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综采工作面设计

陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业公司

30201综采工作面设计

编制单位：

生产技术部

编制：

二〇一六年四月十日

第一节工作面概况

矿井30201工作面位于302盘区东部，为302盘区首采工作面，工作面地表高程范围为+1155m～+1215m，工作面标高为+1085m～+1103m，煤层埋深厚度52～130m，平均埋深89m。

工作面范围内分布有1号地质钻孔，邻近有5-7钻孔，预计上覆基岩厚度50～98m，松散层厚度0～32m。

，走向平均坡度不足-1°,北临井田北部边界线，西临30202工作面（未形成），南临3-1煤辅助运输巷，东临原301盘区30112工作面采空区。

30201工作面均采用“刀把子”回采。

30201工作面切眼开口在30201回风顺槽2344米处，切眼走向长度以178米推进402米时，正常回采。

30201工作面位于辅运大巷4800米处。

矩形断面，工作面主运顺槽长2250m宽5.6m，高3m，净断面16.8m2。

工作面辅助运输顺槽长2250m，宽5.2m，高3m，净断面15.6m2。

工作面回风顺槽长2250m，宽5.2m，高3m，净断面15.6m2。

三巷均采用锚杆、锚索联合支护，工作面倾向长295m，走向长约2250m。

可采煤层为3-1煤层。

3-1煤层厚度2.20～3.16m，平均厚度2.88m。

30201可采储量213.7万t。

此工作面对应的地表从井上下对照图上看出，工作面回采过程中主要对地面的坟墓及水塔存在影响，地面道路为简易土路，可以通过采后修复的方法进行治理。

第二节地貌概况

30201工作面地表主要为风积沙丘地貌，整体地势南高北低，西高东低，工作面地势南部相对较平缓，工作面整体范围内被车尔沟主沟及其3条支沟侵蚀严重，沟深最深达35m，沟底有基岩出露，工作面范围内地表多为沙地或农耕地，植被覆盖率差。

工作面主运顺槽距切眼100m范围内上覆有坟4座，工作面南部地表有1座水塔，工作面地表范围内有3条简易小路，无电力线、通讯线路等。

工作面地表高程范围为+1155m～+1215m，工作面标高为+1085m～+1103m，煤层埋深厚度52～130m，平均埋深89m。

工作面范围内分布有1号地质钻孔，邻近有5-7钻孔，预计上覆基岩厚度50～98m，松散层厚度0～32m。

第三节煤层与围岩性质

一、煤层性质

30201工作面所采煤层为延安组第三段3-1煤层，该面煤层厚度2.71m～3.0m，平均2.86m，属中厚煤层,倾角1°～3°，平均1°，属缓倾斜煤层。

夹矸1～2层，一般1层。

煤类以不粘煤（BN31）为主,块状、沥青光泽、条痕为褐黑色、棱角状、参差状断口、条带状结构、内生裂隙发育，属半暗～半亮型煤。

二、围岩性质

1.顶板：

直接顶为粉砂岩，厚度2.96米，灰色，有水平互层理，小型交错层理，变形层理，含钙。

老　顶为细粒砂岩，厚度9.70米，灰色，成分以石英为主，次为长石及暗色岩屑，含云母，泥质胶结，有平行层理和脉状层理。

2.底板

直接底为粉砂岩，厚度10.62米，灰色，具水平层理，含大量植物化石，夹有煤屑及煤包体，底部含钙。

老底为细粒砂岩，厚度7.70米，灰白色，微波状斜波层理，顶部夹深灰色粉砂岩薄层。

第四节水文地质

一、水文地质条件

1.含隔水层特征

直接充水含水层为3-1煤顶板砂岩含水层为承压水，顶板含水层段主要为中细粒砂岩、粉砂岩，厚27.07～41.93m，平均厚34.54m，砂岩厚2.80～28.37m，平均厚16.91m.其主要含水层为3-1煤层顶板砂岩，岩性为浅灰色中细粒长石石英砂岩（局部为粗粒），泥质胶结、裂隙不发育，砂岩厚0～28.37m，平均厚11.94m。

该段渗透性差，富水性极弱。

据抽水试验：

单位涌水量0.00109l/s·m（水7-6），渗透系数0.0096m/d，水位标高1127.73m，具承压性，矿化度0.725g/l，属HCO3～Na型水。

2.相邻区域涌、积水情况

东部为30112工作面采空区，30112工作面回采期间最大涌水量为34m3/h，正常涌水量为8～12m3/h。

工作面北部上覆为2-2上煤层20103工作面采空区，根据我矿在30201工作面各顺槽及切眼对采空区施工钻孔，钻孔内有少量漏风，其中切眼2段钻孔内涌水较大，切眼1段有少量积水涌出，水量均匀，目前正处于疏放中。

工作面0-1800m范围内上覆分布有2-2上煤火烧区，经施工疏放钻孔验证，仅回风顺槽1700-1800m及主运顺槽400-500m范围内钻孔有较大涌水，目前水量较小。

3.面内及周围钻孔

工作面分布有1号钻孔，相邻范围分布有5-7钻孔，封孔质量均合格。

4.涌水形式分析

预计回采期间涌水形式为煤帮渗水、顶板淋水、采空区涌水，以采空区涌水为主。

二、回采期间涌水量预计方法及预计涌水量

1.采用大井法计算涌水量：

辅助公式：

式中:

K为渗透系数;h0为动水位高度;r0为系统半径;

R0为影响半径;H为含水层厚度;Q为正常涌水量；M为煤层厚度。

2.工作面涌水量计算

工作面最低标高为1085m,3-1煤层顶板含水层为承压水含水层,

S=34.54m,H=34.54mK=0.0096m/d;

r0=677mR=34m

R0=r0+R=711m。

将有关数据代入上述公式得:

Q=124m3/d=5.2m3/h。

3.涌水量确定

工作面上覆2-2上煤层采空区内积水分布情况不清，现有钻孔无法准确分析采空区内积水情况，综合考虑确定工作面正常涌水量10m3/h，最大涌水量35m3/h。

第五节影响采掘的其它地质因素

一、瓦斯

煤层中瓦斯、二氧化碳大部分为零，氮气含量分布不均，最高为100％。

最低为86.87％，本煤层属二氧化碳－氮气带。

二、煤尘

井田内可采煤层煤尘爆炸样的火焰长度均大于40mm,抑制岩粉用量40％－75％，均有爆炸危险。

在掘进过程中应限制风速，加强综合防尘工作，防止煤尘爆炸事故发生。

煤的容重为1.27t/m3.

三、煤的自燃性

煤层具有自燃发火的倾向，煤的自燃发火期为3个月左右。

第六节巷道布置及掘进安排

巷道采用矩形断面。

30201三条巷道坐标分别为：

主运顺槽开口坐标为：

X=4331969.1004,Y=方位为：

334°50ˊ32〞；30201辅运顺槽开口坐标为：

X=4331958.526Y=方位为：

334°50ˊ32〞；30201°50ˊ32〞。

主运断面尺寸为长×宽5.6m×3m=16.80m2,辅运和回风顺槽断面尺寸为长×宽5.2m×3m=15.6m2，巷道均采用锚杆、锚索联合支护，掘进方式采用综掘机掘进。

根据巷道围岩特性及服务时间，井下回采工作面运输巷、回风巷及开切眼采用顶部锚杆支护，开切眼宽度较大可根据情况增加锚索。

附：

30201工作面巷道断面尺寸及支护方式见表

巷道断面联巷和倒车硐室对照表

序号

巷道

名称

围岩

类别

支护

方式

断面

形状

净尺寸（mm）

断面积（m2）

宽

高

净

掘

30201工作面主运顺槽

煤

锚杆

锚索

矩形

5600

3000

15.68

16.8

30201工作面回风顺槽

煤

锚杆

锚索

矩形

5200

3000

14.56

15.6

30201工作面辅运顺槽

煤

锚杆

锚索

矩形

5200

3000

14.56

15.6

30201工作面开切眼

煤

锚杆

锚索

钢带

矩形

7600

3000

21.28

22.8

30201工作面主、辅顺槽联巷

煤

锚杆

锚索

矩形

5200

3000

14.56

15.6

30201工作面回撤通道

煤

锚杆

锚索

锚网

矩形

主5400辅5200

3000

主15.12辅

14.56

主16.2辅15.6

30201顺槽倒车硐室

煤

锚杆

锚索

钢带

矩形

5200

3000

14.56

15.6

30201绕车道

煤

锚杆

锚索

锚网

矩形

5200

3000

14.56

15.6

30201顺槽机头硐室

煤

锚杆

锚索

矩形

5600

3000

15.68

16.8

30201回风风桥

岩石

锚杆

锚索

矩形

5200

2000

10.4

第七节工作面布置及参数要求

一、工作面的几何参数

30201工作面的回风为30112工作面的辅运顺槽，该顺槽已形成，走向长度为2354米，倾斜长度为295m,主运顺槽宽度为5.6m,回风顺槽和辅运顺槽掘宽为5.2m。

掘高依据煤层的厚度，约为2.8米。

二、巷道的布置

1.主运顺槽

30201工作面主运顺槽设计长度4787米，开口位置位于辅运大巷4800m。

开口坐标为X=4331969.1004,Y=方位为：

334o50ˊ32〞；巷道沿煤层底板掘进，工程量为2250m。

设备列车胶带输送机设在此巷。

作为工作面的进风巷。

2.辅运顺槽

30201工作面辅运顺槽设计长度为1250m,开口位于辅运大巷4812m。

开口坐标为X=4331958.526Y=方位为：

334o50ˊ32〞；主要用于工作面的辅助运输及进风巷道。

3.回风顺槽

30201工作面的回风为30112工作面的辅运顺槽，该顺槽已形成，走向长度为2354米。

4.切眼

待工作面顺槽施工到位后以方位为：

334o50ˊ32〞施工，断面为矩形宽7.6m高3m形成切眼。

附：

工作面设计平面图

30201工作面平面图

5.回撤通道

30201工作面辅回撤通道开口位于主运顺槽100米处，宽5.2米，矩形断面，X=4332081.597Y=37438360.096方位为：

64o50ˊ32〞掘至回风顺槽。

主回撤通道开口位于30201主运顺槽125米处，宽5.4米，X=4332186.502Y=37438642.266方位为：

224o50ˊ32〞矩形断面，掘至回风顺槽。

在两回撤通道之间平均位置（65米）掘3个联巷方位为：

334o50ˊ32〞。

两巷均采用锚杆、锚索、锚网联合支护。

6.联络巷

30201辅运和主运联巷从100米开始每400米掘一个。

掘宽5.2米，掘高3米，断面15.6m2米。

主要用于方便两联巷的运输和通行。

第八节工作面支护及设备选型

一、工作面的支护

1.液压支架

30201工作面配备ZY10000/20/40型掩护式，工作面顶板来压时支架最大工作阻力在3750～7880kN之间，平均工作阻力为3400～5600kN，来压持续时间1～2d。

液压支架工作阻力的计算根据P=（6-8）mγcosa吨/m2

式中：

P—直接顶及老顶来压时的支护强度，吨/m2；

6-8—采高位数；

M—采高为3.25m；

γ—直接顶岩石容重，取2.5吨/m3；

a—煤层倾角0-5°。

支撑高度：

1700－3200mm

支护强度：

1.11MPa

工作阻力：

8700kN

初撑力：

6412kN

支架中心距：

1750mm

P=8×3.25×2.5×0.99=64.35/m2

根据以上资料，我矿液压支架选型为ZY10000/20/40型两柱掩护式液压支架。

根据刮板输送机的溜槽长度确定支架的架间中心距为1.75m，300m长的工作面需液压支架173架，其中基本架164、排头过渡支架ZYG10000/20/40型2架机头机尾各一架，端头支架ZYT10000/20/40型7架，机头3架，机尾4架。

2.端头超前支护

由于顺槽巷道顶板采用锚杆支护，稳定性较好，工作面主运、回风顺槽均采用ZYT10000/20/40型超前支架支护，随工作面的推采随采随移。

附：

工作面支架布置平、剖面示意图

30201工作面支护设计平剖面示意图

3.设备选型及参数

各设备的技术特征及配备如下：

采煤机：

MG750/1760（1910）-WD

技术参数

项目

参数

单位

1.最大计算生产能力

2500

t/h

2.采高

1.80～3.76

3.装机功率

2×750+2×110+40

4.供电电压

3300

5.滚筒直径

Φ2240

6.截深

865

7.牵引力

1000～500

8.最大牵引速度

m/min

9.灭尘方式

内外喷雾

10.拖电缆方式

自动拖缆

11.主机外形尺寸

15841×1545×1549

12.主机重量

13.最大不可拆卸尺寸

3070×1200×1000

14.最大不可拆卸重量

7.0

0～11m/min的截割牵引速度满足生产要求的5m/min。

在11m/min的牵引速度下，采煤机的割煤能力60×11×0.865×3.4×1.27×0.97＝2391t/h。

二、输送机

1.SGZ1000/2100型输送机。

2.技术参数

型号

SGZ1000/2100型输送机

标准长度

310m

输送量

2200t/h

装机功率

2×700kW

刮板链速

1.41m/s

电动机

功率：

3×700kW；电压：

1140或3300V

刮板链

型式：

中双链；圆环链规格：

48×150-紧凑链；链条中心距：

280mm

中部槽

型式：

整体铸焊；

规格（长×内宽×高）：

1750×1000×370mm；

槽间联接型：

2900kN哑铃

卸载方式

交叉侧卸

紧链方式

液压马达及伸缩机尾辅助紧链

其它

双速

三、转载机

1.型号：

SZZ1200/400型转载机；

2.技术参数

型号

SZZ1200/400型转载机

设计长度

50m

输送量

3000t/h

电动机

型号：

YBSD-400/200-4/8；功率：

400/200KW；电压：

1140V；转速：

1486/743r/min

减速器

形式：

圆锥圆柱行星三级齿轮减速；传动比：

22.94:

链速

1.78m/s

刮板链规格

2-φ38×137C

紧链方式

液压紧链和伸缩机头架辅助紧链

爬坡角度

10°

四、破碎机

1.型号:

PLM4000型破碎机

2.技术参数

型号

PCM200型

传动方式

液力偶合器

减速器传动

破碎能力

4000t/h

排料粒度

400/350/300/250mm

输入块度（长度不限）

1200×1200mm

1200×1350mm

电机功率

400kW

电机转速

1487r/min

1470r/min

破碎主轴转速

418r/min

破碎锤头数

三角带规格

650TWVFE（Φ85-Φ100）

37L

外形尺寸（长×宽×高）

3850×3637×1715mm

1549.5×1090×802mm

五、液压支架

1.型号:

ZY10000/20/40型掩护式液压支架

2.主要技术参数

型号ZY10000/20/40型掩护式液压支架

序号

项目

参数

单位

附注

支

架

型式

掩护式液压支架

高度

2000～4000

中心距

1750

宽度

1660～1860

初撑力

7916

P=31.5MPa

工作阻力

10000

P=42.2MPa

支护强度

1.04

MPa

底板比压

2.5

MPa

前端最大

适应煤层倾角

≤8°

DEG

泵站压力

31.5

MPa

操纵方式

手动控制

重量

27200

立

柱

型式

双伸缩

缸径（大/小）

φ360/φ270

2个

柱径（大/小）

φ340/φ240

行程

2110

初撑力

3205

P=31.5MPa

工作阻力

4600

P=42.7MPa

推

移

千

斤

顶

型式

双作用（到装）

1个

缸径/杆径

160/115

行程

1000

推溜力

633

P=38MPa

拉架力

321

P=38MPa

平

衡

千

斤

顶

型式

双作用

1个

缸径/杆径

200/140

行程

500

工作阻力（推力）

989

P=42MPa

工作阻力（拉力）

504

P=42MPa

侧

推

千

斤

顶

型式

内进液

3个

缸径/杆径

80/60

行程

200

推力

158

P=31.5MPa

拉力

P=31.5MPa

抬

底

千

斤

顶

型式

内进液

1个

缸径/杆径

140/90

行程

186

初撑力（推力/拉力）

386/186

P=31.5MPa

护

帮

千

斤

顶

型式

普通双作用

1个

缸径/杆径

125/85

行程

530

工作阻力（推力/拉力）

386/209

P=38MPa

六、超前支架

1.型号：

ZYT10000/20/40型超前支架

2.主要技术参数

序号

项目

参数

单位

附注

支

架

型式

四柱正四连杆支撑式支架

高度

最低/最高2000/4000

宽度

最宽支撑4700

工作阻力

10000

立

柱

型式

双伸缩

缸径/杆径

210/?

200

初撑力

1091

工作阻力

1250

P=36.1MPa

数量

推

移

千

斤

顶

型式

普通双作用

缸径/杆径

180/105

行程

1900

工作阻力（推力）

802×2

工作阻力（拉力）

529×2

侧

翻

千

斤

顶

型式

普通双作用

缸径/杆径

100/70

数量

推力

247

拉力

126

挑

梁

千

斤

顶

型式

普通双作用

缸径/杆径

100/70

数量

推力/拉力

247/126

七、顺槽输送机

1.型号SSJ1200/3×200

2.主要技术参数

名称

参数

型号

DTL1200/150/2×220

驱动方式

机头单点驱动

功率

3×315kW

带宽

1.2m

带速

3.5m/s

运量

1500t/h

长度

3000m

八、自移装置

1.型号DY1200型自移装置

2.主要技术参数

适用输送机带宽度

1200mm

推移液压缸最大推拉力（单缸）

633KN/402KN（推/拉）

推称液压缸行程

3100mm

调高液压缸最大推拉力（单缸）

484KN/307KN（推/拉）

调高液压缸行程

220mm

水平液压缸最大推拉力

247KN/157KN（推/拉）

水平液压缸行程

87.5mm

额定供液压力

31.4MPa

处形尺寸（长×宽×高）

10365×2400×950mm

机器总重

20kg

九、阻化多用泵

1、型号BE-36-3

2、主要技术参数

名称

参数

最大流量

40L/min

吸液高度<3m

<3m

最高压力

3Mpa

电压

380v/66v

功率

3Kw

电机转速

1420r/min

机体尺寸

900×450×400

十、隔爆型潜污水电泵

1、型号BQW65-30-15

2、主要技术参数

名称

参数

流量

60m3/h

扬程

30m

防护等级

IP×8

绝缘等级

F级

功率

15Kw

电压

660v

电流

16.5A

附：

工作面机电设备配备表

序号

设备名称

型号及规格

单位

数量

配置地点

采煤机

MG650/1620-WD

台

工作面

转载机

SZZ1200/400

台

运输顺槽

破碎机

PLM4000

台

运输顺槽

刮板输送机

SGZ1000/2100

台

工作面

胶带输送机

DSJ120/150/3×315

台

运输顺槽

基本支架

ZY10000/20/40

台

164

工作面

过渡支架

ZYG10000/30/40

台

工作面端头

端头支架

ZYT10000/20/40

台

工作面

移动变电站

KBSGZY-1000/10

台

运输顺槽

移动变电站

KBSGZY-2500/10

台

运输顺槽

组合开关

8SKC9215—1140V

台

运输顺槽

组合开关

SKC9215-3300、1140/660v

台

运输顺槽

电缆车

自制

辆

运输顺槽

乳化液泵

DRB-315/31.5

台

运输顺槽

喷雾泵站

BPW400/12.5

台

运输顺槽

反冲洗过滤器

JMFCGL-50

台

运输顺槽

自移机尾

ZY2700

台

运输顺槽

绞车

JH-8

台

运输顺槽

绞车

JH-20

台

运输顺槽

超前支架

ZYT10000/20/40

台

回风顺槽

超前支架

ZYT10000/20/40

台

主运顺槽

第九节容量计算

一、工作面负荷统计

程序

设备名称

设备型号

数量（台）

功率（kw）

电压等级

采煤机

MG750/1760-WD

1760

3300

刮板机

SGZ1000/2100

2100

3300

转载机

SZZ1200/400

400

1140

破碎机

PLM4000

400

1140

乳化泵

DRB-315/31.5

200

1140

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