采矿工程毕业设计.doc

摘摘 要要 通过在北皂煤矿的生产实习，以及对该矿资料的学习和研究，对第 三水平延深开拓进行设计。在井田开拓设计中，经过两番方案比较后，确 定采用三条暗斜井的延深方式，回风暗斜井从陆地-175 皮带东大巷延伸至 海域-350 水平，轨道暗斜井从-250 轨道东大巷延伸至海域-350 水平，皮带 暗斜井从-250 皮带东大巷延伸至海域-350 水平。对二带区的设计中，经过 多方面比较，最终确定采用倾斜长壁后退式采煤法开采海域煤2，确定利 用带区中沿煤层倾向的三条大断层（HF-23、SF-12、HF-22）为边界将带 区划分为四个分带。同时针对北皂煤矿海域软岩巷道支护进行了总结，对 近几年海域软岩巷道支护形式的变化进行了分析。在本次设计中充分运用 所学的知识，以北皂煤矿开采的实际情况为依据，对北皂煤矿海域煤2的 开拓延伸进行设计。在设计中尽量做到危险最少，效益好，把北皂煤矿建 成高产高效的矿井，为我国的煤炭生产作出贡献。 关键词：关键词：储量计算水平延深；方案比较；巷道布置；采区设计；支护 方法 山东科技大学学士学位论文 摘要 ABSTRACT Through beizao coal mine in association of the production and practice, and this data to study and research, development of extending the deep third level design. In the field, through the development design plans is two times, To determine the deep extension of the way with three dark inclined, Dark inclined shaft of the return air from the land -175 Belt East Lane extended to the -350 level of the waters track dark inclined shaft from -250 orbit East roadway extends to the sea -350 level, dark inclined belt from the -250 belt east roadway extensionto waters -350 level. After many aspects compared to finalize the design of the two bands, mining waters coal inclined longwall retreat mining method to determine along the tendency of the seam area with three large faults (HF-23, SF-12, HF-22) will take the boundary is divided into four sub-band. At the same time for the North soap coal mine waters soft rock roadway, the waters soft rock roadway in the form of changes in recent years. Make full use of the knowledge learned in the design, based on the actual situation of the soap coal mining north, North soap coal mine waters coal opening and extending the design. Be dangerous to the least effective as far as possible in the design, North soap coal mine built a high yield and efficiency of mine to contribute to Chinas coal production. Keywords: reserves calculation; Level of extending the deep; Scheme comparison; Arrange tunnels; Mining design; The supporting method; 山东科技大学学士学位论文 目录 目录目录 摘摘 要要 1 1 矿井概述矿井概述 1 1.1 矿区概况.1 1.2 井田地质及煤层特征.5 1.3 井田开拓方式.18 1.4 矿井延深的必要性.22 2 开采范围与生产能力开采范围与生产能力 26 2.1 开采范围及储量.26 2.2 生产能力与服务年限.28 3 开拓延深开拓延深 29 3.1 水平延深方案的选择.29 3.2 井筒及井底车场.43 3.3 水平接续时的技术措施.48 4 采区设计采区设计 49 4.1 采区地质特征.49 4.2 采区生产能力及服务年限.51 4.3 采煤方法及采区参数.52 4.4 带区巷道布置.55 4.5 带区车场及硐室.65 4.6 采煤工作面配备和生产能力验算.66 4.7 采掘工作.68 山东科技大学学士学位论文 目录 5 矿井通风与安全矿井通风与安全 80 5.1 矿井通风.80 5.2 井下灾害防治.85 6 矿井生产系统及主要机电设备矿井生产系统及主要机电设备 95 6.1 提升设备.95 6.2 通风设备.106 6.3 排水设备.113 6.4 供电设备.114 7 矿井基本技术经济指标矿井基本技术经济指标 117 7.1 劳动定员和劳动生产率.117 7.2 主要技术经济指标.119 参考文献参考文献 124 致谢致谢 125 附录附录 126 英文原文.126 中文译文.144 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 1 1 1 矿井概述矿井概述 1.11.1 矿区概况矿区概况 1.1.11.1.1 交通位置交通位置 北皂煤矿位于山东省黄县煤田西北隅，行政区划属于山东省龙口市龙 港经济开发区。东以第 11、21 勘探线与柳海井田为界，西至各煤层隐伏露 头线，南与梁家煤矿和桑园煤矿毗邻，北至渤海内的煤层露头，东西长约 5.5km，南北宽约 6.0km，面积约 29.63km2，其中陆地部分 10.39 km2，海 域部分 19.24 km2。海域为北皂煤矿陆地地层向北部的自然延伸，东与柳海 矿相邻，西北至煤4露头，南至渤海海岸线，地理坐标：东经 120 19451202733，北纬 374132374802。矿区范围 共由 35 个拐点控制（见表 1.1） ，开采深度为-90m 至-550m。 表 1.1 北皂煤矿矿区拐点坐标一览表 点号 X(417)Y(405) 点号 X(417)Y(405) 点号 X(417)Y(405) 10310277201331993331025716029275 20340284101434103326326650028665 30535290001536813317927569528150 40650296601641373304028514028110 50923300201743303340529299728490 61215299251846743378530301328552 71760307701980443379331199528502 81945313702079403350032191528193 92415323302174403230033173028195 102485326202265213140734152528148 112560334102371703037035150227997 1228933336024725529650 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 2 井田南距 264 省道 2km，荣（荣城）乌（乌海）高速公路 5km，与省 内公路网相连；东距烟台 125km；西南至潍坊 184km；大莱龙铁路进港线从 矿区中部通过，设有龙口站、龙口北站。距龙口港 1.5km，龙口港可停泊万 吨以上货轮，经龙口港可与国内外港口连接，井田水、陆交通便利。矿区 生产原煤炭除供龙口发电厂和局热电厂外，主要依靠公路和水路外运，见 图 1.1。 图 1.1 交通位置示意图 1.1.21.1.2 地形地貌地形地貌 井田地貌单元为第四系山前冲积平原，北部为渤海；区内地势平坦， 地势总的变化趋势自南向北、自东向西逐渐变低，坡度极为平缓，地面标 高 0.84m7.97m。区内除工业广场和村庄外，其余皆为树林、果园、农田 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 3 和塌陷坑。区内水系不甚发育，仅有人工挖掘的小灌溉渠道和塌陷区积水 洼地。由于采煤塌陷，地面形成多处塌陷积水区，积水区面积约 0.94 km2，积水量约 207 万 m3；本区北部约有 19.24km2被海水覆盖，海水水深 014m，总体上由南向北渐深。区内水源主要为第四系潜水。 1.1.31.1.3 气象及水文情况气象及水文情况 本地区属温带季风型大陆性气候，因地处海滨，夏季显现海洋性气候 特征，湿热多雨，无高温酷暑；冬季受西北冷高压气流控制，显现出大陆 气候干冷的特点。年平均气温 16.3，最高气温 39.2（2009 年 6 月 25 日），最低气温-21.3（1972 年 2 月），冰冻期 34 个月，积雪厚 0.2m，最大冻土深度 0.41m。 年平均降雨量 628.7mm，月最大降雨量 405.1mm，日最大降雨量 163.3mm（海域初投为 117.2mm，矿志为 163.3mm1982 年 8 月 25 日），在 79 月，而 7 月降雨量最大。 全年主导风向为东南风，次为东北风，4 月份风速最大，历年 4 月份平 均风速为 14.5m/秒，最大风速为 34m/秒。春夏秋多西风，冬季多西北风。 年平均风速 4.4ms，最大风速 34ms（1964 年 4 月 6 日）。全年8 级 大风日数 47.7 天，最多年份 93 天（1966 年），最少年份 16 天（1957 年） 。 年平均降水量 633.3mm，主要集中在 7 月8 月，日降水量50.0mm 的 暴雨日数年平均 2 天，出现于 411 月份。年最多降水量 944.9mm(1964 年)， 年最少降水量 445.3mm(1957 年)。降雪期一般从 11 月中旬至次年 4 月份， 年平均降雪日数 14.2 天，最多年份 26 天，最少年份 6 天。最大积雪厚度 200mm，最大冻土深度为 420mm。冰冻期 3 个月（12 月至次年 2 月）。 本区北临渤海，历史上曾多次发生海潮上岸袭击事件，据龙口海洋站 多年观测，海潮最高水位标高为 3.40m（1972 年 7 月 27 日），据国家地震 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 4 局 1976 年 9 月划分本区地震基本烈度为 7，请见历史上矿区受到地震影 响表 1. 2。 表 1.2 历史上矿区受到地震影响表 强 度 地震日期震中位置 震级烈度 波及本地感应 1046 年蓬莱 56 有感 1548 年 9 月 23 日蓬莱 68 有感 1668 年 7 月 25 日郯城 8.511 有感 1886 年 6 月 13 日渤海湾 7.28 有感 1888 年渤海湾 7.58 有感 1969 年 7 月 18 日渤海湾 7.48.5 有感,震动大,个 别农户烟囱倒塌 1975 年 2 月 4 日辽宁海城营口 7.38.5 有感 1976 年 7 月 28 日唐山 7.810 有感,震动大 2007 年 7 月 10 日蓬莱 ML4.5 本地有感 1.1.41.1.4 矿区概况矿区概况 1975 年山东省煤炭设计院对龙口一井田进行了矿井设计，定名为北皂 煤矿，设计井型为 90 万吨/年，服务年限 72 年。1976 年 10 月 5 日破土动 工， 1983 年 12 月 16 日建成投产。1989 年超过 90 万吨的设计生产能力， 1990 年后产量突破百万吨，2006 年矿井核定生产能力为 225 万吨/年。本 区北部约有 19.24km2被海水覆盖，海水水深 015m，总体上由南向北渐深。 区内除工业广场和村庄外，其余皆为树林、果园、农田和塌陷坑等。区内 水系不甚发育，仅有人工挖掘的小灌溉渠道和塌陷区积水洼地，区内水源 主要为第四系潜水。 开拓方式为在工业广场内开凿一对中央立井，多水平开拓，主要开采 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 5 煤层是煤1油2、煤2和煤4层。一水平为-175m，开采煤1油2和煤2层。二 水平为-250m，由原中国煤炭经济学院设计，并经山东省煤炭局批准，开采 煤4层。三水平为-350m，属海下开采水平，由煤炭部济南设计院设计，经 山东省煤炭工业局批准，开采海域煤2层， 2005 年 6 月海下首采面进行试 采。 全井田划分为陆地和海域两部分。陆地上组煤划分为四个采区，下组 煤划分为三个采区。海域划分为四个采区。采用走向长壁式由近而远向井 田边界回采。初期开采方式为炮采和高档普采，后逐渐过渡到综采及综采 放顶煤开采。 截止 2009 年底矿井保有资源储量 24923.2 万吨，其中基础储量 6631.7 万 吨，资源量为 18291.5 万吨，储量为 5010.0 万吨。其中： 保有煤炭资源储量 16854.8 万吨（全为褐煤） ，基础储量 4732.6 万吨， 资源量为 12122.2 万吨，储量为 3585.7 万吨。 保有油页岩资源储量 8068.4 万吨，基础储量 1899.1 万吨，资源量为 6169.3 万吨，储量为 1424.3 万吨。 1.21.2 井田地质及煤层特征井田地质及煤层特征 1.2.11.2.1 井田境界井田境界 西到各煤层露头，东至第 11 勘探线，南与梁家煤矿及桑园煤矿边界 线为界，北到煤4露头。井田走向 3.5km，倾斜宽 2.4km，面积 8.4km。 1.2.21.2.2 矿矿( (井井) )田地层及地质构造田地层及地质构造 1.2.2.1 矿井地层 北皂煤矿位于龙口向斜的北翼。为一走向北东近东西，倾向南东的 单斜构造，倾角 521之间，一般小于 10。井田内发育着次一级的 宽缓褶曲。主要含煤地层为古近系李家组，煤系之上覆盖较厚的第四系。 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 6 中生界下白恶系青山组（K1q），主要分布在黄县以南的凤凰山一带， 不整合于下伏老地层之上，与上覆地层呈不整合接触，在北沟区与柳海井 田之间，玄武岩及古近系煤系地层之下，均为中生界地层。另外，在北沟 东北养猪场挖掘的大井中，出露灰绿色细中粒砂岩夹灰黑色薄层泥岩中 夹含炭化植物碎片甚多，砂岩裂隙中含烟煤块及骨骼化石，经中国科学院 古脊椎动物与古人类研究所赵喜进同志鉴定，确定为鹦鹉嘴龙的肱骨，定 为青山组下部（1q）。 古近系（E）分布在黄县盆地内分布古近系五图群（w）。据已有地 质资料证实，黄县煤田古近系地层总厚大于 1600m，北皂井田内揭露最大残 余厚度度 808.52m，早期河流相粗碎屑沉积形成了下部的朱壁店组的一套杂 色砂砾岩，中期地壳下沉，沉积环境为泥炭沼泽相，在湿润气象条件下沉 积了以泥岩为主含油页岩、煤层的李家崖组；晚期下沉终止，沉积环境变 为河湖相，沉积了细碎屑岩为代表的小楼组。 第四系（Q）下部为灰色砂质粘土、粘土质砂层和砂层组成，上部为海 相砂层，向南部逐渐变为砂质粘土。厚度 29.50119.70m，平均厚 78.08m。在平面上总体变化趋势是由南、北向中部、由西向东逐渐增厚， 最厚位于东北部海边。海域北部靠近煤层露头处第四系中下部夹有玄武岩。 煤4位于本段的底部，是全井田稳定可靠的标志层，也是本段最主要 的可采煤层，厚 010.90m，平均厚 6.68m，海域北部相变为炭质泥岩。煤 4直接底为棕褐色浅褐色油4和含油泥岩，具水平层理，为本井田地层对 比的辅助标志层。油底部为一套浅灰色灰色粘土岩、砂岩、泥岩，泥岩 中夹有二、三层浅灰色泥灰岩薄层，该泥灰岩薄层可做为本段下部地层对 比的辅助标志。 下含煤段的沉积在垂向上主要表现为沉积物颗粒较粗，沉积物厚度大， 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 7 说明当时地壳垂直运动幅度相对较大，陆源区提供了大量的沉积物供给盆 地。在平面上沿走向和倾向其沉积厚度变化较大，地层厚度由西向东逐渐 增厚，各标志层在时空上的演化与地层厚度变化规律相一致，其地层厚度 和标志层之间间距在空间上规律性比较明显。盆地演化为由一套陆源碎屑 沉积物充填，随着盆地的不断下降，陆源物质不断地供给，所以沉积了一 套煤3煤4之间的浅灰色、浅灰白色粗砂岩、中砂岩、粉砂岩与粘土岩等。 煤是又一次成煤盆地缓慢下降，接受了物源区沉积物供给，但这一时间相 对较短，继而，成煤盆地深化为浅湖相，煤就是泥炭沼泽相沉积的产物。 煤上 1层位位于该段中部，其上为灰深灰色泥岩，煤上 1多以炭质泥 岩为主，局部夹有薄煤线，为全井田稳定可靠的对比标志层，陆地层厚 6.2012.50m，平均厚 10.21m，海域厚度在 8m 左右。煤上沉积于煤上顶 部，主要为灰深灰色泥岩组成，上部夹有炭质泥岩，局部为煤线或薄煤 层，为全井田稳定可靠的标志层，层厚 4.7010m，平均厚 5.9m，海域北 部演化为钙质泥岩夹炭质泥岩。煤上顶部以泥灰岩和钙质泥岩为主，泥灰 岩呈灰白色浅灰色，致密、坚硬，厚 2.9515m，平均厚度 8.21m，由南 向北变薄，也是全井田可靠稳定的对比标志层。 北皂煤矿地层分布情况详情，请见表 1.3 北皂煤矿地层特征表 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 8 表 1.3 北皂煤矿地层特征表 续表 1.3 北皂煤矿地层特征表 1.2.2.2 矿井地质 北皂井田位于黄县煤田的西北隅、龙口向斜的北翼，地层呈一整体走 向近 EW，向 S 倾斜的单斜构造，西部及北部为古近系隐伏露头，草泊断层 位于南部。井田内次级褶皱发育，褶曲轴短、宽缓，以 SEE 向和 NNW 向为 主；断层密集，均为正断层，多呈雁行式排列，按延展方向分为近 EW、NE、NW 向三组。 系段亚段厚度(m)岩 性 描 述 第 四 系 29.5- 119.97 平均 57.99 上部为海相砂层下部为灰色砂质粘土、粘土质砂层 和砂砾层组成 古 进 系 第 四 段 主要由泥岩和钙质泥岩组成，泥岩4中含有较多黄 铁矿小晶体，厚 1.704.70m，平均 2.56m。本段 底部为灰灰白色泥灰岩，厚 9.2015.00m，平均 厚 12.26m，全井田稳定，为良好的标志层。本段地 层厚 0209.90m。 系段亚段厚度(m)岩 性 描 述 上含 煤亚 段 52.85-86.31 平均 67.34 该段由第四段底界泥灰岩底第三段上、下含煤 亚段的分界煤2底，含稳定的主要可采煤层（煤 2）和不可采煤层（煤1），为本井田主要含煤地 层。本段地层厚度及岩性及其变化不明显，为井 田内沉积最稳定的层段。 第 三 段 下含 煤亚 段 91.37 该段由上含煤亚段底界煤2底煤4之底，主要 由粘土岩、泥岩、砂岩、油页岩、煤和炭质泥岩 组成；平均厚度 91.37m。沉积层位全井田较稳定， 为井田内良好的标志层，厚 0.341.21 m，平均 厚 0.76m。下部沉积了煤4层，为井田内稳定的 标志层，也是本段主要可采煤层。 第 二 段 93.63 主要由杂色粉砂岩和粉砂质泥岩组成，有时泥岩 中夹钙质透镜体，呈斑块状，夹 23 层灰色、 灰白色泥灰岩夹层，层理不甚发育。 古 进 系 第 一 段 76.0 该段主要由红色、紫红色含砾粗砂岩、中砂岩、 细砂岩和泥岩组成，泥质胶结、砾石成份石英、 花岗片麻岩、硅质灰岩等，分选磨圆较差。 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 9 黄县煤田位于新华夏系第二隆起带上，为中生代形成、新生代继承和 发展的断陷盆地，其形成受黄县-大辛店及玲珑蓬莱两组基底断裂的控制， 区域构造位置上属东西向区域构造和新华夏构造的复合部位。盆地南以黄 县-九里店大断层为界，北入渤海，东至北林院洼沟断层，西邻界河辛庄 断裂。东部及南部出露中生代晚期花岗岩及前震旦纪变质岩。 受基底断裂的控制，黄县煤田为一走向近东西向南倾斜的断陷盆地。 盆地基底为白垩系青山组，古近系沉积中心位于盆地南部靠近断层一侧。 古近系晚期，受喜马拉雅运动影响，盆地抬升遭受剥蚀后以不整合接触形 式沉积了第四系。受后期构造运动改造，形成以单斜构造为主，伴生龙口 向斜、草泊断层等次级褶曲和断裂构造，西部及北部古近系出现隐伏露头。 区内褶皱宽缓，断层均为正断层，草泊、柳海断层横贯煤田东西。 第四系早期，火山活动频繁，煤田东部第四系中下部出露大面积玄武 岩，本井田仅在海域北部靠近煤层露头处第四系中下部夹有玄武岩。 园艺场背斜位于陆地井田的东部，即第 6 勘探线以东，轴向 SEE，向 E 倾伏。轴部位置由西向东大致在 26#、86-4#、1-15#、88-1#、88-2#、88- 7#孔附近通过。4201、4202、4203、2412、2413、2417 工作面及相关巷道 揭露该褶曲。北翼被柳海、柳6等断层所切割。南翼被 F4-5、F3-5等断层所 破坏，其轴部断层稀少，形态保存较好。 兴隆庄背斜位于陆地四采区南部边界，第 7 勘探线以东，轴向近 EW。 轴部位置由西向东大致在 1-28#、29#、40#孔附近通过，向东延入梁家井田。 其北翼被草泊断层、F2等断层所破坏，南翼被草2、F4-1、F4-2等断层所切割， 轴部保留较完好。2407、2408、2410 工作面及四采下部轨道皮带揭露该褶 曲。 北皂向斜位于园艺场背斜与兴隆庄背斜之间，轴向与背斜近于平行。 轴部由西向东大致在 6#、ZK59#、1-14#、观 2、3-6#孔附近通过。以 3-6#孔 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 10 附近凹陷最深。两翼受草泊、F2、F3-5、F4-3等断裂带的严重破坏，已显示 不明显，但基本轮廓仍可辨。 HY 向斜位于井田北部海域西翼，Y=40532000 线以西，纵贯海域南北。 BH1 号钻孔以北轴向 NNW，向 S 倾伏，以南过渡到园艺场背斜的北翼，轴向 渐变为南东方向，并且仰起，平面上呈环状。构造线长短轴比为 1.7：1， 为一近等轴向斜（构造盆地） 。盆地西北、东南侧地层平缓，倾角在 12左 右；东北、西南侧地层较陡，倾角 25 度左右。盆地覆盖面积 763 万 m2，盆 底煤2层最深-460m，与 HY 背斜起伏高差 180m。 HY 背斜位于海域 HY 向斜的东侧，轴向 NNW，向 ES 倾伏，南部逐渐与 雁口向斜相衔接。背斜两翼倾角不对称，西翼倾角较陡(前已述及)，东翼 倾角较缓，一般为 7，向东过渡为单斜构造。 HF-2 向斜位于海域 HY 向斜的西翼，为 HY 向斜形成过程中的次级褶曲。 轴向近 EW，向 E 倾伏。两翼分别被 HF-2、SF-22 及 HF-4、HF-4A 断层所截 割，但形态保留较好。 井田内断裂构造发育，断层均为正断层。按各断层的生成关系及组合 规律可分为陆地草泊构造带、草1F2-1构造带、柳海构造带、海域 HY 构造盆 地构造带、海域 HY 背斜构造带。陆地草泊构造带和草1 F2-1构造带主要分 布在陆地四采区南部、三采区南部和一采区，其走向基本为 NEE 向至 EW 向， 带内最大断层落差 100m。柳海构造带主要分布在陆地四采区北部、海陆交 互带及 HY 构造盆地的南侧，断层主要延展方向为 NW 向，带内最大落差 60m。海域 HY 构造盆地构造带主要分布在 HY 构造盆地的四周，断层延展方 向呈 NE 向和 NW 向两组，NE 向为构造盆地断裂带的延伸，两组断裂平面呈 共扼构造，在东翼主要分为南、北两个构造带。 通过钻探、巷道揭露及三维地震勘探控制，井田内共发现落差 5m 以上 的断层 239 条，其中落差大于等于 5m 小于 20m 的断层 173 条，落差 20m 以 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 11 上的断层 66 条，落差 20m 以上断层中落差大于或等于 50m 以上的 10 条， 落差大于等于 30m 小于 50m 的断层 27 条，落差大于等于 20m 小于 30m 的断 层 29 条。 北皂井田在单斜构造的基础上发育一系列褶曲与断裂构造。 北皂井田各采区均不同程度受褶曲的影响。陆地一、二、三采区位于 北皂向斜的西翼，地层走向以北北东向为主，向南南东倾斜；四采区受园 艺场背斜、兴隆庄背斜、北皂向斜控制，地层走向以近东西向为主，在褶 曲的轴部出现近南北走向。海域一、二采区受 HY 背斜影响，地层走向以北 东东向为主，向南南东倾斜；三采区受 HY 向斜影响，地层走向以北北东向 和北北西向为主，轴部出现近东西走向，地层均向盆地中心倾斜 井田内主体褶曲轴向为北北西向，伴生北东东向次级褶曲。褶曲均为 短轴、宽缓形态。 井田内断层发育，陆地断层以近东西走向为主，海域断层分为近 EW 向、NE 向和 NW 向。断层均为正断层。从井下揭露和断层的展布形态上看， 有些表现出明显的张扭性特征。故本井田的断层属张扭性或先张扭性后压 扭性正断层。 现对各构造带内落差 20m 以上的断层分述如下(详见表 1.4)： 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 12 表 1.4 井 田 大 中 型 断 层 一 览 表 序序 号号 断断 层层 编编 号号 走走 向向 倾倾 向向 倾倾 角角 （） 落落 差差 (m)(m) 控控 制制 情情 况况 1F6NEESSE5763040.0 由 2-10 号孔、一采中间巷揭露，并由 1、2、3、补 2 等 4 条勘探线及地震线控 制。 2 草 1 NEENNW4570033.0 补 2 孔、补 6 孔、23 号孔穿过，-175 西 大巷探巷、一采中间巷、-175 西大巷采 场、一采探巷、一采进风下山等巷道揭 露，由补 2、3 两勘探线控制。 3F2-1NEENNW6065040.0 补 4 孔、B13 孔穿过，上组煤一采区、- 80 回风巷揭露，由补 6、补 7、2 等三条 勘探线控制。 序序 号号 断断 层层 编编 号号 走走 向向 倾倾 向向 倾倾 角角 （） 落落 差差 (m)(m) 控控 制制 情情 况况 4F2-5NEESSE 5258 040.0 B6 孔、上组煤回风巷揭露，由补 6、补 7 两条勘探线控制。 5F3-2BNEESSE5060030.0 1-4 孔、-133 大巷、三采轨道与皮带上 部联巷、三采轨道、3209-1材料巷、 4303 材料巷等巷道揭露。由第 6 勘探线 制。 6F2NEESSE5570036.0 1-8、B19、1-12、1-6 孔穿过，-175 东 大巷、东大巷付巷、人行斜井、材料斜 井、四采下部皮带、四采下部轨道等巷 道揭露、由 6、7、8 三条勘探线及 S1- 2、S2G 两条地震线控制。 7 草泊 EWS4066070.0 1-8、B19、1-12、ZK59、3-6 等 5 孔穿 过，由 711 等 8 条勘探线和 S1- 2S9、D1、D3、D5、J1、G2 等 14 条地 震线控制。 8F4-5SWN5562045.0 86-2、B20 两孔穿过，4203-1运输巷、 4203-1探巷、4403 材联巷、4214 材联巷、 4204 运联巷揭露，由 8、补 3、9、补 4 等 4 条勘探线及 S1-2S10、L4、D1 等 12 条地震线控制。 9 草 9 NEENNW5565035.0 88-6、88-7 孔穿过，由补 5、11 两勘探 线控制。 10F1-13NWWNNE6775030.0 88-5、1-29、1-35 两孔穿过，4212-1 运 联、四采上部回风巷四采皮带运输下山 揭露。由 9、补 5 两勘探线及 D1、D2 两 地震线控制。 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 13 续表 1.4 井 田 大 中 型 断 层 一 览 表 续表 1.4 井 田 大 中 型 断 层 一 览 表 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 14 续表 1.4 井 田 大 中 型 断 层 一 览 表 序序 号号 断断 层层 编编 号号 走走 向向 倾倾 向向 倾倾 角角 落落 差差 (m)(m) 控控 制制 情情 况况 11F4-3WES50035.0 四采油 2 集运巷、4206 联络巷、4206 材联巷、4204 运联巷揭露。 12HF-25NEN57 030三维地震控制，可靠 13SF-14NWSW56 030三维地震控制，可靠 14HF-9NWNE57 030三维地震控制，可靠 15*HF-14NESE57 045 H2103 材料巷、切眼揭露，三维地震 控制可靠 16SF-7NWNE54 040三维地震控制，可靠 17HF-10NWSW58 027三维地震控制，可靠 18SF-5NWWSSW58 032三维地震控制，可靠 19SF-1NESE57 058三维地震控制，可靠 20HF-8NWNE54 020三维地震控制，可靠 21SF-16NENW53 026三维地震控制，可靠 22SF-25NNWNEE56 055三维地震，观4、Q-1 穿过 23*HF-1NEESSE 7080 0150 m 三维地震控制，可靠 24*HF-2 近 EW 近 N7080 0150 m 三维地震控制，可靠 25*HF-5ANESE 5080 0120 m 三维地震控制，较可靠 26*HF-1AWEN 7080 098m三维地震控制，较可靠 27*XF-57NESE 6070 090m三维地震控制，较可靠 28*HF-2BSENE 7580 080m三维地震控制，控制程度较差 29*HF-5NESE 5575 060m三维地震控制，较可靠 30*HF-13NWNE 7585 060m三维地震控制，可靠 31*HF-4NEENNW 3550 060m三维地震控制，可靠 序序 号号 断断 层层 编编 号号 走走 向向 倾倾 向向 倾倾 角角 ()() 落落 差差 (m)(m) 控控 制制 情情 况况 32*HF-4ANENW 3555045m三维地震控制，可靠 33*HF-22WES 4575040m -350 大巷、H2106 材揭露，三 维地震控制 34SF-12NEENNW 5565035m -350 大巷、回风大巷等揭露， 三维地震控制 35*HF-40NEENNW 6070030m三维地震控制，较可靠 36*HF-32NESE 6575030m三维地震控制，较可靠 37*XF-2NEENNW 7580030m三维地震控制，可靠 38*XF-43WEN 4065030m三维地震控制，可靠 39*XF-3NEESSE 7580022m三维地震控制，较可靠 山东科技大学学士学位论文 矿井概述 15 1.2.31.2.3 煤层及煤质煤层及煤质 井田含煤地层为下第三系黄县组第三段，含煤四层（煤1、煤2、煤3、 煤4） ，含油页岩二层（油2 上 2、油2 上 1） 。主要可采煤层为煤2、煤4。煤2 厚度大、结构简单、稳定、埋藏浅、水文地质条件比较简单，是本矿井投 产以来先期开采的主要煤层。 煤1：位于上含煤亚段中下部，下距煤217.0024.07m，平均间距 20.78m。煤层厚度变化较大，厚 0.351.07m，平均厚 0.81m。为不稳定煤 层，煤层结构简单。煤1的直接顶板一般为棕褐色含油泥岩，水平层理发育， 厚 5.00m 左右，直接底板为油2 上 2，平均厚 2.38m。 煤2：位于上含煤亚段底部，下距煤7.8514.65m，平均 11.65m。该 层煤厚度大而且稳定，为井田内主要可采煤层之一，厚 3.436.50m，平均 厚 4.44m，结构较简单复杂，含 03 层夹石，夹石岩性为泥岩或粘土岩， 厚度一般7.5 满足 提人 m=9.709 满足 （3）提升机选型 选择 2JK3/30E 型提升机，其技术参数如下表 5.7： 表 5.7 提升机技术参数 滚 筒 直 滚筒 个数 滚筒 宽度 最大静 张力 最大静 张力差 绳速速比 电动机 转速 变位 重力 山东科技大学学士学位论文 矿井生产系统及主要机电设备 108 径 3m2 个1.5m130KN80KN3.8m/s30 733 转 /min 219.1KN 较验滚筒宽度 按缠绕三层 mmmmd Dn DLL B p mt 15001309)330( 06 . 3 3 37301048 )( 7 满足 校验最大静张力与最小静张力差 按提矸校验： KNKN g g afaLPafaQQnF tkCm 13053.64 1000 ) 2 . 20cos015. 0 2 . 20)(sin6101800(5 1000 )cos(sin)cos)(sin( 21 KNKN g g afanQcFF mc 8074.53 1000 ) 2 . 20cos015 . 0 2 . 20(sin610553.64 1000 )cos(sin 1 均满足。 （4）天轮选择 mmdD1200304040 选 TD游动天轮，天轮直径 1400mm，游动距离 740mm。 740 1400 （5）提升运动学计算 提矸采用七阶段速度图，提人采用三阶段速度图。 山东科技大学学士学位论文 矿井生产系统及主要机电设备 109 一次提矸循环时间 TG=314.5s 一次提人循环时间 Tr =370.6s 最大作业班平衡时间表，详见表 5.8。 表 5.8 最大作业班平衡时间表 序号提升内容提升量(t/班) 班提升次数一次提升循 环时间(s) 班提升时间 (min) 1提升矸石44051314.5267.33 2升降工人370.655.59 3升降其他人 员 370.611.12 4合计334.04 最大班作业时间 5.57h，符合规程规定。 （5）提升动力学 提升系统变位质量总和 mskg g G m/5130 81 . 9 50327 2 各阶段动力计算为： F1=32.91KN， F1=32.86KN； F2=17.77K， F2=54.14KN； F3=79.3KN， F3=79KN； F4=53.84KN， F4=34.91KN； F5=9.75KN， F5=9.44KN； F6=34.61KN， F6=2.94KN； F7=-12.15KN， F7=-18.13KN，下附提升图 6.1 和 6.2。 山东科技大学学士学位论文 矿井生产系统及主要机电设备 110 图 6.1 提升速度图、力图（轨道暗斜井绞车） 图 6.2 提升力图（轨道暗斜井绞车） （6）电动机选择 等效力 有效FKN dtF T O 543.44 16.237 14.470545 T 2 山东科技大学学士学位论文 矿井生产系统及主要机电设备 111 等效容量 KW KFV P j m d 3 . 202 93 . 0 84 . 3 543.441 . 1 选电动机 YR40048250KW 6KV n=733r/min 电动机过载系数校验 电动机额定力： 35 . 1 8 . 175 . 0 75 . 0 31 . 1 54.60 3 . 79 3 . 79 54.60 84 . 3 93 . 0 250 max 3max e e m je e F F KNFF KN V P F 经校验，合适。 6.26.2 通风设备通风设备 6.2.16.2.1 矿井通风设备简介矿井通风设备简介 本矿井为一级瓦斯矿井，北皂煤矿现采用两翼对角式通风方式，中央 副井进风，东西部边界西风井回风。矿井采用机械抽出式通风方法。回风 水平标高-85m。 2005 年 3 月，矿井总需风量为 5689m3/min，矿井总进风量为 6060m3/min，矿井总回风道回风 6301m3/min，矿井最大通风流程为 9860 米，矿井有效风量为 5678m3/min，矿井有效风量率为 87.18%，矿井外部漏 风量为 158m3/min，矿井外部漏风率为 2.5%，矿井负压 1820m3/min，矿井 等积孔为 2.93m2，矿井反风率为 75.6%，矿井通风能力为 271 万吨。西风 井安装了 2 台主要通风机，1 号主要通风机为 KZS-NO.24 型轴流式通风机， 配备 475KW 电动机，采取扭曲叶片，运行角度 23.2 度，采用风机反转反 风，运行效率为 60.28%。2 号主要通风机为K58NO.24 型轴流式通风机， 山东科技大学学士学位论文 矿井生产系统及主要机电设备 112 配备 310KW 电动机，采取扭曲叶片，运行角度为 32.5 度，采用反风道反 风，运行效率为 76.4%，目前 2 号主要通风机运转，1 号主要通风机备用。 矿井由副井进风，西翼通过西翼改造进风巷、下组煤西翼进风巷进风、 经过下组煤一采区各用风地点、由下组煤一采回风巷回入西风井；东翼通 过上组煤东翼进风巷和下组煤东翼进风巷进风，经上组煤、下组煤四采区、 海域扩大区各用风地点，由东翼中部回风巷和三采边界回风巷回入西风井。 矿井现回风井位于矿井的西翼，而矿井生产基本集中在矿井的东翼，随着 海域扩大区在 2005 年 2 季度的投产，矿井现通风系统难以满足矿井安全 生产，现在矿井东翼建设的东风井即将投入使用，东风井投入使用后，矿 井的通风方式将改为两翼对角式，即副井进风，西风井和东风井联合回风， 届时将有效改善矿井通风困难的形势，保证矿井大规模进行海域生产的需 要。 东风井投入使用，西风井负责下组煤一采区、火药库和上组煤三采边 界回风巷以西的通风，供风量为 3426m3/min，西翼通风阻力为 1055Pa，西 风井 1 号主要通风机运行叶片角度调整为 10 度，2 号主要通风机运行叶片 角度调整为 20 度；东风井负责下组煤四采区、海域扩大区和上组煤三采 边界回风巷以东的通风，供风量为 5880m3/min，东翼通风阻力为 1991Pa， 东风井 1 号主要通风机运行叶片角度调整为-13 度，2 号主要通风机巡行 叶片角度调整为-10 度。 6.2.26.2.2 现生产条件下的通风能力现生产条件下的通风能力 6.3.2.1 矿井通风设备能力 从矿井通风机性能测定的结果看，主通风机实际运行的工况点位于通 风机特性曲线驼峰点的右下侧、单调下降的线段上，这说明通风机运转平 稳，处于安全状态。通风机风压为 1620Pa，风机排风量为 6193m3min， 矿井总进风量为 5922m3min，大于 4869m3min 的矿井总需风量，能够 山东科技大学学士学位论文 矿井生产系统及主要机电设备 113 满足目前矿井生产需要。 6.3.2.2 矿井通风网络能力 矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用图论的方 法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其属性组成 的系统，称为通风网络。通风系统中各井巷分配的风量大小及其方向遵循 一定规律。通风网络的一个最重要的动态特性就是风流稳定性。北皂煤矿 的通风网络比较稳定。 从矿井通风阻力测定和有效风量测定的结果看，井下巷道、用风地点 的风流方向稳定，风量满足要求，风速在规定的范围内。 北皂煤矿通风总阻力为 1570Pa，总排风量为 6193m3min，矿井等积 孔为 3.06m2，这说明，北皂煤矿的通风比较容易，即通风网络“通过风流 的能力”比较强。 6.2.36.2.3 公式计算公式计算 北皂煤矿为低瓦斯矿井，通风能力计算采用下式： 4 10 350 Kq Q P 式中：P一年能力，万 ta； Q一矿井实际总进风量，m3min； K一矿井通风系数，取 1.15； q一平均日产吨煤需要的风量，m3min.t，等于矿井实际需风量 Q 矿进与矿井平均日产量之比。 北皂煤矿总进风量 Q为 5922m3min，矿井上年度的实际需风量为 4374m3min，上半年平均日产煤 6800t，则 q=矿井实际需要风量 Q矿进矿井实际平均日产量 =4374/6800=0.64m3/min.t )/(282 1015 . 1 64 . 0 3505922 10 350 44 at Kq Q P万 山东科技大学学士学位论文 矿井生产系统及主要机电设备 114 即北皂煤矿在现有生产条件下利用公式计算的通风能力为 282282 万 t/a。 矿井通风能力核定为：282 万