150103综采放顶煤工作面设计说明书.docx
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1、 山西煤业有限公司 150103综采放顶煤工作面设计二一六年一月编制单位:技术科 编制人:审 批 表单 位审 批 意 见签 名日 期技术科地测防治水科通防科抽放科安监科机电科调度室通防副总采煤副总安全矿长生产矿长总 工矿 长目 录第一章 编制依据6第二章 工作面概况6第三章 煤层地质特征7一、煤层特征7二、煤层柱状图7三、煤层地质构造7四、水文地质8第四章 瓦斯、煤尘爆炸性、煤层自燃发火情况8第五章 工作面生产能力9一、综采回采工作面生产能力按下式计算9二、工作面采动后对地面的影响预测9第六章 工作面储量及回采率10第七章:采煤方法及回采工艺11一、采煤方法的选择11二、回采顺序11三、工作面
2、长度确定11四、截深的确定11五、工作面设备选择及确定11六、支架布置及支护16 一、支护方式:16 二、移架方式和操作方式16七、回采工艺16八、顶板管理18第八章 矿压观测和初次放顶18一、矿压观测内容18二、观测方法19第九章 工作面巷道布置、生产系统20一、工作面巷道布置:20二、生产系统21第十章 通风安全21一、该工作面采用全负压通风。22二、工作面风量计算22三、防治瓦斯23四、综合防尘24五、防灭火措施25六、按规定在综采工作面设置安全监分站26七 、避灾路线26第十一章 井下安全避险“六大系统”27一、压风自救系统28二、供水施救系统28三、监测监控系统28四、井下人员定位系
3、统29五、通信联络系统29六、紧急避险系统29第十二章 工作面供电30一、移动变电站及工作面配电点位置的确定30二、工作面供电系统30三、电气设备的选择及电力负荷计算30第十三章 主要技术经济指标40一、工作面作业方式与正规循环40二、劳动组织41三、主要技术经济指标和设备表41第一章 编制依据150103综放工作面根据以下规定、设计进行设计:1、煤矿安全规程2、煤矿综采放顶煤工作面安全技术规定3、昔阳安顺乐安煤业有限公司初步设计说明书4、150103综放工作面地质说明书5、150103综放作面巷道布置图第二章 工作面概况煤层名称15# 煤水平名称+726m水平采区名称一采区工作面名称1501
4、03综放工作面地面标高(m)+950+1000工作面标高(m)+607+619地面位置及地表对应地面位置在工业广场北部,阳涉铁路以东,地面为山区、沟谷地带,常年多生长杂木,无建筑物。井下位置及四邻采掘情况 该回采工作面西部为阳涉铁路保护煤柱线,北部、东部均为实体煤,南部为150102运输顺槽,上覆煤层均未开采,无老空积水。范围面长(m)85110推采长(m)450面积()47168第三章 煤层地质特征一、煤层特征该区域15#煤赋存稳定,含夹石一层,平均厚为0.2m,夹石以上煤厚2.0m,夹石以下煤厚平均3.1m,上距14#煤平均9m,下距奥灰平均39.9m。煤层总厚(m)5.3煤层结构煤层倾角
5、()572.0(0.2)3.16二、煤层柱状图三、煤层地质构造150103综放面为东高西低,基本为一单斜构造,根据有关地质资料情况,150103综放工作面在回采过程中可能会揭露5条断层,无陷落柱,无古河流冲刷、岩浆岩侵入等特殊地质现象。断层情况如下表所述:名称性质走向()倾向倾角()落差(m)影响程度F26正断层S45WNE691.4有一定影响F27正断层S45WNE650.6有一定影响四、水文地质1、顶板K2灰岩裂隙含水层:K2灰岩裂隙含水层进水方式为渗入与淋水,一般涌水量约1.25m3/h ,回采期间,将以少量淋水形式出现,不会造成回采工作面水害威胁。2、陷落柱、断层水害:根据该回采工作面
6、地质资料显示,该回采工作面在回采过程中可能会揭露2条断层,无陷落柱,根据150103回风顺槽钻探资料及实际揭露情况分析,该断层不导水,但在回采过程中仍必须加强对回采工作面前方水文地质情况的超前探查,进而查明回采前方有无隐伏陷落柱及其他构造的存在,确保施工安全。3、老空水通过物探探查,150103综放工作面前方无老空区,上覆煤层均未开采,无老空积水。故150103综放面不受老空水威胁。4、奥灰水根据地质报告显示,奥灰水位为+411-+413m左右。本面巷道最低标高为+565.5m,因此150103综放面回采期间不受奥灰水威胁。综上所述:150103综放工作面水文地质类型为简单,上覆煤层均未开采,
7、150103综放工作面不受裂隙水、陷落柱含水、断层导水、老空水及奥灰水威胁。但在回采过程中仍需加强对前方及两侧水文情况进行探查,确保施工安全。第四章 瓦斯、煤尘爆炸性、煤层自燃发火情况煤 尘煤尘无爆炸性瓦 斯根据2014年矿井瓦斯等级鉴定报告,回采最大绝对涌出量为0.48 m3/min.二氧化碳绝对涌出量3.6 m3/min自燃倾向性属III类,不易自燃 第五章 工作面生产能力一、综采回采工作面生产能力按下式计算A=L1hcrabd+L2h1c1rabd1式中:A工作面生产能力,t/d;L1工作面采煤长度,85m;L2工作面放煤长度,85m;h采高,2.6m;h1放顶煤高,2.7m;c回采率,
8、95;c1顶煤回收率,85;r煤的容量,1.42t/m3;a循环进度,0.60m;b日循环数,取4;d正规循环率,取0.85;d1正规循环率,取0.85;经计算,综采放顶煤工作面生产能力A=1173t/d。二、工作面采动后对地面的影响预测工作面均为实体煤。由于该工作面所回采的煤层地表附近无任何建筑物和管线及公路,故工作面采动只会造成地表塌陷,不会对矿井和地面造成其它影响。第六章 工作面储量及回采率一、工作面地质储量:Q = LMH=280855.31.42+1701105.31.42= 31.9(万吨)式中:Q-工作面地质储量 单位:万吨 L-工作面走向长度 单位:m M-煤层平均宽度 单位:
9、m H-回采高度 单位:m -煤的容重 单位:t/m3,取1.42根据国家规定,结合我矿的实际情况和兄弟矿的经验,确定该综采放顶煤工作面的回采率为85%。故可采储量Q= Qn = 31.985%=27.1万吨式中: Q可-工作面可采储量 单位:万吨 Q -工作面地质储量 单位:万吨 n -回采率 取 85%第七章:采煤方法及回采工艺一、采煤方法的选择综采放顶煤采煤法:是我国目前开采厚煤层的主要采煤方法之一,在大中型矿井得到普遍采用,积累了较丰富的经验。其优点是:回采工作面单产较高,回采工艺简单。缺点是:资源回收率较低。结合我矿的实际情况和兄弟矿的经验,所以本工作面继续采用综采放顶煤采法。二、回
10、采顺序本工作面按自西向东的顺序后退式进行回采。三、工作面长度确定根据工作面地质条件,确定工作面长度为85-110m。四、截深的确定根据现有提升运输能力以及采煤机的性能情况,截深定为0.6m为宜。五、工作面设备选择及确定工作面采煤机、液压支架等主要配套设备选型如下:1、工作面支架选型 ( 1 )支架型式的选择根据我矿煤层赋存条件及采煤方法,应选用支撑能力大,抗水平推力强,地板比压均匀,能够较好放出支架后部顶煤,适合于综合机械化放顶煤采煤工作面的支撑式低位放顶煤液压支架。 ( 2)支架支撑高度的确定 Hmax=Mmax+S1=2.2+0.2=2.4mHmin=Mmin-S2-a-=2.20.2-0
11、.05-0.05=1.9m式中:HmaxHmin-支架的最大最小高度,mm;MmaxMmin-工作面的最大最小采高,mm;S1-顶板冒落厚度,一般取0.2m。S2-顶板下沉量,取0.2m;a-支架前移的最小可缩量,取0.05m;-浮煤浮矸厚度,一般0.05m;矿井现有ZF4200-17/28型支撑式放顶煤液压支架52架。ZF4200-17/28型支撑式放顶煤液压支架支撑高度为1.7-2.8m。(3)支架支护强度的校验根据回归经验公式:qH=9.768KM0.212式中:qH支护强度,Pa;K备用系数,1.3;M煤层最大高度,取8.3m;2顶板岩石容重,取26000N/m3。qH=9.768KM
12、0.212=9.7681.38.30.216000=573550Pa=573.5kN/m2。根据回归经验计算放顶煤支架的支护强度为573.5kN/m2。按估算法确定支架支护强度支架支护强度按下列计算g=Kd(g冒+g顶)式中:g支架支护强度,kN/m2;Kd动载系数,取1.5;g冒冒落带自重应力,g冒=r1h;M工作面采高,2.2m;岩石初期碎胀系数,1.25;r1上覆岩层容重,26000N/m3;g冒=8.826000=228800N/m3;g顶顶煤自重应力,g顶=Mdr2=2.21.4210009.8=30615N/m2;Md放顶煤厚度,2.2m;g=1.5(228800+30615)=3
13、89123N/m2=389.1kN/m2。根据估算法计算支架支护强度为389.1kN/m2。根据矿山压力,回采工作面支架所支撑的重量为68倍采高的顶板岩层。15#煤层顶板岩重按8倍采高(17.6m)岩层重量计算:P9.8煤h煤cos+9.8岩h岩cos=9.82.21.42cos+9.815.42.6cos=541kN/m2式中:P支架单位面积承受的荷载,kN; 煤煤的密度,1.44t/m3;h煤顶煤高度,2.43;岩顶板岩石视密度,2.6t/m3;h岩顶板岩石高度,15.4;煤层倾角,2-15;通过上述三种方法计算,取其最大者为573.5kN/m2,即要求所选液压支架支护强度应不低573.5
14、kN/m2的顶板荷载。150103综采放顶煤工作面最大控顶距4.8m,ZF420017/28型支撑式放顶煤液压支架中心距为1.5,液压支架单位面积的支撑力P支4200(4.3461.5)644.3N/m2。P支P,工作面设计利用矿井现有的ZF4200-17/28型支撑式放顶煤液压支架最低支撑高度1.9m,最高支撑高度2.6m。支架放煤口与尾溜间距不小于300mm,满足支护放煤要求。型式:支撑式操作方式:本架操作支架支护高度 1700-2800 mm支 架 中 心 距 1500 mm初撑力 3580KN工作阻力 4200 KN支 护 强 度 0.69MPa对 底 板 比 压 1.45MPa重 量
15、 13.5t2、端头支柱:DZ25-25/100型单体液压支柱、HDC-4000型的型顶梁配合支护。 3、采煤机:选用MG200/501-WD采煤机。其主要技术参数如下:采 高 1.4-2.8m 工作面倾角 小于15机 体 高 度 1137 mm滚 筒 直 径 1400 mm截 深 600 mm牵 引 方 式 液压传动、无链牵引最大牵引力 490KN牵 引 速 度 0-9 m/min电 机 功 率 2200 +240+20 kW 电 压 1140v4、前、后部刮板运输机:选用SGZ-764/320型刮板运输机,主要技术参数如下:运 输 能 力 450 t/h链 速 1m/s 功 率 1102
16、KW长 度 160m中部槽规格 1500630222 mm电 压 1140 V输 送 能 力 450t/h5、运输顺槽可伸缩带式输送机根据综采放顶煤工作面采煤机组、可弯曲刮板输送机的技术特征,设计回采工作面运输顺槽选用DSJ-100/70/1102可伸缩带式输送机,其主要技术参数为:输送量250t/h,平均倾角5,输送长度500m,带宽800mm,带速2.5m/s,电机功率110kW,电压660v,尾部配备自移装置。6、配套乳化液泵站设计选定乳化液泵站型号为BRW315/31.5,额定压力31.5Mpa,泵站流量315Lmin,功率200kW。配套乳化液箱RX2000(2000L)。主要参数如
17、下:功 率:200kW电 压:1140V额定流量:315L/min额定压力:31.5MPa7、超前支护运输、回风顺槽超前支护不小于20m。采用单体支柱(单体支柱型号为DZ2.5DZ2.8DZ3.15DZ3.5)配合绞接顶梁(HDJA-1000型)型梁支护,局部巷道超高的在绞接顶梁以上打木垛接顶靠帮,板梁规格2400200100mm;柱距为1m,排距为1m。回风顺槽纵向两排布置,运输顺槽纵向三排布置;固定溜子附近的超前支护可根据实际情况适当调整排距,两巷超前支护距煤壁大于1m处,补打一排进行支护。六、支架布置及支护一、支护方式:工作面中间采用ZF420017/28型液压支撑式支架,支架中心距为1
18、.5 米,整个工作面安装 68付支架,超前支护采用单体液压支柱配铰接顶梁支护,距工作面20 米以内上下顺槽打两排支柱,支柱间排距为11米。二、移架方式和操作方式由于工作面产量不大,顶板较稳定,因此采用成组整体移架,移架顺序为:降柱移架升柱伸侧护板。每次移架的长度为600 mm,为了移架后快速达到额定工作阻力,尽量减少顶板的破碎度,在移架时只稍降支架阻力,使支架顶板带压移架减少支柱下沉量。七、回采工艺一、采用综采放顶煤方式,采、支、装、运一体化,后退式采煤。二、工艺过程1、采煤机的割煤方式:采煤双向割煤,沿工作面往返一次进两刀。其生产工艺过程为:采煤机沿工作面端部斜切进刀采煤机由工作面端部上行(
19、或下行)割煤至机尾(或机头)随及移机尾(或机头)和推输送机。采煤机割过后,及时移支架、移前溜。2、具体操作进刀:采煤机采用工作面端部斜切进刀,双向割煤方式。割煤、装煤:采煤机在前部刮板机机尾进入割顶刀,向机头方向推进,割到机头位置停将采煤机滚筒反向摇至底刀位置,开动采煤机,从前部刮板机机头向机尾方向推进割底刀,并利用采煤机滚筒螺旋叶自行装煤(机头、机尾处人工辅助装煤)要求必须割满刀,即0.6 m。运煤:采煤机切割下来的松散煤体和人工放出的顶煤利用前、后部刮板运输机运至固定刮板输送机,再由刮板输送机转至顺槽皮带运输机运出工作面。移架:采煤机在割顶刀时,滞后8 m(两付支架)按顺序从前部刮板运输机
20、机尾向机头追机推出支架的前护顶板,当采煤机割完底刀停至前部刮板运输机机尾处,推移完前部刮板机后,从前部刮板机机头处于始进行推移支架,采用间隔式推移,即隔一付移一付再从前部刮板机处,将剩下的未移支架进行推移,直至全部支架推移完。移后部刮板机:当推移完前部刮板机,从前部刮板机机头处于始进行推移支架,后部刮板机随液压支架同步向前推移。放顶煤:在完成移架后,停机,开始放顶煤,放煤方法采用多轮间隔式按顺序放煤即先放1、3、5、7号支架顺序放煤,每次放煤量不宜过大,时间不宜超过5分钟,放煤口出现矸石时应停止放煤。3、放煤步距确定放煤步距是否合理,将直接影响含矸率、工作面单产和回采率,其主要由顶煤厚度、松软
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- 150103 综采放顶煤 工作面 设计 说明书
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