15101综采工作面作业规程正文.docx
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15101综采工作面作业规程正文
第一章概况
第一节、工作面位置及井上下关系
一、工作面的位置
15101工作面位于+690水平一采区内,工作面标高为+710.0—+641.4m,该工作面走向长度为1113m,倾向长度为200m,面积为222600㎡,15101工作面东部为正在掘进的15103工作面,南部距本矿矿界20米,西部为尚未掘进的15201工作面,北部为二水平水仓、二水平井底车场、二水平轨道巷、行人暗斜井、二水平胶带巷、二水平回风巷、底板抽放巷。
二、地面相对位置
15101工作面地表位于臭炭沟以西280米~540米范围内,东河沟以南320米,横跨南梁,埋藏深度513~573m。
地面标高为+1263—+1203m,平均标高+1233m。
(见附图2)
三、回采对地面的影响
对应的地面无设施,回采对地面基本无影响。
四、工作面相邻的采动情况以及影响范围
15101工作面为+690水平的首采工作面,进回风巷顶板和煤帮的压力都相对不大。
第二节煤层
一、煤层厚度
15101工作面所采的煤层为15#煤层,煤层总厚度为5.67m,煤层结构为:
2.2(1.1)1.0(0.17)1.2;回采煤层厚度为1.9~2.5m,平均厚度2.2m,总体变化情况不大。
(见附图1)
二、煤层产状
该工作面总体形态为北高南低的单斜构造,煤层倾角2º~10º,平均6º。
三、煤层情况
15101工作面的煤层呈块状,以亮煤为主,暗煤次之,属半光亮型煤,煤层的可采系数为1,变异系数为9%,煤层总体稳定。
四、煤质情况(表1)
Mt(%)
Ad(%)
Vd(%)
Qnet,ar(MJ/kg)
Fc(%)
St,d(%)
工业牌号
2.40
27.50
9.01
23.88
72.34
1.96
WY3
第三节煤层顶底板
一、煤层顶板(表2)
顶板名称
岩石名称
厚度(m)
岩性特征
基本顶
砂质泥岩
9.18
性脆,断口参差状,含菱铁矿结核及黄铁矿晶体,顶部含砂量大。
直接顶
K2下灰岩
1.76
性硬,质纯,含海百合茎,裂隙发育。
伪顶
不发育
二、煤层底板(表3)
底板名称
岩石名称
厚度(m)
岩性特征
伪底
不发育
直接底
中粒砂岩
2.93
成份以长石、石英为主,含植物根茎化石,少量云母片及黑色矿物,分选磨圆好,泥质胶结。
基本底
砂质泥岩
2.93
性脆,断口较平坦,下部含泥质较高。
三、工作面地层综合柱状图(见附图1)
第四节地质构造
一、断层
掘进该工作面过程中,共揭露8条断层(见附图3)具体如下(表4)
构造
名称
走向
倾向
倾角
性质
落差(m)
对回采的影响程度
F1
N60ºE
SE
15º
正断层
0.7
有一定影响
F2
N70ºE
NW
15º
正断层
1.0
有一定影响
F3
N70ºE
SE
60º
正断层
0.9
有一定影响
F4
N20ºE
SE
50º
正断层
1.4
有一定影响
F5
N70ºW
SW
40º
正断层
1.2
有一定影响
二、陷落柱
(一)15#煤层在回采约至645m处会遇到X8陷落柱(62×56m),回采约至803m处会遇到X9陷落柱(48×34m),对回采有一定影响。
(二)15101尾巷在胶带巷开口422m处东帮钻场遇X23陷落柱,15201进风巷在胶带巷开口510m处遇X3陷落柱,这两个陷落柱对回采均没有影响。
(三)预计15101工作面在回采过程中还会出现隐伏陷落柱及断层。
第五节水文地质
一、含水层的分析
本面水文地质条件简单,主要充水因素为太原组灰岩裂隙岩溶含水层。
(一)K2下灰岩裂隙含水层:
为15#煤直接顶,是开采15#煤的直接充水含水层,厚度为1.76米,裂隙岩溶不发育。
(二)K2灰岩裂隙含水层:
是开采15#煤的间接充水含水层,其含水量大,裂隙岩溶不发育。
(三)K3、K4灰岩裂隙含水层:
是开采15#煤的间接充水含水层,裂隙岩溶不发育。
二、81#煤采空区积水
该工作面上部为81103工作面采空区,81#煤采空区范围为81105工作面、81103工作面、81101工作面、81201工作面、81203工作面。
81101、81201、81203工作面的采空积水在81205切巷贯通前已进行探放,目前只有81105采空区有积水,积水水量为7020m³。
三、工作面涌水量
(一)涌水量情况
根据掘进过程中沿煤层瓦斯抽放钻孔出水资料,预计本面回采过程中正常涌水量3m³/h,最大涌水量20m³/h。
(二)防治水措施
在工作面开采时应配备不低于40m³/h能力的排水设施,以便及时排除工作面积水。
第六节影响回采的其它因素
(表5)
其他因素
特征
瓦斯
绝对瓦斯涌出量:
60m³/min
煤尘
具有爆炸性
自燃倾向性
不具有自燃发火倾向性,不易自燃
抗压强度
(MPa)
煤层
夹矸
直接顶
老顶
直接底
76.0~100.1
21.0~50.0
地质部门对回采的建议:
一、顶板灰岩起伏不平,会出现不同程度的割顶现象,建议队组制定割顶专项技术措施,确保安全。
二、工作面开采时应配备不低于40m³/h能力的排水设施,确保工作面低凹处积水及时排出。
三、重新设计批复15#煤层刘家垴、杨林头村、风井广场保护煤柱,以确定该面的停采位置。
第七节储量及服务年限
一、储量(表6)
走向长(m)
倾斜长(m)
面积(m2)
煤厚(m)
容重(t/m3)
工业储量(t)
回采率(%)
可采储量
(t)
1113
200
222600
2.2
1.41
690505
95
655980
二、服务年限
(一)月设计推进长度的计算为:
月设计推进长度=月生产天数×每天正刀循环总数×循环进尺×正规循环系数
式中:
月生产天数,取30天;
每天正刀循环总数,取6刀;
循环进尺,取0.8米;
正规循环系数,取0.9;
则月设计推进长度=30×6×0.8×90%
=129.6米/月
(二)工作面的服务年限计算为:
工作面的服务年限=可采推进长度/月设计推进长度
式中:
可采推进长度,取1113米;
月设计推进长度,取129.6米/月;
则工作面的服务年限=1113/129.6
=8.6月
第二章采煤方法
本工作面采用倾向长壁一次采全高的采煤方法,采用全部垮落法管理工作面顶板。
第一节巷道布置
一、采区设计、采区巷道布置概况
15101工作面开采一采区15#煤,此工作面为倾向长壁布置,工作面进回风顺槽、尾巷、切巷均沿15#煤层顶板布置,高抽巷沿12#煤层顶板布置。
二、采煤工作面进风巷
15101进风巷为矩形断面,掘进时顶部采用锚杆+网+W钢带+锚索联合支护,帮部采用锚杆+网+钢筋钢带支护,进风巷道净宽5.0m,净高3.0m,断面积15.0m2,主要用于该工作面的进风、运煤、运料。
进风巷内布置有规格:
DN80型的压风管和静压水管各一路,DN50型乳化液管和排水管各一路,布置在皮带机上方。
靠采帮处敷设轨道,并在靠近工作面的地点设有设备列车,安设移动变电站、乳化泵站等设备;靠煤柱帮安设桥式转载机和胶带输送机;巷中吊挂电缆线。
三、采煤工作面回风巷
15101回风巷为矩形断面,掘进时顶部采用锚杆+网+钢筋钢带+锚索联合支护,帮部采用锚杆+网+铁托板支护,巷道净宽4.0m,净高3.0m,断面积12.0m2,主要用于该工作面的回风、运料。
巷内布置有:
DN80型的压风管和排水管各一路,DN50型静压水管一路,巷中敷设有轨道。
四、采煤工作面尾巷
15101尾巷为矩形断面,掘进时顶部采用锚杆+网+W钢带+锚索联合支护,帮部采用锚杆+网+铁托板支护,巷道净宽5.0m,净高3.0m,断面积15.0m2,主要用于该工作面的回风。
五、采煤工作面高抽巷
15101高抽巷为矩形断面,掘进时沿12#煤层顶板布置,采用锚索锚杆网支护,巷道断面净宽3.6m,净高2.4m,断面积8.64m2,主要用于顶板瓦斯的抽放。
六、采煤面切巷
15101切巷为矩形断面,掘进时采用钢带锚索锚杆塑钢网联合支护,巷道净宽6.5m,净高2.5m,断面积16.25m2,其内安装有工作溜、支架、采煤机。
七、15101工作面布置平面图及巷道断面图(见附图3)
第二节采煤工艺
一、采煤方法
15101工作面采用倾向长壁一次采全高的综合机械化采煤方法。
本工作面煤层厚度为1.9~2.5m,平均厚度2.2m,采煤机可采高度2.0~4.0m,支架高度1.7~3.1m,工作面有效采高控制在2.2m;采煤机滚筒截深为800mm,确定循环进尺为0.8m,采煤机割煤高度2.2m,一次采全高。
二、回采工艺
双滚筒采煤机双向割煤,在工作面端部斜切进刀,往返一次进两刀,螺旋滚筒配合刮板输送机铲煤板装煤,刮板输送机运煤;液压支架支护顶板,全部垮落法处理采空区。
三、采煤工艺流程(见附图4)
采用端头斜切进刀方式进行割煤,即在两端头自开缺口斜切进刀,进刀不小于距离30m,采高控制在2.2m左右,每刀进度0.8m,正常情况下采煤机牵引速度控制在3—5m/min。
进刀顺序为:
(一)采煤机割透端头后,按要求推移工作溜,并使得弯曲段长度不小于20m,调换滚筒上下位置,改变采煤机牵引方向,反向割煤切入煤壁,使得采煤机达到正常截深0.8m后,按要求推移弯曲段的刮板输送机至平直状态。
(二)当采煤机斜切进刀后,停止割煤,调换滚筒上下位置换向牵引割三角煤。
(三)割透端头后,采煤机再次调换滚筒位置,换向牵引,拉空刀至进刀处正常割煤,追机移架、推溜、移机头或机尾。
四、割煤过程中应注意以下事项:
(一)如果遇到工作溜负荷大,采煤机要减速或停止割煤,严禁超速割煤。
(二)一般情况下,必须按煤层坡度沿顶底板割煤,不割顶底板。
在遇到小型构造,可适当调整坡度(最大不能超过15o)。
构造过完后,尽快找到顶底板,沿顶底板割煤。
(三)采煤机运行过程中,正副司机要配合好,正司机要站在采煤机操作按扭旁,掌握开停,用遥控器控制速度和前滚筒位置,应注意支架顶梁,严禁采煤机割顶梁。
副司机站在采煤机后摇臂3米范围外用遥控器控制后滚筒情况。
(四)机组割两端头时,先停机检查端头煤壁处有无杂物,有杂物先清除。
工作人员站在5m以外有掩体的安全地点,机组司机站在机身落山一侧掩体后操作,以防锚杆甩出伤人。
牵引速度适中,锚杆松动后,切断采煤机电源闭锁工作溜,专人监护站在可靠支护下取出松动的锚杆后,方可开机割煤。
(五)机组割煤时,回风侧严禁有人,回风横贯至风门间安设栅栏上锁,钥匙由工作面跑片瓦检工掌握,割煤期间禁止人员入内。
(六)机组向机头方向割煤时,下风侧不得有人;需要移架时,必须先停机组然后移架再割煤。
五、正规循环生产能力计算
式中:
W—工作面正规循环生产能力,t;
L—工作面平均长度,取200m;
S—工作面循环进尺,取0.8m;
h—工作面设计采高,取2.2m;
—煤层密度,取1.41t/m3;
c—工作面采出率,95%。
则W=200×0.8×2.2×1.41×0.95
=471.5t
第三章设备配置
一、采煤机的主要技术特征
1、型号:
MG400/930—3.3D型,
2、功率:
930kW
3、可调采高:
2.0~4.0m
4、额定电压:
3300V
5、牵引速度:
0~7.35~12.26m/min
6、滚筒截深:
800mm
7、滚筒直径:
1900mm
8、调速方式:
机载式交流变频调速
9、变频范围:
1.6~50~83.4Hz
10、牵引形式:
链轮销排牵引
11、牵引力:
420~700kN
12、整体机重:
52t,
13、机面高度:
1530mm
14、最大卧底量:
560mm
15、适应煤层硬度:
f≤4(硬或中硬)
16、适应煤层倾角:
≤16°
二、液压支架的主要技术特征:
(一)液压支架
1、型号:
ZY6400/17/31的两柱支撑掩护式液压支架
2、额定供液压力:
31.5MPa
3、高度:
最低1700mm;最高3100mm
4、宽度:
最小1430mm;最大1600mm
5、额定初撑力:
5066kN(P=31.59MPa)
6、额定工作阻力:
6400kN(P=39.89MPa)
7、底板比压:
2.3~3.2MPa,平均2.75MPa
8、平均支护强度:
0.95MPa
9、适应角度:
≤20°
10、中心距:
1500mm
11、泵站流量:
315L/min
12、支架重量:
18.02t
13、移架步距:
0.8m
(二)单体液压支柱
型号:
DZ—2.8DZ—3.15DZ—2.5
1、伸缩行程:
800mm
2、额定工作阻力:
250kN
3、额定工作液压:
31.5MPa
4、油缸直径:
100mm
5、泵站压力:
31.5MPa
6、初撑载荷:
115.64~153.86kN
7、底座面积:
10900mm²
三、运输设备
(一)刮板运输机
1、运输机型号:
SGZ-800/1050型前部输送机
2、装机功率:
2×525kW
3、电机型号:
YBSD-525(单速)
4、减速器型号:
JS525III
5、传动比:
1:
33.58
6、耦合器:
福伊特TWVVFS750型
7、运输能力:
1800t/h
8、刮板链形式:
中双链
9、链条中心距:
160mm
10、刮板链速:
1.3m/s
11、圆环链规格:
φ34×126—D加强链
12、圆环链破断负荷:
1810kN
13、供电电压:
3300V
14、实际长度:
200m
15、冷却方式:
水冷
16、中间槽形式:
整体铸焊式封底溜槽
17、中间槽尺寸:
1503×800×344mm
18、槽间连接形式:
哑铃
19、紧链方式:
液压马达低速紧链伸缩机尾辅助紧链
(二)桥式转载机
1、型号:
SZZ-800/250(自移式转载机)
2、电机功率:
250kW(双速电机)
3、运输能力:
1800t/h
4、供电电压:
3300V
5、刮板链速:
1.545m/s
6、减速器型号:
53JS
7、传动比:
1:
24.225
8、刮板链型式:
中双链
9、圆环链规格:
φ34×126mm
10、链条中心距:
160mm
11、紧链形式:
砸盘和伸缩机头辅助紧链
12、溜槽型式:
整体焊接厢式结构
13、爬坡角度:
10°
(三)破碎机
1、型号:
PCM—250型锤式破碎机
2、破碎能力:
3000t/h
3、供电电压:
3300V
4、传动方式:
单速电机+液力耦合器+减速器
5、电机功率:
250kW
(四)可伸缩带式输送机
1、型号为DSJ—1200/2×250,L=1300m
2、储带长度:
100m
3、传动滚筒直径:
φ830mm(壁厚28mm)
4、卸载滚筒直径:
φ630mm(壁厚16mm)
5、机尾滚筒直径:
φ500mm(壁厚16mm)
6、储带仓滚筒直径:
φ400mm,200mm
7、托辊直径:
φ133mm(360KA托辊轴承)
8、电机功率:
2×250kW
9、运输能力:
1500t/h
10、传动滚筒直径:
630mm
11、带宽:
1200mm
12、带速:
3.5m/s
13、输送带规格型号:
8级阻燃抗静电带PVC1400S
14、涨紧装置型号:
ZYJ-250/16.5D
15、电机工作电压:
660V/1140V
16、电机减速器连接方式:
柱销式弹性联轴器
(五)转载皮带
1、型号:
DTL120/150/45
2、功率:
45kW
3、带宽:
1200mm
4、运输能力:
1500t/h
5、工作电压:
660V
(六)辅助运输设备选用1.0t的矿车和叉车,牵引设备选用JD—25、JD-11.4型调度绞车,JM—14型回柱机,JW75B型梭车,其主要技术参数如下:
1、JD—25型调度绞车,其主要技术参数如下:
(1)型号:
JD—25
(2)静拉力:
18kN
(3)钢绳直径:
15mm
(4)转速:
1470r/min
(5)电机功率:
25kW
(6)钢绳速度:
0.773—1.399m/s
(7)绳容量:
400m
(8)滚简直径:
550mm
2、JD—11.4型调度绞车,其主要技术参数如下:
(1)型号:
JD-11.4
(2)静拉力:
9.8kN
(3)绳径:
12.5mm
(4)绳速:
26—72m/min,平均44m/min
(5)绳容量:
400m
(6)滚简直径:
550mm
(7)外形尺寸:
1100×765×730mm
3、JM—14型调度绞车,其主要技术参数如下:
(1)型号:
JM—14
(2)静拉力:
140kN
(3)绳径:
22mm
(4)平均绳速:
8.7m/min
(5)绳容量:
150m
(6)减速比:
175
(7)滚简直径:
550mm
(8)功率:
18.5kW
4、JW75B型梭车,其主要技术参数如下:
(1)型号:
JW75B
(2)最大牵引力:
80kN
(3)电机功率:
75kW
(4)速度:
1.12m/s
(5)绳径:
22mm
(6)滚简直径:
1200mm
四、泵站
乳化泵选用BRW315/31.5型一套(两泵两箱),喷雾泵选用BPW320/10M型一套(两泵一箱),注水泵3ZSB—135—17型一台,主要技术参数如下:
(一)乳化泵:
1、型号:
BRW315/31.5
2、工作压力:
31.5MPa
3、电机电压:
660V/1140V
4、额定流量:
315L/min
5、曲轴转速:
650r/min
6、柱塞直径:
45mm
7、柱塞行程:
66mm
8、柱塞数目:
5个
9、储能器容积:
25L
10、出厂时储能器充气压力为:
18~22MPa
11、卸载阀出厂调整压力:
34.7~36.2MPa
12、卸载阀恢复工作压力:
卸载阀调定压力的75%~90%
13、电机功率:
200kW
14、总重量:
4800kg
15、进液接头:
M110×2
16、出液接头:
2-M45×2
17、工作介质:
3%—5%乳化油的中性水溶液
(二)喷雾泵:
1、型号:
BPW320/10M
2、公称流量:
320L/min
3、公称压力:
10MPa
4、电机功率:
75kW
5、进水压力:
2.5MPa
6、柱塞直径:
φ63mm
7、额定电压:
660V/1140V
8、溢流阀出厂调定压力:
10MPa
9、安全阀型号:
AQF6
10、安全阀出厂调定压力:
11.5MPa
11、储能器充气压力:
6±0.5MPa
12、高压水出口形式及规格:
φ38mm快速接头
13、工作介质:
清洁中性水
(三)注水泵:
1、型号:
3ZSB—135—17
2、额定流量:
102L/min
3、额定压力:
15MPa
4、电机功率:
30kW
第四章顶板控制
第一节支护设计
一、液压支架支护强度验算
(一)预计工作面矿压参数参考表(表7)
序号
项目
单位
同煤层实测
本面选取或预计
1
顶
底
板
条
件
直接顶厚度
m
1.55-2.10
1.76
基本顶厚度
m
8.86-10.98
9.18
直接底厚度
m
1.10-1.45
1.10
2
直接顶初次垮落步距
m
8-20
8-20
3
初
次
来
压
来压步距
m
35-50
35-50
最大平均支护强度
kN/m2
510
510
最大平均顶底板移近量
mm
100--120
100
来压显现程度
明显
明显
4
周
期
来
压
来压步距
m
8--15
8--15
最大平均支护强度
kN/m2
470
470
最大平均顶底板移近量
mm
100
100
来压显现程度
明显
明显
5
平
时
最大平均支护强度
kN/m2
451
451
最大平均顶底板移近量
mm
100
100
6
直接顶悬顶情况
m
0
0
7
底板容许比压
MPa
38.1
38.1
8
直接顶类型
类
二
二
9
基本顶级别
级
II
II
10
巷道超前影响范围
m
20
20
(二)经验计算支护强度
支架支护强度
式中:
Pt—工作面合理的支护强度,kN/m2;
h—采高,取2.2m;
—顶板岩石容重,kg/m3,一般可取2.5×103kg/m3;
k—工作面支架上覆岩层厚度与采高之比,一般为4~8,根据具体情况合理选取,这里取8倍采高计算。
则:
Pt=9.81×2.2×2.5×103×8
=431.64kN/m2
(三)现场实测工作面初次来压时最大平均支护强度Pt=510kN/m2
(四)工作面条件与支架适应条件对照表(表8)
项目
工作面实际条件
支架参数
采高/m
2.2
1.7~3.1
倾角(°)
2°—10°
≤12°
煤厚/m
1.9—2.5
3.1
硬度f
6
≤10
支护强度/(kN.m-2)
510
630—690
底板比压/(kN.m-2)
38100
320
顶板类(级)别
II级二类
支撑掩护式
(五)支护设备选择
15101工作面支架共135架,型号为:
ZY6400/17/31,从进风到回风顺槽依次编号为1~135号支架。
根据工作面条件与支架适应条件对照表可以看出,该工作面选用ZY6400/17/31型支架,在满足顶板管理支护强度需要的同时,也能满足底板比压值要求。
通过对比、验算,证明选用该类支架能满足要求。
二、两巷超前支护支护强度验算
(一)超前段支护在静压状态下顶板载荷
其中
式中:
Q顶—静压情况下顶板载荷,kN/m2;
RP—塑性区半径,m;
R0—矩形巷道外接圆半径,m;
γ顶—顶板岩石平均容重,取2.5×103kg/m3;
Z—巷道埋藏深度,为513—573m,取573m;
H—巷道高度,取3.0m;
a—巷道宽度,取5.0m;
—内摩擦角,取45°;
C—粘结系数,取4;
则:
=2.92m
=3.47m
=4.925kN/m2
(二)进风超前段顶板载荷(动压影响一般取静压时的2—4倍,这里取3)
Q进=3×Q顶=3×γ顶(RP—H/2)
式中:
Q进—进风超前段顶板载荷,kN/m2;
Q顶—静压情况下顶板载荷,取4.2kN/m2;
则:
Q进、Q回=3×4.925
=14.775kN/m2
(三)顶板总压力
F顶=L×a×Q进
式中:
F顶—顶板总压力,kN;
L—超前维护距离,取20m;
a—巷道宽度,取5.0m;
Q进—进风超前段顶板载荷,取14.775kN
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