鄭煤集團國瑞煤業公司鄭新福泰（新密）煤業有限公司13061采煤工作面設計說明書編制：靳均均審核：周增杰總工程師：張泰山二○一五年四月二十日13061采煤工作面設計說明書一、概況1、工作面位置13061工作面位于井田13采區中部，東為13采區運輸巷，西為井田邊界保護煤柱，南為設計的13081工作面，北為設計的13041工作面。該工作面設計走向長400～500米，傾斜長150米，可采面積64500m2;工作面標高+100～+138米，地面標高+170～+175米。2、煤層賦存情況13061工作面開采煤層為二疊系，山西組二1煤層。二1煤層黑色、粉末狀、光亮型、半金屬光澤；該工作面為實體煤，只在采面中部有老窯采空區內復采，煤層最小厚度為1.5m，最大厚度為6m，平均厚度為3.5m；煤層厚度變化不大，無夾矸，煤層底板總體產狀大致為265°；傾角6°；該工作面煤層底板起伏變化不大，煤層厚薄變化不均。3、煤層頂底板情況老頂：中粒砂巖，厚0米～15米，平均厚10.0米，灰色，中粒、以石英、長石為主，云母次之。直接頂：砂質泥巖及泥巖，厚8～20米，平均厚10.1米，深灰色～灰黑色，局部僅有薄層的炭質泥巖，含豐富的植物葉部和根部化石。直接底：砂質泥巖，局部夾薄層炭質泥巖，厚9～15米，平均厚10.1米，深灰色，含豐富的植物葉部和根部化石。老底：L7-8灰巖，厚7～23米，平均厚14米，頂部為L8灰巖，深灰色隱晶結構，富含動物化石，頂部含一層煤線，底部為L7灰巖，深灰色微晶結構，致密堅硬富含動物化石。4、儲量：該工作面設計為走向長壁式（偽傾斜）開采，平均走向長450米(可采430米），平均傾斜寬150米，面積64500平方米，平均煤厚3.5米，煤的容重1.4t/m3，工業儲量31.61萬噸，回采率按95％計算，可采儲量為30.03萬噸。5、水文地質情況地質概況：根據13采區施工實揭地質資料煤層底板等高線形態總體分析，該工作面地質條件相對較簡單，煤層底板起伏變化不大，煤層厚薄變化不均。水文概況:13061工作面位于13采區中部，從現有資料看，該工作面下部有部分原報社煤礦采空區，在掘進13081采面下付巷時大部分老空積水已疏放，僅存在少量老空積水。預計最大涌水量為5m3/h,正常涌水量為2m3/h。（1）地表水：該工作面對應地表為村莊和農田，總體表現為西、南部高，東、北部低，地勢較為平坦，地表無水體。（2）農用井：經調查該工作面上部無水井。（3）頂板水：通過對13采區調查資料分析，表明該含水層富水性普遍較弱，該含水層下距二1煤頂0.8～17.5m，平均10m，為二1煤層頂板直接充水含水層，在采掘過程中局部會出現頂板淋水現象，但對正常掘進、回采影響不大。（4）底板水：根據水文地質資料分析，本工作面標高在+100m至+138m，礦井奧灰水靜水位標高在+53m，不受底板水威脅。（5）斷層水：該區域南部距超化斷層190米左右，北部距河西斷層130米左右，在建礦時把河西斷層已揭露，下部超化煤礦將超化斷層已揭露，均無水，本工作面標高在+100m至+138m，礦井奧灰水靜水位標高在+53m，該區域地表也無水體，第四系礫石含水層含水性較弱，預計對正常生產影響不大。（6）老空水：從現有資料看，從現有資料看，該工作面下部有部分原報社煤礦采空區，在掘進13081采面下付巷時大部分老空積水已疏放，僅存在少量老空積水。因此在掘進時應堅持“有掘必探”“物探先行、鉆探驗證”的原則，謹防透水事故發生。（7）鉆孔水：該區域無鉆孔。6、瓦斯：根據國瑞公司對13采區巷掘進時的瓦斯含量測定，該工作面回采時預計絕對瓦斯涌出量為0.28～0.73m3/min。7、煤塵：因煤質松軟易碎，煤塵較大，煤塵爆炸性指數為15.24%，屬弱爆炸性煤塵，煤層自燃傾向性等級為Ⅲ類（不易自燃）。地溫為25℃左右，無熱害影響。二、巷道布置方式該工作面采用傾斜長壁式采煤方法回采，炮采放頂煤、一次采全高，全部垮落法管理頂板。工作面上、下付巷均沿煤層底板偽傾斜布置。工作面上、下付巷選用7m2U型鋼支護，切巷采用ZH2000/17/25Z型整體頂梁組合懸移液壓支架支護。（詳見該面設計平面、斷面圖）。工作面生產系統（一）掘進期間生產系統1、運煤系統：13061上付巷掘進工作面（13061下付巷掘進工作面）→13采區運輸巷→13采區運輸巷（東段）→主井皮帶運輸巷→井底煤倉→主井裝載硐室→主井至地面煤場。2、運料系統：平地料場→副井→井底車場→副井東大巷→13采區軌道巷→13061上付巷甩車場（13061下付巷甩車場）→13061上付巷掘進工作面（13061下付巷掘進工作面）。3、通風系統：（1）新鮮風流：副井→副井西大巷→13采區運輸巷→FBD-NO5.6/2×11KW局扇（一備一用）→13061上付巷掘進工作面（13061下付巷掘進工作面）。（2）乏風流：13061上付巷掘進工作面（13061下付巷掘進工作面）→13061上付巷甩車場（13061下付巷甩車場）→13采區軌道巷→13采區回風巷→總回風巷→風井至地面。4、排水系統13061上下付巷沿著偽傾斜布置，坡度為+6°左右，巷道內鋪設水槽，掘進工作面流出的水自流至采區水倉。5、監控系統⑴13061上付巷掘進工作面（13061下付巷掘進工作面）安裝兩個甲烷傳感器(T1、T2、)，監測分站安裝在13采區運輸巷進風流中，并與平地瓦斯監測系統實現聯網；甲烷傳感器T1安裝在13061上付巷（13061下付巷）距工作面5m處，T2安裝在13061上付巷（13061下付巷）距回風聯巷口10m處。⑵控制區域：要求瓦斯電閉鎖在瓦斯超限時能自動切斷掘進工作面及回風巷道內全部非本質安全型電氣設備。⑶當瓦斯監控系統出現故障時，相關業務部門必須及時處理。處理故障時，要加強人工檢查瓦斯，消除瓦斯聚積現象。跟班隊長、班長必須隨身攜帶便攜儀，以便隨時檢測瓦斯濃度。（二）回采期間生產系統1、運煤系統：工作面→13061下付巷→13采區運輸巷→13采區運輸巷（東段）→主井皮帶運輸巷→井底煤倉→主井裝載硐室→主井至地面煤場。2、運料系統：平地料場→副井→井底車場→副井東大巷→13采區軌道巷→13061上付巷甩車場→13061上付巷→工作面。3、通風系統：（1）新鮮風流：副井→副井西大巷→13采區運輸巷→13061下付巷→工作面。（2）乏風流：工作面→13061上付巷→13采區軌道巷→13采區回風巷→總回風巷→風井至地面。4、工作面設計風量計算煤層瓦斯絕對涌出量按0.28～0.73m3/min，工作面最多人數40人/班，計算參數如下：（1）按瓦斯涌出量計算QW=100×q×km3/min=100×0.73×1.5=110m3/min式中：k-工作面瓦斯涌出量均衡系數，取1.5。q-工作面瓦斯絕對涌出量，m3/min，取最大值0.73m3/min。（2）按人數計算QW=4NKm3/min=4×40×1.2=192m3/min式中：4-每人應供給的最小風量，m3/minN-工作面人數。（3）按工作面氣溫計算QW=60VSKm3/min=60×1×（2.8×2.0）×1.1=336m3/min式中：V-為使工作面有相應的氣候條件，不同氣溫時適應的風速，m/s，取V=1m/s； S-工作面平均斷面積，m2。k-工作面長度系數，取1.1。（4）按炸藥使用量計算QW=25A=25×4（0.15＋0.3）＝45m3/min式中：A-采煤工作面一次使用最大炸藥量，Kg.（5）按工作面極限允許風速驗算《規程》規定，工作面最低風速為0.25m/s，最高風速為4m/s，故工作面最低風量為Qmin=15S=15×2.8×2.0=84m3/min，最高風量為Qmax=240×2.8×2.0=1344m3/min，取以上計算最大值QW=336m3/min，因Qmax＞QW＞Qmin。故工作面風量符合規定。經以上計算、驗算該工作面配風量最大為QW=336m3/min，但考慮其它多種因素，為確保礦井安全生產，故將工作面配風量調整到450m3/min。5、供電系統根據設備布置圖和變電所位置，以及供電距離和設備負荷，我們將選擇以下供電方式，13061采煤工作面上、下付巷均由采區變電所內1-4低壓饋電開關直接供電。（1）供電方式13061下付巷：乳化泵75KW，DSJ650膠帶運輸機37KW,SGB520溜子機頭電機55KW×2=110KW，調度絞車11.4KW因此：∑P總＝75+37+110+11.4=233.4KW（2）干式變壓器的選擇（按該變壓器所帶的所有負荷計算）由公式S=KX×∑P/COSΦ計算，Kx=0.4（緩傾斜煤層kx=0.4-0.5；急傾斜煤層kx=0.5-0.6）,COSΦ=0.6∑P總＝476.8KW代入公式：S=0.4×476.8/0.6=318KVA因此,采區變電所一臺KBSG-500/10/0.69型干式變壓器，能滿足工作面要求。（3）低壓電纜的選擇按電纜長時允許工作電流大于長時工作電流來選擇電纜截面即IY≥Ig，Ig按公式Ig=Kx*ΣP*1000/*Ue*cosΦ計算。已知Kx為0.4，cosΦ為0.6,ΣP總=233.4KW,Ue=660V,將已知數據代入公式Ig=Kx*ΣP*1000/*Ue*cosΦ=0.4*233.4*1000/1.732*660*0.6=136A?？紤]到線路長和保護的可靠性，因此，選用一趟70mm2電纜，故可以提高供電可靠性。查表U-10003*70+1*25礦用橡套電纜長時允許電流為215A大于長時工作電流136A；因此,選用3*70+1*25電纜可滿足要求。（4）按允許電壓損失校驗所選電纜截面用公式ΔU=P*L*K%進行計算校驗已知：S=70mm2cosΦ=0.6查表K%=0.096,L=230m=0.23Km,P=Kx*ΣP=0.4*233.4=93.4KW代入公式：ΔU%=P*L*K%=93.4*0.23*0.096=2.06%,已知：S=50mm2cosΦ=0.6查表K%=0.096,L=410m=0.41Km,P上=Kx*ΣP=0.4*158.4=63.4KW代入公式：ΔU%=P*L*K%=63.4*0.41*0.096=2.5%,2.06%+2.5%=4.56%＜10%，合格。（5）靈敏度校驗短路電流計算：70mm2電纜230m,50mm2電纜410mm用查表法：Lh=K*L=0.73*230+410=578m查表Id(2)=1236A過流整定計算，IZ=IQ+ΣIe=75*1.15*6+(158.4*0.4/1.732*0.66*0.6)=609.9A取610A靈敏度校驗：Id(2)/IZ=1236/610=2.02>1.5，合格。（6）開關選擇①13061上付巷口總開關選擇已知Kx=0.4,cosΦ=0.6,ΣP=23.4KW,Ue=660V,代入公式Ie=Kx*ΣP*1000/Ue*cosΦ=0.4*233.4*1000/1.732*660*0.6=136A取160A該開關可能承受的最大短路電流即Id(2)=8825A。根據計算，查KBZ-400開關的技術數據，其額定電流為400A，遮斷電流為9000A，故選擇KBZ-400饋電開關滿足要求。②乳化液泵開關的選擇Pe=75KW、Ue=660V、cosΦ=0.6，因此Ie=Pe*1000/*Ue*cosΦ=75*1000/1.732*660*0.6=109A取110A因此選擇QBZ-200開關可滿足要求。③工作面溜子開關的選擇：Pe=55KW因此Ie=Pe*1.15=55*1.15=65A故選擇QBZ-120開關可滿足要求。 、④DSJ-650皮帶開關的選擇Pe=37KW因此Ie=Pe*1.15=37*1.15=48A故選擇QBZ-80開關可滿足要求。⑤絞車開關的選擇Pe=11.4KW因此Ie=Pe*1.15=11.4*1.15=14A故選用QBZ-80N開關，可以滿足要求。詳見供電系統圖6、灑水降塵及防火系統為了給工作面創造一個良好的生產環境，在工作面上、下付巷均安裝2吋注漿防塵水管，每隔50米設一個三通閥門供灑水降塵用，并設置水幕，在各運輸機機頭處安裝噴霧降塵設施。上、下付巷7、排水系統因工作面可能有少量頂、底板及空區水涌出，根據地測部提供涌水量：正常情況下工作面涌水量5m3／h,最大涌水量10m3／h，設計在13采區最低處做一采區水倉，鋪設4吋排水管2趟路，安裝兩臺D85-45×2型排水泵（一備一用），局部地段鋪設水槽，對工作面流出的水進行歸溝管理（自流至采區水倉）。8、瓦斯監控系統13061工作面瓦斯監控系統(詳見瓦斯監控系統示意圖)⑴工作面安裝三個甲烷傳感器(T1、T2、T0)，監測分站安裝在13采區變電所內，并與平地瓦斯監測系統實現聯網；甲烷傳感器T1安裝上付巷距工作面5m處，T2安裝在13061上付巷距回風聯巷口10m處，T0安裝在工作面上隅角。⑵控制區域：要求瓦斯電閉鎖在瓦斯超限時能自動切斷工作面及回風巷道內全部非本質安全型電氣設備。⑶當瓦斯監控系統出現故障時，相關業務部門必須及時處理。處理故障時，要加強人工檢查瓦斯，消除瓦斯聚積現象。跟班隊長、班長必須隨身攜帶便攜儀，上隅角按規定懸掛瓦斯便攜儀，以便隨時檢測瓦斯濃度。9、人員定位系統13061工作面采用KJ69N人員定位系統，在工作面上、下付巷切口處各設置本質安全型KJF80.2A人員定位系統接收裝置。10、通訊聯絡系統在13061工作面上、下付巷切口處各安裝1部本質安全型KTH3防爆電話機，號碼8095、8097.11、語音廣播系統工作面采用KT190語音廣播系統，在工作面上、下付巷切口處各安裝一臺本質安全型KXY12語音箱，工作面發生緊急情況可以及時向調度室匯報，調度室可以及時通知工作面調度指揮。四、采煤工藝及設備選擇1、工作面采用走向長壁（偽傾斜）式采煤方法，手稿（風鎬）或炮采放頂煤、一次采全高，全部垮落法管理頂板。2、回采工藝：工序：破煤、裝煤、運煤、支護、采空區處理、放頂煤；流程：檢修→打眼注水→人工配合風鎬落煤（打眼爆破）→移架→移拖梁→放頂煤→移刮板運輸機→交接班。（1）煤的破落：手稿（風鎬）或采用人工打眼、爆破落煤方式；（2）煤的裝載：除爆破自裝部分煤外，主要為井下人工裝煤。（3）煤的運輸：工作面選用SGB520/40型可彎曲刮板輸送機，下付巷選用一臺SGB520/40型刮板輸送機，刮板輸送機前面搭接DSJ650/25/37-A型皮帶運輸機。（4）工作面支護：切巷采用ZH2000/17/25Z型整體頂梁組合懸移液壓支架支護。（5）采空區處理：采用全部垮落法，移架放頂。（6）放頂煤：采用分段間隔多輪次進行，放煤步距0.8ｍ，放煤口的位置在溜子沿以上0.3～0.5ｍ處，規格0.8×0.8ｍ。放煤口間距1ｍ，每排巷同時可開2～4個放煤口，且在不同作業段內，每輪次放出煤量的三分之一，三輪放完，直至頂板均衡垮落。(7）清煤移溜：采面頂煤放完后，開始清理浮煤，采高保持在1.8～2.0米之間，然后用推溜器移溜子，移溜前必須拉線，移溜時應從上到下或自下而上推，嚴禁從兩頭往中間移，移溜后溜子要平直，運轉正常，溜槽與煤壁保持一定的間距。3、工作面設備配備詳見設備布置圖五、勞動組織及人員配備1、工作面實行“邊采邊放”的組織形式，實行“三八”工作制，其參數為：循環進度：0.8m循環方式：1循環循環個數：1個/天循環率：85%回收率：95%日產量：474噸月產量：1.185萬噸2、勞動組織表：勞動組織及人員配備表序號工種人數工作內容1開口工4×3做缺口及開幫采煤2采煤工18×3完成開幫采煤全過程3跟班隊長1×3負責當班采面的安全生產4開溜子2×3負責分管運輸機正常運行5司泵工1×3負責泵站正常運行及維護6三鐵工2×3三鐵管理及失效梁柱更換7打碴工1×3打工作面出的大塊矸石及煤塊8打眼注水工3×3負責當班打眼及煤壁淺孔注水工作9班長、驗收員2×3采面現場安全生產及質量標準化管理工作10皮帶司機4×3負責皮帶正常運行11跟班機電工1×3負責當班機電設備運行12小班、回盲巷4尾巷回收和打超前支護13替棚工2×3上、下付巷超前替棚清浮煤合計127六、工作面生產能力根據11051工作面推進度，結合13061工作面煤層厚度，該工作面布置懸移支架150架，煤厚3.5m，工作面日推進長度0.8m，回采率按中厚煤層95%，正規循環率0.85，工作面長度150m。日產量：A=日采長×煤厚×煤容重×工作面日推進長度×回采率×正規循環率=150×3.5×1.4×0.8×0.95×0.85=474噸月產量：Am=Ad=474×25=11850t。七、主要經濟指標詳見下表：13061工作面主要經濟技術指標1采面可采長度m4302采面可采寬度m1503煤層傾角度64煤層容重t/m31.45平均煤厚m3.56工業儲量萬t31.617可采儲量萬t30.038循環進度m0.89循環個數個110回采率%9511循環產量t47412日產量t47413月產量t1185014正規循環率%8515回采工效t/工3.7316服務時間月21.517采高m218炸藥消耗kg/萬t22019雷管消耗個/萬t95020坑木消耗m3/萬t2.5八、安全技術措施1、防水措施（1）13061采煤工作面煤層底板局部較薄，在掘進和回采過程中嚴禁大面積打底，若遇到薄煤帶時堅持保底打頂的原則，避免破壞煤層底板，以防底板水涌出影響安全生產。（2）在掘進時，可能存在少量老空積水和底板水，嚴格堅持“有掘必探、鉆探先行、物探驗證”的原則，防止透水。（3）掘進時，必須嚴格按設計施工，嚴禁在保安煤柱內進行任何采掘活動。（4）工作面形成后，立即進行電法物探，以探明煤層底板賦水情況，必要時進行底板注漿加固。（5）回采前必須形成穩定可靠的排水系統，根據實揭資料科學合理地選擇水倉位置、容量、排水設備和管路，建立排水陣地。（6）各業務主管部門要對本部門職工進行防治水知識教育，并對其培訓考核，弄清各種突水征兆，提高預防水災的能力，從而保證安全生產。（7）各有關單位和采掘隊要對地測部提供的水文地質預報、探放水設計及安全技術措施，要認真學習領會，并貫徹到每位職工，從而提高職工預防水災的能力。（8）在掘進過程中嚴格按照集團公司和分公司批復的探放水設計及安全技術措施進行探放水。（9）在接近中部老窯采空區之前，要認真制定防治老窯突水的安全技術措施，采取物探和鉆探相結合的方法以探明報廢小井周圍賦水情況,并采取相應的安全技術措施，確保礦井安全生產。（10）采掘隊要組織人員貫徹學習水害防治知識，達到人人熟知出水征兆，個個牢記避水路線，切實掌握自?；ケ＜寄?。采掘時，采掘隊每班要密切觀注工作面涌水情況，發現底板鼓起、滲水、霧氣、煤壁發潮、空氣變冷等突水征兆和涌水量突然增大或減小等異常情況時，必須先撤人再向礦調度室等有關部門匯報，并采取相應的安全技術措施，以防災情擴大。2、防治瓦斯措施（1）加強通風管理，合理分配風量，保證正常通風量不低于設計風量；若瓦斯超過預計最大值時，通風部門要適當調整配風量，避免瓦斯超限。（2）在巷道掘進過程中，如瓦斯涌出量超過規定值，用風排瓦斯不能確保安全生產時，必須嚴格落實通風部門制定的瓦斯綜合防治措施，保證安全掘進。（3）該工作面預計瓦斯涌出量在0.28～0.73m3/min之間，若在回采過程中瓦斯超過預計最大值時，應采取積極的瓦斯綜合防治技術，嚴格落實瓦斯防治管理各項措施，以確保工作面的安全回采。（4）加強各類通風構筑物、儀器、儀表的管理和維護，保持通風構筑物完好，儀器儀表靈敏可靠，量值傳遞準確無誤。（5）加強機電設備管理，杜絕電氣設備失爆。（6）在上、下付巷距工作面60～200m處各設1道集中式隔爆水棚，水量按不少于200L/m2設置，并堅持經常檢查和補充水量。（7）工作面上、下付巷及安全出口必須暢通無阻，保證有足夠的通風斷面，與工作面有關的通風設施必須完好，確保工作面通風系統穩定可靠。（8）加強工作面上下付巷及進回風巷的維修和管理，對失修巷道按規定及時進行維修，以減少礦井通風阻力，確保風路暢通。（9）必須按要求在工作面、回風上隅角及其回風巷設置瓦斯傳感器，在采區變電所設置瓦斯監控儀。瓦斯傳感器安裝位置、報警濃度、斷電濃度、復電濃度和斷電范圍必須符合《煤礦安全規程》第168條的規定。3、防塵措施（1）加強灑水防塵設施的管理和使用，杜絕煤塵堆積和飛揚等現象。（2）按規定定期清掃巷道中的煤塵。（3）加強掘進工作面和采煤工作面煤壁淺孔注水工作。（4）工作面兩巷要敷設靜壓水管，膠帶運輸巷每隔50m設一個三通閥門，其它巷道每100m設一個三通閥門，防塵工每周要對主要巷道進行沖刷一次。（5）各轉載機頭灑水降塵設施齊全并堅持使用。（6）工作面上、下付巷距切眼60～200m內要按標準要求設置隔爆水袋。（7）進、回風巷防塵水管末端距安全出口不得大于20m，向里必須配備20m以上的防塵灑水軟管，爆破后及放煤時及時灑水降塵。（8）采面上、下付巷距切巷30～50m內及距13采區運輸巷30～50m內各設置一道水幕，并確保靈敏可靠。（9）炮眼使用水炮泥封孔。（10）實行個體防護，工作面內的作業人員、回風流中的作業人員及在其它粉塵產生點工作的人員，須佩戴防塵口罩，加強個體防護。4、預防火災措施（1）建立健全防滅火系統。防滅火設施、管路嚴禁私自拆除或挪做他用。（2）工作面及各巷道內，不得從事電焊、氣焊等工作。（3）堅持使用不延燃電纜、膠帶和風筒等，嚴禁使用失爆設備。（4）在轉載機機頭、料場等處配備2臺干粉滅火器，并定期檢查，防止因潮濕失效。（5）工作面皮帶機頭前后20米范圍內必須采取不燃性材料支護并按規定配齊完好的防滅火設施、材料。（6）施工隊嚴格工程管理，嚴防空幫空頂，堅持煤層注水及灑水工作。（7）掘進和回采前，通風部門必須制訂防止漏風措施，并嚴格落實到位。5、加強頂板管理，預防頂板事故（1）在編制采煤工作面作業規程時，對液壓柱初撐力作出嚴格要求，編寫放頂管理等專項措施。（2）工作面上、下付巷選用25#U型鋼可縮性金屬支架支護，以增強支架的抗壓強度，減少巷道失修率和維護量。堅持使用超前支護，防止頂板事故發生。（3）在工作面上、下付巷掘進時，堅持使用超前支護裝置。（4）煤層厚度超過3m及以上，必須實施超前動壓注水，且保證注水效果，以增強煤層自身的粘結力，防止片幫冒頂事故的發生。（5）采面初次放頂、結束必須制定專項安全技術措施。（6）巷道開口、貫通、過地質構造等特殊地點時，必須制訂專項安全技術措施并認真貫徹執行。6、其它（1）由于13061