西风井11采区设计.docx
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西风井11采区设计.docx
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西风井11采区设计
西风井11(五)煤层
一号面采区设计文字说明
一、整体区域概况
西风井是南山矿竖井区域原一个辅助斜井。
井筒为南山矿下料、排矸斜井,简称西风井。
前些年,为了适应生产向二水平的发展和过度,南山煤矿对通风系统进行了整体改造,重新掘进了一条新西风井,原西风井即做为西风井一个开采井区的提升井井筒。
西风井井区1988年成立,开采3#、7#、8#、9#层煤。
2000年,停止生产。
最近,经南山矿对一水平浅部区域进行规划,决定西风井11(五)层煤原采后剩余部分块段进行恢复生产。
西风井11(五)层煤范围较大,且大部已采。
西风井区域走向1300米,倾斜长270米。
本采区设计是其区域的一部分,为西风井11(五)层煤一号面。
岩巷前期工程可为一号面——四号面服务的巷道。
二、地质及赋存情况
该设计采面地质构造比较简单,主要岩巷布置在南15、南14断层之间,采面设计回风道紧贴南15断层上盘布置。
设计溜子道为人为设定。
设计切眼在矿第9剖面线附近。
两巷平均长465米,切眼长100米。
设计采面内F10断层走向延伸较远贯穿了整个走向范围,到时会给本采面开采带来一些影响。
11#煤层厚度。
设计采面内或附近的9-11三个地质剖面钻孔见煤厚度是,6.80、7.05、5.15、7.04米。
平均煤厚为6.51米。
设计采面内大部分均已采出一个层,本设计块段属于旧区复采。
剩余煤厚为6.51-2.00=4.51米。
煤层倾角8度。
煤层走向EW,倾向S。
煤层在设计采面停采线附近形成一个向斜构造。
11(五)煤层赋存较稳定,顶板为灰色粉砂岩,底板为白砂岩,煤层中部约有1.0米厚煤矸互层,底板往上2.0米左右有一层褐色砂岩,厚0.15-0.2米是11#层煤标志层。
三、沼气和水文
根据本区域已开采的部分煤田情况统计,瓦斯绝对涌出量0.8m3/min,瓦斯相对涌出量4.0m3/T,预测本区域该层为低沼气工作面。
煤层发火期6-12个月,煤尘爆炸指数为35.27—65.95%,有爆炸危险。
本矿水文地质情况简单,第四纪冲积层孔隙水对井田补给没有大的影响,砾岩中的裂隙水以季节性补给于砂岩和煤层中,巷道时有少见的淋水和滴水,巷道所见裂隙水的主要来源一是井田地质构造复杂,断层裂隙发育;二是老区顶板垮落,发生很多地裂,塌陷坑,雨季有少量雨水形成裂隙水,雨季要加强防水工作。
井下正常涌水量3.6-4.8m3/h,最大涌出量5m3/h,井下排水方式:
直排,水仓容量200m3。
四、储量计算
划定的煤量范围的灰份和厚度依据是根据南山矿测量科提供的地质资料和部分煤田开采资料为依据。
(储量表)
五、邻区邻层对照
1.同周边小煤矿的关系
北面邻区是新华农场煤矿(已关闭)其开采的11(五)层区域在本设计面切眼以北,对本区开采无影响。
本区设计溜子道以东的南14断层为原公司一井开采区域。
南山公司一井(已关闭),它开采煤层为9#煤层。
西面以南15断层为界,是基岩无煤。
本设计与其它小井无关。
该层上层为9#层,由南山矿本矿于93年已全部开采完。
11(五)煤层的下部煤层为13(六)煤层,煤层厚度为1.9米,煤层中夹有0.2的细砂岩,煤层底板为凝灰质粉砂岩,灰份超过40%,本设计一号面的下部13(六)煤层在1983年已大部分开采完毕。
层间距46米,为灰白色粉砂岩。
2.设计面下部15(七)煤层开采界线
设计一号面下部15(七)煤层已开采完毕。
它的上部开采界线是以南15断层为界。
15(七)煤层的开采时间为1991-1993年和2000-2002年。
该煤层距11(五)煤层间距140米。
15(七)煤层采后即已灌浆。
3.设计面下部18(八)煤层开采界线
设计一号面下部18(八)煤层也已开采完毕。
18(八)煤层西侧的开采范围也是以南15断层为界的。
18(八)煤层已采溜子道距11(五)一号面设计溜子道平面距离29米-85米。
该煤层的开采时间为2003年和2005年,最后停采时间为2005年12月份。
18(八)煤层距11(五)煤层层间距约165米。
该区域采后即已灌浆。
4.15(七)、18(八)两煤层的采后垮落界线
11(五)煤层设计一号面的下部的15(七)煤层开采破裂线的影响范围是设计一号面的全范围。
由于15(七)煤层开采时间为2000-2002年。
故对本设计面不存在影响。
18(八)煤层采动破裂线至11(五)煤层一号面设计面的平面位置如图所示。
由于距本设计一号面层间距离较远,有165米。
同时18(八)煤层采后又进行了灌浆,因此它对本设计面开采不会存在影响。
六、巷道布置
(一)开拓方式和采区巷道布置合
1、开拓方式:
采用集中运输石门两翼分区布置。
2、巷道布置
在一水平-15.0标高西大巷里段开门施工一条运输大巷,和一条+24标高的回风石门、专用回风石门。
以上两条石门同在-15西大巷施工的连通-15外总回风道的-15回风平巷相接,形成一号面入回风系统。
西风井设计岩巷1666.3米。
一号面煤巷合计1028.6米。
施工顺序:
1组——-15运输大巷→-15尾巷→+24入风上山→+24回风石门贯通→+24联络巷→入风平巷→+24入回联络巷→变电所→一号面入风上山→回风道。
2组——-15回风运输大巷→-15回风平巷→-15回风平巷→-15回风下山与+24回风石门贯通。
→煤仓→一号面材料上山→-15专用回风下山→+24专用回风石门→同+24回风石门贯通。
→入风上山→一号面溜子道→切眼→同回风道贯通
施工顺序可根据实际进度进行调整。
3、巷道断面及支护方式
-15运输大巷采用11.7m2巷道断面。
其它岩巷:
巷道规格采用三心拱锚喷巷道支护,巷道断面:
10.9m2。
巷道岩性差时采用42×30“U”型铁棚支护顶板,巷道断面:
9.7m2
工作面溜子道,回风道采用42×30“U”型钢可缩支架,掘进切眼时,直接采用2.4mπ型钢梁,两根一组,每组间距0.8m,每梁下支打三根单体液压支柱支护。
附有岩(煤)巷工程一览表。
(二)采煤方法的选择和依据
1、选择
该区域工作面长100米,煤层厚度4·51米,地质构造较简单,煤层发火期6-12个月,有利于高产高效,采用“π”放采煤法是最适宜的。
“π”放和综放相比较,采用“π”放比综放节省岩巷、节省施工
架子道。
从所处的煤层来说,该煤层由于开采过一个分层,所剩余煤层厚度不稳定,不适合综采开采。
走向长臂一次采全高,后退式炮采“π”型钢梁放顶板采煤法,即工作面硬帮采用爆破落煤,软帮侧剪网放顶煤,辅单层金属网假顶,一刀一放顶煤,并按自下而上顺序多轮式逐段放顶煤,工作面选用SGW-40T型刮板运输机一台。
2、依据
“π”型钢梁放顶煤与综放和分层开采两种方法进行比较分析如下:
(1)π放采煤适用于中小块段,即本面的开采。
据本煤层已开采的一个分层证实,受比较发育的小断层的影响,本煤层出现局部变薄和起伏不平的现象,不利于综采和综放开采。
(2)生产成本低,经济效益高,减少综放及分层开采投入多的问题。
(3)掘进率降低,有利于缓解接续紧张的问题。
(4)π放一次采全高比分层开采采煤方法减少了煤体暴露氧化的时间,减少了多次灌浆,有利于消防火管理。
(5)支护成本降低,维修费用减少。
(6)工作面支护维修方便,两巷可备用充足的单体液压支柱,兀型钢梁等维修材料可随时更换。
(7)掘进切眼时,直接采用2.4mπ型钢梁,两根一组,每组间距0.8m,每梁下支打三根单体液压支柱支护。
可做到搬家不停产,节省大量人力和物力。
(8)单体液压支柱及兀型钢梁体积小,便于搬运,减少工人劳动强度。
(9)巷道支护适用性强,支护密度大。
从以上分析看出π放采煤方法经济效益好,确定选择该采煤方法。
(三)兀放采煤方法简要技术要求
1、解决瓦斯管理问题
⑴工作面和其它工作地点做到无瓦斯超限作业,无瓦斯积聚。
⑵工作面配置专职瓦检员。
每班检查次数符合《规程》的有关规定;瓦检员在井下指定地点交接班,并有记录可查,无空班漏检,无虚报瓦斯。
⑶认真执行瓦检员、班组长、放炮员“三人联锁放炮制度。
⑷做好工作面打眼前、装药前、放炮前、放炮后的瓦斯即”一炮四检”的检查。
⑸上齐瓦斯监测系统,做好工作面的瓦斯检查监测工作,瓦斯检查员随时检测工作面软帮侧、上隅角、回风流中瓦斯等有害气体浓度情况,若超限立即停止作业,撤出人员,进行处理,正常后方准作业。
⑹加强对工作面上隅角的通风管理工作,必要时设置挡风幛,使一部分风流经过工作面上隅角,将其积聚的瓦斯冲淡排出。
⑺下井人员按《规程》规定偑带携带式瓦斯检测仪器。
⑻安全监测监控设备每月至少调校1次。
每7天必须使用校准气样和空气样调校瓦斯传感器、便携式瓦斯检测仪1次。
每7天必须对甲烷超限断电功能进行测试。
⑼溜子道、回风道两巷断面不小于原设计断面的20%.设计断面不得小于8m2.
2、解决防火问题
①据调查,开采的11(五)煤层一分层的开采无发火史。
煤巷掘进期间两巷边打钻边注水,预防煤巷发火。
②回采时加强工作面支护管理,防止煤壁片帮、抽漏、支架不稳定。
造成软帮不能放煤引起浮煤堆积,易造成浮煤自然发火。
③开采过程中软帮煤放净,以减少软帮浮煤剩余量,可减少发火隐患。
④回采期间要加快推进速度,月推进不得小于30米,目的是将采空区剩余浮煤自然发火期控制在窒息带内。
并采取在回风道向采空区内进行埋管注水降温,以及每循环放煤后,工作面软帮喷洒阻化剂。
综合防治采空区浮煤自然发火。
⑤开采中过本煤层旧巷措施
在过旧巷前提报过旧巷安全措施,进行超前打探眼前进。
由于11(五)煤层一分层开采距今时间较长,按时间推测,原煤巷基本压实。
对出现没有压实的本煤层巷道,在过旧巷时要及时打木垛接帮接顶,可以封闭的要及时进行封闭。
⑥采后封闭灌浆系统。
回风道封闭灌浆
地面灌浆站→-17西大巷灌浆钻场硐室→一号面回风巷。
3、解决资源回收率问题
(1)采放比1.8:
(4.51-1.8)=1∶1.52
(2)采取两巷煤体注高压水软化煤层方法,使煤体出现裂隙,从而使顶煤更易放落。
具体设计要求如下:
①两巷掘进期间,溜子道、回风道每隔30米设计布置一个钻机窝子,具体如平面图所示。
②每个钻机窝子呈扇形布置施工三个煤层注水钻孔,两巷所有注水钻孔均穿11煤层至顶板。
③溜子道煤层注水孔沿煤层上山方向施工,孔深20-30米。
④回风道煤层注水孔,孔深10-20米。
⑤各注水孔施工完后,采用封孔技术封口,外端留设一个直径16-20mm高压管接头。
⑥两巷各设一台煤层高压注水泵。
⑦回采前,由里向外,各注水孔依次进行高压注水软化煤层工作,便于放顶煤。
(四)顶板管理方法的选择依据
1、选择
工作面选用2.4米长的“π”型钢梁与单体液压支柱支护顶板,上、下端头使用3.2米长的“π”型钢梁维护机头机尾,软帮侧采用分段移架放顶管理顶板。
2、依据
顶煤在自然压力的作用下,被压酥和压碎适合顶板的自然垮落,达到投入少,产出多,效益高,采煤工艺简单,经济技术合理的目的。
该面煤体层理、节理裂隙均较发育。
煤体中硬,煤体坚固性系数0.8,考虑初采时顶板压力小,需提前进行打钻注水软化煤层,以便有利提高初采时工作面回采率。
工作面选用2.4米长的“π”型钢梁与2.2米长的单体液压支柱支护顶板。
七、采区通风
(一)通风方式
采区采用抽出式通风方式。
主扇采用南山矿北风井主扇。
(二)风量计算
1、掘进工作面风量
⑴按掘进工作面同时工作最多人数计算:
Q=4×N=4×15=60m3/min
⑵按炸药量计算:
Q=25×A=25×1.8=45m3/min
⑶按瓦斯涌出量计算:
Q=100×qk=100×0.8×1.2=96m3/min
⑷由上述计算选择
按规定掘进工作面末端风量为200m3/min
风速验算
V=Q/60s=200/60×10.9=0.3m3/sec,0.15<0.3<4.0符合规程规定。
式中:
Q掘—掘进工作面风量m3/min
q—掘进工作面瓦斯绝对涌出量m3/min
k掘—瓦斯涌出不均衡风量采用系数1.2
A—一次爆破炸药最大量(kg)
V—风速m/sec
N—掘进工作面最多工作人数
S—巷道净断面积(m2)
2、采煤工作面风量
采煤工作面风量计算
⑴按人员计算:
Q=4×N=45×50=200m3/min
⑵按炸药量计算:
Q=25×A=25×1.8=45m3/min
⑶按工作面温度计算:
Q=60×V×S=60×0.8×2.4×1.9=219m3/min
⑷按沼气涌出量计算:
Q×100×q×k=100×0.8×1.5=120m3/min
⑸决定风量:
219m3/min;
⑹风速校核:
V=Q/60×s=219/60×2.4×1.9=0.8m3/min,因0.25<0.8<4所以符合《煤矿安全规程》第101条规定:
式中:
Q采—采煤工作面所需风量m3/min
q—采煤工作面瓦斯绝对涌出量m3/min
k采—瓦斯涌出不均衡风量采用系数1.5
A—一次爆破炸药最大量(kg)
V—风速m3/sec
N—掘进工作面最多工作人数
S—采煤工作面通风断面2.4×1.9m2
3、硐室风量
Q硐室取50m3/min
Q备用100m3/min
其它=Q硐室+Q备用=50×4+100=300m3/min
4、矿井总风量:
Q总=(Q采+Q掘+Q其它)=(219+200×2+300)
=(219+400+300)×1.3=1194.7m3/min
(三)通风系统
入风:
一水平西大巷→-15运输大巷→+24入风上山→+24联络巷→+24入风石门→一号面入风上山→溜子道→切眼
回风:
切眼→回风道→+39.5回风下山→专用回风石门→-15回风专用下山→-15回风平巷→总回风道。
八、供电系统
在-17运输大巷与轨道大巷施工-17采区变电所。
变电所与两条大巷水平相通。
-17变电所为全采区电器设备供电。
初期岩巷施工时,将采用临时变电站供电为开拓岩巷的施工。
主要设备及技术特征
井下选用变压器容量校验计算
1、开拓初期岩巷供电由一水平运输300绞车变电所。
变压器选用KSGB-315KVA型变压器一台供两个开拓工作面,KSGB-200KVA型变压器一台供风专线。
掘进施工和采煤工作面供电系统也将采用一水平运输300绞车变电所供电。
①供开拓初期岩巷两个工作面线路变压器的容量计算:
本工作面为开拓缓倾斜岩巷,取kx=0.4,kc=0.95,cosφ=0.6,变压器的计算容量为:
选择KSGB-315KVA型变压器,其容量315KVA>86KVA,故选择合理。
②供开拓初期岩巷风机专线变压器容量计算:
此变压器向风机专线供电,取kx=1,kc=1,cosφ=0.8,
变压器的计算容量为:
选用KSGB-200KVA型变压器,其容量200KVA>70KVA,故选择合理。
九、排水系统:
排水系统采用南山矿立井一水平排水系统。
排水流经巷道为一号面溜子道→入风上山→+24入风平巷→+24联络巷→+24入风上山→-15尾巷→-15运输大巷→-15西大巷→立井一水平井下泵站→矿地面净化水车间净化。
十、运输系统:
平巷采用矿用防爆型蓄电池机车运输,溜子道采用皮带和刮板运输机,切眼采用刮板运输机运输。
十一、技术安全措施
1、加强通风、瓦斯工作的管理。
工作面每班设有专职瓦检员,认真执行“一炮四检”和“三人联锁放炮制”。
工作面炮眼装药时一个炮眼至少揣一个水炮泥。
工作面炮前炮后要洒水消尘,净化风流。
2、加强瓦斯监测监控工作。
采煤工作面和掘进工作面要利用和使用好瓦斯监测设备,经常对瓦斯传感器检查和维修。
3、做好机电设备防爆和检修维护工作。
井下机电的专业人员每天要对全区使用的机电设备进行检修和维修。
井下的电气设备防爆率必须达到100%。
4、严格执行敲帮问顶制度,严禁空顶作业,按设计规定支护,断层带,破碎顶板,水线处作业时,加强支护,棚距加密或采取相应特殊支护方式。
5、加强通风管理,风筒吊挂平直,拐弯设弯头,风筒接头按规定搭接,不准漏风,保证风机正常连续运转。
6、严格执行一坡三挡,信号灵敏可靠,实行路灯开闭制。
7、发生电器电缆火灾,应立即切断电源,用砂子或不燃物直接灭火,如果不能直接灭火,人员立即抄近路进入到新风入风巷道,然后再撤离井下。
8、加强火区,密闭管理,建立健全消防火系统和机制,建立建全对火区和密闭软件、硬件的管理工作。
岩(煤)巷工程一览表
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