煤矿优秀毕业设计(含附图,大摘要)

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学 号:

HEBEI UNITED UNIVERSITY

毕业设计说明书

GRADUATE DESIGN

设计题目:扎煤公司铁北煤矿设计 学生姓名: 专业班级:

学 院:矿业工程学院 指导教师:

2013年06月2日

摘 要

摘 要

该设计的煤矿为扎煤公司铁北煤矿。设计规模1.5Mt/a。井田走向长5.5km,倾斜长4.5km,面积为21.6km2,煤层总厚度33.5m。本次设计主要是针对Ⅱ煤层群的Ⅱ2a煤层,倾角约6°的煤层,平均厚度为6.0m,井田地质条件较为简单。

矿井工业资源储量为382 .779Mt,可采储量为176.858 Mt。矿井服务年限为84年,矿井平均涌水量450m3/h,最大涌水量600m3/h,矿井瓦斯涌出量较低,为低瓦斯矿井。

矿井为主斜井、副立单水平开拓,采用走向长壁一次采全高采煤法,全部跨落法处理采空区。大巷采用胶带输送机运煤,辅助运输采用架线电机车,矿井通风系统为分区对角式。

矿井年工作日为330d,工作制度为“三八”制,两班生产,一班检修。生产班每班2个循环,日进4个循环,循环进尺0.8 m。

关键词:主斜井;副立井;盘区;低瓦斯;综合机械化

Abstract Abstract

This paper mainly focus on lingxin coal mine。The designed mine production ability is 1.5Mt/a. Minefield covers an area of 21.6km2, whose tendency is 4.5 km while whose trend is 5.5 km.. The total thickness of mine is 33.5m. This design mainly directs at the Ⅱ2a coal seam, whose inclination is 6° and average thickness is 6m. The geological conditions are very well.

The proved reserves of this coal mine are 382.8Mt and the minable reserves are 176.9Mt, with a mine life of 84a. The normal mine inflow is 450m3/h and the maximum mine inflow is 600m3/h. The coal mine has low mine gas emission rate.

The coal mine is one level in the inclined and shaft well to expand. The coal mine uses fully-mechanized coal mining technology, and fully caving method to deal with roof.The main roadway adopts a belt conveyor and the electric locomotive. Mine ventilation system use the partition of diagonal.

The coal mine produced 330d/year. The working system is “three-eight”, with two teams mining, and the other overhauling. Every mining team makes two working cycle, with four working cycle everyday. Advance of working cycle is 0.8m.

keyword:main slant, auxiliary shaft, panei, low gas, integrated mechanization

目 录

目 录

1 矿区概述及井田地质特征 ........................................................................................ 1 1.1矿区概述 .............................................................................................................. 1 1.1.1位置与交通 .................................................................................................... 1 1.1.2自然地理概况 ................................................................................................ 2 1.1.3水源和电源 .................................................................................................... 2 1.1.4邻井与小井 .................................................................................................... 3 1.2地质特征 .............................................................................................................. 3 1.2.1地层 ................................................................................................................ 3 1.2.2地质构造 ........................................................................................................ 4 1.2.3水 文 地 质 .................................................................................................. 5 1.3煤层特征 .............................................................................................................. 8 1.3.1可采煤层 ........................................................................................................ 8 1.3.2煤质 ................................................................................................................ 9 1.3.3瓦斯 ................................................................................................................ 9 1.3.4煤尘爆炸性 .................................................................................................... 9 2 井田境界与储量 ...................................................................................................... 10 2.1井田境界 ............................................................................................................ 10 2.2开采范围 ............................................................................................................ 10 2.3矿井储量 ............................................................................................................ 10 2.3.1矿井工业储量 .............................................................................................. 10 2.3.2煤柱留设及煤炭损失量 .............................................................................. 11 2.3.3矿井可采储量 .............................................................................................. 11 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .......................................................... 12 3.1 矿井工作制度 ................................................................................................... 12 3.2 矿井设计生产能力 ........................................................................................... 12 3.3生产能力验算 .................................................................................................... 13 3.4矿井服务年限 .................................................................................................... 13 4 井田开拓 .................................................................................................................. 14 4.1井田开拓的基本问题 ........................................................................................ 14 4.1.1井田开拓应遵循的原则 .............................................................................. 14 4.1.2工业广场的位置及面积 .............................................................................. 14 4.1.3对井田开拓中若干问题分析 ...................................................................... 15 4.1.4开拓方案的提出 .......................................................................................... 16 4.1.5方案的经济比较 .......................................................................................... 18

I

目 录

4.2井筒断面及其布置 ............................................................................................ 20 4.2.1主井 .............................................................................................................. 20 4.2.2副井 .............................................................................................................. 20 4.2.3风井 .............................................................................................................. 20 4.3井底车场 ............................................................................................................ 23 4.3.1设计基本参数 .............................................................................................. 24 4.3.2确定井底车场形式及参数 .......................................................................... 24 4.3.3井底车场主要巷道 ...................................................................................... 25 4.3.4井底车场主要硐室位置 .............................................................................. 26 5 准备方式 .................................................................................................................. 30 5.1准备方式的选择 ................................................................................................ 30 5.1.1确定准备方式的原则 .................................................................................. 30 5.1.2准备方式的确定 .......................................................................................... 30 5.2盘区巷道布置和生产系统 ................................................................................ 30 5.2.1盘区上山的布置 .......................................................................................... 30 5.2.2盘区走向长度的确定 .................................................................................. 31 5.2.3确定区段斜长及区段数目 .......................................................................... 31 5.2.4盘区生产系统 .............................................................................................. 32 5.3盘区车场选型设计 ............................................................................................ 33 5.3.1盘区上部车场 .............................................................................................. 33 5.3.2盘区中部车场 .............................................................................................. 33 5.3.3盘区下部车场 .............................................................................................. 34 5.3.4盘区硐室 ...................................................................................................... 34 5.3.5 盘区巷道的断面和支护形式 ..................................................................... 35 5.3.6盘区巷道掘进 .............................................................................................. 35 6 采煤方法 .................................................................................................................. 38 6.1 采煤方法的选择 ............................................................................................... 38 6.2 采煤工艺设计 ................................................................................................... 38 6.2.1综采配套设备选型 ...................................................................................... 38 6.2.2作业方式 ...................................................................................................... 39 6.3回采巷道布置 .................................................................................................... 40 6.3.1综采工作面机械设备 .................................................................................. 40 7 井下运输 .................................................................................................................. 43 7.1 盘区运输设备选择 ........................................................................................... 43 7.1.1运输系统和运输方式的确定 ...................................................................... 43

II

目 录

7.1.2井下运输方式 .............................................................................................. 43 7.1.3盘区运输设备的选型 .................................................................................. 43 7.2大巷运输设备选择 ............................................................................................ 44 8 矿井提升 .................................................................................................................. 45 8.1矿井提升概述 .................................................................................................... 45 8.2提升设备的选型 ................................................................................................ 45 8.3 矿井排水 ........................................................................................................... 49 8.3.1概述 .............................................................................................................. 49 8.3.2排水设备选型计算 ...................................................................................... 50 9 矿井通风及安全技术 .............................................................................................. 54 9.1 矿井通风系统的选择 ....................................................................................... 54 9.1.1通风设计的基本依据 .................................................................................. 54 9.1.2矿井通风系统的要求 .................................................................................. 54 9.1.3选择矿井主扇的工作方法 .......................................................................... 55 9.1.4选择矿井通风系统 ...................................................................................... 55 9.2盘区及全矿所需风量 ........................................................................................ 55 9.2.1采煤工作面实际需风量 .............................................................................. 56 9.2.2掘进工作面所需风量 .................................................................................. 58 9.2.3峒室实际需风量 .......................................................................................... 59 9.2.4其它巷道所需风量 ...................................................................................... 59 9.2.5矿井总风量 .................................................................................................. 60 9.2.4风速验算 ...................................................................................................... 60 9.3全矿通风阻力计算 ............................................................................................ 60 9.3.1计算原则 ...................................................................................................... 61 9.3.2计算方法 ...................................................................................................... 61 9.3.3计算矿井的总风阻 ...................................................................................... 63 9.4扇风机选型 ........................................................................................................ 63 9.4.1选择主扇 ...................................................................................................... 63 9.4.2选择电动机 .................................................................................................. 65 9.5防止特殊灾害的安全措施 ................................................................................ 66 9.5.1瓦斯灾害防治 .............................................................................................. 66 9.5.2煤尘灾害预防 .............................................................................................. 67 9.5.3矿井防灭火 .................................................................................................. 68 9.5.4矿井防治水 .................................................................................................. 69 10 设计矿井基本技术经济指标 ................................................................................ 70

III

目 录

参考文献 ...................................................................................................................... 71 致谢 .............................................................................................................................. 72

IV

1 矿区概述及井田地质特征

1 矿区概述及井田地质特征

1.1矿区概述

1.1.1位置与交通

扎赉诺尔煤业有限责任公司(以下简称扎煤公司)铁北煤矿位于满洲里市扎赉诺尔含煤盆地西翼北部, 开采伊敏组和大磨拐河组的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ煤层群。行政区划隶属内蒙古自治区满洲里市扎赉诺尔区管辖。

地理坐标: 东经:117°44′01 ″-117°49′58″ 北纬:49°25′38 ″-49°28′45″ 矿区面积21.8111平方公里,其拐点坐标为: 点号 X Y 69、5483325.00 39557635.00 68、5480165.00 39560380.00 71、5477535.00 39556800.00 72、5478745.00 39555387.00 59、5477970.00 39554848.00 61、5478493.00 39554230.00 67、5480090.00 39553202.00 开采深度+544.5米至+100米标高

矿区西距满洲里市29公里,东距海拉尔区160公里,滨洲铁路及301国道横贯井田南侧,矿区专用铁路与滨洲铁路相连,至各旗(县)市均有公路相通,交通较为方便。见交通位置图1.1。

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伊库隆祖来山隘罗纳河北联合大学矿业工程学院 根河市斯河河额尔古纳市鄂伦春自治旗根蒙诺满洲里市扎赉诺尔煤田铁北矿海呼陈巴尔虎左旗拉伦大贝雁 河尔敏市河奎新巴尔虎右旗湖伦湖呼达赉呼伦贝尔市鄂温克族自治旗尔河牙克石市乌尔逊河伊敏河镇伊伦鲁克呵敏古河新巴尔虎左旗哈雅阿荣旗市扎兰屯市拉贝尔湖鲁哈河绰河阿尔山市尔齐齐哈尔市查干乌拉洮自儿河兴 河图1.1 矿井交通位置图 1.1.2自然地理概况 查干乌拉安老头山乌兰浩特市市林郭勒铁路霍盟界山峰该区位于大兴安岭西坡之内蒙古高原,井田四周地势较高,为低山所环,岩白城市治性以中生代火山岩为主,其岩石裸露于地表遭受风化剥蚀,而山势多为缓波状,河流公路地级市坡角在15~30°左右。井田内地形平坦,最高海拔标高为583m左右,一般为544m,盟相对高差不超过20~30m。 区赉湖和东北部的海拉尔河相连。达赉湖近年来水量稍减,水位标高在544.0 至县级市煤田内地表水系较复杂,井田内有木得那亚河及新开河(人工河)把南部的达国界线省界543.8m左右,最高为1963年沙子山大桥处的洪水位标高为545.39m。木得那亚河弯曲蜿蜒于井田全区,原与达赉湖相通,因矿区生产需要,70年代末新开河竣工开通后,老河道废弃,但旧河床仍有积水,并与地下发生水力联系。

1.1.3水源和电源

矿区电源引自灵泉电厂和矿区自备列车电站。灵泉电厂总装机容量为

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1 矿区概述及井田地质特征

62MW,其中6MW汽轮机发电机组两台;25MW汽轮机发电机组两台。列车电站为矿务局自备电站,装机容量为4MW。

矿区现有供水水源主要是达赉湖水源(一水源,日产水量80000m3)及海拉尔河西侧水源地(二水源,日产水量31000m3),经矿区净水厂处理后,供给矿区工业和生活用水。另有深井及露天矿疏干水源,做为矿区临时供水水源。

1.1.4邻井与小井

铁北井田位于扎赉诺尔煤田西翼北部,开采伊敏组和大磨拐河组的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ煤层群,其中Ⅱ2a和Ⅱ3b2、Ⅲ层群为主采煤层,井田的西北部与西山矿北斜井(该矿井由于1998年发洪水将其淹没, 已经破产报废)相邻;矿区南部与露天矿相邻。本井田内无小煤窑。

1.2地质特征

1.2.1地层

1) 区域地层自上而下分述如下包括第四系(Q)、白垩系(K)、侏罗系(J)、石炭二叠系等基岩组成。

2) 井田含煤地层

本井田含煤地层为白垩系下统扎赉诺尔群伊敏组和大磨拐河组,二组之间为整合接触关系,含煤地层总厚度为600~950m,属陆相沉积。

①伊敏组

伊敏组是扎赉诺尔煤田最主要的含煤地层,该地层在本区最为发育,分布于全区。按其地层层位、岩性组合及含煤性,可分为三段。该组地层以假整合覆盖于大磨拐河组之上。本组地层总厚约550m,含Ⅰ、Ⅱ煤层群。

上部含煤段:其岩性以浅灰、灰绿色粉砂岩及灰白—浅灰绿色的中、细粒砂岩为主,夹砂砾岩及泥岩薄层。局部地段砂砾岩较发育,含Ⅰ煤层群。厚度100~150m。与下伏砂泥岩段地层整合接触。

中部砂泥岩段:以浅灰、灰绿色的粉砂岩、泥岩及灰白色的砂岩为主,局部地段变粗为含砾砂岩或砂砾岩,厚约110~130m。与下伏含煤段为整合接触。

下部含煤段:其岩性以灰白色细粒砂岩,灰色粉砂岩为主,局部夹中粗粒砂岩、砂砾岩和灰色泥岩。含Ⅱ煤层群,其中主要可采层2层。厚度100~280m。

②大磨拐河组

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本组地层最大厚度为690m左右,平均为380m~400m,岩性主要由泥岩、粉砂岩、细砂岩等组成,含Ⅲ、Ⅳ煤层群,主要可采煤层有Ⅲ1、Ⅳ1、Ⅳ3。

泥岩段:为Ⅲ1煤层顶板,全区普遍发育,由黑灰色巨厚泥岩夹薄层粉、细砂岩所组成,厚度106~187m,为本区标志层,具有良好的隔水性。沉积岩相主要是湖泊相和沼泽相。含动物化石:叶尼塞费尔干蚌亲近种、近中费尔干蚌亲近种。

Ⅲ层群地层:地层厚度89~208m,主要由浅灰、灰色粉砂岩、细砂岩、黑灰色泥岩组成,夹粗砂岩透镜体。碎屑物主要为石英,含少量炭屑,具缓波状水平层理,楔状斜层理等。砂岩泥质胶结,胶结松散;泥岩性质与前述泥岩相似,部分泥岩呈透镜体状分布。含Ⅲ1、Ⅲ2-1、Ⅲ2-2、Ⅲ3-1、Ⅲ3-2等5个煤层,其中Ⅲ1煤层全区发育,为主采煤层。

Ⅳ层群地层:地层厚度108~162m,岩性以灰色粉砂岩、灰白色细砂岩、中砂岩、粗砂岩为主。上部以粉细砂岩为主,夹薄层泥岩、砂质泥岩及煤层,碎屑以石英为主,具波状、水平、斜层理等,泥质胶结,胶结中等;下部以中砂岩、粗砂岩为主,夹细砾岩透镜体,碎屑以石英为主,砾石多为火成岩块,磨圆及分选中等,具斜层理、楔状斜层理,泥质及硅质胶结,胶结较紧密。含Ⅳ1、Ⅳ1-2、Ⅳ3、Ⅳ4-1、Ⅳ4-2、Ⅳ4-3、Ⅳ5等7个煤层,其中Ⅳ1、Ⅳ3煤层为主采煤层。含植物化石有:线银杏、似托夷蕨、脉羊齿。

由于沉积相属陆相,除大厚泥岩外,其它岩层厚度变化大,局部呈透镜状,一些小薄层更无规律可寻,但已反映了当时的古地理条件和沉积环境,从倾向由浅部向深部地层厚度逐渐递增,底部岩性较上部粗,沿走向由南向北岩性也有变粗的趋势,厚度也变大。下伏地层为晚侏罗系兴安岭群。 1.2.2地质构造

井田位于向斜盆地西翼北部,地质构造简单,基本为一单斜构造,伴有一些以走向断层和斜交断层为主的正断层,褶曲不发育,无火成岩侵入。地层倾角由盆地边缘至深部由陡变缓,由于地层倾角的不协调性,使得深部向斜轴部附近的Ⅰ层群在向斜倾伏端收敛的要快,所以Ⅰ层群急剧向东偏斜,走向呈NE78°-SE75°,倾向SE-SW,倾向1.5°--5°,而Ⅱ层群走向则呈NE41°--70°,倾向SE,倾角一般5°--7°,最大达9°,使得Ⅰ层群和Ⅱ层群在走向上呈由南向北的喇叭状。区内断层总共有六条,落差最大不超过60m,现分述如下:

1)F8断层

此断层从邻区灵泉露天采空区延伸至本区,位于井田17-15线的浅部,走向

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1 矿区概述及井田地质特征

NE70°--81°,倾向SE,倾角60°,走向长1300m,该断层17线由71-6和79-19号孔控制,孔距120m,且使79-19孔Ⅱ3--Ⅲ1煤层间距变小;16线由79-16和79-22孔控制,孔距299m。控制可靠。

2)F64断层

该断层走向NE38°,倾向NW,倾角58°,落差7~9m,走向长500m。仅17线75-浅5和71-3号孔控制,孔距275m。控制程度较差。

3)F47断层

位于14-13线中部,走向NE53°,倾向SE,倾角58°--60°,落差0-36m,走向长950m。该断层14线由80-30和80-31孔控制,孔距300m;13线75-19和79-26孔控制,孔距288m,且79-26孔Ⅱ3--Ⅲ1煤层间距变小。控制可靠。

4)F48断层

位于15-9线间,走向NE40°-51°,倾向SE,倾角55°-60°,落差0-55m,走向长2000m,该断层由14线75-48和71-11孔控制,孔距158m;13线75-30和79-10孔控制,孔距134m,且为79-10孔所实见,Ⅱ3煤层断失;12线80-43孔Ⅱ2--Ⅱ3煤层间距变小;11线79-21,75-31和79-6孔控制,孔距分别为78m,58m,并且75-31孔Ⅱ3煤层断失,79-6孔Ⅱ3--Ⅲ1煤层间距变小;10线浅部由80-40和75-27孔控制,孔距175m,深部80-41孔Ⅳ1煤层缺失。控制可靠。

5)F21断层

位于13-17线间,走向NE43-47°,倾角SE,倾角55-60°,落差0-60m,走向长在区内延伸2800m。该断层11线由80-29和75-26孔控制,孔距158m;10线80-41孔实见,Ⅱ3煤层缺失;9线89-35和79-39孔控制,孔距300m;8线79-33孔Ⅱ2--Ⅱ3煤层间距变小。控制可靠。

6)F22断层

位于13-7线间,走向NE36-47,倾角NW,倾角60°,落差0-42m,走向长区内延伸部分2700m,该断层11线由75-26和79-7孔控制,孔距289m;10线79-2和79-3孔控制,孔距214m;8线8-33和79-34孔控制,孔距334m。控制较可靠。 1.2.3水 文 地 质

(1)水文地质情况 1)区域水文地质概况

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扎赉诺尔煤田是一个完整的自流盆地,上部为第四系地层所覆盖,水文地质区域上分两个区,一是扎赉诺尔群煤系地层裂隙孔隙水文地质区;二是老基盘裂隙水文地质区。本井田位于扎赉诺尔群裂隙水文地质区内,西部与低山丘陵老基盘裂隙水文地质区相邻,南有达赉湖,东北有海拉尔河和新开河。区内周围水系对矿井产生影响不大。

2)井田水文地质条件

本区为全复盖区,煤系地层之上复盖有厚10-24m的第四纪砂层。砂层饱水时具有流砂性质,且潜水位较高,一般距地表2.5-3.0米左右,为矿井开发增加了一定困难。与第四纪砂层呈不整合接触的煤系地层,其浅部因受风化影响而较破碎,由此组成煤系浅部风化带。故第四纪潜水与煤系地层地下水力的联系密切。

对本井田威胁最大的是海拉尔河、新开河和蛇曲穿过井田西部的木得那亚河残留水体。当夏季水位上涨时,海拉尔河河水漫延,新开河和木得那亚河的残留水体则有较大的水压,向第四纪层渗透,补给地下水,这就使本区水文地质情况变得比较复杂。

3)含水层特征 ①冲积孔隙含水层

第四纪冲积孔隙含水层广布全区,由粉砂、细砂、粘土、砂砾、砾石组成。厚度10-24m。最大厚度29.92m。

②孔隙裂隙含水层

扎赉诺尔群上部伊敏组和下部大磨拐河组的含水层都已探明,都是以煤层孔隙裂隙含水为主,含水性呈现垂直分带的特点,现描述如下:

a.煤层为主要含水层,上下都由弱含水层所围闭,含水量以风化裂隙带水为最大。

b.矿井涌水量以静储量的消耗为主,水量随采掘深度的增加而逐渐减小。 c.断层带的含水特征

从邻区断层带的抽水试验资料证明,含水层中的断层带含水性增大,如62-215号孔F6断层抽水结果,导水系数为13951.058m2/d,单位涌水量为2.6-3.3L/s.m,比63-159孔Ⅱ2-Ⅱ3煤层含水层抽水结果的导水系数619.766m2/d、单位涌水量2.0-4.45L/s.m要大。而弱含水层中的断层则起隔水作用。另外在实际矿井开采过程中,遇到断层也有类似情况,如灵泉十一井,在五盘区遇到F7时没水,在五采中间上山遇F10时也没水,而在六采运输道遇到F33时,水量却

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1 矿区概述及井田地质特征

有增大现象。

(2)隔水层特征 1)Ⅰ~Ⅱ隔水层

该层分布于Ⅰ3煤层底板砂岩底界和Ⅱ2煤层顶板砂岩顶界之间,厚度97-163m。由砂质泥岩和砂岩的互层组成,当岩层未破坏时,起着隔水作用,一旦被破坏,将有水砂潜入。水质类型为重碳酸-钾钠型水。它隔绝了Ⅰ煤层群和Ⅱ煤层群的水力联系。

2)Ⅱ-Ⅲ层群间隔水层

即大厚泥岩层。厚110-210m,平均165m,全区普遍稳定发育,由浅入深厚度增加。其岩性特征是:遇水膨胀,隔水性能好。它隔断了Ⅱ-Ⅲ煤层群间的水力联系。

3)Ⅲ1-Ⅳ1隔水层

由泥岩、粉砂质泥岩组成。厚度一般为40-155m,平均91m,该层由浅入深厚度增大,间夹Ⅲ2、Ⅲ3两层透镜体含水层,厚度均不大。

4)Ⅳ层群下至基底砾岩隔水层

由砂质泥岩,泥岩组成,厚度不均。发育较差,浅部不存在,向深部有增厚的趋势。

(3)矿井涌水量的计算

铁北矿通过丰富的经验和积累的矿井涌水量资料,发现井田煤层的涌水量和开采面积有着下列关系。

年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 表1-1 涌水量与开采面积计算表 Q涌水量(m3/h) 350 380 400 450 500 600 F开采面积(㎡) 1969000 2230600 2372400 2601900 2795700 3053250 开采面积起主要作用的矿井涌水量计算方法:

Q?F?QF (1-1)

式中: Q—矿井未来的涌水量(m3/h);

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; F—设计开拓面积(m2)

; QF—已知单位面积水量(m3/m2h)

QF?Qcg/Fcg (1-2)

式中: Qcg—平均水量(m3/h);

Fcg—平均面积(m2) Fcg?(3F1F2F3?3F4F5F6)/2

?(31969000?2230600?2372400?32601900?2795700?3053250)/2

?2497539.586 (1-3) Qcg?(3Q1Q2Q3?3Q4Q5Q6)/2

?(3350?380?400?3450?500?600)/2

?444.547 (1-4)

由(1-1)、(1-2)、(1-3)和(1-4)得:

QF?QcgFcg?444.547?0.000178

2497539.586 一个区段的面积S<2601900m2,本矿为一个开采工作面,考虑到其它开拓、准备巷道的涌水量,平均涌水量取以往的平均涌水量450m3/h,最大涌水最取600m3/h。

1.3煤层特征

1.3.1可采煤层

本井田含煤地层为白垩系下统扎赉诺尔群,可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个层群,其中Ⅱ、Ⅲ为主采煤层群,Ⅰ、Ⅳ煤层群次之。全区共有厚薄煤层23层、可采煤层为13层;其中全区可采煤层为6层(Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅱ2a、Ⅱ3b2、Ⅲ1),主要可采煤层3层(Ⅱ2a、Ⅱ3b2、Ⅲ1),其中Ⅱ层群为本区的主要开采对象;局部可采为7层(Ⅱ2b、Ⅱ2c、Ⅱ3a、Ⅱ3b1、Ⅱ3c、Ⅳ1、Ⅳ3)。本井田以中厚煤层为主,薄煤层次之,大部分煤层结构简单,只有Ⅱ2a属较复杂的煤层。可采煤层总厚度10.67~64.48m,平均总煤厚32.09m,含煤系数8.6%。

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1 矿区概述及井田地质特征

Ⅱ2a煤层为主采层之一,位于Ⅱ1之下,间距为21.12m。煤层最大厚度16.00m,最小0.35m,平均5.93m,地质结构简单,全区可采,顶板为细砂岩或粉砂岩,底板为粉砂岩。属较稳定煤层,也是本次进行设计的煤层。

1.3.2煤质

煤的物理性质:

煤呈褐黑色,煤岩类型为暗淡型,含丝炭较多,暗淡光泽,断口平滑或呈参差状,贝壳状,层状或块状构造,硬度2.5。各煤层的视密度Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3采用1.2a;Ⅱ2c采用1.25;Ⅱ3a、Ⅱ3b1、Ⅱ3C、、Ⅱ3b1采用1.20;Ⅲ层群采用1.20;Ⅳ层群采用1.20。

1.3.3瓦斯

根据几十年来生产矿井的实测资料,本井瓦斯含量均较低,为低瓦斯矿井。铁北矿瓦斯涌出量见下表

井 别 铁北矿 项 目 表1-2 铁北矿历年瓦斯涌出量 2003 2004 0.727 0.695 0.583 0.669 2005 0.853 0.669 2006 0.516 0.637 CH4涌出量m3/t CO2涌出量m3/t 鉴定结果显示,矿井瓦斯与二氧化碳绝对涌出量略有增加,而相对涌出量有所下降。作为本次设计,瓦斯相对涌出量取上述表中的平均值,为0.667m3/t。

1.3.4煤尘爆炸性

本井田内Ⅱ2a煤层爆炸指数较高,但却从未发生过煤尘爆炸事故。分析原因,煤层本身为褐煤,块状、煤尘少、无尘云,煤层水份高,井下湿度大,排风干燥,无电源导致。无论如何,今后开采时还应注意防止煤尘爆炸。

煤的自燃发火期为5-6个月。

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河北联合大学矿业工程学院 2 井田境界与储量

2.1井田境界

铁北煤矿的井田境界为西以各煤层露头,北以第七勘探线铅垂投影为界;南以滨洲铁路中心往南400米沿露天矿22°边坡角与Ⅱ3煤层底板相交点为67号点,露天矿22°边坡线与Ⅱ3煤层+300等高线交点为61号点,从61号点沿21勘探线往下至77-15号孔为59号拐点,从59号拐点往北到国铁中心线为72号拐点,再沿国铁向下至71号拐点;深部以Ⅱ3煤层+100米等高线为界;西以Ⅱ3煤层露头为界。

具体的井田范围主要由以下拐点圈定: 根据铁北煤矿资料,全矿范围由以下坐标围定: (1)X=3812170 Y=38433780 (2)X=3811600 Y=38434400 (3)X=3812900 Y=38436280 (4)X=3812950 Y=38436600 (5)X=3811920 Y=38437170 (6)X=3812900 Y=38437000 (6)X=3812900 Y=38433780

2.2开采范围

本井田走向长5.5km,倾斜长4.5km,面积为21.6km2。在水平方向,开采范围为除留设20m宽度之后的井田面积之内;在垂直方向,开采深度为+544.5m至+100m标高。

2.3矿井储量

2.3.1矿井工业储量

通过对全矿井煤层进行储量估算,共获得煤炭资源储量39894.63万吨。其中A级储量6971.74万吨,占总储量的11.64%;B级储量12631.09万吨;A级+B级19602.83万吨,占总储量的49%;C级储量7803.98万吨;D级储量12478.82万吨。工业储量A+B+C+0.7D级为28235.33万吨,其中A+B级为428.48Mt,占工业储量的69.43%。

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2 井田境界与储量 2.3.2煤柱留设及煤炭损失量

1)铁北煤矿由于河流改道,要保证新开河中的水不致因开采塌陷,需留设一定距离的煤柱,煤炭损失量为480.61万吨。

2)铁路保护煤柱,煤炭损失量为2560万吨。 3)公路保护煤柱,煤炭损失量为833.10万吨。 4)井筒及工业广场保护煤柱,煤炭损失量为243.55。

5) 井田边界留设20m宽度的保护煤柱,煤炭损失量为517万吨 综上所述,因煤柱留设而损失的煤炭量为4634.26万吨。

2.3.3矿井可采储量

矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量,可按下式计算:

Zk=(Zg?P)C (2-1)

式中:Zk——矿井可采储量,Mt;

P——保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断

层等留设的永久保护煤柱损失量,Mt;

C——采区采出率,厚煤层不小于0.75;中厚煤层不小于0.8;薄煤

层不小于0.85。

矿井可采煤层厚煤层较少,但由于煤层厚度变化较大,开采过程中煤炭损失量相对较大,C取0.75,故矿井设计可采储量:

Zk=(282.3533?46.3426)×0.75=176.858 Mt

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3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限

3.1 矿井工作制度

根据《煤炭工业矿井设计规范》相关规定,矿井设计年工作日330d,工作制度采用“三八制”,每天三班作业,两班生产,一班准备,每班工作8h。

矿井每昼夜净提升时间为16h。

3.2 矿井设计生产能力

矿井生产能力是煤矿生产建设的重要指标,与井田划分紧密联系并要能够相互适应。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家所需的煤种等因素确定。本矿井的生产能力确定条件如下:

1)储量条件。本井田面积较大,煤层较多,储量较为丰富,为较长的矿井服务年限和较大的生产能力提供了最基础的条件,宜建大型矿井。

2)地质条件。本井田地势平坦,地层结构简单,煤层倾角较小,适宜于大型矿井的开采,但煤层厚度变化较大,薄煤层及中厚煤层较多,厚煤层较少,适宜建大型矿井,不宜建特大型矿井。

3)提升运输条件。本井田煤层深度相对较浅,主井可以建为斜井用胶带运输;风井和副井井筒都较浅,人员提升、进回风都相对较为容易,适宜建大型矿井。

4)安全生产条件。本井田煤层瓦斯含量较少,生产时瓦斯涌出量小,不需要太大的风量,为大型矿井通风提供了良好的条件;地层含水较多,开采涌水量较大,为减少矿井排水的年限,可适当加大开采强度,缩短开采年限。从安全生产条件角度讲,宜建大型矿井。

5)煤矿井型发展趋势。随着科学的发展,技术的进步,在地质条件允许的条件下,应该尽可能地选择较大的井型,较多的实行机械化生产,以改善工作面的工作条件,同时,较大的井型还可以降低生产的成本。

综上所述,本井田宜建生产能力不太大的大型矿井,考虑到各方面的条件,本设计选择年产150万吨的大型矿井。

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3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限

3.3生产能力验算

本煤层厚度为0.35m~16m,平均厚度为5.93m,按6m进行计算。采用一次采全高的开采方法, 双滚筒采煤机截深0.8m,“三八制”工作制度,两班生产,一班准备,则每天推进进尺为:

L?0.8?2?2.m?3.2m

1年工作日为330天,则年进尺为:

L?L?330?3.2?330m?1056m

1工作面长度取为180m,年实际生产能力为:

A?1056?6?200?1.5t?1.7Mt

3.4矿井服务年限

矿井服务年限按下式计算:

T?Zk/AK (3-1)

式中:T——矿井设计服务年限,a; Zk——矿井设计可采储量,Mt; A——矿井设计生产能力,Mt/a; K——储量备用系数,K=1.4。

T?Zk/AK=176.86/(1.5×1.4)=84.2a;

经计算确定,本矿井的矿井设计生产能力为1.5Mt/a,全矿井的服务年限为84.2a。

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4 井田开拓

4.1井田开拓的基本问题

井田开拓是指在井田范围内,为了采煤,从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体,建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及相互关系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式需要对该井田的地形、地质、水文、煤层赋存情况,结合井型大小、设备供应、施工技术等条件,综合分析,全面比较,确定合理的方案。

4.1.1井田开拓应遵循的原则

在解决井田开拓问题时,应遵循以下原则:

1)贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件。开使生产系统完善、有效、可靠,在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量;尤其是初期建设工程量,节约基建投资,加快矿井建设。

2)合理集中开拓布署,简化生产系统,避免生产分散,为集中生不创造条件。

3)合理开发国家资源,减少煤炭损失。

4)必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统,创造良好的生产条件,减少巷道维护量,使主要巷道经常保持良好状态。

5)要适应当前国家的技术水平和设备供应情况,并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、自动化创造条件。

6)根据用户需要,应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采,以及其它有益矿物的综合开采。

4.1.2工业广场的位置及面积

1)工业广场的位置

一般情况下,为运输通风方便,工业广场及井筒应该布置在井田储量中央。铁北煤矿井田走向长度为5.5.km,倾斜长4.5km,将工业广场布置在走向的中央位置。倾斜方向,煤层越来越深,工业广场的压煤越来越多,但过于布置在井田边界将会增加煤的运输费用。因此将工业广场布置在走向中央、倾斜三分之一处,

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4 井田开拓 这样就可以减少压煤又可以减少运输费用,降低生产成本。

2)工业广场的面积

根据工业场地占地指标表4-1,本设计煤矿为大型矿井,取1公顷/10万t,相当于10000m2/10万t,则工业场地的面积为:

S?10000?15m2?1.5?105m2

工业广场计划设计为300m×500m的长方形。

井型 面积比例 小型井 表4-1 工业广场占地指标 中型井 1.3~1.8公顷/10万t 大型井 0.8~1.1公顷/10万t 2.0~2.5公顷/10万t 4.1.3对井田开拓中若干问题分析

1) 井田内划分及开采水平数目及位置

本井田的走向长度为5.5.km,倾斜长4.5km。虽然面积较大,但煤层倾角较小,为减少投资,少一些建井工程量,将井田直接划分为盘区,进行上下山盘区开采,盘区斜长2000m左右,根据实际情况,可以有所调整。由于本井田煤层平均倾角为6o,本瓦斯含量低,涌水较大,适合采用下山开采。本设计为单水平盘区划分,采用上、下山开采,为解决涌水问题,可以在下山开采时,一次将下山掘到底,修建盘区水仓,安设水泵,通过盘区风井,最终排到地面上。

2) 井硐形式、数目及其配置 ①井硐形式的选择

铁北煤矿煤层倾角不大,属缓斜煤层,煤层倾斜长度比长,为方便煤炭运输,减少主井的运输成本,沿17o倾角开掘主斜井,用胶带输送机运煤炭;为方便通风、人员提升、辅助运输,开掘副立井;作为回风井,要求井筒短,风阻小,有利于减少通风成本及保证矿井的正常生产,需开掘通风立井。

②井筒数目

主斜井提煤,副立井辅助运输兼井风。由于井田走向长度较长,倾斜长度也较长,为减少风阻,便于通风,保障正常的生产,每个盘区都将开掘各自独立的回风立井。即整个井田有四个回风井。

③井筒位置的选择

为了使井田两翼可采储量基本平衡,走向运输大巷的运输费用最低,同时在生产中保持两翼均衡生产和盘区的正常接续,将主斜井选在井田走向方向的储量

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中央。前期两个风井和副井组成两翼对角式通风系统,上山盘区的风井布置在两翼盘区上山的顶部,下山盘区的风井布置在两翼盘区下山的最底部。

3)运输大巷的布置

运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输以及通风、排水和管线敷设,服务年限很长。由于本矿井的主要运输大巷服务年限长,为减少维护费用,将运输大巷布置在煤层底板的岩石中,距煤层的距离为30m。

本设计中,煤层为厚煤层,为方便开采,减少区段巷道的维护时间,应开掘区段集中平巷。开采前期的风经过区段集中回风平巷,再经过运输上山及回风石门,直接从风井排出,前期不布置总回风巷。开采后期,通过采煤工作面的污风从区段集中回风平巷进轨道上山,然后从风井排出。总的来说,本矿井不需要布置总回风巷。

4.1.4开拓方案的提出

方案I:主立井、副立井二水平开拓。主井井口及工业场地位于井田储量中央位置,工业场地地形平坦。地面标高为+545.5m,第一水平标高为+360m,第二水平标高为+220m。由地面开掘主副井,到达第一水平后,建井底车场为第一阶段生产服务。第一阶段开采完之后,将主副井向下延深,直到到达第二水。第二水平为第二、三阶段服务。水平大巷布置在距离煤层底板25m的岩层之中。开拓方式示意图见图4.1。

方案Ⅱ:单水平综合开拓。主斜井井口及工业场地位于井田走向的中央位置,工业场地地形平坦。面标高为+545.5m,水平标高为+360m,第二水平标高为+220m。主斜井沿17o的倾斜方向进行开拓。副立井位近井田地理中央位置,由地面向下开掘,到达生产水平时,井筒深度为250m。水平大巷布置在距离煤层底板25m的岩层之中。开拓方式示意图见图4.2。

方案III:主斜井、副立井两水平综合开拓。主斜井井口及工业场地位于井田上部的中央位置,工业场地地形平坦。地面标高为+545.5m,水平标高为+360m,第二水平标高为+220m。主斜井沿17o的倾斜方向进行开拓。副井由地面开掘,到达第一水平后,建井底车场为第一阶段生产服务。第一阶段开采完之后,将主副井向下延深,直到到达第二水,进行上、下山开采。第二水平为第二、三阶段服务。水平大巷布置在距离煤层底板25m的岩层之中。开拓方式示意图见图4.3。

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4 井田开拓

图4.1 方案I开拓方式示意图

图4.2 方案II开拓方式示意图

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图4.3 方案III 开拓方式示意图

4.1.5方案的经济比较

表4-2 立井两水平开拓基建及生产费用 ①主井开凿 表土段 基岩段 表土段 基岩段 岩巷 岩巷 岩巷 系数 1.2 1.2 涌水量(m3/h) 450 系数 1.2 1.2 数量(10m) 基价(元) 费用(万元) 费用(万元) 4.00 28.00 4.00 28.00 100.00 60.00 60.00 178805 66796 251326 97552 41874 43355 43355 2308.8 6926.4 13245.12 1872 3196.8 27549.12 29120.3468 71.522 187.0288 100.5304 273.1456 418.74 260.13 260.13 1571.2268 939 258.5508 基建费用(万元)②副井开凿 ③井底车场 一水平石门 二水平石门 ④小计 ⑤立井提升 第一水平 第二水平 373.676 合计 煤量(万吨) 提升(km) 基价(元) 6500.00 11100.00 时间(h) 8760.00 0.185 0.325 服务年限(年) 84 1.6 1.6 基价(元) 0.4 生产费用(万元)⑥排水 ⑦石门运输 第一水平 第二水平 ⑧小计 煤量(万吨) 运距(km) 基价(元) 6500.00 11100.00 0.6 0.6 0.4 0.4

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4 井田开拓 表4-3 单水平综合开拓基建及生产费用 ①主井开凿 表土段 基岩段 表土段 基岩段 岩巷 系数 1.2 涌水量(m3/h) 450 表土段 基岩段 表土段 基岩段 岩巷 岩巷 岩巷 系数 1.2 1.2 涌水量(m3/h) 450 系数 1.2 1.2 数量(10m) 基价(元) 费用(万元) 费用(万元) 16.00 69.40 4.00 21.00 50.00 43974 34970 251326 97552 41874 70.3584 242.6918 100.5304 204.8592 209.37 313.0502 基建费用(万元) ②副井开凿 ③井底车场 ④小计 ⑤斜井提升 305.3896 209.37 827.8098 7403.616 13245.12 20648.736 21476.5458 合计 合计 煤量(万吨) 提升(km) 基价(元) 17600.00 时间(h) 8760.00 0.855 服务年限(年) 84 0.41 基价(元) 0.4 生产费用(万元)第一水平 ⑥排水 ⑧小计 ①主井开凿 表4-4 两水平综合开拓基建及生产费用 数量(10m) 基价(元) 费用(万元) 费用(万元) 16.00 93.40 4.00 28.00 100.00 60.00 60.00 43974 34970 251326 97552 41874 43355 43355 70.3584 326.6198 100.5304 273.1456 418.74 260.13 260.13 1709.6542 1966.77 5974.5528 13245.12 1872 3196.8 26255.2428 27964.897 939 396.9782 基建费用(万元)②副井开凿 ③井底车场 一水平石门 二水平石门 ④小计 ⑤斜井提升 第一水平 373.676 煤量(万吨) 提升(km) 基价(元) 6500.00 11100.00 时间(h) 8760.00 6500.00 11100.00 0.615 1.094 服务年限(年) 84 0.6 0.6 0.41 0.41 基价(元) 0.4 0.4 0.4 生产费用(万元)第二水平 ⑥排水 ⑦石门运输 第一水平 第二水平 ⑧小计 煤量(万吨) 运距(km) 基价(元) 19

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从以上的开拓方式示意图对方案I与方案III进行比较,这两个方案的在技术上均是可行性方案。方案I与方案III在开掘工程量方面,斜井工程量稍大一些,但在施工方面,斜井要较立井掘进速度快。本井田为单斜煤层,采用方案I时工业广场在井田中央,压煤较多,方案III,工业广场可以布置在煤层较浅的位置,压煤较少,可以提高煤的可采储量,有利于节约资源。另外在主斜井中,胶带输送机可以实现连续运输,将运输系统简化,便于生产及管理。所以在方案I与方案III中选择方案III。

方案III与方案II均为主斜井担任主要运输,但煤层倾角较小,方案III为两水平综合开拓,会增加较多的石门工程量,别外两水平开拓,要比单水平开拓多一个井底车场及主要运输大巷,使得岩石工程量大增加提高成本,也不利于水平接替;另外,方案II还少了一次设备的铺设环节 ,生产、管理都比较集中。所以在方案III与方案II中选择方案II。

4.2井筒断面及其布置

确定了开拓方式后,还应对主要井筒(包括主、副、风井)的横断面布置形式、井筒装备、井筒断面尺寸、井筒支护材料等特征进行说明。

4.2.1主井

主井主要用于提升原煤,采用钢绳芯带式输送机,胶带宽度B=1200㎜,主井内设检修道,使用浇灌混凝土整体固定道床,混凝土厚度D=200㎜,井筒采用混凝土浇灌支护,井壁厚度为415㎜。人行道设于井筒中间,宽度为C=750㎜。设计井筒宽为B=4500㎜。主井井筒断面图及主要参数见图4.4、表4-5。

4.2.2副井

副井主要负担矿井的运料、排矸、运送人员、进风等;井筒长度为250m;井筒直径7.2m,采用混凝土整体浇注,里面装备1对1t矿车双层四车窄罐笼和一个1t矿车双层四车宽罐笼带平衡锤,采用地面上的绞车提升。副井井筒断面图及主要参数见图4.5、表4-6。

4.2.3风井

风井主要用于回风,兼行人。本矿井采用盘区通风系统,每个盘区都有各 自的独立回风立井。井筒主要参数及断面图见井筒图4.6、表4-7。

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4 井田开拓

图4.4 主井井筒断面及布置图

表4-5 主井井筒断面尺寸 断面/m2 净 13.8 掘 18 基础 0.15 掘进尺寸/mm 宽 5330 高 4640 支护厚度/mm 415

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图4.5 副井井筒断面及设备布置

表4-6 副井井筒断面布置 井型 井筒直径 井深 净断面积 基岩段毛断面积 表土段毛断面积

1.5Mt/a 7.2m 550m 40.71 m2 66.47 m2 78.54m2

井筒支护 混凝土井壁厚500~600mm 表土段井壁厚1000~1400mm 提升容器 一对1t矿车双层四车窄罐笼 一个1t矿车双层四车宽罐笼带平衡锤

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4 井田开拓

图4.6 风井井筒断面及布置图

表4-7 风井井筒断面特征图 1.5Mt/a 净断面积 6.0 255m或550m

基岩段毛断面积 表土段毛断面积 井型 井筒直径 井深 28.27m2 40.72 m2 50.26 m2 4.3井底车场

井底车场是连接矿井主要提升井和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称。它联系着井筒提升和井下运输两大生产环节,担负提煤、提矸石、下物料、通风、排水、供电和升降人员等各项工作任务。它是井下运输的总枢纽。

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4.3.1设计基本参数

主井采用胶带输送机运煤,副立井采用绞车作为辅助提升。根据国内一些矿对井下主要运输大巷运输方式的的经验及分析得出,矿井井下运距在3km以内时,采用胶带运输比较优越,运距大于3km时矿车运输比较优越。本井田走向长度为5.5km,主井始终在井田走向的中央,任何一翼的盘区上山巷道距离主井的距离都小于1.5km,所以主要运输大巷采用胶带运煤。辅助运输及矸石采用1t固定式矿车,矸石量占矿井产量的10%,矸石由副井提升。掘进煤量占矿井产量的10%,掘进出煤由掘进巷道的可伸缩胶带运输机运到相应盘区的区段溜煤眼,然后和采面采出的煤一起由胶带运输,最终运至地面。

4.3.2确定井底车场形式及参数

1)主井井底车场

铁北煤矿属于大型矿井,主井为斜井,并在水平运输大巷的下面的岩层中,煤炭的运输用胶带输送机完成,不存在车辆的转弯及倒车,只在水平运输大巷与主斜井之间用煤仓连接即可。由于煤层含水较大,在主斜井的煤仓附近布置一个小型的水泵硐室,主要用于主斜井下部堆积的积水。

2)副井井底车场 ①、井底车场调车方式

甩车调车方式简单,可提高车场通过能力,因此选用甩车调车方式。 ②、井底车场各线路长度确定

副井空重车线长度应符合《设计规范》规定:副井进、出车线长度,应能够容纳1~1.5列车。材料车线应能够容纳10个以上材料车到一列车。由下列公式计算:

L=m·n·L1+L3+L2 (4-1)

式中:L—车线有效长度,m;

m—列车数,列; n—每列矿车数,辆; L1—每辆矿车长,m; L2—电机车长,m;

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4 井田开拓 L3—电机车制动距离,一般为12~15m; 副井空重车线长度:

L?2?1.5?15?2.0?12?2.7?104.7m

取L=105m ③、轨道道岔

本设计采用用轨型为24kg/m,轨距为900mm,选用4号、5号道岔。 ④、副井井底车场形式

由于本井田为单水平开拓,副井井筒距离水平大巷较近,采用立井卧式环形井底车场。井底车场如图4.7所示:

1-主斜井;2-副立井;3-主井煤仓;4-主要运输大巷;5-工具室;6-水泵房; 7-中央变电所; 8-外水仓;9-内水仓;10主井行人进风斜巷;11-材料车线

图4.7 井底车场及相应硐室布置

4.3.3井底车场主要巷道

巷道断面设计主要包括:巷道断面形状的选择、巷道支护方式及巷道断面尺寸确定等内容。

1)巷道断面形状选择

井底车场巷道服务年限长,要求将井底车场巷道布置在稳定的岩层中,因此,一般井底车场巷道采用拱形断面。

2)巷道支护方式

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井底车场巷道及运输大巷服务年限较长,一般多采用锚杆喷射混凝土支护,本设计中采用树脂锚杆和混凝土联合的锚喷支护。喷射混凝土厚度为顶部锚杆长度2600mm,两邦锚杆长度2200mm;大巷中铺设混凝土底板,厚度为100mm;喷射混凝土厚度为110mm。大巷中除铺设道碴外的剩余宽度铺设混凝土底板,厚度为100mm;

3)巷道断面尺寸的确定

巷道断面的尺寸要符合《煤矿安全规程》规定:巷道净断面,必须满足行人、运输、通风、设备安装、检修和施工的需要。本设计中,运输大巷一侧装备B=1200mm胶带输送机作为主要运输,另一侧铺设900mm轨距的轨道,用电机车牵引固定式矿车作为铺助运输。在轨枕和巷道壁间留有500mm的间距,开挖宽为300mm,深为400mm的水沟。在轨道和输送机之间的距离作为行人及检修作业距离。净宽5110mm,净高4350mm;具体参数及尺寸见图4.8。

4.3.4井底车场主要硐室位置

1)主井系统硐室 ①井底煤仓:

主井为斜井,井下煤仓上接水平运输大巷,下接主斜井胶带输送机。 ②主井井底小水泵房:

为了清理撤煤和防止转载设备被水淹没,必须及时排除井底积水。通常在清底设备之下或其附近,于井筒一侧开一小泵房,安设两台水泵,一台工作,一台

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4 井田开拓

图4.8 运输大巷断面参数

表4-8 运输大巷断面尺寸 断面/m2 净 19.5 掘 21.8 宽 5330 掘进尺寸 高 4865 支护厚度/mm 110 备用。井底积水排入井底水平大巷的的水沟中,再流入副井水仓。 2)副井系统硐室 ①中央变电所:

中央变电所硐室是全矿井下电力总配电站,为了节约输入,输出电缆线,配电均衡,安装维护方便和便于提供新鲜风流等目的,宜将变电所置于副井与井底车场连接的附近。

变电所必须采用不燃性材料支护,如选用混凝土或料石砌碹,条件许可也可采用不燃性锚喷支护。

硐室必须设置易关闭的既防水又防火的密闭门,门内可设向外开的铁珊门,

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但不能妨碍门的关闭。从硐室出口防火门起5米内的巷道应砌碹或用其它不然性材料支护。

变电所的地平,应比副井重车线侧的硐室通道与车场巷连接点处的标高高出0.5米。

硐室不应有滴水现象,电缆沟应设一定坡度,以便将积水随时排除室外。 中央变电所应根据规定,设置灭火器材,如配备灭火设备和充足的沙箱,为此在硐室设计尺寸时,应留出相应的位置。

②中央水泵房:

水泵房硐室是井下主要硐室之一,能否正常安全运行关系重大,故水泵房硐室位置的选择应考虑以下因素:

管线敷设最短,不仅节约管线电缆,而且管道阻力和电压降最小。 一旦井下发生水患,人员,设备便于撤出,或便于下放排水设备,增加排水能力,迅速排除事故,恢复生产。要求具有良好的通风条件

根据以上要求,硐室位置应选在井底车场与副井连接处附近空车线一侧,以便于设备运输,与中央变电所硐室组成联合硐室。

中央水泵房硐室必须采用不燃性材料支护,如砌料石或混凝土碹,在坚固的岩层中也可是用锚喷支护,但不得有淋水。

出口通道处需设置向外开启的能防水防火的密闭门。从硐室出口密闭门起5米内的巷道,应砌碹或采用其它不燃性材料支护。

泵房硐室的地平应高出通道与车场连接处地板0.5米,设有流水坡,以防硐室积水。

水泵工作的总能力应满足20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。 ③井底水仓:

井底水仓是按照矿井正常涌水量计算的,《煤矿安全规程》规定,当矿井正常涌水量在1000立方米/小时以下,主要水仓有效容积能容纳8小时的正常涌水量。矿井主要水仓必须含有内水仓和外水仓,当一个水仓清理时,另一个水仓能正常使用,特殊情况应设多条水仓。据上述可知,本矿正常涌水量445m3/h,小于1000m3/h。故其容量:

V=8Q=3560 m3 (4-2)

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4 井田开拓 式中 V——水仓容积,m3

Q——矿井正常涌水量,m3/h

本矿井水仓断面为半圆拱形,断面面积为16m3,故井底水仓的长度为223m,设内外两个水仓,用混凝土砌碹,考虑到支架间隙亦可储水,水仓净断面应乘以1.2的系数。在水仓最低点既清理斜巷底部附近应设积水窝,在清理水仓时能将积水排出,以方便清理工作。

④等候室:

在副井井筒附近应设置等候室,作为工人候跟休息的场所。等候室多和工具房相邻,以便于工人领取工具。各硐室的具体位置见井底车场平面布置图4.7。

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5 准备方式

5.1准备方式的选择

5.1.1确定准备方式的原则

正确合理的准备方式应遵循以下几顶原则:①有利于矿井合理集中生产,使采准巷道系统有合理的生产能力和增产潜力;②保证具备完善的生产系统,有利于充分发挥机电设备的效能,并为采用新技术、发展综合机械化和自动化创造条件;③力求在技术和经济上合理,尽量简化巷道系统,减少巷道掘进和维护工程量,减少设备占用台数和生产费用,便于采掘正常衔接;④煤炭损失少,有利于提高采出率;⑤安全生产条件好,符全《煤矿安全规程》的有关规定。

5.1.2准备方式的确定

如开拓方案中所述,本井田的走向长度为5.5.km,倾斜长4.5km,虽然面积较大,但煤层倾角较小,很难沿一定走向、一定标高划分成阶段,因而将井田直接划分为盘区,进行上下山盘区开采,盘区斜长2000m左右,根据实际情况,可以有所调整。本矿井瓦斯含量低,涌水较大,适合采用下山开采。本设计为单水平盘区划分,采用上、下山开采,为解决涌水问题,可以在下山开采时,一次将下山掘到底,修建盘区水仓,安设水泵,通过盘区风井,最终排到地面上

综上所述,本煤层采用盘区准备方式,进行上下山盘区开采。

5.2盘区巷道布置和生产系统

布置盘区巷道是为了把回采工作面与主要开拓巷道联系起来。构成运输、通风、动力供应、材料供应等系统。保证工作面连续不断的生产。

5.2.1盘区上山的布置

本煤层为厚煤层,煤巷上山较难维护,不利于运输、通风等主要生产环节,且本井田煤层涌水量较大,综上条件,更适合将上山布置在煤层底板岩层中。本井田属低瓦斯,为减少岩石工程量及节约成本,可不必开掘通风上山,只需布置运输上山和轨道上山。两条上山间沿走向间距20m。涌水量较大,考虑到潮湿滴

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/v5l.html

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