采矿工程毕业设计（论文）-曙光煤矿1.2Mta新井设计【全套图纸】

中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 地理位置及交通条件地理位置及交通条件 曙光井田位于山西省中部，行政区划隶属孝义、介休市、灵石县管辖， 地理坐标为 1113744至 1114553，北纬 365935至 37 0440。南同蒲铁路干线由井田侧经过，介休至阳泉曲支线由井田西侧 约 8km 处通过，孝西车站距本井田 10km，由此可达到全国各地。与南同蒲 铁路并行的大（大同）运（运城）国家二级公路也可达到全国各地，东北 部有孝义至介休三级公路与夏汾高速公路相通，另外本区与邻近各县皆有 公路相通，交通方便。交通位置详见图 1.1，附矿区距邻近主要城市距离见 表 1.1。 表 1.1 矿区距邻近主要城市距离表 城市距离(公里)城市距离(公里)城市距离(公里) 孝义20北京691孟塬426 汾阳38石家庄407西安549 介休42大同531郑州814 太原146包头980武汉1348 图 1.1 交通位置图 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 2 页 1.1.2 地形、地貌地形、地貌 井田地处黄土高原，属低山丘陵及梁状黄土台塬地貌，海拔高度在 8561174 m之间，相对高差 318m。总的地势为南高北低，西高东低， 最低点在师家河底村东沟内。井田内沟谷十分发育，沟坡陡峭，除沟底有 基岩出露外，大部为黄土覆盖，地表植被稀少，水土流失严重，属侵蚀剥 蚀区。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1.3 地表水系地表水系 本区属汾河水系，区内除柱朴河外主要有东沟河、三交河等，沟谷多 为季节性河流，雨季有水，平时干涸。区内沟谷多为下游河流发地，当地 居民在沟谷中用土石筑坎堵水，形成小水库，以解决人畜用水。 1.1.4 气候及地震气候及地震 本井田属半旱大陆性气候。孝义市气象站多年气象观测资料表明，本 井田最高温度 39.9，最低气温-27.4，平均气温 10.3；年降水量 265.3723.4mm，平均为 469.3mm，年蒸发量为 1543.42294.8mm，平均 为 1957.8mm，是年降水量的四倍多；年无霜期平均 197 天，结冰期为当年 12 月中旬至次年 3 月上旬，冻土深度 0.77m。主导风向为西风，次主导风 向为西北风。最大风速 18m/s。 据中国地震动峰值加速度区划图 ，该区地震动峰值加速度为 0.15， 地震烈度为 7 度。 1.1.5 矿区经济概况及工业、农业生产情况矿区经济概况及工业、农业生产情况 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 3 页 井田地跨晋中、吕梁两地市的灵石、介休、孝义等市县，井田内地方 经济主要以农业为主。主要农产品有小麦、玉米、谷子、高粱、莜麦等， 亦种植一定数量的棉花油料植物。煤炭资源丰富，煤层埋藏较浅，近年来 地方煤炭生产及加工业发展较快，在地方经济中占有较大的比例。 1.1.6 煤田开发情况煤田开发情况 汾西矿区小煤窑开采历史悠久，近年来小煤窑开采日盛。在井田西部 及西北部有汾西矿务局的水峪矿井、柳湾矿井、高阳矿井。东部有晋中地 区的义棠煤矿等生产矿井，井田周围开采的小煤窑有上令狐煤矿、下柱朴 煤矿、孟南庄煤矿、南续煤矿。 1.1.7 电源条件电源条件 矿井东区供电电源利用汾西矿业集团自备电网“北后”35kv 线路， 从东区工业场地东北约 13的下栅接引两回电源引至矿井东区工业场地 35kv 变电所。 1.1.8 水源条件水源条件 本井田中奥陶系上马家沟组石灰岩岩溶水极为发育，可以做为矿井东 区的永久性供水水源，水量丰富、水质优良。井下排水经处理后作为矿井 工业用水的补充水源。 1.2 井田地质特征 1.2.1 地层、地质构造地层、地质构造 一）地层 井田内大部分为黄土掩盖，基岩出露较少，未发现岩浆活动及岩浆岩 赋存。地层由老至新简述如下： 1.奥陶系中统 （1）上马家沟组（Q2S） 孔 150m 以上，主要为深灰色石灰岩、夹灰色泥岩和浅灰色白云质灰岩。 裂隙及小溶孔发育，一般被方解石脉充填。 （2）峰峰组（Q2f） 分为两段：一段厚 106.51m，主要由灰浅灰色角砾状及厚层状石膏、 泥灰岩、泥质白云岩及晶粒灰岩组成。与下伏地层整合接触。二段厚 41.8380.80m，一般 50m，主要为、深灰色粉晶石灰岩或晶粒灰岩，下部 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 4 页 夹薄层泥灰岩或灰质白云岩，裂隙及小溶洞发育，多被方解石脉充填，与 下伏地层整合接触。 2.石炭系（C） （1）中统本溪组（C2b） 沉积于古侵蚀面之上，与下伏地层呈假整合接触，厚 8.1428.5m，平 均 19.79m，西北部厚东南部渐薄。主要为黑色泥岩、粉砂岩、浅灰灰色 铝质泥岩，夹岩屑石英砂岩及不稳定生物屑泥晶灰岩组成，含煤 12 层， 厚度薄且不稳定。底部铝质泥岩，具内碎屑或鲕状结构，含大量黄铁矿， 有时含有铁质团块，铝土岩以突出的高伽玛异常特征。 （2）上统太原组（C3t） 井田内主要含煤层之一，厚 18.85110.78m，平均 88.02m，主要由灰 黑黑色泥岩，砂质泥岩，粉砂岩、浅灰色岩屑石英砂岩、深灰色生物屑 泥晶灰岩和煤层组成。含煤 710 层，其中 9、1011 号煤为全井田稳定 可采煤层，7 号煤为局部可采煤层，三层类岩 K2、K3、K4发育稳定。底部 灰白色中细粒石英砂岩（K1）特征明显，但发育不稳定，有时相变为泥 岩或粉砂岩，与下伏地层整合接触。 3.二迭系（P） （1）二迭系下统山西组（P1S） 井田内主要含煤地层之一，厚 30.652.04m，平均 43.60m，主要为灰 黑色泥岩、粉砂岩、褐灰色含大量菱铁质鲕粒及碎屑的石英砂岩和煤层组 成。含煤 69 层，其中 2 号镁全区大部可采，2下、3 号煤层为局部可采煤 层。底部为褐灰色、细粒岩屑石英砂岩（K7） ，与下伏地层整合接触。 （2）二迭系下统下石盒子组（P1X） 厚 71.45105.31m，平均 86.02m，主要由岩屑长石石英砂岩、粉砂岩、 砂质泥岩、泥岩组成，上部灰绿色带紫斑，下部深灰灰黑色，夹不稳定 的薄煤层或煤线（12 层） ，煤层编号为零号，与下伏地层整合接触。 （3）二迭系上统上石盒子组（P1S） 沟谷中出露有上部地层，该组分为三段，其中二、三段变化不明显且 分界砂岩极不稳定，故按一段和二、三段分述如下： 一段厚 146.80188.30m，平均 171.41m，主要由灰绿灰白色长石石英 砂岩，灰绿紫红色及杂色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。 二、三段厚 231.50259.50m，平均 236.19m，以紫紫红色泥岩，砂 质泥岩、粉砂岩为主，夹灰色细巨粒岩屑长石石英砂岩，底部为一层灰 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 5 页 白灰绿色厚层状粗粒巨粒岩屑长石石英砂岩，含少量燧石，硅质胶结， 平均厚 5.86m，与一段分界。 （4）二迭系上统石千峰组（P2sh） 赋存于井田西北部及北中部，钻孔揭露厚 0207.70m， 由紫红色下部夹灰绿色斑点的长石砂岩及长石石英砂岩、粉砂岩、泥 岩组成，具小型交错层理，底部为一层含砾粗砂岩（K11） ，平均厚 5.45m， 与下伏地层整合接触。 4.第三系上新统（N2） 不整合于下伏基岩之上，厚 5.8033.90m，一般 19.40m，地表沟谷中 有出露，主要为棕黄、棕红色粘土、砂质粘土。局部夹砂层，粘土中多含 钙质结核，局部富集。 5.第四系（Q） （1）中、下更新统（Q1+2） 厚 079.63m，一般厚 46.54m，棕黄、棕红色，粘土、砂质粘土，夹 有砂层、亚砂土，粘土中含铁锰质鲕粒及豆粒，有时含钙质结核。 （2）上更新统（Q3） 厚 051.88m，一般 41.12m，主要为一层褐黄灰黄色黄土质砂粘土， 下部夹砂土及砂质粘土。 （3）全新统（Q4） 分布于河床及沟谷底部，由砾石沙砾及次生黄土等组成，为河流冲积 物和洪积物，厚 06.65m。综合柱状图如图 1.2 所示。 二）地质构造 1.区域构造 井田位于山西省中部，霍西煤田的北部，西有吕梁复式背斜，东有霍 山背斜。霍西煤田属于吕梁山块隆东南部之四级构造单元：阳泉曲汾西 盆状复向斜，分布在孝义市阳泉曲汾西县及以南一带，是组成吕梁山块 隆的主体构造之一，广泛发育石炭二迭纪含煤地层，产状平缓，倾角一般 小于 15，两侧出露奥陶系中统地层，西部较宽广，东部较狭窄、零星。 该盆状复向斜受北东及北西向构造的干扰，迭加形成了其内部网目状次一 级构造块段。 2井田构造 本井田位于阳泉曲汾西盆状复向斜北东部，受区域构造影响，井田 内以北西向和北东向宽缓褶曲为基本构造形态，地层平缓，除井田北部及 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 6 页 西北部边界附近倾角稍陡外（1520） ，一般小于 10；断层稀少，且 多为地表所见，仅有 4 个钻孔遇柱状陷落，地质构造简单。主要构造分述 如下： （1）褶曲 a.阳头庄向斜：位于井田西北部、阳头庄村东，北部由白壁关井田延伸 进入本井田，井田内延伸长约 7，西北翼较陡倾角 1520，东南翼 地层平缓，倾角 510。 b.大西庄背斜：位于井田的北部及东部，西端与阳头庄向斜相交形成鞍 状构造形态，伸入义棠煤矿，井田内延伸长 10，北翼较陡，倾角 1015，南翼平缓倾角 5以下。 除以上主要褶曲外，尚发育有次一级较小的短轴褶曲，延展长度较小， 两翼倾角平缓，一般小于 5，详见表 1.2。 (2)断层 井田内共有较大断层 6 条，其中 F1 断层为井田西北部边界断层，区 域上称为偏店断层，向北伸入白壁关井田断距增大，西南部进入柳湾井田， 断距渐小至尖灭。各断层情况详见表 1.3。 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 7 页 1:200 - 1 200 - ( ) P P P C C C OO - K 1 1 1 2 3 2 3 K 4 5 5 K 7 7 K 8 8 K 9 10 11 12 K 13 14 1x 1S 3t 2b 2f 1 2 3 4 7 8 20mv 20101020r/mc 040 M 0160 M 图 1.2 综合柱状图 表 1.2 井田内小褶曲汇总表 褶曲名称与位置走向 区内延展长度 （） 备注 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 8 页 东大会牛王原背 斜 N45E4.5 向北东倾伏 寨上背斜 N15E1.5 向北倾伏、 平缓 逯家庄刘家庄 向斜 NWNE 6 向北西倾伏 南峪背斜 N25E1.8 向北东倾伏 东铺头南向斜 N35W3 向北西倾伏 表 1.3 主要断层一览表 断层编号 落差 （m） 性 质 走 向 倾 向 倾角控制情况 查明 程度 F1 2030 正NESE 70 井田西北部、钻孔直接或 间接控制 基本查明 F227正NESE 60 柱濮村南、露头控制基本查明 F315正NESE 85 F2以南 800m，露头控制基本查明 F4 20 正NESE 60284 号孔以南，露头控制 基本查明 F515正NWSW 60 师家河底村，露头控制基本查明 F2520正NENW 70 井田北部，兴23 号孔控 制 基本查明 除以上断层外，钻孔中见到的层间小断层有： 45 孔，在孔深 595.50m，2 号煤断失，落差 35m。76 孔，在孔 深 523m，2 号煤断失，落差 35m。124 号孔，在孔深 555.84m 至 561.84m，K3 与 8 号煤层重复，为逆断层，落差 67m。 128 号孔在孔深 414.41m 至 415.74m，岩芯挤压破碎，2、2下煤挤压 变薄。 （3）钻孔见柱状陷落情况 旺 23 号孔：在 K3层位以下岩芯多处破碎，地层倾角不正常，最大达 60，地层层序基本正常，但厚度明显加大。 兴 21 号孔：在孔深 459.61m，1 号煤以下至终孔 599.20m ，岩芯破碎， 倾角 1560，最达 80。 74 号孔：2 号煤至 K2灰岩之间有挤压破碎现象，K2 K1间岩芯严 重挤压破碎，岩性混杂，9、1011 号煤层破坏。 112 号孔：K4灰岩以下，岩芯严重挤压破碎，倾角大，9、1011 号 煤层破坏。 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 9 页 1.2.2 水文地质水文地质 （一 ）含水层 井田内有 三种类型含水层即，新生界松懈含水层，砂岩裂隙层，石灰 岩岩溶裂隙含水层。 新生界松散孔隙含水层 该地层由于地表剥蚀，沟谷切割严重，厚 0124.2m。含水层主要为砂， 沙砾，卵石层，一般呈席状或条带状分布，与地表水及大气降水关系密切， 由于地表水冲刷破坏，一般含水性很弱， 2砂岩裂隙含水层 井田内二迭系砂岩含水层较多，但对煤层开采有影响的主要 为 K8砂 岩至 2 号煤顶板砂岩，区域单位用水量 0.0000240.00091l/s.m,是开采 2 号 煤的直接充水,属富水性弱的 含水层,水位标高在 605.11946.63m 之间,水 质类型为 C1.H-N 型. 3石灰岩岩溶裂隙含水层 太原组石灰岩岩溶裂隙含水层 K4石灰岩含水层是 7 号煤的直接顶板,为直接充水含水层,平均厚度 4.47M,岩溶为生物屑泥晶灰岩,顶底部多含泥质,为过度性岩性.K3石灰岩含 水层是 8 号煤的直接顶板,7 号煤的间接底板,为直接充水含水层,平均厚度 4.86m,岩性为生物屑泥晶灰岩. K4+K3灰岩含水层水位标高 555.06586.88m,单位涌水量 0.0049l/s,渗透 系数为 0.30487m/d,影响半径 63.84m,水质类型 G-N 型.属富水性弱的 含水 层.K2 石灰岩含水层是 9 号煤的直接顶板,为直接充水含水层,平均厚 8.55m. 为生物屑泥晶灰岩,中、上部为燧石结核或 透镜体，局部熔岩孔及裂隙发育。 水位标高 557.59559.7m，单位涌水量 0.07630.538L/S.M，渗透系数 0.5935.648m/d，影响半径 19.01220.175m，水质类型为 C1.H-H 型。水 位呈下降趋势。属富水中等的含水层。K2石灰岩含水层是矿井的主要冲水 因素，其水量的大小直接影响矿井的开采 (2)奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层 a.峰峰组二段石灰岩含水层 该层是开采 1011 号煤的间接充水含水层，平均厚 53.77m，岩性为较 纯的粉晶石灰岩，有时夹有晶粒灰岩，裂隙发育，但多被方解石充填，局 部有小溶孔。水位标高 541.59m,单位涌水量 0.34l/s.m，渗透系数 0.604m/d, 影响半径 12.345m,水质类型 S.H.G-N 型及 H.S-N.C 型。属富水性中等的含 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 10 页 水层。 b.上马家沟组二、三段石灰岩岩溶裂隙含水层 该层段主要岩性为石灰岩薄层泥灰岩，水位标高 565.30m。二段主要为 豹皮状灰岩，岩溶裂隙发育，是奥陶系中统主要含水层段。三段水位标高 在 552569m 之间，处于地下迳流区。有西北向东南，水位呈下降趋势 ， 到曹村井田水位标高为 543.6m,单位用水量 0.245l/s.m 从 8-4 号 2 孔长观察资料分析，其水位多年变化幅度在于 5.22m,具下 降趋势，滞后期约一个月，且水位变化与季节变化有直接关系，说明其补 给来源以大气降水为主，水质类型 H.C1-C-.N 型。 （二）隔水层 井田内各含水层之间都有良好的隔水层，当其完整性、连续性未破坏 时，完全可以隔离上下含水层间的水力联系。主要隔水层叙述如下： 1.K10K8砂岩含水层之间的隔水层 由砂岩、砂质泥岩、粉砂岩及不稳定的薄层砂岩组成，厚 66.2698.60m，平局 86.02m，从岩性及厚度分析完全可以阻隔上部地层 的地下河水与煤系地层汗水 层间的 水力联系。 2.11 号 2 煤中奥陶系顶面压盖隔水层 有泥层、砂质泥层、薄层砂岩、石灰岩及铝土组成，厚 22.1945.69m，平均厚 33.19m。从资料分析，在维持自然状态情况下，该 层为良好的隔水层，但由于隔水层薄，水压头相对大，地址报告对 11 号煤 层开采时的底板突水系数进行了预测，总的说底板突水的可能型较大，水 文地质条件较为复杂，开采下组煤时须一起足够重视。 3.峰峰组一段隔水层 有泥岩、角砾状泥灰及石膏组成，即上、下石膏带，厚 100 多米，是 良好的隔水层。 （三）断层及陷落柱的导水性 全井田揭露断点 5 个，无一个 井液全漏孔，汾西矿业集团生产矿井资 料统计，井下揭露断层基本无涌水现象。 全井田间 4 个陷落柱，除 74 号孔陷落柱 K2以下落水，11-2 号孔 K3 漏水外，其余均未发现井液全漏现象。 （四）水文地质类型 综上所述，上组煤以顶板进水为主的砂岩裂隙充水，水文地质条件简 单的矿床，下组煤为以顶板进水为主的熔岩裂隙充水，水文地质条件简单 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 11 页 至中等的矿床，但是，在底板易突水的地段，有可能转为地质条件复杂的 矿床。 （五）充水因素分析及矿井涌水量 1.邻近矿井水文地质特征 （1）矿井涌水量一般都不大，随降雨量的增加而增加，一般滞后半个 月到一个月。 （2）充水因素主要为 K2灰岩，且以向斜轴部初次放顶时涌水为主， 对矿井未造成威胁。 （3）井下遇断层及陷落柱一般部导水。 （4）随着开采量及开采面积增大，含水系数呈减少趋势。 2.矿井冲水因素分析 开采 2 号煤时，矿井充水因素 K8砂岩至 2 号煤顶板砂岩裂隙水。但该 含水层裂隙不发育，补给条件差，地下水以静储量为主矿井初期涌水量稍 大，中期有减少趋势，后期由于地表塌陷可能增大，且随季节性的变化而 变化。 开采下组煤时，矿井充水因素主要为 K2石灰岩地下水，其次为 K3K4 灰岩，K2石灰岩富水性虽不均匀，但补给条件差，一般对生产不会造成很 大威胁。但特别注意奥灰的突水问题。 3.矿井涌水量 地质报告对矿井涌水量采用了多种办法预测，确定开采上组煤时正常 涌水量 396m3/h。本次设计根据矿井生产能力，设计采用的涌水量为 100m3/h，最大涌水量为 240m3/h。 1.2.3 其他有益矿产 井田内还赋存着铁矿、铝土、黄铁矿结核、铝制泥岩、石灰岩及石膏 等有益矿产。 位于本溪组底部，奥陶系灰岩顶界面之上的山西式铁矿与 G 层铝土共 生，仅个别点达工业品味，范围较小不具开采价值。 散布于煤层中黄铁矿结核无单独开采价值，采煤时可以回收。作小规 模烧制硫磺的原料。1011 号煤层底板铝质泥岩，层位不稳定，横向变化 不大，Al2O3含量大多数 0.6，则两个时期都用一种较大功 率的电动机，选择这种电动机的输出功率 Neo 和输入功率 Nei 分别用下式 计算： Neo=，kW (9.27) t fi N max 式中 t传动效率，本设计采用直接传动，t=1。 Nei=(1.101.15)，kW (9.28) e eo N 式中 1.101.15电动机的容量系数。由于本设计选用轴流式风机， 取 1.10； e电动机的效率，取 0.85。 带入数据，可得： Neo=152.6kW t fi N max152.6 1 Nei=1.10=1.10=197kW e eo N 152.6 0.85 根据以上计算的电动机的输入、输出功率及主要通风机要求的转速， 与矿井通风机匹配的电动机型号为 JS1410-10，其主要技术参数见表 9.14。 表 9.14 电动机技术参数 型号 功率 (kw) 电压 （kV） 定子电 流（A） 转速 r/min 效率 （%） 功率因 数 转动惯 量 (Kg.m2) JS1410-10200627600890.7952.5 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 59 页 9.6.3 对矿井主要通风设备的要求对矿井主要通风设备的要求 1)主要通风机必须安装在地面，装有通风机人井口必须封闭严密，其外 部漏风率在无技术设备时不得超过 5%,有提升设备时不得超过 15%； 2)主要通风机必须保证经常运转； 3）主要通风机必须装置两套同等能力的通风机，其中一套作备用。在 建井期间可装着一套通风机和一部备用电动机。备用风机或备用电动机和 配套通风机，必须在 10min 内开动。 4）装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门； 5）主要通风机至少每月由矿井机电部门检查 1 次。改变通风机的转数 的风叶的角度，必须报矿总工程师批准； 6）进风井口必须布置在不受粉尘、灰尘、有害和高温气体侵入的地方； 进风井筒冬季结冰，对工人健康和提升设施有一定的危害，必须设暖风设 备； 7）回采工作面和掘进工作面都应独立通风，特殊情况下串联通风必须 符合煤炭安全规程煤炭安全规程第 117 条条有关规程； 8）完善矿井通风系统，合理分配风量，降低并控制负压，以减少漏风， 每个面回采结束，要将其两顺槽就近连通并及时近连通并及时加以密闭， 使采空区处于均压状态； 9.7 防止特殊灾害的安全措施 9.7.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 1.回采和掘进工作面以及回风巷中，必须按规定定期检查瓦斯，如发现 异常，必须按规定处理。 2.盲巷、盲硐、片帮及冒顶处等容易积骤瓦斯的地点，必须及时处理。 3.掘进应采用双风机，双电源和风电闭锁装置。 4.掘进与回采工作面应安设瓦斯自动报警装置。 5.大巷及装煤站应安设瓦斯自动报警断电仪。瓦斯超限后应自动切断供 电及架线电源。 6.所有易产生煤尘的地点。必须采取洒水灭尘等防尘设备及除尘设施。 7.井下风速必须严格控制，防止煤尘飞扬。井下所有煤仓和溜煤眼均应 保持一定存煤，不得放空，不得兼作通风眼。 8.综采工作面应采取煤尘注水。按照保安规程设计悬挂岩粉棚和防水棚。 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 60 页 9.煤尘应定期清扫。巷道应定期冲刷，各个装煤站应进行喷雾洒水。 9.7.2 预防井下火灾的措施预防井下火灾的措施 1.井下中央水泵房和中央变电所设置密闭门、防火门。并设设区域返风 系统。 2.井下机电设备选用防爆型为原则。应加强机电设备的安装质量。并加 强维修及管理。防止漏电及短路产生高温和火花。 3.对自然发火的煤层，应加强煤炭与坑木的加收；加强密闭，及时密闭 采空区；对停采线进行黄泥灌浆或喷洒阻化剂；分层开采还应在采区随采 随注。 4.二阻化剂防火：根据化验与实践，本矿各煤层均属自然发火煤层，自 然发火期为 68 个月。据本局现有生产矿发火都是在工作面停采以后，在 停采线或采线附近着火。针对以上情况。丁组煤层虽厚但一次采空。故仅 对停采线附近喷洒阻化剂进行防火。对于其它厚煤层考虑黄泥灌浆。 9.7.3 防水措施防水措施 1.井巷出水点的位置及其水量，前采空区积水范围、标高和积水量，都 必须绘出采掘工程图上。 2.主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常 使用。 3.采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线，进行探水，确认 无突水危险后，方可前进。 （1）接近水淹或可能积水的井巷、老空或小煤矿时； （2）接近水文地质复杂的区域，并有出水征兆时； （3）接近含水层、导水断层、溶洞和陷落柱时； （4）打开隔离煤柱放水时； （5）接近有出水可能的钻孔时； （6）接近有水或稀泥的灌泥区时； （7）底板原始导水裂隙有透水危险时； （8）接近其它可能出水地区时。 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 61 页 10 设计矿井基本技术经济指标 序号技术经济指标项目单位数量或内容 1煤层牌号低硫肥煤 2可采煤层数层2 3可采煤层总厚度m4.07 4煤层倾角5 1、矿井工业储量Mt113.96647 5 2、矿井可采储量Mt84.7584 1、矿井年工作日数d330 6 2、矿井日采煤班数班3 1、矿井年生产能力Mt/a1.2 7 2、矿井日生产能力t/d3775.68 8矿井服务年限a54.33 井田走向长度m5160 9 井田倾斜长度m3980 瓦斯等级低瓦斯 10 瓦斯相对涌出量m3/t/d0.44 11通风方式两翼对角式 1、矿井正常涌水量m3/h100 12 2、矿井最大涌水量m3/h240 13 开拓方式（指井筒形式、水 平） 立井单水平开拓 14水平标高m+490 1、生产的工作面数个1 15 2、备用工作面数个0 16采煤工作面年进度m1584 1、移交时井巷工程量m6700 17 2、达产时井巷工程量m11000 18开拓掘进对数个1 19运输大巷运输方式胶带运输 20辅助大巷运输方式无轨胶轮车运输 21矿车类型自制平板车 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 62 页 22电机车 1 类型台数2 23设计煤层采煤方法综采一次采全高 （1）工作面长度m200 （2）工作面推进度m/月144 （4）工作面效率t/工31.46 24 （5）工作面成本元/t11.72 参考文献 1.徐永祈：采矿学 ，中国矿业大学出版社，2003 2.陈昌荣：地质学基础 ，中国矿业大学出版社，1994 3.吴则智：兖州矿区综合机械化放顶煤开采的实践与认识 ，煤炭工业 出版社，1997 4.戴绍城：高产高效综合机械化采煤技术与装备 ，煤炭工业出版社， 1997 5.陈炎光、徐永祈：中国采煤方法 ，中国矿业大学出版社，1991 6.冯昌荣：煤矿矿井采矿设计手册 ，煤炭工业出版社，1984 7.钱鸣高、刘庭成：矿山压力及控制 ，煤炭工业出版社，1991 8.于海勇：放顶煤开采的基础理论 ，煤炭工业出版社，1995 9.王省身：矿井灾害防治理论与技术 ，中国矿业大学出版社，1989 10.冯昌荣：采矿工程专业毕业设计指导 ，中国矿业大学出版社，1996 11.岑传鸿：采场顶板控制与检测技术 ，中国矿业大学出版社，1998 12.林在康、左秀峰：矿业信息及计算机应用 ，2000 13.蒋国安、吕家立：采矿工程英语 ，1998 14.全国自然科学名词审定委员会：煤炭科技名词,1996 15.郑西贵：采矿 CAD2006 入门与提高 ，2006 16.综采设备管理手册编委会：综采设备管理手册 ，煤炭工业出版 社，1994 17.能源部：煤矿安全规程 ，煤炭工业出版社，1992 18.中国煤矿专用设备成套服务公司：采煤机械化成套设备参考手册 ， 煤炭工业部，1984 19.煤炭部：煤炭工业设计规范 ，煤炭工业出版社，1979 20.中国统配煤矿总公司物资供应局：煤炭工业设备手册 ，中国矿业大 学出版社，1992 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 63 页 21.洪晓华：矿井运输提升 ，中国矿业大学出版社，2000 22.东兆星、吴士良井巷工程 ，中国矿业大学出版社，2004 23.黄元平：矿井通风, 中国矿业大学出版社，1995 24.杜计平：特殊开采方法 ，中国矿业大学出版社，2002 25.林在康：井筒断面图册 ，中国矿业大学出版社，2008 26.林在康：巷道断面图册 ，中国矿业大学出版社，2008 27.林在康：井底车场图册 ，中国矿业大学出版社，2008 28.林在康：风机装置性能图册 ，中国矿业大学出版社，2008 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 64 页 矿井辅助运输方式的选择与比较矿井辅助运输方式的选择与比较 摘摘 要要: : 通过对目前国内外主要辅助运输设备的使用情况分析, 阐述了 矿井辅助运输方式的选择的重要性，结合塔山矿井开拓方式和井下煤层的 开采技术条件, 对近水平煤层辅助运输方式进行选择与比较。 关键词关键词: 矿井 辅助运输 方式 选择 Abstract: Based on the current domestic and international transportation equipment, the main supporting the use of analysis, on the mine-assisted mode of transport for the choice of the importance of Tashan mine and explore ways of underground coal mining conditions, the level of near-assisted mode of transport coal to choose And comparison. Key words: mine ；Auxiliary transport；Way；Choose 一、概述 煤矿井下辅助运输的对象是指除煤炭之外的各种运输之总和，主要包 括:从工作而.采掘出来的下矸石运到地面，把支架、设备、材料及充填材料 从地血运到工作面，待修理(或待回收)的支架、设备从工作面运到地面，以 及部分材料、设备在井下周转使用;此外，还包括人员从地面(或井底)运送 到工作地点或从工作面运送到地面(或井底)。 国外发展相应用高效辅助运输装备己有 60 多年的历史，1939 年就己开 始在煤矿井下应用柴油机为动力的辅助运输装备。而我国 1978 年才开始研 制，到 1986 年，国内虽有辅助运输装备应用，但功率都比较小，不能满足 高产高效矿井建设的需要。1987 年，我国开始了大功率辅助运输装备的研 制。 经过多年的努力，我国煤矿的开采技术有了突飞猛进的发展。采掘机 械化程度有了很大的提高。今天无论在矿井总产和工作面单产方面都已接 近或达到发达国家的先进水平。回采面效率与英国、德国高产综采工作面 相比也基本相当。但如果加上从事辅助运输的人员，差距就大了。我国掘 进队中一般有 30%50%的人员从事辅助运输。比国外高出 1.2 倍，而且仍 然不能保证掘进机正常工作，经常停工待料。据统计，我国煤矿辅助运输 人员约占矿井职工总数的 l/3 以上，有些矿甚至占到 50%，与国外先进采煤 国家相比差距很大。综采工作面搬家，国外一般仅需 l2 周即可完成，用 工 200500 个。而我国煤矿传统方式需要 2545d，用工 5000 个以上。综 采矿井每采一百万吨煤辅助运输用工 8001200，是先进国家的 710 倍。 辅助运输的安全状况也不好，其事故率大约占矿井下工伤事故总数的 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 65 页 30%，仅次于顶板事故，而且呈上升趋势。其主要原因就是我国煤矿辅助运 输系统落后，效率太低，且不安全。近年来除了少数矿采用了一些新型高 效的辅助运输设备以外，大多数煤矿的辅助运输系统仍然是小绞车、小蓄 电池机车等多段分散落后的传统方式，与综采综掘等现代化系统很不相称。 它严重影响矿井全员效率的提高和煤矿安全生产，己经成为制约我国煤炭 生产发展的薄弱环节。 我国煤矿辅助运输机械化起步较晚，直至 70 年代后期开始这方面的工 作。80 年代把“矿井高效辅助运输设备的研制”列入了“七五”国家科技 攻关计划。到目前为止，我国已先后研制成功并定型生产了一些新型高效 的煤矿辅助运输设备，如柴油机单轨吊、钢丝绳牵引卡轨车、柴油机胶套 轮车、无轨胶轮车以及常州科试研制成功的无极绳巷道连续牵引车等。这 些产品的研制成功并定型生产、改变了我国煤矿无国产辅助运输设备可选 的状况。有些设备如柴油机胶套轮车、柴油机单轨吊、无轨胶轮车和巷道 连续牵引车，在我国许多煤矿生产实践中已经得到了推广应用，并产生了 巨大的经济和社会效益。有的产品如 CK-66 型柴油机胶套轮车的主要技术 性能参数，已经达到了国外同类新产品的水平，某些性能参数如牵引速度， 牵引力和使用范围等己经超过国内外同类型产品。无极绳巷道连续牵引车 为我国首创，深受煤矿欢迎。神华矿区大柳塔煤矿和充矿集团济三煤矿引 进的无轨胶轮车运输系统也取得了可喜的成绩，创造了 10d 运送和安装完 一个综采面的我国综采搬家的最快速度。今天，国产加引进的新型高效煤 矿辅助运输设备的品种已有不少。配套设备也基本齐全，但并未形成气候， 我国煤矿的辅助运输面貌仍然变化不大。目前除大柳塔、济三煤矿等少数 几个矿井外，绝大多数煤矿尚未实现从地面或从井底车场直至采区工作面 端头不经转载的直达运输，而是分阶段运输。从井上材料、设备供应点到 井下工作面使用地点，要经过多次转载。效率低，事故多。占用设备和用 工人数也多。特别是采区的辅助运输机械化程度还相当低，这种状况长期 得不到改变。原因主要有三方面: (1)前几年，我国煤炭行业不景气，煤炭市场持续疲软，不少煤矿处于 停产半停产状态。企业严重亏损，资金周转十分困难。有限的资金只能分 配给采掘支护和煤炭运输设备，以维持生产。煤矿的任务是出煤，有了煤 才有其它一切。煤矿领导的眼光自然首先注意的是能直接出煤的设备，至 于辅助运输现代化，则是“锦上添花” ，有些人称之为“高消费” ，更何况 我国劳动力资源丰富，价格低廉，所以宁可多用人也不发展机械化。受其 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 66 页 影响，科研和制造单位也因资金不足，投入甚少，人才流失，设备老化， 困难重重。 (2)辅助运输设备本身还不大完善。国产设备产品质量不稳定，不可靠， 故障多，且价格偏高，也不成系列，设计不便选用。某些产品的技术性能 还有待提高。引进产品价格高昂，备件短缺维修困难。售后服务跟不上， 一股煤矿承受不起，某些进口产品技术性能也不完全适合我国国情。另外， 许多煤矿辅助运输设备的技术含量较高，如柴油机胶套轮车集内燃机、机 械、电气和液压技术为一体，技术难度较大。煤矿运输队伍的工人文化程 度较低，一时难以掌握，影响设备的使用、维修和推广。 (3)早年投产的一些老矿井，巷道断面小，底板起伏多，转弯半径小， 支护强度低，上下山坡度大等等，限制了大型现代化辅助运输设备的应用， 形成了转载多，运输环节多，系统复杂，效率低的局面。有些新建或经过 技术改造的矿井，虽然巷道断面加大了，支护情况也有所改善，但受地质 条件如底鼓严重，断层多等的限制，以及巷道支护强度或建井投资的影响， 仍然不能采用新型高效的辅助运输系统。 由于上述诸多方面因素的制约，近年来我国煤矿辅助运输机械化现代 化的发展速度缓慢，道路艰难曲折。 二、矿井辅助运输的主要类型 煤矿使用新型辅助运输设备经过十几年来的引进、研制、试验、提高 等阶段的努力，已经形成了一定的规模和系列。这些设备按动力源划分， 分为:钢丝绳牵引，电牵引，柴油机牵引。按机车类型来划分分为:调度绞车， 无极绳绞车，单轨吊挂机车，窄轨 机车，普通轨胶套轮机车，专用轨及普通轨卡轨机车，半卡轨机车， 齿轨机车和无轨胶轮机车等多种形式。这些设备的使用，不仅改变了煤矿 井下辅助运输设备的落后面貌，也为减少事故、提高全员效率提供了保障。 我国已先后开发研制了单轨吊车、卡轨车、齿轨机车、胶套轮机车、 无轨胶轮车、架空单绳运人系统等儿大类型。几种类型的设备开发现状如 下。 1 单轨吊车 单轨吊车分为防爆低污染柴油机和防爆特殊型蓄电池 2 种动力形式 7 种型号的机车，其中有 66，30，22，15kw，防爆柴油机驱动的液压传动和 机械传动方式的单轨吊车和 25，45kw 防爆特殊型蓄电池驱动的单轨吊以及 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 67 页 电动(防爆电动机)单轨吊车。同时投入应用的有 12t 起吊梁、安全制动车、 防爆道岔、多功能上梁机、调度吊车等配套设备。目前已形成矿井型单轨 吊运输系统的有，山西潞安矿务局漳村矿和常村矿。应用最早的漳村矿， 于 1990 年全系统通过鉴定，由地面通过斜井到采区工作面共安设有 1 万多 米轨道线路，配置了 9 台不同大小功率的单轨吊车。运行近 10 年来，承担 了该矿人员、设备、材料的运输任务，尤其在综采支架整体搬运中更具有 快速、高效的特点。此外，在汾西、开滦也分别进行了应用，在韩城、永 夏矿区的新建和扩建矿井中也选用了单轨吊车运输。 单轨吊车的优缺点如下: 其主要优点是:利用吊轨运输，不占用底板，在大断面巷道使用时，底 板上可设置胶带机等设备，能充分利用巷道空间。自身可随时起吊重物， 便于装卸。另外，运距可以很长，也可以分支。一般结构的单轨吊挂机车， 可以爬 18的坡道。 其缺点是:柴油机排气有污染，需要新鲜风流稀释。由于轨道吊在顶板 上，对巷道的支护质量要求较高，除能承受顶板压力外，还要能承受货载 的重量和运动冲击，以确保运输安全。 2 卡轨车 从动力源上分有钢丝绳牵引和柴油机牵引两种形式，牵引绞车有电动 和液压两种，轨道形式分为普通轨卡轨和槽钢轨卡轨，卡轨方式有内卡式 和外卡式，轨距为 600mm 和 900mm。我国自行开发的已有十几种型号， 已在开滦、潞安、充州、峰峰、邢台等矿区应用，其中最早应用在 1986 年 在开滦唐山矿，应用 4 年中完成了 8 个综采工作面和 2 个高档普采工作面 的安装和拆除运输工作，并担负回采、掘进生产的运料，比传统的方式工 效提高 45 倍。 钢丝绳牵引卡轨车优缺点如下: 钢丝绳牵引卡轨车的主要优点是:具有较大的爬坡能力，最大能爬 25 45的坡道，无空气污染，减少了辅助运输设备和人员。适合在有起伏变 坡和水平拐弯的巷道中,实现材料、设备及人员的直达运输,安全可靠,大大提 高辅助运输的工作效率。在起伏变坡点或水平拐弯处增设护轨,矿车和材料 车可以方便地进出,无需转载、安全快速、灵活方便,实现材料、设备及人员 的直达运输,大大提高辅助运输的工作效率。信号通讯系统采用斜井人车信 号或泄漏通信信号,实现绞车司机与跟车司机的联络。和调度绞车接力运输 方式相比，需布置 8 台绞车。每班占用辅助人员 13 人，采用卡轨车后只需 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 68 页 8 人，可节省 5 人，且随距离增长，节省辅助运输设备、人员越多。 钢丝绳牵引卡轨车的主要缺点是:运距受绳的限制，不能很长，也不能 分支。另外，维护量大，钢丝绳及托滚、挡绳轮磨损严重。底鼓严重的巷 道，很难保证轨道的铺设质量，影响运输安全。 3 齿轨卡轨胶套轮机车 齿轨卡轨胶套轮机车在部分坡度较大的多条巷道运输，实现从大巷直 到顺槽的设备、材料的连续运输而开发的齿轨卡轨胶套轮机车，最大运行 爬坡达到 18。66kw 防爆低污染柴油机驱动、液压传动的齿轨胶套轮机车 在大同、潞安、晋城、神华等矿区应用取得了显著的经济效益，比传统的 运输方式减少人员 60%70%，节约时间 2/3，提高工效 58 倍，年可取 得效益 500 多万元。 齿轨卡轨胶套轮机车优缺点如下: 齿轨卡轨胶套轮机车优点是:这种车的牵引力很大，可达几千牛或几百 千牛，因此可爬更大的坡度。但轨道须要装设牢固。考虑到机车的运行稳 定性和运行安全，齿轨卡轨胶套轮机车一般使用坡度控制在 18以下。也 具有三种制动形式和多种保护功能。另外机动灵活、运距长，不同的车型 可以适应不同的条件，普通轨齿轨车、卡轨车与巷道原有轨道通用，不需 改造。 其缺点是:柴油机排气对空气有污染，需要有足够的新鲜空气稀释。目 前这种机车在我国使用较多。 4 无轨胶轮车 无轨胶轮运输车适用于底板条件好,倾角不大的近水平煤层巷道中,特别 适用于倾角小于 12的副斜井,实现人员、材料和设备的直达运输,不需转载,大 大提高了辅助运输的效率。 (1)多功能客货两用胶轮车(TY6/20FB)。该车由煤炭科学研究总院太原 研究分院为神东大柳塔煤矿研制,目的是替代国外进口的同类车辆。该车采 用防爆柴油机 MWMD916-6 型,传动方式为液力机械传动,选用克拉克公司传 动系,车型为前后机架铰接式,便于快速更换客货车厢,额定装载量 6 t,乘坐定 员为 20 人。 (2)轻型自卸胶轮车(TY3061FB)。该车型由煤炭科学研究总院太原研究 分院为神东补连塔煤矿研制,研制目的是利用现成的汽车零部件进行改装设 计,开发适合我国国情的成本低、上马快的防爆井下轻型自卸车。该车选用 国产 3 t 级的轻型载货汽车底盘,对其动力系统、进排气装置、电器系统进行 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 69 页 了防爆改装,采用了尾气净化装置,具有价格低、结构简单、适合国情等特点。 (3)WCQ-3 型无轨胶轮车。该车型由兖矿集团常州科研所为兖矿集团济 三煤矿设计研制。主要用于井下材料、设备、矸石的运输。该车采用 MWMD916-6 型防爆柴油机,前后车架中央铰接方式,全液压动力转向机构,液 压机械传动,载重 3 t,机车速度 020 km/h。 (4)WC-8 型无轨胶轮车。该车型由兖矿集团常州科研所在 WCQ-3 型无 轨胶轮车的基础上,根据现场使用要求,提高载重能力而研制的。它选用了美 国卡特彼勒防爆柴油机,功率为 75 kW,载重 8t,并在整车结构上进行了一些改 进,主要是提高了整车强度。 该机车是由防爆低污染柴油机及防爆特殊型蓄电池驱动的井下胶轮运 输车，使用充气式和实芯轮胎。目前除引进美、英、澳的部分车型外，我 国自行研制开发的有 FNJ 一 30 型运人车，WY-20 型运煤车及 DZY 一 16 型支架运输车，分为机械传动和液压传动方式。在大同、充州、潞安、东 胜