井田地质论文设计(可编辑)

1、井田地质论文设计 目 录 1 矿区概述及井田地质特征111 矿区概述112 井田地质特征213 煤层特征414 其他开采技术条件52 井田境界及储量621 井田境界622 井田工业储量的计算823 井田可采储量93 井田开拓1031 井田开拓的基本问题1032 矿井开拓设计方案比较1433 矿井基本巷道1634 主要开拓巷道214 采区巷道布置2441 煤层地质特征2442 采区巷道布置及生产系统2443 采区车场设计255 采煤方法3451 采煤方法和回采工艺3452 综采工作面巷道布置方式416 井下运输4361 概述4362 采区运输设备4463 大巷运输设备557 矿井通风与安全607

2、1 矿井通风系统的选择6072 全矿所需风量的计算及其分配6373 通风阻力的计算6874 矿井通风设备的选择7075 矿井灾害防治74参考文献751 结论762 参考文献76致谢761 矿区概述及井田地质特征11 矿区概述白音乌素矿区井田位于内蒙古自治区乌海市海南区东风乡黑龙贵 地表标高介于100至600米之间地形坡度为21000矿井走向长5公里倾斜长度35公里面积157平方公里 白音乌素煤矿生产能力为130万吨采用竖井阶段石门集中大巷的开拓方式第一生产水平为-6000m第二生产水平为-800m 主井净径65m一对16吨箕斗作为提升之用并布置动力信号电缆排水管路副井净径80m为人员矸石材料和

3、设备的提升井并作为全矿井的进风井 井田内地势平坦地形呈东北高西南低标高介于100m600m之间地表度为千分之二12 井田地质特征com 井田大中型构造特征白音乌素井田为盆状向斜构造有北东向和北西向两组断裂带并以前者为主煤层露头与第四系冲积层接触边缘产状较陡一般在30以上内部1020区内共发现大小断层5条其中断距大于30米者有3条以f1断层斜切井田中央粘距1550米延伸长度2500米对井田影响到大其余断层断距较小延展长度也较短对井田开拓也较有影响主要断层见附表一表121 白音乌素井田主要断层表序号名称性质断面走向断层面倾向倾角 0 落差m水平断距m其他1f1正断层17405030对1112煤层有

4、一定影响2f2正断层23505025对1112煤层有一定影响3f3逆断层12302028对1112煤层有一定影响4f4正断层10801015对1112煤层有一定影响com 矿井地质构造复杂程度 白音乌素井田大中型断层不多且很少相互切割交叉地层产状变化不大大中型构造复杂程度属于类 井田内的个别煤层尤其是九煤层顶底板断层发育断层造成煤质灰分上升严重制约了矿井的高产高效单一煤层的这一特点可能与当时的沉积环境以及煤层顶底板岩性有关com 煤系地层白音乌素井田煤系地层属于石炭系上统和二叠系下统基底底层为中奥陶统马家沟组石灰岩煤系地层总厚度约为600米含煤8层煤层总厚度达96米含煤系数为396地层特征与开

5、平煤田其他井田基本相同com层一览表地质年代地层单位 岩层总厚度m岩层组成及特征含煤层数及厚度m备注代纪世第四系松散沉积物0-20m主要由粘土层沙岩砾石层及少量卵石层所组成石炭系石炭系中统c2-唐山组46086177m52m岩石颜色较浅多为浅灰灰色并夹有少量紫色以粘土岩粉沙岩为主沉积有极不稳定的煤线如煤18煤19煤20石炭系上统c3开平组c31501613148m88m颜色比唐山组森颜色深多呈灰深灰色以粉沙岩为主粘土岩显著减少层理比以前明显复杂形成较稳定的煤层煤14及不稳定煤线煤15煤16煤17 等赵各庄组c3241448941m55m颜色多浅灰深灰色以粉沙岩为主但而厚层状中粒沙岩增多植物化石

6、以翅羊齿类最多可采煤层煤11煤12不可采煤层煤12下二迭系二迭系上统p2古冶组p21最大厚度300m本组属陆相沉积河床相粗碎屑砂质岩居多其次为粉沙岩二迭系下统p1大苗庄组p11714114037m107m本组地层为一套以过度相粉沙岩粘土岩和粗碎屑岩交替之沉积物岩石以粉沙岩为主植物化石种类繁杂不可采煤层煤5煤6煤7煤8煤9煤10唐家庄组p121315123264m170m本组地层全属陆相沉积河流开始活跃其中粉沙岩居多植物化石最少不可采煤层煤4奥陶系中统马家沟组o2岩性为浅灰-灰白色石灰岩质纯性脆时夹薄层状灰质粘土岩及白云质石灰岩或豹皮状石灰岩顶部有古风化壳迹象含黄铁矿结核裂隙溶洞发育有时被铝土质

7、充填com 矿井水文地质矿区年降水量在90mm100mm之间由于冲积层的存在阻隔了大气降水与矿坑涌水之间的联系矿井用水量基本不受季节的影响矿区地表水系主要包括后湖矿井采动塌陷坑积水量随开采面积的扩大而增加所有地表水均直接补给潜水层矿井直接充水含水层包括第三含水层煤12底至煤4顶砂岩裂隙含水层第四含水层煤5 至煤12顶砂岩裂隙含水层第五含水层煤5顶板砂岩裂隙含水层矿井间接含水层包括第一含水层第二含水层第六含水层第七含水层com 矿井水文地质一览表含水层编号含水层名称含水层富存情况单位流水量渗透系数水质类型 1第一含水层含水丰富2146升秒米182714米昼夜重碳酸钙镁型 2第二含水层含水性弱00

8、455升秒米0261米昼夜硫酸钙镁型3第三含水层含水性中等局部较强0019700566升秒米015010707米昼夜重碳酸钠型4第四含水层含水性弱001600584升秒米01541742米昼夜重碳酸钠型5第五含水层含水性中等局部较强006030228升秒米4526米昼夜重碳酸钠型6第六含水层含水性弱00400196升秒米002480211米昼夜重碳酸钠型本区初期涌水量为1877m3分矿井生产期间涌水量为28m3分13 煤层特征com 可采煤层情况 井田内可采和局部可采煤层共八层即煤5煤612煤7煤8煤9煤11煤12-1煤12-2其中主要可采煤层为煤11煤12煤9绝大部分不可采com 煤的物理性

9、质白音乌素井田各煤层均属腐殖质煤通过肉眼鉴定颜色一般为黑色条痕褐灰色呈眼球装断口呈条带状粒状及片状结构少数为粉状煤岩组分以亮煤为主镜煤及丝炭少见煤岩一般类型一般为光亮型次为半暗型com 煤种及煤质变化 井田以肥煤为主气煤次之焦煤甚少 井田煤种分布特征具有明显的分带规律由浅部至深部煤的变质程度逐渐增高其排列依次为气煤肥煤至焦煤条带大致呈北5060东向延展其中以肥煤条带最宽延展最长所占面积最大为井田的主要煤种气肥肥气煤及气煤分布于井田的南及西南边缘浅部 井田内煤的物理性质煤质及煤岩等特征沿走向及倾向变化均不大但井田西部局部因受火成岩的影响煤层变成天然焦com 各煤层顶底板特性1煤11 伪顶为粘土岩

10、偶有炭质粘土岩平均厚度03m直接顶中部和西部为粉砂岩东部为中细砂岩-850m以深为中砂岩厚度为35m底板为粘土岩和粉砂岩少数为细砂岩厚度150m顶底板一般较完整坚固性好 2煤12 伪顶为粘土岩或粉砂岩厚度02m直接顶以粉砂岩为主局部为细砂岩厚约40m底板以粉砂岩为主局部为粘土岩与8煤合区地段为炭质粘土岩厚约25m东部河流有古河流冲刷顶底板较坚固 井田可采煤层顶底板综合评定为级2 井田境界及储量21 井田境界根据埋深及井田构造情况本矿井井田境界确定如下井田深部以各煤层的-750m底板等高线为界浅部各煤层露头为界西部以断层f2为界东部以煤层露头为界 根据以上确定的井田境界井田走向长5千米倾向宽32

11、38千米平均为35千米面积为1576平方千米22 井田工业储量的计算com 井田地质储量为1576107979135cos16 227108 吨com 工业储量的确定 本井田内考虑到煤6煤8煤9绝大部分不可采目前情况下暂定煤11煤12为可采煤层而这几层煤的总厚度为4204587 m 所以工业储量为os16 197108 吨23 井田可采储量com 永久煤柱煤量要计算井田可采储量首先要确定各种永久煤柱损失永久煤柱一般是指保护工业广场和井筒的工业广场煤柱井田境界和大断层两侧的井田境界煤柱和断层煤柱以及保护地面建筑物河流铁路等而留设的保护煤柱等煤层群开采时应采用重复采动条件

12、下的移动角值受保护面积边界是由受保护建筑物和主要井筒的边界向外加上一部分备用量即维护带确定的受保护建筑物边界一般不是直接以被保护建筑物的外边界为准而是取平行于煤层走向或倾斜方向的与受保护建筑物外缘相连的直线所围成的面积作为受保护建筑物的边界工业广场面积的取值依据设计井型大小按煤矿设计规范中煤矿工业广场占地指标所列数值的规定选取com工业广场占地指标表井型万吨年 指标公顷10万吨 400600 04506 240300 0708 120180 0910 4590 1213 指标中中小井取大值大井取小值本矿井井型为130万吨年工业广场占地面积为 130100910000117105 m2设计工业广

13、场形状为长方形 长为405 m 宽为400 m围护带宽度为20 m地面标高5 m表土层厚20 m第一水平-450 m工业广场三视图如下com 工业广场煤柱损失示意图a确定受保护面积如图所示在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四 条直线得矩形abcd在矩形的外缘加上15m宽的维护带得受保护面积abcdb确定受保护煤柱通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面1在这个剖面上由维护带的边缘点m1n1起在表土层以o 45度划两条保护线即m1m2n1n2然后在基岩中于下山和上山方向按上山移动角 75o和下山移动角 646o作保护线与煤层相交得n和k则通过n和k的走向线分别为保护煤柱的上部

14、和下部边界以同样的方法在平行煤层走向的剖面2按其走向移动角 75o作保护线求得沿走向的煤柱边界ab和cd将nk和abcd均绘制在平面图上即得保护煤柱边界abcd煤柱是一个梯形c煤柱煤量计算 工业场地煤柱煤量 梯形面积煤层平均厚度煤层平均密度本矿井的表土层厚度为20米煤层平均倾角18o 75o则 75-08 63o冲击层移动角45 o见煤标高c 30m冲击层厚20m地面标高5m经计算工业广场煤柱梯形高为1060 m梯形上底为900 m下底为1020m所以工业广场煤柱损失面积为 s129001020106011106 m2则损失煤量为 11106 8714cos1814107 吨由于损失量较大对于

15、矿井开采不利在矿井生产末其应对该部分煤柱进行回收因此在计算中工业广场煤柱损失按工业储量的5计算则工业广场保护煤柱损失量为005196974104t 9848700 98487106tcom 矿井边界煤柱煤量设计矿井边界每侧留有20m宽度由底板等高线看出本井田边界周长为16000m所以可算出各煤层的煤柱量为7煤层16000201442 184106t9煤层16000201445 20110故总共边界煤柱煤量为385105tcom 断层保护煤柱本井田无大的断层只有一些小断层所有断层长度总为5000m断层每侧留设保护煤柱30m 断层保护煤柱煤量断层长度煤柱宽度煤层厚度煤的平均密度对本矿井9煤层500

16、0304214861105t12煤层5000304514945105t故断层总保护煤柱煤量1806106tcom 矿井可采储量计算 矿井可采储量的计算公式为 zzcpc式中 z矿井可采储量 zc矿井工业储量 p各种永久煤柱煤量损失之和 c采区回采率厚煤层不低于075中厚煤层不低于080薄煤层不低于085z196974104t98487106385105t1806106t8015719106t所以设计矿井可采储量为15719106t3 井田开拓开拓设计是矿井设计的关键它直接关系到矿井的布局关系到矿井长远的技术经济效益关系到安全生产31 井田开拓的基本问题com 确定井筒的形式数目配置1井筒形式的

17、选择 选择的一般标准 煤层赋存和地形等条件具有平硐开拓条件时应首先考虑采用平硐开拓当平硐以上煤层垂高或斜长过大时多开地面出口有利时可采用阶梯平硐开拓 对于煤层赋存较浅表土层不厚水文地质条件简单的缓倾斜倾斜煤层应尽量采用斜井开拓各种提升方式的斜井井筒倾角一般规定如下 串车提升 25 箕斗提升 2535 输送机 16 对于有条件的矿井在急需煤炭地区其浅部可采用片盘斜井开拓提前出煤有小到大然后集中斜井开拓片盘斜井可一个片盘生产一个片盘准备 采用立井开拓的一般条件为 i 煤层赋存较深或冲积层较厚时 ii水文地质条件复杂井筒需要特殊施工时 iii多水平开拓的急倾斜煤层 iv 其他井筒形式无法开拓的条件

18、根据井田特点结合地面布置采用单一的开拓方式不能满足通风安全生产提升运输时或单一开拓不合理时可采用平硐立井平硐斜井斜井立井等综合开拓方式第一水平采用立井开拓的大中型矿井其延深方式可采用延深井筒方法开拓深部水平或采用胶带输送机暗斜井和至延深副井的开拓方式当条件受限制时主副井不能直接延深时也可采用暗立井延深开拓方式 大型矿井采用立井多水平开拓而第二水平采用暗斜井延深时暗斜井井筒个数主副暗斜井的提升能力以及通风安全等条件均应作详细计算避免出现暗斜井能力不足要特别注意副井提升能力的校核 采用立井多水平开拓时为避免出现多段提升增加生产环节不宜多次采用暗斜井延深避免增加设备占用量增加投资费用 本矿井的井筒形

19、式由于白银乌素矿井煤层埋藏较深且倾角较小所以本矿井采用立井多水平开拓方式2 井筒数目 采用斜井或立井开拓时新建矿井一般要开凿一对井筒满足提升和辅助运输的需要并满足矿井通风和施工的需要风井的个数是根据通风系统要求以及安全生产的需要合理确定的若采用主井通风用箕斗或胶带输送机井筒做风井时应符合煤矿安全规程的规定 白银乌素为新建矿井且瓦斯涌出量低所以设 1 个主井1 个副井2个风井com 确定工业广场及井口位置1工业广场及井口位置确定的原则若下 对初期开采有利即储量必须可靠井巷工程量省建井工期较短 应使井田两翼储量大致平衡即井筒应位于储量中心利于井下运输通风和开采系统布置减少生产经营费用 尽量不占良田

20、少占农田充分利用地形地貌布置工业广场以便使地面生产系统合理便于与外界沟通使运输方便 井筒应尽量避免穿过流沙层较大含水层较厚的冲积层有煤和瓦斯突出的煤层以及较大面积的采空区和大断层以减少施工困难并尽量少压煤 工业广场和井筒应有良好的工程地质条件不受洪水岩崩泥石流滑坡及森林火灾的威胁 用斜井开拓时应考虑井筒层位的合理选择考虑其经济技术的合理性 白银乌素工业广场和主副井井口布置在井田走向的中央对于本矿井井田走向中央也大致是井田储量中央 2风井位置的确定风井位置应根据通风系统合理选择 采用中央边界式通风系统时主副井筒设在井田中央风井设在井田上部边界中央 采用中央并列式通风系统时进回风井并列在工业广场内

21、一般可利用副井进风主井回风也可以设单独回风井 采用对角式通风系统时风井设在井田两翼上部边界 采用分区式通风系统时回风井设在各采区的上部边界 根据小鱼沟矿的生产实际产量为180万吨年为保证井下生产时有足够的风量并考虑到尽快投产的需要本矿井采用中央分列式通风com 确定开采水平和阶段高度开采水平的确定是矿井设计的关键它直接关系到矿井的基本建设投资及生产经营费用是矿井开拓的重要参数开采水平的高度根据煤层赋存条件生产技术水平及水平接替等因素综合考虑决定从以下方面进行分析论证1是否有合理的阶段斜长2阶段内是否有合理的区段数目3要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量4要使水平高度在经济上合理其中开采水

22、平有合理的服务年限很重要必须符合规范规定水平垂高可按下表选取 com 矿井水平垂高表 m 井 型缓倾斜倾斜煤层 急倾斜煤层 大中型矿井 200350 100150 小型矿井 80120 60120 采用上下山开拓时水平垂高可大于250 m 对于开采进水平煤层的矿井用盘区上下山准备时盘区上山长度一般不宜超过1500 m盘区下山不宜超过1000 m用盘区石门和溜煤眼开采时盘区斜长可根据具体确定采用倾斜长臂采煤法时阶段斜长可取10001500 m 为扩大水平的开采范围对倾角在16以下的缓倾斜煤层可采用上下山开拓在井田深部受自然条件限制时且储量不多深部境界不一致设置开采水平有困难或不经济时可在最终水平

23、以下设下山开采 在开采水平以上的上山煤层斜长过长用一个阶段开采技术上有困难安全上又不可靠时可考虑设置辅助水平用多水平上下山开采的矿井为解决下山采区排水通风和辅助运输等困难也可考虑设置辅助水平开采近水平煤层分煤层开拓距开采水平较远的煤层其储量不大设置开采水平不经济时也可以设置辅助水平根据以上标准小鱼沟设两个主水平第一水平用上山开拓第二水平用上下山开拓第一水平标高为-600 m第二水平标高为-800 m第一水平垂高为250 m第二水平垂高为200 m三个阶段斜长分别为1207 m 880 m400mcom 开采水平布置及井底车场的选型开采水平布置的原则 1开采煤层群时应根据煤层数目煤层间距条件选择

24、采用分煤层运输大巷主要石门的布置方式或集中运输大巷采区石门的布置方式或者采用分组集中打巷主要石门的布置方式某些矿区的经验表明煤层间距小于50 m时一般可采用集中运输大巷的的布置方式而采用分组集中打巷的布置方式时分层间距一般应大于70 m 2有些煤层的层间距虽然较大但煤层受断层切割或者赋存状态不稳定只有局部可采储量较少不宜单独布置运输大巷可根据具体情况与其他相邻煤层化为一组对于瓦斯涌出量很大的有些煤层为了满足技术上和安全上的要求也可以分别划成煤组对有突然涌水危险的煤层也可考虑单独划组 3运输大巷一般布置在底板岩层中但在下列条件下也可考虑布置在煤层中 距其他煤层很远储量有限的单个薄及中厚煤层 煤组

25、或煤系底部有距离很近的富含溶洞水或含水层不宜布置底岩石运输大巷而在煤层中有坚硬顶板有布置大巷条件的薄及中厚煤层 井田走向较短运输大巷服务年限不长而煤层厚度又不大大巷维护不困难时 煤组或煤系底部有煤质坚硬围岩稳固无自然发火危险的薄及中厚煤层经技术经济比较有利时 煤层赋存不稳定地质构造复杂的中小矿井尤其是地方小矿井或生产勘探性矿井 4大巷若布置在煤层中需在上下帮两侧各留3040 m 保护煤柱 5岩石运输大巷应布置在坚硬稳定厚度较大的岩层中应考虑大巷距上部煤层的法线距离根据我国经验这一法线距离一般为2030 m对急倾斜煤层一般应布置在底板移动线之外并留出1020 m 的安全岩柱6大巷的方向与煤层走向

26、大体一致为便于机车行使大巷应尽量取直不宜弯曲折转过多但要注意不要因取直巷道造成大巷维护不利和开采困难 7近水平煤层的大巷应与井田内煤层的主要延展方向一致便于在其两侧布置盘区采用分煤层组布置大巷时上下煤层组的大巷方向应一致平面位置宜重叠便于留设安全煤柱并便于上下煤层配采 8矿井通风系统要求设置总回风道时总回风道的布置原则同上述运输大巷基本相同矿井第一水平的总回风道应尽可能保持标高一致当井田上部边界标高不一致时总回风道可按不同标高分段设置但分段不宜过多当井田上部冲积层厚含水丰富留有防水煤柱时总回风道应布置在防水煤柱内 白音乌素矿井可采煤层两层的间距都比较小地质条件较简单所以采用集中大巷布置com

27、采区划分及其布置采区划分应遵循以下原则1采区宜双翼布置当受地质条件限制时或在安全上有特殊要求时可以单翼布置采区走向长度的确定应以技术上可行经济上合理为原则2开采煤层群时宜集中或分组布置采区煤层群分组时应根据具体的矿山地质和开采技术条件综合考虑技术经济上的合理性在矿山地质条件方面应将层间距较近的煤层化为一组但要适当注意个煤层的倾角厚度顶底板岩性的一致性以及地质构造方面的情况以利于开采根据我国经验当煤层间距小于2030m时适合采用联合布置采区煤层数多可采总厚度大时采用联合布置更为有利关于在开采水平范围内的采区布置问题应考虑矿井初期开采的采区应尽量布置在井筒附近贯彻先进后远采区前进式开采的原则逐步向

28、井田边界扩展应优先考虑布置中央采区的可能性主副井和风井的贯通距离应尽量缩短对倾角小于16的煤层采用上下山同时布置采区初期开采的采区应尽量布置在高级储量内在井田范围内采区的开采顺序一般采用前进式即从井田中央开始向井田两翼边界推进的方式如采用上下山开采时上山阶段可采用前进式下山阶段采用后退式煤层组与组间的开采顺序是原则上采用下行式即先采上组煤层依次开采下组煤层但在煤层间距远上下山煤层不受采动影响时经论证可行时也可先布置下组煤的开采白音乌素煤矿每个阶段划分为4个采区每个采区走向长度为2550 m采区采用集中布置井田范围内采用前进式开采顺序煤层群开采顺序为下行式同时生产的采区一个一个采区保证全矿井的产

29、量32 矿井开拓设计方案比较com 井田概况 白音乌素矿地处华北平原井田范围内地面标高约为5 m左右表土层及风化带厚度垂高约20 m表土层中央有一定厚度的流沙层 本井田煤层下以-950 m地板等高线上以各煤层露头为界西部以f2断层为界井田走向长5 km倾向长为35 km井田内主要可采煤层2层倾角16左右各煤层情况如下表 煤层别层厚m 间距m 顶底版 煤11 煤12 420 450 17 各煤层顶底版为厚度不一的粉砂岩伴随少量的炭质泥岩 m 87com1 各煤层情况表 各煤层成层平稳地质构造较复杂分布有三个大的断层煤质中硬无煤尘爆炸性危险煤层自然发火期较长平均密度为14 tm3 本矿为低瓦斯矿井

30、涌水量较大 井田内已探明工业储量为197亿吨减去井田内工业场地煤柱境界煤柱等永久煤柱损失采区回采率确定为80由此计算出本井田的可采储量为157108 吨 根据煤层赋存情况和井田可采储量遵照矿井设计规范规定将矿井生产能力确定为180mta储量备用系数按14计算可得矿井的服务年限为624年com 开拓方案技术比较由于本井田地势平坦表土层厚且有流沙层所以确定采用立井开拓主井设箕斗按煤矿设计手册上的规定井筒布置在井田走向的中央为避免采用箕斗井回风时封闭井筒困难井田采用中央分列式通风方式根据井田条件和设计规范规定本井田可划分为12个水平2个阶段阶段内采用采取区准备方式每个阶段沿走向划分为4个走向长为25

31、50 m的采区划分阶段个数个阶段斜长m水平垂高m水平实际出煤量mt服务年限a区段数目个区段斜长m区段采出煤量mt水平采区2 1207 880 2500200 8093 77432730487318821 64200220 384 4844com 水平及采区划分情况表考虑到各煤层间距较小宜采用集中大巷布置为减少煤柱损失和保证大巷维护条件大巷设于煤12煤层地板下垂距为30 m的厚层粉砂岩内上阶段运输大巷留作下阶段回风大巷使用采区采用岩石集中上山联合布置根据以上分析列出技术上可行的几种方案方案一立井两水平开上山上下山立井开拓方案二立井两水平上下山上下山斜井开拓方案三立井两水平上山上下山开拓方案一与方

32、案二的区别在于第二水平的开拓是用立井上山开拓还是斜井开拓方案一优点在于技术上简单系统简单生产环节较少缺点但要多开井筒和二水平井底车场及大巷方案二优点在于暗斜井离煤层较近石门长度短工程量小方案一与方案三的区别在于第二水平是开采水平不同com 方案1 立井二水平上山上下山开拓 立井延伸com 立井二水平上山上下山开拓斜井延伸 com 方案3立井二水平开拓33 矿井基本巷道com 井筒 1 白音乌素主井井筒断面图com 主井断面图2 副井井筒断面图com 副井井筒断面图3 风井断面图com 风井井筒断面图com 井底车场 1确定井底车场的形式和各种硐室的布置选择井底车场形式的经验及原则 对于开采缓倾

33、斜和倾斜煤层的立井和穿岩斜井当井筒距运输大巷距离近时如4060米可采用卧式环形车场或梭式车场井筒距离运输大巷较远时如大于120米可采用刀式环形车场或尽头式车场井筒距运输大巷适中时选用立式车场如井筒出车方向与大巷斜交且距离较近时可采用斜式环形车场对中小型矿井无论甩车场或平车场井底车场都可采用梭式车场开采急倾斜煤层的矿井可采用刀式环形车场或尽头式车场 井底车场的形式应与矿井的井型相适应大中型矿井可采用环形式或折返式车场生产能力大于120万ta的矿井可采用增设主井复线的环形式或车站式车场井型大大巷用底卸式矿车运煤时应采用折返式车场 注意底卸式矿车受卸载方向限制不能掉头 打巷用胶带输送机运煤时可采用环

34、形式或折返式车场中小型矿井按距井筒的远近可采用刀式环形车场尽头式车场或梭形车场 选择井底车场的形式还应考虑到地面出车方向的限制有时要求采用斜式环形车场井底车场的位置应选在坚硬稳定的岩层中避开断层和破碎地带如果不得不在围岩不太好的地区设置时不宜选用巷道断面大的车场白银乌素矿井采用立井刀式井底车场如图所示com 井底车场示意图调车方式采用顶推调车 电机车牵引重列车驶入车场重车线13电机车摘钩驶入道岔n1 经错车线过n2 道岔绕至列车尾部将列车顶入主副井重车线然后电机车经过道岔n3 绕道回车线12入主副井空车线牵引空列车驶向采区大巷用电机车为14吨架线式电机车矿车为3吨侧卸式矿车2 验算空重车线长度

35、 运输大巷采用机车运行时根据所选的电机车类型矿车规格验算主副井空重车线长度是否满足设计规范的要求设计规范规定主井空重车线长度应能容纳152列矿车副井进出车线的长度大型矿井应各能容纳115列车中小型矿井应各能容纳051列矿车在出车线上应增设一段双道作为材料和设备车的停放及编组之用其长度对大型矿井应能容纳10以上的材料车对中小型矿井应能容纳510个以上的材料车 可用下式进行验算 l mnl1 l2 l3 式中 l 空重车线长度 m 列车数应别为152或1015 n 每列车矿车数n 17 l1 一列矿车长度l1 3450mm l2 电机车长度l2 4500mm l3 电机车制动距离一般取1215m这

36、里取15m 则主井空重车线的长度至少为 l 1817345 45 15 12687 m 副井空重车线的长度至少为 l 1317345 45 15 95745 m34 主要开拓巷道com 大巷断面设计1选择巷道的断面形状 本矿井为设计生产能力为180万吨的矿井设计第一水平运输大巷一般服务年限30年以上采用900mm轨距的双轨运输大巷其净宽在3 m以上又穿过中等稳定岩层故选用钢筋砂浆锚杆与喷射混凝土支护采用半圆拱形断面2确定巷道断面尺寸 确定巷道的净宽度 大巷选用zk14-9550型电机车车宽a1 1335 mm高 h 1600 mm3吨侧卸式矿车车宽1200 mm矿车高1400 mm 根据煤矿安

37、全规程规定取人行道宽c 840 mm非人行道一侧宽a 400 mm根据煤矿设计手册中规定本巷双轨中线距为1600 mm则两机车之间的距离为 16001335213352265 mm 故巷道净宽为 ba1 bc1 40013352160013352840 4175 mm 确定巷道拱高h0 半圆拱形巷道拱高h0 b2 208752088 mm半圆拱半径r 2088 mm 确定巷道壁高h3 i 按架线电机车导电弓子要求确定h3 由井巷工程知半圆拱形壁高要满足的条件为 h3 h4 hc rn2 -kb12 12 式中 h4 轨面起电机车架线高度按煤矿安全规程取h42000 mm hc 道床总高度大巷选

38、用24kgm的钢轨得hc3600 mm道岔高hb 200 mm n 导电弓子距拱壁安全距离取n300 mm k 导电弓子宽度之半k7182359 取k360 mm b1 轨道中线与巷道中线间距 b1b2a1 41752400133521020 mm故h3 200036020883002 36010202 12 1223 ii 按管道要求确定h3 h3 h5h7hb r2 kmd2b2 2 12式中 h5 渣面至管子底高度按煤矿安全规程规定取h5 1800 mm h7 管子悬吊件总高度取h7 900 mm m 导电弓子距管子距离取m300 mmd 压气管法兰盘直径d335 mm b2 轨道中线与

39、巷道中线间距b2 b2c1 4175213352840580 mm故 h3180090020020882 36030033525802 12 1374 mm iii 按人行道要求确定h3 h31800hbr2rj212 1800200208822088200212 18002008911108 mm 综合以上计算并考虑一定的富余量确定本矿井大巷的壁高为h31600 mm则巷道的净高为hh3hbh0 160020020883488 mm 确定巷道净断面积s和净周长p 净断面积sb039bh2式中 h2 渣面以上巷道壁高h2h3hb 16002001400 mm 则s417503941751400

40、1264294375 mm2126 m2 净周长 p257b2h2 2574175214135 m 用风速校核巷道断面 运输大巷最高允许风速vm 8 ms已知通过大巷风量为 q3667 m3s则 vqs3667126291 msvm 满足要求 选择支护参数本巷道采用锚喷支护锚杆长16 m间距m07808 m排距m08 m锚杆直径d14 mm喷射混凝土层厚t1 100 mm而锚杆露出长度t250 mm 故支护层厚度tt1 100 mm 选择道床参数 根据大巷通过的运输设备已选用24kgm的钢轨其道床参数hchb 分别为360 mm 和200 mm渣面至轨面高度ha hchb160 mm 确定巷道

41、掘进断面尺寸 巷道设计掘进宽度b1 b2t417521004375 mm 巷道设计掘进高度h1hhbt34882001003788 mm 巷道设计掘进断面积s1b1039b1h34375039437516001446 m2 大巷断面图见下页围岩类别断面m2掘进尺mm喷射厚度mm锚 杆 mm净 周 长 m净掘宽高型式外露长度排列方式间排距锚深规格l半煤岩巷12614442003900树脂100菱形6001800210016135树脂com 大巷断面示意图4 采区巷道布置41 煤层地质特征com 可采煤层情况 采区内主要可采煤层为煤11煤12各煤层均属腐殖质煤通过肉眼鉴定颜色一般为黑色条痕褐灰色呈

42、眼球状断口呈条带状粒状及片状结构少数为粉状煤岩组分以亮煤为主镜煤及丝煤少见煤岩类型一般为光良型次为半暗型com 煤种及煤质变化 采区以肥煤为主气煤次之焦煤甚少 采区煤种分布特征具有明显的分带规律由浅部至深部煤的变质程度逐渐增高其排列依次为气煤肥煤至焦煤其中肥煤矿为采区的主要煤种com 各煤层顶底板岩性 1 煤11 伪顶和直接顶一般为粘土岩厚30米局部粉砂岩厚40米底板为粘土岩厚约25米顶底板岩石坚固性好 2煤12 伪顶为腐泥质粘土岩厚约05米直接顶在中部和东部为腐泥质粘土岩西部为粘土岩厚0607米平均为10米底板以粉砂岩为主厚约20米42 采区巷道布置及生产系统com 确定采区走向长度根据沿井

43、田走向有无大的地质变化如断层无煤带倾角变化很大等地质条件利用这些地质变化带划分采区确定走向长度若没有地质地质条件限制时采区走向长度应从技术上可行和经济上有利的原则来确定技术上的因素主要考虑区段巷道的运输维护和供电问题井田内没有大的地质变化以井田界和主要断层为界确定采区走向长度考虑到用综合机械化开采采区走向长度为2500米com 确定区段斜长和区段数目使用走向长壁采煤法的采区区段斜长等于回采工作面长度加上区段平巷和护巷煤柱的宽度区段平巷宽度根据巷道面的确定这里取4米采用沿空掘巷不留护巷煤柱 采区斜长为1207 m工作面长度暂定为200 m区段平巷宽度为4 m则区段斜长为20042044 m一个采

44、区区段数目为12072046com 采区上下山的布置对于单一厚煤层和联合布置的采区一般应将上山布置在煤层底版岩层中但在下部煤层的底版岩层距涌水量特大的岩层很近不能布置上山或者当上山只为开采上部煤层服务而开采下部煤层便报废不用时可以考虑把上山布置在煤层群的中部或上部采区上山至少有两条一条运输上山一条轨道上山同时用来通风行人在生产能力较大的特厚煤层采区集中联合布置的采区或产量较大瓦斯涌出量也大的采区以及其他情况需要时也可以增设一条专用的上山增设的上山如果服务年限不长可沿煤层布置两条上山可以是一岩一煤上山这种布置适用于产量小服务年限不长得采区而且煤层群的最下一层煤为维护条件较好的薄及中厚煤层可将轨道

45、上山布置在改煤层中运输上山布置在底板岩石中当煤层群最下一层煤为厚煤层或开采单一厚煤层的采区可把两条上山都布置在底板岩石中白银乌素煤层群开采两条上山都布置在最下层底板岩石中如下图所示 1轨道上山2运输上山com 采区上山布置图com 区段平巷的布置由于采区各可才煤层间距较小实行联合布置深井开采为防止应力集中推行不留煤柱沿空掘巷工作面运输平巷轨道平巷定向平行布置以保证工作面等长com 联络巷道的布置采区联络巷道有集中平巷与区段平巷之间的联络巷采区上山与区段集中巷之间的联络巷采区上山与各煤层区段平巷之间的联络巷道本采区采用集中上山布置方式集中上山与各煤层区段平巷采用石门进行联络com 采区运输通风运

46、料等系统的确定采区巷道布置平剖面图见下 1运输大巷2回风大巷3运输上山4轨道上山5区段运输平巷6区段回风平巷7采煤工作面8区段轨道石门9区段运输石门10采区回风石门11溜煤眼12采区绞车房13采区变电所14采区煤仓com 采区巷道布置平剖面图运输系统工作面区段运输平巷区段运输石门溜煤眼运输上山采区煤仓运输大巷通风系统运输大巷轨道上山区段轨道石门区段运输平巷回采工作面区段回风平巷采区回风石门回风大巷运料系统运输大巷轨道上山采区上部车场采区回风石门区段回风平巷工作面com 采区布置平剖面图43 采区车场设计com 采区上部车场形式的选择采区上部车场常用的有甩车场和平车场平车场又有顺向和逆向等形式平

47、车场和甩车场的选择主要根据绞车房的布置和维护条件在煤层群联合布置时回风石门较长为便于与回风石门联系多选用平车场其他条件下可选用甩车场选用平车场时当车场巷道直接与总回风道联系时可采用顺向平车场当煤层群联合布置采区且有采区石门与各煤层回风平巷及总回风道相联系时可采用逆向平车场本采区位煤层群联合布置采用逆向平车场1运输上山2轨道上山3绞车房4联络石门5绞车房回风道6平车场7总回风道8采区回风石门com 采区上部平车场示意图com 采区中部车场的选择采区中部车场只能是甩车场它的基本形式按甩车方向分有双向甩车和单向甩车两种按甩入地点不同又分为甩入绕道车场甩入平巷车场和甩入石门车场三种开采单一薄及中厚煤层

48、的采区中部车场多采用甩入绕道式联合布置的采区或采用岩石上山的采区其中部车场多采用单向甩入石门式车场本采区采用单向甩入石门式中部车场如下页图所示 1轨道上山 2运输上山3区段运输平巷 4区段轨道石门5区段运输石门6溜煤眼com 采区中部甩车场示意图调车方式区段运输平巷所需材料设备由采区轨道上山经过区段轨道石门运之运输平巷工作面采下的煤炭通过区段运输平巷区段运输石门溜煤眼之采区回风上山com 采区下部车场的选择及设计采区下部车场由采区装车站和辅助提升下部车场组合而成主要根据装车地点的不同采区下部车场可分为大巷装车式石门装车式和绕道装车式三种本采区采用大巷装车式下部车场本矿井由于一个阶段只设两个采区

49、井田两翼各一个采区故大巷装车站线路采用尽头式为便于调车和减少工程量装车站采用折返式调车调车方法采用调度绞车调车调车方式机车牵引空列车由井底车场驶来进入装车站的空车存车线3机车摘钩单独进入重车存车线4不过煤仓把已经装满的重列车拉出经渡线道岔5驶向井底车场 1运输上山2采区煤仓3空车存车线4重车存车线 5装车点道岔com 装车站线路示意图1装车站线路装车站线路的总长度为 ll1l2l3l4 式中 l 车场线路长度 l1 空车存车线长度 l1lenlm35le 机车长根据大巷选的电机车le4500 mm n 一列车矿车个数n可由下式求得 anngnrts60tzkb1kgan 装车站年通过能力取采区生产能力的13倍即an 18013 234万吨