《采 矿 学》
课程设计说明书
姓名: 权太元学号：201210014519 班级：采矿 B125 班
题目： 开滦集团林西煤矿 带区课程设计
评语：
指导教师：赵启峰（讲师）、石建军（副教授）、王波（副教授）
2015 年 07 月 17 日
设计感受及感谢
采矿课程设计是采矿工程专业学习的重要一环， 它是继我们学过《井巷工程》、《采
矿学》、《爆破工程》等课程，以及通过生产实习过后进行的，其目的是巩固和扩大我们所
学理论知识并使之系统化，培养我们运用所学理论知识解决实际问题的能力，提高我们计
算，绘图，查阅资料的基本技能，为毕业设计奠定基础。
依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成
计算，绘图及编写说明书等全部工作。
设计必须按照国家规定的煤矿安全规程进行要求，力争做到分析论证清楚，使设计到
达较高标准。
在设计过程当中，认识到了自身知识的欠缺，对完成一个好的设计产生了巨大的阻碍，
所以必须一边设计一边查阅资料，渐渐完善自己的知识面，对自己来说很有充实感。
通过这次透图，我深深体会到团队协作的重要性，如果是自己画，又枯燥又浪费时间，
但是经过团体协作效率很高，而且可以取长补短，提升自己的能力，发现自己的问题。
非常感谢学校安排的本次设计，同事必须感谢指导老师和我的同学，感谢他们对我的
帮助和包容，以及对我错误的指正。
最后，由于自身的不足，在设计当中肯定存在错误和疏漏之处，敬请老师谅解！
目录
1 矿区概述及井田地质特征 .........................................................................1
矿区概述 .....................................................................................................1
交通位置 ..............................................................................................................1
地形、地貌 ..........................................................................................................1
气候特征 ..............................................................................................................1
矿区经济情况 ......................................................................................................1
水源及电源 ..........................................................................................................2
井田地质特征 .............................................................................................2
井田地质构造 .......................................................................................................2
煤系地层划分及其特征 ......................................................................................3
井田水文地质 ......................................................................................................7
煤层特征 ....................................................................................................8
可采煤层情况 ......................................................................................................8
煤的物理性质 ......................................................................................................8
煤的围岩特性 ......................................................................................................9
煤的特征 ..............................................................................................................9
瓦斯和煤尘 ........................................................................................................10
2 带区境界及储量 .......................................................................................12
井田境界 ..................................................................................................12
井田划分的依据 ................................................................................................12
井田划分结果 ....................................................................................................12
矿井工业储量 ..........................................................................................13
井田勘探类型 .....................................................................................................13
工业储量计算 ....................................................................................................13
矿井可采储量 ..........................................................................................13
永久煤柱留设 .....................................................................................................13
矿井可采储量 ..................................................................................................14
3 带区参数 ...................................................................................................15
倾斜长度 ..................................................................................................15
走向长度 ..................................................................................................15
生产能力 ..................................................................................................16
采出率 ......................................................................................................16
开滦集团林西矿 带区设计
2
煤柱尺寸 ..................................................................................................17
煤仓容量 ..................................................................................................17
4 带区巷道布置 ...........................................................................................18
带区巷道布置 ..........................................................................................18
带区准备方式的确定 ........................................................................................18
工作面推进方向的确定 ....................................................................................18
带区开采顺序 ....................................................................................................19
生产系统 ..................................................................................................19
运煤系统 ............................................................................................................19
辅助运输系统 ....................................................................................................19
通风系统 ............................................................................................................19
排矸系统 ............................................................................................................19
供电系统 ............................................................................................................19
供水系统 ............................................................................................................19
排水系统 ............................................................................................................19
巷道掘进 ............................................................................................................20
车场选型设计 ..........................................................................................20
5 采煤方法 ...................................................................................................21
采煤方法和回采工艺 ...............................................................................21
地质概况及煤层赋存 .........................................................................................21
采煤方法的确定 ................................................................................................21
采高及截深 ........................................................................................................22
综采工作面的设备选型及配套 .........................................................................22
回采工艺 ...................................................................................................29
回采工艺方式 ....................................................................................................29
采煤工艺 ............................................................................................................30
生产组织方式 ..........................................................................................32
主要技术经济指标 ............................................................................................33
回采巷道布置 ..........................................................................................35
回采巷道布置方式 ............................................................................................35
回采巷道断面及支护 ........................................................................................37
掘进工作面主要设备 ........................................................................................39
顶板与煤壁管理措施 ............................................................................39
顶板管理措施 ....................................................................................................39
煤壁管理措施 ....................................................................................................42
6 主要技术经济指标 ...................................................................................43
主要结论 ..................................................................................................43
要技术经济指标 ......................................................................................43
参 考 文 献 .................................................................................................46
1 矿区概述及井田地质特征
矿区概述
交通位置
开滦林西矿位于蓟玉煤田林南仓井田范围内，地理座标为东经 ，北纬 。
东北距玉田县 12 公里，井田范围内交通四通发达，电力充足，北邻京哈公路，京秦铁路，
紧邻唐玉宝公路旁边，京沈高速公路穿境而过，井田内有通往下仓的铁路（矿区专用）。
西距北京 120 公里，南距天津新港 120 公里，东距秦皇岛港 190 公里，地理位置优越。林
南仓矿业公司交通位置示意图(见图 1-1-1)。
图 1-1 地理交通位置图
地形、地貌
本区北枕燕山余脉，距螺山峰山只有十余公里，南为华北大平原，全区被新生界地层
覆盖，区内地形平坦，地势由北向南逐渐低下，地表标高介于+ 米至+ 米之间，区
内无河流，仅井田北部有一较大积水洼地—后湖，盛产芦苇，呈沼泽状态。
气候特征
本区属大陆性风气候，降水多集中在 6、7、8 月份，最大年降水量 毫米，最小
年降水量 毫米。年最大蒸发量 毫米，年最小蒸发量 毫米。最高气温
，最低气温，最大冻土深度 780 毫米。
矿区经济情况
开滦集团林西矿 带区设计
2
林南仓井田位于河北省玉田县林南仓镇附近，地处京津唐秦中心地带，林南仓镇位于
玉田县西南部，总面积 40 平方公里，耕地 25600 亩，镇辖 21 个行政村，总人口 20492，
现有私营企业 48 家，个体企业 303 家，形成了以建筑、冶金、造纸、机械化工、运输、
建材、皮革、酿酒为主的九大骨干行业。
水源及电源
林西矿的地面供水可划分为三个部分，即以东六家属区生活应用水为主体的东六供水
系统，以生产和生活供水为主的工业广场供水系统以及风井生产用水为主的风井供水系统，
它们各自称为独立的系统，互不影响，不相干涉，从而构成了林西矿的三大供水系统。前
两个系统供水量大，对水质的要求也较高。
东六供水系统服务对象主要是居民的日常生活，日平均耗水量 150m/h，供水水源井
位于东六生活区内，距离工业广场中心 3 公里。
供电网位于林南仓镇东 5 公里，供电条件能满足生产和生活的需要。
井田地质特征
井田地质构造
林南仓煤田位于开平煤田东南翼。开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。
开平主向斜是煤田主要构造，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为 NE 向。自古治以北主
向斜轴逐渐转为东西向，向斜两翼不对称，西北翼地层倾角比较平缓，向北往南发育两组
轴向与主向斜轴斜角或直交的短轴倾伏褶皱构造，东南翼断层不很发育，规模亦较小。多
见于褶皱构造的轴部，正断层较多，逆断层较少。
林南仓井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜式，由
于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东南构造带影响。主向斜轴在古治以北发生偏移，
呈东南向派生的南北应力场，形成次一级构造。
� 主要褶曲构造
褶皱为本煤田的骨干构造。
� 主要构造线：各向斜、背斜彼此平行相间排列，其褶皱轴线一般均作北西方向延
展。向斜均有煤系地层保护，并闭合成盆地形构造，而背斜部分煤系地层则被剥蚀。
� 褶皱均显不对称性，轴面向受力强烈的方向倾斜。本煤田之中部即林西背斜至黄
土坎背斜为受力较强烈的上升部位，因此，轴面均有内倾之趋势，如煤田东部林南仓、李
庄子向斜之西翼地层产装较陡达 50～60°，而煤田西部的下仓向斜西翼地层产状平缓，一
般为 10～20°，东翼及东北边缘地带地层倾角则较陡，达 45～60°。
� 林南仓向斜因地处马兰裕山字型构造弧顶前缘部位，东北端受北部压力，西和西
南端受来自于李庄子向斜方向的侧压力之力偶作用，使向斜轴线呈“U”字型。
� 断层
本煤田断层多发育在受力较强烈的中部地带，即下仓向斜之东翼，李庄子向斜及林南
仓向斜西部。依据受力关系本区主要断层分以下几种：
� 压扭性断层：断层构造线一般呈北西方向，与褶皱轴线相平行，多形成与较强烈
褶曲部位。断层面倾角一般较小。约 45～55°。走向延长较远。
� 张扭兼重力性质大断层。本类断层有两组。
� 断层构造线一般呈北西方向与褶皱轴线相平行，断层面倾角较陡，一般在 60°左右，
断距百米至数百米，如李庄子向斜中 A、B、D、E 等正断层均属此类，使李庄子向斜形成
地堑式构造。
� 断层构造线一般呈北东方向与褶皱轴斜交，断层面倾角60～75°断距数十至数百米，
并具有继承性，第四纪仍有活动。
区内共发现大小断层 4 条，其中断距大于 30 米者有 3 条，以 F1 断层斜切井田中央粘
距 15-50 米，延伸长度 2000 米，对井田影响到大，其余断层断距较小，延展长度也较短，
对井田开拓也较有影响。主要断层(见附表 1-1)。
表 1-1 林南仓井田主要断层表
断层产状
带别 编号 性质
走向 倾向 倾角
断距
（米）
延展长度
（米）
1 F１ 正断层 N10°E SE 75-80 15-110 2000
2 F２ 正断层 N70-80°E SE 75-80 35-42 1800
3 F３ 逆断层 N50-60°E SE 70-75 35 2000
4 F４ 正断层 N40-50°E SE 75 20 1500
� 岩浆岩
蓟玉煤田所属三个含煤向斜均有不同程度的岩浆岩侵入。下仓向斜、李庄子向斜火成
岩遍及全区，林南仓向斜之西部有火成岩侵入，东部未曾发现有岩浆岩侵入之现象。所见
岩浆岩经磨片鉴定有以下几种：
主要有辉绿岩，少量安山岩，煌斑岩和玻基橄榄玄武岩等。呈岩墙、岩枝和岩床侵入。
岩墙多呈北西或北东方向，岩床多沿煤层侵入。位于下仓向斜之北部，有一较大的火成岩
体侵入玉石炭系二叠系地层中，其岩性为安山岩，可能以岩盘形式产出。
岩浆岩的侵入时期属燕山运动晚期
煤系地层划分及其特征
林南仓井田煤系地层主要由石炭系、二叠系地层组成，其中包括中石炭统唐山组、上
石炭统开平组、赵各庄组、下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的
开滦集团林西矿 带区设计
4
中奥陶统，上覆地层为上二叠统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相
地层组成。煤系地层综合柱状图(见图 1-2)
图 1-2-1 煤系地层综合柱状图
煤系地层各组厚度变化、岩性特征及所含标志层分述如下：
� 奥陶系中统马家沟组（02）
本区钻孔揭露最多者 米，岩性为浅灰——灰白色石灰岩，质纯性脆，时夹薄层
状灰质粘土岩及白云质石灰岩或豹皮状灰岩。顶部有古风化壳迹象，含黄铁矿结核，裂隙
溶洞较发育，有时被铝土质充填。
� 石炭系（C）
上限为煤 11 顶板细粉砂岩之顶界，与上复二迭系地层呈整合接触。下限为奥陶系石
灰岩顶面，两者呈平行不整合接触。地层厚度约 200 米，分中上两统，下统缺失。
� 石炭系中统——唐山组（C2）
本统直接覆盖于奥陶系石灰岩之上，上限至第三海浸线——K3 石灰岩顶面，地层厚
度介于 —— 米，平均为 52 米。
岩性特征是：岩层颜色较浅，多为浅灰——灰色，并夹有少量紫色（在 K2 灰岩以下），
以粘土岩和粉砂岩类为主。岩石大致百分比为中——粗粒砂岩占 ％，细砂岩占 ％，
粉砂岩占 ％，粘土岩占 ％，煤层占 ％，石灰岩占 ％。层理不明显，粘
土岩一般呈团块状构造，植物化石保存较少，在石灰岩及其顶板细粉砂岩中，富含海相动
物化石，菱铁质鲕粒及结核发育，并含有黄铁矿结核和散晶。除部分粘土岩外，在一般岩
层中皆含不同程度的钙质。
本统岩相组合特征是:下部厚约 25 米为滨海湖泊大相的碎屑岩沉积，向上逐渐转为浅
海薄层灰岩相和过渡相的交替沉积，构成三个完整的小旋回。每个旋回一般由浅海沉积
（第 I1 旋回为滨海湖泊）起，经过渡相，终止于浅海灰岩相。
标志性岩层：
K3 至 K4 之间有：深灰色浅海相粉沙岩或粘土岩，细腻质纯性脆，含腕足类珊瑚等
动物化石，为石 K3 灰岩直接顶板。一般厚度 9 米左右。
K4 至 K5 之间有：浅灰色细——中粒沙岩：成分以石英为主，次为少量岩屑等，分
选及滚圆度中等，拟质孔隙式胶结，夹碳质层纹，显水平层理和缓波层理状，岩石成分比
较单纯，易于煤系地层中的沙岩相区别。位于井筒西北部常相变为粗砂岩，厚度达 20 米
左右（至煤 17 以上），风井以东见薄，井相变为细砂岩，一般厚度 5 米左右。
灰—深灰色粘土岩：有时稍发褐色，质软，含铝土质和凌铁质结核，富含植物根化石，
成团块状构造（为煤 14 直接底板），一般厚度在 3 米左右。
K5 至 K6 之间有深灰色细粉砂岩：致密而细腻，性脆质地均一。富含黄铁矿石结核，
底部见有少量海百合等动物化石，为 K5 灰岩之直接顶板。一般厚度 米左右。
深灰色粉砂岩和灰色细砂岩互层带：以前者为主，显条带状，具水平层理及缓波状层
理，含植物化石碎片和较完整的假蛋形翅羊齿等植物化石。
灰色细砂岩，致密坚硬，泥至孔隙——基底式胶结，具水平层理和缓波状层理，时为
煤 12 下直接底板，以坚硬为特征，易与其他砂岩相区别，一般厚度 4 米左右。
� 赵各庄组
地层厚度 —— 米，平均 55 米。
岩性特征是：浅灰——深灰色。以粉砂岩为主，但比开平组为少，而厚层状中粒砂岩
相对增多。岩石大至百分比为，中粗粒砂岩占 ％，细砂岩占 ％，粉砂岩占 ％
粘土岩占 ％，煤层占 ％，其它站 ％。植物化石以翅羊齿类居多，一般赋存在
煤 11 顶板粉砂岩和煤 11—煤 12 之间粉砂岩两个化石带内。
岩相组合特征是以滨海湖泊相为主，并有泻湖海湾相，湖滨波浪带相、湖泊三角洲相
等沉积。本组地层可划分为三个完整的小旋回。海退相序地层厚度为 36 米，海进相序地
层厚度为 米说明地壳处于缓慢的波浪式上升。 且升降幅度较小，比下部唐山组和
开平组地层更接近于大陆性趁机环境亦相对比较稳定，有利于煤层的形成。所以在每个小
旋回的中上部均有泥炭沼泽沉积相，赋存有主要可采煤层（煤 11 煤 12）及不稳定的不可
采煤层（煤 14）
标志性岩石及化石带有：
开滦集团林西矿 带区设计
6
�煤 12 下顶板下粉砂岩：深灰——黑灰色，细腻含炭质及黄铁矿散晶，棕褐色条痕，
贝壳状断口，富含腕足类，瓣鳃类和海百合等动物化石，一般厚度在一米左右。
�煤 11 至煤 12 之间的粉砂岩：近煤 12 处为深灰色细粉砂岩频繁交替出现，显条状
带外观，其下岩性渐细，底部为细粉砂岩或粘土岩，致密而细腻，质地均一纯净，细水平
层理明显，井田西北部为浅灰——银灰色，而东南部则渐变为深灰色，岩性标志，易于对
比，厚度 16 米左右。
�煤 12 顶板粉砂岩：深灰色，岩性致密，质地均一，具水平层理及缓波层理。采集
有假蛋翅羊齿、开平翅羊齿、直脉翅羊齿类、星轮木、纤细轮木、长方楔叶、芦木苛达树
等化石，为本组植物化石富集层之一,厚度一般在 5 米左右。
�煤 11——煤 12 之间粗砂岩：浅灰色，成分以石英、岩屑、燧石为主（以含较多燧
砾为特征，易与其他煤层间砂岩相区别）。分选较差，滚圆度为半园状。泥质孔隙——基
底式胶结，局部含钙质。具水平层理、斜层理、交错层理等。全区沉淀稳定（特别是井田
西部），仅局部地段相变为细砂岩。一般厚度约 12 米。
�煤 11 顶板细粉砂岩：呈灰——深灰色，致密，显水平层理及缓波状层理，含菱铁
质结核，采集有星轮木、楔叶木、细羊齿、苛达树等化石，亦为本组植物化石富集层之一，
一般在 4 米左右。
� 二叠系（P）
板湖泊相细粉砂岩之顶界，与下伏地层呈整合接触。上限为第四系松散沉积物，呈不
整合接触。在井田内保留地层最大厚度约 560 米。
� 二叠系下统（P1）
上限为 A 层铝土直粘土岩顶界，于上统呈整合接触。本统地层厚度约为 278 米，分上、
下两组。上组称为唐家庄组，下组称为大苗庄组，其中大苗庄组是主要含煤地层之一。
标志性岩层及化石带：
�煤 9 顶板细粉砂岩：呈灰——深灰色，致密，具细水平层理及层庄菱铁质结核。采
集有星形轮木、细羊齿、芦木。苛达树，东方尼式苏铁等植物化石，为本组化石富集层之
一。一般厚度在 3 米左右。
�煤 8 底板砾状粉砂岩：呈浅灰色，局部含钙质。具有大量灰绿、灰白色粘土岩块。
该层随 8－2 尖灭而消失。在井筒附近厚度增大，常为煤 9 直接顶板。但凡为煤 9 直接顶板
时，煤 9 则变薄或不可采。该层一般厚度 4 米左右。
�煤 7 顶板细粉砂岩——粘土岩：为灰黑色，岩性细腻。性脆，呈菱角状及贝壳状断
口，富含菱铁质结核及黄铁矿细晶。采集有腹足类、斧足类、腕足类、海百合等动物化石，
为本区最上一次海侵。该层可能相当于开平煤田煤 6 顶板。一般厚度 3 米左右。
�煤 6 顶板粉砂岩：呈深灰色，欠均匀，有堆砾现象，加灰色细砂岩薄层，局部显水
平层理及缓波状层理。采集有假蛋形翅羊齿、带羊齿、楔叶木、轮木、苛达树、细羊齿等
化石，为本组植物化石富集层之一，一般厚度 6 米左右。
�煤 5 至煤 6 之间中粒砾岩：呈浅灰绿色，成分为石英、岩屑、长石、燧石等。分选
较差。滚圆度中等，泥质孔隙——基底式胶结，夹炭层纹 及煤化物质，以颜色易与下部
砾岩相区别，一般厚度 4 米左右。
�煤 5 顶板粉砂岩：呈灰绿色，岩性较均一。采集有星轮木、长方楔叶、芦木、带羊
齿、苛达树等植物化石，亦为本组植物化石富集层之一。一般厚度 3 米左右。
� 二叠系上统（P2）
保存有古冶组（P12）地层，最大厚度约 300 米。本组属陆相沉积，河床相粗碎屑砂质
岩居多。岩石大致百分比为，中粗粒砂岩占 ％，细砂岩占 ％，粉砂岩占 ％，
粘土岩占 ％。
本组地层大致可分为六段（即六个中粗粒砾岩带和六个粉砂岩——粘土岩带）。每一
岩段皆有河床相中、粗粒砾岩起，至湖泊相或湖沼相细碎屑岩（粉砂岩或粘土岩）止。反
映了六次河流活动的巨周期（详见地层综合柱状图）。
岩性特征，中粗粒砾岩皆为灰白——灰紫色。成分为石英、燧石、岩屑、长石等。分
选及滚圆度均不好，夹炭质层纹及紫色条带，显大型直线形斜层理。粉砂岩一般以灰紫色
为主，褐铁矿结核发育，显花斑状结构，呈团块状构造。植物化石少，一般多赋存在上部
铝土质粘土岩以下 30 米至 A 层以上 40 米之间的粉砂岩中。采集有细羊齿、楔叶木、轮木
等植物化石。
标志性岩层有：
�A0 层铁质粘土岩：紫红色，岩性致密，性脆质地均一，呈角状断口，含豆状铁质结
核及鲕粒，平均厚度 5 米，该层底板紫灰或灰白色粗砾岩极为标志，易于对比。
�上部铝土质粘土岩：灰紫色，致密、细腻，有滑感，含铁质结核及鲕粒，显花斑状
结构，平均厚度 米。本层顶板至上部铁质粘土岩间均为紫——灰紫色粗砾岩（或含
砾粗砾岩），于 A 层至 A0 层之间砂岩相似，但该层颜色较紫。
�上部铁质粘土岩：岩性与 A0 层铁质粘土岩颇为相似，但该层更为细腻据仓补 17 化
验结果 SiO2 为 ％Ae203 为 ％。Fe2O3 为 ％，烧失量为 ％，平均厚度
为 米。
� 第四系松散沉积物
主要由粘土曾、砂层、砾石层极少量卵石层所组成。一般 70 米以浅砂层或砾石层较
多，深部则以粘土层为主。冲击层底部之卵石层在北部及东北部较发育，厚达 30 米以上。
在较稳定的两层粘土层之中（埋藏深度 70——110 米和 120——220 米）富含淡水动物介
壳，为良好的对比标志及隔水层。第四系厚度变化较大，由井田北部的 米至东南
部达 434 米以上。
开滦集团林西矿 带区设计
8
井田水文地质
矿区年降水量在 350mm-800mm 之间，由于冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌
水之间的联系，矿井用水量基本不受季节的影响。
矿区地表水系主要包括后湖。矿井采动塌陷坑积水量随开采面积的扩大而增加。所有
地表水均直接补给潜水层。
矿井直接充水含水层包括：第三含水层（煤 12 底至煤 4 顶砂岩裂隙含水层）、第四含
水层（煤 5 至煤 12 顶砂岩裂隙含水层）、第五含水层（煤 5 顶板砂岩裂隙含水层）。
矿井间接含水层包括第一含水层、第二含水层、第五含水层、第六含水层。其特征见
表 1-2-2。
表 1-2-2 含水层划分表
含水层编号 含水层名称
含水层富存
情况
单位流水量 渗透系数 水质类型
1 第一含水层 含水丰富
升/秒*
米
米/昼
夜
重碳酸钙镁
型
2 第二含水层 含水性弱
升/秒*
米
米/昼夜 硫酸钙镁型
3 第三含水层
含水性中等，
局部较强
~
6 升/秒*米
~
米/昼夜
重碳酸钠型
4 第四含水层 含水性弱
~
升/秒*米
~
米/昼夜
重碳酸钠型
5 第五含水层
含水性中等，
局部较强
~
升/秒*米
米/昼夜 重碳酸钠型
6 第六含水层 含水性弱
~
升/秒*米
~
米/昼夜 重碳酸钠型
煤层特征
可采煤层情况
井田内可采和局部可采煤层共四层，即煤 8、煤 9、煤 11、煤 12、。其中主要可采煤
层共有 2 层。即：主采 12 煤层，配采 11 煤层。
煤的物理性质
8 煤层为复杂结构煤层，含有 1-2 层泥浆，粉砂岩夹石。煤岩类型以亮型为主，界限
明显，内生节理发育，玻璃光泽。平均厚度 米，该煤层为不稳定煤层。
9 煤层为复杂结构煤层，有夹石 1-2 层，层位稳定，全井田可采，局部相变为炭质泥
岩，平均厚度为 。采性指数为 ，，煤厚变异指数为 ，该煤层为稳定煤层。
11 层为复杂结构煤层，有夹石 1-2 层，厚度、岩性均变化较大，该煤层只在 F1 断层
西北及北侧和井田东南角可采，其他部位变尖或尖灭，平均厚度为 米，可采性指数为
，煤厚变异指数为 ，该煤层为极不稳定煤层。
12 层为结构简单厚煤层，煤层局部有夹石 1-2 层，层位较稳定，平均煤厚为 3m，采
性指数为 ，煤厚变异系数为 ，该煤层为稳定煤层。
他们的结构、厚度及特征见表 1-3-1。
表 1-3-1 可采煤层特征表
煤层厚度/m序
号
煤层名称
最小 最大 平均
层间距
/m
倾角/(º) 硬度 容重
稳定
性
1 8 煤 18
不稳
定
2 9 煤 20 稳定
3 11 煤 16
不稳
定
4 12 煤 3
25
20
60
20
较稳
定
煤的围岩特性
林南仓矿煤层顶底板岩性变化大，围岩岩石力学性质差异明显。
� 煤 9 顶板：灰～浅灰色泥质粉砂岩，致密、细腻、性脆、易碎，有滑腻感，断口
和裂隙面发育，具水平层理，局部含菱铁质结核含芦木、星轮木、苛达树等化石。层厚
米，直接顶垮落步距 米，老顶来压步距 米，顶板数�类�级。
� 煤 9 底板：深灰色粘土岩，细腻、光滑，有贝壳状断口，并含有大量根化石，岩
石软、易风化，层厚 米。
� 煤 11 顶板：�条带状灰色粉砂岩，致密，显水平层理及缓波状层理，�并含有大
量的菱铁质结核，薄层，岩石大部分为碎块状，�层面含有方解石膜，该层含有星轮木、
楔叶木、细羊齿、芦木、�柯达木苛达木等植物化石，层厚 0～4 米，通过回采过的工作
面观测，直接顶初次垮落步距 4～6 米，老顶初次来压步距 3 米，老顶周期来压步距 10～
12 米，顶板属 1 类 1 级。
� 煤 12 顶板：灰色粉砂岩，厚 米，致密、坚硬、呈条带状，灰、灰白、褐色相
间，有时附着绿色物质，层理呈水平或缓波状，�泥质胶结，含有丰富的植物叶化石，初
次垮落步距 14～16 米，�老顶初次来压步距为 32 米，老顶周期来压步距 10～12 米，顶
板属�类�级。
� 煤 12 底板：灰～深灰色细砂岩，厚度 米，层状产出，岩石较硬，为钙质或菱
铁质胶结，全井田发育较好。
开滦集团林西矿 带区设计
10
煤的特征
� 煤的物理特征
林南仓井田内各煤层均属腐植煤，煤层颜色一般为深黑色，条痕黑褐色或黑色带有褐
色。呈较亮的似玻璃光泽，硬度和韧性较大，脆性较小，煤岩组分以亮煤和暗煤为主，次
为镜煤，丝炭少见。各煤层物理特征见表 1-3-2。
表 1-3-2 煤层物理特性
特征
煤层
颜色 光泽
煤岩组
分
煤岩类
型
煤的结构和
构造
块度
黄铁矿
结核
煤 8 深黑色
玻璃状
光泽
镜煤亮
煤和暗
煤
半亮型
条带状，层状
结构
粉-碎块
状
含
煤 9 深黑色
较亮的
似玻璃
状光泽
镜煤亮
煤和暗
煤
半亮型
条带状，透镜
状结构，层状
结构
粉-碎块
状
含
煤 11 深黑色
较亮的
似玻璃
状光泽
以亮煤
和暗煤
为主少
量镜煤
半暗型
条带状，层状
结构
粉-碎块
状
少量
煤 12 深黑色
光亮的
似玻璃
状光泽
镜煤亮
煤和暗
煤
半亮型
条带状，透镜
状结构，层状
结构
粉-碎块
状
含
� 煤化学分析：原煤工业分析见表 1-3-3。
项
目
煤
层
灰分 Ag(%) 硫分 S(%) 挥发分Vr(%) 发热量(卡/克) 煤质牌号
8
5200-7572
7137
2 号肥煤为主，局部肥焦煤
9
4600-7630
6016
1、2 号肥煤
11
5200-7572
7137
2 号肥煤为主，局部气肥煤
12
5520-7652
6060
1-2 号肥煤为主，局部肥焦煤
和气肥煤
瓦斯和煤尘
� 瓦斯
瓦斯的相对涌出量在 ～ 米 3/吨·天，二氧化碳的相对涌出量 ～ 米 3/
吨·天，属于低级瓦斯矿井。瓦斯涌出量见表 1-3-4。
表 1-3-4 矿井瓦斯涌出量
绝对涌出量(m3/min) 相对涌出量(m3/t×d)
矿井瓦斯等级
瓦斯(CH4) CO2 瓦斯(CH4) CO2
低
� 煤的自燃发火情况
本矿#8.#9 煤层具有自燃倾向，主采煤层 12 不具有自燃发火现象。
开滦集团林西矿 带区设计
12
2 带区境界及储量
井田境界
井田划分的依据
1)在井田划分时，它保证各井田合理的尺寸和境界，使煤的各部分得到合理性开发。
井田划分的范围、储量、煤层赋存及开采条件与矿井生产能力相适应。对于现代化大
型矿井，要求井田有足够储量和合理服务年限，生产能力小的矿井可小些。同时考虑到矿
井发展余地，井田范围应适当的划的大些。本设计生产能力为 400 万 t/a，属于特大型矿
井。因此在划分井田范围时，应与该生产能力相适应。
2)保证井田有合理的尺寸。
通常情况下，为合理安排井下生产，井田走向长度应大于倾斜长度。如井田长度过短，
则难以保证矿井各个开采水平有足够的储量和合理的服务年限。造成矿井接替紧张。井田
走向长度过长，又会给矿井通风，井下运输带来不便。根据实际地质情况，并参照我国煤
矿的实践经验，选择一个合理的尺寸。
3)合理划分矿井开采范围，处理相邻矿井关系。
划分矿井边界时，通常把煤层倾角不大，沿倾斜延展很宽的煤田，分成浅部和深部两
部分。一般应先浅后深，先易后难，分别开发建井，以节约初期投资。
4)选择好井口与工业广场位置。
划分应考虑井筒与工业广场位置的选择，使有利于井田开拓和采区布置，有利于矿井
建设施工和工业场地布置。
井田划分结果
根据埋深、井田构造情况以及上述各项要求，本矿井井田境界确定如下：
井田的走向最大长度为 ，最小长度为 ，平均长度为 6km。
井田的倾斜长度最大为 ，最小长度为 ，平均长度为 3km。
煤层的倾角最大为 30°，最小为 6°，平均为 18°，井田平均水平宽度 。
井田的水平面积按下式计算：
S=H×L (2-1)
式中：S—井田的水平面积，m²；
H—井田的平均水平宽度，m；
L--井田的平均走向长度，m。
则井田的水平面积为：S=6×=（km²）
井田赋存状况示意图如图 2-1 所示。
图 2-1 采区井田
矿井工业储量
井田勘探类型
精查地质报告查明了本井田的煤层赋存情况、构造形态、煤质及水文地质条件。井田
勘探类型为中等。
工业储量计算
由 AutoCAD 软件测得井田面积约为 625559mm2 。煤容重为
10°，煤厚平均为 。
井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据 7 煤炭工业储量由煤层面积、厚度及
容重相乘所得，其计算公式一般为：
Q=100S×M×γ/cosα
式中： Q——为井田工业储量，万 t；
S——井田面积，km2；
M——煤层平均厚度，；
γ——煤的容重，t/m3，
α——煤层平均倾角， 10°；
矿井可采储量
永久煤柱留设
开滦集团林西矿 带区设计
14
1）边界煤柱可按下列公式计算
Z＝L×b×M×r
式中：Z——边界煤柱损失量，t；
L——边界长度，m；
b——边界宽度，人为边界 50 m。
则，Z=（2100×50×2+1200×50×2）××3=139 万 t
矿井可采储量
井田的可采储量 Z 按下式计算：
Z=(Q－P) ×C
式中：
Q——矿井工业储量，
P——各种永久煤柱的储量之和，
C——采区回采率，厚煤层不低于 ；中厚煤层不低于 ；薄煤层不低于
；设计开采的三 3 煤层属中厚煤层，采区回采率取为 。
3 带区参数
倾斜长度
分带工作面的倾斜长度就是工作面的连续推进的距离，约为上山或下山阶段斜长。我
国 2005 年发布的《煤炭工业矿井设计规范》的相关规定为分带倾斜长度不宜少于工作面
一年的连续推进长度。一般上山部分的倾斜长度宜为 1000—1500 m 或者更长，下山部分
的倾斜长度宜为 700—1200 m。本矿井带区倾斜长度为 1128m。如图 3-1 所示
图 3-1 倾斜长度
走向长度
带区工作面的走向长度同走向长壁工作面的走向长度。由于煤层倾角相对较小，有利
于先进的采煤装备发挥优势，因而，在煤层厚度和采煤工艺方式相同时，倾斜长壁工作面
相对较长。工作面长度一般在 150 m 左右，甚至可达 250 m 以上。我国神东矿区工作面长
度已达到 240—300m。本矿井带区的走向长度为 223m。如图 3-2 所示
开滦集团林西矿 带区设计
16
图 3-2 走向长度
生产能力
生产能力是带区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产煤及带区生产系统能够保
证的能力，一般以万 t/a 表示。
采煤工作面的产量是带区生产能力的基础，其单产取决于煤层厚度，工作面长度及年
推进度。
采煤工作面的单产由下式计算：
Am = LvMγC
L——采煤工作面长度，m;
V——工作面年推进长度，m;
M——煤层采高或放顶煤工作面的采放高度；
γ——煤的密度；t/m3;
Cm——工作面采出率，薄煤层取 ,中厚煤层取 ，厚煤层 。
采出率
带区内留设的煤柱，有一部分可以回收，有的煤柱往往不能完全回收，致使煤炭资源
有一定损失。因此采取实际采出的煤量低于实际储量。带区内采出的煤量与带区内工业储
量之比的百分数称为带区采出率，计算公式如下：
带区采出率=带区实际采出煤量 / 带区工业储量×100%
带区开采损失主要有：工作面落煤损失，约占 3%；带区内区段煤柱不可回收部分损
失等。
根据《煤炭工业设计规范》规定：采(带)区采出率厚煤层不低于 ，中厚煤层不低
于 ，薄煤层不低于 。设计首采带区采出率为 86%，符合《煤炭工业设计规范的规
定》。
煤柱尺寸
带区内的煤柱一般有上下山煤柱，区段煤柱，大巷煤柱。在本带区内上下山煤柱定
为 20m，区段煤柱定为 20m，大巷煤柱定为 40m。此外还有隔离煤柱，其中断层煤柱为大
断层取大于 30m，中型断层取 10—15m，小断层取 10m 左右。带区边界煤柱取 10m。
煤仓容量
带区煤仓容量的计算方法如下：
Q=Q0 + LMBγC0 KT n
Q——带区煤仓容量，t;
Q0———防煤仓漏风煤量，t;
L——工作面长度，m;
M——采高，m;
B——采煤机滚筒截深，;
γ——煤的密度，m;
C0——工作面采出率;
KT——同时生产工作面系数,取 1；
n ——带区内同采的工作面数。
开滦集团林西矿 带区设计
18
4 带区巷道布置
带区巷道布置
带区准备方式的确定
根据该带区的地质条件和煤层赋存条件，及考虑到倾角小于 12°时优先选用倾斜长壁
采煤法的原则，确定本矿井设计首采带区采用倾斜长壁俯斜后退式（上山条带）巷道布置
方案。
该种设计的优点有：
1)巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低、投产快。倾斜长壁采煤法回采工作面两端
的巷道直接与运输大巷和回风大巷相连，取消了采区上山等巷道的掘进，可以节省巷道
15％～20％的掘进。
2)运输系统简单，占用设备少，运输效率高，运输费用低。工作面出煤经分带斜巷直
达运输大巷，运输环节少。
3)可以使采煤工作面保持等长，减少了因工作面长度变化给生产带来的不利影响，对
综采非常有利。
4)通风线路短，风流方向转折变化少，同时使巷道交叉点和风桥等通风构筑物也相应
减少，成本低。
根据煤层特点和选用的采煤工艺方式采用工作面双巷布置，有两条运输斜巷，其中一
条皮带斜巷，一条辅助运输斜巷，均沿煤层倾向布置。前一个带区辅助运输斜巷和下一皮
带运输斜巷之间还设有联络巷道，之间留 20m 的煤柱，方便两行之间的联络和掘进时的
通风。
工作面推进方向的确定
1）按中线掘进与腰线掘进
带区平巷总的延伸方向是煤层走向方向，坡度相对较小，除在巷道设计、施工时要加
以注明外，一般都以平巷对待，实际上区段平巷并不是水平的，在局部地方可能与每层走
向斜交，为便于排水和有利于矿车运输，可按照 %～1%坡度布置和掘进；有些情况下
为满足采煤工艺和合理的巷道布置要求，坡度可能变化更大。
区段平巷掘进时用中线控制巷道延伸方向，用腰线控制巷道的坡度和高低。
2）按中线掘进和腰线掘进的特点
�按腰线掘进，保持有利于排水和轨道、矿车运输的巷道坡度，但工作面不等长；
�按中线掘进，或分段按中线掘进，与运输平巷平行布置，使工作面等长；
�对于铺设有胶带输送机和刮板运输机的运输平巷，必须按中线掘进或分段按中线掘
进，并应有较长的分段长度。
因运输大巷和工作面运输斜巷中都采用胶带输送机运煤，辅助运输巷中采用无轨胶轮
车运料，故两条大巷都采用按中线布置，尽量沿煤层布置。
带区开采顺序
当倾斜长壁工作面从运输大巷附近向上部或下部边界方向推进时，称工作面采用了前
进式回采顺序；反之，工作面从上部边界向大巷方向推进时则称采用了后退式回采顺序。
两者相结合时，则称为工作面采用了往复式回采顺序。目前我国大多采用后退式回采顺序，
所以本带区采用后退式回采顺序。
生产系统
运煤系统
采煤工作面→带区运输斜巷→带区煤仓→运输大巷→井底煤仓→皮带→主井。
辅助运输系统
倾斜长壁的回采巷道均为斜巷，其特点是距离较长，坡度较缓，变化不大。运送材料
和设备用无轨胶轮车，这样运送效率较高，并且省去轨道的布置。
通风系统
新风由副斜井→井底车场→石门→材料运输大巷→材料运输进风斜巷→工作面→运输
回风斜巷→回风大巷→主斜井
排矸系统
巷道沿煤层掘进，矿井投产后，基本不产生矸石，在局部掘进穿越岩层和施工风桥、
顺槽运输机机头硐时产生的少量矸石，将矸石充填到顺槽之间的联络巷中以形成密闭功能，
减少漏风的同时也可以减少矸石的运输费用，或采用无轨胶轮车搬运排弃在井下废旧巷道
中，矸石不出井，因此在地面不设排矸系统。
供电系统
高压电缆由井底中央变电所经运输大巷至带区变电所，降压后由低压电缆分别送到回
采和掘进工作面附近的配电站，胶带运输机以及掘进机等用电地点。
供水系统
采掘工作面，运输机巷及运输机转载点所需要的防尘喷雾用水，由副井的供水管下井，
然后送至各个用水地点。
排水系统
工作面辅助运输巷铺设一趟 4 寸管路，在工作面的低洼处各建设水窝，水由工作面排
开滦集团林西矿 带区设计
20
到水窝，再由水窝通过排水管排出，后集中到水仓排出地面
即：分带斜巷→运输大巷→井底车场→井底水仓→副井。
巷道掘进
采用双巷掘进的巷道掘进方式，这样的掘进方式可以有效的解决独头巷道掘进的通风
问题。双巷掘进时，每隔 100m 开掘一个联络巷道，用作通风和行人。
车场选型设计
本带区采用倾斜长壁采煤法，采用的是皮带运煤，没有装车站线路，煤直接由带区煤
仓经大巷运至井底煤仓，无轨胶轮车作辅助运输装备，只有辅助车场，无一般意义上的上、
中、下车场，这也正是带区式准备的一大优势（运输线路简单，运费低）。因为材料运输
大巷布置在岩层中，所以带区下部车场采用石门底绕的方法连通材料运输进风斜巷的。
对于整个矿井而言，因为采用斜井布置，主斜井用皮带运煤，所以井底车场同样只有
材料车场。因为采用无轨胶轮车作辅助运输装备，所以车场采用绕道方法进入材料运输大
巷。
5 采煤方法
采煤方法和回采工艺
地质概况及煤层赋存
本井田含煤地层为侏罗系中统延安组，主要可采煤层 3 层，不可采煤层 4 层。6 上、
6、7 煤层全井田可采；其余 4 层煤层因面积小或无可采点为不可采煤层。煤层平缓，倾
角平均为 3 度。
煤层伪顶零星分布，面积约占 5%，直接顶分布广泛，面积约占 70%；基本顶分布于
井田两侧及中部，面积约占 25%。
直接顶：泥岩、粉砂岩及其互层、天然抗压强度 MPa，饱和抗压强度 ，
初次垮落步距 11m，属�类中等稳定顶板。
基本顶：节理裂隙及层理不甚发育的较为均质的砂岩，粉沙岩组成；初次来压当量990～
1000KN／㎡,压力显现强烈，属�级基本顶。
伪顶：位于煤层之上，厚度小于 m，极易垮落的泥岩、炭质泥岩组成。
底板：主要由粉砂岩、细砂岩组成，单向抗压强度 MPa，允许单向抗压强度
MPa，属中硬类底板。仅 S3 钻孔附近，底板有一层 厚的膨润土，遇水泥化。
煤层瓦斯含量甚微，每克可燃质（gr）含氮气（N2）～（mm3），二氧化碳
（CO2）0～（mm3）,甲烷（CH4）0～（mm3）,重烃含量为 0。自然瓦斯成份中，
氮气占 ～100‰，二氧化碳占 0～%，甲烷占 0～%。煤层瓦斯分带属 CO2～N2
带。
煤层火焰长度大于 400mm，岩粉用量 60～75%，属具爆炸危险的煤层。
煤层原煤样着火点与氧化样着火点差（�T1－3）在 12�～42�之间，属很易自燃的煤
层。
本井田地温正常，无地热危害。
本井田含煤地层富水性弱，补给条件差，底板有较厚的粉砂岩、泥岩隔水层，不会造
成底鼓突水。矿井涌水量，以大口井法进行预算,结果为 m3/h，取矿井正常涌水量 220
m3/h，最大涌水量 260 m3/h。
采煤方法的确定
采煤方法选择的制约因素为：
1）带区煤层赋存状况及地质构造因素；
2）现在技术及设备；
3）开采水平的划分及带区巷道布置；
4）储量、年产量、服务年限等各项指标。
开滦集团林西矿 带区设计
22
分带工作面长度 220m，倾斜长度 2100m，该带区除边界、断层外，无明显的地质构
造，带区煤层为低涌水量，低瓦斯，煤平均厚度 3m,属中厚煤层，平均倾角 7°左右，属缓
倾斜煤层。综合考虑目前的技术与设备情况，采用大采高一次采全高综合机械化开采。采
煤工艺选用综合机械化采煤工艺。
采高及截深
1）工作面采高
因为煤层厚度约为 左右，并且采用大采高一次采全高综合机械化开采，所以采
高为 。
2）采煤机截深
采煤机截深一般为 800mm 和 1000mm 的，此数据需根据采煤机，刮板运输机和液压
支架的具体选型而定。
综采工作面的设备选型及配套
1）采煤机
综采工作面设计采用双滚筒采煤机破煤。工作面沿 2 煤底板布置一个采高 m 的综
采工作面，采用双滚筒采煤机割煤。
根据采煤机要适合特定的地质条件，并且采煤机采高、截深、功率、牵引方式等主要
参数要选取合理，有较大的适用范围，满足工作面生产能力的要求，选用大功率电牵引采
煤机 MG2×400—W 型双滚筒采煤机，采煤机技术参数如表 5-1。
表 5-1 综采面设备选型及配套
MG2×400—W
采高范围（ m） ～
倾角（°） ≤35
适 应 条
件
普氏系数（f） 1~3
牵引力（kN） 500
牵引速度（ m/ min） 0～8～15
牵引方式 摆线轮—销轨
调速方式 液压无级
牵 引 机
构
保护方式 电机功率过载及恒压保护
型号 ZB—125
工作流量（L/ min） 125主 液 压
泵 工作压力（ Mpa） 18
液压马达型号 Z M2/YC—H107L
辅助泵型号 YBC—45/160 齿轮泵
液 压 元
件
调高泵型号 轴向泵
表 5-1 综采面设备选型及配套
滚筒直径（ mm） 1800
截深（ mm） 600
滚筒转速（r/j min）
卧底量（ mm） 319
滚筒直径（ mm） 850
向下摆角（°） 30
转速 （r/ min）
截割机
构
型号 Y MCB—400
功率（kw） 2×400
电压（V） 1140
转速（r/ min） 1472
配 套 电
动机
机器重量（t）
开滦集团林西矿 带区设计
24
2）刮板输送机选型
目前使用的刮板链有三种：边双链、中单链和中双链。
边双链优缺点：预紧力小，功率消耗少，适用的煤层倾角较大，煤层较薄以及运送大
块硬煤时效果较好，但受力不均，容易断链。
中单链优缺点：结构简单，便于维护，弯曲性能好，没有受力不均的缺点，断链事故
少；能采用长链段圆环链，以减少链接头，可靠性高；刮板变形不会引起链子在链轮上跳
轮；但对输送硬煤的效果较差，适用于小倾角。
中双链优缺点：具有中单链优点，克服了它的缺点。
刮板输送机的选型原则刮板输送机一般与采煤机配套使用时均选用可弯曲自移式刮
板输送机。煤质较硬时、块度较大时优先选用双边链；较软时选用运输能力大的中单链；
煤质有硬有软时，选用中双链。输送机溜槽的结构一般应选用开底式，只有煤层底版较松
软时才选用闭底式。综采工作面刮板输送机通常采用多电动机驱动，一般 2～4 台，应优
先选用双电机双机头驱动方式。刮板输送机的输送能力应大于采煤机的最大生产能力的
20%。
（1）输送能力
�采煤机的实际生产能力
Qc＝60×Vc×S× M×r×K
式中 Qc —— 采煤机的实际生产能力，t/h；
Vc —— 采煤机的正常牵引速度，4 m/ min；
S —— 采煤机的截深， m；
M —— 采高， m；
r —— 煤的容重， m3；
K —— 机采采出率，。
根据以上的选型原则，并且考虑“三机配套”原则，选用 SGZ-880/2×400 型刮板运输机。
其技术特征见表 5-2。
表 5-2 刮板机技术参数
SGZ880/2×400
设计长度（ m） 250
出厂长度（ m） 220
输送量（t/h） 1500
刮板链速（ m/s）
链条型式 中双链
型号 EWJ400/200
功率（kW） 2（3）×400
电压等级（V） 1140
电动机
转速 （r/ min） 1480
链规格 34×126—C
破断拉力（kN） 1450
中心距（ mm） 180
刮板距离（ mm） 1080
刮板链
每 m 重量（kg）
中部槽 型式 铸造式
规格（长×宽×高）（ mm） 1500×880×300
挡板 规格（长×宽×高）（ mm） 1500×1646×950
机头 卸载方式 侧卸
最大尺寸（ mm） 3516×5330×1355
单件重（kg） 30502
牵引型式 无链
机器总重（t） 379
�.刮板输送机的输送能力 Qs
Qs＝×Qc
式中 Qs —— 刮板输送机的输送能力，t/h；
Qc —— 采煤机的实际生产能力，t/h。
（2）刮板输送机的铺设长度
刮板输送机的铺设长度根据工作面的长度而定，本带区工作面长度为 223m，所以刮
开滦集团林西矿 带区设计
26
板输送机铺设长度为 223m 左右。
3）液压支架的选型
（1）支架选型原则
�支护强度与工作面矿压相适应；
�支架结构与煤层赋存条件相适应；
�支护断面与通风要求相适应；
�液压支架与采煤机、输送机等设备相匹配；
�当垮落带中只有直接顶时宜选用掩护式，当垮落带无直接顶而且煤层倾角有较小时
宜选用支撑式，其他条件宜选用支撑掩护式。
（2）综采工作面控顶设计
本采区 2 煤层平均厚度 m，采用大采高一次采全高综合机械化开采。
�煤层顶板：直接顶平均厚 ～ m，老顶第一分层厚 m，第二分层厚 m，
第三分层厚 m，第四分层厚 m，从最不利条件出发，考虑垮落带高度时，直接顶厚
度取 m，计算支架所需工作阻力及初撑力时，直接顶厚度取 m。
�采高：工作面的采高为 ，设计中考虑垮落带高度时，采高按 计算。
�垮落带高度：按垮落带厚能填满采空空间的原则来确定跨落带高度，当采高为 7 m
时，跨落带岩层的厚度至少为 m，直接顶和老顶的第一、二分层（++）只有
m，故垮落带岩层还应包括老顶第三分层（ m），即垮落带岩层高度为 m。
�其他参数
工作面直接顶板以粉砂岩~炭质泥岩为主，结合矿上的资料，直接顶初次垮落步距为
6～8 m，从最不利条件出发，控顶设计时取 8 m；
老顶分级主要采用直接顶厚度与采高的比值计算，即： km=Σh/ m= 且
km< 属周期来压明显顶板，经查本工作面老顶为�级。结合矿上的资料，老顶初次来
压步距为 25 m，周期来压步距为 10～20 m；岩层平均容重均取 25KN/ m3；支架的顶梁长
度设计为 m；端面距取 190 mm，顶板下沉系数 η 暂定为 ；
�控顶设计
主要是确定支架架型，支架工作阻力与初撑力，以及支架高度等。
防漏：考虑到煤层有直接顶，要实现高产高效，应选用掩护式液压支架，为防止端面
冒落，端面距应不超过 340 mm，端面冒高不超过 30 mm。
防压：
支架的工作阻力应能支撑住工作空间及采空区上方垮落带岩层的重量， 设支架所
)6(6)/(
η
αcos)(
'
1
' ∑
架kN
LhrrhLL
P
lkili
i
liza
需
共作阻力为 P，则：
式中 La —— 每架支架所控制的工作面长度， m/架；
r —— 垮落带直接顶岩层平均容重，25kg/架；
h —— 垮落带直接顶厚度， m；
Lz` —— 直接顶研梁长度（为端面距 ld,支架顶梁长度 lh 与直接顶岩层在支架
顶梁后的极限悬顶距 lzx 之和,即 ++= m）；
γli —— 垮落带中第 i 层老顶及其附加岩层的平均容重,25kg/ m2；
hli —— 垮落带中第 i 层老顶及其附加岩层的厚度，hl1= m,hl2= m,hl3=
m；
Llki —— 跨 落 带 中 第 i 层 老 顶 岩 块 长 度 ， Llk1= m ， Llk2= m ，
Llk3= m；
a —— 为煤层倾角，平均 14°；
η` —— 考虑掩护梁上有冒矸载荷及立柱不垂直顶梁的系数，90％。
P=[×（25××+25××+25××+25××）×]÷
= （KN/架）
支架的初撑力 应能保证直接顶与老顶之间不离层。
设平衡直接顶岩梁重量的支架初撑力为 ，则 ：
（KN/架） （6—7）
=（×25×××）÷=（KN/架）
设平衡直接顶岩梁所产生力矩所需的支架初撑力为，则：
（KN/ 架） （6—8）
式中 Lz——直接顶岩梁长度，Lz=Ld+Lh=+= m；
l0—— 作用点距顶梁后端的距离， m（预计）；
支架所需初撑力 应是 与 中的大值，即 =（KN/架）
支架的可缩量应能适应裂隙带老顶的下沉
由于裂隙带岩层与跨落带岩层之间已无自由空间， 可用经验公式求得，即：
（ m）
式中 η —— 下沉系数，；
''
0P
''
01P
'
'
"
01
cos
η
arhLL
P za
"
01P
'
0z
2'
"
03 )ηl-2(L
cos arhLL
P za= ''
03P
''
03P
架）/（
)－(2
2"
03 KNP
''
0P
''
01P
''
03P
''
0P
hΔ
'ηΔ DMLh =
开滦集团林西矿 带区设计
28
M —— 煤层采高， m；
—— 最大控顶距，为 Lz+l（循环进尺， m）即 += m。
=××= （ m）
所需支架最大高度为 H max，则
H max= Mmax= m；
所需支架最小高度为 H min，则
H min= Mmin－ －a =－－= m
式中 Mmax—— 煤层最大采高， m；
Mmin—— 煤层最小采高， m；
a —— 卸载高度， m。
由于设计的采高为 ～ m，因而支架选型时最大高度最好在 m 以上，最小高
度应不大于 m。
防推：预防推跨型冒顶的措施是提高支架的初撑力，将下位岩层顶紧上位岩层，令上
下岩层间产生的摩擦力足以防推，为此支架所需初撑力 可按下式计算：
（KN/架） （6—12）
式中 γx —— 下位岩层平均体积力，25kN/ m3；
hx —— 下位岩层厚度， m；
f —— 上下岩层间的摩擦因数，取 。
=×25×××[cos14°+（1/）×sin14°]= （KN/架）
支架所需的初撑力 应是 、 、 中的大值，由于 只能在日常观测中才能得到，
控顶设计时暂由 、 中取大值。 =（KN/架）
根据以上选型计算，确定的支架型号为 ZZ6000/25/50 型支撑掩护式液压支架，以下
为 ZZ6000/25/50 型支撑掩护式液压支架的技术特征
'
DL
hΔ
hΔ
'''
0P
)sin
1
(cos''''0 af
aLrhLP zxa
'''
0P
0P
'
0P
''
0P
'''
0P
'
0P
''
0P
'''
0P 0P
表 5-3 ZZ6000/25/50 型支撑掩护式液压支架的技术特征
项目 技术特征 单位
型号 ZZ6000/25/50
型式 支撑掩护式
高度 2500～7000 mm
宽度 1430 mm
中心距 1500 mm
初撑力 5430 KN
工作阻力 6000 KN
支护强度 ～ Mpa
对底板比压 Mpa
供液泵压 Mpa
外形尺寸 × m
支架移架步距 800 mm
操作方式 本 架
支架
重量 23 t
回采工艺
回采工艺方式
1）回采工艺流程：
采煤机割煤—— 移架—— 推移运输机
2）落煤方式
工作面跟煤层底板回采，采用 MG2×400—W 型双滚筒采煤机截割落煤，往返一次进
两刀，进刀采用端头斜切进刀方式。
3）装、运煤
装煤：在采煤机截割煤的同时，利用滚洞螺旋齿片和弧型挡煤板自动将煤运输机；余
煤由铲煤板随移溜铲入运输机；少量煤由人工装到运输机内。
运煤：采用刮板运输机运煤。
4）移架方式
移架采用滞后采煤机后滚筒 2～4 架追机顺序移架，移架步距为 800 mm，追机移架速
度赶不上煤机运行时，必须停采煤机移架。
开滦集团林西矿 带区设计
30
5）移刮板运输机
移运输机应滞后煤机不小于 15 m，沿移架方向逐架顺序移动输机。移运输机过程中
弯曲段长度应不小于 15 m，移运输机步距保持 800 mm，并做到一次到位，移好后要使运
输机成一直线，其偏差不得超过±50 m。
采煤工艺
1）工作面日进刀数
矿井设计生产能力 180 万 t/a，一年按 330 天计算，日产量应为
Qd=180 万 t /330 天=5454t
采煤机截深 ，工作面进刀数为：
N = Qd/（L MBγC ）
N =5454/（270××××）=
式中 L —— 工作面长度，270 m；
M —— 煤层厚度， m；
B —— 采煤机截深， m；
r —— 煤的容重，1. 4t/ m3；
C —— 工作面回采率，取 。
取日进刀数 6 刀，一个工作面达产，“四六工作制”三班采煤即前两班进 4 刀，第三班
进 2 刀，第四班检修。
（2）验算日产量：
QB= LB MγCN
=270×××××6
=5568t>5454t
所以，日进 6 刀能满足产量要求的。
2）一刀煤所需的时间
1）纯割煤的时间 T 割
T 割= +
（6—18）
=
= min
式中，
L —— 工作面长度，200 m；
L1 —— 斜切段长度，取 30 m；
1
1
V
L2-L
2
1
V
L2
8
302
6
302200
－
V1 —— 采煤机正常割煤牵引速度，取 6 m/ min；
V2 —— 采煤机单向割煤牵引速度，取 8 m/ min。
（2）割煤空行时间 T 空
T 空= L1/V 空= =3 min （6—19）
式中 V 空 —— 采煤机空刀运行时的牵引速度，取 10 m/ min
（3）必须的间歇时间 T 停
必须的间歇时间包括每割完一刀煤检查机器更换截齿时间；正常的停开机时间；采煤
机改变牵引方向时的翻挡煤板时间及滚筒调位时间等。根据实际情况，T 停取 15 min。
所以每割一刀煤所需的时间：
T= T 割+ T 空+T 停=+3+15= min
（4）端头作业时间 T 端
本综采工作面端头支护采用端头液压支架，端头作业时间取 20 min。
（5）故障时间
根据大量调查，国产综采设备机电事故影响时间占总工时的 8～15%，每割一刀煤影
响时间为 15～25 min。在此取 20 min。
由以上分析，每割一刀煤的循环时间 T 循为：
T 循=T+T 端+T 故=+20+20= min （6—21）
每班割煤时间为：4×＝354 min＜360 min
通过计算，综采面每班进 4 刀是能够实现的。
10
30
开滦集团林西矿 带区设计
32
生产组织方式
班 次
序 号 工 种
夜 班 早 班 中 班 检 修 班
合 计
1 班长 1 1 1 1 4
2 采煤机司机 3 3 3 3 12
3 支架工 8 8 8 24
4 跟班副班长 1 1 1 1 4
5 破碎机司机 2 2 2 6
6 胶带机司机 3 3 3 9
7 运料工 4 4
8 机电检修工 1 1 1 16 19
9 管理人员 1 1 1 1 4
10 材料员 1 1
11 质量验收员 1 1
12 清扫工 2 2
合计 20 20 20 30 90
在确定在册人数时，出勤率按 95%计算，出勤人数按下式计算。
在册人数=出勤人数×（7/6）/出勤率 （式中 7/6 —— 替休系数）
在册人数=180×（7/6）/95%=221 人
2)工作制度
回采工作面工作制度采用“四六”工作制，三班采煤，一班检修。
3) 工作面正规循环作业图表
主要技术经济指标
1）回采工作面吨煤成本
工作面吨煤成本由设备折旧费 C1、工人工资 C2、材料费 C3、电力消耗费 C4 等组成。
（1）设备折旧费（C1）
设备折旧费（C1）=（固定资产原值总和-设备残值）/使用年限
各种设备的年折旧费见表 5-5。
（2）工资（C2）
工资费包括基本工资费、附加工资、奖金人均工资平均每工 100 元，工效为 吨。
则吨煤工资费（C2）为 100/= 元/ t。
开滦集团林西矿 带区设计
34
表 5-5 机电设备折旧
设备名称 型号 数目 折旧费（元/t）
液压支架 ZZ6000/25/50 135
采煤机 MG2×400—W 1
刮板输送机 SGZ880/2×400 1
顺槽转载机 SZZ-830/200 1
顺槽皮带机 SSJ1200/4×200 1
乳化液泵站 WRB-200/ 1
采煤机喷雾泵站 PB200/16A 1
隔爆移动变电站 KBSGZY-1250 1
单体液压支柱 60
合计
（3）材料费（C3）
材料消耗费用包括坑木费用、火药费用、雷管费用、坑袋费用以及其他材料费用，综
采面材料费（C3）一般为 元/ t（见《采煤工作面分册》第七项）。
（4）电费（C4）
�动力用电消耗
动力电耗=电机容量总和×循环开动时间×负荷系数/循环产量。
其中，电机容量总和取 2980kw，循环开动小时数取 2 小时代入得：
动力电耗=2970×2× kwh/ t
�照明用电消耗
照明电耗=照明用电总功率×循环照明时数/循环产量
其中，照明用电总功率--包括工作面及上下顺槽照明用电，取 250KW，代入得：
照明电耗=250×2/845= t
�电费总消耗（C4）
电力费=单价×（动力用电单耗+照明用电单耗）
单价取 元/kwh，代入得：
电力费=×（+）= 元/t
（5）工作面的吨煤成本
工作面吨煤成本（C）=设备折旧费（C1）+工资（C2）+材料消耗费（C3）+电费
（C4）
=++6+= 元/ t
技术经济指标表见下表：
表 5-6 技术经济指标
序 号 项 目 单 位 指 标
1 工作面长度 m 270
2 采高 m
3 工作面走向长度 m 1166
4 煤层倾角 （0） 10
5 日产量 t 5568
6 日出勤人数 工 90
7 全员工效 t/工
8 油脂消耗 kg/万 t 193
9 乳化液消耗 Kg/万 t 264
10 坑木消耗 m3/万 t
11 截齿消耗 个/万 t 100
12 支架形式 支撑掩护式
13 循环进度 m
回采巷道布置
回采巷道布置方式
开滦集团林西矿 带区设计
36
表 5-7 综采工作面巷道布置方式
方式 图示 优缺点 适用条件
使用地
点
一小
一大
巷布
置
优点：系统简单、工程量省、搬
运设备方便、煤柱损失少、供电
集中等
缺点：运输平巷断面大，受采动
影响有时难以维护
顶底板条件
好，采场涌
水瓦斯不大
大同、徐
州、大屯
等局采
用普遍
三小
巷布
置
优点：巷道断面小，维护容易，
胶带机和其他设备分装在两条巷
道内，对设备检修和维护方便
缺点：增加了回采航道掘进率；
联络巷破坏了煤柱的完整性；在
顶板来压时，运输平巷与设备维
护困难；工作面采过联络巷后，
须及时密闭，工程量大
大断面不易
维护，涌水
大的低瓦斯
矿井
大同晋
华宫煤
矿、徐州
庞庄矿
二条
半小
巷布
置
优点：巷道断面小，维护工程量
少，设备移动和处理工作面巷道
积水方便
缺点：工程量大，设备巷有时不
能复用或维护费用高，煤柱损失
大，回采过程中管线移动频繁，
增加风眼掘进和密闭工程量
断面大不易
维护，涌水
大的低瓦斯
矿井
大同四
老沟矿、
王村矿、
徐州全
台矿等
采用较
多
二小
巷布
置
优点：工程量省
缺点：排放积水及设备、材料运
输均不方便；电器设备在回风流
中，安全性差；分散供电，占用
设备台数多
瓦斯小，无
积水，煤层
倾角小
徐州东
城井、义
马千秋
矿
一大
一小
巷布
置
优点：系统简单、工程量省、搬
运设备方便、煤柱损失少、供电
集中等
缺点：运输平巷断面大，受采动
影响有时难以维护
煤层倾角小
于 10 度，可
采用下行风
的工作面
徐州、义
马局的
个别工
作面
二大
巷布
置
优点：系统简单，设备搬运方便，
煤柱损失少
缺点：巷道断面大，维护困难
当风量要求
大断面时采
用
阳泉二、
四矿
符号 1—回风巷道； 2—运煤巷道； 3—轨道巷道； 4—联络巷
目前综采工作面巷道布置现场使用的方式主要有 6 种类型：一小一大巷布置；三小巷
布置；二条半小巷布置；二小巷布置；一大一小巷布置；二大巷布置。区段运输巷的一侧
需要布置转载机和胶带输送机；另一侧布置泵站和移动变电站，所以巷道断面大，一般
在 12 m2 以上。随着综采技术的发展，生产水平不断提高，需求设备多、产量大、需风量
大，加之规程要求，回风平巷断面不小于 10 m2 ，运输平巷断面不小于 12 m2 。
上述六种巷道布置现场使用的具体方式、优缺点、适用条件及使用地点见下表详细说
明。
从本矿井的实际情况出发，本矿井的工作面全部采用第二种类型，即三条小巷布置方
式，巷道断面小，维护容易，胶带机和其他设备分装在两条巷道内，对设备检修和维护方
便。
回采巷道断面及支护
1) 回采巷道断面选择
《煤矿安全规程》规定：“巷道净断面必须满足行人、运输、通风、安全设施、设备
安装、检修和施工的需要。”运输巷道净宽度由运输设备本身轮廓最大宽度和《煤矿安全
规程》所规定的人行道宽度和有关安全间隙相加而得；无运输设备的巷道，主要根据行人
及通风的需要来选取。
2）巷道掘进方式及施工技术
根据采煤工艺方式，回采巷道间留设 30m 区段煤柱。回采巷道均为煤巷，采用连续
采煤机掘进。
3)施工方法
连续采煤机的掘进和锚杆机平打锚杆平行作业，运煤和运料平行作业。
连续采煤机在采煤过程中, 遵循一定的开采计划和顺序, 实为一种多巷同时掘进、顺
序转换工作区的开采工艺。本工作面同开掘两条巷道，连续采煤机正在第一条巷道作业,
当向前掘进约 20 英尺( 约 6 米) 后, 连续采煤机转移到另一巷道, 这个距离是考虑到采煤
机司机保持在有永久性锚杆支护的安全范围内。工作面梭车往返于连续采煤机和给料破碎
机之间， 锚杆机在第二巷道打眼安装锚杆, 它是紧跟连续采煤的后续工序。运煤车往返
于连续采煤机和给料破碎机之间。当连续采煤机完成第二巷道 20 英尺的掘进进尺后,将转
入第二条巷道作业。下一个循环仍将从第一巷道开始。当工作面向前推进约 2~3 个煤柱
距离时，需要向前移动给料破碎机和配电中心。一般而言， 给料破碎机越靠近工作面，
运输距离越短，采煤效率就越高。这样的开采顺序将一直持续到工作面需要开掘横向联络
巷道。当掘横向联络巷时， 允许连续采煤机移动， 同时开掘相邻的巷道和联络巷
4）工作面带式输送机巷道特征
注释
开滦集团林西矿 带区设计
38
表 5-8 巷道特征
断面/m2
设计掘进
尺寸
锚杆
排间距/mm 长度/mm
直径
/mm
围
岩
类
别 净
设
计
掘
进
宽
度
/m
m
高
度
/m
m
形
式
外
露
/m
m
排
列
方
式
顶 帮 顶 帮 顶 帮
净
周
长
/m
煤
8
22.
4
560
0
400
0
树
脂
50
矩
形
800×80
0
1000×100
0
220
0
190
0
2
0
1
6
18.
2
表 5-9 每米工程量及材料消耗
材料消耗量计算掘进工
程量/m3 锚杆数量围岩
类别
巷道 墙脚 顶 两帮
喷射
材料
/m3
金属
网
/m2
药卷
数量/
个
水沟
长度
/m
锚索
长度
/m
锚索数量
根/m2
粉刷
面积
/m2
5）工作面材料输送机巷道特征
表 5-10 巷道特征
断面/m2 设 计 掘
进尺寸
锚杆
排间距/mm 长度/mm 直 径
/mm
围
岩
类
别 净
设
计
掘
进
宽
度
/m
m
高
度
/m
m
形
式
外
露
/m
m
排
列
方
式
顶 帮 顶 帮 顶 帮
净
周
长
/m
煤 20.
52
22.
96
560
0
410
0
树
脂
50 矩
形
800×8
00
1000×1
000
220
0
190
0
2
0
1
6
18.
4
表 5-11 每米工程量及材料消耗
材料消耗量计 算 掘 进 工
程量/m3 锚杆数量
围 岩
类别
巷道 墙脚 顶 两帮
喷 射
材 料
/m3
金 属
网
/m2
药 卷
数 量 /
个
水 沟
长 度
/m
锚 索
长 度
/m
锚索数量
根/m2
粉
刷
面
积
/m2
煤 10 1 5
掘进工作面主要设备
区内所有工作面顺槽均沿底板掘进，参照其他矿区经验，采用 12CM12-10D 型连续采
煤机及其配套设备施工，后配备 SSJ1000/125 型可伸缩胶带输送机和 SGW—40T 刮板输送
机组成的机械化掘进，采用连续采煤机割煤，给料破碎机、胶带输送机加刮板输送机运煤，
单巷掘进。全区采掘面比为 1：3。
根据巷道围岩特性、维护时间以及矿区建设材料的供应情况，设计井下工作面回采巷
道均采用锚杆、锚索加工字钢梁和挂网支护，开切眼宽度较大可根据情况增加金属磨擦支
柱。选用 HDDR-AC 型锚杆机完成巷道顶锚杆和锚索的打眼和安装工作；选用 ZQS—45
型风煤钻完成帮锚杆的打眼和安装工作。掘进工作面材料、设备的运送和搬移，以及巷道
底板的清理、浮煤的铲运工作运用 LA488 型铲车完成。
掘进通风：采用选用 --2× 型对旋式局部扇风机 2 台，（一台使用，
一台备用，）给掘进面供风。
顶板与煤壁管理措施
顶板管理措施
1)巷道掘进期间日常顶板管理工作：
(1)敲帮问顶。上班进入工作面，打眼放炮前及发现不安全隐患均应敲帮问顶，处理隐
患，排除不安全因素后再作业。
(2)严禁空顶作业。
(3)独头长距离掘进，要经常检查工作面后方支架（格栅拱）的情况，发现断梁折腿或
变形严重的支架（格栅拱），应加固修复。修复巷道时，修复地点以内的人员应全部撤出，
预防冒顶堵人。工作面因放炮崩倒的棚子（格栅拱）应由外向里逐架扶棚复位。
(4)熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因，加强日常检查，采用针对性措施，预防冒顶片
开滦集团林西矿 带区设计
40
帮事故。
2）顶板管理针对性措施：
（1）新掘巷道开口安全技术措施
�必须加固好开掘处及其附近的巷道支架，若近处有空顶空帮情况，小范围的可加密
支架，背好顶板；大范围的应用木垛接顶处理，同样用背板背好打紧。对将受施工影响的
棚子进行加固，其方法有挑棚、打点柱、设木垛等。
�新巷开掘施工，要浅打眼、少装药、放小炮，或用手镐挖掘的方法，尽量避免震动
围岩或因放炮引起冒顶。
�新巷开掘处要及时进行支护，尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积。若压力增大，
则应及时采用适合现场情况的特殊支护。
（2）沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理安全技术措施
�避开支护影响，巷道施工必须在上区段回采工作结束，待岩层活动完全稳定后进行。
�尽量减小掘进时的空顶面积，放炮前支架紧跟到工作面，放炮后支架及时架设支架。
减少装药量，避免对顶板震动。如果放炮难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。
�巷道支架要加密，同时将下帮腿与底板的夹角缩小，将顶帮用木板等背严接实。
�擦边掘进时，如遇上区段巷道的棚腿外露时，其下帮棚帮腿不要抽掉，可以捆上木
板或笆片，起到挡矸帘的作用。
（3）有淋水的工作面顶板管理措施
掘进工作面有淋水时，要通过水文地质工作，弄清水的来源，掌握水量的变化，再根
据实际条件分别采用预注浆封水、快硬砂浆堵水、截水槽或截水棚截水等方法将水引离工
作面。顶板淋水不大时，用压风边吹边喷浆止水。有淋水的地段，要加大支架密度，背严
帮顶，提高支架的稳定性，防止冒落事故的发生。
3）顶板管理通用安全技术措施：
（1）项目部每月底必须组织召开一次顶板管理专题会议，对本月顶板管理问题进行
总结，对下月掘进施工中将遇到的顶板管理重点分析安排，并作好会议纪要。
（2）施工过程中应加强自主保安和互助保安，严禁空顶作业，必须坚持经常性敲帮
问顶工作，特别是在放炮后、进行支护前以及打眼放炮、安装锚杆过程中应清除危岩、排
除隐患，确认安全后方可作业。
（3）石门或穿层巷道施工前，应作好前探工作，作出预想剖面图，对巷道穿过的岩
性进行预测描述，同时应说明顶板管理需要注意的问题。
（4）各掘进工作面必须备足预防顶板发生冒顶事故处理所需的材料、工具，否则，
不予施工。
（5）交岔点的施工必须先按确定的支护方式编制好措施，并在现场至少备足一天的
施工所需材料后，方可开工，否则，不予开工。
（6）架棚支护、砌碹支护巷道施工，必须在规程措施中明确规定好临时支护、前探
支护措施，前探梁或超前支护等应单独设计加工，并运到现场存放后，方可施工。
（7）“锚、网、喷”联合支护巷道，必须严格按规程措施规定进行初喷和复喷，防止顶
板长期暴露风化后发生冒顶事故。
（8）“锚、网、喷”联合支护巷道必须按规程措施要求支设锚、网。严禁大钻头配小锚
杆，严禁将锚杆切断或砸扁使用。
（9）巷道贯通施工时，施工单位必须进行至少两次贯通测量，并于贯通前 20m 在现
场标定贯通点位置及距离。
（10）贯通措施中应明确编制对贯通点的加固处理措施，并在距贯通前 10m 以上时
由生产科组织贯通施工单位和透点加固单位到现场对加固情况进行验收，确认透点加固牢
固后，方可贯通。
（11）巷道贯通后，施工单位必须先对透点进行处理，在 24 小时内将透点永久支护
完善，防止透点大面积暴露发生冒顶事故。
（12）施工时找顶工作按如下要求进行：
�找顶工作由 2 名有经验的人员担任，一人找顶、一人观察顶板。找顶人应站在安全
地点，用长把工具找顶；观察人应站在找顶人的侧后面；找顶人员与观察人员必须站在支
护完好的安全的地点，并保证后路安全畅通。
�找顶应从有完好支护的地点开始，由外向里先顶部后两帮，依次进行，找顶范围内
严禁其他人员进入。
�找顶工作人员必须戴手套，用长把工具找顶时，应防止煤矸顺杆而下伤人。
�顶帮遇有大块断裂煤矸或煤矸离层时，应首先设置临时支护，保证安全后再进行敲
帮问顶；敲击若发出“咚咚”的声音应立即找下去，要顺着裂隙、层理慢慢地找，不得硬刨
强挖。
�施工过程中班、队长应随时观察顶板情况，如再次发现有活矸应及时清除，如发现
有顶板异常情况时应及时将人员撤出，并汇报调度室，待处理完毕后方可继续其他施工。
4）巷道冒顶事故的处理方法：
（1）巷道发生局部冒顶事故的处理方法
�先加固好冒落区前后的完好支架使用棚子支护的，应根据围岩压力大小加密棚距，
把棚子扶正扶稳。棚子之间要安设好拉杆等，使支架形成一个联合体，棚子顶帮要背严刹
实。
�及时封顶，控制冒顶范围的扩大一般是采用架设木垛的方法处理。人员站在安全地
点，用长杆将冒落的顶部活石捣掉，在没有冒落危险的情况下，抓紧时间架好支架，排好
护顶木垛，一直到冒顶最高点将顶拖住。
（2）冒顶范围较大时的处理方法
开滦集团林西矿 带区设计
42
�小断面快速修复法 冒顶范围大，影响通风或有人堵在里面等，可用此法。即先架
设比原来巷道规格小得多的临时支架，使巷道能暂时恢复使用，等清理完矸石后再架设永
久支架。
对冒顶部分的处理是：采用撞楔法把冒落矸石控制住，等顶板不再冒落时，从巷道两
侧清除矸石，且边清除边管理两帮，防止煤矸流入巷道。顶帮维护好以后，就可以假设永
久支架。
�一次成巷修复法 冒顶范围大的次要巷道和修复时间长短对生产影响不大时，适用
此法。修复时，可根据原有巷道规格，采用撞楔法一次成巷。撞楔间用木板插严，支架两
边也应背严。撞楔上必须有较厚的矸石层，如果太薄，还应在空冒顶空洞内堆塞厚度不少
于 的木料或矸石，梁与撞楔之间要背实。处理冒顶和架设支架的整个过程，应设专
人观察顶板。
�木垛法 木垛法是一种比较常用的方法，如巷道冒顶高度在 5m 以内，冒落长度在
10m 以上，冒落空间以上岩石基本稳定，就可将冒落的岩石清除一部分，使这形成自然堆
积坡度，留出工作人员上、下及运送材料的空间并能通风时，就可以从两边在冒落的煤矸
上相向架木垛，直接支撑顶板。先在冒落区附近的支架上打两排抬棚，提高支架支撑能力。
在支架的掩护下出矸。架设前处理人员站在安全地点用长柄工具将顶冒落区出口处并排架
设两架支架，用拉条拉紧，打上撑杆，使其稳固，在支架和矸石上面架设穿杆，以保证架
设第二个木垛时安全，木垛要撑上顶，靠上帮，靠顶板处要背上一层荆笆，用楔子背紧。
然后架设第二个木垛，以此类推一直到处理完毕。
煤壁管理措施
1）木垛法
当棚腿被挤断，岩壁片帮，切片帮暂时停止不下来时，可用木垛法处理片帮：先在片
帮一侧的顶梁下打上一根顶柱顶住腿，用木料架设木垛到冒落的帮、顶，再用背板、荆笆
背好后撤去顶柱。
施工时应注意稍有冒顶处的顶板维护，防止片帮扩大造成冒顶。顶柱也应落在实底上
打牢，风根顶柱应连成一体，防止下沉及不小心碰倒，造成冒顶或砸伤人员。
2）撞楔法
巷道一侧片帮很严重，撤掉压坏腿柱时，煤岩会流出，并继续扩大，可用撞楔法处理。
在片帮地点选择好完好的柱腿，支架面帮要背严。依次向前，直到全部修复好片帮区，最
后清除煤矸，撤顶柱。
施工时，除应注意采用木垛法的注意事项外，还必须注意打撞楔的柱腿应坚实、牢固，
必要时应下底梁或架对棚等。
各井巷工程施工必须按照该措施进行组织施工，本措施未尽事宜，严格执行《煤矿安
全规程》和各井筒、巷道作业规程及各类措施中关于顶板管理的有关规定。
6 主要技术经济指标
主要结论
1）主要结论
本设计基于林西煤矿地质条件，采用理论分析、计算、方案比较等方法和手段，对林
西煤矿带区进行了认真设计，确定了新的准备方式和采煤工艺，分析了带区运输方式、通
风系统及设备选型，初步形成了带区开采的一套完整设计资料，并得到如下主要结论：
（1）准备方式，
根据煤层特点和选用的采煤工艺方式采用工作面双巷布置，有两条运输斜巷，其中一
条皮带斜巷，一条辅助运输斜巷，均沿煤层倾向布置。前一个带区辅助运输斜巷和下一皮
带运输斜巷之间还设有联络巷道，之间留 20m 的煤柱，方便两行之间的联络和掘进时的
通风。
（2）开采技术，
开采技术采用大采高一次采全高综合机械化开采。采煤工艺选用综合机械化采煤工艺。
（3）运煤系统，
自采煤工作面→带区运输斜巷→带区煤仓→运输大巷→井底煤仓
（4）辅运系统，
本矿采用机轨合一巷道
（5）通风系统，
机轨合一巷道→煤仓→工作面运输进风斜巷→采煤工作面→工作面回风运输斜巷→回
风斜巷
2）展望
（1）带区现在的发展趋势是无煤仓的带区巷道布置，即运输斜巷的煤经胶带运输机
直接转载到运输大巷内的胶带运输机上，取消了煤仓，使系统更简单。
（2）在倾角比较小的煤层内，可以用连采机进行房柱式采煤，这样的开采速度快，
有利于建设高产高效矿井。
（3）当技术水平达到一定高度时，可以加大带区工作面长度和工作面连续推进长度，
这样不仅可以减少工作面搬家次数，提高生产效率，而且有利于建设高产高效矿井。
要技术经济指标
开滦集团林西矿 带区设计
44
表 10-1 各项技术经济指标
序号 名称 单位 数值
带区生产能力 Mt/a
年产量 Mt/a
日产量 t 3080
工业储量 Mt
2
可采储量 Mt
3 服务年限 a
4 煤的视密度 g/ cm3
5 煤的用途 炼焦、化工、动力和民用
煤层情况 稳定
可采煤层数 层 1
可采煤层总厚度 m
6
煤层平均倾角 （°） 10
走向长度 km
倾斜长度 km
采区
范围
面积 km2
8 准备方式 双斜井
9
达产时采区及工作面 1
带区数 个 410
工作面数 个 1
11 大巷运输方式 胶带输送机
主井 胶带输送机提升
提升方式
副井12
通风方式 中央并列式
13 吨煤成本 元/t 200
14 采煤工艺 综采
15 采煤方法 条带式
16 顶板处理方式 全部垮落法
17 采面主要技术经济指标 工作面长度 223m
18 截齿 个/万 t 6
19 锚杆 kg/万 t 1040
日进尺 m
工作制度 “四六”
年工作天数 d 330
20 矿井工作制度
日工作班数 个 4
开滦集团林西矿 带区设计
46
参 考 文 献
[1] 杜计平. 开采方法.徐州：中国矿业大学出版社，2006.
[2] 钱鸣高, 刘听成. 矿山压力及其控制. 北京：煤炭工业出版社, 2004.
[3] 宋宏伟, 井巷工程. 北京：煤炭工业出版社. 2008.
[4] 刘过兵. 采矿新技术. 北京：煤炭工业出版社. 2002.
[5] 杨孟达. 煤矿地质学. 北京：煤炭工业出版社.2000.
[6] 《综采技术手册》编委会. 综采技术手册.北京：煤炭工业出版社.1997.
[7] 王德明. 矿井通风与安全.徐州：中国矿业大学出版社. 2007.
[8] 张荣立, 何国纬, 李铎. 采矿工程设计手册（上、中、下）.北京：煤炭工业出版社. 2003.
[9] 程居山. 矿井运输提升. 徐州：中国矿业大学出版社. 1997.
[10] 《采矿手册》编辑委员会. 采矿手册. 冶金工业出版社. 1992.
