3102放顶煤工作面开采设计第一章工作面概况一、工作面位置1.地面情况：3102工作面地面相对位置为西楼沟回风井井口西南，蹄底梁以南与车道沟以东一带，地表为山梁沟谷，无农田及房屋，煤层埋藏深度197 m～275m。
2.四邻关系：3102工作面东侧为3204机掘巷，北接3401运输下山与3501回风下山巷，西侧为实体煤，南部附近F6断层，上部为2#层采空区。
二、地质构造1、构造形态：工作面总体呈南西倾向的单斜构造，地质构造中等偏复杂。
2、走向、倾向、倾角：本工作面煤岩层走向大致为东西向，倾向南东，倾角1~5°3、断层及其他：根据已掘巷道资料，本工作面共发现多条断层，其中对回采有较大影响的有一条正断层。
位于距顺槽巷口310m处走向北55°西倾向北东，倾角80°，落差5m。
三、煤层与煤质1 、煤层工作面布置在3号煤层中，具体特征如下：3号煤层位于2号煤层之下0.70～1.76m，平均1.40m，煤层总厚6.27～8.55m，平均7m。
煤层层位稳定，厚度大，全区可采，结构复杂，局部与2号煤层合并，顶底板及夹矸岩性一般为砂质泥岩、高岭质泥岩、粉砂岩等，是本区主要可采煤层之一，属全区稳定的可采煤层。
2、煤质3号煤层为中灰、低硫煤，挥发分较高，有害元素含量低，焦油产率较高，化学反应性低，低-中高热值煤，灰成分中Al2O3含量较高，为较高～高软化温度灰，根据《中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)划分，1.40浮煤的Vdaf%均大于37%，GR.I在35～77，煤层牌号为气煤。
四、区域水文地质1、主要含水层1). 奥陶系岩溶裂隙含水层下统为浅灰、灰色白云岩，泥质白云岩，夹深灰色结晶白云质灰岩，中统为浅灰、灰色厚层-薄层灰岩，总厚240m。
2) .太原组砂岩裂隙含水层太原组为本区主要含煤地层，含水层主要分布在3、5号煤层之间及8号煤层上部。
2、主要隔水层本区隔水层主要为石炭系中统本溪组地层，本组地层分布稳定，延续性好，是煤系下伏良好的隔水层。
3、断层水本区小断层发育，北西向断层为导水断层，断层延伸距离远。
由于在断裂构造部位，构造裂隙相对发育，为奥陶系岩溶水富水部位，因此当掘进推进到断层附近时，必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，以防止奥灰水通过导水断层突入矿井，造成矿井淹没。
4、水文地质类型地表黄土覆盖，冲沟切割剧烈，受地形、地貌、水文、气象条件制约，煤系砂岩裂隙含水层富水性极弱，水文地质条件简单。
煤系下伏奥陶系石灰岩含水层，岩溶裂隙发育，是本区主要含水层，富水性中等。
由于奥灰水水头压力大，3号煤层位于奥灰水位之下，奥灰水可能会通过导水断层进入工作面，但3号煤层与下伏奥陶系灰岩间隔水层较厚，产生底鼓、底板突水问题的可能性不大。
综上分析，本区水文地质类型为二类二型，属水文地质条件中等。
预计正常涌水量为45m3/h，最大涌水量为60m3/h。
五、瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温1、瓦斯根据山西省煤炭工业局文件晋煤安发[2007]2030号《关于朔州市所属132座矿井2007年瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，矿井最大瓦斯涌出量绝对值1.13m³/min，相对瓦斯涌出量1.19m³/t，属低瓦斯矿井。
2、煤尘根据鉴定报告，3号煤层的煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸指数39.96%。
3、煤的自燃倾向根据鉴定报告，3号煤层为易自燃煤层。
自燃等级Ⅰ级（4）.地温本区域属地温正常区。
六、储量310工作面走向长度1070m，倾向长度120 m。
确定走向长度应考虑西楼沟风井留够一定的保安煤柱50米，距顺槽巷口留够130米，这样走向长度定为1200－130=1070（米）。
工业储量：1070×120×7×1.4≈126（万吨）第二章巷道布置及生产系统一、巷道布置工作面总体沿3号煤层底板布置两条巷道。
为工作面两条顺槽。
两顺槽均为矩形断面，两顺槽巷局部顶板为砂岩，根据北京煤科院为我矿该顶板做的物理力学试验，并结合我矿多年的开采经验，顺槽巷顶板为砂岩时不需支护，如顶板遇构造不稳定时，采用锚索和锚杆联合支护；其他巷道段均采用锚索和锚杆联合支护，两帮各打一排护帮锚杆。
3206皮带顺槽：净宽为4200mm，高为2800mm；3205回风顺槽：净高为3600mm和2900mm；工作面切眼净宽7200mm，采用三排锚索、八排锚杆加两排木点柱混合支护。
两排木点柱，排距3000mm，柱距2000mm，其中一排支在距工作面煤壁2000mm 处。
3102工作面两顺槽长度为1200m, 工作面走向可采长度1070m，工作面长度为120m。
二、生产系统1. 运输系统:（1）运煤: 3102工作面→3206皮带巷→3#-5#溜煤眼→5#集中皮带→8#-5#溜煤眼→8#集中皮带→主煤仓→平峒→地面（2）运料: 平峒→北大巷→8#集中轨道下山→材料暗斜井→3401轨道巷→3205回风顺槽→工作面2.通风系统:（1）新鲜风流: 平峒、草沟进风井→北大巷→8#集中轨道下山→材料暗斜井→3401轨道巷→3206运输顺槽→工作面平峒、草沟进风井→北大巷→8#集中皮带下山→5#集中皮带巷→3401轨道巷→3206运输顺槽→工作面（2）污浊风流：工作面→3205回风顺槽→3501回风巷→西楼沟回风井→地面3.配电系统：井下中央变电所→工作面4.供水、供液、排水系统：（1）管路布置：回风巷布置两趟2吋管路。
一趟为静压水管，每隔100m出一个三通截门，以供冷却，冲洗巷道及水幕用水；另一趟为排水管，排出巷道低洼处积水和防治工作面透水。
皮带巷设置2吋管路：一趟供架间喷雾、乳化泵供水、机组冷却及前后溜子电机冷却等用水；另一趟为排水管，用于排除巷道低洼处积水和防止工作面透水。
另外皮带顺槽还设立4吋注氮管道两顺槽巷各布置一趟2吋压风管路。
（2）供水、排水系统：①洒水：地面高压净化水塔—→平峒—→北大巷—→轨道下山—→集中轨道巷—→3205、3206巷及工作面各用水点②排水：工作面及3205、3206巷→3501回风下山→5#集中运输下山→8#主水仓→西楼沟风井—→地面5、照明系统：3205、3206巷每隔30米安装一套防爆灯管；工作面每隔12米安装一套隔爆支架灯；转载机头、皮带头各安装一套防爆灯管。
照明系统电源由采区1140V配电点经BBZ-4型信号照明综合保护装置提供。
6、通讯系统：工作面溜头、顺槽皮带头及皮带下山皮带头、煤仓分别安置一部防爆调度电话。
皮带下山皮带头处安装通讯声光信号器。
7、安全监测系统：矿井装备了完善的安全监测系统，本工作面监测传感器与矿井安全监测系统联接完好。
依据《煤矿安全规程》要求，工作面及采区主要巷道监测传感器布置如下：①工作面回风流中（回风巷距机尾10米内）及工作面上隅角安装甲烷传感器一台，瓦斯报警浓度1%，断电浓度1.5%，复电浓度小于1%。
断电范围为工作面内全部非本质安全型电气设备。
②采煤机上安装机载式断电仪一台，当机组附近瓦斯浓度达到1%时，发出报警，达到1.5%时，自动切断采煤机电源。
③在联络风门处均安装风门传感器。
④各台传感器及各台传感器的主机安装质量要符合规定要求。
第三章：采煤方法一、采煤方法选择1、采煤方法采煤方法采用长壁综采放顶煤一次采全高的采煤方法，顶板采用全部垮落法管理。
根据天地科技股份有限公司开采所对3号层顶煤冒放性分析论证及3101综采工作面开采实践，不需采取顶煤弱化措施，顶煤在超前支承压力作用下破碎，可从放煤口顺利放出，直接顶能随采随冒。
2、开采3号煤时回采工作面情况一采区3号煤层的平均厚度7m，依据3号煤层可采厚度，设计确定一采区3号煤层回采工作面的采煤机割煤高度2.8m，放煤高度为4.2m,采放比1：1.5，回采工作面长度为120m。
3、工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型工作面采煤设备：选用MGTY250/600－1.1D型电牵引双滚筒采煤机，截煤高度1.8m～3.5m，截深0.8m，电机功率600kW。
工作面运煤设备：前部采煤运输设备和后部放煤运输设备均选用与采煤机配套的SGZ764/250×2型可弯曲刮板输送机，铺设长度150m，运输能力800t/h，电机功率250×2kW。
根据工作面运煤设备的运输能力，回采工作面胶带顺槽运煤设备选用SSJ-1000/2×160型可伸缩胶带输送机，铺设长度1280m，运输能力1000t/h，电机功率2×160kW。
破碎机选用PCM132型锤式破碎机，破碎能力1200t/h，电机功率132kW。
转载机选用SZZ764/160型桥式转载机，输送能力1100t/h，电机功率160kW。
4、工作面液压支架选用ZFG6000/18/31型放顶煤液压支架，支撑高度1.8～3.1m，工作阻力5600kN，支架重量19.2t。
综采放顶煤工作面端头支护配备6架与工作面放顶煤支架相配套的ZFG6000/18/31型过渡放顶煤支架，并配备了DZ40-20/110Q型单体液压支柱120根和相应的Π型钢梁。
5、采煤工作面年推进度采煤工作面采煤机截深为0.8m，日循环次数为4次，则日循环进度为0.8×2×2=3.2m。
采煤工作面年推进度按下式计算：年推进度＝日循环进度×年工作日×循环率采煤工作面年推进度=3.2×330×0.9=950.4(m)6、采煤工作面生产能力计算采煤工作面生产能力按下式计算：Q=n× L×l×M1×γ×K1×K3+ n× L×l×M2×γ×K2×K3式中：n——工作面数目，1个；L——年推进度，950m；l——工作面长度，120m；M——采高，M1机采平均高度2.8m；M2放顶煤平均高度5.72m；γ——容重，1.43t/m３；K1、K 2——工作面回采率，K1机采93%，K2放顶煤85%；K3——工作面正规循环率，95%；回采工作面生产能力：Q = 1×950×120×2.8×1.43×93%×95%+1×950×120×5.72×1.43×85%×95%=1156251.9（t）≈1156.2（kt）7、循环产量.割煤产量：120×2.8×0.8×1.4×0.95＝358吨放煤产量:(120－9)×4.2×0.8×1.4×0.8＝417吨合计:358＋417＝775吨8、日产量日正规循环次数为4次，则日产量为：775×4＝3100吨9、可采期D＝Q÷T（T/日）＝113×104/3100＝364（日）月正常工作日数按30天计算，则可采期:364÷30＝12（月）二、采放工艺3102工作面为综采放顶煤工作面，放煤工艺定为一采一放，即采煤机割煤一刀，放煤一次，循环进度0.8m。