掘进工作面设计说明书.doc
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1、xxxxx掘进设计说明书编号: 号编 制 单 位:xxxxxxx编 制 日 期:2017年10月设计会审记录设计名称编制人参设部门生产部、机电部、安质部部 长地 点主持人会审时间会 审 签 字 栏总工程师采掘副总师机电副总师安全副总师生产技术部地测: 采掘: 一通三防:机电部机械: 电气: 运输:安质部会审意见:目录1. 概况- 1 -1.1概述- 1 -1.2编写依据- 1 -2. 地面相对位置及地质情况- 2 -2.1 井上下对照关系表- 2 -2.2 煤(岩)层赋存特征及地质构造- 3 -2.3 地质构造- 5 -2.4 水文地质- 5 -2.5 煤层自燃及煤尘爆炸性- 5 -2.6 煤
2、质指标- 5 -3 巷道布置及支护设计- 6 -3.1 巷道布置- 6 -3.2支护设计- 9 -3.3支护工艺设计- 13 -3.4工程质量验收标准- 14 -3.5 矿压观测设计- 15 -4. 施工方法及工艺设计- 16 -4.1 施工方法- 16 -4.2 设备配备及技术特征- 18 -5. 生产系统设计- 20 -5.1 通风系统- 20 -5.2综合防尘- 27 -5.3防灭火- 29 -5.4安全监控- 30 -5.5供电设计- 32 -5.6供、排水及压风系统- 61 -5.7运输- 65 -5.8安全避险六大系统- 72 -6. 循环方式、劳动组织及工作面主要技术经济指标-
3、74 -6.1 正规循环作业方式- 74 -6.2 劳动组织- 74 -6.3 主要技术经济指标- 76 -7. 安全技术措施- 77 -7.1 一般规定- 77 -7.2 “一通三防”管理- 78 -7.3 顶板管理- 81 -7.4 支护管理- 83 -7.5 联络巷贯通安全技术措施- 85 -7.6 高空作业安全技术措施- 86 -7.7 防治水管理- 86 -7.8 机电管理- 87 -7.9 设备操作安全技术措施- 91 -7.10主运输管理- 101 -7.11煤电钻施工安全技术措施- 102 -7.12辅助运输安全技术措施- 103 -7.13地坪施工安全技术措施- 104 -7
4、.14风机挪移安全技术措施- 107 -7.15倒移配电点安全技术措施- 108 -8. 灾害应急措施及避灾路线- 113 -8.1 水灾防治- 113 -8.2 火灾防治- 114 -8.3 瓦斯、煤尘防治- 115 -8.4 顶板灾害防治- 115 -8.5 避灾路线- 116 -备注:本设计未尽事项,严格按照相关法律法规、煤矿安全规程、各工种操作规程、地质说明书、设备安装车辆运输管理规定和 事故应急救援预案的有关规定执行。- 116 -1. 概况1.1 概述1.1.1 设计巷道名称xxxx胶运顺槽、xxxx辅运顺槽、xxxx综采工作面切眼及联络巷和调车硐室。1.1.2设计用途xxxx胶运
5、顺槽的主要作用是满足xxxx工作面回采时的运煤、通风、管线敷设的需求;xxxx辅运顺槽的主要作用是满足xxxx工作面回采时的通风、行人、物料运输、管线敷设的需求,同时作为1313综采工作面回采时的回风巷,满足工作面回风需求;xxxx综采工作面切眼的主要作用是满足通风、行人及采煤设备的安装。1.1.3 设计巷道工程量设计巷道总工程量:12148mxxxx胶运顺槽:5215mxxxx辅运顺槽:5175mxxxx综采工作面切眼:300mxxxx工作面联络巷及调车硐室:1458m1.2 编写依据(一)煤矿安全规程(2016年版);(二)煤矿井巷工程质量验收规范;(GB 502132010);(三)煤矿
6、安全生产标准化基本要求及评分方法(试行);(2017版)(四)xxxx煤矿初步设计说明书;(2015版)(五)煤炭矿井制图标准;(GBT 50593-2010 )(六)连采设备主要技术特征参考手册;(七)煤矿作业规程编制指南;(煤炭工业出版社2011版);(八)连采设备安全技术操作规程;(2015版)(九)矿山井巷工程施工及验收规范;(GB502132010)(十)施工现场临时用电安全技术规范;(JGJ46-88)(十一)xxxx工作面巷道掘进地质说明书(十二)xxxx煤业有限公司生产技术部采掘工程管理办法2. 地面相对位置及地质情况2.1 井上下对照关系表 表1 井上下对照关系表水平、采区一
7、水平一盘区3#煤工程名称xxxx胶、辅运顺槽及切眼地面标高+1148+1188m 井下标高+781+803m地表特征本工作面胶辅运顺槽地表除少部分沟谷,大部分为黄土梁岗区。井下相对位置xxxx工作面东临xxxx工作面,南至井田边界,西为实煤体,北为一盘区辅运大巷。附:图2 xxxx工作面井上下对照图2.2 煤(岩)层赋存特征及地质构造2.2.1 围岩特征及地质构造掘进范围内煤层稳定,结构简单倾角小于1,为近水平煤层。平均厚度约3.14m,埋藏深度为246403m 。伪顶:0.00.4m厚的粉砂质泥岩、泥岩,极不稳定,岩石坚硬程度属极软岩至软岩;掘进时容易随煤层一起脱层垮落,遇水易软化,是影响煤
8、质的重要因素,属不稳定岩层()。直接顶:0.01.5m的灰色、暗灰色中厚层状粉砂质泥岩,泥质粉砂岩互层;斜层理发育,部分区段呈块状层理,含植物叶片化石,与下层接触明显。饱水抗压强度为1.3019.50MPa,岩石坚硬程度为软岩至较软岩,属弱稳定岩层()。基本顶:浅灰色厚层状粉砂岩、细粒长石砂岩,厚3.619.23m,平均11.42m;斜层理发育,与下层明显接触;分选性中等,磨圆度差,孔隙式泥质胶结;饱水抗压强度10.597.9MPa,平均为47.5MPa,岩石坚硬程度为软岩至坚硬岩,为稳定岩层()。直接底: 直接底为1.038.35m厚的浅灰色中厚层状粉砂岩,水平-波状层理发育,与下层接触明显
9、;饱水抗压强度为36.345.2MPa,岩石坚硬程度为较坚硬岩;属中等稳定岩层()。xxxx掘进工作面顶底板稳定性总体评价:以难冒落顶板为主,中等冒落顶板次之,底板稳定性较好。巷道围岩特征详见表2。表2 巷道围岩特征表顶板名称岩石名称厚度(m)岩性特征伪顶泥岩0.00.40.00.4m厚的浅灰色粉砂质泥岩、泥岩,厚度不稳定,容易随煤层一起脱层垮;遇水易软化,岩石坚硬程度属极软岩至软岩。直接顶粉砂质泥岩0.01.5灰色、暗灰色中厚层状粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层;斜层理发育,部分区段呈块状产出,与下层接触明显。岩石坚硬程度为软岩至较软岩;不稳定常被细砂岩取代(即直接顶缺失)。基本顶中粒砂岩3.61
10、9.23灰色、浅灰色中厚层状粉砂岩、中粒长石砂岩,分选性好(中等),磨圆度差,孔隙式泥质胶结,斜层理发育,与下层明显(过度)接触,岩石坚硬程度为软岩至坚硬岩。直接底粉砂岩1.038.35浅灰色中厚层状粉砂岩,水平-波状层理发育,与下层接触明显。岩石坚硬程度为较坚硬岩。2.2.2 瓦斯:井田内各煤层瓦斯含量低,涌出量小。3号煤层变化在0.021.29ml/g.daf之间,自然成分主要为N2,占总量的74.5795.81%;次为CO2,占总量的0.3313.21%,CH4占总量的0.0015.21%;煤层瓦斯处于氮气沼气带。矿井瓦斯绝对涌出量为1.95m/min,相对涌出量为0.25m/t,鉴定本
11、矿井属于低瓦斯矿井。附:图2 xxxx工作面地层综合柱状图2.3 地质构造该面构造上为一向北西西倾斜的单斜构造,倾角小于1,近似水平构造,煤层结构简单,煤层底板较平缓,局部有宽缓的波状起伏,波幅较小;地质构造简单,无断层、陷落柱等不良地质构造。2.4 水文地质xxxx胶、辅运顺槽及切眼掘进过程中,影响范围内的主要含水层为基岩孔隙水,其富水性弱,导水性差,水力联系不强。比拟xxxx工作面顺槽掘进过程中工作面涌水量情况,预计在xxxx胶、辅运顺槽及切眼掘进过程中顶板会出现滴、淋水现象。掘进过程中,正常涌水量为13m3/h,最大涌水量为22m3/h。建议巷道掘进过程中及时开凿临时水仓、开挖毛水沟、安
12、装排水泵及管路等排水系统。2.5 煤层自燃及煤尘爆炸性3号煤层属容易自燃煤层,自燃发火期36天。在氧气浓度、温度、松散煤堆积等因素满足情况下会发生煤层自燃现象。本工作面掘进煤层及顶底板无瓦斯涌出现象,但作业面会有煤尘产生,根据煤尘爆炸性检验报告火焰长度大于400mm,煤尘有爆炸危险,应加强洒水除尘。2.6 煤质指标该面为3#煤,工业品牌为CY42。比拟xxxx工作面顺槽煤层煤质化验资料,该工作面为低灰、高挥发分、中高硫煤的长焰煤,发热量约为5800卡/g。煤质指标表3:序号项 目单 位指 标1分析水%2.352灰份%16.653硫份%1.674高位发热量MJ/Kg31.815低位发热量MJ/K
13、g29.263 巷道布置及支护设计3.1 巷道布置3.1.1 巷道层位、开口坐标及方位角掘进巷道布置在盘区3#煤南区,xxxx胶运顺槽开口坐标为X=,Y=;xxxx辅运顺槽开口坐标为X=,Y=;xxxx综采工作面切眼开口坐标为X=,Y=。xxxx胶运顺槽、xxxx辅运顺槽方位角为1781128,xxxx综采工作面切眼方位角为881128。联络巷设计为每隔70m设置一个,若从胶运向辅运方向开口,方位角为2681128,xxxx综采工作面切眼调车硐室按设计图纸给定位置施工。附:图3 xxxx胶、辅运顺槽及切眼布置平面图3.1.2巷道断面形状及尺寸设计xxxx胶、辅运顺槽、切眼、联络巷及调车硐室设计
14、巷道断面形状为矩形。其中联络巷及调车硐室设计掘进断面为50003300mm,净断面为49003250mm。1.xxxx胶运顺槽断面设计xxxx胶运顺槽安设xxxx工作面带式输送机及设备列车要求巷道宽度:皮带宽度为L1=1744mm,皮带设备距巷帮支护之间的距离L2=500mm,设备列车最大宽度L3=2100mm,人行道侧宽最小宽度L4=1000mm;需求最大高度为转载机所需高度H1=2800mm,安全间隙为H2=300mm。xxxx胶运顺槽要求断面:L=L1+L2+L3+L4=1744+500+2100+1000 =5344mm5500mmH=H1+H2=2800+300=3100mm3250
15、mm因此xxxx胶运顺槽设计掘进断面为56003300mm,净断面为55003250mm满足设计要求。2.xxxx辅运顺槽xxxx辅运顺槽巷道宽度除满足无轨胶轮车行驶及回风需求,需求最大宽度为满足支架车(WC55)运输宽度为L1=3650mm,两帮安全间隙L2=500mm;需求最大高度为支架车运输支架时H1=2200mm,安全间隙为H2=300mm。xxxx辅运顺槽要求断面:L=L1+L2 =3650+5002=4650mm5400mmH=H1+H2=2200+300=2500mm3250mm因此xxxx辅运顺槽设计掘进断面为55003300mm,净断面为54003250mm满足设计要求。3.
16、xxxx综采工作面切眼xxxx综采工作面切眼巷道宽度需满足综采设备安装需求,需求最大宽度为满足支架外形长度为L1=4380mm,安全距离L2=800mm,端面距L3=340mm;需求安装高度为2000-3800mm之间。L=L1+L2+L3=4380+800+340=5220mm 8000mmH=3100mm满足2000-3800mm。因此xxxx综采工作面切眼设计掘进断面为80003300mm,净断面为79003100mm满足设计要求。巷道名称巷道长度(m)断面支护形式断面形式净宽(m)净高(m)净面积(m2)矩形xxxx胶运顺槽5210.55.53.215.68锚网、锚索矩形xxxx辅运顺
17、槽(1313回风顺槽)5222.45.43.117.28锚网、锚索矩形xxxx综采工作面切眼3007.93.115.68锚网、锚索矩形xxxx工作面联络巷及调车硐室14584.93.215.68锚网、锚索矩形附表4: xxxx工作面巷道支护方式、巷道断面特征表3.2 支护设计3.2.1 支护方式3.2.1.1 临时支护顶板临时支护采用DM300四臂锚杆机的临时支撑;开采侧帮部临时支护采用的是玻璃钢锚杆和阻燃塑料网片联合支护,间排距为1000mm1000mm。3.2.1.2 永久支护采用锚网、锚索支护。3.2.2 支护参数设计xxxx胶运顺槽、xxxx辅运顺槽及xxxx综采工作面切眼顶、帮部锚杆
18、支护间排距均为10001000mm,联络巷及调车硐室顶、帮锚杆间排距为800800mm;锚索支护均采用沿中心线“二、二”布置,间排距为20002000mm,巷道贯通点加强支护(增加2根锚索支护,具体见附图4)。顶、帮锚杆每根均用1节MSK23/60型树脂锚固剂,锚固长度600mm;锚索每根用3节MSK23/60型树脂锚固剂,锚固长度1800mm。xxxx工作面巷道顶部及非开采侧帮部锚杆支护均采用202250mm级左旋螺纹钢锚杆,配合6.5mm金属网进行支护,网格大小为120120mm;xxxx胶、辅运顺槽及切眼及联络巷和调车硐室顶部锚索支护采用15.24 7300mm钢绞线锚索,配合30030
19、014mm的钢托盘进行支护;xxxx胶运顺槽、xxxx辅运顺槽帮部支护回采侧均采用型号MGSL20/20F,规格为202000mm的玻璃钢锚杆配合塑料网进行支护。附:图4 xxxx胶运顺槽支护设计断面图图5 xxxx辅运顺槽支护设计断面图图6 xxxx综采工作面切眼支护设计断面图图7 xxxx工作面联络巷及调车硐室支护设计断面图图8 巷道交叉点支护平面图3.2.3 校核支护参数1.锚杆直径校核直径计算: d=1.13 =1.13=12.9mm式中:d锚杆直径, mm; Q锚杆最低锚固力,取50KN; 杆体抗拉强度,II级钢取300-500Mpa。因此,设计20mmII级左旋螺纹钢满足支护要求。
20、2.锚杆支护校核(1)计算锚杆长度:顶锚杆通过悬吊作用,帮锚杆加固帮体作用,达到支护效果: L L1 +L2 +L3式中:L锚杆总长度, m; L1 锚杆外漏长度,取0.1m; L2有效长度(顶锚杆取免压拱高b,帮锚杆取煤帮破碎深度c)m ; L3锚杆锚入坚固稳定岩层的深度(顶锚杆取0.7 m,帮锚杆取0.35m); 普氏免压拱高:b = B /2+H tg(45-顶/2) / f顶= 8000 /2+3300 tg(457558 /2)/4= 1101mm煤帮破碎深度:c = Htg(457558/2) =3300tg(457558/2)= 406mm式中:B、H巷道掘进跨度和高度, B=8
21、m, H=3.3m;f顶顶板岩石普氏系数,f顶取4; 帮两帮围岩的似内摩擦角,帮取7558;帮=arctg(f顶)依据上述公式计算得出:顶锚杆长度L顶0.1+1.1+0.7L顶1.9m帮锚杆长度L帮0.1+0.4+0.35L帮0.85m因此设计锚杆长度2250mm满足支护要求。(2)按单体锚杆悬吊作用计算锚杆间排距: a= = = 1.13m式中:a 锚杆间距, m; Q 锚杆承载力50 KN; K 安全系数 一般取2; 岩体容重 , 24.5KN/ m3; L2 普氏免压拱高度,0.8m。根据以上计算,顶锚采用2.25m螺纹钢锚杆,非回采侧帮锚采用2.25m螺纹钢锚杆,回采侧帮锚采用1.8m
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