煤矿综采工作面设计.docx
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煤矿综采工作面设计
11118综采工作面
设计说明书
一、概况
1.工作面范围及四邻采掘情况
该工作面下顺槽开口连接-470m胶带机石门，上顺槽连接-400m机轨合一石门，东部临近辅3线，为8煤的第一个采面，上下部无采动。
对应地表为农田及水系。
该面回采走向长285m，倾斜宽180m，面积51300m2，可采储量万吨。
2.煤层情况
本面8煤层赋存稳定，8煤，粉末状为主，少量粒状；煤厚～，平均,8煤层结构复杂，8煤层的硬度系数在左右。
3.煤层顶底板情况
煤层
顶底
板情
况
顶底板名称
岩石名称
厚度（m）
岩性特征
老顶
中砂岩
8～19/15
灰白色、含大量石英，中粒为主，岩性坚硬
直接顶
泥岩
0～
泥岩、灰黑色，硬度低
伪顶
直接底
砂质泥岩
0～12/
灰黑色到黑色，含大量碳质
老底
细砂岩
0～10/7
浅灰～灰白色，坚硬
4.地质构造：
该工作面煤岩层构造简单，呈单一倾斜构造，倾向在38°左右，倾角在30～45°左右。
根据11118上、下顺槽及切眼实际揭露资料及三维资料分析，工作面共揭露2条落差大于煤层的断层。
工作面中部发育宽缓的褶曲。
产状见下表：
断层产状情况表
构造名称
走向（°）
倾向（°）
倾角（°）
落差（m）
性质
对掘进影响程度
DF9
1
40
6～10
正断层
影响较大
DF30
1
25
4～6
正断层
影响较大
5.水文地质情况
本面水文地质条件较简单，主要充水水源为顶板砂岩裂隙水和断层水，预计最大涌水量：
20（m3/h），正常涌水量：
0～5（m3/h）。
6.其它
煤尘：
具有爆炸危险性。
煤的自燃：
具有自然发火性，自燃等级为不自燃～有可能，自然发火期3～6个月。
地温：
根据《精查地质报告》，本矿井恒温带深度为30m，温度℃，地温梯度℃/100m。
工作面实际温度在26～30℃。
地压：
本工作面上、下煤层无采动，估计压力不大。
二、工作面巷道布置及支护形式
1.巷道布置
根据潘北矿东一采区设计方案及开采程序，该工作面为8煤的第一个采面，上下部均无采动影响。
计划于2009年2月1日回采。
由于东一采区1111（3）工作面已经回采，目前东一采区三条石门均已通过八煤，11118工作面生产系统已基本形成。
1111（3）工作面距离该面法距150米左右。
按潘北矿东一采区设计方案及采面接替情况，11118工作面设计巷道布置如下：
上风巷
11118工作面上风巷在-400m东一机轨合一石门拨门，长823米，方位128°，拨门处标高。
下顺槽
在-470m东一皮带机石门拨门，长811米，拨门处标高。
由于前期施工至拨门处110米时，遇到冲刷带影响，巷道调整方位为88°，施工38米，重新见8煤后继续沿方位角128°施工。
工作面切眼
11118工作面倾斜长度180米，巷道坡度38°，方位35°06′46″。
与上、下风巷贯通，形成回风及回采通道。
切眼设计位置在断层DF13附近，该断层落差0~35米。
-470m东一皮带机石门
-470m东一皮带机石门设计方位34°，标高，在遇断层DF1影响后调整标高为。
目前施工150米，与-490m东一胶带机大巷连接。
用于下顺槽掘进及工作面回采时出煤。
-490m东一轨道石门及轨皮石门联巷
-490m东一轨道石门已过4煤，设计方位34°，标高-484m，已完成508米。
目前正在施工的-490m东一轨、皮石门联巷，是11118工作面安装皮带和移变设备的主要进料连接巷。
下口在-490m东一轨道石门内拨门，标高-484m，上部连接-480m东一皮带机石门，全长103米。
-400m东一机轨合一石门
-400m东一机轨合一石门设计方位34°，标高-398m，过8煤时调整标高为-388m。
全长279米。
是上风巷掘进期间进料、出煤与回风的唯一通道。
也是工作面回采时进架路线。
-400m11118上风巷回风联巷
-400m11118上风巷回风联巷设计米，底部开口连接11118上风巷，标高-399m；上部接-390m东一回风石门，标高-391m，是11118工作面专用回风联巷。
2.巷道支护形式及断面选择
根据地质资料分析可知，8煤老顶为平均15米厚的中砂岩，含大量石英，中粒为主，岩性坚硬。
且直接顶为500mm左右的泥岩，掘进期间可破顶施工，利于使用锚梁网支护。
但由于煤层角度较大，锚梁网支护时，高帮最高处达到6米，且采面内经常遇到大的断层影响，对施工安全带来威胁。
为了达到最大可能节支降耗，在条件允许的情况下采用锚梁网支护，遇断层影响时采用架29U型棚支护。
切眼全部采用锚梁网支护。
上风巷
主要用于上风巷掘进期间出煤、回风，工作面贯通后回风及安装进架。
架棚支护620米，断面*，掘进面积㎡，净面积㎡；锚梁网支护203米，断面*，净面积㎡。
上风巷无极绳绞车窝断面*，掘进面积㎡，净面积㎡，架棚支护。
下顺槽
主要用于掘进期间出煤，工作面回采时出煤及进风用。
施工长度811米，架棚678米，断面5*，掘进面积㎡，净面积㎡；锚梁网支护133米，断面*（中）m，净面积㎡。
切眼
全部采用锚梁网支护，矩形断面*，净面积㎡.切眼上部做煤机窝，断面：
2*1*3m（宽*深*高），净面积6㎡。
上口绞车窝，断面6*4*（宽*深*高），净面积㎡。
均采用锚梁网支护。
上风巷回风联巷
巷道全部采用锚梁网支护，断面*，净面积㎡.
工作面布置图及上、下顺槽及切眼巷道断面图
见附图
三、工作面生产能力
1.采煤方法：
区内后退式走向长壁综合机械化采煤法。
2.作业方式：
两采一准，即两班采煤，一班准备。
3.生产能力：
本工作面设计平均采高3m，工作面斜长180m，按每天5个循环，循环进尺，正规循环率，工作面回采率。
则，
工作面日生产能力为：
A=5××3×180×××
=（t/d）
工作面月推进度为：
L月=5××30×=102m
服务期限：
T=285/102=（月）
四、工作面生产系统
1.出煤系统：
工作面落煤→11118下顺槽→-470m东一胶带机大巷→-490东一胶带机大巷→-400m～-540m胶带机斜巷→-540m～-556m溜煤道→-556m胶带机大巷→主井煤仓→地面。
2.运料系统：
地面→副井→-490m副井井底车场→-490m东一运输大巷→-490m~-400m东一提料斜巷→-400m东一提料斜巷上部车场→-400m机轨合一石门→11118上风巷→工作面。
3．通风系统：
⑴掘进工作面局部通风系统及通风方式
11118上风巷及切眼：
新鲜风：
-490m井底车场→-490m东一运输大巷→-490～-400m东翼提料上山→-400m机轨合一石门→11118上风巷局扇、风筒→11118上风巷掘进工作面；
乏风：
掘进工作面→11118上风巷→-400m机轨合一石门→联巷→-400m回风石门→-400～-480m回风下山→-480m回风石门→-490m回风大巷→风井→地面。
11118下顺槽：
新鲜风：
-490m井底车场→-490m东一运输大巷→-490m轨皮联巷→-490m胶带机巷→-470m胶带机石门→11118下风巷局扇、风筒→11118下顺槽巷掘进工作面；
乏风：
掘进工作面→11118下顺槽→-470m胶带机石门→-480m回风石门→-490m回风大巷→风井→地面。
通风方式：
掘进工作面的通风方式为压入式通风。
⑵回采工作面通风系统及通风方式
新鲜风：
-490m井底车场→-490m东一运输大巷→-490m轨皮联巷→-490m胶带机巷→-470m胶带机石门→11118下顺槽→11118工作面；
乏风：
工作面→11118上风巷→11118上风巷回风联巷→-400m回风石门→-400～-480m回风下山→-480m回风石门→-490m回风大巷→风井→地面。
通风方式：
11118回采工作面采用后退式U型上行通风方式。
五.局部通风设计
（一）工作面风量计算
1、按瓦斯涌出量计算：
Q采=100q瓦采×k采通×（1-K抽放率）/C
其中：
Q采-------------采煤工作面需要风量，m3/min；
q瓦采-----------采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；
k采通-----------采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数，取；
k抽放率--------采煤工作面瓦斯抽放率，％；
C------------------回风流中允许瓦斯浓度，％。
根据该面相邻或相同阶段采面回采时的实际瓦斯涌出量可预该面回采时的瓦斯涌出量为q瓦采=8m3/min.因此
Q采=100×8××（1-30%）/
=980m3/min
2、按工作面温度计算：
Q采=60×V采×S采
其中:
V采--------采煤工作面风速，m/s；当采煤面温度为23℃～26℃时取～;
S采--------采煤工作面平均断面积，m2；
因此：
Q采=60××10
=900m3/min
3、按人数计算：
Q采=4N=4×30=120m3/min
其中：
N--------采煤工作面同时工作最多人数，人；
4、按风速验算：
15×S采≤Q采≤240×S采
15×≤Q采≤240×
147≤Q采≤2352m3/min
从以上计算可以看出，该工作面回采期间需风量为980m3/min。
（二）掘进期间风量计算
1上风巷及切眼需风量计算：
（1）掘进工作面需要风量计算
①按瓦斯涌出量计算
Q1=100qk=100××=180m3/min
②按最多人数计算：
Q2=4N=4×30=120m3/min
③按风速验算：
15×S≤Q≤240×S
164m3/min≤Q≤2623m3/min
根据以上计算，11118上风巷及切眼局部通风设计迎头需风量为180m3/min。
（2）局扇选型：
①局扇需风量的确定:
Qf=Q×q=180×=234m3/min
②局扇风压的确定：
根据有关资料，当风筒直径为800mm，节长为10m时，风筒的摩擦系数α=m4,⊿Rj=m8,ζb=,ρ=m3;
R=αLU/S3+n⊿Rj+ζbρ/（2s2）
=×1350××+135×+*（2*）
=m8
H=R*Q*Qf+hr
6500=×Q12×3600+×Q12/（2××3600）
Q1=236m3/min
根据计算的需风量及风阻，11118上风巷及切眼在掘进期间可以选用一台2×30kw型号为FBD№的局扇与一路φ=800mm的风筒连接向迎头供风。
2.下顺槽需风量计算：
⑴需风量计算：
①按瓦斯涌出量计算
Q1=100qk=100××=210m3/min
②按最多人数计算：
Q2=4N=4×30=120m3/min
③按风速验算：
15×S≤Q≤240×S
198≤Q≤3156m3/min
根据以上计算，11118下顺槽迎头需风量为210m3/min。
⑵局扇选型：
①局扇需风量的确定：
Qf=Q1×q=210×=273m3/min
②局扇风压的确定：
据有关资料，当风筒φ=800mm，节长10m时，风筒的摩擦系数α=m4,⊿Rj=m8,ζb=,ρ=m3;
R1=αLU/S3+n⊿Rj+ζbρ/（2s2）
=×1160××+116×+*（2*）
=m8
H=R*Q1*Qf+hr
6500=×Q12×3600+×Q12/（2××3600）
Q1=min＞210m3/min。
根据计算的需风量及风阻，11118下顺槽在掘进期间可以选用一台2×30kw型号为FBD№的局扇与一路φ=800mm风筒连接向迎头供风。
六、工作面瓦斯抽采设计
根据该面的瓦斯涌出资料分析，其瓦斯涌出主要来源于8本煤层，由于该面将用综合机械化开采，预计在回采期间其绝对瓦斯涌出量将达到8m3/min。
为了有效的防治该面在回采过程中瓦斯对安全生产的威胁，决定在该面采用上隅角老塘插管瓦斯综合治理措施。
1、上隅角老塘插管抽采设计：
插管抽放方式：
在上风巷尾端充填垛上插3～4路2吋的抽采管（里端为花管），进气口位于上隅角充填垛内～，每次移架后充填时，插管随之外移。
2、抽采系统设计：
（1）抽采措施抽采管径的选择：
上隅角埋管抽放瓦斯纯量为：
×30%=m3/min
预计抽采管内瓦斯浓度取8%，按下列公式进行计算：
d=×（Q/V）1/2
式中：
d—抽放管路内径，m；
Q—瓦斯管内气体流量，m3/min；
V—瓦斯管内气体流速，一般取12m/s。
d上隅角=×[（÷8%）/12]1/2=230mm
经计算，上风巷按装一路12吋聚乙烯管，可满足工作面的抽采要求。
（2）抽采措施瓦斯抽采泵的选择：
Q泵=（Qmax×K）/（C×η）
式中：
Q泵——抽采泵的额定流量（m3/min）
Qmax——最大抽采瓦斯纯量（m3/min）
K——瓦斯综合抽采系数，取
C——抽采泵入口处瓦斯浓度（%）
η——抽采泵的机械效率，取
H泵=（H总+H孔+H正）×K
式中：
H泵——抽采泵的压力（Pa）；
H总——抽采管路总阻力损失（Pa）；
H孔——抽采孔口所需负压（取值不低于MPa）
H正—抽采泵出口正压（一般为500-1000Pa,取800Pa）；
K——抽采备用系数，取；
H直=×（L×Q2×△）/（K0×D5）
式中：
H直——直管阻力损失
L——抽采直管长度（m）
Q——抽采管内瓦斯流量（m3/h）
△——含瓦斯混合气体对空气的相对密度
K0——综合系数，6吋以上取
D——抽采管内径（cm）
Q泵上隅角=（Qmax×K）/（C×η）
=（×）/（8%×）=45m3/min
H直（上隅角）=×（L×Q2×△）/（K0×D5）
=×2500×（2÷8％×60）2×305
=3167Pa
H泵（上隅角）=（H总+H孔+H正）×K
=［3167×+15000+800］×
=23376Pa
根据计算，地面永久抽放泵站选用的2BE372和2BEY72-00型真空泵，两种设备参数相同（Q>500m3/min,H>65000Pa），能满足抽采要求。
抽采系统利用地面的永久抽采系统抽采上隅角的瓦斯。
3、抽采系统的建立：
在11118上风巷敷设一路12吋抽采管，经11118上风巷联巷至-400m回风石门与Ф426mm抽放管路合茬，建立永久抽采系统。
七、工作面防突设计
1、防治突出区域性措施及突出危险性认定
根据《精查地质报告》，本煤层瓦斯风化带平均值为-426m，该工作面上风巷在瓦斯风化带内，下顺槽在瓦斯风化带以下。
1111（8）工作面上、下顺槽期间掘进，采用工作面预测方法进行了区域预测验证，预测指标均未超限。
根据煤炭科学研究总院抚顺分院2008年1月煤层瓦斯基础参数测定及矿井瓦斯等级鉴定报告得出，矿井东一采区九东～辅1勘探线之间，-665m以上区域8煤层为非突出危险煤层。
该工作面按无突出危险区进行管理，在采取安全防护措施下进行正常采掘作业。
2、安全防护措施
1、所有入井人员必须携带隔离式自救器，并会正确使用。
2、避灾路线
（1）﹑瓦斯、火灾、煤尘避灾路线
工作面→11118下顺槽→-470m胶带机石门→-490m胶带机大巷→-490m轨皮联巷→-490m运输大巷→-490m井底车场→副井→地面
（2）、水灾避灾路线
工作面→11118上风巷→-400m机轨合一石门→-400～-490m提料斜巷→-490m运输大巷→-490m井底车场→副井→地面
八、安全技术措施
1.火灾预防
⑴上、下风巷的清水管必须接到工作面，并确保供水，每50米拨一个三通。
⑵通风部门要加强自然发火预测预报工作，定期检查上隅角的CO、CO2及温度，发现问题及时采取有效措施进行处理，通风队要做好该面的随采随灌工作。
⑶对上、下风巷各高冒地点采取有效措施进行处理，防止自燃发火。
通风队要经常检查上、下风巷高冒处的CO、CO2及温度，发现问题及时采取有效措施处理，防止自燃发火。
⑷提高煤炭回收率，减少老塘遗煤量，降低煤炭自燃隐患。
⑸通风部门要加强该采区通风系统的维护，确保通风系统稳定。
⑹加强工作面上、下隅角的充填，减少老塘漏风。
严格放炮作业管理，放炮作业必须执行“一炮三检”和“三人联锁”制度，坚持用水炮泥，严禁放明炮糊炮。
⑺加强皮带机的管理，必须使用阻燃输送带，并经常清理皮带机下的浮煤，皮带机各托辊必须转动灵活，巷道环境必须清理干净。
⑻皮带机头、泵站、移动变电站等要害部位灭火设施要齐全，所有下井人员要熟悉灭火器材的使用方法和存放地点。
⑼各液压联轴节的易熔保护塞必须符合规定，严禁用其它物品代替易熔塞，油介质联轴节不得用水代替透平油。
⑽对容易引起外因火灾的电源及各种开关电缆，整定值要符合规定，确保准确无误，严禁电气设备失保、失爆。
2.水灾预防
⑴采掘工作面必须警惕水患的发生，做到有疑必探，先探后掘。
⑵注意观察工作面顶板砂岩水对采掘工作面的影响。
当采掘工作面顶板和煤壁出现淋水，且有增大趋势时，应及时通知调度和有关单位，并编制专门的探放水措施，报矿总总工程师批准后执行。
⑶采掘工作面遇到断层应摸清断层的导水性、富水性及其水力联系，发现疑问及时编制防突水措施，报总工程师批准。
所有人员应熟知灾害预兆及避灾路线，保持各安全出口畅通。
3瓦斯、煤尘预防
⑴加强瓦斯监测与检测，采掘工作面按《规程》规定安设瓦斯监测装置和瓦斯超限自动断电装置。
局扇实行“三专两闭锁”，严格执行瓦斯巡回检查制度。
⑵防止发生局部瓦斯积聚，发生积聚，必须编制瓦斯排放安全技术措施，报总工程师批准执行。
⑶加强通风管理，确保系统完善，风流稳定。
⑷必须采取综合防尘措施，建立完善的防尘洒水系统，各产生粉尘地点，必须采取喷露洒水、设置净化喷露等有效的防尘措施。
各巷道必须定期洒水灭尘。
⑸工作面风速必须严格控制，防止煤尘飞扬。
⑹严防撞击、摩擦、静电火花的产生。
⑺主要进回风巷道、工作面上下风巷都应设置水棚或岩粉棚。
其数量按《规程》及其执行说明有关规定设置。
4其它
⑴各采掘工作面在掘进和回采前，应在作业规程内明确规定水、火、瓦斯、煤尘防治方法以及避灾路线。
⑵各采掘工作面应保持其安全出口畅通无阻，防止巷道冒顶堵人。
各采掘工作面作业规程内应明确规定防止巷道大面积冒落堵人的安全措施。
九、机械设备选型设计
1.工作面刮板机选型、验算
⑴工作面参数：
运输长度L=180（m），运输角度a=-30（°），运输量Qq=800（t/h）。
⑵刮板机参数：
刮板机型号：
SGZ-800/1050，输送量Q=1600t/h，链速V=s，功率N=2×525kw。
设计长度200m。
刮板链：
中双链2-Ф34×126，链条总破断力Sp=1850KN。
⑶输送能力验算：
Ｑ=3600FΨγv=3600××××=813t/h
式中：
Ｑ――――――刮板机输送能力，t/h
F――――――中部槽断面积，m2
Ψ――――――中部槽装满系数
γ――――――煤的松散密度
v―――――――刮板机链速
故选用SGZ-800/1050型刮板输送机能满足运煤要求。
2.顺槽转载机选型、验算
⑴参数：
运输长度L=40（m），运输角度a=0（°），运输量Qq=800（t/h）。
⑵选用转载机参数：
型号：
SZZ-800/315，输送量Q=1800t/h，设计长度45m链速V=s，
功率N=315kw。
刮板链：
中双链Ф34×126，链条总破断力Sp=1810KN
⑶验算结果：
根据选用转载机的性能参数得知，选用SZZ—800/315型转载机能满足使用要求。
3.破碎机选型、验算
⑴选用破碎机参数：
型号：
PCM200，破碎能力Q=2200t/h，最大输入块度800×800mm，出料粒度≤300，电机功率N=200kw。
⑵验算结果：
根据选用破碎机的性能参数得知，选用PCM200型破碎机能满足使用要求。
4.顺槽皮带机选型、验算
长度625米，选用DSJ-1200/2×200型伸缩带式输送机一部
⑴皮带机参数：
输送量：
1200t/h
带速：
s
带宽：
1200mm
电机功率：
2×200kw
输送长度：
800m
⑵输送能力验算：
Ｑ=3600KCB2γv=3600×××××=1587t/h
式中：
Ｑ―――――输送能力，t/h
K―――――断面系数
C―――――倾角系数
B----------输送带宽
γ――――――煤的松散密度
v―――――――输送带运行速度
故选用SSJ-1200/2×200型伸缩带式输送机能满足使用要求。
5.转载刮板机选型
⑴工作面参数：
运量Q=800t/h
运输长度L=180m
运输角度α=0°
⑵选用刮板机参数：
型号：
SGZ-630/220V=s
输送量Q=800t/h
链速V=s
功率N=220KW
刮板链：
中双链Ф22×86mm
链条破断力Sp=870KN
6.顺槽皮带机选型、验算
长度120米，选用DSJ-1000/2×110型伸缩带式输送机一部
⑴皮带机参数：
输送量：
1000t/h
带速：
s
带宽：
1000mm
电机功率：
2×110kw
输送长度：
1000m
⑵输送能力验算：
Ｑ=3600KCB2γv=3600×××××=1100t/h
式中：
Ｑ―――――输送能力，t/h
K―――――断面系数
C―――――倾角系数
B----------输送带宽
γ――――――煤的松散密度
v―――――――输送带运行速度
故选用SSJ-1000/2×110型伸缩带式输送机能满足使用要求。
7.工作面采煤机选型
工作面参数：
8槽综采采煤，平均采高米，倾斜煤层。
因此，选用MG500/1130-WD型采煤机一台，主要技术参数如下：
采高范围煤层硬度硬或中硬
适应倾角≤40°
截深800mm
截割功率2×500KW
供电电压3300V
滚筒直径2000mm
卧底量300mm
牵引与调速方式交流变频调速齿轮销轨式无链牵引
配套输送机宽度800mm
喷雾方式内外喷雾
整机重量65t
从以上技术参数可知，选用MG-500/1130-WD型电牵引双滚筒采煤机能满足使用要求。
8.工作面支架选型
工作面参数：
8槽综采采煤，采高米，倾斜煤层。
支护强度核算：
Q=MKR=×8×××10-3=（MPa）
式中：
Q-------------预计支护强度
K-------------增载系数，取8
M-------------采高为米
R--------------顶板岩石容重，取m3
根据计算，选用ZZ6400-18/38型液压支架，其中支护强度为>，满足强度要求。
ZZ6400-18/38型液压支架主要技术参数如下：
支撑高度：
~
工作阻力：
6400KN
初撑力：
5494KN
支护强度：
支架重量：
22t
因此，根据工作面长度和采高的需要，选用ZZ6400-18/38型液压支架126架。
9.泵站设备选型
选用BRW400/型乳化液泵站二台，主要技术参数如下：
公称压力：
流量：
400L/
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