新安煤矿1205综采工作面开采评估报告.docx
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新安煤矿1205综采工作面开采评估报告
目录
第一章地质资料1
第二章回采工艺5
第三章安全风险评估10
第四章防灭火17
第五章顶底板水害治理19
第六章煤质评估20
第七章效益评估23
第八章综合评估28
第一章地质资料
煤层名称
延安组1煤
水平名称
+535
采区名称
水平采区
工作面名称
1205
地面标高
+1250-
+1350m
工作面标高
+345-
+530m
地面位置
位于工业广场主井西800m南侧2400m范围内
井下位置及
四邻采掘情况
东侧为设计的1203工作面,西侧为正在回采的1207工作面,南侧为井田边界煤柱,北侧为矿井主运输系统。
回采对地面
设施影响
地面均为沟壑、丘陵区、丛林,部分农田和谢家咀几户人家,1205工作面回采对地面有不同程度的影响。
走向长
(m)
2400
倾向长
(m)
180
平面积
(m2)
432000
煤层厚度
(m)
4.6—5.0
煤层结构
煤层倾角
(°)
6—14°
4.8
2.8-3.2(0.2-1.0)0.6
(0.4)1.2
10°
变异系数
0.9
稳定程度
较稳定
煤
层
情
况
黑色,条痕为褐黑色,沥青光泽、断口多为参差状
煤
质
情
况
Mad(%)
Aad(%)
Vad(%)
Vdaf(%)
Qgr.vd
(MJ/kg)
煤岩类型
牌号
11.51
16.94
26.59
40.64
27.63
半亮型
不粘煤
煤层
顶板
底板
情况
名称
岩石名称
厚度
(m)
岩性特征
老顶
中粒砂岩
7.5
灰白色中砂岩,成分以石英和风化长石为主,
含炭屑,白云母和黄铁矿,泥质胶结,局部钙质胶结
直接顶
砂质泥岩
1.2
灰色,成分有铝土质,石英,性脆,块状,
无层理,底部含砂较少,夹0.2m煤线。
直接底
泥岩或煤
2.6
为1煤结构的下半部,煤、泥岩组合
老底
砂质泥岩
4.7
灰色,成分为泥质,石英、长石,含砂量不均,夹较多的砂岩条带,缓波状层理
地
质
构
造
情
况
该面整体形态为向斜构造,经工作面巷道实际揭露落差在1.0m以上的
断层5条。
构造名称
走向(°)
倾向(°)
倾角
(°)
落差
(m)
长度
(m)
对回采影响程度
F1正断层zhengduanceng
100
10
60
5.0
贯穿全面
F2正断层
105
15
60
2.8
贯穿全面
F3正断层
65
335
75
1.0
100m
有一定影响
F4逆断层
110
20
65
1.5
150
有一定影响
F5正断层
70
350
70
2.5
有影响
水文
地质
情况
及防
治水措施
工作面整体形态为一向斜,在回采过程中会出现顶板滴淋水,随着工作面的推进顶板砂岩水和生产用水易于工作面的低洼处积存,在回采中应于工作面运输道完善排水系统,备泵排水。
最大涌水量
15m3/h
正常涌水量
3m3/h
影响回采其他地质情况
瓦斯
瓦斯相对涌出量1.35m3/t。
煤尘
爆炸火焰长度>400mm,具爆炸性。
煤的自燃
燃点在308~347℃,为容易自燃煤层
地温
20℃
地压
压力大、显现明显
普氏硬度
(f)
煤层
夹矸
直接顶
直接底
2.7
3.16
2.72
储
量
计
算
块
段
号
走
向
长
(m)
倾
斜
长
(m)
斜
面
积
(m2)
可采煤厚
(m)
容重
(t/m3)
工业储量
(t)
回采率
(%)
可采储量
(t)
1205
2400
183
439200
3.0
1.43
1884168
95
1789960
问
题
及
建
议
直接顶厚度不稳定,胶结程度差,裂隙发育、破碎易冒,围岩压力大,回采过程中应加强顶板管理。
附
图
1、1205工作面煤层底板等高线图(1:
2000)
2、1205工作面巷道实测剖面图(1:
200)
3、1205工作面井上下对照图(1:
2000)
4、1205工作面综合柱状图(1:
500)
5、1205工作面通风系统示意图
第二章回采工艺
一、矿压资料
1、工作面主要参数
煤层厚
(m)
机采高度(m)
倾角
(°)
面长
(m)
走向
(m)
煤层号
4.6~5.0
2.0~3.0
6~14
180
2200
1
2、顶底板特征
类 别
直接顶
老 顶
直接底
老底
名 称
砂质泥岩
中粒砂岩
泥岩或煤
粉砂岩
厚 度(m)
1.2
7.5
2.6
4.7
硬度(f)
3.16
2.72
强度(MPa)
3、顶板运动参数
(1)直接顶
厚度(m)
初垮步距(m)
悬顶距(m)
完整性指数
分类
岩层层数
备注
1.2
8
1.5
0.28
1
2
(2)老顶
厚度(m)
结构形式(m)
初压步距(m)
周压步距(m)
老顶分级
备注
7.5
拱梁
18~22
5~6
Ⅱ
4、底板控制参数
项目
种类
厚度(m)
允许比压(MPa)
底板类别
备注
直接底
2.6
16.7
2
5、顶板分析
(1)顶板岩性层次组合结构分析
工作面煤层上方为覆盖有1.2m的砂质泥岩及7.5m的中砂岩,其层次结构为中硬。
(2)直接顶和老顶的划分
直接顶为1.2m的砂质泥岩,老顶为7.5m的中砂岩组合顶板。
二、采煤方法的确定
根据地质资料和工作面设计,结合我矿1208工作面、1207工作面的成功回采经验,确定该面采用后退式走向长壁综合机械化采煤方法,全部跨落法管理顶板。
三、采高的确定
根据工作面的煤层厚度4.6—5.0,平均4.8米,煤层结构2.8-3.2(0.2-1.0)0.6(0.4)1.2,倾角为6-14°,平均10°。
结合工作面支架和煤机的特性和其他设备等情况,确定工作面平均采高为3.0m(上层煤),采取跟顶、撇底(3.0m下为夹矸)一次采全高方法回采。
四、支护方式及支护设备型号和参数
1、工作面支护形式
工作面支护采用两柱式支撑掩护液压支架及时支护的方式。
其中:
中间架(ZY4600/15/33)96架,过渡支架(ZYG4600/15/33)4架;(ZY5600/15.5/34)23架;一般情况下移架滞后采煤机后滚筒4~6架,顶板破碎时,可在煤机前滚筒割完后即伸前梁或超前移架。
2、工作面支架主要技术参数
支架型号
ZY5600/15.5/34
ZYG4600/15/33
ZY4600/15/33
单位
高度
1550/3400
1500/3300
1500/3300
mm
宽度
1430/1600
1430/1600
1430/1600
mm
中心距
1500
1500
1500
mm
系统压力
31.5
31.5
31.5
MPa
初撑力
5066
3880
3880
kN
工作阻力
5600
4600
4600
kN
支护强度
0.8-0.9
0.62~0.65
0.75~0.8
MPa
适应底板比压
1.2-2.0
0.74-1.98
0.74~1.98
MPa
适应倾角
10
<15
≤15
(°)
推移步距
730
700
700
mm
移架力
633
361
361
kN
推溜力
361
272
272
kN
安全阀压力
50
50
50
MPa
重量
20.1
14.685
14.3
T
五、支护强度计算
按工程类比法,其矿压参数估算如下:
①运动参数
直接顶运动步距:
Lz=(3.46M1+8.14)U1+0.84M1≈7.67(m)
老顶运动步距:
C0=(3.46M2+8.14)U2+0.84M2≈19.86(m)
式中:
U1----粉、细砂岩顶板质量指数,取0.5。
U2----粉细互层顶板质量指数,取0.75。
M1----直接顶板厚度,取1.4m砂质泥岩。
M2----老顶顶板厚度,取7.4m。
②顶板支护强度:
P=K×h×γ=8×3.1×2.5=62t/m2(0.62MPa)
式中:
k----作用在支架上部的顶板岩石厚度系数,取k=8。
h----采高,取h=3.1m(最大)。
γ---上覆岩层的平均容重,取γ=2.5Kg/m。
通过计算,在工作面顶板来压时,工作面基本支架的支护强度大于0.62MPa,能满足所需的支护要求。
六、落煤方式及落煤设备型号和参数
工作面采用MG300/700-QWD型双滚筒交流变频调速无链电牵引采煤机割煤,落煤方式为滚筒,主要技术特征见下表:
采煤机
采煤机型号
采高范围(m)
适合倾角(度)
截深(mm)
机面
高度(mm)
摇臂摆动中心距mm
滚筒
直径(mm)
采煤机安装时间
采煤机厂家
MG300/700-QWD
2.0~4.0
≤55
630
1445
7020
1800
2013.1
上海天地
截割电动机
截割电动机型号
额定电压(V)
额定电流(A)
额定转速r/min
额定功率(KW)
电动机台数
冷却水
压(MPa)
冷却水量(l/min)
YBC3-300
1140
206
1470
300
2
1.5
25
牵引电动机
牵引电动机型号
额定电压(V)
额定电流(A)
额定转速r/min
额定功率(KW)
电动机台数
冷却水
压(Mpa)
冷却水量(l/min)
YBQYS-40B
380
76
1470
40
2
1.5
18
调高泵
电机
调高泵电动机型号
额定电压(V)
额定电流(A)
额定转速r/min
额定功率(KW)
电动机台数
冷却水
压(Mpa)
冷却水量(l/min)
YBRB-18.5
1140
12
1470/r
18.5
1
1.5
7
1、主电缆型号:
MCP-0.66/1.14-3×70+1×25+4×4;截割电机电缆型号:
MCP-0.66/1.14-3×70+1×25+4×2.5;牵引电机电缆型号:
MCPT-0.66/1.14-3×25+1×10+4×2.5
2、冷却:
截割电机、牵引电机、泵箱、摇臂分别水冷(内外喷雾方式);整机重量(T):
45
过煤高度(mm):
628;机面高度(mm):
1445;截深(mm):
630
七、工作面运输方式及设备型号和参数
工作面在支架前安装一部可弯曲刮板输送机。
刮板输送机(工作面)→转载机(1205运输道)→皮带(2部,1205运输道)→皮带(集中运输机道二部)→大倾角皮带(集中皮带机道一部)→井下煤仓。
其主要运输设备技术参数见下表
序号
型号
机械名称
安装地点
功率
(kW)
运输能力
(t/h)
运距m
1
SGZ-764/630
刮板运输机
架前
2×315
900
180
2
SZZ730/90
转载机
运输道
90
900
35
3
DSJ-100/2×250
胶带运输机
运输道
2×250
630
1200
4
DSJ-100/2×250
胶带运输机
运输道
2×250
630
1200
5
DTL120/60/2×160
胶带运输机
集中胶带机道
2×160
400
485
6
DX120/60/2×160
胶带运输机
集中胶带机道
2×160
600
280
八、移动变电站位置和安全状况
移动变电站存放于距切眼750米处的车场,移动变电站工作状况良好,设备完好。
第三章安全风险评估
序号
评估内容
标准分(分)
评分办法
得分
一
回采工艺评估
工艺适用性
10
不违反工艺适用性原则得10分
10
支护方式
10
综采、综放
得10分
10
单体支柱面
得8分
煤壁
片帮机率小
10
所有工艺
得10分
片帮机率大
综采、综放
有护帮板得10分
10
无护帮板有伸缩梁得8分
综采
无伸缩梁也无护帮板的综采得5分
单体支柱面
炮采得6分
高档得4分
顶板
完好
10
所有工艺
得10分
破碎
综采、综放
有伸缩梁得10分
10
综采
无伸缩梁得5分
单体支柱面
炮采得6分
高档得0分
煤层倾角
10
综采、综放
倾角<25°得10分
10
倾角25°~35°得8分
>35°得5分
单体支柱面
倾角<25°得10分
倾角25°~35°得8分
倾角>35°得5分
二
地质因素及环境条件
顶底板水
10
所有工艺
<10m3/h得10分
综采、综放
10~50m3/h得8分
8
>50m3/h得5分
单体支柱面
10~30m3/h得8分
>30m3/h得5分
冲击地压
5
无冲击地压得5分,采取措施得3分,无措施得0分
5
瓦斯
5
低瓦斯得5分,高瓦斯矿井或高瓦斯区域采取措施得3分,无措施得0分
5
煤与瓦斯突出
10
无煤与瓦斯突出得10分,采取措施得5分,无措施得0分
10
煤尘
5
无煤尘爆炸得5分,采取措施得3分,无措施得0分
3
煤层自燃
10
放顶煤得5分,其它得10分
10
热害
5
无得5分,采取措施得3分,无措施得0分
5
合计
100
96
一、安全风险评分表
二、评定等级
根据以上评定结果,安全风险评估等级:
A级
三、安全风险相关因素和评定等级采取的相应措施
(一)安全风险相关因素有:
1、具有煤尘爆炸危险性
2、煤层为易自燃煤层
3、瓦斯防治
4、温度防治
5、顶底板水治理
(二)针对安全风险相关因素采取的相应措施
1、预防煤尘爆炸措施:
该面煤尘爆炸指数为40.64%,有爆炸危险性,如果存在防尘死角,条件成熟时,有可能引起煤尘飞扬,甚至引起煤尘爆炸,回采期间必须采取如下预防措施:
(1)风流净化水幕:
在工作面两道距安全出口不大于30m的位置各设1道风流净化水幕,水幕雾化好,灵敏可靠,能覆盖全断面,生产单位要指定专人管理,正常使用。
(2)转载点喷雾:
在各运输转载点安设自动喷雾装置,要求雾化好,喷嘴固定对位,摆杆行程超过50mm时必须能自动喷雾,喷雾能覆盖产尘部位,各转载点落差不得超过0.5m,否则必须安装合适的导向板转输或者安装防尘罩,由生产单位负责管理、使用和维护。
⑶隔爆棚:
在工作面两道安装标准化隔爆棚,其位置、数量、水量、安装质量必须符合有关规定,其用水量按断面计算不得低于200L/m2。
(4)为确保水质清洁,两道供水管路必须设置有效的过滤装置,且每五天至少清洗一次。
(5)确因工作需要打眼防炮时必须采用湿式打眼,使用好水炮泥,炮前,炮后洒水等综合防尘措施。
(6)采煤机必须有有效的内外喷雾装置,进水处必须装有水压表,内喷动压不小于2Mpa,外喷动压不小于1.5Mpa,否则必须使用喷雾加压泵站,无水或喷雾装置损坏时必须停机,喷雾要求喷嘴不堵塞、雾化好,灵敏可靠,外喷能覆盖产尘全部位,内外喷雾装置应做到每天检修、清理,确保每班内外喷雾良好。
(7)液压支架采煤工作面必须安装自动喷雾装置,做到降柱、移架时同步喷雾。
(8)该面必须实行验收移交制度,防尘设施实行谁使用谁负责,丢失损坏赔偿制度。
采煤工作面各种防尘洒水设施在工作面投产时,必须一步到位。
防尘洒水设施不齐全的工作面不得投产。
(9)采煤工作面及两道出口30m范围内每班至少冲洗一次,各转载点前后20米范围内每班至少冲洗一次;工作面两道出口30m以外,由通风工区每两天至少冲洗一遍。
(10)机组司机、移架工及其他接触煤尘人员在从事本职工作时要佩戴防尘口罩。
(11)测尘员对每一产尘点,半月测定一次并将测尘结果汇总制成报表,报到有关矿领导和单位。
(12)综采工作面两道供水管路吊挂平直、牢固,刷成蓝漆,接头严密不漏水,每隔50m设置一个三通瓦笼,且瓦笼上都必须安好快速接头,以便于防尘,煤机供水管路必须使用Φ32mm的高压软管,高压软管联接头必须使用正规“U”型销连接,架下喷雾供水管路必须使用不低于Φ25mm的高压软管供水。
(13)煤层含水量在4%以上,不需要实施煤层注水。
2、瓦斯防治:
根据《1205工作面回采地质说明书》,该面属低瓦斯区域,但瓦斯管理仍不能放松。
(1)每小班在工作面内设一名专职瓦检员检查瓦斯,定岗定员,每班检查次数不得少于两次,瓦斯检查设点为:
①工作面上部风流中;②工作面中部风流中;③工作面下部风流中;④工作面回风隅角;⑤工作面回风流;瓦斯检查员每隔3~4小时巡回检查一次,检查情况及时通报给采煤班长及矿调度室,当瓦斯超限时,必须按《煤矿安全规程》第135~141条等规定处理,并及时向矿调度室汇报;瓦检员要坚持“双汇报、反调度”现场交接班制度及采煤工作面“五合一”责任制,严禁空班、漏检、假检。
(2)加强初次来压时瓦斯检测和安全防护,初次来压时为防止采空区气体涌出造成事故,要根据瓦斯检查员的检查情况做好随时断电、撤人。
(3)稳定通风系统,保证通风设施质量,加强维护与管理。
所有风门都要安设可靠的机械闭锁装置,测风员对工作面每5天测风一次,保证风量稳定在900~1200m3/min,发现风量不足或过大,应及时汇报矿调度室并进行及时处理。
每两天巡回检查一次该区域的通风设施,当班瓦斯员每班检查一遍本专区的通防设施,发现问题及时汇报并处理,确保井下该区域通防设施齐全完好、风量符合规定要求,杜绝无风或微风巷道。
(4)因工作需要放炮时,要严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮”制度,放炮地点20米范围内风流中瓦斯浓度达到0.8%以上时,严禁放炮。
(5)加强工作面回风隅角瓦斯管理,工作面回风隅角必须正常回料,锚杆螺母必须拆除回收,严禁滞后切顶线,防止老塘悬顶而造成瓦斯积聚,老塘悬顶超过要求时要强制放顶。
(6)井下作业单位及机电工区必须对所负责区域内的电气设备进行定期检查,保证严密不失爆。
(7)井下电绞、回柱机使用的钢丝绳,必须坚持每班有专人检查,发现钢丝绳有毛刺、打结等必须立即更换,防止产生摩擦火花。
(8)瓦检员进行现场检查发现瓦斯超限时,有权停止该地点和受威胁地区的一切工作,采取有效措施进行处理,并向矿调度室汇报,现场作业人员必须服从瓦检员的指挥,瓦检员现场监督通防措施的落实兑现,特别要加强对综采工作面回风隅角的瓦斯检查和管理。
(9)加强工作面瓦斯监测。
在回风巷道内安设瓦斯自动监测探头,探头距工作面5~10米,回风侧瓦斯报警浓度为≥0.8%,断电浓度为≥0.8%,复电浓度<0.8%,断电范围为工作面及其回风巷内的全部非本质安型电气设备;瓦斯传感器应垂直悬挂距顶板不得大于300mm,距巷帮不小于200mm的位置,信号电缆与电源电缆必须分开吊挂,当无法做到分开吊挂时,信号电缆与电源电缆间距不得小于300mm,监测系统必须能正常工作,并加强维护,每7天调校一次,其它必须符合《煤矿安全规程》的要求执行。
(10)监测系统必须能正常工作,并加强维护,每7天必须使用校准气样和空气样调校1次,每10天必须对甲烷超限断电功能进行测试,监测装置在井下连续运行6~12个月,必须将监测装置井下部分运到井上进行全面检修。
(11)当瓦斯浓度超过规定而切断电气设备的电源后,严禁自动复电,只有当瓦斯浓度降到《煤矿安全规程》规定以下时,方可人工复电。
(12)瓦检员每班至少3次(接班后、班中、交班前)对管辖范围内传感器的数据进行校对和记录,对安全监测监控装置及电缆的外观进行检查,并将记录和检查结果报调度和监测的值班员。
二者显示值不一致时,以高显示值为准,两者误差大于0.2%时,必须在8h内进行处理,在此期间,任何人不得停用瓦斯断电仪,安全监测监控装置的工作和完好情况纳入现场交接班内容。
(13)安全监控设备发生故障时,先由瓦检员汇报通风调度和监测值班员,并就地代替瓦斯传感器进行检查,但应在6小时内修复,否则必须停产修复或更换。
(14)采煤机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪,工作面回风隅角必须悬挂便携式甲烷检测报警仪。
(15)采掘区队长、工程技术人员、班长、放炮员、流动电钳工、瓦斯员、监测工等下井时必须配带便携仪。
3、地温防治
根据地质资料,1205综采工作面地温为20℃,不存在高温危害。
四、冲击地压危险性评估
1.整体定性
(1)地质因素评估:
表1
序
号
因素
危险状态的影响因素
影响因素的定义
冲击地压危险指数
1
W1
发生冲击地压
该煤层未发生过冲击地压
该煤层发生过冲击地压
0
采用同种作业方式在该煤层多次发生过冲击地压
3
2
W2
开采深度
<500m
0
500~700m
1
>700m
2
3
W3
顶板中坚硬岩层(Rc≥60MPa)距煤层的距离
>100m
0
100~50m
1
<50m
3
4
W4
开采区域内构造应力集中
>10%正常
1
>20%正常
2
>30%正常
3
5
W5
顶板岩层厚度特征参数
<50
0
≥50
2
6
W6
煤的抗压强度
Rc≤16
0
Rc>16
2
7
W7
煤的弹性能量指数
WET<2
0
2≤WET<5
2
WET≥5
4
根据表一及我矿实际地质因素可确定采掘工作面区域地质因素冲击地压危险状态评估指数为0。
计算公式如下:
Wt1=
=
=
=0.05
式中:
Wt1地质因素冲击地压危险状态评估指数;
Wi第i个地质因素的评估指数;
Wimax第i个地质因素的指数最大值;
n1地质因素的数目;
根据我矿实际地质因素W1=-2,W2=2,W3=0,W4=1,W5=0,W6=0,W7=0
(2)开采技术因素评估:
表2
序号
因素
危险状态的影响因素
影
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- 新安 煤矿 1205 工作面 开采 评估 报告
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