煤礦開采畢業(yè)設計

1、鄭州工業(yè)安全職業(yè)學院畢 業(yè) 設 計題 目：王屋山煤礦煤層開采設計姓 名: 系 部: 班 級: 指 導 教 師: 2011 年 12 月 29 日目 錄第一章 井田概況及地質特征.4第一節(jié) 井田概況.4第二節(jié) 地質特征.6第二章 井田境界及儲量.8第一節(jié) 井田境界.8第二節(jié) 埋藏儲量.8第三章 礦井設計生產能力及服務年限.10第一節(jié) 工作制度.10第二節(jié) 礦井設計生產能力及服務年限.10第四章 井田開拓.12第一節(jié) 井田地質、老窯及水文對開采的影響 .12第二節(jié) 礦井開拓方式的確定.12第五章 礦井基本巷道.17第一節(jié) 井筒.17第二節(jié) 井底車場.20第三節(jié) 主要開拓巷道.23第六章 采煤方法和

2、采區(qū)巷道布置.26第一節(jié) 煤層地質特征.26第二節(jié) 采煤方法.28第三節(jié) 采區(qū)巷道布置及生產系統(tǒng).30第四節(jié) 采掘計劃.32第七章 井下運輸.34第一節(jié) 概述.34第二節(jié) 主井提升.34第三節(jié) 副井提升.37第八章 礦井通風與安全.38第一節(jié) 礦井通風系統(tǒng)的選擇.38第二節(jié) 采區(qū)所需風量.40第九章 礦井排水.41第一節(jié) 概述.41第二節(jié) 排水設備.41第十章 動力供電及照明.42第一節(jié) 供電.42第二節(jié) 照明.42結 束 語.44第一章 井田概況及地質特征第一節(jié) 井田概況一、交通位置王屋山煤礦位于濟源市王屋鄉(xiāng)鐵山河附近的煤窯溝一帶，東距濟源市約40km，行政區(qū)劃隸屬王屋鄉(xiāng)管轄。礦區(qū)西起鐵山河

3、，東到汗溝腦，南自汗溝河，北止封門口斷層。其地理坐標為東經112°1426.8112° 1541.4，北緯35°0912.935°0946.9 ，礦區(qū)東西長約1874m，南北寬約1011m，面積1.02km2。礦區(qū)所在地交通較為方便，濟源侯馬主干公路從王屋經過，王屋鐵山河支線公路從礦區(qū)南部通過，鐵山河礦區(qū)有簡易公路相通，見圖1-1-1。圖1-1-1 礦區(qū)交通位置圖二、地質地形及水源情況礦區(qū)位于王屋山與太行山的接合部位，區(qū)內地勢北高南低，以封門口斷層為分界線，以北為中高山區(qū)，以南為低山區(qū)，區(qū)內海拔最高621.1m，最低360.0m，高差261.1m，山脈走

4、向多為近東西向。山間溝谷縱橫，谷坡陡峭。較大的河流為鐵山河，該河上游常年流水，雨季洪水暴發(fā)，河水猛漲，向南流入黃河。三、氣象特征本區(qū)屬季風型，半干旱大陸性氣候，春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季晝暖夜涼，日絕對最高氣溫43.6，最低20，平均14.3，年降水量最少300350mm，最大降水量900mm，平均降水量641.7mm；年最大蒸發(fā)量2048mm，最小蒸發(fā)量1712mm，平均1913.7mm；年平均風速2.2m/s，風向變化受地形影響較大，盛行風多為南東及北西風；全年無霜期平均223天，最大凍結厚度250mm。四、煤田發(fā)展歷史王屋山煤礦是在舊井的基礎上于1996年改建而成的，1997年投產

5、，設計年生產能力6×104t，采用豎井開拓，巷柱式采煤方法，該礦自建礦以來，幾經承包經營，并對區(qū)內的煤層進行了大規(guī)模開采。 20012003年由于礦山整頓該礦處于停產狀態(tài)，2003年9月，該礦吸引社會資金，采用聯合經營的方式進行開采。目前，該礦已進行了主副井的修復和運輸、通風鑿巖巷道的掘進工作。五、礦區(qū)基本情況1、19591961年，河南省地質局豫零九隊在對鐵山河鐵礦進行初勘時，在鐵山河村西部曾有7個鉆孔施工在煤系地層中，其中有6個鉆孔見煤，見煤厚度在0.801.95m之間。2、1983年河南省地質礦產局地質二隊對濟源封門口鐵山河一帶的煤礦資源進行過普查工作，并在濟嵩煤礦范圍內施工兩

6、個鉆孔，見煤真厚1.764.67m。3、1997年，河南省地礦廳探礦三隊曾在該區(qū)施工過詳查鉆孔,本次工作僅收集到ZK071鉆孔資料；4、1999年，河南省地礦廳第二地質隊受該區(qū)煤礦業(yè)主委托編制了該區(qū)的煤礦資源儲量地質報告，提交C+D級儲量386×104t。其中王屋山煤礦保有C級儲量149×104t。5、2003年，河南省地質礦產勘查開發(fā)局第二地質隊編制了河南省濟源市王屋山煤礦擴界二1煤層資源儲量核查報告，查明擴界區(qū)的資源量（122b+333）567×104t，其中控制的經濟基礎儲量（122b）358.5×104t，推斷的內蘊經濟資源量（333）208.5

7、×104t。王屋山煤礦周邊小煤礦僅有濟煤四礦，該礦位于王屋山煤礦西側，上世紀八十年代建井，1998年5月擴建投產，年生產能力6×104t，采用豎井開拓，巷柱式開采，截止目前，該礦僅上部煤層進行規(guī)模開，根據調查，累計采出量30×104t，開采動用儲量40×104t。第二節(jié) 地質特征一、地層該區(qū)基巖裸露，地層界線清楚，根據本次野外填圖，地質剖面研究及鉆孔、礦井資料，區(qū)內主要出露的地層有下元古界、古生界奧陶系、二疊系及第四系，現由老到新簡述如下：下元古界（Pt1）奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）二疊系下統(tǒng)下石盒子

8、組（P1x）二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）第四系（Q）。二、構造特征礦區(qū)位于鐵山河拱斷束與王屋向斜北翼的接觸部位，區(qū)內構造復雜，褶皺斷裂發(fā)育。圖1-2-1 王屋山礦區(qū)區(qū)域構造綱要圖其主要褶皺為王屋向斜，主要斷層為封門口斷層和F1斷層，現將其特征簡述如下：1、王屋向斜：該向斜軸向近東西，北翼傾向南西，傾角15°60°，南翼傾向北東，傾角4°14°，礦區(qū)位于向斜北翼，與封門口斷層的接觸帶部位，受其影響，地層產狀變化較大。調查資料顯示，近斷層部位巖層傾角42°54°，向南漸漸變緩為25°30°。另外在汗溝東側和段后溝至白

9、虎溝之間，巖層具明顯的波狀彎曲。2、封門口斷層該斷層位于礦區(qū)北部，呈北西西向展布,斷層走向100°125°,傾向190°215°，傾角55°73°，斷裂帶寬5090m，帶內構造角礫巖及構造透鏡體發(fā)育。區(qū)內斷層長度大于2.5km，區(qū)域上該斷層大于17km。該斷層地貌標志明顯，帶內植物茂密。斷層北盤為元古界石英巖和大理巖形成的陡壁和斷層三角面，斷層南盤為二疊系砂巖和泥巖，局部為奧陶系灰?guī)r， 為一北盤上升，南盤下降的正斷層。3、F1斷層該斷層為封門口的次級斷層，區(qū)內地表僅在西部出露，并與封門口斷層相交，根據原礦區(qū)資料，深部斷層與二疊系底部的

10、二1煤層直接接觸。斷層走向100°110°，傾向南南西，傾角50°70°，斷層北盤為奧陶系灰?guī)r，南盤為二疊系地層，斷層長度大于2.0km，為一南盤下降，北盤上升的正斷層。根據以往勘察資料分析，礦區(qū)內尚有一些北北西走向的小斷層，斷層長度150400m不等，斷距110m，多分布近南北向溝內，斷層走向141°176°，斷層傾向北北東，傾角41°58°，斷面擦痕明顯，根據擦痕方向和地層錯動情況判斷均為上盤上升、下盤下降的逆斷層。第二章 井田境界及儲量第一節(jié) 井田境界該井田于2008年劃歸為河南煤化鶴煤公司，根據含煤巖系煤層

11、分布情況，區(qū)內二1煤層全區(qū)可采，其它煤層均不可采。井田境界各主要邊界點坐標如下：點號X(北坐標)Y(東坐標)13892612.0037614486.0023892430.0037613430.0033892715.0037613060.0043893313.0037613484.0053893441.0037613574.0063893326.0037613903.0073892772.0037614938.00礦區(qū)面積1.02km2開采標高自520米至-190米第二節(jié) 埋藏儲量一、 礦井地質儲量該礦區(qū)東西長約1.2km, 南北寬約0.85km，煤層分布面積約為1.02km2。其見煤點占所有煤

12、層的82%，平均煤層厚度約為2.33m，煤層產狀平緩，均小于10°，煤層容重值為1.4t/m³計算得該區(qū)煤層儲量為191.46×104t。具體數據如下：序號單 位核查報告名稱報告編制單位評審備案編號開采煤層礦區(qū)面積(km2)煤種煤厚（m）1鶴濟王屋山煤業(yè)有限公司鶴濟王屋山煤業(yè)二1煤層資源儲量核實報告河南地質礦產勘查開發(fā)局第二地質隊豫國土資儲備（?。┳?004201號二11.02貧煤2.33評審備案儲量 （萬噸）動用儲量（萬噸）采出量（萬噸）2010年末保有資源量 （萬噸）是否存在突出問題，有哪些問題查明保有306.5191.46306.5 191.46不存在第三章

13、 礦井設計生產能力及服務年限第一節(jié) 工作制度 本礦井的生產制度按設計規(guī)定為：每年工作日數為300天，礦井每晝夜分三班工作。采煤工作面為兩班生產，另一班維修設備，通風、排水則須三班工作，每日為24小時生產。每天凈提升小時數為16小時。表3-1-1 礦井工作制度表年工作日數（天）班/日凈提升小時/日300315第二節(jié) 礦井設計生產能力及服務年限礦井生產能力是度量礦井生產建設的重要指標，在一定程度上綜合反映了礦井生產技術面貌，是井田開拓的一個主要參數，也是選擇井田開拓方式的重要依據之一。礦井生產能力是與井田劃分緊密聯系并且相互適應的。是礦區(qū)總體設計應解決的重要原則問題。礦井生產能力主要根據礦井地質條

14、件、煤層賦存情況、儲量、開采條件、設備供應及國家煤碳開采等因素確定。對于具體礦井，應該根據國家需要，結合該礦地質和技術條件，開拓、準備和通風方式，以及機械化水平等因素，在保證生產安技術經濟合理的的條件下，綜合計算開采能力和各生產環(huán)節(jié)所能保證的能力，并根據礦井儲量，驗算礦井和水平服務年限是否能夠達到規(guī)定的要求。礦井的基本井型及類別:大型礦井：120、150、180、240、300、400（萬噸/年）及以上。中型礦井：45、60、90（萬噸/年）小型礦井：9、15、21、30（萬噸/年）這些類型中，該礦井設計生產能力為0.15Mt/a，為小型礦井。1、礦井設計能力即按礦井開采條件所能保證的原煤生產

15、能力，主要是同時正常生產的采區(qū)生產能力的總和。在具體條件下，根據煤層賦存情況、頂底板巖石性質、所選用的回采工藝和設備、相應的回采工作面長度和推進度，可確定回采工作面的生產能力。以此基礎上，根據采區(qū)巷道布置類型、回采工作面接替等因素，并結合采區(qū)運輸、通風條件，可確定采區(qū)內同時生產的回采工作面數目，從而確定采區(qū)生產能力。2、儲量條件 礦井生產能力應與其儲量相適應，以保證有足夠的礦井和水平服務年限，依據煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范礦井設計生產能力，該礦井宜以一個開采水平。在劃定的井田范圍內，當礦井生產能力A一定時，可計算出礦井的設計服務年限T其計算公式為： T=ZK/A×K式中： A工作面生產能力

16、；K煤礦儲量備采系數 取K=1.4。第一水平的服務年限可依據上述公式：T1=Zk/A×R式中： T1第一水平的服務年限；A、 K同上。井型為15萬t/a時，該井田煤層為單水平開采，工作面實現上下山開采。根據設計規(guī)范，當為單水平開采時，設計生產能力為15萬t/a時，礦井服務年限要大約8年，符合設計要求。 按年工作日為300天，可知本礦的日生產能力為：Ä=A/300 =500t所確定的結果是符合煤炭工業(yè)設計規(guī)范的要求。第四章 井田開拓第一節(jié) 井田地質、老窯及水文對開采的影響該井田的地質特征是寬緩褶曲，伴有小型正斷層，構造線方向多數為西南-西方向。該礦井周邊有一生產礦井（濟煤四礦

17、）和原礦老井，距離現在礦井較遠，對開采不構成影響。根據相鄰采區(qū)資料和本區(qū)煤層附存條件，預計該區(qū)正常涌水量為5m3/h,最大涌水量為8m3/h。涌水量主要為井筒淋水，對礦井不造成影響。根據王屋山煤礦井底車場及11011工作面上、下順槽， 11采區(qū)軌道下山、皮帶下山所揭露的地質資料情況的分析。 該工作面內地質構造簡單，工作面內無揭露斷層。因受向斜構造的影響，工作面內有可能受局部沉積因素影響可能出現沉積基地不平整現象，將會給工作面開采帶來困難。第二節(jié) 礦井開拓方式的確定一、 井口形式、數目和位置的選擇根據井田內水文地質、井田邊界、礦井設計生產能力和服務年限等綜合因素，一般開拓主井(專用提升煤)、副井

18、(用于提升矸石通風運輸材料和上下人員)以及回風井(與副井一起通風回風)。該礦采用主井提煤（進風），副井運輸（上下人）和進風。（一） 井筒形式的選擇請參閱表4-2-1井筒選擇表表4-2-1 井筒選擇表井筒形式優(yōu)點缺點適應條件平硐開拓井下煤炭運輸不需轉載即可由平硐直接外運，工業(yè)設施簡單，井巷工程量小，利于排水，掘進速度快，不留或少留工業(yè)場地煤柱，煤柱損失少。受地形即埋藏條件限制。適合煤層賦存較高的山嶺、丘陵，或溝谷地區(qū)。立井開拓立井的適應性強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制1.施工復雜，設備多技術要求高；2.施工困難掘進速度慢；3.不能躲開煤層頂底板含水層。1.煤層埋藏較深，或

19、沖擊層厚；2.水文條件復雜，圍巖不穩(wěn)定需特殊施工；3.傾斜長度大，用立井開采兼顧小開采。斜井斜井1.地質條件較好井筒掘進技術簡單;2.斜井開采每個水平井底車場易靠近儲量中心;3.井口可靠近井田邊界，工業(yè)廣場留煤少;4.主井做斜井時可做安全出口;5.建井工期短;6.可用皮帶運輸，實現連續(xù)運提。受地形及煤層埋藏條件限制。1.便于布置工業(yè)廣場和引進鐵路，2.水文地質條件好。綜合開拓可充分利用各種開拓方式的優(yōu)點。根據王屋山煤礦水文地質條件及地形地貌特征，本礦只適宜采用立井開拓方式。（二）井筒位置選擇選擇井筒位置就是確定井筒沿走向和傾斜方向上的具體尺寸，并用直角坐標和方位角予以表示。選擇井筒位置的主要條

20、件：1、地面條件井口附近要有一定的范圍，用以布置工業(yè)場地，其中包括主副井生產系統(tǒng)建筑物與結構物。由于礦井占地多，矸石山和煤泥水對生態(tài)和美觀有污染，故應選擇荒地結合地形布置生產系統(tǒng)，以減少土石方工程，認真貫徹少占不占良田，不拆或少拆村莊，盡量減少環(huán)境污染的方針。2、井下條件井筒沿走向的最有利位置應當設在儲量等分線上或其附近。沿井田傾斜方向主要運輸石門的運輸功與石門長度成正比，所以井筒位置應該力求減少石門長度。采用單水平開拓時，應該盡可能靠近運輸大巷，并采用臥式車場；采用多水平開拓時，應該按初后期石門長度總和最小位置確定井筒位置。為了減少煤柱，在選擇井筒位置時，如果能設在井田之外，應選擇在無煤區(qū)，

21、薄煤區(qū)，高灰分區(qū)，變質區(qū)，火成巖活動區(qū)和開采有實際困難的部位。如不能設在井田之外應結合其他條件盡量使井筒設在煤層淺部以減少壓煤，也便于后期回收。從地面生產系統(tǒng)布置要求，平坦地形最適合礦井建設，不僅平場工程量小，建設比較簡單。但是井口附近又不能過分低洼要避免洪水災害要盡可能避開滑坡巖崩流沙和泥石流危險區(qū)，以及其他不利于施工的工程地質條件。主副井相對位置的選擇：(1)斜井根據煤礦安全規(guī)程，礦井各出口之間的距離不得小于30m。該規(guī)定系指巖柱最小尺寸?？紤]到斜井井口經常設有人車站人車存車線等，使井筒斷面增大，故在方案或初步設計階段確定主副井位置時，一般使兩互相平行的主副井中線或提升中線相距3540m。

22、(2)立井主副井之間距離按規(guī)定同樣不得小于30m，設計時考慮井上井下生產流程能夠合理銜接以及井塔施工安裝和設備布置需要，主副井中心距約變動于50100m請參閱圖4-2-2主副井相對位置。本井田可采用立井開拓(主井設箕斗、副井為罐籠)或斜井(主井為皮帶)開拓，井筒位于井田中央。圖4-2-2 主副井相對位置二 、水平劃分及階段垂高的確定，各水平間巷道的布置設計時，井田沿煤層傾斜方向劃分階段數量多少，主要取決于井田傾斜長度和階段高度的尺寸大小，井田開拓設計著重欲選擇開采水平的標高，使其貫穿于全部煤層有利于開采。階段高度或斜長往往隨煤層傾角與回風道標高不同而有較大變化，階段斜長在一定程度上受采區(qū)斜長控

23、制，緩斜煤層和近水平煤層的深部以及傾斜長度過大的局部塊段，往往采用上下山或增設中間水平開采。上山和下山開采在工作面方面沒有多大的差別，但在采區(qū)運輸提升排水和上下山掘進等方面卻有不同之處。上山開采煤向下運輸，上山的運輸能力大，運輸費用低但有折反運輸：井下涌水可直接流入井底水倉，排水系統(tǒng)簡單，風流由采區(qū)下部的集中運輸巷道流向采區(qū)上部的集中回風平巷，通風系統(tǒng)簡單，通風容易。下山開采煤向上運輸，無折返運輸，運輸工作量少：各采區(qū)都要解決采區(qū)內的排水問題，如礦井涌水量大，增加了硐室和排水設備而且通風系統(tǒng)較復雜。但是，可以充分利用原有開采水平的井巷和設施，節(jié)省開拓工程量和開拓時間，有利于集中生產和水平接替，

24、延長水平服務年限?？紤]到本礦井涌水量不大，瓦斯含量不高，所以通風和排水都不會影響本礦井開采。本礦煤層較薄、單一，不用劃分多水平，采用上下山開采，節(jié)省開拓時間。節(jié)省開拓費用。充分利用原有設備和設施，盡量使提升系統(tǒng)單一，轉運環(huán)節(jié)少，經營費用低，管理較方便。三、主要運輸大巷及回風道的布置方式和位置選擇(一)主要運輸大巷階段或水平主要運輸大巷是溝通采區(qū)與井底車場的主要交通運輸干線，并進行通風排水及布設管線。主要運輸大巷在符合開拓要求的前提下，要盡量縮短大巷長度避免過多的彎曲轉折以減少開拓工程，作到運輸方便，有利通風，并應設在堅硬耐久不易風化無自然發(fā)火的煤巖層內。布置方式分為集中布置，分組集中布置與分層

25、布置三種。本礦井設計采用分組集中布置，請參閱圖4-2-3集中運輸大巷布置：大巷位置選擇為了保證生產使用，便于維護減少煤柱損失，一般將主要運輸大巷布置在煤層底板不受采動影響的堅硬巖層或煤組下部媒質堅硬圍巖穩(wěn)定無自然發(fā)火的簿及中厚煤層中，為了保護大巷不受采動影響，底板巖石大巷必須與煤層保持適當距離，根據礦井特征，煤層與大巷間巖柱尺寸隨煤層賦存深度和巖石性質而變，一般為1030m。大巷與煤層距離本礦井選用巖石大巷，根據不同水平的水文地質條件大巷與煤層間距取1030m。該礦井大巷布置在距煤層上方18m，符合礦井大巷設計要求。（二）總回風道布置回風大巷的布置原則與運輸大巷布置基本相同，并且對于一個具體礦

26、井來說，常采用相同的布置方式。因為該礦井的通風方式為主井進風副井回風，通風方式極為簡單，回風大巷即為礦井的運輸大巷，能夠保證礦井的正常運轉。在一定的井田地質、開采技術條件下，礦井開拓巷道可有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通稱為開拓方式。合理的開拓方式，一般要在技術可行的多種開拓方式中進行技術經濟分析比較后，才能確定。第五章 礦井基本巷道第一節(jié) 井筒井筒在礦井開發(fā)和開采中的作用是不言而喻的，它是整個礦井的進口和出口，井筒選擇決定于其用途、服務年限等因素，井筒的斷面大小更是整個礦井的關鍵因素，它決定了礦井的用途、井型、服務年限等。同時，井筒穿過的巖層性質、涌水情況、選擇的支護方式及施工方法等因素

27、也決定了井筒的斷面形狀。一、 井筒斷面形狀和布置形式1、井筒斷面形狀井筒斷面形狀主要根據井筒的用途、服務年限、穿過的巖層性質、選擇的支護材料，及施工方法等因素確定。我國的礦井中，立井井筒斷面大多選用圓形，只有少數小型礦井選用矩形。圓形斷面常采用混凝土、料石或混凝土噴砼支護，具有服務年限長、承受地壓性能較好、生產期間支護不需要或很少需要維修、通風阻力小，以及便于施工等一系列優(yōu)點，其主要缺點是斷面利用率較差。立井井筒的名稱見表5-1-1。表5-1-1 立井井筒名稱名 稱用 途提升容器及裝備備注主 井提 煤箕斗（或罐籠）該礦為箕斗副 井升降人員、設備、材料及提升矸石等，并兼做通風、排水。罐籠；排水、

28、壓風、灑水、電纜等管線和梯子間。風 井進風、回風或兼做礦井的安全出口。梯子間及管線、電纜等該礦井副井兼作回風井綜合上述各因素，結合本礦井實際情況，選定斷面形狀為圓形斷面。2、井筒的布置形式井筒斷面布置主要根據提升間的提升容器與井筒裝備的類型來決定。井筒斷面內除提升間外，根據井筒的用途和需要的不同，往往還須布置梯子間、管子間或延伸間。在提人的罐籠井（副井）中必須設梯子間，箕斗井（主井）可不設梯子間?，F有礦井立井井筒內一般都沒有梯子間，目前，在一些礦井和深井中有用緊急罐籠代替梯子間的。該礦主井無梯子間，用罐籠代替。若礦井儲量豐富，在以后有可能擴大生產，可以留有延伸間。在井筒延伸后可利用延伸間安裝輔

29、助提升設備，以滿足礦井擴大生產能力的需要。井筒斷面布置的設計，既要滿足井筒內提升容器等設備布置的要求，又要力求縮小井筒斷面，簡化井筒裝備，以達到節(jié)約材料和投資費用的目的。根據提升容器和井筒裝備的不同，井筒斷面布置形式多種多樣。煤礦中圓形井筒斷面常用的布置形式列于表5-1-2。表5-1-2 井筒平面布置形式圖示提升容器井筒裝備一對25噸箕斗金屬罐道梁、鋼軌罐道、雙側布置，不設梯子間。一對3t底卸式礦車雙層單車罐籠金屬罐道梁、金屬或木罐道，雙側布置；設梯子間、管子間。3、井筒布置要求（1）箕斗提升的井筒不應兼做風井。如兼做回風井時，井上下裝卸載裝置和井塔都必須有完善的封閉措施，其漏風率不得超過15

30、%，并應有可靠的降塵設施；兼做進風井時，井筒中的風速不得超過6m/s，并應有可靠的降塵設施，保證粉塵濃度符合工業(yè)衛(wèi)生標準。該礦井主井提升兼作進風井，且風速在規(guī)定的范圍之內，符合要求。（2）作為安全出口的立井井筒，當井深超過300米時，宜每隔200米左右設置一休息點。休息點可在井壁上開鑿一硐室與梯子平臺相連通。（3）井筒平面內布置提升容器時所允許的間隙，必須符合規(guī)定。（4）井筒允許最大風速不得超過表5-1-3的規(guī)定。表5-1-3 井筒允許最大風速井 筒 名 稱允 許 最 大 風 速無提升設備的風井15專為升降物料的井筒12升降人員和物料的井筒8設梯子間的井筒8修理井筒時8二、 支護厚度與材料 澆

31、注式混凝土井壁的整體防水性能較好，強度較高，方便使用施機械化施工，施工簡單方便，勞動強度低，通風阻力小，適應于穿過淺表土和基巖的井筒。本設計采用澆注式井壁，壁后用混凝土充填。井壁厚度確定在穩(wěn)定巖石中，井壁厚度參閱可采用表5-1-4中推薦的經驗數值。表5-1-4 井壁厚度經驗數據井筒直徑井壁厚度壁后充填厚度澆灌混凝土料石混凝土預制塊缸磚67m400450450500500550料石混凝土預制塊紅磚壁后充填厚度為100mm78m450500500600600所以本設計井壁厚度的取值如下：主井：400mm; 副井：450mm; 風井：400mm; 本設計為混凝土充填，充填厚度設計為50。三、 井筒掘

32、進斷面設計表5-1-5 井筒斷面積計算公式井壁材料圖示井筒斷面積/m2符號注釋凈設計掘進混凝土、錨噴/4×D2/4×(D+2d+2r)2D井筒凈直徑d井壁厚度r壁后充填厚度，取50經計算，井筒的掘進斷面尺寸如表5-1-6所示：表5-1-6 井筒掘進斷面尺寸井筒名稱直徑m斷面積m2備注主井3.811.4進風井副井4.213.8回風井第二節(jié) 井底車場井底車場是連接井筒和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運輸和井筒提升兩個環(huán)節(jié)的樞紐。井下煤炭和矸石通過井底車場經井筒轉運到地面，井上的材料和設備通過井底車場轉運到井下各個地點。排水、通風、動力供應以及人員上下等，也必

33、須通過井底車場。所以它是礦井生產的咽喉，直接影響著礦井的生產和安全。井底車場路線多，設備多，設計施工復雜，工程量大。井底車場包括運輸巷道和硐室兩部分。一、井底車場形式的選擇選擇井底車場形式受許多條件約束，例如地面工業(yè)場地的布局影響井底車場的形式與出口方向；井筒形式井筒與主要運輸巷道的位置關系直接影響井底車場的形式。其它還有礦井生產能力服務年限等原因。本礦井年設計生產能力為15萬t/年，根據副井井底車場的形式，可選擇環(huán)形車場或折返車場。二者比較請參閱表5-2-1表5-2-1 備選方案比較類型結構特點優(yōu)缺點環(huán)形井底車場1.存車線和回車線與運輸大巷垂直。2.主副井距主要運輸大巷較遠，3.有足夠的長度

34、布置存車線1.空重車線基本位于直線上2.有專用的回車線3.調車作業(yè)方便4.可兩翼進車5.彎道頂車6.工程量大折返井底車場利用石門作副井重車線1.工程量小2.調車方便本礦井采用立井開拓，主運輸大巷為輸送機運輸，井底車場設備簡單，井底車場只須重點考慮輔助運輸。本礦井設計生產能力為15萬t/a，考慮到矸石的提升以及材料、設備的下放和人員的升降等因素，以及集中軌道大巷與井筒的位置關系，本設計決定選擇選擇環(huán)行刀式車場。車場路線如圖5-2-2所示。 圖5-2-1 環(huán)形車場示意圖該車場的通過能力為30萬t，能夠滿足礦井生產的需要。二、井底車場硐室井底硐室主要包括井底消防材料庫、中央變電所、中央水泵房、水倉。

35、中央變電所以及與水泵房組成聯合硐室，布置在副井井筒附近。1、 消防材料庫布置布置如圖5-2-3所示：2、中央水泵房布置布置如圖5-2-4所示：3、水倉布置如圖5-2-5所示：4、中央變電所以及與水泵房聯合的硐室布置如圖5-2-6所示： 三、井底車場主要巷道硐室的支護方式及材料井底車場巷道和硐室支護根據圍巖條件及安全和使用上的不同，分別采用不同的方法進行支護，由于圍巖穩(wěn)固，一般巷道不需要支護，個別地方采用片石砂漿砌碹支護，一般硐室也采用這種支護，變電所、水泵房采用鋼筋混凝土進行支護，對水倉如圍巖條件好時，采用混凝土噴層以及錨網噴支護，用混凝土進行鋪底。第三節(jié) 主要開拓巷道主要開拓巷道斷面設計，主

36、要是選擇斷面形狀和確定斷面尺寸，其合理與否直接影響到煤礦生產的安全和經濟效果。設計的原則是，在滿足安全與技術要求的條件下，力求提高斷面利用率，縮小斷面、降低造價并有利于加快方式速度。我國煤礦巷道常用礦井基本巷道的斷面形狀是梯形和直墻拱形，為工字鋼梯形和U型棚以及錨網噴支護；本礦井由于圍巖較穩(wěn)定，所以，主要開拓巷道采用半圓拱形。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：巷道凈斷面，必須滿足行人、運輸、通風、安全設施、設備安裝、檢修和施工的需要。因此，巷道尺寸主要取決于巷道的用途；存放或通過它的機械、器材或運輸設備的數量與規(guī)格；人行道寬度與各種安全間隙以及通過巷道的風量。1、井底車場軌道巷支護方式斷面 m2設計掘進尺寸

37、mm噴射厚度mm錨桿 mm凈周長m凈設計掘進寬高型式外露長度排列方式間、排距錨桿長直徑錨噴15.7119.4448003800500鋼筋砂漿50圓弧60016001412.342、副井繞道支護方式斷面 m2設計掘進尺寸 mm厚度mmU型棚 mm凈周長m凈設計掘進寬高型式外露長度排列方式間、排距U型棚8.6810.1440003000200荊芭片、背木50圓弧4007.653、其它巷道支護方式斷面 m2設計掘進尺寸 mm厚度mm梯形棚 mm凈周長m凈設計掘進寬高型式外露長度間、排距高度上寬下寬工字鋼5.976.2436002200200梯形棚2040021002400340010.6經驗算，以上

38、巷道設計均符合礦井通風和運輸的需要。第六章 采煤方法和采區(qū)巷道布置第一節(jié) 煤層地質特征一、采區(qū)工作面概況11采區(qū)為首采區(qū)，11011工作面地表位于井田西北部，距主井112m-330m范圍。高程為499m-550m，地表無建筑物及水體。該工作面井下位于井田西翼，西上倉皮帶西北部，工作面開采為古生界、二疊系，山西組二1煤層，煤質優(yōu)良。煤層沉積不穩(wěn)定，變化大。工作面上、下巷均揭露煤層變薄帶，厚度0.4m-1.2m。變薄煤層已作了配巷處理。正常煤層厚度在3.0m-8.0m，平均煤層厚度為6.0m。工作面西北部有2條走向斷層，落差均為3.0m左右。煤層頂底板起伏頻繁，褶皺較發(fā)育，有碳質泥巖偽頂和偽底，回

39、采時應加強頂板支護工作，嚴防冒頂事故發(fā)生。表6-1-1 綜合柱狀圖二、水文地質：本區(qū)采掘期間主要充水含水層為下元古界變質巖裂隙含水層，奧陶系碳酸鹽巖裂隙含水層，太原組上段碳酸鹽巖裂隙含水層，二疊系碎屑巖裂隙含水層，第四系松散巖類孔隙含水層。隔水層為二疊系泥巖及砂巖泥巖隔水層，石炭系太原組炭質泥巖、砂質泥巖隔水層，石炭系本溪組鋁土質泥巖隔水層?，F將各含（隔）水層簡述如下：1、主要含水層下元古界地層分布于封門口斷層以北，該層石英砂巖及大理巖裂隙發(fā)育，富水性好，且匯水面積大，由于綠泥石片巖和絹云母片巖的相對隔水，該層中裂隙水多在斷層帶北盤以泉水形式排泄，并通過封門口斷層破碎帶向下徑流，是礦井充水的重

40、要間接含水層。 奧陶系碳酸巖裂隙含水層礦區(qū)內奧陶系灰?guī)r主要分布于封門口斷層南側，淺部與區(qū)內二1煤層底板呈斷層接觸，由于該含水層巖溶裂隙發(fā)育，富水及透水性好，是下元古界含水層下滲后水平徑流的主要通道，故也是該區(qū)礦床充水的主要含水層。 太原組上段碳酸鹽巖裂隙含水層根據鉆孔資料L8灰?guī)r頂板距二1煤層底板5-8m，該含水層淺部通過F1斷層直接與奧陶系灰?guī)r裂隙水接觸。隨著開采深度的增加，該含水層具有較強的承壓性，是礦床地板直接充水的含水層。因此，底板突水將會對礦床開采造成嚴重威脅。 二疊系碎屑巖裂隙含水層二疊系砂巖中的孔（裂）隙不發(fā)育，其含水量主要取決于大氣降水的補給，正常情況下，含水微弱，對礦床開采影

41、響不大。 第四系松散巖類孔隙含水層 區(qū)內第四系分布于溝谷下部，面積小，出露零星，賦水條件差，對礦坑充水影響不大。2、主要隔水層本礦范圍內主要隔水層有：二疊系泥巖及砂質泥巖隔水層，石炭系太原組炭質泥巖、砂質泥巖隔水層，石炭系本溪組鋁土質泥巖隔水層。（1）二疊系泥巖及砂質泥巖、炭質泥巖隔水層區(qū)內二疊系砂巖含水層的頂底板均由砂質泥巖、泥巖或炭質泥巖組成，巖石中泥質含量高，孔裂隙不發(fā)育，透水性差。是本區(qū)二煤組煤層頂底板含水層之間的良好隔水層。（2）石炭系太原組薄層狀泥巖隔水層灰?guī)r含水層之間主要由薄層泥巖組成，巖石裂隙不發(fā)育，透水性差，是太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層之間的隔水層。由于該層厚度較小，局部將失去

42、隔水作用。（3）石炭系本溪組鋁土質泥巖隔水層該層層位穩(wěn)定，主要由深灰色鋁質泥巖組成。巖石致密，裂隙不發(fā)育，透水性差，隔水性能良好。是奧陶系碳酸鹽巖裂隙水與上部各含水層之間的隔水層。第二節(jié) 采煤方法一、主要采區(qū)和采煤方法本礦井主要開采煤層為11011工作面、11031以及12采區(qū)的幾個工作面，其中11011為首采工作面，其它工作面為啟封，各采區(qū)均采用走向長壁后退式開采，集合本礦煤層特點及實際情況，以放頂煤開采為主，特別地區(qū)可能用炮采。二、確定回采工作面的回采工藝目前，我國長壁采煤工作面采用綜采、普采和炮采三種采煤工藝方式，其優(yōu)缺點和適應條件見表6-2-1。采 煤工 藝優(yōu) 點缺 點適 用 條 件綜

43、 采高產、高效、安全低耗，勞動條件好，勞動強度小設備價格昂貴，對煤層賦存條件、操作與管理水平要求高煤層地質條件好、構造少的中厚及厚煤層普 采與綜采相比對地質變化適應性強，工作面搬遷容易與炮采相比設備相對昂貴、勞動組織相對復雜推進距離短、形狀不規(guī)則、小斷層和褶曲發(fā)育，綜采的優(yōu)勢難以發(fā)揮的工作面炮 采技術裝備投資少，適應性強，操作技術容易掌握，生產技術管理簡單單產和效率低，勞動條件差一般情況下均可采用，但高瓦斯和突出礦井對防護措施要求高1、回采工藝的確定本礦首采工作面為11011工作面，選用傾斜長壁放頂煤采煤方法?；夭晒に囘^程：移架移刮板輸送機放支架運煤移架。2、工作面端頭支護工作面端頭是指工作面

44、與兩巷的交接處。端頭處的懸頂面積大，時間長，機械設備多，又是進出材料和人員的交通口，所以必須采取措施加強支護。特別是工作面端頭處的頂板事故約占工作事故的1/41/3，搞好工作面兩端頭處的支護管理是十分重要的。確定端頭支護方式時，主要考慮端頭懸頂面積的大小、頂板壓力的大小及其穩(wěn)定性、回采巷道原用支護方式，工作面與兩巷的連接特點，工作面生產工藝特點，端頭設備布置形式等因素。綜合考慮各因素，選用單體液壓支柱+鉸接頂梁對工作面兩端頭加強支護。3、采空區(qū)處理為了維護好回采空間，保證生產正常進行和作業(yè)人員及設備的安全，除對采煤工作面進行支護外，還必須處理采空區(qū)。目前采用的采空區(qū)處理方法主要是全部跨落法，即

45、隨著工作面的推進，放頂后使頂板跨落，充滿采空區(qū)。對于堅硬難冒頂板，可用煤柱支柱法處理采空區(qū)，但由于留設煤柱給下層開采及本層開采多次搬家，以及資源采出率等缺陷，因此，采用跨落法處理頂板。4、裝煤煤體垮落之后，大部分煤隨溜子運出，剩余的少量浮煤在推溜時靠鐵鍬裝入運輸機運出。5、移架工作面采用及時移架方式，即先移架后移溜。采煤機割煤后，緊跟后滾筒開始移架，頂板不完整或片幫嚴重時，可采用超前移架及時打出防片幫等支護方式管理頂板。移架要求：（1）一般情況下，移架工應站在支架前，后支柱之間，準確操作手把，同時，注意支架動作部位的情況。（2）移架時，采用帶壓移動，防止頂板下沉，盡量做到少降快移，以免出現支架

46、歪斜，垛架現象。（3）移架后及時升架，頂梁與頂板接觸后，手把應再供液一段時間，確認達到初撐力后，停止供液，前梁上部不允許出現空頂或點接觸。（4）移架后，支架成一條直線，其前后偏差不得超過±50mm，及時打出防片幫板。（5)移架時嚴格控制降架高度，并收縮支架的平衡千斤頂，拱起頂梁的尾梁，使之帶壓擦頂移架，以有效防止支架傾倒。四、勞動組織本礦采用三八制作業(yè)模式，具體施工組織見6-2-2表：班次定員工種零點班八點班肆點班小計班組長2226機組司機3339溜車司機1135皮帶司機2226泵站司機1124支架工3339端頭工2226端尾工2226電氣工1135防塵工1113清煤工1113合計1

47、9192462回采工作面中的循環(huán)作業(yè)是指回采工作面在規(guī)定時間內保質、保量、安全地完成采、裝、運、支、處這樣一個采煤全過程，以放頂為標志，循環(huán)方式有一日單循環(huán)。回采工作面實現正規(guī)循環(huán)作業(yè)，在一晝夜內工作面中采煤工作與準備工作在時間上的配合關系設計為“兩采一準”即將一晝夜劃為三個班，兩個采煤班，進行“落、裝、運、支、移”等工序，一個準備班進行回柱放頂、檢修設備、推移轉載機及伸運輸巷膠帶輸送機等工作，一日完成一個循環(huán)。第三節(jié) 采區(qū)巷道布置及生產系統(tǒng) 一、采區(qū)巷道布置本設計礦井一個工作面即可達產，工作面單產較高，不須多工作面同采，所以巷道布置時，在大巷采區(qū)煤倉附近開掘一系列材料斜巷和聯絡巷道，即可開采

48、。傾斜長壁采煤法工作面可以按單工作面布置，也可以按對拉工作面布置。單工作面布置時，每個工作面有兩條回采巷道。對拉工作面布置是兩個工作面布置三條回采巷道，其中運輸巷為兩個工作面共用。由于工作面近似沿煤層走向呈水平狀布置，不存在走向長壁時向下運煤和向上拉煤的問題。兩個工作面可以等長布置。工作面風流不存在上行與下行的問題，兩個工作面的通風狀況同樣良好。由于對拉工作面減少了一條運煤巷道和有關聯絡巷道，降低了巷道掘進工程量，有利與集中生產。所以，頂板較好的薄及中厚煤層，特別是采用炮采時，一般都采用對拉工作面布置形式，并取得了較好的經濟技術效果。二、煤層開采順序根據可采煤層的區(qū)域分布，巷道布置采用集中分組

49、布置，即11011和11031工作面為一組，12采區(qū)為另一組，集中布置主要大巷。因為該區(qū)段煤層較薄，開采時為單水平，所以不需要分層開采，采用全部垮落法處理采空區(qū)。三、采區(qū)回采率的計算達產時采區(qū)采出率是指采區(qū)工業(yè)儲量中，設計或實際采出的那部分儲量，約占工業(yè)儲量的比例。計算公式如下： 采區(qū)工業(yè)儲量=l1×l2×h× 式中：l1采區(qū)平均走向長度，200m；l2采區(qū)平均傾向長度，290h采區(qū)內煤層總厚度，3.75m；煤的容重，1.35t/m3。代入上式得1112-3采區(qū)工業(yè)儲量=200×290×3.75×1.35=29.3萬t開采損失=工作面落煤損失+煤柱損失工作面落煤損失=采區(qū)工業(yè)儲量×5%=29.3×0