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1、采矿工程专业毕业论文-屯兰矿矿井设计方案 目 录第一章 概述矿井开采3第二章 井下的安全煤柱5第三章 矿井设计生产能力及服务年限7第一节 工作制度7第二节 矿井设计生产能力及服务年限7第四章 井田开拓9第一节 井田地质老窑及水文对开采的影响9第二节 矿井开拓方式的确定9第五章 矿井基本巷道25第一节 井筒25第二节 井底车场29第三节 主要开拓巷道31第六章 采煤方法和采区巷道布置35第一节 煤层地质特性35第二节 采煤方法和采区巷道布置37第三节 带区巷道布置及生产系统44第七章 井下运输46第一节 概述46第二节 采区运输设备的选择47第三节 主要运输设备的选择49第八章 矿井通风与排水4
2、9第一节 矿井通风系统的选择49第二节 采区及全矿所需风量51第三节 矿井排水57第九章 动力供应及照明58第一节 供电58第二节 照明63第三节 压气供应66结 束 语68参 考 文 献69致谢词71摘 要本设计详细介绍开拓立式煤矿井的概况特征经过一系列的方案论证比较选择了适合立式矿井的开拓方式采煤方法和各生产系统井田内地质构造比较简单主要为纵贯井田东西的天仓向斜对第一水平选择了立井开拓方案首采区的采煤方法采用倾斜长壁采煤法综合机械化回采工艺辅助运输系统与主运输系统相分离其中辅助运输系统采用了国际上先进的辅助运输设备单轨吊可满足人员机械设备材料和矸石的运输无需中间转载可从井底车场直达工作面矿
3、井一水平采用两翼对角式通风系统立井开拓条带式单一倾斜长壁采煤法综合机械化采煤两翼对角式通风第一章概述矿井开采在地底下开采的矿山有时把矿山地下开拓中的斜井竖井平硐等也称为矿井矿井开拓对金属矿山或采煤矿井的生产建设的全局有重大而深远的影响它不仅关系矿井的基建工程量初期投资和建井速度更重要的是将长期决定矿井的生产条件技术经济指标矿井开拓即从地面向地下开掘一系列井巷通至采区矿井开拓需要解决的主要问题是正确划分井田选择合理的开拓方式确定矿井的生产能力按标高划分开采技术分类选择适当的通风方式进行采区部署以及决定采区开采的顺序等矿井开拓通常以井筒的形式分为平硐开拓斜井开拓和立井开拓采用合理的采矿方法是搞好矿
4、井生产的关键 煤层在形成时一般都是水平或者近水平的在一定范围内是连续完整的但是在后来的长期的地质历史中地壳发生了各种运动是煤层的空间形态发生了变化形成了单斜构造褶皱构造和断裂构造等地质构造我们采煤就要注意煤层的走向倾向和倾角 矿井的开拓可以分成立井开拓斜井开拓平硐开拓和综合开拓主井和运输巷等都需要永久的支护可以采用砌碹支护架拱支护架蓬支护锚杆支护锚喷支护锚网喷支护锚索支护金属拱形支架支护料石支护钢筋混凝土支护当然还有各类支护之间的联合支护采掘工作面就需要临时支护了主要有打点柱液压支柱支护木支柱支护等方式采煤一般都采用后退式采煤边采边加强支护采空区一般使用填充或者等它自己垮第二章 井下的安全煤柱
5、一安全煤柱的计算规则1地面建筑物和主要井巷安全煤柱的界线由岩层移动面和煤层相交的线决定沿受护地面建筑物和主要井巷的边线留出围护带由围护带起按及诸角的值作出岩层移动面2如按角所作的岩层移动面与煤层相交的线低于安全深度时则安全煤柱的下部境界线为在安全深度所作的水平面与煤层相交的线3为保护主要倾斜巷道斜井下山等如开有主要倾斜巷道的煤层到下部各层间的垂直安全距离N均小于安全深度H时其下部各层均留安全煤柱4立井井筒和工业场地上的建筑物应按下列规定留安全煤柱1如井筒深度及工业场地下煤层的蕴藏深度均小于安全深度则不论煤层为缓倾斜倾斜及急倾斜煤层立井井筒和工业场地上的建筑物只留一个总的安全煤柱2如井筒深度及地
6、面建筑物下煤层的蕴藏深度大于采掘安全深度时此时则不分缓倾斜倾斜及急倾斜煤层均应留设井筒安全煤柱而对工业场地上井筒附近的建筑物按其使用意义在安全深度水平以下可不留安全煤柱5在地形比较简单无滑坡和陡壁的地区当缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层单层采深与采厚的比值大于40厚煤层分层采深与采厚的比值大于60时对工业企业铁路线路可不留煤柱采用长壁陷落采煤法进行开采当薄及中厚煤层单层采深与采厚的比值大于60厚煤层分层采深与采厚的比值大于80时对路网III级铁路线路可不留煤柱采用长壁陷落采煤法进行开采6受护地面建筑物的边界线系围着该建筑物所作的长方形长方形的诸边分别与煤层走向相平行和垂直7当受护建筑物或建筑群与煤层
7、走向相斜交铁路河流及其他等则其边界线也与煤层走向相斜交二煤柱损失计算采区煤柱包括大巷上山和区段巷道的保护煤柱采区边界煤柱及采区内较大断层的煤柱采区煤柱尺寸与煤柱上的矿山压力大小和煤体本身的强度有关煤体本身强度愈大采区煤柱的尺寸就愈小反之采区煤柱尺寸愈小关于煤柱的留设的请参阅下表煤 柱 宽 度 表位置名称中厚煤层煤柱宽度m厚煤层煤柱宽度m巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间水平大巷20302550主要回风巷202030采区上山20202530402025区段巷道8251520采区边界1010断层境界30m 断层不含承压水两井田之间40m两边各留20 m断层落差大含水断层一侧留3050m落差大断层一侧
8、留1015m采区内落差小的断层通常不留煤柱第三章 矿井设计生产能力及服务年限第一节 工作制度矿井一般的生产制度按设计规定为每年工作日数为330天矿井每昼夜分三班工作采煤工作面为两班生产另一班维修设备通风排水则须三班工作每日为24小时生产每天净提升小时数为16小时矿井工作制度表年工作日数天班日净提升小时日330316第二节 矿井设计生产能力及服务年限矿井生产能力是度量矿井生产建设的重要指标在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌是井田开拓的一个主要参数也是选择井田开拓方式的重要依据之一矿井生产能力是与井田划分紧密联系并且相互适应的是矿区总体设计应解决的重要原则问题矿井生产能力主要根据矿井地质条件煤
9、层赋存情况储量开采条件设备供应及国家煤碳开采等因素确定对于具体矿井应该根据国家需要结合该矿地质和技术条件开拓准备和通风方式以及机械化水平等因素在保证生产安技术经济合理的的条件下综合计算开采各生产环节所能保证的能力并根据矿井储量验算矿井和水平服务年限是否能够达到规定的要求矿井的基本井型及分类大型矿井120150180万吨年及以上中型矿井456090万吨年小型矿井9152130万吨年小煤矿 6835万吨年以下这些类型中除小煤矿以外不应出现介于两种 生产能力的中间类型对于江南缺煤省份或边远地区交通不便储量少地质构造复杂开采条件困难的零星煤田应从当地需要出发有条件的应尽量建设一些小煤矿对于北方较大煤田
10、为了集中生产应尽量关闭小煤窑煤矿向大型特大型矿井发展第四章 井 田 开 拓第一节 井田地质老窑及水文对开采的影响煤层埋藏较深除正在生产的立式煤矿外区内无小窑开采影响采区布置和煤层开采的主要构造因素是断层其次是褶曲除边界断层外区内主要断层方向呈北东向采区布置应与主要断层平行但在采掘时还应综合分析物探资料注意近东西和北西向断距较小的断层断层附近岩层不完整岩石破碎易冒顶片帮开掘时应加强支护以保安全另外还应防止断层导水在向斜轴部和转折端因局部应力集中节理发育造成煤层顶底板的岩体的破坏使其稳定性变差因此采掘时亦应加强支护主要岩巷亦应避开这些部位布置以减少支护的困难另外在天仓向斜轴一线瓦斯含量集中采掘时应
11、防止瓦斯突出 陷落柱周围的煤岩层因柱体向下塌陷周围产生大量节理煤层产状也发生变化甚至伴有小断层出现因此采掘中应注意顶板支护在采掘时还应防止导水以防万一第二节 矿井开拓方式的确定一 井口形式数目和位置的选择新建矿井根据井田内水文地质井田边界矿井设计生产能力和服务年限等综合因素一般开拓主井 专用提升煤 副井 用于提升矸石通风运输材料和上下人员 以及回风井 与副井一起通风回风 一 井筒形式的选择请参阅表井筒选择表井 筒 选 择 表井筒形式优点缺点适应条件平硐开拓井下煤炭运输不需转载即可由平硐直接外运工业设施简单井巷工程量小利于排水掘进速度快不留或少留工业场地煤柱煤柱损失少受地形即埋藏条件限制适合煤层
12、赋存较高的山岭丘陵或沟谷地区立井开拓立井的适应性强一般不受煤层倾角厚度瓦斯水文等自然条件的限制1施工复杂设备多技术要求高2施工困难掘进速度慢3不能躲开煤层顶底板含水层1煤层埋藏较深或冲击层厚2水文条件复杂围岩不稳定需特殊施工3倾斜长度大用立井开采兼顾小开采斜井斜井1地质条件较好井筒掘进技术简单2斜井开采每个水平井底车场易靠近储量中心3井口可靠近井田边界工业广场留煤少4主井做斜井时可做安全出口5建井工期短6可用皮带运输实现连续运提受地形及煤层埋藏条件限制1便于布置工业广场和引进铁路2水文地质条件好综合开拓可充分利用各种开拓方式的优点根据根据潞安集团五阳煤矿水文地质条件地面地下情况及地形地貌特征本
13、矿井只宜采用立井开拓或斜井开拓二井筒位置选择选择井筒位置就是确定井筒沿走向和倾斜方向上的具体尺寸并用直角坐标和方位角予以表示选择井筒位置的主要条件1地面条件井口附近要有一定的范围用以布置工业场地其中包括主副井生产系统建筑物与结构物根据煤炭工业设计规范矿井工业场地的占地面积指标大型矿井占地面积指标为0811公顷10万吨由于矿井占地多矸石山和煤泥水对生态和美观有污染故应选择荒地结合地形布置生产系统以减少土石方工程认真贯彻少占不占良田不拆或少拆村庄尽量减少环境污染的方针2井下条件井筒沿走向的最有利位置应当设在储量等分线上或其附近沿井田倾斜方向主要运输石门的运输功与石门长度成正比所以井筒位置应该力求减
14、少石门长度采用单水平开拓时应该尽可能靠近运输大巷并采用卧式车场采用多水平开拓时应该按初后期石门长度总和最小位置确定井筒位置为了减少煤柱在选择井筒位置时如果能设在井田之外应选择在无煤区薄煤区高灰分区变质区火成岩活动区和开采有实际困难的部位如不能设在井田之外应结合其他条件尽量使井筒设在煤层浅部以减少压煤也便于后期回收从地面生产系统布置要求平坦地形最适合矿井建设不仅平场工程量小大型建筑物的基础处理也比较简单但是井口附近又不能过分低洼要避免洪水灾害要尽可能避开滑坡岩崩流沙和泥石流危险区以及其他不利于施工的工程地质条件 主副井相对位置的选择斜井或立井在同一工业场地内相对位置一般如下 1 斜井根据煤矿安全
15、规程矿井各出口之间的距离不得小于30m该规定系指岩柱最小尺寸考虑到斜井井口经常设有人车站人车存车线等使井筒断面增大故在方案或初步设计阶段确定主副井位置时一般使两互相平行的主副井中线或提升中线相距3540m 2 立井主副井之间距离按规定同样不得小于30m设计时考虑井上井下生产流程能够合理衔接以及井塔施工安装和设备布置需要主副井中心距约变动于50100m请参阅图主副井相对位置本井田可采用立井开拓 主井设箕斗副井为罐笼 或斜井 主井为皮带 开拓井筒位于井田中央综合考虑上述各种因素选定井筒位置本着优先考虑第一水平快速达产以便使整个矿井投产兼顾下水平的延伸开拓的原则主井井筒位置的坐标为X38408270
16、52Y403879970井口标高87566m主副井之间间距为75m井筒位置位于井田走向中央工业广场布置在井筒周围井口位置和工业广场的布置如图所示工业广场和井口位置二 水平划分及阶段垂高的确定各水平间连接暗井和布置设计时井田沿煤层倾斜方向划分阶段数量多少主要取决于井田倾斜长度和阶段高度的尺寸大小井田开拓设计着重欲选择开采水平的标高使其贯穿于全部煤层有利于开采阶段高度或斜长往往随煤层倾角与回风道标高不同而有较大变化阶段斜长在一定程度上受采区斜长控制缓斜煤层和近水平煤层的深部以及倾斜长度过大的局部块段往往采用上下山或增设中间水平开采本井田可行的几种水平划分和阶段垂高确定方案见参阅表上山和下山开采在工
17、作面方面没有多大的差别但在采区运输提升排水和上下山掘进等方面却有不同之处上山开采煤向下运输上山的运输能力大运输费用低但有折反运输井下涌水可直接流入井底水仓排水系统简单风流由采区下部的集中运输巷道流向采区上部的集中回风平巷通风系统简单通风容易下山开采煤向上运输无折返运输运输工作量少各采区都要解决采区内的排水问题如矿井涌水量大增加了硐室和排水设备而且通风系统较复杂但是可以充分利用原有开采水平的井巷和设施节省开拓工程量和开拓时间有利于集中生产和水平接替延长水平服务年限考虑到本井田涌水量不大瓦斯含量不高所以通风和排水都不会影响本矿井的水平划分所以划分两个水平时各水平都采用上下山开采有利于水平接替相对节
18、省开拓时间节省开拓费用开采水平间的连接可采用暗斜井或暗立井连接暗井的开拓可充分利用原有设备和设施尽量使提升系统单一转运环节少经营费用低管理较方便故除了受地质水文条件限制外首先考虑上述因素阶 段 主 要 参 数水平数目个划分阶段数目个阶段斜长m阶段垂高m水平服务年限a水平实际出煤量万t备注两个水平416641549154914341451351351254738180146147395三个水平3206020602060180180180292828108880108880108880注水平采出煤量计算中把储量备用系数所指的备用储量一半划分为地质损失一半划分为增产储量该增产储量合并计入水平实际采出
19、煤量中三 主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择 一 主要运输大巷阶段或水平主要运输大巷是沟通采区与井底车场的主要交通运输干线并进行通风排水及布设管线当上阶段采完后又可以作为下一阶段或水平的总回风道其工作年限长主要运输大巷在符合开拓要求的前提下要尽量缩短大巷长度避免过多的弯曲转折以减少开拓工程作到运输方便有利通风并应设在坚硬耐久不易风化无自然发火的煤岩层内布置方式分为集中布置分组集中布置与分层布置三种本矿井设计采用分组集中布置请参阅图4-2-3集中运输大巷布置大巷位置选择为了保证生产使用便于维护减少煤柱损失一般将主要运输大巷布置在煤层底板不受采动影响的坚硬岩层或煤组下部媒质坚硬围岩稳定无自然
20、发火的簿及中厚煤层中为了保护大巷不受采动影响底板岩石大巷必须与煤层保持适当距离根据我国经验煤层与大巷间岩柱尺寸随煤层赋存深度和岩石性质而变一般为1030m大巷与煤层距离本矿井选用岩石大巷根据不同水平的水文地质条件大巷与煤层间距取1030m 请参阅图运输大巷分组集中布置方式大巷与煤层距离二总回风道布置回风大巷的布置原则与运输大巷布置基本相同并且对于一个具体矿井来说常采用相同的布置方式实际上上水平的运输大巷可以作为下水平的回风大巷矿井第一水平总回风道布置应根据具体情况区别对待1覆盖冲击层很厚含水量比较大一般要在井田浅部留设防水煤柱在这种情况下可将总回风道布置在防水煤柱内2对于急倾斜倾斜和大多数缓斜
21、煤层的矿井根据围岩和煤层情况及开采要求回风大巷可设在煤组稳固的底板岩层中有条件时可设在煤组下部坚硬围岩稳固的簿及中厚煤层中3为便于总回风道的掘进和维护全井田回风大巷的标高宜一致在一定的井田地质开采技术条件下矿井开拓巷道可有多种布置方式开拓巷道的布置方式通称为开拓方式合理的开拓方式一般要在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后才能确定四矿井各水平煤层上下山和采区的开采顺序第一水平的划分和配采关系开采顺序是指矿井工作应有计划有步骤的按顺序进行作到采掘并举掘进先行合理的开采顺序应满足下列要求1保证开采水平采区采煤工作面的生产正常接替2尽量降低掘进率减少井巷工程量和基建投资矿井各水平的开采顺序
22、按照从上到下的原则作好水平接替和矿井延深工作采区内各煤层和各工作面必须有一定的顺序组织开采才能保证均衡生产在煤层群中上下煤层的开采顺序一般先采上层在采下层在同一分段内上下层如同时开采应使上层工作面超前一段距离避免受下层顶板岩石移动影响一般上层超前40-60m以上使老顶来压不致影响下层开采同一煤层内沿倾斜方向的开采顺序采用下行式开采顺序沿煤层走向方向的开采顺序采用双翼开采有利于矿井的均衡生产和合理配采确保生产的连续性有利于矿井的通风运输等主要生产系统的管理第一水平划分为四个采区采区走向长平均1440m倾向长15801400m配采煤层牌号相同不需配采两翼配采产量的比例与两翼的储量分布的比例大体一致
23、本矿井为大型矿井设两个备采工作面生产工作面结束前安排接替工作面采煤工作面年进度为3420m五选择矿井开拓方案影响选择矿井开拓方案的因素很多主要是地质因素技术因素和管理因素矿井建设首先要选择合理的开拓方案它直接关系到矿井的综合经济效益选择矿井开拓方案的主要依据是地质因素和地理因素其中地质构造煤层赋存状况和地形条件又是关键因素但在特定的条件下技术装备和管理水平也可能成为决策时的主要因素为此在选择矿井开拓方案时需要综合考虑上述各种影响因素1预提开拓方案及确定较优方案根据本矿井的实际情况现提出五个可行的矿井开拓方案进行比较先通过技术比较从中确定两个技术上相对优越的方案然后对这两个方案进行详尽的经济比较
24、并综合考虑各种因素从而确定一个技术上可行经济上合理的最佳方案现针对第一水平的开拓兼顾下水平的延伸预提出五个开拓方案方案一对立井开拓主副井均采用立井开拓主井用箕斗提升副井用罐笼提升主要任务是提矸担负人员和设备的升降坑木入井主副井均兼做进风井开拓方案剖面图见图 立井开拓系统示意图方案斜井-立井联合开拓主井为斜井开拓皮带运提副井为立井开拓罐笼提升主要担负提矸人员和设备的升降坑木入井开拓方案剖面图见图斜井-立井开拓系统示意图方案开拓方案剖面图见图方案开拓方案剖面图见图反斜井开拓系统示意图方案开拓方案剖面图见图2开拓方案技术比较预提方案比较表方案优点缺点第方案井口位置接近于井田中心井下为双翼生产易于保证
25、矿井产量井底车场位于储量中心井下运营费用低立井井筒掘进技术和施工设备较复杂掘进速度慢第方案井下为双翼生产易于保证矿井产量井底车场位于储量中心井下运营费用低3斜井采用皮带运输提升能力大4延伸斜井井筒的施工比较方便对生产的干扰少1工业广场3斜井线路长管道铺设工程量大费用高井筒复杂通风阻力大第方案井下为双翼生产易于保证矿井产量4井底车场位于储量中心井下运营费用低2斜井线路长管道铺设工程量大费用高立井井筒掘进技术和施工设备较复杂掘进速度慢井筒延伸费用较高第方案井下为双翼生产易于保证矿井产量井底车场位于储量中心井下运营费用低采用斜井施工掘进及施工设备简单初期投资少提升能力大4延伸斜井井筒的施工比较方便对
26、生产的干扰少1斜井井筒要比立井长得多通风阻力较大由于斜井较长沿井筒敷设管路电缆所需的管线长度较大留保安煤柱增加煤柱损失矿井多段提升转载环节多系统复杂增加提升费用第方案掘进技术与施工设备简单掘进速度较快便于施工井下为双翼生产易于保证矿井产量井底车场位于储量中心井下运营费用低提升能力大工业广场井筒较长增加了掘进量井筒长通风阻力较大斜井维护费用高第五章 矿井基本巷道第一节 井 筒井筒在矿井开发和开采中的作用是不言而喻的它是整个矿井的进口和出口井筒选择决定于其用途服务年限等因素井筒的断面大小更是整个矿井的关键因素它决定了矿井的用途井型服务年限等同时井筒穿过的岩层性质涌水情况选择的支护方式及施工方法等因
27、素也决定了井筒的断面形状一井筒断面形状和布置形式1井筒断面形状井筒断面形状主要根据井筒的用途服务年限穿过的岩层性质选择的支护材料及施工方法等因素确定我国的矿井中立井井筒断面大多选用圆形只有少数小型矿井选用矩形圆形断面常采用混凝土料石或混凝土喷砼支护具有服务年限长承受地压性能较好生产期间支护不需要或很少需要维修通风阻力小以及便于施工等一系列优点因此服务年限在10年以上的矿井都采用圆形断面其主要缺点是断面利用率较差立井井筒的名称见表立 井 井 筒 名 称名 称用 途提升容器及装备备注主 井提 煤箕斗小型矿井装备罐笼除小型矿井外一般不设梯子间目前在设计中一般不考虑留延伸间副 井升降人员设备材料及提升
28、矸石等并兼做通风排水罐笼排水压风洒水电缆等管线和梯子间风 井进风回风或兼做矿井的安全出口梯子间及管线电缆等有的矿井根据需要还设有提升设备混合井兼做主副井之用箕斗罐笼排水压风洒水电缆等管线和梯子间常用于老矿井的改建矩形断面井筒仅适于采用木井框支护其主要优点是断面利用率高但服务年限短承受地压能力差而且四角不易开凿故矩形断面多用于服务年限不长小于1015年围岩较坚固的金属矿中除了圆形和矩形断面的井筒外还有六角形和椭圆形断面的井筒但由于这些矿井施工不便且断面利用率低只在个别情况下采用综合上述各因素本矿井生产能力大服务年限较长选定断面形状为圆形断面2井筒的布置形式井筒断面布置主要根据提升间的提升容器与井
29、筒装备的类型来决定井筒断面内除提升间外根据井筒的用途和需要的不同往往还须布置梯子间管子间或延伸间在提人的罐笼井副井中必须设梯子间箕斗井主井可不设梯子间现有矿井立井井筒内一般都没有梯子间但有些井筒的梯子间由于年久失修不能使用目前在大型矿井和深井中有用紧急罐笼代替梯子间的趋势过去在箕斗立井井筒的一般设计中曾留有延伸间作为井筒的延伸之用但生产中多采用从辅助水平延伸井筒的方法仅少数矿井利用延伸间延伸井筒据一些矿井利用延伸间延伸箕斗立井井筒的经验在浅井350440米利用延伸间延伸井筒在地面提升和卸载具有不干扰生产辅助工程量小管理集中等优点若矿井储量丰富在以后有可能扩大生产可以留有延伸间在井筒延伸后可利用
30、延伸间安装辅助提升设备以满足矿井扩大生产能力的需要井筒断面布置的设计既要满足井筒内提升容器等设备布置的要求又要力求缩小井筒断面简化井筒装备以达到节约材料和投资费用的目的根据提升容器和井筒装备的不同井筒断面布置形式多种多样煤矿中圆形井筒断面常用的布置形式列于表 井筒平面布置形式图 示提升容器井筒装备一对25吨箕斗金属罐道梁钢轨罐道双侧布置不设梯子间一对3t底卸式矿车双层单车罐笼金属罐道梁金属或木罐道双侧布置设梯子间管子间金属梁设梯子间3井筒布置要求1箕斗提升的井筒不应兼做风井如兼做回风井时井上下装卸载装置和井塔都必须有完善的封闭措施其漏风率不得超过15并应有可靠的降尘设施兼做进风井时井筒中的风速
31、不得超过6ms并应有可靠的降尘设施保证粉尘浓度符合工业卫生标准2作为安全出口的立井井筒当井深超过300米时宜每隔200米左右设置一休息点休息点可在井壁上开凿一硐室与梯子平台相连通3井筒平面内布置提升容器时所允许的间隙必须符合规定4井筒允许最大风速不得超过表的规定 井筒允许最大风速井 筒 名 称允 许 最 大 风 速无提升设备的风井15专为升降物料的井筒12升降人员和物料的井筒8设梯子间的井筒8修理井筒时8第二节 井 底 车 场井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称是连接井下运输和井筒提升两个环节的枢纽井下煤炭和矸石通过井底车场经井筒转运到地面井上的材料和设备通过井底车场转运
32、到井下各个地点排水通风动力供应以及人员上下等也必须通过井底车场所以它是矿井生产的咽喉直接影响着矿井的生产和安全井底车场路线多设备多设计施工复杂工程量大井底车场包括运输巷道和硐室两部分一井底车场形式的选择选择井底车场形式受许多条件约束例如地面工业场地的布局影响井底车场的形式与出口方向井筒形式井筒与主要运输巷道的位置关系直接影响井底车场的形式其它还有矿井生产能力服务年限等原因本矿井年设计生产能力为300万t年第一水平井筒距运输大巷远根据立井井底车场的形式可选择环形刀式车场或折返尽头式车场二者比较请参阅表 备选方案比较类型图示结构特点优缺点适用条件环形刀式井底车场1存车线和回车线与运输大巷垂直2主副
33、井距主要运输大巷较远3有足够的长度布置存车线1空重车线基本位于直线上2有专用的回车线3调车作业方便4可两翼进车5弯道顶车6工程量大60万ta的矿井折返尽头式井底车场1利用石门作主井空重车线1工程量小2调车方便适用于45万ta的矿井二井底车场硐室井底硐室主要包括井底煤仓中央变电所中央水泵房水仓火药库翻车机及推车机硐室和电机车修理与充电硐室中央变电所与水泵房组成联合硐室布置在副井井筒附近1井底煤仓立井井底煤仓有直立式和倾斜式两种其优缺点及适用条件见表表5-2-2 井底煤仓形式形式煤仓与水平面夹角度优缺点适用条件直立式90煤仓容量大可实现多煤种分装分运受力条件好施工维修简便适应性强但仓帽及底部斗口施
34、工较复杂食用于围岩较差的大型矿井倾斜式5065煤仓上口施工安装较简便但煤仓容量小不能实现多煤种分装分运缓冲能力及适应性均较差煤仓的施工维修复杂多用于围岩较好开采单一煤种和不要求分装分运的中小型矿井A清理方式人工清理2井下火药库井下火药库的位置应选择在稳定的围岩内避开含水层和破碎带距离主要回风道要近因为本矿井的火药主要用于边角煤的开采和部分岩巷的掘进火药的用量不大所以考虑把火药库的位置选在石门与大巷交叉点附近井下火药库选用壁槽式其容量不得超过矿井三昼夜的炸药需求量和十昼夜的电雷管需求量炸药和电雷管必须分别贮存用局部通风机进行通风污风直接回回风大巷第三节 主要开拓巷道主要开拓巷道断面设计主要是选择
35、断面形状和确定断面尺寸其合理与否直接影响到煤矿生产的安全和经济效果设计的原则是在满足安全与技术要求的条件下力求提高断面利用率缩小断面降低造价并有利于加快方式速度我国煤矿巷道常用矿井基本巷道的断面形状是梯形和直墙拱形其次是矩形只是在某些特定的岩层或地压情况下才选用不规则形封闭拱形椭圆形或圆形本矿井井田由于服务年限长围岩较稳定所以主要开拓巷道采用半圆拱形煤矿安全规程规定巷道净断面必须满足行人运输通风安全设施设备安装检修和施工的需要因此巷道尺寸主要取决于巷道的用途存放或通过它的机械器材或运输设备的数量与规格人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量1胶带输送机斜巷胶带输送机斜巷的断面布置见图 胶带输
36、送机斜巷的断面布置2轨道斜巷的断面布置图5-3-2轨道斜巷特征表围岩类别断面m2设计掘进尺寸mm喷射厚度mm锚杆mm净周长m净设计掘进宽高型式外露长度排列方式间排距锚杆长直径224317355006200500钢筋砂浆50圆弧6001600141716胶带输送机每米工程量及材料消耗材料消耗量表围岩类别计算掘进工程量m3锚杆数量根材料消耗粉刷面积m2巷道墙脚喷射材料m3锚杆钢筋kg注少浆m328347052665263753004291总回风斜巷特征总回风斜巷特征表围岩类别断面m2设计掘进尺寸mm喷射厚度mm锚杆mm净周长m净设计掘进宽高型式外露长度排列方式间排距锚杆长直径27313812600
37、06000500钢筋砂浆50圆弧6001600141716经验算以上开拓巷道的设计均符合通风和运输要求第六章 采煤方法和采区巷道布置第一节 煤层地质特性首采区为第一采区3煤第一分带工作面可采煤层为39煤容重分别为135tm3和140tm33可采煤层平均厚度375m9煤层平均厚度为325m全区稳定可采倾角4o7o3煤层上部的2煤层全区不可采其相邻的可采煤层为其下部的9煤层相距60米3煤层顶底板岩性为灰白色砂岩及黑色泥岩9煤层顶底板为黑色泥岩和灰白色长石石英砂岩顶底板名称煤岩名称柱状厚度m岩性特征老顶中砂岩灰白色石英为主含白云母片及暗色矿物厚层状坚硬f直接顶砂质泥岩灰黑色致密性脆含植物化石及煤屑f
38、伪顶炭质泥岩黑色夹煤线节理裂隙发育随采随落f煤煤以亮煤为主暗煤次之夹镜煤及丝炭条带媒质为SMf直接底砂质泥岩灰黑色块状致密性脆富含植物根部化石f老底细砂岩灰黑色中厚层状夹砂质泥岩条带f煤层及顶底板岩性柱状图第二节采煤方法和采区巷道布置一确定主要可采煤层和其它可采煤层的采煤方法和采煤机械化程度二确定工作面参数各主采工作面长度均为米为了缩短建井期尽早使矿井投产首采工作面选在倾向长度较小的地方首采工作面的推进距离为米工作面最大推进距离为米年推进度为米三确定回采工作面的回采工艺第七章 井下运输第一节 概 述一井下运输系统的设计应符合以下规1应综合分析井下煤炭矸石材料设备及人员等因素选择系统简单环节少的
39、运输方式2井下煤炭运输系统应减少运输总的破碎3大型矿煤流应优化设计4辅助运输应采用效率高范围广的设备5采区或工作面与大巷之间应设煤仓二井下运输系统1井下运煤系统工作面工作面下部端头区段运输斜巷煤仓39集中胶带输送机斜巷溜煤眼胶带输送机石门井底煤仓地面2井下运矸系统采煤工作面采出的矸石运输系统工作面上部端头装载站区段回风斜巷39集中轨道斜巷轨道石门副井井底车场地面2 掘进工作面采出的矸石运输系统掘进工作面转载机 装载站39集中轨道斜巷轨道石门副井井底车场地面3井下运料系统地面副井井底车场轨道石门39集中轨道斜巷区段回风斜巷采煤工作面4运人副井轨道石门39集中轨道斜巷区段回风斜巷采煤工作面井下通风
40、运输系统示意图第二节 采区运输设备的选择一回采工作面运输设备选择矿井设一个主采工作面上煤层工作面日产8910t工作面长200m采用倾斜长壁采煤法工作面基本水平根据以上条件回采工作面选用美国朗艾道公司生产的Dreaduonght1500型重型刮板输送机主要技术特征如下运输长度 200250m运输能力 15002000th驱动电动机功率 2400kW供电电压 1140kV链速 1314ms联接强度 3000kN溜槽尺寸 270980880mm链条尺寸 234mm双中链采区运输斜巷长8001600m倾角7根据以上条件采区运输平巷采用德国DBT公司生产研制的BBA1000L型可升缩带式输送机其主要技术
41、特征为输送量 15002000th输送长度 15002000m带速 2030ms传动滚筒直径 930mm托辊直径 89mm输送带材料 尼龙纤维带宽 1200mm抗拉强度 4200KNm储带长度 100230m功率 3250KW电压 1140V根据回采巷道长度和BBA1000L型可升缩带式输送机的具体参数各带区内只需要一台BBA1000L型可升缩带式输送机就能达到运输要求第三节 主副井提升矿井提升设备是煤矿生产的重要设备它连接井下和地面担负着提升煤炭和矸石升降人员下放材料和设备的繁重任务各系统由于提升系统一般没有备用设备一旦发生故障轻者影响生产重者危及安全所以矿井提升设备必须具有良好的控制系统和
42、完善可靠的保护系统以实现准确安全运行矿井提升设备的合理设计主要取决于确定合理的提升系统提升容器需根据提升任务的大小来确定对矿井的具体情况加大提升容器可降低提升速度提升机井筒装备都要加大增加初期投资但可节约用电反之加大提升速度可选用较小提升容器和提升机投资较少但电耗增加一般认为在不加大提升机及井筒直径的前提下选择较大的提升容器以采用较低的提升速度节省电耗第八章 矿井通风排水第一节 矿井通风系统的选择矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气排出污浊空气的进回风井的布置方式主要通风机的工作方法通风网络和风流控制设施的总称一通风系统的选择按进回风在井田内的位置不同通风系统可分为中央式对角式混合式下列
43、是各种通风系统的适用条件及其优缺点1中央并列式出风井与进风井大致布置在井田中央由主井兼作回风井或专设中央风井适用于煤层倾角较大走向不长一般小于4Km左右投产初期尚末设置边界安全出口且自然发火不严重的矿井优缺点1初期投资少采区生产集中且矿井反风容易便于管理2节省风井工业场地占地少护井煤柱少3进出风井之间漏风比较大风路长阻力大4工业场地有噪音影响二通风机工作方式的选择1抽出式 2压入式3混合式根据以上的分析比较再结合立式矿井的情况通风系统见示意图第二节 采区及全矿所需风量一风量计算的有关规定1煤矿安全规程规定矿井需要的风量按下列要求分别计算并必须区其中最大值 按井下同时工作的最多人数计算每人每分钟
44、供风量不小于4m3 矿井中各地点的实际需要风量必须使风流中的沼气二氧化碳氢气和其它有害气体的浓度以及风速温度都必须符合本规程的有关各项规定2煤炭工业设计规范规定对抽放瓦斯的矿井应按抽出瓦斯后的煤层瓦斯涌出量计算风量矿井风量备用系数为115145矿井风量按规定进行计算后还应根据邻近或类似矿井经验按实际需要配风进行校核必要时进行适当调整二计算采区所需风量采区所需总风量m3s式中 风量备用系数取120各回采工作面和备用工作面所需风量之和m3s各掘进工作面所需风量之和m3s采区变电所绞车房等需风量之和m3s其它地点需风量之和m3s1采区回采工作面所需风量1按沼气涌出量计算m3s式中该工作面沼气涌出不均衡系数取145工作面沼气的绝对涌出量40 m3min工作面回风流沼气最高允许浓度1工作面入风流沼气浓度05代入数据计算得 1160 m3min2按人数计算4Nm3min式中 4每人应供给的最小风量m3minN工作面同时工作的最多人数41人代入数据计算得441 164 m3min3按工作面进风流温度计算采煤工作面的风量为m3min式中按平均控顶距算得的工作面平均断面积根据回采工作面的设计取165 回采工作面的风速查表的 05ms 工作面的长度系数查表的 140计算得6005165140 693 m3min综上所述回采工作面的需风量取
