5205工作面设计说明书

-1-山西方山金晖凯川煤业有限公司5#煤层5205工作面设计说明书编制单位：生产技术科编制时间：2015年5月-2-第一章工作面概况第一节工作面位置及井上下关系1、目的任务合理开发利用煤炭资源，节约成本，提高效益，为后期工作面的回采提供设计技术资料，保证工作面的安全生产。2、设计依据地质部门提供的《5205工作面地质说明书》、《矿井地质报告》、《煤矿安全规程》、《山西方山金晖凯川煤业有限公司水文地质类型划分报告》、邻近采掘已经揭露的地质资料。3、工作面位置及井上下标高：5205工作面位于5#煤层二采区东部，开采范围拐点坐标为：①X=4174124.743Y=19507929.452②X=4174120.000Y=19509518.950③X=4174274.747Y=19509518.950④X=4174274.747Y=19507959.588工作面地表高程范围1100-1250m，平均高程1175m，井下工作面高程范围890-980m，平均高程935m，地面与井下平均高差200m。4、相邻采掘情况及影响：5205工作面北部为未开采的实体煤，南部为矿井20m保安煤柱东部为二采区三条大巷，西部为风氧化带，上覆3#煤层为实体煤，相邻的采掘情况不会对本工作面造成生产影响。第二章工作面地质及水文地质情况第一节地质构造1、断层位于工作面的中部揭露有一落差为1.3m断层，走向70°，走向长度未知，倾向340°，预测5205工作面坡度小于15°，此断层为褶曲的一翼。-3-2、褶曲本矿井位于中阳离石倾伏向斜褶曲，褶曲轴部位于井田中心，倾角小于15°，工作面位于此褶曲的东翼属于单斜构造，处于背斜一翼，造成了工作面西低东高的地势，最大倾角约15°，落差约100m，对本工作面布置和开采有较小的影响。3、风氧化带根据采掘揭露显示在工作面西部1600m处内会有风氧化带的存在，风氧化带宽度为50m。由于地面温度、湿度的变化及大气中的氧、二氧化碳等因素的影响，煤层及顶底板被氧化，使煤的物理性质在光亮度上变暗，变得易碎，顶底板稳定性发生了变化，由于距离较远对工作面的掘进、布置、回采无影响。4、其他因素工作面无岩溶陷落柱、火成岩等影响生产的其他因素。第二节地表建筑物影响本工作面地表为黄土覆盖的荒坡，无受护建筑物、构筑物等压煤的影响。第三节煤层及顶底板1、煤层产状要素赋存状态工作面范围内煤层走向195°，倾向285°，倾角2-10°，位于山西组上部，煤层厚度为3.0-4.0m，平均为3.1m，含1-3层夹矸，夹矸厚度0.03-0.5m。根据井下巷道揭露和201号钻孔，硬度范围2-3，有一定韧性，参差状，工作面内煤层稳定可采，内生节理、裂隙较发育。2、煤种煤质煤种为焦煤表现为黑色，条痕色为棕黑色、褐黑色，玻璃和强玻璃光泽，阶梯状断口，煤层容重1.44t/m3，比重比容重稍大。3、煤层顶底板-4-顶板为砂质泥岩局部为中砂岩及泥岩，厚度1-8m，平均3.35m。底板为砂质泥岩，厚度0.80-2.5m，平均1.78m。顶板单向抗压强度为58.2MPa，抗拉强度为1.2MPa。底板单向抗压强度为45.2MPa，抗拉强度为3.2MPa。根据《采矿设计手册》岩石坚硬程度分类，底板为较坚硬岩；底板砂岩单向抗压强度为，64.10MPa，抗拉强度为1.5MPa，为坚硬岩。第四节水文地质1、地表水工作面相对地面位置没有河流、水库、湖泊等积水区域，地面沟壑可以使雨季水迅速排泄，地下含水层水补给性差。工业广场和各井口标高远高于沟底，洪水对矿井开采无影响。2、地下水工作面属柳林泉域的径流区，奥陶系中统石灰岩岩溶水含水层，主要依靠该泉域大气降水的入渗补给和地表水、侧向裂隙水的渗漏补给，径流途径复杂。富水性受区域构造的控制，补给区富水性差，径流区逐渐变强。岩溶水接受区域补给后，井田内由北东向南西方向运移，最终排向柳林泉。距离工作面最近160m处有一ZK202钻孔，封闭良好，低于本工作面的平均标高，工作面不存在注浆水、构造导水等其它情况。3、预计工作面最大涌水量小于2m³/h。第五节影响回采的其它因素1、瓦斯、二氧化碳情况根据山西省煤炭工业厅下发的[2015]73文件鉴定结果显示，我矿绝对瓦斯涌出量为1.48m³/min，相对瓦斯涌出量为1.06m³/t。二氧化碳绝对涌出量为1.90m³/min，相对二氧化碳涌出量为1.36m³/t。我矿为瓦斯矿井。2、煤尘爆炸危险性-5-根据山西省煤炭工业厅综合测试中心晋煤检[2013]0603-MB-J0922-0923鉴定结果，我矿的3#、5#煤尘均有爆炸性。3、煤的自然倾向性根据山西省煤炭工业厅综合测试中心晋煤检[2013]0603-MR-J0922-0923鉴定结果，我矿煤层自燃倾向性为自燃煤层。4、地温、地压根据离石详查钻孔资料和矿井生产调查，本区地温无异常，为正常地温井田。5、地质部门对工作面回采建议工作面西部分别有两条落差为9m、2.5m的断层，由于资料模糊，在掘进的过程中要做好探测前方构造的各项工作，确保安全通过。第三章储量及服务年限1、设计可采储量工作面可采储量=走向1550m*倾向150m*煤厚3.1m*容重1.44t/m³*回采率97％工作面可采储量为103.75万吨。2、服务年限工作面服务年限=可采储量/设计月采出量19.95个月=103.75万吨/5.2万吨第四章巷道布置第一节工作面尺寸确定根据工作面及周围地质构造情况结合5#煤层的二采区设计确定工作面走向长度为1590m，倾斜长度为150m，二采区三条大巷保安煤柱留设25m。第二节巷道布置方案5205工作面南部为矿井保安煤柱，东部为副斜井、洗煤厂办-6-公区工业广场保安煤柱，不在近期采掘规划内，再结合工作面西部为未能探明风氧化带的具体位置，所以只有首先确定风氧化带位置，才能对工作面的布置作出设计，5205工作面只能紧贴矿井南部边界保安煤柱线进行布置朝风氧化带方向掘进，从而确定风氧化带位置，也为北部的5207工作面的设计作出了长远的规划。第三节工作面与主要巷道的联系工作面设计为走向长壁采煤法，工作面的两顺槽与二采区三条大巷连贯形成系统，北部为运输顺槽担负进风、运煤的任务，南部为回风顺槽担负回风、运料，与大巷呈垂直的关系。第五章巷道支护第一节工作面临时支护工作面采用三根φ75mm，长度为4m的钢管配合6个4寸吊环组合成前探梁作为临时支护方式。第二节永久支护锚网索支护巷道规格表：巷道名称规格（宽*高m）毛断面（㎡）净断面（㎡）顶锚杆间排距（mm)帮锚杆间排距（mm)锚索间排距（m)毛规格净规格回风顺槽4.2*3.24*3.113.4412.4850*900800*9001.8运输顺槽4.2*3.24*3.113.4412.4850*900800*9001.8切眼6.7*3.26.5*3.121.4419.5900*900800*9001.2*1.6工作面两顺槽采用锚网索联合支护。网片采用规格1000*2000mm钢筋网，网格100mm，每200mm用16#铁丝进行联接一道。两顺槽两帮锚杆采用φ18*L1800mm圆钢锚杆，顶锚杆采用φ20*L2300mm螺纹钢锚杆，顶锚杆间排距850*900mm，帮锚杆间排距800*900mm，两巷顶锚杆各5根，帮锚每帮4根，锚固剂采用φ-7-23*L600mm的CK2360锚固剂，每孔一个CK2360锚固剂。钢带采用12#螺纹钢制作，长度3800mm，宽度70mm，排距与锚杆一致。锚索采用规格φ17.8*6300mm的钢绞线配合300*300*10mm的托盘加锁具，沿巷道顶板中心线打设一排，排距1800mm，每根锚索采用2根CK2360锚固剂。切眼采用锚网索配合木柱联合支护。顶锚杆采用φ20*L2300mm螺纹钢锚杆，帮锚杆采用φ18*L1800mm圆钢锚杆，顶锚杆间排距900*800mm，帮锚杆间排距800*900mm，顶锚8根，帮锚每帮4根。顶网片采用规格1000*2000mm的钢筋网，帮网片采用复合塑料网，规格1000*10000mm。锚索采用规格φ17.8*L6300mm的钢绞线配合300*300*10mm的托盘加锁具，沿巷道中线打设5根，间排距1200mm*1800mm。锚固剂采用CK2360锚固剂，每根锚索使用2卷。当工作面遇到断层或其它地质构造时根据现场实际情况调整支护材料、支护方式等技术参数。第六章施工工艺巷道采用一次成巷施工方法，作业方式采用掘进与永久支护平行作业。正规循环与多工序平行作业，巷道施工中割煤、装煤、运煤、支护周而复始地进行。第七章采煤方法第一节顶板管理5205回采工作面采用全部垮落法管理顶板。第二节回采工艺采用走向长壁后退式综合机械化采煤方法。1、落煤采煤机的前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，采取端部进刀方式。2、装煤-8-采煤机装煤是通过滚筒的螺旋叶片和弧形挡煤板与推溜的共同作用下将煤装入到工作面溜槽上。3、运煤工作面（刮板输送机）→运输顺槽（转载机、破碎机、可伸缩式胶带输送机）4、支护工作面支护采用及时支护擦顶带压移架，移架距离采煤机后滚筒3-5m。第三节设备选型综采工作面设备配置表工作面支架工作强度计算：Q=F（58M+14LZ+36(Lm-1)Q=6.3*(58*3.5+14*15+36*(1.5-1)Q=2715.3(KN)式中：Q——支架载荷(KN)F——支架支护面积㎡M——采高m设备名称型号数量设备名称型号数量采煤机MG300/730-WD1台移变KBSGZY6302台刮板输送机SGZ-764/5001部移变KBSGZY-12501台液压支架ZY4400/20/4295架双速绞车JDB-131部端头支架ZYG4400/20/426架阻化剂泵BH-40-2.51台破碎机PCM1101台转载机SGZ-764/1601部乳化泵BRW315/31.52台注水泵3BZ1.2/20-7.52台胶带输送机DSJ-1000/2*751部喷雾泵BRW315/31.51台-9-LZ——周期来压步距m，预测平均为15mLm——控顶宽度m通过对比验算，液压支架验算的支护强度为2715.3KN，选择的ZY4400/20/42型掩护式液压支架，支架的工作阻力位4400KN，因此能满足该工作面顶板压力要求。第八章生产系统第一节运煤系统工作面（刮板输送机）→运输顺槽（转载机、破碎机、可伸缩式胶带输送机）→5#二采区运输大巷（可伸缩式胶带输送机）→5#煤仓→主井（箕斗）→地面。第二节运料系统地面→副斜井（绞车）→5#二采区轨道大巷（卡轨车）→回风顺槽（绞车）→工作面。钢丝绳型号为：NAT6*19S+FC，φ=24mm,单位重量q=2.07kg/m，钢丝绳公称抗拉强度1670Mpa，钢丝绳最小破断拉力FP=317(KN)。绞车牵引力及运力计算1、运输最大件所需的牵引力：F1=mgsinα-mgfcosα+2Lqug=21800*9.81sin8.7°-21800*9.81*0.035cos8.7°+2*1530*9.81*2.07*0.2=37.4KN其中：——牵引总重量，m=21.8t=21800kgα——最大坡度，-8.7°f——车辆运行阻力系数，0.035L——运输距离，1530mq——钢丝绳单位重量，2.07kg/mu——钢丝绳阻力系数，0.2g——重力加速度，9.81系统所需最大牵引力-10-Fmax=F1/[0.8-(0.01/15)]=37.4/[0.8-(0.01*270°/15]=60.32(KN)第三节通风系统地面新鲜风流→副斜井→井底车场→5#二采区轨道大巷→5205运输顺槽。污浊风流经5205切眼→5205回风顺槽→5#二采区回风大巷→3#东翼回风巷→风井→地面。巷道采用局部通风机压入式通风，风量计算如下：5205掘进工作面所需风量1、按照瓦斯涌出量计算：Qhf=100×qhg×Khgm3/min=100×0.4×1.8=72m3/minqhg——掘进工作面回风流中平均绝对瓦斯涌出量，0.4m3/minKhg——掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.8100—按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1