采煤平煤十二矿毕业设计说明书.doc

中国矿业大学专科生毕业设计前 言 一、概况平煤集团公司十二矿位于河南省平顶山市境内，为平顶山煤业集团公司骨干矿井之一。十二矿始建于1958年，先后经过多次扩界、改扩建，至2001年年产原煤104万吨，煤炭产量达到历史最高水平。十二矿共有七个采区，其中己一己五已回采完毕，己六、己七正在生产，按照两采区储量和矿井生产计划，己六采区2003年回采结束，己7采区2010年采完。十二矿依据平煤1999276号文，决定将该文调整边界的扩大区域即本矿三水平进行开发，布置接替采区，并将矿井三水平的生产能力扩大到1.50Mt/a。 二、设计依据 1、平煤集团公司“关于八矿、十矿、十二矿己组煤开采边界调整的通知”，即“平煤1999276号”文； 2、十二矿地测科编制的平煤集团十二矿三水平地质说明书； 3、平煤集团公司“关于对十二矿三水平地质说明书的批复”，即“平煤地200202号”文； 4、平煤集团公司“关于十二矿三水平设计方案论证会议纪要”，即“平煤会纪200250号”文；5、平煤集团公司“关于十二矿北山风井留设保护煤柱的意见”，即“平煤总200218号”文；6、平煤集团十二矿三水平初步设计任务委托书；7、矿方提供的十二矿采掘工程平面图及有关资料。 三、设计指导思想设计结合大型矿井的管理水平和生产技术特点，贯彻十二矿双高建设规划“年产1.50Mt，一井一区一面”，既要考虑现有设备、设施的利用和匹配，又要兼顾矿井的长远发展，本着10年不落后原则，尽量使用新设备。四、设计的主要内容和特点 该矿井三水平为一单斜构造，地层倾向北稍偏西，倾角210。井田构造简单，煤层厚度变化不大。属双突高沼气煤层，有煤尘爆炸危险，自然发火倾向，煤层及顶底板较软。设计依据这些煤层埋藏情况和目前矿井的生产状况，主要完成以下工作。1、设计对矿井的通风系统进行分析比较，论述了各方案的主要优缺点，确定了北山风井作为十二矿三水平回风井的方案；2、设计分别对北山风井井筒布置、提升及井下运输、通风、排水系统等进行了论述分析，并确定了该矿三水平的各生产系统；3、设计布置三水平的采区巷道，并确定了该矿三水采掘面的个数及三水平达产后，由一个己15煤层综采工作面和一个己16-17煤层综采工作面来保证矿井的生产能力。 4、矿井三水平（一期工程）主要技术经济指标如下： 井巷工程长度(不计煤巷) 6625.5m 井巷掘进体积 93273.0m3 全员工效 5吨/工 三水平投资 13036.97万元 吨煤投资 86.91元 建设工期 23.5个月 第一章 矿井基本情况第一节 井田概况一、交通位置十二矿位于河南省平顶山市，平顶山矿区的东部，距市中心7.5km，井田东部与八矿为邻，西与十矿为邻，南到煤层露头，北至李口向斜轴。老矿区工业场地有矿区专用铁路与国铁京广线、焦枝线相连接。公路以平顶山市为枢纽，有柏油公路沟通附近各县市，交通便利。新建北山风井工业场地，距现工业广场3.0km，新修建专用公路相连接，交通较为便利。二、矿井境界矿井井田边界以2006年3月26日河南省国土资源厅下发的采矿许可证规定的矿区范围，十二矿的井田边界为：东：自北而南以20勘探线东500m平行线与八矿为界；西：以23号勘探线与十矿为界；南：以已组煤层露头线为界；北：至李口向斜轴。十二矿井田走向长约3km，倾斜宽约4km，井田面积约12.87km2，开采标高范围在-75m-850m之间。本次设计的十二矿三水平，位于井田北部，紧邻己七采区，为己七采区的延伸水平。东部以20号勘探线东500m平行线与八矿为界；南以己15煤层-620m底板等高线与二水平己七二期为界；西以22号勘探线西260m平行线与十矿为界；北部以“平煤1999276号”文确定的北边界（大致为李口向斜轴）与八矿、十矿为界。矿井三水平走向长2250m，倾斜宽1800m，开采面积为4.05Km2，开采上限标高-620m，开采下限标高-830m。地面标高+180+400m，覆盖层厚度053m。三、矿井储量十二矿目前有己七一个采区生产，其它采区已开采完毕。己七采区于1990年4月开始准备，1992年投产，设计生产能力60万t/a。采区设计走向长2300m，倾斜长1850m，面积3.84km2，工业储量2734.9万吨，可采储量2022.2万吨,双翼开采。该采区有四层煤，自上而下为己14、己15、己16、己17，其中己14不可采，己15单独存在，己16-17合层，己15与己16-17层间距0.513m，煤层倾角1235。截止2007年末采区剩余工业储量1444.9万吨，可采储量1278.9万吨。三水平因正在开发建设中，还没有形成采面，三水平设计走向长1850m,倾斜长度1820m，双翼开采，煤层倾角1025，接近李口向斜轴时煤层倾角02。截止2007年末采区剩余工业储量3023.9万吨，可采储量2108.4万吨。庚20煤层还没有规划设计，庚20煤层工业储量为307.2万吨，可采储量184.3万吨。井田内无常年性河流，只有季节性的冲沟，雨季有水，晴后断流。三、公路及铁路运输厂外道路自新建工业场地入口至十二矿现有工业广场距离约3km,目前在矿井建设阶段，使用的是风景区道路，路面宽度不足4m。工业广场形成后，按照厂矿道路设计规范（GBJ122-87）的有关规定：“各种车辆折合成载重汽车的年平均日双向交通量稍超过200辆的厂外道路，其远期交通量发展不大时,可采用四级厂外道路的技术指标，但路面宽度宜采用6m，路基宽度宜采用7m。”由于该工业广场主要的车流为运送上下井人员、和矸石的外排，根据该矿井的生产能力，日平均双向交通量约250辆左右，确定按平原微丘区四级厂外道路设计，路基宽7.0m，路面宽6.0m。因为经常有重型车辆通过，为了减少路面的维护量，路面采用沥青混凝土面层，级配碎砾石基层，路基用灰土改良，道路路面土方工程量约为填方12000m3，道路边沟挖方约9000m3，总占地约3.6ha（54亩）。新老广场之间的运输联系采用重型运输车辆运送设备、矸石，大型通勤车接送上下井工作人员。新工业广场内运输方式以道路和窄轨铁路运输相结合的方式。场内道路为环状布置，道路形式采用城市型道路，水泥路面，道路一侧采用暗埋混凝土排水管排水，施工方便，经济合理。其中，主干路路面宽6.0m，次干路路面宽44.5m，面层厚22cm，泥结碎石基层厚25cm，道路面积共计4100m2。汽运主要设备为中型载重汽车2台（可利用矿内原有车辆），中型自卸汽车2台，面包车1台，大客车2台。窄轨铁路采用 624系列，轨距为600mm，12t架线电机车牵引1.0t矿车运输，铺轨线路全长469m；共用道岔9组。其中，单开道岔(ZDK624-5-12)5组，渡线道岔(ZDX624-5-1516)2组，对称道岔(ZDC624-3-12)2组。四、电气十二矿三水平北山工业广场新建35kV变电站一座，两回电源线路分别引自35KV焦庄变电站和月台变电站。两回电源线路型号均为LGJQ-300/25, 线路长度分别为1.25km和1.3km。该矿井35kV变电站两台主变压器，型号为：SRN-8000/35，担负北山地面工业广场和三水平井下负荷。北山工业场地内除压风机，提升绞车,扇风机，瓦斯抽放泵为高压用电设备外，其余均为低压用电设备。35KV变电站以6KV向地面高压及井下供电。低压变电所内2台动力变压器型号为S11-M-500/6 6/0.4KV，正常2台同时运行，以380V为地面水处理厂、锅炉房、排矸系统、空气加热室、热交换设备及室内外照明等处供电。五、水源地面工业广场消防、生产用水水源由十二矿现有水厂供应。水厂规模约为2000m3/d。井下消防洒水采用同一供水管网，其供水水源由己七采区消防洒水管路引入。北工业广场消防、生产用水水源由该处地下水井提供。生产、生活和消防给水设计为合用的管道系统。在北工业广场内设一深井，供地面工广生产、消防用水。消防系统供水方式采用临时高压供水方式。整个场区设有室外消火栓消防系统。第二节 矿井开采煤层情况一、煤层十二矿井田范围内地层中共含四组可采煤层，自上而下分别是为丁、戊、己、庚组煤，其中十二矿开采己、庚组煤层，其它煤层由十矿、八矿开采。己组煤位于二叠系下统山西组，它上以砂锅窑砂岩底面与下石盒子组分界，下以L1灰岩顶面或己组煤底板砂岩底面与太原组分界，整和接触，己组煤层共有四层煤，自上而下分别为：己14、己15、己16、己17煤层，其中己14煤层厚0.41.1m，局部可采；己15煤层厚3.04.3m，平均3.5m，在井田上部与己16、己17煤层合层为己15-17煤层，己15煤层在井田下部单独存在；己16-17煤层厚度变化较大，为0.92.3m，平均1.7m。煤层自然容重为1.39t/m3。本矿三水平开采的己15和己1617煤层赋存稳定，煤层倾角由南向北逐渐变小，南部平均倾角10左右，中部一般为6左右，北部靠近李口向斜轴部倾角仅为2或近于水平。三水平设计走向长1850m,倾斜长度1820m，双翼开采，煤层倾角1025，接近李口向斜轴时煤层倾角02。截止2007年末采区剩余工业储量3023.9万吨，可采储量2108.4万吨。庚组煤主要是庚20煤层，位于太原组的L5和L6灰岩之间，上距己16-17煤层64m。煤层厚度为0.451.10m，平均为0.89m，煤厚变异系数为26.36%，可采性指数为0.78，属不稳定煤层。二、水文地质据十二矿三水平地质说明书，本区水文地质条件简单，己组煤开采的直接充水水源主要为顶板砂岩水和底板灰岩承压水，地表降水及老区积水对矿井的开采也有一定的影响。 1、地表水 由于地表多为山峰及山坡地，第四系表土覆盖层厚度（053m）较小，部分岩层裸露，大气降水可能会有一定补给，对岩层中的含水量有一定的影响，但对己组煤影响不大。 2、老空积水 因己七采区属剃头下山开采，上部老空区的老空水将直接威胁着下部相邻采面的掘进和回采。因此，在采面的掘进和回采过程中需要进行探放老空水工作。 3、煤层顶板砂岩裂隙水己15煤层顶板砂岩自下而上有大占砂岩、香炭砂岩、砂锅窑砂岩、老君庙砂岩含水层，除大占砂岩较厚为2030m，平均25.14m，其余都在10m左右。砂岩含水层总厚度40余米，中间被砂质泥岩、小紫泥岩大紫泥岩阻隔，阻碍了相互间的自然水力联系，其中大占砂岩为直接充水含水层，香炭砂岩为间接充水含水层，香炭砂岩水可通过冒落裂隙带导水与下部砂岩含水层发生水力联系，影响矿井充水，单位涌水量0.001160.00138L/s.m，渗透系数0.00120.076m/d。根据二水平水文地质资料分析，在掘进过程中，遇断层或顶板破碎地段有滴淋水，采面初采初放老顶跨落后，顶板砂岩裂隙水会突然溃出，涌水量较大。 4、煤层底板灰岩承压水 石炭系太原群含水层位由78层灰岩组成，总厚度3652m，其中突水的有上部L2灰岩和下部的L7灰岩。本井田浅部岩溶裂隙发育，是开采己组煤层的直接充水含水层，L2灰岩距己17煤层底板间距为12m左右，有一套泥岩、砂质泥岩、细砂岩和薄层灰岩组成的一个相对隔水层，厚9m左右，根据21-19、22-15两钻孔揭露L2灰岩情况，未见漏水现象，据平顶山矿区开采经验，一般标高-500m以下灰岩岩溶发育微弱，岩溶裂隙多被方解石填充。所以，三水平L2灰岩赋水性差，虽然静水压力较大，但裂隙不畅通，采掘工作面揭露灰岩出水点涌水量一般不大，但是整个三水平均属于带压开采。因此在三水平掘进或回采作业过程中应坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，预防底板灰岩水。三、其它开采技术条件（一）煤层顶底板岩性 己15煤层直接顶板为灰黑色砂质泥岩，厚8.516.5m，具有近于垂直的节理，致密、性脆、透气性差，含有大量的植物化石，普氏硬度系数25，垂直抗压强度29.445 MP，空隙度2.15%。老顶为灰白色中粗粒砂岩，厚2530m，普氏硬度系数610，垂直抗压强度53.9186.2 MP，层位稳定，岩性坚硬，为优良之老顶。己15煤层直接底板就是己16-17煤层直接顶板，为深灰色泥岩，厚0.61.8m，普氏硬度系数0.83，抗压强度为8.6MP，遇水易膨胀，己16-17煤层直接底板为深灰色砂质泥岩，厚度23m，普氏硬度系数23，垂直抗压强度1019.6 MP，孔隙度2.37%，吸水率1.15%。老底为灰色细砂岩，厚34m，普氏硬度系数8，抗压强度75.582.9 MP，抗拉强度2.576.53MP。庚20煤层的老顶和老底为中厚至厚层状致密坚硬的石灰岩，平均厚度2.889.68m，根据煤矿巷道(斜井)硐室围岩工程地质分类，本井田各可采煤层老顶、老底的砂岩或石灰岩的围岩类别属类，围岩稳定性类型属稳定稳定性较好类型；直接顶和直接底的围岩类别属类，围岩稳定性类型属中等稳定稳定性较差类。据现有资料三水平无岩浆侵入及古河床冲刷。（二）瓦斯、煤尘、自燃、地温1、瓦斯：十二矿1989年以前一直属低瓦斯矿井，1989年元月在己六采区首采面风巷掘进中发生了第一次煤与瓦斯突出，同年被鉴定为煤与瓦斯突出矿井；1995年经中国煤炭科学院重庆分院煤研所鉴定，己组煤层-350m顶板等高线以下为瓦斯突出危险区。近几年来矿井瓦斯涌出量逐年增加，目前矿井绝对瓦斯涌出量已在25m3/min以上，相对瓦斯涌出量在1520m3/t左右，瓦斯梯度2.20m3/t/100m。2007年河南省煤炭工业管理局以豫煤安2007975号文河南省煤炭工业局关于2007年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复中确定十二矿为突出矿井，矿井相对瓦斯涌出量20.89m3/t，绝对瓦斯涌出量55.24m3/min。2、煤尘：根据豫煤安2007975号文，河南省煤炭工业局关于2007年度国有重点煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复及十二矿多年井下取样进行煤尘爆炸性试验，爆炸指数为26.4529.61%，属有爆炸危险性煤层。3、自燃：本井田在各采区采取煤层煤样（己15或己15-17、己16-17）进行自燃倾向性试验，结果表明两煤层自燃等级为二级，即自燃，煤层自燃发火期为3个月。4、地温：据十二矿三水平地质说明书，平顶山煤田为一地垒构造，四周被高角度正断层切割后下降，中间的基岩相对抬升，被高热阻的第四系冲积层覆盖，大地热流相对集中于中间的基岩，形成典型的基低抬高型地热正异常区。依据平煤集团公司与中科院地质所地热组合作，于1978年提交的地温科研资料：平顶山矿区自东向西曾选择5个长期水文地质观测孔进行恒温带的系统观测，确定矿区恒温带为：深度25m、温度为17.2，此温度接近本地区地面温度的多年平均值。十二矿自投产以来，井下夏季平均气温22，冬季平均18，年平均约20。2001年测得己15-17090采面风巷顶板砂岩水温度高达40以上。虽然十二矿未做地温测定，根据八矿和十矿地温情况（八矿地区地温梯度为3.04.9/百米,十矿为2.9/百米），结合其它地区实际，十二矿地温梯度应在3.0/百米以上,属地温异常区。 5、地压：随着开采深度的增加，地压影响施工的问题越来越显现，压力大，地鼓强，巷道变形速度加快，维护周期短。第二章、矿井初步设计第一节 矿井设计生产能力确定据平煤集团公司“关于对十二矿三水平地质说明书的批复”，本次设计的十二矿三水平地质储量为3206.6万t，其中己15煤层2118.6万t，己16-17煤层1088.0万t。可采储量为2108.4万t，其中己15煤层1394.1万t，己16-17煤层714.3万t。三水平储量计算汇总表 表2-1-1 单位：万t煤层工业储量可采储量储量级别煤种备注己152118.61394.1B+C1/3JM“三下”压煤工业储量457.2万t己16-171088.0714.3B+C1/3JM合计3206.62108.4依据设计委托要求，矿井三水平的设计生产能力为1.5Mt/a。三水平可采储量2108.4万t。按1.5Mt/a技改后的生产能力，储量备用系数为1.3，经计算三水平服务年限10.8a。T=Z/AK=2108.4/1501.3=10.8a式中：T-矿井服务年限，aZ-剩余可采储量，万tA-矿井（采区）设计生产能力，万t/aK-储量备用系数，取1.3矿井可采储量为3387.3万t（其中包含己七采区剩余可采储量1278.9万t，三水平可采储量为2108.4万t；庚20煤层可采储量184.3万t未考虑），考虑1.3的备用储量系数，矿井的服务时间为17.4年。第二节 矿井开拓方式设计一、矿井开拓方式、采区布置及工作面布置、开拓方式：矿井开拓方式采取一对竖井（副井），一个主斜井，三个水平（-150m水平、-270m水平、-600m水平）上下山开拓全井田。、水平、采区划分十二矿共划分为三个水平，分别是一水平（-150m），二水平（-270m），三水平（-600m）。七个采区，分别为己一采区、己二采区、己三采区、己四采区、己五采区、己六采区和己七采区。其中一水平包括己一、己二、己三、己四、己五采区，已全部回采完毕。二水平包括己六采区和己七采区，为目前的生产水平。三水平因正在开发建设中，还没有正式划分采区。二、开拓方式目前，矿井的开拓方式为一斜五立6个井筒。根椐矿井三水平的情况和当前矿井的生产现状，设计对十二矿三水平达产时，各井筒的使用情况加以分析论述，以决定矿井的开拓方式。 1、煤炭运输：主斜井的胶带机、原170一至七部胶带输送机经改造后，可满足三水平年产150万t的运煤要求。2、辅助提升：三水平的材料提升和上下人员由现新、老副井担任；装备北山进风井，负责三水平的矸石提升、综采设备的提放和临时上下部分人员。3、通风系统：十二矿三水平的设计中，三水平的通风问题是本次设计的核心问题，也是要解决的首要问题。根据三水平的需要，结合矿井各井筒的利用情况，在方案设计阶段考虑了四个通风方案:方案一、新打北山回风井独立回风方案。在现北山进风井广场内新打一回风井，独立承担三水平的回风任务，主斜井、新、老副井及北山风井进风，矿井现用的南、北风井报废。 方案二、利用现北山风井独立回风方案。利用现北山回风井独立承担三水平的回风任务，主斜井、新、老副井及北山进风井进风，矿井现用的南风井报废。 方案三、利用现北山回风井和老副井并联回风方案。利用现北风井和老副井共同承担三水平的回风任务，主斜井、新副井及北山进风井进风。方案四，将北山进风井改为回风井独立回风方案。此方案是将北山进风井改为回风井，作为矿井三水平回风之用，主斜井、新、老副井进风，矿井现用的南、北风井报废。 各方案比较见表2-2-1。2002年6月15日，集团公司总工程师张铁岗在十二矿主持召开了十二矿三水平设计方案讨论会，与会人员对以上四个方案进行了认真的讨论研究，最终形成了关于十二矿三水平设计方案论证会议纪要，纪要原则如下：1、方案二，利用现北山风井独立回风方案影响生产，通风距离较长，经济投资较高；方案三，利用现北风井和老副井并联回风方案通风距离较长，存在着风机并联问题，通风系统可靠性差，“第二及第三方案在技术上明显不合理”，此两方案，“初步设计中不再予以考虑。” 2、“第一方案，即在北山风井广场新建一回风井，独立承担三水平的回风任务，主斜井、新老副井及正在施工的北山进风井担负进风，矿井现用南、北风井报废，装备北山进风井担负提矸下料、排水、敷设电缆的方案，具有通风系统合理，通风效果好，三水平施工不影响现生产水平等优点，作为待选方案之一。”“第四方案，即将现在施工的北山风井前期作为进风井，井筒简易装备，满足排矸、人员上下的需要，在适当时期将其改为回风井，为三水平回风之用，主斜井、新老副井进风，矿井现用南、北风井报废的方案，具有投资少、见效快的优点，也作为待选方案之一。”“鉴于三水平储量少（2108.4万吨），服务年限只有10.8年，且目前集团公司资金紧张，为节省投资，在方案实施上，三水平建设暂按第四方案执行，即现北山风井贯通后，测定通风的运行状况，并上机解算，如果前期通风系统能满足安全生产的需要，就按第四方案实施，而后期如不能满足安全生产的需要，其时在确定新建回风井的有关事宜；如果现北山风井贯通后，经通风网路解算不能满足前期安全生产需要，则按第一方案实施。”综上所述，根据纪要意见，十二矿三水平的原初设矿井开拓为一个主斜井、两个副立井和一个回风立井的混合开拓方式。考虑到将来在北山再建风井的可能性，设计中在北山风井工业广场留有一个回风井的位置。三、回风井位置和井筒直径的确定 （一）、风井位置的确定根据三水平的需要，结合矿井当时的情况，新打回风井井筒有两个位置：位置一在三水平上部，北山进风井北45m处，落底标高-593.9m，井深865m左右；位置二在三水平下部，芦家门北120m处，落底标高-820m水平，井深约1000m。现具体分析如下：1、位置一，位于三水平上部，北山风井北45m处。三水平回风井打在该处主要有以下优点：、地面场地、道路等已经形成，可节省施工的准备工期和费用。、井筒较浅，井筒长度比位置二少135m，投资减少540万元。、井筒与采区巷道和现生产区巷道联通时间为16个月，位置二为34个月，比位置二减少了18个月。、三水平回风井提前建成，可为己七采区服务，以使己六回采结束后，己七采区年产量能保持在100万吨以上，为矿井的稳产增产提供了可靠的保证，避免了以风限产的情况出现。、回风下山为上行风。表2-2-1 三水平开拓方案比较表序号项目名称单位打北山回风井独立回风方案一现北风井独立回风方案二现北风井与老副井并联回风方案三北山进风井改回风井独立回风方案四1矿井生产能力Mt/a1.501.501.501.502综采面/掘进面个2/62/62/62/63矿井风量m3/s1501501501504最长通风距离M8.2/10.19.7/11.69.7/11.610.15通风设备台BDK618-10-No32型，2台同方案一BDK65-8-No24型，2台增同方案一6井巷工程量（可比）M5285.56175.76273.73932.07地面公路Km3.03.03.0-8建设工期月23.523.523.5-9投资费用井巷工程量万元4577.374069.343479.511869.50地面公路万元247.50247.50247.50-设备及安装万元263.51263.51189.40263.51合 计万元5088.384580.353916.412133.0110风机年运营费用万元20620622620611主要优缺点优点：1、回风效率高、效果好； 2、为三水平产量的稳定提供了可靠的基础；3、新打北山回风井提前投入使用为己七采区的稳产增产提供了有效的保证。还可为矿井向北发展提供有利的条件。4、不影响矿井生产。缺点：1、投资较高；2、在风景区边缘打回风井影响环境。优点：1、投资较少；2、能利用现有井筒，不影响风景区环境。缺点：1、更换现有北风井风机，影响生产；2、通风距离长，通风效果差，三水平瓦斯一但加大，矿井难以达产；3、己七采区新掘专用回风下山断面大、距离长，出矸多，会使采区辅助运输更加困难而影响生产。且要躲避其它巷道和硐室，施工难度大。优点：1、投资较少；2、能充分利用现有井筒，减少通风阻力，不影响风景区环境。缺点：1、矿井并联通风，在井下巷道受阻、变形或单个风机出现故障时，会影响整个矿井通风系统的稳定。这种并联通风方式对管理水平要求高，在煤与瓦斯突出的矿井里，应尽量避免这种通风方式。2、同方案二.2；3、该方案，年运营费用稍高。4、工广位置紧张，噪音增加。优点：1、投资最少；2、能利用现有井筒，解决矿井的通风问题。缺点：1、 北山进风井改为回风井后，如不装提升设备，解决不了矿井目前的排矸困难问题。而利用现有的己七采区两级绞车接力提升，很难担负矿井三水平的开拓工程任务。也难以保证三水平投产后的辅助运输能力，成为制约矿井生产能力的瓶颈。2、 如井筒装提升设备可解决矿井的排矸困难，但是井塔、井口房均需封闭，漏风率较高；3、同方案一.2。缺点主要为：该回风井位置不如位置二对矿井今后再向北发展有利。2、位置二，位于三水平下部，芦家门北120m处。该位置的优缺点基本与位置一相对，不再逐一重述。经过以上分析比较，选定三水平回风井的位置在三水平上部，北山进风井北45m处。（二）、风井直径的确定由于三水平风量较大，回风井井筒较深，风井直径的大小对风阻影响较大，计算结果见下表。三水平回风井井筒直径与风井风阻的关系表 表2-2-2序号风井净直径（m）通风风量（m3/s）风井深度（m）风井风速（m/s）风井风阻（Pa）1415086511.902404.524.5150865 9.361339.035.0150865 7.65 796.045.5150865 6.30 489.956.0150865 5.30 316.666.5150865 4.52 212.8从表中数值结合本矿情况可知，回风井井筒直径小于5.0m时，风井风阻和风速都较大，不能满足通风要求。回风井井筒净直径大于和等于5.0m时，方可满足要求三水平通风要求。 故从通风的角度，设计考虑5.0m和5.5m两个方案。5.0m井筒风井风阻稍大，但投资较少，施工进度较快；5.5m 井筒风井风阻较小，通风费用稍低，为三水平通风留有富余，也相应扩大了风井的使用范围，而投资较多，施工进度稍慢。从投资较少，施工进度快的角度考虑，设计选定三水平回风井净直径为5.0m。四、北山进、回风井位置和井筒的最后确定根据建井一处介绍：2003年7月首次发现现北山进风井井筒有裂纹，2004年年初井筒上段出现拉伸破坏，为保证安全生产建井一处采取了找活矸、打锚网等临时措施，2005年5月建井一处经观测发现井筒变形裂隙进一部加大，针对此问题进行了集团公司相关部门召集有关单位人员进行了分析研究，会上大家认为：井筒遭破坏原因是受到采动影响，给井筒后期安装留下安全隐患，同时鉴于原设计北山进风井5.5m，装备一对罐笼有困难的情况，矿井三水平的投产后，辅助运输系统距离较长，中间环节多，个别地段因巷道变形运输大件困难，工人在井下时间过长等因素，再综合考虑矿井长远发展，集团公司决定：在十二矿北山工广，新施工一个净径6.5m井筒作为进风井并对其装备，原来设计施工的5.5m进风井井筒断面较小改为回风井。新打进风井筒直径为6.5m，装备一对一宽一窄单层双车非标准罐笼。该井筒互换后明显增加了北山进、回风井的通风及提升能力，对三水平的生产和管理十分有利（见进风井井筒平面布置图2-2-3）。回风井筒直径为5.5m，也有利于矿井通风及长远发展（见回风井井筒平面布置图2-2-4）。进风井井筒平面布置图2-2-3 回风井井筒平面布置图2-2-4 五、主要运输巷及回风道的布置北山进风井井筒落底标高水平为-600m，布置在己组煤层的顶板中，设计有小型刀把式车场，三水平的主要运输巷也与己七轨道下部车场贯通，利于减少矿井辅助运输环节。为便于联系和节省工程量，三水平的回风配风巷也布置在-600m水平己组煤的顶板中。六、三水平采区的划分、煤层开采顺序及配采关系1、三水平采区的划分矿井三水平走向长2250m，倾斜宽1800m，按当前矿井的装备水平及开采技术经验划分为一个采区开采较为合理。2、煤层开采顺序及配采关系己15属于突出煤层，根据平煤集团公司区域性瓦斯治理突出采煤工作面及保护层工作面设计报审管理规定，根据区域性瓦斯治理指导意见，矿井己14煤层可以作为己15煤的保护层开采，因此三水平生产的首采面为己14-31010。己14超前开采三个区段后再布置己15掘进工作面。由于本区己组煤中己15己16-17的间距很近，三水平的上部一般在2m左右，下部不足1m，两层煤之间存在压茬关系，故应先采己15煤层，后采己16-17煤层。同时，十矿、八矿开采的丁、戊组煤，位于己组煤以上，与三水平的己组煤层开采存在一定的压茬关系，本矿在布置采面时要与十矿、八矿联系协调，以防相互影响，确保安全。己15煤层和己16-17煤层各有一个工作面生产，产量比约为2：1。七、地面建筑物的搬迁和煤柱的留设根据规范和规程的要求，北山风井工业广场必须留设保护煤柱，并按级保护等级留设煤柱围护带宽度，以保证北山风井工业广场内建、构筑物的安全。地面建筑物主要为村庄，村庄均在三水平深部，采煤后对其的破坏并不严重，故不考虑搬迁，均按加固处理，不再留设煤柱八、 巷道掘进1、巷道支护目前，本矿井现有煤巷多为U型钢金属支架支护，岩巷为锚（网）喷支护。本次设计，煤巷及岩巷、交岔点均采用锚（网）喷支护。井下各硐室采用混凝土砌碹支护。三水平主要巷道断面及支护形式见表2-2-5。主要巷道断面及支护形式 表2-2-5顺序巷道名称断面形式支护方式断面积（m2）净掘1北山进风井圆形6.5m砼砌碹33.18343.012北山回风井圆形5.5m砼砌碹23.75831.173-600m轨道运输大巷半圆拱锚网喷16.1317.7944采区缓冲煤仓圆形6m砼砌碹28.27434.2125三水平轨道上部车场半圆拱锚网喷16.1317.7946轨道下山半圆拱锚网喷14.4816.1057皮带下山半圆拱锚网喷14.06715.66半圆拱网壳14.06716.0228回风下山矩形锚喷12.814.0789-600m水平回风巷半圆拱锚网喷10.812.30510通风、行人联络巷半圆拱锚喷12.013.0 2、掘进工作面个数及装备根据矿井开拓方式及采煤工作面接替关系，为保证矿井投产的工作面正常接替，设计配备了四个掘进工作面，即二个煤巷掘进工作面，二个岩巷或半煤岩巷掘进工作面（2个综合机械化掘进面），全矿井采掘比12。煤巷掘进工作面配备有湿式煤电钻、胶带转载机、可伸缩带式输送机、局扇、探水钻等设备。岩巷或半煤岩巷掘进工作面配备有EBJ-110SH型掘进机、刮板运输机、可伸缩带式输送机、局扇、探水钻及锚喷支护设备等。岩巷掘进工作面配备有ZY-24型凿岩机、P-60B型耙斗装岩机、局扇、探水钻等设备一套。3、投产时的井巷工程量三水平完成后井巷总长度为17690m（含煤巷），其中，半煤岩巷4411m，占24.9%，岩巷13935m，占75.1%。掘进井巷总体积（计煤巷）为283538.9m3，根据矿井三水平巷道布置，到矿井三水平投产时掘进的一期井巷总长度为14218m（含煤巷），其中，半煤岩巷3935m，占27.7%，岩巷10283m，占72.3%。掘进井巷总体积（计煤巷）为229338.3m3，矿井三水平一期井巷工程量见表2-2-6。三水平一期井巷工程量汇总表 表2-2-6 序号项目名称巷 道 长 度 (m)掘进体积(m3)备 注煤巷半煤岩岩巷小计1北山进风井筒-89489439969.82北山回风井筒-891.5891.525376.43-600m水平回风巷 5765768504.94-600m水平井底车场 -7907909860.3含硐室量5主要运输巷-1681681869.96采 区-393510435.514370.51437577合 计-39351028314218229338.3包括硐室第三节、井底车场设计一、主要运输巷北山进风井落底标高水平为-600m，布置在己组煤层的顶板中，设计有小型刀把式车场，三水平的主要运输巷也与己七轨道下部车场贯通，利于减少矿井辅助运输环节。为便于联系和节省工程量，三水平的回风配风巷也布置在-600m水平己组煤的顶板中。二、井底车场形式的选择 根据本矿井的开拓方式、北山进风井井筒的落底情况及己组煤层顶底板围岩特点，为节省工程量并利于巷道的维护，北山进风井井底-600m水平车场采用环形立式，井底车场巷道布置在己15煤层顶板岩层中。三、车场线路的布置矿井三水平煤炭为皮带运输，北山进风井井底-600m水平车场主要承担矸石及大件采掘设备的运输，故仅在北山进风井底车场设调车线和存车线，为节省工程量调车线布置在-600m水平轨道运输巷中。四、井底车场硐室在北山进风井-600m水平井底车场附近设有变电所、消防材料库等，考虑到-150m水平井底火药库距三水平较远，且三水平用药量不大，在三水平井底车场仅设一个火药发放硐室，三水平各硐室均布置在车场与采区之间，为便于硐室的维护，它们均放在己15煤层顶板岩层中。第四节、矿井主要生产系统一、主井提升系统：十二矿主井为斜井,采用皮带提升,主井斜长1256.643m,倾角1658。采用带宽1m的标准强力皮带，长度L=1245m，最大运输速度2.4m/s，主电机功率为4220KW。二、副井提升系统：十二矿现有副井两个，分为新、老副井，井筒垂深均为240m。其中新副井井筒直径5.5m,使用2JK3.5/20绞车、单层非标准罐笼提升,钢丝绳直径43mm,最大静张力17t，最大静张力差11.5t，最大提升速度5.3m/s，以提升人员为主,兼用于提升大件；老副井井筒直径4.5m,使用2JK2.5/20绞车、1t非标准罐笼,钢丝绳直径28mm，最大静张力9t，最大静力差5t,最大提升速度4.7m/s，为提升物料、矸石用。三、井下主运输系统：十二矿井下全部采用皮带运输,井下皮带运输系统主要由11部皮带组成,分布在己六、己七两个采区。其中己七采区皮带运输系统由五部宽1000mm皮带组成，其中前一、三部为简易高强皮带，第四、五部为普通宽1000mm皮带，二部为高强皮带；服务于三水平掘进的主要运输系统由三部宽1000mm皮带组成；己六采区皮带运输系统由三部宽1000mm皮带组成。四、井下辅助运输大巷采用防爆蓄电池电机车XK5-6/88-1KBT型牵引1t固定式矿车运输，轨距600mm，另有平板车和材料车，大巷铺设钢轨型号为24Kg/m。人员上下乘坐猴车。五、排水系统十二矿矿井井下排水系统由中央泵房、己三采区泵房、己七采区一期泵房、己七采区二期泵房、三水平中部水仓组成。其中三水平中部水仓的水排至己七二期泵房，己七采区由己七二期泵房将水排至己七一期泵房，己七一期泵房将水排至中央泵房；己六采区的水及己五采区、己四采区的水由己三采区泵房排至中央泵房，然后中央泵房的水排至地面，进入矿地面污水处理厂。六、压风系统十二矿现有压风机三台，型号为5L-40/8，产地为无锡压风机厂，工作情况正常。压风机出口管路为8管路，全长700m；去己六采区管路为4管路，全长3500m；去己七采区管路为6管路，全长655m；其余分支管路为2管路。七、供电系统十二矿地面有一座6KV变电所，共四个回路供电电源，其中来自矸石电厂2个回路6KV电源作为主供电源，电缆型号为：VV-10KV 3X185，320m长。来自十矿地面变电所两个回路6KV电源作为保安电源。正常情况下，只允许矿使用矸石电厂电源，只有在矸石电厂停止供电时，才允许矿使用十矿的保安电源，且只能作为矿井通风、排水、提升等的保安用电，不能生产。十二矿地面共有3个变电所。地面变电所负责全矿的供电任务，并将6KV电源入井到中央变电所，有二趟150mm2电缆。斜井变电所负责对煤楼、中央风井主扇及井下己六采区供电。南风井变电所负责对南风井主扇进行供电。北山工广新建一座35kv变电站，担负地面工广及三水平井下供电。八、通风系统十二矿采用分区通风，矿井通风方式为中央边界混合抽出式。有南风井、中央风井、北山风井三个系统，南风井服务于己六采区，中央风井服务于己七采区、北山风井服务于三水平。南风井风机型号为改70B2-2124，电机功率570kw；中央风井风机型号为BDK-8-32，电机功率2500kw；北山风井风机型号为GAF28-16-1，电机功率1600kw。南风井、中央风井、北山回风井各有风机两台，一台运行一台备用。九、通讯系统1、井上、下调度电话系统情况：十二矿井下调度电话系统采用深圳华仁达公司生成的HRD-512型数字调度交换机，最大容量为512线，现安装容量208门，可满足全矿井安全生产需要。整机主控系统采用双机热备份，在出现单侧故障时可实现自动切换至备用系统，确保矿井通讯的畅通。调度交换机配置6线双向中继可和上级交换系统互联，用以和外界沟通。调度台双手柄可独立操作、键权自动跟踪。调度台具有保留功能，与调度通话的用户能被保留和取出， 调度台具有紧急呼叫处理功能，分机用户可拨特定号码紧急呼叫调度台,在调度台上操作调度对象时，可一键直通, 调度台具有无条件呼叫分机功能，无论分机处于何种状态如拨号、听回铃、听忙，调度都可召开四组分组会议，系统可多个调度台共同工作，多调度台可并席工作，也可分区调度，分区调度时每组调度台管理各自的用户和中继，各区调度互不干扰。 调度台具有强插、强拆功能。调度台具有键位灯显示，能区别各种呼叫状态。调度台具有催挂等项功能。并配置了完备的录、扩放系统，可24h不间断记录所有调度台通话记录，具备这些特性更符合我们煤矿的安全生产需要。井上在用电话共70线，分布在各个生产区队及生产科室。在要害部门主扇房、压风机房、变电所、救护队、矿急救站配备有直通调度的生产电话。在各个综采工作面机、风巷，掘进工作面、变电所和各主机电硐室及其运输系统共配置53台直通调度室电话构成井下主通讯系统，用以完成调度命令的下达和安全生产信息的传递。2、井上地面电话系统：地面行政电话网我矿无独立交换系统，由集团公司提供给我矿204门电话组成，和全国市话网相连，用以和外界联络、沟通。地面各生产经营科室、生产区队及后勤经营单位均配置有地面行政电话。综上所述，十二矿井上、下调度电话及地面电话能满足核定结果为150万吨/a的安全生产要求。十、安全监测系统十二矿安全监测系统型号为KJ-型，于1988年11月投入使用，1996年7月更换地面中心站主机和终端，2001年8月对系统软件进行升级，更换了主机和部分分站。2005年再次补充完善，监测系统装备有瓦斯传感器、一氧化碳传感器、风门开关传感器、机电设备开停传感器、电压、电流传感器和生产调度信号等传感器，各类传感器安设符合规定，管理维护到位。作为平煤集团的试点，与柳州腾龙科技有限公司合作对监测系统进行改造后，从监测机房可以直接监测并控制局部通风机的开停、自动倒台，并实现瓦斯的自动排放。现有安全监测监控设施安装、管理符合规程规定，能够满足矿井安全生产的需要。目前设备运行状况良好。十一、地面生产系统地面生产系统：十二矿地面有四个煤仓，每个煤仓容量为1000吨。上仓胶带规格型号为SPJ1000，上仓胶带小时运输能力为350t/h，破碎设备型号为DL7001，破碎设备小时处理能力为500t/h，筛分设备为2台QLS1845筛分机，筛分小时处理能力660t/h。十二矿有一个露天贮煤场，容量26000t，缓冲生产天数5天，送煤返煤胶带型号为40B型，返煤能力100t/h，堆取料机型号为140型，能力100t/h。十二矿的煤全部通过铁路列车外运。第三章 采区生产能力与区段划分一、十二矿目前有一个采区生产，即己七采区，其它采区已开采完毕。己七采区于1990年4月开始准备，1992年投产，设计生产能力60万t/a。采区设计走向长2300m，倾斜长1850m，面积3.84km2，工业储量2734.9万吨，可采储量2022.2万吨,双翼开采。该采区有四层煤，自上而下为己14、己15、己16、己17，其中己14不可采，己15单独存在，己16-17合层，己15与己16-17层间距0.513m，煤层倾角1235。截止2007年末采区剩余工业储量1444.9万吨，可采储量1278.9万吨。三水平因正在开发建设中，还没有形成采面，三水平设计走向长1850m,倾斜长度1820m，双翼开采，煤层倾角1025，接近李口向斜轴时煤