E1-409设计说明书

1、E1409综采工作面设计说明书铁法煤业（集团）有限责任公司小青煤矿2012年3月3日E1409综采工作面设计说明书 一、概况1、工作面四邻及地表情况E1409工作面位于东一采区北部西侧，工作面西侧为E1410工作面（未准备）；东侧为E1408工作面（回采中）；北部至东风井保安煤柱线、北二采区（准备中）；南部为东一集中轨道运输石门、东一专用回风石门、东一集中皮带运输石门。本工作面走向长1278m，倾向长185m，面积236430m2。工作面地表大部分为农田，南部有一条村级公路从工作面地表经过；有两条高压线南北走向贯穿工作面地表，有一条高压线从工作面地表中部经过。地表标高为68.2068.80m。

2、预计工作面地表沉降量最大为1.2m。 2、工作面地质情况、地质构造：根据三维地震勘探资料及实见资料分析，邻近或影响本工作面的断层有DF5、DF6、DF12、DF13、DF15、f408-1六条断层。DF5断层：根据三维地震勘探资料，预计E1409将过断层尾部，该断层向工作面内延伸尖灭，断层走向走向6°30°， 倾向276°300°，倾角65°75°，落差06m。预计对本工作面掘进工作影响不大。DF6断层：根据三维地震勘探资料，预计E1409回风顺槽将过断层尾部，该断层向工作面内延伸尖灭，断层走向10°30°，倾向1

3、00°120°，倾角50°60°，落差04m。预计对本工作面掘进工作会有一定影响。DF12断层：根据三维地震勘探资料，E1409运输顺槽将过该断层，断层走向为38°53°，倾向308°323°，倾角50°60°，落差07m，预计对本工作面掘进工作会有一定影响。DF13断层：根据三维地震勘探资料，E1409顺槽过该断层尾部，断层走向15°55°，倾向105°145°，倾角45°55°，落差021m。预计对本工作面掘进工作会有一定影响。DF

4、15断层：根据三维地震勘探资料，E1409运输顺槽、E1409开切眼将过该断层尾部、该断层位于本工作面内发育，断层走向356°6°，倾向86°96°，倾角38°48°，落差04m。预计对本工作面掘进工作会有一定影响。f408-1断层：该断层实见于E1408运顺K10测点后10m处，断层实见点走向158°，倾向248°，倾角32°，落差0.25m。预计对本工作面掘进工作影响不大。、煤层赋存状况：本工作面煤层为一宽缓单斜构造，煤层走向0°35°，倾向270°305°，煤

5、层倾角最大6°，最小2°，平均3°。、煤层厚度及结构情况：根据邻近巷道实见及钻孔资料分析，本工作面4煤层为复杂结构煤层,煤层黑色，上部煤分层煤质较好，以亮型煤为主，油脂、沥青光泽，中部煤分层为煤泥岩互层，以泥岩为主，层理明显，下部分层是以煤为主的煤泥岩互层。煤层层数一般在35层，夹石24层，整个煤层结构复杂，煤质较差，内在灰分较高。煤层纯煤厚度最大2.60m，最小1.12m，平均2.10m；夹矸厚度最大1.02m，最小0.12m，平均0.44m；煤层平均厚度2.54m。、煤层灰分、发热量及含矸率：预计煤层灰分平均为48.95%，预计煤层发热量平均11.928MJ/

6、Kg，含矸率为4.5%。、工作面煤层顶、底板情况：根据东一集中轨道运输石门、东一集中皮带运输石门、E1408运顺实见资料及钻孔资料分析，本工作面顶板发育一层灰色、灰黑色泥岩伪顶，其厚度最小0.15m，最大1.20m，平均0.52m，水平层理，松软易碎，易冒落，节理、裂隙发育。 直接顶为细砂岩，成分以石英、长石为主，厚度一般在5m左右，老顶是以粗砂岩、砂砾岩为主的砂岩互层。煤层伪底为泥岩，厚度0.10m0.60m，其下为粉砂岩。、煤尘、瓦斯及自然发火期：本煤层自然发火期为36个月，本工作面煤尘有爆炸危险，煤尘爆炸指数为36.8%39.9%；。预计煤层绝对瓦斯涌出量15 m3分钟，相对瓦斯涌出量4

7、 m3吨。、水文地质情况：根据东一集中轨道运输石门、东一集中皮带运输石门、E1408运顺实见及钻孔资料分析，本工作面顶板有一层砂砾岩层，泥质孔隙型胶结，弱含水，并且裂隙发育，预计掘进过程工作面顶板会有淋水、滴水现象。对掘进工作会造成一定影响。根据采区实见资料及邻近采区水文地质资料分析，预计本工作面正常涌水量24 m3/小时，最大涌水量30 m3/小时。 根据钻孔资料分析，本工作面回顺掘进过程中将过485、1088、781钻孔可见范围，485、1057、1088、781孔无孔斜资料，其中485已重新封孔，1088、781钻孔未重新封孔。施工单位掘进至钻孔可见范围内时要制定专项过钻孔措施，做好防水

8、、瓦斯及顶板管理工作，防止因钻孔封孔不良导致钻孔内积水涌入工作面影响安全生产。二、巷道布置1、巷道布置：采用走向长壁布置方式，运、回顺沿走向布置。长度回顺为1343.7m；运顺长度为1343.3m；开切眼沿倾向布置，长度为190.0m。运顺直接与E1集中皮带运输石门相连，构成出煤系统；回顺通过回风下山与E1专用回风石门相连，构成回风系统。2、工作面设计总工程量：设计总工程量3434m，其中半煤岩巷3374m，回风下山岩巷60m。设计面长为185m；采长为1278m，煤层厚度：平均2.10m。容重 1.55t/m3。原煤采出量：185×1278×2.1×1.55&#

9、215;0.9573.1万吨工作面日产量：A=NLShC=8×185×0.8×2.1×1.55×95%=3854t式中A工作面日产量，t；L工作面长度，m；S采煤机截深，m；h采高，m；煤的容重，t/m3；C工作面回采率，%工作面月产量：30×385411.56（万吨/月）工作面可采期：73.1÷11.566.32(月)工作面掘进率：3434m÷73.146.9m/万吨3、煤柱：E1集中轨道石门留60.0m煤柱。与E1408运顺预留5.0m煤柱4 、巷道断面及支护参数：、运顺、回顺：采用4.8m×3.0m

10、14.4m 2矩形断面，锚杆、锚索、塑钢网联合支护，顶锚杆间距0.84m、排距0.8m，顶锚杆规格22mm，L2200mm 全螺纹等强度锚杆，每孔放1个CK23120药卷。运顺肩部帮锚杆排距0.8m、其他1.2m；回顺帮锚杆间、排距均为0.8m。帮锚杆规格18mm，L1600mm 螺纹钢锚杆，每孔1个CK2370药卷（回顺帮锚杆采用22mm，L2000mm全螺纹等强锚杆）；运顺锚索每排2棵布置，间距1.68m，排距3.2m；回顺锚索2-1-2布置，间距1.68m，排距1.6m，加打的1棵锚索靠近采空区布置；锚索采用21.8mm，L=6200m钢绞线，每孔1个CK23120药卷；见断面图1-1、

11、2-2。、开切眼：采用7.0m×2.8m19.6m 2矩形断面，锚杆、锚索、塑钢网联合支护，顶锚杆间距0.80m、排距0.8m，顶锚杆规格22mm，L2200mm 全螺纹等强度锚杆，每孔1个CK23120药卷；帮锚杆间距0.95m、肩部帮锚杆排距0.8m、其他1.2m，帮锚杆规格18mm，L1600mm， 下帮采用螺纹钢锚杆，上帮采用树脂锚杆，每孔1个CK2370药卷；锚索每排4棵布置，间距1.3m，排距2.4m，锚索采用21.8mm，L=6200m钢绞线，每孔1个CK23120药卷；见断面图3-3。、回风联络巷：采用4.4×3.013.2m2 矩形断面，锚杆、锚索、塑钢网

12、联合支护，顶锚杆间距0.8m、排距0.8m，顶锚杆规格22mm，L2200mm 全螺纹等强度锚杆，每孔1个CK23120药卷；帮锚杆间距0.8m、排距0.8m，帮锚杆规格18mm，L1600mm螺纹钢锚杆，每孔1个CK2370药卷；锚索2排布置，间距1.6m，排距2.4m，锚索采用21.8mm，L=6200m钢绞线，每孔1个CK23120药卷。见断面图4-4。、回风下山及下平巷：采用3.75×3.175m半圆拱型断面，锚索、锚喷支护。帮顶锚杆均采用22mm，L2000mm 全螺纹等强度锚杆，顶锚杆每孔1个CK23120药卷，帮锚杆每孔放1个CK2370药卷。上山揭煤段架36U棚加强支

13、护。上平煤巷：采用3.6×3.0=10.8m2矩形断面，锚杆、锚索、塑钢网联合支护，顶锚杆间距0.8m、排距0.8m，顶锚杆规格22mm，L2200mm全螺纹等强度锚杆，每孔1个CK23120药卷；帮锚杆间距0.8m、排距0.8m，帮锚杆规格18mm，L1600mm螺纹钢锚杆，每孔1个CK2370药卷；锚索2排布置，间距1.6m，排距2.4m，锚索采用21.8mm，L=6200m钢绞线，每孔1个CK23120药卷。见断面图6-6、7-7。、绞车峒室：采用3.0×3.0m9.0m2矩形断面，锚网支护，顶锚杆间距0.8m、排距0.8m，顶锚杆规格22mm，L2200mm 全螺纹

14、等强度锚杆，每孔1个CK23120药卷；帮锚杆间距0.95m、排距0.8m，帮锚杆规格18mm，L1600mm 螺纹钢锚杆，每孔1个CK2370药卷；见断面图8-8。、运、回顺二部皮带机头硐室：采用6.2m×3.3m20.5m 2矩形断面，锚杆、锚索、塑钢网联合支护，顶锚杆间距0.80m、排距0.8m，顶锚杆规格22mm，L2200mm 全螺纹等强度锚杆，每孔1个CK23120药卷；帮锚杆间距0.85m、排距0.8m，帮锚杆规格18mm，L1600mm，每孔1个CK2370药卷；锚索每排4棵布置，间距1.3m，排距2.4m，锚索采用21.8mm，L=6200m钢绞线，每孔1个CK23

15、120药卷；见断面图5-5。5、支护参数校核： 、锚杆长度校核：根据悬吊理论，锚杆长度L应满足：LL1+L2+L3式中L锚杆总长,m。L1锚杆外露长（顶锚杆取0.06m，帮锚杆取0.1m）m。L2有效长度（顶锚杆取免压拱高b，帮锚杆取煤帮破碎深度c）m。L3锚入岩层内深度（顶锚杆取0.8m，帮锚杆取0.6m）m。普氏免压拱高：b=B/2+Htan(45°-帮/2)/f顶式中B、H巷道掘进宽度和高度，f顶顶板岩石普氏系数，取3。帮两帮围岩内摩擦角，取71.34°。运顺、回顺：b=L2=4.8/2+3.0tan(45°-71.34°/2)/3 =0.96mc

16、=3.0tan(45°-71.34°/2) =0.49mL顶=0.06+0.96+0.8=1.82m2.2m。满足要求。L帮=0.1+0.49+0.6=1.19m1.6m。满足要求。开切眼：b=L2=7.0/2+2.8tan(45°-71.34°/2)/3 =1.32mc=2.8tan(45°-71.34°/2) =0.46mL顶=0.06+1.32+0.8=2.18m2.2m。满足要求。L帮=0.1+0.46+0.6=1.16m1.6m。满足要求。、锚杆间、排距校核：按锚杆所能悬吊的重量校核锚杆间、排距(计算最大的断面开切眼)。每根

17、锚杆悬吊岩体重量G=rL2a2kGQaQ/(krL2)1/2a10/(2×2.67×1.32)1/2=1.191m式中G一根锚杆悬吊岩体重量，t。 r岩体容重，2.67t/m3 a锚杆排距，m。 k安全系数，取2。 Q锚杆设计锚固力，100kN设计锚杆间、排距为0.8m，1.191m，因此满足要求。、锚索排距校核：按将锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于坚硬的岩层中，冒落方式按最严重的冒落高度大于锚杆长度的整体冒落计算。锚索排距L=nF2/BHr-(2F1sin)/a式中L锚索排距，m。 B巷道最大冒落宽度，m。 H巷道冒落高度，m。 F1锚杆锚固力，100kN。 F2锚索极限承

18、载力，340kN。 角锚杆与巷道顶板的夹角，70°。 n锚索排数。运顺、回顺：L=2×340÷4.8×3.0×26.7-(2×100sin70°)/0.8 =4.54m。设计锚索排距3.2m，因此满足要求。开切眼：L=4×340÷7.0×2.8×26.7-(2×100sin70°)/0.8 =4.71m。设计锚索排距2.4m，因此满足要求。6、施工工期、施工顺序及投产时间：工作面可采储量73.1万吨，是为E1406准备的接续面，根据接续要求，2013年4月开采E14

19、09。为保证矿井正常接续，E1409工作面从2012年4月开始上一个炮掘队先施工E1409回风下山。预计6月末与东一集中轨道石门、皮带石门贯通形成系统。然后施工E1409运顺，预计2013年2月运输顺槽及开切眼施工到设计位置。同时，2012年10月再上一个综掘队施工E1409回风联络巷，然后施工E1409回风顺槽。预计 2013年3月在开切眼处环透，考虑一个月安装调试，2013年4月初开采E1409工作面。 三、采煤方法1、采煤方法：、走向长壁式综合机械化采煤方法，采高2.8m，可采期：2013年4月2013年12月，需要接续时间2013年12月采场准备完毕。、 遇到水文地质复杂，涌水量较大时

20、：在施工时将排水管路延设到工作面进行排水；在回采时如涌水量较大，在顺槽中途低凹处设临时水仓排水。、三带高度确定：煤层埋深423m438m，工作面对应地表有一条村级公路、三条高压线。H冒A·m3×2.88.4mH裂m/(b·mc)2.8÷(0.014×2.80.028)41.7mH弯HH裂H冒372.9m387.9m 2 . 生产系统：、运煤系统：工作面刮板运输机 运顺转载机 运顺2部、1部皮带机E1集中皮带运输石门E1皮带运输石门E1煤仓西二2#皮带缓冲煤仓西二1#皮带主井煤仓。、辅助运输系统：N1-447运输大巷E1 -447轨道运输石门E1

21、材料上山E1集中轨道运输石门工作面运、回顺工作面。3、煤质管理、矿成立由生产副矿长负责，由调度室、生产科、机电科、工程地测大队、安监处、安检大队等组成的煤质检查组，充分利用现有系统，合理安排好运输时段，实现煤矸分运的最大化。、掘进严格按设计施工，不许超挖。破底（岩石）量不得超过200mm；当煤层顶板破碎，破顶超过500mm时，不得破底板岩石。局部拉底、挑顶的岩石（包括巷道标准化清扫出的矸石）攒堆码放，由矿调度统一安排时间分运（11:0012:00），剩余部分矸石装斗车外运。、掘进和回采期间，通过煤岩分选，将部分岩石装车运至南一石门（旧巷），进行充填。、矿安排集中拉底时，岩石由矿调度统一安排时间

22、进行分运。杂物集中存放，集中装车升井处理，不得与其他旧料混装。、回采过程中加强煤质管理，严禁水上运输机和皮带，严格控制采高，严禁采煤机割顶、底板岩石，杜绝由于管理不善造成掉顶现象发生，遇有大块岩石，捡出装车外运；两顺拉底岩石必须装袋分运。运顺劈帮、拉底、挑顶的岩石严禁进入运输机、皮带等主运系统。变电列车尾至运顺三角点，劈帮、拉底、挑顶的岩石可以装袋整齐码放在巷道的下帮，随工作面推进进入采空区。运顺变电列车以外，劈帮、拉底、挑顶的岩石必须装斗车外运。回顺劈帮、拉底、挑顶的岩石分段处理。回顺超前支护以外，劈帮、拉底、挑顶的岩石必须装斗车外运；回顺超前支护以里至回顺三角点，劈帮的煤可以随系统运输，拉

23、底、挑顶的岩石每天在11:00-12:00进行分运，剩余的矸石由推车运到无极绳绞车尾轮处装斗车外运。、E1煤仓每天白班停气前只留仓底货，白班11:00-12:00对E1409工作面、E1406工作面、E1轨道石门的辟帮拉底货进行分运，这部分矸石随掘煤一同在100#落地。、掘进和回采期间，施工单位要编制煤矸分运措施并严格执行。 四、通风1 、通风系统：通风路线：新风路线：副井N1-447运输大巷E1-447轨道运输石门E1材料上山E1材上甩车场E1集中轨道运输石门E1409运输顺槽工作面。乏风路线：工作面E1409回风顺槽E1409回风联络巷E1409回风下山E1专用回风石门E1总排风巷南风井。

24、风量分配及计算基础：（一）工作面风量选择及计算1、按瓦斯涌出量计算： Q =125K(qCH4绝qCH4抽)=125×(10-4) ×1.2 = 900 m3/minQ 需用风量，m3/min；qCH4绝工作面绝对瓦斯涌出量取10 m3/min；qCH4抽瓦斯抽放量取4 m3/min K 瓦斯涌出量不均衡系数取1.2；2、按工作面温度选择适宜的风速计算： Q=60VS=60×1.5×8=720m3/min 3、按最多同时作业人员计算:Q =4N= 4×29 = 116m3/minQ需用风量，m3/min；4每人所需风量，m3/min；N工作面同

25、时作业的最多人数；取29人。4、按E1409工作面风速校核：按最低风速验算：Q15S=15×8=120 m3/min按最高风速验算：Q240S=240× 8= 1920 m3/min 根据以上计算结果：E1409工作面风量确定为900m3/min。、工作面周围的通风设施：在E1409回顺联络道设2道调量风门。2、抽放系统：工作面主要采用顶板斜交钻孔抽放，上隅角明管、埋管抽放。（1）顶板斜交钻孔抽放E1409回风顺槽每隔30m施工一钻场，每钻场施工4个钻孔，在回顺铺设一趟内径200mm管路，预计抽放瓦斯纯量3m3/min，利用南风井泵站瓦斯抽放系统进行抽放。（2）上隅角明管、

26、埋管抽放在回顺联络川安设临时泵站，在回顺铺设一趟内径300mm管路，对上隅角进行明管、埋管抽放，预计抽放瓦斯量1m3/min，由临时泵抽放。该工作面回顺共铺设1趟内径200mm、一趟内径300mm抽放管路，预计抽放总量为4m3/min。3、保安系统：消火注浆系统：消火注浆管路铺设到距工作面30m位置，由南风井消火注浆站负担，消火注浆管路直径为108mm。消火注浆管路路线：南风井消火注浆站注浆立孔南风井总排E1总排风巷E1变电所E1皮带运输石门E1409运顺（回顺）E1409工作面在E1409运顺、E1409回顺构筑防火门墙，备好封闭防火门的材料及直径不小于800mm穿堂管。安全监控系统：采用K

27、J2000安全监控系统，安设一氧化碳传感器1个、温度传感器1个、风速传感器1个、甲烷传感器6个。所有甲烷感器的气室距顶板钢带小于300mm，传感器距巷道帮大于200mm。一般情况甲烷传感器每周标效一次，一氧传感器每月标效一次，同时检验瓦斯闭锁是否正常。回风闭锁开关和工作面闭锁开关分别各安设馈电传感器一台。该面所有风门安设风门开关传感器。瓦斯泵安设开停传感器。甲烷传感器逻辑闭锁关系如下：上隅角甲烷传感器，工作面甲烷传感器，1.0%CH4报警，1.3%CH4自动断电，1.0%CH4闭锁自动解除，人工复电。断电范围：工作面运输机，采煤机，工作面照明信号等所有非本安电器；回顺及回风所有非本安电器。在回

28、顺距出风口1015m，安设“甲烷、一氧、温度、风速传感器”，回顺中部安设甲烷传感器，回风和中部甲烷传感器报警浓度：0.8%CH4报警，0.8%CH4自动断电，0.8%CH4闭锁自动解除，人工复电。断电范围：工作面运输机，采煤机，工作面照明信号等所有非本安电器；回顺及回风所有非本安电器。一氧化碳传感器报警浓度：24PPmCO。温度传感器报警值：30。风速传感器报警值4m/s或0.25m/s。瓦斯排放口甲烷传感器，1.0%CH4报警，1.0%CH4自动断电， 1.0%CH4闭锁自动解除，人工复电。断电范围：瓦斯泵。瓦斯泵硐室甲烷传感器，0.5%CH4报警，0.5%CH4自动断电， 0.5%CH4闭

29、锁自动解除，人工复电。断电范围：移动泵站内非本质安全型电源综合防尘系统：在E1409运顺、E1409回顺接设60mm供水管路，每隔50m设三通伐门；防尘管路由副井井底车场N1-447运输大巷E1 -447轨道运输石门E1材料上山E1材上甩车场E1集中轨道运输石门E1409运输（回风）顺槽工作面。本工作面采用各转载点喷雾、两巷设净化水幕和隔爆水槽、工作面使用自动喷雾、定期冲洗两巷积尘，及工作面职工佩戴防尘口罩的综合防、降尘的方式。净化水幕及隔爆设施要随工作面推进及时移设，保证位置符合规定。水幕要保证封闭巷道全断面，距工作面上下出口不超过30m，必须形成雾状。避灾路线：发生煤尘、瓦斯及火灾：作业人员佩带自救器选择最佳路线以最短时间进入新鲜风流：E1集中轨道运输石门E1材上甩车场E1材料上山E1 -447轨道运输石门N1-447运输大巷地面。当发生水灾时，作业人员选择最佳路线以最短时间进入E1集中皮带运输石门E1总排