支护的需要 根据回采工作面顶板破坏运动规律和矿压显现规律，认为采场支架有两 种特定的工作状态，即给定载荷工作状态和给定变形工作状态。 给定载荷工作状态如图所示，假设开采煤层的直接顶容易跨落 且厚度大，跨落岩石足以充满采空区，并支撑住上覆岩层，此时，上履岩层由 煤壁和采空区矸石支撑达到自身平衡，采场支架所受载荷仅仅是脱离了上覆岩 层的直接顶重量。值取决于直接顶厚度和在控顶区悬伸长度，这是个定 值，称为给定载荷。 直接顶厚度按计算，为煤层采高，为直接顶岩层的碎 胀系数。 给定变形量图所示，直接顶跨落后不能充填满采空区时，老顶破 坏后沉陷，压于直接顶之上，对于工作面有直接影响，但老顶的跨落又是有限 的，前端在煤壁和支架上方，后端受冒落矸石的限制，并由前方未破坏老顶和 后方已跨落老顶的水平挤压形成平衡。采场顶板下沉的基本状态，就是由与给定变形相适应的可缩性，否则将承受不必要的附加载荷。 从现场的开采实践上分析，次周期来压步距往往在以上，而工作面 控顶距在左右，采场支架是无法阻止老顶的沉陷的，支柱的承载能力应 该以能够防止顶板沿煤壁切落为准。 无论是采场支架给定荷载和给定变形量工作状态，它既要求支架 有定的支撑能力，既能承受直接顶离层岩石的给定载荷，并防止顶板来压 时工作面切顶又要要求支架有定的可缩性，适应老顶破坏沉陷时的给定 变形，木支柱刚性支柱金属磨擦支柱都不能完全满足这些要求，单体液压 支柱则是实现了既有定的承载能力，有能保证在定承载能力下有定可缩 性的先进的支护方法。 图工作面支架的给定载荷状态 图工作面支架的给定变形工作状态 根据青菜沟煤矿老系统及各巷道布置的层位及围岩的稳定状况，矿井应合 理选择支架类型，利用合理的施工工艺，选用合理的断面形状。磷厂或民用煤，市场 前景好，效益可观。根据对市场的调查，原煤目前售价为元吨含税费。 技术经济分析 年销售收入万吨元吨万元 年生产成本万吨元吨万元 年税费总额万吨元吨万元 利润总额万元。 评价 矿井井型万吨，工期个月，矿井达到设计产量时需追加投资 万元，吨煤投资元。 矿井年销售收入万元，年利润总额万元。投资回收期约个月不 含建设期，使用单体支柱后每朋多生产吨的利润，综上所述，矿井建设工 期短经济社会效益显著。 第六章环境保护安全生产生产技术标准 前言 我国是世界上采矿最早的国家之。明代末年所出的天公开物中，已 具体地记述了井下矿石开采支护和充填的情况。 随着开采业的不断发展以及采矿规模的不断扩大，经常出现顶板冒落巷 道堵塞或地表塌陷等事故，迫使人们不得不重视和研究矿山压力问题。建国以 来，特别是进入世纪以来，随着支护和防冒顶技术的深入发展，新技术新 材料新工艺新设备的不断使用，矿井支护技术取得了令人瞩目的成就，技 术面貌发生了巨大的变化，获得了良好的技术经济效果。 但是随着国家经济的发展以及对煤炭资源需求的增大，煤矿开采及建设速 度的加快，也暴露出部分煤矿业主只追求经济效益而忽视安全投入和技术投入 的不足，从而带来了系列安全事故。 年贵州省煤矿各类事故的同比和所占比例情况见表，在煤矿各事故 类的死亡人数中，顶板事故发生次数所占比例很大，约为。顶板事故死 亡人数仍为最多。顶板仍是煤矿安全生产的主要隐患。 表年煤矿事故类别表 事故类别起数 同比 占起 数 死亡 人数 同比 占人 数 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传,总计 顶板 瓦斯 机电运输 水害 其它 贵州省瓮安县煤炭资源丰富。随着国家的产业政策资源保护和环保政策 的日益严格以及西部大开发的战略实施，全县现有煤炭供需形式正在转变，省 内外煤炭需求量也不断加大，市场较为广阔。本县煤矿建设发展较快的特点，煤层中还蕴藏着丰富的可供开发煤层气。 贵州磷煤铝铁等矿产资源丰富，以电力为依托发展优势原材料产业 具有得天独厚的优势。然而，随着新建火电机组大量投产，贵州煤炭产量的增长并未使省内电煤供应紧张局面得到缓解。大量电厂要么停机待料，要么把掺 杂了大量矸石粉煤灰甚至泥土等的电煤，也古脑吞下去。去年电煤供应最 紧张时，全省火力发电停机和减出力机组甚至超过万千瓦，其中贵州金元 集团公司因缺煤全年少发电达亿千瓦时。据贵州省经贸委提供的消息，今 年贵州省电煤需求量约万吨。在全省煤炭产需衔接会上，有关部门对省内 电厂发电小时机组设计利用小时数以内的电煤需求量万吨已下 达了指导计划。此外，利用小时外的多万吨发电用煤基本没有落实。 预测贵州省煤炭消费情况见表。 表贵州省分行业煤炭消费现状及预测表单位万 煤炭消费量 年年年 原煤洗煤焦炭 电力行业 建材行业 冶金行业 化工行业 城乡生活用煤 其他 损失量 与此同时，贵州省地方中小型煤矿仍在大量使用木支护进行工作面支护， 严重制约了中小型煤矿的发展，安全状况亦不理想。我国煤矿自上世纪九十年 代开始推广采煤工作面使用液压支柱支护采场。 贵州省瓮安县煤炭资源丰富。随着国家的产业政策资源保护和环保政策 的日益严格以及西部大开发的战略实施，全县现有煤炭供需形式正在好转，省 内外煤炭需求量也不断加大，市场较为广阔。但是，煤矿设计生产能力较小， 回采工艺和回采工作面支护含量较低，制约了煤矿的发展。年，全省煤矿 发生的事故中，顶板事故占，顶板事故死亡人数仍为最多。顶板仍是煤 矿安全生产的主要隐患。因此迫切需要进行地护改革。 第二节项目建设的必要性 青菜沟煤矿位于瓮安县正西方向，距瓮安县直线距离属瓮安县草塘 镇，隶属瓮安县煤炭工业局管辖。矿区由个拐点坐标圈定。 拐点 青菜沟煤矿可采煤种为肥煤，已探明地质储量万，保有储量万，可采储量万。设计生产能力为万，年月由贵州省煤 炭管理局设计研究所编制的贵州省瓮安县青菜沟煤矿，批有 证矿井实现了改扩建，同时新建矿井也不少。但是许多煤矿的采煤方法回采 工艺和支护的技术含量低，其采面多采用木柱和金属摩擦支柱为主，巷道采 面顶板事故时有发生。因此迫切需要进行工作面采面支护改革，积极创造条 件推广煤矿支护新技术，规范顶板安全管理，以杜绝顶板事故的发生。 瓮安县青菜沟煤矿矿井位于瓮安县草塘镇，距瓮安县直线距离，业务 隶属瓮安县煤炭工业局管辖。矿区井田面积约。矿井年设计生产能力 万，设计主采煤层层为煤层。煤层倾角，平均，煤种为 肥煤。煤炭保有储量万，可采储量万，服务年限约年。 青菜沟煤矿采用斜井开拓，现矿区标高以上已经由原有的系统回采 完毕，矿区下部资源未开采，开采时需进行技术改造。年月贵州省煤炭 管理局设计研究所编制的贵州省瓮安县青菜沟煤矿技术改造方案设计提出 了采用斜井开拓，布置运输上山和回风上山，在运输上山回风上山南侧施工回采工作面。 青菜沟煤矿现有回采工作面采用木支护，支护方式较为落后，安全状况不 好，迫切需要改变回采工作面支护方式。外注式液压支柱配合铰接顶梁支护具 有初撑力大，升阻快的特点，般初撑力为以上，而木支柱仅为 ，而且液压支柱达到工作阻力的时间比木支柱快倍恒阻承载波 动小，工作可靠，单体液压支柱般为，木支柱为，因此， 相同地质条件下，液压支柱工作面的顶板下沉量比木支柱工作面减少， 减少了顶板的下沉离层，工作面的端面顶板破碎度减小，有效地控制了顶板 操作简便，安全可靠的单体液压支柱的支柱和回柱效率比木支柱高二倍木料 基本不回收，回柱可远距离操作，工伤事故成倍减小。通过认真分析业主提供 的地质资料和收集的生产技术信息，认为在青菜沟煤矿回采工作面中采用 型单体液压支柱，能够取得良好的技术经济效果和安全效益，其 概算投资为万元。 第章项目建设的意义和必要性 第节项目建设的意义 贵州以江南煤海著称，全省煤炭资源远景储量亿吨，保有储量为 亿吨，是江南个省区的总和，居全国第位，具有储量大煤种全埋 藏浅分布聚组合好定工作阻力 单位面积顶板压力为  式中采高系数，般为倍采高，取倍采高计算 顶板岩石容重 最大采高 工作面支护密度确定 最大控顶距为，工作面斜长，最大控顶面积 最大控顶时支柱的数目根 最大控顶支柱密度根 式中工作面柱距 最大控顶距时支柱数 最大控顶距时控顶面积 工作面斜长 最大控顶距时控顶面积 工作面最大控顶距 采场最大控顶支柱密度 最小控顶距时工作面斜长 最小控顶距时，支柱数目根  最小控顶距时，支柱密度根 支柱载荷计算 最大控顶距时，支柱载荷量 根大 最小控顶距时，支柱载荷量 根小 ④比较 大根 小根，支根 即支大小 根据以上计算结果表明每根单体支柱的额定工作阻力，大于实际支柱的 载荷力，因此在采煤工作面采用单体液压支柱比较可行。 第二章技术来源工艺特点技术关键及对煤矿安 全 技术进步的重要意义和作用 支护工艺特点 回采工作面的支护工艺回采工作面的支护工艺经历了重大的技术改革，经历了木支柱磨擦支柱 单体液压支柱和液压支架阶段，在顶板管理技术上，由传统的密集支柱堆柱 丛柱等切顶支柱，发展到分段密集切顶，在坚硬顶板工作面采用液压切顶支 柱，在采场端头支护上采用工字钢梁型钢梁等支护方法，这些支护技术 改革有利地促进了回采工作面单产的提高，安