11021回采工作面设计.docx
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11021回采工作面设计
11021回采工作面设计
渑池天安矿业有限公司
生产技术部
二O一二年八月一日
第一章：
工作面概况…………………………………………………………………………………3
第二章：
地质概况………………………………………………………………………………………3
1、地层…………………………………………………………………………………………………………3
2、煤层…………………………………………………………………………………………………………5
3、煤质…………………………………………………………………………………………………………6
4、地质构造…………………………………………………………………………………………………7
5、地质构造及水文地质情况……………………………………………………………………8
第三章：
可采储量及可采期…………………………………………………………………..10
第四章：
巷道布置与生产系统……………………………………………………………….11
1、巷道布置……………………………………………………………………………………………….11
2、生产系统……………………………………………………………………………………………….11
第五章：
采煤工艺…………………………………………………………………………………….17
第六章：
生产技术管理…………………………………………………………………………….23
第七章：
11021回采工作面安全技术措施…………………………………………..26
第八章：
劳动组织与主要技术经济指标……………………………………………….39
第一章工作面概况
一、采煤工作面位置及开采范围
1、位置
11021工作面是11采区首采工作面。
地理位置：
工作面四邻关系，工作面东为皮带下山、轨道下山，西、南均为井田边界，北为11041工作面。
2、开采范围
11021工作面走向长度下巷200m，上巷140m，可采长度125m，切眼长度70m，工作面停采线距轨道下山20米。
第二章地质概况
一、地层
本区地层属华北地层区豫西地层分区陕渑地层小区，大部分被第四系覆盖，仅在西南部有二叠系上、下石盒子组地层出露。
据区域地质资料及区内钻孔揭露，区内地层由老至新依次为寒武系（∈）、奥陶系（O）、石炭系（C）、二叠系（P）和第四系（Q）。
现分述如下：
1、寒武系（∈）
本区只沉积其下统馒头组（∈1m）和中统张夏组（∈2zh），与下伏震旦系（Z）不整合接触，厚约445m。
2、奥陶系（O）
本区仅沉积其下统冶里组（O1y）及中统马家沟组（O2m），与下伏地层平行不整合接触，厚约315m。
⑴冶里组（O1y）
厚约300m，主要由白云质灰岩组成，夹泥质条带。
⑵马家沟组（O2m）
厚约15m，主要由浅灰～深灰色石灰岩组成，致密，顶部偶见薄层角砾岩。
3、石炭系（C）
本系下、中统地层缺失，仅见上统之本溪组（C3b）及太原组（C3t），与下伏地层呈平行不整合接触，平均厚31m。
⑴本溪组（C3b）
厚约4～19m，平均8m，主要由紫红色、灰白色铝质岩及铝质泥岩组成。
⑵太原组（C3t）
厚20～40m，平均23m，主要由粗、中粒砂岩、石灰岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成。
底部为黑色泥岩，间夹薄煤一层（一1），其上常见一层厚层状粗粒石英砂岩，厚达2～12m，但亦有局部尖灭现象（如原矿区内7-4孔），该层砂岩上部为深灰色厚层状石灰岩及一3煤层，6-5孔见一3煤深度278.30m，煤厚0.85m；中部为灰白色中粒石英砂岩、灰黑色细粒砂岩及灰黑色砂质泥岩，含薄煤两层（一5、一6），中粒石英砂岩有时会出现局部沉积尖灭，如原矿区内的6-4孔和扩界区的6-5孔，均无此砂岩；上部为灰褐色泥质灰岩、硅质泥岩及黑色泥岩，夹薄煤一层（一7）。
4、二叠系（P）
本系下至二1煤层底板泥岩，上至三叠系金斗山砂岩（T1L）之底，与下伏地层呈整合接触。
区内仅保留其下统山西组（P1sh）、下石盒子组（P1x）和上统上石盒子组（P2s）部分地层。
厚度约373m。
⑴山西组（P1sh）
自二1煤层底板泥岩之底至砂锅窑砂岩（Ss）底，平均厚68m。
共分四段：
①二1煤层段
自二1煤层底板泥岩至大占砂岩（Sd）底。
岩性主要由深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层组成。
泥岩多含黄铁矿结核。
区内二1煤层厚度0～2.58m，平均1.57m，变化较大。
②大占砂岩段
自大占砂岩（Sd）底至香炭砂岩（Sx）底。
岩性主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成。
下部大占砂岩层面富含大量的白云母及炭屑；上部为灰～深灰色泥岩、砂质泥岩，夹偶尔可采的薄煤（二2、二3）两层。
③香炭砂岩段
自香炭砂岩底至小紫泥岩底。
主要由砂岩及砂质泥岩及煤层组成。
下部的香炭砂岩为灰白～浅灰色中粒砂岩，含白云母片；上部为灰黑色砂质泥岩夹煤层一层（二4），6-5孔见煤深度226.62m，煤厚0.93m。
④小紫泥岩段
自该泥岩底至砂锅窑砂岩（Ss）底，主要由灰色泥岩组成。
泥岩含少量铝质及菱铁质鲕粒。
⑵下石盒子组（P1x）
自砂锅窑砂岩（Ss）底至田家沟砂岩（St）底。
厚约245m。
底部砂锅窑砂岩在矿区内常相变为紫红色、黄褐色砂质泥岩，其上为紫红色泥岩，具豆状结构；中部为黄褐色及黄绿色细粒砂岩、砂质泥岩及煤线，多相变为泥岩；上部为紫色、黄褐色及浅灰色砂质泥岩及泥岩。
⑶上石盒子组（P2s）
自田家沟砂岩（St）底至平顶山砂岩（Sp）底，厚约220m。
底部为田家沟砂岩（St），坚硬，含大量黄褐色泥质包体；下部为紫色、黄褐色砂质泥岩间夹薄层砂岩；中部为紫色砂质泥岩、黄褐色泥岩、黄绿色细～中粒砂岩，夹薄煤1～2层（七煤），均不可采；顶部为暗紫色及黄褐色砂质泥岩。
区内仅保留部分地层，厚度约60m。
5、第四系（Q）
角度不整合于各系地层之上，厚度变化较大，0～20m。
主要由砂、卵石层、砂质粘土及粘土组成。
二、煤层，
本区为石炭、二叠系含煤地层，含煤18～24层。
其中二1煤层全区大部分可采。
区内6-5孔见二4煤层，厚0.93m，一3煤层厚0.85m，均可采，其余穿过二4煤层位的钻孔均不可采，穿过一3煤层位仅此一孔，故二4、一3煤层为偶尔可采煤层。
一1、一7、一5及其余煤层均不可采或偶尔可采。
各煤层平均总厚度为10m左右，可采煤层总厚度4.96m，含煤地层厚度约396m，含煤系数为2.53%，可采含煤系数1.25%。
二1煤层为本矿开采对象。
区内煤厚0～2.58m，平均1.57m，煤层较稳定，但局部有尖灭现象（6-5号孔），煤层结构简单～中等，原矿区见含矸一层（6-4号孔、7-4号孔），矸石厚度0.20～0.27m，岩性为炭质泥岩，煤层顶板为灰白色中粒砂岩（Sd），局部存在炭质泥岩及泥岩伪顶，底板为泥岩或砂质泥岩。
煤层稳定程度属较稳定煤层。
区内煤层埋深217.00～270.00m，煤底标高+430～+520m。
三、煤质
1、煤的物理性质
二1煤为黑色，条痕褐黑色，由于后期构造作用，煤的原生结构遭到破坏，主要以粉状、鳞片状产出，偶见碎块状，主要粒度小于1mm，属以糜棱煤为主的构造煤。
煤层中可见大量揉皱及揉皱镜面，含黄铁矿结核；据《渑池煤田龙王庄井田煤矿勘查最终地质报告（精查）》资料，煤的视密度平均1.41t/m3。
2、煤的化学性质
据《渑池煤田龙王庄井田煤矿勘查最终地质报告（精查）》二1煤层原、浮煤灰分（Ad）分别为17.73%和9.88%。
原煤全硫（St，d）2.65%，经1.40密度液洗选后，全硫含量降至1.05%，原煤恒容高位发热量（Qgr，v，d）为28.55MJ/kg，浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）为21.29%，胶质层最大厚度（Y）18mm。
3、煤的工艺性能
据邻区三化沟煤矿及黄门煤矿1959年所作的可选性试验，二1煤层属难选级别。
以1.4密度液洗选，灰分为8.13%，但浮煤回收率仅为44.04%，若以1.5密度液洗选，灰分为10.73%，浮煤回收率为60.49%。
故该煤层选用1.5密度液较为合适。
据三化沟煤矿以1.5密度液的可选性试验，中煤含量第一次筛分为12.92%，故应属难选煤。
4、煤类的确定及用途
依据现行的《中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）》，采用1.4密度液洗选后的浮煤干燥无灰基挥发分（Vdaf）及胶质层最大厚度（Y值）为指标。
据《渑池煤田龙王庄井田煤矿勘查最终地质报告（精查）》煤质资料），该区二1煤层干燥无灰基挥发分（Vdaf）为21.29%，胶质层最大厚度为18mm，故属焦煤类。
综上所述，本区二1煤层属低中灰、中高硫粉状、鳞片状焦煤，适宜作民用及电厂、炼焦厂配煤。
四、地质构造
本区位于义马～观音堂向斜北翼。
地层走向58～68°，倾向148～158°，倾角15～16°，为一单斜构造，构造复杂程度属中等。
区内及其附近发育有F13、F14、F15、F16、F18断层五条。
现简述如下：
1、F13断层
位于矿区北西部。
走向114°，倾向204°，倾角70°左右，落差30～40m，南东端被F14断层所截，北西端至区外磁窑沟，为一南西盘下降的正断层。
仅在关家门见山西组中部地层与下石盒子组底部地层相接，控制程度一般。
对本矿开采有影响。
2、F14断层
位于矿区中部。
走向57°，倾向327°，倾角70°，落差170m左右，北东端与F15断层相交，南西端向区外排沟延展，为一北西盘下降的正断层。
在鹿抬头山见平顶山砂岩与下石盒子组五煤组地层相接，在区外1-4孔见香炭砂岩与奥陶系之石灰岩相接，扩界区内6-3、6-4两孔之间煤层不连续，该断层整体控制程度一般。
对本矿开采有较大影响。
3、F15断层
位于矿区北东部。
走向130°，倾向40°，倾角70°，落差350m，为一北东盘下降的正断层。
在大坡沟见奥陶系石灰岩与二1煤层相接，区内7-4孔与区外东部8-5孔之间煤层不连续，该断层控制程度较高。
对本矿开采无影响。
4、F16断层
位于矿区北东边界外。
走向120～101°，倾向30～21°，倾角约70°，落差约60～100m，自清杨沟向杜家延展，为一北东盘下降的正断层。
在清杨沟见石盒子组地层断开，该断层控制程度一般。
对本矿开采无影响。
5、F18断层
位于矿区北边界处。
走向115°，倾向205°，倾角约70°，落差约40～60m，自清杨沟向区外北西燕子口延展，为一南西盘下降的正断层。
在清杨沟见石盒子组下部地层断开，西南盘下降，该断层控制程度一般。
对本矿开采有一定影响。
附：
工作面综合柱状图1-1
图1-1工作面综合柱状图
五、地质构造及水文地质情况
11021工作面掘进过程中资料，预测范围内地质构造简单，未出现断层、无碳柱等地质构造，但工作面内部未进行打探，还需进一步做地质调查工作。
岩性细腻致密，具有良好的隔水性能，因此，预测该工作面在回采过程中预测含水层向工作面充水不会太大，实际在回采过程中工作面无水，根据煤层注水预测最大涌水量约为1m³/h。
六、瓦斯、煤层和自燃发火情况
1、瓦斯：
根据河南省工业和信息化厅豫工信煤[2012]153号文批复，该矿瓦斯绝对涌出量0.4m³/min，为瓦斯矿井。
2、煤层自燃倾向、煤尘爆炸：
根据河南省工业和信息化厅豫工信煤[2012]153号文批复，矿井煤层的自燃发火等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层；煤尘爆炸指数24.67%，具有爆炸性危险。
3、水文地质类型及地质构造
根据河南理工大学2011年10月编制《渑池天安矿业有限公司矿井水文地质类型划分报告》（由义煤集团资源整合矿井水文地质类型划分报告评审组审批通过）确定该矿矿井水文地质条件属中等类型，正常涌水量为24.7m3/h，最大涌水量为49.4m3/h。
第三章可采储量及可采期
工作面储量:
11021工作面走向长度下巷200m，上巷140m，可采长度125m，切眼长度70m，煤层厚度2.1～2.4米，采高2.2米，循环进度0.8米，煤的容重1.41T/m³。
工业储量：
Z工=125×70×2.2×1.41=38992.14吨
可采储量：
Z采=125×70×2.2×1.41×0.93=36262.7吨
循环产量：
Z=70×2.2×0.8×1.41×97％=168.5吨
根据矿井15万吨/年设计生产能力，采煤队计划每天完成3个循环，月作业30天，正规循环率65％则：
日产量：
Z日=168.5×3=505.5吨
月产量：
Z月=505.5×30×65％=9857.25吨
可采期：
Z采/Z月≈3.7个月
第四章巷道布置与生产系统
第一节巷道布置
工作面巷道布置有11021工作面下巷、11021工作面切眼、11021工作面上巷。
（附巷道布置图及巷道断面图）
巷道特征见下表一：
名称
净断面
（㎡）
支护形式
棚距
（mm）
设备布置
用途
工作面
下巷
5.94
12#
工字钢
500
胶带输送机
刮板输送机
进风、运煤
工作面
上巷
5.94
12#
工字钢
500
轨道
回风、运料
切眼
5.28
单体液压支柱配π型钢梁
900
刮板输送机
回采
第二节生产系统
一、运输系统
1、运煤系统
工作面→11021工作面下巷三部胶带输送机→皮带下山二部胶带输送机→皮带下山一部胶带输送机→井底煤仓→主立井→地面
2、运料系统：
地面→副立井→井底车场→等候硐室→辅助巷→轨道下山→11021工作面上巷→工作面
二、供排水系统
供水:
（分两路）
1、地面水池→主立井→清仓平巷→等候硐室→辅助巷→轨道下山→11021工作面上巷—工作面
2、地面水池→主立井→清仓平巷→进风联巷→皮带下山→11021工作面下巷—工作面
排水：
工作面→11021工作面下巷→采区水仓→井下中央水仓→地面
三、压风自救系统
采用JN110-8型螺杆式空气压缩机两台，沿主井敷设Φ108无缝钢管向井下各个地点和11021工作面供风，在工作面外10m内安装压风自救袋两组，保证供风需要和人员安全。
四、供电系统（见附图）
工作面供电引自中央变电所14#分馈（KBZ400），使用MY-3×50+1×35一趟电缆220米，向工作面27#总馈（KBZ-400）供电。
引自中央变电所16#分馈（KBZ-400），使用MY-3×50+1×25一趟电缆180米，向采区绞车房40#总馈（KBZ-400）供电。
具体“工作面供电系统”见下表：
名称
型号
使用数量
备注
采煤设备
单体液压支柱
DZ22-30/100
160根
工作面刮板输送机
SGB320/17B
1部
平巷刮板输送机
SGB320/17B
1部
胶带运输机
DTL65/15/2×15
3部
乳化液泵
BRW80/20
2台
地面
乳化液泵箱
XRXTA
2个
地面
矿用化学式一氧化碳传感器
KGΛ5
2
11021工作面上巷、下巷各一个
数字式温度传感器
KJ3000A
2
11021工作面上巷、下巷个一个
瓦斯监控分站
KJF16B
2
11021工作面上巷、下巷个一个
矿用智能风速传感器
KGF3-15
2
11021工作面上巷、下巷个一个
智能遥控甲烷传感器
KGF6B
3
11021工作面上巷、下巷、工作面个一个
电器
矿用隔爆型真空馈电
KBZ-400
（27#）
1
总馈电开关
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
（26#）
1
下山二部皮带22KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
（29#）
1
下山三部皮带22KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
（28#）
1
二部机头潜水泵7.5KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
（30#）
1
下山刮板输送机17KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
（31#）
1
三部皮带巷潜水泵5.5KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
（32#）
1
11021工作面一部刮板输送机30KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
（33#）
1
11021工作面二部刮板输送机30KW
采区绞车房
矿用隔爆型
真空馈电
KBZ-400
（40#）
1
总馈电开关
矿用隔爆型
真空开关
KBZ-120
（42#）
1
一部皮带输送机
30KW
矿用隔爆型
真空开关
KBZ-80
（41#）
1
逆止油泵
1.1KW
矿用隔爆型
真空开关
KBZ-400
（39#）
1
调度绞车
11.4KW
照明综保
ZBZ－４MX
（22#）
1
照明综保4KW
四、通风防尘系统（附：
通风防尘系统图）
（一）通风系统：
工作面采用“一进一回”通风系统，11021工作面下巷为进风巷，11021工作面上巷为回风巷，即：
新鲜风流：
主、副立井→井底车场→进风联巷→皮带下山→11021工作面下巷→11021工作面；
污风风流：
11021工作面→11021工作面上巷→轨道上山→总回风巷→回风立井→地面
（二）工作面实际需要风量计算
1、按CH4涌出量计算
Q=100qR=100×0.4×1.6=64m3/min
式中：
Q---工作面实际需要风量m3/min
q---工作面CH4绝对涌出量0.4m3/min
R---工作面瓦斯涌出不均匀备用风量系数1.6
2、按工作面最多工作人数计算（取交接班时30人）
Q=4×30=120m3/min
3、按工作面一次爆破的炸药用量计算8kg
Q=25A=25×8=200m3/min
4、取540m3/min校验风速
最低风速：
V=1.34m/s
最高风速：
V=1.79m/s
风速符合规程规定。
（工作面实际供风量为540m3/min）
（三）防尘、防灭火的设施布置和安设要求：
1、两巷距离工作面30米内安设两道风流净化水幕，距离工作面60—200米处安设40L、排距1.5米、长度不小于30米隔爆水袋棚。
2、各转载点要安设转载点喷雾装置。
3、正确使用好加压泵，确保水压低于2Mpa。
4、皮带机头，油脂库使用不燃材料支护，灭火器材配备齐全。
5、强化机电管理，井下消灭失爆，坚持使用好电器保护装置。
（四）瓦斯监测、监控仪器、仪表的布置:
1、在11021工作面回风巷安设瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器、C0传感器；
2、轨道上山回风巷内距离采区绞车房下10-15米安设瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器、C0传感器；
3、总回风巷安设瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器、C0传感器；
4、瓦斯报警、断电、复电要求；
报警浓度≥0.8％CH4、断电浓度≥0.8％CH4、复电浓度<0.75％CH4，断电范围：
工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。
5、一氧化碳传感器报警浓度0.0024％。
6、温度传感器报警温度26℃.
7、风速传感器报警值4m/s.
（五）通风管理规定及措施
1、瓦斯检查员，坚持工作面瓦斯检查，实行专职检查，每班不少于2次。
2、工作面跟班队干，班长及电工上岗必须携带便携式瓦斯报警仪；上隅角悬挂便携式瓦斯报警仪，当瓦斯超限报警时，应及时停止作业，进行处理。
3、上、下巷距工作面30米内班班冲洗，30米外巷道每天冲洗一次，做到无煤尘积聚。
4、按规定进行煤体注水，温润煤体。
5、搞好个体防尘防护，支架工及其它各工种在有煤尘飞扬地点工作，必须佩带防尘口罩。
五、管路系统
1、洒水采用Φ2寸无缝钢管，每50米安装一个三通阀门；保证工作面各转载点及工作面的水压，防止煤尘的产生。
2、乳化液泵站设计
泵站地点及管路选型：
乳化液泵站安设在地面，管路选用直径为19mm钢管。
泵站使用规定：
⑴泵站必须安设平稳，固定牢固，停放在通风良好、无淋水处。
⑵坚持使用乳化液浓度配比仪，乳化液浓度必须保证2%～3%，曲轴箱内润滑油合格，油槽润滑合格，油绳放置合格，有合格的过虑网，并有检测工具。
⑶泵站压力表动作灵活，压力必须保证不低于18MPa。
⑷泵件、泵箱、液压管路无漏、串液现象。
⑸曲轴箱内温度不得高于50℃，乳化液箱体温度不得高于70℃.
六、通讯系统
工作面端头、端尾、配电点、各转载点均配备有KTH116本安型矿用电话，接入调度程控网，实现井上下通讯畅通。
第五章采煤工艺
一、采煤方法
根据煤层赋存条件及生产管理水平，设计采用走向长壁后退式采煤法，炮采采煤工艺，全部冒落法管理顶板。
工作面采高为2.2m,循环进尺0.8m。
二、工艺流程
打眼——放炮——移支副梁——人工攉煤——移支主梁——移输送机。
完成一个循环。
三、采高和循环进度
1、采高的确定
根据本工作面煤层厚度为2.1～2.4m，采用沿底开采，确定采高为2.2m，放煤高度2.0m如果在回采期间遇到矸包或者薄煤带时，可跟顶破底回采，采高最低不得低于1.6m，特殊情况措施另补。
2、循环进度：
0.8m。
四、落煤
1、落煤方式：
采用打眼爆破的方法落煤
回采工作面采用ZMS-12A型湿式电煤钻打眼。
打眼时用3台煤电钻分段同时打眼。
2、炮眼布置方式及爆破方法：
⑴炮眼布置方式：
采用双排三角形布置。
⑵爆破方法：
上、下炮眼分别装药为100g、150g。
采用集中毫秒爆破、分段串联的连线方式，正向爆破。
⑶炮眼布置图如下图5-1
图5-1工作面炮眼布置图
⑷爆破参数表（如表1）
表1爆破参数表
眼别
眼距
（m）
眼深
（m）
起爆
顺序
竖直角
（度）
水平角
（度）
单眼
药量
（kg）
眼数
（个）
总装
药量
（kg）
连线
方式
顶眼
2
0.8
Ⅰ
+5
65
0.2
9*3
5.4
分段串联
底眼
1
0.8
Ⅱ
-10
65
0.3
18*3
16.2
合计
21.6
爆破作业说明：
爆破作业操作必须是经过专门培训的专职放炮员单独操作。
装药前必须清除炮眼内的煤粉，用木质炮棍将药卷轻轻推入，装药后封泥长度不得少于0.5米。
放炮前当班组长安排专人在距炮眼两侧各30米以外把好口，放炮母线长度不得少于30米。
五、工作面装煤、运煤
1、工作面装煤
采用放炮落煤装煤和人工攉煤结合的装煤方式。
工作面爆破后，由人工将被崩落的煤体装入刮板输送机。
2、工作面运输
采煤工作面采用一台SGB320/17B型刮板运输机运输，11021工作面下巷铺设一部DTL65/15×2×15型胶带输送机，皮带上山铺设二部DTL65/15×2×15型胶带输送机运输，运至主井煤仓，刮板运输机采用人工推移。
六、工作面支护
采煤工作面选用DZ22-30/100型单体液压支柱配合HDC—2400π型钢梁对棚二梁五柱的支护形式，棚间距为0.4米，主副梁间距为0.2米。
主梁一梁三柱、副梁一梁二柱。
主副梁排距为2.0米。
工作面最大控顶距为3.2米，最小控定距等于梁长2.4米。
工作面下安全出口支护采用3.2米长梁双抬棚支护，共4对8根，上安全出口支护采用3.2米长梁双抬棚支护，共3对6根，每梁由4个单体液压支柱支撑。
棚顶用梢子和8根串杆打紧打严。
1、回柱放顶
放顶自下而上顺序进行，人工回柱。
2、采煤工作面工艺流程：
打眼——放炮——移支主梁——人工攉煤——移支副梁——移输送机。
3、采煤工作面有关参数
开采二ı煤层厚度2.1～2.4米，采高2.2米，
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