51103工作面作业规程正新详解.docx
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51103工作面作业规程正新详解
第一章概况
第一节工作面位置及井上下关系
邢台煤矿—210水平采煤工作面位置及井上下关系，见（表1）。
表1工作面位置及井上下关系
煤层名称
5号煤
水平名称
-210
采区名称
11采区
工作面名称
51103
地面标高（m）
+85
工作面标高（m）
-60～-140
地面相对位置
西风井西南方1100m处。
回采对地面
设施的影响
工作面回采时对农田及南沙河河道无影响。
井下位置及
相邻关系
东至f511-13断层，南至F12断层防水煤柱线，西至采空区，北至51100运输上山。
走向长度/m
402～418
倾斜长度/m
75～85
面积/m
32800
410
80
第二节煤层
采煤工作面开采煤层情况见（表2）。
表2煤层情况表
煤层厚度/m
1.5～2
煤层结构
简单
煤层倾角/（°）
8～16
1.8
12
可采指数
0.94
煤种
1/3焦煤
稳定程度
较稳定
煤层变化情况
本区域所采煤层为5号煤，属稳定可采中厚煤层,沥青光泽,煤岩类型为光亮型，煤质类型为1/3焦煤，煤层结构简单，无夹矸。
煤层最大厚度2m，最小1.5m，平均厚度1.8m。
本工作面内煤层为单斜结构。
煤质情况
W
A
V
Q
FC
S
Y
工业牌号
1.11
15.75
35.62
883
55.15
0.88
27
1/3JM
第三节煤层顶底板
开采煤层顶底板情况见（表3）。
表3煤层顶底板情况表
层顶底板情况
顶板名称
岩石名称
厚度（m）
岩性特征
老顶
细砂岩
2.3
灰白色，磨圆度中等，钙质胶结，缓波状层理，致密。
2.03～2.57
直接顶
粉砂岩
5.6
灰黑色，致密坚硬，磨圆度中等，水平层理，含植物化石。
3.6～7.6
伪顶
直接底
粉砂岩
3.48
深灰色，含植物化石，含云母片，块状构造。
1.5～5.8
老底
细砂岩
3.5
灰色，泥质胶结，分选性中等，致密坚硬，水平层理。
1.2～5.8
附图1：
51103综采工作面综合柱状图
第四节地质构造
一、断层情况及对回采的影响
根据物探及钻探资料分析，影响本工作面回采的主要构造为断层。
工作面进行了坑透探测，探测结果工作面内有三个异常区，通过钻探验证，1#、2#异常区均为断层影响（断层为掘进期间揭露的f1105-1及f1103-5断层在工作面内延伸），3#异常区通过煤层钻，钻探验证无断层影响。
本工作面施工122个煤层钻，共进尺3778.2m，钻孔终孔均未见岩石，同时工作面内未发现有大于10m陷落柱构造。
现将工作面及其有关的断层情况简述如下：
（见表4）
表4断层情况表
构造名称
走向
倾向
倾角
性质
落差
对掘进影响程度
f511-32
175
85
70
正
0.8
影响大
f511-32-1
50
140
59
正
0.8
影响大
f511-32-2
49
319
69
正
1
影响大
3DF2
88
178
65
正
3.2
影响大
f1105-3
127
217
34
正
1.4
影响大
f1105-1
86
176
70
正
1.6
影响大
f1103-5
64
154
65
正
8
影响大
f1103-7
52
142
53
正
0.9
影响大
f1103-8
44
134
36
正
0.6
影响大
二、褶曲情况及其对回采的影响
煤层为一单斜构造，对回采无影响。
三、其他因素对回采的影响（陷落柱、火成岩等）
该工作面范围内没有陷落柱、火成岩等存在。
第五节水文地质
一、含水层（顶部和底部）分析
51103综采工作面位于51100采区，西部紧邻51105采空区。
根据邻近51105工作面开采资料分析，51103综采工作面水文地质条件相对较复杂，煤层上距底砾含水层19.8-62.37m，野青灰岩水层7.83-8.69m，下距大青灰岩含水层62.39-71.51m。
底砾、野青灰岩含水层富水性较弱，且工作面在就进过程中已对底砾进行疏放，所以底砾将不会对工作面回采造成影响。
51103综采工作面5煤底板局部砂岩水较丰富，大青含水层十分富水且水量较大，根据计算工作面安全隔水厚度为23.33m远小于5煤到大青的距离，而且51103综采工作面实施了一系列的防治水措施，包括掘进前的物探和钻探，以及工作面圈定后又进行综合物探并对物探异常区的底板实施钻探验证与注浆加固，排除了异常，故51103回采将不会受到大青、本溪、奥灰水的威胁。
（详见51103综采工作面专门水文地质情况报告
51103综采工作面地面位置处于襄湖岛水域范围内。
该工作面附近的上覆2#煤层的71102、71106、71101等工作面及紧邻的51105、51109工作面均处于水域下方，但在开采时水域积水并未下渗入工作面对开采带来水害威胁，后期观测时未有地表水渗入现象，同时考虑2#煤、5#煤形成年代的先后顺序及煤层埋深情况，5#煤在开采时更不会受到地面水域的影响。
因此在51103综采工作面开采中，地面襄湖岛水域不会下渗入工作面对开采带来水害威胁。
综上，51103综采工作面回采中主要受5煤局部顶底板煤系砂岩水和野青含水层的威胁，预计掘进中正常涌水量为28m
/h，最大涌水量为34m
/h。
二、涌水量预计
正常涌水量：
正常回采时涌水量为28m3/h。
最大涌水量：
工作面最大涌水量为34m3/h。
三、防治水措施
1、各水窝处安装三台排水能力100m3/h的潜水泵，一台工作、一台备用，一台应急水泵。
2、两巷铺设水槽，及时清挖水槽，保证水槽无淤泥、无杂物，完善排水系统，及时清挖泵窝及沉淀池，保证排水能力。
3、回采中加强水文地质观测，出现水害预警及时汇报
第六节影响回采的其他因素
一、影响回采的其他地质情况
表5影响回采的其他地质情况表
瓦斯
绝对涌出量（预计）:
0.25m
/min。
二氧化碳
绝对涌出量（预计）：
0.75m
/min
煤尘爆炸指数
煤尘无爆炸性。
煤层自燃倾向性
该煤层为
类不易自燃煤层。
地温危害
17°～19°，地温梯度无明显变化。
地压危害
无冲击地压影响。
二、冲击地压和应力集中区
51103综采工作面没有冲击地压存在；应力集中区主要在各断层附近，需加强顶板管理。
三、地质部门的建议
因该工作面为冲积层下回采工作面，要及时观测顶板及围岩的变化、巷道支护的变形情况，发现顶板破碎严重时，须及时加强支护。
第七节储量及服务年限
一、储量
工作面工业储量：
79704万吨。
工作面可采储量：
采出率取95%，工作面可采储量为75718万吨。
二、工作面服务年限
工作面服务年限=开采推进长度/设计月推进长度=410（m）/90（m）≈4.6月
第二章采煤方法
本工作面采用走向长壁后退式采煤方法，全部垮落法管理采空区,该工作面为综采工作面。
第一节巷道布置
一、采区设计、采区巷道布置情况
该工作面位于邢台矿-210水平十一采区。
二、工作面运料巷
51103运料巷平行于51105运输巷布置，运料巷由出煤通道反勾，按设计方位角00°00′00″掘进与51100轨道上山沟通，从51100运输上山上方通过，在51100轨道上山31#点前3.5m与轨道上山贯通。
贯通后按设计方位角180°00′00″沿5#煤顶正掘，采用锚网锚索联合支护，规格4.0×2.4m，顶板破碎时，改为3.0×2.6m工字钢，长度510.8m，主要用于回风、运料、行人。
三、运料巷出煤通道的布置
开口位置在51100运输上山74#点后4.5m，按设计方位角135°00′00″沿5#煤顶掘进，采用锚网锚索联合支护，规格4.0×2.4m，顶板破碎时，改为3.0×2.6m工字钢。
四、工作面运输巷
51103运输巷平行运料巷布置，按照设计方位角00°00′00″沿5#煤顶反掘运输巷，采用锚网锚索联合支护，规格4.0×2.2m，顶板破碎时，改为3.0×2.6m工字钢，长度511.6m，主要用于进风、运煤、行人。
五、采煤面开切眼
51103切眼沿15m基岩线布置，切眼长度80m，规格4.0×2.4m锚网支护，后扩为5.5×2.4m锚网支护。
切眼共安装54个支架，其中ZY3200/13/26型支架52架，ZYG3200/10/19型过渡支架2架。
附图2：
51103综采工作面煤层底板等高线图
第二节采煤工艺
一、采煤工艺
本工作面采用倾斜长壁后退式采煤方法，全部垮落法管理采空区，该工作面为使用综采支架的综采工作面。
1、工艺顺序：
双滚筒采煤机割煤—刮板输送机运煤—液压支架支护顶板—推移刮板输送机。
2、落煤方式：
该工作面使用MG2*160/710-WD型双滚筒电牵引采煤机，一次截深0.5m。
3、采煤机进刀方式：
工作面采用端头斜切割三角煤进刀方式，双向割煤，往返一次进两刀，采煤与移溜间距12～15m。
4、装煤方式：
采用采煤机滚筒的螺旋叶片配合SGZ730/264刮板运输机铲煤板自行装煤。
5、工作面运煤方式：
使用SGZ730/264中双链刮板运输机运煤，溜槽为全封底式结构。
6、支架的工作方式：
采用及时和超前支护，即割煤—移架—推溜—割煤—移架—推溜，移架采用追机作业，分段依次顺序式移架，一般移架要滞后采煤机后滚筒12～15m。
支护使用ZY3200/13/26（切眼安装52架，随工作面推进进行加支架工作））、ZYG3200/10/19（2架）液压支架。
移架方式为邻架操作，即：
机头方向架操作机尾架，支护方式为及时支护。
7、回采工艺过程
端部斜切进刀：
采煤机骑溜向机头（尾）方向割煤并自行将割下的煤装入工作面溜子，向机头（尾）追机移架、推溜，当采煤机割透机头（尾）后，换向朝机尾（头）方向运行，在溜子的弯曲段实现斜切进刀，当机身完全进入切割后的煤壁时，将机头（尾）段的溜子推成直线，采煤机反向向机头（尾）割三角煤，割透机头（尾）后，换向朝机尾（头）方向运行，进行正常割煤，如此往复循环，工作面不断向前推进。
8、支架的操作方式：
操作方式为邻架操作，机头架操作机尾架。
9、支架的操作顺序：
降架—移架—调架—升架。
附图3：
51103综采工作面正规循环图表
二、工作面正规循环生产能力
（一）每刀煤量
W=L×S×H×γ×c
W=80×0.5×1.8×1.8×0.95=123.12t
式中L—工作面平均长度，ｍ；
S—采煤机截深，ｍ；
H—工作面采高，ｍ；
γ—煤的密度，ｔ／ｍ３；
c—工作面煤炭回收率，0.95。
（二）日循环数
根据工作面情况，确定日循环数为6个
（三）日产量123.12×6=738.72ｔ
（四）月产量738.72×30＝22161.6ｔ
第三节设备选型
1、采煤机选型:
表6MG2*160/710-WD型电磁调速电牵引采煤机参数
型号
MG2*160/710-WD（1.14KV）
一、适用煤层
1
最大采高
2.56m
2
煤层倾角
≤40°
3
煤质硬度
硬或中硬（1.5＜f＜4）
二、整机主要参数
1
机面高度
853mm
2
滚筒直径
￠1250mm
3
最大采高
2569mm
4
下切量
346mm
5
过煤高度
310mm
6
装机功率
2×2×160+2×30+7.5KW
7
摇臂摆动中心距
6450mm
8
截深
630mm
三、电动机
截割电机
牵引电机
调高泵电机
1
功率
160KW
30KW
7.5KW
2
电压
1140V
380V
1140V
3
转速
1470r/min
0-2432r/min
1470r/min
4
冷却水量
25L/min
20L/min
10L/min
5
冷却水压
1.5MPa
1.5MPa
1.5MPa
四、牵引
1
型式
交流滑差调速、电机驱动齿轮销轨式无链牵引
2
牵引力
400~240kN
3
牵引速度
0~7.6~12.6m/min
五、截割
1
摇臂长度
2200mm
2
摇臂摆角
-11.9°～+33.4°
3
滚筒直径
￠1250mm
4
滚筒线速度
3.28m/s
5
滚筒转速
57r/min
六、调高泵箱
1
工作压力
18MPa
2
控制油压力
2MPa
3
泵理论排量
10ml/r
4
工作转速
1470r/min
5
滚筒全行程升起时间
30.7s（按系统容积效率90%计）
6
滚筒全行程下降时间
21s（按系统容积效率90%计）
七、操纵方式
1
中部手控
开停机、停运输机、调速换向
2
两端电控
停机、调速换向、调高
3
无线遥控
停机、调速换向、调高
八、主电缆
1
拖缆方式
自动拖缆
2
主电缆规格
两根MCP-0.66/1.14-3×70+1×16+4×6
3
标称外径
￠62.2
4
最大外径
￠65
九、冷却和喷雾
1
冷却
各电机、电控箱、摇臂、调高油箱分别冷却
2
喷雾
内外喷雾
3
供水压力
3.0MPa
4
供水流量
200L/min
5
供水管直径
￠25mm接头K1标准
十、机器重量
1
机器重量
29t
（1）理论生产率
Qt=60HBVgρ
=60×1.8×0.5×3×1.8
=291.6t/h
式中Qt——理论生产率，t/h；
H——采高，1.8m；
B——截深，0.5m；
Vg——给定工作面条件下可能的最大牵引速度，取3m/min；
ρ——煤的密度，取1.8t/m
；
51103薄煤工作面日计划生产738.72t/T，按每天10h（开机率62.5%）生产时间计算，采煤机每天生产2916t＞738.72t，故所选的采煤机适用于该工作面。
（2）采煤机装机功率
按采煤机单位能耗法计算功率为：
N=Kb×60×B×H×Vmax×Hw
N=1.4×60×0.5×1.8×3×1.3=294.84KW
式中：
Kb----破岩能力系数，取1.4
Hw----能耗系数，一般为1.1-1.4Kwh/m
取1.3
Vmax--给定工作面条件下可能的最大牵引速度，取3m/min；
该工作面设计采用的采煤机功率为710KW＞294.84KW，故符合要求。
（3）采煤机截割强度与煤层硬度校验：
该采煤机适应硬或中硬煤层，所选采煤机适合该煤层。
2、刮板输送机选型：
表7刮板输送机参数表
型号
SGZ730/264
序号
项目
参数
单位
1
供货长度
130
m
2
输送能力
550
t/h
3
装机功率
2×132
kw
4
刮板链速
1
m/s
5
电动机
型号
YBKYSS-65/132-8/4
额定功率
132
KW
额定电压
1140
V
6
中部槽
规格（长×宽×高）
1500×690×263
mm
联接型式
哑铃销
联接强度
1800
kN
7
刮板链
链规格（mm）
26×92
型式
中双链
链中心距
120
mm
8
卸载方式
短卸
工作面采煤机生产能力为291.6t/h，所选刮板输送机运输能力为550t/h，满足生产要求。
3、转载机及皮带选型：
表8SZZ764/132型转载机参数表
序号
项目
参数
1
设计/出厂长度
42m
2
输送量
900t/h
3
刮板链
刮板链速度
1.3m/s
刮板链型式
中双链
刮板链中心距
120mm
刮板间距
736mm
4
圆环链
规格
￠26×92-C
5
中部槽
规格（长×内宽×高）
1500mm×764mm×222mm
6
与皮带机搭接长度
12.4m
7
爬坡角度
12°
8
爬坡高度
1.25m
9
爬坡长度
6.5m
10
架桥段直线长度
12.7m
所选转载机型号为SZZ764/132，输送能力900t/h；皮带型号为DSJ-100/36/2*45，输送能力为360t/h，通过比较均大于工作面生产能力291.6t/h，满足工作面生产要求。
表951103综采工作面机械设备配备表
使用地点
设备名称
规格型号
数量
单位
备注
工
作
面
采煤机
MG2*160/710-AWD
1
台
液压支架
ZY3200/13/26
52
架
随工作面推进加支架
ZY3200/10/19
2
架
刮板运输机
SGZ730/264
1
台
运输
巷
皮带机
DSJ-100/63/2*45
1
台
转载机
SZZ764/132
1
台
水泵
DQS100-35-22N
3
台
水泵
DQS30-30-5.5N
2
台
回柱绞车
JH－14B
1
台
运
料
巷
无极绳绞车
KWGP-90/600J
1
部
回柱绞车
JHMB—14
1
台
水泵
DQS100-35-22N
3
台
附图4：
51103综采工作面机电设备布置示意图。
第三章顶板控制
第一节支护设计
一、液压支架选型设计
工作面顶板采用液压支架控制，支护设计即为液压支架的选型设计。
1、经验计算支护强度：
Pt=9.81hγk=9.81×1.8×2.5kN/m
×6=264.87kN/m
式中：
Pt——工作面合理支护强度，N/m
；
h——采高，m；
γ——顶板岩石重力密度，t/m
取2.5t/m
；
k——工作面支护的上覆岩层与采高之比，选取6；
2、参考同煤层，最大平均支护强度320KN/m
。
3、选择工作面支护强度：
264.87KN/m2<320KN/m
，因此工作面支护强度应大于320KN/m
。
4、矿压参数
参考临近工作面本煤层矿压观测资料，填制矿压参数表：
表10同煤层矿压观测选择或预计本工作面矿压参数参考表
序号
项目
单位
同煤层实例
本面选取或预计
1
顶底
板条
件
老顶厚度
m
0.6～3.4
2.57
直接顶厚度
m
2.6～5.8
7.6
直接底厚度
m
3.5～5.7
5.8
2
直接顶初次垮落步距
m
8
8
3
初
次
来
压
来压步距
m
19
20
最大平均支护强度
KN/m
320
320
最大平均顶底板移近量
m
0.08
0.1
来压显现程度
来压不明显
来压明显
4
周
期
来
压
来压步距
m
3-7
7
最大平均支护强度
KN/m
450
450
最大平均顶底板移近量
m
0.06
0.07
来压显现程度
来压不明显
来压明显
5
平
时
最大平均支护强度
KN/m
300
300
最大平均顶底板移近量
m
0.05
0.055
6
直接顶悬顶情况
m
15.4
23
7
底板容许比压
MPa
6
8
8
直接顶类型
类
1
1
9
基本顶类型
级
Ⅰ
Ⅰ
10
巷道超前影响范围
m
15
20
5、待选择液压支架技术特征
表11ZY3200/13/26型掩护支架技术特征表
序号
项目
参数
单位
备注
1
支架
支架高度
1300-2600
mm
相邻架间中心距
1500
mm
宽度
1430-1600
mm
初撑力
2616
KN
工作阻力
3200
KN
38.5Mpa
支护强度
0.53-0.62
Mpa
底板比压
1.5-1.8
Mpa
泵站压力
31.5
Mpa
重量
12.1
t
2
立柱（2根）
一级缸径/柱径
￠230/￠220
mm
二级缸径/柱径
￠180/￠160
mm
行程
1237（638+599）
mm
初撑力
1308
KN
工作阻力
1600
KN
38.5Mpa
3
平衡千斤顶
（2根）
缸径/杆径
￠140/￠85
mm
行程
395
mm
初撑力
485
KN
上/下腔工作阻力
539/340
KN
35Mpa
4
推移千斤顶
（1根）
缸径/杆径
￠140/￠85
mm
推力/拉力
306/485
KN
行程
650
mm
5
侧推千斤顶
（3根）
缸径/杆径
￠80/￠45
mm
推力/拉力
158/108
KN
行程
170
mm
6
护帮千斤顶
（1根）
缸径/杆径
￠80/￠60
mm
推力/拉力
158/69
KN
行程
380
mm
工作阻力
275
KN
35Mpa
7
抬底千斤顶
（1根）
缸径/杆径
￠100/￠70
mm
推力/拉力
247/127
KN
行程
230
mm
8
底调千斤顶
（1根）
缸径/杆径
￠110/￠85
mm
推力/拉力
299/121
KN
行程
250
mm
6、支架选型
ZY3200/13/26型和ZY3200/10/19型综采支架支护强度验算：
支架的工作阻力：
F1=3200KN。
支架在最大控顶距时的支护面积：
S1=4.04×1.5=6.06m
。
支架的最小支护强度为：
P1=F1/S1=3200/6.06=528KN/m
。
由上述验算可知：
ZY3200/13/26型综采支架的最小支护强度P1=528KN/m
大于Pt=264.87KN/m
大于初次来压和周期来压支护强度。
通过对比验算，ZY3200/13/26型和ZY3200/10/19型综采掩护支架支护强度与底板比压值能够满足要求。
7、选择支护材料
根据我矿邻近工作面矿压观测数据及ZY3200/13/26型掩护支架特征可知，该支架对我矿5#煤及顶底板条件是适应的，故本面选用这种型号支架控制顶板。
二、超前支护单体支护强度计算
1、估算支护强度计算
Pr=9.81×h×γ×k
=9.81×2.4×2.5×4
=235.44KN/㎡
式中：
h—巷道高度，取2.4mγ—顶板岩石的容重，2.5t/m
k—上覆岩层与巷道高度之比，一般为4～
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