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)

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

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

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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

6

胶带输送机

SSJ-800

40KW

3

大锤

2

通风机

FBD-NO6.3

44KW

2

吊链

2

水泵

潜水泵

4KW

2

专用工具

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

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

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