11020工作面设计说明书Word文档格式.docx
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二、“一通三防”措施16
三、防治水措施17
四、避灾路线17
第一节工作面井上、下位置
11020工作面,地面位于矿井工业广场西部,下枣圪塔东部,地形属低山丘陵,区内地形切割中等,冲沟较发育,沟谷多为开阔的“V”字形,便于地表水排泄。
地面标高在+350~+481之间,植被较发育,煤系地层全部被新生界地层履盖。
井下位于西下山皮带巷西侧,井田南部原众多采空区北侧,在煤层底板等高线+15~+50之间。
第二节地质状况及分析
一、地质构造
地质构造是影响工作面正常生产与安全的重要因素之一,也是其它地质变化的控制因素,直接影响工作面准备过程中的掘进进度和管理,该工作面为走向长臂开采,根据相邻周边开采巷道资料揭露情况及图上推断分析,该工作面将穿过F3和F4断层,F3断层位于矿区中部,平面上成弧形展布。
该断层走向70°
~60°
,倾向北西~北东,倾角65°
,断距10~15m。
断层南东端交于F5断层,南西端交于下窑头断层。
该断层地表表现不明显,深部由巷道控制。
F4断层位于矿区中部。
该断层走向NW~SE,倾向40°
~70°
,倾角70°
,断距20m。
该断层北西端交于F2断层,南东端交于下窑头断层。
为一北东盘下降、南西盘上升的正断层。
该断层与F3断层相交。
两条断层落差均在十米以上,由于所采煤层较薄,对正常掘进影响较大。
二、水文地质
1、奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层
由灰~深灰色厚层状灰岩组成,顶部为灰黄色角砾状泥灰岩夹泥岩。
根据钻孔资料,下部岩心较完整,裂隙溶洞不发育,上部岩心破碎,具溶蚀现象。
钻孔抽水试验显示单位涌水量为0.06~0.11L/(s·
m)。
该含水层为该工作面掘进、回采时的直接充水含水层,对工作面开采有一定威胁。
2、石炭系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层
太原组下段碳酸盐岩岩溶裂隙含水层(L1灰岩)为工作面开采期间的直接充水含水层,该含水层岩溶裂隙发育不均匀,富水性差异较大,对工作面开采有一定的影响但生产中易于疏排。
3、石炭系本溪组铝土质泥岩隔水层
该层全区发育,层位稳定,厚12.50~17.82m(工作面附近邵2钻孔厚度16.82m);
2011年11月地面新建水位观测孔隔水层厚约15米,主要由黑~深灰色、铝土质泥岩组成。
岩石致密,透水性差,隔水性能良好。
是奥灰水与上部各含水层之间的隔水层。
4、石炭系太原组炭质泥岩、砂质泥岩隔水层
灰岩含水层之间主要由砂质泥岩、(炭质)泥岩及薄煤(线)层组成,单层厚度4.3m左右,岩石裂隙不发育,透水性差,是太原组灰岩岩溶裂隙含水层之间的良好隔水层.
三、工作面主要充水因素
1、大气降水:
本区多年平均降水量641.7mm,多集中在7、8、9月份,约占年降水量的70%,是一种季节性、周期性影响的水源。
由于本区大面积为基岩裸露,岩石裂隙不发育,不利于大气降水沿岩层层面下渗,根据近年来矿井涌水量变化情况分析,降水量对工作面掘进影响不大。
2、地表水:
流过矿井的地表水体为煤窑河,河床底板标高+280m,由北而南注入黄河,煤窑河为一季节性河流,流量一般10~30L/S,由于受二叠系巨厚隔水层的阻隔,对工作面掘进影响不大,但应注意河道的疏通。
3、地下水:
第四系主要为粘土夹砾石,无良好含水层,且距煤层较远,一般对工作面充水影响不大;
太原组下段碳酸盐岩岩溶裂隙含水层(L1灰岩)为本区一1煤层的直接充水含水层,该含水层岩溶裂隙发育不均匀,富水性差异较大,对煤层的开采有一定的影响;
奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层厚度巨大,岩溶裂隙发育,为一1煤层直接充水含水层、充水水源,底板至本溪组铝质泥岩16.82米(邵2钻孔),是工作面掘进期间的主要充水含水层,对工作面开采有一定影响。
4、老空水:
本工作面南、北部均有采空区,且采空区巷道展布及积水情况不详,上、下顺槽在掘进时一定要坚持“先探后掘”的原则。
5、断层水:
根据原11010工作面东西两侧揭露的F5、F6断层,无出水现象,但不排除该工作面遇断层导水的可能性,巷道掘进时仍要先探后掘。
四、瓦斯及煤尘自燃发火期
1、在施工期间瓦斯绝对涌出量为0.49m3/min,在掘进时跨断层处加强顶板管理,煤质较软,严防空顶,一旦空顶容易造成局部瓦斯聚集,为防止局部瓦斯发生变化,建议加强瓦斯监测及工作面通风管理,以防瓦斯超限。
2、煤尘不具有爆炸危险性,爆炸指数为5.49%。
煤层属不易自燃煤层,煤层火焰长度为0,无热害影响,属正常区域。
五、工作面储量
项目
平面积
(m)
倾角
(°
)
煤厚
容重
(t/㎡)
地质储量
(万吨)
可采储量
回采率
(%)
结果
84559.3
10
1.4
1.45
17.17
16.65
97
6、服务年限
工作面长度为944.89m,每天进尺2.4m,每月按25天计算,按计算公式可得服务年限为1.3年。
第三节巷道布置及支护设计
一、巷道布置
其巷道布置特征及作用分别为:
(1)上顺槽:
煤巷总长度829.91米,采用锚网喷浆支护;
(2)下顺槽:
煤巷总长度944.89米,采用锚网喷浆支护;
(3)切眼:
煤巷总长度100米,单体柱配合2.4mπ型梁,两梁五柱,棚距1m。
以上巷道均沿煤层底板进行施工。
二、巷道支护设计
原设计为工字钢棚,每棚价格是1523元,锚网喷浆支护每米386元,经过经济分析后,结合我矿实际情况选用锚网喷浆支护。
现根据有关资料的结论(对上下顺槽支护有明显作用的岩层一般在4~8倍采高范围内)来确定支护强度。
用P=(4~8)MVK来估算顶板压力,为安全起见,系数取1.3。
式中:
P----顶板压力,t/m2;
M----采高;
按最大值1.8m;
V----顶板岩石平均容重,取2.5t/m3;
K----安全系数,取1.3。
(1)工字钢棚支护强度验算
每棚工字钢顶板压力P=7×
1.8×
2.5×
1.3=40.95t/m2
按每架工字钢0.28m2计算,每棚工字钢所受压力为11.46吨。
(2)锚杆支护技术参数
树脂锚杆Ф16~Ф20每根锚固力在6t以上,该巷道支护采用四根,故:
每排锚杆的锚固力为4×
6=24t。
经对比,用锚网支护可以达到支护要求。
锚杆支护为主动支护,工字钢支护为被动支护。
锚杆支护的优点是:
1、节约坑木和钢材,支架成本低,相当于金属支架的1/4~1/6,掘进断面减小,掘进断面利用率可达95%,而棚式支架巷道只有85%~90%。
2、巷道维修费用减少,工作安全,可以改变围岩的力学性质,冒顶片帮的可能性大为减少。
3、和棚式支架比较,可减小通风阻力,有利于一次成巷和加快掘进速度。
第四节生产系统
一、生产能力的确定
1、采煤工作面生产能力日生产能力
Qr=NLMBrC
N----昼夜落煤数次
L----面长m
B----落煤一次的进度m
r----煤的密度t/m3
C----工作面采出率
2、工作面正规循环生产能力
W=LShrc
=100×
1.2×
1.4×
1.39×
0.97
=226.51(t)
W----正规循环生产能力t
S----正规循环推进度1.2m
L----工作面长度100m
h----纯煤厚度1.4m
r----煤的容重1.39t/m3
c----工作面回收率97%
二、运输系统
原煤由工作面→下顺槽→11采区胶带巷→西巷煤仓→西大巷→主井底→地面
三、通风系统
1、风流路线
新鲜风流:
主立井→主井底车场→+42水平运输大巷→西轨道下山→工作面运输顺槽→11020工作面。
泛风流:
11020工作面→工作面回风顺槽→11采区胶带下山→西回风巷→东上山回风巷→回风斜井→地面。
2、工作面风量计算
(1)按瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算
Q采=100×
Q采×
Kc=100×
0.49×
1.8=88m3/min
Q采----采煤工作面需风量,m3/min;
Q采绝----采煤工作面绝对瓦斯涌出量,0.49m3/min;
Kc----采煤工作面瓦斯涌出不均衡通风系数,炮采1.4~2.0,取1.8;
(2)按采煤工作面溫度计算
Q采=60×
V采×
S采m3/min
V采----采煤工作面适宜风速工作面温度取20~23℃,取Vc=1.0m/s
S采----采煤工作面的平均断面积,5.5m2。
则Q采=V采·
S采×
60=1.0×
5.5×
60=330m3/min。
(3)按采煤工作面同时作业人数计算需风量
Q采≥4Nm3/min
N----采煤工作面作业最多人数,取32人/班;
Q采≥4×
32=128m3/min。
(4)按采煤工作面炸药消耗量计算需风量
Q采≥25Am3/min
A----一次爆破炸药最大用量,取3Kg,
Q采≥25×
3=75m3/min。
经计算,采煤工作面需风量最大值即按采煤工作面温度计算风量330m3/min,根据相关要求采煤工作面风量取5.5m3/s。
(5)风速验算
V=Q采/S采=5.5÷
5.5=1m3/s(符合要求)
3、安全监测监控系统
该工作面按规定要求设置安全监测监控系统,其目的是能够准确,及时地反映工作面瓦斯、通风等环境参数,达到对灾害的旱期预测,预防事故的发生;
并对主要生产环节的设备工况进行监测,为生产调度及时提供信息,进而有效地协调生产(附监测监控系统示意图)。
监测监控系统示意图
4、主要传感器选型
(1)在采煤工作面回风巷中回风顺槽尾部距采区轨道大巷(回风)10~15m处设置KG9701(A)型智能遥控甲烷传感器1个,其报警值为≥0.70%CH4,断电值为≥0.75%CH4,断电范围为回风巷及工作面中全部非本安电气设备;
复电值为<
0.75%CH4。
(2)在采煤工作面(回风顺槽距采煤工作面≤10m处)设置KG9701(A)型智能遥控甲烷传感器1个,其报警值为≥0.70%CH4,断电值为≥0.75%CH4,断电范围为工作面及其回风巷中全部非本安电气设备;
(3)在采煤工作面上隅角设置KG9701(A)型智能遥控甲烷传感器1个。
其报警值为≥0.70%CH4,断电值为≥0.75%CH4,断电范围为工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备,复电值<
0.75CH4。
(4)在采煤工作面回风顺槽总馈电开关的负荷侧设置KGT(A)馈电传感器。
(5)其它类传感器的设置可根据需要。
5、设备安设要求
(1)井下分站,应设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中,安设时应垫支架,使其距巷道底板不小于300mm,或吊挂在巷道中。
(2)甲烷传感器、应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置,距顶板(顶梁)不得大于300mm,距巷道侧壁不得小于200mm,并应安装维护方便,不影响行人和行车。
(3)馈电传感器必须设在被控开关的负荷侧。
(4)定期检修、调校。
四、供电系统
中央变电所→轨道下山→绕道→下顺槽
机电设备选型
根据11020工作面实际情况。
机械设备选用:
工作面SGB-620/40T型刮板输送机1部,电机功率40kW;
下顺槽DTL65/20/2X30型胶带
输送机2部,电机功率2X30Kw、SGB-620/40T型刮板输送机3部,电机功率40Kw;
上顺槽DTL65/20/2X30型胶带输送机2部,电机功率2X30Kw、SGB-620/40T型刮板输送机2部,电机功率40Kw。
11020工作面供电系统图
五、供水系统
井底大巷→西大巷→胶带运输下山→上顺槽→工作面
第五节设备配备
工作面设备选用、现有设备具体配备如下:
序号
设备名称
型号
单位
数量
1
刮板输送机
SGW-40T
台
6
2
胶带输送机
DTL65/2×
30
4
3
乳化泵
BRW80/20型
第六节工作面支护
根据本工作面实际情况,工作面采用2.2m单体柱配合2.4mπ型梁进行支护
一、工作面支护强度计算
1、工作面顶板压力计算(控顶距最大3.6m,最小2.4m)
顶板压力Pt=7mrk=7×
1.5=0.46MPa
式中m----工作面采高1.8m
r----顶板岩石容重2.5T/m3
k----安全系数(取值范围1.5~2)取1.5
选用2.2m单体柱配合2.4mπ型梁,其支护强度为0.7MPa,大于工作面顶板压力0.46MPa,达到支护要求,适用于本工作面。
第七节回采工艺
本工作面为单体柱π型梁炮采煤工作面,采煤步距为1.2m。
回采工艺流程
打眼→分段装药放炮→护顶→出煤→移柱→推槽→打柱→清煤→回柱放顶→形成一个循环
第八节劳动组织
一、循环方式
工作面按日三班作业制度,每日二个循环,每循环进度1.2m。
二、作业方式
工作面实行三八制工作,一班采煤,其它二班半班采煤半班准备,各采一半。
三、劳动组织见劳动组织一览表
劳动组织一览表
出勤人数工种
0点班
8点班
16点班
合计
刮板运输机司机
12
打眼工
班长
采煤工
11
7
25
攉煤工
运料工
验收工
巷道维修工
液压泵站司机
电(钳)工
回柱放顶工
36
34
104
第九节安全技术措施
一、顶板管理措施
1、放炮后要及时移梁打柱护顶,若煤墙片帮严重,要用单体柱配合木料做临时前探支护,如遇顶板破碎必须用网护顶,网与网之间要扣扣相连。
严禁空顶作业。
2、处理片帮、冒顶事故时,必须由有经验的工人(或班长)负责,统一指挥,并在顶板稳定后进行处理。
首先架好护身柱,在安全的前提下进行摆架或填料,同时确保后路畅通。
所打套棚必须与顶梁衔接好,且接顶严密有力,以便移梁打柱顺利。
二、“一通三防”措施
1、本工作面瓦斯涌出量不大,但在掘进或回采过程中,施工单位,要密切注意两帮或工作面顶底板的检查情况,发现有害气体发生变化,跟班人员及时向有关部门报告,严格按《安全规程》有关规定执行。
有害气体有涌出征兆时,要及时按避灾路线撤人到安全地点,并通知调度室。
2、一通三防部门要加强对该工作面的有害气体观测,并制定有害气体排放方案,确保安全生产。
3、防尘系统
(1)上下顺槽各设一趟防尘管路,定期冲刷巷道壁,减少煤尘堆积;
(2)防尘设施必须正常使用,采煤队安装、管理、维护、使用;
(3)出煤系统各转载点安设喷雾洒水装置并保持完好,做到开机喷雾、停机停水。
(4)上顺槽设两道净化风流的水幕,并正常使用。
(5)采用湿式打眼,严禁干打眼。
(6)加强个体防尘,进入工作面的所有工作人员必须佩戴防尘口罩。
(7)使用水炮泥封孔。
三、防治水措施
1、地测部门要加强对该工作面的探放水观测,并制定排水方案,确保安全生产。
2、施工单位要及时铺设排水管路。
四、避灾路线
为确保在发生事故后安全避灾,凡在工作面工作人员必须熟悉本地区巷道布置及通风运输,供水、供电系统,一旦出现重大事故时,能迅速撤离灾区和进行自救。
发生事故后,首先要弄清事故发生地点性质,跟班干部或班组长及时清点人数并及时向调度室汇报,并组织人员按指定避灾路线撤人。
1、工作面发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸事故时,所有人员应立即戴好自救器,在未反风前,尽快沿迎风方向撤离,其撤人路线为:
(1)进风侧工作人员从工作面→下顺槽→绕道→11采区轨道下山→西大巷→主井底→升井至地面
(2)回风侧工作人员要迅速打开自救器并戴好,由工作面→上顺槽→11采区胶带运输巷→联络巷→西大巷→主井底→升井至地面
2、发生水灾时,工作人员应上行,向高处撤离直至地面
工作面→上顺槽→11采区胶带运输巷→西大巷→主井底→升井至地面
通风系统示意图
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