4204工作面设计说明

4204工作面设计说明第一节地质说明书二、工作面概况4204工作面位于一水平4-2采区，是4-2采区北翼第2个工作面，西面是4202工作面(正在布置)，东面是未布置的4206工作面，北面是井田边界保护煤柱，南面是4-2煤辅运大巷。为了提高资源回收率，采用梯形布置，工作面标高1285-1300m。工作面设计走向长1344.4m,倾斜宽222m,面积298456.8m2,根据该工作面及附近的钻孔资料分析，该工作面煤层平均厚度为2.38m，工业储量90.52万吨，回采煤量85.76万吨。附工作面概况表工作面概况表表1概况煤层名称4-2水平名称一水平采区名称4-2采区工作面名称4204地面标高（m）1380~1425工作面标高（m）1285-1300地面位置4-2采区4204工作面地表为高原侵蚀性丘陵地貌，基岩沿沟谷两侧出露，采区内多为侵蚀性丘陵地貌，地形切割强烈，基岩裸露，植被稀疏，为半荒漠地区。井下位置及四邻采掘情况4204工作面为北翼第2个工作面，北部以井田北边界保护煤柱为界；西部为4202工作面（正在布置布置）；南部为4-2煤辅运大巷；东部为未布置的4206工作面。走向长（m）1399倾斜长（m）222面积（m2）310578三、煤层情况根据地质勘探钻孔及大巷掘进揭露提供的资料显示，该工作面区域内的煤层基本稳定，煤层厚度变化不大，一般为2.2m-2.5m，平均厚度2.38m，为中厚煤层。附煤层特征明细表。煤层特征明细表表2项目参数项目参数含煤地层J1-2y2正常涌水量（m3/h）3.0煤层编号4-2地温（.C）正常地区煤层平均厚度（m）2.35煤层结构结构单一煤层倾角（°）1-3煤层稳定程度较稳定夹矸层数无变异系数46.2%夹矸厚度（m）无普氏系数（f）煤f=2岩f=4-6瓦斯绝对涌出量（m3/min）1.982容重（t/m3）1.25瓦斯相对涌出量（m3/t）0.42自然发火期（月）1-3二氧化碳含量（m3/min）1.996煤尘爆炸指数（%）42.30最大涌水量（m3/h）5.0可采指数100%煤质水份灰份挥发份固定炭发热量含硫量含磷量工业牌号11.29%8.08%33.46%30.12MJ/kg0.58%0.019%不粘煤（BN31）四、工程地质4-2煤层利用厚度0.39～3.02m，平均2.30m，为中厚煤层。煤层层位稳定，结构简单，一般不含或局部含1层夹矸。对比可靠，全区可采，煤层稳定程度属较稳定类型。顶板岩性主要为砂质泥岩、泥岩、粉砂岩，局部为细、中砂岩，底板岩性为粉砂岩和砂质泥岩。根据地质勘探提供的资料，4-2煤层煤的硬度系数f=2，顶底板岩石硬度系数f=4-6，煤层容重1.25T/m³，顶底板岩石容重2.12T/m³。井田内岩石以碎屑沉积岩为主，层状结构，岩体各向异性；煤层顶底板岩石的强度低，均为软弱岩石，岩体的稳定性较差；岩石风化作用较强；采掘作业过程中，局部地段易发生顶板冒落及底板软化变形等矿山工程地质问题。因此，井田内工程地质勘查类型划分为第三类第二型层状岩类工程地质条件中等型。根据地质资料及近年来的采掘揭露，本矿区水文地质条件属于简单类型，工程地质条件属于中等类型，其煤层属于瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，煤易自燃。采掘作业过程中必须加强顶板支护、瓦斯防治及防灭火工作。五、地质构造情况4-2采区内地质构造简单，断层和陷落柱不发育，无岩浆岩活动，仅发育一些宽缓的褶曲构造，地层倾角一般1~3°。根据大巷掘进揭露提供的资料显示，该工作面可能存在个别小型断裂构造及F2断层，落差一般不超过4m，对采掘作业可能造成一定的影响。六、水文地质情况4204工作面所在4-2煤之上有Ⅱ、Ⅲ两个含水层和一个隔水层，但由于均为富水性极弱的含水层，且掘进期间对煤层顶板的破坏影响较小，故该区域掘进期间水文地质条件简单，且隔水层为泥质砂岩，隔水性能较好，因此对4204工作面采掘正常安全生产影响不大。另外，掘进期间由于没有其它的充水来源，预计4204工作面掘进期间涌水量在5m³/h左右。另外，该工作面上部为3-1煤采空区，采空区内有少量积水，对采掘作业有一定的影响，开采前必须进行探放水。第二节工作面布置及参数的确定一、工作面几何尺寸的确定依据《永智煤矿4-2采区开拓设计说明书》,4204工作面位于4-2采区一区段北部，是4-2采区北翼第二个综采工作面。4204工作面设计走向长1399米，倾斜宽222米。二、巷道布置4204工作面采用“一进一回”的U型布置方式，施工辅助运输进风顺槽和胶带运输回风顺槽；同时需要布置主回撤通道及联络巷；北翼回风巷作为以后工作面的副回撤通道。1、4204辅运进风顺槽：4202工作面辅运进风顺槽设计长度1489.1米（平距），沿煤层顶板布置，主要用于工作面回采时进风、材料供应和行人等。2、4204胶运回风顺槽及联络巷：4204工作面胶运回风顺槽设计长度1401.7米（平距），沿煤层顶板布置，主要用于工作面回风、运煤、行人等。3、4204工作面开切眼：4204工作面辅运进风顺槽施工到位后，施工4204工作面开切眼，与4204工作面胶运回风顺槽贯通,设计长度228.1米（平距），用于安装综采设备。4、4204工作面主、副回撤通道及联络巷：4202工作面主回撤通道设计长度450米（平距）。5、硐室及其他：4204工作面辅运进风顺槽每200米设计1个倒车硐、胶运回风顺槽每200米设计1个倒车硐，共设计11个倒车硐；为方便工作面安装，在开切眼附近设计4个调车硐；在主回撤通道两端设计2个绞车硐。附图：4204工作面巷道布置平面图第三节巷道断面设计一、巷道断面尺寸的确定1、4204工作面辅运顺槽：矩形断面，巷道净宽4.5m，掘进高度3.0m，巷道净高2.8m，混凝土地坪硬化厚度0.2m，设计掘进断面13.5㎡，净断面积12.6㎡。2、4204工作面胶运顺槽：矩形断面，巷道净宽4.5m，掘进高度2.8m，巷道净高2.6m，混凝土地坪硬化厚度0.2m，设计掘进断面12.6㎡，净断面积11.7㎡。3、4204工作面开切眼：矩形断面，巷道净宽7.0m，掘进高度3.0m，巷道净高2.8m，混凝土地坪硬化厚度0.2m，设计掘进断面21㎡，净断面积19.6㎡。4、4204工作面主回撤通道：矩形断面，巷道净宽4.0m，掘进高度3.0m，巷道净高2.8m，混凝土地坪硬化厚度0.2m，设计掘进断面12㎡，净断面积11.2㎡。5、4204工作面副回撤通道：矩形断面，巷道净宽4.5m，掘进高度3.2m，巷道净高3.0m，混凝土地坪硬化厚度0.2m，设计掘进断面14.4㎡，净断面积13.5㎡。附图：4204工作面断面图册二、支护参数设计1、支护形式:4204工作面所有巷道均采用锚网（锚索）联合支护形式，遇地质构造段可架钢棚或采用锚索配圆钢托梁进行加强支护。（1）锚杆（锚索）支护参数计算1）锚杆长度L，L=L1+L2+L3=40+1400+300=1740mm式中：L1——锚杆外露长度L2——软弱岩层厚度，可根据柱状图确定mmL3——锚杆伸入稳定岩层深度,一般不小于300mm2）锚固力N：可按锚杆杆体的屈服载荷计算N=π/4(d2σ屈)=0.25×3.14×（0.018）2×335×106=85.2KN式中：σ屈——杆体材料的屈服极限Mpad——杆体直径3）锚杆间排距锚杆间距D≤1/2LD≤0.5×1800=900mm锚杆排距L0=Nn/2kraL2=85.2×103×6/3×30×103×1.4×4.5=0.905m式中：N——设计锚固力，KN/根n——每排锚杆根数K——安全系数，取2→3r——上覆岩层平均容重，取30KN/m3a——巷道掘进宽度4.5mL2——软弱岩层厚度通过以上计算：巷道采用锚网（锚索）支护，锚杆间排距800×800mm，锚索间距为3m。根据以上计算，结合我矿近几年锚网（锚索）支护的经验，充分考虑巷道支护的安全性。锚杆选用长度1800mm，直径18mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆；网片采用8#铁丝编织的菱形金属网，网目50×50mm；托板采用120mm×120mm，厚度10mm的方形钢板制作；每根锚杆使用两根Z2350树脂锚固剂加长锚固，锚杆采用矩形布置，拉拔力不得小于70KN，预紧力距不小于100N·m。锚索选用长度7000mm，直径15.24mm的钢铰线锚索，托盘采用300mm×300mm，厚度10mm的方形钢板制作，每根锚索使用4根z3540树脂锚固剂端头锚固，抗拉强度不小于200KN，预应力必须达到100KN以上。所有参数均在计算值范围内，符合要求。第四节工程量及储量计算一、工程量4204工作面设计巷道总工程量约为3568.9米，其中4204辅运顺槽1489.1米、4202胶运顺槽1401.7米、4202开切眼228.1米、4202主、副回撤通道及联络巷450米。二、储量计算4204工作面设计走向长1399米（平距），倾斜长222米，平均煤厚2.38米，煤容重1.25吨/M3。4-2煤辅运大巷、4204回撤通道需留设保护煤柱73.5米，4204工作面回采宽度217.5米，可采走向长度为1325.5米。4204工作面地质储量：1399×217.5×2.38×1.25=90.52(万吨)；留设保护煤柱损失煤量：73.5×217.5×2.38×1.25=4.76(万吨)；4204工作面煤量为：90.52-4.76=85.76(万吨)；4204工作面采出煤量=85.76×95%=85.76(万吨)，煤层为中厚煤层，回采率取95%。第五节工作面主要生产系统一、运输设备及运输方式1、运煤设备及装载方式采煤机割煤，采煤机螺旋滚筒配合刮板输送机铲煤板装煤，刮板输送机运煤并通过桥式转载机将煤转载到胶带运输顺槽胶带输送机上，通过主井胶带输送机和筛分栈桥间将煤运至地面煤仓。2、辅助运输设备及运输方式工作面需用的材料、设备等物资，采用防爆无轨胶轮车通过4204辅运进风顺槽运至工作面。二、运煤路线4204工作面→4204胶运回风顺槽→4-2煤胶带运输大巷→3-1煤胶带运输大巷→井底煤仓→主斜井运输皮带→筛分间→筛分间至煤仓栈桥→地面煤仓三、辅助运输系统路线地面→副井→4-2煤辅助运输大巷→4204辅运进风顺槽→4204工作面四、通风系统1、通风方法4204工作面采用“一进一回”U型全负压通风方法，辅运顺槽进风，胶运顺槽回风的通风方式。2、通风路线（1）地面→副井→4-2煤辅运大巷→4202辅运进风顺槽→4202工作面→4202胶运回风顺槽→4-2煤北翼回风巷→4-2煤北翼回风联络巷风桥→4-2煤回风大巷→风井→地面（2）地面→主井→4-2煤辅运大巷→4204辅运进风顺槽→4204工作面→4204胶运回风顺槽→4-2煤北翼回风巷→4-2煤北翼回风联络巷风桥→4-2煤回风大巷→风井→地面附图：4204工作面通风系统示意图第六节影响采掘作业的其它因素一、瓦斯根据2012瓦斯等级鉴定报告，矿井的绝对瓦斯涌出量为1.982m3/min，矿井的相对瓦斯涌出量为0.42m3/t；矿井的绝对二氧化碳涌出量为1.996m3/min，矿井的相对二氧化碳涌出量0.423m3/t，矿井瓦斯等级为瓦斯矿井。参考上述结果，该地区瓦斯含量深部略高于浅部。全区均属瓦斯风化带，瓦斯等级为低级。随着开采深度的加大，瓦斯含量有可能聚集，在开采过程中经常进行瓦斯测试，防止瓦斯爆炸。二、煤尘根据勘探报告中介绍，铜匠川详查报告对4-2煤层的煤尘爆炸指数测定，当火焰长度为650～750m时，岩粉增加量为80%，煤尘具有爆炸性。三、煤的自燃倾向性根据勘探报告中介绍，区内各煤层挥发分含量高，煤变质程度低，抗风化能力差，煤中丝炭组分多，氢含量低，吸氧性强，尤其是煤的裂隙中常含有黄铁矿薄膜和黄铁矿结核，更易与空气中的氧发生化学作用，且区内煤的着火温度在290℃左右，故属易自燃煤。据调查，东胜煤田各煤层的自燃发火期为40～60d。四、地温据铜匠川详查报告中对全区9个钻孔的测试结果：400m井温16.5～18.4℃，平均17.6℃；近似梯度2.2～3.2℃，平均2.7℃。属正常地温区，无高温异常。五、