工作面设计

摘要本工作面为48号煤层中间夹0.20米灰褐色凝灰砂岩，其下部有2-4米泥岩夹煤，r-r曲线反映特殊煤层厚度平均2.6米。发育在17—22勘探线探部较好，为不稳定可采煤层，全层结构复杂，一般夹两层煤泥岩或泥岩含煤，容重1.43t/m3。工作面走向长度为1600m，倾向长度约为240m。工作面的工业储量为1.44Mt,可采储量为1.14Mt。工作面服务年限为6个月。由于该工作面埋藏较深，工作面受地压影响较大，工作面内温度较高，所以应选择支撑力较大，切顶性强，防护性能好，通风面较大，稳定性好的支撑掩护式支架。选择综采工艺，即在综合机械化采煤。根据采煤机的最大移动步距，工作面最大控顶距为5500mm，最小控顶距为4500mm。关键词：综合机械化采煤工艺，煤层倾角小，矿井瓦斯突出。I目录摘要......................................................................................................1第1章采煤工作面地质情况...........................................................11.1工作面概况...........................................................................................11.2工作面地质情况...................................................................................1第2章工作面储量与生产能力.......................................................32.1工作面储量...........................................................................................32.2工作面生产能力...................................................................................32.3工作面服务年限...................................................................................4第3章回采工艺..............................................................................53.1落煤.......................................................................................................53.2支护.......................................................................................................63.3采空区处理方法...................................................................................83.4采煤工艺...............................................................................................93.5生产技术管理.....................................................................................103.6安全技术措施.....................................................................................11致谢..................................................................................................14参考文献............................................................................................141第1章采煤工作面地质情况1.1工作面概况该工作面为48#煤层，东为切眼与矿井边界相距20米，西部为轨道上山，南部为实体煤，北部为西采区回风巷，上覆47层采空区，下部为49层未采区。48号煤层中间夹0.20米灰褐色凝灰砂岩，其下部有2-4米泥岩夹煤，r-r曲线反映特殊。煤的肉眼类型多属半亮煤和半暗型煤，视密度平均1.31－1.49，条带状结构较多，为层状构造中等变质程度，镜下鉴定其变质阶段一般为Ⅱ－Ⅳ，４8煤层以Ⅲ阶段为主大多为Ⅳ阶段.1.2工作面地质情况一、煤层赋存情况48号层煤层厚度平均2.6米。发育在17—22勘探线探部较好，为不稳定可采煤层，全层结构复杂，一般夹两层煤泥岩或泥岩含煤，容重1.43t/m3。煤层顶板细砂岩，南部有0.2—0.5米泥岩伪顶，底析为煤泥岩或泥岩夹煤。煤层倾角为8°。二、顶板岩层性质、厚度伪顶为粉细砂岩，厚度0.9m；直接顶为中砂岩，厚度8m；老顶为细粉砂岩，厚度13.62m；直接底为中-粗砂岩，厚度5.94m;老底为泥岩粉砂岩，厚度3.7m,分布比较稳定。三、瓦斯煤层瓦斯的涌出量随着开采深度的不断延深，瓦斯涌出量呈逐渐增大的趋势。工作面瓦斯问题较为严重，属于高瓦斯工作面。2四、水文地质杏花矿井田内地形由北往南逐渐变低，漫状丘陵和穆陵河谷下分布着煤系地层。穆陵河由西向东呈蛇曲型流经本井田深部（南部），平均流量21.9m3/秒，两岸分布着第四纪冲积含水层。可采煤层都位于穆陵河侵蚀基准面以下，属远离地面水矿井，北部穿插在井田内的带状冲积含水层与地面水和煤系裂隙水之间有水力联系，往南煤层逐渐加深，到穆陵河谷煤层在300米以下，地面水和冲积含水层的影响逐渐减弱。岩石的含水性也随着深度增加而减弱，深部井田的充水条件差，该井田的水文地质类型为水文地质条件简单的裂隙充水矿床，目前杏花立井正常涌水量120m3/h，最大时135m3/h。3第2章工作面储量与生产能力2.1工作面储量区段走向长度为1600m，工作面长度为240m。工作面储量计算公式为：Q=S×M×d/cos8º式中：Q——工作面储量，Mt/a；S——面积，m2；M——厚度，m；d——容重，t/m3。Q=1600×240×2.6×1.43/cos8º=1.44Mt经过计算工作面储量为1.44Mt。上下两巷各留设20m的保护煤柱。可采储量：Z=（Q-P）×K式中：Z—可采储量，Mt；Q—工作面储量，Mt；P—永久煤柱损失，Mt；K—采区回采率，取0.95；经计算煤柱损失0.3Mt，可采储量为1.14Mt。2.2工作面生产能力工作面煤层全部可采,工作面采用走向长壁采煤法采煤。10KrmlLA式中：Ａ０——回采工作面年生产能力，Mt；Ｌ——工作面推进度，m/a；l——工作面长度，m；m——煤层厚度，m；r——煤的容重，t/m3；4K1——工作面回采率，取0.95。本工作面采用综合机械化采煤工艺，工作制为四六制，三采一准，双向割煤往返一次割两刀，截深为1m，一天割9刀，一年工作330天，工作面长度为l=240m，所以年推进度为Ｌ=9×1×330=2970m,10KrmlLA=2970×240×2.6×1.43×0.95=2.517Mt/a2.3工作面服务年限工作面设计年生产能力为251万吨，设计月生产能力为22.88万吨，工作面回采率不低于95%。工作面每日按9个循环组织生产，循环进尺9m，设计采高2.6，则：日产量=240×2.6×9×1.43×0.95≈7629.34（t）每月按30天计：月进尺=9×1×30=270（m）月产量=7629.34×30×10-4≈22.98（Mt）22.88Mt由上述计算知，每天按9个循环组织生产可满足设计要求。可采期=可推进长度/月设计进尺=1600÷270≈6个月5第3章回采工艺3.1落煤一、采煤机类型根据本工作面的地理条件、经济条件、煤层赋存条件及本采区的落煤方法，本采区设计生产能力，工作面作业形式等选用MG463DW型采煤机。采煤机技术参数看采煤机技术参数表3—1表3—1采煤机技术参数表采煤机MG463DW总重40t,采高(m)2.0—3.5机面高度（mm）1300适应煤质硬度f≤3最大卧底量（mm）240煤层倾角（°）≤35电动机型号YBCSZ-200/200截深(mm)1000电动机功率（kw）562滚筒直径1800电动机台数（台）6牵引形式无链(交流变频)灭尘方式内、外喷雾牵引力（KN）505-312电压1140v牵引速度（m/min）0～9生产厂商太原机械厂二、采煤机进刀方式工作面内进刀方式：端头斜切进刀或中部斜切进刀⑴端头斜切进刀过程：当采煤机割煤至输送机头附近时，由于过渡槽变高，应使机体前滚筒逐渐调低，机体后滚筒逐渐调高，避免采煤机切割顶、底板，直至煤机前滚筒割至工作面运输巷边。机体前滚筒进入机巷后，后滚筒升高至顶板（即后滚筒变成前滚筒），此时采煤机后面的输送机已推移至煤壁处，并在机身处留下一段底煤，随后采煤机反向牵引，机体后滚筒降低，先将机身下段底煤割掉，然后煤机沿运输机弯曲段逐渐切入煤壁，6直至煤机完全进入运输机直线段，采煤机停止牵引，推移运输机溜槽及机头至煤壁，然后煤机向下牵引，此时，煤机前滚筒升起，后滚筒下降，割掉三角煤，直至机身前滚筒割入运输巷，最后煤机反向牵引，前滚筒升起，后滚筒下降，开始正常割煤至机尾，以同样方法割机尾煤。⑵中部斜切式进刀过程：当采煤机由运输机机头向机尾割煤，割至工作面中部后，开始由工作面中部向运输机头依次推移运输机，同时采煤机继续向机尾割煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，割煤至机尾后返刀向机头空行，通过中部弯曲段，继续向机头割煤，上滚筒割顶煤，下滚筒割底煤，同时由工作面中部向机尾依次推移运输机，待采煤机割完工作面下部煤后，再空返向上割煤。三、采煤机割煤方式割煤方式：双向往返割煤一次采全高。3.2支护一、支架选型及规格的确定⒈架型的选择：由于该工作面埋藏较深，工作面受地压影响较大，工作面内温度较高，所以应选择支撑力较大，切顶性强，防护性能好，通风面较大，稳定性好的支撑掩护式支架。⒉液压支架参数的确定：⑴按经验法计算支护强度：①垮落带高度计算：按公式10iiMHK及kiHHM——采高（m）iK——上覆岩层第i分层岩石碎胀系数，一般在1.15-1.25之间。kH——垮落带高度（m）7iH——上覆岩层第i分层根据地质资料知上覆可冒落岩层得（直接顶）垮落带高度：HK1=∑H1=M/(K1-1)=2.6/(1.15-1)=17m②根据垮落带高度计算支护强度：按公式costkPHtP——工作面支护强度，KN/m2；kH——跨落带高度（m）——顶板岩石容重，KN/m3.一般可取25KN/m3——工作面倾角(°)得costkPH=17×25×cos8°=411KN/m2③参照工作面初次来压时的实测支架最大载荷:3065PKN支架受力面积：24.21.56.3SABm支架实测支护强度：30656.3cPPS≈486.5KN/m2⑵选择本工作面支架：根据PcPt，确定工作面合理设计支护强度Pr值为486.5KN/m2。现选用ZY10000/26/55型支架，工作阻力为4000KN，支护强度为800KN/m2，大于Pr值。经验算选ZY10000/26/55