智能综采工作面

121301综采工作面回采作业规程-1-第一章工作面概况第一节工作面位置及井上下关系121301工作面位于矿井一水平（-967m）西翼采区，是西翼采区13-1煤层第一个综采工作面。该工作面南起西翼轨道大巷，北临111304工作面采空区，东邻工广保护煤柱，西靠121302工作面（设计），上距第四系松散层底界面208.5m～415.4m，下距11-2煤层65.0m～74.0m。工作面长度1215.0m（风巷）～1422.0m（机巷），平均长度1318.5m；可采长度1064.6m（风巷）～1106.4m（机巷），平均可采长度1085.5m；平均宽度345m（净煤壁）。121301工作面可采面积368371.4m2；风巷标高范围-754.0～-920.0m，机巷标高范围-829.0～-960.0m。工作面对应地表建筑物主要为村庄、河流及农田，地势呈西高东低，地面标高+25.0～+27.5m。第二节煤层121301工作面内13-1煤层位于第四含煤段中部，全区稳定可采。121301工作面13-1煤层为黑色，以块状为主，局部为碎块状，玻璃光泽，内生裂隙发育，见有钙质黄铁矿充填，以亮煤为主，暗煤次之，煤岩类型属半暗～半亮型煤。根据工作面内及附近20-3、20-4、20-5以及20-8等四个地质勘探钻孔及风巷、机巷、切眼等巷道实际揭露的地质资料分析，13-1煤层普式硬度系数约为1.6，容重为1.4t/m3。121301工作面13-1煤层全层厚度为3.00～6.20m，平均厚度（含夹矸）为5.00m；13-1煤层平均含有一层夹矸，夹矸多为炭质泥岩，次为泥岩，结构复杂，厚度为0～0.60m，平均厚度为0.40m；13-1煤层纯煤厚平均厚度为4.60m。根据121301工作面风、机两巷以及切眼实际揭露的地质资料，13-1煤层倾角4～15°，平均倾角约为11°。在断层及构造影响区域，煤层局部倾角变化较大。第三节煤层顶底板岩性一、13-1煤层顶板岩性老顶：中砂岩，灰白色，成分以石英、长石为主，含次、暗色矿物，分选差，中粒结构为主，硅质胶结，裂隙发育，充填方解石脉，见少量植物化石碎片；厚度1.80～10.30m，平均8.32m，岩层稳固性中等；普氏硬度系数6.8～7.8。直接顶：砂质泥岩，灰色～深灰色，破碎，泥质结构，致密性脆，夹薄层炭质泥岩，参差状断口，见植物化石碎片；厚度0.70～5.81m，平均5.81m；普氏硬度系数3.6～4.1。121301综采工作面回采作业规程-2-二、13-1煤层底板岩性13-1煤层的底板主要由砂质泥岩、煤线、炭质泥岩及泥岩组成，深灰～灰黑色，块状，泥质结构，平坦状断口，在断面上见大量植物化石碎片；厚度0～1.20m，平均厚度1.20m，普氏硬度系数4.5～5.6；煤线暗黑色，粉末状，碎块状，富含泥质，厚度0～0.30m，平均0.30m，普氏硬度系数为1.2；砂质泥岩，灰色～深灰色，破碎，泥质结构，致密性脆，夹薄层炭质泥岩，参差状断口，见植物化石碎片；厚度1.70～3.30m，平均2.40m；普氏硬度系数3.6～4.1。地层综合柱状如图1所示。第四节地质构造一、断裂构造根据121301工作面风、机巷及切眼实际揭露地质资料分析，影响工作面回采的断层共计有5条，均为正断层。其中落差≥3m的断层有1条，落差＜3m的断层有4条。工作面内的断层情况如表1。表1121301工作面断层明细表序号断层编号揭露位置性质倾向（°）倾角（°）落差（m）对回采的影响程度1Kf121301-01机巷正120600.5对工作面回采无影响（该巷道东帮揭露、西帮未揭露）2Kf121301-02高抽巷正145713.0预计面内延伸长度254.2m3Kf121301-03机巷正202450.6预计面内延伸长度48.3m4Kf121301-04高抽巷正140601.0预计面内延伸长度139.7m5Kf121301-05机巷正180551.0预计面内延伸长度55m二、褶曲构造根据121301工作面风、机巷及切眼实际揭露的地质资料，综合物探资料分析，工作面内煤（岩）层总体为单斜构造。第五节水文地质一、对回采可能有影响的含水层（体）121301工作面为巨厚松散层下开采工作面，含水层自上而下分为：1、新生界松散含水层121301综采工作面回采作业规程-3-岩性描述岩性描述累厚图1121301工作面地层综合柱状图岩性柱状1：200最小层厚最大平均砂质泥岩46.50深灰色,致密,块状,砂泥质结构,参差状断口,在断面上见少量植物化石碎片。炭质泥岩46.90黑色、暗黑色,粉末状,碎块状,含泥质。砂质泥岩48.62灰色、深灰色,砂泥质结构,参差状断口,偶见少量植物化石碎片,致密,块状。煤49.07灰黑色,粉末状,碎块状,污手。砂质泥岩55.48深灰色,致密,块状,砂泥质结构,参差状断口,在断面上见少量植物化石碎片。中砂岩63.80灰白色,致密,块状,中粒结构,主要矿物成份为石英,长石,少量暗色矿物及云母片,硅质胶结,分选性差,磨园度为次棱角状。砂质泥岩65.36灰色、深灰色,砂泥质结构,偶见少量植物化石碎片,致密,块状,较坚硬。炭质泥岩65.69黑色、暗黑色,粉末状,碎块状,含泥质。砂质泥岩71.50灰色、深灰色,砂泥质结构,偶见少量植物化石碎片,致密,块状,较坚硬。13-1煤76.50黑色、暗黑色、煤层呈厚层状，以暗煤为主，稍含亮煤，若玻璃光泽，碎块状,易破碎，内外生裂隙发育,属半暗半亮型煤,条痕黑褐色,夹矸为炭质泥岩。砂质泥岩77.70灰色、深灰色,砂泥质结构,见少量植物化石碎片,致密,块状,较坚硬。煤78.00灰黑色,粉末状,碎块状,污手。砂质泥岩80.40深灰色,致密,块状,砂泥质结构,参差状断口,在断面上见少量植物化石碎片。炭质泥岩80.70黑色、暗黑色,粉末状,碎块状,含少许泥质。121301综采工作面回采作业规程-4-121301工作面上覆新生界厚564.6～640.06m，平均厚618.6m，主要由松散砂层组成；分为四个含水层，即一含、二含、三含、四含；三个隔水层，为一隔、二隔、三隔。三隔有效隔水层厚度介于175.2～185.0m，平均179.9m，分布相对较稳定，隔水性能良好，可以有效地阻止上覆地表水及一含、二含、三含水向下渗漏，是井田内重要的隔水层之一；四含厚度介于22.1～56.3m，平均42.8m。据附近18-2钻孔抽水资料显示四含富水性极弱。2、基岩风氧化带根据面内20-3、20-4、20-5、20-8、21-3以及江12地质勘探钻孔资料分析，121301工作面对应上部基岩风化带厚度为13.75～25.1m。矿井勘探时抽水试验钻孔20-2、20-6孔，水位标高15.04～17.79m，q=0.000466～0.00108l/s·m,k=0.001361～0.00849m/d，富水性弱。3、13-1煤层顶板砂岩裂隙含水层根据20-3、20-4、20-5、20-8、21-3以及江12地质勘探钻孔资料分析，顶板砂岩层平均厚度为16.2m，底板砂岩层平均厚度为16.3m。现有的资料表明：该砂岩含水量小，以静储量为主。二、工作面开采充水因素分析121301工作面开采充水主要是：13-1煤层砂岩裂隙水、断裂构造水和111304采空区水。1、13-1煤层砂岩裂隙水：13-1煤顶板砂岩裂隙水是工作面回采期间主要充水水源，根据现有资料分析，工作面上覆导水裂隙带范围内顶板砂岩含水层厚16.2m，岩性以细砂岩为主，裂隙发育，该含水层富水性相对较强，平面上富水性不均一，总体属静储量型。2、断裂构造水：在121301工作面风巷、机巷、高抽巷掘进过程中共计揭露5条断层，在揭露上述断层时断层带内均无出水迹象，说明断层导水性较差，不会构成与松散含水层之间的水力联系，涌水通道不畅。工作面回采基本不受断裂构造水影响。3、121301工作面风巷靠近111304工作面采空区，根据111304实测地质资料，该段工作面为俯采，在回采期间工作面也无采空区水溢出。同时根据风巷掘进期间瞬变电磁对111304采空区探查成果表明该采空区内无水。但受采动破坏影响，岩层裂隙中可能残留少量灌浆及生产用水，在121301工作面回采初期可能对工作面回采造成些许影响。121301综采工作面回采作业规程-5-三、工作面涌水量预计根据地测科提供资料，预计121301工作面回采期间正常涌水量28.9m3/h，最大涌水量79.3m3/h。第六节影响回采的其他因素一、瓦斯根据中煤科工集团重庆研究院对13-1煤层突出危险性进行鉴定，结论为：口孜东矿一水平中央区F5断层与F12-1断层间、-980m水平以上至煤层露头区域13-1煤层为非突出煤层，121301工作面位于该范围内，属于非突出煤层。根据工作面准备期间在121301工作面风巷、机巷对13-1煤层瓦斯含量进行直接法测试，121301工作面内13-1煤层相对瓦斯含量为4.7m3/t；预测绝对瓦斯涌出量为41.3m3/min。二、煤尘爆炸危险性根据《安徽省阜阳市口孜东井田煤炭勘探报告》资料，工作面内13-1煤层具有爆炸危险性，火焰长度最大可超过50mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量为60%。三、煤的自燃倾向性根据中煤科工集团重庆研究院提交的《口孜东矿13-1煤层自燃发火标志气体研究报告》，面内13-1煤层属于易自燃煤层，最短自然发火期为36天。四、地压受埋深、断层、地质构造以及采动影响，121301工作面的压力较大，在回采期间工作面易掉顶、片帮以及底鼓，压力显现明显。五、地温根据地质勘探报告，121301工作面所在区域内属于地温正常区，13-1煤层温度与埋藏深度呈正比关系，相关性较好，地温梯度为2.3～3.1℃/百米，平均地温梯度为2.7℃/百米，预计工作面在回采期间地温为38-42℃，平均温度为37℃，属二级热害区。六、降温措施口孜东矿建立地面集中式制冷系统。在地面工业场地内设集中制冷站，从制冷机蒸发器出来的低温冷源经风井保温管道送至设在-967m水平的高低压换热器中，与低压冷源进行热交换后再返回至地面制冷机蒸发器中，形成一次侧闭路循环。在高低压换热器中，与一次侧高压低温冷源进行热交换后的二次侧低压冷源，由二次循环水泵经保温输冷管道送至工作面的末端空冷器，与风流进行间接交换后，返回至121301综采工作面回采作业规程-6-高低压换热器中，形成二次侧闭路循环，冷凝热采用水源热泵机组余热利用与冷却塔地面排放相结合的方式。第七节工作面储量及服务年限一、工作面储量表2121301工作面储量表工作面名称走向长度（m）可采走向长度（m）切眼斜长（m）煤层平均倾角(°)可采平面积（m2）煤厚（m）容重（t/m3）地质储量（万吨）回采率(％)可采储量（万吨）1213011215.0～1422.01064.6～1106.434511368371.45.01.4241.793224.81318.51085.5合计11368371.45.01.4241.7224.8二、生产能力及服务时间工作面平均生产能力为37.2万吨/月（每月按30天算），平均推进度为6m/日，工作面平均可采走向长度为1085.5m，可算出工作面开采约6.0个月。具体情况见表3、表4。表3储量及服务时间表（以储量及生产能力计算）煤层平均倾斜长（m）平均切眼斜长（m）可采储量（万吨）月平均生产能力（万吨/月）服务时间（月）13-11085.5345224.837.66.0表4储量及服务时间表（以工作面走向长及日平均推进度）煤层平均倾斜长（m）日平均生产能力（m/日）服务时间（月）13-11085.566.0第二章采煤方法第一节采煤方法的选择及采高的确定一、采煤方法的选择根据该采区煤层赋存情况及相邻矿区回采工作面的成功经验，该工作面选用后退式单一倾斜长壁采煤方法开采。沿煤层顶底板采用综合机械化设备，一次采全高，全部垮落法管理顶板。121301智能综采工作面采煤机记忆自动割煤，支架跟机自动移架支护，集成泵站实现自动配比和变频智能控制，集控中心可以实现设备分机自动控制、集成自动化控制。121301综采工作面回采作业规程-7-