开滦集团范各庄煤矿180万吨矿井设计

设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为开滦矿务局范各庄矿新井设计，全篇共分为十个部分：矿井概括及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力、井田开拓、采区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井主要经济技术指标。范各庄井田，矿井东西长约为 2570m，南北宽约为 5700m，面积为 14.25km2。井田内的可采煤层为 5 煤、7 煤、9 煤，其中主采为 9 煤，该煤层赋存稳定，平均厚度 5.4米。倾角平均为 13，为缓斜厚煤层。井田内工业储量 23706.87 万吨，可采储量 15452.98万吨。矿井最大涌水量为 1140 m /h，相对瓦斯涌出量 0.649 m / t d ，属于低瓦斯矿井。范各庄矿年设计生产能力 180 万 t/a，服务年限 61.3 年。采用立井单水平加暗斜井延伸开拓，第一水平标高-450m，第二水平标高-650m。矿井采用单一走向长壁综合机械化采煤法。矿井布置一个综采工作面保证全矿井的产量，长度 200m ，煤的运输采用 10t 架线式电机车牵引 3t 固定式矿车运输。矿井的通风方式采用中央分列式通风。关键词：综放；立井加斜井开拓；两水平第 2 页 共 34 页3 3The Brief Introductiion of the DesiignThis design including two parts: general part and special part.The general part is a new design of Fangezhuang Mine in Kailuan Group. It has tenchapters: the outline of the mine and coalfield geology, boundary and reserves, the designedannual production capacity, service life and working area, underground transportation,lifting, ventilation and safety, the economy and technology index of the mine.The Fangezhuang coal field lies in the city of Hebei province. The boundary of themine r uns 2.57 km from west to east and 5.7km from north to south on average. The totalarea of the mine is about 10.98 km2. there are two available seams:5#,7#, 9#.They buriedstably and belonging to lesser pitching coal seam, with the average angle 13degree. Theindustry reserves of the mine are 187.8 million tons and the usable 140.6 million tons. Theaverage flow of the mine water is from 1140 m3/h. It is a lower gas mine.The production annual capacity of Fangezhuang mine is 1.2 million tons, and itsservice life is 60.1 years. There are 2 levels in the mine. The first development level locatedat the -400m, the second is 650m. The mining method is fully mechanized along the coalbed strike.There is only one working face in the mine. The length of the face is 180m. Coal istransported by the bottomdump mine car which capacity is 3t and dragged by 10 tonaccumulator electrical engineering cars. The form of ventilation is the limitrophe to thecoalfields center.Key words：Mechanized t op coal caving; the primary slant hole and secondary shaft;two levels第 3 页 共 34 页一般部分第 4 页 共 34 页目录设计总说明.1THE BRIEF INTRODUCTION OF THE DESIGN.3一般部分.51 矿区概述及井田地质特征.71.1 矿区概述.71.1.1 交通位置.71.2 井田地质特征.91.2.1 地层.91.2.2 构造.91.2.3 井田内水文地质情况.101.2.4 沼气，煤尘及煤的自燃性.111.2.5 顶地板岩石力学性质.111.2.6 煤质，牌号及用途.121.3 煤层特征.131.3.1 煤层地层.131.3.2.煤层赋存情况及可采煤层特征.151.3.3 煤层赋存状况及可采煤层特征.171.3.4 勘探程度及可靠性.172 井田境界和储量.192.1 井田境界.192.1.1 井田划分的依据.192.1.2 开采界限.192.1.3 井田尺寸.202.2 矿井工业储量.212.2.1 勘探类型及储量等级的圈定.212.2.2 储量等级的圈定.222.2.3 煤层最小可采厚度.22第 5 页 共 34 页2.2.4 矿井工业储量的计算.2.3 矿井可采储量.2.3.1 保护煤柱储量计算.2223233452.3.2 可采储量计算.272.3.3 井田储量汇总表.27矿井工作制度、设计生产能力及服务年限.293.1 矿井工作制度.293.2 矿井设计生产能力及服务年限.293.2.1 矿井生产能力的确定.293.2.2 矿井及第一水平服务年限的核算.29井田开拓.314.1 井田开拓的基本问题.314.1.1 确定井筒的形式、数目、配置.314.1.2 确定工业广场及井口位置.324.1.3 确定开采水平和阶段高度.334.1.4 开采水平布置及井底车场的选型.344.1.5 采区划分及其布置.354.2 井田开拓设计方案比较.364.2.1 开拓方案技术比较.364.2.2 矿井开拓方案经济比较.404.3 矿井基本巷道.424.3.1 井筒.424.3.2 井底车场.444.3.3 主要开拓巷道.46采区巷道布置.515.1 煤层地质特征.515.1.1 可采煤层情况.515.1.2 煤种及煤质变化.51第 6 页 共 34 页5.1.35.1.4各煤层特征.52煤尘和瓦斯.53.5.2 采区巷道布置及生产系统 545.2.15.2.25.2.35.2.45.2.55.2.65.2.7确定采区走向长度.54确定区段斜长和区段数目.55煤柱尺寸的确定.55采区上下山的布置.55区段平巷的布置.56联络巷道的布置.56采区运输、通风运料等系统的确定.56.5.3 采区车场设计 58.5.3.1 采区上部车场形式的选择 585.3.25.3.35.3.4采取中部车场形式的选择.58采区下部车场的选择及设计.59采区主要硐室的布置.625.4 采区采掘计划.665.4.1 采区主要巷道参数确定.665.4.2 确定采区生产能力.725.4.3 计算采区回采率.72.6 采煤方法 75.6.1 采煤方法和回采工艺 75.6.1.1 采煤方法的选择 75.6.1.2 综采工作面回采工艺设计 766.2 综采工作面巷道布置方式.91.7 井下运输 95.7.1 系统基本概述 95.7.1.1 基本概况 95.7.1.2 井下运输系统第 7 页 共 34 页957.2 采区运输设备.7.2.1 主运输设备.96967.2.2 采区辅助运输 1017.3 大巷运输设备.1037.3.1 矿车选择.1037.3.2 矿用电机车的选型.103.8 矿井提升.1118.1 设计依据.1118.1.1 主井提升 1118.1.2 副井提升.112.8.2 主副井提升设备的选型8.2.1 小时提升量.8.2.2 合理的提升速度.8.2.3 一次循环时间.8.2.4 一次合理提升量的确定.1121121121131148.2.5 计算一次提升循环提升时间 Tx 和所需的提升速度 vm.116.8.3 提升钢丝绳的计算.1168.4 提升机与天轮的选择计算.1198.4.18.4.28.4.3滚筒(或摩擦轮)直径的确定天轮的选择.提升机强度校验.1191191208.5 提升电动机的预选.1208.5.18.5.2电动机功率的估算估算电动机转数.1201218.6 提升机与井筒的相对位置8.6.1 井架高度.8.6.2 丝绳对摩擦轮的围包角计算. 1211211229 矿井通风与安全第 8 页 共 34 页1239.19.29.39.49.5矿井通风系统的选择.1239.1.1 选择矿井通风系统的原则.1239.1.2 选择矿井主要通风机的工作方法.1249.1.3 选择矿井通风方式.125全矿所需风量的计算及其分配.1269.2.1 矿井风量计算原则.1269.2.2 矿井风量计算方法.1269.2.3 风速验算.131全矿通风阻力计算.1339.3.1 矿井通风总阻力计算原则.1339.3.2 矿井通风阻力计算.133矿井通风设备的选择.1359.4.1 矿井通风设备的要求.1359.4.2 选择主要通风机.1369.4.3 选择电动机.1389.4.4 电费计算.139矿井灾害防治技术.1409.5.1 防治瓦斯.1409.5.2 防治煤尘.1419.5.3 防灭火.1419.5.4 防治水.141.10 矿井基本技术经济指标 143总结.145参考文献.146专题部分 深部开采回采巷道支护方式研究.1491 引言.1511.1 论题的提出 .1521.2 当前深部矿井开采遇到的主要问题.152第 9 页 共 34 页21.3 论题的目的和意义.地层高应力的来源及地质条件.2.1 自重应力 .1531531532.2 构造应力2.3 围岩性质.153.1543.2.4 煤层倾角.煤巷布置和支护方案优化,合理的支护结构及参数设计.3.1 采场支承压力.3.2 现状.1541541541573.3 锚杆作用原理.1573.4 支护方案.1573.5 施工工艺.1573.6 方案优化.1584 方案可行性论证.1594.1 实施效果分析.1594.2 观点及见解.160参考文献.161附录.163致谢.165第 10 页 共 34 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置, 10.2范各庄矿位于唐山市古冶区境内 北距古冶火车站 公里，矿内铁路与京山线古冶站和林西矿接轨，有公路干线通过井田km。井田南北走向长 5.7km，东西最大倾斜长2.57km，井田总面积为 10.98 ,为开平煤田的一部分。交通十分方便，具体见交通位置图 1-1 。矿井地理坐标：东经 113 度 28 分，北纬 39 度 33 分，井田北部、西北部及西部与吕家坨矿相接，井田西及西南部与钱家营矿相邻，井田东部及南部以 14 煤层的基岩露头为界。井田地理位置优越，交通线四通八达。西距唐山市区 23 公里，丰南区 31 公里。西南距天津市 121.5 公里，西北距北京市 192.3 公里；北距古冶 205 国道10 公里，京沈高速榛子镇入口 23 公里；南距唐港高速青坨营镇入口 16 公里，曹妃甸新区 41 公里，曹妃甸港 67 公里；东距滦县新城 26.7 公里，秦皇岛港 100 公里。东南距滦南县城 24 公里，乐亭县城 46 公里，京唐港 66 公里（以范各庄矿为中心，直线距离） 。图 1-1 开滦矿区矿井分布及交通位置平面图第 11 页 共 34 页21.1.2 自然地理1)井田地形、地貌该地区地貌形态属于华北平原地带。地形高差不大，地面标高平均为+20 米。范各庄南矿井田是被第四系冲积层所覆盖。地貌简单，地表平坦，地势呈现北高南低，坡度 12左右，地表海拔标高+13 到+23m 。由于受多年开采的影响，矿区南北各有一个塌陷坑，随开采的进行而逐步扩大并有大量的积水。矿区范围内分布有村庄 1个，分布在井田东南部。2)水系因为煤系地层上覆盖着巨厚的冲积层，大气降水后大部分从地表流走，所以矿井涌水量无季节性变化，历史最高洪峰水位为 19.572m 。本矿区工业及生活用水的主要供水水源为第四系上组砂岩层水和矿井净化水。水质类型为 HCO3CaNa，矿化度 0.37g/L。供水水源的取水方式采用管状井分散取水。矿井每日排水量约为 4500 m3，全部进入污水净化站进行处理，净化水主要用于井下防水注浆、洒尘、电厂冷却、洗煤厂补充用水。3)气象情况矿区气候属于大陆季风气候，