曉南礦180萬噸年礦井通風(fēng)及礦井排水設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文曉南礦180萬噸年礦井通風(fēng)及礦井排水設(shè)計(jì)目錄前言41 礦井概況51.1 礦區(qū)概述51.2 井田及其附近的地質(zhì)特征51.3 煤炭性質(zhì)及礦層特征52 礦井生產(chǎn)能力和服務(wù)年限62.1 井田境界62.2 井田的儲(chǔ)量62.3 礦井服務(wù)年限72.4 礦井的一般工作制度83 礦井開拓方式及開拓系統(tǒng)83.1 井筒的設(shè)計(jì)及用途83.2 開采水平的設(shè)計(jì)93.2.1 水平高度的確定93.2.2 井底車場的設(shè)計(jì)及作用93.2.3 采區(qū)劃分及開采順序103.3 采煤工藝113.3.1 回采工藝113.3.2 進(jìn)刀方式113.3.3 工作面支護(hù)113.3.4 端頭支護(hù)113.3.5 超前支護(hù)113.3.6 工作面勞動(dòng)組織表113.3.7 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表124 采區(qū)巷道布置及采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)124.1巷道布置124.2 開采順序144.2.1 沿井田走向的開采順序144.2.2 沿井田傾向的開采順序144.3 采區(qū)布置及主要參數(shù)144.3.1 首采采煤工作面長度的確定及推進(jìn)方向長度144.3.2 工作面推進(jìn)度與生產(chǎn)能力144.3.3 盤區(qū)及工作面回采率154.3.4 盤區(qū)巷道及硐室布置154.4礦井提升與運(yùn)輸系統(tǒng)154.4.1 礦井提升系統(tǒng)154.4.2 礦井運(yùn)輸系統(tǒng)184.5礦井供電、排水與壓氣系統(tǒng)184.5.1 礦井供電系統(tǒng)184.5.2 礦井排水系統(tǒng)194.5.3 礦井壓氣系統(tǒng)195 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)215.1 確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)215.2 風(fēng)量計(jì)算215.2.1 采煤實(shí)際需風(fēng)量215.2.2 掘進(jìn)需風(fēng)量235.2.3 硐室需風(fēng)量245.2.4 分配礦井總風(fēng)量245.3 計(jì)算井巷通風(fēng)阻力245.3.1 確定礦井通風(fēng)的達(dá)產(chǎn)時(shí)期245.3.2 確定通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期255.3.3 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算及風(fēng)量調(diào)節(jié)255.3.4 局部阻力的計(jì)算325.3.5 自然風(fēng)壓325.4 礦井通風(fēng)總阻力和等積孔計(jì)算325.4.1 通風(fēng)總阻力325.4.2 等積孔325.5 主要通風(fēng)機(jī)選型335.5.1 選擇原則及步驟335.5.2 主要通風(fēng)機(jī)的選擇335.5.3 主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)335.5.4 選擇電動(dòng)機(jī)345.6 概算礦井通風(fēng)費(fèi)用355.6.1 計(jì)算主扇運(yùn)轉(zhuǎn)耗電量355.6.2 噸煤通風(fēng)電費(fèi)計(jì)算356通風(fēng)構(gòu)筑物366.1 通風(fēng)構(gòu)筑物366.2 主要通風(fēng)機(jī)附屬設(shè)備367 礦井排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)377.1 礦井概況377.2 礦井井下排水系統(tǒng)377.3 井底水倉的設(shè)計(jì)387.3.1 一般規(guī)定和要求387.3.2 水倉容量397.3.3 水倉的規(guī)格尺寸407.3.4 水倉的位置及清理407.3.5 排水方式及方法407.4 設(shè)備的選擇407.5 水泵房的布置487.5.1 水泵房的布置要求487.5.2 水泵房內(nèi)設(shè)備布置要求498 結(jié)論51致謝52參考文獻(xiàn)53附錄A54附錄B60前言礦井通風(fēng)就是依靠通風(fēng)動(dòng)力，將定量的新鮮風(fēng)流，通過設(shè)定的通道不斷的通入井下，以滿足回采工作面、掘進(jìn)工作面、井下各種硐室的通風(fēng)需要；同時(shí)將井下的污濁空氣不斷排出地面。礦井通風(fēng)的基本任務(wù)就是供給礦井新鮮風(fēng)量，以沖淡井下有害氣體和粉塵，保證井下風(fēng)流的質(zhì)量和數(shù)量符合國家安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，造就良好的井下工作環(huán)境，防止各種傷害和爆炸事故的發(fā)生，保證礦井的正常生產(chǎn)。礦井通風(fēng)是煤礦生產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)，并且在礦井建設(shè)和生產(chǎn)期間始終占據(jù)十分重要的地位。礦井排水就是通過各種水泵，水溝將礦井生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的積水排水礦井的過程，和通風(fēng)一樣，礦井排水在煤礦生產(chǎn)中也是不可或缺的，礦井的水害造成的危害并不比其他危害造成的損失小，甚至比其他危害還要嚴(yán)重，因此礦井排水設(shè)計(jì)也是煤礦設(shè)計(jì)中不可缺少的部分。1 礦井概況1.1 礦區(qū)概述曉南礦屬于鐵法煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司下屬的9對(duì)生產(chǎn)礦井之一，現(xiàn)在為中國煤炭工業(yè)一級(jí)企業(yè)，全國特級(jí)高產(chǎn)高效礦井，其地理位置位于遼寧省調(diào)兵山市曉南鎮(zhèn)，地處鐵法煤田的東南邊緣。曉南礦南北走向長為5公里，東西寬為4.2公里，面積為21平方公里。礦井東距鐵嶺市35公里，南距沈陽市100公里，礦井內(nèi)公路與沈環(huán)公路相通，并由鐵路進(jìn)行煤炭的運(yùn)輸，交通十分便利。1.2 井田及其附近的地質(zhì)特征 曉南礦井田地質(zhì)構(gòu)造簡單，主要以斷裂帶為主，褶曲次之，并有少量火成巖形成，共發(fā)育大斷裂帶4條。該井田共發(fā)育4個(gè)煤層，均在上朱羅紀(jì)的上部含煤層中，從上往下依次是1#，2#，3#，4#煤層，煤層的厚度分別為3.5m，2.5m，4m，3.5m，均是可采煤層，煤層中的夾石以泥巖和砂巖為主，炭質(zhì)泥巖次之，煤層結(jié)構(gòu)的總的變化規(guī)律是東北部和東南部的地質(zhì)條件較復(fù)雜，斷層主要集中在這兩個(gè)區(qū)域，東北部和東南部都是以一條橫貫煤田的斷層為井田邊界。 地表水系不發(fā)育，其中發(fā)育有兩條季節(jié)性河流，由于井口標(biāo)高高于最大洪水高度，含煤地層距地表水系較遠(yuǎn)并且?guī)r層滲透性較差，地表水對(duì)井田開拓并沒有太大的影響。井田內(nèi)含水層主要有第四季流沙層，白堊紀(jì)沙礫巖層，朱羅紀(jì)砂巖層和礫巖含水層，各個(gè)含水層之間的水力聯(lián)系多以垂直滲透為主，礦井的正常涌水量在4060m3/h之間，最大涌水量為90m3/h。主要的水害情況為采空區(qū)積水，一般形成采空區(qū)后的積水量多在5003000m3之間，生產(chǎn)中要進(jìn)行探放水工作，礦井的水文地質(zhì)類型為簡單型。1996年4月測的兩條河流的流量分別為319.69m3/h和268m3/h。1.3 煤炭性質(zhì)及礦層特征該設(shè)計(jì)礦井的整個(gè)煤層以長焰煤為主，深部水平有少量氣煤發(fā)育。相對(duì)瓦斯涌出量為11.95m3/t，屬于高瓦斯礦井，類自然發(fā)火煤層，自然發(fā)火期為13個(gè)月，煤塵具有爆炸傾向性，煤塵爆炸指數(shù)為27.97%56.02%。煤層的平均傾角為58之間，平均傾角為5.7，在該井田的邊界部分由于受到斷層影響煤層傾角有一些變化。2 礦井生產(chǎn)能力和服務(wù)年限2.1 井田境界該井田的最小傾向長度位于井田的中軸線上，長度為2958m，最長走向長度4318m，井田的總面積為13612291.9423 m2，邊界總長度為15390.5464m，該井田的煤層底板標(biāo)高從-350到+50m左右，在井田的四周預(yù)留了30m的邊界保護(hù)煤柱，其中井田東北部和東南部是利用大的斷層作為邊界保護(hù)煤住。2.2 井田的儲(chǔ)量井田的儲(chǔ)量分為工業(yè)儲(chǔ)量，可采儲(chǔ)量，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量工業(yè)儲(chǔ)量就是井田內(nèi)部賦存的煤炭的總量，該設(shè)計(jì)礦井的全部工業(yè)儲(chǔ)量為2.413億噸?？刹蓛?chǔ)量工業(yè)儲(chǔ)量井田邊界煤柱斷層煤柱防水煤柱由于設(shè)計(jì)井田范圍內(nèi)只有兩條季節(jié)性河流，沒有永久性的湖泊，所以沒有預(yù)留防水煤柱，在井田的東北部和東南部一共有4條大的斷層，設(shè)計(jì)時(shí)利用斷層作為邊界保護(hù)煤柱，同時(shí)地面除了工業(yè)廣場建筑之外沒有任何居民建筑，故地面建筑壓煤也不存在，只有邊界預(yù)留的30米保護(hù)煤柱的壓煤總量8184972萬噸所以可采儲(chǔ)量2.413-0.081849722.33115028億噸設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量（可采儲(chǔ)量工業(yè)廣場保護(hù)煤柱井下主要巷道和上下山保護(hù)煤住）回采率厚煤層回采率0.75；薄煤層回采率0.85；中厚煤層回采率0.8。工業(yè)廣場位置布置及保護(hù)煤柱計(jì)算：本次設(shè)計(jì)的礦井的工業(yè)廣場位于整個(gè)井田的中央部分，根據(jù)表1-1來確定工業(yè)廣場建筑壓煤面積表1-1 工業(yè)廣場建筑壓煤面積Table 1-1 The square of industry construction presses the coal area井型 大型 中型 小型萬m2/10萬噸0.81.1 1.31.8 2.02.6本次設(shè)計(jì)的礦井的生產(chǎn)能力為180萬噸/年，所以工業(yè)廣場建筑的占地面積為15萬m2，工業(yè)廣場的長為500m，寬為300m，工業(yè)廣場四周根據(jù)規(guī)定要求留15m的保護(hù)帶。本礦井表土層移位角取45，煤田位移角取70。幾何作圖法確定工業(yè)廣場壓煤示意圖1-1圖1-1工業(yè)廣場壓煤示意圖Fig.1-1 Pressure coal of the industry square表1-2為工業(yè)廣場壓煤量表1-2工業(yè)廣場壓煤量Table1-2 Amount of industry square presses the coal煤層1#2#3#4#總計(jì)工業(yè)廣場的壓煤量/t1929330.914265082539573.14231626.138211674.33井下主要巷道和非永久性上下山保護(hù)煤柱損失煤柱損失1763100+1720100+101520+107720+133520+125120）13.5/0.996025363.63噸設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量（2331150288211674.336025363.63）0.8175102392.032噸2.3 礦井服務(wù)年限礦井服務(wù)年限可按下式計(jì)算： （1-1） 175102392.032/（18000001.5）64.8，年 式中：礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，年；礦井可采儲(chǔ)量，Mt；礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，Mt/a；儲(chǔ)量備用系數(shù)，K=1.31.5。2.4 礦井的一般工作制度該設(shè)計(jì)礦井的年工作天數(shù)為300天，工作制度為“四、六制”，每天3個(gè)班采煤，一個(gè)班進(jìn)行檢修。每天凈提煤時(shí)間為14個(gè)小時(shí)。3 礦井開拓方式及開拓系統(tǒng)3.1 井筒的設(shè)計(jì)及用途 本礦井的煤層底板的等高線位于-350m水平，最上煤層的煤層等高線位于+45m水平，地面的水平高度為+150m，如果采用斜井開拓的話井筒的開拓費(fèi)用將會(huì)很高，而且由于斜井的斜長比較長，所以鋪設(shè)管線以及電纜之類的成本將會(huì)大大提高。所以本礦井采用立井開拓，共設(shè)置有3座立井，分別為主井、副井和風(fēng)井。主井擔(dān)負(fù)礦井全部的提煤任務(wù)，副井擔(dān)負(fù)礦井的人員運(yùn)輸，物料運(yùn)輸以及排矸。由于煤層的相對(duì)瓦斯涌出量為11.95 m3/t10 m3/t，屬于高瓦斯礦井，所以為了便于通風(fēng)，專門設(shè)置風(fēng)井回風(fēng)。該井田地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層分布均勻、規(guī)則。確定井筒位置時(shí)，必須考慮礦井合理的開拓布置，為了便于井下運(yùn)輸，通風(fēng)及巷道維護(hù)，一般應(yīng)將井筒布置在井田的中央。副井與主井的安全距離應(yīng)大于30米。本礦井采用中央并列抽出式通風(fēng)，由于風(fēng)井距離副井大約190m，所以風(fēng)井對(duì)主井以及副井的通風(fēng)沒有影響。下面專門對(duì)各個(gè)井筒進(jìn)行簡單介紹該設(shè)計(jì)礦井的主井、副井和風(fēng)井的井筒直徑分別為6.5m、6.5m和8m，3個(gè)井筒距離地面的距離分別為240m、220m和213m，井筒具體設(shè)計(jì)用途見表3-1。表3-1 井筒設(shè)計(jì)及用途Table3-1 Design and the use of the pit shaft井筒名稱主井 副井風(fēng)井用途提煤升降人員、下料、提矸回風(fēng) 提升設(shè)備一對(duì)20噸多繩箕斗一對(duì)1.5噸底卸式礦車雙層單車罐籠斷面形狀圓形圓形圓形井筒支護(hù)方式混凝土井壁厚400毫米，充填混凝土50毫米混凝土井壁厚450毫米，充填混凝土50毫米混凝土井壁厚300毫米，充填混凝土50毫米井筒深度/m240220213井筒直徑/m56.95.2斷面積/m219.6237.3721.223.2 開采水平的設(shè)計(jì)3.2.1 水平高度的確定礦井階段水平垂高的劃分依據(jù)見表3-2表3-2 礦井階段水平垂高Table3-2 The level height of the coal mine 井型開采緩傾斜煤層的礦井開采傾斜煤層的礦井開采急傾斜煤層的礦井大、中型礦井100m250m100m250m100m150m小型礦井60m100m80m120m80m120m本礦井屬于大型的緩傾斜煤層的礦井。采取單水平開拓，傾斜長壁開采，水平標(biāo)高為370m，在海拔標(biāo)高-220m設(shè)置副井，并以此將整個(gè)煤層劃分成兩階段，上階段長1352m，下階段長1615m。3.2.2 井底車場的設(shè)計(jì)及作用井底車場一共擁有3條大巷，分別是回風(fēng)大巷，軌道運(yùn)輸大巷和皮帶運(yùn)輸大巷?；仫L(fēng)大巷專門用于回風(fēng)；軌道運(yùn)輸大巷負(fù)責(zé)運(yùn)料，排矸和行人；皮帶運(yùn)輸大巷負(fù)責(zé)用來運(yùn)輸煤炭。井底車場形式：立式車場。由于本礦井采用皮帶運(yùn)輸煤炭，所以可以大大降低運(yùn)輸成本和運(yùn)輸時(shí)間，便于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。井底車場布置見圖3-13-1 井底車場平面圖Fig.3-1 Horizontal plan of the mine shaft station3.2.3 采區(qū)劃分及開采順序a 采區(qū)形式及尺寸的確定該井田分為兩個(gè)階段，劃分為3個(gè)盤區(qū)，分別為N1 ，S1，S2盤區(qū)。每個(gè)采區(qū)劃分為若干條帶，具體數(shù)據(jù)見表3-3表3-3條帶劃分Table2-3 The division of banding采區(qū)S1盤區(qū)S2盤區(qū)N1采區(qū)儲(chǔ)量(t)466816594926560839243125條帶 (條)788傾斜長度/m150516191289走向長度/m176417201725b開采順序開采順序是最先開采S1盤區(qū)，其次開采S2盤區(qū)，接下來是N1盤區(qū)。c.開采水平以及采區(qū)的巷道布置由于最先開采的是S1盤區(qū)，所以就以S1盤區(qū)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)礦井的開拓布置、水平劃分和井下主輔運(yùn)輸方式，本著初期工程量省、系統(tǒng)簡單、生產(chǎn)過程中運(yùn)輸費(fèi)用少、能耗低的原則，本礦井布置三條大巷，分別是回風(fēng)大巷，軌道運(yùn)輸大巷和皮帶運(yùn)輸大巷。3.3 采煤工藝3.3.1 回采工藝盤區(qū)內(nèi)沿走向方向劃分成七個(gè)區(qū)段，一個(gè)回采工作面就能夠滿足生產(chǎn)能力要求，采用傾斜長壁綜合機(jī)械化采煤法，并且采用全部跨落管理頂板，后退式回采.工作面的工作面布置長度為240m。3.3.2 進(jìn)刀方式 采用MG300-W雙滾筒采煤機(jī)雙向割煤，端部斜切割三角煤進(jìn)刀，往返一次割兩刀。每日割煤6刀，日進(jìn)度4.8米，采用“4.6”工作制度。3.3.3 工作面支護(hù)采用ZZ4000/17/35支撐掩護(hù)式液壓支架，可以有利控制頂板來壓，并且防止采空區(qū)矸石進(jìn)入工作面，為回采工作提供了安全可靠的工作空間。采煤機(jī)割煤后，距離后滾筒57組順序隨機(jī)移架，及時(shí)支護(hù)，追機(jī)作業(yè)，當(dāng)采煤機(jī)割過煤之后先移支架在移動(dòng)輸送機(jī)支架前柱和采煤機(jī)電纜槽托架之間富裕一個(gè)采煤機(jī)截深量，有利于通風(fēng)、行人、運(yùn)料等。3.3.4 端頭支護(hù)工作面端頭采用ZT7500/18/36型自移式端頭液壓支架，隨工作面推進(jìn)前移進(jìn)行支護(hù)，縮短了端頭支護(hù)時(shí)間，加快了工作面推進(jìn)速度，護(hù)頂安全可靠。由于工作面調(diào)成偽斜后，端頭支架與工作面不平行，前梁間存在著三角間隙使得頂板懸露，必須用木板背實(shí)。3.3.5 超前支護(hù)先在工作面前20m的上下順槽內(nèi)回收金屬支架，同時(shí)在順槽兩側(cè)設(shè)雙趟十字頂梁，并配以金屬鉸接頂梁與兩側(cè)的十字頂梁相連，使其前后左右互相鉸接形成網(wǎng)狀，而在十字頂梁外巷幫側(cè)，各架設(shè)金屬鉸接頂梁，并在兩趟十字頂梁和短梁下支設(shè)四排單體液壓支柱，能夠控制易破碎、壓力大的端頭頂板，其整體性好，支架穩(wěn)定，節(jié)省坑木。3.3.6 工作面勞動(dòng)組織表正常生產(chǎn)時(shí)班長進(jìn)行現(xiàn)場的管理，采煤機(jī)司機(jī)負(fù)責(zé)駕駛采煤機(jī)進(jìn)行采煤生產(chǎn)，輸送機(jī)司機(jī)負(fù)責(zé)將煤炭運(yùn)輸出工作面，泵站司機(jī)負(fù)責(zé)液壓支架注液，轉(zhuǎn)載機(jī)和運(yùn)輸機(jī)司機(jī)將煤炭運(yùn)輸?shù)綄Ｓ闷н\(yùn)輸巷，剩余其他工種負(fù)責(zé)維護(hù)。工作面勞動(dòng)組織見表3-4表3-4工作面勞動(dòng)組織表Table3-4 Located labor organizations工種一班二班三班四班合計(jì)班長11114采煤機(jī)司機(jī)222-6輸送機(jī)司機(jī)111-3泵站司機(jī)222-6轉(zhuǎn)載機(jī)司機(jī)111-3運(yùn)輸機(jī)司機(jī)222-6端頭維護(hù)工333-9電鉗工11136通風(fēng)工11114支架工444-12合計(jì)1818185593.3.7 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表見表3-5表3-5技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表Table3-5Technical economic indicators序 號(hào)項(xiàng) 目單 位數(shù) 量1工作面長度m2402采高m3.53傾角。5.74采煤機(jī)-雙滾筒5截深m0.86日進(jìn)度m4.87日產(chǎn)量t50004 采區(qū)巷道布置及采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)4.1巷道布置a巷道布置圖4-1皮帶運(yùn)輸大巷Fig.4-1 The road way of belts圖2-3 回風(fēng)大巷Fig.4-4 The road way for the back wind圖4-2皮帶運(yùn)輸順槽Fig.4-2The shafts of belts圖2-5回風(fēng)順槽Fig.4-5The shafts for the back wind圖4-3專用皮帶運(yùn)輸巷Fig.2-5 Dedicated transport Lane of belts圖4-6專用回風(fēng)巷Fig.4-6 Dedicated lanes for windb.巷道斷面數(shù)據(jù)見表4-1表4-1巷道斷面數(shù)據(jù)表Table4-1 Data sheet of the pit 巷道類別支護(hù)類型斷面設(shè)計(jì)掘進(jìn)尺寸凈周長/m凈/m2設(shè)計(jì)掘進(jìn)/m2頂板寬B3底板寬B4高H1運(yùn)輸大巷錨噴16.418.64.84.84.016.5回風(fēng)大巷錨噴16.418.64.84.84.016.5皮帶順槽錨噴14.814.73.34.5314.0軌道順槽錨噴14.814.73.34.5314.0采區(qū)皮帶運(yùn)輸巷錨噴14.816.13.54.83.515.3采區(qū)軌道運(yùn)輸巷錨噴14.816.13.54.83.515.34.2 開采順序4.2.1 沿井田走向的開采順序工作面前進(jìn)式回采需沿空護(hù)巷，巷道維護(hù)工作量大，費(fèi)用高，且漏風(fēng)量大，故工作面采用走向長壁后退式回采。4.2.2 沿井田傾向的開采順序由于本礦井涌水量較大，盤區(qū)內(nèi)工作面接替采用自下而上順序回采。4.3 采區(qū)布置及主要參數(shù)4.3.1 首采采煤工作面長度的確定及推進(jìn)方向長度工作面長度與地質(zhì)因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟(jì)因素密切相關(guān)，直接影響生產(chǎn)效益，適當(dāng)加大工作面長度，不僅可以減少工作面的準(zhǔn)備工程量，提高回采率，而且也相對(duì)減少了端頭進(jìn)刀等輔助作業(yè)時(shí)間，保證工作面高產(chǎn)高效。而提高工作面推進(jìn)方向長度，可以減少搬家倒面次數(shù)，為工作面連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。目前我國新建大型礦井綜采工作面長度多在150300m之間，年推進(jìn)度一般在20003000m。根據(jù)礦井開拓方案、設(shè)計(jì)規(guī)模、開采技術(shù)條件、礦區(qū)生產(chǎn)管理水平以及技術(shù)發(fā)展等因素，結(jié)合工作面通風(fēng)能力計(jì)算，確定工作面長度240m，推進(jìn)方向長度2200m。 4.3.2 工作面推進(jìn)度與生產(chǎn)能力工作面生產(chǎn)能力按下式計(jì)算：A= LVhKr10-3式中：A工作面年生產(chǎn)能力，kt/a； L工作面長度，m；V工作面年推進(jìn)度，m/a；h采煤機(jī)割煤高度，m；K割煤回收率，取95%；r煤的容重，1.52t/m3。A=24015003.50.951.5210-6=1.81Mt/a。經(jīng)計(jì)算，工作面生產(chǎn)能力為1.81Mt/a，考慮5%的掘進(jìn)煤，則生產(chǎn)能力可達(dá)到1.9Mt/a，工作面生產(chǎn)能力能夠滿足礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力要求。4.3.3 盤區(qū)及工作面回采率根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，厚煤層采區(qū)回采率為75%，工作面回采率為93%。本礦井二1煤采煤方法采用分層綜采，工作面割煤回采率為95%。盤區(qū)內(nèi)通過加強(qiáng)邊角煤回收、巷道煤柱回收等措施，可以保證盤區(qū)的回采率的要求。為滿足通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)男枰?，盤區(qū)布置三條大巷。即輸送機(jī)大巷、輔助運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷各一條，分別擔(dān)任礦井的煤炭運(yùn)輸、輔助運(yùn)輸及回風(fēng)任務(wù)。4.3.4 盤區(qū)巷道及硐室布置根據(jù)煤層及頂?shù)装鍘r性的分析，結(jié)合礦區(qū)生產(chǎn)實(shí)踐成果及淺部程村礦井巷道施工情況，為減少巖巷工程量，并確保巷道支護(hù)的可靠性，設(shè)計(jì)回風(fēng)大巷、輸送機(jī)大巷和輔助運(yùn)輸大巷均沿煤層布置. 井下盤區(qū)布置有盤區(qū)變電所等硐室。井底車場主要硐室有主井裝載系統(tǒng)硐室（井底煤倉及給煤機(jī)硐室、裝載膠帶巷、箕斗裝載硐室及膠帶輸送機(jī)機(jī)頭硐室等）、副井井筒與井底車場連接處、換裝硐室、存放硐室、檢修硐室、加油硐室和換向硐室、管子道、井下消防材料庫、爆炸材料庫、等候室、主井井底清理撒煤硐室和副井井底水窩泵房等。4.4礦井提升與運(yùn)輸系統(tǒng)4.4.1 礦井提升系統(tǒng)（1）主井提升設(shè)備及校驗(yàn)提升容器選擇本礦主井選用一對(duì)JD-20/4型20t、4繩箕斗，擔(dān)負(fù)全礦井的煤炭提升任務(wù),其主要參數(shù)為：載重G20t，質(zhì)量Gz26.370t（含懸掛裝置），箕斗本體高度14.934m, 箕斗全高18.672m。根據(jù)防滑計(jì)算，箕斗不需加配重。提升鋼絲繩選擇及校核a.繩端荷重：Q46370 kgb.鋼絲繩懸垂長度：HC750.3mc.鋼絲繩允許最小安全系數(shù)：ma7.20.0005750.36.82485d.提升主繩選擇：提升主繩選用44ZAB6V37SFC1770ZZ(SS)型鋼絲繩4根，左、右捻向各2根，主要技術(shù)參數(shù)：繩徑：dk44mm,絲徑3mm，鋼絲繩單位長度質(zhì)量為Pk8.08kg/m，鋼絲繩最小破斷拉力為Q1270kN。e.平衡尾繩選擇：平衡尾繩選用扁P8419187291370型扁鋼絲繩2根，主要技術(shù)參數(shù)：寬厚18729（mm2）, 鋼絲繩單位長度質(zhì)量為Pw15.6kg/m。f.鋼絲繩安全系數(shù)校核：鋼絲繩安全系數(shù) m7.3688 6.82485所選鋼絲繩滿足煤礦安全規(guī)程要求。提升機(jī)選型及校核a.按鋼絲繩直徑計(jì)算 D90443960（mm）b.按鋼絲繩絲徑計(jì)算 D120033600（mm）c.提升機(jī)選擇提升機(jī)選用JKMD-44（Z）型落地式多繩摩擦輪提升機(jī)1臺(tái)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：摩擦輪直徑 D4000 mm天輪直徑 Dt4000 mm最大靜張力 Fjmax770 kN最大靜張力差 Fcmax270 kN提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部分變位質(zhì)量Gj24400 kg天輪變位質(zhì)量Gt27800 kg減速比 I1襯墊摩擦系數(shù) 0.25襯墊允許比壓 P2.0 MPad.提升機(jī)校驗(yàn)實(shí)際最大靜張力：Fj692.6（kN） 770 kN實(shí)際最大靜張力差：Fc203.8（kN） 270 kN實(shí)際襯墊比壓： P1.68 (MPa) 2.0 MPa所選提升機(jī)滿足要求。（2）副井提升設(shè)備及校驗(yàn)提升容器選擇提升容器選用1.5t礦車單層雙車非標(biāo)四繩罐籠，一寬罐，一窄罐。寬罐質(zhì)量為19300kg,載人50人；窄罐增加配重后質(zhì)量為19300kg，載人22人。罐籠全高為9633mm,本體高為4000mm。正常運(yùn)輸時(shí)，小于3t的矸石材料，采用3t無軌膠輪車直接進(jìn)罐運(yùn)輸；大于3t的材料采用平板車運(yùn)輸；下放最大件時(shí)，采用特殊平板車。在升降最大件時(shí)需加臨時(shí)配重22000kg。裝罐籠時(shí)，應(yīng)先裝臨時(shí)配重14000kg，然后裝最大件，最后將臨時(shí)配重裝到22000kg。出罐籠時(shí)，應(yīng)先將臨時(shí)配重減到14000kg，然后下最大件，最后下剩下的臨時(shí)配重。鋼絲繩選擇及校核a.繩端荷重：提人：Qdr20950kg提物(最大件)：Qdw47800 kgb.鋼絲繩懸垂長度：Hc749.5(m)c.鋼絲繩允許最小安全系數(shù)：提人：m19.2-0.0005749.58.82525提物：m28.2-0.0005749.57.82525d.提升主繩選擇：提升鋼絲繩主繩選用48ZBB6V37S+FC1770ZZ(SS) 1510 961 型鋼絲繩，四根。主要技術(shù)參數(shù)：繩徑：dk48mm,鋼絲繩單位長度質(zhì)量為Pk9.61kg/m，鋼絲繩最小破斷拉力為Q1510kN。e.平衡尾繩選擇平衡尾繩選用扁P8419-20633 1370 2880 1950型鋼絲繩，兩根。主要技術(shù)參數(shù)：寬厚20633 (mm2), 鋼絲繩單位長度質(zhì)量為Pw19.5kg/m。f.鋼絲繩安全系數(shù)校核：鋼絲繩安全系數(shù)：提人 m人12.273 8.82325提物（最大件） m物7.994 7.82325所選鋼絲繩滿足煤礦安全規(guī)程要求。 4.4.2 礦井運(yùn)輸系統(tǒng)（1）主運(yùn)輸本礦井主運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸。礦井投產(chǎn)工作面煤炭經(jīng)運(yùn)輸順槽盤區(qū)運(yùn)輸大巷上倉膠帶斜巷井底煤倉箕斗裝載硐室主井至地面。（2）輔助運(yùn)輸?shù)V井輔助運(yùn)輸主要擔(dān)負(fù)人員、矸石、材料和設(shè)備的運(yùn)輸任務(wù)。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和煤層賦存條件，通過比較確定，井下輔助運(yùn)輸采用防爆無軌膠輪車運(yùn)輸。4.5礦井供電、排水與壓氣系統(tǒng)4.5.1 礦井供電系統(tǒng)曉南礦設(shè)110kV變電站，曉南礦變電站，2回110kV電源均取自趙固一礦區(qū)域變電站110kV不同母線段，導(dǎo)線LGJ-240，距離每回6.9km，目前2回110kV電源線路已建成。鑒于曉南礦井下水較大，礦建后期增設(shè)一回110kV變電站曉南礦110kV電源線路，導(dǎo)線LGJ-240，距離24.66km，以增強(qiáng)礦井供電的可靠性，目前該線路正在施工中。在礦井工業(yè)場地內(nèi)設(shè)1座110/10kV變電站，該變電所內(nèi)設(shè)主變壓器2臺(tái)，主變型號(hào)為主變型號(hào)為SFSZ10-31500/110 31500kVA 11081.25%/10/6kV Yn，d11接線。正常情況下，2臺(tái)主變同時(shí)分列運(yùn)行，負(fù)荷率為0.42。當(dāng)1臺(tái)主變檢修或故障停止工作時(shí)，另1臺(tái)主變負(fù)荷率為0.84，能保證礦井全部負(fù)荷用電。110kV變電站分別以10kV向井下（8回）、主井提升（2回）、副井提升（2回）、通風(fēng)機(jī)（2回）、選煤廠（2回）、動(dòng)力變壓器（2回）、井口10kV變電所（2回）、抗災(zāi)潛水泵變電所（2回）、水處理站變電所（2回）、鐵路信號(hào)變電亭（1回）、場前區(qū)箱式變電站（3回）、西區(qū)雨水排放泵房（1回）和試驗(yàn)變壓器（1回）供電。變電站內(nèi)設(shè)2臺(tái)動(dòng)力變壓器為SCB10-1000/10、10/0.4kV、1000kVA Dyn11接線，正常情況下，2臺(tái)同時(shí)工作，負(fù)荷率為0.46，分別以380V電壓雙回路電纜向生活污水處理站、礦井辦公樓、制冷站、監(jiān)控通信、火災(zāi)報(bào)警等低壓負(fù)荷供電，分別以380V電壓單回路電纜向鐵路通訊信號(hào)（另有1回高壓專用回路）和室內(nèi)外照明等低壓負(fù)荷供電。其中礦井空壓機(jī)站與選煤廠空壓機(jī)站聯(lián)合布置，采用2回10kV電源供電，由選煤廠變電所引來，在空壓機(jī)站設(shè)置配電點(diǎn)。井抽采瓦斯站房，按一級(jí)負(fù)荷雙回路供電，2回電源均直接引自礦井110kV變電站所10kV不同母線。工業(yè)場地高于15m的建筑物、構(gòu)筑物采用避雷針或避雷帶進(jìn)行防雷保護(hù)，其接地裝置利用建筑物、構(gòu)筑物基礎(chǔ)或鋼管接地極，其接地電阻不大于規(guī)范規(guī)定的要求。4.5.2 礦井排水系統(tǒng)礦井正常涌水量為1970.13 m3/h(-950 m水平)，最大涌水量為2561.17 m3/h(-950 m水平)。礦井排水全部進(jìn)入絮凝反應(yīng)斜管沉淀池，沉淀后的溢流水水質(zhì)可同時(shí)達(dá)到選煤廠生產(chǎn)清水用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（SS400 mg/L）及煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（SS0.256012，m3/min （4-8）式中：12掘進(jìn)巷道斷面積m2。5.2.3 硐室需風(fēng)量1）采區(qū)變電所風(fēng)量 80 m3/min；2）絞車房風(fēng)量 80 m3/min；3）火藥庫風(fēng)量 100 m3/min。5.2.4 分配礦井總風(fēng)量礦井總風(fēng)量 （2784+3442+802+100）1.24478.4 m3/min。式中：1.2為風(fēng)量系數(shù)。分配風(fēng)量：工作面風(fēng)量2784 m3/min；掘進(jìn)工作面： 100， （4-9） =471，m3/min式中：百米漏風(fēng)率 ； 風(fēng)筒的使用長度，m； 局扇工作風(fēng)量，m3/min； 掘進(jìn)面風(fēng)量，m3/min。掘進(jìn)面總風(fēng)量=4712942，m3/min。硐室需要風(fēng)量 260，m3/min；其他維護(hù)巷道需風(fēng)量357.9，m3/min；風(fēng)門漏風(fēng)量 439.3，m3/min。5.3 計(jì)算井巷通風(fēng)阻力5.3.1 確定礦井通風(fēng)的達(dá)產(chǎn)時(shí)期本次設(shè)計(jì)首先開采的是S1盤區(qū)，S1采區(qū)最上層煤劃分為7個(gè)條帶，每個(gè)條帶的服務(wù)期限為2年，按照從左向右的順序編號(hào)依次為17號(hào)條帶，1號(hào)條帶既是達(dá)產(chǎn)時(shí)期5.3.2 確定通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期本次設(shè)計(jì)的是S1盤區(qū)，S1盤區(qū)劃分為7個(gè)條帶，每個(gè)條帶的服務(wù)期限為2年，按照從左向右的順序編號(hào)依次為17號(hào)條帶。 5.3.3 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算及風(fēng)量調(diào)節(jié)a 通風(fēng)阻力計(jì)算1）通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)示意圖、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)示意圖容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖見圖5-1容易時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖見圖5-22）通風(fēng)容易時(shí)期最大通風(fēng)阻力路線e2e3e4e5e6e7e8e40e9e10e11e12e13e14e15e16e17e18e19e203）通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)示意圖、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)示意圖困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖見圖5-3困難時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖見圖5-44）通風(fēng)困難時(shí)期最大通風(fēng)阻力路線e2e3e4e5e6e7e8e29e9e10e11e12e13e14e24e26e27e15e16e17e18e19e20圖5-1容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖Fig.5-1 Ventilation plan of the easiest time圖5-2通風(fēng)容易時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)圖Fig.5-2 Network plan of the easiest time圖5-3困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖Fig.5-3 Ventilation plan of the most difficult time圖5-4通風(fēng)困難時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)圖Fig.5-4 Network plan of the most difficult time795）列表計(jì)算通風(fēng)容易時(shí)期摩擦阻力表5-1 容易時(shí)期的摩擦阻力Table5-1 Friction resistance of the easiest time巷道序號(hào)巷道名稱支架性質(zhì)V（m/s）（Ns2/m4）U(m)L(m)S(m2） S3R（Ns2/m8）Q(m3/s)h摩(pa)1副立井砼碹2.70.04521.769837.452313.60.0131171782副立井砼碹2.50.04521.71037.452313.60.00019821.33井底車場輔助運(yùn)輸巷錨網(wǎng)噴30.0115.715016.84741.60.00580324井底車場輔助運(yùn)輸巷錨網(wǎng)噴4.80.0115.719616.84741.60.00658142.75井底車場輔助運(yùn)輸巷錨網(wǎng)噴4.60.0115.778916.84741.60.02678118.66運(yùn)輸巷聯(lián)絡(luò)巷錨網(wǎng)1.80.0116.4501640960.002281.67首采工作面膠帶運(yùn)輸順槽錨網(wǎng)3.50.01814.8150912.92146.70.18745.7390.48首采工作面切槽錨網(wǎng)3.30.03515.61801427440.03645.775.29首采工作面回風(fēng)順槽錨網(wǎng)3.50.01514.8155612.92146.70.16145.733610回風(fēng)大巷錨網(wǎng)噴4.70.01176516.84741.60.0028012.811總回風(fēng)巷錨網(wǎng)噴4.70.0116.172017.85639.80.02184.815112總回風(fēng)巷錨網(wǎng)噴7.80.0116.110017.85639.80.003130.851.313回風(fēng)立井砼碹7 0.0216.370821.29528.10.024162.2631.4合計(jì)22076）列表計(jì)算通風(fēng)困難時(shí)期摩擦阻力表5-2 困難時(shí)期的摩擦阻力Table5-2Friction resistance of the most difficult time巷道序號(hào)巷道名稱支架性質(zhì)V（m/s）（Ns2/m4）U(m)L(m)S(m2）S3R（Ns2/m8）Q(m3/s)h摩(pa)1副立井砼碹2.70.04521.769837.452313.60.0131171782副立井砼碹2.50.04521.71037.452313.60.00019821.33井底車場輔助運(yùn)輸巷錨網(wǎng)噴30.0115.715016.84741.60.00580324井底車場輔助運(yùn)輸巷錨網(wǎng)噴4.80.0115.719616.84741.60.00658142.75井底車場輔助運(yùn)輸巷錨網(wǎng)噴4.60.0115.758916.84741.60.019578118.66輔助運(yùn)輸大巷錨網(wǎng)噴4.90.0116.49301640960.037782257輔助運(yùn)輸大巷錨網(wǎng)噴3.40.0116.412401640960.0578304.88輔助運(yùn)輸大巷錨網(wǎng)噴2.80.0116.42001640960.0086028.89輔助運(yùn)輸大巷錨網(wǎng)噴2.10.0116.4401640960.0016534.510