工作面材料绕道施工设计说明书

二采区26222工作面材料绕道施工设计说明书

**煤矿生产技术室1

2014年3月

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单 位 审 批 意 见 签名及日期 审 批3

栏

编 制 生产技术室 调度室 机电管理室 安全管理室 通风防突办 地测副总 机电副总 通风副总 机电副矿长 地质副矿长 安全副矿长 生产副矿长 总 工 矿 长 4

第一章 编制说明及依据

第一节 编制说明

1、目的：

11221回风巷伪斜运输下山施工目的：方便+2136m水平—+2200m水平开切眼的材料运输、支架运输及安装工作。

+2200m水平回风巷施工目的：+2136m水平—+2200m水平11221工作面回风顺槽。 2、内容：

本方案主要对11221回风巷伪斜运输下山、+2200m水平回风巷施工位置、施工工程量、施工方式等主要部分进行叙述。

第二节 编制依据

1、《采矿工程设计手册》。

2、《煤矿安全规程》等相关技术规范及文件。

3、《新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六队地质勘探队新疆艾维尔沟矿区精查（最终）勘探报告的补充勘探报告14勘探线剖面图》

4、《新疆焦煤（集团）有限责任公司艾维尔沟焦煤2130煤矿采掘工程平面图》

第二章 地面位置及地质情况

第一节 地面相对位置及临近采区开采情况

井上下对照关系情况表

水平 采区 一水平 二采区 工程名称 巷道开口标高 11221回风巷 +2240m 5

该工作面地面地形为高山沟壑地形地貌，地形南高北低。地面建筑地表的相对位物为+2238m水平地面广场及房屋，该工作面在掘进期间离地表的的标高置建筑物 较近，掘进期间加强巷道的顶板支护工作。 该工作面以东为+2238m水平材料井，以西为原1#煤层采空区及3组井下相对位置原1#煤层小眼；以南为原+2206m水平1#煤层运输巷，以北为未采动的实对掘进巷道的体煤，施工过程中在贯通原1#煤层小眼及原+2206m水平1#煤层运输巷期影响 间，做好探眼及贯通安全措施。 临近采掘情况该工作面以西为原1#煤层采空区及3组原1#煤层小眼；以南为原对掘进巷道的+2206m水平1#煤层运输巷，施工过程中在贯通原1#煤层小眼及原影响 +2206m水平1#煤层运输巷期间，做好探眼及贯通安全措施。 第二节 煤（岩）层赋存特征

该巷道位于1—1#煤岩层中，1—1#煤层在该区域内赋存较稳定。煤层厚度为2.2—3.83m，平均厚度为2.9m；煤层倾角为34°—39°，平均为37°。该煤层伪顶为0.18m厚的炭质泥岩。煤层直接顶板为3.58m厚的炭黑色薄层粉砂岩、肉红色中砂岩、灰白色粉砂岩，互层、层理发育而成。老顶为15.25m厚的灰黑色粉砂岩与铁红色细砂岩互层、层理发育而成，并且风化易碎。煤层底板以粉砂岩为主，个别为粗砂岩及细砂岩互层、层理发育而成，裂隙为钙质充填。

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煤 层 柱 状岩性描述以粉砂岩为主，灰色，层理状发育，局部地段夹杂粗砂岩及细砂岩炭质泥岩：（0.2）煤：镜状光泽（1.15）矸：（0.18）煤：镜状光泽（1.12）矸：（0.12）煤：镜状光泽（0.73）灰色粉砂岩，较坚硬，层理发育 7

第三节 地质构造

施工范围内地质构造简单，无断层及褶 ，地层倾角在34°—39°之间。该煤层底板为不稳定底板，煤层围岩多为粉砂岩、结构面为层理面，次为局部地段的节理及裂隙。

第四节 水文地质

该工作面地表为高山沟壑地貌，处于14及15#勘探线之间。该工作面掘进区段离地表较近，在掘进过程中有地表水的影响，但影响不大。标高在+2200m水平段上部有原来1#煤层采空区，在掘进到该区段时要进行采空区探放水工作。该工作面主要水害类型为顶板裂隙水，预计最大涌水量为3m3/h，正常涌水量为1m3/h。

第五节 瓦斯、煤尘及煤层自燃倾向性 根据【2011】102号文关于新疆焦煤集团有限责任公司2130平硐《矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定报告》的批复，矿井为瓦 斯 高瓦斯突出矿井，11221回风巷在掘进过程中离地表较近，斯含量较低，该巷道在掘进过程中的绝对瓦斯涌出量为0.24m3/min。 煤的自燃倾向性 地温危害 1#煤层煤吸氧量0.28cm3/g，倾向性分类为ш级（不易自燃） 无 冲击地压危害

无 第三章 设计说明

第一节 工程概况

1 巷道布置

11221回风巷伪斜运输下山开口点坐标为（65344.145，35497.149）。该巷道沿1#

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煤层顶板布置，按方位角262°59′38″施工，巷道长度为219m，坡度-10°；该巷道施工至+2200m（底板坐标）处按方位角283°17′40″施工至+2200m水平11221回风巷拐点处，巷道长度216.2m，坡度3‰，再按方位角286°27′36″施工+2200m水平11221回风巷，巷道长度68.5m，坡度3‰，该巷道在施工过程中，每间隔300m在巷道下帮设置一个材料硐室。

2 施工技术特征 2.1 施工图纸附后 2.2 技术特征表如下：

11221回风巷伪斜运输下山施工技术特征

纬距（X） 1 开口坐标 经距（Y） 2 3 4 4 巷道方位角 开口标高/m 设计高度/m 设计长度/m 净/m 5 巷道断面 掘进/m 锚索 6 巷道支护 锚杆 间排距 宽4m 断面面积11.49m2 9000 mm 直径16mm，长度2300 mm 1200mm*1200mm 梯形 宽3.9m 35497.149 262°59′38″ +2140.090m 2.8m 219m 断面面积11.2m2 顶板坐标 巷道中心点高度 梯形 巷道参数 65344.145 备注 9

铺设风、水、排水管路，80皮带输送机，水沟300X300，7 巷道装备 按设计施工图组织施工。

+2200m水平11221回风巷施工技术特征

纬距（X） 1 开口坐标 经距（Y） 2 3 4 4 巷道方位角 开口标高/m 设计高度/m 设计长度/m 净/m 5 巷道断面 掘进/m 锚索 6 巷道支护 锚杆 间排距 宽4m 断面面积12.09m2 9000 mm 直径16mm，长度2300 mm 1200mm*1200mm 梯形 宽3.9m 35208.514 283°17′40″ +2200.000m 3m 284.5m 断面面积11.79m2 底板坐标 巷道中心点高度 梯形 巷道参数 65308.538 备注 铺设风、水管路，80皮带输送机，水沟300X300，按7 巷道装备 设计施工图组织施工。 第四章 施工方法

第一节 施工方案

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施工方式：综掘

11221回风巷伪斜运输下山按照方位角262°59′38″，-10°坡度掘进，掘进过程中按照中线施工。下帮开挖水沟，铺设300×300mm铁水槽。顶部为照明吊挂钩，水沟上方为￠108mm的水管、风管和排水管，上帮为电缆吊挂钩。巷道铺设胶带运输机（见施工断面图）；该工作面自开口位置起掘进约219m至+2200m水平（底板），按方位角283°17′40″施工至+2200m水平11221回风巷拐点处，巷道长度216.2m，坡度3‰，再按方位角286°27′36″施工+2200m水平11221回风巷，巷道长度68.5m，坡度3‰，该巷道在施工过程中，每间隔300m在巷道下帮设置一个材料硐室。

巷道掘进工作面采用“三八”工作制；按综掘正规循环作业方式进行巷道掘进，掘进与支护顺序作业，工作面临时支护、特殊支护以及永久支护方式，巷道支护紧跟工作面。

第二节 支护方式

一、11221回风巷伪斜运输下山

11221回风巷伪斜运输下山选用锚网梁+锚索联合支护方式，巷道上、下帮、顶板锚杆选用直径16mm、2300mm长金属锚杆，巷道上帮最下根锚杆选用直径16mm、1800mm长金属锚杆，巷道顶板锚杆选用直径16mm、1600mm长金属锚杆，支护间排距为1200mm*1200mm，排列方式为“三花”； 巷道顶板锚索托梁选用2.5m长11#矿用工字钢加工而成的“一梁两锁”一字梁,锚索排距5m，顶板锚索选用原材料为Φ5mm*7高强度、低松弛、粘结式钢绞线，Φ15.24mm，锚深9m，锚索长9.3m；巷道上帮锚索托梁选用2.5m长11#矿用工字钢加工而成的“一梁两锁”一字梁, 锚索托梁排距7.5m（11#矿用工字钢中对中），锚索选用原材料为Φ5mm*7高强度、低松弛、粘结式钢绞线，Φ15.24mm，锚深6m，锚索长6.3m，锚固剂选用ck2335型树脂锚固剂，锚网选用经纬金属网，每间隔20cm用12#铁丝捆紧。

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9m锚索230062120230 1200瓦斯探头输送机中心线1200000风筒12002659m锚索1#煤底层板12004129102300吊挂眼100000012006011001200风管排水管3001200水管30036004000150265200021002833巷道中心线6m锚索二、+2200m水平11221回风巷

+2200m水平11221回风巷选用锚网梁+锚索联合支护方式，巷道上、下帮、顶板锚杆选用直径16mm、2300mm长金属锚杆，巷道上帮最下根锚杆选用直径16mm、1800mm长金属锚杆，巷道顶板锚杆选用直径16mm、1600mm长金属锚杆，支护间排距为1200mm*1200mm，排列方式为“三花”； 巷道顶板锚索托梁选用2.5m长11#矿用工字钢加工而成的“一梁两锁”一字梁,锚索排距5m，顶板锚索选用原材料为Φ5mm*7高强度、低松弛、粘结式钢绞线，Φ15.24mm，锚深9m，锚索长9.3m；巷道上帮锚索托梁选用2.5m长11#矿用工字钢加工而成的“一梁两锁”一字梁, 锚索托梁排距7.5m（11#矿用工字钢中对中），锚索选用原材料为Φ5mm*7高强度、低松弛、粘结式钢绞

31°5001800

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线，Φ15.24mm，锚深6m，锚索长6.3m，锚固剂选用ck2335型树脂锚固剂，锚网选用经纬金属网，每间隔20cm用12#铁丝捆紧。

9m锚索150049m锚索00124001200风筒120023002300120003730451#煤层底板瓦斯探头巷道中心线12008812150011001200水管风管30030036004000150400200021005001200吊挂眼10001502300180输送机中心线120044906m锚索

(一)、锚杆支护作用原理

1、悬吊作用：用锚杆将直接顶悬挂在坚固的老顶上。

2、组合梁作用：是把层状岩体用锚杆连接并紧固，锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的整体抗弯能力。

3、挤压加固拱作用：锚杆通过锚头和垫板对围岩产生压应力，形成加固拱。 说明：以上几种理论对于锚杆来说，只有在产生拉应力的前提下才起作用。因此在施工中一定要将螺丝上到垫板紧贴实顶，产生一定的拉应力。 (二)、巷道支护参数的确定

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（1）、锚杆支护参数设计： 1、锚杆长度计算： L=KH+L1+L2

式中：L—锚杆总长度，m；

L1—锚杆锚入稳定煤岩层的深度，m；（取0.5m） L2—锚杆在巷道中的外露长度，m；（一般取0.05m） K—安全系数，（一般取K=1.5）；

H—冒落拱高度，（H=B/2f；B=4.0m巷道宽度，f普氏系数：顶板f取2.5得H=0.8m，上、下帮f取2计算得H=1.0m））

锚杆长度L＝KH+L１+L2＝1.5×0.8+0.5+0.05=1.75m 锚杆长度L＝KH+L１+L2＝1.5×1.3+0.5+0.05=2.05m

施工中，考虑到顶板局部可能有脱层现象或围岩的不稳定性，顶板的锚杆长度取2.3m，上下帮的锚杆长度也均取2.3m。

2、锚杆间、排距参数的确定：

要求每根锚杆支护所承受重量要小于或等于锚杆的设计锚固力： a=[Ｑ/(KHrX1.5)]1/2=[60/(1.5×0.66×2.4×9.8×1.5)] 1/2 式中：a—锚杆的间、排距，m；

Q—锚杆的设计锚固力，60KN/根（根据现场拉拔力实验得）； K—安全系数，一般取1.5

H—冒落拱高度，m（H=B/2f；B=4.0m巷道宽度，f普氏系数： 取3.0，计算得H=0.66m） ｒ—被悬吊煤（岩）层密度， (岩取2.40t/m3)； a=1.31m。

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根据以上计算，考虑局部可能有脱层现象或围岩的不稳定性，为了提高安全性和加强支护效果，将锚杆间、排距定为1.2x1.2m。 3、锚杆直径的确定

锚杆直径根据经验公式d=1/110×L L--锚杆长度， mm d=1/110×L=18.18mm

根据现实情况，采用A3钢筋，取Φ16mm圆钢作为锚杆制作的基本原料。 即根据锚杆支护参数设计可得：11221回风巷掘进施工时，采用直径16mm,2300mm长金属锚杆进行支护,间排距取1.2m×1.2m，（见附图）。

(2)、锚索支护： 1、确定锚索支护密度

保证锚索有能力承担其承载范围内的潜在的冒落岩层的重量。先计算巷道顶板潜在冒落高度：H=B/(Kπ×f)

式中：H为潜在冒落高度m；B为巷道宽度4.0m；Kπ为顶板岩性系数，查得Kπ＝0.35；f为直接顶硬度系数，取f＝4.5

有：H=4.0/(0.35×4.5)＝2.53m

潜在冒落面积为：S=(4/3)(B/2)H=6.75m2

巷道每m长度范围内冒落岩石重量为：T=S×γ×1＝6.75×2.4×1＝16.19t; 式中：γ为岩石容重2.4t/m3

锚索破断载荷为Q=876.12KN=89.4t，则单根锚索所能承担的冒落宽度为： W=Q/T=89.4/16.19=5.52m；

施工中顶部的锚索排距取5.0m，可以满足支护要求。

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2、锚索锚固长度：

按GBJ86-86要求：La=(K×D1×Fst)/4Fcs

式中：La为锚索锚固长度，mm；K为安全系 数取1.5；D1为锚索钢绞线直径，其为15.24mm；Fst＝1860 KN/mm；Fcs 为锚索与锚固剂的设计粘结强度，Fcs＝10 KN/mm；

则有：La＝（1.5×15.24×1860）/（4×10）＝1062.99mm

考虑到1#煤层软的性质，施工过程中上帮锚索要加强锚固，选用5卷ck2335型锚固剂，直径28mm的钻头打眼，其实际长度为1750mm大于1062.99mm。

3、锚索长度确定：

L=La+Lb+Lc+Ld，式中La为锚索锚固长度，取1750mm；Lb为需要悬吊的不稳定岩层厚度，取5000mm；Lc为锚索梁及锁具的厚度，取200mm；Ld需要外漏的张拉长度取350mm。

则有L=1750+5000+200+350＝7300mm，取锚索长度为7.5m可以满足支护要求。 为了使顶板锚索锚固至基岩，顶部锚索钢绞线长度取8.0m，使用11#工字钢加工成一字形锚索梁，长度为2.5m，一字粱使用一梁两锁型。

在沿顶板掘进时，上帮锚索钢绞线长度取6.5m，每掘进5.0m在巷道上帮支护一组锚索梁，（锚索梁的间距中对中为7.5m），高度由底板往上2.0m；同样使用2.5m长一梁两锁型的一字粱(锚索梁眼距为2.3m)。 (3)、支护材料（材质、规格、性能）等参数

1、锚杆的选型

巷道顶部及两帮支护均选用2.3m长的金属锚杆,锚杆直径为16mm,锚固端长度为400mm,并压扁加工成反麻花状,外露端加工50mm丝扣。

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锚固方式：采用树脂药卷端头锚固。 2、锚杆其它附件及选型：

a、锚固剂：顶板、两帮：选用型号为CK2335合成树脂锚固剂（超快），其直径是φ23mm，长度为350mm。要求一个眼装2根锚固剂。

b、金属网：选用8#铁丝编制成的网孔为10×10的经纬金属网，网片的规格为10000×1200mm。在挂网前，先把眼周围的煤岩铲平，垂直巷道前进方向用托板螺母上紧，使网紧贴煤帮或顶板，网与网搭接不小于100mm。

c、托板：金属托板规格为100mm×100mm，中心孔直径为Φ18mm；木托板规格为200mm×200mm，中心孔直径为Φ18mm。 （三）、每米巷道支护材料消耗表：

锚杆支护 金属锚杆 21.6 （四）、支护质量标准 保证1 项目

2

巷道支护技术要求符合设计和作业规程

支护材料及配件的材料、品种、规格强度符合设计要求

设计值

顶1200，帮1200 1200 50 90° 紧贴

允许偏差 ±100 ±100 ≤50 ≤15°

铁托板 21.6 木托板 21.6 锚固剂 43.3 锚网 2张 允许检验项目 偏差1 项目

2 3 4 5

锚杆间距 锚杆排距 锚杆外露长度

锚杆方向与井巷轮廓线角度 托板是否紧贴

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第三节、管线敷设

在掘进施工中所敷设的电缆、水管路、风筒等均应按断面设计位置要求吊挂牢固整齐。 一、电缆铺设

（一）、照明电缆铺设于顶板顶部，其余电缆铺设于巷道西帮，电缆按监测、通讯、信号、低压、高压顺序自上而下分档吊挂，信号及低压电缆垂度不超过2cm，动力电缆垂度不超过5cm，线路必须悬挂成一条直线。

（二）、巷道电缆钩吊挂距离风筒位置不小于0.2米，距离巷道底板不小于1.5米的位置；

（三）、电缆吊挂要求直线段每2m一个电缆钩； （四）、在电缆上方有淋水时，要及时遮挡保护。 （五）、铺设电缆时，电缆必须悬挂于统一的电缆钩上。 二、风水管路吊挂

（一）、风水管路及排水管吊挂在巷道的下帮。 （二）、风水管路及排水管采用Φ108mm的钢管

（三）、在进行风水管路吊挂时，按照供水管、压风管、排水管顺序自上而下； （四）、供水管应吊挂在距离巷道底板不小于0.4m的位置,各管间距不得小于0.1m； （五）、每隔3m在巷道下帮打注风水管路吊挂眼，吊挂点采用Φ16mm钢筋，长度1.0m的专用锚杆，锚固长度不得小于0.3m，锚杆距巷道底板：1.5m。

（六）、风水管路采用扁铁加工的包箍进行吊挂，要求包箍必须每三米进行吊挂，安装包箍时必须按照包箍长短连接杆统一安装。

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第四节、设备及工具配备

设备工具配备表

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 名 称 综掘机 刮板输送机 带式输送机 局部通风机 气动帮锚杆钻机 凿岩机 激光指向仪 真空开关 真空开关 馈电开关 馈电开关 风机开关 照明信号综合保皮带保护 声光组合信号 矿用本质安全型单 位 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 套 台 台 型 号 EBZ—132CZ型 SGB—520/30 DST—80/40/2X75 DBKJNO6/3YT28 QJZ-200 QJZ-200N KBZ-400 KBZ-630 QBZZBZ-4.0 KTC101 KXJZ16-127型 KTK101—2 —×MQS-45/1.4C2 数 量 1 1 1 2 2 2 1 3 3 2 1 1 1 1 8 3 备 注 一台备用 一台备用 第五章 生产辅助系统

第一节、通风系统

一、通风方式：局通压入式通风。 二、通风路线：

新风：局部通风机→+2238m水平材料井→工作面。 乏风：工作面→+2238m水平材料井→地面。 三、风量计算和通风设备选型：

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1、按照瓦斯涌出量计算： Q掘1=100×q掘×K掘 =100×0.24×1.5 = 36m3/min。

式中：Q掘—单个掘进工作面需要的风量，m3/min

q掘—掘进工作面回风流中瓦斯绝对涌出量（正常生产条件下，连续观测一个月，取月平均日瓦斯绝对涌出量），m3/min

K掘—掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数（正常生产条件下，连续观测一个月，日最大瓦斯绝对涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值）

100—掘进工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%所换算的常数。 2、按施工时最多人数计算： 每人供风量：≥4 m3/min Q掘3≥4×N=4×30=120 m3/min

式中：Q掘—单个掘进工作面需要的风量，m3/min N―同时工作面的人数为30人（交接班时） 3、按照风速、温度计算掘进工作面需要的风量： Q掘2=60×V掘×S掘max×K温 =60×0.25×12.0×1 =180m3/min

式中：Q掘—单个掘进工作面需要的风量，m3/min

V掘—局部通风机供风巷道内最低允许风速，m/s（煤巷、半煤岩巷V掘≥0.25m/s） S掘max—局部通风供风巷道的最大净断面积（掘进工作面因出现断层，高

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第六章 施工工期

序号 巷道名称 1 11221伪斜运输下山 2 +2200m水平11221回风附图：

掘进断面 工程量 掘进体积 11.5 219m 2518.5 11.8 330m 3894 26

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BAOSTEEL 11221回风巷伪斜运输下山及+2200m水平回风巷施工设计说明书

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