垭关煤矿机械化开采可行性研究报告x

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垭关煤矿综合机械化开采的可行性

编制：垭关煤矿

二0一四年三月

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目录

第一章矿井概况

第一节井田概况

第二节矿井地质构造和煤层特征

第三节矿井开拓和开采现状

第二章 综合机械化开采的可行性和配套工程

第一节推广综合机械化开采可行性

第二节 综合机械化开采的特点

第三节综采相关配套工程

第四节 垭关煤矿实行综采需注意的问题

第三章综采工作面生产能力及设备选型

第一节综采面生产能力

第二节综采设备选型

第四章综和机械化开采实施步骤

第一节综采实施步骤

第二节综采设备配备

第三节确保综采实施的保障措施

第五章综采经济分析

第一节开采方式经济分析

第一章矿井概况

第一节井田概况

一、 位置与交通

垭关煤矿位于贵州省毕节市七星关区西南，属七星关区长春堡镇

管辖。地理座标为：东经 105° 06’ 49〃?105° 08’ 18〃，北纬

27° 13’ 56〃 ?27° 16’ 00〃。

毕节市七星关区境内尚无铁路和水路运输条件，公路运输条件较

好，G326国道从矿区中部通过，从G326国道至矿区工业场地有0.3km

的公路相通，矿井距毕威高速公路长春堡出口约 8km交通方便。

二、 矿井基本情况

垭关煤矿是证照齐全的 30万吨生产矿井，矿区长 2.9km，宽

0.9km,矿区面积：2.6778km2;资源保有储量截止2004年9月为1386 万吨，可采储量802万吨，一采区至2013年底消耗量约12万吨；可 采煤层3层，编号分别为K1、K2、K3,煤层厚度平均分别为1.7米、 2.0米、2.1米，煤层层间距平均分别为 4.2米和2.1米，煤层倾角 平均20°;煤质化学成份为中低灰、中高硫、高热值，煤种为无烟 煤三号；地质构造复杂类型属中等；水文地质条件为中等；瓦斯条件 在+ 1816水平以上三层可采煤层经鉴定为无突出危险性；煤层自燃发 火倾向性为不易自燃；煤尘无爆炸性；矿井开拓方式为平硐，二采区 为下山布置；通风方式为中央分列式；

第二节矿井地质构造和煤层特征

一、 地质构造

垭关煤矿位于长春堡向斜北西翼，矿区地层走向北东东，倾向

南南东，倾角一般15— 25°断层附近地层倾角有所增大，次一级波 状起伏不明显，为简单单斜构造。矿区内见断层 6条，落差大于30 米的为F1、F3两条，20?30米的为F4 一条，10?20米的为F# -4 一条，其余的小于10米。

F1正断层：出露于矿区东部边缘，为原详查勘探区东部边界断 层，本矿区内延伸250米，倾向南东，倾角70— 80°地层断距大于 150 米。

F3正断层：位于矿区东南角，区内延伸长度 550米，呈北东东 向延伸，在矿区东部边缘与 F1相交，倾向南东，倾角66°最大落 差70米左右。

F # -4逆断层：位于矿区北部东端，在 F4正断层的东盘（上盘）， 掘回风井及切眼时见此断层，向西与 F4呈80°角度相交，走向北东 东，倾向南，倾角32°落差19米，沿断层面倾向上煤层重叠长达 36米。

F4正断层：位于矿区东北角，走向 105?135°区内延长1.2 公里，在矿区东南角与 F1断层相交，倾向南西，倾角 50°左右，落 差10?12米。

F2正断层：位于矿区东北角，走向北北东，延长约 400米，倾

向南东东，倾角60°落差10米左右。

F5正断层：位于矿区西部3号勘探线附近，走向北25°东，延伸 长度150米左右，倾向北西，倾角64°落差小于10米。

综上所述，本区为较简单的单斜构造形态，次级波状起伏不发育，

但断层较发育，构造复杂程度为二类

二、煤层

龙潭组(P21)为矿区唯一的含煤地层，属海陆交互相沉积。龙潭 组(P21)厚200m左右，含煤12层左右，煤层总厚11.27m,含煤率5.6%， 含可采煤层3层(K1、K2、K3)，均为全区可采煤层，集中分布于含煤 地层的上段。

K1煤层：为最上一层可采煤层，全区可采，厚 1.04 ~ 2.31m，— 般1.8m，以中厚煤层为主，一般为简单结构，顶板为粉砂岩或砂质 泥岩，底板为泥岩或细砂岩。

K2煤层：全区可采，厚1.06?3.22m, —般2.00m,以中厚煤层 为主，含夹石0?3层，多数单一，为较简单结构煤层。直接顶板为 K1煤层底板，底板为泥岩、铝土质泥岩。

K3煤层：为最下一层可采煤层，全区可釆，厚 1.11?4.38m, — 般2.00m,以中厚煤层为主，含夹石0?3层，一般0?1层，为较简 单结构煤层。直接顶板为 K2煤层底板，一般为伪顶，直接底板为铝 土质泥岩，老底为细砂岩。

垭关煤矿可采煤层特征表

煤 层 编 号

煤层厚度 最小一最

大 平均

(m

煤层平 均 间距

(m

煤层 结构

煤层 稳定 性

顶底板岩性

视密 度

(t/m3

)

倾角 (°)

顶板

底板

Kl

1.04 — 2.

31

1.80

4.2

结构 简 单， 无夹

矸

稳定

粉砂 岩、泥

岩

泥岩、 细砂岩

1.43

19-21

K2

1.06 — 3.

22

2.00

含夹 矸

0?3

稳定

泥岩、细 砂岩

泥岩、 铝土质 泥岩

1.54

19-21

2.1

K3

1.11 — 4.

38

2.00

含夹 矸

0?3

较稳

疋

泥岩、铝 土质泥

岩

铝土质 泥岩

1.57

19-21

三、资源可靠性和煤层稳定性 垭关煤矿矿界范围内共有6个钻孔控制，分别为ZK1、 ZK2、

ZK3、ZK4、101、302，在矿界外有2个钻孔102 （东南方向，距矿 井边界176米）、501 （距西边界410米），皆为1974年113地质队施 工的勘探钻孔。根据本矿一采区开采情况和钻孔资料分析， 资源可靠 性强，煤层稳定性较好，其中 K1、K2为稳定煤层，K3为较稳定煤

层，各煤层对比可靠

四、煤质

1、物理性质

K1煤层：黑色、沥青一玻璃光泽， 碎块状为主，以半亮型煤

为主，成分为亮煤夹少量镜煤和丝炭，条带状结构，质较硬，具阶梯 状断口，含少量黄铁矿结核。平均容重为 1.43t/m 3。

K2煤层：黑色、沥青光泽，碎块及粉粒状，以亮煤为主，夹少

量暗条带及镜煤和丝炭，条带状结构，裂隙发育，性脆，下分层夹透

镜状丝炭及含黄铁矿结核较多，半亮型。平均容重为 1.54t/ m 3。

K3煤层：黑色、沥青光泽，碎块及粉粒状，少量碎块状，以亮

煤为主，夹少量镜煤和丝炭，条带状结构，内生裂隙发育，性脆，其

中充填较多方解石脉，下分层以均一状为主，煤质松软，半亮型。平

均容重为1.57t/m 3。

2、化学性质

（1）工业分析

煤质工业分析表

\ 项 \ 煤层\

水分

(Mad%

灰分

(Ad%

挥发分 (Vadf%)

固定碳

(Fed%

硫分

(Std%)

发热量

(Qbdaf% (MJ/kg)

极

0.44-1.3

13.82-25.

7.40-11.2

1.32-2.5

34.24-35.3

K1

值

5

79

3

72.17

4

6

平 均

0.8

20.20

8.85

1.83

34.80

极

0.61-2.0

16.99-37.

8.47-12.6

1.22-4.1

33.23-34.7

K2

值

8

98

1

66.44

4

9

平 均

1.16

25.31

10.04

2.20

34.13

极

0.86-2.8

17.47-30.

6.88-13.3

0 .34-2.

33.75-34.9

K3

值

2

46

1

67.80

87

2

平 均

1.35

24.36

8.92

0.99

34.42

煤类

K1为中灰中硫煤；

K2为中灰中咼硫煤；

K3为中灰中硫煤。 |

(2)煤种

根据煤炭分类国家标准( GB/T15224.1 — 2010、GB/T15224.2—

2010、GB/T15224.3— 2010),矿区内可采煤层为中灰、中?高硫、高 热值无烟煤。

第三节矿井开拓和开采现状

一、井田开拓

垭关煤矿为生产矿井，设计生产能力 30万t/a ,矿井采用平硐 开拓。

利用主平硐(已建成)作进风及原煤运输用；利用副平硐(已 建成)作人员出入、进风、运料用；利用回风平硐(已建成)作专用 回风用。该矿在开采二采区时仍保持原有主平硐、 副平硐及回风平硐

的主要功能。

主平硐(X= 3013619.422 , Y583, Z=+1823, a =299.323 ° , B =0°)井口标高 +1823m 沿 K3煤层底板以 119.323 ° 方位，0°的坡度穿层掘进至431.5m里程位置，按相同的方位、-5.5 ° 的坡度继续掘进至527里程处停掘，在其431.5m里程为中开口，以 62.784 °的方位角、+3%o的坡度布置有皮带运输大巷（位于 K3煤层 底板岩层中）至292m里程位置。

副平硐（X= 3013586.670 , Y690, Z=+1816, a =299.323 ° , B =0°）井口标高 +1816m 沿 K3煤层底板以 119.359 ° 方位、0°的坡度穿层掘进至525m里程停掘，在其483m里程处开口， 以61.522 °的方位角、+3%o的坡度布置有轨道运输大巷（位于 K3煤 层底板岩层中）至265m里程位置，布置联络斜巷与皮带运输大巷联 通。

回 风平硐（X=3013595.839, Y364, Z=+1868, a =303.231 °, B =0°）井口标高 +1868m 沿 K3 煤层底板以 123.231 ° 方位、0°的坡度掘进至38m里程处后在K3煤层底板岩层中布置总回 风上山与皮带运输大巷联通，形成矿井开拓通风系统。

垭关煤矿的二采区，于2013年9月请毕节地方煤矿设计队编制

了《毕节市垭关煤矿采区优化方案设计》，2013年10月取得批复（毕

节市工能委），2013年12月取得安全设施设计批复（毕节市安监局）。

开拓方式及采掘布置：主副井在+1816水平形成联络巷，施工上

山和回风井平硐相透形成系统后，三条下山同方位（煤层倾斜方向） 布置在K3煤层底板法线距离25米的稳定岩层中，按21°负坡施工 至+ 1705水平形成系统，布置采区变电所和水泵房；工作面分两翼布 置，底板抽放巷上错平均20米，布置在K3底板25米岩层中，一次 预抽三层煤的条带瓦斯，煤层开采顺序由上至下。具体工程量见下表

序号

巷道名称 煤岩

支护卡 形式(

:度净

m)

了断面掘进断面

(m2)(用)

工程量

/ 3、 (m)

倾角

(°)

一——一

开拓巷道

1

二采区主水仓 岩

锚喷！

56

8.7

9.5

532

平巷

r 2

二米区副水仓 岩

锚喷：

38

8.7

9.5

361

平巷

3

管子道 岩

锚喷

15

6.5

7.1

106.5

30

r 4

二采区水泵房 岩

锚喷：

34

6.5

7.1

；241.4

平巷

5

二米区轨道下山 岩

锚喷3

44

11.5

12.7

4368.8

22

r 6

二采区运输下山 岩

锚喷3

27

11.5

12.7

4152.9

21

7

二采区回风下山 岩

锚喷3

06 1

0.99

11.88

3635.28

21

8

下山联络巷 岩

锚喷(

64

8.7

9.5

608

平巷

r 9

1816联络平巷 岩

锚喷?

77

8.7

9.5

731.5

平巷

10

1868回风斜巷 岩

锚喷2

05 1

0.99

11.88

2435.4

15

小计

166

*

7172.78

二

准备巷道

p 1

1800轨道石门 岩

锚喷!

99

11.5

12.7

1257.3

平巷

2

1759轨道石门 岩

锚喷!

99

11.5

12.7

1257.3

平巷

3

1812回风斜巷 岩

锚喷-

44

6.5

7.1

312.4

30

r 4

1766进风斜巷 岩

锚喷！

52

6.5

7.1

[369.2

18

5

1800回风斜巷 岩

锚喷-

42

6.5

7.1

298.2

30

r 6

2103回风巷 煤

金支-

43

10

10.5

；451.5

平巷

7

1766运料斜巷 煤

金支

16

10

10.5

168

21

r 8

1766回风斜巷 岩

锚喷-

42

6.5

7.1

[298.2

30

9

2101瓦斯抽米回风绕道 岩

锚喷?

77

4.36

5.25

404.25

平巷

10

1801回风斜巷 岩

锚喷：

巧

4.36

5.25

131.25

17

r ii

2101瓦斯抽米回风巷 岩

锚喷6

41

4.36

5.25

3365.25

平巷

12

1773进风绕道 岩

锚喷1

16

4.36

5.25

609

平巷

r 13

1773回风斜巷 岩

锚喷：

22

4.36

5.25

M15.5

5

14

2102瓦斯抽米回风巷 岩

锚喷9

84

4.36

5.25

5166

平巷

r 15 2

102瓦斯抽米进风巷进风绕道 岩

锚喷1

51

4.36

5.25

792.75

平巷

16

1753回风斜巷 岩

锚喷：

32

4.36

5.25

168

35

17

2101瓦斯抽米进风巷 岩

锚喷6

20

4.36

5.25

3255

平巷

r 18

2102瓦斯抽米进风巷 岩

锚喷9

63

4.36

5.25

5055.75

平巷

19

2101瓦斯抽米联络巷 岩

锚喷1

42

4.36

5.25

745.5

21

r 20

2102瓦斯抽米联络巷 岩

锚喷1

85

4.36

5.25

446.25

21

小计

4：

295

24666.6

——

回采巷道

1

2101运输巷 煤

金支6

94

12.2

12.7

8813.8

平巷

2

2101回风巷 煤

金支6

54

10

10.5

6867

平巷

r 3

2101开切眼(斜长) 煤

单体 1

40

7.74

7.92

1108.8

21

4

2102运输巷 煤

金支1

11

12.2

12.7

1409.7

平巷

r 5

2103回风巷 煤

金支 1

39

M0

10.5

1459.5

平巷

小计

E8

19658.8

r四

其他

1

采区避难硐室 岩

锚喷:

27

15.3

16.3

440.1

平巷

2

临时避难硐室 岩

锚喷：

24

15.3

16.3

391.2

平巷

3

区段溜煤眼 岩

锚喷

16

5

5.82

93.12

76

4

采区变电所 岩

锚喷！

50

8.7

9.5

475

平巷

5

二采区消防材料库 岩

锚喷 ：

26

6 5

7.1

184.6

平巷

小计

1

43

1584 02

五

合计

7(

542

63082 2

ii

ii

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二、 开采现状

目前垭关煤矿东翼 K1煤已基本采完，西翼剩余少量 K1煤，

K2、K3因地质条件在上部偏复杂，剩余可采量不多，一采 区剩余

资源可米量约45万吨，地质构造、层间距近及底板存在底鼓等问题

制约了一采区的生产能力，所以矿井的重点工作是加快回收一采区剩

余煤量，尽快开拓二采区形成大面上综采提高产能。

三、 矿井其他系统建设情况

1、 供电系统

矿井主供电源引自110 kV撒拉溪变10kV溪垭001开关，距离约

9km供电线路LGJ-120;备用电源引自35kV百家哨变10kV白垭线 006开关，距离约3km供电线路LGJ-120;另一备用电源引自35kV 百家哨变10kV白茶线溪垭002开关，距离约3km供电线路LGJ-120, 形成矿井三回路供电电源，矿方已与供电部门签定了供电协议，供电 电源安全可靠。

2、 水源条件

生活用水

生活用水取自矿区外东南部的自凿深水井， 该水井正常涌水量约15n3/h ,水 质较好，矿方应取水化验并经处理达到饮用水标准后方可作为生活用水水源。 在

主井工业场地的东部设一座150m地面生活水池，其池底标高+1865?可安装取 水泵将泉水泵入矿井工业场地生活水池后，静压向工业场地供水，可满足 生活用水的需要。

生产用水

矿井正常涌水量约为24n3/h，最大涌水量36nVh。在主井工业场地的东部 设一座300用地面生活水池，其池底标高+1865m井下水经处理后，用水泵打入 生产消防用水水池，供井上、下消防用水和防尘洒水用水、地面绿化用水等用。

　当生产消防用水水池水量不足时由生活用水水池补充。

综上所述，该矿生活、生产水源充足，可满足矿井生活、生产用水需要。

3、通风系统

矿井现有主扇风机为轴流对旋风机，功率75KW*2 ,最大风量为 3700m3/min,二采区系统形成后，风量可以达到 3500m3/min左右， 满足矿井需要。

4、 运输系统

主井采用800mm皮带运输，二采区开拓后下山采用强力皮带， 二采区主系统二部皮带，工作面两部皮带，运煤系统较简单；副井平 硐采用电瓶车牵引矿车运输，二采区建设专门绞车提升，但副 井平

硐局部断面小需扩断面。

5、 其他瓦斯抽放系统、监控系统、压风自救系统、人员定位系 统、紧急避难系统、供水施救系统皆完善且运行正常。

第二章 综合机械化开采的可行性和配套工程

第一节推广机械化开采的可行性

一、推广可行性

随着综合机械化开采技术的发展和日趋成熟， 综采已由大、中型 矿井向小型矿井推广，特别在贵州省政府推行“采掘机械化、煤矿管 理集团化、安全质量标准化”以后，在小型煤矿推广机械化开采已势 在必行。而煤矿行业发展趋势也决定了提高机械化开采的必要性， 煤

矿黄金时代已成历史，利润回归理性，“以量补价，以质提效”是煤 矿发展的唯一出路，而质量原始质量占主要部分，所以机械化程度决 定了煤矿的长远效益。

垭关煤矿可采煤层煤厚皆在2米左右，属中厚煤层，稳定性较好， 进入深部后地质条件相对简单，矿井走向长度为2.9Km，两翼开采工 作面交替回采，单翼走向长度平均 1000米，适合上机械化，顶底板 条件稍差，也正是上综采才能解决的关键。

第二节综合机械化开采的特点

综合机械化开采的特点是产量大，对供电、运输、通风、供水 等系统要求很高，同时对整个矿井系统有很大提升和改观。

垭关煤矿一采区已剩部分分块的煤量， 不适合上综采，但二采 区马上开拓，已编制开采优化设计并经过专家评审通过， 全部使用机 械化开采，方案可行，部分系统经过改造和新建可以满足要求。

第三节综采相关配套工程

一、 系统改造

原副平硐断面小，无法下综采综掘等大型设备，重新把局部断

面小的地方进行刷帮扩断面；二采区开拓主要三条下山断面施工净断 面为11m2总回风直接从1816联络巷施工上山与现总回相透，透点 距离主扇风机很近的大断面处，大大改善了矿井的通风系统，满足二 采区综合机械化开采所需风量。

二、 运输系统改造

进入二采区后，运输系统简化，两部皮带机到工作面外口，一 部主皮带和二部主皮带更换为1米皮带，工作面使用800mm皮带满

三、供电系统

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二采区专门设计了采区变电所，从地面变电所高压下至变电所， 满足采煤机和掘进机1140V供电需要。

四、 掘进配套工程

综合机械化采煤，不只是综采工作面，必须有相关的综掘做保 障，不然存在接续问题，因二采区为没有经过瓦斯突出危险性鉴定， 开拓系统形成后，需两翼施工底板瓦斯抽放巷（距离 K3底板25米 处的岩石中），一次抽放三层煤瓦斯（因层间距近），我们准备上岩巷 综掘机（260型），煤巷采用煤巷综掘机（130型），加快掘进速度， 煤巷掘进进尺正常为350米/月，而综采推进度为2500/（140*2*1.45）=6 米/日，月进度6*25=150米，采掘进度比为1:2.3,满足接续要求。

五、 选煤系统

二采区开始投产前，地面优化建设分选筛选系统乃至风选系统， 规模和产量配套，确实把煤炭质量提升起来。

第四节垭关煤矿推广综采需注意的问题

一、 煤层厚度变化

根据钻孔资料分析，K1煤层在1.5~2.0米变化，K2煤层在 1.8~3.0米，K3煤层在1~4.5米，但因K3煤层稳定性稍差，所以在 机械选型时重点考虑上部两层煤。

二、 地质条件

一采区地质条件相对复杂，小构造较多，进入二采区后许多走 向方向断层不影响二采区，但少量倾斜方向断层二采区方面时需考虑 过断层措施。

三、底板岩石

根据垭关煤矿生产现状分析，K2、K3底板属泥岩，遇水易膨 胀，在矿山压力下易变形，综采机械选型时，支架的选型特别重要， 需选轻小型易推进防滑的支架。至于层间距小，下两层顶板破碎，综 采可以解决，只是两翼交替避开岩石移动影响期就可以。

第三章综采工作面生产能力及设备选型

第一节综采面生产能力

一、二采区综采工作面主要参数

根据二采区优化设计方案，工作面主要技术参数为

走向长

两翼平均1000米

面

长

三层煤平均150米

煤

厚

平均2.0米

容

重

1.4 吨/米 3

二、生产能力计算

按年产60万吨计算，月生产天数25天，年生产天数为300天

日生产能力：60/300=2000吨

每天实行“三。八”制，两班生产，一 班检修

班生产能力为：1000吨

工作面割一刀产量为：150*2*1.4*0.8=336吨（截深暂按 0.8

米计算）

每班走刀数为：1000/336=3刀 每刀用时140min 按60%开机率计算，每刀用时为84min

采煤机牵引速度为150/84=1.786m/mi n

以上可以作为采煤机选型的基础。

第二节综采设备选型

一、依据

垭关煤矿煤层特点，皆为中厚煤层，两层煤层稳定， K1煤层

顶底板条件较好，K2、K3底板易底鼓，煤层层间距较小，进入二采 区后，根据钻孔地质资料分析，层间距分别为 6米和3米，地质构造

方面东翼有斜交断层（F5）落差为5米左右。鉴于以上条件，在综采 设备中液压支架选型是重点。

二、设备选型

综采液压支架是关键，根据实际情况选型。采煤机选型因 K3煤

层属于较稳定煤层，主要考虑K1、K2煤层厚度及支架型号进行选型。

液压支架选型

（1）支护强度（工作阻力）计算

q 一 日 口 1

（K -1）c os

2

式中：q 液压支架的支护强度，〔T/m〕；

H 采高，〔m〕；

顶板岩石容量，一般取2.3T/m3;

K 顶板岩石破碎膨胀系数，一般取 1.2?1.5;

一工作面倾角，〔度〕；

'附加阻力系数，二排立柱支架 '取1.6,单排立柱支架 '取

1.2；

q 顶板周期来压动载系数。

周期来压时矿压值

q =非周期来压时矿压值，q ?值可按以下情况选取：周期来压不明 显顶板：q取1.1；周期来压明显顶板：q取1.3；周期来压强烈顶板： q 取 1.5?1.7。

本矿 q=2*2.3*1.2*12(1.4-1)*cos20=17.623T/m3

初撑力

目前在坚硬、中硬和破碎的顶板条件下，多趋向于采用较高的初 撑力。现在支架的设计中初撑力，已高达工作阻力(支护强度)的 90%以上。根据有关资料介绍，初撑力与支护强度的比例关系，即 二

初撑力强度/支护强度，以顶板的的稳定性不同，一般在 60?85%区 内选取为宜。

在确定出撑力时，可按以下原则考虑：对于不稳定和中等稳定顶 板，为了维护机道上方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作作阻力 的80%对于稳定顶板，初撑力不易过大，一般不低于工作阻力的60% 对于周期来压强烈的顶板，为了避免大面积垮落对工作面的动载威 胁，应取较高的初撑力，约为工作阻力的 75%

垭关煤矿K1、K2煤层顶板属于稳定型，K3属于极不稳定顶板， 所以初撑力主要考虑上两层顶板可以考虑为工作阻力的 70%

移架阻力及推溜力

移架力中厚煤层支架为150~300kN ;推溜力一般为100~150kN。

支架高度

支架的最大和最小支撑高度，应根据煤层厚度的变化合理选择，

片面地认为调高范围越大越好，过大地加大调高范围将增加设备重量 及制造成本。

支架高度可由下式计算：

H max = h大—Si +0.2

H min = h小一S2 — a — c

式中：Hmax——支架最大结构高度，〔m〕；

H min ——支架最小结构高度，〔m〕；

h大 ——煤层最大采高，〔m〕；

h小 —— 煤层最小采高，〔m〕；

TOC \o "1-5" \h \z Si——支架前柱上方顶板下沉量，一般取 0.1m;

S2 支架后柱上方顶板下沉量，一般取 0.2m;

a ——支架前移时可缩余量，一般取不小于 0.05m ;

C支架与顶底板间的浮煤，破矸厚度一般取 0.1m。

跟据此公式同时考虑三层煤通用减少投资，支架高度应为

Hmax=3.0-0.1+0.2=3.1m

Hmi n=1.5-0.2-0.05-0.1=1.15m

顶梁长度

直接撑定掩护式支架，如图4-1所示。

R - y d I -0.3 tg： -c

式中：厶——铲煤板铲尖到煤臂的距离，取100?200mm (具 体大小

也可计算)；

y=F+G+J+V

式中：F——铲煤板宽度，一般取150?240mm；

G中部槽宽（查特征表）；

J导向槽宽度，无链牵引时尚有齿轨部分宽度；

V—— 电缆槽宽。参数查不到时可估算 V=350?450mm;

d——超前移架时取＞截深；滞后移架时可取零;

e人行道宽度，不小于0.6m,高度不小于采高的70%;

H——采高，〔m〕

:——立柱倾角；

c——梁端距，取250?350mm。

1 b2 bi

2

顶梁全长：I b2

经计算顶梁长度为1=1.8米

所以根据垭关煤矿的具体情况，综采工作面具体各机械选型见附 表:

序号

地点

设备名称

型号

主要技术参数

单位

数 量

功率（kW）

使用

备用

合计

1

综采工 作面

采煤机

MG200-W

采高1.4?3.0m，截深

630mm

台

1

—

1

200

2

可弯曲刮板输 送机

SGB-630/150W

铺设长度150m,输送能 力 200t/h

台

1

1

150

3

端头支架

ZTZ7990/17/26

支架高度1700?2600mm

工作阻力6554kN,初撑 力7990 kN

架

4

2

6

4

支撑掩护式液 压支架

ZY3600/11/28

支架高度1100?2800mm

工作阻力3600kN,初撑

力 31.5Mpa.

架

90

20

110

5

工作面 运输巷

刮板转载机

SZB730/40

设计长度25m,输送能力

400t/h

台

1

1

40

6

可伸缩带式输 送机

SPJ-800

输送能力400t/h

套

1

1

40

7

乳化液泵

BRW315/31.5

公称压力35MPa公称流

量 80L/min，电压 1140V

套

1

1

200

8

乳化液泵箱

RX-640

公称压力35MPa公称流

量80L/min，容积 640L

台

2

2

9

喷雾泵站

XPB160/5.5

公称压力5.5MPa ,公称

流量 160L/min

套

1

1

2

22

10

综采设备列车

SLZ— 500

制动车及制动器各一 个，适用坡度w 15°

列

1

1

11

探水钻「

KHYD-150

台

1

1

2

7.5

12

金属铰接顶梁

HDJA-1000

根

30

10

40

13

单体液压支柱 （超前支护）

DW31

根

30

10

40

14

工作面 回风巷

金属铰接顶梁

HDJA-1000

根

30

10

40

15

单体液压支柱

（超前支护）

DW31

根

30

10

40

第四章综和机械化开采实施步骤

第一节综采实施步骤

一、实施步骤

根据开采设计（二采区）要求，步骤如下：上综掘设备

二采区开拓一系统安装——施工底板抽放巷——-瓦斯

抽放 2101工作面方面 采购综采设备 安装回采

（投产）

二、综采工程实施时间表

序号

工程名称

工程量

完成时间

负责人

备注

1

上综掘设备

2014年3月

矿长

2

二采区开拓

1466 米

2014年12月

矿长

3

系统安装

抽放系统、 压风系统、 排水系统、 供电系统等

2015年4月

机电矿

长

4

施工底板抽放巷

4438 米

2015年6月

矿长

5

瓦斯抽放

20个钻

场

2015年9月

矿长、

工程师

上下巷各20个

钻场400个孔， 施工一个抽一 个随打随抽

6

2101方面

1500 米

2015年9月

矿长

7

采购综采设备

采煤机、刮 板机、液压 支架、机电 配套设备等

2015年9月

矿长

8

综采面安装运行

2015年11月

矿长

第二节综采综掘设备配备

设备配置一览表

序号

设备名称

型号

单位

数量

单价（万 元）

总金额

（万元）

备注

1

掘进机

260、 135

台

2

600、 300

900

2

采煤机

MG200-W

台

1

150

150

3

液压支架

ZY3600/1

1/28

架

110

15

1650

4

刮板机

SGB630/1

50

台

1

150

150

5

转载刮板 机

SZB730/4

0

台

1

30

30

6

变压器

KBSG-500

/10/0.69

台

2

20

40

7

变压器

KBSGZY-5

00/10/1.

2

台

1

25

25

8

绞车

JKB-2.0

X 1.5

台

1

80

80

9

胶带运输

机

大倾角强 力1米皮 带

部

1

200

200

350米

10

猴车

RJHY22-

12/450

台

1

35

35

11

主排水泵

D46-50 X

4

台

3

12

36

12

其他设备

500

轨道、管 路、开关、 电缆、液压 泵等

合计

3796

第三节确保综采实施的保障措施

一、顶底板管理措施

因三层煤的层间距近，K1回采顶板正常管理，顶底板皆稳定， 回采K2、K3时，顶板可能受上煤层采空区影响，相对破碎或“无顶” 现象，但正因为这样，使用综采是解决顶板最好的办法，割煤后及时 移架，顶板会及时被顶梁护住，不会出现安全问题，增加了采面人员

的安全性。

底板，特别是K2、K3的底板皆为泥岩，在工作面有水、初次来 压或周期来压时，可能会出现卡架、移架困难、支架倾斜、初撑力及 工作阻力减小等现象，这些必须在支架选型时就要注意， 防滑防倾斜 等；另外尽量减少工作面积水，不过在做底板抽放巷时也应考虑三层 煤抽放瓦斯同时，钻孔倾斜度尽量大点，有利于工作面积水通过钻孔 排出；当工作面支撑力随底板下沉而下降时，应及时均衡加压。但因 综采速度快，对于软底管理不存在太大问题。

掘进顶底板管理及接续保障措施：

综采必须有综掘配套，否则会出现采掘接续失调。综掘效率和速 度是由顶板管理方式来决定的，K1煤层可以使用锚杆网支护，但如 果K2、K3和K1重叠布置，层间距小，会出现无法使用锚杆支护， 进而无法使用综掘机，所以依次向下采取外错式布置，外错的距离依 据避开上覆煤层空区应力为准，具体计算方法如下图：

K1K2K3

K1

K2

K3

岩层移动影响角采用67°，层间距二采区采用6米和3米，经 计算水平错开距离（水平投影）分别为 3.2米和1.6米，但考虑到锚 杆长度和角度及保护距离，K3受两层煤重复采动影响等因素，把错 开距离皆放至4米，即下一层比上一层工作面长度增加 8米（净）。

如果进入二采区证明K1、K2之间层间距确实像钻孔所述为6米, 而K1、K2之间是细砂岩，可以考虑两层煤重叠布置，掘进都使用锚 杆支护应该没问题。

底板管理，使用锚杆支护同时也解决了巷道底鼓难于修复的矛

盾，锚杆支护不需替棚改棚，经常卧底是常用的方法；经常卧底刷帮 管理软底虽然是常用方法，但对于回风道确实困难，因无皮带运输， 凭轨道或人力对于很长综采面来说要增加很大的修复量，一旦进入 K2、K3方面对于底板管理，可以考虑回风道试行底板施工管缝式锚 杆，其次是底板拉槽灌浆等方法一次性处理， 可以和长期修复成本进 行对比论证后使用。

对于底板管理，也可以采用集中从底板运输、回风，分段掘进， 从开切眼往外分段施工运输、回风巷，每段间采用反坡沟通，不等巷 道发生变形而快速推进，从而解决巷道变形给生产带来的影响。

2、煤质保证措施

综合机械化采煤，因地质条件、掘进大断面破顶、工作面过断层

等原因会带来煤质下降的问题，具体解决措施是：

1）掘进、采煤分开或分时运输，工程煤不进入原煤系统，运至 地面后经筛选、分选、风选系统后再进入原煤系统。

2） 采煤面煤层变化（主要是变薄），割顶或底时，根据矸石率大 小决定分开单独处理。

3） 工作面过断层时，放炮出矸，不进入原煤系统。

4） 地面选矸系统改造，现有选矸系统不合理，需降低架型，增 加人工选矸力度，或直接上风选系统。

3、资金投入保障措施

垭关煤矿是贵州天伦矿业投资有限公司下属煤矿，一采区正常 生产，有少量利润，另外资金来源于公司根据工程进展逐步投入到位。

第五章综和机械化开采经济分析

第一节开采方式经济分析

一、掘进方式比较（综掘和炮掘）

垭关煤矿进入二采区实行综合机械化开采， 通过分析比较，普通 炮掘炮采经济上明显不同。

掘进进度概算比较表

类别

开拓巷道

（米）

准备巷道

（米）

回采巷道

（米）

其他巷道

（米）

完成时间

备注

总工程量

1466

4295

1738

143

炮掘

10个月

22个月

6个月

2个月

2014 年 3 月~2017年

7月

两个队，岩 巷单进 75 米/月，煤

巷单进150 米/月

综掘

4个月

11个月

3个月

1个月

2014 年 3 月~2015年 10月

两个队，岩

巷200米/ 月，煤巷

350米/月

备注

综掘比炮 掘提前21 个月

二、炮采和综采效益比较

因垭关煤矿不适合高档普采，所以不考虑高档普采效益分析

1）首采面（2101面）产量及效益分析表

采煤方法

工作面规

格

日进尺

（米）

完成 时间

总产量（万吨）

吨煤利润（元/吨）

总利润

（万兀）

炮采

655*80

3

7 个

月

13.2

100

1320

综采

655*140

7.2

3 个

月

23.1

100

2310

三、五年产量及效益比较

炮掘，二采区至2017年8月开始投产

综掘，二采区至2015年11月开始投产

炮采五年产量计划及效益分析表

年份

产量（万

吨）

吨煤利润

（元/吨）

年利润

（万元）

备注

2014

20

100

2000

2015

25

100

2500

2016

25

100

2500

2017

18

100

1800

一采区回收残煤及煤柱， 8月份

二采区投产

2018

30

100

3000

合计

118

11800

综采综掘五年计划与效益分析表

年份

产量（万

吨）

吨煤利润

（元/吨）

年利润

（万元）

备注

2014

20

100

2000

2015

30

100

3000

年底二采区投产

2016

50

100

5000

2017

60

100

6000

2018

60

100

6000

合计

220

22000

四、结论

煤炭效益自2012年4月开始，黄金时代已经结束，高额利润已

不会再有，能源改革和多元化的到来，使煤炭行情逐渐趋向一种理性 化发展，高危行业不赚钱也不会存在，市场自然调节，但利润空间会 越来越平稳，所以煤矿开采进入了“以量补价，以质保效”的时代， 机械化正规开采是煤矿发展的必走之路， 也是现在贵州政府监管部门 一再强烈要求的一个重点，是“七项举措”之一。

通过以上对垭关煤矿地质条件，存在的问题，采取的措施及利润

分析可以看出，垭关煤矿进入二采区是可以上综合机械化采煤的，而

且是势在必行之路，当然进入二采区如条件好，综采的产量还有提升 空间

贵州天伦矿业投资有限公司垭关煤矿

二0一四年三月