平岗煤矿矿井通风设计

1、I 摘 要本设计矿区是平岗煤矿 33#、35#煤层的矿井通风设计。设计包括：矿区概述及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力及服务年限、井田开拓及基本巷道布置、矿井通风系统、矿井灾害防治和提高瓦斯抽放率的主要措施。本井田可采储量为 86.01Mt，设计生产能力为 1.20Mt/a，服务年限为55 年，矿井采用立井开拓，全矿井布置两个工作面。矿井采用走向长臂综合机械化采煤法。矿井通风方式为分区抽出式通风，采煤工作面为 U 型通风，上行通风。本设计完成了用风地点风量设计、巷道阻力计算，并完成了主要通风机选型。关键词关键词：开拓设计；通风设计；瓦斯抽放率。II AbstractTh

2、is design is Pinggang coal mining area 33, # 35 coal mine ventilation design. Design: f 86.01 Mt, design production capacity of 1.20 Mt / a, for 55 years of service, a mine and mine outlined geological features, and the realm of mine reserves, mine production capacity of the system and design and le

3、ngth of service, mine development and basic roadway layout, the mine ventilation system, mine disaster prevention and increase the main rate of gas drainage measures. The mine recoverable reserves o mine shaft development, the entire layout of two mine face. Mine use tilt the long arm of mechanizati

4、on all Comprehensive cross-loading mining. Mine ventilation for the district out of ventilation, coal face for the U-shaped ventilation, up ventilation. This completed the design of wind sites with air volume design, roadway resistance, and completed a major fan selection. Key words: pioneering desi

5、gn; ventilation design; gas drainage rate.III 目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 矿区概述及井田地质特征 .11.1 矿区概述.11.1.1 地理位置 .11.1.2 地形、地势及水文 .11.1.3 矿井气候条件 .21.1.4 矿区水、电、通讯、建筑材料供应 .21.1.5 矿区内煤矿分布及工农业生产等工业分布 .31.2 井田地质特征.31.2.1 煤系地层概述 .31.2.2 井田范围及勘探程度 .31.2.3 地质构造 .41.2.4 水文地质特征 .51.3 煤层特征.91.3.1 煤层情况 .111.3.2 煤层特征 .12

6、2 井田境界及储量 .142.1 井田境界.142.2 井田的工业储量.142.3 井田可采储量.152.3.1 井田储量的确定原则和主要依据 .152.3.2 可采储量的计算 .153 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限 .173.1 矿井工作制度.17IV 3.2 矿井设计生产能力及服务年限.174 井田的开拓及基本巷道布置 .204.1 矿井开拓.204.1.1 影响开拓方式的因素 .204.1.2 井筒开拓方式的选择 .204.1.3 井筒位置、数目及坐标的确定 .214.1.4 开采水平和阶段的划分原则 .224.1.5 水平的划分和水平标高的确定 .234.1.6 采区划分和布置

7、 .244.1.7 开拓系统综述 .254.2 矿井基本巷道.264.2.1 主井、副井及风井 .264.2.2 井底车场 .294.2.3 采区巷道和峒室 .394.2.4 主要巷道布置 .404.3 巷道布置、采煤方法和矿井运输、提升系统.464.3.1 巷道布置 .464.3.2 采煤方法和回采工艺.474.3.3 矿井运输系统.574.3.4 矿井提升系统主井提升.594.3.5 副井提升.605 矿井通风系统 .615.1 矿井通风系统的选择.615.1.1 选择矿井通风系统的原则 .615.1.2 矿井通风系统的选择.625.1.3 矿井通风方式的选择.655.1.4 采区通风系统

8、的选择 .675.2 矿井需风量的计算.725.2.1 风量计算的标准和原则 .72V 5.2.2 瓦斯涌出量的计算 .735.2.3 矿井风量计算.755.2.4 矿井总风量计算 .845.2.5 矿井总风量分配 .845.2.6 风量分配后的风速校核 .855.3 矿井通风阻力的计算.875.3.1 摩擦阻力计算 .875.3.2 摩擦阻力系数 a 的确定 .885.3.3 采煤工作面 a 的确定 .925.3.4 摩擦阻力的具体计算 .925.3.5 局部阻力的计算 .975.3.6 自然风压 .975.3.7 矿井通风总阻力 .1015.3.8 矿井等积孔 .1025.3.9 通风构筑

9、物 .1035.4 扇风机的选择.1075.4.1 选择原则及步骤 .1075.4.2 扇风机的选择 .1085.4.3 主扇工况点 .1095.5 电动机选型.1106 矿井瓦斯防治 .1136.1 矿井瓦斯的性质.1136.2 矿井瓦斯的来源.1166.3 矿井瓦斯涌出.1186.4 瓦斯防治措施.1196.5 矿井瓦斯防治的重点.1216.6 瓦斯爆炸事故发生后的处理措施.1217 矿井火灾防治 .1237.1 矿井煤层自燃及其预防措施.123VI 7.2 矿井外因火灾一般防治措施.1267.3 矿井内因火灾一般防治措施.1288 矿井防尘 .1318.1 矿尘的性质.1318.1.1

10、矿尘的概念 .1318.1.2 表示矿尘量大小的参数 .1318.2 矿尘的危害.1328.3 尘肺病.1328.3.1 尘肺病的分类 .1328.3.2 影响煤尘尘肺病发生的因素 .1338.3.3 煤尘状况及防治措施 .1359 其它灾害防治 .1379.1 矿井水灾防治.1379.2 顶板灾害防治措施.1389.3 矿井热害防治.140专题：煤与瓦斯的突出机理及预测 .142致谢 .145参考文献 .146附录 1.147附录 2.151毕业设计（论文）1 1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置平岗煤矿位于鸡西煤田南部含煤条带边缘，距鸡西火车站 27km。行政区隶

11、属于鸡西市梨树区。井田地理坐标为：东经：13043301304345北纬：450600451030矿区内有鸡图公路经过，煤矿铁路专用线与国铁梨树镇火车站相连，交通方便。见图 1-11.1.2 地形、地势及水文平岗矿区地形呈丘陵起伏，煤层倾斜方向与地形倾向一致，属于鸡西盆地，鸡西盆地是在晚侏罗纪发展形成的内陆含煤盆地，沉积在太古界地毕业设计（论文）2 层之上，由于受古地理及密山敦化大断裂的控制，盆地呈现近似东西的南北两个条带分布。矿区地表最大标高 150m，最低标高 0m，地形高差 150m 左右。风山河及它的三条支流流经矿区东部，自北向南流经穆棱组露头西侧，河流落差大、切割深，河床两侧有 50

12、200m 宽的山间谷地。1.1.3 矿井气候条件平岗矿区为中温带大陆性气候，11 月中旬至次年 4 月中旬为结冰期，表土冻层厚度一般在 1.52.0m，最高气温在 78 月份，最高气温 38.0 摄氏度，最低气温在 12 月份，最低气温-39.2 摄氏度，年平均气温 3-3.5 摄氏度，年平均降水量 600mm，雨季多集中在 7-8 月份，最大风级 7-8 级，风向以西北风为主风力一般 2-3 级，平均风速 3.6m/s。1.1.4 矿区水、电、通讯、建筑材料供应矿区水源情况：风山河及它的三条支流，流经矿区东部，自北向经穆棱组露头西侧，所以本矿区的主要水来源取自风山河及它的支流。矿区电源情况：

13、矿井供电特高变电所设在工业广场，分东西部供电。东部由特高变电所直接入井到井下中央变电所。特高变电所容量12500KVA，入井电缆 6 千伏，井下低压电压源为 1140 伏或 660 伏。矿区通讯情况：在平岗矿办公楼调度室内设一部国产 KTJ3型数字程控调度电话交换机，容量为 64 门。该交换机集行政、调度功能于一体，并具有 ISDN 功能，负责平岗矿井上行政，井上、井下调度用户之间的通信联络及数据传输。该交换机与矿务局行政交换机采用环路中继，中继线路利用现有的平岗毕业设计（论文）3 矿至矿务局通信线路。平岗矿井井下设调度电话分机 28 部，井下调度电话分机选用 HAK-1 本安型电话机。调度交

14、换机内设安全栅。本区建筑材料：在井田的东南方向距离工业广场很近，矿区的大部分建筑材料由那里供应。主要有毛料石，白石灰，水泥。1.1.5 矿区内煤矿分布及工农业生产等工业分布井田内无其他工业企业和小煤矿生产。1.2 井田地质特征1.2.1 煤系地层概述平岗矿区煤系地层为早白垩系鸡西群城子河含煤组和穆棱含煤组，城子河含煤组位于煤系地层的下部。本矿区为全隐蔽区。区内地层系统简单，发育有元古界麻山群、古生界泥盆系中统、中生界侏罗系上统、新生界第三系上新统和第四系。其中侏罗系上绕（鸡西群）最大地层厚度大于 2400m。1.2.2 井田范围及勘探程度井田范围：井田范围可以由六个坐标拐点表示，坐标依次为：X

15、14999850 Y1404400X25000900 Y2406600X35002500 Y3406950X45005000 Y4406400X55005000 Y5405250X64003950 Y6403900毕业设计（论文）4 井田走向长 5.85km，倾斜长 3.44km，井田面积 20.5km2。勘探程度：现平岗矿区的地质勘探程度为精查，但对深部层组煤层的控制钻孔数量少，深部层组的控制程度较差，对深部层组应进行补充勘探。井田经过了普查、精查和详查，查明了影响井田划分的构造和矿井所采煤层的发育情况，经勘探煤层对比清楚，对媒质、煤层特征及开采条件均基本查明，资源可靠，开采条件好，具备矿井

16、设计和建设的条件。1.2.3 地质构造1.地层井田内地层有元古界麻山群、古生界泥盆系、中生界侏罗系、新生界第三系和第四系。2.构造本井田内以弧形断裂为主，并由此而派生两组褶曲构造。井田内地层走向近南北，倾角一般为 718，局部地段由于断裂影响形成急倾斜带。（1） 断裂构造井田内断层按走向可分为三组，共有断层 16 条，断层多为压扭性断裂，导水性差。（2） 褶皱井田内主要褶皱有 F4 断层牵引褶曲和 F1 断层派生褶曲两组。由 F4 断层两盘相互扭动产生。断层北侧为背斜，南侧为向斜。F7 派生褶曲位于 F7断层东段的北侧，属 F9 派生构造，轴向北东 60，向南西倾伏，延展甚短。毕业设计（论文）

17、5 （3）.岩浆岩井田内岩浆岩活动微弱，无大的侵入岩体和喷出岩，仅于钻孔中见有厚度不大的浅层侵入岩体，岩性为辉长，呈岩脉侵入于煤系下部层位的裂隙中，对煤层无影响。1.2.4 水文地质特征1 含水层井田内含水层可分为：第 1 系含水层：全区广泛分布，直接覆盖于第三系或煤系（天窗处）地层之上，由各粒级的砂、砾砂和砾石等组成。由南向北逐渐增厚，厚度120150m。根据第四系地层的划分，又分为上部含水层和下部含水层。上部含水层：全区发育，厚度 100110m，上部以中，粗砂及砾砂等组成，含水性和透水性好，单位涌水量 3.833L/sm，渗透系数 10.134m/d，是本区间接主要含水层。下部以细砂和中

18、砂为主，粗、砾砂次之。单位涌水量 0.5440.593L/sm，渗透系数 1.2731.569m/d，均为孔隙承压水。下部含水层：以细砂、砾砂组成，厚度 2040m，含泥质较多。单位涌水量 0.1070.554L/sm，渗透系数 0.5222.839m/d，该层局部与上部含水层有水力联系，在天窗处补给煤系风化裂隙含水带。煤系裂隙含水带：根据裂隙发育程度，埋藏深度、含水性、透水性等因素，可分为风化裂隙含水带、亚风化裂隙含水带和弱裂隙含水带。风化裂隙含水带：岩性为粉砂和细、中砂岩为主，厚度 60120m，单位涌水量一般为 0.0180.315L/sm。天窗部位风化裂隙含水带富水性强，毕业设计（论文

19、）6 单位涌水量最大为 1.141L/sm。亚风化裂隙含水带：位于风化裂隙含水带之下，厚度 100m，裂隙不发育，单位涌水量 0.00280.0398L/sm，渗透系数 0.0040.0291m/d。弱风化裂隙含水带：位于亚风化裂隙含水带之下，裂隙不发育，仅局部受构造影响，裂隙含水，但很微弱。表 1-1 各煤层特征表厚度（m）层间距（m）夹矸顶底板主要岩性最小最大最小最大层数名称平均平 均厚度（m）结构稳定性可采性顶板底板平均容重（t/m3）储量（Mt）0.701.191390.432447350.040.10较复杂稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.31-0.701.8813120.25153

20、5270.100.30复 杂较稳定不可采粉砂岩粉砂岩细砂岩1.33-毕业设计（论文）7 0.702.4312162.102048400.050.20较简单较稳定大部可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.3549.3350.703.1112180.471630200.100.25较复杂不稳定不可采粉砂岩粉砂岩细砂岩1.35-0.702.4012200.4302040.100.30较复杂较稳定不可采粉砂岩中砂岩粉砂岩1.37-0.701.6815220.1501680.100.65复 杂稳 定不可采粉砂岩粉砂岩1.38-0.700.84230.47103015简 单稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.34-24

21、0.701.40206045简 单稳 定不可采粉砂岩粉砂岩1.31-毕业设计（论文）8 0.50中细砂岩细砂岩0.701.4512260.361201701500.050.20较简单稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩细砂岩1.35-2 断层带的富水性和导水性井田内断裂发育，以压扭性断裂为主，压扭性断裂导水性和富水性很微弱。张性断层两侧裂隙发育，富水性较强、导水性较好。因此，在开采过程中应注意防止透水。3 隔水层井田内主要有第四系上部隔水层、下部隔水层和第三系隔水层。第四系上部隔水层一般为 810m；下部隔水层为 816m，埋深 100130m，两隔水层均为亚粘土和粘土层，具有良好的隔水性能。第三系

22、隔水层为泥岩和粉砂岩等，泥质半胶结，埋藏深度 120290m，厚度 10120m，从东向西逐渐增厚。井田内在 812 勘察线间出现第三系缺失块段，形成“天窗”。4 天窗本井田“天窗”分布于 86 勘察线的煤层露头部位，分布范围较大，而且下伏有 926 号煤层露头。 “天窗”范围内，第四系和煤系的富水性好、透水性强。据水 11 号抽水孔，煤系风化裂隙含水带单位涌水量 1.141L/sm，渗透系数为 2.857m/d，又有 F18 等几条正断层通过“天窗”，使水文地质条件变得复杂。因此，在“天窗”范围内开采时应特别慎重。毕业设计（论文）9 5 井田水文地质类型本含煤地层主要岩性由各种粒级的砂岩组成

23、。直接充水含水层，以裂隙含水为主，为裂隙充水矿床。田煤系上覆有巨厚第四系和第三系，煤层位于当地侵蚀基准面以下，地表水位与煤系风化裂隙含水带水力联系微弱。煤系风化裂隙含水带宿水性变化较大，煤系外围岩层透水性很微弱。排泄条件良好。第四系与煤系风化裂隙含水带之间有第三系隔水层，隔水性能良好。唯有“天窗”部位第四系下部含水层与煤系风化裂隙含水带有水力联系，补给较好，但第四系下部含水层含水性及透水性较弱。综上所述，本井田水文地质条件类型根据直接充水含水后的富水性和补给条件，以及单位涌水量的大小来划分，属以中等条件为主的裂隙充水矿床。6 预计矿井涌水量根据地质报告提供的涌水量数据，设计预计矿井先期开采地段

24、内正常涌水量为 462m3/h，最大涌水量为 721m3/h。1.3 煤层特征本井田具有经济价值的可采煤层均集中于侏罗系鸡西群，该含煤组地层总厚度为 17m，含煤 13 余层，煤层平均总厚 0.4m，其中大部分为不可采煤层。可采煤层为 16 层共 2 个煤层。煤层平均总厚 2.1m，倾角一般为718。井田内各煤层，按其在纵向剖面的分布规律及组合特征，可分为上、中、下三个煤层群。井田内煤层属稳定不稳定，结构简单复杂，一般含 12 层夹矸，局部达 34 层，各煤层特征详见表 1-2。毕业设计（论文）10 表 1-2 各煤层特征表厚度（m）层间距（m）夹矸顶底板主要岩性最小最大最小最大层数名称平均平

25、 均厚度（m）结构稳定性可采性顶板底板平均容重（t/m3）储量（Mt）0.701.191390.432447350.040.10较复杂稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.31-0.701.8813120.251535270.100.30复 杂较稳定不可采粉砂岩粉砂岩细砂岩1.33-0.702.4312162.102048400.050.20较简单较稳定大部可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.3549.335180.703.1116302012较复杂不稳定不可采粉砂岩粉砂岩细砂1.35-毕业设计（论文）11 0.470.100.25岩0.702.4012200.4302040.100.30较复杂较稳定不可采

26、粉砂岩中砂岩粉砂岩1.37-0.701.6815220.1501680.100.65复 杂稳 定不可采粉砂岩粉砂岩1.38-0.700.84230.47103015简 单稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.34-0.701.40240.50206045简 单稳 定不可采粉砂岩中细砂岩粉砂岩细砂岩1.31-0.701.4512260.361201701500.050.20较简单稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩细砂岩1.35-毕业设计（论文）12 1.3.1 煤层情况33#层、35#层煤层采用分别开采。33#煤：是可采煤层。厚度变化不大，2.02.5m，平均厚度 2.2m，结构简单，本井田首先开采 2

27、3# 煤层，煤层倾角一般在 68,属缓斜煤层。35#煤：是可采煤层。厚度变化不大，1.92.4m，平均厚度 2.1m，结构简单，本井田次采开采 32# 煤层，煤层倾角一般在 57,属缓斜煤层。1.3.2 煤层特征本设计根据实际情况只针对平岗井田的 33、35煤层进行矿井开拓与通风系统的初步设计。（1）顶、底板情况：33#直接顶板：大煤煤层顶板为深灰色粉砂岩，含丰富科达木化石，厚度 47m，f=34，回采工作面顶板管理一般采用全部垮落法。33#老顶：细砂岩，浅灰-深灰色，水平层理为主，成分主要为石英，也有少量云母和暗色矿物，据镜下定名为凝灰质砂岩，局部变为砂质胶结的中粒砂岩夹粉砂岩薄层。厚度 6

28、10m，f=57。33#直接底板：深灰色粉砂岩，具水平和断续水平层理，夹浅灰色细砂岩条带和透镜体。层面上有较多的炭屑和炭化植物化石碎片，局部含泥质较高，厚度 46m，f=68。35#直接顶板：性脆致密，具贝壳状断口，深灰色厚度不稳定，局部为伪顶，破碎易冒落厚度 24m，f=34，回采工作面顶板管理一般采用全毕业设计（论文）13 部垮落法。35#直接底板：灰白色，致密较坚硬，近于粉砂岩（2）煤质1）煤质33#、35#煤的牌号为焦煤和气煤，以焦煤为主，气煤次之，煤层煤质较好，低硫、中灰、热稳定性好。2）原煤灰分 各煤层原煤灰分一般在 2025%之间，属中等灰分煤。3）硫分 2#煤含硫最低为 0.4

29、7% ，属特低硫煤。煤层主要指标表 1-3（3）煤层瓦斯赋存及分布情况 平岗煤矿为高瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量 43.2m3/min，相对瓦斯涌出量 19.1m3/t，煤尘爆炸指数为 49.27%，由于理疏漏发生两瓦斯爆炸，其中一起煤尘参与爆炸。本矿各层经实践和化验无自燃发生火倾向性，无煤尘瓦斯突出危险性。工业牌号用途硬度灰分挥发分硫 分发热量含矸23 号1/3JM动力或民用f =12090.475 3 0 01 %32 号1/3JM动力或民用f =12591.915 5 0 02 %35 号1/3JM动力或民用f =12391.5052003%毕业设计（论文）14 2 井田境界及储量2.1 井

30、田境界平岗矿矿区范围由 6 个坐标拐点控制X14999850 Y1404400X25000900 Y2406600X35002500 Y3406950X45005000 Y4406400X55005000 Y5405250X64003950 Y6403900上至+150m 标高，下至-300m 标高。井田走向长 5.85km，倾斜长3.44km，井田面积 20.5km2。2.2 井田的工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前及可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般及列入平衡表内的A+B+C 级储量

31、，不包括作为远景的 D 级储量。本井田经过了普查、精查和详查，纵横方向勘探线共计 15 条，钻孔累计 120 个，对井田内煤层赋存情况、断层发育、分布情况控制精度较高。本井田的储量是按块段结合等高线法计算的，其中的块段主要是以等毕业设计（论文）15 高线、境界线、级别线、地质剖面线划分的。2.3 井田可采储量2.3.1 井田储量的确定原则和主要依据以(83)煤生字第 1275 号文件颁发的生产矿井储量管理规定中第二章第一节第八条“确定各级储量条件中的有关规定要求”及采矿工程设计手册第七章有关的原则作为确定各级储量的主要依据。2.3.2 可采储量的计算矿井可采储量（Z）是矿井设计的可以采出的储量

32、，故Z=（Zc-P）C （2-1）式中 P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量；C采区采出率，厚煤层不低于 0.75；中煤层不低于 0.8；薄煤层不低于 0.85；地方小煤矿不低于 0.7。新井设计时可按上述数据选取。开采损失：厚煤层 25%，中厚煤层 20%，薄煤层 15%。按以上公式计算，扣除煤柱损失及开采损失等计算出该矿区的可采储量为 86.0156Mt。其中：第一水平（300）为 31.20Mt。第二水平（400）为 54.80Mt。矿井可采储量详见表 21 表毕业设计（论文）16 21 矿井可采储量汇总表A+B+C煤柱损失A+BCEh/h其它开采损失

33、可采储量第一水平19.75620.140.58040.31257.803231.2108第二水平25.42712.5830.53350.77913.89254.8048合计40.28970.9811.1391.37621.54186.0198毕业设计（论文）17 3 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限3.1 矿井工作制度按照设计规范规定 ，参考关于煤矿设计规范中若干条文的说明确定：矿井年工作日数 330 天，每昼夜工作采用“三、八”工作制，即三班作业，两采一修，每班八小时，同时实行随机检修的工作制度，日提升16 小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限1 矿井设计生产能力矿井生产能力是煤矿生

34、产建设的重要指标，在一定程度上中和反映了矿井生产技术面貌，是井田开拓的一个主要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井生产能力是与井田划分紧密联系并相互适应的。是矿区总体设计应解决的重要原则问题。矿井生产能力主要是根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。对于具体的矿井，应根据国家需要，结合该矿地质和技术条件，开拓、准备和通风方式，以及机械化水平等因素，在保证生产安全、技术经济合理的条件下，综合计算开采能力和各生产环节所能保证的能力，并根据矿井储量，验算矿井和水平服务年限是否能够达到规定要求。(1)开采能力即按矿井开采条件所能保证的原煤生产能力，主要是

35、同时正常生产的采区生产能力的总和。（2）各生产环节的能力主要是提升、运输和通风能力，巷和井底车场毕业设计（论文）18 通过能力。（3）储量能力（4）安全生产条件主要是指瓦斯、通风、水文地质等因素的影响。本矿生产能力的确定如下：1）根据煤炭储量确定：本区是处在非缺煤地区，矿井生产能力过小，将使大量煤炭资源积后地下不能采出。不符合现在能源所要求。根据规定：（a）取 60a 计算，计算出矿井能力，影响矿井开采强度，影响了矿井开采的技术经济效果。（b）取 40a 计算，计算出矿井的设计能力过大，可能会造成矿井长期达不到设计产量，服务年限过短，矿井报废快。影响工业的协调发展。（c）根据储量，取服务年限中

36、间值 55a，确定平岗矿设计生产力1.20Mt/a。即：A=Z/（TK）=86.0198/（551.3）=1.20 Mt/a式中：K=1.32）根据矿井的开采条件确定设计能力，综合了储量和开采条件考虑，可采煤层 2 层，煤层为缓倾斜的中厚煤层，两翼开采先投产一个采区，生产采区布置一个对拉工作面，确保矿井产量。3）根据技术装备水平确定本设计开采用目前现行的新设备，我们考虑到机械配套设备在自然因素的机械故障影响下，很难发挥最大效应，设计中考虑留有余地，生产环节，如提升，通风、运输等主要生产系统配备相应的配套设备。毕业设计（论文）19 4）根据平岗地区，瓦斯等作为低沼气矿井，矿井涌水量可能会增大，对

37、开采带来困难，需要采取与其相应的措施。2 矿井服务年限从以上四个方面，以储量为基础，开采能力关键，确定初采矿井设计能力为 1.20Mt/a。矿井服务年限：在划定的井田范围内，当矿井生产能力 A 一定时，可计算出矿井的设计服务年限 P：P=Z/(AK) （31）式中 P矿井服务年限Z矿井可采储量A矿井年产量K矿井储量备用系数，矿井设计一般取 1.3，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取 1.5，地方小煤矿可取 1.3T=8601.98/（1201.3）=55a一水平服务年限：T1= Z1/（AK）=31.21/(1.201.3)=20a二水平服务年限：T2= Z2/（AK）=54.80/(1.2

38、01.3)=35a毕业设计（论文）20 4 井田的开拓及基本巷道布置4.1 矿井开拓4.1.1 影响开拓方式的因素 井田开拓方式应根据矿井设计生产能力、地形地貌条件、井田地质条件、煤层赋存条件、开采技术条件、装备条件、地面外部条件等因素，通过多方案比较或系统优化后确定。 2根据采矿设计规范和井田的实际情况，经过全面考虑，确定影响该井田的开拓方式选择的主要因素包括以下几个方面：（1）平岗井田内地势比较平坦，井田煤层埋藏深度很大，上覆第四系冲积层较厚,含水层较多，因此不适宜选用平峒和斜井开拓的开拓方式。（2）本矿采深近 500m,斜井时井筒达几千米,造价昂贵,不合理。（3）本矿属于国有大中型矿井,

39、技术和经济都达到了国家的要求。（4）井口处于首采区并靠近水平大巷，井下开拓工程量少，井底车场与采区工作面车场直接相连，不但井巷投资少，而且井巷建设工期短；工业广场与村庄煤柱互相重合，减少了压煤量，对井巷布置有利。4.1.2 井筒开拓方式的选择确定开拓方式的主要依据：（一）根据已批准的设计文件毕业设计（论文）21 （二）根据煤层赋存条件（三）根据技术装备（四）根据投资多少和井型大小（五）根据经济效果采用立井开拓的条件一般为：（一）煤层赋存较深活冲积层较厚（二）水文复杂，井筒需要特殊方法施工（三）多水平开采的急倾斜煤层立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也

40、比较可靠。其优点如下：（1）能通过复杂的地质条件，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制。（2）井筒为圆形断面机构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线段，人员升降速度快。综合以上条件，本矿区采用立井开拓方式。由于本矿有两个水平，所以应该采取立井多水平上山式开拓。4.1.3 井筒位置、数目及坐标的确定本矿区以一对立井（主井及副井）一个风井进行开拓，装备三个井筒。主副井筒位置的确定：井筒位置牵涉到地面、井下一系列因素，原则性强，关系重大。具体选择的要求：毕业设计（论文）22 （一）对井下开擦合理的井筒位置。对井下开采有利的井筒位置应使井下工程量、井巷维护工作量较少，通风安全条件好，煤柱损

41、失少，有利于井下开采部署。（二）对掘进与维护有利的井筒位置。为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土具有较好的水文围岩和地质条件。（三）便于布置地面工业场地的井筒位置。为合理布置工业场地，在选择井筒位置时，应贯彻农业为基础的方针，充分利用荒山、坡地、劣地，尽可能不占良田或少占农田，不妨碍农田水利建设，避免拆迁村庄及河流改道，也不要占用重要文化古迹和园林。综合比较，本矿的合理井筒位置应选择在井田中部，主井与副井相距60m。其主副井口坐标分别为（40543、5003300） 、 （40548、5003350） 。风井位置的确定：风井位置除应考虑地面因素、地

42、下因素外，主要取决于矿井通风系统。考虑本矿区走向长度比较长，瓦斯涌出量比较大。所以选用分区式通风为宜。即主、副井位于井田中央，副井兼作进风井，回风井设在井田上部边界。4.1.4 开采水平和阶段的划分原则（1）要有合理的阶段斜长合理的阶段斜长是指采用合理的回采工艺及合理的工作面参数、采区巷道布置及生产系统、一定的采区设备条件下所能达到的阶段斜长。需要参考以下因素：毕业设计（论文）23 （2）煤的运输：开采倾斜的矿井，采用采区上下山设备时，采用传统的辅助运输系统时，上山不宜超过 1500m，下山不宜超过 1000m。用倾斜长壁开采时，阶段斜长可达 10001500m。（3）辅助运输：辅助运输采用绞

43、车时，由于井下的运输、安装不方便所以绞车的直径不大于 2m。开采近水平煤层或者采用倾斜长壁开采时的阶段可达 10001500m，可采用 23 段提升。（4）行人：对于没有人、车或者其它运人设备到工作面的矿井，阶段斜长过大使行人不方便。（5）要有合理的区段数目为保证采区正常的生产和接替，就需要有合理的区段数目，从另一方面反映了对阶段斜长的要求。要保证采区内工作面的正常接替，区段数目多一些比较有利，但是，区段斜长过大，对辅助运输和煤炭的运输以及行人等等都有不利的影响。所以，选择一个合理的阶段斜长是很重要的，目前，近水平煤层区段数目可取 410 个。（6）有利于采区的正常接替为保证矿井正常生产，一个

44、采区开始减产，另一个新采区投入生产。因此，一个采区的服务年限应大于另一采区的准备时间。阶段斜长大时，采区储量就大，服务年限越长，并且吨煤的开拓工程量也少。（7）要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量第一水平应该满足服务年限不少于 30 年。（8）水平高度在经济上有利从技术和经济的观点来看，技术上合理的水平垂高应能获得较好的经济效益，可以通过经济的比较方法选择有利的水平垂高。毕业设计（论文）24 4.1.5 水平的划分和水平标高的确定根据矿井井田斜长的大小、开采煤层的多少和煤层倾角的陡缓，该井田应该设立 2 个开采水平。在标高-250 处也就是第一层煤的煤层底板设立第一水平。在标高-350

45、处也就是第二层煤的煤层底板设计第二水平。水平标高是指该水平开采范围的垂高。若一个开采水平只开采一个上山阶段，阶段的垂高就是水平的标高。若一个水平开采上下单各一个阶段，水平的垂高就应是这两个阶段的总垂高。本矿区采取立井多水平上山式开拓，所以该水平标高的确定就是指上山阶段的垂高，即第一开采水平的标高是第一上山阶段的垂高，第一阶段垂高为 400m。第二开采水平的标高是第二上山阶段的垂高，第二阶段的垂高为 300m。4.1.6 采区划分和布置本井田主要以断层为界，采区划分的主要依据和原则 （1）回采工作面不逾越大断层构造带；（2）跨越各类永久煤柱；（3）尽量保证回采工作面合理走向长度，保证采煤工作面机

46、械化连续生产；（4）有条件的要优先考虑布置双翼采区，有利于减少采区准备巷道工程量。（5）采区内优先考虑近距离煤层联合布置，尽量避免分煤层单独布置。本井田一水平以上共划分 5 个采区，分别为一采区、二采区、三采区、毕业设计（论文）25 四采区、和五采区。二水平以上共划分 5 个采区，分别为南六采区、七采区、八采区、九采区、和十采区。4.1.7 开拓系统综述本井田为立井单水平分区上下山式开拓，矿井井型为 120 万吨。井底车场为卧式环行车场，运输大巷采用 5t 底卸式矿车，各采区运煤采用皮带机运输。各采区分别布置独立煤仓，井底建主煤仓，有利于煤炭缓冲，不至于因一处故障造成全线停产，有利于实现均衡各

47、地区生产。生产系统如下： （1）运煤系统工作面溜子转载机溜子道皮带运输巷采区皮带上下山采区煤仓5t 底卸式矿车井底煤仓主井地面（2）运料系统副井井底车场运输大巷采区轨道上下山采区上中下部车场各区段工作面运料巷工作面（3）排矸系统与运料系统线路反向，即：工作面各区段工作面运料巷采区上中下部车场采区轨道上下山运输大巷井底车场副井（4）通风系统新鲜风流副井井底车场运输大巷采区皮带、轨道上下山区段工作面溜子道工作面区段工作面运料回风巷（尾巷）采区回风上下山回风井（5）供电系统毕业设计（论文）26 高压电缆由地面 35kV 变电站副井井底中央变电所运输大巷采区变电所（及移动变电站）回采工作面、掘进工作面

48、、上下山运输机、绞车等处（6）压气和供水系统 掘进岩巷的凿岩机和锚杆打眼机所用的压缩空气，采掘工作面、平巷以及运输上山皮带机转载点所需的防尘喷雾用水，分别由地面压风泵房和地面贮水池（或井下小水泵）以专用管路送至各个需要的地点。4.2 矿井基本巷道4.2.1 主井、副井及风井（1）主井：主要特征见表4-1，剖面图如图4-1。表4-1 主井特征井型120万吨/年井筒直径6.5m井深455m提升容器16t箕斗一对井筒支护 混凝土壁厚400mm 喷混凝土50mm 罐道规格球扁钢组合罐道罐道梁规格槽钢(222b)组合罐道梁层间距4000mm（2）副井：主要特征见表 4-2，剖面图如图 4-2。表4-2

49、副井特征表毕业设计（论文）27 井型120万吨/年井筒直径6m井深580m提升容器 一对10吨双层四车罐笼（一宽一窄）。井筒支护混凝土井壁厚400mm 充填混凝土50mm终端载荷104间隙520mm罐道钢丝绳619-直径 40.5 mm 四角布置(四根)毕业设计（论文）28 图 4-1 主井剖面图毕业设计（论文）29 图 图 4-2 副井剖面图（3）风井的主要特征见表4-3，剖面图见图4-3。表4-3 井筒容许最大风速井筒名称容许最大风速/m/s无提升设备的风井15专为升降物料的井筒12升降人员和物料的风井8设有非封闭梯子间的井筒8修理井筒时8毕业设计（论文）30 图 4-3 风井剖面图4.2

50、.2 井底车场井底车场是连接井筒和井下主要巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉。因此，井底车场设计的是否合理，直接影响着矿井的安全和生产选择井底车场的原则：（1）车场的通过能力，应比矿井生产有 30以上的富裕系数，有增产的可能性；（2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（3）操作安全，符合有关规定规范要求；（4）井巷工程量小，建井投资少，便于维护，生产成本低；（5）施工方便，各井筒间、井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，毕业设计（论文）31 缩短建设时间。煤矿设计规范第 5.1.1 规定：井底车场的布置形式应根据地质条件、大巷运输的形式、运量、井筒

51、的提升方式、井筒与主要大巷的位置，以及地面生产系统等条件确定。井底车场巷道和主要硐室的位置，应选择在稳定坚硬的岩石中，并避开较大的断层、含水层、松软层、煤与瓦斯突出危险层。主要依据的资料：矿井设计生产能力及工作制度：本矿的设计年生产能力为 120 万吨，年工作日为 330 天，两班生产，一班准备，每日净提升时间为 16 小时；开拓方式：本矿采用立井、单水平、分区上下山开拓方式；井筒：本矿主井净直径 6.5m,装备一对 16 吨双箕斗；副井净直径8m，装备双层双车（1t）罐笼提升；各种硐室的有关资料；矿井沼气涌出量及通风系统井上、下生产系统；井底车场所处位置的地质、水文地质及矿井涌水量。主井井底

52、清理撤煤的矿车经副井提升，存放到专业的停车线上。综合以上材料和依据，本矿区最后确定选用卧式环形车场。水平大巷采用 5t 底卸式矿车，20 辆，运矸运料采用分别组成列车每列车由一台 10t 架线式电机车 22 辆 1.5t 矿车，大件材料车采用平车盘材料车。（2）井底煤仓断面为圆形，净直径为 6m，正式生产期再增加一个直径为 8m 的煤毕业设计（论文）32 仓。以满足生产接替的需要。煤仓总容量可达 2000m3。（3）主井井底撒煤清理硐室断面为圆拱型，净断面 2.0m2，净宽 1.5m，净高 1.5m。采用 3t 矿车，由耙斗装入矿车提升到井底车场，装入煤仓。（4）主排水系统硐室主排水系统硐室主

53、要由排水泵硐室、管子道和水仓组成。按卧式水泵的吸入方式不同，主排水硐室有吸入式和压入式。目前，一般采用卧式水泵吸入式的排水方式。布置在副井附近，见表 4-4、表 4-5。（5）主变电所主变电所由变电室、配电室及通道等组成。何水泵房一样布置在副井附近，建立联合布置硐室。见表 4-6。表 4-4 主排水系统峒室尺寸图示符号注释取值B峒室宽度4000mmb1水泵基础与吸水井一侧墙壁间距1000 mmb2水泵基础宽度1000 mmb3水泵基础与轨道一侧墙壁宽度1500 mmH峒室高度4100 mmh1水泵基础到峒室地面高度100 mmh2水泵高度1000 mm见图 4-5见图 4-6h3闸板阀高度10

54、0 mm毕业设计（论文）33 h4逆止阀高度h5四通接头高度h6三通接头高度h7二通接头到起重梁高度500 mmh8起重梁到拱顶高度L峒室长度l1水泵和电动机基础长度l2相邻水泵基础的间距2000mmL3水泵到基础墙距离表 4-5 通道和管子断面名称B(mm)H(mm)T(mm)S1(m2)S(m2)V(m3/m)通道尺寸240032002506.68.92.18管子尺寸240032002507.19.52.07表 4-6 主变电所硐室断面特征名称B/mmH/mmT/mmS/m2S1/ m2V/ m3尺寸3600330030010.513.72.92表注：B峒室宽度；H峒室高度；T支护厚度；S

55、净断面；S1毕业设计（论文）34 掘进断面；V拱、壁、基础材料消耗量。图 4-4 主排水硐室侧视图图 4-5 主排水硐室断面图（6）运输硐室架线电机车修理间及变流室主要技术特征见表 4-7。推机车及翻车机峒毕业设计（论文）35 室巷道断面表 4-8。表 4-7 井下架线式电机车修理间及变流室主要技术特征断面特征每米材料消耗布置形式轨距（mm）形状净宽(mm)净高(mm)壁厚(mm)净断面(m2)掘 进断 面(m2)混凝土(m2)料石(m2)峒车式存两台车600三心圆拱47203490270/41515.419.63.261.87表 4-8 推机车及翻车机峒室的主要技术特征断面特征起重设施推车机

56、翻车机类型布置形式翻车机作用断面形状支护方式拱厚（mm）墙厚（mm）掘进体积（m3）型号梁底面距轨面（m2）1.5t 绳车通过式、左侧进辅助、转载、半圆拱状锚喷加钢1506001506002287.0125b3.6毕业设计（论文）36 车掘进、煤筋混凝土砌碹（7）井下爆炸材料库及爆炸材料发放峒室双峒室间隔布置。总宽 20m，峒室间距 10m，每个峒室净宽 3m，净高 2.75m，支护厚度拱墙均 250mm，长 10m。爆炸材料发放峒室爆炸材料库通道宽 2m，高 2.8m；井下爆炸材料发放峒室一般为峒室式，库房巷道长 10m，宽 2.2m，高 3.0m。（8）安全设施峒室井下消防材料室，其技术特

57、征见表 4-9。防水闸门峒室井下密闭门峒室，主要技术特征见表 4-10井下防火门、防火栅栏两门峒室，其主要技术特征见表 4-11。表 4-9 井下消防材料室技术特征断面(m2)净宽mm净高mm净长m掘进工程量主要材料消耗使用条件硐室形式形状净断面掘进支护材料支护厚度mm硐室式半圆拱形7.9 10.1粗料石2502900 305020207.147.32综放；库存；1.5t 矿车毕业设计（论文）37 表 4-10 井下密闭门峒室主要技术特征断面(m2)形状净断面掘进支护材料峒室长度(m)掘进工程量(m3)混凝土消耗量(m3)适用范围半圆拱形6.58.7混凝土4.036.312.47不铺设航道表

58、4-11井下防火门、防火栅栏两门峒室主要技术特征断面(m2)形状净断面掘进支护材料峒室长度(m)掘进工程量(m3)混凝土消耗量(m3)适 用范围半圆拱形5.27.7混凝土0.53.71.21不铺设航道抗冲击波活门、抗冲击波密闭门峒室安装在井下爆炸材料和爆炸材料发放峒室的行人通道中，距井下爆炸材料和爆炸材料发放峒室不小于15m，其技术特征见表 4-12。表 4-12抗冲击波活门、抗冲击波密闭门峒室技术特征毕业设计（论文）38 门孔尺寸(mm)抗冲击波活门超压P(KPa)通风量(m3/h)悬板最大张免角度()质量(Kg)180090018001100250025006000600012555554

59、（10）其他峒室井下急救站，布置在副井和井下调度室附近，其技术特征见表 4-13。井下等候室，其技术特征见表 4-14。井下工具备品保管室形状同等候室，长 5m，宽 2.4m,高 2.3m。表 4-13 井下急救站技术特征断面(m2)支护厚度(mm)主要材料消耗（m3）形状净断面掘进支护材料拱壁壁净宽mm净高mm净长mm混凝土料石半圆拱形10.213.5料石3003004000300080003.523毕业设计（论文）39 表 4-14 井下等候室技术特征断面(m2)支护厚度(mm)主要材料消耗（m3）类型形状净断面掘进支护材料拱壁壁净宽(mm)净高(mm)净长(mm)掘进工程量（m3）料石二

60、牌长凳半圆拱形8.010.5料石2502503000250020001501504.2.3 采区巷道和峒室1）采区上山的布置：根据地质条件的不同，上山可以开在煤层的底板岩石中，也可以开在煤层中。根据设计采区的条件，三条上山分别布置在下层煤层底版岩层中。2）采区运输上、下山采用半圆拱锚喷巷道，断面特征见表 4-15。表 4-15断面特征表断面(m2)掘进尺寸(mm)锚杆(mm)净周长(m)围岩性净掘宽高型式外露排列间锚10.8毕业设计（论文）40 质长度方式排距深煤8.28.934003000钢筋砂浆100矩形80016003）采区回风上山采用半圆拱锚喷巷道，断面特征见图 4-6。4）顺槽单轨运