采矿工程毕业设计（论文）-大同矿区四老沟矿4#煤层120万ta井田初步设计.doc

摘 要 本次设计是大同矿区四老沟矿4#煤层。该矿位于大同煤田东北端，距大同市25Km，距口泉站5.3Km。井田内有公路贯穿，交通方便。据井田地质资料：该井田煤层平均厚度为1.22m，经鉴定为低瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量平均为0.1m3/t。煤层有爆炸危险性。煤的自燃倾向等级为易自燃。根据矿井涌水量预测，该矿井正常涌水量为3800m3/d。设计采用斜井煤门单水平开拓方式，共开掘有1个主斜井和1个副斜井和三个回风井。井田共划分有3个区段，开采煤层为4。矿井采煤方法为综合机械化开采方式，综合机械化掘进，生产区队设置有：一个综采队和两个机掘队。矿井达产时的首采工作面位于401盘区，该盘区划分为10个采区，工作面长度为200m，推进长度为1100m，回采顺序采用后退式、回采工艺薄煤层单一倾斜长壁综合机械化采煤法，采用“四六制”作业制度。采空区采用全部跨落法管理顶板。关键词：矿井开拓；采煤方法；综合机械化采煤全套图纸加扣 3012250582ABSTRACTThe design is mine in Datong Coal Mining Area Silaogou 4 # coal seam. Datong Coal mine located in north-east side, from the City 25km. Mine Highway runs through there and convenient.According to geological data mine: the mine seam thickness of 1.22m, was identified as the low-gas coal mine, coal gas emission on the group average of 0.1 m3 / t. The danger of coal explosion. Level of the natural tendency of coal to spontaneous combustion. Mine discharge in accordance with the forecast, the mine water for normal Chung 3800m3 / d.Design uses a single level of Shihmen inclined to open up the way of opening into the ventilation shaft there are two (main slope, the Deputy inclined) and three return air shaft . Mine were set into eight areas, the exploitation of coal for 4 #. Mine mining method for the comprehensive mechanization caving mining methods, mechanized tunneling, the production team set up are: a mechanized caving team and two local excavation team.Mine production mining face at the time of the first panel at the East, the plate is divided into 9 bands, face length of 200m, to promote the length of 1100m, the order of the use of retreat mining-type, in single pass coal mining technology of mechanized top coal caving mining Coal Act, the system 46 operating system. Goaf method make use of all cross-loading roof management.Keywords: mine development；mining methods；mechanized mining目 录1 矿井概述及井田地质特征1 1.1 矿区概述1 1.1.1地理位置1 1.1.2地形、地貌1 1.1.3交通条件及居民点分布1 1.2井田地质特征2 1.3井田地质构造4 1.3.1断层4 1.4煤层特征6 1.4.1煤层特征62 井开矿拓8 2.1井田境界及储量8 2.1.1井田境界8 2.1.2储量8 2.2矿井设计生产能力及服务年限10 2.2.1矿井工作制度10 2.2.2矿井设计生产能力的确定10 2.2.3同时生产的水平数目的确定10 2.2.4矿井及水平服务年限的计算10 2.3井田开拓10 2.3.1井田开拓的基本问题10 2.3.2井筒和井底车场13 2.3.3井底车场183 大巷运输及设备的选择21 3.1 概述21 3.2大巷运输设备22 3.2.1轨道大巷运输设备的选择22 3.2.2运输大巷运输设备的选择25 3.3主要巷道断面确定29 3.3.1运输大巷巷道断面的确定29 3.3.2轨道大巷断面的确定31 3.3.3回风大巷断面的确定344 盘区巷道布置及装备34 4.1煤层的地质特征34 4.2盘区巷道布置及生产系统34 4.2.1确定盘区的推进长度34 4.2.2盘区煤柱的确定34 4.2.3工作面的长度和数目的确定34 4.2.4盘区内煤层的开采顺序35 4.2.5盘区巷道布置35 4.2.6生产系统35 4.2.7确定盘区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式36 4.3盘区内部巷道的掘进方法38 4.4盘区生产能力的确定及采出率的确定39 4.5盘区运输设备选择41 4.5.1工作面运输设备的选择41 4.5.2运输顺槽运输设备的选择41 4.5.3回风顺槽运输设备的选择44 4.5.4上山运输设备选择46 4.5.5采区车场选型设计465采煤方法48 5.1采煤方法的确定48 5.1.1煤层的赋存特征48 5.1.2采煤方法的确定48 5.1.3确定回采工作面长度、推进方向、推进度48 5.2回采工艺51 5.2.1工作面落煤51 5.2.2装煤方式53 5.2.3移架方式54 5.2.4移刮板输送机54 5.2.5工作面运煤54 5.2.6工作面支护55 5.2.7工作面设备布置图（见设计图纸）59 5.2.8劳动组织和循环作业59 5.2.9主要技术经济指标60 5.3回采巷道布置64 5.3.1盘区巷道布置64 5.3.2皮带运输巷、轨道运料巷的超前支护65 5.3.3保护煤柱尺寸的确定65 5.4掘进工艺方式及装备65 5.5建井工期676 矿井通风及安全技术70 6.1矿井概况70 6.1.1地质条件及安全条件70 6.1.2开采技术条件70 6.2矿井通风系统的确定70 6.2.1矿井通风方式70 6.2.2矿井通风方式的确定71 6.3盘区通风系统71 6.3.1盘区通风系统概述71 6.3.2工作面通风系统71 6.4矿井总风量计算71 6.4.1矿井风量计算74 6.4.2风量分配75 6.5全矿通风阻力的计算76 6.5.1矿井通风总阻力计算原则76 6.5.2矿井通风阻力计算77 6.5.3矿井总风阻和等积孔78 7 煤层经济技术指标84 8 建井工期86 参考文献87 致 谢88山西大同大学煤炭工程学院2013届本科生毕业设计1 矿井概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1地理位置大同矿区位于晋北，地跨大同、左云、右玉、山阴等五个县市。四老沟矿位于大同煤田东北端，大同市区西南，直线距大同市25Km，北邻同家梁矿，东接白洞矿，西北部相邻马脊梁矿和燕子山矿，西南部相邻燕崖矿，东南以大同组底部煤层露头线为界，井田东西走向7.6公里，南北倾向4.1公里，井田面积26.2平方公里。地理坐标为东经11256361130332，北纬395643400153。1.1.2地形、地貌井田内为低山丘陵黄土地貌景观，地形比较复杂，黄土梁及“V”字沟谷发育，地势大致为北西高，东南低，地表最高点高程1619.0m,最低点高程1311.2m，相对高差307.8m。本井田处于十里河与口泉沟的分水岭地带。南部银塘沟三井沟珍珠沟东窑沟胡家湾沟，井沟之水汇入口泉河。1.1.3交通条件及居民点分布四老沟矿井田距大同较近，有大同王村运煤专线，与大同火车站相连，且每日有客车通行，交通较为便利。北部有东西向的京包线，往东有大秦铁路京包线。1.1.4水文条件矿区处于十里河与口泉河的分水岭地带，位于42304、42291、41293、41251钻孔一线。南部银塘沟，三井沟、珍珠沟、东窑沟胡家湾沟、井沟之水汇入口泉河；北部支沟水流入十里河。各沟常年干涸，尽在雨季时洪水流经，为季节性沟谷。口泉河横贯本井田的中南部，发源于尖口山，流经挖金湾、雁崖、四老沟、新白洞同家梁、永定庄、出口泉镇，流入大同平原后汇入桑干河，汇水面积216K，河流在矿区内全长26.6，河谷宽4070m。据局地质处1982年提交的四老沟井田地质报告口泉河五十年一遇最大洪水量400m3/S。百年一遇最大洪水量800m3/S。据四矿近年来的的观测资料，河水在本矿区范围内流量一般为0.250.28 m3/S.暴雨后最大流量：1988年7月12日为600 M3/S；89年7月22日为59.2 m3/S。该河过去有泉水补给，随着沿途个煤层的开采，现泉水都已四老沟矿位于口泉河的中上游，河谷最窄处如桥东铁路下为40m。最高洪水位：据115队1950年7月观测资料上游为1298.79m,下游为1259.30m。井田内4#、7、8、9煤层在口泉河北岸，露头线大致与河床平行，露头处煤层倾角与河谷波向相反。为雨季地表干涸。除雨季外主要靠各矿排出的废水补给。 、水渗入井下创造了条件，沿岸露头岩层未发现含水层。 四矿工业用水及居民生活用水主要由局供水站供给。管路直径12寸，供水至四矿加压站后分别送给各居民区和工业区。局日供水量20003000 m3 水质良好。井下920水源日出水量为600 m3 ，水质不符合饮用水标准，只能供职工洗澡和工业用水。1989年过河石门施工的自流井，日出水量1000 m3左右，水质不符合饮用水标准，只能工业用水。目前该矿日缺水量10002000 m3。1.2井田地质特征本井田属丘陵山地，地势东南高西北低，绝对海拔高12661563M，现对高差297M，区内多为黄土覆盖植被稀少,地表光秃。鉴于勘探类型为一类二型，勘探网度基本采用750*750求高级储量。井田范围是在原四老沟改扩建补钻及胡家湾区勘探基础上经过多次规划变动后（向西扩展刘家窑、马脊梁两个区的部分），才形成现在定型范围。因此在各勘探区的网度大同小异。矿区内地表出露与钻孔揭露的地层自老到新有：1.2.1太古界集宁群（Ar3Jn）由青灰、浅灰、肉红、灰黑色花岗片麻岩、辉石浅粒岩、黑云辉石斜长片麻岩等组成，出露于井田东部七峰山一带。1.2.2寒武系（）原四矿报告中。对寒武系未单独划分描述，按玉龙洞实测剖面资料，寒武系总厚466m，分为上、中、下三个统。1.2.3奥陶系（）大同地区最大厚度约为400m，与本矿相邻的同家梁矿厚68m，本矿奥陶系厚度大致也在70m左右。岩性以灰、深灰色结核状灰岩为主，中夹豹皮状灰岩、灰绿色钙质泥岩及页岩，广泛出露于口泉山脉东南麓。1.2.4石炭系（C）厚630.13m，为一套海陆交互相地层，井田内保存不全。最底部为一层鸡窝状褐铁矿层，它是由于奥陶系风化壳经长期侵蚀、侵蚀残存淋滤沉积而成的。往上为杂色铝土质泥岩，再往上分别为灰褐、灰白色粉砂岩，细砂岩为主中夹薄煤层、薄层灰岩等组成的滨岸、泄湖相沉积，出露于口泉山脉一带。下伏奥陶系呈平行不整合接触。1.2.5二叠系下统山西组（P1s） 厚4590M，一般厚约60M主要由灰白、灰黄色粗、中砂岩及灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、煤层等组成，含山1-山4号四层煤，其中以4号层发育最好，局部可采，亦为大同煤田下煤系含煤地层之一。与下伏太原组整合接触。1.2.6侏罗系（J）厚72.21132.59m，一般厚115m，主要由灰紫、灰黄等杂色粉砂岩、砂岩、砂砾岩等组成。底部砂砾岩K8，厚1020m，为本组底部分界砂岩，它自北向南与下伏不同时代的老地层呈明显的角度不整合接触。十里河以北它以本溪组接触，十里河以南则与太原组接触，口泉河一带则与山西组接触，再南则分别与下石盒子组、上石合子组，乃至石千峰组相接触。这在众多的地质剖面、地层和钻孔柱状中均见到，无可争辩。厚190242m，主要由灰、灰白色中细砂岩和灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层等组成，含煤20余层，其中2#、3#、4、7、8、9、10、11、12、12、14、14、15十三层为可采煤层。这是一套内陆河湖相含煤沉积，它出露于青磁窑、煤峪口。至胡家湾及高山镇之间约45*20Km的广大地区内。与下伏永定庄组整合接触，二者连续沉积。但在局部范围内，有砂岩冲刷现象存在，不能与地壳大范围的整体升降运动相提并论，因此不应该山西组和太原组、永定庄组和山西组、大同组和永定庄组，以及云冈组和大同组之间的局部砂岩冲刷接触关系统统确定为平行不整合接触关系。厚90160m，一般厚110m,分上下两段。厚60100m，一般厚70m.以灰白、灰黄色中粗砂岩、砂砾岩为主，砾岩磨圆度差，胶结较松散，交错层理发育。底部砂砾岩K21，厚518m，与下伏大同组连续沉积，但在局部范围内K21砂砾岩常对下部地层和2#煤层形成冲刷接触。上段：石窑段（J2ys）厚3060m一般厚40m，由灰紫、眦红色砂砾岩、砂岩、粉砂岩组成。下部岩性变化大，透镜体发育，上部砂岩含断续球状结核。1.2.7第四系（Q）厚025m,一般厚78m，上部为马兰期风成黄土，浅黄褐色，疏松，下部以棕红色亚粘土、亚砂土为主，内含钙质结核，垂直节理发育。厚025m,一般厚78m，上部为马兰期风成黄土，浅黄褐色，疏松，下部以棕红色亚粘土、亚砂土为主，内含钙质结核，垂直节理发育。1.3井田地质构造1.3.1断层 本井田内发现的断层有7条，落差大于5M的有6条，15M的断层有1条，按走向划分为四组，即北北东向、南南西向、近东向。具体特征如下表：表1.1断层一览表断层标号性质 产 状落差（m）延展长度（m）控制程度走 向倾 向倾 角 （）F1正断层NNESEE48801.669.54059可靠F2正断层NNESEE80820.25402488可靠F3正断层NNENWW80864.67.91109可靠F4逆断层NNENWW73805.0582可靠F5正断层NNENWW755.4875可靠1.3.2褶曲本井田内的褶皱构造主要分布在矿井中、西部地区，分别同S1、S3、S5三个背斜和S2、S4两个向斜相间组成，其中S为大同主向斜，现分述如下： （1）S1背斜：位于井田西北边缘，走向N5-15E ，向北东倾伏，中间局部地段在平面图上反映不明显，大致沿40325、40311、39312、39301、39291、39297钻孔一线延伸，轴向略有弯曲，两翼地层倾角宽缓，延伸长约5-6km。 （2）S3背斜：位于大同向斜S2发育，轴向N5-10E，向北倾伏，为一短轴状背斜，仅在井田中、南部发育，大致在41291、41294、41285钻孔一线，延伸长约1500m以上。 （ 3）S5背斜：位于井田中部本矿井最狭窄部位，轴向N5E，向北倾伏。该背斜两翼和北部倾伏端地层倾角皆较大，形态明显，在两张主平面图上等高线密集，局部地区地层倾角大于30，背斜轴大致在42292、42294、42281、43282各孔连线附近通过，延伸长约1200m。 （4）S2大同主向斜：位于矿井西部F1断层以东，二者在北部间距较大，向南间距较小，在矿井最南端二者相交，互相穿插。大同主向斜轴在主要平面图上，北部反映不明显，在中、南部轴向清楚、明显。向斜轴走向大致为N20-25E。在中、南部两翼地层倾角稍大，北部两翼地层倾角平缓。大致沿扩-87、扩-92、四-75各孔连线通过。在井田内延伸长约5km。 （5）S4向斜：位于井田中部偏西，在中、南部和S3背斜近于平行。向斜轴轴向略呈弧形，北端为NNE走向，中部近南北向，南部呈NNW走向，总体看呈宽缓向北倾伏状态。该向斜在井田内自北向南分别被四条断层错位。在构造图上呈明显的不连续状态。1.3.3陷落柱本井田内发现陷落柱共6个，现将其位置、范围及对煤层开采影响等分述如下:陷1：位于43293孔附近，地表呈现椭圆状分布，长轴220m，短轴100m，周围地层均向中间倾斜，倾角达20。陷2：位于陷1附近，长轴60m，短轴48m。陷3:位于42296孔附近，呈椭圆状，长轴70m，短轴40m，地表未见出露。陷4、5：位于43293附近，周围地层呈环状下落，长轴80、55m，短轴30m，地表未见出露。陷6：位于44264附近，周围地层呈环状下落，长轴140m，短轴90m，地表未见出露。陷落柱对生产的影响：因接近陷落柱的煤层沿走向、倾向变化大，顶板裂隙增多，易连通含水层，产生涌水，从而给生产带来一些困难。1.3.4岩浆岩本煤层揭露一条岩浆岩墙,其长为3130.93m,宽为12m,强度较大，对工作面的布置及生产都有影响。1.4煤层特征1.4.1煤层特征四老沟井田大同组地层工含煤20于层其中可采煤层有2、3、4、7-3、8、9、10、11、12-1、12-2、14-2、14-3、共计12层。地层总厚度217M，煤层总厚度19.16M。含煤系数8.9。煤层多，层间距小，分叉合并现象较普遍，此为本煤田的特征。目前，正在开采煤层为2-3、 3-2、4、8、9、11、14-2、14-3号煤层，其中2、3、4、11-2、14-3为主要可采煤层。12号煤层特征如下：4#煤层：位于3#煤层下2.20-26.35m，平均17.51m。煤层厚度1.11.32m，平均1.22m。煤层多为单一结构，岩性多为中、细砂岩。r=29.16%,KM=0.9811,属较稳定煤层。表1.2 4#煤层特征表地层煤层厚度(m)间距（m）煤层结构稳定性顶板岩性底板岩性侏罗系1.472.532.02.2031.0617.51单一结构较稳定砂质泥岩互层粗砂岩，砂岩泥岩1.4.2煤层围岩特性4#煤层的顶板由基本顶、直接顶和伪顶组成，其中:（1）基本顶：岩性由粗至细砂岩组成，无老顶区和老顶层位的冲刷带呈零散分布，其岩性和厚度在面上变化很大，一般为2-20m,岩性以细纱岩为主中砂岩次之,粗砂岩最少,容重为2.38-2.52g/cm3, 属极坚硬岩石。（2）直接顶：岩性以粉砂岩和砂质泥岩为主，细砂岩与砂质泥岩互层次之。厚度一般为2-4m，最大厚度为7.32m,容重为2.502.59g/cm3，属极坚硬岩石。（3）伪顶：只在矿区中部较为发育，岩性复杂，由粗至细砂岩与煤组成，还有的由砂质泥岩、灰质泥岩组成，厚度在0.1-0.49m,属较软岩石。表1.3 4#煤层围岩特征表取样层位岩性抗压强度Mpa4#煤层顶板砾岩40210砂砾岩65.24#煤层底板粗砂岩34.964粉细砂岩互层105.31.4.3煤的特征本井田的主要可采煤层以亮煤为主，夹镜煤及暗煤条带，弱玻璃玻璃光泽，条带结构，贝壳状断口，性脆易碎，煤岩类型为半亮性，偶尔可见光亮型煤。矿井煤类均属RN32,弱粘煤，各层之间的化学性质差异很小，平面、垂面上的煤质变化均不明显，均属于特低灰-低灰、特低硫，高发热量煤，是动力用煤的优质原料，亦是汽化用煤的重要的重要原料，作为铸造用煤也是上好原料。2 井开矿拓2.1井田境界及储量2.1.1井田境界 井田走向长7.6km，倾向4.1km，面积26.2km。2.1.2储量本井田构造中等，煤层产状平缓，倾角多在2-8度之内，故采用水平投影面积及煤层伪厚估算储量，其公式如下：储量（万吨）面积（m2）厚度（m）视密度（t/m 3） 井田的水平面积由CAD查询知26.2 km。4#煤层密度为1.34t/m3矿井工业储量：块段内煤厚采用块段内各见煤点，生产实测煤厚的算术平均值， 各见煤点储量估算煤厚按以下确定。 井田工业储量 Zg=Sh 式中：S块段的水平面积k(m)2。 h块段的煤层资源/储量估算平均厚度m。 r煤层的视(相对)密度t/m3。据井下煤层样测试结果，4号煤层采 用1.42t/m3。 4#煤 Zg=261788991.221.34/100004279.7wt可采储量： 矿井设计储量=矿井工业储量-永久煤柱损失边界煤柱: 井田边界长度取21000.0m，取边界煤柱30m，则边界煤柱损失 P1=30210001.221.34/10000=103.0wt表2.1 矿井工业场地占地面积指标：井型与设计能力（万吨/年）占地面积指标（公顷/10万吨）2403000.70.81201800.91.045901.21.39301.5备注：占地面积指标中小井取大值、大井取小值。由上表可知，（一井两面）设计生产能力120wt/a的大型矿井所占工业场地面积为1200.975/10=11.7公顷根据本矿地质资料，围护带宽度取20m，则工业广场地面占地面积为：117100m2矿井工业广场保护等级为1级，围护带宽度取20m.则工业广场压煤(工业广场煤层走向4.3度，倾向3度)倾向长度157(m) 走向长度 140(m) P2=1571401.221.3410000=3.59wt断层煤损(保护煤柱=20m)：P3= (970+1350+1030)401.221.34/10000=21.9wt(F1=970m F2=1350m F3=1030 m)其他煤柱煤炭损失P4，按工业储量的5%计算。 P4= Zg5%=4279.75%=213.985wt所以，总设计煤炭损失储量为P=P1+P2+P3+P4=103.03.59+21.9+213.985=342.475wt 表2.2 矿井设计储量计算煤层工业储量永久煤柱损失设计储量井田边界断层工业广场其他面积2617889963000013400014000213.9853937.225煤量wt4279.7103.021.93.59矿井可采储量按下式计算： Zk=(Zg-P)C (2-1)式中：Zk矿井可采储量； Zg矿井工业储量； C采取采出率，薄煤层取。 Zk=3937.225wt 2.2矿井设计生产能力及服务年限2.2.1矿井工作制度矿井设计年工作日为300天。作业方式为“四六”制作业，即三个班生产，一个班检修。每天净提升时间为14小时。2.2.2矿井设计生产能力的确定根据当地用煤需求，结合煤层赋存条件，可采储量、装备水平、资金来源等因素，确定矿井生产能力为120万t/a。2.2.3同时生产的水平数目的确定本井田可采煤层为4#层煤，同时生产一个水平、一个工作面可保证120万t/a设计生产能力。2.2.4矿井及水平服务年限的计算矿井及水平服务年限均按下式计算： T=Z/AK （2-2） 式中：T服务年限。 Z设计可采储量，kt。 A设计生产能力，kt/a K储量备用系数，取1.4。 则：矿井及水平服务年限 T=3937.2/1201.4=45年服务年限均符合煤炭工业矿井设计规范的有关要求。2.3井田开拓2.3.1井田开拓的基本问题(1) 矿井工业场地位置选择根据矿井现状及目前交通运输、电力供应等外部环境，工业广场布置在该矿在铁路附近，地面标高最低点，地势平坦开阔。面积11.7公顷。矿井工业广场选择在此处具有以下优点：工业场地紧靠公路、铁路运煤专线，交通运输便利，地面较开阔，且海拔比其它位置低，生产区对邻近村庄环境影响较小。(2) 开拓方案的选定根据矿井工业场地及确定的开拓方式，结合矿井规模、煤层赋存特征、井筒位置以及矿井目前的实际情况，本设计开拓提出两个方案进行比较，方案分述如下：方案一：主、副井采用斜井开拓。主井井口标高+1447，井底标高+1237，倾角15，斜长780米，皮带提升，兼做矿井的进风井和安全出口。副斜井井口标高+1443，井底车场标高+1220，倾角,15，斜长750米，采用皮带提升，兼做矿井的运料和安全出口。采用+1250双水平大巷开发。副斜井落底后，设1250水平车场。根据井田形状、煤层产状、开采技术条件和井口位置等具体条件，井下设两条大巷，即在井田中部沿煤层顶板设两组东南北方向的大巷，在井田东中部设井底车场与大巷相接。大巷与井底车场间采用轨道石门。矿井移交生产时，采用区段式通风方式。回风井分别建在各个盘区，主井进风，各个盘区回风井回风。全井田共划分为3个盘区，矿井移交的首采区为401盘区工业广场东。井田开拓方式平面图见图2.1。图2.1井田开拓方式剖面图方案二：主、副井斜井开拓，主井井口标高+1447，井底标高+1237，倾角15，斜长780米，皮带提升，兼做矿井的进风井和安全出口。副斜井井口标高+1443，井底车场标高+1220，倾角,15，斜长750米，采用皮带提升，兼做矿井的运料和安全出口。布置三条水平大巷：轨道大巷，运输大巷，回风大巷。在井田东中部设井底车场与大巷相接。大巷与井底车场间采用轨道石门。矿井移交生产时，从副井进风，通过井底车场进入水平回风大巷、区段运输平巷进入采煤工作面。污浊风流经区段回风平巷，水平回风大巷，通过主井排到地面。井田开拓方式平面图见图2.2。 图2.2井田开拓方式剖面图 开拓方案比较：一方案：盘区分段回风优点： 1）巷道掘进技术简单，施工管理简单。井筒装备和井底车场比较简单，工程量少。 2）建设速度快，出煤早，投资少缺点： 1）准备巷道和联络巷道较多，增加了成本，不宜管理。 2）各种管线布设长度大，通风阻力大，增加了费用。二方案：主巷回风优点： 1）通风阻力小，安全程度高。 2）减少打立井数量。缺点： 1）提升量较小，井口设备复杂。 2）主巷道的工程量大，设备多，事故率大。经过综合经济比较，虽然建设主回风巷通风通风阻力小，但是综合工程量大，费时多，区段回风工程量相对较小。综上所述，本计划推荐二方案作为矿井井田主要开拓方式。2.3.2井筒（1）井筒数目及用途矿井移交生产及达到生产能力时，共有六个井筒，既主斜井、副斜井、回风立井。各井筒用途分述如下：1） 主斜井：负担全矿煤炭提升任务，兼作矿井进风井任务。2） 副斜井：负担全矿人员等提升任务，为矿井的主要通风井及安全出口。3） 回风立井：担负全矿的回风，及安全出口。（2）井筒布置及装备1)主斜井井筒断面的确定主井巷道净宽度：巷道净宽按以下公式计算： +d +e (2-3)式中：B巷道净宽，mm； a1非行人侧轨道（或输送机）到巷道墙之间的距离，585mm； c行人侧轨道（或输送机）到巷道墙之间的距离，1000mm； b输送机的宽度，1515mm； d轨道宽度，1200mm e皮带与轨道之间的距离，500mm；ZK10-6/250直流架线式电机车宽1060mm，高1550mm。按以上公式所计算的巷道净宽的B值，应根据只进不舍的原则以100mm晋级。得：B=4800mm。巷道净高度：巷道净高度按以下公式计算： H=h1 + hc- hb （2-4）式中：H巷道净高度，mm； h1拱形巷道的拱高，2400mm； hc拱形巷道的壁高，1800mm； hb巷道内道碴的高度，220mm。得H=3980mm。巷道断面风速验算：巷道断面风速验算按以下公式计算： (2-5) 式中： v通过该巷道的风速，m/s； Q通过该巷道的风量，16.75m3/s； S巷道的净断面，16.6m； v0安全规程规定的最高允许风速，取4 m/s。代入数据得： v=1.014，满足要求。 井筒断面特征如下图：图2.3 主斜井井筒断面图表2.3主斜井断面特征及每米材料消量围岩普氏系数（f）断面（m2）掘进尺寸（mm）支护厚度（mm）每米混凝土消耗量（m3）备注净掘宽高拱壁合计4-616.622.1576046804803.971.55.472) 副斜井井筒断面的确定副斜井担任全矿的材料运输任务和人员输送任务，因此采用600mm轨距双轨运输。巷道净宽度：XRB15-6/6人车宽1200mm,高1538mm，ZK10-6/250直流架线式电机车宽1060mm，高1550mm。根据煤矿安全规程，取巷道人行道宽1000mm，非人行道一侧宽500mm。双轨之间距离400 mm，轨道宽度1200 mm。故巷道净宽度为：1000+500+400+1200+1200=4300mm巷道净高度：巷道净高度按前面公式（2.3）计算： 式中：H巷道净高度，mm； h1拱形巷道的拱高，2150mm； hc拱形巷道的壁高，1700mm； hb巷道内道碴的高度，220mm。H=3630mm巷道断面风速验算：巷道断面风速验算按公式计算： 式中：v通过该巷道的风速，m/s； Q通过该巷道的风量，39.1m3/s； S巷道的净断面，13.6m2； v0安全规程规定的最高允许风速，m/s，取6m/s。代入数据得：v=2.8756，满足要求。井筒断面特征如下图：图2.4 副斜井井筒断面图表2.4 副斜井断面特征及每米材料消耗量围岩普氏系数（f）断面（m2）掘进尺寸（mm）支护厚度（mm）每米石料消耗量（m3）备注净掘宽高拱壁合计4-613.617.75.14.254002.951.364.3 3) 风井井筒断面的确定 风井井筒断面尺寸主要根据所需通过的风量来确定有效净断面积为： （2-6） 式中：S0有效净断面积，, S0=S-A，其中S为井筒净断面积，A为梯子间所占面积；不设梯子间是，S0=（0.90.95）S；Q井筒所需通过的风量，55.85m3/s；V允许最大风速，设普通梯子间的风井V8m/s，不设梯子间由以上公式化简可得风井井筒净直径（按V=8m/s计）；因此： S0=55.85/8=7m2,则： S= S0 +5.6 =12.6m2,= 2井壁材料：回风立井井壁都采用混凝土整体灌注式支护，支护厚度100mm，这种支护方式的有点有：整体性好，强度高；防水性能较好；便于机械化，施工方便，劳动强度低。 断面特征如下图：图2.5 风井井筒断面图2.3.3井底车场（1）井底车场型式的选定井底车场型式的选定应遵循以下原则： 1) 调车简单管理方便，弯道及交岔点少。 2) 操作安全，符合有关规定。 3) 井巷工程量小，建设投资少，便与维护，生产成本低。 4) 施工方便，各井筒间井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩短建井时间。综合以上因素，决定采用斜井卧式环形井底车场。该车场的特点：结构简单，应用广泛，结构紧凑，有效利用了各巷道，同时方便变电所和水泵房得设备检修。图2.6 斜井卧式环形井底车场 （2）验算主、副井空、重车线长度 1) 副井进、出车线 （2-7）式中：L副井进、出车线有效长度，m； m列车数目，列；取1； n每列车的矿车数，10辆；取； Lk每辆矿车带缓冲器的长度，m； N机车数，台；取1； Lj每台机车长度，4.5m；Lf附加长度，一般取10m。则：L=1103.55+14.5+10=50m2) 井底车场调车线的有效长度与副井进、出车线有效长度确定方法相同，式中列车数量应取1列。因此，井底车场调车线的有效长度为50m。3) 材料车线有效长度 （2-8） 式中：L材料车有效长度，m； nc材料车数，辆；取10； Lc每辆材料车带缓冲器的长度，m； ns设备车数，辆； Ls每辆设备车贷缓冲器的长度，m。则：L=104+14.5=45m4) 人车线有效长度 （2-9） 式中： L人车线有效长度，m； m列车数目，取1列； nR每列车的人车数目，取6辆； LR每辆人车带缓冲器的长度，取5m； Lf附加长度，一般取10m。则：L=156+4+10=44m（3）井底车场的调车方式设置专用调车绞车调车，当电机车牵引重列车驶进调车线后，电机车摘钩，驶向空车牵引空车，调车作业由专用调车绞车完成。3 大巷运输及设备的选择3.1 概述 在本设计中，所开采煤层为大同煤田4#煤层，根据地质科提供得资料显示：侏罗系中统大同组各煤层顶底板岩石均为陆相河湖沉积岩，岩性多为中细砂岩而且横向变化大，局部地区有伪顶，只在矿区中部较为发育，岩性复杂，由粗至细砂岩与煤组成，还有的由砂质泥岩、炭质泥岩组成，属较软岩石；直接顶岩性以粉砂岩和砂质泥岩为主，细砂岩和砂质泥岩互层次之。属与极坚硬岩石；基本顶由粗至细砂岩组成，无老顶区和老顶层位的冲刷带呈零散分布，其岩性和厚度变化很大，岩性以细砂岩为主，中砂岩次之，粗砂岩最少，属极坚硬岩石；底板岩石以粉砂岩或细砂岩为主，粗至细砂岩次之。煤层硬度34，巷道倾角随煤层倾角的变化而变化一般为05，东低西高，落差300多米；经过3条断层，落差在12米之间。矿井瓦斯最大相对涌出量5.53m3/t，一般情况下均小于1m3/t；最大绝对涌出量为0.88m3/min，正常情况下不足0.16m3/min，属低瓦斯矿井。本区煤层有煤尘爆炸的危险性，煤尘爆炸指数为40%，煤的自燃倾向性属较易自燃煤层，煤的自燃发火期为612个月。本煤层倾角较平缓，基本在35。确定矿井生产能力为1.2Mt/a。煤的容重1.34 t/m3。主运输（煤）为皮带运输，辅助运输(人员、材料、矸石等)为轨道运输。 图3.1 井下运输系统示意图1-主斜井 2-副斜井 3井底车场 4-回风大巷 5-运输大巷 6-轨道大巷 7-回风石门 8-风井 9（18）-运输顺槽 10（19）-工作面 11（20）-回风顺槽 12-联络巷 13-溜煤眼 14-煤仓 15-行人进风斜巷 16-运输上山 17-轨道上山 3.2大巷运输设备3.2.1轨道大巷运输设备的选择.根据矿井地质条件及生产矿井的实际情况，设计在轨道大巷内采用架线式电机车牵引矿车运输。架线电机车式选用ZK10-6/250型，电机车主要为辅助运输，根据矸石及人员运输情况，矿井运输线路长度及交接班时间，同时生产和开拓各使用一台电机车，矿井有一台电机车备用，所以全矿需要3台电机车。小矿车选用MG1.7-6A型1.5吨固定厢式矿车，每个生产和开拓区使用10个材料车，有2辆备用,全矿需12辆。材料车选用MLC3-6型3吨材料车，每个生产和开拓带区25辆矿车用于运矸、运料，有10辆备用，全矿达产后同时生产的带区为一个，共需35辆矿车。人车选用PR12-6/6型人车全矿需10辆人车。备用量为4辆。共14辆。其性能参数分别见表3-1、表3-2、表3-3和表3-4。表3.1 ZK10-6/250型直流架线式电机车技术特征表项 目单位技术特征型 号ZK10-6/250粘着质量T10轨 距Mm600最小曲率半径M7受弓器高度 M1.82.2固定轴距Mm1100主动轮直径Mm680联接器高度Mm430外型尺寸Mm450010601550制动方式电阻机械调速方式电阻直线控制小时制牵引力N13030速度小时制km/h11最 大km/h25牵引电动机型 号ZQ21额定电压V250功率kW21台 数台2表3.2 PRC12-6/6型人车技术特征表项 目单位技术特征型 号PRC12-6/6乘座人数个12最大牵引力kN60最大行车速度m/s3牵引高度Mm320巷道坡度15轨 距Mm600轴 距Mm1500最小弯道半径水平M8垂直M8外型尺寸Mm446010241520质 量Kg1460另外，辅助运输大巷的掘进过程中，会产生少量的矸石，需由厢式矿车运输，经辅助运输大巷，副斜井至地面，选用的厢式矿车的类型为MG1.7-6A，1.5吨厢式矿车。其技术特征参数见下表：表3.3 MG1.7-6A型1.5吨厢式矿车技术特征表项 目单位技术特征型 号MG1.7-6A容 积M31.7装载量T1.5最大装载量T2.7轨 距Mm600轴 距Mm750外型尺寸Mm2