175SW22采区设计说明书.docx
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175SW22采区设计说明书
萍乡市芦溪县源南利发煤矿
-175SW22采区设计
说
明
书
编制:
刘峰
技术负责人:
刘峰
矿长:
朱海明
二O一三年元月
审批意见
煤矿审批意见:
年月日
县煤炭局审批意见:
年月日
市煤炭管理办公室审批意见:
年月日
一、采区概况
二、地质特征及构造
三、采煤方法与循环方式
四、采区生产能力
五、采区巷道布置
六、采区生产系统
七、主要安全技术措施
八、采区技术经济指标
-175SW22采区22041工作面设计说明书
一、采区概况
1、采区位置
-175SW22041工作面采区相应地表位置在本矿矿井的西翼,井下位置:
西付绞-175m水平东大巷巷口进约100米,采区走向平均长度:
70m,垂高30m,倾斜长度32m,主采B4煤层。
2、采区与地面相对位置关系
地面无保护物。
3、采区范围的确定
本设计拟定采区,上至-145M水平,下至西付绞-175m水平,是已确定的水平标高。
采区设计工作面布置:
沿西付绞-175m水平东大巷布置穿煤运输巷后,沿B4煤层见煤点布置煤层运输巷,在-145米回风巷布置煤层回风巷。
每10米布置天眼组、分皮付巷与-145米水平形成回风系统,采用水平分层小级段爆破法布置,形成正规采煤工作面。
二、地质特征及构造
1、矿井地层
区内出露地层从老到新有:
(1)二叠系下统茅口组(P1m),厚度大于250m;
(2)二叠系上统乐平组(P2l),由官山段、老山段、新塘段组成。
官山段(P2l1),厚度200m左右,含煤7层,其中A1、A2煤层可采或局部可采。
与下伏茅口组呈不整合接触。
老山段(P2l2),厚度80m以上,含煤3层,其中B4、B5煤层局部可采,与下伏官山段呈整合接触。
新塘段(相当狮田子山段和王潘里段)(P2x),上部盛产菊石化石,呈带状产出,可作为特有的标志层,厚度170m以上,与下伏地层呈整合接触。
(3)第四系(Q),厚度0~35m,一般为12m左右。
2、地质构造
该区处于源南向斜南西部,源南向斜轴向55°~60°,两翼为二叠系下统茅口组、乐平组官山段地层,轴部出露地层为二叠系上统乐平组老山段。
北翼地层倒转,倾角较陡,倾角80°~85°,南翼正常,倾角89°左右。
由于后期断裂构造的影响,导致向斜的不完整和不对称。
区内断裂构造较发育。
井田中部发育三条走向逆冲断层,其中F3断层,走向52°,倾角53°,属逆断层,断距164m,错切茅口灰岩和煤系地层;F4断层,走向52°,倾向南东,倾角70°,上盘向上仰冲,下盘下落,断距130m以上,错切茅口灰岩和煤系地层及煤层;F1断层属F4断层次级构造,F1、F3和F4断层基本平行,均属走向逆冲断层。
另外,在井田南西面存在一条F5断层,走向280°,倾角较陡>85°,北东盘向南移,南西盘向北移,断距176m,错切北东向逆冲断层和煤系地层及煤层,属北西向张扭性断层。
另外,根据区域地质资料,在上述主干断层旁侧与其相互平行的构造亦较发育,故不能忽视在井田范围内存在的可能性。
3、煤层赋存及煤质
(1)煤层
矿井主要开采二叠系上统乐平组老山段B4、B5煤层,煤层走向40°~60°,倾向南东,倾角60°~80°,B4煤层平均厚度1.6m,B5煤层平均厚度2.2m,煤层间距20~50m,煤层稳定性中等,呈藕节状或扁豆状,煤层稳定程度属第Ⅱ类较稳定型煤层。
(2)煤质:
根据原煤分析结果:
灰份Ag平均19.7%;挥发份Vr2.5~6%,平均4.16%;发热量QgDW5000~5500卡/克;全硫SgQ1.18%;属中灰低硫高变质无烟煤。
(3)煤层顶底板情况
开采的B4、B5煤层的直接顶板为细粉砂岩、粗粉砂岩,属中等冒落Ⅱ类顶板。
其直接底板为细粉砂岩、粗粉砂岩,局部含少量泥质细砂岩。
开采煤层顶、底板条件为中等冒落Ⅱ类顶底板,存在顶板危险因素。
(4)矿井开采技术条件
1)矿井瓦斯
2011年度矿井瓦斯等级鉴定的批复结果为低瓦斯矿井。
矿井绝对瓦斯涌出量为0.86m3/min,矿井相对瓦斯涌出量为9.16m3/t,矿井绝对二氧化碳涌出量为2.039m3/min,矿井相对二氧化碳涌出量为27.75m3/t。
2)煤尘爆炸性和煤层自燃倾向性
根据江西煤矿矿用安全产品检验中心鉴定结果:
煤尘爆炸性鉴定表
鉴定煤样编号
煤样
编号
采样地点及煤层名称
水份
Mad
(%)
灰份
Aad
(%)
挥发份
Vdaf
(%)
火焰长度
(mm)
抑制煤尘爆炸最低岩粉量(%)
鉴定
结果
040118
040118
B4
3.20
9.52
2.20
0
/
无爆炸性
08A0020
08A0020
B5
3.34
10.38
2.20
0
/
无爆炸性
煤炭自燃倾向性鉴定表
试样
编号
采样地点及煤层名称
水份
Mad
(%)
灰份
Aad
(%)
挥发份
Vdaf
(%)
全硫
St,ad
(%)
真密度
dTRD
(g/cm3)
吸氧量
(ml/g·
干煤)
自燃倾向等级
040118
B4
3.20
9.52
2.20
0.68
1.69
1.12
不易自燃
08A0020
B5
3.34
10.38
2.20
1.10
1.69
0.58
不易自燃
3)矿井水文地质条件
根据地矿赣西地质工程勘察院提供的《萍乡市芦溪县源南利发煤矿水文地质报告》,矿井水文地质条件属中等类型。
矿坑水来源有岩溶水、构造水、老窿水,现矿井正常涌水量为36.2m3/h,最大涌水量为81m3/h,最小涌水量为12.4m3/h。
①地表水体
本矿区及附近的地表水体有大气降水、地表水塘和水库的蓄水。
东风水库位于利发煤矿西北部,为小型Ⅱ类水库,库容量达118万m3左右,根据技术论证报告,水库水体在北翼B4、B5煤层底板,煤层开采顶板裂缝带,底板采动滑动破坏带都不会导通水库水体、影响水库蓄水或水库水体给矿井开采带来危害。
另外,水库堤坝留设保护煤柱后,矿井开采就不会影响水库堤坝,目前设计的-175W22采区处于矿井的西翼,远离东风水库的堤坝,不会对水库堤坝产生影响。
②主要含水层
a.二叠系下统茅口组,与煤系地层以假整合接触,茅口灰岩岩溶发育,动静储量大,是矿区主要含水层。
b.乐平组老山段、官山段裂隙含水层,含水微弱,主要集中在浅部风化带,并和上部残坡积水、地表水塘、水库等蓄水形成统一水体。
③构造水:
井田内有F3、F4断层,F5该组断层在倾向上切割煤层,为矿井充水的主要途径,水源来自含煤地层的风化裂隙带、茅口灰岩含水层及地面水体,断层透水性较好。
开采中应注意探水。
F5为倾向平推断层,形成时代晚,切割早期形成的地层构造,为张扭性,具富水和导水性能,但在副井及东暗绞施工时都已揭穿无导水性。
④老窿水:
该矿浅部老窿开采多年,规模、深度难以查清,不同程度地存在老窿积水,这些均有可能造成井下突水,但目前采区设计标高在-175m至-145m标高,可以不考虑老窿水的问题。
⑤物探含水体:
根据该区域水体物探资料反映,设计采区附近无水体。
因此可以不考虑水体对设计采区的安全威胁问题。
综上所述,该采区主要充水因素为大气降雨沿岩裂隙或断层下渗到施工地点,其涌水量大小与地面大气降雨有一定关系,在雨季应搞好防排水工作,掘进时应遵循“有疑必探,先探后掘”的原则。
4)其它自然灾害条件
矿井开采煤层无冲击地压现象。
本区地层地温正常,井下作业地点气温一般为21℃~23℃。
三、采煤方法与循环方式
1、采煤方法的选择:
根据西付绞-175m水平东大巷布置的穿煤运输巷揭露的B4煤层厚度情况来看,本区B4煤层平均厚度2.5米,煤层较稳定,拟采用水平分层小阶段爆破采煤法布置回采工作面。
2、循环方式和进度:
循环方式为每天3个循环,采用本皮爆破落煤,中间腰皮的方式,根据以往其它工作面的回采循环进度情况,本矿在回采工作面的日平均循环进展(由上向下回采)为0.8米,且正规循环率为80%(考虑腰皮等因素),月进度为:
30×1.0×80%=19米。
3、顶板管理:
采用梯形工字钢支护进行支架,采用全部陷落法管理顶板。
四、采区生产能力
1:
生产能力
计算公式:
A=L·M·H·R·C
式中:
A:
工作面生产能力吨/月
L:
月进度(米)(19米)
M:
煤层平均厚度(2.5米)
H:
工作面采高(32米)
R:
容重(1.6吨/m3)
C:
工作面回采率(85%)
则A=19×2.5×32×1.6×85%=2067.2吨
2、工作面生产能力
0.2067×12=2.48(万吨/年)
3、可采储量的计算公式:
Z=S·L·M·R·C万T
式中Z—工作面的可采储量,万T
S—工作面的倾向长度,32m
L—工作面的长度,70m
M—煤层的厚度,2.5m
R—煤的实体密度,1.6m³T
C—工作面的采取率,85%
则Z=32×70×2.5×1.6×90%=0.806万吨
4、工作面服务年限
0.806÷2.48=0.32年
五、采区巷道布置
(一)巷道布置
①在-145米水平布置北回风岩巷见B4煤层见煤点后向东布置煤层回风巷。
②在西付绞东大巷B4煤层见煤点向东布置采区运输巷。
③在-175米水平运输巷沿B4煤层布置天眼组、付巷与-145米水平西回风巷贯通。
形成该工作面的回风系统。
(二)巷道施工顺序及施工要求:
1、首先在-145m水平沿煤层向东做采区回风巷,巷道规格:
1.7m×2.4m×2m。
2、-145m水平采区回风巷完成后,再在-175m水平沿煤层向东做采区运输巷,巷道规格:
1.7m×2.4m×2m。
3、在-175m水平采区运输巷到位后,向上冲天眼组,在采区的西部布置3个天眼组,每个天眼相隔10m,3个天眼每上10m进行分层并互相贯通,其中人行天眼必须错开位置,直到与-145m贯通形成回风系统,天眼规格:
1m×1m,向上进尺达到-143m标高,必须超前-145m水平的采掘回风巷30m,且首个天眼标高应达到-143米,超2米标高以防止插中问题,确保安全贯通。
(三)采煤工作面开拓、准备巷道的工程量:
①在-175米水平沿B4煤层布置采区运输巷75m。
②在-145m水平B4煤层见煤点沿煤层布置采区回风巷70m。
③在-175m水平B4煤层采区运输巷到位后,在采区的最东部布置3个天眼组,每个天眼相隔10m,3个天眼每上10m进行分层并互相贯通,其中人行天眼必须错开位置,直到与-145m贯通形成回风系统,准备巷道进尺量:
140m。
六、采区生产系统
(一)运输系统
1、运煤系统
工作面→溜煤眼→采区运输巷→-175m东大巷→西付绞井底车场→主井一水平车场→主井→地面
2、运料系统:
材料自地面料场→井口→主井→二水平回风上山→改造人行道→-145水平岩石回风巷→采区风巷
(二)通风系统
1、采区准备时的通风系统
-175米B4煤层运输巷
主井→一水平(-35m水平)→西付绞→-175米东大巷→局扇→工作面
-145米西回风石门
主井→一水平(-35m水平)→西付绞→-175米东大巷→局扇→工作面
2、工作面投产的通风系统
主井→一水平(-35m水平)→西付绞→-175米东大巷→工作面运输巷→工作面→回风天眼→工作面回风巷→-145米回风石门风巷→主井二水平回风上山→主风井→地面
3、风量配备
根据采掘方案及矿井生产能力,按330天生产日算,该采区平均日产121吨,瓦斯涌出量9.16m3/T.日,应配备风量按下式计算:
(1)按采区实际需要风量计算
Q采=(Q掘+Q回+Q峒)×K
式中:
Q采:
采区总风量
Q掘:
掘进所需风量
Q回:
回采工作面有效风量
Q峒:
峒室所需风量(50m3/min)
K:
风量配备系数1.5
Q回=
式中:
q:
瓦斯相对涌出量(9.16m3/T.日)
T:
日产量(117吨)
Q回=
=74.43(m3/min)
Q掘=
=45.8(m3/min)
Q采=(74.43+45.8+50)×1.5=255.35(m3/min)
(2)按采区瓦斯浓度0.75%以上的要求计算风量
Q=
×K
式中:
T:
日产量(117吨)
C:
瓦斯浓度(0.75)
K:
风量综合系数(1.8)
Q:
瓦斯涌出量(9.16m3/T.日)
Q=
×1.8=178.62(m3/min)
根据以上计算,按其风量最大值确定采区配风量,即采区的配风量为184.72m3/min。
(3)校验采区回风断面
S=
=
=0.50m2
最小采区进回风断面为进回风天眼,净断面为1m2,共2个,故进回风断面为2m2,大于0.50m2,满足要求。
(三)供电系统
线路由井口变压器引出→井口配电房→主井→一水平总开关→总开关→西付绞总开关→采区总开关→采区各用电地点
1、主井及采区机电设备的数量和变压器的选择
设备名称
电机功率(KW)
使用数(台)
总功率
备注
主提升绞车
75
1
110
西主绞绞车
37
1
37
西付绞绞车
22
1
22
东暗绞绞车
37
1
37
副绞水泵
37
2
74
西主绞水泵
37
2
74
东暗绞水泵
37
2
74
发电(M8、-12)
1.2
2
2.4
5.5kw局扇
35.5
3
16.3
合计
446.7
2、计算变压器容量
根据SB=
式中:
SB:
变压器计算容量(KVA)
Σpei:
由该变压器供电的设备总功率(KW)
Kx:
需用系数:
0.65
cos¢di:
加权平均功率因素0.7
则SB=
=414.8(KVA)
本矿已配备一台500KVA的变压器,其额定容量为500KVA。
3、井下主供电电缆的选择
计算公式:
IY>Ig
Ig=
式中:
IY:
电缆长期允许负荷电流(A)
Ig:
实际流过电缆的工作电流(A)
Ve:
电网的额定电压(V)
(1)矿井至采区机电设备电缆的选择
Ig=
=474.7(A)
根据计算,矿井已布置二根95mm2的矿用橡胶电缆,其单根长期允许负荷电流为285A,285A×2=570A,故满足要求。
(2)局扇电缆的选择
Ig=
=23.77(A)
根据计算,选用4mm2矿用橡胶电缆,其长期允许负荷电流为36A,满足要求。
(四)排水系统
在本采区回采过程中,主要受大气降雨影响,主要排水系统为:
西主绞→主井一水平泵房→主井放水巷→付井一水平泵房→地面
(五)管路系统
1、压风管路:
压风从主风井压风机房接出(3寸钢管)→主井一水平南绞(3寸钢管)→主井一水平(3寸塑管)→西付绞(2寸塑管)→西付绞-175米水平东大巷(2寸塑管)→→工作面(1寸塑管)
2、防尘管路:
井口防尘水池(3寸钢管)→主风井(2寸钢管)→主井一水平南绞(2寸钢管)→主井一水平(2寸塑管)→西付绞(2寸塑管)→西付绞-175米水平东大巷(2寸塑管)→工作面(1寸塑管)
(六)瓦斯监控监测系统
1、地面瓦斯监控监测室→主井→西付绞→西付绞-175米水平东大巷→采掘工作面
2、监控监测型号,甲烷传感器KGJ-100,断电仪(主机)D×J-1。
八、主要安全技术措施
(一)顶板管理措施
1、岩巷必须严格按中腰线进行施工,并严格执行敲帮问顶制度,控制空顶距离,做到安全施工。
2、巷道支护采用工字钢支护的方式,遇破碎带或岩石松动时,必须加密支护或采取其它特殊措施。
3、煤层运输巷施工使用好前探梁,煤上山施工使用好安全索和护顶板,严禁敝棚作业。
4、煤岩开门必须榴好树,上山及天眼贯通必须在贯通处放好长地梁榴树,上山内拉亭子必须榴树。
5、巷道掘进及修理有垮帮及出现空帮空顶时,要及时打好木垛接顶,将棚帮塞实,防止插针垮冒。
6、回采及掘进均必须编制作业规程,并作详细规定,特殊地段必须编制安全技术补充措施。
(二)防水措施
1、本采区水威胁主要是断层水(F3、F4、F5)、岩层裂隙水,在施工当中要充分考虑,在接近以上断层时应标明防治水的“三线”,并编制好探水设计及探水措施,做到“先探后掘”,并掌握透水象征,加强支护,防止透水事故。
2、在雨季期间要加强工作面及巷道支护,做好井上、下防排水工作。
(三)“一通三防”管理措施
1、防瓦斯措施
本采区所采煤层为B4、B5煤层,B4、B5煤层在原付井的一、二水平定为低瓦斯煤层,该煤层无自燃倾向和无煤尘爆炸性,为防止瓦斯事故的发生,经我矿研究决定,在该采区见煤后及时采样送资质部门进行鉴定。
(1)在煤巷顺槽的施工中,严格做好瓦斯监测监控工作,同时三班瓦检员做到检测三对口落实到实处。
(2)每班配备专职瓦检员和放炮员,认真执行“一炮三检”制度,严禁瓦斯超限作业。
(3)认真遵守“风电闭锁”、“瓦斯电闭锁”的规定,安装设备和现场管理,预防瓦斯事故,停头不能停风机,盲峒排瓦斯要按排放瓦斯的规定进行。
(4)加强通风设施管理,控制好风流,减少漏风、短路,消灭瓦斯库。
(5)在岩巷接近煤层时必须加强瓦斯的检测。
(6)完善瓦斯监测监控系统,经常检查系统的灵敏度,掌握瓦斯变化。
(7)电器设备下井前必须进行严格检查,井下设备要定期进行防爆检查,不合格的,及时按规定进行更换。
2、防尘措施
(1)巷道掘进必须坚持湿式凿岩,装煤岩洒水,放炮喷雾等综合防尘措施。
(2)下煤眼及工作面均要安装喷雾器,做到喷雾降尘,并有专人管理。
(3)回采期要放专人洒水,上下顺槽每班要洒水,冲洗煤尘,湿润煤层。
(4)加强巷道清理,及时清除巷道堆积物,及时清扫煤尘。
3、防火措施
①B4、B5煤层属非自然发火煤层,但必须加强通风管理,及时拆装通风设施,严格控制风流,采后及时密闭等事项。
②经常加强机电设备的检查、维护工作,杜绝电器失爆。
(五)其他措施
1、斜坡施工必须用板皮及坑木钉好挡墙,将行人道与下碴道隔开,挡墙高度不少于1.6m。
2、斜坡在施工期间必须做到行人不出碴,出碴不行人。
3、施工时必须装好上下联系信号,运料及行人均应采取信号联系方式,信号联系好后方可进行行人或运料。
4、各提升绞必须设好“一坡三挡”装置,严格做到“行人不开车,开车不行人”。
5、在工作面的回风天眼组与风巷贯通前,必须制定好贯通措施。
6、在岩巷掘进中,遇到破碎带时,要改变支护方式,并另制订措施作详细规定。
7、避灾路线
采区准备时的避灾路线
①瓦斯及火灾避灾路线:
a:
-175m水平运输巷
工作面→采区运输巷→-175m东大巷→西付绞井底车场→主井一水平车场→主井→地面
b:
-145米北回风石门
工作面→-142米回风上山→-175m东大巷→西付绞井底车场→西付绞→主井一水平车场→主井→地面
②水患避灾路线:
a:
-175m水平运输巷
工作面→采区运输巷→-175m东大巷→西付绞井底车场→主井一水平车场→主井→地面
b:
-142米北回风石门
工作面→-142米改造人行道→二水平风上山→二水平回风上山→主风井→地面
采区形成后的避灾路线
①瓦斯及火灾避灾路线:
工作面→行人天眼→煤层运输巷→-175m东大巷→西付绞井底车场→主井一水平车场→主井→地面
②水患避灾路线:
工作面→行人天眼→回风巷→-142米改造人行道→二水平风上山→二水平回风上山→主风井→地面
九、采区技术经济指标(见下表)
序号
名称
单位
指标
备注
1
走向长度
米
70
2
倾向长度
米
32
3
南翼煤层层数
层
3
4
可采煤层层数
层
2
5
煤层倾角
度
70
6
煤层厚度
米
2.5
7
采煤方法
水平分层
8
采区可采储量
万吨
0.806
9
采区生产能力
万吨/年
2.48
10
采区服务年限
年
0.32
11
采区回采率
%
85
12
开拓准备工程量
米
220
13
投产前应完成工程量
米
470
14
开拓准备巷道掘进率
%
48.6
利发煤矿
2013年01月3日
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