采區設計方法范文
采區設計方法范文
采區設計：根據礦井設計或礦井改擴建設計、生產技術要求及開采技術條件（地質構造、煤層、儲量等），結合現有技術及裝備水平，制定采區最優開采方法及生產系統的過程及成果。
第一章 采區設計的依據、程序和步驟
一、采區設計的依據
1、國家對煤炭工業的技術發展方向和政策（如《煤炭工業技術政策》、《煤礦安全規程》、《煤礦設計規范》等），以及上級機關對設計有關問題的批示等。
2、礦井設計或礦井改擴建設計以及生產技術要求。
3、已批準的采區地質報告。
地質報告主要包括地質說明書和附圖兩部分。
在采區地質說明書中，應有詳細的采區地質特征，地質構造狀況；煤層賦存條件和煤層穩定程度；礦井瓦斯等級；有無煤和瓦斯突出危險；自燃發火期；水文地質特征；煤種和煤質；鉆孔布置及各級儲量比例等。
圖紙包括：采區井上下對照圖、煤層底板等高線圖、儲量計算圖、勘探線剖面圖、鉆孔柱狀圖、采掘工程平面圖等。
4、礦井生產、接替和發展對所設計采區的要求。
主要是生產礦井提出的對設計采區的生產能力、回采工藝方式、采準巷道布置及生產系統改革等要求，以適應生產技術不斷發展的需要。
二、采區設計程序
1、根據礦井設計或礦井改擴建設計以及生產技術要求，由礦主管單位提出設計委托書。
2、根據批準的設計任務書進行方案設計。
3、根據批準的方案設計進行采區單位工程施工圖設計
三、采區設計的步驟
1、學習國家有關煤礦生產、建設的方針政策，了解局（公司）、礦對采區設計的具體要求和規定。
2、明確設計任務，掌握設計依據。
明確采區設計中重大問題的設計任務，如采準巷道布置、回采工藝的改革、采區生產能力的確定等主要技術原則。
3、調查研究，收集資料。
根據采區設計所需要解決的問題，確定調查課題、內容、范圍和方法。調查原有采區的部署、巷道布置及生產系統、車場形式等，作為巷道布置方案設計的借鑒；調查采煤、掘進、運輸、提升等的生產能力，煤倉容量等數據，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濟指標，以便進行不同方案的技術經濟比較。
4、研究方案，編制方案設計。
根據設計條件提出幾個可行方案，認真研究、修改和充實設計方案內容，集中為三個較為合理的方案，進行經濟技術比較，確定出采用的方案，正式編制設計。
5、審批方案設計。
第二章 采區設計內容
采區設計的內容包括：采區設計說明書和采區設計圖紙。
一、采區設計說明書
1、地質資料分析
（1）地理特征
地形地貌、交通位置、城鎮村莊分布、地質災害特點、氣象特點。
（2）采區位置、境界開采范圍及與臨近采區的關系；可采煤層埋藏最大垂深；有無小煤窯；與臨近采區有無壓茬關系等。
（3）采區所采煤層賦存情況（走向、傾向、傾角及其變化規律，煤層厚度、層數、層間距離，夾矸層厚度及其分布，頂底板巖石性質及其厚度等）及煤質特征、工業牌號。
（4）地質構造斷層、褶曲的分布、大小、復雜程度、控制程度，煤層被切割、破壞程度確定可采塊段范圍（斷層性質、產狀，對煤層、煤質的影響）。
（5）水文地質
井上、下水文地質條件；含水層、隔水層特征及發育情況變化規律；礦井突水情況；靜止水位和含水層水位變化；斷層導水性；現生產區域最大及正常涌水量；臨近采區周圍小窯涌水和積水情況等。
（6）瓦斯及煤塵情況
瓦斯涌出情況及變化規律，瓦斯涌出量及確定依據；煤層瓦斯儲量及突出危險性；煤層透氣性；煤塵爆炸性，煤層自燃發火性及其發火期等。
通過以上地質資料分析，查清資源分布情況，可靠程度及存在的問題，對開采技術條件進行綜合評價，為確定開采方法及開采規模提供技術依據，這是設計工作最重要的基礎。
2、選擇采煤方法和采掘工作面的機械裝備。
（1）、采煤方法分類及適用條件
采煤方法分為兩大類：井工開采法。
井工開采法又分為以下幾種：
A、按采場規模分：
a、巷道式采煤法
適用于儲量小，賦存不穩定的區域，小煤窯用。特點：產量低、回收率低、效率低，已禁止采用。
b、壁式采煤法
適用于規模開采，產量高、回收率高、效率高。
壁式采煤法按工作面長度又分為長壁式采煤法和短壁式采煤法。
壁式采煤法按回采推進方向分：前進式采煤法；后退式采煤法；往復（旋轉）式采煤法。
壁式采煤法按工作面布置方式分：走向長壁采煤法；傾斜長壁采煤法。
,壁式采煤法按煤厚與采高關系分：單一長壁采煤法；傾斜分層（上、下行）采煤法；放頂煤采煤法。
B、按有無煤柱分：無煤柱開采法（沿空留巷、沿空送巷、跨石門、跨上山開采法）；留煤柱開采法（房柱式、刀柱式、留區段煤柱式、條帶式）。
C、按采場頂板管理分：全部垮落法；充填式采煤法。
D、按破煤工藝分：炮采、機采、鉆采、氣化、液化。
E、按機采工藝分：螺旋滾筒式采煤，刨煤機采煤，鋼絲繩煤鋸法。
F、按采面支護設備配置分：高檔、綜采。
特殊采煤法： “三下”采煤法；急傾斜采煤法。
急傾斜采煤法又分為：偽斜柔性支架法、臺階式、水平分層及放頂煤、斜坡式、小階段爆破式）。
目前較為成熟的、應用較廣的采煤方法是：長壁后退式綜采。
（2）、機電設備現狀及發展水平
掌握機電設備狀況及發展方向，是搞好設計工作的必要手段，主要把握以下原則：
a、現有裝備無需投資，能用盡量用上，但不得使用國家明令淘汰禁止使用設備。
b、立足當前，兼顧長遠，為新裝備的投入使用留有余地；
c、關心煤炭信息，解了解先進設備，推廣應用新產品，新設備。
（3）、確定開采方法
確定開采方法的基本原則：
A、瓦斯治理方案及可靠程度：決定開采深度及開采強度。
B、采煤工藝與開采順序：以提高資源回收率及有利于瓦斯治理為準則。
C、裝備水平：根據生產規模及采煤工藝合理選型。
D、巷道斷面：根據裝備所需空間及通風要求，并考慮變形量。
E、工作面布置與接替：根據地質條件、裝備水平、技術水平合理確定參數。
F、礦壓顯現與巷修：支護參數、合理走向長度（經濟走向長度）。
3、確定采區生產能力，計算采區儲量（工業儲量、可采儲量），計算采區服務年限并確定同時生產的工作面數目。
（1）、可采儲量
根據儲量計算圖計算采區范圍內可采煤層的可采儲量，某一煤層的可采儲量計算如下：
可采儲量=可采區域走向長×斜長×煤層厚度×煤的容重
所有可采煤層可采儲量之和即為采區可采儲量。
（2）、確定采區生產能力
確定采區生產能力的基本原則：
A、高產高效格局：根據可采塊段資源分布，創造條件實現高產高效。
B、均衡生產原則：盡量達到年度生產能力穩步上升。
C、煤層配采：厚薄煤層配采，兼顧煤質、產品、市場需求。
D、采區服務年限：不宜太長太短，符合礦井設計規范要求，滿足生產接替需要。
E、瓦斯治理：瓦斯治理可靠性決定生產規模。
F、采煤方法及裝備水平：采煤方法的選擇及裝備水平決定生產規模。
采區生產能力計算：
A、回采工作面生產能力
A=L×I×M×r×K
式中 L—— 工作面年推進度，m
I—— 工作面斜長，m
M—— 工作面采高，m
r—— 煤層容重，t/m3。
K—— 工作面回采率
B、采區生產能力
AB=K×N×B×A0
式中 K—— 工作面產量不均衡系數，取0.95
N—— 采區內同時生產的工作面個數，個
B——采區內掘進出煤系數，取1.1
A0—— 多煤層平均單位工作面產量，噸
A0= A1+ A2+ …+ An
C、采區服務年限
T= Z/（AB×K） 年
式中 Z——采區可采儲量，萬噸
AB—— 采區生產能力，萬噸/年
K—— 儲量備用系數，一般取1.4
4、確定采區準備方式
區段和工作面的劃分、開采順序，采掘工作面安排及生產系統（包括運煤、通風、運料、供電、排水、壓氣等）的確定。提出幾個不同的采區巷道準備方案，進行技術經濟分析比較，擇優選用。
采區巷道布置的基本原則：
（1）、生產系統能力：兼顧長遠，宜大不宜小，確保可靠。
（2）、巷道布置方案：系統暢通、簡化，滿足煤層賦存條件、開采強度要求。
（3）井筒：層位、數量、施工條件、管理復雜程度（盡量布置煤巷）。
（4）、技術經濟對比（含巷修）：生產系統合理性評價，含通風、抽放、運輸（輔助）、提升、排水、供電、施工條件（工期）等。
5、進行采區所需機電設備的選型計算，確定所需設備型號及數量，采區信號、通訊與照明等。
6、灑水、掘進供水、壓氣等管道的選擇與布置。
7、采區風量計算與分配。
8、計算采區巷道掘進工程量。
9、編制采區設計主要經濟技術指標：采區走向長度和傾斜長度，區段數目，煤的容重，主采煤層頂板管理方法巷道總工程量，投產前的工程量等。
二、采區方案設計圖紙
1、采區巷道布置（所有方案）平面圖及剖面圖（1∶1000或1∶2000）；
2、采區采掘機械配備平面圖（1∶1000或1∶2000）；
3、采煤工作面布置圖（1∶50或1∶200）；
4、采區通風系統示意圖（困難時期和容易時期，小煤礦只需困難時期）；
5、瓦斯抽放系統示意圖（低瓦斯礦井不要此圖）；
6、采區管線布置示意圖（含采區壓風系統圖、采區通訊系統圖、采區供排水及防滅塵系統圖）；
7、采區供電系統圖；
8、避災路線圖；
9、采區運輸系統圖。
做好采區設計，應把握以下要點：
1、資料分析科學、全面、深化、不漏項、不主觀。
2、論證科學、客觀。
3、系統簡單、能力大、最優的即最簡的。
4、要為合理集中生產和持續穩產、高產創造條件；
5、盡量簡化巷道系統，減少巷道掘進和維護工程量；
6、有利于采用新技術，發展機械化和自動化；
7、煤炭損失少，創造安全高效的生產環境；
8、應考慮到施工設計的可能性和合理性。
一、基本概念
1、 階段：在井田范圍內，沿煤層傾向按一定標高把煤層劃分為若干個平行于走向的長條部分，每個長條部分稱為一個階段。
2、開采水平：通常將設有井底車場、階段運輸大巷并且擔負全階段運輸任務的水平，稱為“開采水平”，簡稱“水平”。水平用標高來表示，如+150 m、-150 m。
一般來說，階段與水平的區別在于：階段表示井田一部分范圍，水平是指布置大巷的某一標高水平面。但是，廣義的水平不僅表示一個水平面，同時也是指一個范圍，即包括所服務的相應階段。
3、采區：在階段范圍內，沿走向將階段劃分為若干具有獨立生產系統的塊段，每一塊段稱為采區。
4、區段：在采區范圍內，沿煤層傾向將采區劃分為若干個長條部分，每一塊長條部分稱為區段。
每一個區段斜長布置一個采煤工作面，工作面沿走向推進。
5、礦區：統一規劃和開發的煤田或其一部分，稱為礦區。
6、井田：劃分給一個礦井開采的那一部分煤田，稱為井田。
7、主井：專門或主要用于提升煤炭的直接與地面相通的巷道。
8、副井：主要用于提升矸石、下放設備器材、升降人員等輔助提升工作的直接與地面相通的直立巷道。
9、大巷：為整個開采水平服務的水平巷道。
10、斜井：與地面直接相通的傾斜巷道。
11、石門：與煤層直交或斜交且與地面不直接相通的巖石水平巷道。有主石門、采區石門和區段石門。
12、上山：用于開采開采水平以上煤層的傾斜巷道。如運輸上山，軌道上山。
13、下山：用于開采開采水平以下煤層的傾斜巷道。如運輸下山，軌道下山。
14、斜巷：不直通地面且長度較短的傾斜巷道。如進風斜巷，回風斜巷等。
15、硐室：長度、寬度和高度相差不大且又不直通地面的巷道。如絞車房、變電所、煤倉等。
16、開拓巷道：為全礦井、一個水平或若干采區服務的巷道，稱為開拓巷道。如井筒、井底車場、主石門、運輸大巷或回風大巷。
17、準備巷道：為一個采區或數個區段服務的巷道，稱為準備巷道。如采區上下山、采區車場、采區硐室。
18、回采巷道：僅為采煤工作面生產服務的巷道。如區段運輸平巷、區段回風平巷、開切眼。
二、單位工程施工設計圖內容
1、畫出設計巷道；
按1∶1000或1∶2000的比例繪制。設計巷道寬度小于或等于4米時，按4mm繪制；設計巷道寬度大于4米時，按實際寬度繪制。
2、標注設計巷道工程量（傾斜巷道需標注巷道平距和斜長）；
3、注明巷道坡度（沿煤層掘進巷道除外）；
4、標注設計巷道開口位置
應以設計巷道附近實測點為參考，以便于給定開口位置，同時減小開口位置給定時的誤差。
5、標注設計巷道方位：
坐標北方向順時針旋轉到與設計巷道重合所得到的轉角，即是設計巷道的方位。
6、計算設計巷道開口位置標高及相關標志點標高，并在圖上注明；
沿煤層掘進的巷道，可參考相同條件下的已施工的臨近巷道的坡度，根據三角函數關系計算出標高，巖石巷道則直接根據設計坡度，利用三角函數關系計算出標高。
7、繪制局部放大圖（按比例1∶100或1∶200繪制）；
為了更清楚的說明設計巷道局部位置技術參數情況，需繪制局部放大圖，如采區車場、硐室等設計。
8、繪制設計巷道支護斷面圖（有時包括支護平面圖）：按1∶50的比例繪制；
9、繪制設計巷道與臨近巷道位置關系剖面圖（按比例1∶100或1∶200）
10、編制設計巷道斷面特征及支護材料消耗量表；
包括斷面形狀、斷面積、支護形式、工程量和每米材料消耗量。
11、編制施工設計說明：重點說明施工應注意的事項。
12、在圖簽里注明單位工程名稱
圖簽尺寸為：長×寬=140mm×75mm
三、回采工作面施工設計
（一）、回采工作面施工設計應綜合考慮以下因素：
1、回采巷道的位置及方位的確定
（1）、地質構造：已回采的臨近工作面是否出現地質構造，采面過地質構造時的困難程度，若地質構造較大，則回采巷道的布置應避開它；
（2）、減少煤炭損失：沿空掘巷或沿空留巷。巷道方位應與上區段回采巷道的方位一致。
（3）、巷道支護形式：錨桿支護需留區段煤柱，棚式支護可實現沿空掘巷。
（4）、瓦斯治理：設計回采工作面區域是否已開采保護層或采取措施抽放瓦斯。
2、工作面長度的確定
（1）、煤層地質條件
地質構造；薄煤層、大傾角煤層，運料、行人、操作困難；頂板破碎或過于堅硬等。 這些因素都會影響工作面長度的選擇。
（2）、生產系統能力、技術和組織管理水平；
（3）、 裝備水平
回采工藝方式，工作面運輸機能力及允許鋪設長度等；
（4）、準備巷道布置方式；
（5）、通風能力
通風能力對工作面長度的影響取決于工作面瓦斯涌出量。在低瓦斯礦井，工作面長度不受通風能力限制；在高瓦斯礦井，通風能力不變的情況下，工作面越長，瓦斯治理越困難。
（6）、有無保護煤柱（建筑物、構筑物、河流、湖泊保護煤柱）；
（7）、工作面勞動組織。
3、是否需要布置高位瓦斯抽放巷和瓦斯治理巷。
4、回采巷道斷面選擇
根據工作面生產能力裝備水平，回采巷道斷面應滿足運輸、通風、行人、運料及設備設置的需要。
采區設計編制提綱及內容
前言：編制依據、理由、設計的主要特點
第一章 礦井概況：
礦井地理交通位置、隸屬關系、井田范圍、主要可采煤層數量及現有儲量、開拓方式、現有生產狀況（核定）的生產能力及生產技術條件
第二章 開采技術條件
（一）采區地質及水文地質情況：
（二）地質構造：
（三）煤層賦存情況：
（四）煤層頂底板巖性：
（五）煤質：
（六）老窯情況：
（七）儲量：
（八）瓦斯情況、煤塵爆炸性及煤層自燃傾向性
（九）存在問題及建議：
附表：
1、煤層特征表
2、采區煤質分析綜合成果表
3、采區儲量匯總表
第三章 采區巷道布置
（一）開采順序
（二）采區尺寸、巷道布置
１、采區尺寸
２、巷道布置（主要上山數量和設置層位選擇依據和理由，采區井巷工程量表）
（三）、采區主要生產系統
１、運煤系統
２、運材料、矸石系統
３、通風系統
（1）通風方式：（2）通風系統：
4、供排水系統
5、壓風系統
7、供電系統
8、通訊系統
（四）采區煤柱
第四章 采區生產能力、采掘工作面個數、 服務年限
（一）采區工作制度
（二）采區設計生產能力
（三）采掘工作面個數
1、回采工作面個數
2、掘進工作面個數
（四）采區服務年限
第五章 采煤方法、頂板管理、采掘機械
（一）采煤方法的選擇
（二）工作面設備的選型及采、掘、運煤方式
（三）工作面支架設備選型及頂板管理方式
(1)支架設備造型
(2)頂板管理方式
（四）采煤工作面循環數、月進尺、年進度及工作面長度
（五）采掘機械
第六章 通風系統
（一） 采區瓦斯涌出量預測
（二）通風系統、通風方式
（三）掘進通風及硐室通風
（四）采區風量、風壓及采區等積孔的計算
（五）通風設施，防止漏風和降低風阻的措施
（六）通風設備選型
第七章 供電系統
（一）地面供電系統（簡述）
（二）井下供電系統（簡述）
（三）采區供電（采區供電電源、電壓選擇、負荷統計、采區變電所和主要配電點選擇、采煤工作面供電、掘進工作面供電、采區水泵供電、提升運輸設備供電方式選擇、各供電回路電纜選擇、各饋電開關整定值計算、負荷開關選擇）
第八章 提升系統
提升運輸方式選擇和設備選型
第九章 壓風系統
供風方式選擇和設備選型
第十章 供排水系統
排水方式選擇和設備選型
防塵系統設置方式選擇和設備選型
第十一章 井上下通訊系統
井上下通訊方式選擇和設備選型
第十二章 主要技術經濟指標
附圖：
采區巷道布置平剖面圖、采煤方法平剖面圖、通風系統圖和通風網絡圖、避災線路圖、壓風系統示意圖、井下供電系統示意圖、消防灑水系統圖、井下通訊系統圖、排水系統圖。
附件：
采區設備清冊、設計概算書、設計任務書（或設計委托書）
現場需要收集的資料
1、實測采掘工程平面圖及井上下對照圖
2、現有礦井有關資料
3、煤礦詳查（精查）地質報告或礦井生產地質報告。
4、《煤礦資源/儲量核實報告及備案證明》
5、《煤礦初步設計》及《安全專篇》
6、采礦許可證
7、瓦斯等級鑒定資料，煤塵爆炸危險性及自燃傾向性鑒定資料
礦井三條線設計編制提綱及內容
一、礦井概況
1、地理位置、交通狀況、礦區范圍、開拓方式、通風方式、設計（核定）生產能力
2、礦區地理概況
自然地理、礦井地質概況、構造、礦井水文地質特征、煤層及煤質、工程地質及環境地質
3、其它開采技術條件
礦井瓦斯等級、煤層自然傾向性、煤塵爆炸危險性、地溫
二、 礦井防塵供水管路系統設計
1、防塵供水系統存在的問題
2、高位水池地點選擇
供水方式、現供水水池地點、新水池地點
3、高位水池結構及容積
4、供水管網
供水管網功能、供水管選型、管道敷設及防塵設施
5、防塵供水用水量
管網輸水量、防塵用水量計算、防塵日用水量、礦井防塵供水系統主要器材
6、防塵水源及水質要求。
7、防塵供水系統管理
8、防塵措施
三、礦井壓風系統設計
1、礦井壓風系統現狀
2、礦井壓風系統設計
空壓機選型、空壓機房、壓風管網
四、礦井通訊系統設計
1、礦井通訊系統現狀
2、礦井通訊系統設計
井下通訊、地面通訊、通訊機選型、通訊電纜選型
3、礦井通訊管理
五、技術改造工期、投資估算及效果
1、技術改造工期
防塵供水系統工期、壓風系統工期、通訊系統工期
2、投資估算
防塵供水系統投資估算、礦井壓風系統投資估算、礦井通訊系統投資估算、“三線”投資估算匯總表：
3、技術改造后效果
附圖：
礦井開拓方式及采區巷道布置平面圖、通風系統圖、避災線路圖、壓風系統圖、防塵灑水系統圖、井上下通訊系統圖、供電系統圖。
