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况描述
本工作面回采范围内,煤3Ⅱ属于结构复杂、厚度稳定的中厚煤层,煤层厚度为1.9~2.4m,平均2.15m。
煤层中含一层粉砂岩夹石,厚度为0.6~1.2m,平均1.0m左右。
煤3Ⅱ与煤3Ⅰ之间有一层煤线,煤3Ⅱ与煤线间距0.6~6.2m,平均2.5m,煤线厚度0.2~0.6m,平均0.4m左右;
煤3Ⅱ上距煤3Ⅰ采空区为1.7~9.5m,平均5.4m左右,煤3Ⅱ与煤3Ⅰ间距自东南向西北为逐渐减小的趋势。
附图一:
3Ⅱ915工作面综合柱状图
第三节 煤层顶底板
煤层顶底板情况表
表1-3
顶底板名称
岩石名称
厚度(m)
硬度
岩性特征
基本顶
砂质粘土岩
0.3~2.5
4.0
灰~灰白色,泥质胶结,含植物化石。
1.0
粉砂岩细砂岩互层
0~4.0
5.5
浅灰色,钙硅质胶结,具层理,含有黄铁矿颗粒。
1.5
煤线
0.2~0.6
亮型煤,结构简单。
0.4
直接顶
粉砂岩
0.6~6.2
5.0
灰~深灰色,泥质胶结,含炭质及黄铁矿成份。
2.5
直接底
0.2~0.5
灰色,泥质胶结,含植物化石,致密,坚硬。
0.3
老底
粉细砂岩互层
1.7~4.3
灰色,以长石石英为主,钙质胶结,具层理。
3.0
第四节地质构造
本工作面回采范围内,煤层走向北东向,倾向北西,倾角为8°
平均11.5°
。
本工作面范围内,影响回采的主要地质因素是断层。
从工作面巷道施工情况看,本工作面地质构造比较复杂,局部断层较发育,巷道施工过程中共揭露断层26条,对回采有影响的20条,落差0.3~4.0m,落差大于1.0m的7条,其中cf7断层在工作面内延伸较长,落差由西北部向东南部为逐渐加大的趋势;
另外,在工作面出口揭露的cf8断层及工作面切眼揭露的cf11断层落差均为4.0m,这几条断层对回采影响较大。
其产状和落差详见下表。
本工作面回采范围内,无岩溶陷落柱、岩浆侵入体和古河流冲刷变薄现象。
附图二:
3Ⅱ915工作面巷道素描图(1:
200)
第五节水文地质
一、含水层
煤3Ⅱ上距煤3Ⅰ老空区为1.7~9.5m,平均5.4m。
直接顶为粉砂岩,厚度0.6~6.2m,平均2.5m;
其上为直接顶,直接顶由三部分组成,
(1)煤线,厚度0.2~0.6m,平均0.4m;
(2)粉砂岩细砂岩互层厚度0~4.0m,平均1.5m;
(3)砂质粘土岩厚度0.3~2.5m,平均1.0m;
预计在顶板破碎处及遇构造时有少量的顶板砂岩裂隙水。
二、老空水
3Ⅱ915工作面上覆31213工作面、31001工作面、39003#煤柱面、31213外面、3900
10#面、3911工作面(均已回采);
31213工作面、31001工作面老空水已在3Ⅱ915机巷进行探放,39003#煤柱面、31213外面、390010#面、3911工作面老空区泄水条件良好,该面推采过程中不存在老空水威胁。
三、涌水量预计
回采过程中主要水源来自少量的顶板砂岩裂隙水和生产用水,根据相邻工作面回采情况,预计正常涌水量3m3/h,最大涌水量5m3/h,对工作面回采影响较小。
四、地面钻孔
工作面南部有一地面钻孔59钻孔:
钻孔深度593.24m,钻孔层位煤10Ⅱ,封孔质量怀疑,但在39003#煤柱面推采前已经探查不导水,并且在39003#煤柱面推采时该钻孔不导水,工作面过该孔时注意观测,出现异常及时汇报。
工作面巷道揭露断层情况表
表1-4
构造名称
走向(°
)
倾向(°
倾角(°
性质
落差(m)
对回采的影响程度
cf1
5
275
50
正
0.6
较小
cf2
90
180
40
0.7
cf3
140
230
60
0.5
cf4
150
240
75
cf5
85
355
45
1.1
较大
cf6
55
325
70
cf7
145~155
235~245
35~65
1.4~3.3
cf8
110
200
35
cf9
305
65
cf10
10
280
cf11
15
105
30
cf12
72
162
cf13
160
cf14
155
cf15
2.6
cf16
155
1.6
cf17
cf18
0.8
第六节影响回采的其它因素
影响回采的其它地质情况表
表1-6
工作面瓦斯绝对涌出量
0.05m3/min
工作面CO2绝对涌出量
0.3m3/min
煤尘爆炸指数
42.27%
煤的自燃倾向性
本煤层属于自燃煤层
冲击地压危害
无实测资料
普氏硬度(f)
夹石
地温
24~26℃左右
第七节储量及服务年限
一、储量:
(一)工业储量:
W=L1×
L2×
h×
r
=165×
586×
1.15×
1.35
=150111.2(t)
式中:
W-----工业储量,t;
L1-----本工作面煤层走向长度,取165m;
L2-----本工作面煤层倾向长度,取586m;
h------平均煤厚(去夹石),取1.15m;
r------煤的容量,取1.35t/m3
(二)可采储量:
本面回采率参考值为95%,工业储量148291.7t
W可=W×
95%=150111.2×
95%=142605.6(t)
二、采煤工作面服务年限
工作面服务年限=可采推进长度/月设计推采长度
=586÷
(0.6×
8×
29)
=4.2(月)
第八节其它
1、该工作面地质构造比较复杂,断层较发育,回采范围内影响回采的断层共有20条,落差0.3~4.0m,其中落差1.0m以上的断层7条,个别断层落差较大,给工作面回采造成一定影响。
建议施工单位对落差大于1.5m断层要提前编制专项措施,确保安全施工。
2、该工作面煤3Ⅱ上距煤3Ⅰ采空区为1.7~9.5m,平均5.4m左右,煤3Ⅱ与煤3Ⅰ间距变化较大,自东南向西北为逐渐减小的趋势,工作面切眼间距较小,建议施工单位加强顶板管理,确保安全施工。
3、根据巷道施工揭露资料分析,本工作面范围内煤3Ⅱ厚度为1.9~2.4m,平均2.15m,有效开采厚度0.9~1.3m,平均1.15m,煤层中含一层粉砂岩夹石,厚度为0.6~1.2m,平均1.0m左右。
建议施工单位编制好处理夹石措施,严格执行好煤质管理的有关规定,确保安全生产。
4、工作面南部有一地面钻孔59钻孔:
钻孔深度593.24m,钻孔层位煤10Ⅱ,封孔质量怀疑,建议施工单位提前编制好过钻孔措施,确保安全回采。
第二章采煤方法
第一节巷道布置
一、采区设计、采区巷道设计概况
3900采区是新查庄公司地测科2006年设计,并于2006年9月由肥城矿业集团公司批准投产。
该采区工作面采用走向长壁布置,在采区下部沿煤层向上布置轨道巷和皮带巷。
二、工作面出口
3Ⅱ915工作面东侧为出口,沿煤层顶板破底施工,巷道为锚网索支护,净宽×
净高
=2.8m×
2.0m,净断面为5.6m2。
主要为该工作面运料、进风和行人服务。
工作面出口内布置有Φ50mm防尘管路和Φ50mm供风管路各一趟,在工作面出口内设有乳化液泵峒室、配电点峒室、加压泵峒室,并设有绞车躲避峒室,峒室打在顶板完整的地点,采用锚杆支护。
三、工作面机巷
3Ⅱ915工作面西侧为机巷,沿煤层顶板破底施工,巷道为锚网索支护,局部为梯形工字钢棚支护,净宽×
净高=2.6m×
2.0m,净断面为5.2m2。
主要为该工作面运煤、回风和行人服务。
工作面机巷内布置有Φ50mm防尘管路和Φ50mm供风管路各一趟,并在靠工作面侧设置刮板输送机和胶带输送机等设备。
四、工作面切眼
3Ⅱ915工作面切眼布置在工作面北侧,沿煤层顶底板施工,巷道为单体配合梯形工字钢支护,净宽×
净高=5.3m×
2m,净断面为10.6m2。
五、其他主要巷道
3Ⅱ915工作面联络巷道布置在工作面中部,沿煤层顶底板施工,巷道为锚网索支护,局部为梯形工字钢棚支护,净宽×
2m,净断面为5.2m2。
附图三:
3Ⅱ915综采工作面煤层底板等高线实测图(1:
1000)
第二节采煤工艺
一、采煤方法
3Ⅱ915综采工作面采用单一倾斜长壁后退式采煤法,全部垮落法管理顶板。
二、采煤工艺
工作面采煤工艺为综合机械化采煤,采用MG2×
160/710─WD型电牵引双滚筒采煤机落煤、装煤,滚筒截深0.63m,采用SGZ730/400型中双链刮板输送机、SGW-40T型刮板输送机、SPJ-800型吊挂式胶带输送机联合运煤,ZY4600/12/26型掩护式液压支架支护顶板,施工顺序为:
割煤→移架→移输送机。
三、进刀方式和割煤方式
1、割煤方式:
本面采用双滚筒采煤机双向割煤,往返一次进两刀。
2、进刀方式:
双滚筒采煤机自开缺口,采煤机采用端头斜切,割三角煤进刀方式。
进刀距离不小于23m,采煤机上(下)行割煤,往返一次进两刀,双向割煤。
采煤机割煤、刮板输送机和螺旋滚筒装煤、刮板输送机运煤、液压支架支护顶板,主要工序全部实现机械化。
(1)机头进刀及割煤:
①采煤机下行割煤至机头时,推移采煤机以上刮板输送机。
②下滚筒下降沿底,上滚筒上升沿顶,反向斜切两个机身长的距离,当斜切至足够截深时,停止割煤。
③将采煤机至机头的刮板输送机推靠至煤壁。
采煤机下滚筒上升沿顶,上滚筒下降沿底下行切割。
④采煤机切割至机头,下滚筒下降沿底,上滚筒上升沿顶,再次上行。
⑤采煤机上行至吃刀茬处,推移采煤机以下刮板输送机及机头至煤壁,完成进刀。
然后下滚筒下降沿底,上滚筒上升沿顶,上行割煤移刮板输送机。
(2)机尾进刀及割煤:
①采煤机上行割煤至机尾时,推移采煤机以下刮板输送机。
②下滚筒上升沿顶,上滚筒下降沿底,反向斜切两个机身长的距离,当斜切至足够截深时,停止割煤。
③将采煤机至机尾的刮板输送机推靠至煤壁。
采煤机上滚筒上升沿顶,下滚筒下降沿底上行切割。
④采煤机切割至机尾,上滚筒下降沿底,下滚筒上升沿顶,再次下行。
⑤采煤机下行至吃刀茬处,推移采煤机以上刮板输送机及机尾至煤壁,完成进刀。
然后下滚筒上升沿顶,上滚筒下降沿底,下行割煤移刮板输送机。
附图四-A:
采煤机机头进刀方式示意图
附图四-B:
采煤机机尾进刀方式示意图
3、工艺过程:
割煤→移架→移输送机
4、采煤机正常切割。
双向割煤,往返一次进两刀,向上(下)割煤,直至割透上(下)端头煤壁。
采煤机正常割煤采用前滚筒在上部、后滚筒在下部的方式。
5、工艺要求:
(1)割煤:
沿顶底板双向割煤,往返一次进两刀,采煤机进刀深度为0.63m,在割煤过程中,采煤机速度要适宜,且保证顶底板平整,煤壁齐直,不得随意割底或留伞檐。
(2)移架:
采用追机移架支护方式,正常移架要滞后采煤机后滚筒最少为3个架,最多不得超过5个架;
顶板破碎处可紧跟采煤机前滚筒,停采煤机移架或拉超前架及时支护顶板,移架步距为0.6m。
工作面使用支架为邻架操作,正常移架操作顺序为:
①施工人员必须站在所移支架的临近支架底座前端操作台上操作支架,面向采煤机运行方向观察支架和煤帮情况;
②收回侧护板③降柱使支架顶梁略离顶板;
④当支架可移动时,立即停止降柱,使支架移够规定步距(0.6m);
⑤调架使推移千斤顶与刮板输送机保持垂直,支架不歪斜,中心线符合规定,全工作面支架排成一直线;
⑥升柱同时调整平衡千斤顶,使顶梁与顶板严密接触约3~5秒,以保证达到初撑力(24MPa);
⑦伸出侧护板使其紧靠下方支架;
⑧将各操作手把扳到"
零"
位。
(3)推移刮板输送机:
随移架并顺序推移刮板输送机,正常移输送机要滞后采煤机后滚筒最少为6个架,最多不得超过8个架,其弯曲段长度不得小于15m,弯曲段要均匀过渡,并保持刮板输送机的平、直、稳。
6、爆破作业(工作面需爆破时执行以下规定)
(1)施工方法:
使用MZ-15型煤电钻、帮机或风钻湿式打眼。
(2)炸药、雷管:
使用2级矿用乳化炸药(φ35mm×
145mm)、毫秒延期电雷管,电雷管必须编号。
(3)装药结构:
正向装药结构。
(4)爆破方式:
起爆器使用FD100D煤矿用电容式型发爆器起爆,联线方式为串联联线。
四、采煤工作面正规循环生产能力
工作面平均面长165m,工作面循环进尺0.6m,煤厚1.15m(去夹石),回收率95%,月生产天数按29天。
每刀产量:
165×
0.6×
1.35×
0.95=146.01吨
日产量:
146.01×
8=1168.08吨
月产量:
1168.08×
29=33874.32吨
第三节 设备配置
一、液压支架:
(一)、ZY4600/12/26型和ZYG4800/12/26过渡型支架
型式:
掩护式液压支架
高度(最低/最高):
1220/2600mm
宽度(最小/最大):
1430/1600mm
中心距:
1500mm
初撑力(P=31.5MPa):
3878KN
工作阻力(P=37.4MPa):
4600KN
对底板比压(前端):
1.12-2.00MPa
支护强度:
0.63~0.78Mpa(f=0.2)
泵站压力:
31.5MPa
操纵方式:
邻架控制
(二)、立柱2个
双伸缩
缸径:
280/200mm
柱径:
260/185mm
1939KN
2300KN
行程:
1270mm
(三)、推移千斤顶1个
普通、差动
160mm
杆径:
85mm
推溜力/拉架力(P=31.5MPa):
179/454KN
700mm
(四)、侧推千斤顶3个
普通
63mm
45mm
推力/拉力(P=31.5MPa):
98/48KN
170mm
(五)、平衡千斤顶1个
180mm
105mm
初撑力(推力/收力)(P=31.5MPa):
801/528KN
工作阻力(推力/收力)(P=39MPa):
992/655KN
511mm
(六)、底调千斤顶1个
内注液
110mm
推力/收力(P=31.5MPa):
299/120KN
240mm
(七)、防滑千斤顶1个
100mm
70mm
247/126KN
315mm
(八)、防倒千斤顶1个
行程:
450mm
二、采煤机:
工作面选用天地科技股份有限公司上海分公司生产的MG2×
160/710─WD型电牵引采煤机,其主要技术参数及技术性能要求如下:
(一)主要技术参数
1.设备型号:
MG2×
160/710─WD型;
2.采高范围:
1.4m~2.51m;
3.适应工作面倾角:
≤45゜;
4.装机总功率:
710kW,其中截割功率2×
(2×
160)kW,牵引功率2×
30kW,泵站功率10kW;
5.供电电压:
1140V;
6.牵引速度:
6.75/11.24m/min;
7.牵引力:
470/282kN;
8.滚筒直径:
φ1400mm(凯南麦特生产);
9.截深:
630mm;
10.滚筒转速:
46.7r/min;
11.下切深度:
~310mm;
12.牵引方式:
齿轮销排式,节距126mm;
13.调速方式:
机载“一拖一”四象限交流变频调速;
14.机面高度:
886mm;
15.过煤高度:
280mm;
16.总重:
~35t。
(二)主要技术性能要求
1.采煤机为多电机横向布置结构,机身分三段,无底托架,三段间用高强度液压螺栓联接,简单可靠,拆卸方便;
2.牵引方式:
销轨式无链牵引;
3.截割方式:
采煤机可左、右截割,可使用在左、右工作面;
4.控制技术:
PLC控制技术;
5.调速方式:
ABB变频器,机载“一拖一”四象限运行交流变频调速方式;
6.操作方式:
无线电遥控、操作站线控、本机控制、应急控制;
7.采煤机关键轴承采用进口SKF或FAG件,调高泵选用德国BOSCH产品;
8.采煤机具备与刮板输送机实现闭锁功能,并配置机载瓦斯断电仪一台;
9.采煤机截割部配备机械离合机构;
10.采煤机采用镐形截齿强力滚筒,联结采用方形联结方式;
11.摇臂为弯摇臂结构形式,采用分腔润滑结构;
12.降尘方法:
内、外喷雾;
13.电机为H级绝缘,冷却方式为定子水冷;
14.牵引电控箱冷却方式为箱体水冷;
15.最大不可拆卸尺寸(长×
宽×
高):
≤(4×
1.5×
1.5)m3,最大不可拆卸重量:
~10吨;
三、运输设备:
(一)刮板输送机:
1、按照输送机应满足的生产能力和采煤机型号,工作面选用SGZ730/400型中双链可弯曲刮板输送机,其主要技术参数及技术要求如下:
1、刮板输送机型号:
SGZ730/400
2、整机订货长度:
160m。
3、输送量:
700t/h。
4、电机型号:
YBSD-200/100-4/8Y型双速电机,电压660/1140V,
转速:
1480/735r/min(西北骏马)。
5、装机功率:
2×
200kw。
6、减速器型号:
MS3H70DC,速比28.149∶1。
7、链速:
1.12m/s,中双链。
8、链条规格:
26×
92-C,高强度圆环链,破断负荷≥850KN。
9、链条间距120mm,刮板间距920mm。
10、牵引方式:
齿轮-销轨式,铸造销轨126节距。
11、中部槽规格:
1500×
690(内宽)×
275mm。
12、中部槽结构:
铸焊、封底,中板材质为Q345B加两端高强度耐磨板,中板厚度:
30mm,底板材质为Q345B,底板厚度:
20mm,槽帮材质ZG30MnSi。
槽间采用哑铃销连接。
每10节含1节开天窗中部槽。
13、卸载方式:
端卸式,传动装置平行布置老塘侧。
14、配调节链一组。
15、机头、机尾驱动装置能互换,整机左右工作面能互换。
16、紧链方式:
闸盘紧链。
2、机巷输送机:
机巷内使用2部SGW-40T型刮板输送机和两部SPJ-800型吊挂式胶带输送机联合运煤。
(1)机巷内使用SGW-40T型刮板输送机
SGW-40T刮板输送机技术参数为:
电机功率:
40KW
运输能力:
280t/h(加装挡板后)
中部槽规格:
1500mm×
620mm×
180mm
(2)吊挂式胶带输送机型号SPJ-800型技术参数为:
60KW
350t/h
带宽:
800mm
带速:
1.63m/s
4、运输能力
(1)、MG2×
160/710─WD采煤机最大生产能力为500t/h,工作面使用的SGZ-730/400型刮板输送机运输能力为700t/h,工作面刮板输送机的运输能力大于采煤机的生产能力,符合要求。
(2)、工作面机巷使用SGW-40T型刮板输送机的运输能力为250t/h,小于工作面刮板输送机的运输能力,为提高机巷输送机的运输能力,采取措施如下:
①减少刮板输送机的长度。
②刮板输送机全部使用新刮板和新连接链。
③刮板机溜槽两侧各使用高度为0.4m的挡煤板,提高每小时的运煤能力。
④降低采煤机割煤时的速度,控制在3~5m/min。
通过采取以上措施,SGW-40T刮板输送机的运输能力最大能够达到500t/h。
(三)绞车:
1、辅助运输设备选用1吨矿车和花车,牵引设备选用JSDB-19型双速多用绞车和JH-20回柱绞车,其主要技术参数如下:
型号:
JSDB-19功率:
45kW
绳径:
28mm、绳速:
快速1.23m/s,慢速0.16m/s
容绳量:
500m外形尺寸:
3400×
1200×
1150mm3
型号:
JH-20功率:
20kW
绳径:
24.5mm绳速:
10.02m/min
绳容量:
200m外形尺寸:
3130×
1040×
1090(mm3)
四、乳化液泵站
(一)泵站及管路选型、数量
选用BRW-400/31.5型乳化液泵,两泵一箱,供液管路选用高压胶管,耐压35MPa以上。
其主要技术参数为:
公称压力:
31.5MPa公称流量:
400L/min
250kW电机电压:
1140V
乳化液配比:
3%-5%
选用BPW-315/16型喷雾灭尘泵,两泵一箱,供液管路选用高压胶管,耐压35MPa以上。
16MPa
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