采矿工程毕业设计（论文）-红兴煤业3号15号煤层开采设计

1、目 录1 井田概述及井田地质特征11.1井田概述11.1.1井田的地理位置11.1.2地貌特征11.1.3交通条件11.1.4井田的气候条件11.1.5井田的水文情况11.2井田地质特征11.2.1井田的地层11.2.2井田的地质构造21.2.3井田地下含水层21.3煤层特征31.3.1煤层埋藏条件31.3.2煤层围岩的性质31.3.3煤的特征52 井田储量和服务年限82.1矿井工业储量82.2矿井能够开采的数量92.2.1矿井设计储量92.2.2矿井设计可采储量92.3矿井设计生产能力及服务年限123 井田开拓133.1井田开拓方式的选择133.1.1确定井硐坐标、数目、形式及位置133.1

2、.2工业广场的确定153.1.3明确开采水平的位置、标高和数目，各水平的垂直高度153.1.4阶段数目和斜长、开采方式153.1.5明确井底车场地点和形式，和重要大巷的用处和数目153.2矿井开拓巷道163.2.1井筒163.2.2井底车场183.2.3主要开拓巷道194 盘区巷道布置204.1盘区巷道布置204.1.1盘区的走向长度204.1.2盘区与主要巷道接触巷道的位置、形式及布置204.1.3盘区内工作面的接替204.1.4盘区运输系统204.1.5盘区生产能力215 采煤方法235.1采煤工艺235.1.1回采工作面参数245.1.2回采工艺和设备选型245.2矿井工作制度265.2

3、.1组织循环作业并编制循环图表265.3回采巷道布置295.3.1回采巷道布置方式296 矿井通风306.1矿井通风选择306.2盘区及全矿所需风量306.3防止特殊灾害的安全措施346.3.1预防措施346.3.2顶板事故346.3.3预防井下火灾的措施346.3.4防水措施357 矿井提升、运输与排水系统367.1主副井提升选型367.2盘区运输设备选择367.2.1煤炭的运输设备选择367.2.2辅助运输设备的选择377.3井下排水378 矿井设计主要技术参数39参考文献41致 谢42摘 要全套图纸加扣 3346389411或3012250582近年来，煤炭行业的发展势头虽然略有滞后，但

4、今后很长一段时间里煤炭依然是我国的主要能源，关于煤炭行业的矿井设计依旧是重中之重。本次设计就是建立在发展煤炭行业的条件下对山西省长治市红兴煤业进行大量资料研究后，通过详细周密的计算，进行设计的。设计矿井井田面积为2.189km2，可开采的3号、15号煤层设计矿井出产能力为0.9 mt/a，矿井面积比较小,服务年限短，煤层赋存条件较好，倾角较小，变化不大，平均煤层倾角为28。根据井田地质资料以及地表地形图的详细研究，井田开拓决定采用主立副立，在井田中央布置主副井。由于煤层倾角较小，采用盘区划分，布置三条大巷，采用上下山布置盘区工作面，工作面采煤工艺使用倾斜长壁采煤法，一次采全高，综合机械化采煤。

5、井田中部有断层群发育，西北部和东南均有陷落柱，煤田水文地质条件良好，涌水量不高，瓦斯含量低，采用的是中央并列式的矿井通风方法，全面满足矿井的通风条件。关于矿井的重要运输设备、辅助运输设备、排水、通风、排矸系统进行设计和设备的选型。查阅诸多专业文献和国内著名的一些现代化矿井，借鉴其经验，力争设计出安全、经济、高产、高效、符合生产要求的现代化矿井。关键词：立井；一次采全高；综合机械化AbstractIn recent years, the development of coal industry momentum although slightly backward, but in the fut

6、ure for a long time in coal is still the main energy in our country, the coal mine design is still a top priority. This design is based on the development of the coal industry in changzhi city of Shanxi Province hongxing coal industry after a large number of data research, through detailed and caref

7、ul calculation, the design.Designofminefieldareaof2.189km2,candesigntheminingno.3andno.15coalseammineproductioncapacityof0.9mt/a,themineareaissmall,theannualoutputisnothigh,theoccurrenceconditionofcoalseamsisrelativelygood,dipAngleissmall,littlechange,averagedipAngleofcoalseamis28.Accordingtothegeol

8、ogicaldataofwellfieldandthedetailedstudyofsurfacetopography,themainshaftandauxiliaryshaftarearrangedinthecenterofwellfield.BecauseofusingcoalseamdipAngleissmall,platearealayoutthreealleysandadoptdecoratepanelfacedown,ontheworkingfaceminingtechniqueusingobliquelongwallcoalminingmethod,thecavingmining

9、,comprehensivemechanizedcoalmining.Mineincentralfaultgroupdevelopment,bothnorthwestandsoutheastofcollapsecolumn,coalfieldhydrogeologyconditionisgood,thewaterinflowisnothigh,lowgascontent,isthecentralside-by-sidemineventilationmethods,fullymeettheneedsofmineventilation.Thedesignandequipmentselectiono

10、ftheimportanttransportationequipment,auxiliarytransportationequipment,drainage,ventilationanddirtremovalsystemofthemine.ConsultalotofprofessionalliteratureandsomefamousmodernminesinChina,drawlessonsfromtheirexperience,strivetodesignasafe,economic,highyield,highefficiency,meettheproductionrequirement

11、sofmodernmines.Keywords:vertical shaft；full-seam mining；comprehensive mechanization山西大同大学煤炭工程学院2018届本科毕业设计1 井田概述及井田地质特征1.1井田概述1.1.1井田的地理位置长治红兴煤业有限公司位于山西省长治县南宋乡长青村，地处县最南端，与高平市刘家庙煤矿界接壤，北距长晋高速韩店路口14KM。1.1.2地貌特征井田位于太行山脉西麓，长治盆地的东南部边缘，属中低山区，地势东、西部高，中部低。1.1.3交通条件井田西部距长治至晋城二级公路约2公里，东部距长治至灵川、蒙城至林州公路约9公里，井田内及

12、周边乡镇约有农村公路，交通较为便利。大同煤田位于晋北，地跨大同、左云、右玉、山阴等五个县市。马脊梁矿地处大同煤田的西北边缘。1.1.4井田的气候条件该区属大陆性气候，四季分明，冬季漫长寒冷，春季干燥多风，夏季多雨，秋季晴朗。1.1.5井田的水文情况本区属海河流域漳河水系，浊漳河在辛安泉村以下接受地下水补给后向东流向华北平原。井田内及周边无大型水体和地表径流，大气降水沿沟谷自然排泄。1.2井田地质特征1.2.1井田的地层1.奥陶系中统峰峰组(O2f)2.石炭系中统本溪组(C2b)3.石炭系上统太原组(C3t)4.二叠系下统山西组(P1s)15.下二叠统石河子组(P1x)6.二叠系上石盒子组(P2

13、s)7.第四系中上更新统(Q2+3)1.2.2井田的地质构造井田东部为赵村向斜，西部为一背斜S1，向斜及背斜轴向大致为NNE向展布，两边对称，地层平坦，倾斜度小为38，断层8条，落差0 18m，有2个陷落柱，没有岩浆岩侵入景象，井田结构单一。S1背斜：在井田的西部位置，轴向即圆柱体端面圆的半径或直径方向，其为NNE向，井田内伸展长度为750m，两翼的倾斜角度为38，地表裸露。赵村向斜S2：在井田的东部位置，轴向即圆柱体端面圆的半径或直径方向，其为NNE向，井田井筒长度110m，两翼地理较为平坦，倾斜角度为38矿井下的巷道有揭露。DF1断层倾角40,落差07m, DF2断层倾角35，落差012m

14、, DF3断层倾角40，落差05m, DF4断层倾角40，落差017m, DF5断层倾斜角度40，落差为04m, DF6断层的倾斜角度为40，落差为03m, DF7断层的倾斜角度为70，落差为018m, DF8断层的倾斜角度为70，落差为07m。陷落柱(XL1)长轴54m ,短轴48m，面积2035m2;陷落柱(XL1)长轴58m ,短轴52m，面积2368m2。1.2.3井田地下含水层1.石灰岩裂隙岩溶含水层组2.太原组砂岩、灰岩裂隙岩溶含水层组3.碎屑岩类裂隙含水层组4.松散岩类孔隙含水层组本矿井平常流入矿井巷道的地表水、裂隙水、老窑水和岩溶水总量为35m3/h，最大流入矿井巷道的地表水、

15、裂隙水、老窑水和岩溶水总量为64m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件上石炭统太原组和下二叠统山西组为井田含煤地层。1-1表 煤层可采表二叠纪下统山西组石炭系上统太原组1号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采9号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采2号层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采煤10号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采3号煤层：稳定、可采、平均煤厚5.08m11号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采4号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采12号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采5号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采13号煤层在井田范围内煤厚

16、、倾角变化大，不可采6号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采14号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采7号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采15号煤层：稳定、可采、平均煤厚4.33m8号煤层在井田范围内煤厚、倾角变化大，不可采1.3.2煤层围岩的性质井田领域内含煤地层是石炭系上统太原组、二叠系下统山西组。 1-2表 顶底板岩石力学实验结果表 编号岩性采样位置容重t/m3极限抗压强度(MPa)抗剪断强度普氏坚固系数岩石强度干燥平均内聚力C值(MPa)内磨擦角()王13号煤顶板黑色泥岩王庄煤矿2.5616.731.921.423.34.936171.703.25软弱的王23号煤顶板浅

17、黄色细粒砂岩王庄煤矿2.7156.552.34952.65.005.77半硬的王33号煤层顶板黑色泥岩王庄煤矿2.5325.547.416.929.91.724.84软弱的王43号煤王庄煤矿1.380.9395王53号煤顶板浅灰色粉砂岩王庄煤矿2.5728.758.644.543.96.239412.935.98半硬的王63号煤王庄煤矿1.429.014.014.312.40.941520.921.46软弱的王73号煤底板深灰色2.51泥岩王庄煤矿2.5235.830.238.93565.633563.653.97半硬的王83号煤底板深灰色灰岩王庄煤矿2.5139.819.627.128.82

18、1.54352.004.06软弱的124.4121.7138.2128.112.4214.10坚硬的85.8152.1110.5116.18.7515.52坚硬的1.3.3煤的特征表1-3 煤层特征表煤层编号煤层厚度(m)最小-最大平均层间距离(m)最小-最大平均夹矸层数结构稳定性可采性顶底板岩性顶板底板34.76-5.205.0865.11-134.32104.761简单稳定全井田可采砂质泥岩、泥岩砂质泥岩、泥岩153.90-4.504.331-3简单稳定全井田可采黑色泥岩、K2灰岩砂质泥岩、泥岩1.煤的物理性质和煤岩特征1)煤的物理性质3号煤:灰黑色、黑色、钻石光泽，像金属光泽，梯形，贝壳

19、形断口，中宽带结构，块状构造，其内部有裂隙发展。15号煤:黑色,半暗半亮型,玻璃色泽,有黄铁矿结核。2.煤的化学性质3号煤层为中灰、特低硫、高热值的贫煤。为良好的动力和化工用煤。15号煤炭层为低磷、中高硫、高热值、中灰的贫煤。各煤层煤质化验结果详见表1-2-2。表1-4 煤质化验结果表煤号项目3# 最小-最大 平均15#Ad(%)原煤19.60-19.6219.6112.39浮煤9.26Vdaf(%)原煤10.50-10.5510.5311.72浮煤10.23-12.7212.1610.25St.d(%)原煤0.33-0.380.362.30浮煤0.31-0.400.36Qnet.ar(MJ/

20、kg)原煤28.91-28.9728.94容重(t/m3)原煤1.45煤类PMPM3.煤类煤的测定依据国家煤炭分类标准( GB575-86 )。该矿煤炭分类的主要指标为浮煤干法无灰挥发分( vdaf )和粘结指数g值，辅助指标为橡胶层厚度( Y )。井田内3号煤层为贫煤，15号煤层为贫煤。4.煤的选择性本矿无这方面的资料，现将邻矿经坊煤矿3号煤测试结果叙述如下(作参考)：采用正负0.1含量法评价:假设浮煤灰分为10，理论分选比重为1.48，浮煤理论回收率为87.5，0.1，浮煤含量为57.4，扣除煤矸石，可选性等级极为困难。浮煤灰分为10.5，分选比重为1.51，理论回收率为90.50，0 .

21、1，其中含沉渣18.00%。可洗性等级易于选择。5.煤的产业用途3号煤层为贫煤，灰分中等，硫含量极低，发热量高，是优质动力煤和化学煤。15号煤层为高热值、中灰、低磷、中高硫的贫煤，能够当动力用煤。6.煤的风氧化本矿井可采煤层3号、15号煤层不外露，没有氧化风景象。2 井田储量和服务年限2.1矿井工业储量矿井工业数量是指井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度和质量符合开采要求，且地质构造相对清晰的区域。本矿井设计对3号、15号号煤层进行开采设计，3号煤层厚度为5.08m，15号煤层的深度为4.33m，一共9.41m。储量计算依据底图中1 : 5000煤层底板等高线图，储量运算真实。 式中：矿井地质资

22、源量，Mt；煤层平均厚度，m；煤层投影面积，m3；煤容重，t/m3。1.4根据钻孔布置，矿井地质资源中，60、30、10。根据煤层厚度和煤质，在探明和控制的资源中，按公式计算出70个经济基础储量和30个边际经济基础储量。矿山工业储量可按下列公式计算：式中 矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量；可靠性系数为0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井取值为0.9。地质构造复杂、煤层赋存相对稳定的矿井取0.7。这个公式是0.8。这里我们的工业储量等于矿井的地质储量2.2矿井能

23、够开采的储量2.2.1矿井设计储量矿山设计资源/储量是指矿山工业的资源/储量，扣除设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田边界煤柱和地面建筑物煤柱的永久损失后。1.断层保护煤柱井田中部有四个断层，由于相邻很近，断层保护煤层相互叠加，所以作为盘区保护煤柱。井田西南部有一处断层，与通风大巷相邻，与巷道保护煤柱叠加。断层保护煤柱宽度为30m断层保护煤柱计算损失为0.9Mt。2.井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱的宽度为30m。经计算井田保护煤柱损失量为2.52Mt。3.防水煤柱陷落柱保护煤柱宽度为30m1#陷落柱防水煤柱为0.1964万吨2#陷落柱防水煤柱为0.3654万吨防水煤柱总共损失量为0.5618万

24、吨4.地面构建物保护煤柱井田一村庄已搬迁，村庄保护煤柱为0经计算矿井设计储量28.84-0.9-2.52-0.0056=25.42Mt2.2.2矿井设计可采储量1.工业广场保护煤柱根据煤炭行业设计规范，不同井型及相应工业广场面积见表2-2。第5-22条规定，工业广场面积为0.8-1.1平方公顷/10万吨。该矿设计生产能力为30万吨/年，工业广场面积为不规则图形10241。煤层平均倾斜角度6度，井田中部设有工业广场。中心埋深-315m，表层土厚度30m，风井、主井、地面建筑物、副井均包括在工业广场内。工业广场设有煤柱维护区，宽度20m。本矿地质条件及冲积层、基岩移动角度见表。表2-1 地质条件、

25、冲积层及岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角/煤层厚度/m风积沙层厚度/m31565.084.3330冲击层移动角/走向基岩移动角/上山基岩移动角/下山基岩移动角/45707050表2-2 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8由图可得出保护煤柱的尺寸为：由CAD量不规则的面积是：140799.87m2则：工业广场的煤柱量为：Z工=SMR式中： Z工-工业广场煤柱量，万吨；S -工业广场压煤面积，；M -煤层厚度，3号煤层5.08 m，15号煤层4.33mR -煤的容重, 1.4t/m3则：Z工=S

26、MR=140799.87*（5.08+4.33）*1.4=1.86（Mt）2.主要井巷煤柱损失量主要巷道间距为30m，保护煤柱宽度为30m经计算主要井巷煤柱损失量之和为（85301.13+73653.14）*9.41*1.4=2.1Mt矿井设计可采储量按式计算：Zk矿井设计可采储量Zg矿井设计储量P 主要井巷煤柱损失和工业场地之和C 采区采出率，厚煤层不低于75，中厚煤层不低于80；薄煤层不低于85。红兴煤业3号、15号煤层都隶属厚煤层，依据75来算Zk=（25.42-1.86-2.1）*0.75=16.08Mt2.3矿井设计生产能力及服务年限矿井服务年限是矿井设计的一个重要指标，影响着井田开

27、拓方式的选择，年产量，为了是使煤矿能够正常生产，必须设有安全系数矿井设计服务年限T和矿井设计可采储量、设计生产能力A的计算方法如式所示： K储量备用系数，通常取1.31.5 式中取1.3 T=16.08/(1.3*0.9)=14年， 符号规范要求，红兴煤业煤矿每年的设计生产能力为0.9Mt。3 井田开拓3.1井田开拓方式的选择矿井的总体布局和水平开采，项目的实施和开采的部署，即井田开拓。选择井田开拓的原则有：1.尽可能减少矿井建设初期的工程量和岩巷的工程量2.井巷布置和开采顺序要合理安排，能不丢煤就不丢煤，使主要巷道保持良好的状态。3.在立足国家发展的根本，采用一些现代化的新型技术大力发展机械

28、化、自动化4.结合市场需求，对不同煤质的煤要分开处理，合理安排3.1.1确定井硐坐标、数目、形式及位置井筒是地面与地下最重要的连接渠道，所有关于矿井安全生产的系统都必须通过井筒才能实现，井筒是设计煤矿生产系统的关键一环，起着至关重要的作用。平硐、斜井和立井三种井筒形式都有特色。一般来说，立井最复杂，斜井次之，平硐最简单。并且当确定特定矿井的井眼形式时，必须从自然地质条件、技术水平和经济因素等方面条件综合考虑。表3-1 井筒形式比较井筒形式优点缺点适用条件平硐1运输系统和设备较简单、投资费用低。2地面工工业设施较为简单。3矿井掘进量少，不需要排水设施，降低了矿井初期投资成本。4施工条件比较好，掘

29、进速率较快，大大的加快了井的施工期限。5减少了煤炭损失量。对地形条件要求较高有相应的地形条件布置平硐斜井与立井相比：1井筒技术、开发设备和程序相对简单，井筒掘进速度快，施工成本低，初期投资好。2大地工业建筑、竖井设备、井底车场简易，竖井延伸简易。3在井筒内可布置皮带输送机，可以满足各大矿井的运输需求。与立井相比：1井筒较长，辅助提升能力较小2由于距离长，通风管路长，阻力大，管路长度大。3斜井井筒通过复杂地层时施工不便。井田煤层掩盖较浅，表土层较薄，水文地质条件简易，井筒不用利用特殊方法施工缓倾斜煤层。立井1对地形条件、煤层赋存状态要求较低。2竖井运输距离短，提升速率快，与辅助提升相比具有很大优

30、势。3当表层土富含冲积层或含水层流沙层时，井筒易于施工。4矿井通风断面较大，能满足矿井高瓦斯、煤与瓦斯突出对风量的要求。1井筒施工工艺复杂，设备多，技术水平需求比较高。2竖井设备复杂，掘进速率慢，基础设施前期投资大。适用于不能采取斜井和平硐开拓的矿井1.长治红兴煤矿3号、15号煤层为38近水平煤层。2.井田内地质构造较简单3.井田地面比较平缓，起伏不大4.井田内涌水量不高，对井硐形式的选择影响不大5.井田内3号煤层平均埋深为280m，15号煤层平均埋深为385m。经过对比考虑使用立井开拓在矿井中部的煤巷，通风线路相对较短，且经济状况较好，故矿井布置在井田中部。3.1.2工业广场的确定由于本矿井

31、生产能力较小，工业场地不宜过大，根据行业规定结合地表地形因素，确定工业广场为一不规则特性，面积为10240m23.1.3明确开采水平的位置、标高和数目，各水平的垂直高度本井田共有两个煤层 3号煤层和15号煤层 平均层间距为104m，故不能集中布置，所以划分为两个水平第一水平标高903m865m第二水平标高830m765m3.1.4阶段数目和斜长、开采方式井田分为两个阶段，15号煤层3号煤层为近水平煤层，井田采用盘区布置。3.1.5明确井底车场地点和形式，和重要大巷的用处和数目根据15号煤层3号煤层赋存条件、工作面推进长度、初期面板布置、井下辅助运输及主要运输方式，结合矿井工业场地及井筒位置，矿

32、井开拓巷道布置如下:主副立井布置在工业场地内，通风立井布置在工业广场最上部；开发布置3条间距30m的隧道，分别为轨道大巷、回风大巷、运输大巷。运输大巷采用胶带输送机运输，每个工作面的煤直接输送到主立井，通过箕斗输送到地面。 轨道大巷采用无轨胶轮车辅助运输，负责运料和排矸和运人回风大巷用作全矿井回风3.1.6方案比较方案一：采用主斜井，副立井开拓优点：打井工艺及掘进设备相对简单，竖井掘进速度快，井底车场、硐室及地面工业场地建设相对简单。初期投资相对较小，建井时间相对较短，斜井延伸相对容易，对矿井的正常生产的影响较小，在斜井布置胶带输送机可实现井下煤连续运输。缺点：斜井井筒较长，维护成本高，煤柱损

33、失较大，通风线路长，风损大，电缆线路也长，受地面、井下水文地质影响较大方案二优点：适应能力高，不会受到煤层厚度、倾角、水文、埋深和瓦斯等自然环境约束，管道敷设线路短，通风线路短，通风抗力较小，节省成本，提升速度快，巷道支护条件良好，有利于维护。它能合理考虑浅部和深部开采，满足多层次开发的需要。方案二：采用主立井、副立井开拓缺点：井筒施工技术复杂、所需要的设备多，对技术水平要求较高，井筒掘进速度慢，延伸比较困难，对生产系统干扰较大。经比较两个方案的优缺点，结合本矿井的实际情况，故采用方案二3.2矿井开拓巷道3.2.1井筒确定主副井断面及风井的断面形状和设备设置立井井筒的断面形状有圆形，圆形断面是

34、煤矿常用的断面形式。本发明具有通风阻力小、承压性能好、施工方便、维护成本低、使用寿命长的优点。由于圆形断面的良好性能，我们采用圆形断面进行巷道设计。矿井开拓方式采用双立井多水平开拓，主副井兼进风井，使用圆形断面规划。确定井眼净截面直径，根据提升容器、通道、通道梁尺寸、提升容器与周围设备设施的安全间隙、管道尺子尺寸、电缆尺寸，布置井眼截面和提升室、管道电缆室、梯子室，作为计算井眼最小直径的图解方法，按煤炭工业矿井设计规范确定井眼一次净直径。主立井断面外形是圆形的，井筒净直径7m，净断截面积38.48，掘进时井筒直径7.8m，掘进断面面积47.78，井壁喷射400 mm混凝土，井壁上设有箕斗。副立

35、井断面外形为圆形，井筒净直径7m，净断截面积38.48，掘进时井筒直径7.8m，掘进断面面积47.78，井壁喷射400 mm混凝土，井壁上设有钢筋笼和梯子间。风井：风井横截面外形为圆形，净直径5m，净断截面积19.63，掘进时直径5.6m，掘进截面积24.63，井壁喷射300 mm混凝土，并设置梯子间。风速检验这个矿井是一个低瓦斯矿井。依据矿井通风规划形式，计算如下：式中： T-矿井平均日产量，t/d；q-以工作面可以有优质的气候条件为出发点，得出每天产量每吨煤的供气标准，经实践统计获得q=1K-风量备用系数，普遍取1.51.9。本矿井K值为1.5，T值为7037.83 t/d，故本矿井总风量

36、Q值为：矿井主通风井断面风速计算按以下公式计算：式中：v-井筒内风速，m/sQ-井筒内设计通过的风量，m3/sS-巷道的净断面积，m2-井筒通风有效断面积，井内设梯子间时，不设梯子间时 A-梯子间断面积，取A=2主副轴为进气口，副轴为进气口。主副轴进风口按2:8布置，主副轴进风口为35.2 m3/s，副轴进风口为140.8 m3/s，现对主副轴截面风速进行校核。主井： 副井： 从以上计算可知，主井和副井的断面风速均满足相关要求。本矿井有2个回风井，各个风井占全矿井总回风量的一半，也就是各个风井的回风量为88 m3/s，当前对风井断面风速进行校核：风井： 图3-1 主井断面由以上的计算可知，风井

37、的断面风速符合相关规定要求。3.2.2井底车场确定井底车场形式应根据大巷运输的方式的不同、矿井的生产能力、井筒的运输提升方式、主要运输大巷与井筒的相对位置、地表生产系统布置和井下硐室所处围岩环境等因素，经技术经济比较确定。按照运输工具在井底车场调车运行方式，井底可分为环型和折返型两类。由于矿井采用无轨胶轮车运输，井底车场比较简单，我们才用环形式车场。圆形井底车场的特点是空重车矿车在井底车场周围循环。根据主运输大巷及井底车场空、重调车的相对位置关系，又可分为卧室、斜式和立式3种基本形式。本矿采用卧式车场。3.2.3主要开拓巷道煤矿巷道断面按其轮廓线可分为曲折型和弯曲型两种类型。折线形包括矩形、梯

38、形、不规则四边形和多边形等；曲线型包括三心拱、半圆拱、圆弧拱等。选择巷道断面需要考虑的因素1.主要大巷道的所处位置及周围岩石的性质2.巷道的主要用途和矿井的服务年限3.巷道支护方法及材料的选取4.巷道掘进方法和掘进所选用的设备5.矿井通风需求量上述因素彼此密切联系而又相互制约，条件要求不同，影响因素的主次位置关系变化。4 盘区巷道布置4.1盘区巷道布置4.1.1盘区的走向长度井田第一水平分为两个盘区，第二水平分为两个盘区盘区工作面长度均为140m第一水平根据中间断层分为两个盘区，在主要大巷两翼布置工作面，首采工作面的推进长度为747m。一盘区划分5个工作面。第二水平依旧根据中间断层群分为两个盘

39、区，在两翼布置工作面。保护煤柱与断层保护煤柱相重合，减少煤柱损失量。4.1.2盘区与主要巷道接触巷道的位置、形式及布置盘区巷道与主要大巷共用4.1.3盘区内工作面的接替表4-1 3号煤层工作面接替顺序工作面编号101102103104105开采次序123454.1.4盘区运输系统1.运煤系统运煤系统：回采工作面（301面）刮板顺槽运输大巷井底煤仓给煤巷箕斗地面2.材料设备运输物料运输系统：地面材料及设备副井井底车场轨道大巷回风顺槽工作面3.运矸系统运矸系统：工作面（301面）回风顺槽轨道大巷井底车场罐笼地面轨道大巷运输顺槽工作面回风顺槽回风大巷风井4.通风系统盘区工作面风流路线如下：副井轨道大

40、巷运输顺槽工作面回风顺槽回风大巷风井5.供电系统供电：地面变电站副井中央变电所轨道运输大巷运输顺工作面6.排水系统工作面的水经过轨道大巷流入井底水仓，再通过水泵排至地面4.1.5盘区生产能力式中：A循 工作面循环生产能力，mL 工作面长度 ，mM 煤层厚度，mS循环进尺，mC回采率煤的容重，R1.4t/m3已知M=5.08 m，=1.4 tm3，L=140 m，S=0.8，C=0.93，将各值代入公式，可得：A循=140*0.8*5.08*0.93*1.4=740.79t工作面年产量N工作面日正规循环数，6次则工作面年产量=110万吨式中： A区盘区生产能力，Mt/aK1工作面不平衡系数，盘区

41、取工作面，取 1K2盘区内掘进出煤系数，取1.1n带区内生产的工作面数A0 工作面年产量，万t/a;则A区=1*1.1*1*58.2=121万t/a.矿井设计井型一般为0.9mt/a，盘区生产能力为121mt/a，可以满足矿井需求。5 采煤方法5.1采煤工艺依据这个矿井的实质状况，这个矿分属厚煤层，3号煤层厚度5.08m，15号煤层厚度4.33m，煤层倾角38度，有两种采煤工艺可供选择大采高一次采全厚综采优点：大采高综采工作面的煤炭产量和整体采煤效率很高，设备投资较大，但产量较大、效益好。与综放开采相比，大采高综采工作面采出率高；降低了回采巷道的掘进率，减少了巷道轨道的铺设；减少采煤设迁移次数

42、，使搬迁费用大大降低。缺点：采高增加后，对液压支架的要求有所提高，对采煤机和输送机的的功率也有增加，质量也随之增大。在矿井辅助运输不够灵活、方便的前提下，装备搬迁和安装均比较困难。在工艺过程中对工作面的安全预防也带来一定的困难，处理煤壁片帮，设备防倒、防滑和处理冒顶都有一定难度，对管理水平要求也进一步提高。 放顶煤采煤法优点：1.采放同时作业，采煤效率很高 2.不需要掘进太多巷道 3.大大减少了工作面的搬家次数 4.对特殊地质条件的煤层有非常好的效果 5生产煤炭的成本较低 缺点:1.采出率，端头支护损失、区段巷道损失长期没有得到很好的解决 2.由于采厚较大，对煤层的管理难度也大大增加 3.采出

43、率高的原因，工作面瞬间释放的瓦斯含量也会相应增加 4.煤堆积过厚，自然发火率相应增加 5.由于放顶煤生产所需要的设备需要成套研制，大大增加了科研难度 6.采煤工艺引起的围岩压力变化较大，管理困难经对比，本矿适合大采高一次采全厚5.1.1回采工作面参数回采的巷道布置，回采工作面沿走向布置，倾向推进，工作面长度为140m，煤厚5.08工作面布置两条平巷，一条为运输平巷，布置皮带；另一条为回风平巷，采用无轨脚轮车辅助运输。5.1.2回采工艺和设备选型回采工艺和设备选型割煤方式：双向往返割煤。进刀方式：端部斜切进刀割三角煤进刀过程如图所示：设备选型表 5-1 采煤机技术特征项目单位数目型号MG800/

44、1910-WD制造厂家采高2.85.2m截深0.8m滚筒直径2.7m3.0m牵引力500KN牵引方式电牵引牵引速度011.523m/min表5-2 前后刮板输送机技术参数项 目单 位参数型 号SGB-764/264运输能力t/h2500出厂长度m300刮板链形式中双链型电压等级V3000总装机功率KW21000链速m/s1.537中部槽尺寸mm1000表5-3 液压支架技术参数名称液压支架型号ZF9400/28/62初撑力（KN）7140工作阻力（KN）9400结构高度（mm）17003200长宽（mm）82191660支架中心距（mm）1500支护强度（MPa）1.11数量（架）935.2矿

45、井工作制度5.2.1组织循环作业并编制循环图表循环作业方式工作面实行“四六”作业制，即三班生产，一班检修。采煤机双向割煤，追机作业，上行、下行均割煤，往返一次割两刀，由所选采煤机的技术特征可知，采煤机的截深为0.8m，所以最终确定本工作面采用双向割煤的多循环方式，每一循环进尺0.8m。工作面循环产量工作面机采循环产量的公式为：Q1=LMRSC式中：Q1工作面机采产量，tL工作面长度，140mM1煤层厚度，2.7mR煤的容重，1.4t/m3；C回采工作面回采率，取0.95S循环进度，0.8m则： Q1=1402.71.40.950.8=402 t工作面放顶煤循环产量的公式为：Q2=LM2RSC

46、式中：Q2工作面日放顶煤产量，t；L工作面长度，140m；M2煤层厚度，2.38m；R煤的容重，1.4t/m3；C放顶煤回收率，取0.85。S循环进度，0.8m。则： Q1=1402.381.40.850.8=317t。故 Q=Q1 +Q2=402+317 =719t工序安排综采面割煤、移架、推移输送机三个主要工序，按照不同工序有以下两种搭配方式，即及时支护和滞后支护本设计中采用及时支护方式综放工艺流程割煤移架移前输送机拉移后输送机割煤：割煤方式为双向割煤，从端头斜切进刀，螺旋滚筒割煤，截深0.8m。采煤机的牵引速度要适中，不卡齿，不打齿。割煤的过程中要保持与煤壁平直，避免采煤机倾倒。移架：采

47、用及时支护方式，在采煤机推进5m8m时，支架要及时跟上，并及时伸缩前梁，打出护帮板，需要时可于采煤机机身处移架或拉超前支护移前输送机：在移架后即可推移前部输送机，可一次推移到位，在距采煤机约10m处逐节一次完成输送机推移。推移后刮板输送机后要保证平直，不得出现急弯拉移后输送机：放完顶煤后依次顺序拉移后输送机，严禁相向操作，拉移一般滞后放煤的液压支架1015m并确保弯曲段长度劳动组织表5-4 工作面劳动组织表检修班生产一班生产二班生产三班在册班长11114采煤机司机22228刮板机司机11114转载机司机21115胶带机司机11114支架工333312浮煤清理工3339巷道修理工22228防尘工11114泵站工11114运料工51118修理工11114技术员11114电工21115质量验收员11114其他11114合计25222220895.3回采巷道布置5.3.1回采巷道布置方式在回采工作面布置运输顺槽和回风顺槽，各个工作面可以单独实现通风系统。运输平巷和回风平巷沿煤层底板布置。工作面间的保护煤柱为15m运输顺槽是运煤、进风兼做行人巷，将设备布置在新鲜风流中，降低设备的耗损。巷内靠煤柱侧稳设转载机、皮带机；在运输顺槽中铺设轨道，轨道上放置移动变电站、各部开关、自动控制站、