某矿井采煤方法及采区巷道布置设计

某矿井采煤方法及采区巷道布置设计

一、采煤方法：

1．采煤方法的合理性分析：

本井田赋存2号、3号、5号三层可采煤层，首采2号煤层，2号煤层为倾角为11°的缓倾斜厚煤层，平均厚度5.51m，在采区范围内，煤层结构单一，赋存稳定。

井田内2号煤层厚度小于4.0m的区域主要分布在二采区北部，其中H401钻孔厚度为1.73m，SK2钻孔厚度为3.15m，井田内其他钻孔厚度均大于4.0m。由H401钻孔、SK2钻孔控制的区域即二采区(2号)北翼，面积为36万m2，厚度小于4.0m的区域占全井田2号煤层可采面积的22%，采煤方法选择时主要考虑厚度大于4.0m的区域。

2号煤层伪顶为灰黑色泥岩，厚度0.05～0.3m，一般0.1m，在采煤时随煤层同时垮落。直接顶为泥岩或砂质泥岩，平均厚度2.49m，岩石层面平整，层理清晰，内含少量黄铁矿结核及植物化石，一般发育两组节理，节理间距5～10cm，砂质泥岩抗压强度20.0-24.0MPa，平均21.6MPa，抗拉强度0.5-0.9MPa，平均)为灰白色中粗粒石英砂岩，有时与煤层直接接触，厚度变化较0.7MPa；老顶(K

2

大，2.42-3.95m，平均3.16m，回采时较难冒落。底板为深灰色细砂岩，平均厚度3.81m，厚度稳定，抗压强度62.4-69.6MPa，平均66.7MPa，抗拉强度3.2-3.6MPa，平均3.4MPa。

合理的采煤方法是建设高产高效矿井的关键。影响采煤方法的因素很多，概括起来主要有地质构造、煤层埋深、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶、底板条件、煤质条件及矿井生产能力等。依据本矿井煤层赋存条件和开采技术条件，选择采煤方法时，主要考虑了以下原则：

1)适应煤层地质和开采条件，提高工作面单产，保证矿井合理集中生产和稳产。

2)简化采煤工艺，减少生产环节，节省巷道和设备，降低掘进率，尽量不掘或少掘岩石巷道。

3)可靠地保证矿井安全生产。

4)提高生产效率和经济效益，节约开采成本。

5)提高资源回收率。

根据生产矿井地质报告资料，本矿煤层赋存稳定，层理发育，属倾斜煤层，2号煤层煤尘有爆炸危险性，自燃发火倾向性为II类，属自燃煤层。考虑到本矿井设计生产能力达0.9Mt/a，按照一井一面要求，设计推荐2号煤层采用综采放顶煤采煤法，在技术上可行，经济上合理，有利于实现高产高效及安全生产。

2．顶煤冒放性评价：

影响顶煤冒放性的自然因素主要有开采深度、煤层厚度、煤层结构、夹矸层数多少及其硬度和厚度、煤层顶板岩性及其厚度、老顶岩性及其厚度和岩煤体裂隙发育程度有关。本矿开采深度155m左右，煤层普氏系数均﹤3，首采工作面平均采厚5.51m，含0～4层夹矸，夹矸厚度0.10～0.50m，主要岩性为炭质泥岩，夹矸层厚度对放顶煤的影响较小；2号煤伪顶为灰黑色泥岩，厚度0.05～0.3m，一般0.1m，在采煤时随煤层同时垮落。直接顶为泥岩或砂质泥岩，平均厚度2.49m，岩石层面平整，层理清晰，一般发育两组节理，节理间距5～10cm。老顶为K

2砂岩，厚度变化较大，2.42-3.95m，平均3.16m。底板为细砂岩，平均厚度3.81m。根据该矿2号煤层放顶煤工作面实际参数，其顶板粘结性较差，工作面初次来压步距在10-15m左右，顶板较易垮落；2号煤层节理较发育，冒放性较好。综合以上分析，本矿2号煤层顶煤冒放性较好。

3．工作面采高及采放比

根据顶煤冒放性评价，设计2号煤层采用放顶煤采煤方法，首采区采高5.51m，其中开帮采煤高度2.4m，放顶煤高度3.11m，采放比为1：1.296。

4．放煤步距和放煤方式

根据本井田煤层赋存条件，结合其它矿区放顶煤开采的经验，确定放煤步距为1.2m，即两采一放。

目前国内放顶煤开采的放煤方式基本上以单轮顺序、双轮顺序、单轮间隔、双轮间隔为主。根据本矿煤层的特点，设计采用单轮顺序放煤方式。矿方在生产时应根据具体条件，对各种放煤步距和放煤方式进一步试验，以确定出适合本矿的放煤参数。

5．采区回采率：

首采2号煤层工作面长度为140m，顺槽煤柱为20m，工作面采底开帮2.4m、

放顶煤3.11m，工作面回收率推帮煤95%、放顶煤70%。计算采区回采率为：工作面回采率：C1=(2.4×0.95+3.11×0.7)/5.51=80.9%

2号煤层为倾斜特厚煤层，采区回采率75%。

二、采掘设备的安全性

该矿首采区2号煤层倾角在11°左右，属缓倾斜煤层。回采面支护采用ZF4500/17/28放顶煤液压支架支护，支架中心距1.5m，循环进度0.6m，最小控顶距4.8m，最大控顶距5.4m。

表2-4-1 ZF4500/17/28放顶煤液压支架参数表

1．排头支架防倒防滑措施

①由于工作面顶板比较完整，采高较低，在实际回采中采用前四连杆防滑装置、第一架后绕式防滑装置、排头架斜拉防倒装置三种方式。

②工作面下端头前三架作为工作面支架防倒防滑的稳固点，是整个回采的基本点，是最关键的环节。

③第一架与第四架间设一防倒千斤顶，用圆环链条连接千斤顶斜拉，一端连在上方第四架支架底座抬底上，一端连在第一架支架顶梁上。防倒斜拉对确保排头架移拉不倒不滑起到关键作用。

④机头前三架支架要采用正确的移置方法。先移端头第二架，移架时用好防倒.防滑设施上拉下顶保证支架不倒不滑，接顶良好；然后移第一架，移第一架时，先操作与第四架相连的防倒千斤顶和防滑千斤顶，以及与第三架相连的防滑装置，带压擦顶移架，最后采用与移第二架相同的方法移第三架。

⑤加强工作面第一架位置监控。每移完一次架，由安全网员负责观测机头第一架中心线距运输巷中心线距离。掌握工作面支架的移动趋势，防止支架无控制

上窜下滑。

2．工作面中部支架防倒防滑

①生产中，保持工作面“三直两平”，工作面支架侧护板每3架留有100mm 的间隙，移架必须注意调整支架，防止挤、咬架。

②中部每次移架，支架工必须先看支架与输送机是否垂直，利用侧护和底调，及时调整支架位置。

③严禁超高采煤，当工作面伪顶冒落，支架无法正常接顶时，工作面每10架设一防倒千斤顶，用圆环链.条连接千斤顶斜拉，一端连在上方支架底座，一端连在下方支架顶梁上，即将工作面支架分段中基本架顶梁，与其上方第四架底座抬底，用圆环链条连接千斤顶斜拉相连，确保工作面分段中的基本架不倾倒。

④工作面底板起伏变化大时，易形成台阶引起支架倾倒。及时利用支架底调、侧护(严重时配合单体)，调整轻微咬架倒架，保证支架支护状态良好。

三、采区巷道布置

1．采区大巷、采煤工作面顺槽等巷道布置方式

首采区三条采区巷道分别为2号煤层集中运输下山、2号煤层集中辅运下山、2号煤层集中回风下山，三条大巷间距为30m，2号煤层集中回风下山为专用回风巷。

2号煤层集中运输下山沿2号煤层底板布置，2号煤层集中辅运下山、2号煤层集中回风下山沿2号煤层顶板布置，均采用锚索锚网喷支护，喷射混凝土厚度为120mm。

在三条下山南侧基本沿煤层走向布置运输顺槽和回风顺槽，沿煤层倾向布置回采工作面，顺槽均沿煤层底板布置，采用锚杆挂网支护，回采工作面采用后退式开采。

一采区201首采面采完后，由一采区202准备工作面接替开采。

2．采区及工作面加强支护的要求

巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求：

(1)主要运输巷和主要回风巷的净高，自轨面起不得低于2m。

(2)采区内的巷道净高不得低于2m。