王行莊煤礦11采區(qū)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、王行莊煤礦11采區(qū)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計 河南省新能開發(fā)公司王行莊煤礦11采區(qū)設(shè)計 摘 要 本設(shè)計是對河南省新能開發(fā)公司王行莊煤礦所作的首采區(qū)初步設(shè)計。王行莊煤礦自然地質(zhì)條件中等,二1煤層平均厚度4.5m。礦井為低瓦斯,煤塵都具有爆炸危險性,煤層均有自燃發(fā)火傾向,自燃發(fā)火期為16個月。礦井涌水量中等。設(shè)計采用立井兩水平條帶加采區(qū)式開拓,綜合機械化開采。主要對采區(qū)巷道布置、回采工藝進行了初步設(shè)計,對采區(qū)運輸、提升、通風、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)進行了描述和設(shè)備選型計算。設(shè)計時根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)濟技術(shù)條件,盡可能采用先進的開采技術(shù)和設(shè)備,并對采區(qū)的防治措施闡述了一些本設(shè)計者的個人見解。 關(guān)鍵詞:煤礦 采區(qū)初步設(shè)計 開采方法綜

2、合機械化目錄 前 言1 1礦井概況2 1.1礦井基本概況2 1.2礦井生產(chǎn)概況6 1.3礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)7 2采區(qū)基本條件11 2.1采區(qū)煤層條件11 2.2采區(qū)生產(chǎn)狀況13 3采區(qū)巷道布置設(shè)計16 3.1采區(qū)上(下)山布置16 3.2采區(qū)回采平巷布置17 3.3采區(qū)主要硐室布置18 3.4采區(qū)主要生產(chǎn)系統(tǒng)19 3.5工作面接替順序20 3.6采區(qū)運輸設(shè)備選型20 3.7采區(qū)風量23 4采煤工作面回采工藝設(shè)計28 4.1工作面基本條件28 4.2工作面回采工藝方式29 5工作面生產(chǎn)組織設(shè)計37 5.1掘進工作面生產(chǎn)組織37 5.2采煤工作面質(zhì)量管理38 5.3采煤工作面生產(chǎn)組織管理40 6工作

3、面安全技術(shù)措施43 6.1工作面災(zāi)害事故防治及避災(zāi)路線43 7采區(qū)主要經(jīng)濟技術(shù)指標45 參考文獻46 結(jié) 論47 謝 辭48 附圖 11采區(qū)巷道布置平面圖(1:2000) 11采區(qū)巷道布置剖面圖(1:2000)前 言 畢業(yè)設(shè)計是對采礦工程專業(yè)幾年學習的終結(jié)考核,也是大學本科學習生活的一次深刻總結(jié)。在學校教學環(huán)節(jié)安排下,通過畢業(yè)實習較為全面的了解了礦井的各生產(chǎn)系統(tǒng),使專業(yè)學習得于感性和理性的轉(zhuǎn)化,以此為基礎(chǔ)進行的畢業(yè)設(shè)計,是一次由工科學生向工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變的考驗,更是一次作為工科學生是否具備工程技術(shù)人員基本素質(zhì)的考察。所以設(shè)計期間,嚴格執(zhí)行教學大綱要求,以嚴謹?shù)膽B(tài)度力求使設(shè)計完善、完美。 本設(shè)計

4、是以河南省河南省新能開發(fā)公司王行莊煤礦為地質(zhì)儲量基礎(chǔ),根據(jù)李寶富老師的具體要求進行設(shè)計的。礦井自然地質(zhì)條件較簡單,設(shè)計開采煤層為二1煤,平均厚度4.5m,屬厚煤層。開采煤層有自燃發(fā)火傾向性,煤塵有爆炸危險性,礦井為低瓦斯礦井,礦井涌水量中等。 通過畢業(yè)實習現(xiàn)場考察學習,在收集的資料基礎(chǔ)上,按照畢業(yè)設(shè)計大綱和設(shè)計任務(wù)要求,廣泛參考煤礦礦井開采設(shè)計的有關(guān)書籍、資料和網(wǎng)絡(luò)信息,依據(jù)采礦工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)、煤礦安全規(guī)程等在原則上指導(dǎo)煤礦礦井初步設(shè)計的有關(guān)規(guī)定和煤礦工業(yè)設(shè)備選型的要求,對王行莊煤礦二1煤層進行了采區(qū)初步設(shè)計。 設(shè)計中所采用的采區(qū)巷道布置方式、回采方法經(jīng)過方案比較和驗算符合自然地質(zhì)條件限

5、制,滿足設(shè)計要求。所選用工業(yè)設(shè)備與礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及礦井自然地質(zhì)條件相匹配,能夠順利達產(chǎn),滿足技術(shù)上最優(yōu)、經(jīng)濟上最省的設(shè)計原則。礦井概況1.1礦井基本概況1.1.1地理位置與交通 王行莊井田位于河南省新鄭市西側(cè),行政區(qū)劃屬新鄭市辛店鎮(zhèn)和城關(guān)鎮(zhèn)及新密市大隗鎮(zhèn)管轄 g107國道、鄭新公路、京廣鐵路、京珠高速、鄭石高速公路從井田東側(cè)通過,新密公路從井田南部通過。 區(qū)內(nèi)公路以新鄭市為中心,可通往鄭州40km、新密48km、禹縣38km、平頂山110km、許昌74km等地。新鄭國際機場位于井田的東北部。本區(qū)已形成非常便利的立體交通網(wǎng)絡(luò)。1.1.2自然地理概況 地形特征 井田內(nèi)絕大部分為第三、四系沖積層覆

6、蓋,為平原微丘地形。地勢總體比較平坦,僅西北部沖溝較發(fā)育,西部邊緣地帶出現(xiàn)一些小丘陵和零星突起。井田內(nèi)海拔標高一般在+100m+175m,平均為+125m左右,相對高差約為75m。 本區(qū)屬大陸性半干旱氣候,其特點是干濕季節(jié)性交替明顯,年溫差較大,四季分明,夏季炎熱,冬季寒冷,春秋兩季氣候宜人。年平均氣溫14.1,月最高氣溫38.6(1976年6月),月最低氣溫為-8.1(1977年1月)。每年69月為雨季,年最大降水量為977.1mm(1954年),最小降水量為213.9mm(1985年),年均降水量為592.6mm。年蒸發(fā)量為16802041mm。本區(qū)風向風力隨季節(jié)交替變化,夏季多東南風和南

7、風,冬季多西北風和北風,年平均風速2.37m/s,最大風速為18m/s。月平均相對濕度8月最大為83%,1月最小為63%,年平均相對濕度為70%。年均霜期為159天,年均霧日為32天。結(jié)冰期一般為12月至翌年3月,凍土深度為100mm150mm,積雪厚度150 mm200mm。 根據(jù)河南省地震局資料,本區(qū)歷史上未發(fā)生過大的地震,本礦井所在地區(qū)新鄭市抗震設(shè)防烈度為7度。 構(gòu)造特征 井田可采煤層為二1煤層,二1煤層平均厚度4.5m,煤層原生結(jié)構(gòu)簡單,局部有1-2層夾矸,夾矸厚度0.05-1.47m,西部有2條大斷層割斷整個井田,東部構(gòu)造比較簡單。發(fā)育著一些小的可以忽略的斷層。地質(zhì)構(gòu)造整體比較簡單,

8、但有的采區(qū)比較復(fù)雜,局部不能開采。 煤質(zhì)特征 二1煤:黑黑灰色,具半金屬玻璃油脂光澤,條帶狀結(jié)構(gòu),粒狀小塊狀構(gòu)造。偶含黃鐵礦薄膜,屬半亮光亮型煤。原煤為低灰,特低硫、低磷、極易選極難選煤的貧瘦煤、貧煤和無煙煤,可作懸浮床氣化用煤和動力用煤,貧瘦煤可用于煉焦配煤,無煙煤可作高爐噴吹用煤。發(fā)熱量(qgr.v.d)為29.6530.41mj/kg。 水文地質(zhì) 本井田內(nèi)有兩條河流,雙洎河和沂水河。最高洪水位標高,一般為+102.33m+103.31m,新鄭市西關(guān)雙洎河橋位置洪水位標高為+105.68m,其橋面標高為+108.04m,洪水期對地面建筑無影響,河流距主要開采煤層二1煤約400m左右,且對地

9、下水的補給僅限于局部地段,補給量很小,對開采影響不大。 (1)含水層的水文地質(zhì) 本井田共有含水層七層,分別為: 1、寒武系上統(tǒng)長山組白云質(zhì)灰?guī)r巖溶承壓水含水層,該含水層大體上沿滹沱背斜軸部地帶,埋藏深度400m左右,向北東方向逐漸增加到1400m。該含水層與o2m灰?guī)r含水層為一個統(tǒng)一含水層。 2、奧陶系馬家溝組灰?guī)r巖溶裂隙水含水層,該含水層強富水,但不均一,主要富水地帶為滹沱背斜軸部、露頭風化帶及斷裂帶。含水層距上覆一1煤層平均9.43m,是一1煤層底板直接充水巖層。同時,由于該含水層和c3tl1-4、c3tl7-8灰?guī)r含水層有水力聯(lián)系,所以對二1煤的開采也有較大影響。 3、石炭系太原組下段(

10、c3tl1-4)灰?guī)r巖溶裂隙承壓水含水層,該含水層是一1煤層頂板板直接充水巖層,對煤層的開采影響較大。 4、石炭系太原組上段(c3tl7-8)灰?guī)r巖溶裂隙承壓水含水層,該層是二1煤層底板直接充水巖溶含水層。 5、二疊系山西組(p1sh)砂巖孔隙裂隙承壓水含水層,該層為二1和二3煤層頂板直接充水含水層,但富水性較弱,對煤層開采影響不大。 6、上、下石盒子組及上部砂巖孔隙裂隙承壓水含水層,上、下石盒子組砂巖裂隙較發(fā)育,該套砂巖雖厚度較大,但富水性弱,其間因有數(shù)層砂質(zhì)泥巖及泥巖隔水層而水力聯(lián)系不佳,所以對七4煤層及下伏二3、二1煤層的開采影響不大。 7、第四系孔隙潛水含水層。 (2)隔水層 1、一1

11、煤層底板鋁土質(zhì)隔水層 該層位于奧陶系灰?guī)r頂面至一1煤層底面之間,厚度1.8733.84m,該層層位較穩(wěn)定,巖性致密,隔水性良好,但因該層在局部地段很薄,尤其在受斷裂錯動的情況下,奧陶系灰?guī)r高壓巖溶水將對一1煤層的開采有直接影響。 2、太原組中段砂泥巖隔水層 該層系指l4灰?guī)r頂面到l7灰?guī)r底面之間的砂質(zhì)泥巖為主,夾細粒砂巖、薄煤層和不穩(wěn)定的l5及l(fā)6灰?guī)r,厚16.8368.33m,該層層位較穩(wěn)定,隔水性較好,為c3tl1-4灰?guī)r與c3tl7-8灰?guī)r之間的隔水層,但在斷裂切割處以及背斜軸部張裂帶上,將會形成上、下含水層間的水力聯(lián)系。 3、二1煤層底板砂泥巖隔水層 指l8灰?guī)r頂面到二l煤層底板之間的

12、砂、泥巖段,據(jù)本區(qū)揭露該層厚度1.6143.82m,平均厚10.96m,該層有一定的隔水作用。隔水層厚度小于5m以及斷裂破碎之處會造成底板突水可能。 4、石千峰組上段細粒砂巖、砂質(zhì)泥巖隔水層 該層在井田西緣有零星出露,大部分被第三、四系掩蓋。巖性為砂質(zhì)泥巖和細粒砂巖,孔隙裂隙不發(fā)育,對上覆下伏含水層起隔水作用。 5、上第三系(n1l)砂質(zhì)粘土及粘土隔水層 由厚度為0656.85m,平均厚255.02m的砂質(zhì)粘土和粘土組成。由于厚度大,層位較穩(wěn)定,所以是第四系含水層與下伏基巖含水層之間良好的隔水層。 本井田水文地質(zhì)勘探類型為第三類第一亞類第二型,即以底板溶蝕裂隙充水為主的水文地質(zhì)條件中等偏復(fù)雜的

13、巖溶充水礦床。礦井正常涌水量1910m3/h,最大涌水量為2491.39m3/h。 開采技術(shù)條件 (1)地溫根據(jù)147勘探隊施工的恒溫觀測孔一年觀測資料,恒溫帶的深度30m,溫度16,地溫梯度2.02.4/100m,平均2.2/100m,其中第四系近似地溫梯度1.82.3/100m,平均2.1/100m,基巖段近似地溫梯度2.12.5/100m。其中第二水平溫度在2630,第三水平溫度在3037,以下為高溫區(qū)。 (2)瓦斯、煤塵及自然發(fā)火 井田西部瓦斯成分以ch4為主,為沼氣帶范圍,兩極值為6.4398.71%,次為n2和co2。中東部瓦斯成分則以n2和co2為主,為瓦斯風化帶,ch4成分較低

14、。 二1煤沼氣帶分布在井田西部、深部及第10勘探線以西塊段,其余為瓦斯風化帶。 二3煤瓦斯賦存規(guī)律和特征與二1煤近似,但沼氣帶范圍小,西部煤層較厚地段瓦斯含量稍高。 七4煤和一1煤均屬瓦斯風化帶。一1煤瓦斯成分為022.32%,瓦斯含量為00.39ml/g可燃物。 根據(jù)實測數(shù)據(jù)資料分析及計算,礦井瓦斯絕對涌出量為19.18 m3/min,相對涌出量為10,68 m3/t,為低瓦斯礦井。 七4、二3和二l煤層火焰長度分別為10mm、14mm和10mm;加巖粉量分別為40%、43%和43%,結(jié)論為均有爆炸危險性,所以七4、二3和二l煤層應(yīng)為有煤塵爆炸危險煤層。一1煤無煤塵爆炸性資料。 通過地質(zhì)報告

15、鉆孔樣品燃點測試結(jié)果,確定二3和二1煤層均為不易自燃煤層。 本區(qū)屬地溫正常背景下存在局部地溫異常區(qū)。據(jù)井田內(nèi)10個鉆孔恒溫帶觀測,本井田恒溫帶深度1018m,溫度1616.93,一般16.3。地溫梯度2.05.39/100m,平均3.5/100m。初期開采塊段地溫正常,i級熱害區(qū)主要在東部的東土橋斷層與雙洎河斷層之間以及西部二1煤層-400m標高以深區(qū)域,ii級熱害區(qū)主要分布在雙洎河斷層以東,占井田面積的9.12%。1.1.3井田境界 趙家寨井田范圍為:北部以大隗斷層為界,南部西段以歐陽寺斷層為界,南部東段以新密公路為界,西部以二1煤-800m底板等高線為界,東部以賈梁斷層和二1煤露頭線為界。

16、地理坐標為:東經(jīng)11334001134300,北緯342330342630。1.1.4礦井工業(yè)儲量 全礦井工業(yè)儲量的具體計算如下: (1) 井田的水平投影面積為: (式1-1) 由于煤層的平均傾角為24度,所以井田中二1煤層的實際面積為: (式1-2) (2)工業(yè)儲量為: (式1-3) 其中:s?表示二1煤層的面積,?; h?表示煤層厚度,m; u?表示煤的容重,取1.35t/m. 符合煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范的要求。1.1.5礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為180萬噸,根據(jù)可采儲量、井型與服務(wù)年限之間的想適應(yīng)關(guān)系得: 礦井服務(wù)年限為: (式1-4) 其中,k?表示礦井儲量備用系數(shù),一般

17、取 1.3?1.5。這里取1.4。 經(jīng)核算,礦井及第一水平的服務(wù)年限符合煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。1.2礦井生產(chǎn)概況 主要開拓巷道 主要開拓巷道有主石門,運輸大巷,回風大巷,這些大巷均布置在底板砂巖中,由于本礦設(shè)計運輸大巷和回風大巷分開,采用單巷掘進。因此第二水平回風大巷即為維護下來的第一水平的運輸大巷,故上山即大巷維護時間長。本礦在井田東西部打風井,位于井田兩翼的采區(qū)分別從東西風井回風,由于地質(zhì)條件的限制,本礦井田中部有一大塊煤被2大斷層分割,角度比較小,適宜采用帶區(qū)布置,雙巷掘進,回風在井田中部打中央風井。所有巷道均采用錨噴支護。 井筒形式、數(shù)目和位置的確定 根據(jù)以上的一些基本原則和不同開拓

18、的分析可知,本礦井采用立井開拓在技術(shù)、經(jīng)濟、安全等方面綜合起來最合理。工廣位于井田的中央。風井位置的確定要兼顧到礦井后期的通風情況。一個主井、一個副井、兩個風井、一個中央風井。 開采水平的確定 本礦井煤層傾角比較大,煤層垂高比較大,從-150米到-1000米,所以不能采用單水平開拓,?？梢钥紤]劃分兩個或三個水平。用兩水平時,第二水平應(yīng)該用上下山開采,三水平是全部采用上山開采。多水平開拓是,應(yīng)該考慮其服務(wù)年限。 大巷和井底車場的布置 決定開拓一條運輸大巷、一條回風大巷。由于服務(wù)于整個井田,年限比較長,故大巷全部布置在煤層底板沙巖中,距煤層30米,大巷之間的距離為25米。布置在巖層中,其優(yōu)點是巷道

19、維護條件好,維護費用低,可以較好的控制方向和坡度;另外可以減少煤柱損失,同時便于設(shè)置溜煤眼和煤倉。 井底車場的型式和布置形式:本礦采用立井開拓,暗斜井延深,布置三個水平,其中第一第二水平有2車場,這2個車場在平面圖上重合,都采用臥式車場,另外還要布置一個斜井上部車場和下部車場,本礦年產(chǎn)180萬噸/年。1.3礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng) 運煤系統(tǒng) 工作面刮板輸送機區(qū)段運輸平巷區(qū)段運輸石門溜煤眼采區(qū)運輸上山采區(qū)煤倉運輸大巷井底煤倉主井地面 運料系統(tǒng) 材料從地面(經(jīng)罐籠)井底車場運輸大巷采區(qū)下部車場軌道上山采區(qū)上部車場采區(qū)回風石門區(qū)段回風平巷工作面 運矸系統(tǒng) 掘進工作面出的煤和矸石區(qū)段回風平巷采區(qū)回風石門采區(qū)上

20、部車場軌道上山采區(qū)下部車場運輸大巷井底車場地面 行人系統(tǒng) 地面 副井井底車場 運輸大巷 采區(qū)下部車場軌道上山 采區(qū)中部車場區(qū)段運輸平巷回采工作面 通風系統(tǒng) 新鮮風:大巷采區(qū)軌道上山區(qū)段軌道石門上層煤下區(qū)段軌道平巷聯(lián)絡(luò)巷區(qū)段運輸平巷沖洗工作面后進回風平巷采區(qū)回風石門回風巷風井。 風機型號g4-73-11no25d兩臺,配用電機功率400kw兩臺。1.3.1大巷運輸設(shè)備選擇 本設(shè)計中,大巷由于轉(zhuǎn)彎過多,如選用膠帶運輸,需要分段鋪設(shè),從而增加了膠帶輸送機的鋪設(shè)臺數(shù),不利于充分發(fā)揮膠帶運煤的優(yōu)越性,故大巷決定選用礦車運輸。由于本設(shè)計中井型為180萬噸,也屬于大型礦井,故選用3t底卸式礦車。設(shè)計礦井為低

21、瓦斯礦井,其牽引方式可以為架線式或鉛蓄電池式電機車牽引,但考慮到架線式電機車需要較大的巷道斷面,且會產(chǎn)生不良的泄漏電流,加之本礦井煤層有自燃發(fā)火傾向且煤塵有爆炸性,從安全技術(shù)經(jīng)濟三方面考慮決定選用鉛蓄電池式電機車牽引礦車。輔助運輸選用1.5噸固定箱式礦車,材料車、平板車也為1.5噸容積。1.3.2確定礦井通風系統(tǒng) 根據(jù)礦井瓦斯涌出量、礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、煤層自燃傾向性及兼顧中后期生產(chǎn)需要等條件,提出多個技術(shù)上可行方案,通過優(yōu)化和技術(shù)經(jīng)濟比較后確定礦井通風系統(tǒng)。礦井通風系統(tǒng)應(yīng)具有較強的抗災(zāi)能力,當井下一旦發(fā)生火災(zāi)事故后,所選擇的通風系統(tǒng)能將火災(zāi)控制 在最小

22、范圍,并能迅速恢復(fù)生產(chǎn)。根據(jù)本礦實際情況和對各種通風系統(tǒng)的比較,本礦前期采用兩翼對角式通風,后期在井田中央打中央風井,專門為帶區(qū)開采部分回風。1.3.3選擇礦井通風設(shè)備 根據(jù)以上數(shù)據(jù),在扇風機個體特性圖表上選定風機,該礦井東區(qū)前后期風機型號均為zk-60-no.24的對旋式軸流風機。 表1-1工況點 型號時期葉片安裝角轉(zhuǎn)速 rpm風壓 pa風量 m/s效率輸入功率kwzk-60-no.24容易 406002082101.70.75 360 困難 406002188101.70.75 365 根據(jù)電動機的輸出功率和輸入功率以及主扇要求的轉(zhuǎn)速選擇型號為y400-54-6的同步電動機,其詳細參數(shù)見表

23、1-2。 表1-2電動機參數(shù) 時期 型號功率kw效率(%)電流(a)轉(zhuǎn)速rpm 容易y400-54-6 40094.41 47.7 896 困難 40094.41 47.7 896 采區(qū)基本條件2.1采區(qū)煤層條件2.1.1 采區(qū)位置及范圍 礦井首采區(qū)位于井田西第一水平上山部分,南以風氧化帶為界,北以第一水平-475煤為界,西以井田邊界為界,東以工業(yè)廣場煤柱為界,煤層傾角24,東西走向3250m,最短2500m,平均2.687km,傾向760m,階段垂高750m。2.1.2煤質(zhì)及煤層特征山西組二1煤原煤為低灰,特低硫、低磷、極易選極難選煤的貧瘦煤、貧煤和無煙煤,可作懸浮床氣化用煤和動力用煤,貧瘦

24、煤可用于煉焦配煤,無煙煤可作高爐噴吹用煤。煤層特征表2-1 煤層特征表 2-1煤層煤厚(m)煤層結(jié)構(gòu)夾矸厚度/層數(shù)頂板底板穩(wěn)定性二14.5泥巖,砂質(zhì)泥巖,細砂巖砂質(zhì)泥巖穩(wěn)定二31.5砂質(zhì)泥巖,細砂巖泥巖,砂質(zhì)泥巖穩(wěn)定由于火成巖的侵入,牌號多而復(fù)雜難以嚴格劃分,井田西部幾乎全為天然焦。東部大部分為氣、肥煤。也有部分天然焦,根據(jù)二1樣測定,瓦斯含量為0.050.102毫升/克,為瓦斯礦井,由于采樣密封不嚴,測得數(shù)據(jù)偏低,按二級瓦斯礦井設(shè)計。據(jù)采樣測定及鄰近礦井資料,定為爆炸危險礦井,本井田除天然焦外,均具有輕重不等的自燃發(fā)火可能。2.1.3煤層主要地質(zhì)構(gòu)造礦區(qū)受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響,構(gòu)造以斷裂為主。

25、斷層較發(fā)育,且多為張扭性正斷層,褶曲不發(fā)育。構(gòu)造受先期東北向應(yīng)力的一向,斷層多以東北為主。后期背斜形成又受張應(yīng)力的影響,即先扭后張,由于背斜軸部斷裂發(fā)育,巖漿多從背斜軸部斷裂涌出,形成時期為燕山期。根據(jù)勘探及井下開拓資料,斷層大致都平行展布,傾向一致,斷層面傾角都較大。2.1.4水文地質(zhì)及瓦斯根據(jù)勘探采樣試驗結(jié)果表明,井田內(nèi)部各煤層瓦斯含量較低,相對涌出量低于10m/t,但煤層瓦斯含量隨深度增加加大。除東部微山湖和京杭大運河外,無較大的地表水,微山湖水流域面積31700 k?,積水面積1266 k?,湖水常年標高+31.033.0m,雨季水位增高23米,地表水系簡單,不對井下開采造成影響。(1

26、)采區(qū)工業(yè)儲量qsmr/10 (式2-1)式中:q?采區(qū)工業(yè)儲量s?采區(qū)面積m?煤層厚度r?煤容重代入上式q 183800071.35(式2-2) 1737(萬噸)(2)采區(qū)煤柱損失p(302750+20750+103250+3102450)71.35 156.87(萬噸)(式2-3)(3) 落煤損失p p4%(式2-4) 6.27(萬噸)因此采區(qū)采出率為 (式2-5) 按規(guī)程規(guī)定,要求采出率:厚煤層不低于0.75,中厚煤層不低于0.8,薄煤層不低于0.85,經(jīng)過驗算符合安全規(guī)程規(guī)定。2.1.5首采取區(qū)尺寸及參數(shù)設(shè)計礦井首采區(qū)位于第一水平上山部分,煤層平均傾角24,走向長度2.7km,本礦采用

27、綜合機械化開采,可設(shè)計一個面滿足礦井產(chǎn)量。2.2采區(qū)生產(chǎn)狀況2.2.1采區(qū)生產(chǎn)能力本采區(qū)一個工作面達產(chǎn),年產(chǎn)量180萬噸/年。工作面生產(chǎn)能力按照確定的工作面長度,選取工作面進度及采高,其日產(chǎn)量確定為(式2-6)?采高?循環(huán)進尺?煤的容重?工作面采出率?每日循環(huán)數(shù)(1)計算每割一刀煤的時間a:純割煤時間t(式2-7)?工作面長?斜切段長?采煤機牽引速度b:割煤作業(yè)輔助時間t (式2-8)式中為采煤機運行時候的牽引速度 取6m/sc:必須的問題時間其中包括割一刀煤檢查機器,更換截齒時間,正常開停時間,采煤機改變牽引方向時翻擋煤板的時間及滾筒調(diào)位時間。根據(jù)實際一般取t20分所以每割一刀所需的時間 t

28、+t+t (式2-9)56.25+4.2+2080.45(分)(2)計算端頭作業(yè)時間t本工作面端頭支護采用端頭液壓支架,選取端頭作業(yè)時間25分鐘。(3)故障時間t根據(jù)大量調(diào)查,國產(chǎn)綜采設(shè)備機電事故影響時間約為總工時的8%15%。每割一刀影響時間為1530分鐘。在次取25分鐘。因此每割一刀循環(huán)時間tt+ t+ t (式2-10) 80.45+25+25 130.45(分)(4)綜放工作面生產(chǎn)能力(式2-11)掘進出煤q175.65%(式2-12)8.78(萬噸)采區(qū)生產(chǎn)能力q175.6+8.78(式2-13)184.38(萬噸)2.2.2確定區(qū)段斜常與數(shù)目區(qū)段斜長采煤工作面+區(qū)段煤住寬度+區(qū)段上

29、下平巷寬度 (式2-14)則: (式2-15)取m10m,b4m?區(qū)段斜長 ?工作面長度?煤柱寬度 ?區(qū)段平巷寬度 (式2-16)其中首采面工作面長度由于工業(yè)廣場限制取200米,其他2區(qū)段平均分配,取164m。2.2.3煤柱留設(shè)采區(qū)內(nèi)煤柱主要為采區(qū)邊界煤柱,采區(qū)上山煤柱,區(qū)段煤柱。該采區(qū)上部以風氧化帶為界,留設(shè)20m煤柱。為防止采空區(qū)矸石冒落,采區(qū)兩邊各留設(shè)20m煤柱。水平運輸大巷布置在煤層底板20m以下的穩(wěn)定巖層中,不必留設(shè)保護煤柱,采區(qū)上山布置在煤層底板巖層中,但是由于其服務(wù)年限比較長,要服務(wù)于第二,三水平的通風,故留設(shè)30m煤柱。在礦井服務(wù)后期可回收部分煤柱,兩條大斷層兩側(cè)各留設(shè)40m煤

30、柱。見表2-2 表2-2煤柱名稱斷層煤柱上山保護煤柱邊界煤柱區(qū)段煤柱煤柱寬度2402302010 采區(qū)巷道布置設(shè)計3.1采區(qū)上(下)山布置3.1.1采區(qū)上山布置首采區(qū)第一水平布置在采區(qū)中央,整個礦井原打算用兩翼對角式通風,但是由于井田中央部分煤需要采用帶區(qū)開采,所以決定雙巷掘進,在井天中央打回風風井,形成混合式通風。整個礦井分三個水平,上一水平采完,其運輸大巷和上山供下一水平回風用。因此上山和大巷的維護時間比較長。每個水平上山布置在二3煤層底版巖層中,兩煤層間距20m,采用聯(lián)合布置上山開采。軌道上山布置在8號煤層底版10m巖石中,運輸上山布置在距煤曾底版14m巖石中,2條上山平均距離20m。如

31、右圖所示。3.1.2采區(qū)車場形式選擇設(shè)計(1)采區(qū)上部車場采區(qū)上部車場是采區(qū)上山與上部區(qū)段回風平巷或階段回風大巷之間的一組聯(lián)合巷道和硐室,它的基本形式有平車場的甩車場。由于采區(qū)上部順向平車場車輛運行順當,調(diào)車方便,所以本礦采用采區(qū)上部平車場作為采區(qū)上部車場。缺點:巷道斷面大,易出現(xiàn)跑車事故,所以應(yīng)加強安全措施。順向平車場與逆向平車場選擇主要是根據(jù)軌道上山絞車房及回風大巷相對位置和運輸量確定。貨運量大,車場線路與總回風巷相接宜采用順向平車場。而甩車場主要用于煤層軌道上山,所以這里不適用。(2)采區(qū)中部車場聯(lián)系上山和中部區(qū)段平巷的一組巷道稱為采區(qū)中部車場,采區(qū)中部車場,般為甩車場。根據(jù)采區(qū)巷道布置

32、,區(qū)段劃分不同,采區(qū)里可以設(shè)置一個或幾個中部車場。在此采用石門式中部車場。中部車場多采用石門式甩車場,根據(jù)采區(qū)航道布置,在單一薄及中厚煤層中多采用繞道式中部車場或平巷式中部車場。(3)采區(qū)下部車場采區(qū)下部車場與階段運輸大巷相聯(lián)結(jié)的一組巷道。采區(qū)下部車場通常設(shè)有裝車站繞道、輔助提升車場和煤倉等。根據(jù)裝車站位置不同,下部車場可分為大巷裝車式,石門裝車和繞道式裝車三種形式。由于上山傾角大于12,且起坡點落在大巷頂板,且頂板圍巖條件好,顧采用大巷裝車頂板繞道式下部車場。該車場調(diào)車方便,線路布置緊湊。工程量省。但繞道維護量大,影響大巷通過能力。3.2采區(qū)回采平巷布置 該采區(qū)開采單一煤層,煤層厚度為4.5

33、m,且煤層硬度為f2,屬于中硬煤層,故將區(qū)段平巷布置在煤層中,為了盡量減少護巷煤柱,區(qū)段上下平巷均布置在煤層中,區(qū)段平巷基本上沿著煤層低板等高線布置,但區(qū)段上下兩個平巷必須保持直線,并且要相互平行,以保證工作面長度的穩(wěn)定。區(qū)段平巷均采用半圓拱型斷面,錨網(wǎng)支護。為了減輕動壓對巷道的影響,保證工作面順利向前推進,根據(jù)本工作面超前動壓的影響范圍,對工作面安全出口30m范圍內(nèi)進行超前支護,由于上下平巷為采用錨桿支護的矩形巷道,頂板壓力比較大,故超前支護形式為在巷道內(nèi)側(cè)設(shè)以單體液壓支柱作腿,礦用工字鋼作梁的加強支護。3.2.1巷道掘進方法 由于本設(shè)計中運輸上山和軌道上山均布置在巖石中,都屬于巖巷掘進,因

34、此采用先進的“新奧法”施工和光面爆破。這樣,可以盡可能的減少對圍巖的破壞,充分跳動圍巖自身的承載能力并盡可能的控制圍巖的變形,有效的防止圍巖的松動,達到施工最大的安全度和最好的經(jīng)濟效果。3.2.2巷道支護方式 根據(jù)所選取的采區(qū)上山和區(qū)段平巷斷面,結(jié)合實習礦井的實習經(jīng)驗,決定采取運輸上山和軌道上山采用錨噴支護方式,而區(qū)段平巷采用錨網(wǎng)支護方式。3.2.3通風驗算 又第九章礦井通風與安全可知,巷道的凈斷面均滿足通風要求。 3.3采區(qū)主要硐室布置3.3.1采區(qū)煤倉 井巷式煤倉有垂直式、傾斜式、混合式三種。煤倉斷面分為圓形、拱形,少數(shù)為矩形。由于垂直式煤倉多為圓形,利用率高,不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象,便于維護,

35、施工速度快等優(yōu)點,所以選擇垂直式圓形斷面采區(qū)煤倉。 目前煤礦采用采區(qū)煤倉,一般采用圓形垂直式。直徑為25m。以直徑45m煤倉應(yīng)用較多。煤倉過高易引起煤壓實起拱,引起堵塞現(xiàn)象,一般不超過30m。3.3.2采區(qū)絞車房 采區(qū)絞車房是采區(qū)輔助提升的安裝硐室,絞車硐室是否合理將直接影響到采區(qū)提升運輸。 a 絞車房的位置 絞車房應(yīng)位于圍巖穩(wěn)定的底版巖石中,不受巖層移動的影響,避開大的地質(zhì)構(gòu)造和含水層及有煤與瓦斯突出危險的地區(qū)。與相鄰巷道之間應(yīng)有足夠的煤巖柱,以利于巷道維護。 b 絞車房通道 絞車房應(yīng)有兩個安全出口,即鋼絲繩道和絞車房風道。絞車房設(shè)備均由絞車房繩道運入。繩道尺寸應(yīng)能使設(shè)備最大部件通過,繩道內(nèi)

36、一般只設(shè)單邊人行道,人行道位置最好與軌道上山人行道相一致,以利于行人安全。 風道主要用于回風、存放電器設(shè)備,絞車房通道長度應(yīng)大于5m,并用不可燃材料支護。3.3.3采區(qū)變電所 采區(qū)變電所是采區(qū)供電設(shè)備硐室,也是采區(qū)供電樞紐。由于低壓供電壓降較大,為保證采區(qū)正常生產(chǎn),必須合理的選擇采區(qū)變電所的位置。 a 采區(qū)變電所的位置和形式 確定采區(qū)變電所位置時,應(yīng)該考慮采區(qū)變電所設(shè)在通風良好,圍巖穩(wěn)定,地壓小,無淋水,易維護,易搬遷設(shè)備,并使其位于采區(qū)用電負荷中心。 為適應(yīng)綜合機械化采煤,常在工作面下部巷道設(shè)置移動變電站。當工作面推進100200m時變電所移動一次。3.3.4變電所的布置及尺寸 變電所內(nèi)設(shè)備

37、布置應(yīng)該符合煤礦安全規(guī)程,變電所高度應(yīng)根據(jù)行人高度,設(shè)備高度及掉掛燈高度的要求確定,取3.0m,通道高度取2.5m。變電所應(yīng)用不可燃材料支護(錨噴支護),底版用100號混凝土鋪底并高出鄰近巷道底版200300mm,且具0.3%坡度。3.4采區(qū)主要生產(chǎn)系統(tǒng)3.4.1運輸系統(tǒng) 工作面 區(qū)段運輸平巷 區(qū)段運輸石門 溜煤眼 采區(qū)運輸上山 采區(qū)煤倉 大巷 井底3.4.2運料系統(tǒng) 大巷 軌道上山 采區(qū)上部車場 采區(qū)回風石門 軌道平巷 工作面3.4.3通風系統(tǒng) 新鮮風:大巷采區(qū)軌道上山區(qū)段軌道石門上層煤下區(qū)段軌道平巷聯(lián)絡(luò)巷區(qū)段運輸平巷沖洗工作面后進回風平巷采區(qū)回風石門回風巷風井。 下區(qū)段時,區(qū)段軌道石門,上

38、區(qū)段巖石集中運輸平巷作回風用,因此要求軌道石門與運輸上山也要相通。上區(qū)段生產(chǎn)時,在軌道石門與運輸上山的連接處設(shè)風門,下區(qū)段生產(chǎn)時應(yīng)將風門移到軌道石門與軌道上山的連接處附近。3.4.4排矸系統(tǒng) 工作面 采區(qū)回風石門 上部車場 軌道上山 采區(qū)下部車場 軌道大巷 井底車場 副井 地面3.4.5供電系統(tǒng) 地面變電所 副井 井下中央變電所 采區(qū)變電所 移動變電站 工作面3.4.6排水系統(tǒng) 工作面(掘進頭) 軌道大巷 井底車場 中央水泵房 副井 地面。(第二水平的水先排到第一水平,然后統(tǒng)一由第一水平排出)如工作面涌出積水不能排出,可采用局部小水泵抽排。3.5工作面接替順序 由于區(qū)段平巷采用雙巷掘進,故區(qū)段

39、回風平巷不受采動影響,第一采區(qū)右翼回采時,左翼開始準備,左翼開始回采時,右翼8號煤層準備。先左后又, 先采上層煤,后采下層煤。 3.6采區(qū)運輸設(shè)備選型3.6.1工作面運煤設(shè)備的選型 設(shè)計回采工藝時已經(jīng)選定mg300-w型采煤機及與之配套的支撐掩護式液壓支架。因此,只需對工作面刮板輸送機和平巷內(nèi)運煤系統(tǒng)的轉(zhuǎn)載機、破碎機、可伸縮膠帶輸送機等設(shè)備進行選型即可。 (1)刮板輸送機選型 根據(jù)以上比較,本礦采用綜放開采,放煤部分塊度較大、煤質(zhì)較硬,割煤部分比較破碎、媒質(zhì)相對較軟,在堅持與采煤機配套的原則下,工作面采用sgz-764/320型前刮板輸送機和sgz-764/400型后刮板輸送機。 (2)轉(zhuǎn)載機

40、的選型 本設(shè)計工作面端頭設(shè)一部szz-764/160型轉(zhuǎn)載機。 其技術(shù)特征見表3-1。 表3-1 szz-764/160型轉(zhuǎn)載機技術(shù)特征表 項目 數(shù)值 單位 出廠長度 37.8 m 輸送能力 1100 t/h 鏈速 1.28 m/s 與帶式輸送機有效重疊長度 12.4 m 爬坡角度 12 。 爬坡長度 5.5 m 爬坡高度 1.93 m 電 機 型號 kby-160 功率 132 kw 電壓 1140 v 中部槽規(guī)格(長寬高) 1500764222 mm 刮板間距 920 mm 質(zhì)量 32 t (3)破碎機選型 選型原則: a破碎機的類型與破碎能力,應(yīng)滿足工作面可能出現(xiàn)的大塊煤等狀況的需要。

41、b破碎機的結(jié)構(gòu)應(yīng)與所選轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)。 選型: 根據(jù)以上選型原則,本設(shè)計選擇型號為pem10001000的破碎機與轉(zhuǎn)載機配套使用。其技術(shù)特征見表3-2 表3-2 pem10001000型破碎機技術(shù)特征表 項目 規(guī)格 單位 結(jié)構(gòu)特點 顎式 過煤能力 1200 t/h 破碎能力 500 t/h 進料口寬度 1000 mm 進料口高度 1000 mm 出料粒度 40370 mm 電 動 機 型號 dsb-55q 功率 55 kw 電壓 660/1140 v 外形尺寸(長寬高) 327022601770 mm (4)膠帶輸送機的選擇 結(jié)合本礦實際條件,選用ssj1200/m(a)可伸縮帶式輸送機

42、。其主要技術(shù)特征見表3-3。 表3-3 ssj1200/m(a)型的輸送機技術(shù)特征表 項目 規(guī)格 單位 輸送量 1200 t/ 輸送長度 1500 m 傳動滾筒直徑 800 mm 帶速 2.5 m/s 托輥直徑 133 mm 輸送機類型 尼龍整芯阻燃帶 寬1000mm 機尾搭接長度 12 m 機頭外形尺寸(寬高) 25951950 mm 儲帶長度 100 m 機尾搭接出軌距 1712 mm 電動機型號ysb-160 功率1603kw 電壓660v 質(zhì)量 223 kg (5)絞車選型 根據(jù)以上計算結(jié)果,考慮到礦井以后有很大的增產(chǎn)空間,在選擇絞車時適當增大型號。故本設(shè)計確定選擇jtb21. 8-2

43、0型礦用防爆液壓無極繩提升絞車。其主要技術(shù)特征見表3-4: 表3-4 jtb21. 8-20型礦用防爆液壓提升絞車技術(shù)特征表 項目 單位 技術(shù)特征 絞車型號 jtb21. 8-20 卷筒 數(shù)量 1 直徑 mm 2000 寬度 mm 1500 鋼絲繩 最大靜拉力 kn 60 最大靜拉力差 kn 40 最大直徑 mm 26 提升高度 一層 m 280 二層 m 610 三層 m 950 四層 m 1310 鋼絲繩速度 m/s 0?4 減速比 無級調(diào)速 外形尺寸(長寬高) mm 680040002600 質(zhì)量 kg 220003.7采區(qū)風量3.7.1采煤工作面的需風量計算 采煤工作面的風量應(yīng)該按下列

44、因素分別計算,取最大值。 按瓦斯涌出量計算 式中 ?第i個采煤工作面的需要風量,m/min ?第i個采煤工作面瓦斯絕對涌出量,m/min ?第i個工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù),它是該工作面瓦斯絕對涌出量最大值與平均值之比。生產(chǎn)礦井可根據(jù)各工作面正常生產(chǎn)條件時,至少進行5晝夜觀測,得出5個比值,取最大值。通常機采工作面取1.21.6;炮采工作面去1.42.0;水采工作面取2.03.0。 (式3-1) (式3-2) 式中:a ?工作面日產(chǎn)量 ,t; ?相對瓦斯涌出量,/t; (式3-3) 按工作面氣溫與風速的關(guān)系計算: 采煤工作面應(yīng)有良好的勞動氣候條件,起溫度和風速應(yīng)符合下列要求,見表3-5

45、。 表3-5 工作面溫度 15 1518 1820 2023 2326 工作面風速m/s 0.30.5 0.50.8 0.81.0 1.01.5 1.51.8 按下式計算: qai 60vaisai (式3-4) 式中: vai?回采工作面風速,取vai1.5m/s; sai?第i個回采工作面平均斷面積,對于大采高工作面 sai20m2; 故工作面風量:qa大601.5201800(m3/min) 按人數(shù)計算 (式3-5) 式中:4 ? 每人每分鐘供給4 ? 第i個回采工作面同時工作的最多人數(shù),取60人; 則: 按風速驗算 規(guī)程規(guī)定:回采工作面的最小風速為0.25 m/s,最高風速為4 m/s

46、。按此要求進行驗算: (式3-6) (式3-7) 所以工作面風量符合要求。 備用面需風量的計算 按下式計算: 0.5() (式3-8) 式中:?備用工作面所需風量,m3/min。 所以:備用工作面所需風量為: 0.51868.4934.2()3.7.2掘進工作面需風量 按沼氣涌出量計算: 根據(jù)礦井安全規(guī)程規(guī)定,按工作面回風風流中沼氣的濃度不得超過1%的要求計算。即: (式3-9) 式中:?第i個掘進工作面實際需風量,; ?該掘進工作面回采時沼氣的平均絕對涌出量,; ?該掘進工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù),取1.4; 掘進工作面日產(chǎn)量:273.7t; 則 瓦斯絕對涌出量: 273.75.9/(6024) 1.12() 工作面需風量: 100 1001.121.4156.8() 取:160(m/min) 按人數(shù)計算: 按每人每分鐘所需風量和工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風量。 4 (式3-10) 式中: 4?每人每分鐘供給4的規(guī)定風量,; ?第i個工作面同時工作的最多人數(shù),取70人。 故連采機掘進工作面風量: 470280() 由以上兩種方法計算的掘進工作面所需風量最大值為: 280() 硐室需風量 按經(jīng)驗值給風量: 機車檢修、充電硐室:100() 火藥庫:100() 其它巷道所需風量