綜采工作面設(shè)計說明書

1、永煤集團公司永華能源一礦2201綜采工作面設(shè)計編號：綜2201-1號設(shè)計人員： 年 月 日生產(chǎn)科長： 年 月 日總工程師： 年 月 日第一章 工作面簡介2201工作面原為炮采工作面，根據(jù)生產(chǎn)形勢需要，現(xiàn)變更為綜采綜放工作面。本工作面開采二1煤層，工作面內(nèi)煤層平均厚度為4.2m，綜采切眼以東剩余可采儲量為96萬噸，本工作面服務(wù)年限為21個月；本工作面走向長度為1070m，傾斜長度為150m，采用走向長壁全部垮落法回采。在二1煤層底板約10m的L7灰?guī)r中下部掘進2201軌道集中巷及2201皮帶集中巷，集中巷每隔150m掘石門（聯(lián)巷）揭煤。工作面支架型號為ZF2200/16/24，采高為2.2m；采

2、煤機為MG132/320-WD雙滾筒采煤機，前后刮板輸送機長度均為150m；2201軌道集中巷為進風巷及材料運輸巷道，2201皮帶集中巷為回風巷及煤炭運輸巷。截止2010年5月底，2201軌道集中巷已掘進1450m，剩余390m；2201皮帶集中巷已掘進1310m，剩余510m；2201工作面已回采420m。第二章 地質(zhì)概況一、采區(qū)內(nèi)煤層賦存情況2201綜采工作面地面標高為328.2m448.7m，地面為雷坡農(nóng)田。本工作面內(nèi)有7209號鉆孔，見煤標高為68.19m，煤厚為5.2m。工作面地面南部為雷坡村，北部為尚未開采的2203工作面，東部為井田邊界，西部為雙塔農(nóng)田。根據(jù)工作面及其附近鉆孔資料

3、可知，二1煤層賦存于山西組下部的大占砂巖之下，煤層底板下距L7灰?guī)r頂10m左右，煤層頂板上距田家溝砂巖底71.21m，二1煤層結(jié)構(gòu)簡單，局部含矸12層，夾矸多為泥巖、炭質(zhì)泥巖。煤層產(chǎn)狀：走向近東西，向北傾斜，傾角1220°，平均傾角15°。煤層沿走向和傾向方向，具有短距離增厚變薄，具有典型的“雞窩”狀特征。局部不可采，煤層賦存基本穩(wěn)定。二、煤質(zhì)1、煤質(zhì)的物理性質(zhì)二1煤層為黑色、條痕灰黑色，粉狀及鱗片狀產(chǎn)出，屬半亮型煤。由于后期構(gòu)造作用影響，煤層原生結(jié)構(gòu)均受到破壞，呈現(xiàn)為層間擠壓、揉搓地構(gòu)造煤，具擦痕及摩擦鏡面。二1煤層的平均視密度為1.5t/m3，孔隙度為712%。靜止角2

4、7度，摩擦角35.7度，散煤容重0.954t/m3。2、煤層的化學(xué)性質(zhì)屬于低中灰分、低硫、中磷、高熱值無煙煤。根據(jù)有關(guān)化驗結(jié)果平均分析，二1煤平均灰分16.79%，含硫0.53%，含砷0.014%，揮發(fā)份3.86,發(fā)熱量28.3MJ/kg 。三、瓦斯及煤塵礦區(qū)范圍內(nèi)煤層由于受嵩山斷層的影響，賦存條件較差，淺部煤層露頭也是瓦斯逸散的主要通道，淺部瓦斯含量較小，深部相對較高，根據(jù)2009年度礦井瓦斯等級鑒定，相對瓦斯涌出量0.25m3/，絕對瓦斯涌出量0.21m3/min，為低瓦斯礦井。根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院重慶分院提供的煤炭自燃傾向鑒定報告和煤塵爆炸性鑒定報告，二1煤層自燃傾向等級為三類，屬不易自

5、燃煤層，煤塵爆炸指數(shù)為4.91%，無爆炸危險性。四、水文地質(zhì)1、主要含水層：本工作面內(nèi)主要含水層有上寒武統(tǒng)灰?guī)r含水層，該層平均厚度260m，溶洞、溶隙發(fā)育，單位涌水量0.000611.437L/s.m。奧陶系灰?guī)r含水層，主要為中奧陶統(tǒng)馬家溝組石灰?guī)r，該含水層的富水性極不均一，最小涌水量0.0061L/s.m，屬巖溶裂隙承壓水，距二1煤層底板5060m。石灰系太原組灰?guī)r含水層，主要有太原組上段、下段灰?guī)r組成灰?guī)r厚度一般在10m左右，該含水層一般富水性較弱，且不均勻，該層距二1煤底板砂巖界一般10m左右，屬二1煤層底板直接充水層。二疊系山西組砂巖含水層，以大占砂巖和香炭砂巖為主，裂隙不發(fā)育，平均厚

6、度30m左右，為二1煤頂板直接充水層。2、主要隔水層本區(qū)主要隔水層有石炭系本溪組鋁質(zhì)巖、鋁質(zhì)泥巖隔水層，該層平均厚度9.08m，層位穩(wěn)定，巖性致密，隔水條件良好，正常情況下可以阻止奧陶系灰?guī)r水和寒武系灰?guī)r水進入礦井，但該區(qū)有鋁窯開采，遭到破壞，可能失去隔水作用。二1煤層底板隔水層，該層主要由砂質(zhì)泥巖、泥巖組成，厚度一般10m左右，厚度較穩(wěn)定。二1煤頂板隔水層，該層主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖等組成，透水性極差總厚度一般在30m左右。第三章 工作面設(shè)計在2201軌道集中巷750m處巷道北幫，以方位角351°1444掘進5#石門，揭煤后繼續(xù)沿煤層底板以原方位角掘進綜采工作面切眼，切眼長150m；

7、在2201皮帶集中巷740m處巷道北幫以坡度+15°掘進5#聯(lián)巷，揭煤后以方位角75°3338掘進50m與綜采切眼貫通，形成通風系統(tǒng)。在2201軌道集中巷870m處以方位角351°1444掘進6#石門，揭煤后以方位角254°331掘進2201綜采工作面上順槽6#段，掘進120m后與綜采切眼貫通；在2201皮帶集中巷940m處巷道北幫以坡度+15°掘進6#聯(lián)巷，揭煤后以方位角254°331掘進2201綜采工作面下順槽6#段，掘進150m后與綜采切眼貫通。在2201皮帶集中巷6#聯(lián)巷以東每隔150m以坡度+15°掘進聯(lián)巷，揭煤后

8、向西掘進綜采面下順槽；在2201軌道集中巷6#石門以東每隔150m掘進石門，揭煤后向西掘進工作面上順槽。一、巷道斷面設(shè)計（一）2201皮帶集中巷斷面設(shè)計2201皮帶集中巷斷面為矩形，凈寬為3000mm，凈高為2400mm，凈斷面為7.2m2；巷道采用錨網(wǎng)噴漿支護，噴厚為100mm。（斷面設(shè)計見圖1所示）圖12201皮帶集中巷斷面（二）2201軌道集中巷斷面設(shè)計巷道斷面為梯形，凈寬為3000mm，凈高為2400mm，凈斷面為7.2m2；巷道采用噴漿支護，噴厚為100mm。（見圖2所示）圖22201軌道集中巷斷面（三）2201綜采面上下順槽斷面設(shè)計2201上下順槽均采用凈口4.2m的36U型鋼支護

9、，棚距為中見中0.5m；巷道上部為半圓拱，下部為梯形，半圓拱半徑為2.1m。巷道設(shè)計凈寬（拱基線處）4.2m，下寬4.4m，凈高3m，柱窩深0.2m，內(nèi)扎角85°，巷道凈斷面11.1m2；掘進寬度（拱基線處）4.6m，掘進高度3.4m，掘進斷面積12.3 m2。詳見2201綜采工作面上下順槽巷道斷面圖。圖3 2201上下順槽巷道斷面圖（四）2201綜采面切眼斷面及擴幫后斷面設(shè)計切眼掘進時支護采用3.6m型鋼梁和DW18-300/100型單體液壓支柱二梁八柱對棚支護，棚距為中見中0.6m。切眼斷面為矩形，凈高2.5m，凈寬3.2m，巷道凈面積8m2，掘進寬度3.8m，掘進高度2.8m，

10、掘進斷面積10.64m2。詳見圖4 2201綜采切眼掘進時支護斷面圖。圖4 2201綜采切眼掘進時支護斷面圖支架安裝前需擴幫刷大斷面，刷幫后巷道凈寬6m，凈高2.5m，凈斷面為15 m2，掘進寬度6.6m，掘進高度2.8m，掘進斷面為18.48 m2。詳見圖5 2201綜采切眼刷幫后支護斷面圖。圖5 2201綜采切眼刷幫后支護斷面圖第四章 回采工藝設(shè)計工作面長150m，按采煤機牽引速度3m/min計算，割一刀需時50分鐘，采煤機的開機率0.30.45之間，日循環(huán)4刀，兩班生產(chǎn)一班檢修，所以實際開機率為0.32，循環(huán)進度為0.6m，日循環(huán)進度為2.4m，即工作面推進速度為2.4m/天，每月按25

11、天計，月推進度為60m/月，每年按300天計，年推進度為720m/年。采煤機主要技術(shù)參數(shù)見表1。一、采煤機的工作方式1）采煤機的工作方式由于采區(qū)內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定傾角較緩所以采用采煤機雙向割煤，追機作業(yè)，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，在工作面端頭斜切進刀，上行下行均割煤，往返一次進兩刀；采煤機過后移架，后推移刮板輸送機，兩工序分別滯后采煤機后滾筒510m和1015m。2）進刀方式采用割三角煤工作面端部斜切進刀方式（見圖6）進刀過程如下：a.當采煤機割至工作面端頭時，其后的輸送機槽已移近煤壁，采煤機機身處留有一段下部煤（見圖a）；b.調(diào)換滾筒位置，前滾筒降下，后滾筒升起，并沿輸送機彎曲段返向割入煤壁，

12、直至輸送機直線段為止，然后將輸送機移直（圖b）；c.再調(diào)換兩個滾筒上、下位置，重新返回割煤至輸送機機頭處（見圖書館c）；d.將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換上、下滾筒，返程正常割煤（見d）。圖6 工作面端部割三角煤斜切進刀3）回采工藝a.回采工藝流程：采煤機割煤移架推前部運輸機放頂煤移后部運輸機b.裝運煤：裝煤：在采煤機截煤的同時，利用滾筒螺旋齡片和弧型擋煤板自動將煤裝入刮板運輸機；余煤由產(chǎn)煤板隨移溜鏟入刮板運輸機；c.移架方式：移架采用滯后煤機后滾筒35架追機順序移架，移架步距為600mm，追機移架速度趕不上煤機運行時，必須停采煤機移架；d.移運輸機：移運輸機應(yīng)滯后煤機不少于10m，沿移架

13、方向逐架順序移動刮板運輸機。二、工作面運煤工作面運煤方式：工作面傾角小，采下的煤由刮板輸送機經(jīng)轉(zhuǎn)載機和膠帶輸送機把工作面的煤運至地面煤堆。表 1 MG132/320-WD采煤機技術(shù)參數(shù)表項目技術(shù)特征單位型號MG132/320-WD滾筒直徑1400mm截深600mm滾筒轉(zhuǎn)速46r/min采高范圍14002500mm工作面傾角35°煤質(zhì)硬度3f總裝機功率325Kw搖臂回轉(zhuǎn)中心距5800mm過煤高度328mm臥底量（中部）212mm牽引形式一拖二機載交流變頻調(diào)速牽引速度07m/min額定牽引力313KN整機重量22T工作面運煤機械A(chǔ)刮板輸送機選型原則：目前使用的刮板鏈有三種：邊雙鏈、中單鏈

14、和中雙鏈。本工作面刮板鏈選用中雙鏈。刮板輸送機的輸送能力應(yīng)大于采煤機的最大生產(chǎn)能力，一般取1.2倍。輸送機中部槽的結(jié)構(gòu)選用閉底式。B刮板輸送機選型：根據(jù)以上原則，以及與采煤機的配套原則，使用SGZ630/320型刮板輸送機，其技術(shù)特證見表2表2SGZ630/320型刮板輸送機特征表項目技術(shù)特征單位型號SGZ630/320運輸能力450t/h設(shè)計長度200m出廠長度150m電動機型號YBS-160功率160Kw電壓1140/660v中部槽規(guī)格1500×630×252mm刮板間距920mm刮板鏈型式中雙鏈制造廠家永成煤電集團公司機電制修廠三、工作面支護1工作面內(nèi)的支護支護方式工

15、作面的支護選用支撐掩護式支架，完成對工作面的支撐、護幫、支架前移，以及推移工作面刮板輸送機等一套動作。支架選型原則：支架選型應(yīng)符合以下幾個原則A支護強度與工作面礦壓相適應(yīng)B支架結(jié)構(gòu)與煤層賦存條件相適用C支護斷面與通風要求相適用D液壓支架與采煤機、輸送機等設(shè)備相匹配液壓支架的選擇：本頂板基頂來壓周期不明顯，有移位現(xiàn)象，具有較大的剪切阻力，壓力大且頂板破碎，介于以上因素應(yīng)選用支撐掩護式支架。由公式：P=K·La·rlinhli Liki CosaK動壓函數(shù)取1.6La支架寬度1.25m/架rli跨落帶中第1層基頂分層及附加巖層容重取25KN/m3hli跨落帶中第十層基頂分層及附

16、加巖層厚度4Llki跨落帶中第層基頂分層的巖地長度，10ma煤層傾角，16°P=1.6×1.25×25×4×10×Cos16°=1538（KN）根據(jù)三機選型配套原則，選擇ZF2200/16/24型液壓支架，其工作阻力為2200KN，經(jīng)計算，P不大于支架額定工作阻力的70%，初撐力也滿足要求，技術(shù)特征參數(shù)見表3表3 液壓支架（中間架）技術(shù)參數(shù)表項目技術(shù)特征單位型號ZF2200/16/24伸縮行程700mm額定工作阻力2200KN（35.6MPa）初撐力1940 KN（31.5MPa）支護強度0.507（平均）MPa底板比壓1.

17、45（平均）MPa支架中心距1250mm高度16002400mm支架寬度12201295mm推移行程700（移架有效步距600）mm支架重量8.4（約）T泵站壓力31.5MPa適用傾角30°2、工作面端頭支護支護方式：由于工作面的上、下出口處懸頂面積大，機械設(shè)備多，又是材料和人員出入的交通口，所以必須加強支護。過度支架選型：過度支架用于工作面兩端刮板輸送機機頭及機尾圍護。技術(shù)參數(shù)見表4表 4 液壓支架（過度架）技術(shù)參數(shù)表項目技術(shù)特征單位型號ZFG2200/16/24伸縮行程700mm額定工作阻力2200KN（35.6MPa）初撐力1940 KN（31.5MPa）支護強度0.447（平

18、均）MPa底板比壓1.45（平均）MPa支架中心距1250mm高度16002400mm支架寬度12201295mm推移行程700（移架有效步距600）mm支架重量8.4（約）T泵站壓力31.5MPa適用傾角30°端頭支護及超前支護：工作面超前段使用3.6m長的型梁替換U型鋼棚，支護方式為一梁三柱對棚支護，棚距為中見中600mm。沿順槽方向使用2.4m長的型梁打3列抬棚，抬棚一梁三柱支護。支架支護阻力計算時取2.4m為一個計算單元，如圖7所示：圖7工作面上下順槽超前支護支護面積為3.6×2.4=8.64，單體柱共計33根。采用經(jīng)驗公式計算：pt =9.81Hk 式中pt工作面合理的工作強度，kN/；H采高，取4.2m；頂板巖石視密度，t/m³，取2.5t/m³；k工作面支柱應(yīng)該支護的上覆巖層厚度與采高之比，一般為48，應(yīng)根據(jù)具體情況合理選取。開采煤層較薄、頂板條件較好、周期來壓不明顯時，選取低倍數(shù)；反之應(yīng)選取高倍數(shù)。計算時取8。則pt =9.81×4.2×