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中国矿业大学银川学院安全工程毕业设计目录第一篇 新井通风设计11 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 位置与交通11.1.2 地形地貌、井田地形、地势21.2 井田地质特征31.2.1 区域地质31.2.2 井田地质31.2.3 含煤性31.2.4 水文地质特征41.2.5 煤 质51.2.6煤层的含瓦斯性、自燃性、爆炸性52 井田开拓62.1矿井井田境界及储量62.1.1.矿井井田境界62.1.2.矿井井田储量62.1.3 矿井可采储量计算72.2 设计生产能力及服务年限72.2.1 矿井工作制度72.2.2 矿井设计生产能力及服务年限72.3 井田开拓82.3.1 确定井硐形式、位置及数目82.3.2 开采方式的确定92.3.3矿井开拓方案的确定102.4 井筒特征102.4.1 主斜井102.4.2副斜井122.4.3 回风立井142.5 井底车场及硐室162.5.1井底车场的选择162.5.2主要硐室172.6 开采顺序及工作面的配置172.6.1开采顺序172.6.2采煤工作面的配置183 矿井提升、大巷运输及排水183.1 矿井提升183.1.1主井提升设备183.1.2 副井提升设备183.1.3 大巷运输设备183.2 矿井运输193.2.1 井下运输系统和运输方式的确定193.2.2带区运输设备选型203.3矿井排水203.3.1 概述203.4 排水设备选型计算203.4.1 水泵型号及台数204 采区布置及装备224.1 采煤方法的选择224.1.1采煤方法的确定224.1.2回采工作面参数确定224.2 带区巷道布置及生产系统234.2.1 带区巷道布置特点234.2.2 巷道布置及煤柱尺寸234.2.3带区大巷的布置形式244.2.4带区生产能力及采出率244.2.5巷道掘进方法254.2.6生产系统274.3 采煤工艺设计284.3.1综采工作面的设备选型及配套284.3.2工作面顶板管理方式及支护设备294.4采空区处理305 采区通风设计315.1 采区通风系统的确定315.1.1采区通风系统的基本要求315.1.2回采工作面的通风系统325.2 矿井通风风量计算345.2.1采煤工作面实际需要风量345.3掘进工作面的通风设计375.3.1设计原则及步骤375.3.2掘进通风方法385.3.3掘进工作面所需风量计算405.3.4掘进工作面的设计415.3.5掘进通风设备选择415.3.6掘进通风技术管理和安全措施446矿井通风系统设计456.1矿井通风系统的选择456.1.1选择矿井通风系统的原则456.1.2选择矿井主要通风机的工作方法466.1.3确定矿井的通风方式476.2矿井风量计算及风量分配486.2.1矿井需风量计算486.2.2风量分配与风速验算506.3矿井通风阻力计算526.3.1计算原则526.3.2矿井通风容易和困难时期位置的确定526.3.3计算方法546.3.4通风总阻力计算566.3.5井下通风设施576.4主要通风机选型576.4.1矿井通风设备的要求576.4.2自然风压的计算576.4.3选择主要通风机596.4.4选择电动机616.4.5矿井主要通风设备的配置及要求626.5矿井反风措施636.5.1矿井反风的目的意义636.5.2反风方法及安全可靠性分析646.6矿井通风评价666.6.1 矿井通风费用666.6.2 矿井等积孔、总风阻677 矿井安全技术措施687.1矿井安全技术概况687.2 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施697.3 预防井下火灾的措施697.4 防水措施707.5 井下防尘708 矿山环保718.1矿山污染源概述718.1.1大气污染718.1.2废水排放718.1.3固体废弃物排放718.1.4噪声污染718.2 矿山污染源的防治728.2.1大气污染防治728.2.2矿山水污染的防治728.2.3矿渣利用728.2.4噪声的控制73第二篇 专题设计74窑街金河一矿地下水防治技术741 矿井概况及水文地质741.1矿井概况741.2矿井水文地质条件751.2.1矿区雨季、雨量、河流基本情况751.2.2矿井水文地质条件751.3 水患类型及威胁程度762 井田充水因素分析及水害防治措施772.1矿井充水因素分析772.2矿井涌水量计算782.3矿井防治水措施792.3.1矿井开拓开采所采取的安全保证792.3.2采掘工程所采取的防治水措施792.4矿井防治水具体措施802.4.1防治水安全煤岩柱留设措施802.4.2防治水疏水降压措施842.4.3防治水井下探放水措施852.4.4防水闸门措施892.4.5老窑水防治措施902.4.6地表水防治措施902.5井下排水及选型计算933 防治水过程中所采取的的安全措施963.1矿井防治水的一般规定应遵循煤矿安全规程中以下规定963.2探放水注意事项应遵循煤矿安全规程中以下规定963.3井下防治水注意事项应遵循煤矿安全规程中以下规定973.4井下排水注意事项应遵循煤矿安全规程中以下规定98致谢99参 考 文 献100前言本次毕业设计是在甘肃窑街金河一煤矿矿进行的毕业实习中所收集的矿井生产图纸和资料，并作了一些改动以后，对矿井进行的初步设计。安全工程毕业设计是安全工程专业全部教学进程中的最后一个环节。作为对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这四年来对基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。在设计过程中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。这样达到了对理论知识“温故而知新”的作用，同时也学到了一些实际生产过程中的经验。设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。在本次设计过程中，认真贯彻矿产资源法、煤炭法煤炭工业技术政策、煤炭安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。本设计以实践教学大纲及指导书为依据，严格按照安全规程的要求，采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、提升、排水、通风等各个生产系统进行了初步设计。由于时间关系和设计者水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正！第一篇 新井通风设计1 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 位置与交通 金河一矿位于甘肃省兰州市红古区窑街镇，其地理坐标为 东 经：11006581100915；北 纬：392120392322地处甘、青两省交界处甘肃侧，东距甘肃省兰州市120Km，西至青海省西宁市124Km。矿区内有专用铁路支线（海窑铁路），由铁运处集配站向南13.7Km到海石湾火车站与兰青铁路接轨；向北25Km经连城铝厂、连城电厂至西北铁合金厂；向东2.5Km到一矿选煤楼装车点。矿区公路向南17Km到海石湾与兰青公路相接；向北66Km至永登县与兰新公路衔接。铁路、公路交通运输十分便利。井田走向长约4.8Km，倾斜宽平均约2.5Km,面积为12Km2。矿井交通便利。详见交通位置图1.1.2 地形地貌、井田地形、地势一）井田地形 皮带斜井井田展布于大通河河谷东侧、级阶地上，西部及西北部地势比较平坦，东南部、东部及东北部为中山区。受井田东部大通河水系侵蚀作用影响，井田内地势总体南高北低，西高东低；海拔高度在1275.81126.1m之间，相对高差约149.7m。二）矿区雨季、雨量窑街矿区属干旱大陆性山地气候，降雨量少，蒸发量大，气候干燥。根据气象资料，年降雨量最小值为198.6mm（1965年），最大值为573.2mm（1967年）。每年降雨多在7、8、9三个月，11、12、1月降雨较少。三）矿区温度变化及风速变化矿区内6、7、8三个月气温较高，12、1、2三个月气温较低。月平均最高气温21.6（1961年7月），月平均最低气温-9.2（1977年1月）。矿区多山谷风，根据气象资料，历年最大风速20m/s（1961年7月），历年月内最大风速一般为812m/s。四）矿区内河流的基本情况根据气象资料，矿区最早冻结日期为11月中旬，最迟解冻日期为次年3月底，历年土壤最大冻结深度为108cm（1977年2月）。大通河为矿区内唯一的常年河流，河水最大流量为1540m3/s，最小流量为7.13m3/s，一般流量为100200m3/s，最大流速4.74m/s，一般流速3.6m/s。年总径流量为2036亿立方米。五）矿区内地震情况窑街在中国主要地震区和地震带上，位于祁连山褶皱系地震带内，祁连山褶皱带内的地震活动性总的来看并不很高，但在某些地段则相当强烈。1995年7月22日发生在永登七山的5.8级地震，窑街、海石湾一带震感强烈。根据井田周边区域发生的地震情况综合分析，本区地震烈度定为八度为宜。1.2 井田地质特征1.2.1 区域地质 1.区域地层本区地层属陕甘宁分区，全区大部分为第四系风积沙覆盖。地层由下至上有三叠系上统延长组（T3y）；侏罗系中、下统延安组（J12y）、中统直罗组（T2z）、安定组（T2a）、侏罗系上统白垩系下统志丹群（J3-K1zh）；第三系上新统（N2）和第四系（Q4）。其地表出露除第三系、第四系外，仅有志丹群地层。2.区域构造及岩浆岩 本区褶皱断裂不发育，地层产状平缓，近于水平，为一微向南西倾斜的单斜构造，倾角13，没有发现对煤层有破坏作用的断裂构造。本区岩浆岩不发育，未发现任何岩浆活动，未发现对煤层有破坏作用的岩体和脉岩。1.2.2 井田地质1.地 层井田大部分为第四系风积砂与黄土覆盖，基岩仅在区内较大的沟谷中零星出露。2.构 造井田含煤地层的构造形态与区域含煤地层构造形态基本一致，总体为一向南西倾斜的单斜构造，地层倾角13，无大的褶皱，仅沿走向和倾向有微弱的波状起伏。无岩浆活动。本区构造复杂程度为类型简单构造。1.2.3 含煤性 1.含煤性井田内主要有可采煤层三层，分别为4、5-1和5-2煤层。煤层均为全局可采，煤层稳定程度属稳定类型。综合柱状图和各煤层详见下图 综合柱状图各煤层特征一览表煤层 编号煤层厚度(m)层间距(m)可采性评价对比可靠程度稳定程度44.03.183.5（16）24.4916.33 20.41（16）全区可采可靠稳定5-1下4.02.43.2（18）全区可采可靠稳定16.6410.25 13.12（14）5-23.02.02.5（14）全区可采可靠稳定1.2.4 水文地质特征金河一矿区构造形态基本为一向南西倾斜的单斜构造。地层倾角13，无断层及大的褶曲，地质构造简单。井田内地势相对平缓，地表大部分被第四系风积沙及松散沉积物所覆盖，易于接受大气降水的补给，但地形切割普遍，储水条件较差，一般为透水层，而含水量较小。浅部基岩受剥蚀与风化作用，孔隙、裂隙比较发育，岩石较疏松，随深度增加裂隙减弱。煤系地层各可采煤层顶底板岩石致密、坚硬，直接充水含水层q0.01L/sm，单位涌水量为0.0003160.000147L/sm，渗透系数为0.0007110.00314m/d。地层含水微弱，涌水量一般不大。1.2.5 煤 质该区煤呈黑色，条痕褐黑色。各煤层在垂直序列中其上下呈暗淡或弱沥青光泽，沿层面丝炭富集部位呈丝绢光泽，参差及阶梯状断口，在镜煤条带中可见贝壳状断口，性脆。由于煤岩组份的不同各煤层一般呈细条带宽条带状结构，层状构造，在暗淡型煤中可见块状构造，裂隙发育，并充填有黄铁矿、方解石薄膜，各煤层结核含量不同，一般为黄铁矿、粘土质及菱铁矿结核。煤层致密坚硬，比重一般在1.421.52t/m3，容重1.30t/m3左右，燃点在300左右，燃烧试验为剧燃，残灰呈灰白色粉状。1.2.6煤层的含瓦斯性、自燃性、爆炸性结合井田开拓、带区巷道布置、采煤工艺，选择矿井通风系统。根据鉴定报告瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温情况如下：1）、瓦 斯根据金河一矿瓦斯等级鉴定报告，矿井相对瓦斯涌出量为2.37m3/t，绝对瓦斯涌出量为1.35m3/min；二氧化碳相对瓦斯涌出量为2.99m3/t，绝对涌出量为1.58m3/min。以此确定矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。2)、煤 尘根据甘肃矿用安全产品检验中心检测检，金河一矿煤尘爆炸性、煤层自燃倾向性检验报告：煤尘具有爆炸性。3)、煤的自燃据甘肃矿用安全产品检验中心检测，金河一矿煤尘爆炸性、煤层自燃倾向性检验报告：煤层为 级容易自燃。4)、地 温本区无地温危害。2 井田开拓2.1矿井井田境界及储量2.1.1.矿井井田境界 矿区范围由6个拐点圈定，各拐点坐标见表。井田境界拐点坐标表拐点编号XY拐点编号XY137460680.34367956.9 437465489.64368141.1237461209.74368321.5537465489.64365775.1337464892.34368303.3637460800.94365775.1开采标高： 1080m1050m 井田为一不规则的六边形，井田走向长4.8km，倾向长为2.5km,井田面积为12km2。2.1.2.矿井井田储量1）矿井工业储量井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为 Zg=S/cosM =11.925/cos2（3.5+3.2+2.5）1.3 =142.71 Mt2）井田煤柱留设本井田境界属人为边界，根据煤炭工业设计规范的要求按20m留设煤柱。本矿井设计年产120万t，则工业广场占地面积为S=（150/10）*1.0=15.0公顷=150000m2。则工业广场设计成长500,宽300m的矩形。矿井各煤层分别设主运大巷、辅助运输大巷、回风大巷，其主运和辅运大巷布置在煤层中，回风大巷布置在各煤层顶板中，各巷道在空间上垂直布置，设计中大巷两侧各留设30 m煤柱。2.1.3 矿井可采储量计算求得各种煤柱的储量损失后，可按下式计算矿井可采储量： Z=(Zg-P)C 式中：Z矿井可采储量，Mt； Zg矿井工业储量，Mt； P各种煤柱储量损失之和; 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。 本矿井主采煤层属中厚煤层，因此C取0.8。大巷保护煤柱损失量：P1=3.4 5Mt；条带保护煤柱损失量：P2=5.36 Mt各种煤柱储量损失之和P=3.45+5.36=8.81Mt则计算可采储量为： Z=(Zg-P)C =(142.718.81)0.8 =107.12 Mt由此可得本矿井的可采储量为107.12Mt，回采率为75%。矿井实际可采储量回采率经计算为93.8%，大于75%，所以满足煤矿工业设计规范的要求，既符合要求。2.2 设计生产能力及服务年限2.2.1 矿井工作制度煤炭工业矿井设计规范规定：“矿井设计生产能力按工作日330d计算，每天净提升时间为16h。”因此，确定矿井设计年工作日为330d，工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班工作6h，掘进按三班生产作业。矿井每昼夜净提升时间为16h。2.2.2 矿井设计生产能力及服务年限根据设计任务书确定矿井生产能力为1.2 矿井可采储量Zk、设计生产能力A和矿井服务年限T三者之间的关系为公式 式中：Z矿井可采储量，Mt； A设计生产能力，Mt； T矿井服务年限，a； K矿井储量备用系数，取1.4；则矿井设计服务年限为： =107.12(1.21.4) =63a50a上述计算符合煤炭工业矿井设计规范的要求2.3 井田开拓2.3.1 确定井硐形式、位置及数目1）井硐形式的确定目前我国井筒一般为立井、斜井和平硐三种形式，一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。下面就几种形式进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓方式。开拓方式的比较 井筒形式优点缺点适用条件平硐1）运输环节和设备少、系统简单、费用低。2）工业设施简单。3）井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用。4）施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。5）煤炭损失少。受地形影响特别大有足够储量的山岭地带斜井与立井相比：1）井筒施工工艺、设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少。2）地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方便。3）主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿井的提升需要。4）斜井井筒可作为安全出口。与立井相比：1）井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限。2）通风线路长、阻力大、管线长度大。3）斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。 立 井1）不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制。2）井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。3）当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工。4）井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。1）井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水准。2）井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。本井田煤层倾角平均为2，为近水平煤层，埋藏深度5395m；地表到煤层平均厚度为53m，无流沙层；水文地质情况简单，涌水量少；井筒不需特殊法施工，因此可采用斜井开拓或立井开拓。经后面方案比较可确定井筒形式为“双斜井回风立井”综合开拓。2）井筒数目根据开拓布置，新建矿井前期布置三条井筒，即主斜井、副斜井和回风立井；随生产发展，后期开凿一回风立井，布置在带区中央。其中主斜井担负井下煤炭提升并兼作矿井入风井和安全出口；副斜井作为全矿矸石、材料、设备及人员辅助运输提升井，同时兼入风井和安全出口；回风立井作为全矿专用回风井兼作安全出口。2.3.2 开采方式的确定井田开采煤层为4号、5-1号、5-2号煤层，煤层平均倾角为2的近水平煤层，且4号煤煤层顶板距5-2号煤煤层底板平均间距42m左右，采用集中运输大巷的布置方式。集中运输大巷布置在5-2号煤层底板，回风大巷布置在5-2号煤的煤层顶板中。煤层中均设有主运大巷、辅运大巷和回风巷，主井与集中运输巷通过井底车场相连，集中运输大巷通过进风行人斜巷和带区煤仓与各煤层主运大巷相连，采用胶带输送机运输；煤层中的辅运大巷均通过石门与副井相连，采用无轨胶轮车运输；回风大巷之间通过回风回风上山与回风立井联系。首采煤层为4号煤层，由于是大工作面，布置一个工作面就能满足设计能力的要求。 2.3.3矿井开拓方案的确定方案：双斜开拓双回风立井(井筒位于井田边界东北部)主、副井井筒均为斜井开拓，布置于井田中央东北部边界，集中运输大巷布置在5-2号煤层底板中、回风大巷布置在5-2煤层顶板岩层中，沿煤层顶板掘进。其中集中大巷通过进风行人斜巷煤层主运大巷相联系。独立风井回风，矿井初期采用中央并列式，后期在带区中央开一回风立井，呈对角式通风，内设排水管路，兼作安全出口，如图3.2.5所示。 斜井单水平集中开拓(井筒位于井田东北部)1-主井； 2-副井；3、 4-风井 确定矿井开拓方式为斜井单水平集中开拓方式（井筒位于井田东北边界中央）。2.4 井筒特征根据开拓布置，本矿井前期设计三条井筒，即主斜井、副斜井和回风立井。其中主斜井担负井下煤炭提升并兼作矿井入风井和安全出口；副斜井作为全矿矸石、材料、设备及人员辅助运输提升井，同时兼入风井和安全出口；回风立井作为全矿专用回风井兼作安全出口。2.4.1 主斜井主斜井布置在工业广场中部，进风兼安全出口。考虑胶带输送机主运输，倾角为16，井筒斜长420.8m。井筒断面为半圆拱形，净宽4900mm，净断面积15.79m2。井筒内部装备有带宽1200mm的胶带输送机运煤，敷设有通讯、照明电缆和消防洒水管路。为方便检修，在井筒左侧设有检修道，巷道中间设行人台阶。主斜井表土段主井表土段每米材料消耗围岩普氏系数断面/掘进尺寸/mm支护厚度每米混凝土消耗量/铺底/粉刷面积/净掘基础宽高拱壁基础合计15.7919.020.125550042203000.1250.1250.83311.453 主斜井基岩段主井基岩段每米材料消耗围岩普氏系数断面/m2掘进尺寸mm支护厚度每米混凝土消耗量/m2铺底/m3粉刷面积/m2净掘基础宽高拱壁基础合计15.7918.830.036520040701501.8450.74250.0362.6230.83311.527 主井特征围岩类别断面/m2设计掘进尺寸/mm锚 杆净周长/m净掘进宽度/mm高度/mm形式外露/mm排间距/mm长度/mm直径/mm顶帮顶帮顶帮岩15.7919.0255004220树脂508008001000100022001900201613.452.4.2副斜井副斜井布置在工业广场东北部，行驶无轨胶轮车进行矿井辅助运输，承担进风井兼作安全出口。井口标高+1175m，井底标高+1050m，胶轮车最大爬坡能力为14，为方便无轨胶轮车在副井井筒内调车，副斜井倾角为7，井筒斜长951m。井筒断面为半圆拱形，净宽5400mm，净断面积20.085m2。井筒内设有动力、照明和通讯电缆及消防洒水管路。 副斜井表土段副井表土段每米材料消耗围岩普氏系数断面/m2掘进尺寸/mm支护厚度每米混凝土消耗量/m2铺底/m3粉刷面积/m2净掘基础宽高拱壁基础合计20.08528.1780.083630051454500.0835.7191.611.681副斜井基岩段 副井基岩段每米材料消耗围岩普氏系数断面/m2掘进尺寸/mm支护厚度每米混凝土消耗量/m2铺底/m3粉刷面积/m2净掘基础宽高拱壁基础合计20.08526.7780.03570049501501.310.570.031.9071.610.949副井特征围岩类别断面/m2设计掘进尺寸锚杆净周长/m净设计掘进宽度/mm高度/mm形式外露/mm排间距/mm长度/mm直径/mm顶帮顶帮顶帮岩20.08526.7857004950树脂508008001000100022001900201617.482.4.3 回风立井回风立井布置在工业广场西边井田中边界中央处，用作回风兼安全出口。井口标高+1175m，井底标高+1050m，井筒深度125m，直径6000mm，井筒净断面积28.26m2，混凝土砌碹井壁450mm，掘进断面积36.62m2。井筒内装备“钢玻璃钢”复合材料梯子间及4号、5-1号和5-2煤层排水及洒水管路，采用无焊接玻璃钢复合材料新装备，托架树脂锚杆固定井筒装备。 风井特征井型8 Mt井筒直径6m井深150m净断面面积28.26 m2掘进断面面积36.62m2井筒断面特征井 筒 名 称主井副井立井井 口坐 标X(m)37463090.70937463056.0137463125.545Y(m)4368731.234368927.384368342.057Z(m)0.0000.0000.000用 途运煤辅助运输回风 提升设备带式输送机无轨胶轮车梯子间 井筒倾角（）16790断面形状拱形断面拱形断面圆形断面支护方式材料钢筋混凝土/锚喷钢筋混凝土/锚喷钢筋混凝土/锚喷井筒壁厚厚度（mm）500/100500/100450提升方位角（）54540井筒长度（m）420.8951100断面积净(m2)15.7920.08528.26掘(m2)19.0226.77836.62各井筒特征2.5 井底车场及硐室2.5.1井底车场的选择本矿井采用斜井单水平集中开拓方式，主运输采用胶带输送机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车自地面直达工作面，系统简单，环节少，副斜井井底无存、调车线及硐室。辅斜井右侧每隔200m设有调车硐室和错车硐室，以方便无轨胶轮车调车及错车，根据无轨胶轮车技术特征整车外形尺寸的描述，取各种车辆最大尺寸，调车硐室尺寸(垂直副斜井轴线方向副斜井轴线方向调车硐室高度)为5000mm3800mm3500mm，并在硐室连接处抹角，大小为3m3m，错车车硐室尺寸(垂直副斜井轴线方向副斜井轴线方向调车硐室高度)为2400mm9800mm3500mm，与副斜井连接处呈流线型逐渐过渡。井下主要硐室有主水泵房及水仓、中央变电所、调度室等，各硐室均布置在井底车场。 井底车场1）主水泵房及水仓 由于大巷布置在井田最较低处，成产过程中的水水均可自流至水仓，因此主水泵房及水仓设在该处辅运巷一侧。矿井正常涌水量为7080m3/d，最大涌水量3.33m3/h，所需水仓容量为：水仓容量Q = 8Qz = 83.33=27m3 式中： Q水仓容量，m3； 8时间，h； Qz矿井正常涌水量：水仓净断面S净=8.0m2。根据水仓的布置要求，水仓的容量为： Q=SL 式中，Q设计水仓容量，m3；S水仓有效断面积，8.0m2； L水仓长度，10m。则：Q=8.010=80 m3由上面计算得知，QQz，故设计的水仓容量满足要求。井底水仓设主、副水仓，两仓定期交替清理，水仓采用水仓清理机清理。2） 井底煤仓的形式及容量井底煤仓位置应根据大巷运输方式、装载硐室位置、围岩条件及装载胶带机巷与装载硐室相互联系等因素比较确定。煤仓上部与溜煤眼相连，下部接胶带输送机。其溜煤眼分成两个部分，上部分倾角较大，为便于溜煤，下部分倾角较缓，为缓冲溜煤眼高度过高对煤仓的冲击作用。为防止溜煤眼堵塞，设专人对溜煤眼看管。2.5.2主要硐室采区主要硐室有主水泵房及水仓、中央变电所、调度室等，各硐室均布置在井底车场1）主水泵房及水仓由于大巷布置在井田最较低处，成产过程中的水水均可自流至水仓，因此主水泵房及水仓设在该处辅运巷一侧。 2）采区变电所采区变电所设在采区井底车场内，其周围围岩稳定，地压小，通风良好，无淋水， 且靠近运料眼。采用不可燃材料支护。3）采区煤仓井底煤仓宜选用圆形直仓，煤仓上部与溜煤眼相连，下部接胶带输送机。2.6 开采顺序及工作面的配置2.6.1开采顺序合理的开采顺序是在考虑煤层采动影响的前提下，有步骤、有计划的按照一定的顺序进行，保证采区、工作面的正常接替，以保证安全、均衡、高效的生产，并且有利于提高技术经济指标。合理的开采顺序可以保证开采水平、采区、回采工作面的正常接替，保证矿井持续稳定生产，最大限度地采出煤炭资源，减少巷道掘进率及维护工程量；合理的集中生产，充分发挥设备能力，提高技术经济效益，便于防止灾害，保证生产安全可靠。根据矿井设计规范规定，新建矿井采区开采顺序必须遵循先近后远，逐步向井田边界扩展的前进式开采。多煤层开采时，一般先采上层，后采下层的下行式开采，还应厚、薄煤层合理搭配开采；开采有煤与瓦斯突出煤层时，应按开采保护层、抽放瓦斯及单独开采等技术措施要求，顺序开采。为保证均衡生产,一个采区开始减产,另一个采区即应投入生产。为此，必须准备好一个新的采区。所以，一个采区的服务年限应大于一个采区的开拓准备时间。在井田范围内，带区的开采顺序一般采用前进式开采，即从井田中央开始，向井田两翼推进的方式。井田划分为两个带区，先开采1号带区，且1号划带区划分为若干个条带，首采条带为4101条带。2.6.2采煤工作面的配置由于煤层赋存条件较好，煤层平均倾角为2度，为近水平煤层，采用综合机械化开采，一矿一面生产，为保证矿井产量，日循环数6刀，循环进度为0.8m。由于为综采，一个采面就能保证矿井的产量。经计算即工作面的长度为221米，一号带区可划分为10个条带。3 矿井提升、大巷运输及排水3.1 矿井提升3.1.1主井提升设备主井井筒为斜井，井筒倾角=16。运输总长度L=421.00m，设计主井提升设备为DX型强力胶带输送机。3.1.2 副井提升设备副斜井主要担负井下人员、材料、设备和矸石等提升任务，本矿井设计生产能力为1.2Mt/a，矿井机械化程度较高，设计副斜井提升选择W8型防爆无轨胶轮车。3.1.3 大巷运输设备倾角=0，建设初期长L =2200.00m，设计大巷运输设备为DTL强力胶带输送机。 运输能力按1.2Mt/a，年工作制度330d,日净提升16h（三班作业），设备不均衡系数为1. 5。3.2 矿井运输煤矿主运输系统是矿井的动脉。矿井主运输系统的连续、畅通及运输机械高效、可靠的运行是煤矿生产实现高产高效的必要条件。金河一矿设计生产为1.2 Mt，推进速度快，工作面长度大，系统运输距离长。采煤工作面要实现连续生产、快速掘进。其主运输系统必须有足够大的输送能力，并保证运转的连续和稳定，否则就成为制约生产发展和效率提高的瓶颈。带式输送机式连续运输的主要设备，因其具有输送能力大、结构简单、投资费用相对较低及维护方便的特点而被广泛应用于井下的煤炭运输。矿井的主运输系统均采用与桥式转载机相配合的大功率、高速度带式输送机运煤，从而实现了从井下的到井上的连续运输。井下运输系统示意图井下运输系统示意图3.2.1 井下运输系统和运输方式的确定采煤工作面的煤由刮板输送机运输到转载机，经过转载机转载通过破碎机后运输到顺槽的胶带输送机，然后运输到煤层运输大巷的输送机通过溜煤眼运输到井底车场煤仓（煤刮板输送机转载机破碎机可伸缩带式输送机大巷输送机溜煤眼井底车场）。3.2.2带区运输设备选型 带区运输设备选型由采煤工艺选取，：运输设备选型序 号名 称型 号1刮板输送机选用SGZ-1000/1400型刮板输送机。2转载机 选用SZZ-1000/400型桥式转载机3破碎机 选用PCM375型锤式破碎机4顺槽胶带输送机选用DSJ120/120/2355型可伸缩高强度胶带输送机3.3矿井排水 3.3.1 概述在矿井建设和生产过程中，随时都有各种水源涌入矿井。矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的水，而且在遭到突然涌水的袭击，可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。本矿区含煤地层富水性弱，补给条件差，底板有较厚的粉砂岩、泥岩隔水层，不会造成底鼓突水。采用集中排系统，这种排系统是将全部井巷的涌水集中至水仓内，而后用泵将水仓的水直接排至地面。集中排水系统开拓量小，管路敷设简单，基建费用低，便于管理，是我国普遍采用的排水系统。本矿井属于低等涌水量矿井。根据以上各排水系统的特征，以及本设计矿井的实际情况，本设计矿井选用集中排水系统排水，即将涌水排至水仓内，然后由水泵将水排至地面。对矿井涌水量，根据金河煤矿提供的数据，矿山在对煤层开采时矿坑实测涌水量为7080m3/d，正常涌水量75m3/d，最大涌水量80m3/d。3.4 排水设备选型计算3.4.1 水泵型号及台数1.水泵最小排水量的确定：矿井正常涌水量：3.13m3/h；矿井最大涌水量：3.33m3/h；副井的井口标高距井底车场标高为115m。水泵所需最小涌水量可由下式计算：2420 式中：水泵所需量最小涌水量，m3/h。则：243.13203.76m3/h水泵所需最大涌水量可由下式计算：2420 式中：水泵所需量最大涌水量，m3/h。则：243.33204.0m3/h3.选用型为YB160L2-2水泵，水泵运行参数为：Q =2.530m3/h，H=180 m。矿井正常涌水量为3.13m3/h，水泵所需高度为156，所以选取的泵满足要求。其水泵技术参数如下表水泵技术参数水泵型号流量扬程m转速r/min配带电机效率泵重Kgm3/h型号功率YB160L2-2301802950665AY100218.5452054.水泵型式及台数的确定： 根据煤矿安全规程：工作水泵的能力，应在20h内排出24h的正常涌水量，除工作水泵外，还应配作为备用和轮换维修的水泵，备用水泵的能力，应不小于工作水泵能力的70%，并且工作和备用水泵的总能力应在20h内，排出矿井24h的最大涌水量，检修水泵的能力，应不小于工作水泵能力的25。对于正常涌水量为50m3/h及以下，且大涌水量为100m3/h及以下的矿井，可选择两台泵，其中一台工作，一台备用。矿井正常涌水量在50m3/h及以下，且大涌水量在100m3/h，所以矿井选用YB160L2-2型水泵两台，一台工作，一台备用，满足煤矿工业设计规范的要求。 带区的水一部分流向采空区，一部分采用在联络巷设水窝子，将水窝子的 水通过小水泵排到井底水仓，通过水泵排到地面。4 采区布置及装备4.1 采煤方法的选择4.1.1采煤方法的确定带区首采煤层为4号煤层，平均厚度为3.5m。煤层倾角很小。带区内无断层。矿井首采煤层，根据煤层赋存条件和埋深，各煤层分别采用单水平开采，采取下行式开采，按照先上后下的原则，先采上层煤，后采下层煤。区段按照由近到远的原则前进式开采，工作面内后退式开采。带区主采煤层4号、5-1号和5-2号均为水平厚煤层，根据国内现代化矿井上生产经验，为使矿井实现高产高效，煤层开采采用一次采全高综合机械化采煤方法，用全部跨落法处理采空区，后退式推进工作面。4.1.2回采工作面参数确定1）工作面长度确定综采工作面长度应充分考虑矿井地质条件与工作面技术装备水平，工作面长度与其生产能力和生产管理水平相适应。加大工作面长度有利于减少辅助作业时间，降低巷道掘进率，也有利于担高工作面生产效率。大型矿井工作面长度达在180m240m左右，,结合本煤层地质条件和矿井的具体情况，工作面长度设为221m，分10个区段。2）工作面推进方向和推进度：为减少巷道维护工程量以及获得良好的通风效果，工作面采用从边界向大巷推进的后退式回采顺序。根据本矿井井田地质及矿井开拓巷道布置，工作面条带式布置在大巷两侧，为使大巷两侧产量均衡，大巷工作面推进长度均为2380m左右。 3） 工作面采高：由于本工作面为一次采全高的高产高效矿井，煤层平均厚度为3.5m，故工作面的采高为3.5m。 4）采煤机截深：本区煤层硬度较大，本设计采煤机截深1.0m，选择的采煤机截深为0.8m。4.2 带区巷道布置及生产系统4.2.1 带区巷道布置特点金河矿区煤层赋存简单，大幅度简化了矿井的生产环节，提高矿井的集中化生产程度，井田内无盘区划分，采用大巷两翼直接布置长条带的方式。其布置特点如下：1）无轨胶轮车的应用为大巷长条带布置创造了有利的条件。无轨胶轮车可以在有一定坡度的巷道内行驶的特点，井田内煤层大巷的布置方向不受煤层走向和倾向的限制，可以根据开采划分的要求布置，实现全井田的大巷条带式布置，彻底改变了传统的盘区式布置，简化了生产系统，节省了挑顶窝底的井巷工程量。井田内无盘区划分，煤层大巷可以沿走向和倾向布置。2）高效的连续采煤机技采掘及配套的运输设备，使条带的尺寸有了根本性的增大。条带中的辅助运输采用无轨胶轮车，不但对巷道的坡度有了很强的而适应性，而且扩大了巷道长度，为加大工作面的推进长度创造了条件，彻底解决了过去辅助运输平巷长度主要受辅助运输设备能力和巷道坡度的限制问题。3）工作面推进长度加大，大大减少了工作面的搬家次数。与过去相比，因推进长度的增加1倍，综采工作面绑架次数大致可减少一半，同时采煤工作面的连续快速推进，为工作面年产1.2 Mt吨提供了保障，使矿井的生产效率大幅度的提高。4）系统简单，工程量少，费用低。大巷条带式的布置方式，使矿井减少了生产环节，降低了井巷工程量，从而减低了吨煤投资，提高了建井速度。并且生产系统简单，降低了生产经营费用，提高了矿井效益。4.2.2 巷道布置及煤柱尺寸1）带区顺槽每个工作面设置三个顺槽，一侧布置两条。因为工作面的走向长度为2400m左右，故在做准备巷道时采用双巷掘进，以便通风。在工作面生产时，采用两进一回的方法通风，主斜井辅助进风。靠近工作面的一条巷道负责回风，与回风大巷相连。在工作面另一侧的两条顺槽，靠近工作面的一条与主要运输大巷相连，负责采出的煤运到主要运输大巷的工作，兼做辅助进风，另一条为为辅助运输巷道，采用无轨胶轮车运输，兼做主要进风。2） 区段要素每个工作面各设三条顺槽，两条进风，一条专用回风，工作面两边靠近顺槽之间的留设10m的煤柱。每一区段平均推进长度约为2380 m，宽约240 m,工作面长为221 m。3） 开采顺序井田开采顺序为后退式，以井筒为界先开采井筒东南侧煤层，沿倾向由首采区段依次向井田的东南边界推进，即首采4101条带。4）工作面通风首采条带式工作面采用两进一回的U型通风系统，即工作面的西北侧进风，布置两条进风巷，即：运输巷和辅助运输巷。东南侧回风，专门回风巷。5）煤柱尺寸为了保护采区内各种煤层巷道处于良好状态，目前比较常用的是留设一定尺寸的煤柱。煤柱尺寸主要根据实际经验来确定。则本矿井留设煤柱的尺寸如下：矿井留设煤柱标准巷道类别水平大巷主要回风巷带区溜煤（运料）眼辅助运输巷带区边界断层尺寸20201010504.2.3带区大巷的布置形式根据井田开拓巷道的布置，4号、5-1号、5-2号三层煤采用联合集中布置开采，分别布置三条大巷主运大巷、辅运大巷和回风大巷，其中主运大巷、辅运大巷布置在在煤层中，回风大巷布置在4号煤层的煤层顶板中，并与各顺槽联系起来。4.2.4带区生产能力及采出率1）带区生产能力由于4号煤层厚3.5m，采用一次采全高，只布置一个工作面就能满足矿井年产量要求。（1）工作面生产能力计算 A0=