1207工作面设计说明书

目         录

前  言 1
第一章   工作面概况及地质特征 1
第一节  概况 1
第二节  地质特征 2
第二章   采煤方法、设备选型及巷道布置 4
第一节   采煤方法及设备选型 4
第二节    工作面巷道布置 6
第三章   工作面生产能力及生产系统 8
第一节   工作面生产能力 8
第二节   生产系统 9
第三节   机电设备及供电系统 17
第四章 技术经济指标 36
第五章  存在问题及安全技术措施 37
附件 38

 
前  言

根据《采矿设计手册》、《综采技术手册》及《煤矿安全规程》等有关规定及要求，对1207综采工作面进行设计，该工作面位于我矿+535m水平采区南翼，是新安煤矿的第二个采煤工作面，预计2011年7月20日方出。

第一章   工作面概况及地质特征

第一节  概况

一、工作面位置及地表概况
1207综采工作面位于我矿+535m水平采区，该面是我矿首个综采工作面；地面位置：位于工业广场主副井以西800m南侧2500m的范围内。井下位置及四邻采掘情况：东侧为与设计的1205工作面；西侧为井田边界；北侧为设计的1208工作面及矿井三大运输系统；南侧为井田边界。
二、工作面参数
工作面地面标高+1250～+1450m，工作面标高+330～+530m。工作面走向平均长2362m，倾斜长中-中154m。

第二节  地质特征

一、煤层及顶底板情况
1.煤层情况
①煤层的物理性质：黑色，条痕为褐黑色，沥青光泽，断口多为参差状。
②煤层结构及平均厚度：结构为1.54～3.2（0.5）0.6（0.6）1.0；平均煤层厚度为3.0m。
③煤层倾角： 4～6°，平均5°。
2.顶底板情况
①老顶：中～细粒砂岩，平均厚度7.5m，灰白色成分以石英和风化长石为主，含炭屑、白云母、黄铁矿，泥质胶结，局部钙质胶结，层理不发育。
②直接顶：泥岩或砂质泥岩，平均厚度2.7m，灰色，性脆、显层理、局部夹煤线0.2m。
③直接底：砂质泥岩，平均厚度3.8m，灰色，成分为泥质，夹较多的细砂岩条带，层理发育，含有植物化石碎片。
④老底：为砂岩、泥岩、砂泥岩的无序组合，岩相变化较大。
3.工作面矿压情况
根据周边新窑、新柏的矿压数据，预计1207工作面初次来压步距20米，周期来压步距15米。
二、地质构造
该面处于安口-新窑向斜的起伏端，横跨向斜的轴部，预计小断层相对较为发育。
三、水文地质
由于该面为仰采工作工作面，加之处于向斜的轴部，汇水条件丰富，预计顶板砂岩水涌出量为3～15 m3/h。
四、储量
工业储量：2500×150×3.0×1.33×cos10°＝1435464（ t ）
可采储量：1196220×97%×93%=1294932（ t ）
五、瓦斯、煤尘、自燃情况
1.瓦斯：瓦斯涌出量低，约0.16m3/t
2.煤尘：具爆炸性危险
3.自燃：燃点在308～347℃，自燃发火期为3个月
4.地温：20℃±2℃
5.地压：压力大、显现明显
六、存在问题及建议
1.顶板岩层裂隙发育、破碎易冒、松软，施工过程中应加强工程质量和顶板管理；根据地质条件的变化适时采取相应的支护措施。
2.回采时，围岩出水和生产用水易于在回采工作下溜头积聚，建议在工作面下出口处安装排量较大的可移动式水泵进行排水。
3.由于煤的挥发分产率高、灰分产率低、氧化程度高、易形成煤尘，在回采和掘进施工过程中应加强“一通三防”和除尘工作。
4、由于工作面回采时采用仰采，必须切实加强工作面的护帮措施。
5、由于底板比压值较小，采取措施防止支架钻底。
第二章   采煤方法、设备选型及巷道布置

第一节   采煤方法及设备选型

 1、采煤方法
 根据1207工作面煤层赋存情况，结合周边矿井实际情况以及矿井现代化发展的趋势，采用综合机械化采煤，全部垮落法管理顶板。
 2、采煤机的选型
根据工作面倾斜长度为150m，采高初步确定为3.0m，煤层普氏系数f=2-3，采用MG300/920-WD双滚筒采煤机。
3、液压支架的选型
①、液压支架的选型
根据本面煤层的赋存条件、地质构造特征，为保证选用适用的支架，使得综采各项工艺参数充分发挥，确保工作面实现高产高效，进行工作面支架选型。
A、根据工作面自然条件，顶板为四类，煤层厚度为2.2-3.5m，煤层倾角为0°-15°等赋存条件，初步选用支架为掩护式支架。支架的支护强度≥1000kpa，取支架支护强度为1000Kpa。
B、支架工作阻力的确定：
支架工作阻力：     Q=Zb（l+c）   （Kn）
式中： Z——选定支护强度，取1000kpa；
       b——支架中心距，取1.5m；
c——顶梁前端至煤壁距离，取0.2m；
l——顶梁长度，取4.0m。
Q=Zb（l+c）
=1000×1.5×(4+0.2)
=6300KN
C、支架初撑力的确定
由于1207工作面顶板以软岩顶板为主，顶板较不稳定，故确定支架的初撑力不小于工作阻力的80%，即为5040 KN。
D、液压支架的高度计算
（1）支架的最大支撑高度
考虑到顶板有伪顶冒落或局部冒落，支架的最大支撑高度应是煤层最大开采厚度再加200-300mm，即：
hmax=Hmax+（200-300）mm   Hmax——煤层开采的最大高度，mm。
=3000+300
=3300 mm
（2）支架的最小支撑高度
支架的最小支撑高度为最小开采高度减去（250-350）
hmin=Hmin-（250-350）mm   Hmin——煤层开采的最小高度，mm。
=2500-350
=2150 mm
根据以上参数，选用ZY6400/18/37支撑掩护式支架。
②.工作面配套设备选型
工作面运输机：根据本面所选支架与运输机、支架控顶距与运输机的配合以及采煤机与运输机的配合须达到尺寸合理与操作灵活方便的要求，再考虑到工作面的运输能力须大于生产能力，本面运输机均选用SGZ-764/400型双中链刮板运输机。
 ③.运输道运输设备选型
SZZ764/160转载机一部、PCM110破碎机一部、STJ-1000/2*250胶带输送机二部。

第二节    工作面巷道布置

一、联络巷（二个）
1.布置：全煤巷、跟顶形式布置。联络巷与工作面运输道、材料道联接，全长160m。
2.支护及断面：巷道净断面不小于9m2，其支护方式另行研究确定，单独编制。
3.用途:联络巷担负本工作面掘进期间的进风、运煤、防尘、排水管路及生产电缆敷设。
二、材料道
1.布置：全煤巷跟顶定向布置，全长2336m。
2.支护及断面：巷道净断面不小于12m2，其支护方式另行研究确定后，单独编制。
3.用途：担负本工作面的回风、材料及设备运输、防尘管路等任务。
三、运输道
1.布置：全煤巷跟顶定向布置，全长2388m。
2.支护及断面：巷道净断面不小于12m2，其支护方式另行研究确定后，单独编制。
3.用途：担负工作面煤炭运输、进风、防尘管路、排水管路及生产电缆敷设等任务。
四、切眼
1.布置：全煤巷跟顶定向布置，上下分别与材料道、运输道联接，中-中长154m。
2.支护及断面：巷道净断面不小于21m2，其中巷道高度不小于3.0m，宽度不小于7.0m，其支护方式另行研究确定后，单独编制。
3.用途：装备采煤机、综放支架及工作面运输机等设备。
五、油脂库及配件硐室（包括消防器材库）
1.布置：全煤巷布置于材料道上帮，从切眼向外每隔200m布置一组。油脂库与配件硐室间距中-中12m，长度均为4m。共80米
2.支护及断面：巷道净断面不小于12m2，周围5米范围内巷道采用不可燃材料进行封闭，其支护方式另行研究确定后，单独编制。
3.用途：油脂库用于存放油脂及消防器材；配件硐室用于存放机电设备常用及易损配件。
六、集中胶带机道延长
1.布置：沿集中胶带机道向西按6度上山掘进至井田边界，长度为70米。
2.支护及断面：巷道净断面不小于12m2，其断面形式及支护方式另行研究确定后，单独编制。
3.用途：担负本1207、1208工作面掘进期间的进风、运煤、防尘、排水管路及生产电缆敷设等。
七、回风上山
1.布置：沿+535回风石门向西按10度上山掘进+550水平，落平掘进至井田边界，总长度为244米（不含硐室）。
2.支护及断面：巷道净断面不小于12m2，其断面形式及支护方式另行研究确定后，单独编制。
3.用途：担负本1207、1208工作面掘进及回采期间的回风、轨道运输等。

 
第三章   工作面生产能力及生产系统

第一节   工作面生产能力

本工作面采用“三八”制循环作业：两班半生产，半班检修。每个生产班以完成一次采装运支为一循环，一日7个循环。回采工艺顺序根据工作面顶板情况分两种：当顶板较完整时，工艺顺序为：割煤→移架→移溜；当顶板较破碎时，工艺顺序为：移架→割煤→移溜。煤机割煤高度3.0m，于是：
一、产量（生产能力）
1.循环产量：
Q循环=工作面净长×煤厚×截深×煤容重×循环进刀数×工作面回采率×循环率
    =150×3.0×0.6×1.33×1×0.9×0.90=291(吨)
2.日产量：
Q日 =Q循环×日循环数
   =291×7=2037（吨）
3.月产量：
Q月 =日产量×月平均生产天数
   =2037×30=6.11（万吨）
二、可采期
1.日进尺：
L日 =截深×每循环进刀数×日循环数×循环率
   =0.6×1×7×0.9=3.78（m）
2.可采期：
T可采 =设计可采走向长÷日进尺
    =2362÷3.78=625（天）

第二节   生产系统
一、运输系统
（一）运煤系统：工作面煤炭→1207运输道→集中胶带机道→集中胶带机上山→井底煤仓→装载机道→主井→原煤皮带廊→地面。
1、工作面刮板输送机运输能力核算
1）SGZ-764/400刮板输送机输送能力Q为800t/h，采煤机的生产能力Qc:
Qc=60BHγVc
=60×0.6×3.0×1.33×4=576T/h＜800t/h
符合要求。
2）电机功率校验
 

2、工作面转载机运输能力核算
SZZ764/160转载机运输能力为1100t/h，大于刮板输送机运输能力，符合设计要求。
3、运输道胶带输送机能力核算
STJ-1000/2*125，铺设长度1200米，输送能力为600t/h，共二部，满足生产要求。
（二）轨道运输系统
进料路线：地面→副井→+535主石门→+535回风石门→回风上山→1207材料道→工作面。到工作面运输道的材料经外联络进入运输道。
回料路线：与进料线路相反。
二、通风系统
新鲜风流路线：地面新风→副井→+535主石门→集中胶带机巷→1207运输道→工作面。
泛风风流路线：工作面回风→工作面材料道→回风上山→+535回风石门→总回风上山→总回风石门→风井→地面。
通风能力计算：
(1)采煤工作面按气象条件确定需要风量，其计算公式为：
 

式中： ----采煤工作面需要风量，m³/min
----不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min；
---采煤工作面采高调整系数，取1.5；
—采煤工作面倾斜长度调整系数，取1.3；
----采煤工作面温度调整系数，取1.4；
= %
式中： —采煤工作面适宜风速，从防尘角度考虑，取V采=1m/s;
---采煤工作面最大控顶时断面积，㎡。
= 采煤面最大控顶距*工作面实际采高-输送机、支架（支柱）、梁子所占的面积（㎡）
 

按上述要求比较可得出该采煤工作面所需要供风量为1283.1（m3/min）
考虑以上因素，该工作面配风为1283.1m3/min。工作面配风应当考虑温度、采高的变化，以当月月度供风计划为其所需要配风标准。初次放定期间风量可提高到1500m3/min左右。
三、防尘系统
（1）防尘水线路：
地面防尘水池→+800缓冲水池→+800总回风石门→总回风上山→煤仓上口施工道→集中胶带机上山→集中胶带机道→1207运输道（1207材料道）→1207工作面
（2）防尘供水能力核算
 

c）隔爆水棚加强架设要求
①水槽在巷道中安装方式呈横向吊挂式布置；
②水槽边缘与巷壁、支架、顶板、构筑物之间垂直距离不得小于100mm，距顶梁（顶板）的垂直距离不小于1.0m；
③同一排（列）中水槽之间最小间隙不小于100mm；
④在倾向巷道中，安装水棚时，棚子与棚子之间应用铅丝拉紧，以免水槽晃动，并应调整水槽棚与支架连接构件，使槽面保持水平；
⑤每周至少检查一次隔爆设施的安装地点、数量、水量及安装质量，发现问题应立即解决。
四、防灭水及注浆系统
本工作面由于采用的是仰采工艺，生产用水及回采造成的淋水全部向工作面积聚，不设立专门的灌浆灭火系统，必要时采用防尘水控制煤炭自燃。在油脂库等防火重点区域全部配置二个干粉灭火器，并同时设置砂箱。
五、排水系统
工作面的两道清理干净，不得堆存杂物，并且在工作面上下出口处准备好排水设备及排水管路。
（1）排水路线：
工作面及两道水→集中胶带机道→+535轨道石门→中央水仓→副井→地面。
（2）排水能力计算
根据地质说明书，工作面回采时最大涌水量为15m3/h，扬程H=50米，采用接力排水方式进行。选用QSBK7.5潜水泵进行排水。
（3）排水管路选择
根据常用情况，选用φ50无缝钢管进行排水，必要时将供水管路改为排水管路。
六、安全监测监控系统
矿井安装KJ90NB瓦斯监控系统一套，对工作面进行实时监控，瓦斯传感器分别安装在工作面上隅角、1207材料道外口、1207运输道外口。报警浓度1%，断电浓度为1%（上隅角断电浓度为1.5%）。断电范围为工作面内及两道有有电器设备。
七、通讯系统
工作面内部采用通讯系统，与外部采用KTJ7矿用调度系统进行通讯。
八、其它
根据国家关于加强“三条生命线”建设的有关规定，工作面两道安装φ50压风管路，并每隔50米设置一个瓦茏，全长共计4724米。

3、高压开关的选择
高压开关的形式应符合《煤矿安全规程》中规定的设备选用的有关要求，以及在国标《矿山电力装置设计规范》中的有关规定。
由于这3台配电装置均设于采区变电所内，按《煤矿安全规程》中规定要求，应选隔爆型。
额定参数选择
《煤矿井下设计技术规定》中规定：井下移动变电站，动力变压器高压侧应有短路，过负荷和无压释放保护；供给移动变电站的高压馈电线还应有电缆监视保护。国产千伏级配套产品PB2-6，BGP23-6型高压防爆配电箱均符合要求；考虑运行维护方便，使用安全可靠，同时实现变电所干式化，真空化；我们选用BGP23-6型高压防爆配电箱。
移动变电站BGP23-6型高压隔爆配电箱的选择
① 配电装置额定电压：选定为6000伏
② 配电装置额定电流应大于移动变电站的最大长时工作电流。
移动变电站额定电流
I1=Se2/（ × ）=800×2/（ ×6）=154A
计算工作面正常时的最大工作电流Igmax
已知: Σpe=1270(Kw) Ue=6(Kv)
Kx=0.4+0.6×200/1270=0.49， CosΦpj=0.7
则:Igmax=Kx×Σpe/( ×Ue×COSΦpj)
=0.49×1270/( ×6×0.7) =86.32A满足要求
（三）保护整定及局部接地
1、高压开关的整定 (为计算方便编号为1#、2#,见供电图)
以下式中:Xz---整定值,Ie---高开的额定电流,Ig---负荷电流
（1）过负荷保护的整定
1#高开: Ie1=100A 则Xz=Ig/Ie=67.35/100=0.67
取整定值:Xz=0.7
2#高开: Ie2=150A 则 Xz=Ig/Ie=66.8/150=0.445
取整定值:Xz=0.5
3#高开: Ie2=100A 则 Xz=Ig/Ie=64.5/100=0.645
取整定值:Xz=0.7
（2）短路保护的整定:
1#高开:n≥（Iqe+Kx∑Ie）/KbIe
=（1034+0.7×（188+66+47.1））/5×100
=2.49
取短路保护整定值:Xz=2.8
2#高开: n≥（Iqe+Kx∑Ie）/KbIe
=（796+0.7×（122.5+116.8+66.8+134））/5×150
=1.47
取短路保护整定值:Xz=2
3#高开: n≥（Iqe+Kx∑Ie）/KbIe
=（952.9+0.7×146.6/5×100
+0.7(25.5×2+28×8+9.8×2+18）/8.7×100
=2.36
取短路保护整定值:Xz=2.5
2、低压开关的整定
A）1140V系统低压开关的整定
（1）1#变压器二次总开关的整定
过载整定: Iz =Kx×∑Ie
=0.63×(2×188+66+47.1)=308.13(A)
取Iz=380（A）
短路整定:Iz=Iqe+KxIe
=1034+0.63(188+66+47.1)=1223.7(A)
取Iz=1300（A）
（2）2#变压器二次总开关的整定
过载整定: Iz =Kx×∑Ie
=0.558×(2×122.5+134+66.8)=267.48(A)
取Iz=300（A）
短路整定: Iz=Iqe+Kx∑Ie
=796+0.558×(122.5+134+66.8)= 976.4（A）
取Iz=1000（A）
其他启动器过载整定按其额定电流值整定
B)660V系统开关整定
660V系统馈电的过载整定详见供电系统图，启动器使用JDB保护，过载整定均按其额定电流值整定
C）接地系统
供电系统接地保护由局部接地极、接地母线、接地导线和接地引线组成。除两道各设一局部接地极外，材料道泵站处另设一局部接地极，溜子道在一部皮带机头设一局部接地极（局部接地极用直径35mm，长度1.5m镀锌铁管制成，管上钻20个直径不小于5mm的透眼），垂直于地面，埋设于潮湿地方。辅助接地母线用截面为50mm2镀锌铁线连接，与井下主接地极连成一个总接地网。

第五章 存在问题及安全技术措施
一、存在问题
1、1207工作面走向长度较长，掘进时远距离通风，必须加强局部通风管理，。
2、由于井田内无巷道掘进至井田南边界，加之勘探精度较小，地质方面存在较多不确定因素。
3、掘进及回采期间，必须加强对水的控制。
二、主要安全技术措施
工作面在掘进、回采过程中，可能会遇到水、火、瓦斯、 煤尘、顶板等方面的问题，为确保施工安全必须采取下列安全技术措施：
1、掘进施工中应加强顶板管理，严防冒顶。若遇断层、顶板松散破碎应及时缩小循环进尺，或加打锚索等多种支护形式。并编制具体的安全技术措施。若发生冒顶，必须用不燃性材料填实、堵严，以防煤炭自燃。
2、施工中应严格执行“有疑必探，先探后掘”的原则。
3、工作面正常回采时产尘量大，必须采取综合防尘措施。
4、煤炭发火期周期仅3个月，回采时应加强遗煤回收，严格控制采空区遗煤，采用注浆等防灭火措施。通风工区应加强气体监测工作，防止煤炭自燃。回采结束后应尽快进行封闭工作。
5、回采时应严格控制含矸率，确保煤质。

附件
1、关于呈报1207综采工作面设计的报告(1份)；
2、1207综采工作面设计说明书(1份)；
3、1207综采工作面井上下对照图（1：5000）(1份)；
4、1207综采工作面地质及巷道布置平面布置图（1：1000）(1份)；
5、1207综采工作面生产系统图 (1份)；
6、1207综采工作面设备布置图（1份）；
7、1207综采工作面供电设计图 (1份)；