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1、郑煤集团三元东煤矿有限责任公司11072工作面工程设计说 明 书设 计单位：三元东煤矿公司编 制 人：郭国营总工程师：郭国营项目负责人：杨明军 二九年五月二日目 录前言2一、工作面概况4二、工作面巷道布置情况 8三、运输、电源、水源 9四、设计生产能力及服务年限21五、安全生产监控系统22六、通信调度系统22七、消防及洒水22八、通风和安全23九、防止漏风和降低风阻的措施27十、压风设备28十一、灾害预防及安全装备通风设施28附图：11072工作面布置示意图40附图1：11072工作面通风系统示意图 41附图2：11072工作面避灾路线示意图 42附图3：11072工作面监控系统示意图 43附
2、图4：11072工作面运输系统示意图 44附图5：11072工作面供电系统示意图 45前 言根据煤炭工业部郑州设计研究院于编制的郑州煤炭工业（集团）三元东煤矿有限责任公司技术改造初步设计。河南省煤炭工业局组织专家组对该初步设计进行了评审并作了批复。该矿为煤与瓦斯突出矿井，由于11091准备工作面布置在下山西翼最深部，瓦斯大、施工困难，需要预先顺层抽放瓦斯后再做中间掩护巷。由于21061工作面目前消突工作已经结束准备回采，矿井接替紧张，无接替工作面。为了缓解矿井采掘紧张的被动局面，确保矿井达产，准备对上部煤田进行残采。 一、设计编制的依据1、郑州市电厂集团三元东矿安全现状综合评价报告；2、有关实
3、测图纸及技术文件、资料和采掘现状等。二、设计编制的指导思想1、设计体现“以人为本”全面认真贯彻执行“安全第一，预防为主”的方针、法律、法规、规范和标准，提高安全装备标准，增强防灾抗灾能力。2、体现技术管理规范的特点：合理布置；利于安全管理。三、设计的主要特点及主要技术经济指标1、设计的主要特点理顺11091准备工作面和21061工作面通风系统，提高工作面通风能力，认真做好防突工作，为21061工作面接替达产奠定良好基础。11072工作面是为下部工作面配采做辅助工作面。2、主要技术经济指标井巷工程总长度 1320m；井巷工程总体积 10360m3；万吨掘进率 107.5m/万吨；工期 6.6个月
4、；地质储量： 14.19万t；可采储量： 11.5万t； 工作面生产能力 2.0万t/月；服务年限 5.8个月；11072工作面工程布置设计一、工作面概况1、11072工作面位于矿井轨道下山西部+20m+70m水平，下部为11091工作面准备工作面，上部有21091、21071、21051等工作面，均为采空区。西部为磴槽煤矿。从21061上付巷向北22.5m+20m水平处向西开口掘进工作面下付巷，从21071下付巷向西+70m水平处向西开口掘进上付巷。设计工作面上付巷走向580m，下付巷设计走向630m，切巷前期60m、后期110m。放顶煤开采，圈定储量估算14.19万t。工作面上、下付巷均为
5、矿工钢对棚支护，净断面7.2m2。工作面底板标高+18.1+70m，地面标高+562.2+472.2.0m。 2、煤层赋存状况及煤层特征11072工作面二1煤层位于下二叠统山西组下部，全区发育，结构简单，层位稳定。煤层距其上的大占砂岩平均6.00m。二1煤层顶板为砂质泥岩或细砂岩，底板为砂质泥岩。煤层厚度2.054.21m，平均3.13m，本工作面煤层底板标高+18.1+70m，埋深402610m，煤层走向8090，倾向350360，平均倾角26，表现为单斜构造。3、构造地质条件（特征）矿井区域内地温梯度约为0.222.62C/100m，平均1.23C/100m，地温、地压均无异常。4、水文地
6、质条件及涌水量由白坪井田水文地质资料得知，三元东矿位于白坪井田西部，二1煤顶砂岩含水层富水性弱，水文地质条件简单；二1煤底板太原组上段灰岩含水层为灰岩裂隙水，水文地质条件简单，本井田处在水文地质条件简单地段。根据矿井整合扩界后，储量地质核查报告提供，矿井正常涌水量42m3/h；最大涌水量83m3/h；实际矿井正常涌水量10m3/h；最大涌水量20m3/h。11072工作面涌水量依据公式 Q预/Q知= S预/S知计算：Q预=Q知 S预/S知式中 Q预预计工作面涌水量 m3/h Q知已经知道的工作面涌水量15 m3/hS预预计工作面的面积51425 m3S知已知道的工作面面积68800 m3Q预=
7、15 51425/68800=11.55 m3/h经计算预计工作面正常涌水量11.55 m3/h，最大涌水量23.1m3/h。5、开采技术条件1）、瓦斯：2007年10月河南理工大学进行矿井瓦斯突出鉴定：实测二1煤层实测煤的破坏类型为、类，瓦斯放散初速度P=27.528，煤的坚固性系数f0.130.15，按实测煤层瓦斯含量推算煤层瓦斯压力P2.17Mpa，瓦斯含量为3.299.3m3/t，鉴定结论为三元东矿二1煤层有煤与瓦斯突出危险，矿井为煤与瓦斯突出矿井。6、工作面瓦斯等级1）、登封分公司2008年9月份组织对三元东矿进行瓦斯鉴定，绝对瓦斯涌出量10.95m3/min,相对瓦斯涌出量15.7
8、7m3/t。 11072工作面位于二1煤层残采区，工作面通过2005年的回采，预计上下付巷煤层瓦斯含量偏底，矿井相对瓦斯涌出量7.99m3/t，绝对涌出量4.2 链子强度足够。顺槽选用一部SGB420/80T型刮板输送机。3）、切巷刮板机输送选型1、设计依据设计年生产能力 10万t/a输送长度 L =80m倾角向上 = 26运输任务 担负采区运煤设计运输生产率 A=50t/h考虑切巷刮板输送机运行条件均优于顺槽刮板输送机运行条件，故切巷刮板输送机选型计算从略，直接选用一部SGB420/40T型刮板输送机。4）、电缆截面的选择根据矿井实际，向该工作面供电的采区变电所距回采工作面运输巷皮带机头10
9、0米，变压器型号为KBSG-500KVA。对于低压线路，一般按长时允许电流初选，按允许电压损失及机械强度校验。1、按长时允许电流选择电缆截面矿用橡套电缆载流量：其具体情况如表3-3所示。3-3 矿用橡套电缆载流量情况主芯截面（mm2）长期连续负荷允许载流量（A）43664616852511335138501737021595260要求导线的长时允许电流小于线路的负荷电流。即：KIacIca式中：Iac-空气温度为25度时，电缆允许载流量；K-环境温度修正系数，取1；Ica-用电设备持续工作电流（1）对于顺槽选用的胶带机额定功率为18.5KW，其额定电流为Ie=P/3Ucos其中P=18.5KW
10、U=660Vcos=0.85则Ie=18500/1.7326600.85=19.04A支线路的负荷电流Ica1=19.04A（2）对于顺槽选用的杂质泵额定功率为15KW，其额定电流为Ie=P/3Ucos其中P=15KWU=660Vcos=0.85则Ie=15000/1.7326600.85=15.43A支线路的负荷电流Ica2=15.43A（3）对于顺槽选用的单台刮板机额定功率为240KW，其额定电流为Ie=P/3Ucos其中P=80KWU=660Vcos=0.85则Ie=80000/1.7326600.85=82.33A支线路的负荷电流Ica3=82.33A（4）对于切巷选用的单台刮板机额定
11、功率为40KW，其额定电流为Ie=P/3Ucos其中P=40KWU=660Vcos=0.85则Ie=40000/1.7326600.85=41.17A支线路的负荷电流Ica4=41.17A干线路的额定负荷电流IcaZ1= Ica1 +Ica2+ Ica3+ Ica4=19.04+15.43+82.33+41.77=158.6A根据线路的负荷电流并考虑负荷增加等情况，总电源线路选用截面70mm2电缆;皮带机、杂质泵、单台刮板机之间选用截面70mm2电缆；刮板机电源分支线路的电缆选用截面25mm2电缆；皮带机、杂质泵电源分支线路的电缆均选用截面16mm2电缆。2、按电缆网路的电压损失校验电缆截面为
12、保证用电设备的正常运行，电缆网路实际电压损失不应超过网路所允许的电压损失，即端电压不得小于额定电压的95%。为此，应选用足够大的电缆截面，以使电压不得超过允许值。终端电压损失计算：U= PL*103UA式中：U-电缆线路的电压损失，V；P-电缆所带负荷的有功功率计算值，KW；L、A-电缆的长度、截面面积，m、mm2；-电缆导体的电导率，m/.mm2；铜芯橡套电缆20时电导率为53m/.mm2；根据工作面的实际走向长度，考虑1.1系数，确定供电电缆的敷设长度。假定供电电源至胶带机机头的电缆长度L70=100m，胶带机机头至杂质泵的电缆长度L70=450m，杂质泵至刮板机机头的电缆长度L70=60
13、米，刮板机机头至切巷刮板机机头的电缆长度L70=135m，电机至启动开关负荷线长度取10m。则U70= P1L*103UA =116*100*103 =4.7V660*53*70U70= P2L*103UA =99*450*103 =18.2V660*53*70U70= P3L*103UA = 84*60*103 =2.1V660*53*70U70= P4L*103UA = 40*135*103 =2.2V660*53*70U25= P4L*103UA = 40*10*103 =0.45V660*53*25按允许电压损失5%计算，其允许电压降U=6605%=33V取最远端最大负荷校验电压损失，
14、根据计算的各段电缆的电压降之和为：U总=U70+U70+U70+U70+U25=4.7+18.2+2.1+2.2+0.45=27.67V1.5,整定合格。式中IZ-过负荷整定电流，A； Imin（2）-被保护线路末端最小两相短路电流，A；查表换算得出916 A； IZd-短路整定电流，A。（2）下付巷低压总馈电开关的整定过负荷整定：IZ1.1Icaz=1.1158.6=174.46A取0.9倍的额定电流，即0.9*200=180A短路整定：IZd5Icaz=5158.6=793A 取4倍，即4200=800A整定校验：K=Imin（2）/IZd=1277/800=1.591.5,整定合格。式中
15、IZ-过负荷整定电流，A； Imin（2）-被保护线路末端最小两相短路电流，A；查表换算得出916 A； IZd-短路整定电流，A。（3）皮带机启动器开关整定过负荷整定：IZIca1=19.04A整定JDB-80保护器5.54低档位，即22A（4）顺槽刮板输送机启动器开关整定过负荷整定：IZIca2=41.17A整定JDB-80保护器5.58档位，即44A（5）杂质泵启动器开关整定过负荷整定：IZIca2=15.43A整定JDB-80保护器5.53档位，即16.5A（6）切巷刮板输送机启动器开关整定过负荷整定：IZIca2=41.17A整定JDB-80保护器5.58档位，即44A5）、 排水系
16、统11072工作面上下付巷配备D46-306水泵，工作面涌水直接流经采区水仓、泵房后（D85-458水泵）再排入+165m水平主排水水仓、泵房（D85-458水泵），由主排水泵经主井井筒排至地面。6）、地面水源地面水源水池有两个，一是主井一座300m3水池；二是由白坪乡南窑水厂供应生产用水，副井一座200m3水池。两水源供水均可靠，满足生产生活需要。四、设计生产能力及服务年限1、工作制度根据有关规范要求，矿井年工作日为330天，每天三班作业，三班采煤，每天净提升时间16小时。2、设计生产能力及服务年限根据11072工作面可采储量， 11072上下副巷服务年限为5.8个月。五、安全生产监测系统监
17、测系统利用2号分站，对11072局部扇风机的开停、采、掘工作面瓦斯、主要风门的开关工作状态进行采集处理，并对瓦斯超限进行报警、断电控制。监控分站的电源分别取自井下中央变电所、井下配电点和就近的动照网被控开关的电源侧。监测系统设置详见安全监控系统图。六、通信调度系统1、生产调度通信利用矿井通讯调度交换总机，安装到11072工作面上下付巷及各主要硐室等处设电话分机。使用KTH型矿用本安型自动按键电话机，以保证井下电话用户的通信需要，通信电缆在入井处装设熔断器和避雷装置，以防雷电波及井下。 2、对外通信利用井下轨道下山绞车房直拨电话，可以满足对外联络的需要；矿调度室与白坪矿山救护中队设直通电话，并配
18、备无线通讯系统，以备不时之需。七、消防及洒水井下消防水量为7.5L/s，井下消防管道与井下洒水管道采用同一供水管网，其用水由生产水池供给，给水管从主、副井井筒进入井下。设计中采用ZJ-Y44H减压阀进行减压，11072工作面消防洒水管道采用无缝钢管，干管D894.5mm，支管D764.5mm和D504mm。除井下主要运输巷道、主要回风巷及11072工作面上下付巷的巷道中均敷设洒水管。在所有敷设管道的巷道内，每隔100m设DN25支管和DN25截止阀做冲洗巷道用，该工作面上下付巷每隔50m设置一个洒水阀门。并配备一定数量的胶皮管。八、通风和安全1、瓦斯据白坪井田二1煤层瓦斯地质图，三元东矿二1煤
19、层+100m水平以浅，煤层瓦斯含量5-8m3/tr，低于5m3/tr瓦斯含量等值线以浅为瓦斯风化带。二1煤层+100m水平 -100m水平，瓦斯含量为8-12m3/tr，根据登封分公司2008年9月份对三元东矿的瓦斯鉴定，绝对瓦斯涌出量10.95m3/min,相对瓦斯涌出量15.77m3/t。11072工作面位于二1煤层残采区，工作面通过2005年的回采，预计上下副巷煤层瓦斯含量偏底，矿井相对瓦斯涌出量7.99m3/t，绝对涌出量3.27m3/min。 2、煤尘爆炸性根据煤炭科学研究总院重庆分院2007年6月对本矿井所做的煤尘爆炸性鉴定，本区二1煤层煤样火焰长度10mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量
20、20%，鉴定为有煤尘爆炸性。3、煤炭自燃倾向等级根据煤炭科学研究总院重庆分院2007年6月对本矿所做的煤炭自燃倾向等级鉴定，井二1煤层属于III类，不易自燃煤层。4、通风方式及通风系统矿井通风方式为机械抽出式，通风系统为中央并列式。新鲜风流由主井、副斜井进入井下，经轨道下山，皮带下山进入11072下付巷到采煤工作面运输顺槽，然后冲刷采煤工作面，乏风流经工作面上付巷回入专用回风下山，再经回风井（立井）排至地面。5、瓦斯涌出量预测布置一个采煤工作面，四个半煤岩巷掘进工作面，年生产能力0.30Mt/a，平均日产量0.8kt/d。采煤工作面采用走向长壁倾斜后退式采煤法，全部陷落管理顶板，回采工艺为人工
21、手镐落煤，煤巷掘进工作面采用手镐落煤工艺。设计11072工作面为低瓦斯区域。6、风量计算根据煤矿安全规程第103条规定，矿井需要的风量按下列要求分别计算，并选取其中的最大值：1、掘进工作面需要风量掘进工作面需风量按瓦斯涌出量，局部通风机吸风量，一次爆破的炸药量和同时作业最多人数分别计算，然后取其中最大值。（1）按瓦斯涌出量计算 Q掘=100q掘KCH4式中 q掘掘进工作面瓦斯绝对涌出量1.0m3/min KCH4瓦斯涌出不均衡通风系数，系数 取1.3计算 Q掘1001.01.3=130m3/min 取130 m3/min（2.2m3/s）（2）按局部通风机吸风量计算 Q掘QiIKf式中 Qi掘
22、进面局部通风机额定风量FBD5.6/112型，250 m3/minI同时运转的通风机台数，I1；Kf为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数 取1.3计算Q掘25011.3325 m3/min 取Q掘330 m3/min（3）按同时作业人数计算 Q掘=4N m3/min式中 N掘进工作面同时工作最多人数 取12人计算 Q掘412=48m3/min （4）按风速进行验算 15SQ掘240S式中 S掘进工作面净断面积 7.2m2计算 157.23602407.2 1083301725掘进工作面需要风量取最大值330m3/min，两个掘进工作面需风量2330m3/min660 m3/min（11 m3
23、/s）。2、采煤工作面需要风量采煤工作面需要风量按瓦斯涌出量、爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。（1）按工作面瓦斯涌出量计算 Q采=100q采KCH4式中 Q采采煤工作面需要风量 m3/min q采采煤工作面回风巷风流中瓦斯绝对涌出量4.38 m3/min K CH4采面瓦斯涌出不均衡通风系数 取K=1.3计算 Q采=1004.381.3=569.4 m3/min 取600 m3/min（10 m3/s）（2）按工作面温度选择适宜风速计算Q采=60V采S采 m3/min 式中：V采采煤工作面风速 m/s 工作面温度2030，V采=1.3m/s
24、，K温=1.0 S采工作面平均断面积m2 S采=1/2（3.2+2.4）2.2=6.16m2计算：Q采=601.36.16=480m3/min（3）按同时作业人数计算Q采=4N m3/min式中 N工作面同时工作最多人数 N=40人计算 Q采=448=192 m3/min（4）按炸药消耗量计算 Q采=25A m3/min式中 A 一次爆破炸药最大用量取10.8kg计算 Q采=2510.8=270m3/min（5）按风速进行验算15SQ采240S m3/min式中 S工作面平均断面积6.16m2 Q采max=600m3/min 156.166002406.16经验算，取回采工作面需风量600m3
25、/min（10 m3/s），符合要求。九、通风设施、防止漏风和降低风阻的措施1、防止漏风的主要措施有：11072工作面绕道和专回之间建立风门，每组风门均为两道相互连锁的正向风门和两道反向风门组成。所有通风设施要坚固可靠，并要加强管理和维修，保证能正常使用。3、掘进面使用11KW2双风机供风（一用一备）、600mm双抗风筒供风，并安装有风电闭锁、瓦斯电闭锁、分风器、实现自动倒台，风机挂牌管理，设专人负责维护。4、生产期间要定期清理巷道，严禁堆放杂物。受矿山压力影响，通风断面缩小的巷道，要及时扩修，保证有效通风断面，降低通风阻力。十、压风设备利用地面二台空压机，一台LWJ-20/8，115kW空压
26、机，另一台4L-20/8、132kW空压机，排气量均为20 m3/min，排气压力0.8MPa，2台空压机，一台工作，一台备用。压风管路干管采用894焊接钢管，沿主立井及轨道下山敷设。11072工作面支管路采用764mm焊接钢管。按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理，井下需建立压风自救系统，压风自救袋需风量10m3/min。十一、灾害预防及安全装备1、灾害防治11072工作面设计中，始终贯彻“安全第一，预防为主”的方针，为安全施工及安全生产创造良好条件。设计配备了完善可靠的安全装备和安全设施，采取了多方面的安全措施，现分述如下：（一）、瓦斯灾害防治1、矿井设计按煤与瓦斯突出矿井进行设计，开采中必须
27、采取“四位一体”综合防治瓦斯突出措施。2、矿井应成立防突领导小组并设置专门机构，负责采掘工作面突出危险性预测预报和措施效果检验，掌握突出动态和规律，填写突出卡片、积累资料、总结经验。3、采掘工作面个体防护措施包括压风自救系统和每人应携带隔离式自救器。压风自救系统应设置在距采掘工作面2540m的巷道内。掘进巷道中应每隔50m位置设置一组压风自救系统。每组压风自救系统一般可供58个人用。4、采掘作业必须有可靠的安全防护措施。5、矿井通风设施必须位置合理、正确、牢固可靠、功能齐全，采掘工作面回风道、采区回风道和矿井总回风巷内严禁设置控制风流的通风设施。6、矿井通风瓦斯管理部门应配备足够数量的有经验的通风瓦斯监测人员，及时掌握井下各作业场所瓦斯浓度及其变化，严禁超限作业。7、装备安全监测监控系统，采掘工作面，主要进回风巷及机电设备，按规定设置瓦斯断电报警仪，一旦发现瓦斯浓度超限，能自动切断电源，瓦斯监测人员应定期与瓦斯断电报警仪显示的瓦斯浓度核对，便于及时调校。8、有安全可靠的通风系统，实行采面独立通风，设计各个采掘工作面均有独立的进回风巷道，相互不串联，不共用一段回风巷，采区两翼采掘工作面巷道
