采矿工程毕业设计（论文）-双鸭山矿务局东荣二矿0.9Mta新井设计3【全套图纸】

摘要本设计矿井为双鸭山矿业集团有限责任公司东荣二矿Mt/a新井设计，共有3层可采煤层，可采煤层平均厚度为m，煤层工业牌号为肥气煤。设计井田的可采储量95.64Mt，效劳年限为a。本设计矿井采用双立井开拓方式，划分两个开采水平，9个采〔带〕带区。一个工作面达产，采用分层布置，24#、26#、29-3#层单独开采。，主井采用多绳摩擦箕斗提升，副井采用刚性组合罐道罐笼提升。由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及受煤层地质条件等因素影响，决定本井田采用倾斜长壁和走向长壁相结合的采煤法开采，采煤工艺为综合机械化开采，采空区处理方法为全部垮落法。关键词开拓水平倾斜开采走向长壁全套图纸，加153893706AbstractThisdesignmineralwellistheShuangyashanmineralindustrygrouplimitedliabilitycompanyalmondflowercoalmineanewwelldesignsofre.Thecoalseamindustrycardnumberisafattyspiritcoal,designingthewellfarmlandcanadopttokeepthe95.64Mtofdeal,theservicetimeis75.9years.Thismineralwelldesignadoptionauprightwellexpandstheway,dividingthelinetotwolevels,nineadoptthearea.Oneworkfacereachestoproduce.Theadoptionlayeringarranges,24#,26#,29-3#layerminesalone,Thebiglaneconveyanceadopts10tonalinetypeelectricalengineeringcarslead3tonbottomunloadtypemineralcarstransport,Themainwelladoptionmanyroperubtheboxpromotes,thevice-welladoptstherigidcombinationacagepromotes.Becausethewellfarmlandslantlengthisbigger,andinclinethecoalseamforthe,andcoalseamgeologyconditionetc.factoreffects,decidingthiswellfarmlandinsideadoptionslantandadoptingcoalmethodasthealignmentlongthewalladoptsthecoalmethod.adoptingcoalcraftastosynthesizethemechanizationadoptthecoalcraft,adoptingemptytheareahandlesmethodasallfallsthemethod.keywordsexpandsthelevelInclinedminingalignmentlongwall目录摘要 IAbstract II绪论 VII第1章井田概况及地质特征 11.1井田概况 11.1.1交通位置 11.1.2地形地势 21.1.3气象和地震 21.1.4井田区及邻区生产建设及规划情况 21.1.5矿区经济状况 21.2地质特征 31.2.1地层 31.2.2地质构造 31.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征 41.2.4岩石性质、厚度特征 61.2.5水文地质情况 71.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性 71.2.7煤质、牌号及用途 81.3勘探程度及可靠性 81.3.1对地质勘探程度的评价 8第2章井田境界、储量、效劳年限 92.1井田境界 92.1.1井田周边情况 92.1.2井田境界确定的依据 92.1.3井田未来开展情况 92.2井田储量 92.2.1井田储量的计算 92.2.2煤柱损失 102.2.3储量计算方法 102.2.4储量计算的评价 122.3矿井工作制度、生产能力、效劳年限 132.3.1矿井工作制度 132.3.2矿井生产能力和效劳年限 13第3章井田开拓 143.1概述 143.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 143.1.2具体影响本矿井开拓方式的因素 143.2矿井开拓方案的选择 143.2.1确定井田开拓方式的原那么 143.2.2井硐形式和井口位置 153.2.2开采水平数目和标高 193.2.3开拓巷道的布置 213.3选定开拓方案的系统描述 223.3.1井硐形式和数目 223.3.2井硐位置及坐标 223.3.3水平数目及高度 223.3.4石门大巷数目及布置 223.3.5井底车场形式的选择 253.3.6煤层群的联系 253.3.7采〔带〕带区划分 253.4井筒布置及施工 273.4.1井硐穿过的岩层性质及井硐维护 273.4.2井硐布置及装备 273.4.3井筒延伸的初步意见 293.5井底车场及硐室 303.5.1井底车场形式确实定及论证 303.5.2井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度 31井底车场通过能力计算 323.5.4井底车场主要硐室 353.6开采顺序 353.6.1沿煤层走向的开采顺序 353.6.2沿煤层倾斜方向的开采顺序 363.6.3带区接续方案 363.6.4“三量〞控制情况 36第4章带区巷道布置及带区生产系统 394.1带区概况 394.1.1采区位置边界及范围 394.1.2带区地质和煤质情况 394.1.3带区生产能力储量及效劳年限 394.2带区巷道布置 394.2.1区段划分 394.2.2带区斜巷布置 404.2.3带区车场布置 414.2.4带区煤仓形式、容量及支护 434.2.5带区硐室简介 444.2.6带区工作面接续 444.3带区准备 454.3.1带区巷道的准备顺序 45带区主要巷道的断面及支护方式 46第5章采煤方法 485.1采煤方法的选择 485.2回采工艺 485.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 485.2.2工作面循环方式和劳动组织形式 50第6章井下运输和矿井提升 536.1矿井井下运输 536.1.1运输方式和运输系统确实定 536.1.2矿车的选型及数量 546.1.3带区运输设备的选择 556.2矿井提升系统 556.2.1矿井主提升设备的选择及计算 55第7章矿井通风与平安 587.1矿井通风系统确实定 587.1.1概述 587.1.2矿井通风系统确实定 587.1.3主扇工作方式确实定 587.2风量计算与风量分配 587.2.1矿井风量计算的规定 587.2.2风量计算 597.2.3风量分配 617.2.4风速的验算 617.2.5风量的调节方法与措施 627.3矿井通风阻力计算 627.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 627.3.2矿井等积孔计算 657.4通风设备的选择 65主扇的选择计算 657.4.2电动机的选择 667.4.3反风措施 667.5矿井平安生产措施 67预防瓦斯及煤尘爆炸 67火灾与水患的预防 687.5.3其他事故的预防 687.5.4避灾路线及自救<<规程>>规定 68第8章矿井排水 698.1概述 698.1.1矿井水来源及涌水量 698.1.2对排水设备的要求 698.2矿井主要排水设备 698.2.1排水方式与排水系统简介 708.2.2主排水设备及管路的选择计算 70第9章技术经济指标 72结论 75致谢辞 76参考文献 77附录1 78附录2 80绪论通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，为了能更好的稳固和运用这些知识，借毕业设计这个时机我做了东荣二矿的新井设计。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式、采煤工艺、支护方式以及设备选型等矿井的多个系统。本设计包括采煤工艺、通风平安、煤矿地质等多个方面的知识，主要是通过绘制矿井的各种图纸来进行矿井的优化设计，为了能使设计更加合理可行，我在说明书的文字局部进行了大量的方案比拟；在设计时，还对矿井的地质、煤层的受力等情况进行了综合分析，以便使建成的矿井更加与实际相符。本设计矿井的煤层地质状况良好，井田储量较大，煤层均为全国井田发育的可采煤层，可采的煤层有24#、26#、29-3#三个煤层，各煤层倾角在10。～25。，平均厚度，主要煤层稳定，矿井瓦斯等级为低沼气矿井。由于煤层埋藏相对较深，所以采用双立井的开拓方式，并且把井田划分为两个开采水平，一水平标高-500m，二水平标高为-750m。一水平实行上山开采，二水平实行上下山开采。井筒布置在井田中央的储量中心，初期井巷工程量小，建井工期短，而且井筒位置距离首采区较近，有利于尽快达产。根据井底车场所处的地质构造，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比拟后，确定本设计井田的井底车场形式为折返式车场。本设计井田以井田境界内的断层和背斜轴部为界，将矿井一水平24#、26#和29-3#三个煤层划分为9个采〔带〕带区，即：西一带区、西二带由于井田倾角变化较大，倾斜长度较长，且为缓倾斜煤层，决定本井田采用倾斜长壁和走向长壁相结合的采煤法开采，采煤工艺为综合机械化开采，采空区处理方法为全部垮落法。，主井采用多绳摩擦箕斗提升，副井采用刚性组合罐道罐笼提升。我希望通过做本次毕业设计，能够学到更多的采矿专业知识，稳固所学过的各种东西，并且能够很好的运用它们，从而为今后的工作打下良好的根底。第1章井田概况及地质特征井田概况1.1.1交通位置东荣二矿位于黑龙江省集贤煤田东南端。行政区划属集贤县腰屯乡、升昌乡和二九一国营场管辖。西南距福利屯约32km。经福利屯到双鸭山矿业集团所在地—双鸭山市约40km。福利屯至富锦县公路穿过本井田中部，福前铁路在东荣矿区南部边缘外约3km处通过，交通比拟方便。详见图1-1。图1-1交通位置图1.1.2地形地势本井田内没有大的河流，只有二道诃子等季节性河流，从西，南两个方向流过矿区边缘，雨季二道河子流量为3/s，近年来，随着农业的开展，在井田内修筑了一些排水渠道，致使湿地面积有所减小，对本井田开采影响甚微可以忽略。松花江位于本矿区北部，距井田较远，距离为38km。本井田位于三江平原的西南部，属高河漫滩，地势平坦，地面标高-123～-83m，井田东部有双山子，标高+m，西依索利岗山，标高+m1.1.3气象和地震本地区属寒温带大陆性气候，冬季寒冷，夏季气温较高，年平均最高气温为19.1～22.7℃，年平均最低气温-18.4～-22.9℃，最低气温可达-35℃。年降水量334.7～673.3mm～～根据国家地震局资料，集贤及其邻区裂度在6。以下，过去无强烈地震记载。1.1.4井田区及邻区生产建设及规划情况本矿区东西宽8～11km，南北长23km，面积230km2，正在规划用一对井进行开发，规模为t/a。双鸭山矿业集团距本区约42km，双鸭山现有生产矿井8对，1984年生产能力已到达611万t/a，全局共有职工68171人。本井田没有生产，在建及停闭矿井，也没有小煤窑，在井田外15km处有正生产的双鸭山矿物局集贤煤矿，两面约18km处有集贤县升平小煤矿，集贤煤矿采用立井开拓，设计能力t/a，一水平标高-150m，目前正开采9、15、16号煤层，共布置四个采区，矿井瓦斯不大，属低沼气矿井。1.1.5矿区经济状况双鸭山地区现有区域变电站两座及正在兴建的大型火力发电厂一座，在矿区总体设计阶段，供电电源方案已达成协议，所以，供电电源容易解决。本区内第四系地层广泛分布，地下含水量极其丰富，水源充足。1.2地质特征地层本井田的可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组，鸡西群穆棱组，在穆棱组上覆有巨厚的第三，第四地层晚侏罗系煤系地层不整合于元古界—古生界基底之上，基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成。见下面地层系统表1-1。表1-1地层系统表地层系统表表1-1界系统〔群〕组厚度〔米〕新生界第四系全新统10-20全新统温泉河组20-40上更新统顾乡屯组10-40中更新统40-80下更新统白土山组15-50第三系上新统富锦组121中生界侏罗系上统〔鸡西群〕穆棱组>570城子河组930东荣组250古生界中统青龙山组不清元古界麻山群不清第三系地层处均广泛分布，该地区由粉沙岩，泥岩组成，岩石胶结松散，以灰绿色为主，厚度变化不大。第四系地层在井田内广泛分布，主要由砾砂和粗砂组成，中间夹有不连续的亚粘土，在砂层上，伏有粘土及层厚7～12m地质构造本井田位于三江盆地的西部，三江盆地是中生代以来的一个断层凹陷地，区域构造属新华夏系第二隆起带，北段由一些北东向展布的次一级隆起带和凹陷带组成，本井田属盆地内的绥深-集贤凹陷带。本井田的区域构造主要受新华夏系和北西向构造应力场的控制，又前者派生的次级构造占明显优势，本区主要断层为F9，F26，F51，F72，F77五个主要断层，详见断层特征表。表1-2断层特征表顺序名称性质断层面走向落差〔m〕可靠程度影响范围1F9逆断层北向东40—130可靠整个井田2F26逆断层北向东40—110可靠一采区3F51正断层东西向20—80可靠一采区4F72正断层北向东60—170可靠井田边界5F77正断层北向东50—120可靠井田边界煤层赋存状况及可采煤层特征本井田具有经济价值的可采煤层主要集中于侏罗系鸡西群城子河含煤组，该组地层厚度930m，含煤50余层，煤层平均厚，可采的煤层有24#、26#、29-3#三个煤层，平均厚度m，各煤层倾角在10。～25。。本井田储量较大，煤层均是全井田发育的可采煤层，可采厚度从～2.4m。平均厚度6m，主要煤层稳定，为单一煤层，底部多为炭质泥岩，煤层顶板为粉沙岩，细砂岩，底板为粉沙岩及可采煤层特征见表1-3，煤层综合柱状图1-2。岩石性质、厚度特征有关岩石性质及厚度特征详见表1-4所示。水文地质情况1、井田内各地段的水文地质特征各有不同，第四系孔隙含水层，全井田广泛发育，除山坡地区较薄外，其余均很厚，由南向北逐渐增厚，水的主要补给来源是大气降水和山区地下水，涌水量0.67～7L/h，第三系孔隙含水层在井田内广泛分布，其厚度发育规律为由东南向西北逐渐增厚，向东便薄，涌水量为表1-3可采煤层特征表序号煤层名称层间距〔m〕煤层厚度〔m〕围岩煤的牌号硬度〔f〕容重〔t/〕煤层构造及稳定性最大~最小最大~最小顶板底板一般平均124#～石英砂岩石英砂岩Ⅰ-Ⅱ气煤F<3单一煤层较稳定40～80226＃50～粉砂岩粉砂岩及细砂岩Ⅰ-Ⅱ气煤F<3单一煤层较稳定60～100329-3＃80～粉砂岩粉沙岩及细砂岩Ⅰ-Ⅱ气煤F<3单一煤层稳定～0.83L2、井田内的主要隔水层有第四系顶部黏土，中部黏土，亚黏土层和第三系泥岩，砂岩层。3、地面水及各含水层之间的关系本井田富水性较小，矿井在开采过程中，排水将以疏干煤系风化裂隙带的储水量为主，开采初期，矿井涌水量增大，随着开采的不断进行，水的静储量逐渐消耗，矿井的涌水量会逐渐减小，并趋于相对稳定状态。本井田最大涌水量450m3/h，正常涌水量371m图1-2煤层综合柱状图表1-4岩石主要物理力学性质指标表名称容重kg/cm3孔隙度%抗压强度102kg抗拉强度102kg变形模量102kg/c弹性模量kg/cm3石英～7～515～35～6～206～20砾岩～5～151～15～～82～8灰岩～5～205～20～1～85～10砂岩～5～252～20～～81～10页岩～16～301～10～1～2～81沼气、煤尘及煤的自燃性本井田瓦斯取样的控制浓度在～％～～％，瓦斯成分及含量均很低，由于地质报告没有明确提出矿井的瓦斯等级所以，本设计只能根据上述数据进行分析，同时参考集贤矿井的煤尘瓦斯情况，初步确定本矿井瓦斯等级为低沼气矿井，并有煤尘爆炸危险和自然发火倾向。煤层顶底板岩石主要为粉沙岩和细砂岩，抗压强度一般在700～1200kg/cm2左右。根据资料，预计本矿井各煤层顶板类型均在一级Ⅱ类以上。煤质、牌号及用途本矿井煤的挥发分一般大于40％，属低变质煤，个煤层Y值平均为5～9m/m，粘结性较低，煤种主要为气煤，长焰煤次之，煤种在垂向上无明显变化。1、有害成分灰分：本井田煤的灰分含量〔Ag〕为～％，多属中低灰煤层，其中几个主要可采煤层均为低灰煤层。硫：各煤层硫的含量很低，原煤全硫〔SgQ〕为0.2～0.38％属特低硫煤。～％属特低-低磷煤。2、发热量各煤层煤的平均发热量〔QfD〕为3025～6432大卡/kg。3、元素分析各煤层碳〔Cr～％〔Hr％。〔Or％，说明煤的元素组成稳定，属低变质煤。4、工业用途评述本井田原煤低灰低磷，低硫，具有一定的胶质层厚度，所以，本矿井原煤经洗选加工后可做为优良的配焦和化工精练，副产品可供动力或民用。勘探程度及可靠性对地质勘探程度的评价本矿井所在地区先后经过普查，祥查，精查阶段，采用了钻探，测井和地震，相互结合的综合勘探手段，查明了主要断层和构造及煤层厚度，结构和分布范围，比拟可靠地提供了煤层层位的比照资料和测井成果。

第2章井田境界储量效劳年限井田境界井田周边情况本井田没有生产，在建及停闭矿井，也没有小煤窑，在井田外的西南方约15km处有正生产的双鸭山矿业集团集贤煤矿，西面约18km处有集贤县升平小煤矿,南面是东荣一矿井田。本区为农业区，工业根底比拟薄弱，但距双鸭山矿业集团较近，可借助老区力量建设本区，人力及材料资源比拟充足，井田周边的其它情况对本井田的建设均很有利，有利于矿区的开展。2井田境界确定的依据井田范围要有合理的走向长度，以便于采煤机械化程度的提高；以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据，特别是断层、背斜、向斜位界；划分的井田范围要为矿井开展留有空间；要适于选择井筒位置，以便合理安排地面生产系统和各建筑物。井田未来开展情况本井田煤层发育较好，可采性很高，且煤质较好，储量丰富，一水平开采后，接续也极为容易，开展稳定。由于井田-900米以下储量尚未探明，不能确定是否有煤，随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层，所以井田有增产的可能。开采前景十分可观。井田储量井田储量的计算矿井储量分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。矿井工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采〔带〕带区回采率的储量。本井田共有三个可采煤层24#、26#和29-3#，煤层的平均厚度分别为m、m和2.4m，煤层总厚度mt/m3，因此根据井田面积可得出本井田的工业储量为112.692煤柱损失保护煤柱的设计原那么：立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400m的以边界角圈定，小于400m的以移动角圈定；地面受护面积包括受护对象及周围的受护带；本设计矿井依据?煤矿平安规程?，留设保安煤柱如下：1.河流两侧各留设20m保安煤柱；2.井田内部断层留设203.各煤层在露头处留设20m保安煤柱；4.边界断层留设205.地面建筑物留设50m按照煤层在露头处留设煤柱20m，井田边界留设煤柱20m，断层两边各留设煤柱20m的标准，经对本井田内得三层煤进行计算得：24号煤层的煤柱损失为10Mt；26号煤层的煤柱损失为：19Mt；29-3号煤层的煤柱损失为2.216东荣二矿的工业广场面积为2，东西长375m，南北长360m。以此为据留设保安煤柱，共压煤8.388Mt，其中24号煤层压煤2.424Mt，26号煤层压煤2.643Mt，29-3号煤层压煤3.321Mt储量计算方法1.工业储量计算计算公式如下：块段储量=块段面积×平均倾角余割×块段平均厚度×容重根据原东荣二矿立井初步设计储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为Mt，各煤层工业储量见表2-1可采煤层储量计算总表。2.可采储量计算计算公式如下ZK=〔ZC－P〕×C〔2-1〕式中ZK—可采储量；ZC—工业储量；P—永久煤柱损失；C—采区回采率，其中中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%。经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为Mt。表2-1可采煤层储量总表工业储量〔Mt〕煤层别24#26#29-3#总计A+B+C36.01734.30242.373112.692储量计算的评价本设计井田的各类储量计算严格按照有关规定执行，由于技术水平所限，储量计算设计所得到的各种储量与实际有一定的误差。矿井工作制度、生产能力、效劳年限矿井工作制度本设计矿井年工作日确定为330d；矿井每昼夜三班工作，其中两班进行采、掘工作，一班进行检修；每日净提升时间16h。矿井生产能力和效劳年限根据?煤炭工业矿井设计标准?，矿井的设计生产能力应为：大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0及以上〔Mt/a〕；中型矿井:0.45、0.6、0.9〔Mt/a〕；小型矿井：9、0.15、0.21、〔Mt/a〕；除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。矿井生产能力的大小既要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来分析，还应考虑国民开展需要和国内外市场需求，技术装备和管理水平，科学技术进步等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原那么合理确定。根据本井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下：表2-2分煤层分水平储量计算表＃＃29-3＃＃＃29-3#方案A：1.2Mt/a方案B：Mt/a方案C：0.6Mt/a矿井效劳年限计算公式如下：T=Z/〔A×k〕〔2-2〕式中P—矿井设计效劳年限，a；Z—矿井设计可采储量，Mt；A—矿井生产能力，Mt/a；k—～，取k=1.4。依据以上拟定的矿井生产能力，计算相应效劳年限如下：方案A：Mt/aT=Z/〔A×k〕=/〔120×〕=a；方案B：Mt/aT=Z/〔A×k〕=/〔90×〕=a方案C：0.6Mt/aT=Z/〔A×k〕=/〔60×〕=a；参照?煤矿工业矿井设计标准?规定，方案AMt/a；矿井效劳年限为T=75.9a一水平效劳年限=/〔90×1.4〕=a；第3章井田开拓概述井田内外及附近生产矿井开拓方式概述在本井田内没有生产、在建及停闭矿井，在井田外的西面约18km处有集贤县升平小煤矿，西南方约15km处有正在生产的双鸭山矿务局集贤煤矿。集贤煤矿采用立井开拓，设计生产能力60万t/a，一水平标高为－150m，目前正开采9号，15号和16三个煤层，共布置四个采区。具体影响本矿井开拓方式的因素井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：煤层赋存和开采技术条件；井田地质和水文地质条件〔特别是表土层情况〕；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件；总体设计和矿井生产能力要求等；地形地貌和地面外部条件。对以上各种因素要综合研究比拟后确定。影响本井田开拓方式的具体因素如下：本井田地势平坦，属于平原地形，无主要河流。地表平均标高-123m，煤层埋藏较深，从煤层露头至深部精查勘探境界垂高700m左右，整个井田的煤层上部标高在-250m，下部标高在-900m，整个矿区共有3层可采煤层，即24#、26#、29-3#，全井田发育。煤层走向长度为km，倾向长度km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，煤层倾角一般为10°根据精查报告确定的煤层自然产状，构造因素，地形及水文条件等，其中煤层赋存深度对开拓方式的影响最大。矿井开拓方案的选择确定井田开拓方式的原那么(1)要适应当前国家的技术水平和设备供给情况，并为采用新技术，新工艺，开展采煤机械化，自动化创造条件。(2)必须惯彻执行有关煤矿平安生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。(3)合理开发国家资源，减少煤炭损失。(4)合理集中开拓布置，简化生产系统，防止生产分散，为集中生产创造条件。(5)贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、本钱低、效率高创造条件．要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产可靠和平安的条件下减少开拓工程量，尢其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设．(6)根据用户需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采3.2.2井硐形式和井口位置在一定的井田地质条件和开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，开拓巷道的布置方式统称为开拓方式。合理的开拓方式，一般应在技术可行的多个开拓方案中进行技术经济比拟后，才能确定。1.井筒形式平硐开拓是最简单的开拓方式，有很多突出优点，首先我们应该考虑平硐开拓方式是否可行。参照平硐开拓方式适用条件，结合本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知：平硐开拓方式的条件不具备。因此，平硐开拓方式对本设计井田不适用，排除采用平硐开拓方式。立井开和斜井开拓方式在技术上均可行。依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、效劳年限等要求，对本井田开拓方式选择提出两种方案：〔如图3-1和图3-2所示〕方案一：双立井开拓方式方案二：双斜井开拓方式图3-1方案1示意图图3-2方案2示意图首先，对两个方案进行技术比照：立井的适用条件及优点：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。井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，升降速度快。斜井的适用条件及优点：井筒施工简单，速度快，投资少。井筒装备和地面建筑少，不用大型提升设备，钢材消耗量小。胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比拟方便，容易实现多水平生产，并能减少井下石门长度。综合考虑本井田的实际情况：煤层赋存较深，地质构造复杂，所以根据技术比拟，本设计认为方案一〔双立井开拓〕技术上可行。对两方案进行经济比拟，如表3-1：从表3-1可以看出，方案1的运输费用低于方案3。另外，从开采水平来看，方案1仅需延伸一次立井，对生产影响少于方案3〔因方案3需延伸2次〕。因此，确定方案1为最优方案。2.井口位置井口位置的选择是井田开拓的重要组成局部。井口位置与开拓方式要相互协调，经综合选择后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原那么如下：(1)井下条件①勘探程度及初期工程量；②井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段；③井田走向储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量根本平衡。(2)地面条件表3-1方案比拟表方方案项目方案一方案二基建费/万元主立井开凿主斜井开凿副立井开凿副斜井开凿小计小计维护费/万元立井井维护主斜井维护副立井维护副斜井维护小计小计提升费／万元立井井提升主斜井提升副立井提升副斜井提升小计小计总计①井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；②工业场地不占或少占用良田；③井筒位置应选在比拟平坦的地方，并且满足防洪设计标准；④井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；本设计关于井筒位置的选择提出两个方案：〔如图3-3和图3-4所示〕方案一：井筒位于井田北部26号煤层露头之外。方案二：井筒位于F51断层与F9断层之间的井田中部。图3-3方案一图3-4方案二表3-2井口及工业场地位置方案技术比拟表方方案项目方案一方案二位置条件。井筒位于F51断层与F9断层之间的井田中部，处在井田的储量中心，工业场地。生产条件一水平生产时距离首采区较远，运输费用较大。井筒靠近首采区，生产运营费用低。建设条件井筒位于地质构造简单地带有利于井筒及车场硐室的施工；石门开凿量大，导致初期建井工程量大，投资多，建井工期长。井筒位于地质构造复杂地带，有可能给井筒及车场硐室的施工带来困难；初期建井工程量小，投资少，建井工期短。通过表3-2简单的技术比拟后认为：方案二虽然压煤较多，但井口位于井田的中央位置，也是井田的储量中心，初期井巷工程量小，建井工期短，井下运营费用低，而且井筒位置距离首采区较近，有利于尽快达产。所以本设计选择方案二：主井井口位于F51断层与F9断层之间的井田中部。开采水平数目和标高煤矿科技迅猛开展，实现高度集中化是主要的开展方向，高产高效矿井要求集中在一个水平，1个工作面生产。这就要求加大工作面、采区和水平的走向及倾斜尺寸，要求有丰富的资源/储量和较长的效劳年限。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田可以单水平开采，亦可以多水平开采〔从上往下逐水平开采〕。每个开采水平设井底车场和运输大巷，供该水平各采区煤的外运、辅助运输和通风用。本设计井田水平标高确实定主要考虑了以下几个因素：合理的水平效劳年限；煤层赋存条件及地质构造；生产本钱；水平接替；井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。根据上述因素，本设计井田设计提出如下两个水平标高划分方案：方案一：井田划分两个开采水平；一水平标高-500m，水平垂高二水平标高为-750m。一水平实行上山开采，二水平上方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-450m，二水平标高三水平标高-900m。各水平均采用两方案示意图如下：图3-4方案1图3-5方案2各方案水平储量及效劳年限详见表3-3。表3-3水平储量及效劳年限表水平储量〔万吨〕效劳年限〔年〕方案一一水平41二水平35方案二一水平26二水平32三水平18从该表中可知，方案二的一水平储量严重缺乏，效劳年限达不到标准要求的效劳年限，而方案一的水平效劳年限能够到达标准要求，储量充足，且有利于采区的接续，巷道利用率高，吨煤本钱相对较低。故而采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，一水平标高-500m，水平垂高250m开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或假设干采区效劳的巷道，如运输大巷、井筒、井底车场、主要石门、风井和回风大巷等。1.运输大巷的布置运输大巷效劳于整个开采水平的煤炭运输和辅助运输以及通风、排水和管线敷设，效劳年限较长。根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置，分煤组布置和全煤组集中布置。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下两种大巷布置方式：方案一：采用分煤层运输大巷方案二：采用集中运输大巷两种技术方案的优缺点详见表3-4所示。表3-4大巷布置方案比拟表特点分煤层大巷布置集中大巷布置优点1.石门长度较短2.生产比拟集中，运输条件好3.采区巷道分层布置，开采程序比拟灵活1.大巷工程量少2.生产区域比拟集中，运输条件好3.大巷维护容易缺点1．初期工程量大，建井时间长2．大巷掘进工程量大3.大巷维护不容易1.总的石门长度大2.初期工程量大，建井时间长反向运输适应条件1.煤层数不多，层间距大，石门长2.产量，风量均大，需要疏解3.各煤层底板．均有坚硬岩层1.煤层间距小2.井田走向长度大，效劳年限长3.下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：本井田共有可采煤层三层，即24#、26#和29-3#，其中24#与26#平均间距40m,26#与29-3#煤层平均间距170m针对上述情况，本设计决定采用方案一：分煤层运输大巷布置。选定开拓方案的系统描述井硐形式和数目本设计井田采用立井开拓，即主井、副井，另外还设有回风立井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井，回风井专门用于回风。井硐位置及坐标井筒确定于F51与F9断层之间的井田中心位置，理由是：地处井田储量中央并且有较好的地形条件：井口处标高-123m，地面坡度小，平正土方量小具体坐标如表3-5；表3-5井筒参数表名称主井副井风井井口标高-123-123-123井深(一水平)377米377米127井口坐标经距X444578654445786544457335纬距Y520017752001775202187水平数目及高度本设计将井田划分为两个水平，一水平标高-500m，水平垂高250m石门、大巷数目及布置根据本设计矿井开拓巷道布置方案的方案比拟，确定本设计矿井采用分煤层运输大巷及主要石门布置。在本设计矿井中大巷效劳年限较长，运输能力要求大，所以综合考虑，本设计采用效劳年限较长并且易于维护的岩石大巷。由于煤层间距较大，大巷之间要布置石门联系,由于石门的效劳年限较长，运输能力要求大，所以石门和大巷的断面和支护设计在本设计中相同。大巷与石门效劳年限长，运输能力要求大，巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的平安条件，其根本原那么是在满足平安与技术要求的条件下，力求提高巷道断面利用率，降低造价并有利于加快施工速度。有关大巷及石门断面技术特征详见图3-7，3-8所示。图3-7大巷断面特征图图3-8石门断面特征图表3-6大巷断面特征表巷道形状支护方式断面积〔m2〕设计尺寸〔m〕净周长(m)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷195039002100表3-7石门断面特征表巷道形状支护方式断面积〔m2〕设计尺寸〔m〕净周长(m)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷19503900100井底车场形式的选择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两个环节的枢纽，因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的平安和生产。井底车场形式应使调车简单，管理方便，弯道及分岔点少；操作平安，符合有关规程标准；保证矿井生产能力，应比矿井生产能力有30%以上的富裕系数，有增产的可能性；井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产本钱低；施工方便，各井筒间、井底车场巷道间距迅速贯穿，缩短建设时间；大巷或石门与井筒的距离较近时，可选择卧式或斜式井底车场。井底车场的形势也取决于矿车的类型。立井井底车场的根本类型(1)环形式：立式、斜式、卧式；(2)折返式：梭式、尽头式；综上所述，根据井底车场所处的地质构造，井筒与大巷的相对位置及地面生产系统的布置，考虑井底车场需要两翼来车以及各种井底车场的形式特点，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比拟后，初步拟定本设计井田的井底车场形式为折返式车场。煤层群的联系本设计井田煤层群开采时的联系方式是单层准备，24＃与26#煤层相距约50m，26＃与29-3＃煤层相距约80m依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：本井田一水平的西一带区、西二带区和西三带区，三个主要带区分别为位于井田的三个煤层，并且煤层倾角较小，采用倾斜长壁采煤方法开采，故而每个带区所在的煤层都要布置一条运输大巷。在一水平的其它六个采区采用走向长壁采煤方法，并且这几个采区的倾角相对较大，因此每个采区之间用石门联系。针对上述情况，本设计煤层之间采用分煤层运输大巷布置。带区划分本设计井田走向长度较大，地形地质构造复杂，应根据煤层地质条件、开采机械化水平、采区储量、生产能力及巷道维护等因素综合考虑来划分采区；一般负责划分一水平采区，需要沿走向全长统一考虑，作到初后期统筹兼顾，更有利于初期生产；对于煤层稳定、开采条件好、生产能力大的采区，走向长度要适当增大；采区划分还要充分考虑采区接续关系，使其适应各翼储量及产量分配；初期采区尺寸要适应目前输送机长度及电压降的控制范围，后期采区尺寸可适当加大。根据本矿井的开拓布置，已经确定的采煤方法，本着合理开采，简化工艺，保证采区范围内构造简单，有利回采，按煤层赋存条件，尽量利用断层，向背斜轴部等为采区边界。为提高机械化水平，发挥综采效能，尽量加大采区走向长度。本设计井田以井田境界内的断层和背斜轴部为界，将矿井一水平24＃、26＃和29-3＃三个煤层划分为9个采区，即：西一采区、西二采区、西三采区、北一采区、北二采区、北三采区、东一采区、东二采区、东三采区。详见采区划分示意图3-9。图3-9采区划分示意图井筒布置及施工井硐穿过的岩层性质及井硐维护本设计井田采用立井开拓方式，布置两个井筒，井筒穿过的岩石大局部为粉砂岩，有少局部的细砂岩和中砂岩，详见图1-2煤层综合柱状图。依据井筒特征及装备情况，参考地质及水文地质资料，对本设计矿井井硐支护形式进行综合分析后，确定本设计井筒支护形式为混凝土整体灌注式，主副井井壁厚度均为450毫米。井硐布置及装备井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质、运输方式、通风平安等因素，符合?煤矿平安规程??煤炭工业矿井设计标准?，对通风、运输、管线布置的要求，满足施工需要；合理使用断面空间，减少井筒工程量；有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行平安。根据本设计矿井的生产能力、效劳年限、提升方式等实际情况，确定主副井井筒特征如下：主井：井筒净直径5.0m，净断面面积m2，掘进断面积m2，井深377m，井筒装备一对12t多绳摩擦箕斗，担负提升煤作用，井筒采用料石砌碹支护和混凝土锚喷，井壁厚度均为副井：井筒直径，净断面面积2，掘进断面积m2，井深377m，井筒采用料石砌碹支护和混凝土锚喷，井壁厚度均为450mm，井壁充填混凝土厚度为50mm。井筒装备一对1.5t矿车600mm轨距，双层四车刚性立井多绳罐笼；主要担负矿井详见主、副井井筒断面图3-10和图3-11。图3-10主井井筒断面特征图1:50图3-11副井井筒断面特征图1:50井筒延伸的初步意见采用多水平开拓的矿井，在上一水平生产能力开始递减前一年，必须按时完成下一水平的开拓延深工作。为了保证水平接替和生产采区按方案向新水平过渡，必须正确选择开拓延深方案。决定开拓方案的关键因素是原有井筒的提升能力、通风能力和地质条件。为了保证采区正常接续和均衡生产，本矿井将延伸原主副井，从-500水平延伸至-750水平。井筒延伸方案主要有以下两种：方案一：直接延伸原有主副井筒；方案二：暗斜井开拓延伸〔即利用暗斜井或暗立井开拓下一水平，原有主副井不延伸〕两种方案比拟的最终确定必须参照井筒延伸原那么、本井田煤层赋存特征及原有井筒的生产、通风能力。如果原有井筒的生产能力和通风能力能够满足二水平的生产需要，那么可以考虑方案一：直接延伸原有主副井筒；如果不能满足二水平的生产需要，那么考虑采用方案二：暗斜井开拓延伸，即利用暗斜井或暗立井开拓下一水平，原有主副井不延伸。井底车场及硐室井底车场形式确实定及论证井底车场是连接井下运输的枢纽，井下的煤通过井底车场经井筒运至地面，地面的材料和设备通过井筒、井底车场运到各个工作面。排水、通风、动力供给及人员上下等，也必须通过井底车场。而井底车场的形式必须适应井下运输和井筒提升的要求。本设计矿井井底车场形式的选择依据如下：(1)矿井设计生产能力为Mt/a，年工作日330d，实行三八工作制，每日净提升16h；(2)矿井采用双立井开拓方式，两个开采水平，集中大巷布置。(3)主要运输大巷采用10t架线式电机车牵引3.0t底卸式矿车，每列车由17辆矿车组成，一台10t架线式电机车牵引。辅助运输和掘进煤采用1.5t固定式矿车，矸煤混合列车由20辆1.5t矿车组成，其中煤车5辆，矸石车15辆，一台10t架线式电机车牵引。(4)本设计矿井属于低瓦斯、低等涌水量矿井，地质条件较好。综上所述，结合设计要求，经分析比拟后，本设计矿井拟选用折返式井底车场。车线与主要运输大巷平行，主副井距主要运输大巷较近，工程度量小，调车方便，可两翼进车。井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度1.井底车场线路布置的要求(1)底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题；(2)井底车场的线路工程量小；(3)尽量减少道岔和交岔点；(4)井底车场的线路主要由主井空、重车线，副井进、出车线和回车线组成，由于通过各个井底车场的煤种数量不同，其各线路的数目和长度亦相应不同；2．存车线长度确实定确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题，如果存车线长度缺乏，将会使井下运输和井筒提升彼此牵制，影响矿井生产能力；反之，如果存车线过长，会使列车在车场内的调车时间增加，反而降低了车场通过能力，并增加车场工程量。根据我国煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用以下长度：(1)调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和；(2)材料车线长度，中小型矿井应能容纳5～10个材料车；(3)～1.5列车长；(4)～1.0列车长；①主井空、重车线，副井进、出车线：L=m×n×Lk+N×Lj+Lf式中：L—主井空、重车线，副井进、出车线有效长度，m；m列车数目，列；n每列车的矿车数，按列车组成计算确定；Lk每辆矿车带缓冲器的长度，m;N机车数,Lj每台机车的长度，Lf附加长度，取10m。经过计算，得主井L=1.5×17×4+1×4.5+10=m，取117×20×+1×4.5+10=m，取75m。②材料车线有效长度L=ncLc+nsLs式中，nc材料车数，辆;Lc每辆材料车带缓冲器的长度，m;ns设备车数，台;Ls每辆设备车带缓冲器的长度，m;L=10×3.5+2×2.5=403.5.3井底车场通过能力计算1.井底车场线路布置图3-12和调度表3-8；图3-12井底车场线路图图3-12井底车场线路图表3-8循环调度图表2.按运量和净载重计算本矿井日产原煤0.3万吨，每日运出矸石量占20%，运出矸石3000×0.2=600t；掘进煤占6%，日产掘进煤为3000×=180t，3t底卸式矿车日运煤量为3000×0.94=2820t，每日3t底卸式矿车列车数为2820/〔3×17〕=55列；根据矿井矸石量与掘进煤的比例〔20%/6%=10/3〕，确定煤矸石混合列车由15辆矸石与5辆煤车组成，每日矸×15×5〕=26列。每日进入井底车场的3t底卸式矿车数与1t煤矸列车数之比为55/27=2:1每一调度循环时间为2.8分，列车进入井底车场平均间隔时间为54.8/12=4.57分，列车在井底车场平均运行时间为7.79分，3t底卸式矿车在井底车场平均运行时间为7.7分，1.5t固定式矿车在井底车场平均运行进间为7.9分。3.井底车场通过能力计算按公式计算：N=式中:N井底车场年通过能力，t;Ta每年运输工作时间等于矿井设计年工作日数与日生产时间的乘积，min;Q每一调度循环进入井底车场的所有列车的净载煤重，t；T每一调度循环时间,min；运输不均衡系数；N=330×14×60×=277200×(3×17×××5)/(1.15×)车经由与运料系统相反的方向从带区运至井底车场。矿车的选型及数量工作电机车台数计算如下:N=A(11L+t)/(式中:N――工作电机车台数,台；1.5――产量与运输不均衡系数；A――采煤班产量，t；L――运输加权干均距离，Km；11――运行时间与运距换算系数；2100――每班工作时间与机车载重乘积；G――机车粘着质量，t；t――装卸及调车时间,min,一般θ=20—30min。N＝1.5×1500×(11×+30)/(2100×10)＝台工作电机车台数取N=6台备用及检修电机车台数N1=N×25%=5×25%=台,取N1=2台那么架线式电机车总台数为N+N1=8台。本设计矿井选用SZZ-764/132型电机车，该架线式电机车各项参数如下表所示：表6－1电机车参数表SZZ-764/132大巷运输选用3t底卸式矿车，辅助运输选用t固定式矿车。每组运煤列车矿车数确定为17辆，本设计矿井有3组运煤列车，那么3t底卸式矿车总数为：N＝17×3＝51辆，备用及检修的台数为n＝N×20％＝11辆，总矿车数为：N总＝N＋n＝62辆每台10t架线式电机车牵引20辆t固定式矿车，本矿井确定备有2组辅助运输列车，即N=2×20＝40辆，备用及检修的t固定式矿车数为：n＝N×20％＝8辆，总矿车数为:N总＝N＋n＝48辆。一台10t架线式电机车牵引25辆〔8辆备用〕1.0t材料车〔平板车〕。带区运输设备的选择1、刮板输送机要根据刮板链的负荷情况，确定链条数目，结合煤质硬度选择链条的结构形式，煤质较硬块度较大时优先选用双边链，煤质较软时，可选用单链或双中链；刮板输送机输送能力应大于工作面最大生产能力的1.2倍。综合考虑，刮板输送机选择型号为：SGB-764/264，输送量600t/h，刮板链数1m/s，外形尺寸：1500×764×222mm，适用条件:缓斜中厚长壁式回采工作面。2、转载机转载机尾部和工作面输送机头部有一定的卸载高度〔约600mm〕以防止工作面输送机底链回煤；转载机的机型，好机头传动装置及电动机和中部槽的类型及刮板链类型，应尽量和工作面刮板输送机机型一致，以便日常维修和管理；转载机的运输能力应大于工作面输送机的能力〔一般为1.2倍〕它的溜槽宽度或链速一般应大于工作面输送机。根据以上原那么及本矿带区输送能力，选择转载机型号为：SZZ-764/132，运输能力1100t/h,出厂长度m,有效重叠长度14m，链速1.3m/s，爬坡角度12○,爬坡长度,中部槽外形尺寸:1500×764×222mm,重量31.3t，适用条件:综合机械化采煤顺槽转载3、可伸缩带式输送机工作面运输巷带式输送机运输能力，要大于工作面刮板输送机的能力；移动尾装置宜选用液压式。VSSJ-1000/160根据以上原那么及带区的输送能力，VSSJ-1000/160型可伸缩带式输送机。运输能力630t/h，运距1000m，胶带种类选用尼龙，带宽1000mm，运速m/s，贮带长度50m,机头部外形尺寸:4755×2266×6.2矿井提升系统矿井主提升设备的选择及计算本设计矿井为主、副立井提升方式。主井井筒直径，一水平标高-123m，一水平提升高度为377m，多绳箕斗提升，主井担负矿井提升煤炭任务。副井井筒直径，一水平提升高度-123m，采用刚性组合罐道，罐笼提升。副井主要担负全矿井人员升降、提矸、下放材料〔长材除外〕等任务。立井绞车提升，开采深度大于350m的大、中型矿井，应采用的绳塔式或落地式摩擦软绞车；大中型矿井的主立井一般采用箕斗提升，副立井采用罐笼提升，中小型矿井的主副井，均可采用罐笼，无论是采用箕斗或罐笼，一般均应双钩提升本设计立井采用多绳摩擦箕斗提升，副立井采用罐笼提升。矿井提升系统主要包主井提升系统和副井提升系统，设备选型过程以及各种特如下：主井采用一对12t多绳摩擦式箕斗提升，型号见表6-2表6-2主井箕斗技术特征表提升电动机功率的计算：式中N提升电动机估算功率，KW；Q一次提升容量，㎏；v标准速度，m