石湖51009掘进作业规程解析.docx
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石湖51009掘进作业规程解析
第一章概况
第一节概述
井巷的名称、长度、用途、坡度、类别、服务年限,开竣工时间
1、5#煤层510采区51009运输顺槽、51009回风顺槽、切眼。
2、运输顺槽设计长度为580m,回风顺槽设计长度为580米,切眼设计长度为120米。
3、煤层赋存稳定,倾角变化不大,煤层单一。
4、运输顺槽为51009工作面运煤、进风、行人巷道,回风顺槽为51009工作面回风、运料、行人巷道,服务期限为10个月。
5、51009工作面巷道于二○一一年三月开始掘进,预计二○一一年九月竣工。
第二节编写依据
一、工作面设计及批准时间
工作面设计名称为《5#煤层510采区51009工作面设计图》,批准时间为二○一一年二月。
二、地质说明书及批准时间
地质说明书名称为《5#层510采区51009工作面掘进地质说明书》,批准时间为二○一一年二月。
三、矿压观测资料
根据对51007工作面提供的矿压资料,在上一个面回采时,对回风顺槽采动影响很大,应对掘进巷道加强支护,以减少巷道维护量。
同时在掘进时要及时进行锚杆、锚索拉、拔力测定,并安装好顶板离层仪,对顶板离层情况进行观察,以便对下一个工作面提供矿压观测资料。
第二章地面相对位置及水文地质情况
第一节地面相对位置及邻近采区开采情况
一、地面位置
51009工作面地面位置位于大运路南面的山坡、山梁地带,无任何建筑物,也无河流通过。
二、井下位置
51009工作面井下位置:
北邻大运公路保护煤柱,南为实体煤,东为井田边界,,西面为510三条下山。
三、地面相对位置及邻近采区开采情况
地面相对位置及邻近采区开采情况表一
水平名称
1369水平
采区名称
510区
地面标高m
1480-1560
井下标高m
1300-1320
地面的相对位置及建筑物
位于大运路南面的山坡、山梁,无任何建筑物。
井下相对位置对掘进巷道的影响
上部为2#未开采煤层,对本工作面巷道掘进无大影响;
邻近采掘情况对掘进巷道的影响
位于51007回采面南200m,回采时有采动影响,对51009回顺掘进支护质量要求高,要加强支护。
第二节煤(岩)层赋存特征
1.本面煤层赋存稳定,煤厚变化不大,平均厚度为11.2m,结构单一;有两到三层夹石,煤层在本面发育较为均匀,在此工作面与2#层间距平均为61m,煤层倾角最大70。
2、煤层特征情况表
煤层特征情况表表二
项目
单位
指标
煤层厚度(最小~最大/平均)
m
11.20~14.30/10.20
煤层倾角(最小~最大/平均)
°
3-7°/4°
煤层硬度
f
1
煤层层理
发育程度
较发育
煤层节理
发育程度
较发育
自然发火期
d
90-180
瓦斯涌出量
0.036
煤尘爆炸性
火焰长度>400㎜,有爆炸性
3、围岩特征
顶、底板岩性特征表表三
顶
底
板
情
况
名称
岩石名称
厚度m
岩石特征
老顶
泥岩
16
灰黑色炭质泥岩或砂岩夹有薄层煤
直接顶
泥岩或砂岩
0.6-2
黑色炭质泥岩,有分布不均的煤层,岩石较软
伪顶
泥岩
0.1-0.2
分布不均的黑色泥岩,很软,用手可以掏动
直接底
碳质泥岩
0.15
黑色泥岩,具有粘状
第三节地质构造
51007工作面分析,本工作面所掘巷道不会出现大断层。
但在运顺掘到100米、回顺掘到150米处,会遇见一个北东--西南方向、落差估计小于3米的断层,会形成煤质松软带,掘进时会出现顶板淋水,此处要加强支护,防止冒顶。
运顺掘到240米,回顺掘到350米处会遇到另一个北东--西南方向、落差估计8米左右的断层,会形成煤质松软带,顶板淋水加大,此处要加强支护,防止冒顶。
从已采的2#煤层分析,回顺掘到200米处会遇到另一个北东--西南方向、落差估计15.6米左右的断层,会形成煤质松软带,顶板淋水加大,此处要加强支护,防止冒顶。
第四节水文地质
51009工作面上覆有2#层未开采煤层,不会形成积水,故本工作面应该不会受到采空水的威协。
上覆岩层有砂岩含水层,因此在施工时注意观察顶板淋水,底板涌水等现象,发现异常及时向有关部门汇报,掘进时备好水泵,安装好排水管路,做好防排水准备工作。
第三章巷道布置及支护说明
第一节巷道布置
一、巷道布置及掘进
51009工作面是510采区设计的第五个工作面,51009运顺及回顺都布置于5#煤层,两巷及切眼要求沿5#煤层底板掘进,掘进时巷道底板要截割平缓,严禁出现高低凸凹现象。
51009回顺开口位置为510采区运输下山经纬仪L12退后5米处开口,方位123°(真),抬高1.8米开口,按坡度-5°掘进。
51009运顺开口位置为510采区运输下山经纬仪L14点前4米处开口,方位123°(真),抬高1.8米开口,按坡度-5°掘进。
51009回顺在掘至距离切眼位置40米处开始掘车场,车场长为30米,宽为4米,距离切眼10米处恢复原断面。
绞车硐必须和切眼拉架中线一致。
二、巷道规格尺寸
1、5#层510采区51009运回顺及切眼巷设计为矩形断面。
2、巷道设计断面为矩形断面,断面尺寸如下:
巷道断面技术参数表表四
巷道名称
断面尺寸(宽×高)
荒断面
净断面
设计长度
运顺
4200×2800
11.76㎡
10.4㎡
560m
回顺
3500×2800
10.5㎡
10.15㎡
550m
切眼
7000×2800
19.6㎡
17.94㎡
118m
绞车窝
3000×2600
7.8㎡
7.5㎡
5m
第二节矿压观测
巷道每向前掘进100米,安装一组顶板离层监测仪,并作数据分析表,定期审查,及时修改支护。
锚杆拉力试验由技术组负责现场拉拔并做好记录,锚索由施工队组按张紧压力表显示标于顶部。
在距掘进工作面200米范围的顶板离层监测仪,观察次数一般1次/5天,其他范围内的,一般每10天观察1次。
第三节支护设计
当初设计时考虑我矿5#煤层和同煤塔山现采煤层相似,结合我矿514平巷锚杆支护经验,初步确定510采区巷道选用矩形断面,采用锚杆、锚索、菱形网联合支护。
从51005、51007和510三条下山掘进支护和回采时采动影响分析,除按原设计参数支护外,顺槽掘进支护必须加强。
支护设计:
根据51005回采和51007运、回顺掘进情况分析,51009回顺支护为:
2米一排2.5米长工字钢梁,破碎段处变为1米一排2.5米长工字钢梁。
51009运顺和切眼为2米一排,3米长工字钢梁和钢托板交替使用,即一排钢梁,一排钢板。
锚杆排距1.0米,间距1.0米。
工字钢梁每头空0.5米割锚索孔。
顶板破碎及淋水段:
按1米棚距做钢性支架,腿子上拉杆,梁上顶杆,钢性支架规格为:
回顺梁×腿=3.4米×2.8米梯形支架;运顺梁×腿=4×2.8米梯形支架。
巷道施工时,必须使用临时前探支护,割煤后先用吊环式前探梁支护维护顶板,即将吊环挂在工作面末端两根锚杆上,将前探梁插入并伸到工作面,用刹顶木(两道)与顶板背牢后,再进行永久性支护。
前探梁的数量为3根,至工作面的距离小于0.5米。
每条巷道必须备用十架钢性支架以备特殊支护使用。
当掘进过程中遇淋水大时,把锚杆间距缩小为0.8米,排距不变。
一、支护计算:
1、顶部锚杆参数的选择
(1)、根据煤巷锚杆与网梁组合的经验公式计算:
锚杆长度:
L=N(1.5+W/10)=1.1(1.5+.4.2/10)≈2m
锚杆间距:
(按加固拱原理选)M=0.5L=1m,
锚杆直径:
d=L/110=2/110=0.0181m,取20mm
根据支护的单位面积重量验算:
A、每根锚杆的支护面积:
S支=L×D=1.0×1.0=1平方米
B、每根锚杆支护煤的重量:
Q支=S支×H×R×K=1×1.75×1.49×1.5=3.91吨
C、由于锚杆支护强度大于7吨
故Q>Q支,支护能力可行。
上述式中:
H——锚杆支护长度1.75米;
K——锚杆支护安全系数,取1.5
R——煤的容重取1.49吨/米3。
L—锚杆长度N—围岩影响系数,煤巷属Ⅳ类围岩,取1.1
W—巷道宽度,取最大宽度4.2mM—锚杆间距md—锚杆直径mm
故锚杆取长为2米,直径为20mm的左旋无纵筋螺纹钢,间排距取1米。
(2)、顶锚杆杆体的选择:
采用20MnSi螺纹钢杆体。
(3)、顶锚杆锚固形式:
加长锚固,采用一快速一中速药卷配合使用。
(4)、顶锚锚固长度:
L0=LR12/(R2-R22)=(600+350)×11.52/(142-102)=1308MM
L---树脂药卷长度,mmL0----锚固长度,mm
R----钻孔半径,14mmR1-----树脂药卷半径,11.5mm
R2----锚杆半径,10mm
(5)、顶锚杆锚固剂的选择:
规格Z2360、K2335
(6)、三径匹配
三径合理匹配值:
钻孔直径与锚杆杆体直径之差应为4—10mm,钻孔直径与树脂药卷直径之差应为3—5mm。
锚杆杆体直径取20mm,故钻孔直径应为28mm,树脂药卷直径为23mm。
(7)、预紧力矩的确定:
顶锚预紧力矩不小于100N·M.
(8)、顶锚杆锚固力不小于70KN。
(9)、托板、螺母、垫圈的选择:
托板选用规格为600×200×100MM钢筋砼制水泥托板,但破坏载荷不小于70KN,螺母、垫圈仍选择普通螺母、垫圈
2、帮锚的选取:
(1)、仍选用1.7m×¢18的普通锚杆,端锚,药卷为3535,顺槽巷、下山巷帮锚间距均为1×1m的矩形布置。
(2)、帮锚锚固长度:
L0=LR12/(R2-R22)=(600)×11.52/(21.52-92)=208mm
(3)、帮锚杆锚固力不小于30KN。
(4)、帮锚预紧力矩不小于60N·M。
(5)、托板、螺母、垫圈的选择:
托板选用水泥托板,螺母、垫圈的选择仍用普通型。
3、菱形网:
顺槽巷上帮,下山巷两帮铺设菱形网。
规格2000×3700mm
锚杆杆体及其附件有关参数见下表:
4、锚索参数的选择,由于巷道为煤巷,属Ⅳ类围岩,存在锚索支护问题,只在顶部使用锚索。
(1)、锚索长度la:
la=la1+la2+la3=5.4米,取6米
la1—锚索外露长度,取0.3m
la2—锚索有效长度,根据已掘巷道情况,在巷顶以上4.7米左右有一层夹石,故la2取4.7米
la3—锚索锚固长度,取1m。
单根锚索排距sa:
sa=3[sa]/4a2rk=4.9m、3.5m,取3米
[sa]—单根锚索极限破断力,取240kN
k—安全系数,取2
a—巷道宽度。
3.5m、4.2m
r—上覆岩层平均容重,取1.47KN/m2
故锚索取长为6米,直径为15.24MM的钢绞线,排距取3米,每排为两根锚索符合要求。
(2)、锚索也采用加长锚固,须用三卷药卷,一支为K2335,另两卷为Z2360。
锚索头部设有树脂药卷搅拌头。
(3)、锚索锚固长度:
L0=LR12/(R2-R22)=(600+600+350)*11.52/(142-102)=2135mm
(4)、锚索托板选用长宽均为30mm,厚为10mm的钢板
(5)、锚索锚固力不小于200KN。
二、支护材料:
顶锚
锚杆长度(mm)
锚杆直径(mm)
杆体材质
屈服强度(MPa)
抗拉强度(MPa)
破断载荷(KN)
延伸率
(℅)
2000
20
20MnSi螺纹钢
400
125
180
15
帮锚
锚杆长度(mm)
锚杆直径(mm)
杆体材质
1700
18
普通A3圆钢
锚杆
托板
破坏载荷(KN)
规格
(mm)
70
600*200*100
锚索
长度(mm)
直径(mm)
钢绞线强度(KPa)
锚索破断力(KN)
延伸率
(℅)
屈强比
(℅)
6000
15.24
1725
240
3.5
90
锚索
托板
规格
(mm)
材质
300×300×10
10mm厚普通钢板
药卷
规格及型号
K2335
Z2360
菱形网
网孔规格(mm)
网丝径(mm)
规格(mm)
50×50
4
3700×1700
第四节支护工艺
一、锚杆支护:
每班巷道按0.8米的截深割2刀后,就停止掘进,机组后退,将顶帮隐患处理后,搭好稳固的工作平台,先移前探支护,然后在前探支护的掩护下进行锚杆支护。
进行锚杆支护时,首先按排间距的要求在顶板上标好眼位,然后打锚杆眼,打锚杆使用煤电钻,锚杆孔深1.75米,角度大于75°。
打锚杆眼时,应先将靠巷帮一侧的一根前探梁松动,向后退至距应打锚杆眼20厘米的地方将梁与顶板刹紧后,方可打眼。
钻眼时必须由两名支护工操作扶钻,并且先点开2至3次,待钻杆钻稳后,方可正式钻眼。
钻杆必须垂直顶板,打眼工应在有支护的顶板下作业。
安装锚杆时,用六方连接套,将锚杆和煤电钻连在一起,用杆体将锚固剂送至孔底(每孔一根)进行搅拌,搅拌时间为20-25秒,搅拌后用煤岩块、小木楔子将杆体与顶板固定,等3—5分钟后,锚固剂凝固后方可上托板垫片,拧紧双螺帽,然后将前探梁推至作面,刹紧后再松相邻一根前探梁,打下一根锚杆。
支护工作面锚杆必须打一眼,安装一根,不准打眼或上锚杆集中进行。
锚杆要由外向里逐根打设。
锚杆支护标准:
锚杆支护排间距误差不超过±10厘米,角度大于75度,锚杆外露3-5公分,托板呈“一”字形布置,紧贴顶板,并用单垫双螺帽紧固。
锚杆质量定期抽查,每300根抽查一组,每组3根,每根锚固力不少于7吨,如发现锚固力上不去,应找到原因,重新补打锚杆。
二、锚索支护:
锚索钢胶线长6米,安装钢板后,外露25cm,眼深5.75m,锚索布置误差小于等于150mm,每根锚索的锚固端焊三根0.5cm长单股钢绞线。
锚索孔的施工选用MYT-120C液压锚索机,打锚索眼由外向里逐个进行,稳钻前必须先敲帮问顶,将顶帮隐患排除后,方可开钻。
打眼时必须由两人扶好锚索钻机,严防锚索钻机跌倒。
开钻时先点开后打开,防止钻机伤人。
锚索孔钻好以后,必须留5分钟的控水时间,然后再上锚索,每孔用树脂3卷,一卷为快速的,两卷为中速的,钢绞线钻到孔底后,再钻45秒,方可把钢绞线与孔壁固定,凝固40分钟后,上钢板及锁具,并进行预紧力张拉,其预紧力达20兆帕即可,要经常对锚索支护情况进行检查、复紧,如果发现其失去支护效果,必须在其旁0.2米补打。
三、护帮:
顶板锚杆支护完毕,然后由外向里护帮。
在巷两帮距顶板0.2米处,以排距1.2,间距1米打护帮锚杆,锚杆材料为普通A3圆钢,挂网后及时用托板将网压紧并上好垫片,拧紧双螺帽。
根据51007运、回顺掘进和51005工作面回采分析,51009运、回顺帮锚杆布置呈五花型,排距为1000㎜,间距为1000㎜,最上一排锚杆距顶板为400㎜,网上边距顶板不大于200㎜。
护帮作业开工前,必须首先用2米以上的长柄工具,站在安全的地占,将作业区段伞檐、片帮、活煤全部处理掉,经检查安全无误后开工作业。
否则不准开工,护帮锚杆必须从外向里、从上向下逐根逐排打设,上一排打完眼,安装锚杆挂网压好以后,再打下一排锚杆,必须打一眼上一根锚杆,不准打眼上锚杆集中进行。
作业当中不准直接蹬皮带、转载机作业,确需在上部作业,必须搭设可靠的工作平台,并将皮带、转载机开关闭锁,严禁在转载机运转的机组上作业。
锚杆支护到工作面的距离,割煤前小于1.0米,割煤后小于2.6,护帮网到工作面的距离,不超过4米,片帮较重时,护帮网到工作面的距离割煤前小于1.2m,割煤后小于2.8m。
四、支护质量要求
1、永久支护距离工作面最大距离
(1)锚杆距工作面最大距离小于2.6m,锚索距工作面最大距离小于4.2m,切眼锚索距工作面最大距离为3.5m,如果刚好为一个永久支护间距,则缩小支护间距100~200㎜,补支一排永久支护;支护后的锚杆距工作面最大距离不大于一个永久支护间距。
(2)护帮网距工作面最大距离不超过4m,当掘进方向左帮护帮网末端距工作面与右帮机组侧出现片帮、裂缝、煤体松散、敲帮问顶过程中发现有空的声音与聋煤时,必须立即退后掘进机补挂帮网,且护帮网紧跟工作面。
2、顶锚杆支护要求
(1)严格按照中线和排间距布置锚杆,锚杆排间距误差为±100㎜。
(2)锚杆孔方向与煤、岩层、层理、裂隙面夹角不小于75°。
(3)锚杆必须采用单垫双螺母,外露长度控制在10~30㎜。
(4)锚杆预紧力不低于30KN,锚固力不低于70KN。
(5)砼托板必须使用中心孔径为φ22㎜的托板,必须上垫片、带双帽。
3、锚索支护要求
(1)严格按照中线和排间距布置锚索,锚索排间距误差为±150㎜。
(2)锚索孔方向与煤、岩层、层理、裂隙面夹角不小于87°。
(3)锚索外露长度必须控制在150~350㎜。
(4)锚索预紧力不低于70KN,锚固力不低于200KN。
4、护帮网支护要求
(1)严格按照规程规定的排间距打眼,锚杆横竖成线。
(2)托板必须紧贴煤帮,帮锚杆托板垂直巷道布置,上托板和下托板短边与金属网边对齐。
(3)金属网之间的连接,必须用网上拆下的本身铅丝,然后用本身铅丝把两网相互连接成一个整体。
连接两网时,要相互对齐,不能有明显的错差。
金属网两边和中间都要连接牢固,严禁出现裂缝。
(4)根据51007运、回顺掘进和51005工作面回采分析,51009运、回顺帮锚杆布置五花型,排距为1200㎜,间距为1000㎜,最上一排锚杆距顶板为400㎜,网上边距顶板不大于200㎜。
(5)铺网时把网拉紧并紧贴煤壁。
(6)锚杆锚固前必须将锚杆眼内煤、岩粉清净,锚杆头螺纹部分或麻花体必须保证干净,不得有氧化皮、煤泥等,保证锚固质量。
(7)锚杆必须采用单垫双帽,外露长度控制在10~30㎜,帮锚杆锚固力不小于50KN。
五、巷道支护材料消耗(每米巷道)表五
材料名称
规格
顺槽
切眼
顶锚杆(套)
φ18×2000㎜左旋螺纹钢
3、4
6
帮锚杆(套)
φ18×1700㎜麻花头圆钢
4
2
普通树脂(根)
3535
4
2
树脂药(根)
K2335
4、5
7
树脂药(根)
Z2360
5、6
8
钢垫
80×80×8㎜
7、8
8
钢绞线(根)
φ15.24×6000㎜
2、2
2
钢板(块)
300×300×10㎜
0、0.5
0.5
专用锁具(套)
KM-15
2、2
2
砼托板
600×200×100
7、8
8
六、备用支护材料放置宽敞处并码放整齐,具体材料见表六:
材料名称
规格
数量
运顺
回顺
钢绞线(根)
φ15.24×6000㎜
30
30
锚杆(根)
φ20×2000㎜
60
50
锚杆(根)
φ18×1700㎜
80
80
菱形网
2000×3700㎜
50
50
钢板(块)
300×300×10㎜
30
30
刚性支架
运顺:
梁长4米,腿长2.8米
20
20
回顺:
梁长3.4米,腿长2.8米
20
20
第四章施工工艺
第一节施工方法
51009工作面顺槽及切眼在施工中原则上沿5#煤层底板掘进,使用EBZ-160悬臂式掘进机进行切割,SDJ-800胶带运输机运煤,支护方式为锚杆、锚索、菱形网联合支护。
第二节 巷道的施工工艺过程
交接班后,班组长、安监员、共同进入工作面进行安全检查,发现问题及时处理,只有确定工作地点安全可靠后,进行例行的各项检查工作:
①支护的质量、数量是否符合规程要求。
②瓦斯探头是否到位。
③内外喷雾、冷却系统、电路系统、机械各运转部位是否正常。
④工作面是否有丢底煤现象。
然后延伸机组跑道,延伸跟机皮带并校正中线进行机组截割。
每小班进行多个作业循环,每循环进尺0.8m,每循环内的作业顺序是:
当割至距锚杆2.4m,必须停止掘进,进行安全检查后,进行铺网、联网,最后将三根掩护式前探推入工作面,将挑杆搭在前探梁之间;然后用木楔刹紧背牢。
根据支护要求号眼,先打工作面中部的钻孔并将锚杆杆体注入,用单垫双螺母拧紧。
以此工序支护完空顶下的锚杆与锚索。
然后开始打帮锚,支护工序完毕后方可继续向前掘进并以此循环。
标注眼位、支护锚杆,支护锚索必须在前探梁的临时支护下进行。
特殊地段,根据前探梁距顶板的高度采用相应厚度的刹顶木。
每个小班结束后,不安全隐患当班处理,否则向下班交接清楚,下班处理上班遗留问题和安全检查后仍按以上工艺再进行作业。
第三节 截割顺序和方法
一、截割机具和钻眼机具
使用EBZ-160TP悬臂式掘进机掘进,打眼支护使用普通煤电钻和MYT-120C型液压锚索钻机进行。
二、机组截割顺序、方法
1、开启跟机皮带→合上电控箱操作手把→拉出操作箱紧停按纽→将支护开关拔至“运行”位置→按压警铃发出开机信号→在信号发出30S内启动油泵电机→在油泵电机启动18S启动截割电机。
2、采用水平切割方法,切割头逆时针旋转,等整个系统正常后,按截割顺序图将切割头对准工作面缓慢前移进刀,钻入800㎜后,将铲板放下紧贴底板做为前支撑点,将机组稳定器(即后支撑)放下做为后支撑点进行切割,要求顶板水平切割,两帮垂直切割,一次性割够矩形断面的设计标准。
第四节装载与运输
装煤使用机组铲板耙爪将煤耙至刮板输送机上,经刮板输送机到转载机,由跟机皮带运走。
第五节巷道施工要求及管线布置
一、巷道施工要求
巷道断面为矩形,巷道掘进必须按给定的中线掘进,中线至任何一帮的距离分别与设计中线的误差允许在0~+100㎜之间。
施工时必须沿煤层底板或巷道腰线掘进,巷道高度偏差与设计误差为-30~+150㎜。
二、管线吊挂
巷内所有管线一律进行吊挂:
要求风筒挂在巷道右帮,2″静压水管、2″排水管吊挂在巷道右帮且端头距工作面不小于20m,静压水管挂在排水管上方间距0.3m的地方,电缆钩挂在巷道锚杆上,电缆挂在电缆钩上,高压在下,低压在上,电缆间距按50—100㎜悬挂。
电缆吊挂末端保持与高压电缆车同步。
第六节设备及工具配备
设备及工具配备表表七
机械名称
型号
功率
数量
工具名称
单位
数量
掘进机
EBZ-160
160KW
1
铁锹
把
6
胶带输送机
SSJ-800
40KW
3
大锤
把
2
通风机
FBD-NO6.3
44KW
2
吊链
个
2
水泵
潜水泵
4KW
2
专用工具
套
2
锚索钻机
MYT-120C
2
信号综保
BXZ-2.5KVA
1
信号线
m
850
激光指向仪
个
1
掘进机总体技术参数表表八
机械名称
单位
参数
机械名称
单位
参数
掘进机
KW
掘进断面形状
任意
切割电机
160/100
经济切割煤岩硬度
Mpa
60—80
油泵电机
75
爬坡能力
度