机械化炮采工作面设计说明.docx
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机械化炮采工作面设计说明
第一部分工作面概况
一、盘区名称及工作面编号
本工作面位于7#层断中盘区1037巷以北,由1039轨道巷、1041皮带巷及回头切眼构成,工作面编号为78119工作面。
后附工作面布置图
二、工作面四邻状况及上部煤层开采情况
1、工作面四邻状况:
78119工作面西部为716盘区机轨合一巷,东部为F2断层,南部、北部均为实体煤。
2、工作面上部煤层开采情况:
工作面正对上部为3#层采空区。
3、工作面距上部煤层及地表距离
根据地测科提供的地质资料,本工作面距上部3#煤层层间距为35~44m、与下部8#煤层层间距为20m,距离地面垂距为223m。
4、工作面长度、顺槽长度、可采走向长度
78119回采工作面长度80m,顺槽长度为549米,与1037巷保留25米护巷煤柱,因此,该工作面实际可采走向长度为524m。
5、煤层厚度、工作面地质储量、可采储量、工作面回采率
⑴工作面煤层厚度平均为1.15m。
⑵地质储量:
工作面走向长度为549m,工作面长度为80m,则地质储量为:
549×80×1.15×1.3=65660吨
⑶可采储量:
(549-25)×80×1.15×1.3×95%=59537吨
⑷工作面回采率:
59537÷65660=90%
6、工作面开采时间、结束时间
本工作面为机械化炮采队首采工作面,预计搬入时间为2010年3月,可采期为101天,预计结束时间为2010年6月。
二、地质概况
1、工作面地质构造情况:
根据已掘进的716巷和上覆3#煤层采掘所揭露的地质情况判断,工作面地质构造简单,没有断层等的地质构造。
2、煤层结构厚度变化,煤的硬度
煤层结构单一,倾角平缓,为3º~8º,厚度为1.35m。
4、顶底板岩性、成分、胶结物、层理、分层厚度
伪顶为厚0.8m的炭质泥岩,直接顶为灰色中砂岩,厚1.7~3.8m,老顶为浅灰色细砂岩,厚3.67~42.3m;直接底为浅灰色细砂岩,厚1.2~3m,老底无。
5、水文、瓦斯、煤尘状况
本工作面正对上部为3#层采空区,无积水。
瓦斯绝对涌出量为4.25m3/min,属低瓦斯,煤尘爆炸指数为33.39%,具有爆炸性。
第二部分巷道布置、管线铺设及绞车安装
一、巷道布置
工作面采用双巷布置,轨道巷兼运料、回风,皮带运输巷运煤、进风,工作面后退式开采。
二、巷道形状、规格及支护
工作面巷道形状均为矩形,规格与掘进方式如下:
1041皮带巷,净宽3.0米,净高2.2米,沿顶起底掘进;1039轨道巷,净宽3.0米,净高2.2米,沿顶起底掘进;回头切眼,净宽6.0米,净高1.8米,沿底挑顶掘进。
三、煤柱留设
工作面采至距1037巷25m时停采。
四、管路铺设
在1039巷和1041巷分别铺设两趟2吋水管用做洒水管路。
在1039巷和1041巷分别铺设两趟2吋水管用做排水管路。
在1039巷铺设一趟2吋水管用做乳化液供水水管。
五、绞车安装
在1039轨道巷安装三台JD-25型调度绞车。
第三部分生产系统
一、运煤系统:
工作面→1041皮带巷→1035机轨合一巷→716机轨合一巷→7#煤仓→主暗斜井→箕斗井煤仓→箕斗斜井→地面
二、运料系统:
地面→材料斜井→副暗斜井→714盘区轨道巷→716机轨合一巷→1035机轨合一巷→1039轨道巷→工作面
三、通风系统:
进风:
人车、材料斜井→副暗斜井→714盘区轨道巷→716机轨合一巷→1035机轨合一巷→1041皮带巷→工作面
回风:
工作面→1039轨道巷→回风绕道→1037专回巷→712盘区专回巷→郭家坡风井→地面
四、排水、洒水、配液系统:
⑴排水系统:
工作面→1039轨道巷、1041皮带巷→1035机轨合一巷→716机轨合一巷→与714盘区轨道巷排水管道连接
⑵洒水系统:
714盘区轨道巷洒水管路→716机轨合一巷→1035机轨合一巷→1039、1041巷→工作面
⑶配液系统:
1039轨道巷→工作面
五、通讯系统
在工作面和皮带头各安装一部电话供井上、下联系。
六、供电、照明系统
电源来自7#层断中盘区变电室,6000V电源至716巷移变。
在皮带头安装一台信号照明综合保护,供机轨合一巷照明。
第四部分采煤方法及生产工艺
一、采煤方法
本工作面采用炮采工艺,自然垮落法管理采空区顶板。
沿底沿顶开采,采高平均1.15米,循环进度1.3米。
二、工作面设备技术特征
工作面设备一览表
设备名称
型号
数量
电压(V)
功率(KW)
生产能力(T/h)
刮板输送机
SGB630/110×2
1
1140
220
450
刮板输送机
SGW-40T
2
660
40
180
胶带输送机
SSJ-1000/800/160
1
660
160
800
调度绞车
JD-25
3
660
25
煤电钻
MZ-15
3
128
1.5
回柱绞车
JH-14
2
660
18.5
钻机
ZYJ-280/150
1
660
11
泵站
乳化液泵
WRB200/31.5
2
1140
125
乳化液箱
RX200/16A
1
液压支架
ZY4000/8.5/16
53
单体液压支柱
DZ25
90
π形钢梁
HDJA-1200
248
1、液压支架选用ZY4000/8.5/16掩护式液压支架,其技术参数为:
高度:
850mm~1600mm;中心距:
1.5m;
初撑力:
2530~3023kN(P=31.5MPa);
工作阻力:
3272~3909kN(P=40.74MPa);
支护强度:
0.6~0.72MPa(f=2);
底板比压:
1.46~1.96MPa(底座前端)(f=2);
适应采高:
1050~1400mm;
适应煤层倾角:
≤20°;
操纵方式:
邻架操作;重量:
8.7t。
2、泵站使用WRB200/31.5型乳化液泵站,其技术特征为:
公称压力:
31.5MPa;公称流量:
200L/min;
柱塞个数:
3个;柱塞直径:
50mm;
柱塞行程:
66mm;电机功率:
125/160KW;
电机电压:
1140V;外形尺寸:
2300×980×1040mm;
重量:
2.6t;安全阀出厂调定压力:
34.7~36.8MPa;
卸载阀调定压力:
31.5MPa;
工作液:
乳化液(含5%乳化油的中性水混合液);
乳化液箱:
型号:
RX200/16A;容量:
1600L;
外形尺寸:
2656×900×1215mm;重量:
1020kg。
3、单体液压支柱技术特征:
型号:
DZ25(外注式)
支撑高度:
最大2500mm,最小1700mm,工作行程:
800mm
额定工作阻力:
250kN初撑力:
78.5kN
缸径:
100mm重量:
58kg
4、π形钢梁技术特征:
型号:
HDJA-1200
长度:
1200mm
梁体承载能力:
许用≥250kN,最大≥350kN
各向调整:
上下≥7°,左右≥3°
外形尺寸:
长×宽×高=1290×165×138
重量:
30.5kg
5、钻机技术特征:
型号:
ZYJ-280/150架注式液压回转钻机
架柱高度:
最大2740±20mm最小2220±20mm
钻孔深度:
50~70m钻孔直径:
Φ42mm~Φ75mm
钻孔方位:
水平360°,垂直±90°额定压力:
12MPa
额定转速:
≥150r/min钻岩速度:
≥200mm/min
推进力:
一级≥10kN,二级≥7kN推进行程:
1080±20mm
主机重量(不含钻杆):
168kg
三、采煤工艺
1、落煤工作
本工作面采用机组割煤,工作面刮板输送机运煤方式。
2、循环方式
工作面采用正规循环方式,其工艺流程为:
准备维护设备→打眼→装药、放炮、通风→推溜、移架→清理浮煤,以此循环。
具体为:
⑴准备:
在准备阶段,首先应检查工作面及顺槽巷道的瓦斯、顶板等情况,然后检查工作面支架、刮板输送机、皮带等电气设备的完好,待确认无误后,方可开始工作。
⑵打眼:
在工作面中部由两组打眼人员开始向两边打眼,打眼时要求严格按照爆破说明图表进行。
⑶装药、放炮、通风:
在打眼过程中,要求放炮人员严格按照《煤矿安全规程》的要求进行装配引药工作;打完眼后,进行装药工作,要求必须充填足够的炮土及水炮泥;要求严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮”制度;在放完炮后,待炮烟散尽确认安全后,方可进入工作地点进行其他工作。
⑷推溜、移架:
放完炮后,由支架工进行推溜装煤及移架工作。
⑸清理浮煤:
在推溜、移架过程中,铲煤工随着支架前移同时进行清理架间浮煤的工作,至此为一个循环。
3、工作制度及劳动组织
年工作日为300天,采用“三八制”作业方式,三班生产随班检修。
劳动组织图表
序号
工种
每班人数
早
二
三
合计
1
队干部
4
2
跟班队长
1
1
1
3
3
小队长
1
1
1
3
4
打眼工
6
6
6
18
5
放炮员
由打眼工兼任
6
铲煤工
3
3
3
9
6
支架工
2
2
2
6
7
支柱工
3
3
3
9
8
开溜工
3
3
3
9
9
电工
2
2
2
6
10
泵站工
1
1
1
3
11
开皮带工
1
1
1
3
12
合计
23
23
23
73
加上轮修人员出勤率按85%计,共需人员86人。
第五部分生产能力及可采期
普采工作面工作日按300天计算,平均每月按25天正常生产日计算,采用“三八制”正规循环作业。
1、循环产量
A=L×M×D×R=80×1.15×1.3×1.3=155吨
L—工作面长度80mM—平均采高1.15m
D—循环进度1.3mR—容重1.3T/m3
2、每日循环个数:
4个
3、每米产量:
Q米=L×M×R=80×1.15×1.0×1.3=120吨
4、日生产能力:
Q日=155×4=620吨
5、月生产能力:
Q月=620×25=15500吨
6、年生产能力:
Q年=620×300=186000吨
第六部分支柱选型与顶板管理
一、支柱选型:
根据平均煤厚1.15m,工作面设计采高1.15m,本工作面选用ZY4000/8.5/16型液压支架维护工作面顶板,用自然垮落法处理采空区顶板。
本工作面长度80m,循环进度为1.3m,工作面最大控顶距1.4m,最小控顶距0.1m。
二、支护设计:
1、工作面合理的支护强度:
Pt=9.81×h×γ×k=9.81×1.15×25×8=225.63kN/m2
其中:
Pt——工作面合理的支护强度,kN/m2。
H——平均采高,1.15m。
γ——顶板岩石容重,2.5吨/m3。
K——工作面支柱应该支护的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。
开采煤层较薄,顶板条件好,周期来压不明显时,应选用低倍数,反之,应用高倍数。
按采煤工作面质量标准规定,本工作面选取8。
2、顶板压力估算:
78119工作面长度为77m,加上两顺槽巷1039、1041巷宽度为86m,工作面最大控顶距为4.785m,则:
工作面最大顶板压力估算为:
86×4.785×225.63=92849kN
本工作面选用51架ZY4000/8.5/16液压支架和两架ZZS5600/1.4/2.8端头支架,其工作阻力分别为:
4000kN和5592kN,则其支撑力为:
F=51×4000+2×5592=215184kN
则:
F>Pt,工作面支架选型合理。
3、超前支护计算:
依据下列公式对超前30m的顶板压力进行估算:
q=
γ
式中:
γ—岩石重力密度,取25kN/m3;
α—巷道跨度的
;
f—岩石坚固性系数,取7。
则:
q=
25×1.52÷7=10.71kN/m
30m的超前压力为:
=10.71×30=321kN
本工作面选用DZ25单体液压支柱的工作阻力为250kN,则支柱数量为:
N=
=
=1.284根
而本工作面根据设计支护数量为每翼超前支护32根DZ25单体液压支柱,远大于理论计算数量,符合要求。
三、顶板管理
本工作面采用全部垮落法管理采空区顶板。
1、矿压监测
⑴观测对象
观测工作面及两侧顺槽的顶板及煤壁的变化情况。
⑵观测内容
动态监测液压支架支护阻力,工作面顶板状况统计观测(片帮深度、采空区顶板冒落状况、端头及超前支护的质量)。
⑶测站布置及观测方法
第一、工作面矿压观测采用“三区五线”的布置形式,其中中部设三条测线、头尾各设一条测线,在每条测线支架上各安设一块压力记录仪,对工作面顶板进行24小时的连续监测,并用巡回检查仪(单体支柱工作阻力检测仪)巡回检查工作面所有支柱的运行状况,及时掌握支架的初撑力以及对顶板的支撑作用力。
第二、每24小时由一名观测工观测工作面支护质量与顶板动态,并采集相关数据,检测支架初撑力、工作阻力等变化情况和进行宏观观测,矿压队按要求作出书面观测日报及来压预报,报送有关单位及队组,以便采取相应的措施。
2、工作面超前支护:
两巷超前支护采用DZ-25型单体液压支柱配戴1.2米长的兀型钢梁支护顶板,长度均为30米,以工作面煤壁算起前15米支双排,后15米支单排,单排支设在靠工作面侧,柱距1.5米,排距1.5米,距两帮均为0.75米、1.2米长的兀型钢梁垂直巷道布置,超前支护的支柱各生产班生产前要求一次支够25米,保持不少于20米距离。
超前支护的单体液压支柱、兀型钢梁必须用防倒链逐根联好。
4、端头支护:
在头部及尾部各布置1架ZZS5600/1.4/2.8端头支架。
在头部端头,距端头支架0.7m开始支设,柱距1.0m,1.2米长的兀型钢梁平行煤壁布置。
在尾部端头,距端头支架0.7m开始支设,柱距1.0m,1.2米长的兀型钢梁平行煤壁布置。
5、安全出口的管理
安全出口均设专人管理,及时将安全出口处浮煤、浮矸等杂物清理干净、电缆、液管吊挂整齐、保证巷道净高度不小于1.6米,人行宽度0.7米以上,达到畅通无阻。
两巷闲置、废旧的物料、设备要及时出井、不出井的要整齐码放在距工作面煤壁100米以外的宽敞地点,不得影响行人和运输。
6、端头、超前与其它工序之间的衔接关系
人员在端头、超前支护范围内支回柱时,工作面严禁进行放炮工作;安全出口有人工作时,所在端头处的前5架支架,严禁操作而且必须升紧(包括端头处单体支柱)。
7、顶板来压观测
必须对工作面的初次来压及周期来压进行详细的观测、记录,同时对观测记录及日常矿压观测记录进行仔细分析,对初次来压及周期来压做好预测、预报工作。
第七部分主要经济技术指标
序号
项目
单位
指标
1
工作面长度
米
80
2
煤层厚度
米
1.15
3
采高
米
1.15
4
煤层倾角
度
3~8
5
循环进度
米
1.3
6
循环产量
吨
155
7
日循环个数
个
4
8
日产量
吨
620
9
日出勤人数
人
73
10
效率
吨/人/日
8.49
11
回采率
%
90
12
炸药消耗量
Kg/万吨
4813
13
雷管消耗量
个/万吨
10774
第八部分工作面通风设计
一、普采工作面风量计算:
根据《煤矿安全规程》中的要求,制定配风量。
1、按CH4、CO2涌出量计算:
Q采=100q瓦采K采(m3/min)
式中:
q瓦采—平均瓦斯绝对涌出量0.75m3/min
K采—瓦斯涌出不均衡系数,取2.0。
则:
Q采=100×0.75×2=150m3/min
2、按炸药量消耗量计算
Q=25A=25×8=200m3/min
A:
一次爆破最多炸药消耗量
3、按人数计算:
Q=4N
式中:
4—单位供风标准,即每人4m3/min规定风量
N—工作面同时工作的最多人数,取35
则:
Q=4N=4×30=120m3/min
根据以上计算,工作面所需风量最大值为480m3/min
4、按风速进行验算:
按最低风速验算,工作面的最小风量
Q1≥15S≥15×5=75m3/min
按最高风速验算,工作面的最大风量
Q2≤240S=240×5=1200m3/min
则Q2≥Q≥Q1,符合要求。
而工作面实际供风量为480m3/min,符合上述计算要求。
二、通风路线:
地面→材料斜井、人车斜井→副暗斜井→714盘区轨道巷→716机轨合一巷→1035机轨合一巷→1041皮带巷→工作面→1039轨道巷→1037专回巷→712盘区专回巷→郭家坡风井→地面
第九部分安全技术措施
一、防瓦斯及有害气体措施
通风部门必须按要求将风量配够。
严格执行瓦检制度,工作面必须配备专职瓦检员,按规定检查瓦斯及其它有害气体涌出情况。
二、防尘措施
灭尘:
运输各转截点必须安装喷雾洒水装置,按规定安设净化水幕、吊挂隔爆水袋等。
洗尘:
按规定定期冲洗两顺槽煤尘。
三、防火措施
1、外因火灾的预防措施:
①施工队组必须建立火灾预防制度,必须明确责任,落实到人。
②加强工作面及两顺槽巷内的机电设备管理,坚决杜绝电气设备超负荷运转。
机电部门、施工队组严格按规定定期或不定期地对工作面及顺槽巷内的电气设备进行检查,狠抓现场管理,消灭一切不合理的供电现象或失爆的产生,杜绝一切火源的出现。
③生产过程中,尽可能地使用不燃或耐燃性材料。
工作面及顺槽巷内的备用物料,要分类整齐地码放并按规定间隔一定的距离,严禁乱堆乱放。
④对于工作面的油脂、棉纱等可燃物要存放到指定的安全地点,每班必须由班组长负责对上班遗留的油脂、棉纱等可燃物清理到垃圾桶内,并定期运送出井处理,严禁乱堆乱放,严禁将剩油、废油泼洒在工作面及顺槽巷内,工作中不慎泼洒在巷内的剩油、废油要立即采取措施处理,消灭火灾隐患。
⑤工作面必须严格按照《作业规程》配备足够数量的灭火器材,并经常检查,确保能够正常使用。
⑥严禁工作面进行电焊、气焊及喷灯焊接等工作。
2、内因火灾的预防措施:
①工作面要一次采全高,尽可能地减少古塘浮煤丢失,提高煤炭回收率。
每班派专人将工作面架间浮煤清理干净。
②工作面要加快开采速度,在煤层最短发火期完成整个准备及开采过程。
③工作面开采结束后,必须在45天内撤出一切设备,并对采空区进行永久性封闭。
④采空区封闭工程中所有的通风设施必须严格按照质量标准施工,密闭施工位置必须选定在顶板压力稳定、支护完好的范围,并留有再次加固的地方,施工过程中每完成一道工序,经矿验收人员验收合格后方可进行下一道工序,坚决杜绝不合格的通风设施产生。
⑤严格执行回采工作面自燃火灾预测预报制,矿山救护队每旬完成一次工作面采空区取样化验分析工作,所有检查分析结果都要做好记录,并进行整理,发现有异常变化时立即发出自燃火灾预报,由矿总工程师采取措施进行处理。
3、火灾处理措施:
①任何人发现井下火灾时,应视火灾性质,灾区通风和瓦斯情况,立即采取一切可能的方法直接灭火,控制火势,并迅速汇报调度室。
②工作面及顺槽内的电气设备着火时,应首先切断其电源,未切断电源前,不得使用导电或潮湿的灭火器材进行灭火。
③工作面所有人员入井时必须佩戴能够使用的自救器,并熟悉井下避灾路线,能够有组织地进行有效的灭火工作或安全撤退。
④在抢救人员和灭火过程中,必须有专人检查瓦斯、一氧化碳、煤尘、其它有害气体和风向、风量的变化,必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。
四、防水措施
开采过程中,必须密切注意顶板与采空区情况,发现有涌水预兆时,立即向矿调度室汇报并采取措施。
五、顶板预防措施
1、工作面切顶墩柱及单体液压支柱必须接顶严密,达到初撑力。
2、由于工作面存在一层厚0.8m的炭质泥岩伪顶,因此,采煤机司机在割煤过程中必须时刻注意顶底板的变化情况,避免对顶板的破坏。
3、在采煤过程中,注意工作面及两端头的顶板变化情况,加强对工作面上、下端头与两顺槽巷的顶板管理。
4、工作面遇顶板节理发育、破碎时,采取挂网的措施。
5、采用及时支护的方式支护工作面顶板。
6、工作面两端头的支护,在回撤时,必须提前切顶墩柱回撤。
六、机电措施:
1、严禁带电检修和搬迁电气设备。
2、顺槽巷内电缆要悬挂整齐,不能落地。
3、过流、接地、漏电“三大保护”要求齐全有效,开关必须上架。
4、电气设备必须防爆完好,坚决消灭失爆现象。
坚持使用煤电钻综合保护装置和风电闭锁装置。
5、严禁电缆有鸡瓜子、羊尾巴和明接头。
七、其它措施
(1)各种安全监测探头和自动检测报警断电系统,必须按要求安装完好,正确使用、维护。
(2)开采过程中,要经常注意工作面两顺槽内超前支护压力对巷道的影响,若压力较大时,必须及时采取加强支护措施。
(3)在采煤过程中,必须定期对工作面的液压支柱进行检查,发现有损坏的支柱必须及时更换、修理。
(4)乳化液浓度必须达到规定要求。
(5)严格按照正规循环作业图表进行组织施工,严禁工作面空顶作业。
第十部分避灾路线
一、正常通风时的避灾路线:
工作面→1041皮带巷→1035机轨合一巷→716盘区机轨合一巷→714盘区轨道巷→副暗斜井→1050水平西大巷→人车斜井→地面
二、反风时避灾路线:
工作面→1039轨道巷→1037专回巷→712盘区专回巷→郭家坡风井→地面
附图:
1、78119回采工作面巷道布置图
2、78119回采工作面巷道断面图
3、78119回采工作面通风系统图
4、78119回采工作面避灾路线图
5、78119回采工作面设备布置图
6、78119回采工作面支护布置图
7、78119回采工作面正规循环作业图表
8、78119回采工作面爆破图表
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