采礦工程畢業(yè)論文-郭靜.doc

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設計（論文）題目： 綜采工作面大采高采煤方法的應用 姓名：郭 靜 亮 學 號：1214100011301270 專業(yè)：采礦工程 學習中心： 住址：山西省長治潞安集團王莊礦 電話：15135348585 Email: 119021951@qq.com 日期：2015年3月9日 指導教師： 摘 要 煤炭我國重要的基礎能源和重要原料，煤炭工業(yè)的發(fā)展支撐了國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。在20世紀50年代和60年代，煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費結構中的比重分別占90％和80％以上，2004年煤炭所占的比例分別為75.6%和67.7%。 近年來，隨著綜采設備制造技術的飛速發(fā)展，綜采設備走向重型化、強力化和自動化，使設備的可靠性得到保證，有力的推動了大采高綜采技術的發(fā)展，帶來了新一輪采煤技術的革命，目前在神東、晉城等礦區(qū)已率先在f=1.5-5的厚煤層中使用大采高綜采設備，實現(xiàn)了國內(nèi)工效最高，噸煤成本最低的成果，極大地提高了煤炭市場的競爭能力。 本文主要觀點有：在煤炭企業(yè)生產(chǎn)中地質(zhì)條件和煤炭賦存條件允許的情況下應該優(yōu)先考慮使用大采高采煤方法。 關鍵詞：大采高；綜采技術； 目 錄 摘要 2 1.緒論 5 1.1 研究的目的和意義 5 1.1.1研究目的 5 1.2.2研究意義 5 1.2 本文的框架結構 6 2煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的主要挑戰(zhàn).........................7 2.1煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 ……...............................7 2.1.1改革開放以來煤炭工業(yè)取得顯著成績...............7 2.1.2行業(yè)主要特點..................................8 2.2、煤炭工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)............................8 2.2.1資源保障問題...................................8 2.2.2煤礦生產(chǎn)能力與技術結構問題 ....................9 2.2.3行業(yè)結構與企業(yè)發(fā)展問題........................10 2.2.4煤礦安全與礦區(qū)環(huán)境治理問題 ...................11 2.2.5煤炭運輸與燃煤污染問題 .......................12 3.大采高技術發(fā)展現(xiàn)狀…….................................13 3.1我國大采高技術的應用……..........................13 3.2高效綜采的快速發(fā)展……............................14 4.綜采工作面大采高采煤方法在潞安王莊礦的應用…….........16 4.1　王莊煤礦概況.....................................16 4.2　工作面巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng).........................18 4.2.1工作面位置選擇分析............................18 4.2.2工作面巷道布置................................19 4.2.3　生產(chǎn)系統(tǒng)....................................22 4.3工作面設備選擇....................................23 4.3.1　工作面設備選擇..............................28 4.4 采煤方法及回采工藝...............................29 4.4.1采煤方法......................................30 4.4.2回采工藝......................................30 4.4.3工藝說明......................................30 4.5大采高自動化綜放工作面取得的成就……...............31 4.5.1、工作面單產(chǎn)、工效再創(chuàng)新高…..................31 4.5.2、提高了采高，優(yōu)化了采放比，提高了資源回收率…31 5.研究結論及建議.........................................33 參考文獻……………………………………………………………………………………...34 1. 緒 論 1.1 研究的目的和意義 1.1.1研究目的 為了研究大采高綜采技術的可行性與必要性，詳細地分析王莊礦的煤層賦存和現(xiàn)有生產(chǎn)技術狀況，并對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦進行了現(xiàn)場考察，收集了各礦使用大采高綜采設備開采的有關技術資料，經(jīng)過分析對比認為，目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設備，具有較強地適應能力，在王莊礦使用是可行的，必將進一步加快王莊礦以減隊減面，增產(chǎn)增效為主要內(nèi)容的集約化發(fā)展步伐，推動王莊乃至潞安的采煤技術發(fā)展，促進安全高效礦井的建設。 1.1.2研究意義 為了研究大采高綜采技術在王莊礦現(xiàn)有生產(chǎn)條件下的可行性，王莊礦于2007年11月成立了由機電、生產(chǎn)、地質(zhì)、通風、運輸、自動化、計劃及綜采安裝等科室、隊組人員組成的調(diào)研小組，詳細地分析王莊礦的煤層賦存和現(xiàn)有生產(chǎn)技術狀況，并對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦進行了現(xiàn)場考察，收集了各礦使用大采高綜采設備開采的有關技術資料，經(jīng)過分析對比認為，目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設備，具有較強地適應能力，在王莊礦使用是可行的，必將進一步加快王莊礦以減隊減面，增產(chǎn)增效為主要內(nèi)容的集約化發(fā)展步伐，推動王莊乃至潞安的采煤技術發(fā)展，促進安全高效礦井的建設。在采煤機械化程度日益提高的今天，選用先進的采煤技術已成為保障煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)的必由之路。 1.2 本文的框架結構 本文一共分為五章，第一章是緒論，對全文內(nèi)容進行提綱性的概括，起到總領的作用。第二章是概述煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的主要挑戰(zhàn)。第三章是大采高技術發(fā)展現(xiàn)狀。第四章是綜采工作面大采高采煤方法在潞安王莊礦的應用。第五章是研究結論與建議。 2．煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的主要挑戰(zhàn) 2.1煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 煤炭是我國重要的基礎能源和重要原料，煤炭工業(yè)的發(fā)展支撐了國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。在20世紀50年代和60年代，煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費結構中的比重分別占90％和80％以上，2004年煤炭所占的比例分別為75.6%和67.7%。 2.1.1改革開放以來煤炭工業(yè)取得顯著成績 （1）．煤炭產(chǎn)量持續(xù)增長 全國原煤產(chǎn)量由改革開放初期的6億噸左右提高到2004年產(chǎn)量19.56億噸，增長2倍多，處于歷史最高水平，為我國國民經(jīng)濟發(fā)展提供了能源保障。 （2）．生產(chǎn)水平大幅度提高 大中型煤礦機械化水平、單產(chǎn)、單進、原煤工效，都逐年增高。建成了一批國際領先、高產(chǎn)高效礦井，初步建全了技術、設計、制造、培訓比較完整的技術保障體系。 (3)．產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整取得重大進展 政企分開邁出重大步伐，大多數(shù)國有大中型煤炭企業(yè)開始建立現(xiàn)代企業(yè)制度。一些企業(yè)開始了跨地區(qū)、跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，煤、電、化、路、港、航產(chǎn)業(yè)鏈開始形成，一批劣勢企業(yè)退出市場。 (4)．行業(yè)整體效益不斷增加 在經(jīng)歷三年嚴重的經(jīng)濟困難后，2001年煤炭行業(yè)開始走出低谷，呈現(xiàn)恢復性增長。2002年后步入快速增長周期，經(jīng)濟運行質(zhì)量不斷提高。2004年全國規(guī)模以上煤炭企業(yè)補貼后實現(xiàn)利潤達418億元。 2.1.2行業(yè)主要特點 (1)．煤炭是資源性行業(yè) 煤炭是不可再生的資源。煤礦的壽命取決于其所擁有的煤炭儲量。我國大多數(shù)煤礦遠離城市和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)、社會負擔重，經(jīng)濟基礎差。地區(qū)條件不一，煤炭企業(yè)發(fā)展不平衡性在行業(yè)中十分突出。 (2)．煤炭是高危行業(yè) 因煤礦生產(chǎn)條件所限，從歷史上看，在各國工業(yè)部門中，煤礦的事故死亡率是最高的。我國煤礦95%生產(chǎn)能力是井工開采。高瓦斯和雙突礦井占全國煤礦礦井總量的1/3，90％礦井有煤塵爆炸危險性。隨著開采深度增加，影響安全生產(chǎn)因素愈來愈多，條件愈來愈復雜。 (3)．煤炭是投資高風險行業(yè) 煤礦開采環(huán)節(jié)復雜，礦井建設投資大，周期長，見效慢，煤炭市場不確定因素多。因此，從建井到生產(chǎn)，經(jīng)營風險大，多數(shù)煤炭企業(yè)產(chǎn)業(yè)結構上的問題影響了企業(yè)市場適應能力和抗災能力。 (4)．煤炭是為國民經(jīng)濟發(fā)展做貢獻的行業(yè) 煤炭屬于初級產(chǎn)品，煤礦的效益向后續(xù)加工工業(yè)傳遞和輻射。單一的產(chǎn)品結構，企業(yè)經(jīng)濟效益難以提高，我國煤炭開采的價值和效益體現(xiàn)在后續(xù)產(chǎn)業(yè)和對國民經(jīng)濟發(fā)展的支撐作用。 2.2、煤炭工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn) 2.2.1資源保障問題 我國煤炭品種齊全、資源比較豐富，但資源勘探程度低，經(jīng)濟可采儲量和人均占有量較少，資源破壞和浪費嚴重，生態(tài)環(huán)境和水資源嚴重制約煤炭資源的開發(fā)。 我國煤炭資源區(qū)域分布不均衡。秦嶺、大別山以北，煤炭儲量占全國總儲量的90.7%，其中晉、陜、蒙三省（區(qū)）占全國的65%。 資源保證程度低。截止2000年末，我國尚未利用的精查儲量約為600億噸，目前可供大中型礦井利用的精查儲量僅300億噸左右。據(jù)估算，到2020年，煤炭精查儲量需增加約1250億噸。 當前我國資源破壞和浪費嚴重。部分煤炭企業(yè)存在著"采厚棄薄"、"吃肥丟瘦"等浪費資源現(xiàn)象，全國煤礦平均資源回收率為30%～35%左右，資源富集地區(qū)的小型礦井資源回收率只有10%～15%。我國適合建設大型煤炭基地的整裝煤田，隨意被分割肢解現(xiàn)象嚴重。 2.2.2煤礦生產(chǎn)能力與技術結構問題 (1)．煤礦生產(chǎn)技術水平低 全國采煤機械化程度僅為42％，除部分國有大礦之外，大多數(shù)煤礦生產(chǎn)技術水平低，裝備差，效率低。特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，基本上是非機械化開采。 2004年鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦產(chǎn)量仍占我國煤炭總產(chǎn)量的39％，在資源消耗和人員傷亡上，已付出了很大的代價。 (2)．部分煤礦超能力生產(chǎn) 據(jù)調(diào)查分析，2003年國有煤礦的11.2億噸產(chǎn)量中，屬于超能力和無能力礦井生產(chǎn)的煤炭約為1.42億噸，占國有煤礦產(chǎn)量的13%。煤礦超強度超能力生產(chǎn)滿足了國民經(jīng)濟發(fā)展對煤炭的需求，但其造成的負面影響，一是縮短煤礦開采年限，二是威脅煤礦安全生產(chǎn)。 (3)．大中型煤礦煤炭供給能力不足 據(jù)預測，我國現(xiàn)有生產(chǎn)煤礦和在建煤礦的合計生產(chǎn)能力到2010年和2020年分別為17.7億噸和14.7億噸。要實現(xiàn)煤炭產(chǎn)需平衡，需要再建設一批新井和擴大現(xiàn)有煤礦的生產(chǎn)能力，預計到2010年和2020年分別需要再增加生產(chǎn)能力4.5億噸和11.1億噸。 2.2.3行業(yè)結構與企業(yè)發(fā)展問題 (1)．煤炭產(chǎn)業(yè)集中度低 2004年我國前8家煤炭企業(yè)市場集中度為20.68%，遠低于世界其它主要產(chǎn)煤國家。 (2)．煤炭企業(yè)負擔過重 煤礦企業(yè)稅負比1994年稅制改革前提高了6個百分點；2003年，煤炭行業(yè)支出鐵路建設基金約100多億元；國有重點煤礦企業(yè)辦社會問題突出，地方政府接收困難，原國有重點煤礦辦社會年凈支出60億元。 2004年末，原國有重點煤礦在職人員257萬人，由于所在地區(qū)社會承受能力弱，難以減人提效。 部分煤礦資源枯竭，生產(chǎn)能力下降，生產(chǎn)成本上升，富余人員、工傷撫恤人員多，轉(zhuǎn)產(chǎn)困難。 (3)．煤礦企業(yè)效益差、職工收入低 2004年原中央財政煤炭企業(yè)補貼前虧損面仍高達48%，補貼后仍有6%的企業(yè)虧損。2004年原國有重點煤礦在崗職工平均收入16812元，低于全國平均水平。 2.2.4煤礦安全與礦區(qū)環(huán)境治理問題 (1)．煤炭安全形勢嚴峻 2004年煤礦共死亡6027人，百萬噸死亡率為3.08，顯著高于世界其它主要國家。如美國為0.03，波蘭0.09； 大多數(shù)煤礦生產(chǎn)和安全技術裝備落后，防災抗災能力差，重大、特大事故頻繁發(fā)生。2004年共發(fā)生死亡10人以上特大和特別重大事故42起，死亡1008人。 (2)．礦區(qū)環(huán)境治理問題 礦井生產(chǎn)中排放的煤矸石約占原煤產(chǎn)量的8～10%，現(xiàn)已累計堆存煤矸石30多億噸，占地超過15萬畝。 礦區(qū)地面塌陷、煤田自燃火災、部分煤矸石自燃、煤礦瓦斯排放對生態(tài)環(huán)境構成嚴重影響。 煤礦開采每年排出地下水約22億立方米，我國西北部主要煤炭產(chǎn)區(qū)，煤炭開采加劇了水資源的匱乏，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成影響。 井下煤層氣年抽出量約100億立方米，90％直接排放到大氣中。 2.2.5煤炭運輸與燃煤污染問題 (1)．煤炭運輸制約 我國煤炭資源主要分布在西北部，而煤炭消費重心在東南部，形成了"北煤南運、西煤東調(diào)"的格局，運輸距離長，運輸費用高，影響煤炭供應能力和市場競爭力：鐵路運力不足的問題將長期存在；港口吞吐能力滿足不了需要；公路長距離運輸成本過高。 (2)．煤炭消費與環(huán)境保護問題 煤炭在利用過程中將產(chǎn)生大量的污染物和溫室氣體。特別是煤炭的不合理利用，排放了大量煙塵和有害氣體，嚴重污染環(huán)境。隨著煤炭消費量的增加，環(huán)境保護壓力將越來越大。 我國酸雨覆蓋區(qū)已擴大到約占國土總面積的30%，SO2排放的75%以上來源于燃煤。2003年SO2排放總量增加至2158萬噸，酸雨污染加重。2003年燃煤總量增加，煙塵排放總量增加至1047萬噸。我國CO2排放量目前居世界第二位，CO2的排放約80%來自煤炭燃燒。 3.大采高技術發(fā)展現(xiàn)狀 3.1我國大采高技術的應用 我國國有重點煤礦厚煤層儲量占44％，而厚煤層產(chǎn)量占45％以上，絕大多數(shù)高產(chǎn)高效礦井是在以厚煤層開采為主的生產(chǎn)條件下實現(xiàn)的。目前，我國重點煤礦厚煤層開采方法主要有綜采放頂煤開采和大采高綜采兩種。放頂煤開采雖然已經(jīng)在我國發(fā)展成為一種厚煤層高產(chǎn)高效采煤方法，廣泛應用于5～15m厚煤層一次采全高，但仍有許多難以解決技術難題。對于4～6m的穩(wěn)定厚煤層，大采高綜采具有更好的技術經(jīng)濟優(yōu)勢， 近十年來，以神東礦區(qū)為代表的現(xiàn)代化礦井建設，依靠得天獨厚的厚煤層覆存條件和先進的管理模式，采用國際一流裝備，進行4～6m一次采全高，不斷刷新工作面高產(chǎn)高效紀錄，工作面年產(chǎn)超過1000萬t。晉城寺河煤礦采用國產(chǎn)大采高液壓支架，成功實現(xiàn)6元6.5m一次采全高，月產(chǎn)突破80萬t，創(chuàng)造了世界最大采高高產(chǎn)高效紀錄 國外主要產(chǎn)煤國家厚煤層開采主要采用一次采全高長壁開采，美國、澳大利亞等發(fā)達國家家的煤礦普遍采用高效集約化生產(chǎn)，最大采高4．5m；南非和捷克最大采高達到6m液壓支架向高工作阻力的兩柱掩護式支架發(fā)展，支護工作阻力達6 000～12 000kN，支護高度3一6m，支架立柱缸徑320～440mm，支架中心距1．75m和2．om，支架控制方式為環(huán)形供液及電液控制，支架的降、移、升循環(huán)時間小于10s，支架的壽命試驗高達50 000次以上. 3.2高效綜采的快速發(fā)展 世紀之交的十多年間，以長壁高效綜采為代表的煤炭井工開采技術取得前所未有的新進展。高效綜采發(fā)展主要體現(xiàn)在以下三方面：一是綜采工作面生產(chǎn)能力大幅度提高，采區(qū)范圍不斷擴大，出現(xiàn)了“一礦一面”年產(chǎn)數(shù)百萬噸煤炭的高產(chǎn)高效和集約化生產(chǎn)模式；二是高效綜采裝備和開采工藝不斷完善，推廣使用范圍不斷擴大，中厚煤層開采、厚煤層一次采全高開采和薄煤層全自動化生產(chǎn)等技術和工藝取得巨大成功；三是高效綜采裝備的研制開發(fā)取得新的技術突破，年生產(chǎn)能力已經(jīng)達到10 Mt，并實現(xiàn)了綜采工作面生產(chǎn)過程自動化，大型綜采礦井技術經(jīng)濟指標已經(jīng)達到大型先進露天礦水平。鑒于我國煤炭為主的能源結構和當前煤炭需求快速增長，高效綜采也將成為能源開發(fā)技術重要的競爭領域一次采全高工作面的循環(huán)進度主要考慮采煤機的截深，放頂煤開采工作面的循環(huán)進度.考慮采煤機截深和放煤步距。截深的確定首先是根據(jù)工作面整體生產(chǎn)能力進行考慮，綜合機械化開采初期，工作面截深均選用o．6m標準截深，隨著技術的進步，工作面裝備能力的加大提供了采煤機足夠的截割功率和輸送機足夠的輸送能力，巷道支護技術的提高保證了大斷面巷道的掘進和維護, 給工作面加大截深提供了有力的技術支持，近年來，高產(chǎn)高效礦井能夠普遍采用0．8m和 1．om截深，有力保證了礦井生產(chǎn)能力的提高。 實際生產(chǎn)中，截深的確定首先考慮煤層地質(zhì)條件的影響，其考慮因素包括：工作面頂板的破碎程度、工作面煤質(zhì)(硬度、節(jié)理層理發(fā)育程度)、煤層的瓦斯含量等。其次要考慮工作面設備能力；截深的加大是伴隨著采煤機截割功率的增加而實現(xiàn)的，同時對采煤機截齒、截割部受力、整體結構等因素有關，采煤機的能力增加一方面體現(xiàn)在截割功率的增加，另一方面體現(xiàn)在牽引速度的增加；同時截深的選取還應考慮支架的支護強度和 防護能力以及輸送機的運輸能力。采煤機截深不但要考慮傳統(tǒng)的截割功率大小，而且對于綜采放頂煤工作面還要考慮與放煤步距的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。放頂煤工作面實踐證明合理的放煤步距為1 m左右。即采煤機截深為0．6 m時采用兩刀一放，采煤機截深為0．8m和1．0m時采用一刀一放。合理的放煤步距是提高回采率、降低含矸率的重要因素。放煤步距應該滿足兩個條件，一是與支架放煤口的縱向尺寸的水平投影一致，二是與采煤機截深成整數(shù)倍關系。三、工作面生產(chǎn)能力工作面的生產(chǎn)能力與采煤機截深、牽引速度及設備開機率有關。國產(chǎn)綜采工作面裝備經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，技術水平及可靠性得到了很大的提高，采煤機的牽引速度可以達到6～8m／min，綜采工作面的開機率已經(jīng)由50％左右提高到70％以上。 4.綜采工作面大采高采煤方法在潞安王莊礦的應用 王莊煤礦自1988年探索綜放開采技術以來，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，這種對厚煤層的采煤技術日趨成熟,目前已經(jīng)成為我國厚煤層的主要開采方法之一。但近年來，隨著綜采設備制造技術的飛速發(fā)展，綜采設備走向重型化、強力化和自動化，使設備的可靠性得到保證，有力的推動了大采高綜采技術的發(fā)展，帶來了新一輪采煤技術的革命，目前在神東、晉城等礦區(qū)已率先在f=1.5-5的厚煤層中使用大采高綜采設備，實現(xiàn)了國內(nèi)工效最高，噸煤成本最低的成果，極大地提高了煤炭市場的競爭能力。 為了研究大采高綜采技術在王莊礦現(xiàn)有生產(chǎn)條件下的可行性，王莊礦于2007年11月成立了由機電、生產(chǎn)、地質(zhì)、通風、運輸、自動化、計劃及綜采安裝等科室、隊組人員組成的調(diào)研小組，詳細地分析王莊礦的煤層賦存和現(xiàn)有生產(chǎn)技術狀況，并對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦進行了現(xiàn)場考察，收集了各礦使用大采高綜采設備開采的有關技術資料，經(jīng)過分析對比認為，目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設備，具有較強地適應能力，在王莊礦使用是可行的，必將進一步加快王莊礦以減隊減面，增產(chǎn)增效為主要內(nèi)容的集約化發(fā)展步伐，推動王莊乃至潞安的采煤技術發(fā)展，促進安全高效礦井的建設。 4.1　王莊煤礦概況 王莊煤礦于1966年12月建成投產(chǎn)，原設計能力為90萬噸/年，先后經(jīng)過兩次改擴建和多次系統(tǒng)環(huán)節(jié)改造，礦井集約化程度、綜合生產(chǎn)能力和可持續(xù)發(fā)展能力大幅度提高，目前礦井安全生產(chǎn)許可能力達710萬噸/年。王莊礦井田面積79.68Km2 （包括后備區(qū)28Km2），開采深度由+880米至+350米標高. 礦井開拓:礦井開拓方式為立、斜井綜合開拓，現(xiàn)有+740和+630兩個生產(chǎn)水平，上下水平通過暗斜井溝通。目前，正在準備+540水平的開拓延深?，F(xiàn)有43、52、61、62四個生產(chǎn)盤區(qū)。 主提升運輸系統(tǒng):王莊礦有兩套主提升運輸系統(tǒng)，+740水平為立井箕斗(7.5t/斗)提升，+630水平為斜井膠帶提升。主斜井膠帶年提升能力為537萬噸，主立井箕斗年提升能力為175萬噸，通過主提升運輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)改造，溝通了兩水平的主運輸提升系統(tǒng)，實現(xiàn)了兩水平提升能力互補，礦井綜合提升能力超過710萬噸/年。 輔助運輸系統(tǒng): 輔助運輸為軌道運輸,軌道軌距為900mm。斜井軌道提升方式為斜井串車提升。水平大巷均采用架線電機車牽引材料列車運送生產(chǎn)材料、設備等。采區(qū)車場及采區(qū)軌道，采用無極繩絞車與小絞車接力運輸方式運送材料。工作面風、運巷軌道采用無極繩絞車與小絞車牽引運輸方式。 地質(zhì)概況：王莊煤礦現(xiàn)開采的3號煤層賦存于二疊系下統(tǒng)山西組地層的中下部，煤層厚度3.16～7.87m，平均厚度6.62m，硬度f=1-3,62、43采區(qū)稍硬，f=2-3，結構一般較簡單，該煤層厚度變異系數(shù)Ｙ＝10.59％。其可采指數(shù)Ｋm＝１，屬穩(wěn)定煤層。3號煤層直接頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖、局部為粉砂巖，厚0～ 10.75m。老頂為中粒砂巖、細粒砂巖，厚1.10～13.60m。裂隙發(fā)育，呈張開狀，無充填物充填。煤層上覆巖性,從直接頂?shù)嚼享敒檐浫酢珗杂残?，堅硬～堅硬型。上部覆巖為軟弱～堅硬相間平行復合結構。巖層傾角為3～11。直接底板為炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，厚度0～5.33m。其下部為細粒砂巖和中粒砂巖。 現(xiàn)有儲量：截止2007年12月末，王莊煤礦現(xiàn)開采的3號煤層儲量/資源量為39584.4萬噸，其中現(xiàn)生產(chǎn)水平+740及+630水平16237.1萬噸，+540水平23347.3萬噸?，F(xiàn)生產(chǎn)水平工作面圈定儲量為3121.5萬噸，工作面可采儲量為2809.4萬噸。+540水平除去村莊及高速路壓煤，河下壓煤外，可供開采設計的儲量為7404.6萬噸。 綜上所述，王莊礦在生產(chǎn)規(guī)模、地質(zhì)條件和煤層儲量等方面上具備應用大采高綜采設備的能力和條件。 4.2　工作面巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 4.2.1工作面位置選擇分析 根據(jù)本次對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦大采高工作面現(xiàn)場調(diào)研情況，綜合分析王莊礦各采區(qū)煤層賦存、礦壓特征和生產(chǎn)條件，認為將大采高工作面布置在6207較為合理： 1、6207所在的62采區(qū)為2006年新投入運行的采區(qū)，儲量豐富，安排銜接容易；另一方面62采區(qū)進風6450m3/min，6207工作面回采時，風量也容易滿足。 2、6207工作面埋藏深度為260米左右，煤質(zhì)為f=2-3，構造簡單，與晉城寺河礦相似，同時根據(jù)相鄰6205已采工作面的礦壓資料分析，62采區(qū)的礦壓顯現(xiàn)不明顯。 3、6207工作面為下山回采，可以適當緩解大采高開采帶來的煤墻片幫現(xiàn)象，有利于煤墻和頂板管理。 4.2.2工作面巷道布置 　 （1）、工作面巷道布置 6207工作面沿煤層傾斜方向布置，俯斜開采。工作面切眼長度230m ,沿推進方向風、運巷長970m。6207工作面巷道布置見圖2—1。 圖2—1 6207工作面巷道布置圖 (2). 巷道斷面與支護形式 巷道斷面、支護形式及用途 6207工作面風、運兩巷及開切眼均采用錨網(wǎng)支護， 運巷主要用于運煤、進風及列電、皮帶、轉(zhuǎn)載機等設備布置。 風巷主要用于運料、回風。 巷道斷面確定 巷道寬度的確定 運巷 按我礦設備列車與帶式輸送機中間部分并列布置，人行道與設備檢修道合并考慮，所需的巷道凈寬L應滿足： L≥L1+K1+K2+K3+L2 L—巷道凈寬； L1—列電設備的最大寬度，m；取1.85m K1—列電至煤墻間隙，m；取0.3m K2—人行道及檢修空間寬度，m；取0.7m即可滿足要求 K3—皮帶架至煤墻間隙，m；取0.5m L2—皮帶架寬度，m；取1.95m 因此，L≥1.85+0.3+0.7+0.5+1.95=5.3m 運巷寬度確定為5.3m。 風巷 風巷為安裝和回采期間運輸巷道，為滿足運輸要求，對照寺河礦巷道設計選取風巷寬度為5.0m。 開切眼寬度的確定 按支架安裝要求，開切眼寬度應滿足： B≥（L2+w2）1/2+S+K B—切眼寬度，m L—支架的運輸長度，m；取7.0m w—支架寬度，m；取2.0m S—安全間隙，m；取0.7m K—輔助支護的支柱所需空間，m；取0.4m 因此，B≥（72+22）1/2+0.7+0.4=8.38 m 綜上所述，開切眼寬度可以取8.5m。 巷道高度 大采高工作面端頭架的支撐高度為3.0－5.5m，采煤機滾筒直徑3.5 m，綜合考慮，各巷的高度選為4.0m，開切眼選為3.8m。 目前王莊礦使用的150掘進機可掘最大斷面為5.54.8 m，可滿足其要求，不需增加掘進設備。 4.2.3　生產(chǎn)系統(tǒng) (1)、運煤系統(tǒng) 采煤機落煤 → 工作面刮板運輸機→轉(zhuǎn)載機→6207運巷皮帶→630/3#皮帶→630/2#皮帶→630/1#皮帶→61煤倉→630強皮→51煤倉→51強皮→主皮帶煤倉→主皮帶→地面。 運煤系統(tǒng)的瓶頸為630/3#皮帶，帶速4m/s,能力3000t/h，不重載起動是可行的，要上大采高設備對630/3#皮帶進行擴容即可。 (2)、輔助運輸系統(tǒng) 運料： 材料副斜井→暗斜井→630大巷→62材料車場→630南軌→6207風運車場→ 6207工作面 運人： 副立井→暗斜井→630大巷→火藥庫通道→630/3#皮帶→6207運巷→6207工作面 (3)、通風系統(tǒng) 西進風井--- —630/3#皮帶---6207運巷 ---6207工作面---6207工作面風巷---62專用回風巷 --- 62風井--- 地面 (4)、供電系統(tǒng)：6207工作面由62/1#變電所供電，62/1#變?yōu)殡p回路供電電源分別來自62總變I、II回路，地面電源為62風井35KV變電所，互為備用。 (5)、通訊系統(tǒng) 在6207運巷機頭和工作面轉(zhuǎn)載機機頭分別安設一部程控電話，用于井下及井下與井上的通話聯(lián)系。 在6207工作面安設一套工作面通訊控制系統(tǒng)，用于工作面的通訊控制。 (6)、排水系統(tǒng)：6207風運巷低洼處通過水泵排至630/3#皮帶2#水倉—62水倉——地面 (7)、照明系統(tǒng) 運巷皮帶機頭、三岔口安裝127V隔爆日光燈，工作面每隔5架安裝一盞隔爆燈。 4.3工作面設備選擇　 4.3.1　工作面設備選擇 根據(jù)對神東集團上灣煤礦、晉城煤業(yè)寺河煤礦和趙莊煤礦使用大采高支架及其配套設備情況，結合我礦煤層賦存特點、工作面礦壓資料和運輸條件，滿足高產(chǎn)高效、經(jīng)濟、安全的要求的前提下，盡量考慮設備的可拆卸性，而且要達到采煤工藝簡化、原煤回收率大幅提高、設備運行可靠之目的，王莊煤礦大采高工作面設備配套選型如下： (1)、液壓支架（鄭煤集團 估價150萬/架） 我礦煤層厚度平均為6.65米，如果考慮一次采全高，就我國目前支架生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，沒有最適合我礦煤層厚度的架型，針對這一問題，我們與鄭煤集團進行了深入交流，通過聯(lián)合開發(fā)，可以設計出適合我礦地質(zhì)條件的采高在6.8米的液壓支架，設計制造周期估計在8-10個月，估價150萬/架。 大采高液壓支架主要技術特征 架 型 兩柱掩護式 底座寬度 約1880mm 支護高度 3.0-6.8m 最低支護強度：大于1.1MPa 平均對地比壓：2.48-2.74Mpa 工作阻力 約15000kN 推移步距 1000mm (2)、采煤機（西安煤機廠，1200萬/臺） 目前情況下，德國艾可夫生產(chǎn)的采煤機最大采高為6.3米，美國久益公司生產(chǎn)的采煤機最大采高為6.5米，均不適應我礦煤層條件，根據(jù)我礦多年使用西安煤機廠生產(chǎn)的采煤機經(jīng)驗，對此廠生產(chǎn)的采煤機質(zhì)量和使用情況均比較滿意，因此我們選西安煤機廠生產(chǎn)的MG900/2210-GWD型采煤機。 MG900/2210-GWD型采煤機主要技術特征 采高：3.5-6.8m 生產(chǎn)能力：5500t/h 滾筒直徑：3500mm 截深：1000mm 截割功率：2900KW 牽引功率：2110KW 最大牽引力：1000KN 最大牽引速度：23m/min 破碎機功率：150KW 泵電機：40KW 裝機總功率：2210KW MG900/2210-GWD型采煤機主要結構特點 MG900/2210-GWD型交流電牽引采煤機是一種多電機驅(qū)動，電機橫向布置，交流變頻調(diào)速無鏈雙驅(qū)動重型超大功率電牽引采煤機?？傃b機功率2210KW，并配有破碎裝置，機面高度2710mm，適合用于采高3.5米—6.8米，煤層傾角≤15，可以截割堅硬煤層并可以強行通過矸石斷層。 (3)、刮板輸送機（山西煤礦機械制造有限公司，1600萬/部） 為與MG900/2210-GWD型采煤機配套，我們選用SGZ1200/2700型刮板輸送機 SGZ1200/2700型刮板輸送機主要技術特征 輸送能力：2200t/h 鏈 速：1.31m/s 功 率：2700/3.3KV 聯(lián)軸節(jié)形式：限矩摩擦離合器 溜槽內(nèi)寬：1200mm 鏈條規(guī)格：φ42146mm SGZ1200/2700型刮板輸送機主要結構特點 1）采用高強度合金鋼制造，并經(jīng)淬火處理的鍛造刮板。 2）緊湊型行星齒輪傳動減速器，可滿足任何工作面配套設計要求。 3）具有伸縮功能的輸送機機尾，可保證刮板鏈在適度張緊的狀態(tài)下工作。 4）輸送機配置液壓馬達低速傳動裝置，可用于刮板鏈的緊鏈操作。 (4)、順槽其他配套設備 轉(zhuǎn)載機（山西煤礦機械制造有限公司，260萬/部） 選用SZZ1200/400型中雙鏈轉(zhuǎn)載機，其技術參數(shù)如下： 設計長度：60m 輸送能力：2500t/h 鏈 速：1.56m/s 驅(qū)動功率：400KW/3.3KV 溜槽內(nèi)寬：1200mm 鏈條直徑：φ38137mm 破碎機（山西煤礦機械制造有限公司，40萬/臺） 選用PCM315型破碎機，其技術參數(shù)如下： 破碎能力：2500t/h 驅(qū)動功率：315KW/3.3KV 入料粒度：1200800mm 出料粒度：不大于300mm 聯(lián)軸節(jié)形式：液力偶合器 自移裝置（山西煤礦機械制造有限公司，75萬/套） 選用ZY2700皮帶機自移機尾，如果我礦運輸條件不能滿足皮帶機自移機尾的運輸，我礦將不采用皮帶機自移機尾，其技術參數(shù)如下： 自移最大推力：2910KN 行程：2700mm 適應皮帶機寬度：1400mm 主要結構特點：配置ZY2700皮帶機自移機尾可實現(xiàn)工作面回采期間皮帶機機尾的前移和皮帶運行姿態(tài)的調(diào)整，可實現(xiàn)工作面不間斷連續(xù)生產(chǎn)，機尾滾筒采用螺旋滾筒，可以實現(xiàn)自行清煤。 皮帶機（西北二廠，1500萬/部） 考慮到我礦現(xiàn)主運輸運輸能力，選用SSJ140/3400型順槽皮帶機，其技術參數(shù)如下： 運輸能力：Q＝2500-3000t/h 帶寬：B=1400mm 額定帶速：V=3.5-4m/s 膠帶型號：PVC阻燃整芯帶，帶強1800S 電機功率：3400KW 減速裝置：CST 乳化液泵站（無錫煤礦機械廠，45萬/套） 選用BRW—400/31.5型乳化液泵站，配置4泵2箱。 4.3.2供電設計 (1)、工作面總的裝機容量為： 采煤機2210KW、刮板輸送機1400KW、轉(zhuǎn)載機400KW、破碎機315KW、乳化液泵站4*250KW、噴霧泵2*45KW，皮帶機3*400KW，風運巷低壓34KW，漲緊裝置55KW，卷帶裝置45KW。 (2)、根據(jù)工作面的設備配置情況：（1268萬） 配置三臺4000KVA負荷中心，兩用一備，負荷中心出線為：3.3KV電壓五路出線，1.14KV電壓五路出線，127V電壓出線兩路。2#負荷中心出線為：3.3KV電壓出線五路出線，1.14KV電壓出線四路出線，0.69KV電壓兩路出線，127V電壓兩路出線。 皮帶機配備一臺1600KVA移變,風運巷低壓配500KVA移變一臺 報價：4000KVA負荷中心3臺1185萬，1600KVA移變1臺65萬，500KVA移變1臺18萬，總計1268萬。 (3)、電纜截面的選用： 負荷中心電源電纜用150MM2/6KV高壓橡套電纜，采煤機電纜用150MM2/3.3KV，破碳器電纜用50MM2/3.3KV，轉(zhuǎn)載機電纜用50MM2/3.3KV，輸送機電纜用70MM2/3.3KV，乳化液泵電纜用50MM2/1.14KV，噴霧泵電纜用25MM2/0.69KV。低壓電纜用70MM2。 (4)、所需電纜及接線盒：（1140.87萬） 6KV接線盒40個13萬，3.3KV進口快速插頭10個30萬，1.14KV接線盒10個0.62萬，0.69KV接線盒30個0.6萬?？傆?4.22萬。 6KV高壓/150MM2電纜6500米442萬，3.3KV/50MM2電纜1500米48.75萬，3.3KV/70MM2電纜1000米43.5萬，1.14KV/50MM2電纜1000米21萬，0.69KV/70MM2電纜4500米127.8萬，機組電纜3.3KV/150MM2電纜1000米360.6萬，1.14KV/120MM2電纜1000米53萬，總計1096.65萬。 4.4 采煤方法及回采工藝 4.4.1采煤方法： 本工作面采用走向長壁大采高自然冒落后退式綜合機械化采煤方法。 4.4.2回采工藝 1、進刀方式 本工作面采用端部割三角煤斜切進刀。 2、推溜、移架方式 本工作面推溜、移架全部為鄰架（或成組）電液控操作。 4.4.3工藝說明 ①割煤、裝煤、運煤 本工作面采用電牽引雙滾筒采煤機。采高6.5-6.6米,截深1米，正常割煤時，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤。采煤機滾筒旋轉(zhuǎn)時，煤被滾筒上的截齒破碎下來，并由螺旋葉片裝入大溜，少量煤在推大溜時被鏟煤板裝入大溜內(nèi)，極少量散落在支架與大溜間的浮煤，由人工裝入大溜內(nèi)。 ②移架 本工作面采用電液控制支架，可實現(xiàn)三種移架方式： （1）雙向鄰架自動順序移架； （2）成組順序移架； （3）手動移架； ③推溜 本工作面所用支架可實現(xiàn)三種推溜方式： （1）雙向鄰架推溜； （2）雙向成組推溜； （3）手動推溜； 推溜滯后采煤機后滾筒15m進行。 ④運煤 工作面機組割下的煤由大溜運至端頭卸載，經(jīng)轉(zhuǎn)載機、由皮帶運出。 4.5大采高自動化綜放工作面取得的成就 4.5.1、工作面單產(chǎn)、工效再創(chuàng)新高 6207工作面創(chuàng)造日產(chǎn)33186噸、工作面工效最高502噸/工的新記錄， 大大提高了勞動生產(chǎn)效率。工作面作業(yè)人員由36人減至21人，大大減少了作業(yè)人數(shù)，提高了生產(chǎn)效率。 4.5.2、提高了采高，優(yōu)化了采放比，提高了資源回收率 工作面采高由3m提高到了3.8m，將采放比由1：1.2調(diào)整為1：0.80，并將綜放工作面通風斷面增大到16m2，從而可有效的稀釋了工作面瓦斯?jié)舛?，工作面回收率達92.1％，大大提高了資源回收率。 4.5.3、支架采用電液控制系統(tǒng)，優(yōu)化了生產(chǎn)作業(yè)程序，減輕了勞動強度，改善了作業(yè)環(huán)境 通過支架控制器按鍵可以進行臨架單動作操作，如臨架收縮護幫板、升降前后柱等動作；也可實現(xiàn)臨架單架自動控制和成組操作，如臨架自動移架、臨架自動放煤等動作，臨架成組自動移架、成組收護幫板、成組推前溜、成組拉后溜等成組動作。作業(yè)人員站在進風側(cè)用控制器按鍵操作支架，移架下落的煤塵不會落在操作區(qū)域，降低了勞動強度并改善了作業(yè)環(huán)境。 5.研究結論及建議 本文在大量檢索并閱讀有關參考文獻的基礎上，對綜采工作面大采高采煤方法在煤炭企業(yè)生產(chǎn)中的應用進行了深入的分析和研究，取得了一些有益的研究結果結論。 中國煤炭工業(yè)發(fā)展爽飛猛進，高產(chǎn)取得了舉世矚目的依靠科技進步，實現(xiàn)高效集約化開采是高產(chǎn)高效礦井建設高效礦井的普遍模式． 綜采工作面大采高采煤方法在煤炭生產(chǎn)中的應用會越來越成熟，越來越重要。 總之，在煤炭企業(yè)生產(chǎn)中,煤層厚度3～8m穩(wěn)定煤層,結構一般較簡單,允許的情況下應該優(yōu)先考慮使用大采高采煤方法。 參考文獻 [1] 張榮立 何國維 《采礦工程設計手冊》 煤炭工業(yè)出版社 2003年5月 [2]煤炭工業(yè)部.煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范.北京:中國設計出版社.1999 [3]徐永昕.煤礦開采學.徐州:中國礦業(yè)大學出版社.2001 [4]吳志羲.煤礦礦井開采設計手冊.北京:煤炭工業(yè)出版社.2003