤质5号煤：弱玻璃玻璃光泽，参差阶梯状断口，夹有透镜状裂隙内充填有方解石脉的镜煤条带，上部呈线理状分布的亮煤、镜煤较多，可见透镜状丝炭；中部亮煤、镜煤、暗煤呈线理状交互分布，亮煤组分较多；下部亮煤与暗煤呈线理状分布，暗煤条带所占比列较大，含黄铁矿、菱铁矿结核与星散状黄铁矿。1、煤的化学组成和工艺性能20

19、07年4月24日山西省煤炭工业局综合测试中心对安苑煤业有限公司石炭系5号煤进行煤质测试的资料，其分析结果现叙述如下：5号煤层水 分（Mad）：原煤1.41%； 浮煤2.60%。灰 分（Ad）：原煤22.62%； 浮煤12.92%。挥发分（Vdaf）：原煤38.26%； 浮煤38.91%。全硫（St.d）：原煤0.99%； 浮煤0.74%。发热量（Qb.daf）：原煤25.15MJ/kg； 浮煤28.90MJ/kg。粘结指数(GR.I)： 浮煤13。据中国煤炭分类国家标准（GB575186），5号煤为长焰煤（CY），代码42。可采煤层煤质特征见表2-1-3。可采煤层煤质检验报告见附件。表2-1-

20、3 煤质特征表项 目煤 层工业分析Mad%Ad %Vdaf%St.d%Pd%Qnet.v.dafMJ/kgY（mm）5号原煤1.4122.263838.2600.9925.15浮煤2.6012.924838.910.7428.90132、煤的种类及用途井田内批采的5号煤层煤类的确定依据煤炭质量分级（GB/T152242004），5号煤为中灰，中硫，中热值长焰煤;可作为动力用煤、民用煤。四、瓦斯、煤层及自然发火情况：1、瓦斯根据2006年山西省煤炭工业局晋煤安发200638号文件“关于忻州市所属煤矿204对矿井2005年瓦斯等级和二氧化碳涌出量的批复”，原神池县九牛沟煤矿2005年度矿井瓦斯和二

21、氧化碳等级鉴定结果，5号煤瓦斯相对涌出量为9.34m3/t，绝对涌出量为1.88m3/min，二氧化碳相对涌出量为6.55m3/t，绝对涌出量1.32m3/min，属低瓦斯矿井。后村煤矿2005年度瓦斯相对涌出量2.17m3/t，绝对涌出量0.40m3/min，二氧化碳相对涌出量4.28m3/t，绝对涌出量0.81m3/min，属低瓦斯矿井。2、煤尘2007年4月17日山西省煤炭工业局综合测试中心对山西忻州华基煤业有限公司5号煤层进行采样测试。试验结果各煤层煤尘均有爆炸危险性。在煤层开采时，要经常洒水，定期清理井巷壁上的浮尘，防止煤尘爆炸事故的发生。煤尘爆炸性试验成果见附表2-1-4 。表2-

22、1-4 煤尘爆炸性测试 项 目煤层号煤 尘 爆 炸测试时间火焰长度 mm加岩粉量 %有无爆炸性519055有2007-4-173、煤的自燃2007年4月17日山西省煤炭工业局综合测试中心对山西灵石安苑煤业有限公司5号煤层进行采样测试。5号煤层自燃发火等级为级，属自燃。表2-1-5 煤的自燃倾向性 项 目煤层号吸氧量（ml/g）自燃等级倾向性质测试时间50.6216自燃2007-4-17据调查，煤的自燃随气候变化而变化，5号煤层自燃发火期为45个月。整合前九牛沟煤矿、后村煤矿5号煤层采空区多处发生自燃，现火区均已封闭。在接近原采空区时，应及时采取有效措施；同时要及时密闭废弃巷道。第二节 采区储量

23、、生产能力及服务年限一、采区范围：采区范围为:东西分别为5#煤层+1370m水平以上至井田边界保安煤柱，南北分别为F3断层至下山保安煤柱，南北走向长0.52km，东西倾斜0.46km，采区面积 239200万平方米。二、采区储量：1、地质储量：W1=LQh=3002759.111.33 =999594.75吨2、煤量损失按盘区地质储量的5%计算： P=999594.755%=49979.74吨3、可采储量：厚煤层的采出率为0.8，ZK=（999594.75-49979.74）0.8=949615.01吨三、采区年设计生产能力：后期首采的5#煤层为倾斜特厚煤层，工作面回采率：综采97%。1、回采

24、工作面生产能力按下式计算：A工=Llm1rC1=7071009.111.330.97=830.92（kt/a）式中：A工回采工作面年产量，ta；L回采工作面年推进速度，m；l回采工作面长度，m；m1回采工作面采煤高度，r煤的容重，tm3；C1回采面采煤回采率取0.97；2、加10%的掘进煤，为A掘=83.09（kt/a），则：采区生产能力为A矿= A工+ A掘=830.92+83.09=914.01（kt/a）四、采区回采率：采区回采率= 100% =949615.01/(999594.75-49979.74) 100% =80%五、采区服务年限：工作面服务年限采区可采储量/采区年生产能力 9

25、49615.01/300000=3.17（年）第三章 采区巷道布置第一节 采区上山布置方案一、巷道布置方案比较：(一)考虑到该采区走向较长，储量丰富，为使采区的生产准备灵活多变，并兼顾采区的通风、瓦斯问题处理，以及防止煤层自燃发火，因而在采区的巷道布置上必须具备生产系统灵活可靠，对开采设备适应，在技术上可行，经济上合理的条件，为此我们在采区的巷道布置上考虑了两种方案：方案一、采区巷道沿采区倾向方向布置，工作面采用走向开采；方案二、采区巷道沿采区走向方向布置，工作面开采方式为倾斜长壁式；（二）方案一、采区巷道沿采区倾向布置，工作面采用走向开采，准备巷垂直于大巷布置，该方案的优缺点如下：优点：1、

26、采区下料系统沿煤层掘进，节省大量岩巷，采区采出煤量较多。2、有利于采区和工作面的衔接，有利于采空区侧巷道的施工和维护。3、采区准备巷位置合理，系统灵活可靠。4、与方案二相比，减少了保护煤柱损失的布设，减少了煤的损失。 缺点：1、工作面推进长度较小，不利于工作面的高产高效。 方案二、采区巷道沿采区走向方向布置，工作面开采方式为倾斜长壁式。该方案的优缺点如下：优点：1、工作面走向长度较长，适应高产高效的要求。 缺点：1、工作面布置受涌水的影响较大，造成工作面积水。2、巷道掘进量增加，采区运输距离较长。3、增设采区边界煤柱，造成煤炭损失。4、不利于采区和工作面的衔接，不利于采空区侧巷道的施工和维护。

27、（三）方案确定： 通过比较，以上两种方案，各有利弊，但总体上讲，虽然方案一的工作面比较短，但考虑到方案一具有巷道布置简单，工作面不受涌水的影响，布设的边界煤柱少，煤炭损失量少，有利于采区和工作面的衔接，有利于采空区侧巷道的施工和维护，经研究后，我们确定方案一为该采区的布置方案。二、采区准备巷布置：后期开采的5号煤层采用下山的开拓布置方式，单翼式开采。在5号煤层主、副斜井井底，平行布置胶带、轨道二条下山，二条上山均倾斜布置，倾角220。胶带上山沿5号煤层顶板布置，轨道上山沿5号煤层底板布置。轨道下山与下部5号煤层+1370水平轨道大巷相连，形成5号煤层514下山采区的辅助运输系统；胶带下山直接和

28、5号煤层井底煤仓相连，形成5号煤层514下山采区的煤炭运输系统；5号煤层回风通过5回风大巷和5号煤层总回风大巷相连，形成5号煤层511下山采区的回风系统。5号煤层轨道顺槽沿煤层底板布置，运输顺槽沿煤层底板布置。轨道顺槽直接与轨道下山相连；运输顺槽直接与胶带下山相连，并通过联络巷与轨道下山相接，从而构成采区运输、通风、排水等系统。三、巷道断面参数：表5-3-1 巷道断面和支护形式巷道名称断面形状净断面(m2)掘进断面(m2)支护形式支护厚度mm轨道上山矩形7.508.32挂网锚喷胶带上山矩形7.508.32挂网锚喷回风上山矩形7.508.32挂网锚喷胶带顺槽矩形66锚网轨道顺槽矩形66锚网回采开

29、切眼矩形6.406.40锚杆第二节 采区主要生产系统一、采区生产系统：1、煤流系统工作面（可弯曲刮板输送机） 运输顺槽（胶带输送机）胶带上山（胶带输送机）5号煤层井底煤仓主斜井（胶带输送机） 地面。2、辅助运输系统副斜井（矿车）5号煤层+1370m水平材料车场及大巷（矿车调度绞车）轨道上山（矿车矿用提升绞车）轨道顺槽（矿车调度绞车）回采工作面。3、通风系统地面新鲜风流（主斜井、副斜井）井底车场胶带上山胶带顺槽 回采工作面 轨道顺槽 轨道上山5号煤层+1370m水平轨道大巷5号煤层总回风大巷 回风斜井 地面。4、排水系统工作面5号煤层轨道（胶带）上山5号煤层+1370m水平轨道大巷（水沟）5号煤

30、层井底水仓及泵房副斜井（管道） 地面矿井水处理站水池。 第三节 采区开采顺序一、煤层开采顺序关系：矿井后期开采的5号煤层首采区为514采区，为下山单翼开采采区，首采工作面连续推进至下山保安煤柱后，停采，搬家至下一区段工作面连续推回上山保安煤柱。后期开采的5号煤层设二个开采水平，开采水平标高为+1370 m、+1340 m，煤层按开采水平分层，自上至下分别为+1370和+1340水平，2水平层间距平均30m，煤层采用分层布置的开拓方式，大剥皮式开采。二、有关支护技术参数：工作面回采方向采用后退式回采，工作面上下平巷的超前支护。1、支护要求：上、下平巷超前支护采用DZ25型单体支柱配型顶梁支护的方

31、式，两巷超前支护分别距工作面支架尾梁不少于20m。超前支护以外的巷道出现变形时应及时进行支护。2、支护材料及支护密度：上、下平巷超前支护采用DZ25系列单体支柱配型顶梁联合支护；其中上平巷自上出口以外20m为一梁三柱，下平巷自下出口至转载机为一梁三柱。DZ25系列单体液压支柱参数：初撑力：50kN，最大工作阻力：245kN，支撑高度：1.92.8m3、支护质量控制标准：支柱走向一条线，偏差不超过100mm。支柱应支到实底，并做到迎山有力(迎山角度为20左右)；单体液压支柱初撑力不小于50kN。顶粱与顶板钢带或铁物之间要用木板枇垫实，并保持平直。所有单体液压支柱手把方向一致，朝向平巷以外。两巷的

32、人行道高度不得低于1.8m，行人道宽度不得小于1.2m，单体支柱活柱行程不得小于200mm。在两巷超前支护之间(支设钢梁柱档中)各支设两棵关门点柱，支柱戴帽，初撑力不低于50kN。两巷单体支柱均穿铁鞋(直径320mm或工字钢鞋)支护。第四章 采煤工艺及劳动组织第一节 采煤工艺一、采煤方法：矿井无瓦斯突出现象，属低瓦斯矿井，煤尘有爆炸性危险，煤层属自燃煤层。根据矿井地质报告和本矿开采所揭露煤层的情况来看，煤层赋存平稳，倾角一般为322，属水平-倾斜煤层，煤层结构简单、煤层稳定可采。（一）采煤方法的选择原则选择采煤方法及工艺主要考虑了以下原则：1、与煤层赋存条件相适应，有利于提高工作面单产和矿井的

33、稳产、增产，实现矿井生产的高度集中化，以达到矿井高产高效的目的。2、简化采煤工艺，减少运输环节，降低巷道掘进率。3、保证矿井安全生产，有效地防止煤层自然发火和其它灾害，为工人创造舒适的井下工作环境。4、提高资源回收率，减少资源损失。5、和地方煤矿生产、技术管理水平相适应。（二）采煤方法及工艺的选择1、采煤方法选择由于本矿井煤层埋藏浅、厚度大，地面没有村庄分布，井下开采条件简单，因此设计采用长壁式采煤方法。2、采煤工艺根据上述原则及初期5#煤层514采区开采技术条件，参照国内外中厚煤层的开采和邻近矿区的安全高效生产经验，设计根据煤层赋存情况，提出如下三种采煤方法：方案I: 综采放顶煤采煤工艺方案

34、：炮采放顶煤采煤工艺方案：中厚煤层分层综采采煤工艺上述三个方案的分析比较如下：方案I：综采放顶煤采煤工艺综采放顶煤采煤工艺即采用滚筒式采煤机、组合顶梁液压支架、刮板输送机（2部）及其他附属设备等配套进行的综合机械化生产，实现采煤工艺过程的全部机械化。组合顶梁液压支架放顶煤是近年来发展起来的综合机械化放顶煤采煤方法的方式之一。自2005年山西省煤炭工业实行采煤方法改革以来，在山西省乡镇煤矿得到了广范应用。实践证明，组合顶梁液压支架放顶煤开采是一种投资比较少，见效快，布置灵活，安全性较高，适合用于地方煤矿的一种比较先进的采煤方法。目前，在陕西、甘肃、辽宁、四川、新疆等省区的工作面开采中，取得了比较

35、好的经济效益。组合顶梁液压支架放顶煤采煤方法已发展成为厚及特厚煤层开采的一个重要分支。综采放顶煤采煤工艺有如下特点：1）推进速度较快，煤炭产量较高；2）机械落煤，工人劳动强度较低；3）切割煤层中含有的硫化铁结核时容易产生火花，影响安全生产，采煤机截齿消耗量大，生产成本高；4）初期投资较大，吨煤能耗较多；5）对复杂的地质条件的适应性较好。并且综采放顶煤需适用如下条件：1）顶煤的冒放性好或较好，这与煤层的赋存条件、煤及其顶板的力学性质、层理发育状况及夹矸层特性等多种因素有关；2）煤层厚度：缓倾斜煤层510m为宜，急倾斜煤层15m以上，一般不宜小于20m；3）煤层倾角：035缓及倾斜厚煤层和急倾斜特

36、厚煤层；4）采深H（m）与煤层单向抗压强度Rc（MPa）的比值：H/Rc17；5）煤层顶底板岩性：直接顶板能随采随冒，顶煤放出后能及时充填放出空间，岩性以泥岩、页岩、粉砂岩等中等稳定以下为好；底板岩性以支架不钻底，能较好发挥支架支撑能力的岩性为宜；6）煤层结构：当夹矸强度大于煤层强度时，以夹矸厚度小于0.3m为宜。方案：炮采放顶煤采煤工艺炮采放顶煤采煤法即利用爆破落煤、人工装煤、刮板输送机运煤，并用悬（滑）移支架进行支护，实现采煤工艺过程部分机械化。炮采放顶煤技术在我国亦是成熟的采煤工艺。自1982年开始试验放顶煤开采方法以来，这种对开采厚煤层行之有效的技术已得到了很大发展。这种采煤工艺具有掘

37、进率低、材料消耗量少、生产集中、成本低、布置灵活、适应范围广泛等明显优点。近几年来，炮采放顶煤采煤技术有了迅速发展和重大突破。并且，炮采放顶煤开采与综采放顶煤适用范围相比，还可适用于：1）地质构造复杂地区，如断层密集的窄条不规则地带、采区边角煤、火成岩侵入区等难以分层开采的地区；2）厚煤层分层开采残留煤；3）小煤柱的回收但炮采放顶煤开采需适用如下条件：1）顶煤的冒放性好或较好，这与煤层的赋存条件、煤及其顶板的力学性质、层理发育状况及夹矸层特性等多种因素有关；2）煤层610m为宜，煤层厚度不超过15m；3）煤层结构：顶煤中夹矸单层厚度一般不大于300mm，其强度不影响顶煤冒落。方案：中厚煤层分层

38、综采采煤法我国中厚及厚煤层产量占原煤总产量的45左右。分层采煤法目前是我国中厚、厚及特厚煤层的主要采煤工艺之一，在大中型矿井得到普遍采用，积累了较丰富的经验。但分层开采造成采区巷道布置复杂，巷道掘进工程量大，加重了采掘接续紧张程度；对采空区重复供氧，增加了煤层自然发火的几率，不利于防止煤层自然发火；缩短了工作面开采周期，增加了工作面的搬家次数；重复切割煤层，电能消耗高；需要铺设金属网，影响了工作面的推进度，材料消耗高，成本高。因此，采用分层开采不仅投入大，而且不利于安全生产，不利于资源回收。顶煤的冒放性分析:（1）煤层厚度分析本井田5号煤层煤厚4.4215.61m，平均9.11m，具备放顶煤采

39、煤方法的煤厚条件，回采工艺简单，资源回收率高。（2）煤层冒放性分析影响顶煤冒放的自然因素主要有：煤层开采深度、煤层厚度、煤层结构、夹矸层数及硬度和厚度、煤层顶板岩性及其厚度、老顶岩性及其厚度和岩、煤体发育程度、煤岩层交界面地质结构程度等。煤层强度对顶煤冒放性的影响分析煤层强度是煤层本身抗破坏能力的主要指标，影响着顶煤在压力作用下破坏的过程和程度，与顶煤跨落角有密切的关系，即煤层强度越大，顶煤跨落角就越小，顶煤冒放性就越差，反之则较好。预计本矿井顶煤将会顺利破坏而冒落。煤层赋存深度对顶煤冒放性的影响分析煤层赋存深度（H）直接影响着原岩应力（rH）大小，同时也影响着回采工作面四周围岩内支撑压力峰值

40、（krH）的大小。煤层埋深越大，工作面煤壁前方顶煤受超前支撑压力越大，越易预先发生变形、破碎直至松散，是顶煤能否放出的先决条件。理论研究表明，在不考虑构造应力场的情况下，顶煤发生破坏的临界赋存深度与煤层的单向抗压强度密切关系，即煤层的单向抗压强度一定时，煤层埋深大于临界值越多，顶煤冒放效果越好。根据其它矿井煤类条件估算，本井田煤层顶煤冒放的临界深度在80m左右，而矿井可采煤层埋深基本在100m以上，从开采深度上分析，本矿井煤层处于可冒放范围。顶煤节理、裂隙对顶煤冒放性的影响分析节理、裂隙发育的煤层完整性较差，顶煤在支撑压力的作用下，易于破坏破碎，裂隙越密集，顶煤冒放性越好。本矿井煤层垂直裂隙发

41、育，有利于顶煤的冒放。煤层夹矸对顶煤冒放性的影响分析煤层夹矸对顶煤的冒放性影响比较复杂，其影响程度与夹矸的硬度、厚度、层数及赋存位置有关。对于比较软的夹矸层，它成了煤层的弱面，而比较硬的夹矸则成了顶煤中的“骨架”，使顶煤强度增加，夹矸越硬、越厚，顶煤就越难冒放。根据地质资料，煤层结构简单，不含夹矸。顶板条件对顶煤冒放性的影响分析本矿井5号煤层直接顶板为细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，厚度0-1.50m，稳定性一般，顶板易于放落。老顶岩性为中粗砂岩、细砂岩，厚度6.1036.39m，平均16.91m，岩石致密坚硬，稳定性好，不易冒落。采放高度对顶煤冒放的影响分析采放比影响着顶煤冒落充分松散与否的空间条

42、件。本区工作面采煤高度为3.5m，放顶煤高度为5.61m左右，采放比为1：1.6，有助于提高回采率。通过初步分析，本矿井开采煤层具有冒放性，煤层厚度适宜，适合采用放顶煤采煤工艺。在采用放顶煤开采时，必须遵守煤矿安全规程第68条规定。综采放顶煤采煤工艺与炮采放顶煤采煤工艺相比，具有下列优点： 综采工作面装备采煤机组,机械落煤,实现了采、装、运的机械化，减轻了工人的劳动强度。 机械装备水平高，生产集中，生产能力较大。工作面随机挂梁、推移输送机和支架，缩短了作业循环时间，同时缩短了机道上方顶板空顶时间，改善了机道顶板支护，减少了顶板事故。综采放顶煤采煤工艺与分层综采采煤工艺相比，具有下列优点：对于煤

43、层厚度变化大以及过小断层有较强的适应性；生产集中化程度高，所需占用的设备数量较分层开采成倍减少，设备成本及维修费用显著降低；由于放顶煤开采工作面的一次开采厚度大，从而大大减少了工作面设备安装、拆卸与搬家的次数，缩短了工作面的非生产时间，工人的作业环境条件相对稳定，有利于安全生产和稳产高产；综采工作面装备采煤机组,机械落煤,实现了采、装、运的机械化，减轻了工人的劳动强度；回采工艺简单，材料消耗量省，减少了分层开采铺设金属网工序。顶煤靠自重压力破落，节省了电耗；避免了多次采动煤层形成裂隙而漏风，对防止煤层自燃极为有利；提高了煤炭的块煤率，提高了煤炭的售价；生产人员少，工效高，成本大大降低。所以，根

44、据上述分析，考虑到采煤方法的适应性和本矿井及临近矿井的开采技术水平、生产管理水平和装备水平，参照本矿邻近矿井的开采技术经验和采煤方法，设计推荐本矿井采用综采放顶煤采煤工艺。综采放顶煤是一种技术经验较成熟的采煤工艺，与炮采放顶煤工艺的根本区别是落煤和装煤均采用机械化。适用于煤层赋存较稳定的中、小型煤矿，薄及中厚煤层中应用较综遍，工作面布置灵活，适应性较强。综采要求技术水平、管理水平和职工素质相对较高。综上所述，设计推荐采用长壁综采放顶煤采煤法。二、回采工作面设备选型本矿井的资源条件因处于宁武煤田边缘，非常适合建设300kt/a的小型矿井的条件，不宜建中、大型矿井。对于回采工作面设备选型设计考虑了以下原则：（1）机械设备的选择首先满