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毕业设计(论文)说明书设计题目: 华丰煤矿-1350m水平前一采区设计说明书函 授 站:新汶矿业集团华丰矿专业班级：采矿工程2009级 设 计 人：王继玉 山东科技大学继续教育学院二0一一年九月十一日华 丰 煤 矿-1350m水平一采区设计说明书目 录第一章 矿井概述2第一节 矿井概况2第二节 井田地质特征3第三节 井田开拓5第二章 -1350m延深水平设计概况6第一节 开采范围、储量、生产能力6第二节 矿井开拓7第三章 采区设计9第一节 采区地质特征10第二节 采区生产能力服务年限12第三节 采区巷道布置14第四节 采区工程量及三个煤量17第四章 回采工艺设计19第一节 设计工作面的地质概况19第二节 采煤工艺19第三节 装煤运煤系统20第四节 顶板管理20第五节 劳动组织和主要经济技术指标23第六节 生产系统26第五章 安全技术措施27第一节 预防瓦斯和煤尘爆炸27第二节 防止水患28第三节 预防火灾28第四节 其它事故的预防29第六章 采区技术经济指标30第一章 矿井概述第一节 矿井概况1、井田位置华丰井田位于山东省宁阳县华丰镇境内，是新汶矿业集团公司所属的、位于新汶煤田最西端的相对独立的井田。地理坐标：东经117o07281171111，北纬35o5149355452。井口坐标为：东经1170943北纬355157。2、自然地理、气象和交通2.1 自然地理华丰井田位于徂徕山和蒙山两大分水岭之间，地形特点属山间凹地，地势较为平缓，地面标高100140m。故城河为华丰井田的主要地表水系，属于季节性河流。河道宽3050m，最大流量528m3/s，洪水期河道宽285m，最高洪水位119.7m（1900年）。2.2 气象华丰矿区属于北温带大陆性气候，年平均气温13.6，年平均降水量709.4mm。雨季为6、7、8月份，结冰期每年11月至次年3月，最大冻土深度为0.5m。风向春季以西南风为主，秋冬以北风较多，最高风速20m/s。2.3 地震地震烈度为7度，本区地震活动不强，但无感地震频发。由于采动引起的冲击地压活动导致矿区矿山地震活动频发。一般在里氏震级1.7级左右，最高达2.9级（1996年4月27日）。2.4 交通磁莱铁路、309国道自西向东从华丰井田南侧通过；华丰煤矿西距京沪铁路和104国道及京福高速公路6km左右，距宁阳县40km，交通极为方便。3附近其它矿井及村庄情况井田范围附近开办的小煤矿已全部关闭，原采深均在210以上。矿区内南5km建有300万吨/年的泰山水泥厂，矿区东部建有3000kwh/年电厂。井田南部村庄自西向东依次有西磁窑、田家院、东磁窑、新街、白土厂、井泉庄、西故城；井田北部村庄自西向东依次有乔家庄、小河西、南良父、北故城。附近农村以农业生产为主。4、矿井范围东西边界均为第三系砾岩侵蚀面，南界为煤层露头；北至-1000m水平。井田走向长度7.7km，倾斜宽度2.14km，平面形状不规则，面积约为16.5km2。第二节 井田地质特征图1-2 华丰井田地质柱状图1地层特点、主要含煤地层情况上石炭统太原群及下二迭统山西组为华丰井田主含煤地层，煤系总厚350.09m，共含煤24层，其中可采煤层（厚度大于0.5米）共有8层，即第1、4、6、11、12、13、15、16层煤。总可采厚度为12.6米，含煤系数为3.6%，除第4层煤为厚煤层、第16层煤为中厚煤层外，其余均为薄煤层。1980年后，因第12层煤真厚在01.55 m内，变化较大，定为不可采。2.可采煤层特征现可采煤层中第1层煤未采，仅采第4、6、11、13、15、16层煤，即实际开采的煤层数为6个。第4层煤：厚度为5.47.3m，一般厚6.8m，在井田西部有夹矸，厚01.5m左右分，煤层为两层，上层厚4.55.0m，下层厚2.02.5m。煤层稳定，断层较少，为矿井主采煤层，下距第6层煤37m左右。第6层煤：厚度11.15m ，煤层稳定，但断层较多，下距第11层煤100米左右，也是矿井主采煤层之一。第11层煤：厚度0.51.7米，平均1.3米。西部夹矸层厚00.2m，东部夹矸层厚0.21.2m，煤层稳定，断层较少，下距第13层煤55m左右。第13层煤：厚度0.81.19m，平均1.0m左右，煤层稳定，断层较多，下距第15层煤25m左右。第15层煤：厚度0.71.0m，平均0.8m左右，煤层稳定，断层较多，下距第16层煤6m左右。第16层煤：厚度1.12.3m，平均1.6m左右，从东向西逐渐增厚，煤层较为稳定，断层较多。3井田地质构造和水文地质条件地质构造较为简单。其大的地质构造是位于新蒙向斜北翼西站，北有莲花山断层，东有羊流断层，属于距今2.72.5亿年的晚古生代石炭二迭纪煤田，由于燕山运动的影响，地层走向在东西两翼有十分明显的变化，东部为3060，中部为290310，西部为340360。华丰井田内的小断层，在东部以小角度逆断层为多，落差最大17m，在西部以大角度正断层为多，落差最大26m。井田内陷落柱分布较广，柱体大小不一。煤田内地表冲沟比较发育，区内直接充水含水层主要有第三系砾岩、山西组砂岩、太原组薄层灰岩与本溪组徐灰，间接充分含水层主要有第四系含水砂砾层和奥陶系灰岩，其中又以砾岩、徐灰和奥灰为主，对矿井威胁最大。4瓦斯含量、等级及煤的自燃性和煤尘爆炸性华丰煤矿为低瓦斯矿井，各煤层均有煤尘爆炸性危险，均有自燃发火倾向，最短发火期57天。第三节 井田开拓1井田开拓方式 开拓方式为斜井多水平开拓，在各水平和各煤组内划分采区，采区巷道布置采用煤层群分组巷道联合布置方式，即在采区内布置上、下山并划分区段，在区段内布置回采工作面和岩石集中巷及石门，由石门揭露各煤层，各煤层共用区段石门和岩石集中巷。现已开拓-90m、-210m、-450m、-750m、-1100m五个水平，第一、二、三水平已结束，生产水平为-750水平和-1100水平。 2主要井筒主井：共分三段，分别长1710m、1580m、1314m，安装GDS100型钢缆皮带运输机，皮带井之间以转载巷联接，主要用于提煤和运送人员。付井： 1#副井(矸石井)分三段，分别长1158m、1506m、728m，井筒铺设30kg/m钢轨，主要用于提矸；2#副井(人车井)分三段，分别长1118m、645m、738m，铺设双轨，担负提矸、提人以及运送材料设备等；管子井分三段，分别长996m、441m、920m。风井：位于井田中部，分三段组成，第一段斜长1163m，第三段斜长710m，第三段斜长980m。大巷：-1100m水平运输大巷布置在二灰顶板粉砂岩中，中部有一段穿过二灰，铺设30kg/m钢轨，轨距600mm，架线电机车串车运输，区段集中巷安设皮带机，担负工作面原煤运输。井底车场布置双道起坡平车场，双轨车场净长度不小于30m，以单轨方式与大巷连接。3、主要生产系统 3.1运输系统主井运煤系统为斜井钢丝绳牵引胶带输送机运输方式，由三部GDS-100型钢丝绳牵引胶带输送机运输和一部SD-150P型胶带输送机组成。兼作运送上、下井人员。1#付井(矸石井)三段均为双钩串车提升，一吨矿车，第一段绞车型号XKJ231.5B型；第二段2JK-3.5/20；第三段2JK-3/30E主要用于提升矸石。2#付井(人车井)第一二段为双钩一吨矿车串车提升，双钩CRX-10型人车3节提升，第三段单钩提升，主要用于升降人员和下松材料。3.2 排水系统多级排水，有-450m、-750m、-1100三个中央泵房排水， -1100水平排至-750m水平，-750水平再到-450m水平，-450m水平直接排到地面。3.3 压风系统采用集中供气方式，-750和地面设立压风机房、-1100设立一台移动压风机，现安装6台SM-5160A型螺杆式风冷压风机，其主要技术参数为排气量26.5m3/min，排气压力7kgf/cm2，电动机功率为160kw，主管路采用2196型钢管，井下所有管路均连通。3.4 通风系统矿井通风方式为混和式，通风方法为抽出式。分排气坑和管子井两个系统。排气坑风井安装G4-73-1l28D离心式主要通风机两台，配套电机额定功率800KW。管子井风井安装BDK65-8-NO.24的对旋主要通风机两台，配套电机功率为250KW2，均为一台工作一台备用。矿井总排风量11900m3/min，其中排气坑风机7979m3/min，管子井风机3921m3/min。矿井负压3174Pa，其中排气坑3134Pa，管子井3254Pa，矿井等积孔为4.2m2，属通风容易矿井。3.5 大巷运输吊挂皮带运煤，1.5吨底卸式矿车运掘进煤，1吨固定矿车运矸石。第二章 -1350m延深水平设计概况第一节 开采范围、储量、生产能力1、开采范围根据山东省国土资源厅以鲁资能备字200741号文批复的山东省新汶煤田华丰煤矿深部勘探报告，本区范围浅部以各煤层-1100m水平为界，深部至各煤层-1350m水平；东部和西部为各煤层剥蚀边界，东西走向长7.7km，南北倾斜宽0.5km，面积约3.5km2。 -1350水平上限标高-1100m，下限标高为-1350m。2、资源储量根据新汶矿业集团地质勘探公司编制的山东省新汶煤田华丰煤矿深部勘探报告提交的资源储量，作为本次设计资源储量计算依据。-1350m水平资源量2704.5万t。-1100-1350m水平分煤层资源/储量表煤层资源/储量合计资 源 量可采量探明的（331）控制的（332）推断的（333）41046.9724.9268.953.1（断层煤柱24.2）1030.06246.691.089.965.7（断层煤柱4.4）193.811529.0138.0208.0183.0396.813206.058.0148.0164.815233.065.0168.0186.416443.0443.0332.3合计2704.5953.9689.81060.8（断层煤柱28.6）2304.13、生产能力与服务年限（1）为了与上水平系统配套，结合-1350m水平煤层赋存状况和储量，设计能力仍为90万吨/年。（2）矿井设计工作制度： 年工作日300天，每天工作14小时，每天三班工作，其中两班生产，一班检修，每班工作8小时。 （3）-1350m水平服务年限：第二节 矿井开拓1、水平延深方案（1）六水平延深开拓方案六水平延深开拓采用暗斜井开拓延深方式，并在-1350水平设置运输大巷贯穿整个采区。（2）延深井筒数目、位置、层位选择延深井筒数目：根据矿井生产系统的要求，设计共布置四条主副延深井筒。主提井筒（皮带暗斜井）：运煤和上、下人员，采用1.0m宽钢缆皮带提升。矸石暗斜井： 提升矸石，下放材料设备，采用双钩串车提升。人车管子暗斜井：敷设排水、压风、动力、通讯管线，设检修绞车，检修管线，设人车辅助上、下人员。回风暗斜井：-1350m水平生产较长时期内1100大巷还需要作为进风巷，不能作为回风大巷使用。因此需要布置一条延深水平的回风暗斜井。延深水平各回采工作面通过岩石集中区段平巷至延深水平回风暗斜井回风。延深井筒位置：皮带暗斜井布置在-1100水平车场以西，靠近-1100水平皮带井布置，方位向东北，煤炭经转载小煤井进入-1100水平主运皮带；矸石井布置在-1100水平矸石井东侧，管子井和皮带暗斜井布置在矿井中部，回风暗斜井布置于-1100m回风暗斜井东侧，井筒也采用偏西方向伪倾斜布置。与-1100m回风暗斜井的高差采用一段小立井联系。延深井筒层位：皮带井：倾角1730，井筒全长876.5m，采用穿层布置，巷道总体位于二灰底板到11层煤之间，岩层稳定，距前组煤距离110150m，有利于巷道维护。矸石井：井筒坡度24，斜长619.7m，方位325，穿层掘进，向下穿过二灰、煤11，-1350水平位于11层底板砂岩中，下车场落在二灰底板砂岩中。管子井：倾角24，巷道总长度602m，巷道伪倾斜穿层布置，方位角40，与岩层走向夹角由上向下由5035，由上向下穿过二灰、煤11，-1350水平位于11层底板粉细砂岩中。回风井:巷道方位角325度，与煤岩层走向夹角45，布置约23m高的回风小立井与-1100水平风井联接，巷道由上向下穿层掘进，穿过二灰、11层，1350水平落在四灰顶板15m处。（3）-1350m水平运输大巷-1350m水平运输大巷净断面积14.64m2，掘进断面积17.69m2，锚网喷二次支护，铺设双轨600mm轨距，木轨枕，30kg/m钢轨。布置在煤8（1）底板岩层与二灰顶板粉砂岩中。电机车采用ZK106/550型架线式电机车，1.5吨底卸式矿车、1吨固定式标准矿车。2、井筒及井底车场（1）井筒皮带暗斜井：井筒净宽4.5m，净断面积14.61m2，掘进断面17.27m2，荒断面18.25m2，锚网喷二次支护后U29型棚加强支护。装备一条1.0m宽的钢缆皮带机，型号GDS-100型。矸石暗斜井：井筒净宽4.2m，净断面积13.15m2，荒断面15.77m2，锚网喷二次支护扶U29型钢棚加强支护。管子暗斜井：井筒选用直墙半园断面，巷道净宽不少于4m，净断面积11.88m2，掘进断面积14.64m2，锚网喷二次支护扶U29型钢棚加强支护。回风暗斜井：风井选用直墙半园断面，净宽不少于4.6m，净断面积15.67m2，掘进断面17.32m2，锚网喷二次支护扶U29型钢棚加强支护。（2）车场及硐室上部车场形式：为平车场，通过-1100m水平运输大巷与-1100m水平车场连接。管子井上车场形式为甩车场，与-1100m水平大巷连接。车场硐室：设有下列硐室：主井皮带机绞车房及配电硐室、矸石井绞车房及配电硐室、管子井绞车房及配电硐室。主要机电硐室采用锚网喷二次支护加锚索锚棚支护，一般硐室及车场巷道采用锚网喷锚棚二次支护。工程量:车场巷道及通道543.92m，硐室及交岔点450.73m，合计总长度994.65m，掘进体积20163m3。井底车场：主井车场采用大巷通过折返式车场形式，锚网喷锚棚支护，净断面积14.64m2，掘进断面17.69m2，铺设双轨，轨型30kg/m，轨距600mm，木轨枕。矸石井和管子井车场均采用平车场，设高低道，巷道采用锚网喷支护加U棚加强支护。车场通过能力：主井井底车场主要用以运输掘进煤和后组回采煤。车场每年运输工作时间按年工作日300天，每天14小时计算，车场通过能力190万吨3、根据合理水平服务年限、水平接续和减少水平个数的要求，在主副提升设备能力满足要求的条件下，将阶段垂高定为250m。-1100m-1350m之间，煤层倾角平均32，斜长470m，分为三个区段开采，分别为-1180水平、-1260水平和-1350水平，区段平均垂高80m，每个区段工作面斜长150m。4.施工安排根据华丰矿现在的实际掘进水平，设计规定各类巷道平均进度如下：岩巷平段7090m/月，岩巷斜段5060m/月，半煤岩巷200m/月，硐室1000m3/月。先后共安排五个掘进队施工，一个掘进队施工管子暗斜井及-1100m泵房水仓；一个掘进队施工矸石暗斜井及-1350大巷、一个队皮带暗斜井，一个队施工风井及准备巷道；单独一个队施工回采巷道。本次工期安排从2008年11月开始。经过工程排队计算，-1350m水平主体工程施工完，也就是-1350m水平井底车场及硐室完成，-1350水平运输大巷贯通，-1350排水系统时间为2012年2月，投产采区1613工作面具备投产条件时间为2012年4月。第三章 采区设计六水平（-1100m1350m）共分四个采区，以-1100水平一二采区分界线下延为分界线。东部为前组一采区和后组一采区，东边界到自然尖灭线（或构造带），西部为二采区，西边界到自然尖灭线（或构造带），延深井筒位于一采区中部，生产系统简单，开拓方便，生产能力大，选择前组一采区为首采区，采区走向长2300m，倾斜长150m。以下的采区设计选择1350水平前组一采区进行。第一节 采区地质特征1、煤层及其顶底板特征六水平前一采区内可采煤层有2层，为稳定煤层。第4煤层：煤层厚度2.496.48m，平均5.0m，煤层结构简单，为全区大部可采的稳定煤层。顶板一般为细砂岩或粉砂岩，厚0.3820.7m，底板一般为粉砂岩或细砂岩，厚0.6026.75m，下距6煤层37.3043.31m，平均39.32m。第6煤层：煤厚0.801.25m，平均1.13m，为全区大部可采、结构简单的稳定煤层。顶板一般为粉砂岩或细砂岩，厚1.604.35m，平均3.25m；底板一般为粉砂岩或细砂岩，厚1.9014.85m，平均10.99m；下距一灰13.6014.85m，平均14.02m；下距第11煤层96.47102.31m，平均100.36m，间距稳定。可采煤层特征一览表 煤层煤层真厚(m)煤厚变异系数（%）稳定程度夹矸结构间距（m）最小最大平均（点数）最小最大平均42.496.485.0022稳定无简单37.3043.3139.3296.47102.31100.3660801.251.1310稳定无简单2、地质构造2.1构造形态总体构造形态为一向北东倾伏的简单向斜，没有明显的次级褶曲显示，发育稀疏的落差小于30m的正断层，属简单构造。从西向东地层走向西北部由10渐变为320；中部由320渐变为270；东北部由90渐变为40；倾向由东变为北及北西，总体为北东；倾角3238，一般33。2.2断层特征及控制程度本区内共查出断层3条，全部为正断层。断层的走向分为北东向和北西向两组方向。断层落差大于等于20m的1条F51。4煤层2条（F51、F52），16煤层3条（F51、F52、F53）。现将断层分述如下： F51断层：位于本区西部。正断层，走向N50E，倾向SE，倾角约70，4煤层至16煤层均断开，落差020m，区内延展长度大于1100m。浅部有井下工程揭露，属查明断层。 F52断层：位于本区中部。正断层，走向N40W，倾向NE，倾角约70，4煤层至16煤层均断开，落差010m，延展长度700m。属基本查明断层。 F53断层：位于测区西边界，仅断开16煤层。正断层，推测走向NW，倾向SE，倾角80，落差10m，控制程度较差，属初步控制断层。2.3 岩溶陷落柱井田深部区，构造简单，未发现陷落柱存在。2.4岩浆岩根据物探成果和钻探揭露情况，深部区内未发现岩浆岩侵入。3、煤质、瓦斯、煤尘第4、6、11煤层为气煤（QM），第13、15、16煤层为气肥煤（QF）。3.2.2煤岩特征宏观煤岩特征以半亮型光亮型煤为主，夹暗煤条带。原煤灰分含量多数在1020%之间，第4、6、11、13、15煤层为低灰分煤，第16煤层为中灰分煤。硫分4煤低于0.50%为特低硫煤(SLS)， 6、11煤层在0.911.50%之间为中硫煤(MS)，13、15煤层在1.513.00%之间为中高硫煤，16煤层3.00%为高硫煤。6、13煤层磷分低于0.01%为特低磷煤，第4、11、15、16煤层在0.010.05%之间为低磷煤。各煤层的发热量均较高，原煤一般大于25.0MJ/kg，为高至特高热值煤。深部勘探各可采煤层的瓦斯含量均较小，与浅部生产鉴定资料基本一致。本区为低瓦斯、低CO2区。各可采煤层均具有煤尘爆炸性危险，且从4煤到16煤有爆炸性逐渐增大的趋势。深部勘探时煤样自燃性鉴定为类不自燃。勘探区地温梯度小于3/100m，不存在地温异常区3、采区水文地质特征3.1含水层本区属补给循环条件不畅、富水性弱至中等、水文地质条件中等的岩溶裂隙充水矿床类型。区内直接充水含水层主要有古近系砾岩、山西组砂岩、太原组薄层灰岩与本溪组徐灰，间接充水含水层主要有第四系含水砂砾层和奥陶系灰岩。（1）第四系含水砂砾层本区东部边界附近有故城河流过，属季节性河流，为本区主要地表水系。属间接充水含水层，而且分布十分局限，范围小，对煤层开采无直接影响。（2）第三系砾岩含水层第三系砾岩以角度不整合上覆于煤系地层之上，砾岩厚度870.60986.4，平均915.5m。本层砾岩垂向上具有分段性，在本区砾岩与煤系地层间一般尚隔着厚度不等的红砂岩及石盒子组地层。本区砾岩上段为裂隙岩溶潜水段，局部具有承压性质，总体含水丰富但富水性由浅向深变弱。（3）山西组砂岩砂岩一般不含水或含水微弱，至多以淋水形式出现，单位涌水量（q）最大为0.018L/s.m，属弱含水层。（4）太原组薄层灰岩一灰、二灰基本无水，四灰突水点也较少，且水量不大，对矿井生产影响不大。（5）本溪组徐、草灰徐灰厚11.4011.5m，属承压含水层，对下组煤开采威胁很大。属富水性弱至中等的非均质岩溶裂隙承压含水层。（6） 奥陶系灰岩本区奥灰为开采下组煤的间接充水含水层，属富水性弱至中等的非均质岩溶裂隙承压含水层。3.2隔水层各含水层之间的粉砂岩、粘土岩、泥岩，本溪组杂色粘土岩、粉砂岩均具有良好的隔水性能，正常情况下隔断了各含水层之间的水力联系。3.3断层的含导水性：本区断层，含导水性一般较差，断层带一般较致密，多数情况下无水或有少量淋水。3.4本区水文地质类型：按水文地质类型划分原则，本区上组煤（4、6煤层）为二类二型、下组煤（11、13、15、16煤层）为三类二型，即上组煤以裂隙水为主，下组煤以岩溶水为主，水文地质条件中等的充水矿床类型。3.5涌水量：利用华丰矿实际涌水量资料，预计本区前组一采区正常涌水量452.7m3/h，最大涌水量783.2m3/h。第二节 采区生产能力服务年限1、采区资源储量煤层特征及储量表 层别煤层倾角平均厚度(m)开采面积(m2)视密度(t/m2)资源储量(万吨)回采率(%)储量(万吨)四335.87950001.32608.775456.5六331.259225001.33153.485130.4合计586.52、生产能力根据生产安排，本区将布置一个四层、一个六层工作面同时生产。采区生产能力计算如下：（1）工作面年产量四层：A4=SLMRN=1507505.81.320.85 =732105(t)六层：A6=SLMRN =1508401.251.330.9 =188527(t) 式中：A:循环产量，tS:工作面平均倾斜长度，均取150mL:年推进度，四层750m，六层840mM:工作面平均采高，四层5.8m，六层1.25m R:容重，四层1.32t/ m3，六层1.33t/ m3N:回收率，四层0.85，六层0.9（2）采区年生产能力：Aa4+Aa6=732105+188527=920632(t/a)考虑各种影响因素，确定采区生产能力为90万吨/年。（3）服务年限T=可采储量/年生产能力=586.5/90=6.5（年）3.采煤方法及采区参数采煤方法为走向长壁区内后退式，顶板管理采用全部冒落法，四层没采用综放开采，六层采用综合机械化采煤。-1350m水平前组一采区参数表：序号项目单位指标1平均走向长度米23002平均倾斜长度米4703平均煤层倾角度324平均煤层厚度米四层5.8,六层1.255可采储量万吨586.56区段个数个37年产量万吨908采区服务年限年6.5第三节 采区巷道布置1、巷道布置方案本区走向长度2300米，布置方式有两个方案：第一方案是布置单翼采区，西边界布置回采工作面开切眼，由西向东跨井筒连续开采，到采区东边界到自然尖灭线；第二方案是布置双翼采区，在东边界和西边界分别布置回采工作面开切眼，分别由东、西向中间开采，但无论哪种方案，都不布置采区上（下）山，由各暗斜井兼作采区上（下）山。两方案优缺点比较见下表：采 区 布 置 方 案 比 较：采区方案优 点缺 点方案：单翼采区布置单翼采区布置，可实现连续开采，无中间隔离煤柱，采区回收率高，多回收煤炭5.98万吨。跨井筒开采，有利于井筒的卸压保护。回采工作面搬迁次数少，采场稳定。机电设备占用少。工作面走向距离长，有利于使用综合机械化采煤。初期岩石巷道工程量多，投产工期长。东部出现反向运输现象。采掘接续不灵活。工作面进入东部后，工作面顺槽不利于排水。方案：双翼采区布置双翼采区布置，初期岩石巷道工程量少，投产工期短。 回采工作面顺槽坡度与岩石集中巷坡度方向一致，有利于排水和巷道布置。无反向运输现象。利用中间断层作为东西两翼隔离煤柱，有利于安全生产。留设中间断层隔离煤柱，形成应力集中区，不利于皮带井和矸石井的卸压保护。双翼采区布置，少回收两翼隔离煤柱煤量5.98万吨。回采工作面搬迁次数多，采场变化大。设备占用多。工作面走向距离短，不利于使用综合机械化采煤。比较结果第一方案的优点较为突出，故选用第一方案为设计主导方案。-1350m水平延深井筒位于本采区中部，为减少工程量，本采区由延深井筒兼作一采区的下山，三条井筒均布置在11层到二灰左右，采区内每个区段布置一条岩石集中巷，通过石门与工作面顺槽相连，通过区段煤仓与皮带井联系，采区沿倾向划分三个区段，工作面长度约150m，区段运输平巷采用沿空掘巷，煤层之间用石门联系。2、车场及硐室2.1暗斜井上部车场及硐室2.1.1上部车场形式矸石井上车场形式为平车场，通过-1100m水平运输大巷与-1100m水平车场连接。车场运输采用10吨架线式电机车牵引一吨矿车，车场铺轨600mm轨距，轨型30kg/m。管子井上车场形式为甩车场，与-1100m水平大巷连接，车场运输采用7吨架线电机车一吨矿车，车场铺轨600mm轨距，轨型30kg/m。2.1.2车场硐室车场内设有下列硐室： 主井皮带机绞车房及配电硐室、矸石井绞车房及配电硐室、管子井绞车房及配电硐室。主要机电硐室采用锚网喷二次支护加锚索锚棚支护，一般硐室及车场巷道采用锚网喷锚棚二次支护。2.2井底车场及硐室2.2.1主井车场形式根据提升方式和主、副暗斜井的布置形式，并考虑矿井的生产能力，确定采用大巷通过折返式车场形式，车场位于二灰附近的粉砂岩和砂岩中，锚网喷锚棚支护，净断面积14.64m2，掘进断面17.69m2，铺设双轨，轨型30kg/m，轨距600mm，木轨枕。2.2.2矸石井和管子井车场形式根据其提升方式和布置形式，确定车场均采用平车场，设高低道，矸石井、管子井底均位于二灰底板以下砂岩中 ，巷道采用锚网喷支护加U棚加强支护。2.3井底车场硐室 2.3.1主井井底车场硐室 卸载站硐室 井底煤仓：直径D=7m 容量960吨 皮带机尾硐室及清理斜巷 医疗、调度室 和工具房 2.5.2矸石井和管子井井底车场硐室 等候室 中央变电所 中央水泵房 中央水仓：容量6408m3 电机车修理间 消防材料库 炸药库：采用壁槽式火药库通用设计，容量3200kg 人车库。3、中部车场管子暗斜井、矸石暗斜井中部车场布置双道起坡甩车场，双轨车场净长度30米，以单轨方式连接区段集中巷。皮带暗斜井、人车暗斜井、回风暗斜井中部车场布置单道起坡甩车场，双轨车场净长度1530米，以单轨方式连接区段集中巷。4、采区水仓、泵房、配电所1613工作面投产投产前-1350采区水仓、泵房、配电所已形成，水仓位置在管子暗斜井-1350m车场附近，容积为6408m3，-1180、-1260水平可设置临时水仓缓冲，向下排至1350水平水仓内，集中排水，在水仓入口处的岩石集中巷分别向东西按5上坡掘进，使区段内的水流入临时水仓。第四节 采区工程量及三个煤量1、投产采区工程量： 工程量按形成一个回采工作面进行统计，总长度2370m，掘进体积29348m3，其中全岩巷道1050m，掘进体积15158m3，全煤及半煤岩巷道为1350m，掘进体积为14190m3。2、投产时三个煤量及可采期： 根据延深水平开拓布置，获得的开拓煤量即为投产采区的可采储量，三个煤量及可采期为：开拓煤量： 586.5万吨 可采期： 6.5年准备煤量： 686.1万吨 可采期： 18.2月回采煤量： 35万吨 可采期： 4个月第五节 采区生产系统1、矿井通风系统矿井延深到-1350m水平后，主要进风井仍为一号主井、付井、皮带井和二号主井、付井，通过各水平的主副井、皮带井到达需风点，再通过-1350m回风暗斜井经新排气坑排出。通风方式仍为混和式。采区内，回采按一个四层工作面和一个六层工作面生产，掘进按1个四层、1个六层，2个全岩共计4个掘进工作面同时生产计算：回采工作面需要风量1638m3/min，掘进工作面需风量为1200m3/min，峒室需要风量400m3/min，其它地点需风量800m3/min，采区合计需风量4101m3/min。1613投产时矿井通风阻力为338.95mmH2O，排气坑风量为8216 m3/min，主要通风机能够满足需要，但矿井通风阻力偏大。2、防尘系统利用以上水平涌水作为水源，在-750新建静压水池一个，容积大于200 m3，稳定流量不小于1.3m3/min，通过管路输送至各地点。经计算采区用水量54.94m3/h3、提升运输延深水平仍采用钢丝绳牵引皮带机，提升能力为90万吨/年，工作制度为年工作300天，日工作14小时，采区内采用吊挂皮带运输原煤。矿井-1350m水平延深，其副井提升系统为一条矸石暗斜井，一条管子暗斜井，回风井，辅助上山。4、排水系统-1350m水平正常涌水量考虑为7.5m3/min选用MD500-575型水泵8台，4台工作，3台备用，1台检修，32512型排水管路五趟，正常涌水时4泵4管工作，最大涌水时5泵5管工作，排水时间均不超过20小时。5、压风系统在-1100m水平设压风机站，安装三台SM-5160A 型移动式螺杆压风机，二台工作，一台备用，与现有的-750压风系统联合，通过安装2196的无缝钢管延深至-1350水平作为-1350水平主供风管路，在-1350水平矸石井、管子井和各岩石运输巷中安装1084.5的无缝钢管作为分供管路，为风动工具提供动力。6、供电系统在-1350m水平井底车场附近设10KV变电所一座，供电负荷5200KW， 双回路电源引自地面立井降压站，电缆型号为：MYJV39 3185mm2，预计电缆长度为4000m，其供电能力核定-1350，10KV每趟回路最大供电能力为6360KW，任何一回路可满足供电能力要求。7、通讯系统在各采掘工作面、皮带井片口、井底车场、上部车场、主要机电硐室及煤仓等地点安装矿用防爆型电话机34部，敷设通讯电缆3945m。8、安全监控系统在-1100泵房安设交换机1台，敷设监控主干线1968m，分干线1400m，安设分站6台，按照标准安设瓦斯、风速、一氧化碳、温度等传感器和各类开关量。第四章 回采工艺设计第一节 设计工作面的地质概况 1613工作面位于井田的中东部，-1350水平一采区第一区段，上为1612采煤工作面采空区，下为尚未开采的1614工作面，西为未开采的二采区，走向长2300m，倾斜平均长150m。本煤层为-1350m水平前组六层煤，厚度1.25 m，倾角32，结构简单，颜色为黑色，光泽较暗，为亮-半暗型煤。可采性指数为1，煤厚变异系数为28%。其类型为稳定性煤层，煤质牌号为QM，容重1.32t/m，宏观煤岩类型为半暗型煤。煤层基本顶为中砂岩，厚度1.6 m灰白色，不易冒落，抗压强度44.5971.25MPa，顶板分类为级。直接顶：粉砂岩厚度1.9 m，水平层理发育，斜向节理，性脆、易冒落，好管理。抗压强度17.3526.2Mpa，顶板分类为1b类。直接底：粉砂岩厚度2.4 m，水平层理发育，抗压强度平均48.6MPa，吸水率3.62%，性脆，a类，容许比压7.28Mpa。老底：中砂岩，厚度2.0 m，灰白色-灰黑色，厚层状，层理不发育，斜向解理。工作面断层较多，上部开采的1612工作面揭露断层19条其中6条逆断层，13条正断层，落差在0.43.5m：其中落差1.0m的7条，大于1.0m的8条，对回采影响较大。 工作面无褶曲，无陷落柱和火成岩的侵蚀。预计该面正常涌水量：0.05m3/分，最大涌水量：0.1m3/分，主要是顶板砂岩淋水。煤层瓦斯含量0.08 m3/t(0.51m3/min)，CO20.23m3/t煤尘爆炸指数39.81%，中等中级倾向。第二节 采煤工艺一、采煤工艺1、1613工作面采用MG132/310-BW型双滚筒液压无链牵引采煤机落煤。2、采用采煤机组上下滚筒割装煤和运输机铲煤板前移配合装运底板煤。3、工作面采用SGZ630/2132型中双链全封底式刮板运输机运煤，下顺槽采用SZD-730/90型桥式转载机运煤。4、双滚筒采煤机割煤，采高1.31.5m，割煤深度为0.6m，正常割煤长度150m，采煤机正常割煤采用前滚筒在下部，后滚筒在上部的方式割煤。割煤速度控制在05m/min 。5、采用走向长壁综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。二、落煤方法采用MG132/310-BW型双滚筒采煤机单向下行割煤，采煤机空刀上行拾清浮煤的方法进行采煤，上端头斜切进刀，自开缺口，进刀段长度为2530m。1、割煤方式及运行顺序工作面采用单向下行割煤时，其工序如下：采煤机端部（上）斜切进刀上行割三角煤推移运输机溜尾下行割煤跟机移架割至下开切口采煤机空刀上行停止采煤机推移运输机下溜头采煤机上行跟机推移运输机上行至上头采煤机端部（上）斜切进刀2、采煤机割煤质量要求（1）严格控制割煤高度，割煤高度控制在1.31.5m之间，严禁超高采煤。（2）严格控制采煤机牵引速度，防止因割煤量大造成工作面运输机超运量工作。（3）保持割煤过程中的顶底板平整。采煤机割过后，必须及时移架，防止架前冒顶、片帮。顶板破碎时，割一架移一架。（4）采煤机割煤时，必须严格按照采煤机安全操作规程的要求进行操作。第三节 装煤运煤系统一、运输设备及运输方式采煤机组割装煤和运输机前移配合装运底煤,集中到桥式转载机、胶带运输机上通过运输石门运出。二、推移运输机方式采用推移的方式，推移运输机步距 0.6m，弯曲段长度不小于15m，推移方向为自下（上）而上（下）。操作工艺：采煤机割煤后，及时移架并顺序推移运输机，运输机弯曲段不小于15m。下行割煤时独头自上而下分段追机移架，分段内自下而上移架。三、煤炭的运输工作面运输机下顺槽转载机下顺槽皮带机石门皮带机-1180岩石集中巷皮带机第四段钢缆机第三段钢缆机-750转载机第二、一段钢缆机地面洗选厂。第四节 顶板管理一、工作面支护设计使用顶底板控制设计专家系统回归分析法 “平均值加两倍均方差”法、初次来压和周期来压期间支柱的最大载荷平均值法运用位态方程进行控制设计，计算工作面支护强度为344.4KN/m2，最大控顶距：3.926米，最小控顶距3.326米。二、液压支架支护强度验算1、工作面支架支护强度459kNm2大于工作面理论最大值支护强度344.4 kNm2，满足要求。2、支护设备选择1613综采工作面选用基本液压支架ZY2800/8.5/19型支撑掩护式支架,共100架。从运输顺槽到轨道顺槽依次编号为1100号支架。通过对比、验算，证明选用ZY2800/8.5/19型支架能满足要求。工作面选用100架ZY2800/8.5/19型掩护式支架，该支架为正四连杆机构，整体顶梁，支架技术特征如下：型号：ZY2800/8.5/19型掩护式支架支撑高度：8501900mm中 心 距：1500mm初 撑 力：2397 KN (P=31.5Mpa)工作阻力：2800 KN (P=38.2Mpa)支护强度：0.4590.465Mpa操纵方式：邻架控制移架步距：600mm采煤机：型号为MG132/310-BW型双滚筒液压无链牵引采煤机，采煤机牵引方式为铸造齿形销轨液压无链牵引，主要技术参数如下：型号： MG132/310-BW适应煤层采高（mm）：8501550滚筒直径（mm）： 1100截深（mm）： 600装机总功率（kW）： 309kW(132kW2+45kW)适应煤层倾角（度）：40供电电压： 1140V机面高度(mm)： 868 mm 牵引速度： 05 m/min牵引力： 22吨牵引方式： 液压传动，摆线轮销轨式无链牵引重量（t）： 13.5刮板输送机：型 号： SGZ630/2132型中双链封底式刮板输送机设计长度： 150m运 量： 450t/h刮板链规格： 2692-C中部槽型式： 铸造焊接结构刮板链型式： 中双链刮板链破断负荷： 850kN装机功率： 2132kW牵引方式： 齿形销轨中部槽规格： 1500590252mm(长内宽高)垂直向弯曲： 3水平向弯曲： 1电机布置方式： 平行布置转载机型 号： SZD-730/90型桥式转载机运 量： 450t/h装机功率： 90kW长 度： 35m刮板链： 2692-C型双边链工作电压： 1140/660V乳化泵站型号： DRB-200/31.5 (两泵一箱)公称压力： 31.5MPa公称流量： 200 L/min电机功率： 125KW泵组重量： 3000kg工作介质： 含35%乳化油中性水溶液泵站安设在上顺槽距离采煤面100m200m的位置。泵站压力不低于30MPa。三、顶板管理措施顶板管理采用全部垮落法。工作面配置103架ZY2800/8.5/19型液压支架,对工作面顶板实行全支护法管理。1、正常工作时期顶板支护方式采煤机割煤后，停煤机及时移架对顶板进行及时支护。工作面随采煤机顺序带压擦顶移架，邻架操作，移架期间降架幅度不得大于侧护板的2/3，顶板破碎时，必须带压擦顶移架。移架工艺：采煤机正常割煤的情况下，滞后采煤机后滚筒不大于30m进行移架。下行割煤时采用分组分段追机移架，即移架人员追到采煤机后，开始自下而上移架，移至上方已完成移架段时，再继续追机自下而上移架，如此往复施工。待工作面支架移设完毕上行提采煤机时再自下而上追机推移运输机。移架的正常操作程序：收侧护板、底调降支架立