矿井初步设计毕业设计说明书

1、摘 要矿井生产，其主要特点是地下作业，工作环境艰苦，自然条件复杂，通风和安全措施显得尤为重要。各煤田所处的地理位置不同，煤层地质条件多种多样，开采方法也就多种多样。 本设计是在金家岭井田原始地质条件下作的矿井初步设计，金家岭矿为高瓦斯矿井设计内容包含：井田概况及地质特征、矿井开拓、通风设计、矿井安全技术措施，以及专题浅谈对综采放顶煤采煤法的认识。 井田概况主要包括矿区的地理、地形和交通；矿井的地理位置、井田范围；矿区的气象条件、地震烈度、电源和水源的概况；井田地质特征、煤层及煤质概况以及水文地质条件概况等。矿井开拓分别论述了主井、副井位置选择、带区的划分、水平的划分以及开采顺序、带区的布置及装

2、备、各巷道的布置等。通风设计主要包括矿井通风系统的选择、矿井所需风量的计算及分配、全矿井前期、后期的通风阻力计算以及对通风设备的选择等。安全技术措施包括井下瓦斯预防、顶板管理、水灾预防、火灾预防、煤矿爆炸的预防及粉尘防治措施等。关键词：立井；高瓦斯；倾斜长壁；带区；斜巷 ABSTRACTThe coalfield to the geography and varied geological conditions of coal， mining methods have varied. Mine production， its main feature is underground work，

3、work hard and complicated natural conditions， the ventilation and safety measures appears to be particularly important.This design is the mineral well first step design make under the condition of original geology of the mine of Jinjialing Coal Mine， This design contents containment: The well farmla

4、nd general situation and geology characteristic， the mineral wells expand， safe technique measure of well ventilated design， the mineral well， and the feature of understanding on the fully mechanized top coal caving mining method. The field general situation of the well includes geography， topograph

5、y and traffic of the mining area mainly; The geographical position of the mine， field range of well; The meteorological condition of the mining area， general situation of earthquake intensity， the power and source of water; Characteristic of field quality of the well， coal seam， nature of coal gener

6、al situation and hydro geological condition general situation， etc.It expound the fact separately mines open-ups by main shafts， Auxiliary shaft， waste rock well， level divide and exploit the divisions of person who adopt， person who adopt assign order and， every tunnel assign etc. equipment ventila

7、ting shaft the choices of position things.The ventilation design includes the choice of the ventilating system of mine mainly， Calculation， distribution， the whole mine ventilation obstruction calculating and choice to the ventilation facilities of easy period， difficult period of the necessary wind

8、 quantity of the mine， etc.The safe practice measure includes in the pit the marsh gas is prevented a plank management， flood disaster prevention， a fire prevention， the prevention and dust prevention and cure measure， etc.Key Word: shaft；high gas；inclined longwall； band zone； inclined tunnel目 录0 前言

9、11 矿区概述及井田特征21.1 矿区概述21.2 井田及其附近的地质特征31.3 矿层质量及矿层特征42 井田境界及储量82.1井田境界82.2 井田的储量92.3 矿井可采储量103 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度133.1 矿井的年产量133.2 矿井的一般工作制度133.3 矿井服务年限134 井田开拓144.1 井筒形式及井筒位置的确定144.2开采水平的设计194.3 带区划分及开采顺序265带区巷道布置295.1 煤层地质特征295.2 带区巷道布置及生产系统305.3 带区车场及硐室335.4 带区开采顺序345.5带区巷道支护形式345.6 带区的巷道掘进率、带区回采率

10、376 采煤方法386.1 采煤方法的选择386.2 重点设计煤层及围岩条件386.3 工作面长度的确定386.4 采煤机械的选择及回采工艺方式的确定416.5 循环方式的选择及循环图表的编制457 建井工期及开采计划497.1 建井工期及施工组织设计497.2 开采计划508 矿井通风548.1 概述548.2 矿井通风方式与通风系统的选择548.3 总风量的计算与风量分配588.4 矿井总风压及等积孔的计算628.5 通风设备的选择678.6 矿井灾害防治综述699 矿井运输与提升709.1 概述709.2煤炭运输方式和设备的选择709.3辅助运输方式和设备选择739.4 提升7610 排

11、水8310.1 涌水8310.2 排水设备的选择8310.3 水泵房设计8410.4 水仓设计8511 技术经济指标8711.1 全矿人员编制8711.2全矿技术经济指标8812 结论92致 谢93参考文献94附录950 前言煤炭工业的粮食，它推动了人类工业文明的发展。但煤炭是不可再生的宝贵资源，我国虽为万亿吨以上储量的第三富煤大国，但人均资源仅为世界人均资源的一半。因此，要合理开采、综合利用煤炭资源，提高煤炭资源的采出率，提高经济效益。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发

12、强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。本设计主要由七大部分组成：矿井概况和地质特征、矿井开拓开采设计、矿井通风设计、矿井提升和运输、安全生产措施、经济技术指标及专题设计（倾斜长壁采煤采场矿山压力的新特点）。通过此次毕业设计，进一步巩固和扩展我们所学的知识，培养我们独立思考、分析、解决问题的能力，促使我们运用所学的知识去观测、调查、分析矿井生产工艺和安全管理技术，为我们进一步学习专业知识打下基础，也为将来工作做准备。由于本人所学有限，实践经验很少，加之时间仓促，

13、本设计必然存在众多不足之处，敬请各位老师、同学给予批评、指正。1 矿区概述及井田特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置金家岭井田位于铁法矿区东南部，行政区隶属于辽宁省调兵山市，位于调兵山市的金家岭井田镇及铁岭县的大青乡及菜牛乡境内。其地理坐标为：东经 北纬 金家岭井田位于铁岭市东南，与外界交通方便。矿区铁路直达矿井并在大青站与国铁接轨，可通往全国各地。矿区公路网已经形成，纵横交错、四通八达，康铁线、四梅线公路由本区东西向穿过，金家岭井田可以通过两条公路直达铁岭市，与哈大公路相接，四通八达。铁路及公路网能有利于金家岭的煤炭资源持续不断的向外运输。 矿区地形地貌本矿区地势平坦，属于平原地区，其西

14、部为调兵山复背斜，是由一套古老岩系隆起而成的山区。在金家岭井田范围内，总体上地势较为开阔平坦，区内无大河流发育，仅有一条季节性河流，由于井田西南部地势稍高，所以在前往户屯汇集以后，向南流入辽河。金家岭井田海拔标高在米之间，区内表土层厚度在之间。 矿区的气象及地震该区为大陆性寒温带干旱半干旱气候，风多雨少，春冬两季多为西北风，夏秋两季多为西南风，风力一般级，大者高达级，无风季节少见。年平均降雨量左右，最大达到 (1954年)，降雨一般集中在七、八、九三个月。年平均气温7左右，历史最高气温 37.6(2000年7月8日)，最低达到34.6(2001年1月13日)。冻结期为个月，冻结深度1.4左右，

15、地震烈度为。1.2 井田及其附近的地质特征1.2.1 区域地层铁法煤田为一内陆山间盆地。从构造成因上看，又属于特定大地构造环境下的断陷盆地。近年来，它已被越来越多的资料证明是一个同沉积盆地。这种特定的古构造及古地理环境，控制了盆地内的建造与改造。金家岭井田作为铁法沉积盆地的一个次级构造单元，除了具有铁法盆地的沉积特点以外，在沉积建造与构造演化上，还有其自身的若干特征。铁法煤田区域地层为一套中生代侏罗纪晚期及白垩纪早期的陆相沉积地层，其上被第四系沉积物覆盖，为全隐伏式煤田。整个煤田位于松辽盆地的东南侧，地势较为低平，以前震旦系花岗片麻岩结晶片岩构成煤田之基底，其上依次沉积了侏罗系、白垩系及第四系

16、。1.2.2 地质构造铁法盆地在大地构造中的位置：一级构造单位为天山阴山巨型纬向构造带与新华夏系第二沉降带交接复合部位；二级构造单位为彰武铁岭隆褶带与闾山隆起带北部交接复合部位；三级构造单位为老河土珠尔山和通江口开原断隆带与调兵山复背斜交接复合部位；总体为一近似菱形的盆地。从成因上看，属于北东向的新华夏系构造切割东西向构造带而形成的断陷构造盆地，且盆地的展布方向为北北东向，盆地的形成和发展，始终受到新华夏系构造的控制，盆地内的构造形式以断裂构造为主，褶曲构造次之，并伴有广泛的岩浆活动。1.2.3 井田含矿层成因及地质特征金家岭井田位于铁法断陷盆地的东南角，其地层层序和煤层生成年代与区域地层一致

17、，以前震旦系构成基底，其上发育了中生界之下白垩统及新生界之第四系。1.2.4 矿层的总数及可采层数在侏罗纪上部，铁法煤田发育上下两个含煤段，共发育20个煤层。金家岭井田仅发育4个煤层，1个可采煤层，可采煤层总厚。1.2.5区域地址褶曲特征铁法盆地的褶曲构造不甚明显，靠近盆地的西侧，自北而南依次发育了北西西到近北东向的大明背斜、朴屯向斜、晓明背斜和北东向的大兴向斜、晓青向斜和金家岭井田背斜。它们均属于短轴、宽缓的褶曲，从控煤、聚煤角度来讲，煤田北部的大明向斜、朴屯向斜及晓明背斜在聚煤区也呈北东方向展布（现今形态属于近东西向，是由构造复合造成的）。它们基本上反映了各井田的聚煤环境特征，从对含煤建造

18、厚度的控制关系来看，这些短轴褶曲都是聚煤古构造。在这些褶曲的翼部，层间滑痕及刺穿构造非常发育。1.2.6 井田的水文情况1）井田范围内的河流、流量及洪水位铁法煤田的水文地质条件较为简单，煤系地层上覆盖有它巨厚的白垩系地层，白垩系地层渗透很差，渗透性系数较低，所以第四系含水层和白垩系上部风化带含水层中的水不易渗入井下。另外本区内的断裂带大部分不含水，只有个别断层含水，从而说明第四纪含水层和白垩纪上部风化带含水层中的水对矿井影响甚微。此外在井田范围内仅有数条季节性河流，在暴雨期间对井口附近进行堵水截流即可，因此可知大气降雨对井下影响不大。2）含水层及隔水层特征砂及砂砾潜水层：由黄色或灰白色松散粗砂

19、组成，厚度，其中夹有粘土层，底部有砾石，成分以石英岩，花岗片麻岩为主，最大粒径，滚圆度一般。根据孔抽水资料：，；孔抽水资料：，。可见渗透性自西向东逐渐增强，厚度也逐渐增厚。该层补给主要靠大气降水，季节变化大，下部砾石层径流条件比上部粗砂层好。隔水层：赋存于该系含水层之上，由黄色亚粘土组成，塑性较强，因长期淋滤作用结果，形成铁质结核，自西向东逐渐变粗加厚。井田内普遍发育，起到了一定的隔水作用。1.3 矿层质量及矿层特征金家岭井田普遍发育的煤层4个，其中一个煤层发育范围较大，为金家岭井田主要可采层；其余为不可采煤层。1.3.1煤层厚度、结构及其变化可采煤层的厚度不等，平均。以厚煤层为主，中厚煤层次

20、之，无薄煤层。煤层变化的总规律：井田的西部、南部厚，东部、北部及东南部较薄。该井田所见的各可采煤层，其夹石以泥岩和粉砂岩为主炭质泥岩次之。煤层结构总的变化规律是北部、东部煤层结构较简单，西部、南部煤层结构较复杂。1.3.2煤层产状金家岭井田属缓倾斜煤层，煤层倾角一般在之间，总体趋势是向西倾斜。总体规律为东部煤层倾角较疏缓，向西倾角逐渐增大。在金家岭井田背斜处，号断层以西部分，褶曲轴西翼地层倾角为度，向西倾。褶曲轴东翼地层倾角，向东北倾斜。1.3.3 煤层顶底板金家岭井田的煤层顶板分为三种岩相，即：中、粗砂岩或砂质砾岩组成的河床相，砂质泥岩到中砂岩组成的浅水湖泊相，薄层泥岩、粉砂岩及砂质泥岩组成

21、的复合层顶板，属于沼泽相及深水湖泊相。研究煤层顶底板岩性的变化规律，离不开对古河流的研究。在构造部分曾提到金家岭井田马鞍形构造在聚煤期长期发育并具有同沉积的特点，这种聚煤古构造的格局控制了聚煤古地理环境的变迁，而古地理环境的变迁必然导致古河道的迁移。1.3.4 煤层瓦斯赋存状况井田内各煤层赋存状况的差异性，决定了瓦斯赋存状况在纵向上的不均衡由于煤质、煤厚、构造、顶底板岩性、火成岩等地质条件组合的不同，控制了煤层瓦斯赋存状况在横向上的不均衡。4号煤层瓦斯赋存状况井田勘探时在4号煤层中实测钻孔瓦斯含量样个，测得煤层瓦斯含量。瓦斯含量由井田中部及东侧向金家岭井田背斜鞍部逐渐增大；由中部向西侧瓦斯含量

22、也是递增的。瓦斯含量较大的地段煤层厚度、煤层埋藏深度有较好的正相关关系。1.3.5 煤的物理性质颜色为黑色，条痕为深棕色，沥清光泽。下含煤段局部有似玻璃光泽，具有不平坦状、贝壳状、眼球状断口，。结构为线理状，条带状及透镜状，原生裂隙不发育，次生裂隙内有方解石及粘土矿物充填。煤的构造为层状构造。1.3.6 煤岩特征金家岭井田各煤层均为腐植煤。煤岩组分以亮煤，暗煤为主，镜煤及丝炭次之。丝炭主要分布在水平层理的表面上，形成薄膜，反映出沼泽盆地小幅度频繁升降。宏观煤岩类型主要是半亮型煤，光亮型煤和暗淡型煤少见。1.3.7 化学性质、工艺性能、可选性及煤类。1）水分（）本区原煤分析基水分（）为，平均，上

23、含煤段略高于下含煤段，如4煤层为。浮煤水分综合平均值为，表明该区煤经空气干燥后，水分可降低个百分点。本区煤的全水分（）为，属中高全水分煤。2）灰分（）各煤层灰分平均值，平均为。各煤层灰分相差不大，但在井田南部由于煤层结构复杂，煤层灰分也相应增高，一般以上。根据资料统计，煤层灰分每增加，发热量减少左右。3）挥发份（）各煤层原煤可燃基挥发份平均值为之间，平均为。浮煤可燃基挥发份平均值为之间，平均为。属于中高挥发份煤。4）煤类金家岭井田内煤质牌号以无烟煤（包括弱粘结煤）为主，气煤次之，各煤层灰分在之间，低硫、低磷。从垂直方向看， 4煤层为无烟煤，煤的粘结指数低，无粘结性，不粘结煤，而且煤的内在灰分又

24、太高，故目前本井田出产的煤只能做动力用煤。5）煤的工业用途根据煤的物理及化学性质，金家岭井田内的煤的工业用途为电厂发电，锅炉取暖及其它民用。1.3.8 煤的风化和氧化铁法煤田为隐伏煤田，金家岭井田所发育的各煤层无风化带和氧化带。但在火成岩侵入部位有局部的煤质变化现象。2 井田境界及储量2.1井田境界2.1.1 井田范围金家岭井田为南北走向，金家岭井田所处的地理坐标为： 北纬东经北部边界：金家岭井田北与小青矿、大隆矿相邻；东部边界：以人为边界划分；南部边界：南以煤层最低可采边界线为界，上煤组局部以人为技术边界与长铁煤矿相邻；西部边界：与大兴煤矿相邻，以，断层为界。 2.1.2 开采界限铁法煤田区

25、域地层为一套中生代侏罗纪晚期及白垩纪早期的陆相沉积地，其上被第四系沉积物覆盖，为全隐伏式煤田，铁法煤田内下白垩统阜新组共发育20个煤层，其中有一部分煤层发育薄不可采。金家岭井田有1个可采煤层，煤层的平均厚度为8.6米，该地层总的含煤系数为2.14。其中，下含煤段含煤系数为2.38，上含煤段含煤系数为2.57。本设计是4号煤层。开采上限：4号煤层以上无可采煤层。下部边界：3号煤层以下4号煤层为可采煤层。2.1.3井田尺寸井田的走向最大长度为，最小长度为，平均长度为。井田倾斜方向的水平投影最大长度为，最小长度为，平均长度为。 煤层倾角最大为，最小为，平均为，井田平均实际宽度为井田边界保护煤柱都留设

26、。井田的水平面积按下式计算： （2-1）式中S井田的水平面积， ；H井田的平均水平宽度， ；L井田的平均走向长度， ； 则井田的水平面积为2.1.4井田边界的合理性金家岭井田边界是铁法矿务局根据各煤矿的生产能力以及煤田地质情况总体划分而来。根据井田划分的原则进行划分。1）要充分利用自然条件；2）要有合理的走向长度：3）要处理好相邻井田的关系；4）要为矿井的发展留有余地；5）要有良好的安全经济效果2.2 井田的储量2.2.1工业储量计算本设计的主采煤层为4号煤层，储量估算在1：5000底板等高线图上，采用水平投影地质块段法进行估算，估算公式为： （2-2）式中：储量块段储量，单位：；储量块段水平

27、投影面积，单位：；储量块段平均铅垂厚度，单位：；视密度，单位：；2.3 矿井可采储量2.3.1 安全煤柱留设原则1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱。2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定，用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为，表土层移动角为。3）维护带宽度：风井场地，村庄，其他。4）断层煤柱宽度，井田境界煤柱宽度为。5）工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标表见（表2-1）。表2-1工业场地占地面积指标井型/不设选煤厂/公顷设选煤厂/公顷90912.21201013.515

28、010.914.718011.615.624013.618.02.3.2 矿井永久保护煤柱损失量1）井田边界保护煤柱：井田边界保护煤柱留设宽，则井田边界保护煤柱损失为2）断层保护煤柱：断层煤柱留设宽，但本设计井田内无断层，则断层保护煤柱损失为03）工业场地保护煤柱：工业场地按二级保护，维护带宽，工业场地面积由表2.1确定，取16公顷。则工业场地保护煤柱压煤量为。图2-2工业场地保护煤柱 4）大巷保护煤柱：大巷两侧的保护煤柱各为15米，但本设计大巷为岩石大巷，所以大巷保护煤柱损失量为0。5）井筒保护煤柱：风井.主副井井筒保护煤柱在工业场地保护煤柱范围内，井筒煤柱损失为0。各种保护煤柱损失量见（表

29、2-2）表2-2保护煤柱损失量煤柱类型储量/万吨井田边界保护煤柱454断层保护煤柱0工业场地保护煤柱683大巷保护煤柱0井筒保护煤柱133合计12702.3.3 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算： （2-3）式中：-矿井可采储量，万；-保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万；-带区采出率，厚煤层不小于0.75，中厚煤层不小于0.8，薄煤层不小于0.85。则矿井设计可采储量为： 3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度3.1 矿井的年产量根据本矿区的煤层赋存状况及本井田的储量，确定本矿井的年生产量为240万吨，3.2

30、 矿井的一般工作制度根据煤炭工业设计规范相关规定，矿井设计年工作日为300天；根据本矿的煤层状况、年产量、工人的技术水平和管理者管理水平，本矿采用“四六制”作业、三采一准制度，即每班每日工作6小时，三个采煤班，一个准备班；每昼夜的井提升时间为16小时。3.3 矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量、设计生产能力和矿井服务年限三者之间的关系为： （3-1）式中：矿井服务年限， ；矿井可采储量，；设计生产能力，；矿井储量备用系数，取1.3.则矿井服务年限：矿井服务年限符合井型并且符合设计规范。4 井田开拓4.1 井筒形式及井筒位置的确定4.1.1 井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐

31、、斜井、立井；一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形及埋藏条件限制，要求地形条件合适，即在煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比，井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资低；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比较简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力小，

32、提升深度有限；通风路线长，阻力大，管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层，施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需要风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利，当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点：立井井筒施工技术复杂，需要设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角小，平均为，为近水平煤层；但表土层

33、有流沙层；水文地质情况比较复杂；井筒需要特殊法施工，因此本矿井采用立井开拓。由于本矿属高瓦斯矿井，除主副井外还要设置风井，共三个。（井筒参数见表4-1）表4-1井筒参数井筒名称用途井筒长度/提升方法断面尺寸直径/净断面积/主井提升煤炭250箕斗提升5.019.63副井进风、进人、运料排矸220罐笼提升6.533.18风井回风兼作安全出口2006.028.274.1.2 井筒位置及形式的确定1）井筒位置的确定原则：a) 井筒沿井田走向的位置应在井田中央，当井田储量不均匀分布时，应在储量分布的中央，以次形成两翼储量比较均衡的双翼井田。应该避免井筒偏于一侧造成单翼开采的不利局面。 b) 井筒设在井田

34、中央时，可以使沿井田走向运输工作量小，而井田偏于一侧的相应井下运输工作量比前者要大。c) 井筒设在井田中央时，两翼分配产量比较均衡，两翼开采结束的时间比较接近。d) 井筒设在井田中央时，两翼风量分配比较均衡，通风线路短，通风阻力小经技术和经济比较，本矿井采用中央并列式通风。2）井筒形式的确定a）主井主井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径，净断面积，基岩段毛断面积，表土段毛断面积。井筒内装备一对9的箕斗，井壁混凝土壁厚。此外，还布置有检修道，动力电缆，照明电缆，通迅信号电缆，人行台阶等设施。主井断面如图4-1，主要参数见表4-2。图4-1主井井筒断面图表4-2主井井筒特征表井型 提升容器一对9箕

35、斗井筒直径井深净断面积井筒支护混凝土井壁厚表土段井壁厚基岩段毛断面积表土段毛断面积b）副井副井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为，净断面积，井筒内装备一对1.0双层四车加宽多绳罐笼，井壁采用混凝土支护方式，井筒主要用于提料、运人、提升设备，矸石等。采用金属罐道梁，型钢组合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井内除装备罐笼外，还设有梯子间作为安全出口，并设有管子道，电缆道。副井井筒断面如图4-2所示，主要参数见表4-3。图4-2副井井筒断面图表4-3副井井筒特征表井型提升容器一对1t双层四车加宽多绳罐笼井筒直径井深净断面积 井筒支护混凝土井壁厚表土段井壁厚基岩段毛断面积 表土段毛断面积

36、c）风井风井采用立井型式，圆形断面，净直径为，净断面积为，风井布置在工业广场内，不需要留单独的保护煤柱。井筒采用混凝土支护，井壁厚度。风井井筒断面如图4-8所示，主要参数见表4-10。 图4-3风井井筒断面图表4-4风井井筒特征表井型井筒直径井深净断面积基岩段毛断面积表土段毛断面积 根据后面通风设计部分的风速验算，各井筒风速均符合煤炭工业设计规范和煤矿安全规程的规定。4.2开采水平的设计4.2.1水平储量及水平服务年限井田主采煤层为4号煤层，其它煤层均不可采。4号煤层厚度为，煤层倾角小，平均，为近水平煤层，故设计为立井单水平开采。一水平标高，可采储量为。主要开采方式为带区式开采，服务年限。4.

37、2.2主要开拓巷道4号煤层平均厚度为，赋存稳定，底板起伏不是很大，为近水平煤层，煤层厚度变化不大，煤质硬度中等。矿井轨道大巷、运输大巷布置均布置在岩石中，大巷间距。由于矿井瓦斯涌出量大，为满足回风需要，在岩石中再布置一条回风大巷。轨道大巷，运输大巷和回风大巷，共三条岩石大巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，轨道大巷、运输大巷沿底板掘进，回风大巷沿煤层顶板掘进。大巷位于井田中央，沿等高线方向布置，局部半煤岩及岩巷，运输大巷巷道坡度随煤层而起伏，一般 ，轨道大巷巷道水平掘进坡度为千分之三到千分之五，便于排水。各大巷的断面形式、特征及所需工程量见图4-4，表4-5，表4-6； 图4-5，表4-7

38、，表4-8； 图4-6。4.2.3井底车场及硐室矿井为立井开拓，煤炭由箕斗运至地面；物料经副立井运至井底车场，在井底车场换装，由电机车运到带区或带区。1）井底车场的形式和布置方式井底车场是连接矿井井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称。它联系着井筒提升和井下运输两大生产环节，为提煤、提矸石、下料、通风、排水、 供电和升降人员等各项工作服务，是井下运输的总枢纽。根据煤炭工业设计规范要求:井底车场布置形式应根据大巷运输方式，通过车场的货载量、井筒提升方式、井筒与主要运输大巷的相互位置，地面生产系统布置和井底车场巷道及主要硐室所处的围岩条件等因素，经技术经济比较确定，并符合下列规定：（1）大巷

39、采用底卸式矿车运输时，宜采用折返式车场。（2）当井底煤炭和辅助运输分别采用底卸式矿车运输时，宜采用折返式的车场。（3）当大巷采用带式输送机运煤，辅助运输采用无轨系统时，宜采用折返式或折返式与环形相结合形式的车场；若辅助运输采用有轨系统，则宜采用环形形式的车场。（4）采用综合开拓方式的新建矿井或扩建矿井，井下采用多种运输方式运输时，应结合具体条件，经方案比较后确定。根据矿井开拓方式，立井和大巷的相对位置关系，确定为折返梭式井底车场（图4-7），副井、井底车场铺轨以矿车辅助运输，大巷辅助运输为电机车。2）空重车线长度对于采用固定式矿车作为辅助运输的大中型矿井，空、重车线的长度应为列车长。辅助运输采

40、用型1.0吨固定厢式矿车运输，其尺寸为。电机车选用蓄电池电机车。每列车14节车厢。空、重车线的长度应不小于33。副井提升矸石，运输材料，为使其长度留有调整的余地，并考虑出矸工作不均匀、不连续，故空、重车线一般不小于1.5列煤车长度。这就要求井底车场空、重车线的长度应不小于1.5，即48.93。所选车场的空车线的长度L副空，所选车场的重车线的长度L副重，符合要求。3）调车方式井底车场内设 2 台架线式机车（轨道），车场内的材料设备、集装箱平板车由架线机车牵引，重车顶入卸载站，机车返回井底车场存车线。大巷来的机车直接倒入卸载站然后运走。两翼大巷驶入井底车场的电机人车在存车场存放，该处同时作为上、下

41、井人员换乘点。4）硐室井底硐室主要有：井底煤仓、主变电所、主排水泵房、消防材料库、井底清理斜巷、水仓、调度室、等候室、急救室、机头硐室、联络巷等。井底煤仓主井井底煤仓为一垂直断面煤仓，坐落于井底车场胶带运输斜巷与主井之间，煤仓直径为，有效的装煤高度为，经计算煤仓容量为，工作面的最大出煤能力为，主井运输能力为，两者之差为，故主井井底煤仓的设置有利于主井运输能力的缓解。水仓布置及清理水仓布置在井底车场空重车线的一侧，矿井正常涌水量为，最大涌水量为，所需水仓的容量为：根据水仓的布置要求，水仓的容量为： （4-1）式中：水仓容量，； 水仓有效断面，； 水仓长度，。则： 由以上计算可知：，因此，设计的水

42、仓容量满足要求。井底车场巷道及硐室，除煤仓、装卸载硐室等采用现浇混凝土支护外，其余的都采用锚喷支护，遇到围岩破碎的地方加金属网支护图4-4皮带运输大巷表4-5运输大巷巷道特征表围岩类别断面面积/设计掘进尺寸喷射厚度/净周长/净掘进宽度/高度/岩19.821.6530049001501740锚杆锚固形式外露长度/排列方式排间距/长度/直径/顶帮顶帮顶帮树脂50交错240020002018表4-6 运输大巷每米工程量及材料消耗量围岩类别计算掘进工程量/材料消耗量水沟长度/锚杆数量喷射材料/金属网/药卷数量金属网/片巷道墙角顶两帮岩19.81521.60.3611.257.51.813.6434.6

43、851图4-5 轨道运输大巷表4-7 辅助运输大巷巷道特征表围岩类别断面面积/设计掘进尺寸喷射厚度/净周长/净掘进宽度/高度/岩15.517.64800420010015.0锚杆形式外露长度/排列方式排间距/长度/直径/顶帮顶帮顶帮树脂100交错210021001616表4-8 辅助运输大巷每米工程量及材料消耗量围岩类别计算掘进工程量/材料消耗量水沟长度/锚杆数量喷射材料/金属网/ 药卷数量粉刷面积/ 巷道墙角岩17.60.0216.81.128.355.410.41图4-6回风大巷1-主井，2-副井，3-井底煤仓，4-回风大巷，5-运输大巷，6-轨道大巷，7-水仓图4-7井底车场示意图4.2

44、.4开拓系统综述1）开拓系统本矿井设计的开拓系统可以概括为立井单水平水集中大巷式开拓。2）通风系统本设计井田的通风系统采用中央并列式，其通风线路为：副井轨道大巷进风行人斜巷带区运输斜巷工作面带区回风斜巷回风大巷风井。3）运煤系统回采工作面带区运输斜巷运输大巷井底煤仓主井地面。4）运料系统副井轨道大巷运料石门轨道中巷运料斜巷带区回风斜巷工作面。5）排矸线路 掘进工作面带区回风斜巷运料斜巷轨道大巷副井。6） 排水线路回采工作面带区回风斜巷运料斜巷轨道大巷井底车场水仓水泵房副井排水管路地面7)灭火系统本设计矿井各煤层均存在自燃发火倾向，发火期一般为个月，为了预防煤层自燃发火，因本带区采用俯采，不能采

45、用灌浆防火，因灌浆水会涌入工作面，影响工作面的生产，故采用阻化剂和惰性气体或氮气、均压措施等防火。8)瓦斯抽放系统本井田瓦斯相对涌出量为，属高瓦斯矿井，为了预防瓦斯事故，确保矿井安全，必须进行预抽放瓦斯，降低瓦斯浓度，本矿井采用瓦斯道与钻孔抽放相结合方式进行抽放，同时必须采取预防突出措施。9)移交生产时井巷开凿位置首先向地下开掘主、副井筒，掘至米水平后，开掘部分井底车场及大巷，同时掘回风道，到井田东部再开掘斜巷与东风井打形成通风系统，形成通风系统后，再回头掘进初始未掘出的车场硐室及线路。4.3 带区划分及开采顺序4.3.1 带区形式及尺寸的确定本着尽量利用特殊条件和自然地质构造划分带区的原则，

46、考虑到设计范围内的断层大且走向发育，倾向上布置受到限制，因此充分利用断层划分带区，以断层、工业广场煤柱线为带区的边界。这样，带区边界为主和一部分煤柱，工业广场煤柱共用，既减少了煤柱损失，又避免了采空区内出现较大的断层给开采带来的困难。根据煤层的赋存条件，该井田为近水平煤层，倾角在左右，可以采用盘区式准备和带区式准备，但与盘区式准备相比，带区式准备有下列优点：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）倾斜长壁工作面的回采巷道可以沿煤层掘进，可以保护固定方式，故可以使工作面保持长，对于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，系

47、统简单。5）对某些地质条件的适应性强，如断层、顶板淋水、采空区注浆防水、瓦斯含量高等。根据现有情况，可将井田划分为四个带区。(见表：4-9)表：4-9 带区划分表带区带区面积（）可采储量()生产能力（）服务年限()北一381.91416224017.3北二355.90384124016.0南一351.44372024015.5南二311.57315824013.2以上计算所得结果均为平均值。4.3.2 带区划分的合理性 参照国家目前开采技术条件，可知以上各工作面的选取是合理的，适合于近水平中厚煤层、回采工艺为综采的情况。下面从技术、经济因素的角度来分析以上各条带尺寸选择及划分的合理性：1）技术

48、因素带区生产时，斜巷内铺设胶带运输机，根据我国目前运输机生产现状，胶带机其长度在之间，考虑到带区实际斜长，可用两台胶带机搭接，这样可解决工作面推进长度过长的问题，即解决了条带斜巷的运输问题。随着通风技术的发展，现阶段独头掘进的距离可达3000多米，因此通风问题对带区倾斜长度的大小没有限制。带区变电所设在轨道大巷附近，考虑到带区斜长过大将使供电距离增大，电压降升高，势必影响到工作面机电设备的启动，因而结合实际情况，把变电所布置在带区中央，以解决供电问题。2）经济因素目前，根据我国采煤机械化发展现状及采煤方法的使用情况，结合本设计矿井的地质构造因素，带区倾斜长度的划分是比较合理的。不仅有利于工作面

49、的持续推进，减少工作面的搬家次数，也有利于工作面及带区的正常接替，而且开采时采用沿空留巷，减少了煤柱损失，增加了可采储量及服务年限，利于集中生产，从经济上考虑其优越性是明显的。4.3.3 开采顺序在煤矿开采过程中，煤层与各回采工作面有计划按一定顺序组织开采，才能保证整个井田的均衡生产与正常接替，因此矿井开采顺序的确定对矿井开采至关重要。对于单一及中厚煤层，沿倾斜推进分为仰斜和俯斜开采两种。 条带内沿倾斜方向的推进方向可分为前进式与后退式两种。前进式是回采工作面向远离大巷方向推进，运输斜巷及回风斜巷在回采工作面之后采空区中维护，这种工作面推进方式有投产快、出煤早的优点，但巷道维护困难，漏风量大，

50、因此这种方式只在顶板岩石坚硬，地质变化很小，无自燃发火倾向的薄煤层中才考虑使用，本设计井田采用后退式回采，即回采工作面由条带边界向大巷方向推进，以保证条带运输斜巷及回风斜巷具有良好的维护条件，避免了严重漏风，更有利于预防煤层的自燃发火。5带区巷道布置5.1 煤层地质特征5.1.1 带区位置设计首采带区（北一带区）位于井田中部偏东部，岩石大巷西南部。5.1.2 带区煤层特征带区所采煤层为4号煤层，其煤层特征：黑色，亮煤为主，具有金属玻璃光泽，煤层平均厚度 ，煤层倾角平均。煤的容重 。带区平均瓦斯涌出量为，瓦斯涌出量较大，为高瓦斯矿井，有突出的危险。5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况煤层顶底板岩石

51、为粉砂岩，泥岩，细砂岩，中等稳定，煤层特征及顶底板岩性见煤层特征表：（表5-1） 表5-1煤层特征表煤层煤厚（）稳定程度顶底板岩性48.6中等稳定粉砂岩、粗砂岩5.1.4 水文地质带区内水文地质条件较简单，涌水来源主要为4号煤层上覆砂岩、粉砂岩等弱含水层裂隙水，和底板砂岩和石灰岩等强含水层，预计正常涌水量，最大涌水量为 。5.1.5 生产能力及服务年限本带区设计生产能力为，则带区服务年限为： （5-1）式中： 带区服务年限，； 带区生产能力，； 带区可采储量，；5.2 带区巷道布置及生产系统5.2.1 带区准备方式的确定本带区煤层赋存稳定，地质构造简单，倾角很小，属于近水平煤层，适用于倾斜长壁

52、采煤法，带区走向长度为1978米，倾斜长度平均为1092米，适用带区式准备方式。带区准备方式优点，不需要开掘上山，大巷掘出后便可以掘带区斜巷、开切眼和必要的硐室车场，因此巷道系统简单；运输系统环节少，费用低，系统简单，运输设备、数量和辅助人员少；工作面长度可保持等长，对综合机械化非常有利；受断层影响小；技术经济效果显著，国内实践表明，在工作面单产、巷道掘进率、采出率、劳动生产率和吨煤成本等几项指标方面，都有显著提高和改善。本设计矿井大巷布置在岩石中，辅助运输采用轨道，电机车牵引。5.2.2 带区巷道布置1）带区煤柱由后面第8章通风设计确定工作面采用副井进风，风井回风的布置方式，每个工作面共布置

53、两条斜巷，一侧布置一条，一条为进风巷（运输斜巷)；另一侧为回风巷。一般主、副井部分大巷贯通形成通风回路之后就可以布置回采巷道，但工作面产量大，瓦斯涌出量较大，前期采用中央并列式通风，中后期采用中央分裂列式通风，轨道大巷、运输大巷和回风大巷均布置在岩石中。2）区段要素设计带区北一带区位于大巷西北侧，走向长平均，倾向长平均。带区内划分12个区段，区段平均长 ，宽 ，工作面长，区段斜巷均为宽，高。3）开采顺序首采带区为北一带区，然后依次采北二带区，南一带区，南二带区。带区内采用下行式依次开采。带区内工作面采用一进一回 U 型通风系统，即：工作面两侧各布置一条巷道，一条运料斜巷，一条回风斜巷。4）带区运输带区内各分带的运输斜巷铺设的胶带输送机，煤炭经带区运煤斜巷、带区运煤斜巷和运输大巷直接到井底煤仓。带区内辅助运输采用轨道，电机车牵引，材料车从井底车场出来，经轨道大巷和运输斜巷到工作面。5.2.3 带区生产系统1）运煤系统煤由工作面刮板运输机 带区运输斜巷转载机、破碎机 带区运输斜巷胶带输送机 运输大巷井底煤仓 主井箕斗提升机 地面。1) 辅助运输系统工作面设备材料经副井罐笼运至井底车场，由轨道大巷运至运料斜巷巷，经无极绳绞车提至工作面。运输路线如下：地面 副井 -225m井底车场