401103工作面综合防尘专项设计及安全技术措施修改.docx
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401103工作面综合防尘专项设计及安全技术措施修改
陕西彬长胡家河矿业有限公司
401103综放工作面综合防尘专项设计
及安全技术措施
总工程师：
部门经理：
审核：
编制：
陕西彬长胡家河矿业有限公司
二〇一七年十月
401103综放工作面综合防尘专项设计
及安全技术措施
第一部分401103工作面概况
一、概况
401103工作面是陕西彬长胡家河矿井第五个回采工作面，该工作面地理坐标范围为X：
3889368～3890984；Y：
36495666～36495866。
其井下具体位置为：
北侧为五条大巷保护煤柱，南侧为401采区与小庄井田的边界煤柱，西侧为401102综采工作面，东侧为401盘区三条盘区大巷保护煤柱。
该工作面设计长度1643m，可采长度1493m（平距），倾向长190m，可采面积28.37万㎡。
工作面设计四条巷道，分别为运输巷、回风巷、高抽巷和泄水巷，其中泄水巷401m，其余巷道设计至矿井边界。
该工作面对应地表位于彬县义门镇（刘家岭—王家岭）。
北部、南部为宽缓的黄土台塬，中部为沟壑地貌，地类为小块旱地及经济林交替配置。
地表最大标高+1070.7m，最低标高+920.6m。
在工作面塌陷影响范围有刘家岭和王家岭村部分住户，工作面南部黄土台塬上有一乡道，自南西向北东穿过工作面。
二、煤层特征
该工作面为4号煤层，赋存稳定，厚度25.0～28m，平均厚度26m，上分层平均可采厚度16.9m。
煤层底板埋深570～722m，总体趋势从工作面北侧向切眼先减小，再增大再减小，距离大巷约335m处底板埋深约700m，然后逐步变浅，距离大巷约660m处底板埋深约570m，然后逐步增大，至距离切眼约470m处底板埋深达到最深722m，之后至切眼再逐步变浅。
底板标高+340～+350m，总体趋势从工作面北侧向南侧煤层底板逐步升高，其中在A3向斜轴部附近为最低，最高处为切眼附近。
煤层结构简单，一般含两层夹矸，且位于煤层的中上部，夹矸厚度一般小于0.3m。
4号煤层为稳定煤层，其顶板岩性以灰～深灰色粉砂岩、泥岩为主，底板则以灰～灰褐色铝质泥岩为主。
该4号煤为黑色，半亮型，沥青～弱沥青光泽，层状或条带状结构，贝壳状或阶梯状断口，视密度为1.36g/cm3，硬度系数1.8～2.4。
该煤灰份10.0～12.5%，属低中灰分煤，原煤全硫含量（St，d）0.60～0.85%，属低硫煤，发热量平均为29.99MJ/Kg。
该工作面煤层以低中灰分、低硫分、低磷、高热值的不粘结煤31号（BN31）为主，含小范围的弱粘煤32号（RN32），为优质动力、气化用煤和民用燃料。
三、煤层顶底板岩性特征
直接顶：
为较易冒落的砂质泥岩，间夹细粒砂岩条带及薄层，厚度6m左右，岩石饱和抗压强度为12.60～29.17Mpa。
基本顶：
粉砂岩、中粒砂岩，其中粉砂岩厚度约23m，中粒砂岩厚度约11m，其饱和抗压强度为12.60～29.17Mpa。
直接底：
炭质泥岩，浅灰色，光滑细腻，团块状，局部显示挤压现象，含大量铝土质成分且见大量菱铁质鲕粒，饱和抗压强度为,16.10-20.70Mpa，遇水极易软化，属于不坚硬不稳定型，一般厚度约5m。
四、地质构造特征
（一）褶曲
根据《胡家河矿井首采区三维地震勘探报告》及工作面设计范围内煤层底板等高线变化趋势，该工作面煤层整体向北北东方向倾斜，倾角0°～3°左右。
该工作面内发育两条向斜，分别描述如下：
A1向斜：
发育于工作面切眼向北约200m处，轴向东西向，轴面倾向南北两侧，起伏幅度为3～10m，地层较平缓，倾角一般为1～2°，属控制程度可靠褶曲。
A3向斜：
发育于工作面大巷保护煤柱停采线向南380m范围，轴向基本呈东西向，轴面倾向南北两侧，起伏幅度为8～18m，地层较平缓，倾角一般为2°左右，属控制程度可靠褶曲。
（二）河流冲刷构造带
401101工作面掘进及回采期间揭露一个东西向古河床冲刷沉积构造带，判断此构造带可能为分流冲刷。
根据《胡家河矿井401102工作面槽波探测成果报告》及巷道掘进期间实际揭露情况，可知工作面内的古河流为分叉河流，河流方向由东向西，古河流的主干在401101工作面以西，在进入401101工作面之前河流分叉发育，距离切眼位置较远的冲刷带成为古河流的主要分支河床，靠近切眼位置的冲刷带所形成的古河流分支河床其河水流量相对较小。
因其冲刷区和未冲刷区煤层岩性及煤质特征均没有明显的差异，以此来推断古河流是在煤层形成之后，在煤层的直接顶板上发育形成。
预计该冲刷带延伸至401103工作面，分布位置为距离切眼340～430m和670～770m范围，最大剥蚀4～10m，具体延伸范围及其他特征有待进一步研究、论证，在回采过程中应加以重视。
（三）断层
根据《胡家河井田勘探地质报告》及《胡家河矿井首采区三维地震勘探报告》资料分析，预计该工作面在掘进和回采期间，无大的断层构造存在，不会对采掘施工造成大的影响。
预计工作面局部节理裂隙发育，将会给顶板支护管理带来一定的影响，也可能会遇到规模较小，断距小于5m的断层，因此开采时需要注意顶板维护，加强支护,加强煤层观测，适时调整施工措施。
（四）钻孔
工作面范围内有T1水文地质钻孔和186号普查孔，T1孔为2012年综合防治水项目施工的水文地质钻孔，全段已用水泥封孔，符合规范要求，且位于大巷保护煤柱内，对回采不会造成影响。
186号普查孔位于运输巷侧，从胶带巷开口至向南约410m处，该孔煤层上、下10m间用水泥砂浆封闭，此封闭方式符合当时规范要求，在当时看来是合格的，但考虑到本工作面采用综采放顶煤方式开采，煤层开采所产生的导水裂隙带高度远远超出了20m，故将该孔的封孔质量视为“不可靠”。
五、水文地质特征
（一）工作面水文地质概况
胡家河矿井水文地质条件为“极复杂”型，401103工作面水文地质条件与矿井水文地质条件大致相似，矿井四周边界均为人为边界，矿井边界不会造成矿井内外含水层之间水力联系的改变。
根据充水水源分析，401103主要充水水源包括洛河组含水层、煤层顶部延安组和直罗组砂岩含水层以及采空区积水。
工作面在回采的过程中主要受到两种充水方式：
一种是矿井直接充水含水层为侏罗系延安组煤系裂隙含水层及直罗组砂岩裂隙含水层，充水含水层富水性弱，水量小，易于疏干；另一种是随着回采工作面的推进，导水裂隙带的形成与扩展，导通白垩系洛河组砂岩含水层，含水层中的地下水进入工作面造成工作面涌水，洛河组砂岩含水层水量大，难以疏干，持续性强。
回采过程中未知构造或煤层裂隙导通相邻采空区积水，会对回采造成较大影响，但由于保护煤柱的存在，一般情况下工作面生产不会受到老空水的影响。
2、工作面涌水量预计
在采厚不变情况下，工作面顶板导水裂隙带将向上发育到白垩系含水层。
工作面涌水水源为导水裂隙带波及范围内的侏罗系、白垩系各含水层段，直罗组砂岩裂隙含水层、延安组含水层将成为矿井直接充水水源，白垩系含水层也将部分进入矿井，成为矿井主要充水水源。
结合401101、401102、402103、401105工作面涌水量情况，401103工作面采取比拟法计算结果作为工作面正常涌水量，根据《胡家河矿井401103工作面回采地质说明书》，工作面正常涌水量为436m3/h，最大涌水量为567m3/h。
六、瓦斯、煤尘、自然发火
根据401103工作面瓦斯含量测定，原始瓦斯含量最大4.1m³/t，掘进中应对瓦斯监测监控高度重视，特别是在构造变化带、顶板封闭性较好的区域应特别引起注意。
本矿井4号煤层属Ⅰ类自燃发火煤层，煤尘具有爆炸危险，且发火期短，一般为3～5个月，最短为20天。
建议在执行好防止煤层自燃措施的同时，重点制定和贯彻执行好消尘管理措施。
第二部分工作面粉尘来源分析
目前，401103工作面配风量为1116m3/min，工作面风速为0.93m/s，在401103工作面初采初放期间，为了满足瓦斯治理需要，预计将进风巷风量调整至2140m3/min。
由于401103工作面煤质软，回采过程中容易造成煤尘飞扬。
通过对已回采工作面观测分析，工作面生产时产尘点主要在：
1、采煤机割煤、装煤；2、液压支架降架、移架；3、后部放煤；4、前后部刮板输送机机头转载；5、破碎机破煤；6、转载机机头转载；7、顺槽支架拉移；8、皮带机头落煤；9、风流扬尘。
综放工作面尘源多，产尘强度大而尘源点不集中，因此，必须实施综合防尘措施才能有效控制粉尘，减少其危害，改善工作面的作业环境。
第三部分401103综放工作面综合防尘专项设计
根据《煤矿安全规程》要求，结合我矿实际情况，401103工作面回采期间综合防尘设计主要采取：
煤层注水、采煤机内外喷雾、架间喷雾、转载点喷雾、净化水幕、个体防护、周期冲尘及隔爆水棚相结合的综合防尘手段，以保证401103工作面的安全生产。
401103工作面消防水从立风井底一趟φ108管路经一辅运大巷φ108消防水管路至401103进风巷，再由401103进风顺槽延伸至采煤工作面，给采煤工作面提供消防水。
401103工作面消防水从1#联巷经一号回风大巷φ108净化水管路至401103回风巷延伸至采煤工作面，给采煤工作面提供消防水。
一、煤层注水
通过401102、402103和401105工作面注水前后产尘量综合分析得出，注水后能够有效降低工作面产尘量。
并且在401103工作面回采期间为减小防灭火压力及预防冲击地压在煤层施工注水孔，注水钻孔布置参数，倾角、方位角等参数表1、2，具体设计为：
运、回顺煤层注水孔距离工作面100m时开始使用注水泵注水，每隔10m布置一组，连续注水30小时后改用静压注水，当注水孔距离工作面20m时停止注水，撤回注水管路。
401103工作面煤层注水示意图如图1所示。
表1401103进风巷煤层注水孔径卸压孔设计参数
施工
位置
钻孔
名称
孔深
/m
钻孔倾角/°
方位角/°
孔径/mm
水压/MPa
套管长度/m
孔间距/m
注水时间/h
进风巷
煤层注水孔
90
10°
90°
113
6-15
15
10
不低于30
表2401103回风巷煤层注水孔径卸压孔设计参数
施工
位置
钻孔
名称
孔深
/m
钻孔倾角/°
方位角/°
孔径/mm
水压/MPa
套管长度/m
孔间距/m
注水时间/h
正帮
煤层注水孔
90
14°
270°
113
6-15
15
10
不低于30
图1401103工作面煤层注水示意图
二、采煤机内、外喷雾
采煤机的喷雾系统中分为内喷雾和外喷雾两种方式。
采用内喷雾时，水由安装在截割滚筒上的喷嘴直接向截齿的切割点喷射，形成“湿式截割”；采用外喷雾时，水由安装在截割部的固定箱上、摇臂上或挡煤板上的喷嘴喷出，形成水雾覆盖尘源，从而使粉尘湿润降尘。
采煤机割煤时必须喷雾降尘，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于4MPa，无水或喷雾装置损坏时必须停机。
三、架间喷雾、转载点喷雾
支架在降柱、移架、升柱过程中产生大量的粉尘，因此必须安装架间喷雾和放煤口喷雾。
（1）架间喷雾：
综采支架每架安装一组架间喷雾，并实现移架喷雾自动化，采煤机采煤时下风侧3-5架架间喷雾必须打开随机喷雾。
（2）放煤口喷雾：
综采支架每架安装一组放煤口喷雾，并实现放煤喷雾自动化。
图1架间喷雾示意图
工作面前、后部溜子转载点喷雾应固定在转载机挡煤板上，喷雾装置不少于3个喷嘴，喷嘴间距200～300mm，喷雾方向合理；破碎机必须采取有效的封闭措施喷雾降尘，喷嘴不少于5个；转载机转载点喷雾应安设至少2个喷嘴，相对固定在转载机头上。
采煤工作面出煤时，及时打开各转载机头（皮带机头）转载点喷雾装置进行洒水降尘。
四、净化水幕
401103采煤工作面所用净化水幕根据
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