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回采工作面设计
山西太行王家峪村煤业有限公司
150113采面设计
总概况:
本矿采1501采区,采区内150110工作面、150111工作面均采完。
150112工作面开采50%未完,150113工作面刚布置完毕,其它工作面未曾布置,现就150113综采面进行设计。
第一章工作面概况
一、采煤工作面位置及开采范围
1、位置
1013综采工作面是南翼采区第13个综采工作面。
地面位置:
工作面四邻关系,工作面南为原井田边界,东为西头村保安煤柱,北为1501采区总回风巷,西邻1012工作面(普采未完)。
2、开采范围
1013综采工作面走向长度660米,可采长度620米,切眼长度85米,工作面停采线距北翼胶带上山40米。
第二章地质概况
一、煤层赋存情况
1、上石炭统太原组(C3t)赋予井田深部,地表无出露,岩性主要为深灰—灰黑色泥岩、砂质泥岩间夹灰色砂岩、石灰岩及煤层。
石灰岩主要有三层,即K2、K3和K4石灰岩,含煤5—10层,全组厚度80.54—106.10m,平均93.62m。
15#煤层位于太原组(C3t)底部,为主要可采煤层,煤层厚度2.8~3.10m,平均2.9m。
煤层结构简单,含1—2层薄层夹矸厚度0.02—0.30m。
煤层顶板为泥岩,底板为泥岩,粉砂岩。
二、围岩的性质及其对采煤的影响
1、煤层顶底板情况
顶板:
据临近巷道掘进及采掘资料,15#煤层直接顶为泥岩,稳定性好,属半坚硬岩石;平均厚度6.7m,上部为14#、K2、K3、K4石灰岩,局部有炭质泥岩伪顶。
底板:
直接底为泥岩,属半坚硬岩石。
(附工作面综合柱状图)
三、地质构造及水文地质情况
150113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。
根据地质报告资料,15#煤层发育有灰色石灰岩、K2、K3、K4石灰岩、5—7层中粗粒砂岩等含水层,岩石富水性较弱,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顶板含水层向工作面充水不会太大,预测最大涌水量为30m³/min正常涌出量为610m³/h。
四、瓦斯、煤层和自燃发火情况
瓦斯:
低瓦斯,根据2009年瓦斯等级鉴定:
山西太行王家峪煤矿瓦斯绝对涌出量为0.57m³/min,相对涌出量为3.13m³/t;二氧化碳绝对涌出量为1.14m³/min,相对涌出量为6.57m³/t。
批复为低瓦斯矿井。
煤层爆炸危险性:
具有爆炸危险性。
煤的自燃:
属Ⅲ类(不易自燃)
第三章可采储量及可采期
工作面储量:
150113工作面走向660米,煤层厚度3.0米,采高2.8米,循环进度0.5米,煤的容重1.4T/m³。
工业储量:
Z工=660×85×3.0×1.4=235620吨
可采储量:
Z采=620×85×2.8×1.4×0.93=192123吨
循环产量:
Z=85×2.8×0.5×1.4×97%=161.6吨
根据矿井30万吨/年设计生产能力,综采队计划每天完成6个循环,月作业25天,则:
日产量:
Z日=161.6×6=969.6吨
月产量:
Z月=969.6×25=24240吨
可采期:
Z采/Z月≈8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150113胶带运输顺槽、150113工作面切眼、150113轨道回风顺槽。
(附巷道布置图及巷道断面图)
巷道特征见表一
名称
净断面
(㎡)
支护形式
棚距
(mm)
设备布置
用途
胶带顺槽
7.62
9#工字钢
1000
胶带机、转载机、控制设备
进风、运煤
轨道顺槽
6.48
9#工字钢
1000
轨道
回风、运料
切眼
11.25
圆木
1000
支架、输送机、采煤机
回采
第二节生产体统
一、运输系统(见附图)
1、运煤系统
工作面—150113胶带顺槽—北翼胶带上山—北翼胶带运输大巷—井底煤仓—主立井—地面
2、运料系统:
地面—主立井—北翼轨道运输大巷—1501轨道轨道上山—150113轨道顺槽—工作面
二、供排水系统(见附图)
供水:
地面水池—主立井—轨道、胶带大巷—轨道、胶带上山—150113胶带、轨道顺槽—工作面
排水:
工作面—150113胶带顺槽—胶带上山—采区水仓—井下中央水仓—地面
三、供电系统(见附图)
工作面供电引自移动变电站,采用远距离供电,移变置放于轨道上山于胶带上山之间的横贯,使用3×95+1×30两趟、3×150+1×50一趟电缆1000米,向工作面控制台供电。
具体“工作面供电系统”由机电矿长及机电科根据矿井供电机电设备配备见表二
名称
型号
使用数量
备注
采煤设备
采煤机
MGZ00-W
1台
中间液压支架
ZZ2400-16/30
85架
端头液压支架
单体液压支柱π型
8架
头4架、尾4架
单体柱
DZ2.8
160根
前、溜
SG630/220
1部
转载机
SZZ630/110
1台
破碎机
PLM-500/90
1台
胶带运输机
DSJ800/40×2
2部
乳化液泵
MRC125/31.5
2台
乳化液泵箱
—X10RX
2个
电源继电器箱
KHJ6.2
1
矿用化学式一氧化碳
传感器
KGΛ3
1
工作面回风
数字式温度传感器
KGW5
1
轨道顺槽回风
瓦斯监控分站
KJ70N
2
胶带顺槽口
矿用智能风速传感器
KGF2
1
轨道顺槽回风
智能遥控甲烷传感器
KGF15
3
工作面回风、轨道顺槽回
风、上隅角、风流汇合
电器
矿用移动变压器
KBSGY-1250
1
矿用隔爆型应动变电站用真空馈电开关
KBZ-630/1140
(660)
1
矿用隔爆型真空电磁
起动器
QJZ-315/1140
(660)
7
矿用隔爆型真空电磁
起动器
QJZ-220/1140
(660)
2
矿用隔爆型真空电磁
起动器
QBZ-120
4
矿用隔爆及本安电源
KTC-2.2
1
其它
小绞车
JD-2.5、JD-1
根据需要配备
潜水泵
BQW15-22-2.2
根据需要配备
矿用隔爆型声光组合
电铃
BAL2G-36.127.150
根据需要配备
矿用本安型防爆电话机
HBZ(G)-1A
根据需要配备
根据需要配备
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,1013胶带顺槽进风巷,轨道顺槽回风,即:
新鲜风流:
主立井→井底车场(行人进风上山)→集中胶带大巷→主胶带顺槽→1013胶带顺槽→1013工作面;
污风风流:
1013工作面→1013轨道顺槽→101回风上山→总回风巷→回风立井→地面
(二)风量计算
1、按瓦斯涌出量进行配风
Q采=100q沼×K沼=100×0.57×1.2=68.4m³/min
取Q=68.4m³/min
式中:
Q采:
采煤工作面实际需要的风量
K沼:
工作面沼气涌出量不均衡系数的备用风量系数K沼=1.2
q沼:
绝对瓦斯涌出量=0.57m³/min
2、按井下适宜的气候进行配风
Q采=60×V采×S采×K采=60×1.5×4.5×2.8×0.7×10=529.2m³/min
Q采=回采工作面需配风量
V采:
工作面风速,以工作面温度15℃—18℃,同时考虑防层需要,取风速V=1.5m/s
S采:
工作面的有效断面
K采:
工作面长度风量系数,取1.1
S采={(L大+L小)/2}×H={(4.2+4.8)/2}×2.8=12.6
L大:
最大控顶距4.8
L小:
最小控顶距4.2
H:
采高2.8
3、按工作面同时工作的最多人数配风
Q=4N/m³=4×32=128
按风速进行验算:
工作面:
V采=Q采/(60×S)=529.2/(60×12.6)=0.7m/s
胶带进风顺槽:
V采=Q采/(60×S)=529.2(60×5.5)=1.6m/s
轨道回风顺槽:
V采=Q采/(60×S)=804/(60×5.5)=1.6m/s
0.25m/s<0.7m/s<1.6m/s<4m/s,所以符合《煤矿安全规程》要求。
故取其最大值529.2m³/min作为工作面的配备风量。
(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、采煤机自备闭锁瓦斯传感器T0;在上隅角安装瓦斯传感器T1:
;在150113轨道回风顺槽距离工作面煤壁5-10米范围内安设瓦斯传感器T2、C0传感器;轨道回风顺槽内距离采区回风10-15米安设瓦斯传感器T3,温度传感器、风速传感器各一个;
2、瓦斯报警、断电、复电要求;
①T0:
报警浓度≥1%CH4,断电浓度≥1.5%CH4、复电浓度<1%CH4,断电范围:
采煤机电源。
②T1:
报警浓度≥1%CH4、断电浓度≥1.5%CH4、复电浓度<1%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。
③T2:
报警浓度≥1%CH4、断电浓度≥1.5%CH4、复电浓度<1%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。
④T3:
报警浓度≥0.5%CH4、断电浓度≥0.5%CH4、复电浓度<0.5%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。
⑤T4:
报警浓度≥0.5%CH4、断电浓度≥0.75%CH4、复电浓度<0.5%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。
3、一氧化碳传感器报警浓度0.0024%。
4、温度传感器报警温度26℃.
5、风速传感器报警值4m/s.
(五)通风管理规定及措施
1、通风科派瓦斯检查员,坚持工作面瓦斯检查,实行专职检查,每班不少于3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、采煤机机身上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、两巷距工作面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、坚持使用清水加压泵,使达到采煤处的水压不低于2Mpa.
6、采煤机内外喷雾完好,并能覆盖全滚筒,各转载点喷雾装置上固定架,齐全完好,支架喷雾实现移架自动喷雾。
7、搞好个体防尘防护,采煤机司机、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(见附管路系统图)
1、采用远距离供液方式。
进液管为φ1.2寸高压钢管,回液采用Φ2寸无缝钢管,泵站压力30-31Mpa,乳化液配比浓度为3-5%,并有检测工具。
2、洒水采用Φ2寸静压水管,胶带顺槽每50米安装一个三通阀门;轨道顺槽每100米安装一个三通阀门;工作面每10个支架安设架间喷雾和放煤喷雾,加压泵加压,保证工作面各转载点及工作面的水压,防止煤尘的产生。
六、照明及通讯系统
1、150113胶带顺槽每30米安一盏LED冷光源照明灯,工作面每隔15米安一盏LED冷光源照明灯,照明采用综保供电,供电电压为127V。
2、工作面端头、端尾、配电点、液压泵站、各转载点均配备有HBZ(G)-1A本安型矿用电话,接入本矿内部程控网,实现井上下通讯。
第五章采煤工艺
一、采煤方法
采用走向长壁后退式、一次采全高、全部跨落的综合机械化采煤的生产工艺,工作面采高为2.8m,循环进尺0.5m。
二、采煤工序
采煤工序为:
割煤、装运煤→移架→推前输送机
三、回采工艺详细说明
1、进刀方式(见附图)
采用端部(机头或机尾)斜切进刀方式,进刀长度为30m。
采煤机割通机头(机尾)后,推移工作面输送机距采煤机后滚筒15m时停止。
调换采煤机滚筒上下位置,沿工作面前输送机弯曲段向机尾(机头)方向切入煤壁,使前后两滚筒达到0.5m截深后,停止牵引,推移工作面输送机(包括机头或机尾传动部),使其成为一条直线。
工作面必须保证三直、两平、两畅通。
调换采煤机滚筒上下位置,向机头(机尾)割通三角煤然后向机头(机尾)正常割煤,完成进刀。
2、割煤:
采用MG200—W型双滚筒采煤机,双向穿割煤,装煤由采煤机螺旋叶片向工作面输送机随采随装。
①割煤:
采用MG200—W型双滚筒采煤机割煤,滚筒直径1.6m,截深0.5m。
a、割煤:
采煤时要求不留底煤,保证采高为2.8m±0.1m,割煤后,煤壁成一直线。
b、采煤机牵引速度要均匀,不得超载运转、强行牵引、频繁启动,并注意观察工作面输送机运行情况,防止工作面输送机过负荷事故。
c、司机要随时观察顶底板情况,及时调整采高。
严防漂刀、啃底。
保证工作面输送机平整度。
d、仰斜开采时,司机要根据底板变化情况及时调整采高,防治采高过低造成机主无法通行,并注意及时打开片帮板,防止煤墙片帮。
e、俯斜开采时,司机要根据底板变化情况及时调整采高,防止采高过高,支架接顶不实,造成架前冒顶事故。
②装煤:
落煤主要靠滚筒螺旋叶片装入,推溜后底板上的浮煤由工人用铁锹装入。
3、移架
本工作面采用追机移架方式。
随割煤,滞后采煤机移架,及时管理顶板,后推溜。
①移驾程序:
先收片帮板、侧护板、稍降后柱,再降前柱(小梁),再扳下移驾手把向前移驾,到位后,将移驾手把复零位,先升(小梁)前柱,后升后柱,再打出片帮板、侧护板。
最终将各手把复零。
②移驾要求
A、正常作业时,移驾滞后采煤机后滚筒3~5架前移;顶板破碎时,要在前滚筒割煤后立即移驾。
B、移驾时,要注意观察支架尾梁河插板情况,防止插板绊住后溜刮板。
C、移驾后要及时升价,并保证足够的送液时间。
同时要注意垛架、倒架,保证架与架的中心为1.5m,偏差不超过±100mm。
D、移驾后,要求支架成一条直线,误差不超过±50mm。
E、支架操作完毕后,各手把必须复零位。
F、坡度增大时,移驾过程中要注意调架、摆架,严防倒架。
4、推溜
移驾15m后,开始推前溜。
推溜要求:
①工作面输送机弯曲段不小于18.5m,严禁用一个千斤顶一次顶足,要用相邻千斤顶交替前移。
②推溜后,要保证工作面输送机成一条直线,30m拉线误差不大于±50mm。
③推溜只允许单向进行,不得从两头向中间推溜,以防损坏设备。
四、提高煤质、回收率措施
1、采煤司机要精力集中,高度负责,时刻注意顶底板情况,不得随意留顶底,保证采高。
加强工作面顶底管理,及时拉架,在顶板破碎的情况下提前拉架,杜绝漏、冒顶事故发生。
2、每个班每个循环工作面设专人将浮煤清理干净。
3、工作面输送司机要严格把关,大块矸石及杂物必须停机捡出。
4、每天由检修班将皮带顺槽洒下的浮煤清理到皮带上运往煤仓。
5、加强工作面及各转载点喷雾管理,做到停机停水,杜绝长流水。
6、顶煤要放净,存在困难顶煤的局部,应在放临架后二次放煤,顶煤放净后拖移后输送机。
7、过无碳柱,断层构造时,做到煤矸分装分运,作排矸处理。
四、工作面支护
工作面中间架采用ZZ2400/16/30型支架支护顶板,两端头采用液压柱和π型梁作端头支架支护顶板,全部跨落法管理顶板。
1、两端头支柱
两端头靠煤壁侧均采用单排密集单体配合圆木支护,柱距不大于400mm,必须每循环回撤打设一次,两端头空顶面积不大于1㎡。
2、两顺槽超前维护
两顺槽超前:
采用加套单体配合圆木梁,一梁两柱,打设在原巷道棚架梁间进行维护。
圆木直径20×2.4m做梁,棚距1米。
两顺槽超前维护距离均不小于20m。
在用单位柱必须使用防倒护绳相互连接,防止支柱自动卸载倒柱。
两顺槽单体柱初撑力不低于90KN,底板松软单体钻底量超过100mm时支柱应穿鞋,鞋的规格不小于支柱直径的二倍,使用木质或铁质材料,必须防滑,木质的厚度不大于150mm。
3、支护材料
圆木:
直径20×2.4/2.6m60根
单体:
DZ—2800150根
4、支架设计选型计算
顶板压力计算
Po=K*P*H=8×2.4×2.8×9.8=526.7KN/㎡
式中:
Po----顶板压力KN/㎡
P----上覆岩层平均容量2.4t/㎡
H----采高2.8m
K----支架上方岩石厚度系数取8
支架高度
Hmax=Mmax+0.2Hmin=Mmin-0.3
式中:
Hmax、Hmin分别为支架最大,最小结构高度。
分别为最大采高、最小结构高度。
Hmax=2.2+0.2=2.4;Hmin=2.0-0.3=1.7
由上可知ZF2400-16/30型掩护式支架满足采高要求。
支架强度验算
ZZ2400-16/30型掩护式支架技术参数为:
工作阻力Q支为2400KN支架支护面积S=3.99×1.5=5.99㎡
3.99--最大控距离支架的支架强度P=2500/5.99=417.36KN/㎡
由上计算:
P(417.36KN/㎡)>PO(395.136KN/㎡)
ZZ2400-16/30型掩护式液压支架满座要求,选用该支架能有效的支护顶板。
底板比压计算:
15#煤底板抗压强度为420KN/㎡。
支架工作阻力为2500KN
底板比压=工作面阻力/支架对底板的接触面积
395.136KN/㎡<420KN/㎡<支架对底板比压1.2Mpa(1200N/㎡)
故15#煤底板抗压强度满足该支架的底板比压。
5、最小控顶距离
根据采煤机,工作面运输的配套及所选用的液压支架确定最大控顶距离为4.8mm,最小控顶距离为4.2mm,放顶步距0.6mm。
6、矿压监测
应沿工作面设10个测点。
即1#、10#、20#、30#、40#、50#、60#、70#、80#、91#、101#架上每架安设2块压力表,每班由验收员记录液压支架的初撑力及工作阻力,报安全指挥中心。
有条件时,沿工作面均匀布置5条圆图压力自记仪测线,进行顶板动态矿压监测。
第六章生产技术管理
一、循环作业
1、作业形式
采用“二采一准”的“三八制”作业形式,即两个生产班、一个检修班。
(附循环图表)
二、劳动组织
采用专业工种与综合工种相结合的追机作业方式。
以正规循环作业为前提、出煤班按工种和工序以采机为中心,追机作业,检修班五大工种包机组负责设备检修、维护、保养以及大型设备的更换,并且按要求搞好两顺槽超前维护。
劳动组织表:
工种班次
甲班
乙班
丙班
合计
跟班队长
1
1
1
3
班长
2
2
2
6
跟班电工
1
2
2
5
采煤机司机
2
2
2
6
支架工
2
3
3
8
三机工
4
4
4
12
皮带工
3
4
4
11
维护工
5
7
7
19
验收工
1
1
1
3
杂工
3
4
4
11
送饭工
1
1
1
3
运料工
4
4
材料工
1
1
总计
25
36
36
97
三、经济技术指标表
项目
单位
指标
项目
单位
指标
倾向长度
m
85
回采率
%
90
走向可采长度
m
660
坑木消耗
m³/万吨
0.8
煤层厚度
m
3.1
乳化油消耗
㎏/万吨
120
采高
m
2.8
抗磨油消耗
㎏/万吨
50
煤层倾角
度
3—6
截齿消耗
个/万吨
20
循环进尺
m
0.5
高压液管
M/万吨
150
日产量
T
969.6
齿轮油消耗
㎏/万吨
50
日推进度
m
3
油脂消耗
㎏/万吨
30
月产量
T
24240
日出勤人数
人
111
月推进度
m
75
直接工效
T/工日
15.8
煤容量
T/m³
1.4
回采工效
T/工日
9.56
循环产量
T
161.6
金属网
卷/万吨
22
第七章安全技术措施
一、总则
所有人员进入工作面现场后,应严格执行先检查后工作制度及敲帮问顶制度,个专业工种必须培训合格,持证上岗。
并严格按《煤矿安全规程》、《工种技术操作规程》及本规程作业。
《作业规程》必须经过学习、考试合格后方可入井作业。
作业规程及补充措施贯彻后要进行签字。
新工人入井要在老工人的带领下,实习六个月后才能单独作业。
工作面初采,工作面处理冒顶时必须制定相应的安全技术措施。
本规定仅涉及与工作面安全生产密切相关的部分,未尽事宜仍按照《煤矿安全规程》、《工种技术操作规程》执行。
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