21112工作面设计最终版.doc

永煤公司永锦能源河南煤化集团用心做事 追求卓越河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿21112综采工作面设计说明书编 制 人：审 核 人：总工程师：矿 长：生产技术科二〇一一年九月摘 要永锦公司云煤一矿位于禹州市西27km的磨街乡境内1994年建井，1997年10月简易投产，设计生产能力30万吨/年，2005年核定生产能力为45万吨/年2009年开始技术环节改造，矿井一级提升落底标高+88m，二级提升设计到云盖山断层落底标高–150m，开采方法为双翼开采，采用一次采全高放顶煤采煤方法本井田基本呈一单斜构造，构造复杂程度中等井田走向为东西走向，南北方向倾斜，倾角一般为16°～17°本井田内共含煤50余层，其中二1煤赋存较为稳定，为主要可采煤层，最大厚度14.5m，平均厚度5.83m井田工业储量为1383.36 万吨，矿井可采储量1112.72万吨矿井服务年限为60年，矿井最大涌水量为100m³/h矿井为低瓦斯矿井矿井采用中央分列式抽出式通风，主副斜井风，回风立井回风，两台风机一用一备，运行正常矿井年工作日为330天，工作制度为“三--八”制目 录第一章 地质概况 11.1 采面位置、煤(岩)层产状、厚度、结构、坚固性系数 11.2 煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数 11.3 水文地质 11.4 顶底板岩性及分类 2第二章 巷道布置 4第三章 支护设计 53.1 巷道断面设计 53.2 工作面支护设计 73.3 支护材料选择 93.4 乳化液泵站 9第四章 生产能力确定 104.1 采煤工艺 104.2 工作面正规循环生产能力 104.3 抬煤工艺： 114.4 仰采工艺： 12第五章 生产系统设计 145.1 运输设备及运输方式 145.2 运输线路 14第六章 通风系统设计 156.1 通风系统 156.2 通风路线 16第七章 防尘、防灭火设计 177.1 防尘管路系统 177.2 防尘措施 17第八章 安全生产监测传感器的布置 18第九章 采煤设备选型 199.1 主要设备的型号和数量 199.2 工作面主要机械设备技术特征 19第十章 供电设计 32第十一章 排水设计 3811.1 排水设计 3811.2 水泵选型及排水管布置 38第十二章 施工组织及其安排 4012.1 劳动组织 4012.2 作业循环 4012.3 工作面正规循环作业图表 40第十三章 安全技术措施 4213.1 初次来压及周期来压期间的顶板管理 4213.2 避灾路线 44第一章 地质概况1.1 采面位置、煤(岩)层产状、厚度、结构、坚固性系数21112综采工作面上部为21112采煤工作面机巷，下部为21114采煤工作面回风巷。

根据钻孔资料显示，煤层最大厚度为14.05m，煤层最小厚度为0.73m，平均厚度3.5m；煤层走向NE40°-50°，倾向SE130°-135°，倾角14°~16°，平均15°该煤层结构简单，硬度系数f＜0.3721112综采工作面设计走向长度1350m，倾向长180米工作面可采储量136万吨服务年限20个月1.2 煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数瓦斯：根据-23m皮带巷掘进时实测记录，估计相对瓦斯涌出量为0.5m3/min，为低瓦斯矿井但是由于此采面接近井田边界的薄煤带，受地质构造影响煤层瓦斯赋存不稳定，瓦斯涌出量不稳定根据煤炭科学院抚顺分院通风实验室2008年煤层自燃等级鉴定报告，我矿二1煤层为Ⅲ类不易自燃煤层据煤炭科学院抚顺分院通风实验室2008年提供的煤尘爆炸性鉴定报告，煤尘爆炸性指数为17.24%，具有爆炸危险性1.3 水文地质根据地质报告资料显示及三采区实际揭露情况来看,21112综采工作面水文地质构造简单,预计会受到少量二1煤层顶板淋水的影响,但是不会影响该工作面的正常生产详见：表1-1 煤层顶底板岩性表1-1 煤层顶底板岩性顶底板名称岩石名称厚度（m）特 征老顶细砂岩8～15深灰色粉砂岩和浅灰色细砂岩，黑白相间互层出现，微波层状，构成清晰的水平层理及缓波状层理，层面含较多的白云母碎片。

直接顶细砂岩6～10浅灰色中厚层状，主要成分石英、长石及岩屑，大片云母及炭屑顺层分布，显示水平层理，下部可见菱铁质包体伪底砂质泥岩0.5～1深灰色，块状，含少量植物根部化石直接底粉砂岩5～8深灰色块状，含较多白云母片，下部可见虫穴，并有球状黄铁矿结核老底细砂岩5～10深灰色，微薄层状，颗粒不均，中间夹透镜状扁豆状的浅灰色细砂岩条带，水平和波状层理很发育，层面含岩屑及黑色云母片1.4 顶底板岩性及分类（1）顶底板岩性老顶：细砂岩，平均厚10.06m，深灰色、块状，致密，含有白云母片，局部含有植物茎叶化石，间夹有线理层状细砂岩，具有水平层理及缓波层理周期来压步距为14.95m，初次极限跨落步距为25.75m，周期性跨落步距为13.22m，来压不太明显，属于I级顶板直接顶：细砂岩（K1），平均厚7.7m，上部灰白色，下部浅灰色，中厚～厚层状，主要成分为石英、长石，钙、硅质胶结，层面含炭质及大量的大片白云母初次来压步距为10～16m，属于II类中等稳定顶板，单轴抗压强度109.968Mpa；普氏系数f约为11；直接顶的弹性模量和变形模量分别为26.016和14.374GPa伪底:砂质泥岩，平均厚0.82m，深灰色，块状，具有较多的植物根部化石,有滑动镜面,可见挤压现象,顶部具有瘤状菱铁质结核。

容许比压为1.56Mpa，属I类松软底板 老底为细砂岩，平均厚7.2m，深灰色，薄～微薄层状，含白云母片，间夹有不规则细砂岩，中上部发育具有波状层理及水平层理2）顶底板分类根据2008年11月河南理工大学对21108采煤工作面顶板压力观测结果，确定直接顶的初次来压步距为10～16m，单轴抗压强度109.968Mpa；普氏系数f约为11；弹性模量和变形模量分别为26.016和14.374GPa确定直接顶属于II类中等稳定顶板老顶周期来压步距为14.95m，初次极限跨落步距为25.75m，周期性跨落步距为13.22m，来压不太明显，属于I级顶板直接底板的容许比压为1.56Mpa，属I类松软底板3）煤层产状本煤层为二1煤，结构简单，煤层厚度差别较大，称之为大厚差煤层煤层走向NE40°-50°，倾向SE130°-135°，倾角最大16°，最小14°，平均15°，容重1.4t/m3根据钻孔资料显示，煤层最大厚度为14.05m，煤层最小厚度为0.73m，平均厚度3.5m第二章 巷道布置21112回风巷、21112皮带巷、21112切眼设计位置在二1煤层中21112皮带巷长度1520m,为沿底掘进的巷道，支护形式为29U可缩型U型钢支护断面，断面规格为：净宽4300mm，净高3300mm，断面积11.78m2。

每隔120m在下帮放口，断面为净宽5000mm，净高4000mm，断面积17.32m2，做为综采工作面设备列车位置；21112回风巷为沿底掘进直线巷道，支护形式为29U可缩型U型钢支护断面，净宽4300mm，净高3300mm，断面积11.78㎡；21112切眼长度为180m, 21112切眼开口位置位于1320皮带下山以西125m处,沿煤层顶板掘进工字钢支护，断面规格为下宽2400mm，中高2500mm，断面积5.75m221112切眼与21112皮带巷呈90°夹角如图2-1图2-1 2112开切眼布置图第三章 支护设计3.1 巷道断面设计21112综采工作面皮带巷采用带宽800mm的胶带输送机，《煤矿安全规程》规定巷道非行人侧宽度综采机械化采煤井为0.5m,输送机机头与巷帮支护的距离不得小于0.7m根据以上规定，确定巷道宽度为：0.55m+1.4m+0.65m+1.2m+0.5m=4.3m确定巷道高度为：拱高=B÷2=3.9m÷2=2.15m壁高=按照设备最小安全间隙、管道的装设高度、人行高度确定壁高为1.15mH=2.15+1.15=3.3米巷道断面积：S=11.78m2图3-1 21112回风巷断面图 图3-2 21112皮带巷断面图 图3-3 21112切眼断面图风量验算：最大风量11.78m2×60×4m/s =2827m³／min最小风量11.78m2×60×0.25m/s =177 m³／min按照工作面风量1000 m³／min验算1000 m³／min÷60÷11.78㎡=1.4m/s根据以上计算，21112皮带巷选用11.78㎡巷道断面，采用29#U型钢支护，符合《煤矿安全规程》有关风速规定。

3.2 工作面支护设计工作面顶板支护选用ZF-3000/16/26型放顶煤掩护式液压支架上下端头采用ZFG-3400-17/27A型端头液压支架，两巷超前支护采用液压单体支柱配合铰接顶梁架棚支护支护强度支架支护强度P1=0.54MPa经验计算支护强度：P=8×M×R×9.8×1000×cosа=516600 Pa=0.51MPa式中：P—液压支架支护强度，MPa M—采高m，取2.4m R—顶板岩石视密度，t/m3，2.6t/m3 а—煤层倾角，取15o计算结果得知：支架支护强度P1＞P，所以此工作面支护强度满足设计图3-4 工作面端头支护示意图3.3 支护材料选择选用ZF3000/16/26型液压支架、ZF3400/17/27型端头液压支架、铰接梁和DZ-25单体液压支柱3.4 乳化液泵站 乳化液泵选用WRB-200/31.5A ，流量为200L/min乳化泵站到工作面采用φ38mm高压胶管回液、φ32mm高压胶管进液第四章 生产能力确定4.1 采煤工艺21112综采工作面采用综合机械化放顶煤采煤工艺，一次采全高整套回采工艺为：割煤准备→采煤机割煤、装煤→推移前部刮板输送机→移架→放顶煤→拉移后部刮板输送机。

本工作面的采放比=2.2/2.1=1：0.95本采面上、下端头支架不进行放煤工作，在采面初采初放及工作面回撤收尾阶段不进行放煤工作1、采高控制根据液压支架的支护高度1.6m～2.6m、煤层实际厚度的变化、工作面煤壁片帮程度和采煤机适应煤厚以及工作面三机尺寸配套关系，确定工作面的采高为2.0m～2.4m，采面要沿底回采，不准留底煤2、循环进尺一个正规循环进尺为0.6m4、放煤步距本工作面采用一采一放的放煤方法，放煤步距为0.6m3、工序间距推移刮板输送机、移架在割煤之后统一进行采煤机在空刀返回机尾端部后开始推移前部刮板运输机，然后进行工作面移架工作4、进刀方式 工作面进刀方式为中部斜切进刀进刀长度：溜子弯曲段最小长度15m，采煤机全长12m，进刀距离确定为15m，有轨无链液压牵引4.2 工作面正规循环生产能力W=LShγcW—正规循。