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1、风化带边缘工作面设计方案优化研究一、定题依据、任务来源及要求xx煤矿八采区位于井田北翼，共有可采煤层三层，分别是山青煤层、小青煤层和下架煤层，其中山青煤层和小青煤层地质储量较小，拟各布置一个回采工作面进行回采，下架煤层储量较大，拟布置三个工作面进行回采。2012年二季度，1981工作面（下架煤层）作为八采区的首个工作面开始进行巷道掘进施工，该工作面于2012年12月投产。在进行1981工作面设计时，为最大限度地回收煤炭资源，延长矿井服务年限，工作面的风巷尽量沿煤层风化带边缘布置，由于八采区位于井田的边界附近，煤层风化带呈不规则的曲线，而煤田内钻孔布置较为稀疏，地质资料不详细，不能准确标定风化带
2、位置，这就给风巷的掘进施工带来了困难，风巷掘进过程中两次进入风化带内，造成风巷三次变线，不仅造成了废巷，增加了掘进费用，而且增加了运输设备，增加了运输环节，提高了设备运行费用和人工费用，也给工作面的生产组织带来了困难。有了这次教训，我们在以后的山青煤层和小青煤层的设计和施工过程中就要认真研究，优化设计方案和施工方案，避免造成类似损失，提高我矿的经济效益。二、课题研究内容及完成过程1、研究内容： 1981工作面风巷设计及掘进施工情况1981工作面风巷原设计长度为710m，开口后掘进310m变向，然后按设计方位掘进到预定位置，见下图： 实际施工过程中，风巷掘进到180m时进入风化带内，继续掘进约2
3、0m仍没有转入正常，回撤到风化带以外变向，掘进70m再次进入风化带，二次变向，掘进30m后煤层正常，三次变向掘进到切眼位置。由于巷道变向，共回撤巷道30m，同时增加了两部运输设备，工作面实际巷道布置见下图： 1601工作面设计方案优化 八采区山青煤层储量较小，煤层走向和倾向长度不大，拟布置一个工作面即1601工作面进行开采。工作面位于井田北翼，东、西、北三面均为煤层风化带，南面为原工作面采空区，总体为一向斜构造，设计布置三条巷道，分别是工作面风巷、中间巷和运巷，其中中间巷位于向斜轴部，风运巷分别布置在井田东西两翼煤层风化带附近。为最大限度地回收煤炭资源，延长矿井服务年限，工作面的风运巷应尽量靠
4、近煤层风化带边缘布置。由于地质资料不详细，不能准确标定风化带位置，在设计时只能参照老采区巷道掘进过程中实际揭露的煤层风化带的标高，初步给定风巷和运巷的方位，通过在施工过程中采取措施，既最大限度地回收煤炭资源，又减少废巷的产生，并给工作面的回采创造便利条件。工作面设计图如下： 根据1601工作面巷道布置的特点，我们决定掘进施工时首先掘进工作面的中间巷，因为中间巷位于向斜构造的轴部，距离东西两侧的风化带较远，因此在掘进过程中不会受到东西两翼风化带的影响，通过中间巷的掘进，探明井田北翼煤层风化带的边界，然后向两翼开掘东西切眼，通过切眼探明两翼风化带的边界，从而给风巷和运巷的掘进施工定向，这就可以减少
5、风巷和运巷变向的可能，减少废巷的产生。 1602工作面设计方案优化八采区小青煤层和山青煤层的情况类似，拟布置1602工作面进行回采，巷道布置形式和1601工作面相同，设计施工均参照1601工作面进行。工作面设计图如下： 2、完成过程：、1601工作面施工情况 1601工作面风巷由联络巷开口掘进，联络巷位于小青煤层内，因此风巷开口段为穿层上山巷道，由小青煤层摸山青煤层。风巷见煤后发现山青煤已风化，故变向掘进，寻找正常煤，见正常煤后停止掘进，等西切眼掘进探明西翼风化带后，按照风巷迎头和西切眼迎头定向，掘进风巷到位。 1601运巷先按设计方位掘进，探明东翼煤层风化带边界，然后停止掘进，等待东切眼掘进
6、探明风化带边界，然后变向掘进与东切眼贯通。 1601中间巷在运巷指定位置开口掘进，掘到北翼煤层风化带边界后，先后掘进东西切眼，为工作面风运巷进行定向。工作面掘进完成后实际巷道布置如下图： 1601工作面于2013年3月3日开始掘进，2013年5月20日完工，工作面可采储量7.8万吨，目前正在顺利回采。、1602工作面施工情况 1602工作面风巷由联络巷开口掘进，联络巷位于小青煤层内，因此风巷开口后摸小青煤层顶板掘进，到变向位置后停止掘进，等西切眼掘进探明西翼风化带后，按照风巷迎头和西切眼迎头定向，掘进风巷到位。 1602运巷先按设计方位掘进，接近中间巷开口位置后，煤层厚度逐步变薄，平均不足60
7、0mm，掘进大约50m仍然没有变化，经研究决定暂时停止掘进，根据中间巷掘进情况再决定运巷是否继续掘进。 1602中间巷在运巷指定位置开口掘进，开口后的50m左右煤层厚度也较薄，在700800mm左右。为探明中间巷前方煤层情况，并最终构成工作面，决定继续掘进，在中间巷达到90m左右时煤层厚度逐渐变厚，到110m时遇到小煤窑老巷，决定不再向前掘进，后撤5m掘进西切眼。 根据1602中间巷掘进揭露煤层情况，经矿研究决定，因1602工作面东翼煤层厚度变薄，不再继续掘进，并将1602运巷回撤至中间巷位置。 1602工作面于2013年6月15日开始掘进，2013年9月28日完工，工作面可采储量4.5万吨，
8、预计12月份开始回采。工作面实际巷道布置如下图： 三、与原事物比较主要技术和管理关键及创新内容、实践应用情况1、技术和管理关键： 1601和1602两个工作面位于矿井井田边界风化带附近，工作面风运巷以及切眼的位置无法准确给定，但工作面的初始设计也要认真进行，从而为矿井的采掘衔接和生产组织提供便利条件。 巷道掘进期间，技术人员要经常到施工现场，掌握煤层的变化情况，发现问题及时向有关领导汇报，以便研究制定相应方案，及时进行巷道的变向，减少废巷的产生，降低经济损失。 测量人员要认真负责，及时测量并准确计算，及时给定巷道方向，为巷道掘进提供技术保障。2、创新内容： 正常情况下巷道掘进施工都是严格按照设
9、计方位进行，除非遇到特殊情况，才能修改设计方案。而1601工作面和1602工作面由于位于井田边界风化带附近，风化带边缘无法准确标定，所以风运巷以及切眼的位置和方位都不确定，必须根据巷道实际揭露情况最终给定，做到随机应变，从而减少废巷的产生，并可以最大限度地回收煤炭资源。3、实践应用情况： 在1601和1602两个工作面掘进施工期间，区队和技术科技术人员能够天天深入施工现场，及时掌握煤层变化情况，在煤层变化时，及时修订设计方案，保证了施工的正常进行。 目前两个工作面均已掘进完工，1601工作面已经顺利进行回采，两个工作面共有可采储量12.3万吨，实现了井田边界风化带附近煤炭资源最大限度地回收。
10、1601工作面风巷开口段为穿层巷道，为变向找煤而增加一部设备；1602风巷因设计要求，有一处变向；其他巷道均实现了一条线布置，减少了设备布置，减少了废巷的产生，为物料运输和生产组织提供了极大的便利。四、创造经济效益和社会效益陈述1、经济效益：本项成果的实施，可安全顺利采出煤炭12.3万吨，按吨煤利润20元计，则可产生经济效益：12.320246万元2、社会效益： 可安全回收矿井边界风化带附近煤炭资源12.3万吨，提高煤炭回收率，延长矿井寿命。 减少设备布置，减少废巷的产生，减少了运输环节，有利于生产组织，为实现安全生产创造了条件。五、自我评价和存在问题风化带边缘工作面设计方案优化研究成果在xx煤矿1601工作面和1602工作面的实施是成功的，通过各级领导、广大工程技术人员和采掘一线职工的共同努力，两个工作面均已掘进完工，目前1601工作面正在顺利回采，1602工作面即将于12月投入生产。两个工作面共可安全采出煤炭12.3万吨，提高了煤炭回收率，延长了矿井寿命，具有较大的经济效益和社会效益，达到了预期效果，可在我矿乃至集团公司其他矿井井田边界附近工作面布置过程中进一步推广应用。