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细砂岩

0—6

灰色，有层理，含植物化石。

f=4～6

伪顶

直接底

粉砂岩

0.5—2.0

灰黑色，含炭质及植物化石。

老底

2.0

深灰色，石英长石为主，层状结构。

f=8

第一节工作面概况

2313综采工作面基本概况：

第二节地质及水文地质情况

本工作面有一向东倾斜的单一构造，煤岩层倾向E800，倾角5°

—8°

，一般6°

，工作面构造以断层为主，从2305、2303、2301三个已采工作面揭露情况看，落差一般在0.5－3米，根据地震资料在本面中部还可能存在一个落差4米的断层。

构造名称F2313C，走向°

，倾向°

，倾角65°

，性质为正断层，落差5米，对回采有一定影响。

2#煤顶板砂岩为一含水层，在回采过程中局部可能出现滴水或淋水，一般涌水量<

5m3/h，最大10m3/h，2#煤底板下受底板承压水威胁，底板有出水可能，最大突水量可能达到80m3/h。

本面绝对瓦斯涌出量为3.0m3/min，煤尘不爆炸。

煤的自燃等级为三类不易自燃煤层。

本面走向长1370～1080米，倾向长85～120米，斜面积为122500㎡,煤厚4.3米，容重为1.65t/m3，工业储量为520千吨，回采率底层为93％全采部分为85%，可采储量为487千吨。

第二章巷道布置

一、巷道布置情况：

本面上回风巷、上运输巷沿2#煤层顶板走向掘进，下回风巷、下运输巷和切眼沿2#煤层底板掘进，切眼一掘一扩，两次成巷。

顶层巷道采用锚梁网加锚索联合支护，底层巷道采用工字钢支护。

二、工作面风巷：

本面为上行风，下巷为进风巷,上巷为回风巷。

三、工作面运输巷：

下巷为运输巷，主要负责运煤、运料等。

四、工作面切眼：

切眼沿煤层走向掘进，一掘一扩，两次成巷。

初采时切眼长度85米，工作面拐弯后，长度达到120米，切眼安装时断面规格为5.4×

2.4米。

第三章采煤工艺

一、采煤方法：

本工作面呈镰刀形布置，刀头沿倾向布置，为底层工作面，煤厚2.2；

刀把为全煤厚沿走向布置的工作面，煤厚为4.3米，根据《安全规程》规定，底层工作面不采用综合机械化放顶煤采煤法，顶层工作面采用综合机械化放顶煤采煤法。

选用ZFB2400/16/24（F7）液压支架，底层一次采全高倾向长臂后退式综合机械化采煤法，全煤厚部分采用放顶煤综合机械化采煤法。

二、回采工艺：

本面采用单一煤层走向长臂后退式全部垮落法的综合机械化采煤。

落煤选用MG160/375-W型双滚筒采煤机，双向割煤，工作面采用SGZ630/264型可弯曲输送机运输。

三、工艺流程：

采煤机自下缺口上行割煤，追机滞后采煤机后滚筒1～2架及时伸出支架伸缩梁支护新暴露顶板，追机滞后采煤机后滚筒2～4架进行移架，滞后移架10米开始推移刮板输送机，采煤机割透上缺口后，退出缺口20米斜切进刀完成一个正规循环，循环进度0.5米。

第四章主要设备选型设计

一、液压支架选型设计：

2313工作面顶板采用液压支架控制顶板，支护设计即为液压支架的选型设计。

（一）、矿压参数：

（见下表）

预计本工作面矿压参数参考表

序号

项目

单位

本面预计

1

顶底板条件

直接顶厚度

m

5

基本顶厚度

17

直接底厚度

2

直接顶初次垮落步距

10

3

初

次

来

压

来压步距

16

最大平均支护强度

KN/㎡

310

最大平均顶底板移近量

0.09

来压显现程度

来压不明显

4

周期来压

12

350

0.06

平时

0.08

6

直接顶悬顶情况

7

底板容许比压

MPa

2.3

8

直接顶类型

类

9

基本顶级别

级

II

巷道超前影响范围

20

（二）、选择支护材料

根据同煤层工作面矿压观测数据及ZFB2400/16/24（F7）型液压支架特征可知，该支架对本地区煤层及顶底板条件是基本适应的。

ZFB2400/16/24（F7）型液压支架特征表

内容

规格

适

用

条

件

煤层厚度

2.1~3.6

煤层倾角

（°

）

15～20

顶板

直接顶

基本顶

底板

要求底板平整，抗压强度不低于3.2MPa。

地质构造

地质构造简单，不影响支架过断层。

总

体

特

征

支架高度

2.1～4.2

工作阻力

KN

5200

初撑力

4364

对底板最大比压

1.99

由上述可知，ZFB2400/16/24（F7）型液压支架是适合我矿2313工作面条件的，故选用。

（见附图1-1、1-2）

二、采煤机、刮板输送机选型

根据有关厂家的提供，结合我矿实际情况，由集团公司、亨健公司、集团公司通方机械制造厂、张家口煤机厂、西安煤机厂等有关人员在一起进行三机配套选型，最后决定选用SGZ630/264型刮板输送机，MG160/375-W型采煤机。

（见附图1-3、1-4）

三、乳化液泵站：

（一）、泵站选型、数量

1、本工作面的乳化液泵站选型根据相邻回采工作面的泵站压力从运巷到工作面的压力损失实测和结合本面实际情况，对照采煤工作面质量标准，确定2313综采工作面选用1台WRB-200/31.5型泵站，备用1台，压力最小值为30MPa，额定值为31.5MPa。

流量为400L/min。

2、泵站位置

2313综采工作面液压泵站位置：

初采时放置在北翼轨道巷，采到北翼轨道巷后，液压泵站放在下联巷内。

四、设备配置：

工作面机械设备配备见下表：

2313综采工作面机械设备配备表

使用地点

设备名称

规格型号

数量

备注

工

作

面

采煤机

MG160/375-W

台

液压支架

ZFB2400/16/24（F7）

80

架

ZPT2800/16/24HDT（F38）

刮板输送机

SGZ630/264

部

SGZ630/150

下

运

巷

乳化液泵

WRB-200/31.5

备用1台

绞车

25KW

11.4KW

SGW-40T

皮带运输机

SPJ-80

喷雾泵

XPB-250-5.5

移动站

KBSGZY-1000/6

水泵

第五章生产系统

第一节运输系统

一、设备、物料的运输:

工作面生产过程中的设备和物料运输采用绞车运输。

二、运煤方式:

运煤设备采用刮板输送机和皮带输送机运输。

三、运煤路线：

初采时：

工作面—2313下回风巷—北翼皮带巷—-190煤仓

采过北翼轨道巷后：

工作面—2313运输巷—溜煤眼—大皮带巷—-40煤仓

四、运料路线：

主井—-40上车场—轨道暗斜井—2313上联巷—2313回风巷—工作面。

（见附图2-1）

五、工作面安装

工作面安装期间所有的设备、支架运输路线：

主斜井→井底车场→-40东巷上车场→轨道暗斜井→南翼轨道巷→-190北冀回风巷→切眼

由于该工作面长度为85～120m，除切眼的60组支架安装外，还需在2313上回风巷安装24组支架。

工作面的安装见安装示意图。

（见附图2-2）

第二节排水系统

一、设备选型：

根据预测2313工作面涌水情况：

正常涌水量10m²

/h，最大涌水量为50m²

/h。

初采时在工作面下头设一处水窝（1号排水点，标高-194m），

1号排水点安设2301集中运输巷下部用型kw离心泵，敷设4寸铁管1趟排水到-190水仓；

2号排水点安设在世界上313上回风巷用型kw潜水泵，敷设4寸钢管1趟排水管到-40水平水仓。

二、排水路线：

工作面（1号点）－2301集中运输巷－203北翼轨道下山－南翼轨道巷－-190水仓。

（见附图3）

　工作面（2号点）－2313上回风巷－联络巷－皮带暗斜井－-40运输大巷—-40水仓。

第三节供电系统

2313工作面机组泵站1140V供电计算

一、功率P=200+375=575KW。

KX=0.4+0.6*375/575=0.85COSΦ选0.75

式中：

割煤机Pe=375KW，泵站200KW。

移动站容量的选择

Ｓb=

=1020KVA，

移动站的工作电流Ｉg=

二、按允许电压损失选择电缆（干线）的供电距离

（1）选择702电缆并联其Iɡ=

=

小于

Ｉy=260A,选择合格。

（2）移动站内部电压损失

查表Rb=0.0101欧，Xb=0.0661欧，SinØ

cosØ

=0.75

ΔVB=

×

490×

（0.0101*0.75+0.0661×

0.66）=43.3V

（3）按允许电压损失选择干线的供电距离

ΔVɡ=ΔVy-ΔVB=117-43.3=73.7V。

依公式：

ΔVɡ=

得Ig=

Ig=

=476.8m.

所以，在允许电压损失117V范围内，其供电距小于476.8米，即可满足网络内采煤机电机的正常起动。

根据实际距离选择二路702一电缆660m并联向机组供电（并联后实际距离330米小于476.8米。

其电压损失ΔVɡ=

=51V

故电压总损失实际为ΔV=ΔVB+ΔVɡ=43.3+51=94.3V<

117V合格。

三、二相短路电流和继电整定

（1）移动站至组合端的供电距离为702-380米，I并=190m

Ih=138.7米，查表Id=4711A

（2）四组合至割煤机最远点的二相短路电流，其供电距离为702-280米并联，I并=140米，Ih:

102.2米。

I：

138.7+102.2=240m，查表Id=3684A

（3）继电整定

机组工作电流Ig=

乳化泵工作电流Ig=

=131A

移动站800A开关的整定

IZ=458.3×

5+131=2422.5AIZ=3000A

I过=（458.3+131）×

1.2=707.1AI过=750A

割煤机在四组合上的整定

5=2291.5AIZ=2400A

I过：

458.3×

1.2=549AI过=600A

乳化泵400A开关的整定

IZ=131×

6=786IZ=1000A

I过=131×

1.2=157.2AI过=160A

四、校验灵敏座可靠性

K1=

>

1.5K2=

1.5

2313工作面供电设计计算（溜子部分1140V）

一、功率P=200+200+40×

2=480KW

cosØ

选0.7Kx=0.4×

0.6

移动站容量选择

Sb=

Sb=

所以选630KVA移动站Ve1200V供电。

二、电缆的选择和二相短路电流

（1）移动站工作电流Ig=

A

（2）移动站向六组合供电的干线工作电流Pe=480KW

故选二路MCP702-380m电缆并联向六组合供电。

I并702-190mIh:

138.7m，查表Id2=4711A

（3）工作面溜子P=200KW有工作电流。

选一路502-280m的六组合向其供电。

138.7m280mIh:

138.7+280=418m,查表Id=2546A

（4）工作面溜子P=110KW×

2的工作电流

选一路502-240m252-40m向其供电

I=702-138.7m502-240m252-40mIh=76m

Ih:

138.7+240+76=454.7m，查表Id=2178A

（5）平巷溜子40KW×

三、继电器整定和校验可靠性

（1）移动站800A开关的整定

2×

6+52=1624AIZ=2000A

I过=（31×

2+52）×

1.2=376.8AI过=400A

校验K=

（2）工作面溜子P=200KW在六组合上的整定

6=786AIZ=1000A

1.2=157.2AI过=180A

（3）工作面溜子P=110×

在六组合上的整定

IZ=144×

6×

=864AIZ=1000A

I过=144×

1.2=172.8AI过=200A

1.5合格

（4）平巷溜子部P=40×

2在六组合上的整定

IZ=52×

6=312AIZ=600A

I过=52×

1.2=62.4AI过=70A

四、电压损失

（1）移动站内部电压损失，查表Rb=0.0167欧Xb=0.1246欧

选0.7

=507×

（0.0116+0.088）=50.5V

（2）总负荷200×

2+40×

2在干线702-380m（并联）上产生的电压损失ΔVg=

（3）负荷200KW溜子在最远支线502-280m上产生的电压损失

ΔVZ=

ΣΔV=ΔVB+ΔVg+ΔV2=50.5+19.19+18.1=87.8V<

117V合格。

所以经计算供电系统的电压损失87.8V小于允许电压损失117V，故满足电机的起动需求。

2210工作面供电设计计算（６６０Ｖ供电部分溜子皮带）

一、总功率P=40+40×

2+110+110+45+45=430KW

（Kx=0.4+0.6

选0.7）式中：

联巷溜子40KW

下运巷皮带40KW×

2，下巷排水泵110KW二台，45KW泵二台。

移动站容量的选择：

选500KVA，Ve=660V

移动站供电。

（1）溜子40KW，皮带40KW×

2线路的工作电流

选702-200mmMY电缆向其供电。

二相短路电流I702-200mIh=146m,查表I2d=3916A.

（2）溜子40KW的工作电流

（3）皮带40KW×

选352-50m向其供电，Ig：

90A<

Iy:

153A

Ih702-146m352-50mIh:

68.5mI：

146+68.5=215m，查表I2d=2838A.

三、继电器整定和校验

（1）总馈电的整定

IZ=90×

6+45=585AIZ=800A

I过=（90+45）×

1.2=162AI过=180A，校验K1=

（2）二段保护馈电（控皮带40KW×

2）的整定

6=540AIZ=700AI过=90×

1.2=108AI过=120A，校验K2=

K3=

合格

四、电压损失的验算

（1）移动站内部电压损失：

（2）ΔVg=

（电缆702-200m上）

（3）ΔV2=

（电缆352-50m上）

所以ΔV=17+7.5+2.5=27V<

63V满足需求。

660V供电排水泵线路

一、功率P=110×

2+45×

2=310KW

（Kx=0.3+0.7

二、干线的工作电流Ig=

所以选702-200m的电缆向其供电。

146m查表I2d=3916A

（1）110KW水泵的Ig=

（2）45KW水泵的Ig=

选352-300m电缆向其供电。

702-146m352-300mIh:

411mI:

411+146=557m，查表I2d=1266A.

三、整定和校验

（1）总馈电整定：

IZ=124×

5+124+50.8+50.8=845.6IZ=1000A

（2）分馈电整定：

Iz=50.8×

6+50.8=355.8AIZ=600A，

。

四、电压损失

（1）ΔVy=17V（前面已计算）

（电缆702-200m上）

（电缆352-300m上）

ΔV=17+19.5+16.0=53.5V<

2313工作面割煤机起动电压验算

割煤机电动机为最大最远，故按机组起动，其它机械正常运转条件下运行验算。

一、求最小起动电压VQ（查技术参数表mQe=

mQ=

，依式：

VQ=Ve

所以，VQ=1140×

割煤机起动时的最低起动电压为827V小于此值无法起动。

二、求最小起动电压VQ时的起动电流IQ和功率因数cosØ

Q，依公式IQ=

故IQ=

（式中：

割煤机Ie=458.3A,IeQ=2291A）,c0sØ

选0.52。

三、求割煤机丈线702-660m并联上的起动电压损失ΔV2

由公式ΔV2=

得ΔV2=

四、求移动站内部起动电压损失（割煤机正在起动时）

ΣPe=200KW（割灯机以外的其它功率即乳化泵功率）

ΣIɡ=

（式中Kx`=0.7,cosØ

选0.75）

IbQ=ΣIg=95+1662=1757A

cosΦbQ=

故有cosØ

bQ=

所以，

ΔVbQ=

五、校验起动电压

ΣΔVQ=ΔVbQ+ΔV2=186.6+133=319.6V

ΣΔVQ=319.6<

Ve2-0.75VD=1200-0.75×

1140=345V合格

再校验：

Ve2-VQ=1200-827=373V合格。

2210工作面高压由中央变电所引入，经移动站后供工作面设备用电。

（见附图5-1、5-2、5-3、5-4）

第四节通风系统

一、通风系统：

根据2313采面巷道布置和生产运输布置状况，2313采面采用U型通风方式上行通风。

2313采面通风路线如下：

（见附图6）

主斜井—-40上车场→轨道暗斜井→2313下联巷→2313运输巷→切眼→2313回风巷→203专用回风巷→主下山→+100回风巷→回风立井。

二、工作面需风量计算

1、根据《煤矿安全规程》规定，按回采工作面回风流中瓦斯的浓度不超过1%的要求计算工作面风量Q：

Q采=100×

q采×

KCH4；

m3/min

Q采——回采工作面实际需要风量，m3/min

KCH4——采面瓦斯涌出不均衡通风系数，取1.6

q采——回采工作面回风巷风流中瓦斯的平均绝对涌出量，m3/min；

取q采=4m3/min，得Q采=100×

4×

1.6=560m3/min。

2、按工作面最多人数计算风量Q

以工作面交接班最多人数N=98人计算，则工作面风量为：

Q=4×

N=4×

98＝392m3/min

4——每人每分钟供给的最小风量；

3、按工作面温度选择适宜的风速进行计算风量Q采

2313采面地温不很高，工作面预计20℃，为使工作面有良好的气候，参照风速取V采=1.5m/s。

则工作面风量为Q采=60×

V采×

S采=60×

1.5×

6=540m3/min。

式中S采——采煤工作面的平均断面积，取6m2

V采——采煤工作面风速，取1.5m/s

比较上述结果，预算最大值Q采=560m3/min。

按风速进行验算：

V＝Q采/（60×

S采）＝560/（60×

6）＝1.56m/s

最低允许风速V最低为0.25m/s，最高允许风速V最高为4m/s。

V低＜V＜V高，合乎规定。

（附图1）

三、防尘系统：

（见附图7）

2313采面防尘水源为猴车下山平巷钻孔水源，供水路线为：

猴车下山平巷钻孔水源—皮带暗斜井—联络巷—2313上下巷—2313切眼。

1、2313上、下巷均铺设防尘洒水管路，2313下巷每隔100m、2313上巷每隔50米设一个三通阀门，以便冲洗巷道。

2、2313工作面及下巷各转载点必须安装喷雾洒水装置。

3、在2313上、下巷距工作面30米处各设一道手动净化风流的常开水幕。

4、2313工作面的割煤机必须安装使用内、外喷雾装置，放炮时使用水炮泥。

所有人员佩戴防尘口罩。

5、生产采区每隔10天对2313上、下巷进行一次粉尘清扫和冲洗，严禁有煤尘堆积现象的发生。

四、瓦斯监测系统

2313采面安装了KJ102矿井瓦斯监测系统，2313瓦斯监测系统（见附图8）中共装备的安全监控设备有：

FDZB-1分站主机1台；

P3039甲烷传感器2台；

KGE29风速传感器1台。

各种安全监控设备的安装位置、供电电源、线路敷设及控制范围如下：

1、FDZB-1分站主机：

位置：

2313联巷。

电源：

供电电源位于2313下巷660V电源总开关电源侧。

信号线敷设路线：

移变—分站主机—2313回风巷—2313工作面。

控制范围：

工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备进行断电控制。

2、2313工作面瓦斯传感器：

位置：

迎头瓦斯传感器位于2313回风巷内距工作面切眼5-10米处，传感器垂直悬挂，距顶梁不得大于0.3米，距侧壁不小于0.2米。

FDZB-1分站主机本安电源。

信号线敷设线路：

FDZB-1分站主机——2313回风巷——迎头瓦斯传感器。

瓦斯报警点：

≥1%CH4。

瓦斯断电点：

≥1.5%CH4，。

断电范围：

当工作面风流中瓦斯浓度达到1%时报警，瓦斯浓度达到1.5%时，通过FDZB-1分站主机下达断电命令，实现对工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备进行断电控制。

复电点：

∠1%CH4，人工复电。

3、2313工作面回风瓦斯传感器：

回风瓦斯传感器位于2313回风巷内距2313回风口10—15米处，传感器垂直悬挂，距顶梁不得大于0.3米，距侧壁不得小于0.2米。

信号线敷设路线：

FDZB-1分站主机——2313巷——回风瓦斯传感器。