兴隆庄矿3 Mt 新井设计毕业论文.doc

兴隆庄矿兴隆庄矿 3 3 MtMt 新井设计毕业论文新井设计毕业论文 目 录 1 矿区概况与井田地质特征 1 1 1 矿井概况 1 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 地质特征 3 1 2 2 构造特征 5 1 2 3 煤层特征 5 1 2 4 煤质特征 5 1 2 5 开采技术条件 5 2 井田境界与储量 6 2 1 井田境界 6 2 1 1 井田境界 6 2 2 矿井工业储量 6 2 3 矿井可采储量 6 2 3 1 永久煤柱损失量 6 2 3 2 矿井可采储量为 7 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 8 3 1 矿井工作制度 8 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 8 I 3 2 1 矿井设计生产能力 8 3 2 2 矿井服务年限 8 4 井田开拓 9 4 1 井田开拓的方案 9 4 1 1 本井田开拓主要考虑以下几个因素 9 4 1 2 井筒形式 数目和位置的确定 9 4 1 3 开采水平的确定 10 4 1 4 大巷和井底车场的布置 10 4 1 5 技术上可行的开拓方案 10 4 2 矿井的基本巷道 10 4 2 1 井筒 10 4 2 2 主要开拓巷道 15 4 2 3 井底车场 23 5 矿井基本巷道及建井计划 25 5 1 煤层地质特征 25 5 1 1 带区位置及范围 25 5 1 2 带区煤层特征 25 5 1 3 地质构造 25 5 1 4 顶底板特性 25 5 2 带区巷道布置及生产系统 26 5 2 1 带区倾向长度的确定 26 5 2 2 确定风带斜长和分带数目 26 II 5 2 3 煤柱尺寸的确定 26 5 2 4 带区内各种巷道的布置 26 5 2 5 带区内工作面的接替情况 26 5 2 6 带区通风 运输及其他系统 27 5 2 7 带区内各种巷道的掘进方法 27 5 2 8 带区生产能力 28 5 2 9 带区采出率 28 5 3 带区车场选型设计 28 5 4 带区主要硐室 29 5 4 1 带区煤仓 29 5 4 2 带区绞车房 30 5 4 3 带区变电所 30 5 5 矿井建井工作计划 30 5 5 1 巷道掘进进度指标 30 5 5 2 掘进工作面机械设备配置 30 6 采煤方法 32 6 1 采煤方法 32 6 1 1 采煤方法及选择依据 32 6 1 2 巷道布置 32 6 1 3 采煤工艺 33 6 1 4 设备配置 37 6 2 顶板管理 47 III 6 2 1 支护设计 47 6 2 2 工作面顶板管理 47 6 2 3 工作面上 下端头及出口的顶板管理 48 6 3 生产系统 49 6 4 劳动组织和主要技术经济指标 50 6 4 1 作业方式 50 6 4 2 劳动组织 50 6 4 3 工作面循环作业图 50 6 4 4 主要技术经济指标 50 7 井下运输 52 7 1 概述 52 7 1 1 矿井运输系统 52 7 2 带区运输设备的选择 52 7 3 大巷运输设备的选择 52 8 矿井提升 57 8 1 主井提升设备 箕斗 的选型 57 8 2 副井提升设备的选择 57 9 矿井通风设计 59 9 1 矿井通风系统及通风方式 59 9 1 1 矿井通风系统的选择 59 9 1 2 矿井主扇工作方式的选择 59 IV 9 2 工作面通风 59 9 3 风量计算及分配 59 9 3 1 工作面风量计算 59 9 3 2 掘进通风 62 9 3 3 硐室需风量计算 64 9 3 4 矿井总风量计算 64 9 4 矿井通风阻力的计算 65 9 4 1 矿井通风总阻力计算原则 65 9 4 2 矿井通风容易时期和困难时期的确定 66 9 4 3 矿井通风阻力计算方法 66 9 4 4 计算矿井等积孔 69 9 5 通风机选型 69 9 5 1 选择通风机的基本原则及技术资料 69 9 5 2 矿井的自然风压 70 9 5 3 通风机风压 70 9 5 4 风机风量及风机选型 70 9 6 电动机的选择 72 1010 设计矿井基本技术经济指标 73 参考文献参考文献 75 致致 谢谢 76 第 0 页 1 1 矿区概况与井田地质特征矿区概况与井田地质特征 兖州煤田是我国重要的煤炭基地 矿井地质构造简单 煤层稳定 储量丰富 地 势平坦 交通方便 生产的煤炭可供华东工业区 运销海外 进行国际贸易 1 1 矿井概况 1 地理位置与交通 兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内 井田横跨兖州 曲阜两市 津浦铁路干线纵 贯井田东北部 兖济铁路从井田北侧向西延伸 兖石铁路自井田南侧向东延伸 西接 京九线 东至石臼所新港 矿区铁路经大东章集配站与津浦铁路相接 公路四通八达 104 国道沿井田东部通过 兖济公路沿井田西部通过 兖邹公路贯穿井田范围 区内 地势平坦 交通十分方便 矿井交通位置图见图 1 1 2 地形与河流 区内为第四系冲积平原 地面标高变化于 52 m 44 m 之间 井口附近地势较高 工业广场标高为 49 20 m 区内有泗河纵贯全区 流经本区 3 层煤隐伏露头的部分地 段 向西南注入南阳湖 属一季节性河流 与第四系潜水有一定的水力联系 3 气象 本区为温带半湿润季风区 属大陆与海洋间过渡性气候 据济宁 兖州 邹城气 象站 1959 2001 年的观测资料 年平均气温 14 1 气温最低月为元月 平均气温 2 最高气温为 7 月份 平均气温 29 最高可达 40 以上 年平均降雨量 712 7 mm 年最小降雨量 347 90 mm 最大降雨量 1179 3 mm 雨季多集中在 7 8 月 有 时延至 9 月 其降雨量约占全年降雨量的 65 年平均蒸发量 1884 8 mm 最大蒸发 量多在 4 7 月 约占全年蒸发量的 45 风向频率多为南及东南风 年平均风速 2 73 m s 极端最大风速 24 m s 最大风速的风向多为偏北风 结冰期由 11 月至翌年 3 月 最大冻土深度 0 45 m 最大积雪厚度 0 19 m 4 自然地震 兖州市的地震烈度为 7 度 据 中国地质资料年表 记载 本区地震活动性不强 但本区无感地震频发 第 1 页 南屯煤矿 田庄井田 太平煤矿 鲍家店煤矿 新集井田 落陵煤矿 东滩煤矿 里彦煤田 唐村煤矿 曲阜区 兴隆庄煤矿 北宿煤矿 杨村煤矿 杨庄煤矿 本矿井其它生产矿及曲阜区 北 兖州市 邹城市 里 程 表 到 站公 里 济南 青岛 徐州 上海 石臼所 156 649 162 818 298 徐州 连云港 石臼所港 兖州煤田 临沂 陶枣 青岛 新汶 淄博 肥城 济南 烟台 渤 海 峄 山 断 层 津 浦 铁 路 兖 新 铁 路 黄 河 黄 海 滋阳断层 图图 1 1 矿井交通位置图矿井交通位置图 第 2 页 1 2 井田地质特征 兴隆庄井田位于兖州煤田东北隅 属全隐蔽井田 北部以滋阳断层为界 南邻鲍 店井田 东接东滩井田 西靠杨村井田 西北以兖州城安全煤柱接上组煤层露头为界 1 2 1 地质特征 兖州煤田为一轴向北东 向东倾伏的不对称向斜 兴隆庄煤矿位于兖州向斜的北 翼 为一走向北东 北西 倾向南北 北东 倾角 2 14 的单斜构造 主要含煤地层 为下二叠统山西组和上石炭统太原组 煤系和煤层沉积稳定 为华北型含煤岩系 无 岩浆侵入 平均厚度 310 m 全部为第四系冲积层所覆盖 井田地层综合柱状图见图 1 2 第 3 页 地层 厚度 m 地 层 系 统 界系统组 235 29132 40 186 27 新 生 界系 四 第 Q 中 生 界系 罗 侏 J 上 统 J3 0 392 23 上 统 P2 上 石 盒 子 组P2 1 0 79 90 二 叠 系 P 下 统 P1 下 石 盒 子 组 2 1 P 0 181 88 60 00 山 西 组 P11 132 39 77 43152 91 太 原 组 本 溪 组 上 统 2CC 系 炭 石 古 生 界 系 陶 奥 O 中 下 统 O2 O1 173 78 148 53 185 13 20 02 28 85 37 9 725 20 2煤 0 2 20 0 84 80 99 55 50 120 80 整合 0 60 19 80 5 50 分界 砂岩 上段由杂色泥岩 中 细砂岩组成 综合柱状 1 500 煤层标志层 均 均 名称 层间距 m 岩 性 特 征 整合 不整合 不整合 以紫红色厚层细砂岩或中 细粒砂岩为主 间 夹细砂岩与泥岩互层 下部岩性松散 底部偶见 薄层底砾岩 本组地层仅分布在井田的东部边缘 为灰色 紫色等杂色泥岩 砂质泥岩 颗粒不均 本组地层仅在井田北部的83号孔和84号孔附近有残留 以杂色粘土岩为主 间夹灰 灰绿色薄层粗 中 细 砂岩及粉砂岩 偶见大羽羊齿 科达木等植物化石 底部普遍发育一层灰 灰白色粗砂岩或含砾粗砂岩 孔隙大 硅质接触式胶结 岩性稳定 可作为对比标 志 3 2 1 07 0 3 28 十 灰 15 煤 0 1 10 0 61 八灰0 4 04 1 76 9 26 3 60 24 80 2 50 25 14 10 00 0 41 0 1 45 七灰 7 68 5 71 10 53 0 62 0 1 17 10 煤 3 90 23 85 15 39 8 10 10 七 八 九 15 三 五灰 0 4 60 1 20 17 66 8 35 25 24 粉砂岩为主 含煤7层 其中16上 17层煤稳定可采 十下 浅灰 灰色石灰岩 岩溶裂隙较发育 上段以深灰色粉砂岩 泥岩为主 下段以灰色 细砂岩及灰绿色中砂岩为主 共含薄煤12层 灰 岩6层 其中五灰层位稳定 十上灰岩较稳定 三灰 灰 深灰色石灰岩 岩溶裂隙较 发育 6 5 4 由暗灰 灰黑色粉砂岩 泥岩组成 含薄层 煤三层 第二层灰岩较少见 整合 下段为含煤段发育有第2 3层煤 其间为灰 灰白 色厚层中砂岩夹粉细砂岩 构成 3煤顶板砂岩 下 部为灰 深灰色细 中砂岩或粉砂岩 为3煤底板砂 岩 5 18 1 27 6 64 三灰 5 32 15 56 10 11 4煤 1 12 97 10 5 36 19 24 15 46 34 10 5 2 30 11 65 3煤 14 95 42 85 29 75 假整合 7 24 8 67 7 93 浅灰 青灰色石灰岩 上部夹薄层铝质泥岩 顶部岩溶裂隙较发育 1 70 9 35 4 43 4 64 1 40 12 10 12 32 25 91 17 59 灰 乳白色石灰岩及杂色铝质泥岩为主 含薄煤一 层 底部为铁质岩或铝质岩 十四灰岩溶裂隙较发育 5 78 12 55 7 95 整合 十四灰1 71 4 51 3 16 十三灰 0 45 10 4 48 1 46 0 13 5 7十二灰 五 9 十五 十四 十三 十二 18 17 十一 16 十 1 00 0 50 1 29 17煤 16 煤1 09 0 60 2 35 十 灰2 56 10 705 13 2 40 27 90 19 55 7 00 28 27 18 07 厚度 m 均 均 均 均均 均 均 均 均 均 第二段 由浅灰色 灰绿色 杂色粘土及中 细砂质粘土等组成 分布稳定 32 3 15 0 32 9 第四段 由土黄色或褐黄色粘土和粉砂质粘土 等组成 分布较稳定 第一段 以含粘土的中 粗砂及砂砾为主 中夹粘土透镜体 第三段 由深黄色或深褐色细砂以及粘土 砂质粘土 粘土质砂 砂砾 等相间组成 第五段 由棕黄色为主的粘土 砂质粘土 粘 土质砂 砂砾 砂 砂砾 层等相间组成 其 中粘土类约占68 砂土类由长石 石英组成 松散 40 05 39 80 57 20 12 5 41 0 52 1 117 1 图图 1 2 煤层柱状图煤层柱状图 第 4 页 1 2 2 构造特征 井田位于兖州向斜的北翼 为一倾向南东至北东 倾角 2 3 14 3 一般为 4 8 走向北东至北北西的单斜构造 煤层地质构造整体比较简单 但有的采区比 较复杂 局部不能开采 1 2 3 煤层特征 井田含煤地层共含有 26 层煤 总厚度 27 88 m 其中稳定可采的有 3 4 16 上 17 三层煤 局部可采的 2 煤 6 煤以及暂不可采的 10 下 15 上层煤 可采煤层总厚 度 13 14 m 约占煤层总厚的 73 5 而第三层煤和第四层煤全区稳定 平均厚度均 为 10 5m 占可采煤层总厚的 63 是矿井的主采煤层 设计时只考虑 3 煤和 4 煤 1 2 4 煤质特征 本区煤质稳定 各层煤的主要指标变化很小 均为中变质程度的气煤 山西组煤 层 第 2 3 层煤 属低硫中灰中等可选至易选煤 是良好的炼焦配煤或动力用煤 太 原群煤层 第 6 16 17 层煤 属中灰富硫至高硫的易选煤 不宜单独作炼焦配煤 为动力用煤 见图 1 2 井田地层综合柱状 1 2 5 开采技术条件 1 地温 据钻孔测定 非煤系地层地温梯度较小 一般为每百米 1 6 煤系地层地温梯 度相应增高 一般为每百米 2 7 综合平均梯度每百米 2 44 通常 650 m 以上层 段的地温不超过 31 650 750 m 层段的地温为 31 37 2 瓦斯 煤尘及自然发火 根据地质资料 本矿井第 3 4 16 17 层煤都属于氮气带 沼气和二氧化碳含量 很底 均小于 10 m3 t 属低瓦斯矿井 可采煤层均有煤尘爆炸危险 煤尘爆炸指数一 般为 37 42 各煤层都有自燃发火倾向 自燃发火期为 3 6 个月 第 5 页 2 2 井田境界与储量井田境界与储量 2 1 井田境界 2 1 1 井田境界 井田境界西北以铺子断层为界 南北人为划界 东以肖家庄二号断层为界 井田 为不规则形状 井田水平走向最长 4950 m 最短 3475 m 走向平均 4415 m 倾斜长 度 3515 m 水平投影面积 15 52 km2 本井田东西部断层以外还分布着一些煤层 考 虑到这些煤层里含断层较多且落差较大 现在不与开采 但随着开采进行煤层储量的 减少 开采技术的提高 可以考虑对上述煤层进行开采 该井田有两个主采煤层 3 号 煤层和 4 号煤层 4 号煤层位于 3 号煤层下方 70 m 处 2 2 矿井工业储量 全矿井工业储量的具体计算如下 1 井田的水平投影面积为 S 4415 3515 15 52 km2 由于两个主采煤层的平均倾角为 7 5 所以井田中 3 号煤层和 4 号煤层的实际面 积为 S 15 52 cos7 5 2 31 31 km2 2 工业储量为 hssg Z 21 31 31 106 10 5 1 4 4 603 t 8 10 式中 S1 表示 3 号煤层的面积 m2 S2 表示 4 号煤层的面积 m2 h 表示煤层厚度 10 5 m 表示煤的容重 取 1 4 t m3 符合煤炭工业设计规范的要求 2 3 矿井可采储量 2 3 1 永久煤柱损失量 包括铁路煤柱损失量 Pt 断层煤柱损失量 Pd 井田边界煤柱损失量 Pb 工业广场 第 6 页 煤柱损失量 Pg 1 铁路煤柱损失量 Pt 经计算为 65072569 66 t 2 断层煤柱损失量 Pd经计算为 5821200 t 3 井田边界煤柱损失量 Pb经计算为 7676340 t 4 工业广场煤柱损失量 Pg经计算为 31752843 9 t 所以 永久煤柱损失量 P Pt Pd Pb Pg 65072569 66 5821200 7676340 31752843 9 123820493 6 t 2 3 2 矿井可采储量为 Zk Zg P C 4 603 123820493 6 0 75 8 10 252359629 8 t 其中 C 表示带区采出率 厚煤层不小于 0 75 中厚煤层不小于 0 80 薄煤 层不小于 0 85 第 7 页 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 3 1 矿井工作制度 矿井的年工作天数为 300 d 采煤实行 四六制 三班出煤一班检修 每昼夜净 提升小时数为 16 h 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 3 2 1 矿井设计生产能力 该井田有两个主采煤层 3 号煤层和 4 号煤层 厚度大 倾角小 水文地质条件简 单 具备建设中 大型矿井的条件 根据矿区现有生产矿井的实际生产水平以及国家 对该矿区煤炭的迫切需要 装备一个综采放顶煤工作面 年产量可以达到 2 40 3 0 Mt 设计时对年产量共提出两个方案 2 40 Mt 和 3 0 Mt 对这两个方案进行技术分析 后 认为 3 0Mt 的方案虽困难多一些 但考虑到该矿井建设时间较长和国内采掘机械 发展情况 最终根据上级领导和有关专家的讨论 决定矿井生产能力为 3 0 Mt a 3 2 2 矿井服务年限 矿井设计生产能力为 3 Mt 根据可采储量 井型与服务年限之间的相适应关系得 矿井服务年限 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 K A Z k T 式中 Zk 矿井可采储量 Mt A 设计生产能力 Mt T 矿井服务年限 a K 矿井储量备用系数一般取 1 3 1 5 在此取 1 4 则矿井设计服务年限为 T Zk A K 252359629 8 3 0 10 1 4 6 60 08563 60 a 经核算 矿井及第一水平的服务年限符合煤炭工业设计规范的规定 第 8 页 4 4 井田开拓井田开拓 4 1 井田开拓的方案 4 1 1 本井田开拓主要考虑以下几个因素 1 煤层赋存稳定两个煤层相距 70 m 倾角为 2 3 到 22 平均为 7 5 表土 层为 200 m 两个煤层的平均厚度均为 10 5 m 2 矿区地势平坦 地面标高变化于 52 m 44 m 之间 其多为农田 没有大的 地表水系和水体 有津浦铁路穿过 3 本井田煤层埋藏较浅 3 号煤层平均埋深在 300 m 最深处到 550 m 最浅处 为 220 m 4 号煤层平均埋深在 370 m 最深处到 620 m 最浅处为 290 m 4 本井田设计生产能力为 3 0 Mt 且矿井的生产技术和设备都比较先进 4 1 2 井筒形式 数目和位置的确定 1 由于兖州矿区地形平坦 煤层埋藏深度较浅 表土较厚但没有大流砂层 综合 考虑确定本矿井可行的开拓方式为斜井和立井 2 井筒数目 井田开拓 必须有主井和副井 其中主井负责提煤 副井负责提矸下料 运送行 人 另外 出于生产安全的需要 应该设有风井 考虑到井田的通风情况 在井田的 中央布置一个风井 所以共需井筒数目为 3 个 具体布置见下节 3 井筒位置 1 主 副井井筒位置的选择 井筒位置因使井下运输功最小 井田储量一定时 沿井田走向大巷运输功的变化可因井筒位置的不同成倍增加 当井田形状规则 储量分布均匀时 最小运输功恰在井田中央 井筒设与此 不仅运 输费用低 巷道维护 采区准备及通风费也相应降低 对单水平开采缓倾斜煤层的井田 从有利于井下运输出发 井筒应座落于井田中 部 或者使上山部分斜长略大于下山部分 这对开采是有利的 2 风井位置的选择 本井田煤层赋存条件比较好 在井田中央布置一个风井 本矿井采用立井或斜井开拓在技术 经济 安全等方面综合起来较合理 工业广 场位于井田的中央 一个主井 一个副井 一个回风井 第 9 页 4 1 3 开采水平的确定 井田开拓设计着重于选择开采水平的标高 使其贯穿全部煤层 有利于开采 阶 段高度或斜长往往随煤层倾角与回风巷道标高不同而有较大变化 阶段斜长在一定程 度上受采区斜长的限制 缓倾斜煤层或倾斜煤层的深部以及倾斜长度过大的局部块段 往往采用上下山或增设中间水平开采 本矿井煤层倾角小 煤层垂高小 3 号煤层从 220m 550m 4 号煤层从 290 m 620m 但是每层的倾向长度不大 所以不宜布置较多的水平 可以考虑划分一 个或两个水平 用两水平时 需考虑第一水平的服务年限和第二水平的延伸 4 1 4 大巷和井底车场的布置 考虑到系统的可靠性和生产的方便 决定开拓一条运输大巷 一条轨道大巷 一 条回风大巷 由于服务于整个井田 且煤层比较厚 故将大巷全部布置在煤层底板沙 岩中 距煤层 30 m 大巷之间的距离为 30 m 布置在岩层中 其优点是巷道维护条件 好 维护费用低 可以较好的控制方向和坡度 另外可以减少煤柱损失 4 1 5 技术上可行的开拓方案 经过分析 提出了 方案一 立井单水平开拓 方案二 主斜副立单水平开拓 方案三 斜井单水平开拓 井筒位于井田中央 方案四 斜井单水平开拓 井筒位于 井田边界 四种在技术上可行的开拓方案 且这四种方案均采用单一水平开采 运输 大巷 轨道大巷 回风大巷均布置在煤层底板沙岩中 距煤层 30 m 大巷之间的距离 为 30 m 经过技术分析 比较 结合粗略估算费用结果 可知方案一具有明显的经济优势 故选择立井单水平开拓 主 副井井筒均为立井 布置于井田中央 4 2 矿井的基本巷道 4 2 1 井筒 井筒的位置与井筒的形式 用途有密切的联系 合理确定井筒的位置和形式对井 下的开拓布置 地面设施布局 运输线路布置和方式有着决定性的作用 根据以上所 述的井筒位置选择的一些基本原则和矿井开拓方案 已经选定了井筒的位置 形式等 现分别对主井 副井 风井介绍如下 1 主井 主井担负全矿的煤炭提升任务 主井 井口标高为 50 m 井深 460 m 净直径 6 5 m 净断面 33 18 m2 安两台同型号的瑞典产 ASEA2 8 6 摩擦轮绞车 绞车滚筒 第 10 页 直径 2 8 m 宽度 1 815 m 配用两台 LAA710 型 功率 1260 kw 直流电机 转速 815 转 分 箕斗容量 14 t 承担矿井全年煤炭提升任务 主井井筒特征见表 4 1 所示 主 井井筒断面如图 4 1 井 筒 中 心 线 井筒中心线 图图 4 1 主井井筒断面主井井筒断面 表表 4 1 主井井筒特征主井井筒特征 井型 万吨 300 井筒直径 m 6 5 井深 m 460 第 11 页 净断面积 m2 33 18 基岩段毛断面积 m2 44 18 表土段毛断面积 m2 44 18 井筒支护混凝土砌壁表土段支护厚度 700 mm 基岩段支护厚度 400 mm 2 副井 图图 4 2 副井井筒断面图副井井筒断面图 副井 井口标高为 50 m 井深 450 m 副井净直径 7 5 m 净断面 44 18 m2 安 两台瑞典产 HSVA 6 型多绳摩 擦轮绞车 滚筒直径 2 8 m 宽 1 815 m 提升速度 8 5m s 绞车分别配一个带平衡锤的双层单罐和一对双层罐笼 提升均为双闭环 无 环流直流拖动 单罐电机为 LAD410L 型 功率 810 kw 双罐电机为 LAA710 型 功 率 1260 kw 每层罐笼可装 MG1 7 6 型矿车两辆 单罐笼绞车最大不平衡负荷为 9 第 12 页 t 双罐笼绞车最大不平衡负荷为 14 5 t 用来升降人员和材料及矸石 副井井筒特征 见表 4 2 所示 副井井筒断面如图 4 2 表表 4 2 副井井筒特征副井井筒特征 井型 万吨 300 井筒直径 m 7 5 井深 m 450 净断面积 m2 44 18 基岩段毛断面积 m2 59 45 表土段毛断面积 m2 59 45 井筒支护混凝土砌壁表土段支护厚度 800 mm 基岩段支护厚度 500 mm 3 风井 任何风井布置方案的选择 都应该在满足风量和合理通风断面的条件下 力求缩 短风路 减少风阻 降低负压 使通风机选型容易 提高通风效率 结合矿井开拓的实际情况 所选风井及通风方式采用中央并列式抽出通风方式 由副井进风 风井排风 风井标高 50 375 m 井深 450 m 净直径 6 5 m 净断面 为 33 18 m2 风井井筒特征如表 4 3 所示 风井井筒断面如图 4 3 第 13 页 图图 4 3 风井井筒断面风井井筒断面 表表 4 34 3 风井井筒特征风井井筒特征 井筒直径 m 6 5 井深 m 460 净断面积 m2 33 18 基岩段毛断面积 m2 45 36 表土段毛断面积 m2 59 45 井筒支护混凝土砌碹厚 450 mm 充填混凝土厚 50 mm 第 14 页 4 2 2 主要开拓巷道 工作面轨道运输大巷 轨道大巷 回风大巷 行人进风斜巷 会风斜巷布置在 3 号煤层底板中 巷道接近水平 轨道顺槽 运输顺槽布置在煤层中 运输大巷断面图 4 4 运输大巷面特征表见表 4 4 运输大巷每米工程量及材料消耗量见表 4 5 图图 4 4 运输大巷断面图运输大巷断面图 第 15 页 图图 4 5 轨道运输大巷断面图轨道运输大巷断面图 表表 4 4 运输大巷特征表运输大巷特征表 断面 m2设计掘进尺寸锚杆 围 岩 类 别 净 设计 掘进 宽度 mm 高度 mm 喷射 厚度 mm 形 式 外漏 长度 mm 排 列 方 式 排间 距 mm 长度 mm 直径 mm 净周长 m 岩12 814 644403770120 树 脂 100 三 花 80016002013 6 表表 4 5 运输大巷每米工程量及材料消耗量运输大巷每米工程量及材料消耗量 计算掘进工程 量 m2 材料消耗量 围岩 类别 巷道墙角 锚杆数量 套 喷射材 料 m3 卧底材 料 m3 金属网 m3 药卷数量 个 水沟长 度 m 粉刷面 积 m2 第 16 页 岩14 60 0215 11 20 636 9730 21 09 4 表表 4 6 轨道运输大巷特征表轨道运输大巷特征表 断面 m2设计掘进尺寸锚杆 围 岩 类 别 净 设计 掘进 宽度 mm 高度 mm 喷射厚 度 mm 形 式 外漏长 度 mm 排 列 方 式 排间 距 mm 长度 mm 直径 mm 净周 长 m 岩 石 15 216 443004500150 树 脂 100 三 花 80016002016 9 2 2 20 2m 17 8m 井 型 净断面积 基岩段毛断面积 井 筒 特 征 表土段毛断面积 2 23 9m 表土段混凝土砌碹 厚400mm 提升装备 井筒支护 基岩段锚杆喷射混凝土支护 厚100mm 敷设管路 用途 其它 辅运 进风 安全出口 左侧检修通道 中间行人台阶 动力 通讯 照明电缆及消防洒水管路 300万 图图 4 6 回风大巷断面图回风大巷断面图 表表 4 7 轨道运输大巷每米工程量及材料消耗量轨道运输大巷每米工程量及材料消耗量 计算掘进工程 量 m2 材料消耗量 围岩 类别 巷道墙角 锚杆数量 套 喷射材 料 m3 卧底材 料 m3 金属网 m3 药卷数量 个 水沟长 度 m 粉刷面 积 m2 第 17 页 岩 石 16 40 0215 11 20 636 9734 21 015 4 表表 4 8 回风大巷特征表回风大巷特征表 井型3 Mt提升设备 表面混凝土砌碹 厚 400 mm 井筒支护 基岩段锚杆喷射混凝土支护 厚 100 mm 净断面积17 8 m2敷设管路动力 通讯 照明电缆及消防洒水管路 毛断面积20 2 m2用途回风 D D 1 50 20 700800800 2200 8000 20 35 30 4500 图图 4 7 运输顺槽断面图运输顺槽断面图 表表 4 9 运输顺槽特征表运输顺槽特征表 断面 m2设计掘进尺寸锚杆 围 岩 类 净 设计 掘进 宽度 mm 高度 mm 喷射厚 度 mm 形 式 外漏长 度 mm 排 列 排间 距 长度 mm 直径 mm 净周 长 m 第 18 页 别方 式 mm 煤15 216 443004500150 树 脂 100 三 花 80016002016 9 表表 4 10 运输顺槽每米工程量及材料消耗量运输顺槽每米工程量及材料消耗量 计算掘进工程 量 m2 材料消耗量 围岩 类别 巷道墙角 锚杆数 量 套 喷射材 料 m3 卧底材 料 m3 金属网 m3 药卷数 量 个 水沟长 度 m 粉刷面 积 m2 煤16 40 0215 11 20 636 9734 21 015 4 C C 1 50 4500 30 35 20 8000 2200 800 800700 20 图图 4 8 轨道顺槽断面图轨道顺槽断面图 表表 4 11 轨道顺槽特征表轨道顺槽特征表 断面 m2设计掘进尺寸锚杆 围 岩 类 净设计宽度高度 喷射 厚度 mm 形外漏排排间长度直径 净周 长 m 第 19 页 别掘进 mm mm式长度 mm 列 方 式 距 mm mm mm 煤15 216 443004500150 树 脂 100 三 花 80016002016 9 表表 4 12 轨道顺槽每米工程量及材料消耗量轨道顺槽每米工程量及材料消耗量 计算掘进工程 量 m2 材料消耗量 围岩 类别 巷道墙角 锚杆数 量 套 喷射材 料 m3 卧底材 料 m3 金属网 m3 药卷数 量 个 水沟长 度 m 粉刷面 积 m2 煤16 40 0215 11 20 636 9734 21 015 4 图图 4 9 行人进风斜巷断面图行人进风斜巷断面图 表表 4 13 行人进风斜巷断面特征表行人进风斜巷断面特征表 围断面掘进尺寸喷射厚度锚杆 mm 净周备 第 20 页 m2 mm 岩 类 别净掘宽高 mm 型 式 外 露 长 度 排 列 方 式 间 排 距 锚深 规格 L 长 m 注 岩 石 11 513 642003600 树 脂 锚 杆 100 菱 形 80016001900 1613 3 表表 4 144 14 进风斜巷每米工程量及材料消耗量进风斜巷每米工程量及材料消耗量 掘进工 程量 m3 材料消耗量 托盘 围 岩 类 别 巷 道 墙 角 锚杆数 量 根 喷射材 料 m3 铺底 m3 锚杆重 量 kg 注眼树 脂 kg 铁 kg 钢筋 kg 粉刷面 积 m2 岩 石 13 712 7513 537 95 表表 4 15 行人回风斜巷每米工程量及材料消耗量行人回风斜巷每米工程量及材料消耗量 掘进工 程量 m3 材料消耗量 托盘 围岩 类别 巷 道 墙 角 锚杆数 量 根 喷射材 料 m3 铺底 m3 锚杆重 量 kg 注眼树 脂 kg 铁 kg 钢筋 kg 粉刷面 积 m2 岩13 712 7513 537 95 第 21 页 图图 4 10 行人回风斜巷断面图行人回风斜巷断面图 表表 4 164 16 行人回风斜巷断面特征表行人回风斜巷断面特征表 断面 m2 掘进尺寸 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 备 注 岩 石 11 513 642003600 树 脂 锚 杆 100 菱 形 80016001900 1613 3 第 22 页 4 2 3 井底车场 由于井筒形式 提升方式 大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同 井底 车场的形式也各异 按照矿车在井底车场内运行特点 井底车场可分为 环行式和折 返式两大类型 根据本设计矿井井筒形式及大巷的布置 结合井底车场型式的选择因素 该设计 矿井采用环式车场 大巷运煤主要是皮带运输 井底车场的布置 存车线路 行车路线布置长度 1 存车线长度的确定 确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题 如果存车线长度不足 将会使井 下运输和井筒提升彼此牵制 影响矿井生产能力 反之 如果存车线过长 会使列车 在车场内的调车时间增加 反而降低了车场通过能力 并增加车场工程量 根据我国 煤矿多年的实践经验 各类存车线可以选用下列长度 大型矿井的主井空 重车线长度各为 2 0 列车长 副井空 重车线长度 中型矿井按 1 5 列车长 材料车线长度 大型矿井应能容纳 15 20 个材料车 2 存车线长度的计算 本矿井采用皮带运输 故不需要计算主井空重车线的长度 只需验算副井空重车 线与材料车线情况 副井进 出车线 Ffk LLNLnmL 式中 副井进出车线有效长度 m L 列车数目 列 m 每列车的矿车数 按列车组成计算确定 n 每辆矿车带缓冲器的长度 m k L 机车数 N 每台机车的长度 m f L 附加长度 取 15 m F L 经过计算 得 1 30 2 0 0 2 1 4 5 15 85 5 m L 为确保安全生产的需要 副井进出车线取 105 m 材料车线有效长度 第 23 页 cc LnL 式中 材料车线有效长度 m L 材料车数 辆 c n 每辆材料车带缓冲器的长度 m c L 15 2 2 33 m cc LnL 根据实际情况 开设水泵硐室和变电所 取材料车线为 45 m 考虑到井底车场的线路 能力的验算 各种硐室的布置之间的匹配关系 决定选 择环形卧式井底车场 井底车场标高为 375 m 井底车场如图 4 15 1 主井 2 副井 3 风井 4 煤仓 5 绞车房 6 箕斗装载硐室 7 装 载带式输送机巷 8 行人斜巷 9 主水泵房 10 主变电所 11 消防材料库 12 管子道 13 电缆道 14 水仓 15 主井清理洒煤斜巷 16 行人巷 17 轨道大巷 18 运输大巷 19 回风大巷 图图 4 114 11 井底车场井底车场 第 24 页 5 矿井基本巷道及建井计划 5 1 煤层地质特征 5 1 1 带区位置及范围 矿井首采带区位于井田中央的上部 为矿井的第一带区 西以断层为界 东以铁 路为界 北以人为边界为界 该带区东西走向最长长约 1900 m 南北倾向最长约 2700 m 可采煤量 21388500 t 该带区的首个工作面为 1301 第二个工作面为 1302 5 1 2 带区煤层特征 本带区所采煤层为 3 号煤层 煤层特征如表 5 1 所示 表表 5 1 3 号煤层特征如表号煤层特征如表 煤层 名称 煤厚 m 倾角 度 结构稳定性 容重 t 3 m 硬度牌号 310 57 5简单稳定1 40 中硬 f 2 3 气煤 一带区所属煤层的 3 号煤层属低硫中灰中等可选至易选煤 是良好的炼焦配煤或 动力用煤 根据地质资料 3 号煤层属于氮气带 沼气和二氧化碳含量很底 均小于 10 m3 t 属低瓦斯 有煤尘爆炸危险 煤尘爆炸指数一般为 37 42 有自燃发火 倾向 自燃发火期为 3 6 个月 5 1 3 地质构造 一带区内地质构造简单 煤层起伏不明显 基本没有断层 煤层倾角约为 2 3 14 平均为 7 5 煤层赋存条件相当好 砂岩顶底板 5 1 4 顶底板特性 3 号煤层的顶底板特性如表 5 2 所示 表表 5 2 3 煤层的顶底板特性煤层的顶底板特性 第 25 页 厚度 m 3 231 816 2 类别 5 2 带区巷道布置及生产系统 由于本矿井是大型矿井 且两个煤层的平均厚度均为 10 5 m 出于对煤炭资源的 回收和利用 以及由于该矿井的产量由一个工作面来完成 每个工作面的服务年限为 一年左右 故带区巷道布置及生产系统选择方案为不布置集中巷 设置分带溜煤眼和 分带车场 5 2 1 带区倾向长度的确定 由于第一带区与第二带区之间有一条天然的大断层为界 为了在布置工作面时避 免断层的影响 同时考虑到少留三角煤 将分带大致平行于断层走向布置 这样分带 的推进长度比较长 最长可达 2400 m 但是选择大功率和长距离的设备完全可以满足 要求 另外考虑到通风等环节 需要开中切眼 5 2 2 确定风带斜长和分带数目 根据工作面的长度和带区的尺寸可以确定分带数目和斜长 经计算可以划分 6 个 分带 分带斜长在 900 m 2400 m 的范围内 同时由经验可知综放工作面的长度一般 不小于 800 m 1000 m 可知开条带的推进长度是合理的 5 2 3 煤柱尺寸的确定 护巷煤柱沿倾斜的尺寸一般为 8 m 15 m 由于该煤层的厚度大 所以分带之间 留设 15 m 煤柱 5 2 4 带区内各种巷道的布置 带区内各种巷道主要包括 胶带运输顺槽 轨道顺槽 中切眼 带区煤仓 进风 行人斜巷 回风行人斜巷 5 2 5 带区内工作面的接替情况 带区内工作面之间的接替 从西到东依次投入生产 5 2 6 带区通风 运输及其他系统 1 运煤系统 运输路线如下 第 26 页 煤由工作面刮板运输机转载机 破碎机运输顺槽胶带输送机 分带煤仓大巷胶带输送机井底煤仓主井箕斗地面 2 辅助运输系统 运输路线如下 地面副井 375 m 井底车场轨道大巷分带下部车场 轨道顺槽工作面 3 通风系统 带区 1301 工作面风流路线为 副井井底车场轨道运输大巷分带下部车场轨道顺槽 工作面运输顺槽行人 回风斜巷回风大巷风井 具 体路线见矿井通风部分的图示 4 排矸系统 巷道沿煤层掘进 矿井投产后 基本不产生矸石 在局部掘进穿越岩层和施工风 桥 顺槽运输机机头硐室时产生的少量矸石 采用矿车经副井运到地面 5 供电系统 供电 地面变电站副井井底车场中央变电所主运输大巷 带区中央变电所轨道顺槽工作面 6 排水系统 在工作面轨道顺槽 胶带运输顺槽中各敷设一趟 4 寸管路 轨道顺槽 胶带运输 顺槽低洼处各建一水窝 水由工作面排到水窝 再由水窝通过排水管排出 在水窝处 备两台 22 kw 水泵 一台使用 一台备用 轨道斜巷 水流方向 工作面 轨道大巷 胶带运输斜巷 副井井底水仓地面 5 2 7 带区内各种巷道的掘进方法 带区内所有工作面斜巷均沿底板掘进 采用连续采煤机及其配套设备施工 后配 备皮带和刮板输送机组成的机械化掘进 采用连续采煤机割煤 梭车 给料破碎机 加皮带 刮板输送机运煤 带区首个工作面和最后一个工作面靠近带区边界一侧采用 单巷掘进并在工作面的煤壁中开中切眼以利于通风 其余工作面的巷道采用双巷掘进 铲车完成材料 设备的运送 搬移以及巷道浮煤的清理工作 锚杆机完成巷道顶锚杆和锚索的打眼 安装工作 选用手持风动钻机来完成帮锚 第 27 页 杆的打眼和安装工作 掘进通风 通风方式为压入式 5 2 8 带区生产能力 由于大采高工作面产量大 只布置一个大采高工作面即可满足矿井产量要求 1 放顶煤工作面的生产能力经计算 A0为 314 207 万 t a 2 掘进面生产能力经计算 A1为 31 4207 万 t a 所以 带区生产能力 A A0 A1 314 207 31 4207 345 627908 万 t a 矿井设计井型为 3 Mt a 带区生产能力 345 627908 万 t a 能满足矿井的产量要求 5 2 9 带区采出率 带区内实际采出煤量与带区内工业储量的百分比称为带区采出率 由于煤层厚度 一定 也可按下式计算 带区采出率 带区实际采出煤量所占面积 带区面积 100 则该带区的采出率经计算为 76 根据 煤炭工业设计规范 规定 采 盘 区采出率 厚煤层不低于 0 75 中厚 煤层不低于 0 8 薄煤层不低于 0 85 设计首采盘区采出率为 76 符合 煤炭工业 设计规范 规定 5 3 带区车场选型设计 带区下部车场如图 5 1 所示 第 28 页 1 运输大巷 2 轨道大巷 3 回风大巷 4 行人进风运料斜巷 5 绞车房 6 轨道顺槽 图图 5 1 带区下部车场带区下部车场 5 4 带区主要硐室 5 4 1 带区煤仓 本带区共有 6 个分带 由于矿井首采带区产量较大 服务年限不长 且本矿的机 械化水平较高 所以本矿决定采用分带煤仓的布置方式 见矿井开拓平面图 煤仓容量为 bgng KTAAQ 式中 Q 分带煤仓容量 t 带区高峰期生产能力 t h 高峰期间的小时产量为平均产量的 1 0 2 0 倍 g A 装车站通过力 t h 为平均产量的 1 0 1 5 倍 n A 带区高峰生产能持续时间 取 1 0 1 5 h g T 不均匀系数机采取决于 1 0 1 5 h b K 1286 3 986 1 5 1 2 541 tQ 一般带区煤仓容量可按表 5 3 取 表表 5 3 带区煤仓容量带区煤仓容量 第 29 页 带区生产能力 Mt a煤仓容量 t 0 3 以下50 100 0 3 0 45100 200 0 45 0 60200 300 0 60 1 00300 500 1 00 以上大于 500 根据上表 以及分带区的实际情况 本带区分带煤仓容量定为 648 t 5 4 2 带区绞车房 带区绞车房应布置在围岩稳定无淋水 地压小 易维护的地点 应避开较大的地 质构造 含水层 且不受开采的影响 本带区绞车房布置在带区车场上方的煤层之中 采用锚喷支护 见矿井开拓平面 图 5 4 3 带区变电所 带区变电所应布置在围岩稳定无淋水 地压小 通风条件良好的地方 本带区变 电所布置在运输大巷和轨道大巷之间 见矿井开拓平面图 5 5 矿井建井工作计划 5 5 1 巷道掘进进度指标 巷道掘进进度以满足回采工作面正常接替为原则 根据 煤炭工业矿井设计规范 巷道掘进进度指标采用如下数值 主井井筒 表土 45m 月 基岩 70 m 月 副井 90 m 月 半煤岩巷 200 250 m 月 煤巷 250 300 m 月 5 5 2 掘进工作面机械设备配置 表表 5 4 掘进工作面机械设备配备表掘进工作面机械设备配备表 序号设备名称型号功率 kw 单位数量 1 煤电钻 MZS 12D1 2 台 4 2 注水探水钻 ZQSJ 90 2 415 台 4 第 30 页 3 小水泵 7 5 台 4 4 调度绞车 JD 11 411 4 台 4 5 煤巷掘进机 EBZ 135210 台 1 6 胶带转载机 JZP 100A10 台 1 7 可伸缩胶带输送机 SSJ 800 9090 台 1 8 刮板输送机 SGW 40T40 台 2 9 锚杆打眼安装机MQT 130 型 3 3 台 2 10 局部扇风机 FDB No5 6 2 152 15 台 2 11 喷雾泵站 WPB 50 1011 套 1 12 混凝土搅拌机安 5 5 台 1 13 混凝土喷射机 PZ 5B5 5 台 1 14 岩石电钻 EZ 2 02 台 2 15 风镐 FG8 30 5 台 1 16 凿岩机 ZY24 台 2 17 激光指向仪 JZB 1 台 4 18 发爆器 MFB 50 台 1 第 31 页 6 采煤方法 6 1 采煤方法 6 1 1 采煤方法及选择依据 1301 工作面煤层厚度适合缓倾斜放顶煤的最佳煤层厚度 10 5 m 工作面煤层顶板 随采随冒 直接顶具有一定厚度 采空区不悬顶 冒落的松散岩石基本上可以填满采 空区 工作面煤质中硬 在顶板压力破碎后可充分放出 依据高产高效 经济合理的 原则 1301 综放面优先选用放顶煤的开采方法 6 1 2 巷道布置 1301 综放面巷道布置方式为倾向长壁煤巷布置 回采巷道掘进总工程量为 4900 m 其中 1301 回风斜巷 2400 m 轨道斜巷 2500 m 切眼 175 m 1302 回风斜巷 2420 m 轨道斜巷 2225 m 上述巷道用途为安装 运输 通风 行人用 预计服务年限为 3 年 1 进风斜巷 进风斜巷长度 2500 m 为煤巷布置 巷道宽 4 6 m 高 3 m 面积 13 8 m2 采用 锚网支护 工作面超前支护 50 m 采用单体支柱加铰接顶梁支护 回风斜巷靠下帮布 置移动变电站 靠上帮铺设铁路 做为进风 行人及辅助运输 2 运煤斜巷 与 1301 回风斜巷中 中平距 179 65 m 平行布置 运煤斜巷长度 2400 m 巷道断 面规格为 宽 4 7 m 高 3 0 m 面积 14 1 m2 用锚网支护 工作面超前支护 30 m 采用单体支柱加铰接顶梁支护 运煤斜巷设