40108面设计说明书(全)

彬长公司大佛矿业有限公司40108综采放顶煤工作面设计说明书第1页共67页第一部分40108综放工作面采掘设计说明一、工作面位置及概况40108回采工作面是彬长公司大佛寺矿井下紧贴4号煤中央辅助运输大巷并在其东侧沿煤层走向设计布置的第三个综采工作面。该工作面地理坐标为：X：38879962.24～3880188.44；y：36496405～36498310，其走向长1920米，倾向180米，面积364800平方米。煤层底板标高618.4～672.2米，对应地表高程955.3～1140.7米。此外在工作面附近有三个地质钻孔（D18、D12），根据资料该钻孔封孔性较好，不会对回采和掘进构成威胁。二、工作面地质特征该工作面回采4号煤层，赋存稳定，厚度10.1～14.5米,平均厚度12.3米。煤层结构简单，含两层夹矸，赋存较为稳定，其中下部夹矸厚度0.05～0.10米，其距煤层底板3.0～4.0米不等,上部夹矸厚度0.2～0.4米,平均0.35米,距煤层顶板平均0.35米,岩性均以泥岩或炭质泥岩为主。因煤层底板为铝质砂泥岩，遇水易膨胀，为了确保回采期间的安全，根据设计施工方案，在掘进巷道底板留设2.0米厚的底煤。该4号煤为黑色，半亮型，层状构造，条带状结构，硬度相对较大，系数3.0左右，该煤属低变质烟煤（不粘结31号煤），为优质动力、气化用煤和民用燃料。顶底板岩性：伪顶：该工作面煤层无明显的伪顶存在。直接顶：岩性为泥岩，深灰色，厚层状，具水平纹理，富含植物叶彬长公司大佛矿业有限公司40108综采放顶煤工作面设计说明书第2页共67页化石，中间夹粉细砂岩薄层，厚度0.50～2.50米，一般1.53米左右。老顶：下部岩性为粉砂岩，浅灰色，中夹灰白色细砂岩，含黄铁矿结核和植物化石,厚度1.24米～5.11米,一般3.18米；上部为中粒砂岩，钙质胶结，成分主要为石英长石含暗色矿物质和云母片。厚度4.96～12.80米，平均8.88米。伪底：位于煤层底部，主要以炭质泥岩为主，局部中间夹有0.20米～0.40米厚的煤层,根据精查地质报告,该层段不作为煤层对待,而按其他分层对待,该层段厚度1.0米～1.85米,一般1.43米。直接底：铝土质泥岩，浅灰色，光滑细腻，团块状，含鲕粒，遇水极易软化，厚度1.53～6.60米，一般4.07米。地质构造：根据工作面设计范围内煤层底板等高线变化趋势以及40106工作面掘进期间揭露情况分析，该工作面地层整体呈一单斜构造，倾向西北向，倾角0°～3°,一般2°左右。在工作面西部发育一南北走向的向斜构造，其落差在10米左右，煤层在两翼，平均倾角在2°左右。此外预计该工作面在掘进期间,无大的断层构造存在,但在各巷道施工过程中,特别是工作面东部煤层节理裂隙发育,将会给顶板支护管理带来一定的影响。水文地质：该工作面煤层顶板直接充水含水层属弱含水层，但开采4号煤层上部有两层洛河组和宜君组组的富含水层，可能会影响矿井的生产，加之煤层自身为一含水层，因此该工作面无论在掘进期间还是在回采期间，彬长公司大佛矿业有限公司40108综采放顶煤工作面设计说明书第3页共67页防治水工作显得尤为重要。根据40104工作面及40106工作面掘进期间涌水分析，该工作面在掘进期间，涌水量不大，仅在5～7立方米/小时（含施工水），但遇到裂隙带或断层构造带时，涌水量将会突然增大，以静态构造水为主，最大涌水量可能达到20立方米/小时左右，因此施工队在掘进期间，防治水工作不能忽视，特别是遇到构造带时，要切实加强防治水工作，以防涌水影响掘进。该工作面在回采期间，由于40106工作面为综放工作面，加之两工作面煤柱仅为50米左右，其采空区可能与40106工作面采空区形成完全正确塌陷，“三带”将会更高，虽然40301工作面回采未受到洛河组和君宜组的富含水层的影响，但40108工作面可能受到其上覆含水层的影响，因此该工作面在回采期间，必须加强防治水管理措施和现场管理必须到位，确保工作面安全回采，预计该工作面最大涌水为180立方米/小时（含施工水），其中运顺涌水为140立方米/小时，回顺涌水40立方米/小时。瓦斯、煤尘、自燃：根据地质精查报告以及40301和40104、40106工作面掘进期间的瓦斯测定资料对比分析,该工作面在掘进过程中顺槽瓦斯绝对涌出量:7～9米３／分钟；比较大，必须制定切实可行的采前预抽措施，在生产中应严格执行《煤矿安全规程》的规定，预防瓦斯事故的发生，在设计上采取切实可行的措施，在回采期间，预计绝对瓦斯涌出量达74.39%。本矿井4#煤层属自燃发火煤层，煤层具有自燃倾向，火期3～5个月。彬长公司大佛矿业有限公司40108综采放顶煤工作面设计说明书第4页共67页三、工作面储量及服务年限该工作面走向长度1920米，倾向180米，煤层平均厚度12.3米，容重1.39吨/立方米，据此计算：（一）工作面地质储量：1820×180×12.3×1.39=560.10万吨。(二)40106工作面可采储量：Z=L×B×H×P×γ式中：L—工作面可采走向长度（m）B—工作面倾向长度（m）H—工作面设计采高（m）P—工作面综合回收率75％γ—工作面煤层容重1.39T/m3Z=1820×180×10.3×1.39×0.75=352万吨(三)工作面生产能力采煤机截深为800mm，每割两刀放一次顶煤，即放煤步距为1600mm。1、循环割煤产量计算：采煤机为双向割煤，两刀一放为一个循环，则Qxg＝2B×Bg×H1×γ×P1＝2×0.8×180×3.0×1.39×0.95＝1141（吨）式中:Bg—采煤机截深，0.8m2、循环放顶煤产量计算：Qxf＝2B×Bg×H2×γ×P2＝2×0.8×180×7.3×1.39×0.70彬长公司大佛矿业有限公司40108综采放顶煤工作面设计说明书第5页共67页＝2045（吨）3、平均日产量:工作面采用“四、六”作业制，三班生产，一班检修QT=（Qxg+Qxf）×n×C2=(1141+2045)×3×0.9=8602(吨)式中:n:日循环数，取3C2：正规循环率，90%4、月产量：Qn＝QT×30×C3＝8602×30×0.95＝25（万吨）40108工作面月产量为25万吨/月。5、年产量：Qn＝QT×330＝8602×330＝284（万吨）40108工作面生产能力定为284万吨/年。(四)工作面服务年限：T＝Z/A＝352/284＝1.2（年）,即大约14个月式中：T-服务年限（年）Z－可采储量（万吨）A－工作面生产能力（万吨/年）彬长公司大佛矿业有限公司40108综采放顶煤工作面设计说明书第6页共67页四、40108综放工作面巷道设计（一）巷道布置（见40108采面设计平、剖面图）40108综放工作面两顺槽及灌浆巷沿煤层走向布置，自辅助运输大巷至切眼1920米，两顺槽均沿煤层底板且留2.0米左右底煤布置；切眼长度180米，垂直于两顺槽，沿煤层倾向布置；灌浆巷从辅助运输大巷开口，平行布置在回顺外侧，相距30米净煤柱，且每隔500米作一联络巷与回顺连接；高抽巷从回顺开口，距回顺水平距离为25米，距工作面煤层顶板垂直距离为15米且平行于顺槽布置，分段施工；高位爆破巷垂直于顺槽，自切眼起，每隔120米施工一条，布置在煤层中部，依据两顺槽标高，确定施工坡度，保证高爆巷底板位于推采时支架顶梁以上3米处。40108综放工作面两顺槽通过进风联络巷、回风联络巷分别与4＃煤辅助运输大巷相连接，运回顺从1#总回开口跨过胶带大巷、辅助运输大巷进行施工；切眼与两顺槽垂直。两顺槽通过溜煤竖井和胶带大巷相连形成生产系统;40106灌浆巷可作为40108工作面掘进时的通风巷道和回采时的灌浆和通风巷道使用。40108综放工作面设计巷道总工程量为12130米，其中开拓巷道1080米，回采巷道11050米。（二）断面巷道断面设计主要根据机械化矿井巷道安全间隙要求及设备外型尺寸而进行设计，并且符合《煤矿安全规程》规定，巷道断面为：运输顺槽掘宽5.4米,掘高3.3米,净宽5.2米,净高3.2米,毛断面17.4m2，净断面17.2m2；回风顺槽掘宽5.4米,掘高3.5米,净宽5.2米,净高3.2米（铺200mm厚砼）,毛断面18.9m2，净面16.2m2，切眼毛断面宽×高=8.0×3.3m,毛断面26.4m2,净宽×净高=7.8×3.0m,净断面23.4m2彬长公司大佛矿业有限公司40108综采放顶煤工作面设计说明书第7页共67页(其它断面尺寸详见断面设计图),巷道断面能满足生产及安全需要。（三）巷道布置层位40108综放工作面两顺槽施工时沿煤层底板预留2.0米左右底煤掘进，黄泥灌浆巷平行于回顺沿煤层顶板预留2m顶煤掘进，高抽巷位于距工作面煤层顶板15米的岩层中布置；开拓巷道主要依据煤层起伏和运输设备爬坡能力进行布置的，辅助运输大巷沿4＃煤层底板预留不小于2m底煤掘进，胶带运输大巷位于4＃煤层中部，回风大巷沿4＃煤层预留2m顶煤掘进。（四）支护说明依据矿井初步设计及西安科技大学对矿井4#煤层所作的支护设计，开拓巷道采用锚网喷、锚索支护，过构造带时根据实际情况采用型钢棚支护。回采巷道采用锚杆、锚索支护，并根据围岩稳定性必要时架设铁棚加强支护。五、采煤方法及回采工艺（一）采煤方法采用后退式走向长壁综合机械化放顶煤开采，全部垮落法管理顶板。（二）工作面回采工艺工作面采用MG400/930-WD型采煤机落煤,割一刀循环进度0.8米，采高3.0米；前后部输送机均采用SGZ-800型刮板输送机运煤，用ZF-8000/23/34型低位放顶煤液压支架支护顶板并同时放煤；工作面端头采用ZTZ1200/23/34型端头架支护,两巷超前支护均采用ZTC9200/25/38A(B)型超前架支护。1、进刀方式：采用双滚筒采煤机双向割煤（往返一次割两刀），在工作面两端斜切彬长公司大佛矿业有限公司40108综采放顶煤工作面设计说明书第8页共67页进刀割三角煤进刀方式，机组正常牵引时，前滚筒割顶煤后滚筒割底煤，截深800mm，采高3.0m,最大割煤高度3.2m，最小割煤高度2.5m,利用滚筒螺旋叶片装煤，溜槽上的铲煤板清除浮煤。生产工艺流程为：采煤机由机头斜切进刀→移机头→由机头向机尾割煤→移架→推移工作面前输送机→移后刮板输送机→机尾斜切进刀→由机尾向机头割煤→移架→推移工作面前输送机→放顶煤→移后刮板输送机。2、装煤：利用采煤机滚筒螺旋叶片装煤，溜槽上的铲煤板清除浮煤。3、运煤：煤由工作面SGZ800/800型刮板输送机→SZZ-1000/400转载机→DSJ120/220/3×400型胶带输送机→集中胶带输送机巷→井底煤仓→主斜井胶带输送机→地面原煤仓→动筛车间→成品仓。4、移架：工作面实行追机移架作业,距采煤机后滚筒3-6m追机移架，同时伸出护帮板护住煤墙，移架方式为单架依次顺序移架（沿采煤机牵引方向依次前移），移架步距0.8米，将支架移成一条直线。5、推移前部刮板输送机：推移前部刮板输送机要滞后拉支架点15m后推移，刮板输送机的弯曲度不大于3度，弯曲段长度不小于15米，推移时只能由一头向另一头推移，严禁由两头向中间推移。6、放顶煤：⑴、放煤步距1.6m；彬长公司大佛矿业有限公司40108综采放顶煤工作面设计说明书第9页共67页⑵、放煤方式：根据4＃煤层赋存条件，结合相邻矿井开采实践经验，采用多轮分段、顺序放顶煤的方式放煤，即：割第一刀煤时移架，少量放煤，割第二刀煤时用插板适量放煤，最后活动尾梁放煤，直至放完。⑶、放煤顺序：由下向上，即由机头向机尾方向放煤，严禁反向，以达到提高回收率的目的。⑷、初次放顶煤：开采初期，顶煤破碎状况不好，直接顶未垮落，顶煤不易冒落，可采取以下措施：放慢割煤和移架速度，延长空顶时间，连续升降支架，使顶煤和直接顶离层破碎、跨落，但应注意降架幅度不宜过大。为提高回收率，工作面开采前必须采取深孔松动爆破措施。⑸、拉后部刮板输送机：拉后部刮板输送机时，连续渐进操作2-3个千斤顶，使后部溜槽弯曲长度不小于15m，拉后部刮板输送机距放煤点应控制在15m以上，并保证拉移步距0.8