井田開拓采煤方案設(shè)計16000字

井田開拓采煤方案設(shè)計本設(shè)計礦井的井田面積為16.6566km2,設(shè)計年產(chǎn)量150萬t/a。礦井服務(wù)年限為53.83a。井田工業(yè)儲量為13888萬t,礦井可采儲量10496萬t。井田內(nèi)煤層賦存比較穩(wěn)定。煤層傾角平均為6°。主采3號煤層平均厚礦井絕對瓦斯涌出量為14.19m3/min,相對瓦斯涌出量為2.16m3/t屬于低瓦斯礦井。井田為立井單水平開拓。礦井通風(fēng)方式兩翼對角式通風(fēng)。采用綜采放頂煤采煤法，工作面長200m,推進(jìn)長度為1056m。礦井年工作日為330d,工作制度為“三八”制。關(guān)鍵詞：立井開拓、綜采放頂煤采煤法、兩翼對角式通風(fēng) 1 第二章井田境界和儲量 52.1井田境界 52.1.1井田周邊狀況 62.1.2井田境界確定的依據(jù) 72.2礦井工業(yè)資源儲量 72.2.1儲量等級的圈定 72.2.2礦井工業(yè)儲量的計算 82.3礦井可采儲量 82.3.1保護(hù)煤柱留設(shè)原則 錯誤!未定義書簽。2.3.2礦井永久保護(hù)煤柱損失量 8第三章礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.1礦井工作制度 3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 3.2.1確定依據(jù) 3.2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 3.2.3礦井可采儲量計算 3.2.4礦井服務(wù)年限 4.1井田開拓的基本問題 4.1.1確定井筒的形式、數(shù)目、位置 4.1.2確定工業(yè)廣場及井口位置 4.1.3開采水平確定及采區(qū)劃分及其布置 4.1.4主要開拓巷道布置及數(shù)目 4.1.5開拓方案比較 4.2礦井基本巷道 4.2.2井底車場 4.3主要開拓巷道 第五章準(zhǔn)備方式—采(盤)區(qū)或帶區(qū)巷道布置 5.1煤層的地質(zhì)特征 5.2采(盤)區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 5.2.2確定區(qū)段斜長和區(qū)段數(shù)目 5.2.4盤區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 5.3采(盤)區(qū)或帶區(qū)車場選型設(shè)計 6.1采煤工藝方式 6.1.1盤曲煤層特征及地質(zhì)條件 6.1.2確定采煤工藝 6.1.3綜采工作面的設(shè)備選型及配套 6.1.4回采工作面破煤、裝煤方式 6.1.5端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式 6.1.6采煤工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè) 6.2.1回采巷道布置方式 6.2.2回采巷道參數(shù) 7.1.1礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及工作制度 7.1.3運(yùn)輸距離和貨載量 7.1.4礦井運(yùn)輸系統(tǒng) 7.2采(盤)區(qū)或帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇 7.2.1設(shè)備選型原則 7.2.2盤區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選型及能力驗算 7.3大巷運(yùn)輸設(shè)備的選擇 7.3.1主運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 7.3.2輔助運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇 7.3.3運(yùn)輸設(shè)備能力驗算 8.2主副井提升 第九章礦井通風(fēng)及安全技術(shù) 619.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 9.1.1礦井通風(fēng)方式的選擇 9.1.2礦井主要通風(fēng)機(jī)工作方式選擇 9.1.3盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求 9.1.4工作面通風(fēng)方式的選擇 9.2采(盤)區(qū)或帶區(qū)及全礦所需風(fēng)量 9.2.2備用面需風(fēng)量計算 9.2.3掘進(jìn)工作面需風(fēng)量 9.2.4硐室需風(fēng)量 9.2.5其他巷道所需風(fēng)量 9.2.6礦井總風(fēng)量 9.2.7風(fēng)量分配 9.3全礦通風(fēng)阻力的計算 9.3.1礦井通風(fēng)阻力計算 9.3.2礦井通風(fēng)總阻力 9.3.3兩個時期的礦井總風(fēng)阻和總等級孔 9.4通風(fēng)機(jī)選型 第十章設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 78第二章井田境界和儲量2.1井田境界其井田邊界東起煤層露頭線，南部與石圪節(jié)、王莊、常村井田相接，西以經(jīng)線38407000與常村井田分界，北以文王山南斷層為界。井田境界范圍以1~13號拐點為界，詳情見表(2-1)。井田南北傾向長3.5~3.9km,平均3.7km,東西走向長3.5~5.5km,平均4.5km,面積為16.6566km2。煤層3號煤層點號123456789漳村井田屬黃土高原丘陵地帶?？v觀井田，四周環(huán)山，中間低平，最高點位于井田南部，海拔約+1003m;最低位于井田西部，海拔+888m;東南高于西北，相對高差215m,一般地形標(biāo)高在+900m~+950m,工業(yè)廣場標(biāo)高為+900m,地表沖溝發(fā)育，一般呈南北向發(fā)育。漳村煤礦范圍內(nèi)，采礦許可證允許的小煤礦共有13個，合計生產(chǎn)能力為0.49Mt/a,開采煤層均為3號煤層，為地下開采。開采方式均采用房漳村煤礦井田內(nèi)含煤12層，總厚153.43m?？刹擅簩?層，分別為3號、15號煤層，其中主采3號煤層，由于15號煤層含硫分較高，作為后期儲備資源開采，因此本次礦井初步設(shè)計只針對3號煤層。上部邊界：3號煤層以上無可采煤層。下部邊界：3號煤層以下有15號煤層為較穩(wěn)定可采煤層，但其含硫分西以井田邊界為界，東以小窯破壞邊界及采空區(qū)邊界為界。3號煤層為穩(wěn)定全區(qū)可采，儲量計算范圍內(nèi)煤層底板標(biāo)高460~845m,垂深105~461m。除去報損區(qū)及陷落柱，計算總面積為13.77km2。本次設(shè)計礦井的煤質(zhì)穩(wěn)定，煤種類單一，水文地質(zhì)條件屬簡單類型，煤系中沒有巖漿巖破壞活動，因此依據(jù)對地質(zhì)構(gòu)造和煤層控制、研究程度鄰近不可采邊界的塊段都不圈定高級儲量；斷層煤柱中不圈定高級儲量，一律降為C級儲量；2.2.2礦井工業(yè)儲量的計算漳村煤礦井田范圍內(nèi)全區(qū)可采煤層就只有3號煤層，因此本次設(shè)計針對3號煤層計算工業(yè)儲量。水平面積：在1:1000的煤層底板等高線圖上求出。煤層厚度與傾角：查閱資料可知，漳村煤礦的煤層最小可采厚度為容重：根據(jù)3號煤層的取樣測定數(shù)據(jù)可知，容重為1.30t/m3。2)儲量計算公式：Zg=S×M×γS—采區(qū)的面積，km2;式(2.1)據(jù)圖可知3號煤層的水平面積為=16.17km2;煤層傾角為6°;則3號煤層的面積為S=16.17÷cos6°=16.26km2M—3號煤層煤的平均厚度為6.57m;根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，確定井田邊界煤柱按20m留設(shè)，大巷煤柱按20m留設(shè)，區(qū)段平巷煤柱15m。Z?=L×B×M×R=20×18604×及表土層的移動角更所做出的保護(hù)平面與煤層的交線確定。保護(hù)煤柱的留設(shè)與計算一般采用垂直斷面法求得，計算方法與步驟如下所示：圖2.1用垂直斷面法確定的工業(yè)廣場保護(hù)煤柱(1)定受保護(hù)面積走向和傾斜的四條直線，得到矩形abcd。在矩形外緣加上20m寬的維護(hù)(2)確定受保護(hù)煤柱通過受保護(hù)面積的中心作出一煤層傾斜剖面I-I,在這個剖面上，由的剖面Ⅱ-Ⅱ,按走向的移動角δ=75°作保護(hù)線，得到沿走向的煤柱邊界A'B′和C'D′,將n'k′和A'B′,C'D′均繪制在平面圖上，即可得保護(hù)煤柱邊界ABCD。煤柱為一個梯形。(3)煤柱煤量計算工業(yè)廣場保護(hù)煤柱煤量計算公式如下：P?=H×S×γ式(2.3)式中：P?—工業(yè)廣場的保護(hù)煤柱煤量；S—梯形面積；H—煤層平均厚度；工業(yè)廣場按Ⅱ級進(jìn)行保護(hù)，圍護(hù)帶的寬度為20m,本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt,由表2.3知，工業(yè)廣場的面積取0.8ha/0.1Mt,即12.0公頃，其形狀為長方形，長度為400m,寬度為300m,地表層的移動角及巖層的移動角見表2.2。h=738.13m;AC=641.73m,BD=710.41m;則有P?=H×S×γ=6.57×527380.50×1.30=4504356.85t式(2.5)工業(yè)廣場的占地面積指標(biāo)見表2.3。2.4以上保護(hù)煤柱的總儲量損失為：4.50+3.18=7.68Mt式(2.11)煤柱類型占用儲量/Mt工業(yè)廣場保護(hù)煤柱斷層保護(hù)煤柱0井田邊界保護(hù)煤柱村莊保護(hù)煤柱03.1礦井工作制度根據(jù)《煤炭工業(yè)礦山設(shè)計規(guī)范》本礦井的設(shè)計年工作日為330天，采用“三班八小時制”工作制度，分三班作業(yè)，兩班生產(chǎn)一班檢修，每班各工作8小時。因此，本礦井設(shè)計每晝夜凈提升時間為16小時。3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限結(jié)合教材可知，確定井田規(guī)模大小等數(shù)據(jù)，需要在地質(zhì)結(jié)構(gòu)上滿足需求，有充足的煤炭儲量，再結(jié)合實際情況，不拘泥于當(dāng)下，多考慮國家對未來發(fā)展的基礎(chǔ)上才能確定井田的一系列數(shù)據(jù)。除此之外，還要考慮設(shè)備人員的運(yùn)輸情況、投資成本和后續(xù)經(jīng)濟(jì)效益的匹配情況，綜合考慮，最后再確定井田的一系列基本數(shù)據(jù)。3.2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力漳村煤礦井田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，厚度變化不大，頂?shù)装鍡l件好，傾角較小，技術(shù)裝備先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益好，交通運(yùn)輸便利，宜建大型礦井?？紤]井田褶曲較發(fā)育，最終確定漳村煤礦礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a。3.2.3礦井可采儲量計算根據(jù)下列公式計算：Zk=(Zg-P)×C式(2.12)Qg—工業(yè)儲量，萬t;C—礦井采出率，(厚煤層不低于0.75,中厚煤層不低于0.80,薄煤層不低于0.85),本礦井為厚煤層，本礦井為厚煤層，因此取0.80;ZK=Zg-P=(138.88-7.68)×0.8=103.2.4礦井服務(wù)年限系為：式(3.2)K——礦井儲量備用系數(shù)，取1.3。則礦井設(shè)計服務(wù)年限為：T=104.96÷(1.5×1.3)=礦井井型和水平的設(shè)計服務(wù)年限要求如表3.1:礦井的設(shè)計生產(chǎn)務(wù)煤層傾角煤層傾角煤層傾角能力(Mt/a)0°~25°25°~45°45～90°綜上可知礦井設(shè)計服務(wù)年限符合要求。第四章井田開拓4.1.1確定井筒的形式、數(shù)目、位置針對漳村煤礦地質(zhì)特點，漳村井田屬黃土高原丘陵地帶。礦區(qū)內(nèi)地層總體呈一向西傾斜的單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀一般為3°~7°,地形結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。而主采的3號煤層，煤層厚1.97～7.88m,平均厚度6.57m,煤層傾角為1°~11°,煤層結(jié)構(gòu)簡單，頂?shù)装鍘r性較好且穩(wěn)定，開采地質(zhì)條件較好，本礦井煤層埋深大，沖積層厚，傾角小，為滿足綜合機(jī)械化生產(chǎn)，適宜采用立井開拓方式。綜合考慮，結(jié)合地質(zhì)條件以及經(jīng)濟(jì)條件比較，故開拓方式確定為立井潞安集團(tuán)漳村煤礦為新建礦井，傾角較小，走向長度較長，且瓦斯涌出量低，所以設(shè)計建井初期1個主井、1個副井、2個風(fēng)井。漳村煤礦四面環(huán)山，中間低平，最高點位于井田南部，最低點位于井田西部，3號煤層?xùn)|西走向較長，開采服務(wù)年限較長，且單水平開采，為后期開采順利，綜合考慮各方面原因，經(jīng)方案比較確定主、副井筒位置在根據(jù)本設(shè)計礦井的生產(chǎn)實際：產(chǎn)量為1.5Mt/a,3號煤層煤層走向較長，不易自燃但卻具有煤塵爆炸危險，為保證井下生產(chǎn)時有足夠的風(fēng)量并有較強(qiáng)的抗災(zāi)能力，將風(fēng)井布置在礦區(qū)井田邊界。風(fēng)井具體位置，詳見開4.1.2確定工業(yè)廣場及井口位置結(jié)合上述井筒位置，工業(yè)廣場布置在主、副井井口位置，即井田走向的中央位置，對于本礦井井田走向中央也大致是井田儲量中央。占地指(公頃根據(jù)表4.1工業(yè)場地占地面積指標(biāo)明細(xì)表，確定地面工業(yè)場地的占地面積為12公頃，形狀為長400m,寬300m的矩形布置。礦井開拓水平內(nèi)同時生產(chǎn)的采區(qū)(帶區(qū))個數(shù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力(Mt/a)2.4,3.0以上20.6及以下井田主采煤層為3號煤層，3號煤層傾角平緩，為1°~11°,平均6°,為近水平煤層，故設(shè)計為單水平開采。分四個盤區(qū)式開采。3號煤層生產(chǎn)能力：可采儲量為104.96Mt,服務(wù)年限為53.83a。3號煤層平均厚度為6.57m,賦存穩(wěn)定，為近水平煤層，由于礦井服1)提出方案根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下四種在技術(shù)上可行的開拓方案，分述如下：方案一：立井單水平開拓主副井用立井布置，布置在井田中央，井筒開鑿到與主運(yùn)、輔運(yùn)大巷同一水平。如圖4.1所示。大巷分別布置在底板巖層中和煤層中方案二：立井兩水平開拓主副井均采用立井，大巷布置方式與方案一相同。如圖4.2示。方案三：斜井單水平開拓主副井筒選擇斜井，布置在井田東部。將主斜井掘進(jìn)到主運(yùn)大巷下，布置一個煤倉，并在邊上開掘一個行人進(jìn)風(fēng)斜巷，副斜井掘進(jìn)到與輔運(yùn)大巷同一水平，直接相連。大巷布置方式與方案一相同。如圖4.3所示。方案四：斜井單水平開拓主副井筒選擇斜井，布置在井田東部。將主斜井掘進(jìn)到主運(yùn)大巷下，布置一個煤倉，并在邊上開掘一個行人進(jìn)風(fēng)斜巷，副斜井掘進(jìn)到與輔運(yùn)大巷同一水平，直接相連。大巷布置方式與方案一相同。如圖4.4所示。2)技術(shù)比較對比四個方案結(jié)合本礦地質(zhì)條件及服務(wù)年限可知對于方案三、方案四井筒長，施工時間較長，施工費(fèi)用相對高。圍巖不穩(wěn)定時井筒維護(hù)困難。有明顯缺陷所以直接淘汰。對方案一、方案二進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對比。3)經(jīng)濟(jì)比較費(fèi)用巷道名稱數(shù)量(10m)基價(元)費(fèi)用(萬費(fèi)用(萬主井費(fèi)用(萬開鑿井底車場小計生產(chǎn)提升系數(shù)提升高度(km)(元)費(fèi)用(萬費(fèi)用(萬涌水量費(fèi)用(萬排水時間(h)服務(wù)年限(年)(元)表4.6方案二：立井兩水平上山開采巷道名稱數(shù)量(10m)基價(元)費(fèi)用(萬費(fèi)用(萬元)主井井底車場小計系數(shù)煤量(萬t)提升高度(Km)基價(元)費(fèi)用(萬元)提升第一水平第二水平排水涌水量時間(h)服務(wù)年限(年)基價(元)費(fèi)用(萬元)小計方案方案二名稱立井單水平開拓立井兩水平開拓費(fèi)用(萬元)百分比(初期基建費(fèi)用生產(chǎn)費(fèi)用總費(fèi)用針對一、二方案的投資費(fèi)用進(jìn)行比較；由對比結(jié)果可知，方案二的費(fèi)用高于方案一，綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和安全三方面的考慮，選取最優(yōu)方案為：立井單水平井開拓。本礦井開拓方式為立井開拓，主井提升煤炭；副井升降人員、運(yùn)料排矸；風(fēng)井回風(fēng)。圖4.5為主井的布置形式，井筒斷面直徑為6.5m,裝備一對16t箕斗，井筒采用金屬罐道梁，鋼軌罐道。圖4.6為副井的布置形式，井筒斷面直徑為6.5m,布置一對雙層單車(3t)罐籠以及梯子間和管路間，井筒采用槽鋼組合罐道梁，球扁鋼組合罐圖4.7為風(fēng)井的布置形式，井筒斷面直徑為5.0m,井筒內(nèi)布置有梯子間和管路間。主、副井井壁采用混凝土砌碹，砌碹厚度為500mm,表土層段井壁厚度為1000～2000mm;風(fēng)井井筒采用混凝土砌碹井壁，基巖段井壁厚度為井筒形式確定后，應(yīng)用風(fēng)速校核井筒的凈斷面積。按照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定的允許最大風(fēng)速進(jìn)行驗算，即表4.8井筒特征表井筒特征井型提升容器一對16t箕斗井筒直徑井深凈斷面積井筒支護(hù)基巖段毛斷面積表土段毛斷面積0中線X96.9井型一對3t箕斗礦車雙層單層罐籠井筒直徑井深凈斷面積井筒支護(hù)基巖段毛斷面積表土段毛斷面積#q件d1導(dǎo)1do圖4.6副井井筒斷面圖井型井筒直徑井深凈斷面積基巖段毛斷面積表土段毛斷面積圖4.7風(fēng)井井筒斷面圖《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定的允許最高風(fēng)速見表4.11。按《設(shè)計規(guī)范》的要求，主、副井的空、重車線的長度的驗算公式：m——列車數(shù)，應(yīng)分別為1.5～2.0或1.0～1.5,m=1.8或1.3;L?——每輛礦車長度，L?=3.34;L?——電機(jī)車制動的距離，一般為12～15m,這里取15m。L=m×n×L?+L?+L?=1.3×17×3.34+4.5+15=93.314m式(4.3)這里取94m。4.3主要開拓巷道輔助運(yùn)輸大巷斷面示意圖見圖4.9。巷道特征見4.12。(1)確定巷道的凈寬度根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，取人行道寬c=840mm,非人行道一側(cè)寬t=b-(A?/2+A?/2)=1600-(1335/2+1335/2)=265mm式(4.4)B=a+2A?+c+t=400+2×1335+840+265=4175mm式(4.5)半圓拱形巷道拱高：ho=B/2=4175/2≈2087.5mm=2088mm式(4.5)半圓拱半徑：R=2088mm式(4.6)由《井巷工程》知半圓拱形壁高要滿足的條件為：h?≥h?+hc-√(R-n)2-(k+b?)2式(4.7)b?=B/2-a?=4175/2-(400+1335/h?≥2000+360-√(2088-3h?≥h?+h?+hp-√R2-(K+m+D/式(4.8)式(4.9)式(4.10)b?=B/2-C?=4175/2-(1335/2+840)=580mm式(4.11)h?≥1800+900+200-√20882-(360+300+335/2+580)2=1358mm式(4.12)h?≥1800+hb-√R2-(R-j)2式(4.13)h?≥1800+200-√20882-(2088-200)2=1108mm式(4.14)綜合以上計算并考慮到一定的富余量，確定本礦井的大巷壁高為h?=則巷道的凈高為：H=h?-hb+ho=1400-200+2088=3288mm式(4.15)S=B(0.39B+口2)式(4.16)h?=h?-hb=1400-200=1200mm式(4.17)S=4175×(0.39×4175+1200)=11807943.75mm2≈11.8m2式(4.18)P=2.57B+2hz=2.57×4.175+2×1.2=13.13m式(4.19)式(4.20)滿足要求。本巷道支護(hù)方式為錨噴支護(hù)，錨桿長度為1.6m,錨桿間距M=0.78≈巷道設(shè)計掘進(jìn)寬度：B?=B+2T=4175+2×100=4375mm式(4.21)巷道設(shè)計掘進(jìn)高度：H?=H+hb+T=3288+200+100=3588mm式(4.22)S?=B?(0.39B?+h?)=4375×(0.39×4375+1400)≈13.59m2式(4.23)系圖4.9輔助運(yùn)輸大巷斷面示意圖表4.12大巷斷面特征表圍斷面/m2錨桿凈巖類別規(guī)格m5巷第五章準(zhǔn)備方式一采(盤)區(qū)或帶區(qū)巷道布置本次設(shè)計主采3號煤層一盤區(qū)，位于井田西北部。盤區(qū)內(nèi)無斷層，層理發(fā)育，中厚層狀，巖質(zhì)較硬，采后不易冒落。盤區(qū)內(nèi)的煤層發(fā)育較好，平均厚度6.57m,煤的容重1.3t/m3。3號煤層特征如下表5.1所示表5.1煤層特征度距煤層結(jié)構(gòu)(夾石層度穩(wěn)定砂質(zhì)泥巖粉砂巖泥巖砂質(zhì)泥巖粉砂巖煤層名稱灰分3號煤層為低灰～中灰分、特低硫～低硫、高熱值～特高熱值、較高軟化溫度灰之貧煤，可作為動力用煤和民用煤。3號煤層經(jīng)洗選后也可作為冶金噴吹用煤。根據(jù)3號煤層煤塵爆炸性試驗結(jié)果，其火焰長度10mm,撲滅火焰的巖粉量為40~45%,可見3號煤層的煤塵有爆炸危險性(見表5.3)。采樣試樣編水分工業(yè)分析(%)灰分揮發(fā)分地點號(mm)量(%)論料道4根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院重慶分院2005年5月24日對漳村煤礦23材料道和2201綜采面3號煤層煤樣的煤自燃傾向性等級鑒定結(jié)果(表5.4),3號煤層不易自燃。煤樣編號工業(yè)分析(%)著火溫度(℃)采樣地點TT自燃傾向性分類6面礦井涌水量：地質(zhì)報告預(yù)計礦井3號煤層的正常涌水量為80m3/h,最大為260m3/h。采掘工程一般不受水害影響，根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》,3號煤層水文地質(zhì)條件屬簡單類型。地質(zhì)構(gòu)造：3號煤層地層產(chǎn)狀總體呈一向西傾斜的單斜構(gòu)造。5.2采(盤)區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)本設(shè)計只對首采盤區(qū)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。首先開采井田西部一盤區(qū)，雖然初期的工程量及投資建設(shè)費(fèi)會比較大，但考慮到漳村煤礦服務(wù)年限較長，以便于后期開采，所以綜合考慮后選擇首采一盤區(qū)。本次礦井設(shè)計在煤層盤區(qū)工作面運(yùn)輸順槽與回風(fēng)順槽平行雙巷掘進(jìn)布置，順槽之間掘聯(lián)絡(luò)5.2.1確定盤區(qū)的走向長度井田劃分為4個盤區(qū)，首采盤區(qū)走向長度為2240米。5.2.2確定區(qū)段斜長和區(qū)段數(shù)目順槽保護(hù)煤柱為15m。盤區(qū)走向平均長為2240m,傾向長平均為1864m工作面長度定為200m,區(qū)段平均長1610m,寬200m。順槽平均寬度取4.5m,高3m。一個采區(qū)區(qū)段數(shù)目為8個。緩傾斜及傾斜煤層煤柱參考尺寸見表5.5。盤區(qū)兩邊各留設(shè)10m的盤區(qū)邊界煤柱。厚煤層巷道一側(cè)巷道類別備注水平大巷主要回風(fēng)大20左右巷煤柱尺寸可小一些采區(qū)上下山20左右區(qū)段平巷目前常不留邊界煤柱較大斷層10～15到30～50根據(jù)具體情況而定盤區(qū)生產(chǎn)能力由于3號煤層煤厚平均6.57m,結(jié)合礦井地質(zhì)條件和需求量，決定在該Ao=L×γ×M×V?×C?式(5.1)L一工作面長度，取200m;M—煤層厚度，6.57m;γ—煤的容重，1.30t/m3;V?一工作面年推進(jìn)長度；采煤機(jī)截深取0.8m,一天割4刀煤，采用Vo=330×4×0.8=1056m/a式(5.2)Co一工作面放煤率、回采率，取0.83、0.93;Ao=200×1.30×3×1056×0.93=0.766Mt式(5.3)Ao=200×1.30×3.57×1056×0.83=0.綜上(2)計算盤區(qū)采出率盤區(qū)采出率按下式計算：式(5.4)盤區(qū)內(nèi)的工業(yè)儲量為34.85Mt,盤區(qū)內(nèi)的實際采出煤量為29.38Mt。煤層不得低于0.75的規(guī)定。5.3采(盤)區(qū)或帶區(qū)車場選型設(shè)計大巷兩側(cè)布置工作面的方式，因此順槽和大巷直接連，因此不需要設(shè)置盤區(qū)車場。第六章采煤方法6.1采煤工藝方式6.1.1盤曲煤層特征及地質(zhì)條件3號煤層頂?shù)装鍘r性大部分為泥巖、粘土巖、炭質(zhì)泥巖，其次為砂巖。盤區(qū)瓦斯涌出量很小，煤層無自燃傾向性，但煤塵具有爆炸性。6.1.2確定采煤工藝存條件較穩(wěn)定，構(gòu)造比較簡單，頂、底板條件良好，故選用綜采放頂煤回采工藝。6.1.3綜采工作面的設(shè)備選型及配套采煤機(jī)：放煤步距與采煤機(jī)截深：本次設(shè)計采用的截深為0.8m,一刀一放。因此放煤步距為0.8m。采煤機(jī)割煤高度與采放比：結(jié)合教材可知放頂煤的采放比嚴(yán)禁小于1:后，確定采放比為3:3.57=1:單循環(huán)作業(yè)時間按下式計算：式6-1式6-2L?一自開切口長度，40m;t?—輔助時間，30min。綜放工作面一般采用大功率的雙滾筒采煤機(jī)來保證工作面的高效率。采煤機(jī)裝機(jī)功率根據(jù)工作面實際需要的要求，參考同類型采煤機(jī)的使用條件來選定，類比見表6.1。采煤機(jī)功率(kw)單滾筒雙滾筒根據(jù)上述條件工作面選用7LS6C型采煤機(jī)。采煤機(jī)技術(shù)特征見表6.2。型號適應(yīng)傾角/()適應(yīng)煤層硬度電動機(jī)功率/kw液壓支架：(1)支架型式的選擇經(jīng)過分析，結(jié)合漳村礦井的實際情況，選用雙輸送機(jī)支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架。(2)支架結(jié)構(gòu)高度查閱資料并結(jié)合實際最大高度比采高多200mm左右即：Hmax=Mmax+0.2最小高度即：Hmin=Mmin-0.35故Hmin=3.0-0.35=2.6根據(jù)計算并且結(jié)合實際選擇ZZ9200/24/50式6-3式6-4型放頂煤液壓支架。支架型號高度(m)中心距(m)支架工作阻力(kN)支護(hù)強(qiáng)度(MPa)支架中心距(m)適應(yīng)傾角(°)、(3)移架方式因為煤層比較穩(wěn)定，所以采用成組連續(xù)式。要等到拉架過后才能進(jìn)行放煤，一般要滯后5組支架。(4)放煤方式對比3號煤層地質(zhì)條件，結(jié)合課本知識可知，由于綜放工作面的頂煤厚3.57m,因此采用單輪間隔放煤，這樣可以減少混矸，操作時采用本架操作，計劃一采一放，采放平行作業(yè)。1.工作面刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力依據(jù)經(jīng)驗應(yīng)該大于工作面的生產(chǎn)能力：選用SGZ1200/600型刮板輸送機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如表6.4。型號運(yùn)輸能力(t/h)設(shè)計長度(m)中雙鏈刮板鏈間距(mm)(2)工作面后刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)能滿足放出煤的需求型號運(yùn)輸能力(t/h)鏈速(m/s)功率(kw)中雙鏈1.進(jìn)刀方式：采用端部割三角煤斜切進(jìn)刀。2.進(jìn)刀方法：進(jìn)刀方式如圖6.1所示。3.采煤工藝工藝流程為：割煤→移架→推前溜→放煤→拉后溜6.1.5端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式由于工作面和順槽之間存在高差，因此設(shè)置端頭支架，其特征如表6.6。序號技術(shù)參數(shù)12345四柱支撐掩護(hù)式6.1.6采煤工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)(1)勞動組織形式實行追機(jī)作業(yè)，將工作面劃分為若干段，將工人劃分為若干組，各組輪流接力追機(jī)。可充分利用工時，這樣會提高工作效率，并且減輕勞動強(qiáng)度，適用于較強(qiáng)的綜采工作面，一個工作循環(huán)就是完成割煤、移架和推移輸送機(jī)的主要工序。本工作面采用“三八”作業(yè)制的多循環(huán)作業(yè)方式。(2)勞動組織表：Q=Q?+Q?式6-8式中：Q?—放頂煤放的產(chǎn)量，t;Q一每個循的環(huán)產(chǎn)量，t;L?一工作面長度，200m;M?—放煤高度，取3.57m;P—煤的容重，1.30t/m3;C?—割煤回采率，97%;C?—放煤率，86.1%。Q1=200×0.8×3.0×1.30×0Q?=200×0.8×3.57×1.30×0日產(chǎn)量：Qr=Q×日循環(huán)數(shù)=1244.62×4=4978.48t工作面主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表6.10。(2)錨固形式：選用兩支錨固劑，一支先放一支后放。為了安全起見，選擇樹脂加長錨固(3)錨桿布置：錨桿每排的距離確定為1m,每一排打7支錨桿。每支的距離是800mm,鄰近幫壁的時候錨桿距離幫壁500mm。7.1.1礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及工作制度漳村煤礦初步設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a。盤區(qū)所采煤層為3號煤層，該煤層特征為低灰～中灰分、特低硫～低硫、高熱值～特高熱值、較高軟化溫度灰之貧煤，煤層平均厚度為6.57m,煤層傾角平均6°。煤的體積質(zhì)量為1.30t/m3。3號煤層瓦斯含量較小是低瓦斯礦井，煤塵不易自燃，但卻具有爆按照設(shè)計確定順槽的運(yùn)距是2130m,平均1860m,大巷的運(yùn)距是2200m,平均2150m。因此，計算得知井底車場到達(dá)工作面的最大運(yùn)距為4330m。輔助運(yùn)輸量要按照具體生產(chǎn)需要來確定。對于工作面的必要品需要盡量一次到位，然后緩慢補(bǔ)充，做到不耽誤生產(chǎn)。井下運(yùn)輸系統(tǒng)包括運(yùn)煤系統(tǒng)、運(yùn)料系統(tǒng)、人員運(yùn)送系統(tǒng)、排矸系統(tǒng)。(1)運(yùn)煤系統(tǒng)采煤工作面→運(yùn)輸順槽→盤區(qū)煤倉→運(yùn)輸大巷→井底煤倉→主井→地(2)運(yùn)料系統(tǒng)(3)人員運(yùn)送系統(tǒng)地面→副井→井底車場換乘站→輔運(yùn)大巷→各個工作地點。(4)排矸系統(tǒng)采煤工作面→回風(fēng)順槽→軌道大巷→井底車對于設(shè)備的選型應(yīng)該考慮開拓系統(tǒng)狀況，做到生產(chǎn)能力的相互匹配。需要注意生產(chǎn)能力要滿足：采煤機(jī)的生產(chǎn)能力<工作面輸送能力<轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶輸送機(jī)能力設(shè)備要方便運(yùn)輸、檢修。7.2.2盤區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選型及能力驗算盤區(qū)運(yùn)輸設(shè)備配套選型如下各表所示：型號適應(yīng)傾角/()適應(yīng)煤層硬度生產(chǎn)能力t/h型號運(yùn)輸能力(t/h)設(shè)計長度(m)中雙鏈刮板鏈間距(mm)型號運(yùn)輸能力(t/h)鏈速(m/s)功率(kw)設(shè)計長度(m)中雙鏈功率運(yùn)輸能力轉(zhuǎn)載機(jī)長功率運(yùn)輸能力轉(zhuǎn)載機(jī)長表7.6液壓支架技術(shù)特征支架型號高度(m)中心距(m)支架工作阻力(kN)支護(hù)強(qiáng)度(MPa)支架中心距(m)適應(yīng)傾角(°)技術(shù)參數(shù)額定壓力功率經(jīng)計算得知，本次設(shè)計放頂煤工作面的最大出煤量分別是707t/、和2079t/h,前后刮板機(jī)的運(yùn)輸能力分別是2000t/h和2500t/h,因此工作面的最大出煤量也不會超過3000t/h,為滿足效率，選擇的轉(zhuǎn)載機(jī)的生產(chǎn)能力為4000t/h,破碎機(jī)通過能力為4000t/h,因此根據(jù)實際需求大巷帶式輸送機(jī)的能力確定為4000t/h,這樣符合上述選型原則。因此，所選設(shè)備能滿足要求。7.3.1主運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇本礦井是高產(chǎn)高效礦井，因此為了滿足產(chǎn)量的需求，大巷采用帶式輸大巷帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表7.8。帶寬帶速4功率分配驅(qū)動滾筒布置及個數(shù)頭部雙滾筒、尾部單滾筒驅(qū)動滾筒直徑電機(jī)臺數(shù)及功率3×1000(防爆)7.3.2輔助運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇本設(shè)計的巷道用雙巷掘進(jìn)，配合了現(xiàn)代化的設(shè)備，并且礦井的地質(zhì)條件比較好。所以，為了滿足礦井的生產(chǎn)需要也為了方便運(yùn)輸盡快投產(chǎn)。井下運(yùn)輸車輛各項參數(shù)見表7.9。名稱載重型號量/輛使用地點鏟蓄電池電鏟鏟井下人力輕便貨車吊車長材車維修車材料平板車支架拖車車62222441大巷運(yùn)輸牽引車調(diào)度牽引車支架短途材料短途工人運(yùn)輸人員、長人員、長支架運(yùn)送送連采機(jī)、1連采機(jī)、47.3.3運(yùn)輸設(shè)備能力驗算1.主運(yùn)輸設(shè)備前面討論到工作面的最大出煤量不會超過3000t/h?？紤]到掘進(jìn)平巷時也會出煤，加之設(shè)置了煤倉。因此大巷的帶式輸送機(jī)的能力選擇4000t/h。這樣完全滿足生產(chǎn)需要。因此主運(yùn)設(shè)備符合。2.輔助運(yùn)輸設(shè)備選擇MT-16型車，每輛可以運(yùn)送14人。第八章礦井提升漳村煤礦初步設(shè)計的年生產(chǎn)能力為1.5Mt/a,屬于大型礦井，由于提升煤炭以及輔助提升的任務(wù)較大，一般均設(shè)主、副井兩套提升設(shè)備。主井用箕斗提升煤炭，副井采用罐籠擔(dān)負(fù)輔助提升任務(wù)。對于井筒形式為立井的礦井，井下的各種運(yùn)輸較為重要，但是通過提升設(shè)備將其運(yùn)往地面更為重要，同時它也是連接地面與井下的重要樞紐。本礦井服務(wù)年限53.83年，產(chǎn)量也較大，因此開掘的井筒要有著極好的支護(hù)，而且必須能夠達(dá)到服務(wù)年限。(1)主井年產(chǎn)量：An=150Mt/a;(2)工作制度：年工作日br,日工作小時數(shù)t,根據(jù)《煤礦設(shè)計規(guī)范》,(3)礦井開采水平井深Hs:Hs=260m;(4)提升方式：箕斗(5)矸石提升量：矸石按煤炭產(chǎn)量的20%計算，則矸石提升量為：最大班下井人數(shù)：一般按每天下井工人總數(shù)的40%計算。(6)卸載水平與井口高差Hx=18m;井下運(yùn)輸水平與裝載水平的高差：(7)煤的松散密度：0.95t/m3。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a,屬大型礦井，全部煤炭由主井雙箕斗提升至地面，裝備16t側(cè)卸式箕斗。具體參數(shù)見表8.1。淮名義載重有效容積南最大終端載荷煤尾繩懸掛裝置最大允許載荷機(jī)最大提升高度m廠箕斗自重t(1)井筒各水平的深度(同上);(2)矸石提升量：矸石按煤炭產(chǎn)量的20%計算，則研石提升量為：150Mt×20%=30Mt式(8.1)(3)最大班下井人數(shù)：一般按每天下井工人總數(shù)的40%計算。(4)提升方式：罐籠選擇寬罐籠型號為GDG1.5/9/2/4K,窄罐籠型號為GDG1.5/9/2/4罐籠具體參數(shù)如下表8.2:罐籠型號乘人面積/m2罐籠總載重/t罐體自重/t編制單位南京院第九章礦井通風(fēng)及安全技術(shù)9.1.1礦井通風(fēng)方式的選擇漳村煤礦瓦斯含量較小，屬低瓦斯礦井，因為井田的走向長度較大，三條大巷也沿著走向布置。結(jié)合實際礦井的各種特點，本次設(shè)計決定采用兩翼對角式通風(fēng)方式。采用兩翼對角式通風(fēng)，雖然在前期建井投資大，建井時間長，管理較為分散。但是這種通風(fēng)方式風(fēng)的流動路線短，通風(fēng)阻力小，抗災(zāi)能力強(qiáng)，這對于煤塵有爆炸危險性的本礦井具有很大的適用性。9.1.2礦井主要通風(fēng)機(jī)工作方式選擇因漳村煤礦煤塵具有爆炸危險性，如果采用壓入式通風(fēng)，當(dāng)通風(fēng)機(jī)因故驟停時，井下風(fēng)流壓力降低，造成煤塵積聚，且可能會使采空區(qū)瓦斯涌出量增加，造成瓦斯聚集，這對本礦井具有致命威脅，因此決定采用抽出式通風(fēng)。9.1.3盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求1.每個工作面應(yīng)該保證通入穩(wěn)定新鮮的風(fēng)流，并且能夠分區(qū)通風(fēng)。2.使井下有害氣體更容易排放。3.工作面風(fēng)速不小于1m/s。4.對于煤層具有爆炸危險性的礦井，能有效保證工作人員的正常工作。9.1.4工作面通風(fēng)方式的選擇結(jié)合本礦井的條件可知，工作面是沿走向推進(jìn)，傾向布置，礦井的瓦斯含量較小?？紤]到下行風(fēng)在穩(wěn)定性和突發(fā)事故上的能力不及上行風(fēng)，因此本設(shè)計決定工作面選擇上行通風(fēng)。由于盤區(qū)段較長，因本次設(shè)計礦井的為低瓦斯礦井，若選用Z形、Y形通風(fēng)會加大投資費(fèi)用，且在技術(shù)可行性上較為麻煩得多，因此最終決定選用U形通風(fēng)，雙巷進(jìn)風(fēng)能滿足設(shè)計要求。9.2.1工作面所需風(fēng)量計算1.按瓦斯涌出量計算查閱資料知回風(fēng)巷中瓦斯的濃度不能超1%。即：式中Qb—排出瓦斯所需風(fēng)量，m3/minQzi—瓦斯平均絕對涌出量，m3/min;漳村煤礦絕對瓦斯涌出量為8.07～17.92m3/min,則Qz=(17.92+8.07)/2=13.0m3/min;Kz一瓦斯涌出量不均衡系數(shù)，Kz=17.92/13.0=1.38。即工作面需風(fēng)量：Qb大=100×13.0×1.382.按工作面氣溫與風(fēng)速的關(guān)系計算查閱資料知，工作面溫度和風(fēng)速的對應(yīng)，見表9.1工作面溫度工作面風(fēng)0.3~0.5~0.8~1.0~1.5~3.按人數(shù)計算9.2.2備用面需風(fēng)量計算計算公式如下：計算知：Q備=0.5×2000取Q備=1200(m3/min)9.2.3掘進(jìn)工作面需風(fēng)量1.按瓦斯涌出量計算。按式9-1計算知，工作面需風(fēng)量Qa掘=100qgai×Kai2.按人數(shù)計算按式9-2計算3.按吸風(fēng)量計算風(fēng)量I—同時工作的通風(fēng)機(jī)臺數(shù)。Q掘=(800-15×16.5)×1按照規(guī)定取三種方法中最大值，考慮富余量后：9.2.4硐室需風(fēng)量根據(jù)資料知：9.2.5其他巷道所需風(fēng)量根據(jù)資料，計算公式如下：取1700m3/min9.2.6礦井總風(fēng)量∑Q采一放頂煤工作面的風(fēng)量，m3/min;∑Q備一備采面的風(fēng)量，m3/min;∑Q掘一掘進(jìn)面的風(fēng)量，m3/min;ZQ硐一硐室的風(fēng)量，m3/min;ZQ其他一其他巷道的風(fēng)量，m3/min。式9-8式9-9則ZQmin=1.2×(2000+1200+1ZQmax=1.2×(2000+1200+1100×3+22.根據(jù)礦井人數(shù)，按下式計算：式中N—井下最多人數(shù)，取N=400人；K—風(fēng)量備用系數(shù)，取K=1.2。則總風(fēng)量容易時期：8760m3/min,困難時期：10080m3/min。9.2.7風(fēng)量分配1.通風(fēng)容易時期和困難時期的確定通風(fēng)容易時期是初期開采北部盤區(qū)時，由于巷道阻力在后期會增加，通風(fēng)容易時期：北區(qū)布置一個采煤面、一個備采面、兩個掘進(jìn)面。2.配風(fēng)(1)進(jìn)風(fēng)平巷：Q進(jìn)=4000×1.2=4800m3/min(2)備采面：Q備=2000×1.2=2400m3/minQ掘=1100×1.2=1320m3/minQ掘=1600×1.2=1920m3/minQ充=100×1.2=120m3/minQ其=1600×1.2=1920m3/min經(jīng)以上分配過程，礦井風(fēng)量滿足分配并且有一定的富余量。3.風(fēng)速驗算Si—巷道斷面積，m2。風(fēng)速驗算分通風(fēng)容易時期和通風(fēng)困難時期(1)通風(fēng)容易時期風(fēng)速驗算②井底車場V=3.22m/s。③輔助運(yùn)輸大巷V=Q/S=4.13m/s。④進(jìn)風(fēng)順槽V=Q/S=2.42m/s。⑤工作面Q=4800m3/min,S⑥聯(lián)絡(luò)巷V=Q/S=2.42m/s。⑦回風(fēng)順槽V=Q/S=2.42m/s。⑧回風(fēng)大巷V=Q/S=4.13m/s。⑨回風(fēng)井(2)通風(fēng)困難時期風(fēng)速驗算①副立井②井底車場V=Q/S=3.28m/s。③輔助運(yùn)輸大巷風(fēng)速驗算V=Q/S=4.13m/s。④進(jìn)風(fēng)順槽風(fēng)速驗算V=Q/S=2.42m/s。⑤工作面風(fēng)速驗算Q=4800m3/min,S=26.68m2。V=Q/S=2.99m/s。⑥聯(lián)絡(luò)巷風(fēng)速驗算V=Q/S=2.42m/s。⑦回風(fēng)順槽風(fēng)速驗算V=Q/S=2.42m/s。⑧回風(fēng)大巷風(fēng)速驗算V=Q/S=4.67m/s。⑨回風(fēng)井風(fēng)速驗算V=Q/S=4.37m/s。兩個時期各段巷道風(fēng)速匯總見表9.2。通風(fēng)容易時期通風(fēng)困難時期副立井副立井井底