采 區(qū) 設 計　　

第一節(jié) 采區(qū)設計的依據(jù)、程序和步驟　　

一、采區(qū)設計的依據(jù)　　

要做好采區(qū)設計，起到正確指導生產(chǎn)的作用，必須有正確的設計指導思想和充分可靠的設計依據(jù)。　　

采區(qū)設計必須貫徹執(zhí)行《煤炭工業(yè)技術政策》、《煤礦安全規(guī)程》和《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》等。　　

采區(qū)是組成礦井生產(chǎn)的基本單位。采區(qū)設計被批準后，在采區(qū)的施工及生產(chǎn)過程中，一般不能任意改變。因此，采區(qū)設計要為礦井合理集中生產(chǎn)和持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造條件；盡量簡化巷道系統(tǒng)，減少巷道掘進和維護工程量；有利于采用新技術，發(fā)展機械化和自動化；煤炭損失少，安全條件好等。　　

采區(qū)設計的主要依據(jù)有：　　

1．已批準的采區(qū)地質報告　　

地質報告主要包括地質說明書和附圖兩部分。　　

在采區(qū)地質說明書中，應有詳細的采區(qū)地質特征，地質構造狀況；煤層賦存條件和煤層穩(wěn)定程度；礦井瓦斯等級；有無煤和瓦斯突出危險；自然發(fā)火期；水文地質特征；煤種和煤質以及國家對產(chǎn)品的要求；鉆孔布置及各級儲量的比例等。　　

圖紙包括：采區(qū)井上下對照圖、煤層底板等高線圖、儲量計算圖、勘探線剖面圖、鉆孔柱狀圖、采掘工程平(立)面圖等。　　

2．根據(jù)礦井生產(chǎn)、接替和發(fā)展對設計采區(qū)的要求　　

主要是生產(chǎn)礦井提出的對設計采區(qū)的生產(chǎn)能力、采煤工藝方式、采準巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)改革等要求，以適應生產(chǎn)技術不斷發(fā)展的需要。　　

二、采區(qū)設計程序　　

采區(qū)設計一般是根據(jù)礦井設計和礦井改擴建設計以及生產(chǎn)技術要求，由礦主管單位提出設計任務書，單位根據(jù)批準的設計任務書進行設計。　　

采區(qū)設計通常分為兩個階段進行，即確定采區(qū)主要技術特征的采區(qū)方案設計和根據(jù)批準的方案設計而進行的采區(qū)單位工程施工圖設計。　　

采區(qū)方案設計除了需要闡述采區(qū)范圍、地質條件、煤層賦存狀況、采區(qū)生產(chǎn)能力、采區(qū)儲量及服務年限等基本情況外，應著重論證和確定以下問題：采準巷道的布置方式及生產(chǎn)系統(tǒng)、采煤方法選擇、采掘工作面的工藝及裝備、采區(qū)參數(shù)、采區(qū)機電設備的選型與布置、安全技術措施等。　　

在進行具體采區(qū)方案設計時，應根據(jù)煤炭工業(yè)技術政策、地質和生產(chǎn)技術條件、設備供應狀況，擬定數(shù)個技術上可行的方案，然后計算各方案相應的技術經(jīng)濟指標，通過對這些方案進行技術經(jīng)濟比較，選擇出技術上先進、經(jīng)濟上合理、安全上可靠的方案，為進一步進行采區(qū)施工圖設計打下基礎。　　

采區(qū)施工圖設計是在采區(qū)方案設計被批準后進行的。在施工圖設計中，主要是根據(jù)采區(qū)方案設計的要求，對采區(qū)某些單位工程，如采區(qū)巷道斷面、采區(qū)上、中、下部車場、巷道交岔點及采區(qū)硐室等進行具體的設計，確定有關尺寸、工程量和材料消耗量，繪制出圖紙和表格，以便進行施工前的準備工作及施工。　　

應該指出，采區(qū)方案設計和施工圖設計是緊密相聯(lián)系的整體和局部的關系。采區(qū)方案設計中技術方案要通過單位工程來實現(xiàn)，在進行采區(qū)方案設計時應考慮施工圖設計的可能性和合理性；但施工圖設計要以批準的方案設計為依據(jù)，體現(xiàn)方案設計的技術要求。必要時，應根據(jù)實際情況的變化和施工的具體要求，本著實事求是的精神，進行適當?shù)男薷?，并報上級批準，使設計更加完善、更加符合施工和生產(chǎn)的要求。　　

三、采區(qū)設計的步驟　　

采區(qū)設計按下列步驟進行：　　

(1)認真學習有關煤礦生產(chǎn)、建設的法規(guī)政策，并了解局、礦對采區(qū)設計的具體要求和規(guī)定。　　

要按照具體條件，因地制宜同時又積極創(chuàng)造條件，提高采、掘、運機械化水平，提高采煤工作面單產(chǎn)；積極推廣無煤柱護巷技術及巷旁支護技術，降低掘進率和降低煤炭損失；實現(xiàn)合理集中生產(chǎn)，提高勞動生產(chǎn)率。　　

(2)明確設計任務，掌握設計依據(jù)。根據(jù)礦井生產(chǎn)技術發(fā)展及生產(chǎn)銜接的需要，明確采區(qū)設計中重大問題的設計任務，如采準巷道布置及采煤工藝的改革、采區(qū)生產(chǎn)能力的確定等主要技術原則。礦井地質部門應提出采區(qū)的地質說明書及附圖，并應有分煤層和分等級的儲量計算圖。必要時設計人員需對儲量進行核算，設計人員真正掌握設計依據(jù)，使設計建立在可靠的基礎上。　　

(3)深入現(xiàn)場，調查研究。根據(jù)采區(qū)設計所需要解決的問題，確定調查的課題、內(nèi)容、范圍和方法。例如，調查原有采區(qū)的部署、巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)、車場形式等，作為巷道布置方案設計時的借鑒；調查采煤、掘進、運輸、提升等的生產(chǎn)能力，煤倉容量等數(shù)據(jù)，作為設備選型的參考；搜集巷道掘進、運輸、提升、排水、通風和巷道維護等方面的技術經(jīng)濟指標，以便進行不同方案的技術經(jīng)濟比較。充分掌握第一手資料，使設計建立在客觀實際的基礎上。　　

(4)研究方案，編制設計。在進行實際調查研究的過程中，一定要注意匯集各有關單位對設計的具體要求及設想，根據(jù)設計條件提出幾個可行方案，廣泛征求意見，認真研究、修改和充實設計方案內(nèi)容，在此基礎上集中為兩三個較合理的方案，進行技術經(jīng)濟比較，確定出采用的方案，正式編制設計。　　

(5)審批方案設計。將已完成的方案設計經(jīng)有關單位會同審查后，由有關上級部門批準。　　

(6)進行施工圖設計。根據(jù)已批準的方案設計，進行各單位工程的施工圖設計　　

第二節(jié) 采區(qū)設計的內(nèi)容　　

采區(qū)設計編制的內(nèi)容，包括采區(qū)設計說明書，采區(qū)設計圖紙。　　

一、采區(qū)設計說明書　　

(1)采區(qū)設計說明書應說明：采區(qū)位置、境界、開采范圍及與鄰近采區(qū)的關系；可采煤層埋藏的最大垂深，有無小煤窯和采空區(qū)積水；與鄰近采區(qū)有無壓茬關系等。　　

(2)采區(qū)所采煤層的賦存情況(走向、傾斜、傾角及其變化規(guī)律、煤層厚度、層數(shù)、層間距離、夾矸層厚度及其分布，頂?shù)装宓膸r石性質及其厚度等)及煤質。　　

瓦斯涌出情況及其變化規(guī)律，瓦斯涌出量及確定依據(jù)；煤塵爆炸性，煤層自然發(fā)火性及其發(fā)火期；地溫情況等。　　

水文地質：井上、下水文地質條件；含水層、隔水層特征及發(fā)育情況變化規(guī)律；礦井突水情況、靜止水位和含水層水位變化；斷層導水性；現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域最大及正常涌水量，鄰近采區(qū)周圍小窯涌水和積水情況等。　　

煤層及其頂?shù)装宓奈锢?、力學性質等。　　

說明對地質資料進行審查的結果，包括資料的可靠性及存在的問題。　　

(3)確定采區(qū)生產(chǎn)能力，計算采區(qū)儲量(工業(yè)儲量、可采儲量)和高級儲量所占的比例，計算采區(qū)服務年限并確定同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目。　　

(4)確定采區(qū)準備方式。區(qū)段和工作面劃分、開采順序，采掘工作面安排及其生產(chǎn)系統(tǒng)(包括運煤、運料、通風、供電、排水、壓氣、充填和灌漿等)的確定。當有幾個不同的采區(qū)巷道準備方案可供選擇時，應該進行技術經(jīng)濟分析比較，擇優(yōu)選用。　　

(5)選擇采煤方法和采掘工作面的機械裝備。　　

(6)進行采區(qū)所需機電設備的選型計算，確定所需設備型號及數(shù)量，采區(qū)信號、通訊與照明等。　　

(7)灑水、掘進供水、壓氣、充填和灌漿等管道的選擇及其布置。　　

(8)采區(qū)風量的計算與分配。　　

(9)安全技術及組織措施：對預防水、火、瓦斯、煤塵、穿過較大斷層等地質復雜地區(qū)提出原則意見，指導編制采煤與掘進工作面作業(yè)規(guī)程編制，并在施工中加以貫徹落實。　　

(10)計算采區(qū)巷道掘進工程量。　　

(11)編制采區(qū)設計的主要技術經(jīng)濟指標：采區(qū)走向長度和傾斜長度、區(qū)段數(shù)目、可采煤層數(shù)目及煤層總厚度、煤層傾角、煤的容重、采煤方法、主采煤層頂板管理方法、采區(qū)工業(yè)儲量和可采儲量、機械化程度、采區(qū)生產(chǎn)能力、采區(qū)服務年限、采區(qū)采出率和掘進率，巷道總工程量、投產(chǎn)前的工程量。　　

二、采區(qū)設計圖紙　　

設計圖紙一般包括：　　

地質柱狀圖、采區(qū)井上下對照圖、煤層底板等高線圖、儲量計算圖及剖面圖等應進行復印，作為采區(qū)設計的一部分。此外，還須有： 　　

(1)采區(qū)巷道布置平面及剖面圖(比例：1：1 000或1：2 000)； 　　

(2)采區(qū)采掘機械配備平面圖(比例：1：1 000或1：2 000)； 　　

(3)采煤工作面布置圖(比例：1：50或1：200)；　　

(4)采區(qū)通風系統(tǒng)(最大、最小負壓)示意圖；　　

(5)瓦斯抽放系統(tǒng)圖(低瓦斯礦井不要此圖)；　　

(6)采區(qū)管線布置圖(包括防塵、灑水、灌漿管路布置等)；　　

(7)采區(qū)軌道運輸系統(tǒng)圖(比例：1：1 000或1：2 000)；　　

(8)采區(qū)供電系統(tǒng)圖(比例：1：1 000或1：2 000)；　　

(9)避災路線圖；　　

(10)采區(qū)車場圖(比例：1：200或1：500)；　　

(11)采區(qū)巷道斷面圖(比例：1：50或1：20)；　　

(12)采區(qū)巷道交岔點圖(比例：1：50或1：100)；　　

(13)采區(qū)硐室布置圖(比例：1：200)。　　

前9張圖屬方案設計附圖，后4張圖是施工圖。以上僅是一般情況，具體設計時應根據(jù)情況適當增刪。　　

采區(qū)設計的編制和實施是礦井生產(chǎn)技術管理工作的一項重要內(nèi)容，一般由礦總工程師負責組織地質、采煤、掘進、通風、安全、機電、勞資、財務等部門共同完成。　　

隨著系統(tǒng)工程及計算機在采礦設計中的應用，對采區(qū)技術方案進行優(yōu)化設計，計算機輔助設計，是設計改革的一個重要方向。　　

第三節(jié) 采區(qū)參數(shù)的確定　　

一、采區(qū)尺寸　　

（一）影響采區(qū)尺寸的因素　　

1、地質條件　　

（1）地質構造。 （2）煤層及圍巖穩(wěn)定程度。　　

（3）自然發(fā)火。 （4）再生頂板形成時間。　　

（5）煤層傾角。　　

2、生產(chǎn)技術條件　　

（1）區(qū)段平巷的運輸設計。（2）設備搬遷。（3）采區(qū)供電。　　

3、經(jīng)濟因素　　

（二）采區(qū)尺寸數(shù)值　　

采區(qū)尺寸包括采區(qū)走向長度和傾斜長度。使用單體液壓支柱的普采工作面采區(qū)，其走向長度一般為1000～2000m。綜采采區(qū)宜用單面布置，其走向長度一般不小于　1000m?。划旊p面布置時，一般不小于　2000m　。　　

二、采煤工作面長度　　

（一）影響工作面長度的因素　　

1、煤層賦存條件。　　

煤層厚度；煤層傾角；圍巖性質；地質構造。　　

2、機械裝備及技術管理水平　　

采煤機、輸送機、頂板控制、工作面通風。　　

3、巷道布置　　

（二）采煤工作面長度　　

綜采：150～200m；普采：120～150m；炮采：80～150m；對拉工作面：200～300m；急斜煤層采用偽斜柔性掩護支架采煤法的工作面：30～60m。　　

三、采區(qū)煤柱尺寸　　

1、采區(qū)上（下）山間的煤柱寬度（沿走向）：薄及中厚煤層為　20m??；厚煤層為20～　25m　。　　

2、上下區(qū)段平巷之間的煤柱寬度：薄及中厚煤層約為8～　15m　；厚煤層約為　30m　。　　

3、運輸大巷一側煤柱寬度：薄及中厚煤層約為20～　30m??；厚煤層約為25～　50m　。　　

4、回風大巷一側煤柱寬度：薄及中厚煤層約為　20m??；厚煤層約為20～　30m　。　　

5、采區(qū)邊界兩個采區(qū)之間的煤柱寬度為　10m　。　　

6、斷層一側煤柱寬度根據(jù)斷層落差及含水等具體情況而定：落差大且含水時留30～　50m　，落差較大時留10～　15m　；采區(qū)內(nèi)落差小的斷層通常不留煤柱。　　

四、采區(qū)生產(chǎn)能力　　

是采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的采煤工作面出煤量的總和。　　

（一）采區(qū)生產(chǎn)能力的影響因素　　

1、地質因素；　　

2、采煤、掘進、運輸?shù)臋C械化程度和通風、供電能力；　　

3、采區(qū)儲量；　　

4、采區(qū)產(chǎn)量的穩(wěn)定性。　　

（二）確定采區(qū)生產(chǎn)能力的方法　　

　 　

　　

式中：A_B——采區(qū)生產(chǎn)能力，萬t/a；　　

A_0i——第I 個采煤工作面產(chǎn)量，萬t/a；　　

n——同時生產(chǎn)的采煤工作面?zhèn)€數(shù)；　　

k₁——采區(qū)掘進出煤系數(shù)，取1.1；　　

k₂——工作面之間出煤影響系數(shù)，　　

n=2時取0.95，n=3時取0.9。　　

1、一個采煤工作面產(chǎn)量　　

　　

式中：L——采煤工作面長度，m；　　

v₀——工作面推進度，m/a；　　

m——煤層厚度或采高，m；　　

ρ——煤的體積密度，t/m³；　　

C₀——采煤工作面采出率。　　

2、采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目　　

（1）采區(qū)運輸能力　　

　　

A_n——設備生產(chǎn)能力，t/h；　　

η₀——運輸設備正常工作系數(shù)，取0.7～0.9；　　

K——產(chǎn)量不均衡系數(shù)，取1.2～1.3；　　

T——日出煤時間，h。　　

（2）采區(qū)通風能力　　

　　

v——巷道內(nèi)允許的最大風速，m/s；　　

S——巷道凈斷面積，m²；　　

C——生產(chǎn)1t煤需要的風量，m³/（min·t）　　

C₁——風量備用系數(shù)。　　

第四節(jié) 采區(qū)方案設計案例　　

1、采區(qū)概況　　

該采區(qū)位于××礦一水平右翼，東以礦井邊界為界，西與七采區(qū)相鄰，南以±0等高線為界，走向平均長度　1230m　，采區(qū)平均傾斜長　560m?。ū?SPAN lang=EN-US>+　107m　以上為煤層風化帶），采區(qū)面積為　68880m²　，如圖下圖所示。　　

　　　　　　　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

采區(qū)境界m1煤層底板等高線圖　　

采區(qū)內(nèi)有m1、m2兩層可采煤層，煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角11°，東部邊界附近的煤層傾角略有變化。　　

2、采區(qū)內(nèi)地質構造　　

3、煤層要素及頂?shù)装逄卣?SPAN lang=EN-US>　　

4、采區(qū)儲量　　

5、采煤方法及采區(qū)生產(chǎn)能力　　

6、采區(qū)巷道布置方案　　

7、方案比較　　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

第一方案采區(qū)巷道布置圖　　

　　　　　　　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

第二方案采區(qū)巷道布置圖　　

　　　　　　　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　　　　　　第三方案采區(qū)巷道布置圖