2744-4工作面设计开采说明书承德隆泰矿业有限公司2744-4#工作面复采设计说明书编制：生产技术科编制日期：2012年6月第一章工作面地质条件第一节工作面位置2744-4#采煤工作面位于2744轨道上山东翼，走向长150米，倾斜长50米，工作面地面标高+500~ +525米，工作面标高+295~ +315米。
1、地面位置：2744-4#回采工作面位于四道铁路煤柱南侧200米，地表多为耕地，荒坡，无水体。
2、井下位置及四邻采掘情况：2744-4#回采工作面位于2744轨道上山东翼，上部为2744-3#工作面。
3、回采对地面设施的影响：2744-4#工作面回采过程中对地面影响不大。
第二节地质概况一、煤层简述：本工作面设计开采为煤层结构较简单，煤层赋存总体为单斜构造，煤层倾角20°，煤层平均厚度4~10米，平均厚度5米，煤层结构为单一煤层，结构简单。
二、地质构造：区内无陷落柱及岩浆岩发育。
该工作面顶板较稳定，底板变化大，导致煤层厚度变化较大，由于本区域受南部F7断层影响，区域内存在小断层较多。
三、煤层储量：2744-4#工作面走向长150m，倾斜长50m，面积为750㎡平均，平均煤厚为5m，煤层工业储量为10500T，回采率按75%，可采储量7875T。
四、水文：本区域水文地质简单，没有含水层，由于是复采，并进行防火注浆，预计局部有少量注浆积水。
五、煤层顶底板岩性：1、该区域由于是复采，原顶板受到破坏，现形成再生顶板。
2、煤层顶板为灰色粉砂岩，含植物叶片化石；底板为黑色粉砂岩，厚1.5-2米，较硬；老底为黑色粉砂岩，厚20-30米，坚硬，含根茎化石。
煤层内有火成岩侵入。
六、煤质：1、灰分含量：33%左右。
2、煤岩、黑色、硬度F=0.4—0.6。
3、容量：1.4T/m³。
4、品种：肥煤。
5、水分：6.5%。
6、发热量19.48mJ/kg。
七、瓦斯、煤尘、自然发火情况：1、瓦斯：相对瓦斯涌出量1.5m3/T，一般为3.5m3/T。
绝对瓦斯涌出量0.8～1.4m3/min，由于是复采大部分有害气体以释放，属低CH4，低CO2区域。
2、煤尘：具有爆炸性，爆炸指数为25%，在回采过程中应采取煤层注水，洒水除尘及清理浮煤等工作。
3、瓦斯突出与自然发火：根据我矿生产实际中，煤层无瓦斯突出现象，在回采过程中，应加强通风采取防瓦斯措施，防止局部瓦斯聚集浓度超高。
该煤层无自然发火期18-24个月。
4、地温：在18C°～25C°平均22 C°，地温梯度1-2 C°/100m，正常开采范围之内。
5、地压：无冲击地压影响。
第二章系统设计第一节回采工序及顶板管理设计一、回采方案的确定：根据地质条件的分析，由于该工作面煤层赋存基本稳定，煤层厚度变化不大，但由于我矿压力较大，为了减少修护量，并且避免支架变形快影响正常的通风行人等，所以在掘进时工作面及切眼巷道均布置为沿煤层顶板施工，煤层厚度符合放煤条件时，再逐段逐茬进行下压至煤层底板，进行放顶煤回采。
依据《煤矿安全规程》第68条的规定，该工作面符合放顶煤开采的必要条件，可以采用放顶煤一次采全高爆破采煤法。
二、落煤方法与回采工艺的确定：1、落煤方法：工作面煤层易冒落，因此，一般情况下，用手镐即可落煤，如果确遇硬煤或夹矸等可放小炮震动，放炮时炮眼布置，装药量和联线方式见炮眼布置图及爆破说明书。
每循环炸药、雷管消耗表4.每次环爆破最大炸药、雷管消耗表2、回采工艺流程安全检查→打眼→检查瓦斯→装药→检查瓦斯→放炮震动→检查瓦斯→移架采煤→放顶煤→移刮板运输机主要工序要求如下：3、装煤:采用爆破自装和人工装煤相结合的方法。
4、运煤:工作面采用SGW-17型刮板运输机运煤，运至采区煤仓，再由架线电机车运至主井翻笼。
5、工作面支护:（1）、支护形式:采用ZH1600-16/24Z型整体顶梁组合悬移液压支架,每架四柱,正常生产时,支架中心距1000mm±20mm。
材料规格顶板管理参数整体顶梁炮采放顶煤支架工作面布置示意图两巷超前支护（2）、悬移支架移架过程提起四根立柱→前移顶梁及四柱→落四柱支撑顶梁→移托梁（3）、移架操作顺序①操作手柄提起前四根支柱，使柱跟脱离底板100mm。
②伸出移架千斤顶活塞，推动顶梁带动四根立柱同时向前移动0.8m。
③顶梁移到位后，操作手柄落下四根支柱，使顶梁与顶板严密接触约3-5秒，以保证达到初撑力。
④待刮板运输机移过后，移架千斤顶活塞收回，使托梁整体前移0.8m，恢复到炮前位置⑤将各操作手把扳到“零”位。
6、放顶煤：（1）悬移液压支架前移过程中，部分顶煤从相邻两架支架侧护板处放出，剩余顶煤自悬移液压支架移过后从后挡矸板下放出。
（2）放顶煤顺序：由机尾向机头方向（由上而下）。
（3）移架时同时作业数不超过5个，并观察瓦斯和设备运行情况，防止瓦斯超限和压死刮板运输机。
（4）移架时老塘侧使用旧皮带或椽子挡门，防止煤或大块矸石窜入工作面。
（5）放顶煤时，必须两人操作，一人放煤，一人观山。
（6）放煤时，瓦检工要密切观察瓦斯变化情况，当上尾巷瓦斯达到0.7%时，必须立即挡门，停止放煤，严禁瓦斯超限。
待瓦斯小于0.5%后，才能继续放顶煤。
（7）待移刮板输送机后，清净机道浮煤，同时清净老塘侧手把以下浮煤。
7、移刮板运输机：待当班采煤段老塘煤放完，攉煤工把浮煤清干净后，开始整体移刮板运输机，移刮板运输机宽度为0.8m，刮板运输机弯度不得超过40。
三、顶板支护设计（一）顶板管理方法由于我矿顶板随采随落，采用全部自然垮落法处理采空区。
（二）控顶距与放顶步距该工作面最大控顶距3.6m（机头处），最小控顶距3m，放顶步距0.8m。
（三）特殊支护超前支护：在上、下巷内，自工作面煤墙向外用十字铰接梁配合单体柱打不少于10m的双排超前支护，10m单排超前支护。
安全出口处超前支护全部连锁，保证支柱完整无缺，初撑力达90kN以上，高度不低于2.2m，巷道宽度不低于2.2m。
运输巷应留有不小于0.8m宽的人行道。
（四）、采场控制设计工作面的顶板控制设计从支、护、稳三方面考虑。
（1）、支从直接顶初次跨落，老顶初次来压、周期来压进行计算，取其最大值。
①直接顶初次跨落期间的合理支护P1P1=MzYzLz/（2Lk）式中：Mz----直接顶厚度 2.94mYz----直接顶平均容重 2.0t/m³Lz----直接顶初次垮落步距 7mLk----最小控顶距 3m则P1=（2.94×2×7）/（2×3）=6.86t/m2②老顶初次来压期间合理支护强度P2P2=A+MeYeCo/（4×K t×L k）式中A----直接顶作用力A=MzYzL/L kMz----老顶垮落厚度 2.5mYz----老顶平均容重 2.0t/ m³L----最大控顶距 3.6mCo----老顶初次来压步距10mKt----岩重分配系数，受直接顶厚度与采高之比N控制N=2.94/2.0=1.47 Kt取1.47L k ----最小控顶距 3 m则：A=（2.94×2×3.6）/3 =7.05t/m²P2=7.05+（2.5×2×10）/（4×1.47×3）=9.88t/m²③、顶板周期来压期间的合理支护强度P3P3=A+MeYeC/(4×Kt×L k)式中:C----周期来压步距取8m则P3=7.05+(2×2×8)/(4×1.47×3)=8.86 t/m²取三个时期最大支护强度,则合理支护强度为:P=9.88t/m2④、工作面支护密度G(根/米²)G=P/Fn式中:F----支柱工作阻力 40t/根n----支柱工作阻力利用系数 0.85P----最大支护强度取9.88t/m²则G=P/Fn=9.88/(40×0.85)=0.28根/m²实际支护密度为：Gs=4/(1*3)=1.33根/m²Gs> G,说明工作面支护强度可满足安全生产需要。
（2）、护①护顶:工作面所选支架顶梁规格为:长3000mm,宽960mm,可以满足护顶要求。
②护底：该工作面支架底部采用Φ300mm的铁鞋护底，可满足支护要求。
（3）、稳P初 =hr（cosα+sinα/f）/G实式中：h-----复合岩层厚度 2.94mr-----复合岩层密度 2.0t/m³α-----煤层倾角 20°G实------支护密度 1.33根/米2f------软硬岩层之间摩擦系数取0.5则：P初=[2.94×2.0×(cos20°+sin20°/0.5)]/1.33=7.17t/m2= 70.3kN工作面实际支护密度为1.33根/㎡，则P初=7.17t /㎡=70.3kN/根。
第二节“一通三防”系统设计一、风量计算1、按瓦斯绝对涌出量计算Q=100kq式中：k-----瓦斯涌出不均衡系数取2q-----瓦斯绝对涌出量取0.983m³/min则：Q=100kq=100×2×0.983=196.6（m³/min）2、按工作面同时工作的最多人数计算Q=4n c式中：n c ----工作面最多人数取25人则Q=4n c =4×25=100m³/min3、按炸药消耗量计算Q=25A式中：A----一次放炮所需的最大炸药量取15.75kg则Q=10A=10×20.8=208m³/min风速验算按工作面允许最低风速Q=60×V d ×S式中：V d -----工作面允许最低风速取0.25m/sS ----工作面断面积 6.6 ㎡则：Q=60×0.25×6.6=99（m3/min）按工作面允许最高风速验算Q=60×Vg×S式中：Vg-----工作面允许最高风速取4m/sS ----工作面断面积 6.6 m2则：Q=60×Vg× S =60×4×6.6=1584（m3/min）经计算和风速校检可知：工作面配风量为208m3/min，即可满足生产需求，因此工作面风量确定为208m3/min，并根据瓦斯涌出量变化情况做适当调整。
二、通风线路1、新鲜风流：副井→南巷→2744辅助提料上山→2744采区工作面进风巷→工作面2、乏风风流：工作面→2744-4#工作面回风巷→2744通风上山→一水平东大巷→新风井→地面三、瓦斯监测系统1、在工作面安装瓦斯监控设备，分站位于2744辅助提料上山上端，回风巷安装三台高低浓度甲烷传感器，其中一台安装在工作面上上隅角、第二台安装在距工作面上出口5~10m处，报警点0.7%，断电点0.8%,瓦斯浓度达到1%，Co2浓度超过1.5%时能自动切断工作面及回风流中所有非本质安全型电器设备电源；第三台安装在距工作面上巷专回口10~15m处，报警点、断电点均为0.8%，复电点均在0.7%以下，断电范围：工作面及回风流中所有瓦斯浓度大于0.8%及的非本质安全型电气设备；2、当瓦斯监控系统出现故障时，必须及时处理。