采矿工程毕业设计（论文）-林南仓150万t矿井初步设计.doc

I 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计评阅书毕业设计评阅书 题目 题目 林南仓 150 万吨矿井初步设计 资源 系系 采矿工程 专业专业 姓名姓名 付旭东 设计时间 设计时间 2009 年年 3 月月 15 日日 2009 年年 6 月月 10 日日 评阅意见 评阅意见 全套图纸加扣 3012250582 II 成绩 成绩 指导教师 指导教师 签字 签字 职职 务 务 200 年年 月月 日日 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计答辩记录卡毕业设计答辩记录卡 资源 系系 采矿工程 专业专业 姓名姓名 付旭东 答答 辩辩 内内 容容 问 题 摘 要评 议 情 况 记录员 记录员 签 签 III 名 名 成成 绩绩 评评 定定 指导教师评定成绩指导教师评定成绩答辩组评定成绩答辩组评定成绩综合成绩综合成绩 注 评定成绩为注 评定成绩为 100 分制 指导教师为分制 指导教师为 30 答辩组为 答辩组为 70 专业答辩组组长 专业答辩组组长 签名 签名 200 年年 月月 日日 i 摘 要 关键词 林南仓 150 万吨 设计 林南仓矿位于河北省唐山市境内 矿井东西长约为 5 1km 南北宽约为 3 5km 面积为 1 45 107m2 井田内的可 采煤层为 11 煤 12 煤 其中主采为 11 煤 该煤层赋存稳定 平均厚度 3 米 倾角平均为 18 为缓斜厚煤层 井田内工业 储量 1 46 108吨 可采储量 1 18 108吨 矿井平均涌水量为 1120m3 h 相对瓦斯涌出量 0 12m3 t 属于低瓦斯矿井 煤层 没有爆炸危险性 没有自然发火现象 林南仓矿设计年生产能力 150 万 t a 服务年限 69 年 采 用立井两水平开拓 第一水平标高 450m 第二水平标高 750m 矿井采用走向长壁综合机械化采煤法 矿井布置综采工作面保证全矿井的产量 长度 190m 煤 的运输采用架线式电机车牵引 3 吨侧卸式矿车运输 矿井的通 风方式采用中央分列式通风 ii New design of Lingnancang Mine of 1 8 million tons per year ABSTRACT Keyword lingnancang 1 5 million tons design The Lingnancang mine filed lies in the Tangshan city of Hebei province The boundary of the mine filed runs 5 1km from west to east and 3 5km from north to south on average The total area of the mine is about 14 5 km2 There are three available seams 11 12 and the total thickness of the seams is 3m It is stable belong to fluty inclined with the average angle 18degree The industry reserves of the mine filed are 146million tons and the useable reserves are 118 million tons The average flow of the mine is from 1120m3 h It is a low gassy mine The coal dust does not have explosion hazard and the seam has self combustion tendency The productive capacity of Lingnancang mine is 1 5 million tons per year and it s service life is 69 years There are 2 levels in the mine The fist development level has be located at the level of 450m the second is 750m The coal mining method is fully mechanized mining to the strike with sublevel caving in inclined coal seam There is one working faces in the mine The length of the face is 190m Coal is transported by the tramcar with the capacity of 3T the method of mine ventilation in this shift centralized ventilation iii 目目 录录 第一章 矿区概述及井田地质特征 1 第一节 矿区概述 1 第二节 井田地质特征 2 一 井田大中型构造特征 2 二 矿井地质构造复杂程度 2 三 煤系地层 2 四 矿井水文地质 3 第三节 煤层特征 4 一 可采煤层情况 4 二 煤的物理性质 4 三 煤种及煤质变化 4 四 各煤层顶底板特性 4 第四节 其他开采技术条件 5 第二章 井田境界及储量 6 第一节 井田境界 6 第二节 井田工业储量的计算 6 一 井田地质储量为 6 二 工业储量的确定 6 第三节 井田可采储量 6 一 永久煤柱煤量 6 二 矿井边界煤柱煤量 9 三 断层保护煤柱 9 四 矿井可采储量计算 9 第三章 矿井工作制度和设计生产能力 10 第一节 矿井工作制度 10 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 10 一 校核矿井煤层的开采能力是否满足设计生产能力的要求 10 iv 二 校核各种辅助生产环节的能力 10 三 校核储量条件 10 四 校核安全条件 11 第四章 井田开拓 11 第一节 井田开拓的基本问题 11 一 确定井筒的形式 数目 配置 11 二 确定工业广场及井口位置 12 三 确定开采水平和阶段高度 12 四 开采水平布置及井底车场的选型 12 五 采区划分及其布置 12 第二节 矿井开拓设计方案比较 13 一 井田概况 13 二 开拓方案技术比较 13 三 结论 15 第三节 矿井基本巷道 15 一 井筒 15 二 井底车场 18 第四节 主要开拓巷道 19 一 大巷断面设计 19 第五章 采区巷道布置 21 第一节 煤层地质特征 21 一 可采煤层情况 21 二 煤种及煤质变化 22 三 各煤层顶底板岩性 22 四 其他开采技术条件 22 第二节 采区巷道布置及生产系统 22 一 确定采区走向长度 23 二 确定区段斜长和区段数目 23 三 煤柱尺寸的确定 23 四 采区上下山的布置 23 五 区段平巷的布置 23 六 联络巷道的布置 24 七 采区运输 通风运料等系统的确定 24 第三节 采区车场设计 25 一 采区上部车场形式的选择 25 二 采区中部车场的选择 25 三 采区下部车场的选择及设计 26 四 采区主要硐室的布置 28 第四节 建井工作计划 30 一 矿井建设方式 30 二 施工方法 30 三 矿井移交标准 30 四 施工进度指标确定 31 v 五 建井工期 31 第六章 采煤方法 31 第一节 采煤方法和回采工艺 31 一 选择采煤方法 31 二 综采工作面回采工艺设计 31 第二节 综采工作面巷道布置方式 36 第一节 概述 37 一 基本资料 37 二 井下运输系统 38 第二节 采区运输设备 39 一 主运输设备 39 二 带式输送机的设计计算 45 三 带式输送机牵引力和电动机功率的计算 50 第三节 大巷运输设备 51 一 矿车选择 51 二 矿用电机车的选型 51 第八章 矿井提升 59 第一节 设计依据 59 一 主井提升 59 二 副井提升 60 三 设计的主要内容 60 第二节 主副井提升设备的选型 61 一 主井提升设备的选型 61 二 副井提升设备 63 第九章 矿井通风与安全 63 第一节 全矿所需风量的计算及其分配 64 一 矿井风量计算原则 64 二 矿井风量计算方法 64 三 风速验算 68 第二节 矿井通风系统和风量分配 69 一 选择矿井通风系统 69 二 选择矿井主要通风机的工作方法 71 三 选择矿井通风方式 72 第三节 计算负压与等积孔 73 一 矿井通风阻力的计算原则 73 二 矿井通风阻力计算 73 第四节 扇风机的选择 75 一 选择主要通风机 75 二 选择电动机 77 三 电费计算 78 第五节 安全生产技术措施 78 一 防治瓦斯 79 vi 二 防治煤尘 79 三 防灭火 79 四 防治水 80 第十章 设计矿井基本技术指标 80 致谢 82 参考文献 82 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 1 第一章第一章 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 第第 一节一节 矿区概述矿区概述 林南仓井田位于唐山地区玉国县林南仓镇 东南距唐山市 72 公里 地形平坦 地势由北往南逐渐低下 地表标高介于 1 00 至 6 00 米之间 地形坡度为 2 1000 矿井走向长 4 48 公里 倾斜长度 3 5 公里 面积 15 7 平方公里 图 1 1 1 林南仓交通位置图 林南仓煤矿生产能力设定为 150 万吨 采用竖井 阶段石门 集中大巷的开拓 方式 第一生产水平为 450m 第二生产水平为 750m 区内无河流 井田北部在一较大积水洼地 后湖 呈现沼泽状态 井田南部亦 甚低洼 通称仓洼 1959 年最高洪水位 3 3 米 林南仓镇北至后湖定府一还地势 较高未被淹没 本区属半大陆性气候 夏季炎热多雨 冬季寒冷干燥年平均温度为 10 8 最 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 2 高气温为 37 6 最低气温为 22 6 第二节第二节 井田地质特征井田地质特征 一 井田大中型构造特征一 井田大中型构造特征 林南仓井田位于蓟玉煤田东北部 为了盆状向斜构造 有北东向和北西向两组 断裂带 并以前者为主 煤层露头与第四系冲积层接触 边缘产状较陡 一般在 30 以上 内部 10 20 盆地最区的中心位于井田地东南部 二 矿井地质构造复杂程度二 矿井地质构造复杂程度 林南仓井田大中型断层不多且很少相互切割交叉 地层产状变化不大 大中型 构造复杂程度属于 类 单一煤层的这一特点可能与当时的沉积环境以及煤层顶底板岩性有关 三 煤系地层三 煤系地层 林南仓井田煤系地层属于石炭系上统和二叠系下统 基底底层为中奥陶统 马家沟组石灰岩 煤系地层总厚度约为 600 米 含煤 8 层 煤层总厚度达 9 6 米 含煤系数为 3 96 地层特征与开平煤田其他井田基本相同 表 1 2 1 矿井地层一览表 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 3 地质年代 地层单位 代纪世 岩层总厚度 m 岩层组成及特征含煤层数及厚度 m备注 第四系松散沉积物0 20m主要由粘土层 沙 岩 砾石层及少量 卵石层所组成 石炭系 中统 C2 唐山 组 46 08 61 77m 52m 岩石颜色较浅 多 为浅灰 灰色 并夹 有少量紫色 以粘 土岩 粉沙岩为主 层理不明显 粘土 岩一般呈团状构造 植物化石保存较少 沉积有极不稳定的煤 线 如煤 18 煤 19 煤 20 开平组 C31 50 16 131 48m 88m 颜色比唐山组森颜 色深 多呈灰 深灰 色 以粉沙岩为主 粘土岩显著减少 层理比以前明显复 杂 植物化石数量 及种类相对增多 形成较稳定的煤层 煤 14 及不稳定 煤线 煤 15 煤 16 煤 17 等 石炭系 石 炭系上 统 C3 赵各庄组 C32 41 44 89 41m 55m 颜色多浅灰 深灰色 以粉沙岩为主但比 开平组少 而厚层 状中粒沙岩相对增 多 植物化石以翅 羊齿类最多 可采煤层 煤 11 煤 12 不可采煤层 煤 12 下 二 迭系 上统 P2 古冶组 P21 最大厚度 300m 本组属陆相沉积 河床相粗碎屑砂质 岩居多 其次为粉 沙岩 中粗 中粒沙 岩皆为灰白 灰紫色 分选及磨圆度不好 植物化石保存较少 大苗庄组 P11 71 41 140 37m 107 m 本组地层为一套以 过度相粉沙岩 粘 土岩和粗碎屑岩交 替之沉积物 岩石 以粉沙岩为主 但 粗碎屑岩显著增多 植物化石种类繁杂 不可采煤层 煤 5 煤 6 煤 7 煤 8 煤 9 煤 10 二迭系 二 迭系 下统 P1 唐家庄组 P12 131 51 232 64m 170 m 本组地层全属陆相 沉积 河流开始活 跃 其中粉沙岩居 多 植物化石最少 不可采煤层 煤 4 奥陶系中 统马家沟 组 O2 岩性为浅灰 灰白色 石灰岩 质纯性脆 时夹薄层状灰质粘 土岩及白云质石灰 岩或豹皮状石灰岩 顶部有古风化壳迹 象 含黄铁矿结核 裂隙溶洞发育 有 时被铝土质充填 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 4 四 矿井水文地质四 矿井水文地质 矿区年降水量在 350mm 800mm 之间 由于冲积层的存在 阻隔了大气降水与矿 坑涌水之间的联系 矿井用水量基本不受季节的影响 矿井直接充水含水层包括 第三含水层 煤 12 底至煤 4 顶砂岩裂隙含水层 第四含水层 煤 5 至煤 12 顶砂岩裂隙含水层 第五含水层 煤 5 顶板砂岩裂隙含 水层 矿井间接含水层包括第一含水层 第二含水层 第六含水层 第七含水层 本区初期涌水量为 18 77m3 分 矿井生产期间涌水量为 28m3 分 第三节第三节 煤层特征煤层特征 一 可采煤层情况一 可采煤层情况 井田内可采和局部可采煤层共八层 即煤 5 煤 61 2 煤 7 煤 8 煤 9 煤 11 煤 12 1 煤 12 2 其中主要可采煤层为煤 11 煤 12 煤 9 绝大部分不可采 二 煤的物理性质二 煤的物理性质 林南仓井田各煤层均属腐殖质煤 通过肉眼鉴定颜色一般为黑色 条痕褐灰色 呈眼球装断口 呈条带状 粒状及片状结构 少数为粉状 煤岩组分以亮煤为主 镜煤及丝炭少见 煤岩一般类型一般为光亮型 次为半暗型 三 煤种及煤质变化三 煤种及煤质变化 井田以肥煤为主气煤次之 焦煤甚少 井田煤种分布特征具有明显的分带规律 由浅部至深部 煤的变质程度逐渐增 高 其排列依次为气煤 肥煤至焦煤 条带大致呈北 50 60 东向延展 其中以 肥煤条带最宽 延展最长 所占面积最大 为井田的主要煤种 气肥 肥气煤及气 煤分布于井田的南及西南边缘浅部 四 各煤层顶底板特性四 各煤层顶底板特性 1 煤 11 伪顶为粘土岩 偶有炭质粘土岩 平均厚度 0 3m 直接顶中部 和西部为粉砂岩 东部为中细砂岩 850m 以深为中砂岩 厚度为 3 5m 底板为粘 土岩和粉砂岩 少数为细砂岩 厚度 1 50m 顶底板一般较完整坚固性好 2 煤 12 伪顶为粘土岩或粉砂岩 厚度 0 2m 直接顶以粉砂岩为主 局部为 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 5 细砂岩 厚约 4 0m 底板以粉砂岩为主 局部为粘土岩 与 8 煤合区地段为炭质粘 土岩 厚约 2 5m 东部河流有古河流冲刷 顶底板较坚固 井田可采煤层顶底板综 合评定为 级 第四节第四节 其他开采技术条件其他开采技术条件 1 瓦斯 矿井瓦斯等级为 2 级 无煤尘煤炸危险 2 煤的自然发火情况 各煤层均没有自然发火倾向表 1 3 1 可采煤层特征表 煤层厚度 m 层间 距 m 倾角 硬度容量稳定性 序 号 煤层名 称 最小最大平均 1 11 煤 3 24 84 211 50 4 0 91 4 稳定 2 12 煤 2 94 94 5 17 3 11 50 4 0 71 4 较稳定 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 6 图 1 3 2 煤层综合柱状图 第二章第二章 井田境界及储量井田境界及储量 第一节第一节 井田境界井田境界 根据埋深及井田构造情况 本矿井井田境界确定如下 井田深部以各煤层的 750m 底板等高线为界 浅部各煤层露头为界 西部以断层 F2 为界 东部以煤层露头为界 根据以上确定的井田境界 井田走向长 4 48 千米 倾向宽 3 2 3 8 千米 平均 为 3 5 千米 面积为 15 76 平方千米 第二节第二节 井田工业储量的计算井田工业储量的计算 一 井田地质储量为一 井田地质储量为 15 76 107 9 79 1 35 cos18 2 27 108 吨 二 工业储量的确定二 工业储量的确定 本井田内考虑到煤 6 煤 8 煤 9 绝大部分不可采 目前情况下 暂定煤 11 煤 12 为可采煤层 而这几层煤的总厚度为 4 20 4 5 8 7 m 所以工业储量为 1 576 107 8 7 1 4 cos18 1 96 108 吨 第三节第三节 井田可采储量井田可采储量 一 永久煤柱煤量一 永久煤柱煤量 工业广场面积的取值 依据设计井型大小按 煤矿设计规范 中 煤矿工业广 场占地指标 所列数值的规定选取 指标中中小井取大值 大井取小值 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 7 本矿井井型为 150 万吨 年 工业广场占地面积为 150 10 0 9 10000 1 67 105 m2 设计工业广场形状为长方形长为 405 m 宽为 400 m 围护带宽度为 20 m 地面标高 5 m 表土层厚 20 m 第一水平 450 m 工业广场三视图如下 图 2 3 1 工业广场煤柱损失示意图 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 8 a 确定受保护面积 如图所示 在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行 与煤层走向和倾斜的四 条直线 得矩形 abcd 在矩形的外缘加上 15m 宽的维 护带 得受保护面积 a b c d b 确定受保护煤柱 通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面 1 在这个剖面上 由维护带的边缘点 m1 n1起在表土层以 o 45 度划两条保护线 即 m1m2 n1n2 然后 在基岩中于下山和上山方向按上山移动角 75 和下山移动角 64 6 作保护线 与煤层相交得 n 和 k 则通过 n 和 k 的走向线分别为保护煤柱的上部和下部 边界 以同样的方法在平行煤层走向的剖面 2 按其走向移动角 75 作保护线 求得沿走向的煤柱边界 A B 和 C D 将 n k 和 A B C D 均绘制在平 面图上 即得保护煤柱边界 ABCD 煤柱是一个梯形 断面 断面 建筑物的长轴方向 煤层 围护带 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 9 c 煤柱煤量计算 工业场地煤柱煤量 梯形面积 煤层平均厚度 煤层平均密度 本矿井的表土层厚度为 20 米 煤层平均倾角 18 75 则 75 0 8 63 冲击层移动角 45 见煤标高 c 30m 冲击层厚 20m 地面标高 5m 经计算工业广场煤柱梯形高为 1060 m 梯形上底为 900 m 下底为 1020m 所以工业广场煤柱损失面积为 S 1 2 900 1020 1060 1 1 106 m2 则损失煤量为 1 1 106 8 7 1 4 cos18 1 4 107 吨 由于损失量较大 对于矿井开采不利 在矿井生产末其应对该部分煤柱进行回 收 因此在计算中 工业广场煤柱损失按工业储量的 5 计算 则工业广场保护煤柱损失量为 0 05 1 96 108t 9800000 9 8 106t 二 矿井边界煤柱煤量二 矿井边界煤柱煤量 设计矿井边界每侧留有 20m 宽度 由底板等高线看出 本井田边界周长为 16000m 所以可算出各煤层的煤柱量为 11 煤层 16000 20 1 4 4 2 1 84 106t 12 煤层 16000 20 1 4 4 5 2 01 106t 故总共边界煤柱煤量为 3 85 105t 三 断层保护煤柱三 断层保护煤柱 本井田无大的断层 只有一些小断层 所有断层长度总为 5000m 断层每侧留设保 护煤柱 30m 断层保护煤柱煤量 断层长度 煤柱宽度 煤层厚度 煤的平均密度 对本矿井 11 煤层 5000 30 4 2 1 4 8 61 105t 12 煤层 5000 30 4 5 1 4 9 45 105t 故 断层总保护煤柱煤量 1 806 106t 四 矿井可采储量计算四 矿井可采储量计算 矿井可采储量的计算公式为 Z Zc P C 式中 Z 矿井可采储量 Zc 矿井工业储量 P 各种永久煤柱煤量损失之和 C 采区回采率 厚煤层不低于 0 75 中厚煤层不低于 0 80 薄煤层 不低于 0 85 Z 19 6 108t 9 8 106 3 85 105t 1 806 106t 80 144 95 106t 所以设计矿井可采储量为 144 95 106t 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 10 第三章第三章 矿井工作制度和设计生产能力矿井工作制度和设计生产能力 第一节第一节 矿井工作制度矿井工作制度 设计规范 规定 矿井设计生产能力按工作日 300d 计算 每天 3 班作业 每天净提升时间为 16 h 因此 设计时按矿井年工作日 300d 每天 4 班作业 每 天提升能力为 16 小时设计 本矿井也采用 四六 工作制度 第二节第二节 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 由于本矿井煤层赋存较深 表土层较厚 且储量丰富 没有煤与瓦斯突出危险 因此 要见大矿井 初步确定本矿井的设计生产能力为 150 吨 年 一 校核矿井煤层的开采能力是否满足设计生产能力的要求一 校核矿井煤层的开采能力是否满足设计生产能力的要求 矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力 本矿井计划用一个采区 的一个高产 高效工作面保证全矿井的产量 主采煤层厚度 4 2 m 工作面长度 190 m 采煤机截深 0 6 m 每天进 9 刀 一 年 330 d 工作面回采率 95 则综采面的生产能力为 190 4 2 0 6 9 300 1 4 95 171 94 万吨 150 万吨 能够满足矿井设计生产能力的要求 二 校核各种辅助生产环节的能力二 校核各种辅助生产环节的能力 根据后面矿井运输提升部分的设计 矿井的各种辅助运输能力都能满足矿井生 产能力的要求 三 三 校核储量条件校核储量条件 矿井的设计生产能力应与矿井储量相适应 以保证矿井有合理的服务年限 矿井服务年限可用下式计算 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 11 T Z AK 式中 T 矿井设计服务年限 a Z 矿井可采储量 万 t A 矿井设计生产能力 万 t a K 储量备用系数 这里取 1 4 对于本矿井 T 144 95 102 150 1 4 69 0 a 同理可计算出第一水平的服务年限为 32 4 a 经校核储量条件满足设计生产能力的要求 四 校核安全条件四 校核安全条件 本矿为低瓦斯矿井 通过后面的通风设计可算出通风能力能够满足矿井设计生 产能力的要求 矿井涌水量较大 可通过设置辅助水平和选择较大功率的水泵来解决 经校核矿井的安全条件也满足矿井省级生产能力的要求 综上所述 本矿井的设计生产能力为 150 万吨 年 第四章第四章 井田开拓井田开拓 第一节第一节 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 一 确定井筒的形式 数目 配置一 确定井筒的形式 数目 配置 一 井筒形式的选择 由于林南仓矿井煤层埋藏较深 且倾角较小 所以 本矿井采用立井多水平开 拓方式 二 井筒数目 采用斜井或立井开拓时 新建矿井一般要开凿一对井筒 满足提升和辅助运输 的需要并满足矿井通风和施工的需要 风井的个数是根据通风系统要求以及安全生 产的需要合理确定的 若采用主井通风 用箕斗或胶带输送机井筒做风井时 应符 合 煤矿安全规程 的规定 设 1 个主井 1 个副井 2 个风井 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 12 二 确定工业广场及井口位置二 确定工业广场及井口位置 工业广场及井口位置确定 林南仓工业广场和主副井井口布置在井田走向的中央 对于本矿井井田走向中 央也大致是井田储量中央 1 风井位置的确定 根据林南仓矿的生产实际 产量为 150 万吨 年 为保证井下生产时有足够的风 量并考虑到尽快投产的需要 本矿井采用中央分列式通风 三 确定开采水平和阶段高度三 确定开采水平和阶段高度 开采水平的确定是矿井设计的关键 它直接关系到矿井的基本建设投资及生产 经营费用 是矿井开拓的重要参数 其中开采水平有合理的服务年限很重要 必须符合规范规定 水平垂高可按下 表选取 表 4 1 1 矿井水平垂高表 m 井 型缓倾斜 倾斜煤层 急倾斜煤层 大 中型矿井 150 250 100 150 小型矿井 80 120 60 120 采用上下山开拓时 水平垂高可大于 250 m 根据以上标准及有关规定 林南仓设两个主水平 第一水平用上山开拓 第二 水平用上下山开拓 第一水平标高为 450 m 第二水平标高为 750 m 第一水平垂 高为 300 m 第二水平垂高为 300 m 三个阶段斜长分别为 1160 m 880 m 四 开采水平布置及井底车场的选型四 开采水平布置及井底车场的选型 开采水平布置 林南仓矿井可采煤层两层的间距都比较小 地质条件较简单 所以 采用集中 大巷布置 五 采区划分及其布置五 采区划分及其布置 采区划分 根据我国经验 当煤层间距小于 20 30m 时 适合采用联合布置采区 煤层数 多 可采总厚度大时 采用联合布置更为有利 林南仓煤矿每个阶段划分为 4 个采区 每个采区走向长度为 2550 m 采区采用 集中布置 井田范围内采用前进式开采顺序 煤层群开采顺序为下行式 同时生产 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 13 的采区一个 一个采区保证全矿井的产量 第二节第二节 矿井开拓设计方案比较矿井开拓设计方案比较 一 井田概况一 井田概况 本井田煤层下以 750 m 地板等高线 上以各煤层露头为界 西部以 F2 断层为 界 井田走向长 4 48 km 倾向长为 3 5 km 井田内主要可采煤层 2 层 倾角 18 左右 各煤层情况如下表 煤层别层厚 m 间距 m 顶底版 煤 11 煤 12 4 20 4 50 17 各煤层顶底版为 厚度不一的粉砂 岩 伴随少量的 炭质泥岩 M 8 7 表 4 2 1 各煤层情况表 各煤层成层平稳 地质构造较复杂 分布有三个大的断层 煤质中硬 无煤尘 爆炸性危险 煤层自然发火期较长 平均密度为 1 4 t m3 本矿为低瓦斯矿井 涌 水量较大 井田内已探明工业储量为 1 96 亿吨 减去井田内工业场地煤柱 境界煤柱等永 久煤柱损失 采区回采率确定为 80 由此计算出本井田的可采储量为 1 44 108 吨 根据煤层赋存情况和井田可采储量 遵照矿井设计规范规定 将矿井生产能力 确定为 150Mt a 储量备用系数按 1 4 计算 可得矿井的服务年限为 69 年 二 开拓方案技术比较二 开拓方案技术比较 由于本井田地势平坦 表土层厚且有流沙层 所以 确定采用立井开拓 主井 设箕斗 按煤矿设计手册上的规定 井筒布置在井田走向的中央 为避免采用箕斗井回风时封闭井筒困难 井田采用中央分列式通风方式 根据井田条件和设计规范规定 本井田可划分为 1 2 个水平 2 个阶段 阶段内采 用采取区准备方式 每个阶段沿走向划分为 4 个走向长为 2550 m 的采区 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 14 服务年限 a划分阶 段个数 个 阶段 斜长 m 水平 垂高 m 水平实 际出煤 量 Mt 水平采区 区段 数目 个 区段 斜长 m 区段采出 煤量 Mt 2 1160 880 300 300 80 93 77 4 32 7 30 4 8 73 1 8 82 1 6 4 196 220 3 8 4 4 84 4 表 4 2 2 水平及采区划分情况表 考虑到各煤层间距较小 宜采用集中大巷布置 为减少煤柱损失和保证大巷维 护条件 大巷设于煤 12 煤层地板下垂距为 30 m 的厚层粉砂岩内 上阶段运输大巷 留作下阶段回风大巷使用 采区采用岩石集中上山联合布置 根据以上分析 列出技术上可行的几种方案 方案一 立井两水平开上山开拓 方案二 立井一水平上下山开拓 方案三 立井暗斜井联合开拓 方案一与方案二的区别在于第二水平的开拓是用立井 上山开拓还是直接下山 开拓 方案一 优点在于技术上简单 系统简单 生产环节较少 缺点 但要多开 井筒和二水平井底车场及大巷 方案二 优点用下山开拓 省去井筒 井底车场及 在巷 工程量减少 缺点 但排水系统 通风系统复杂 生产组织较复杂 方案一与方案三的区别在于第二水平是用立井开拓还是用暗斜井开拓 方案三 优点在于暗斜井离煤层较近 石门长度短 工程量小 缺点 斜井维护难度加大 费用增高 运输提升较复杂 需多开上下井底车场 增加了主 副暗斜井井筒 2 880 m 倾角 18 暗斜井上下部车场 并相应地增加了暗斜井的提升和排 水费用 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 15 图 4 2 3 方案 1 立井二水平上山开拓 图 4 2 3 方案 2 立井一水平上下山开拓 图 4 2 3 方案 3 立井暗斜井联合开拓 三 结论三 结论 从以上的分析比较可以看出 虽然方案 3 增加了下山的维护费和运输提升费 但从增提上看方案 3 的费用明显小于方案 1 因此选用方案 3 综合各种设计资料 设计绘出矿井开拓的平剖面图 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 16 第三节第三节 矿井基本巷道矿井基本巷道 一 井筒一 井筒 1 林南仓主井井筒断面图 2350 115016801680 220024202682 152 152 1002 D5500 1000 井 筒 中 心 线 井 筒 中 心 线 400 50 50 1150 图 4 3 1 主井断面图 表 4 9 主井井筒特征 井型150 万 t提升容器一对 16t 箕斗 井筒直径 6m 净断面积 23 76 井筒支护基岩段砌碹厚 400mm 基岩段毛断面积 31 17 表土冻结段砼厚 1000mm 表土段毛断面积38 76 2 副井井筒断面图 m m m 万t 万 万 万 万 万万万万万万万 万万万万万万万 万 万 万 万40 71 万 万 万 万 万 万 万 万 7 2 180 采矿工程二班刘新云绘制 500mm 万万万万万万万万万万万 万 万 万 万 万 万 万 万 2 2 万万万万万万 万 万 万 万 2 040 万万1 5t万万万万万 副井井筒断面布置图 河北林南仓矿 m2 54 10 67 93 70 88 1000 1100mm万万万万万万 50mm万万万万万万 万万万万万万万万万万 9401582 7001400 1259 1400 1576 1920 7187352114 5370 700 D7200 500 38 万 万1 80 井 筒 中 心 线 井 筒 中 心 线 700 110050 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 17 表 4 10 副井井筒特征 井型150 万 t提升容器 井筒直径 5 5m 两套 1 5t 固定车厢式 双层 4 车带平衡锤罐笼 净断面积 40 71 井筒支护混凝土井壁厚 500mm 基岩段毛断面积 54 10 表土层段井壁厚 1000mm 表土段毛断面积 70 88 充填混凝土厚 50mm 图 4 3 2 副井井筒断面图 3 风井断面图 风井井筒断面布置图 河北林南仓矿 采矿工程二班刘新云绘制 27 34m 19 63m 2 2 2 5 0m 27 52m 11001100 900351550 400 100 井 筒 中 心 线 井 筒 中 心 线 400410 1 50 5050 65 2 038 D5000 150万t 表 4 11 风井井筒特征 井型150 万 t 井筒直径 5m 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 18 净断面积 19 63 基岩段毛断面积 27 34mm 表土段毛断面积 27 52mm 图 4 3 3 风井井筒断面图 二 井底车场二 井底车场 本小节设计的主要内容是选择井底车场的形式病确定各种硐室的布置 以及验 算主副井空重车线的长度 大型矿井的副井空重车线的长度应为 1 0 1 5 列车长 辅助运输采用 MG1 7 6A 型 1 5 吨固定厢式矿车运输 其尺寸为 2400 1050 1200 电机车选用 ZK10 6 550 直流架线式电机车 其尺寸为 4500 1060 1550 每列车 15 节车厢 一列车的长度 L列车 4500 2400 15 40500mm 40 5m 副井空重车线的长度应 40 5 1 5 60 75m 所选车场的副井空车线的长度 L 副井空车线 66 44m 60 75m 所选车场的副井重 车线的长度 L 副井重车线 81 47m 60 75m 符合要求 图 4 3 4 立井卧式环形井底车场 综合分析后 本矿采用立井卧式环形井底车场 如图所示 调车方式采用顶推调车 右翼来的重车可顶推入主井重车线 比较方便 左翼 来到重车需在大巷调车线调车 大巷用电机车为 16 吨架线式电机车 矿车为 3 吨侧卸式矿车 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 19 第四节第四节 主要开拓巷道主要开拓巷道 一 大巷断面设计一 大巷断面设计 大巷主要考虑开采水平大巷和回风大巷的详细布置 大巷断面图如下 图 4 6 水平大巷巷道断面形状图 断面 m2掘进尺 mm 锚 杆 mm 围岩 类别 净掘宽高 喷射 厚度 mm 型 式 外露 长度 排列 方式 间排 距 锚深 规格 L 净 周 长 m 半煤 岩巷 12 6 14 4 42003900 树脂 10 0 菱形 6001800 2100 16 13 5 树 脂 图 4 4 1 大巷断面示意图 总回风道布置在岩层中 巷道断面形状采用半圆拱型 利用锚网 喷射混凝土支 护 同时在顶板上加锚索加固 巷道断面形状及特征如图 5 4 3 和表 5 4 3 所示 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 20 图 4 7 总回风道断面形状图 表 4 13 总回风巷巷道断面特征表 断面 m2掘进尺 mm锚 杆 mm 围岩 类别净掘宽高 喷射 厚度 mm 型 式 外露 长度 排列 方式 间排 距 锚深 规格 L 净周 长 m 半煤 岩巷 10 1 11 7 38003300100 树 脂 100 菱形 6001800 2100 16 12 1 第五章第五章 采区巷道布置采区巷道布置 第一节第一节 煤层地质特征煤层地质特征 一 可采煤层情况一 可采煤层情况 采区内主要可采煤层为煤 11 煤 12 各煤层均属腐殖质煤 通过肉眼鉴定 颜 色一般为黑色 条痕褐灰色 呈眼球状断口 呈条带状 粒状及片状结构 少数为 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 21 粉状 煤岩组分以亮煤为主 镜煤及丝煤少见 煤岩类型一般为光良型 次为半暗 型 二 煤种及煤质变化二 煤种及煤质变化 采区以肥煤为主 气煤次之 焦煤甚少 采区煤种分布特征具有明显的分带规律 由浅部至深部 煤的变质程度逐渐增 高 其排列依次为气煤 肥煤至焦煤 其中肥煤矿为采区的主要煤种 三 各煤层顶底板岩性三 各煤层顶底板岩性 1 煤 11 伪顶和直接顶一般为粘土岩 厚 3 0 米 局部粉砂岩 厚 4 0 米 底板为粘土岩 厚约 2 5 米 顶底板岩石坚固性好 2 煤 12 伪顶为腐泥质粘土岩 厚约 0 5 米 直接顶在中部和东部为腐泥质 粘土岩 西部为粘土岩 厚 0 6 0 7 米 平均为 1 0 米 底板以粉砂岩为主 厚约 2 0 米 四 其他开采技术条件四 其他开采技术条件 1 瓦斯 450 以浅二级沼气 二级 CO2矿井 700 以深三级沼气矿井 2 煤的自然发火情况 经测定 各煤层均没有自然发火倾向 采区可采煤层特征表如下 煤层厚度 m 最大 最小 序 号 煤层 名称 平均 倾角 围岩情 况 煤层 牌号 硬度容重 t m2 煤层结构及其 稳定性 3 2 4 8 1 煤 11 4 20 18 2 顶底板岩 石坚固性 好 QF FM 1 01 4 单一结构 时 有夹石 1 2 层 2 9 4 9 2 煤 12 4 50 17 9 顶板坚固 性较差 FM1 01 3 一般为单一结 构 时有夹石 1 2 层 表 5 1 1 可采煤层特征表 第二节第二节 采区巷道布置及生产系统采区巷道布置及生产系统 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 22 一 一 确定采区走向长度确定采区走向长度 井田内没有大的地质变化 以井田界和主要断层为界确定采区走向长度 考虑 到用综合机械化开采 采区走向长度为 2350 米 二二 确定区段斜长和区段数目 确定区段斜长和区段数目 使用走向长壁采煤法的采区 区段斜长等于回采工作面长度加上区段平巷和护 巷煤柱的宽度 区段平巷宽度 根据巷道面的确定 这里取 4 米 采用沿空掘巷 不留护巷煤柱 采区斜长为 1160 m 工作面长度暂定为 190 m 区段平巷宽度为 4 m 则区段斜 长为 190 4 194 m 一个采区区段数目为 1160 194 6 三三 煤柱尺寸的确定煤柱尺寸的确定 林南仓矿井采区实行无煤柱开采 区段平巷不留煤柱 采区上下山也不留煤柱 采区边界不留煤柱 大巷布置在岩层中也不留煤柱 四 采区上下山的布置四 采区上下山的布置 林南仓煤层群开采 两条上山都布置在最下层底板岩石中 如下图所示 1 轨道上山 2 运输上山 图 5 2 1 采区上山布置图 五 区段平巷的布置五 区段平巷的布置 由于采区各可才煤层间距较小 实行联合布置 深井开采为防止应力集中 推 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 23 行不留煤柱 沿空掘巷 工作面运输平巷 轨道平巷定向平行布置 以保证工作面 等长 六 联络巷道的布置六 联络巷道的布置 采区联络巷道有集中平巷与区段平巷之间的联络巷 采区上山与区段集中巷之 间的联络巷 采区上山与各煤层区段平巷之间的联络巷道 本采区采用集中上山布置方式 集中上山与各煤层区段平巷采用石门进行联络 七 采区运输 通风运料等系统的确定七 采区运输 通风运料等系统的确定 采区巷道布置平 剖面图见下页 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 24 1 运输大巷 2 回风大巷 3 运输上山 4 轨道上山 5 区段运输平 巷 6 区段回风平巷 7 采煤工作面 8 区段轨道石门 9 区段运输石门 10 采区回风石门 11 溜煤眼 12 采区绞车房 13 采区变电所 14 采区煤仓 图 4 2 2 采区巷道布置平剖面图 运输系统 工作面 区段运输平巷 区段运输石门 溜煤眼 运输上 山 采区煤仓 运输大巷 通风系统 运输大巷 轨道上山 区段轨道石门 区段运输平巷 回 采工作面 区段回风平巷 采区回风石门 回风大巷 运料系统 运输大巷 轨道上山 采区上部车场 采区回风石门 区 段回风平巷 工作面 图 5 2 2 采区布置平剖面图 第三节第三节 采区车场设计采区车场设计 一 采区上部车场形式的选择一 采区上部车场形式的选择 采区上部车场常用的有甩车场和平车场 平车场又有顺向和逆向等形式 平车 场和甩车场的选择主要根据绞车房的布置和维护条件 在煤层群联合布置时 回风 石门较长 为便于与回风石门联系多选用平车场 其他条件下可选用甩车场 选用平车场时 当车场巷道直接与总回风道联系时可采用顺向平车场 当煤层 群联合布置采区 且有采区石门与各煤层回风平巷及总回风道相联系时 可采用逆 向平车场 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 25 本采区位煤层群联合布置 采用逆向平车场 二 采区中部车场的选择二 采区中部车场的选择 采区中部车场只能是甩车场 它的基本形式按甩车方向分 有双向甩车和单向 甩车两种 按甩入地点不同 又分为甩入绕道车场 甩入平巷车场和甩入石门车场 三种 开采单一薄及中厚煤层的采区中部车场多采用甩入绕道式 联合布置的采区 或采用岩石上山的采区其中部车场多采用单向甩入石门式车场 调车方式 区段运输平巷所需材料设备由采区轨道上山经过区段轨道石门 运之运输平巷 工作面采下的煤炭通过区段运输平巷 区段运输石门 溜煤眼之采区回风上山 三 采区下部车场的选择及设计三 采区下部车场的选择及设计 本采区采用大巷装车式下部车场 本矿井由于一个阶段只设两个采区 井田两翼各一个采区 故大巷装车站线路 采用尽头式 为便于调车和减少工程量 装车站采用折返式调车 调车方法采用调度绞车调 车 调车方式 机车牵引空列车由井底车场驶来 进入装车站的空车存车线 3 机 车摘钩 单独进入重车存车线 4 不过煤仓 把已经装满的重列车拉出 经渡线道 岔 5 驶向井底车场 1 运输上山 2 采区煤仓 3 空车存车线 4 重车存车线 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 26 5 装车点道岔 图 5 3 1 装车站线路示意图 一 装车站线路 装车站线路的总长度为 L l1 l2 l3 l4 式中 L 车场线路长度 l1 空车存车线长度 l1 Le nLm 3 5 Le 机车长 根据大巷选的电机车 Le 4900 mm n 一列车矿车个数 n 可由下式求得 An nGNrTs 60 TzKb 1 Kg An 装车站年通过能力 取采区生产能力的 1 3 倍 即 An 180 1 3 234 万吨 G 矿车载重 取 G 3 吨 Nr 年工作日数 取 300 天 Ts 日生产小时数 取 14h Tz 列车进入车场平均间隔时间 取 5min Kb 不均匀系数 取 1 15 Kg 矸石系数 取 0 2 则有 2340000 n 3 300 14 60 5 1 15 1 2 n 22 Lm 矿车长度 Lm 3450 mm 3 5 制动安全距离 取 4m 则 l1 4 9 22 3 45 4 84 8 l2 重车存车线长度 l2 n Lm 22 3 45 75 9 m l3 煤仓溜煤闸门至道岔长度 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 27 l3 Le 0 5Lm 4 9 0 5 3 45 6 6 m l4 单开道岔长度 选用 DK924 3 9 型道岔 l4 7 4