友谊煤矿2161采区设计说明书

25-1-诚信煤业有限公司友谊煤矿2161采煤工作面设计说明书编制：审核：总工程师：二○一五年十月二十日2161采煤工作面设计说明书一、概况1、工作面位置2161工作面位于井田21采区中部，东为-13水平总回风巷，西为21采区运输巷，南为-45m水平内斜井，北为皮带巷。该工作面设计走向长50～100米，倾斜长50米，可采面积5000m2;工作面标高-38～-15米，地面标高+210～+170米。2、煤层赋存情况2161工作面开采煤层为6煤层。6煤层黑色-钢灰色、似金属-金刚光泽、细条带状和粉末结构、参差状断口、属光亮型煤；该工作面为实体煤，属复采煤层，煤层最小厚度为1.5m，最大厚度为6m，平均厚度为2.5m；煤层厚度变化不大，无夹矸，煤层底板总体产状大致为26°；倾角6°；该工作面煤层底板起伏变化不大，煤层厚薄变化不大。3、煤层顶底板情况直接顶为粉砂岩，抗压强度低，随采随落，属Ⅱ级中等顶板。底板为粉砂岩，一般遇水不膨胀。4、储量：该工作面设计为走向短壁式（伪倾斜）开采，平均走向长100米(可采80米），平均倾斜宽50米，面积5000平方米，平均煤厚2.5米，煤的容重1.4t/m3，工业储量1.75万吨，回采率按95％计算，可采储量为1.66万吨。5、水文地质情况地质概况：根据21采区施工实揭地质资料煤层底板等高线形态总体分析，该工作面地质条件相对较简单，煤层底板起伏变化不大，煤层厚薄变化不均。水文概况:2161工作面位于21采区中部，从现有资料看，该工作面上部为采空区，在掘进2162采面下付巷时大部分老空积水已疏放，仅存在少量老空积水。预计最大涌水量为5m3/h,正常涌水量为2m3/h。（1）地表水：该工作面对应地表为村庄和农田，总体表现为西、南部高，东、北部低，地势较为平坦，地表无水体。（2）农用井：经调查该工作面上部无水井。（3）根据水文地质资料分析，本工作面标高在+210m至+170m，工作面区域内地表水、地下水及生产矿井水主要补给来源为大气降水，流量季节性变化明显。直接充水含水岩层的储量空间不发育，含水性微弱，断层两侧无富水性较强的含水岩层，矿井充水因素为大气降水，老窑水及地表水，水文地质条件属裂隙类简单型。（4）老空水：从现有资料看，从现有资料看，该工作面属复采煤层、上部为采矿区，在掘进2161采面下付巷时大部分老空积水已疏放，仅存在少量老空积水。因此在掘进时应坚持“有掘必探”“物探先行、钻探验证”的原则，谨防透水事故发生。（5）钻孔水：该区域无钻孔。6、瓦斯：根据衡阳市煤炭工业局衡煤安（2002）139号《关于2002年度全市乡镇、个体煤矿瓦斯和二氧化碳鉴定结果的通知》，该文件确认本矿井相对瓦斯涌出量为2.88m3/td，CO2为6.91m3/td,属高瓦斯矿井。7、煤尘：根据地质报告资料，该矿井所有开采煤层属不自燃煤层。煤尘无爆炸危险性。二、巷道布置方式该工作面采用倾斜短壁式采煤方法回采，炮采放顶煤、一次采全高，全部垮落法管理顶板。工作面上、下付巷均沿煤层底板伪倾斜布置。工作面上、下付巷选用7m2U型钢支护，切巷采用ZH2000/17/25Z型整体顶梁组合悬移液压支架支护。（详见该面设计平面、断面图）。工作面生产系统（一）掘进期间生产系统1、运煤系统：2161上付巷掘进工作面（2161下付巷掘进工作面）→21采区集中运输巷→21采区区段运输巷→四石门内斜井下部车场→四石门内斜井上部车场→+25运输大巷→主井至地面煤场。2、运料系统：平地料场→主井→井底车场→+25运输大巷→五石门→回风上山→21采区集中运输巷→2161上付巷（2161下付巷）3、通风系统：（1）新鲜风流：主井→+25运输巷→四石门→FBD-NO5.6/2×11KW局扇（一备一用）→2161上付巷掘进工作面（2161下付巷掘进工作面）。（2）乏风流：2161上付巷掘进工作面（13061下付巷掘进工作面）→集中运输巷→回风上山→五石门→+25总回风巷→风井至地面。4、排水系统2161上下付巷沿着伪倾斜布置，坡度为+6°左右，巷道内铺设水槽，掘进工作面流出的水自流至采区水仓。5、监控系统⑴2161上付巷掘进工作面（2161下付巷掘进工作面）安装两个甲烷传感器(T1、T2、)，监测分站安装在21采区运输巷进风流中，并与平地瓦斯监测系统实现联网；甲烷传感器T1安装在2161上付巷（2161下付巷）距工作面5m处，T2安装在2161上付巷（2161下付巷）距回风联巷口10m处。⑵控制区域：要求瓦斯电闭锁在瓦斯超限时能自动切断掘进工作面及回风巷道内全部非本质安全型电气设备。⑶当瓦斯监控系统出现故障时，相关业务部门必须及时处理。处理故障时，要加强人工检查瓦斯，消除瓦斯聚积现象。跟班队长、班长必须随身携带便携仪，以便随时检测瓦斯浓度。（二）回采期间生产系统1、运煤系统：工作面→2161下付巷→21采区集中运输巷→21采区区段运输巷→四石门内斜井→+25运输大巷→主井至地面煤场。2、运料系统：平地料场→主井→井底车场→+25运输大巷→五石门→回风上山→2161上付巷→工作面。3、通风系统：（1）新鲜风流：主井→+25运输大巷→四石门内斜井→21采区运输巷→2161下付巷→工作面。（2）乏风流：工作面→2161上付巷→21采区集中运输巷→回风上山→总回风巷→风井至地面。4、工作面设计风量计算煤层瓦斯绝对涌出量按0.28～0.73m3/min，工作面最多人数15人/班，计算参数如下：（1）按瓦斯涌出量计算QW=100×q×km3/min=100×0.73×1.5=110m3/min式中：k-工作面瓦斯涌出量均衡系数，取1.5。q-工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min，取最大值0.73m3/min。（2）按人数计算QW=4NKm3/min=4×15×1.2=72m3/min式中：4-每人应供给的最小风量，m3/minN-工作面人数。（3）按工作面气温计算QW=60VSKm3/min=60×1×（2.8×2.0）×1.1=336m3/min式中：V-为使工作面有相应的气候条件，不同气温时适应的风速，m/s，取V=1m/s； S-工作面平均断面积，m2。k-工作面长度系数，取1.1。（4）按炸药使用量计算QW=25A=25×4（0.15＋0.3）＝45m3/min式中：A-采煤工作面一次使用最大炸药量，Kg.（5）按工作面极限允许风速验算《规程》规定，工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s，故工作面最低风量为Qmin=15S=15×2.8×2.0=84m3/min，最高风量为Qmax=240×2.8×2.0=1344m3/min，取以上计算最大值QW=336m3/min，因Qmax＞QW＞Qmin。故工作面风量符合规定。经以上计算、验算该工作面配风量最大为QW=336m3/min，但考虑其它多种因素，为确保矿井安全生产，故将工作面配风量调整到450m3/min。5、供电系统根据设备布置图和变电所位置，以及供电距离和设备负荷，我们将选择以下供电方式，2161采煤工作面上、下付巷均由采区变电所内1-4低压馈电开关直接供电。（1）供电方式2161下付巷：乳化泵75KW，SGB520溜子机头电机55KW×2=110KW，因此：∑P总＝75+110=185KW（2）干式变压器的选择（按该变压器所带的所有负荷计算）由公式S=KX×∑P/COSΦ计算，Kx=0.4（缓倾斜煤层kx=0.4-0.5；急倾斜煤层kx=0.5-0.6）,COSΦ=0.6∑P总＝476.8KW代入公式：S=0.4×476.8/0.6=318KVA因此,采区变电所一台KBSG-500/10/0.69型干式变压器，能满足工作面要求。（3）低压电缆的选择按电缆长时允许工作电流大于长时工作电流来选择电缆截面即IY≥Ig，Ig按公式Ig=Kx*ΣP*1000/*Ue*cosΦ计算。已知Kx为0.4，cosΦ为0.6,ΣP总=233.4KW,Ue=660V,将已知数据代入公式Ig=Kx*ΣP*1000/*Ue*cosΦ=0.4*233.4*1000/1.732*660*0.6=136A。考虑到线路长和保护的可靠性，因此，选用一趟70mm2电缆，故可以提高供电可靠性。查表U-10003*70+1*25矿用橡套电缆长时允许电流为215A大于长时工作电流136A；因此,选用3*70+1*25电缆可满足要求。（4）按允许电压损失校验所选电缆截面用公式ΔU=P*L*K%进行计算校验已知：S=70mm2cosΦ=0.6查表K%=0.096,L=230m=0.23Km,P=Kx*ΣP=0.4*233.4=93.4KW代入公式：ΔU%=P*L*K%=93.4*0.23*0.096=2.06%,已知：S=50mm2cosΦ=0.6查表K%=0.096,L=410m=0.41Km,P上=Kx*ΣP=0.4*158.4=63.4KW代入公式：ΔU%=P*L*K%=63.4*0.41*0.096=2.5%,2.06%+2.5%=4.56%＜10%，合格。（5）灵敏度校验短路电流计算：70mm2电缆230m,50mm2电缆410mm用查表法：Lh=K*L=0.73*230+410=578m查表Id(2)=2136A过流整定计算，IZ=IQ+ΣIe=75*1.15*6+(158.4*0.4/1.732*0.66*0.6)=609.9A取610A灵敏度校验：Id(2)/IZ=2136/610=2.02>1.5，合格。（6）开关选择①2161上付巷口总开关选择已知Kx=0.4,cosΦ=0.6,ΣP=23.4KW,Ue=660V,代入公式Ie=Kx*ΣP*1000/Ue*cosΦ=0.4*233.4*1000/1.732*660*0.6=136A取160A该开关可能承受的最大短路电流即Id(2)=8825A。根据计算，查KBZ-400开关的技术数据，其额定电流为400A，遮断电流为9000A，故选择KBZ-400馈电开关满足要求。②乳化液泵开关的选择Pe=75KW、Ue=660V、cosΦ=0.6，因此Ie=Pe*1000/*Ue*cosΦ=75*1000/1.732*660*0.6=109A取110A因此选择QBZ-200开关可满足要求。③工作面溜子开关的选择：Pe=55KW因此Ie=Pe*1.15=55*1.15=65A故选择QBZ-210开关可满足要求。 、⑤绞车开关的选择Pe=11.4KW因此Ie=Pe*1.15=11.4*1.15=14A故选用QBZ-80N开关，可以满足要求。详见供电系统图6、洒水降尘及防火系统为了给工作面创造一个良好的生产环境，在工作面上、下付巷均安装2吋注浆防尘水管，每隔50米设一个三通阀门供洒水降尘用，并设置水幕，在各运输机机头处安装喷雾降尘设施。上、下付巷7、排水系统因工作面可能有少量顶、底板及空区水涌出，根据地测部提供涌水量：正常情况下工作面涌水量5m3／h,最大涌水量10m3／h，设计在21采区最低处做一采区水仓，铺设4吋排水管2趟路，安装两台D85-45×2型排水泵（一备一用），局部地段铺设水槽，对工作面流出的水进行归沟管理（自流至采区水仓）。8、瓦斯监控系统2161工作面瓦斯监控系统(详见瓦斯监控系统示意图)⑴工作面安装三个甲烷传感器(T1、T2、T0)，监测分站安装在13采区变电所内，并与平地瓦斯监测系统实现联网；甲烷传感器T1安装上付巷距工作面5m处，T2安装在13061上付巷距回风联巷口10m处，T0安装在工作面上隅角。⑵控制区域：要求瓦斯电闭锁在瓦斯超限时能自动切断工作面及回风巷道内全部非本质安全型电气设备。⑶当瓦斯监控系统出现故障时，相关业务部门必须及时处理。处理故障时，要加强人工检查瓦斯，消除瓦斯聚积现象。跟班队长、班长必须随身携带便携仪，上隅角按规定悬挂瓦斯便携仪，以便随时检测瓦斯浓度。9、人员定位系统2161工作面采用KJ69N人员定位系统，在工作面上、下付巷切口处各设置本质安全型KJF80.2A人员定位系统接收装置。10、通讯联络系统在2161工作面上、下付巷切口处各安装1部本质安全型KTH3防爆电话机，号码801、805.11、语音广播系统工作面采用KT190语音广播系统，在工作面上、下付巷切口处各安装一台本质安全型KXY21语音箱，工作面发生紧急情况可以及时向调度室汇报，调度室可以及时通知工作面调度指挥。四、采煤工艺及设备选择1、工作面采用走向短壁式采煤方法，手稿（风镐）或炮采放顶煤、一次采全高，全部垮落法管理顶板。2、回采工艺：工序：破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理、放顶煤；流程：检修→打眼注水→人工配合风镐落煤（打眼爆破）→移架→移拖梁→放顶煤→移刮板运输机→交接班。（1）煤的破落：手稿（风镐）或采用人工打眼、爆破落煤方式；（2）煤的装载：除爆破自装部分煤外，主要为井下人工装煤。（3）煤的运输：工作面选用SGB520/40型可弯曲刮板输送机，下付巷选用一台SGB520/40型刮板输送机，刮板输送机前面搭接DSJ650/25/37-A型皮带运输机。（4）工作面支护：切巷采用ZH2000/17/25Z型整体顶梁组合悬移液压支架支护。（5）采空区处理：采用全部垮落法，移架放顶。（6）放顶煤：采用分段间隔多轮次进行，放煤步距0.8ｍ，放煤口的位置在溜子沿以上0.3～0.5ｍ处，规格0.8×0.8ｍ。放煤口间距1ｍ，每排巷同时可开2～4个放煤口，且在不同作业段内，每轮次放出煤量的三分之一，三轮放完，直至顶板均衡垮落。(7）清煤移溜：采面顶煤放完后，开始清理浮煤，采高保持在1.8～2.0米之间，然后用推溜器移溜子，移溜前必须拉线，移溜时应从上到下或自下而上推，严禁从两头往中间移，移溜后溜子要平直，运转正常，溜槽与煤壁保持一定的间距。3、工作面设备配备详见设备布置图五、劳动组织及人员配备1、工作面实行“边采边放”的组织形式，实行“三八”工作制，其参数为：循环进度：0.8m循环方式：1循环循环个数：1个/天循环率：85%回收率：95%日产量：198吨月产量：0.495万吨2、劳动组织表：劳动组织及人员配备表序号工种人数工作内容1开口工4×3做缺口及开帮采煤2采煤工21×3完成开帮采煤全过程3跟班队长1×3负责当班采面的安全生产4开溜子2×3负责分管运输机正常运行5司泵工1×3负责泵站正常运行及维护6三铁工2×3三铁管理及失效梁柱更换7打碴工1×3打工作面出的大块矸石及煤块8打眼注水工3×3负责当班打眼及煤壁浅孔注水工作9班长、验收员2×3采面现场安全生产及质量标准化管理工作10跟班机电工1×3负责当班机电设备运行11小班、回盲巷4尾巷回收和打超前支护21替棚工2×3上、下付巷超前替棚清浮煤合计109六、工作面生产能力根据2161工作面推进度，结合2161工作面煤层厚度，该工作面布置悬移支架50架，煤厚3.5m，工作面日推进长度0.8m，回采率按中厚煤层95%，正规循环率0.85，工作面长度100m。日产量：A=日采长×煤厚×煤容重×工作面日推进长度×回采率×正规循环率=50×3.5×1.4×0.8×0.95×0.85=198吨月产量：Am=Ad=198×25=4950t。七、主要经济指标详见下表：2161工作面主要经济技术指标1采面可采长度m1002采面可采宽度m503煤层倾角度64煤层容重t/m31.45平均煤厚m3.56工业储量万t2.457可采储量万t2.338循环进度m0.89循环个数个110回采率%9511循环产量t19821日产量t19813月产量t495014正规循环率%8515回采工效t/工3.7316服务时间月1.517采高m218炸药消耗kg/万t22019雷管消耗个/万t95020坑木消耗m3/万t2.5八、安全技术措施1、防水措施（1）2161采煤工作面煤层底板局部较薄，在掘进和回采过程中严禁大面积打底，若遇到薄煤带时坚持保底打顶的原则，避免破坏煤层底板，以防底板水涌出影响安全生产。（2）在掘进时，可能存在少量老空积水和底板水，严格坚持“有掘必探、钻探先行、物探验证”的原则，防止透水。（3）掘进时，必须严格按设计施工，严禁在保安煤柱内进行任何采掘活动。（4）工作面形成后，立即进行电法物探，以探明煤层底板赋水情况，必要时进行底板注浆加固。（5）回采前必须形成稳定可靠的排水系统，根据实揭资料科学合理地选择水仓位置、容量、排水设备和管路，建立排水阵地。（6）各业务主管部门要对本部门职工进行防治水知识教育，并对其培训考核，弄清各种突水征兆，提高预防水灾的能力，从而保证安全生产。（7）各有关单位和采掘队要对地测部提供的水文地质预报、探放水设计及安全技术措施，要认真学习领会，并贯彻到每位职工，从而提高职工预防水灾的能力。（8）在掘进过程中严格按照集团公司和分公司批复的探放水设计及安全技术措施进行探放水。（9）在接近中部老窑采空区之前，要认真制定防治老窑突水的安全技术措施，采取物探和钻探相结合的方法以探明报废小井周围赋水情况,并采取相应的安全技术措施，确保矿井安全生产。（10）采掘队要组织人员贯彻学习水害防治知识，达到人人熟知出水征兆，个个牢记避水路线，切实掌握自保互保技能。采掘时，采掘队每班要密切观注工作面涌水情况，发现底板鼓起、渗水、雾气、煤壁发潮、空气变冷等突水征兆和涌水量突然增大或减小等异常情况时，必须先撤人再向矿调度室等有关部门汇报，并采取相应的安全技术措施，以防灾情扩大。2、防治瓦斯措施（1）加强通风管理，合理分配风量，保证正常通风量不低于设计风量；若瓦斯超过预计最大值时，通风部门要适当调整配风量，避免瓦斯超限。（2）在巷道掘进过程中，如瓦斯涌出量超过规定值，用风排瓦斯不能确保安全生产时，必须严格落实通风部门制定的瓦斯综合防治措施，保证安全掘进。（3）若在回采过程中瓦斯超过预计最大值时，应采取积极的瓦斯综合防治技术，严格落实瓦斯防治管理各项措施，以确保工作面的安全回采。（4）加强各类通风构筑物、仪器、仪表的管理和维护，保持通风构筑物完好，仪器仪表灵敏可靠，量值传递准确无误。（5）加强机电设备管理，杜绝电气设备失爆。（6）工作面上、下付巷及安全出口必须畅通无阻，保证有足够的通风断面，与工作面有关的通风设施必须完好，确保工作面通风系统稳定可靠。（7）加强工作面上下付巷及进回风巷的维修和管理，对失修巷道按规定及时进行维修，以减少矿井通风阻力，确保风路畅通。（8）必须按要求在工作面、回风上隅角及其回风巷设置瓦斯传感器，在采区变电所设置瓦斯监控仪。瓦斯传感器安装位置、报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围必须符合《煤矿安全规程》第168条的规定。3、防尘措施（1）加强洒水防尘设施的管理和使用，杜绝煤尘堆积和飞扬等现象。（2）按规定定期清扫巷道中的煤尘。（3）加强掘进工作面和采煤工作面煤壁浅孔注水工作。（4）各转载机头洒水降尘设施齐全并坚持使用。（5）进、回风巷防尘水管末端距安全出口不得大于20m，向里必须配备20m以上的防尘洒水软管，爆破后及放煤时及时洒水降尘。（6）炮眼使用水炮泥封孔。（7）实行个体防护，工作面内的作业人员、回风流中的作业人员及在其它粉尘产生点工作的人员，须佩戴防尘口罩，加强个体防护。4、预防火灾措施（1）建立健全防灭火系统。防灭火设施、管路严禁私自拆除或挪做他用。（2）工作面及各巷道内，不得从事电焊、气焊等工作。（3）坚持使用不延燃电缆、胶带和风筒等，严禁使用失爆设备。（4）在转载机机头、料场等处配备2台干粉灭火器，并定期检查，防止因潮湿失效。（6）施工队严格工程管理，严防空帮空顶，坚持煤层注水及洒水工作。（6）掘进和回采前，通风部门必须制订防止漏风措施，并严格落实到位。5、加强顶板管理，预防顶板事故（1）在编制采煤工作面作业规程时，对液压柱初撑力作出严格要求，编写放顶管理等专项措施。（2）工作面上、下付巷选用25#U型钢可缩性金属支架支护，以增强支架的抗压强度，减少巷道失修率和维护量。坚持使用超前支护，防止顶板事故发生。（3）在工作面上、下付巷掘进时，坚持使用超前支护装置。（4）煤层厚度超过3m及以上，必须实施超前动压注水，且保证注水效果，以增强煤层自身的粘结力，防止片帮冒顶事故的发生。（5）采面初次放顶、结束必须制定专项安全技术措施。（6）巷道开口、贯通、过地质构造等特殊地点时，必须制订专项安全技术措施并