《日产量2730吨的某煤矿新井初步设计》18000字

日产量2730吨的某煤矿新井初步设计目录TOC\o"1-2"\h\u23706摘要 230617引言 220187第一章矿区概况 3325821.1华锦矿简介 3324141.2井田地质特征 4300161.3煤层特征 48第二章井田开拓 6280552.1井田储量和能力的计算 6116212.2.煤矿生产能力和开采年限 8322492.3井田开拓 981812.4井筒 13296402.5井底车场及硐室 15113072.5.1井底车场 15258292.5.2井底车场的硐室支撑 152401第三章大巷设备及选型 1613813.1大巷运输类型的选取 16215983.1.1大巷运输方式 16245963.1.2大巷辅助运输方式 16199653.2运输设备的选择 1782763.2.1输送机的选择 17101203.2.2辅助运输设备选择 1724558第四章盘区布置及装备 18129714.1盘区布置 18217234.2采煤的方式 18134474.3巷道的掘进布置方式 24170234.4巷道经济表 2621139第五章矿井通风方式的设计 27290705.1选定华锦矿通风系统 27285205.2华锦矿通风阻力计算 27194995.3华锦矿总风量的计算 33266355.4.华锦的通风设施 36215405.5计算华锦矿的通风等积孔 39168465.6预防矿井灾害的防范技术 395005第六章矿井提升通风等辅助设备的选用 40253066.1华锦的提升设施 40276556.2华锦矿的排水设施 4223860第七章技术经济与环境保护 43199027.1华锦矿设计的技术经济指标 43126367.2自然环境及环境质量现状 4588337.2.1建井初期对环境的影响 4520537.2.2主要污染源及污染物 46178697.3生态环境防治措施 4613805结论 47摘要本设计针对华锦煤矿0.9Mt/a的新井进行初步设计。共分为七章，第一章介绍了矿区，该矿位于府谷县城西北方向大概40公里处，它的行政区域划归为陕西省府谷县新民镇下属，煤层倾角平均为1°，近水平煤层。第二章计算井田境界和储量，设计的华锦煤矿所在井田走向长度约3.4km，平均倾向长度4.4km，面积约14.96km2。设计煤层为5-2煤，该层平均厚度3.6米，工业储量是71.7Mt，可采储量56.1Mt。华锦矿年生产时间330天，煤矿生产规定为三八制，每天华锦矿工作提升时间为16个小时。设计服务年限为42年，日产量2730吨。第三章大巷及运输设备，华锦矿采用的是带式输送机运输。辅助运输应用的是低污染无轨胶轮车。第四章盘区巷道布置，按照井田自然条件和开拓方式划分为三个盘区，盘区内各工作面均采用长壁后退式开采法。设计确定首采盘区长壁工作面长度为200m。采煤机双向割煤、往返两刀，作业方式为两班半采煤、半班准备，一日做成五个循环。采用“长壁综采”采煤方法，全部垮落法管理顶板。第五章矿井通风与安全，华锦矿的通风方式为抽出式，通风系统为中央并列式。第六章矿井提升、通风和排水设备选型，华锦矿运输煤炭用带式输送机，副斜井提升设备为无轨胶轮车直达运输。第七章华锦矿的基本技术经济指标。关键词：斜井；长壁；盘区引言改革开放以来，随着我国科技的不断发展和壮大，现代化设备的种类越来越多，而且智能化机械设备也在不断地更新，事实证明，我国的综合实力在不断的变得强大。作为一名当代大学生，而且还是采矿新能源专业的一名学生，我希望能通过此次毕业设计让我对煤矿有更深刻的认识，对以后的职业发展能够提前储备知识，储备经验，以便在以后步入工作岗位的同时能够做到全面了解，综合发展。根据毕业设计选题我设计的是华锦煤矿年产量90万吨的矿井设计，它位于陕西省府谷县，地理位置相对优越，最主要的是它的地理构造简单，煤层埋藏浅，是非常适宜开采的矿井。华锦矿的煤层厚度平均在3.6米左右，结合并且借鉴相似矿井的设计经验，它适合采用长壁综合机械化采煤方法，最主要的是它的倾角小，为近水平煤层。接下来的时间里就是我对华锦矿进行的详细设计，希望这个设计它能够达到我国现代化生产矿井的要求，从而让我对采矿工程这个专业有更深的了解。可以梳理我所学的专业课知识，检验自己，最主要的是能够更大范围的了解这个专业并且充分认识其所涉及到的知识。第一章矿区概况1.1华锦矿简介1.1.1华锦矿地理位置本次设计的华锦煤矿归属于陕西省府谷县的新民镇，它的位置在县城西北面大约40公里处，地理位置优越，距离居民区较近。1.1.2交通条件神朔铁路和府店公路贯穿于井田北部，神府公路贯穿于井田南部，并且和鄂尔多斯市相接壤，东有大秦、神黄两条铁路，形成了联通四周和全国的运输线路。图1.1华锦矿交通位置图1.1.3地形地貌煤矿整合区位于陕北高原处，表面覆盖第四纪松散沉积物，基岩暴露在大型沟谷之中。此地区以黄土丘陵为主，北低南高，地形复杂。山谷纵横交错，支离破碎。综合区南部最高海拔1324.2m，东北部孤山河道最低海拔1116m。高差大约为208.3米。1.1.4水文情况井田中的水流较强，水资源较为丰富，在井田北部裂隙水纵横，它是季节性的水文，主要在于大气降水。1.1.5气候条件煤矿所在地的气候情况为温带大陆性气候。气温变化大，春季沙尘大，夏天气温高，秋天雨水大，冬天温度低，较寒冷。1.1.6地震根据记录，自明朝后，该地区没有产生过大的地震，它为无震区，采矿权属于新民镇华锦矿所有，属于民办企业。1.2井田地质特征1.2.1区域地质特征华锦矿位于鄂尔多斯盆地的东南处，拥有简单直接的地质构造，井田中没有出现大范围的岩浆活动，总的形态向北西方向缓斜，倾角为近水平煤层。1.2.2地层特征松散沉积物覆盖于井田地表大部分，表土层较厚。在山谷中显现出延安组第二段和第三段。1.2.3井田水文地质特征井田位于黄土梁处，地形条件比较复杂，沟川纵横。根据资料显示，每天井田的平均涌水量为30立方米，它的最大涌水量是40立方米。井田内的水资源大量为大气降水，还有部分岩层中的水。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件煤层位于延安组的上部，有着较稳定的特性，全区可采。5-2煤层是设计中主要的可采煤层和本次开采的煤层。可采厚度在2.9-3.83m左右，平均3.6m。煤层西南部位较薄，向东北部厚度慢慢增大。1、煤的物理性质及煤岩特征5-2煤的物理性质简单明了，都为黑色，黑褐色的条痕。属于层状构造。煤层的视密度为1.27～1.36，容重为1.33t／m3。5-2煤主要为半光亮型煤，有很少的半黑煤。华锦矿可采煤层特征表见表1-3-1。表1-3-1可采煤层特征表煤层编号5-2含煤情况≥0.1m最小－最大9.90平均3.60米见煤点10见煤率(%)100极差(m)0.62米标准差0.15变异系数(%)12.2可采情况≥0.80m最小－最大3.45平均3.60米可采点9.0可采范围全区可采10.23/100极差(m)0.62米标准差0.15变异系数(%)12.2直接顶板厚度(m)0.96岩性夹矸层数0厚度(m)0.16岩性直接底板厚度(m)1.09岩性埋深(m)最小－最大49.25一般86～130米底板高程(m)1083.13煤层结构属于简单煤层稳定程度比较稳定降幅深度(m/Km)16.6米倾向（°）290度倾角（°）<4o煤类以粘煤为主煤的化学性质水分（Mad）原煤中的水成分为2.47～5.58%，平均4.62%，属于低水分的煤层，浮煤中水成分含量为3.41～4.63%，平均4.12%。各煤层水分都体现出上部煤层比下部煤层较高的特征。②灰分（Ad）5-2煤中的灰分率为3.55～31.78%，平均10.86%，低灰分，浮煤的灰分率为2.59～8.09%，平均4.43%。1.3.2围岩性质设计华锦矿的煤层埋藏深约为49.25到202.12m，大部分在85到130米左右，底板高程为1083.15-1121.11m，煤层向北倾斜二百九十度，它的平均倾角0.9度。52煤层与53的间距为9.49-23.82m，间距平均为16.15m，煤层中含有夹矸，围岩性质简单，顶板的岩性以泥岩为主，然后为粉砂岩，底板以泥岩和粉砂岩为主。煤层和顶底板有着显著的接触，煤层特征稳定，厚度变化小，煤质种类简单明了，变化小，结构简易，总体上本次设计的矿井围岩赋存稳定，开采煤层为稳定型中厚煤层。第二章井田开拓2.1井田储量和能力的计算2.1.1井田范围由地质资料可知其境界如表2-1所示：表2-1井田境界表华锦所在井田东西走向长3.4千米井田南北倾向4.4千米井田总面积14.96平方公里2.1.2矿井工业储量本次设计的华锦矿矿井的储量仅计算5-2煤，煤层的可采厚度处于2.9到3.83米左右，厚度达到了3.6米，按照规定，井田内的工业储量符合开采规定。2.1.3华锦工业储量计算计算数据的依据和方法：首先参考煤厚以及煤层的倾角，然后根据地质资料得出煤的容重为1.33t/m3。根据要求，华锦设计回采率为百分之八十五。可采煤层的厚度是3.6m，通过计算，得出面积约为14.96km2，接下来可以计算得出工业储量：算式中，代入公式计算得出：=71.7Mt2.1.4可采储量的确认华锦矿的保护煤柱可以得到有铁路、公路以及工业场地。保护煤柱尺寸目前主要参考历年设计及实地测量距离确定；《煤矿设计规范说明》要工业场地占地面积在井型0.45-0.9（Mt/a）的占地面积指标取1.2。工业广场保护煤柱设计华锦矿0.9Mt/a，按照要求，华锦矿的工业场地占地面积指标根据设计的井型我选取的是1.2，因此接下来就可以按照步骤得出华锦矿工业场地占地面积的值：（2-2）算式中：根据带入，计算出了工业场地安全煤柱的损失为574560t。（2）井田边缘的安全煤柱（2-3）算式中：。从地质资料中得出了井田的断层保护煤柱损失为0。（3）根据地质资料然后得出保护煤柱的损失达到了1.6Mt。（4）可采储量的确认根据地质资料我们可以得出华锦矿井为中厚煤层的矿井，根据规范要求其采出率为81%。（2-4）得。2.2.煤矿生产能力和开采年限2.2.1矿井设计生产能力华锦煤矿储量丰富，开采条件好，机械强度低，耐磨性高，着火点低，煤质好，主要是无烟煤。根据以上分析，无论是矿产资源条件或外部开发条件状态下，都适合本次设计建造一个0.9Mt/a的中型矿井。2.2.2生产矿井的开采年限（2-5）算式中：T−矿井的服务年限，a；通过上述计算得出华锦矿的开采年限为41.5a，设计开采42a。符合《煤炭工业矿井设计规范》的设计要求。2.3井田开拓2.3.1井筒布置方式通过借鉴以往的和同类型矿井的经验，本次设计的井筒有立井、斜井和平硐三种形式。根据资料我们也可以发现华锦矿的可采煤层倾角均在1°左右，是近水平煤层。矿井建立好以后有三个井筒，主井、副井、回风井。2.3.2盘区划分根据地质记录，煤层的平均倾角约为1°，地质条件简单，因此采用盘区布置，在此设计中，分为三个大的盘区，结合了优缺点和适合实际生产的条件。2.3.3矿井工业场地位置选择（一）园中圆场地方案拟建的工业区位于井田制北界40米内，距离二级公路260米，距离神朔铁路330米，竖井底部无煤压。在矿山生产期间，基地的天然地貌相对开阔，南北长大约为385米，东西宽大概为265米，天然高度约1146米。煤层稳定，开采深度在105到150m左右，建设周期的时间少，投资小。（二）平中坪场地方案该计划的工业区位于井田东部边界580米范围内。初期建设费用大，场地在一个平坦的地方，海拔在+1131米左右。在这个发展项目内，进行防洪工程的地点。距二级公路1240米，距神朔铁路1190米。该场地距离井田制中心约1000米，两翼的保护区不均衡。根据对两个方案的对比，设计最后采用园中圆场地方案，2.3.4选取开拓类型方案一：通过设计和使用开发斜井。在工业现场布置主斜井，副斜井和通风斜井。详细见表2-3-1。表2-3-1主斜井副斜井回风井地面上标高（米）1146米1145米1165米底部的标高（米）1092.7米1092米1093米井筒的倾角（米）16度6度25度井筒坡长（米）182米502米174米方案一主井在运输方面设计选用的是带式输送机。副斜井我设计采用的是无轨胶轮车负责辅助任务。方案二详细情况见下表2-3-2.表2-3-2主斜井副斜井回风井地面上标高（米）1146米1165米1165米底部的标高（米）1092.7米1093米1093米井筒的倾角（米）16度90度25度井筒坡长（米）182米502米174米该设计用无轨橡胶轮胎车辆，可以负责华锦矿的辅助运输石料，人员，设备和材料。其他与方案一相同。方案二方案一与方案二在副井这方面差异设计的比较大，采用方案二，这样的话华锦矿副立井井筒短，不符合常理，然后它的井底硐室还非常的复杂。所以只对方案一中的副斜井和方案二中副立井比较，比较的数据见下表2-3-3：表2-3-3副斜井副立井长度（米）502米53米掘进面(平方米)18.45平方米53.6平方米工程量地表面长度（米）81.5米12.6米工程量（立方米）1549.82立方米521.65立方米岩石长度（米）416.92米42.15米工程量（立方米）7710.65立方米2156.94立方米井底硐室（m3）6030.0立方米15300.0立方米设备费用（万元）320.6万元总花费（万元）520万元1523.6万元对比以后高出789万元从表中可以看出，两种开发方式的初始投资差额超过700万元，斜井运输不需要下放材料和设备这个复杂的过程。它具有连续性和高效率的优点，可以直接到达地面上的各个目的地，方便快捷。因此，辅助井用于斜井的开发。2.3.5井田的开采步骤在具有稳定储量的煤层中开采，水平标高（高度为1,093.15m）。分为三个盘区，府店二级公路的北部分为三盘区，而神朔铁路的南部是分为第一盘区和二盘区，从北向南开采第一和第二盘区要求的是顺序开采，而使用其他特殊的开采方法来开采剩余的角煤。这三个盘区被公路所包围，形状非常不规则，地质储量最小，为6.5Mt，因此最终采用了一种特殊的开采方法。2.3.6大巷的开拓设立大巷呈南北向依次顺序设计。有带式输送机大巷、无轨胶轮车运输大巷、回风大巷，它们之间要留设30m煤柱，煤巷它的形成是比较快的，而且还有成本低的优点，因此三条大巷均沿煤层布置。由于设计选用的大巷开采时间长远，为了它的稳定性，以及可靠性，断面的形式我设计采用的是半圆拱。参数如下表2-3-4：表2-3-4宽度（m）高度（m）断面积大小(m2)华锦运输大巷3.8米3.5米11.50平方米辅助运输大巷5.3米4.0米21.60平方米华锦回风大巷4.0米3.6米12.40平方米2.4井筒2.4.1井筒断面设计1、主斜井主井它是负责煤的运出功能。设计的高程为1146m，地面高程为193m，倾斜角为16°，倾斜长为180米。在巷中安装1000mm皮带输送机。竖井部分采用半圆拱形部分，表土和风化岩石部分由混凝土砖支撑，岩石部分由螺栓和喷浆混凝土支撑。净截面积为13.30m2，3.8m的宽，3.5m的高。在井中布置并安装洒水管。2、副斜井副斜井负责的是煤矿的辅助运输。设计的井口高程为1145米，底部高程为+193米，坡度为5°，坡长为501米。无轨橡胶轮胎机车在巷道中行驶，并将250毫米厚的混凝土融入保护层中去。采用半圆拱形截面。表土和风化的基岩段根据需要用混凝土支撑，基岩段用螺栓固定和喷射混凝土。确定宽度为5.3m，确定高度为4.0m，确定横截面积为21.2m2。并且还要在华锦矿安装排水和地下消防喷洒设备。3、斜风井它主要负责井下的通风，供人员呼吸。设计的华锦矿斜井高度为+1166m，地平面为+193m，倾斜角为23°，斜长为173m。从图中我们也可以看到支撑的轴上面是半圆形拱形截面，净宽度为4米，净高度为3.6米，净截面积为14.4平方米。剖视图见下。2.4.2井筒参数的确定主斜井的表面部分由混凝土支撑，支撑层的厚度选用为350mm，华锦矿井下的基岩部分由喷射混凝土支撑，喷射混凝土的厚度为120mm，铺好的混凝土是100mm。设计的华锦矿岩石部分由喷浆支撑，喷浆厚度为150mm，地面混凝土厚度为300mm。通风井的顶土部分由450mm厚的混凝土砌体支撑，基岩部分由锚网和喷浆混凝土支撑，喷浆厚度为150mm。参数设计见下表2-4-1：表2-4-1井筒设计表名称井筒名字坐标标高（米）倾角（o）井筒长（m）作用井口井底1主斜井X:4327391.25Y:3747232.24Z:+1146.5+1146.5米+1091.71米16.1度182.2米负责煤炭外运2副斜井X:43276131.53Y:3747189.25Z:+1146.1+1146.1米+1093.25米6.2度502.3米运输材料和其他3回风井X:4327337.04Y:3747258.03Z:+1166.7+1166.7米+1093.21米25.6度174.2米新风进入2.5井底车场及硐室2.5.1井底车场华锦矿设计斜井布置，煤炭经过庞大的主井中的输送机搬运到了井上负责销售。无轨胶轮胎车通过辅助运输将设备，材料和人员运输到各个地下矿区。因此，地面到地下的主辅运输实现了连续运输，没有中间环节，地下没有空车道、重车道和调车道，地下停车场仅由硐室和连接巷道组成。副斜井和辅助运输使用的是无轨胶轮车。一般而言，设计的华锦矿的材料、物资和人员车辆是直接运输的，车辆可以通过辅助运输主道设置的车道行走。在辅助运输巷道的末端建立底坑、主排水泵房和变电站。2.5.2井底车场的硐室支撑根据井底部硐室的地理位置，除煤层底部集水区外，应将中央变电站底部附近的泵房沿煤层铺设，而且它们所采用截面的形状为半圆形拱形，支撑形式为混凝土砌体支撑，华锦矿的硐室由锚网和喷浆混凝土支撑。硐室工程量如下表2-5-1：表2-5-1名字煤类支护类型掘进的进度长(m)完成体积(m3)1输送机硐室煤混凝土敷设32.45米1538.17立方米2配电室煤混凝土敷设58.14米986.86立方米3主排水泵房煤锚网加固20.23米230.23立方米4管子道岩锚网加固150.52米1352.12立方米5水仓岩混凝土敷设65.24米1800.15立方米6水仓通道煤锚网加固10.15米125.23立方米共计285.53米6030.86立方米第三章大巷设备及选型3.1大巷运输类型的选取3.1.1大巷运输方式从前面的各个资料以及井田开拓方案，华锦煤矿矿井应用带式输送机来服务于主运输系统。3.1.2大巷辅助运输方式华锦矿的煤层埋藏深度比较浅，而且它的煤层倾角小于4°，近年来，按照采用无轨胶轮车大型煤矿辅助运输系统的合理应用。煤矿的辅助系统使用低排放的防爆柴油无轨橡胶轮胎车辆。来更好的实现高效的运输。3.2运输设备的选择3.2.1输送机的选择华锦矿达产时，它的运煤方向为：5101工作面—主要运输大巷—主斜井带式输送机—地面。运输系统没有缓冲煤仓，所以，大巷中的带式输送机的运输能力要和地下的工作面的设备条件相达到共同的要求。根据矿井地面的生产能力，主皮带机的生产能力为Q=510t/h，运输经过的主干道的长度为430m。通过计算，选择的皮带输送机的带宽强度为B=1000mm，V=2m/s和St1250的钢丝绳皮带输送机（阻燃型）。为了带式输送机可以达到优越的生产要求，我们这个矿井最后要应用一个液压拉紧装置，而且是自动的。3.2.2辅助运输设备选择(一)井下辅助系统华锦煤矿的生产能力为0.9Mt/a，设计完全机械化的地下和完全机械化的矿井面的开挖。为了简化二次运输步骤，节省人力，确保大功率和高效率，华锦矿使用胶轮车运输工具进行小范围的运输。主要辅助运输环节有运送人员、矸石、水泥砂石等。参数如下：（1）运送员工，以及食物和消防车辆华锦矿应用的是WC5型防爆运人胶轮车，它的动力和车的外观如下表3-2-1：表3-2-1功率最大承载人数最高行驶速度最小转弯半径最小离地间隙规格50千瓦20人31千米/小时6490毫米275毫米车长（毫米））车宽车高车重规格7350毫米1890毫米1990毫米8.1吨(2)搬运车型号：前后铰接式车架类型，装载重量：40.3t，车辆尺寸长9642毫米，宽3522毫米，高1611毫米，柴油发动机功率200kW，允许它启动行驶的平均速度16km/h。（二）胶轮车的数量按照上述设计行驶的速度和时间，总共部署了11种非履带式橡胶轮胎车，包括WC5防爆橡胶轮胎车，WgC2J（A）生产车和FBZL16防爆车。在设计好井下目前的交通工具以后，在以后的日子里还要在井下适当地调整车辆以及更新车辆的配置，以达到更好的服务矿井。第四章盘区布置及装备4.1盘区布置4.1.1盘区位置根据井田的自然条件和开发方式将其划分为3块盘区，与其他2块盘区相比，处于稳定状态，厚度偏差范围较小，它就是51块盘区。它拥有可靠的资源和丰富的可采储量。根据矿井的开拓方式，在盘区51中，有必要在第一个采矿过程中构建一个完全机械化的长壁的综合采煤工作面。第一采矿表面最靠近井的底部，因此它需要的工作量少并且可以快速生产。第一采矿平面位于矿井的西侧，并且采矿平面的布局沿主车道的南北方向顺序排列。在矿井的底部，矿场进入了三角形的煤层区域，其余的三角煤已经在正常的采出。4.1.2盘区的大巷设计华锦矿设计选用的是皮带输送机通道，辅助输送通道和回风通道。盘区的工作面沿道路呈条状排列，工作面配有皮带输送机，通风设备和辅助运输设备。根据巷道布局，选择的开采方法华锦矿采用的是长壁采煤方法，同样参考借鉴相似矿井的设计，华锦矿行进的开采方式是后退式。4.2采煤的方式4.2.1选取采煤方法(一)影响华锦矿采煤方法的因素1、煤层的结构特征本次设计的煤层它的允许可以开采的的厚度在2.9到3.83米左右，平均3.6米。厚度的变化小，有着明显的规律，种类简单，这样的煤层是稳定性中厚可采煤层。2、煤层的特性煤层在地下面的赋存深度为49.25～202.12米之间，多半为85到130米之间，底板的标高处于1083.25到1121.23米范围内。(二)采煤方法设计的其他影响方式1、华锦设计生产能力矿山煤层稳定，技术条件完善，适合机械化开采。在华锦矿第一个盘区放置了一个生产工作面，使该矿的年生产能力达到90万吨。2、大采高技术大规模的综合采煤方法是在国外产生高利润的主要途径。自1978年以来，我们的国人一直在尝试开采厚煤层和断层，到目前为止已取得了很大的进步，国内煤矿这项技术也得到了广泛使用。它采用高效率的自动化和机电设备，生产效率得到了极大的提高。(三)采煤方法选择华锦矿选用的是“长壁综采”而且还应用的是全部垮落法管理顶板。这样不但可以减少工人的工作强度，还节省了费用，赢得了宝贵的时间。4.2.2工作面的技术特性1、工作面开采高度按照5-2煤层的赋存状态，51盘区面5-2煤层的平均厚度为3.6m。根据结合相似矿井的设计经验，设计要将所选的采煤设备和采煤技术相适应，华锦矿工作面的高度设计要结合煤层的厚度。第一次采煤的工作面煤厚确定为3.6m。2、工作面的开采长度根据国内国人最近的综合采矿经验，中小型矿山的长度通常为150至200m。设计是基于国内综合采矿经验，华锦矿区51工作面的超前长度约为1600m，并根据实际情况进行设计。工作面的开采长度被确定为200m。4.2.3采煤工艺1.割煤工序双向割煤：。图4-2-2进刀的形式2.支护工作面的方式工作面顶板它是属于容易垮落的那一种类型，本次设计华锦矿采用的是及时支护来更好的服务于我们的顶板，保护人身安全和矿井。它选用的支架是掩护式液压支架。它的顺序为：从割煤先开始，其次移架最后我们要进行移溜。移架步距要设定在600-625毫米左右。移架要保证支架的稳定性，端面的间隔要控制在590毫米左右。超前支护的长度我们要设计为27米。3.采空区的最后治理设置用于处理顶部的总体放置方法。如果它的顶部坚固，则在向工作表面施加第一压力之前，我们要使用钻孔和爆破措施对顶部施加力。4.2.4盘区生产系统1、煤炭运输系统辅助运输系统通风路线4、排水路线4.2.5工作面设备的确立1.采煤机在华锦矿设计中选择的方式是通过双向切割，两个往复式切割。而且它的生产时间是设计的两班半生产和半班准备。矿山的工作日为330天，矿山使用3-8制工作条件的上班规定，还要采取每天的净提升时间达到16个小时。华锦矿的设计生产能力为0.9Mt/a，工作面的每天生产量达到了2730t，华锦矿的煤炭产量为每天切割535t，每天工作面为5次循环切割。切削深度为0.625m，初始工作面长度为200m。采煤机割煤速度平均是：V＝Q·(L+I)/(2·T·40%·k·60)·(L·h·B·γ·c)算式中：V−−采煤机的平均割煤速度，m/min；Q−−工作面的日生产量2730t；代入上式得：。切削速度为2.75m/min，国外先进的高产量高效加工面为8〜11m/min。华锦煤矿的煤层稳定，抗剪强度高。减少执行时间，空车速度超过每分钟8m，煤炭产量开一刀534吨，一刀需要90分钟。采煤机生产能力：QUOTEη代入数据得根据上述要求，华锦煤矿我们应用的是MG300/700−WD型双滚筒这种方式的采煤机，切削深度0.63米，滚筒直径1900毫米，最大牵引速度1385t/h。采高2.根据借鉴相似矿井的设计经验，本设计的华锦矿井中的刮板输送机的输送能力要大于采煤机的工作能力，本设计选用的华锦矿输送机输送能力为500t/h。设计使用SGZ764/264W刮板输送机。参数如下，长度200米，承载能力600t/h，电机功率：263kW，电源电压：1140V。3.转载机的输送能力应与输送机的输送能力相匹配，输送能力应至少为500t/h。华锦矿山选择SZD730/160输送机，规格长度36米，输送能力：700t/h，功率160千瓦。4.同时借鉴了相似生产能力矿井的设计方法，本矿井的破碎机的破碎能力500t/h。这次我使用的是PEM−1000×1000破碎机，性能为功率55千瓦，破碎能力600t/h。5.华锦矿设定的是SSJ1000/175可伸缩胶带输送机，规格是，功率185千瓦，运输能力：610t/h。6.下面是液压支架的选用：1）支架的类型按照“三机”配套原则，本井田的煤层赋存状态好。支架根据课本中我们学到的有支撑式、掩护式、联合方式，本次华锦设计支架要求掩护式，支架顶梁为刚性结构，底座我们选用的是非常稳定的刚性底座，而且它本身还附有千斤顶。2）支架的高度的选用设计它的最大高度：算式中：Mmax−工作面设计的最大采高，取3.8米；它的最小高度：算式中：按照上述计算，液压支架最大高度达到了3.7米，最小高度在2.7米。3）支护的强度算法（4-3）算式中：根据上面的计算，本次华锦矿我们采用的是液压支架，经过我们的详细计算得出支护强度56.22−74.92t/m。52煤层中工作面回采的液压支架的参数规定如下：采用掩护式支架，支撑高度应为2.7-3.7米，支撑强度应为75.2t/t或更高，工作阻力至少应为7000KN，行进距离至少应为600毫米，中心距离至少应为1500毫米。ZY8000/19/38D为根据工作表面的高度选择的支撑架。主要技术特征是支撑高度为1905−3810毫米，华锦矿设计的支架支撑强度0.75−0.98Mpa，额定工作电阻8025KN，支撑中心距为1510毫米。7.乳化泵站采用XRB2B80/35，通过详细的设计计算我们可以得出流量为80L/min，压力为35MPa，功率为55kW。4.2.6工作面劳动计划华锦煤矿的年设计工作日选取为330天，地下工作系统为“3-8制度”，每天的净提升的时间达到了16个小时。华锦的生产方法是两班半工作，剩下半个班休息。然后它设计的五个循环是一天内必须要完成的。1.工作进度按照煤矿设计的年生产90万吨，并且一开始开采的采高在3.6米，并且我们设计选用的华锦工作面回采率是93%，则进一刀煤的产量达到了Q=3.6×0.63×200×1.33×0.93=561吨/循环 。2.每天的产量根据设计要求，我设计的华锦煤矿每天进五刀，在生产过程中，生产的两班各进2刀，然后剩下的生产半班进1刀。得出华锦工作面每天的进度为：5×0.63＝3.15m/d，工作面日产量：561×5＝2805t/d。3.年产量的计算华锦矿设计的年生产的日子数量达到正常，为330天，则接下来计算的工作面年进程：3.15×330＝1039.5m，工作面年产量：2805×330＝0.925Mt/a。4.工作劳动表表4-2-4工作面劳动生产表时间类别早班中班夜班共计工长1人1人1人3人采矿技术员2人2人2人6人每班班长1人1人1人3人检验工2人2人2人6人采煤机驾驶员1人1人2人4人刮板输送机驾驶员1人1人2人4人胶带输送机驾驶员1人1人2人4人水泵站驾驶员2人1人2人5人维修工7人7人7人21人端头技术员2人2人3人7人机电技术员3人3人3人9人搬料技术员2人2人5人9人水泵技术员1人1人2人3人材料技术员2人2人1人5人餐车工作人员1人1人1人3人共计29人28人36人93人4.3巷道的掘进布置方式4.3.1井巷断面的布置方式主副井和回风井为半圆拱形，净面积分别为11m2、18.4m2和12.7m2，上部土层由混凝土砌体和喷浆固定，达到了更好的施工，服务我们设计的巷道。开切眼由锚杆支撑，并具有较宽的横截面，因此如有必要，可添加锚索。根据5-2煤层的资料以及我们对井巷断面的充分了解和计算，华锦矿设计采用半圆拱形的断面来服务。根据借鉴类似矿井的设计方法，设计选用的带式输送机干道，辅助运输干道和通风通道设计的净宽度分别为3.8m，5.3m和4.0m，净面积11.8m2、18.45m2、12.7m2。支撑的形状为锚杆，喷射混凝土支撑，并在必要时添加锚索。并且在最后的水泵房的防护中我们采取的是混凝土敷设，来更好的做出保护，赢得更多的使用时间。布置详情见下表4-3-1：表4-3-1井巷布置表名称井巷断面支护的方式设计的净断面面积（平方米）设计的掘进面面积（平方米）1华锦矿主井断面采用混凝土11.89平方米14.78平方米华锦矿主井岩土层采用锚喷方式11.65平方米13.25平方米2华锦矿副斜井断面应用混凝土18.25平方米24.45平方米副斜井岩土层锚喷支护18.42平方米23.63平方米3回风斜井表土面砌碹支护12.56平方米16.89平方米回风斜井岩土层锚喷支护12.78平方米14.65平方米4主副斜井连接巷锚喷支护11.29平方米13.45平方米5辅运巷道锚网支撑18.24平方米22.59平方米6输送机专用通道应用锚网11.99平方米13.25平方米7通风巷道应用锚网支护12.56平方米14.89平方米8联接巷道应用锚网支护16.23平方米18.13平方米9华锦矿开切眼巷道应用锚网支护27.88平方米32.96平方米4.3.2掘进面的选型通过估算，矿井正常生产时期，每年满足工作面正常接替所需的开拓、回采巷道总进尺约4100m，所配备掘进工作面每年设计掘进进尺约4600m，留有一定的富裕。华锦矿一共设计了一个回采面和一个掘进面，采掘面比为1︰1。综掘面选用的是：EBJ120TP掘进机；SSF800/2×40B可伸缩带式输送机；MFC-1325/3470型锚杆打眼安装机；JBT−61（14KW）局部风扇机；KCS—550湿式降尘机。在矿井的正常生产期间，正常工作面前进所需的总进行尺寸估计每年约为4100m，隧道表面的设计行进的长度达到了约为4600m。而且它留下了一定数量的富裕系数。华锦矿设计的掘进工作面与矿井开采工作面之比为1：1。综采工作面的机器选择如下：EBJ120TP隧道掘进机，SSF800/2×40B折叠带式输送机，MFC−1325/3470螺栓孔钻孔安装机，JBT−61（14KW）局部风机，KCS−550湿式除尘机。4.3.3巷道施工的工程量序号名称巷道长(米)掘进体积(立方米)煤岩半煤岩小计煤岩小计1剥离工程966米966米3443立方米3443立方米2开采工程5288米5288米44998立方米44998立方米3共计5288米966米209米6254米44998立方米3443立方米48441立方米4.4巷道经济表表4-4-1生产面的指标表华锦设计名称单位1可采的煤层52华锦矿采煤方法长壁综合开采方式3华锦矿工作面长米200米4华锦矿工作面开采长度米1648.5米5开采的高度米3.6米6华锦矿煤层倾角度1～4度7每天的循环产量吨561.2吨8每天进刀数刀5刀9每天的产量吨2727吨10每个月的月产量吨81005吨11每年推进度米990米12年生产总量万吨90万吨13可采储量万吨160万吨14可采的天数天587天15员工数量人93人16工作面开采产量吨/工20.52吨第五章矿井通风方式的设计5.1选定华锦矿通风系统根据前面的设计可以知道华锦矿设计的是主副斜井和回风斜井。它们都设立在工业场地当中。副井负责进气工作，回风斜井我们按照规范设计要求它是负责排出污浊空气的。在整个使用寿命期间，部门规定的通风井的布置不会改变，并且采矿前后的通风系统无需进行重大调整，结合以前的经验和课本中所学到的知识，我选用的华锦矿采用抽风和中央并联系统通风。5.2华锦矿通风阻力计算1．矿井的在通风时的负压根据设计规程以及以前的所学知识我们可以知道华锦矿的通风容易时期是它刚刚建立的时候，通风困难期为工作面开采到盘区一南部边界。下面为系统图：图5-2-1华锦矿通风容易时期图5-2-2华锦矿通风困难时期矿井通风总负压：（5-1）算式中：大巷的摩擦力计算（5-2）算式中：经过上面的公式带入以及详细的计算得出，华锦矿容易和困难时期的通风之间的摩擦的阻力分别为865Pa和1250Pa。设计的数据见下表5-2-1。表5-2-1通风容易与困难时期摩擦阻力计算表(容易时期（上）与困难时期（下）排序巷道名字类别α(N长度周长面积体积R(NQQh米米平方米立方米((m6/s2)(p1主井衬砌0.0032172.517.2312.351643.250.0051236.231267.127.1252副井衬砌0.00232451502.12221862300.00512014304783胶带运输大巷锚网喷0.00871430171216430.038319733732710.2912844辅助运输大巷锚网喷0.00791456221862300.0135934344332970.093193684.55硐室锚喷0.0076818.220.118.235735.120.00157.1249.260.023756运煤巷道网喷0.035321681.56131011250.16223538877辅助运输顺槽锚网0.0361681161748270.0461419098联络巷锚网0.004160151748270.0046340.1420.0080.0469开采面架式支护0.02258200.1217.2318.156189.250.012937.25137017.1510回风巷道网喷支护0.006981681.1514.2512.151521.250.141931.35961.5111.960.11537136915811回风大巷锚网0.0081458171320480.0321031060935333340.11541.51681.9407.2312回风井衬砌0.09298174.2317.1213.632048.250.00399103.2510609.1546.1141.231681.757.39华锦矿的局部阻力要根据井巷摩擦阻力的10%算，矿井通风容易时期总阻力为：hr=Σhf+Σhf=865Pa，华锦矿井困难期的风总阻力为：hr5.3华锦矿总风量的计算根据借鉴类似以及井型大小相同的矿井的设计生产方式，接下来设计华锦矿的通风风量：1.按照华锦井下同时工作的最多人数计算：算式中：（5-3）则：2.根据煤矿中的隧道和其他地点的实际空气需求进行计算算式中：（5-4）（1）工作面需风量（）的确认1、根据风速计算（5-5）算式中：算式中：S——工作面有效通风断面，m２。根据以上详细的计算，本次设计的华锦矿综采面的实际通风面积为18.82m2，煤矿面的进风温度为20−23oC，适当的风速一般为1.0−1.5m/s，最后我们通过详细的计算知道了此次设计的工作面的适当风量为1.5m/s，工作面的风量为2、验算华锦矿的风速《煤矿安全规程》中要求设计中必须要遵循工作面风的速度要在0.252～4.01m/s，则我们根据和按照它的要求进行了计算，得出了0.25×18.8=4.75m3/s<36.7m（2）按照规定计算掘进面风量（计算我设计的盘区中一共开采了并且完成了工作面，其中一个使用的综合机械化开采的就是我们的综掘工作面，还有一个根据地质情况以及它的位置我设计了一个炮掘的工作面，这样可以更好地服务矿井。（5-6）算式中：JBT−61（14KW）它的额定风量：，综掘工作面带有局部通风机一套，炮掘工作面带有局部通风机一套。为了通风量有一定富余系数，综掘工作面风量为8立方米每秒，然后根据我的设计计算得出我的炮掘工作面它的风量为9立方米每秒。则：（3）按照规程计算通风硐室风量（华锦矿我设计在井下服务的有中央变电所，它负责供电，还设计了主要排水泵房，它负责在井下排出一些废水，还设计了胶带联接硐室，它可以负责连接，产生它的独特作用。这些硐室它们之间各自必须的风量各自为3m3/s、2（4）华锦矿井下胶轮车的风量根据借鉴类似矿井的设计方法，华锦矿井下采用了3台自卸式防爆胶轮车(65kW)、1台防爆运人胶轮车(50kW)、2台防爆装载机(50kW),2台支架拖车（171.5kW）和1台支架铲车（195kW）同时工作，可以得出：，经过一系列的计算，我们可以清楚的看出和得到机车的总风量为（5）（）风量的验算和确定根据参考资料以及借鉴以前的经验，我们可以得到并且按照各需风点风量总和的5%计算，即：。因此我们就可以清楚得计算出并且得到其他总风量一共是多少，有了汇总就可以方便查阅。（6）华锦矿总需要的风量总和经过计算，设计的矿井总风量为（7）矿井工作地点风量验算表5-3-1大巷进回风量表大巷名字断面面积（平方米）有效断面积（平方米）最大风速（米/秒）最多风量（立方米/秒）进风巷华锦主井11.82平方米11.84平方米6米/秒70.86立方米华锦副井18.42平方米18.42平方米8米/秒147.52立方米共计218.28巷道华锦辅运巷道16.46平方米18.42平方米8米/秒147.15华锦输送机巷道11.8平方米11.86平方米6米/秒70.78共计218.93回风巷回风井12.72平方米12.62平方米15米/秒190.45立方米5.4.华锦的通风设施5.4.1风机参数的确定1、机器设备的风量和其风压的总结风的总需求量：华锦矿容易时期华锦矿困难时期矿井通风总负压：（5-7）算式中：华锦矿的自然风压根据设计说明的规定我们可以得到以下结论：（5-8）ρρ算式中：则：ρ1＝0.0035×650×13.6×9.8/（273－9.8）＝1.147kg/m3，则同样可以得出华锦矿井在它的建井初期总负压从下面计算中可以得到：865＋18.31＝883.31Pa=华锦矿井在其生产中和以后时期的总负压：1250＋18.31＝1268.31Pa=建井刚开始时华锦矿的阻力为：H建井后生产时华锦矿的阻力为：H式中：——2、华锦矿建井初期时选的通风设施先开始我们要计算出华锦矿的工况点： （5-9）算式中——；——pa；——/s。 ，=1091/1632=0.041N·s2 ，Rsdmax通过我上面的详细计算，可以得出本次设计的华锦矿它在简单时期的工况点：通风机的叶片角在28°，它的风量可以达到166m3/s，其次它的风压达到了1092Pa，最后它本身的轴功率在269kW。同样我也可以得出华锦矿复杂时期的工况点通风机的叶片角为30度，它的风量可以达到166m3/s，同样它的风压也达到了1485帕，最后它本身的轴功为398千瓦。图表见5-4-1。 5.4.2华锦矿通风机的对比选择华锦矿的通风方案本设计选用了两个方案，根据相似矿井以及它们的规模，设备详细比较表见附录一通过对华锦矿的设计通风设施进行了对比，主要是对它们之间的设备性能，工作能力，还对它们的安装的复杂程度，花费的费用进行选取，在安全第一的情况下还要考虑经济成本。最后经过我的查阅资料和计算决定设计采用第二个设计方案。选择了两个FBCDZNo28/2×450轴流风扇。一个是工作，另一个是储备。风扇配备两个YBF560M2−8矿用防爆电机（450kW，740r/min，10kV）。5.5计算华锦矿的通风等积孔根据查阅的规范以及规定，计算如下：算式中：（5-10）通过对地质资料和设计规范的详细查阅，我们可以明确的得出华锦矿为通风容易矿井（大于）。5.6预防矿井灾害的防范技术5.6.1煤矿生产时防治瓦斯的技术必须严格建立适当的措施，以防止和控制生产和施工过程中的瓦斯和煤层爆炸。根据现在的科技发展，我们的矿山中要求所有电气设备都应设计有防爆装置。在煤矿生产过程中工作人员要加强对瓦斯的监控，预防事故的发生。5.6.2防火通过对地质资料的了解以及勘探，华锦矿我设计的主采煤层它的自然倾向按照规范类别是I，它比较易燃。所以煤矿的工作人员要及时开展防火教育专题讲座，进行培训，进行演练，预防火灾。从采矿系统、采矿技术等方面作出根本性的努力，做好准备。5.6.3防矿尘矿井生产过程中，应采取“预防为主”的综合防尘措施，以防止煤尘爆炸和爆炸后进一步扩大。现在的采煤机和掘进机都采内部和外部喷雾系统，但是这远远不够，还应大力加强工作人员的职业教育培训，使职工们更好的牢记防尘的重要性。5.6.4预防水灾、顶板事故1、预防水灾危险水源来自地表降水，受采矿影响，断裂带与地表相连时，地下将发生突水和突砂。为了解决这些问题，应采取以下措施:在井下建立水仓和排水房，水仓的容量要大于300m3，并且还要大于矿井正常涌水量，大于8小时。为了减少突水事故的造成，在小煤矿附近开采过程中，应采取勘探排水措施或留设安全煤柱。2、预防煤矿的顶板在生产过程中，要增加监测设备以及支护设备，为了更好地有效管理顶板，设置专人专管，及时监护，定期测量，提前制定预防措施。第六章矿井提升通风等辅助设备的选用6.1华锦的提升设施6.1.1主井运输设施的确认华锦矿井我设计选用的带式输送机的性能是：B=1000mm，Q=510t/h，V=2m/s，δ=−1.34898°——−0.1719°～0°，长度可以达到430米，而且我选用的华锦矿配备了St1250钢丝绳阻燃款式的，它的驱动方式根据设备是双滚筒双驱动，可以充分的发展其作用，更大效率的生产最大化。华锦矿输送机的生产能力验算见下：大于510（t/h），满足要求。根据对类似同等的矿井和同样规模的比较，华锦矿设计选用的带式输送机参数见附录二。6.1.2副井提升设施华锦矿的产量：0.9Mt/a，副井的长度502.12米。它的倾斜坡度为6°。通过对矿井的设计，华锦矿井生产时每班的最多上班人数为36人。华锦矿提升的最大重量能够达到7490千克。因此华锦矿井副斜井提升设备我选用的是无轨胶轮车运输。6.1.3通风设备华锦矿风量和风压根据下面计算得出华锦矿容易时期风量为华锦矿困难时期风量为华锦矿的总负压为（6-1）算式中：通过对前面的通风总体的设计，得出了我设计的华锦矿容易时期的通风阻力为865Pa，困难时期阻力为1250Pa。华锦矿的自然风压计算步骤和方法如下：ρ1＝0.0035P/T1，ρ2＝0.0035P/T2算式中：（6-2）则：ρ1＝0.00348×650×13.6×ρ2＝0.00348×650×13.6×9.8/（273＋12.5）＝1.057kg/Hn＝20×1.147×9.8－20×1.057×9.8＝18.31Pa。＝865＋18.31＝883.31Pa＝1250＋18.31＝1268.31Pa建井刚开始的时候华锦矿阻力为：H前=(H1+建井后华锦矿的阻力计算步骤为：H后=(H2+算式中：——ρ0——ρ1——2.华锦矿通风方案的比较通过对井下需风量的计算，以及对通风阻力的规定，并且参考国内外布置的经验，对回风斜井通风设备的布置选取了两个方案，对比见表附录一。方案一设计采用的GAF25−12.5−1轴流矿井通风机由TLT在1980年代推出，并配有消音器，箱形阀，轴承润滑站，通风测量装置等。但是，整机的性能还是比较强的。扩散塔又重安装又困难，扩散塔庞大，可为了以避免不均匀的地基沉降，初期基本的处理困难多而繁重。需要建造计算机室，扩散塔，长风管，它达到了大面积的长建设期。FBCDZNo28/2×450矿用隔爆防爆轴流风机是方案二的选用，是1990年代中期在中国开发的减震器，消声器，扩散器等新产品。安装简单，工期短，维修工作量少。无需建造风扇室，可以将其放置在室外，还可以节省工作人员的作业时间。最后我设计的华锦矿还得安装防爆电动机来更好的服务。在对以上两种类型的风机的技术性能，安装方法，开启效率，维护特性，投资和年度运行成本进行全面比较之后，此次设计采用第二个设计方案。也就是说，选择了两个FBCDZNo28/2×450轴流风机。一台运行，一套储备。每个风机要加有YBF560M2-8矿用防爆电机（455W，745r/min，12kV）。6.2华锦矿的排水设施1.设施选择的规定华锦矿井的涌水量正常为21m3/h，根据设计的选型它的涌水量最大为28m32.华锦矿排水设施的设立（1）华锦矿的排水能力要符合：。（2）华锦矿的水泵选择本次华锦矿设计的排水设施为MD46−30×3矿用离心泵，一台水泵正常使用，1个水泵处于储备状态，1个水泵用于保养检修。达到矿井的最大取水量时，2个泵要同时工作。MD46-30×3水泵的参数为额定流量46m3/h，额定扬程90m和额定速度2950r/min。经过对华锦矿井的开拓选择，设施的选型，通风能力的确定，以及结合实际情况华锦矿的提升和通风以及排水设备的设计完成后，它们之间的生产以及辅助要符合之间的共同联系，它们之间要相互配合才能发挥出它们的最大的作用。第七章技术经济与环境保护7.1华锦矿设计的技术经济指标表7-1经济指标表类别单位数据其他特性1华锦矿的设计年生产能力Mt/a0.9Mt每天产量吨2730吨2井田的走向长千米3.39～4.41千米倾斜长千米1.29～4.62千米华锦矿的井田面积平方公里14.96平方公里3煤层的特征华锦矿的煤层数层一层可以开采的煤层数层一层主要开采的煤层5-2煤层5-2煤层的平均厚度米3.6米4华锦的储量井田地质储量Mt76Mt井田工业储量Mt71.7Mt井田的可采储量Mt56.1Mt5华