张集矿资料

法等矿区推广使用，并取得了较好的经济效益和丰富的开采经验。据统计，缓倾斜厚煤层一次采全高综采产量已占国有重点煤矿产量的15%左右；并有逐步提高的趋势。如神东大柳塔煤矿在工作面长238m、平均采高3.5m的条件下，采用全套进口综采设备，2000年度综采面单产达到8030kt；张集矿井中央区在工作面长220m、平均采高3.8m的条件下，采用国产ZZ6000-20/42型液压支架、MG400/900-WD型采煤机，2002年单产达到2.50Mt/a。目前国内4.5m以下缓倾斜厚煤层一次采全高综采成套设备已实现国产化，回采工艺也日趋成熟，工作面单产已达到较高水平。国内外采煤技术的发展为北区回采工艺的选择提供了依据。

（2）回采工艺的选择

张集北区煤层厚度一般在4.5m以下，根据国内外采煤工艺的发展水平，结合潘谢矿区生产矿井的开采经验，本设计确定4.5m以下的厚及中厚煤层，采用综采一次采全高为主的回采工艺；对于煤层厚度大于4.5m的个别煤层和局部块段可采用综采放顶煤回采工艺。

（二）工作面主要参数的确定

1．工作面长度

随着综合机械化装备技术和生产管理水平的提高，国内外回采工作面长度也在不断加大。1998年美国综采工作面平均长度为259m，最长达335m。国内近几年投产、在建及新设计的大型矿井工作面长度多为200～300m。如2001年兖州矿区兴隆庄、东滩、济宁二号、济宁三号等矿井综采面长度达到213～300m。潞安王庄矿综采面长度达到270m。晋城寺河和神东大柳塔煤矿综采面长度分别达到245m和240m。本区邻近的谢桥矿井和与本区属于同一井田的张集矿井中央区工作面长度也达到220m左右。结合本区各煤层开采条件和目前国内外工作面长度的发展趋势，本设计确定张集北区主采煤层工作面长度为220～250m。对于首采块段，结合煤层厚度、瓦斯含量、工作面开采条件等因素，本设计确定张集北区首采块段8、6煤层综采面长度为250m。

2．工作面年推进度

目前美国产量较高的综采工作面年推进度已达到5000～7000m；国内神东大柳塔煤矿在采高3.5m、面长238m、采用进口大采高综采设备条件下，工作面年推进度达6000m以上。兖州矿区东滩、济宁二号、济宁三号矿井2001年综放面年推进度均达到3000m以上。与本区属于同一井田的张集矿井中央区在平均煤厚3.8m、面长220m、采用国产大采高综采设备条件下，2002年上半年工作面平均推进度已达到2200～2300m。

张集北区综采工作面装备进口SL-300型大功率电牵引采煤机、国产ZZ6800－18/38型液压支架配备进口PM4电液控制系统，其它装备也采用具有国内先进水平的综采配套设备。工作面实行2班采煤，1班检修，按采煤班每班割煤6～7刀，每刀进尺0.8m，日循环进尺为9.6～11.2m，循环率取0.9，年工作日按300天计算，综采面年推进度可达到2592～3024m。

考虑到淮南矿区目前生产实际和国内外采煤技术的发展趋势，结合张集北区主采煤层厚度、顶底板岩性、工作面装备水平等因素，本设计确定张集北区主采煤层年推进度为2000～2800m。

3．工作面单产

为了合理确定工作面单产，本设计从以下几个方面对张集北区工作面单产水平进行了综合分析和预测。

（1）国外先进综采工作面单产水平

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近年来，美国长壁综采技术以惊人的速度发展，成为目前世界上综采技术最先进的国家。1996年综采工作面平均单产为2820kt/a；1997年6月美国二十英里煤矿在煤厚2.54m、面长256m的条件下，工作面月产原煤1020kt；1998年美国坎布兰德、恩梅诺德煤矿在煤厚2.29m、1.98m，面长287m、305m的条件下，工作面单产分别达到6400kt/a和5000kt/a。

（2）国内先进综采工作面单产水平

近几年，我国综采面单产水平有了较大的提高。2000年兖州矿业集团5个重点综采队原煤单产水平均达到3000kt/a以上，最高单产为5130kt/a。2000年神东大柳塔煤矿工作面单产达8030kt/a。与北区属于同一井田的张集矿井中央区在平均煤厚3.8m的条件下，采用国产大采高综采设备，2002年工作面平均单产达到2500kt/a，最高日产达到11.3kt。

（3）较好的煤层条件，为实现工作面高产稳产奠定了基础

张集北区主采煤层厚度（除1煤层外）适中，赋存较稳定；块段完整，构造较简单，且煤层倾角平缓、开采范围大、采场接替容易，适合综合机械化开采。因此，北区煤层生产能力较大，开采条件较好，易于实现高产稳产。较好的煤层条件，为实现工作面高产稳产奠定了基础。

（4）高标准工作面装备是实现高产高效的有力保证

张集北区综采工作面配备了以进口SL-300型大功率电牵引采煤机为核心的综采配套设备（国产液压支架配备进口电液控制系统，其它设备均达到国内先进水平），为工作面实现高产稳产提供了可靠保证。

（5）按年推进度测算综采工作面单产

A=L·h·l·r·C×10

-3

式中：A——综采工作面产量，kt/a；

L——综采工作面年推进度，m/a； h——综采工作面采高，m； l——综采工作面长度，m； r——煤的容重，t/m3； C——综采工作面回采率。

主要开采煤层综采工作面产量计算结果见表5-1-1。

综采工作面产量表

表5-1-1

参数 煤层 13-1 2400～2500 L(m/a) ) 4.42 3.111-2 2700～2800 3 240 6 5 22

h(ml(m) r(t/m) 1.30.93 0.92620～2718 2908～3030 3C A(kt/a) 220 4 1.3

2.98 2700～2800 4 6 2600～2750 4 1 （8）按采煤机割煤速度计算综采工作面单产

A=T·b·h·r·Vc(t·u-t1)n·C×10-3

式中：A、h、r、C符号含义同前

T——设计年工作天数，天； b——采煤机截深，m；

Vc——采煤机平均割煤速度，m/min； t——每班工作时间，min/班； u——综采机组开机率； 2000 6.99 220 3.4250 250 1.36 1.37 1.33 0.95 0.95 0.93 3804 2910～3078 2704～2804 t1——每班采煤机换向等工序时间，min/班； n——每天采煤班数，班/天。

主要开采煤层综采面产量计算结果见表5-1-2。

综合上述分析与测算，结合张集北区煤层开采技术条件及国内、外采煤工作面单产水平的发展趋势，本设计确定首采8煤层综采工作面单产按2850kt/a，其它主采煤层综采面单产暂按2500～3000kt/a考虑。

（三）采煤工作面设备选型

1．设备选型原则

（1）工作面装备力求达到国内先进水平。

（2）主要设备选型以技术先进、性能可靠为前提，同时兼顾设备间的相互配套，保证运输系统流畅，以期达到采运平衡，最大限度地发挥综采设备优势。

（3）工作面主要设备应有足够的富裕系数，以减少设备故障率，提高开机率，实现工作面高产稳产。 （4）鉴于目前国内综采设备的研制已达到较高水平，4.5m以下缓倾斜煤层综采设备经多年的实践已基本成熟，因此，张集北区移交工作面设备选型除采煤机外应立足国产设备，以方便设备的正常维护和易损件的更换，降低投资及生产成本。

2．液压支架选型 （1）架型选择

根据8煤层首采块段钻孔资料统计分析，8煤层直接顶以泥岩、砂质泥岩为主，其类型多为1～2类，老顶多为Ⅱ级，局部为Ⅲ级；底板多为泥岩，其类型基本属Ⅲa。根据不同类（级）的顶底板所适应的架型，并结合邻近生产矿井的实践经验，本设计确定8煤层首采块段采用支撑掩护式液压支架。

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（2）选择支架高度

8煤层首采块段煤层厚度2.02～4.42m，平均2.94m，支架高度取1.8～3.8m。 （3）支架工作阻力

支架的支护强度按下列经验公式计算：

P=8·m·r·9.8×10-3×cosa

式中：P——支护强度，MPa； m——最大采高，m； r——岩石容重，t/m3； a——煤层倾角，度。 计算结果如下：

P=8×3.8×2.8×9.8×10×cos4° =0.832MPa

支架有效支护面积按7.5m2计算，液压支架工作阻力为6241kN。

根据以上分析与计算结果，本设计确定8煤层首采块段采用国产四柱支撑掩护式液压支架，型号暂定为ZZ6800-18/38，配备进口PM4电液控制系统。

3．采煤机选型

（1）采煤机平均割煤速度

Vc=

-3

A?103T?b?h?r(t?u?t1)n?C

式中各符号含义同前。 8煤层采煤机平均割煤速度：

Vc=

2850?103300?0.8?2.94?1.36(480?0.6?60)?2?0.95

=6.8m/min

目前，国外高产工作面综采机组开机率一般达到70%～90%，国内部分高产工作面综采机组开机率也达到60%以上，因此，张集北区综采机组开机率u取0.6。

（2）采煤机平均小时能力

Q=60Vc·m·b·r

式中：Q——采煤机平均小时能力，t/h；

其余符号含义同前。 8煤层采煤机平均小时能力：

Q=60×6.8×2.94×0.8×1.36 =1305t/h （3）采煤机功率

采煤机电动机功率一般取决于开采煤层的硬度、开采厚度及采煤机的牵引速度等因素，对于采煤机电动机功率的选择，我国目前还没有可靠的计算方法。根据美国、日本等国的综采经验，开采1吨较硬的煤所

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