煤矿110“工法”设计说明

1XX煤矿XX工作面运输顺槽切顶卸压自成巷无煤柱开采设计说明新疆XX矿业开发有限公司编制时间：2019年4月5日1总论一、“110”工法的推行背景为缓解XX公司所属煤矿采掘接续紧张局面、减少资源浪费，提高煤炭销售收入，XX公司党委、XX公司高度重视、具体部署，要求在XX煤矿、XX煤矿进行“110”工法采煤技术的可行性论证；为加快该技术的推进进度，于2018年11月13日-15日，XX公司总工程师张总带队，到鸡西城山矿进行了“110”工法的现场学习，利用2019年春节假期期间XX公司董事长再一次组织相关人员到双鸭山东荣二矿进行了“110”工法实地学习，进一步了解“110”工法的实际推行情况。二、XX煤矿推行“110”工法的工作面概况XX煤矿推行“110”工法的巷道为XX工作面皮带顺槽，该顺槽全长1550m，已于2017年12月份施工结束，巷道尺寸（净）4.0*3.0m，支护方式为锚网索联合支护。巷道顶板为煤岩互层的复合型顶板，顶板煤层累计厚度平均1.5m。巷道其它地质条件简单。该巷道若推行“110”工法要在2019年5月份就开始施工（进行顶板加强支护和预裂切缝眼施工）。三、经济效益（一）加强支护总费用1374022元，折合每米单价886.5元。（二）施工切缝眼总费用1346440元，折合每米单价868.7元。1（三）爆破材料总费用463476元，折合每米单价299元。（四）挡矸设施及材料总费用3320311元（可回收3145471元），折合每米单价2142.1元。（五）喷浆支护总费用178454元，折合每米单价115元/米。（六）注氮总费用203904元，折合每米单价147元（暂不考虑灌浆）。（七）人工总费用2015000元，单价1300元/米。一次性投入总费用8697703元，若不考虑回收材料每米单价5611元，若考虑部分材料可以回收，消耗材料及人工费用总共3968816元（不包含灌浆费用），折合每米单价2560元。（八）与重新掘进一条巷道的价格对比：以我矿2018年与华美公司重新签订的合同为例：人工单价1460元/米，设备租赁费240元/米，管理人员工资300元/米，安全费用600元/米，合计2600元/米，经物流核算的材料费1318元/米，合计3918元/米。在不考虑设备租赁费、管理人员工资、安全费用等情况下每米费用可降至2778元。在不考虑黄泥灌浆、但考虑后期材料回收的情况下，“110”工法比单独掘进一条巷道节省费用218元/米，节约成本33.8万元。“110”工法多回收煤柱6.4万吨。按目前含税售价120元/吨计算，可增加销售收入768万元。四、参考依据1（一）龙煤鸡西城山矿现场学习及所提供资料。（二）何满潮院士“110”工法的视频讲座。（三）陕煤集团柠条塔煤矿“110”工法的推行经验介绍。（四）川煤集团国内首次运用“110”工法的经验介绍。（五）无煤柱自成巷110工法规范，T/CCCA002-2018。（六）龙煤双鸭山矿业公司东荣二矿现场学习及提供的资料1目录第一章“110”工法（切顶卸压无煤柱自成巷开采技术）介绍..1第一节“110”工法的由来............................1第二节无煤柱自成巷开采技术的具体形式...............2第三节“110”工法与常规采煤方法的区别..............3第四节“110”工法的具体实施步骤及实例说明..........4第二章XX煤矿推广“110”工法的XX工作面情况介绍.........8第一节概述.......................................8第三章地理位置及地质情况.............................11第一节05工作面运输顺槽相对位置及邻区情况...........11第二节05工作面运输顺槽范围内煤岩层赋存情况........11第三节地质构造及水文地质..........................12第四章施工工艺......................................13第一节施工顺序及工艺..............................13第二节设备配备情况..................................22第五章生产系统.......................................23第一节通风.....................................23第二节压风.....................................26第三节综合防尘.................................26第四节防灭火....................................27第五节安全监控.................................33第六节供电.....................................342第七节排水.....................................34第八节运输系统.................................34第九节照明、通讯..................................35第六章劳动组织及主要技术经济指标.....................36第一节劳动组织.................................36第二节作业循环.................................37第三节主要技术经济指标............................39第七章工作面下端头支护设计及措施......................44第八章安全技术措施..............................49第一节施工准备.................................49第二节通风.....................................49第三节锚索加强支护................................50第四节爆破切缝孔和放炮............................52第五节挡矸支护....................................54第六节喷浆.....................................55第七节机电....................................57第八节其它措施....................................59第九章灾害预防、处理及避灾路线图.....................601第一章“110”工法（切顶卸压无煤柱自成巷开采技术）介绍第一节“110”工法的由来2018年“5·12”汶川地震后，中国煤炭工业协会煤矿支护专业委员会专家组于2009年4月赴位于四川地震灾区的煤炭企业调研。作为专家组组长，何满潮带领一行人前往四川省煤炭产业集团芙蓉公司白皎煤矿调研。白皎煤矿事故多发，且事故多发生在回采巷道掘进过程中。当时，何满潮说，“我所在的深部岩土力学与地下工程国家重点实验室在这方面有一定的技术储备，于是初步确定了“110”工法的基本思路。随后，“110”工法在白皎煤矿2422综采工作面进行了首次现场工业试验。白皎煤矿2422综采工作面长度165米，采高2.1米，煤层倾角8°至10°，试验段推进长度460米。试验时，第一步是利用恒阻锚索对巷道顶板加强支护，以保证随后预裂顶板、切顶时不影响自动形成的巷道质量；第二步是利用聚能爆破装置超前预裂顶板，在顶板形成裂缝；第三步是利用矿山压力在采场周期来压时沿顶板裂缝自动实现沿空切顶，将顶板切落下来，切落的顶板形成巷帮，同时借助岩石碎胀系数使岩石破碎后的体积增大为原来的1.3倍，压实并隔断采空区，从而自动形成下一条回采巷道。试验后所成巷道不仅变形量少，而且提高了安全保障能力，事故起数大幅减少，取得了显著的经济效益，每米成巷造价由试验前的3075元2降低至试验后的2065元，试验段共节约46万元。另外，由于少掘一条巷道，试验段节约矸石运输与排放费182万元；由于是无煤柱开采，多回收的10米宽煤柱资源价值442万元；试验段节约防突钻孔施工费313万元。采用“110”工法的试验段为2422综采工作面带来经济效益900多万元（该矿煤层单一，采后没有残留煤）。自2009年在白皎煤矿首次成功应用以来，“110”工法陆续在神华神东煤炭集团哈拉沟煤矿（1000万吨/年），中煤集团唐山沟煤矿、大屯煤矿，陕西煤业化工集团神南矿业公司柠条塔煤矿（1800万吨/年），河南能源化工集团永煤公司城郊煤矿，延安市禾草沟二号煤矿、龙煤集团鸡西城山矿（240万吨/年）、双鸭山东荣二矿（150万吨/年）等10多个煤矿得到了推广应用，取得了明显效果。第二节无煤柱自成巷开采技术的具体形式采用“110”工法（如下图）对工作面F1进行回采时，巷道R1并非提前掘进，而是采用系列关键技术及配套装备在工作面F1采煤的过程中一边采煤一边形成，并保留下来；当工作面F2进行回采时，巷道R1作为一条回采巷道为工作面F2服务，同时在工作面另一侧采用同样的方法边采煤边形成另一条回采巷道R2，并保留下来；如此往复直至整个采区回采完毕。3第三节“110”工法与常规采煤方法的区别（一）采用无煤柱自成巷开采时，相邻工作面之间无区段煤柱留设；（二）无煤柱自成巷开采工作面留巷侧无需提前掘进回采巷道。（三）无煤柱自成巷开采与留煤柱护巷开采还有一个重要区别，即顶板结构不同。无煤柱自成巷开采技术的核心在于利用顶板定向切缝技术切断采空区一定范围内的顶板和巷道顶板之间的联系，将传统开采状态下形成的长臂梁顶板结构变为短臂梁结构，同时最大限度地利用切落岩体自身碎胀特性，使其垮落碎胀后充满采空区，并形成对上覆岩梁的支撑结构。4第四节“110”工法的具体实施步骤及实例说明“110”工法的具体解释是“1个工作面、1条巷道、0个煤柱”；它的关键在于“拉得住、切得开、下得来、护得住”，即恒阻锚索能拉得住上覆岩层基本顶，聚能爆破装置预裂顶板时能切得开顶板形成裂缝，采场周期来压时顶板能沿着预裂顶板时切开的裂缝下来，自动成巷后巷道能护得住。（如下图）“110”工法在煤矿使用中的支护原理图“110”工法的主要施工步骤5恒阻锚索支护原理图（实例）双向聚能爆破顶板预裂切封技术原理图（实例）切顶爆破施工图（实例）6“110”工法的顶板切缝、支护、档矸断面示意图挡矸支护图（实例）留巷后单体支护图（实例）7防止采后漏风着火喷浆图（实例）巷道顶板检测布置示意图巷道顶板检测布置图（实例）8第二章XX煤矿推广“110”工法的XX工作面情况介绍第一节概述一、推行“110”工法工作面情况XX煤矿XX工作面（以下简称“05工作面”）处在一采区中段，是我矿建成投产后的第二个工作面。工作面走向长度1550m，工作面长度150m，平均倾角8°，走向坡度2°，可采储量70万吨，05工作面布置有一条皮带顺槽和一条回风顺槽,工作面标高+2990m～+2643m。如下图（计划在05工作面运输顺槽推行“110”工法）。XX工作面平面位置图二、推行“110”工法巷道情况9本次推行“110”工法的巷道为XX工作面运输顺槽，巷道已于2017年12月15日掘进完成，井下标高+2650m巷道尺寸（净）4.0*3.0m，支护方式为锚网索联合支护，锚索规格φ17.8*5.3m的钢绞线，间排距1.6*3.6m（每排两根），锚索梁采用14#槽钢加工而成，梁长2.0m；顶锚杆规格φ18*2.0m的等强螺纹钢锚杆，间排距0.8*1m；全断面挂网支护。该顺槽走向长度1550m，走向坡度2°，巷道开口标高+2643m～+2680m。巷道原支护平面图巷道原支护剖面图10巷道原支护断面图三、推行“110