-210水平四層煤柱矸石充填工作麵

編號：HC/QCJS-01

新汶礦業集團

孫村煤礦采煤工作麵作業規程

工作麵名稱： -210水平四層煤柱矸石充填工作麵

編 製 人： 王長勇

區 隊 長： 周繼華

施工 單位： 開發部

批 準 人： 莫技

編製 日期： 2006年 11月7日

執行 日期： 2006年 月 日

目 錄

編審單位及人員簽字 ………………………………2

礦審批意見 ………………………………3

礦領導審批意見 ………………………………4

作業規程學習和考試記錄　 ………………………………5

作業規程複查記錄 …………………………… 6

第一章 概況

第一節 工作麵位置及井上下關係 ………………… 7

第二節 煤層 …………………………… 7

第三節 煤層頂底板 …………………………… 8

第四節 地質構造 …………………………… 9

第五節 水文地質 …………………………… 9

第六節 影響回采的其它因素 ……………………… 10

第七節 儲量及服務年限 …………………………… 10

第二章 采煤方法

第一節 巷道布置 ……………………………… 10

第二節 采煤工藝 ……………………………… 10

第三節 設備配置 ……………………………… 15

第三章 頂板管理

第一節 支護設計 ……………………………… 17

第二節 工作麵頂板管理 …………………………… 21

第三節 上下巷及端頭頂板管理 ……………………23

第四節 礦壓觀測 ………………………………… 25

第五節 充填工藝 ………………………………… 26

第四章 生產係統

第一節 運輸係統 ………………………………… 34

第二節 通防與監控係統 …………………………… 35

第三節 排水係統 ………………………………… 38

第四節 供電係統 ………………………………… 39

第五節 通訊照明係統 ……………………………… 40

第五章 勞動組織和主要經濟技術指標

第一節 勞動組織 …………………………………… 41

第二節 主要經濟技術指標 ………………………… 42

第六章 災害預防及避災路線 ………………………… 44

第七章 安全技術措施

第一節 一般規定 ………………………………… 45

第二節 頂板管理 ………………………………… 45

第三節 防治水 ………………………………… 48

第四節 爆破管理 ………………………………… 48

第五節 通防及安全監測 …………………………49

第六節 運輸管理 ………………………………… 51

第七節 機電管理 ………………………………… 54

第八節 其它 ………………………………… 56

編 審 單 位 簽 字

主編：技 術 部 年 月 日

施工單位 年 月 日

編製：通 防 年 月 日

機 電 年 月 日

運 輸 年 月 日

施工：負 責 人 年 月 日

審查：技 術 年 月 日

地 測 年 月 日

通 防 年 月 日

機 電 年 月 日

回采礦長 年 月 日

分管副總：

運 輸 年 月 日

機 電 年 月 日

通 防 年 月 日

安 監 年 月 日

回 采 年 月 日

礦審批意見

2006年11月7日由總工程師莫技主持，召集回采副總：田昌棟;安監處：莊國華;技術部：張傳恕、李玉江、鞏慶剛;機電部：張相龍、韓慶斌;通防部：牛光田;經考部：高玉輝;開發部：周繼華、王長勇等對《-210水平四層煤柱矸石充填工作麵》作業規程進行集體會審，會審意見如下：

1、工作麵製作擋漿牆前，炮采推進過程中采用“見五回一”的方式進行頂板管理。

2、當采空區走向長度達到私膏體充填空間後即停止采煤，在工作麵切頂排製作擋漿牆。擋漿牆寬度1.6米：即工作麵在五排支柱控頂下，一次回收掉切頂的2排支柱後的空間。

3、擋漿牆西側的木支柱超前切頂排回柱前支設。

4、製作擋漿牆回收切頂排的2排支柱時，必須由老塘向煤壁方向逐棵由下向上逐排回撤。

5、擋漿牆東側的加固支柱其上方加設一排傾斜相互交接的頂梁，支柱上端支在頂梁的缺口內，下方支在不小於100mm的柱窩內。進行似膏體矸石充填時，必須對支柱上下端打好戧柱進行加固。待似膏體全部充填完畢，並確認凝固安全後，再由下向上逐架進行回撤擋漿牆東側的加固支柱。

6、向上縮矸石充填的40T溜子和高速皮帶機時，對礙事的支柱必須執行“先支後回”的原則打好臨時支柱，嚴禁空頂作業。

7、進行似膏體矸石充填時，必須按規程的要求，在工作麵及下平巷安全位置安設站崗人員，嚴禁任何人員進入站崗警戒範圍內。

8、下平巷超前支柱隨工作麵的推進速度一起回撤，上平巷超前支柱待似膏體充填完畢後再回撤到工作麵切頂排。

9、工作麵采到-210大巷下方時，似膏體充填步距縮小為6m空頂距。

10、根據現場變化條件及時補充相應的措施。

領導審批意見

生產礦長意見：

礦總工程師意見

作業規程學習和考試記錄

負責人： 傳達人： 班次：

貫徹時間聽傳達人貫徹時間聽傳達人

年月日姓 名成績簽字年月日姓 名成績簽字

作

業 作業規程複查記錄

作業規程名稱新汶礦業集團孫村煤礦-210水平四層煤柱矸石充填工作麵

施工單位開發部

複查時間

參加複查人員簽字施工單位： 年 月 日

技術部： 年 月 日

通防部： 年 月 日

地測部： 年 月 日

機電部： 年 月 日

安監處： 年 月 日

總工程師： 年 月 日

存在主要問題

處理意見

第一章 概況

第一節工作麵位置及井上下關係

工作麵位於-210水平西部，東臨-210皮帶井保安煤柱線，西到F3斷層和西斜井保護煤柱線，南部及北部四層煤均開采完畢，工作麵上覆二層煤西部局部開采、東部未開采，三層煤未開采。

工作麵平均走向長531m，平均傾斜寬55.6m，麵積 29670 m2。工作麵標高為-210.97～-234.39m。

工作麵對應地麵位置：大洛溝、洛溝～新泰公路以西的一片農田。柴汶河由東向西流經該工作麵西部。

地麵標高：+163.42m

工作麵位置及井上下關係表 表一

水平名稱-210水平采區名稱前組二采區

地麵標高+163.4m井下標高––-210.97～-234.39m

地麵的相

對位置-210水平四層煤柱矸石充填工作麵相對應的地麵位置大洛溝、洛溝～新泰公路以西的一片農田。柴汶河由東向西流經該工作麵西部。

回采對地麵設施的影響-210水平四層煤柱矸石充填工作麵上部地麵地表將輕微沉降，但對民房不會造成影響，可正常開采。

井下位置及與相鄰關係工作麵位於-210水平西部，東臨-210皮帶井保安煤柱線，西到F3斷層和西斜井保護煤柱線，南部及北部四層煤均開采完畢，工作麵上覆二層煤西部局部開采、東部未開采，三層煤未開采。

走向長度531m傾斜長度55.6m麵 積29670m2

第二節 煤層

本工作麵設計開采煤層為四層煤，通過地質資料分析和工作麵掘進揭露巷道證實，該工作麵範圍內，煤層穩定，結構簡單，平均煤厚1.9m。具體情況如表二所示。

煤 層 情 況 表 表二

煤層厚度(m)1.8-2.0

1.9煤層結構簡單煤層傾角(°)15.5

開采煤層4硬度1.5煤種氣煤穩定程度穩定

煤層情況描述工作麵煤層結構較簡單，煤層穩定，煤層傾角15.5º。平均煤厚1.9m。煤層變異係數為3.17%，可采指數為1。

黑色，粉末黑褐色，容重1.38，硬度小，斷口呈階梯狀，性脆且易碎，導電性弱，亮煤、暗煤和鏡煤條帶較寬，相互交替存在，具有條帶結構和層狀結構屬半亮型煤。工作麵煤層走向295º，傾向25º。

工作麵瓦斯等級為低級，煤塵爆炸指數為37.1%，自燃發火期55天，預計原始地溫為20℃，地壓為935.975～994.525t/m2。

第三節 煤層頂底板

煤層頂底板情況表 (煤層頂底板綜合柱狀圖附圖1) 表三

頂、底板名稱岩石名稱厚度特征

偽頂泥岩0.2灰黑色、易落，厚度0.2m

直接頂

砂岩

9.0-13.0m白色中粒砂岩含灰色粉砂岩條帶，厚層理致密、堅硬，抗壓強度66.7MPa。

底板

粉砂岩

1.8m

灰色粉砂岩，層理發育、泥質、含植物碎屑化石，抗壓強度21.4Mpa，其底部煤線為小五層煤。

第四節 地質構造

一、斷層情況以及對回采的影響

工作麵地質構造較簡單，以斷層為主。工作麵煤層走向295º，傾向25º。傾角15.5º。斷層情況見附表。有f1、f2、f3、f4 、f5、f6 斷層落差分別為6.0m、2.0m、4.5m、0.6m，2.0m， 2.0m其中f1、f3對開采影響大。

斷層情況表 表四

構造名稱走向(°)傾向(°)傾角(°)性質落差(m)對回采影響程度

f14531560正6.0大

f219210260正2.0較大

f322113160正4.5大

f419910950正0.6較小

f522931965正2.0較大

f61889850正2.0較大

第五節 水文地質

一、湧水量

正常湧水量為0.1 m3/min。

最大湧水量按正常湧水量的2倍計算：

最大湧水量為0.2m3/min。

二、含水層(頂板和底板)分析

本工作麵水文地質條件簡單，頂板裂隙發育地段有少量砂岩裂隙水以滴、淋水形式出現。

第六節影響回采的其它因素

一、影響回采的其它情況見表五

影響回采的其它情況表 表五

瓦斯礦井為低瓦斯礦井，瓦斯相對湧出量1.643 m3/t，瓦斯絕對湧出量1.01 m3/min，本麵參考值為0.6 m3/min。

煤塵爆炸指數四層煤煤塵具有爆炸性，爆炸指數為37.1%

煤的自燃傾向性有自燃傾向，發火期6～12個月

二、加強通風管理，保持進回風巷暢通，減小空氣阻力，避免瓦斯積聚。采取綜合防塵措施，降低粉塵濃度。

第七節 儲量及服務年限

一、儲量

工業儲量：7.1萬t;

可采儲量：本礦的工作麵回采率參考值為95%，可采儲量6.7萬t。

二、采煤工作麵服務年限

本工作麵采用炮采,每日采3茬，每茬循環進度0.8m,日循環進度2.4m。本工作麵采用隨采煤隨進行矸石和似膏體矸石充填。每月平均矸石充填時間約10日。

本工作麵采煤服務年限=可采推進長度/月設計推進長度

=531/(0.8×3×20×0.9)=12.1個月

第二章 采煤方法

第一節 巷道布置

一、采區設計、采區巷道布置概況

-210水平四層煤柱矸石充填工作麵是孫村煤礦2005年12月優化設計的。工作麵采用走向長壁布置。工作麵南側軌道巷與-210西大巷、-210水平車場相連;北側運輸巷與1#鋼纜皮帶炮道、-400管子井相連。

二、采煤工作麵軌道巷

-210水平四層煤柱矸石充填工作麵南側巷道為軌道巷，沿煤層底板布置，軌道巷采用錨杆網、錨網帶支護，巷道采用梯形斷麵，淨寬3.0m，淨高2.4m，斷麵積7.2m2。主要用於該工作麵的回風和運料。

軌道巷內布置有φ54mm的防塵管路一趟、φ50mm的高壓風管路一趟。並在靠近工作麵的地點設有乳化泵站等設備。

三、采煤工作麵運輸巷

-210水平四層煤柱矸石充填工作麵下平巷為運輸巷，沿煤層布置，靠巷道上幫敷設皮帶，主要用於該工作麵的進風和運煤。運輸巷采用錨杆網、錨帶網支護，巷道采用梯形斷麵，淨寬3.0m，淨高2.4m，斷麵積7.2m2。主要用於該工作麵的進風和運煤。

運輸巷內布置2寸防塵管路一趟，Ф108mm排水管路一趟，Ф50mm高壓風管路一趟。

-210水平四層煤柱矸石充填工作麵位置及巷道布置圖(1：1000)

第二節 采煤工藝

一、采煤方法

采用走向長壁采煤法，由西向東後退式開采，爆破方式落煤，人工攉煤，40T(窄型)刮板輸送機運煤，單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁支護頂板，見五回一的支回方式，矸石和似膏體充填法管理頂板。

工作麵自西向東采用爆破落煤方式采煤，打眼→定、放炮→人工攉煤、改貼幫柱→移溜→支柱1排→回柱1排(見五回一)→由西向東推采10米→沿切頂排向西1.6米處打設一排木點柱(柱距0.8米)製作擋漿牆→使用40T窄型溜子配5.5KW矸石充填機充填擋漿牆→似膏體矸石充填。

二、爆破落煤

矸石充填工作麵采用爆破落煤，第一次打眼前工作麵必須按1.2m間距支設貼幫柱，打眼放炮後，改貼幫柱，並攉煤隨改貼幫柱。

1、打眼方法：炮眼采用雙排眼布置，打眼前先敲幫問頂，整改加固支護，消除一切危險因素。打眼前，運輸機停電閉鎖並有專人看管開關，打眼時人員不準站在運輸機內。打眼人員在完好支架及臨時支護保護下操作，與回柱平行作業間距為回柱點以上10m，以下15m，用風煤鑽或7655式風鑽配六棱空心鑽杆濕式打眼，用鎬點眼，禁止套用老眼或殘眼。打完眼後，風煤鑽或風鑽、風水管要拉到上下平巷支護完好處盤好。其他執行《煤礦安全技術操作規程》采煤專業采煤打眼工部分的有關規定。

2、爆破操作規定：

1)、裝藥定炮前先檢查瓦斯，將定炮無關人員全部撤到安全地點，符合規定方可定炮，定炮必須由專職放炮員操作，用掃眼器清除炮眼內的煤粉，然後定炮，定炮必須使用專用炮棍，隨定炮隨將腳線扭結懸掛，避免與導電體接觸。采用正向定炮、串聯聯線，每次爆破數量不超過60炮

2)、按電雷管順序定炮連線，連線放炮必須由放炮員一人操作，定炮時，腳線必須扭結短路，必須一次定炮一次起爆。全麵隻準使用一個放炮器。炮後詳細檢查爆破情況，發現拒爆、殘爆，按《煤礦安全規程》342條處理。

3)、定炮完畢，經檢查符合放炮規定後，由班組長派專人將所有通往放炮地點所有通道內的所有人員全部撤到安全地點，並在站崗位置進行站崗，躲炮距離不小於50m，。站崗人員必須拉繩掛牌。放炮員清理現場後最後一個離開放炮地點，到達躲炮點吹哨後，按規定放炮。

站崗必須嚴格執行以下規定：

①放炮前，由當班班長親自帶領專人到規定地點進行派崗、站崗並將所有通達地點範圍內人員全部撤到警戒線以外的安全地點並設人站崗。 由班長清點人數，方準下達放炮命令，安監員將閉鎖鑰匙交給放炮員，放炮員接到放炮命令，發出爆破警號後至少再等5s，方可起爆。

②炮後，班長、安監員、放炮員、瓦檢員必須先巡視放炮地點，檢查通風、瓦斯、煤塵、頂板、支柱、瞎炮、殘炮等情況，如果有危險情況必須立即處理。確認安全無誤後，班長安排人員撤崗，撤崗人員必須與回來通知放炮的人員是同一人，站崗人員在未見到撤崗人員之前，嚴禁讓任何人員進入警戒範圍，隻有見到撤崗人接到撤崗命令後，方可撤崗。

③炮後檢查支護情況，對放炮打歪、卸荷支柱重新整理，維護好頂板後方可生產。

3、煤層注水眼規定及要求

1)、施工方法

(1)、每次放炮前,進行煤層注水工作，用風煤鑽或風鑽進行打眼。

(2)、施工前準備工作：

鑽孔注水前，必須檢查支架狀況，將支架加固整改一遍。

檢查施工所用工具(風煤鑽、水式釺尾、風鑽、鑽杆)是否完好齊全。

2)、操作規定：

(1)、鑽孔布置在煤層中間頂板以下1.0m處，俯角15°，根據爆破落煤長度每6m 布置一個注水孔。

(2)選好眼位，調整好角度。鑽孔過程中，必須按設專人監護頂板、煤幫狀況，發現問題及時撤人。施工人員嚴格執行《煤礦安全技術操作規程》中有關打眼工的具體規定。

①根據循環進度，確定鑽孔的深度為0.8m。

②鑽孔鑽到位置後，使用防塵水管和封孔器注水，采用自然滲透方式增加煤體含水量。在放炮前，必須將注水孔注滿水，注水時間不少於3-5min，並用粘土炮泥將注水孔孔口封實，封泥長度不少於50mm。

③施工人員必須堅持敲幫問頂，及時用長把工具 (>1.5m) 摘掉懸矸活石，在完好支架保護下操作，嚴禁空頂作業，嚴禁站在運輸機內，嚴禁開運輸機。炮道內岩體有片幫危險又不易摘掉的，要支好戧柱。摘頂找幫前，必須加固好周圍支架，維護好工作空間，摘頂找幫以下5m不得有人。

④必須堅持濕式打眼，嚴禁幹打眼。

-210水平四層煤柱矸石充填工作麵炮眼布置圖(三視圖)

炮眼特征表 表六

名稱距離(m)位置角度眼深

(m)利用率(%)裝藥量(kg/孔)炮眼數量(個)

距頂(m)距底(m)仰俯

(ºº)水平

( ºº)

頂眼0.90.41.5仰5º851.0800.252

底眼0.91.50.4俯5º851.0800.252

爆破說明書 表七

序號項目單位數量說明

1打眼工具型號ZMS-60風煤鑽、 7655風鑽

台數台2

2炮眼特征每茬眼數個104

平均深度m1.0

每茬炮眼總長度m104

3火藥炸藥種類礦用乳化炸藥Φ33×190 mm

每孔裝藥量kg/孔0.2

每茬用量kg20.8

噸耗kg/t0.21

4雷管種類毫秒延期電雷管1-5#

每茬用量個104

噸耗個/t1.05

5封泥炮泥粘土炮泥

水炮泥個104每孔不少於1個

封泥長度m≮0.5封滿封實

6起爆聯線方法串聯聯線

三、人工攉煤

1、炮後進入工作地點要檢查頂板、煤壁及支護狀況，先敲幫問頂，由班組長指定人員(支柱工)補齊缺柱、更換失效支柱，處理不安全隱患。清除作業區間控頂範圍內的障礙物。

2、先灑水滅塵，再清理材料道、人行道內的浮煤，後攉炮道內的煤。

3、要握緊鍬把，自上而下攉煤。先從煤堆邊沿把煤順勢推入溜槽內，再沿底由溜槽邊向煤壁方向逐步將煤攉入溜槽內，攉煤過程要進行灑水滅塵。

4、應先裝碎煤，後裝塊煤，以防塊煤滾動傷人。

5、攉煤前，先在原貼幫柱靠煤壁相應位置扒出柱窩，支設貼幫柱後開始自上而下攉煤，攉夠1.2m間距，及時靠煤壁自上而下改支貼幫柱，否則不準攉煤。

6、分組攉煤間距15m。

7、嚴禁站(騎)在運輸機上攉煤。

8、輸送機停止運轉時不準攉煤。

四、采煤方法

采用走向長壁後退式采煤法，矸石充填法管理頂板。

四、工作麵正規循環生產能力

工作麵每日3茬，每茬進度0.8m，煤層高度1.9m，采煤時回收率0.95,則

日產量=55×1.9×0.8×1.38×3×0.95=328.8t

月產量=328.8×20=6576t

第三節 設備配置

一、運輸設備

1、刮板輸送機二(部)：型號：(窄型) SGW—40T

(1).主機

設計長度：55m 出廠長度：100m

輸送量：150t/h 垂直方向彎曲：±3°º

水平方向彎曲：±3°º 中部槽規格：1500×500×190mm

(2).刮板鏈雙邊鏈

規格：φ18×64mm 鏈速：0.868m/s

刮板間距：1080mm

(3).電動機

型號：DSB-55 -4B 轉速：1475rpm

電壓：1140/660V 功率：55kW

(4).卸載方式：端卸

(5).傳動布置方式：平行

(6).緊鏈方式：摩擦式

2、轉載機型號為SGW—40T

(1).主機

設計長度：55m 出廠長度：100m

輸送量：150t/h 垂直方向彎曲：±3°º

水平方向彎曲：±3°º 中部槽規格：1500×630×190mm

(2).刮板鏈雙邊鏈

規格：φ18×64mm 鏈速：0.868m/s

刮板間距：1080mm

(3).電動機

型號：DSB-55 -4B 轉速：1475rpm

電壓：1140/660V 功率：55kW

(4).卸載方式：端卸

(5).傳動布置方式：平行

(6).緊鏈方式：摩擦式

三、、乳化液泵站

乳化液泵技術參數

公稱壓力：31.5MPa 公稱流量：160L/min

電機功率：110kW 電機電壓：1140V/660V

電機轉速：1475r/min

2、乳化液箱技術參數

型號：RX-200/16 有效容積：1600L

額定卸載壓力：18 MPa

工作麵設備配置表 表八

機械名稱型號規格單位數量用途

運輸機SGW-40T(窄型)40kW部2運煤、矸

轉載機SGW—40T55kW部1運煤

高速皮帶機5.5KW部1運矸

乳化液泵BRW160/31.5110台2供液

-210水平四層煤柱矸石充填工作麵設備布置示意圖

第三章 頂板管理

第一節支護設計

一、工作麵基本情況

1、工作麵主要參數 表九

煤層厚(m)采高(m)傾角(°)麵長(m)走向(m)煤層號

1.91.915.5555314

2、支護材料

本工作麵使用DZ22-25/100 、DZ25-25/100外注式單體支柱配HDJA-800型金屬鉸接頂梁進行支護。

3、頂板管理方法：采用走向長壁采煤法，矸石充填法管理頂板。偽頂灰黑色、易落，厚度0.2m;直接頂白色中粒砂岩含灰色粉砂岩條帶，厚層理致密、堅硬，抗壓強度66.7MPa，厚度9.0～13m。

二、同煤層觀測工作麵生產條件及礦壓觀測參數

(一) 單體支柱工作麵的支護設計： 根據工作麵地質條件和礦壓資料，確定本工作麵使用DZ22-25/100 、DZ25-25/100外注式單體支柱配HDJA-800型金屬鉸接頂梁進行支護。

(二)采用類比法進行設計

1、參考同煤層礦壓觀測資料，觀測工作麵生產條件

工作麵編號：3421;采高2.1m;煤層傾角：23.2°;距地表垂高996m;柱梁型號：DZ22-25/100單體液壓支柱、HDJA-800金屬鉸接頂梁;支護方式：排距：0.8m;柱距：0.6m;最大控頂距：4.5m;最小控頂距：3.7m;支護密度：2.08根/m2;支護強度:446.7kN/m2;切頂方式:一排戧棚，叢柱;支回方式：放頂步距：0.8m。

2、礦壓參數

序號項目單位數值序號項目單位數值

1頂板

分類直接頂類別類36周期來壓來壓步距

來壓步距m13.2

基本頂分級級Ⅱ支柱載荷平均值kN179.7

最大

平均值

252.3

2底板

分類底板類別類Ⅲb

頂板下沉量平均值mm160.4

底板比壓MPa29.4最大平均值169.3

3直接頂初次垮落步距m26頂板下沉速度平均值mm/h6.13

最大平均值6.57

4

初次來壓來壓步距m30

7全部觀測段支柱載荷平均值kN158.9

支柱載荷平均值kN177.2

最大平均值

243.4

最大平均值245.2

頂板下沉量平均值mm131.7

頂板下沉量平鈞值mm198.1最大平均值140.4

最大平均值212.2

頂板下沉速度平均值mm/h5.42

頂板下沉速度平均值mm/h7.61最大

平均值

5.76

最大平均值8.23

離散係數0.23

5超前壓力影響範圍上平巷m25

下平巷m15

(三)控製設計

1、確定合理的支護強度

A、工作麵直接頂的冒落高度計算

Sa=△haL0/Lk=0.16×13.2/4.5=0.469(m)

Sa：老頂觸矸處的冒落下沉量

△ha：周期來壓頂板下沉量

Lk：最大控頂距

L0：周期來壓步距

Mz=(H-Sa)/(Ka-1)=(1.9-0.469)/(1.3-1)=4.77(m)

式中：Mz：直接頂冒落高度

Ka：直接頂碎脹係數

B：回歸分析法

Ps=Ck(39hm+2.4Lr-6.9N+134)

=1.4(39×1.9+2.4×30-6.9×4.77/1.9+134)=368kN/m2

式中：Ps：支護強度kN/m2

hm：工作麵采高m

Lr：初次來壓步距m

N：采空充填係數，N=hi/hm，hi：直接頂冒高

Ck：備用係數，一般取1.2—1.4

C、位態方程

Ps=A+Ko×△h/△hr

式中：Ps：支護強度kN/m2

A= hi×r= 4.75×2.5=11.875t/m2=116.4kN/m2

hi:直接頂厚度;r：直接頂容重;Ko：位態常數

Ko=Po-A=252.3-116.4=135.9kN/m2

△h：來壓時頂板下沉量的平均最大值mm

△hr：要求控製頂板下沉量

Ps=116.4+135.9×0.169/0.19=246.2kN/m2

D、用初次來壓和周期來壓期間支柱載荷平均值法

Ps=(P1+P2)×2.08/2=(177.2+179.7)×2.08/2=371.2kN/m2

E、用8倍采高計算支護強度

Ps=8hmr=8×1.9×2.5=38t/m2=372.4kN/m2

選取以上計算方法結果中支護強度最大值確定的合理支護強度

Ps=372.4kN/m2

2、確定合理的支護密度

Rt=RKjKbKaKz=245×0.99×0.9×0.95×0.95=197kN

式中： Rt：液壓支柱實際有效支撐力，kN

R:支柱額定工作阻力

Kj：支柱工作係數，0.99

Kz:支柱增阻係數，0.95

Kb:不均勻係數，0.9

Ka:傾角係數，0.95

N=Ps/Rt=372.4/197=1.88(根/m2)

式中：N：合理支護密度:根/m2

Ps：合理支護強度kN/m2

3、驗算柱排距：

n1=1/di=1/(0.6×0.8)=2.08根/m2> n=1.89根/m2

式中：n1—工作麵實際支護密度，根/m2

d—柱距，0.6m

i__排距，0.8m

實際支護強度：197×2.08=409.8 kN/m2

4、選擇控頂距：

根據工作麵煤層儲存條件、現有的技術裝備、及上述分析計算，確定工作麵支護參數如下：DZ22-25/100 、DZ25-25/100型單體液壓支柱和HDJA-800金屬鉸接頂梁。排距0.8m，柱距0.8m，最大控頂5.3m，最小控頂4.5m，見五回一，炮道寬1.3m，切頂排支設一排臨時支柱，兼做固定擋漿牆支柱，回柱步距1.6m。正常支柱步距0.8m,製作黨漿牆回切頂排步距為1.6m。

因此本工作麵的支護強度完全滿足控製頂板的需要，本工作麵的支護參數是可行的。

5、柱鞋直徑的選擇:

Φ≥200√Rt/πQ=200√197/3.14×29.4 =0.292m=292mm

式中：

Φ—鐵鞋直徑(mm)

Q—底板比壓，(Mpa )

因此工作麵選用Φ320mm的柱鞋滿足要求。

根據以上計算確定該工作麵支護參數如下

工作麵基本支護規格表 (表八)

名 稱支護

形式支柱控頂距支護參數頂板管理

方式回柱

步距(m)

排距(m)柱距(m)最大(m)最小(m)密度

棵/m2強度kN/m2支回切頂

1.6

規格柱梁0.80.64.53.72.08409.8見五回二

(四)、選取支護參數的可行性分析

1、根據以上支護密度的計算，其支護密度為1.88(棵/m2)即可滿足要求，本工作麵的實際支護密度為2.08(棵/m2)大於計算的支護密度，所以本工作麵的支護密度是可行的。

2、本工作麵選取的支護強度為409.8kN/m2大於合理的支護強度372.4kN/m2，通過以上計算分析本麵選取的支護參數是可行的。

3、支護材料選擇

根據工作麵采高及現有技術裝備，決定采用DZ20-25/100 、DZ22-25/100 、DZ25-25/100、DZ28-25/100外注式單體液壓支柱，HDJA-800型金屬鉸接頂梁，工作麵正規支柱穿鐵鞋(特殊支護隻在軟底時穿鐵鞋)，初撐力90kN，使用中流量防飛三用閥。

單體支柱規格表 (表九)

單體支柱規格 DZ20-25/100 DZ22-25/100 DZ25-25/100 DZ28-25/100

最大支撐高度1840mm2140mm2400mm2700mm

最小支撐高度1440mm1640mm1800mm2200mm

額定工作阻力245kN245kN245kN245kN

三、乳化液泵站

(一)泵站選型、數量

乳化泵選用DRB-160/31.5型二台，RX-200/16泵箱。輸液管路選用Φ30 mm無縫鋼管，耐壓18MPa以上。

乳化泵主要技術參數如下: 公稱壓力：31.5MPa 公稱流量：160L/min

輸出壓力：18MPa 電機功率：110kW

乳化液配比：2～3% 電機轉速：1475r/min

電機電壓：660V

乳化液箱技術參數

型號：RX-200/16 有效容積：1600L

(二)泵站設置位置

泵站安設在-210貫穿石門與小反井之間的回風巷中。

(三)泵站使用規定

要保證泵站壓力不低於18MPa，使用乳化液自動配比器，乳化液濃度2%--3%，使用糖量計進行乳化液濃度監測。要加強泵站的維修，杜絕係統的竄漏液。

第二節工作麵頂板管理

一、正常工作時頂板支護方式

1、炮道支護措施。(包括支柱掛梁、使用π型鋼梁及防止放炮崩倒支柱等加強措施)

(1)炮道采用預掛頂梁，柱梁同步升起的支護方式。即在支柱的同時預掛一根頂梁，並與支柱同步升起，使頂梁前端接頂吃勁。操作時必須兩人一組，施工人員站在上方用錘將人行道的水平銷倒掉後，一人托起頂梁插接，貫滿圓銷，按由下而上插上防飛水平銷，另一人在人行道內支柱的斜上方緩慢降支柱，使頂梁稍離頂板，然後將頂梁調整到適當角度，重新由下向上插牢防飛水平銷，然後升柱接頂並持續注液3—5S。

工作麵單加頂梁時，必須向老塘側倒鉸一根並在頂梁下支設支柱，嚴禁單挑。

(2)柱梁布置方式為齊梁齊柱布置，頂梁前懸0.4m，後懸0.4m，柱距0.6m，排距0.8m，最大控頂距4.5m，最小控頂距3.7m，機(炮)道寬度1.3m。

(3)、工作麵支柱的支設要求：

a支柱要拉線支設，保持3-5°迎山角，不得支在浮煤(矸)上，並及時拴好防倒繩。

b工作麵頂梁要鉸接使用，鉸接率大於90%，不得出現連續兩根不鉸接頂梁。工作麵所有載荷支柱必須拴牢防倒繩。

c支柱進麵前要經過試壓，試壓合格後方準進麵，嚴禁使用損壞失效的柱梁，麵上無空載支柱。

d及時更換適宜高度的支柱，不準超高采煤和支柱無縮量使用。支柱最大支設高度應小於最大設計高度0.1m，最小支設高度應大於最小設計高度0.2m。

e新支柱進麵前要反複注液排氣，排淨為止。

f泵站壓力要達到18Mpa。隨支柱隨進行二次注液，支柱初撐力達到90kN以上。

g局部漏頂處打木垛穿頂支護頂板。

工作麵支柱必須嚴格按“八個三”的要求施工：

“三直”：煤壁直、溜子直、支柱直。

“三線”：頂梁魚口一條線，頂梁走向一條線，支柱走向一條線。

“三對號”：支柱、頂梁、鐵鞋對號。

“三朝上”：支柱手把體朝上，水平肖小頭朝上，三用閥卸載閥朝上。

“三整齊”：頂梁豎放整齊，回出的支柱支設整齊，切頂線整齊不竄矸。

“三達到”：泵站壓力達到18Mpa以上，支柱初撐力達到90kN以上，乳化液濃度達到2-3%以上。

“三齊全”：移溜器齊全，特殊支護齊全，施工工具齊全。

“三暢通”：上、下出口及平巷暢通，工作麵人行道暢通，回柱退路暢通。

(4)炮道內的傘簷傾斜長度超過1m時，突出部分不超過200mm;長度1m以下時，突出部分不超過250mm。否則，要用長扒子(>1.5m)摘掉，摘除時以下5m不準有人，並停機停溜，人員站在摘頂找幫上方位置操作。

2、支設貼幫柱要求：

工作麵全麵支設貼幫柱，柱距1.2m，自上而下支在頂梁、π型鋼梁或木托板下。支設貼幫柱前，必須先敲幫問頂，摘除懸矸活石。支設(改支)貼幫柱時，以下8m不準有人。

3、采煤過程中有漏頂危險或已經漏頂時， 斷層帶、頂板破碎帶等，按1.2m間距在正規柱梁空檔內使用長2.8m的π型鋼梁，一梁二柱支設。支設及移動π型鋼梁時，三人操作，一人扶柱升柱，兩人以支柱為支點把π型鋼前移到位，步距0.8m，前移到煤壁調整好位置後均勻升柱直至接頂吃勁，頂板破碎時必須用木料穿實。操作過程中必須停溜，並且人員嚴禁站在溜子內操作。

二、回柱方法與各工序平行作業順序和安全距離

1、回柱方法

(1)人工分段回柱，分段距離不小於15m，接茬選在頂板完整、采空區無懸頂處，斷層、頂板破碎帶要分在同一組回收。

(2)每組由2-3人組成，一人回柱、一人拉柱，拉柱所使用鉤子長度不小於1.5m,頂板破碎處必須由3人組成，一人觀察頂板。

(3)回柱前首先檢查所屬範圍內的安全狀況，包括支架是否完好齊全、退路是否暢通、有無懸矸活石、懸頂情況如何，發現問題及時處理，否則不得回柱。

采空區充填前兩茬，靠切頂排按1.2m間距在頂梁空擋內支設帶挑頭的木信號柱(Φ≮0.16m) ，支完後再回柱。

(4)回收時人員站在所回支柱斜上方末前排第二個點柱空檔內，在完好支架的保護下，嚴格按自下而上，由裏向外的順序的“三角回柱法”，回收斜下方支柱。

回收時，嚴格執行“一查頂”、“二問柱”、“三回柱”的程序和“二必須”(必須用繩長不小於1.5m的卸荷手把遠距離操作，埋壓的支柱必須使用手拉葫蘆配合遠距離操作)的規定。回到隔離點柱附近時，必須細心問頂，清理好退路，支好護身柱，並對隔離點柱進行檢查;回收最後幾棵支柱時，必須有專人負責照明監護。

(5)回柱要用長把工具(≮1.5m)，卸荷手把應拴有長不小於1.5m的繩子。回柱點使用兩個水平銷， 用錘打緊，並隨回柱交替上移。回柱時，先回支柱，拉出鐵鞋，觀察好頂板後，用大錘倒掉水平銷，最後用大錘砸出頂梁圓銷，將頂梁回出。

(6)埋壓的柱梁要在臨時支護的保護下，挑頂或臥底排矸後用手拉葫蘆遠距離(不小於1.5m)回出。

(7)滑入老塘的物料用鉤子勾出，嚴禁人員進入老塘取料。回出的支柱對號升放並拴好防倒繩，頂梁對號豎放，回出的鐵鞋對號掛在第二排支柱手把上。

(8)回柱點以上5m，以下8m禁止其它工作。

(9)回柱過程中，發現煤壁片幫、掉矸、支柱鑽底、歪斜等現象時，人員必須立即撤至安全地點，待壓力穩定，經班組長、安監員檢查無誤後，方可重新進入工作麵進行回柱。

(10)工作麵達到最大控頂距，必須及時回柱，禁止超寬采煤。

2、與各工序平行作業順序和安全距離

分段回柱距離 不小於15m

回柱與支柱距離 不小於15m

支柱與移溜子距離 不大於15m

裝引藥與電氣設備距離 大於10m

3、回柱示意圖及說明。

(1)、回收工具及長度

鉤子長度不小於1.5m;釺子長度不小於1.2m;錘把長度不小於1.0m;卸荷把繩長度不小於1.5m並全部展開，鍁、鎬。

(2)、操作順序：先檢查回柱空間的支護情況並及時處理隱患 檢查切頂排的聯網及補網情況 清理出暢通的安全退路 打好隔離支柱 在頂梁T1、T2下插全扁銷 按圖中的位置回收支柱1和頂梁T1 把支柱1對號升放在新切頂排空擋內，T1頂梁豎放在支柱1上 依次向上回收柱梁。

回柱圖

三、特殊時期的頂板管理

(一)來壓及停采前的頂板管理 ：

1、工作麵基本頂初次來壓前必須編製專門安全技術措施。

2、工作麵基本頂初次來壓和周期來壓期間，應加強來壓時的預測預報工作，由礦壓部門在軌道、運輸順槽掛牌標明來壓位置。

3、工作麵支柱以及軌道、運輸順槽所有單體支柱必須達到初撐力，特別注意工作麵中部支柱的初撐力及支柱狀態，及時采取措施預防冒頂。

4、加強上、下端頭頂板管理，要提高支護質量，適當加大支護密度，確保端頭支護強度，聯網與巷道搭接0.5m以上，防止出現端頭冒頂。

5、工作麵停采時要編製停采措施，加強頂板管理。

(二)過斷層及頂板破碎帶時的頂板管理：

1、過斷層及頂板破碎帶時執行後述的安全技術措施，確保安全。

2、備足物料，加強現場監督檢查，上全特殊支護，確保支護強度。

第三節、順槽及端頭頂板管理

一、-210矸石充填工作麵上下端頭支護

1、工作麵下端頭的最大控頂距：5.3m，最小控頂距：4.5m;工作麵最大控頂距：4.5m，最小控頂距：3.7m。上、下安全出口：淨寬不小於0.8m，淨高不小於1.8m。

2、下端頭使用6架雙楔調角定位頂梁，按0.6m間距布置在端頭位置，支柱排距0.8m，柱距0.6m，頂梁前懸0.6m，後懸0.2m，機頭上方定位頂梁隻允許一根無柱梁(改超前機窩未移機頭前除外)，運輸炮道至煤壁始終保持雙楔並齊全牢固，雙楔反向對插打緊，凹麵朝上，外露部分不得小於30mm，缺口超前煤壁0.8m，煤壁側保持兩排支柱並拴好防倒繩，定位頂梁垂直煤壁向前鉸接使用，支柱全部穿鐵鞋支設。

3、放炮後敲幫問頂、摘除懸矸活石和鬆動的煤幫，扶倒柱，並隨摘煤幫隨掛齊定位頂梁，在定位頂梁的有效保護下隨攉煤隨改支柱。

二、兩巷超前支護

1、兩巷超前支護距離，超前支護自切頂排向外不小於30m。采用Dz22-25/100、Dz25-25/100型單體支柱，HDJA-800型頂梁進行支護。

超前支護基本形式為：雙排柱梁，排距上平巷不小於1.2m、下平巷不小於0.8m，柱距不大於1.0m。

2、支護要求

雙排超前支柱支在頂板下(有錨帶時支在錨帶下)，局部超高處采用頂梁之上打木垛的方式支護頂板，打木垛穿頂措施執行後述打木垛穿頂措施有關規定。初撐力不小於50kN，支柱必須穿鐵鞋(Φ320mm)，並拴好防倒繩。

3、回撤方法和要求

上下平巷超前支護30m範圍內巷道高度不小於1.6m，寬度不小於2m。專人清理維護，及時複棚，更換斷棚折柱，錨杆(帶)維護段有漏頂危險時及時使棚維護。

錨帶回收時，在超前支柱的保護下，超前切頂線0.8m卸除錨杆上螺帽，回柱後，用釺子撬下錨帶，用長鉤子(不小於1.5m)拉出。回收時，要視頂板情況支設臨時柱，回完後，在切頂排以裏錨帶下支設兩棵關門柱，關門柱升緊打牢。平巷回收不得滯後端頭切頂排。巷道內鐵棚必須使用機械回收。

4、物料存放要求：

(1)坑木管理：

工作麵坑木掛牌管理，分不同規格碼放整齊，不準影響行人、通風，坑木要盡量回收，提高複用率。

(2)備用料存放地點：

備用料存放在上下巷超前支護以外50-100m範圍內頂板完整無淋水和淤泥積水的地點，分類碼放整齊，並掛牌管理。備用料排列在巷道一幫，寬度小於巷道的三分之一，物料與軌道的安全間隙不低於0.5m，不得妨礙行人、運料、通風。

-210矸石充填工作麵、端頭及兩巷超前支護示意圖(平、剖麵圖)

第四節 礦壓觀測

一、觀測內容：

1、支柱載荷

2、活柱縮量

3、頂板下沉量及下沉速度

4、工作麵上下兩巷超前壓力影響範圍

根據觀測結果對工作麵頂板運動規律、來壓特征，工作麵支柱受力特點，支柱對頂板的適應性和控製效果，超前支承壓力影響範圍和分布特點，頂板穩定性，工作麵支護質量等進行定期分析，並進一步了解煤、岩體力學參數等基礎數據。

二、觀測區的布置：

1、工作麵測區：

在工作麵的中部頂板完整處設一個測區，觀測過程中可根據頂板的狀況把測區控製在上下25m範圍內，以保持測區走向的連續性，每個測區沿傾斜方向布置三條支柱載荷與活柱縮量觀測線，沿傾斜方向布置二條頂板移近量觀測線，沿走向方向布置觀測排，排距0.8m。

2、觀測方法：

(1)支柱載荷的測定：

使用單體液壓支柱增壓式測力計測支柱載荷，觀測期間使用一台，備用一台。

(2)頂板下沉量的觀測：

用DDJ-3型測杆測頂板下沉量，在每一個觀測排的頂底板上分別設立基點，測量每茬的頂底板相對移近量。基點破壞後及時在原位置或附近進行補設。

(3)活柱縮量的觀測：

在支柱的活柱與基柱上分別標出基點，用鋼卷尺直接測量兩基點的相對移近量，記錄活柱下縮量。

3、巷道測區：

在工作麵上下平巷距切眼煤壁60m左右的位置各設立一組觀測點進行觀測，通過觀測點距工作麵不同距離的變化規律，分析確定工作麵上、下平巷的超前壓力影響範圍。

4、觀測方法：

上、下兩巷超前壓力影響範圍的觀測：

在工作麵上下平巷距切眼煤壁60m左右的位置各設立一組觀測點，測點按“十字布置”方式，用測槍測量巷道頂底板及兩幫位移量。

三、支護質量監測

每天由安監處不定期對工作麵和順槽支護質量動態檢查三次,對存在的問題,由班組立即整改。

監測內容要包括支柱初撐力、煤壁片幫情況、梁端距、采高及端麵頂板冒落情況、兩順槽單體支柱初撐力、超前支護質量等。

四、觀測時間要求

1、工作麵:觀測到老頂初次來壓和六次周期來壓。

2、順槽:觀測至工作麵推進20Om止。

3、支護質量監測:整個生產期間。

第五節 充填工藝

一、充填係統

1、矸石充填方式及骨料

由於工作麵上覆-210水平車場，距-210泵房、水倉距離較近，為提高采空區充滿率，根據工作麵地質及開采技術條件，采用塊狀矸石充填時矸石塊度≯200mm,似膏體自流充填，充填骨料主要采用煤矸石，為提高煤矸石充填料漿輸送質量濃度，改善管道輸送性能，降低管道磨損，在充填料中加入粉煤灰和複合減水劑，為提高漿體的早期自立能力，加入32.5標號的普通矽酸鹽水泥作為膠凝劑。

2、充填製漿係統：

設計在煤矸石山附近建立充填製備站，施工兩個充填鑽孔，一個工作，一個備用，鑽孔標高+170m，至-210水平垂直高差約為380m，工作鑽孔坐標：X20561916，Y3971820;備用鑽孔坐標：X20561917，Y3971820。兩鑽孔間距10m，充填製備站的主要功能是將水泥、粉煤灰、煤矸石加水製成質量濃度為72～75%的膠結充填料漿，通過鑽孔和管道輸送至井下待充填的采場，充填係統主要包括：

(1)充填料的運輸與儲存係統

破碎後的合格粒度煤矸石經皮帶運至圓盤給料機漏鬥附近的臥式砂倉內，經圓盤給料機、振動篩、電子皮帶秤計量後通過皮帶運輸機轉運到主攪拌桶內，水泥、粉煤灰用散裝罐車運送，通過高壓氣卸入立式水泥倉和粉煤灰倉內，經倉底插板閥、星形給料機、衝板流量計計量後通過單螺旋輸送機輸送至同一個攪拌桶內，攪拌形成水泥粉煤灰漿，然後轉運到主攪拌桶內。

(2)攪拌係統

用強力機械攪拌裝置攪拌破壞微細顆粒固體和水產生的聚凝集合體。

(3)供水係統

供水能力達不到要求，需安設加壓水泵。

(4)檢測係統

高濃度料漿具有良好性能的濃度範圍很小，料漿濃度的變化對充填料漿的特性的影響極為敏感，為順利實現全尾砂高濃度膠結充填，必須建立可靠完善的充填監控係統，實現對料漿濃度、流量及各種物料配比的監測和調節。

(5)高濃度膠結充填料漿，通過鑽孔和井下敷設的管道輸送到采場進行充填。為了保證管路的暢通性， 管路要盡量平直;在需要拐彎或遇有上下起伏時，要盡量保證管路的平緩性，不要出現急彎;並且在拐彎或上下起伏處安設事故閥。

二、矸石充填工藝：

充填係統

1、矸石充填方式及骨料

由於工作麵上覆-210水平車場，距-210泵房、水倉距離較近，為提高采空區充滿率，根據工作麵地質及開采技術條件，采用似膏體自流充填，充填骨料主要采用煤矸石，為提高煤矸石充填料漿輸送質量濃度，改善管道輸送性能，降低管道磨損，在充填料中加入粉煤灰和複合減水劑，為提高漿體的早期自立能力，加入32.5標號的普通矽酸鹽水泥作為膠凝劑。

2、充填製漿係統：

設計在煤矸石山附近建立充填製備站，施工兩個充填鑽孔，一個工作，一個備用，鑽孔標高+170m，至-210水平垂直高差約為380m，工作鑽孔坐標：X20561916，Y3971820;備用鑽孔坐標：X20561917，Y3971820。兩鑽孔間距10m，充填製備站的主要功能是將水泥、粉煤灰、煤矸石加水製成質量濃度為72～75%的膠結充填料漿，通過鑽孔和管道輸送至井下待充填的采場，充填係統主要包括：

(1)充填料的運輸與儲存係統

破碎後的合格粒度煤矸石經皮帶運至圓盤給料機漏鬥附近的臥式砂倉內，經圓盤給料機、振動篩、電子皮帶秤計量後通過皮帶運輸機轉運到主攪拌桶內，水泥、粉煤灰用散裝罐車運送，通過高壓氣卸入立式水泥倉和粉煤灰倉內，經倉底插板閥、星形給料機、衝板流量計計量後通過單螺旋輸送機輸送至同一個攪拌桶內，攪拌形成水泥粉煤灰漿，然後轉運到主攪拌桶內。

(2)攪拌係統

用強力機械攪拌裝置攪拌破壞微細顆粒固體和水產生的聚凝集合體。

(3)供水係統

供水能力達不到要求，需安設加壓水泵。

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