第三章 设计工作面的原回采工艺情况
一、高档普采
简称高档，它是在普采基础上使用单体液压支柱取代金属摩擦支柱与铰接顶梁配合来控制顶板，能够适应复杂地质构造的薄及中厚煤层的回采，具有投资少适应性强等优点，但是工人劳动强度较大。 二、 综合机械化开采
简称综采，它采用自移液压支架控制顶板，从而使工作面的整个采煤工序——破、装、运、支、处实现机械化。具有安全、高产高效的特点。为矿井降低成本，实现百万吨死亡率为零，创造了良好条件，但具有初期投资大，不适应地质构造复杂的煤层条件下的回采。 三、 综合机械化放顶煤开采
该工艺实质是在开采煤层底部布置一个综采工作面，工作面上方顶煤利用矿山压力作用辅助以人工松动的方法使其破碎，并随工作面的推进在后方放出，因此简称综放。
放项煤工艺优点明显，经济效益显著，是开采特厚煤层的一种有前途的采煤方法，但是在提高工作面回采率，降尘防火等安全方面技术要求较高。
目前，矿井形成了综采为主，高档普采为辅助生产的形式；而且，放顶煤也在东其他采区27#煤层工作面中采用，并取得了放煤的成功。这些将成为本设计采区采煤工艺选择的主要依据。
主设计工作面为27#煤层一段，其工艺过程为：采煤机割煤→移后部运输机-→移前部运输机→移架。从而完成一个割煤循环，待完成两个（或三个）循环后，即工作面推进1.2米(或1.8米)后,停机开始放出松碎的顶煤,到见矸为止,关闭放煤口,完成上述全部工序即为一个放煤循环。
根据该矿其它采区，27#煤层综放面的开采经验循环进度选取1.2米，即两采一放，同时为使顶板均匀下沉，最大限度地减少混矸量，提高顶煤的回收率，选取顺序多轮次放煤。
该工作面支架选用ZFS4000/1.5/3.2L型尾梁插板式，低位放煤。由以往放煤经验知，采高越小，放煤越少其放顶煤效果越不好，因此综放面的采高定为3.0米,这样采放比:
H放 6.5-3.0
= = 1.17 H采 3.0
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第四章 采煤方法及回采工艺
第一节 采煤方法的确定
根据矿井地质和生产技术条件，及以往开采经验和保证安全生产，该采区采煤方法选为走向长壁后退式。
第二节 采煤方法中几个要素的确定
一、采区走向长和倾向长
采区平均走向长为2400米，平均倾向宽为460米。 二、主要设计煤层工作面诸要素确定
采区初期投产煤层25#煤层；首采工作面为该煤层一区段，工作面的长度为130米。另外27#煤层也是初期投产煤层，还是本采区设计中的主要设计煤层之一，首采工作面为该煤层一区段，煤层倾角19°,平均煤厚6.5米,赋存稳定全区可采。下面就27#层工作面条件做以下论述： 1） 27#层煤层综放工作面长度确定：
V×q1 ×t0+ b ×t× (q1+q2) × 1/2
工作面最优长度L= q
式中：V—采煤机平均牵引速度,取3.5 m/min；
q—工作面液压支架和输送机中部槽每米每日折旧费和大修费取155元/dm；
t0—采煤机进刀在端部停留时间取35min； b —采煤机截深取0.6m；
t—采煤机日时间取960min/d；
q1—采煤机、输送机、泵站和电器设备每日折旧费和大修费取150元/ d； q2+ q3—工作面运输和回风巷每米掘进费取2507元/ m； 综上代入数据 ：
3.5 X (150 X 35 + 0.6 X 960 X 2507) 1/2
L= =180.9(米) 155
于是取L=180米作为工作面设计长度最优值. 2） 区段斜长的确定:
区段斜长:H =L + h1 + h2
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H=180+（5+5）+（3.4+4.0）=197.40(米) 式中: L —工作面长度,米;
h1—区段保护煤柱沿倾向的总长度,米; h2—区段巷道总宽度,米;
3) 工作面日产量:
该工作面的机械设备采用MG-2X300W型双滚筒采煤机落煤，其日产量可按下式进行计算：
A = N·L·S·M·R·C =6× 180 ×0.6 ×6.5 × 1.25 ×80% =4212吨
式中：A—工作面日产量, 吨 ；
N—采煤机日进刀数，取6刀； L—工作面长度, 180米； M —煤的采出厚度, 6.5米； R —煤的容重，1.25吨/米3； C—工作面的回采率取80%（综放）。
4） 作面的推进度及服务年限
工作面月拉进度：0.6 × 6 × 30=108米/月, 工作面年推进度: 108 × 12=1296米/年,
工作面服务年限：1200÷1296=0.925年（工作面走向长取1200米）。
第三节 回采工艺的选择
全区内共有十一个可采煤层，但本区内实际设计可采煤层仅7层，即25#、27#、28#、29#、30#、31#和33#层，其它层如28#层属非经济可采层；32#、35#和36#层在本区内开采不经济、不合理、划规到主石门以东采区开采。
25#、27#煤层一区段工作面为首采工作面，且27#层和30#层为本区主要设计煤层。同时27#和30#煤层均属于缓斜特厚煤层，下面先就其综放和分层综采工艺做经济性与技术性比较。 综放工艺具有以下优点：
（1）煤巷掘进量小，缓和了采掘关系（7米左右厚的煤层）可节省工程量30—50%（两条顺槽和一条开切眼）。
（2）减少了搬家倒面次数，节省采面的安装工程量及费用。 （3）减少铺网工序，材料费，工资费及巷道维护费。
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（4）采放平行作业，工作面推进度在90-110米/月，年产超百万吨，效率达60吨/工，直接成本降低2-3元/吨。
但缺点是，此工艺的回采率在80-85%左右，较综采低10-15%，且易于自燃发火。
综上根据27#煤层西翼夹矸较少，煤层厚度变化较大，不利于分层开采，确定该层27#工作面采用综放工艺回采，其它采用分层综采（自然分层明显，中间夹矸厚约1.2米）。另外30#层中间有一层夹矸，0.5米左右厚全区发育软，如采用综放，则该夹矸起到释放压力的作用，因而上分层煤难以破碎放出，同时由于夹矸厚，采用综放开采将会影响煤质。故采用分层综采。
第四节 机械设备选择
一、 采煤设备：
1、高档面设备选型见表6。 2、综采面设备选型见表7。 二、 掘进设备：
综掘设备与炮掘设备集中汇编于表8中。
第五节 顶板管理及支护密度的验算
一、 高档工作面
1） 顶板采用DZ---2.2型单体液压支柱配合HOJA—1200型金属铰接顶梁，三、
四排管理控制顶板。柱距0.75米，排距0.6米，最大控制顶距3.50米，最小控顶距2.90米。 2） 支护密度的验算：
按工作面顶板压力的一般估算方法，在控顶范围内支架上单位面积的载荷：
P=（2—4）Mr
即每平方米最大载荷：
Pmax= 4×2.0×2.6=20.8(吨/米2) 式中：M—工作面采高，米；
r—岩石容重，吨/米3。
四根支柱所支撑顶板面积为：S=0.6×0.75=0.45(米2) 四根支柱所随的载荷为：20.8×0.45=9.36(吨) 则每根支柱所支撑的载荷为：9.36÷4=2.24(吨) 因为DZ-2.2型单体液压支柱的初撑力为7.8吨，工作阻力为30吨，所以该支柱满足要求。
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2、综放工作面
顶板管理选择ZFS4000/1.5/3.2L型液压支架控制顶板，支架的载荷验算如下：单位面积的载荷：P=（2—4）Mr 即：最大载荷
Pmax= 4×3.0×2.6=31.2(吨) 式中：M—工作面的采高，米； r—岩石的容重，吨/米3 单位支架支撑面积：S =5.45米
单位支架随载满P =31.2×5.45 =170.04（吨）
因为单位支架的工作阻力为400吨，所以能够满足生产要求。
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