N6101采区设计方案说明书柔性掩护支架.docx
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N6101采区设计方案说明书柔性掩护支架
N6101采区设计方案说明书
第一节概况
一、采区位置及范围
N6101采区位于桐梓堡背斜北翼-700水平东部，是北翼-700水平内槽的第一个采区，东以N-700四石门煤层薄煤带为界，西以二石门向西35m处的煤层闭口带为界，北邻N5302采区为界，南以负700同水平煤层底板等高线为界。
采区走向长度170m，倾斜长40m，斜面积6800m2，煤厚平均6.0m，平均倾角650，可采煤储量为4.9万吨。
具体位置及井上下关系见表1-1-1
表1-1-1采区位置及井上下关系表
水平名称
N-700水平
采区名称
N6101采区
地面标高/m
+220—+280
井下标高/m
-693～-656
地面相对位置及建筑物
地面相对位置为黄荆山山地，无大型建筑物
回采对地面设施的影响
采区工作面位于-700水平，离地表高近1000m，且对应地表无建筑物，回采对地面设施无影响
井下位置及相邻关系
该采区东以N-700四石门煤层薄煤带为界，西以二石门向西35m处的煤层闭口带为界，北邻N5302采区为界，南以负700同水平煤层底板等高线为界
走向长度/m
170
倾斜长度/m
40
面积/m2
6800
二、煤层赋存及顶底板岩性
该采区内煤层结构简单，呈似层状展布，一般不含夹矸层，煤层为黑色、亮黑色粉煤，以粉煤为主，粉末状或鳞片状，较松散属无烟煤，主要作民用及工业动力燃料。
本区煤质的主要成份为：
水份（Wf%）：
0.81~2.99，灰份（Agr%）：
8.11~31.56，挥发份（Vr%）：
7.81~15.75，全硫（SQg%）：
1.16~6.97，发热量（Q）：
5202~8540大卡/千克。
具体赋存情况见表1-2-1。
表1-2-1煤层赋存情况
煤层厚度/m
3-8
6
煤层走向
2350
煤层倾角
62-750
650
开采煤层
1
硬度
较软
煤种
无烟煤
稳定程度
较稳定
煤层情况描述
本采区煤层层位属于二叠系上统龙潭组。
从地质资料和摸煤的情况看，该采区煤层赋存较稳定，厚度在3-8m，平均6m，区内煤层结构简单，呈似层状展布，一般不含夹矸层，煤层为黑色、亮黑色粉煤，以粉煤为主，粉末状或磷片状，较松散。
煤层顶底板具体情况见表1-2-2
表1-2-2煤层顶底板情况
顶、底板名称
岩石名称
厚度
特征
老顶
含燧石结核灰岩
45m
深灰色中厚层状燧石结核灰岩，致密坚硬，燧石结核呈透镜状，偶含炭质泥岩，含动物化石，层理不清，顶部富含动物化石碎片。
直接顶
黑色粉砂岩夹黑色泥岩
3~5m
灰黑色粉砂岩，有时夹黑色泥岩，具滑面，呈贝壳状断面，下部富含腕足类动物化石，上部富含黄铁矿结核，具水平微波状层理。
伪顶
无
0
直接底
黑色粉砂岩和细砂岩互层
3.5m
灰黑色细砂岩与粉砂岩呈条带状互层，具水平微波状层理，含植物化石，含云母片及黄铁矿晶粒，局部可见中粒砂岩。
老底
茅口灰岩组硅质灰岩
23-29m
下部以条带状硅质层为主，中间夹有薄层、中厚层状灰岩，下中部为硅质岩与灰岩互层，并夹有灰岩透镜体。
三、瓦斯涌出、煤层自燃及煤尘爆炸情况
1、瓦斯涌出情况
该采区根据井下揭露煤层及施工过程中瓦斯涌出情况，由通防部提供的CH4涌出情况为：
CH4绝对涌出量1.75m3/min，相对涌出量为18.85m3/T，施工过程中要结合实际进行综合分析，在布置及回采过程中该数据只作参考。
2、瓦突管理：
本采区上部对应位置未发生煤与瓦斯突出，地质构造简单，但该区域为煤与瓦斯突出区域，根据防突规定，该采区必须按瓦突区域进行管理，在采掘过程中，必须严格执行“四位一体”防突措施。
3、煤层自燃情况
本采区煤层容易自燃，发火期3-5个月，要加强本采区防火工作，施工中不得片帮漏顶，提高资源回收率。
4、煤尘爆炸情况：
本采区煤尘无爆炸性
四、地质构造
根据上水平煤层的开采情况和本采区开拓巷道揭露的岩层以及N6103采区巷道布置的情况综合分析，本采区内无大型断裂构造，节理裂隙较发育，存在小型断裂及褶皱构造，主要为走向方向褶皱，对采区的布置及回采没有影响。
五、水文地质
地表出露大冶灰岩（T1d2）含水层，但T1d1为较好隔水层，龙潭煤组粉砂岩也起到相对隔水作用。
由于开采深度大，同时没有较大构造与地表相通，地表水不易渗透到井下开采区。
采区上部N5302采区回采时为了防火的需要曾经灌水防火，布置该采区时要防止采空区积水的危害及影响。
第二章采区尺寸、储量及服务年限
一、采区尺寸
采区走向长170m，倾斜长40m，平均煤厚6m。
二、采区储量
地质储量Q地＝170×40×6×1.5=6.12万吨
可采储量Q可＝6.12×80％＝4.9万吨
三、采区服务年限
1、生产能力
（1）子班生产能力：
W=hlh1rk1=0.8×20×5×1.5×0.85=102吨
则日生产能力B=102×3=306吨
h------循环落煤高度0.8m
l------子班工作面推进长度20m
h1-----煤厚5m
r-------煤容重1.5T/m3
k1------工作面回采率，取0.85
（2）月生产能力:
Q=BtK2=306×30×0.8=7344吨
B------工作面日生产能力306吨/日
t------月工作日，30天
k2------正规循环率，取0.8
（3）采区服务时间:
T=Q可÷Q=49000/7344=6.7（月）
第二节采煤方法
该采区采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法进行回采。
一、采区巷道布置
1、沿N-700东二石门西溜子巷向西32m处的煤层闭口以250坡度向东施工80m开切眼，采用梯形木支护，施工断面5.9m2，上宽2.2m,下宽2.9m,高2.0m。
2、在N-700东二石门与东三石门间布置110m运输顺槽，采用U型钢支架支护，净断面5.69m2，净高2.2m,弦宽2.2m,净下宽2.59m。
3、在N-660二石门先向西施工22m回风顺槽，施工断面5.9m2，上宽2.2m,下宽2.9m,高2.0m。
再在N-660二石门向东施工98m回风顺槽，坡度-5°，与N-660一石门贯穿；采用U型钢支架支护，净断面5.69m2，净高2.2m,弦宽2.2m,净下宽2.59m。
4、开切眼与N-660二石门西回风顺槽贯穿形成工作面负压通风和初采铺架条件。
5、N-660一石门与片石墙石门之间的回风平巷及N-700东三石门与东四石门间的运输顺槽根据回采的进度再安排施工。
（详见设计方案平、立面图）
二、采煤工艺与顺序：
（一）、采煤工艺
伪倾斜柔性掩护支架采煤法的采煤工作分安装支架、正常回采、下放支架及支架回收。
1、铺架
首先在开切眼的下口沿开切斜坡摆好四根直径为26mm的钢丝绳，然后在开切斜坡口的煤壁外安装第一架掩护架，用夹板及螺丝将钢丝绳逐根固定在此掩护支架上后，再在钢丝绳上放置第二架掩护支架，再用夹板及螺丝将钢丝绳逐根固定在此架上，在两架之间放置长短相适应的卡心料后，向下将掩护支架撞拢，并将螺丝拧紧，上述工序完成之后照此办法依次安装直到安装完毕，一般1m安装6架支架，这样钢粱与钢丝绳卡紧结成一个柔性的整体。
在开切斜坡内安装过程中，超前1.5~2.0m卧出地沟，地沟成倒梯形，上宽1.0m，下宽0．6m，深0．6m，地沟布置在偏底板侧,在安装好的掩护支架内安设搪瓷溜槽并保持搪瓷溜槽到掩护支架有1.4~1.6m的空间高度，搪瓷溜槽滞后掩护支架1.0~1.5m安设。
在开切眼安装支架至上口后，即进行风巷支架安装。
在风巷安装首先必须施工卧地沟，其规格为：
上宽×下宽×深＝800mm×600mm×500mm，掩护支架在地沟上安装好后，应保证掩护支架至地沟的空间高度不低于1.2m，地沟超前最未掩护支架2m。
在风巷安架形成平架，首次长度不可少于8m，待工作面正常回采几个循环后，可根据实际情况增长或缩短风巷的平架长度，但其最短不得低于5m，并打好控架单体。
在风巷安装过程中，遇钢丝绳搭接时与开切斜坡内参数相同。
当掩护支架安至一定长度后，即可撤除风巷多余的梯形棚子，并保持最后一架掩护支架至风巷放顶线1.5~3.0m范围梯形棚子完好，风巷放顶后，掩护支架上应有不低于2m厚的垫层，否则应采取措施进行处理。
2、落煤：
在掩护支架下的落煤工作，以风镐落煤为主，也可爆破落煤，包括打眼、装药、放炮、出煤、调架等。
落煤后，自下而上铺设溜槽，煤从溜槽自溜到下部运输平巷中。
3、下放支架
随着出煤，支架自动下落，应随时注意调整，使支架落到预定的位置，采用点柱控制支架，使支架在工作面中保持平直。
4、收架：
当架子落至水平超过三个小眼时，开始拆收架。
拆架时，先将螺丝压扳拆出，后用回柱绞车回拉出钢粱支架。
（二）回采顺序
采区自西向东推进回采。
第三节采区生产系统
一、运输系统
1、运煤系统
早期：
煤炭经回采工作面→采区运输顺槽→N-700东二石门装车→N-700东岩巷→N六层主井→N620岩巷→N五主井→N540岩巷→540南北石门→新斜井→地面
中期：
煤炭经回采工作面→采区运输顺槽装车→N-700东三石门→N-700东岩巷→N六层主井→N620岩巷→N五主井→N540岩巷→540南北石门→新斜井→地面
后期：
煤炭经回采工作面→采区运输顺槽装车→N-700东四石门→N-700东岩巷→N六层主井→N620岩巷→N五主井→N540岩巷→540南北石门→新斜井→地面
2、运料系统
（1）运料
早期：
地面→新斜井→540南北石门→N540岩巷→N五主井→N620岩巷→N六层主井→N-700东岩巷→N-700东二石门→采区运输顺槽→工作面。
中期：
地面→新斜井→540南北石门→N540岩巷→N五主井→N620岩巷→N六层主井→N-700东岩巷→N-700东三石门→采区运输顺槽→工作面。
后期：
地面→新斜井→540南北石门→N540岩巷→N五主井→N620岩巷→N六层主井→N-700东岩巷→N-700东四石门→采区运输顺槽→工作面。
详见运输系统图
二、一通三防与安全监控系统
（一）、通风系统
采区回采采用全负压通风。
1、风量确定
顶目
计算
单位
按瓦斯绝对涌出量
Q=100Kq=100×1.75×1.8=315
m3/min
按工作面温度计算
Q=60VS=60×0.7×6=252
m3/min
按同时工作最多的人数
Q=4n=4×30=120
m3/min
按一次放炮炸药量
Q=25A=25×1.5=37.5
m3/min
初次选定
Q=315
m3/min
按风速验算
最低风速
Q=315>15×S1
m3/min
最高风速
Q=315<240×S2
m3/min
最后确定
Q=315
m3/min
说明
Q:
工作面实际需要风量,m3/min;K:
瓦斯涌出不均匀系数;q:
工作面瓦斯绝对涌出量,m3/min;V:
工作面平均风速,m/s;S:
工作面断面积m2;n:
工作面同时工作的最多人数,人;A:
工作面一次放炮最大装药量。
2、通风线路
早期：
回采工作面所需新鲜风流从N六层主井→N-700片→N-700东岩巷→N-700东二石门→采区运输顺槽→工作面→回风顺槽→N-660二石门→N-660东一风井→N-620西三石门风井→N-580风井→总回风→太子湾风井。
中期：
回采工作面所需新鲜风流从N六层主井→N-700片→N-700东岩巷→N-700东三石门→采区运输顺槽→工作面→回风顺槽→N-660一石门→N620西一石门下山→N-580风井→总回风→太子湾风井。
后期：
回采工作面所需新鲜风流从N六层主井→N-700片→N-700东岩巷→N-700东四石门→采区运输顺槽→工作面→回风顺槽→N-660片石墙石门→N620西一石门下山→N-580风井→总回风→太子湾风井。
详见通风系统图
（二）、防治瓦斯
1、瓦斯检查
（1）、设专职瓦斯检查员巡回检查瓦斯，每班检查不少于3次。
（2）、瓦斯检查点分别设在：
工作面风流、回风隅角、回风流，取检测结果的最大值记录在手册和瓦斯检测牌板上。
（3）、当瓦斯超限必须按下列规定处理，并向矿调度室汇报。
①、工作面进风流中的瓦斯浓度超过0.5%，回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。
②、采煤工作面及其他作业地点风流中的瓦斯浓度达到1.0%时，必须停止电钻打眼，爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破。
③采煤工作面及其他巷道内体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。
④、对因瓦斯浓度超过规定而被切断电源的电器设备，必须在瓦斯浓度降至1%以下时，方可通电开动。
⑤、工作面爆破必须严格执行“一炮三检”、“三人联锁”制度，即装药前、放炮前、放炮后要认真检查放炮地点20m内的风流中瓦斯浓度。
并执行班长、瓦检员、爆破工三人在“一炮三检”记录本上签字。
2、瓦斯监测
（1）、下井的区队长、班组长、爆破工、生产技术部门管理人员、矿领导必须携带便携式瓦斯报警仪，随时检查工作面及其他作业地点的瓦斯浓度。
（2）、瓦斯传感器的安装和使用。
在工作面回风巷内距回风口15m处安装瓦斯、一氧化碳和温度传感器各一个，在工作面进风巷（下出口）靠工作面煤壁10m处安装瓦斯传感器一个，在工作面回风巷靠工作面煤壁10m处安装瓦斯传感器一个。
详见监控系统图
断电范围
T0----工作面进风巷内全部非本质安全型电器设备
T1----工作面及其进、回风巷内全部非本质安全型电器设备
T2----工作面及其回风巷内全部非本质安全型电器设备
瓦斯报警浓度：
T1≥1%，T2≥1%，T0≥0.5%
瓦斯断电浓度：
T1≥1.5%，T2≥1%,T0≥0.5%
复电浓度：
T1、T2＜1%,T0＜0.5%
三、综合防尘系统
（一）、防尘管路系统：
西段工作面：
-340水池→四层附井→N-540南北石门→N-540岩巷→N五主井→N-620岩巷→N六层主井→N-700东岩巷→采区进风石门→运输顺槽→工作面
（二）、防尘方式
1、工作面内各设一防尘供水管路，保证水源、水压，进行洒水出煤，减少煤尘飞扬。
2、在各溜头各防设置防尘洒水器，设专人维护和管理，由通风区安装维护，由生产单位管理和使用，保证防尘设施正常使用。
3、出煤系统各转载点落差不得超过0.5m。
4、两巷各设两道净化风流的水幕，喷雾水压达到要求。
5、做好个人防护。
（三）、隔绝瓦斯煤尘爆炸措施
在工作面运输顺槽和回风顺槽均安装1组隔爆水袋，一组长度不少于20m，间排距1.2m，每周由通防检查1次水棚的质量、水量，确保符合《煤矿安全规程》要求。
四、防治煤层自然发火
建立采区防灭火系统，主要是灭N-660片石墙区域老火和防工作面回风顺槽头上发火。
具体方案由通防技术部联合编制专门的采区防灭火方案。
五、排水
工作面主要水源为采空区水，其排水系统简单。
排水系统为：
水经工作面→运输顺槽→采区进风石门→N-700东岩巷→N-700水仓→N-620水仓→-540水仓→-340水仓→-180水仓→地面
六、供电
（一）、供电系统
该采区工作面回采过程中，电源来自SS-660西一风井脚变电所，供电方式为集中供电。
供电系统为：
N-700西一石门变电所→N-700东岩巷→采区配电点→采区电器设备。
附图：
N6101采区供电系统图
（二）、设备维护保养
1、开关位高0.3m，密封圈、档板、弹簧、垫圈齐全、螺丝紧固、地线牢固入地。
2、电缆吊挂高度一致（1.6m），吊挂间距3m,悬挂整齐、平直，
电溜子、电瓶车、煤电钻、按忸、信号铃正常，维护保养及时，防爆率为100%，
3、在用设备摆放整齐，并保持清洁，
七、通讯系统
在N-700片车场、东三石门、东二石门避难硐室各安设一台能与井下所有电话并和调度室连通的电话。
第四节采区设备
第五节劳动组织和主要经济技术指标
一、作业方式
1、循环作业方式
“三·八”作业制，采用“一班一循环”的循环作业方式，进度为0.8m，工作面倾向进度20m/日
2、正规循环组织措施
（1）、各工种人员必须认真执行工种岗位责任制、工程验收及交接班制度，严格按正规循环作业。
（2）、严格设备检修制度，确保每天8h正常生产。
（3）、与矿有关科室、部门协调好，保证生产不脱节。
（4）、抓好职工出勤，确保出勤率。
二、劳动组织
劳动组织表
三、主要技术经济指标
主要技术经济指标表
第六节安全技术组织措施
一、入采区前，必须编制采区作业规程，并在工人中贯彻，并做到人人签字，使职工了解采区情况，熟悉避灾线路。
二、建立完善各种安全生产管理制度，并在作业规程中明确规定。
三、加强顶板管理：
支架必须卡紧铺严，采深不准超过0.8m，伪斜度不准大于300，底煤采完，顶板煤必须留1m高的煤，放架的步距应保持在0.8~1m。
一次放架伪斜长度不准超过5m，并在放架过程中严禁将单体同时下调，必须一根一根逐根下调，放架时，严禁其它人员通过或站在地沟内，在顶板裸露处，必须用木料、板子护顶并背好，背牢，防止窜矸伤人。
必须经常检查工作面支架的完好情况，派专人拧紧螺丝栓，绳卡，若发现有断绳滑头征兆时，应立即停止采煤。
运输顺槽回棚与采煤工作不得平行作业。
四、加强一通三防管理。
1、工作面必须形成全负压通风，并达到设计的新鲜风量后再进行回采。
2、必须有专职安全员，严格执行瓦斯检查制度，瓦斯超限严格按《规程》执行。
设备科必须定期对采区工作面内的传感器进行效验，保证瓦斯监测监控系统灵敏可靠，正常运行。
工作面必须实行瓦斯和风电闭锁。
3、采区回采过程必须严格落实“四位一体”防突措施。
通防部根据采区布置及采煤方法和进度制定专门的防突设计方案措施，在生产过程中贯彻落实。
其中安全防护措施必须按下列要求到位
（1）、反向风门
①反向风门安装在工作面进风侧，设置在东二石门向东50m处。
②反向风门墙垛厚度0.8m，门框厚度100mm，风门厚度50mm，两道风门间距6m。
③放炮时必须关闭反向风门。
（2）、避难硐室
①在东二石门风井口向外10m处设置避难硐室。
②避难硐室设置向外开启的隔离门，室内净高2m，长度4m，宽度2.9m，设置电话和供水管路，配备15套压风装置和15个隔离式自救器。
（3）、压风自救系统
压风自救系统安设在压缩空气管路上，在工作面进回风巷距采煤工作面煤壁40m处各设置一组，每组可供6人使用，风压不小于0.4Mpa，每人供风量不低于0.1m3/min，并随着工作面的推进而移动。
4、建立采区防灭火系统，主要是灭N-660片石墙区域老火和防工作面回风顺槽头上发火。
具体方案由通防技术部联合编制专门的采区防灭火方案。
五、运输
（一）刮板输送机
1、开机前，应首先检查确认传动装置附近无杂物、管线吊挂整齐、各种螺丝齐全禁固、信号齐全清楚、闭锁灵敏。
2、司机不得离开岗位，若要离开必须停机。
3、严禁大块煤矸通过输送机，有大块煤矸应停机处理。
4、要在刮板输送机尾打立柱生根。
5、不得带病运行。
（二）、电瓶车
1、加强电瓶车的维护保养。
2、在拐弯、下坡等位置，司机必须发出声信号。
六、机电
（一）、不得带电检修，搬迁电气设备，电缆和电线。
检修或搬迁前，必须切断电源，再用与电源电压相适应的验电笔检查，检查无电后，方可进行导体对地放电。
所有开关的闭锁装置必须能可靠地防止擅自送电，防止擅自开盖操作，开关把手在切断电源时必须闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”字样的警牌，只有执行这项工作的人员才能取下此牌送电。
（二）、容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和转动部分必须加装护罩或遮拦等防护设施。
（三）、电缆吊挂必须用电缆钩，不应悬挂在风筒或水管上，不得遭受淋水。
电缆上严禁悬挂任何物体。
（四）、电缆的连接应符合下列要求：
电缆与电气设备的连接，其芯线必须用齿形压线板或线鼻子与电气设备进行连接。
不同型电缆之间严禁直接连接，必须经过符合要求的接线盒，连接器或母线盒进行连线。
3台以上的电气设备必须设置局部接地极。
（五）、严禁甩掉、停用井下各种电气保护。
（六）、电气设备必须使用综合保护开关，风电闭锁等安全保护装置；自动停电时，待查明原因，确认无误后再人工送电。
（七）、各低压操作信号必须是防爆按钮，严禁明电操作。
（八）、严格执行停送电制度，停电必须挂牌，工作前进行验电，
放电，严禁带电作业。
（九）、电工必须经过专门培训学习，并经考试合格，持证上岗。
七、其他
如果遇到地质变化带，必须编制相应的专项技术措施，并由企业负责人签字
第七节避灾线路
当工作面发生火灾或瓦斯爆炸时，按以下路线撤离：
初期：
回采工作面→运输顺槽→N-700东二石门→N-700东岩巷→N-700片车场→六层主井→N-620西岩巷→N五主井→N-540西岩巷→四层主井→地面
中期：
回采工作面→运输顺槽→N-700东三石门→N-700东岩巷→N-700片车场→六层主井→N-620西岩巷→N五主井→N-540西岩巷→四层主井→地面
后期：
回采工作面→运输顺槽→N-700东四石门→N-700东岩巷→N-700片车场→六层主井→N-620西岩巷→N五主井→N-540西岩巷→四层主井→地面
当工作面发生水灾时，按以下路线撤离：
初期：
回采工作面→回风顺槽→N-660二石门→N-660东一风井→N-620西二石门→N-620西岩巷→N五主井→N-540西岩巷→四层主井→地面
中期：
回采工作面→回风顺槽→N-660一石门→N-620西一石门下山脚→N-620西一石门下山→N-620西一石门→N-620西岩巷→N五主井→N-540西岩巷→四层主井→地面
后期：
回采工作面→回风顺槽→N-660片石墙石门→N-620西一石门下山脚→N-620西一石门下山→N-620西一石门→N-620西岩巷→N五主井→N-540西岩巷→四层主井→地面
详见避灾线路图
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