ZF117工作面开采设计.doc
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1、ZF117综采放顶煤工作面开采设计铜川市耀州区照金矿业有限公司 二一三年十一月十二日目 录第一章 工作面概况1第一节 概 述1第二章 采煤方法6第一节 采煤方法6第二节 矿压参数6第三节 支护设计7第四节 回采工艺8第五节 巷道布置13第六节 设备配置14第三章 顶板管理15第四章 安全生产系统18第一节 运输系统18第二节 通风系统19第三节 排水系统24第四节 供电系统25第五节 通讯联络、照明、信号25第六章 六大系统25第一节 监测监控系统25第二节 人员定位监测系统27第三节 通信联络系统28第四节 井下人员紧急避险系统28第五节 压风自救系统29第六节 供水施救系统31第七章 劳动
2、组织和主要经济技术指标33第一节 劳动组织33第二节 主要经济技术指标33第八章 安全技术措施33第一节 一般规定33第二节 顶板管理35第三节 通防及瓦斯监测35第四节 运输管理36第五节 机电管理38第六节 防治水45附件45 第一章 工作面概况第一节 概 述一、工作面回采情况表11概况煤层名称4-2煤位 置一采区中部采区名称一采区工作面名称 ZF117地面标高(m)+1547.92+1582.99工作面底板标高(m)+1054.54+1065.72地面位置117工作面在地表投影于兔儿梁南部,位于丘陵沟壑地带,沟谷纵横,地形起伏较大,为低山丘陵区,区内植被覆盖良好,沟谷内有裂隙潜水层,出水
3、量不大,与老君安沟相交。井下位置及 四 邻采掘情况本工作面为一采区东翼第四个回采工作面。四邻边界为:南以117工作面回风顺为界,南部为未开采区域;北以117运顺为界,与119采空区相邻;西部为轨道下山,东为设计的117工作面切眼。回采对地面设施影响本工作面地表为山峦地貌,地形起伏,无建筑及其它设施影响本区的开采。走向长度(m)1845工作面长度( m )120面积(m2)221400二、煤层情况表1-2煤层情况煤层厚度(m) 3.011.15稳定程度煤 层倾 角(度)067.05较稳定2煤层厚度变化较大(3.07.011.15),但有一定的规律,结构简单,煤层平均厚度7.05m,煤层由西向东逐
4、渐变薄,开口处煤层平均厚度为11.15m,切眼处平均厚度为3.0m,煤层以黑色亮煤为主、夹暗煤及镜煤条带、沥青光泽、阶梯状断口,内外生裂隙较为发育,并被方解石、黄铁矿薄膜充填,偶见菱铁质鲕粒及结核。 三、煤质情况表13煤质情况项目Mad()Ad ()Vdaf ()St,d()Pd()原煤6.4710.3914.3333.0435.3439.500.293.610.0080.081平均8.06.6937.141.320.042 4-2煤属变质阶段之烟煤,即长烟煤-不粘煤范畴四、煤层顶底板情况表14煤层顶底板情况顶板名称岩石名称厚 度(m)岩 性 特 征老 顶细粒砂岩15.99浅灰白色,泥质胶结,
5、波状层理,夹薄层粉砂岩,含少量云母碎片及黄铁矿结核。直 接 顶粉砂岩3.39浅灰黑色,缓波状层理,泥质胶结,含少量植物化石碎片,夹薄层泥岩。伪 顶炭质泥岩0.1黑色,较松软。直 接 底泥岩3.58灰黑色,水平纹理,含植物化石碎片及黄铁矿结核,夹薄层炭泥岩,易吸水发生底鼓。五、储量计算表15储量计算块段走向长( m )倾斜长( m )斜 面 积(m2)煤厚(m)容重(t/m3)工业储量(t)回采率()可采储量(t ) 117工作面18451202214007.051.382225070851891309六、水文地质情况及防治水措施表16水文地质情况及防治水措施一、根据本工作面所处位置及煤层顶底板
6、资料分析:本工作面开采后对采空区的补给水源主要有:1、117工作面开采4-2煤位于侏罗系中统直罗组粗粒砂岩含水层下部,根据勘探资料及生产施工资料分析,该含水组含水弱,随着回采顶板冒落,直接导入工作面内。2、由于距地表垂深较近(最近垂深约482m),回采时含水层水有可能通过回采塌陷裂隙导入该工作面采空区内。3、工作面生产用水:包括冷却水和喷雾洒水,预计在3m3/h 左右。根据117工作面水文地质条件,预计117工作面不会有大的积水属,不会对回采工作造成影响。二、防治水措施:1、加强职工防治水知识的学习,使职工掌握工作面的透水征兆,掌握工作面水害发生后的避灾路线;编制工作面的防治水措施。2、根据提
7、供的掘进过程中水文资料的收集,在运输顺槽、回风顺槽根据巷道标高选择布置水窝,配置匹配的抽排水系统及设施,保证系统的完善和抽排水设备的完好运行(先期由于要进行探放水工作,回采时顶板水量大,按最大涌水量配备系统)。3、由于受向斜构造、距地表垂深及顶板含水层的影响,水文地质条件较为简单。七、瓦斯、煤尘及其它有害气体情况表17影的它质况瓦斯根据通防科提供资料:绝对涌出量(m3/min) :6.9 ;相对涌出量(m3/t) : 1.9煤尘煤尘爆炸指数: 35,煤尘有爆炸性煤的自燃容易自燃,自然发火期:36个月地温18地 压无异常冲击地压八、地质构造情况表18地质构造情况根据勘探资料和已施工的巷道揭露资料
8、:本工作面位于该区井田向斜构造北翼,构造简单,为一倾向北西的单斜构造,走向北东的宽缓褶曲。地层平缓,依据4-45-56-6勘探线剖面图及119运顺揭露情况,煤层赋存状况沿走向由西向东(01200m)有逐渐降低,下降坡度028。(1200m1740m)处有一较大的宽缓褶曲,褶曲最大的高差为7m, (1740m切眼)为近水平状态。构造名称走 向倾向倾 角性质落差 (m)对 回 采 的 影 响 程 度向斜近东西近南北05简单71800m开始顶板有一层大约1m的矸石,回采时易出现架前漏顶、煤炭质量差等现象。九、存在问题及建议1、由于伪顶破碎、煤层节理发育,编制相关安全技术措施,防止工作面发生漏顶、片帮
9、事故。2、117工作面开采后受采动影响,将引起上方岩层的移动,形成新的水文裂隙通道,将使各含水层发生水力联系,编制专门防治水措施,在工作面回采过程中加强防、排水工作,确保安全生产。3、117工作面走向长度为1845m,在工作面两巷局部范围内煤层沿走向存在波浪起伏变化,造成局部地段水流不畅,在回采过程中应加强排放水,确保水流畅通;在1500m范围内受向斜影响,巷道坡度在02,在回采过程中该范围内水流较大,应对该范围内水沟进行及时清理,使水沟畅通,保证工作面安全生产和文明生产。4、在117工作面开采之前,在工作面运、回顺最低点处设置水仓,安装排水系统,对水泵、管路合理选型,确保工作面在最大涌水量时
10、能够正常排水。 5、由于117工作面距4-2煤顶板粗砂岩含水层较近,在回采过程中受采动影响,使工作面涌水量变化较大,因此,排水人员必须高度重视,坚持井下交接班制度,恪尽职守,做好排水工作。另外,检修人员对排水设备要经常检修,保证完好,确保该工作面排水安全。6、由于4-2自燃发火期短(36个月),属易自燃煤层,需编制相关防治煤层自燃等安全技术措施,加强工作面现场管理,确保安全生产。7、在回采中要加强有害气体的监测,防止后巷的浮渣引起煤层自燃,特别要加强工作面的通风工作管理。8、在初采初放之前制定专门防治水措施。附:图1 117工作面4-2煤层综合柱状图 图2 117工作面工程平面图图1 117工
11、作面4-2煤层综合柱状图图2 117工作面工程平面图第二章 采煤方法第一节 采煤方法一、采煤方法本工作面采用走向长壁综合机械化一次采全高全部垮落采煤法。二、采高确定4-2煤平均厚度为7.05m,工作面所选用的ZF7600/20/38型液压支架管理顶板,按操作规程规定:支架最大支撑高度应小于支架设计最大高度的0.3m,最小支撑高度应大于支架最小高度的0.2m,故确定正常回采期间工作面平均采高为3.5m;煤层厚度变化时,采高随煤层变化及时调整,但不得超过液压支架操作规程中规定的支撑高度,即3.7m。三、开采层位确定工作面煤层总体结构简单,开采时沿4-2煤层顶板开采。第二节 矿压参数一、矿压观测11
12、7工作面矿压观测采取以下措施1、本工作面每台支架安装1个蒂芬巴赫电液控制器,对支架的工作阻力、初撑力等自动监测记录。由主控制箱将监测数据传输至地面调度室,安排专人进行数据采集分析处理,及时掌握工作面初次来压步距、周期来压步距及最大来压强度等矿压参数。2、在工作面风、机两巷每100m设置一组“十字布桩”巷道变形观测点,进行顶板观测,设专人定期收集数据,进行数据分析处理,观测在超前压力影响下的巷道变形规律。3、由综采队配合生产科共同完成117工作面以及运、回顺两巷的矿压观测工作,设专人定期收集数据,进行分析处理,通过对支架工作阻力变化规律的观测,较为准确的掌握顶板来压规律。第三节 支护设计一、基本
13、支护及支架参数工作面采用两柱掩护式液压支架支护顶板,共布置82架支架,其中运输巷布置1架ZTZ12880/22/35型端头支架,机头、机尾各布置3架ZFG7600/20/35H型端头支架、75架ZF7600/20/38型中部支架。最大控顶距为5.76m,最小控顶距为4.96m。工作面推进过程中倾斜长度若发生变化,应相应增减支架数量。附:表2-1液压支架参数表表2-1液压支架参数表支架名称放顶煤支架过渡支架端头支架支架型号ZF7600/20/38ZFG7600/20/35HZTZ12880/22/35支架宽度(mm)1500150024052870工作阻力(KN)7600760012860初撑力
14、(KN)7600618510470支撑高度(mm)200038002000350022003500支架重量(T)25.58126.811/支护强度(Mpa)0.991.020.90.45顶梁长度(mm)615550053985推溜力(Mpa)0.450.45/移架力(Mpa)0.220.22/底板比压(MPa)0.771.5800.951.15支架中心距(m)150015001500二、支护强度计算1、支护强度计算P0= L H =83.52.4103 =0.672MPa式中:P0工作面单位面积的顶板压力,Mpa;L 68倍的采高,本规程采用8倍采高进行计算;H采高,取最大采高3.5m;工作面
15、顶板岩层容重容重,2.4103 N/m3。2、支护强度校核工作面采用液压支架管理顶板,其额定支护强度为0.641.06Mpa,按最小支护强度0.64MPa进行支护强度校核:C=Pmin / P0=0.99/0.672=1.471式中:C支护强度安全系数Pmin支架最小支护强度,MPaP0工作面单位面积的顶板压力,MPa由以上计算可知,支架的支护强度安全系数C1,故能满足支护要求。第四节 回采工艺一、回采工艺工作面采用双滚筒采煤机机械落煤,采煤机与刮板输送机联合装煤,刮板输送机、转载机、可伸缩胶带输送机联合运煤, 四柱支撑掩护式液压支架支护顶板,采空区采用全部跨落法处理顶板。二、工艺流程工艺流程
16、:采煤机下行割煤割透下端头煤壁反向上行空刀清理浮煤推移刮板输送机移架推移斜切进刀段刮板输送机采煤机反向下行斜切进刀将上端头刮板输送机剩余部分推向煤壁拉后刮板输送机移架采煤机反向割透上端头三角煤壁采煤机反向下行割煤下一循环。三、工序操作 1、进刀方式:采用上端头斜切进刀,采煤机自开缺口,进刀段长度约36m,其中直线段长18m,斜切进刀段长18m(12架支架)。附:图2.1 端部斜切进刀割煤示意图 2、割煤方式:采用MG300/700-WD交流变频电牵引采煤机割煤,依靠采煤机导向滑靴在工作面刮板输送机上行走;采用单向下行割煤,即采煤机自工作面上端头(割三角煤)斜切进刀,自开缺口,单向下行割煤,上行
17、空刀清理浮煤;在工作面往返一次为一个循环,每刀截深为0.8m。 3、割煤顺序:采煤机下行割煤时, 左滚筒割顶煤, 右滚筒割底煤。当采煤机割透工作面下端头煤壁后,将左滚筒降下割底煤,空刀上行清理浮煤,按从下向上的顺序滞后采煤机左滚筒18m从刮板输送机机头开始依次顺序自下而上推移刮板输送机(自70#支架开始推移斜切进刀段刮板输送机至82#支架)。采煤机反向下行斜切进刀,采煤机左滚筒升高割顶煤,右滚筒割底煤。完成进刀后, 将刮板输送机剩余部分全部推向煤壁,左滚筒降下割底煤,右滚筒升起割顶煤,采煤机反向割机尾三角煤。割透机尾煤壁后,采煤机反向,左滚筒升起割顶煤,右滚筒降下割底煤,采煤机下行开始下一个循
18、环割煤。4、装煤、运煤 装煤方式:利用采煤机滚筒截割装煤。即通过采煤机滚筒螺旋叶片将煤装入工作面可弯曲刮板输送机内。上行空刀清理浮煤时,采煤机滚筒将下行割煤时未完全装净的煤装入刮板输送机内。 运煤方式:下行割煤时刮板输送机运采煤机截割的煤,上行清浮煤。推移刮板输送机时,通过铲煤板将底板浮煤装入刮板输送机;刮板输送机将煤运到转载机,由转载机运至机巷胶带输送机,再由胶带输送机运出。5、割煤及运煤要求 割机头、机尾三角煤时,必须将三角煤割透,保证巷道底板到工作面底板平缓过渡,防止三角煤割不透时,机头、机尾过渡槽发生翘起,引起支架侧倒、哑铃销折断、刮板输送机机头、机尾推不动等情形。 顶底板要割平,不得
19、忽高忽低或留有台阶。 必须保证采煤机滚筒截齿完好无缺,割煤时如发现截齿丢失、磨损严重等现象时,应及时停机更换截齿。 刮板输送机机头必须有看通讯闭锁人员,能及时闭锁“三机”,防止大块煤在机头堆煤或卡死破碎机。 控制采煤机割煤速度,防止负荷过大压死刮板输送机。 煤壁平直,与顶底板垂直。伞檐:伞檐长度超过1m时,其最大突出部分不超过200mm,伞檐长度在1m以下时,其最大突出部分不超过250mm。a:初始 b:斜切进刀 c;推移刮板输送机 d:割三角煤 e:正常割煤图2.1 端部斜切进刀割煤示意图6、推移刮板输送机本工作面可实现推移方式:手动本架推移。工作面采用手动本架推移刮板输送机,推移滞后采煤机
20、左滚筒不小于18m。使用手动本架推移可调整个别刮板输送机推移步距,从而保证刮板输送机直线。7、推移输送机质量要求 推移过程分两个阶段进行: 在采煤机完成割煤进入上行返空刀清理浮煤时,滞后采煤机左滚筒18m推移刮板输送机,按顺序自下而上依次顺序推向煤壁。 自70#支架开始推移斜切进刀段刮板输送机至82#支架,采煤机反向下行斜切进刀,其左滚筒到达82#架时,自下而上将刮板输送机剩余段推向煤壁。 推移质量要求: 每次推进应保证800mm的推进度,并与煤壁保持平行成一直线,其直线误差在30mm以内。 在推移输送机时,必须保持采煤机之后的弯曲段长度不得小于18m(滞后采煤机后滚筒12架支架)。 推移输送
21、机必须单向顺序进行,不准出现弯曲,严禁从两头向中间进行或从中间向两头进行推移。 刮板输送机停机时严禁推移,以防卡死输送机。 为保证在推移时操作顺利,不致发生飘底、啃底现象,应采用成组推溜。 在完成推移输送机后,必须及时清扫散落在电缆槽、输送机与支架间等处的浮煤,一起装入输送机内。8、移架 工作面支架采用手动控制,采用以下两种移架方式a、邻架移架 b、本架移架 根据工作面地质条件,在初采初放、顶板破碎或周期来压期间,采用本架操作、带压擦顶移架作业,刮板输送机推移到位,拉后刮板输送机后,立即移架,且移架后必须立即打出伸缩梁和护帮板,接实顶板和护实煤壁。 采用本架操作时,每次只能操作一台支架,且被操
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