12115综采工作面设计

第一章工作面概况12115工作面位于整合矿井的南翼采区（三采区）的东南部，地面的相对位置在山体上，地表无建筑物。

地面地形为典型的高山剥蚀地貌，覆盖厚度279---293m。

井下相对位置在一采区集中轨道巷、皮带巷及一采区回风巷的东北侧。

工作面东南部为原店上煤业217工作面采空区与本工作面回风顺槽相距15m作为保护煤柱，西北部为原店上煤业213工作面采空区与本工作面轨道顺槽相距15m作为保护煤柱，东北部与安泽安鑫煤业井田边界相邻（原永安煤矿），两矿各留20m井田边界煤柱，西南部与原店上煤业一采区回风大巷相邻，水、火、瓦斯对本工作面影响不大。

工作面设计走向长541m，采长62m，平均采高1.18m，工业储量约5.51万吨。

大巷设保护煤柱45m，12115可采走向长为496m，可采储量4.80万吨。

附：12115综采工作面井上下对照图第二章地质概况第一节地面相对位置及邻近采区开采情况表表2.1 地面相对位置及邻近采区开采情况表第二节煤（岩）层赋存特征12115顺槽均布置于2#煤中，并沿2#煤顶板拉底掘进，倾角为3-5°，平均4°，属近水平煤层。

工作面为一单斜构造，根椐目前巷道揭露及地质报告资料分析，在两顺槽开口位置中间有一陷落柱，掘进中可能有小的断层揭露，未发现岩浆侵入及河流冲刷现象，故对2#煤层掘进不造成影响。

该区域为低瓦斯煤层。

其顶、底板情况分述如下：12115工作面煤层为简单结构煤层，该工作面从一采区回风巷揭露其厚度为1.2m，由相邻工面采掘情况推断该工作面煤层厚度为1.1－1.25m，平均厚度为1.18m。

1. 2#煤层顶板情况：多为黑色粉砂岩、泥岩夹薄层煤线，厚度为8.44－16.2m，性脆，胶结较好。

单项抗压强度36.7－51.4MPa；抗拉强度1.08－2.4MPa;抗剪强度2.69－7.91MPa,平均为3.85－6.15MPa。

根据相邻工作面情况，顶板中等冒落，较好管理，隔水性好。

2. 2#煤：焦煤，属结构简单的稳定煤层，质地较软，半光亮型，粉末状、玻璃—沥青光泽。

内生裂隙发育，性脆易碎。

3. 2#煤层底板情况：多为粉砂岩、泥岩。

岩性为黑色，块状，性脆。

平均厚度为1.80－4.21m。

遇水易泥化，在一定条件下（顶板来压）易发生底鼓现象，隔水性好。

4. 根据沁安普查101号钻孔2#煤层甲烷（CH4）含量为3.75ML/G，甲烷成分是94.02/%。

2011年7月对12115工作面的瓦斯预测预计相对瓦斯涌出量为5.31m3/t（按明年预计产量20万t及日产量650t计算），绝对瓦斯涌出量为2.4m3/min。

虽然瓦斯含量低，但由于该工作面开采深度大，煤层赋存条件好，有可能在回采工作面上隅角形成瓦斯集聚，应加强瓦斯检测和安全通风，防止瓦斯造成危害。

5. 煤尘爆炸性：2010年7月14-16日对2#煤层自燃性和爆炸性进行鉴定，2#煤层有爆炸性危险，自燃倾向性属Ⅰ类，为容易自燃煤层。

但该矿井未有发火史，但回采期间应做好自燃发火的预测预报工作，采取相应的防灭火措施，并做到回采完后及时封闭。

附：12115综采工作面综合柱状图第三节地质构造根据邻近巷道揭露情况，在两顺槽开口中间即采区集中轨道巷、皮带巷有一90×60m的陷落柱，同时预计在巷道施工中可能揭露几条较小的断层，但不会影响施工。

第四节水文地质12115工作面掘进时主要以含水层裂隙水为主，含水量微弱，补给不充分，正常情况下工作面仅有滴水及淋水现象，掘进中正常涌水量预计为1－3m3/h，最大涌水量为5m3/h；采空后对地面裂隙及时回填，防止雨季地面水灌入井下。

水害危胁分析：12115工作面位于矿区位置较低部位，与原店上煤业213工作面及217工作面采空区相邻，可能存有积水。

原店上煤业213工作面采空区预计积水1000m3，积水威胁区域水量预计为900m3，原店上煤业217工作面采空区预计积水1100m3，由于原店上煤矿213工作面采空区位置低，对掘进工作面不构成威协；采空区位于12115工作面的西北部边界，与安泽原永安煤矿矿界是否有采空区相通目前没有相关资料，若有采空区以废气为主，掘进及回采过程中应注意预防；奥灰水位为880m左右低于2#煤层底板之下，不属带压开采煤层。

存在问题及建议1、工作面顶板为黑色泥岩及粉砂岩，爆破震动后形成裂隙，易冒落，应加强支护。

2、工作面掘进头易造成积水不易排出，应备有排水设备，并执行“有掘必探、先探后掘”的探放水原则。

3、该工作面埋藏较深，通风科及安监处应加强通风及瓦斯管理4、该工作面两侧为原店上煤业213工作面及217工作面采空区，掘进工作面应加强矿压观测，发现顶板下沉及底鼓等现象，立即汇报相关部门组织现场办公后，采取措施后，方可作业。

第五节储量统计本工作面工业储量5.50万吨，可采储量4.80万吨，储量统计见表1.3。

表1.3储量统计表第三章工作面巷道布置及准备第一节巷道布置圪堆煤业为低瓦斯矿区，采用“两进一回”的立井开拓方式。

布置有集中运输（皮带）巷、集中轨道巷及分区回风巷。

其中集中运输巷，服务于整个矿井的运煤；集中轨道巷服务于运料系统，一、二采区回风巷服务于整个矿井的回风系统。

在采区集中轨道巷与采区集中皮带巷联络横川之间布置有一个中央水仓及一个采区水仓；集中轨道巷和一采区回风巷之间布置两个变电所，即2#变电所、3#变电所。

根据矿井巷道布置及瓦斯情况，工作面布置轨道顺槽和回风（皮带）顺槽两条巷道，采用一进一回的“U”型通风系统；在顺槽尽头布置切眼连通轨道顺槽和回风顺槽，构成工作面运输及通风系统；回风顺槽与一采区回风巷直接连通形成工作面回风系统。

掘进工程量见表3.1。

表3.1 掘进工程量统计表第二节工作面参数一、采长该工作面位于整合矿井南翼采区（三采区）的东南部。

根据煤层赋存情况，综合邻近采空区考虑工作面位置、矿井边界保护煤柱位置以及设备配备等因素，确定工作面采长为60m。

二、走向长度根据矿井边界保护煤柱位置和集中轨道巷和一采区回风巷保护煤柱的位置，确定工作面可采走向长度496m。

三、采高该工作面煤层煤层厚度为1.10－1.25，平均1.18m，设计采用综采一次采全高工艺，采高1.10-1.25，平均采高1.18m,。

四、煤柱尺寸轨道顺槽与原店上煤业213采空区工作面之间留设煤柱15m；回风顺槽与原店上煤业217采空区保护煤柱为15m；一采区回风巷保护煤柱为30m；与安泽安鑫煤业矿界保护煤柱各留设20m。

第三节巷道断面设计根据工作面巷道布置以及煤层赋存情况，设计巷道均采用矩形断面，本设计参考《采矿工程设计手册》2003版进行设计。

一、回风（皮带）顺槽断面设计㈠、巷道净宽B＝a+b+c式中：B---巷道净宽；a1---非人行道侧宽度，取0.5m；b---胶带输送机宽度，1.20m（带宽为800mm）；c1---人行道侧宽度，取1.0m；将以上数据代入公式:B＝0.5+1.20+1.0＝2.7m考虑锚杆、锚索外露长度0.3m、管线外端距巷帮距离0.3m、巷道受压变形及工作面设备配套的需要等因素，确定该巷道施工宽度3.7m。

㈡、巷道高度按设备最大高度验算：H＝h1+h2+h3式中：h1---设备高度，取1.6m（取转载机的高度）h2---设备顶端距巷道顶板高度0.3m；h3---锚杆、锚索外露长度，取0.3m；将以上数据代入公式:H=1.6+0.3+0.3=2.2m。

考虑该巷道受压变形等因素，确定施工高度为2.4m，亦可以满足设备运输要求。

㈢、巷道断面S＝B×H=3.7×2.4＝8.88m2。

㈣、风速验算V皮= Q皮/(60×S)式中：Q皮---皮带巷设计配风量，600m3/min（见第五章）；V皮---皮带巷风速；将以上数据代入公式:V皮= Q皮/(60×S)＝600/(60×8.88)=1.13m/s由于0.25 m/s＜1.13 m/s＜4 m/s，该巷道可以满足通风要求。

二、轨道顺槽断面设计㈠、巷道净宽B＝a+b+c式中：B---巷道净宽；a1---非人行道侧设备外端距巷帮之间的距离，取0.5m；b---运输设备最大宽度，取1.4m；c1---人行道侧设备外端距巷帮之间的距离，取1.0m；将以上数据代入公式:B＝0.5+1.4+1.0＝2.9m；考虑锚索外露长度0.3m、管线外端距巷帮距离0.3m、巷道受压后变形及计划采用采用EBZ132二代掘进机掘进等因素，设计轨道巷宽为3.6m。

㈡、巷道高度该工作面2#煤层为薄煤层，煤层厚度1.10-1.25m，巷道跟顶拉底掘进。

按设备最大高度验算：H＝h1+h2+h3式中：H---巷道高度；h1---所运输设备最大高度，取1.6m；h2---巷道底板距轨面高度，取0.36m；h3---锚杆、锚索外露长度，取0.3m；将以上数据代入公式:H=1.7+0.36+0.3=2.26m；考虑巷道受压后变形因素，因此，设计巷道高度为2.4m。

巷道设计高度可以满足运输设备要求。

㈢、巷道断面S＝B×H=3.6×2.4＝8.64m2。

㈣、按风速进行验算V轨= Q轨/(60×S)式中：Q轨---回风顺槽设计配风量，600m3/min（见第五章）V轨---轨道巷风速；将以上数据代入公式:V轨= 600/(60×8.64)=1.16m/s；0.25 m/s＜1.16m/s＜4 m/s，故轨道顺槽断面设计合理。

三、切眼断面设计㈠、切眼净宽支架最低高度0.75m时，长度为3.88m，考虑安装影响，切眼宽度设计为4.8m；㈡、切眼高度切眼跟顶掘进，设计高度为1.8m。

㈢、切眼断面S＝B×H=4.8×1.8＝8.64m2。

㈣、按风速进行验算V切= Q切/(60×S)式中：Q切---切眼设计配风量同皮带巷，600m3/min（见第五章）V切---切眼风速将以上数据代入公式:V切= 600/(60×8.64)=1.16 m /s0.25 m/s＜1.16 m/s＜4 m/s，故切眼断面设计合理。

8、其它硐室断面设计绞车硐室：净宽3.6m，净高2.4m，深3.0m；油脂库、备件库及避难硐室：净宽3.6m，净高2.4m，深5.0m。

9、巷道参数汇总一览表巷道参数汇总一览表第四节 巷道支护设计一、轨道顺槽支护设计 1、支护设计理论本工作面根据悬吊理论设计支护参数。

（参考袁和生编《煤矿巷道锚杆支护技术》1997版）2、参数计算依据及步骤锚杆支护设计主要是确定破坏区的范围值（巷帮破坏深度C ，顶板破坏高度b ）、载荷值（顶板载荷集度Qr ，巷帮载荷集度Qs ），以及锚杆支护的具体参数。

根据工作面巷道布置位置，运输顺槽受采动影响最大，故首先确定运输顺槽的支护参数。