煤矿智能化采煤工作面作业规程精编.docx
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煤矿智能化采煤工作面作业规程精编
第一章地质概况
第一节工作面位置及井上下关系
一、工作面位置及井上下关系（表1）
表1工作面位置及井上下关系
工作面名称
72311
采区名称
83下采区
地面标高（m）
+24.28～+25.34
工作面标高（m）
-463.3～-557.8
地面相对位置
位于白马沟西侧，地面为农田及建筑物（已搬迁）。
井下位置与四邻采掘情况
该工作面位于83下采区下山南翼的第一阶段，工作面北至83下采区下山保安煤柱，南至NJF35逆断层，西邻83下采区边界，东邻71313工作面（尚未准备）。
回采对地面的影响
采后将造成地表塌陷，引起沉降。
走向长（m）
798～738
768
倾斜长（m）
245.5
斜面积（m2）
188544
第二节煤层情况
一、工作面煤层情况（表2）
表2工作面煤层情况表
开采
煤层
71煤
72煤
合并区煤厚（m）
2.30～7.02
5.30
煤层结构
煤层倾角
（°）
3～24
13
分叉区煤厚（m）
0.90～2.80
1.70
复杂
可
采
指
数
71煤
0.88
变异系数（％）
37
稳定程度
较稳定中厚煤层
72煤
0.84
38
煤层
情况
描述
该工作面风巷自预计收作线向里378m；机巷全段为71与72煤层合并区，合并区72煤层厚2.30～7.02m，平均5.30m（其中含0～2层夹矸，平均厚0.59m）；自预计收作线向里378m至798m范围内，为71与72煤层分叉区，分叉区71煤层厚0.90～2.80m，平均1.70m。
分叉区71煤与72煤层间距0.70～5.50m，平均3.70m。
71煤，黑色，以碎块状为主，条带状结构，弱玻璃光泽，属半亮型煤。
72煤，黑色，粉末～碎块状，具玻璃光泽，内生裂隙发育，由亮煤及暗煤组成。
二、煤质情况（表3）
表3煤质情况表
煤
质
情
况
Mad
（%）
Ad
（%）
Vdaf
（%）
Qgr
（MJ／kg）
FCd
（%）
S
（%）
G
（%）
Y
（mm）
工业
牌号
71煤
1.24
18.48
30.45～36.77
28.79
50.17～53.13
0.23
85～90
29.4
FM
72煤
1.29
18.86
30.45～36.77
28.79
50.17～53.13
0.33
85～95
30.0
FM
煤种为FM，煤岩类型为半亮型，煤质以中等挥发份（30.45～36.77%）为主的低灰、强粘结、酸性灰渣、低硫、低磷、高发热量为特征的碎块状煤。
第三节煤层顶底板情况
一、煤层顶底板情况（表4）
表4煤层顶底板情况
顶底板名称
岩性
厚度（m）
岩性特征
基本顶
粗粉砂岩
3.55～7.90
4.99
灰色，成份均一，性致密，发育擦痕。
直接顶
泥岩
0～6.30
2.71
深灰色，成份均一，含鲕粒，无层理。
直接底
泥岩
0.51～4.60
3.05
深灰色，块状，无层理，中上部含叶部化石。
基本底
细砂岩
2.80～16.68
10.66
灰至深灰色，局部含泥质呈叶片状，缓波层理。
二、工作面综合柱状图（图1）
第四节地质构造
该工作面地质构造复杂，主要构造为断裂构造和褶曲构造。
工作面煤系地层总体呈南北走向，向东倾斜的单斜构造。
煤层倾角3～24°,平均13°。
根据精细化解释及三维地震勘探资料显示，该工作面对回采造成影响实揭断层共31条，其中0＜H≤3.0m断层27条，3＜H≤5.0m断层4条；三维地震勘探断层9条，其中0～3m断层4条，0～5m断层3条，0～9m断层1条，0～10m断层1条；另外，面内发育吴庄背斜1条。
详细参数见下表：
表5断层参数表
构造名称
走向
（°）
倾向
（°）
倾角
（°）
性质
落差
（m）
走向影响
（m）
倾向影响
（m）
控制程度
F-5
90
180
30
逆
5.0
15
50
实揭
F-6
50
140
40
逆
0.4
10
10
实揭
F-7
150
240
62
正
1.0
5
5
实揭
F-8
140
50
50
正
3.0
20
20
实揭
F-9
240
330
70
正
1.5
5
5
实揭
F-10
120
210
30
逆
1.0
10
10
实揭
F-11
70
165
75
正
1.3
10
15
实揭
F-12
224
134
70
正
0.5
7
7
实揭
F-13
100
10
45
正
2.0
13
40
实揭
F-14
235
145
65
正
1.0
5
10
实揭
F-15
210
120
40
正
0.4
5
5
实揭
F-16
150
60
55
逆
0.7
10
10
实揭
F-17
140
50
30
逆
1.4
5
10
实揭
F-18
130
40
22
正
3.5
30
25
实揭
F-19
155
245
45
逆
0.2
5
5
实揭
J-3
235
145
25
逆
1.3
5
10
实揭
J-4
170
80
45
逆
1.0
10
15
实揭
J-5
225
315
60
正
4.5
30
100
实揭
J-6
255
345
35～50
逆
1.5
15
15
实揭
J-7
210
120
50
逆
2.0
25
10
实揭
J-8
257
167
20
逆
2.7
25
35
实揭
J-9
262
172
40
逆
0.5
5
5
实揭
J-10
255
165
37
逆
1.2
10
10
实揭
J-11
230
140
30
逆
1.7
15
15
实揭
J-12
330
240
28
正
0.3
5
5
实揭
J-13
350
260
50
正
0.7
10
10
实揭
J-14
155
245
25～60
逆
1.0
12
10
实揭
J-15
330
240
40
正
1.0
10
10
实揭
J-16
165
75
20～70
逆
3.0
35
20
实揭
J-17
158
248
65
正
0.6
10
10
实揭
Q-1
170
260
30～60
正
4.5
90
15
实揭
NFS79
235
325
45～55
逆
0～10
120
100
勘探
NJF45
90
180
65～75
正
0～3
10
70
勘探
NJF43
225
315
40～50
正
0～5
30
100
勘探
NFS77
215
125
45～50
逆
0～5
288
30
勘探
NJF46
215
125
45～55
逆
0～3
200
20
勘探
SDF73-2
155
245
60～65
正
0～9
150
60
勘探
NJF37
190
280
30～40
逆
0～5
325
15
勘探
NXF106
175
265
30～40
逆
0～3
235
35
勘探
NJF36
190
280
60～70
逆
0～3
225
50
勘探
吴庄背斜
265
背斜
55
238
勘探
第五节水文地质概况
一、水文地质概况
该工作面主要充水水源系7煤层顶底板砂岩裂隙水，富水性弱，遇到断层等构造裂隙较发育地段会出现顶板滴、淋水现象。
工作面上距“四含”159～264m，下距太灰182m左右、奥灰312m左右，工作面回采期间不受“四含”、太灰及奥灰水害威胁。
工作面回采期间过09-4钻孔、许疃07-1钻孔。
09-4钻孔终孔深度583.76m，终孔于铝质泥岩层位，0.00～583.76m段采用水泥、砂子封孔，水泥500Kg，砂子500Kg；许疃07-1钻孔终孔深度552.74m，终孔于铝质泥岩层位，从100m至终孔段全部用砂子、水泥封孔，砂子、水泥各4000Kg。
09-4钻孔、许疃07-1钻孔封孔质量良好，对工作面回采无水害威胁。
二、涌水量预计
利用相邻72312工作面回采期间的正常及最大涌水量，用水文地质比拟法计算，预计回采期间工作面正常涌水量为4m3/h，最大涌水量为10m3/h。
三、工作面防治水措施
1.工作面回采期间在机、风巷分别安装一趟4吋排水管路。
工作面两巷低洼点施工排水接力水仓（规格：
长×宽×深=2.0×1.0×1.0m），泵窝内安置排水能力不低于30m3/h的排水泵两台（一用一热备用），工作面机头及两巷低洼点处施工临时水仓（规格：
长×宽×深=1.0×1.0×1.0m），泵窝内安置不少于两台风泵（一用一备用）。
2.工作面过09-4钻孔、许疃07-1钻孔时，关注钻孔周边围岩及滴淋水变化，若遇异常，及时向矿调度指挥中心及地测科汇报。
第六节瓦斯地质
一、瓦斯基本情况
根据《许疃煤矿83下采区南翼7（71、72）、82煤层突出危险性鉴定报告》，83下采区南翼鉴定范围内7（71、72）煤层标高-688m以浅为非突出煤层。
二、瓦斯治理方案
回采期间的瓦斯治理方案：
1.工作面合理有效通风。
2.回采期间上隅角进行充填。
3.回采期间采用瓦斯综合抽采的方式，采取地面瓦斯井、高位钻孔（初放期间）、下向拦截钻孔、定向钻孔、上隅角埋管抽采等方式进行瓦斯治理。
4.采取煤壁浅孔动压注水。
三、预计瓦斯绝对涌出量、相对涌出量
工作面7煤层原始瓦斯最大含量2.82m3/t。
按最高日产5000吨计算，则该工作面回采期间最大瓦斯涌出量为11.39m3/min。
第七节影响回采的其它地质情况
一、影响回采的其它地质情况（表6）
表6影响回采的其它地质情况
瓦斯地质
7煤层原始最大瓦斯含量2.82m3/t，最大瓦斯压力0.24MPa（标高-580m）
煤尘
71煤：
煤尘爆炸性指数为33.82%，具有爆炸危险性
72煤：
煤尘爆炸性指数为31.12%，具有爆炸危险性
煤的自燃
71煤：
属于Ⅱ类自然发火煤层，发火期为95天
72煤：
属于Ⅱ类自然发火煤层,发火期为75天
地温
26℃
地压
在相邻工作面内未出现冲击地压
普氏硬度
（F）
煤层
夹矸
直接顶
直接底
0.83
2.0
1.6
1.6
二、冲击地压和应力集中区
本工作面不受冲击地压影响。
三、矿地质部门建议
1.工作面地质条件复杂，断层发育，断层面附近顶板破碎，回采期间提前
编制过断层安全技术措施，加强顶板管理，确保安全生产。
2.该工作面风巷自预计收作线向里378m，切眼向上140m处于煤层合并区，
回采期间要合理控制采高，提高资源回收率；工作面回采从合并区至分叉区过渡阶段，加强顶板及瓦斯管理。
3.回采期间加强顶板滴淋水观测，出现淋水异常及时汇报，出现出水征兆
立即撤人。
第八节储量及服务年限
一、储量
工作面工业储量：
合并区
Zg=Smr＝140641×5.3×1.37
＝102.12（万t）
分叉区
Zg=Smr＝47903×1.7×1.37
=11.16（万t）
式中:
Zg-----工作面工业储量；
S------计算块段的平均倾斜面积（m）；
m------计算块段的平均煤厚（m）；
r------煤的容重（t/m3）。
工作面可采储量:
合并区
Zk=（140641×5.3×1.37）×93%
=94.97（万t）
分叉区
Zk=（47903×1.7×1.37）×95%
=10.60（万t）
式中:
Zk------工作面可采储量；
C-------回采率。
二、工作面服务年限
工作面循环产量=面倾斜长×容重×截深×采高
=245.5×1.37×0.8×5.0
=1345（t）
月产量按照80%的正规循环率计算，日产4刀，则月产量
=1345×4×30×0.8
=12.91（万t）
每月产量按12.91万t/月，本工作面服务年限
=可采储量/设计月产量
=105.57/12.91
=8.2（月）
图172311工作面综合柱状图
第二章采煤方法和回采工艺
第一节采煤方法的选择
一、采煤方法
采用单一走向长壁采煤法。
二、确定依据
根据72311综采工作面煤层赋存情况，顶底板岩性，工作面布置，淮北矿区现有综采技术、设备、管理水平等，从安全、提高资源回收率，工作面单产和劳动生产率的角度考虑，决定采用单一走向长壁采煤法，综合机械化采煤工艺。
三、工作面推进方式
工作面后退式回采。
为防止工作面刮板输送机、液压支架下滑，工作面调成伪倾斜。
四、采高确定
72311综采工作面平均走向768m，煤厚0.90～7.02m。
合并区平均煤厚5.3m，分叉区平均煤厚1.7m。
根据采煤机、支架等装备情况，确定采高控制在3～5.3m。
当煤层厚度小于3.0m时，跟顶破底回采；当煤层厚度大于5.3m时，跟顶留底回采。
第二节巷道布置
一、工作面主要巷道布置概况（图2）
㈠机巷采用锚带网支护，局部为U型棚架棚支护，巷道设计规格（宽×高）：
5.0×3.4m。
㈡风巷采用锚带网支护，局部为U型棚架棚支护，巷道设计规格（宽×高）：
5.0×3.4m。
图272311综采工作面巷道布置图
第三节回采工艺
一、工艺流程
落煤（采煤机）→装煤→运煤→推溜→拉架（超前架拉齐）。
二、落煤方式
㈠
割煤方式
割煤方式：
机组落煤，双向往返一次割两刀煤。
㈡进刀方式
进刀方式：
工作面端头割三角煤斜切进刀。
㈢进刀过程
进刀过程：
当采煤机割到机头后，追机将刮板输送机推至煤壁，然后采煤机沿刮板输送机弯曲段上行，进行斜切进刀，当采煤机下滚筒完全切入煤壁后，停止采煤机，将采煤机以下至机头段刮板输送机推向煤壁，保证刮板输送机推直，启动采煤机向下割至机头，然后采煤机返刀上行，正常割煤。
机尾进刀程序相同。
1.采煤机下行割煤，到工作面下端头后停止牵引，机体下端滚筒一边转动一边下降到底板，同时升起上端滚筒。
2.采煤机上行，顺着刮板输送机的弯曲段逐渐切入新的煤体，直到前后滚筒完全切入，即采煤机完全进入刮板输送机直线段。
然后移直刮板输送机。
3.机体上端的滚筒边转动边下降，下端滚筒边转动边升起，然后采煤机牵引下行割三角煤，直到下端头。
4.再次调换采煤机上、下滚筒升、降，返程进行正常割煤。
工作面上端头进刀，采用同样步骤只是方向相反。
三、装、运煤
机组滚筒旋转割煤的同时，利用螺旋叶片自动把煤装入刮板输送机，余煤由铲煤板随推溜铲入刮板输送机，架间少量浮煤由人工攉入刮板输送机内。
工作面煤壁安装一部型号SGZ-1000/2000刮板输送机（2500t/h），机巷铺设一部型号SZZ-800/400转载机（1800t/h）、一部型号PLM-3000破碎机（3000t/h）、一部型号DSJ-100/100/2×200胶带输送机（1000t/h）运煤、一部型号DSJ-100/100/2×125胶带输送机（1000t/h）运煤。
第四节设备配备
一、工作面设备（表7）
表7工作面主要机电设备及技术特征表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
电机功率
（kW）
额定电压
（V）
1
采煤机
MG750/1940-GWD
部
1
1940
3300
2
转载机
SZZ-800/400
部
1
400/280
3300
3
刮板输送机
SGZ-1000/2000
部
1
2×1000/2×350
3300
4
破碎机
PLM-3000
部
1
250
3300
5
液压支架
ZZ11000-25.5/56
架
143
6
乳化液泵
BRW-400/31.5
台
3
250
3300
7
喷雾泵
BPW-315/10
台
2
75
3300
8
胶带输送机
DSJ-100/100/2×200
部
1
2×200
1140
DSJ-100/100/2×125
部
1
2×125
1140
9
控制台
KTC-118
台
1
10
高压开关
KE3002
台
1
11
高压开关
8SKC9215-1600/3300
台
4
12
移动变电站
KBSGZY-2000/6/3.45
台
2
KBSGZY-1600/6/3.45
台
1
KBSGZY-1000/6/1.2
台
1
总计
5740
二、工作面设备配置的生产能力及问题分析
根据本面地质条件，工作面的设备配备能满足生产的要求。
主要问题分析：
1.72311综采工作面回采期间当倾角大于15°时，要采取支架防滑、防倒措施。
2.机巷有两部胶带输送机，加强胶带输送机管理，保证正常运转，防止跑偏。
第二部胶带输送机运输距离长，防止压死皮带。
3.加强工作面及机巷机电设备的检修，防止因检修不到位而影响正常生产。
4.液压泵站要严格按规定配比浓缩液（乳化液）浓度。
5.工作面俯采段应特别加强采煤机等机电设备管理。
三、采煤工作面设备布置示意图（图3）
图372311综采工作面设备布置示意图
第三章顶板控制
第一节支护设计
一、综采支架的选型
1.根据72311综采工作面的地质资料，72311综采工作面直接顶为泥岩，本面的基本顶为Ⅱ级、直接顶为Ⅱ类，适宜采用掩护式液压支架或支撑掩护式液压支架。
2.工作面走向768m，煤厚0.9m～7.02m，合并区平均煤厚5.3m，分叉区平均煤厚1.7m，赋存稳定；煤层倾角3～24°,平均13°。
结合工作面地质以及设备情况，取本面的采高范围在3.0～5.3m之间。
3.参考72312工作面矿压观测与本面矿压预计见表8
表8参考工作面矿压观测与本面矿压预计表
序号
项目
单位
参考面实测
本面预测
1
顶底板
基本顶厚度
m
1.79～2.53
3.55～7.90
直接顶厚度
m
0～4.40m
0～6.30m
2
直接顶初次垮落步距
m
6
9
3
初次来压
来压步距
m
15～20
20～25
最大平均支护强度
kN/m2
1190
1100
最大平均顶底板移近量
mm
95
95
来压显现程度
较明显
较明显
4
周期来压
来压步距
m
11～12
10～12
最大平均支护强度
kN/m2
1005
1000
最大平均顶底板移近量
mm
125
95
来压显现程度
较明显
较明显
5
平时
最大平均支护强度
kN/m2
360
380
最大平均顶底板移近量
mm
75
92
6
直接顶悬顶情况
m
0～1
0～1
7
底板允许比压
MPa
5.2～16
5.2～16
8
直接顶类型
类
Ⅱ
Ⅱ
9
基本顶级别
级
Ⅱ
Ⅱ
10
机
巷道超前影响范围
m
18～20
20～25
腰
m
18～20
20～25
4.根据72312综采工作面实际回采情况，我们预测72311综采工作面的基本回采情况：
根据该面的煤层赋存条件及集团公司液压支架的使用现状，本面支架选用ZZ11000/25.5/56型液压支架，支架额定初撑力8944kN，额定工作阻力11000kN，额定支护强度1.20MPa，支撑高度2.55～5.6m，底座前端比压2.78MPa。
二、对所选支架适应性予以校验
（一）液压支架支撑高度校验
1.支架的最大高度
hmax=Hmax+（0.2～0.3）
其中Hmax为煤层开采的最大高度，取5.3m。
则hmax=5.6m
2.支架的最小高度
hmin=Hmin-S-g-e
式中Hmin为煤层开采的最小高度，取3.0m。
g—顶梁上、下浮矸厚度，一般为0.05m
e—移架时支架缩回量，一般为0.03～0.05m
S—支架后柱的最大下沉量，即：
S=aRHmin
在实际使用中，hmin=Hmin-（0.25～0.35）
则hmin＝2.65m
我们选择的支架支护高度在2.55～5.6m之间，能满足本面的支撑高度要求。
（二）支架的工作阻力及初撑力校验
1.计算冒落带高度
∑Hi=M/（Kp-1）
∑Hi:
冒落带高度
M:
工作面最大采高，取最大采高5.3m
Kp:
岩层冒落碎胀系数。
一般取1.25～1.5，本面取1.25
∑Hi=M/（Kp-1）
=5.3/（1.25-1）
=21.2m
2.计算支护强度
P=k×∑Hi×γ×cosα×10-6
P：
计算支护强度，MPa
γ：
冒落带岩层加权平均容重，本面取25kN/m3
α：
煤层倾角，最小为3°
k：
安全系数，取2.0
P=k×∑Hi×γ×cosα×10-6
=2.0×21.2×25000×cos3°×10-6=1.06MPa
符合该ZZ11000/25.5/56支架的支护强度（1.20MPa）。
（三）参考同煤层矿压观测数据，选择实测最大平均支护强度
根据对参考面72312工作面实测支护强度的分析，取其实测最大平均支护强度为11900kN/m2,即1.19MPa。
（四）选取72311综采工作面最大平均支护强度
根据对支架支护强度的计算，并结合参考面实测选取72312综采工作面最大平均支护强度为1.19MPa，符合该ZZ11000/25.5/56支架的支护强度（1.20MPa）。
（五）对底板比压的确定
本工作面直接底板为泥岩，其单向抗压强度为22MPa～30MPa，大于支架的底座前端比压2.78MPa。
（六）支护设备的选择
综上，ZZ11000/25.5/56支架的初撑力、工作阻力及采高方面都满足本工作面生产的需要，选择该架型是合理的。
三、液压支架适用性分析
工作面条件与支架适应性条件对比见表9。
表9工作面条件与支架适应性条件对比表
项目
工作面条件
支架适应性条件
角度（°）
3～24
≤30
煤厚（m）
合并区2.3～7.02
2.55～5.6
分叉区0.9～2.8
煤层硬度（f）
0.51
中等硬度以上
底板比压（MPa）
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