切眼刷扩作业规程.docx
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1、第一章概况一、巷道名称本作业规程掘进巷道为3403(下)切眼扩切掘进工作面。二、掘进的目的及用途本巷道是为3403(下)回采工作面服务的,用于3403(下)工作面回采时的通风、行人及装备工作面设备。三、巷道设计长度和服务年限设计长度:148米服务年限:3403(下)工作面回采结束(附图:3403(下)切眼位置及布置示意图)第二章地面位置及地质情况第一节地面相对位置及邻近采区开采情况水平四采区455.2-462.8米水平工程名称3403(下)切眼工作面地面标高580-595米井下标高455.2米-462.8米地面相对位置建筑物该工作面地表为低山丘陵区,工作面地表为耕地、山坡。己村庄;地面标高在+
2、580+595米之间;井下相对位置该扩切工作面平行于3403(下)切眼,扩切工作面位于3403(下)切眼北侧;地而周围无建筑物和其他设施,不会造成地面其他影响。邻工作面位于3400阶段运输巷西北侧,其北为实体煤;南为3403(下)准近采掘备工作面;东与3405采空区留设15米保安煤柱;西与3401采空区留设10米情况对保安煤柱;邻近巷道不会对木掘进工作面造成影响,但在作业过程中要加强顶掘进巷帮管理,确保工作面现场作业安全。道的影响第二节煤层赋存特征一、煤层厚度根据3403(下)运输顺槽掘进工作面掘进巷道探煤情况推断,工作面内煤层平均厚度约为5.55米,煤层厚度比较稳定。二、煤层产状煤层走向北东
3、,倾向北西,倾角39度。三、煤层结构该煤层属比较稳定性煤层,由东向西具有厚薄相间的变化趋势,该工作面煤层结构简单,赋存稳定;煤硬度为434。回采时容易片帮。四、煤质黑色一一灰黑色,宏观煤岩类型以亮煤为主,夹镜煤条带;均一条带状结构,层状构造,内生裂隙发育。显微煤岩组分,镜质组占绝对优势,含量为72.989.4%,丝质组含量为4.213.2%,无稳定组分。镜质组以均质体为主,基质体次之,丝质组以丝质为主。矿物以粘土矿物为主,多呈团块状,少量呈细小散粒状,见少量微炭泥和碳酸盐矿物。五、地层综合柱状(详见附图:煤层综合柱状图)六、煤层瓦斯涌出量及瓦斯等级根据山西省煤矿矿井瓦斯等级鉴定报告:2019年
4、矿井瓦斯等级测定,矿井相对瓦斯涌出量为14.02m3t,绝对瓦斯涌出量为27.2m3min;二氧化碳相对涌出量为1.37m3t,绝对涌出量为2.66m3min,属高瓦斯矿井。七、煤尘爆炸性及煤层自燃倾向性根据山西煤矿设备安全技术检测中心鉴定报告得知:(一)煤尘爆炸性:煤尘无爆炸性。(二)自燃倾向性:自燃等级为III,属不易自燃煤层。八、地温、地压、陷落柱及岩浆岩根据对我矿井和周边生产矿井的调查,井田范围及周围矿井没有发现地温和地压异常现象,属地温和地压正常区。井田内未发现陷落柱和岩浆岩侵入。九、根据山西城市集团集团煤矿煤业有限公司煤矿防治水分区管理论证报告可知:3403(下)切眼扩切掘进工作面
5、为可采区,在掘进过程中严格按照地测防治科制定的探放水设计进行施工,确保防治水方面的安全。第三节地质构造根据2022年中煤地质工程总公司煤矿生产地质报告及地测防治科所提供3403(下)切眼地质说明书和相邻掘进工作面掘进情况得知:掘进过程中不会遇到地质构造,施工中若发现顶板压力增大、有片帮或其他隐患时,要及时缩小支护架距或加强支护方式,确保现场作业安全。第四节水文地质一、含水层分析3403(下)切眼扩切掘进工作面现掘3#煤层,据区域资料显示,受采掘破坏和影响的含水层为煤层上覆下石盒组和山西组砂岩裂隙含水层,属弱富水含水层,充水含水层条件属简单型;井下正常涌水量为89.48m3h,最大涌水量为154
6、.14m3h,奥灰水位在于3号煤层之下,且不会构成煤层底板突水危险。二、其他水源分析1、大气降水:大气降水通过3号煤上覆不同成因的基岩裂隙及松散堆积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑,成为矿坑充水的间接但重要的补充来源;矿坑涌水量受降水的季节变化影响,具有明显的动态变化特征。2、地表水:矿区位于沁水煤田向斜东南翼,地貌类型属侵蚀低山丘陵区,区内地形西南高北东低,冲沟发育,属黄河流域沁河水系芦苇河支流,区内无大的地表河流,主要水源为大气降水,雨季时节,沟谷有短暂的洪流出现,平时干枯,对开采影响不大。3、导水裂隙带水:根据水文勘查报告资料可知,3号煤层上部约4m左右有7.9m厚砂岩含水层,采动后导水
7、裂隙带必然导通此含水层,成为渗入巷道的充水通道。三、根据3号煤层承压开采防治水设计中计算分析得出3号煤层安全隔水层厚度为1.73m,远小于我矿实际最小有效隔水层厚度72.56m,因此在正常断块工作面掘进不会受到底板奥灰水的威胁。地测防治水科要根据工作面掘进情况观测并记录地质资料,且严格按照地测防治水科制定的3403(下)切眼掘进工作面承压开采防治水措施执行。四、涌水量井下正常涌水量为89.48m3h,最大涌水量为154.14m3h五、3403(下)切眼扩切掘进工作面水害分析项预采工作煤层采掘时水水文地预防责号测掘面井名厚度倾间害质简述及处任水队下标称/M角/类理意单害高度型见位地点4平3201
8、34施进55.2#均-99.11等03(下)工过进队米一5.55切眼扩程中队462.8切掘进要严米工作面格遵地表地循貌主要“物为低探先山、坡行、地,一钻探般不会验形成积证、水,区化探内无池跟塘、水进”井等地的综表水体合探存在;测程所以,序,地表水坚持一般不“有会对掘必3403探、(下)有采切眼扩必切掘进探、工作面先探掘进造后成较大掘、影响,先探但雨季后时需要采“加强地的探表调放水查,防原止因雨贝J,季时形严禁成的洪未进水通过行超地表塌前钻陷及裂探而缝溃入施井下;工;该工作发现面内水异常文地质情况情况简及时单;掘向防进过程治水中要加科室强探放汇水;掘报,进过程待隐中可能患排会出现除后少量顶方可板
9、锚作杆、锚业,索眼内工作会出现面掘滴、淋进期水(砂间保岩裂隙证涌水)现水流象,随能顺时间推畅的移会很流入快疏临时干,对施工影响不大。水仓,保证水仓能够有效的运转,满足排水要求。第三章巷道布置及支护说明第一节巷道布置本扩切工作面相连于3403(下)运输、回风顺槽,平行于3403(下)切眼;该扩切工作面为将来装备3403(下)回采工作面设备服务的,扩切工作面位于3403(下)切眼北侧,扩切长度为148米;工作面沿煤层底板布置,设计巷道断面为矩形,3403(下)切眼扩切时断面为:宽X高=3.0X2.8米,扩切后断面为:宽X高=7.2X2.8米(10CIn);掘进巷道中线至任何一帮间距不小于设计巷道宽
10、度,且不得大于设计50mni;巷道高为2.8米,掘进时高度不得小于设计高度,净高误差为-5OmnI100mm。1#切眼扩切工作面位于3403(下)切眼北侧,扩切长度为62米;2#切眼扩切工作面位于3403(下)切眼北侧,扩切长度为86米。1#2#切眼扩切分别开始前,先向前多掘进3米用来做绞车碉室,然后开始扩切工作,绞车碉室规格为:宽X高X深=4X2.8X3米,扩切结束后,再向前多掘进3米用来做绞车碉室,绞车胴室距不采帮侧一米处,规格为:宽X高X深=2X2.8X3米,以备搬家时安装绞车。切眼扩切采用掘进机自东向西进行掘进,待掘进机方向调正后,按本规程要求断面向西掘进;掘进过程中巷道支护方式采用“
11、锚杆+钢筋梯+锚索+金属网”联合支护。(附图:巷道施工断面图)第二节支护设计该掘进工作面采用“锚杆+钢筋梯+锚索+金属网”联合支护。一、支护方式(一)临时支护前探梁采用6.3kgm的槽钢对焊制成,长度3.Om,用锚杆和吊环固定,吊环采用20InnI厚钢板加工制成的可调节吊环,每根前探梁不少于2个吊环;吊环用配套的锚杆螺母固定,所用树脂锚固剂不少于2块,锚固力不小于80kN根;前探梁最大控顶距离L35m。前探梁数量为两根,间距为L6m,每根前探梁用两个吊环与顶板锚杆固定。采用金属前探梁为临时支护,打注锚杆必须在前探梁掩护下进行;割煤后,由一人监护、一人站在安全地点用长柄工具找净顶部浮煤(砰)活石
12、,然后向前联接铁丝网,保证与前网片搭接不少于15Cnb利用绑丝每7.5cm联结一扣,实行“一扣三扭”,确认合格后,然后向前串移前探梁,前探梁上方放好背板,背板上边铺有铁丝网,并用背板、木刹把顶板和前探梁接实,起到超前支护的作用,如无法支设前探梁进行临时支护时,必须支设点柱配合耙板进行临时支护,1平米1柱,如底板松软,必须进行穿靴支设,支设点柱必须打紧、打牢,确保点柱支设牢靠;临时支护完成后工作面掌头煤壁处使用两根单体柱配合耙板支护,单体柱初撑力不小于ll4Mpa,柱径100mm,安设防倒柱钢丝绳,利用全断面防护网进行护帮,单体柱与防护网之间使用2-3m的背板配合木楔背紧背实,预防在作业期间工作
13、面掌头出现片帮隐患,确保安全;其耙板规格为:长lL2m,宽1520cm,厚8IOcm,背板规格为:长23m,宽5070cm,厚68cm0整个工作进行期间,人员要在永久或临时支护下进行,严禁空顶作业;同时由班组长指定一名有经验的老工人负责观察顶帮,安全员现场监督,发现问题及时处理;前探梁、吊环每移动一次,都要检查结构牢固情况,有无裂纹、开焊、损坏等,发现问题要及时更换;在移动前探梁时,要从外向里在支护完好的情况下进行。(附图:切眼前探梁临时支护图)(一)永久支护工作面永久支护采用“锚杆+钢筋梯+锚索+金属网”联合支护,如巷道在掘进过程中顶帮较破碎时,必须根据实际情况缩小锚杆、锚索的排距和加打锚杆
14、、锚索进行加强支护;在扩切后切眼中部利用2.8米单体柱配合3.6米JI型梁进行加强支护,保证“一梁三柱”进行支设,单体柱与H型梁必须齿合严密、支撑有力,单体柱柱径100rnm,且初撑力达到90KN(IL4MPa),单体柱安设防倒柱钢丝绳,兀型梁安设防坠落钢丝绳,若底板松软,必须穿柱靴支设。施工工序:临时支护一一永久支护一一支设E型梁加强支护二、支护设计(1)顶板支护掘进时顶板采用“锚杆+钢筋梯+锚索+金属网”联合支护。1)顶板锚杆长度确定式中:L一一锚杆总长度,m;1.l一锚杆外露长度,包括托盘高度+螺母厚度+锚杆外露长度+钢带厚度+网厚度,取Ll=O.15m;1.2一一锚杆有效长度,m;1.
15、3一一锚杆锚入松动圈外稳定煤层或岩层的长度,取0.6唳锚杆有效长度L2的确定:根据本矿井煤层巷道松动圈测试结果,巷道松动圈范围为0.51.2m,因此应取L2=L2m0另,设计根据“普氏自然平衡拱理论”计算顶板锚杆有效长度,作为校核。当巷道侧壁不稳定时,顶板锚杆有效长度按照下式计算:式中:B巷道掘进宽度,B=3m;H巷道掘进高度,H=2.8m;f一一巷道顶板普氏坚固性系数,根据地质力学评估结果,煤层顶板取f=3,岩石顶板取f=6.5;一一两帮围岩内摩擦角,煤层取=3539;计算得:L2=l.18m(下分层巷道,巷道沿煤层底板掘进)。根据上述测试及计算校核结果,取L2=1.2顶板锚杆总长度:1.=
16、0.15+1.2+0.6=1.95m,取顶板锚杆长度:L=2.Om02)顶板锚杆间排距(1)顶板支护荷载集度式中:q一荷载集度,kPa;h一一顶板自然冒落拱高度,岩石顶板h=0.54m,煤层顶板h=l.2moY一一顶板岩层视密度,岩石顶板=25kNm3,煤层顶板丫=14.5kNm3;计算得:q=17.4kPa(煤层顶板);(2)顶板锚杆布置密度式中:Q顶板钢锚杆设计锚固力,Q=100kN;k锚杆设计安全系数,一般k=23,这里取k=3q一一顶板支护荷载集度,根据上述计算,取大值q=17.4kPa。计算得:DL92根/m2(3)顶锚杆间排距排距:根据回采巷道掘进循环进尺0.9m,取顶锚杆排距90
17、0mm。间距:根据锚杆支护密度,锚杆间距应小于:L支/0密度.13In结合本矿井回采巷道(顺槽)实际支护参数,采用“工程类比法”,确定锚杆间距800mmo3)顶板锚杆直径式中:d一锚杆直径,m;Q锚杆设计锚固力,Q=100kN;t一一锚杆屈服强度,335MPao经计算:d0.0195m,取锚杆直径d=20mm04)锚杆托盘为使与托盘接触的围岩表面不被压坏,托盘应具有一定的承压面积,其面积可按下式计算:=0.00875m2式中:AO锚杆托盘面积,m2;Q锚杆设计锚固力,100kN;k2托盘与围岩接触面积的不均匀系数,一般取0.4;Rc煤岩体的单轴抗压强度,根据表3-7-1,煤体取Rc=30106
18、Pao设计托盘为正方形,厚度8mm,内孔与凹陷部直径dh=60三n,则边长LT应满足下式:结合工程类比,LT取13Onln1。采用拱形高强度铁托板,力学性能和锚杆杆体配套,规格为13OnlinXI30mmX8三n,托盘承载力2105kN5)锚杆锚固剂根据锚固长度,按下式计算锚杆锚固需要的药卷长度:式中:ks一一锚固剂损耗系数,取L1L5;R孔一一锚杆钻孔半径,取14mm;R锚一一锚杆半径,10mm;R药树脂药卷半径,IL5mm;1.锚锚杆锚固长度,600mm;计算得:L药=479653mm根据计算结果,选取MSCKb2335(1卷)、MSK2360(1卷)的树脂锚固剂,一卷为超快速,另一卷为快
19、速。树脂锚固剂应符合MT146.1-2002的规定,锚固剂生产厂家应提供质量合格证。6)锚杆预紧力根据高预紧力支护原则和理念,设计锚杆预紧力为锚杆屈服载荷的3050%。计算得,Ppre应处于31.5kN52.5kN。Ppre所需的预紧力矩处于105Nm200Nm之间。结合工程类比,确定锚杆预紧力矩不低于120Nmo7)锚杆“三径”匹配根据煤巷锚杆支护技术规范,钻孔直径和锚杆杆体直径之差应为6mm10mm,钻孔直径与树脂锚固剂直径之差应为48mn因此三径匹配为:锚杆直径20mm;锚杆钻孔直径28mm;树脂锚固剂直径23mm。故我矿锚杆的形式和规格:选用目前最常用的MSGLW-335/20X200
20、0型,无纵肋螺纹钢式树脂锚杆金属杆体,长度为2000mm(IOmm),极限抗拉强度2490MPa,屈服强度2335MPa,延伸率215%;杆体尾部螺纹承载力2105KN,采用滚压加工工艺成型。托板:采用拱形高强度铁托板,力学性能和锚杆杆体配套,规格为130X130X8mm,托盘承载力2105KN。钢筋梯规格:选用直径为12三n的钢筋来制作钢筋梯。在切眼扩切时,顶部采用2.6米钢筋梯进行顶部的支护工作;锚杆为每排4根锚杆,其间排距为800三n,并保证其锚固力和角度符合上述要求。扩切掘进顶板钢筋梯规格图切眼在扩切后顶板锚杆总计每排9根锚杆,排距90Omm,间距900、800mm;扩掘后平行于原切眼
21、锚索支设架内进行锚索补打(与原切眼锚索排距、间距相同),补打后确保同架距内为三根锚索,如在掘进过程中如顶板较破碎,必须加打锚索或缩小锚索间排距和采用21.8mm10000mm规格的锚索进行加强支护,安装预紧力不低于200kN,不高于250kN;锚索托盘为30OmmX30OnlmXI6mm的方形钢板,其中心孔径为35mm,支护形式同上。(详见附图)锚索:切眼扩切过程中顶板锚索采用“三花眼”布置,排距为2.7m,即对于任意相邻的两排锚索,其中一排布置两根锚索(位于顶板两侧,锚索间距1500mm,距不采帮的间距为1000mm),另一排布置一根锚索位于扩切巷道中心位置;所安设锚索型号为:SKP18-1
22、/1860,规格为:17.88300mm;每根锚索采用MSCKb2335(两卷)、MSK2360(两卷)两种速度的树脂药卷进行锚固,安装预紧力不低于IOokN,不高于120kN;锚索托盘为30OmmX300InlnXI6mm的方形钢板,其中心孔径为20mm;如在掘进过程中如顶板较破碎,必须加打锚索、缩小锚索间排距或采用21.8mm规格的锚索进行加强支护。施工过程中遇“丁”“十”字贯口锚索采用每个贯口至少2个锚索锁口进行布置,锁口锚索在巷道交岔口处的已有巷道距交岔边界0.4m的顶板布置,每排至少2根,巷道开口及顶帮破碎时,必须根据实际情况缩小锚杆、锚索的排距或加打锚杆、锚索进行加强支护。(2)巷
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