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某煤矿通风系统设计毕业论文目录第一章 井田地质条件1第一节 井田地理1一 位置1二 地形与水系1三 气象与地震1第二节 矿井建设的外部条件2一 运输条件2二 电力与水源条件2三 工业场地占地及建筑材料供应情况2四 综合评述2第三节 井田地质3一 区域地质3二 矿区地质3三 地质构造6四 煤层及煤质8五 瓦斯、煤尘及煤的自燃9第四节 井田水文地质特征10一 区域水文地质概况10二 矿井充水条件11三 井田水文地质类型及充水因素分析12四 矿井涌水量预计12第二章 井田开拓13第一节 井田境界及可采储量13一 井田境界13二 矿井设计储量13第二节 矿井设计生产能力及服务年限14一 设计生产能力与工作制度14二 设计服务年限15三 井田再划分15第三节 开拓方式16一 井田开拓的技术原则及影响因素16二 井筒位置及工业场地16三 开拓方式及比较选择16第三章 采煤方法和采区巷道布置19第一节 采煤方法及设备选型19一 采煤方法选择19二 回采工作面布置及采空区处理19三 采场支护方式19四 运输方式20五 采煤机选择21六 工作面刮板输送机选型23七 其他机械选择25第二节 采区巷道布置及回采工艺28一 主要巷道设计28二 运输大巷设计28三 采区上山（轨道上山、运输上山、回风上山）29四 区段进回风巷29五 回风大巷及回风石门30第三节 车场、井筒、硐室选择31一 井底车场的形式及选择31二 采区各部车场选择31三 井筒及硐室32四 采区巷道布置及回采33第四章 矿井通风设计34第一节 矿井通风系统34一 井田瓦斯概况34二 各类型矿井通风系统的优缺点34三 通风系统的选择35第二节 风量计算与分配35一 风量计算35二 风量分配38第三节 矿井通风总阻力和等积孔的计算38一 矿井通风总阻力计算38二 矿井等积孔计算38第四节 矿井通风设备的选择40第五节 概算矿井通风费用44第五章 矿井安全技术措施46第一节 矿井火灾防治措施46一 预防矿井内因火灾的措施46二 外因火防治46三 自燃发火的综合防治47第二节 矿尘防治措施48一 煤尘爆炸的条件48二 预防煤尘爆炸的技术措施49第三节 水害防治措施50一 地面水防治50二 井下防治水51第四节 矿井瓦斯综合防治措施52一 防治瓦斯积聚的措施52二 防止引爆火源的措施53三 矿井通风瓦斯管理措施53第六章 安全专题瓦斯抽放57一 概述57二 瓦斯抽放设计依据及内容57三 瓦斯抽放的方法58四 瓦斯抽放系统61五 瓦斯抽放具体设计63六 瓦斯抽放设备及监测系统66七 安全措施68参考文献70致谢71华北科技学院2010级毕业设计第一章 井田地质条件第一节 井田地理一 位置某煤矿位于山西省某市西南约25 km处，行政区划隶属某市南郊区管辖。其中心地理坐标为东径1125622，北纬364800。图1-1某煤矿区域交通图二 地形与水系 矿区位于七峰山南段西侧，被新生界黄土所覆盖，矿区西部基岩地层出露较好，地势东南部略高，且东部陡峭，几乎成为悬崖。北西部较低，地表多被第四系黄土覆盖。土梁及冲沟发育切割较浅，地面标高最高985 m，最低230 m，相对高差755 m。纵观全井田，其地貌特征为山区类型。 本区无常年性河流。只有在雨季，山上积水形成洪流从山涧流过，平时及干旱季干涸无水。三 气象与地震本区属温带大陆性半干旱气候，气候干燥，四季分明，冬季干旱，多风沙、少雪，夏秋雨水较多，雨季多集中在七、八、九三个月。年平均降水量为586.4 mm，年平均气温9 ，一月份最冷，最低气温31.3 ，七月份最热,最高气温39.6 左右。霜冻期仅170天左右。冻结天数为年均88.6天，最大冻土深度54cm。风力最大7.2级。据山西省地震局及某市城建局资料，本区地震基本烈度为6。自有史记载以来，强震次数不多，大于4级的强烈地震没有发生，而小于4级的有感地震发生过数十次，属相对稳定区。第二节 矿井建设的外部条件一 运输条件矿区北侧紧靠同煤集团部分矿区，山下周围有铁路与市内其他铁路相通，煤可经某火车站外销，另外东部2km处还有一条大运路，大运路与京大高速、大运高速、绕城高速相连。所以，交通十分方便，煤炭外运条件非常好。二 电力与水源条件矿井第一回路供电电源由某市南郊区35 KV变电站引出的供电线路供给，电压等级为10 KV，供电距离约为2.5 Km，该回路作为主运行。第二回路由某市矿务局35 KV变电所引出的专用线供给，电压等级为10 KV，供电距离约为7.2 Km，该回路作为备用回路。矿井供电电源可靠，供电有保障。矿区内无泉和地表水，周边也没有富水河流或大面积水域。但矿区自己打有两条深水井，会满足矿山生产、生活供水需要。当矿井投入生产后，根据用水量需要，永久水源可取自奥灰岩溶水。井下排水经处理后可作消防、洒水除尘用水水源。三 工业场地占地及建筑材料供应情况本矿井的建设得到市、区两级政府的大力支持，加之工业场地占用的土地均为荒山、荒坡地，不能进行农作物，故本矿井建设占用土地方便，征用手续费用便宜。水平延深所需的砖块、白灰、碎石、料石等建材均可就地解决；所需钢材、高标号水泥、木材等附近也有相关工厂生产出售，可以购置。此外，某市具有悠久的煤炭生产历史，从事于煤矿生产的熟练工人较多，矿井生产所需的劳动力可就地解决。四 综合评述综上所述，本矿交通运输条件优越，电源、水源十分可靠，且地面筛选及储、装、运系统完善。可形成210万t/a的生产能力，矿井建设的外部条件较为优越。故本次设计水平开拓延深的外部条件已经完全具备。第三节 井田地质一 区域地质矿区位于七峰山块隆南段西缘，区域地层总体走向近NE，倾向北西，由东向西依次出露有奥陶系峰峰组、石炭系本溪组、石炭系上统某组、二叠系下统山西组、二叠系下石盒子组、第三系上新统静乐组、第四系更新统离石组及第四系上更新统离石组等地层。二 矿区地质矿区大部被新生界地层覆盖，仅西部和东南角出露基岩，出露地层为二叠系上统上石盒子组P2S，分布于井田的西部山顶、东南角和山脊，新生界黄土厚度不大，分布范围较大，主要为第四系中、上更新统。结合专研及领区资料，将该区地层由老至新分述如下：1奥陶系中统峰峰组（O2f）为含煤地层基底，该组岩性主要由灰色角砾状泥质灰岩组成，含白云质，含方解石细脉，区内地表无露头。2石炭系中统本溪组（C2b） 主要由平行整合于奥陶系之上的灰浅灰色含鲕粒铝土质泥岩、浅灰色黄铁矿、浅灰色细砂岩及鲕状菱铁矿组成。铁矿层厚度及品位不稳定。本组一般厚3.415.18 m,平均4.50m。3石炭系上统某组（C3t）为海陆交相沉积，为本区主要含煤地层之一。主要由连续沉积于本溪组之上的黑色、灰黑色泥岩、砂质泥岩和浅灰、灰色砂岩、石灰岩及煤层组成，一般86.1496.38 m,平均91.60 m。本区中、东部地区太原组上部地层已多被剥蚀，厚度不全，根据沉积旋回和岩石组合特征，可划分为三个岩段：（1）一段（C3t1）由砂质泥岩、泥岩及煤层组成，一般厚9.3512.20 m，平均10.65 m。自下而上为：黑色泥岩：含黄铁矿。厚1.535.50 m，平均4.02 m。3-2煤层：厚3.864.98 m，平均4.50 m，结构复杂,夹二层夹矸，上部夹矸变化大，一般0.321.10 m，下部夹矸变化小，一般0.220.42 m。灰黄灰黑色泥岩或粉砂质泥岩：质较软，顶部为12号煤层或炭质泥岩，煤层一般小于0.80 m，煤质较差。本层厚度一般1.902.60 m，平均2.20 m。（2）二段（C3t2）由砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩及23层煤组成，以色深粒细，逆粒序为特征，一般厚30.2536.68 m，平均34.65 m。自下而上为：K4灰岩：灰色含生物碎屑泥岩或灰岩，厚1.01.50 m，平均1.21 m。深灰色泥岩或粉砂质泥岩、细砂岩：呈互层状，局部有K4下灰岩，厚6.6910.10 m，平均9.89 m，中部和顶部各夹一层薄煤：中部为11号煤层，不稳定不可采，厚00.25 m，K3灰岩：为绿灰色含生物碎屑及燧石团块灰岩，坚硬、性脆、厚2.993.70 m，平均3.38 m。下部为绿灰色泥岩或粉砂质砂岩，上部为灰色泥质灰岩：厚9.1011.60 m，平均10.85 m。中部夹不稳定10号薄煤层，煤厚0.350.50 m。顶部为9号煤层，不稳定不可采，厚00.33 m。K2灰岩：为深灰色厚层状含生物碎屑灰岩，顶部常为灰色泥质灰岩，含黑色燧石条带，厚8.409.80 m，平均9.36 m。（3）三段（C3t3）由砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、煤及灰岩组成，厚41.4449.84 m，一般47.30 m。自下而上为：浅灰灰黄色粉砂岩质泥岩、泥岩：厚3.845.69 m，平均5.50 m。K6灰岩：灰黑色燧石灰岩或燧石层：厚0.360.51 m，平均0.45 m。浅灰灰黄色泥岩夹薄煤层状细砂岩：7.858.05 m，平均7.98 m，顶部夹不稳定的8号薄煤层，厚00.60 m。K5灰岩：为深灰色厚层状生物碎屑泥晶灰岩，含生物碎屑及燧石条带，厚4.706.90 m，平均6.00 m。深灰色泥岩、粉砂质夹细砂岩：含植物化石，厚8.5510.3 m，平均9.50 m顶部为7号薄煤层，厚00.06 m。上部灰色薄层细砂岩、粉砂岩，相变为灰色汾砂质泥岩、泥岩，下部为粉砂质岩、泥岩，顶部为6号薄煤层，厚00.26 m。深灰色泥岩、粉砂质泥岩：含植物化石，中上部夹薄层细砂岩，厚5.048.39 m，平均6.24 m，顶部为5号薄煤线，厚00.28 m。4号煤：厚3.005.20 m,平均4.60 m，俗称黄煤，位于本组下部，亮煤、镜煤为主，见条带状结构。灰黑色泥岩、粉砂质泥岩互层：局部夹细砂岩，一般厚1.756.20 m，平均3.60 m。4二叠系下统山西组（P1S）为三角洲平原沉积。本组连续沉积于太原组地层之上，主要由灰黑浅灰色泥岩、砂质岩、泥质细砂岩、灰白色中、细粒岩及煤层组成。厚约48.60 m。中、东部地区大部已被剥蚀。底部以K7砂岩与太原组分界。根据岩性特征自下而上可分两个岩性段：（1）一段（P1S1）由泥质细砂岩、泥岩及煤层组成，厚23.10 m。自下而上为：K7砂岩：为浅灰色泥质细砂岩，厚2.003.20 m，平均2.60 m。浅灰灰色泥岩，局部夹泥质细砂岩，均厚10.50 m。3号煤：黑色，光亮型亮煤为主，结构简单，厚5.007.00 m，平均6.00 m。为全区稳定可采煤层。灰黑色泥岩：含植物化石碎片，厚2.558.10 m，平均5.20 m。（2）二段（P1S2）主要岩性为砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及薄煤层组成。厚23.5 m，自下而上为：灰白色细中粒岩悄石英砂岩：厚2.2016.20 m，平均9.20 m。灰黑色泥质粉砂岩与粉砂质泥岩：厚2.5017.30 m，平均8.10 m。底部含不稳定的2号薄煤层，厚00.05 m。深灰色粉砂质泥岩：局部为细砂岩。厚1.003.00 m，平均2.70 m。顶部为1号煤层，厚00.30 m。深灰色含炭质泥岩：见植物化石碎片，厚08.50 m，平均3.65 m。5二叠系下统下石盒子组（P1X）为一套河流相沉积岩系。连续沉积于山西组地层之上，出露厚66.27 m，主要由灰绿深灰色细砂岩与灰白色中粒砂岩组成。底部发育一层1.007.50 m的中粒岩屑石英砂岩，风化后成同心圆结构，与山西分界。6第三系上新统静乐组（N2j）主要由灰色细砂岩组成，还有部分石英砂岩，含铁质薄膜，厚18.3569.35 m，平均48.60 m，不整合于基岩之上。7第四系中更新统离石组（Q2l）主要为浅红色亚粘土组成，含钙质结核，厚26.9532.90 m，平均30.20 m，平行不整合于静乐组之上。8第四系上更新统离石组（Q3m）主要由黄色亚砂土、砖红色粘土、粘土夹灰白色钙质结核层，不整合覆盖于各时代地层之上，厚0400.00 m，平均20.0 m。地质钻孔柱状图如图1-2所示。三 地质构造受区域地质构造的控制和影响，矿区内的地层总体走向东部为近东西，西部为北东，煤层倾角为2026,本设计的计算中统一按23计算，矿区内有断层三条，其正断层延伸均不足70 m，井下均未见，不再赘述。另外，在矿区东南部井下见三个陷落柱。除此之外，未发现其它地质构造。综述井田构造属简单类。陷落柱：位于矿区东南部，均为巷道内所见，地面被黄土覆盖，因此未推至地表。陷落柱以3号煤层底板为准，推至13号煤层，X1陷落柱位于主井西南，长轴约30 m，短轴约20 m；X2陷落柱位于主井南侧，长轴约33 m，短轴约25m；X3陷落柱位于见煤点东南，长轴约115 m，短轴约95 m图1-2 地质钻孔柱状图四 煤层及煤质本区的含煤地层主要为石炭系上统某组和二叠系下统山西组，含煤地层总厚140.20 m，含煤13层，煤层总厚17.70 m，含煤系数12.6%，可采煤层3层，总厚15.20 m，含煤系数10.8%。某组厚91.60 m，含煤10层，总厚11.50 m，含煤系数12.6%，其中4号煤稳定可采，厚4.60 m，含煤系数5.0%；5号煤层较稳定，局部可采，13号煤层稳定可采，厚4.5m，含煤系数4.9%，6号、7号、8号为极不稳定不可采煤层。9号、10号、11号、12号等煤层为较稳定不可采煤层。山西组地层总厚为48.60 m，共含煤3层，煤层总厚度6.2 m，含煤系数12.8%，其中3号煤为稳定可采，平均6.00 m，含煤系数12.7%，其他号煤为不稳定不可采煤层。区内含煤层地层沉积稳定，岩性组合特征及物性规律明显，标志层及煤层特征明显，变化规律清晰，为煤层对比提供了可靠的依据。主要标志层有K2、K3、K4、K5、K6等几层灰岩及K7、K8砂岩。各标志层层间距稳定，煤层对比准确可靠。1 3#煤层3#煤层位于二叠系山西组下部，上距2#煤层底约20 m，下距某组砂岩顶约13 m，煤层顶板为泥岩，上距K7灰岩3.60 m左右，底板为灰黑色泥岩或粉砂质泥岩，厚6.00 m左右，为区内稳定可采煤层。2 4#煤层位于某组上部泥沙岩之上，上距3#煤层底板约16.70 m,下距5#煤层顶板底约1.22 m（由于5号煤层储量太少所以不打算开采），煤层厚度5.203.00 m，平均厚4.60 m，煤层结构简单,不含夹矸,顶板一般为泥岩，厚3.00 m左右，局部为细砂岩或粉砂岩,底板为泥岩或砂岩泥岩，厚约2.00 m，矿区内除局部地段煤层弱氧化外,基本稳定可采。3. 13#煤层位于某组下部黑泥沙岩之上，上距4#煤层底板约78.70 m,煤层平均厚4.50 m，煤层结构简单,不含夹矸,顶板一般为泥岩，厚3.00 m左右，局部为细砂岩或粉砂岩,底板为泥岩或砂岩泥岩，厚约2.00 m，矿区内除局部地段煤层弱氧化外,基本稳定可采。对于煤质特征简单描述如下：1. 3#煤层宏观煤岩特征：为黑色灰黑色，以亮煤和镜煤为主，金属玻璃光泽，断口为贝壳状及阶梯状，内生裂隙发育，条带状结构，层状构造，质较坚硬，多为块状，偶见黄铁矿2. 4#煤层宏观煤岩特征：为黑色灰黑色，半亮光亮型煤，似金属光泽，条带状结构，粒状、阶梯状断口为主，贝壳状次之，条痕为灰黑色，裂隙较为发育，常见黄铁矿充填。3. 13#煤层宏观煤岩特征：为黑色灰黑色，半亮光亮型煤，似金属光泽，条带状结构，粒状、阶梯状断口为主，贝壳状次之，条痕为灰黑色，裂隙较为发育，常见黄铁矿充填。其中3#、4#煤层间距较近，13#煤层暂时不做研究。煤质见表1-1。表1-1 煤质分析表煤层编号煤样工业分析全硫(%)St.d各硫(%)MadAdVdafSs.dSp.d4#原煤3.3718.3813.122.980.0140.69精煤1.246.014.763#原煤2.4411.518.092.460.00960.88精煤0.609.507.60五 瓦斯、煤尘及煤的自燃1.瓦斯本区钻孔中煤芯煤样几乎测不到瓦斯，可据邻近矿井瓦斯监测，3号瓦斯含量较高，4号煤层中瓦斯含量非常高，为煤与瓦斯突出煤层。瓦斯成分以CO2为主。区内及邻区目前未发生过瓦斯涌出式爆炸事故，综合分析本区应属高瓦斯矿区。瓦斯相对涌出量: 3#煤层9.0 m3/t，4#煤层10.4 m3/t。2.煤层及煤的自燃经煤质检验报告，根据邻矿煤层点燃试验资料， 3号煤层为不易自燃煤层，4号煤层为不自燃煤层。3地温和地压本井田地温、地压为常温常压区。4煤层顶底板岩性特征据某煤矿研究调查资料，煤层顶底板岩石物理力学试验样试验结果评述如下：4#煤层顶板为黑泥岩，一般不易冒落，厚5.20m，放顶困难。底板为泥岩或铝土泥岩，属稳定性较差的岩层。3#煤层顶底板岩性为：（1）伪顶：为黑色薄层状泥岩，厚00.3 m，水平层理发育，含大量完整植物化石，质软，易随煤层开采冒落。（2）直接顶：常为一层2 m左右厚的深灰色细粒砂岩。质坚硬，一般不随煤层开采冒落。但直接顶节理较发育，开采时要加强管理，严防冒顶事故。（3）老顶：为K砂岩，灰白色、中厚层状中、细粒砂岩，钙质胶结，分选性好，含泥岩包体，斜层理，层面上具丰富的黑色岩屑及煤屑，裂隙不发育，厚4.1817.47 m，一般8 m左右。（4）底板：为灰黑色砂质泥岩和砂岩互层，含植物根茎化石及煤屑，一般不易底鼓，厚2m左右。第四节 井田水文地质特征一 区域水文地质概况某煤矿地区为隐伏岩溶区，位于口泉域岩溶地下水系统的中部补给径流区。整个口泉域面积约2122 km2。岩溶水盆地的形态与边界明显地受构造控制，受晋北西山字型构造控制，南部地层走向东西，倾向北西，西南部地层转向北西走向，倾向东北，形成向北敞开的簸萁形汇水构造。总的来说，岩溶水盆地的南边界为地层隔水边界；西边界为地形地下分水岭；东边界中段为断层隔水边界，南段为地形地下分水岭，北段高平以西有部分地下水侧向补给，北边界为奥灰深埋区，为相对隔水边界。岩溶水盆地中的地下水受边界及水动力条件控制，地下水由东西两侧及北部向中部沁河河谷汇集，然后向南运动，受到泉域南部隔水边界阻挡，形成地下蕹水面出露地表，逐层排泄，其中出露于中奥陶统可溶岩中的泉水流量占整个排泄带流量的90%，构成区域岩溶水排泄带。口泉岩溶水盆地为多层含水系统，上部为中奥陶统灰岩含水层，下部为中寒武统灰岩含水层。中南部沁河两侧灰岩裸露分布区是岩溶水盆地地下水补给区，北部砂岩分布区地表径流呈线状渗漏补给岩溶地下水，另外沁河干流作为外来水源对区内地下水补给也有重要意义。煤系地层主要分布于区域北部，砂岩及薄层灰岩含水层组由于埋葳深，裂隙不甚发育，况且地形山高坡陡，沟谷发育，浅层裂隙水多以地表径流或在地形低洼处以泉水出露并汇入地表径流，属富水性弱含水层组。松散岩类孔隙含水层组由砂、砾石层组成，主要沿沁河、长河河谷地带及其支流地段分布，由于接受河水渗漏补给，富水性较强，而远离河谷地带的隐伏岩溶区，孔隙含水层组属富水性弱含水层组。二 矿井充水条件某煤矿位于口泉域岩溶地下水系统的东北部，为浅埋藏型隐伏岩溶区，矿区外东北部有中奥陶统灰岩小面积出露，接受降水入渗补给。矿区内施工813号水文地质孔，对山西组砂岩及某组灰岩进行了抽水试验。现结合813号水文地质孔及大阳井田水文地质资料论述矿区水文地质条件。1含水层（1）中奥陶统碳酸盐岩含水层组据区域水文地质资料，峰峰组灰岩含水层岩溶裂隙较发育，但富水性较差，上、下刘家沟组灰岩含水层是主要富水含水层，据大阳井田水文地质资料推测本区奥灰水位埋深约300 m，水位标高约66 0 m，为HSCM型水，由于奥灰岩溶水水位埋藏深，开采奥灰岩溶水很困难。（2）某组层间薄层灰岩裂隙岩溶含水层组该含水层主要由K2、K3、K4、K5灰岩组成，K2灰岩是直接充水含水层，K2灰岩厚度约9 m，据相邻孔抽水试验资料，某组灰岩水位标高782.10 m，钻孔单位涌水量0.00044 L/sm，渗透系数0.000310.003 m/d，属富水性弱含水层组。（3）碎屑岩类砂岩裂隙含水层组该含水层组主要由基岩风化壳、K8、K9砂岩及4号煤层顶板砂岩组成，K8砂岩是主要充水含水层，据813号钻孔抽水试验资料，该含水层组裂隙水水位标高838.76 m，单位涌水量0.00042 L/sm，渗透系数0.0051 m/d，属富水性弱含水层组。（4）第四系松散岩类砂砾石孔隙含水层组松散岩类孔隙水主要分布于河沟谷地带，主要含水介质为砂砾石层，地下水受降水季节影响较大，可就近开采孔隙水解决部分用水需求。2隔水层（1）12号煤以下及本溪组隔水层组主要由铝土泥岩、泥岩及砂质泥岩组成，地层厚约15 m，其中铝质泥岩厚4 m左右，构造裂隙不发育，隔水性能良好，构成奥灰含水层的直接隔水顶板。（2）各标志层（砂岩及灰岩）沉积厚度稳定，其间沉积的泥岩、砂质泥岩也稳定，构造裂 隙不发育，钻进中冲洗液消耗量小，构成各含水层良好的隔水层组。三 井田水文地质类型及充水因素分析综上所述，井田各含水层富水性弱，接受补给条件差，其间又有良好的隔水层阻隔，在无导水构造沟通的情况下，各含水层间一般无水力联系，总体上井田水文地质条件简单。4#煤层的直接充水含水层砂岩和3#煤层顶板细粒砂岩，砂岩构造裂隙较发育，但砂岩富水性弱，且地表径流条件好，接受补给条件有限，奥灰岩溶水水位标高低于4#煤层底板标高，一般无水害威胁，矿井涌水受季节变化明显，在雨季要注意回填地面塌陷，减少降水和河水涌入矿井造成水害威胁。四 矿井涌水量预计本井田水文地质条件简单，通过比拟法计算矿井生产能力为210 万t/a时予计正常涌水量为300 m3/d，最大涌水量为600 m3/d。第 71 页 共 71 页第二章 井田开拓第一节 井田境界及可采储量一 井田境界某煤矿位于某市西南南郊区境内，根据山西省国土资源厅2003年8月29日晋矿采划字2003130号划定矿区范围批复及2004年12月颁发的1400000421584号采矿许可证，某煤矿3#、4#煤层井田范围由以下6点坐标连线确定。表2-1 井田拐点坐标坐标带边界拐点号X（纬距）Y（经距）26带13954607384088492395373738408822339537783840750043953950384075065395396538407006639546633840702720带139559701968032323955100196803233395510019679000439552721967900053955272196785006395597019678500井田东西走向长4.8km，南北倾斜宽2.00 km，井田面积9.60 km2，另外周边还有一个小村落，扣除0.25 km2实际井田可开采面积9.85 km2。二 矿井设计储量1.矿井工业储量计算根据某煤矿设计委托要求和地质报告提供的资料情况，储量有3#和4#及13#三个煤层。其他煤层本次设计暂不计算其储量。储量计算工业指标按煤炭资源地质勘探规范中关于化工、动力用煤的标准确定。Zg=式中：Zg-矿井工业储量，t； Si-计算块段的平均走向长度，m； Li-计算块段的平均倾斜长度，m； Mi-计算块段的平均煤厚，m；4#煤4.60m，3#煤：6.00 m，13#煤4.50m。r-煤的容重，t/m3，根据一些条件r取1.40 t/m3；经计算，矿井三个煤层地质储量共为Zg=2.02944108t。2.矿井设计储量矿井设计储量计算方法：矿井工业储量减去井田边界、断层、陷落柱、村庄等永久煤柱。井田境界煤柱按20 m宽留设；村庄、公路等保安煤柱均是以20m留出保护等级围护带宽度，估算全部煤柱损失约占工业储量的5%。经计算，矿井3、4及13号煤设计储量共为1.927968108t。3.可采储量计算 矿井可采储量可用下式计算：Zk=（Zg-P）C式中：Zk-可采储量，t；P-固定煤柱损失，t；固定煤柱损失系指为保护工业广场、井筒、建筑物、铁路、超高压输电线路等而留的保护煤柱，以及为了安全生产而留设的井田边界、断层、河流、湖泊等隔离煤柱；本次设计中经查究资料，固定煤柱损失约为10147200t C-采区回采率，这里取85% 经计算Zk=1.638773108t其中3号煤层可采储量6.5117107t，4号煤层可采储量4.9923107t，13号煤层4.8837107t。第二节 矿井设计生产能力及服务年限一 设计生产能力与工作制度根据某煤矿委托要求，结合井田储量及煤层埋藏深度、煤层赋存条件、装备水平、煤炭外运条件和市场需求等因素，综合确定矿井设计生产能力为210万t/a。矿井设计年工作日为330天，每日三班作业，两班生产，一班检修准备，日净提升时间16 h。二 设计服务年限矿井服务年限按下式计算：TZK /（AK）式中：T矿井设计服务年限，a；ZK矿井设计可采储量，1.638773108t；A矿井设计生产能力，210 万t/a；K储备备用系数，（一般取1.2-1.4，地质条件简单的可取小值，在此取1.3）。则：T1.638773108/（2101.3）=60.028a 。经计算：某煤矿的服务年限为：60.028 a，其中3#煤层服务年限23.852 a，4#煤层服务年限18.287 a，13#煤层服务年限17.889 a。三 井田再划分1.阶段划分和开采水平设置根据井田条件和煤炭工业设计规范的有关规定，本井田可划分为23个阶段，设置13个开采水平。由于井田走向长4.8 km，倾斜长2km，又煤层倾角为23，故可将井田划分为三个阶段，阶段斜长分别为700m，700m，600m。阶段内采用采区式准备方式，每个阶段沿走向划分为2个走向长度为2370m的采区，每个采区又划分为3个区段。采区开采顺序：一、二采区同采，先采3#煤层，再采4#煤层，13#煤层等采完前两层再延伸开采。2.阶段和开采水平参数(1) 水平垂高： 700 sin23= 273.5 m （2) 水平服务年限：60.028 /2 = 30.014a(3) 采区服务年限：开采水平内每翼一个采区生产，矿井由两个采区同采保证产量。30.014/2=15.007a(4) 区段数目及区段斜长 每个阶段划分为3个区段,前两个阶段区段斜长为670/3=223m,第三个阶段区段斜长为570/3=190m第三节 开拓方式某煤矿可开采3#、4#、13#三层煤层，设计为一对立井开拓，建井一年后可投产。3#煤层储量较丰，3#与4#煤层相距较近，但由于4#煤层是瓦斯突出煤层，要先进行瓦斯抽放。所以先开采3#煤层，开采完后再采4#煤层，而13#煤层与可待前两层开采结束后延伸立井而进行开采。一 井田开拓的技术原则及影响因素1根据煤层赋存状况及地面条件，并结合矿井建设规模综合考虑，本次设计按单水平一井两面进行生产；2提高矿井开采机械化程度、主运输胶带化、减人增效、降低工人劳动强度、提高全员效率。3简化工业场地布置、尽量减少购地。4先采3#煤层，再采4#煤层，延伸再采13#煤层。5尽量减少压煤，提高煤炭资源回收率。6影响井田开拓的主要因素是1#不可开采煤层和地面条件。二 井筒位置及工业场地根据地面地形、水电路等条件，工业场地选定在井田中央东南方向约200 m，利用外运道路东侧的台地。该场地有以下优点：1在外运道路旁边，煤炭外运及进出材料方便；2水电供应简单易行；3工业场地周围无村庄，受外界影响小；4井筒位于井田中部，利于矿井开拓；5井下初期采区选择更为灵活，有利于首先开采条件更好、储量丰富可靠的东一盘区。三 开拓方式及比较选择根据井田开拓的技术原则，结合3#、4#煤层的赋存条件、工业场地位置、矿井生产能力及装备水平等因素，开拓设计提出以下两个方案：方案一（立井开拓方案）：在工业场地内布置四个立井，分别作为主井（兼进风）、副井（兼进风）和两个回风井；四个井筒一次做至4#煤层。在主井井底布置煤仓、装载硐室、清理洒煤巷道等工程设施，其中煤仓上口在3#煤层，装载硐室在3#、4#煤层之间的岩层中，清理洒煤巷道在4#煤层。在副井井底布置4#煤层井底车场以及有关硐室等工程设施，其中中央泵房变电所、水仓及消防材料库布置在4#煤层。四个井筒在4#煤层贯通并形成系统后，平行矿井边界在4#煤层底板的岩层中布置三条开拓大巷，其中一条为胶带兼进风巷，一条为轨道兼回风巷，另外一条为专用回风巷。在开拓大巷两侧直接布置长壁综采工作面开采4#煤层； 4#煤层胶带大巷通过转载溜子联络巷接煤仓上口，连接到3#煤层胶带大巷通过胶带斜巷、转载溜子联络巷接煤仓上口。全井田4#煤层以南北胶带大巷、轨道大巷及矿井西部断层为界划分为2个采区，3#煤层划分为2个采区。开拓方式见图2-1方案二（斜井开拓方案）：在工业场地内布置一对斜井，分别做为主斜井（兼进风）、副斜井（兼进风）和两回风立井；四个井筒一次做至3#煤层，在主斜井井底布置煤仓、装载硐室、清理洒煤巷道等工程设施，其中煤仓上口在4#煤层，装载硐室在3#煤层顶板，清理洒煤巷道在3#煤层。在副斜井井底布置3#煤层井底车场以及有关硐室等工程设施，其中中央泵房变电所、水仓及消防材料库布置在3#煤层。三个井筒在4#煤层贯通并形成系统后，平行矿井边界在4#煤层底板的岩层中布置三条开拓大巷，其中一条为胶带兼进风巷，一条为轨道兼回风巷，另外一条为专用回风巷。在开拓大巷两侧直接布置长壁综采工作面开采4#煤层； 4#煤层胶带大巷通过转载溜子联络巷接煤仓上口，连接到3#煤层胶带大巷通过胶带斜巷、转载溜子联络巷接煤仓上口。全井田4号煤层以南北胶带大巷、轨道大巷及矿井西部断层为界划分为2个采区，3号煤层划分为2个采区。开拓方式见图2-2。上述两个方案的分析比较见下表：表2-2 立井开拓方案比较表方案方案一（立井开拓）方案二（斜井开拓）优点1. 工业场地占地少；2. 工业场地及井巷煤柱范围小，提高了煤炭资源回收率；3. 煤炭运输流畅，无反向运输。4. 井筒位于井田中央，两翼均衡。1. 井筒施工难度较小；2. 提升系统较简单。缺点1. 井筒施工较难2. 提升系统较复杂。1. 工业场地占地较多；山顶交通运输不便2. 工业场地及井巷煤柱范围较大，降低了煤炭资源回收率；3. 开采西翼时，煤炭运输存在反向运输。4. 井筒落底较偏，两翼不均衡。图2-1 立井开拓方式图2-2 斜井开拓方式本着长远利益、运输方便，减少压煤、提高煤炭资源回收率、提高矿井综合效益的原则，方案一提升、排水工作环节少、人员上下较方便。设计推荐选用方案一。第三章 采煤方法和采区巷道布置本章主要内容为：采煤方法选择，采煤机械、支护设备选择及其主要特性参数，主要巷断面形状、道断面积、支护方式设计，采区巷道布置及回采工艺，采区上部、中部、下部车场选择。第一节 采煤方法及设备选型一 采煤方法选择由于矿井各个煤层赋存条件较好，煤层厚度适中，倾角较小，一般20至26之间，顶底板均属中等坚硬岩石，较易管理，加之井田地质构造简单，适合于机械化集中开采。根据各煤层的赋存条件和目前开采技术条件及管理水平,3#煤层采用综合机械化放顶煤一次采全高，采4m，放2m，全部跨落法管理顶板。二 回采工作面布置及采空区处理结合本矿煤层赋存条件，及大型煤矿开采技术水平，确定前两个阶段工作面长度为223m，第三阶段工作面长度为190m，采高为一次采全高。由于是综合机械化采煤，又根据煤层顶板岩层的性质（直接顶的厚度较大，且强度为23），故采空区处理采用全部垮落法处理。三 采场支护方式由于是综合放顶采煤，故采场支护方式选用掩护式液压支架，支架型号见下表3-1 采煤机与液压支架型号表。表31 采煤机与液压支架型号表煤层采煤机型号单位数量液压支架型号3号煤层MG375-GW台2ZYX3400/23/45ZYX3400/23/45液压支架的主要特征：支撑高度：2.34.5m；适用条件：煤层厚度4.5 m，煤层倾角25；工作阻力：3600 kN；初撑力：2608 kN；外形尺寸：547014302500（长宽高，单位：mm）操作方式：邻架；1.工作面布置及回采参数：（1）工作面个数根据3、4号煤层赋存条件，设计开采3号煤层时布置2个综采工作面，2个掘进面。（2）回采参数3号煤层：回采工作面长度223m，采高6 m。循环进度0.6 m。顶板支护为了3-4排管理，柱距0.6 m，排距1.0 m，三八制作业，边采边准，年工作日为330天。（3）工作面产量计算：3号煤，Q采=330 L h r a b c n =33022361.400.640.830.82=100.97（万t/a）式中：330年工作日； L工作面长度，233 m； h工作面采高，6m； r煤的容重，1.40 t/m3； a循环进度，0.6m； b循环个数，4个； c工作面回采率，0.83； n正规循环率，0.82。矿井达产时，布置2个回采工作面，回采生产能力为：100.97万t/a，加上10的掘进煤，2（100.97+100.9710）222. 134万t/a,可保证矿井210万t/a生产能力。四 运输方式采面采用刮板式输送机，区段运输巷用胶带输送机，运输上山用胶带输送机。主运输系统为：工作面回采煤工作面溜子顺槽胶带大巷皮带井底煤仓主立井井底定量装载设备主立井箕斗提升到地面地面筛分系统处理。另外还有辅助运输，大巷运输采用蓄电电机车，矿车类型选用3t底卸式矿车。矸石运输：掘进面人工装矸轨道大巷井底进回风联络巷井底车场副立井罐笼提升到地面。材料运输：材料车副立井罐笼井底车场井底进回风联络巷轨道大巷回风顺槽工作面。五 采煤机选择采煤机选用双滚筒采煤机，割煤方式为双向割煤，往返两刀。各煤层采煤机型号及数量如表3-1。采煤机的主要特征如下：1. MG375-GW采高：2.34.5m；煤层倾角：35；截深：630 mm；滚筒直径：2.3m；牵引力：500kN；牵引速度：06.1m/min；控顶距：22502450 mm；2. MG375-AW采高：1.52.6m；煤层倾角：35；截深：630 mm；滚筒直径：1.3m；牵引力：500kN；牵引速度：06.1m/min；控顶距：22002450 mm；采煤机的主要参数包括：实际生产率、截深、滚筒直径、机面高度、采高、调高范围、卧底量、牵引速度、牵引力、滚筒转速以及装机功率等。 采煤机的生产率：Qm120HBV (th)式中 H采高，6m；B截深，0.60m；V给定条件下最大可能的牵引速度，1.5mmin；煤的实体密度，取1.40 tm3；Qm60HBV (th) 6060.601.51.40453.6(th)采煤机的实际生产率QsQmK(th)式中 K采煤机工作时间利用系数，按统计资料取0.5 ；QsQmK453.60.5226.8(th) 226.8(th)198.86(th)采煤机的实际生产率可以满足工作面生产能力的要求。截深B ：截深是采煤机一次循环的推进量，即一次截割的深度。为充分利用煤的压张效应，采用截深为0.60m，采煤机滚筒宽度为0.63m。滚筒直径D：3煤层较均匀，选取采煤机滚筒直径直接选取：选取滚筒直径为3m。采煤机截割电机功率：用单位能耗法确定采煤机的消耗功率 N 60BHVHW3.6（KW）式中B截深，0.6m； H采高，6m； V牵引速度，1.5m/min； HW采煤单位能耗，3.3MJ/m3；N 60BHVHW3.6（KW）600.661.53.33.6 297（KW）考虑功率储备，采煤机的装机功率应为N dKN（KW） 式中K 功率储备系数，一般为1.21.3，取1.3；N dKN（KW） 1.3297386.1（KW）根据计算结果，可以选取采煤机截割电机功率4100 KW。采煤机机身高度要满足最大采高6m及卧底量的需要，要求小于1.0 m。采煤机卧底量要求大于200 mm。采煤机的最大牵引速度要求大于5 m/min。采煤机的最大牵引力要求大于240KN。采煤机的滚筒转速要求小于60 rpm。采煤机的灭尘，要求有内外喷雾系统。根据采煤机选型结论，综合考虑矿井以后发展，适应综合机械化采煤的要求，推荐采煤机最好选用功率400KW以上的截割电机，功率100KW以上的牵引电机。选用采煤机机型：MG375-GW型,总功率386.1KW。采用无链液压牵引技术。采煤机主要技术参数如下： 表3-2 采煤机主要技术参数采高范围2.34.5m牵引功率40 KW煤层倾角35截割电机型号YBCS132煤层硬度f3截割功率2 132 KW机面高度730 mm电压6601140 V截深630、800 mm调高方式液压调高滚筒直径900、1000、1200 mm最大牵引力196 KN两摇臂回转中心距3810 mm牵引速度06.1mmim卧底量60、110、160、210 mm灭尘方式内、外喷舞牵引方式液压无链牵引（摆线轮一销排）滚筒转速75.62、66.15牵引电机型号YBQYS240整机重量14 t六 工作面刮板输送机选型工作面刮板运输机的输送能力应大于采煤机最大生产能力，一般取1.2 倍。工作面刮板输送机的结构形式及附件必须能与采煤机的结构相匹配。1.运输生产能力计算：Q3600 FV（t/h）式中F刮板输送机溜槽中货载最大横断面积0.131 m2；货载装满系数，按使用经验取0.7；货载的散集容重，查表取0.9 t/m3； V刮板链运行速度为1 m/s；刮板运输机的小时运输能力为 Q3600FV 36000.1310.70.91 297.108（t/h） 297.108（t/h）226.8（t/h）1.311.2 刮板运输机的输送能力满足工作面采煤机1.2倍的最大生产能力。2.运行阻力和电动机功率计算： 刮板运输机承载段运动阻力为 W重（qw+q0w）Lcos+（q+q0）Lsim 刮板运输机空载段运动阻力为 W空q0L（wcossin） 式中L刮板运输机铺设长度223 m； 刮板运输机安装倾角最大23； q运输机上单位长度货载重量0.1310.9117.9 kg； q0刮板链单位长度重量18.8 kg； w货载在溜槽中的移动阻力系数0.7； w刮板链在溜槽中的移动阻力系数0.3； W重（qw+q0w）Lcos