146采区南段季节性水体下试采初步设计.doc

白沙能源股份有限公司南阳煤业分公司前进煤矿146采区南段季节性水体下试采初 步 设 计白沙能源股份有限公司南阳煤业分公司二八年八月二十八日目 录前 言3第一章、矿井基本概况6第二章、开采技术条件10第三章、开采方法13第四章、地表移动变形预计和评价32第五章、井上、下防排水工程39第六章、主要安全技术措施44第七章、设计概算及经济效益分析与评价50附图 1、巷道布置平、剖面图2、井上、下对照图3、神仙洞防洪工程图4、-40m到-60m工作面开采下沉等值线图6、-40m到-60m工作面开采倾斜变形等值线图5、-40m到-60m工作面开采曲率变形等值线图6、-40m到-60m工作面开采水平变形等值线图7、-60m到-120m工作面开采下沉等值线图8、-60m到-120m工作面开采倾斜变形等值线图9、-60m到-120m工作面开采曲率变形等值线图10、-60m到-120m工作面开采水平变形等值线图11、-40m到-120m工作面开采下沉等值线图前进煤矿146采区南段季节性水体下试采初步设计前 言前进煤矿设计能力20万t/a，2007年核定为26万t/a。该矿属湖南煤业集团白沙能源股份有限公司南阳分公司管辖，为国有企业。前进煤矿146采区南段属地表大型冲沟（宽约300m）季节性洪水淹没区及老窑采空区复合型水体下采煤。95年进行146采区设计时，采区地质说明书划定区域的采区南翼地势低洼，地表多为稻田，且有两条小溪横切该采区，流量3011880m3/小时（雨季）。当时，因6煤露头发育，小煤窑多，开采历史悠久，老窑积水甚多。又因6煤为急倾斜厚煤层，煤层开采后，不可避免地会造成地表塌陷，在地势低洼处，遇雨季洪水将沿塌陷处倒灌井下，对煤矿的安全生产会构成极大的威胁，随时可能造成淹井，且排水费用高。所以在当时的采区设计中，采区南翼暂不开采，将采区往北推移330米，其走向长度不变，使采区地表处在地势高，无老窑区域，确保开采安全。146采区南端煤柱赋存状态好，煤层稳定，0120m水平可采储量87.7万吨。但当年146采区方案设计时，考虑老窑水威胁及工农纠纷问题，往北推移330米，留下半个采区（总面积42240）作煤柱暂不开采。然而，自2006年以来,该区域附近新开了多个小煤窑,已相继侵入该煤柱内乱采滥挖,对煤柱已经形成严重破坏,并且还在继续破坏。 为了提高煤炭资源的回采率，南阳分公司前进煤矿准备进入146采区南段煤层进行开采。目前，前进煤矿做了大量的地面和井下防治水工作，地面对神仙洞农田进行了征购填土，重新修建了一个公路流水涵洞，对流水的南主排水沟、北主排水沟和底板横沟重新进行了扩大和加固,同时在地面进行了钻孔注浆治沉。井下对主要水闸门进行了注浆加固，大巷、主石门水沟进行了采深加宽改造，增设了一个水仓，并安装了一台由地面控制的潜水泵，大大提高了排水抗灾能力。鉴于此，决定对此区域进行安全开采。一、试采初步设计编制的依据1、煤矿安全规程（以下简称规程）2、建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（以下简称”三下”开采规程）；3、煤矿测量规程；4、前进煤矿146采区南段季节性水体下试采方案设计5、前进矿井146采区南段地质说明书及矿井采掘工程平面图和地面井下对照图等技术资料；6、耒阳气象站提供的历年降水资料。二、设计指导思想及治水思路坚持安全第一，突出以人为本，积极、慎重、科学，实施综合治水： 地面排、填、注、测。井下探、放、疏、防； 明确安全责任，落实各项措施；加强现场监管，确保人身安全。三、存在的主要问题和建议。1、试采区地质条件复杂，煤层倾角大，局部直立倒转；煤层特厚且松软，容易发生抽冒，这对季节性水下安全开采极为不利。国内对急倾斜松软厚煤层的水下开采研究不够，规律尚未完全掌握。因此根据”三下”开采规程规定本块段只能进行试采。建议成立专门试采队伍；安排好其它采区和工作面的正常接替，试采区的产量不列入生产计划。以保证全矿稳产，高产，均衡生产。2、由于煤层倒转，试采形成的导水裂缝带有可能与老窑水直接导通，给矿井安全生产造成威胁，因此，必须加强探放水工作。建议成立专业探钻队伍，购置专门探水钻机。3、周边小煤矿非法无序开采，对试采区的安全构成严重威胁。该矿及南阳煤业分公司已多次向当地政府和安监部门反映，要求关闭非法越界矿，或责令其退回依法划定的范围开采，否则双方安全均无保证。但至今没有任何回复。第一章 矿井基本概况一、位置与交通前进煤矿位于湖南省耒阳市南阳镇界石村境内。地处白沙向斜南段东翼，南邻沈家湾矿，北至淝江矿。直通井口的矿区公路与京珠高速公路和107国道相连；京广铁路矿区准轨支线、永耒铁路的南阳装车站至本井口约10.5km；耒河由南向北从矿区西侧穿过。交通比较方便。见图21。二、井田范围井田位于白沙向斜南段东翼，南起23勘探线与沈家湾井田相邻，北至37勘探线与淝江井田相邻，浅部为0老窑境界线，深部以耒河最高洪水位线保护煤柱及-400m水平等高线为界。走向长6km，倾斜宽1km，面积约6km2。三、井田地质特征1、地层井田内出露的地层从老至新有：二迭系上统当冲阶（P2d），龙潭阶（P2l，为煤系地层），大隆阶（P2ta），三迭系下统大冶组（T1），侏罗系茅仙岭（J1）砂岩不整合龙潭阶及第四系（Q）。2、构造井田位于白沙向斜东翼，呈一单斜构造。地层走向为北北东，倾向西。倾角在30线以南较缓，一般在35左右。在30线以北变陡，-150m水平以上地层直立倒转。井田内褶曲发育，断层次之。本井田主要断层有F1、F2、F3、F4断层，因均与试采区关系不大，不予详述。-150m以上褶曲带：在3137线之间，6煤以上小型褶曲发育，且主要是沿倾向分布，延展不大于500m。3、煤层本井田内二迭系上统龙潭阶上段为主要含煤地层，总厚度698.6m，含煤17层，由上而下分别为1、21、22、31、32、41、42、51、52、61、62、7、81、82、9、10、11煤层。其中61煤和21煤为主采煤层。21煤：厚0.662.13m，一般厚1.06m，层位及厚度较为稳定。61煤：厚0.7532.4m，一般厚8.31m，煤层厚度变化规律：沿走向一般由北向南逐渐变薄，沿倾向一般由浅向深逐渐变薄。层位和厚度不够稳定。21煤至61煤平均层间距为57.08m。可采煤层特征见表1-1。本井田煤层煤质牌号为高变质程度的低中灰，低中硫，高发热量无烟煤（WY）。据沈家湾资料，21煤块煤含量占60%以上。4、水文地质矿井地处丘陵区，井田西面（深部）有耒河流过。地层岩性为弱透水性，无含水层。但煤层浅部受新老小煤窑无序开采破坏严重。地表水常常通过塌陷区、裂隙带及小煤窑渗入井下，成为井下水主要补给源。老窑和矿井采空区极易积水，工作面开采时经常发生突水。给开采工作带来困难，是矿井安全生产的重大隐患。矿井最大涌水量1200m3/h，正常涌水量280m3/h。5、其它：矿井为低瓦斯矿井，煤尘无爆炸危险，煤层不易自燃。53 可采煤层特征表 表1-1煤层名称厚度（m）倾角容重（t/m3）硬度加工性能煤层结构层间距（m）稳定程度顶底板最小最大平均夹矸层数（层）夹矸厚度（m）最小最大平均顶板岩石底板岩石210.662.131.0630线以南35度左右1.453块煤60%简单-较稳定硅质胶结细砂岩硅质胶结石英砂岩3102.310.6830线以北-150m以上1.45-较简单-6.9131.7519.6不稳定灰黑色致密泥岩灰黑色泥岩510.113.060.98为起立倒转-150m以下1.45-较简单-5.8282.3437.48不稳定细砂岩粉砂岩及砂质泥岩610.7532.48.31为4070局部倒转1.45小于2.525mm以上块度8.76%较复杂17层0.051.0513.58141.6546.11较稳定白色粉砂岩白色细砂岩81011.861.571.50-复杂-6.42131.2451.62不稳定灰白色细砂岩泥质胶结细砂岩四、 矿井现状矿井采用一个全能立井开拓。南翼一个风井、北翼两个风井(安全出口），采用对角式和分区对角式通风。全井田分两个水平：第一水平为-120m，第二水平为-250m。-400m利用下山开采。目前矿井仍在第一水平生产，现生产在146、136和156三个采区。-120m中央水泵房现有200D-436型水泵4台，D450-604型水泵2台，YQ725-265/10-710潜水泵一台，排水管路四趟，分别是40212一趟、2737两趟，32510一趟， 最大排水能力为2777m3/h，正常情况下井下最大涌水量1200m3/h,排水能力足够。第二章 开采技术条件一、 试采区位置与范围试采区位于井田北翼-33线和35线之间，南起-33勘探线以北45m，与126采区相邻，北止X=2910100座标线，与146采区北段相邻。浅部以非法小煤窑破坏边界-40m标高为界，深部为-120m标高。走向长约370m，倾向宽(-40-120)约85m，面积约31450m2。二、煤层情况及储量试采区属厚煤区。该区域有两条勘探线（-33、34线）6个钻孔（-3313、-3314、3409、3410、3411、3412）和相邻两采区见煤点控制，煤层赋存复杂。根据钻孔和巷道揭露情况看煤层倾角大，北翼约76、南翼约60，平均72，局部直立倒转。沿倾向倾角变化大，给开采带来一定困难。煤厚由11个见煤点控制，变化在1.55m45m之间，平均18m。基本情况如下：1、已揭露煤厚点求平均煤厚：（1）-3313钻孔煤厚：-33m标高煤厚2.1m，-81.9m标高煤厚1.55m，-159m标高煤厚13.77m。（2）3410钻孔煤厚：-23m标高煤厚13.17m，-7m0标高煤厚12.62m。（3）126边界-120石门厚3.5m。（4）146边界-120石门厚11m。（5）146-44石门煤厚45m。（6）1463-51石门煤厚45m。（7）126边界-80石门25m。（8）1465-74边界工作面25m。煤层平均厚度D: nD= Di n = 18m n=1式中：Di：第i点煤厚 n：揭露煤厚点数2、储量计算:根据实际揭露的煤厚资料对146采区南段储量进行计算工 作 面名 称面 积（m2）倾角厚 度（m）容 重（t/m3）储 量（万t）可采储量（万t）S1461(40-60）(16421)34446012.11.456.044.53S1463(-6090）(16432) 55766216.531.4512.69.45S1465(-90-120)（16432）52486216.531.4512.69.45S1462（4060）(16921)35497023.61.4512.19.07S1464(6090）(16932)52806523.61.4518.513.9S1466(-90-120)（16532）52806522.91.4517.513.1合 计79.3459.53、开采煤层的顶底板岩性。6煤层上距5煤3258米、一般间距40米，煤层顶板为深灰色粉砂岩，厚约12米，泥质胶结，水平层理及缓波状，层理清楚。有植物化石碎片，夹细砂岩，易垮落。底板为灰白色，细砂岩，泥质胶结，薄中厚层状，厚度为2.55米，平均3.7米，成份以石英长石为主。裂隙发育，充填石英，岩性坚硬，老底为深灰色粉砂岩，6煤层距7煤层约21米，距8煤层38米。从126、146采区北段所揭露的情况来看，底板起伏强烈，146采区南段基本类似。三、 地表情况神仙洞（又名农塘里），地势低洼（地表标高+95+100m）为一冲沟汇水盆地地形，三面环山，西面开口，盆地汇水面积约10.1km2。地表水源主要是大气降雨，水汇聚后经神仙洞泄洪沟、公路涵洞和小溪流向耒河。按耒阳气象站提供的2006年7月15日“碧利斯”台风期间最大日降水量448mm/d估算，此冲沟最大汇水量达94320m3/h。地表水如通过老窑顶底板裂隙带和抽冒塌陷坑溃入井下，对矿井安全将构成极大威胁。四、老窑情况神仙洞地形低洼平缓，煤层露头南北向穿过冲沟。由于交通便利，为老窑开采提供了条件。此处老窑星罗棋布，开采颇盛。由于开采年代久远，大部分形迹难辨。据老农说8-11号老窑积水量约1000m3。上世纪90年代前后，此处又开办了多处小矿，开采范围不详，虽已关闭，但均存有大量积水。现仍有鑫源和金星两个体煤矿，非法越界开采61煤。据前进矿提供的资料，小窑已采至-53m。由于老窑和小煤窑的开采破坏，前进井投产（1983年）以来，至2006年共发生过三次淹井和多次淹工作面的事故，死亡多人。第三章 开采方法一、主要设计参数1、储量146采区南段（-40m-120m）总储量为79.34万吨,可采储量59.5万吨。2、区段划分按2006年12月湖南省国土资源厅调整的矿井范围和准采深度及煤层赋存状况，146采区南段水平共划分为三个区段，第一区段为-40m-60m；第二区段为-60m-90m；第三区段为-90m-120m。二、巷道布置146采区南段设计为双翼，采区中部设伪倾斜轨道上山和溜煤上山。沿煤层走向在-40、-60和-90m标高布置三条底板中巷，将采区分为三个小区段。根据水体下采煤的特殊要求，按三下开采规程第53条规定，决定第一小区段垂高为20m。区段底板中巷采用锚网喷支护，并用平巷或上山与两相邻采区现有保留完好的通往风井的巷道联通，作为安全出口。采区中巷用石门与煤层联通。工作面运输顺槽沿煤层顶板掘进，回风顺槽沿底板掘进。煤门及顺槽均采用封闭式U型钢，可缩性支架支护。开切眼与相邻采空之间要留隔水煤柱。根据煤层厚度确定两顺槽高差，以保证回采工作面有不小于20的溜煤坡高。三、采煤方法及回采工艺根据煤层的赋存条件，本区采用走向长壁式采煤法。斜切分层，每层2米，人工铺设假顶，工作面倾角为20度，采煤高度为2米，回采顺序从上往下，由采区两端相向采区中部推进。工作面采用风镐或手镐落煤、搪瓷溜槽运煤，运输顺槽、揭煤平巷采用刮板运输机运煤至溜煤上山。工作面的支护采用单体液压支柱配铰接梁，竹帘网背顶帮，工作面支护排距和柱距均为0.8m，采高2米，工作面采用全部垮落法管理顶板，其最大控顶距为2.4m，最小控顶距为1.6m。顺槽采用U金属支架支护。工作面循环产量：240.821.450.9553（T）式中：24工作面长 0.8循环进度 2采高 1.45容重 0.95工作面采率四、采区生产能力、服务年限、准备时间矿井年工作日330天，每天三班，每班八小时，回采工作面采用正规循环作业，即采用边采边准的综合作业方式。1、采区生产能力计算。A=532.03300.95=33231（T/a）式中：53工作面循环产量 2.0日循环个数 330年工作日 0.95正规循环率按掘进煤按采煤的15%计算,则采区的实际年生产能力为：33231（1+15%）3.82（万吨/年）2、采区服务年限。59.5（3.821.4）11（年）式中：59.5采区可采储量 1.4储量备用系数 4.76采区年生产能力 146采区南段设计掘进巷道工程量及费用明细表 表31类别巷道名称岩性支护方式净断面积（m2）单价前期后期工程量(m)金额(万元)工程量(m)金额(万元)准备146采区南段下部车场岩锚喷6.83000501500146采区南轨道上山岩锚喷55600146采区南变电所岩锚喷683000185.400146采区南段上部车场岩锚喷5.142200183.9600绞车房岩锚网17.3430062.5800绞车房通道岩锚喷3.571800152.700-40m中巷岩锚喷5612527.5-40m石门岩锚喷5636039.6-60m中巷岩锚喷51210222.44-60m石门岩锚喷5.1422001459.944539.6146采区南溜煤上山岩锚喷4.66210012626.4600-40-30通风上山岩锚喷5.142200265.7200溜煤眼岩锚喷1.5220030.6630.66-90m中巷岩锚喷5.1422000024854.56-90m石门岩锚喷5.1422000054549.5回采采煤工作面回风顺槽煤金属4.3123005612.8800采煤工作面运输顺槽煤金属4.3123005211.9600采煤工作面切眼煤金属4.02300245.5200合 计1093246.621060233.863、采区准备时间。由所选方案可知，巷道前期工程量如下：岩巷 961m 煤巷 132m根据工程分布情况，初期可安排两个工作面同时掘进，岩巷掘进进度每月6080安排，煤巷掘进度按每月150180m安排，按此计算可知，采区准备时间为7.5个月。五、采区生产系统（一）提升运输系统1、运煤：工作面运输顺槽石门溜煤上山装车石门120m北运输大巷-120m主石门主井地面。2、运矸：掘进工作面各区段运输中巷采区中部车场146采区南轨道上山120m北运输大巷-120m主石门主井地面。3、运料：地面主井-120m主石门120m北运输大巷采区下部车场146采区南轨道上山-60m中巷石门运输顺槽各作业点。（二）供电系统：详见供电系统示意图地面变电所主井-120中央变电所146采区变电所146采区南轨道上山-60m中巷石门运输顺槽各工作面。（三）压风、供水（防尘）、排水系统1、压风系统：地面压风机房主井主石门120m北运输大巷146采区南轨道上山-60m中巷石门运输顺槽各工作面。2、供水（防尘）系统：井口高压水池主井主石门120m北运输大巷146采区南轨道上山-60m中巷石门运输顺槽各工作面。3、排水系统：各工作面运输顺槽石门-60m中巷146采区南轨道上山120m北运输大巷主石门120m水仓主井地面。（四）通风系统及风量负压计算1、通风系统。新鲜风流自主井进入主石门120m北运输大巷146采区南轨道上山中部车场-60m中巷石门运输顺槽工作面切眼回风顺槽回风石门40m中巷146采区轨道上山0改道总风巷北二风井地面。2、风量计算。（1）矿井瓦斯等级。采区地质说明书对该区的瓦斯涌出量未提供具体数据，但根据矿井历年来瓦斯鉴定结果，属低沼气矿井。2007年瓦斯鉴定结果：矿井相对涌出量为2.2m3/t。1464工作面瓦斯鉴定结果：相对涌出量为1.39m3/t。预计该采区沼气相对涌出量与此相似。（2）风量计算。a、采煤工作面风量计算按瓦斯涌出量计算：Q采=100QCH4K采 =1000.101.5=15m3/min 式中：Q采工作面所需风量 QCH4绝对瓦斯涌出量（参照2007年1464工作面瓦斯鉴定的最大值） K采工作面通风系数按良好的气候条件计算：Q采=60V采S采 =600.94=216（m3/min） 式中：V采工作面风速取0.9m/s S采回采工作面平均断面取4.0m2。按工作面最多工作人数计算：Q采=4N=420=80（m3/min） 式中：N工作面人数按风速验算：Q采15S采=154=60（m3/min）Q采240S采=2404=960（m3/min）根据以上计算取Q采=216m3/min=3.6m3/sb、掘进工作面风量计算：为了保证采掘平衡，采区前期安排二个掘进工作面即两个岩掘，采区后期安排一个岩掘工作面。每个掘进工作面按局扇的最大吸风量考虑配风，即每台局扇吸风量按180m3/min考虑。则Q掘=1180=180m3/min=3m3/sc、硐室风量：变电所在进风流中无须配风，绞车房配风按1m3/s考虑。综上所述，146采区南段风量计算如下：Qmax=Q采+ Q掘+Q硐=3.6+3+1=7.6m3/sQmin=Q采+Q掘+Q硐=3.6+6+1=7.6m3/s北翼所需风量：146采区考虑三个采、掘工作面，则所需风量为10.2m3/sQ北max=Qmax+ Q146=7.6+10.2=17.8 m3/sQ北min= Qmin+ Q146=7.6+10.2=17.8 m3/s3、矿井通风阻力计算。（1）最大阻力计算。矿井南翼136采区考虑一个岩掘工作面、一个煤掘工作面、二个采煤工作面，按13.2 m3/s配风。156采区考虑一个岩掘工作面、一个煤掘工作面、一个采煤工作面按9.6m3/s配风。则全矿井最大风量：Q矿=Q南max+Q北=22.8+17.8=40.6m3/s最大通风阻力见表32，其值272.89Pa。（2）最小阻力计算。矿井南翼136采区考虑一个岩掘工作面、一个煤掘工作面、一个采煤工作面按9.6m3/s配风。156采区考虑二个自掘自采工作面按7.2m3/s配风。则全矿井最小风量为：Q矿=Q南min+Q北=16.8+17.8=34.6m3/s最小通风阻力计算见表33，其值244.47Pa。综上所述，现前进矿北二风井装配的BK54-413轴流式抽风机能满足要求，故不需要重新选。六、机电设备的选型（一）146采区轨道上山提升设备选型计算1、计算的原始资料。采区年产量： An=4.76（万T/年）提升轨道上山斜长： Ls=148m提升轨道上山坡度： =30提升不均衡系数： C=1.15年生产不均衡系数： a =1.15 矿井工作制度:年工作日bt=330天，每天三班提升，每日工作t16小时。提升方式为斜井单钩串车提升，采用U1吨固定式矿车，矿车自重Go=600kg，煤重G=1000kg，矸重Gk=1700kg，该上山只作提升煤矸、运送材料设备等辅助提升用，本设计以矿山固定机械手册为依据。2、有关计算。（1）提升长度Lt=Lq+Ls+Lb=20+148+20=188m式中：Lq下部车场长，取20m Lb上部车场长，取20m Ls上山斜长（2）参数、速度的确定平均提升速度：Vm=1.5m/s （查产品目录）查表1423，计算每次提升的持续时间为：Tg=（0.741Lt+52）2 =（0.741188+52）2 =382.6（s）一次提升量的计算：Q=C. a.Tg.An/3600bt.t=1.151.15412.347600/360033016=1.365（T）1.7T此上山每次提升矸子1车（1700kg）或煤2车，符合要求。（3）根据连接器的强度计算串车数（按提矸1车计算）。N=6000/（GK+Go）（sin+f1cos） =6000/（1700+600）（sin30o+0.013cos30o） =6000/2600（0.5+0.0130.866） =5.3（辆）实际提矸1车, 矿车连接器的强度满足要求。式中：6000最前面一个矿车连接器的强度 f1矿车的运行阻力系数 取值0.0133、钢丝绳的选型。钢丝绳的长度Lc=Lt+20=168+20=188m上部车场边到绞车滚筒的距离取20m绳端荷重（按提煤2车计算）F=n（GK+Go）（sin+f1cos） =2（1000+600）（sin30+0.013cos30） =1636（kg）钢丝绳单位长度重量的计算：Pk= F /1.1B/maLc（sin+fcos） =1636/1.115500/6.5188（sin30o+0.2cos30o） =0.66（kg/m）f钢丝绳磨擦系数，0.2ma煤矿安全规程规定钢丝绳专提物安全系数为6.5B钢丝绳公称抗拉强度为15500 kg/Cm2查表选用园股钢丝绳61918.5，钢丝绳的总破断拉力Qq=19950kgf，直径18.5mm，单位重量1.218kg/m。校验钢丝绳的安全系数ma：ma=Qq/Fjmax=Qq/Qa+Lsqk（sin+f1cos） =19950/1636+1.218188（sin30o+0.013cos30o） =11. 46.5符合煤矿安全规程规定要求。4、提升机的选型计算。（1）提升滚筒的直径。因该提升机为井下辅助提升，滚筒直径按下式计算。D50d =2018.5=925mm选用JTB1.00.8型单筒机械防爆绞车，钢丝绳在卷筒上最大静张力20kN、速度1.5m/s，电机功率为45kw。该型号绞车配备有深度指示器、过卷保护、紧急制动等安全保护装置，厂家为湖南金塔机械制造有限公司。适用钢丝绳18.5mm，容绳量为600m（五层）。（2）强度验算。最大静拉力：Fjmax=N（Gk+Go）（sin+f1cos）+p(L+Lo)（sin+f2cos）=2(1000+600)(sin30o+0.013cos30o)+1.218(188+20)sin30o+0.2cos30o）=1807kg2040.8kg绞车最大静张力20KN=2040.8Kg,可见选用提升机的牵引力是合适的。（3）电机功率的验算。=1.118071.5/1020.85=34.84kw45kw式中：富余系数故选用的电动机满足要求。（二）采区运输设备的选择该采区设计共布置二个工作地点：即一个采煤工作面；一个岩巷掘进工作面。采煤工作面为1462，布置运输顺槽，采用刮板运输机直巷水平铺设运煤至采区溜煤下山，在-120水平斗口装车。原始资料：运输距离为167m，运输量为10T/h。根据上述条件和该矿井煤层含水量丰富的实际情况，查产品目录选用SGWD17型刮板运输机比较合适，其额定运输能力为40T/h，运输长度为60 m，故选四台即可满足要求。岩巷掘进工作面直接采用矿车装运矸石。（三）通风设备利用现有北二风井通风设备。（四）采区供电系统的计算。1、采区变压器的选择。S= KxPe/cospj =0.7163.9/0.85=151.38（KVA）式中：S变压器的计算容量 Kx需要系数，查表取0.7 Pe采区用电设备总功率之和 cospj电机加权平均功率因率。取0.85根据上述计算选用一台KBSD-200/6-0.69型干式变压器。容量为220KVA，变压器变比为6/0.69KV。2、选择电缆截面的计算。（1）按允许负荷电流选择电缆截面。a、选择中央变电所146(南)变电所高压电缆截面。Ig=KPe/Vecospj =0.7163.91000/60000.85=15.4A查表选择高压交联电缆YJLV23-325-6kV，其长期容许电流为95A，大于15.4A，满足要求。b、选择主干线电缆截面。Ig=KPe/Vecospj =0.7163.91000/6600.85 =137.43（A）查表，选用UP-1000-350+116型屏蔽电缆，其长期容许电流为200A，大于137.43A，满足要求。c、选择供146采区南轨道上山绞车房及掘进头电缆截面。Ig=KPe/Vecospje =91.51000/6600.850.9 =104.8（A）查表，选用UP-1000-350+110屏蔽电缆，其长期容许电流为125A，大于104.8A，满足要求。同理，可选其它线路的电缆，其规格见（表二）。（2）按正常运行时的允许电压损失校验电缆。为保证电机的正常运转，其末端电机的最低电压不得低于66095%=627（V）则供电系统的允许电压损失为：690627=63V采区低压供电网的电压由三部分组成，即变压器的电压损失Ub，干线的电压损失UR和支线的电压、损失UX。a、变压器的电压损失。Ub(%)=（URcos+UXsin） =0.96（1.90.85+4.080.53）=3.63(%)式中：变压器的负荷系数 =191.38/200=0.96 cos= cospj=0.85 sin=0.53查表，UR=1.9 UX=4.08则变压器的电压损失为：Ub=3.63690/100=25.047Vb、电缆的电压损失。从采区供电系统的负荷分配情况可见，电缆的电压损失分二条线路计算。变压器开关1#开关4#146采区南提升绞车掘进头（270m 50mm2）变压器开关1#开关4#开关7#-50m水平第一条线路电压损失计算：已知提升绞车及掘进头设备功率是91.5kw，功率因数是0.88，支线电缆截面是50mm2，长度270m，其长期允许负荷电流为125A，但实际电缆负荷电流为Iz=1000Pe/Uecose=91.51000/6600.880.85=107.1A由于电缆长时允许负荷电流大于实际负荷电流，故选择电缆截面是合适的。最后确定选用Up-350+116的矿用橡胶电缆。选择1号干线电缆按正常运行时允许电压损失确定电缆截面。橡胶电缆的电压损失为：Uz=IzLZcos/rsz=107.12700.88/5335=23.7V总电压损失为:Ug=UB+UZ=24.5+23.7=48.23 V63V，满足要求。其它线路电压损失同理计算(省略)3、低压开关的选择及保护装置的整定计算。（1）选择总开关1#。工作面长期工作电流为163.9A，该开关可能遇到最大的短路电流由下列公式计算：I(3)=V2e/作为开关的选择可简化计算，在电压相同每相阻抗相同的条件下，当忽略开关连线的阻抗，开关1#的短路电流可取变压器二次出口的短路电流。I(3)= = =4431.5（A）查自动馈电开关的技术性能表，选用BKD2-400型开关，其额定电流为400A，切断电流为7000A，额定电压为660V，故能满足要求。（2）过流断路器的电流整定计算。Iz=IDQ+Ie =486+（318.8+9.4+21.5+25+21.6+7+29.4） =414.2A故整定1#开关为500A，IZ=500A（3）进行灵敏度效验。以1干线绞车的二次短路电流，通过查表法可知d1的二次短路电流Id1(2)=1014A,验算保护装置的灵敏度Id1(2)/Iz=1014/500=2.11.5故符合要求。同理选择其它开关，其型号及整定值见供电系统图。146采区用电设备技术数据表表一序号设备名称及规格型号数量电机数电机功率KW额定电压（V）额定电流（A）功率因数cos效率%额定起动电流（A）1绞车JTB1.00.81145660480.88852溜子SGWD-175517566018.850.899093.53回柱绞车JH8227.526609.420.8687474电煤钻MZ1.2221.221271.520.86867.55局扇YBT-112211266012.420.8686696探水钻TXV7511466050.8986257爬矸机P30111766021.60.8885106.58喷浆机Z7115.566070.8988359合 计195.9222.20.8787 146采区机电设备清单 表二序号设 备 名 称规 格 型 号单位数量单价(元)总价(万元)备 注1绞车JTB1.00.8台16000062溜子SGWD-17台54500022.53回柱绞车JH-8台265001.34电煤钻MZ-1.2台210000.25局扇YBT-11台240000.86探水钻TXV-75台2410008.27爬矸机P-30台1350003.58喷浆机Z-7台12000029凿岩机MZ7665台238000.7610风镐G10台28000.1611高爆开关BGP9L-6A台160000612变压器KBSG-200/6台1710007.113低爆开关BQD -80台1227003.2414低爆开关QBZ -120台238000.7615低爆开关QBZ-120N台286001.7216馈电开关BKD2-400台338001.1417馈电开关BKD2-200台728001.9618照明综保BZX-2.5台232000.6419电煤钻综保BZZ-2.5台240000.820信号电缆PVV-250-4m50060.321电话机HAK-2台45000.222接线盒BHD2-200台83000.2423检漏继电器JY-83C台131000.3124防爆电铃XELB-127/40台41000.0425钢丝绳619-18.5M400100.426防爆灯127v个72500.17527电力电缆YJLV23-325-6kVM18006511.728电话电缆HVXH30-100.8M2000204.029电钻电缆UZ-16+14M450231.03530橡胶电缆UP-1000-350M490904.4131橡胶电缆UP-1000-335M350802.832橡胶电缆UP-1000-325M380702.6633电缆UP-1000-316M250501.2534电缆UP-1000-36M300230.6935电煤钻电缆UP-500-36M200350.736高压管M50020137风筒直径500M500321.638铰接梁HDJA-800根5501005.539升柱器ASY-5个21500.03合 计107.82第四章 地表移动变形预计和评价一、基本情况前进煤矿146采区南段之所以留下未采,主要是因为该段水文地质复杂,当时缺乏水体下采煤经验,安全上无把握,故拟在后期开采。现在矿井已有20多年的开采历史,锻炼了一只与复杂水文条件斗争的职工队伍,已具备了开采此块段的基本条件。根据分析：若开采此区域煤层，其上方覆岩因受采动沉陷损坏将形成导水裂缝带,如果这些裂缝波及老窑或地面,且由于开采形成的塌陷盆地使南北泄洪水沟受到破坏造成地表积水,后果将很严重.为了掌握开采后地表变形情况，按“三下”开采规程规定预计地表移动变形值,并据此判断泄洪沟破坏程度,以指导地面防治水工作,确保井下安全。二、预计参数选取该采区开采上限为-40m水平，下限为-120m水平，平均煤厚18m，煤层平均倾角72，为急倾斜煤层。平均走向长度370m。其北边为146采空区，南边为126采空区，-40水平以上为老窑开采区域。根据前面章节介绍该区地质开采条件及6煤上覆岩层为坚硬岩性，参数选取如下：下沉系数 q=0.7水平变形系数 b=0.3主要影响角正切 tg=2.0拐点偏移距 S/H=0.1地面标高 H=95m下山边界角 0=344535底板边界角 0=55上山采深（-40m）为：135m下山采深（-120m）为：215m将以上数据输入计算机，采用煤炭科学研究院唐山分院编制的适用于急倾斜煤层的概率积分预计程序和等值线程序进行计算和处理，分别计算了地表移动变形下沉,倾斜，曲率和水平变形等值线图。并计算了北水沟和公路取点位置的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形值。采用网络法对-40-60m水平和-60-120m水平两种情况进行地表移动计算和绘制等值线图，-40-120m水平只绘制下沉等值线图。详见图3-1至图3-9。三、采动影响评价下表分别列出了6煤开采段高20m、40m和开采全段80m后地表最大移动变形值。表3-1阶段高(m)最大下沉量(mm)ixiykxkyuxuyxy201851.823.09-13.500.503-0.45312.69-20.03604912.844.78-27.080.712-0.66624.62-38.89806698.9(1)、阶段采高20m时通过表3-1至3-4及图3-1至3-9可以看出，阶段采高20m后，地表最大下沉值为1851.8mm，最大倾斜值23.09mm/m，最大曲率变形值0.503103/m，最大水平变形值-20.03mm/m。地表可形成深1.8m积水盆地、水沟受到IV级损坏，公路受到IV级损坏。过水涵洞和水沟公路需要大修，塌陷区需要填平。(2)、阶段全高为60m时：地表下沉最大值为4912.8 mm，最大倾斜值为39.44mm/m，最大曲率变形为0.63310-3/m，最大水平变形为40.13mm/m。公路、水沟、过水涵洞均受到IV级损坏，公路最大下沉点2.7m以上。水沟下沉达4.6m以上，涵洞和水沟有可能排不出水，公路、水沟、涵洞需要大修。80m区段全采后，地表将形成6.7m左右的沉陷盆地。急倾斜煤层开采地表移动变形规律研究虽不十分成熟，但对于试采工作还是有指导作用的。为了获得本试区开采的经验，必须织组专人对地面水沟、涵洞进行系