13080工作面超前支护解析文档格式.docx
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采掘设备选用QBZ型真空磁力启动器控制,各种安全设施齐全,矿井供电可靠。
第五节矿井监测监控系统
(1)型号:
我矿安装KJ95N型矿井安全与生产检测监控系统。
(2)主机型号:
华北工控,分站:
KJF16B
(3)矿井安全与生产检测监控系统,实现对井下各种数据的动态监测,并与登封市煤炭局及集团公司调度室联网。
矿井建立了视频监视系统,井上下主要地点均安装有视频摄像头,在监控中心就能及时掌握井下各主要工作地点情况。
第六节矿井压风自救系统
(1)压风机型号、台数
我矿地面设置的两台LGBP-20/8G型20m3空气压缩正常使用,满足井下各作业地点的用风需求。
(2)压风管路由副井井筒入井。
(3)、压风管路直径、铺设区间(路线)
①主管直径、铺设区间
直径108mm,铺设区域副井东大巷、轨道下山等地点。
②支管直径、铺设区间
直径55mm,13轨道巷、皮带运输巷等地点。
③分管直径、铺设区间
直径55mm,13060上下付巷、13080改造巷掘进工作面。
第七节矿井通信联络系统
矿井调度室安装MTD-958型80门数字程控调度机,有监听、强插功能,可满足井上、下通讯使用。
安装有一部对外直拨外线,煤炭局直播电话、集团公司直播电话,配置传真机一套,打印(复印)机一套。
专人负责维修、管理,确保通讯畅通。
第八节矿井供水施救系统
(1)地面消防水池结构、容量
我矿地面建有砼浇结构水池,容积250m3。
向井下各个作业地点进行供水降尘、施救。
(2)管路由副井入井。
(3)管路直径、铺设区间(路线)
。
第九节矿井排水系统
(1)矿井设计正常涌水量15m3/h,最大涌水量30m3/h。
(2)排水设备:
水泵型号及台数:
安装D25-30×
9型水泵3台,配套37KW电机。
排水管型号:
敷设两趟Ф108×
6mm无缝钢管作为主排水管,正常涌水期1泵1管运行,最大涌水期2泵2管运行。
(3)在主井井底建有主排水阵地,中央泵房设有内外环水仓各一个,水仓总容积560m3,水仓容量符合《规程》规定。
(4)探水钻型号及台数
ZDY-550S探水钻两台。
第十节矿井人员定位系统
矿井调度室安装KJ69N人员定位管理系统,并按照劳动定员配备人员定位系统标识卡。
通过人员定位系统,在调度室实现对入井人员的动态管理,准确掌握各个区域作业人员的情况,加强对人员的安全管理和及时有效避险。
第十一节矿井主要地质特征
(一)、自然地理
本区为低山丘陵地形,区内地势呈北高南低,最高海拔标高为314m,最低海拔标高为272m,相对高差42m。
地面冲沟较发育,有利于大气降水的迳流和排泄。
矿区属淮河流域颍河水系,区内无常年性地表水体,季节性冲沟较发育,平时干涸无水,雨季细流潺潺,暴雨时段洪流滚滚。
地表汇流自北向南流入双洎河,向东经大冶、超化、新郑、扶沟等地后又折向南,于周口市汇入颍河。
(二)、气象
本区属大陆性半干旱型季风气候区。
夏、秋两季炎热多雨,冬、春两季寒冷干燥。
年降雨量416.50-1102.90mm,一般600~800mm;
降雨多集中在7~9月份,约占全年降雨量的65%。
年平均气温14.2℃,七月份最热,历年最高气温高达44.6℃;
元月份最冷,历年最低气温达-18.2℃。
最大冻土深度为20cm。
春、夏、秋三季以东北风、东风为主,冬季以西北风为主,冬、春季风力较大,最大风速可达20m/s。
(三)、地层
1、区域地层
本区区域地层划分属华北地层区豫西~豫东南分区嵩箕小区,主要发育地层为寒武系、奥陶系中下统、石炭系中上统、二叠系、新近系和第四系,其中石炭系和二叠系为主要含煤地层。
区域矿产以煤矿床为主,主要可采煤层为赋存于山西组下部的二1煤层,为发育稳定,普遍可采的中厚煤层;
太原组底部的一1煤层为大部可采煤层。
2、矿井地层
区内基岩均被第四系覆盖。
据钻孔揭露,发育地层有奥陶系中统(O2)、石炭系中上统(C2+3)、二叠系下统(P1)和第四系(Q),现由老至新分述如下:
(1)、奥陶系中统马家沟组(O2m)
以浅灰色石灰岩为主,隐晶质结构,局部夹泥质灰岩及薄层泥岩,上部具溶蚀现象及缝合线,下部夹角砾状灰岩。
钻孔揭露最大厚度为60.94m。
(2)、石炭系(C)
①中统本溪组(C2b)
以浅灰色铝土质泥岩为主,局部为铝土矿,具鲕状和豆状结构,含黄铁矿结核及团块,局部呈层状出现。
在HG曲线上呈下低上高的异常反映,主要是该组地层中镓元素含量较高所致。
该层铝土质泥岩是对比一1煤层的主要标志层。
本组厚度为6.01~12.23m,平均9.12m。
以滨海泻湖相沉积为主。
本溪组与下伏马家沟组为平行不整合接触。
②上统太原组(C3t)
为区内主要含煤地层之一,由灰、深灰色中-厚层状石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成,厚70.88m。
共含煤7层,仅底部一1煤层为大部可采煤层,其它煤层均不可采。
依据其岩性组合和沉积特征可分为三段。
a、下部灰岩段
自太原组底界至L4石灰岩顶界,主要由灰-深灰色石灰岩、黑色泥岩、砂质泥岩和煤层组成,含石灰岩4层(L1-L4),常合并为1-2层,中夹泥岩或砂质泥岩薄层,具燧石团块和黄铁矿结核,含蜓类、介形类、海百合、腕足类等动物化石及其碎屑,其中L1石灰岩特征明显,在DLW曲线上异常挺拔直立,宽大园滑,为本区一良好标志层,局部与L2石灰岩合并,厚度为10.34m。
本段含煤1-2层(一1、一4),其中一1煤层为大部可采煤层,一4煤层不可采。
该段石灰岩与泥岩和煤层DLW曲线呈高低相间,曲线组合形态似“高山峡谷”状,为区内主要物性标志层。
本段厚度为27.06m。
b、中部碎屑岩段
自L4石灰岩顶界至L7石灰岩底界,由深灰色中细粒砂岩(俗称胡石砂岩)、灰黑色砂质泥岩、泥岩组成,夹薄层石灰岩(L5、L6)及薄煤层(一5、一6、一7),煤层均不开采。
泥岩中含植物化石碎片和黄铁矿结核,具水平层理和波状层理,砂岩以石英为主,呈正粒序,为区内辅助标志层。
本段厚度为27.57m。
C、上部灰岩段
自L7石灰岩底至L9石灰岩(局部为菱铁质泥岩)顶界面。
以深灰-灰色石灰岩为主,夹深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层。
该段含石灰岩3层(L7、L8、L9),石灰岩具方解石脉和少量黄铁矿结核,含蜓类等动物化石。
其中L8石灰岩厚3.95m,发育稳定,特征明显,为本区主要标志层之一;
L9石灰岩不稳定,常相变为菱铁质泥岩,为太原组与山西组分界标志层。
含煤2层,均不可采。
本段厚度为16.25m。
据太原组岩性组合、沉积特征及生物组合规律,在晚石炭系,本区为滨海地带,上段和下段的碳酸盐建造,标志着开阔的陆表海环境,中段的碎屑岩沉积则为海水动荡退出时形成的海湾潮坪环境,薄煤层则反映短期的泥炭沼泽相,沉积旋回显示海陆交替环境。
太原组与下伏本溪组为整合接触。
②、二叠系(P)
本区仅保留二叠系下统,保留最大厚度为163.32m,分为2个煤组(二~三煤组),含煤4层,其中二1煤层为本区主要可采煤层,其它煤层均不可采。
各煤组间均以砂岩标志层分界。
a、下统山西组(P1sh)
自L9石灰岩(局部相变为菱铁质泥岩)顶至砂锅窑砂岩底,为一套灰~深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩为主组成的含煤地层,即二煤组。
厚73.57~90.11m,平均83.32m,与下伏太原组为整合接触。
根据其岩性组合特征可分为四段。
b、二1煤段
自L9石灰岩(局部相变为菱铁质泥岩)顶至大占砂岩(Sd)底。
由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细中粒砂岩和煤层组成,具水平层理、脉状层理和透镜状层理,含菱铁质结核和黄铁矿散晶,富含植物根部化石及有机质条带。
本段下部为二1煤层底板砂岩(Se),厚4.19m,岩性为深灰色细、中粒砂岩,局部为粉砂岩,具波状层理和交错层理,物性特征明显,在DLW曲线上呈中高幅值,HGG、HG曲线呈低密度、低伽玛值反映,为本区主要标志层之一。
本段含煤2层(二0、二1),其中二1煤层为全区普遍可采煤层,二0煤层不可采。
本段厚度为20.16m。
c大占砂岩段
自大占砂岩(Sd)底至香炭砂岩(Sx)底。
由深灰~灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩组成,含煤2层(二2、二4),均不可采。
下部为本区标志层之一的大占砂岩(Sd),厚10.38m,为深灰、灰色细中粒砂岩,成分以石英为主,次为长石,层面含丰富的白云母碎片和炭屑,物性特征明显,在DLW曲线上呈中高阻反映,是对比二1煤层的重要标志层。
泥岩和砂质泥岩具水平层理和波状层理,含大量植物化石及碎片。
本段厚19.56m。
d香炭砂岩段
由灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩和中细粒砂岩组成。
下部为香炭砂岩(Sx),厚5.94m,为中细粒砂岩,局部为粗粒砂岩,成分以石英为主,层面含白云母片和炭质薄膜,可见重矿物包体,为本区主要标志层之一。
本段厚21.56m。
e小紫泥岩段
由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩、细粒砂岩组成,顶部泥岩含铝质,具紫斑及菱铁质鲕粒,俗称小紫泥岩,为本区一辅助标志层。
本段厚为22.04m。
山西组底部为大面积稳定的潮坪沉积,向上演变为泻湖沉积,中、上部则以三角洲沉积为主。
(3)下统下石盒子组(P1x)
本组中上部岩层受风化剥蚀,仅残留下部三煤组岩层,保留厚度为68.00m,由灰色泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩和砂岩组成,与下伏山西组为整合接触。
底部为细中粒砂岩(俗称砂锅窑砂岩Ss),厚5.14~12.40m,平均8.71m,含黑色泥质包体和泥质条带,局部见石英细砾,硅钙质胶结,交错层理,在DLW曲线上呈高阻反映,HGG、HG曲线上呈高密度、低伽玛值反映,特征明显,为下石盒子组与山西组的分界标志层。
下部为浅灰~紫灰色铝土质泥岩(俗称米村泥岩),具鲕状结构,鲕粒成分为菱铁质,易于辨认,为本区辅助标志层。
中上部为深灰色泥岩、砂质泥岩与砂岩互层,含少量植物化石碎片及菱铁质鲕粒。
三煤组以三角洲平原湖泊相沉积为主。
(4)、新近系(q)
以黄土层、砾石层为主,局部为黄土夹砾石,松散,透水性强。
厚度15~25m,一般20m左右。
与下伏各时代地层为角度不整合接触。
(四)、构造
1、区域构造
该区位于嵩山背斜与荟翠山背斜之间的新密向斜西端南翼。
区域基本构造形态为轴向近东西向的复式背斜,且断裂构造较发育,主要有近东西向、北西向、北东向三组,以正断层为主,并伴有少量逆断层。
2、矿井内构造
本区位于西施村向斜东段,总体构造形态为一宽缓的向斜构造(西施村向斜),并在矿区西北部边界发育一条正断层(F101),结合东施井田构造发育情况,确定构造复杂程度属中等。
(1)、西施村向斜
轴部位于矿区中部,轴向近东西,向西倾伏,倾伏角5-8°
向斜北翼地层走向100-120°
,倾向190-210°
,倾角8-13°
;
南翼地层走向55-65°
,倾向325-335°
,倾角8-10°
该向斜由东施煤矿采掘工程、井筒和钻孔控制,已查明。
(2)、F101断层
为本区西北部边界断层,断层走向50°
,倾向140°
,倾角55~60°
,落差5.00~15.00m,延伸长度约1km。
补7孔与0501孔之间二1煤层底板等高线明显不连续,说明断层从两孔间通过。
该断层已基本查明。
(五)岩浆岩
区内无岩浆岩。
第二章工作面概况及地质条件
第一节工作面概况
一、工作面概况
煤层名称
二1煤层
水平名称
采区名称
13采区
工作面名称
13080
地面标高
+277-+308
工作面标高
+130
地面位置
随家门
井下位置及四邻采掘情况
东部为采空区、西部为轨道上山,南部为一部皮带巷,北部为采空区。
回采对地面设施的影响
随家门原为村庄,已与2000年搬迁,地面为正在耕作的农田,东部为大冶-景店的乡级公路。
在13080工作面回采过程中,对地表造成沉陷坑,农田出现比较大的搬缝,公路损毁比较严重。
走向长
420m
倾斜长
平均60m
面积
25200m2
二、工作面储量
块段号
走向长(m)
倾斜长(m)
斜面积(m2)
煤厚(m)
容重(t/m3)
工业储量(t)
回采率(%)
可采储量(t)
Ⅰ
420
60
25200
3
1.38
104328
94
97045
三、工作面巷道
巷道名称
长度(m)
断面形式
规格
(宽×
高)
断面积(m2)
支护形式
备注
13080上下付巷
430米
410米
U型
3.2×
2.6
7.3
U型钢
四、工作面停采线位置
13080工作面停采位置距一部皮带巷20米处,详见采掘工程平面图。
第二节工作面煤层概况
一、工作面煤层情况
煤层厚度
(m)
1.7-4.3m
煤层结构
煤层倾角
(度)
7-150
平均3m
黑色,粉沫状,局部有碎块,呈半亮状
平均110
可采指数
1
变异系数(%)
15
稳定程度
稳定
二、工作面煤质情况
Wf
Ag
Vr
Qf
FC
SRQ
孔号
工业牌号
0.79
14.95
12.46
29.81
62.98
0.30
PM
三、煤层顶底板情况
顶底板名称
岩石名称
厚度(m)
岩石特性
老顶
中粒砂岩
12.62
灰白色,致密,坚硬,垂直节理,中央有黄铁矿颗粒
直接顶
砂质泥岩
5.62
深灰色,致密状,具擦痕面
伪顶
炭质泥岩
0.21
深灰色,含大量植物化石及白色薄膜。
直接底
2.21
灰色,致密,块状,不规则方解石脉发育。
老底
L7、L8石灰岩
10.92
灰色,方解石脉发育,可见蜓化石
第三节工作面地质构造情况
本工作面构造简单,无断层、褶曲等地质构造。
第四节工作面水文地质情况
(一)、影响该工作面回采的水文地质因素如下:
1、底板水:
经过向阳煤矿对L7~8灰岩含水层长期疏放,该区域底板水对正常回采不会造成影响;
2、顶板水:
根据本矿13060工作面回采及13080改造巷掘进情况分析,该工作面顶板砂岩含水层含水性不强,对工作面回采影响不大。
预计回采时局部会出现顶板淋水现象,正常涌水量为2m3/h,最大涌水量为46m3/h。
3、老空水:
工作面上部为本矿采空区,在工作面上、下付巷掘进过程中已进行了有效探放,没有出现大量涌水现象,回采过程中可能会受到局部老空水影响,但影响不大。
预计回采时正常涌水量为2m3/h,最大涌水量为4m3/h。
4、13080工作面内没有钻孔,不会受到钻孔水的影响。
(二)、防治水措施:
根据上述分析,特制定以下防治水措施:
1、在13080下付巷配备两台排水能力不小于20m3/h的污水泵,若有涌水时及时把涌水排出;
2、加强水情观测,回采过程中若发现工作面局部有出水征兆时及时向地测防治水科汇报,需要探放水时,探放水设计及安全技术措施则另行下发。
第五节工作面其它方面情况
1.瓦斯:
2011年经登封市矿山救护队鉴定,矿井绝对瓦斯涌出量为0.86m³
/min,相对瓦斯涌出量为0.44m³
/t;
结果属瓦斯矿井。
13080工作面掘进时瓦斯涌出量均在1%以下。
2.煤尘:
2008年经国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心鉴定,我矿煤尘爆炸指数15.63﹪,具有爆炸危险性。
3.煤的自燃:
2008年经国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心鉴定,煤层为
类不易自燃煤层。
4.地温:
根据矿井实际生产资料,二1煤层底板温度最高不大于20℃,总体属正常地温区,不存在热害问题,环境易于工人劳动。
5.地压:
无冲击地压现象。
6.普氏硬度:
煤层f=0.3-0.5,直接顶f=2-6,直接底f=3-5。
第三章工作面综合评价
第一节工作面地质构造分析
工作面总体为一单斜构造,有一定波状起伏。
工作面内不存在断层、褶曲等地质构造,工作面内煤层产状变化不大,倾角一般7~15°
,平均11°
第二节煤层赋存条件评价
1.煤层厚度
煤层厚度为1.7-4.3m,平均3m。
煤层结构简单。
煤层开采条件比较适合布置悬移支架炮采工作面。
2.煤层倾角
煤层倾角为7-15°
煤层属于缓倾斜煤层,对布置悬移支架炮采放顶煤来说是比较好的条件。
3.煤的硬度
本工作面煤的普氏系数f=0.3-0.5,属于软煤,适合用悬移支架炮采放顶煤。
4.煤层顶板
直接顶为砂质泥岩,平均厚度为5.62m;
老顶为中粒砂岩,平均厚度为12.62m。
顶板岩性符合悬移支架炮采放顶煤要求。
5.煤层底板
直接底为砂质泥岩,平均厚度为2.21m;
老底为L7、L8灰岩,平均厚度为10.92m。
底板允许比压不小于支柱所要求的比压,达到了悬移支架炮采放顶煤对底板的要求。
6.煤层的含水性
工作面下巷内设置了完善的排水设施,所以能够保证安全,回采期间正常排水。
7.瓦斯和煤尘
工作面所在煤层属于瓦斯煤层,且无自燃发火倾向,煤尘有爆炸性。
煤层比较稳定,适合采用悬移支架炮采放顶煤采煤。
8.地温
目前已形成完善的通风系统,能够保证本工作面的风量充足,工作面温度可以控制在26℃以下,达到悬移支架炮采回采时所要求的环境标准。
9.煤质
利用煤矸分流系统,可以有效地实现煤矸分运,不影响煤质。
第三节评价结论
根据以上分析可知13080工作面地质构造属于简单,地质条件具备悬移支架炮采放顶煤工艺各方面的要求,13080工作面储量不大,从经济方面考虑,不具备上采煤机的条件。
采用悬移支架炮采工艺,开采条件可行。
第四章采煤方法及采煤工艺的选择
第一节采煤方法的选择
根据矿井开拓巷道的布置情况,以及13采区回采巷道的布置情况,并结合13080工作面具备的开采技术条件,确定选择单一走向长壁采煤法,采用后退式回采,一次采全高,全部垮落法管理采空区顶板。
第二节采煤工艺的选择
根据13080工作面开采技术条件和所选择的采煤方法,结合我矿现有技术条件和装备情况,提出以下两种可行方案进行比较:
1.悬移支架配采煤机采煤工艺(高档普采);
2。
悬移支架爆破采煤工艺(炮采)。
一、技术方面
根据工作面煤层厚度、稳定程度及顶底板地质条件,适合选择悬移支架爆破采煤工艺。
目前悬移支架各项设备都已经落实到位,所以选择悬移支架爆破采煤工艺是可行的。
由于矿井刚接触到悬移支架,操作人员的业务技能还不熟练,加上采煤机还没有订购及派人参观学习,故选择悬移支架配采煤机采煤工艺不合适。
二、经济方面
由于工作面走向及倾向长度较短,工作面储量不大,采煤机的使用时间短,拆卸周期短,故选择悬移支架配采煤机采煤工艺不合适。
三、安全方面
由于矿井刚接触到悬移支架,操作人员的业务技能还不熟练,采煤机对于采煤机来说更是新鲜事物,其工艺无论从管理层到现场操作的职工均还不能熟练掌握,故选择悬移支架配采煤机采煤工艺不合适。
四、结论
综上所述,从技术、经济和安全方面以及第三章分析评价来看,13080工作面地质条件具备,开采条件可行,故该面宜选择悬移支架炮采采煤工艺。
第五章工作面悬移支架爆破采煤工艺简述
第一节采煤方法
13080工作面采用单一走向长壁采煤法,选用的ZH1600/16/24Z型悬移支架调高范围为1.6~2.4m。
当工作面煤壁片帮严重时,可适当降低采高,但最低不得小于1.6m。
在煤层厚度有较大变化时,回采方式由矿井有关科室及总工程师研究商讨确定。
第2节采煤工艺
一、落煤:
采用放炮或风镐落煤。
二、装煤:
采用人工装煤。
三、运煤:
采用镏子和皮带运煤
四、支护:
采用ZH1600/16/24Z型悬移支架支护。
五、处理采空区顶板:
采用全部垮落法管理采空区顶板
第三节顶板管理
1、顶板管理方法:
全部垮落法管理顶板
2、煤层顶板分类:
该面顶板属稳定顶板,直接顶为砂质泥岩,初次垮落步距5—10米,老顶初次来压步距10—15米,周期来压步距5—8米。
3、采场顶板控制:
从“支”、“护”、“稳”三个方面考虑。
支:
根据计算可知,支柱支护密度为0.18根/m2,工作面装配到位后支柱支护密度为1.33根/m2,大于计算支护密度。
护:
ZH1600/16/24Z型支架长3.0m,宽0.96m,顶部为钢板覆盖,满足护顶要求。
稳:
根据计算可知,支架初撑力1196KN/架,工作面投产后,支架初撑力必须达到1196KN/架。
4、上下安全出口支护:
机头、结尾处各采用3架ZH1600/16/24Z型顶梁悬移支架支护。
5、端头及超前支护:
采用单体柱及3.4mπ型钢梁支护。
根据以上结果,选定工作面的支护方式为:
ZH1600/16/24Z型顶梁悬移支架支护,最大控顶距为3.4m,最小控顶距为2.4
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