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1、第 2 章 采区设计的依据、程序和步骤 【学习目标】 熟悉采区设计的依据、程序和步骤。 2.1 采区设计的依据 要做好采区设计，必须有正确的设计指导思想和充分可靠的设计依据，必须贯彻执行 煤炭工业技术政策煤矿安全规程煤炭工业矿井设计规范等。 采区是组成矿井生产的基本单位。采区设计被批准后，在采区的施工及生产过程中， 不能任意改变。因此，采区设计要为矿井合理集中生产和持续稳产、高产创造条件；要尽 量简化巷道系统，减少巷道掘进和维护工程量；要有利于采用新技术，发展机械化和自动 化；要使煤炭损失少，安全条件好。本节主要介绍采区设计的主要依据。 1.采区地质说明书 采区地质说明书应由企业地质技术人员根
2、据矿井地质报告或矿井延深水平 地质报告及相邻的已采区采掘生产过程中揭露的煤层赋存、地质构造、瓦斯涌出及水文 等实际情况，按统一规定的内容和格式进行编制，经地质技术负责人审查签字后，报企业 总工程师批准。 采区地质说明书的内容应包括文字部分和附图部分。 1) 文字部分 采区地质说明书的文字部分包括以下内容。 (1) 采区名称、位置、边界、走向长度、上下部标高、地面标高、地面地形、地物、 地貌及采区内钻孔个数、勘探线条数。 (2) 采区内可采煤层层数、间距、产状，煤种煤质，煤层结构及赋存变化规律及煤的 容重、硬度。 (3) 煤层开采技术条件。 地质构造类型、性质、密度及要素。 煤层顶底板岩层名称、
3、厚度、性质。 瓦斯等级、瓦斯绝对涌出量、有无突出危险及突出类型。 煤层自燃类型及发火期。 5 第 2 章 采区设计的依据、程序和步骤 水文条件类型及涌水量。 煤尘有无爆炸性及爆炸指数。 (4) 采区储量：根据确定的可采煤层煤厚、储量计算块段及国家规定的采区回采率， 计算出采区的地质、工业和可采储量。 2) 附图部分 采区地质说明书的附图部分包括以下内容。 (1) 采区上下对照图。 (2) 采区煤层底板等高线及储量计算图(多煤层采区应分层进行绘制和计算)。 (3) 采区内勘探线剖面图。 (4) 相邻采区边界煤巷地质素描图及石门巷道素描图。 (5) 采区煤岩层综合柱状图。 2.采区设计任务书 采区
4、设计任务书应由企业生产技术部门根据设计或核定的矿井生产能力、采区 地质说明书以及拟将推广采用的新装备和新技术等因素进行编制。一般情况下，应报企 业总工程师批准；特殊情况下(指在采区第一次采用新装备或新技术时)，应在企业总工程 师同意签字后报企业主要负责人批准。 采区设计任务书应包括以下内容。 (1) 采区的设计生产能力。 (2) 采区的布置方式。 双面采区。 单面采区。 跨多上山采区。 (3) 采煤方法。 单一长壁采煤法。 放顶煤长壁采煤法。 倾斜分层长壁采煤法。 其他采煤法。 (4) 采煤系统。 采区巷道布置系统(指采区上山和区段平巷布置方式)。 采区运输系统 (指上山是用矿车出煤还是用输送
5、机出煤)。 采区通风系统 (指是利用现有风井还是布置采区风井)。 (5) 采掘工艺。 采场落运煤、支护方式及支护材料。 煤、岩巷掘进、装载、支护方式及支护材料。 (6) 采区同时生产的采掘面个数。 (7) 在安全上应采取的主要措施，如瓦斯抽放系统、防突措施、防火注浆系统等。 (8) 采区主要技术经济指标，如采煤工作面斜长、单产、采区掘进率、采区回采 率等。 6 3.煤矿安全规程(2012 年版 )相关规定 煤矿安全规程(2012 年版，以下简称规程)中与采区设计相关的内容如下。 (1)规程第2123 条，关于采区巷道高、宽的规定。 (2)规程第48 条，关于一个采区同一煤层同时作业的采掘面个数
6、及不得采用前进 式采煤方法的规定。 (3)规程第68 条，关于放顶煤开采的规定。 (4)规程第101 条，关于巷道风速的规定。 (5)规程第103 条，关于井下作业地点风量计算参数的规定。 (6)规程第113115 条，关于采区通风系统的规定。 (7)规程第118 条，关于通风设施设置的规定。 (8)规程第128 条，关于高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯 (二氧化碳 )突出矿井、低瓦斯 矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷及有瓦斯涌出的岩巷掘进头必须采用双局扇供风，必须 采用双抗风筒，一台专用变压器最多可同时向4 个掘进头风机供电的规定。 (9)规程第132 条，关于机电设备硐室通风及采区变电所必须有独立
7、的通风系统 的规定。 (10)规程第154 条，关于产生煤岩尘地点设置风流净化水幕、喷雾装置的规定。 (11)规程第155 条，关于有煤尘爆炸危险采区内设置隔爆设施的规定。 (12)规程第158 条，关于井下安装安全监控装置的规定。 (13)规程第168、 169 条，关于瓦斯传感器设置地点及浓度的规定。 (14)规程第180 条，关于突出矿井布置采掘工作面应遵循的原则。 (15)规程第194、 195 条，关于开采保护层的规定。 (16)规程第207 条，关于急斜煤层天眼布置的规定。 (17)规程第209 条，关于揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘作业时，必须采 取安全防护措施的规定，其中震
8、动爆破措施自2010 年 3 月 1 日起禁止使用，因为它会诱 导突出造成事故。 (18)规程第229、230 条，关于开采容易自燃和自燃煤层的巷道布置、采煤顺序 的规定。 (19)规程第269、273 条，关于开采煤层底板有强岩溶承压含水层时的开采方法、 巷道布置及设置水闸门或用专门潜水泵代替防水闸门的规定。 (20)规程第280 条，关于采区水仓有效容量的规定。 (21)规程第286 条，关于采掘工作面接近水患区域时，必须确定探水线进行探水 的规定。 (22)规程第347 条，关于采区内使用电机车运输的规定。 (23)规程第370 条，关于倾斜井巷采用矿车提升时，必须设置安全挡的规定。 (
9、24)规程第419、 421 条，关于倾斜井巷绞车滚筒上允许缠绕钢丝绳层数的规定。 (25)规程第442 条，关于采区变电所、水泵房、井下移动瓦斯抽放泵的供电线路 不得少于两回路的规定。 (26)规程第444 条，关于采区必须采用防爆电气设备的规定。 7 第 2 章 采区设计的依据、程序和步骤 (27)规程第460、463 条，关于采区变电所硐室及出口5m 内巷道应用不燃性材料 支护、变电硐室安全出口数量、机电硐室内各种安全通道宽度的规定。 (28)规程第467 条，关于井下必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆 的规定。 4.煤炭工业小型煤矿设计规定(1992 年版 )相关规定 煤炭工业
10、小型煤矿设计规定(1992 年版 )中与采区设计相关的内容如下。 (1) 关于年、天、班出煤时间的规定。 (2) 关于阶段高度的规定。 (3) 关于采区巷道断面积的规定。 (4) 关于采区走向长度、采煤工作面斜长和年推进度的规定。 (5) 关于采用矿车提升时，上(下)山坡度的规定。 (6) 关于巷道布置和支护方式的规定。 (7) 关于采煤方法选用和采场支护的规定。 (8) 关于掘进巷道单进指标的规定。 (9) 关于运输不均衡系数及倾斜巷道采用矿车运煤时装满系数的规定。 (10) 关于采区和采煤工作面回采率的规定。 5. 当前国家有关煤矿生产的方针政策 当前国家有关煤矿生产的方针政策中与采区设计
11、相关的内容如下。 (1) 在小煤矿大力开展“三推行”工作。 (2) 在全国煤矿建立和完善安全避险“六大系统”。 (3) 应努力提高采掘机械化水平。 (4) 应积极推行合理集中生产经验。 (5) 应认真推广采用新技术、新设备、新材料和新工艺。 6. 经验教训 进行采区设计时需吸取本矿或邻近矿有关采区设计、施工和生产的经验和教训。 2.2 采区设计的程序 采区设计一般是根据矿井设计和矿井改扩建设计以及生产技术要求，由矿主管单位 提出设计任务书，报局批准，而后由矿或局的有关部门、单位根据批准的设计任务书进 行设计。 采区设计通常分两个阶段进行，即确定采区主要技术特征的采区方案设计和根据批准 的方案设
12、计而进行的采区单位工程施工图设计。 1. 采区方案设计 采区方案设计包括编写采区设计说明书及绘制设计方案图。二者之间不是简单的哪个 在先哪个在后的关系，而应根据设计内容的不同，科学地加以确定。 8 (1) 设计说明书的第24 项内容 (即采区形式、区段划分及巷道布置)与设计方案平、 剖面图应首先编绘完成，具体程序如下。 根据煤层条件和采区设计任务书的要求，选定采煤方法。 根据采区设计任务书规定的采区设计生产能力和同时生产的采煤工作面数计 算采煤工作面斜长。 根据选定的区段平巷布置方式，确定区段煤柱或煤皮的宽度。 根据有关规定确定区段平巷宽度。 根据选定的采区布置形式确定采区上山在平面上的位置。
13、 绘制上山所在平面位置的采区剖面图。 根据岩石上山布置参数和采区上车场长度、绞车房长度、绞车房与总回风巷间岩 柱宽度等在剖面图上确定岩石上山、绞车房的合理位置及采区进、回风石门长度。同时， 要根据上述采煤工作面斜长、区段煤柱或煤皮宽度、区段平巷宽度等参数，在剖面图上进 行区段划分，画出采区煤仓、区段溜煤眼及块段溜煤斜巷等巷道。 根据剖面图上的巷道、硐室在水平面上的投影及其在平面图上的设计参数绘制出 采区巷道平面图，根据一区段采煤工作面投产顺序及各种煤柱尺寸，在图上画出采煤工作 面采煤位置和各种煤柱边线。 (2) 设计说明书的其他内容可在此后按先后顺序编写。 (3) 设计方案图中的通风系统及避灾
14、路线图、供电系统图、瓦斯抽放系统图等，均应在平 面图的基础上在后期进行绘制；采区设备配备图，煤流、风流方向图可直接画在平面图上。 2. 采区单位工程施工图设计 绘制单位工程施工图，应在采区设计批准后进行，以上山采区为例，具体程序如下。 (1) 绘制进、回风石门交岔点的平面图。 (2) 绘制进、回风石门的断面图。 (3) 绘制采区上、下车场的布置图。 (4) 绘制采区轨道上山的断面图。 (5) 绘制采区绞车房的布置图。 (6) 绘制区段平巷的断面图。 (7) 绘制采区中车场的布置图。 (8) 绘制采区运输、回风及行人上山的断面图。 (9) 绘制采区变电所的布置图。 (10) 绘制采区煤仓的布置图
15、。 2.3 采区设计的步骤 1. 准备工作 (1) 组建或落实由采矿、通风和机电技术骨干组成的设计小组。 (2) 阅读采区设计任务书、采区地质说明书。 9 第 2 章 采区设计的依据、程序和步骤 (3) 学习当前国家有关发展煤炭生产的方针、政策和文件。 (4) 了解适合本采区条件的新技术、新设备、新材料、新工艺。 (5) 调研本矿及邻矿有关采区设计、施工和生产的经验教训。 2. 设计编制 应根据上述程序和要求，在工程开工前一个季度至半年内着手编制，一个月至一个季 度内完成。 3. 设计报批 采区设计完成后，应立即打印、成图，并行文上报上级审批。其中，常规设计应由总 工程师签发，特殊设计则必须经企业主要负责人签发。设计资料应至少准备7 份，即上报 两份，存档、总工、生产技术部门、施工单位及设计组各一份。同时，应上报电子文档。 4. 设计批复 上级主管部门收到采区设计资料后，一般应在三周内研究审查，并下文批复。 5. 施工图绘制 施工图由设计组根据正式批准的采区设计编制程序及工程计划合理安排，并在开工前 一个月完成。施工图需准备至少5 份，除不需上报外，其他有关部门和单位各一份。 【小结】 本章主要介绍了采区设计的依据、程序和步骤。 复习思考题 1. 编制采区设计的依据是什么？ 2. 试述采区设计的步骤。