11020工作面设计说明书.docx
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11020工作面设计说明书
11020工作面设计说明书
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编制:
财源煤业有限公司
二零一二年一月三十号
目录
第一节工作面井上、下位置1
第二节地质状况及分析1
一、地质构造1
二、水文地质2
三、工作面主要充水因素3
四、瓦斯及煤尘自燃发火期4
五、工作面储量4
六、服务年限5
第三节巷道布置及支护设计5
一、巷道布置5
二、巷道支护设计5
第四节生产系统7
一、生产能力的确定7
二、运输系统7
三、通风系统8
四、供电系统11
五、供水系统13
第五节设备配备13
第六节工作面支护13
第七节回采工艺14
第八节劳动组织15
一、循环方式15
二、作业方式15
三、劳动组织见劳动组织一览表15
第九节安全技术措施16
一、顶板管理措施16
二、“一通三防”措施16
三、防治水措施17
四、避灾路线17
11020工作面设计说明书
第一节工作面井上、下位置
11020工作面,地面位于矿井工业广场西部,下枣圪塔东部,地形属低山丘陵,区内地形切割中等,冲沟较发育,沟谷多为开阔的“V”字形,便于地表水排泄。
地面标高在+350~+481之间,植被较发育,煤系地层全部被新生界地层履盖。
井下位于西下山皮带巷西侧,井田南部原众多采空区北侧,在煤层底板等高线+15~+50之间。
第二节地质状况及分析
一、地质构造
地质构造是影响工作面正常生产与安全的重要因素之一,也是其它地质变化的控制因素,直接影响工作面准备过程中的掘进进度和管理,该工作面为走向长臂开采,根据相邻周边开采巷道资料揭露情况及图上推断分析,该工作面将穿过F3和F4断层,F3断层位于矿区中部,平面上成弧形展布。
该断层走向70°~60°,倾向北西~北东,倾角65°,断距10~15m。
断层南东端交于F5断层,南西端交于下窑头断层。
该断层地表表现不明显,深部由巷道控制。
F4断层位于矿区中部。
该断层走向NW~SE,倾向40°~70°,倾角70°,断距20m。
该断层北西端交于F2断层,南东端交于下窑头断层。
为一北东盘下降、南西盘上升的正断层。
该断层与F3断层相交。
两条断层落差均在十米以上,由于所采煤层较薄,对正常掘进影响较大。
二、水文地质
1、奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层
由灰~深灰色厚层状灰岩组成,顶部为灰黄色角砾状泥灰岩夹泥岩。
根据钻孔资料,下部岩心较完整,裂隙溶洞不发育,上部岩心破碎,具溶蚀现象。
钻孔抽水试验显示单位涌水量为0.06~0.11L/(s·m)。
该含水层为该工作面掘进、回采时的直接充水含水层,对工作面开采有一定威胁。
2、石炭系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层
太原组下段碳酸盐岩岩溶裂隙含水层(L1灰岩)为工作面开采期间的直接充水含水层,该含水层岩溶裂隙发育不均匀,富水性差异较大,对工作面开采有一定的影响但生产中易于疏排。
3、石炭系本溪组铝土质泥岩隔水层
该层全区发育,层位稳定,厚12.50~17.82m(工作面附近邵2钻孔厚度16.82m);2011年11月地面新建水位观测孔隔水层厚约15米,主要由黑~深灰色、铝土质泥岩组成。
岩石致密,透水性差,隔水性能良好。
是奥灰水与上部各含水层之间的隔水层。
4、石炭系太原组炭质泥岩、砂质泥岩隔水层
灰岩含水层之间主要由砂质泥岩、(炭质)泥岩及薄煤(线)层组成,单层厚度4.3m左右,岩石裂隙不发育,透水性差,是太原组灰岩岩溶裂隙含水层之间的良好隔水层.
三、工作面主要充水因素
1、大气降水:
本区多年平均降水量641.7mm,多集中在7、8、9月份,约占年降水量的70%,是一种季节性、周期性影响的水源。
由于本区大面积为基岩裸露,岩石裂隙不发育,不利于大气降水沿岩层层面下渗,根据近年来矿井涌水量变化情况分析,降水量对工作面掘进影响不大。
2、地表水:
流过矿井的地表水体为煤窑河,河床底板标高+280m,由北而南注入黄河,煤窑河为一季节性河流,流量一般10~30L/S,由于受二叠系巨厚隔水层的阻隔,对工作面掘进影响不大,但应注意河道的疏通。
3、地下水:
第四系主要为粘土夹砾石,无良好含水层,且距煤层较远,一般对工作面充水影响不大;太原组下段碳酸盐岩岩溶裂隙含水层(L1灰岩)为本区一1煤层的直接充水含水层,该含水层岩溶裂隙发育不均匀,富水性差异较大,对煤层的开采有一定的影响;奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层厚度巨大,岩溶裂隙发育,为一1煤层直接充水含水层、充水水源,底板至本溪组铝质泥岩16.82米(邵2钻孔),是工作面掘进期间的主要充水含水层,对工作面开采有一定影响。
4、老空水:
本工作面南、北部均有采空区,且采空区巷道展布及积水情况不详,上、下顺槽在掘进时一定要坚持“先探后掘”的原则。
5、断层水:
根据原11010工作面东西两侧揭露的F5、F6断层,无出水现象,但不排除该工作面遇断层导水的可能性,巷道掘进时仍要先探后掘。
四、瓦斯及煤尘自燃发火期
1、在施工期间瓦斯绝对涌出量为0.49m3/min,在掘进时跨断层处加强顶板管理,煤质较软,严防空顶,一旦空顶容易造成局部瓦斯聚集,为防止局部瓦斯发生变化,建议加强瓦斯监测及工作面通风管理,以防瓦斯超限。
2、煤尘不具有爆炸危险性,爆炸指数为5.49%。
煤层属不易自燃煤层,煤层火焰长度为0,无热害影响,属正常区域。
五、工作面储量
项目
平面积
(m)
倾角
(°)
煤厚
(m)
容重
(t/㎡)
地质储量
(万吨)
可采储量
(万吨)
回采率
(%)
结果
84559.3
10
1.4
1.45
17.17
16.65
97
6、服务年限
工作面长度为944.89m,每天进尺2.4m,每月按25天计算,按计算公式可得服务年限为1.3年。
第三节巷道布置及支护设计
一、巷道布置
其巷道布置特征及作用分别为:
(1)上顺槽:
煤巷总长度829.91米,采用锚网喷浆支护;
(2)下顺槽:
煤巷总长度944.89米,采用锚网喷浆支护;
(3)切眼:
煤巷总长度100米,单体柱配合2.4mπ型梁,两梁五柱,棚距1m。
以上巷道均沿煤层底板进行施工。
二、巷道支护设计
原设计为工字钢棚,每棚价格是1523元,锚网喷浆支护每米386元,经过经济分析后,结合我矿实际情况选用锚网喷浆支护。
现根据有关资料的结论(对上下顺槽支护有明显作用的岩层一般在4~8倍采高范围内)来确定支护强度。
用P=(4~8)MVK来估算顶板压力,为安全起见,系数取1.3。
式中:
P----顶板压力,t/m2;
M----采高;按最大值1.8m;
V----顶板岩石平均容重,取2.5t/m3;
K----安全系数,取1.3。
(1)工字钢棚支护强度验算
每棚工字钢顶板压力P=7×1.8×2.5×1.3=40.95t/m2
按每架工字钢0.28m2计算,每棚工字钢所受压力为11.46吨。
(2)锚杆支护技术参数
树脂锚杆Ф16~Ф20每根锚固力在6t以上,该巷道支护采用四根,故:
每排锚杆的锚固力为4×6=24t。
经对比,用锚网支护可以达到支护要求。
锚杆支护为主动支护,工字钢支护为被动支护。
锚杆支护的优点是:
1、节约坑木和钢材,支架成本低,相当于金属支架的1/4~1/6,掘进断面减小,掘进断面利用率可达95%,而棚式支架巷道只有85%~90%。
2、巷道维修费用减少,工作安全,可以改变围岩的力学性质,冒顶片帮的可能性大为减少。
3、和棚式支架比较,可减小通风阻力,有利于一次成巷和加快掘进速度。
第四节生产系统
一、生产能力的确定
1、采煤工作面生产能力日生产能力
Qr=NLMBrC
式中:
N----昼夜落煤数次
L----面长m
B----落煤一次的进度m
r----煤的密度t/m3
C----工作面采出率
2、工作面正规循环生产能力
W=LShrc
=100×1.2×1.4×1.39×0.97
=226.51(t)
式中:
W----正规循环生产能力t
S----正规循环推进度1.2m
L----工作面长度100m
h----纯煤厚度1.4m
r----煤的容重1.39t/m3
c----工作面回收率97%
二、运输系统
原煤由工作面→下顺槽→11采区胶带巷→西巷煤仓→西大巷→主井底→地面
三、通风系统
1、风流路线
新鲜风流:
主立井→主井底车场→+42水平运输大巷→西轨道下山→工作面运输顺槽→11020工作面。
泛风流:
11020工作面→工作面回风顺槽→11采区胶带下山→西回风巷→东上山回风巷→回风斜井→地面。
2、工作面风量计算
(1)按瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算
Q采=100×Q采×Kc=100×0.49×1.8=88m3/min
式中:
Q采----采煤工作面需风量,m3/min;
Q采绝----采煤工作面绝对瓦斯涌出量,0.49m3/min;
Kc----采煤工作面瓦斯涌出不均衡通风系数,炮采1.4~2.0,取1.8;
(2)按采煤工作面溫度计算
Q采=60×V采×S采m3/min
式中:
V采----采煤工作面适宜风速工作面温度取20~23℃,取Vc=1.0m/s
S采----采煤工作面的平均断面积,5.5m2。
则Q采=V采·S采×60=1.0×5.5×60=330m3/min。
(3)按采煤工作面同时作业人数计算需风量
Q采≥4Nm3/min
式中:
N----采煤工作面作业最多人数,取32人/班;
Q采≥4×32=128m3/min。
(4)按采煤工作面炸药消耗量计算需风量
Q采≥25Am3/min
式中:
A----一次爆破炸药最大用量,取3Kg,
Q采≥25×3=75m3/min。
经计算,采煤工作面需风量最大值即按采煤工作面温度计算风量330m3/min,根据相关要求采煤工作面风量取5.5m3/s。
(5)风速验算
V=Q采/S采=5.5÷5.5=1m3/s(符合要求)
3、安全监测监控系统
该工作面按规定要求设置安全监测监控系统,其目的是能够准确,及时地反映工作面瓦斯、通风等环境参数,达到对灾害的旱期预测,预防事故的发生;并对主要生产环节的设备工况进行监测,为生产调度及时提供信息,进而有效地协调生产(附监测监控系统示意图)。
监测监控系统示意图
4、主要传感器选型
(1)在采煤工作面回风巷中回风顺槽尾部距采区轨道大巷(回风)10~15m处设置KG9701(A)型智能遥控甲烷传感器1个,其报警值为≥0.70%CH4,断电值为≥0.75%CH4,断电范围为回风巷及工作面中全部非本安电气设备;复电值为<0.75%CH4。
(2)在采煤工作面(回风顺槽距采煤工作面≤10m处)设置KG9701(A)型智能遥控甲烷传感器1个,其报警值为≥0.70%CH4,断电值为≥0.75%CH4,断电范围为工作面及其回风巷中全部非本安电气设备;复电值为<0.75%CH4。
(3)在采煤工作面上隅角设置KG9701(A)型智能遥控甲烷传感器1个。
其报警值为≥0.70%CH4,断电值为≥0.75%CH4,断电范围为工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备,复电值<0.75CH4。
(4)在采煤工作面回风顺槽总馈电开关的负荷侧设置KGT(A)馈电传感器。
(5)其它类传感器的设置可根据需要。
5、设备安设要求
(1)井下分站,应设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中,安设时应垫支架,使其距巷道底板不小于300mm,或吊挂在巷道中。
(2)甲烷传感器、应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置,距顶板(顶梁)不得大于300mm,距巷道侧壁不得小于200mm,并应安装维护方便,不影响行人和行车。
(3)馈电传感器必须设在被控开关的负荷侧。
(4)定期检修、调校。
四、供电系统
中央变电所→轨道下山→绕道→下顺槽
机电设备选型
根据11020工作面实际情况。
机械设备选用:
工作面SGB-620/40T型刮板输送机1部,电机功率40kW;下顺槽DTL65/20/2X30型胶带
输送机2部,电机功率2X30Kw、SGB-620/40T型刮板输送机3部,电机功率40Kw;上顺槽DTL65/20/2X30型胶带输送机2部,电机功率2X30Kw、SGB-620/40T型刮板输送机2部,电机功率40Kw。
11020工作面供电系统图
五、供水系统
井底大巷→西大巷→胶带运输下山→上顺槽→工作面
第五节设备配备
工作面设备选用、现有设备具体配备如下:
序号
设备名称
型号
单位
数量
1
刮板输送机
SGW-40T
台
6
2
胶带输送机
DTL65/2×30
台
4
3
乳化泵
BRW80/20型
台
2
第六节工作面支护
根据本工作面实际情况,工作面采用2.2m单体柱配合2.4mπ型梁进行支护
一、工作面支护强度计算
1、工作面顶板压力计算(控顶距最大3.6m,最小2.4m)
顶板压力Pt=7mrk=7×1.8×2.5×1.5=0.46MPa
式中m----工作面采高1.8m
r----顶板岩石容重2.5T/m3
k----安全系数(取值范围1.5~2)取1.5
选用2.2m单体柱配合2.4mπ型梁,其支护强度为0.7MPa,大于工作面顶板压力0.46MPa,达到支护要求,适用于本工作面。
第七节回采工艺
本工作面为单体柱π型梁炮采煤工作面,采煤步距为1.2m。
回采工艺流程
打眼→分段装药放炮→护顶→出煤→移柱→推槽→打柱→清煤→回柱放顶→形成一个循环
第八节劳动组织
一、循环方式
工作面按日三班作业制度,每日二个循环,每循环进度1.2m。
二、作业方式
工作面实行三八制工作,一班采煤,其它二班半班采煤半班准备,各采一半。
三、劳动组织见劳动组织一览表
劳动组织一览表
出勤人数工种
0点班
8点班
16点班
合计
刮板运输机司机
4
4
4
12
打眼工
2
2
2
6
班长
1
1
1
3
采煤工
11
7
7
25
攉煤工
11
7
7
25
运料工
2
2
2
6
验收工
1
1
1
3
巷道维修工
2
2
2
6
液压泵站司机
1
1
1
3
电(钳)工
1
1
1
3
回柱放顶工
6
6
12
合计
36
34
34
104
第九节安全技术措施
一、顶板管理措施
1、放炮后要及时移梁打柱护顶,若煤墙片帮严重,要用单体柱配合木料做临时前探支护,如遇顶板破碎必须用网护顶,网与网之间要扣扣相连。
严禁空顶作业。
2、处理片帮、冒顶事故时,必须由有经验的工人(或班长)负责,统一指挥,并在顶板稳定后进行处理。
首先架好护身柱,在安全的前提下进行摆架或填料,同时确保后路畅通。
所打套棚必须与顶梁衔接好,且接顶严密有力,以便移梁打柱顺利。
二、“一通三防”措施
1、本工作面瓦斯涌出量不大,但在掘进或回采过程中,施工单位,要密切注意两帮或工作面顶底板的检查情况,发现有害气体发生变化,跟班人员及时向有关部门报告,严格按《安全规程》有关规定执行。
有害气体有涌出征兆时,要及时按避灾路线撤人到安全地点,并通知调度室。
2、一通三防部门要加强对该工作面的有害气体观测,并制定有害气体排放方案,确保安全生产。
3、防尘系统
(1)上下顺槽各设一趟防尘管路,定期冲刷巷道壁,减少煤尘堆积;
(2)防尘设施必须正常使用,采煤队安装、管理、维护、使用;
(3)出煤系统各转载点安设喷雾洒水装置并保持完好,做到开机喷雾、停机停水。
(4)上顺槽设两道净化风流的水幕,并正常使用。
(5)采用湿式打眼,严禁干打眼。
(6)加强个体防尘,进入工作面的所有工作人员必须佩戴防尘口罩。
(7)使用水炮泥封孔。
三、防治水措施
1、地测部门要加强对该工作面的探放水观测,并制定排水方案,确保安全生产。
2、施工单位要及时铺设排水管路。
四、避灾路线
为确保在发生事故后安全避灾,凡在工作面工作人员必须熟悉本地区巷道布置及通风运输,供水、供电系统,一旦出现重大事故时,能迅速撤离灾区和进行自救。
发生事故后,首先要弄清事故发生地点性质,跟班干部或班组长及时清点人数并及时向调度室汇报,并组织人员按指定避灾路线撤人。
1、工作面发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸事故时,所有人员应立即戴好自救器,在未反风前,尽快沿迎风方向撤离,其撤人路线为:
(1)进风侧工作人员从工作面→下顺槽→绕道→11采区轨道下山→西大巷→主井底→升井至地面
(2)回风侧工作人员要迅速打开自救器并戴好,由工作面→上顺槽→11采区胶带运输巷→联络巷→西大巷→主井底→升井至地面
2、发生水灾时,工作人员应上行,向高处撤离直至地面
工作面→上顺槽→11采区胶带运输巷→西大巷→主井底→升井至地面
通风系统示意图
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