E306工作面放顶煤开采设计说明书.doc

第一章 工作面概况一、工作面范围E306工作面位于矿井西南部，西部为F6断层，东部为E304工作面，南部为原北苍和井田边界，该工作面设计走向长426475m，倾斜长140m，煤层倾角1024，可采面积63070m2;工作面标高+910+970 m。地面位置位于矿井西南部，地表相对应为山坡丘陵地带，110KV紫云高压输送线路从面内通过，地表无重要建筑物。二、煤层与储量1、煤层赋存区内厚度稳定，结构单一，属结构简单且赋存稳定缓倾斜煤层。煤层厚度（平均）5.18m。2、本工作面储量计算边界：上至设计风巷，下至设计机巷，南至切眼，北至设计收作线，斜面积63070m2，煤炭容重1.45t/m3，平均煤厚5.18m，煤层受太义、北苍和破坏严重回采率为70%，则地质储量：Q（N）地=630705.181.45=47.37（万吨）可采储量：Q（N）可=47.3770%=33.16（万吨）3、顶底板情况表：煤层顶底板情况顶底板名称岩石名称厚度（m）岩性描述伪顶泥岩00.39m松软、黑色不稳定，随采随落。，随采随落直接顶泥岩、砂质泥岩1.5m深灰色，粉砂质结构，含少量植物化石碎屑。老顶中细粒砂岩13.5m灰色，成分以石英为主，夹有泥岩条纹，节理发育。直接底灰白色、炭质泥岩0.7m灰白色、块状、致密，断口平坦。断口平坦老底砂质泥岩2.55m灰黑色、以石英为主，硬度中等。三、地质构造及水文地质1、地质构造根据现有地质的资料分析，本工作面位于振义井田的东南部，地层走向NNE-SSW,倾向NW，表现为单斜褶皱构造，地质构造简单。此回采面为复采区，受太义、北苍和小窑破坏严重，对工作面的回采将产生严重影响。构造名称性质产状（褶曲或轴面）对回采的影响程度走向（）倾向（）倾 角（）落差（m）Fq1逆断层240330602对工作面后期的回采产生较大的影响。2、水文地质井田内对煤层开采有影响的煤系地层含水层主要为山西组，山西组3号煤层上部的中、粗粒砂岩裂隙含水层，是3#煤的直接充水含水层，含水层富水性弱，对煤层开采影响较小；预计正常回采时，顶板垮落会导通上覆砂岩含水层，正常涌水量为0.8m/h，最大涌水量4.0 m/h；水文地质情况简单。防治措施：定期观察地表塌陷裂缝等地质情况，发现问题及时回填治理，防止雨季地表水通过裂缝渗入井下；保证足够的排水能力，加强井上下水文动态观察，明确避灾线路，保证通信畅通，紧急情况及时撤人并汇报调度室。四、开采技术条件1、瓦斯根据2016年瓦斯等级鉴定，矿井瓦斯绝对涌出量：2.37m3/t，相对涌出量为1.67m3/min。2、煤尘：煤尘具有爆炸危险性。3、煤层自燃：自燃倾向性等级为类，为不易自燃煤层。第二章 回采工艺选择及采掘设备选型第一节 回采工艺一、采煤方法及确定依据1、采煤方法采用走向长壁后退式采煤法，综采放顶煤采煤方式开采，采放比为1:1.4，采用全部垮落法管理顶板。2、确定依据（1）采煤方法确定根据E306工作面煤层赋存情况、顶底板岩性、工作面布置，振义煤业现有综采技术、设备、管理水平等，从安全和提高资源回收率，提高工作面单产和劳动生产率的角度考虑，采用走向长壁后退式采煤法，综采放顶煤采煤方式开采。（2）采高确定根据E306工作面煤层厚度（平均）5.18m，以及煤机、支架等装备情况，采高控制在2.0m0.2m，综采放顶煤开采，最小采高不小于1.8m。二、回采工艺1、工艺流程采煤机割煤前部运输机运煤推移前部运输机移架支护顶板放顶煤后部运输机运煤拉移后部运输机。2、割煤方式及运行顺序：工作面采用端部斜切进刀双向割煤。其工序如下：采煤机端部斜切进刀后推移运输机尾（头），然后，反刀割端部三角煤后，反向向另一端正常割煤。采煤机到达工作面另一端割透煤壁后，反向斜切进刀后推移运输机头（尾），然后，反刀割端部三角煤后，反向向另一端正常割煤。第二节 采掘设备选型一、掘进设备1、风巷掘进设备：采用炮掘方式，1部80皮带，1部420链板机。2、机巷掘进设备：采用炮掘方式，1部150皮带，1部40T。3、切眼掘进设备：3部420链板机。二、综采设备（一）液压支架选型本着支架要能顶得住，移得走，并满足工作面采高、倾角及通风等要求的原则，根据不同类（级）的顶底板所适应的架型，基于矿井资源开采条件，结合振义煤业实际，设计确定本工作面使用ZF2800/16/24S型支架。支护高度1.62.4m。工作面支架支护强度校验： 综放支架所承受的载荷考虑顶煤和下部岩层两部分的重量，并考虑一定的动压系数。P=K（P1+P2）P1=1BLM2+M22tg（90-）/2P2=2BLH+h（h+2M）tg（90-1）/2/2式中P支护合理工作阻力，KN/架；K动压系数，取K=1.7；P1支架上顶煤重，kN；P2上部岩层作用于支架上的静载荷，kN；1煤体容重，取13.73kN/m3；2上部岩体容重，取25.50kN/m3；L支架控顶距，L=5.4m；h上部岩体高度，取h=4.7m；M2顶煤高度，M2等于2.93m顶煤垮落角，取=70；1上部岩体垮落角，取1=70；B支架高度，B=2.4m经计算，P=1797.4kN2500kN。支架所承受的水平推力：Ph=M2.1+M.2/（KP-1）.B.L式中：KP岩石碎胀系数，KP=1.5；M煤层厚度，M=5.33m则：Ph=2561.98kN。支架所承受的水平推力：Pv=M21+M2/（KP-1）BM1tg2（45-/2）则：=36.2KN。支架所受的合力P=（ph2+pv2）1/2=2562.24kN2800kN根据对矿压观察成果分析，可确定支护顶板所需的支架阻力为2562KN,小于现在工作面已安装的ZF280016/24S液压支架（工作阻力为2800KN），故满足要求。（二）工作面其它配套设备1、采煤机：型号为MG200-W型，功率200KW。2、支 架：工作面选用ZF280016/24S支架。3、运输设备：工作面运输机选用SGZ-630/220型刮板输送机两部。胶带运输机选用DTL80/75型，功率75KW。转载机：选用SGB-630/150型，功率75KW。4、乳化液泵站：选用BRW200/31.5型乳化泵两台，装备两泵一箱。5、喷 雾 泵：型号为BPW125/31.5。6、E306综放工作面高压供电来自井下中央变电所高压开关柜，移变系统、开关放置在东采区南进风巷内；乳化泵放置在原E304移变硐室内。工作面总装机容量为1016.5KW，电压等级为交流1140V和660V。工作面采煤机、前后部运输机、转载机、乳化泵供电电压均为1140V，由采区移变系统进行供电。皮带机、绞车、水泵供电电压均为660V，供电电源来自630馈电开关。（1）工作面机电设备的负荷统计表设备名称型号功率台数备注采煤机4MG-200200KW 1前部运输机SGZ-630/2202*110KW1后部运输机SGZ-630/2202*110KW1转载机SGZ-630/7575KW1皮带机DTL-80/7545KW1乳化泵MRB200/31.575KW2喷雾泵BPW125/31.575KW1回柱绞车JH-1418.5KW1水泵WQ70-50-1313KW1（2）供电路线KBSGZY-630/10/1.2KV移动变电站400馈电开关 照明综保前部运输机 采煤机备用开关。KBSGZY-500/10/1.2KV移动变电站400馈电开关后部运输机转载机。KBSGZY-500/10/0.69KV中央变电所630馈电开关皮带、轨道运输及水泵照明信号综保。第三章 巷道布置及支护一、巷道布置工作面两顺槽相互平行，西侧的顺槽为进风顺槽，东侧的顺槽为回风顺槽，两顺槽都沿3#煤底板布置，切眼位于工作面南部。工作面北部布置东采区南进风巷、东采区南回风巷。二、断面选择结合以往类似工作面断面的选择，本工作面巷道断面采用如下规格时，可以满足生产需求。风巷：BH3.5m 2.8m；机巷：BH3.5m 2.8m；切眼：梁腿3.0m 2.6m；三、支护设计由于本区域内位于原北仓和及太义小窑破坏区，顶板已经严重破坏，再生顶板情况较差，根据以往类似综放工作面支护效果类比来看，E306工作面机风巷掘进时均采用矿用25U单棚支护时，可以满足生产要求。第四章 通风系统一、掘进期间通风1、下降风巷掘进工作面通风系统的选择下降风巷掘进工作面选择压入式局部通风机通风，下降风巷回风E304工作面切眼E304回风顺槽，然后进入东采区南回风巷。2、掘进工作面风量计算（1）按瓦斯绝对涌出量计算： Q掘Q瓦K/C式中： Q掘工作面正头实际需要的风量，m3/min Q瓦掘进工作面瓦斯绝对涌出量，Q瓦=0.18m3/min C掘进工作面回风流中瓦斯允许浓度，取0.8 K掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，K=1.5Q掘0.181.5/0.833.8m3/min（2）按人数进行计算： Q掘4N式中： N掘进工作面同时工作的最多人数，取26（交接班时，含瓦检、安监等） Q掘426104m3/min （3）按炸药量计算需要风量kw： Q掘25A式中：A爆破炸药最大用量，KgQ掘257175m3/min （4）按风速进行验算 15SQ掘240S 式中： S-为巷道净面积9.2m2计算所得138Q掘6.5故选用绞车、钢丝绳均符合要求。2、东采区南回风巷外段上口绞车及钢丝绳的选型与校验该绞车选用JSDB-28型绞车，钢丝绳直径选用24mm。已知JSDB-28型绞车慢速时额定牵引力F280KN，巷道最大坡度=15，所牵引的最大重量为10500kg，钢丝绳的最小总破断拉力为354KN，绳重q=1.987kg/m，绳长460m，摩擦系数f1= 0.015，f2=0.15 (1)求实际需用的最大牵引力:Pmax=Wg(sin+f1cos)+qLg(sin+f2cos)=10500(sin15+0.015cos15)9.8+1.9874609.8(sin15+0.15cos15) =31.739KN 280KN(2)钢丝绳的安全系数校验：K=FA/FMax=354/31.739=11.26.5故选用绞车、钢丝绳均符合要求。3、东采区南回风巷外段上口松架绞车及钢丝绳的选型与校验该绞车选用JH-20型绞车，钢丝绳直径选用17.5mm。已知JH-20型绞车慢速时额定牵引力F200KN，巷道最大坡度=10，所牵引的最大重量为10500kg，钢丝绳的最小总破断拉力为191KN，绳重q=1.053kg/m，绳长300m，摩擦系数f1=0.015，f2=0.15 (1)求实际需用的最大牵引力:Pmax=Wg(sin+f1cos)+qLg(sin+f2cos)=10500(sin10+0.015cos10)9.8+1.0533009.8(sin10+0.15cos10)=20.383KN 200KN(2)钢丝绳的安全系数校验：K=FA/FMax=191/20.383=9.46.5故选用绞车、钢丝绳均符合要求。（二）运料路线地面料场副井井底南车场一水平回风大巷东采区轨道上山东采区南回风巷E306工作面风、机巷。（三）进架路线S311工作面（E305工作面）东采区轨道上山东采区南回风巷E306工作面风巷E306工作面切眼。（四）出架路线E306工作面E306风巷东采区南回风巷东采区轨道上山一水平回风大巷一水平运输大巷北翼进料联巷北翼运输大巷N302工作面。第七章 压风、防尘（供水）、防灭火系统一、压风供水见压风自救与供水施救系统布置图二、防尘1、洒水系统进风顺槽安装一路两寸水管，供采煤机、转载点灭尘、支架喷雾以及乳化液泵用水。回风顺槽安设一路一寸二水管，供巷道灭尘、冲洗用水。要求两巷水管每隔50m留设一个三通，便于接管使用。2、两巷安设防尘管路，每50m设置一个三通，三通外接闸阀和不少于25m长（13mm）的高压管按标准悬挂在行人侧。要求闸阀灵活、齐全。严禁跑、冒、滴、漏，水路不通不准开工。3、皮带机、转载机、运输机等转载点，必须安设喷雾灭尘装置并固定，保证喷雾正常使用，开启阀门必须安设在操作人员一侧。4、支架必须安设移架和放煤喷雾装置，设专人负责，保证正常使用。5、采煤机必须有喷雾设施，严格执行“无水不割煤”制度，要求雾化程度高并能封闭滚筒，使用正常。6、两巷距工作面每50m范围以内，各设2道净化喷雾，要求能覆盖全断面，由专人维护，保证正常使用。7、两巷及工作面设专人冲洗煤尘，工作面每班冲洗一次。两巷距工作面50m内每班冲洗一次；50100m范围内每天冲洗一次；100m以外每周冲洗一次，严禁煤尘堆积。8、两巷水管进水处各安设一道过滤器。9、两巷按标准各挂一组隔爆水袋，隔爆水袋规格为40L/袋，每周至少检查1次。隔爆水袋与工作面的距离必须保持在60200m,距风门距离应大于25m。巷道净断面均为8.4，两巷每组隔爆水袋不少于64个，棚区长度不少于20m，第一组隔爆水棚向外每200m设置一组。水袋要充满水，保证其完整无缺，设专人负责并挂牌管理。10、压风自救系统，自斜井井口向下沿斜井安设型号为DN125的钢管600m作为主管路，终止于南翼总回风巷口，由此分三路向各区域供气，每一分支管路间隔50m设一排气口（兼做放水口），间隔200m设一吸气站，终端设立排气阀和压力表。11、两巷各设一组压风供水施救装置，要求距工作面切眼2540m安设一组可移动压风供水施救装置，随采随移。压风供水施救装置每组水龙头不少于5个，且各部件连接牢固、可靠，不得存在无水、漏水或水龙头损坏现象，如有破损及时更换。12、个体防护进入工作面工作的所有人员必须佩戴防尘口罩。 13、煤层注水技术负责人根据本工作面煤层特性，进行煤层注水设计。三、防灭火1、工作面进风顺槽皮带机头、油脂存放区及移变硐室，均应配备两个完好的8kg干粉灭火器和一个0.2m3的砂箱，两把小锹。2、杜绝摩擦火花，冲击火花。遇有坚硬岩石时，采煤机不能强行截割；工作面出现冒顶漏石头时，必须提前处理；运输机液力耦合器必须按规定加注难燃液；皮带不跑偏，托辊运转灵活，不擦底。3、井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等，必须存放在盖严的铁桶内，用过的棉纱、布头和纸也必须放在盖严的铁桶内，并由专人定期送到地面处理，不得乱放乱扔。第八章 供电系统一、概述E306工作面是综放工作面，机巷长442m，风巷405m，工作面面长140m，从中央变电所供电。二、负荷统计与变压器选择（一）负荷统计表T1变压器负荷统计表设备名称电动机台数电动机型号额定功率额定电压额定电流额定功率因数启动功率因数额定效率启动电流倍数M1,M8(刮板输送机)2YSB-1321321140870.80.450.98M2(转载机)1SZZ730-75751140470.850.450.966M3(乳化液泵)1DYB-75（1140）751140470.880.430.966功率414平均功率因数0.85T2变压器负荷统计表设备名称电动机台数电动机型号额定功率额定电压额定电流额定功率因数启动功率因数额定效率启动电流倍数M4,M7(刮板输送机)2YSB-1321321140870.80.450.98M5(采煤机)16MG-200W20011401240.850.450.966功率468(含照明)平均功率因数0.85合计总功率之和882（二）变压器选择根据供电系统的拟订原则，变压器的选择原理如下：1、变压器 T1选型计算 平均功率因数取0.85，当有功率因数补偿时，按计算的功率因数取值；选用型号为KBSGZY-500/10/1.2的移动变电站符合要求。2、变压器 T2选型计算 平均功率因数取0.85，当有功率因数补偿时，按计算的功率因数取值；选用型号为KBSGZY-630/10/1.2的移动变电站符合要求公式参数意义说明需用系数；平均功率因数；最大一台（套）电动机功率，；变压器需用容量，；变压器的负荷额定功率之和，。（三）高低压电缆选择和校验1、高压电缆选择和校验编号型 号截 面额定电压(V)长度(m)根数空气允许载流量35(A)负荷电流(A)C13MYJV4212010000360133151.9C14MYPTJ50100001400117051.9C40MYPTJ501000015117027.1（1）C13高压电缆截面选择和校验计算长时负荷电流需用系数，取型号为MYJV42-3120的高压电缆长时载流量为331A,满足要求。按热稳定截面选择高压电缆截面三相最大稳态短路电流，A；电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。按允许电压损失校验高压电缆截面（2）C14高压电缆截面选择和校验计算长时负荷电流需用系数，取型号为MYPTJ-350的高压电缆长时载流量为170A,满足要求。按热稳定截面选择高压电缆截面三相最大稳态短路电流，A；电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。按允许电压损失校验高压电缆截面（3）C40高压电缆截面选择和校验计算长时负荷电流需用系数，取型号为MYPTJ-350的高压电缆长时载流量为170A,满足要求。按允许电压损失校验高压电缆截面煤矿井下供配电设计规范规定，电压损失百分数在正常情况下不得超过额定电压的5，故障状态下不得超过额定电压的10。公式参数意义说明高压电缆所带负荷的需用系数；高压电缆所带的设备额定功率之和，；高压电缆的额定电压，；平均功率因数；额定功率因数；经济电流密度，；热稳定系数；短路电流作用的假想时间，；电缆长度，；最大三相稳态短路电流，；平均功率因数角对应的正切值，；电缆的每公里电阻和电抗，；电缆短路时热稳定要求的最小截面，；平均电压，；同时工作电缆的根数。2、低压电缆选择和校验编号型 号截 面额定电压(V)长度(m)根数空气允许载流量35 (A)电压损失(V)负荷电流(A)巷道长度C2MYP-0.66/1.145011405011731.646.5C3MYP-0.66/1.145011401011730.345C7MYP-0.66/1.1470114010012158.4185.7C8MYP-0.66/1.1470114018012157.692.9C9MYP-0.66/1.147011402012150.892.9C16MYP-0.66/1.149511401012600.8207.7C18MYP-0.66/1.14951140420126033.7214.5C19MYP-0.66/1.14951140312600.191.5C20MYP-0.66/1.1495114031260045C32MCP-0.66/1.14701140280121519.4124.1C33MYP-0.66/1.1450114045117300C35MYP-0.66/1.149511401512601.4232.8C36MYP-0.66/1.14951140420126037.8237.8C37MYP-0.66/1.14951140312600.1124.1C38MYP-0.66/1.149511403126000C39MYP-0.66/1.142511403111300C41MYP-0.66/1.1470114010012158.4185.7C42MYP-0.66/1.1470114018012157.692.9C43MYP-0.66/1.147011402012150.892.9T1变压器所带低压电缆T1变压器电压损失计算（1）C2电缆按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-350的低压电缆长时载流量为173A,满足要求。按允许电压损失校验电缆截面按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。（2）C3电缆按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-350的低压电缆长时载流量为173A,满足要求。按允许电压损失校验电缆截面按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。(3)C7电缆按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-370的低压电缆长时载流量为215A,满足要求。按允许电压损失校验电缆截面按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。(4)C8电缆按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-370的低压电缆长时载流量为215A,满足要求。按允许电压损失校验电缆截面按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。(5)C9电缆按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-370的低压电缆长时载流量为215A,满足要求。按允许电压损失校验电缆截面按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。(6)C16电缆按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-395的低压电缆长时载流量为260A,满足要求。按允许电压损失校验电缆截面按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。（7） C18电缆按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-395的低压电缆长时载流量为260A,满足要求。按允许电压损失校验电缆截面按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。（8）C19电缆按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-395的低压电缆长时载流量为260A,满足要求。按允许电压损失校验电缆截面按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。9. C20电缆按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-395的低压电缆长时载流量为260A,满足要求。按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。3.2.1 T2变压器所带低压电缆T2变压器电压损失计算1. C32电缆（1）按长时负荷电流初选电缆截面型号为MCP-0.66/1.14-370的低压电缆长时载流量为215A,满足要求。（2）按允许电压损失校验电缆截面（3）按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。2. C33电缆3. C35电缆（1）按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-395的低压电缆长时载流量为260A,满足要求。（2）按允许电压损失校验电缆截面（3）按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。4. C36电缆（1）按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-395的低压电缆长时载流量为260A,满足要求。（2）按允许电压损失校验电缆截面（3）按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。5. C37电缆（1）按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-395的低压电缆长时载流量为260A,满足要求。（2）按允许电压损失校验电缆截面（3）按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。6. C38电缆7. C39电缆8. C41电缆（1）按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-370的低压电缆长时载流量为215A,满足要求。（2）按允许电压损失校验电缆截面（3）按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。9. C42电缆（1）按长时负荷电流初选电缆截面型号为MYP-0.66/1.14-370的低压电缆长时载流量为215A,满足要求。（2）按允许电压损失校验电缆截面（3）按热稳定截面选择高压电缆截面电缆芯线热稳定系数，查表取93.4。10. C43电缆（1）按