高家庄井田采煤课程设计

1、.目 录第一章 井田特征与要素2第一节 井田地质与地形2第二节 井田储量3第三节 矿井设计生产能力及服务年限5第四节 矿井工作制度6第二章 井田开拓方式7第一节 矿井井筒储量、形式与数目7第二节 阶段的垂高、数目与开采水平10第三节 采（盘）区，条带的划分与开采程序10第四节 矿井开拓方式11第三章 采煤方法17第一节 采煤方法的选择17第二节 采（盘）区参数的确定18第三节 采（盘）区巷道布置的确定18第四节 采（盘）区内回采工作面的配置及开采顺序19第五节 回采工艺20.;第一章 井田特征与要素第一节 井田地质与地形一、井田境界高家庄井田位于河东煤田中段，柳林矿区南部。井田呈不规则多边形，

2、东西长5.5km，南北宽1.51.6km，面积8.8km2。二、瓦斯相对涌出量煤层瓦斯相对涌出量为32m3/t；属高瓦斯矿井。三、井田概况1、煤层数目本矿区主要分为4层，可采煤层为2、4煤层，上煤组2号煤厚2.4m，倾角15°，煤层容重1.42吨/ m2；上煤组4号煤厚6.0m，倾角15°，煤层容重1.42吨/ m2煤层稳定，结构简单。普遍可采。两煤层间距15米。2、煤层顶底板直接顶板主要为砂页岩，底板岩性为灰岩。3、煤层自燃发火期无。4、煤层爆炸程度：煤层爆炸指数是9.7%。5、矿井涌水量：矿井涌水量为150 m2/小时。第二节 井田储量二、资源/储量1、矿井资源量井田内

3、估算了2、4号煤层的资源/储量， 2、4号煤层累计查明资源/储量为372.25Mt。其中探明的经济基础储量（111b）为202.68Mt，占总量的54.45%,控制的经济基础储量（122b）为96.65Mt，111b+122b占总量的80.41%。推断的内蕴经济资源量（333）为72.92Mt。总资源/储量中有焦煤195.27Mt，瘦煤176.98Mt。详见表（表21-2）。资源储量计算结果详见表137。2、矿井工业资源/储量本井田地质构造简单，煤层赋存稳定，开采煤种为经济效益良好的焦煤，根据煤炭工业设计规范，将探明的和控制的资源量均划分为经济基础储量，设计对推断的资源量可信度系数取0.9。根

4、据煤层突水系数计算，井田内2、4号煤层带压分区全部处在相对安全区，一般情况下不存在突水的可能。经计算矿井工业资源量为394.84 Mt。分煤层工业资源量计算结果见表212。表212 矿井工业资源/储量一览表 单位：Mt煤号煤类资源量（Mt）工业资源量111b+122b+333×0.9111b122b333小计2JM23.809.1612.3345.2944.064JM27.9012.1612.4852.5451.293、矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量矿井工业资源/储量-永久煤柱本矿井永久煤柱主要有井田边界煤柱、村庄及建（构）筑物保护煤柱。各种煤柱留设如下：（1）井田边界煤柱根据

5、有关规程规范的要求，井田边界煤柱两侧各留设20m。（2）村庄保护煤柱本井田内煤炭资源为焦煤和瘦煤，是较紧缺的煤炭资源，为提高矿井资源利用率，设计对井田范围内村庄不留设煤柱，根据矿井开采顺序，对井田内的村庄分次进行搬迁。经计算，全矿井永久煤柱共7.59Mt，则矿井设计资源/储量为387.25 Mt。设计资源/储量计算结果见表2-1-3。4、矿井设计可采储量矿井设计可采储量（矿井设计资源/储量工业场地和主要井巷煤柱）×采区采出率各种煤柱留设如下：（1）工业场地及井筒保护煤柱工业场地保护煤柱表土段移动角按45°计算，基岩段移动角按70°计算。（2）主要井巷保护煤柱上煤组

6、大巷两侧各留设40m保护煤柱。采区回采率2号、4号煤取85%。矿井可采储量计算结果详见表213。表213 矿井可采储量汇总表 单位：Mt煤层矿井工业资源/储量永久煤柱损失（井田边界）矿井设计资源/储量工业场地、主要井巷煤柱开采损失可采储量工业场地主要井巷小计244.060.6543.410.703.033.735.95 33.73 451.290.7450.550.632.913.547.05 39.96 5、先期开采地段工业资源/储量先期开采地段工业资源量计算结果见表2-1-4。表2-1-4 先期开采地段工业资源/储量一览表 单位：Mt煤号煤类资源量（Mt）工业资源量111b+122b+33

7、3×0.9111b122b333小计2JM23.808.633.1535.5835.274JM27.9011.864.4844.2443.796、先期开采地段可采储量计算结果详见表2-1-5。表2-1-5 先期开采地段可采储量汇总表 单位：Mt煤层矿井工业资源/储量永久煤柱损失（井田边界）矿井设计资源/储量工业场地、主要井巷煤柱开采损失可采储量工业场地主要井巷小计235.270.4634.810.582.433.014.7727.03443.790.5643.230.472.342.816.0634.36第三节 矿井设计生产能力及服务年限一、矿井设计生产能力根据本井田煤层赋存状况、地

8、质构造、开采技术条件、采掘工作面配备以及设计委托要求，设计确定矿井生产能力为3.0Mt/a，分期建设，分期投产，其中一期生产能力为1.2Mt/a。主要理由如下：1、项目实际建设情况适于分期建设根据原煤炭工业部合肥设计研究院的设计，高家庄煤矿已在井田西部开工建设，其中提升系统、通风系统、排水系统、压风系统、供配电系统、安全生产监测监控系统、瓦斯抽放系统、灌浆防灭火系统、井下生产系统、地面生产系统等矿井主要安全生产系统已经建设完成，已达到矿井1.2Mt/a生产能力的要求。矿井进行分期建设，有利于充分发挥已有设施设备的效用，2、煤层开采条件可以使矿井产量逐步提高本井田内主要可采煤层均赋存稳定，水文地

9、质及构造条件中等复杂，适宜采用综合机械化开采，达到安全高效的目的，但各煤层瓦斯含量均较高，为高瓦斯矿井，矿井首采的2号煤层可采平均厚度2.40m。为薄中厚煤层,下部4号煤层可采平均厚度6.0m。根据本矿井2、4号煤层的赋存条件及采用长壁综合机械化开采的采煤方法，矿井一期投产时在2号煤层布置一个综采工作面。矿井二期达产时在井田南部的四盘区增加一个2煤工作面，一个4煤工作面。即矿井达到3.0Mt/a的设计生产能力时，井下有三个回采工作面。3、高瓦斯矿井通风管理及瓦斯治理经验成熟，为矿井安全高效提供了安全保障从“六五”期间在瓦斯含量测定方法、邻近层瓦斯抽放技术和煤层预抽防突技术的研究，到目前已形成瓦

10、斯灾害危险区域预测、瓦斯涌出量预测、瓦斯检测与监测、瓦斯抽放四位一体的瓦斯灾害防治技术相配套的综合防治措施，在瓦斯治理上坚持“先抽后采，以风定产，瓦斯监控”的瓦斯综合治理方针，结合新技术的推广应用，我国的矿井瓦斯灾害治理取得了良好的效果，为矿井安全生产提供了保障。综上所述，设计确定矿井生产能力为3.0Mt/a，分期建设，分期投产，其中一期生产能力为1.2Mt/a。二、矿井及水平服务年限矿井服务年限按下式计算： 式中：T矿井服务年限，a Z矿井可采储量，Mt A矿井设计生产能力，Mt/a K储量备用系数，取1.4本矿井一期生产能力为1.2Mt/a，矿井投产后第六年达到设计生产能力3.0 Mt/a

11、，经计算，矿井服务年限为64.6a，一期工程的服务年限约为5a。先期开采地段的可采储量为245.19Mt，服务年限为61.4a。第四节 矿井工作制度一、工作制度矿井设计年工作日为330d，井下采用“四·六”制，每天四班作业(其中三班生产，一班准备)，每日净提升时间16h。第二章 井田开拓方式第一节 矿井井筒储量、形式与数目一、井筒用途、布置及装备（一）井筒数目及用途矿井一期投产时，共开凿有两个井筒，即混合井和西风井，其中混合井担负矿井一期煤炭提升和一、二盘区的辅助提升的任务，并兼作矿井的进风井和安全出口；西风井担负一、二盘区开采时的回风任务和安全出口（二）井筒布置及装备1、混合井西副

12、井为已有井筒，井筒直径7.0m，井筒深度496m、净断面38.47m2。在井筒装备一对9t非标箕斗和一个带平衡锤的双层四车宽罐笼，井筒内布置有玻璃钢梯子间、排水管路、动力、通信、信号电缆等。当二期工程投产时，混合立井不再担负煤炭提升任务，仅用于辅助提升。混合井井筒断面布置见图3-3-1。2、西风井西风井为已有井筒。井筒布置有瓦斯抽放管路、黄泥灌浆管路，安装有玻璃钢梯子间，为满足矿井通风要求，对梯子间进行密封。井筒直径4.5m，井筒深度486m，净断面15.90m2，有效通风断面为13.4 m2，允许通过的最大风量为201m3/s。西风井井筒断面布置见图3-3-2。图3-3-1 混合井井筒断面图

13、3-3-2 西风井井筒断面二、井壁结构1、井筒施工方法混合井和西风井均已施工完毕，均采用普通法施工。2、井壁结构表土及基岩风化段采用钢筋混凝土支护，混合井井井壁厚度600mm，西风井井井壁厚度为500mm；基岩段采用混凝土支护，混合井西风井支护厚度均为400mm。第二节 阶段的垂高、数目与开采水平一、水平划分本井田煤层倾角较小，属近水平煤层，可采煤层4层，其中2、4号煤层间距较小，平均15. m；根据煤层赋存特点，设计将2、4号煤层划分为一个煤组为上煤组。全井田划分为两个煤组，一个煤组划分为一个水平，即全井田划分为两个开采水平。上煤组水平标高为+515m（一期混合井井底车场水平），下煤组水平标

14、高为+460m（南区副暗斜井井底车场水平）。两个水平间通过暗斜井连接。二、开拓巷道布置由于两个煤组间距较大，故在两个煤组中分别布置大巷。根据运输及通风需要，一期工程时在上煤组中布置一组三条大巷，分别为辅助运输大巷、带式输送机大巷和回风大巷各一条；为便于巷道之间相互连接，上煤组回风大巷布置在2号煤层中，带式输送机大巷布置在4号煤层中，辅助运输大巷布置在2、4号煤层之间的不可采煤层3号煤层中，各巷道均沿煤层顶板布置。各条巷道均平行布置，水平间距40m。第三节 采（盘）区，条带的划分与开采程序一、盘区划分及开采顺序井田内只发现1条落差为7m的正断层（F1），煤层倾角平缓，主要可采煤层连续可采，因此，

15、盘区划分主要考虑了工作面推进方向和推进长度对矿井生产的影响，据此，各煤层均以大巷为界划分盘区，各煤组均划分为五个盘区。在同一区域内，煤层间开采顺序为下行式开采，即先采上煤组的2、4号煤层，再开采下部的8号和9+10号煤层。第四节 矿井开拓方式一、地质构造及小煤窑对开采的影响本区地势东南高、西北低，为典型的黄土高原地貌，井田内沟谷纵横，地形切割剧烈，地形相对高差近317m。为了减少地面土方工程量，工业场地位置应尽量选择在地势较平坦地段，便于地面工业场地的布置。本区构造简单，地层倾向南西，西南部埋藏深、东北部埋藏浅，井田内各主要可采煤层底板标高相对标高差在500m左右，工业场地及井口位置应尽量选择

16、在井田浅部及地表标高较低的区域，以减少井筒深度和场地压煤量。据调查，井田内及其周边地区无小煤窑开采。二、井田开拓方案比选（一）井口及工业场地位置的选择根据原煤炭工业部合肥设计研究院的设计，本矿井在井田内G1和G4钻孔之间已开凿了一个混合提升立井和一个回风立井。工业场地内已建有35kV变电站、混合井提升机房、井架、井口房、压风机房、风机房、锅炉房、热风炉房、材料库、一栋单身宿舍和职工食堂；井底车场、井底主要硐室及部分盘区巷道已经形成。已有的混合井井筒内布置有一对9.0t非标箕斗和一个配有平衡锤的双层四车加宽罐笼。井底车场位于2、4号煤层之间，水平标高为+515m。提升系统已经形成，主、辅提升能力

17、均按1.50Mt/a生产能力的要求设计。由于现混合井提升能力不能满足矿井达到3.00Mt/a生产能力的要求，需要重新开凿井筒以满足矿井提升及通风要求。因此设计井口位置选择方案主要是围绕满足矿井生产能力达到3.00Mt/a新建井筒的位置。新建井筒位置的选择主要考虑以下原则：1) 本区地势东南高、西北低，为典型的黄土高原地貌，井田内沟谷纵横，地形切割剧烈，地形相对高差近317m。为了减少地面土方工程量，井筒位置应尽量选择在地势较平坦地段，便于地面工业场地的布置。2) 本区构造简单，地层倾向南西，西南部埋藏深、东北部埋藏浅，井田内各主要可采煤层底板标高相对标高差在500m左右，工业场地及井口位置应尽

18、量选择在井田浅部及地表标高较低的区域，以减少井筒深度和场地压煤量。3) 地面煤炭运输方向为通过柳林-岔沟-中阳的公路向柳林或中阳方向运输，为尽量减少运输费用，井口位置应靠近柳林-岔沟-中阳的公路为宜。4) 井筒位置有利于矿井开拓开采部署，井底车场与采区主要巷道连接后，能够尽快布置工作面，为矿井早日达产创造条件。5）根据本矿井可采煤层赋存特点，2、4、号煤层可采范围在井田的西北部，为部分可采煤层，为提高矿井经济效益，井口位置的选择应考虑到便于上、下煤组搭配开采。 6）为减少投资，避免浪费，应尽量利用矿井已有工程和设施。根据以上原则，设计提出以下两个新建井筒位置方案：方案：新建井筒位于岔沟村西南侧

19、，ZK中21-3钻孔附近的北工业场地内本方案工业场地(北工业场地)标高在+998+1006m左右，地形较为开阔平坦，东侧紧邻柳林-岔沟-中阳的公路。根据矿井辅助提升方式的不同，本方案又提出以下两个子方案：-1方案在新建北工业场地内开凿一个净直径8.5m的混合立井，井筒装备一对20t箕斗和一个带平衡锤的宽罐笼，担负全矿井煤炭提升任务及下煤组生产时的辅助提升任务。同时开凿一个净直径7m的回风立井，主要用于下煤组回风。将西工业场地内的原混合井中9t非标箕斗拆除，仅保留带平衡锤的宽罐笼，用于上煤组生产时辅助提升。新增辅助提升设备为JKM-4.5×4（）型提升机，配ZKTD型直流电动机 200

20、0kW,40.3r/min,750V；主提升设备为JKM-4×4()E型提升机，配交交变频电动机2600kW 1500V 50.2r/min。本方案在井田西部沿东西方向布置南、北两组大巷开拓上煤组2、4号煤层；在井田东部沿南北方向及井田南、北部沿东西方向分别布置一组四条大巷开拓下煤组8及9+10号煤层。上、下煤组间通过上煤组集中煤仓的上、下口联络巷联系。-1方案下煤组井田开拓方式平面图见图411。-2方案考虑到混合井提升能力较小、生产管理要求较高，且生产环境较差，在新建北工业场地内开凿一对主、副立井，其中主立井井筒净直径5.5m，井筒装备一对20t箕斗，担负全矿井煤炭提升任务，副立井

21、净直径8m，井筒内装备一宽一窄双层四车罐笼，主要用于下煤组生产时的辅助提升任务，另在新建北工业场地东南侧开凿一个净直径7.0m的回风立井，主要用于下煤组回风。将原西工业场地内混合井中9t非标箕斗拆除，仅保留带平衡锤的宽罐笼，用于上煤组生产时辅助提升。新增辅助提升设备为JKM-4.5×4（）型提升机，配ZKTD型直流电动机 2000kW,40.3r/min,750V；主提升设备为JKM-4×4()E型提升机，配交交变频电动机2600kW 1500V 50.2r/min。本方案在井田西部沿东西方向布置南、北两组大巷开拓上煤组2、4号煤层；在井田东部沿南北方向及井田南、北部沿东西

22、方向分别布置一组四条大巷，上、下煤组间通过辅助运输石门和上煤组集中煤仓的上、下口联络巷联系。-2方案下煤组井田开拓方式平面图见图412。方案：新建井筒位于G1和G4钻孔间已有的西工业场地内在已有工业场地新开凿主斜井，主斜井井筒倾角23°，斜长1280m。主斜井井筒内安装大倾角带式输送机，并布置有轨道，由于矿井进风能力不够，在北风井场地布置一对进（6m）、回风井（7m）。该方案将原混合井内9t非标箕斗改造为1t非标罐笼，用于辅助提升。本方案主斜井带式输送机带宽1.4m，带强为3500N/mm，电机功率为1000×3kW；检修及液压支架下放提升机为单绳缠绕式JK-3.5/30型

23、提升机，配交流变频电动机800kW，590r/min，660V。方案下煤组井田开拓方式平面图见图411。通过比较可以看出，方案较方案具有建设工期短、建设投资少，生产运营费用低的优点，设计推荐新建井口及工业场地位置采用方案。即将新建井筒井口及工业场地位置选择在岔沟村西南侧，ZK中21-3钻孔附近，地势较平坦处，工业场地紧邻柳林-岔沟-中阳公路及西工业场地的进场公路，交通便利，有利于施工准备，该工业场地为北工业场地，已有工业场地为西工业场地。（二）井田开拓方式根据确定的新建工业场地位置，煤层埋藏深度在460m左右，场地内表土层厚度在50m左右，其内含有砾石层、砂砾石层、红土及黃土等，且表面覆盖有由

24、泥沙及砾石组成的河流冲积层，富含潜水。本井田的开拓方式宜采用立井开拓。针对新建井筒布置方式的不同，如前所述又对新建混合立井（-1方案）还是新建主、副井（-2方案）进行了比较，通过比较可以看出，虽然新建主、副立井比新建混合立井方案投资高2422.8万元，但-2方案具辅助提升能力大，主、副提升互不干扰，提升环境较好等优点，因此，从有利于生产管理，考虑，设计推荐井田开拓方式采用-2方案，即新建主、副立井方案。（三）确定的井田开拓方式描述在已有的西工业场地内利用已建成的西副井(现为混合井)和西风井开拓上煤组，在上煤组沿东西方向布置两组大巷（每组3条巷道）开拓上煤组2、4号煤层；在新建的北工业场地内开凿

25、一个净直径5.5m的主立井，和一个井筒净直径8.0m的副立井(北副井)，井筒装备一宽一窄双层四车罐笼，主要用于下煤组生产时的辅助提升任务，同时开凿一个净直径7m的回风立井，主要用于下煤组回风。在井田东部沿南北方向及井田南、北部沿东西方向分别布置一组五条大巷开拓下煤组8及9+10号煤层。表411井口位置方案优缺点比较表-1方案-2方案方案优点1、地形较为开阔平坦，土方量少，工业场地易于布置，与选煤厂连接方便。2、煤炭主运输方向为经柳林岔沟中阳的公路运往柳林或中阳，方案较方案运输距离短约2.7km，产品运输费用低。3、开拓工程量少，新建混合井与新北风井位于同一场地内，便于尽快形成通风系统，有利于建

26、设施工，建设工期短。4、建设投资少。1、地形较为开阔平坦，土方量少，工业场地易于布置，与选煤厂连接方便。2、煤炭主运输方向为经柳林岔沟中阳的公路运往柳林或中阳，方案较方案运输距离短约2.7km，产品运输费用低。3、主、副井分开布置，辅助提升能力大，主、副提升互不影响，有利于生产管理。1、主、副井工业场地在一起，有利于生产管理。2、提升能力大，生产系统简单，井上、下占用人员少。缺点1、矿井达产后主、副井工业场地分开布置，不利于集中管理。2、主、副提升设备布置在同一井筒内，生产管理要求高，工作环境较差3、辅助提升能力较-2差。1、矿井达产后主、副井工业场地分开布置，不利于集中管理。2、建设投资较-

27、1方案高。1、场址地形较为复杂，土方量大，施工准备期长。2、主斜井与风井相距约2500m，贯通距离长，不利于建设施工，建设工期约比-1方案多8个月。3、建设投资最高。4、产品运输方向为由东部向柳林或中阳方向而生产场地位于井田西部，反向运输，运输费用较、方案每年多约324万元。5、矿井与选煤厂之间运输距离远，运输成本高。6、带式输送机提升设备折旧及维修费用高，方案运营费用比方案每年要多约170万元。7、下煤组生产设备受已有设备限制，高压为6kV，电能损耗大。8、检修钢丝绳直径达40mm，设备运输时操作困难。为便于生产管理和实现上下煤组煤炭分采分运，设计在主立井上仓带式输送机巷机尾分别设有上、下煤

28、组集中煤仓。其中上煤组集中煤仓有效容量约2040m3，下煤组集中煤仓有效容量约1270 m3，通过上、下煤组集中煤仓的存储，可从提升时间上实现上下煤组煤炭的分采分运。上、下煤组间通过上、下煤组集中煤仓的上、下口联络巷联系。为满足深部开采时通风要求，设计在井田内G4钻孔东侧约650m处开凿一对进、回风井用于深部开采时的矿井通风。矿井通风方式采用分区式，原西风井和新开凿北风井同时回风。三、水平划分本井田煤层倾角较小，属近水平煤层，可采煤层4层，其中2、4号煤层间距较小，平均15.0m；根据煤层赋存特点，设计将2、4号煤层划分为一个煤组为上煤组。 全井田划分为两个煤组，一个煤组划分为一个水平，即全井

29、田划分为两个开采水平。上煤组水平标高为+515m（西副井井底车场水平），下煤组水平标高为+550m（北副井井底车场水平）。两水平辅助提升及运输通过不同的工业场地来实现，因此，两个水平间的连接主要是主运输的连接和行人巷的连接，设计在上煤组北翼带式输送机巷与上仓带式输送机巷之间设有上煤组集中煤仓，煤仓上、下口之间通过联络巷相连接，从而实现了上下煤组间的连接。四、开拓巷道布置由于两个煤组间距较大，故在两个煤组中分别布置大巷。根据运输及通风需要，在上煤组中布置一组三条大巷，分别为辅助运输大巷、带式输送机大巷和回风大巷各一条；在下煤组中布置一组五条大巷，分别为辅助运输大巷、带式输送机大巷及进风巷各一条，

30、回风大巷两条。各条巷道均平行布置，水平间距3040m。为便于巷道之间相互连接，上煤组回风大巷布置在2号煤层中，带式输送机大巷布置在4号煤层中，辅助运输大巷布置在2、4号煤层之间的不可采煤层3号煤层中，各巷道均沿煤层顶板布置。五、盘区划分及开采顺序井田内没有发现断裂构造，煤层倾角平缓，主要可采煤层连续可采，因此，盘区划分主要考虑了工作面推进方向和推进长度对矿井生产的影响，据此，各煤层均以大巷为界划分盘区，其中上煤组划分为三个盘区，均为双翼盘区。在同一区域内，煤层间开采顺序为下行式开采。六、村庄及建（构）筑物煤柱井田内共有村庄五个，共计压煤量约11.22Mt。井田内煤炭资源为焦煤和廋煤，是较紧缺的

31、煤炭资源，为提高矿井资源利用率，设计对井田范围内村庄不留设煤柱，根据矿井开采顺序，对井田内的村庄分次进行搬迁。村庄搬迁时间见表413。表413 井田内村庄搬迁时间安排一览表村庄名称高家庄村虎头峁村岔沟村褔裕峪村上庄村搬迁完成时间投产后第3年投产后第7年20年后20年后20年后备注工业场地建筑物采用留煤柱的方法进行保护。第三章 采煤方法第一节 采煤方法的选择一、采煤方法的选择（一）采煤方法选择井田内主要含煤地层为二叠系下统山西组（P1s）和石炭系上统太原组(C3t)，可采煤层共2层，自上而下分别为2、4号煤层。其中2号煤层可采厚度2.4m，4号煤层可采厚度6m。各煤层顶底板岩性以泥岩及砂质泥岩为

32、主2号煤为薄煤层，采用长壁综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。（二） 采煤工艺矿井一期投产时，设计生产能力为1.2Mt/a，首采2号煤。2号煤层为薄煤层，其开采工艺可采用滚筒采煤机综采或刨煤机综采。对以上两种采煤工艺其优缺点比较如下：1）滚筒采煤机综采优点：a) 适用地质条件广泛，对工作面顶板及煤层厚度变化适应性较好；b）生产能力较高。缺点：较国产刨煤机投资要高。2）刨煤机优点：a) 工作面内不需要刨煤机司机，生产安全；b）人员占用少，生产效率高。缺点：a）引进刨煤机投资高，国产刨煤机生产能力较低；b）对煤层厚度变化适应性较差，当工作面内煤层厚度变化较大时，容易丢顶煤或留底煤，煤炭采出率要低

33、；c）刨煤机工作面顶板支护没有滚筒采煤机工作面顶板支护及时，要求工作面顶板条件要好。目前国产刨煤机薄煤层综采工作面产量一般在0.300.40Mt/a，最高产量达到0.50Mt/a，而国产滚筒采煤机薄煤层综采工作面产量可达到0.500.60Mt/a，在煤层开采厚度为1.2m条件下最高产量达到了1.01 Mt/a。采用引进刨煤机在薄煤层工作面产量可达到1.00 Mt/a，但引进刨煤机投资高；本矿井煤层顶板以泥岩为主，要求回采工作面支护要及时，因此，刨煤机的生产能力将受到严重影响，且2、4、8号煤层厚度变化较大，当采用刨煤机开采时工作面内煤炭丢失较多，矿井煤炭采出率要低。根据本矿井地质条件及生产能力

34、要求，对首采的2号煤层开采采用滚筒采煤机综采工艺。第二节 采（盘）区参数的确定一、移交生产时的盘区数目及位置首采区位置的选择主要考虑以下几方面因素：1、首采区煤层赋存状况好，煤层开采技术条件好，工作面具有较高的生产能力；2、采区内高级储量所占比例较高；3、首采区尽量布置在井筒或井底车场附近，以利于减少一期井巷工程量，缩短建井工期，做到早移交、早投产、早收益。根据矿井开拓布置，设计确定二盘区为矿井一期的首采盘区。第三节 采（盘）区巷道布置的确定一、盘区巷道布置根据矿井开拓部署及煤层赋存特点，盘区布置采取大巷式布置方式，即大巷兼作盘区巷道，利用各煤组大巷直接布置回采工作面。根据工作面运输及通风的需

35、要，矿井一期上煤组回风大巷布置在2号煤层中，带式输送机大巷布置在4号煤层中，辅助运输大巷布置在2、4号煤层之间的不可采煤层3号煤组中，均沿煤层顶板布置。各工作面巷道通过溜煤眼、联络巷等与带式输送机大巷、辅助运输大巷和回风大巷联接，形成生产系统。矿井一期移交生产时盘区巷道布置见图4-2-1。矿井一期盘区工作面特征表见表4-2-1。表4-2-1 矿井一期盘区工作面特征表第四节 采（盘）区内回采工作面的配置及开采顺序一、煤层分组及开采顺序矿井可采煤层4层，为2、4、8、9+10号煤层，其中2、4号煤为大部分可采煤层，各可采煤层自上而下煤层平均间距分别为15.0m。煤层倾角平缓，一般为015°

36、;，地质及水文地质条件中等。根据煤层分组情况，确定煤层组的开采顺序为自上而下开采，首采开采2、4号煤层组。矿井一期工作面开采计划见附图。四、盘区运输、通风及排水系统1、煤炭运输系统综采工作面的煤炭经过如下环节提升至地面：工作面可弯曲刮板输送机转载机破碎机工作面运输巷可伸缩带式输送机上煤组带式输送机大巷井底煤仓混合井地面。2、矸石运输系统掘进工作面矸石装入矿车辅助运输巷井底车场混合井地面。3、设备、材料运输系统回采工作面设备、材料运输环节如下：混合井上煤组辅运大巷回采工作面辅运巷或回风巷回采工作面。4、通风系统 综采工作面通风系统新鲜风流：混合井上煤组运输大巷、辅运大巷回采工作面运输巷回采工作面

37、。乏风风流：回采工作面回采工作面回风巷上煤组回风大巷西风井地面。5、排水系统工作面涌水工作面各巷道排水管路各煤组大巷排水管路混合井井底车场绕道混合井井底水仓泵房管子道混合井地面。第五节 回采工艺一、掘进工作面个数及机械配备1、掘进工作面个数矿井一期投产时井下布置一个2煤综采工作面，为满足煤炭产量和工作面接替计划的要求，一期配备2个综掘工作面用于掘进回采工作面巷道、一个普掘工作面用于掘进工作面高抽巷。2、掘进工作面机械配备掘进工作面的机械配备除考虑煤岩硬度、掘进速度、巷道断面和设计规范中的有关规定外，还考虑了掘进煤的处理。掘进工作面的主要机械配备见表4-3-2和表4-3-3。3、井巷工程量矿井一

38、期移交生产时井巷工程长度为：23302m；其中：半煤岩巷16627m，岩巷6675m。井巷工程掘进体积：280821m3；其中：半煤岩157178m3，岩石123643m3。万吨掘进率：154.1m。井巷工程量汇总表，见表434。表432 综合掘进工作面主要机械配备表序号设备名称设备型号及规格单位数量备注1掘进机EBZ160 265kW 660V台1掘进工作面巷道EBZ220 365kW 660V台1掘进大巷2带式输送机SSJ800/2×40 2×40kW台13桥式胶带转载机DZQ80/30/11， 7.5kW台14喷雾泵站WPZ50/10 11kW台15局部通风机FBD8

39、.0/2×55 2×55kW台1备用1台6除尘风机SCF-6 18.5kW台17小水泵KJQ-12-50 4kW台4备用1台8探水钻机MK-4 22kW台19气动锚杆锚索钻机MQT-120/2.7台110调度绞车JD-11.411.4 kW台4表433 普掘工作面主要机械配备表序号设备名称设备型号及规格单位数量备注1风煤钻ZGS-30/2.5 1.2kW台3备用1台2凿岩机YT28台2备用1台3风镐FG-10台2备用1台4蟹爪式装岩机ZWY-150/55L 55kW台15带式转载机DZQ80/30/11 7.5 kW台26带式输送机SSJ800/2×40 ，2&#

40、215;40 kW台17小水泵KJQ-12-50 4kW台3备用1台8探水钻机MK-4 22kW台19气动锚杆锚索钻机MQT-85J2台110湿式混凝土喷射机SP-77 7.5kW台111混凝土搅拌机JW-20 5.5kW台112局部通风机FBDNO6.3/2×30 2×30kW台1备用1台13调度绞车JD-1.6 25kW台2备用1台表434 井巷工程量汇总表工期工 程 名 称长 度 (m)掘 进 体 积 (m3)小计煤巷半煤巷岩巷小计煤巷半煤巷岩石一期井 筒1036.01036.038489.038489.0井底车场及硐室1409.01409.02267622676大巷

41、83405970237014341410028043134盘 区巷 道12517106571860762425689819344合 计23302166276675280821157178123643二、煤炭运输方式及设备1、设计依据本矿井设计总规模为3.00Mt/a。采取一次设计分期建设的方式，其中矿井一期的建设规模为1.20 Mt/a，现已建成。建成的矿井一期工业广场位于井田的西部；矿井二期工业广场位于井田南部。2、煤炭运输方式根据采矿专业输煤工艺设计确定矿井一期的井下煤炭运输均采用带式输送机（详见输煤工艺系统设计）。带式输送机可实现连续运输，运输能力大，便于自动化管理，有利于发挥综采的高产

42、优势。3、煤炭运输设备1）井下煤炭运输流程矿井一期井下煤炭运输主要工艺流程：上煤组二盘区工作面来煤经工作面运输巷带式输送机给入上煤组二盘区集中运输巷带式输送机，上仓带式输送机承接上煤组二盘区集中运输巷带式输送机来煤，给入井底煤仓进入主提升系统。流程如图5-1-1所示。图5-1-1 矿井一期井下煤炭运输流程图2）软驱动形式的选择为降低起动和制动时胶带的动张力，减少起动时对电网的冲击和起动过程中各承力部件的动载荷，延长减速器、电动机和工作机构等关键部件的使用寿命，实现电机间的功率平衡，应对带式输送机的起制动加速度进行控制，因此驱动装置必须具有软起动功能。根据国内同类设备生产现状及现有生产矿井的实际

43、使用情况，设计一般采用三种软驱动方式：CST、防爆变频驱动和调速型（限矩型）液力偶合器。经过计算，矿井一期井下运输大巷带式输送机的电机功率较小，因此井下运输大巷带式输送机的驱动方式采用限矩型液力偶合器驱动满足要求。3）煤炭运输设备（1）上煤组二盘区集中运输巷带式输送机上煤组二盘区集中运输巷带式输送机全长为2000m，矿井投产时形成长度为900m，随着工作面的接替，逐步延伸至最终长度。考虑到减少备品备件，避免前后期设备更换，带式输送机的主要部件按满足后期要求选型。上煤组二盘区集中运输巷带式输送机主要技术特征见表5-1-1。表5-1-1 上煤组二盘区集中运输巷带式输送机主要技术特征表项目单位数值备

44、注输送量t/h600带宽mm1000带速m/s2.5带式输送机机长m2000提升高度m-88倾角°-2.5托辊槽角°35托辊直径mm108带强N/mm1000型号：PVC1000S传动滚筒直径mm800电机功率/数量kW/台75/24级，防爆，电压660V功率配比1：1液力耦合器型号/数量YOXFZ450/2水介质型减速器型号/数量JS-75/2速比：i=24.437液压自动拉紧装置型号/数量ZYL500J型/1套制动器/数量BYWZ531523/2上煤组二盘区集中带式输送机简要设计计算：a）装料断面输送能力： Qmax=3.6SVk =3.6×0.1038

45、15;2.5×1×850794t/h，满足要求！式中：S输送带上物料横截面积，按物料动堆积角为20°，承载托辊槽角为35°，S=0.1038 m2； k输送机倾角系数，k=1； 物料输送密度，=850kg/m3；b）圆周驱动力和传动功率计算：带式输送机设计计算基础参数：输送带质量：qB14.4 kg/m；输送带上物料质量：qG66.67 kg/m；承载分支托辊108转动质量：qRO10.18 kg/m；回程分支托辊108转动质量：qRU3.48 kg/m；电动工况模拟摩擦系数：f0.028；经计算及分析，该大巷带式输送机最不利工况出现在全程空载，因此本次

46、设计以全程空载工况进行设计选型计算。经计算：主要阻力：FH=23311N 倾斜阻力: Fst=0N特种主要阻力: FS1=0N 特种附加阻力FS2=3000N故圆周驱动力：Fu=C×FH + FSt + FS1 + FS2=1.05×23311+3000=27477N式中： C附加阻力系数，C=1.05；c）电机功率计算传动滚筒轴功率： PA10-3FuV10-3×27477×2.568.69kW采用头部双传动滚筒双电机驱动，限矩型液力偶合器软启动, 功率配比1:1电机功率：式中：1联轴器综合效率，1=0.93；2减速器效率，2=0.955；3电压降系数

47、，3=0.9；4多机驱动功率不平衡系数，4=0.95。选电机功率N=75kW，2台，电压660V。d）输送带张力计算按输送带传动不打滑条件计算：1.5×27477/2（2.841）11200N；按上分支最小张力Fomin计算：按下分支最小张力FUzmin计算：下分支运行阻力WU25139N按满足承载分支胶带挠度要求，传动滚筒胶带松边最小张力：S2= 119302513913209N按传动滚筒不打滑要求取S211200N可以满足下分支胶带挠度要求。经计算：满载运行工况胶带最大张力（传动滚筒趋入点处）：S1=38677Ne）胶带安全系数7 满足要求！f）逆止器和制动器选型计算模拟摩擦系数按f10.012计算FZ9990 N逆止力FL=FstFZ=099909990N本次设计不设置逆止器。本设计制动器仅用于紧急事故制动，正常情况是在自然停车后再上闸。满足满载制动减速度aZ0.3m/s2和制动不打滑。选制动器型号：BYWZ5-315/23额定制动转矩为180280N.m，满足要求！（2）上仓带式输送机上仓带式输送机承接上煤组二盘