綜采工作面支護(hù)設(shè)計(jì)

10-31010-310綜采工作面支護(hù)設(shè)計(jì)總工程師:安全科長:生產(chǎn)科長:地測(cè)科長:編制:生產(chǎn)技術(shù)科2014生產(chǎn)技術(shù)科2014年2月15日10-310回采工作面支護(hù)設(shè)計(jì)、地質(zhì)概況煤層名稱10#煤層水平名稱+400m采區(qū)名稱三采區(qū)地面標(biāo)高（m）+697?+809m井下標(biāo)高（m）+394?+424m埋藏深度303?385m地面相對(duì)位置位于月節(jié)里村以東，羊反村、范南莊以南，地表為黃土梁垣地帶?；夭蓪?duì)地面設(shè)施的影響經(jīng)進(jìn)行的地表調(diào)查觀測(cè)，在10-310工作面地表有一村莊（月節(jié)村）橫穿于工作面。溝谷在雨季會(huì)有雨水流經(jīng)，不會(huì)對(duì)回采造成大的影響。在回采過程中如發(fā)現(xiàn)異常變動(dòng)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)礦領(lǐng)導(dǎo)，研究制定治理措施，并嚴(yán)格貫徹落實(shí)。井下位置及與四鄰關(guān)系井下位置：坐標(biāo)X:400600-4041100 Y:19552400-195519553300四鄰關(guān)系：10-310工作面位于400軌道巷前進(jìn)方向右翼，東鄰10-308掘進(jìn)工作面、西鄰400水平三采區(qū)回風(fēng)巷開拓工作面與月節(jié)底村保安煤柱，南接400水平總回風(fēng)巷，北為實(shí)體煤層。10-310走向長(m)正巷：785傾向長（m）初始230圈定面積5）167446.1副巷：7852、煤層賦存情況本工作面10號(hào)煤層平均總厚度為2.55m，屬于中厚煤層，10-310工作面為較復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。一般含1層夾矸，以泥巖、炭質(zhì)泥巖為主，煤層結(jié)構(gòu)為1.0（0.10）1.45。煤層傾角2。?13。，平均煤層傾角6。。煤層厚度由正巷逐漸向副巷變厚煤層特征情況表

項(xiàng)目單位指標(biāo)備注煤層厚度（最小--最大/平均）m2.15-2.80/2.55煤層傾角（最小--最大/平均）(°)2°-13°/7°煤層層理發(fā)育程度發(fā)育煤層節(jié)理發(fā)育程度中等發(fā)育煤質(zhì)情況WF(%)Ag(%)VF(%)Sg(%)Qgr%(KJ/Kg)煤巖類型牌號(hào)1.0420.1139.454.11105半亮型煤肥煤3、煤層頂?shù)装迩闆r頂?shù)装迕Q巖石類別厚度m巖性頂板基本頂K2灰?guī)r9.7深灰色，塊狀、堅(jiān)硬，裂隙中充填方解石脈，中下部有0.4m泥巖直接頂粉砂巖1.48深灰-灰黑色、局部為泥巖，含云母片及黃鐵礦底板直接底細(xì)粒砂巖0.63灰色、石英為主，泥質(zhì)膠結(jié)，具直線型斜層理基本底粉砂巖3.14深灰一灰黑色，局部為泥巖含云母片及黃鐵礦4、地質(zhì)構(gòu)造情況10-310工作面等高線顯示在工作面出現(xiàn)兩個(gè)背斜，兩個(gè)向斜構(gòu)造；10-310工作面繞巷段出現(xiàn)兩個(gè)陷落柱，兩個(gè)斷層。陷落柱（已繞過），斷層均為在巷道掘進(jìn)過程中揭露，對(duì)工作面回采會(huì)產(chǎn)生一些影響。4、水文地質(zhì)情況（1）影響工作面生產(chǎn)的主要含水層有K2和02灰?guī)r溶隙含水層。其中K2灰?guī)r位于10#煤層上部，距10#煤層平均間距3.0m，是310工作面的直接充水水源，體現(xiàn)方式主要為頂板淋水。02灰?guī)r位于10#煤層下部，距10#煤層平均間距36.0m,水位靜標(biāo)高+520m，突水系數(shù)＜0.06，工作面屬帶壓開采，在導(dǎo)水構(gòu)造和底板薄弱帶的情況下，有發(fā)生突水的傾向，是影響下組煤生產(chǎn)的主要水患威脅。因此在回采過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行探放水規(guī)定，并保證工作面排水總能力不小于工作面最大涌水量的兩倍。（2）預(yù)計(jì)涌水量情況：該工作面水文地質(zhì)條件復(fù)雜，主要受K2灰?guī)r水影響，預(yù)計(jì)回采期間工作面正巷正常涌水量為40m3/h，最大涌水量為70m3/h；副巷正常涌水量為60m3/h，最大涌水量為90m3/h。工作面回采期間受水害威脅不大，涌水量主要為煤層頂板淋水所致，上覆松散層孔隙水，碎屑巖裂隙水通過巖石裂隙、采空冒落帶裂隙、導(dǎo)水裂隙帶裂隙下滲進(jìn)入工作面。二、兩巷及工作面支護(hù)設(shè)計(jì)1、架型選擇：支架選型及布置支架以液體壓力為動(dòng)力，完成對(duì)工作面頂板的支撐、切頂、擋矸、護(hù)幫、支架前移，以及推移工作面刮板輸送機(jī)等一套動(dòng)作。支架選型應(yīng)符合以下幾個(gè)原則：支護(hù)強(qiáng)度與工作面礦壓相適應(yīng)；支架結(jié)構(gòu)與煤層賦存條件相適應(yīng)；支護(hù)斷面與通風(fēng)要求相適應(yīng)；液壓支架與采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備相匹配。支架支護(hù)強(qiáng)度的驗(yàn)算結(jié)合本礦實(shí)際情況，工作面液壓支架支護(hù)強(qiáng)度按工作面最大采高的8倍進(jìn)行計(jì)算，上覆巖層所需的支護(hù)強(qiáng)度按下式計(jì)算：F=8XHXRXgXS式中：H——工作面采高，2.55m；R——上覆巖層密度，2.3X103kg/m3；F——計(jì)算工作阻力，kN；貝U：F=8X2.55X2.3X103X9.8X6.73=3187kN根據(jù)ZY4600-15/33型雙柱掩護(hù)式液壓支架支架說明書提供的支架工作阻力為4600KN大于8倍采高驗(yàn)算所需的工作阻力，所以該支架能夠滿足支護(hù)要求。根據(jù)本工作面頂?shù)装鍘r性和相鄰工作面地質(zhì)資料說明，該工作面選用ZY4600-15/33型雙柱掩護(hù)式液壓支架，此支架最小支撐高度1.5m，最大支撐高度3.3m，架中心間距1.5m，支架工作阻力4600KN,所需泵站壓力30Mpa，移架步距600mm，最小控頂距3885mm，最大控頂距4485mm，端面距340mm，放頂步距600mm。按承壓校核Pc=72.3Hm+4.5Lp+78.9Bc-10.24N-62.1其中：Pc――額定支護(hù)強(qiáng)度下限，KN/m2;Hm 工作面采高取2.55m;Lp 基本頂周期來壓步距取12m;Bc――控頂寬度4.485；N——充填系數(shù)（N=Hi/Hm=直接頂厚度/采高=2.15/2.65=0.81m）;貝則Pc=72.3x2.55+4.5x12+78.9x4.485-10.24x0.81-62.1=521.85KN/M2Q0.522Mpa查ZY4600/15/33型雙柱掩護(hù)式液壓支架主要技術(shù)特征，支架支護(hù)強(qiáng)度為0.7Mpa，支架支護(hù)強(qiáng)度大于頂板使用支架所受的支護(hù)強(qiáng)度,故選用ZY4600-15/33型雙柱掩護(hù)式液壓支架滿足安全生產(chǎn)需要。按底板比壓驗(yàn)算查《ZY4600/15/33型掩護(hù)式支架使用維護(hù)說明書》支架主要技術(shù)特征上可知，本型號(hào)支架底板比壓為Pb=1.9MPa.地質(zhì)資料顯示，本工作面10#煤層底板為粉砂巖。查中國礦業(yè)大學(xué)（北京）給霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司所做的《煤巷淋涌水型破裂煤巖頂板特性和錨網(wǎng)鎖控制研究研究報(bào)告》可知，我礦粉砂巖抗壓強(qiáng)度oc=53.72MPa因此，Pb=1.9MPaV53.72MPa=oc，所以按底板比壓驗(yàn)算，本支架適合本工作面使用。因此，ZY4600/15/33型支架適合本工作面。單體柱支護(hù)強(qiáng)度、密度校驗(yàn)動(dòng)載系數(shù)也稱頂板來壓系數(shù)：直接頂來壓期間工作面支架上的載荷平均值與未來壓時(shí)平均值之比。a.頂板未來壓時(shí)，超前支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，單體柱支撐頂煤載荷。本工作面直接頂為粉砂巖，厚度1.48m,容重2.6噸/m3，取動(dòng)載系數(shù)1，支護(hù)寬度4.4m,則每根單體柱受力為：F1=(20X4.4X1.48X2.6X1X9.8)/[(20/1)X2]=82.96千牛/根，單體柱的初撐力不低于110千牛，大于F1,能夠滿足要求；頂板來壓時(shí)，超前支護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)支護(hù)，單體柱承受直接頂載荷及老頂部分載荷。直接頂粉砂巖厚度1.48m，容重2.6噸/m3,取動(dòng)載系數(shù)1;老頂K2灰?guī)r跨落厚度3m,容重2.4噸/m3，取動(dòng)載系數(shù)1，支護(hù)寬度4.4m,則每根單體柱受力為：F2=(20X4.4X1.48X2.6X1X9.8+20X4.4X3X2.4X1X9.8)/[(20/1)X2]=238.19千牛/根，DZ32單體柱的工作阻力為245千牛，大于F2,能夠滿足要求；單體柱支護(hù)密度校驗(yàn)：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)內(nèi)容以及礦壓觀察數(shù)據(jù)分析所得超前支護(hù)距煤壁10m范圍內(nèi)打雙排柱，10-20m范圍內(nèi)打單排柱。頂板來壓明顯，超前支護(hù)形式不能滿足維護(hù)斷面要求時(shí)，及時(shí)復(fù)查規(guī)程，采取延長超前支護(hù)長度，增加支護(hù)密度和強(qiáng)度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況計(jì)算單體柱受力是否滿足支護(hù)要求。2、兩巷超前及端頭支護(hù)煤壁端頭支護(hù)工作面正、副巷端頭在提前卸完錨桿、錨索后，為了有效控制頂板，需在端頭進(jìn)行特殊支護(hù)，支護(hù)說明如下：正巷提前卸完兩排錨桿、錨索后及時(shí)支設(shè)兩排單體柱及1.2m金屬小梁，單體柱交錯(cuò)布置，排距0.8m,柱間距0.3m，小梁方向平行于巷道方向。當(dāng)轉(zhuǎn)載溜子距煤壁＞0.9m時(shí)，每超0.3m加一根單體柱及1.2m金屬小梁。副巷提前卸完兩排錨桿、錨索后及時(shí)支設(shè)兩排單體柱及1.2m金屬小梁，排距0.8m，柱間距0.3m，小梁方向平行于巷道方向?？坷仙絺?cè)一排單體柱間距煤幫不得超過0.3m，每排打4根柱子，第二排打3根柱子，兩排成交錯(cuò)布置。支架端頭支護(hù)機(jī)頭、機(jī)尾維護(hù)方式機(jī)頭、機(jī)尾端頭支架距幫大于1.2m時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況在封口柱前方支設(shè)一對(duì)對(duì)n梁支護(hù)，每增加0.6m，必須增加一對(duì)對(duì)兀梁,對(duì)兀梁中心距為0.3m,—梁兩柱或一梁三柱【采用DZ-28(25-32)型單體柱，梁規(guī)格為3200mm的n梁，梁與巷道方向平行布置】對(duì)n梁交替邁步前移，柱距0.8m(如頂板破碎可縮短柱距)，步距0.6m。所有支柱初撐力達(dá)11.5Mpa以上，必須留有0.8m以上的行人寬度。端頭支護(hù)的前移，支設(shè)必須在端頭支架移架完成后并達(dá)到初撐力方可進(jìn)行。正、副巷安全出口：工作面往外20m范圍內(nèi)，高度不得低于1.8m，寬度不得低于0.8m，否則必須制定專項(xiàng)措施，確保安全出口符合規(guī)定。安全出口必須安設(shè)專人維護(hù)，確保安全出口范圍內(nèi)支護(hù)完好合格，無淤泥積水、無雜物，確保通風(fēng)、行人，運(yùn)輸斷面符合規(guī)定。正副巷超前支護(hù)(1)正、副巷超前維護(hù)距離規(guī)定：正巷從工作面煤壁起向外20m內(nèi)支設(shè)兩排支柱，支設(shè)后保證行人寬度不小于0.8m，另一側(cè)距轉(zhuǎn)載機(jī)擋煤板0.1-0.5m；副巷從工作面煤壁起向外20m內(nèi)支設(shè)雙排支柱，柱間距為0.9米，支柱一定要成一直線，超前所有支柱三用閥、注液口均朝落山方向，支柱迎山有力升緊打?qū)崱３爸ёo(hù)距離可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巷道頂板情況適當(dāng)延長。(2)支柱必須掌握2-3°迎山角度迎山要有力，兩巷頂板不平及局部漏頂處必須將頂板構(gòu)平構(gòu)實(shí)，要求超前支護(hù)保證做到“一穿、兩拴、三齊、一達(dá)標(biāo)【一穿：即所有支柱全部穿鞋(入地超過100mm)；兩拴：即拴梁、拴柱；三齊：即支柱支設(shè)整齊、電纜懸掛整齊、管線吊掛整齊；一達(dá)標(biāo)：即支柱初撐力達(dá)標(biāo)(11.5MPa以上)】。巷超前的電纜、管線管理采用電纜拖掛。割煤前，預(yù)先對(duì)正、副巷距工作面煤壁5m范圍內(nèi)的超前支護(hù)加固，每移一次架，提前1-2個(gè)循環(huán)回掉煤壁側(cè)的超前支護(hù)。正副巷封口管理(1)封口柱采用小梁規(guī)格為1.2m的n梁配合單體支柱支護(hù)，小梁與巷道平行支設(shè)，柱間距為0.3m，基本支架與煤壁間距小于0.3m時(shí)不進(jìn)行支護(hù)，大于0.3m時(shí)，每0.3m支設(shè)一根單體柱配合1.2mm金屬小梁，切頂柱與液壓支架頂梁后沿打齊且所有支柱初撐力達(dá)11.5Mpa以上。回撤封口柱時(shí)，必須堅(jiān)持“回一根，支一根”的原則，嚴(yán)禁提前回柱和同時(shí)回多根支柱。當(dāng)工作面頂板破碎、頂板壓力加大、傾角變化、上下隅角放頂?shù)葧r(shí)，在封口柱支設(shè)的基礎(chǔ)上，加設(shè)應(yīng)山角度為60°戧柱，戧柱支設(shè)朝老山方向?；爻贩饪谥仨毑捎脵C(jī)械回柱，禁止人員進(jìn)入落山側(cè)回柱?；刂鶗r(shí)，兩人操作，一人操作回柱手把卸液，一人觀察頂板情況，選擇安全可靠地點(diǎn)將拔柱器（導(dǎo)鏈）掛好。將繩鉤掛在所要回的柱子手把上，操作時(shí)先在支柱三通閥上插好放液手把，然后人站在安全地點(diǎn)用長柄工具敲打放液手把使柱子卸液，支柱脫離頂板，當(dāng)柱子卸液后及時(shí)回柱。發(fā)現(xiàn)異常立即停止回柱作業(yè)進(jìn)行處理，險(xiǎn)情排除后，方可繼續(xù)回柱。五、 特殊支護(hù)1、 由于工作面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在工作面過構(gòu)造時(shí)，要指定專人維護(hù)兩巷。工作面要備用5m3木料和10%的各種支護(hù)材料。2、 過落差小于1m的斷層，采取調(diào)整支架高度和開震動(dòng)炮上盤破頂下盤破底或上盤留頂三角煤下盤留底三角煤配合機(jī)組截割的方法，使工作面兩盤相隨，不得出現(xiàn)0.2m以上的臺(tái)階，否則必須在空頂?shù)闹Ъ苌嫌脠A木或板梁構(gòu)頂，然后升緊支架。3、 煤壁片幫造成端面距超0.6m時(shí)，必須超前支護(hù)，提前移架。4、 頂板破碎時(shí)調(diào)節(jié)支架平衡油缸使頂梁前端提前接頂；落山懸頂時(shí)調(diào)節(jié)支架平衡油缸使頂梁后端提前接頂。工作面過頂板破碎區(qū)域時(shí)，采煤機(jī)割過煤后，及時(shí)帶壓拉架。5、 若工作面頂板破碎冒落超過300mm時(shí)，必須構(gòu)頂，待頂板穩(wěn)定后，由安全員現(xiàn)場(chǎng)指揮，由有經(jīng)驗(yàn)的老工人用長柄工具將冒落周圍的活石、片幫等不安全隱患處理后，加固漏頂四周的支護(hù)，并經(jīng)瓦檢員檢查許可后進(jìn)行工作；構(gòu)頂前備齊物料，選好退路，并架設(shè)可靠的臨時(shí)工作臺(tái)；構(gòu)頂時(shí)一人構(gòu)頂，兩人備料，動(dòng)作要求迅速準(zhǔn)確。六、 工作面特殊時(shí)期的頂板控制（一）初次來壓及停采前的頂板控制1、初采來壓時(shí)，兩巷超前、端頭及封口柱嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)支設(shè)，在原有的超前支護(hù)上，距煤壁5米范圍內(nèi)必須采取加密支柱；封口柱除按標(biāo)準(zhǔn)支設(shè)外，還需在靠工作面?zhèn)认蚯许斁€處支設(shè)戧柱。在此期間單體柱的初撐力必須達(dá)標(biāo)（290KN、11.5MPa）且不得出現(xiàn)