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太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 1 页 目 录 第一章 井田概况及地质特征 3 第一节 井田概况 3 第二节 地质特征 5 第二章 井田开拓 14 第一节 井田境界及储量 14 第二节 矿井生产能力及服务年限 16 第三节 井田开拓 18 第四节 井筒 21 第五节 井底车场及硐室 24 第三章 大巷运输及设备 25 第一节 运输方式的选择 25 第二节 矿车 26 第四章 采区布置及装备 27 第一节 采煤方法 27 第二节 采区布置 31 第三节 巷道掘进 33 第五章 通风与安全 35 第一节 概论 35 第二节 矿井通风 35 第三节 安全 44 第六章 矿井主要设备 46 第一节 主 副井提升设备 46 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 2 页 第二节 通风设备 57 第三节 排水设备 59 第七章 建井工期 62 第一节 建井工期 62 第二节 产量递增计划 64 第八章 技术经济 65 第一节 劳动定员及劳动生产率 68 第二节 矿井设计概算 67 第三节 汇编设计技术经济指标 69 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 3 页 第第 1 章章 井田概述和地质特征井田概述和地质特征 第 1 节 井田概述 一 交通位置 白洞煤业公司交通情况为矿务局铁路运煤专线经大巴够至大同 市与北同蒲线 京包线 大秦线接轨而通往各地 矿区公路亦可与 大同市通往全国各地的干线公路联网 交通条件甚为便利 二 地形地貌及河流 白洞煤业公司地形地貌为低山丘陵地形 西南为低山区 地势 西南高东南低 相对高差为 221 7m 一般地形标高为 1300 1400m 黄土梁及 V 字形沟谷发育 大部分地表为较厚的黄土所覆盖 仅在 河谷中有岩层出露 本区河流多分布在井田边缘 口泉河位于井田南界及东界 黑 流水位于井田南部 杏沟河位于井田东北部 石虎沟河位于井田西 部 口泉河是本区最大的河流 其汇水面积 600km2 源于七峰山水 窑 全长 50km 流经本井田的河段长 8km 河床宽 20 30km 河床 坡度 1 3 汇水面积 45km2 流向近于东西向 属间歇性河流 河水 主要由上游的矿井及支沟泉补给 平时流量为 3000 4000m3 d 水位 标高为 1304m 最高洪水位标高为 1313 1 m 洪水期在每年的七 八月份 1988 年 7 月 12 日口泉文水站观测在矿区洪峰流量约 600m3 s 黑流水河流经青阳湾 白洞工人居住区及工业广场 在杏儿沟 口汇入口泉河 长度约为 4km 汇水面积 32 2km2 河水主要由大气 降水补给 平时流量为 800 2000m3 d 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 4 页 杏沟河主要由刘家窑沟 张家坟沟 四河湾沟流水在大兰店汇 合而成 河流长度 3km 汇水面积 17 3km2 主要以大气降水补给为 主 平时流量 600 1600m3 d 石虎沟河长 2km 汇水面积 10 73km2 以大气降水补给为主 次 为煤窑采矿排水补给 平时内无水 只在雨季或煤窑排水时沟内才 有流水 三 气象 北区气候干燥 大部分地区被第四纪覆盖 属低山丘陵地形 冲沟发育 切割深度为 60 80m 有利于地表水的排泄 这些冲沟的 发育区也正好是 10 号煤以上的各煤层露头分不区 为地表水渗入井 下创造了条件 四 地震 据建筑抗震设计规范 本区抗震设防烈度为 7 度区 五 矿井周边小窑情况 白洞煤业公司井田自然开采历史悠久 开凿的古窑根据调查访 问有 14 座 均为手工开凿 六 矿区工农业概况及建材供应等情况 矿区内工业有煤炭 机械制造 电力 水泥等 其次为当地的 土产建筑材料白灰 砖 瓦 石料等不能满足矿建的需要 矿区的 土地贫贱 农业不发达 主要的农作物有玉米 高粱 荞麦 莜麦 和土豆等 因地处塞北高原 无霜期短 产量很低 农民收入微薄 生活很苦 三中全会以来 农民大力开办小煤窑 生活有了较大的 提高 现矿区人口稠密 有大量的剩余劳动力 矿井不用外地招工 七 水源 电源情况 1 水源条件 本矿区居民生活用水由集团公司通过 2 根 219 mm 水管供 应 每日供水 3000 4000m3 工业锅炉 洗煤厂 职工浴室及井下 生产用水取自本矿 3 5 大口井及小树林井或井下排水处理后再用 于洗煤或井下生产用水 3 大口井日涌水量 300m3 5 大口井日涌水 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 5 页 量 1000m3 小树林井日涌水量 500m3 总硬度 20 30 之间 供水 水量及水质远远不能满足需求 2 电源条件 白洞煤业公司电源由神头电厂 220KV 变电到同煤集团四老沟 110KV 变电站到白洞煤业公司 35KV 变电站 白洞煤业公司管辖的 有三个场面变电所 付立井地面配电室 液压车间配电室 南区配 电室 全矿场面供电由以上供电 主扇及主要用电场所均为双回路 第 2 节 地质特征 一 地层地质构造 一 地层 本井田含煤地层为 侏罗系大同组侏罗系下统永定庄 组 J1y 井田内南厚北薄 本组在十里河以北地区厚度为 2 25 65 59 米 在河南最大厚度可达 128 76 米 全井田平均为 53 89 米 岩性由灰白 紫红 灰褐 灰绿色砂质泥岩 粗砂岩 细砂岩和粉砂岩组成 下部胶结较好 上部较疏松 发育交错层理 与下伏地层角度不整合接触 侏罗系中统大同组 J2d 是本井田的主要含煤岩系 厚度 103 85 224 40 米 平均 186 30 米 井田内有南厚北薄的趋势 岩性为灰白 浅灰色粗砂岩 中砂岩 深灰色细砂岩 粉砂岩 砂 质泥岩及煤层 砂岩分选较好 胶结坚固 岩系中发育水平层理 波状层理和斜层理 底部为一层厚度变化较大的灰白色含砾粗砂岩 K11标志层 与下伏永定庄组平行不整合接触 在井田西北部 左云组自北西向南东超覆 本组煤系地层遭到 剥蚀 底部 15 煤层剥蚀边界最井田之外 剥蚀坡度约 30 40 界外 白垩系直接覆盖于寒武系之上 二 地质构造 1 区域构造 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 6 页 白洞煤业井田位于大同向斜东南翼 地层倾向北西 倾角一般 在 5 左右 全区基本为南高北低的单斜构造 经勘探及实际开采中 揭露 局部有小型背斜 对煤层开采无影响 2 井田构造 对煤层开采有影响的构造主要为断层 目前井田内发现的断距 大于 m 的断层 27 条 其中断距大于 10m 的 17 条 断距最大达 40m 小于 5m 大于 1m 的断层 48 条 依据断层走向和结构面性质 可将断层划分为三组 第一组 北西向张性正断层 分布于井田东部及西部 东部由 F54 F64等断层构成地堑形态 落差分别为 28m 30m 断层两侧多 有牵引现象 断层面粗糙 充填物多为断层砾岩 粘土岩及煤泥 西部由 F9 F10 F11 等断层形成阶梯 地堑 地垒等形态 落差在 15 17m 之间 它们基本呈平行分布 部分断层斜切本井田后延伸 出井田交于张家坟断层与白洞断层 第二组 北东向压扭性断层 主要有井田中部 F 38 F40 成阶 梯状 等断层 落差为 7 15m 断层光滑 擦痕明显 第三组 近东西向压扭性正断层 有 F15 F19 F43 F45 F46 F 47 等断层组成 落差为 3 10m 构成地垒 地堑形态 断层带附近 3 5m 内裂痕发育 断层面光滑 有明显擦痕 经开采 揭露证明与该组断层延伸方向平行的小断层发育 以上三组断层将井田划分为大小不同的几个区域 各区域中又 有更低级别的断层生成 且平行与或斜交于主断层带 二 煤层及煤质 一 煤层 该矿开采井田属侏罗系大同组地层总厚 212 22m 共有煤层 21 层 现主要可采煤层为 3 层 分别为 12 1 14 2 14 3 号煤层 1 可采煤层分布特征 12 1 号煤层 可采煤层分布于中西部 煤层厚 2 41 3 95m 平 均 3 30m 属中厚煤层 煤层结构较简单 局部含有一层厚 0 02 0 46m 的夹矸 与上覆 11 2 号煤层层间距 1 24m 一般 9m 层间 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 7 页 距由东向西逐渐增大 可采性指数为 96 厚度变异系数 r 为 22 80 属稳定煤层 14 2 号煤层 分布于井田西部 该煤层与上下煤层有分叉合并 现象 东部与 12 2 号煤层 14 3 号煤层合并 北部与 14 3 号合并 未合并区煤层由东到西有由薄变厚再由厚变薄的规律 煤层厚度厚 1 55 2 25m 平均 1 86m 属薄煤层 煤层结构简单 个别地段有一 层夹矸 与上覆 12 2 号煤层层间距为 0 22m 一般为 10m 现采 盘区与未采区可采性指数为 98 厚度变异系数 r 为 28 6 属较 稳定煤层 14 3 号煤层 基本分布全区 在中西部出现一个较大 约 2km2 不 可采天窗 南部局部不可采 煤层厚 1 81 2 65m 平均 2 14m 煤 层结构复杂 大部分地段含一层夹矸 局部地段含二到三层夹矸 夹矸厚度 0 05 0 52m 岩性为灰白色粉砂岩 与上覆 14 2 号煤层层 间距为 0 14m 一般 5m 左右 可采性指数 Km 为 95 厚度变异 系数 r 为 19 5 属稳定煤层 2 可采煤层顶底板岩性特征 12 1 号煤层 该层煤伪顶不发育 直接顶板为深灰色粉砂岩 局 部地段为粉砂岩与细砂岩互层 厚 1 50 3 00m 直接底板为深灰 色粉砂岩 厚层状构造 厚 4m 左右 14 2 号煤层 该煤层无伪顶 直接顶板为灰白色细砂岩 局部 有粉砂岩 裂隙较为发育 不易冒落 厚 1 50 3 00m 老顶不发育 局部有 5 00m 灰白色粉砂岩 直接底板为灰白色细砂岩 厚 2 80m 细粒结构 块状构造 14 3 号煤层 该煤层伪顶不发育 直接顶板为灰色细砂岩 裂 隙不发育 不易冒落 厚 2 50 3 00m 顶板平整 直接底板为 10 10m 左右褐色泥质岩 老底为粗砂岩 稍具凹凸不平现象 二 煤质 井田内各煤层物理性质大体相同 为黑色 玻璃光泽 硬度一 般为 2 3 有一定韧性 断口呈贝壳状 参差状 容重 1 25 1 35t m3 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 8 页 各可采煤层的宏观煤岩特征 以亮型煤为主 镜煤次之 丝炭少量 宏观煤岩类型为半亮型煤及半暗型煤 无典型的亮煤及暗煤分层 煤层主要为条带状结构 层状构造 其显微煤岩组分以有机组分为 主 无机组分次之 有机组分中又以镜质组为主 丝质组次之 在 无机组分中 各煤层均以粘土类为主 硫化物次之 三 水文地质 一 区域水文地质特征 大同矿区地下水资源贫乏 大量的斟探资料表明 除第四系冲 洪积层及基岩风化壳含水相对较大外 下伏中生界 古生界地层的 岩石固结坚实 裂隙 喀斯特不甚发育 岩石一般不含水或含水微 弱 地表水主要为口泉河 十里河河水 地下水补给主要以大气降 水补给为主 在口泉河 十里河河谷地段 地表水可以补给地下水 由于本区地表径流条件较好 一般不利于降水入渗 地下水排泄以 蒸发和矿井排水为主 随着矿井多年的大规模开采 地下水原有动 态平衡遭受破坏 地下水位普遍下降 岩石的含水性大大减弱 煤 田内大量井泉干涸现象就是最好的佐证 1 主要含水层及其含水性 寒武 奥陶系灰岩含水层 寒武 奥陶系灰岩主要出露于鹅毛口 七峰山 口泉山 马武 山等煤田东部的边山地段 全厚 500 600 米 在煤田内厚度变化较 大 由 S 向 N 呈变薄趋势 岩性主要为灰岩及白云岩 根据勘探资 料可知 煤田北部岩层含水性较差 单位涌出量 q 均小于 0 1L s m 南部含水性较大 单井出水量可达 500m3 d 以上 侏罗系大同组砂岩裂隙含水层 大同组含煤岩系 由各种粒度的砂岩 泥岩和煤层组成 属于 弱含水层 水量较小 局部地区如向斜轴部或靠近沟谷河床地段 含水性较强 厚度 8 25 25 56 米 发育不稳定 居 42411 43411 46421 三孔抽水试验资料 其单位涌水量为 0 06 0 129L S m 渗透系数 0 44 2 08 米 日 煤层开采后 砂岩 裂隙水渗漏到井下 使含水层的含水量进一步减小 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 9 页 岗组及其风化壳含水层 该组岩层接近地表 下伏黄土 被沟谷切割 风化严重 该组 岩层含水性较弱 靠近河床沟谷地区含水性较强 据 42411 43411 46421 三孔的云岗组及其风化壳抽水资料 其单位 涌水量为 0 12 0 42L S M 渗透系数 0 77 2 72 米 日 属含水性 中等 第四系冲洪积层含水层 冲洪积层含水层主要分布在口泉河 十里河床及一些沟谷地带 地层岩性主要为粗砂 砾石 厚度 10M 左右 岩层含水性为中等到 丰富 单位涌水量 q 多在 2 5L S M 之间 局部更大 2 采空区积水 本井田内采空区遍布 有的是古采空区 有的是现在本矿的采 空区或小煤矿采空区 采空区形成后 在有补给水源的前提下 于 低洼带长时间汇集 使煤层的采空部位积水 从而形成采空区积水 3 地下水的补给 径流 排泄条件 1 碎屑岩类风化裂隙水 在井田内基岩出露地表的地带 受地形及干燥气候的影响 风 化裂隙 节理比较发育 风化层厚 20 60m 为风化裂隙潜水的赋存 提供了有利条件 该裂隙水水位标高 1300m 左右 由大气降水及河 谷的径流直接补给 以下降泉的形式在河谷两侧及地势较低处排泄 或沿断层破碎带 冒顶塌陷裂隙渗入井下 井下掘进头淋水多数来 自这个水源 最大涌水量可达 1 3m3 h 据水样化验结果 该潜水 水化学类型为 HCO3 SO4 Ca Mg 型 矿化度较低 为 0 5 0 6g 1 总 硬度为 18 27 德国度 PH 值为 7 3 7 5 无侵蚀性 2 松散岩类孔隙水 该水主要分布于口泉沟 杏儿沟 四河湾 石虎沟河谷中 含水 层主要由第四纪冲积砂 砂砾石等组成 含水层厚度为 3 4m 水为 埋深 6 7m 主要补给源为大气降水及地表水 以泉 人工排水 渗 入井下等形式排泄 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 10 页 四 其他开采技术条件 1 瓦斯等级 白洞煤业公司为一高瓦斯矿井 2003 年矿井瓦斯相对涌出量为 10 41m3 td 绝对涌出量为 51 72 m3 min 二氧化碳相对涌出量为 3 40m3 td 绝对涌出量为 27 30 m3 min 2 煤质的工业分析 各煤层均为弱粘结性煤 具有发热量高 灰分高 灰熔点高 硫 磷有害物质含量少等特点 为优质动力用煤 也宜于气化 附白洞煤业公司原煤化验成果单 1 煤种工业牌号 本区煤层工业牌号为 RN2 2 号弱粘结煤 黑色沥青光泽 容重 1 3 吨 米 3 半暗型 2 煤质工业指标 灰分 Ag 19 94 硫分 SQ 10 40 挥发分 Vr 31 38 发热量 Q 5465 千卡 千克 固定碳 FC 68 62 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 11 页 原原 煤煤 化化 验验 成成 果果 表表 工 业 分 析 煤 层水分 Mad灰分 Ad挥发分 Vdaf全硫 St d磷 Pd 5 2 49 7 96 4 75 27 2 99 36 41 11 19 26 28 67 49 74 33 77 26 0 33 11 34 1 24 19 0 002 1 7 3 0 51 7 61 3 88 27 3 74 27 76 11 10 27 25 36 34 01 31 58 25 0 21 2 57 0 65 19 8 1 69 7 41 3 78 38 3 10 26 41 7 70 37 25 40 39 72 30 29 36 0 17 1 32 0 67 18 0 002 0 010 0 006 2 9 1 64 5 36 3 68 20 1 40 33 58 9 69 20 28 52 31 88 30 00 16 0 36 1 82 0 93 8 0 001 0 005 0 003 2 10 1 60 8 22 4 07 31 3 42 27 73 10 20 31 26 78 33 21 29 98 30 0 23 2 28 0 97 21 0 017 1 11 2 1 62 8 33 3 92 63 3 49 37 20 9 24 61 25 12 36 52 30 03 60 0 26 4 71 1 22 47 12 1 1 58 5 81 3 03 29 6 47 27 11 11 66 28 23 47 38 20 28 23 27 0 27 3 83 1 24 15 0 002 1 12 2 1 47 6 42 3 69 42 5 36 22 09 9 99 42 24 02 36 79 28 08 41 0 32 4 98 1 16 33 0 002 1 14 2 1 46 6 60 3 28 40 3 76 26 17 10 76 39 8 93 89 02 29 58 37 0 40 4 21 1 50 26 0 003 1 14 3 1 27 6 63 2 89 40 3 12 37 58 13 07 40 23 93 40 77 31 01 40 0 28 3 72 1 11 28 灰 成 份 煤 层 发热量 Qb dafSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO 容 重 5 7604 8072 7919 14 1 16 1 31 1 23 8 7246 1 14 1 36 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 12 页 8084 7877 18 1 26 5 8 7885 8146 7993 12 1 19 1 39 1 27 12 9 7957 8182 8033 3 69 83 1 13 11 1 12 43 1 0 86 1 1 77 1 1 20 1 76 1 32 7 10 7767 8083 7937 19 1 12 1 38 1 24 16 11 2 7674 8219 7947 43 1 14 1 36 1 23 20 12 1 7925 8170 7926 9 1 20 1 40 1 30 8 12 2 7580 8178 7937 29 26 95 1 11 36 1 47 86 1 4 01 1 2 73 1 1 13 1 33 1 23 14 14 2 7406 8218 7959 20 52 90 1 28 17 1 9 92 1 1 56 1 2 62 1 1 17 1 34 1 29 16 14 3 7608 8227 7946 20 60 30 1 26 69 1 4 73 1 0 86 1 1 24 1 1 19 1 38 1 29 14 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 13 页 3 煤的自燃性和煤尘爆炸性 矿井煤尘有爆炸危险性 爆炸指数为 28 6 煤为容易自燃煤层 自然等级为 现有生产矿井证明 侏罗纪煤层易于自燃 采空区 停 11 12 个月左右 就可能发生自燃 但当采空区残留的浮煤或煤 尘极小 且无木屑 油脂等杂物时 则采空区不会发生自燃 原煤 第一次落到储煤场 两个月以后就可能自燃 再运转以后 则自燃 性大为降低 附白洞煤业公司煤尘爆炸自燃倾向性鉴定表 煤矿名称 大同煤矿集团公司白洞煤业公 司 煤层编号14 2 采样地点报告时间2003 1 7 工 业 分 析全 硫真密度 Mad Ad Vdaf CRCStdd TRD 4 7315 5625 2230 861 54 煤 尘 爆 炸 性 火焰长度 mm 加岩粉量 有无爆炸性 26085有 自 燃 倾 向 性 吸氧量 ml g 自燃等级倾向性质 鉴 定 结 果 0 85731容易自燃 备 注习惯上的煤尘爆炸指数为表中 Vdarr 的值 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 14 页 第第 2 章章 井田开拓井田开拓 第一节井田境界及储量 一 井田境界 白洞煤业公司位于大同西南 43 度处口泉沟上游地带 行政区 划隶属大同市南部鸦儿崖乡及大同市左云店湾镇管辖 井田范围由 以下坐标点连线圈定 1 X 4177764 793 Y 19608733 923 2 X 4180077 292 Y 19608703 453 3 X 4180096 783 Y 19610172 477 4 X 4181946 790 Y 19610147 761 5 X 4181958 942 Y 19611053 457 6 X 4178873 633 Y 19614000 000 7 X 4177764 000 Y 19614000 000 矿区形态为一不规则多边形 井田东西最长处 5260m 南北最 宽处约 4100m 井田面积 14 9km2 二 储量 矿井地质储量包括平衡表内储量和平衡表外储量 平衡表内储 量是指在目前技术条件下煤层的主要质量指标 如灰分含量 发热 量等 和经济技术指标 如煤层厚度 赋存条件等 都符合工业要 求 可供开采的储量 平衡表外的储量是指煤层的质量指标或经济 技术指标不能满足当前的工业要求 目前暂不能开采 但今后可能利 用和开采的储量 依据精查地质报告中所提供的可采煤层底版等高线及储量计算 图 计算该井田的地质储量 M s h d 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 15 页 式中 M 资源量 t s 水平投影面积 m2 h 煤层厚度 m d 容重 t m3 M 14 9 106 3 3 1 42 1 86 1 41 2 14 1 41 153 9Mt 三 可采储量 矿井可采储量系指地质储量扣除各种煤柱损失及开采损失后的 储量 永久煤柱损失包括井筒及工业场地 村庄 开拓巷道 断层 陷落柱及井田边界和其它永久留在井下煤柱的损失 本井田已算明的工业储量为 153 8574Mt 根据矿井设计规范要 求 确定本井田的井田边界煤柱取 20m 估算本井田内保护工业场地 井筒 井田境界 建筑物等留置的永久煤柱损失约占工业储量的 10 矿井的采区回收率 按 煤炭工业小型煤矿设计规定 的要求 薄 煤层采区回收率为 85 中厚煤层采区回收率为 80 厚煤层采区回 收率为 75 按矿井设计规范要求本井田为中厚煤层确定采区采出率 为 80 由此可确定本井田的可采储量 Z Zc P C 153857400 15385740 0 8 110 8Mt 式中 P 保护工业场地 井筒 井田境界 建筑物等 留置的永久煤柱损失 C 采区采出率 0 8 Zc 工业储量 可采储量汇总表见表 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 16 页 矿井可采储量汇总表 单位 kt 煤柱损失 煤层资源量 村庄断层矿界工广大巷合计 矿井设 计储量 设计可 采储量 12 1 号69821115125880105525446727753822 14 2 号390771781227564128267653763370126960 14 3 号449593250321799204379083643659929279 合计153857110061 第二节 矿井生产能力及服务年限 一 矿井工作制度 矿井正常工作的制度对其管理及生产的正常 高效运转都是非 常重要的 按照设计规程初步设计工作日数为 330 天 实行三班工 作制度 即两采一准 两个采煤班 在采煤班内进行 落 装 运 支 移等工序 准备班进行回柱放顶 检修设备 推移转载机等工 作 每煤班工作小时为 8 小时 每昼夜净提升量为 16 小时 关于工 作制度 按每班完成的循环次数应为整数 即每一个循环不要跨班 完成 否则不便于工序之间的衔接 施工管理也比较困难 不利于 实现正规循环作业 二 矿井设计生产能力的确定 矿山生产能力是矿山建设最重要的问题之一 生产能力确定的 正确与否直接关系着企业投资和经济效益的好坏 因此必须认真的深 入的调查研究以确定好矿山的生产能力 根据实际情况 井田境界 煤层赋存条件 煤炭需求量及生产 的需要和设计任务书 确定本井田年产量为 1 2Mt a 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 17 页 三 同时生产的水平数目的确定 本矿井开采的 12 1 14 2 14 3 号煤层 各层平均厚度为 3 3m 1 86m 2 14m 层间距分别为 60m 40m 由于本矿为近水 平煤层 但由于 12 1 号煤于 14 2 14 3 号煤间距较大 经技术经济 比较 综合考虑采用多水平开拓 12 1 号煤单独进行巷道开拓为第一水平 水平标高为 930 第二水平的 14 2 14 3 号煤采用联合布置水平标高为 830 先开采 一水平一盘区 然后依次开采二 三 四盘区 接着进行井筒延伸 至 830 水平 进行第二水平的开拓部署 四 矿井服务年限的计算 矿井生产能力及服务年限是衡量矿区开拓的主要内容 它的大 小体现了矿井的开采程度 它不但影响一个矿井的开采技术经济效 果 而且影响到整个矿区乃至国民经济的发展 如果矿井生产能力确定过小 其服务年限可能过长 将大量积 压已勘探的煤炭资源 反之若生产能力过大 可能造成矿井长期达 不到设计产量或生产分散 接替紧张以致矿井服务年限过短 矿井 很快报废 机械设备不能发挥其应有的能力 造成投资大收益小 且过短的服务年限会影响到其它工业的协调发展 因此 规程 规定了大 中 小型矿井的服务年限以及生产能 力与服务年限的关系式 P Z AK 式中 P 矿井服务年限 a Z 矿井可采储量 万 t Z 110 8M t A 矿井设计生产能力 万 t 年 K 储量备用系数 一般取 1 4 矿井服务年限 在井田范围内 根据井田可采储量计算矿井设 计服务年限 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 18 页 Z 110 8Mt A 120 万 t 可计算出矿井的设计服务年限 P P Z AK 66 年 则 查设计规范可知 矿井生产能力为 120 万 t 时 设计服 务年限应该大于 50 年 故矿井生产能力满足规范的要求 我国各类井型的矿井和服务年限见表 我国各类井型的矿井和服务年限 生产能力 Mt a 服务年限 a 第一开采水平设计服务年限 a 3 0 5 06030 1 2 2 45025 0 45 0 94020 第三节 井田开拓 一 矿井工业场地位置选择 本井田东临同家梁井田 西与杏儿沟勘探区相接 南与四老沟 矿井田分界 北与杏儿沟和雁儿崖井田相连 运输条件优越 本井田地形地貌为低山丘陵地形 西南为低山区 地势西南高 东南低 相对高差为 221 7m 一般地形标高为 1300 1400m 黄土梁 及 V 字形沟谷发育 大部分地表为较厚的黄土所覆盖 仅在河谷中 有岩层出露 纵观全井田地势 工业广场选择较困难 根据实地勘查 考虑 地形条件结合煤层赋存情况及交通运输情况 工业广场可选择于井 田边界 与杏儿沟毗邻 且靠近公路 工业广场选择于杏儿沟附近 且靠近公路 工业广场地面开阔 有足够的场地布置主 副井地面生产系统 目前已具备较好的供电 条件 地面运输条件良好 供水距离较近 征地费用较便宜 根据上述技术分析 工业广场选择于内各有优缺点 尚需结合井下 开拓部署进一步经济比较来确定 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 19 页 二 开拓方式的确定 1 确定井筒的形式 数目及其配置 合理选择井筒及工业场 地的位置 2 合理地确定开采水平数目和位置 3 布置大巷及井底车场 4 确定矿井开采程序 作好开采水平的接替 5 进行矿井开拓延深 深部开拓及技术改造 6 力求简化生产系统 尽量减少井巷工程量 7 尽可能提高机械化程度 提高生产效率 实现安全高效 8 投资少 工期短 见效快 由于煤层埋深在 450 700m 之间 埋藏深度较深 固只能考虑 用立井开拓 三 开拓方案的选定 根据开拓方式布置原则 工业场地位置的选择 煤层赋存条件 和井田的形状 在井筒 开采水平确定的基础上 第一水平开采提 出 2 个开拓方案 方案分述如下 方案一 在 12 1 号煤层中布置井底车场后 沿 Y 16912400 附 近由南向北布置一组大巷 大巷由南到北横穿整个井田 大巷数目 为 3 条 位于井底车场东侧 三条大巷分别为东运输大巷 东轨道 大巷 东回风大巷 然后再从陈家坪向西开拓南运输 轨道大巷 再向北掘进西运输 轨道 回风大巷 各大巷之间的间距为 30m 上述三组大巷将整个井田划分为 4 个盘区 整个井田划分为 38 个条 带 其中 东大巷服务于 1 2 4 盘区 西大巷和南大巷为 3 盘区 服务 首采区定为中央一盘区 盘区储量为 20 4Mt 只需一个综采 面就可达产 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 20 页 开采顺序 首先开采 1 盘区中的 8101 工作面 1 盘区 12 1 号 煤采完后由 2 盘区 12 1 号煤接替 2 盘区 12 1 号煤采完后 开采 3 盘区 12 1 号煤 最后开采 4 盘区 12 1 号煤 开拓方案一平面图见 4 1 1 开拓方案一剖面图见 4 1 2 方案二 沿着 Y 19610200 附近由南向北开掘一组大巷 大 巷由南到北横穿整个井田 大巷数目为 3 条 分别为西运输 轨道 回风大巷 再由西向东沿着井田边界保护煤柱开拓三条大巷 分别 为南运输 南轨道和南回风大巷 各大巷之间的间距为 30m 上述两组大巷将整个井田划分为三个盘区 整个井田划分为 32 个条 带 其中 南大巷服务于 1 盘区 西大巷服务于 2 3 盘区 首采区 为 1 盘区 开采顺序 初期开采 1 盘区中的 12 1 号煤 1 盘区 12 1 号煤 采完后 开采 2 盘区 12 1 号煤 2 盘区 12 1 号煤采完后 开采 3 盘区 12 1采区划分及开采顺序号煤 然后开采第二水平 开拓方案二平面图见 4 1 3 方案技术比较见表 4 1 2 开拓方案技术比较表 优点缺点 方案一 1 运输系统简单 环节较 少 运输成本低 2 井田内反向运输少 生 产经营成本低 3 煤柱损失少 4 工作面推进距离适中 能充分发挥综采优势 1 建井工期较长 初期投 资较大 2 工作面个数多 搬家次 数多 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 21 页 方案二 1 两大巷大部分呈水平布 置 易于掘进及运输 2 工作面个数少 搬家次 数少 1 初期投资大 建井工期 长 2 西大巷运输环节较多 3 煤柱损失大 4 反向运输多 运输环节复杂 开拓方案经济比较表 方案一方案二 初期工程量 m 911010400 总工程量 m 3045032800 初期投资 万元 52415998 总投资 万元 1769419004 根据比较可知方案一与方案二的井巷工程量可是为相同 所以 从技术上比较由于方案二出现反向运输 且工作面推进方向较长 对设备要求高 综合考虑选用第一方案 四 采区划分及开采顺序 根据选定的开拓方案 整个矿井划分为两个水平 四个带区 矿井开采顺序首先投产第一水平 12 1 号煤层的 1 带区 8101 工作面 等 1 带区采完后 接着开采 2 带区 3 带区 4 带区 最后井筒向下 延伸 100m 开采第二水平 14 2 14 3 号煤层 巷道联合布置 首 先开采 1 带区 14 2 号煤层 然后接着开采其他的带区 第四节 井 筒 一 井筒数目 用途及布置 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 22 页 矿井移交生产至达到设计能力时 先开凿 3 个井筒 即主立井 副立井 回风立井 1 后期再开风井 2 3 各井筒用途分述如下 一 主立井 表土层采用混凝土料石砌碹 基岩段也采用混凝 土砌碹 主立井担负全矿主提升任务 采用箕斗提升 并兼作进风 井 月进 55m 工期为九个月 二 副立井 表土层采用混凝土料石砌碹 基岩段也采用混凝 土砌碹 采用罐笼提升 担任矿井辅助提升任务 并兼作进风井和 安全出口 月进 50m 工期为 10 个月 三 风井 表土层采用混凝土砌碹 基岩段也采用混凝土砌碹 主要用来回风 并兼做安全出口 井筒一侧安设梯子间 四 运输大巷 采用 1200mm 胶带机 担负全矿主提升任务 整条大巷布置在煤巷中 采用锚喷支护 大巷总长度为 2460m 五 轨道大巷 采用 600mm 轨距 1 5 吨矿车轨道运输 担任矿 井辅助运输任务 并兼作进风井和安全出口 轨道大巷采用锚喷支护 支护长度为 2610m 六 回风大巷 整个矿井回风大巷全长 2430m 采用锚杆支护 主要用来回风 七 工作面顺槽 工作面顺槽采用双巷掘进 首采工作面掘进两条回风顺槽 一 条运输顺槽及开切眼 总计巷道长度 4680 米 巷道采用矩形锚网支 护 月进 500m 工期 9 36 个月 其中 运输顺槽 2000 米 月进 500m 工期 4 个月 回风顺槽 2000 米 月进 500m 工期 4 个月 开切眼 180m 月进 500m 工期 0 36 个月 八 井底煤仓 井底煤仓采用圆柱型垂直煤仓 井底煤仓的有 效容积为 Qmc 0 15 0 25 Am 式中 Qmc 井底煤仓的有效容量 t Am 矿井设计日产量 t 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 23 页 15 0 25 系数 大型矿井取大值 小型矿井取小值 此处取 0 22 故 Qmc 0 15 0 25 Am 0 22 3840 844 8t 二 井筒特征表主要巷道断面特征表 主要巷道断面特征表 断面尺寸 m 序 号 巷道名称 断面 形状 净宽净高 支护 方式 支护 厚度 mm 净断面 m2 掘进 断面 m2 1运输大巷 圆弧 拱 40003300砌碹10013 213 86 2轨道大巷 半圆 拱 42503725砌碹12015 8317 26 3回风大巷矩形37003200锚喷10011 8412 48 4 工作面运输 顺槽 矩形33003100锚喷10010 2310 85 5 工作面回风 顺槽 矩形33003100锚喷10010 2310 85 6开切眼矩形60003300 液压支 架 19 820 74 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 24 页 井筒特征表 第五节 井底车场及硐室 一 井底车场形式 井底车场采用立井折返式 梭式 车场 采用顶推调车方式 车场巷道采用半圆拱断面 锚喷支护 黄泥灌浆 二 井底车场硐室名称及位置 井筒名称主井副井风井 1风井 2 纬距 4177972 964 4177900 254178107 515 44181339 61 井口坐标 经距 19612352 28 19612190 419612344 93 19610333 02 井口 1405 1413 8 1413 5 1405 井口标高 井底 930 930 910 890 井筒净宽 m 6 55 05 05 0 井筒净断面 m2 33 219 62519 62519 625 井筒装备箕斗罐笼风机风机 井筒用途 主运输兼进 风 辅助运输 并兼作进风 井和安全出 口 回风井及安 全出口 回风井及安 全出口 备注接替接替接替接替 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 25 页 在副立井井底布置有水泵房 水仓 中央变电所等主要硐室 井底车场巷道和主要硐室均采用半圆拱断面 锚喷支护 1 井下配电室及水泵房 本设计井下配电室及水泵房布置在副井井底 12 1 号煤下的岩 层中布置 配电室和泵房底板标高高出井底车场底板 0 5m 配电室 和泵房净宽 3 6m 总长 23 5m 其中配电室长 11m 泵房长 12 5m 中间利用防火门隔开 两硐室各有一条通道与井底车场相连 接 在两硐室的通道内都设有防火门和栅栏门 两硐室与井底车场 并联通风 在泵房掘一个 2 1 2m 的长方形吸水井 混凝土浇筑 2 水仓 矿井在泵房北侧布置主副水仓 布置在 12 1 煤层底板岩石中 为了减少水仓内的泥污量 在水仓入口段设溢水式沉淀池 水仓采 用一部调度绞车牵引矿车清理 沉淀池人工清理 主 副水仓采用 联合布置的形式 即在 12 1 号煤底板岩石中掘一条巷 中间加隔墙 井底车场见图 第三章第三章 大巷运输及设备大巷运输及设备 第一节 运输方式的选择 根据选定的开拓方案 矿井大巷材料运输采用电机车运输 铺 设轨道 运输大巷内煤的运输采用胶带输送机运输 轨道大巷采用 电机车运输 采用 600 毫米轨距 30Kg m 钢轨 盘区平巷内辅助运 输采用 JD 40 型调度绞车 各带区采出的煤 通过工作面运输平巷 运输大巷 运输斜 巷皮带运至井底煤仓 再通过主立井将煤运至地面 各带区所需的材料和设备 通过副立井下放至井底车场 再通 过井底车场 轨道大巷 回风顺槽运至各工作面 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 26 页 各带区掘进所出的矸石 通过工作面回风顺槽 轨道大巷 井 底车场 通过副立井将矸石提至地面 各井巷钢轨类型 轨道大巷 30kg m 工作面轨道平巷 24kg m 第二节 矿 车 一 矿车 材料和人车 为满足井下材料 人员 矸石 设备的运输 布置轨道运输大 巷 目前 矿井辅助运输方式正在不断完善与发展中 并向多元化 发展 新型的辅助运输设备也各有优缺点及适用条件 一般有以下 几种 无轨胶轮车 卡轨车 齿轨车 单轨吊车 连续运输车等 结合本矿特点 由于该矿井为高瓦斯矿井 所以综合考虑采用连续 牵引车作为辅助运输 连续牵引车技术参数 型号使用地点 绞车功率 kW 绳速 m s 最大倾角 牵引重量 t 适用运 m SQ 1400 110 轨道大巷1100 2 2 5 8 30 2500 1 矿车选型 本矿生产能力为 1 2Mt a 各类矿车均选用 600mm 轨距一吨 系列矿车即能满足要求 运矸采用 1t 固定箱式矿车 型号 MG1 1 6A 材料运输选用 1 5t 材料车 型号 MC1 6B 设备运输选用 3t 平板车 型号 MP3 6 运人采用平巷人车 型号 PRC8 6 6 2 矿车数量 矿车数量根据 煤炭工业设计规范 的要求和该矿实际情况 各类矿车数量见表 各类矿车数量表 单位 辆 矿车类型矿车型号矿车数量备注 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 27 页 1 5t材料车MC1 6B20 3t平板车MP3 628 平巷人车PRC8 6 610 二 运输设备选型 根据 煤炭工业设计规范 结合当前最新的设计思想及理念 本矿井开拓巷道均采用煤巷 这样 井下运输不采用传统的电机车运 输方式 布置胶带运输机大巷采用胶带运输 运输能力大 连续性 强 易于增产 管理简单 是大中型矿井合理的大巷运输方式 根 据运量与运距 运输大巷采用 可弯曲刮板输送机 选用 SGZ764 500 型号刮板输送机 设计长度 2000m 输送量为 1000t h 链速 1 2m s 功率为 2 250 中部槽规格 1500 724 290 胶带 输送机 第四章第四章 采区布置及装备采区布置及装备 第一节 采煤方法 一 采煤方法的选择 白洞煤业公司设计生产能力为 1 2Mt a 为大型井 根据 12 1 号煤层赋存情况 煤层厚度 开采技术条件和矿井管理水平 本着 投资少 见效快 安全性好和回采率高的原则 经技术比较后 确 定采用倾斜长壁采煤法 条带式布置 二 工作面采煤 装煤 运煤及设备选型 该煤矿井田地质条件较简单 断层少且位于井田边界处 煤层 倾角平缓 该煤层平均厚度为 3 3m 顶 底板较稳定 根据煤层赋 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 28 页 存情况和开采技术条件 确定采用综采回采工艺方式 一 采煤机落煤装煤 采煤工作面使用双滚筒采煤机 其布置方式为 若面向工作面 时 采煤机的右滚筒应为右螺旋 割煤时顺时针旋转 左滚筒为左 螺旋 割煤时逆时针旋转 采煤机运行时 其前端的滚筒沿顶板割 煤 后端滚筒沿底板割煤 这种布置方式司机操作安全 煤尘少 装煤效果好 工作面割煤方式为往返一次割两刀 这种割煤方式效率高 适 用于煤层赋存稳定 倾角较缓的综采面 采煤机的进刀方式为工作面端部斜切进刀 使用割三角煤进刀 方法 其进刀过程为 当采煤机割至工作面端头时 其后的输送 机槽已移近煤壁 采煤机机身处尚留有一段下部煤 调换滚筒位 置 前滚筒降下 后滚筒升起并沿输送机弯曲段返向割入煤壁 直 至输送机直线段为止 然后 将输送机移直 再调换两个滚筒的 上下位置 重新返回割煤至输送机机头处 将三角煤割掉 煤壁 割直后 再次调换滚筒位置 返程正常割煤 二 移架 液压支架的移架方式采用单架依次顺序式 支架沿采煤机牵引 方向次前移 移动步距等于截深 支架移成一条直线 该方式操作 简单 容易保证规格质量 操作安全 工作面环境好 三 综采面工序配合方式 综采面割煤 移架 推移输送机采用及时支护的配合方式 即 采煤机割煤后 伸直护帮板 输送机逐段移向煤壁 推移步距等于 采煤机截深 采煤机割完第二刀后进行推溜 移架 这种支护方式 推移输送机后在底座前端与输送机槽之间没有一个截深富裕量 比 较能适应周期压力大及直接顶稳定性好的顶板 但对直接顶稳定性差 的顶板适应性差 若煤壁容易片帮时 可在前滚筒割过后将护帮板 伸平 护住直接顶 随后推移输送机 四 综采面端头作业 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 29 页 综采面端头支护方式两边都布置 3 架端头液压支架 超前支护 采用单体支柱加长梁组成的迈步抬棚 该方式适应性强 有利于排 头液压支架的稳定 保证工作面安全生产 五 运煤 采煤机采下的煤直间装上刮板输送机经装载机后有带式输送机 运出 根据 煤炭工业设计规范 规定 矿井设计移交生产标准为 120 万 t 以上的矿井 1 井上 下各生产系统基本建成 并能进行安全生产 2 三量 达到标准 3 回采工作面长度一般不小于设计回采工作面长度的 50 4 工业广场内的行政 公共建筑及其设施全部建成 5 居民区及其设施基本建成 根据这些规定 设计本井田在井田 12 1 号煤一带区内首先投 产 由于 12 1 号煤层为中厚煤层 进入正常生产后完全可以达到产量 根据采区工作面生产条件和生产能力 考虑到各采煤设备之间 的配套关系 矿井主要采煤设备选型如下 采煤机 选用西安煤机厂的 MXG 300 700D 型采煤机 采高 2 0 4 5m 装机功率为 700kv 供电电压 1140v 滚筒直径 2000mm 转速 28r min 截深 800mm 机身高 1600mm 可弯曲刮板输送机 选用 SGZ764 500 型号刮板输送机 设计 长度 200m 输送量为 1000t h 链速 1 2m s 功率为 2 250 中部槽 规格 1500 724 290 转载机 选用 SGZ764 132 型号 出厂长度为 41 2m 输送能 力为 1100t h 可伸缩胶带输送机 选用 SSJ1200 3 200M 型号的输送机 输 送量为 1500t h 带宽 1200mm 速度为 3 15m s 最大输送长度为 2000m 主机功率为 200 3 破碎机 选用 PCM132 型 生产能力为 1200t h 太原理工大学 继续教育学院毕业设计 论文 纸 第 30 页 液压支架 选用 ZZ5600 23 47 型号支撑掩护式支架 支撑高 度为 2 3