4302工作面上顺槽作业规程无供电计算文档格式.docx
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掘进工作
面名称
4302工作面上顺槽
地面标高/m
+44.3m~+45.2m
工作面顶板标高/m
-525.0m~-457.0m
地面的相对
位置及建筑物
该巷道地面相对位置为农田,无较大建筑物,掘进对地面无影响
井下相对位置及掘进巷道的影响
该巷道井下位于四采区胶带下山北侧,东面为待采工作面,西侧为断层YF33
邻近巷道对掘进巷道的影响
4302工作面上顺槽四周无正在施工的巷道,对该巷道施工无影响
工程要求
锚网、索、槽钢支护
施工岩石性质
为全煤巷道,局部过断层为全岩、半煤岩巷道
第二节煤(岩)层赋存特征
一、煤(岩)层产状、厚度、结构、坚固性系数
4302工作面上顺槽的地质构造较简单,为一单斜构造,4302工作面上顺槽西为断层YF33∠55°
H=100-120m,留设断层保护煤柱20m,施工约635m时将揭露断层FY3∠70°
H=150m。
根据地测部提供的《4302工作面工作面掘进地质说明书》,4302工作面上顺槽沿3层煤顶板掘进,过断层时会揭露山西组3煤层底板细粒砂岩、3煤层和底板砂质泥岩、细粒砂岩,大区段为全煤巷道,局部为半煤岩或全岩巷道。
老顶:
细砂岩、粉砂岩,厚度13.5~18.5m,细砂岩为灰白色,细粒砂状结构,成份石英为主、长石次之,分选性差,裂隙较为发育,充填方解石,粉砂岩为浅灰色,泥质胶结,参差状断口,含砂质较多;
直接顶:
细砂岩,4.0~5.5m,灰白色,细粒砂状结构,成分石英为主、长石次之,分选性差,裂隙较为发育,充填方解石,含植物碎屑化石;
煤层:
早二迭系山西组3煤层,厚度3.0~4.1m,均厚3.6m,以亮煤为主,次为暗煤,属半亮型煤,黑色、沥青光泽,条带状结构,煤层结构较简单,厚度较稳定;
一般含夹矸1层,夹矸为褐灰色粉砂岩,煤层内生裂隙发育,黄铁矿薄膜充填;
煤层倾角8~15°
,平均12°
,硬度为f=1.48,属结构简单煤层;
直接底:
砂质泥岩,2.5~3.5m,深灰色,厚层状,泥质胶接,参差状断口,含砂质较多;
老底:
细砂岩、砂质泥岩,6.5~10.5m,细砂岩浅灰绿色,以石英砂岩为主,细粒砂岩结构,泥质胶结,裂隙发育,砂质泥岩深灰色,厚层状,泥质胶结,平坦状断口。
附图:
煤层特征情况表、3煤层顶底板岩性特征表、地层综合柱状图(1:
200)。
煤层特征情况表
指标
参数
备注
煤层厚度(最小~最大/平均)/(m)
3.0~4.1/3.6
煤层倾角(最小~最大/平均)/(°
)
8~15/12
煤层硬度f
1.48
煤(矿)层结构
较简单
地温(°
C/100m)
3.18
煤的自燃
二类自燃
绝对瓦斯涌出量/(m3/min)
0.02
煤尘爆炸指数/(%)
37.57
具有爆炸性
3煤层顶、底板岩性特征表
顶底板
岩石名称
厚度(m)
岩性特征
老顶
细砂岩、粉砂岩
13.5~18.5
细砂岩为灰白色,灰白色,细粒砂状结构,成分石英为主、长石次之,分选性差,裂隙较为发育,充填方解石,粉砂岩为浅灰色,泥质胶接,参差状断口,含砂质较多。
直接顶
细砂岩
4.0~5.5
灰白色,细粒砂状结构,成分石英为主、长石次之,分选性差,裂隙较为发育,充填方解石,含植物碎屑化石。
直接底
砂质泥岩
2.5~3.5
深灰色,厚层状,泥质胶接,参差状断口,含砂质较多。
老底
细砂岩、砂质泥岩
6.5~10.5
细砂岩浅灰绿色,以石英砂岩为主,细粒砂状结构,泥质胶结,裂隙发育。
砂质泥岩深灰色,厚层状,泥质胶接,平坦状断口。
二、瓦斯涌出量、瓦斯等级、煤尘爆炸指数
揭露煤(岩)层为早二迭系山西组3煤层及煤层顶、底板,绝对瓦斯涌出量为0.02m3/min,为低瓦斯矿井;
3煤层煤尘具有爆炸性,爆炸指数为37.57%;
经测定3煤自燃倾向为二类自燃,地压、地温正常。
第三节构造地质
根据生产技术部和地测部提供的施工联系书和地质说明书,4302工作面上顺槽沿3煤层顶板施工,对施工影响较大的断层有YF33和FY3。
断层产状特征表
构造
走向
(°
倾向
倾角
性质
落差
(m)
影响程度
YF33
354~20
264~290
55
正
100~120
影响程度较小
FY3
100
190
70
15
影响程度较大
第四节水文地质
根据地质说明书:
影响4302工作面上顺槽正常掘进的水文地质条件主要是3煤层顶、底板砂岩水和断层YF33上盘石盒子组地层砂岩水。
3煤层顶板易在构造区发生揭露型出水,以淋水方式出现;
3煤层底板砂岩水多以渗透性形式涌出。
由于上述两砂岩水均以静储量为主,补给条件差,易于疏干,对掘进工作面有一定影响,对安全生产不会造成大的威胁。
预计最大涌水量约40m3/h,正常涌水量小于20m3/h,且该巷道为俯斜开采,因此要确保排水设备、设施完好,以防止影响掘进;
由于距离断层YF33较近且断层落差较大,造成3煤层距离石盒子组地层较近,石盒子组地层为杂色泥岩和灰绿色细砂岩组成,其砂岩弱含水,因此4302工作面上顺槽在掘进过程中要坚持“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采”的原则。
施工时要清理好水沟,迎头及低洼位置配备好排水能力不小于60m3/h的排水设备及设施,以便及时排水,确保掘进安全。
第三章巷道布置及支护说明
第一节巷道布置
一、巷道布置
4302工作面上顺槽联络巷施工至设计位置后,4302工作面上顺槽在其迎头按358°
方位角先施工10m平巷,之后沿3煤层顶板施工332.888m,变平后施工10m,之后改变方位角按14°
方位角先施工15m平巷,之后沿3煤层顶板施工592.523m,再变平施工20.5m至设计位置。
开门时对开门口前7m进行扩帮以便安装皮带,扩帮尺寸:
长×
宽×
高=7.0×
0.9×
3.0m;
移机前在R1点前68.013m为中心线按87.5°
方位角施工出4302工作面上下顺联络巷开门口6米和反向绞车硐,并在第一个变坡点处施工4302面上顺联络巷绞车硐室,断面尺寸、支护方式执行本规程。
硐室沿左帮施工,每200-400m施工一物料硐,断面与4302工作面上顺槽相同,深度为6m。
在绞车安装位置以及上、下车场把钩位置施工绞车硐室和信号把钩硐室,在需要绞车运输的斜巷内每隔40米设置一躲避硐,根据需要在巷道低洼位置或迎头施工临时水仓,地测部需要打钻时施工钻机窝。
绞车硐、把钩硐、临时水仓、躲避硐断面尺寸均与躲避硐相同,钻机窝尺寸根据地测部需要而定,躲避硐、把钩硐净深1.8m,绞车硐、临时水仓深度为3m,钻机窝深度不超过5m,临时水仓和钻机窝需起底1.2米以安装排水泵。
上述硐室以及根据需要临时安排的其它硐室,施工前需向生产技术部汇报,施工工艺、支护参数和安全技术措施均执行本作业规程,不再提交措施。
4302工作面上顺槽平面位置图(1:
2000)
4302工作面上顺槽预测剖面图(1:
1000)
二、巷道断面
1、4302工作面上顺槽及物料硐为矩形断面,掘进宽度:
4.20m,实际施工过程中巷道顶板为右倾8-12°
,掘进高度按巷中:
3.10m,掘进断面:
S荒=13m2;
巷道净宽:
4.0m;
巷道中间净高:
3.0m,巷道净断面:
S净=12m2。
2、绞车硐、信号硐、躲避硐和临时水仓为直墙半圆拱断面,掘进宽度:
2.6m,掘进高度:
2.3m,墙高:
1.0m,掘进断面:
S荒=5.3m2;
2.4m;
巷道净高:
2.2m,巷道净断面:
S净=4.7m2。
4302工作面上顺槽巷道断面图
4302工作面上顺槽躲避硐、把钩硐、绞车硐断面图
第二节矿压观测
一、观测对象
二、观测内容
矿压观测内容、目的及手段一览表
序号
观测内容
观测目的
测试手段
1
锚杆螺帽紧固
是否达到要求
测扭矩扳手
2
锚索预紧力
MQ15-120型张拉力千斤顶
锚杆抗拉拔力
LDZ-200型锚杆拉力计
4
顶板下沉量
观测顶板下沉
BLJ-2H顶板离层观测仪
对托顶煤区段观测
三、观测方法
1、根据我矿《义矿经发[2006]39号锚杆、锚索锚固力检测暂行管理规定》文件规定,每班由专人(验收员)采用LDZ-200型锚杆拉力计对锚杆锚固力抽查,每小班检测一组,每组分别检查顶部一根、两帮各一根锚杆锚固力是否达到作业规程要求;
采用MQ15-120型张拉力千斤顶对锚索进行受力检测。
所做检测现场填写记录表,升井后填写记录台帐,如不符合,必须重新补打,并将结果记录备查。
2、顶板离层观测
正常情况下沿3煤层顶板施工不安设顶板离层观测仪,巷道开门口、过断层期间或局部煤层变厚、巷道顶板以上有托顶煤时需安设顶板离层观测仪,每50米安设一组。
四、数据处理
1、数据处理采用边施工、边观测,及时对数据进行分析、判断,并把分析的结果反馈到设计和施工中去。
2、当锚杆拉拔力达不到要求或顶板离层量达到100mm时,应及时汇报生产技术部、地测部等职能部室,优化支护设计或采取有效措施。
第三节支护设计
一、支护方式
4302工作面上顺槽永久支护方式为锚网索+槽钢支护,硐室为锚网支护。
(一)临时支护及要求
1、4302工作面上顺槽采用3组杠杆式前探梁作为临时支护方式。
每组前探梁由1根前探梁及1个吊环、木墩共同组成,吊挂在顶部相邻3根锚杆上。
2、每次爆破完毕后,由外向里认真检查巷道的安全状况,发现隐患及时处理,在隐患排除之前,严禁进行与此无关的其他工作。
3、到达迎头后,先在已加固好的锚网支护下进行找顶工作,用长把工具及时清除前方顶部悬矸、危岩、活石,确保安全后,进行铺网、连网(临时支护时每片网与后部网子连接点不少于2扣),铺网时先将两片网左右对接,与原支护网子按规程规定压接并连网。
找顶或铺、连网时,人必须站在永久支护的掩护下工作,严禁将人体任何部位探入永久支护或临时支护前方。
4、将吊环固定在靠近迎头第1排锚杆上,先将中间前探梁由后向前穿入吊环,根据吊环高低可调整穿入上面或下面的格中探至第一排网前端,然后,压下前探梁后端使前端将中间网子挑起并与顶板接实,在吊环后侧前探梁与顶板之间用木墩刹紧,再将两侧2根前探梁按照同样的方法安装完毕。
5、按照第3、4条规定铺设、连接第二排网,并将前探梁串至第二排网前端完成第二排锚杆的临时支护(循环进尺为0.8米时不需要此步骤),再由后向前进行锚杆支护,迎头渣较多时可先耙迎头再永久支护。
6、木墩一端用Φ8mm钢筋弯制成的U型卡将链钩固定好,木墩刹紧后将链钩固定在前探梁上,防止落下伤人。
7、然后在前探支护的掩护下及时进行巷道支护工作,前探梁使用必须紧固有效,要经常检查前探梁、吊环有无裂纹、开焊、损坏等,发现问题要及时更换。
8、前探梁用3根长×
宽=60mm×
60mm的方形钢管制作而成,壁厚不小于3mm,前探梁长度4.5m,相邻2根前探梁间距为0.8米。
循环进尺为1.6米,前探梁探至网子前端且最大控顶距离不超过1.9米(自前排锚杆计);
放炮后施工1排锚杆时,前探梁探至网子前端且最大控顶距离不超过1.1米(自前排锚杆计)。
9、吊环安装时固定在顶板支护锚杆上,安装吊环时螺帽必须上满丝。
10、顶板完好时,直接用前探梁和网子接顶;
顶板松软、破碎时,在前探梁和铺设网子之间用木板或木刹接顶、背实。
11、每排锚杆顶部5根锚杆支护完毕后方可撤下临时支护,锚网支护完毕,锚杆距迎头不得超过300mm,超过300mm时,打眼过程中必须使用前探梁进行临时支护。
12、巷道开门及硐室施工时无法正常使用前探梁,采取浅循环(0.8米)作业,掘进1-2排后开始使用临时支护。
放炮后及时找掉顶帮活矸危岩,并安排专人观察顶板,如有冒顶、片帮预兆时人员立即撤至安全地点,待顶板稳定后再进行处理。
临时支护平、剖面图
(二)永久支护:
1、对4302工作面上顺槽及物料硐按巷道断面及围岩硬度验算支护材料规格和参数
(1)按悬吊理论计算锚杆参数:
锚杆长度计算:
L=KH+L1+L2
式中:
L—锚杆长度,m;
H—冒落拱高度,m;
K—安全系数,一般取K=2;
L1—锚杆锚入稳定岩层的深度,一般按经验取0.5m;
L2—锚杆在巷道中的外露长度,一般取0.1m;
其中:
H=B/(2f)=4.20/(2×
6)=0.35m
B—巷道开掘宽度,取4.2m;
f—顶板岩石坚固性系数,取6;
则L=2×
0.35+0.5+0.1=1.3m
(2)锚杆间距、排距计算,通常间排距相等,取a:
a=[]1/2
a—锚杆间排距,m;
Q—锚杆设计锚固力,50KN/根;
H—冒落拱高度,取0.35m;
r—被悬吊砂岩的重力密度,取25KN/m3;
a=[50/(2×
0.35×
25)]1/2=1.7m
(3)锚索的参数选择
①确定锚索长度:
L=La+Lb+Lc+Ld
L:
——锚索总长度,m;
La:
——锚索深入到稳定岩层的锚固长度,m;
Lb:
——需要悬吊的不稳定岩层厚度,取2.2m;
Lc:
——上托盘及锚具的厚度,取0.15m;
Ld:
——需要外露的张拉长度,取0.15m。
锚索锚固长度La按下式确定:
La≥K×
d1fa/4fc
K:
——安全系数,取K=2;
d1:
——锚索钢绞线直径,15.24mm;
fa:
——钢绞线抗拉强度,1860N/mm2;
fc:
——锚索与锚固剂的粘合强度,取10N/mm2。
则:
La≥2×
15.24×
1860/4×
10=1417.32mm≈1.417m
取La=1.50则:
L=1.50+2.2+0.15+0.15=4.0m
取锚索长度为5.0m满足设计要求。
②锚索倾角:
锚索垂直巷道的切线安装布置,夹角不小于75°
。
③锚索数目的确定:
N=K×
W/P断
N——锚索数目;
K——安全系数,取2;
P断——锚索的最低破断力,268.5KN;
W——被吊岩石的自重,KN。
W=B×
∑h×
∑r×
D
B——巷道掘进宽度,取最大宽度4.20m进行计算
∑h——悬吊岩石厚度,取2.2m;
∑r——悬吊岩石平均容重,26.7KN/m3
D——锚索间排距,取不大于锚索长度的1/2,取1.6m;
则W=4.2×
2.2×
26.7×
1.6=394.733KN
N=2×
394.733/268.5≈2.93根。
取3根满足设计要求。
④悬吊理论校核锚索间距
为了防止巷道顶板岩层发生大面积整体垮落,用Φ15.24mm、L=5000mm(锚入稳定岩层2000mm深)的钢绞线,将锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于坚硬岩石中,校核锚索间距,冒落方式按最严重的冒落高度大于锚杆长度的整体冒落考虑。
此时,靠巷道两帮的角锚杆和锚索一起发挥悬吊作用,在忽略岩体粘结力和内摩擦力的条件下,取垂直方向力的平衡,可用下列计算:
L=nF2/[BHr-(2F1sinθ/L1]
L——锚索排距,m;
B——巷道最大冒落宽度,取4.20m;
H——巷道冒落高度,取2.2m;
r——岩石容重,26.7KN/m3
L1——锚杆排距,0.8m;
F1——锚杆锚固力,50KN;
F2——锚索极限承载力,取268.5KN;
θ——角锚杆与巷道顶板的夹角,750;
n——锚索排数,取1。
L=1×
268.5/[4.2×
26.7-(2×
50×
sin750/0.8]=2.130m=2130mm
锚索间距1800mm<
2130mm
通过计算,锚索间排距为:
1800mm×
3200mm满足设计要求。
2、对硐室按巷道断面及围岩硬度验算支护材料规格和参数
H=B/(2f)=2.6/(2×
6)=0.217m
B—巷道开掘宽度,取2.6m;
0.217+0.5+0.1=1.034m
H—冒落拱高度,取0.217m;
0.217×
25)]1/2=2.145m
通过计算,结合巷道掘进过程中所揭露岩石的赋存状况和岩体层理厚度、层间结构关系,巷道顶部、物料硐拱部选用Ф20mm、L=2500mm的等强度金属螺纹锚杆,帮部选用Ф20mm、L=2300mm金属螺纹锚杆,锚杆间、排距均为800mm;
锚索支护采用Ф15.24mm、L=5.0米锚索、每排3根、间排距=1700mm×
3200mm符合要求;
硐室采用Ф20mm、L=1900mm的金属螺纹锚杆,上述支护材料和参数满足要求。
锚网支护紧跟迎头,帮部锚杆距底板不得超过500mm,网片距底板不超过300mm。
另,每排锚索使用1根14#槽钢加强支护,槽钢规格:
L=3800mm,配合锚杆托盘和标准索头安装。
4302工作面上顺槽永久支护(锚杆)示意图
4302工作面上顺槽永久支护(锚索)示意图
第四节支护工艺
一、支护材料规格及参数
1、轧花平网:
采用8#铁丝加工而成的经纬平网,网的规格为长×
宽=2000mm×
1000mm,网格为长×
宽=50mm×
50mm。
2、吊环:
吊环为直径20mm的圆钢和厚度10mm钢板加工成“日”字型,上端为中间带螺帽的钢板,悬挂前探梁使用。
3、长把工具:
直径为25mm、长度不小于2.0m的钢管制成,前端带尖,便于找掉活矸危岩。
4、木墩:
木墩规格为宽×
高=120mm×
100mm的方木加工而成,长度200mm-500mm,用于吊环后前探梁和顶板之间刹紧使用。
木墩两端面为锯齿形,相应面挖有宽7mm、深10mm--100mm的槽卡住前探梁。
5、锚杆(含托盘、螺帽)及锚固剂:
锚杆采用等强度螺纹钢加工而成,规格:
Φ=20mm、顶部L=2500mm、帮部L=2300mm/(硐室L=1900mm);
托盘为正方形,规格为长×
宽=150×
150mm,用6mm钢板压制成弧形;
树脂锚固剂直径为28mm,每块长度为450mm,锚杆均使用配套标准螺母紧固。
6、前探梁:
采用长×
60mm的方形钢管制作而成,壁厚不小于3mm,前探梁长度4.5m。
7、铁丝:
14#铁丝,用于网子压茬部分的连接,连网时沿所压茬网子的上层网的边沿连接,相邻两连接点间距不大于300mm。
8、锚索及锚固剂:
锚索采用直径15.24mm低松驰钢绞线加工而成,长度为5.0m,锚固剂规格:
Φ=25mm、L=450mm,采用锚杆托盘和标准配套索具。
13、槽钢:
采用3.8m长14#槽钢,横向布置,每排锚索布置1根。
二、锚杆支护工艺及要求
1、锚网支护紧跟迎头,前排锚杆距迎头超过800mm时及时安注锚杆,顶部支护时要求每排不少于5根锚杆;
根据巷道左右倾角大小左帮为4-5根、右帮为4根,帮部第1根锚杆距顶板为100mm,帮部最下面一根锚杆距底板不得超过500mm,网子距离底板不超过300mm。
2、顶部支护时按由后向前、逐排支护的顺序进行,同时采用2部锚杆钻机护顶时,先分别支护第1排左、右两侧,再按同样方式支护第2排。
进尺为1.6米时,每循环放炮后锚杆距迎头不超过1.9米,进尺为0.8米时,放炮后锚杆距迎头不超过1.1米,支护完毕锚杆距迎头大于0.3米时,必须使用临时支护。
3、每根锚杆均用2块树脂锚固剂固定,锚杆露出螺母长度为10~40mm;
锚杆与巷道轮廓线切线或与层理面、节理面、裂隙面尽量垂直布置,夹角不小于75°
,每根锚杆锚固力不小于5吨(锚杆拉力计表读数为14.5MPa)。
4、打锚杆眼:
打眼前,首先严格按照中、腰线检查巷道断面规格,不符合作业规程要求时必须先进行处理;
打眼前以及打眼过
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