采区设计说明书

云南省圭山煤矿红旗井

采区设计说明书

工作面名称：上盘采区+4417工作面 编制：陈 尖

审核：

总工程师：

编制日期：2010年 月 审核日期：2010年 月

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目 录

第一章 矿井概况 .................................................................................................................................. 3

一、地理位置与交通 ...................................................................................................................... 3 二、水文地质 .................................................................................................................................. 3

第二章 工作面概况 ................................................................................................................................ 3

一、+4417工作面位置、范围、煤层赋存情况 .......................................................................... 4 二、工作面煤层及煤层顶底板特征 .............................................................................................. 4

第三章 +4417工作面生产能力及服务年限 ......................................................................................... 5

一、可采储量 .................................................................................................................................. 5 二、+4417工作面生产能力 .......................................................................................................... 6 三、工作面服务年限 ...................................................................................................................... 7

第四章 工作面设计及采煤方法 ............................................................................................................ 7

一、工作面准备及采煤方法 .......................................................................................................... 7 二、支护设计 .................................................................................................................................. 8 三、施工工艺 ...................................................................................................................................... 9

第五章 工作面生产系统 ...................................................................................................................... 10 第一节 工作面运输系统 .................................................................................................................. 10

一、煤炭、矸石及材料运输 ........................................................................................................ 10 二、辅助运输 ................................................................................................................................ 10 第二节 工作面排水系统 .................................................................................................................. 11 一、排水路线 ................................................................................................................................ 11 二、工作面水仓设计 .................................................................................................................... 11 三、排水系统概况 ........................................................................................................................ 11 四、排水系统设计 ........................................................................................................................ 11 五、水仓容积的效核 .................................................................................................................... 13 第三节 工作面通风系统 .................................................................................................................. 13 一、通风系统 ................................................................................................................................ 13 二、风量计算 ................................................................................................................................ 14 第四节 工作面防尘系统 .................................................................................................................. 15 一、综合防尘 ................................................................................................................................ 15 二、掘进工作面预防措施 ............................................................................................................ 16 三、其它地点预防措施 ................................................................................................................ 16 四、隔爆设施 ................................................................................................................................ 17 第五节 监测监控系统 ..................................................................................................................... 17 第六节 避灾线路系统图 .................................................................................................................. 18 一、水灾避灾线路 ........................................................................................................................ 18 二、火、瓦斯、煤尘避灾线路 .................................................................................................... 18

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第七节 供电系统 .............................................................................................................................. 18

第一章 矿井概况

一、地理位置与交通

圭山煤矿位于圭山煤田17、18井田中南部，地理坐标为东经103°35′37″至103°40′18″；北纬24°34′45″至24°40′45″。地跨红河州泸西县和昆明市石林县，东至泸西县城30公里，西至石林县城51公里，石泸公路穿过矿区，北邻九乡——石林——阿庐古洞旅游专线公路距矿区3公里，在石林县和陆良县有南昆铁路，距矿区分别为71公里和43公里，交通十分便利。

二、水文地质

水文地质情况：工作面内主要受裂隙水以及上班采空区积水和外部小窑积水影响，最大涌水量0.5m3/min，正常涌水量0.03m3/min。

第二章 工作面概况

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一、+4417工作面位置、范围、煤层赋存情况

该工作面地面位于1081勘探线以南80米，109勘探线以北170米。井下位于上盘工作面1530水平+4417北工作面，上邻1600水平34、35工作面，已回采结束；下邻1450水平54、55工作面，正在准备；东邻+4417南工作面，尚未准备；西邻44集运巷。

K7煤层：平均厚度为3m。煤层倾角平均为°，煤层特征为：走向约NE15~30°倾角56°左右，煤层结构复杂，含多层灰及深灰色泥岩夹矸，且夹矸层位及厚度都不稳定。煤层厚度沿走向和倾向均有变化，属较稳定煤层，煤质随夹矸的变化而变化。

二、工作面煤层及煤层顶底板特征 a) 煤层顶底板特征

煤层顶底板岩性：煤层的顶底板岩性为：直接顶为灰及深灰色泥质粉砂岩，夹灰黄色条带状细砂岩，含数层厚度变化较大的煤层及菱铁质条带，具丰富植物根茎化石，有时见完整的大羽羊齿化石，伪顶为松散破碎的片状泥岩。 b）煤层的底板岩性：含丰富菱铁质颗粒的根土岩高石泥夹矸、薄煤层较破碎。

工作面储量：工作面地质储量为４.９万吨，可采储量为 3.7万吨。

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第三章 +4417工作面生产能力及服务年限

一、可采储量

工作面地质条件复杂，构造多，煤层倾角大，工业储量为4.9万吨；可采储量3.7万吨；因此，设计+4417工作面一个回采工作面生产。

储量计算公式：Q=d·S·M 式中：d……为煤的容重 S……水平面积 M……煤的真厚度 Q=12062×3×1.35=48851

可采储量计算公式Zk=（Zg－P）×C

式中：Zk……设计可采储量 万t； Zg……工业储量 万t； P……永久煤柱损失量 万t；

C……工作面出采率，本设计条件下取75% P……上下两端永久煤柱损失量，左右两边界永久煤柱损失量万t；初步计算煤柱损失量为100t。

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Zk=（Zg1－P1）×C1 =（48851-100）×0.75 =36563

储 走向倾斜长面积煤厚容工业储回采率可采储量 长（m） （m） （m2） （m） 重 量（万t） （%） 量（万t） 计 100 算 120.6 12062 3 1.35 4.9 75 3.7

二、+4417工作面生产能力

生产能力计算公式： A0=LV0MγC0

式中：L……采煤工作面长度，m; V0……回采速度，m/a； M……煤层厚度或采高； γ……煤的密度，t/m3； C0……采煤工作面采出率0.75；

打眼深取2m，每天2插炮，采用“三、八”制，两个班一插炮，一天工作面回采速度为3m,采煤工作面年回采速度

2m/d×330d=660m/a

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因此，一个采面生产能力为：A0=150×660×3×1.35×0.75=20万t/a

工作面生产能力为： AB=K1K2A01

式中： K1工作面掘进出煤系数，取1.1 K2工作面之间出煤影响系数，n=1取0.95，n2时取0.87，n=3时取0.75

n工作面内同采的工作面个数，此处取1：

工作面生产能力为AB=1.1×0.75×20=16.5万吨/a

三、工作面服务年限

工作面服务年限的计算：T=ZK/P·K=3.7/(16.5×0.7)=3.2

T……工作面服务年限 Zk……工作面的可采储量 P……工作面的生产能力 K工作面储量备用系数0.7

工作面服务年限为三年两个月。

第四章 工作面设计及采煤方法

一、工作面准备及采煤方法

1、工作面准备

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附：工作面布置图

“从里到外、从上到下”后退式布置。

a、“从里到外”，在该工作面由最里面边界主上山回采完毕到外面的新1号上山。其中，边界上山到1号上山的间距，根据该工作面的地质情况及煤层附存条件布置为45—50m，从里依次向外布置；

b、“从上到下”又是由主上山最上面的一个回采斜分层向下后退式采煤，其中斜分层与斜分层的间距按照6—8m设计；开套回采步距不小于3—4m；因此，根据我矿多年的经验总结出“从里到外、从上到下”后退式的安全方法。 2、采煤工艺

清理回采点→撤出落煤点溜槽→加固退路→撤出支架底板侧或顶上的插条叶子→人工清理打眼位置的浮煤→瓦斯检查→打眼→瓦斯检查→装药联线→瓦斯检查→封塘→放炮→通风→瓦斯检查→出煤。

二、支护设计

1.支护工艺

安全检查（清理浮煤、敲帮问顶）→开挖迎头→前探梁支护→打柱窝→栽相→上梁子→关帮背顶→清理工作面。 2.支护要求

上山断面要求：上宽900mm，下宽2000mm，高1500mm 。 主上山及斜分层均使用木相支护，相距50—60cm,应该保持3

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—5度的迎山角，关帮背顶要严实，撑筒数量不少于4根，防止支架歪扭变形。斜分层开口支护木相直径不得少于14cm，且开口支架必须稳固可靠，插梁不少于3根。支架的接口要严实，无脱缝吊口支架稳固。装煤时坚持一种煤三种采法优质煤、普煤、劣质煤，并在工作面装煤时作好标记。在回采过程中，每班应安排1—2人拣出即将装如矿车中煤里面的大块矸石或击碎大块煤，保证煤的质量。在掘进上山或斜分层过程中，若遇夹矸或破顶、底板时，应分掘、分装、分运大块矸石必须击碎在装车，严格控制煤的质量。

三、施工工艺

斜分层开口位置要按原则确定，严格按采煤方法中规定的斜分层间距执行，但必须避开主上山的转弯处，为的是减少主上山的压力。斜分层开口前，应该将开口位置上、下5米范围内的主上山支护进行加固，确保出口安全。在斜分层掘进过程中若遇到断层等地质构造，应必须及时采取密集支护减小上山压力。斜分层掘进至回采位置时，在进行回采工作前，均必须用风煤钻沿顶、低板方向探明煤层厚度，当煤层厚度大于4米时，要进行开套工作，小于4米时，可直接沿斜分层进行扩塘回采。进入工作面前，必须对主上山、斜分层的支架和关帮背顶进行检查，发现隐患及时处理确保安全退路。

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第五章 工作面生产系统

第一节 工作面运输系统

一、煤炭、矸石及材料运输

煤运输路线：回采工作面→主上山→44集运巷→54溜煤上山→1450集运巷→1450石门→1450井底车场→1450储煤仓→3米主斜井→地面。

矸石运输路线：工作面→44集运巷→45车场→45提料暗斜井→1600集运巷→1600石门→2米车场→2米副斜井→地面。

运料运输路线：地面→2米副斜井→2米车场→1600石门→1600集运巷→45提料暗斜井→45车场→44集运巷→工作面。

附：运输系统图

二、辅助运输

辅助运输采用安装在辅助运输路线沿途的绞车和架线式大机车。采煤工作面选用搪瓷溜槽，大巷运输采用1吨侧卸式矿车运输，每列车8节1吨侧卸式矿车，采用5吨蓄电池电机车牵引。

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第二节 工作面排水系统

该采区+4417工作面为上山，在工作面沿煤巷挖设水沟，工作面涌水进入45.水仓，再由泵排至1600水平水沟。

一、排水路线

工作面→44集运巷→45水仓→1600水平水沟→1600水仓→地面

二、工作面水仓设计

上盘采区+4417工作面水仓布置在45轨道上山下部，布置内、外水仓，在轨道下山下端开门，采用半圆拱断面，锚网喷支护， S荒＝9.0m2：S净=4.6m2长=42m。

三、排水系统概况

水仓位置设在工作面轨道上山下部车场内，水仓一侧设泵房。该工作面为上山工作面，工作面涌水进入水仓，再由泵排至水平水沟。

四、排水系统设计

1、条件

1）、工作面涌水量：

正常涌水量为1.8m³/h。 最大涌水量为30 m³/h。

工作面灾害水量按不低于218 m3/h考虑。

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2）、几何排水高度： Hc= 110米。 3）、矿水比重 γ=1020×9.8N/m

2、水泵选型

1）、水泵必须具备的总排水能力：

正常涌水量 QB=1.2qz=1.2×1.8=2.16（m3/h） 最大涌水量QBmax=1.2qmax=1.2×30=36（m3/h） 工作面灾害时涌水量Q’Bmax=1.2qmax=1.2×218=262

（m3/h）

2）、水泵所需扬程的估算：

HB=Hc/ηg=（110+4）/0.77—0.74 =148.1m—154.1m 3）、确定水泵级数 ：i= HB/Hi=154.1/20=7.7

故初选级数为：i＝8 4）、确定水泵台数：

正常涌水量：n1= QB/Qe=1.8/108=0.02台 取1台 最大涌水量: n1+n2=QBmax/Qe=36/108=0.3台 取1台 工作面灾害时涌水量: n1+n2=Q’

Bmax

/Qe=262/108=2.426台 取3台

故取一台工作，两台备用，一台检修。

5)\\根据排水量和估算的扬程，从泵产品目录中选取DA1-125*8

型水泵4台，水泵额定流量108m3/h ，扬程160m，电机功率75KW。正常情况下一台水泵工作满足要求，采用一泵一管的排水方式。工作面灾害涌水时采用三泵三管的排水方式。故取一台工作，两台备用，

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一台检修。 3、管路选择

工作面轨道上山排水系统其排水管选用φ159型无缝钢管两趟，每趟管路总长520m（上山段411米，下车场至水仓80米，上车场至水平水沟20米）。管路长度及壁厚如下：

1＃管路： φ159*5 520m 2＃管路： φ159*5 520m

五、水仓容积的效核

按照《煤矿安全规程》第二百八十条规定“工作面水仓的有效容量应能容纳4小时的工作面正常涌水量。考虑工作面出水的特殊性,按突水涌水量218 m3/h计算,

即：水仓容量V=4qz= 4×218872＝480m3

水仓容量验算：V水仓=L*S净=122*7.86=959m3>872m3,符合<<煤矿安全规程>>的要求。

第三节 工作面通风系统

一、通风系统

掘进工作面采用局通供风，风筒距离工作面迎头不的大于5m：

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新鲜进风流：主要进风井（2m副斜井、3m主斜井、平硐）→5水平北翼集中运输巷→54岩石通风上山→局部通风机及风筒→44集运巷→44加石门→加4417沿煤巷→工作面。

乏风流：工作面→加4417北通风上山→305石门→27暗斜井→1水平上盘采区总回风巷→风井→地面。

附：通风系统图 二、风量计算

按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：

Q=100（67）×9×k=100（67）×0.2×1.8=36m3/min

Q……工作面实际风量，m3/min；

q……工作面平均绝对瓦斯涌出量取0.2 m3/min 100（67）……单位瓦斯涌出量的配风量，以回风流瓦斯浓度不超过1%或二氧化碳浓度不超过1.5%的换算值

K……炮采工作面一般取（1.8—2.0）

2、按每循环炸药最大消耗量计算： Q=25A=25×3.8=95 m3/min

Q……掘进工作面实际需要风量，m3/min

25……煤千克炸药爆炸不低于25 m3的配风量

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A—工作面每循环炸药最大消耗量

3、按工作面每班工作最多人数计算实际需要风量：

Q=4×n=4×6=24 m3/min

Q……掘进工作面实际需要风量，m3/min n……掘进工作面同时工作的最多人数 4……每人每分钟应供给的最低风量m3

4、按风俗进行验算

（1）按最低风速验算，工作面的最小风量

Q≥15×S=15×2.81=42.15 m3/min

S……掘进断面积，S=2.81 m3

（2）按最高风速验算，工作面的最大风量

Q≤15×S=240S=240×2.81=674.4 m3/min

根据计算，工作面实际需要风量为95 m3/min，为满足工作需要，在上端口平巷中应设置调节风帘，严格控制上风量。

第四节 工作面防尘系统

一、综合防尘

+4417工作面采用防尘管路喷头洒水防尘，每天由通风队瓦斯

检查员进行防尘。

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防尘系统：来自27暗斜井，利用水位高差，用1寸半钢管送到工作面，采用人工洒水防尘。 附：防尘系统图

二、掘进工作面预防措施

1）、保证供水管路出水压力不小于1Mpa。

2）、必须采用湿式凿眼,严禁干打眼，定炮使用水炮泥，搞好个体防护。

3）、炮前炮后迎头30m范围内必须洒水灭尘，并建立记录；扒装中不断洒水灭尘。

4）、距迎头10m处设一道高压远程喷雾，距迎头30m、50m处分别设一道封闭全断面的冲击波喷雾与手动喷雾，必须设在回风流侧，放炮时使用正常。

5）、每隔50m设一道水门，安设专职防尘员每天对所掘巷道防尘，并建立防尘记录。现场必须有不少于一个月的各种防尘记录。

6）、必须安装隔爆水袋，隔爆水袋水量应满足200L/m2，距迎头60-200m。

三、其它地点预防措施

1）、主要进风巷安设净化水幕，所有运煤转载点设置洒水喷雾装置，并坚持正常使用。

2）、井下其它巷道必须定期进行冲刷煤尘，严禁出现积尘点。

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3) 、井下各机电硐室的岗位工，要随时清理硐室内及设备上的积尘，确保清洁。

4) 、各运煤转载点的岗位工要按时冲刷30m范围内的煤尘并记录。

四、隔爆设施

采用被动式隔爆水袋棚隔绝煤尘爆炸，水袋棚采用集中式布置。采用40L/个的水袋构筑水袋棚。

主要进回风巷道、煤层之间要安设主要隔爆设施，每组用水量按所在巷道断面计算，应满足不小于400L/m2，棚区长度不小于30m。采煤面进回风巷道距工作面60～200m范围内设隔爆水袋棚，煤巷、半煤巷掘进面距迎头60～200 m范围内设隔爆水袋棚，与煤仓相连的巷道安设辅助隔爆设施，每组用水量按所在巷道断面计算应满足不小于200L/ m2，棚区长度不小于20m。

1) 、水袋棚的安设位置及吊挂质量符合标准。

2) 、水袋棚安设好后要指定专人管理，每周检查一次，保持水袋完好和水量充足。

第五节 监测监控系统

1、该工作面瓦斯监控探头设为T1、T2。

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2、该工作面安设2台瓦斯传感器，T1传感器安设在距迎头不大于5米是位置，T2传感器安在大巷抬门进去5米的位置，1抬风机开停传感器。

第六节 避灾线路系统图

一、水灾避灾线路

工作面→44加石门→44集运巷→45提料下山→3水平上盘采区集运巷→2#人车→1#人车→1740集运巷→平硐→地面。

二、火、瓦斯、煤尘避灾线路

工作面→加4417北通风上山→305石门→27暗斜井→1740集运巷→1#人车→平硐→地面。

附：避灾线路图

第七节 供电系统

+4417工作面的电源来自1530水平45水泵馈电开关低压侧，电压为660V供电采用双回路。

附：供电系统图

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