150102回采工作面支护专项设计

山西长治联盛首阳山煤业有限公司150102回采工作面支护专项设计

矿长：

总工程师：

编制人：

编制时间：二O一三年七月四日

一、概况

山西长治联盛首阳山煤业有限公司位于长治县西南15km 处八义镇石窝沟村一带，行政区划属八义镇管辖。

地理坐标为东经112°57″32′—112°59″12′，北纬35°55″25′—35°58″01′。

山西省煤炭工业厅文件晋煤办基发[2010]654号“关于山西长治联盛首阳山煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计的批复”，生产能力为90万t/a。井田保有资源/储量为34.12Mt，设计可采储量18.34 Mt，矿井设计开采服务年限14.6年。

2012年10月23日，山西省国土资源厅为山西长治联盛首阳山煤业有限公司换发的第C1400002009121220051251号《采矿许可证》，批准山西长治联盛首阳山煤业有限公司矿井井田面积为6.6898km2,开采3号～15号煤层，现开采15号煤层。

二、150102工作面位置

井下位置及相邻关系：150102回采工作面位于井田南部，南为井田南边界采空区，北为石窝沟村和原3#煤坑口工业广场（现养猪场）保安煤柱，东为设计150103运输顺槽，西为

150101工作面采空区。

地面相对位置：150101回采工作面相对应的地面位置为

长治县八义镇石窝沟村向南的山脊地带，范围内有少量的农田，无民房。

工作面地面标高+1170m- +1266m，

井下标高+920m—+ 968m

三、含煤特征

150102采煤工作面开采煤层为15#煤层位于太原组下部，3号煤层之下107.36m，可采煤层平均厚度4.2m，含1层炭质泥岩夹矸，结构简单，属全区发育，全区可采之稳定煤层，为一型，顶板为石灰岩，底板为泥岩。

四、瓦斯、煤尘和煤的自燃

1、煤层瓦斯

据山西省煤炭工业厅文件晋煤瓦发[2013]391号文件，本

矿15号煤层瓦斯绝对涌出量为0.65m³/min，相对涌出量为

0.56m³/t，为瓦斯矿井。

2、煤尘爆炸性

综上表所述，本矿15#煤具有爆炸性，在生产过程中应加强洒水防尘工作，以杜绝煤尘爆炸事故发生。

3、煤的自然倾向性

综上表所述，本矿15#煤层属自燃煤层。

4、地压、地温

区域内未发现地温、地压异常现象，井下巷道未曾出现地温、地压异常现象，属地温、地压正常区

五、水文地质类型划分

本矿井下正常涌水量为6m3/d左右，最大涌水量10m3/d 左右，井田水文地质类型为中等。

六、煤的物理性质和煤岩特征

（1）物理性质及宏观煤岩特征

15号煤呈黑色、光泽差，富含硫分及黄铁矿结核，俗称“臭煤”。宏观煤岩成分以亮煤为主，暗煤次之，夹有镜煤条带，煤岩类型属半亮型煤。

（2）据《山西省长治县王庄煤矿详查地质报告》，15号煤层显微煤岩特征如下：

壳质组：仅3号煤偶见小孢子体、角质体。

隋质组：15号煤为10%—45%，以半丝质体为主，多呈团块状，与半镜质体一起构成不规则的似透镜状、线里状。其次为丝质体，多呈结粒状，少量呈磷屑状、透镜状、偶见微粒状。

矿物质：以粘土矿物为主，含量一般小于10%，呈星点状，团块状集合体，或呈条带状、线理状。少量充填胞腔内。碳酸盐矿物含量一般小于5%，多数为后期裂隙充填，15号煤黄铁矿含量可达2%，呈星点状分布，偶见石墨化组石。

15号煤层镜质组和惰质组的含量占95%以上，15号煤可确定为微镜惰煤。

七、顶、底板岩性

井田现开采15号煤层，15号煤层直接顶为石灰岩，厚6.66—12.6m，平均9.55m，极限抗压强度平均78.4-97.7MPa，局部发育泥岩，炭质泥岩伪顶，据王庄煤矿地质报告资料，15号煤层顶板为坚硬类岩石，属难冒落的坚硬顶板。

底板为泥岩，局部为炭质泥岩伪底，厚约8m，未发现底鼓现象。

顶底板岩石力学试验成果表

八、工作面支护设备选型

回采工作面顶板管理方式为全部垮落法。综采能否实现安全高效关键于支架型号是否选择合理。

根据地质报告，15号煤层顶板为石灰岩，底板岩性为泥岩。根据生产经验和有关技术文件，选用支撑掩护式放顶煤液压支架。

1、按跨落带来压计算

（1）确定支架的工作阻力或支护强度时，一般考虑垮落带岩层变形破坏时对支架的影响。

（2）按实测的支架外载荷有关数据，利用回归分析计算支架的支护强度时，先求出支护强度的折算系数n。

来压前：n1=7.46M—0.829（R=0.94，S=0.13）

来压时：n2=9.768M—0.769（R=0.98，S=0.06）

（3）按上述顶板来压时载荷折算系数回归公式，得出计算，支架额定支护强度q H（kN/m2）的公式

q H=9.768K. M 0.21.γ=9.768×1.3×4.20.21×30=511.02（kN/m2）511.02÷0.75=681.36（kN/m2）

P=LBq H=4.4×1.5×681.36=4496.95（kN）

式中：K——备用系数，K=1.3。支架阻力的实际利用系数为75%；

M——煤层厚度，m；

γ——顶板岩石容重，kN/m3。

2、按经验公式计算：

P=（6～8）×m×r×0.0098

式中：

P：支护强度，Mpa

m：采高，取4.2m

r：顶板岩石容重，取r=2.5t/m3

则：P=（6～8）×4.2×2.5×0.0098=0.59～0. 79MPa 3、按估算法确定支架支护强度

支架支护强度按下列公式计算

g=K d(g冒+g顶)

式中：

g—支架支护强度，kN/m2；

K d—动载系数，取1.5；

g冒—冒落带自重应力，g冒＝r1h；

h＝M/(δ-1)=2.0/（1.25-1）＝8

r1—上覆岩层容重，25000N/m3；

g冒＝8×25000＝200000N/m3；