安全课程设计

本采区地表为农田、小水沟，没有大的地表水系和水体。

5.2 采区巷道布置及生产系统 5.2.1 采区走向长度的确定

该井田走向长度约为5700m，仅在走向第二水平中央有一中等断层。煤层厚度、倾角变化不大，因此，采区的划分仅在第二水平受到地质条件的限制。又由于本矿井采用综合机械化开采，机械化水平较高，可设计一个采区满足矿井产量，故取较长的采区走向长度。本矿井采区走向长度定为2000m左右，第一水平沿走向上山、下山部分各划分为二个采区。第一采区即首采区走向长2275m。 5.2.2 确定区段斜长和区段数目

采区倾斜长度为900m，采区工作面长度定为170m，区段平巷采用单巷布置，在回采下区段时，采用留小煤柱的沿空掘巷。区段上下平巷的宽度约为4.5m，因此，区段斜长为179m（不包括区段煤柱），对该数进行调整，取为180m。采区区段数为5个。 5.2.3 煤柱尺寸的确定

采区内的煤柱主要是采区边界煤柱、采区上山保护煤柱以及水平大巷保护煤柱。

该采区上部为松散层第四含水层，为了防止该含水层对采区开采造成威胁，留设垂高50m的防水煤柱，并可将回风大巷布置在防水煤柱的底板岩石中，不必再留设回风大巷保护煤柱。为防止采空区矸石的冒落，采区两边各留设10m的采区边界煤柱。水平运输大巷布置在距煤层底板30m下的稳定砂岩岩石中，考虑采用跨大巷开采，不必留设大巷保护煤柱。采区上山布置在岩层中，由于上山使用时间长，上山每侧各留设30m的上山保护煤柱。采区内地质构造情况简单，无大断层、大褶皱、陷落柱及其它影响回采的复杂地质构造，所以采区内不留设此类煤柱。区段平巷采用留小煤柱沿空掘巷的方法，在沿空掘进区段回风小平巷时，留2m宽的小煤柱，以利于巷道回风和支护。 采区煤柱留设方法见表5－3。

表5－3 采区煤柱尺寸

煤柱 上边界防水煤柱 上山保护煤柱 采区边界煤柱 区段护巷煤柱 宽度（m） 175 3032 10 2

5.2.4 采区上山布置

由于采用中央分列式通风，因此第一水平东西两翼的上山要作为第二水平开采时的回风巷道，即该采区上山在矿井开采的整个时期都要保留。为了减少上山的维护费用，因此将上山布置在2煤层底板岩石中。由于该采区仅采2煤层，瓦斯涌出量不大，煤层赋存情况已基本探明，故确定采区上山的数目为二条，即一条运输上山，一条轨道上山。轨道上山距煤层底板15m，运输上山距煤层底板20m，两上山水平距离为20m。采区上山布置如图5-1所示。

该采区开采单一厚煤层，煤层厚度为5.5m，将区段平巷布置在煤层中。为达到设计产量，尽量集中生产，区段依次接替。由于采区的涌水量不大，煤层赋存稳定，且煤层采用综采放顶煤开采，工作面需等长布置，因此区段平巷采用单巷布置。为了防止掘进时巷道受采空区矸石窜入的影响，在掘平巷时留2m宽的窄小煤柱。区段平巷均采用矩形断面，锚网支护。 5.2.6 采区内工作面的接替顺序

为了能够在采空区上覆岩层稳定后再进行沿空掘巷，采区内工作面的接替顺序为左右两翼跳采接替，区段接替采用由上往下依次接替。 5.2.7 采区通风、运输及其它系统 1）运煤系统

工作面→运输平巷→溜煤眼→运输上山→采区煤仓→运输大巷→主石门→主井→地面。 2）运料系统

副井→井底车场→主石门→运输大巷→采区下部车场→轨道上山→采区上部（中部）车场→回风运料平巷→工作面。 3）回风系统

新鲜风流：副井→井底车场→主石门→运输大巷→采区下部车场→轨道上山→采区中部车场→运输平巷→工作面

污风风流：工作面→回风平巷→回风上山→回风小石门→风井→地面。

4）出矸系统

掘进工作面→回风运料（运输）平巷→采区中部车场→轨道上山→采区下部车场→运输大巷→主石门→副井→地面。 5）供电排水系统

供电：地面变电站→副井→井下中央变电所→采区变电所→移动变电站→工作面。 排水：区段平巷→采区中部车场→轨道上山→采区下部车场→运输大巷→主石门→井底车场→中央水泵房→副井→地面。

如区段工作面内涌出的积水或区段平巷内的积水不能自流至中部车场时，应安设局部小水泵进行抽排。

5.2.8 采区内各种巷道的掘进方法 采区内巷道采用综合机械化掘进，选用AM—50型掘进机，SEP—160A转载机，SGB—620/40（SGW—40T）型刮板运输机，SSJ650/2322（SJ—44）型可伸缩带式输送机，JBT—52—2局部扇风机。掘进时转载机接刮板运输机和可伸缩胶带输送机。掘进机前进时，延长刮板运输机，当延长到刮板运输机长度时，拆除刮板运输机中部槽，将其缩到25～50m，并将可伸缩带式输送机延伸50～75m，转载机与刮板运输机的搭接长度为12.5m。掘进通风方式为抽出式局扇通风。 5.2.9 采区生产能力

本采区为一个工作面生产。

1） 工作面的生产能力 工作面生产能力由式5－1计算：

A0=LV0MγC0 5－1 式中：L—工作面长度，m；

M—煤层厚度，m；

V0—工作面年推进长度，m/a； γ—煤层容重，t／m3；

C0—工作面回采率，取c＝0.80。

则 A0=1703158435.531.3530.80=160万t/a 2）采区生产能力

采区生产能力由式5－2计算：

AB= k1 k2 A0i 5－2 式中：AB——采区生产能力；

k1——采区掘进出煤系数，取为1.1；

k2——工作面之间出煤影响系数，由于同采的工作面个数为1，故k2=1； A0i——工作面生产能力； 则 AB=1.1313160=176万t/a。 故采区将能满足矿井产量要求。 5.2.10 采区采出率

采区工业储量为：

Q=S3M3γ=204750035.531.35=1520.2万t； 5－3 S：采区面积 M：煤厚 γ：容重 采区煤柱损失为

P=（5.53900+235.532275+30323900+203900+503900）31.3535.5=129万t； 注：该煤柱损失不包括防水煤柱； 以下面公式计算采区采出率：

5－4

采区开采过程中的煤柱损失主要有：工作面落煤损失，约占3%～7%，这里取为5%；采区煤柱损失。则

采区采出率= =

=87.7%

5.3 采区车场选型设计

5.3.1 采区上部车场形式选择

由于该采区煤层倾角为11°，为缓倾斜煤层，绞车房距总回风巷的距离较近，故采区上部车场选用双道变坡顺向平车场。其优点是车辆运行顺当，凋车方便，回风巷短，通过能力大；缺点是车场巷道断面大，不宜维护。

轨道上山以水平的巷道与区段回风平巷相连，绞车房布置在与回风巷同一水平的岩石中。采区上部车场如图5－4所示：

5.3.2 采区中部车场选择

本采区生产能力大，煤层倾角为11°，轨道上山布置在距煤层底板15m的岩石中，故选用中部车场的形式为双道起坡不设高低道甩入石门的中部甩车场，其斜面线采用一次回转方式。该车场特点是提升牵引角小，钢丝绳磨损小，操车方便，斜面线路短，有利于减少提升时间，但交岔点长，对开凿维护不利。采区中部车场如图5－5所示。 5.3.3 采区下部车场

由于该采区煤层倾角为11°，上山通常提前下扎，并在大巷底板变平，底板围岩条件较好，因此选用大巷装车底板绕道式下部车场。其优点是车场布置紧凑，工程量省，调车方便，但绕道出口交岔点距装车站近，线路布置困难，绕道维护条件较差。其车场见图5－6所示。 5.3.4 采区主要硐室 1）采区煤仓

采区煤仓容量目前一般为50～500t。煤仓容量与采区生产能力的关系可参考表5－4：

表5－4 煤仓容量与采区生产能力关系 采区生产能力（万t/a） <30 30～45 45～60 60～100及以上 采区煤仓容量（t） 50～100 100～150 150～250 250～500

诸多形式的煤仓中尤以圆形断面的煤仓利用率高，不易形成死角，便于维护施工方便，施工速度快。结合本采区煤层底板岩性综合考虑，本采区选用圆形断面煤仓。

从目前使用情况来看，圆形断面直径一般取2～5m，以4～5m为佳，又煤仓过高易使煤压实而起拱，引起堵塞，一般不宜超过30m，以20左右为好。故本采区选定煤仓尺寸为圆形断面直径为5m，煤仓高21.0m，净断面为19.6m2煤仓容量为400吨。由上表可知，煤仓容量与采区生产能力能与适合。 煤仓利用率：η=h/D=21.0/5=4.2>3.5 即煤仓选型合理。

2） 采区绞车房

采区绞车房位置的选择，应布置在围岩稳固、无淋水、地夺小，易维护的地点。应避开较大的地质构造、含水层、并不受开采影响。 本采区上部为顺向平车场，轨道上山以水平的巷道与区段回风平巷相连，绞车房布置在与回风巷同一水平的岩石中。所选用的绞车为JKY2/1.5B，其卷筒直径为2.0m。设计绞车房有两个安全出口，一是钢丝绳通道，二是通风巷道，硐室断面为半圆拱形，高度为3950cm，用锚喷支护。设备的基础用150号混凝土砌筑，深度为2m左右。

3） 采区变电所

采区变电所应设在围岩稳固、地压小、通风良好、无淋水且采区用电负荷中心处。所以本采区变电所设在采区中心地区，即第三区段正中，呈“—”形布置，采用锚喷支护。该变电所服务于整个采区。

6 采煤方法

6.1 采煤工艺方式

6.1.1 采煤方法的选择

本采区可采煤层的特征如下表所示：

表6－1 可采煤层特征表 煤层名称 2 煤层厚度 M 5.5 倾角 ° 8～13 稳定性 稳定 硬度 中硬f=2.0 煤层牌号 FM

伪顶 岩性 深灰色泥岩 厚度 M 0.1

直接顶 岩性 沙泥岩 厚度 M 1.6

老顶 岩性 长石石英砂岩 厚度 M 9.0

根据可采煤层的特征表，2煤层为倾角为11°的缓倾斜厚煤层，在采区范围内，煤层结构单