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AAAA县XXXXXX煤矿
1505采煤工作面布置说明书
AAAA县XXXXXX煤矿
二○一三年十一月
AAAA县XXXXXX煤矿
1505采煤工作面布置说明书
设计:
审核:
矿长:
目录
第一章工作面概况及危险源分析 1
第一节工作面概况 1
第二节危险源分析及采掘工艺、采面生产能力确定 3
第三节采掘工艺、采面生产能力确定 7
第二章工作面工程设计 10
第一节工作面巷道布置 10
第二节巷道断面支护 10
第三章工作面各生产系统设计 14
第一节主运输系统设计 14
第二节辅助运输系统 14
第三节通风系统 14
第四节供电系统 18
第五节供水施救及综合防尘系统 20
第六节排水系统 21
第七节通讯系统 22
第八节监测监控系统和人员定位系统 22
第九节压风自救系统 23
第十节防灭火系统 24
第十一节采面液压系统 25
第十二节紧急避险系统 25
第四章水害防治 26
第五章防治煤与瓦斯突出 31
第一节区域防突综合措施 31
第二节局部防突综合措施 37
第三节安全防护措施 45
第六章瓦斯抽采 47
第七章掘进安全技术措施 50
第一节施工安全措施 50
第二节运输管理 50
第三节巷道维修安全技术措施 52
第四节防治瓦斯 52
第五节综合防尘 53
第六节防火安全措施 53
第七节爆破管理 54
第八节防治水 57
第六章采煤安全技术措施 58
第一节一般规定 58
第二节顶板管理安全技术措施 58
第三节防治水 59
第四节爆破 60
第五节“一通三防”及安全监控 61
第六节运输 63
第七节机电 64
第八节初采初放安全技术措施 66
第九节灾害应急措施及避灾路线 67
附件:
1、贵州省矿山安全科学研究院文件“关于对《AAAA县XXXXXX煤矿C5、C8煤层+830m~+770m标高煤与瓦斯突出鉴定报告》的综合论证评审意见(黔矿安院突出论证字[2012]28号)”
2、贵州省能源局文件《关于AAAA市工业和能源委员会〈关于呈报2010年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告〉的批复》(黔能源发[2010]701号)、《关于AAAA市工业和能源委员会〈关于呈报2011年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告〉的批复》(黔能源煤炭[2011]79号)和《关于AAAA市工业和能源委员会〈关于呈报2012年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告〉的批复》(黔能源煤炭[2012]494号)
3、贵州省煤田地质局实验室2009年12月提交的C5、C8煤层的《煤尘爆炸性鉴定报告》和《煤炭自燃倾向性等级鉴定报告》
附图:
1、井上下对照图1:
2000
2、1505采面巷道布置平面图1:
2000
3、1505采面巷道布置剖面图1:
2000
4、1505采面投产时期避灾线路图1:
2000
5、1505采面投产时期通风系统示意图示意
6、1505采面投产时期消防系统和供水施救系统图1:
2000
7、1505采面投产时期传感器布置及人员定位系统图1:
2000
8、1505采面投产时期紧急避险系统图1:
2000
9、1505采面投产时期压风管路压风自救系统1:
2000
10、1505采面投产时期通信系统图示意
11、1505采面投产时期抽放系统图1:
2000
12、1505采面供电系统示意图示意
13、AAAA县XXXXXX煤矿“采掘工程平面图”1:
2000
参加审查人员名单
项目
职务
姓名
日期
备注
审
查
人
员
矿长
生产矿长
机电矿长
安全矿长
技术负责人
公司技术部
公司安监部
公司通瓦部
公司总工程师
审
查
意
见
1、在1505采面进行施工前,矿井技术人员必须进一步优化巷道布置。
并做好施工图的设计工作。
2、完成1505采面涉及到的巷道施工作业规程和安全技术措施的编制工作。
3、在实施过程中必须严格执行“四位一体”的防突工作,加强工作面的效果检验和预测预报工作。
4、严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则,采掘工作面必须按探放水设计进行施工。
5、严格执行“关于做好矿井防治煤与瓦斯突出工作的通知[钰祥矿安监字[2013]0092号]”,做好瓦斯突出防治工作。
49
第一章工作面概况及危险源分析
第一节工作面概况
一、采面概况
1505采面位于矿区东翼的上大下小的三角区域中,即1505采面位于+788m下部,矿区1号和2号拐点以北,西起排水斜井落底下部,东至1号拐点,1505采面所在于区域尚未开发。
采面设计平均倾斜长510m,南北平距宽160m,采高1.0m,储量1.53万吨。
该采面标高+788~+719m,地面标高+1143~+885m,埋深393~115m。
对应地面为山坡地,地面上无建筑物及水体。
二、煤层赋存情况
1505采面开采煤层为C5煤层,其分布于含煤岩系的中上部,其上距长兴组底界35~40m。
顶板岩性主要为粉砂质泥岩;底板岩性主要为粘土岩、泥岩。
根据矿井揭露的煤层赋存条件和地质资料综合分析,C5煤层厚度较稳定,在0.8~1.1m之间,平均1.0m。
煤层倾角9~10°,平均7°。
三、地质构造
从1505采面周围地质资料和矿井揭露资料分析,预计1505采面不会出现断距超过2m的断层,因此1505采面地质构造较简单。
四、水文地质条件
矿区可采煤层位于龙潭组,约70m,龙潭组岩溶裂隙不发育含水性较弱,导水性较差。
龙潭组上伏的长兴组厚平均约40m,为岩溶裂隙含水层,导水性中等。
由于1505采面开采煤层为C5煤层,其上距长兴组底界35~40m。
因此采面的充涌水主要为龙潭组顶部的岩溶裂隙水,故采面水文地质条件较简单。
五、瓦斯等级
根据贵州省能源局文件:
黔能源发[2010]701号、黔能源煤炭[2011]791号和黔能源煤炭[2012]494号,矿井在连续三年的矿井瓦斯等级鉴定中,其瓦斯最大涌出量:
相对为29.82m3/t,绝对为10.61m3/min。
矿井各年度的煤矿瓦斯涌出量情况表表1-1-1
序号
年度
相对瓦斯涌出量
(m3/t)
绝对瓦斯涌出量
(m3/min)
审批意见
1
2010年度
5.36
18.38
低瓦斯矿井
2
2011年度
12.21
4.24
高瓦斯矿井
3
2012年度
29.82
10.61
高瓦斯矿井
六、煤与瓦斯突出危险性
根据贵州省矿山安全科学研究院文件“关于对《AAAA县XXXXXX煤矿C5、C8煤层+830m~+770m标高煤与瓦斯突出鉴定报告》的综合论证评审意见(黔矿安院突出论证字[2012]28号)”,矿井的C5、C8煤层+830m~+770m标高内无突出危险性。
七、煤尘爆炸性
根据贵州省煤田地质局实验室2009年12月22日提交的《煤尘爆炸性鉴定报告》鉴定结果,矿井的C5、C8煤层煤尘无爆炸性。
八、煤层自然发火倾向性
根据贵州省煤田地质局实验室2009年12月22日提交的《煤炭自燃倾向等级鉴定报告》鉴定结论,水矿井的C5、C8煤层自燃倾向性分类为Ⅲ三级,为不易自燃煤层。
九、地温
本矿区属地温正常区,无热害影响。
十、设计的依据
1、贵州省矿山安全科学研究院文件“关于对《AAAA县XXXXXX煤矿C5、C8煤层+830m~+770m标高煤与瓦斯突出鉴定报告》的综合论证评审意见(黔矿安院突出论证字[2012]28号)”
2、贵州省能源局文件《关于AAAA市工业和能源委员会〈关于呈报2010年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告〉的批复》(黔能源发[2010]701号)、《关于AAAA市工业和能源委员会〈关于呈报2011年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告〉的批复》(黔能源煤炭[2011]79号)和《关于AAAA市工业和能源委员会〈关于呈报2012年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告〉的批复》(黔能源煤炭[2012]494号)
3、贵州省煤田地质局实验室2009年12月提交的C5、C8煤层的《煤尘爆炸性鉴定报告》和《煤炭自燃倾向性等级鉴定报告》
4、煤炭科学研究总院沈阳研究院2012年6月编制的《AAAA县XXXXXX煤矿C5、C8煤层+830m~+770m标高煤与瓦斯突出鉴定报告》
5、贵州省地矿局一0二地质大队2008年6月提交的《贵州省AAAA县XXXXXX煤矿生产地质报告》
6、《防治煤与瓦斯突出规定》。
7、《煤矿瓦斯抽放规范》。
8、《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》
9、《煤矿防治水规定》
10、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范》的通知(安监总煤装[2011]15号)》
第二节危险源分析及采掘工艺、采面生产能力确定
1、顶板
煤层顶板岩性主要为粉砂质泥岩,属Ⅲ类顶板,中等稳定。
2、水害
矿区可采煤层,厚约70m,龙潭组上伏的长兴组厚平均约40m,为岩溶裂隙含水层,导水性中等,正常情况下该层地下水不能进入矿床,属间接充水含水层。
由于1505采面开采煤层为C5煤层,位于龙潭组其上距长兴组底界35~40m。
龙潭组岩溶裂隙不发育含水性较弱,导水性较差,故采面水文地质条件较简单。
在开采活动中必须坚持执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则,坚持物探先行和钻孔验证的探放水思路,确保安全生产。
3、煤层的煤尘爆炸性和自燃性
经鉴定,1505采面煤层为不易自燃煤层,煤尘无爆炸危险性。
4、地温
1505采面无属于地温正常区。
5、地质构造
1505采面地质构造简单。
6、瓦斯
(1)实测的瓦斯基本参数
根据煤炭科学研究总院沈阳研究院2012年6月编制的《AAAA县XXXXXX煤矿C5、C8煤层+830m~+770m标高煤与瓦斯突出鉴定报告》,矿井C5、C8煤层瓦斯基本突出参数测定详见下表。
表1-2-1突出参数测定结果表
煤层
编号
煤层破坏类型
煤层瓦斯压力P(MPa)
瓦斯放散初速度(ΔP)
坚固性系数(f)
测点标高(m)
埋深
(m)
C5
Ⅱ~Ⅲ
0.31
27.58
0.72
+790
385.92
C8
Ⅲ
0.25
24.40
0.19
+790
441.0
(2)煤层压力梯度
瓦斯压力梯度计算:
Pm=(P1-P0)/(H1-H0)
式中:
P1—实测瓦斯压力,Mpa;H1—测瓦斯压力P1地点的垂深,m;P0—瓦斯风化带的瓦斯压力,一般取P0=0.10Mpa;H0—测瓦斯风氧化带的深度,取50m。
经计算,C5、C8煤层的瓦斯压力如下表所示。
表1-2-2 瓦斯压力梯度计算表
煤层
实测瓦斯压力(Mpa)
实测瓦斯压力P1地点垂深(m)
瓦斯风化带的瓦斯压力(Mpa)
瓦斯风氧化带深度垂深(m)
瓦斯压力梯度(Mpa/m)
C5
0.31
385.92
0.1
50
0.0006
C8
0.25
441
0.1
50
0.0004
(3)推测瓦斯压力
根据上述的瓦斯压力梯度,推测C5煤层在1505采面最大垂深(即1505切眼)时的瓦斯压力和1505采面相对应的C8煤层在最大垂深(即1805切眼)时的瓦斯压力。
P=P0+Pm(H-H0)
式中:
P—瓦斯压力,Mpa;P0—瓦斯风化带的瓦斯压力,一般取0.10Mpa;Pm—瓦斯压力梯度,Mpa/m,H0—瓦斯风氧化带的垂深,m。
H-—垂深,m;
表1-2-3 瓦斯压力计算表
煤层
风化带的瓦斯压力(Mpa)
瓦斯压力梯度(Mpa/m)
风氧化带深度垂深(m)
预测瓦斯压力点垂深(m)
预测瓦斯压力(Mpa)
C5
0.1
0.0006
50
393
0.31
C8
0.1
0.0004
50
405
0.24
(4)煤层瓦斯含量预测
设计采用经验公式对1505采面和1805采面的可采煤层在1505切眼和1805切眼最大垂深时的瓦斯含量作预测计算,详细计算如下。
W0=WX+WY
式中:
W0—煤层原始瓦斯含量,m3/t
WX=
式中:
WX—在瓦斯压力为P,煤层温度为20℃时煤的吸附瓦斯量,m3/t;
Wf、AF、Vf—煤的水分、灰分、挥发分,%;
a—2.4+0.21Vf;b—1-0.004Vf;
1/en—温度系数,查表取0.678;WY—游离瓦斯量,m3/t,WY=fnP/(9.8KYγ)
其中:
fn—煤的孔隙率,%,查表取8;
P—可采煤层瓦斯压力,详见表1-2-3。
KY—瓦斯压缩系数,查表取1.15;γ—煤的容重。
煤质特征表见表1-2-4。
表1-2-4煤质特征表
煤层编号
水份
(mad%)
灰份
(Ad%)
挥发份(Vdaf%)
硫份
(Std%)
发热量
(MJ/Kg)
C5
1.40
11.35
7.7
0.78
31.39
C8
2.08
15.43
7.54
1.11
27.86
代入公式计算得1505采面和1805采面的可采煤层在1505切眼和1805切眼最大垂深时的瓦斯含量详见表1-2-5。
表1-2-5 煤层瓦斯含量计算表
煤层编号
Wf(%)
Af(%)
Vr(%)
P(MPa)
1/en
α
b
fn(%)
γ(t/m3)
KY
计算结果
WX
WY
合计
C5
1.4
11.35
7.7
0.31
0.678
4.0170
0.9692
8.00
1.42
1.15
7.03
0.16
7.19
C8
2.08
15.43
7.54
0.24
0.678
3.983
0.9698
8.00
1.42
1.15
6.32
0.12
6.44
(5)煤层残存瓦斯含量的预计
煤层残存瓦斯含量按《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018-2006),预测煤层残存瓦斯含量。
煤层残存瓦斯含量:
由于地质勘探报告不能提供煤层的残存瓦斯含量,根据下式对煤层的可燃质残存瓦斯含量进行换算:
Wc=
式中:
W1c――煤的可燃质残存瓦斯含量,ml/g﹒r,可根据各煤层的平均挥发分从表1-2-6(AQ1018-2006标准附录C)中进行插值选取。
表1-2-6 煤的可燃质残存瓦斯含量表
煤的平均挥发分Vdaf(%)
6~8
8~12
12~18
18~26
26~35
35~42
42~56
可燃质残存瓦斯含量W1c(m3/t.r)
9~6
6~4
4~3
3~2
2
2
2
可采煤层瓦斯含量及换算后的残存瓦斯含量见表1-2-7。
表1-2-7矿井可采煤层残存瓦斯含量表
煤层
Mad(%)
Aad(%)
预计纯煤的残存瓦斯含量(m3/t·r)
预计煤层残存瓦斯含量(m3/t)
C5
1.4
11.35
6.34
5.51
C8
2.08
15.43
6.75
5.53
(6)回采瓦斯涌出量的计算
q采=q1+q2
式中:
q采—回采煤工作面瓦斯相对涌出量,m3/t;q1—开采层瓦斯相对涌出量,m3/t;
q2—邻近层瓦斯相对涌出量,m3/t。
1)本煤层瓦斯涌出量
q1=
=1.3×1.05×0.88×1.1/1.1(7.19-5.51)=1.83m3/t
式中:
K1—围岩瓦斯涌出系数;取1.3;K2—工作面丢煤瓦斯涌出系数,取1.05;K3—采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数,按K3=(L-2h)/L计算,经计算K3=0.88;m—开采层厚度,1.1m;M—工作面采高,1.0m;W0—煤层原始瓦斯含量,m3/t,详见表1-2-5;Wc—煤层的殘存瓦斯量,详见表1-2-7。
2)邻近层瓦斯涌出量
q2=
=(6.44-5.53)1.1/1.1×85%=0.78m3/t
式中:
mi—邻近层煤层厚度,m;M—工作面采高,m;ηi—邻近层瓦斯排放率,按AQ1018-2006标准附录D-3中图D-1选取,;Wi0—邻近层煤层瓦斯含量,详见表1-2-5;Wic—邻近层煤层残存瓦斯含量,详见表1-2-7。
3)回采工作面瓦斯涌出量:
q采=q1+q2=1.83+0.78=2.61m3/t
矿井的生产规模为15万吨/年,根据下一节“采面的生产能力确定”,采面的生产能力为661t/d,由此计算出采面的绝对瓦斯涌出量为1.19m3/min。
(7)掘进瓦斯涌出分为掘进落煤和巷道煤壁两部分。
q掘=q3+q4
式中:
q掘—掘进工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min;q3—掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量,m3/min。
q3=D·V·q0()
D—巷道断面内暴露煤壁面的周边长度,C5为2×1.0=2.0m。
;
V—巷道平均掘进速度,0.00347m/min;L—巷道长度,平均取800m;
q0—煤壁瓦斯涌出强度,m3/(m2•min)。
q0=0.026[0.0004(Vf)2+0.16]×W0
q4—掘进巷道落煤的瓦斯涌出量,m3/min
q4=SVγ(W0-WC)
式中:
S—掘进巷道断面积,6.3m2;V—巷道平均掘进速度,0.00347m/min;
γ—煤的密度,1.42t/m3;W0--C5煤层的原始瓦斯含量,7.19m3/t;Wc---C5煤层残存瓦斯含量,5.51m3/t;Vf--C5煤层的挥发份,7.7。
代入公式,其计算结果如下表所示。
表1-2-8掘进瓦斯涌出量计算表
开采层项目
C5
掘进巷道断面积S(m2)
6.3
巷道暴露煤壁周边长度D(m)
2
巷道平均掘进速度V(m/min)
0.00347
巷道长度L(m)
800
煤壁瓦斯涌出强度q0(m3/m2·min)
0.0299
挥发份(%)
7.7
煤层原始瓦斯含量Wo(m3/t)
7.19
煤层残存瓦斯含量Wc(m3/t)
5.508
巷道煤壁瓦斯涌出量q3(m3/min)
0.20
掘进巷道落煤瓦斯涌出量q4(m3/min)
0.06
掘进巷道瓦斯涌出量(m3/min)
0.25
经以上计算1505回采工作面在回采过程中采面瓦斯涌出量为2.61m3/t,1505采面巷道在掘进过程中的瓦斯涌出量为0.25m3/min。
第三节采掘工艺、采面生产能力确定
一、掘进工艺
1、掘进方法
巷道巷采用炮掘方法施工。
2、掘进工艺
(1)落煤方式
采用爆破落煤。
(2)装煤
人工装煤
(3)运煤
采用刮板运输机运至胶带运输机,再经另一条皮带等运到1505煤仓。
(4)巷道支护
巷道断面采用直角梯形,沿C5煤层顶板施工,巷道净宽2.8m,净高2.2m米,净断面6.2m2,掘进断面6.3m2。
二、回采工艺
1、煤层赋存条件
工作面由于地质构造简单,煤层赋存较稳定。
煤厚0.9~1.1m,平均1.0m,。
煤层倾角9~10°,平均7°。
按炮采工作面布置,一次采全高。
2、采煤方法的确定
(1)采煤方法的论证
1505采面位于矿区东翼的上大下小的三角区域中,如采用走向长壁采煤法必须在+788m标高布置三条下山至矿井最低开采标落底并在落底标高布置车场及硐室,三条下山沿煤层的倾向布置,同时在三条下山中沿煤层走向布置采面的运输和回风巷道。
从此三角区域来看,只能布置二个工作面,每个工作面走向从上到下呈递减的形式,即工作面的走向长度从350m递减至50m左右。
如果在此三角区域中采用倾斜长壁采煤法,即须在+788m标高沿煤层的倾向向下布置采面的运输巷和回风巷即可,无须布置三条下山。
采用采用倾斜长壁采煤法的优点是:
①巷道布置简单,巷道掘进工程量少,投产快。
②运输系统和通风系统均较简单,回采工作面技术经济效果好。
③易于实现等长工作面,减少了由于工作面长度变化而增加采面搬家的时间。
(2)采煤方法的确定
根据上述,在矿区南翼的上大下小的三角区域中,采用走倾斜长壁采煤法。
此三角区域可布置1505采面和1506采面。
3、落煤:
打眼放炮
4、装煤:
采用人工装煤至SGB420/30刮板运输机。
5、运煤:
工作面采用SGB420/30型刮板运输机运煤,额定能力100t/h。
运输巷运煤采用刮板运输机和皮带运输机运输,刮板运输机的型号为SGB420/30型,Q=100t/h,N=30Kw。
皮带输送机DTL65/20/30可伸缩式胶带输送机,B=650mm,Q=150t/h,N=30Kw。
6、工作面支护:
采用DW14-300/100单体液压支柱配HDJA-1000金属铰接顶梁进行支护,支柱排距1.0m、柱距0.7m,“三四”排支护,最大控顶距4.2m,最小控顶距3.2m。
5、顶板管理:
全部垮落法管理顶板。
三、采面生产能力确定
Q=L×D×m×γ×C=160×3×1.0×1.42×0.97≈661(t/d)
式中:
Q--工作面日生产能力,t/d;L--工作面长度,160m;D--工作面日推进度,3m,;m--煤层平均采高1.0m;γ--煤的容重,1.42t/m3;C--工作面回采率,0.97。
工作面生产能力为661t/d,按正规循环率80%计算,工作面达15860t/月。
第二章工作面工程设计
第一节工作面巷道布置
一、工作面简述
1505采面位于+788m下部,矿区1号和2号拐点以北,西起排水斜井落底下部,东至1号拐点,1505采面所在区域尚未开发。
采面设计平均倾斜长510m,南北平距宽160m,采高1.0m,储量1.53万吨。
该采面标高+788~+719m,地面标高+1143~+885m,埋深393~115m。
对应地面为山坡地,地面上无建筑物及水体。
二、工作面巷道布置
1505采煤工作面按倾斜长壁布置,为1505采面服务的巷道有:
1505煤
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