店考煤矿通风设计-毕业论.doc

摘摘 要要 安全项目的设计建设始终是煤矿生产中非常重要的一部分，它不仅关系到煤矿 生产人员的人身安全，更与煤矿生产的总工程密不可分。本设计根据店考煤矿的各 项实际指标参数以及现有的安全生产技术水平，对店考煤矿做了全面的安全生产设 计。设计除对煤矿进行基本设计以外，还就该煤矿的灾害进行大体分析，并重点就 瓦斯灾害防治作出具体设计。按照店考煤矿的开拓方式和地质构造，选用合理的通 风系统，对综采掘进工作面以及硐室通风，井下通风设施和构筑物等内容进行具体 设计。 店考煤矿年产量 1.20Mt/a 为新矿井通风设计，该矿设计可采储量为 9489.38 万 吨,服务年限为 56a。设计采用主斜副立的联合开拓方式，划分三个采区。 店考煤矿矿井通风方式选用中央并列通风系统，及抽出式的通风方法，采煤工 作面采用“V”型通风上行风，掘进工作面采用压入式通风。矿井容易时期设计需 风量为 61m3/s，矿井困难时期设计需风量为 66m3/s，相对应的选择矿用防爆轴流式 主要通风机 2K60 两台及功率 160Kw 的 Y-315L1-2 电动机一台，且对矿井所需通风 设备和构筑物进行了具体选择安排。 关键词：通风方法；瓦斯灾害防治；矿井通风 Abstract Design and construction of the security project is a very important part in the production of coal mine production, it is not only related to the coal mine production staffs personal safety, but also is inseparable to the total project of mine production. This design according to the actual parameters and the existing-technical level of safety in production of Diankao coal mine, design comprehensive safety production of this coal mine. This design in addition to the basic design of the coal mine generally analysis mine disaster, and focus on the prevention and control of gas disaster make specific design. According to the development method and geological structure of Diankao coal mine, it choose reasonable ventilation system and make the specific design for fully mechanized heading face, chamber ventilation, underground ventilation facilities and structures. Diankao coal mine annual output is 1.20Mt/a, this design is make for the new mine ventilation, and its coal recoverable reserves is 94893800 tons. This coal use the main diagonal auxiliary vertical alliance development, and divided into three mining area. The mine ventilation of Diankao coal mine choose the central parallel ventilation system and exhaust ventilation draft type, Coal mining face use “V“ type ventilation. The tunneling working surface use blowing ventilation. Mine easily during the design required air volume is 61m3/s, during mine difficult design required air volume is 66m3/s,select the corresponding explosion-proof axial flow ventilator two 2K60 and power 160Kw Y- 315L1-2 motor a, and on mine ventilation required equipment and structures for the specific arrangement. Keyword: ventilation methods；gas disaster prevention；mine ventilation 目目 录录 1 井田概况井田概况1 1.1 矿区开发情况1 1.2 设计依据1 1.2.1 主要技术资料 1 1.2.2 主要原则 1 1.2.3 指导思想 2 1.3 设计概况2 1.3.1 地理概况 2 1.3.2 工程建设性质 4 1.3.3 井上下主要运输系统 5 1.3.4 提升系统 7 1.3.5 供排水系统 7 1.3.6 压缩空气系统 7 1.3.7 供电及通讯 8 1.3.8 地面设施 8 1.3.9 技术经济 8 2 矿井开拓与开采矿井开拓与开采.11 2.1 煤层埋藏及开采条件11 2.1.1地质构造及特征11 2.1.2煤层及煤质12 2.2 矿井主要灾害因素及安全条件12 2.3 矿井开拓系统13 2.3.1 井田境界 13 2.3.2 储量、设计能力、服务年限及工作制度 14 2.3.3 井田开拓方案 15 2.3.4 井筒 17 2.3.5 采区划分 19 2.3.6 主要巷道 19 2.4 井下主要硐室19 2.5 井上、下爆炸材料库19 2.6 安全出口19 3 采区巷道布置及开采方法设计采区巷道布置及开采方法设计.20 3.1 采区巷道布置20 3.1.1 采区巷道布置 20 3.1.2 采煤工作面布置 .20 3.1.3 采区煤炭运输、辅助运输、通风及排水系统 21 3.2 采煤方法的合理性分析22 3.3 采掘设备22 4 矿井通风矿井通风.26 4.1 通风系统26 4.1.1 矿井通风方法 26 4.1.2 矿井通风方式 27 4.2 矿井风量、风压及等积孔28 4.2.1 矿井风量计算和分配 28 4.2.2 矿井风压计算和分配 31 4.2.3 全矿井通风总阻力的计算 34 4.2.3 等积孔计算 36 4.3 掘进通风36 4.3.1 掘进通风方法 36 4.3.2 通风设备 37 4.4 硐室通风38 4.5 井下通风设施及构筑物38 4.6 矿井主要通风机及矿井反风39 4.6.1 矿井主要通风机 39 4.6.2 矿井反风 41 4.7 降温措施及设备选型41 4.7.1 矿井致热因素 41 4.7.2 矿井热害危害 42 4.7.3 降温措施 42 4.8 井筒防冻43 5 瓦斯灾害防治瓦斯灾害防治.45 5.1 瓦斯灾害因素分析45 5.2 防爆措施45 5.2.1 防止瓦斯积聚 45 5.2.2 控制和消除引爆火源 45 5.3 隔爆措施46 5.3.1 隔爆相关规定 46 5.3.2 隔爆水棚的布置与计算 46 参考文献参考文献.49 致致 谢谢.50 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 1 1 井田概况井田概况 1.1 矿区开发情况 大同煤矿集团有限责任公司店考煤矿位于左云县境内，井田面积约 34.0649km2, 工业储量 11861.7315 万吨，预计生产能力 1.20Mt/a，煤炭资源丰富，煤质好、灰粉 低，非常适合于重工业使用。设计该矿以煤炭采掘为主，兼营煤机修造、建筑材料 生产、铸造、机械加工、煤矸石发电以及高岭土煤矸石加工等多行业的综合经济体 系。 1.2 设计依据 1.2.1 主要技术资料主要技术资料 1.采矿工业设计手册 2.煤矿安全规程 3.采煤方法图册 4.液压支护手册 5.煤矿安全操作规程 6.煤炭工业设计规范 7.山西大同大学煤炭工程学院毕业设计任务书 8.煤矿地质学 9.矿山电工学 10.矿井通风 11.矿井瓦斯灾害防治与技术 12.矿井通风设计及专项毕业设计任务书 13.矿井通风系统及安全专项设计内容编制大纲 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 2 1.2.2 主要原则主要原则 1.国家工程建造强制性条例及有关的安全规程、技术规范、技术规定等； 2.本地区地方相关部门设立的有关供电、供水、运输的规章制度。 1.2.3 指导思想指导思想 本设计结合矿井现有开采条件，采用国内先进可靠的的技术和设备，在减少工 程量的前提下，尽量用较小的投资获得较大的收益。本着最大限度的回收资源、保 障安全和提高工效的原则，结合煤层赋存的特点，充分利用现有的开采设备，最大 限度地降低矿井建设投资，力求达到工程量小、投资少、工期短、工艺新的目的。 进而将本矿井设计成为相关领域内技术领先、工艺先进、效率高、效益好的安全高 效新型的现代化矿井。 1.3 设计概况 1.3.1 地理概况地理概况 1.矿区地理位置 店考煤矿生产系统的工业广场位于左云县境内，东距同煤集团 28km，公路里程 约 48km；西距左云县 11km，公路里程约 13km。 2.交通情况 店考煤矿井田东距大同市约 58km，西距左云县县城约 14km，其西北边界有 109 国道通过；井田内有店考煤炭集运站，与京包线、大秦线等铁路干线相连；矿 井工业广场与各乡村、各煤矿之间有简易公路相连，交通非常便利。详见图 1-1 交 通位置图。 3.地形地貌 店考煤矿井田地处山西黄土高原和内蒙古高原的交汇地带，属于晋北低山丘陵 区域黄土丘陵地貌，地形起伏均一变化，冲沟发育。南高北低，海拔标高变化 13401480m，最高海拔标高为 1647.9m，最低海拔标高为 1209.2m，最大相对高差 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 3 为 438.7m。 4.水源条件 店考煤矿井田内水系几乎不发育，距离较近的大型水系发育位于十里河上游段， 在近井田边界外由西向东流过，只有一段流经井田范围。十里河常年有水，往东北 流入御河，再汇入桑干河。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 4 图 1-1 店考煤矿井田交通位置图 比例：1:1000000 店考煤矿工业场地范围内无经济可靠便于使用的地表水利用，地下水同样缺乏。 项目初期水源可用店考煤矿集运站已有的自备井一口，取用地下水，出水量 480m3/d。项目永久水源可自临近的燕子山矿井输水至本项目工业场地，输水距离 约 11km，输水能力要求达到 6000m3/d。 矿井建成后，井下正常排水量为 480 m3/h，最大涌水量为 680m3/h，生活污水量 为 671.53m3/d，经处理后可作为地面生产和绿化、井上下消防、井下防尘洒水等的 供水水源。生活污水经处理后仅用于选煤厂生产补充用水和工业场地防尘洒水、绿 化等供水水源。 5.气象 店考煤矿矿区属半干旱大陆性季风气候，冬季严寒、夏季炎热，气候干燥，风 沙较多。全年平均气温低，年均气温为 5.5，一月均温13.7，七月均温 22.3， 以年温差与日温差较大为特点，极度最高温度为 39.2，极度最低温度为34.3， 平常日温差在 19左右。 年降雨量分配非常不均，降水多集中于 7、8、9 三个月，约占全年降水量的 75，终年最大降水量为 625.2mm，终年最小降水量为 254.3mm，终年平均蒸发量 为 1839.8mm。 风沙天气占全年天气的 35左右，一般集中在春冬两季。 冻土月份一般为 11 月至第二年 4 月份，最大冻土深度为 1.58m。 6.地震 该矿井田地区内地震基本烈度属度区，地震动峰值加速度为 0.14g。区内地震 情况见表 1-1 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 5 1.3.2 工程建设性质工程建设性质 店考煤矿为新建矿井。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 6 表 1-1 近井田地区地震情况统计表 序号序号 地震日期地震日期 年年 月月 日日 地震地点地震地点 震中位置震中位置 北纬北纬 东经东经 震级震级 （MlMl） 震源震源 深度深度 （kmkm） 备注备注 11022.4 怀仁 3907113016.5 21305.5 怀仁 3908113016.5 31307 大同 41333-1368 应县 51582.3 大同 400011206 61626 灵丘 3924114127 71676.9 朔州 8 康熙 22 年忻州 91962.6.5 左云 4024112064.5 101970.3.29 阳高 4014113303 111977.2.2 右玉 4011112155 121978.6.01 盘道 3952113334.9 131988.7.31 盘道 3952113333.024 14 1989.11.18 大同阳高 6.1 15 1992.12.26 大同后郭家坡 4010113043.3 16 1995.11.13 大同新荣镇 4017113143.417 17 1995.11.29 大同周家店 4004113173.120 181997.2.10 大同长胜店 4000113303.315 部分地震日期、 位置、震级及震源 深度数据缺失或不 准确。 1.3.3 井上下主要运输井上下主要运输系统系统 1.地面运输 公路交通：矿区临近 109 国道，东侧约 1.4km 处有云西店湾干线公路由北向 南经过，距同煤集团总公司约 30km，公路里程约 50km。 铁路交通：煤矿设计铁路专用线于东部和北部有大同-高山、大同-黑流水运煤 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 7 铁路支线和大同市万通煤炭集运站与其相连，运输设计能力为 2000kt/a。 除此之外，矿区和周边各县、乡村之间均有不同等级的公路相通，交通非常便 利。 本矿设计运输以铁路和公路运输共同提供井上运输条件，可为矿区的开发、建 设提供便利的外部运输条件。 2.井下运输 运煤系统线路：采煤工作面运输平巷运输大巷主斜井胶带输送机地面。 运料系统线路：将各个带区所需要的材料和设备，通过副立井提升设备下放至 井底车场，再由井底车场通过轨道大巷、工作面材料平巷运输至各个工作面。 1）井下主要运输方式及设备 店考煤矿井下主要开拓巷道沿煤层走向布置，结合实际情况、生产规模、井田 开拓部署、井筒提升方式以及目前国内外井下煤炭运输技术装备的发展情况，设计 确定大巷煤炭运输采用胶带输送机运输的方式，其优点如下： (1)胶带输送机作业，运输能力大、连续性强、效率高、操作简便，易于实现自 动控制和集中管理，使工作面至地面的煤炭运输连续高效； (2)胶带输送机的系统简单、生产环节少、使用生产人员少、维修工作量小，对 辅助运输的干扰小，对提高矿井生产效率和生产安全系数有极大的促进作用； (3)胶带输送机运输时，适应煤层变化能力强，初期工程量小，可多做煤巷少做 岩巷，对矿井环境保护和快速采掘交替有良好影响； (4)从矿井规模适应性来看，煤炭运输采用胶带输送机运输易于与相应的大型生 产工作面的生产能力以及工作面运输设备相匹配，迎合着我国煤炭工业发展的生产 快速高效趋势。 根据矿井开拓布置，井下布置有三个采区，大巷煤炭运输采用带式输送机，大 巷带式输送机运量大且运距长，其运输线路为：原煤在工作面经破碎机破碎后由转 载机转载至运输平巷输送机，经运输平巷胶带输送机运送至水平大巷，再经转载机 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 8 转载至大巷带式输送机，由大巷带式输送机将井下原煤由主斜井带式输送机提升至 地面。 井下运输大巷主要运输设备使用 DX4-GX1000 型号胶带输送机，其输送能力为 1000t/h，输送长度 2000m，带宽 1000mm，配套电机功率 3375kw。 2）井下辅助运输方式及设备 井下轨道大巷采用连续运输车运输，铺设 600mm 轨距的 30Kg/m 钢轨；回风顺 槽内辅助运输采用 JD-40 型调度绞车；运料选用 1t 材料车，型号 MC1-6B；一般设 备运输选用 1t 平板车，型号 MP1-6A；重型设备采用载重量 10t 的重型平板车。 1.3.4 提升系统提升系统 本设计选用胶带输送机来担负本矿主斜井的提升运输任务，主斜井胶带运输机 选用 ST2500 型号胶带机，带宽 1200mm，带速 3.15m/s，运量每小时 227t，同时配 备三台型号为 YB400S2-4 电机。 1.3.5 供排水系统供排水系统 1.供水 矿井工业广场周围居民主要饮用水为泉水和上层滞水，煤矿生产需水量很大， 主要由井田东部的向斜轴部太原组灰岩 K2、K3水供应，此含水层水质差，但水量丰 富，距离地表近，埋藏较浅，易开采。另外一供给水源是奥灰水，且该含水层水质 好，水量同样丰富，缺点是埋藏深且不容易开采。 2.排水 店考煤矿开采煤层，无任何水害影响，矿坑涌水皆为顶板裂隙渗水，其矿井涌 水量为 35m3/h；主水泵房现安设 D46-3010 型水泵 3 台，电动机功率为 75kW，额 定扬程 300m，额定流量 46 m3/h。正常涌水时为 1 台工作，1 台备用，1 台检修，利 用坑下水仓贮水同时将坑下水经管道排出地面，处理后可以供应居民使用。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 9 1.3.6 压缩空气系统压缩空气系统 本设计按全矿井用风量配备空压机，为井下风动工具及制氮设备提供压缩空气。 共选用 M350-2S 型螺杆空气压缩机 6 台，5 台工作，1 台备用。空压机单台排气量 64.1m3/min，额定排气压力 0.85Mpa，配套电动机功率 350kW。 1.3.7 供电及通讯供电及通讯 店考煤矿工业场地四周电网密集，可以保证矿区正常生产的全部用电需要。 根据煤矿安全规程中的要求：矿井应有两回电源供电，当任一回路发生故 障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。故本矿井供电选用两回独立的电 源线路，根据本矿井附近现有的电源条件，设计在本矿井工业场地内建 110kV 变电 所。 为加强井下通讯保障，下放井内两条矿用通讯电缆，由地面生产调度总机沿副 立井井筒铺设引线至井底车场内装备的矿用本安型交接箱。经多个矿用本安型通信 分线盒，分别引线至各煤层采掘工作面、主排泵房、主变电所、井底车场、大巷运 输皮带及绞车硐室、消防器材库、爆破材料库等设有本安型电话机的硐室。此外， 采煤工作面、井底煤仓上下处、井口房和井底车场设有专用直通调度室的电话。 1.3.8 地面设施地面设施 场区内建、构筑物按功能大致分为五大功能区，其中包括：主要生产区（主井 场地及选煤厂） 、辅助生产区、行政福利区（场前区） 、通风区（含黄泥灌浆防灭火 设施） 、消防救护区。 1.3.9 技术经济技术经济 1.技术经济指标 根据店考煤矿的地质条件、开拓方式、采煤方法，各生产系统的主要技术方案、 设备选型，采区、回采工作面以及工作人员的数量和主要参数等，绘制投资情况经 济技术指标表 1-2 如下。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 10 2.劳动定员 该矿井设计生产能力为 1.20Mt/a，年工作日 330 天，设计日生产能力为 3636t/ 天，每天三班作业，全员效率为 6.5t/工，经计算矿井在岗总人数为 570 人，详见表 1-3。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 11 表 1-2 矿井主要技术经济指标表 序号序号项目名称项目名称单单 位位指指 标标备注备注 1 矿井设计生产能力万 t 120 2 年产量万 t 122.33 3 日产量 t3706 4 矿井服务年限年 56 5 矿井设计工作制度三八制 6 年工作天数 d330 7 日工作班数班 3 二班出煤 8 煤质半亮煤和半暗煤 9 工业储量万 t 11861.7315 10 可采储量万 t 9489.3852 12 可采煤层平均厚度 m3.4 13 煤层倾角度 010 14 煤的容重 t/m31.4 17 井田面积 km227.49 19 回采工作面长度 m170 21 采煤方法长壁采煤法 22 顶板管理方法全部跨落法 23 采煤机械滚筒采煤机 24 工作面支架形式液压支架 25 工作面运输机械刮板输送机 26 顺槽运煤机械皮带 1000mm 27 大巷运煤皮带 1000mm 28 掘进工作面个数个 2 29 职工在籍总人数人 570 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 12 表 1-3 劳动定员汇总表 序号序号工种工种出勤人数出勤人数在岗系数在岗系数在岗人数在岗人数 井下生产工人2571.5386 地面生产工人601.484一 原煤生产工人小计317470 管理及技术人员401.040 二 生产人员小计357510 三服务人员401.040 四其它人员201.020 合计417570 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 13 2 矿井开拓与开采矿井开拓与开采 2.1 煤层埋藏及开采条件 2.1.1 地质构造及特征地质构造及特征 井田含煤地层包括上煤系大同组及下煤系太原组、山西组，井田位于大同向斜 西北翼。其地层类型为缓倾斜的单斜构造，地层走向 185190；倾向 95100； 倾角 010，一般为 35左右。井田内构造受区域应力场所制约，表现为两期， 燕山运动构造应力场为由北西、南东方向挤压，形成大同向斜，喜马拉雅运动构造 应力场发生很大变化，主要受右旋剪切拉张作用，使原先形成的压性断裂转变为张 性，其表现形式为以小型褶皱构造为主，以断裂构造及煤层陷落柱为辅。 1.断裂构造 口泉断裂：南起山阴上神泉，向北东经大峪口、鹅毛口、口泉直到振川堡一带， 长约 100km，总体走向北东 30，倾向南东。倾角 70左右，该断裂形成于中生代 燕山运动，形成时鹅毛口村北、南东上盘集宁群麻粒岩仰冲到寒武、奥陶、石炭、 二叠及侏罗系地层之上，断距达 15002000m。新生代该断裂的应力场向相反的方 向逆转，南东盘下滑近 2000m，据大地物探资料，该断裂已下切到距地表 15km，故 它应属深大断裂 竹林寺麦胡图逆断层。总体走向 NW320倾向北东，倾角 6570，其 形成于中生代燕山期，在竹林寺小站段，北东（上）盘集宁群麻粒岩逆冲到侏 罗系云冈组之上，并使云冈组地层发生倒转，推测断距大于 1500m。 区内发育北西、北东向两组正断层，其数量多规模小，这里不再叙述。 2.陷落柱 井田中经本次勘探经综合研究发现陷落柱有 2 个。在平面上呈点式陷落，没有 延长，在相邻剖面上没有对应位置，无规律。这一特征在煤层底板等高线图上反映 清淅。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 14 XL1：位于主斜井东侧 600m 左右，为一长 800m，宽 650m 的椭圆形，推测落 差 80100m,面积约 565109m2。 XL2：位于井田西南角，长轴方向近南北向，长 350m,宽 270m，面积约 87920m2，落差约 3080m。 2.1.2 煤层及煤质煤层及煤质 1.煤层 井田含煤地层包括上煤系大同组及下煤系太原组、山西组。现主要开发上煤系 大同组的煤。 2.煤质 煤层内所产煤炭煤质一般为半亮煤和半暗煤。煤岩组分以亮煤、半亮煤为主， 暗煤少量。呈现玻璃油脂光泽，线理条带状结构，条痕呈现黑褐色，硬度一般 在 2 以下，性脆易碎，断口呈现参差状、阶梯状，内生裂隙较发育。煤层因煌斑岩 侵入受接触变质作用的影响，煤层在接触带上下盘常常伴有矽化现象，致使煤层从 本质上发生变化，色泽、光泽变暗，硬度增大，结构、构造变的模糊，内生裂隙、 外生裂隙相互交错，方解石脉体充填。煤层原煤水分（Mad）含量由 0.36%10.28%，平均 3.81%，煤层原煤灰分（Ad）含量由 3.51%39.64%，平均 28.25%，煤层浮煤 挥发分（Vdaf）4.26%44.04%，平均 34.75%。 2.2 矿井主要灾害因素及安全条件 煤层直接顶板北西部以煌斑岩为主，砂岩次之，东南部则以泥岩、砂质泥岩为 主，底板北西部以煌斑岩、泥岩为主，粘土岩、砂质泥岩次之，东南部则以砂岩、 砂质泥岩为主，泥岩次之。顶板以较坚硬岩为主，间夹厚度达 10 余米的软岩，对岩 体稳定性有影响。底板为坚硬岩，间夹较坚硬岩,岩体稳定。煤层顶板 RQD 值由 34.881.5，属岩体完整性差岩体较完整，质量等级为级；底板 RQD 值由 50.0100，属岩体中等完整岩体完整，质量等级为级。可采煤层 瓦斯含量：CH4为 0.030.77ml/g，平均 0.37ml/g；CO2为 01.25 ml/g，平均 0.152 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 15 ml/g；N2为 0.073.82 ml/g，平均 1.38 ml/g；C2-C8为 00.012 ml/g，平均 0.002 ml/g。煤层火焰长度 0200mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量为 075%，受岩浆侵 入的影响，在其内外接触带近侧之煤层已不同程度地发生了接触变质，火焰长度为 零，不具爆炸性，而远侧仍具有较强的爆炸危险性。区内煤层的煤化程度低，煤中 丝质组分含量高，存在着自燃的内在因素。从山西省煤炭地质研究所检验报告结果 看：吸氧量 0.8784cm3/g，自燃等级为级，煤的自燃倾向性为容易自燃。自燃发火 期为 6 个月。据本区全部钻孔简易测温统计分析，所有钻孔中孔内温度较稳定，平 均从 80m 处开始进入增温区，随着测量深度加深井温值逐步升高，井温梯度变化在 浅部较小，在深部井温梯度变化较大，以 80m 处为分界点，各钻孔井温梯度变化范 围为 1.533.16/100m,地温梯度平均为 2.13/100m，不大于临界的 3/100m，不 属于地温异常区。 2.3 矿井开拓系统 2.3.1 井田境界井田境界 本次设计的井田西北边界属自然边界，并为煤层露头，其余边界是根据服务年 限和生产能力圈定的，故形状较规则。井田东西长 8636.3m，南北宽 7438.9m，井田 面积 34064907.96m2，开采深度由 360m680m，块段煤层水平投影面积 26836496.73 m2 。 井田范围初步确定，并由下列 5 个坐标点连线圈定： 表 2-1 井田边田拐点坐标表 纬纬 距（距（X）经经 距距 （Y） 1X4429215.687Y19651059.447 2X4432446.134Y19655327.674 3X4436673.531Y19652354.483 4X4435287.911Y19649500.734 5X4432789.177Y19646689.613 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 16 2.3.2 储量、设计能力、服务年限及工作制度储量、设计能力、服务年限及工作制度 1.储量 店考煤矿井田全境平均煤厚为 3.4m，块段煤层水平投影面积即井田有效面积为 26836496.73 m2（已除去区域内两块陷落柱所占面积） 。店考煤矿井田内各主要可采 煤层厚度变化不大，煤层产状平缓且分布均匀，故资源储量估算方法采用水平投影 地质块段法。计算公式： Q=SHD （2- 1） 式中：Q矿井设计资源储量（t） ； S块段水平面积()； 2 m H块段平均厚度(m)； D煤层平均视密度()，取 1.3。 3 /mt 3 /mt 计算得本煤田总资源储量为 11861.7315 万吨。矿井设计可采资源储量的计算方 法为矿井设计资源储量减去工业场地、井筒、主要巷道等地的保护煤柱煤量后乘以 综采率得到的资源储量。N = Q P(设计可采资源储量=设计资源储量 永久煤柱损 失)。各类煤柱需满足建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 中的规定：主要巷道两侧各留 35m、巷间煤柱留 20m、采区边界煤柱留 20m。矿井 采区的综采率中厚煤层取 80%。则最终该矿井设计可采资源储量为 9489.3852 万吨。 2.矿井生产能力确定 店考煤矿煤层赋存条件好，煤质优良，地质构造简单，根据本井田煤层赋存条 件、资源储量、开采技术水平及装备条件、煤炭运输条件和市场需求等因素综合分 析，本井田适合建设中型矿井。经过技术分析比较后，确定矿井生产能力为 1.20Mt/a。 3.矿井服务年限 （2-)(KAZT 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 17 2） 式中：T服务年限(a)； Z设计可采资源储量(Mt)； A设计生产能力(Mt/a)，取 1.20Mt/a； K储量备用系数，取 1.4。 最终计算得：矿井服务年限为 56a。 4.矿井工作制度 设计该矿井年工作日为 330 天，每日三班作业，每班作业时长 6 小时，两班采 煤一班检修，日净提升时间为 16h。 2.3.3 井田开拓方案井田开拓方案 1.影响开拓方案的因素 影响矿井开拓部署的因素很多，如下做出简单的列举： 1)积极响应有关煤炭工业生产的技术政策，努力做到多出煤、早出煤、出好煤、 成本低、效率高的生产要求。在保证生产可靠和安全的条件下，生产系统要做到完 善、有效、可靠，尽量减少岩石巷道工程量，多做煤巷，减少开拓工程量，尤其是 减少项目初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井投产时间； 2)必须严格按照有关煤矿安全生产的规定操作，建立安全高效的通风系统，为 井下创造良好的生产条件，减少巷道维护工程量，使主要巷道始终保持良好状态； 3)合理集中部署，尽可能的简化生产系统、避免生产分散； 4)积极选用当前国家先进的生产工艺和设备； 5)在合理的安全条件下，尽可能的减少煤炭损失； 6)井田的地质构造复杂与否，工业广场的位置、井筒形式的选择、井田面积的 大小以及通风线路的长短等等都对井田开拓的部署有着相当的影响。 通过对以上因素的综合考虑，最终确定本设计井田采用主斜副立混合的开拓方 式。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 18 2.开拓方案对比 结合井田形状及煤层赋存条件，对井下开拓巷道布置提出了两个具有代表性的 井田开拓方案，对比分述如下： 方案一： 初期在选定的矿井工业场地布置有三个井筒：主副斜井、中央回风立井。 主斜井：倾角 17，净宽 4.5m，净断面 14.5m2，井口标高+1306.76m，井底标 高+917.56m，斜长 1273.02m，担负矿井的煤炭提升任务，铺设台阶，兼作矿井进风 井和安全出口。 副斜井：倾角 17，净宽 4.5m，净断面 14.5m2，井口标高+1305.21m，落底于 主采煤层，井底标高+905.0m，斜长 1281.5m，装备轨道矿车，担负矿井重、大件设 备及长材料下放等提升任务，同时担负人员及矸石辅助提升任务，铺设台阶、扶手， 兼作矿井进风井和安全出口。 中央回风立井：净直径 6.0m，净断面 27.26m2，井口标高+1355.28m，井底标 高+941.0m，垂深 360.0m，担负矿井的回风任务，装备梯子间，兼作矿井安全出口。 结合井筒落底位置、各煤层可采范围，全井田只布置一组大巷。各巷道中心线 间距 35m，全井田按开采水平均划分了 3 个采区，首采区为一采区。矿井通风方式 采用机械抽出式通风，通风系统采用中央并列式。矿井煤炭运输采用胶带输送机运 输方式，辅助运输采用轨道矿车运输方式。 方案二： 初期在选定的矿井工业场地布置有三个井筒：主斜井、副立井、中央回风立井。 主斜井：倾角 17，净宽 4.5m，净断面 14.5m2，井口标高+1306.76m，井底标 高+917.56m，斜长 1273.02m，担负矿井的煤炭提升任务，铺设台阶，兼作矿井进风 井和安全出口。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 19 副立井净直径 6.0m，净断面 28.16m2，井口标高+1351.35m，井底标高 +963.0m，垂深 387.0m，装备罐笼，担负矿井重、大件设备及长材料下放等提升任 务，兼作矿井进风井和安全出口。 中央回风立井：净直径 6.0m，净断面 28.16m2，井口标高+1355.28m，井底标 高+955.0m，垂深 360.0m，担负矿井的回风任务，装备梯子间，兼作矿井安全出口。 全井田按开采水平均划分了 3 个采区，矿井通风方式采用机械抽出式通风，通 风系统采用中央并列式。矿井煤炭运输采用胶带输送机运输方式，辅助运输采用轨 道矿车运输方式。 如下就以上两种井田开拓方案进行比较： 方案一优点： (1)主斜井施工在施工技术、地面设施、井筒装备等方面都比较简单； (2)主副斜井井口布置在选煤厂工业场地，生产系统集中省能。 方案二优点： (1)井筒工程量相对较小； (2)副立井井筒工程量相对较小，可较早落底，与其他井筒便于尽早在井底贯通。 方案一缺点： (3)主副斜井井筒工程量相对较大； (4)井筒施工工期长。 方案二缺点： (3)由于液压支架等重、大件设备和材料需要副立井往下运所以井筒断面积需要 很大，提升设备要求高； (4)由于液压支架等重、大件设备和材料和人员运输在一块，存在大马拉小车从 而造成资源浪费。 综合一、二方案优缺点，本煤矿井田开拓部署选用方案二。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 20 2.3.4 井筒井筒 根据推荐的井田开拓方案，全井田共布置三个井筒，分别为：主斜井、副立井、 回风立井。绘制三个井筒特征表如下 2-2。 主斜井：设检修道，铺设行人台阶和扶手，担负全矿井煤炭提升任务，兼做进 风和安全出口。 副立井：担负全矿井人员提升任务、提升矸石、下放材料、设备等辅助提升任 务，兼作进风井。 回风立井：布置于井田靠近中央的位置，担负全矿井回风任务，兼作安全出口。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 21 表 2-2 井筒特征表 井筒名称井筒名称主斜井主斜井副立井副立井中央回风立井中央回风立井 X（m）+4433499.9+4432955.3+4432241.3 Y（m）+19652168.4+19651717.5+19652192.5 井口 标高 Z（m）+1306.76+1351.35+1355.28 用 途提煤、进风 人、设备、物料提 升及进风 回风 提升设备ST2500 井筒倾角（）209090 断面形状半圆拱形圆形圆形 支护方式砌碹混凝土混凝土 井壁厚度（mm）400300300 提升方位角（）09090 井筒深度389387360 井筒净宽(m)4.56.06.0 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 22 2.3.5 采区划分采区划分 该矿井全境井田按开采水平均划分了 3 个采区，根据井田开拓布置，矿井达到 设计生产能力时布置一个综采工作面。井田总体可分为北部采区、东部采区、西南 部采区，其采区接替顺序总体为：一采区二采区三采区。 2.3.6 主要巷道主要巷道 本煤矿设计三条主要大巷，分别是：主要运输大巷、回风大巷、辅助运输大巷。 三条主要水平大巷都布置在同一煤层，且主要大巷中心间距为 35 米。其中主要运输 大巷断面积为 14.28 m2，回风大巷断面积 14.28 m2，辅助运输大巷断面积 14.28 m2。 2.4 井下主要硐室 1.副立井井底硐室 在副立井井底及附近设置有硐室，包括主排水泵房、主变电所、水仓、等候室、 调度室、医疗室、调车和存车硐室、消防和爆炸材料库、井底避难场所等。 2.其它硐室 本设计在运输大巷和回风大巷之间设置了采区变电所。 2.5 井上、下爆炸材料库 矿井地面东部平缓空地上设一个爆破材料库，而且远离工业广场。库内储存各 种爆炸材料的数量经计算：炸药 2t，雷管 2000 发。 在存放、使用和运输爆破材料的同时必须按照煤矿安全规程中第 310 条、 第 311 条等的有关规定以及民用爆炸物品管理条例。地面爆炸材料库使用壁槽式的 布置方法，库房内安设炸药和雷管存放间，库房及通路均采用半圆拱断面，同时设 有防爆灯具照明，库房内设有与地面调度室的直通电话。 2.6 安全出口 本煤矿主斜井，副立井，回风立井都可以作为安全出口，在主要巷道都设有逃 生指示装置，帮助井底工作人员在遇到危险时快速逃到安全的地方。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 23 3 采区巷道布置采区巷道布置及开采方法设计及开采方法设计 3.1 采区巷道布置 3.1.1 采区巷道布置采区巷道布置 采区下部车场应在采区运输石门接近煤层的附近开掘。从该车场沿煤层倾角向 西北方向同时开掘运输顺槽和回风顺槽，将其联通形成通风系统。 3.1.2 采煤工作面布置采煤工作面布置 1.工作面数目 根据确定的井田开拓部署，结合矿井井型和工作面装备水平，本设计井下布置 一个综采工作面和两个掘进工作面，采掘比为 1:2。 2.综采工作面生产能力 1）工作面长度确定 煤层条件、顶底板岩性、设备能力及设计产量，目前国内外综采工艺特点，设 计综采工作面长度 170m。 2）工作面年平均推进度 根据采煤机切割速度、工作面长度、综采工作面产量要求、开机率等计算，工 作面年推进度为 1850.0m/a。 3）工作面生产能力确定 综采工作面生产能力按下式计算： (3-1)CTIMLA 式中：A综采工作面生产能力(t/a)； L综采工作面年平均推进度(m/a)，取 1850m/a； M采高(m)，取 3.4 m； I综采工作面长度(m)，取 170m； T煤平均视密度(t/m3)，取 1.3t/m3； 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 24 C工作面回采率，取 0.8。 A1850.03.41701.30.81112.07kt/a 掘进煤量可按回采煤量的 10计则矿井年产量为 1223.30kt/a，满足矿井设计生 产能力 1200 kt/a 要求。 初期矿井达到设计生产能力时，采区工作面特征见表 3-1。 表 3-1 达到设计生产能力时采区工作面特征表 采区名 称 采煤工作面 个数（个） 采煤 工艺 煤层 厚度(m) 采 高 （m ） 长 度 (m） 年推 进度 （m） 生产 能力 （kt/a） 一采区 1 综采 3.4 3 .4 1 70 1850 1223 .30 3.1.3 采区煤炭运输、辅助运输、通风及排水系统采区煤炭运输、辅助运输、通风及排水系统 1.运煤系统 采煤工作面(可弯曲刮板输送机)胶带运输顺槽(可伸缩胶带输送机)胶带运输 大巷井底煤仓主斜井(强力带式输送机)地面 2.材料设备等辅助运输系统 地面材料设备副立井井底车场辅助运输大巷工作面回风顺槽综采工 作面 3.通风系统 地面新鲜风流副立井（主斜井)井底车场、辅助运输石门(胶带、辅运大巷) 胶带顺槽综采工作面(污风)回风顺槽回风大巷回风石门回风立井地 面 4.排水系统 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 25 工作面顺槽(小水泵) 辅助运输上山(水沟)辅助运输大巷(水沟)井底车场巷 道(水仓) 主排水泵房(主排水泵)管子道及副立井(排水管)井下水处理站调节池 3.2 采煤方法的合理性分析 一采区位于井田西南部，根据采区内钻孔资料，采区内煤层煤层平均厚度为 3.4m。采区西南角发育有一面积约 87920m2的陷落柱 XL2，但其相对面积较小，对 全井的开采影响不大。二采区位于井田北部，根据采区内钻孔资料，采区内煤层平 均厚度为 3.4m。三采区位于井田东部，由一发育陷落柱将其与二采区隔断，陷落柱 XL1 长 800m,宽 650m，面积 565109 m2，落差约 90m。 以上一二三采区煤层属于易自燃煤层，煤尘具有爆炸危险性。煤层倾角 15， 煤层整体厚度均一变化。其综采工作面瓦斯绝对涌出量为 3.42m3/min。 店考煤矿设计生产能力为 1.20Mt/a，为中型井。根据井田内煤层赋存情 况、井田开拓布置及井型、煤层厚度、开采技术条件和矿井管理水平等因素， 本着投资较少、见效较快、安全性能好和回采率较高的准则，经技术对比后， 确定采用大采高一次采全厚综合机械化采煤的方法，回采工作面采用后退式回采。 3.3 采掘设备 1.采煤机型号及主要技术参数 设计选用 MG150/375W 型采煤机，其主要参数如下如表 3-2。 表 3-2 MG150/375W 型采煤机主要参数 参数名称参数名称参数值参数值 总装机功率(kW)375 最大牵引力(kN)350 滚筒宽度(mm)710 截深(mm)630 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 26 滚筒转速(r.p.m)52 或 46 工作面倾角()35 机器重量(t)22 2.支架型号及主要技术参数 本设计选用 ZY9200/25/50D 液压支架主要参数如下如表 3-3 表 3-3 ZY9200/25/50D 液压支架主要参数 参数名称参数名称参数值参数值 中心距(m)1.75 支撑高度(m)2.5-5.0 支护宽度(m)1.66-1.86 支护强度(MPa)1 对底板比压(MPa)2.51 适应煤层倾角()15 运输外形尺寸(m)7.561.662. 5 质量(kg)36300 型式两柱四连杆掩护式 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 27 3.掘进机及主要技术参数 本设计选用 BZ90 掘进机，本设计选用 BZ90 掘进机主要参数如表 3-4 表 3-4 BZ90 掘进机主要参数 参数名称参数名称参数值参数值 适应巷道净断面（m2）4.716 可掘最大高度（m）3.84 可掘进最大宽度（m）5.59 截割煤岩硬度f7 外形尺寸（长宽高）7.71.61.65 整机重（t）26 总功率（kW）165 平均截割速度（m/s）1.5 4.刮板输送机型号及主要技术参数 选用 SGD320/17B 型号刮板输送机，其主要参数如表 3-5 山西大同大学煤