恒益煤矿五盘区采区设计方案

1 恒益煤矿五盘区采区设计方案 第一章 井田概况及地质特征 第一节 矿井 概况 一、 地理概况 1、井田位置及交通 恒益煤矿 位于陕西省府谷县西北约 68，行政区划隶属府谷县老高川乡管辖。地理坐标在北纬 39 12 13 39 15 01 ，东经110 32 30 110 34 40 之间。 胜市 头市 东直距府谷县 西阳方口 南直距神木县城 木北站 西南直距榆林市 安市 567.7 榆林机场已开通榆林至西安、榆林至北京航线，即将开通太原、银川等大城市航班。榆林新机场已投入运营，可起降大型客机。 鄂尔多斯机场已开通鄂尔多斯至西安、鄂尔多斯至北京等大城市航班。交通可谓四通八达，公路、铁路和航空运输快捷方便。 本区 交通条件较为便利。 野大 公路 沿煤矿的西部、南部边界附近 通过 ， 建成通车的西（安）包（头）铁路和神（木）黄（骅）铁路， 2 南与陇海线相接，北与京包线相连，向东有大秦、神黄两条西煤东运线通道与京九、京广线相接陇，形成了四周与全国运输网络的相互衔接，将为本区煤炭资源开发 注入了新的运输活力。 2、地形地貌及气象条件 煤矿 位于陕北黄土高原北端，毛乌素沙漠东南缘，地貌单元属黄土梁峁区，地表基本被第四系黄土所覆盖，基岩在 西 部 、北部 沟谷中 沿大板兔川、东南部沿板凳沟及其支沟 出露，北部高南部低，最高处位于整合区北部的黄梁，标高 低处位于 煤矿 的 东 南部板凳沟，标高 最大 相对高差 156m。 据府谷县气象观测资料，年平均温度 ，极端最低气温 ，年平均降雨量 最大降雨量 1967年），最小降雨量 1965年），雨季多集中在七、八、九月份；年平均蒸发量 降雨量的 4 5 倍。年平均相对湿度 56，年平均绝对湿度 巴，属湿度过低或微湿度带。 3、地表水特征 煤矿属于黄河一级支流窟野河次级支流大板兔川的流域范围， 虽然沟谷发育，但因气候干燥，降雨微弱、地形破碎、植被稀少、水土流失等因素，以致地表水流量有限，且多属季节性河流，较大的河流为 西部的 大板兔川，虽常年流水，但水量甚微，受降雨影响十分显著。煤矿地处 大板兔川的上游，东南部板凳沟及其支沟沙峁沟均为季 节性沟流。 4、人文经济状况 本区地处塞外，地域广、人烟稀、风沙大、土地贫。居民以汉族 3 为主，人口密度 5 10 人 民风淳朴 ，热情好客，社会风气良好。以前主要为农业区，土地贫瘠，农作物有谷子、玉米、大豆、糜子等，经济作物有葵花籽、花生等，畜牧业以羊、牛为主，农业基础设施差，生产技术条件落后，属自给自足型经济，副业、牧业也不发达，且无大型工矿企业， 工业基础 较为薄弱，属贫困地区。改革开放以来， 随着 神府 矿区的开发和 交通、信息网的建成及完善 ， 社会各项建设事业蓬勃发展，人民生活水平大幅度提高，小 城镇 建设步伐日新月 异 ，原有面貌大有改观。 近年来，榆林能源重化工基地建设步伐明显加大，煤炭开发已成为府谷县国民经济的第一大支柱产业，也是陕北能源化工基地建设的核心产业。 5、地震烈度 本区位于鄂尔多斯台向斜宽缓的东翼 陕北斜坡上，地壳活动相对微弱。据历史记载仅公元 1448 年在榆林发生过 地震，烈度为 6 度； 1621 年 5 月在府谷孤山一带发生过 地震，烈度为 6度，此后再未发生过 4 级以上地震。邻省区曾发生过其它一些较大地震，本区仅为有感区，如 1996 年 5 月 30日，距本区约 350 公里的内蒙古包头市发生 地震，本区仅有震 感。近百年来本区从未发生过大的地震，虽有几次小的地震，但烈度仅在 ，属无震区。 根据陕西省工程抗震设防烈度图（ 1993 年 10 月）的烈度划分，本区地震动峰值加速度 制煤尘爆炸最低岩粉用量为 90%，均属有爆炸性的煤层。 影响煤尘爆炸的主要因素之一是煤的挥发分，其含量越高，煤 33 尘爆炸性危险愈大，本区各煤层挥发分一般在 30%以上，煤的干燥无灰基 挥发分 (率与固定碳 (比 (爆炸性指数 )远远大于10%的界限，表明各煤层有爆炸性危险。 四、矿井水对盘区开采的影响 本区是以基岩裂隙含水层为主的裂隙充水矿床，含水层与煤层直接接触，采掘时将直接进入巷道。虽然矿井生产可采煤层位于当地侵蚀基准面以下，西部及北部边界又有流过，但其上部有厚达 60米左右的直罗组地层相隔，矿床主要充水含水层和间接充水含水层及风化岩含水层富水性弱，区内地形为一南高北低斜坡状，降水很快沿沟排泄，地下水补给条件差，水文地质边界简单，应属水文地质条件简单的矿床。据 以上分析，本区水文地质勘探类型应属水文地质条件简单的矿床，即二类一型。 根据 2009 年 12月 1 日起施行的煤矿防治水规定，本井田水文地质类型属“简单型”。因此对采区的开采影响小。 34 第三章 五盘区储量、生产能力与服务年限 第一节 盘区储量 一、盘区工业储量及可采储量 表 2 矿井移交生产时三个煤量 三量名称 煤量 (可采期 (a) 开拓煤量 备煤量 采煤量 二节 盘区生产能力 一、 采煤工作面长度及推进度 综合机械化采煤工作面的长度一般为 150200m，扩大取L=190m。使用 1M 100）型骑溜式薄煤层双滚筒采煤机 1台，截深 割速度为 置 1 个综采工作面。 日产量 =60 万吨 /330d=1818 吨； 进一刀煤时间 =工作面长度 /采煤机截割速度 =190/作面循环时间 刀时间 +割一刀煤时间 = 0= 循环次数 N=16/ 35 取整数 11 次，则 N=11 次。 日循环进度 =采煤机截深 *日循环次数 =1= 则年推进度 =日循环进度 *设计年工作日 *正规循环率（ m） =30*943m。 二、 采煤工作面生产能力 日产量 =采煤机截深 *日循环次数 *工作面长度 *采高 *煤的容重 *N*L*H*y =1*190*中 日产量， t B 采煤机截深， m H 采高， m y 煤的容重， t/年产量 =30 =648912t= t/a 三、 盘区内同时生产的工作面数 1 个综采工作面。 四、 盘区生产能力和验算 产量 = t/a 吨 /a=330=8 *330 36 =a（满足 ) 式中： 设备生产能力， h； 0 运输设备正常工作系数，取 K 产量不均衡系数，取 T 日出煤时间， h。 0*牵引速度 *煤厚 *截深 *采煤机总时间利用系数 *煤的容重 =60*6*h 五、盘区服务年限 查阅资料得，五盘区的可采储量为 产能力为 a。则服务年限为： T= = 中： T 盘区服务年限， a； 盘区设计可采储量， A 盘区设计生产能力， a； K 储量备用系数，取 经计算，盘区服务年限为 37 第四章 五盘区方案设计 第一节 采煤方法的选择 一、 采煤方法 查资料得五盘区煤层倾角为 1，故属于近水平煤层。采用倾 斜长壁采煤法（采煤工作面沿煤层走向布置，沿煤层倾斜向上或向下 推进的采煤法）。 第二节 盘区巷道 布置 一、 盘区设计方案的选择 五盘区位于恒益煤矿二水平左翼，东以矿井四盘区为界，西与六盘区上煤辅助运输大巷相邻，南以 +1100 等高线为界，以下为 层和七盘区 ，走向长度为 621m，倾斜长度为 2925m，北以 +1120m 为界，以上为第一水平上煤辅助运输大巷和一盘区。盘区有一层煤，平均厚度 层倾角 1。 盘区地质构造简单，总体为一走向北东南西，倾向北西，倾角 13，一般 1左右的单斜构造。 煤 层平均厚度 的密度 煤层的底板标高变化在 +1100 +1120深 39 122m，煤层顶板主要为粉砂岩，砂质泥岩局部为细粒砂岩；底板为砂质泥岩，粉砂岩，局部为泥岩和碳质泥岩。属稳定型煤层。 38 A、盘区准备方式 采用综合机械化采煤，有一定的倾斜长度， 五盘区 倾斜长度为2925m，平均推进 1500m，满足要求，故采用俯斜推进的方式布布置巷道，为单工作面布置巷道。 B、根据盘区走向长度 621m 提出 2 种方案 第一方案：将盘区沿走向划分为 3个条带； 第二 方案：将盘区沿走向划分为 4个条带。 （ 5） 盘区方案技术和经济比较 技术比较见表 4济比较见表 4 4 盘区方案技术比较表 项目 方案 第一方案 3个条带 第二方案 4个条带 采用倾斜长壁采煤，工作面长度长，采煤量多，方便安全 工作面长度短，采煤量少 采用俯斜开采，漏风小，维护容易，回风巷少 漏风小，维护容易，回风巷多 运输的煤多 运输的煤少 供电系统简单，线路少 供电系统复杂，线路多 对工作面 影响小 一样 表 4 盘区方案经济比较表 项目 方案 第一方案 3个条带 第二方案 4个条带 工程量小 工程量大 39 平均长度 /m 掘进单价 /元 用 /元 2500*4+621 944000 2500*5+621 平均长度 /m 单价 /.(护时间 用 /元 2500*4+621 500*5+621 元 5029550 7041370 短 短 少 多 由以上两个方案从技术和经济比较看出方案一更合理，故选择方案一。 二、 盘区参数的确定 盘区划分为 3 个条带，采煤工作面的长度为 190m，采高 巷按两边各 10区内各条巷道之间的距离大约为195m。 三、 盘区巷道掘进 3 1煤层大巷为半煤岩巷道，所以掘进方法采用掘进机掘进煤巷，掘进速度为每月 250m，同时掘进 3 个工作面，采煤工作面与掘进工作面数量比为 1:3，采用 进机。 40 第三节 盘区开采顺序和盘区硐室 一、 盘区开采顺序 根据各煤层厚度、间距及采煤方法，设计遵循由近及远、煤层由浅到深的原则，采用下行式开采顺序，在一水平内先采 2煤层，在采五盘区内的带区依次开采。工作面数目为 1 个。掘进顺序为运输大巷 井田边界 采煤工作面。 二、 盘区硐室位置、尺寸、支护形式 盘区煤仓位于水平运输大巷里高度 35m，直径为 效容量800t，形式为垂直式；盘区排水泵房位于一水平主斜井底附近，管子道与主斜井相连。设计排水系统能力按照矿井正常涌水量 45m3/h，最大涌水量 60m3/仓容量不小于 8h 矿井正常涌水量；盘区变电所位于用电负荷中心，进风流中，宽度为 度为 16m，高度为 3m；盘区绞车房位于分带回风斜巷中，尺寸净宽 8m，净高 长 们的支护形式都采用混凝土材料进行砌碹支护。 41 第五章 采煤工艺 第一节 采煤工艺方式和工艺过程 一、 采煤工艺方式 综合机械化采煤工艺。 二、 落煤 采煤机的落煤的进刀方式为斜切进刀（过程： a：当采煤机割至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处尚留有一段下部煤； b：调换 滚筒位置，前滚筒降下，后滚筒升起并沿输送机弯曲段返向歌入煤壁，直至输送机直线段为止，然后将输送机移直；c：再调换两个滚筒上下位置，重新返回割煤至输送机处； d：将三角煤割掉，煤壁割直后，调换上下滚筒，返程正常割煤。），割煤方式为往返一次割两刀。 三、 装煤和运煤及支护 装煤：采煤机装煤； 运煤：可弯曲刮板输送机运煤。 支护：工作面支架形式用掩护式液压支架 06/15，见表5置方式为分组间隔交错式 。 表 5 支护材料型号及规格表 型号规格 支撑高度 (m) 操作 方式 工作阻力（ 支架中心距（ m） 初撑力（ 42 06/15 架 1650 620 型号规格 支架移架步距（ 支护强度（ 泵站压力（ 支架重量（ t） 外形尺寸（长 *宽） m 06/15 600 、 采空区处理 方法：全部垮落法（工作面从开切眼推进一定距离后，主动撤除采煤工作面以外的支架，使直接顶自然垮落）； 最大控顶距： 4 排或 5 排支柱 (4 或 5m)；最小控顶距： 3 排支柱(3m)；放 顶步距为 1 排或 2排 (1 或 2m)。 第二节 采煤工作面生产技术管理 一、 循环方式、作业形式 采煤工作面的循环方式为多循环，循环作业图；作业形式为井下采用“四六” 作业制，即三采一准作业形式，三班生产，一班检修，每班工作 6h。 二、 劳动组织和和工人出勤表和技术经济 劳动组织形式为分段作业，见表 5术经济指标表见表 5、主要安全技术措施 43 包括：瓦斯、煤尘、火灾、水灾、顶板事故等防治措施。 包括：工作面初采安全技术措施；工作面周期来 压防治措施；工作面支架移设的安全技术措施；采煤机割煤时的安全技术措施；特殊条件开采安全技术措施。 包括：液压泵站安全操作措施；工作面绞车使用、移设安全管理措施；矿车辅助运输的安全措施；电气设备检查维修安全管理措施。 包括 :严禁五种人下井作业；严格执行“四不生产”规定。 表 5 采煤工作面劳动组织表 序号 工种 班次 合计 一 二 三 检修班 1 班长 1 1 1 1 4 2 采煤工 8 8 8 24 3 采煤司机 3 3 3 9 4 运输司机 1 1 1 3 5 转载司机 2 2 2 6 6 泵站司机 1 1 1 3 7 维修电工 1 1 1 3 8 验收员 1 1 1 1 4 9 安全员 1 1 1 1 4 10 瓦斯员 1 1 1 1 4 11 送餐工 1 1 1 1 4 12 端头维护工 2 2 2 6 13 顺槽皮带司机 1 1 1 3 44 14 采煤机检修 2 2 15 支架检修 2 2 16 刮板输送机检修 2 2 17 顺槽 皮带检修 2 2 18 乳化液泵检修 1 1 19 电气检修 2 2 20 端头等维护 6 6 21 送料工 2 2 合计 24 24 24 24 96 表 5 技术经济指标表 项目 单位 数量 项目 单位 数量 工 作 面 基 参 数 走向长度 m 621 材 料 消 耗 指 表 炸药 kg/斜长度 m 2925 雷管 个 /0 煤层厚度 m 木 m3/采面积 529270 竹笆 块 /00 工业储量 630 木棍 根 /200 可采储量 680 柱鞋 块 /00 采出率 % 85 金属网 m2/ 煤实体密度 t/平销 个 / 作 面 顶 板 与 管 里 顶板类型 稳定 循 环 作 业 与 技 术 指 表 工作制度 四六作业制 支护方式 液压支架 作业形式 三班生产一班检修 最大控顶距 m 4或 5 循环进度 m 小控顶距 m 3 循环产量 万 t 顶步距 m 1或 2 日循环数 个 11 顶板处理法 全部垮落法 日产量 t 柱排距 m 4 正规循环率 % 85 支柱柱距 m 1 月进度 m 191 45 第六章 盘区生产系统 第一节 盘区运输系统 一、 运输系统和运输方式 运煤系统 :采煤工作面采出的煤炭 刮板输送机 转载机 经运输斜巷 运至煤仓 然后在运输大巷装车运出； 运料系统 ;工作面所需材料和设备 运输大巷 分带回风斜巷 运到采煤工作面 。 采煤工作面使用刮板输送机，大巷使用无轨胶轮车。 二、运输设备和运输能力 刮板输送机选用 80（中单链型，槽宽 630术特征见表 6 6 刮板输送机特征表 输送机型号 技术特征 80 设计长度 /m 运输量 /速 /速器速比 200 400 动机 型号 46 额定功率 /定电压 /v 额定转速 /0*2 600 1470 联轴器 型号 额定功率 /作液体 充流量 /L 0 难燃液 13 刮板链 型号 规格 链环破断力 /条中心距 /中 直径 29*9250 中部槽 长 *宽 *高 /平可弯角度 /（。） 垂直可弯角度 /(。 ) 1500*630*222 2 紧链方式 速机质量 /t 摩擦 二节 盘区通风和排水系统 一、 矿井通风概况 1. 通风方 式 方法为压入式，方式为中央并列式； 2. 矿井需要风量 Q 矿 =4*96* 式中 N 井下人数 K 矿井通风系数 Q 采 =60V 采 S 采 m3/ 47 =60*3*中 V 采 采煤工作面适宜风速， m/s S 采 采煤工作面有效断面积， 采 采煤工作面长度风量系数 3. 风机型号 0，风量 600430m3/ 通风网 络图见图 6、 盘区排水系统 1. 盘区涌水情况 为了确保矿井安全生产，设计采用的矿井涌水量为：正常涌水量45m3/h, 最大涌水量 60m3/h。 2. 水泵及水仓位置 盘区排水泵房位于一水平主斜井底附近，管子道与主斜井相连。设计排水系统能力按照矿井正常涌水量 45m3/h，最大涌水量 60m3/仓容量不小于 8h 矿井正常涌水量 . 3. 水泵型号及台数和管径 型号 ,3 台，排水能力 100m3/h，管径 150 48 第七章 盘区安全技术和经济技术 第一节 盘区安全技术措施 一、 危险有害因素 击波和有害气体； 分、瓦斯浓度等； 火、煤的自燃性都可能引起火灾； 空积水，引发水灾； 落，造成顶板事故； 丝绳破断，提升信号，运输发生撞车，人员违章，技术落后，司机违章； 及反风，风流过大和过小。 二、 安全措施 聚、引燃、灾害事故扩大； 止煤尘引燃和隔绝煤尘爆炸； 量使用岩石巷道，盘区采用重叠巷道； 强水灾勘测，学会水灾防治方法； 强液压支架的支护，预防顶板来压措施； 升系统信号，加强钢丝绳检验；加强人员安全；巷道系统等各种装置的升级； 会判断风流方向和风速。 盘区避灾路线图见图 749 第二节 盘区技术经济 盘 区技术经济指标见表 7 7 盘区技术经济指标表 序号 名称 单位 指标 1 盘区走向长度 m 621 2 盘区倾斜长度 m 2925 3 盘区面积 529270 4 盘区工业储量 万 t 263 5 盘区可采储量 万 t 168 6 盘区生产能力 万 t/a 60 7 盘区准备方式 单工作面 8 盘区服务年限 a 可采煤层名称 2 10 煤层平均厚度 m 1 煤的容重 t/2 煤的灰分 % 3 煤的自然发火期 月 2 14 煤尘爆炸 可爆炸性 15 瓦斯等级 低瓦斯 16 煤层瓦斯绝对涌出量 m3/7 煤层瓦斯相对涌出量 m3/t 8 采煤方法 倾斜长壁 19 准备巷道支护方式 液压支架 20 回采工作面顶板管理方 锚喷支护 21 盘区设计工作面数 个 3 22 盘区正常涌水量 m3/h 45 23 盘区最大涌水量 m3/h 60 24 突水系数 m 50 25 安全隔水层厚度 m 46 26 受水威胁程度 中等 27 盘区水仓容量 80 28 泵房排水泵型号 29 泵房排水泵数量 台 3 30 水泵排水能力 m3/h 100 31 主运输设备型号、数量 3 32 辅助运输设备信