xxx工作面回采工艺安全技术经济一体化论证

8102工作面回采工艺安全技术经济一体化论证一、8102工作面概况1、工作面位置8102工作面位于矿井一水平北翼810采区一区段，南至Ⅱ86、四采区边界，北至8煤层露头，上邻六采区865工作面（已回采），下为8103工作面（尚未准备）。预计工作面风巷煤巷段长度551m，机巷煤巷段长度737m，可采走向514m，倾斜长度201～205m，平均203m，煤层倾角0°～15°，平均7°，标高-279.8～-342m，面积127908.3m2，煤厚1.90～14m，平均8.69m，回采区域面积114220.2m2，可采储量117.9万吨。2、工作面构造、煤层赋存情况为全面查清工作面范围内地质构造情况，在810回风下山布置钻孔对面内构造进行了探查。通过对探查钻孔见煤资料的分析，该面煤层两极厚度变化大，在1.90～14m之间。其中在工作面里段走向310m范围，面内存在一处明显的薄煤区（1.9-6m），面积约16120m2，占回采面积的15.4%，初步分析可能是因背斜构造造成；工作面外段走向204m范围煤厚6～14m，平均10.19m，煤层相对较稳定，但存在F26、DF39两条断层，落差分别为3-15m、5-10m，其中DF39断层在面内延伸长度达到300m。3、水害情况通过分析认为，8102工作面主要充水水源有：“四含”水及煤系地层砂岩裂隙水。该区域砂岩裂隙水未经采动疏放，处于原始富水状态，但根据我矿生产实际情况，煤层顶板砂岩含水层富水性弱，一般仅表现为滴淋水，参照原Ⅱ86采区回采出水情况，预计该面最大涌水量50m3/h。二、回采工艺方案比较8102工作面拟定两种回采方案，方案一采用综放工艺，方案二采用分层综采工艺。方案一工作面情况：8102工作面设计可采走向长514m，倾斜宽203m，煤厚1.9～14m，平均8.69m，工作面内近走向方向受背斜影响存在里段走向310m煤层变薄区，煤厚1.9～6m，面积约16120m2，里段平均煤厚7.39m，工作面外段走向204m范围，煤厚6～14m，平均10.19m。方案二工作面情况：分层采高受煤硬度（f=0.1-0.3）影响，采高按3.5m，工作面里段310m受薄煤区影响，只能回采一层，外段受两极煤厚影响，布置两个分层。一分层回采煤量为514m×203m×3.5m×1.3t/m3=47.47万t。二分层机巷与风巷比一分层机巷与风巷均内错5m，二分层外段采煤量为189m×193m×3.5m×1.3t/m3=16.60万t，采用分层开采，可采出煤量64.07万吨。两种回采工艺分析比较(一)经济比较1、资源回收采用方案一，整个面一次采放全高（根据矿井放顶煤资源回收统计在85%左右），预计可采储量117.9万吨。采用方案一比方案二多回收资源53.81万吨。2、产量、质量方案一：预计原煤产量144.2万吨，原煤灰分41%，洗后商品煤108.5万吨。方案二：预计原煤产量70.6万吨，原煤灰分30.5%，洗后商品煤68万吨。方案一洗后商品煤比方案二多40万吨。3、开采直接成本投入①剩余回采巷道投入费用方案一：风巷550m采用4.6*3.5m煤锚支护，机巷及切眼910m采用4.6*3.5mU型棚支护，5个高位钻场共100m采用2.8*2.8m梯形棚支护，总长度1560m。方案二：一分层与综放剩余回采巷道相同；二分层采用4.6*3.5m4.6*3.5mU型棚支护，800m。巷道总长度2360m。②瓦斯治理费用工作面共需施工5个高位钻场，钻场工程量100m已计入剩余回采巷道中，不再列入瓦斯治理费用。方案一：钻场打钻工程量5800m，38元/m，计费用22.04万元，抽采管路1300m，170元/m，费用22.1万元，合计费用44.14万元。方案二：一分层瓦斯治理与综放开采相同，二分层抽采管路700m，170元/m，费用11.9万元。合计费用56.04万元。③防灭火费用方案一：掘进注胶费用28万元，收作防火材料5万元，灌浆材料5万元，管材6.3万元。合计费用44.3万元。方案二：一分层掘进注胶费用3万元，收作防火材料3万元，灌浆材料3万元，管材6.3万元。二分层掘进注胶费用5万元，收作防火材料3万元，灌浆材料2万元，管材3.6万元。合计费用38.9万元。④水害治理工程费用。2个放水联巷工程已计入剩余准备岩巷中，不再列入水害治理工程费用，方案一：老塘埋管两趟，单趟550m，φ200mm，170元/m，计18.7万元，顶板做一次电法5万元，钻探600m，300元/m，费用18万元。合计费用41.7万元。方案二：一分层水害治理工程与综放相同，主要增加了二分层探老空水钻孔工程量600m，300元/m，计18万元。合计费用59.7万元。⑤综采安拆人工、材料费。方案一：安装、拆除各一次。人工、材料费447万元。方案二：安装、拆除各两次。人工、材料费812万元。⑥回采直接人工费。方案一：回采工期12个月，原煤117.88万吨，单产9.82万吨。直接人工费1397万元。方案二：两个分层总回采工期8.5个月，原煤64.07万吨，单产7.54万吨。直接人工费用986万元。⑦回采材料、电力消耗费用。方案一：回采材料费用350万元，电力消耗费用294万元。方案二：回采材料费用460万元，电力消耗费用376万元。⑧回采设备租赁费。方案一：设备租赁费1779万元。方案二：设备租赁费976万元。⑨辅助人工成本（按采、掘直接人工费的30%）方案一：656万元。方案二：620万元。⑩其他费用（考虑5元/吨）方案一：589万元。方案二：320万元。综合以上各项，方案一回采直接成本8026万元，回采直接成本折合吨煤56元，边界效益20267万元。方案二回采直接成本8162万元，折合吨煤116元，边界效益9356万元。方案一比方案二边际效益高1.09亿元(具体数据见附表一)。如方案二考虑里段310m条件复杂区域分层开采，测算原煤灰分约50%，产出商品煤量16.8万吨，收入约4708万元；回采直接成本3762万元，洗煤加工费713万元，回采边际效益232万元，与方案一比较（二）技术分析：1、我矿810采区8煤煤层较软，薄厚不均匀，f值为0.1-0.3，且受火成岩侵蚀严重，顶部大面积天然焦，若分层大采高回采，不利于顶板和煤壁管理；受里段变薄区及外段断层影响，8102工作面若采用分层开采，里段310m下分层将会大范围破岩石回采，在目前市场形势下，下分层不具备开采价值，外段204m范围煤层厚度稳定区，受断层影响，如果采用分层开采，走向短、块段小，底分层工作面开采不经济。2、矿井北部生产接替安排8104→8102→8105，8104工作面回采到2016年5月，8102工作面若采用分层开采，该面2016年10月中旬回采结束，接替面8105-1走向长700m，受“五含”水影响仅里段180m可采，之后810采区至“五含”水治理结束前断线；若采用综放回采，8102工作面回采至2017年5月，届时“五含”治理工程基本结束，8105工作面回采长度可达到600m，实现矿井北部一条线正常生产接替。3、综放工艺在我矿应用较早，技术成熟，职工操作熟练，现场已积累了一定经验，有利于安全管理。大采高综采工艺需进一步摸索技术管理经验。4、采用分层开采回采工艺，二分层巷道支护难以实现锚网支护，增加了巷道成本投入，不利于提高工作面单产、单进。（三）安全分析：1、分层开采防火问题。采用分层开采，运输石门和回风石门需要进行二次启封，二分层沿空掘进，回采前采空区漏风的处理，增加防火的难度；掘进工作面分层掘进时需要进行沿空侧喷浆，施工工序增加，投入加大，防火难度加大；工作面两次收作，要多次封闭，给收作期间防火管理带来很大压力。2、顶板、煤壁管理问题。为防止煤壁片帮漏顶，目前我矿8煤综放工作面采高基本控制在2.5米左右，由于我矿8煤层比较松软，煤层自身硬度较小（f=0.1～0.3），顶板岩性差，是典型的“三软”煤层，分层大采高回采难以有效支护顶板及煤壁，易造成支架歪斜，现场安全管理难度大。3、煤底遇水软化，增加支护困难。8102工作面受顶板火成岩冷凝水和“四含”水影响，回采期间局部最大水量可达50m3/h，分层开采水流对工作面底板软化冲刷软化底板，支护强度降低，加大工作面支护管理难度。4、其它方面存在的安全隐患问题。矿井大采高分层开采经验不足，首次在地质条件复杂的8102工作面实施分层开采，现场管理难度较大：分层开采增加矿井综采安拆次数，加大了综采安拆风险；分层掘进施工过程中，存在老空区水的威胁，需要“边探边掘、先探后掘”，易发生透水事故。三、结论综上所述，通过对8102工作面回采工艺比较分析，综放工艺在经济指标对比、技术可行性、安全可靠性方面比综采开采有明显的优势，用综放工艺能有效避开综采工艺施工中存在的问题。为此拟定8102工作面采用综放工艺回采。