采掘工作面支護(hù)設(shè)計(jì)

1、X X 煤 礦采掘工作面支護(hù)設(shè)計(jì) 目 錄一、礦井概況1二、采、掘工作面支護(hù)設(shè)計(jì)1（一）、采煤工作面支護(hù)及頂板管理設(shè)計(jì)11、支柱的型號(hào)選擇計(jì)算12、支護(hù)密度計(jì)算23、回采工作面支護(hù)方式及頂板管理34、臨時(shí)超前支護(hù)45、工作面上下出口支護(hù)及相關(guān)措施46、防止頂板事故措施5（二）掘進(jìn)工作面支護(hù)設(shè)計(jì)61、巷道錨桿參數(shù)確定及支護(hù)方式62、采用錨桿、錨噴支護(hù)安全措施8XX煤礦采、掘工作面支護(hù)設(shè)計(jì)一、礦井概況XX市XX煤礦位于湖北省XX市XX市XX鎮(zhèn)XX村，始建于1994年，年生產(chǎn)6萬(wàn)噸，是一家私營(yíng)煤礦。XX煤礦礦區(qū)地處鄂西山區(qū)與江漢平原的過(guò)渡帶，屬丘陵區(qū)，區(qū)內(nèi)地形北西高南東低。本區(qū)地層區(qū)劃為揚(yáng)子區(qū)黃陵八面

2、山分區(qū)黃陵小區(qū)。區(qū)域出露的地層由老至新為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組、中統(tǒng)巴東組和上統(tǒng)九里崗組、曉坪組；侏羅系下統(tǒng)香溪組、中統(tǒng)自流井組、下沙溪廟組、上沙溪廟組；白堊系上統(tǒng)羅鏡灘組、紅花套組、跑馬崗組；上第三系掇刀石組；第四系。井田內(nèi)地層從老到新依次為：侏羅系下統(tǒng)香溪組第一段（J1xn1）、香溪組第二段（J1xn2）、香溪組第三段（J1xn3）；侏羅系中統(tǒng)自流井群第一段（J2zl1）、自流井群第二段（J2zl2）、自流井群第三段（J2zl3）；侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組（J2x）及第四系（Q），其中侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組（J2x）位于井田東部外圍和井田地層為斷層接觸關(guān)系。礦井開(kāi)采的煤層為侏羅系下統(tǒng)香溪組第二段（J

3、1xn2）21煤層。煤層形態(tài)呈層狀或似層狀，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。煤的肉眼結(jié)構(gòu)特征，一般有23個(gè)分層，夾12層夾矸，上部以粉狀、粒狀結(jié)構(gòu)煤為主，中部以發(fā)熱量較低，灰份較高的條帶狀結(jié)構(gòu)煤為主，下部以煤質(zhì)較好，層位穩(wěn)定的塊狀煤為主。煤層綜合統(tǒng)計(jì)厚度一般0.850.9m，傾角10。煤層的直接頂板為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，厚度3.512米，一般為7米，局部有炭質(zhì)泥巖、泥巖偽頂，但都極薄，厚0.020.2米；其底板為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。其頂?shù)装鍘r石完整性尚好，巖石的工程地質(zhì)條件判定為良好。XX煤礦自建礦以來(lái)，因?yàn)殚_(kāi)采的煤層較薄，煤層賦存條件差，經(jīng)濟(jì)效益較差，其采、掘工藝一直較落后，采煤多采用落后的柱式采煤法

4、，采用木支柱支護(hù)；掘進(jìn)工作面多采用木棚子支護(hù)或裸巷。由于采、掘工藝及支護(hù)方式落后，給礦安全管理帶來(lái)了極大的難度。隨著國(guó)家對(duì)煤礦安全監(jiān)管力度的加大，安全工作成為企業(yè)各項(xiàng)工作的重中之重，落后的采掘工藝和支護(hù)方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的需要，為了保證安全生產(chǎn)，必須淘汰落后的采掘工藝和支護(hù)方式。二、采、掘工作面支護(hù)設(shè)計(jì)根據(jù)XX煤礦煤層賦存條件及頂?shù)装迩闆r，結(jié)合周邊開(kāi)采同煤層的其他礦井實(shí)際生產(chǎn)情況，決定采用走向長(zhǎng)壁式采煤法代替以往的柱式采煤法，用單體液壓支柱代替木支柱支護(hù)采面，用錨桿代替木棚子支護(hù)掘進(jìn)巷道。（一）、采煤工作面支護(hù)及頂板管理設(shè)計(jì)1、支柱的型號(hào)選擇計(jì)算（1）、確定頂板下沉量Sx=MminL=0

5、.0250.854.20.089m=89mm式中：頂板下沉系數(shù)，取0.025 Mmin工作面開(kāi)采范圍內(nèi)的煤層最小采高，取0.85m L最大控頂距，取4.2m（2）、支柱規(guī)格確定采用WD外注式型單體液壓支柱： 、支柱最大高度計(jì)算Hmax=Mmaxb0e =0.90.10.8m800mm式中：b0頂梁厚度，取0.1m； Max工作面開(kāi)采范圍內(nèi)的煤層最大采高，取0.90m e柱鞋厚度，根據(jù)本礦底板性質(zhì)，支柱不穿鞋，為0。 、支柱最小高度計(jì)算HminMminSxb0a0 0.850.0890.10.050.611m611mm式中：a0工作面支柱備用下縮量，取0.05m。選取DW08300/100外注式

6、單體液壓支柱，支撐高度為800573mm。 初撐力118157kN，工作阻力為30kN/根。2、支護(hù)密度計(jì)算（1）、支護(hù)的強(qiáng)度P=（48）M t/m2P=80.92.2=15.84t/m2式中：M平均采高，0.9m； 頂板容重，取2.2t/m3； 按8倍采高取值。（2）、支護(hù)密度確定DW外注式單體液壓支柱每柱的額定承載能力為30t，考慮相關(guān)因素的影響，使支撐能力減小，承載能力考慮0.8的系數(shù)，則每根支柱的承載能力為300.8=24t/根。根據(jù)支護(hù)強(qiáng)度的計(jì)算，支護(hù)所需要的支護(hù)強(qiáng)度為15.84t/m2，因此，從理論上，工作面支護(hù)密度n15.84t/m224t/根0.66根/ m2根據(jù)此結(jié)果，工作面

7、的實(shí)際支護(hù)密度選擇1根/ m2，完全能滿(mǎn)足支護(hù)采場(chǎng)頂板的要求。3、回采工作面支護(hù)方式及頂板管理根據(jù)以上計(jì)算，工作面配備DW08300/100外注式單體液壓支柱，支撐高度為800573mm。 初撐力118157kN，工作阻力為30kN/根。工作面采用“三、五”排控頂，排距1.0m，柱距1.0m，最大控頂距4.2m、最小控頂2.2m，放頂步距2m。根據(jù)回采工作面采高較小，且頂板完整，巖性堅(jiān)硬以及周邊開(kāi)采同煤層的其他礦井經(jīng)驗(yàn)等實(shí)際情況，單體液壓支柱上不掛鉸接頂梁，而采用長(zhǎng)25cm，厚10cm的木方代替。采用密集支柱切頂。密集支柱間距50cm，每組密集長(zhǎng)5.0m，留設(shè)一個(gè)0.8m的安全門(mén)。切頂困難或頂

8、板破碎時(shí)，可采用木垛、毛石垛等方法進(jìn)行管理。采用全部陷落法管理頂板，回柱絞車(chē)安裝在上部回風(fēng)平巷，由下至上依次回收。 4、臨時(shí)超前支護(hù)根據(jù)煤礦安全規(guī)程第五十條規(guī)定：采煤工作面所有安全出口與巷道連接處20m范圍內(nèi)，必須加強(qiáng)支護(hù)。因此，采煤工作面上、下出口20m范圍內(nèi)，設(shè)臨時(shí)超前支護(hù)，其中距采煤工作面前10m采用雙排單體液壓支柱支護(hù)，后10m采用單排單體液壓支柱支護(hù)，柱距為1m，采用順巷棚支護(hù)。5、工作面上下出口支護(hù)及相關(guān)措施（1）、在開(kāi)采過(guò)程中根據(jù)頂板情況，若頂板壓力較大，則將支柱柱距作適當(dāng)調(diào)整。（2）、工作面支柱要布置整齊，排、行成直線，接頂及時(shí)，防止出現(xiàn)過(guò)大傘檐（小于0.2 m）。（3）、工作

9、面破碎帶處要加強(qiáng)支護(hù)，采用密集支柱和鋪荊芭，防止串矸、漏矸等。（4）、工作面煤層平均傾角10，刮板運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備不需設(shè)防滑固定裝置。（5）、要及時(shí)放頂，采用回柱絞車(chē)回柱，不得進(jìn)入老塘作業(yè)；沿切頂線采用密集支柱和戧棚等加強(qiáng)支護(hù)并切頂。在回柱放頂前必須先打好放頂線的特殊支護(hù)，禁止先回后打。必須使用回柱絞車(chē)機(jī)械回柱，回下的支柱必須堆碼整齊。（6）、換柱時(shí)，一定要先打臨時(shí)柱，后換柱；沿工作面不能打正式柱時(shí)，必須打臨時(shí)柱，不得空頂作業(yè)。（7）、特殊支護(hù)：在放頂線采用單體支柱密集支護(hù)、戧柱切頂。在煤壁線采用單體支柱打成貼幫柱進(jìn)行支護(hù)，貼幫柱柱距1.6m。在上、下安全出口20 m范圍內(nèi)采用單體支柱打成托梁加強(qiáng)

10、支護(hù)。（8）、計(jì)算、估計(jì)和觀測(cè)周期來(lái)壓步距，在初次來(lái)壓和周期采壓期間必須在放頂線打雙排叢柱，必須加打木垛，(木垛每6m打一個(gè)，呈“井”字形)切頂。并在來(lái)壓時(shí)撤退人員。（9）、注意觀測(cè)頂板來(lái)壓情況和頂板穩(wěn)定完整情況，過(guò)斷層和老巷時(shí)要制定專(zhuān)門(mén)措施。（10）、回采工作面出口20 m內(nèi)巷道的凈高不得低于1.6m。（11）、工作面回風(fēng)巷和工作面運(yùn)輸巷出口處一段距離（包括回風(fēng)巷和工作面運(yùn)輸巷離工作面前和工作面后）采用16根3.5m長(zhǎng)工字鋼梁一梁三柱成對(duì)加強(qiáng)支護(hù)，柱距0.8m、棚距為0.40.5 m。（12）、工作面上下出口采用6m長(zhǎng)的4根礦用22kg/m工字鋼，走向交錯(cuò)抬棚加強(qiáng)支護(hù)，并保持上下出口暢通。6

11、、防止頂板事故措施（1）、采煤工作面放炮后，必須及時(shí)打好臨時(shí)護(hù)身頂柱，及時(shí)恢復(fù)好被放炮沖倒的支柱，人員必須在護(hù)身頂柱下攉煤，攉完煤及時(shí)打好支柱和貼幫柱，嚴(yán)格桉設(shè)計(jì)或作業(yè)規(guī)程規(guī)定及時(shí)支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。（2）、當(dāng)進(jìn)入采面工作時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，及時(shí)清理活石懸矸（煤），以免掉落傷人。（3）、當(dāng)遇頂板條件變化時(shí)，必須及時(shí)修改作業(yè)規(guī)程，制定有針對(duì)性的支護(hù)措施。（4）、支柱必須垂直于頂、底板打設(shè)，嚴(yán)禁打在浮煤浮矸上，要保證支柱有足夠的初撐力(90kN)。（5）、在回柱時(shí)，必須使用回柱絞車(chē)回柱，人員不得站在繩道內(nèi)及容易發(fā)生崩繩、崩柱的地方，以免斷繩飛斷鉤傷人。指揮回柱絞車(chē)的停開(kāi)必須使用清晰可靠的點(diǎn)鈴

12、信號(hào)，信號(hào)不清不明時(shí)，嚴(yán)禁啟動(dòng)回柱絞車(chē)。（6）、工作面的浮煤必須清理干凈，不得隨意留頂、底煤。（7）、支柱打設(shè)必須迎山有勁，支柱必須拉線打設(shè),成排成行，保證排、柱距不超寬，確保有足夠的支護(hù)密度。（8）、打柱時(shí)必須用小板將頂背實(shí)，確保不發(fā)生漏頂。（9）、回柱時(shí)，人員必須站在支柱完好、頂板完整的安全地點(diǎn)進(jìn)行，回柱前必須事先清理好退路，確保退路暢通。（10）、加強(qiáng)工作面的工程質(zhì)量管理，不合格的支柱必須推倒重來(lái)，支柱或支架必須符合作業(yè)規(guī)程的規(guī)定。（11）、在初次來(lái)壓、周期來(lái)壓期間必須加強(qiáng)支護(hù)，確保有足夠的支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)密度。在初次來(lái)壓或周期采壓期間頂板懸露面積超過(guò)作業(yè)規(guī)程規(guī)定時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)制放頂，并制

13、定強(qiáng)制放頂措施，并報(bào)有關(guān)主管部門(mén)審批后嚴(yán)格執(zhí)行。（12）、在回柱放頂前必須先打好放頂線的特殊支護(hù)，禁止先回后打，回下的支柱必須支設(shè)在新的切頂排上，梁子堆碼整齊,保證退路暢通。（13）、在作業(yè)過(guò)程中必須保持文明生產(chǎn)，杜絕冒險(xiǎn)蠻干；狠反“三違”，嚴(yán)禁工人違章作業(yè)，干部違章指揮。（14) 、損壞、卸壓的柱梁必須及時(shí)出井檢修，工作面嚴(yán)禁使用壞柱壞梁。（15）、端面距超過(guò)300mm時(shí)，必須在煤壁側(cè)加打貼幫柱。（二）掘進(jìn)工作面支護(hù)設(shè)計(jì)掘進(jìn)巷道采用錨桿配合錨梁支護(hù)1、巷道錨桿參數(shù)確定及支護(hù)方式根據(jù)XX煤礦的實(shí)際情況，采用巷道圍巖分類(lèi)法確定巷道錨桿參數(shù)。根據(jù)原煤炭工業(yè)部頒布的煤炭井巷工程錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)試行規(guī)范中

14、關(guān)于煤礦錨桿支護(hù)圍巖分類(lèi)（見(jiàn)下表），XX煤礦巷道圍巖別為類(lèi)，屬中等穩(wěn)定巖層。煤礦錨桿支護(hù)圍巖分類(lèi)圍巖分類(lèi)巖層錨述巷道開(kāi)挖后圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)（35m跨度）巖種舉例類(lèi)別名稱(chēng)I穩(wěn)定圍巖1.完整堅(jiān)硬巖層Rb60MPa，不易風(fēng)化；2.層狀巖膠結(jié)好，無(wú)軟弱夾層圍巖基本穩(wěn)定，長(zhǎng)期不支護(hù)無(wú)碎塊掉落現(xiàn)象完整的玄武巖、石英質(zhì)砂巖、奧陶紀(jì)石灰?guī)r、茅口灰?guī)r、大冶厚層灰?guī)r穩(wěn)定性較好巖層1.完整比較堅(jiān)硬巖層Rb=4060MPa2.層狀巖層，膠結(jié)較好3 堅(jiān)硬塊狀巖層，裂隙面閉合，無(wú)泥質(zhì)充填物，Rb60MPa圍巖基本穩(wěn)定，較長(zhǎng)時(shí)間不支護(hù)會(huì)出現(xiàn)小塊掉落膠結(jié)好的砂巖、礫巖、大冶厚層灰?guī)r中等穩(wěn)定巖層1.完整的中硬巖層 Rb=2010

15、MPa2.層狀巖層以堅(jiān)硬層為主，夾有少數(shù)軟巖層3.比較堅(jiān)硬的塊狀巖層Rb=4060MPa能維持一個(gè)月以上穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生局部巖塊掉落砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖、灰?guī)r、硬質(zhì)凝灰?guī)r穩(wěn)定性較差巖層1.較軟的完整巖層，Rb20MPa2.中硬的層狀巖層；3.中硬的塊狀巖層，Rb=2040MPa圍巖的穩(wěn)定時(shí)間僅有幾天頁(yè)巖、泥巖、膠結(jié)不好的砂巖、硬煤不穩(wěn)定巖層1.易風(fēng)化潮解剝落的松軟巖層2.各類(lèi)破碎巖層圍巖很容易產(chǎn)生冒頂片幫炭質(zhì)頁(yè)巖、花斑泥巖、軟質(zhì)凝灰?guī)r、煤破碎的各種巖石以工程類(lèi)比法為主要依據(jù)提出的煤巷錨桿支護(hù)形式及主要支護(hù)參數(shù)選擇見(jiàn)下表。巷道頂板錨桿支護(hù)形式與主要支護(hù)參數(shù)選擇巷道類(lèi)別巷道圍巖狀況基 本 支 護(hù) 形

16、 式主 要 支 護(hù) 參 數(shù)非常穩(wěn)定整體砂巖、石灰?guī)r類(lèi)巖層：不支護(hù)其他巖層：?jiǎn)误w錨桿端錨 桿體直徑：1618mm錨桿長(zhǎng)度：1.61.8m排間距：0.81.2m設(shè)計(jì)錨固力：6480kN穩(wěn)定頂板較完整：?jiǎn)误w錨桿頂板較破碎：錨桿+網(wǎng)端錨 桿體直徑：1618mm錨桿長(zhǎng)度：1.62.0m排間距：0.81.0m設(shè)計(jì)錨固力：6480kN中等穩(wěn)定頂板較完整：錨桿+鋼筋梁或桁架頂板較破碎：錨桿+鋼帶+網(wǎng)，或增加錨索桁架+網(wǎng)，或增加錨索端錨 桿體直徑：1618mm錨桿長(zhǎng)度：1.82.2m排間距：0.61.0m設(shè)計(jì)錨固力：6480kN全長(zhǎng)錨固 桿體直徑：1822mm錨桿長(zhǎng)度：1.82.4m排間距：0.61.0m不穩(wěn)定

17、錨桿+W鋼帶+網(wǎng)，或增加錨索桁架+網(wǎng)，或增加錨索全長(zhǎng)錨固 桿體直徑：1822mm錨桿長(zhǎng)度：1.82.4m排間距：0.61.0m極不穩(wěn)定1頂板較完整：錨桿+金屬可縮支架，或增加錨索2頂板較破碎：錨桿+網(wǎng)+金屬可縮支架，或增加錨索，或加固圍巖3底鼓嚴(yán)重：錨桿+環(huán)形可縮支架全長(zhǎng)錨固 桿體直徑：1822mm錨桿長(zhǎng)度：2.22.6m排間距：0.61.0m根據(jù)以上分析，礦井采用16mm的左旋式鋼筋樹(shù)脂錨桿。錨桿長(zhǎng)度一般為1.8m，錨桿間排距700700mm，采用錨桿+鋼筋梁方式。在實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)具體條件做修正，必要時(shí)適當(dāng)加長(zhǎng)加密錨桿，使錨桿錨固在頂板穩(wěn)定巖層中。2、采用錨桿、錨噴支護(hù)安全措施（1）、錨桿、錨噴等支護(hù)的端頭與掘進(jìn)工作面的距離，錨桿的形式、規(guī)格、安裝角度，混凝土標(biāo)號(hào)、噴體厚度，掛網(wǎng)所采用金屬網(wǎng)的規(guī)格以及圍巖涌水的處理等，必須在施工組織設(shè)計(jì)或作業(yè)規(guī)程中規(guī)定。（2）、采用鉆爆法掘進(jìn)的巖石巷道，應(yīng)采用光面爆破。（3）、打錨桿眼前，必須