21305综采设计.docx
《21305综采设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《21305综采设计.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
21305综采设计
河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿
21305综采工作面设计说明书
二〇〇九年五月十日
21305综采工作面设计说明书
一、地质概况
1、采面位置、煤（岩）层产状、厚度、结构、坚固性系数
21305综采工作面位于1320皮带下山以西，上部为21303采煤工作面机巷，下部为21307采煤工作面回风巷。
根据1220钻孔显示，煤层厚度为7.23m，1215钻孔显示为空孔，故该采煤工作面煤厚为0～7.23m，平均厚度3.54m；煤层走向为NE45°，倾向135°，倾角14～18°，平均16°。
该煤层为深灰色，结构简单，硬度系数f＜0.5。
21305综采工作面设计走向长度810m，倾斜长度150m，可采面积126397m2,地质储量59.5万吨，可采储量55.3万吨。
服务年限7.5个月。
该工作面煤层由于受后期地层运动的影响，在112勘探线以东、以西各200m范围内有薄煤带，对开采造成一定影响。
2、煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数
瓦斯：
根据2008年瓦斯等级鉴定结果和西区掘进巷道实测，相对瓦斯涌出量为0.5m3/min，为低瓦斯矿井。
根据煤炭科学院抚顺分院通风实验室2008年煤层自燃等级鉴定报告，我矿二1煤层为Ⅲ类不易自燃煤层。
据煤炭科学院抚顺分院通风实验室2008年提供的煤尘爆炸性鉴定报告，煤尘爆炸性指数为17.26%，具有爆炸危险性。
3、根据地质报告资料显示及三采区实际揭露情况来看,21305综采工作面水文地质构造简单,预计会受到少量二1煤层顶板淋水的影响,但是不会影响该工作面的正常生产。
煤层顶底板岩性
煤层顶底板岩性
顶底板名称
岩石名称
厚度（m）
岩性特征
老顶
细砂岩
8～15
灰-浅灰色，厚层状，主要成分为石英，长石，含白云母片及暗色矿物，棱角状-次棱角状，分选中等，全层具有大量的不规则的粉砂质包体，层理不显，硅钙质胶结，局部粒度偏粗，偶见浸染状黄铁矿。
直接顶
细砂岩（K1）
6～10
浅灰色，厚层状，主要成分为石英，次为岩屑及长石，有少量白云母，钙硅质胶结,层理不显，裂隙面附有钙质薄膜。
伪底
砂质泥岩
3～7
深灰色，块状，具有较多的植物根部化石,有滑动镜面,可见挤压现象,顶部具有瘤状菱铁质结核。
直接底
粉砂岩
5～10
深灰色，块状，局部夹砂质泥岩,全层含丰富植物化石及其碎片，下部含有瘤状菱铁质结核。
老底
细砂岩
5～10
浅灰色，主要成分为石英,硅质胶结,性硬,层面含炭质,显斜层理。
二、巷道布置
21305回风巷、21305皮带巷、21305切眼设计位置在二1煤层中，21305皮带巷长度810m,为沿底掘进的机轨合一巷道，支护形式为29#U型钢拱形断面，断面规格为下宽3900mm，中高3450mm，断面积11.84m2，开口位置位于1320皮带下山测39点以下14m处。
每隔150m在下帮放口，断面为下宽5000mm，中高4000mm，断面积17.32m2，做为综采工作面设备列车位置；21305切眼长度150m,21305切眼开口位置位于21305皮带巷810m处,沿煤层顶板掘进，前期掘进为工字钢梯形棚巷道，上宽2.2m，下宽3.6m，中高2.5m（后期扩巷形成矩形巷道，上宽7m，中高3m，为锚杆、锚索梁联合支护，断面积21m2）；21305回风巷开口位置位于1320中部车场L7测点处，为沿底掘进直线巷道，采用工字钢梯形巷道支护，上宽2.2m，中高2.6m，下宽3.8m，断面积9.12m2；21305切眼与21305皮带巷呈90°夹角。
三、支护设计
1、巷道断面设计
21305综采工作面皮带巷采用带宽800mm的胶带输送机，《煤矿安全规程》规定巷道非行人侧宽度综采机械化采煤井为0.5m,输送机机头与巷帮支护的距离不得小于0.7m。
根据以上规定，确定巷道宽度为：
0.5m+1.43m+0.2m+0.88m+0.7m=3.7m。
考虑巷道变形量，确定巷道宽度为3.9m。
确定巷道高度为：
拱高=B÷2=3.9m÷2=1.95m。
壁高=按照设备最小安全间隙、管道的装设高度、人行高度确定壁高为1.5m。
巷道断面积：
S=B（0.39B+h2）=3.9m×（0.39×3.9m+1.5m）=11.78m2
风量验算：
最大风量11.78m2×60×4m/s=2827m3／min
最小风量11.78m2×60×0.25m/s=177m3／min
按照工作面风量1000m3／min验算
1000m3／min÷60÷11.78m2=1.4m/s
根据以上计算，21305皮带巷选用11.78m2巷道断面，采用29#U型钢支护，符合《煤矿安全规程》有关风速规定。
2、工作面支护设计
工作面顶板支护选用ZY3700/17/28型放顶煤掩护式液压支架。
上下端头和两巷超前支护采用液压单体支柱配合铰接顶梁架棚支护。
支护强度验算
根据采高计算公式：
P=8·h·γ·g
式中：
P──工作面顶板支护需要的支护强度，MPa；
8──根据本矿顶板管理经验，取顶板垮落高度的4～8倍采高；
h──工作面采高，取2.5m；
γ──顶板岩石容重，取2.5×103kg/m3；
g──9.8N/kg；
代入数据得：
P=8×2.5×2.5×103×9.8=490000（N/m2）≈0.5MPa
ZY3700/17/28型液压支架支护强度为0.70MPa>0.5MPa。
因此ZY3700-17/28型液压支架能够满足本工作面支护强度要求。
3、支护材料选择
选用ZY3700/17/28型液压支架、铰接梁和DZ-25单体液压支柱。
液压支架的技术参数：
4、乳化液泵站
工作面乳化液泵站采用2台WRB200/31.5型乳化液泵和一台泵箱。
四、生产能力确定
1、采煤工艺
21305综采工作面采用综合机械化采煤工艺，一次采全高。
工作面采取单向割煤。
整套回采工艺为：
采煤机割煤、装煤，工作面刮板运输机运煤，液压支架支护顶板，辅以液压单体支柱配合铰接顶梁支护工作面两端头和两巷超前段，采用全部垮落法处理采空区顶板。
2、采高控制
根据液压支架的支护高度1.7～2.8m、煤层实际厚度的变化、工作面煤壁片帮程度和采煤机适应煤厚2.5～3.5m以及工作面配套关系，确定工作面的采高为2.5m～3.5m（根据煤壁片帮程度：
片帮严重时严禁加大采高，留底沿顶回采），当工作面局部煤厚超过3.5m时，留顶沿底回采，严禁液压支架支撑高度超过2.8m使用；当煤层厚度低于2.0m时，要根据实际情况进行挑顶或破底，必要时采用放松动炮的方法配合采煤机推进。
正常情况下要沿底留顶回采，不准留底煤。
2、循环进尺
一个正规循环进尺为600mm。
3、工序间距
一般移架距采煤机后滚筒不小于6m（4架宽），但是如果顶板破碎则要紧跟采煤机前滚筒移架。
推移刮板运输机距采煤机后滚筒不小于15m（10架宽）。
4、进刀方式
本工作面进刀方式为端部斜切进刀，在机尾进刀。
5、工作面正规循环生产能力
W=L·S·h·γ·C
W—正规循环生产能力，t；
L—工作面长度，m；
S—正规循环推进长度，取0.6m；
h—采高，平均为3.1m；
γ—煤的容重，1.4t/m3；
C－回采率，95％；
代入工作面参数得：
W=L·S·h·γ·C=150m×0.6m×3.1m×1.4t/m3×95％＝372t
每班进行3个正规循环，每班生产原煤1116t。
五、生产系统设计
1、运输设备及运输方式
㈠运煤设备及装、转载方式
工作面采用采煤机破煤、装煤，刮板运输机运煤，21305皮带巷采用胶带运输机运煤。
㈡辅助运输设备及运输方式
21305回风巷采用调度绞车、小绞车配合矿车、材料车运料。
2、运输线路
①、运煤线路：
21305综采工作面→21305皮带巷→1320皮带下山→-23皮带巷→-23煤仓→主暗斜井→上仓斜巷→井底煤仓→主斜井→地面
②、运料线路：
地面场地→副斜井→四西车场→1320石门→1320轨道下山→1320中部车场→21305回风巷→→21305综采工作面
六、通风系统设计
㈠工作面需风量计算
①、根据工作面人数计算：
Q1=4N
式中：
Q1──工作面人员呼吸所需风量，m3/min；
4──每人每分钟需要新鲜风量，按规程规定取4m3/min；
N──工作面交接班时，合计最多人数，取100。
代入数据得：
Q1=4×100=400（m3/min）
②、根据瓦斯涌出量计算：
Q2=100qKc
式中:
Q2──工作面排瓦斯所需风量，m3/min；
q──工作面绝对瓦斯涌出量，根据2008年瓦斯鉴定结果取0.5m3/min；
Kc──工作面瓦斯涌出不均匀的备用系数，取1.6。
代入数据得：
Q2=100×0.5×1.6=80（m3/min）
③、根据工作面进风流温度计算：
Q3=60VwSw×70%×Kw长×Kw高
式中：
Q3──工作面降温所需风量，m3/min；
60──秒与分单位换算系数；
Vw──工作面适宜风速，进风温度在23～26℃范围内取1.5m/s；
Sw──工作面平均有效断面，经计算得8.7m2；
Kw长──工作面长度系数，取1；
Kw高──工作面高度系数，采高在1.8～3.5m范围内取2。
代入数据得：
Q3=60×1.5×7.9×0.7×1×2≈1000（m3/min）
因为Q3最大，所以确定工作面实际需风量为10003/min。
根据以上计算：
确定21305综采工作面总配风量为1000m3/min
㈡工作面风速验算
①、最大控顶距下的最小风速：
Vmin=Q/Smax
式中：
Smax──工作面最大有效通风断面，经测量计算得10m2。
代入数据得：
Vmin=（1000÷60）÷10≈1.6（m/s）>0.25m/s
②、最小控顶距下的最大风速：
Vmax=Q/Smin
式中：
Smin──工作面最小有效通风断面，经测量计算得7.4m2。
代入数据得：
Vmax=（1000÷60）÷7.4≈2.3（m/s）<4m/s
根据计算结果，工作面最大风速和最小风速都满足要求，最终确定工作面的配风量为1000m3/min。
4、通风线路
①、进风风流线路
主（副）斜井→四西车场→副暗斜井→-23皮带巷→1320皮带下山→21305皮带巷→21305综采工作面
②、回风风流线路
21305综采工作面→21305回风巷→1320中部车场→1320轨道下山→1320石门→四西大巷→四西回风巷→总回风巷→回风立井→地面
七、防尘、防灭火设计
1、防尘管路系统
21305皮带巷敷设3吋防尘管路一趟（兼做消防管路），在水管进入21305皮带巷处安装一个闸门，管路沿线每隔50m设置一个三通阀门，向21305皮带巷内防尘水幕和煤流系统各转载点供水。
21305回风巷敷设3吋防尘管路一趟，在水管进入21305回风巷处安装闸门一个，管路沿线每隔50m设置一个三通阀门，向乳化液泵、工作面支架喷雾、转载点喷雾和防尘水幕供水。
工作面上下两巷料场存放不小于40m的软管，以备防尘洒水、消防使用。
2、防尘措施
⑴21305回风巷安装两道净化水幕，第一道距工作面30～50m，第二道距工作面80～130m；21305皮带巷安装两道净化水幕和一道水幕墙，第一道水幕距工作面30m以内，第二道距工作面50～80m，第三道为水幕墙，距工作面80～130m，水幕墙必须能够封闭全断面，水幕墙采用一层钢丝网和一层尼绒网加工而成，水幕墙必须牢固、可靠、美观，至少三面与巷道生根，必须封闭全断面，且必须达到拆、安灵活方便，以便随工作面的推进而移动，水幕墙的门能自动关闭。
在距离水幕墙前后两侧0.3～0.5m处各安装一道净化水幕。
防尘水幕喷条用三角架固定在巷道顶板上，距顶板不超过50mm，喷嘴方向迎风流方向并下俯30°，喷条长度同巷宽，喷嘴间距400mm，喷嘴至喷条的距离小于100mm，喷条两端200mm范围内必须有喷嘴，喷条与供水胶管用弯头相连。
在工作面开机前正常开启，水幕要能够封闭全断面，雾化效果要好。
⑵工作面每架安装一个架间喷雾，喷雾装置采用直喷条，每个喷条3个喷嘴，间距100mm，割煤时逢“十”的支架开启喷雾；其余支架拉移支架时自动喷雾，升紧支架后自动关闭喷雾。
⑶刮板运输机机头、转载机机头、胶带运输机机头落煤点各设置一道转载点喷雾降尘装置，安设时喷嘴方向要垂直于煤流方向。
八、安全生产监测传感器的布置
⑴分别在工作面上隅角、21305皮带巷内距工作面端头10m范围内和21305回风巷距工作面端头5～10m范围内各安设一台智能型低浓度甲烷传感器，其信号传至1320安全监测系统分站上。
⑵上隅角及21305皮带巷距工作面端头10m范围内的甲烷传感器整定值为：
报警浓度≥0.75%CH4，断电浓度≥0.75%CH4，复电浓度＜0.7%CH4，其断电范围：
21305综采工作面及回风巷内全部非本质安全型电气设备。
⑶甲烷传感器安装标准：
下沿距巷道顶板不大于300mm，距巷道侧壁不小于200mm，并且垂直悬挂,专人管理,每班清理卫生，每10天用标准气样调校一次，并做一次瓦斯超限断电实验。
九、采煤设备选型
1、主要设备的型号和数量
⑴、采煤机MG-160/390-WD1台
⑵、前部刮板运输机SGZ-630/2×1601部
后部刮板输送机SGZ-630/2×1321部
⑶、乳化液泵站WRB200/31.51套
⑷、液压支架ZF3700/17/28105架
端头支架ZF3700/17/28A4架
⑸、胶带运输机SSJ-800/2×752部
⑹、喷雾泵BPW315/6.31套
⑺、桥式转载机SZZ-630/751部
⑻、顺槽连续绞车SQ-751台
⑼、调度绞车JD-11.42台
调度绞车JD-252台
⑽、回柱绞车SH-141台
2、工作面主要机械设备技术特征
⑴、双滚筒采煤机
选用MG-160/390-WD型采煤机
牵引速度：
0～7.0m/min，电牵引，销轨式无链牵引。
适应煤厚1.3～3m倾角≤35°，煤质中硬，
截割电机功率：
2×160kW行走电机功率：
2×30kW
滚筒截深：
600mm滚筒直径：
Ø1600mm
机面高度：
1100mm摇臂长度：
1700mm
摇臂摆动中心距：
5813mm电压：
1140V
⑵、液压支架技术特征
型号
ZF-3400/17/28
数量
105架
支撑高度
1700/2500
支护强度
0.69～0.72Mpa
初撑力
3196KN
工作阻力
3700KN
对底板比压
1.7
推溜步距
600mm
质量
12.2t
⑶、工作面刮板运输机
前部刮板运输机采用SGZ-630/2×160型，后部刮板运输机采用SGZ-630/2×132型。
⑷、带式输送机
机巷采用SSJ800/2×75型伸缩带式输送机。
运输量：
400t/h胶带速度：
2m/s带宽：
800mm
储带长度：
100mm电机功率：
2×75KW机尾搭接长度：
12m
十、施工组织及安排
1、作业方式
即每天两个大班生产，每班9个小时，一个小班检修，检修时间为6个小时。
2、劳动组织
⑴、劳动组织形式为分段作业与追机作业相结合，即割煤、拉架、移溜为追机作业，清煤则为分段作业，全工作面分成3～5段。
21305综采工作面人员配备表
班次
工种
检修班
生产一班
生产二班
工种合计
上下端头工
0
7
7
14
超前维护工
2
2
2
6
电工
7
1
1
9
水泵工
2
2
2
6
转载机司机
1
1
1
3
刮板运输机司机
2
2
2
6
移刮板运输机工
0
2
2
4
支架工
3
3
3
9
胶带运输机司机
3
3
3
9
运料工
6
0
0
6
清煤工
0
3
3
6
验收员
1
1
1
3
班长
1
1
1
3
跟/值班队长
1
1
1
3
井下库房
1
1
1
3
采煤机司机
3
3
3
9
出矸和拣矸人员
2
4
4
10
合计
35
37
37
109
出勤率
84％
在册人数
130
21305综采工作面主要技术经济指标
序号
项目
单位
指标
备注
1
煤的容重
t/m3
1.4
2
煤层厚度
m
0～7.23
平均3.54m
3
煤层倾角
°
14～18
平均16°
4
工业储量
万t
59.5
5
回采率
%
95
6
可采储量
万t
55.3
7
工作面倾斜长
m
150
8
工作面走向长
m
810
9
工作面采高
m
2.5
10
作业形式
“二九一六制”
11
滚筒截深
mm
600（每循环进尺）
12
日循环数
个
6
13
循环产量
t
372
14
日产量
t
2232
15
月正规循环率
%
90%
16
月产量
t
60264
17
可采期
月
9.2
18
回采工效
t/工
20.48
19
坑木消耗
m3/万吨
4
20
截齿消耗
个/万吨
10
21
乳化油消耗
kg/万吨
800
22
机械油消耗
kg/万吨
70
十一、安全技术措施
1、初次来压及周期来压期间的顶板管理
⑴初采期间必须保证泵站压力不小于30MPa，支架初撑力不低于规定值的80％。
⑵加强两巷超前支护管理，超前支护距离不小于20m。
超前支护的单体支柱初撑力不得小于50KN（6.3MPa），端头支护的单体支柱初撑力不得小于90KN（11.4MPa）。
⑶支架接顶必须严密，空顶高度超过300mm必须用圆木背实。
⑷初次来压期间工作面及安全出口应保持畅通无阻，上下安全出口的高度不低于1.8m，宽度不小于0.7m。
⑸采煤机割平顶底板，工作面顶板不出现台阶下沉。
⑹工作面如果出现大面积来压，应立即停止工作，加强支护，情况紧急时立即向调度室和值班人员汇报。
发现冒顶预兆时要及时撤离工作面。
⑺工作面推进一段距离后，若老塘顶板大面积不垮落应及时制定强制放顶措施强制放顶。
⑻顶板初次来压及周期来压期间，顶板压力明显增加，煤壁片帮严重时必须加强顶板维护，防止工作面发生冒顶事故。
⑼周期来压期间，要采取措施，加快工作面推进速度。
⑽初次来压与周期来压期间，如果出现大立柱明显下沉，煤墙侧要用单体打点柱，每隔1架打一根。
⑾在生产中，遇有顶板变化、冒顶、片帮严重等情况，必须及时处理。
2、工作面及两巷支护质量要求
⑴综采工作面工程质量要求“三直、二平、一净、两畅通”（煤壁直、刮板运输机直、支架直，顶板平、底板平，浮煤清净，上下安全出口畅通）。
⑵工作面架间和支架与刮板运输机之间的浮煤必须清净，底板清煤到支架底座与刮板运输机底板平齐。
⑶工作面煤壁平直，与顶底板垂直。
伞檐长度超过1m时，其最大突出部分不得超过200mm厚；伞檐长度在1m以下时，其最大突出部分不得超过250mm厚。
⑷工作面上下安全出口高度不低于1.8m，行人道宽度不小于700mm，宽度不够时要及时进行进行扩帮、窝底。
⑸乳化液泵站和液压系统保持完好，不漏液，压力不小于30MPa，乳化液配比浓度保持在3%～5%。
⑹刮板运输机机头与转载机搭接合理：
刮板运输机机头链轮中心线相对转载机落地段槽子中心线向胶带顺槽回采侧偏移量不大于500mm；为保证底链不拉回头煤，搭接高度控制在300～500mm之间。
3、避灾路线
工作面避水灾路线
21305综采工作面→21305回风巷→1320中部车场→1320轨道下山→四西大巷→四西车场→副斜井→地面。
工作面避火灾、瓦斯事故路线
21305综采工作面→21305皮带巷→1320皮带下山→-23皮带巷→-23车场→副暗斜井→四西车场→副斜井→地面。
升级会员 