煤礦工作面設計說明

1、工作面方案設計說 明 書金雞灘煤礦12-2上117工作面設計說明書 第一章 工作面方案設計編制依據(jù)目 錄第一章 工作面方案設計編制依據(jù)1第二章 工作面方案設計3第一節(jié) 工作面概況3第二節(jié) 地質構造6第三節(jié) 水文地質及水害評價6第四節(jié) 工作面巷道布置9第五節(jié) 采煤方法及工作面裝備11第六節(jié) 生產(chǎn)系統(tǒng)18第七節(jié) “三下”開采50第三章 安全技術措施51第一節(jié) 通風、綜合防塵措施51第二節(jié) 防治煤層自然發(fā)火措施53第三節(jié) 防治水措施54第四節(jié) 落煤和防止煤壁片幫措施55第五節(jié) 工作面初采和收尾措施55第六節(jié) 頂板管理措施56第七節(jié) 機電、運輸措施57第八節(jié) 工作面安裝、回撤設備措施60第四章 存在的

2、問題和建議63附圖：1、金雞灘煤礦采掘工程平面圖；2、12-2上117工作面巷道布置圖；3、12-2上117工作面機械配備平面圖；4、12-2上117工作面通風系統(tǒng)示意圖；5、12-2上117工作面運輸系統(tǒng)示意圖；6、12-2上117工作面壓風、供水、排水系統(tǒng)示意圖；7、12-2上117工作面注漿、注氮系統(tǒng)示意圖；8、12-2上117工作面避災路線圖。第一章 工作面方案設計編制依據(jù)一、項目背景金雞灘煤礦位于陜西省榆林市榆陽區(qū)境內(nèi)，南距榆林市區(qū)30km，行政區(qū)劃隸屬于金雞灘鄉(xiāng)和孟家灣鄉(xiāng)管轄區(qū)。金雞灘煤礦設計生產(chǎn)能力8.0Mt/a，井田走向長約11.44km，傾斜寬約8.77km，面積約98.52

3、03km2，開采標高+1013m+760m。礦井采用斜井開拓方式，布置有主斜井、副斜井和回風立井等3個井筒。礦井共劃分為四個水平，每個水平劃分為兩個盤區(qū)。一水平為+1001m水平，開采2-2、2-2上、2-2下煤層；二水平為+950m水平，開采3-1煤層；三水平為+905m水平，開采4-2、4-3煤層；四水平為+850m水平，開采5-2、5-3上煤層。礦井初期開采一水平一盤區(qū)。礦井自2012年2月16日正式開工建設，至2014年2月首采12-2上101工作面形成，2014年6月投產(chǎn)。目前，礦井12-2上101、12-2上123工作面已回采完畢，12-2上108工作面正在開采，12-2上103工

4、作面正在準備。12-2上101、12-2上123與12-2上103工作面均采用大采高分層綜采采煤工藝，采高5.0m左右；12-2上108工作面采用大采高一次采全高采煤工藝，最大采高8.0m。根據(jù)東翼煤層賦存特點，兗礦集團有限公司擬將礦井東翼后續(xù)工作面采煤工藝由大采高綜采調(diào)整為綜采放頂煤開采。12-2上117工作面為首個擬采用綜采放頂煤采煤工藝開采的工作面。由于本礦井投產(chǎn)以來均采用大采高綜采采煤工藝，采用綜采放頂煤采煤工藝尚屬首次，為保證礦井安全生產(chǎn)及正常生產(chǎn)接續(xù)，受金雞灘煤礦委托，我院編制完成了金雞灘煤礦12-2上117工作面方案設計。二、設計主要依據(jù)1.設計委托書；2.陜西省煤田地質局一八五

5、隊2003年11月編制的陜西省陜北侏羅紀煤田榆神礦區(qū)金雞灘井田勘探地質報告；3.兗礦集團東華建設有限公司2013年4月編制的陜西未來能源化工有限公司金雞灘煤礦一盤區(qū)煤炭補充勘探報告；4.陜西省煤田地質局一八五隊2014年5月編制的陜西未來能源化工有限公司金雞灘煤礦補充勘探報告；5.山東科技大學地球科學與工程學院2014年6月編制的陜西省陜北侏羅紀煤田榆神礦區(qū)金雞灘煤礦建井地質報告；6.山東科技大學地球科學與工程學院2014年6月編制的陜西未來能源化工有限公司金雞灘煤礦礦井水文地質類型劃分報告；7.北京圓之翰煤炭工程設計有限公司2014年9月編制的陜西未來能源化工有限公司金雞灘礦井初步設計；8.

6、北京圓之翰煤炭工程設計有限公司2014年10月編制的陜西未來能源化工有限公司金雞灘礦井安全設施設計；9.北京圓之翰煤炭工程設計有限公司2016年2月編制的陜西未來能源化工有限公司金雞灘礦井安全設施設計變更；10.中國礦業(yè)大學2016年10月編制的金雞灘煤礦12-2上117工作面涌水量預計；11金雞灘煤礦編制的金雞灘煤礦12-2上117工作面掘進地質說明書；12.煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范（GB50215-2015）；13.煤礦安全規(guī)程（2016版）；14.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程；15.煤礦防治水規(guī)定（2009版）；16.煤炭礦井設計防火規(guī)范（GB51078-2015）；1

7、7.煤礦注漿防滅火技術規(guī)范（MT/T702-1997）；18.煤礦用氮氣防滅火技術規(guī)范（MT/T701-1997）；19其它現(xiàn)行的有關規(guī)程、規(guī)范；20金雞灘煤礦提供的其它有關資料。- 63 -金雞灘煤礦12-2上117工作面設計說明書 第二章 工作面方案設計第二章 工作面方案設計第一節(jié) 工作面概況一、工作面位置、周邊關系及開采情況12-2上117工作面位于一盤區(qū)東北部，一水平1#輔助運輸大巷的東北側。西北鄰12-2上119工作面，東南鄰12-2上115工作面，采掘范圍內(nèi)無老空區(qū)影響。由于礦井東翼后續(xù)工作面采煤工藝由大采高分層綜采調(diào)整為綜采放頂煤，設計對原12-2上117工作面位置進行調(diào)整。根據(jù)

8、金雞灘礦井初步設計，12-2上117工作面下順槽距離一、二盤區(qū)邊界約650m，調(diào)整后12-2上117工作面下順槽距離一、二盤區(qū)邊界約588m。詳細調(diào)整情況如下：金雞灘煤礦一盤區(qū)東翼目前已回采完畢的12-2上101、12-2上123工作面與正在準備的12-2上103工作面均按照礦井初步設計確定的大采高分層綜采采煤工藝開采。根據(jù)東翼煤層賦存特點，兗礦集團有限公司擬將礦井東翼后續(xù)工作面采煤工藝由大采高分層綜采調(diào)整為綜采放頂煤開采，并為此組織專家進行了論證。12-2上117工作面暫按綜采放頂煤采煤工藝進行設計。若礦井東翼后續(xù)工作面采煤工藝均調(diào)整為綜采放頂煤開采，則后續(xù)工作面順槽布置層位將發(fā)生變化，由工

9、作面順槽沿煤層中間布置調(diào)整為沿煤層底板布置。考慮采空區(qū)涌水的影響，設計12-2上105工作面與相鄰的12-2上103工作面之間留設24m寬的防隔水煤柱（相鄰順槽中心線平距30m），12-2上105工作面在相鄰12-2上103工作面?zhèn)戎匦率┕蓷l順槽，順槽中心線間距30m，然后向西北方向依次布置12-2上105、12-2上107、12-2上109、12-2上111、12-2上113、12-2上115、12-2上117、12-2上119、12-2上121工作面，工作面凈長除12-2上119工作面為206.5m外，其余均為300m。根據(jù)現(xiàn)行煤礦防治水規(guī)定和建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開

10、采規(guī)程等規(guī)程、規(guī)范，防隔水煤巖柱一般不宜小于20m，設計考慮1.2的安全系數(shù)，12-2上105工作面與相鄰的12-2上103工作面之間留設24m寬的防隔水煤柱，即相鄰順槽中心線平距為30m。為提高連續(xù)采煤機掘進效率，并有利于解決掘進巷道長距離通風問題，設計12-2上105工作面在相鄰12-2上103工作面?zhèn)戎匦率┕蓷l順槽，采用雙巷布置。12-2上117工作面位置詳見圖2-1-1。12-2上117工作面為礦井一盤區(qū)東翼開采的首個綜放工作面。為提高連續(xù)采煤機掘進效率，并有利于解決掘進巷道長距離通風問題，設計工作面布置4條順槽，工作面西北側為二號回風順槽與一號回風順槽，東南側為膠帶順槽與輔運順槽。

11、與12-2上117工作面相鄰的12-2上115及12-2上119工作面均未準備。二、地形地物12-2上117工作面地面標高+1233.8+1255.6m，平均+1244.7m。工作面地表主要為灘地、沙丘沙地，受采動影響的村莊有馬場村和白舍牛灘村，其中馬場村位于工作面中部，白舍牛灘村位于停采線附近，本設計按村莊搬遷考慮。三、開采技術條件及煤層賦存特征工作面主采2-2及2-2上煤，煤層厚度7.9911.07m，平均9.64m。工作面煤層總體為一單斜構造，標高+962.5+977.2m，總體呈東南高、西北低，煤層傾角平均小于1°。工作面直接頂即為老頂，厚度23.243.9m，平均厚度34.

12、6m，為細砂巖，呈灰色，成分以石英為主，長石次之；局部有偽頂，平均厚度0.3m，為深灰色泥巖，近水平狀層理，含植物莖葉化石；直接底為粉砂巖，厚度0.92.7m，平均厚度1.31m，呈淺灰色，細粒砂狀結構，成分以石英、長石為主，含植物碎屑化石；老底為粉砂巖，厚度4.316.8m，平均厚度10.9m，呈深灰色，局部夾泥巖薄層，見滑動面，見炭化植物化石，以柱狀，長柱狀為主。金雞灘煤礦為瓦斯礦井，煤層屬類容易自燃煤層，煤塵有爆炸性危險，地溫正常。四、儲量情況12-2上117工作面長度為300m，推進長度為5093m，其中靠近切眼側約1340m為2-2煤層合并區(qū)，厚度10.1211.07m；剩余3753

13、m為2-2上煤層，厚度7.9910.12m。工作面回采面積1527900m2，煤的視密度為1.32t/m3。根據(jù)金雞灘煤礦12-2上117工作面掘進地質說明書，工作面基礎儲量為1944.2萬t。金雞灘煤礦12-2上117工作面設計說明書 第二章 工作面方案設計圖2-1-1 12-2上117工作面位置圖金雞灘煤礦12-2上117工作面設計說明書 第二章 工作面方案設計第二節(jié) 地質構造該工作面總體為一單斜構造，走向NE，傾向NW，煤層起伏變化不大，煤層傾角平均小于1°。根據(jù)目前地質資料分析，該工作面范圍內(nèi)無落差較大斷層及褶皺發(fā)育。第三節(jié) 水文地質及水害評價一、水文地質條件1.含水層特征工

14、作面范圍內(nèi)主要充水含水層自下而上有延安組第五段砂巖孔隙-裂隙承壓含水層、直羅組砂巖孔隙-裂隙承壓含水層、直羅組頂部風化基巖孔隙裂隙承壓含水層以及薩拉烏蘇沙層潛水含水層。主要隔水層為第四系中更新統(tǒng)離石黃土層。（1）第四系薩拉烏蘇沙層潛水含水層風積沙與薩拉烏蘇組累計厚度18.25m42.36m，平均28.67m。巖性以黃褐色細砂、中砂夾粉砂及泥質透鏡體為主。結構松散、接受大氣降水補給。據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)，潛水含水層水位埋深0.60m2.80m，平均1.42m。含水層厚度受下伏地層頂面形態(tài)的制約，變化較大。工作面附近無抽水鉆孔。依據(jù)相近工作面鉆孔對該層抽水試驗資料：薩拉烏蘇砂層含水層單位涌水量為0.1480

15、.287l/sm，滲透系數(shù)為1.7532m/d3.4436m/d，水化學類型以HCO3-Ca.Na為主，礦化度為0.250g/L0.434g/L，結合含水層厚度確定，該層大部分地段為富水性中等區(qū)。一盤區(qū)范圍內(nèi)單位涌水量平均0.206 l/sm，滲透系數(shù)平均2.7819 m/d。（2）侏羅系中統(tǒng)安定組裂隙承壓含水層本工作面安定組厚度029.86m，平均10.08m。巖性主要以紫紅色、褐紅色巨厚層狀中、粗長石砂巖為主，夾紫紅色、灰綠色粉砂巖、砂質泥巖。根據(jù)金雞灘煤礦一盤區(qū)煤炭補充勘探報告，該組裂隙不發(fā)育，富水性弱。（3）直羅組頂部風化基巖含水層連續(xù)分布于基巖頂部，厚度20.9254.6m，平均36

16、.28m。巖性主要以雜色粉砂巖、泥巖、中粗砂巖為主。巖石結構較松散，裂隙較發(fā)育。中國礦業(yè)大學編制的金雞灘煤礦12-2上117工作面涌水量預計利用檢6、JKY1抽水試驗滲透系數(shù)0.04370.070m/d作為工作面直羅組風化基巖滲透系數(shù)。（4）侏羅系中統(tǒng)直羅組裂隙承壓含水層厚度86.38116.39m，平均101.94m。砂巖（不含粉砂巖）厚度27.6161.03m，平均41.94m。頂部為灰黃色中、細砂巖；中上部為灰綠色、蘭灰色團塊狀粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖，夾中、細長石砂巖；下部為灰白色中、粗長石石英砂巖、巖屑長石砂巖，發(fā)育大型板狀交錯層理、塊狀交錯層理，具有明顯的底部沖刷，多為泥質膠結，膠

17、結疏松。據(jù)鉆孔抽水資料，水位埋深為3.31m，單位涌水量為0.0098780.02577 l/sm，滲透系數(shù)為0.0069430.04616m/d，富水性弱。（5）侏羅系中統(tǒng)延安組裂隙承壓含水層厚度16.19m51.94m，平均27.02m。主要為細砂巖，局部夾煤線，泥質膠結或鈣質膠結，結構致密，裂隙發(fā)育微弱，透水性差。根據(jù)JB19號孔鉆孔抽水資料，水位埋深61.09m，單位涌水量0.00228 l/sm，滲透系數(shù)0.00957m/d，為富水性弱的含水層，具承壓性。2.隔水層特征工作面內(nèi)2煤層頂板基巖為延安組五段和直羅組，均為碎屑巖沉積，以砂巖為主，間夾粉砂巖、泥巖等。基巖中的泥巖和粉砂巖具有

18、一定的粘塑性，天然狀態(tài)下具有一定的隔水性能。離石組為黃土層沉積，面內(nèi)厚度9.9039.14m，分布區(qū)內(nèi)平均厚23.07m。黃土層巖性以粉土為主，雖在采動影響下黃土層中的垂向裂隙會發(fā)生變化導致其隔水性能降低，但在天然狀態(tài)下，其具有一定的隔水性能。根據(jù)現(xiàn)場壓水試驗結果，黃土的天然滲透系數(shù)為0.03m/d，破壞后滲透系數(shù)為0.30m/d。保羅組紅土層為隔水性能良好的隔水層，但在本工作面范圍內(nèi)缺失。3.導水裂縫帶發(fā)育高度預計根據(jù)中國礦業(yè)大學編制的金雞灘煤礦12-2上117工作面涌水量預計，12-2上117工作面最大導水裂縫帶發(fā)育高度為156.12216.31m，平均180.94m。2-2上煤上覆巖層厚

19、度185.92220.21m；預計導水裂縫帶發(fā)育高度溝通風化基巖裂隙承壓水層、安定組、直羅組和延安組裂隙砂巖含水層，在工作面煤層發(fā)育厚處進入黃土層。即基巖風化帶、安定組、直羅組及延安組砂巖裂隙承壓含水層為礦井直接充水含水層，第四系砂層潛水為間接充水含水層。4.涌水組成及涌水通道基巖風化帶、安定組、直羅組及延安組砂巖裂隙承壓含水層為礦井直接充水含水層；第四系砂層潛水為礦井間接充水含水層，工作面范圍內(nèi)保羅組紅土層缺失，潛水可能會發(fā)生較嚴重漏失。工作面涌水通道主要為煤層開采產(chǎn)生的頂板導水裂縫帶；根據(jù)現(xiàn)有資料，工作面內(nèi)未發(fā)現(xiàn)封閉不良的導水鉆孔。二、涌水量預計根據(jù)中國礦業(yè)大學編制的金雞灘煤礦12-2上1

20、17工作面涌水量預計，12-2上117工作面頂板砂巖含水層涌水量、基巖風化帶含水層涌水量與第四系潛水含水層涌水量分別為203.17m3/h、95.17m3/h與375.00m3/h，預計工作面正常涌水量為673.34m3/h，最大涌水量取正常涌水量1.2倍，為808.01m3/h。設計考慮工作面生產(chǎn)期間消防灑水及防火灌漿析水等因素，預計12-2上117工作面回采期間正常涌水量770m3/h，最大涌水量900m3/h。第四節(jié) 工作面巷道布置一、順槽、切眼、停采線位置及確定依據(jù)根據(jù)有關地質資料，12-2上117工作面范圍內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，地質構造簡單?？紤]原國家發(fā)展計劃委員會批復的礦區(qū)總體規(guī)劃中金雞

21、灘煤礦井田范圍大于目前采礦許可證劃定的井田范圍，設計結合村莊搬遷規(guī)劃，將東翼工作面切眼布置于目前采礦許可證劃定的井田邊界處，采礦許可證劃定的井田邊界與礦區(qū)總體規(guī)劃中井田境界煤柱間尚有約400m煤柱，設計布置1個傾斜長壁工作面開采。綜合考慮膠帶順槽皮帶機頭硐室設備布置及回撤通道布置情況，擬將12-2上117工作面停采線設置在距離1#輔助運輸大巷中心線160m位置，切眼中心線距1#輔助運輸大巷中心線5253m，12-2上117工作面設計長度為300m，推進長度為5093m。12-2上117工作面布置4條順槽，設計在工作面靠近井底側布置膠帶順槽和輔運順槽，順槽中心線間距29.8m；在工作面靠近盤區(qū)邊

22、界側布置一號回風順槽和二號回風順槽，順槽中心線間距30m。順槽采用連續(xù)采煤機施工，根據(jù)施工需要，膠帶、輔運順槽之間以及一號、二號回風順槽之間每隔70m施工1個聯(lián)絡巷。二、巷道斷面形狀、幾何參數(shù)1.工作面膠帶順槽12-2上117工作面膠帶順槽設計沿煤層底板布置，采用矩形斷面，凈寬6.4m，凈高4.2m，巷道方位46°2840，膠帶順槽內(nèi)安裝有帶寬1800mm的可伸縮帶式輸送機，并裝備有供水管、壓風管、動力電纜、通信信號電纜、設備列車等，主要擔負工作面煤炭運輸和進風任務。2.工作面輔運順槽12-2上117工作面輔運順槽設計沿煤層底板布置，采用矩形斷面，凈寬6.0m，凈高4.4m，巷道方位

23、46°2840，輔運順槽內(nèi)裝備有供水管、排水管、注漿管、注氮管等，主要擔負工作面輔助運輸和進風任務。3.采煤工作面一號回風順槽12-2上117工作面一號回風順槽設計沿煤層底板布置，采用矩形斷面，凈寬6.0m，凈高4.4m，巷道方位46°2840，一號回風順槽內(nèi)裝備有供水管、壓風管、排水管等，主要擔負工作面回風和排水任務。4.采煤工作面二號回風順槽12-2上117工作面二號回風順槽設計沿煤層底板布置，采用矩形斷面，凈寬6.0m，凈高4.2m，巷道方位46°2840，二號回風順槽內(nèi)裝備有供水管等，主要擔負工作面回風任務。5.采煤工作面切眼12-2上117工作面切眼采用

24、矩形斷面，凈寬11m，凈高5.0m；切眼采用錨網(wǎng)梁及錨索聯(lián)合支護。6.工作面膠帶、輔運順槽之間以及一號、二號回風順槽之間聯(lián)絡巷工作面膠帶順槽、輔運順槽、一號、二號回風順槽采用連續(xù)采煤機施工，根據(jù)施工需要，膠帶、輔運順槽之間以及一號、二號回風順槽之間每隔70m施工1個聯(lián)絡巷，共150條。聯(lián)絡巷采用矩形斷面，凈寬5.5m，凈高4.2m，錨網(wǎng)支護。所有低洼點處的聯(lián)絡巷施工水窩，方便排水。3、 巷道支護參數(shù)工作面順槽均采用錨網(wǎng)及錨索聯(lián)合支護。膠帶順槽和二號回風順槽幫部開采側采用20×2000mm玻璃鋼錨桿，頂部及幫部煤柱側采用18×2000mm螺紋鋼錨桿，幫部錨桿間排距為1200&

25、#215;1000mm，頂部錨桿間排距為1000×1000mm。輔運順槽和一號回風順槽頂部及幫部煤柱側采用18×2000mm螺紋鋼錨桿，幫部非煤柱側采用20×2000mm玻璃鋼錨桿，間排距均為1000×1000mm。膠帶順槽、二號回風順槽幫部開采側和輔運順槽、一號回風順槽幫部非煤柱側不掛網(wǎng)，膠帶順槽、二號回風順槽頂部及幫部煤柱側和輔運順槽、一號回風順槽頂部及幫部煤柱側掛4鋼筋編制的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為100×100mm。在4條順槽中心頂部均采用1根錨索加強支護，錨索規(guī)格為15.24mm，排距為5000mm，2-2煤層分岔區(qū)錨索長度為6500m

26、m，2-2煤層合并區(qū)錨索長度為8000mm。切眼采用錨網(wǎng)梁及錨索聯(lián)合支護，切眼幫部開采側采用20×2000mm玻璃鋼錨桿，切眼幫部非開采側采用20×2000mm螺紋鋼錨桿，頂部采用22×2600mm螺紋鋼錨桿，切眼幫部錨桿間排距為1200×1000mm，頂部錨桿間排距為1000×1000mm。切眼幫部開采側不掛網(wǎng)，頂部及切眼幫部非開采側采用4鋼筋編制的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為100×100mm。在巷道頂部采用錨索加強支護，錨索規(guī)格為17.8×8000mm，間排距為2000×2000mm。切眼中部另加一排單體支柱加強支

27、護。工作面膠帶、輔運順槽之間以及一號、二號回風順槽之間聯(lián)絡巷均采用錨網(wǎng)支護，采用18×2000mm無縱筋螺紋鋼錨桿，巷道幫部錨桿間排距為1200×1000mm，頂部為1000×1000mm。金屬網(wǎng)采用4鋼筋編制的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為100×100mm。普通聯(lián)絡巷與順槽交岔點處抹角尺寸為2500×2500mm，切眼及回撤通道與順槽交岔點、順槽與大巷交岔點處抹角尺寸為4000×4000mm。交岔點處頂板需安設錨索加強支護，每個十字交岔點均勻布置5根錨索，每個丁字交岔點均勻布置3根錨索，錨索規(guī)格為15.24mm，排距為5000mm，2-2

28、煤層分岔區(qū)錨索長度為6500mm，2-2煤層合并區(qū)錨索長度為8000mm。抹角處及抹角兩側各3000mm范圍內(nèi)幫部金屬網(wǎng)采用 8#鍍鋅鐵絲編制的經(jīng)緯網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為100×100mm。巷道斷面及支護參數(shù)詳見附圖：12-2上117工作面巷道布置平、斷面圖。巷道支護參數(shù)應根據(jù)施工過程揭露的煤巖情況作適當調(diào)整。施工過程中如遇到地質構造帶或圍巖破碎等情況，應及時采取加掛鋼筋網(wǎng)、增加錨索等措施加強支護，確保安全施工。第五節(jié) 采煤方法及工作面裝備一、采煤方法設計12-2上117工作面采用走向長壁后退式采煤方法，綜采放頂煤采煤工藝。由于目前本礦井及周邊礦井均采用大采高分層綜采采煤工藝，采用綜采放頂煤

29、采煤工藝尚屬首次，設計對12-2上117工作面采用綜采放頂煤采煤工藝的可行性進行初步論證。1.12-2上117工作面采用綜采放頂煤采煤工藝的合規(guī)性分析根據(jù)現(xiàn)行煤礦安全規(guī)程，嚴禁采用綜放技術參數(shù)或條件有：（1） 緩傾斜、傾斜厚煤層的采放比大于1:3，且未經(jīng)行業(yè)專家論證的；（2） 采區(qū)或者工作面采出率達不到礦井設計規(guī)范規(guī)定的；（3）煤層有突出危險的；（4）堅硬頂板、堅硬頂煤不易冒落，且采取措施后冒放性仍然較差，頂板垮落充填采空區(qū)的高度不大于采放煤高度的；（5）礦井水文地質條件復雜，放頂煤開采后有可能與地表水、老窯積水和強含水層導通的；（6）放頂煤開采后有可能溝通火區(qū)的。根據(jù)12-2上117工作面地

30、質條件及煤層賦存條件，本工作面不屬于上述禁止采用綜放開采的情況。2.頂煤冒放性分析影響頂煤冒放性的自然因素主要有開采深度、煤層厚度、煤層結構、夾矸層數(shù)多少及其硬度和厚度、煤層頂板巖性及其厚度、老頂巖性及其厚度、煤體裂隙發(fā)育程度、煤巖層交界面地質結構整合程度等。（1）開采深度的影響當開采深度小于100m時，頂煤冒放性差；當開采深度大于400m時，頂煤易于冒落?？偟内厔菔琼斆好胺判噪S開采深度增加而加強。12-2上117工作面煤層的埋藏深度約為260290m，開采深度較小，不利于頂煤冒放。（2）煤層厚度和煤層硬度的影響一般來說，過厚的頂煤其上部難以達到充分松動，頂煤冒放性隨煤層厚度的增大而減弱。綜采

31、放頂煤開采的最大煤層臨界厚度（或分層厚度）為12.515m。12-2上117工作面煤層厚度7.9911.07m，平均9.64m，煤層厚度小于綜采放頂煤開采的最大煤層臨界厚度（或分層厚度）。煤層強度是影響煤層冒放性的關鍵因素，一般情況下，當煤的強度值大于20MPa時，頂煤的破壞程度降低，其冒放性變差。12-2上117工作面開采2-2、2-2上煤層普氏硬度系數(shù)為f=3，煤的硬度較大，頂煤的冒放性較差。本工作面若采用綜采放頂煤采煤工藝，需采取措施弱化頂煤，以改善頂煤的冒放性，提高工作面回采率。（3）頂煤節(jié)理裂隙對冒放性的影響頂煤節(jié)理裂隙發(fā)育程度直接影響頂煤的冒放性，節(jié)理裂隙發(fā)育的煤層、頂煤在支承壓力

32、的作用下易于破碎，節(jié)理裂隙越發(fā)育，頂煤冒放性越好，就越易于放出。12-2上117工作面開采2-2、2-2上煤層內(nèi)生裂隙較發(fā)育，有利于頂煤冒放。（4）煤層夾矸對頂煤冒放性的影響若頂煤中存在堅硬而厚的夾矸，將會嚴重影響頂煤的冒放性。一方面，夾矸在頂煤中形成“骨架”，使頂煤不易垮落；另一方面，即使頂煤垮落，夾矸形成大塊，影響頂煤冒放過程中的流動性，易堵口無法放出。12-2上117工作面開采2-2、2-2上煤層含01層夾矸，厚度0.090.75m，巖性為泥巖、砂質泥巖和粉砂巖，夾矸厚度不大，硬度亦不大，不會對頂煤冒放性造成大的不利影響。（5）頂板對煤層冒放性的影響影響煤層冒放性的頂板包括直接頂和老頂兩

33、部分。直接頂對頂煤壓裂無直接影響，但直接頂能夠隨采隨冒，能充滿采空區(qū)，以防老頂沖擊來壓，并促使頂煤放出，因此，具有一定的直接頂厚度是放頂煤開采頂煤破碎冒落后順利放出的基本條件。12-2上117工作面開采2-2、2-2上煤層直接頂厚23.243.9m，直接頂厚度滿足放頂煤的要求。根據(jù)上述分析，由于12-2上117工作面煤層埋藏深度較小，煤層硬度較大，頂煤冒放性較差。采用綜采放頂煤采煤工藝，需采取措施弱化頂煤，以改善頂煤的冒放性，提高工作面回采率。弱化頂煤可采用工作面開切眼區(qū)域預裂爆破、上下順槽預裂爆破、沿煤層頂板施工措施巷深孔預裂爆破等多種措施。經(jīng)初步分析，12-2上117工作面頂煤冒放性較差，

34、建議礦方應對12-2上117工作面采用綜采放頂煤采煤工藝的可行性進行專題論證，并對弱化頂煤、提高頂煤冒放性的措施實施方案進行專項設計。二、工作面幾何尺寸及回采率計算1.工作面幾何尺寸12-2上117工作面推進長度5093m，凈面長300m，平均煤厚9.64m。2.工作面回采率計算工作面設計采出煤量：Q=L×（Z-Lc-Lt）×（H-h）××Cg+L×Z×h××Cz=（300×（5093-10-10）×（9.64-6）×1.32×80%+300×5093×6

35、×1.32×93%）×10-4=1710.38 萬t式中，Cf：綜放工作面回采率，；L：工作面長度，300m；Z：工作面推進方向的長度，5093m；Lc：初采損失長度，即工作面開始推進尚不能放頂煤的推進距離，取10m；Lt：停采損失長度，即工作面停采時由于鋪網(wǎng)造成不能放頂煤的推進距離，取10m；H：煤層厚度，取平均厚度9.64m；：煤炭視密度，1.32t/m3；Cg：放頂煤工作面頂煤回收率，取80%；H：工作面采高，取6m；Cz：割煤回采率，取93%；Qj：工作面基礎儲量，1944.2萬t。三、作業(yè)制度、生產(chǎn)能力及可采期計算1.作業(yè)制度根據(jù)礦井生產(chǎn)實際情況，礦井年

36、工作日為330d，每天凈提升時間18h，工作面采用“三八”工作制，兩班生產(chǎn)、一班檢修。2.工作面生產(chǎn)能力計算工作面日生產(chǎn)能力按照下式計算：Qr=L×H×N×l××Cf=300×9.64×16×0.8×1.32×0.88 =43000 t式中，Qr：工作面日產(chǎn)量，t；L：工作面長度，300m；H：煤層平均厚度，取9.64m；N：日循環(huán)個數(shù)，取16個；l：循環(huán)進尺，取0.8m；：煤體視密度，1.32t/m3；Cf：綜放工作面回采率，取88%。工作面月生產(chǎn)能力按下式計算：Qy=Qr×Dz&#

37、215;10-4=43000×27.5×10-4=118.3萬t式中，Qy：工作面月產(chǎn)量，萬t；Qr：工作面日產(chǎn)量，t；Dz：工作面月生產(chǎn)天數(shù)，按每月27.5天計算。工作面年生產(chǎn)能力：Qa=Qy×12=118.3×12=1419.6 萬t。3.可采期計算=14.5月式中，Z：工作面推進長度，5093m；Tk：工作面可采期，月；Dz：工作面月生產(chǎn)天數(shù)，按每月27.5天計算；N：日循環(huán)個數(shù)，取16個；l：循環(huán)進尺，取0.8m。四、生產(chǎn)工藝1.采放比本工作面設計采高暫定為6m，放煤平均高度3.64m，平均采放比1：0.607，在生產(chǎn)過程中應根據(jù)煤厚變化及時調(diào)整

38、采放比。2.放煤步距選擇“兩刀一放”的放煤方法，放煤步距為1.6m。3.放煤方式根據(jù)本工作面煤層賦存條件，采用單輪間隔放煤方式。4.回采工藝工作面回采工藝為：采煤機割煤移架推前部刮板輸送機、拉后部刮板輸送機采煤機割煤移架推前部刮板輸送機放煤拉后部刮板輸送機。工作面在第二刀開始割煤隨采隨放。5.放煤工藝要求（1）根據(jù)本工作面煤層賦存條件，采用單輪間隔放煤方式。（2）放煤步距嚴格執(zhí)行“兩刀一放”。（3）當放煤口遇大塊煤堵塞時，可伸縮插板、上下擺動尾梁，以便大塊煤放出，放煤結束后應關好放煤口。五、工作面設備選型與設備配套由于集團公司關于金雞灘煤礦綜采放頂煤工作面設備配套尚未確定，設計僅列出各設備主要

39、技術參數(shù)以供參考，工作面設備配套以集團公司確定為準。1.放頂煤液壓支架（1）放頂煤液壓支架的類型選擇設計選用低位放頂煤支架。（2）支架中心距設計選用支架中心距為2050mm的液壓支架，共配備144架中間支架，6架端頭支架（3）支護強度計算支架支護強度按經(jīng)驗公式P=8×M××9.8×Kd/1000計算式中，M：采高，取6.0m； ：頂板巖石容重，取2.5t/m3； Kd：基本頂失穩(wěn)時的動載系數(shù)，取1.3；P=8×6×2.5×9.8×1.3/1000=1.53MPa計算結果表明，所選液壓支架支護強度應不低于1.53MP

40、a。支架工作阻力應在21000kN左右。2.采煤機采高： 50008000mm滾筒直徑： 4000mm截深： 865mm牽引速度： 029m/min總裝機功率： 2925kW電壓： 3300V3.工作面輸送機（1）前部刮板輸送機運輸能力： 2500t/h電機功率： 3×1250kW電壓： 3300V（2）后部刮板輸送機運輸能力： 2500t/h電機功率： 3×1250kW電壓： 3300V4.轉載機運輸能力： 5000t/h功率： 700kW電壓： 3300V5.破碎機破碎能力： 6000t/h出口料粒度： 小于300mm進口料粒度： 800×800×1

41、000mm功率： 700kW電壓： 1140V6.順槽可伸縮帶式輸送機型號： DSJ180/450/4×630+3×630帶寬： 1800mm運輸能力： 4500t/h帶速： 4.5m/s功率： 7×630kW電壓： 1140V順槽可伸縮帶式輸送機選型計算詳見本章第六節(jié)。7.泵站（1）乳化液泵站型號： 四泵二箱流量： 430L/min壓力： 37.5MPa功率： 4×280kW電壓： 1140V（2）噴霧泵站型號： 三泵二箱流量： 517L/min壓力： 14.5MPa功率： 3×160kW電壓： 1140V8.超前支護液壓支架采煤工作面所有安

42、全出口與順槽連接處超前壓力影響范圍內(nèi)必須加強支護，且加強支護的巷道長度不得小于20m，超前支護采用超前液壓支架。第六節(jié) 生產(chǎn)系統(tǒng)一、煤炭運輸系統(tǒng)設計12-2上117工作面煤炭運輸采用膠帶運輸機運輸。（一）煤炭運輸路線煤炭運輸路線：采煤工作面12-2上117工作面膠帶順槽一水平膠帶大巷主斜井地面。（2） 煤炭運輸設備12-2上117工作面膠帶順槽可伸縮帶式輸送機選型如下：1.基本參數(shù)項目物料堆積密度運量帶寬長度均傾角帶速電壓單位t/m3t/hmmm°m/sV數(shù)值原煤0.94500180053000.12974.511402.已知條件（1）輸送物料：原煤，堆積密度=0.9t/m3；（2）

43、輸送距離：運行長度L=5300m，提升高度12m，向上運輸；（3）工作環(huán)境：井下運輸巷，灰塵較多，潮濕，f=0.026；傳動滾筒與膠帶之間的摩擦系數(shù)：=0.35；e=3.5；（4）運量：Q=4500t/h；（5）膠帶寬度：B=1800mm；（6）輸送速度：V=4.5 m/s；（7）膠帶強度：PVG2500S，qB=54kg/m3.計算參數(shù)（1）承載托輥承載托輥組旋轉部分質量G132.57kg，間距ao1.2m（槽角為35°）,qROG1/ao27.14kg/m；（2）回程托輥回程托輥質量G228.87kg，間距au3m，qRuG2/au9.62kg/m；（3）每米輸送物料質量qGQ/

44、3.6V277.78kg/m（g9.81N/kg）；（4）傾斜系數(shù)cos0.9999。4.輸送能力核算Q核3.6×S×V×K×3.6×0.3753×4.5×1×9005472t/h4500t/h；所以能夠滿足最大運量要求。式中，S：輸送帶上物料的最大橫截面積，取0.3753；：物料松散度，取900kg/s；k：傾斜系數(shù)，取1，向上運輸。5.運行阻力計算（1）主要阻力FHfgLqROqRu（2qBqG）cos570562N；式中，f:模擬摩擦系數(shù)，取0.026；L：輸送機長度，取5300m；：輸送機傾角，取0.129

45、7°；（2）主要特種阻力FS1FFgl=70436N；FC0L（qBqG）gcossin67884N；式中，C：槽形系數(shù)，取0.43；0：摩擦系數(shù)，取0.35，：托輥前傾角度，取1。30L：傾斜托輥輸送機長度，取5300m；Fgl2Iv2gl/（v2b12）2552N式中，2：物料與導料攔板間摩擦系數(shù)，取0.6，輸送能力：Iv=Q/3.6=1.39m3/s；導料槽攔板長度：l=6m，導料槽兩攔板間寬度：b1=1.09m；（3）附加特種阻力An1×A1n2×A20.07m2；FrA×P×34200N；Fan×B×k20N；FS

46、2FrFa4200N式中，F(xiàn)a：犁式卸料器摩擦阻力；A：清掃器面積；n1：頭部清掃器個數(shù)，取2；A1：頭部清掃器面積，取0.014m2；n2：空段清掃器個數(shù)，取2；A2：空段清掃器面積，取0.021m2；P：清掃器與輸送帶間壓力，取100000N/m2；3：清掃器與輸送帶間摩擦系數(shù)，取0.6；k2：刮板系數(shù)，取1500N/m；n：卸料器個數(shù)，取0。（4）傾斜阻力FstqGgH32700N。（5）圓周驅動力FuFuCFHFS1FS2FSt695015N式中，C：附加阻力系數(shù)，取1.03。6.傳動功率計算（1）傳動滾筒軸功率PAFu×v/10003127kW。（2）電動機功率PM

47、5;PA4221kW =1.35選電動機型號為：7×630=4410kW輸送機采用四滾筒七電機驅動。其中頭部采用雙滾筒四電機驅動，中部采用雙滾筒三電機驅動，功率配比：4:3。中部驅動距離頭部滾筒約2650m處。7.輸送機前半段張力計算（1）輸送帶不打滑條件F2（s1）minFumax/（e1）42363NFu1=397150NFumaxKA×Fu14765801NKA1.2（一般取1.31.7，采用軟起動取1.11.3）e3.5×3.5=12.25（2）各種力的計算膠帶最大張力Fmax：Fmax= F2+Fu1=42363+397150=439513N驅動滾筒奔離

48、點張力S1（滿足不打滑條件）：令S1=F2min=42363N；下分支張力S2：S2=S1+fLg(qRu+qB）=84490N；上分支最小張力S3：S3=1.04×S2=86184N。（3）輸送帶下垂度校核承載段最小張力Fminao（qBqG）g/8（h/a）adm48772N回程段最小張力FminauqBg/8（h/a）adm19865N由上可知S219865N，S348772N輸送帶下垂度滿足要求。（4）輸送帶安全系數(shù)校核：安全系數(shù)n=B×GX/ Fmax = 1800×2700/439513=11.1根據(jù)現(xiàn)行煤礦安全規(guī)程，井下PVG輸送帶安全系數(shù)為1012

49、,所選輸送帶滿足要求。同理經(jīng)計算，后部輸送帶也滿足設計要求。8.結論根據(jù)以上計算，選型如下：型號：DSJ180/450/G 4×630+3×630運量：Q4500t/h；帶寬：B=1800mm；帶速：V=4.5m/s；膠帶強度： PVG 2500S整芯帶；電機功率：N=7×630kW；驅動方式：交流電動機變頻調(diào)速。二、輔助運輸系統(tǒng)1.輔助運輸路線12-2上117工作面設備及材料運輸采用防爆柴油機無軌膠輪車；人員運送采用防爆柴油機無軌膠輪人車。運輸路線：地面副斜井一水平1#輔助運輸大巷12-2上117工作面輔運順槽工作面。2.輔助運輸設備目前金雞灘煤礦已配有多種型號

50、無軌運輸車輛，12-2上117工作面輔助運輸可根據(jù)實際需要從中調(diào)配、使用，詳見表2-6-1。經(jīng)分析，礦井現(xiàn)有無軌運輸車輛能夠滿足12-2上117工作面生產(chǎn)時的輔助運輸需求。表2-6-1 金雞灘煤礦現(xiàn)有無軌運輸車輛及其主要特征表序號名稱型號單位數(shù)量主要技術參數(shù)備注1無軌膠輪人車WC21R輛3額定載人數(shù)：21人，外形尺寸(長×寬×高)：5850×1950×2250mm2防爆膠輪車WC5J（B）輛5額定載重：5t3防爆裝載機ZL20EFB（A）輛2額定載重：1.6t4防爆裝載機ZL30EFB（A）輛1額定載重：3t5防爆裝載機ZL08YFB輛1額定載重：0.8

51、t6無軌膠輪檢修車WC3Y（B）輛2額定載重：3t7防爆膠輪車WC3J輛3額定載重：3t8防爆支架搬運車WC55Y輛6額定載重：55t9無軌膠輪檢修車WC40E輛2額定載重：40t10無軌膠輪檢修車WC25EJ輛2額定載重：25t11防爆膠輪車WC8E輛5額定載重：8t12多功能車WJ-10FB輛6額定載重：10t三、供水系統(tǒng)（一）工作面防塵用水量采煤工作面防塵用水量包括煤層注水、采煤機內(nèi)外噴霧、支架噴霧、工作面順槽輸送機轉載點噴霧、回風順槽凈化水幕、沖洗煤壁、沖洗順槽沉積煤塵等用水量。根據(jù)現(xiàn)行煤礦安全規(guī)程規(guī)定，原有自然水分大于4%的煤層可以不采取煤層注水措施。根據(jù)金雞灘煤礦補充勘探報告，本礦

52、井2-2(2-2上)煤層原煤空氣干燥基水分(Mad)為2.908.54%，綜合平均值為6.99%，故12-2上117工作面不采取煤層注水防塵措施。12-2上117工作面的防塵用水量為：Qzc=Qc1+Qc2+Qc3+Qc4+Qc5+Qc6 Qc1=31.2m3/h式中，Qc1：采煤機內(nèi)外噴霧用水量，根據(jù)現(xiàn)行煤礦井下消防、灑水設計規(guī)范規(guī)定，采煤機組總功率>1500kW時，耗水量取520L/min（31.2m3/h）。 Qc2=nc2 T轉 P轉=2×6×0.18=2.16m3/h式中，Qc2：運輸順槽轉載點噴霧用水量；nc2：轉載點個數(shù)，取2；T轉：轉載點塵源覆蓋面積，

53、取6m2；P轉：噴霧強度，取3L/min·m2。 Qc3=N nc3 Qcm=4×8×0.18=5.76m3/h式中，Qc3：順槽風流凈化水幕用水量；N：水幕個數(shù)，每條順槽1個，共4個；nc3：1處水幕噴嘴個數(shù)，取8個；Qcm：1個噴嘴的噴霧流量，取0.18 m3/h。 Qc4=2m3/h式中，Qc4：回風與運輸順槽沖洗沉積煤塵用水量。 Qc5=T支 P支=16×0.18=2.88 m3/h式中，Qc5：支架噴霧用水量；T支：塵源覆蓋面積，取16m2 ；P支：噴霧強度，取3L/min·m2 。Qc6=T放 P放=36×0.18=6.4

54、8m3/h式中，Qc6：放頂煤噴霧用水量；T放：塵源覆蓋面積，取36m2；P放：噴霧強度，取3L/min·m2 。綜放工作面內(nèi)各種用水設備的工作時間：采煤機噴霧用水時間按8h計，轉載點噴霧用水時間按16h計，風流凈化水幕用水時間按16h計，沖洗巷道用水時間按3h計，支架噴霧用水時間按10h計，放頂煤噴霧用水時間按8h計。故：Qzc=8×31.2+16×2.16+16×5.76+3×2+10×2.88+8×6.48=462.96m3/d（二）工作面消防灑水系統(tǒng)及管路1. 消防灑水采用靜壓供水，井下消防灑水水源由設在回風立井附近的井下消防灑水水池供水。2. 工作面膠帶順槽布置1趟DN150消防灑水管路，輔運順槽、一號回風順槽和二號回風順槽各布置1路DN100消防灑水管路。3. 工作面膠帶順槽中應每隔50m設DN50支管閥門，其余順槽中每隔70m設DN50支管閥門，閥門后裝快速管接頭。4. 12-2上117工作面供水路線消防灑水水池回風立井一水平回風大巷消防材料庫一水平膠帶大巷12-2上117工作面