40102综放工作面作业规程.docx
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40102综放工作面作业规程
山西朔州平鲁区国强煤业有限公司
40102综放工作面作业规程
施工单位：
综采队
编制人：
李平民
编制日期：
2014.8.8
执行日期：
2014.10.2
目录
第一章概况1
第一节工作面位置及井上下关系1
第二节煤层1
第三节煤层顶底板2
第四节地质构造2
第五节水文地质及防治水措施3
第六节影响回采的其它因素3
第七节储量及服务年限3
第二章采煤方法4
第一节巷道布置4
第二节采煤工艺4
第三节设备配置7
第四节设备布置15
第三章顶板管理16
第一节工作面支护设计16
第二节工作面顶板控制17
第三节运输顺槽、回风顺槽及顶板控制18
第四节矿压观测20
第四章生产系统21
第一节运输系统21
第二节“一通三防”与安全监控系统22
第三节排水系统29
第四节供电系统29
第五节通讯照明系统30
第六节其它系统31
第五章劳动组织和主要经济技术指标31
第一节劳动组织31
第二节主要经济技术指标32
第三节工作面质量规定33
第六章煤质管理34
第一节提高煤质的措施34
第二节提高回采率的措施34
第七章安全技术措施34
第一节一般措施34
第二节顶板管理36
第三节防治水47
第四节爆破48
第五节“一通三防”与安全监控53
第六节运输59
第七节机电63
第八节其它70
第八章灾害预防及避灾路线75
第一节灾害预防75
第二节避灾路线76
第一章概况
第一节工作面位置及井上下关系
40102工作面是综采放顶煤工作面，开采太原组4-1号煤层。
工作面走向长763.3m，倾斜长178.7m，可采厚度6.65m，可采储量107.94万吨。
工作面4-1号煤层底板标高938.785～1030.544m。
具体位置及井上下关系见表1。
工作面位置及井上下关系表 表1
水平名称
1水平
采区
名称
401采区
地面标高
+1191.8m～+1245.5m
井下
标高
回风顺槽
959.702-1030.544m
运输顺槽
938.785-1015.208m
地面的相
对位置
该巷道地面相对位置：
地表位于西家寨南部，陶村乡陶西村西部，东面有陶村至井坪公路，并有马关河在附近流过，地面为耕地，无建筑物。
回采对地面设施的影响
对地面有一定的影响.
井下位置及与四邻关系
40102工作面位于矿井的的西南下部位置，北部为4煤总回风巷，南部为4-1号采区回风巷，西部为40101运输顺槽，东部布置40103备采工作面。
走向
长度
763.3m
倾斜长
178.7m
面积
136401.71m2
详见附图1：
工作面井上下对照图
详见附图2：
工作面平面图
第二节煤层
40102工作面回采4-1号煤层，该工作面厚度为5.8-7.5m，平均厚度为6.65m，煤层结构简单—复杂，具体情况见表2。
工作面煤层情况表表2
开采
煤层
4-1煤层
煤种
气煤
煤层
结构
简单—
复杂
煤层倾角（°）
2－10°
煤层厚度（m）
5.8-7.5m/6.65m
煤硬度
f＝2-3
稳定
程度
稳定
煤层情
况描述
4-1号煤层赋存于太原组顶部，厚度5.8-7.5m，平均6.65m，属全区稳定可采煤层。
该煤层结构简单—复杂，含夹矸0—3层，夹矸厚度0.10—0.35m，岩性多为高岭岩、炭质泥岩和砂质泥岩。
煤层主要以暗煤为主，含少量的亮煤，镜煤、丝炭含量很少。
该煤层节理发育，硬度系数（f）2-3。
第三节煤层顶底板
煤层顶底板情况表表3
顶、底板名称
岩石名称
厚度（ｍ）
特征
老顶
砂质泥岩、泥岩
16.80
灰黑色砂质泥岩，厚度稳定。
直接顶
粗砂岩
6.20
K3砂粗砂岩，厚度稳定。
伪顶
炭质泥岩
0.2
黑色含炭质粉砂岩，厚度不稳定，开采时随煤层一起脱层垮落
直接底
泥岩
3.1-6.89
为灰黑色薄层状泥质粉砂岩，厚度稳定
老底
泥岩、
细砂岩
5.50
为灰白色粉砂岩、泥岩，厚度不稳定
详见附图3：
40102综放面煤岩层综合柱状图
第四节地质构造
本井田位于区域构造马关河向斜西翼，井田为单斜构造，地层总体走向为北东，倾向南东，地层倾角多在2°－10°之间变化，构造属简单类。
根据物探资料及40102工作面运输、回风顺槽及切眼掘进实际揭露，回风顺槽与切眼存在（F4SW50°∠43°h=2.0-3.0m）一个断层；运输顺槽存在（SDF14E30°∠60°h=2.5-3.0m）一个断层，构造附近裂隙发育，因此，在回采时应注意加强顶板管理。
详见附图4：
地质剖面图
详见附图5：
工作面倾斜剖面图
第五节水文地质及防治水措施
一、40102回采工作面水的来源可归纳为：
开采4-1号煤层其充水含水层为4-1号煤层上覆砂岩裂隙含水层可能通过砂岩裂隙、导水裂隙进入工作面，其补给水源主要为大气降水，大气降水补给有限，因此井田煤层上覆含水层富水性弱。
40102工作面西侧邻近40101工作面采空区，对开采有一定影响。
第六节影响回采的其它因素
1、瓦斯：
根据监测资料，结合40102运输顺槽、40102回风顺槽掘进时瓦斯涌出量情况，计算该面瓦斯绝对涌出量为0.392m³/min。
2、煤尘：
依据山西省煤炭工业局综合测试中心对4-1号煤层进行的煤尘爆炸性倾向性鉴定,本矿4-1号煤层的煤尘火焰长度300mm，最低岩粉用量60%，有爆炸危险。
3、煤的自燃：
煤的吸氧量0.64cm³/g，煤的自燃倾向性等级为Ⅱ级,属自燃煤层。
4、地温、地压：
根据本矿及邻矿开采情况，井下未发现有地温地压异常现象，属地温地压正常区。
第七节储量及服务年限
一、储量
1、工作面工业储量：
Zc=L走×L倾×h×γ
式中：
Zc—工作面工业储量，万ｔ；
L走—工作面走向长，ｍ；
L倾—工作面倾斜宽，ｍ；
h—煤层厚度，ｍ；
γ—煤容重，ｔ/m³；
Zc==763.3×178.7×6.65×1.4=126.99万吨，
可采储量：
126.99×85%=107.94万吨。
服务年限：
工作面可采出煤量/月产量=107.94/114088=9.46（月）。
因此，工作面服务年限为9.46个月。
第二章采煤方法
第一节巷道布置
一、采区巷道布置：
401采区三条巷道（4煤胶带大巷、4煤轨道大巷和4煤回风大巷）沿东西方向平行布置于4-1号煤层中，分别承担运煤、运料、回风的作用。
二、工作面巷道布置：
1、40102运输顺槽：
为运煤、进风、行人巷道，转载机、破碎机、顺槽皮带、移动变电站、液压泵站布置其中。
该巷沿4-1号煤层底板布置,走向长915.4m，顺槽规格：
巷宽5.4m，巷高3.3m。
0-150m处巷道全部采用锚杆、锚索及钢筋网联合支护。
150-915.4m处巷道顶板采用锚杆、锚索及钢筋网联合支护，左帮采用玻璃钢锚杆、塑料网片支护，右帮采用螺纹钢锚杆、菱形网片支护。
2、40102回风顺槽：
为材料运输、回风巷道。
该巷道沿4-1号煤层底板布置,走向长927.3m，顺槽规格：
巷宽4.2m，巷高3.3m。
0-150m处巷道全部采用锚杆、锚索及钢筋网联合支护。
150-927.3m处巷道顶板采用锚杆、锚索及钢筋网联合支护，右帮采用玻璃钢锚杆、塑料网片支护，左帮采用螺纹钢锚杆、菱形网片支护。
3、40102切眼：
高度3.0m，宽度8.0m，长度178.7m，顶板采用锚杆、锚索及钢筋网联合支护，左帮采用玻璃钢锚杆、塑料网片支护，右帮采用螺纹钢锚杆、菱形网片支护。
4、停采线距4煤回风大巷70m。
详见附图6：
工作面巷道布置图
第二节采煤工艺
一、采煤工艺
正常生产时工艺过程：
MG400/940-WD采煤机端部斜切进刀→推前部输送机→割煤→移架→推前溜→放煤→拉后溜→进入下一循环
1、割煤：
（1）、采煤机的进刀方式。
采煤机的进刀采用端部自开缺口、斜切进刀的方式，斜切进刀段长度为30m，进刀深度0.63m。
具体操作如下：
①采煤机向下割透端头煤壁后，距煤机后滚筒3架正常移架推溜，使得刮板运输机弯曲段不少于15m，将两个滚筒的上下位置调换，向下进刀，通过15m的弯曲段至30m处，使得采煤机达到正常截割深度（即0.63m）。
按要求推移刮板运输机至平直状态。
②将两个滚筒的上下位置调换，向下（上）割三角煤至割透端头煤壁。
③割完三角煤以后，将两个滚筒的上下位置调换，采煤机空机返回，进入正常割煤状态。
（2）、采煤机正常切割。
采煤机向下正常割煤，采用前滚筒在上部、后滚筒在下部的方式,直至割透下端头煤壁。
机组往返一次割两刀，截割深度0.63m，截割速度4.1m/min。
（附图：
工作面端部斜切进刀图）
附图：
采煤机进刀示意图。
2、移架：
移架滞后采煤机后滚筒3-8架进行，采取分组间隔移架的方式，每组2架，隔1架移1架。
顶板不完整处紧跟前滚筒后，停机移架或超前及时支护顶板，移架步距0.63m。
3、推溜：
推溜滞后采煤机15～20m开始推前部输送机，其弯曲段不得小于15m，推输送机时必须单向顺序进行，推移输送机机头、机尾时如有特殊情况应停机进行。
4、放煤：
由顶板压力、支架反复支撑、尾梁上下摆动等综合方式松裂顶煤，通过支架收回插板、下摆尾梁放煤。
本工作面放顶煤采用单论间隔式放煤法，循环放煤步距为“一刀一放”，步距为0.63m，每个支架顶煤以放净为原则，即等到矸石量急剧增加（占放货量三分之一）时，关闭放煤口。
机头3个、机尾2个过渡支架不放煤。
5、拉后溜：
当放煤口摆动尾梁不出煤时，拉后溜。
拉后部输送机采用单向顺序进行，且滞后放煤10～15m，并保证其弯曲段不小于15m。
6、放煤方式：
采用采放平行作业、一采一放单轮间隔放煤方式；初采20m范围内，在老塘冒落高度达不到采高1.5倍前，不得正常放煤；工作面上下各5米范围不得放煤。
二、生产能力及可采期
1、割一刀煤产量：
Qg＝L·Bg·Hg·γ·Kg
式中：
Qg—割一刀煤产量，t；
L—工作面长度，178.7m；
Bg—采煤机截深，0.63m;
Hg—采煤机平均割煤高度，2.8m;
γ—煤的密度，1.4t/m³
Kg—采煤机割煤回收率，取95%
Qg=178.7×0.63×2.8×1.4×0.95=419.3t
2、一次放煤产量：
Qf＝L·Bf·Hf·γ·Kf
式中：
Bf—放煤步距，一刀一放同采煤机截深，0.63m;
Hf—放煤高度，6.65－2.8＝3.85m
Kf—放煤回收率，80%
Qf＝（178.7-10）×0.63×3.85×1.4×0.80=458.3t
3、日产量：
Qr＝（Qg＋Qf）N
式中：
N—每天割煤放煤循环数，取5个循环。
Qr＝（419.3+458.3）×5＝4388t
4、月产量：
Q=QrM
式中：
M—每月按26天。
Q=4388×26＝114088
可采期=工作面采出煤量/月产量=107.94/11.409=9.46（月）。
因此，工作面服务年限为9.46个月。
第三节设备配置
一、采煤机
采煤机选用鸡西煤矿机械有限公司生产的MG400/940-WD型交流电牵引采煤机。
该采煤机牵引方式为机械交流变频调速，摇臂为整体弯摇臂形式，壳体水套冷却；内部强迫冷却润滑。
采用PLC可编程控制器+工控机控制、中间手控；机身两端操作站集中电控及无线遥控。
主要技术特征
序号
技术指标
单位
技术参数
1
采高范围
m
2.4～4.0
2
适应工作面倾角
o
≤15°
3
煤层走向倾角
o
≤±8
4
适应煤质硬度
f
≤4
5
机面高度
mm
1527
6
过煤高度
mm
697
7
卧底量
mm
507
8
滚筒直径
mm
Φ1800
9
截深
mm
630
10
电压
V
3300
11
牵引力
KN
748
12
牵引速度
m/min
0～7
13
滚筒转速
r/min
35
14
销排节距
126
二、工作面前、后刮板输送机
前后刮板输送机，均选用中煤张家口煤机公司生产的SGZ800/800刮板输送机。
该刮板输送机采用中双链布置，中间溜槽采用铸焊封底结构，中间有开天窗溜槽，便于维修。
前刮板输送机配有铲煤板、挡煤板、电缆槽及采煤机牵引销轨。
使用双速电机，可进行高低速转换。
主要技术特征
序号
技术指标
单位
技术参数
1
电动机功率
KW
2×400
2
供电电压
V
3300
3
额定电流
A
89/61
4
额定功率因数
cosΦ
0.85/0.6
5
电动机转速
r/min
1486/742（4/8极电机）
6
电动机冷却方式
水冷
7
减速机速比
1：
38.25
8
机头链轮中心高度
mm
850
9
机尾链轮中心高度
mm
650
10
溜槽尺寸
mm
1503×800（内宽）×303
11
连接方式
哑铃销
12
可弯曲角度
（°）
垂直±2°，水平±1.1°
13
链条规格（D×T）
mm
Φ34×126
14
链条中心距
mm
200
15
刮板间距
mm
1008
16
刮板固定方式
3个M24螺栓
17
链速
m/s
1.1
18
铺设长度
M
182.5
19
运输能力
t/h
1500
三、转载机
转载机选用中煤张家口煤机公司生产的SZZ1000/400型中双链刮板转载机。
转载机头与胶带输送机尾搭接，并同胶带机尾一起，用自移装置推移。
主要技术特征
序号
技术指标
单位
技术参数
1
运输能力
t/h
2200
2
铺设长度
m
47m（包含破碎机长）
3
总装机功率
kW
400/200
4
供电电压
V
3300
5
供电频率
Hz
50
6
额定电流
A
89/61
7
链速
m/s
1.83
8
上升坡度
（°）
10
9
减速机型号
JS-400
10
减速机结构形式
圆锥圆柱行星，三级齿轮减速
11
变速比
≈24.225
12
冷却方式及参数：
bar升/分
水冷，最大水压15，流量20～25
13
张紧型式
手动液压
14
溜槽外形尺寸
（L×W×H）
mm
不同长度×800（内宽）×956（落地槽）
15
连接处垂直方向可弯曲角度
（°）
4
16
连接处水平方向可弯曲角度
（°）
1
17
链环规格（D×T）
mm
Φ34×126-C
18
链中心距
mm
200
19
刮板间距
mm
756
四、破碎机
破碎机选用中煤张家口煤机公司生产的PCM250型锤式破碎机。
该破碎机破碎箱两侧设有调整破碎粒度的辅助顶高油缸，可利用工作面液压源顶高破碎轴和传动装置，并通过在轴承座上、下方增减垫板的方式，调节破碎粒度，每级调整量50mm。
主要技术特征
序号
技术指标
单位
技术参数
1
破碎能力
t/h
2200
2
入料粒度
mm
≤1000（高）×900（宽）
3
出料粒度
mm
≤300
4
总装机功率
kW
250
5
供电电压
V
3300
6
额定电流
A
54
7
电机额定转速：
r.p.m
1475
8
减速机型号：
63JS-250
9
变速比：
3.55：
1
10
破碎头线速度
m/s
21.6
11
可破碎物的单向抗压强度
MPa
40MPa的煤和100MPa的少量夹矸
12
冷却方式及参数
barL/min
水冷，水压15bar，流量20～25
13
耦合器型号
Y0X560
14
外形尺寸（L×W×H）
mm
4500×2800×1700
15
总重量
kg
20000
16
粒度调整
mm
50/每级
五、放顶煤液压支架
根据国内生产和使用情况，选用郑州四维煤矿机械有限公司生产的ZF9000/18/35型四柱支撑掩护式低位放顶煤支架做为本工作面的中间架（共116架）。
选定典型的端头架ZFG10000/20/37型四柱支撑掩护式过渡支架做为过渡支架（共5架）。
中间架技术特征表
序号
技术指标
单位
技术参数
1
型式
四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架
2
适应工作面的倾角
度
纵向为≤10°横向为≤20°
3
支护高度
mm
收缩高度1800，展开高度3500
4
初撑力
KN
6972（P=31.5MPa）
5
额定工作阻力
KN
9000（P=40.7MPa）
6
初撑力与额定工作阻力比率
%
81.3%
7
平均支护强度f=0.2
MPa
1.06
8
底座宽度
mm
1400
9
最大比压f=0.2
MPa
3.6
10
平均底座比压f=0.2
MPa
1.87
11
支架中心距
mm
1500
12
支架宽度
mm
1430（收回侧护板）～1600（伸出侧护板）
13
运输的外形尺寸
mm
7635×1430×1800
14
总重量
t
24
15
移架速度
s
≤15s
16
人行道宽度
mm
前、后立柱中间620
17
两立柱中心距
mm
770
18
推移行程
mm
900（移架有效步距630mm）
19
顶梁长度
mm
3430
20
前探梁长度
mm
1550
21
立柱安全阀流量
L/min
500
22
立柱安全阀开启压力
MPa
38.7+10%（调定）
23
关闭压力
%
不小于开启压力的10%
24
侧护板行程
mm
170
25
立柱型式
单伸缩
26
数量
根
4
27
高度
mm
1695～2995
过渡支架技术特征表
序号
技术指标
单位
技术参数
1
型式
四柱支撑掩护式放顶煤液压支架
2
初撑力
KN
7760（P=31.5MPa）
3
额定工作阻力
KN
10000（P=40.7MPa）
4
支护高度
mm
2000～3700
5
支架中心距
mm
1750
6
运输外形尺寸
mm
7635×1430×2000
7
支架宽度
mm
1650-1850
8
底座宽度
mm
1480
9
移架速度
s
≤15s
10
总重量
t
29
11
人行道宽度
mm
前立柱前部300
12
两立柱中心距
mm
980
13
顶梁长度
mm
3180
14
前探梁长度
mm
1710
15
推移行程
mm
900（移架有效步距630mm）
16
安全阀开启压力
Mpa
40.4±10%
17
安全阀关闭压力
%
不小于开启压力10%
六、胶带输送机
40102工作面的运输顺槽选用原平兴盛机械制造有限公司生产的DSJ100/90/2*185可伸缩带式输送机一部，铺设长度860m。
主要技术特征表
序号
项目
单位
数值
1
输送量
t／h
900
2
输送机长度
m
860
3
带速
m／s
2.5
4
带宽
mm
1000
5
胶带
1250S
6
驱动
装置
主
电
机
型号
YBS-185
功率
kw
2×185
转速
r/min
1487
电压
V
1140/660
减
速
器
型号
M3RSF70+1风扇
速比
25
重量
kg
1200
偶
合
器
型号
YOXsjvⅡz560
传递功率
kw
120～270
重量
kg
164
7
储带
张紧
装置
型号
ZYL-500J
功率
kw
7.5
拉力范围
KN
90～200
电压
V
660
绳速
m/s
0.7
张紧力
kg
20000
储带长度
m
100
8
托辊
直径
mm
Φ133
上托辊槽角
度
35
下托辊槽角
度
5
9
传动
滚筒
直径
mm
Φ800
宽度
mm
1400
七、组合开关
选用山西长治贝克电气有限公司生产的，QJZ9215-3300组合开关3台，并配套KTC101集中控制系统，对工作面机电设备进行控制，设备数量少，集控程度高。
QJZ9215-3300用来控制采煤机和工作面前后刮板输送机控制乳化液泵、喷雾泵、破碎机和转载机。
QJZ9215-3300技术特征
序号
项目
单位
技术参数
1
型号
QJZ9215-3300
2
隔离开关
（法国）
数量
个
2
额定电压
V
3300
额定电流
A
800
操作方式
手动
换向方式
手动
机械寿命
次
≥6000
3
主接触器
（美国）
数量
台
6
额定电压
V
3300
额定电流
A
AC-4（A）400A
额定频率
HZ
50
额定闭合电流（峰值）
倍
10Ie
动态稳定电流
KA
7KA
闭合时间
ms
≤90
断开时间
ms
≤60
机械寿命
万次
300
电气寿命
万次
100
操作频率
次/时
100
线圈可靠吸合电压
％
75%-110%
线圈最小释放电压
％
20%
短路电流整定
倍
3-10
4
保护
过载：
反时限，整定
A
2.5—450步长1A和5A
短路：
整定值
倍
（3-8）Ie
漏电闭锁
K
动作值≤100
过电压
％
＞110%Ue
欠电压
％
＜75%Ue
断相保护动作
两相电流相差0.58倍2min以上
5
辅助电源变压器
KVA
127V，5KVA
6
电缆连接
装置
型号
JBG1-500/3300
电压
V
3300V
额定电流
A
500
连接方式
接插式
7
数据传输
物理层
RS-485
波特率
9.6Kpbs-12Mpbs
协议
profibus-Dp或Modbus
八、通讯控制系统及照明
采用KTC101综放工作面通讯与控制一体化系统，为多台设备远距离的启动、控制、保护、通讯做到一体化集中控制；实现了对综放面各台设备的程序控制与监测、胶带的综合保护、工作面运输沿线、顺槽胶带机沿线的通讯控制和语言报警，并设有中文液晶显示屏幕，可直接的把各设
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