第五章 采区布置及装备
第一节 采煤方法
一、采煤方法的选择 1、煤层赋存条件
区内主要可采煤层为批准开采的山西组3号和太原组8-2、15-1、15-3号煤层，现将各煤层分述如下：
位于山西组下部的3号煤层，上距K8砂岩28.37～39.60m，平均33.47m。下距K7砂岩3.83～20.03m，平均13.05m，下距8-2号煤层31.23～75.56m，平均54.39m。煤层厚5.80～7.27m，平均厚6.64m，煤层结构简单，局部含一层夹矸，层位、厚度均稳定，全井田可采（部分已采空）。
3号煤层顶板多为泥岩、砂质泥岩；底板多为泥岩，局部为细粒砂岩。
位于太原组三段下部的8-2号煤层，上距K5灰岩下10.45～17.78m，平均14.44m，下距K4灰岩10.13～19.91m，平均14.53m，上距3号煤层31.23～75.56m，平均54.39m，下距15-1号煤层46.59～64.19m，平均61.76m。煤层厚0.50～2.42m，平均1.66m，局部含一层夹矸，层位较稳定。对比可靠，全井田可采。
8-2号煤层顶板主要为泥岩、砂质泥岩；底板为泥岩，局部为细粒砂岩。 位于太原组一段上部的15-1号煤层，上距K2 石灰岩2.67～6.96m，平均5.36m，上距8-2号煤层46.59～64.19m，平均61.76m；下距15-3号煤层2.45～5.37m，平均4.13m。煤层厚0.74～1.37m，平均厚1.05m，无夹矸，层位、厚度稳定，全井田可采。
15-1号煤层顶板多为泥岩、砂质泥岩、局部为炭质泥岩；15-1号煤层底板多为泥岩、砂质泥岩。
位于太原组一段下部的15-3号煤层，上距15-1号煤层2.45～5.37m，平均4.13m，下距K1砂岩1.73～4.59m，平均3.19m,煤层厚0.56～1.91m，平均1.46m。结构较复杂，局部夹2～3层夹矸，层位稳定、厚度较稳定，全井田可采。
15-3号煤顶板多为泥岩，底板多为泥岩、铝质泥岩和细粒砂岩。 各煤层赋存情况见表2-1-1。
2、其他开采技术条件
根据整合地质报告所述，本矿井为低瓦斯矿井，煤层易自燃，煤尘有爆炸危险，3号煤层矿井水文地质类型为中等，8-2号煤层矿井水文地质类型为中等，15号煤层矿井水文地质类型定为中等，无地温异常区。
3、采煤方法
根据矿井煤层的赋存特点，煤层厚度、煤层结构、顶底板岩性，以及其他开采条件，综合考虑井田地质条件，结合开拓布置，设计确定采用走向长壁和倾斜长壁相结合的采煤方法，全部垮落式管理顶板。
二、采煤工艺的确定 1、3号煤采煤工艺
3号煤的煤层厚度在5.8～7.27m,平均6.64m,可供选择的采煤工艺有：分层综采、放顶煤综采、大采高一次采全厚综采。参考本矿周边的漳村及王庄煤矿采煤工艺，由于本井田内首采的3号煤层煤层厚度大、回采条件简单，3号煤具有良好的冒放性，加之三元煤业及其控股的中能煤业均采用综采放顶煤工艺，所以无论是在设备和管理上都便于集中统一管理，故本设计推荐3号煤采用放顶煤综采工艺。
2、8-2、15-1、15-3号煤采煤工艺
根据这三层煤的赋存条件，可供选择的采煤工艺有高档普采和综合机械化开采。结合国内外目前综采机械装备水平，以及类似条件矿井的生产经验，由于综采工作面具有安全性好，工艺简单，产量高，工作面采出率高等特点，设计采用综采工艺开采。
三、工作面主要设备选型
由于井田内4层可采煤层厚度变化较大，本设计分别对两种采煤工艺进行设备配备，矿井初期只装备3号煤的放顶煤综采工作面设备。
（一）3号煤回采工作面设备选型
本矿井为整合矿井，工作面主要采煤设备按安全高效工作面进行配备。按目前国内采煤设备装备水平及制造工艺，为节约投资，设备立足国产。
根据国内高产高效矿井生产经验，综采工作面应具有较长的工作面长度，采煤机具有大截深、大功率（可切割夹矸）、较快的切割速度，液压支架移架速度快且与可弯曲
刮板输送机相匹配，回采工作面带式输送机具有长距离、大运量、大功率等特点。
1、液压支架 ⑴ 支架支护强度
根据矿井的煤层地质条件，按倍数岩重法计算液压支架的支护强度，公式如下： P＝1000·N·M·γ·9.8·10-6 式中：
P——支架支护强度，MPa； M——煤层采高，设计取M＝2.6m； γ——顶板岩石容重，2.6t/m3；
N——岩重倍数，按中等稳定以下顶板考虑，取6～8。 P＝1000×（6～8）×2.6×2.6×9.8/10-6 ＝0.40 Mpa～0.53Mpa ⑵ 支架工作阻力的确定 F＝1000P·A·(L+C) 式中：
F——支架工作阻力，kN；
P——支架支护强度，MPa，设计取0.53； A——支架中心距，A=1.5m； L——支架顶梁长，L=4.5；
C——梁端距，c=0.2～0.35m，取c=0.3m； 则：F=1000×0.53×1.5×（4.5+0.3）＝3816kN ⑶ 支架结构高度
放顶煤液压支架支护高度应与采高相适应，本设计机采高度为2.6～2.8m；其推移行程要与采煤机截深相匹配；移架速度要适应采煤机的牵引速度。
根据以上计算，设计选用ZF5400-17/32D型支撑掩护式低位放顶煤液压支架，该支架支护高度1.7～3.2m，支护强度0.75MPa。该支架采用正四连杆摆尾梁式低位放顶煤四柱支撑掩护式。该型支架具有以下特点：
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