采礦通風課程設計

1、采礦、通風課程設計 (題目四)采礦、通風課程設計班 級：05資源系采礦四班姓 名： 學 號：指導老師： 完成時間：2008年1 月15日 目 錄第一章 井田特征與要素.41.1 井田的地質與地形.41.2 井田儲量.51.3 礦井生產能力與服務年限.7 1.4 礦井工作制度 .7第二章 井田開拓方式.82.1 礦井井筒布置原則.82.2 采（盤）區(qū)條帶的劃分與開采程序.82.3 確定礦井開拓方式.10第三章 采煤方法. 10 3.1 采煤方法的選擇.10 3.2 采（盤）區(qū)參數(shù)的確定.11 3.3 采（盤）區(qū)巷道布置的確定.12 3.4 采（盤）區(qū)內回采工作面的配置及開采順序.15 3.5 回

2、采工藝設計.17第四章 礦井通風.174.1 概述.174.2 擬定礦井通風系統(tǒng).184.3 礦井總風量的計算和分配.18 4.4 計算阻力及等積孔.19 4.5 選擇礦井通風設備.21參考文獻.22附錄:綜合柱狀圖勞動組織圖表工作面主要技術經濟指標掘進工作面主要設備表 礦井生產系統(tǒng)圖立井多水平上山式開拓圖立井副井井筒施工圖井底車場圖第一章 井田特征與要素1.1井田的地質與地形煤系地層為石灰二疊紀，山西統(tǒng)和太原群，井田內無地質構造，埋藏穩(wěn)定，均為全部可采煤層，地表一般平坦，無河流等自然地物，井口及工業(yè)廣場選擇不受地形及洪水限制，供電等系統(tǒng)良好。煤層賦存狀態(tài)表：煤層賦存狀態(tài)m1厚（m）m2厚（m

3、）m3厚（m）間距（m）間距（m）間距（m）621020煤層傾角（）5煤層容重 (t/m3)141氣溫：本區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候。年平均氣溫10.7，一月份最冷，平均氣溫為4.6c，最低氣溫為-19.1c。七月份最熱，平均氣溫為24.3c，最高氣溫可達40.2。降雨量：礦區(qū)歷年平均降雨量為609.8mm，降雨期主要集中在7、8、9三個月。歷年平均蒸發(fā)量為1885.9mm，最大2831mm，最小1319mm。蒸發(fā)量大于降水量23倍，因而屬于半干旱的大陸性氣候。風向：夏季為東南、冬季為西北。最大風速為2.8m/s，一般為1.41.7m/s，年平均為1.7m/s。凍結期為11月中旬至次年的3月中旬，最

4、大凍土深度為0.7m。該區(qū)地震烈度最大為7度。煤層頂?shù)装鍘r石性質：煤層頂?shù)装鍘r石性質m1層頂板巖性偽頂無直接頂泥頁巖9m老頂砂巖4m底板巖性灰?guī)rm2層頂板巖性偽頂無直接頂頁巖1m老頂灰?guī)r19m底板巖性灰?guī)r1.2 井田儲量1) 礦井的工業(yè)儲量 zg=hl(m1+m2+m3) 式中： zg- 礦井工業(yè)儲量，萬t； h- 礦井傾斜長度，2400m； l- 礦井走向長度，6000m； - 煤的容重 ，1.41t/m3； m1- m1煤層煤的厚度，為6.2米；m2- m2煤層煤的厚度，為1.0米；m3- m3煤層煤的厚度，為20米；zg=24006000(6.2+1.0+20)1.41=55226.88

5、萬t/azg1=240060006.21.41=12588.48萬tzg2=240060001.01.41=2030.4萬tzg3=24006000201.41=40608萬t2) 設計可采儲量 zk=(zg-p)c 式中：zk- 設計可采儲量, 萬t； zg- 工業(yè)儲量，萬t； p- 永久煤柱損失量，萬t；c- 礦井采出率，厚煤層可取75%，中厚煤層取80%，薄煤層85% 。注：煤層左右邊界各有15m的邊界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留30m護巷煤柱。p1=30260006.21.41+152(2400-302)6.21.41=376.08萬tp2=30260001.01.41+152(

6、2400-302)1.01.41=60.66萬t p3=3026000201.41+152(2400-302)201.41=1213.16萬t p- 上下兩端永久煤柱損失量，左右兩邊永久煤柱損失量，萬t；zk1=( zg1-p1) c 1=(12588.48-376.08)0.80=9769.92萬tzk2=( zg2-p2) c 2=(2030.4-60.66)0.85=1674.279萬tzk3=( zg3-p3) c 3=(40608-1213.16)0.75=29546.13萬t 1.3 礦井生產能力與服務年限1) 礦井生產能力選定為500萬t/a2) 礦井服務年限 t= zk/ak

7、式中： t- 礦井服務年限，a; a- 礦井生產能力，150萬t； zk- 設計可采儲量，2315.7萬t； k-儲量備用系數(shù)，取1.3。t1= zk1/ak=9769.92萬t/(500萬t 1.41)=13.86a t2= zk2/ak=1674.279萬t/(500萬t 1.41)=2.37at3= zk3/ak=29546.13萬t/(500萬t 1.41)=41.91a t= t1+ t2 +t3 = 58.14a ，取58年。 1.4 礦井工作制度 根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范要求，本設計確定：1、年工作天數(shù)為330天，每天凈提升時間為16小時。2、工作制度：本工作面采用“四六”制作業(yè)

8、形式，三班出煤一班檢修，丙班為檢修班，其它班組為出煤班組。第二章 井田開拓方式2.1 礦井井筒布置原則原則與要求：（1）便于工業(yè)場地生產系統(tǒng)布置，能避開較大滑坡等地質構造。（2）地面運輸、給排水、供電等方便，不受洪澇水患影響。（3）地面布置合理，占用耕地少，農村村民干擾小，環(huán)境污染少，有利于環(huán)境保護。（4）能充分利用地形地勢，土石方工程量小，綜合費用少，投資少、見效快、效益好。（5）工業(yè)場地少壓煤，盡量靠近鄉(xiāng)級公路，便于煤炭運輸，場地盡量選擇在煤層埋藏較淺、地質構造簡單、首采區(qū)布置合理的地段。2.2 采（盤）區(qū)條帶的劃分與開采程序1）由已知條件知：該煤層左右邊界各有15m的邊界煤柱，上部留30

9、m防水煤柱，下部留30m護巷煤柱，故其煤層傾向共有：2400-60=2340m的長度，走向長度6000-30=5970m。地質構造簡單，煤層賦存條件較好，自燃性小。且現(xiàn)代工作面長度有加長趨勢，且采煤工藝選取的是較先進的綜采。又知，一般而言，考慮到設備選型及技術方面的因素綜采工作面長度為180250m，巷道寬度為4m4.5m,本采區(qū)選取4.5m，且采區(qū)生產能力為500萬t/a，一個中厚煤層的一個工作面便可以滿足生產要求，最終選定9個區(qū)段，采用沿空掘巷方式,巷道間留較小煤柱，取5米，兩區(qū)段間留有較大煤柱，取30米。故工作面長度為： =(2400-302-54-104.5)/9=253 m2） 采（

10、盤）區(qū)開采程序生產能力為500萬t/a,目前開采準備系統(tǒng)的發(fā)展方向是高產高效生產集中化，采用提高工作面單產，以一個工作面產量保證采區(qū)產量，所以定為采區(qū)內一個工作面生產。以m1煤層為例,9個區(qū)段工作面接替順序，采用下行開采順序.。m1煤層：區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段4區(qū)段5區(qū)段6區(qū)段7區(qū)段8區(qū)段9 。(說明：以上箭頭表示方向為工作面推進順序。)2.3 確定礦井開拓方式立井開拓方式的開掘順序：首先自地面開鑿主井1，副井2進入地下；當井筒開鑿到第一階段下部邊界開采水平標高時，即開鑿井底車場3、主要運輸石門4，向井田兩翼掘進開采水平階段運輸大巷5，直到采區(qū)運輸石門位置后，由運輸大巷5開掘運輸石門9通達煤層

11、；開掘采區(qū)下部車場10，采區(qū)下部車場11，然后，沿煤層自上而下掘進采區(qū)運輸上山14和軌道上山15。與此同時，自風井6，回風石門7，開掘回風大巷8；向煤層開掘采區(qū)回風石門17、采區(qū)上部車場18、絞車房16，與采區(qū)運輸上山14及軌道上山15相聯(lián)通。當形成通風回路后，即可自采區(qū)上山向采區(qū)丙翼掘進第一區(qū)段的區(qū)段運輸平巷20、區(qū)段回風平巷23，下區(qū)段回風平巷21，當這些巷道掘到采區(qū)邊界后，即可掘進開切眼24形成采煤工作面。安裝好機電設備和進行必要的準備工作后，即可開始采煤。第三章 采煤方法3.1 采煤方法采用傾斜長壁后退式綜合機械化采煤方法。3.2 采（盤）區(qū)參數(shù)的確定1) 確定工作面長度由已知條件知：

12、該煤層左右邊界各有15m的邊界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留30m護巷煤柱，故其煤層傾向共有：2400-60=2340m的長度，走向長度6000-30=5970m。地質構造簡單，煤層賦存條件較好，自燃性小。且現(xiàn)代工作面長度有加長趨勢，且采煤工藝選取的是較先進的綜采。又知，一般而言，考慮到設備選型及技術方面的因素綜采工作面長度為180250m，巷道寬度為4m4.5m,本采區(qū)選取4.5m，且采區(qū)生產能力為500萬t/a，一個中厚煤層的一個工作面便可以滿足生產要求，最終選定9個區(qū)段，采用沿空掘巷方式,巷道間留較小煤柱，取5米，兩區(qū)段間留有較大煤柱，取30米。故工作面長度為： =(2400-302

13、-54-104.5)/9=253 m2) 確定采區(qū)內工作面數(shù)目回采工作面是沿走向布置，沿傾斜推進，采用傾斜長壁法開采。工作面數(shù)目： n=(l-s0)/(l+l0) 式中： l - 煤層傾斜方向長度(m)； s0 - 采區(qū)邊界煤柱寬度(m)； l - 工作面長度(m)；l0 - 回采巷道寬度，因采用綜采，故 l0取5(m)。 n=(2400-302)/(253+10) =8.9，取9.3) 工作面生產能力qr = a/t1.1 式中：a-采區(qū)生產能力，500萬t/a ； qr -工作面生產能力，萬t ； t-每年正常工作日，330天。故： qr = a/t1.1 =500/3301.1 =166

14、67 t 3.3 采（盤）區(qū)巷道布置的確定1) 確定巷道布置系統(tǒng)及采區(qū)布置方案分析比較 首先確定回采巷道布置方式，由于地質構造簡單，煤層賦存條件好，涌水量較小，自燃性小，直接頂較厚。同時為減少煤柱損失，提高采出率，降低巷道維護費用，采用沿空掘巷的方式。確定采區(qū)巷道布置系統(tǒng)， 采區(qū)內有3層煤，每一層都布置9個工作面，根據(jù)相關情況初步制定以下兩個方案進行比較：方案一：兩條巖石上山在距m3煤層底板15m處巖石中布置兩條巖石上山，一條為運輸上山，另一條為軌道上山，兩上山層位有一定差距，使其分別聯(lián)結兩翼的區(qū)段;平巷不交叉；石門聯(lián)系各煤層。通風路線：新風從階段運輸大巷采區(qū)主石門采區(qū)下部車場軌道上山中部甩車

15、場區(qū)段軌道集中平巷區(qū)段聯(lián)絡巷道區(qū)段運輸平巷工作面區(qū)段回風平巷回風石門階段回風大巷。該方案的特點是：巖石工程量大，掘進費用高，聯(lián)絡石門長，但維護條件好，維護費用低，有利于通風，運輸能力大。 方案二：一煤一巖上山在距m3煤層底板15m處巖石中布置一條巖石運輸上山，在m3煤層中布置另一條軌道上山，石門聯(lián)系各煤層。通風路線：新風從階段運輸大巷采區(qū)主石門采區(qū)下部車場軌道上山中部甩車場區(qū)段軌道集中平巷區(qū)段聯(lián)絡巷道區(qū)段運輸平巷工作面區(qū)段回風平巷回風石門階段回風大巷。該方案的特點是：節(jié)省了一條巖石上山，相對減少了巖石工程量，但軌道上山不易維護，維護費用高，需要保護煤柱。經濟技術比較：巷道硐室掘進費用表1 方案

16、工程名稱方案一方案二單價(元)工程量費用(萬元)單價(元)工程量費用(萬元)上山(m)15781.22400454.5128424001.2369.8聯(lián)絡巷(m)11521.254.42860.18-合計514.68-369.8 巷道及硐室維護費2 方案工程名稱方案一方案二單價(元)工程量費用(萬元)單價(元)工程量費用(萬元)上山(m)401.2240020230.4901.2240020518.4聯(lián)絡巷(m)801.254.4282083.59-合計313.99-518.4 費用匯總表3 方案總費用方案一方案二掘進(萬元)514.68369.8維護(萬元)313.99518.4合計(萬元)

17、828.67888.2方案一：巖石工程量達，掘進費用高，聯(lián)絡石門長，但維護條件好，維護費用低，有利于通風，運輸能力大。方案二：節(jié)省了一條巖石上山，相對減少了巖石工程量，但軌道上山不易維護，維護費用高，需要保護煤柱。兩者費用相差不超過6%，經濟上認為兩者相同。綜上所述，選擇雙巖巷上山采區(qū)聯(lián)合布置方式。3.4 采（盤）區(qū)內回采工作面的配置及開采順序結合回采工作面的采高和煤層特征，對回采工作面采煤和運煤設備進行設備選型?；夭晒ぷ髅娌擅涸O備：由于m1煤層煤質較硬，設計選用mgty300/700-1.1d型雙滾筒采煤機割煤，采高為2.2m，電機功率為700kw?；夭晒ぷ髅孢\煤設備：選用sgz-830/6

18、30型可彎曲刮板輸送機，鋪設長度為200m，輸送能力為1000t/h，電機功率為2315kw。根據(jù)回采工作面運煤設備的運輸能力，回采工作面運輸順槽運煤設備選用兩部ssj1000/1602型可伸縮膠帶輸送機，帶寬為1000mm，輸送能力為1000t/h，電機功率為1602kw，一部最大輸送長度為1000m。轉載機選用szz880/220型轉載機，電機功率為220kw。達到設計生產能力時回采工作面特征?；夭晒ぷ髅嬷饕O備配備表設備名稱設備型號功率(kw)單位數(shù)量備用雙滾筒采煤機mgty300/700-1.1d700臺1可彎曲刮板輸送機sgz-830/6303152臺1刮板轉載機szz880/220

19、220臺1可伸縮膠帶輸送機ssj1000/16021602臺2液壓支架zz4400-16/33架130過渡支架zt6000-17/35架4單體液壓支柱dz28-25/100根12030型鋼梁hdc-4200根5010乳化液泵站wrb-200/31.5125臺1噴霧泵站mzb-150/100100臺13.5 回采工藝設計主要生產工藝為：割煤 移架 推溜1） 割煤：采煤機端頭斜切進刀雙向割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，返刀長度為3035m 。2） 裝運煤：采煤機滾筒將破落的煤炭裝入工作面運輸機經轉載機、皮帶輸送機拉入煤倉。運輸機鏟煤板裝余煤，支架間浮煤由人工清理到運輸機內。3） 移架：采用本架操

20、作，以采煤機為中心處追機作業(yè)，拉架距采煤機后滾筒子35架。4） 采空區(qū)處理；采空區(qū)采用頂板自行垮落法處理，及時回收兩巷的工字鋼和鋼筋梯，保證采空區(qū)懸頂面積不超過規(guī)程規(guī)定。第四章 礦井通風4.1 概述本礦井瓦斯主要來源于回采工作面、掘進工作面，礦井瓦斯相對涌出量平均為25 m3/t,無煤塵爆炸危險，屬不易自燃煤塵。4.2 擬定礦井通風系統(tǒng)根據(jù)礦井開拓方式及采區(qū)巷道布置形式，回采工作面巷道由進風順槽、回采工作面、回風順槽及尾巷組成，其通風方式為“一進兩回”，即“u+l”的通風方式。本區(qū)共布置四個綜掘工作面、四個普掘工作面，均采用獨立通風，掘進工作面所需風量由局部扇風機供給。井下爆破材料庫及采區(qū)變電

21、所采用獨立通風。其它硐室均利用主扇負壓通風。4.3 礦井總風量的計算和分配按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需要風量的總和計算q總（q采q掘q硐+q其它）k通式中：q采采煤工作面實際需要風量的總和，m3/min;q掘掘進工作面實際需要風量的總和，m3/min;q硐硐室實際需要風量的總和，m3/min;q其它除采煤、掘進和硐室地點外的其它井巷需要進行通風的風量總和，m3/min。k通通風系數(shù)，中央并列式取1.2；風量分配表 序號用風地點個數(shù)（個）單位配風量總配風量m3/minm3/sm3/minm3/s1回采工作面22280384560762備用回采面2960161920323綜掘面4102017

22、4080684普掘面4840143360565備用掘進面2840141680286爆破材料庫1180318037采區(qū)變電所2120224048其它198033198033合 計18000300 4.4 計算阻力及等積孔礦井通風阻力采用下式計算：h=（ lpq2 /s3 ） +h局式中：h礦井通風阻力，mmh2o； 井巷摩擦阻力系數(shù)，kg.s2/m4； l井巷長度，m；p井巷凈斷面周長，m； s井巷凈斷面積，m2；q通過井巷的風量，m3/s； h局局部阻力，h局=15%h mmh2o。通風容易時期通風阻力計算表序號巷道名稱支護形式p(m)s(m2)l(m)q(m3/s)h(mmh2o)v（m/s

23、）1風井砼碹0.00220.4232.551023332.87.172進風石門錨噴0.000816.015.611001174.67.53m1煤采區(qū)軌道巷錨噴0.00115.614.7180502.23.44m1煤采區(qū)軌道巷錨噴0.00115.614.7600415.02.85m1煤采區(qū)軌道巷錨噴0.00115.614.7600363.82.456進風順槽錨桿0.001513.610.9215003833.93.17工作面液壓支架0.003514.8010.020038153.88回風順槽錨桿0.001313.210.414403223.42.69m1煤采區(qū)回風巷錨噴0.000814.813.

24、2240442.43.310m1煤采區(qū)回風巷錨噴0.000814.813.27307521.25.711m1煤采區(qū)回風巷錨噴0.000814.813.2190785.95.912回風石門錨噴0.000816.5718.871501506.667.9513回風立井砼碹0.000418.8528.2748030013.610.614局阻1525.615自然風壓-2016合計176 通風困難時期通風阻力計算表序號巷道名稱支護形式p(m)s(m2)l(m)q(m3/s)h(mmh2o)v（m/s）1進風井砼碹0.00220.4232.562023340.247.172進風石門錨噴0.000816.01

25、5.611001174.67.53m3煤采區(qū)軌道巷錨噴0.00115.614.711808037.15.444進風順槽錨桿0.001513.610.9215003833.93.15工作面液壓支架0.003514.8010.020038153.86回風順槽錨桿0.001313.210.414403223.42.67m3煤采區(qū)回風巷錨噴0.000814.813.214807236.75.468回風石門錨噴0.000816.5718.87401506.667.959回風立井砼碹0.000418.8528.2760030016.810.610局阻1532.211自然風壓2312合計270礦井等積孔采用下式計算：a=0.38q/h1/2式中：a等積孔，m2； q風量，m3/s； h風壓，mmh2o；則礦井通風容易時期等積孔為：a1=0.38300/1761/2=8.6m2。礦井通風困難時期等積孔為：a2=0.38300/2701/2=6.9m2。經過計算，本區(qū)前后期通風均為容易小阻力。 4.5 選擇礦井通風設備1) 確定通風機所需的風量和靜壓通風機風量：q=klqk=1.1518000/60=345m3/s通風機需要的風壓：前期：hsmin=hmin+h=176+20=196mmh2o后期：hsmax=hmax+h=2