ZY880021423213综采工作面作业规程.docx
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ZY880021423213综采工作面作业规程
第一章概况
第一节工作面位置及井上下关系
一、工作面基本情况
3213工作面位于钱营孜煤矿西一采区南翼,工作面机巷长为3350m,标高-640~-530m;风巷长3050m,标高-570~-530m,两巷方位角187°;开切眼长278m。
工作面大部分位于王二庄向斜的北翼,在进入工作面2650米左右到达向斜轴部,向斜北翼煤层倾向85~100°,倾角9~15°,向斜南翼煤层倾向245°左右,倾角5°左右。
二、工作面工程控制情况以及井上下对照
工程控制情况:
工作面有8条勘探线控制,分别为35线、34线、32线、30线、29-30线、29线、28线、27线;工作面附近有356、357、349、344、327、328、802、307、29-308、29-309、294、2911、288、289、274、2712、262、263计十八个钻孔。
井上下对照:
工作面上方为平原地形,地面标高23.5m左右。
地面主要为农田,还有密如蛛网的灌溉沟渠;浍河及其支流西牛沟从工作面北部穿过;面上村庄较少,有许寨和丁牌坊两个自然村,切眼南部约200米为青芦线铁路。
表1工作面位置与井上下对照关系情况表
水平、采区
-650水平西一采区
地面标高(m)
23.5m左右
井下标高(m)
-640~-530
地面相对位置、
建筑物、小井及其它
地面有许寨和丁牌坊两个自然村,工作面北部有浍河及其
支流西牛沟,切眼南部有青芦铁路,无大型建筑物
井下相对位置及
对掘进巷道的影响
西一采区南翼,F17和F27断层西北
开切眼位置受F27及其小断层影响
邻近采掘情况及
对掘进巷道的影响
附近没有采空区,有西二采区上山正在施工
对掘进巷道基本没有影响
第二节煤层赋存情况
本工作面32煤黑色,以暗煤为主夹亮煤及镜煤条带,弱玻璃光泽,条痕黑褐色。
煤炭科学研究总院重庆分院鉴定该区域内煤层具有自燃发火倾向性,煤尘具有爆炸危险性。
工作面内煤层赋存情况较复杂,工作面附近的16个钻孔所揭露煤层情况见表2,其中,3213风巷开门附近的356孔32煤厚0.58米,矿区内仅此孔揭露煤厚不可采,未参与统计。
工作面内32煤层为较稳定煤层。
经过统计,工作面内煤层平均厚度M=3.24m,煤厚变异系数γ=11%,煤厚变化较大,煤层可采性指数K=1。
煤层在工作面中部DF66断层和DF147断层所夹部分倾角较大,约13~15°,向斜轴附近局部倾角达15°。
表2工作面附近钻孔煤层结构表
序号
孔号
纯煤厚(m)
夹矸层数
夹矸厚(m)
煤层厚(m)
1
357
2.75
3
0.27
3.02
2
349
3.07
3
0.54
3.61
3
344
2.90
1
0.24
3.14
4
327
2.97
1
0.13
3.10
5
328
3.98
4
0.86
4.84
6
802
2.97
-
-
2.97
7
307
3.19
-
-
3.19
8
29-309
3.23
-
0.19
3.42
9
29-308
2.90
1
0.26
3.16
10
294
3.59
-
-
3.59
11
2911
2.23
2
0.20
2.43
12
288
2.64
1
0.10
2.74
13
289
2.66
-
-
2.66
14
274
3.38
2
0.53
3.91
15
2712
2.73
1
0.15
2.88
16
356
0.58
-
-
0.58
统计值
2.23~3.98
3.01(15)
0.10~0.86
0.32(11)
2.43~4.84
3.24(15)
表3煤层特征情况表
指标
数值
备注
煤层厚度(m)
2.23-3.98/3.07
不计夹矸
煤层倾角(°)
9~15°/5°
南部过向斜轴后倾角较缓
煤层结构
复杂
煤层层理
水平交错层理
煤层节理
发育
煤厚变异系数
18%
煤层自然性
自燃
煤尘爆炸性
有爆炸危险性
瓦斯含量(m3/t)
1.08~6.94/3.94
突出危险性
无突出危险性
相邻煤层
2煤组和4煤组
第三节煤层顶底板
顶板:
煤层普遍发育有伪顶泥岩,厚约0.2-0.6m左右,含砂质,局部较高。
顶板为平均厚度2.64m的泥岩,含砂质,局部较高。
底板:
煤层直接底板为一层泥岩,平均厚约1.90m。
老底局部为细砂岩。
表4煤层顶底板情况表
顶底板名称
岩石类型
厚度(m)
普氏硬度系数
岩性特征
顶板
老顶
泥岩
24.0
4
灰色,夹紫斑,泥质结构,块状,致密,细腻,少含铝质和粉砂质,平坦~参差状断口,水平层理,裂隙发育。
局部夹有粉砂岩层。
直接板
泥岩
2.64
4
深灰色,相对底板色深、发青灰色,块状,性硬,含粉砂质,局部较高,平坦状~参差状断口,含大量植物化石。
伪顶
泥岩
0.2-0.6
4
深灰色,块状,细腻,均匀,性硬,含砂质,局部较高。
底板
直接底
泥岩
1.90
4
深灰色~灰色,相对顶板颜色浅、发白,块状,性硬,含细砂质及铝质,遇水膨胀,浸水后滑腻,有裂隙,含植物化石。
老底
细砂岩
6.20
12
浅灰色,局部浅绿灰色,细粒,块状~层状,微斜层理,成份以石英、长石为主,硅钙质胶结,有裂隙,层面含钙质。
附图1:
3213工作面综合柱状图
第四节地质构造及岩浆侵入
一、地质构造
机、风巷内现施工中已揭露的断层若干,具体性质和产状如下:
表53213工作面内断层统计表
序号
断层编号
性质
倾向(°)
倾角(°)
落差(m)
位置
预计面内
延展长度(m)
1
JF32
正
93
75
2.5
上提风巷SF1’点前2.8米
20
2
F3213-4
正
200
30~45
9
上提风巷SF2点前4米
110
3
F3213-1
正
4
55
0.8~2.5
机巷J16点前7米、上提风巷SF4点前26米、
下段风巷F4点前64米
贯穿工作面
4
JF36
正
E
75
5
巷道未见,在J20点距机巷40米
160
5
JF35
正
E
75
5
巷道未见,在SF6点距上提风巷18米
130
6
F3213-2
逆
150
60
1
机巷J28点前20米
15
7
DF66
逆
305
60
15
机巷J30点前28米
400
8
F3213-5
正
220
40
1.5
机巷J39点前70米
20
9
DF146
正
110~120
30~40
2.5
上提风巷F30点前37米
50
10
F3213-6
正
348
70
3
机巷J46点前38米
120
11
F3213-7
正
190
40
3
上提风巷F35点前14米
160
12
F3213-8
正
330
25
2.5
机巷J49点前88米
35
13
DF147
正
330
15~20
3~10
机巷J50点前76米,F43点前45米
贯穿工作面
14
JF39
正
220
40
1.4
上提风巷F39点前84
80
15
F3213-9
正
330
50~60
3
上提风巷F41点前69米
30
16
F3213-10
正
290
30~50
4
上提风巷F43点前35.6米
60
17
JF40
正
238
60
3
切眼J60点前8.8米、上提风巷F46点前12.4米
50
18
F3213-13
正
130
50~60
3
上提风巷F47点前22米
10
19
F3213-12
正
270
60~65
6
切眼J60点前28.5米
10
20
F3213-11
正
330~340
60
>3
机巷J56点前91米,退后开切眼
工作面外
二、岩浆活动
矿区32煤层全部为非火成岩侵入区。
三、其他构造
三维地震勘探和地面瞬变电磁探查均未发现西一采区有直径大于20米以上的陷落柱。
第五节水文地质
一、工作面回采期间涌水量
依据《钱营孜煤矿3213工作面水患分析及开采安全性评价报告》可知:
3213正常涌水量取44.71m3/h,最大涌水量取125.35m3/h。
二、本工作面充水因素有:
1、第四含水层(组)
根据勘探资料,第四含水层在工作面上部普遍存在,仅南部局部缺失。
四含下距煤层350~450m,煤层内掘进一般直接影响不到该含水层。
2、二叠纪煤系地层含、隔水层(段)
对工作面有影响的是32煤顶底砂岩裂隙含水层(段),该含水层总厚为0.78~28.52m,平均10.66m。
主要由3~5层的细砂岩和中砂岩组成,裂隙较发育,钻探揭露时在272、405和291三孔发生漏水,漏失量达5~19.2m3/h,富水性较弱,矿化度为4.212~3.528g/l,水质为硫酸钠型水。
3、断层富水
矿区断层发育,断层破碎带以煤系泥岩及粉砂岩为主,夹少量砂岩碎屑,所有钻孔穿过断层带时,均未发生漏水现象。
富水性弱,矿化度0.344g/l,水质为重碳酸钙钠型水。
从区域和邻近生产矿井来看,断层一般是富水性弱,导水性差。
据淮北生产矿井所揭露的断层水文地质特征分析,由于采掘比钻孔揭露的面积大,破坏程度高,破坏了原来的地质、水文地质天然平衡条件,使某些断层的导水性有所增强(采掘中大部分落差大于2m的断层有淋水、滴水及渗水现象,少数具导水现象),若沟通了富水岩层,而隔水层厚度小且较破碎时,就可能产生突水。
4、钻孔封孔
工作面内及附近的钻孔均按要求用水泥砂浆封闭到松散层底界面上30m或50m,并检查砂浆面深度。
第六节影响回采的其它因素
一、瓦斯
工作面及其附近钻孔的瓦斯测试试验结果为:
274孔1.58m3/t、288孔2.9m3/t、294孔2.52m3/t、2911孔0.00m3/t、29-308孔0.99m3/t、307孔0.83m3/t、327孔6.94m3/t、344孔1.08m3/t、349孔7.6m3/t。
平均瓦斯含量为2.72m3/t。
由于瓦斯赋存状况受地质构造、煤层埋深、煤变质程度、围岩透气性等多因素控制,瓦斯含量分布仍存在不均衡性,在封闭性较好的断层附近和煤层走向转折或煤厚变化带等部位存在局部瓦斯含量高点。
二、煤尘
矿区有四个钻孔对32煤层的煤尘爆炸危险性进行试验,分别是346、296、29-304、684,试验结果各孔32煤尘火焰长度在30~400以上或显示有火,岩粉量在35~80%,均有爆炸危险性。
三、地温
矿区恒温带深度为33m,温度为17.9℃,地温梯度在1.1~2.8℃/百米,平均为1.9℃/百米,深度每增加52.63m,地温增加1℃,属地温正常区。
矿区共有测温钻孔30个,其中近似稳态测温钻孔4个(2711、305、344、402),简易测温钻孔26个,简易测温与近似稳态测温深度为0~1095m。
测温成果显示各可采煤层底板温度T(℃)与煤层埋深成正比,且相关性较好。
其中32煤层测温深度297.96~1079.95m,底板温度17.56~40.35℃。
一级高温区(≥31℃)在639m以下,二级高温区(≥37℃)在880m以下。
-650m、-800m水平平均地温分别达31.9℃、35.6℃。
第七节储量计算
1、储量计算
采用公式Q=S÷COSα×M×ARD
式中:
Q—资源/储量(t)
S—煤层水平面积(m2)
α—煤层平均倾角
M—煤层平均厚度(m)
ARD—平均视密度(t/m3)
计算过程中去除西翼主要大巷的保护煤柱,计算结果见下表:
表6储量计算成果表
参数
块段
S
α
M
ARD
地质储量
可采储量
(m2)
°
(m)
(t/m3)
(万吨)
(万吨)
3213-1
706140
10
3.07
1.42
308.94
293.49
3213-2
84964
5
3.32
1.42
39.90
37.90
合计
348.84
331.39
二、生产能力计算
3213面设计采用综采回采工艺,工作面设计生产能力为306.6万吨/年。
每循环产量:
Q=lsmrc吨/循环
其中:
l----工作面长度(278m)
s----截深(0.8m)
m---平均煤厚(3.24m)
r----煤容重(1.42ml/m3)
c----工作面回采率(0.95)
Q=278×0.8×3.24×1.42×0.95=978.1(吨)
年生产能力:
A=QNDR
其中:
N----日循环次数(10次)
D----年工作日(330天)
R----正规循环率(0.95)
A=978.1×10×330×0.95=306.6(万吨)
三、服务年限
服务年限:
T=(Z/A)×12
其中:
Z---可采出量(331.39万吨)
T=(331.39/306.6)×12=12.9(月)
附图2:
3213工作面回采地质图
第二章采煤方法
第一节巷道布置
一、工作面布置概况
3213工作面位于西一采区南翼,采用走向长壁布置。
二、机、风巷、切眼的支护形式,断面尺寸及用途
1、工作面机巷
支护形式:
采用锚梁网索支护或平顶TU型棚支护。
断面尺寸:
净宽×净高(轨面至顶板)=4.8×3m,S掘=15.5m2,S净=14.4m2
巷道用途:
机巷主要用于该面的进风、运煤及行人,并在靠巷道下帮铺设管路、摆放转载破碎机、带式输送机、移动变电站、乳化液泵站、开关等
2、工作面风巷
支护形式:
采用锚梁网索支护或平顶TU型棚支护。
断面尺寸:
净宽×净高(轨面至顶板)=4.2×3m,S掘=13.64m2,S净=12.6m2
巷道用途:
风巷主要用于该面的回风、进料及行人等。
3、工作面切眼
支护形式:
采用锚梁网索支护,帮部采用玻璃钢锚杆+塑钢网+M型钢带联合支护。
断面尺寸:
净宽×净高(轨面至顶板)=7.3×3m,S净=21.9m2
巷道用途:
用于安装支架、运输机、煤机使用。
第二节采煤工艺
根据本工作面的设计和地质条件,采用单一走向长壁后退式采煤方法,综合机械化,一次采全高。
采用MG650/1620-WD型采煤机双向穿梭采煤,前滚筒割顶煤,后滚筒割底煤,滚筒自旋使其截齿将煤破碎。
一、采煤工艺
采煤机割煤→运输机运煤→移架支护顶板。
1、采用MG650/1620-WD型双滚筒采煤机落煤。
2、采用采煤机组上下滚筒割装煤和运输机铲煤板前移配合装运底板煤。
3、工作面采用SGZ1000/2000型中双中链刮板运输机运煤,机巷用桥式转载机(型号为SZZ1000/400)、皮带机(型号为DSJ120/180/2×400)运煤。
4、双滚筒采煤机割煤,采高2.3~4m,割煤深度为0.8m,采煤机正常割煤采用前滚筒割顶煤,后滚筒割底煤的方式;改变采煤机割煤方向时,将滚筒的上、下位置调换。
5、采用走向长壁综合机械化采煤法,全部垮落法管理顶板。
二、采煤机割煤进刀方式
1、采煤机割煤顺序:
割煤→拉架→抵车。
本工作面采用割三角煤端头斜切进刀方式,自开缺口,进刀段长度为30m,往返一次进二刀,具体如下:
采煤机割到机尾(头)时,抵车至煤机后滚筒不少于12m,不大于18m,拉完架,煤机往回向机头(尾)牵引,吃满刀后,把机尾(头)车抵直,支架拉完拉齐,煤机再向机尾(头)牵引割掉三角煤,最后返刀向机头(尾)割煤。
附图3:
采煤机斜切进刀示意图
2、回采工艺流程
上行割煤→上行移架→推溜→端头斜切进刀→推移机尾→移端头支架→上口端头护顶→调整前后滚筒→下行割煤→下行移架→推溜
第三节设备配置
一、采煤机
根据煤层倾角及工作面生产能力,选用采煤机型号为MG650/1620-WD型电牵引采煤机,主要技术参数如下:
型号:
MG650/1620-WD型
采高:
1.9~4.56m
机面高:
1549mm
滚筒直径:
φ2240mm强力滚筒、内喷雾
滚筒转速:
25.83r/min
截深:
865mm
装机总功率:
1620kW(其中两台截割电机2×650kW,两台牵引电机2×90kW一台调高泵电机40kW,一台破碎机电机100kW)
适应煤层倾角:
≤35°
下切深度:
470mm
供电电压:
3300V
牵引速度:
0-12.5/25m/min
牵引力:
775/388KN
牵引与调速型式:
齿轮销轨式无链牵、交流变频调速
操纵方式:
无线电遥控、端头站控制、本机控制
重量:
85T
拖缆方式:
自动卷电缆
二、工作面选用160架掩护式综采支架,支架技术特征如下:
液压支架型号:
ZY8800/21/42
支撑高度:
2100~4200mm
工作阻力:
8800KN
初撑力:
7916KN
支架中心距:
1750mm
支架宽度:
1.62~1.82m
泵站压力:
31.5Mpa
操纵方式:
本架控制
支护强度:
0.98~1.0MPa
对底板比压(平均):
1.82~1.90MPa
(前端):
1.63~3.42MPa
立柱:
缸径φ400/φ290mm
柱径φ380/φ260mm
行程一级1037mm
二级1033mm
初撑力P=31.5MPa3957KN
工作阻力P=35.0MPa4400kN
数量2根
平衡千斤顶:
缸径/杆径φ230/φ140mm
行程600mm
初撑力(推/拉)P=31.5MPa1308/823KN
工作阻力(推/拉)P=40MPa1661/1046KN
推移千斤顶:
缸径/杆径φ180/φ120mm
行程600mm
推力/拉力P=31.5MPa802/445KN
数量1根
抬底座千斤顶:
缸径/杆径(内注液)φ140/φ105mm
行程240mm
推力/拉力P=31.5MPa485/213KN
数量1根
护帮、伸缩千斤顶:
缸径/杆径φ100/φ70mm
行程护帮/伸缩梁485/900mm
推力/拉力P=31.5MPa247/126KN
工作阻力P=34.0MPa(护帮)267KN
数量护帮/伸缩梁2/2根
侧推千斤顶:
缸径/杆径φ80/φ60mm
行程200mm
推力/拉力P=13.5MPa159/70KN
数量4根
端头支架ZZ10000/21/428架
过渡支架ZZG10000/21/422架
三、乳化液喷雾泵站
乳化泵选用BRW-315/31.5型;装备三泵两箱。
输液管路选用高压胶管,耐压40MPa以上。
主要技术参数如下:
1、乳化泵:
型号:
BRW-315/31.5
公称流量:
315L/min
公称压力:
31.5MPa
电机功率:
200kW
泵组重量:
4400kg
工作介质:
3%~5%乳化油中性水溶液
2、喷雾泵:
型号:
BPW-315KB
公称流量:
315L/min
公称压力:
6.3MPa
电机功率:
45KW
四、运输设备
1、工作面刮板运输机选用SGZ1000/2×1000型铸焊封底式刮板运输机,其主要技术参数为:
型号:
SGZ1000/2×1000
长度:
278m
运输能力:
2500t/h
圆环链规格:
2×48×152mm链条破断拉力≥2900KN
中部槽:
1750×1000×370mm(长×宽×高)
刮板链形式:
中双链
刮板链破断负荷:
2700kN
装机功率:
2×1000kW
牵引方式:
锻造齿形销轨
电源电压:
3300V
中部槽联接方式:
哑铃销连接
垂直向弯曲:
±3°
水平向弯曲:
±1°
电机布置方式:
平行布置
刮板链速:
1.34m/s
销轨节距:
147mm
刮板间距:
912mm
启动方式:
软启动
2、桥式转载机一部,其型号为SZZ-1000/400型,其技术参数为
型号:
SZZ-1000/400型
电机功率:
400KW
工作电压:
3300V
运输能力:
3000t/h
刮板链:
2×φ34-126mm双中链链条破断拉力1450kN
中部槽规格:
长×宽×高=1750×1000×1105mm
启动方式:
限矩型偶合器(机械式)双速电机
3、胶带式运输机型号为DSJ120/180/2*400
型号:
DSJ120/180/2*400
电机功率:
主电机YB560S1-4功率:
2×400kw,双机
运输能力:
1600t/h
贮带长度:
100m
工作电压:
1140V
传动滚筒:
φ1030mm
改向滚筒:
φ600/1000mm
输送距离:
1450m(一部),1850m(二部)
带速:
3.5m/s
涨紧绞车:
ZYJ800(1200/400SHS)
附图4:
3213工作面设备布置图
第三章顶板控制
第一节支护设计
一、工作面支护设计
表7工作面基本支护规格表
名
称
支护形式
支架
控顶距(m)
支护强度
(Mpa)
支架中心距
(m)
放顶步距(m)
最大
最小
规
格
支架
ZY8800/21/42
5.777
4.977
1.01
1.75
0.8
工作面支护参数计算:
1、载荷估算法
工作面支护强度P应为:
P=200+8L0(kpa)
=200+8×35.8
=486.4kpa
L0—老顶初压步距取35.8m(比照3212工作面);
2、实测统计法
I~Ⅲ级老顶的额定支护强度下限按公式计算:
Ph=72.3hm+4.5Lp+78.9Bc-10.24N-62.1
=72.3×3.24+4.5×20+78.9×3-10.24×(4.77/3.3)-62.1
=486.108kpa;式中:
Ph—额定支护强度,kpa;
hm—工作面煤层采高,取3.24m;
Lp—老顶周压步距,取15m(比照3212工作面);
Bc—控顶高度,3.3m;
N—直接顶厚度与采高之比;
根据以上支护参数计算,工作面支护强度取最大值486.108kpa。
3、液压支架额定阻力
已知支护强度,则必需的液压支架额定阻力按下式计算:
Qs=PhBCSC/KS
=486.108×3.24×1.75/0.90
=3081.38kN/架
式中:
Qs—液压支架额定阻力,kN/架
BC—控顶高度
SC—液压支架中心距,m
KS—液压支架支撑效率取0.90
表8工作面条件与支架适应条件对照表
工作面条件
支架适应条件
采高
2.43-4.84m
2.3~4m
倾角
5-10º
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