综采工作面设计说明书拆解解读.docx

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1、邯矿集团亨健企业2313综采工作面设计说明书亨健企业2023年2月23日第一章概况第一节工作面概况概况煤层名称2#煤层水平名称-190水平采区名称203采区工作面名称2313地面标高175-2IOm工作面标高-120-200m地面位置工作面位于张庄村西北300700米，地表为梯田，有少许基岩出露，地势西高东低，本区有一条通往农田H勺大路自西向东在本面中部，无建筑物保护。井下位置及四邻采掘状况本面位于203采区北翼，北邻邯矿集团陶一矿，西邻FI8-2断层，东邻张庄村保护煤柱。走向长(m)13701080倾斜长(m)85-120面积(m2)1225001225100煤0层状况煤层总厚(m)煤层构造

2、(m)煤(岩)层倾角(度)5-84.32.9(0.15)1.26本面煤层一般厚度为4.3米,为简朴构造煤层,在煤层中下部普遍有一层粉砂岩夹肝厚0.1-0.15米，煤层重要由亮煤和镜煤构成，另一方面为暗煤和丝炭，高发热量，低硫，低磷。煤层顶底板状况顶底板名称岩石名称厚度(m)岩性特征老顶中砂岩0-20灰色，以石英长石为主，局部夹粉砂岩，M-IO直接顶细砂岩06灰色，有层理，含植物化石。f=46伪顶直接底粉砂岩0.52.0灰黑色，含炭质及植物化石。f=46老底细砂岩2.0深灰色，石英长石为主，层状构造。f=82313综采工作面基本概况:第二节地质及水文地质状况本工作面有历来东倾斜胜!单一构造，煤岩

3、层倾向E8Oo,倾角58,一般6,工作面构造以断层为主，从2305、2303、2301三个已采工作面揭发状况看，落差一般在0.53米，根据地震资料在本面中部还也许存在一种落差4米的断层。构造名称F2313C，走向,倾向,倾角65。，性质为正断层，落差5米，对回采有一定影响。2#煤顶板砂岩为一含水层，在回采过程中局部也许出现滴水或淋水，一般涌水量5m3h,最大10m3h,2#煤底板下受底板承压水威胁,底板有出水也许，最大突水量也许到达80m3/h。本面绝对瓦斯涌出量为3.0m3min,煤尘不爆炸。煤时自燃等级为三类不易自燃煤层。本面走向长13701080米，倾向长85120米，斜面积为12250

4、0nV,煤厚4.3米，容重为L65tm3,工业储量为520千吨，回采率底层为93%全采部分为85%,可采储量为487千吨。第二章巷道布置一、巷道布置状况：本面上回风巷、上运送巷沿2#煤层顶板走向掘进，下回风巷、下运送巷和切眼沿2#煤层底板掘进，切眼一掘一扩，两次成巷。顶层巷道采用锚梁网加锚索联合支护，底层巷道采用工字钢支护。二、工作面风巷：本面为上行风，下巷为进风巷,上巷为回风巷。三、工作面运送巷：下巷为运送巷，重要负责运煤、运料等。四、工作面切眼：切眼沿煤层走向掘进，一掘一扩，两次成巷。初采时切眼长度85米，工作面拐弯后，长度到达120米，切眼安装时断面规格为5.4x24米。第三章采煤工艺一

5、、采煤措施：本工作面呈镰刀形布置，刀头沿倾向布置，为底层工作面，煤厚2.2；刀把为全煤厚沿走向布置欧I工作面，煤厚为4.3米，根据安全规程规定，底层工作面不采用综合机械化放顶煤采煤法，顶层工作面采用综合机械化放顶煤采煤法。选用ZFB24001624(F7)液压支架，底层一次采全高倾向长臂后退式综合机械化采煤法，全煤厚部分采用放顶煤综合机械化采煤法。二、回采工艺：本面采用单一煤层走向长臂后退式所有垮落法的综合机械化采煤。落煤选用MG160/375-W型双滚筒采煤机，双向割煤，工作面采用SGZ630/264型可弯曲输送机运送。三、工艺流程：采煤机自下缺口上行割煤，追机滞后采煤机后滚筒12架及时伸出

6、支架伸缩梁支护新暴露顶板，追机滞后采煤机后滚筒24架进行移架，滞后移架10米开始推移刮板输送机，采煤机割透上缺口后，退出缺口20米斜切进刀完毕一种正规循环，循环进度0.5米。第四章重要设备选型设计一、液压支架选型设计：2313工作面顶板采用液压支架控制顶板，支护设计即为液压支架区）选型设计。（一）、矿压参数：（见下表）估计本工作面矿压参数参照表序号项目单位本面估计1顶底板条件直接顶厚度m5基本顶厚度m17直接底厚度m22直接顶初次垮落步距m103初次来压来压步距ITl16最大平均支护强度KN/m2310最大平均顶底板移近量m0.09来压显现程度来压不明显4周期来压来压步距m12最大平均支护强度

7、KNm2350最大平均顶底板移近量m0.06来压显现程度来压不明显5平最大平均支护强度KNm2350时最大平均顶底板移近量m0.086直接顶悬顶状况m107底板容许比压MPa2.38直接顶类型类29基本顶级别级II10巷道超前影响范围m20(二)、选择支护材料根据同煤层工作面矿压观测数据及ZFB24001624(F7)型液压支架特性可知，该支架对当地区煤层及顶底板条件是基本适应区I。(见下表)ZFB24001624(F7)型液压支架特性表项目内容单位规格煤层惇度m2.1-3.6适煤层倾角()1520用顶板直接顶类2条基本顶级II件底板规定底板平整，抗压强度不低于3.2MPa。地质构造地质构造简

8、朴，不影响支架过断层。总支架高度m2.14.2体工作阻力KN5200特初撑力KN4364征对底板最大比压MPa1.99由上述可知，ZFB2400/16/24(F7)型液压支架是适合我矿2313工作面条件的I,故选用。（见附图1-1、1-2）二、采煤机、刮板输送机选型根据有关厂家的提供，结合我矿实际状况，由集团企业、亨健企业、集团企业通方机械制造厂、张家口煤机厂、西安煤机厂等有关人员在一起进行三机配套选型，最终决定选用SGZ630/264型刮板输送机,MGl60/375-W型采煤机。（见附图1-3、1-4）三、乳化液泵站：（一）、泵站选型、数量1、本工作面的乳化液泵站选型根据相邻回采工作面的泵站

9、压力从运巷到工作面的压力损失实测和结合本面实际状况，对照采煤工作面质量原则，确定2313综采工作面选用1台WRB-200/31.5型泵站，备用1台，压力最小值为30MPa,额定值为3L5MPa0流量为400Lmin02、泵站位置2313综采工作面液压泵站位置：初采时放置在北翼轨道巷，采到北翼轨道巷后，液压泵站放在下联巷内。四、设备配置:工作面机械设备配置见下表:2313综采工作面机械设备配置表使用地点设备名称规格型号数量单位备注工作面采煤机MG160/375-W1台液压支架ZFB2400/16/24(F7)80架ZPT28001624HDT(F38)6架刮板输送机SGZ630/2641部SGZ

10、630/1501部下运巷乳化液泵WRB-200/31.51台备用1台绞车25KW2部11.4KW1部刮板输送机SGW-40T1部皮带运送机SPJ-804部喷雾泵XPB-250-5.51台备用1台移动站KBSGZY-1000/61公水泵2台第五章生产系统第一节运送系统一、设备、物料的I运送：工作面生产过程中的设备和物料运送采用绞车运送。二、运煤方式：运煤设备采用刮板输送机和皮带输送机运送。三、运煤路线:初采时：工作面一2313下回风巷一北翼皮带巷-190煤仓采过北翼轨道巷后：工作面一2313运送巷一溜煤眼一大皮带巷一-40煤仓四、运料路线：主井一-40上车场一轨道暗斜井一2313上联巷一2313

11、回风巷一工作面。（见附图2-1）五、工作面安装工作面安装期间所有的设备、支架运送路线：主斜井一井底车场-40东巷上车场一轨道暗斜井一南翼轨道巷-190北冀回风巷一切眼由于该工作面长度为85120m,除切眼的60组支架安装外，还需在2313上回风巷安装24组支架。工作面的安装见安装示意图。（见附图22）第二节排水系统一、设备选型:根据预测2313工作面涌水状况：正常涌水量IOm2h,最大涌水量为5Om2ho初采时在工作面下头设一处水窝（1号排水点，标高-194m）,1号排水点安设2301集中运送巷下部用型kw离心泵，敷设4寸铁管1趟排水到-190水仓；2号排水点安设在世界上313上回风巷用型kw

12、潜水泵,敷设4寸钢管1趟排水管到.40水平水仓。二、排水路线：工作面（1号点）一2301集中运送巷一203北翼轨道下山一南翼轨道巷-190水仓。（见附图3）工作面（2号点）一2313上回风巷一联络巷一皮带暗斜井-40运送大巷一一40水仓。第三节供电系统2313工作面机组泵站1140V供电计算一、功率P=200+375=575KW0KX=O4+0.6*375575=085CoS中选0.75式中：割煤机Pe=375KW,泵站200KW。移动站容量的选择S985,1020KVA,0.75移动站的工作电流Ig=粤空=螫叱=49OA3120020784二、按容许电压损失选择电缆(干线)的供电距离(1)选

13、择70电缆并联其Ig=i0xi03_i020000=490A不不小于312002078.4I y=260A,选择合格。（2）移动站内部电压损失件表 Rb=O. OlOl 欧，Xb=O.0661 欧，Sin0= -o.752 = 0.66 COS0=0. 75Vb=3 490 (0.0101*0. 75+0.0661X0. 66) =43. 3V（3）按容许电压损失选择干线的J供电距离 Vg= Vy- Vb=I 17-43. 3=73. 7Vo依公式:Vq PH8 得 o- SUSY l，J /Cr. Pe. IO3Ig二73.7114070530.910.85700 IO3=476. 8m.因

14、此，在容许电压损失117V范围内，其供电距不不小于476.8米，即可满足网络内采煤机电机日勺正常起动。根据实际距离选择二路702电缆660m并联向机组供电（并联后实际距离330米不不小于476. 8米。其电压损失 Vg=7()0 330 X 0.85 XIO37053114() 0.41196350000 二 $ 1y3848754故电压总损失实际为V=AVb+Vg=43.3+51=94.3V15K尸幽=i.53L5300024002313工作面供电设计计算(溜子部分1140V)一、功率P=200+200+402=480KWCOS0选0.7Kx=O.4X0.65=0.89480移动站容量选择S

15、112小SL480089=610KVACOSo0.7因此选630KVA移动站Ve1200V供电。二、电缆的选择和二相短路电流(1)移动站工作电流Ig=293.(2)移动站向六组合供电的干线工作电流Pe=480KW= 309. IA480x0.89x1()3427200Ig=31140x0.7-1382故选二路MCP702-380m电缆并联向六组合供电。U70-190mIh:138.7m,查表Id2=4711A(3)工作面溜子P=200KW有工作电流。lg=200x10：=13M311400.85X0.91选一路50-280m的六组合向其供电。138.7m280mIh:138.7+280=418

16、叫查表Id-2546A(4)工作面溜子P=IIOKWX2的工作电流l.1102103ly1zlaI?.-J=144A311400.850.91选一路50-240m252-40m向其供电I=702-138.7m502-240m252-40mIh=76mIh:138.7+240+76=454.7m,查表Id=2178A(5)平巷溜子40KWX2的工作电流4021038000SX311400.850.911527-三、继电器整定和校验可靠性(1)移动站800A开关时整定Iz=13126+52=1624AIz=2023AI过二(31252)1.2=376.8AI过=40OA校验K二型=23L52000

17、(2)工作面溜子P=200KW在六组合上的整定Iz=1316=786AIz=IOOOAI过二131XL2=157.2AI过二180A校验K二型=25L5100O(3)工作面溜子P=IloX2X在六组合上mJ整定Iz=1446=864AIz=100OAI过=144XL2=172.8AI过二200A校验K二谧=2.11.5合格(4)平巷溜子部P=40X2在六组合上时整定Iz=526三312AIz三600I过=52X1.2=62.4AI过=70A四、电压损失(1)移动站内部电压损失，查表Rb=O.0167欧Xb=O.1246欧cos0选07Vr3293(0.01670.7+0.1246l-0.72(

18、0.0116+0.088)=50.5V(2)总负荷200X2+40X2在干线702-38Onl(并联)上产生的电压= 19.19V.480x190x0.89x103_8116800011407053-4229400(3)负荷200KW溜子在最远支线502-28Oln上产生的电压损失200x280x0.89x1()3114050530.91V=Vb+vgV2=50.5+19.19+18.1=87.8V117V合格。因此经计算供电系统的电压损失87.8V不不小于容许电压损失117V,故满足电机日勺起动需求。2210工作面供电设计计算(660V供电部分溜子皮带)一、总功率PM0+40X2+110+1

19、10+45+45=430KW(Kx=0.4+0.6=0.55cos0选0.7)式中：:巷溜子40KW430下运巷皮带40KWX2,下巷排水泵IlOKW二台，45KW泵二台。移动站容量时选择：S43x55=337k4,选500KVA,V(L660V0.7移动站供电。二、电缆的选择和二相短路电流(1)溜子40KW,皮带40KWX2线路的工作电流Ig=景察*鬻=X选7。电缆向其供电。二相短路电流I70-200mIh=146m,查表F=3916A(2)溜子40KW的工作电流40000884二45 AIg二WXlo336600.85X0.91(3)皮带40KWX2的工作电流140210-36600.85

20、0.91选35?-5OIn向其供电,Ig：90AL5800(2)二段保护馈电(控皮带40KWX2)的整定Iz=90X6=540AIz=700AI过=901.2=108AI过二120A,校验鼠二幽=3.51.5-2838=15合格800700四、电压损失日勺验算(I)移动站内部电压损失：Ig=鬻瑞=282AVj6X282X(0.0068X0.7+0.04270.71=488(0.0047+0.0303)=17(2) AVg=120 x 200 x 0.7x1()3660 7053 0.91168000002228228= 7.5V(电缆 702-200m 上)(3) V2=8050 0.7 10

21、3660 35 53 0.91潞-35Yom 上)因此AV=17+7.5+2.5=27V63V满足需求。660V供电排水泵线路一、功率P=IloX2+45X2=310KW(Kx=O.3+0.7型=0.55)310二、干线H勺工作电流I业警IC=U三=i98A,因此选66030.75857702-200m的电缆向其供电。146m查表I2d=3916(I)HOKW水泵/JIg=r110xl3=noooo=124A366()X().85X0.91885(2)45KW水泵的Ig=-L45x103=45000=508A)选352-300m电缆36600.850.91885向其供电。I：702-146m3

22、52-300mIh:411mI:411+146=557m,查表I2d=1266A.三、整定和校验(1)总馈电整定：Iz=124X5+124+50.8+50.8=845.6Iz=100OAK=3.9)1.51000(2)分馈电整定:Iz=50.86+50,8=355.8AI2=600A,三=211)15四、电压损失(1) Vy三17V(前面已计算)(2) Vg-310x200x0.7x0=43400000=以5丫(电缆701-20Om)6607053X0.912228228(3)V，.45x2x300x0.7x10-=1890000=(电缆352-300m上)66035530.911114113

23、V=17+19.5+16.0=53.5V63V满足需求。2313工作面割煤机起动电压验算割煤机电动机为最大最远，故按机组起动，其他机械正常运转条件下运行验算。一、求最小起动电压V1（查技术参数我mQ。=畦=1.9,mQ=3=,依式：Vy=V叵rnqe因此,114OX括=8274割煤机起动时时最低起动电压为827V不不小于此值无法起动O二、求最小起动电压VQ时的起动电流IQ和功率因数COS0Q,依公式0Qe,故L二巨X2291=1662A,(式41:割煤机Ve1140Ie=458.3A,Ie0=2291A),cs0选0.52。三、求割煤机丈线7。2-66Onl并联上的起动电压损失AV?由公式V.

24、QLc。S得AV巧X662X33OX0.52=q5370四、求移动站内部起动电压损失(割煤机正在起动时)Pe=200KW(割灯机以外的J其他功率即乳化泵功率)-Ig二200x0.7x1()3=95A(式中Kx=0.7,COS0选0.75)1.73211400.75Iwj=Ig三95+1662=1757AcosbQ-cos效+cos。+故有COS0bQ=95x075+1662x0.52=053因此，95+1622Vq=31757X(0.01010.53+0.0661Xl-0.532)=3043X0.0613=186.6V五、校验起动电压Vq=VhQ+V2=186.6+133=319.6VVq=3

25、19.6Ve2-0.75Vd=1200-0.751140=345V合格再校验：Vq=319.6Ve2-VQ=1200-827=373V合格。2210工作面高压由中央变电所引入，经移动站后供工作面设备用电。（见附图5-1、5-2、5-3、54）第四节通风系统一、通风系统：根据2313采面巷道布置和生产运送布置状况，2313采面采用U型通风方式上行通风。2313采面通风路线如下：（见附图6）主斜井一-40上车场一轨道暗斜井一2313下联巷一2313运送巷一切眼f2313回风巷f203专用回风巷f主下山f+100回风巷一回风立井。二、工作面需风量计算1、 根据煤矿安全规程规定，按回采工作面回风流中瓦

26、斯的I浓度不超过1%的规定计算工作面风量Q：Q采=100Xq采XKch4;m3min式中：Q采回采工作面实际需要风量，m3minKcH4采面瓦斯涌出不均衡通风系数，取1.6q采一一回采工作面回风巷风流中瓦斯的平均绝对涌出量，m3mi11;取q采=4r113min,得Q100X4X1.6=560m3mino2、 按工作面最多人数计算风量Q以工作面交接班最多人数N=98人计算，则工作面风量为：Q=4N=4X98=392m3min式中：4每人每分钟供应及!最小风量；m3min3、 按工作面温度选择合适的）风速进行计算风量Q采2313采面地温不很高，工作面估计20C,为使工作面有良好欧I气候，参照风速

27、取V采=L5ms0则工作面风量为Q采=60XV采XS采=60XL5X6二54Om3/min。式中S采一一采煤工作面的平均断面积，取6m2V米采煤工作面风速，取L5ms比较上述成果，预算最大值Q采=560nrVmin。按风速进行验算：V=Q采/(60XS采)=560/(606)=1.56ms最低容许风速V最低为0.25ms,最高容许风速V最高为4m/s。V低VVVV高，合乎规定。（附图1）三、防尘系统：（见附图7）2313采面防尘水源为猴车下山平巷钻孔水源，供水路线为：猴车下山平巷钻孔水源一皮带暗斜井一联络巷一2313上下巷一2313切眼。1、2313上、下巷均铺设防尘洒水管路，2313下巷每隔

28、100m、2313上巷每隔50米设一种三通阀门，以便冲洗巷道。2、2313工作面及下巷各转载点必须安装喷雾洒水装置。3、在2313上、下巷距工作面30米处各设一道手动净化风流的I常开水幕。4、2313工作面的!割煤机必须安装使用内、外喷雾装置，放炮时使用水炮泥。所有人员佩戴防尘口罩。5、生产采区每隔10天对2313上、下巷进行一次粉尘打扫和冲洗，严禁有煤尘堆积现象时发生。四、瓦斯监测系统2313采面安装了KJlo2矿井瓦斯监测系统,2313瓦斯监测系统（见附图8）中共装备的安全监控设备有：FDZB-I分站主机1台；P3039甲烷传感器2台；KGE29风速传感器1台。多种安全监控设备的安装位置、

29、供电电源、线路敷设及控制范围如下：1、FDZB-I分站主机：位置:2313联巷。电源：供电电源位于2313下巷660V电源总开关电源侧。信号线敷设路线：移变一分站主机一2313回风巷一2313工作面。控制范围：工作面及其回风巷内所有非本质安全型电气设备进行断电控制。2、2313工作面瓦斯传感器：位置：迎头瓦斯传感器位于2313回风巷内距工作面切眼510米处，传感器垂直悬挂，距顶梁不得不小于0.3米，距侧壁不不不小于02米。电源：FDZB-I分站主机本安电源。信号线敷设线路：FDZB-I分站主机一一2313回风巷一一迎头瓦斯传感器。瓦斯报警点：21%CH4。瓦斯断电点：21.5%CH4,。断电范

30、围：当工作面风流中瓦斯浓度到达1%时报警，瓦斯浓度到达1.5%时，通过FDZB/分站主机下达断电命令，实现对工作面及其回风巷内所有非本质安全型电气设备进行断电控制。复电点：Z1%CH4,人工复电。3、2313工作面回风瓦斯传感器：位置：回风瓦斯传感器位于2313回风巷内距2313回风口10-15米处，传感器垂直悬挂，距顶梁不得不小于0.3米，距侧壁不得不不小于0.2米。电源：FDZB-I分站主机本安电源。信号线敷设路线：FDZB-I分站主机一一2313巷一一回风瓦斯传感器。瓦斯报警点：21%CH4。瓦斯断电点：21%CH4。断电范围：当工作面回风流中瓦斯浓度到达1%时报警,同步通过FDZB-I分站主机下达断电命令，实现对工作面及其回风巷内所有非本质安全型电气设备进行断电控制。复电点：Z1%CH4,人工复电。4、2313工作面风速传感器：位置：风速传感器位于2313测风站内的巷道中线上，悬挂垂直，距顶梁高度不得不不小于0.3米，悬挂方向、位置对时。电源：FDZB-I分站主机本安电源。信号线敷设路线：FDZB-I分站主机一2313回风巷一风速传感器。监测参数：2313回风巷风速，瓦斯监测系统主机显示。5、工作面下隅角悬挂便携式瓦斯报警，采区班长负责悬挂管理。