煤矿矿井机械化改造实施方案.doc

XX县XXXX煤业有限责任公司XX煤矿矿井机械化改造实 施 方 案 目 录前 言1 一、矿井成立机械化改造领导小组1 二、工作思路2 三、工作目标2 四、时间安排及机械化改造工作实施步骤2第一章矿井概况及地质特征4第一节矿井概况4第二节地质特征6第三章 矿井机械化改造方案14第一节 井 筒14第二节 采区布置及装备15第三节 采煤机械化改造方案17第四节 井巷掘进机械化改造方案28第五节 矿井通风系统29第六节 矿井运输系统30第七节 排水系统30第八节 矿井供电系统31第九节 矿井安全避险六大系统系统情况32第十节 地面生产系统33 第十一节 机械化改造方案验算及结果分析34第四章 投资概算48第五章 煤矿机械化改造效果简评49前 言为认真落实国务院办公厅关于进一步加强煤矿安全生产工作的意见 （国办发201399）号文件精神要求，大力推进煤矿“四化”建设的要求和宜宾市人民政府办公室关于印发的通知（宜府办函2014213号）、宜宾市人民政府安全生产委员会办公室关于贯彻落实有关事项的通知（宜市安办发201460号）号文件及2015年2月6日宜宾市安监局召开2015年煤矿机械化改造工作会议精神与机械化改造工作的部署安排，结合我矿实际情况，编制XX县XXXX煤业有限责任公司机械化建设改造方案。一、矿井成立机械化改造领导小组组 长：XX（总经理）副组长：XX（矿 长） XX（技术负责人）成 员：安全副矿长、生产副矿长、机电副矿长、机电运输科长、通风科科长、安监科科长、生产技术科科长、矿办公室主任、调度室室主任、供销科长。领导小组下设办公室，办公室设在XX县XXXX煤业有限责任公司机电科，具体负责机械化改造的日常工作，由侯明清兼任办公室主任。由组长负责材料设备购入，副组长负责编制适合本矿实际的改造方案，并督促、监管和各项日常工作的具体执行。各成员负责对购入设备的安装使用、维护及管理。 二、工作思路以科学技术为指导，以煤矿先进机械化设备投入为目的，采取有力的措施，加强职工安全技术培训和现场操作技能，大力提高煤矿机械化装备改造为手段，引进和推广先进适用的机械化装备，不断提高我矿劳动生产率和安全保障，促使我矿在安全生产工作中进一步提高，确保矿井健康发展。三、工作目标生产的产品适应市场需求的前提下，对目前矿井各系统进行检查、分析、对照，大力加强煤矿装备建设，采用先进并适合我矿机械设备的投入安装和现场管理的提升，淘汰落后的机械装备和开采技术，全面提升机械的投入和使用，进一步提高安全生产保障及工作效率。2015年度实现的采煤工作面采用“机炮联采”（是指采用割煤机掏槽，抬底炮和放压炮，减少装药量，达到控制煤体抛出距离，提高块煤率减少沫煤的落煤的相结合一种采煤方式），实现块煤率由原来直接采用炮采工艺不到10%到采用“机炮联采”后的50%，促进煤矿既适应市场又能与国家产能政策相适应的新型机械化矿井。到年底实现机械化矿井建设改造达标验收合格的工作目标。四、时间安排及机械化改造工作实施步骤按照上级有关部门的安排，机械化矿井改造从2015年3月至2015年11月底，在8个月时间内完成。分四个阶段进行：（一）机械化改造实施方案制定（2015年2月底）结合矿井实际情况，认真制定我矿机械化改造实施方案。（二）设备购进阶段（2015年5月20日前）按机械化改造实施方案，淘汰落后的机械装备和开采技术。由领导组办公室根据改造要求制定设备购进计划提交领导组组长审核并安排资金组织供销部门及时购进。严格购进设备的质量，符合国家及行业标准。（三）设备安装使用、维护和管理阶段（2015年5月21日至2015年8月31日）按照机械化改造方案，在2015年8月31日前由领导组安排相关人员进行购进设备安装。（四）验收阶段（2015年9月下旬至11月底）；按照机械化改造方案，在2015年9月下旬至11月底投入正常使用，并按规定进行维护和正规管理进行试运行。第一章矿井基本概况第一节企业简介XX县XXXX煤业有限责任公司XX煤矿（以下简称XX煤矿）属私人合伙企业，系合法生产矿井，持有合法有效的采矿许可证、安全生产许可证、企业法人营业执照、矿长资格证，详情见表1-1-1所示。表1-1-1 矿井有关证照一览表 证照名称编 号登记规模颁证机关颁证日期有效期采矿许可证C510000200912112005069715万t/a四川省国土资源厅2012.8 2022.8 安全生产许可证川MK安许证字 20145115271889B四川煤矿安全监察局2014.12 2017.12企业营业执照511500000049003四川省宜宾市工商行政管理局2014.7已年检矿长安全资格证（XX）煤（A）A13051000110525四川省安全生产监督管理局2013.5 2016.5 第二节 井田概况一、交通位置矿井地处四川省南部，位于XX县城南东124方位，直线距离约23km处，矿区范围地处XX煤田景阳井田南西部边缘地段5660勘探线之间，行政区划属四川省XX县XX石岗村所辖。矿区中心地理坐标：东经1044138，北纬280014。区内交通以公路为主，向北可到XX、宜宾市，向南可达云南省盐津县和昭通市；矿井工业场地有1.1km简易矿山公路与XX至民主公路（砼路面）相接，距XX约3km，距XX约44km，距宜宾约127km，交通较为方便。二、井田边界及邻近矿井情况根据中华人民共和国国土资源部关于四川省XX、古叙煤炭国家规划矿区矿业权设置方案的批复（国土资函2007727号）和四川省人民政府办公厅关于同意调整宜宾市煤炭资源整合方案部分内容的复函（川办函200819号），矿区范围由9个拐点坐标圈定而成，东西走向长约1.3km，南北倾斜宽约280900m，允许开采2、7、81和82号煤层，开采深度+670+450m，矿区面积约0.7236km2，详见表211所示。表211矿区范围拐点坐标表拐点编号拐点坐标拐点编号拐点坐标XYXY130994693546947323099650354694603310002335469622430999883546992853099813354708206309877035470815730990043547055683099425354703509309968635470020矿区面积0.7236km2开采深度+670+450m开采煤层2、7、81和82号矿区北面（深部）为船景矿井规划区，走向东部为金钟煤矿、西部为九龙煤矿，整合矿区范围与邻矿之间留有3050m的保安隔离煤柱，不存在边界争议。根据现批准设置的矿区范围，本矿山与邻近矿山之间无边界重叠与矿权之争。三、地形地貌及地表水XX煤田位于四川盆地南缘，南依云贵高原，地势南高北低，属中高山地形。南西最高为大雪山，标高+1777m，最低为西北高县附近南广河，标高+320m。本区山岭纵横，沟谷密布。河流属长江支流南广河水系，发源于本区大雪山，河流深切形成峡谷，总体流向由南到北，平行分布。由东向西有洛亥河、镇州河、巡司河、XX河，汇入南广河。四、气象及地震（1）气象矿区属亚热带气候，温和湿润，雨量充沛，地表风化强烈。年降雨多集中在6、7、8三个月，月降雨量最大505.8mm，最高气温39.6（1961年7月），最低气温2.3（1968年2月）。（2）地震根据中国地震动参数区划图（GB183062001），矿区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期0.45s，矿区地震基本烈度为6度。按建筑抗震设计规范（GB500112001），本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值0.05g，属第二组。第三节地质特征一、地层矿区出露地层有二叠系上统宣威组上、下段，三叠系下统铜街子组（T1t）、飞仙关组（T1f），二叠系上统宣威组（P2x）、峨眉山组（P2em）、下统茅口组（P1m）。在宽缓低谷地带分布有第四系（Q）堆积物。各地层岩性特征由新到老分述如下：1、第四系（Q）零星分布于沟谷，坡地，为基岩氧化残坡积物，厚度一般020m。2、三叠系下统铜街子组（T1t）出露于北部，为滨海、浅海相碳酸盐及碎屑岩沉积，平均厚度133.67m，与下伏飞仙关组为过渡接触，据岩性不同分上、下两段：（1）第二段（T1t2）：为陆源碎屑沉积、岩性为紫红、黄褐色钙质粉砂岩、细粒砂岩、泥岩，下部夹微晶白云岩条带。厚度9.8215m，平均厚13.06m。（2）第一段（T1t1）：上部以浅灰色中厚层状鲕粒灰岩为主，下部为泥岩、泥灰岩、钙质粉砂岩互层产出。底部以一层位稳定，厚度为12m的泥灰岩与飞仙关组分界。厚度98.41129.39m，平均120.61m。3、三叠系下统飞仙关组（T1f）为一套以滨、浅海相为主的紫红色陆源碎屑沉积，出露广泛，平均厚度485.24m，据岩性差异分为四段：（1）飞仙关组四段（T1f4）：主要分布于矿区北部外围，为早三叠世早期沉积地层，其岩性为暗紫色薄中厚层状钙质粉砂岩，夹少许泥岩及薄层状生物碎屑灰岩，平均厚度121m。（2）飞仙关组三段（T1f3）：主要分布于矿区东部及北部外围，为早三叠世早期沉积地层，其岩性为灰紫色薄中厚层状钙质粗-细粒砂岩互层，夹少量细粒砂岩透镜体及泥岩，薄层状、透镜状生物碎屑灰岩，平均厚度88m。（3）飞仙关组二段（T1f2）：主要分布于矿区西部及东部，为早三叠世早期沉积地层，其岩性为暗紫色中厚厚层状粗粉砂岩及细粒砂岩为主，夹薄层状细粉砂岩及薄层生物碎屑灰岩，平均厚度99m。（4）飞仙关组一段（T1f1）：主要分布于矿区南部，为早三叠世早期沉积地层，其岩性为浅绿色黄绿色粉砂岩、绿泥石岩及绿泥石质泥岩、粗粉砂岩，夹多层生物碎屑灰岩，平均厚度84m。4、二叠系上统宣威组（P2x）为陆及海陆交替相含煤沉积，煤系总厚137.35175.32m，平均厚度153.20m。据岩性及含矿特征将煤系分为上、下段：（1）二叠系上统宣威组上段（P2x2）：主要分布于矿区南部，为晚二叠世晚期沉积地层，其岩性主要为粉砂岩、细粒砂岩、泥质岩、煤层及生物碎屑灰岩，平均厚度43.36m。该段为主要含煤地层，发育煤层较多，可采煤层及局部可采煤层4层，其编号为2、7、81、82。（2）二叠系上统宣威组下段（P2x1）：主要分布于矿床南部，为晚二叠世晚期沉积地层，岩性为粉砂岩，细粒砂岩，厚度较大，平均厚度92.14m。该段未含可采煤层。5、二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2em）出露于矿区南部煤系外围、岩性为铁青色、深灰绿色玄武岩、致密、坚硬、具杏仁、气孔状构造。顶部常有一层15m厚的浅灰色蚀变凝灰岩，风化后岩石疏松，中部夹有一层浅灰色凝灰质泥岩、黑色泥岩夹数层煤线。与下伏茅口组为假整合接触。厚度160.80168.16m，平均164.48m。6、二叠系下统茅口组（P1m）井田南缘外围有出露，为灰、深灰色巨厚状石灰岩、含大量燧石结核、具缝合线构造、生物含量多厚度约430m。二、构造矿区位于落木柔复式背斜北翼官田湾向斜南东翼倾没端，其构造特征是北东方向的构造大量发育，主要表现为一系列走向N1040E的宽缓褶曲和规模不等的断层。东西向和南北向的构造相对较少，但切割深、延伸远，多作为勘探区或井田的边界。矿区地层宽缓褶曲，走向北西南东，倾向北东，以1218的单斜状产出，向深部逐渐变缓。F256逆断层（漩家坡断层）：该断层位于矿区西部边界，即景阳井田边界，属矿区内规模最大的区域性断层，该断层北起芭蕉沟，由北东方向进入矿区，往南经漩家坡至施家塝附近被第四系覆盖。据勘探资料，断层南延过景阳坝，于卷子坪附近的茅口组中消失。井田内该断层长2.59km，走向1040，倾向北西，倾角7580。571234号钻孔于井深219.49229.30m、飞仙关二段中见断层角砾岩，破碎带厚9.82m，地层重复30m。由于断层位于矿西部边界且倾向北西，故未造成本矿区内煤层重复或缺失，但因该断层属压扭性逆断层，故将对矿区西部边界的煤层开采有一定影响。F261逆断层：位于矿区北东角，据勘探资料，该断层未延伸入本矿区内，对煤层开采影响不大。综上所述，矿区及附近地层以单斜构造为主，但断层等次级构造发育，就小型矿井而言，地质构造总体应属简单中等类型。三、矿区煤层（一）含煤地层本区含煤地层为二叠系上统宣威组（P2x），平均总厚135.5m，含煤十三层，煤层总厚度一般为7.53m，含煤系数5.6%。宣威组上段（P2x2）为主要含煤段，平均厚43.36m，含煤十层，平均厚7.31m，占16.9%，含可采煤层为2、7号煤层及8号（81 、82）煤层，计四层，平均总厚5.73m，可采含煤系数4.2%。按标志层与可采煤层的组合特征，将宣威组上段（P2x2）划分为三个层段：第一层段平均厚度13.67m，含可采煤层7号、8号之8-1、8-2；第二层段平均厚21.22m，不含煤；第三层段平均厚8.47m，含2号煤层。其中以第一层段含煤性最佳。（二）可采煤层（1）2号煤层：俗称“三型炭”，为矿层主采煤层之一，位于二叠系宣威组第二段（P2x2）近顶部，下距7号煤层约25m，全区可采，厚度0.611.09m，平均厚0.73m，结构简单，煤层较稳定，含矸一般为一层，厚度0.060.12m，夹矸岩性为泥岩、炭质泥岩。属暗淡、半暗型煤。（2）7号煤层：该煤层在58勘探线以东与81号煤层合并，全区可采，上距2号煤层间距约25m，煤厚0.490.85m，平均厚0.68m，含一层夹矸。属暗淡、半亮型煤。（3）81号煤层：该煤层在58勘探线以东与7号煤层合并，全区可采，上距7号煤层平均间距约4.80m，煤层厚1.091.60m，平均厚1.28m，以单一煤层为主。属半亮、半暗型煤。（4）82号煤层：全区可采，上距81号煤层平均间距约8m，煤层采用厚度0.773.46m，平均1.93m，含13层夹矸。属半亮型煤。（三）煤层顶底板（1）2号煤层直接顶板主要为泥质岩类，次为粉砂岩、细砂岩，伪顶深灰色炭质泥岩一般厚0.25m左右。细砂岩、粉砂岩一般多为中厚层状产出，节理裂隙不甚发育，强度较高，顶板不易垮塌，但厚度变化较大；底板多为灰色、浅灰色粘土岩、泥岩。（2）7号煤层直接顶板主要为砂质泥岩、泥岩及生物碎屑灰岩，次为细粒砂岩、粉砂岩、薄层灰岩；底板局部有炭质泥岩伪底，厚0.40m左右，直接底板主要为泥质岩类。（3）81号煤层伪顶为炭质泥岩，一般厚0.30m左右，直接顶板主要为泥质岩，次为细砂岩和粉砂岩，细砂岩平行层理较发育，层间结合较差，泥质岩易陷落。当81号煤层与7号煤层距离很近或合并时，则细砂岩或粉砂岩变薄或尖灭。底板局部见炭质泥岩伪底，直接底板主要为泥质岩。（4）82煤层直接顶板多为泥质岩，次为细粒砂岩及粉砂岩，呈透镜状分布，局部可见微波小型交错层理，常见泥质包体，厚度不稳定，一般厚23m，最厚可达6m，有时直接与煤层接触。局部见伪底，其岩性为炭质泥岩、泥质岩，厚0.40m左右。直接底板主要为灰浅灰色粘土岩，一般厚0.50m左右，最厚达1.76m，次为泥质岩。其中粘土质岩石亲水性强，遇水膨胀，具可塑性。四、矿区水文地质条件1、矿区水文地质概况矿区位于四川盆地与云贵高原过渡带，属中切割低山地区，地形陡峻，最高点为九龙山顶，标高+951.20m，最低点为工业广场东侧石头沟沟心，标高+535m，相对高差达416m。地貌总体受地质构造的制约，山脉走向与构造线基本一致，呈近东西向展布，以飞仙关组砂、泥岩组成的双面山为主体，在官田湾向斜轴部偏南一线山脊构成分水岭。矿区受地形地貌、地质构造、地层岩性的控制，常年性地表水系较少，主要有矿区北侧的石头沟。大气降雨是地下水的主要补给来源，地下水主要以第四系覆盖层孔隙潜水、基岩裂隙水赋存和径流，在地势低洼及河谷地带排泄。矿区内地下水水量受上部补给区汇水面积大小和大气降水强度的影响和控制，季节变化明显。2、含水层、隔水层特性矿区有二叠系上统宣威组上、下段，三叠系下统飞仙关组一至四亚段地层出露，在南东部及低谷分布有第四系堆积物，现分述如下：1）第四系孔隙含水层（Q）：主要分布于镇州河等河(沟)谷两侧和山麓地带，为残积、坡积、冲洪积物。其结构松散，透水性良好，储水条件差，水量受大气降雨的控制。2）三叠系下统飞仙关组（T1f）裂隙含水层：飞仙关组以粉砂岩、泥岩组成，间有少许细粒砂岩，分为四段，为裂隙含水层，含水性极不均一，按岩性组合与含水性划分为六带。分带叙述如下：（1）第一带：由飞仙关组三、四段（T1f3+4）及二段（T1f2）顶部3部分组成，分布广，主要岩性为暗紫色薄至中厚层粉砂岩、泥质粉砂岩。据以往钻孔经验，部分钻孔在井深较深处遇裂隙，冲洗液全漏失，水位下降几十米，通过专门水文试验，证明该带为层间裂隙含水，含水性极不均一，富水性中等。（2）第二带：该带为一套紫、暗紫红色薄至中厚层状泥岩及粉砂岩组成。据以往钻孔简易水文地质观测及裂隙溶蚀鉴定判为弱含水层或相对隔水层。（3）第三带：为飞仙关组二段中上部，以暗紫、紫红色中至厚层状粉砂岩及细粒砂岩为主。据以往钻孔简易水文地质观测成果对比，此带内普遍钻孔水位和冲洗液消耗量有所变化，属层间裂隙含水，富水性中等。（4）第四带：为飞仙关组二段中下部，岩性为暗紫、紫灰色薄至中厚层状泥岩及粉砂岩。据以往钻孔简易水文地质观测和岩性对比，该层为弱含水层，起相对隔水作用。（5）第五带：为飞仙关组二段下部，一段上部3040m，岩性以暗紫、紫灰色中至厚层状粉砂岩及细砂岩为主。据以往钻孔抽水试验、钻孔简易水位对比及岩芯裂隙鉴定表明，该带风化、构造裂隙发育，表现为裂隙含水，且不均一，富水性中等。（6）第六带：飞仙关组一段中下部，岩性以灰绿、浅灰绿色薄至中厚层状泥岩及粉砂岩为主。据以往简易水文对比资料表明，虽然该层是矿井的直接充水含水层，但富水性弱。3）二叠系上统宣威组（P2x）裂隙含水层：该层主要岩性为灰、灰白色和深灰色砂质泥岩、粘土岩、泥岩、粉砂岩、砂岩。上段富含煤层和夹薄层生物碎屑灰岩、泥质石灰岩。煤层露头处小煤矿、老窑开采历史较长，采空面积较大，地表水下渗，致使多数小煤矿和老窑长年有水外流，流量较大的经地表径流后，往往汇集于山沟及地势低洼处。据以往试验资料及现场工作证明，宣威组内地下水补给条件差，富水性弱。宣威组下段，岩性由灰色、浅灰色粘土岩夹碎屑岩组成，顶部含薄煤层，裂隙不发育，层位稳定，是良好的隔水层。3、矿井充水因素矿山批准矿权范围内煤层赋存标高位于+670+450m之间，核定最低开采标高为+450m。矿山生产中采用水泵抽排水、平巷自流排水方式疏排矿坑水，汇集的矿坑水排泄于距井口约20m处的常年性溪沟石头沟，汇入镇舟河。矿坑水主要充水水源是顶板水，涌水方式以滴水、淋水为主，其次为老窑、老采空区渗出水，未发现大的集中出水点。4、矿井涌水量及水文地质类型根据四川煤田地质一四一队2014年对我矿进行水患现状调查后出据四川省宜宾市XX煤矿矿井水患现状调查报告，矿井正常涌水量为198m3/d，最大涌水量490m3/d；矿区水文地质条件类型为中等类型，水患等级为III级。五、矿井瓦斯、煤尘煤层自燃倾向性及和地温 1、矿井2014年瓦斯等级鉴定报告(宜市经信发20156号)结果：矿井瓦斯绝对涌出量8.782m3/min，二氧化碳绝对涌出量3.451m3/min，属高瓦斯矿井。2、2013年4月经四川省煤炭产品质量监督检验站检测，矿井2、8号煤层自燃倾向性等级为级，属不易自燃煤层，煤尘无爆炸危险性；矿井7号煤层自燃倾向性等级为II级，属自燃煤层，煤尘无爆炸危险性。3、 在开采过程中矿井所有煤层未发生过煤与瓦斯突出现象；矿井未发生过冲击地压现象；无地温异常现象。第四节 煤矿各大生产系统现状一、开拓系统1、开拓方式：矿井采用平硐+暗斜井开拓。2、井筒数量及用途：矿井共布置有4个井筒，即+553m主平硐、+560m副平硐、+545m进风平硐和+625m回风平硐。主平硐用于矿井煤炭、矸石、材料、设备运输、进风、行人等；副平硐用于矿井进风、行人和排水及敷设管线等；进风平硐用于矿井进风、行人和排水等；回风平硐担负矿井回风任务兼作紧急安全出口。3、水平划分矿井划分为1个水平（即+450m水平）、1个采区，采区共布置四个区段：即+550+525m为一区段，+525+500m为二区段，+500+475m为三区段，+475+450m为四区段。3、开采顺序煤层和区段均由上至下开采。采区走向长约1300m，倾斜宽约280m。煤层采取下行式开采顺序，即先采2号煤层，再采7号、81号、82号煤层。5、主要巷道布置各井筒及暗斜井均布置于82号煤层底板岩层中，各区段岩石底板道布置在82号煤层底板约15m的粉砂岩岩层中。二、采掘系统矿井布置有2个采煤工作面和3个掘进工作面。在+525m标高布置1个7 +8-1号煤层采煤工作面（1171采面），在+500m标高布置1个2号煤层备采工作面（1221工作面）。在+500m标高布置2个掘进工作面（即：1271轨道巷、1271运输机巷），在+475m标高布置1个岩石巷掘进工作面（+475m岩石底板道掘进工作面）。1、采煤工艺（1）采煤方法、顺序和工作面巷道布置情况矿井范围内煤层倾角1218，采用走向长壁后退式开采。开采顺序按“先上后下”的原则进行，即首先开采2号煤层，再开采7号煤层，最后开采8号煤层。采煤工作面的轨道巷、回风巷沿煤层走向方向布置。 采煤工作面落煤与运煤工艺采煤工作面落煤放炮落煤工艺，采煤工作面配1台SGB520/40T型可弯曲刮板输送机，将煤转载入MGC1.1-6A固定式矿车。 采煤工作面布置情况及支护形式和顶板管理矿井现布置有2个采煤工作面，即在+525m标高布置1个+1171采煤工作面和在+500m标高布置1个1221采煤工作面。采煤工作面采用单体液压支柱配HDJA-1000型金属铰接顶梁支护顶板，全部垮落法控制采空区顶板。2、井下掘进矿井共布置有3个掘进工作面，在+500m标高布置2个掘进工作面，即：1271轨道巷掘进工作面和1271回风巷掘进工作面；在+475m标高布置1个掘进工作面，即：+475m岩石底板道掘进工作面。1271轨道巷掘进工作面和1271回风巷掘进工作面采用炮掘工艺， ZLZY-60/11/5T煤矿用立爪式装载机装煤岩，机车运输；+475m岩石底板道采用炮掘工艺， P-30B型耙斗装岩机装岩，机车运输。三、矿井通风系统1、井筒数目、矿井通风及采掘工作面通风方式矿井布置有主平硐、副平硐、辅助进风平硐、回风平硐，主平硐、副平硐、辅助进风平硐为进风井，回风平硐为回风井。矿井采用分列式通风方式，通风方法为机械抽出式。采煤工作面采用U型通风方式，掘进工作面采用局部通风机压入式供风。 2、矿井反风方式矿井采用主要通风机电机反转反风。3、矿井主要通风设备矿井在回风平硐安设2台FBCDZ16/290kW型矿用防爆对旋轴流式通风机，1台工作，1台备用。配用电机型号YBF2315M6，电机功率290kW，风量41102675m3/min，风压7502950Pa，转速980r/min。主要通风机采用两回路供电线路供电。4、掘进通风设备各掘进工作面采用FBD5.0/25.5型局部通风机作压入式通风，局部通风机均采用“三专供电”，并设有备用风机和配用电源。风机安设位置距掘进工作面回风口的距离大于10m，安设处巷道的全风压风量符合煤矿安全规程的要求，未抽循环风。风筒采用直径为500mm的抗静电阻燃风筒送风所采用的局部通风机能够满足最长送风距离的要求。5、硐室通风井下中央变电所及水泵房和消防材料硐室均设置在全风压进风流中，有足够的新鲜风流通过，实现独立通风。四、提升运输系统1、绞车 矿井在主暗斜井倾角25、斜长247m，铺设22kg/m钢轨、600mm轨距，安设1台JTPB-1.61.2型矿用防爆提升绞车（速度3.06m/s，电机功率160kW），采用MGC1.1-6A型固定箱式矿车串车提升，一次提升4辆煤车或2辆矸车。2、工作面运输采煤工作面采用刮板运输机运输；区段运输大巷铺设15kg/m钢轨，主要运输大巷铺设22kg/m钢轨，大巷及运输大巷选用CTY5/6GB矿用防爆特殊型蓄电池电机车牵引1t固定箱式矿车运输。运输路线为：采煤工作面区段车场主提升绞车主平硐地面储煤场。（1）煤炭运输回采工作面刮板输送机轨道巷区段车场主平硐地面储煤场。（2）材料运输井下材料和设备的运输线路与煤炭、矸石运输线路相反。3、架空乘人装置在人行暗斜井安装一套RJY3028/460（B）型煤矿固定抱索架空乘人装置，配套电动机功率为30kW，架空乘人装置设越位停车、紧急停车、声光报警等保护装置。五、供电系统矿井采用两回路10kV电源线路供电，来自XX变电所不同母线段，供电线路导线采用LGJ-95mm2钢芯铝绞线，线路长分别为3km、4km，接入本矿井10kV地面变电所。1、地面供配电供电（1）地面主变电所主变电所10kV侧安设18面XGN2-10型高压开关柜，安设两台SZ11-1000/10/0.4型变压器和12面GGD1型低压配电屏供空压机、安全监控系统、机车充电房、矿灯房和生产生活等用电，安设两台SZ11-500/10/0.69型变压器和8面GGD1型低压配电屏供瓦斯抽放泵站、主暗斜井提升绞车、行人暗斜井架空乘人装置用电；（2）风井变电所风井变电所由地面主变电所采用双回路LGJ-50mm2钢芯铝绞线供电，安设2台SZ11315/10/0.69型变压器供主要通风机用电。2、井下供配电供电井下采用双回路10kV高压下井供电，在+450m水泵房联合布置中央变电所，入井电缆为两趟MYJV22-8.7/10-350型煤矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，井下中央变电所安设8台PJG1系列高压真空配电装置，安设2台KBSG-200/10/0.69型变压器供主排水泵用电，安设1台KBSG-500/10/0.69型变压器供采、掘动力用电并作为备用局部通风机电源，安设1台KBSG-200/10/0.69型变压器供工作局部通风机实现“三专”用电。3、设备装机总容量矿井主变压器安装总容量4730kVA，工作总容量2715kVA，矿井吨煤综合电耗35.6kWh/t。矿井主要通风机、瓦斯抽采泵站、压风机、主排水泵、主提升绞车和架空乘人装置，采用双回路供电；掘进工作面局部通风机采用“三专两闭锁”供电，安设有双风机、双电源并能自动切换。六、排水系统矿井在+450m人行暗斜井附近设置有水仓，水仓总容积1000m3（其中主水仓容积600m3、副水仓容积400m3）。中央水泵房安设3台125D6型型水泵(电机功率55kW，额定流量101m3/h，额定扬程为150m)。沿进风井敷设2趟1594.5mm排水管。七、瓦斯抽采系统有地面固定瓦斯抽采系统，抽采站内安设2台2BEA253型45kW瓦斯抽采泵，1台工作、1台备用。抽采主管直径D219mm、支管直径D133mm和D108mm。7、8#煤层采用底板穿层钻孔网格预抽，2#煤层进行顺层抽采的方式。 八、监测监控系统矿井装备有二套有安全监控系统，井下安装KJ90NA型安全监控系统，主机2台(1台工作、1台备用)，共装备监控分站8台，各类传感器82台。瓦斯抽放泵站安装KJ73N型安全监控系统，设1个独立分站，8个传感器。九、人员定位及视频监控系统矿井安装有KJ237型井下人员管理系统，系统设置分站5台，读卡器39个，配备人员识别卡300张和相应的信号传输线路等设备设施。工业广场、主井口设有视频监控系统，以上系统均能正常运行并与市、县监控中心联网。十、通讯联络系统矿井安设1台KTJ101型矿用调度交换机，装机容量90门，调度室、监控室、压风机房、主要通风机房、瓦斯抽放站、绞车房、车场、变电所、避难硐室、各采掘工作面均设有电话直接与调度室相通，地面共设置电话11台、井下共设置电话35台。地面矿长室、调度室、安全科、变电所等设有外线固定电话与外界相通。 十一、紧急避险系统矿井在三区段+490m标高附近设有1个永久避难硐室，避难人数40人。另在1171采煤工作面、+500m岩石底板道车场附近各设有1个临时避难硐室。避难硐室内安设有相应的设备、设施。各硐室内接入了供风管路、供水管路、人员定位、通信及照明设施，安设有隔离系统，供氧系统，监控、照明及通讯系统，动力保障系统，生存保障系统，排水、排气系统及辅助系统。并配备有食物和饮用水。 十二、压风自救系统矿井在地面工业场地内，建有一座地面固定压风站，安装3台不同型号的螺杆式空气压缩机，一台ERC-250AL型（排气量31 m3/min、排气压力0.8MPa、电机功率185kW），一台LU132-8型（排气量24m3/min、排气压力0.8MPa、电机功率132kW），一台ERC-175SAL（排气量23 m3/min、排气压力0.8MPa、电机功率132kW），其中2台工作、1台备用。压风主管采用D1084mm无缝钢管，压风支管为D573.5mm无缝钢管。紧急避险硐室和采掘工作面压风自救站安设有压风自救装置。十三、供水、消防、防尘洒水系统矿井在主平硐工业场地附近建有1个高位水池，池底标高+563m，水池容量300m3，另在回风平硐附近设置1个备用水池，备用水池容量150m3，池底标高+650m。井下防尘洒水与供水施救共用一套系统，井下供水管路经进风平硐、回风平硐至井下各用水点，井下供水主管为D1084.0mm钢管，支管为D573.5mm钢管。井下主要巷道敷设有防尘供水管道，安设有三通阀门，在矿井主要进回风巷、采煤工作面进回风巷、各掘进工作面、原煤装载点等处安设有喷雾洒水净化风流装置。 十四、地面生产系统地面生产系统主要由受煤、储煤、装车等环节组成。主平硐至储煤场铺设22kg/m钢轨，原煤从主平硐经蓄电池机车牵引矿车运输至地面车场，煤车通过翻车机卸煤至储煤场。1、储煤场容量储煤场容量10000t。2、装车及外运方式原煤采用铲车装车外运，由汽车外运销售。十五、其他设施系统完成情况矿井建有主要通风机房、地面变电所、瓦斯抽放站、机修车间、职工宿舍、地面消防材料库、压风机房等。第二章 矿井机械化升级改造的可行性分析第1节 矿井机械化升级改造原因矿井为高瓦斯矿井，原设计生产能力为150kt/a，采用“三八”作业制、“两采一准”的循环作业方式，在7+8-1号煤层布置一个采煤工作面达到矿井设计生产能力。在矿井原有的生产系统中，采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为爆破落煤。（1）该落煤方式优点具有适应性强、所需设备少、初期投资小等优势。 （2）存在问题1、炮采采煤工作面块煤率低、回采率低，资源损失大。2、炮采工作面采空区浮煤多，为自燃发火创造可燃物条件。3、在生产中，发现炮采时受放炮震动影响，致使煤层顶板较破碎，支护难度增大；采煤工作面顶板管理难度大。4、炮采工作面因装药量大，放炮推到支柱时有发生，安全保障能力低。5、炮采工作面爆破损坏顶板的岩石直接垮落到煤炭中，影响煤炭质量，造成煤炭价格低，销售困难。第2节 矿井机械化改造可行性采用割煤机割槽+放抬炮和压炮的采煤工艺，适用于缓倾斜煤层开切底槽和中部槽。达到掏槽落煤，减轻工人劳动强度，提高回采率，提高块煤率的作用。一、相关煤层赋存条件本矿可采煤层为2号、7号、8-1号和8-2号煤层，厚度分别为：2号0.611.09m，平均厚0.73m；7号0.490.85m，平均厚0.68m；8-1号1.091.60m，平均厚1.28m；8-2号0.773.46m，平均1.93m。 倾角12-18,在矿区范围内可采范围内赋存条件较为稳定,虽有断层及褶曲构造影响，可采厚度范围内连续性尚好。二、矿井机械化改造可行性分析 1、根据市内条件相似矿井机采工作面取得的经验和效益，我矿井进行机械化采煤升级改造具备一定条件；2、根据市内条件相似矿井采煤经验情况，总体是可行的、也是发展方向，符合当前相关行业政策。3、根据市内条件相似矿井成果分析可以降低炸材成本（1）减少每个循环炮眼的数量原有放炮落煤的炮眼采用五梅花的布置方式，炮眼间眼距为1m，每循环的炮眼数量为237个；采用割煤机割槽后用抬炮和压炮落煤后，炮眼间眼距为1.2m，每循环的炮眼数量为132个。（2）减少每个炮眼的装药量原来放炮落煤的采煤工作面每个炮眼的平均装药量为2.5节，每循环的装药量为592.5节。割煤机割槽后采用抬炮和压炮落煤后，每个炮眼的平均装药量为1节，每循环的装药量为,132节。4、根据市内条件相似矿井成果分析可以提高煤炭质量采用割煤机割槽后，通过减少装药量和调整炮眼间的间距后，降低了放炮对顶板的损坏，煤层顶板不会随着炮响垮入煤层中，并且还可以选取煤层中的35%左右的夹矸。5、根据市内条件相似矿井成果分析可以防止自燃发火和提高回采率采用割煤机割槽后，通过减少装药量和调整炮眼间的间距，放炮减小了对煤体的抛出距离，放炮后煤体直接垮落在刮板运输机上和刮板运输机两侧，刮板运输机临采空区一侧只有少量煤体，采空区内几乎没煤体抛入，采空区内就不存在有可燃物的堆积，并能提高1%左右的回采率。6、根据市内条件相似矿井成果分析，采用割煤机割槽+放抬炮和压炮的采煤工艺，炮采时受放炮震动影响减少，落煤后煤层顶板较完整，支护变形小，利于采煤工作面顶板管理。7、符合煤炭市场需求情况虽然在2012年之后全国煤炭市场进入寒冬季节，块煤具有较高的经济价值，采用割煤机割槽后块煤率可以由原来的10%提高到50%左右（市内条件相似矿井经验）。目前市场块煤价格是末煤价格的2倍以上，末煤价格在240元/吨，块煤价格在500元/吨；直接放炮落煤工作面煤炭的平均销售价格约为266元/吨，采用割煤机割槽落煤后煤炭的平均销售价格约为370元/吨。总上所述，采用割煤机割槽+放抬炮和压炮的采煤工艺有利于防灾治灾、保证矿井安全、提供企业经济效益、增强矿井的生存能力。由此可见，矿井机械化升级改造的市场条件已具备。故采取割煤机割槽+放抬炮和压炮的采煤工艺改造切实可行。第三章 矿井机械化改造方案第一节 矿井机械化升级改造总体方案由于矿井通风系统、主要提升运输系统、供电系统、排水系统、瓦斯抽放系统等已经多次优化和改进。矿井计划改进采煤生产工艺，提高机械化程度，改善工人劳动环境，购置采煤机实现普通机械化开采，将回采工作面均布置为普采工作面，采用割煤机割槽+放抬炮和压炮落煤的采煤工艺，顶板采用单体液压支柱配JDC-1000型铰接顶梁支护，全部陷落法管理顶板。其他通风、提升、运输、供电、排水、瓦斯抽放等系统根据生产能力为15万t/a进行验算，若不满足矿井生产需求，则通过施工巷道、更换购置设备等方案以提升相应系统生产能力，使其达到15万t/a生产能力。本次矿井机械化升级改造总体方案主要对采煤系统及提升系统进行改造，则该方案对采煤设备选型计算以及各个生产系统验算。第二节 矿井采煤机械化改造方案设计生产能力为150kt/a，采用“三八”作业制、“两采一准”的循环作业方式，在+525区段7+8-1号煤层布置一个采煤工作面（即：1171采煤工作面）和在+500区段2号煤层布置一个采煤工作面（即：1221采煤工作面）达到矿井设计生产能力。一、采煤方法矿井范围内煤层倾角1218。根据矿井煤层赋存条件，采煤工作面采用倾斜长壁采煤法，后退式开采。二、采煤工艺1、落煤工作面采用割煤机割槽，割槽深1.0m，从机头、机尾开3.5m缺口进刀割槽，打压炮和抬底炮落煤工艺。2、装煤、运煤工作面落煤主要为割煤机割槽后压炮，利用高差滑落自装，辅助人工攉煤装入刮板运输机；工作面的原煤通过SGB-620/40T型可弯曲刮板运输机直接装入矿车，通过机车牵引至区段车场、提运至主平硐车场后通过机车牵引地面。材料运输和设备与原煤运输路线相反。3、工作面支护和采空区处理采煤工作面采用DW18-300/100x型（支柱最大支撑高度1800mm，最小支撑高度1035mm，工作行程765mm，额定工作阻力300kN，初撑力118kN157kN）柱塞悬浮式单体液压支柱配HDJA-1000型金属铰接顶梁（额定荷载3000kN）联合支护顶板。支柱排距取0.8m，柱距取1.0m，采用“三四控顶”。最大控顶距4.0m，最小控顶距3.0m。工作面上端头采用两对四梁,一梁三柱加强支护顶板，下端头采用四对八梁,一梁三柱加强支护顶板，工作面煤壁前方20m巷道内采用单体液压支柱架抬棚超前加强支护。全部垮落法处理采空区。三、工作面主要设备选型工作面设备选型主要考虑了以下原则：技术先进、操作简单、维修方便、运行可靠、生产能力能满足15万/年的需求、产品符合市场要求。（一）割槽机选型开采2号和7+8-1号煤层，煤层倾角1218；工作面2号煤层平均厚度为1.1m，7+8-1号煤层平均厚度为1.76m。工作面采用开缺口进刀方式，倾斜长87m，截深1.0m计算。1、各煤层每刀产量为：（1）2号煤层每刀产量为： Q=BHLCr式中：B割煤机割深，m，取1.0m；H工作面煤层平均厚度，m，取1.76m；L工作面长度，m，取90m；C工作面回采率，98%；r煤的容重，t/m3，取1.7t/m3。 Q=1.01.769098%1.7=263.89t/刀（2）割煤机2号煤层每刀产量为： Q=BHLCr式中：B割煤机割深，m，取1.0m；H工作面煤层平均厚度，m，取1.20m；L工作面长度，m，取90m；C工作面回采率，98%；r煤的容重，t/m3，取1.7t/m3。 Q=1.01.209098%1.7=179.93t/刀按照煤层15万t/a的产量要求，2个工作面每日进刀数为n，取n=1：n=150000/330（263.89+179.93）1.02 2、割一刀所需时间 =(-)/+=1.3(90-7)/0.7+15=169min式中：割煤机割一刀所需时间，min； 每刀辅助时间（包括交接班）系数，取1.3； 工作面长度，工作面取90m； 缺口长度，上缺口取3.5m、下缺口取3.5m； 割煤机合理工作速度，取0.7mm/min； 进缺口时间，取15min。 进缺口时间，取15min。 3、割煤机装机功率计算： N0=60BHmaxVmaxHw/3.6 式中：N0-割煤机装机功率，kW； B-割深，取1.0m； Hmax-最大采高，取1.76m； Vmax-割煤机最大牵引速度，取：0.90m/min； Hw-割煤机割煤的单位能耗，MJ/m3；一般取1.11.4,硬煤取上限，软煤取下限，取Hw=1.2MJ/m3； N0=601.01.760.91.2/3.6=17.2(kW)根据上述计算，所选割采煤机装机功率不应小于17.2kW。设计选