采区设计方法范文
采区设计方法范文
采区设计：根据矿井设计或矿井改扩建设计、生产技术要求及开采技术条件（地质构造、煤层、储量等），结合现有技术及装备水平，制定采区最优开采方法及生产系统的过程及成果。
第一章 采区设计的依据、程序和步骤
一、采区设计的依据
1、国家对煤炭工业的技术发展方向和政策（如《煤炭工业技术政策》、《煤矿安全规程》、《煤矿设计规范》等），以及上级机关对设计有关问题的批示等。
2、矿井设计或矿井改扩建设计以及生产技术要求。
3、已批准的采区地质报告。
地质报告主要包括地质说明书和附图两部分。
在采区地质说明书中，应有详细的采区地质特征，地质构造状况；煤层赋存条件和煤层稳定程度；矿井瓦斯等级；有无煤和瓦斯突出危险；自燃发火期；水文地质特征；煤种和煤质；钻孔布置及各级储量比例等。
图纸包括：采区井上下对照图、煤层底板等高线图、储量计算图、勘探线剖面图、钻孔柱状图、采掘工程平面图等。
4、矿井生产、接替和发展对所设计采区的要求。
主要是生产矿井提出的对设计采区的生产能力、回采工艺方式、采准巷道布置及生产系统改革等要求，以适应生产技术不断发展的需要。
二、采区设计程序
1、根据矿井设计或矿井改扩建设计以及生产技术要求，由矿主管单位提出设计委托书。
2、根据批准的设计任务书进行方案设计。
3、根据批准的方案设计进行采区单位工程施工图设计
三、采区设计的步骤
1、学习国家有关煤矿生产、建设的方针政策，了解局（公司）、矿对采区设计的具体要求和规定。
2、明确设计任务，掌握设计依据。
明确采区设计中重大问题的设计任务，如采准巷道布置、回采工艺的改革、采区生产能力的确定等主要技术原则。
3、调查研究，收集资料。
根据采区设计所需要解决的问题，确定调查课题、内容、范围和方法。调查原有采区的部署、巷道布置及生产系统、车场形式等，作为巷道布置方案设计的借鉴；调查采煤、掘进、运输、提升等的生产能力，煤仓容量等数据，作为设备选型的参考；搜集巷道掘进、运输、提升、排水、通风和巷道维护等方面的技术经济指标，以便进行不同方案的技术经济比较。
4、研究方案，编制方案设计。
根据设计条件提出几个可行方案，认真研究、修改和充实设计方案内容，集中为三个较为合理的方案，进行经济技术比较，确定出采用的方案，正式编制设计。
5、审批方案设计。
第二章 采区设计内容
采区设计的内容包括：采区设计说明书和采区设计图纸。
一、采区设计说明书
1、地质资料分析
（1）地理特征
地形地貌、交通位置、城镇村庄分布、地质灾害特点、气象特点。
（2）采区位置、境界开采范围及与临近采区的关系；可采煤层埋藏最大垂深；有无小煤窑；与临近采区有无压茬关系等。
（3）采区所采煤层赋存情况（走向、倾向、倾角及其变化规律，煤层厚度、层数、层间距离，夹矸层厚度及其分布，顶底板岩石性质及其厚度等）及煤质特征、工业牌号。
（4）地质构造断层、褶曲的分布、大小、复杂程度、控制程度，煤层被切割、破坏程度确定可采块段范围（断层性质、产状，对煤层、煤质的影响）。
（5）水文地质
井上、下水文地质条件；含水层、隔水层特征及发育情况变化规律；矿井突水情况；静止水位和含水层水位变化；断层导水性；现生产区域最大及正常涌水量；临近采区周围小窑涌水和积水情况等。
（6）瓦斯及煤尘情况
瓦斯涌出情况及变化规律，瓦斯涌出量及确定依据；煤层瓦斯储量及突出危险性；煤层透气性；煤尘爆炸性，煤层自燃发火性及其发火期等。
通过以上地质资料分析，查清资源分布情况，可靠程度及存在的问题，对开采技术条件进行综合评价，为确定开采方法及开采规模提供技术依据，这是设计工作最重要的基础。
2、选择采煤方法和采掘工作面的机械装备。
（1）、采煤方法分类及适用条件
采煤方法分为两大类：井工开采法。
井工开采法又分为以下几种：
A、按采场规模分：
a、巷道式采煤法
适用于储量小，赋存不稳定的区域，小煤窑用。特点：产量低、回收率低、效率低，已禁止采用。
b、壁式采煤法
适用于规模开采，产量高、回收率高、效率高。
壁式采煤法按工作面长度又分为长壁式采煤法和短壁式采煤法。
壁式采煤法按回采推进方向分：前进式采煤法；后退式采煤法；往复（旋转）式采煤法。
壁式采煤法按工作面布置方式分：走向长壁采煤法；倾斜长壁采煤法。
,壁式采煤法按煤厚与采高关系分：单一长壁采煤法；倾斜分层（上、下行）采煤法；放顶煤采煤法。
B、按有无煤柱分：无煤柱开采法（沿空留巷、沿空送巷、跨石门、跨上山开采法）；留煤柱开采法（房柱式、刀柱式、留区段煤柱式、条带式）。
C、按采场顶板管理分：全部垮落法；充填式采煤法。
D、按破煤工艺分：炮采、机采、钻采、气化、液化。
E、按机采工艺分：螺旋滚筒式采煤，刨煤机采煤，钢丝绳煤锯法。
F、按采面支护设备配置分：高档、综采。
特殊采煤法： “三下”采煤法；急倾斜采煤法。
急倾斜采煤法又分为：伪斜柔性支架法、台阶式、水平分层及放顶煤、斜坡式、小阶段爆破式）。
目前较为成熟的、应用较广的采煤方法是：长壁后退式综采。
（2）、机电设备现状及发展水平
掌握机电设备状况及发展方向，是搞好设计工作的必要手段，主要把握以下原则：
a、现有装备无需投资，能用尽量用上，但不得使用国家明令淘汰禁止使用设备。
b、立足当前，兼顾长远，为新装备的投入使用留有余地；
c、关心煤炭信息，解了解先进设备，推广应用新产品，新设备。
（3）、确定开采方法
确定开采方法的基本原则：
A、瓦斯治理方案及可靠程度：决定开采深度及开采强度。
B、采煤工艺与开采顺序：以提高资源回收率及有利于瓦斯治理为准则。
C、装备水平：根据生产规模及采煤工艺合理选型。
D、巷道断面：根据装备所需空间及通风要求，并考虑变形量。
E、工作面布置与接替：根据地质条件、装备水平、技术水平合理确定参数。
F、矿压显现与巷修：支护参数、合理走向长度（经济走向长度）。
3、确定采区生产能力，计算采区储量（工业储量、可采储量），计算采区服务年限并确定同时生产的工作面数目。
（1）、可采储量
根据储量计算图计算采区范围内可采煤层的可采储量，某一煤层的可采储量计算如下：
可采储量=可采区域走向长×斜长×煤层厚度×煤的容重
所有可采煤层可采储量之和即为采区可采储量。
（2）、确定采区生产能力
确定采区生产能力的基本原则：
A、高产高效格局：根据可采块段资源分布，创造条件实现高产高效。
B、均衡生产原则：尽量达到年度生产能力稳步上升。
C、煤层配采：厚薄煤层配采，兼顾煤质、产品、市场需求。
D、采区服务年限：不宜太长太短，符合矿井设计规范要求，满足生产接替需要。
E、瓦斯治理：瓦斯治理可靠性决定生产规模。
F、采煤方法及装备水平：采煤方法的选择及装备水平决定生产规模。
采区生产能力计算：
A、回采工作面生产能力
A=L×I×M×r×K
式中 L—— 工作面年推进度，m
I—— 工作面斜长，m
M—— 工作面采高，m
r—— 煤层容重，t/m3。
K—— 工作面回采率
B、采区生产能力
AB=K×N×B×A0
式中 K—— 工作面产量不均衡系数，取0.95
N—— 采区内同时生产的工作面个数，个
B——采区内掘进出煤系数，取1.1
A0—— 多煤层平均单位工作面产量，吨
A0= A1+ A2+ …+ An
C、采区服务年限
T= Z/（AB×K） 年
式中 Z——采区可采储量，万吨
AB—— 采区生产能力，万吨/年
K—— 储量备用系数，一般取1.4
4、确定采区准备方式
区段和工作面的划分、开采顺序，采掘工作面安排及生产系统（包括运煤、通风、运料、供电、排水、压气等）的确定。提出几个不同的采区巷道准备方案，进行技术经济分析比较，择优选用。
采区巷道布置的基本原则：
（1）、生产系统能力：兼顾长远，宜大不宜小，确保可靠。
（2）、巷道布置方案：系统畅通、简化，满足煤层赋存条件、开采强度要求。
（3）井筒：层位、数量、施工条件、管理复杂程度（尽量布置煤巷）。
（4）、技术经济对比（含巷修）：生产系统合理性评价，含通风、抽放、运输（辅助）、提升、排水、供电、施工条件（工期）等。
5、进行采区所需机电设备的选型计算，确定所需设备型号及数量，采区信号、通讯与照明等。
6、洒水、掘进供水、压气等管道的选择与布置。
7、采区风量计算与分配。
8、计算采区巷道掘进工程量。
9、编制采区设计主要经济技术指标：采区走向长度和倾斜长度，区段数目，煤的容重，主采煤层顶板管理方法巷道总工程量，投产前的工程量等。
二、采区方案设计图纸
1、采区巷道布置（所有方案）平面图及剖面图（1∶1000或1∶2000）；
2、采区采掘机械配备平面图（1∶1000或1∶2000）；
3、采煤工作面布置图（1∶50或1∶200）；
4、采区通风系统示意图（困难时期和容易时期，小煤矿只需困难时期）；
5、瓦斯抽放系统示意图（低瓦斯矿井不要此图）；
6、采区管线布置示意图（含采区压风系统图、采区通讯系统图、采区供排水及防灭尘系统图）；
7、采区供电系统图；
8、避灾路线图；
9、采区运输系统图。
做好采区设计，应把握以下要点：
1、资料分析科学、全面、深化、不漏项、不主观。
2、论证科学、客观。
3、系统简单、能力大、最优的即最简的。
4、要为合理集中生产和持续稳产、高产创造条件；
5、尽量简化巷道系统，减少巷道掘进和维护工程量；
6、有利于采用新技术，发展机械化和自动化；
7、煤炭损失少，创造安全高效的生产环境；
8、应考虑到施工设计的可能性和合理性。
一、基本概念
1、 阶段：在井田范围内，沿煤层倾向按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分称为一个阶段。
2、开采水平：通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平，称为“开采水平”，简称“水平”。水平用标高来表示，如+150 m、-150 m。
一般来说，阶段与水平的区别在于：阶段表示井田一部分范围，水平是指布置大巷的某一标高水平面。但是，广义的水平不仅表示一个水平面，同时也是指一个范围，即包括所服务的相应阶段。
3、采区：在阶段范围内，沿走向将阶段划分为若干具有独立生产系统的块段，每一块段称为采区。
4、区段：在采区范围内，沿煤层倾向将采区划分为若干个长条部分，每一块长条部分称为区段。
每一个区段斜长布置一个采煤工作面，工作面沿走向推进。
5、矿区：统一规划和开发的煤田或其一部分，称为矿区。
6、井田：划分给一个矿井开采的那一部分煤田，称为井田。
7、主井：专门或主要用于提升煤炭的直接与地面相通的巷道。
8、副井：主要用于提升矸石、下放设备器材、升降人员等辅助提升工作的直接与地面相通的直立巷道。
9、大巷：为整个开采水平服务的水平巷道。
10、斜井：与地面直接相通的倾斜巷道。
11、石门：与煤层直交或斜交且与地面不直接相通的岩石水平巷道。有主石门、采区石门和区段石门。
12、上山：用于开采开采水平以上煤层的倾斜巷道。如运输上山，轨道上山。
13、下山：用于开采开采水平以下煤层的倾斜巷道。如运输下山，轨道下山。
14、斜巷：不直通地面且长度较短的倾斜巷道。如进风斜巷，回风斜巷等。
15、硐室：长度、宽度和高度相差不大且又不直通地面的巷道。如绞车房、变电所、煤仓等。
16、开拓巷道：为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，称为开拓巷道。如井筒、井底车场、主石门、运输大巷或回风大巷。
17、准备巷道：为一个采区或数个区段服务的巷道，称为准备巷道。如采区上下山、采区车场、采区硐室。
18、回采巷道：仅为采煤工作面生产服务的巷道。如区段运输平巷、区段回风平巷、开切眼。
二、单位工程施工设计图内容
1、画出设计巷道；
按1∶1000或1∶2000的比例绘制。设计巷道宽度小于或等于4米时，按4mm绘制；设计巷道宽度大于4米时，按实际宽度绘制。
2、标注设计巷道工程量（倾斜巷道需标注巷道平距和斜长）；
3、注明巷道坡度（沿煤层掘进巷道除外）；
4、标注设计巷道开口位置
应以设计巷道附近实测点为参考，以便于给定开口位置，同时减小开口位置给定时的误差。
5、标注设计巷道方位：
坐标北方向顺时针旋转到与设计巷道重合所得到的转角，即是设计巷道的方位。
6、计算设计巷道开口位置标高及相关标志点标高，并在图上注明；
沿煤层掘进的巷道，可参考相同条件下的已施工的临近巷道的坡度，根据三角函数关系计算出标高，岩石巷道则直接根据设计坡度，利用三角函数关系计算出标高。
7、绘制局部放大图（按比例1∶100或1∶200绘制）；
为了更清楚的说明设计巷道局部位置技术参数情况，需绘制局部放大图，如采区车场、硐室等设计。
8、绘制设计巷道支护断面图（有时包括支护平面图）：按1∶50的比例绘制；
9、绘制设计巷道与临近巷道位置关系剖面图（按比例1∶100或1∶200）
10、编制设计巷道断面特征及支护材料消耗量表；
包括断面形状、断面积、支护形式、工程量和每米材料消耗量。
11、编制施工设计说明：重点说明施工应注意的事项。
12、在图签里注明单位工程名称
图签尺寸为：长×宽=140mm×75mm
三、回采工作面施工设计
（一）、回采工作面施工设计应综合考虑以下因素：
1、回采巷道的位置及方位的确定
（1）、地质构造：已回采的临近工作面是否出现地质构造，采面过地质构造时的困难程度，若地质构造较大，则回采巷道的布置应避开它；
（2）、减少煤炭损失：沿空掘巷或沿空留巷。巷道方位应与上区段回采巷道的方位一致。
（3）、巷道支护形式：锚杆支护需留区段煤柱，棚式支护可实现沿空掘巷。
（4）、瓦斯治理：设计回采工作面区域是否已开采保护层或采取措施抽放瓦斯。
2、工作面长度的确定
（1）、煤层地质条件
地质构造；薄煤层、大倾角煤层，运料、行人、操作困难；顶板破碎或过于坚硬等。 这些因素都会影响工作面长度的选择。
（2）、生产系统能力、技术和组织管理水平；
（3）、 装备水平
回采工艺方式，工作面运输机能力及允许铺设长度等；
（4）、准备巷道布置方式；
（5）、通风能力
通风能力对工作面长度的影响取决于工作面瓦斯涌出量。在低瓦斯矿井，工作面长度不受通风能力限制；在高瓦斯矿井，通风能力不变的情况下，工作面越长，瓦斯治理越困难。
（6）、有无保护煤柱（建筑物、构筑物、河流、湖泊保护煤柱）；
（7）、工作面劳动组织。
3、是否需要布置高位瓦斯抽放巷和瓦斯治理巷。
4、回采巷道断面选择
根据工作面生产能力装备水平，回采巷道断面应满足运输、通风、行人、运料及设备设置的需要。
采区设计编制提纲及内容
前言：编制依据、理由、设计的主要特点
第一章 矿井概况：
矿井地理交通位置、隶属关系、井田范围、主要可采煤层数量及现有储量、开拓方式、现有生产状况（核定）的生产能力及生产技术条件
第二章 开采技术条件
（一）采区地质及水文地质情况：
（二）地质构造：
（三）煤层赋存情况：
（四）煤层顶底板岩性：
（五）煤质：
（六）老窑情况：
（七）储量：
（八）瓦斯情况、煤尘爆炸性及煤层自燃倾向性
（九）存在问题及建议：
附表：
1、煤层特征表
2、采区煤质分析综合成果表
3、采区储量汇总表
第三章 采区巷道布置
（一）开采顺序
（二）采区尺寸、巷道布置
１、采区尺寸
２、巷道布置（主要上山数量和设置层位选择依据和理由，采区井巷工程量表）
（三）、采区主要生产系统
１、运煤系统
２、运材料、矸石系统
３、通风系统
（1）通风方式：（2）通风系统：
4、供排水系统
5、压风系统
7、供电系统
8、通讯系统
（四）采区煤柱
第四章 采区生产能力、采掘工作面个数、 服务年限
（一）采区工作制度
（二）采区设计生产能力
（三）采掘工作面个数
1、回采工作面个数
2、掘进工作面个数
（四）采区服务年限
第五章 采煤方法、顶板管理、采掘机械
（一）采煤方法的选择
（二）工作面设备的选型及采、掘、运煤方式
（三）工作面支架设备选型及顶板管理方式
(1)支架设备造型
(2)顶板管理方式
（四）采煤工作面循环数、月进尺、年进度及工作面长度
（五）采掘机械
第六章 通风系统
（一） 采区瓦斯涌出量预测
（二）通风系统、通风方式
（三）掘进通风及硐室通风
（四）采区风量、风压及采区等积孔的计算
（五）通风设施，防止漏风和降低风阻的措施
（六）通风设备选型
第七章 供电系统
（一）地面供电系统（简述）
（二）井下供电系统（简述）
（三）采区供电（采区供电电源、电压选择、负荷统计、采区变电所和主要配电点选择、采煤工作面供电、掘进工作面供电、采区水泵供电、提升运输设备供电方式选择、各供电回路电缆选择、各馈电开关整定值计算、负荷开关选择）
第八章 提升系统
提升运输方式选择和设备选型
第九章 压风系统
供风方式选择和设备选型
第十章 供排水系统
排水方式选择和设备选型
防尘系统设置方式选择和设备选型
第十一章 井上下通讯系统
井上下通讯方式选择和设备选型
第十二章 主要技术经济指标
附图：
采区巷道布置平剖面图、采煤方法平剖面图、通风系统图和通风网络图、避灾线路图、压风系统示意图、井下供电系统示意图、消防洒水系统图、井下通讯系统图、排水系统图。
附件：
采区设备清册、设计概算书、设计任务书（或设计委托书）
现场需要收集的资料
1、实测采掘工程平面图及井上下对照图
2、现有矿井有关资料
3、煤矿详查（精查）地质报告或矿井生产地质报告。
4、《煤矿资源/储量核实报告及备案证明》
5、《煤矿初步设计》及《安全专篇》
6、采矿许可证
7、瓦斯等级鉴定资料，煤尘爆炸危险性及自燃倾向性鉴定资料
矿井三条线设计编制提纲及内容
一、矿井概况
1、地理位置、交通状况、矿区范围、开拓方式、通风方式、设计（核定）生产能力
2、矿区地理概况
自然地理、矿井地质概况、构造、矿井水文地质特征、煤层及煤质、工程地质及环境地质
3、其它开采技术条件
矿井瓦斯等级、煤层自然倾向性、煤尘爆炸危险性、地温
二、 矿井防尘供水管路系统设计
1、防尘供水系统存在的问题
2、高位水池地点选择
供水方式、现供水水池地点、新水池地点
3、高位水池结构及容积
4、供水管网
供水管网功能、供水管选型、管道敷设及防尘设施
5、防尘供水用水量
管网输水量、防尘用水量计算、防尘日用水量、矿井防尘供水系统主要器材
6、防尘水源及水质要求。
7、防尘供水系统管理
8、防尘措施
三、矿井压风系统设计
1、矿井压风系统现状
2、矿井压风系统设计
空压机选型、空压机房、压风管网
四、矿井通讯系统设计
1、矿井通讯系统现状
2、矿井通讯系统设计
井下通讯、地面通讯、通讯机选型、通讯电缆选型
3、矿井通讯管理
五、技术改造工期、投资估算及效果
1、技术改造工期
防尘供水系统工期、压风系统工期、通讯系统工期
2、投资估算
防尘供水系统投资估算、矿井压风系统投资估算、矿井通讯系统投资估算、“三线”投资估算汇总表：
3、技术改造后效果
附图：
矿井开拓方式及采区巷道布置平面图、通风系统图、避灾线路图、压风系统图、防尘洒水系统图、井上下通讯系统图、供电系统图。
