第一章 概 况
第一节 概 述
一、巷道名称
所掘巷道名称为北二采区1208-2运输顺槽。
二、巷道用途
北二采区1208-2运输顺槽用于北二采区1208-2综采工作面运煤及行人等。
三、设计长度、坡度及服务年限
北二采区1208-2运输顺槽A点至B点段巷道设计长度为1345.5m,A点-A′点巷道设计长度100.8m,施工坡度沿12-1煤顶板掘进,A′点-B点段巷道设计长度1244.7m,施工坡度沿-9°进入12-2煤层后沿12-2煤底板破顶掘进。服务年限2年。
四、巷道施工顺序
北二采区1208-2运输顺槽由A点拉门至A′点、B点的顺序施工(见附图1)。
五、本工作面2014年9月开工,预计2015年8月竣工。
六、北二采区1208-2运输顺槽平面图、剖面图(见附图1、2)。
第二节 编写依据
一、设计说明书及批准时间
设计说明书名称为《北二采区1208-2综采工作面巷道布置》,批准时间为2014年08月05日。
二、地质说明书及批准时间
地质说明书名称为《北二采区1208-2综采工作面掘进地质说明书》,批准时间为2014年08月 日。
三、矿压观测资料
根据已掘北二采区1208-1运输顺槽有关矿压观测资料,确定掘进地质构造段应力集中。
四、其他技术规定
根据《中华人民共和国安全生产行业标准》、《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿防治水规定》及矿有关技术要求。
第二章 地面相对位置及地质情况
第一节 地面相对位置及邻近采区开采情况
1、北二采区1208-2运输顺槽相应的地表为:鱼塘、稻田,标高+22.918~+23.625m,区域内的水体和建、构筑物对施工影响不大。
2、北二采区1208-2运输顺槽位于北二采区,北侧为北三采区1206采空区,上部为1208-1采空区,下部为未动区,对巷道施工影响不大。
3、北二采区1208-2运输顺槽临近为北二1208-1采空区、北三1206采空区,巷道部分地段在北二采区1208-1采空区内,掘进过程中应加强工作面出水征兆观察、顶板管理、通风及瓦斯监测工作。
4、井上下关系对照表(见表1)
表1
水平、采区北二采区工程名称北二采区1208-2运输顺槽
地表标高/m+22.918~+23.625井下标高/m-849.995~-979.443
地面的相对位置
建筑物、小井及其他鱼塘、稻田。
井下相对位置对
掘进巷道的影响北二采区1208-2运输顺槽位于北二采区,北侧为北三采区1206采空区,上部为1208-1采空区,下部为未动区,以上区域对掘进巷道影响不大。
临近采掘情况对
掘进巷道的影响北二采区1208-2运输顺槽北侧为北三采区1206采空区,上部为1208-1采空区,临近采掘现状对掘进巷道影响不大。
第二节 煤(岩)层赋存特征
1、煤岩层产状: 261°~272°∠5°~10°。
2、煤层情况: 12-1煤平均厚1.60米;12-1煤与12-2煤间夹矸为泥岩,平均厚为1.02米;12-2煤平均厚1.70米。12-2煤顶板为黑色泥岩,平均厚1.02米,底板为细砂岩,平均厚1.15米。底板细砂岩下为13煤,平均厚2.35米。
3、坚固性系数:12-1煤、12-2煤f=0.26;泥岩 f=2.19~2.65;细砂岩f=4~6;粉砂岩f=2.6~4.5;中砂岩f=6.2。
4、根据辽工大编制的瓦斯地质图及有关部门提供的实测瓦斯资料,分析预测北二采区1208-2掘进工作面瓦斯含量为1~4m³/t,掘进过程中应加强工作面的瓦斯管理。
5、根据煤层自燃倾向鉴定报告,12煤为Ⅱ类自燃煤层,自然发火期3-6个月,掘进过程中应加强防火管理,防止煤的自燃。
6、根据煤尘爆炸性鉴定报告,鉴定结论为12煤煤尘有爆炸性,掘进过程中应加强防尘管理。
7、地温:35-41℃。
8、煤、岩层赋存特征(见表2),煤层顶底板情况(见表3),地层综合柱状图(附图3)。
煤(岩)层特征表 表2
指 标参 数备 注
煤层厚度(平均)/m1.612-1煤
煤层厚度(平均)/m1.712-2煤
煤层倾角(最小~最大/平均)/°4~10/7
煤层硬度f0.26
煤层层理(发育程度)发育
煤层节理(发育程度)发育
自燃发火期/d3-6
预计绝对瓦斯涌出量/(m³/min) 0.18
预计相对瓦斯涌出量/(m³/t)1-4
煤尘爆炸性有
地温/℃ 35~41
自燃发火类型II类
煤层顶底板情况表 表3
顶底板名称岩石类别硬度f厚度/m岩性
顶板直接顶泥岩2.19-2.651.02灰黑色。
底板直接底细砂岩4-61.15灰黑色,泥质,致密。
第三节 地质构造
1、根据相邻巷道实际揭露资料推测,北二采区1208-2运输顺槽煤岩层节理、层理发育,掘进工作面总体构造形态为单斜构造,断层及裂隙发育, 掘进过程中将遇落差大于1米的断层1条,Fy4,产状;134°∠26°,落差1.5m,掘进过程中可能见一些小构造,对掘进施工无影响。
2、断层情况表:
编号断层名称性质走向倾角落差对工程的影响
1Fy4正断层134°∠26°1.5m无影响
3、火成岩情况
北二采区1208-2运输顺槽掘进过程中将遇火成岩墙1条、火成岩床1处,岩性均为辉绿岩,对掘进施工有一定影响,影响前掘长度73.6m,岩床平均厚0.3m,火成岩床侵蚀层位为12煤。其中岩墙厚度大于1m的火成岩1条,βμ2产状为;226°∠73°,宽:2.9m。火成岩具体位置、产状见地质说明书。
第三节 水文地质
1、采空区积水
北二采区1208-2工作面北侧为北二采区1206采空区,南侧为北二1210-1采空区,该工作面在掘进过程中受北二1210-1采空区积水及北二1208-1采空区积水影响,其中北二采区1210-1采空区预计剩余水量23105m³,水头高度14.9m,北二1208-1采空区积水预计剩余水量6670m³,水头高度5.0m。
2、巷道所在地层为石炭系上统太原组。太原组裂隙承压弱含水层,含水层平均厚22.72m,单位涌水量为0.00004~0.0006 h/sm,渗透系数为0.0004~0.00084 m/d。太原组上方为山西组地层,山西组裂隙承压弱含水层,含水层厚度为35.51m~41.29m,单位涌水量为0.00334h/sm,渗透系数为0.00913 m/d。太原组下方为本溪组地层,本溪组裂隙承压弱含水层,含水层平均厚39.81m,单位涌水量0.00064 h/sm,渗透系数0.00373 m/d。
3、综上所述,该工作面水文地质条件中等,围岩富水性弱,对该工作面前掘影响较小。根据相邻巷道揭露情况,预计工作面最大涌水量不超过2m³/h。
第三章 巷道布置及支护说明
第一节 巷道布置
1、北二采区1208-2运输顺槽位于北二采区,水平标高-849.995~-979.443m,0-100.8m区域内巷道断面形状为矩形,宽度4.6m,高度2.8m,沿12-1煤顶板掘进, 100.8-1345.5m区域内巷道断面形状为三心拱型,宽度5.333m,高度3.248m,沿-9°进入12-2煤层后沿12-2煤底板破顶掘进,巷道开拉门位置位于北二下采胶带巷,方位角为270°。
2、巷道断面图(见图1)
3、巷道开拉门施工
(1)巷道拉门施工前必须做好准备工作(通风系统、防尘喷雾系统、风水管路、机电设备、瓦斯监测系统),具备施工条件,经矿职能部门验收后,方准开工。
(2)拉门口3.0m范围内顶板补打锚索加强巷道支护(见图2)。
4、巷道施工顺序
巷道施工由A点拉门沿12-1煤顶板掘进,掘至A′点沿-9°进入12-2煤层后沿12-2煤底板破顶掘进掘至B点的顺序施工。
第二节 矿压观测
1、观测对象:北二采区1208-2运输顺槽。
2、观测内容:巷道顶板离层量,锚杆的锚固力。
3、观测方法:巷道拉门口10m内设一组顶板离层观测点,此后每前掘50m设一组顶板离层观测点,每掘进18m分别对帮、顶锚杆锚固力进行1组测试,每组3根,两帮各1根,顶板1根,进入1208-1采空区后取消观测,采用架U型钢棚做永久支护。
4、数据处理:顶锚杆锚固力≥70KN(17.5Mpa)。帮锚杆锚固力≥30KN(7.5Mpa)。
北二采区1208-2运输顺槽巷道断面图(单位mm) 图1
比例 1:60
巷道断面特征表
断面编号断面积锚杆参数锚索参数
(m²)长度直径锚深长度直径锚深
净掘mmmmmmmmmmmm
A-A′12.912.92200202150650021.76250
A′-B14.314.32200202150
北二采区1208-2运输顺槽拉门口大样图(单位mm) 图2
第三节 支护设计
一、确定巷道支护形式
1、根据地层综合柱状图资料分析,12-1#煤顶板为黑色泥岩,致密均一,贝壳状断口,含菱铁矿结核,12#-2煤顶板为黑色泥岩,黑色,致密,贝壳状断口,质软,易碎,赋存不稳定,上方为采空区冒落形成的再生顶,再生顶破碎易冒落。
2、根据"加固拱原理"和巷道所处的围岩性质(四类围岩)确定,预掘北二采区1208-2运输顺槽0-100.8m区域内巷道采用钢带、锚索、锚杆、金属网联合支护。100.8-1244.7m区域内巷道采用锚杆、金属网、钢带、架U型钢棚联合支护(巷道支护平、断面图见图1、3)。
二、0-100.8m区域内巷道支护计算原理
1、锚杆支护计算(计算原理按悬吊理论计算锚杆参数)
(1)锚杆长度计算:
锚杆长度:L≥L1+ L2+L3
式中:
L—锚杆理论长度(顶锚杆理论长度Lb,帮锚杆理论长度Lc)
L1—锚杆外露长度,取0.1m
L2—有效长度(顶锚杆取免压拱高b,帮锚杆煤帮破碎深度c)
L3—锚入岩层内深度(顶锚杆取0.8m,帮锚杆取0.6m)
B—巷道掘进宽度
H—巷道掘进高度
f—顶板岩石普氏系数,取3
ω—围岩的内摩擦角,取71.34°(查表得)
普氏免压拱高b=[B/2+Htan(45°-ω/2) ]/f
=[4.6/2+2.8×tan(45°-35.67°)]/2.5=0.875m
煤帮破碎深度c=H×tan(45°-ω/2)=2.8×tan(45°-35.67°)=0.575m
北二采区1208-2运输顺槽巷道帮顶锚杆、锚索布置图(单位mm) 图3
比例 1:60
经计算得出:
顶锚杆理论长度Lb=0.1+0.875+0.8=1.775m
帮锚杆理论长度Lc=0.1+0.575+0.6=1.275m
校核:Ls取2.2m,顶Ls≥Lb,帮Ls≥Lc,所选锚杆长度满足要求。
(2)锚杆间距、排距计算(设计时按间距×排距均为A²):
计算公式:A²=Q/KEγ=67.2/(2×1.47×26.07)=0.88
式中:
A=0.88×2=1.76m
A—锚杆间排距
Q—锚杆设计锚固力,取67.2KN/根
E—冒落拱高度,取参照H=B/2f
γ—被悬吊岩石的重力密度,取26.07 KN/m³
K—安全系数,一般取2