呼伦贝尔学院 工程技术学院 采煤工艺模拟设计
4回采工艺设计
4.1采煤工艺
本采区地质构造简单，为单斜构造，首采煤层Ⅱ3为本区的主要可采煤层，全区发育，煤层赋存稳定，倾角较小，2～8 o左右，可采煤层厚度平均13.09m，为一厚--特厚煤层，煤层结构较简单，适合采用综采工艺。针对本条件的采煤提出了两种方案：一方案为大采高综采，二为放顶煤综采。两方案的特点如下：
一方案：大采高综采
采煤机高度超过3.5m的大采高综采近10年来的发展较快，已取得显著成效，已经成为我国建设高产高效矿井的重要采煤方法。大采高综采长壁工作面开采后，跨落带高度随采高增大而增加，如垮落的直接顶岩层不能填满采空区，而在坚硬岩层下方出现较大的自由空间，折断后的基本顶岩层往往在靠直接顶附近难以形成“砌体梁”式的平衡，在其回转运动过程中往往对下位岩层和工作面支架形成冲击载荷及在工作面前方的煤体中形成较高的支撑力，并在工作面引起强烈的周期来压。因此，大采高工作面基本顶周期来压更为剧烈，局部冒顶和煤壁片帮现象更为严6重。煤壁片帮深度随采高增加而增加。
此外大采高综采还包括以下问题：① 需控制初采高度。为了有利于在开切眼中进行大采高液压支架，采煤机，输送机等设备安装，开切眼高度一般不宜超过3.5m。初采高度与开切眼高度一致。②防治煤壁片帮。工作面容易出现大面积片帮，片帮后端面距加大，顶板失去煤壁支撑，常造成冒顶事故。③液压支架防倒防滑。大采高综采工作面的装备重量达，高度高，工作面倾角加大后，输送机及液压支架下滑及倾倒的问题将很突出。④煤层厚度超过采煤机采高是造成部分煤炭资源损失。 二方案：放顶煤综采
我国综放开采经过将近10年的快速发展，已经取得了长足的进步，综采开采技术已
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经处于世界领先地位，作为一种高产高效，安全，低耗，经济效益好的采煤方法已经成为厚煤层开采的首选之一。它有着如下的优点：①高产高效。由于综采放顶煤实现了采放平行作业，能使一面多点同时出煤，一个工作面可相当与多个工作面同时生产，单产和工效均可提高80%--100%以上。②巷道掘进率低。③工作面搬家次数少。一般同等条件下搬家次数较分层开采减少一半以上。④吨煤成本低。大幅度减少了材料与吨煤成本工资支出。⑤对地质条件和煤层赋存条件适应性强。综采放顶煤可在缓斜煤层中适应煤层厚度变化。对落差不超过割煤高度的断层，对破碎顶板及“三软”煤层有更好的适应性。
灵泉矿从2000年开始使用综采低位放顶煤回采工艺对四采区进行开采，经过五年多的探索和实践，使综放开采技术在灵泉矿获得了成功，月产最高达到190kt，全矿形成一矿一井一面的生产格局，不但提高了采煤机械化程度、提高了工效，而且还充分证明了本矿井完全适合综放开采。
根据上述分析，为提高矿井的机械化及劳动生产率水平，本次升级改造设计仍然采用综采低位放顶煤回采工艺。
洛煤方式：采煤机的割煤是通过装有截齿的螺旋滚筒旋转和采煤机牵引运行作用实现的。
装煤方式：装煤是通过滚筒螺旋叶片上的螺旋面进行装载的，将煤壁上切割下的煤运出，再利用滚筒上的螺旋叶片将煤抛至刮板输送机上运走。
运煤方式：滚筒将煤装载在输送机溜槽上，经输送机运送到转载机，经破碎机破碎后落在可伸缩皮带机上运出。
支护方式：工作面采用双柱掩护式支架，两顺槽采用单体配合长钢梁。 采空区处理方式：采用顶板自然垮落法。 4.2工作面支架选型设计
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（1）、工作面液压支架数计算
七采八面工作面长160m，每台液压支架支设宽度按1.5m计算。工作面液压支架数N＝（160＋1.5）/1.5 =107（台）,其中，在端头支架与基本液压支架间设ZFG11000/23/37型过渡液压支架4台，工作面设ZF11000/23/37型基本液压支架99台，基本液压支架到下端头处设ZFG11000/23/37型过渡液压支架4台,综放工作面总共设液压支架107台。详见：工作面支护布置图
（2）、综放支架支护强度计算公式为：
q=Kd×（q冒+q顶煤）
式中：q——工作面支架所需支护强度；
Kd——基本顶失稳时的动载系数，根据实测矿压资料，动载系数为1.22~1.72，为保证工作面支护效果，取最大1.72；
q冒——冒落带岩层自重应力，q冒??顶?h，?顶为顶板岩层容重，取25.4kN/m3，由放水孔及探测顶煤厚度的相关资料知，上分层工作面开采煤层最大厚度11.8m，由相关资料知，该矿区冒落带高度一般为采高的2倍。当放煤高度最大达到8.3m，顶煤采出率按70%，计算冒落带高度18.62m；当放煤高度最大达到6.0m，顶煤采出率按70%，计算冒落带高度15.4m；
q顶煤——支架上方顶煤自重应力，q顶煤??煤?Md，?煤为顶煤容重，根据物理力学试
验结果可知，取12.5kN/m3；
Ⅱ3煤层上分层综放开采在放煤厚度最大，动载系数最大（1.72）条件下支架支护强度（顶板压力）为： 放煤高度8.3m时，
q?K?(q冒?q顶煤)=1.72×(18.62×25.4+8.3×12.5) =992kN/m
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放煤高度6.0m时，
q?K?(q冒?q顶煤)=1.72×(15.4×25.4+6.0×12.5) =802kN/m
三、工作面循环进度的确定
根据采煤机割一刀煤的进度和液压支架推移杆的伸出量确定工作面的循环进度为0.8m。
四、工作面支护方式
1、工作面基本参数：
（1）、在确定放煤高度时，除考虑煤层赋存条件外，放煤高度越大，回采率越低，根据煤层厚度及煤层满足矿井生产能力要求，采高为3.5m；放煤高度在6m左右；采放比为1：1.71。
（2）、工作面最小空顶距为340mm。 详见：最小空顶距示意图 （3）、工作面最大空顶距为800mm。 详见：最大空顶距示意图
（4）、工作面端面距为340mm。 2、工作面支护形式：
工作面采用及时支护形式，其过程是割煤→移架→推前部输送机 3、工作面上、下巷超前支护：
工作面上、下巷超前支护30m采用四梁八柱支护形式。上、下巷均采用4mπ型钢梁配合4.0m单体进行支护。
详见：工作面上、下巷支护断面图
4.3 工作面生产工序
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