12#层404西部盘区初步设计说明书.docx
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12#层404西部盘区初步设计说明书
第一章盘区概况及地质特征
第一节盘区概况
1、⑴本区所采12#煤层，属404西部盘区，水平位置为1045水平。
⑵开采范围及邻近盘区关系：
12#层404西部盘区位于我矿井田中西部，具体范围如下：
北起4445000线；南至443800线；西起541251线；东至543000线。
盘区走向长1200米、倾斜长1718米,面积为1.96km2。
⑶储量计算
工业储量=376万吨
可采储量=210.7万吨
2、⑴12#煤层埋藏最大垂深为224m。
⑵井上下对照关系：
本区均为丘陵沟壑地形，大部分被黄土、植被覆盖，西北部有陈家窑矿主付井筒及地面建筑；东部为胡家窑煤矿及郭家窑矿。
第二节地质特征
一、地质构造
1、本区煤系地层为中生代，侏罗系（中统）大同组。
2、煤层赋存情况：
本区12#层东西向整体为一单斜构造，西高东低。
3、构造特征：
本区内构造主要为较多小断层。
二、煤层与煤质
1、本区12#层煤厚较稳定，煤厚平均为1.75m，最薄为1.12m，最厚为2.05m，变异系数<30%，可采指数为1.0。
2、12#层与上部11#层层间距平均为16.1m（3.2m~24.8m），其中北部层间距较厚，南部相对较薄。
3、12#层顶底板岩性如下：
直接顶：
粉细砂岩互层（局部为粗砂岩），厚度为3.58m，浅灰色，主要成分石英，次为长石，分选较差，含云母碎片，及植物化石；
老顶：
粗砂岩，厚度为12.25m，灰白色主要成分为石英，次为长石，含暗色矿物，胶结较坚实；
直接底：
细砂岩，厚度为1.13米，浅灰色，主要成分石英，次为长石。
3、煤种工业牌号及煤质分析：
⑴本区12#层工业牌号为RN2（2号弱粘结煤），黑色沥青光泽，容重1.3吨/米3，半亮型。
⑵煤质工业指标：
灰分（Ag）19.94%；硫分（SQ）10.40%；
挥发分（Vr）31.38%；发热量（Q）5465千卡/千克；
固定碳（FC）68.62%。
三、瓦斯、煤尘：
本区属高瓦斯煤层，煤尘自然发火期最短为半年，煤尘爆炸性指数为30%。
四、水文地质
1、地面水文地质
地面地形多为小山包与沟壑相组成，没有积水小盆地，有三条较大的水沟，平时为干河，只是下雨时有短暂的洪水流过，并全部流出本区矿界外，短时间内有降水水量补给地下，潜水对煤层的开采影响很小。
2、井下水文地质：
⑴本区上方有10#、11#层采空区，有一定积水，对开拓掘进有一定影响。
⑵煤层含水量较弱。
第二章盘区准备
第一节盘区范围及储量
1、盘区走向长1200米、倾斜长1718米,面积为1.96km2。
2、确定盘区边界依据
依据井田范围，地质特征，现有的采掘情况及采掘设备确定。
盘区边界确定：
北起4445000线；
南至443800线；
西起541251线；
东至543000线。
3、储量
工业储量=376万吨
可采储量=210.7万吨
第二节盘区设计生产能力及服务年限
一、工作制度
依照煤矿设计规范，年工作日数按300天计算，“四、六”制作业，每天三班生产、一班检修。
二、盘区生产能力
1、生产能力
AB=h1×h2×n×A0=1.05×1×1×2000≈2100（t/d）
式中：
A0-回采工作面平均生产能力，A0=2000t/d；
n-同时生产的回采工作面个数,n=1；
h1－盘区掘进出煤系数，h1=1.05
；
h2－工作面间出煤系数，h2=1。
2、盘区生产能力验算
⑴运输设备能力验算
为保证盘区生产能力A1≥
＝
＝390（
）
式中：
A1－盘区皮带最低运输能力，
；
K－产量不均衡系数，K＝1.3；
T－盘区皮带日出煤时间，取T＝10h；
n-运输设备正常工作系数，n=0.7。
本盘区使用SSJ1200/3×200型皮带机，其运输生产能力为1000
大于盘区生产能力390
，故验算合格。
⑵盘区通风能力
为满足生产能力，要求AB≤A2
A2＝
＝
＝4000（
）
式中：
A2－通风系数能满足的生产能力，
；
V－巷道允许最大风速，V＝6
；
S－回风巷净断面，S＝10.0m2以上；
C-日产吨煤供风量，C＝0.9
。
根据计算AB＜A2，故验算合格。
⑶盘区生产能力
年生产天数按300天计算，则年生产能力为：
AB＝2100×300/10000＝63万吨/年，取生产能力60万吨/年。
三、设计服务年限
根据储量计算，本盘区可采出煤量为210.7万吨，盘区设计生产能力为60万吨/年，则盘区服务年限为：
T＝
＝
＝3.51年≈4年
式中：
T－盘区服务年限，年；
Q采出－盘区可采出煤量，Q采出＝210.7万吨；
AB－盘区生产能力，AB＝60万吨/年；
第三节 盘区巷道布置
一、巷道布置方案比较
1、巷道布置原则
①要考虑尽量减少工程量的原则进行布置巷道；
②巷道尽量少掘岩巷，多掘煤及半煤岩巷道；
③巷道本着运输方便的原则进行布置；
④考虑开拓期间生产系统的方便。
2、巷道布置方案
根据该盘区的地质情况和煤量赋存条件及现有11#层巷道的布置情况，提出两种巷道布置方案：
Ⅰ.从12#402盘区煤仓直接开拓皮带暗斜井暗斜井至盘区皮带巷，从404一暗斜井下部车场开拓联络石门至盘区轨道巷，在皮带暗斜井南20米掘回风联巷及回风立眼与10#404-2回风巷沟通。
平行于1045大巷布置三条盘区巷，从东向西依次为轨道巷、皮带巷、回风巷，巷间煤柱20米，其中12#404（西）盘区轨道巷与上层10#404盘区回风巷平距40米，东西向布置工作面顺槽，单翼回采。
Ⅱ.从12#402盘区煤仓直接开拓皮带暗斜井暗斜井至盘区皮带巷，从404一暗斜井下部车场开拓联络石门至盘区轨道巷，在皮带暗斜井南20米掘回风联巷及回风立眼与10#404-2回风巷沟通。
垂直于1045大巷布置三条盘区巷，从南向北依次为轨道巷、皮带巷、回风巷，巷间煤柱20米，南北向布置工作面顺槽，两翼开采。
方案Ⅰ：
平行于1045大巷布置三条盘区巷，从东向西依次为轨道巷、皮带巷、回风巷，巷间煤柱20米，其中12#404（西）盘区轨道巷与上层10#404盘区回风巷平距40米，东西向布置工作面顺槽，与上层工作面顺槽对应布置，单翼回采。
新增盘区巷共3398m（其中盘区轨道巷1137m、盘区皮带巷1144m、盘区回风巷1117m）。
通风系统：
前窑进风斜井→1045轨道大巷→12#404西轨道石门→
→工作面皮带顺槽→工作面→轨道顺槽→12#404－2西部盘区回风巷→回风立眼→10#404总回风巷→前窑回风斜井→地面。
煤流系统：
回采工作面→皮带顺槽→12#404西部盘区皮带巷→皮带暗斜井→4#煤仓→1045皮带大巷→2＃井底煤仓→南山主斜井→地面洗煤厂。
辅助运输：
副斜井→1045轨道大巷→12#404西联络石门→12＃层404-1西部盘区轨道巷→轨道顺槽→工作面。
方案Ⅱ：
垂直于1045大巷布置三条盘区巷，从南向北依次为轨道巷、皮带巷、回风巷，巷间煤柱20米，南北向布置工作面顺槽，两翼开采。
新增盘区巷共4458m（其中盘区轨道巷1506m、盘区皮带巷1521m、盘区回风巷1431m）。
通风系统：
前窑进风斜井→1045轨道大巷→12#404西轨道石门→
→工作面皮带顺槽→工作面→轨道顺槽→12#404－2西部盘区回风巷→回风暗斜井→10#404总回风巷→前窑回风斜井→地面。
煤流系统：
回采工作面→皮带顺槽→12#404西部盘区皮带巷→皮带暗斜井→12#404东部盘区煤仓→1045皮带大巷→2＃井底煤仓→南山主斜井→地面洗煤厂。
辅助运输：
副斜井→1045轨道大巷→12#404西联络石门→12＃层404-1西部盘区轨道巷→轨道顺槽→工作面。
3、开拓巷道布置方案比较：
方案比较
1、工程量比较：
比较项目方案Ⅰ方案Ⅱ
①巷道总工程量比较：
3398m4458m
②巷道岩巷工程量比较：
2275m3164m
备注：
岩巷以岩石占巷道断面的2/3以上计算。
对总工程量及岩巷进行比较，方案Ⅰ比方案Ⅱ优先。
2、方案Ⅰ工作面顺槽布置对应于上部煤层工作面顺槽，在巷道掘进或回采期间避开了集中煤柱压力，巷道顶板管理容易，而方案Ⅱ工作面顺槽垂直于上部采空煤柱，无论是巷道掘进还是工作面回采都存在过集中应力煤柱，巷道掘进或工作面回采顶板管理较困难。
通过上述比较，决定选用方案Ⅰ，从12#402盘区煤仓直接开拓皮带暗斜井暗斜井至盘区皮带巷，从404一暗斜井下部车场开拓联络石门至盘区轨道巷，在皮带暗斜井南20米掘回风联巷及回风立眼与10#404-2回风巷沟通。
平行于1045大巷布置三条盘区巷，从东向西依次为轨道巷、皮带巷、回风巷，巷间煤柱20米，其中12#404（西）盘区轨道巷与上层10#404盘区回风巷平距40米，东西向布置工作面顺槽，单翼回采。
二、盘区巷道位置选择
本盘区布置三条盘区巷，由东向西依次为盘区轨道巷、盘区皮带巷、盘区回风巷，巷间煤柱20米。
第四节采煤方法
一、现生产盘区采煤方法：
现生产盘区为11#层307、404、12#404东部盘区盘区及12#层402、307盘区，工作面长度120～180m，推进长度为562～1172m。
采用近水平长壁后退式全部垮落法综合机械化开采。
二、本盘区采煤方法
1、采煤方法：
根据地质条件和煤层赋存及盘区系统与采掘接替情况，盘区内工作面均采用近水平长壁后退式全部垮落法综合机械化开采。
2、回采工作面布置及主要系统
工作面布置：
为便于集中管理，减少井巷工程量，工作面采用双巷布置，一条为机轨合一的进风、皮带顺槽，另一条为回风、轨道顺槽。
主要参数：
根据盘区走向及倾斜长度，结合综采设备情况和同类工作面情况，确定12#层404西部盘区工作面长度为112～150m，顺槽长度为656～1265m。
3、首采面确定依据：
根据地质条件和煤层赋存情况，本盘区采用跳采式回采，选择盘区中部的12#8407面为首采面。
三、回采工艺
1、回采工作面实行“四、六”制作业，三班生产一班检修准备，生产班开机率75%。
2、工作面采用IMG-200型电牵引采煤机割、装煤，SGB-630/220型刮板输送机运送煤炭，截割方式为端头斜切进刀，双向割煤，工作面见顶见底（当煤层厚度大于采高时见顶留底）开采。
3、工作面采用BC560／12／19型支撑掩护式液压支架进行支护，工作面端头采用同型号液压支架三架（头2架，尾1架）和6根DZ单体支柱配合π型梁管理顶板，超前支护采用双排单体支护，巷道采空区侧一排40m，工作面煤壁侧一排20m；另一条巷道：
工作面煤壁侧一排30m，另一排20m。
四、采高选择
根据本盘区钻孔资料分析，12#煤层赋存比较稳定，煤层厚度为1.20～2.00m，平均1.75m，采高可选择在1.2～1.9m。
五、回采工作面生产能力
1、截割一刀所用生产T:
T=K1（L-l）（
）＋t1
=1.3（130-35）
＋23
=58（min）
式中：
L—工作面长度L=130m；（12#404西工作面平均长度为130）
l—缺口长度l=35m；
V—截割速度V=3.5m/min；
t1—进刀时间t1=23min；
K1—每刀辅助时间系数K1=1.3。
2、日割刀数N
N=60K2/（24-t2）T
=60×0.66×（24-6）/58
≈12（刀）
式中：
t2—设备检修时间t2=6h；
K2—事故影响系数K2=0.66。
3、工作面日生产能力Q
Q=NLSMYC
=12×130×0.60×1.75×1.30×97%
≈2066（t/d）
式中：
S—有效截深S=0.60m；
L－工作面长度 L=130m；
M—采高M=1.75m；
Y—煤容重Y=1.30t/m3；
取97%的工作面回采率。
根据计算，综采工作面生产能力大于设计生产能力。
六、采空区的管理
回采工作面采用全部垮落法管理采空区顶板随采随冒落，当顶板不能自行垮落时，用钻爆法强制放顶，初放距离20m，回采过程中，当悬顶面积大于2×10m2、落三角处悬顶面积大于5×10m2时，必须进行局部放顶。
工作面进行初次放顶及循环放顶时由放顶队编制专门措施经有关部门和领导审批后执行。
七、综采工作面主要技术经济指标
1、工作面参数：
工作面长度：
L=112～150m
连续推进长度：
l=562～1172m
工作面回采率：
C=97%
2、工作方式：
年工作日：
n=300天
作业方式：
“四、六”制，三班生产，一班检修
生产班开机率：
K=66%
每刀割煤时间：
58min
3、截割参数：
进刀方式：
尾部斜切进刀自开缺口
循环方式：
双向割煤
平均采高：
1.75m
截割速度：
3.5m/min
有效截深：
0.6m
4、生产能力
每刀产量：
172t
日割刀数：
12刀
日产量：
2066t
日推进度：
7.2m
八、主要设备选型配置：
本盘区只配备一个综采队组、一个回采工作面，设备均为国产设备，技术特征如下：
⑴按1.2－2.0m采高考虑，可选择BC560／12／19型支撑掩护式液压支架。
支架形式及参数：
支撑掩护式，双伸缩
适用煤层:
1.4～1.8m
工作阻力：
5500KN
泵站压力：
31.5MPa
重量：
11.2t
运输尺寸：
4400×1400×1200mm
工作面倾斜长度最大为150米，共需103架；
⑵采煤机选择：
IMG200型采煤机
采高范围1.3－2.5m
⑶工作面运输机选择：
SGZ-630/220型刮板输送机,一部；
⑷皮带运输机：
DSP-1063/1000；
⑸转载机：
SZQ-40；
⑹破碎机：
PCM-160；
⑺乳化液泵站：
MRB－400/31.5；
⑻移动变电站：
KBSGEY－1100，KBSGEY－800各一台；
⑼回柱绞车：
JH2－14，3台；
⑽11.4绞车：
4部；
第五节巷道掘进
为保证回采工作面的正常接替，本盘区配备一个综掘队，一个普掘队。
一、巷道断面尺寸和支护形式
1、巷道断面尺寸（表二）
2、支护形式：
盘区巷支护形式：
盘区巷全岩段为锚喷，煤巷为锚杆索支护加护帮网。
支护材料为：
锚杆为φ＝18mm、L＝1.7m的螺纹钢锚杆，锚索为φ=15.24mm、L=4m的钢绞线，护帮网为菱形金属网，规格为长×宽＝3.7×1.7m，护帮锚杆为φ＝18mm、L＝1.2m的普通圆钢锚杆。
锚杆排间距见断面图。
表二：
巷道断面尺寸及参数
序
号
井巷名称
煤岩
性质
断面
形状
支护
形式
巷道规格（m）
备注
净高
净宽
净断面
毛断面
1
404西轨道石门
岩
圆弧拱
锚喷
2.85
3.8
9.86
11.1
2
404-1巷
岩
圆弧拱
锚喷
2.85
4.00
10.09
11.70
3
404-1煤巷
煤
矩形
锚杆索
2.40
3.70
9.6
11.2
4
404巷
岩
圆弧拱
锚喷
2.90
4.00
10.29
10.86
5
404煤巷
煤
矩形
锚杆索
2.45
3.90
10.29
10.92
6
404-2巷
岩
圆弧拱
锚喷
3.10
4.30
11.90
12.80
7
404-2煤巷
煤
矩形
锚杆索
2.65
4.30
11.93
12.6
8
皮带顺槽
煤
矩形
锚杆索
2.25
4.00
8.3
9.6
9
轨道顺槽
煤
矩形
锚杆索
2.25
3.50
7.9
8.4
10
轨道顺槽车场
煤
矩形
锚杆索
2.25
4.50
10.125
10.8
11
切巷
煤
矩形
锚杆索
2.05
5.50
11.275
12.1
说明：
1、盘区巷全岩为锚喷，煤巷喷顶、帮挂网；
2、具体巷道规格和支护形式见相应图件。
工作面顺槽支护形式：
12＃层顺槽巷道采用锚杆索支护，锚杆为φ=18mm、L＝1.7m的螺纹钢锚杆，锚索为φ＝15.24mm、L=4m的钢绞线，锚索及锚杆排间距见断面图。
皮带顺槽锚杆布置四排，排间距为1000×1000（mm），锚索为两排，排间距为1500×3000mm。
轨道顺槽锚杆布置三排，排间距为1000×1000（mm），锚索正中一排间距为3000mm。
切巷锚杆布置六排，排间距为1000×1000（mm），锚索为四排，排间距为1300×3000mm。
支柱为一排，距工作面煤壁2.3m，柱距3.0m。
当巷道过地质构造带，顶板破碎、应力集中区域时，采用铺顶网、挂帮网并架设钢梁的支护方式加大支护强度。
巷道临时支护采用自制前探梁紧跟工作面支护。
锚杆锚固力：
不低于3t
锚索预应力：
不低于30Mpa
砼标号：
不低于C15
喷层厚：
100mm
3、其它：
⑴12＃层404回风巷、轨道巷及皮带巷沿煤层顶板或沿腰线掘进。
⑵巷道掘进过程中，必须钉临时轨道，以保证支护材料、设备运输。
⑶工作面顺槽在掘进过程中，靠上覆煤柱侧的一帮必须挂护帮网。
⑷巷道掘进至小窑边界时，必须采用长探短掘的方式进行掘进，每探20m，掘进10m。
二、掘进工作面个数及机械配备
1、盘区投产后设计配备一个综采队组，一个机掘队组，一个普掘队组；投产前为一个机掘队组，一个普掘队组，掘进各工作面回风绕道和开机窝时，可临时抽调普掘队组。
投产时，采掘队组比例为1：
2
2、主要设备配备及技术特征：
掘进机：
EBZ—132SH型
规 格：
长×宽×高＝9.45×3.2×1.60（m3）
切割范围：
高×宽＝4.5×5.6（m2）
总功率：
132KW
供电电压：
1140V
皮带输送机：
SJ－80两部
参数：
输送长度600m
输送带宽度800m
输送带速度2m/s
输送量400t/h
耙岩机LP－30B型，17KW
三、掘进工作面生产能力
根据机械配备程度和所掘巷道断面大小，掘进围岩特征、支护形式，并参考相同队组生产能力选取如下指标：
半煤巷机掘队 300米/月
半煤岩巷普掘队 180米/月（主要掘进顺槽机窝、回风绕道、联巷、盘区轨道巷）
全岩巷90米/月。
四、井巷工程量
本盘区从开始至8407工作面投产时，新增井巷工程量统计如下：
总计：
5379m
开拓巷道：
520m
准备巷道：
2917m
回采巷道：
1942m
岩巷：
305m
五、巷道开拓掘进率
1、巷道掘进率
AK＝移交生产时的井巷工程量/设计生产能力＝5379/60=89.65米/万吨
2、盘区生产掘进进尺/生产能力
AK＝盘区年掘进进尺/生产能力＝4800/60＝80米/万吨
井巷工程量汇总见附表《井巷工程量汇总表》：
表三井巷工程量汇总表
序号
工程名称
支护方式
断面积
工程量
备注
净（m2）
毛（m2）
长度（m）
体积（m3）
1
404西轨道石门
锚杆
9.6
9.8
155
1519
岩
2
12＃层404西部盘区轨道巷
锚杆索
10.09
11.70
80
936
岩
锚杆索
9.6
11.2
902
10102.4
煤及半煤
3
12＃层404西部盘区皮带巷
锚杆索
10.29
10.86
90
977.4
岩
锚杆索
10.29
10.92
1068
11662.56
煤及半煤
4
12＃层404西部盘区尾巷
锚杆索
9.6
11.2
81
907.2
5
12＃层404西部盘区回风巷
锚杆索
11.90
12.80
90
1152
煤及半煤
锚喷
11.93
12.6
1027
12940.2
全岩
6
5407巷
锚杆索
7.9
8.4
876
7358.4
煤及半煤
7
2407巷
锚杆索
8.3
9.6
876
8409.6
煤及半煤
8
8407巷
锚杆索
11.275
12.1
134
1621.4
半煤
9
合计
5379
57586.16
第六节 施工组织安排
为保证12＃层404西部盘区首采面8407工作面早日投产，确定首采面8401圈出时间为2007年12月27日，为保证按期投产，施工组织见12#层404西部盘区巷及首采面8407掘进施工组织安排表，如果开工日期改变，则施工组织安排表中的日期顺延。
第三章通风与安全
404盘区目前开采11#、12#层（东部盘区），根据矿采掘部署，现拟开拓404盘区12#层（东部），404盘区12#层（西部）开采的风量仍将由前窑主扇负担，前窑主扇的型号为KZS-NO24，目前叶片运行角度为35o，风井排风量为5481m3/min,主扇负压为2500Pa，根据矿开采设计，编制通风设计如下：
第一节目前404盘区通风系统
404盘区各采掘工作面所需风量由前窑主扇负担。
全盘区现在共有两个综采工作面，一个机掘工作面，一个炮掘工作面，目前404盘区通风系统为：
前窑进风斜井→1045轨道大巷
→10#404盘区轨道巷→采掘工作面
→前窑回风斜井。
第二节12#层404东部盘区通风方式的选择及通风系统
1、在开采12#层404西部盘区时，由于10#、11#层采空区无火区，结合我矿通风现状，开采12#层404西部盘区仍采用抽出式通风方式。
2、开采12#层404西部盘区通风系统为：
前窑进风斜井→1045轨道大巷→12#404西轨道石门→
→工作面皮带顺槽→工作面→轨道顺槽→12#404－2西部盘区回风巷→回风立眼→10#404总回风巷→前窑回风斜井→地面。
第三节12#层404西部盘区通风能力核定
根据矿采掘计划，404盘区12#层（西部）进行开拓期间，其风量由前窑主扇负担，为保证各项工作安全、有序地进行，现对12#层404东部盘区进行通风能力核定。
一、盘区状况
404西部盘区12#层生产期间，盘区共布置有：
一个综采工作面、一个备采工作面、两个机掘工作面、一个停掘工作面、一个普掘工作面、一个机窝、一个变电所、一个水仓、两条尾巷。
二、选取适用于本盘区的通风能力核定办法进行核定
因404西部盘区12#层年产量在30万吨/年以上，所以采用“由里向外核算法”进行本盘区的通风能力核定。
1、井下各用风地点需风量计算
12#层404西部盘区井下各用风地点需风量计算过程见第四节。
2、主扇担负区域的需风量计算
生产矿井主扇担负区域需要风量按各采煤、掘进工作面，硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算。
现有通风系统必须保证各用风地点稳定可靠供风。
Q区=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备+∑Q其它）×K矿通m3/min
Q区满应足条件：
Q区总进≥Q区
式中:
∑Q采----采煤工作面实际需要风量的总和,m3/min；
∑Q掘----掘进工作面实际需要风量的总和,m3/min；
∑Q硐----各硐室实际需要风量的总和,m3/min；
∑
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