煤矿机电设备选型设计.doc

前 言毕业设计是培养我们理论联系实际，提高我们分析问题和解决问题能力的重要环节。本人在编写毕业设计书时，遵循了下列原则：1、在设计过程中，贯彻了国家的各项改革开放方针和煤炭工业的各项具体政策。2、在设计中，贯彻实事求是的精神，坚持从实际出发，深入调查研究，结合本矿资源、器材设备和技术等条件，编制出来的并符合实际的矿井设计。本矿井设计具有投资少，见效快，收益好的优点。3、新矿井设计做到了布局合理，生产集中，系统完善，环节畅通，改进开拓部署，减少井巷工程量，特别是岩石工程量，以缩短建井工期。4、在设计中，大力进行技术创新，学习和总结国内外先进科学技术和经验，结合本地实际，采用新技术、新工艺、新设备、新材料，提高煤矿机械化和安全装备水平。5、设计时，坚持了工业广场少占农田，节约用地，并结合工程建设做到有利于农田灌溉，改造良田，改善交通和促进农业发展等原则。居民区建立在无煤地带。6、为考虑矿井的发展，进行了方案比较，既做定性分析，也做了定量计算，努力节约人力、物力、财力，做到少花钱，多办事。7、矿井设计按照国家规定和国家批准的矿井精查地质报告的要求编制而成，并且坚持设计程序。8、设计选型标准化、通用化，以国内成批量供应的型号为依据；新技术、新工艺是采用国内试验成功并鉴定批准的。9、矿井设计的各个环节，均作了反复推敲的深入，作了细致地分析，充分考虑到了安全上可靠，技术上可行，经济上合理的问题。10、设计贯彻安全生产的方针政策，严格执行煤矿安全规程、煤矿工程设计手册等技术文件编写而成。10、在编写过程中，由于本人的水平有限，资料搜集不全，设计书还存在很多问题，希望老师多加批评和修改。第一章 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 交通位置及地形地势前进矿井位于湖南省耒阳市南东约30Km，地处耒阳市南阳镇界石村。隶属于湘煤集团白沙矿区南阳煤业分公司，国有全民所有制企业。地理坐标为东经11256161125720，北纬261905262115。距南阳煤业分公司10Km。矿区内有公路经南阳镇、夏塘镇与S320省道，经竹市镇与G030京珠高速公路相接，经耒阳市连通107国道，至耒阳市约45Km。有专用自营准轨铁路，经白山坪矿业公司、珠玑滩与京广铁路浪石坪车站相接，全长21Km。矿井西侧紧邻耒水，下游经耒阳至衡阳与湘江汇合，常年可通航100吨机动船，水陆交通便利。（详见插图1-1）图1-1本区属低山丘陵地形，冲沟较发育，地势为东南高，西北低，海拔标高一般为100180m，最高标高点为天门仙533m，最低标高点为94m，相对高差439m。1.1.2 矿区气候本区气候属亚热带温湿性气候，最高气温在每年的7-8月份，历年最高气温为400C，最低气温在每年的12月至次年的2月份，历年最低气温为-7.70C，年降雨量为960-1870mm，降雨集中在4-8月份，最大日降雨量为288mm。1.1.3 主要河流、水库区内水系较发育，矿井西侧紧邻耒河，河面宽约200m，水深38m，最大流量4870m3/s，最小流量27 m3/s，历年洪水位标高为8990m。河流顺地层走向自南而北沿矿井西侧流经，南北两端河床距煤系地层约70m。井田北部边界以北120m处，淝江河自东向西流经，淝江河最大流量为150m3/s，流速为0.15m/s，最高洪水位标高89.52m。井田内地表冲沟发育，主要分布在北翼的神仙洞，南翼麻子坪和马黄塘，冲沟宽约13m，流量约为3.00.2 m3/s，自东向西切割各煤层露头流入耒河，对矿井的开采影响较大。井田范围内无大的水库、池塘。1.1.4 矿区工业、生活情况矿区内的建筑大部分为钢筋混凝土结构，最高是6层。矿区的供电来源有火电厂和水电厂两种：火电来自白沙火电厂，水电来自里鱼江发电站。生活用水和工业用水均取经河沙过滤后的耒河水。1.1.5 矿区内现有生产小煤窑鑫源、金鑫两小煤窑在我井田146采区上部生产，对我矿有一定的水患威胁，严格执行探放水措施。1.2 井田地质特征矿井延深水平为北起37勘探线以北250m，与淝江井田相接，南止X=2907200坐标线（28勘探线），与红卫煤业分公司沈家湾井田毗邻，浅部以-120水平6煤层采空区下限为界，深部至-250m水平6煤层底板等高线（南端以耒水河煤柱线为界），走向长度约4600m，平均倾向宽度为100m，平面积为460000m2，立面积457000 m3。1.2.1地层情况井田内出露的地层从老到新有：二叠纪大隆组（P1d）；龙潭组（P2l）；三叠纪大冶组（T1d），侏罗纪仙岭组（J1m）及第四系（Q），龙潭组为本井田的含煤地层。表1-1 矿井地层一览表地质年代岩层总厚度（m）岩层组成及特征含煤层数及厚度备注代纪世新生代Cz第四纪Q012.7冲积、残积、堆积物与下伏地层呈不整合接触。中生代MZ侏罗纪J95上部以粗砂岩为主，下部为中粒砂岩，间夹粉砂岩三叠纪T300黄褐色泥质灰岩夹灰岩及砂岩、泥灰质，与大隆组呈整合接触，古生代PZ二叠纪P晚二叠世P2龙潭组L633由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成含7层煤，6煤层厚度290m根据岩性、古生物特征把其分为上、下两段。早二叠世P1大隆组d480378.8m,平均66m由硅质岩、硅质泥岩及硅质灰岩组成，含菊石及腕足类化石二叠纪上统龙潭组（P2L）:分布在井田范围的中部，为本井田的含煤地层，近南北向分布，由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，厚约632.8m。1.龙潭组上段（P2 L2）与下段呈整合接触，7煤层底板为上下段的分界面，含煤17层，6煤为矿井主采煤层，2、3、5煤为局部可采煤层。2.龙潭组下段（P2 L1）含煤14层，8煤层为局部可采煤层，其它煤层无可采价值。1.2.2 地质勘查简史1966年8月，湖南省煤田地质勘探公司第一勘探队进入矿区开展找煤工作。1967年1月开展地质普查，同年3月编制精查勘探设计。1968年至1969年12月，作了精查勘探工作，完成1：5000地质测量6.0m2/Km。钻探工程量36孔，计13010.94m，于1969年12月提交湖南省耒阳市白沙矿务局前进井田最终地质报告，共获得1+2+3级储量2246.71At。1970年7月26日经湖南省煤炭工业局审批，批准一级储量390.61At，二级储量1105.20At，三级储量750.9At。合计：2246.71At。1.2.3 地质构造前进井田位于白沙向斜南段东翼，呈一单斜构造。井田内地层走向一般为北东，倾向北西。地层倾角4070，一般60。区内褶曲发育，断层次之。1.2.3.1 断 层1.F1伍家村走向逆断层：位于伍家村西、大冶组地层内，34线至井田北边界，延深度约1.5Km，走向N 20E，倾向东，倾角40，落差1420m，根据勘探资料，该断层对6煤层无影响，预计只对6煤层以下的煤层存在破坏。2.F2神仙岭隐伏逆断层：位于神仙岭龙潭组下段78煤层中，断层走向N 10E，倾向南东，倾角80，落差40m，延伸长度约2Km，对6煤层无影响。3.F3九牛岭断层：位于3532线之间的龙潭组下段地层之中，断层走向N25E，倾向北西，倾角5060，落差3335m，延伸长度约1.8Km，对8煤层破坏严重。4.F4断层：位于3031线间龙潭组上段地层之中，走向N30E，倾向南东，倾角倒转，落差10m，延伸长度约2Km，对2煤层有一定破坏。综上所述，本矿井地质构造复杂程度属中等构造类型。1.2.3.2 褶 曲井田内对6煤层破坏的大中型褶曲不发育，但-150水平以上发育一小型褶曲带，褶曲幅度不大，造成煤层顶底板的局部隆起和凹陷，形成厚煤包。1.神仙岭隐伏背斜：位于35线以北，被侏罗系砂岩覆盖，全长约2Km，背斜两翼倾角变化大，东翼3040，西翼直立倒转，背斜轴向南北，对6煤层无影响。2.神仙岭隐伏向斜：位于35线以北，被侏罗系砂岩覆盖，轴向近于南北，两翼倾角在3040，35线以南和37线以北向斜逐渐消失，对6煤层无影响。3.麻子坪向背斜：位于31线附近，对6煤层无影响。表1-2 断层特征表顺序名称性质走向倾向倾角()落差(m)水平断距（m）影 响 范 围1F1逆断层N20EE4014201500预计对6煤层以下的煤层存在破坏。2F2逆断层N20ESE80402000对6煤层无影响3F3正断层N25ENW506033351800对8煤层破坏严重4F4正断层N30ESE倒转102000对2煤层有一定破坏1.2.4 矿井水文地质1.2.4.1 岩层的含水性1.第四系：最大厚度13m左右，由东向西厚度有所增大，冲沟低洼得多为粘土、淤泥，沿河一带为亚砂质粘土、砂质粘土、砂砾层，含孔隙水，单位涌水量约0. 064m3 /s。2.侏罗纪：以粗、中粒砂岩为主，含孔隙、裂隙水，覆盖于含煤地层之上，分布于井田东北神仙岭一带，含水较微弱，对坑道充水影响不大。3.下三叠纪大冶组与上二迭系大隆组：含水微弱，单位涌水量0.0054 m3 /s。4.上二叠纪龙潭组含煤地层：各煤层的底板砂岩均为弱含水层，单位涌水量为0.0305 0.0445 m3 /s。6煤层顶板粉砂岩裂隙发育，有较好的导水性。1.2.4.2 断层的导水性和含水性井田内发育的4条断层均系逆断层，属压扭性应力作用所形成的，故其导水性和含水性均较弱。1.2.4.3 及生产小窑水据勘探资料，老窑水主要集中在神仙洞、麻子坪、蚂蟥塘、冷水冲一带，老窑积水下限为+10m左右。对矿井安全生产影响最大的是现生产小煤窑积水，136、156采区上部的生产小窑的开采下限达- 47m水平。地表浅部受小煤窑无序开采而严重破坏，地表水通过塌陷区、裂隙带及小煤窑渗入井下，成为井下主要补给源，使矿井水文地质复杂化。矿井采空区极易积水，工作面开采时多次发生局部透水事故，防治水工作的难度极大。属于水文地质条件复杂矿井。1.2.4.4 水体1.耒河：沿井田顺地层走向自南而北近切井田西界，河床标高最低点+78m左右，历年洪水位标高89 90m之间，井田南北两端，河床距煤系地层仅70m，在28线附近，2煤至河床垂距130 140m。6煤层至河床垂距230 240m。矿井设计对南翼6煤层留设了耒河保安煤柱。2.淝江河：切割煤系地层和F1断层，井田北翼开采严禁超越井田边界。3.神仙洞冲沟：自东南向西切割各煤层露头，沟底下部煤层被老窑采空，是矿井地面重点水患区。综上所述，该矿井涌水量的大小与季节性变化极为明显，每年39月份为雨季，涌水量较大，10月至次年2月为旱季，涌水量偏小。矿井最大涌水量根据地质资料分析4403/h, 最小涌水量为51.53/h,正常涌水量为1703/h。1.3 煤层特征二叠纪上统龙潭组（P2L）为矿井的含煤岩系，根据岩性组合，以7煤层底板砂岩为界，分为上下两段。1.3.1 煤层埋藏条件前进井田位于白沙向斜南段东翼，呈一单斜构造，井田内地层走向一般为北北东，倾向北西。地层倾角4070，一般60。2煤层位于龙潭组上段中上部，上距大隆组底部一般72.2m，煤厚0.662.13m，平均1.02m，为本井田局部可采煤层之一，煤层沿走向和倾向变化较大；5煤层位于龙潭组上段中部，上距3煤层37.48m，煤厚0.11 3.06m，平均0.83m，为矿井局部可采煤层之一；6煤层位于龙潭组上段下部，上距5煤层46.11m，煤厚0.7532.40m，平均6.26m，煤层结构较复杂，该煤层为矿井主采煤层，较稳定；8煤层：位于龙潭组下段，上距6煤层51.62m，煤厚011.8m，平均1.43m，煤厚不稳定，呈鸡窝状产出， 局部呈厚煤包，大部分区域不可采。1.3.2 煤层围岩特征龙潭组地层由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含煤9层，自上而下编号为1、2、3、4、5、6、7、8、煤层，其中6煤层为矿井的主采煤层，2、5、8煤为局部可采煤层，其它为不可采煤层，全组地层厚约633m。自上而下描述：1薄层砂岩：浅灰色，硅泥质胶结，致密坚硬，石英为主，微含白云母及暗色矿物，中夹1煤层，层厚1525m，平均21.0m。2泥岩夹粉砂岩：灰黑色，较致密，薄层状间夹似层状菱铁矿结核及黄铁矿结核，含瓣鳃腕足类化石，厚2535m，一般30m。32煤层：煤黑色、钢灰色，金属光泽，块状质硬，半亮型煤，具亮煤条带结构，节理发育，厚0.661.38m，平均1.02m，属较稳定薄煤层。4石英砂岩：灰深灰色，细中粒硅质胶结，致密坚硬，以石英为主，油脂光泽，中厚层状，厚818m，一般12m。53煤层：煤黑色，粉末状、鳞片状，暗煤为主，含夹矸12层，厚0.61.06m，平均0.83m，属较稳定薄煤层。6泥岩、粉砂岩：深灰色，泥质胶结，局部为泥质粉砂岩，含植物化石，薄中厚层状，厚1020m，一般为15m。75煤层：煤黑色，块状粉末状，半亮型金属光泽，具镜煤条带状，煤厚0.603.06m，平均0.83m，属较稳定薄煤层。8疏松砂岩：深灰色，泥质胶结，以石英为主，层面富含白云母片，中厚层状，间夹细砂岩条带植物化石，层厚2535m，一般30m。96煤层：煤黑色，粉末状，金属光泽，硬度小，暗亮型，含夹矸12层，煤厚0.6030m，平均6.26m。10中厚层状细砂岩：浅灰色，泥质胶结，以石英为主、次为长石，含少量白云母片，中厚层状，具缓波层理，厚612m，一般9m。117煤层：煤黑色，粉末状，层位不稳定，厚00.3 m，为不可采煤层。12砂质泥岩、粉砂岩：砂质泥岩，灰黑色，致密性脆，多为薄层状，滑面光亮似镜面，间夹菱铁矿结核；粉细岩，深灰色，泥质胶结，含少量石英，江层状，厚1525m，一般20m。138煤层：煤黑色，粉末状，硬度小，以暗煤为主，含夹矸1层，34线以北煤层分岔，厚0.605.67m，一般1.43m，属不稳定的中厚煤层。14粉砂岩、泥岩夹9煤层：9煤为块状及粉末状，质硬，具镜煤条带，间夹炭质泥岩，厚度不稳定，层厚4560m，一般50m。15托底砂岩：厚356.30m。井田内煤系地层总厚度约633m，含煤总厚度15.74m，含煤系数为2.49%。各煤层具体情况详见表1-3-1。表1-3 煤层特征表（单位：m）煤层名称煤层厚度(m)层间距（m）倾角(）围 岩煤的 牌号硬度(f）容重(T/m3)煤层构造及稳定性最小最大平均顶板底板2煤0.662.131.0272.2泥岩夹粉砂岩石 英 砂 岩无烟煤较稳定5煤0.113.060.8357.0泥 岩 粉砂岩疏 松 砂 岩无烟煤不稳定6煤0.7532.406.2646.1疏 松 砂 岩细砂岩无烟煤1.45较稳定8煤011.81.4356.6砂 质 泥 岩粉砂岩无烟煤不稳定1.3.3 煤的特性1.3.3.1 煤层的物理性质12煤层：金属光泽、钢灰色、菱形节理发育、贝壳状断口，条带状结构，块煤为主，煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之，为亮煤半亮型煤。25煤层：金属光泽，颜色及条痕为钢灰色，内生裂隙发育，由亮煤、镜煤及暗煤互成薄层状，具条带状和水平层状结构，粉煤为主间夹块煤，为暗亮型煤。36煤层：金属光泽，颜色及条痕均为黑色，硬度2.5，具参差状断口，粉末状，煤岩组分主要为暗煤和镜煤组成，属暗亮型煤。48煤层：略带金属光泽，条痕为黑色，硬度小，多光滑面，参差状断口，粉末状，煤岩组分以暗煤为主，属暗亮型煤。1.3.3.2 煤的化学性质本矿井主要可采的6煤层及其它局部可采煤层，为低杰低硫，高发热量中高熔点无烟煤。全矿区煤的平均灰分为12.03%，挥发分为5.98%，全硫含量0.57%，发热量为29.66MJ/，水分小于2%。煤层变质程度高，为优质动力用煤和民用煤。其中所含块煤（大于25/）可作为合成氨用煤，可为制造化肥尿素提供主要原料。局部可采煤层2煤大部分为坚硬块煤，除硫分较高（大部分属中高硫煤）其它指标均适合作合成氮用煤。1.3.3.3 主要煤质指标（详见下表）表1-4 煤层分析资料表煤层煤层工业分析胶质层厚 (m/m)粘结性水 分(%)灰 分(%)硫 分(%)挥发分(%)发热量(大卡/)XY21.482.911.947.1112.9710.570.832.351.593.666.314.80（无烟煤无此项数据）51.293.361.972.3311.367.260.791.740.994.074.764.3861.523.652.494.1026.8412.970.681.520.884.566.025.2673307600746581.593.482.758.0336.9311.240.673.360.932.956.754.16698473687176从各煤层的工业指标来看，本井田的煤层均为高变质程度的低中灰分、低硫、高发热量无烟煤，是优质的动力用煤。1.3.4 矿井瓦斯及煤层的自燃性1、矿井瓦斯：根据地质勘探报告，2煤层-250m水平为N2CH4带，6煤层-250m水平以上亦属N2CH4带，属低瓦斯矿井。2、煤层的自燃性：据地质报告提供的资料和现已经开采的情况，井田内各煤层自燃倾向性为不自燃，无爆炸危险和自燃现象。本区属地温、地压正常区，对矿井生产影响不大。第二章 井田境界及储量矿井井田边界范围内的储量，是通过地质手段查明的符合国家煤炭计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它反应了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量和勘探程度。同时，它也是矿井设计的基础条件。2.1 井田境界本井田境界北起37线以北250m，与淝江井田相接，南止X=2907200坐标线（28勘探线）与红卫煤业分公司沈家湾井田毗邻。东部（浅部）边界为8煤层露头位置，西部（深部）边界为2煤层-400m水平。走向长约4.66 km，东西倾向宽约1 km，面积约4.66km2。详见图21。图21 矿井境界示意图2.2 储 量储量计算方法用块段求积仪法，在平面图上求出面积，然后用公式：储量水平seca煤厚容重，算出储量。2.2.1 地质储量据地质报告所提，全井田的地质储量为2315.17At，参与储量计算的共四层煤，储量计算的最小可采厚度为0.6m，全井田各可采煤层地质储量见表： 表2-1： 全井田可采煤层地质储量汇总表 （ 单位：At）煤 层名 称储 量 级 别1+2级（%）1+2+3级（%）BCB+CDB+C+D2煤107.90107.90127.84235.7445.775煤155.06155.0606煤390.61997.301387.91350.701738.6179.838煤117.30117.300总 计390.611105.201495.81750.902246.7164.61通过勘探核实2煤地质储量不大，不能作主采层；5煤层为不可采煤层；8煤为大部分可采，但其埋藏较深，现作暂不能利用储量计算。本设计以主采6煤层的工业储量作为矿井设计依据，因此只对6煤层划分水平，即划分三个水平：一水平为+0-120；二水平为-120-250；三水平为-250-400。2.2.2 可采储量设计储量：设计中利用的（1+2级）储量为1387.91At，该储量仅分布在6煤层。三级储量可靠性差，不能视为工业储量，不予利用。表2-2： 矿井可采储量计算表 （单位： At）煤层名称6煤工业储量B+C煤 柱 损 失可 采储 量工业广场境 界断 层开采损失其它损失合 计0-120866.031.68149.277.201255452.6133630529.73-120-250482.7134.28-42.6278320.5015572326.99-250-400147.0712.10-37.521824-678679.21合计1387.9140.30131.3784.602221052.8153118856.73矿井可采储量计算公式： Z(ZcP)C1387.91309.080.8856.73(万t) （31） 式中 Z 可采储量，At；Zc矿井工业储量，At；P 保护煤柱、永久煤柱损失量，At；C 采区回采率，取0.8。第三章 矿井工作制度和井型、服务年限3.1 矿井工作制度矿井生产年工作日330天，日工作时间为24小时，每日三班工作，回采工作面两班生产一班准备，掘进工作面三班工作。每日净提升时间为16小时。矿井工作制度年工作日数(天)班/日每日净提升时间（小时/日）3303163.2 矿井生产能力的与服务年限矿井生产能力主要根据储量、矿井地质条件、开采地质条件、合理的服务年限、经济效果、设备能力及国家需煤等因素确定。本矿井主采6煤层，地质储量为1387.91At。回采率按80%计算，还扣除永久煤柱损失量531.18At，则可算出六煤层的可采储量是856.73At，其中第一水平可采储量为529.73At。本矿井生产能力定为21At/年，即小型矿井，则第一水平的服务年限是25年，符合煤炭工业设计规范的有关规定。3.2.1 矿井及各水平服务年限的计算T 29.1 a （31） 式中 T服务年限，a； Zk可采储量，万t； A年产量，万t； K储备系数，取1.4 。3.2.2 第一水平服务年限的计算T 18 a第四章 井田开拓4.1 井筒形式、数目及位置的确定4.1.1 井筒（峒）形式及数目的确定前进井田地质构造较复杂，煤层赋存为急倾斜，倾角变化较大，尤其是井田中部和北翼因受褶曲构造的影响，煤层由直立至倒转，使开拓方式的选择受到一定的局限性，因此应考虑以下几点因素：1井筒位置应基本上在井田储量的中心和储量比较可靠的地段，尽量使两翼储量均衡，避免单翼生产。2利用有利地形，便于广场的布置，尽量少占良田和地下资源。综合以上情况，此矿井采用顶板立井开拓方式。本方案的井口位于3233线间的煤层顶板，以一个全能立井开发全井田，井口标高+100 m，井筒净直径5.5 m。详见图31。图31 矿井境界示意图4.1.2 井筒位置井筒位置确定在位于3233线间的煤层顶板，井口标高+100 m。其位置比其它勘探线有如下优点：4.1.2.1 地面条件主要的优、缺点是 1广场开阔，地形比较平坦，好布置工业广场及家属区。 2地面施工条件较好，工程量少，投资少，尤其是不占良田。3地面运输线路短。4压煤较多，工程水文地质条件较差。4.1.2.2 井下条件两翼储量基本均衡，运输大巷开拓要少，大巷运输功相对较少。表4-1-1 井筒位置表 井筒名称井口座标标高Z方位角倾角长度（m）用途XY立井2909280.00038393543.000+10028090215提升风井2909313.50038394273.700+124.031730235回风表4-1-1 井筒位置表井筒名称井 筒 特 征断 面 (m3)井筒提升方 位 角井 筒倾斜角备 注形状支护材料净掘进主 井圆形锚喷23.8028.8028090井深包括井窝深15m风 井半园拱锚喷4.4631730图2-3-5 主井、风井断面图4.2 开采水平的划分及布置设计主要以250 m水平以上的储量：一水平在0-120，二水平在-120-250，以采区上山方式开采。水平划分见示意图4-1 图414.2.1 采区划分及开采顺序根据煤层赋存条件、地质构造、保安煤柱影响和主采煤层走向长度，第一水平划分七个采区，近似以井筒为界，分布在南北两翼。南翼设三个采区，煤层倾角较缓，采区走向长为600800m，北翼设四个采区煤层倾角较大，由直立至倒转，采区走向长为550600m，第二水平划分为六个采区，采区走向长为500600m。开采顺序由上而下，从近到远。第一水平的开采顺序为116采区126采区136采区146采区156采区166采区186采区。即先开采离井筒较近的采区，逐次顺序开采。各采区的编号见表4-2-1。表4-2-1 各采区编号表 范围采区编号单双面别走向长度（m）倾斜长度（m）采区煤层数备 注水平11双700282112双600282113双650282114双560282115双780282116双550282118双5202821水平21双520233122双560233123双53024双580233125双56026双50023314.2.2 大巷布置方式采区巷道布置：主要运输大巷布置在煤层底板岩石内，坡度为3，总回风巷布置在0m水平，巷道距煤层2030m左右，用采区石门揭煤。在煤层底板岩石内布置二条倾斜轨道上山，坡度为26，为126、116采区的材料上山和126、116采区主要进风道，分别在-36、-72m水平设采区中部甩车场与煤层中巷相通。考虑煤较厚且煤质较松软，故该中巷设在底板岩石内，距煤层30m左右，以石门贯穿煤层与阶段溜煤眼联接工作面顺槽。在采区中央布置一条上山，作为工作面溜煤，所有岩石巷道均采用锚喷支护，均由120m水平联通各阶段中巷和0总回风巷。有关大巷的参数见表4-2-2、表4-2-3。表4-2-2 矿井巷道断面表 巷道名称支架类别巷道形状断面积（2）运输工具允许通过风量（3/s）标准图号净断面掘进断面岩石运输大巷砌碹锚喷三星拱6.18.1架线式电机车30.5表4-2-3 大巷运输设备表 井型（At/年）运煤工具辅助运输轨距（mm）211吨固定式矿车1吨固定式矿车600第五章 井下运输5.1 井下运输系统工作面的煤炭经搪瓷溜槽自溜到刮板输送机上，然后经采区溜煤上山自溜至-120斗口，装入矿车用机车拖到井底车场，经罐笼提升到地面；工作面的矸石装入矿车后人工推到车场，经轨道上山运到采区下部甩车场，然后用机车拖到井底车场运送到地面。详见井下运输系统示意图81。图51 井下运输系统煤的运输路线：工作面溜子道126溜煤上山-120北大巷主井地面。材料的运输路线：地面主井-120北大巷126轨道上山回风巷工作面。5.2 采区运输设备选择5.2.1 工作面及区段平巷采煤工作面输送机能力的选定要求其小时输送能力大于工作面的小时生产能力。根据矿井设计手册有关规定，在炮采工作面，确定输送机小时输送能力来选择输送机：Q运1.5 （51）1.5 38.5 t式中 Q运输送机小时输送能力，t/h； L 工作面长度，取130；S 工作面推进度，取0.8/d；M 采高，取2；r 煤的容重，取1.45 t/3；c 工作面回采率，取85%；5 每班运输时间，取5h；2 每日生产班数, 回采工作面两班生产一班准备；1.5运输不均衡系数。通过查表得型号为GWD17B的输送机，其小时运输量为40吨，大于工作面的小时生产能力，选GWD17B型输送机可以满足生产需要。5.2.2 采区轨道上山采区上山是靠提升绞车来运输材料，上山的倾角为28，设为单钩串车提升，按矿井设计手册规定，提升绞车应符合以下条件：当提材料和矸矸石时，提升作业时间每班应取4h；提材料或提矸石的不均衡系数应取1.25。1. 按产量要求一次提升串车数按产量要求一次提升串车数：Q1302.08 （52）式中 Q按产量要求一次提升量，；R上山提升不均衡系数，取1.25；Ab上山最大班提升量，t；T提升循环时间，s；Tb每班提升工作小时数，h。则，一次提升串车数为： n1 1.3辆 （取整数2） （53） 式中 n1按产量要求一次提升串车数，辆； q每一矿车装载重量，。5.2.3 采区轨道上山提升绞车的选择已知采区上山斜长255.6，倾角28，上山上部设平车场，中、下部设甩车场。上山每班运输量为20吨，用1吨矿车单钩串车提升，初选提升绞车的卷筒直径为1.2，根据已知条件求出一次提升串车数为2辆，每班工作4h，则按产量要求提升循环时间为T，由式（82）得：T （54）921.6s需要的提升速度为： Vm （55）0.65 /s查表得绞车规格如下：1提升绞车型号：JTB1.21-24；2卷筒直径：1.2；3卷圈宽度：1.0；4最大静张力：30kN；5钢丝绳速度：1.84/s；6钢丝绳直径：18.5；7电动机功率：55kw；8电动机转速：737r/min验算实际提升能力，当Vm1.84/S时，提升循环时间为： T4 Vm115 （56）41.84115406 s考虑到提升不均衡系数1.25后的实际提升能力为： Ab （57）56 t/班综上计算结果，所选提升绞车型号JTB1.2124符合要求。5.3 主要巷道运输5.3.1 确定电机车类型及机车粘重该矿井属于低沼气矿井，主要巷道运输可以使用架线式电机车，电机车根据表831选择：表531 矿用电机车选择表矿井年产量（万t）架线式（t）蓄电池式（t）配套矿车（t）A607及以下8及以下1及以下A12071083表5-3-2 矿车运行阻力系数矿车载重列车起动时列车运行时重车空车重车空车113.516.5911212.515810本矿设计年产量为21At，煤层赋存的瓦斯含量较低，所以选择ZK7/250型架线式电机车。电机车轨距为600，粘着重量为7t，小时制牵引力为13.05kN，小时制电流234A，长时制速度17km/h。5.3.2 确定列车的矿车数目5.3.2.1 列车组成的计算Qzh （58） 68.9 t式中 Qzh重车组质量，t；Pn电机车粘着质量，t；如电机车的全部轮对为主动轮，则其粘着质量等于电机车的质量，即PnP7； 电机车粘着系数，一般按撒沙起动，取0.24；wzh重列运行阻力系数，取13.5；i运输线路平均坡度，；对于运输大巷一般取3。列车的总矿车数：a列车起动加速度，/s2，一般为0.04；5.3.2.2 求矿车数nc （59）43辆式中 g0每辆矿车自重，t；取0.6；g每辆矿车的载重，取1t。但考虑到井底车场巷道长度限制和矿车周转，以及电动机温升等到，故每列车牵引矿车数定为30个。5.3.2.3 根据电机车牵引电动机的发热条件对上述结果进行校验1分别计算电机车牵引重列车和空列车时的牵引力Fzh=Pnc(g+g0)(zhi)=730(0.61)(93)=330(公斤)FK =（7ncg0）(ki)=(7300.6)(113)=350(公斤)2 因ZK66/250是双电动机，所以每台牵引电动机的牵引力为：3查牵引电动机的特性曲线可由牵引力F找出相应的电流I值，查表得： 按曲线查得的列车运行速度为： 所以：， 重列车平均速度； 空列车平均速度；5.3.2.4 运输运输循环的牵引电动机的均方根电流值12.523.229(A)由表可查得牵引电动机的长时电流，说明电动机牵引30辆矿车长时运行，电动机温升符合规定。五. 按制动条件计算利用矿山运输机械（4-59）式验算制动距离即：=34(m)其中：，另外，查矿山运输机械表4-7可知代入上式得：40(m),说明：电机车牵引30辆1吨矿车时，制动距离能满足要求。5.3.3 确定所需的机车台数确定电机车台数时，应考虑全矿井（或水平）投产初期和达到设计产量时不同的条件因素。其原则是按初期所需台数购置电机车，按达产时所需的台数选择供电设备。1按（460）式确定电机车在一个小班内能完成的的循环次数则为加权平均运输距离。fc6.92(次/台班)Tb 每班运输工作时间为6小时； 机车两循环间的休息时间，取30min。2确定每班列车数次数K2fc11 (次/班)； （513）3确定所需电机车的台数 取2台考虑到1台备用，全矿电机车台数为3台第六章 矿井提升6.1 矿井提升煤矿提升工作，主要是提升煤炭的和矸石，升降人员，下放材料和设备等，它是连通矿井上、下的枢纽。本矿井有两个水平，分前后期开采，提升机、井架按最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升机电动机按第一水平选择。提升方式为双层、单车双罐笼混合提升，担负全矿井提煤、提矸、升降人员、坑木、设备及其它材料等。6.1.1设计依据选型设计计算依据：1井筒深度：；2矿井设计年产量；3年提升矸石，材料；4提每班下放材料20车，下放设备2车，下放雷管、炸药2车；5最大件：水泵电机重3350kg，6提升方式：双罐笼提升；7年工作制度，年工作日为330天，日提升时间为16小时； 8最大班下井人数为197人；9矿车规格：一吨矿车；10井筒断面尺寸：直径5.5m。6.1.2 提升容器的选择根据上述依据确定：第一水平提煤采用一吨标准矿车，双层单车普通罐笼，提矸、升降人员及其它时只用单层提升容器容量。1确定合理提升最大速度立井中用罐笼升降人员的最大速度不得得超过下列公式求出之数值,但最大不得超过，一般都采用经济速度法，常用的经济提升速度为 取 式中 最大经济提升速度，； 矿井深度，220；在下面选择提升机时，参照定型成套装备规定，选用最大速度是合理的。此值小于煤矿安全规程允许值。2估算一次提升循环时间式中 根据经济速度估算的一次提升循环时间,； 提升加速度；在以下范围内选取：升降人员是,，升降物料时，； 容器爬行阶段附加时间,取； 休止时间，提矸取，提人取。双层罐笼升降人员时,若两层同时进出,则休止时间比单层增加，若只能由一个水平进出,其休止时间应较单层罐笼增加一倍,并应另加换置罐笼的时间。进出材料和平板车时,取,下放设备器材时取，下放炸药雷管时取提矸石的估算一次提升循环时间：提人的估算一次提升循环时间： 则：进出材料的时间： 下放设备器材时间： 下放炸药的时间： 3估算一次合理提升量 式中 矿井年总提升量,； 矿井年产量，矿井年矸石提升量，矿井年材料提升量，提升不均衡系数, 无井底煤仓时,取；提升能力富裕系数,一般取；提升设备年工作日数,一般取；提升设备日工作小时数,一般立井罐笼提升取。为此，故选用型一吨双层单车标准罐笼提升,提升容器选用固定式矿车。选用型双层罐笼，罐笼全高： ；两罐笼中心距：；罐笼自重： ；矿车自重： ；矿车名义载货：。6.2 提升钢丝绳选择计算6.2.1 初步估算钢丝绳1初步估算钢丝绳最大悬垂长度式中 初步估算井架高度，井架高度，式中取； 井筒深度，。提升高度：2计算提升钢丝绳每米重量混合提升作业是多样的,应以最重的终端荷重来计算和选择钢丝绳.提矸、运人和下料三种情况进行比较后，以提矸时终端载货最重。一车矸石重：式中 矸石比重，已知 矿车容积，一吨矿车容积钢丝绳端荷重（以提矸计算）：式中 钢丝绳终端总载货重， 每次提矸， 矿车自重， 罐笼自重，式中 钢丝绳终端荷重，钢丝绳的抗拉强度钢丝绳安全系数，煤矿安全规程规定，单绳缠绕式提升设备采用的钢丝绳的安全系数:专为升降人员用的钢丝绳不得小于9；升降人员和物料用的钢丝绳，升降人员时不得小于9，提升物料时不得小于7.5；专为升降物料用的钢丝绳不得小于6.5；在此式中就取安全系数6.2.2 选择钢丝绳在矿井提升设备中查钢丝绳规格表2-1，选用钢丝绳如下：由于是立井所以就就选用线接触的钢丝绳较好,为此就选用钢丝绳为6W（19）股（1+6+）绳纤维芯，主要数据为：钢丝绳直径：钢丝最粗的直径：每米钢丝重：钢丝绳的抗拉强度：全部钢丝破断拉力总和： 6.2.3 验算钢丝绳的安全系数：经上述计算所选用钢丝绳符合煤矿安全规程要求，故合适可以使用。6.3 矿井提升机和天轮的选择计算6.3.1提升机的选择与计算1提升机滚筒直径的确定按照煤矿安全规程规定：对于地面使用的提升机 式中 钢丝绳的直径, ； 钢丝绳中最粗钢丝直径, ；本矿所选的提升机是地面使用，于是就按煤矿安全规程规定,计算地面提升机的滚筒直径为根据上述计算选取标准的滚筒直径为。2验算提升机滚筒宽度提升机滚筒宽度的选用式中 提升高度， ；滚筒直径，钢丝绳的直径钢丝绳圈间的间隙，一般取23。滚筒宽度选为3对型提升机强度校核最大静拉力:最大静拉力差:经上校核，所选用的提升机强度合格。4确定提升机及其标准提升速度根据以上计算的结果选择提升机在矿井提升设备中查提升机规格表3-1，选用型提升机，主要数据为：滚筒数量： 个滚筒直径： ；滚筒宽度： ；最大