39713轻放工作面设计说明书.docx

39713轻放工作面设计说明书.docx

《39713轻放工作面设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《39713轻放工作面设计说明书.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

39713轻放工作面设计说明书

第一章工作面概况及地质情况

一、工作面位置及周边采掘情况：

39713工作面地面位置位于冶峪风井西部山区，井下位于南坑1001水平七盘区右翼，工作面地面标高为1225-1325米，井下标高1016-1050米，盖山厚度109-275米。

其前部为一不规则的陷落柱；后部为大巷保护煤柱；本工作面前部左侧为39501已采工作面，中、后部左侧为未采区，右部为一断层破碎带和39701工作面；前部上方为38502刀柱式采空区；中、后部上方为38713工作面上分层采空区。

与本工作面的层间距为0.2~2.2米。

二、煤层及储量情况：

1、煤层情况：

该工作面煤层厚度稳定，一般为2.4~2.6米，平均2.5米；煤层结构简单；煤层倾角4º~8º，平均6º；工业牌号贫煤。

2、储量情况：

39713工作面工业储量396975吨，可采储量377126吨，回采率95%。

上覆38713下分层工作面工业储量143451吨，可采储量136278吨，回采率95%。

三、煤层顶、底板情况见下表

顶底板名称

岩层名称

厚度（米）

岩性特征

老顶

石灰岩

8.0米左右

L2+L3灰岩，深灰色、致密坚硬含方解石

直接顶

砂岩

0.05~1.60

黑色细粒砂岩

伪顶

页岩

0.1~0.7

黑色，性脆

直接底

页岩

0.3~0.7

黑色

老底

砂质页岩

8.5~10.5

深灰色含砂质，层理清晰

四、工作面地质构造情况：

39713工作面是9#煤层工作面，本工作面地质构造情况简单，预计在掘进中正巷将会遇到F1~F4四条正断层，付巷将会遇到F5~F6两条正断层，各断层产状要素详见下表，断层具体位置见39713工作面底板等高线图，其它构造有待于在掘进中进一步探明。

工作面地质构造情况详见39713工作面地质说明书。

断层一览表

编号

性质

走向

（º）

倾向

（º）

倾角

（º）

落差

（米）

对掘进影响程度

F1

正断层

214

124

62

1.9

严重

F2

正断层

198

288

59

0.5

轻微

F3

正断层

224

134

65

1.4

严重

F4

正断层

230

140

66

1.5

严重

F5

正断层

220

130

35

1.8

严重

F6

正断层

130

220

48

1.0

严重

陷落柱情况

编号

预计陷落柱位置

预计穿越陷落柱长度（m）

长轴（m）

短轴（m）

面积（m2）

E1

工作面切眼外侧

0

185

55

约10000

五、水文地质情况：

39713工作面预计水文地质情况较简单，正巷开口位置前150-340米处上部有一处采空积水，积水面积约10500平方米，积水量约6300立方米；水面标高1024米，积水与工作面距离为2.2~3.0米。

正巷开口位置前580-640米处，上部有一处采空积水，积水面积约1484平方米，积水量约1603立方米，水面标高1027米，积水与本工作面距离为1.3~2.0米。

预计工作面最大涌水量为0.4米3/分，正常涌水量0.05米3/分。

为了确保安全生产，当工作面施工到接近探水警戒线位置时，必须严格执行探放水措施，按照“先探后掘，长探断掘”的原则，探放上层积水。

六、瓦斯涌出量：

预计工作面瓦斯绝对涌出量0.23米3/分。

七、煤尘爆炸性：

工作面煤层具有爆炸性，煤尘爆炸指数为13.31。

八、煤层自燃情况：

工作面煤层有自燃发火倾向，自燃发火期为6个月，发火倾向性鉴定为三类不易自燃。

九、其它地质情况

39713工作面地温预计10º~15º，无冲击地压。

第二章巷道布置及机械设备配置

一、巷道布置:

1、布置方式及工作面参数：

工作面采用单巷布置形式。

正巷通过联络巷直接与七盘区4#煤库相连，形成运煤及进风系统；付巷与七盘区集中轨道巷相连，形成回风及辅助运输系统。

工作面走向长840-850米，平均845米；倾斜长150米；面积126750米2，煤层倾角4°-8°，平均6°；煤层厚度2.4~2.6米，平均2.5米；容重1.34t/m3，采高2.2米。

工作面正巷、付巷均沿煤层顶板布置，切眼沿煤层顶板布置。

2、巷道断面：

a、巷道断面形式及几何尺寸：

巷道断面形式为正梯形，其付巷上净宽2.2米，下净宽2.97米，净高2.2米；上掘进宽2.5米，下掘进宽3.42米，全高2.7米，净断面积5.7㎡，掘进断面积7.99㎡。

其正巷上净宽2.2米，下净宽2.97米，净高2.2米；上掘进宽2.5米，下掘进宽3.42米，全高2.46米，净断面积5.7㎡，掘进断面积7.28㎡。

b、巷道净断面几何尺寸即为满足设备安装的最小几何尺寸，详见下图：

正巷断面图

付巷断面图

c、巷道断面的校核

根据通风设计，该工作面的配风量为452m3/min，按《煤矿安全规程》规定巷道中的风流速度为0.25～4m/s，本工作面风流速度V=Q/S=452/（60×5.7）=1.32m/s，风速满足规程的规定，巷道断面符合要求。

d、两巷支护形式及支护强度的验算

支护形式：

采用矿用11#工字钢亲口棚支护，梁长2.4米，正巷腿长2.4米，付巷腿长2.6米，攀二勾四，棚距0.8米。

详见附图39713工作面巷道断面图1:

50。

强度验算：

a、巷道顶压计算

根据挡土墙理论自然平衡拱拱跨度增大值为

c=h.ctg[（90+βd）/2]

式中：

h—巷道掘进高度；

βd—两帮岩石的内阻力角，因两帮是煤，取βd=56.3°；

自然平衡拱的跨度及高度为：

拱跨之半a1=a+c=a+h.ctg[（90+βd）/2]

拱高b1=a1/f

1

每米巷道的顶压值为Q=2ab1γ

3h0+h

h

2

侧压力P=—γdh（2b1γ/γd+h）tg2[（90°-βd）/2]

2h0+h

3

侧压力的作用点位置y=—·———

式中：

a—巷道掘进顶宽之半，米；

f—顶板岩石坚固系数，取f=5；

γ—顶板岩石的容重，取γ=2.5t/m3;

γd—两帮岩石的容重，因两帮为煤，故取γd=1800kg/m3；

h0—换算高度h0=b1γ/γd

a1=a+h.ctg[（90+βd）/2]=1.25+2.5×0.3029=2.007m

b1=a1/f=2.007/5=0.401m

1

Q=2×1.25×0.401×2.5=2.506t

2

P=—×1.8×2.5×（2×0.557+2.5）×0.092=0.75t

Y=（2.5/3）×（3×0.557+2.5）/（2×0.557+2.5）=0.962m

每架棚子的顶压均布载荷为qo=2.506/2.4=1.04t/m

b、强度校验

由于侧压小，工字钢亲口棚支护形式理论模型看为纯弯简支梁，其最大弯距在顶梁的中部，数值为Mmax=qL2/8,根据简支梁抗弯强度校核公式Mmax≤[σ]WZ

式中：

[σ]—许用抗弯强度，取值为35KN/mm2

WZ—截面系数，取值为113.4cm3

Mmax≤35×113.4×103=3.97t.m

q=8Mmax/L2=8×3.97/2.42=5.51t

因q﹥qo,故工字钢亲口棚支护可满足要求。

二、机械设备配置

（一）设备选型

由于在我集团公司采取“采9放8”采煤方式联合开采9#煤层和8#煤下分层尚属首次，没有可借鉴的成熟采煤技术，因此我们在设备选型和支架配套方面拟定两套方案：

第一套方案：

采煤机选用MG—200型，运输机选用SGZ—630/220型，配套ZFZ2600/15/24型组合式直线型液压支架。

其设备选型情况如下：

1、采煤设备的选型

根据工作面选定参数和煤层厚度，采煤机选用MG—200型，其性能参数：

采高1.3~3.0m截深0.63m

滚筒直径Ø1.25m最大牵引力250KN

牵引速度0~6m/min电机功率200KW

滚筒转速43.97r/min电机转速1475r/min

电压1140v自重22.4t

外型尺寸7670×820×930mm

工作面循环产量265吨，日产量1200吨，SGZ—630型运输机运输能力为250吨/小时，可满足要求。

2、工作面支架选型及支护强度的验算

本工作面煤层厚度为2.4-2.6米，平均2.5米，工作面采高2.2米，最大采高不超过2.3米，最小采高不低于1.8米；煤层倾角平均为5°。

当煤层厚度超过2.3米时，采用跟顶留底进行回采；当煤层厚度为1.8~2.3米时，采用跟顶跟底进行回采。

ZFZ2600/15/24型液压支架技术参数：

支撑高度1.5—2.4m宽度1.4m

工作阻力Q支=2600KN初撑力1939KN

中心距1.5m顶梁长度3.23m

支护强度0.486MP移梁步距600mm

泵站压力31.5Mpa操作方式：

本架操作

支架自重4.69吨

对底板比压1.932Mpa

支护面积S=L大×1.5=4.17×1.4=5.838m2

支护强度：

P支=Q支/S=2600/5.838=445KN/m2（P支计算考虑支架在最困难条件下，即最大控顶距时的支护强度）

（1）、支护强度的确定

顶板压力P=（6-8）MYcosα

M—煤层采高，取米Y—顶板平均容重，取2.5吨/米3

α—煤层倾角，取5°

顶板处于稳压状态，考虑到采9放8顶板压力大，故顶板压力取8倍的采高值。

　P=8MYcosα=8×2.2×2.5×cos5°=44t/m2=440KN/m2

（2）、支架强度的验算

Q=P×S

式中：

Q——支架有效工作阻力KN

S——每架支架的支护面积，取5.838m2

Q=440×5.838=2569KN

由以上计算知：

P支>PQ支>Q，故本工作面选ZFZ2600/15/24型液压支架满足要求。

（3）、支架高度的确定

Hmax=Mmax+0.2Hmin=Mmin-0.3

式中：

Hmax——支架最大支撑高度

Hmin——支架最小支撑高度

Mmax——工作面最大采高

Mmin——工作面最小采高

Hmax=Mmax+0.2=2.2+0.2=2.4米

Hmin=Mmin-0.3=1.8-0.3=1.5米

由上可知，ZFZ2600/15/24型支架满足采高的要求。

第二套方案：

采煤机选用MG-200型，前、后溜选用SGZ—630/220，转载机选用SZQ-730/75型，配套ZF3000/16/25型液压支架，。

其设备选型情况如下：

，

1、采煤设备的选型

采煤机选用MG—200型，其性能参数：

采高1.3~3.0m截深0.63m

滚筒直径Ø1.25m最大牵引力250KN

牵引速度0~6m/min电机功率200KW

滚筒转速43.97r/min电机转速1475r/min

电压1140v自重22.4t

外型尺寸7670×820×930mm

工作面循环产量265吨，日产量1200吨，SGZ—630型运输机运输能力为250吨/小时，可满足要求。

2、工作面支架选型及支护强度的验算

本工作面煤层厚度为2.4～2.6米，平均2.5米，工作面采高2.2米，最大采高为2.3米，最小采高为1.9米；煤层倾角平均为5°。

当煤层厚度超过2.3米时，采用跟顶留底进行回采；当煤层厚度小于2.3米时，采用跟顶跟底进行回采。

ZF3000/16/25型液压支架技术参数：

支撑高度1.6～2.5m工作阻力3000KN（37.3MPa）

中心距1.5m初撑力2532KN（31.5MPa）

顶梁长度3.05m支护强度0.56~0.59Mpa

底板比压1.18Mpa适应倾角12°

泵站压力31.5Mpa操纵方式

支护面积：

S=L大×1.5=3.9×1.5=5.85㎡

支护强度：

P支=Q支/S=3000/5.85=513KN/㎡（P支计算考虑支架在最困难条件下，即最大控顶距时的支护强度）

⑴支护强度的确定

顶板压力P=（6-8）MYcosα

M—煤层采高，取2.2米

Y—顶板平均容重，取2.5t/m3

α—煤层倾角，取5°

顶板处于稳压状态，根据经验值9#煤的顶板压力取8倍的采高。

P=8MYcosα=8×2.2×2.5×cos5°=44t/㎡=440KN/㎡

⑵支架强度的验算

Q=P×S

式中：

Q—支架有效工作阻力KN

S—每架支架的支护面积，取5.85㎡

Q=440×5.85=2574KN

由以上计算知：

P支﹥PQ支﹥Q，故本工作面选ZF3000/16/25型液压支架满足要求。

（3）、支架高度的确定

Hmax=Mmax+0.2Hmin=Mmin-0.3

式中：

Hmax——支架最大支撑高度

Hmin——支架最小支撑高度

Mmax——工作面最大采高

Mmin——工作面最小采高

Hmax=Mmax+0.2=2.3+0.2=2.5米

Hmin=Mmin-0.3=1.9-0.3=1.6米

由上可知，ZF3000/16/25型放顶煤支架满足采高要求。

ZF系列轻型综采放顶煤支架技术参数

支架型号ZF3000-16/25

支架高度1.6-2.5m

架中心距1.5m

支护强度0.56-0.59MPa

初撑力2532kN（P=31.5MPa）

工作阻力3000kN（P=37.3MPa）

对底板比压1.18Mpa（平均值）

前梁方式内伸缩

伸缩行程700mm

操作方式本架

重量9.5吨

过渡支架主要技术特征

工作阻力3600kN

支架高度1700--2600mm

支架宽度1430--1600mm

运输尺寸5130×1430×1700mm

重量12.6吨

（二）设备配置

1、采煤设备：

MG-200型采煤机一台

3、工作面支架布置:

工作面采长150m，机头、机尾各安装过渡支架2架，其余部分安装基本轻放支架98架。

4、运煤设备:

①工作面使用SGZ-630/220型刮板输送机2台，双速电机配双速开关。

②正巷运煤采用SZQ-763/75型转载机1台、SDJ-150型皮带运输机1部及SGW-40T型一部。

5、泵站：

MRB-125/55型2台

6、辅助运输设备：

付巷采用调度绞车运输。

三、工作面设备布置及安装：

详见《39713工作面供电设计》

第三章采煤方法及回采工艺

一、采煤方法：

采用走向长壁轻型综采放顶煤后退式采煤方法。

二、采（放）高度、采放比

9#煤工作面平均采厚2.5m，其中割煤2.2m，放煤高度2.2m，

采放比1:

1

三、回采工艺：

1、工艺流程：

采用一采一放的工艺流程。

即：

割煤→伸伸缩梁→移架→推前部刮板输送机→放顶煤→拉后部刮板输送机。

2、工序说明：

1落煤方法：

割煤：

采用MG-200型双滚筒采煤机，截深0.6m，按前进方向前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，采用割三角煤端头斜切进刀双向割煤工艺。

放8#煤：

8#煤由顶板压力、支架反复支撑、尾梁上下摆动等综合方式松动顶板及上层煤，支架收回插板，下摆尾梁放煤，采用单轮顺序放煤方式，且工作面机头、机尾各5架不放煤。

2装煤方法：

采煤机螺旋滚筒配合前部刮板输送机铲煤板进行装煤，放落8#煤直接进入后部输送机内，人工清理浮煤。

3支护：

采用本架操作及时支护，采煤机割煤后及时伸出伸缩梁护顶，移架时带压擦顶移架，先收回伸缩梁边收边移，煤壁片帮处超前伸出伸缩梁支护。

4推移刮板输送机：

推移前输送机要单向前行，推移前输送机要滞后割煤10—15m，保证溜子弯曲段不小于15m，后输送机的拉移也要单向顺序进行。

各工序详细操作程序及安全注意事项要求在《39713工作面作业规程》中详细制定。

第四章顶板管理

一、顶板管理方法：

工作面采用轻放支架及过渡支架支护顶板，采空区顶板随着支架前移、放顶煤后自行垮落。

二、工作面两端头及两巷超前维护方式:

1、端头维护方式:

两端头分别采用单排带帽密集柱进行维护，使用DZ28-25/100型单体液压支柱，柱距0.3米，柱帽规格为600×150×120mm，切顶线与两端支架尾梁末端相齐，密集支柱要求根根带帽支设，柱帽平行于巷道布置。

两端头距工作面第一架和最后一架支架的侧护板0.5米处打一组π梁（梁长2.6米，梁间距0.25米，一梁三柱，柱间距0.6米，两梁交错0.6米，迈步距1.2米），若本组π梁距外侧煤壁的距离大于0.5米时，需再补加一组π梁，规格要求同第一组π梁。

2、两巷超前支护：

（1）原巷道支护：

两顺槽在掘进时为正梯形断面，均采用金属梯形棚子支护方式。

（2）两巷超前维护：

正、付巷始终保持不低于25m的超前维护，正付巷均采用在巷道铁棚子下支设DZ28-25/100型单体液压支柱加强支护，单体支柱加打两排，付巷排距1.6米，柱距0.8米；正巷距1.3米，柱距0.8米。

回采过程中，若巷道压力大，顶板破碎时，要加套七尺板梁棚支护。

3、特殊条件下的顶板支护：

工作面遇特殊情况，如过断层、无炭柱时，必须提前拉架，断层、无炭柱处要控制采高，保证采煤机顺利通过。

发生漏、冒顶时，待漏、冒终止，压力稳定后，采用优质松木构顶。

4、控顶距、放顶距：

最大控顶距3900mm，最小控顶距3300mm，放顶步距0.6m。

5、初次来压顶板管理：

（1）初次开采期间，班长、安全网员，老工人要注意观察顶板动态，发现来压预兆，立即将工作面内人员撤出，待顶板稳定后，再进入工作面，并由外向里逐架检查支架情况，如发现支架歪扭，处理好后再进行正常工作。

（2）泵站压力不低于31.5Mpa，支架初撑力达到规定值。

（3）在来压前,支架伸缩梁前部两侧打两根单体支柱,进行辅助支撑,以提高本架的抗压能力。

（4）初采期间，成立以生产矿长为首的顶板管理领导组，队组要编制专项的安全技术措施，加强顶板管理。

6、工作面支护质量要求：

（1）支架与运输机角度偏差小于5度，基本保持垂直，与顶板接触严密，不许空顶，机道梁端顶板冒落高度不大于0.3米。

（2）支架初撑力不低于规定值。

（3）支架要排成直线，其偏差不得超过±50mm，支架端面距不大于300mm。

（4）支架顶梁与顶板支设其最大仰俯角小于7°。

（5）相邻支架不得有明显的高低错差（不超过侧护板高度的1/3），要求支架不咬架。

（6）支架完好，不漏液，不串液，不失效。

（7）支架无空顶。

（8）支架与底板垂直，歪斜小于5°。

7、支护监测方式和管理规定

（1）工作面每间隔五个支架布置一组监测线，机头和机尾必须各布置一组，每条监测线的支架上必须按规定安设相应的压力表、圆图仪，并且保持完好，圆图仪至少不少于五条线。

（2）每班由验收员进行监测，读取相应的监测数据并填写记录，班后及时将数据转交有关人员进行处理，并根据反馈信息科学地指挥生产。

（3）验收员必须如实填写监测数据，严禁漏查、漏检。

（4）坚持工作面顶板的超前预报，及时管理好顶板。

第五章生产系统

一、通风、防尘（详见《39713工作面“一通三防”设计》）

1、工作面配风计算：

1、工作面参数

M—工作面采高2.2mL大—最大控顶距上3.9/下5.6mL小—最小控顶距上3.3/下5.0mL平均—上3.6/下5.3mV—适宜风速1.0m/sK面—有效通风断面系数取0.7K采高—采高调整系数取1.1K温—工作面温度小于18ºC取1K采长—工作面长度调整系数取1.0N—同时工作人数取76人qCH4—瓦斯绝对涌出量0.24m3/分

K不均衡—瓦斯涌出不均衡通风系数取1.05

C——工作面风流中允许的瓦斯浓度取1.0%

2、按井下适宜的气候条件计算风量

S有效=L平均/2×m×K面=（3.6+5.3）/2×2.2×0.7=6.853Q基本=S有效×V=6.853×1=6.853m3/s=411.18m3/min

Q采=Q基本×K采高×K采长×K温=411.18×1.1×1.0×1.0=452.298m3/min

3、按工作面同时工作最多人数计算

Q=4N=4×76=304m3/分

4、按瓦斯涌出量计算

Q=qCH4×K不均衡/C=0.24×1.05/1%=25.2m3/分

根据以上三项综合考虑确定应配风量为452m3/分

5、风速验算

15S

102.795<452<1644.72（m3/min）

经验算风速符合0.25≤V≤4m/s，符合《煤矿安全规程》规定。

2、通风线路：

（新鲜风）地面→正、付井→南坑运输大巷→五风管进风巷→盘区轨道巷→39713付巷→工作面。

（污风）工作面→39713正巷→五风管回风巷→南大巷回风巷→总回风巷→高家河风井→地面

3、防尘：

（1）工作面在正式生产前，要进行煤体注水。

（2）顺槽各转载点安设喷雾降尘。

（3）洒水、喷雾灭尘，采煤机使用好内外喷雾，架间喷雾，放煤口安设强力喷雾，沿工作面敷设高压、洒水管路。

（4）上下安全出口外20m附近各安设一道水幕，回风巷每50m设一道封闭全断面水幕。

（5）及时冲洗巷帮，清扫顺槽，工作面机电设备和支架上的煤尘，要保持班班清扫，清理干净。

（6）个体防护，机组司机和放煤工必须佩戴防尘口罩。

二、运输:

1、运煤：

工作面→39713正巷→头部转载机巷→煤仓→运输大巷→200HP斜坡→地面

2、运料:

主斜井→200HP斜坡→南坑运输大巷→开四车场→7#斜坡→盘区集中轨道巷→39713付巷→工作面

3、供排水、照明、通讯系统：

（详见《39713工作面供电设计》）

第六章生产组织

一、工作面循环方式:

1、循环及工作制度：

工作面工作制度为“四六制”，二班出煤，一班检修，“两人一套”专业工种分段作业的组织形式。

出煤班每班割三刀煤，放三次8#煤。

循环产量398T,日产量1200T。

2、劳动组织（见下表6－1）

劳动组织表表6－1

序号

工种

人员（人）

合计

甲

乙

丙

1

跟班队干部

1

1

1×2

4

2

班组长

2

2

2×2　

8

3

验收员

1

1

1×2

4

4

采机司机

3

1

3×2

10

5

支架工

4

4×2

8

6

移溜工

4

4×2

8

7

溜子司机

3

3×2

9

8

皮带司机

2

2×2

6

8

控制台泵工

1

1

1

3

9

大班修理工

12

3

10

超前维护工

6

6

11

材料员

1

3

12

送饭工

1

1

1×2

4

13

电气检修工

1

2

1

4

14

管柱工

1

1

15

装煤工

1

1×2

3

16

合计

32

21

46

99

二、工作面技术经济指标:

（见表6－2）

技术经济指标表表6－2

序号

项目

单位

数量

备注

1

走向长度

m

790

平均

2

倾斜长度

m

150

3

倾角

°

5

平均角度

4

割煤高度

m

2.2

5

放煤高度

m

2.2

6

采放比

1:

1

最大

7

煤容重