101工作面综放措施巷与工艺巷作业规程.docx
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101工作面综放措施巷与工艺巷作业规程
柳巷煤矿30101工作面措施巷与工艺巷施工作业规程
第一章概况
第一节概述
柳巷煤矿位于陕西省榆林市榆阳区麻黄梁镇,由陕西竹园嘉原矿业有限责任公司投资建设,主采3号煤层,埋藏深度一般240~270m,煤层平均厚度11.05m,设计生产能力为1.2Mt/a。
第二节编写依据
一、陕西竹园嘉原矿业有限公司柳巷矿井及选煤厂3煤大巷开凿平、断面及坡度图,图号S1448--110—1
二、陕西竹园嘉原矿业有限公司柳巷矿井及选煤厂30101工作面巷道开凿平、剖、断面图,图号S1448--113—1(修)
三、《陕西省陕北侏罗纪煤田榆神矿区柳巷井田勘探报告》
四、《煤矿井巷工程质量检验评定标准》
五、《矿山井巷工程施工及验收规范》
六、《煤矿安全规程》
七、《建井工程手册》
第二章工程概况
第一节工程内容
30101工作面综放措施巷每条长度为1427.816米(巷道帮到帮),工艺巷分为两断(15-15、10-10共计总长213.801米),15-15断面为7‰上坡52米、15°48′上坡25.801米、平巷10米累计总长为87.801米,10-10断面为126米。
根据中煤西安设计工程有限责任公司设计的图号为S1448--113—1(修)的陕西竹园嘉原矿业有限公司柳巷矿井及选煤厂30101工作面措施巷与工艺巷巷道开凿平、剖、断面图,结合建设单位要求30101工作面措施巷掘进断面为4m×2.6m,工艺巷10-10掘进断面为4.4m×2.6m、15-15掘进断面为4m×2.85m工艺巷15-15按中腰线施工,10-10延煤层顶板施工,综放措施巷延顶板预留顶煤0.7-1m施工,为全煤掘进;10-10、15-15断面为锚杆、钢筋网、锚索联合支护形式,16-16掘进断面支护形式为锚杆支护。
附巷道位置图及断面图。
第二节水文地质
从井田西边的二墩煤矿、七山煤矿调查了解知,煤层直接顶板岩性为粉砂质泥岩及粉砂岩,厚约0~2m,基本顶板岩性为延安组第四段细粒长石砂岩(真武洞砂岩),厚度30~40余米,为矿坑直接充水含水层,含水量贫乏。
煤层底板多为泥质粉砂岩。
1、矿坑涌水量预算结果及评价
根据地质报告中钻孔的抽水试验资料,利用“大井法”和“廊道法”两种方法分别对3号煤层进行了涌水量预算,结果基本相同。
说明本次预算公式选择合理,参数运用正确,预算结果可靠。
但是3号煤层之上导水裂隙带范围内的砂岩含水层,在井田内的不同地段的厚度和富水性变化较大,水文地质参数变化亦大,故矿坑涌水量预算因所选不同钻孔的水文地质参数而计算结果相差较大。
在L303水文孔中,3号煤层顶板砂岩颗粒较粗,富水性较好,所预算的矿坑涌水量较大。
报告采取LS303孔资料所计算的11388m3/d为3号煤层开采时的矿坑最大涌水量,采取LS303孔和Y24孔资料所计算的涌水量之平均值6004m3/d为矿坑正常涌水量。
2、根据101工作面辅助运输巷掘进分析,掘进涌水量约为3m3。
第三节巷道工程地质
1、煤层顶、底板岩石力学性质
煤层基本顶板全井田分布,分布面积广,厚度6.20~55.73m,平均31.99m。
岩性以中粒、细粒砂岩为主,粉粒及粗砂岩次之,强度较大。
局部地段煤层之上为基本顶外,其余地段基本顶之下均有直接顶板分布,岩性以泥岩为主,粉砂质泥岩及泥质粉砂泥岩次之,厚0.63~8.53m,强度较小。
煤层顶、底板岩石物理力学参数见表1、表2。
3号煤顶、底板岩石物理力学性质参数统计表表1
顶底板类型
岩性
比重
(g/cm3)
容重
(g/cm3)
天然
含水率
(%)
孔隙
率
(%)
单轴抗压强度
(MPa)
软化
系数
天然
干燥
干燥
饱水
基本
顶板
细砂岩
2.67
2.37
2.34
0.1
12.36
45.5
37.0
0.81
中砂岩
2.68
2.33
2.31
0.1
13.81
63.3
38.3
0.61
粉砂岩
2.71
2.59
2.57
0.1
5.17
75.5
36.1
0.48
直接顶
泥岩
2.72
2.61
2.56
0.2
5.88
74.1
7.2
0.10
泥质粉砂岩
2.70
2.60
2.56
0.2
2.66
89.3
20.4
0.23
3号煤层
1.43
(2)
1.26-1.31
1.19-1.24
0.5-0.6
8.46-13.29
14.7-26.3
10.7-11.2
0.43-0.73
1.29
(2)
1.22
(2)
0.55
(2)
10.88
(2)
20.5
(2)
10.95
(2)
0.58
(2)
直接底
泥岩
2.73
2.55
2.47
0.2
0.52
32.4
2.0
0.06
粉砂岩
2.75
2.60
2.54
0.2
7.64
112.2
26.1
0.23
3号煤顶、底板岩石物理力学性质参数统计表 表2
顶底板类型
岩性
弹性模量
(MPa)
泊松比
抗拉强度
(MPa)
抗剪断强度
(MPa)
干燥
饱水
干燥
饱水
干燥
饱水
干燥
饱水
C(MPa)
φ(度)
C(MPa)
φ(度)
基本
顶板
细砂岩
8051
4369
0.17
0.24
4.4
1.7
6.19
41.1
4.67
38.0
中砂岩
8669
5931
0.19
0.23
2.0
1.6
7.66
28.2
5.50
37.4
粉砂岩
11084
3320
0.10
0.27
6.7
2.0
6.57
39.3
2.58
38.2
直接顶
泥岩
9088
631
0.13
0.36
3.4
1.3
泥质粉砂岩
11139
2322
0.12
0.28
8.2
1.6
5.40
393.3
2.78
38.6
3号煤层
1607-3098
937-1078
0.26-0.30
0.29-0.36
0.6-0.7
0.4
(2)
1.46-1.72
40.2-40.8
1.19-2.78
39.4-39.9
2353
(2)
988
(2)
0.28
(2)
0.33
(2)
0.65
(2)
1.59
(2)
40.5
(2)
1.99
(2)
39.7
(2)
直接底
泥岩
4712
192
0.24
0.47
2.7
0.9
粉砂岩
15959
3006
0.05
0.24
5.1
1.5
6.50
40.0
3.83
39.5
2、煤层顶、底板稳定性评价
(1)煤层顶板
煤层顶板稳定程度可划分为以下三种类型:
Ⅰ级——易冒落顶板,一般无基本顶,直接顶板为泥岩。
Ⅱ级——中等冒落顶板,有基本顶,直接顶板为泥岩。
Ⅲ级——难冒落顶板,基本顶直接位于煤层之上。
依据上述标准,对3号煤层顶板稳定性作了定性评价,见表3
煤层顶板稳定程度评价表表3
煤层号
直接顶板
基本顶板
稳定程度评价
备注
岩性
厚度(m)
范围
岩性
厚度(m)
范围
3
泥岩、粉砂质泥岩
0.63-8.53
大部
中砂岩、细砂岩
6.50-55.73
全井田
中等冒落~难冒落顶板
(2)煤层底板
3号煤层底板为泥岩时,强度较小,稳定性较差,属不稳定性底板;当底板岩性为粉砂岩、细砂岩时,强度较大,稳定性好,属稳定性底板。
通过周边矿井调查,煤层底板多为粉砂岩,整体稳定性较好。
当局部地段底板为泥岩时,有轻微的底鼓现象发生。
第四节瓦斯、煤尘及煤的自燃倾向
1、瓦斯
本次勘探对各煤层共计采取瓦斯煤样10个。
采样深度249.10~364.60m,采样现场均用解吸法解析了瓦斯含量。
(1)瓦斯含量及成分
区内各煤层瓦斯分析测试成果见表4。
煤层瓦斯测试成果表表4
煤层
样品编号
采样深度
(m)
自然瓦斯成分(%)
瓦斯含量(ml/g,daf)
CH4
CO2
N2
C2-C8
CH4
CO2
C2-C8
3
L202WS-1
249.10~249.20
0.00
0.62
99.38
0.00
0.00
0.04
0.00
L202WS-2
252.10~252.20
0.20
0.83
98.97
0.00
0.01
0.06
0.00
L202WS-3
256.30~256.40
0.43
0.78
98.79
0.00
0.02
0.06
0.00
L401WS-1
0.00
0.52
99.48
0.00
0.00
0.03
0.00
L401WS-2
0.80
1.10
98.10
0.00
0.04
0.07
0.00
L302WS-1
0.00
0.61
99.39
0.00
0.00
0.03
0.00
L503WS-1
0.00
0.24
99.76
0.00
0.00
0.01
0.00
平均
0.20
0.67
99.12
0.00
0.01
0.04
0.00
6
L202WS-4
364.00
1.12
1.35
97.53
0.00
0.05
0.08
0.00
L202WS-5
364.50~364.60
1.28
1.54
97.18
0.00
0.06
0.10
0.00
L302WS-2
0.71
0.85
98.44
0.00
0.03
0.04
0.00
平均
1.04
1.25
97.72
0.00
0.05
0.07
0.00
从表中可以看出,各煤层瓦斯含量中,沼气(CH4)含量变化在0.00~0.06ml/g,daf之间;二氧化碳(CO2)含量变化在0.01~0.10ml/g,daf之间;重烃均为0。
各煤层自然瓦斯成分中,主要为氮气,少量二氧化碳和沼气。
其中,氮气成分占97.18~99.76%,平均占99.12%;沼气成分占0.00~1.28%,平均占0.45%;二氧化碳成分占0.24~1.54%,平均占0.84%;重烃成分为0。
通过10组瓦斯样试验报告的分析对比,由于各煤层的瓦斯含量较低,同煤层在平面的变化及各煤层在垂向上的变化规律均不明显。
井田内各煤层的沼气成分最大为1.28%,平均仅为0.45%。
因此,区内各煤层瓦斯含量很低。
瓦斯分带划分标准表表5
瓦斯分带
指标
二气化碳—氮气带
CH4<10%
氮气—沼气带
CH410~80%,CO2≤20%
沼气带
CH4>80%,CO2<20%(通常<10%)
(2)瓦斯分带
表5为煤层瓦斯分带划分标准。
依据表6-8煤层瓦斯鉴定结果,各煤层瓦斯成分CH4均小于10%,煤层瓦斯处于二氧化碳—氮气带。
井田内各煤层埋藏较浅,地层产状近水平,无贮气构造,煤的变质程度低,虽有少量瓦斯溢出,但大多沿岩石裂隙逸散于大气中,因此测试结果气体总量很小。
通过对周边煤矿调查,矿井瓦斯含量极少或无,属低瓦斯矿井。
(3)根据101工作面辅运巷瓦斯情况,瓦斯含量为0.02%-0.07%。
2、煤尘
(1)煤尘爆炸
对井田内3号煤层采集了煤尘测试样品,试验结果见表6。
煤尘爆炸性试验结果表表6
煤层
编号
样品编号
煤尘爆炸性试验
鉴定结论
火焰
长度
(mm)
抑制煤尘
爆炸最低
岩粉量(%)
3
L201M-1
350
65
有爆炸性
L303M-1
350
65
有爆炸性
L401M-1
350
65
有爆炸性
L403M-2
>400
70
有爆炸性
从表中可以看出,各煤层煤尘爆炸时,火焰长度除个别样品为10mm外,大多数样品为350mm或大于400mm,抑制性煤尘爆炸岩粉用量55~75%,均有爆炸性危险。
另外,根据工业分析计算出各煤层煤尘爆炸性指数(V/(V+FC))均大于有爆炸性危险的临界值10%,表明各煤层均有爆炸性危险。
综上所述,各煤层的煤具有爆炸性危险,在设计和煤炭开采过程中应引起足够的重视。
(2)煤的自燃倾向
本次对各煤层均采集测试了煤的着火点样品,测试成果如表7。
煤的自燃倾向测试成果表表7
煤层
编号
氧化样
燃点℃
T3
还原样
燃点℃
T1
原煤样
燃点℃
T2
氧化程度%
自燃倾向
△T2-3℃
等级
3
283-3376
340(9)
308-391
360(9)
296-388
349(9)
16-83
55(9)
9
易自燃
煤质分析结果表明,3号煤层以长焰煤主,不粘煤次之。
在煤质分析中,利用原煤样着火点和氧化样着火点的差值来推测煤的自燃倾向,即ΔT2-3℃>40为易自燃煤,ΔT2-3℃<20的煤除褐煤和长焰煤外都是不易自燃的煤。
由此可划定3号煤为易自燃煤。
另外,区域上的3号煤层露头均已自燃,井田周边的小煤矿堆煤及巷道中的煤柱也有自燃现象发生,亦能说明该煤层易自燃发火,故在煤层开采和煤的长时间堆放时应注意防范。
第四节地 温
本次勘探对L203和L301两个钻孔进行简易测温(表6-12),测量点距为20m,
井 温 测 量 成 果 表表8
L203
L301
深度(m)
温度(0C)
深度(m)
温度(0C)
深度(m)
温度(0C)
深度(m)
温度(0C)
20
220
15.90
20
17.00
220
16.70
40
15.30
240
16.30
40
13.10
240
17.30
60
12.60
260
16.50
60
13.60
260
18.00
80
12.90
280
17.10
80
13.60
280
18.70
100
13.10
300
17.80
100
14.30
300
19.00
120
13.30
320
18.10
120
14.60
320
19.40
140
13.40
340
18.60
140
15.00
340
19.90
160
13.90
360
18.70
160
15.30
360
20.50
180
14.70
380
19.00
180
15.70
368
20.70
200
15.40
398
19.30
200
16.10
所测最高温度为20.70℃(368m)。
从井田周边煤矿开采情况来看,未发现高温生产矿井,故井田应属地温正常区。
根据101工作面辅助运输巷实测,巷道温度为18℃左右。
第三章施工工艺及施工方法
30101工作面综放措施巷每条设计长度1427.816米(巷道帮到帮),掘进宽度×高度=4m×2.6m,顶板采用锚杆支护,帮部不支护。
锚杆采用ф20mm,L=2.1mⅡ级无纵筋左旋螺纹钢筋锚杆,锚深2050mm,外露50mm,锚杆锚固力不小于50KN,托盘采用Q235钢,规格为150mm×150mm×8mm,选用msck2335型树脂锚固剂锚固,每孔3卷,锚杆矩形布置,间排距1000×1000mm,
工艺巷15-15断面掘进宽度×高度=4m×2.85m,锚网喷支护,锚杆间距800×800mm,矩形布置,喷浆100mm,铺底150mm,锚索每2米施工一根,布置在巷道中部,长度7.8m,外露300mm。
工艺巷10-10断面掘进宽度×高度=4.4m×2.6m,支护形式与15-15相同,无铺底。
第一节掘进
1、机掘施工工艺
使用EBZ-160TY型掘进机沿设计巷道中腰线向前掘进,10-10、15-15按照设计腰线、坡度施工,16-16断面延煤层顶板施工。
掘进具体施工工艺为:
由一运溜子将矸石至一水平带式输送机煤门,由皮带运输至地面;施工流程为:
开机前准备----掘进机割煤(由上而下)----铲板爬爪装岩----刮板机运岩----打眼、安装锚杆、挂网----打帮支护、延皮带----下一个循环。
(1)割煤工艺
使用EBZ-160TY型掘进机截割煤层,根据煤层稳定性先小断面掘进(两帮及高度比设计小200mm),然后再用掘进机修整成巷。
确保巷道成型符合设计要求。
两帮底部割不平整部位使用风镐修整平直。
(2)截割顺序
截割时,先从巷道拱部由左往右拉槽,然后由上往下割至底板,一次进刀不大于0.8m。
(3)装运煤工艺
主井皮带:
工作面掘进机截割落煤----掘进机铲板爬爪装煤----一运刮板机----二运皮带----两部转载刮板机----主井皮带----地面----汽车拉至放煤地点。
(4)采用激光指示仪定向,保证施工工程质量。
第二节支护方法和工艺
30101工作面措施巷,顶板采用锚杆支护,帮部不支护。
锚杆采用ф20mm,L=2.1mⅡ级无纵筋左旋螺纹钢筋锚杆,锚深2050mm,外露50mm,锚杆锚固力不小于50KN,托盘采用Q235钢,规格为150mm×150mm×8mm,选用msck2335型树脂锚固剂锚固,每孔3卷,锚杆矩形布置,间排距1000×1000mm。
工艺巷15-15断面锚网喷支护,锚杆间距800×800mm,矩形布置,喷浆100mm,铺底150mm,锚索每2米施工一根,布置在巷道中部,长度7.8m,外露300mm。
工艺巷10-10断面掘进宽度×高度=4.4m×2.6m,支护形式与15-15相同,无铺底。
顶板稳定控顶距为4m,但必须打临时点柱,点柱采用3寸钢管加工,利用千斤顶调整高低,端头利用70mm厚木板顶住顶板,规格400mm×400mm,每米使用1根点柱。
顶板不稳定时不准空锚。
MQT-130型气动锚杆钻机安装锚杆。
帮部采用煤电钻安装锚杆。
1、锚杆安装
顶部锚杆安装采用MQT-130型气动锚杆钻机机打眼及安装。
锚杆施工时,先施工顶板中央锚杆孔。
在指定锚杆位置打孔后,将树脂药卷装入孔内,利用锚杆机把带有托盘、螺母等部件的锚杆推入设计位置并搅拌20s左右,停机30-50s树脂固化,然后再启动钻机,锚杆快速安装器将锚杆螺母拧紧。
两帮锚杆滞后拱部锚杆1-2排施工,施工顺序自上而下,又后向前逐排进行。
在指定位置打孔后,将树脂药卷装入孔内,利用风动锚杆机把锚杆推入设计位置搅拌20s左右,再依次将锚杆安装完毕,最后用风动锚杆机上紧螺母。
帮部采用煤电钻造孔安装锚杆。
排矸及物料人员上下
1、出煤运输
工作面皮带→两部转载刮板机→主井皮带→地面。
2、物料及人员上下
人员及物料顺序为:
风井井筒→一水平回风煤门→一水平回风大巷→措施巷→一水平带式输送机煤门→工作面。
第四章生产系统
第一节供电系统
供电系统图如下:
掘进机供电由一水平回风大巷移变通过立交接到工作面。
第二节通风、防尘及瓦斯监测系统
形成全负压通风前主风井进风、副井回风:
在回风煤门内安装两道风门、两台BDF15×2型风机,30101工作面辅助运输巷安装一台30kw风机,措施巷上口安装一台风机,进风路线:
主风井进风→一水平回风煤门→一水平回风大巷→措施巷→一水平带式输送机煤门→工作面。
回风路线:
工作面→一水平南翼辅助运输巷→一水平辅助运输煤门→副井→地面。
形成全负压后主井进风,风井回风,进风路线:
主井井筒→一水平带式输送机煤门→局扇→工作面。
回风路线:
工作面→一水平辅助运输巷→101回风巷连巷→一水平回风煤门→风井井筒。
在工作面安装瓦斯断电仪及传感器,保证正常使用。
坚持正常的瓦斯检查制度。
第三节压风系统
根据施工方法及施工机具设备,井筒最大耗风量:
Qmax=1.15×1.1×(Q风钻+Q喷射机+Q风镐+Q风泵)×0.7
=1.15×1.1×(10×3.3+2×8+4×1.2+3×4.5)×0.7
=59.6m3/h
两台SA120A型螺杆式压风机满足需要,井内布置一路Ф108mm钢管作压风管。
第四节运输系统
主井巷道布置两部皮带,工作面布置一台40t刮板运输机。
主井皮带出煤顺序为:
主井皮带:
工作面掘进机截割落煤----掘进机铲板爬爪装煤----一运刮板机----二运皮带----两部转载刮板机----主井皮带----地面----汽车拉至放煤地点。
第六节照明、通讯与信号系统
井下照明采用KBT-125W型矿用投光灯。
照明电缆采用一根U3×6+1×6型橡套电缆。
信号采用数字显示,自动记忆,误动闭锁等功能的TXH-1型井筒信号装置,设在井下掘进迎头后方15m处,与地面井口、提升机房调度进行通讯及信号联络。
通讯采用防爆电话与地面联系。
第七节工业电视监控系统
为便于井口的安全提升和管理,在倒矸台上安装工业摄像探头,显示器安装到绞车房内,实施地面的提升安全监控。
第五章劳动组织
第一节劳动组织
严格执行现场交接班制度,采用“三八”工作制,所有职工必须持证上岗,人员情况见表9。
表9
工种
出勤人数/人
备注
一
二
三
计
项目部值班人员
1
1
1
3
队长
1
1
技术员
1
1
1
3
验收员
1
1
1
3
掘进机司机
2
2
2
6
信号工
3
3
3
9
看泵工
2
2
2
6
维护员
2
2
2
6
皮带司机
4
4
4
12
溜子司机
2
2
2
6
绞车司机
2
2
2
6
支护工
4
4
4
12
运料工
6
6
6
18
合计
31
30
30
91
第二节作业循环
为保证正规循环作业的完成,工作面施工必须根据劳动组织的人员配备,合理安排工序、充分利用工作时间,提高工时利用率。
见表10
工艺巷施工循环表10
时间
工序
循环时间
60
120
180
240
300
360
420
480
交接班
10
机械准备、找线
20
巷道掘进、出煤
120
顶板锚网、锚杆、锚索支护
90
巷道掘进、出煤
120
延伸皮带、运料
120
三班掘进锚网,每小班进尺5.6m,日进尺17m,循环率80%,月进尺408m。
101综放措施巷施工循环表10
时间
工序
循环时间
60
120
180
240
300
360
420
480
交接班
10
机械准备、找线
20
巷道掘进、出煤
120
顶板锚网、锚杆、锚索支护
90
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- 101 工作面 措施 工艺 作业 规程