煤矿设计图样本毕业设计.doc

辽宁工程技术大学成人教育学院毕业设计（论文）煤矿设计图样本毕业设计1.矿区概述及井田特征1.1矿区概述1.1.1地理位置五龙煤矿位于阜新市西南10公里处，阜新煤田的中部，井田东为海州立井和海州露天矿，西至F2断层，南至煤层最低可采边界线，北至100米标高线。其行政区域属于阜新市所辖。1.1.2 交通状况五龙煤矿东北距阜新火车站3.5km，有矿区专用线与新义铁路线连接，西北5km处有锦阜公路通过，交通比较便利，1.1.3 自然地理1）矿区地形、地貌五龙矿地表呈丘陵构造，地面标高为+173.5 m。总的趋势是东高西低，南高北低。井田内无较大地表水系，对本井影响较小。2）矿区的气候、雨期及降雨量本区属大陆干旱气候，蒸发量大，降水量小，夏季短而干燥，冬季漫长。年平均气温-3.3，最低气温-46.7，最高气温+36.5。月平均降雨量为60.8mm，最小降雨量为37.3mm，最大降雨量为178.5mm。月平均蒸发量99.1mm，一月份最小为4.3mm，五月份最大为258.3mm。3） 矿区的风速、风向及冻结期、冻结深度年平均风速2.9m/S，最大风速为23m/S。夏季多东北风，冬季多为西北风。降雪期为每年12月份至次年2月中旬。冻结期为每年11月中旬至次年3月末，冻结深度在3m以下，并有岛状永久冻土层存在。1.2矿井地质概况五龙矿区内构造比较简单，经钻探、物探证实，共有九条断裂。这些断裂分别属于近乎走向的北东东（F1、F2、F4、F5、F6、F9）组和斜交走向的北西西（F3、F7、F8）组，其力学性质皆属于张扭性。煤系地层共含煤21层，煤层总厚43.03m。可采及局部可采煤17层，其中全区发育稳定可采煤层有25#、27#、30#、36#层，全区发育较稳定煤层有28#层下、29#层。煤层走向北40o80o 东，向西北倾斜，倾角变化较大，浅部16o22o ，深部0o3o，呈单斜构造，煤层深部被F2断层所切割。第四系地层为弱含水层，主要含水层是煤系风化带风化裂隙含水层；次要含水层为风化带下承压含水层，该地层中厚层泥岩为良好隔水层。风化带含水层在全区发育，含水层厚度为28.844m，平均35.76m。本区风化带垂深15m、斜长为50m，煤系风化带含水层与风化带下承压含水层有较密切的水力联系。区内无地表水，且第四系含水层不发育，地表与地下水联系不大。根据水文地质资料和近年来矿井的涌水情况分析，矿井生产时正常涌水量为208m3/h，最大333m3/h。1.3煤层赋存条件开采煤层群有三个可采煤层，赋存情况见下表：表13 煤层特征一览表Tab.1-3 Table of Coal bed features list煤层号煤层厚度（m）发育情况煤层间距（m）156全区发育1730248全区发育342全区发育 图1-1 综合柱状图 Fig.1-2 synthesis columnar figure2 井田境界及储量2.1 井田境界东北侧以21堪探线为界，西南侧以30号堪探线为界，东部和西部均以+250等高线为界。井田走向近似东西方向，平均走向长约4.3km，倾斜方向近似南北，平均宽度约3.9km，井田面积约16.6km2。2.2 井田储量2.2.1井田的工业储量矿井的工业储量：勘探地质报告中提供的能利用储量中的A、B、C三级储量。工业储量的计算：则该井田的工业储量 ZG=MSR =14.6166000001.4 =3.39亿吨式中： Z 矿井的工业储量，t M 煤层的厚度之和，m S 井田面积，m r 煤的容重，r=1.4 t/m其中1煤储量：5.6166000001.4=1.30亿吨2煤储量：4.8166000001.4=1.12亿吨3煤储量：4.2166000001.4=0.97亿吨2.2.2矿井的永久煤柱损失总计永久煤柱损失：井田南部、北部、西部和东部各留设30米边界保护煤柱：Zy=301620914.61.4=993.94万吨2.2.3矿井的可采储量矿井的设计可采储量：是指矿井的设计储量减去工业广场保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱量后乘以采区回采率的储量。1)矿井工业广场保护煤柱损失：1号煤广场保护煤柱梯形损失：Z1=（922.4+925.7）9275.621.4=671.6吨2号煤工业广场保护煤柱梯形损失：Z2=（943.65+946.7）94724.81.4=601.5万吨3号煤工业广场保护煤柱梯形损失：Z3=（957+959.6）96024.21.4=541万吨工业广场保护煤柱损失量：Zg= Z1+ Z2+ Z3=671.6+601.5+541=1814.1万吨2)井田内阶段保护煤柱损失的计算本井田分两个阶段进行开采，留设阶段煤柱斜长为60米，故Zj=33456014.61.4=407.4万吨3) 井田的设计可采储量：式中：Z矿井可采储量 Zc矿井工业储量 P保护工业广场、井筒、井田境界等留置的永久煤柱损失量。 C采区采出率。中厚煤层不低于0.8，厚煤层不低于0.75。P= Zy+ Zg+ Zj=993.94+1814.1+407.4=3201.04所以，井田的设计可采储量：Z=(3.39-0.32) 0.75=2.29亿吨3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度3.1 矿井设计生产能力和服务年限3.1.1 矿井的产量一般情况下，对储量丰富、埋藏浅、构造简单、开采技术条件好的煤田，特别是冲击层厚、井筒深的煤田，宜建设大型骨干矿井；对储量分散、埋藏较浅、煤层较薄、地质条件较复杂的煤田，应建设中、小型矿井。一般的说，井型大，则生产集中、机械化程度高，劳动生产率高，生产成本降低。但是随着井型的扩大，矿井的基本建设投资也将增大。如果井田的储量相同，则井型越大，每采出一吨煤所分摊的基建投资也愈大。由于有一部分吨煤费用随着井型的增大而增大，而另一部分吨煤费用则随之减少。并且当矿井生产能力过小时，家大矿井生产能力能够降低吨煤总费用；相反，当矿井生产能力过大时，缩小矿井生产能力也能收到改善矿井经济效益的效果。因此，综合起来看，在经济上存在着吨煤费用最低的矿井合理生产能力的取值范围。根据设计任务书的要求，该矿设计年产量为1.5M t/a。其合理原因为：1、储量丰富煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。本井田内可采的煤层达到3层，保有工业储量为3.39亿吨，按照1.5Mt/a的生产能力，能够满足矿井服务年限的要求，而且投入少、效率高、成本低、效益好。2、开采技术条件好本井田煤层赋存稳定，煤层倾角小，结构简单，水文地质条件及地质构造简单，瓦斯含量井田内局部较高，按高瓦斯矿井设计，煤层结构单一，适宜综合机械化开采，可采煤层均为中厚煤层，适合高产高效工作面开采。3、建井及外运条件本井田内良好的煤层赋存条件为提高建井速度、缩短建井工期提供了良好的地质条件。井田有专用铁路与国有铁路接通。区内公路交通比较便利。4、具有先进的开采经验近年来，“高产高效”工艺在煤矿成产中有了很大发展，而且该工艺投入少、效率高、成本低、效益好、生产集中简单、开采技术基本趋于成熟。综上所述，由于矿井优越的条件及外部运输条件，有利于把本矿井建设成为一个高产高效矿井。矿井的生产能力为150万吨是可行的、合理的。3.1.2 服务年限矿井保有工业储量3.39亿吨，设计可采储量2.29亿吨，按1.5Mt/a的生产能力，考虑1.4的矿井储量备用系数，则T = Z/AK （3-1）其中T 矿井服务年限 （年）Z 井田设计可采储量 （万吨）A 矿井设计年产量 （万吨）K 矿井储量备用系数 K = 1.4 故 T = 22900/（2401.4） = 71年 3.1.3 矿井增产和减产期，产量增加的可能性 建井后，产量会出现增长，其可能性为： （1）因在设计中考虑90%的工作面正规循环率，投产后由于技术管理水平的提高，突破90%的循环率，故全矿产量会增大。 （2）矿井各个生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，迅速突破设计能力，提高了年产量。 （3）工作面的回采率提高，导致在相同的条件下，产量也会提高。 （4）带区地质构造简单，储量可靠，因此投产后有可靠的储量及较好的开采条件。3.2 矿井的工作制度根据煤炭工业设计规范，矿井设计工作日330天，采用“四六”工作制，即每天四班，其中三班采煤一班准备，采煤班工作6h，准备班工作6h，每天净提升16h。 关于本矿井设计生产能力的确定，本矿井设计产量150万吨。采用储量备用系数为1.4，矿井平均服务年限71年。4井田开拓井田开拓方式应根据矿井设计生产能力、地形地貌条件、煤层赋存条件、开采技术条件、装备条件、地面外部条件等因素，通过方案比较或是系统优化后确定。4.1井筒形式及井筒位置的确定4.1.1 确定开拓方式的主要依据1) 根据已批准的设计文件。2) 根据煤层赋存条件：在诸条件中，其中以煤层赋存深浅和冲击层的水文地质条件对开拓方式影响最大，一般煤层赋存深度不超过200m，冲击层厚不大于20m时，水文地质条件简单，多数采用斜井开拓。当煤层赋存深度达200m以上，用斜井或立井开拓要看具体分析，当深度大于500m或冲击层较厚，含水丰富时，绝大多数采用立井开拓。3) 根据技术装备。确定矿井开拓方式，必须充分考虑各个主要工艺系统的机械化装备水平。4) 根据井型大小和投资多少。5) 根据经济效果，初期投资、见效快、收益大。4.1.2 开拓方式的确定原则1) 贯彻执行有关煤炭工业的技术政策2 ，为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、 成 本低、效益高创造条件。 2) 合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件。3) 合理开发国家资源，减少煤炭损失。4) 必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定，要建立完善的通风系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道保持良好状态。5) 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，尽量采用新技术、新工艺,发展采煤机械化、综合机械化、自动化。4.1.3 井筒形式的选择 1) 井筒形式的选择根据井筒不同形式，可分为平硐、立井、斜井和混合式。依岭东矿煤层埋藏的特点，即本井田地势平坦，全区海拔在+680米，煤层倾角为0，陆相沉积，全隐蔽煤田，不具备平硐开拓条件。本井田内表土层不厚，井筒不需要特殊施工法，可以采用斜井开拓，由于煤层赋存在+200+250米之间，打斜井井筒较长，也可以考虑采用立井开拓，立井开拓的适应性强，斜井开拓的适应性差，斜井开拓和立井开拓互有利弊，究竟采用哪种开拓方式还需要进行一下比较。斜井与主井相比：井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单。一般无须大型提升设备，同类型的斜井提升系统绞车也较立井采用的绞车型号小，因而初期投资少，建井工期短。在多水平开采时，斜井的石门总长度比用立井井筒的施工比较方便，对生产的干少，我国研制和使用的新型强力胶带输送机，增加了斜井开拓的优越性，扩大了其应用范围。与立井相比，斜井的缺点是：在自然条件相同时，斜井比立井长得多，围岩不稳定时斜井井筒维护费用高；采用绞车提升时，提升速度较低，能力较小，钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用较高；当井田斜长较长时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力；由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大，有条件时可采用钻孔下管路排水供电，但要为此留设保安煤柱，增加煤柱损失；对生产能力较大的斜井，辅助提升的工作量很大，甚至增开副斜井。另外，斜井的通风线路较长，对瓦斯涌出量大的矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，还得另开专用进风或回风的立井，兼作辅助提升，当表土富含水的冲击层时，斜井井筒掘进技术复杂，有时难以实现。与斜井相比，立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制。立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，对井型特大的矿井，可采用大断面的立井井筒，装备两套提升设备；井筒断面很大，可满足大风量的要求，由于井筒短，通风阻力较小，对深井更为有利。通过以上技术上的分析,再者井田开拓方式应根据地质条件、井型、设备、施工条件、煤层赋存条件等因素综合考虑,方可确定。根据本设计井田属近水平煤层,煤层赋存较深,表土层较厚，水文地质条件简单等因素综合考虑，决定本设计井田的开拓方式采用立井开拓方式。2) 井筒位置的确定：井筒位置与井筒形式，用途是密切联系的，确定井筒位置是井田开拓的一个重要问题，合理的井筒位置应对井下开采有利,，井筒的开掘和使用安全可靠，且地面工业广场的布置合理，本设计井田采用立井井筒，选择井筒位置主要考虑以下几个方面的因素：a. 尽可能使井筒煤柱少压煤，地面工业广场要布置合理，少占良田。b.井筒位置要尽可能在井田储量中心或尽可能地靠近井田储量中心。c. 井筒位置的确定应首先考虑有利于第一水平的开采，并兼顾下水平的开采，以减少第一水平的工程量，加快建井速度，并保证第一水平有足够的服务年限。d. 为了使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难，以及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进及维护。e.有利于首采区布置在井筒附近的富煤块段，首采区应少迁村或不迁村。f. 水源、电源较近，矿井设在铁路专用线短，道路布置合理。本井田地面高差小，但井田边界不大规则，所以储量中心只能近似确定，经近似计算及综合考虑以上各因素，最后确定井筒的具体位置，见表 4-1，把井筒布置在这个位置，使两侧储量近似平衡，通风运输费用都比较低。 表 4-1 井筒断面及位置Tab.4-1 Well chamber parameter list井筒名称井筒用途净断面积(m2)井筒长(m)井口位置坐标（经纬坐标）主立井提煤进风33.1758156780，5474280副立井运料、运矸进风、运人50.2452356710，5474304风 井回风兼作安全出口23.7549456658，5474117主井、副井井筒及其装备技术特征见图4-1，图4-2。风井井筒及其装备技术特征见图4-3；主井、副井、风井井筒具体位置见开拓图平剖面图。图 4-1 主井断面及其装备技术Fig.4-1 Main well sectional drawing井筒特征：井型 150万吨 井筒直径 6.5米 提升容器 一对16吨多绳箕斗 罐道规格 方型钢管2002008.0 矩形钢管 2001408.3 副井断面图4-2 副井断面 Fig 4-2 Vice-well sectional drawing 井筒特征：井型150万吨 井筒直径 8.0米 提升容器 一对1.5吨矿车双层四车多绳罐笼一个材料罐笼带平衡锤 罐道规格 方型钢管1801808.0 矩形钢管1801008.8 图 4-3风井断面及其装备技术Fig.4-3 Air shaft sectional drawing井筒直径5.5m 砌壁厚度600mm4.1.4 井筒数目的确定 根据煤矿安全规程2的规定,生产矿井必须至少有两个能行人的通到地面的安全出口,本设计矿井年设计生产能力为150万吨,采用立井开拓,主井使用一对32吨异侧底卸式箕斗提升,副井使用一对双层四车（1.5吨）罐笼提升,风井内设螺旋梯子间,与副井一起作为安全出口,故开采水平时,井筒数目有三个,它们是主井、副井、风井。4.2 开采水平的设计4.2.1 水平划分的原则 1：根据煤炭工业设计规范3规定年产150万吨的矿井第一水平的服务年限不得少于30年，缓倾斜煤层的阶段垂高为150250m. 2：根据煤层赋存条件及地质构造煤层的倾角不同对阶段高度的影响较大，对于近水平煤层，阶段高度已经无实际意义，应按水平两侧盘区上下山长度或条带的推进长度来确定水平的范围，并要保证水平的服务年限；当近水平煤层的间距较大时，可以根据赋存深度不同，分组设置开采水平，有时也利用地质构造划分阶段，如向斜轴向、走向大断层或其它构造变化等。 3：根据生产成本 阶段高度增大，全矿井水平数目减少，水平储量增加，分配到每吨煤的折旧费减少，但阶段长度大会使一部分经营费相应增加，其中随着阶段增大而减少的费用有：井底车场及硐室、运输大巷、回风大巷、石门及采区车场掘进费、设备购置及安装费用等；相应增加的费用有：沿上山的运输费、通风费、提升费、倾斜巷道的维修费，此外还延长生产时间、增加初期投资，因此要针对矿井的具体条件提出几个方案进行经济技术比较，选择经济上合理的方案。 4：根据水平接替关系在上一水平减产前，新水平即作好准备，因此一个水平从投产到减产为止的时间，必须大于新水平的准备时间。正常情况下，大型矿井的准备时间要1.52年，井底车场、石门及主要运输大巷亦需要1.52年，延伸井筒需要1年，合计需要45年的时间。开拓延伸加上水平过渡需要79年，所以每个矿井在确定水平高度时，必须使开采时间大于开拓延伸加上水平过渡所需要的时间。根据本设计井田煤层倾角为0,属近水平煤层,再加之井田地质构造简单,故可采用倾斜长壁采煤法,根据煤层间距,考虑到井底车场的布置对岩性的要求,煤仓的高度,以及煤层开采时的动压对大巷维护的影响,故本井田可划分为一个水平,即+160水平,用集中大巷布置。4.2.2 设计水平储量及服务年限本井田设计水平为+160水平,即划分为一个水平,该水平的工业储量为3.39亿吨。设计水平煤炭损失（注：永久煤柱损失）P为0.18亿吨，设计水平的服务年限为71年。4.2.3 设计水平的巷道布置1. 大巷位置本设计矿井大巷使用期限长,为便于维护,减少煤炭损失,以及考虑到采动的影响,将大巷布置在煤层底版岩石中,大巷的具体位置见开拓系统平、剖面图,岩石大巷与煤层大巷相比,优越性是比较明显的,岩石大巷能适应地质构造的变化,便于保持一定的方位与坡度,可较长距离的直线布置,便于煤炭运输,提高大巷通过能力,同时岩巷受采动影响小,维护条件好,维护费用低,大巷位于岩石中,减少了保安煤柱。故煤炭损失少,提高了回采率,特别值得一提的是,本设计矿井岩石多为砂岩,硬度中等,掘进容易,维护方便,从经济上考虑也大为方便有利,而且对预防火灾及减少通风阻力,提高通风能力极其有利,另外岩石大巷布置比较灵活,便于回采及煤仓的设置。2. 大巷特征选择合适的巷道断面及支护方式对大巷掘进及维护都十分重要,本设计井田范围内围岩多为砂岩,属中硬岩层,二类顶板,故可采用拱形断面,支护形式采用锚喷。3. 大巷运输方式本设计井田走向长,井田范围大,为适应现代化采煤的应用,及运输的效率,故大巷采用皮带运输,可实现连续运输,运量大,效率高,易于实现自动化,由于地质构造比较简单,煤层倾角平缓,采用条带准备,且该水平的服务年限长,设备利用是比较充分的,且巷道较直,没有较大的巷道弯曲段。并且胶带输送机运煤具有较优越的特点；1）操作简单，比较容易实现自动化。2）装卸载附属设备少，不需要调车场，卸载均匀，可以减少调节仓容量。3）电机功率小，多数情况下可以采用交流拖动，减少了大量的设备。4）在高瓦斯矿井下，胶带输送机电机防爆问题比较容易解决。5）运输能力大，效率高，可以实现连续运输，且巷道坡度要求较低。4. 大巷用途及规格本井田岩石运料大巷主要用来运料、运矸、进风和行人；皮带大巷用来运煤；回风大巷主要用来回风。各大巷断面见图4-4、图4-5、图4-6；图4-4 皮带大巷断图Fig 4-5 transport tunnel crosssection 图4-5轨道大巷断面图Fig.4-7 strap tunnel crosssection 图4-6 回风大巷图Fig 4-8 airing tunnel crosssection 5. 大巷布置方式：据本设计矿井煤层赋存条件及技术要求，因该井田内三个煤层的间距共51.8m，三层煤用一个集中运输大巷，利用穿煤层斜巷与上煤层相连，所以大巷的布置方式为：集中运输大巷，详见采区图。4.3 带区划分及开采顺序4.3.1 采区形式及尺寸的确定 根据煤层的赋存条件，该井田为近水平煤层，倾角在0左右，可以采用盘区式准备和带区式准备，但与盘区式准备相比，带区式准备有下列优点：1) 巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低、投产快。2) 运输系统简单，占用设备少，运输费用低。3) 倾斜长壁工作面的回采巷道可以沿煤层掘进，可以保护固定方式，故可以使工作面保持长，对于综合机械化采煤非常有利。4) 通风线路短，风流方向转折变化少，系统简单。5) 对某些地质条件的适应性强，如断层、顶板淋水、采空区注浆防水、瓦斯含量高等。根据煤田情况，可将井田划分为六个带区。(见表 4-2)表 4-2 带区划分表Tab.4-2 Picks the area division带区序号采区面积/万m2可采储量/万吨生产能力/万吨服务年限/年西南区277.6567424023.6西区200.1409024017西北区218.5446724018.6东南区286.4585424024.4东区245.9502724020.9东北区267.9547624022.8以上计算所得结果均为平均值。4.3.2 采区划分的合理性 参照国家目前开采技术条件,可知以上各工作面的选取是合理的,适合于近水平中厚煤层、回采工艺为综采的情况。下面从技术、经济因素的角度来分析以上各条带尺寸选择及划分的合理性：1. 技术因素带区生产时,斜巷内铺设胶带运输机,根据我国目前运输机生产现状，胶带机其长度在5001000米之间,考虑到带区实际斜长,可用两台胶带机搭接,这样可解决工作面推进长度过长的问题,即解决了条带斜巷的运输问题。随着通风技术的发展,现阶段独头掘进的距离可达3000多米,因此通风问题对带区倾斜长度的大小没有限制。带区变电所设在集中大巷附近,考虑到带区斜长过大将使供电距离增大，电压降升高,势必影响到工作面机电设备的启动,因而结合实际情况,把变电所布置在带区中央,以解决供电问题。2. 经济因素 目前,根据我国采煤机械化发展现状及采煤方法的使用情况,结合本设计矿井的地质构造因素,带区倾斜长度的划分是比较合理的。不仅有利于工作面的持续推进,减少工作面的搬家次数,也有利于工作面及带区的正常接替,而且开采时采用沿空掘巷,减少了煤柱损失,增加了可采储量及服务年限,利于集中生产,从经济上考虑其优越性是明显的。4.3.3 开采顺序 在煤矿开采过程中,各煤层与各回采工作面有计划按一定顺序组织开采，才能保证整个井田的均衡生产与正常接替,因此矿井开采顺序的确定对矿井开采至关重要。 本设计井田以煤层群形式赋存,对于煤层群的开采,开采顺序有上行式和下行式两种。先采下部煤层,后采上部煤层的开采顺序为上行式,反之为下行式。 合理的煤层开采顺序是：在考虑煤层受采动影响关系的前提下,必须保证水平、回采工作面等的正常接替,保证矿井的持续稳产、高产、高效，最大限度地开采、开发煤炭资源,减少巷道及硐室的掘进、维护工程量,做到集中生产，充分发挥矿井的设备能力,提高技术经济效益,并便于防治井下各种自然灾害,保证矿井的安全生产。 本设计井田为近水平煤层,对于近水平煤层的开采,通常采用下行式开采顺序,这主要是因为：先采上部煤层,后采下部煤层,使上层煤一般对下层煤的开采没有什么影响或者影响很小,对下部煤层开采所布置的巷道维护及工作面的安全有利。因此,本井田内煤层群开采亦基本上采用下行式开采顺序。 条带内沿倾斜方向的推进方向可分为前进式与后退式两种。前进式是回采工作面向远离大巷方向推进,运输斜巷及回风斜巷在回采工作面之后采空区中维护,这种工作面推进方式有投产快、出煤早的优点,但巷道维护困难,漏风量大,因此这种方式只在顶板岩石坚硬,地质变化很小,无自燃发火倾向的薄煤层中才考虑使用,本设计井田采用后退式回采,即回采工作面由条带边界向大巷方向推进,以保证条带运输斜巷及回风斜巷具有良好的维护条件,避免了严重漏风,更有利于预防煤层的自燃发火。 本设计对于同一个采区的三个煤层，先采上层，再采下层，这样对下层没有什么影响或是影响较小，对下层的巷道维护及回采工作面都比较有利。4.4 开采水平、回风水平及井底车场4.4.1 回风水平 由前面可知，全矿井是但水平开采，开采水平设置在+160m，在-+170m布置井底车场及主要石门。回风水平布置在+180m。4.4.2 井底车场形式、线路布置及通过能力1. 选择井底车场形式的原则1：1）井底车场应有富裕的通过能力，一般大于矿井设计生产能力的30%。2）设计井底车场时，应考虑到矿井在服务期间有增产的可能性。3）尽可能地提高井底车场的机械化水平，尽量简化调车作业程序，减少调车时间，以达到提高井底车场通过能力的目的。4）在开拓方案设计阶段，应考虑井底车场的合理型式，特别要注意井筒之间的合理布置,避免井筒间距过小，而使井筒和巷道难以维护，地面绞车房布置困难等。5）应考虑主、副井筒之间施工的短路贯通。6）在初步设计时，井底车场应考虑线路纵断面的闭合，以免施工设计时，坡度补偿困难。7）在确定井筒位置时应注意井底车场所处的围岩情况及岩层的含水情况，一般应尽可能地避开破碎带或强含水层。8）井底车场应紧凑，并注意减少开掘工程量，节约开掘费用。9）对大型矿井或高沼气矿井，在确定井底车场形式时，应尽量减少交岔点的数量和减少跨度，并考虑施工和维护方便。2. 决定井底车场形式选择的因素：1） 井田的开拓方式2） 大巷运输方式及矿井生产能力3） 地面布置及生产系统4） 不同煤种需分运分提的矿井根据以上原则，结合本设计矿井的实际情况，并尽可能的吸取各种型式车场的优点并尽可能地避免其缺点，本设计采用单轨吊运输，其车场轨道选用22.8Kg/m的钢轨，井底车场线路布置图见图 4-7；本设计矿井采用单轨吊运输7的优点是：1）单轨吊挂在顶板或支架上运送负载，不受底板条件和巷道物料堆积的影响，能有效地利用巷道断面空间。2）单轨吊可在倾斜巷道（18）内运输，最大单件载重量达12吨，最小曲率半径水平4米，垂直10米。3）与同功能的地轨式运输系统相比，初期投资少，运行维护费用较低。4）具有灵活机动，一台机车可进入多条分支巷道运送物料的特点，运行阻力小，效率高，用人少。5）蓄电池机车单轨吊无排气污染，运转热量少，噪音低。回风水平设在+180水平，其线路布置见开拓系统平、剖面图。图 4-7 井底车场Fig.4-7 Mine shaft station4.4.3 硐室位置、规格尺寸及支护方式 各硐室位置见附图，规格尺寸及支护方式见各硐室平剖面附图。4.5 开拓系统综述4.5.1 开拓系统 本矿井设计的开拓系统可以概括为立井单水平集中大巷式开拓。4.5.2 通风系统 本设计井田的通风系统采用中央并列式，其通风线路为：副井运输大巷穿煤层进风斜巷煤层运输平巷运输顺槽工作面回风顺槽煤层回风平巷穿煤层回风斜巷回风大巷风井4.5.3 运煤系统 回采工作面运输顺槽溜煤眼皮带大巷皮带石门井底煤仓主井地面4.5.4 运料系统 副井运输大巷穿煤层运输斜巷煤层运输平巷回风顺槽工作面4.5.5 排矸线路 掘进工作面联络巷煤层运输平巷穿煤层进风斜巷运输大巷副井4.5.6 排水线路 回采工作面回风顺槽煤层运输平巷穿煤层进风斜巷运输大巷井底车场水仓水泵房副井排水管路地面4.5.7 灭火系统 本设计矿井各煤层均存在自燃发火倾向,发火期一般为36个月,为了预防煤层自燃发火,因本带区采用俯采,不能采用灌浆防火,因灌浆水会涌入工作面,影响工作面的生产，故采用阻化剂和惰性气体或氮气、均压措施等防火。4.5.8 瓦斯抽放系统 本井田瓦斯相对涌出量为13.68 m3/t，属高瓦斯矿井,为了预防瓦斯事故，确保矿井安全,必须进行预抽放瓦斯,降低瓦斯浓度,本矿井采用瓦斯道与钻孔抽放相结合方式进行抽放,同时必须采取预防突出措施。4.5.9 移交生产时井巷开凿位置 首先向地下开掘主、副井筒和风井,掘至+170米水平后,开掘部分井底车场及大巷,同时掘回风道,条带平巷,以尽快形成通风系统,形成通风系统后,再回头掘进初始未掘出的车场硐室及线路。4.5.10 移交生产时三量及可采期1、三量计算1）开拓煤量其计算公式为：ZT= （4-1）式中：ZT：井田两翼已开拓的煤量；ZS：地质损失煤量； Zd:井田两翼已开拓的部分地质储量； Zp:开拓煤量可采期内不能开采的煤量； C：带区回采率；2）准备煤量计算公式为：ZZ= （4-2）式中：ZZ:准备煤量； C:带区回采率； Zc:各带区所圈定的地质储量 Zs:带区内的地质At呆滞煤量；3）回采煤量 计算公式为：Zh= （4-3）式中：Zh:回采煤量； L:工作面的推进长度；l:工作面的长度； :煤的容重； C:工作面的回采率；2、移交生产时的三量可采期限1）开拓煤量可采期限Tk=ZT/A （4-4）式中：ZT:开拓煤量；A:年设计生产能力；2）准备煤量可采期限TZ=ZZ/AZ （4-5）式中：ZZ:准备煤量；AZ:平均月设计生产能力；3）回采煤量可采期限Th=Zh/Ah （4-6）式中:Zh:回采煤量；Ah:当年平均月计划回采煤量； 煤炭部规定三量可采期限：开拓煤量在35年以上，准备煤量在1年以上，回采煤量在46个月以上。5 带区巷道布置5.1 设计带区的地质概况及矿层特征5.1.1 设计带区煤层赋存条件及地质构造本设计带区为东南带区,带区边界北以带区边界线为界,南以井田境界线为界,西以运料大巷为界,东以井田境界线为界,此带区平均走向长度约为1540m,平均倾斜长度约为1900m,集中运输大巷布置在+160米的煤层底板岩石中，距1煤层底板80m，皮带大巷在+160米的底板岩石中，该带区可采煤层有三层，即1号煤层，2号煤层，3号煤层，均为中厚煤层，厚度分别为5.6m，4.8m，4.2m，煤层赋存稳定，平均倾角为0o,煤质中硬，煤质牌号均为长焰煤，煤层顶底板岩石为粉砂岩,泥岩,细砂岩,中等稳定。 5.1.2 生产能力及服务年限本带区设计生产能力为240万吨/年,则带区服务年限为： T=Z/A=5854/240=24.39(年) （5-1）式中：T：带区服务年限，年； A：带区生产能力，万吨/年； Z：带区可采储量，万吨；5.2 带区形式5.2.1 带区形式的确定 本带区煤层赋存稳定，地质构造简单，倾角很小，属于近水平煤层，适用于倾斜长壁采煤法，带区走向长度为1540米，倾斜长度平均为1900米，为使工作面有合理的连续推进长度，决定采用单区布置，根据煤矿开采学1带区准备方式的选择主要取决于层间距及技术装备条件，本设计采区共三层煤，层间距为17m，30m，再结合其他因素，决定采用集中运输大巷的联合布置方式，大巷布置在煤层底板岩石中，这样布置的优点是；1) 利于集中生产，充分利用地质因素，使采准巷道有合理的生产能力与增产潜力。减少辅助生产环节，设备和人员，提高劳动生产率。2) 保证了生产系统的完善，有利于充分发挥机电设备的效能，并为采用新技术，发展综合机械化和自动化创造了条件。3) 集中运输大巷布置在底板岩石中，采动影响小，维护容易，费用低，并且可提高回采率，降低煤炭损失。4) 有利于缩短建井工期，减少开拓工程量及工程费用，能满足早出煤，快出煤的要求。5) 两层煤公用一组集中大巷，比单一煤层布置要减少一组大巷，达到经济技术上的最佳配合，减少巷道掘进及维护量，减少设备占用台数及生产费用，利于采掘正常接替。5.2.2 带区巷道的数目、位置及用途该带区共有三层煤，将运输大巷和皮带大巷布置在3号煤层底板岩石中，第三条巷为煤层运输平巷。皮带大巷主要作为运煤；运输大巷和煤层运输平巷均为一端进风，另一端回风，两巷由穿煤层斜巷相联系，主要作用为运料、运人、排水、排矸等。5.3 带区的划分及层间联系5.3.1 带区的划分根据煤矿开采学1，带区划分要合理地确定条带的长度及数目，条带长度等于回采工作面的长度加上两顺槽的宽度（和护巷煤柱的宽度），合理的回采工作面不仅取决于工作面内部的生产技术条件，而且还受条带划分的影响，带区一般以主要开采煤层为准，兼顾其它煤层，以便取得较高的带区产量和效率，条带划分还应考虑以地质变化或地质构造作为条带边界，以免影响回采工作面的正常生产。该设计带区走向长度为1540米，倾斜长度为1900米，参照煤炭工业矿井设计规范3规定，综采工作面长度不小于160米，年进度不小于1200米，在地质条件稳定的中厚煤层，综采面的长度可适当增加，考虑到上述因素及设计带区的生产能力、地质条件、管理水平和现有装备水平等，初选工作面长度为220米，采用沿空掘巷，无护巷煤柱，则条带数目为： 1540/220=7（个） （5-2）5.3.2 带区巷道的布置本带区由于带区运料巷和回风巷都只为一个煤层服务，故服务年限较短，为了减少掘进费和缩短准备时间，将其布置在煤层中，与运料大巷通过穿煤层斜巷相连，与皮带大巷通过煤仓或溜煤眼相连。两个顺槽沿煤层倾向布置于煤层中，直接于平巷相连，各煤层平巷单独布置。 在确定首采采区巷道的布置方式时，有两种布置方式均为可行方案。 方案一：布置两条煤层平巷，一个带区煤仓，煤层平巷一个运料，一个回风。 方案二：布置一条煤层平巷，平巷一端进风另一端回风，每个条带设一溜煤眼，共5个溜煤眼。 这两种方案各有优缺点，且在经济上无明显差别，故进行技术经济比较：如（表5-1）表5-1方案技术比较表Tab.5-1 Plan technology comparison table方案一方案二优点1.井巷工程量小1.通风系统简单2.两煤层接续生产简单2.初掘工程小3.易于通风3.运煤运料行人系统简单缺点1.初掘工程较大1.井巷工程量大2.维护费用高，不易于维护2.多打溜煤眼两种方案技术上可行，下面进行经济比较：说明：1）两种方案的开拓巷道，带区划分相同，相同部分不参与比较。 2）两种方案的运输线路及费用基本一致，故运输费用方面也不参与比较。 3）比较的内容包括：巷道掘进费、巷道维护费两部分。 4）由有关资料查得：岩巷的维护费为100元/（年.米），煤巷的维护费为400元/（年.米）。 5）查资料知带区集中岩巷掘进费3738元/10米；煤巷断面小于12 m2 的为1736元/10米，断面小于13 m2的为1932元/10米。 6）对首采区考察得出两方案的各巷道长度：方案一：（图 5-3） 煤层平巷 2条 均为1200m 煤 仓 1个 长70m/个方案二：（图 5-4） 煤层平巷 1条 长1200m 溜煤眼 5个 70m/个 图 5-3 方案一Fig.5-3 Design one图 5-4 方案二Fig.5-4 Design two7）该带区服务年限为24.4年。 8）带区采用后退式开采，以减少分层开采的维护费用。9）由各巷道长度及服务年限计算两方案的掘进及维护费用。方案一： 掘进费用：Cj1 =(15402) 193210+70373810 （5-3）=489846(元)维护费用：Cw1=(15402) 40024.4+7010024.4 （5-4）=6188800(元)总费用：C1=Cj1+Cw1 （5-5）=489846+6188800=6678646(元)方案二：掘进费用：Cj2=1540193210+703738105 （5-6）=362670(元)维护费用：Cw2=120040024.4+70100524.4 （5-7）=3296000(元)总费用：C2=362670+3296000 （5-8） =3658670(元)由以上计算知两方案总费用：方案一：C1=6678646(元) 方案二：C2=3658670(元)两方案相比较，总费用相差大约50，在经济上方案二优于方案一，同时考虑系统的简单程度，工程量少等诸多优点，我选用方案二，即：布置一条煤层平巷，平巷一端进风另一端回风，每个条带设一溜煤眼，共5个溜煤眼的布置方式。5.3.3 煤层间的联系 本设计带区采用倾斜长壁采煤法，层间联系通过斜石门联系。5.4 带区车场及硐室5.4.1 带区车场本带区采用倾斜长壁采煤法，由于用单轨吊运输，只有辅助材料车场，无一般意义上的上、中、下车场，由于采用皮带运输，没有装车站线路，煤直接由带区煤仓运至井底煤仓。5.4.2 带区硐室1) 带区煤仓及溜煤眼 每个带区设置一个一定容量的煤仓，对于保证采掘工作面的高产高效是十分必要的。它可以有效的提高采掘设备的利用率，充分发挥生产运输设备的潜力。保证连续均衡生产，结合本采区的通风特点，每个条带设一个溜煤眼，在溜煤眼附近设一个静储式水平煤仓。它仅在皮带大巷中皮带出现故障时，起到一个临时缓冲作用。静储式水平煤仓的特点是：运动部件较其他形式煤仓少，因而维护量较小，寿命较长，容易实现自动化操作，煤仓分节可分别储存煤炭或矸石，实行煤矸分运；仓上给煤输送机和仓下输送机均易靠近，易维修。 2) 带区变电所 带区变电所是带区供电枢纽，合理确定带区变电所的位置及尺寸是保证带区正常生产，减少工程费用的重要措施。采区变电所应布置在稳定的且无淋水，矿压小及通风良好的地方，并位于采区中心，采区变电所采用不可燃烧的材料支护。本采区采用锚喷支护，底版采用00号混凝土铺底，并高出临近巷道200300mm，并采用3坡度，以防矿井水流流入变电所。硐室内不