倾斜特厚煤层水平分段短壁综放开采作业规程标准.wps
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1、倾斜特厚煤层水平分段短壁综放开采倾斜特厚煤层水平分段短壁综放开采作业规程标准作业规程标准(华亭煤业集团有限责任公司砚北矿)砚 北 矿 简 介砚 北 矿 简 介砚北矿是华亭煤业集团有限责任公司下属的生产能力 300万t/a特大型骨干矿井,位于华亭煤田复式走向斜的中部,井田面积 12km,地质储量 6.34 亿t,井田共含有5个(组)煤层,其中煤3 层、煤5层为可采煤层。华亭煤田地质构造独特,褶皱轴向和断层走向基本一致,为一复式向斜,基本形态似两头弯曲的纺锤形,煤层赋存稳定。矿井采用斜井单水平上下山开拓。现有一个采区,南北翼开采,有三个工作面,均布置在主采煤层 5 层中,因该煤层平均厚度 46.5
2、1m,平均倾角 38,工作面采用走向壁式、水平分段、综合机械化放顶煤采煤,随煤层厚度和煤层倾角的不同,工作面长度为 44-60m,走向长度一般为1 200m,分段高度15m,其中机采高度 2.5m,放顶煤高度 12.5m,综采工作面配套设备主要为:SGZ764-200 型前 后 部 刮 板 输 送 机 、 MG375-W 液 压 采 煤 机 ( MXG350 电 牵 引 采 煤 机 ) 、ZF/3600/17/28H 低位放顶煤液压支架、ZFG400/16/38 低位放顶煤过渡架 、SGZ764-160型转载机、 PCM110型破碎机、 SSJ1000/275型可伸缩带式输送机等,矿井日产量平
3、均稳定在13 500t以上。第一章 概 况第一章 概 况第一节 工作面位置及井上下关系工作面位置及井上下关系见表1:表 1 工 作 面 位 置 及井 上 下 关 系 表水平名称+1050 水平以上采区名称南一采区北翼 地面标高/ m+1596.1+1663.8井下标高(m)+1107+1111地 面 相 对 位置位于砚峡乡以北 812 勘探线之间、豹子湾梁一带,地面无村庄分布,但在 1112 勘探线之间,分布有东沟煤矿工业广场及其主副井筒。 回采对地面设施的影响在 1112 勘探线之间分布有东沟煤矿工业广场及其井筒,工作面的回采将对其产生一定的影响,不属于砚峡乡保护边界内的乔台部分住户也将受到
4、影响。工作面前 50 m 范围内放煤量应控制在 50左右,对井筒应采取相应的保护措施,对影响的居民应及早搬离。井下位置及其与四领关系工作面位于+1107m 水平,为南一采区北翼第六分段工作面,北部为南三采区,未开采区,南部为砚峡乡保护煤柱,上部为S1205工作面采空区和未采区,下部为正在掘进的工作面。 走向长度/m1395.6(其中可采长度1200m)倾斜长度/m59面积/m270 800第二节 煤 层工作面煤层情况见表2.2071S表 2 煤 层 情 况 表煤层厚度/m47.22(平均)煤层结构较复杂煤层倾角/3044(平均33) 开采煤层煤5 层煤种长焰煤稳定程度稳定煤层情况描述煤层为黑色
5、,沥青光泽,半暗半光亮,贝壳状断口,层理明显,属 CY 煤,是三高三低的优质化工用煤和动力用煤。煤层内生裂隙较发育。煤层结构较复杂,可采指数为 1,变异系数 11.3%,靠近煤层底板(运输巷侧)为暗淡型煤,煤质较硬且稳定性好。 根据工作面前五分段回采揭露,靠近煤层顶板(回风巷内侧)为亮煤,裂隙较为发育,煤质较软且夹矸较多(呈煤矸互层状),煤矸互层厚36m,其中夹矸0.050.8m。 另外根据前五分段工作面回采揭露,在工作面第一段靠近运输顺槽侧有一厚约 0.3m 的灰白色粗砂岩矸,工作面中前五分段出露的厚约 2001100mm 石英砂岩夹石体,预计在该分段局部仍存在,但大部分将被留在砚峡乡煤柱内
6、。第三节 煤 层 顶 底 板工作面煤层顶、底板情况见表3。表3: 煤 层 顶 底板 情 况 表顶、底板名称岩石名称厚度/m特 征基本顶细砂岩510基本顶胶结致密,层理发育,为级顶板,来压步距经验值为 2227m;直接顶为灰、 深灰色,层理明显;伪顶为深灰、 灰黑色,松软易碎。直接顶砂质泥岩2.5 左右 伪顶泥岩0.10.3 直接底泥岩0.050.2灰黑色,松软,富含炭质,遇水易膨胀老底粗砂岩6.519灰、灰白色含砾粗砂岩 附图1:工作面地层综合柱状图(略)第四节 地 质 构 造本工作面内地质条件简单,无断层和岩浆侵入体,无陷落柱、火成岩侵入体等。工作面中前五分段出露的厚约 2001100mm
7、石英砂岩夹石体,预计在该分段局部仍存在,但大部分将被留在砚峡乡煤柱内,工作面开采时,需对该段夹石体制定专项措施,随工作面推进逐班放炮崩落。因煤层沿走向有一定的宽缓褶曲构造,工作面分三段布置,两巷有不同程度的丢煤,在回采时应制定专项措施,加大三角顶煤回收量,减少资源丢失率。工作面回采到 120200的拐点时,预计该拐点前后各 60m 范围内压力大,应抓好工作面超前深孔爆破工作及工作面和两道的超前支护工作。附图2:工作面运输巷、回风巷、开切眼素描图(略)。第五节 水 文 地 质一、涌水量本工作面内水文地质情况简单,工作面第二段运输顺槽侧淋水大,不影响工作面正常生产,但应加强机电设备防淋水工作;工作
8、面集中运输巷内有一处流水,其涌水量约为 25 L/min,其流水量会逐渐减少,水流经石(煤)门流入北翼轨道上山,不影响生产。经测定工作面正常涌水量为 0.035m3/min,最大涌水量为0.045m3/min。二、含水层分析本工作面第二段运输顺槽侧淋水大,其水源主要为底板侧直接底第二含水层,含水层厚度 8.2130.71m,平均 17.42m。钻孔单位涌水量为 0.002 20.003 67 L/s.m,渗透系数为 0.001 40.002 6m/昼夜,为一承压的极弱含水层,其补水方式为地表露头雨季补水。 工作面集中运输巷内有一处流水,其水源为煤层夹石体内含水,随工作面生产,在生产过程中会逐渐
9、疏干。三、其它水源的分析工作面其他水源为工作面两道喷雾用水、工作面设备冷却、喷雾用水等,无老空水、 地表水、 注浆水以及钻孔和构造等水源。 工作面所有水均经工作面运输巷(回风巷)水沟排至北翼轨道上山(北翼回风上山)。第六节 影响回采的其它因素一、影响回采的其它地质情况影响回采的其它地质情况见表4。表4 影 响 回 采 的 其它 地 质 情 况瓦斯煤 5层为低瓦斯煤层,相对瓦斯涌出量为0.66 m3/t CO2CO2涌出量小,其绝对涌出量为0.63 m3/min 煤尘爆炸指数煤尘有爆炸性,爆炸指数 34.68 煤的自燃倾向性煤层易自然发火,自然发火期36个月,最短28天地温危害无高温热害区 二、
10、冲击地压和应力集中区本工作面经测定无冲击地压,据前四分段工作面来压经验知:当周期来压前后,工作面及两巷前方约 50m 范围内有煤爆声;工作面采至 120200拐点时,预计其前后各60m范围内压力大。三、地质部门的建议工作面周期来压前后,工作面及两巷前方约 50m 范围内应做好加强支护工作,并跟据工作面实际来压情况,做好个人防护工作,并应做好此时的工作面超前预爆破工作。工作面采至 120200拐点时,应加强工作面及两巷超前 60m 范围内支护工作,并制定专项工作面过拐点方案及安全措施。 当工作面及两巷超前压力大时,对行人安全有影响时,应及时制定专门的行人路线,以保证行人安全。第七节 储量及服务年
11、限一、储量(一)工业储量:本工作面可采走向长度 1 200 m,工作面倾斜宽 59 m,采放高度 15 m,工作面煤炭容重为1.32 t/m3,其工业储量为140万 t。(二)可采储量:依据工作面工业储量 1401840 t,规定工作面采出率 85,则其可采储量为 1191564 t 。二、工作面服务年限由工作面服务年限可采推进长度/月设计推进长度1200/119.5=10.04(月)第二章 采 煤 方 法第二章 采 煤 方 法第一节 巷 道 布 置一、采区设计、采区巷道布置概况(一)采区设计情况砚北矿井采用斜井单水平上下山开拓,水平标高为1050m,有四个井筒,三个进风,一个回风,1 1 1
12、87m 布置回风大巷,矿井通风方式为中央并列抽出式。本采区为矿井首采区,高低位于1 187(1 150)1 090m 水平之间,上部以 100m煤柱与乡镇煤矿为界,下部为未开采的1502、1503采区;走向南北位于 312 号勘探线之间,长约 3 320m,以砚峡乡保安煤柱为界,对称后退式南北翼综采放顶煤开采,北翼为1504采区,南部以煤柱与华亭煤矿相邻。(二)采区巷道布置情况北翼在11871050m水平间分别布置轨道上山、 回风上山、 溜煤上山,回风巷经回风联络巷与回风上山相通,经 1号联络巷与运输巷相通;运输巷经1联络巷、石(煤)门与北翼轨道上山相通,运输巷经集中运输巷、溜煤眼与北翼溜煤上
13、山相通,通入采区煤仓,形成各个系统。同理,南翼11871050m 水平间分别布置回风上山和溜煤上山,回风巷经回风联络巷与回风上山相通,经 1 号联络巷与运输巷相通;运输巷经 1 号联络巷、石(煤)门南排矸进风井相通,运输巷经集中运输巷、溜煤眼与南翼溜煤上山相通,通入采区煤仓,形成各个系统。南翼从1150m 开始布置工作面,现开采的为本翼最后一个工作面,位于1075m;北翼从1187m开始布置工作面,现开采的工作面为第6分段工作面。二、工作面运输巷工作面运输巷为梯形,上宽 3.2m,下宽 4.2m,巷高 2.8m,断面10.36m2,支护方式为锚网索联合支护。 锚杆间排距为700mm800mm,
14、顶、 帮所用菱形金属网规格分别为900mm3 400mm、 900mm2 800mm,顶帮金属托梁分别用 16、 14圆钢焊接而成,长度分别为4m、 2.8m,宽度均为100mm,顶部布置 5根D22-M24-L2400 螺纹钢锚杆,两角锚杆均于铅垂线成 30角,两帮分别布置 4 根 D20-M22-L2000 螺纹钢根锚杆,两上角锚杆均与水平面成 18角,两下角锚杆均与水平面成10角,其余锚杆均垂直顶帮。 D15.24L7300钢绞线锚索垂直巷顶打在巷道正中部,间距为2.4m。 锚杆、 锚索均用K2335、 Z2360型树脂锚固剂固部加强锚固。运输巷布置于底板侧煤层中,总长 1395.6m(
15、包括集中运输巷),有两个拐点,拐角分别为 4200、120200,120200拐点至开切眼长度为 511.6m。运输顺槽用途主要为:布置胶带等设备运输工作面生产煤炭到溜煤眼、布置设备列车、运料、行人及工作面进风等。三、工作面回风巷1061S2061S回风巷为梯形,上宽 2.6m,下宽 3.8m,巷高 2.8m,断面 8.96m2,支护方式为锚网索联合支护。 锚杆间排距为700mm700mm,顶、 帮所用菱形金属网规格分别为 800mm2 800mm、 800mm2 800mm,顶帮金属托梁分别用16、 14圆钢焊接而成,长度分别为 2.4m、2.8m,宽度均为 100mm,顶部布置 4 根 D
16、22-M24-L2400 螺纹钢锚杆,两角锚杆均于铅垂线成 30角,两帮分别布置 4 根 D20-M22-L2000 螺纹钢根锚杆,两上角锚杆均与水平面成 18角,两下角锚杆均与水平面成10角,其余锚杆均垂直顶帮。 D15.24L7300钢绞线锚索垂直巷顶打在巷道正中部,间距为1.4m。 锚杆、 锚索均用K2335、 Z2360型树脂锚固剂固部加强锚固。回风巷布置于顶板侧煤层中,对应运输巷,有两个拐点。其主要用途主要为回风、运料、行人等。四、开切眼开切眼中对中长度 58.9m,断面为矩形,宽 6.3m,高 2.8m,净断面积为17.64m2,锚网索联合支护。 (1) 顶板支护采用 D22-M2
17、4-L2400 左旋无纵筋螺纹钢筋锚杆,方形布置,锚杆间排距为 700mm800mm,每排10 根,用CK2335、Z2360型树脂锚固剂端部加长锚固,锚固长度 1 680mm。所用顶钢筋托梁:用 16圆钢焊接而成,长度 3m,宽度100mm,5 孔,每排用两根托梁。所用金属网规格为 900mm3400mm,菱形。D15.24L7300 钢绞 线锚索每 4 排打 3 根锚索 ,间 排距 为 3150mm1600mm,用CK2335、Z2360型树脂药卷加长锚固,锚长1485mm。(2) 巷帮支护全断面分两次成巷,先施工 A 区,后施工 B 区,巷帮支护方式同运输巷,施工 B区时边施工边取出近
18、A区帮的锚杆等。 随大断面形成,及时用摩擦柱“一梁三柱”打双排柱加强支护。五、联络巷工作面1号联络巷、回风联络巷断面、支护形式均同回风巷,用途分别为进风、运料、行人和回风、行人等。六、溜煤眼溜煤眼垂高为 10.2m,倾角 75,净尺寸为 1m1m,用砼 C20 浇注,浇注厚度 200mm,其作用为将工作面生产的煤炭经溜煤上山流入采区煤仓。七、其它巷道刮板巷为上宽2.6m、 下宽2.8m、 高 2.8m的梯形巷道,其支护叁数同回风巷,无锚索补强支护。其作用为回风巷掘进时,煤流进入主煤流,以加快掘进速度。附图3:工作面位置及巷道布置图(略)。第二节 采 煤 工 艺一、采煤工艺(一)采煤方法工作面采
19、用走向壁式水平分段综采放顶煤采煤法,分段高度 15m ,其中机采高度 2.5m,放顶煤高度12.5m。一采一放,截深0.8m,循环进度 0.8m。(二)回采工艺1、进刀方式。进刀方式为工作面中部斜切进刀法,进刀点距上下口1520m左右,进刀距离不得小于20m,进刀时牵引速度不得大于2m/min,单向割煤。2、作业流程:交接班(质量验收)准备割煤移架推移前部刮板输送机进刀端头作业放顶煤拉后部刮板输送机文明生产。 每班完成三个循环,详见附图4:工作面作业流程图(略。)。3、工艺说明割煤。采煤机前滚筒割顶煤,后滚筒割底煤并清煤,割煤最大不得超过2.6m,最小不得低于2.2m,割平顶、 底,不留伞檐;
20、割顶时及时收回前滚筒侧13 架前探梁,严防割支架前探梁和千斤顶,割煤后及时伸出前探梁护顶,采煤机行至上下口时不得割煤体中锚杆或锚索。移架。采煤机割煤后,距后滚筒 3-5m 单架依次顺序随机移架,追机作业;架前来压冒顶时,绞顶插花移架,赶不上割煤时,停止割煤。移架做到快(移架速度快)、 够(推移步距够)、 正(操作正确无误)、 匀(平衡操作)、 平(推移溜移架确保三直两平)、 紧(及时支护,紧跟采煤机)、 净(及时清除架前架内浮煤矸)。推前部输送机。滞后采煤机推移输送机,最小弯曲段不小于 15m,按照从机头到机尾和从机尾到机头或从工作面中部向两头的顺序交替推溜,多点操作,推移后保证输送机平直,机
21、头、机尾不滞后,不任意分段推溜。放顶煤。 工作面初采时,待架顶爆破、 顶煤破落时,开始放顶煤,顶煤放出量控制在 2560之间,25m 范围内顶煤采出率达到 50,待初次来压后进行正常放煤。 工作面终采时,最后 15m不放顶煤,只进行割煤,同时开始铺双层金属网、打高强度锚杆,为工作面回撤做准备。放煤遵守“由底到顶,双轮间隔,等量顺序均匀,大块破碎,见矸关门”的原则,大块煤矸堵住放煤口时,摆动尾梁,升降插板破碎。 顶煤较硬和巷道压力大时,辅以超前预爆破,转移工作面超前压力和架顶松动爆破强制放顶煤,放完顶煤后升起尾梁,降下插板,以免矸石窜入煤流。拉后部输送机。放煤后按从机头到机尾或从机尾到机头的顺序
22、交替拉后部输送机。拉后部输送机前清净架间、架后大炭,以减少拉后部输送机阻力,严防夹破管路,同时多点操作,严防拉成急弯。端头支架移设。前部刮板输送机推直后,及时移设端头架。移设端头支架前打好超前支护,清净浮煤、 杂物,保持转载机平直,防止机头推掉道压坏胶带输送机机尾等。 端头架分 2-3次移到位,严禁伸完缸心而损坏缸体等。 移架时专人监护,严防夹破电缆及接线盒和冷却水嘴等;移架后及时升紧支架,支架顶梁平行顶板,端头后架不起拱。(三)循环工艺工作面采用“一采一放”的生产工艺,一个循环 0.8m,每天两班生产,一班检修,同时进行端头支护作业。二、工作面超前爆破及架顶爆破工作面部分煤质硬,f=23,两
23、顺槽顶板压力大,进行超前预爆破和架顶松动爆破弱化顶煤以转移压力、减小巷道变形和提高顶煤采出率。(一)超前预爆破弱化顶煤,转移回采巷道超前支护段压力超前预爆破在工作面35m以外进行,以松动、破碎顶煤,使超前压力向煤体深部转移,防止发生冲击地压及减少巷道变形。1、 炮眼布置及参数。 炮眼超前工作面3040m布置,一组两个炮眼,角度一大一小,垂直走向,与水平面夹角 4951,两孔间距 35m,斜长 1718m,方向指向顶板。用KHYD4CdI(A)型岩石电钻湿式打眼。2、 装药封孔。 正向装药,串联起爆,每孔分段装67个引药,毫秒煤矿许用电雷管引爆和煤矿许用二级硝铵炸药当班爆破,每孔药量为 12kg
24、,用黄泥土封孔,封泥长度不小于5m,孔口段为空段。3、雷管炸药消耗。平均日产取4 700t,则:万吨雷管消耗量:710 000/4 70014.9发,取14发。N1万吨炸药消耗量为1210 000/4 70025.5kg,取26kg。(二)、架顶松动爆破在顶煤坚硬区段局部进行架顶深孔松动爆破。1、炮眼布置及参数。炮眼沿工作面布置,排距4.8m,间距34.5m,前后排错距 1.5m,炮孔沿工作面单排线型布置,朝采空区方向,水平夹角 80,眼深 810m,用MZ12(A)型煤电钻打眼。炮眼数按经验取 8个。过渡架处扇形布Q1置炮孔,以利三角顶煤回收。2、装药封孔。采用 2 号煤矿许用销铵炸药正向爆
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