采煤作业规程.docx
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采煤作业规程.docx
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采煤作业规程
2.1.5采煤工作面作业规程编制,应具备下列文件、资料:
(1)已批准的有关设计(采区、工作面等)文件、资料;
(2)由地质测量部门提供的经过批准的地质说明书(包括水文地质)及物探资料;地测部门应于工作面生产前一个月负责提出《地质说明书》交生产部门。
说明书中包括
(1)1:
2000的平面图、剖面图。
(2)井上下对照图。
(3)顶底板及煤层柱状描述及煤层要素。
(4)地质构造、水文、瓦斯、开采范围和储量、砂层稳定积水线及其厚度、涌水量的预测及邻近区上下层之间的关系等。
(3)同一煤层邻近工作面矿压观测、瓦斯等级和煤尘爆炸性、煤的自燃倾向性鉴定结果等资料;
(4)由通风部门提供的通风系统图、通风瓦斯管理措施、瓦斯监控系统图及瓦斯断电控制系统图;
(5)由机电部门提供的供电设计、供电系统图和机电设备相关资料;
(6)《煤矿安全规程》、《回采操作规程》等;
(7)国家、省、集团公司、区域公司有关安全生产的管理制度和规定。
2.1.6采煤工作面作业规程应具备下列图纸:
(1)采煤工作面平面布置图,剖面图;
(2)地层综合柱状图;
(3)地质平面图,剖面图;
(4)巷道支护断面图、平面图;
(5)临时支护平面图,剖面图;
(6)设备布置示意图,供电系统图(注明设计、审核、批准);
(7)通风系统图(注明设计、审核、批准);
(8)运输系统、排水系统、防尘系统示意图;
(9)抽放瓦斯系统、安全监测仪器仪表布置示意图;
(10)炮采工作面的炮眼布置正视图、侧视图、俯视图,装药结构示意图和爆破说明书;
(11)避灾路线示意图(分别注明水、火、瓦斯等灾害路线)。
4.1回采工作面作业规程
4.1.1概况
4.1.1.1工作面位置及井上下关系
一、工作面的位置:
描述采煤工作面所处的水平、采区、标高(最高、最低)、几何尺寸(走向长度、倾向长度、面积),以及在采区中的具体位置、相邻关系。
二、地面相对位置:
描述工作面周边(含停采线)的地面相对位置、地面标高(最高、最低)。
三、回采对地面的影响:
描述工作面回采对地面设施可能造成的影响,包括地面塌陷区范围、塌陷程度预计,以及对地面建筑物和其他设施的影响程度。
四、描述工作面相邻的采动情况以及影响范围。
工作面位置及井上下关系表表1—1---1
水平名称
采区名称
地面标高
井下标高
地面的相对位置
回采对地面设施的影响
井下位置及与四邻关系
走向长度m
倾斜长度m
面积m2
4.1.1.2煤层
一、煤层厚度:
描述工作面范围内煤层编号、最大、最小、平均厚度及其变化情况。
二、煤层产状:
描述工作面范围内煤层走向、倾向、倾角及其变化情况。
三、描述煤层稳定性、结构(夹矸、层理、节理、硬度系数f)等情况,以及对回采的影响。
四、对煤种、煤质进行描述。
煤层情况表表1—2---1
煤层厚度m
煤层结构
煤层倾角(度)
开采煤层
煤种
稳定程度
煤层情
况描述
煤层的物理性质:
黑色,沥青光泽,性脆,比重中等,硬度小,较松软,参差状断口,裂隙发育。
宏观煤岩成分以暗煤为主,镜煤、亮煤次之。
条带状结构,层状至块状构造,属半暗型煤。
4.1.1.3煤层顶底板
一、煤层顶板(伪顶、直接顶、老顶):
描述煤层顶板岩石性质、层理、节理、厚度、顶板分类等情况及其变化情况。
二、煤层底板(直接底、老底):
描述煤层底板岩石性质、层理、节理、厚度、底板分类、底板比压等及其变化情况。
表三:
煤层顶底板情况表
顶、底板名称
岩石名称
厚度
特征
基本顶
直接顶
伪顶
直接底
老底
三、附工作面地层综合柱状图。
(能够反映出直接底、老底以及不低于8倍采高的煤层顶板的岩性、厚度、间距等。
)
4.1.1.4地质构造
一、断层:
描述对工作面回采有影响的断层产状、在工作面中的具体位置及其对回采的影响程度。
表四:
断层情况表
断层名称
走向
倾向
倾角
性质
落差
对回采的影响
二、褶曲:
描述对工作面回采有影响的褶曲产状、在工作面中的具体位置及其对回采的影响程度。
三、陷落柱:
描述对工作面回采有影响的陷落柱产状、在工作面中的具体位置及其对回采的影响程度。
四、其他因素:
描述其他因素对回采的影响。
4.1.1.5水文地质
一、含水层的分析:
描述对回采有影响的含水层厚度、涌水量、涌水形式、补给关系,以及对回采的影响情况。
二、其他水源的分析:
描述老空水、地表水、注浆水、钻孔和构造导水等情况,及其对回采的影响程度。
三、工作面涌水量:
描述采煤工作面正常涌水量、最大涌水量。
4.1.1.6影响回采的其他因素
一、参考矿井和相邻采掘工作面的瓦斯(二氧化碳)涌出情况,确定工作面的瓦斯(二氧化碳)等级以及相对、绝对涌出量。
二、根据有资质的鉴定机构提供的鉴定数据,明确工作面的煤尘爆炸指数。
三、根据有资质的鉴定机构提供的鉴定数据,明确工作面煤层的自燃倾向性及自然发火期。
表五:
影响回采的其它地质情况表
瓦斯
CO2
煤尘爆炸指数
煤的自燃倾向性
地温危害
四、叙述地质部门对工作面回采的具体建议。
4.1.1.7储量及服务年限
一、计算工作面的工业储量,根据规定的采出率计算可采储量。
二、采用下列公式之一,计算工作面服务年限(以月为单位)。
1、工作面的服务年限=可采推进长度/设计月推进长度。
2、工作面的服务年限=可采储量/设计月产量。
4.1.2采煤方法
表述工作面采煤方法及顶板管理方法。
4.1.2.1巷道布置
一、描述工作面巷道布置概况、服务巷道位置和设施情况。
二、描述工作面进风巷、回风巷、尾巷、开切眼的断面、尺寸、支护方式、位置。
三、按比例绘制工作面及巷道布置平面图,能够反映构造情况,工作面周边的巷道、工程情况。
四、按比例绘制进、回风巷、尾巷及相关工艺巷道的断面图,能够反映巷道支护形式、巷道尺寸。
4.1.2.2采煤工艺
一、表述采煤工艺。
二、描述采高、循环进度等。
三、描述落煤、装煤、运煤、顶板控制方式。
四、采用放顶煤工艺的,对采放比、放煤步距、放煤方式、端头顶煤回收方式、初次放顶(煤)及末采时的放顶煤工艺等内容进行描述。
五、采用分层开采工艺的,应确定分层厚度等内容。
六、采用对拉、顺拉回采工艺的,应明确上下面的位置关系和错距。
七、叙述采煤机的进刀方式、进刀段长度、深度,割煤方式、牵引方式、牵引速度,并绘制进刀方式示意图。
如采用人工爆破开切口,应参考爆破落煤的规定对有关事项进行描述。
八、采用爆破落煤的,应做到以下几点。
(一)进行炮眼布置设计。
描述炮眼布置的具体要求,绘制炮眼布置三视图(主视图、俯视图、剖面图);
(二)编制爆破说明书。
应包括工作面的采高、打眼范围,每循环炮眼的名称、编号、个数、位置、深度、角度,使用炸药、雷管的品种,装药量、装药方式、封泥长度、水炮泥个数、连线方式、起爆顺序、循环用药、雷管量等内容。
九、描述采煤工作面工艺流程,说明从准备、采、支、运、回到整理的流程。
十、计算工作面正规循环生产能力。
式中:
W—工作面正规循环生产能力,t;
L—工作面平均长度,m;
S—工作面循环进尺,m;
h—工作面设计采高,m;
—煤层密度,t/m3;
c—工作面回采率,%。
4.1.3设备配备
说明工作面选用液压支架(或支柱)、采煤机、刮板输送机、转载机、胶带输送机、破碎机、乳化液泵站、喷雾泵等设备的配备情况及主要技术参数。
4.1.4顶板控制
4.1.4.1支护设计
一、支护设计应包括工作面、端头和进、回风巷支护设备的选型、支柱密度的选择、基本支架柱排距确定、柱鞋的规格尺寸选择等内容。
二、工作面及两巷的支护设计,一般采用以下方法。
(一)采用顶底板控制设计专家系统时,应根据系统要求,合理选取有关参数。
(二)采用类比法时,应根据本矿或邻矿同煤层矿压观测资料和经验公式进行设计,取最大值作为工作面支护强度。
1、参考本矿或邻矿同煤层矿压观测资料,选择本工作面矿压参数(可参考表1)。
2、工作面合理的支护强度,采用下列方法计算,取其中最大值即为工作面合理的支护强度Pt。
(1)采用经验公式计算:
式中:
Pt—工作面合理的支护强度,kN/m2;
h—采高,m;
—顶板岩石容重,kg/m3,一般可取2.5×103kg/m3;
k—工作面支架上覆岩层厚度与采高之比,一般为4~8,应根据具体情况合理选取。
建议取8倍采高计算。
表1矿压参数参考表
序号
项目
单位
同煤层实测
本面选取或预计
1
顶
底
板
条
件
直接顶厚度
M
基本顶厚度
M
直接底厚度
M
2
直接顶初次垮落步距
M
3
初
次
来
压
来压步距
M
最大平均支护强度
kN/m2
最大平均顶底板移近量
Mm
来压显现程度
4
周
期
来
压
来压步距
M
最大平均支护强度
kN/m2
最大平均顶底板移近量
Mm
来压显现程度
5
平
时
最大平均支护强度
kN/m2
最大平均顶底板移近量
Mm
6
直接顶悬顶情况
M
7
底板容许比压
MPa
8
直接顶类型
类
9
基本顶级别
级
10
巷道超前影响范围
M
(2)现场实测工作面初次来压时最大平均支护强度Pt。
(三)两巷超前支护设计:
进、回风超前段支护在静压状态下顶板载荷:
进、回风超前段顶板载荷:
(动压影响一般取静压时的2-4倍,这里取3)
Q进、Q回=3×Q顶=3×γ顶(RP—H/2)(kN)
顶板总压力:
F顶=L×a×Q进(kN)
进风锚网支护:
F锚网=n补×N破η(kN)
单体柱承载的顶板压力:
F单=F顶-F锚网(kN)
Pt=F单/S=F单/(a×L)(kN/m2)
式中:
γ顶—顶板岩石平均容重,kg/m3;
η—补强锚索的支护效率,%;
RP—塑性区半径,m;
Q顶—静压情况下顶板载荷,kN/m2;
Z—巷道埋藏深度,m;
R0—矩形巷道外接圆半径,m;
—内摩擦角,取45°;
C—粘结系数,取4;
H—巷道高度,m;
a—巷道宽度,m;
L—超前维护距离,取20m;
Q进、Q回—进、回风超前段顶板载荷,kN/m2;
n补—补强锚索的根数,根
N破—补强锚索的破断力,kN;
F锚网—进、回补强锚索风承载力,kN;
F单—进、回风单体柱承载的顶板压力,kN;
Pt—进、回风顶板载荷,kN;
支柱实际支撑能力可以采用下列公式进行计算:
式中:
Rt—支柱实际支撑力,kN;
R—支柱额定工作阻力,kN;k—支柱阻力影响系数,可以参
考表2。
表2支柱阻力影响系数表
项目
液压支柱
微增阻支柱
急增阻支柱
工作系数kg
0.99
0.91
0.5
增阻系数kz
0.95
0.85
0.7
不均匀系数kb
0.9
0.8
0.7
采高系数kh
<1.4m
1.5~2.2m
1.5~2.2m
1.0
0.95
0.95
倾角系数ka
<10°
11°~25°
26°~45°
1.0
0.95
0.9
合理的支柱密度,可以采用下列公式进行计算:
式中:
n—支柱密度,根/m2;
Pt—进、回风巷顶板载荷,kN;
Rt—支柱实际支撑能力,kN/根。
实际支柱密度:
式中:
n实—实际支柱密度,根/m2;
n总—超前实际支柱总数,根;
S—超前支护面积,m2;
根据计算结果,比较n实和n值,如n实>n,满足支护要求;否则,要重新进行支护设计。
根据合理的支柱密度,确定排距、柱距,排距应符合循环进度要求。
(四)、合理控顶距的选择:
在满足安全生产的前提下,可以根据工作面的实际条件选择控顶距。
(五)、柱鞋直径的计算:
柱鞋一般选用圆形铁鞋。
根据支柱对底板的压强应小于底板允许比压的原则,采用下列公式计算铁鞋的直径。
式中:
—铁鞋的直径,mm;
Q—底板比压,MPa。
根据上述有关参数,结合采高等因素,选取合适的支柱并确定选用顶梁的型号。
三、综采工作面的支护设计,需要根据工作面合理的支护强度(Pt),选取液压支架,并参考表3的内容进行适应性比较。
表3支架参数对照表
项目
工作面实际条件
支架参数
采高/m
倾角(°)
煤厚/m
硬度f
支护强度/(kN·m-2)
底板比压/(kN·m-2)
顶板类(级)别
四、乳化液泵站设计应包括以下内容。
(一)泵站及管路选型。
(二)泵站设置位置需在相关图纸上明确标明。
(三)泵站使用规定:
泵站压力调整要求、乳化液配制方式、乳化液浓度、检查方式等。
4.1.4.2工作面顶板控制
一、综采(放)工作面:
确定工作面支架型号、规格、数量及布置方式。
描述控顶方法、控顶距(最大、最小)、放顶步距、中心距、伞檐规定、铺网要求、护顶方式、移架方式、操作方式及要求等。
二、支架强度校核:
1、支护强度校核:
根据相邻采区的矿压观测结果,预计本工作面最大顶板载荷强度P,与支架额定支护强度Ps比较,如Ps>P,则说明支架选型合理,否则,应重新进行支架选型。
2、底板比压校核:
根据工作面最大顶板载荷强度计算支架对底板的最大比压:
D=P×支架支护面积/支架底座面积
根据工作面地质说明书提供的煤层底板抗压强度S,与计算结果D比较,如S>D,则支架对底板比压符合要求。
三、普采、炮采工作面:
1、确定正常回采时特殊支护形式。
描述密集支柱、抬棚、戗柱(棚)、丛柱、木垛、贴帮柱的支设及临时支护、挡矸等要求。
2、确定各工序之间平行作业的顺序和安全距离,回柱放顶的方法,放顶区内支柱(架)、特殊支护等的回撤方式。
3、描述顶底板变化、地质构造、应力集中区等特殊地段以及其他因素影响时的顶板控制方法和要求。
四、综采(放)采煤工作面倾角大于15°时,要描述增加支架稳定性、支架的防倒防滑方式。
倾角超过15°的普采工作面还要描述采空区挡矸柱的支设方式。
五、采用分层开采工艺的,要描述造假顶方式、要求、材料以及在回采中防止顶板冒漏的方法等内容。
六、采用大采高一次采全高工艺时,要描述护帮板的使用要求和顶板控制方法。
七、采用强制放顶工艺的,应编制强制放顶专项措施。
八、采用放顶煤工艺需要对顶煤进行弱化的,应描述顶煤弱化的措施。
九、如果工作面有伪顶、复合顶板时,应确定其控制方式。
4.1.4.3进、回风巷及端头顶板控制
一、描述工作面进、回风巷超前支护的方式、距离。
二、描述端头支护方式、支护质量要求,以及与其他工序之间的衔接关系。
描述密集支柱、抬棚、戗柱(棚)、木垛的支设及临时支护、挡矸等要求。
采用端头支架的,要描述端头支架的移架方式及相关要求。
三、描述安全出口的高度、宽度要求等。
四、确定各类支护材料的正常使用数量、规格,确定各类备用支护材料的数量、规格、存放地点、管理方法。
五、描述退锚的相关要求,退锚器型号及相关技术要求。
六、绘制工作面支架布置图(平面、控顶距剖面图),标注清相互关系尺寸,反映工作面、超前、端头支护和工作面进、回风巷正常支护及工作面和两端头最大、最小控顶距等情况。
4.1.4.4矿压观测
一、确定矿压观测内容。
应包括工作面及两巷日常支架(柱)支护质量动态监测、巷道变形、顶底板移近量观测,顶板活动规律分析等内容。
二、描述矿压观测方法,说明工作面和巷道中矿压观测仪器、仪表的选型和安设位置,观测方式、观测时段。
4.1.5生产系统
4.1.5.1运输系统
一、确定运输、装载、转载方式,表述运输设备的型号及主要技术参数。
二、描述运输设备的安装位置、固定方式、推移方式。
三、描述运煤路线和辅助运输路线。
四、绘制运输系统示意图。
4.1.5.2通风系统
一、描述工作面范围内通风设施的安设位置和质量要求。
二、进行工作面实际需要风量的计算。
工作面实际需风量,按阳煤发[2008]774号文件计算。
根据瓦斯涌出量、工作面温度、同时工作的最多人数、风速等因素分别计算后,取其中最大值进行风速验算,满足要求时,该最大值即是工作面实际需风量。
(一)按瓦斯涌出量计算。
(1)采煤工作面通风系统布置采用“U+L”或“U+I”型,布置有专用排瓦斯巷,风量按下式计算:
式中:
Q采—采煤工作面按瓦斯涌出量核定的需要风量,m3/min;
Q回—采煤工作面回风巷风量,m3/min;
Q尾—采煤工作面尾巷风量,m3/min;
qCH4回—采煤工作面回风巷平均风排瓦斯量,m3/min;
qCH4尾i—采煤工作面第i条尾巷平均风排瓦斯量,m3/min;n取1或2;
KCH4——采煤工作面瓦斯涌出不均衡通风系数。
KCH4的取值:
取地质赋存条件相近的邻近工作面或邻近采区工作面,全采长连续统计正常生产条件下所有工作日,月平均瓦斯涌出量最大值与平均瓦斯涌出时的比值。
KCH4<1.4时,取1.4;KCH4>1.4时,取实际计算值。
(2)采煤工作面通风系统布置采用“U”型的,Q采=Q回
(二)按工作面温度计算:
(综采工作面)
(综放工作面)
式中:
v—工作面平均风速,可选取空气温度与风速对应表中(表4)的相关数值,m/s;
S—工作面的平均断面面积,可按最大和最小控顶断面积的平均值计算,m2;
K—综放工作面支架断面及工作面长短的风量调整系数,可从表5中选取。
表4采煤工作面空气温度与风速对应表
工作面空气温度/℃
工作面风速v/(m·s-1)
煤层厚度<1.5m
煤层厚度1.5—3.5m
煤层厚度>3.5m
<15
0.3~0.4
0.3~0.5
15~18
0.5-0.7
0.5~0.8
0.8
18—20
0.8~0.9
0.8~1.0
0.8—1.0
20—23
1.0一1.2
1.0~1.3
1.0—1.5
23~26
1.5—1.7
1.5—1.8
1.5—2.0
26—28
2.0~2.2
2.0~2.5
2.0—2.5
注:
有降温措施的工作面按降温后的温度计算。
表5采煤工作面长度风量调整系数表
采面长度
0~50
50—100
100-150
150-200
200-250
250-300
>300
系数K
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
(三)按工作面每班工作最多人数计算:
式中:
n—工作面同时工作的最多人数,人。
(四)按炸药用量计算(炮采工作面选此项):
式中:
A—采煤工作面一次爆破的最大炸药用量,kg。
(五)按风速验算:
1、按最低风速验算,工作面的最小风量
Q采>15S
式中:
S—采煤工作面平均有效断面面积,m2。
2、按最高风速验算,工作面的最大风量
Q采<240S
式中:
S—采煤工作面平均有效断面面积,m2。
(六)根据上述计算,取最大值作为该工作面实际需风量。
(七)实际风量应符合集团公司核定风量。
三、确定通风路线,描述风流从采区进风巷经工作面到采区回风巷的路线。
四、瓦斯防治(包括瓦斯检查和瓦斯监测)
(一)明确瓦斯检查的有关规定,描述工作面瓦斯超限处理、撤人和恢复生产的规定等内容。
(二)明确瓦斯监测设备、传感器的设置地点、报警浓度、断电浓度、复电浓度、断电范围,以及瓦斯报警撤人和恢复生产的规定等内容,并绘制监测设备布置图及断电控制系统图。
五、采用瓦斯抽放系统时,应说明瓦斯抽放管路的敷设路线、抽放路线等内容。
六、确定综合防尘系统,描述防尘供水管路系统,防尘方式,隔绝瓦斯、煤尘爆炸方式等内容。
(一)明确防尘供水系统,应包括防尘供水管路系统设置、管径及三通阀门布置参数、防尘设施设置位置等内容。
(二)明确防尘方式,应包括工作面综合降尘的各类方式(煤层注水、采煤机内外喷雾,架间喷雾,转载点喷雾,湿式打眼,装煤洒水,个体防护,工作面进风巷、回风巷净化水幕和冲冼工作面进风巷、回风巷等方式)。
(三)明确隔绝瓦斯、煤尘爆炸方式,包括隔爆设施的设置、水量、管理等要求。
七、开采有煤层自然发火倾向性煤层的,要明确防治煤层自然发火所选用的消防管路系统及防灭火措施。
(一)描述回采期间选用的综合防灭火方式(注浆、注氮、阻化剂、凝胶、均压等),并确定相关的工艺和参数。
(二)确定监测系统,描述束管监测系统安设、传感器的设置地点、监测要求、自然发火标志气体、预报制度,以及气体超限撤人等内容。
(三)明确特殊时期的防灭火要求,包括工作面末采、过地质构造、停止正常生产,以及其他意外情况下的防灭火规定。
八、开采煤与瓦斯突出煤层的,要明确防治突出的具体措施。
具体措施应为“四位一体”防突,预测预报、效果检验可概述,防突技术措施要明确(也可制定专项措施),防护性措施必须在规程中明确,并与生产工艺相关。
如割煤与移架、移溜、清浮煤不得平行作业,回风停电撤人、压风自救的设置等。
九、绘制通风、防尘及防灭火系统相关图纸。
通风系统图、瓦斯抽放系统图、防尘系统图、注浆系统图、注氮系统图、消防管路系统图、安全监测监控系统(设备)布置图等图纸,可以合并绘制或分单项绘制。
4.1.5.3排水系统
一、根据工作面的最大涌水量,选择排水设备和排水系统。
二、明确排水路线。
三、绘制排水系统示意图。
4.1.5.4供电系统
一、进行供电系统设计,包括以下内容:
选择供电方式、电压等级、电气设备,计算电力负荷、电气保护整定计算。
(有专项设计的,作业规程中简要说明。
)
二、绘制供电系统示意图。
应明确供、用电设备型号参数,电缆种类、长度、断面和“三大保护”等情况。
4.1.5.5通讯照明
一、描述工作面与车场、变电所、调度室等要害场所(部门)直接联系的通讯设施位置及型号、电话位置等。
二、描述工作面、转载点等主要地点的照明系统设置情况。
绘制通讯、照明系统示意图。
4.1.6劳动组织及主要技术经济指标
4.1.6.1劳动组织
一、描述作业方式。
根据工艺流程和劳动组织,合理安排各工序,尽量做到平行作业、提高工时利用率。
二、描述劳动组织方式。
说明劳动力配备情况,编制劳动组织表。
表七:
劳动组织图表
一班
二班
三班
四班
合计
班长
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