鹤岗矿业集团峻德煤矿24Mt-a新井设计-课程设计设计

中国矿业大学银川学院毕业设计I本科毕业设计题目鹤岗矿业集团峻德煤矿2.4Mt/a 中国矿业大学银川学院毕业设计目录 V 11.1矿井概况及井田地质特征 1 1 2 3 3 3 7 7 8 8 8 9 2.1井田境界 2.1.1井田境界确定的依据 2.2.1井田储量的计算 2.2.2保安煤柱 3.1概述 3.2井田开拓 3.2.2井硐形式和井口位置 中国矿业大学银川学院毕业设计3.3井筒特征 3.3.1井筒形式和数目 3.3.3水平数目及高度 3.3.7采区划分 3.4井底车场及硐室 3.5开采顺序 3.5.2沿井田倾斜方向的开采顺序 3.5.3采区接续计划 3.6.3井筒延伸的初步意见 4.1.1开采方法 4.2.4采区煤仓形式，容量 4.3采煤工艺设计 4.4.3循环方式和劳动组织形式 5.1矿井通风系统的选择 5.1.4采区通风系统 5.2.6矿井总风量计算 5.3全矿通风阻力计算 5.4矿井通风设备选型 5.5矿井灾害预防措施 5.5.2瓦斯防治措施 6.1矿井运输 6.1.2矿车的选型与数量 6.1.3采区运输设备的选择 6.2矿井提升系统 6.3.1水泵的选型 6.3.2管路计算 第7章技术经济指标 中国矿业大学银川学院毕业设计V本设计矿井为鹤岗矿业集团峻德煤矿2.4Mt/a新井设计，共有4层可采煤层，厚度24.1m。煤层工业牌号为肥气煤，设计井田的可采储量190.22Mt,服务年限为56.6a,本矿井设计采集中大巷布置，大巷采用20t架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输，设计采区为南一采区，生产能力2.4Mt/a,服务年限为9.05a,采煤方法为走向长壁后退采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺。关键词立井开拓采煤工艺集中大巷走向长壁采煤法中国矿业大学银川学院毕业设计1第1章矿井概况及井田地质特征1.1.1矿井地质概况峻德矿位于黑龙江省鹤岗市，为鹤岗煤田最南部的一个井田。其地理坐标为：东经130°14'40",北纬47°11'50"。井田的北部边界与兴安煤矿相邻，其界限为104150,合接触线。西起煤系地层基盘。东止3号煤层的-500标高铅直截面。全区走向长5025米，倾向长2050米，面积10301250平方米。本设计矿井生产能力为2.4Mt/a,井田走向长度为5.025km,倾向长度为2.05km,可采井的矿瓦斯相对涌出量为8.4m³/t,绝对瓦斯涌出量为35.7m³/min,矿井属低瓦斯矿井。煤1.1.2交通位置区内东有峻德火车站，北距鹤岗火车站15Km,西部有鹤大公路通过，交通方便。四栋房三新新发新结兴发本北新村德胜屯北新村鹤岗市东山区东兴台胜红旗兴安区跨跨公高速“峻德煤矿函函线小南山区伏尔基河三部落二部溶图1-1交通位置图2中国矿业大学银川学院毕业设计31.1.3地形地势.气候及河流时间短，中午酷热而冬季时间长寒冷，每年十二月至次年二月为最冷季节，冬季最低温度为-37℃,夏季平均气温为25℃,冬季多雪。春秋时节，多西北风，年降雨量大约为600mm,雨季集中在六，七，八月。峻德矿井田的地势东高西洼，洼地面积占三分之二左右。区内只有鹤立河在井田上方流过，后经人工改造从西部边界通过，最高洪水位238m,最大流量为180立方米每秒。地下水原始流向与地表河流流向一致。水力坡度2‰左右。1.2.1矿区范围内的地层情况本区地层基本与鹤岗区域性地层一致。根据1975年东北地区区域地层表的统一对比，区内自下而上有：前古生界；上侏罗统——石头河子组、石头庙子组；下白垩统东山组；第三系地层。1.前古生界(Pt):是本区最老的岩系，称之为黑龙江群，分布于本区的西、北部，它和侏罗纪前侵入的花岗岩共同构成煤系地层基底，其岩性和东北地区北部各地的古老岩系相似，按其变质程度，分为片麻岩和片岩两类：片麻岩多为普通片麻岩、黑云母片麻岩和角闪片麻岩，普通片麻岩含黑色矿物较少，肉红色的长石和白色的石英风化后呈粗大的颗粒状。2.上侏罗统石头河子组(J3S):发育在现在的生产矿区，为鹤岗煤田的主要含煤组，下部由底砾岩开始到上部的厚层南岭砾岩正，由灰白色的粗、中、细、粉砂岩及凝灰岩、泥质岩组成，含有36个可采和局部可采煤层，厚度南北不一由818m~1288m不等。以其间的砾岩为界，由下而上分为北大岭含煤段、中部含煤段和上段。发育在峻德矿区，为矿区主要含煤层23层。3.上侏罗统石头庙子组(J3St):分布区内东部，平行不整合于石头河子组之上，层厚120m~550m。由北往南变薄。上部主要以灰白色砂岩及灰黑色粉砂岩，泥岩组成，夹薄层凝灰质岩。下部以砾岩为主，与砂岩、粉砂岩、泥岩组成互层，夹薄煤层。中国矿业大学银川学院毕业设计44.白垩系(K):出露在峻德至河北一带，呈南北条带状分布在煤田东部，平行不整合于晚侏罗世煤系地层之上，为一套火山碎屑岩和陆相碎屑岩组成，尤以峻德区为发育。地层总厚2650m,自下而上按其岩性不同，分为白垩系下统(K1)和上统(K2)。在峻下白垩统东山组(K1dn):为一套火山碎屑岩和火山集块岩组成，其间夹有薄层的砂岩、砾岩，分布于全矿区的东部，近几年又从新一矿东部施工钻孔中见到这套地层，尤其是在鹤岗市东山区东山采石场中，有集块岩的天然露头，所见到的这套地层更为标准，所以东北地区区域地层会议上，将白至系下部的这套地层正式命名为东山组。其在峻德区的分布主要在区内东部，平行不整合石头庙子组之上，厚度大于230m。5.第三系(R):大面积分布在煤田的东部、南部，不整合于中生界侏罗系、白垩系及前古生界变质岩系之上。为一套半胶结和胶结松散的碎屑岩组成，由灰色或灰绿色半胶结的中、粗、细砂岩、粉砂岩和泥岩组成，胶结不好为其特征。颗粒较粗者多呈松散中国矿业大学银川学院毕业设计5界系统组厚度(M)岩性化石第三系下统东山组大于450山灰绿色、半胶结的粗砂岩、中砂岩、细砂岩组成白垩系为绿、紫色安山质集块岩或角砾岩组成侏罗系上侏罗系石头庙子组120~分上、下两部分，上部：主要以灰白色砂岩及黑色石头河子组不详由花岗岩、花岗片麻岩、石英石、角闪片岩等组成表1-1区域地层一览表中国矿业大学银川学院毕业设计6地层系统界系统中侏粉沙岩细沙岩煤8粗沙岩细沙岩住界2休罗统3于粉沙岩中细沙岩煤细沙岩粗沙岩5粉沙岩煤4.车细沙岩粗沙岩初沙石煤细沙岩图1-2煤层综合柱状图中国矿业大学银川学院毕业设计7F字头的断层为原报告存在的。断裂构造控制程度从总体上看是基本可靠的，它们大多数是通过矿井实际钻孔控制的，但就局部或剖面线的联系上可能要有一定的出入。表1-2主要断裂构造表顺序名称性质断层面走向断层面倾向落差水平断1正2逆3正各煤层的岩石性质、厚度特征详见岩石主要物理力学性质指标表1-3。煤层号厚度/米层间距倾角围岩度煤层结构及稳定性平均平均平均顶板底板细砂岩粗砂岩褐煤稳定#细砂岩细砂岩褐煤较稳定粉砂岩细砂岩褐煤较稳定粉砂岩细砂岩褐煤稳定中国矿业大学银川学院毕业设计8煤层顶底板的厚度一般都大于20m,多为砂岩，岩石性质、厚度特征详见岩石主要物理力学性质指标表1-4。名称容重孔隙度%压强度抗拉强度变形模量弹性模量砂岩砾岩泥炭岩灰岩页岩石英长石鹤岗煤田处于小兴安岭山地与松花江下游合江平原之间的丘陵区，峻德井田位于丘陵区本区地层无完整的隔水层。主要含水层为第四系孔隙含水层和白垩系，侏罗系，前古生界地层风化带含水层。峻德矿属于水文地质条矿井正常涌水量300m³/h最大涌水量500m³/h。采掘工程受水害威胁，防治水工程量大，难就21、24-1号煤层经历年来瓦斯鉴定，该井为低瓦斯矿井，但随着开采的深入，瓦斯的含量及涌出量会逐步提升，在不久的将来将变成高瓦斯矿井。该矿对以开采的21、24-1、25和26煤层分别做了煤尘爆炸性鉴定，结论是四个煤25号层260～310mm26号层310～480mm中国矿业大学银川学院毕业设计9煤层自然发火期，21号层为18个月、24-1号层为9个月、25号层为13个月、26号层为16个月煤层自然倾向性分类：21、24-1号煤层为I类，25、26峻德井田各煤层的宏观煤岩类型以半亮岩为主，暗淡型其次。有较明显的丝炭薄层。煤的结构复杂。有条带状及线理状结构，煤质一般较脆，内生裂隙较发育。显微组分以凝胶化基质体为主，其次为镜煤、木炭、木质结构镜煤占80%～90%,丝炭化物质也较为常见。尤以上部层为多，占3%～18%,角质化物质一般不超过1%。煤层的挥发分为30.67%～43.39%,角质层厚度为0mm～17mm.粘结性指数为0～99%。本次报告是按新煤种分类划分的。本区粘结性指数指标化验资料较少，根据生产大样化验资料和少数钻孔的化验资料，与先期化验资料进对比综合确定。由于温度增加50度，有粘结性指标化验资料的挥发分比先期化验的挥发分数值提高1.5～2。根据这些数据对全区煤层煤种进中国矿业大学银川学院毕业设计2.1.1井田境界确定的依据1.以大的断层和勘探线为矿界。峻德矿仅北部与兴安煤矿相邻。2.以保证井田的合理尺寸，及与邻近矿区处理好关系。2.1.2井田未来发展情况由于本井田几条断层的影响，投产时的产量可能不能及时达到设计生产能力，但随着开采深度的增加，煤层赋存条件好，采用新技术防治矿井瓦斯，产量会有较大的提高幅度.2.2.1井田储量的计算矿井储量可分为矿井地质储量、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331、332、333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区回采率的储量。界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的数量，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。1.各煤层在露头处留设25m保安煤柱；2.边界断层留设30m保安煤柱；3.井田内部断层留设25m保安煤柱；4.河流两侧各留设30m保安煤柱；5.地面建筑物留设50m保安煤柱。按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：24.1Mt;巷道保护煤柱损失：26.98Mt总损失量：101.88Mt;2.2.3储量计算方法采用分水平及投影块段法，用煤层真厚度和斜面积计算储量，块段平均厚度采用钻孔见煤厚度，以算术平均法求出。α—煤层平均倾角；γ—煤的视密度.经计算本设计矿井工业储量为339.69Mt。Z—可采储量，190.22Mt;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;中厚煤层不低于0.8;薄煤层不低于0.85;地方小煤矿不低于0.7经各煤层可采储量计算，得出本设计井田可采储量为190.22Mt。详见表2-1、2-2、2-3。中国矿业大学银川学院毕业设计表2-1矿井地质资源总汇表单位：Mt总资源储量煤层资源储量合计合计单位：Mt煤层矿井地质资源储量333折减量矿井工业储量永久煤柱设计资源储量井田边界断层合计中国矿业大学银川学院毕业设计煤层设计资源储量煤炭损失量可采储量工业场地井巷合计开采损失合计合计总计本设计井田的各类储量计算严格执照有关规定执行。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可能有一定的误差。2.3矿井生产能力及服务年限依据《煤矿安全规程》,《煤矿生产许可法》和《劳动法》有关规定：设计年工作日330天，日提升20小时，采用三八工作制，二班半生产，半班准备。本矿井已查明的工业储量为339.69Mt,,估算本井田内工业广场煤柱，境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的30.1%,各可采层均为中厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为80%,由此计算确定本井田的可采储量为190.22Mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量情况，地质构造比较简单，煤层赋存深等因素，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案，即：方案一：矿井设计生产能力1.8Mt/a;方案二：矿井设计生产能力2.4Mt/a;方案二：矿井设计生产能力3.0Mt/a。上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下。参照《煤炭工业矿井设计规范》规定，如表2-4(规范2005年版)由于2.4Mt矿井设计服务年限要大于50a小于60a所以方案二较合理，即：矿井生产能力为：A=2.4Mta,矿井服务中国矿业大学银川学院毕业设计表2-4新建矿井设计服务年限矿井设计生产能力矿井设计服务年限第一开采水平设计服务年限(a)煤层倾角煤层倾角煤层倾角6.0及以上经过对比和本身的煤层赋存的地质条件情况可以规定为本矿井的第一水平不少于25年，根据本煤田的走向、倾向、赋存及地质条件经过计算第一开采水平服务年限为28年。中国矿业大学银川学院毕业设计第3章井田开拓3.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述3.1.2影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况1.地表因素：本井田地势较低，属于丘陵地形，地表标高+180m～+220m。2.煤层赋存情况：整个井田的煤层的赋存深度+200m~-500m,整个矿区共有四层可采煤层，即21#、24-1#、25#和26#全区发育。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角20°3.其他因素：构造较简单，井田范围内有F₄,Fs,F₆三条断层。顶底板为粉砂岩等硬质岩层，稳定性较好。4、鹤立河贯穿整个煤田，对于开采有些影响。确定井田开拓方式的原则：1.合理开发国家资源，减少煤炭损失。2.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、成本低、效率高创造条件。3.必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造良好的通风环境，减少巷道维护量，使主要巷道保持良好状态。4.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产过于分散，为集中生产创造条件。开拓方式按井筒的倾角不同分为平硐开拓，斜井开拓，立井开拓和综合开拓四种方式。参照平硐开拓方式的适用条件，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，予以排除。立井开拓和斜井开拓方式在技术上均可行，综合开拓方式虽然对工业广场布置和井底车中国矿业大学银川学院毕业设计方案三：综合开拓方式见图3-3。————酒06溜益桑卧品匹层所燕公盈蒸条医熟蒸路——Ⅲ—弹难—加灭蒸益蒸蒸蒸蒸及必美及蒸及蒸蒸桑蒸灭蒸益蒸蒸蒸蒸及必美及蒸及蒸蒸桑蒸———B■6S懂1送训加_6__—强中国矿业大学银川学院毕业设计——————图3-3综合开拓对三种方案进行初步经济技术比较，经过比较方案三的投资投资费用略高于方案一和方案二，但方案三井口相距较远，不利工业广场的布置，地面工业建筑分散，生产调度联系不方便，且地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失，所以应排除方案三，对方案一和方案二进2.井口位置方案比较井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。在选择开拓方式的同时，就要考虑各种可(1)在井田走向方向的储量中央或靠进中央位置使井田两翼可采储量基本平衡，保持两翼均衡生产和采区的正常接续，而且巷道维护、通风等费用也相应降低。若因地面、井下某种因素影响靠近中央位置，需要偏离时，在可能条件下要少偏离，尽量避免井筒偏于一侧，(2)在井田倾斜方面采用单水平开采时考虑上、下山合理的长度，井筒与井底车场形成一体，尽可能不搞石中国矿业大学银川学院毕业设计(3)井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的底层或地段。同时将井底车场置于地质和水文条件好的稳定岩层中，并注意不受底部强含水层承压水威胁。(4)尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条件好的煤层，有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地(5)井口应满足防洪设计标准，避开地面滑坡、岩崩、泥石流、流砂等危险地区。井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等布局相协调，使之有在本设计井田中，提出三种井筒位置方案：方案一：井筒位于井田浅部方案二：井筒位于井田中部方案三：井筒位于井田深部经过简单的技术比较后认为：1.井筒位于井田浅部时，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长；2.井筒位于井田中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也3.井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井筒延伸有利。本井田煤层均为倾斜中厚煤层，井田走向长度大，但倾斜长度不大，但煤层总厚度大。采煤科技迅速发展，在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展方向，高产高效矿井要求集中在一个水平，1～2个工作面生产。这就要求加大工作面长度、采区上山的走向及倾斜尺寸及水平垂高，要求有丰富的资源、储量和较长的服务年限。本设计井田水平标(1)本井田共有四层可采煤层，赋存标高+200～-500m,共有三条主要断层；(2)设计矿井生产能力定为2.4Mt/a,根据《煤炭工业矿井设计规范》规定一水平服务年限不少于25a,整个矿井开采不少于50a;中国矿业大学银川学院毕业设计方案一：井田划分二个开采水平；一水平标高-150m,二水平标高为-500m,两个水平实行上山开采。各方案水平储量及服务年限详见表3-1表3-1水平储量及服务年限表方案序号分数目阶段斜长水平垂高/m水平标高/m量/万t服务年限/a一122二1323从该表中可知，方案二的一水平服务年限达到规范要求的服务年限，其他水平储量严重即划分二个开采水平，一水平标高分别为-150m,二水平标高-500,一、二水平均采用上山开开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石运输大巷的布置方式可分为：单煤层布置；分煤组布置；全煤组集中布置，采用集中运 各种布置方式都有自己的实用条件。本设计矿井共四层可采煤层，即21*、24-1"、25#和26"煤层全区可采，最上层21"煤层距24-1"煤层间距34m,24-1"煤层与25"煤层间距35m,25#煤层距26"煤层34m,井田走向长度5025m,可采用分组集中大巷和集中大巷采区石们的布置方中国矿业大学银川学院毕业设计式。区内由三条断裂构造将煤层分为四个大的块段，这样对上述两种方案做比较如下：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两种技术方案的优缺点详见表3-2所示。特点分组集中大巷集中大巷采区石门优点1.采区巷道分组联合布置2.大巷容易维护，运输条件好3.石门工程量小4.初期工程量少1.总的大巷工程量少，维护工作量少2.生产区域比较集中，运输效率高3.采区巷道集中联合布置，开采顺序比较灵活，开采强度可较大缺点1.大巷工程量大，掘进费用高2.生产区域分散，煤柱损失大1.初期工程量大2.不适合煤层间距大的条件适应条件1.可采煤层数目多，间距大小不同2.采区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大3.井底车场在煤层群上部或中间1.煤层间距小2.井田走向长度大，服务年限长3.下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短针对上述情况，方案一：分组集中大巷布置，将煤层分为两组，集中开采，技术上可行。方案二：集中大巷采区石门布置，在26"煤层底板布置主要运输大巷，掘进采区石门开采21"、24-1"、25"各煤层，这样节省巷道掘进量和维护费用。采区石门长度会很大，工程量增加，但是和在掘进一条主要运输巷道相比，相对巷道工程量减少很多，在技术上可行，经济上也更合理。故而采用方案二。根据前述各项决定，本井田可划分2个水平，阶段内采用采区式准备，最终提出三个方案，进行详细的技术经济比较，确定矿井开拓方案：方案一双立井多水平上山式集中大巷开拓图3-4方案二双立井暗斜井多水平上山式集中大巷开拓图3-5方案三双斜井多水平上山式集中大巷开拓图3-6中国矿业大学银川学院毕业设计1———4强0-——图3-4双立井多水平上山式集中大巷开拓及及蒸队蒸队品展系队质系医质及及蒸队蒸队品展系队质系医质——)0都D跑熟队的心属从达念属恳尽蒸杀医归—赚—M0—懒_住_—图3-5双立井暗斜井多水平上山式集中大巷开拓中国矿业大学银川学院毕业设计咖属热层县队医属系盈熟的众层咖属热层县队医属系盈熟的众层A层队队瑟蒸属从N/从A热公A层层 30- —图3-6双斜井多水平上山式集中大巷开拓表3-4各方案粗略估算费用表方案方案一基建费用/万元立井开凿石门开凿井底车场小计生产费/万元立井提升石门运输立井排水小计总计费用/万元百分率中国矿业大学银川学院毕业设计方案方案二基建费用/万元井筒开凿石门开凿井底车场小计生产费/万元暗斜井提升立井提升石门运输立、斜井排水小计总计费用/万元百分率方案方案三基建费用/万元主、副斜井开凿石门开凿井底车场小计生产费/万元斜井提升石门运输立井排水小计总计费用/万元百分率方案一和方案二的区别仅在于第二水平是用暗斜井延深还是直接延深立井。两方案生产系统较简单可靠。两方案对比，第一方案需多开立井井筒(2×350m)、阶段石门(425m)和立井井底车场，并相应地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。第二方案则多开暗斜中国矿业大学银川学院毕业设计井井筒(倾角20°,2×1023m)和暗斜井的上、下部车场，并相应地增加了斜井的提升和排水费用。方案三需总用打斜井井筒(倾角20°,2×2046m)和斜井的上、中、下部车场，并相对三方案的基建费和生产费粗略估算如表3-4所列，粗略估算后认为：第二方案和第三方案的费用相差不不大，方案二的总费用和生产费都比方案一低，两方案需要通过详细的经济比较，才能确定其优劣。而方案一的总费用明显高于其余两个方案予以排除。第二方案和第三方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于表3-5~表3-9。方案二方案三初期副井井筒/m方案二方案三后期副井井筒/m中国矿业大学银川学院毕业设计表3-6生产经营工程量方案二方案三运输提升工程量运输提升工程量采区上山运输一区段二区段三区段四区段=489.15采区上山运输一区段二区段三区段四区段=978.3=489.15大巷及石门运输一水平二水平立井提升一水平暗斜井提升二水平大巷及石门运输一水平二水平斜井提升一水平二水平维护采区上山维护维护采区上山维护排水一水平二水平380×24×365×28.3排水一水平二水平中国矿业大学银川学院毕业设计表3-7基建费方案方案二方案三工程量单价/万元费用/万元工程量单价/万元费用/万元初期副井井筒/m小计后期副井井筒/m小计共计中国矿业大学银川学院毕业设计表3-8生产经营费方案二方案三单价/万元费用/万元单价/万元费用/万元运输提升采区上山一区段二区段三区段方案二方案三单价/万元费用/万元单价/万元费用/万元四区段小计大巷及石门一水平二水平小计立井、斜井斜井一水平二水平小计运提费合计维护采区上山费排水费一水平二水平小计合计中国矿业大学银川学院毕业设计方案方案二方案三费用/万元百分率费用/万元百分率初期建井费建井工程费生产经营费总费用从前述技术经济比较结果来看：虽然方案二的初期建井费和总的建井工程费都略高于方案三，但是其生产经营费明显低于方案三，所以可以认为方案二相对较优。综上所述，可认为：方案二和方案三在技术不相上下，但方案二的生产经营费用与方案矿井分为两个水平；第一水平位于-150m,第二水平位于-500m,两水平均只采上山阶段；阶段内沿走向划分为6个采区。3.3井筒特征3.3.1井筒形式和数目本设计井田采用一对立井开拓，即主井、副井。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。3.3.2井筒位置及坐标井筒确定在84-19钻孔附近。确定井筒坐标为：①主井井口坐标为：X=4②副井井口坐标为：XB=431951主井井口标高为+216m,副井井口标高为+216m,拟定二水平为井筒最终水平。主井井深380m,副井井深360m,两井筒中心线间距为48.5m,主井井筒直径6.5m,副井井筒直径6.5m,均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450mm。中国矿业大学银川学院毕业设计2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于各种大巷布置方式分述如下：层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。对于新建矿井，在煤层中布置巷道，在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资以及探明地质情况的优点。下列情况宜布置煤层大巷：①单独开拓的薄煤层或中厚煤层；②煤层群中相距较远的单个薄煤层或中厚煤层，走向不大，资源/储量有限、服务年限短的；③煤层群(组)下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的；大巷与石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见大巷断面图3-7。中国矿业大学银川学院毕业设计005图3-7大巷断面图表3-10大巷断面特征表巷道形状支护方式断面积(m²)设计尺寸(m)净周长喷厚净断面掘进断面顶高顶宽半圆形锚喷中国矿业大学银川学院毕业设计《煤炭工业矿井设计规范》中对井底车场形式选择要求：(1)保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；(2)调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；(4)井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；(5)施工方便，各井筒间、井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通，缩短建井工期；(6)当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车(7)井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车时，其卸载站(即主井车线)可布置折返式，亦可布置环形式。但其装车站的线路布置必须与其相对应。综上所述，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较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为梭式车场，采用两翼来车的形式。本设计井田煤层群开采时的联系方式是联合准备，即21"、24-1"、25#、26"煤层组成一个统一的采准系统，大巷采用集中大巷布置方式。本设计井田走向长度较大，地质构造复杂，欲从井田边界沿整个阶段前进开采，无论从时间、投资和实际开采技术条件上都要受到限制，势必按技术要求将井田沿走向划分为采区，并按一定的顺序回采，每个采区有一套生产设施，包括上下山提升、运输设备，以便独立进行生产与准备。依据《煤炭工业矿井设计规范》,本设计井田以井田境界内的断层为界，将整个井田划分为六个采区，详见采区划分示意图3-8。中一躯中一躯七一稻图3-8采区划分示意图中国矿业大学银川学院毕业设计井底车场形式的确定应该根据井田地质条件、井型大小、井田开拓方式、大巷运输方式、地面布置及生产系统等因素来选择。该矿井井底车场形式的选择依据如下：1.该矿井设计生产能力为2.4Mt/a,年工作日330d,实行三八工作制，每日净提升20h;2.矿井采用立井暗斜井开拓方式，两个开采水平，集中大巷布置，两翼来煤量基本相等；3.主要运输大巷采用5t底卸式矿车运输，每列车由22辆矿车组成，由两台10t架架线式电机车一前一后牵引。卸载时，机车通过卸载站。辅助运输和掘进煤采用3t固定式矿车，煤矸混合列车由22辆3t矿车组成。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；综合以上所述，结合设计要求，经分析比较后，本设计矿井拟选用5.0t底卸式矿车梭式井底车场图3-11。中国矿业大学银川学院毕业设计图3-11井底车场布置图主井设有5.0t底卸式矿车卸载站硐室、翻车机硐室、井底煤仓及井底煤仓装载硐室、清理井底散煤硐室及水窝泵房等。主井井底散煤采用矿车处理，用绞车提升至车场水平。2.副井系统硐室副井系统硐室有副井井筒与井底车场连接处(马头门)、主排水泵房(中央水泵房)、水仓及清理水仓硐室、主变电所(中央变电所)及等候室等。主排水泵房和主变电所应联合布置，以便使主变电所向主排水泵房的供电距离最短。为防止进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联结处巷道轨面标高0.5m,水泵房及变电所通往井底车场的通道应设置闭门。3.其它硐室其它硐室有调度室、医疗室、架线电机车库及修理间、蓄电池电机车库及充电硐室、防火门硐室、防水门硐室、井下火药库、消防材料库、人车站等。其位置应根据线路布置和各自要求确定。中国矿业大学银川学院毕业设计根据该设计矿井的煤层分布及采区划分的具体情况，采用井田单翼开采，这样有利于矿井的均衡生产和合理配采，确定生产的连续性；有利于矿井通风、运输等主要生产系统的管理，依据本设计矿井的采区划分的具体情况，采用走向长壁开采，这样以减少初期工程量和基建投资，并且投产快。在同一煤层内，沿走向煤层的开采顺序，可分为上行式和下行式开采。除近水平煤层外，对于缓倾斜、倾斜和急倾斜煤层，根据其采动影响关系，一般只采用下行式开采顺序。本矿属于缓倾斜煤层，考虑到本设计井田内共有四个可采煤层，即21、24-1"、25#、26°煤层。其中21"煤层位于最上部，26"煤层位于最下部，四层同组，布置集中运输巷道，根据其采动影响关系，采用下行开采顺序。根据井田的地质条件，以自然断层为界，将该井田划分为6个采区，详见采区分布示意图。合理的采区接续应有如下要求：1.开采水平、采区的生产正常接续，从而保证矿井持续稳产、高产；2.符合煤层采动影响关系，最大限度采出煤炭资源；3.合理集中生产，充分发挥机械设备的能力，减少巷道维护费；4.便于灾害防治，有利于巷道维护。详见采区接续表3-14。中国矿业大学银川学院毕业设计表3-14采区接续表区采区可采储量/Mt采区生产能力/Mt采区服务年限/a时间/a5中一采区南一采区北一采区3.6井筒布置及施工本设计井田采用双立井开拓方式，布置两个井筒，井筒穿过的岩石大部分为粉砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩，详见综合柱状图1-2。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采用整体灌注式。(1)整体性好，强度较高；(2)防水性能好；(3)便于机械化，施工方便，劳动强度低。所以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450mm。立井井筒装备包括：罐道、罐笼、罐道梁、梯子间、罐路、电缆、井口、井底金属支撑主井为提升煤兼入风所用，其直径为6.5m,副井为提升矸石、运料和人员所用，其直径为6.5m。主副井都采用料石砌碹支护和混凝土锚喷，其中主井壁厚为450mm,副井壁厚为主、副井壁充填混凝土厚度为50mm。详见主井井筒断面图3-9、副井井筒断面图3-10、主井特征表3-11、副井特征表3-12中国矿业大学银川学院毕业设计3-9主井井筒断面图表3-11主井特征表井筒名称井筒标高/m井筒断面/m²支护井筒装备第一水平净掘进净掘进厚度材料一对16t箕斗主井混凝土图3-10副井井筒断面图表3-12副井特征表井筒名称井筒标高/m井筒直径井筒断面支护井筒装备第一水平净掘进净掘进厚度材料固定式矿车多绳罐笼副井混凝土中国矿业大学银川学院毕业设计图3-11风井井筒断面图表3-13风井特征表井口标高井筒断面积/m²支护净掘进净掘进厚度材料风井混凝土中国矿业大学银川学院毕业设计主井井筒：井筒直径6.5m,净断面面积33.2m²,掘进断面面积43m²井筒深度(350+30)m。井筒内装备一对16t刚性罐道立井多绳箕斗(JDG-16/150×4),采用180×180×10mm方形方型空心型钢罐道，端面布置采用树脂锚杆固定拖架。副井井筒：井筒直径6.5m,净断面面积33.2m²,掘进断面积43m²。井筒深度(350+10)m,井筒装备两对3t固定式矿车600mm轨距，双层四车刚性立井多绳罐笼，担负矿井辅助提升任务，兼作进风井筒。采用180×180×10mm方型空心型钢罐道，端面采用树脂锚杆固定拖架。罐道和井粱，罐道导向层间距均按6.0m设计。井筒内没有钢-玻璃钢复合材料梯子间，作为矿井安全出口和井筒检修之用，并敷有排水管路三趟(一趟预备),井下消防洒水管路。另外，井筒还敷设有动力电缆、通讯讯号电缆。为了充分利用原有的设备和设施，且提升系统简单，转运环节少，经营费用底，管理方便。在保证采区正常接续和均衡生产的情况下，本采区将主井，从-350m水平延伸到-500m水平过程中采用暗斜井延伸。第4章采煤方法采煤方法是采煤系统和回采工艺的总称。采煤方法的选择应该结合井田具体地质条件和现阶段煤炭开采的技术条件，综合考虑高产、高效、安全、经济、煤炭采出率高方便管理等因素。设计时应尽量采用行之有效是先进技术，积极提高矿井机械化程度。我国常用的中厚煤层采煤方法有如下：序号采煤方法体系分层向采空区处理采煤工艺适应条件1单一走向长壁采煤法壁式整层走向垮落综、普、炮采薄及中厚为主2单一倾斜长壁采煤法壁式整层倾向垮落综、普、炮采缓斜薄及中厚中国矿业大学银川学院毕业设计(1)煤层赋存状况如：倾角、厚度，采区储量、生产能力及服务年限等；(3)煤层的地质构造情况；(4)煤层的含水性、瓦斯涌出量及煤的自燃情况。在-150m标高处。采区内共有可采煤层4层，煤层平均倾角20°,煤层平均厚度为6m,系缓倾斜中厚煤层。为了提高产量、提高效率，满足安全及生产集中化要求，结合矿井设计一矿一面的设计趋势，设计采区选用走向长壁采煤法、综合机械化回采工艺，单翼后退式回采。采区内布置一个中厚煤层工作面双滚筒采煤机割煤保产，工作面长度为250m,采用沿空掘巷的方法，工作面的生产能力为7273t/d,每日推进度为4m,采煤机选用MG900/2215-GWD采煤机，截深为0.8m,日进5刀。工作面装备的部分电机设备见表5-1。表5-1电机设备表地点机电设备名称1工作面2工作面SZD—830/630刮板输送机3运输平巷SZP—830/180转载机4运输平巷SSJ1200/2×500运输机5工作面ZYGT10800/28/63掩护式支架6运输平巷LPS-500锤式破碎机井下大巷主运输采用采用20t架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输运输，辅助运输采用3吨固定箱式矿车运输，井底车场设充电洞室。采区内设变电所，当遇到岩巷掘进所需火药由井底车场火药库提供，各硐室均需独立通风。中国矿业大学银川学院毕业设计本设计矿井采区“三八”工作制，即二班半工作，半班检修。井下同时作业的最多人数为200人，综采面同时工作的最多人数为19人。本设计采区采用单一走向长壁采煤法，划分则以工作面长度为标志。采区倾斜长度为1050m,由于本采区和工业广场保护煤柱重合。所以采区共划分为4个区段进行开采，工作面长度的确定该采区设计产量为2.4Mt/a,即每个工作面日产量为7272.7t/d;确定工作面长度的公式如下：Q-工作面日产量，tn—昼夜循环数，L,一进到深度，c一采区回采率(本采区取0.95)。L-工作面斜长，mr—煤的视密度，t/m³由此可知，工作面长度为250m,截深为0.8m,每天割5刀，年生产时间为330天，即可达产。本设计三条上山，分别为轨道上山、运输上山和回风上山。考虑到采区的上山位置，将煤层上山和岩层上山布置方式进行比较。详见表4-1。】中国矿业大学银川学院毕业设计表4-1上山位置比较表优点缺点煤层上山掘进速度快费用低；联络巷工程量少；掘进时可探明煤的起伏情况。煤层上山受工作面采动影响较大；生产期间的上山维护困难；需要支护设备较多留煤柱较多。岩层上山便于维护，维护费用低。煤柱留设少，服务时间长。掘进困难联络巷道石门工程量大。根据本采区煤层及顶底板岩性等实际情况，本采区就上山布置方式3种方案：方案一，三条岩石上山详见图4-1;方案二，三条煤层上山详见图4-3;方案三，二煤一岩上山详见图4-2。方案二中，三条煤层上山受工作面采动影响较大，开掘煤层上山受煤层起伏限制，服务年限长，生产期间的上山维护费用多，需要支护设备较多，故方案二不合理。下面对其他两种方案进行经济比较详见表4-2。图4-1三条岩石上山中国矿业大学银川学院毕业设计图4-1三条煤层上山中国矿业大学银川学院毕业设计图4-3二煤一岩上山中国矿业大学银川学院毕业设计表4-2上山经济比较表轨道上山运输上山回风上山费用总计(万元)方案一长度支护方式锚喷锚喷锚喷组合基价单价元合计万元维护费单价元合计万元方案三长度支护方式锚喷锚喷锚喷组合基价单价元合计万元维护费单价元合计万元有以上综合比较本采取选择方案一，三条岩石上山。采区上部车场采用平车场，采区中部车场采用甩车场。采区下部车场多由采区装车站和辅助提升车场组合而成。由于本矿井井底车场采用的是折返式车场，故采区车场也采用折返式车场。考虑到矿井实际地质条件和技术条件，采区的运输能力的限制不可采用石门装车式，而采区的煤层倾角为20°,因此采用顶板绕道大巷装车式车场。采区下部车场采用大巷装车式车采区煤仓的形式按倾角分为：垂直式、倾斜式和混合式三种。垂直式煤仓一般为圆形断面，;倾斜式煤仓可分为拱形断面或圆形断面，其倾角应在60°以上，如果煤仓下口设计合理，也较少发生堵塞现象；混合式煤仓由于曲折多，施工不方便中国矿业大学银川学院毕业设计较少采用。本设计采区煤仓采用垂直式圆形断面，具有如下优点：圆形断面利用率高，不易形成死角，便于维护，施工方便，速度快。2.煤仓容量(1)按采煤机连续作业割一刀的容量计算L——工作面长度，m;C₀——工作面的回采率，%;k,——同时生产工作面系数综采时取1,普采时取1+0.25n;n——采区内同时生产的工作面数目；Q,——采区装车站通过能力，t/h(一般为平均产量的1~1.3倍);t——采区高峰生产延续时间，机采取1-1.5h炮采取1.5～2h;取最大值Q=1245t一般采区煤仓容量详见采区煤仓容量表4-3。中国矿业大学银川学院毕业设计表4-3采区煤仓容量表采区生产能力Mt/a煤仓容量(t)0.3以下采区生产能力Mt/a煤仓容量(t)1.00以上大于500所以本采区煤仓容量为1245t。煤仓的结构包括煤仓上部接口、仓身、下口漏斗及溜门基础、溜口和闸门装置，为了保护煤仓和改善煤仓上口的受力情况需要用混凝土收口注成圆台体，煤仓上口应高出仓道底板，防止水进入煤仓，一般采用锚喷支护，煤仓下口要用混凝土砌注圆台体收口，四周铺设钢梁灌入混凝土并与大仓支护连为一体。预防及处理煤仓、防止人员和物料坠入的常用有效措施如下：(1)在煤仓上口设300mm×300mm孔眼的铁箅子；(2)在煤仓下口收口侧壁设压风喷嘴，预留钎孔；(3)在垂直煤仓中可采用螺旋溜槽，减少煤仓入口处煤的自由落体高度，并在煤仓内设压气破拱装置，空气炮等。采区硐室包括煤仓、变电所、采区绞车房、采区井下空气压缩机硐室等。1.采区煤仓本采区煤仓形式为圆形断面，断面直径为5.0m,煤仓高为8m,容积为219t。2.采区变电所采区变电所的位置应选择在底板稳定，地压小，通风好无淋水的地点，以便硐室维护和机器的正常运转，保证该区内最远距离的机器设备正常运转。采区变电所所采用锚喷支护，中国矿业大学银川学院毕业设计底板用100号混凝土铺底，须高出临近巷道300mm,具有一定的坡度，以防止矿井井水进入变电所，硐室内不设电缆线，电缆线沿墙铺设。3.采区绞车房采区绞车房主要依据绞车的型号及规格，基础尺寸，绞车房的服务年限和所处围岩性质绞车房的位置应选择在围岩稳定、无淋水、矿压小和易维护的地点；在满足绞车房的施工、机械安装和提升运输要求的前提下，绞车房尽量靠近变坡点，以减少巷道工程量；绞车房与邻近巷道留有足够的岩柱，以利绞车房的维护。绞车房的布置原则：在保证安全生产和易于检修的条件下尽可能布置紧凑，以减少硐室工程量。绞车房的平面尺寸一般根据绞车基础尺寸和与四周硐壁的距离决定。绞车基础前面和右侧与硐壁的距离要考虑能进出电动机；后面以能布置部分电气设备后能适应司机活动，并能从后面行人；左侧只考虑行人方便与安全。同时，绞车房有两个安全出口，即钢丝绳通道及绞车房的风道，绳道的位置应时绳道中心与上山轨道中心线相重合。根据绞车最大件的运输要求，宽度为2000mm,长度不小于5m,绳道断面与连接的巷道断面一致，便于施工。绞车房的高度的确定与绞车的规格型号及安装要求有关。其高度为5m。绞车房的断面设计成半圆拱形，用全料石拱料面砌筑，采用锚喷支护。4.空气压缩机硐室空气压缩机硐室设在围岩稳定、无淋水、有新鲜风流通过的主要巷道内。机电硐室的温度不要超过30C硐室断面为半圆拱形，用全料、石拱料面砌筑。采用锚喷支护。中国矿业大学银川学院毕业设计本设计采区为南一采区，四层煤联合开采，服务年限为9.05a,按《煤矿安全规程》分为16个工作面，年生产能力2.4Mt.具体情况详见工作面接续表4-4所示。表4-4工作面接续表/万t南一21南一32南一13南一23南一43南一14南一24南一34南一44注：第一位数字代表水平序号，第二位数字代表采区编号，第三位数字代表煤层编号，当运输大巷的掘进工作面超过采区沿走向的中央位置一定距离(100m左右)后，即可开首先，在采区沿走向的中部位置，由运输大巷开掘采区下部车场，并由此在岩层中开掘中国矿业大学银川学院毕业设计轨道上山、行人回风上山，运输上山。前三者沿走向相距25m。当上山掘至采区的上部边界，轨道上山的上部车场与回风大巷相通，运输上山直接与行人回风上山连接，形成通风回路。然后，在第一区段下部掘进中部车场，并由此向采区边界掘进区段运输平巷，与运输上山之间开掘溜煤眼，与此同时，在第一区段的上部掘进回风平巷，掘进回风石门与回风上山相连通。在掘进上述巷道的过程中，要将下部的采区煤仓、采区变电所、上部的绞车房等硐室及相关联络巷道掘完，并完善车场。这样第一区段的采煤工作面就准备完毕。轨道上山、运输上山和回风上山、运输平巷、轨道平巷断面示意见图分别为图4-4、图4-5、图4-6、图47、图48所示：图4-4轨道上山断面图图4-5运输上山断面示意图4-6回风上山断面示意图图4-7运输平巷断面图中国矿业大学银川学院毕业设计就图4-8运输平巷断面图中国矿业大学银川学院毕业设计4.3采煤工艺设计本设计采区系缓倾斜中厚煤层，采区内地质条件简单适合选用综合机械化采煤方法，选择性能优良较大功率采煤机一次才采全高，配备刮板输送机，液压支架及其他配套设备进行生产。选择理由为采高、煤层倾角适合；工作面回采功效高；生产安全等。2.机械设备选型工作面主要设备见表4-1。表4-2工作面主要设备表设备名称型号单位数量序号设备名称型号单位数量1采煤机台19移动变电站612刮板输送机台1设备列车23液压支架台喷雾泵站14架台4材料绞车15转载机0台1单体液压支柱6胶带输送机台1破碎机17配电箱台1乳化液泵站28安全绞车台1中国矿业大学银川学院毕业设计采煤工艺主要包括落煤、运煤、装煤、工作面支护和采空区处理五个方面。1.落煤，使用双滚筒采煤机割煤，端部斜切，割三角煤，双向割煤往返两刀，上行割煤、移架、推移输送机，下行重复上行时的工序，截深0.6m。2.装煤，由机械装煤，采煤机的无限挡煤板将煤拦截，落入刮板输送机中运走，浮煤由铲煤板和人工装入刮板输送机中。3.运煤，由刮板输送机经转载机至胶带输送机运到运输石门的溜煤眼，由运输上山运至采区下部煤仓。4.工作面支护，工作面内部使用支撑掩护式液压支架支护；工作面端头采用端头支架支护。平巷超前支护20m。5.采用全部垮落法处理采空区。1.循环工艺流程工作面采用采煤机双向割煤，采煤机割煤后移架，移架后推移输送机，具体流程为：采煤机端头进刀→割煤→移架→推移刮板输送机→采煤机在机尾进刀→割煤→移架→推移刮板输送机。2.劳动组织形式的选择本设计工作面采用分段作业的劳动组织形式，这种组织形式一般是采用综合工种，即将工作面按长度划分为若干段，每段有一个采煤小组，负责小组内的工人均为综合工种，共同完成该段内的所有工作。这种劳动组织形式的优点是：便于劳动力的搭配和培养一职多能、工人熟悉工作地点的情况，有利于安全作业，这种劳动组织形式在我国应用广泛，既适用于炮采面，也适用于机采面。“三八”工作制即每日三班，每班工作八小时，详见表5-3、5-4、5-2。中国矿业大学银川学院毕业设计表4-3劳动组织表序号序号一班二班三班合计1班长1113序号序号一班二班三班合计2采煤机司机33283支架工33394转载机司机11135胶带机司机22156端头工22267清理浮煤工11138电工11469机修工1146总控制台1113质量验收员1113合计表4-4工作面技术经济指标序号指示名称单位数量1工作面推进长度m2工作面长度m3煤层厚度m4煤层倾角05煤层硬度f6煤的视密度7截深m8日进度m49月进度m序号指示名称单位数量日产量t月产量采区采出率%回采工效t/工可采期月设计可采储量表4-5工作面循环图表班时图例移输送机中国矿业大学银川学院毕业设计第5章矿井通风与安全按进、回风井在井田内的位置不同，通风系统可分为中央式、对角式、区域式和混合式[3J,以下将这四种形式分析比较：(1)中央式风源在井下的流动路线是折返式的，其优点是地面建筑和供电较集中，便于管理，建井期短，井筒延深时通风比较方便；缺点是井底车场漏风大，风路长，风阻大，采空区漏风大，并且工业广场受扇风机噪音影响。分两翼对角式和分区对角式，这种通风方式安全出口比较多，通风线路是独立的，通风阻力小，工业广场不受污风的污染。缺点是井筒占用的安全煤柱较多，初期投产晚、投资大。在各采区分别设通风上山直贯地面，优点是风流在井下是直向式的。因此漏风小，阻力小，各采区阻力也较平均，矿井风压也较稳定，工业广场不受回风污染及噪音危害，且安全出口多；缺点是管理较分散，反风较困难。(4)混合式这种通风方式是几种通风方式混合组成的，通常适于地形复杂，温度高等条件下的矿井，系统较复杂，管理较困难。本矿井为年产2.4Mt的矿井，井田走向短，瓦斯含量小，煤层埋藏相对较浅，地质条件适中，本设计矿井采用中央式通风系统。总的原则应贯彻“安全第一，预防为主”的方针，并有利于加快矿井的建设速度，技术经济合理。同时，必须遵守《煤矿安全规程》和《煤炭工业矿井设计规范》中的有关规定。选择任何通风系统，都要符合投产较快、出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等总原则。具体地说，要适应以下基本要求：(1)矿井至少要有两个通地面的安全出口；(2)进风井口要有利于防洪，不受粉尘等有害气体污染；中国矿业大学银川学院毕业设计(3)北方矿井，冬季井口需装供暖设备；(4)总回风巷不得作为主要行人巷；(5)工业场地不得受风机的噪音干扰；(6)装有胶带机的井筒不得兼作回风井；(7)装有箕斗的井筒不得兼作为主要进风井；(8)可以独立通风的矿井，采区尽可能独立通风；(9)通风系统要为防瓦斯、火、尘、水及高温创造条件；(10)通风系统要有利于深水平式或后期通风系统的发展变化；矿井通风系统应根据矿井设计生产能力等，在确保矿井安全、兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。选择通风系统主要考虑因素：(1)自然因素：煤层赋存状态，埋藏深度，冲积层厚度，矿井瓦斯等级，煤尘爆炸性，煤层自燃发火性，矿井地形条件，井田及矿井年生产能力等。(2)经济因素：井巷工程量，设备运营费，设备运转费，维修和管理等。一般来说，新建矿井多数是在中央并列式、中央分列式、两翼对角式和分区对角式中选择。下面对这几种通风方式的特点及优缺点适用条件列表如下，见表5-2.中国矿业大学银川学院毕业设计表5-2通风方式技术比较表通风方式中央并列式中央分列式两翼对角式分区对角式优点初期投资较少，出煤较多通风阻力较小，内部漏风小，增加了一个安全出口，工业场地没有主要通风机的噪音影响；从回风系统铺设防尘水管路系统比较方便风路较短，阻力较小，采空区的漏风较小，比中央并列式安全性更好阻力小缺点风路较长，风阻较大，采空区漏风较大建井期限略长，有时初期投资稍大有时初期投资稍大基建费用稍多适用条件煤层倾角大、埋藏深，但走向长度并不大，而且瓦斯、自然发火都不严重煤层倾角较小，埋藏而且瓦斯、自然发火比较严重井型较大，煤层上部距地表较浅，瓦斯和自然发火严重的新矿井煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风道通过对以上几种通风方式的比较和技术分析，结合矿井的地质条件，煤层倾角平均为20°,一水平分为三个采区布置，每个采区共用回风大巷通风(即中一采区，北一采区，南一采区)。矿井设计年产量为2.4Mt,井田走向长度为5.0km,低瓦斯矿井，煤尘存在爆炸危险性，矿井煤层相对集中，而一水平采区较少，生产较集中，确定技术可行的两个方案为：中央分列式和两翼对角式。下面进行经济比较：通风方式经济比较表5-3中所指项目栏中各项均指第一水平的前期与后期的总工程量。表5-3通风方式经济比较表中央分列式两翼对角式单价/费用/万元单价/费用/万元风井井筒回风大巷采区回风石门合计/万元中国矿业大学银川学院毕业设计中央分列式通风和两翼对角式通风从技术比较表中，本设计矿井均符合要求，而从估算经济比较表中，两者相差不多，从矿井建设期与投产期来看，中央分列式通风漏风小，而且4—回风大巷图5-1中央分列式通风示意图1—南一采区回风上山2—中一采区回风上山3—北一采区回风上山4—对角式风井5—回风大巷图5-2两翼对角式通风示意图中国矿业大学银川学院毕业设计矿井主要通风机的工作方式有三种：压入式、抽出式、混合式。本设计矿井采用抽出式的主要通风机工作方式，其原因如下：(1)主要通风机安装在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故障停止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。抽出式通风线路漏风量小，系统较简单，且容易将有些地点的有害气体排到井外。(2)如果采用压入式，主要通风机安装在入风井口，在主要通风机的作用下使井下风流处于正压状态，在冒落裂隙通达地面时，压入式通风使采区的有害气体通过塌陷区向外漏出。当主要通风机停止运转时，井下风流的压力降低，瓦斯涌出量将可能增大，容易引起事故。采区压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干通风构筑物，使通风管理困难，且漏风较大。在由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，过渡时期是新旧水平同时产生，战线较长，有时还须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长。(3)如果采用混合式通风，在入风井口设一风机做压入式工作，回风井口设一风机做抽出式工作。通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大。缺点是会产生较大的通风阻力，且风机设备多，管理复杂。综合上述，且根据本矿井的实际情况，确定该矿井的通风方式为分区抽出式通风。5.1.4采区通风系统采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元，是采区生产系统的重要组成部分，它包括采区进、回风和工作面进、回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施。采区通风系统的合理与否不仅影响到采区内的风量分配，发生事故时的风流控制，生产的顺利完成，而且影响到全矿井的通风质量和安全状况。采区应该有足够的供风量，并按需分配到各个采、掘工作面。为此，采区通风系统应满(1)每一个采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。煤层群或分层开采的每个上、下山采区，采用联合布置时，都必须至少设置一条专门的回风巷。采区进、回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度，严禁将一条上、下山或盘区的风巷分为两段，其中一段为进风巷，另一段为回风巷。(3)煤层倾角大于12°的采煤工作面采用下行通风时，汇报矿总工程师批准，并须遵守①采煤工作面的风速，不得低于1m/s;②机电设备设在回风巷时，其风流中瓦斯浓度不得超过1%,并应装有瓦斯自动检测报警断电装置；③进、回风巷中，都必须设置消防供水管路。有煤与瓦斯(二氧化碳)突出的采煤工作面严禁采用下行通风。采空区和冒落区回风时，必须使水采工作面有足够的新鲜风流，保证水采工作面及其回风巷的风流中的瓦斯和二氧化碳浓度都必须符合《规程》规定。中国矿业大学银川学院毕业设计下图为采区通风系统图5-3:区段回风有门区段运输石门区段回风有门变电所回风上山轨道上山运输平巷运输平巷运输E山采区煤仓⑧5-3采区通风系统图中国矿业大学银川学院毕业设计5.2风量计算及风量分配5.2.1矿井风量计算的原则矿井需风量，按下列要求计算，并采用其中最大值要风量的总和进行计算。每一工作地点每人每分钟供给风量都不得少于4m³(2)《煤炭工业矿井设计规范》规定，矿井风量备用系数为1.15～1.25,本设计矿井取1.25。矿井风量按上述进行计算后，还应根据邻近或类似矿井经验按实际需要配风进校核。按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和进行计算Qei——矿井除了采煤，掘进和硐室需要风量之外其它井巷的需要风量和，m³/min;5.2.2采煤工作面需风量计算每个采煤工作面需要的风量，应该按照瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温，风速和人数等规定要求分别进行计算，并必须取其中最大值。K,——采煤工作面因瓦斯涌出量不均匀的备用系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。通常机采工作面取1.2～1.6;炮采工作面