10416综采工作面设计说明书.docx
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10416综采工作面设计说明书
第一章工作面概况
一、工作面位置
10416工作面是杨柳矿井104采区10414工作面的接替工作面，位于第五个区段。
其上为10414工作面。
北翼到东翼三条大巷保护煤柱，南翼（切眼侧）以小沈家断层煤柱为界。
工作面走向长1160，倾斜长180m，回采二迭系山西组10煤层，采用综合机械化采煤方式开采，顶板采用自由垮落方式管理。
工作面底板标高-570m——-610m。
工作面位于牛小集背斜右翼。
二、井上下关系地面无建筑物，地形平坦，人工沟渠纵横，主要为农田。
回采时，地面将形成塌陷区。
三、煤层赋存情况
（一）煤层条件
10煤层为采区主要可采煤层，位于山西组的中部，上距铝质泥岩
58.7m，下距太原组一灰顶界面60.0m。
根据10416工作面9-4、9-6、04-17钻孔综合分析,工作面煤层倾角0---5°平，均4°厚；度2.87---3.68m，平均厚度3.20m，属中厚〜厚煤层，以中厚煤层为主。
根据变系数及可采性分析，属较稳定煤层。
煤质为优质焦煤。
104边界巷煤的硬度化验f=0.56。
根据勘探及三维地震地质资料，工作面有三条断层，F106正断层，倾角60-70°落，差0--15米,风巷靠近切眼有两条正断层F107和F113。
F107倾角70°，落差0--3米,F113倾角70°，落差0--3米。
（二）柱状图（另附）
四、顶底板情况
根据采区资料，工作面工程地质类型为层状碎屑岩类（皿类），复杂程度为中等（二型），即皿类二型。
煤层顶、底板岩以砂岩泥岩为主，粉砂岩零星分布。
顶板类型划分方案可划分为直接顶、老顶，局部有伪顶；底板可划分为直接底和老底两种。
老顶：
细砂岩、粉砂岩为主，砂岩老顶厚度3.19〜9.46m。
直接顶板：
多数为复合顶板，岩性为泥岩、粉砂岩、细砂岩1.79〜5.48m。
伪顶：
岩性为粉砂岩。
老底：
岩性以细砂岩、粉砂岩为主，；其次泥岩。
直接底：
岩性以泥岩为主，厚度为0〜2.39m。
10416工作面10煤层顶底板岩性特征统计表
孔号
老顶
直接顶
伪顶
直接底
老底
岩性
厚度
（m）
岩性
厚度
（m）
岩性
厚度
（m）
岩性
厚度
（m）
岩性
厚度
（m）
9-6
细砂岩
9.46
泥岩粉砂岩
6.11
粉砂岩
0.63
粉砂岩
10.37
9-4
细砂岩
3.19
细砂岩
4.51
砂岩
26.14
04-17
细砂岩
8.39
细砂岩碳质泥
岩
1.79
泥岩
2.93
细砂岩
2.64
五、地质构造与水文地质情况
根据采区地质资料，10416工作面水文地质条件中等偏简单。
工作面
内主要位于牛小集背斜右翼，共有三条断层、断层赋水性较小。
影响工作面回采的充水含水层有两层：
煤层底板灰岩含水层，和煤层顶、底板砂岩裂隙含水层。
顶底板砂岩裂隙含水层是采区矿井充水的直接充水含水层，一般富水性弱。
底板太灰水对工作面开采威胁严重，回采中遇导水性构造，则灰岩水有可能对采区产生突水。
由于灰岩水水压高，易于造成突水灾害，是工作面安全生产的重要隐患之一。
工作面充水的通道主要有：
构造裂隙、采动冒落带裂隙、3m以下小断
层。
正常情况下涌水以淋水和渗透形式进入工作。
根据“大井法”和比拟法估算工作面正常涌水量为20--30m3/h，最大涌水量为42.5m3/h。
六、其它开采技术条件
瓦斯：
根据东翼轨道大巷和东翼胶带探煤钻孔和瓦斯测试指标，10煤层局部瓦斯较大，暂定为高瓦斯矿井。
煤尘：
工作面内目前无煤尘资料，根据地质报告煤层煤尘爆炸指数（k值）为28.99〜40，皆大于15，具有煤尘爆炸危险性。
自然发火倾向：
工作面目前无煤尘资料，根据采区地质报告煤层煤可采煤层烟煤为不自燃。
地温：
据矿井地质资料地温梯度为2.07〜2.62C/百米，平均2.40C/百米。
七、储量
工作面储量计算公式：
Q=SXMXD,S=走向长1160mX倾向宽180m,
M为平均煤厚3.20m,煤层的视密度D为1.32t/m3。
工作面收作处要留设70m回风大巷保护煤柱。
地质储量88.2万吨，可采储量83.79万吨。
10416工作面综合柱状图
第二章回采工艺与采场支护设计
第一节回采工艺选择
10416工作面所在的10煤层为104采区主要可采煤层，位于山西组的中部，上距铝质泥岩58.7m。
下距太原组一灰顶界面约60m。
煤层厚2.87〜3.68m，平均厚3.20m，属中厚〜厚煤层，以中厚煤层为主。
煤层原生结构简单，基本不含夹矸。
煤层顶板以砂岩、泥岩为主，粉砂岩零星分布。
10煤层原始沉积发育良好，由于后期岩浆侵入也破坏了煤层的稳定性和连续性。
10416工作面所在的10煤层顶板分为伪顶、直接顶、老顶三种。
直接顶板多数为复合顶板，岩性为泥岩、粉砂岩、细砂岩。
顶板较完整，属皿类稳定顶板，且煤层赋存较稳定，涌水量小。
针对10416工作面所在的煤层及顶板状况，本着高产高效的原则，依据淮北矿区目前的开采技术条件以及现有综采技术和管理水平，我矿选择
第二节工作面支护设计
一、依据参考工作面初选支架
10416综采工作面为10414工作面的接替工作面,其主要设备选型参
照10414工作面设备：
ZY6800-19/40型液压支架
MG550/1230-WD型采煤机
SGZ-800/2X525型刮板输送机
二、支架支护强度计算
一）计算冒落带高度
ZHi=M/（Kp-1）
ZHi=3.50/（1.3-1）
ZHi=11.6m
ZHi:
冒落带高度，m;M:
工作面最大采高，m;
Kp:
岩层冒落碎胀系数。
一般取1.25〜1.5，破碎顶板取较小值,
完整顶板取较大值。
（二）计算支护强度
P=KxUHi—的saXlO"6
P=2X11.6X25X103Xcos4°10-6P=0.57Mpa;
P:
计算支护强度，Mpa;
Y:
冒落带岩层加权平均容重，N/m3;
a：
煤层倾角，度；
K:
老顶来压增载系数，一般取2.0。
三、支架的确定
10416工作面选择的支架为ZY6800-19/40
第三章工作面巷道布置
第一节巷道布置
一、基本巷道布置方式
10416工作面设计为两巷布置方式,即机巷、风巷，主要用于行人、运输、排水、进、回风。
10416机风巷底板岩巷布置在煤层底板25m左右，主要用于预抽机、风巷瓦斯，掩护机、风巷煤巷掘进。
二、一通三防与防治水巷道（硐室）工程设计
具体内容要求分别见第五章、第六章。
三、联络巷道
10416工作面机巷联络巷：
N140°，69.7m（平）,联接机巷与东翼轨道运输大巷,布置在10煤层顶板岩石中;
10416工作面风巷联络巷：
N140°，73.7m（平）,风巷通过风巷联络巷、回风联巷与东翼总回风巷连接,布置在10煤层顶板岩石中;
四、其它巷道布置设计
我矿初选10416工作面支架，体积较大，工作面安装时需重新组装，所以工作面风巷设组装硐室。
错车场（风巷变坡点向里20m处一个,切眼上口向外35m处一个）及绞车窝（切眼上口,长10m）的设计，可根据风巷、切眼的掘进施工揭露情况，在工作面安装前再进行设计。
第二节工作面巷道布置基本参数设计
一、工作面推进方向与推进长度设计
（一）推进方向
1、推进方向的设计依据
10416工作面为10414首采面的接替面，根据煤层赋存情况，工作面为一走向东西倾向北的单斜构造，工作面倾角不大；
该面呈一背斜构造，所以工作面回采期间，先仰采后俯采。
2、推进方向说明
10416风巷N320°；10416机巷N320°；
工作面回采期间，先仰采后俯采，保持3〜5。
仰俯采角。
（二）推进长度与切眼位置
推进长度：
1160m；
切眼的位置：
距东翼总回风巷1260m,上限-558m,下限-610m,方
位N50°。
确定的依据：
10416工作面上为10414工作面。
北到东翼三条大巷保护煤柱，南（切眼侧）以小沈家断层煤柱为界。
工作面走向长1260m，倾斜长180m。
机、风巷均沿中线跟煤层顶板施工；工作面回采期间，因回采需要，切眼与机巷保持90°-98°。
二、机巷与风巷布置
（一）机、风巷的长度
10416风巷，1160m（平）；10416机巷，1160m（平）；
（二）机、风巷的位置一般情况下，为使工作面等长回采，机、风巷平行布置。
机巷拔门点标高：
-580.3m，方位：
机巷N140°；风巷拔门点标高：
-580.0m，方位：
风巷N140°。
三、工作面（切眼）长度确定
依据以下因素确定：
1、煤层赋存条件：
工作面煤层起伏不大，工作面构造简单；倾角小；煤层顶板以砂岩、泥岩为主，底板以泥岩为主；煤层硬度1.3-3.97；
2、开采技术条件：
瓦斯含量较大；且10煤层有自燃发火倾向；工作面采取“两巷布置方式”，该面呈一背斜构造,工作面水能自流，有利于防治水工作；
3、根据矿区以往多年中厚煤层的生产技术管理经验，综采工作面长度设计不宜过长，过长不利于主动管理顶板及防治水的要求；
4、按照综采工作面等长布置的原则。
故设计切眼长度180m。
四、机巷、风巷、切眼以外的巷道长度确定
1、机、风巷联络巷：
分别为70米（平）；
2、回风联巷：
分别为60米（平）；
第三节巷道布置参数说明
、设计巷道布置主要参数一览表
巷道施
巷道设
巷道设
巷道施
序号
巷道名称
开窝点座标
工方位
计坡度
计平距
工层位
备注
（°）
（°）
（m）
岩性
1
机巷
N140°
跟顶
1160
煤
2
风巷
N140°
跟顶
1160
煤
3
切眼
N50°
跟顶
180
煤
4
机巷抽米
巷
N140°
煤层底板
25m
1170
岩
10414风巷
5
风巷抽米
巷
N140°
煤层底板
25m
1170
岩
抽采巷向里
延伸兼做
10416风巷
抽采巷
二、有关说明：
10416机、风巷抽采巷每30m设一瓦斯抽采钻场，深X宽X高=5.5X
4.5X3.0m。
第四节巷道轨道线路设计
、设计依据
根据巷道断面布置及巷道各类辅助运输要求进行设计。
二、轨道线路设计参数风巷、区段车场、东翼轨道大巷的布置：
轨道中心线与巷道中心线一条线。
轨型：
30Kg/m。
轨距：
600mm。
道岔型号:
DK-630/4/12
轨枕规格：
1200X200X200mm
轨枕间距：
〉1m。
机巷的布置：
轨道中心线与巷道中心线距离600mm;
轨型：
30Kg/m
轨距：
600mm
道岔型号:
DK-630/4/12
轨枕规格：
1200X200X200mm
轨枕间距：
700mm。
三、轨道线路设计主要技术要求轨道线路设计的主要技术要求：
铺设要求：
1、斜巷轨道的轨距应在误差+5和-2之间，平巷的轨距应在误差+10和-2之间。
2、斜巷轨道的接头间隙〉5mm，高低的左右偏差〉2mm。
平巷接头的间隙〉10mm，高低的左右偏差〉5mm
3、两根轨道水平误差〉10mm。
4、轨道接头必须使用合格的道夹板和4颗螺栓固定，接头与轨枕的布置采用悬接式。
5、轨枕的间距＞1m，并与钢轨垂直，轨枕规格质量符合规定，不准有浮枕。
6、绞车道内地滚子要齐全，灵活可靠。
地滚子之间的间距一般为15-
20m，以轨枕、道档无明显磨痕为准。
巷道内变坡点应在变坡处增加地滚子。
7、上下山绞车道的道岔均要使用标准扳道器，严禁使用非标准道岔。
8、巷道内平面弯道半径及竖曲线半径等要满足支架运输要求。
第四章巷道断面与支护设计
第一节巷道断面设计
一、机、巷断面设计
（1）按工作面进风量计算
计算巷道断面S按下式计算：
S=Q/（vX60）=1200/（2.5X60）
S=8.0m2
Q:
工作面需风量，取1200m3/min;
V:
机巷风速，取经济风速2.5〜3.0m/s。
（2）按机巷设备布置计算
1、计算机巷宽度Bjs按下式计算:
Bjs=Bs+Bp+Bj+Bx+By=500+1400+700+300+1100
=4000mm
Bs:
机巷胶带输送机与上帮间隙，500mm；
Bp:
机巷胶带输送机外形宽度，1400mm；
Bj:
机巷胶带输送机与开关电缆车的间隙，300mm；
Bx:
最宽设备与下帮的间隙（行人通道），700mm。
By：
移动变电站或其它最宽设备的宽度，1100mm;
2、计算机巷高度Hjs按下式计算：
Hjs=Hs+Hj+Hq=1800+300+200
Hjs=2300mm
Hs:
机巷最高设备的高度，1800mm;
Hj:
机巷最高设备的高度距顶板支护体下缘的间隙，300mm。
Hq:
机巷起伏对巷高选取的影响值，200mm。
（三）按巷道变形计算根据周边矿区生产经验或矿压观测资料，确定巷道顶底板及两帮变形
量。
因两巷均采用锚网喷支护，根据周边矿区综采工作面巷帮、顶变形量的观测，两帮变形量Bb取100mm、顶底板变形量Hb取200mm。
B=Bjs+Bb=4000+100=4100mm
H=Hjs+Hb=2300+200=2500mm
（四）按支护条件选择
我矿10416工作面为10414首采工作面的接替面，还有一些不确定因素,考虑巷道一定的变形富余量。
高度B取3000mm，宽度取5000mm
（五）机巷断面的优化确定
1、根据以上计算确定机巷
宽度（B）5000mm，高度（H）3000mm
2、根据上述计算的B、H值，计算机巷断面积S'=15m2,
S'0。
以上机巷的宽度、高度是可以满足生产的需要。
二、风巷断面设计
（一）按工作面回风量计算
计算巷道断面S按下式计算：
S=Q/（vX60）=1200/（2.5X60）
S=8.0m2
Q：
工作面需风量，取1200m3/min;
v:
风巷风速，取经济风速2.5〜3.0m/s。
（二）根据设备运输需要计算
Bjs=Bs+Bp=2500mm
Bs:
风巷输送支架与上、下帮间隙，500mm；
Bp:
风巷输送支架的外形宽度，1500mm；
Hjs=Hs+Hj+Hq=1700+300+200
Hjs=2200mm
Hs:
取风巷最高设备的高度，1700mm;
Hj:
取风巷最高设备的高度距顶板支护体下缘的间隙，300mm。
Hq:
巷起伏对巷高选取的影响值，200mm。
（三）按钻机施工要求计算
我矿工作面风巷瓦斯抽放钻机：
长x宽X高=2.2X1.2X0.8m。
，以上初
定10416风巷设计高、宽度完全满足钻机运输及施工要求。
（四）按巷道变形计算
根据周边矿区生产经验或矿压观测资料，确定巷道顶底板及两帮变形
量。
因两巷均采用锚网喷支护，根据周边矿区综采工作面巷帮、顶变形量
的观测，两帮变形量Bb取100mm、顶底板变形量Hb取200mm。
B=Bjs+Bb=2500+200=2700mm
H=Hjs+Hb=2200+200=2400mm
（五）按支护条件选择
我矿10414工作面为首采面，还有一些不确定因素,考虑巷道一定的变形富余量。
高度B取2800mm，宽度取4200mm。
（六）风巷断面确定
1、根据以上计算确定风巷
宽度（B）4600mm，高度（H）3000mm
2、根据上述计算的B、H值，计算风巷断面积S'=15m2,S'S。
所以以上风巷的宽度、高度是可以满足生产的需要。
三、切眼断面设计
（一）按设备安装要求计算
1、切眼宽度
Bq=Bd+Bqj=5200+500
=5700mm
Bd:
为支架最小运输高度时的平面对角线长度，5200mm；
Bqj:
为支架最小运输高度时的平面对角线外缘与煤壁及采空区的两侧间隙之和，取500mm
2、切眼高度
Hq=Hp+Hz+Hj=400+1900+200
=2500mm
Hp:
切眼安装用平板车高度，400mm；
Hz：
综采液压支架的最小运输高度，1900mm；
Hj：
综采液压支架装平板车后，支架顶梁上平面距顶板支护体下
缘突出面（点）的间隙，200mm。
（二）按切眼变形计算B=Bjs+Bb=5700+100
=5800mmH=Hjs+Hb=2500+200
=2700mm
（三）切眼断面确定
10416综采工作面切眼设计：
矩形断面，考虑切眼有起伏，切眼高度可适当加100mm富裕量，根据以上数据，最后确定：
切眼Bq:
净高3.0m,Hq:
净宽6.8m
净断面积S=20.4m2,掘进断面积21.3m2;
净断面积，可以满足支架的安装要求。
四、联络巷及其它巷道断面设计
10416工作面风巷联络巷断面设计:
断面设计依据
10416工作面风巷联络巷用途:
主要担负10416工作面的回风。
围岩类别:
中等稳定。
10416工作面风巷联络巷断面确定:
（1）按工作面回风量计算计算巷道断面S按下式计算:
S=Q/（vX60）=1200/3.6X60
S=5.6m2
Q:
工作面需风量，取1200m3/min;
v:
风巷风速，m/s，取经济风速2.5〜3.0m/s。
（2）按10416工作面运输顺槽联络巷无设备布置
根据上述计算10416工作面风巷联络巷断面积S'二13.2m2,而
S=8.0m2，所以S'S
以上10416工作面风巷联络巷是可以满足生产的需要。
（3）按进架设备布置计算
a、计算进架联巷宽度Bjs按下式计算：
Bjs=Bs+Bp
Bjs=2300mm
Bs:
支架与巷帮的间隙，400mm；
Bp:
支架的宽度，1500mm；
b、计算进架联巷高度Hjs按下式计算：
Hjs=Hs+Hj+Hq=1700+300+200
Hjs=2200mm
Hs:
取最高设备的高度，1700mm;
Hj:
取进架联巷最高设备的高度距顶板支护体下缘的间隙，
300mm。
Hq:
联巷起伏对巷高选取的影响值，200mm。
（4）按巷道变形计算根据生产经验或矿压观测资料，确定巷道顶底板及两帮变形量。
因联巷为锚喷支护，根据我矿对巷道顶、帮变形量得观测，两帮变形量Bb取100mm、顶底板变形量Hb取200mm。
B=Bjs+Bb=2300+100=2400mm
H二Hjs+Hb=2200+200=2400mm
（5）按支护条件选择
我矿巷道支护条件复杂困难，矿压大，考虑巷道一定的变形富裕量。
巷道为半圆拱形式，所以高度H适当放大，取3600mm，宽度B取
4200mm。
（6）10416工作面风巷联络巷断面的优化确定
根据以上计算确定10416工作面风巷联络巷
宽度（B）4200mm，高度（H）3600mm。
根据上述计算的B、H值，计算10416工作面风巷联络巷断面积S=
13.2m2,而S=8.0m2，所以
以上10416工作面风巷联络巷的宽度、高度是可以满足生产的需要。
五、设计巷道断面参数一览表
序
号
巷道名称
断面
形状
断面规格
（净高x净
宽）
掘进断面
积（m2）
净断面
积（m2）
备注
1
10416机巷
矩形
3.0X5.0
15.9
15
2
10416风巷
矩形
3.0X4.6
14.88
13.8
3
10416切眼
半圆拱
3.4X6.8
21.3
20.4
4
10416风巷抽采巷
（即10414风巷抽米巷）
半圆拱
3.4X3.8
12.28
11.37
已施工
5
10416机巷抽采巷
半圆拱
4.0X5.0
18.42
17.32
第二节巷道支护设计一、巷道支护形式设计
（一）设计巷道支护条件说明
1、巷道的围岩条件
根据采区资料分析，工作面工程地质类型为层状碎屑岩类（皿类），复
杂程度为中等（二型），即皿类二型。
煤层顶、底板岩以砂岩、泥岩为主，粉砂岩零星分布。
顶板类型划分方案可划分为伪顶、直接顶、老顶三种；底板可划分为直接底和老底两种。
老顶：
细砂岩、中砂岩所占比例最多，占51.7%,砂岩老顶厚度4.20〜28.83m。
直接顶板：
多数为复合顶板，岩性为泥岩、粉砂岩、细砂岩1.79〜16.06。
伪顶：
岩性为泥岩、炭质泥岩。
老底：
岩性以粉砂岩为主，占58.6%；其次为细砂岩、砂泥岩互层，占24.1%；泥岩老底较少，占10.3%。
直接底：
岩性以泥岩为主，其次为粉砂岩，厚度为0.25〜0.80m。
工作面主要充水因素是顶板砂岩裂隙水，顶板可能有淋水；
2、巷道的空间与时间条件
10416工作面为首采工作面的接替面，受10414工作面采动影响；预计10414工作面2011年12月份回采结束，在2010年上半年，掘进开始施工。
3、巷道功能与断面条件
10416风巷、风联巷作为进架主路线，其宽度和高度比较大；
机巷为机轨合一巷，不仅需布置皮带机，机巷还需要布置轨道、设备列车；
综采面切眼导峒和刷大部分宽度为6.8m左右；以上说明，如满足综采工作面生产需要，各个巷道的设计不能小，而断面大，将增加支护的难度。
（二）巷道支护方式设计
1、根据巷道支护条件设计为满足综采工作面生产需要，机、风巷断面不宜过小，且需加大巷道的支护强度，避免二次修复，造成人力和物力的浪费。
2、采用工程类比法设计
根据地质资料分析，10416工作面煤层顶板属于H类，与童亭矿区10煤层工作面地质资料相似；10416工作面两巷皆采用锚梁网索支护，经过验证，该支护能满足生产需要，根据工程设计类比法，设计10416工作面机、风巷均采用锚梁网索支护。
切眼宽度6.8m左右，跨度大，根据邻近矿区工作面切眼的支护状况验证，采用复合支护能够满足装面要求。
（三）设计巷道形状的确定
10416机、风巷：
矩形。
10416机、风巷抽采巷：
半圆拱形。
二、巷
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