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-210水平四层煤柱矸石充填工作面

在线文档 2014-10-20 0
软件名称: -210水平四层煤柱矸石充填工作面
文件类型: .doc
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软件类型: Doc
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软件大小: 724.19 KB
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软件登陆: admin
作 者 :
官方网址: 官方站
程序演示: 演示
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整理时间: 2014-10-20
软件简介:

编号:HC/QCJS-01


新汶矿业集团


孙村煤矿采煤工作面作业规程


工作面名称: -210水平四层煤柱矸石充填工作面


编 制 人: 王长勇


区 队 长: 周继华


施工 单位: 开发部


批 准 人: 莫技


编制 日期: 2006年 11月7日


执行 日期: 2006年 月 日


目 录


编审单位及人员签字 ………………………………2


矿审批意见 ………………………………3


矿领导审批意见 ………………………………4


作业规程学习和考试记录  ………………………………5


作业规程复查记录 …………………………… 6


第一章 概况


第一节 工作面位置及井上下关系 ………………… 7


第二节 煤层 …………………………… 7


第三节 煤层顶底板 …………………………… 8


第四节 地质构造 …………………………… 9


第五节 水文地质 …………………………… 9


第六节 影响回采的其它因素 ……………………… 10


第七节 储量及服务年限 …………………………… 10


第二章 采煤方法


第一节 巷道布置 ……………………………… 10


第二节 采煤工艺 ……………………………… 10


第三节 设备配置 ……………………………… 15


第三章 顶板管理


第一节 支护设计 ……………………………… 17


第二节 工作面顶板管理 …………………………… 21


第三节 上下巷及端头顶板管理 ……………………23


第四节 矿压观测 ………………………………… 25


第五节 充填工艺 ………………………………… 26


第四章 生产系统


第一节 运输系统 ………………………………… 34


第二节 通防与监控系统 …………………………… 35


第三节 排水系统 ………………………………… 38


第四节 供电系统 ………………………………… 39


第五节 通讯照明系统 ……………………………… 40


第五章 劳动组织和主要经济技术指标


第一节 劳动组织 …………………………………… 41


第二节 主要经济技术指标 ………………………… 42


第六章 灾害预防及避灾路线 ………………………… 44


第七章 安全技术措施


第一节 一般规定 ………………………………… 45


第二节 顶板管理 ………………………………… 45


第三节 防治水 ………………………………… 48


第四节 爆破管理 ………………………………… 48


第五节 通防及安全监测 …………………………49


第六节 运输管理 ………………………………… 51


第七节 机电管理 ………………………………… 54


第八节 其它 ………………………………… 56


编 审 单 位 签 字


主编:技 术 部 年 月 日


施工单位 年 月 日


编制:通 防 年 月 日


机 电 年 月 日


运 输 年 月 日


施工:负 责 人 年 月 日


审查:技 术 年 月 日


地 测 年 月 日


通 防 年 月 日


机 电 年 月 日


回采矿长 年 月 日


分管副总:


运 输 年 月 日


机 电 年 月 日


通 防 年 月 日


安 监 年 月 日


回 采 年 月 日


矿审批意见


2006年11月7日由总工程师莫技主持,召集回采副总:田昌栋;安监处:庄国华;技术部:张传恕、李玉江、巩庆刚;机电部:张相龙、韩庆斌;通防部:牛光田;经考部:高玉辉;开发部:周继华、王长勇等对《-210水平四层煤柱矸石充填工作面》作业规程进行集体会审,会审意见如下:


1、工作面制作挡浆墙前,炮采推进过程中采用“见五回一”的方式进行顶板管理。


2、当采空区走向长度达到私膏体充填空间后即停止采煤,在工作面切顶排制作挡浆墙。挡浆墙宽度1.6米:即工作面在五排支柱控顶下,一次回收掉切顶的2排支柱后的空间。


3、挡浆墙西侧的木支柱超前切顶排回柱前支设。


4、制作挡浆墙回收切顶排的2排支柱时,必须由老塘向煤壁方向逐棵由下向上逐排回撤。


5、挡浆墙东侧的加固支柱其上方加设一排倾斜相互交接的顶梁,支柱上端支在顶梁的缺口内,下方支在不小于100mm的柱窝内。进行似膏体矸石充填时,必须对支柱上下端打好戗柱进行加固。待似膏体全部充填完毕,并确认凝固安全后,再由下向上逐架进行回撤挡浆墙东侧的加固支柱。


6、向上缩矸石充填的40T溜子和高速皮带机时,对碍事的支柱必须执行“先支后回”的原则打好临时支柱,严禁空顶作业。


7、进行似膏体矸石充填时,必须按规程的要求,在工作面及下平巷安全位置安设站岗人员,严禁任何人员进入站岗警戒范围内。


8、下平巷超前支柱随工作面的推进速度一起回撤,上平巷超前支柱待似膏体充填完毕后再回撤到工作面切顶排。


9、工作面采到-210大巷下方时,似膏体充填步距缩小为6m空顶距。


10、根据现场变化条件及时补充相应的措施。


领导审批意见


生产矿长意见:


矿总工程师意见


作业规程学习和考试记录


负责人: 传达人: 班次:


贯彻时间听传达人贯彻时间听传达人


年月日姓 名成绩签字年月日姓 名成绩签字



业 作业规程复查记录


作业规程名称新汶矿业集团孙村煤矿-210水平四层煤柱矸石充填工作面


施工单位开发部


复查时间


参加复查人员签字施工单位: 年 月 日


技术部: 年 月 日


通防部: 年 月 日


地测部: 年 月 日


机电部: 年 月 日


安监处: 年 月 日


总工程师: 年 月 日


存在主要问题


处理意见


第一章 概况


第一节工作面位置及井上下关系


工作面位于-210水平西部,东临-210皮带井保安煤柱线,西到F3断层和西斜井保护煤柱线,南部及北部四层煤均开采完毕,工作面上覆二层煤西部局部开采、东部未开采,三层煤未开采。


工作面平均走向长531m,平均倾斜宽55.6m,面积 29670 m2。工作面标高为-210.97~-234.39m。


工作面对应地面位置:大洛沟、洛沟~新泰公路以西的一片农田。柴汶河由东向西流经该工作面西部。


地面标高:+163.42m


工作面位置及井上下关系表 表一


水平名称-210水平采区名称前组二采区


地面标高+163.4m井下标高––-210.97~-234.39m


地面的相


对位置-210水平四层煤柱矸石充填工作面相对应的地面位置大洛沟、洛沟~新泰公路以西的一片农田。柴汶河由东向西流经该工作面西部。


回采对地面设施的影响-210水平四层煤柱矸石充填工作面上部地面地表将轻微沉降,但对民房不会造成影响,可正常开采。


井下位置及与相邻关系工作面位于-210水平西部,东临-210皮带井保安煤柱线,西到F3断层和西斜井保护煤柱线,南部及北部四层煤均开采完毕,工作面上覆二层煤西部局部开采、东部未开采,三层煤未开采。


走向长度531m倾斜长度55.6m面 积29670m2


第二节 煤层


本工作面设计开采煤层为四层煤,通过地质资料分析和工作面掘进揭露巷道证实,该工作面范围内,煤层稳定,结构简单,平均煤厚1.9m。具体情况如表二所示。


煤 层 情 况 表 表二


煤层厚度(m)1.8-2.0


1.9煤层结构简单煤层倾角(°)15.5


开采煤层4硬度1.5煤种气煤稳定程度稳定


煤层情况描述工作面煤层结构较简单,煤层稳定,煤层倾角15.5º。平均煤厚1.9m。煤层变异系数为3.17%,可采指数为1。


黑色,粉末黑褐色,容重1.38,硬度小,断口呈阶梯状,性脆且易碎,导电性弱,亮煤、暗煤和镜煤条带较宽,相互交替存在,具有条带结构和层状结构属半亮型煤。工作面煤层走向295º,倾向25º。


工作面瓦斯等级为低级,煤尘爆炸指数为37.1%,自燃发火期55天,预计原始地温为20℃,地压为935.975~994.525t/m2。


第三节 煤层顶底板


煤层顶底板情况表 (煤层顶底板综合柱状图附图1) 表三


顶、底板名称岩石名称厚度特征


伪顶泥岩0.2灰黑色、易落,厚度0.2m


直接顶


砂岩


9.0-13.0m白色中粒砂岩含灰色粉砂岩条带,厚层理致密、坚硬,抗压强度66.7MPa。


底板


粉砂岩


1.8m


灰色粉砂岩,层理发育、泥质、含植物碎屑化石,抗压强度21.4Mpa,其底部煤线为小五层煤。


第四节 地质构造


一、断层情况以及对回采的影响


工作面地质构造较简单,以断层为主。工作面煤层走向295º,倾向25º。倾角15.5º。断层情况见附表。有f1、f2、f3、f4 、f5、f6 断层落差分别为6.0m、2.0m、4.5m、0.6m,2.0m, 2.0m其中f1、f3对开采影响大。


断层情况表 表四


构造名称走向(°)倾向(°)倾角(°)性质落差(m)对回采影响程度


f14531560正6.0大


f219210260正2.0较大


f322113160正4.5大


f419910950正0.6较小


f522931965正2.0较大


f61889850正2.0较大


第五节 水文地质


一、涌水量


正常涌水量为0.1 m3/min。


最大涌水量按正常涌水量的2倍计算:


最大涌水量为0.2m3/min。


二、含水层(顶板和底板)分析


本工作面水文地质条件简单,顶板裂隙发育地段有少量砂岩裂隙水以滴、淋水形式出现。


第六节影响回采的其它因素


一、影响回采的其它情况见表五


影响回采的其它情况表 表五


瓦斯矿井为低瓦斯矿井,瓦斯相对涌出量1.643 m3/t,瓦斯绝对涌出量1.01 m3/min,本面参考值为0.6 m3/min。


煤尘爆炸指数四层煤煤尘具有爆炸性,爆炸指数为37.1%


煤的自燃倾向性有自燃倾向,发火期6~12个月


二、加强通风管理,保持进回风巷畅通,减小空气阻力,避免瓦斯积聚。采取综合防尘措施,降低粉尘浓度。


第七节 储量及服务年限


一、储量


工业储量:7.1万t;


可采储量:本矿的工作面回采率参考值为95%,可采储量6.7万t。


二、采煤工作面服务年限


本工作面采用炮采,每日采3茬,每茬循环进度0.8m,日循环进度2.4m。本工作面采用随采煤随进行矸石和似膏体矸石充填。每月平均矸石充填时间约10日。


本工作面采煤服务年限=可采推进长度/月设计推进长度


=531/(0.8×3×20×0.9)=12.1个月


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


-210水平四层煤柱矸石充填工作面是孙村煤矿2005年12月优化设计的。工作面采用走向长壁布置。工作面南侧轨道巷与-210西大巷、-210水平车场相连;北侧运输巷与1#钢缆皮带炮道、-400管子井相连。


二、采煤工作面轨道巷


-210水平四层煤柱矸石充填工作面南侧巷道为轨道巷,沿煤层底板布置,轨道巷采用锚杆网、锚网带支护,巷道采用梯形断面,净宽3.0m,净高2.4m,断面积7.2m2。主要用于该工作面的回风和运料。


轨道巷内布置有φ54mm的防尘管路一趟、φ50mm的高压风管路一趟。并在靠近工作面的地点设有乳化泵站等设备。


三、采煤工作面运输巷


-210水平四层煤柱矸石充填工作面下平巷为运输巷,沿煤层布置,靠巷道上帮敷设皮带,主要用于该工作面的进风和运煤。运输巷采用锚杆网、锚带网支护,巷道采用梯形断面,净宽3.0m,净高2.4m,断面积7.2m2。主要用于该工作面的进风和运煤。


运输巷内布置2寸防尘管路一趟,Ф108mm排水管路一趟,Ф50mm高压风管路一趟。


-210水平四层煤柱矸石充填工作面位置及巷道布置图(1:1000)


第二节 采煤工艺


一、采煤方法


采用走向长壁采煤法,由西向东后退式开采,爆破方式落煤,人工攉煤,40T(窄型)刮板输送机运煤,单体液压支柱配合金属铰接顶梁支护顶板,见五回一的支回方式,矸石和似膏体充填法管理顶板。


工作面自西向东采用爆破落煤方式采煤,打眼→定、放炮→人工攉煤、改贴帮柱→移溜→支柱1排→回柱1排(见五回一)→由西向东推采10米→沿切顶排向西1.6米处打设一排木点柱(柱距0.8米)制作挡浆墙→使用40T窄型溜子配5.5KW矸石充填机充填挡浆墙→似膏体矸石充填。


二、爆破落煤


矸石充填工作面采用爆破落煤,第一次打眼前工作面必须按1.2m间距支设贴帮柱,打眼放炮后,改贴帮柱,并攉煤随改贴帮柱。


1、打眼方法:炮眼采用双排眼布置,打眼前先敲帮问顶,整改加固支护,消除一切危险因素。打眼前,运输机停电闭锁并有专人看管开关,打眼时人员不准站在运输机内。打眼人员在完好支架及临时支护保护下操作,与回柱平行作业间距为回柱点以上10m,以下15m,用风煤钻或7655式风钻配六棱空心钻杆湿式打眼,用镐点眼,禁止套用老眼或残眼。打完眼后,风煤钻或风钻、风水管要拉到上下平巷支护完好处盘好。其他执行《煤矿安全技术操作规程》采煤专业采煤打眼工部分的有关规定。


2、爆破操作规定:


1)、装药定炮前先检查瓦斯,将定炮无关人员全部撤到安全地点,符合规定方可定炮,定炮必须由专职放炮员操作,用扫眼器清除炮眼内的煤粉,然后定炮,定炮必须使用专用炮棍,随定炮随将脚线扭结悬挂,避免与导电体接触。采用正向定炮、串联联线,每次爆破数量不超过60炮


2)、按电雷管顺序定炮连线,连线放炮必须由放炮员一人操作,定炮时,脚线必须扭结短路,必须一次定炮一次起爆。全面只准使用一个放炮器。炮后详细检查爆破情况,发现拒爆、残爆,按《煤矿安全规程》342条处理。


3)、定炮完毕,经检查符合放炮规定后,由班组长派专人将所有通往放炮地点所有通道内的所有人员全部撤到安全地点,并在站岗位置进行站岗,躲炮距离不小于50m,。站岗人员必须拉绳挂牌。放炮员清理现场后最后一个离开放炮地点,到达躲炮点吹哨后,按规定放炮。


站岗必须严格执行以下规定:


①放炮前,由当班班长亲自带领专人到规定地点进行派岗、站岗并将所有通达地点范围内人员全部撤到警戒线以外的安全地点并设人站岗。 由班长清点人数,方准下达放炮命令,安监员将闭锁钥匙交给放炮员,放炮员接到放炮命令,发出爆破警号后至少再等5s,方可起爆。


②炮后,班长、安监员、放炮员、瓦检员必须先巡视放炮地点,检查通风、瓦斯、煤尘、顶板、支柱、瞎炮、残炮等情况,如果有危险情况必须立即处理。确认安全无误后,班长安排人员撤岗,撤岗人员必须与回来通知放炮的人员是同一人,站岗人员在未见到撤岗人员之前,严禁让任何人员进入警戒范围,只有见到撤岗人接到撤岗命令后,方可撤岗。


③炮后检查支护情况,对放炮打歪、卸荷支柱重新整理,维护好顶板后方可生产。


3、煤层注水眼规定及要求


1)、施工方法


(1)、每次放炮前,进行煤层注水工作,用风煤钻或风钻进行打眼。


(2)、施工前准备工作:


钻孔注水前,必须检查支架状况,将支架加固整改一遍。


检查施工所用工具(风煤钻、水式钎尾、风钻、钻杆)是否完好齐全。


2)、操作规定:


(1)、钻孔布置在煤层中间顶板以下1.0m处,俯角15°,根据爆破落煤长度每6m 布置一个注水孔。


(2)选好眼位,调整好角度。钻孔过程中,必须按设专人监护顶板、煤帮状况,发现问题及时撤人。施工人员严格执行《煤矿安全技术操作规程》中有关打眼工的具体规定。


①根据循环进度,确定钻孔的深度为0.8m。


②钻孔钻到位置后,使用防尘水管和封孔器注水,采用自然渗透方式增加煤体含水量。在放炮前,必须将注水孔注满水,注水时间不少于3-5min,并用粘土炮泥将注水孔孔口封实,封泥长度不少于50mm。


③施工人员必须坚持敲帮问顶,及时用长把工具 (>1.5m) 摘掉悬矸活石,在完好支架保护下操作,严禁空顶作业,严禁站在运输机内,严禁开运输机。炮道内岩体有片帮危险又不易摘掉的,要支好戗柱。摘顶找帮前,必须加固好周围支架,维护好工作空间,摘顶找帮以下5m不得有人。


④必须坚持湿式打眼,严禁干打眼。


-210水平四层煤柱矸石充填工作面炮眼布置图(三视图)


炮眼特征表 表六


名称距离(m)位置角度眼深


(m)利用率(%)装药量(kg/孔)炮眼数量(个)


距顶(m)距底(m)仰俯


(ºº)水平


( ºº)


顶眼0.90.41.5仰5º851.0800.252


底眼0.91.50.4俯5º851.0800.252


爆破说明书 表七


序号项目单位数量说明


1打眼工具型号ZMS-60风煤钻、 7655风钻


台数台2


2炮眼特征每茬眼数个104


平均深度m1.0


每茬炮眼总长度m104


3火药炸药种类矿用乳化炸药Φ33×190 mm


每孔装药量kg/孔0.2


每茬用量kg20.8


吨耗kg/t0.21


4雷管种类毫秒延期电雷管1-5#


每茬用量个104


吨耗个/t1.05


5封泥炮泥粘土炮泥


水炮泥个104每孔不少于1个


封泥长度m≮0.5封满封实


6起爆联线方法串联联线


三、人工攉煤


1、炮后进入工作地点要检查顶板、煤壁及支护状况,先敲帮问顶,由班组长指定人员(支柱工)补齐缺柱、更换失效支柱,处理不安全隐患。清除作业区间控顶范围内的障碍物。


2、先洒水灭尘,再清理材料道、人行道内的浮煤,后攉炮道内的煤。


3、要握紧锹把,自上而下攉煤。先从煤堆边沿把煤顺势推入溜槽内,再沿底由溜槽边向煤壁方向逐步将煤攉入溜槽内,攉煤过程要进行洒水灭尘。


4、应先装碎煤,后装块煤,以防块煤滚动伤人。


5、攉煤前,先在原贴帮柱靠煤壁相应位置扒出柱窝,支设贴帮柱后开始自上而下攉煤,攉够1.2m间距,及时靠煤壁自上而下改支贴帮柱,否则不准攉煤。


6、分组攉煤间距15m。


7、严禁站(骑)在运输机上攉煤。


8、输送机停止运转时不准攉煤。


四、采煤方法


采用走向长壁后退式采煤法,矸石充填法管理顶板。


四、工作面正规循环生产能力


工作面每日3茬,每茬进度0.8m,煤层高度1.9m,采煤时回收率0.95,则


日产量=55×1.9×0.8×1.38×3×0.95=328.8t


月产量=328.8×20=6576t


第三节 设备配置


一、运输设备


1、刮板输送机二(部):型号:(窄型) SGW—40T


(1).主机


设计长度:55m 出厂长度:100m


输送量:150t/h 垂直方向弯曲:±3°º


水平方向弯曲:±3°º 中部槽规格:1500×500×190mm


(2).刮板链双边链


规格:φ18×64mm 链速:0.868m/s


刮板间距:1080mm


(3).电动机


型号:DSB-55 -4B 转速:1475rpm


电压:1140/660V 功率:55kW


(4).卸载方式:端卸


(5).传动布置方式:平行


(6).紧链方式:摩擦式


2、转载机型号为SGW—40T


(1).主机


设计长度:55m 出厂长度:100m


输送量:150t/h 垂直方向弯曲:±3°º


水平方向弯曲:±3°º 中部槽规格:1500×630×190mm


(2).刮板链双边链


规格:φ18×64mm 链速:0.868m/s


刮板间距:1080mm


(3).电动机


型号:DSB-55 -4B 转速:1475rpm


电压:1140/660V 功率:55kW


(4).卸载方式:端卸


(5).传动布置方式:平行


(6).紧链方式:摩擦式


三、、乳化液泵站


乳化液泵技术参数


公称压力:31.5MPa 公称流量:160L/min


电机功率:110kW 电机电压:1140V/660V


电机转速:1475r/min


2、乳化液箱技术参数


型号:RX-200/16 有效容积:1600L


额定卸载压力:18 MPa


工作面设备配置表 表八


机械名称型号规格单位数量用途


运输机SGW-40T(窄型)40kW部2运煤、矸


转载机SGW—40T55kW部1运煤


高速皮带机5.5KW部1运矸


乳化液泵BRW160/31.5110台2供液


-210水平四层煤柱矸石充填工作面设备布置示意图


第三章 顶板管理


第一节支护设计


一、工作面基本情况


1、工作面主要参数 表九


煤层厚(m)采高(m)倾角(°)面长(m)走向(m)煤层号


1.91.915.5555314


2、支护材料


本工作面使用DZ22-25/100 、DZ25-25/100外注式单体支柱配HDJA-800型金属铰接顶梁进行支护。


3、顶板管理方法:采用走向长壁采煤法,矸石充填法管理顶板。伪顶灰黑色、易落,厚度0.2m;直接顶白色中粒砂岩含灰色粉砂岩条带,厚层理致密、坚硬,抗压强度66.7MPa,厚度9.0~13m。


二、同煤层观测工作面生产条件及矿压观测参数


(一) 单体支柱工作面的支护设计: 根据工作面地质条件和矿压资料,确定本工作面使用DZ22-25/100 、DZ25-25/100外注式单体支柱配HDJA-800型金属铰接顶梁进行支护。


(二)采用类比法进行设计


1、参考同煤层矿压观测资料,观测工作面生产条件


工作面编号:3421;采高2.1m;煤层倾角:23.2°;距地表垂高996m;柱梁型号:DZ22-25/100单体液压支柱、HDJA-800金属铰接顶梁;支护方式:排距:0.8m;柱距:0.6m;最大控顶距:4.5m;最小控顶距:3.7m;支护密度:2.08根/m2;支护强度:446.7kN/m2;切顶方式:一排戗棚,丛柱;支回方式:放顶步距:0.8m。


2、矿压参数


序号项目单位数值序号项目单位数值


1顶板


分类直接顶类别类36周期来压来压步距


来压步距m13.2


基本顶分级级Ⅱ支柱载荷平均值kN179.7


最大


平均值


252.3


2底板


分类底板类别类Ⅲb


顶板下沉量平均值mm160.4


底板比压MPa29.4最大平均值169.3


3直接顶初次垮落步距m26顶板下沉速度平均值mm/h6.13


最大平均值6.57


4


初次来压来压步距m30


7全部观测段支柱载荷平均值kN158.9


支柱载荷平均值kN177.2


最大平均值


243.4


最大平均值245.2


顶板下沉量平均值mm131.7


顶板下沉量平钧值mm198.1最大平均值140.4


最大平均值212.2


顶板下沉速度平均值mm/h5.42


顶板下沉速度平均值mm/h7.61最大


平均值


5.76


最大平均值8.23


离散系数0.23


5超前压力影响范围上平巷m25


下平巷m15


(三)控制设计


1、确定合理的支护强度


A、工作面直接顶的冒落高度计算


Sa=△haL0/Lk=0.16×13.2/4.5=0.469(m)


Sa:老顶触矸处的冒落下沉量


△ha:周期来压顶板下沉量


Lk:最大控顶距


L0:周期来压步距


Mz=(H-Sa)/(Ka-1)=(1.9-0.469)/(1.3-1)=4.77(m)


式中:Mz:直接顶冒落高度


Ka:直接顶碎胀系数


B:回归分析法


Ps=Ck(39hm+2.4Lr-6.9N+134)


=1.4(39×1.9+2.4×30-6.9×4.77/1.9+134)=368kN/m2


式中:Ps:支护强度kN/m2


hm:工作面采高m


Lr:初次来压步距m


N:采空充填系数,N=hi/hm,hi:直接顶冒高


Ck:备用系数,一般取1.2—1.4


C、位态方程


Ps=A+Ko×△h/△hr


式中:Ps:支护强度kN/m2


A= hi×r= 4.75×2.5=11.875t/m2=116.4kN/m2


hi:直接顶厚度;r:直接顶容重;Ko:位态常数


Ko=Po-A=252.3-116.4=135.9kN/m2


△h:来压时顶板下沉量的平均最大值mm


△hr:要求控制顶板下沉量


Ps=116.4+135.9×0.169/0.19=246.2kN/m2


D、用初次来压和周期来压期间支柱载荷平均值法


Ps=(P1+P2)×2.08/2=(177.2+179.7)×2.08/2=371.2kN/m2


E、用8倍采高计算支护强度


Ps=8hmr=8×1.9×2.5=38t/m2=372.4kN/m2


选取以上计算方法结果中支护强度最大值确定的合理支护强度


Ps=372.4kN/m2


2、确定合理的支护密度


Rt=RKjKbKaKz=245×0.99×0.9×0.95×0.95=197kN


式中: Rt:液压支柱实际有效支撑力,kN


R:支柱额定工作阻力


Kj:支柱工作系数,0.99


Kz:支柱增阻系数,0.95


Kb:不均匀系数,0.9


Ka:倾角系数,0.95


N=Ps/Rt=372.4/197=1.88(根/m2)


式中:N:合理支护密度:根/m2


Ps:合理支护强度kN/m2


3、验算柱排距:


n1=1/di=1/(0.6×0.8)=2.08根/m2> n=1.89根/m2


式中:n1—工作面实际支护密度,根/m2


d—柱距,0.6m


i__排距,0.8m


实际支护强度:197×2.08=409.8 kN/m2


4、选择控顶距:


根据工作面煤层储存条件、现有的技术装备、及上述分析计算,确定工作面支护参数如下:DZ22-25/100 、DZ25-25/100型单体液压支柱和HDJA-800金属铰接顶梁。排距0.8m,柱距0.8m,最大控顶5.3m,最小控顶4.5m,见五回一,炮道宽1.3m,切顶排支设一排临时支柱,兼做固定挡浆墙支柱,回柱步距1.6m。正常支柱步距0.8m,制作党浆墙回切顶排步距为1.6m。


因此本工作面的支护强度完全满足控制顶板的需要,本工作面的支护参数是可行的。


5、柱鞋直径的选择:


Φ≥200√Rt/πQ=200√197/3.14×29.4 =0.292m=292mm


式中:


Φ—铁鞋直径(mm)


Q—底板比压,(Mpa )


因此工作面选用Φ320mm的柱鞋满足要求。


根据以上计算确定该工作面支护参数如下


工作面基本支护规格表 (表八)


名 称支护


形式支柱控顶距支护参数顶板管理


方式回柱


步距(m)


排距(m)柱距(m)最大(m)最小(m)密度


棵/m2强度kN/m2支回切顶


1.6


规格柱梁0.80.64.53.72.08409.8见五回二


(四)、选取支护参数的可行性分析


1、根据以上支护密度的计算,其支护密度为1.88(棵/m2)即可满足要求,本工作面的实际支护密度为2.08(棵/m2)大于计算的支护密度,所以本工作面的支护密度是可行的。


2、本工作面选取的支护强度为409.8kN/m2大于合理的支护强度372.4kN/m2,通过以上计算分析本面选取的支护参数是可行的。


3、支护材料选择


根据工作面采高及现有技术装备,决定采用DZ20-25/100 、DZ22-25/100 、DZ25-25/100、DZ28-25/100外注式单体液压支柱,HDJA-800型金属铰接顶梁,工作面正规支柱穿铁鞋(特殊支护只在软底时穿铁鞋),初撑力90kN,使用中流量防飞三用阀。


单体支柱规格表 (表九)


单体支柱规格 DZ20-25/100 DZ22-25/100 DZ25-25/100 DZ28-25/100


最大支撑高度1840mm2140mm2400mm2700mm


最小支撑高度1440mm1640mm1800mm2200mm


额定工作阻力245kN245kN245kN245kN


三、乳化液泵站


(一)泵站选型、数量


乳化泵选用DRB-160/31.5型二台,RX-200/16泵箱。输液管路选用Φ30 mm无缝钢管,耐压18MPa以上。


乳化泵主要技术参数如下: 公称压力:31.5MPa 公称流量:160L/min


输出压力:18MPa 电机功率:110kW


乳化液配比:2~3% 电机转速:1475r/min


电机电压:660V


乳化液箱技术参数


型号:RX-200/16 有效容积:1600L


(二)泵站设置位置


泵站安设在-210贯穿石门与小反井之间的回风巷中。


(三)泵站使用规定


要保证泵站压力不低于18MPa,使用乳化液自动配比器,乳化液浓度2%--3%,使用糖量计进行乳化液浓度监测。要加强泵站的维修,杜绝系统的窜漏液。


第二节工作面顶板管理


一、正常工作时顶板支护方式


1、炮道支护措施。(包括支柱挂梁、使用π型钢梁及防止放炮崩倒支柱等加强措施)


(1)炮道采用预挂顶梁,柱梁同步升起的支护方式。即在支柱的同时预挂一根顶梁,并与支柱同步升起,使顶梁前端接顶吃劲。操作时必须两人一组,施工人员站在上方用锤将人行道的水平销倒掉后,一人托起顶梁插接,贯满圆销,按由下而上插上防飞水平销,另一人在人行道内支柱的斜上方缓慢降支柱,使顶梁稍离顶板,然后将顶梁调整到适当角度,重新由下向上插牢防飞水平销,然后升柱接顶并持续注液3—5S。


工作面单加顶梁时,必须向老塘侧倒铰一根并在顶梁下支设支柱,严禁单挑。


(2)柱梁布置方式为齐梁齐柱布置,顶梁前悬0.4m,后悬0.4m,柱距0.6m,排距0.8m,最大控顶距4.5m,最小控顶距3.7m,机(炮)道宽度1.3m。


(3)、工作面支柱的支设要求:


a支柱要拉线支设,保持3-5°迎山角,不得支在浮煤(矸)上,并及时拴好防倒绳。


b工作面顶梁要铰接使用,铰接率大于90%,不得出现连续两根不铰接顶梁。工作面所有载荷支柱必须拴牢防倒绳。


c支柱进面前要经过试压,试压合格后方准进面,严禁使用损坏失效的柱梁,面上无空载支柱。


d及时更换适宜高度的支柱,不准超高采煤和支柱无缩量使用。支柱最大支设高度应小于最大设计高度0.1m,最小支设高度应大于最小设计高度0.2m。


e新支柱进面前要反复注液排气,排净为止。


f泵站压力要达到18Mpa。随支柱随进行二次注液,支柱初撑力达到90kN以上。


g局部漏顶处打木垛穿顶支护顶板。


工作面支柱必须严格按“八个三”的要求施工:


“三直”:煤壁直、溜子直、支柱直。


“三线”:顶梁鱼口一条线,顶梁走向一条线,支柱走向一条线。


“三对号”:支柱、顶梁、铁鞋对号。


“三朝上”:支柱手把体朝上,水平肖小头朝上,三用阀卸载阀朝上。


“三整齐”:顶梁竖放整齐,回出的支柱支设整齐,切顶线整齐不窜矸。


“三达到”:泵站压力达到18Mpa以上,支柱初撑力达到90kN以上,乳化液浓度达到2-3%以上。


“三齐全”:移溜器齐全,特殊支护齐全,施工工具齐全。


“三畅通”:上、下出口及平巷畅通,工作面人行道畅通,回柱退路畅通。


(4)炮道内的伞檐倾斜长度超过1m时,突出部分不超过200mm;长度1m以下时,突出部分不超过250mm。否则,要用长扒子(>1.5m)摘掉,摘除时以下5m不准有人,并停机停溜,人员站在摘顶找帮上方位置操作。


2、支设贴帮柱要求:


工作面全面支设贴帮柱,柱距1.2m,自上而下支在顶梁、π型钢梁或木托板下。支设贴帮柱前,必须先敲帮问顶,摘除悬矸活石。支设(改支)贴帮柱时,以下8m不准有人。


3、采煤过程中有漏顶危险或已经漏顶时, 断层带、顶板破碎带等,按1.2m间距在正规柱梁空档内使用长2.8m的π型钢梁,一梁二柱支设。支设及移动π型钢梁时,三人操作,一人扶柱升柱,两人以支柱为支点把π型钢前移到位,步距0.8m,前移到煤壁调整好位置后均匀升柱直至接顶吃劲,顶板破碎时必须用木料穿实。操作过程中必须停溜,并且人员严禁站在溜子内操作。


二、回柱方法与各工序平行作业顺序和安全距离


1、回柱方法


(1)人工分段回柱,分段距离不小于15m,接茬选在顶板完整、采空区无悬顶处,断层、顶板破碎带要分在同一组回收。


(2)每组由2-3人组成,一人回柱、一人拉柱,拉柱所使用钩子长度不小于1.5m,顶板破碎处必须由3人组成,一人观察顶板。


(3)回柱前首先检查所属范围内的安全状况,包括支架是否完好齐全、退路是否畅通、有无悬矸活石、悬顶情况如何,发现问题及时处理,否则不得回柱。


采空区充填前两茬,靠切顶排按1.2m间距在顶梁空挡内支设带挑头的木信号柱(Φ≮0.16m) ,支完后再回柱。


(4)回收时人员站在所回支柱斜上方末前排第二个点柱空档内,在完好支架的保护下,严格按自下而上,由里向外的顺序的“三角回柱法”,回收斜下方支柱。


回收时,严格执行“一查顶”、“二问柱”、“三回柱”的程序和“二必须”(必须用绳长不小于1.5m的卸荷手把远距离操作,埋压的支柱必须使用手拉葫芦配合远距离操作)的规定。回到隔离点柱附近时,必须细心问顶,清理好退路,支好护身柱,并对隔离点柱进行检查;回收最后几棵支柱时,必须有专人负责照明监护。


(5)回柱要用长把工具(≮1.5m),卸荷手把应拴有长不小于1.5m的绳子。回柱点使用两个水平销, 用锤打紧,并随回柱交替上移。回柱时,先回支柱,拉出铁鞋,观察好顶板后,用大锤倒掉水平销,最后用大锤砸出顶梁圆销,将顶梁回出。


(6)埋压的柱梁要在临时支护的保护下,挑顶或卧底排矸后用手拉葫芦远距离(不小于1.5m)回出。


(7)滑入老塘的物料用钩子勾出,严禁人员进入老塘取料。回出的支柱对号升放并拴好防倒绳,顶梁对号竖放,回出的铁鞋对号挂在第二排支柱手把上。


(8)回柱点以上5m,以下8m禁止其它工作。


(9)回柱过程中,发现煤壁片帮、掉矸、支柱钻底、歪斜等现象时,人员必须立即撤至安全地点,待压力稳定,经班组长、安监员检查无误后,方可重新进入工作面进行回柱。


(10)工作面达到最大控顶距,必须及时回柱,禁止超宽采煤。


2、与各工序平行作业顺序和安全距离


分段回柱距离 不小于15m


回柱与支柱距离 不小于15m


支柱与移溜子距离 不大于15m


装引药与电气设备距离 大于10m


3、回柱示意图及说明。


(1)、回收工具及长度


钩子长度不小于1.5m;钎子长度不小于1.2m;锤把长度不小于1.0m;卸荷把绳长度不小于1.5m并全部展开,锨、镐。


(2)、操作顺序:先检查回柱空间的支护情况并及时处理隐患 检查切顶排的联网及补网情况 清理出畅通的安全退路 打好隔离支柱 在顶梁T1、T2下插全扁销 按图中的位置回收支柱1和顶梁T1 把支柱1对号升放在新切顶排空挡内,T1顶梁竖放在支柱1上 依次向上回收柱梁。


回柱图


三、特殊时期的顶板管理


(一)来压及停采前的顶板管理 :


1、工作面基本顶初次来压前必须编制专门安全技术措施。


2、工作面基本顶初次来压和周期来压期间,应加强来压时的预测预报工作,由矿压部门在轨道、运输顺槽挂牌标明来压位置。


3、工作面支柱以及轨道、运输顺槽所有单体支柱必须达到初撑力,特别注意工作面中部支柱的初撑力及支柱状态,及时采取措施预防冒顶。


4、加强上、下端头顶板管理,要提高支护质量,适当加大支护密度,确保端头支护强度,联网与巷道搭接0.5m以上,防止出现端头冒顶。


5、工作面停采时要编制停采措施,加强顶板管理。


(二)过断层及顶板破碎带时的顶板管理:


1、过断层及顶板破碎带时执行后述的安全技术措施,确保安全。


2、备足物料,加强现场监督检查,上全特殊支护,确保支护强度。


第三节、顺槽及端头顶板管理


一、-210矸石充填工作面上下端头支护


1、工作面下端头的最大控顶距:5.3m,最小控顶距:4.5m;工作面最大控顶距:4.5m,最小控顶距:3.7m。上、下安全出口:净宽不小于0.8m,净高不小于1.8m。


2、下端头使用6架双楔调角定位顶梁,按0.6m间距布置在端头位置,支柱排距0.8m,柱距0.6m,顶梁前悬0.6m,后悬0.2m,机头上方定位顶梁只允许一根无柱梁(改超前机窝未移机头前除外),运输炮道至煤壁始终保持双楔并齐全牢固,双楔反向对插打紧,凹面朝上,外露部分不得小于30mm,缺口超前煤壁0.8m,煤壁侧保持两排支柱并拴好防倒绳,定位顶梁垂直煤壁向前铰接使用,支柱全部穿铁鞋支设。


3、放炮后敲帮问顶、摘除悬矸活石和松动的煤帮,扶倒柱,并随摘煤帮随挂齐定位顶梁,在定位顶梁的有效保护下随攉煤随改支柱。


二、两巷超前支护


1、两巷超前支护距离,超前支护自切顶排向外不小于30m。采用Dz22-25/100、Dz25-25/100型单体支柱,HDJA-800型顶梁进行支护。


超前支护基本形式为:双排柱梁,排距上平巷不小于1.2m、下平巷不小于0.8m,柱距不大于1.0m。


2、支护要求


双排超前支柱支在顶板下(有锚带时支在锚带下),局部超高处采用顶梁之上打木垛的方式支护顶板,打木垛穿顶措施执行后述打木垛穿顶措施有关规定。初撑力不小于50kN,支柱必须穿铁鞋(Φ320mm),并拴好防倒绳。


3、回撤方法和要求


上下平巷超前支护30m范围内巷道高度不小于1.6m,宽度不小于2m。专人清理维护,及时复棚,更换断棚折柱,锚杆(带)维护段有漏顶危险时及时使棚维护。


锚带回收时,在超前支柱的保护下,超前切顶线0.8m卸除锚杆上螺帽,回柱后,用钎子撬下锚带,用长钩子(不小于1.5m)拉出。回收时,要视顶板情况支设临时柱,回完后,在切顶排以里锚带下支设两棵关门柱,关门柱升紧打牢。平巷回收不得滞后端头切顶排。巷道内铁棚必须使用机械回收。


4、物料存放要求:


(1)坑木管理:


工作面坑木挂牌管理,分不同规格码放整齐,不准影响行人、通风,坑木要尽量回收,提高复用率。


(2)备用料存放地点:


备用料存放在上下巷超前支护以外50-100m范围内顶板完整无淋水和淤泥积水的地点,分类码放整齐,并挂牌管理。备用料排列在巷道一帮,宽度小于巷道的三分之一,物料与轨道的安全间隙不低于0.5m,不得妨碍行人、运料、通风。


-210矸石充填工作面、端头及两巷超前支护示意图(平、剖面图)


第四节 矿压观测


一、观测内容:


1、支柱载荷


2、活柱缩量


3、顶板下沉量及下沉速度


4、工作面上下两巷超前压力影响范围


根据观测结果对工作面顶板运动规律、来压特征,工作面支柱受力特点,支柱对顶板的适应性和控制效果,超前支承压力影响范围和分布特点,顶板稳定性,工作面支护质量等进行定期分析,并进一步了解煤、岩体力学参数等基础数据。


二、观测区的布置:


1、工作面测区:


在工作面的中部顶板完整处设一个测区,观测过程中可根据顶板的状况把测区控制在上下25m范围内,以保持测区走向的连续性,每个测区沿倾斜方向布置三条支柱载荷与活柱缩量观测线,沿倾斜方向布置二条顶板移近量观测线,沿走向方向布置观测排,排距0.8m。


2、观测方法:


(1)支柱载荷的测定:


使用单体液压支柱增压式测力计测支柱载荷,观测期间使用一台,备用一台。


(2)顶板下沉量的观测:


用DDJ-3型测杆测顶板下沉量,在每一个观测排的顶底板上分别设立基点,测量每茬的顶底板相对移近量。基点破坏后及时在原位置或附近进行补设。


(3)活柱缩量的观测:


在支柱的活柱与基柱上分别标出基点,用钢卷尺直接测量两基点的相对移近量,记录活柱下缩量。


3、巷道测区:


在工作面上下平巷距切眼煤壁60m左右的位置各设立一组观测点进行观测,通过观测点距工作面不同距离的变化规律,分析确定工作面上、下平巷的超前压力影响范围。


4、观测方法:


上、下两巷超前压力影响范围的观测:


在工作面上下平巷距切眼煤壁60m左右的位置各设立一组观测点,测点按“十字布置”方式,用测枪测量巷道顶底板及两帮位移量。


三、支护质量监测


每天由安监处不定期对工作面和顺槽支护质量动态检查三次,对存在的问题,由班组立即整改。


监测内容要包括支柱初撑力、煤壁片帮情况、梁端距、采高及端面顶板冒落情况、两顺槽单体支柱初撑力、超前支护质量等。


四、观测时间要求


1、工作面:观测到老顶初次来压和六次周期来压。


2、顺槽:观测至工作面推进20Om止。


3、支护质量监测:整个生产期间。


第五节 充填工艺


一、充填系统


1、矸石充填方式及骨料


由于工作面上覆-210水平车场,距-210泵房、水仓距离较近,为提高采空区充满率,根据工作面地质及开采技术条件,采用块状矸石充填时矸石块度≯200mm,似膏体自流充填,充填骨料主要采用煤矸石,为提高煤矸石充填料浆输送质量浓度,改善管道输送性能,降低管道磨损,在充填料中加入粉煤灰和复合减水剂,为提高浆体的早期自立能力,加入32.5标号的普通硅酸盐水泥作为胶凝剂。


2、充填制浆系统:


设计在煤矸石山附近建立充填制备站,施工两个充填钻孔,一个工作,一个备用,钻孔标高+170m,至-210水平垂直高差约为380m,工作钻孔坐标:X20561916,Y3971820;备用钻孔坐标:X20561917,Y3971820。两钻孔间距10m,充填制备站的主要功能是将水泥、粉煤灰、煤矸石加水制成质量浓度为72~75%的胶结充填料浆,通过钻孔和管道输送至井下待充填的采场,充填系统主要包括:


(1)充填料的运输与储存系统


破碎后的合格粒度煤矸石经皮带运至圆盘给料机漏斗附近的卧式砂仓内,经圆盘给料机、振动筛、电子皮带秤计量后通过皮带运输机转运到主搅拌桶内,水泥、粉煤灰用散装罐车运送,通过高压气卸入立式水泥仓和粉煤灰仓内,经仓底插板阀、星形给料机、冲板流量计计量后通过单螺旋输送机输送至同一个搅拌桶内,搅拌形成水泥粉煤灰浆,然后转运到主搅拌桶内。


(2)搅拌系统


用强力机械搅拌装置搅拌破坏微细颗粒固体和水产生的聚凝集合体。


(3)供水系统


供水能力达不到要求,需安设加压水泵。


(4)检测系统


高浓度料浆具有良好性能的浓度范围很小,料浆浓度的变化对充填料浆的特性的影响极为敏感,为顺利实现全尾砂高浓度胶结充填,必须建立可靠完善的充填监控系统,实现对料浆浓度、流量及各种物料配比的监测和调节。


(5)高浓度胶结充填料浆,通过钻孔和井下敷设的管道输送到采场进行充填。为了保证管路的畅通性, 管路要尽量平直;在需要拐弯或遇有上下起伏时,要尽量保证管路的平缓性,不要出现急弯;并且在拐弯或上下起伏处安设事故阀。


二、矸石充填工艺:


充填系统


1、矸石充填方式及骨料


由于工作面上覆-210水平车场,距-210泵房、水仓距离较近,为提高采空区充满率,根据工作面地质及开采技术条件,采用似膏体自流充填,充填骨料主要采用煤矸石,为提高煤矸石充填料浆输送质量浓度,改善管道输送性能,降低管道磨损,在充填料中加入粉煤灰和复合减水剂,为提高浆体的早期自立能力,加入32.5标号的普通硅酸盐水泥作为胶凝剂。


2、充填制浆系统:


设计在煤矸石山附近建立充填制备站,施工两个充填钻孔,一个工作,一个备用,钻孔标高+170m,至-210水平垂直高差约为380m,工作钻孔坐标:X20561916,Y3971820;备用钻孔坐标:X20561917,Y3971820。两钻孔间距10m,充填制备站的主要功能是将水泥、粉煤灰、煤矸石加水制成质量浓度为72~75%的胶结充填料浆,通过钻孔和管道输送至井下待充填的采场,充填系统主要包括:


(1)充填料的运输与储存系统


破碎后的合格粒度煤矸石经皮带运至圆盘给料机漏斗附近的卧式砂仓内,经圆盘给料机、振动筛、电子皮带秤计量后通过皮带运输机转运到主搅拌桶内,水泥、粉煤灰用散装罐车运送,通过高压气卸入立式水泥仓和粉煤灰仓内,经仓底插板阀、星形给料机、冲板流量计计量后通过单螺旋输送机输送至同一个搅拌桶内,搅拌形成水泥粉煤灰浆,然后转运到主搅拌桶内。


(2)搅拌系统


用强力机械搅拌装置搅拌破坏微细颗粒固体和水产生的聚凝集合体。


(3)供水系统


供水能力达不到要求,需安设加压水泵。


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