1312工作面设计说明书.docx
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1312工作面设计说明书
济矿集团霄云煤矿1312工作面
设计说明书
采区名称:
一采区
工作面名称:
1312工作面
设计开始:
2013年05月10日
设计结束:
2013年05月20日
设计提交:
2013年月日
施工单位:
掘进
掘进
采煤综采工区
设计人员会签栏
专业
签名
日期
专业
签名
日期
地质
机设
掘进
供电
采煤
安全
通防
审核
运输
审查人员会签栏
签名
日期
签名
日期
生产科
地测科
通防科
安全科
机电科
调度室
安全矿长
机电矿长
生产矿长
总工
程师
矿长
审查意见:
根据我矿开拓布局情况及《2013年度生产计划》安排,为确保采掘平衡,实现矿井持续稳产达产,决定以1312工作面作为1306工作面的接续工作面,矿部于2013年05月10日下达设计指令,并在总工程师的领导下对该工作面进行具体设计。
该工作面的皮带顺槽、轨道顺槽及开切眼施工单位根据计划安排掘进队伍负责施工;回采工作计划由综采二区负责。
设计依据:
霄云煤矿《首采区设计说明书》;
霄云煤矿《首采区水下采煤方案设计》;
霄云煤矿《矿井建设初步设计(调整版)》;
《1312工作面方案设计地质说明书》
第一章概况
一、工作面范围及四邻采掘情况
1、地面位置及地形地物:
该工作面位于工业广场东南方向,地表主要有张庄、翟庄、张华楼村(切眼附近),其余主要为农田,紧邻工作面南侧有三个钻孔,分别为J10-1、J12-2、79-7钻孔。
2、井下位置及邻区情况:
1312工作面是霄云煤矿1306工作面的接续面,按照规划,位于一采区上部东南方向,该工作面北距1306轨顺455.8m(与DF18断层留设煤柱约10~50m),西到上部集中大巷保护煤柱,东到一采区边界(冲刷区)。
其中,上部集中轨道运输巷与上部集中胶带运输巷即将施工至1312胶带顺槽及其联络巷开门口位置。
根据地测部门所提供的最新地质资料、钻探资料,设计1312工作面走向方位与一采区已施工工作面方位一致,均整体沿煤层走向布置,并确定1312胶带顺槽布置在DF19断层、DF18断层南侧,与DF18断层最大落差处留设约50m保护煤柱(断层走向与1312工作面走向近似平行)。
其中,1312皮带顺槽设计走向长度2620m,与上部集中胶带运输巷贯通,并通过联络巷与上部集中轨道运输巷联通;1312轨道顺槽设计走向长度2440m,直接从上部集中轨道运输巷设计位置开门,进入煤层后沿煤层掘进,设计增设1312工作面第一中间巷,担负1312轨道顺槽掘进煤流转载至1312皮带顺槽。
同时,该迎头掘进乏风通过中间巷回至1312胶带顺槽。
1312工作面设计倾向宽度150m,工作面总面积约354071m2,地质储量150.18万吨,可采储量139.89万T。
依据霄云煤矿《矿井建设初步设计说明书(修改版)》、《一采区设计说明书》,该工作面设计为小煤柱开采。
其1312胶带顺槽里段与1310轨道顺槽规划留设6.0m煤柱,1312轨道顺槽与1314皮带顺槽规划留设6.0m煤柱。
二、煤层赋存情况
1、工作面煤层产状及储量(见下表):
工作面要素
单位
最大
最小
平均
地质储量(t)
1501800
走向长度
m
2394
2350
2372
回采率(%)
95
倾斜长度
m
142
142
142
可采储量(万T)
1142000
煤层倾角
°
15.7
3
14
容重
1.36
赋存深度
m
795
540
667
瓦斯等级
瓦斯
煤层厚度
m
3.6
2.3
2.9
稳定程度
较稳定
2、煤层顶底板情况(附柱状图)
煤
层
顶
底
板
情
况
顶底板
名称
岩石名称
厚度(m)
岩性特征
老顶
细砂岩
14.4
灰白色~浅灰色,薄层状,主要成分为石英、长石,含少量的暗色矿物,分选中等,泥硅质胶结,呈水平层理、斜层理、波状层理,具裂隙,充填方解石,夹煤线。
直接顶
细砂岩
3.0
灰色~浅灰色,薄层状,主要成分为石英、长石,含少量的暗色矿物,分选中等,泥硅质胶结,呈水平层理、斜层理。
直接底
泥岩
1.8
深灰黑色,泥质结构,参差状断口,见植物根茎化石及黄铁矿结构。
老底
粉砂岩
3.7
深灰色,粉砂质结构,平坦状断口,见少量菱铁矿结核,具水平互层层理,见细砂岩条带。
3、地质构造
根据三维勘探资料,1312工作面区域内煤岩层走向北西,倾向北东,平均倾角14°,区域内地质构造中等。
在1312工作面胶带顺槽以北发育2条较大断层DF18、DF19,落差分别为0~21m和0~15m。
由于胶带顺槽距离DF18、DF19断层较近,在掘进期间,预计会揭露次生断层;同时,1312工作面内发育5条小断层,分别为DF13、DF14、DF15、DF16、DF17,预计掘进期间会揭露DF15、DF16和DF17断层,落差分别为0~6m、0~5m和0~4m;由于1312胶带顺槽位于DF15断层的歼灭点处,预计该处揭露的断层落差较小;1312工作面第二中间巷可能会揭露DF13断层,落差为0~3m。
由于DF18断层和DF19断层落差大且距离1312胶带顺槽较近,其断层破碎带及其次生断层对1312胶带顺槽的掘进影响较大;DF15断层位于工作面内部,落差为0~6m,虽然其尖灭点对两顺槽掘进影响不大,但由于落差较大(煤层厚度的2倍),对1312工作面的回采影响较大。
断层产状如下表所示:
断层产状情况表
构造名称
走向(°)
倾向(°)
倾角(°)
落差(m)
性质
影响程度
DF13
NE
NW
70
0~3.0
正断层
一般
DF14
NW
NE
65
0~2.0
正断层
较小
DF15
N
E
70
0~6.0
正断层
较大
DF16
NE
NW
70
0~5.0
正断层
较大
DF17
NW
NE
65
0~4.0
正断层
较大
DF18
NW
NE
70
0~21.0
正断层
较大
DF19
NW
NE
65
0~15.0
正断层
较大
4、水文地质情况
(一)水文情况
①3煤顶板砂岩裂隙含水层
该含水层为灰白色石英中粒砂岩、粗粒砂岩,含泥质包裹体或泥质条带,平均厚度45.34米,为3煤顶板的直接充水裂隙含水层,其富水性弱。
3煤顶板砂岩裂隙含水层为分布范围不一的脉状裂隙含水层,抽水成果反映含水性均属极弱,水质分析钠离子含量均较高,反映了3煤顶板砂岩含水层系统连通性较差。
②太原组三灰
石灰岩(三)厚5.95~9.15m,平均7.71m。
为弱含水层。
但三灰岩溶发育的不均一性决定了富水性的不均一。
三灰上距山西组3煤层35.10~45.70m,平均40.63m。
3煤底到三灰的有效隔水层厚度平均在31.99m左右。
根据资料,矿山压力对巷道底板的破坏深度一般6~8m,最大可达16m(淄博埠村井)随开采水平延深,三灰水压增加,开采3煤层三灰突水的危险性也将增加,掘进时应采取降压开采或其它有效的安全防范措施。
③钻孔水
1312工作面距J12-3钻孔最近距离177m,J12-3钻孔封闭良好,不会引发水害事故。
1306工作面距J12-3钻孔最近距离177m,J12-3钻孔封闭良好,不会引发水害事故。
④断层水
采面内虽然小型断层发育,但断层与断层之间没有切割现象,预计断层含水、导水性较差。
⑤老塘水
该工作面四邻无采空区,预计受老塘水威胁不大。
(二)涌水量预计
根据水平巷道涌水量公式进行计算(主要针对掘进期间涌水量预计)
Q=LK(2H-M)M/R=1953.27m³/d=81.3m³/h。
L—水平巷道长度,取2620m
K—渗透系数,取0.016m/d
H—顶板砂岩水柱高度(m),H=649.51m
M—含水层厚度,取30.17m
R—疏干降水时含水层的影响半径,R=10HK1/2=10×649.51×0.0161/2=821.57m
该工作面涌水量主要包括顶板砂岩水和工作用水,预计掘进过程中正常涌水量82m3/h,最大涌水量123m3/h。
防治水措施:
①巷道掘进过程中,应始终坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针,巷道掘进时要对DF18、DF19断层进行超前探测,查明其导水性,并加强观测,如有出水征兆,立即向调度室汇报。
②积极研究引进物理探测技术,超前探明前方异常水文地质情况,为探放水工作指明方向。
③下山掘进时,迎头必须安设排水泵并完善疏排水系统,以便有水时能及时排出,确保安全生产。
5、其他
①煤尘
煤尘有爆炸性危险,爆炸性指数30.35%,抑制煤尘爆炸最低岩粉量70%。
②煤的自燃性
煤层自燃倾向等级数Ⅱ类(自燃),最短自燃发火期为84天。
③瓦斯、二氧化碳
瓦斯矿井
④地温
根据区内简易测温与近似稳态测温成果,3煤层一级热害31℃深度为-520~-550m,二级热害37℃深度为-710~-800m。
⑤地压
3煤层及其顶底板岩层冲击倾向性进行鉴定(煤科总院),结论为3煤层及底板无冲击倾向性,3煤顶板有弱冲击倾向性。
第二章工作面巷道布置及支护设计
一、巷道布置
根据矿井生产接续安排,1312工作面将作为1306面的接替工作面。
该面计划采用一次采全高采煤工艺,预计2014年1月份开始掘进,2015年5月底完成工作面贯通,具备安装条件。
根据采区的巷道布置,经综合考虑确定工作面巷道布置如下:
1312轨道顺槽作为辅助运输巷,自上部集中轨道运输巷设计位置处开门施工进入轨道顺槽,同时作为1312采煤工作面进风巷。
1312皮带顺槽作为主运输巷,与上部集中胶带运输巷贯通,担任出煤及回风。
根据《2013年度生产计划》安排,上部集中轨道运输巷和上部集中胶带运输巷掘进至1312皮带顺槽设计位置处时开门施工联络巷,实现两集中巷贯通,为1312胶带顺槽掘进创造好条件,并解决上部电机车充电硐室通风问题。
由于1312工作面顺槽掘进距离较长,不利于通风,故设计增设1312工作面三个中间巷,以缩短局扇供风距离。
依据《六大系统设计》要求及一采区永久避难硐室布置方案,为解决1312面两顺槽掘进超千米后的安全避险及回采期间的安全避险(距离中部避难硐室),设计在1312面合适位置布置1312面临时避难硐室。
附避难硐室布置位置示意图。
附图:
1312工作面布置图
二、各巷道技术参数
1、1312皮带顺槽基本参数:
(1)巷道名称:
1312皮带顺槽。
(2)施工方位角:
方位角为95º46′00〞,预计掘长2620m(平距)。
(3)巷道规格:
采用净宽4200mm、下帮净高2800mm(煤层厚度大于2800mm时沿煤层顶板掘进;煤层厚度小于2800mm时,巷道沿煤层顶板破底掘进,巷道下帮净高2800mm)的伪矩形断面。
(4)巷道坡度:
沿煤层顶板掘进。
2、1312轨道顺槽基本参数:
(1)巷道名称:
1312轨道顺槽。
(2)施工方位角:
方位角为95º46′00〞,预计掘长2440m(平距)。
(3)巷道规格:
采用净宽4000mm、下帮净高2800mm(煤层厚度大于2800mm时沿煤层顶板掘进;煤层厚度小于2800mm时,巷道沿煤层顶板破底掘进,巷道下帮净高2800mm)的伪矩形断面。
(4)巷道坡度:
沿煤层顶板掘进。
3、1312面第一中间巷基本参数
(1)巷道名称:
1312面第一中间巷(停采线);
(2)巷道位置:
距离1312皮顺开门口226m处或距离1312轨顺开门口84m处;
(3)施工方位角:
方位角为170º50′00〞(9º10′00〞),掘长146.7m(平距)。
(4)巷道规格:
采用净宽3000mm、净高3000mm的伪矩形断面。
(5)巷道坡度:
基本沿煤层走向方向(2°)。
4、1312面第二中间巷基本参数
(1)巷道名称:
1312面第二中间巷;
(2)巷道位置:
距离1312皮顺开门口939m处或距离1312轨顺开门口760m处;
(3)施工方位角:
方位角为185º46′00〞(5º46′00〞),掘长142m(平距)。
(4)巷道规格:
采用净宽3000mm、净高2800mm的伪矩形断面。
(5)巷道坡度:
沿煤层倾向方向(8°)。
5、1312面第三中间巷基本参数
(1)巷道名称:
1312面第三中间巷;
(2)巷道位置:
距离1312皮顺开门口1788m处或距离1312轨顺开门口1610m处;
(3)施工方位角:
方位角为185º46′00〞(5º46′00〞),掘长142m(平距)。
(4)巷道规格:
采用净宽3000mm、净高2800mm的伪矩形断面。
(5)巷道坡度:
沿煤层倾向方向(14°)。
6、有关硐室施工基本参数
(1)硐室位置:
1312皮顺:
躲避硐室、材料硐室要求打设在上帮,水仓硐室要求打设在下帮,绞车硐室可根据实际情况布置在材料硐室内;1312轨顺的躲避硐室打设在上帮,材料硐室、水仓硐室打设在下帮,其中躲避硐室与材料硐室交替布置,绞车硐室可根据实际需要另下施工联系单。
(2)硐室规格:
躲避硐室:
净宽3000mm、净深2000m,净高等巷高;
材料硐室:
净宽4000mm、净深4000m,净高等巷高;
(3)配电硐室:
根据最终回采方案,在1312轨顺停采线外50米处预留一高防硐室(15m*3m){如果1312采用综掘高防硐室尺寸为15m*3m。
如果普掘高防硐室尺寸为4m*4m},在1312皮顺停采线外40米预留一配电点位置(15m*3m),第三部皮带配电硐室(15m*3m);掘进期间在1312轨顺、1312皮顺预留配电硐室可以作为综掘移动变用。
三、各巷道(硐室)支护方式及参数:
1312轨道顺槽、1312皮带顺槽以进入煤层为分界点,采取不同断面及支护方式进行掘进。
进入煤层前(联络巷段):
两顺槽均以半圆拱型断面掘进,支护方式为锚网喷支护,锚杆规格为Φ20mm×2100mm型左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆。
顶、帮锚杆间排距均为800mm×800mm。
锚杆采用树脂药卷锚固,锚固剂型号顶部为MSK2550型,每孔装入两支药卷。
顶、帮均采用规格为2000mm×1000mm金属焊网,网与网压茬100mm,每隔200mm采用12#铁丝连接一处。
如遇断层或顶板岩性破碎时,补打锚索加强支护。
巷道喷浆厚度以覆盖锚网为准,原则上不超过70mm。
进入煤层后:
两顺槽沿煤层顶板掘进,支护方式为锚网支护,支护参数为顶部均采用锚杆、钢筋梯、锚网支护,帮部采用锚杆、锚网支护。
锚杆规格为Φ20mm×2100mm型左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆。
顶、帮锚杆间排距均为800mm×800mm。
锚杆采用树脂药卷锚固,锚固剂型号顶部为MSK2550型,每孔装入两支药卷。
顶、帮均采用菱形金属网,网与网压茬100mm,采用专用联网丝连接。
如遇断层或顶板岩性破碎时,补打锚索加强支护。
锚索锚入稳固岩层不少于1.5m,每孔装入三支MSK2550型树脂药卷。
四、其它要求:
1、安全硐、材料硐室、绞车硐室、临时水仓、轨道铺设质量、管线吊挂按矿规定执行,并在作业规程中写明。
2、在施工中如需设置临时小车场,车场铺设要平直,且在车场上、下变坡点处设置信号硐室,信号硐室为净宽×净高×净深=2000mm×2000mm×2000mm的拱形(矩形)断面。
3、临时车场的“一坡三挡”必须严格按《煤矿安全规程》执行并在《作业规程》中明确技术要求。
4、所有轨道和溜子的铺设必须严格按《煤矿安全规程》执行并在《作业规程》中明确技术要求。
5、施工中如有特殊情况,另下补充通知。
6、施工前写出作业规程。
第三章工作面生产能力
1、采煤方法:
采取后退式走向长壁综合机械化一次采全高(4.2m)采煤法。
2.工作制度:
工作面年工作日为330天。
工作制度为“四·六”作业制,即三班采煤一班检修。
3.生产能力:
本工作面设计平均采高2.9m,工作面斜长142m,按每天5个循环,循环进尺0.8m,正规循环率0.85,工作面回采率0.95。
则,工作面的生产能力为:
A=330×5×0.8×2.9×142×1.36×0.85×0.95≈600000(t/a)
工作面月推进度为:
L月=5×0.8×28×0.85≈95m
服务年限:
T=2372/95≈25(月)
第四章工作面生产系统
1.运煤系统:
工作面出煤→1312皮带顺槽→上部集中胶带大巷→一采区上部煤仓→胶带上山→一采区煤仓→胶带石门→井底煤仓→主井。
2.运料系统:
地面→副井→井底车场→轨道石门→轨道上山→上部集中轨道大巷→1312轨道顺槽→工作面。
3.通风系统:
⑴掘进工作面局部通风系统及通风方式
1312轨道顺槽:
新鲜风:
地面→副井→井底车场→轨道石门→轨道上山→上部集中轨道大巷局扇→1312轨顺联络巷或1312轨顺掘进工作面。
乏风:
掘进工作面→1312轨顺与集中轨道联络巷→上部集中轨道大巷→1312皮顺与上部集中胶带大巷联络巷(上部大巷第一联络巷)→上部集中胶带大巷→回风上山→回风石门→总回风巷→主井。
1312皮带顺槽:
新鲜风:
地面→副井→井底车场→轨道石门→轨道上山→上部集中轨道大巷局扇→1312皮顺联络巷或1312皮顺掘进工作面。
乏风:
1312皮顺掘进工作面→上部集中胶带大巷→回风上山→回风石门→总回风巷→主井。
掘进工作面的通风方式为压入式通风,采用轴流式局部通风机供风。
⑵回采工作面通风系统及通风方式
新鲜风:
地面→副井→井底车场→轨道石门→轨道上山→上部集中轨道大巷→1312轨顺联络巷→1306轨顺→工作面。
乏风:
工作面→1312皮顺→上部集中胶带大巷→回风上山→回风石门→总回风巷→主井。
1312回采工作面采用后退式下行通风方式。
4.排水系统:
(1)掘进工作面排水系统
1312皮带顺槽:
1312皮顺掘进工作面(管路)→1312皮顺临时水仓→1312皮顺与上部集中轨道大巷联络巷沉淀池(管路)→上部集中轨道大巷水沟→轨道上山(水沟)→轨道石门(水沟)→井底水仓。
1312轨道顺槽:
1312轨顺掘进工作面(管路)→1312轨顺临时水仓→1312轨顺与上部集中轨道大巷联络巷沉淀池(管路)→上部集中轨道大巷水沟→轨道上山(水沟)→轨道石门(水沟)→井底水仓。
(2)采煤工作面排水系统
1312采煤工作面→老塘/1312面下端头→1312皮顺永久水仓(一级提升管路)→1312皮顺永久水仓(N级提升管路)→1312皮顺与上部集中轨道大巷联络巷沉淀池(管路)→上部集中轨道大巷→轨道上山(水沟)→轨道石门(水沟)→井底水仓。
第五章通风设计
(一)采煤工作面风量计算
1、按气象条件(温度)计算
低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件确定需要风量,其计算公式为:
Q采=60×70%×v×S×k1×k2
式中:
Q采——采煤工作面需要风量,m3/min;
v——采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度选取,m/s;该工作面温度预计为25℃,v取1.6m/s,风速与温度对应取值见表1。
S——采煤工作面的平均有效断面积,按最大和最小控顶有效断面的平均值计算,m2;该工作面有效断面积为:
11.0m2
70%——有效通风断面系数;
K1—采煤工作面采高;该工作面为综采工作面,k1取1.2,采高调整取值见表2.
K2—采煤工作面长度调整系数;该工作面长度为150m,k2取1.1。
采煤工作面长度调整系数见表3。
表1采煤工作面进风流温度与对应风速表
采煤工作面空气温度(℃)
采煤工作面风速(m/s)
15~18
0.8
18~20
0.8~1.0
20~23
1.0~1.5
23~26
1.5~1.8
注:
采煤工作面空气温度,应在工作面运输机上方空间中央距回风顺槽15m处的风流中测定。
表2采煤工作面采高调整系数
采高
<2.0
2.0~2.5
>2.5及放顶煤
系数
1.0
1.1
1.2
表3采煤工作面长度调整系数
采煤工作面长度/m
对应采煤面长度的风量调整系数
<15
0.8
15~80
0.8~0.9
80~120
1.0
120~150
1.1
150~180
1.2
>180
1.30~1.40
Qcf=60×70%×1.6×11.0×1.2×1.1=975.7m3/min
故Qcf取980m3/min
2、按瓦斯涌出量计算:
Q采=100×q×K
式中:
q——采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/min。
q取0.48m3/min。
k——采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。
kcg取1.25
100——按回采工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。
Q采=100×0.48×1.25=60m3/min
3、按二氧化碳涌出量计算
Q采=67×q×k
式中:
q——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min;
q取0.72m3/min。
k——采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数;kcc取1.17。
67——按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。
Qcf=67×0.72×1.17=56.4m3/min
4、按工作人员数量验算:
Q≥4N
式中:
N——采煤工作面同时工作的最多人数,人;Ncf=26人
4——每人每分钟需风量,m3/min。
Q≥4×26=104.0m3/min
5、按风速进行验算:
a)验算最小风量
Q≥60×0.25S(m3/min)
=60×0.25×12×70%=126m3/min
b)验算最大风量
Q≤60×4.0S(m3/min)
=60×4.0×12×70%=2016m3/min
由以上计算确定1312工作面的需风量为980m3/min,在风速上、下限范围以内,满足要求。
(二)掘进期间风量计算
选取掘进断面积最大的煤巷1312皮带顺槽进行风量计算。
1、按瓦斯涌出量计算
Q=100×q×k
式中:
q——掘进工作面回风风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/min。
该掘进工作面为煤巷,参照已掘煤巷参数,q取0.12m3/min。
k——掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数;k取1.46。
100——按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。
Qhf=100×0.12×1.46=17.5m3/min
2、按二氧化碳涌出量计算
Q=67×q×k
式中:
q——掘进工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min;参照已掘进巷道q取0.15m3/min。
k——掘进工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数;khc取1.5
67——按掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。
Q=67×0.15×1.5=15.1m3/min
3、按炸药量计算:
Q≥10A
式中:
A——掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg;Ahf=1
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