采矿工程本科毕业论文设计.doc

目 录1 矿区概述及井田地质特征51.1 矿区概述.51.1.1 地理位置及交通条件.51.1.2 地形、河流、气象与自然地震.61.2 井田地质特征71.2.1 地质特征71.2.2 构造特征71.2.3 煤层特征71.2.4 煤质特征81.2.5 开采技术条件82 井田境界和储量2.1井田境界92.2矿井工业储量92.2.1全矿井工业储量的具体计算92.3矿井可采储量92.3.1永久煤柱损失量P92.3.2 矿井可采储量 .113 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限123.1矿井工作制度123.2矿井设计生产能力及服务年限124 井田开拓134.1井田开拓的基本问题134.1.1井田开拓的基本问题分析134.1.2工业广场及井筒位置确定的原则.134.1.3井筒形式、数目和位置的确定144.1.4开采水平的确定14 4.1.5 大巷和井底车场的布置.14 4.1.6技术上可行的开拓方案.144.2矿井的基本巷道174.2.1井筒.174.2.2井底车场.225 准备方式采区巷道布置245.1煤层的地质特征245.1.1盘区位置及范围245.1.2 盘区煤层特征24 5.1.3地址构造.24 5.1.4地表情况.245.2 采区巷道布置及生产系统255.2.1盘区倾向长度的确定255.2.2确定盘区斜长和盘区数目255.2.3煤柱尺寸的确定255.2.4盘区内各种巷道的布置265.2.5盘区内工作面的接替情况265.2.6盘区通风、运输及其他系统26 5.2.7盘区内各种巷道的掘进方法 .27 5.2.8盘区生产能力.27 5.2.9盘区采出率.286 采煤方法336.1采煤工艺方式336.1.1采煤方法的选择336.1.2回采工作面长度确定346.1.3工作面的推进方向和推进度346.1.4工作面设备选型原则356.1.5工作面的设备选型366.1.6工作面支护396.1.7循环图表、劳动组织表、主要技术经济指标406.1.8综采工艺436.1.9各工艺过程安全注意事项456.2回采巷道布置476.2.1 断面476.2.2 支护487 井下运输497.1概述497.1.1井下运输的原始条件和数据497.1.2井下运输系统497.2盘区运输设备的选择497.2.1工作面及顺槽运输设备选型497.3大巷运输设备选型50 7.3.1确定大巷的运输方式.50 7.3.2盘区辅助运输方式 54 7.3.3矿井辅助运输系统568 矿井提升588.1矿井提升概述58 8.1.1矿井提升的原始条件和数据 588.2主副井提升589 矿井通风及安全609.1矿井通风系统的确定609.1.1矿井通风系统的基本要求609.1.2矿井通风类型的确定619.1.3主扇工作方法的确定619.1.4盘区通风系统的要求62 9.1.5回采工作面进回风道的布置.639.2盘区及全矿所需风量649.2.1采煤工作面实际需要风量649.2.2掘进工作面所需风量659.2.3硐室所需风量67 9.2.4其它巷道所需风量.67 9.2.5全矿总风量的计算.67 9.2.6风量分配.679.3全矿井巷通风阻力689.3.1计算原则68 9.3.2确定矿井通风容易时期和困难时期 68 9.3.3矿井最大阻力路线68 9.3.4各段通风阻力69 9.3.5全矿总风阻和等积孔.709.4选取扇风机719.4.1通风机风压的确定719.4.2计算电动机功率739.4.3对矿井主要通风设备的要求739.5矿井灾害的预防措施.74 9.5.1瓦斯管理措施.74 9.5.2煤尘的防治.75 9.5.3防火.75 9.5.4防水.7510 环境保护.7711设计矿井基本技术经济指标.81参考文献82致 谢 83第1章 矿区概况与井田地质特征1.1 矿井概况1.1.1 地理位置与交通 杜儿坪煤矿位于西山煤田东部边缘，太原市西部，北与西铭矿相邻，南部以杜儿坪断层为界，与官地矿接壤，南东部以鸦崖底断层为界与白家庄矿相邻，西部与东曲矿相邻，东部以9#煤层露头为界。杜儿坪矿隶属于山西焦煤集团公司西山煤电集团公司，始建于1956年，为国有重点煤矿，属高瓦斯矿井，2008年度瓦斯等级鉴定，矿井绝对瓦斯涌出量为216.94m3/min，相对瓦斯涌出量为23.47m3/t，并呈逐年上升趋势。杜儿坪矿先后进行了5次技术改造，目前矿井核定生产能力达到年产500万吨，矿井通风能力年核定为508万吨，通风、机电、运输、采掘装备均达到国内同类矿井先进水平。 矿井井田面积为69.7Km2,可采煤层有7层，分别为1、2、3、6、7、8、9，现主采2、3、8煤层，煤层厚度为1.34.5m。矿区（以下简称井田）内多为沟谷山梁，地形切割剧烈，且大部分地区被森林覆盖。位于太原市区西部边山，地处大虎峪、小虎峪的山涧，纵贯整个杜儿坪街道办事处和杜儿坪矿区，是一条长达12华里，沿山涧而由东向西深入山里的重要街巷。它是整个杜儿坪矿区的交通大动脉，交通便利。近年来，杜儿坪矿实施科技兴矿和“以人为本，文化先行”战略，确定“集团一流，省内领先”和全面建设和谐小康矿区目标，大兴学习、调查研究、求真务实之风，整体工作再上新台阶。矿区对外交通十分便利，井田内交通除太宁公路从矿区北部通过，太古战备公路从矿区南部穿过，矿区距太原五一广场19.8km。铁路、公路均可经太原市通往全国各地，自太原市北站建筑有铁路线伸入矿区，至玉门设有集中编组站，煤炭可直接由支线装车外运。交通位置图如下：图1-1 杜儿坪矿交通位置图1.1.2 地形、河流、气象与自然地震1) 地势西山矿区位于吕梁山区，井田区域内一般标高高出汾河平原580M以上，矿区东南为汾河平原，在太原市汾河迎泽大桥附近标高为781M，向西地势逐渐升高，至杜儿坪坑口处标高为1115M，坑口高出迎泽桥附近334M。2) 水文井田内沟谷纵横，在本井田西面的最高峰为石千峰之苗尖山，是本区之分水岭，许多山岭沟谷均以此为中心，呈放射状。井田内最大沟谷有南峪沟和虎峪沟两条，其中后者常年有水，夏季沟水较大，每当雨后，山洪汇集，水流激增，该沟全长12公里，源出于石千峰东坡。1995年在虎峪桥测得最大流量为20.43立方米/秒，最小流量为0.06立方米/秒。3) 气象该矿区年降雨量400.4528.4厘米，9月份降雨量最大达2136厘米。冬季最大积雪厚度为13.2厘米，最大年蒸发量208厘米；最小年蒸发量177厘米。年最大绝对湿度26.1厘米；最小绝对湿度0.1厘米。最低气温-29.5（在1月份）；最高气温41.4（7月份），全年平均气温10.1，每年十月起结冰至次年4月解冻，冻结深度最大达1.0米。本区主要风向为北西，峪山沟方向平均风速2.7米/秒，最大风速为14.7米/秒。4) 地震本区无地震记录。根据中国科学院提供之太原地区震烈度鉴定意见，确定为7级震区。1.2 井田地质特征1.2.1 地质特征 杜儿坪矿井田位于太原西山煤田东部边缘，井田内山顶广为第四系黄土覆盖，基岩则主要出露于沟谷地段。所揭露的地层有古生界奥陶系中统上马家沟组、下马家沟组、峰峰组，石炭系中统本溪组，上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组及新生界第三系、第四系。其中石炭系上统太原组，二叠系下统山西组为本区的含煤地层。1.2.2 构造特征根据山西省区域地质志，按断块构造说的划分方案，本区位于吕梁太行断块五台山块隆古交向斜的南部，俗称太原西山向斜。其西部为吕梁山复式背斜，东部为山西断陷盆地系中部的太原晋中盆地。本井田位于太原西山向斜的北部边缘，构造上主要受NE、NEE向的断裂影响。井田构造杜儿坪井田位于太原西山煤田北缘，地层走向NW，倾向SW，倾角315，一般为5左右。就全区范围而言，基本上为一向南偏西方向倾斜的单斜构造，井田内的主要构造为断层和陷落柱，其次为宽缓的褶皱。井田内的断层主要为走向NE的高角度正断层，并呈平行排列，断层往往组合成长条形的地堑或地垒。落差小于5m的小断层多达150条，大断层见井田开拓图。1.2.3 煤层特征1) 含煤性本区主要含煤地层为山西组和太原组，总厚159.79m，含煤14层，煤层总厚15.38m，含煤系数为9.63%。山西组厚42.66m，含煤8层，编号依次为01、02、03、1、2、3、4、4中、4下，煤层总厚8.03 m，含煤系数为18.82 %。其中01号、02号、1号煤层不可采，03号、4中、4下号煤层局部可采，4号煤层局部不可采，只有2、3号煤层为较稳定可采煤层。本组可采煤层平均厚6.88 m，可采含煤系数16.13%。太原组厚117.13m，含煤6层，编号依次为：6、7、8、9、10、11，煤层总厚7.35m，含煤系数为6.28%。其中7号、8号、9号煤层稳定可采；其余为极不稳定、不可采的煤线或薄煤层。可采煤层总厚6.82m，可采含煤系数为5.82 %。2) 可采煤层 设计可采煤层为8#煤。8#煤层位于太原组中部，庙沟灰岩（L1）之下，上距K2灰岩约10m，距7号煤层14m左右。煤层厚度3.464.5m，平均3.8m。煤层结构复杂，含1层泥岩或炭质泥岩夹矸，厚度变异系数为23%，可采性指数为100%，属稳定的厚煤层。 顶板为L1灰岩，有时有炭质泥岩伪顶。抗压强度为1048.36kg/cm2,软化系数为1.42，普氏硬度系数10.56，抗拉强度137.92 kg/cm2。底板主要为泥岩。抗压强度为570.34kg/cm2，软化系数为0.6，普氏硬度系数5.72，抗拉强度111.40 kg/cm2。1.2.4 煤质特征按“中国煤炭分类国家标准”（GB575186）划分煤种，杜儿坪矿井田内各可采煤层以焦煤为主，其次为肥煤和瘦煤。经统计，各煤层不同煤种分布情况如下： 8#煤层主要为焦煤，东南部有少量瘦煤，焦煤占70.99%。1.2.5 开采技术条件1) 地温地温较稳定，年平均温度约为16.40。2) 瓦斯、煤尘及自然发火(1)瓦斯本井田煤层埋藏浅，瓦斯含量小，瓦斯压力小，瓦斯突出危险亦小。(2)煤尘杜儿坪矿所采8煤层的煤尘具爆炸性，经鉴定，爆炸性指数为14.7%。(3)煤的自燃经过煤炭科学研究总院重庆分院鉴定8煤层自燃倾向性属类。 第2章 井田境界与储量2.1 井田境界杜儿坪井田位于西山煤田东部边缘，北与西铭矿相邻，南部以杜儿坪断层为界，与官地矿接壤，南东部以鸦崖底断层为界与白家庄矿相邻，西部与东曲矿相邻，东部以9#煤层露头为界，中华人民共和国国土资源部2004年11月4日批准，采矿许可证号1000000420043，井田大致为南北长约7Km，东西宽约2.5 Km，面积为17.5Km2，2.2 矿井工业储量2.2.1 全矿井工业储量的具体计算1) 井田的水平投影面积为：S=2.57 （2-1） =17.5 km2 由于煤层的平均倾角为60，所以井田中8#煤层的实际面积为： S=17.5/cos6 （2-2） =17.6 km2 2) 工业储量为：Zg=Sh （2-3） =176000003.81.40/10000 =9363(万吨)其中：S表示8#煤层的面积，；h表示煤层厚度，； 表示煤的容重，取1.40 t/m.符合煤炭工业设计规范的要求。2.3 矿井可采储量2.3.1 永久煤柱损失量P包括工业广场煤柱损失量Pg、断层煤柱损失量Pd、井田边界煤柱损失量Pj。1)工业广场煤柱损失量Pg的计算。工业广场保护煤柱见图2-1所示。(1) 工业广场占地面积选取长为600m, 宽为 360m.另外根据规定留设15m的围护带宽度。所以，工业广场面积为：S = 630390 =245700 (2) 根据垂直剖面法设计保护煤柱的尺寸为： pq= （2-4） = =186m保护煤柱为一断面为梯形的四棱体梯形短边长：q1k1=2(340-186)tan15 + 2186tan45 +630 =1084.53m梯形长边长：q2k2=2(360-180) tan15 + 2186tan45 +630 =1095.25m 煤柱体积为： V=（1084.53+1095.25）860.423.8所以，煤柱损失量为：Pg=V （2-5） =（1084.53+1095.25）860.423.81.40/10000=499 (万吨)2) 断层煤柱损失量Pd的计算。断层煤柱损失量Pd为：Pd=BLh （2-6） =3546003.81.40/10000 =86 (万吨)其中，B表示断层边界煤柱宽度，m; L表示断层边界长度，m.3) 井田边界煤柱损失量Pb的计算。井田边界煤柱损失量Pb为： Pb= BLh （2-7） =20170003.81.40 =181 (万吨)其中，B表示井田边界煤柱宽度，m; L表示井田边界长度，m.所以，永久煤柱损失量: P = Pg + Pd + Pb （2-8） =499+181+86=766 (万吨)图2-1 工业广场保护煤柱2.3.2 矿井可采储量： Zk=(Zg-P)C （2-9） =(9363-766 )0.80 =6878 (万吨)其中，C表示带区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.80；薄煤层不小于0.85。第3章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度矿井的年工作天数为330天，采煤实行“四六制”，三班出煤一班检修。每昼夜净提升小时数为16小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力为120万吨，根据可采储量、井型与服务年限之间的相适应关系得：矿井服务年限T=Zk/(A*K) （3-1） =6.58 107 /(1.2101.3) = 40.9 (年)其中，K表示矿井储量备用系数，一般取 1.31.5。这里取1.3。经核算，矿井及第一水平的服务年限符合煤炭工业设计规范的规定。第4章 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题 本井田开拓主要考虑以下几个因素：1) 煤层赋存稳定，倾角为40到80，平均为60 。2）矿区位于吕梁山脉东麓，属中低山区。区内沟谷纵横，切割剧烈，基岩裸露，山顶广为黄土覆盖，地形较为复杂。最大海拔标高1349m（港立村山脊），最低海拔标高976m，一般高程约为1100m左右，最大高差373m，一般高差150200m。4.1.1 井田开拓的基本问题分析1)根据矿区的地势条件可知，排除立井开拓。2)与斜井和立井相比，平硐开拓的特点：(1) 优点为：运输环节和设备少、系统简单、费用低；地面工业设施较简单，不需要结构复杂的井架、绞车房和硐口车场；排水费用较低，对预防井下水灾较为有利；平硐施工条件好，掘进速度快，可加快矿井建设；不留或少留工业场地煤柱，煤柱损失少。(2) 缺点为：受地形及埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭或沟谷地区，且便于布置工业广场和引进铁路，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求时，都应采用平硐开拓。3)斜井开拓与立井相比的特点。(1) 优点为：施工工艺、设备、工序简单；掘进快、井筒施工单价低、初期投资少；地面工业建筑简单；井筒延伸方便、对生产的干扰少；不易受地表含水的威胁；主提升能力大；安全性高。(2) 缺点为：井筒长、辅助提升能力小、提升深度有限；通风线路长、阻力大；管线长度大；过表土层等特殊地层是施工技术复杂。根据地形条件的限制和经济技术的比较：排除采用平硐和立井开拓的可能性，决定采用主、副斜井、立井回风的开拓方式。4.1.2 工业广场及井筒位置确定的原则1)工业广场应尽量位于井田中央或走向煤炭运量的中心，以形成双翼井田，降低运输、通风、巷道维护费用，做到均衡生产，综合经济效益好；2)工业广场应不压煤或少压煤；3)工业广场有较好的地形和工程地质条件；4)井筒应有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平；有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；5)有利于首采盘区布置在井筒附近的富煤地段，以保证有良好的前期效益；6)井筒不宜穿过厚表土层、厚含水、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱煤层；7)离水源、电源较近，矿井专用铁路线短，道路布置合理。4.1.3 井筒形式、数目和位置的确定根据以上的一些基本原则和不同开拓的分析可知，本矿井采用两个斜井主副斜井、一个立井风井的开拓方式，在技术、经济、安全等方面综合起来最合理。工业广场位于井田的边界。采用中央并列式的通风方式。4.1.4 开采水平的确定本矿井煤层倾角小，煤层垂高小，从950米到1100米，但是倾向长度大，不宜布置较多的水平；另外东部的煤层标高从950米到1050米，高差为100m，西部的煤层标高从1030米到1100米，高差为70m，布置一个水平完全可以满足整个井田的开拓。4.1.5 大巷和井底车场的布置考虑到系统的可靠性和生产的方便，决定开拓一条运输大巷、一条回风大巷。由于服务于整个井田，年限比较长，故大巷全部布置在煤层底板沙岩中，距煤层20米，大巷之间的距离为25米。布置在岩层中，其优点是巷道维护条件好，维护费用低，可以较好的控制方向和坡度；另外可以减少煤柱损失，同时便于设置盘区溜煤眼和煤仓。井底车场采用环行车场，设置有人车场、井底煤仓、中央水泵房等，井底车场采用顶推调车方式，大巷运输使用5吨侧卸式矿车，采用大巷装车方式，井底煤仓为立式。其垂高为20米，直径8米，容量为1400吨。装载硐室为矩形，风动装载方式，清理撒煤为人工铁锹。4.1.6 技术上可行的开拓方案1)方案的说明根据前述的比较分析决定，提出以下三种在技术上可行的方案。如图4-1 所示。 (1) 方案一：主斜井副平硐两水平盘区开拓。第二水平主副井都用斜井延伸，两个水平都用俯采。(2)方案二：主斜井副平硐单水平加辅助水平盘区开拓。采用俯采。(3)方案三：主斜井副斜井单水平盘区开拓。水平上部俯采，水平下部仰采。2)开拓方案技术经济比较(1)对以上三种方案所需费用进行粗略比较 。具体比较程序为：方案一和方案二比较，方案三和方案一与方案二中的优者比较。 经粗略比较可以看出方案二在经济上优于方案一，且相差不大，但方案二在技术上不如方案一，考虑到安全的需要，所以选方案一。方案一的费用比方案三高很多，两者相差超过10%，且方案三在运输、通风、排水等环节上不存在折返路线，即生产成本低，所以决定选方案三。然后对方案一和方案三进行详细的经济比较。(2)对方案一和方案三进行详细的经济比较。方案一和方案三有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经验费的经济比较结果如下面表4-1、表4-2、表4-3、表4-4所列。表4-1 建井工程量项目（单位/m）方案一方案三初期主斜井550500副斜井500400井底车场800800运输大巷790790后期主斜井27501170副斜井1800井底车场00运输大巷00表4-2 基建费用表 方案一 项目工程量/m单价：元/m费用（万元）前期主斜井5503000165副斜井6803000204井底车场80090072运输大巷79080063.2总计504.2 方案三 项目工程量/m单价：元/m费用（万元）前期主斜井5003000120副斜井4003000150井底车场80090072运输大巷79080063.2总计405.2表4-3 生产经营费用表 方案一项目工程量/m单价：元/m费用（万元）运输提升一水平（浅部）盘区543.880.508276.29二水平（深部）盘区355.090.508180.39小计456.68大巷运输一水平320400.39212559.68二水平525000.38120002.5小计32562.18排水一水平11959.150.08391003.37二水平11959.150.15251823.77小计2827.14总计35846.00 方案三项目工程量/m单价：元/m费用（元万）运输提升一水平（浅部）盘区543.880.508276.29小计276.29大巷运输一水平320400.39212559.68小计12559.68排水一水平11959.150.08391003.37小计1003.37总计23839.34表4-4 费用汇总表方案费用方案一方案三费用（万元）百分率（）费用（万元）百分率（）初期建井费697117598100基建工程费1179.70144.31817.50100生产经营费35846.0015023839.34100总费用37722.714925254.84100经以上经济比较可以看出方案三在经济上明显优于方案一，两者相差49%，所以选方案三为矿井开拓方案，即主斜井副斜井单水平盘区开拓。4.2.1 矿井的基本巷道4.2.1 井筒 井筒的位置与井筒的形式、用途有密切的联系，合理确定井筒的位置和形式对井下的开拓布置、地面设施布局、运输线路布置和方式有着决定性的作用。根据以上所述的井筒位置选择的一些基本原则和矿井开拓方案，已经选定了井筒的位置、形式等。现分别对主井、副井、风井介绍如下：1)主斜井担负全矿的煤炭提升任务，井口标高为1050m，井深95m。 拱形，净断面15.8。主斜井特征如表4-5 所列。表4-5 主斜井巷道特征井型(万吨)120井筒断面形状直墙半圆拱形 垂 深(m)95坡 度14坡 长(m)393净断面积()15.8毛断面积()17.8巷道支护锚喷图号4.2.1.1 名称：主斜井巷道断面图2)副斜井井口标高为1050m，拱形， 净断面15.8。用来进出人员和材料及矸石。副斜井特征如表4-6 所列。 图号4.2.1.2 名称：副斜井巷道断面图表4-6 副斜井特征副斜井(万吨)120垂 深(m)70坡 度14坡 长(m)289净断面积()15.8毛断面积()17.8巷道支护锚喷3)风井任何风井布置方案的选择，都应该在满足风量和合理通风断面的条件下，力求缩短风路，减少风阻，降低负压，使通风机选型容易，提高通风效率。各种风井布置的适用条件是：(1)新建矿井，在煤层倾角大，埋深较深，井田走向长度不大，矿井瓦斯与自然发火不严重的条件下，采用中央并列式布置比较合理，对于井田走向长的高瓦斯矿井或大型矿井，投产初期，生产采区布置在井田中部，也可采用中央并列式布置，待矿井向两翼和深部发展后，再采用其他布置形式。(2)开采缓斜或近水平煤层，煤层埋藏较深，矿井生产能力较大，瓦斯含量大，并且回风流中温度、湿度也比较大，立井开拓又不宜用箕斗井回风的矿井，可布置中央风井，采用并列式比较合理。(3)煤层倾角较小，埋藏较浅，井田走向长度不大，而且瓦斯和自然发火比较严重的矿井，采用中央分列式布置比较合理。(4)井田走向长度较长，井型较大，煤层埋藏较浅，瓦斯和自然发火严重的矿井，采用两翼对角式比较合理。(5)煤层埋藏较浅，或因地势高低起伏较大，无法开掘浅部总回风道，此时，采用采区或带区或盘区风井布置比较合理。通常在满足通风的条件下，要考虑到后期的矿井通风，通盘考虑，统一布置。根据上面的条件结合矿井开拓的实际情况，所选风井及通风方式为：中央并列式立井通风方式。由主、副斜井进风，经盘区回风巷至回风大巷然后到风井排出地面。风井井筒特征如表4-7 所列。表4-7 风井井筒特征井筒直径(m)5.0井 深(m)40净断面积()19.63基岩段毛断面积()27.34表土段毛断面积()27.52井筒支护钢筋混凝土图号4.2.1.3东回风井断面图图号4.2.1.4 运输大巷断面图图号4.2.1.5 回风大巷断面图4.2.2 井底车场井底车场采用刀式环行车场，较简单，井底车场标高为980m。4.2.2.1井底车场的调车方式 电机车牵引重列车驶入车场调车线，电机车摘钩、驶过道岔，经错车线，过道岔绕至列车尾部，将列车顶入主井重车线。然后，电机车经过道岔，绕道回车线，入主井空车线，牵引空列车驶向采区煤仓。井底车场空中车道、存车线长度的确定：主井空重车线长度各为100m，副井空重车线长度75m，材料车线长度为50m。井底车场设有中央水泵房、井底煤仓、中央变电所、列车调度硐室等。井底煤仓、中央变电所有专门的回风联络巷和回风眼进行回风。图号4.2.2.1 井底车场示意图第5章 准备方式盘区巷道布置5.1 煤层地质特征 设计盘区煤层厚度为3.8m，倾角为60，煤层结构单一，硬度偏软（f =2.3），容重为1.34t / m3 ，煤层赋存稳定，瓦斯含量低，有煤层爆炸危险和一定的自燃发火倾向，自燃发火期为3-6个月。总体可见，该煤层的开采条件相当好。5.1.1 盘区位置及范围矿井首采盘区位于井田北部，为矿井南一盘区，西以断层为界，南、东以边界为界，南一盘区东西走向平均长约1800 m ，南北倾向长约1400 m ，垂高约为70 m 。5.1.2 盘区煤层特征本盘区所采煤层为8# 煤层，煤层特征如表5-1 所列。表5-1 煤层特征如表煤 名层 称煤 厚 (m)倾 角 (度)结 构稳 定 性容重（t/）硬 度牌 号83.86简单稳定1.34中硬（f=2.3）焦煤南一盘区所属煤层的8 #煤层属中硫中灰易选煤，是良好的炼焦配煤或动力用煤，根据地质资料，8#煤层属于氮气带，沼气和二氧化碳含量较低，均小于10m3/t，属低瓦斯。有煤尘爆炸危险，煤尘爆炸指数一般为14.7%。有自燃发火倾向，自燃发火期为36个月。5.1.3 地质构造南一盘区内地质构造简单，煤层起伏不明显，基本没有断层，煤层倾角约为60，煤层赋存条件相当好。石灰岩顶底板。5.14 地表情况 南一盘区对应的地表无村庄、无河流、无湖泊、无铁路，开采不受地表的限制。5.2 盘区巷道布置及生产系统 盘区的生产系统布置有这样三种方案：方案一为布置煤层运煤和运料的集中巷；方案二为只布置煤层运料集中巷，设置每一工作面的溜煤眼；方案三为不布置集中巷，设置每一工作面的溜煤眼和车场。下面就这三种方案作技术比较：1)方案一 (1)优点：溜煤眼少，施工容易。车场岩石工程量小，掘进成本低。运输集中。 (2)缺点：需要留设大量的煤柱保护煤层集中巷。维护困难，维护成本高，但留设的大量煤柱，有利于大巷的保护。2)方案二(1)优点：车场岩石工程量小，掘进成本低。运料集中。 (2)缺点：溜煤眼多，运料集中巷需要留设煤柱保护，维护困难，维护成本较高，大巷后期的维护费用高。3)方案三(1) 优点：不需要留设煤柱，可以实现跨大巷回采，有利于资源回收。 (2) 缺点：溜煤眼多，车场岩石工程量大，掘进成本高。运输不集中。 经过以上的技术比较，可以看出方案一比较适用，故盘区巷道布置及生产系统就选为方案一。5.2.1 盘区倾向长度的确定 由于南一盘区与南二盘区之间有一条天然的大断层为界，为了在布置工作面时避免断层的影响，同时考虑到少留三角煤，将盘区大致平行于断层走向布置，这样盘区的推进长度比较长，达10001800 m ，但是选择大功率和长距离的设备完全可以满足要求。5.2.2 确定盘区斜长和盘区数目 根据工作面的长度和盘区的尺寸可以确定盘区数目和斜长。经计算可以划分4个盘区,每个工作面的斜长为1400m左右，南一盘区共布置9个工作面。5.2.3 煤柱尺寸的确定盘区之间留设20 m 小煤柱，轨道巷与皮带巷之间留设25m，停采线距盘区保护煤柱为60m，断层处留设20m煤柱。5.2.4 盘区内各种巷道的布置 盘区内各种巷道主要包括：集中皮带巷，轨道运输巷、工作面的两个顺槽巷，溜煤眼、车场、配电点硐室等。5.2.5 盘区内工作面的接替情况本矿井首采盘区的推进长度为1000m到1800m左右，采用后退式开采。在保证本盘区一个工作面达产的同时，合理安排另一盘区的掘进准备，以保证工作面的正常接替。5.2.6 盘区通风、运输及其他系统1)运煤系统运输路线如下：煤由工作面刮板运输机转载机、破碎机顺槽皮带输送机集中皮带输送机溜煤眼大巷矿车运输井底煤仓主斜井胶带输送机地面。2)辅助运输系统运输路线如下：地面副斜井运输大巷 盘区车场 盘区运输巷轨道顺槽巷工作面。3)通风系统盘区2201工作面风流路线为：副斜井运输大巷盘区车场轨道运输巷工作面皮带巷集中皮带巷回风斜巷回风大巷东部风井。4)供电系统供电：中央变电站盘区变电所轨道运输巷工作面。5) 排水系统在工作面轨道运输巷、皮带巷中各敷设一趟4寸管路，轨道运输巷、皮带巷低洼处各建一水窝，水由工作面排到水窝，再由水窝通过排水管排出。在水窝处备两台22KW水泵，一台使用，一台备用。 轨道斜巷 水流方向：工作面 盘区水仓 运输大巷 胶带运输斜巷中央水泵房副斜井地面。5.2.7 盘区内各种巷道的掘进方法盘区内所有工作面斜巷均跟顶跟底掘进，采用掘进机及其配套设备施工，后配备皮带和刮板输送机组成的机械化掘进，采用掘进机割煤，给料破碎机、加皮带、刮板输送机运煤，单巷掘进。铲车完成材料、设备的运送、搬移以及巷道浮煤的清理工作。锚杆机完成巷道顶锚杆和锚索的打眼、安装工作；选用手持风动钻机来完成帮锚杆的打眼和安装工作。掘进通风的基本要求。掘进巷道应采用矿井全风压通风或局部通风机通风，不得采用扩散通风；局部通风机和启动装置必须安装在进风巷中，距回风口不得小于10m。掘进通风方式为压入式。综合设计的实际情况，工作面的推进长度为10001800m，巷道为4.04.0m的矩形巷道，所以采用全风压局部供风通风方式。5.2.8 盘区生产能力由于大采高工作面产量大，只布置一个工作面即可满足矿井产量要求。1) 工作面的生产能力，按下式计算：A0=L*V0*M*C0 (5-1)式中： A0工作面生产能力，万t/a；L工作面长度，m；M煤层厚度，m；V0工作面年推进长度，V。=33060.6=1188 m/a；煤层容重，tm3；C0工作面回采率，取c0.9。则：A0=20011883.81.340.9=108.9万t/a2) 掘进面生产能力，在本矿中大约占采煤工作面生产能力的1/20，按下式计算：A1= A0 /20 (5-2) 则：A1 = 108.9 / 20 =5.45万t/a所以，盘区生产能力A盘=A0+A1 =108.9+ 5.45=114.35万t/a矿井设计井型为120万t/a，盘区生产能力114.35万t/a，能满足矿井的产量要求。3)掘进率的确定在保证回采年推进度1188米的前提下，考虑通风实行一进一回，即开采前形成相邻的下个工作面,同时措施巷及地质构造影响。掘进进尺=(回采年推进度+切眼+措施巷)2+准备巷1.1 =(1188+200+160+230)2+11881.1 =5218.4米掘进率=5218.4100=52.18 取52.18米/万吨4)采掘工作面比的确定根据综采队的年推进度及掘进进尺单进水平因素，考虑一个年产百万吨的综采队，两个单进3000m的机掘队，即采掘比为1:2。5.2.9 盘区采出率盘区内实际采出煤量与盘区内工业储量的百分比称为盘区采出率。由于煤层厚度一定，也可按下式计算：盘区采出率 = 盘区实际采出煤量远来所站面积/盘区面积100% 。各盘区采出率如表5-2 所列。 表5-2 各个盘区采出率工作面斜长（m）工作面数目（个）采出率(%)方格数（个）每个方格面积（）北一盘区1000-120088414250000北二盘区1000-1800128316250000南一盘区900-1600118219250000南二盘区900-12001080.317250000根据煤炭工业设计规范规定：盘区采出率：厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.8，薄煤层不低于0.85。设计首采盘区采出率为83%，符合煤炭工业设计规范规定。5.3盘区车场选型设计盘区车场轨距为600mm，双轨线路布置，钢轨型号为24kg/m。5.3.1盘区上部车场盘区上部车场采用顺向平车场。调车方式为机械调车。5.3.2盘区中部车场盘区中部第一、第二、第三车场均采用甩车场，调车方式为机械调车。5.3.4盘区下部车场盘区下部车场采用绕道式车场，调车方式为机械调车。图号5.3.4.1 斜坡下部车场断面图图号5.3.4.2 斜坡上部车场断面图图号5.3.4.3 斜坡断面图图号5.3.4.4 轨道运输巷、集中皮带巷断面图图号5.3.4.5 井底煤仓断面图图号5.3.4.6 采区煤仓断面第6章 采煤方法6.1 采煤工艺方式 采煤工艺：采煤工作面各工序程序所用的方法，设备及其在时间上、空间上的相互配合。采煤工艺方式的一般选择原则： 就目前煤矿地下开采技术发展趋势看，综采是采煤工艺的重要发展方向，它具有高产、高效、安全、低耗以及劳动条件好、劳动强度小、回采速度快、回采率高的优点。但是，综采设备价格昂贵，综采生产优势的发挥有赖于全矿井良好的生产系统、较好的煤层赋存条件以及较高的操作和管理水平。根据我国的经验和目前的技术水平，综采适用于以下条件：煤层地质条件好、构造少、上综采后能很快获得高产、高效，或者某些地质条件特殊上综采后仍有把握取得较好的经济效益。普采设备价格便宜，一套普采设备的投资只相当于一套综采设备的四分之一，而产量平均近综采产量的三分之一。普采对地质变化的适应性比综采强，工作面搬迁容易。对推进距离短、形状不规则、小断层和褶曲较发育的工作面，综采的优势难以发挥，而采用普采则可以取得较好的效果。与综采相比，普采操作技术比较容易掌握，组织生产比较容易。因此，普采是我国中小型矿井发展采煤机械的重点。炮采工艺的主要优点是技术装备少，适应性强，操作技术容易掌握，生产技术管理比较简单，是我国目前采用仍然较多的一种采煤工艺，但是，由于炮采单产和效率低、劳动条件差，根据我国的技术政策，凡条件适于机采的炮采面，特别是在国有重点煤矿都要逐步改造成普采面。6.1.1 采煤方法的选择 采煤方法：采煤工艺和巷道布置在时间上、空间上的相互配合。 根据8#煤层的特征和采煤工艺选择的一般原则，本矿采用综采最合理、最有效益。由于煤层厚度为3.8m ，由于煤层比较平缓，采用倾斜长壁采煤法的缺点不突出，并且倾斜长壁采煤法比走向长壁采煤法具有以下优点。1)巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低、投产快。2)运输系统简单，占用设备少，运输费用低。3)由于倾斜长壁工作面的回采巷道既可以沿煤层掘进，有可以保持固定的方向，故可以使采煤工作面保持等长，从而减少了因工作面长度的变化给生产带来的不利影响，对综合机械化采煤非常有利。4)通风线路短，风流方向转折变化少，同时使巷道交叉点和风桥通风构筑物也相应减少。5)对某些地质条件的适应性强。如倾斜和斜交断层比较发育时，布置倾斜工作面可以减少断层对开采的影响，可保证工作面的有效推进长度；当煤层顶板淋水较大或采空区采用注浆放火时，仰斜开采有利于疏干工作面，创造良好的工作环境；当瓦斯涌出量大时，俯斜开采有利于减少工作面的瓦斯含量。6)技术经济效果比较显著。可以显著改善工作面单产、巷道掘进率、采出率、劳动生产率和吨煤成本等几项指标。由于倾斜长壁采煤法比走向长壁采煤法具有很多的优点，同时8#煤层的条件又很好，所以采用倾斜长壁采