综采放顶煤工作面设计说明书

大洪沟煤矿+591水平东翼B1+2煤层综采放顶煤工作面设计说明书神华新疆能源有限责任公司大洪沟煤矿二○○七年四月编制单位：生产技术办编制人：魏晋涛审批表单位审批意见签名日期生产通风安监机电调度采煤副总机电副总机电矿长生产矿长总工矿长目录第一章：编制依据第二章：工作面概况第三章：煤层地质特征一、煤层特征二、煤层顶、底板情况三、煤层地质构造四、水文地质五、煤质六、瓦斯、煤尘爆炸性七、煤层自然发火期八、工作面煤层生产能力九、与邻近煤层间距及邻近工作面巷道关系十、煤层的冲击地压十一、工作面上部的采空区情况及采动后对矿井或地面影响的预测和采取的措施第四章：工作面储量及回采率第五章：采煤方法及回采工艺一、采煤方法的确定二、开采顺序三、工作面长度的确定四、截深的确定五、工作面设备选择与确定六、支架布置及支护七、回采工艺八、顶板管理第六章：矿压观测和初次放顶一、研究内容二、测站布置及观测方法三、观测仪器四、初次放顶第七章：巷道布置及生产系统一、巷道布置二、生产系统第八章：通风安全一、通风系统二、防治瓦斯三、综合防尘四、防灭火五、避灾线路第九章：安全监控系统第十章采区供电一、采区供电二、高低压电线的选择三、工作面电气设备的选择四、信号与照明五、高低压电气设备保护六、保护接地及漏电保护第十一章：主要技术经济指标一、劳动组织二、指标确定三、主要技术经济指标表四、设备明细表第一章：编制依据1、二00六年版《煤矿安全规程》2、一九九0年版《煤矿综采放顶煤工作面安全技术规定》3、神华新疆有限责任公司生产技术管理制度4、大洪沟煤矿水平延深初步设计说明书5、大洪沟煤矿采煤方法设计说明书6、+591水平东翼B1+2煤层采区地质说明书7、+591水平东翼B1+2煤层综采工作面巷道布置图第二章：工作面概况本工作面设计开采矿井+591-+607水平防洪渠保护煤柱以东至井田东翼边界的B1+2煤层。其东界至井田东翼边界，西以防洪渠保护煤柱东缘为界，北至B2煤层顶板，南至B1底板。工作面上界为矿井+607水平，下界为+591水平。煤层平均厚度34.84m，东西走向长320米，可采长度270米。工作面对应的地表范围内无建筑物、河流、湖泊、水渠、公路通过，只有+591水平以上煤层回采后形成的塌陷坑，进行过回填处理，塌陷坑内无积水。与B1+2煤层相邻的煤层是B3-6煤层，两煤层相距48.5米，彼此开采相互无影响。工作面上部+607-+627水平采用网格迈步支架炮采放顶煤采法回采，于98年回采完毕。+627水平以上均采用仓储式采法回采，+607以上采空区大部分已经与地面垮通，工作面以下为原始煤层。第三章：煤层地质特征一、煤层特征本矿井井田内含煤地层为中下侏罗系水西沟西山窑组下段，地层总厚500米，共含煤33层（厚度在0.6米以上）。第四系的黄土覆盖物广布全矿区。1、本工作面所开采的煤层是本矿井含煤地层中的第一组煤，由B1+2煤层组成。本组含煤二层，自下而上命名为B1、B2煤层。B1+2煤层厚度沿走向从西向东，倾向由浅及深略有变薄，煤层结构西部较简单，向东夹石层增多，加厚、结构复杂，全区稳定可采。根据+591水平分层石门揭露的B1+2煤层情况和巷道掘进情况看，在+591水平B1+2煤层产状：走向北偏东59º，倾向329º，煤层倾角82º左右，且煤层节理发育，结构复杂。全区稳定可采。煤层顶底板多为炭质泥岩和泥岩。2、B1+2煤层水平厚度在+591水平最大为39.45米，最小厚度为31.83米，平均有益厚度为34.84米。该煤层内含夹矸11层，夹矸层单层厚度为0.1-0.4m。该矸石硬度较小对机械化开采无影响(详见煤层柱状图)。煤层类别岩石名称厚度（m）岩石特征B1+2顶板老顶中粒砂岩4.25灰白色，块状构造，致密坚硬，节理不发育。直接顶砂质泥岩1.47灰色，块状构造，含有方解石薄膜，易碎。伪顶炭质泥岩0.05黑色，松软易碎。底板泥质细砂岩1.3灰色至深灰色，夹有煤质条带，块状构造易破碎。二、煤层柱状图泥岩煤矸夹层柱壮图泥岩名称厚度多层类矸直接破碎顶松软易细小煤层为低镜煤东变解石向由煤为半亮沿走，主西向煤层内含次之亮煤暗煤薄色深灰含方2.8米18.12米6.88米1.7米B2煤层B1煤层11.95米岩性特征结构简单较好煤质为主镜煤六层含七炭质泥岩层泥岩煤三、煤层地质构造大洪沟煤位于准南煤田东南部，乌鲁木齐矿区东部，八道湾向斜南翼，为一单斜构造，井田地质条件相对较简单．根据勘探资料和我矿的开采情况，在本工作面内无大的断裂和褶曲构造，无岩浆侵入体、无岩溶陷落柱破坏，属于赋存稳定，构造简单型煤层。四、水文地质1、煤层含水情况按井田内含水层的划分，B1+2煤层属煤系地层含水层的C组，为裂隙水，煤层内含水量很小，不影响开采和煤质。但我矿在开采+607水平，在位于边界的地段，通过探放，有大量老空水放出。此工作面上部已经8年没有进行回采作业活动，预计积累了一定量的老空水。因此在本水平应进行超前探放水工作。开拓+591水平分层石门未发现有较大的涌水现象。2、地表河流该工作面地表无河流，矿区南部丘岭地带降水通过底板截流工程（防洪渠）排出矿区，虽然流经B1+2煤层，但是对该工作面的回采无影响。3、地面雨雪水该工作面对应地表的塌陷坑南高北低，南部为山前丘岭地带，在B1+2煤层的底板处地表建有防洪设施，但由于将南部丘岭地带地表黄土大量推入塌陷坑而损毁了部分防洪设施，地面雨雪水大部分地表水流入了防洪渠。少量地面雨雪水流入地表塌陷坑，但经过这几年的观测未发现地表塌陷坑大量积水的现象。4、涌水情况该工作面的涌水水源主要是地表大气降水，大气降水直接渗入井下或经老塘渗入井下，这部分水也是矿井涌水量的主要构成部分。其次为灌浆防尘水，对矿井涌水无影响（实为井下水循环）。但在掘进及回采过程中要坚持有疑必探、先探后采掘的原则进。，必须要保证井下排水设施完好，保证足够的排水能力。五、煤质本工作面开采的B1+2煤层以光亮型煤为主，多呈沥青光泽，多呈条带状结构或均一结构。质硬性脆，比重硬度中等，节理裂隙发育，结构单一，煤质牌号为二号弱粘结煤。该煤的硬度中等，普氏硬度f=0.9-1.2，属理想的动力及民用煤。六、瓦斯、煤尘爆炸性煤层WfAgVfVr爆炸性实验火焰长度（mm）爆炸性结论备注B1+22.418.5233.9938.56350爆炸根据历年的矿井瓦斯等级鉴定资料和现水平地质报告，+591水平B1+2煤层的瓦斯相对涌出量小于0.52m3/d，所以确定该煤层为低瓦斯煤层。根据集团公司试验室（国家二级站）的鉴定结果,我矿B1+2煤层的煤尘爆炸指数为34.10%，表明该煤层具有爆炸危险性。七、煤层自燃发火情况该煤层属变质程度较低，挥发份较高的弱粘结煤，燃点较低，加之煤层裂隙较发育，与空气接触面积较大，极易氧化，自燃倾向性一般以易自燃为主。自燃发火期一般为3-6个月，最短的发火期为38天。具体情况见附表。煤层自燃发火一览表序号煤层煤样编号煤的吸氧量cm3/.干煤自燃倾向性分类备注容易自燃自燃不易自燃1B1+5910.45自燃2B2+5910.44自燃八、工作面煤层生产能力根据公式：P=h*γ=16*1.3=20.8t/m2式中：P-----煤层单位生产能力单位：t/m2h------回采高度单位：mγ-----煤的容重单位：t/m3故该工作面煤层的生产能力为20.8t/m2。九、与邻近煤层间距及邻近工作面巷道关系B1+2煤层的顶板距B3+6煤层底板48.5m，其顶板距B3+6煤层顶板105m。该工作面西翼综采工作面及北侧B3+6煤层东、西翼综采工作面均已采完，其它附近只有B1+2煤层采区集中煤仓及一分层石门。十、煤层的冲击地压本工作面内的B1+2煤层无明显的冲击地压，在+591水平B1西翼掘进时工作面来压较明显，使巷道发生较大变形的现象。但本工作面巷道来压不明显，预计对回采不会产生影响，但在回采过程中要预防周期来压对工作面的影响。十一、工作面上部采空区情况及采动后对矿井或地面的影响预测和采取的措施。该煤层在+607水平回采时，采用的是网格迈步支架炮采放顶煤采法回采，对+607以上水平已进行了回采，发现有多处火点。目前不排除局部有火点和高温点的情况。工作面下部均为实体煤。由于该工作面所回采的煤层地表附近无任何建筑物和管线及公路，故工作面采动只会造成B1+2煤层的地表塌陷坑进一步扩大面积，不会对矿井和地面造成其它影响。第四章：工作面储量及回采率该工作面开采的阶段高度：+591-+607为16m，工作面倾向长度：31m，采区走向长度：270m。工作面地质储量：Q=L×M×H×γ=270×34.84×16×1.3=19.57(万吨)式中：Q----工作面地质储量单位：万吨L----工作面走向长度单位：mM----煤层平均宽度单位：mH----回采高度单位：mγ----煤的容重单位：t/m3,取1.3根据国家规定，结合我矿的实际情况和兄弟矿的经验，确定该综采放顶煤工作面的回采率为85%。故可采储量Q可=Q×n=19.57×85%=16.63万吨式中：Q可----工作面可采储量单位：万吨Q-----工作面地质储量单位：万吨n-----回采率取85%第五章：采煤方法及回采工艺一、采煤方法的选择自从我矿2001年10月采用综采放顶煤采煤方法以来，无论在工作面顶板管理防灭火还是资源回收率都比老的采煤方法有了质的飞跃，机械化采煤的优越性得到了充分的体现，所以本工作面继续采用综采放顶煤采法。二、回采顺序本工作面按自东向西的顺序后退式进行回采。三、工作面长度确定根据现+591水平东翼B1+2煤层B1皮带巷与B2轨道巷水平间距28m，确定工作面长度为31m。四、截深的确定根据B1+2煤层的生产能力和我矿现有提升运输能力以及采煤机的性能情况，截深定为0.6m为宜。五、工作面调和选择及确定工作面采煤机、液压支架等主要配套设备选型如下：1、工作面支架选型(1)支架型式的选择根据我矿煤层赋存条件及采煤方法，应选用支撑能力大，抗水平推力强，地板比压均匀，能够较好放出支架后部顶煤，适合于综合机械化放顶煤采煤工作面的支撑掩护式低位放顶煤液压支架。（2）工作面顶板压力估算Q=S×H×R×K=6.00×２.4×1.3×10×９.８＝1834.56(ＫＮ)式中：Ｓ——最大空顶距时悬移支架的支护面积,取6.00m2.H--采高取2.4m.R--岩石容重取1.3t/m3.K--采高的倍数取10（3）支架结构高度在实际使用中，通常所选用的支架的最大结构高度比最大采高大200mm左右,即：Hmax=Mmax+0.2=2.8+0.2=3.0m最小结构高度应比最小采高小250-350mm,即:Hmin=Mmin-0.35=2.4-0.35=2.05m根据以上计算及我矿的实际情况选择郑州煤矿机械厂设计新疆铁力机械有限责任公司制造的ZFSB4000/16/28型放顶煤液压支架，其具体技术参数为：型式：支撑式操作方式：本架操作支架支护高度1600-2800mm支架中心距1500mm初撑力P=29.6MPa2065KN工作阻力P=34.8MPa4000KN支护强度0.75MPa对底板比压0.87MPa重量13t支护面积6.00m2过渡支架:南北端头各选用两副ZFSB5400型支撑式液压支架操作方式：本架操作支架支护高度1700-3300mm支架中心距1500mm初撑力3845KN工作阻力5400KN支护强度0.72MPa对底板比压2.1MPa重量17.9t其配套设备选择如下：2、采煤机：选用上海煤科分院设计的MG—150NW型短壁采煤机。其主要技术参数如下：采高2.4-3.0m工作面倾角小于25º机体高度1612mm摇臂摆角270º滚筒直径1600mm截深600mm卧底量360mm牵引方式销齿轮式无链牵引最大牵引力200KN牵引速度0-6m/min电机功率150KW电压660v/1140v3、前部刮板运输机：选用SGD-730/110型刮板运输机，主要技术参数如下：运输能力500t/h链速1m/s功率110KW长度31m中部槽规格1500*730*222mm水平弯曲度+/-18º圆环