采矿工程毕业设计（论文）-东周窑矿5号煤层4.0Mta新井设计

1、山西大同大学本科生毕业设计中文题目： 东周窑5号煤层4.0Mt /a新井设计 英文题目：4.0Mt /a Nii design of No. 5coal seam of Dong Zhou Yao mine学 院：煤炭工程学院姓 名： 学 号：专 业： 采矿工程 班 级：16采矿专升本二班指导教师： 职 称：完成日期：2018 年 05月 30日摘要井田东西长15.8km，南北宽14.4km，开采深度由1544.9m至700m标高，面积119.1288km2，其地质资源/储量为177062万吨，地层总体为一缓倾斜的单斜构造。5号煤层厚度7m，其厚度呈现由西向东变薄之趋势，井田内水文地质条件属中

2、等类型，为低瓦斯矿井。东周窑矿年设计生产能力4.0Mt/a，服务年限97年。矿井采用倾斜长壁综合机械化放顶煤采煤法。关键词:长壁；综放；斜井；中央式通风全套图纸加扣 3346389411或3012250582ABSTRACThe well field is 15.8km in length and 14.4km in width of North and south. The mining depth is from 1544.9m to 700m, with an area of 119.1288km2, and its geological resources / reserves are

3、 1 billion 770 million 620 thousand T. The formation is a slanted monocline structure. The thickness of No. 5 coal seam is 7m, and its thickness shows a trend of thinning from west to East. The hydrogeological conditions in the mine field belong to medium type, which is a low gas mine.The annual des

4、ign and production capacity of Dong Zhou kiln is 4 million t/a, and its service life is 97 years. The mine adopts the inclined long wall mechanized top coal caving methodKey words :long wall;full-mechanized caving mining;slope;ventilation目录1 井田概况及矿井建设条件11.1 井田概况11.1.1 交通概况11.1.2 自然地理11.1.3 矿区经济概况31.

5、2 矿井资源条件31.2.1 井田地质特征31.2.2 可采煤层41.2.3 煤类及煤层条件51.2.4 地层72 矿井资源/储量、设计生产能力及服务年限112.1 井田境界及资源/储量112.1.1 井田境界112.1.2 矿井资源/储量113矿井工作制度、设计生产能力及服务年限143.1 矿井工作制度143.2 矿井设计生产能力及服务年限143.2.1确定依据143.2.2矿井设计与生产能力143.2.3检验煤层的开采能力是否满足设计和生产能力的要求153.2.4 矿井服务年限154 井田开拓164.1 井田开拓的基本问题164.2井底车场及硐室194.2.1 车场形式194.2.2空重线

6、长度、列车运行和调车方式的确定194.2.3 副立井井底硐室204.2.4 主斜井硐室204.2.5 主井井底清理撒煤方式204.2.6水仓清理方式204.2.7 井底车场巷道和井底硐室支护204.2.8验算副井空、重车线长度214.2.9 主要开拓巷道215 井下开采245.1 采区布置245.1.1 首采区特征245.1.2 采区巷道布置245.1.3矿区煤炭运输、辅助运输、通风及排水系统245.2 采煤方法及工艺255.2.1 采煤方法选择255.2.2 采煤工艺选择265.2.3 回采工作面部分设备276井下运输296.1主运输巷的运输方式296.2 大巷辅助运输方式的选择297 通风

7、与安全317.1 瓦斯资源分析和瓦斯涌出量317.1.1 瓦斯317.2 矿井通风337.2.1 矿井通风方式及矿井通风系统337.2.2 矿井风量、风压及等积孔的计算337.2.3 矿井等积孔计算377.3 矿井瓦斯灾害防治377.3.1 防治瓦斯措施377.4 矿井火灾防治407.4.1 煤层自燃倾向性407.4.2 煤层自燃防治措施407.5.矿井水害防治437.6 矿粉尘治理437.6.1 矿井综合防尘措施437.6.2 采掘工作面防尘措施447.7 矿井水害防治457.7.1 开拓开采方面的措施45参 考 文 献48致谢49山西大同大学煤炭工程学院2018届本科生毕业设计1 井田概况

8、及矿井建设条件1.1 井田概况1.1.1 交通概况与北京包头线、大秦线、北京大同线相连；井田内各村落、各煤矿之间有发达的公路连接，通往全国各地，交通非常便利。详见图1-1。1.1.2 自然地理1地形地貌及河流东周窑井位于山西黄土高原过渡带至内蒙古高原，属山西西北部低山丘陵区。这是一个地形没有上下，沟壑发展。南高北低,海拔13501500米，最高海拔1607.9m，最低海拔1219.2m，最大相对高度差为38 87m，其主要位于第四纪黄土之下。沟壑区可见白垩纪和侏罗纪地层。其内部水系不发育，十里河上游的水系统较为发达，从西南到东北，靠近它的西北边界，只有一条穿过的通道。2气象每年的温度低只有5.

9、1，气温大致在14以下，七月平均气温17-25，年平均温度的差异显著高于每天温度的差异，气温最高的时候为39.9，气温最低的时候为35，一天的温度差异大概在在20左右。年降水量不是很多，但是全年百分之三十有风沙影响，主要集中在冬季和春季。多年冻土月为十一月至4月2日，最大冻土深度为1.61m。3地震区内地震基本烈度属度区，地震动峰值加速度为0.15g。1-1交通图1.1.3 矿区经济概况东周窑矿井在大同市左云县附近的一个地方，煤炭资源丰富，煤质良好。它是中国主要的热煤生产基地，有着悠久的开采历史。大同煤矿集团有限责任公司目前在矿区有15个矿井。此外,矿区还存在着大量的地方煤矿，小煤矿相继排成一

10、排。煤炭工业是大同市的主要工业产业。农业主要有玉米、谷子、山药、莜麦等。1.2 矿井资源条件1.2.1 井田地质特征1井田地层此处位于大同市煤田西部。地表为新老侏罗世雍丁壮组、中大同市组、Yungang组、下白垩统左云组、第三系中新世、第四纪更新世和全新世。钻井暴露地层包括二叠系、Carboniferous和奥陶系。此处不作详述。2井田构造此处位于大同市向斜的西北角，这个地层它的构造是斜向的单斜构造。倾角一般为35。图1-2详细介绍了东周窑井田的构造。图1-2 东周窑井田构造纲要图矿井的内部的构造受到区域的应力场的困扰，主要表现在两个阶段。燕山构造应力场由北西向东南挤压,形成大同市向斜，喜马拉

11、雅运动构造的应力场发生较O是张紧的，它的表现形式是小的。褶皱构造主要由断层构造和煤柱陷落柱组成。1.2.2 可采煤层区内不变、较不变可采煤层有山4、5、8-1、8-2。15#煤层在太原组的顶部的地方,在山西组(K3)底部的砂岩下面的地方，顶板的岩石的性质是泥岩和泥质岩为主要的，其次是与K3砂岩直接相连的碳质泥岩，地面为泥岩、SAN、泥质泥岩和粘土岩。见下图1-3。 图1-3 5#煤层等厚线及煌斑岩侵入范围与下部8-1号煤层间距由11.4552.57m，平均26.80m。煤层厚度在0.4616.38米5.64米之间，厚度由西向东变薄，大于12m的在井田中西部零散分布，东部多为3.5-8m之间，北

12、西部煤层受到剥蚀。2煤的物理性质和煤岩特征该区4， 5，8-1，8-2煤层主要为半亮煤和半暗煤。煤岩组分以亮煤、半亮煤为首，暗煤少许。呈玻璃油脂光芒，线理条带状布局，条纹为暗褐色,硬度为2级。脆性脆,断裂错开，呈阶梯状,内部裂纹更为发育。显微煤岩特征如下：5号煤层他们的含量有：镜质组5166%，平均55%；惰质组1821%，平均18.5%；壳质组57%，平均6%；粘土类525%，平均15%；硫化铁平均1.1%。镜质组油侵最大的反射率是0.6506.69%。碳酸盐类：主要为裂隙中充填的脉状方解石。1.2.3 煤类及煤层条件本区煤层变质均属低变质煤，镜质体组的最大反射率为0.650.67%，属于-

13、变质阶段。透光率Pm%在87.0%95.0%之间，煤层的VDAF值为2037%，最高的厚度不能比20毫米小。根据中国煤炭分类国家标准(GB57 5186)，主要分类指标为VDAF和G值，Y值作为划分煤种的参考指标。煤在整个区域主要是长焰煤，瓦斯煤次之，零星煤和无烟煤呈零星分布。5号煤层的煤大致为：大部分的煤以长焰煤、小部分的不粘煤，还有一点点弱粘煤。煤类零星呈现贫煤、无烟煤。1煤层顶底板岩性特征1）主要可采煤层直接顶底板岩性及顶底板岩体结构类型5号煤层直接顶板北西部以煌斑岩为主，砂岩次之，东南部以泥岩和砂质泥岩为主,西北部主要为斑岩和泥岩, 厚度由西向东变薄，大于12m的在井田中西部零散分布，

14、东部多为3.5-8m之间，北西部煤层受到剥蚀，其次为粘土岩和砂质泥岩,东南部以砂岩为主,泥岩次之。2瓦斯在后期采集的16个瓦斯样瓶中，采用解吸法知道了煤层瓦斯自然成分、瓦斯含量，每克空气干燥基、干燥无灰基的甲烷含量，其分析结果如表1-4：表1-4 煤层瓦斯解析结果统计煤层编号孔号化验编号CH4CO2C2-C8N2总含量ml/gml/gml/gml/gml/gml/gml/gml/g5号11206253920.710.810.050.060.0110.0121.461.684.79316217250290.771.180.010.01000.20.31.9517267250310.130.130

15、.51.25000.270.662.9416257250330.160.190.020.04001.261.453.1211187252560.070.080.030.03000.180.20.5914237252590.050.0700000.060.070.2513267252620.160.250.060.0900.011.342.09414157252630.190.480.070.1800.011.513.826.268号11206253930.250.290.070.080.0020.0021.051.212.95415207250280.540.830.120.19001.512

16、.35.4916217250300.140.350.110.29001.022.554.4617267250320.060.150.040.08000.761.892.9814237252570.20.230.040.05000.911.092.5212237252580.030.0300000.080.10.2413267252600.380.420.020.03000.660.722.2318277252640.310.450.040.05001.361.934.14平 均0.2590.3710.0730.1510.00080.0020.8511.3783.0573煤自燃与煤尘爆炸5号煤层

17、的火焰的长度是200毫米，最小岩石粉量为075%。在岩浆侵入的影响下，靠近煤层的地方有直接变化，火焰的长度为0，而远处的地方仍然有爆炸的危险。它的煤化程度好像是很低,煤的大致含量可能是挺高，其中有自燃的影响在内。从报告结果看：O2的吸入量为0.884CM3/g，自燃程度为级,煤自燃倾向易自燃。自然发火期为6个月。无煤层自燃倾向性识别结果的地质描述，请矿方尽快对各可采煤层自燃倾向性进行判定。1.2.4 地层矿区有煤的地层包括上煤系的大同市组和下煤系的太原组和山西组。现在把下煤系太原组、山西组论述于：下煤系沉积旋回示意图1-5。图1-5 下煤系沉积旋回示意图1上石炭系太原组(C3t)根据岩石性质的

18、特点来看，把岩性群分为上下两个岩石性质分区。下段:该区为该区第一个含煤地层,约40m厚，可划分为23个沉积旋回。下旋回K2底部的砂岩和细砂岩相当于晋祠砂岩)，这是该段与下本溪组界线的明显标志。K2砂岩、粉砂质砂岩、泥岩和泥岩。含8-1、8-2煤、9、10煤层，其中8-1、82煤层为薄中厚煤层，在该地区相对稳定。它是该地区最重要的煤层之一。9和10煤层为零星可采煤层。见图1-6和图1-7。 图1-6 K2标志层等厚线这个组的厚度为5080.89 m，平均73.03 m。含煤系数17.18。本组地层含化石有：首要科达树(Cordaiter principalisGemGein)、锚眼鳞木(Lepi

19、d odendro nocalis felis)、假卵形脉羊齿(Neuiopteris psudowata)。图1-7 太原组地层等厚线图2下二叠系山西组(P1S)底部以K3砂岩与太原组紧密连接。主要的岩石性质为灰色、暗灰色粗砂岩、中砂岩、粉砂岩、细砂岩、sandy mudstone和煤层。砂岩的分离差，胶结疏松。见图1-8。本组厚13138m，平均59m。含煤6层，即山1、山2、山3、山4、山5、山6号等煤层，其本组含煤系数为4.4%。在这一组中有化石:啄木鸟Halji Halle和蝶蛹thonii。图1-8 K3标志层等厚线图2 矿井资源/储量、设计生产能力及服务年限2.1 井田境界及资源

20、/储量2.1.1 井田境界井田东至西左云县、云溪堡村、南至井沟沟村、East和西长、南北宽144Km、面积119.128kM2。开采深度为1544.9m700米，东周窑井田被10个拐点所包围，面积为111.890 kM2。如下表表2-1井田拐点坐标拐点XY拐点XY774432809.00019646670.000544434493.00019658913.000764435314.00019649506.000534432072.00019661419.000754437139.00019653219.000454430314.00019662498.000744439177.00019655

21、667.000444425308.00019655829.000734439477.00019656466.000784429764.82819650387.4082.1.2 矿井资源/储量1矿井地质资源量国土资源部矿产资源储量评审中心国土资矿评咨字20086号“山西省大同煤田东周窑井田石炭二叠系煤炭资源补充勘探地质报告矿产资源储量评审意见书”中资源大致都是182262万吨，这些包含4号煤层预测的内蕴经济资源量(333)1154万吨。矿方经补勘，井田内4号煤层为不可采煤层，所以此次设计对井田内4号煤层不算入储量计算。东周窑井田总资源量为17亿5908万吨，其中内禀经济资源量(331)3亿969

22、7万吨，内控经济资源量(332)7亿4033万吨，估算值为：三种经济资源(333)6亿2178万吨，经验证和控制(331+332)资源，占总资源的65%。2矿井设计资源/储量矿山计划资源储量是工业资源储量减去永久性支柱的煤炭损失，如断层、矿山境界、地面建设、铁路等。地面施工(施工)和铁路，按照建筑物、水、铁路、主要井巷、煤压留煤规程的有关规定，采用垂直线法、移动角法计算煤压开采规程。表土的45度和岩层的移动角度为70度。根据“煤矿防治水”的要求，计算出断层安全柱，将矿区煤柱作为保护煤柱推20m。计算储量为12亿715万7000吨。3先期开采地段设计可采储量最早开采的地方的数量总共2千3百万吨，

23、其中331资源的数量1千4百万吨，332资源的数量7千3百万吨，333种资源的数量为1千4百万吨，探明和控制(331+332)资源的数量为2亿1948万吨，占总资源的数量的94%。探明的资源的数量（331）为1千4百60万吨，占该地段总资源的比例是62%。表2-2先期开采地段资源储量汇总 （万吨）煤层号资源/储量类/级别合计331332333山4#0143050419345#6290163551784428-1#4183281612671258-2#413714572935887合计146107338144023388表2-3先期开采地段可利用的工业资源量分析 （万吨）煤层地质资源量突水系数大

24、于0.1MPa/m333折减量矿井工业储量111b122b333合计山4014305041934193.41740.65629016355178442844.27597.88-14183281612671254275.0285.02565.08-24137145729358873826.6206.01854.4合计1461073381440233888101.61528.613757.8通过计算得出矿井先期开采地段设计可采资源储量为7278.1万吨。其中：山4 号煤层为781.6万吨，5号煤层为3754.8万吨，8-1号煤层为1680.1万吨t，8-2号煤层为1061.6万吨。4矿井设计可采储

25、量矿山设计储量是用全部可采储量减去工业场地的还有井筒的和保护主巷道的保护煤柱,通过活动面积的乘积来减少矿井设计资源的储量。根据建筑、水体、铁路、主干煤柱留留和采煤规程、30m左右主巷、巷道煤柱30m、矿区边界煤柱10m的规定,计算了各类煤柱的回收率。矿区面积为75%。煤层厚度为80%。薄煤层取85%。经计算，5号煤层设计可采资源储量为54511.66万吨。 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度依据矿井设计规范的的一致规定决定了矿井工作的天数为330天，工作的制度采用“四六制”，每天四班工作，其中生产三个班，准备一个班，每个班工作6小时。矿井的昼夜提升时间为每天16小时。

26、3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定依据煤矿设计规范2.1条规定,矿井的设计包括生产能力的确定大致根据资源条件、外部施工条件、煤炭资源配置的状况和市场需求、开采条件、技术装备大致的因素来确定。矿区规模可根据下列条件确定:1资源:煤层的地质位置相对可以,数量相对较多。矿区规模可以扩展。建造大型矿井。煤田的地质位置复杂多变，数量也相对不好，则矿区的规模应当适宜就好。2开发条件:其中矿井等的地理位置、交通方式(铁路、公路、水运)、用户、供电、供水、物资运输和劳动来源等一切计算的条件。若是条件好,就要适当扩展矿区的开发力度和规模，否则就要缩减规模。3国家需求:对国家煤炭形势的的判断和预期(

27、包括煤炭类型、煤质、产量等)是确定矿区规模的最主要的重要依据。4投资效果:没有很多投资的，建井的时间比较长，生产的成本低，效率很高，投资回收期短，应扩展矿区规模，反之，应缩减缩小规模。3.2.2矿井设计与生产能力结合前面大致分析了井田煤层赋存的条件、资源的储量、开采大的技术条件、设备水平、煤炭停运条件和市场前景，Honi Da应建立特大型矿井，确定其设计和生产能力东周窑矿为4.0 Mt/a。3.2.3检验煤层的开采能力是否满足设计和生产能力的要求回采工作面和盘区(采区)的生产能力决定着整个矿井的采掘能力，本矿井计划用一个盘区的一个高产高效的工作面满足全矿井产量。主煤层厚度7m，体积密度1.4t

28、/M3，工作面长度300 m，采煤机截深0.8 m，每天6刀，年330天，回采率为93%。综采工作面生产能力为:30070.863301.493%433万吨400万吨 3.2.4 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。可采储量ZK、设计产能A和矿井使用寿命T三之间的关系为： T=ZK/(A.K)式中，Zk矿井可采储量，Mt；A设计生产能力，Mt；T矿井服务年限，a；K储量系数为1.4。则矿井设计服务年限为：T=54511.66(4001.4）=97（年） 60年因此，一级服务水平为38年，符合煤炭工业矿山设计规范的要求见表3-1。表3-1 我国各类井型的新建矿井和第一水平设计服务年限矿井设

29、计生产能力/Mta-1矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限/a煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角456.0及以上70353.05.060301.22.4502520154 井田开拓开拓设计是矿井设计的重要组成部分的核心位置。它直接关系到矿井的前途，关系到矿井长久的技术经济效益，是安全生产的前提。4.1 井田开拓的基本问题4.1.1 确定井筒的形式、数目、配置1井筒形式的选择1）选择的一般标准在煤层赋存条件和地形条件有利于开拓坑道的条件下，首先要采用平硐开拓。当坑道上方煤层高度过大或过长时，当地表出口较为有利时，可采用台阶式坑道。对于浅埋煤层、厚煤层、厚煤层和简单水文地质条件，应尽量利用斜

30、井。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采用立井开拓的一般条件为：(1)煤层赋存较深或冲积层较厚时；(2)水文地质条件复杂，井筒需要特殊施工；(3)多水平开拓的急倾斜煤层；(4)其他井筒形式无法开拓的条件。根据井田的大致分布，联合地面布置等，利用单一的开拓方式不能用于通风、安全生产、提升、运输时或单一开拓不合理的情况时，在不合理的状况下能用平硐立井、平硐斜井、斜井立井等综合开拓方式。大型矿井大多都用多水平立井开拓，但是第二水平运用暗斜经验延伸的话，它井筒个数、主副暗斜井的提升能力，以及通风安全等条件均应仔细计算。采用立井多水平的开拓的话，要提防避

31、免出现多段提升，生产环节加重，不可以多次利用暗斜延伸，尽量避免加重设备占用率，小心投资费用透支。2该矿井筒形式埋藏深度大概460米的地方是工业广场煤层的位置、表层厚度约50m，井筒通过第四系、第三系、白垩系下左云组、中侏罗统云冈组、侏罗系中大同市组、侏罗系永定庄组、二叠系下山系的地层。组、上二叠统下山西组和Carboniferous Taiyuan组、强含水层利用普通施工法即可施工，对井筒施工最为有利，同时对井筒形式的选择提供了更多的选择方案。2）井筒数目新矿井在使用斜井或井筒时，通常需要挖一对井筒，大致满足提升和辅助运输的需求同时也要满足矿井通风和施工的需要，避免重复计算测量。按照通风系统的

32、实际要求和安全生产的真正需要，严格的确定井筒的数量。若是主井通风、副井带式输送机轴运输，则应符合煤矿安全规程。同煤集团东周窑矿井为新建矿井，倾角较小，走向长度适宜，而且瓦斯涌出量较低，决定在建井初期开头1个主井、1个副井、1个风井作为初期的使用。4.1.2 确定工业广场及井口位置工业广场及井口位置确定的原则若下：（1）对初步开采相当有用,即保证了可靠产量，节省了井工程量，缩短了施工工期。（2）井田两侧的储量应大致平衡，即井筒应位于储备中心，有利于地下运输通风和开采系统布置，减少生产经营费用。（3）不占用好耕地，尽可能弥补耕地。充分利用地形，建设工业广场，满足地面合理生产体系。方便与外界相通，使

33、运输便利。（4）井筒应该提防过流砂层、较大含水层、较厚的冲积层、煤与瓦斯突出煤层,以及大面积采空区和大断层等一些危险地带，要做好保护，要避免施工困难，尽量少压煤。（5）利用斜井开拓时，应考虑井筒层位的选择是否合理，并考虑其经济技术的合理性。大同市煤业集团东周窑的工业广场和主要副井位于矿场中心。1风井位置的确定风井位置应根据通风系统合理选择：（1）采用中央分体式通风系统时，主井和副井位于井田中心，井筒位于井田的上边界中心。（2）当采用中央平行通风系统时，进、返回空气威尔斯置于工业广场。一般情况下，可以采用一个井筒进入风和另一个井筒回风，主副井距离3050m。大矿井距离可达60100m，安全出口设

34、置在井的上边界附近。矿井水文地质条件简单，无突水危险，主井和副井均可上下运行，可单独设置安全出口。（3）当采用斜向通风系统时，风井位于矿场两翼的上边界。（4）采用分区式通风系统时，回风井设在各采区的上部边界。根据同煤集团东周窑矿的生产实际：产量为400万吨/年。为了保证井下生产时有足够的风量，本矿井采用中央并列式通风。4.1.3 开采水平布置开采水平布置的原则：（1）在开采煤层群时，应分析煤层的数量和煤层间距的条件，在煤层运输的主要巷道中选择适合石门的主要布置方式，或主要巷区的石门布置,或主要布置。石门主要在集中的巷道。一些矿区的经验证明,当煤层间距小于50米时,一般可以选择集中运输巷的布置方

35、式。（2）因为一些煤层间的距离间隔有点大，并且煤层受到断层的影响，也可能是因为赋存状态不稳定，只可以开采局部,所以储量少。为了满足技术和安全的要求，一些煤层的瓦斯涌出也可分为煤组。有突水危险的煤层也可单独考虑。（3）在底板岩层中是布置运输大巷的绝佳位置，但是,在下列条件下，也可不得不考虑煤层：1煤层厚度不大，开采没有必要的。2井田的距离不是特别长，运输大巷的后期使用时间不长，而且煤层的厚度不大，大巷的维护费用较低。3薄煤层或是中厚煤层，煤的质量较好。围岩稳定，并且底部不会出现自然危险。4煤层不稳定、地质构造复杂的中小型矿山，特别是局部小矿山或生产性探矿。（4） 在煤层铺设巷道时，应在上、下两侧

36、留设3040 m的保护柱。（5）岩巷应布置在坚固、稳定、厚的岩层中。首先要考虑主巷与上煤层之间的正常距离。根据中国的经验，这种正常距离约为2030米。对于急倾斜煤层，应布置在地面移动管线外，并留有1020米的安全岩柱。（6）大巷的走向与煤层的走向基本相同。为了使机车通过，巷道应尽量直，不能弯折太多。应当指出，巷道维护和开采困难的缺点不应是由直线巷道引起的。（7）水平煤层附近巷道应与井田煤层主延伸方向相一致，便于两侧板区的布置。在上下煤层(群)巷道方向一致时，应采用煤层(群)布置大巷，平面位置重叠，安全煤柱设置方便。（8）当矿井通风系统要求安装总回风管道时，总回风管道的布置原则大致与上述运输主巷

37、道的布置原则相同。第一级总回风道应尽量保持高。当井田的上边界高度不一致时，可以根据不同的仰角设置总回风通道,但截面不应过大。当其中的上冲积层厚且含水丰富，且有防水支柱时，应在防水煤柱中放置总回风通道。4.2井底车场及硐室4.2.1 车场形式1.副立井井底车场依据井田开拓方式、副立井井筒与辅助运输大巷的相对关系，以及井下辅助运输方式及井筒提升方式，设计在副立井井底的+870m水平布置了环形立式辅助运输井底车场，车场内不铺设轨道，这条路只硬化在路面上。4.2.2空重线长度、列车运行和调车方式的确定井下输煤可通过带式输送机进行，煤进入运输系统。所以，井底车场承担辅助任务就可以了。副立井井底车场里面是

38、利用无轨胶轮车进行运输，进出车线长度能够满足无轨胶轮车调车的长度就可，这样做的目的是使系统流畅、布置紧凑、工程量省。4.2.3 副立井井底硐室计划在副立井井底及附近设立主变电所、主排水泵房、主辅槽、管子道、候车室、调度室、调车室、储藏室、火药库、爆炸材料库、井底避难室等。4.2.4 主斜井硐室计划建立洁净煤处理系统，在主斜井底部设置沉淀池。还有在主斜井落底点附近设置了采区变电所。4.2.5 主井井底清理撒煤方式主井井底撒煤利用+860m水平巷道清理落煤。主井井底撒煤经清理撒煤系统沉淀池沉淀处理后，人工装入防爆无轨胶轮车，牵引至+870m水平井底车场，由副立井绞车提至地面。4.2.6水仓清理方式

39、副立井井底水仓采用ZQW08-型清仓机进行清理，水仓沉淀物经清仓机压缩成块，装入无轨胶轮车后经井底车场由副立井绞车提升至地面。4.2.7 井底车场巷道和井底硐室支护1)井底巷道和硐室位于5煤层底板岩层中。2)井底车场巷道均采用锚网喷+锚索支护方式。3)副立井井底相连处、回风立井井底相连处采用现浇钢筋混凝土支护方式；材料设备换装站、避难硐室采用锚网喷+锚索+现浇钢筋混凝土的复合支护方式，并考虑在钢筋砼壁后注入充填材料，可以起到密闭和缓冲作用；主排水泵站、主变电站、底水仓和地下爆炸物库均采用现浇混凝土砌体支架。等候室、地下防火材料库、无轨胶轮车检查站和储藏室均采用锚网喷+锚索支护。4.2.8验算副

40、井空、重车线长度设计规范规定：“主井长度和重型车辆线路应存放1.52列车”；“副井长度和列车线路长度，大矿井应能存放11.5列车；中小型矿山应能存放0.51列车”。在铁路线路上应该是双轨，作为物资和设备车的停放和编组，其长度应存放在大型矿山10余辆材料车上，中小型矿山应能存放510辆以上的物资车辆。该矿年设计生产能力400万吨，属大型矿山，所以按设计规范要求：验算公式：L=mnL1+L2+ L3 式中，L空、重车线长度，m；m列车的数量，应分别为1.52.0或1.01.5,m=1.8或1.3；n每列车矿车数， n=17；L1每辆矿车长度，L1=3.34；L2电机车的长度，L2=4.5米；L3电

41、机车制动距离一般为1215m,14m左右。副井空、重车线的长度验算：L1.5173.344.514= 103.67，取104m4.2.9 主要开拓巷道1）主要运输大巷主运输主运输设备采用带式输送机，设计相对简单，选用设备为DX5-GX1250型胶带，截面示意图如图4-1所示。图4-1 运输大巷断面图选择断面外形和断面尺寸是设计巷道的首要，它的合理程度将对煤矿生产的安全和经济效益有着很大的影响。煤矿的巷道往往采用梯形和直墙拱，其次是矩形。这里选用半圆拱。2）总回风巷总回风管布置在岩层中。巷道的形状为半圆形拱，锚网和喷锚支护用于巷道支护。此巷道断面为4-2。 图4-2 总回风巷断面形状图 5 井下

42、开采5.1 采区布置5.1.1 首采区特征根据矿山发展的布局，减少初始巷道数量，缩短施工周期，快速进入资金回拢，首采区就近部署在第一盘区，先期开采应用开拓大巷进行工作面的部署。5.1.2 采区巷道布置煤层的倾角为35，接近水平煤层，因此井下巷道采用集中大巷部署方式，不部署采区上下山巷道，用开拓巷道划分盘区，在盘区基础上，部署工作面。按照矿井首采区开采技术条件，一采区内回采工作面部署两条顺槽巷道，即：部署一条回风，一条运煤，同时从轨道巷和回风巷各自打一条斜巷，一个用作进风，一个用作行人。贯通到开拓大巷，通过开拓大巷将煤运到运输大巷通过带式输送机拖至地面。5.1.3矿区煤炭运输、辅助运输、通风及排

43、水系统1运煤系统采煤工作面-采用带式输送机槽-皮带运输机巷道-主斜井-地面。2材料设备等辅助运输系统副井至井底车场辅助运输的地面材料和设备(防爆无轨胶轮车)辅助运输大巷(防爆无轨胶轮车车)工作面辅运顺槽(防爆无轨胶轮车)回采工作面。3通风系统地面新鲜风通过副立井(主斜井)进入井底车场、运输巷道开拓巷道运输顺槽回采工作面(乏风)回风顺槽开拓巷道回风大巷回风立井地面。4排水系统工作面顺槽开拓巷道轨道大巷井底车场巷道 水泵房水仓井下水处理站。5.2 采煤方法及工艺5.2.1 采煤方法选择（1）5号煤层采煤方法：按照煤层的储存条件加上井田布置和井型的大小，在5煤层第一采区合适的采煤方法有长壁综放开采方

44、法这种方法。(2) 综采放顶煤采煤法我国综采放顶煤开始于1982年，20年来得到了迅速的发展。目前，我国已经成为世界上综采放顶煤开采技术发展最快、拥有放顶煤液压支架数量最多的国家。综采放顶煤与综采分层开采相比较，优势明显，技术成熟，在装备配套改进、放顶煤工艺改革、优化巷道布置、改善运输方式、瓦斯排放系统，工作面除尘、防止煤尘自燃，提高顶煤回收率，以及放顶煤生产技术措施与管理办法配套等方面，进行了一系列的探索实践，取得了良好的效果，综采放顶煤已在全国各大矿区普遍使用。优点：较综采分层开采可简化巷道布置及开采工艺，减少掘进工程量和巷道维护费，容易保证采掘关系的协调；可减少工作面搬家次数；块煤率高；

45、易于适应地质构造条件和煤层厚度的变化；工作面出煤点多，生产集中化程度高，工作面单产高、工效高；占放顶煤工作面煤量一半以上的顶煤基本是利用地压破煤，依靠自重放煤，能耗小；综采放顶煤对开采厚度变化较大的煤层，更灵活。缺点：煤炭回采率低、含矸率高；回采工作面有效通风断面较小，对工作面通风稀释瓦斯不利；回采工作面上隅角及采空区顶部有瓦斯局部积聚的情况，需及时处理回采工作面上隅角及采空区顶部的瓦斯局部积聚；回采工作面煤尘较大。综上分析，长壁综采放顶煤采煤法技术、工艺成熟，对煤层厚度变化大适应能力强，能保证回采工作面单产的要求，本矿井煤层厚度变异较大，因此设计5号煤层厚度大于4.0m块段采用长壁综采放顶煤

46、采煤法，对于煤层厚度小于4.0m块段采用长壁综采一次采全高采煤法。5.2.2 采煤工艺选择15号煤层冒放性分析顶煤放顶性受到来自开采的深度、煤层的厚度、煤层的结构、煤矸石层的数量、硬度和厚度、岩石顶板的岩性和厚度、老顶岩层的岩性及其厚度、岩石和煤裂隙发育程度等众多的影响。(1) 开采深度的影响当开采深度（H）100m时，顶煤冒放性差；当开采深度（H）400m时，开采深度对顶煤的冒放性影响程度减弱。总的趋势是顶煤冒放性随开采深度的增加而加强，当开采深度（H）400m时，顶煤是易冒落的。东周窑井田煤层埋藏深度大于400m，采用综合机械化放顶煤开采时，顶煤属易冒落。(2) 煤的层厚度和煤的硬度的影响

47、一般来说，过厚的顶煤其上部是难以充分松动的，国内外综采放顶煤的实测和有关科研院所试验结果证明顶煤冒放性随煤层厚度的增大而减弱，同时证明采放比一般不超过1：3。东周窑井田5号煤层采放比均小于1：3，比较适合于综合机械化放顶煤开采。根据国内对综合机械化放顶煤开采工作面的实测统计研究结果，煤层强度是影响顶煤冒放性的关键因素。按顶煤的强度与破坏关系理论计算，一般情况下，当煤的强度值Rc20MPa时，顶煤的破坏程度降低，其冒落性渐差。东周窑井田5号煤层煤质较软至中硬，顶煤比较容易放出。(3) 顶煤节理裂隙对冒放性的影响顶煤节理裂隙发育程度直接影响到顶煤的冒放性，节理裂隙发育的煤层，顶煤在支撑压力的作用下

48、易于破碎，节理裂隙越发育，就越易于放出。本井田5号煤层孔隙率较高，层节理裂隙较发育，冒放性较好。(4) 煤层夹矸对顶煤冒放性的影响夹矸在顶煤中形成“骨架”，使顶煤不宜跨落；另一方面，即使顶煤垮落，夹矸形成大块，影响顶煤冒放过程中的流动性，易堵放煤口，对顶煤的放煤不利。本井田5号煤层受黄斑岩倾入影响，结构较简单较复杂，但夹矸软、易碎，冒放性较好。(5) 顶板对煤层冒放性的影响影响煤层冒放性的煤层顶板包括直接顶和老顶两部分。直接顶对顶煤压裂无直接影响，但直接顶要求能够随采随冒，充满采空区，以防止老顶冲击来压，并促使顶煤放出，因此具有一定厚度是放顶煤开采顶煤破碎冒落后顺利放出的基本条件。本井田5号煤

49、层煤层的直接顶板多为粗砂岩，但采取适当强制放顶措施后垮落性能较好，有利于回采过程中及时垮落，形成紧跟支架后方的矸石堆。采煤方法为放顶煤开采，冒放性较好。2采煤工艺大致程序为:双滚筒采煤机斜切刀、采煤机、伸缩梁、移动架、顶煤放顶煤机和刮板输送机。三、工作参数(1) 工作面长度确定综采工作面长度应充分考虑地质条件与工作面技术装备水平。工作面长度的增加，有利于减少辅助作业时间，降低巷道掘进率；有利于提高开机率、盘区回采率、工作面单产，从而提高工作面效率。工作面地质条件优越，煤层倾角小、厚度大、顶底板稳定，可将工作面长度适当加大。机械化装备水平越高，要求工作面生产能力越大，工作面长度要与生产能力相适应

50、。工作面长度越大，对工作面机械设备的可靠性的要求越高。确定工作面长度，还应考虑顶板管理、煤层瓦斯含量以及工作面通风等因素，条件受限时，工作面长度不宜过大，根据东周窑矿井可采煤层赋存条件综合确定5号煤层开采工作面长度为300m。5.2.3 回采工作面部分设备1采煤机近几年，国内外采煤机品种发展快速，许多进口或国产设备综采工作面已达到每天7000100000吨。国产设备基本上能够满足日产9000吨综采工作面的要求，本矿井煤层夹矸较多,采煤机械设备选用大功率、合理运输能力、长寿命、安全可靠、技术先进，其次是各设备配套，保证了运输顺畅,平衡了采矿运输能力。主要设备的引进主要是引进设备的引进，该模型与煤

51、集团其他矿山的进口设备模型相结合，尽可能考虑模型。1采煤机截割功率按采煤机单位能耗计算采煤机功率为：2采煤机型号及主要技术参数根据上述比较，所选采煤机的装机功率必须大于计算出的功率，并结合矿井5号煤层的开采高度、硬度和生产要求,选择SL500型采煤机。主要参数如下：截割高度： 2.0m5.2m煤层倾角： 22.5总功率： 1915kW电压等级： 3300V滚筒直径： 2000mm截深： 800mm调速方式： 机载交流变频调速牵引方式： 无链电牵引牵引力： 998kN整机重量： 55t6 井下运输6.1主运输巷的运输方式本矿井井下主要开拓巷道沿煤层布置，倾角1-5，结合本矿井实际情况、生产规模、井田开拓部署、井筒的提升方式及目前国内外井下煤炭运输技术装备发展情况，设计确定大巷煤炭运输采用胶带输送机方式，优点如下：1胶带输送机具有运输能力大、潜力大、运输连续性强、效率高、操作简单，容易实现自动控制和集中管理等特点，尤其能与高产高效工作面生产能力相适应，与工作面运输设备相匹配，可实现工作面至地面的连续运输。对矿井实现高产、高效和现代化管理有利；2胶带输送机运输具有系统简单、环节少，占用人员少，