11021回采工作面设计.docx
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11021回采工作面设计
11021回采工作面设计
渑池天安矿业有限公司
生产技术部
二O一二年八月一日
第一章:
工作面概况…………………………………………………………………………………3
第二章:
地质概况………………………………………………………………………………………3
1、地层…………………………………………………………………………………………………………3
2、煤层…………………………………………………………………………………………………………5
3、煤质…………………………………………………………………………………………………………6
4、地质构造…………………………………………………………………………………………………7
5、地质构造及水文地质情况……………………………………………………………………8
第三章:
可采储量及可采期…………………………………………………………………..10
第四章:
巷道布置与生产系统……………………………………………………………….11
1、巷道布置……………………………………………………………………………………………….11
2、生产系统……………………………………………………………………………………………….11
第五章:
采煤工艺…………………………………………………………………………………….17
第六章:
生产技术管理…………………………………………………………………………….23
第七章:
11021回采工作面安全技术措施…………………………………………..26
第八章:
劳动组织与主要技术经济指标……………………………………………….39
第一章工作面概况
一、采煤工作面位置及开采范围
1、位置
11021工作面是11采区首采工作面。
地理位置:
工作面四邻关系,工作面东为皮带下山、轨道下山,西、南均为井田边界,北为11041工作面。
2、开采范围
11021工作面走向长度下巷200m,上巷140m,可采长度125m,切眼长度70m,工作面停采线距轨道下山20米。
第二章地质概况
一、地层
本区地层属华北地层区豫西地层分区陕渑地层小区,大部分被第四系覆盖,仅在西南部有二叠系上、下石盒子组地层出露。
据区域地质资料及区内钻孔揭露,区内地层由老至新依次为寒武系(∈)、奥陶系(O)、石炭系(C)、二叠系(P)和第四系(Q)。
现分述如下:
1、寒武系(∈)
本区只沉积其下统馒头组(∈1m)和中统张夏组(∈2zh),与下伏震旦系(Z)不整合接触,厚约445m。
2、奥陶系(O)
本区仅沉积其下统冶里组(O1y)及中统马家沟组(O2m),与下伏地层平行不整合接触,厚约315m。
⑴冶里组(O1y)
厚约300m,主要由白云质灰岩组成,夹泥质条带。
⑵马家沟组(O2m)
厚约15m,主要由浅灰~深灰色石灰岩组成,致密,顶部偶见薄层角砾岩。
3、石炭系(C)
本系下、中统地层缺失,仅见上统之本溪组(C3b)及太原组(C3t),与下伏地层呈平行不整合接触,平均厚31m。
⑴本溪组(C3b)
厚约4~19m,平均8m,主要由紫红色、灰白色铝质岩及铝质泥岩组成。
⑵太原组(C3t)
厚20~40m,平均23m,主要由粗、中粒砂岩、石灰岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成。
底部为黑色泥岩,间夹薄煤一层(一1),其上常见一层厚层状粗粒石英砂岩,厚达2~12m,但亦有局部尖灭现象(如原矿区内7-4孔),该层砂岩上部为深灰色厚层状石灰岩及一3煤层,6-5孔见一3煤深度278.30m,煤厚0.85m;中部为灰白色中粒石英砂岩、灰黑色细粒砂岩及灰黑色砂质泥岩,含薄煤两层(一5、一6),中粒石英砂岩有时会出现局部沉积尖灭,如原矿区内的6-4孔和扩界区的6-5孔,均无此砂岩;上部为灰褐色泥质灰岩、硅质泥岩及黑色泥岩,夹薄煤一层(一7)。
4、二叠系(P)
本系下至二1煤层底板泥岩,上至三叠系金斗山砂岩(T1L)之底,与下伏地层呈整合接触。
区内仅保留其下统山西组(P1sh)、下石盒子组(P1x)和上统上石盒子组(P2s)部分地层。
厚度约373m。
⑴山西组(P1sh)
自二1煤层底板泥岩之底至砂锅窑砂岩(Ss)底,平均厚68m。
共分四段:
①二1煤层段
自二1煤层底板泥岩至大占砂岩(Sd)底。
岩性主要由深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层组成。
泥岩多含黄铁矿结核。
区内二1煤层厚度0~2.58m,平均1.57m,变化较大。
②大占砂岩段
自大占砂岩(Sd)底至香炭砂岩(Sx)底。
岩性主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成。
下部大占砂岩层面富含大量的白云母及炭屑;上部为灰~深灰色泥岩、砂质泥岩,夹偶尔可采的薄煤(二2、二3)两层。
③香炭砂岩段
自香炭砂岩底至小紫泥岩底。
主要由砂岩及砂质泥岩及煤层组成。
下部的香炭砂岩为灰白~浅灰色中粒砂岩,含白云母片;上部为灰黑色砂质泥岩夹煤层一层(二4),6-5孔见煤深度226.62m,煤厚0.93m。
④小紫泥岩段
自该泥岩底至砂锅窑砂岩(Ss)底,主要由灰色泥岩组成。
泥岩含少量铝质及菱铁质鲕粒。
⑵下石盒子组(P1x)
自砂锅窑砂岩(Ss)底至田家沟砂岩(St)底。
厚约245m。
底部砂锅窑砂岩在矿区内常相变为紫红色、黄褐色砂质泥岩,其上为紫红色泥岩,具豆状结构;中部为黄褐色及黄绿色细粒砂岩、砂质泥岩及煤线,多相变为泥岩;上部为紫色、黄褐色及浅灰色砂质泥岩及泥岩。
⑶上石盒子组(P2s)
自田家沟砂岩(St)底至平顶山砂岩(Sp)底,厚约220m。
底部为田家沟砂岩(St),坚硬,含大量黄褐色泥质包体;下部为紫色、黄褐色砂质泥岩间夹薄层砂岩;中部为紫色砂质泥岩、黄褐色泥岩、黄绿色细~中粒砂岩,夹薄煤1~2层(七煤),均不可采;顶部为暗紫色及黄褐色砂质泥岩。
区内仅保留部分地层,厚度约60m。
5、第四系(Q)
角度不整合于各系地层之上,厚度变化较大,0~20m。
主要由砂、卵石层、砂质粘土及粘土组成。
二、煤层,
本区为石炭、二叠系含煤地层,含煤18~24层。
其中二1煤层全区大部分可采。
区内6-5孔见二4煤层,厚0.93m,一3煤层厚0.85m,均可采,其余穿过二4煤层位的钻孔均不可采,穿过一3煤层位仅此一孔,故二4、一3煤层为偶尔可采煤层。
一1、一7、一5及其余煤层均不可采或偶尔可采。
各煤层平均总厚度为10m左右,可采煤层总厚度4.96m,含煤地层厚度约396m,含煤系数为2.53%,可采含煤系数1.25%。
二1煤层为本矿开采对象。
区内煤厚0~2.58m,平均1.57m,煤层较稳定,但局部有尖灭现象(6-5号孔),煤层结构简单~中等,原矿区见含矸一层(6-4号孔、7-4号孔),矸石厚度0.20~0.27m,岩性为炭质泥岩,煤层顶板为灰白色中粒砂岩(Sd),局部存在炭质泥岩及泥岩伪顶,底板为泥岩或砂质泥岩。
煤层稳定程度属较稳定煤层。
区内煤层埋深217.00~270.00m,煤底标高+430~+520m。
三、煤质
1、煤的物理性质
二1煤为黑色,条痕褐黑色,由于后期构造作用,煤的原生结构遭到破坏,主要以粉状、鳞片状产出,偶见碎块状,主要粒度小于1mm,属以糜棱煤为主的构造煤。
煤层中可见大量揉皱及揉皱镜面,含黄铁矿结核;据《渑池煤田龙王庄井田煤矿勘查最终地质报告(精查)》资料,煤的视密度平均1.41t/m3。
2、煤的化学性质
据《渑池煤田龙王庄井田煤矿勘查最终地质报告(精查)》二1煤层原、浮煤灰分(Ad)分别为17.73%和9.88%。
原煤全硫(St,d)2.65%,经1.40密度液洗选后,全硫含量降至1.05%,原煤恒容高位发热量(Qgr,v,d)为28.55MJ/kg,浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)为21.29%,胶质层最大厚度(Y)18mm。
3、煤的工艺性能
据邻区三化沟煤矿及黄门煤矿1959年所作的可选性试验,二1煤层属难选级别。
以1.4密度液洗选,灰分为8.13%,但浮煤回收率仅为44.04%,若以1.5密度液洗选,灰分为10.73%,浮煤回收率为60.49%。
故该煤层选用1.5密度液较为合适。
据三化沟煤矿以1.5密度液的可选性试验,中煤含量第一次筛分为12.92%,故应属难选煤。
4、煤类的确定及用途
依据现行的《中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)》,采用1.4密度液洗选后的浮煤干燥无灰基挥发分(Vdaf)及胶质层最大厚度(Y值)为指标。
据《渑池煤田龙王庄井田煤矿勘查最终地质报告(精查)》煤质资料),该区二1煤层干燥无灰基挥发分(Vdaf)为21.29%,胶质层最大厚度为18mm,故属焦煤类。
综上所述,本区二1煤层属低中灰、中高硫粉状、鳞片状焦煤,适宜作民用及电厂、炼焦厂配煤。
四、地质构造
本区位于义马~观音堂向斜北翼。
地层走向58~68°,倾向148~158°,倾角15~16°,为一单斜构造,构造复杂程度属中等。
区内及其附近发育有F13、F14、F15、F16、F18断层五条。
现简述如下:
1、F13断层
位于矿区北西部。
走向114°,倾向204°,倾角70°左右,落差30~40m,南东端被F14断层所截,北西端至区外磁窑沟,为一南西盘下降的正断层。
仅在关家门见山西组中部地层与下石盒子组底部地层相接,控制程度一般。
对本矿开采有影响。
2、F14断层
位于矿区中部。
走向57°,倾向327°,倾角70°,落差170m左右,北东端与F15断层相交,南西端向区外排沟延展,为一北西盘下降的正断层。
在鹿抬头山见平顶山砂岩与下石盒子组五煤组地层相接,在区外1-4孔见香炭砂岩与奥陶系之石灰岩相接,扩界区内6-3、6-4两孔之间煤层不连续,该断层整体控制程度一般。
对本矿开采有较大影响。
3、F15断层
位于矿区北东部。
走向130°,倾向40°,倾角70°,落差350m,为一北东盘下降的正断层。
在大坡沟见奥陶系石灰岩与二1煤层相接,区内7-4孔与区外东部8-5孔之间煤层不连续,该断层控制程度较高。
对本矿开采无影响。
4、F16断层
位于矿区北东边界外。
走向120~101°,倾向30~21°,倾角约70°,落差约60~100m,自清杨沟向杜家延展,为一北东盘下降的正断层。
在清杨沟见石盒子组地层断开,该断层控制程度一般。
对本矿开采无影响。
5、F18断层
位于矿区北边界处。
走向115°,倾向205°,倾角约70°,落差约40~60m,自清杨沟向区外北西燕子口延展,为一南西盘下降的正断层。
在清杨沟见石盒子组下部地层断开,西南盘下降,该断层控制程度一般。
对本矿开采有一定影响。
附:
工作面综合柱状图1-1
图1-1工作面综合柱状图
五、地质构造及水文地质情况
11021工作面掘进过程中资料,预测范围内地质构造简单,未出现断层、无碳柱等地质构造,但工作面内部未进行打探,还需进一步做地质调查工作。
岩性细腻致密,具有良好的隔水性能,因此,预测该工作面在回采过程中预测含水层向工作面充水不会太大,实际在回采过程中工作面无水,根据煤层注水预测最大涌水量约为1m³/h。
六、瓦斯、煤层和自燃发火情况
1、瓦斯:
根据河南省工业和信息化厅豫工信煤[2012]153号文批复,该矿瓦斯绝对涌出量0.4m³/min,为瓦斯矿井。
2、煤层自燃倾向、煤尘爆炸:
根据河南省工业和信息化厅豫工信煤[2012]153号文批复,矿井煤层的自燃发火等级为Ⅲ类,属不易自燃煤层;煤尘爆炸指数24.67%,具有爆炸性危险。
3、水文地质类型及地质构造
根据河南理工大学2011年10月编制《渑池天安矿业有限公司矿井水文地质类型划分报告》(由义煤集团资源整合矿井水文地质类型划分报告评审组审批通过)确定该矿矿井水文地质条件属中等类型,正常涌水量为24.7m3/h,最大涌水量为49.4m3/h。
第三章可采储量及可采期
工作面储量:
11021工作面走向长度下巷200m,上巷140m,可采长度125m,切眼长度70m,煤层厚度2.1~2.4米,采高2.2米,循环进度0.8米,煤的容重1.41T/m³。
工业储量:
Z工=125×70×2.2×1.41=38992.14吨
可采储量:
Z采=125×70×2.2×1.41×0.93=36262.7吨
循环产量:
Z=70×2.2×0.8×1.41×97%=168.5吨
根据矿井15万吨/年设计生产能力,采煤队计划每天完成3个循环,月作业30天,正规循环率65%则:
日产量:
Z日=168.5×3=505.5吨
月产量:
Z月=505.5×30×65%=9857.25吨
可采期:
Z采/Z月≈3.7个月
第四章巷道布置与生产系统
第一节巷道布置
工作面巷道布置有11021工作面下巷、11021工作面切眼、11021工作面上巷。
(附巷道布置图及巷道断面图)
巷道特征见下表一:
名称
净断面
(㎡)
支护形式
棚距
(mm)
设备布置
用途
工作面
下巷
5.94
12#
工字钢
500
胶带输送机
刮板输送机
进风、运煤
工作面
上巷
5.94
12#
工字钢
500
轨道
回风、运料
切眼
5.28
单体液压支柱配π型钢梁
900
刮板输送机
回采
第二节生产系统
一、运输系统
1、运煤系统
工作面→11021工作面下巷三部胶带输送机→皮带下山二部胶带输送机→皮带下山一部胶带输送机→井底煤仓→主立井→地面
2、运料系统:
地面→副立井→井底车场→等候硐室→辅助巷→轨道下山→11021工作面上巷→工作面
二、供排水系统
供水:
(分两路)
1、地面水池→主立井→清仓平巷→等候硐室→辅助巷→轨道下山→11021工作面上巷—工作面
2、地面水池→主立井→清仓平巷→进风联巷→皮带下山→11021工作面下巷—工作面
排水:
工作面→11021工作面下巷→采区水仓→井下中央水仓→地面
三、压风自救系统
采用JN110-8型螺杆式空气压缩机两台,沿主井敷设Φ108无缝钢管向井下各个地点和11021工作面供风,在工作面外10m内安装压风自救袋两组,保证供风需要和人员安全。
四、供电系统(见附图)
工作面供电引自中央变电所14#分馈(KBZ400),使用MY-3×50+1×35一趟电缆220米,向工作面27#总馈(KBZ-400)供电。
引自中央变电所16#分馈(KBZ-400),使用MY-3×50+1×25一趟电缆180米,向采区绞车房40#总馈(KBZ-400)供电。
具体“工作面供电系统”见下表:
名称
型号
使用数量
备注
采煤设备
单体液压支柱
DZ22-30/100
160根
工作面刮板输送机
SGB320/17B
1部
平巷刮板输送机
SGB320/17B
1部
胶带运输机
DTL65/15/2×15
3部
乳化液泵
BRW80/20
2台
地面
乳化液泵箱
XRXTA
2个
地面
矿用化学式一氧化碳传感器
KGΛ5
2
11021工作面上巷、下巷各一个
数字式温度传感器
KJ3000A
2
11021工作面上巷、下巷个一个
瓦斯监控分站
KJF16B
2
11021工作面上巷、下巷个一个
矿用智能风速传感器
KGF3-15
2
11021工作面上巷、下巷个一个
智能遥控甲烷传感器
KGF6B
3
11021工作面上巷、下巷、工作面个一个
电器
矿用隔爆型真空馈电
KBZ-400
(27#)
1
总馈电开关
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
(26#)
1
下山二部皮带22KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
(29#)
1
下山三部皮带22KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
(28#)
1
二部机头潜水泵7.5KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
(30#)
1
下山刮板输送机17KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
(31#)
1
三部皮带巷潜水泵5.5KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
(32#)
1
11021工作面一部刮板输送机30KW
矿用隔爆型
真空开关
QBZ-80
(33#)
1
11021工作面二部刮板输送机30KW
采区绞车房
矿用隔爆型
真空馈电
KBZ-400
(40#)
1
总馈电开关
矿用隔爆型
真空开关
KBZ-120
(42#)
1
一部皮带输送机
30KW
矿用隔爆型
真空开关
KBZ-80
(41#)
1
逆止油泵
1.1KW
矿用隔爆型
真空开关
KBZ-400
(39#)
1
调度绞车
11.4KW
照明综保
ZBZ-4MX
(22#)
1
照明综保4KW
四、通风防尘系统(附:
通风防尘系统图)
(一)通风系统:
工作面采用“一进一回”通风系统,11021工作面下巷为进风巷,11021工作面上巷为回风巷,即:
新鲜风流:
主、副立井→井底车场→进风联巷→皮带下山→11021工作面下巷→11021工作面;
污风风流:
11021工作面→11021工作面上巷→轨道上山→总回风巷→回风立井→地面
(二)工作面实际需要风量计算
1、按CH4涌出量计算
Q=100qR=100×0.4×1.6=64m3/min
式中:
Q---工作面实际需要风量m3/min
q---工作面CH4绝对涌出量0.4m3/min
R---工作面瓦斯涌出不均匀备用风量系数1.6
2、按工作面最多工作人数计算(取交接班时30人)
Q=4×30=120m3/min
3、按工作面一次爆破的炸药用量计算8kg
Q=25A=25×8=200m3/min
4、取540m3/min校验风速
最低风速:
V=1.34m/s
最高风速:
V=1.79m/s
风速符合规程规定。
(工作面实际供风量为540m3/min)
(三)防尘、防灭火的设施布置和安设要求:
1、两巷距离工作面30米内安设两道风流净化水幕,距离工作面60—200米处安设40L、排距1.5米、长度不小于30米隔爆水袋棚。
2、各转载点要安设转载点喷雾装置。
3、正确使用好加压泵,确保水压低于2Mpa。
4、皮带机头,油脂库使用不燃材料支护,灭火器材配备齐全。
5、强化机电管理,井下消灭失爆,坚持使用好电器保护装置。
(四)瓦斯监测、监控仪器、仪表的布置:
1、在11021工作面回风巷安设瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器、C0传感器;
2、轨道上山回风巷内距离采区绞车房下10-15米安设瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器、C0传感器;
3、总回风巷安设瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器、C0传感器;
4、瓦斯报警、断电、复电要求;
报警浓度≥0.8%CH4、断电浓度≥0.8%CH4、复电浓度<0.75%CH4,断电范围:
工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。
5、一氧化碳传感器报警浓度0.0024%。
6、温度传感器报警温度26℃.
7、风速传感器报警值4m/s.
(五)通风管理规定及措施
1、瓦斯检查员,坚持工作面瓦斯检查,实行专职检查,每班不少于2次。
2、工作面跟班队干,班长及电工上岗必须携带便携式瓦斯报警仪;上隅角悬挂便携式瓦斯报警仪,当瓦斯超限报警时,应及时停止作业,进行处理。
3、上、下巷距工作面30米内班班冲洗,30米外巷道每天冲洗一次,做到无煤尘积聚。
4、按规定进行煤体注水,温润煤体。
5、搞好个体防尘防护,支架工及其它各工种在有煤尘飞扬地点工作,必须佩带防尘口罩。
五、管路系统
1、洒水采用Φ2寸无缝钢管,每50米安装一个三通阀门;保证工作面各转载点及工作面的水压,防止煤尘的产生。
2、乳化液泵站设计
泵站地点及管路选型:
乳化液泵站安设在地面,管路选用直径为19mm钢管。
泵站使用规定:
⑴泵站必须安设平稳,固定牢固,停放在通风良好、无淋水处。
⑵坚持使用乳化液浓度配比仪,乳化液浓度必须保证2%~3%,曲轴箱内润滑油合格,油槽润滑合格,油绳放置合格,有合格的过虑网,并有检测工具。
⑶泵站压力表动作灵活,压力必须保证不低于18MPa。
⑷泵件、泵箱、液压管路无漏、串液现象。
⑸曲轴箱内温度不得高于50℃,乳化液箱体温度不得高于70℃.
六、通讯系统
工作面端头、端尾、配电点、各转载点均配备有KTH116本安型矿用电话,接入调度程控网,实现井上下通讯畅通。
第五章采煤工艺
一、采煤方法
根据煤层赋存条件及生产管理水平,设计采用走向长壁后退式采煤法,炮采采煤工艺,全部冒落法管理顶板。
工作面采高为2.2m,循环进尺0.8m。
二、工艺流程
打眼——放炮——移支副梁——人工攉煤——移支主梁——移输送机。
完成一个循环。
三、采高和循环进度
1、采高的确定
根据本工作面煤层厚度为2.1~2.4m,采用沿底开采,确定采高为2.2m,放煤高度2.0m如果在回采期间遇到矸包或者薄煤带时,可跟顶破底回采,采高最低不得低于1.6m,特殊情况措施另补。
2、循环进度:
0.8m。
四、落煤
1、落煤方式:
采用打眼爆破的方法落煤
回采工作面采用ZMS-12A型湿式电煤钻打眼。
打眼时用3台煤电钻分段同时打眼。
2、炮眼布置方式及爆破方法:
⑴炮眼布置方式:
采用双排三角形布置。
⑵爆破方法:
上、下炮眼分别装药为100g、150g。
采用集中毫秒爆破、分段串联的连线方式,正向爆破。
⑶炮眼布置图如下图5-1
图5-1工作面炮眼布置图
⑷爆破参数表(如表1)
表1爆破参数表
眼别
眼距
(m)
眼深
(m)
起爆
顺序
竖直角
(度)
水平角
(度)
单眼
药量
(kg)
眼数
(个)
总装
药量
(kg)
连线
方式
顶眼
2
0.8
Ⅰ
+5
65
0.2
9*3
5.4
分段串联
底眼
1
0.8
Ⅱ
-10
65
0.3
18*3
16.2
合计
21.6
爆破作业说明:
爆破作业操作必须是经过专门培训的专职放炮员单独操作。
装药前必须清除炮眼内的煤粉,用木质炮棍将药卷轻轻推入,装药后封泥长度不得少于0.5米。
放炮前当班组长安排专人在距炮眼两侧各30米以外把好口,放炮母线长度不得少于30米。
五、工作面装煤、运煤
1、工作面装煤
采用放炮落煤装煤和人工攉煤结合的装煤方式。
工作面爆破后,由人工将被崩落的煤体装入刮板输送机。
2、工作面运输
采煤工作面采用一台SGB320/17B型刮板运输机运输,11021工作面下巷铺设一部DTL65/15×2×15型胶带输送机,皮带上山铺设二部DTL65/15×2×15型胶带输送机运输,运至主井煤仓,刮板运输机采用人工推移。
六、工作面支护
采煤工作面选用DZ22-30/100型单体液压支柱配合HDC—2400π型钢梁对棚二梁五柱的支护形式,棚间距为0.4米,主副梁间距为0.2米。
主梁一梁三柱、副梁一梁二柱。
主副梁排距为2.0米。
工作面最大控顶距为3.2米,最小控定距等于梁长2.4米。
工作面下安全出口支护采用3.2米长梁双抬棚支护,共4对8根,上安全出口支护采用3.2米长梁双抬棚支护,共3对6根,每梁由4个单体液压支柱支撑。
棚顶用梢子和8根串杆打紧打严。
1、回柱放顶
放顶自下而上顺序进行,人工回柱。
2、采煤工作面工艺流程:
打眼——放炮——移支主梁——人工攉煤——移支副梁——移输送机。
3、采煤工作面有关参数
开采二ı煤层厚度2.1~2.4米,采高2.2米,