首采工作面设计方案.docx
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首采工作面设计方案
A5煤层首采工作面设计方案
一、井田概况
矿区位于水溪沟复式向斜的北翼及西转折端，该向斜控制了矿区的总体构造形态，对煤层产状、形态、厚度及煤类控制作用明显。
向斜北翼发育次级向斜和背斜,断裂构造不发育。
矿区内未见较大的断层，仅在生产井中见一些小断裂。
构造复杂程度属中等。
编号煤层7层（A1-A7），累计总厚22.35m，其中可采及局部可采编号煤层5层（A1、A2、A4、A5、A6），可采总厚度17.30m。
A5煤层地表大部已火烧，仅在东部Ⅲ线-Ⅳ线之间可见煤层露头，连续性较好。
位于A4煤层之上，煤层间距4.5～18.0m，平均10.59m，其顶板为含炭泥岩，底板为含炭泥岩、粉砂质泥岩、泥岩；全层厚度1.38～6.03m，平均厚度4.30m，煤层结构较简单，可见1～3层0.29～0.56m厚的含炭泥岩夹矸；纯煤厚度及可采厚度均为1.09～6.03m，平均可采厚度4.09m。
（厚度＞3.51m），属厚煤层；变异系数为36%（25%≤γ≤40%），可采指数1.0（Km≥0.95），属较稳定厚煤层，全区可采。
煤类属气煤，具有低水分、特低-低灰分、特低-低硫、特低-低磷分、高-特高热值、弱-中等粘结性。
矿井瓦斯等级均为低沼气矿井。
煤尘有爆炸性。
A5煤层主要为不自燃，少部分为不易自燃及很易自燃。
A5煤层：
顶板西部为细砂岩，向东渐变为粗砂岩；底板以粉砂质泥岩为主，部分为泥质粉砂岩。
根据勘查区水文地质条件及煤层在空间上的分布状况,分析影响矿床充水的主要因素有含水层岩性、构造、地表洪水、火烧区及采空区积水等。
井田属顶、底板直接充水、水文地质条件简单－中等的煤矿床，该矿井正常涌水量为220.63m3/h，最大涌水量为263.88m3/h。
煤层特征一览表
煤
层
号
全层厚（米）
纯煤厚（米）
可采厚（米）
层间距（米）
夹矸
层数
煤
层
结
构
厚度分级
稳定性评价
可
采
性
顶底板及夹矸岩性
两极值
平均值（见煤点）
两极值
平均值（见煤点）
两极值
平均值（可采点）
两极值
平均值（见煤点）
变异
系数
γ%
可采
指数
Km
稳定性
顶板
底板
夹矸
A7
0.32-1.28
0.74（8）
0.32-1.28
0.74（8）
1.19-1.28
1.24
（2）
-
0
简
单
薄煤层
4
0.2
极不稳定
不
可
采
细砂岩、泥岩、含炭泥岩
含炭泥岩、泥岩
未见夹矸
13.00-45.50
32.81（8）
A6
0.16-2.23
0.98（11）
0.16-1.59
0.86（11）
0.70-1.59
1.14（7）
1-2
较简
单
薄煤层
25
0.6
较
稳
定
局部
可采
含炭泥岩
含炭泥岩、泥岩
含炭泥岩。
厚度0.35-0.48米
3.50-17.00
9.55（11）
A5
1.38-6.03
4.30（11）
1.09-6.03
4.09（11）
1.09-6.03
4.09（11）
1-3
较
简
单
厚煤层
36
1.0
较
稳
定
全区
可采
含炭泥岩
含炭泥岩、粉砂质泥岩、泥岩
含炭泥岩。
厚度0.29-0.56米
4.50-18.00
10.59（11）
A4
0.95-3.98
2.49（13）
0.95-3.98
2.42（13）
0.95-3.98
2.42（13）
1-2
较
简
单
中厚煤层
32
1.0
较
稳
定
全区
可采
泥岩、含炭泥岩、泥质粉岩
泥岩、含炭泥岩、泥质粉岩
含炭泥岩、泥质粉砂岩。
厚度0.05-0.33米
33.00-60.00
40.25（9）
A3
0.20-9.51
1.52（9）
0.20-9.51
1.52（9）
0.83-9.51
3.81（3）
0
简
单
厚煤层
106
0.3
极不稳定
不
可
采
砾岩、砂岩、细砂岩、泥岩
含砾粗砂岩、含炭泥岩
未见夹矸
6.00-21.00
14.9（9）
A2
1.21-11.83
4.74（13）
1.15-11.83
4.68（13）
1.15-11.83
4.68（13）
0-1
较
简
单
厚煤层
75
1.0
较
稳
定
全区
可采
砾岩、含砾粗砂岩含炭泥岩
含炭泥岩、砾岩
含炭泥岩，厚度
0.18-0.33米
6.00-29.00
15.83（10）
A1
0.48-13.91
4.52（10）
0.48-13.91
4.52（10）
1.14-13.91
4.97（9）
0
简
单
厚煤层
70
0.9
较
稳
定
局部
可采
砾岩、含砾粗砂岩、含炭泥岩
含炭泥岩
未见夹矸
二、设计依据
1、新疆地矿局第九地质大队编制的《新疆吉木萨尔县顺通煤矿勘探报告》。
2、新疆科源设计研究院《新疆神新发展有限责任公司顺通煤矿初步设计》。
3、新煤规发[2007]285号文“关于对新疆神新发展有限责任公司顺通煤矿0.3Mt/a可行性研究报告的意见”。
4、新国土资采划[2005]202号文“顺通煤矿划定矿区范围的批复”。
5、现场收集及公司有关部门提供的相关资料。
三、设计指导思想
1、本着“少投入、多产出”、单面产量高的原则。
2、以经济效益为中心，以安全生产为重点，设计必须投入少、工期短、安全可靠。
3、通风系统必须安全可靠，通风设施尽可能少。
4、运输系统应简单、合理。
5、沿煤层伪斜方向布置工作面，减小设备下窜。
6、应综合考虑A4准备工作面的掘进工程，从运输、通风上应具备合理、优化性。
7、在考虑西翼各可采煤层开采的同时，应兼顾东翼煤层采区布置方案。
四、工作面参数确定
两套方案工作面均布置于A5煤层之中，上、下顺槽和开切巷均沿A5煤层底板掘进，采用金属等强锚杆（Ф18×2000mm，间排距700×700）、冷拔丝网、钢带（Ф12mm）、（Ф15.24×6500mm）联合支护，上顺槽开口20m段、下顺槽开口30m段均采用锚网喷支护。
上顺槽高程为+899m，长度1000m；方案一下顺槽高程为+822m，长度940.5m。
方案二下顺槽高程为+827m，长度951.0m；方案一开切巷高程为+822-+899m，长度159.0m。
方案二开切巷高程为+827-+899m，长度148.2m。
上、下顺槽设计宽度为3.8m，高度3.0m，净断面积为11.4m2。
开切巷设计宽度为7.0m，高度2.8m，净断面积为19.6m2。
煤层平均厚度5.2m，可采长度（至收作线）940m，工作面回采率75%，原煤采出量60.55万吨。
五、通风设计
1、矿井通风系统为中央并列式，通风方法为抽出式。
2、采煤工作面配风量为720m3/min,掘进工作面配风量300m3/min，+822m中央水泵房、+822m中央变电所、+822m等候硐室各60m3/min，、+822m井底车场240m3/min，副斜井配风量1440m3/min，风速3.17m/s，主斜井配风量540m3/min。
3、采用下行通风
采用下行风，将大型电气设备置于进风巷中，利于散热和电气管理，但风流将电气设备热量带回工作面；减小上隅角瓦斯聚集，可将瓦斯压回采空区；运煤方向与风流方向一致，不易引起煤尘飞扬，但一旦工作面发生火灾，由于风流的节流效应和浮力效应，会引起风流逆转，不利于灭火。
副斜井（新风）→+899水平石门→+899m水平A5煤层轨道运输顺槽→综采工作面→+822m水平A5煤层皮带运输顺槽→回风措施巷→+822-+899mA4煤层回风上山→+899-+978mA2煤层回风上山→回风斜井→地面。
4、采煤工作面风量
①按瓦斯涌出量计算
Q采=100×q二氧化碳×K采通÷1.5=100×6.13×1.5/1.5=613m3/min=10.22m3/s（综采）
Q采=100×q二氧化碳×K采通÷1.5=100×6.74×1.5/1.5=674m3/min=11.23m3/s（综放）
式中：
K采通—采煤工作面的风量备用系数，取1.5。
Q采—采煤工作面绝对二氧化碳涌出量，由于二氧化碳相对涌出量为7.79m3/t，是CH4相对涌出量2.83m3/t的2.75倍，大于1.5倍，计算风量时按CO2计算。
q瓦采=7.79×A日/1440=7.79×985×1.15/1440=6.13m3/min（综采）
q瓦采=7.79×A日/1440=7.79×1078×1.15/1440=6.71m3/min（综放）
式中：
A日－矿井平均日产量，985t（综采），1078t（综放）；
q相对—二氧化碳相对瓦斯涌出量，m3/t.d。
②按工作面风流温度计算
Q采=60×Ｖ采×S×K=60×1.0×7.83×0.9=423m3/min=7.05m3/s
式中：
V采—采煤工作面的风速，温度为18℃时取1.0。
S—采煤工作面的平均有效过风断面积，4.44×2.52×0.7=7.83m2。
K—工作面长度系数，取0.9。
③按回采工作面人数计算需风量
Q采=4×N=4×25=100m3/min=1.67m3/s
式中：
N—采煤工作面同时工作的人数，取25人。
④按《井工矿井生产能力核定办法》中通风能力核定的公式计算，即按工作面气象条件确定需风量
式中：
Q采—采煤工作面需要风量，m3/min；
Q基本—不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min；
K采高—回采工作面采高调整系数，取1.1；
K采面长—回采工作面长度调整系数，取1.0；
K温—回采工作面温度与对应风速调整系数，取1.0；
其中：
Q基本＝60×工作面控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速
=60×4.44×2.5×0.7×1.0=466.2m3/min＝7.77m3/s（按厚煤层放顶煤计算）
K采高—回采工作面采高调整系数表K采面长—回采工作面长度调整系数K温—回采工作面温度与对应风速调整系数将计算数据与查表得到的适合系数代入公式得：
Q采=7.77×1.5×1.0×1.0=11.66m3/s
⑤按风速对工作面风量进行验算
回采工作面需风量取以上计算的最大值，即11.66m3/s。
按最低风速验算，工作面最低风量为：
Q1=15×S=15×7.83=117.5m3/min=1.96m3/s
式中：
S为采煤工作面的平均断面积，7.83m２。
按最高风速验算，工作面最大风量为：
Q1=240×S=240×7.83=1879.2m3/min=31.32m3/s
式中：
S为采煤工作面的平均断面积，7.83m２。
31.32m3/s>11.66m3/s>1.96m3/s，采煤工作面计算所需风量为11.66m3/s，符合《煤矿安全规程》要求。
六、运输系统
主斜井选用DTL80/16/2×160S型双机驱动钢绳芯胶带输送机，+899m水平轨道运输顺槽采用无极绳绞车运输，+822m水平皮带运输顺槽采用800mm胶带输送机运输，机头至煤仓段为溜煤眼。
1、原煤运输路线
原煤→工作面→+822m水平皮带运输顺槽→煤仓→主斜井→地面
2、物料运输路线
物料→地面→副斜井→+899m石门→+899m水平轨道运输顺槽→工作面
七、方案对比
方案一系统简单、运输方便、煤炭采出量大、利于A4工作面回采布置，缺点是工程量较方案二多22.3m、设备投入多、通风设施较多。
方案二工程量较方案一少22.3m、设备投入少、投资小、通风设施少，缺点是系统较复杂、运输不便、煤炭采出量小、不利于A4工作面回采布置、穿越+822m机轨石门，其间岩层厚度仅为1m（安全性差）。
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