黄陵煤矿井田开采设计论文说明

1、. . . . 黄陵矿业集团黄陵煤矿井田开采设计第一章 井田地质概况1.1井田位置与交通1.2地层与地质构造1.3煤层与煤质1.4开采技术条件1.4.1煤层顶底板条件1.4.2水文地质条件1.4.3煤矿瓦斯等级，煤层爆炸危险性，煤层自燃发火性第二章 矿井储量、生产能力和服务年限2.1矿井储量2.2矿井生产能力确定2.2.1矿井生产能力确定2.2.2矿井服务年限计算第三章 井田开拓3.1井筒形式、数目与位置的确定3.1.1井筒形式的确定3.1.2井筒数目的确定3.1.3井筒位置的确定3.2开采水平的划分与位置3.2.1井田划分与开采顺序3.2.2开采水平的划分与水平标高确定3.2.3阶段运输大巷

2、和回风大巷的布置 3.3井底车场3.3.1井底车场形式选择与硐室布置3.3.2井底车场线路设计3.4方案比较、确定开拓系统第四章 采煤方法4.1采区概况4.2采煤方法确定4.3采（盘）区的划分4.4采取巷道布置4.5采煤工艺设计4.6工作面劳动组织第五章 矿井通风与安全5.1矿井安全5.2确定矿井通风方式、划分矿井通风阶段5.3矿井需风量计算与确定与风量分配5.4矿井通风容易与困难时期的通风阻力计算5.5矿井风等积孔计算5.6矿井安全5.6.1预防瓦斯措施5.6.2矿井火灾预防措施5.6.3矿井防治水措施5.6.4矿井防尘措施第一章井田地质概况1.1井田位置与交通黄陵矿业公司是煤业化工集团所属

3、的大型现代化核心企业，位于市黄陵县店头镇，素以 “ 红色革命圣地、轩辕黄帝故里 ” 闻名于世的市黄陵县境。南距省会 192 公里，北距圣地 170 公里。省道黄（黄陵）畛（上畛子）公路穿越矿区，直达境，向东 28 公里与 201 国道与包（）茂（）高速公路衔接，西（）延（）铁路从矿区东部通过，矿区铁路专用线在家川车站与西延铁路接轨。1.2地层与地质构造黄陵煤田位于黄陵店头镇，在构造上位于中朝地台燕山沉降带的东南侧。黄陵煤田在地质力学体系上处于天山阴山纬向构造带、新华夏系构造带和祁吕贺兰山山字形的三个巨型构造体系的交汇部位。开平煤田受新华夏构造体系的影响，以一系列向的褶曲与逆断层组成，北部受纬向

4、构造的影响逐渐向南弯转成走向近东西向。煤系地层由石炭系中统组，上统开平组、各庄组与下二叠系大苗庄组、唐家庄组等组成。岩性以砂岩、泥岩为主，基底地层为中奥系马家沟组石灰岩，分布于煤田周边地带，与煤系地层呈不整合接触，见井田地质特征表1-1。煤田向南倾伏，其南部界限可能跨过宝坻奔城大断层伸入另一个二级构造单元华北断陷。经钻口和电测曲线对比推断，本区主要断层共有2条，分别为F1 和F2。区尚未发现有大面积岩浆活动，所见分布于煤田西侧和南侧，区未发现区域变质或侵入变质现象。1.3煤层与煤质煤层走向主体为东西走向，整体近似于长方形，煤层赋存比较稳定，全区发育，平均倾角为14左右，可采煤层间距见表1-2。

5、 煤层间距见表煤层平均厚度（m)煤层间距(m)941512-23煤层赋存状态十煤组共分9、12-2分层。全区发育。见煤层柱状图。 综合柱状图本区煤层中夹石在井田中部最薄，往南北两翼逐渐变厚，沿倾向方向变化小，沿走向方向向南北变化稍大，本组地层一般厚度72.60m，以粉砂岩为主，粘土岩含量减少，各种岩石所占的百分比为：粘土岩10.1，粉砂岩类占52.6，砂岩类占31.4，石灰岩占2.9。岩相组合上为浅海相薄层泥质碳酸盐岩和泻湖海湾相粉砂岩与砂岩沉积物的交替沉积。容重最小最大平均t/m31.191.461.30本组赋存三层石灰岩，由下而上命名为K4、K5、K6，其中K5石灰岩为深灰色泥质生物碎屑岩

6、，时而接近钙质粘土岩。特点是含灰白色的动物介壳，富集成层，与深灰色泥质灰岩交替成细带状，形成明显的水平层理和水平波状层理，极易区别于其它石灰岩。厚度薄但比较稳定。本组比较突出的特点是出现了含煤沉积，是典型的海陆交互相沉积序列。井田各煤层的伪顶多为薄层泥岩，直接顶一般为粘土岩或粉砂岩，底板多为粉砂岩次之。区虽然岩性变化大，但有一定规律，即由东往西，由下向上岩性逐渐由细变粗，北部和中部较稳定，各类砂岩层理不甚发育，破碎易风化，具有较强的膨胀性，遇水后即软化，断裂带附近层间滑动发育，其的巷道围岩不稳定，易冒落变形，位于煤层间的巷道有不同程度的移动和破坏。1.4开采技术条件1.4.1煤层顶底板条件设计

7、煤层为3煤层，顶板为灰灰白色厚层中砂岩夹粉细砂岩，顶板为灰深灰色细、中砂岩或粉砂岩。上组煤层特征表煤层厚度（m）煤层特征顶板底板稳定性容重t/m3最小最大平均202.201.01复杂结构煤层中砂岩泥岩粘土岩砂岩泥土岩粘土岩不1.3533.7010.288.65厚煤层粉砂岩中砂岩粘土岩炭质岩炭质泥土岩稳定1.354局部可采煤层粉砂岩中砂岩砂岩泥土岩粘土岩稳定1.355局部可采煤层粉砂岩中砂岩砂岩泥土岩粘土岩稳定1.30600.970.71薄煤层粉砂岩中砂岩砂岩泥土岩粘土岩极不稳定1.3073.756.645.40局部可采煤层灰岩细砂岩稳定1.301.4.2水文地质条件荆东四矿的水文地质条件属一般

8、型，有八个含水层，自下而上分别为：（1）奥系石灰岩岩溶裂隙承压含水层（）（2）K2K6砂岩裂隙承压含水层（）（3）K6煤12砂岩裂隙承压含水层（）（4）煤9煤7砂岩裂隙承压含水层（）（5）煤5以上砂岩裂隙承压含水层（）（6）风化带裂隙、孔隙承压含水层（）（7）第四系底部卵石孔隙承压含水层（）（8）第四系中上部砂卵砾孔隙承压和孔隙潜水含水层（）其中与矿井生产较密切的为、。全矿预测涌水量：最大涌水量 419.6 m3/h正常涌水量 256.3 m3/h1.4.3矿井瓦斯等级，煤尘爆炸危险性，煤层自然发火性本井田煤层瓦斯含量均很低，属低沼矿井，据化验资料，瓦斯绝对涌出量为：1.275.56m3/mi

9、n，平均4.75 m3/min，相对涌出量为：0.393.38m3/t，平均1.17 m3/t。煤尘爆炸指数为：为38.4264.20；本区由于煤燃点低，易自燃发火，煤尘试验结果为火焰长度40mm，岩粉量55%，具有爆炸性。自燃发火期为3-6个月。第二章 矿井储量、生产能力和服务年限2.1矿井储量（1)按照地下实际埋藏的煤炭储量计算，不考虑开采、选矿与加工时的损失；2)储量计算的最大垂深与勘探深度一致。对于大、中型矿井，一般不超过1000m；3)精查阶段的煤炭储量计算围，应与所划定的井田边界围相一致；4)凡是分水平开采的井田，在计算储量时，也应该分水平计算储量；5)由于某种技术条件的限制不能采

10、出的煤炭，如在铁路、大河流、重要建筑物等两侧的保安煤柱，要分别计算储量；6)煤层倾角不大于15度时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量；7)煤层中所夹的大于0.05m厚的高灰煤（夹矸）不参与储量的计算；8)参与储量计算的各煤层原煤干燥时的灰分不大于40%。矿井的工业储量：勘探地质报告中提供的能利用储量中的A、B、C三级储量。本井田的工业储量的计算：1）工业储量井田煤层埋藏深度为-300-750标高之间。工业储量为: Eg11000000（4+3）1.3/cos14=103195876.3t2）井田永久煤柱井田永久煤柱损失包括铁路、井田境界、断层防护煤柱，和浅部矿井水下开采防水煤柱。a断层煤

11、柱损失断层的两侧各留20m的保护煤柱，此断层的面积为118840=47520m,故此断层保护煤柱损失为：47520（3+4）1.3=43.2万tb井田境界煤柱损失井田境界留设30m的边界煤柱，总长为13528m；井田境界保护煤柱所占面积为405840m，经计算，故境界保护煤柱损失为：40584071.3=369.31万t。P143.2+369.31412.51万t3）矿井设计储量Es= EgP110319.58412.519907.07万t4）采区回采率矿井采区回采率，应该符合下列规定：厚煤层不应小于75；中厚煤层不应小于80；薄煤层不应小于85。全矿采区回采率按下式计算：=0.775）矿井设

12、计可采储量Ek（ EsPz） 式中 Ek设计可采储量Es井田设计储量Pz煤柱损失采区平均回采率煤柱损失Pz主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等工业广场压煤Y 9煤层压煤量（828+905）683241.3307.75万t12-2煤层压煤量（840926）704231.3242.44万tY=307.75242.44550.19万t阶段煤柱（2851 1861 ）（4+3）1.3cos14 4.42 tPz550.194.42554.61设计可采储量：Ek =（EsPz）=（9907.07554.61 ）0.77 7201.4万t2.2矿井生产能力与服务年限2.2.1矿井产能力确定核定生产能力75

13、0万t/a。2.2.2矿井服务年限确定服务年限T = = 74382751.3= 750a 其中： T：服务年限 Z：可采储量 A：生产能力 K：储量备用系数第三章 井田开拓3.1井筒形式、数目与位置的确定3.1.1井筒形式的确定井筒形式的确定井田的开拓方式按倾角分为立井、斜井、平硐和主斜副立三种形式。其使用条件和优缺点比较如表井筒开拓形式的使用条件和优缺点比较井筒形式立井开拓斜井开拓平硐开拓主斜副立煤层条件埋藏深表土厚为缓倾斜煤层倾角小于25表土层薄，无流沙层倾角较小，地形复杂井田围较大优点井身短，通过井筒的各种管线长度小，提升速度快，机械化程度高，对辅助提升有利，人员提升快；井筒断面大，通

14、风阻力小；生产经营费用低，有利于井筒维护，适应性强，技术可靠，不受煤层瓦斯煤层等限制开拓部署能适应产量大、生产集中的要求，主斜井不受长度限制，井筒装备与井底车场，地面设施简单；施工简单，掘进快，初期投资少，延伸方便，安全出口好最简单的开拓方式，技术、经济最有利，主运输环节少，设备少，地面工业广场简单，水可自流，无水仓施工条件好，掘进速度快主斜胶带运输能力大，井筒不受长度限制缺点井筒施工复杂，装备复杂，其建井投资大，井筒延伸困难井身长，通过井筒各种管线长，生产经营费较高，维护难，串车提升能力小，对地质条件适应性差对井田地质构造和自然条件有一定限制综合立井和斜井的优缺点适用条件生产能力大，煤层埋藏

15、深，表土厚或水文条件复杂，开采煤层不受条件限制，凡不适合斜井、平硐、综合方式时均可采用立井开拓地质构造简单井田走向较短山岭、丘陵、沟谷地区煤层埋于山中矿井生产能力大主井断面图副井断面图因为表土层水文地质情况较简单，虽然含有粘土，但在加强支护后，也可以采取斜井开拓，所以井筒形式为立井或斜井。分根据以上析并结合本矿的实际情况，井筒形式可以选择立井，3.1.2井筒数目的确定结合第五章风井的布置情况，本设计中设主副井各一个，风井三个。3.1.3井筒位置的确定1井筒位置的确定原则1） 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，石门工程量少；2） 有利于首采区布置在井筒附近

16、的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；3） 井田两翼储量基本平衡；4） 井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；5） 工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；6） 工业广场宜少占耕地，少压煤；7） 水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。2井筒位置的确定根据以上确定原则，结合井下开拓布置与地面要求，本着尽可能节省建设投资，缩短建井工期，为矿井提供最有利的生产条件，以获得最佳经济效益，特别是初期经济效益，把主副井井筒设在井田中央靠近煤层的上部。3.2开采水平的划分与布置3.2.1井田划分与开采顺序根据井田

17、地质情况，煤层赋存较稳定，煤层厚度在4左右，井田走向长度5km，井田两条大的断层构造，以上条件很适合布置综合机械化采煤。而设计规规定综采工作面双翼采区走向长度应超过15002000m。合理的开采顺序是在考虑煤层采动影响的前提下，有步骤、有计划的按照一定的顺序进行，保证采区、工作面的正常接替，以保证安全、均衡、高效的生产，并且有利于提高技术经济指标。合理的开采顺序可以保证开采水平、采区、回采工作面的正常接替，保证矿井持续稳定生产，最大限度地采出煤炭资源，减少巷道掘进率与维护工程量；合理的集中生产，充分发挥设备能力，提高技术经济效益，便于防止灾害，保证生产安全可靠。根据矿井设计规规定，新建矿井采区

18、开采顺序必须遵循先近后远，逐步向井田边界扩展的前进式开采。多煤层开采时，一般先采上层，后采下层的下行式开采，还应厚、薄煤层合理搭配开采；开采有煤与瓦斯突出煤层时，应按开采保护层、抽放瓦斯与单独开采等技术措施要求，顺序开采。为保证均衡生产,一个采区开始减产,另一个采区即应投入生产。为此，必须准备好一个新的采区。所以，一个采区的服务年限应大于一个采区的开拓准备时间。由于双翼两个采区条件相近，大巷长度又大致相等，所以采区开采顺序可任选一个先采，本设计开采顺序为：N1采区，S1采区，N2采区，S2采区。煤层间下行式，区段后退式回采。水平划分的原则（1）90万t的矿井第一水平服务年限不得小于20年，缓倾

19、斜煤层的阶段垂高为200350m；（2）条件适宜的缓倾斜煤层，宜采用上下山开采相结合的方式；（3）近水平多煤层开采，当层间距不大时，宜采用单一水平开拓。3.2.2开采水平的划分与水平标高确定矿井开采水平常以其所在的标高或自上而下的顺序命名。划分开采水平是为合理布置井巷,对全井田实行合理有序的开采。正确划分开采水平要分析合理的阶段斜长,上下山开采的条件,辅助水平的应用与正确的划分原则。1开采水平的设置矿井设置开采水平,即在每一开采水平布置一套开拓巷道和生产系统,服务于开采水平围煤层的开采。根据煤层斜长(垂高)的大小、开采煤层数的多少、层间距的远近和倾角陡缓的不同,井田可设一个或几个开采水平。如井

20、田斜长不大、煤层倾角较缓,可将井田划分为两个阶段,上、下山各采一个阶段,采用单水平开拓;如井田斜长较大,划分的阶段数目较多,就要设置两个或更多的开采水平,每个开采水平担负一个上山阶段的开采(上山开采时)或上、下山各一个阶段的开采(上、下山开采时),采用多水平开拓。3.2.3阶段运输大巷和回风大巷的布置选择大巷位置的原则：掘进量少，费用少，维护条件好，煤柱损失少，有利于通风和防火，运输方便。本矿井的可采煤层有两层，双轨大巷布置在12-2号煤层底板岩层的-580m水平处，距煤层底板30m。运输大巷是为整个开采水平或一个阶段运输服务的水平巷道。运输大巷一般沿煤层走向布置。它不仅是整个开采水平的煤炭、

21、材料设备和人员的运输通道，而且还用于矿井的通风、排水、敷设各种管线等。对大巷的基本要便于运输、利于掘进和维护、满足矿井通风安全的需要。从工业广场附近沿一带区和二带区的上边界开设一条辅助运输大巷和一条胶带大巷，两条大巷相隔30m，由胶带大巷分别沿煤层底部开设分带进风斜巷和分带回风斜巷至工作面，分带进风斜巷下部通过甩车场和辅助运输大巷相连，分带回风斜巷下部通过行人进风斜巷和辅助运输大巷相连。考虑到分带比较长，在掘进过程中每隔1000m开设中切眼连接分带进风斜巷和分带回风斜巷。回风大巷位于6#煤层，6#煤层平均厚度为13.5m，倾角不大于5。煤层平均单轴抗压强度为7.12 MPa26.08MPa不等

22、；伪顶为黑色炭质页岩，平均厚度0.3m，夹煤线或煤屑，随采随冒。直接顶为风化粘土岩，厚度3.16m，上部为棕色，下部为黑褐色，主要矿物成分为粘土矿物，含大量黑色有机质，岩石松软，平均单轴抗压强度为28.9MPa；煤层直接底为炭质泥岩，厚度为0.85m，黑色，主要矿物成分为粘土矿物，含炭质较高污手阶梯状断口，水平薄层节理发育，平均单轴抗压强度为56.87MPa。图2 矿井巷道布置与回风系统图3.3井底车场3.3.1井底车场的形式选择与硐室布置井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升的枢纽，是矿井生产的咽喉。因此，井底车场设计是否合理，直接影响着矿井的安全和

23、生产。根据矿井设计规规定，井底车场布置形式应根据大巷运输方式、通过井底车场的货载运量、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与主要硐室处围岩条件等因素，经技术经济比较确定。由于本设计中主井提升方式为箕斗提升，大巷采用矿车运输，井底车场与大巷距离较远且需用石门联系，从主副井井底车场到大巷均与石门联系，所以井底车场型式选为立式车场。硐室布置根据矿井设计规规定，井下硐室应根据设备安装尺寸进行布置，并应便于操作、检修和设备更换，符合防水、防火等安全要求。井下主要硐室位置的选择，应符合下列规定：a应选择在稳定坚硬岩层中，应避开断层、破碎带、含水岩层；b井下硐室不布置在

24、煤与瓦斯突出危险煤层中和冲击地压煤层中。3.3.2井底车场线路设计主井副井井底煤仓水仓5水泵房6中央变电所 7清煤斜巷井底车场示意图区段上部车场为顺向平车场，中部为单向甩车场，下部为直向平车场。每个采区只有一个综采工作面，运输量不大，所以只设材料绕道车场，运料斜巷在大巷入口处取平，由大巷进入车场绕道存车线，然后直接进入轨道上山。这种布置方式使用方便，运行可靠。1) 上部车场：车场形式为顺向平车场（与回风道在同一水平），矿车或材料车经轨道上山提至平车场平台，然后沿着矿车行进方向经回风石门运至工作面或所需材料地点。2) 车场：车场形式为石门甩车场形式，单道起坡方式。由轨道上山提升上来的矿车，通过甩

25、车道甩到中部轨道石门中，再进到区段轨道平巷。3) 下部车场：本下部车场的绕道属于顶板绕道，从上山来看，通过竖曲线落平后摘钩，沿车场的高道自动滑行到下部车场存车线。由井底来车，则进入车场的底道，自动滑行到下部车场的低道存车线后，挂钩由绞车房提升上去。根据轨道上山起坡点到大巷的距离，本车场属于斜式顶板绕道3.4方案比较、确定开拓系统一般布置在副井井筒与井底车场连接处附近，当矿井突然发生火灾时，仍能继续供电、照明和排水，为便于设备的检修与运输，水泵房应靠近副井空车线一侧。水泵房与变电所之间用耐火材料砌筑隔墙，并设置铁板门为防止井下突然涌水淹没矿井。变电所与水泵房的底板标高应高出井筒与井底车场连接处巷

26、道轨面标高0.5m，水泵房与变电所通往井底车场的通道应设置密闭门。第四章 采煤方法4.1采区概况设计采区为一采区，该采区位于井田西翼，西至井田勘探线，东部边界到工业广场保护煤柱线，大巷布置在-580水平，采区平均走向长2416m，倾斜长1256m，采区共发育两个个可采煤层，煤厚分别为3m、4m。煤层赋存简单，无断层与火成岩侵入等地质构造，煤层倾角平均为14度。煤变质程度高，煤质好，绝对涌出量为10.5m3/min。发火期短，煤层直接顶较厚并且软弱。4.2采煤方法确定为了对各煤层选择合理的采煤方法，必须详细研究煤层的赋存条件和地质特征，并参考实习矿井或矿区实际使用经验。在此基础上，可参照下列各点

27、选择采煤方法：1、对缓斜、倾斜薄与中厚煤层，一般使用单一走向长壁采煤法，倾角小于12时，可考虑采用倾斜长壁采煤法。采用走向长壁采煤法，一般采用全部冒落法处理采空区。但直接顶为坚硬难冒落的岩层，或受其它条件限制时，可以考虑采用充填法或刀柱法处理采空区。2、对煤层赋存稳定、顶底板条件较好的中厚煤层，大型矿井一般采用综合机械化的采煤工艺方式；对中型矿井，煤层赋存较稳定，地质构造不太复杂的工作面，以与不适于综采的大型矿井工作面，可采用高档普机采和机采采煤工艺方式；对小型矿井，或受其它条件限制不适于机采的工作面，可选用炮采采煤工艺。3、对缓斜、倾斜厚煤层，一般采用倾斜分层下行垮落走向长壁采煤法。分层厚度

28、根据选用的支架类型确定，一般为1.63.5m，煤层厚度4.05.5m时，应尽可能一次采全高。对于特厚煤层(如大于2030m)，难于使用分层垮落法开采或特殊条件限制不能使用垮落法开采时，可以采用全部充填法。厚度大于5m，煤质较软，顶板中等稳定以下，无煤与瓦斯突出危险，可采用综合机械化放顶煤采煤。4、急斜煤层，厚度为26m，倾角大于55，赋存稳定时，应优先考虑采用伪斜柔性掩护支架采煤法，当不适宜采用伪斜柔性掩护支架采煤法时，厚度在7m以上煤层，可采用水平分层或其它采煤法。5、顶板稳定，煤层条件适宜，电力、水力与其它条件能保证时，也可考虑采用水力采煤法。4.3采（盘）区的划分采区划分应根据地质条件、

29、煤层赋存条件、开采技术条件与装备水平等综合分析比较后确定，并应符合下列规定： 当井田有较大断层或褶皱构造时，应以其断层和褶皱轴部作为采区划分的自然边界； 当井田地面有重要建筑（构）物，按其保护等级划分必须留设保护煤柱时，采区划分应以其保护煤柱为边界； 当井田无影响工作面正常回采的断层或断层较少时，应按开采工艺、通风、运输和巷道维护要求，合理划分采区； 开采有煤与瓦斯突出危险和突水威胁的煤层时，应按开采保护层、抽放瓦斯与单独开采等技术措施要求，合理划分采区； 井田小断层较多且对工作面回采有一定影响，当采区划分避不开时，宜避免工作面回采方向和断层走向呈小角度斜交； 开采煤层群时，应按集中和分组布置

30、开采方式的不同，划分集中煤组采区和分煤组采区； 近水平煤层开采，宜在开采水平运输大巷两侧划分盘区； 有条件时，应在井筒附近划分中央采区。4.4采区巷道布置采区上山道的数目可根据采区生产能力和开采技术条件确定，一般情况下二条，当采区生产能力较大，瓦斯涌出量亦较大情况下，也可布置三条或四条。对开采缓斜与倾斜煤层，在下列情况下，可考虑将采区上山布置在煤层中：1、薄与中厚煤层，采区服务年限短时；2、开采只有两个分层的单一厚煤层的采区，开采深度小，顶底板岩石比较稳定，煤质在中硬以上，上山不难维护时；3、联合布置采区，下部为维护条件较好的薄与中厚煤层；4、为部分煤层或区段服务的，维护年限不长的专用通风或运

31、煤上山。对单一厚煤层和联合布置采区，一般应将上山布置在煤层底板岩石中。但在下部煤层的底板岩层距涌水量特大的岩层很近，不能布置上山，或者当上山只为采区部分上部煤层或区段服务，开采下部煤层便废弃不用时，可以考虑把上山布置在煤层群中的中部或上部。 目前国外均有以煤巷代替岩巷的趋势。采区上山沿煤层走向方向距离一般为2025m。在垂直走向方向上，一般多使两条上山在层位上保持一定高差，把运输上山设在轨道上山之下，一般比轨道上山低24m。但如果采区涌水量大时，可将轨道上山布置在低于运输上山的位置。上山设在同一厚煤层中，一般轨道上山沿煤层顶板，运输上山沿煤层底板布置。开采厚煤层时，各分层的区段平巷，在煤层倾角

32、小于1520时，一般用错式布置；倾角大于2025时，可用水平式布置；倾角小于810的近水平煤层，一般可用重迭式布置。对于开采煤层群的联合布置采区与单一厚煤层分层开采采区可以考虑设置区段集中巷（现在大多不再设置区段集中巷）。其位置应选在距煤层底板的垂直距离不小于h，并在支承压力传递影响角以外的地方，根据经验，最小的h值一般为812m，角介于2555之间。区段集中巷还应布置在比较坚硬的稳定的底板岩层中，并应避开地质破坏的影响采区联络巷道有区段集中巷与区段平巷之间的联络与采区上山与区段巷道之间的联络巷道。区段集中巷与区段平巷间的联系方式，一般当煤层倾角大1520，区段平巷为水平布置时，常采用石门联络

33、；煤层倾角小于1520，层间距较大时，可用斜巷联系；而近水平煤层，区段平巷为垂直布置时，则用立眼联系。采区上山与区段集中巷之间的联系方式主要根据运输需要确定，一般轨道上山与区段集中巷之间采用石门联系，而运输上山与区段集中巷之间，广泛采用溜煤眼的联系方式。4.5采煤工艺设计1、综采工作面机械设备综采工作面机械设备，除了采煤机、运输机和液压自移支架三大设备外，一般在运输平巷(顺槽)中还配有机和可伸缩胶带运输机，以与液压泵站等附属机电设备。综采工作面设备选型，不仅应根据煤层和顶底板条件，选用合适型号的采煤机、运输机和液压自移支架，更重要的是在选型时，注意工作面三大设备以与运输顺槽的运输和其他设备，在

34、生产能力和空间尺寸上的配合。原煤炭部规划提出以下几种综采设备配套方案，供设计时参考：(1)以ZY-35型支撑掩护式液压支架为主的方案：配备MLS-170双滚筒采煤机(配1.6m直径的滚筒)，SGW-250可弯曲刮板运输机(装型档板)：运输顺槽配以SZQ-75型机，SDJ-150型可伸缩皮带运输机(或DSP-1063/1000落地架可伸缩皮带运输机)。工作面端头支护可用DZ型外注式或NDZ注式单体液压支柱。按1140V、660V供电配备。这套综采设备的适用条件是：煤厚2.13.0m，倾角15以下(带防倒防滑装置，可用于30以下)，顶板中等稳定或较破碎，底板的抗压强度大于1.7MPa，工作面长度为

35、150170m，走向长度7001000m。(2)以QY型掩护式液压支架为主的方案，配MLS-170双滚筒采煤机(配1.6m直径的滚筒)，SGW-250可弯曲刮板运输机(装型档板)、运输顺槽的运输设备，端头支护与供电设备同(1)方案。这套综采设备的适用条件是：煤厚为1.63.0m，倾角30以下(倾角大于15时，需配防滑装置)，顶板破碎或中等稳定以下，底板较为平整，其抗压强度大于1.0MPa，工作面长度150170m，走向长度7001000m。(3)以ZY-8A或ZY-3B(即将由ZY-2Z型产品代替)支撑掩护式液压支架为主的方案，配MD-150型或MZS-150型双滚筒采煤机(配1.25m直径滚

36、筒)，SGWD-180型可弯曲刮板运输机(装型挡煤板)。运输顺槽中运输设备，端头支护和供电设备同(1)方案。这套综采设备的适用条件：煤厚1.72.2m，倾角小于12，顶板中等稳定，底板较平整，中硬以下或较软的煤层，工作面长度150m，走向长度7001000m左右。(4)以ZYZ掩护式或QY型液压支架为主的方案。配MZS-150型或MLS-170型双滚筒采煤机，SGWD-180型可弯曲刮板运输机(装型挡煤板)。运输顺槽中运输设备，端头支护与供电设备，同(1)方案。这套综采设备的适用条件：煤厚22.9m，倾角在15以下(配YAJ-13型液压防滑绞车时，可用于1525)，顶板破碎或中等稳定，底板较平

37、整，抗压强度大于1.0MPa，中硬以下或较软的煤层，工作面长度130150m，走向长度7001000m左右。(5)以TZ型或BZZC型支撑式液压自移支架为主的方案。配MLS-170型或其他型式的单、双滚筒采煤机，SGW-150B型可弯曲刮板运输机。运输顺槽中可配SZQ-40型双链刮板机，DSP-1060/1000型落地架可伸缩皮带运输机或SJ-80可伸缩皮带运输机。工作面端头支护可配DZ外注式单体液压支柱。这套综采设备的适用条件：煤厚在1.32.5m，倾角在10以下，顶板稳定、坚硬、底板平整、中硬以下的煤层。工作面长度在150m左右，走向长度为7001000m。随着煤炭科学技术的不断发展，20

38、世纪90年代以后我国先后研制和应用了适用于倾角在15以下、煤层厚度3.74.7m一次采全厚的全套综采设备。这套设备包括MXA-300/45型采煤机、BC480-22/42型支撑掩护式支架，SGZ-764/264型运输机，SZZ-764/132型机等。为了适应不同的围岩条件，我国还研制了适应大采高的其它架型，如BY3600-25/50型、ZY3500-25/47型等。放顶煤综合机械化采煤已经在我国进行了较广泛的推广应用。目前适应这种采煤法的采煤机为MXA-300型双滚筒采煤机，支架有：ZFD4000-17/33型放顶煤支架(又称高位放顶煤支架)、ZFS4400-19/28型放顶煤支梁(又称中位放

39、顶煤支架)、ZFS5200-17/32型插板式放顶煤液压支架(又称低位放顶煤支架)。适应放顶煤采煤法的刮板运输机有SGZ-764/400型、SGWD-180型等。综采设备的技术特征可见国产综采设备选型参考图册。2、工作面循环方式和循环作业图表的编制综采工作面一般只有割煤、前移支架和推移运输机等三个主要工序。完成这三个主要工序就算完成一个循环，因而一般是按多循环方式组织作业的。但在安排作业方式时，必须把机械设备检修作为综采工作的一个工序，进行适当安排，保证检修时间。可根据设备检修能力组织两采一准、两班半采煤，半班检修的三班作业制或者三班采煤，一班准备(包括检修)的四班作业制。设计时可根据实习矿井

40、的实际使用情况确定。综采工作面的工序安排仍以保证割煤这个主要工序顺利进行为原则，移架和移运输机应积极配合割煤工作，尽可能实现平行作业。综采工作面的工序安排仍以保证割煤这个主要工序顺利进行为原则，移架和移运输机应积极配合割煤工作，尽可能实现平行作业。综采工作面的劳动组织有追机作业和分段作业两种基本形式，追机作业适用于顶板较稳定、支护工作较简单、移架速度快、工作面出勤人员较少、技术管理水平较高的情况；分段作业主要适用于工作面长度较短、截深较小、采煤机牵引速度快、班进多刀、顶板条件差、支护工作较复杂、工作面出勤人员多的情况。在确定上述循环方式、作业方式、工序安排与劳动组织等项容以后，根据实习矿井的实

41、际经验，编制循环作业图、工人出勤表、工作面技术经济指标表等，其容同机采工作面采煤工艺。4.6工作面劳动组织1、追机作业2、分段作业3、分段接接力追机作业4、分段综合作业第五章 矿井通风与安全5.1概述黄陵井田大部位于市境，南部边缘属市，点头河与市相望，西与毗邻，南临，北依燕山隔长城与地区接壤。黄陵矿井田浅部以9煤层潜伏露头线为界，深部以-750煤层底板等高线为界，东部至第四勘探线，西部至第九勘探线。井田走向平均长5km，倾斜平均长2.2km，面积约为11平方km。井田共有2层煤，均是全区发育，煤层分别是： 9层煤、12-2层煤。煤层倾角平均为14，矿井的生产能力为0.9Mt/a，服务年限为57

42、.15年。本矿井为低瓦斯矿井，CH绝对涌出量4.75 m/min、相对涌出量1.17 m/t。本矿井采用立井单水平上下山开拓。大巷布置采用全煤组集中布置，大巷布置在-580m水平。本设计矿井单工作面达产，年产90万t。为保证采掘正常接替，同时掘进工作面为两个，采掘比1：1。本矿是大陆性季风气候，四季分明，冬季寒冷少雪，夏季高温多雨，春季干旱多风沙。据气象资料记载年平均气温20摄氏度。5.2确定矿井通风方式、划分矿井通风阶段1).中央并列式进风井与回风井大致并列于井田中央，由主井兼作回风井或专设中央风井。这种方式具有初期工程量少，建井期短，便于管理等优点。缺点：是进、回风井之间漏风大，矿井的中、

43、后期的通风路线长，通风阻力大。工业场地噪音大。这种通风方式适用于煤层倾角大，走向长度小于4的 低瓦斯矿井。2).中央分列式进风井位于井田中央，回风井位于井田上部边界中央，这种方式具有通风阻力小、漏风小、安全性好、工业场地噪声小，且便于从回风井铺设防尘洒水管路等优点，适用于煤层倾角较小，埋藏较浅，瓦斯和煤尘自燃发火期比较严重的设计。走向长壁较大的中型矿井，投产初期多采用这种通风方式。3) 两翼对角式进风井位于井田中央，回风井布置井田两翼各一个，分别为井田一翼服务，适用于高瓦斯矿井，自燃发火和热量比较严重或有煤和瓦斯突出危险的矿井。4) 分区对角式进风井位于井田中央，两翼含有两个或两个以上回风井为

44、所在附近采区服务。这种方式也称为分区式通风，它适用于煤层距地表较近且高低起伏大，第一水平无法开凿总回风道的情况；也适用于有煤和瓦斯突出危险的矿井或高瓦斯矿井。此外，各分区有独立的进、回风系统。这种通风方式具有建井期短，安全性好，便于管理等优点，但回风井多，占场地大和风井管理分散等原因。因而多适用于分区分期开拓，分期投产的特大型矿井。5) 混合式上述几种方法的组合称为混合式。如中央分列式与对角式混合、中央并列式与对角式混合、以与中央并列式与中央分列式混合，这种通风方式适用于井田走向长度大或矿井改扩建和开拓延深矿井，或多煤层多井筒矿井，或井田面积较大，产量大且分区开拓的矿井。通过对以上几种通风方式

45、的比较，结合矿井的实际情况，煤层平均倾角为14度，煤层自然发火期3-6个月，煤尘无爆炸性，瓦斯涌出量低，属低瓦斯矿井，综合考虑上诉因素，选取中央分列式通风方式。5.3矿井需风量计算与确定与风量分配（一） 矿井总进风量1) 同时工作的最多人数计算：=4N式中： 4每人每分钟给4m的风量；N井下同时工作的最多人数；井下定员549人，三班，所以每班183人。风量备用系数，包括矿井部漏风和配风不均匀等因素，取1.2-1.25。则： =41831.2=878.4 m/min2）根据煤炭工业设计规1规定：矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室与其他地点实际需要风量的总和按下式进行计算：（+）式中： 矿井的总

46、进风量（）采煤工作面实际需要风量的总和（）掘进工作面实际需要风量的总和（）独立通风硐室实际需要风量的总和（）除了采煤、掘进、独立通风硐室以外其他井巷实际需要风量的总和（）矿井通风系数，宜取1.151.25（二） 回采工作面所需风量的计算每个回采工作面实际所需的风量，应按沼气、二氧化碳和爆炸后的有害气体的产生量以与工作面、气温、风速和人数规定分别进行计算，然后取其最大值。1) 按沼气涌出量计算：根据煤炭工业设计规1要求：按回采工作面回风巷风流中沼气的浓度不得超过1%的要求，即： Qci=100qciKci式中：Qci回采工作面实际需要风量，m/min；qci该回采工作面瓦斯平均绝对涌出量，m/m

47、in；由相对涌出量1.17 m/t得，qci0.8441. 31800.931.1724602.26 m/minKci该回采工作面的通风系数，主要包括沼气涌出不均衡和备用风量等因素，一般取1.22.1。则：Qci=1002.261.2=271.2 m/min2) 按工作面气温和风速的关系计算：根据煤矿安全规程2规定：生产矿井采掘工作面温度不超过26度，则风速按通风教材表61查得，取 Vmax=1.8，m/s则回采工作面所需风量由下式计算：Qci=60VmaxS式中： S回采工作面的平均断面积，取S=43.8=15.2 。则： Qci=601.815.2=1641.6，m/min3) 按人数计算

48、：Qci=4K式中： 4以人数为计算单位的供风标准；回采工作面同时工作的最多人数，取25人； K风量备用系数，取1.25。则： Qci=4251.25=125 m/min4) 由于本矿井是低瓦斯矿井，存在自燃发火危险，尽量满足供风要求，所以综采面供风量为1500，m/min 5) 按风速进行验算：根据煤炭工业设计规1规定，回采工作面最低风速为0.25 m/s，最高风速为4 m/s。Qi0.256015.2=228m/min；Qi46015.2=3648m/min。设计矿井以上选取的Q=1641.6m/min，大于207.9m/min，小于3236.4m/min，因此满足风速要合理的。（三）掘进

49、工作面所需风量1) 按沼气涌出量计算：Qji=100qjiKji式中： Qji第i个掘进工作面所需风量，m/min； qji该掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，掘进煤巷500m/月，500/27.5/16/60=0.019m/分钟，巷道断面取20m3,则每分钟掘进出煤0.019201.3=0.494t，由相对瓦斯涌出量1.17 m/t，得出qji=0.4941.17 =0.58m/min，取1m/min。 Kji该掘进工作面的通风系数，主要包括沼气涌出不均衡和备用风量等因素，一般取K=1.52.0，这里取1.6。则：Qji=10011.6=160 m/min注：两掘进均按顺槽计算。2)按局扇的吸风量

50、计算：Qji=Ii式中： 第i个掘进工作面局扇的吸风量，安设局扇的巷道中的风量，除了满足局扇的吸风量之外，还应保证局扇吸入口至掘进工作面回风流之间的风速不小于0.15m/s，以防止局扇吸入循环风和这段距离风流停滞，瓦斯积聚，选择局扇为：T62型（28W）， 取：=350 m/min；=同时运转的局扇台数。则：Qji=3501=350 m/min。3) 按人数计算：Qji=4Ni式中： Ni掘进工作面同时工作的最多人数，取40。则：Qji=440=160，m/min。4)按风速进行验算：Qj460Sj1；Qj0.2560Sj2；式中： Sj掘进巷道断面积m取12.。则： Qj46012=2880

51、 m/min； Qj0.256012=180 m/min。经过比较，最终掘进通风量取Qj=350 m/min。用以上四种方法对每个独立通风的掘进工作面进行计算，选择最大值作为每个掘进工作面所需风量，最后选定两个掘进面，每个掘进面需风量350 m/min。Qj=2350=700m/min。（四）硐室所需风量的Qd的计算1) 火药库：中型矿井供风标准是100150，此处取1502)水泵房：取2003) 中央变电所：经验数据是6080，此处取804)发热量大的机电硐室所需风量（水泵房+压气机房）Qe=49.97Ns/t式中： Ns硐室中机电设备运转总功率（水泵房为350KW，压气机房为80KW）；

52、硐室机电设备的发热系数（水泵房为0.020.04，压气机房为0.20.3）； t硐室回风与进风的温差。则: Qe=49.973500.03/6+49.97800.2/6=220 m/min。5)其它硐室所须风量：a充电硐室Qde应按其回风流中的氢气浓度小于0.5%计算，但不小于100 m/min，取150 m/min；b采区变电所Qdb按经验值取6080m/min，这里取80m/min。综合以上计算，独立回风硐室所需风量的总和为： Qd=1502008022015080=880 m/min。（五） 其他巷道所需风量 =133qKq式中： q井巷瓦斯绝对涌出量取2.26m/min； Kq其他井巷通风系数，取1.3则： =1332.261.3=390.754m/min。基于以上计算可得到矿井所需总风量为：Q=Qci+Qji+Qdi+ i=1641.6350880390.754=3262.354 m/min式中： Qc