鸡西矿业集团东山煤矿1.8Mta新井设计

摘 要本设计新井为鸡西矿业集团东山煤矿1.8Mt/a的新井设计，共有4层设计可采煤层，分别为3#下、6#A、17#、34#，总厚度为8.5 m，煤层倾角平均11，工业储量为202.73Mt，设计井田的可采储量为152.05Mt，煤的工业片牌号为1/3焦煤。设计服务年限为60a。划分两个水平开采。本设计矿井采用双立井的开拓方式，单层煤巷的准备方式，大巷采用10吨架线式电机车牵引3吨底卸式矿车运输，采煤方法为倾斜长壁采煤法。其中首采区为1个，投产工作面1个，建井工期43个月。大巷装车式下部车场，中央两翼式通风，综合机械化采煤。年工作日为330d，采用“四，六”式工作制，工作面长为200m，每刀进度为0.6m，每日割15刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。由于本人知识有限，缺乏一定的现场经验。因此，本设计中难免会出现一些问题，请各位专家老师不吝指正。关键词： 水平； 开拓； 倾斜长壁； 综合机械化采煤 AbstractThis new pithead plan is JiXi colliery group of dongshan colliery 1.8Mt/a new colliery pithead design,they have 4 layer of design mine coal layer,the thickness is 8.5m,thecoal industry munber is 1/3 coking coal.this design-collierys passable reserves is 152.05Mt ,eachother is 3#下、6#A、17#、34#，design fixed number of years is 60a ,divide two standard coal mining.This design colliery adopt both stand pithed of way,lane road adopt both stand pithed of way,lane road adopt 10t trolley draught 3t tramcar.The way of mine coal is tilt langarm,the first minecoal area is single,build pethead time is 43 month,the big lane in the coal.integration mechanization coal mining each year workday is 330d.adopt“four,six”work system the length of workface is 200m,One day makes 15 circulation.Because oneself the ability is limited with time, exsits by all means in design many shortage, please each expert with teacher animadversion correct.Key words: standard; exploit; tile-langarm; Integration mechanization coal mining目 录摘 要1Abstract2绪论1第一章 矿区概述及井田地质特征21.1井田概况21.1.1矿区的交通位置21.1.2地形地貌31.1.3气候状况31.1.4水文情况31.1.5煤田开发史31.1.6工农业及原料供应状况31.1.7水源及其电源31.2地质特征31.2.1矿区范围内的地层情况31.2.2井田范围内和附近的主要地质构造31.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征31.2.4岩石性质 厚度特征51.2.5井田内水文地质情况51.2.6沼气 煤尘及煤的自然51.2.7煤质 牌号及用途61.3勘探程度及可靠性7第二章 井田境界 储量 服务年限82.1 井田境界82.1.1井田的周边状况82.1.2储量计算方法82.1.3井田境界的依据82.2 井田储量82.2.1井田储量的计算82.2.2保安煤柱92.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限102.3.1矿井工作制度102.3.2矿井工作制度102.3.3设计生产能力的确定112.3.4矿井服务年限的确定11第三章 井田开拓133.1 概述133.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述133.1.2确定井田开拓方式的原则133.2矿井开拓方案的选择133.2.1井筒形式和井口位置133.2.2开采水平数目和标高153.2.3开拓巷道的布置173.3 选定开拓方安案的系统描述203.3.1井筒形式和数目203.3.2水平数目和高度203.3.3石门 大巷数目及布置203.3.4井底车场的形式选择223.3.5带区划分233.4井筒布置和施工243.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护243.4.2井筒布置及装备243.4.3井筒延伸的初步意见263.5井底车场及硐室283.5.1井底车场形式的确定及论证283.5.2井底车场的布置、储车路线、行车路线布置长度293.5.3井底车场通过能力验算303.5.4井底车场主要硐室323.6 开采顺序323.6.1沿井田走向的开采顺序323.6.2沿井田倾向的开采顺序323.6.3带区接续计划333.6.4“三量”控制情况33第四章 带区巷道布置354.1带区概述354.1.1设计带区的位置 边界 范围 带区煤柱354.1.2带区的地质和煤层情况354.1.3带区的生产能力 储量及服务年限354.2带区巷道布置354.2.1分带划分354.2.2带区巷道布置364.2.3带区车场布置364.2.4带区煤仓形式、容量及支护364.2.5带区硐室简介384.2.6带区工作面接续384.3带区准备394.3.1带区巷道的准备顺序394.3.2带区主要巷道的断面示意图39第五章 采煤方法415.1 采煤工艺方式415.1.1 采煤方法的选择415.2 回采工艺415.2.1工艺过程选择415.2.2工作面设备选型435.2.3劳动组织及工作面技术经济指标46第六章 井下运输和矿井提升486.1 矿井井下运输486.1.1运输方式和运输系统的确定486.1.2矿车选型及数量486.1.3采区或带区运输设备选择486.2矿井提升设备506.2.1 主井提升50第七章 矿井通风与安全527.1 矿井通风系统的确定527.1.1 选择通风系统的原则527.1.2 矿井的通风系统527.1.3 带区通风系统的确定537.2 风量计算与风量分配537.2.1 矿井总风量计算：537.2.2 矿井风量的分配和风速验算557.3 全矿通风阻力的计算577.3.1 确定矿井通风容易时期和困难时期577.3.2 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力577.3.3 矿井总阻力607.3.4 矿井容易时期等积孔计算607.3.5 困难时期等积孔计算607.4 通风设备的选择617.4.1 主扇的选择计算617.4.2 电动机的选择627.4.3反风措施637.5 防止特殊灾害的安全措施637.5.1 预防瓦斯积聚和防止瓦斯爆炸的安全措施637.5.2 预防煤尘事故637.5.3 预防火灾事故647.5.4 防止冲击地压措施647.5.5 避灾路线及自救64第8章 矿井排水668.1 概述668.1.1 矿井水来源及涌水量668.1.2对排水设备的要求668.2 矿井主要排水设备678.2.1排水方式和排水系统简介678.2.2主排水设备及管路选择计算67第九章 矿井主要技术经济指标71总结73致 谢 辞74主要参考文献75附录一76附录二826绪论美国是煤炭资源丰富，储量和产量均居世界前列。近年来随着国民经济的发展和综合国力的提高，石油、天然气、水力、核电等其他能源有了较大的发展，但是煤炭仍然是美国的主要能源，预计在今后相当长的时间内这种状况不会有根本性改变。进入新世纪以后，要求美国煤炭工业深化改革，尽快摆脱粗放经营的旧模式，步入低投入、高产出、高效益的良性循环轨道。国家的发展靠能源，煤炭是美国重要能源，依靠科技进步是煤炭行业发展的基本方向。其中包括采矿工程技术。作为一名采矿专业的学生，即将成为煤炭行业的工程技术人员。在通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用这些知识，借毕业设计这个机会我做了黑龙江省鸡西市东山矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多东山矿的资料。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式、采煤工艺、支护方式、设备选型以及矿井的各个系统。本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及CAD制图方面的知识。在设计时，需要对矿井的地质情况、煤层的受力等情况进行分析等工作。我通过做本次毕业设计，学到更多的采矿专业知识，巩固我所学过的各种知识，并且能够很好的运用他们，提高自己的素质，也为我以后的工作打下良好的基础。 由于本人对煤矿的实践经验较少，对煤矿的空间概念不太清晰，望答辩老师给予提出宝贵意见，本人将十分感激。第一章 矿区概述及井田地质特征1.1井田概况 1.1.1矿区的交通位置东山矿位于黑龙江省鸡西市境内，东经: 13042201305131北纬：451842452216东山矿的交通以铁路、公路为骨干。有矿山铁路专线与鸡西站相连；公路通达鸡西市、密山市等地。交通便利。（见图11） 图1-1 交通示意图1.1.2地形地貌东山矿区井田地表为丘陵起伏，整个地势为东南高，西北低。海拔最低标高为150m，最高标高为341m。1.1.3气候状况区内有11月至翌年4月为冻结期，冻结深度为1.52.0m，最高气温在-2934,全年平均气温在 零上0.5，处于亚寒带属大陆性季风气候，年降水量在390mm到700mm,年降水量为545mm。风向多为西北和西南，风力34级。1.1.4水文情况东山矿区境内无湖泊、水库和沟塘。东山矿区水源来自采地下水，能保证生产与生活需要。1.1.5煤田开发史东山煤田为新近开发，无开发历史。1.1.6工农业及原料供应状况东山井田周边有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分农产品及生产原料。1.1.7水源及其电源东山矿区水源来自开采地下水，生产与生活用电一个来自鸡西市供电局，一个来自鸡东县供电局，实现双回路供电。1.2地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况东山矿区地层走向为EW，倾向为S,倾角为11。地层厚度为850-900m。表土及风化带厚度约20-63m，表土中无流沙岩。岩层多由细砂岩及中砂岩构成。（详见图12），煤层综合柱状图。1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造东山井田范围内的主要地质构造为断层，其中断层共有3个，都为正断层，铅直地层断距在2030m之间，都是正断层。详见表（11），断层特征表。1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存比较深，倾角在 11，主要中采煤层发育在城子河组地层中，主要可采层有：3#下、6#A、17#、34#。可采煤层特征如下（表1-2）。图12 煤层综合柱状图表1-1断层特征表序号断层号与煤层走向关系基本特征延展情况摆动情况可靠程度走向倾向倾角性质落差1F1斜交N60w30NE50正25全区30可靠2F2斜交N56w34NE58正26全区20可靠3F3斜交N58W32NE60正24全区8可靠区内构造形态以南西向倾斜的单斜和断裂为主，断层又以 NW向SE倾斜，并行排列的正断层为主。1.2.4岩石性质 厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于8m,多为砂岩。各煤层上、下的页岩中常含有保存较为完整的植物化石，常见有栉羊齿、楔叶木、轮木、丁氏蕨等。1.2.5井田内水文地质情况矿区内地面标高为150341m，历史最高水位为+100m，主要含水层为第四系孔隙含水层，二迭系的砂岩裂隙含水层，太原组灰岩溶隙含水层，奥陶系灰岩溶隙含水层。东山矿井正常涌水量为120m3/h。最大涌水量为180m3/h。1.2.6沼气 煤尘及煤的自然瓦斯相对涌出量为3.6 m3/t，绝对涌出量为18.33m3/mim，所以本矿区属低瓦斯矿区。根据对邻近矿井的调查及实际情况确定本矿井为底瓦斯矿井，但在秋冬季节也应注意防火。表1-2可采煤层特征表煤层号煤层厚度煤层结构层间距可采程度顶板岩性底版岩性3#下2.2m简单30m全区可采粉沙岩中砂岩6#A2.1m简单全区可采细砂岩砂岩90m17#2.2m简单全区可采细中砂岩中砂岩细砂岩60m34#2.0m简单全区可采细砂岩粉砂岩夹粗砂岩1.2.7煤质 牌号及用途本矿井煤属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占25.76%，发热量一般在65007500大卡/千。1）物理性质多为亮煤、半亮煤及半暗煤，水平层状构造，结构致密、脆质，垂直节理发育，玻璃光泽，距状或平面断口，镜下多见凝胶化基质，木质镜煤、丝炭，角质化物质较少，树脂体少，透明基质和形态分子含量略等，且发鲜红色，形态分子结构不归整，镜下可见无机物，有石英碎屑及菱铁矿物等。比重在1.351.48g/cm3之间，摩氏硬度约22.5。2）化学性质及煤种煤质变化规律符合希尔特定律： A挥发分随着深度的增加而降低，B煤的变质程度随着深度的增加而提高。3）煤的工艺特性煤层属中低灰份，灰份多为内在灰份，系二氧化硅、氧化铁等，氧化镁、氧化钙较少，故灰熔点可达1250以上。4）用途:一般作为配煤炼焦使用。1.3勘探程度及可靠性东山矿井田范围内勘探程度很高，勘探钻探甲、乙级孔率为88.8%，煤层甲、乙级层点率为87.8%，物探甲、乙级孔率和煤层层点率为100%，钻探测井资料齐全准确，并采用水泥沙浆法封孔。物探质量高于钻探选题，在报告编制中合理取舍，整个报告达到了地址勘探规范的要求。经综合平定，本区构造程度简单。第二章 井田境界 储量 服务年限 2.1 井田境界2.1.1井田的周边状况东山矿井田东部以坐标人为划定边界，西至F1断层，+250m煤层露头，下至-450m.东山矿井田周边状况良好，适合建设大型矿井。2.1.2储量计算方法本井田煤层倾角较小，为缓倾斜煤层，采用等高线法，直接在井田开拓平面图上量取井田大致面积，再根据煤层倾角折算倾斜面积，乘以容重，从而可计算出井田工业储量。 2.1.3井田境界的依据1要适合选择井筒位置，安排地面生产系统和各建筑物；2以地理地形，地质条件作为划分境界的依据；3井田要有合理的走向长度，以利于机械化的不断提高根据；4划分的井田范围要为矿井发展留有空间。根据上述原则，结合东山矿区实际的情况，东山矿井田境界确定为东经，北纬。2.2 井田储量2.2.1井田储量的计算1.储量计算参数的确定（1）煤层厚度均采用煤层真实厚度，按块段内或附近各见煤点，计算其算术平均值，作为该块段的煤层平均厚度，如前所述，1煤2.2m，2煤2.1m，4煤2.2m，8煤2.0m。（2）煤层容重采用前值，即1煤1.38t/m3，2煤1.36t/m3， 4煤1.37t/m3，8煤1.37t/m3。2.工业储量计算工业储量计算公式Z=SM式中：Z 工业储量，t； S 井田总面积，s2 M 煤层平均厚度，m 煤层平均容重，t/m3矿井工业储量：Z =Z1+ Z2+Z3+Z4=202.73106 t 3.可采储量的计算根据生产矿井储量管理规程要求，计算可采储量如下：Zk=(Ec-P)C式中：Zk 矿井可采储量 t； Z矿井工业储量 t； P 保护工业场地，井田境界等永久煤柱损失量； C 采区采出率，对于中厚煤层取0.85；则矿井可采储量Zk=(202.73106- 19.8105 )0.85=152.05106t 2.2.2保安煤柱根据煤矿安全规程中矿井工业广场，占地指标的规定，大型矿井工业广场占地面积为0.91.0公倾/10万t，矿井生产能力越大，取值越小，本矿井设计生产能力180万t，为大型矿井，本井田取1公顷/10万t，则工业广场占地面积为：1801/10=18公顷=18104m2 工业广场布置为300m400m的矩形，另外，根据规定，长边与宽边都加15m的围护带，煤层倾角=10.89，表土层厚度为40m，基岩移动角中：沿煤层方向走向移动角=70，上山移动角=70，下山移动角=70-0.7=70-0.79.46=62，表土层移动角=50，以上的数据均根据东山矿务局地测处中国矿业大学测物系在全国矿山测量学术会议上发表的东山矿区地表移动规律综合分析，材料中关于地表移动主要参数的计算所载。工业广场保护煤柱如下图21。 图21 工业广场保护煤柱计算示意图表土层移动角50基岩岩层移动角70上山移动角70下山移动角0.764.42.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限2.3.1矿井工作制度根据煤炭工业设计规范规定，本矿每年设计生产天数为330d，矿井设计为“四六”工作制，三班生产，一班检修，为防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建，充分考虑了矿井的富余系数，设计每天净提升时间为16h。2.3.2矿井工作制度依据煤矿安全规程、煤炭工业矿井设计规范、煤矿生产许可法和劳动法有关规定，结合东山矿的实际情况，拟制定工作制度：设计年工作日330d，日提升16h，采用“四.六”作业制，三个半班生产，半个班准备。2.3.3设计生产能力的确定矿井生产能力的大小主要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定，还应考虑当前及今后市场的需煤量。根据该井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下：方案A：1.2Mt/a；方案B：1.8Mt/a；方案C：2.4Mt/a。上述三种方案，具体选择哪一种，还应根据矿井服务年限来确定。2.3.4矿井服务年限的确定矿井服务年限的计算公式如下：（）式中：矿井设计可采储量，Mt；生产能力， Mta；矿井储量备用系数，K.31.5根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。矿井服务年限。 依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案：1.2 Mt/a （）152.05/（1.21.4）=90a方案：1.8Mt/a （）=152.05/（1.81.4）=60a方案：2.4Mt/a （）=152.05/（2.41.4）=45a参照煤炭工业矿井设计规范规定（见表2-2）。表2-2 矿井设计服务年限表矿井设计生产能力（Mt/a）矿井设计服务年限（a）3.0及以上60701.22.450600.450.94050即矿井生产能力：B1.8Mta，矿井服务年限60a。第三章 井田开拓3.1 概述3.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述根据精查报告确定的煤层自然产状，构造困素，顶底板条件，冲积层结构，地形及水文地质条件等，其中煤层赋存深度和冲积层的水文地质条件对开拓方式影响最大。东山矿建设必须严格按照基本建设程序办事，确定矿井开拓方式必须充分考虑多个主井工艺系统的机械化装备水平。矿井机械化程度的高低的不仅直接影响井型和经济效果，而且往往由于提升，运输设备的革新发展，而引起开拓本身发生变化3.1.2确定井田开拓方式的原则.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，创造更好条件要使生产系统完善、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，节约基建工程量，加快矿井建设。.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件。.合理开发国家资源，减少煤炭损失。.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，创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。5.根据用户需要，将不同煤质，煤种的煤层分别开采。6.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。3.2矿井开拓方案的选择3.2.1井筒形式和井口位置1.井筒形式东山煤矿地处山区，煤层埋藏倾角为浅部小，深部大，倾角范围为918，平均倾角11。井筒开拓的形式有：双立井开拓，双斜井开拓。根据东山井田的地表及煤层等实际情况，不具备平硐开拓的条件。现依据东山井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出二种井筒开拓方案，具体情况如下：方案一：双立井开拓（如图3-1）；1 主井 2 副井图31 双立井开拓图方案二：双斜井开拓（如图3-2）； 图32 双斜井开拓图（1）双立井开拓：本井田的时间情况符合立井开拓的适用条件，所以采用双立井开拓在技术上能满足要求。（2）双斜井开拓：主斜井用强力钢丝绳牵引的胶带输送机提升煤炭（17），副斜井用串车提升（25）。东山煤矿埋藏深度为八百多米，副井用串车提升矸石运送人员，物料时会出现多段提升，又由于煤层埋藏较深，故斜井开拓费用较大，在通风排水方面也不如立井，且煤柱损失增大，后期维护费用也较高，所以双斜井开拓在技术上不可行，不用进行经济比较，最后选用的井筒形式为双立井开拓。表（3-1）经济比较方案费用表方案项目方案一方案二基建费/万元立井开凿石门开凿井底车场22000.3=1503000.08=2410000.09=90斜井开凿石门开凿井底车场0.1112002=2642000.08=168000.09=72生产费/万元 立井提升石门运输1.20.50.50.85=0.2551.20.50.80.381=0.183斜井提升石门运输1.20.50.87=0.5221.20.50.3=0.18总计费用/万元255.4费用/万元369.4依据表上述各种方案比较，得知立井开拓最经济。 2.井口位置 依据东山矿井田的储量分布图，及剖面图考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置在整个井田的储量中央，坐标为：主井：415.84、5008.35副井：415.80、5008.353.2.2开采水平数目和标高 本矿井初步设计产量为180万t/a,可采储量为15320万t，服务年限60a，所以不考虑三水平开采，因为本井田煤层分布为近水平，因此在上下煤层组中间按煤层倾斜方向划一条一、二水平技术分界线。提出两个方案：方案：一水平标高50米，二水平标高-250米，单水平开采，一水平采上部煤组，二水平采下部煤组。方案：一水平标高-100米，二水平标高-350米，单水平开采，一水平采上部煤组，二水平采下部煤组。 图33 方案 方案：一水平在50，二水平在-250。一水平在50米相对于可采的四层煤石门都比较短，便于煤炭的运输，便于二水平的延伸方案可行。方案：图34 方案 方案，一水平在-100时，在开采时石门过长，对于施工通风和运输都有困难，二水平在-350时下煤层组的上部煤层的问题和一水平的一样。方案一：该方案的一水平服务年限及垂高均符合规程规定，根据本井田的实际情况，本方案技术上可行 方案二：该方案的阶段垂高，设计不符合规程规定，初期投资大，见效慢，本方案不可取。 3.2.3开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷（或总回风道）、主要风井等。（一）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（人员、矸石、材料、设备等）以及通风、排水和管线敷设，服务年限很长。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：（1）单层布置：自井底车场开掘主要石门后，分煤层设置水平运输大巷。（2）分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设集中大巷，由集中运输大巷开采石门与各煤层联系。自井底车场开掘主要石门与个分组集中大巷贯通。（3）集中布置：在开采近距离煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用采区石门联系各煤层。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下三种大巷布置方式：方案：分煤层大巷布置（如图3-5）方案：集中大巷布置（如图3-6）方案：分组集中大巷布置（如图3-7）方案，煤巷服务年限短，不好维护，但是出煤快掘进快。四层煤煤层间距都很大，参见开拓剖面图可以看出，分煤层布置比较合理。 方案，集中大巷布置只能布置在2煤和4煤之间，这两层煤相距35米，这样要开拓的石门长度会很长，工程量大，经济上不合理。方案，分组集中布置大巷将1煤和2煤分为一组，4煤和8煤分为一组，然后在每组内设大巷，石门也比较长工程量也会很大，且掘进费用较高，出煤较慢，经济上较不合理。故确定本矿采用分煤层大巷开采。运输大巷与回风大巷布置在煤层中，两条大巷之间用斜石门联系，一个作为运料用，一个作为进风行人之用。 图3-5分煤层大巷布置 图3-6集中大巷布置 图3-7分组集中大巷布置3.3 选定开拓方安案的系统描述3.3.1井筒形式和数目 本设计矿井采用双立井开采，一个主井，用于提煤和早期回风；一个副井，用于运人，运料，进风；两个风井，用于两翼回风。3.3.2水平数目和高度一水平标高50米，二水平标高-250米，单水平开采，一水平采上部煤组，二水平采下部煤组。3.3.3石门 大巷数目及布置 每个煤层布置一条回风大巷，一条运输大巷，两条大巷都布置在煤层中，运输大巷通过运输石门与井底车场相连；回风大巷通过两翼风井与地面连通，通过斜巷与运输大巷相连。运输大巷与运输石门断面相同，（如图35）： 图35 运输大巷及石门断面图回风大巷与运输大巷断面相同，仅其中设备不同，（如图36）图36 回风大巷断面图3.3.4井底车场的形式选择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，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉，因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的安全和生产。1.设计依据：（1）矿井开拓方式；（2）矿井设计生产能力及工作制度：（3）井筒及数目：（4）矿井主要运输巷道的运输方式；（5）矿井瓦斯等级及通风方式；（6）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（7）各种硐室有关的资料；2.设计要求：（1）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（2）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；（3）尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通过能力；（4）应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；（5）井底车场线路不止应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护；（6）为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。3.井底车场形式选择：（1）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（3）操作安全，符合有关规程、规范；（4）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（5）施工方便，各井筒间、井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通，缩短建井工期；（6）当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场；（7）井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车时，其卸载站（即主井车线）可布置折返式，亦可布置环形式。但其装车站的线路布置必须与其相对应。 综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为环型立式井底车场。 3.3.5带区划分 本设计矿井采用条带式开采，两个分带为一个带区，这样则可以把整个井田划分为40多个带区。因此，先把井田划分为5个大的区域，在每个区域中再划分带区。以断层为界，将层煤分为西中东三个大的区域，（如图37）：将1煤划分为西中东三块： 图37煤层平面区域划分图3.4井筒布置和施工3.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护 参照综合柱状图，井筒穿过的表土层为：黄土，粉沙夹综红色粘土。基岩段为砂叶岩和沙岩。 主井井筒支护：基岩段450mm砼，表土层为1000-1150 mm砼. 副井井筒支护：基岩段500mm砼，表土层为1000-1400 mm砼.3.4.2井筒布置及装备1.主井：本矿采用双立井开拓方案，一二水平全部采用立井开拓，本矿设计生产能力180万t/a，一水平深50m，二水平深250m ，井筒净直径6.5m，提升容器为一对16T箕斗，多绳提升机，井筒支护，基岩段为450mm砼，表土层为10001150mm砼，立井断面为圆形，断面（如图38）2.副井：副井井筒净直径为6.5m，井筒装备一对双层四车加宽多绳罐笼，井筒支护方式：基岩段500mm砼，表土层10001400mm砼，副井断面为圆形，断面形状（如图39）图38 主井井筒断面 图39副井井筒断面3.4.3井筒延伸的初步意见 东山井田煤层底版离奥陶系灰岩很远，延伸不到灰岩上，因此，延伸方案有三个：双暗斜井延伸；双立井延伸；一立一斜延伸。用双暗斜井延伸时，运人，运料，提矸等组织比较复杂，故提出双立井延伸；一立一斜延伸两种方案。方案： 图310 双立井延伸 方案需多开力井井筒300米，并相应增加了井筒和石门的运输，提升，排水费用。施工条件差，速度慢，开拓维护费用高。优点是提升能力大，在条件允许时，增加的设备较少。方案：图311 一立一斜延伸方案多开主暗斜井200多米，副立井150米，并相应增加了斜井的提升和排水费用，施工速度比方案要快些，但与暗斜井配套的设备，人员和材料等的运输需转载。考虑到方案的提升，提水工作环节少，人员上下较方便，而且在通风方面要优于方案，决定选用双立井延伸。3.5井底车场及硐室 3.5.1井底车场形式的确定及论证井底车场是连接井口和运输大巷的枢纽，井下的煤通过井底车场经井筒运至地面，地面的材料和设备通过井筒、井底车场运到各个工作面。排水、通风、动力供应及人员上下等，也必须通过井底车场。而井底车场的形式必须适应井下运输和井筒提升的要求，井筒形式、提升方式、大巷运输方的不同，井底车场的形式也各异。井底车场形式的确定，应根据井田地质条件、井型大小和大巷布置提升方式及生产系统等因素确定。本矿井井底车场形式的选择依据如下：(1)矿井设计能力为1.8Mt/a，年工作日330d，实行四六工作制，每日净提升为16h。矸石量占煤产量的15%；掘进煤占煤产量的10。(2)矿井采用双立井、两个水平、分组集中运输大巷的开拓方式。(3)矸石量占煤产量的15%，由副井提升。掘进煤占煤产量的10，由翻车机翻入井底煤仓。(4)主井装备一对16T箕斗，副井净直径6.5米，装备一对双层四车加宽多绳罐笼。(5)井下主要运输大巷采用3t底卸式矿车运煤，由10吨架线式电机车牵引，每列车由17辆矿车组成。辅助运输采用1.5t固定式矿车，掘进煤列车由30辆矿车组成。 综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，确定本设计井田井底车场形式为立式环型车场。 主副井距运输大巷较近，工程量小。 3.5.2井底车场的布置、储车路线、行车路线布置长度1.井底车场线路布置的要求（1）井底车场的线路主要由主井空、重车线，副井进、出车线和回车线组成，由于通过各个井底车场的煤种数量不同，其各线路的数目和长度亦相应不同。（2）井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；（3）井底车场的线路工程量小；（4）为保证运行安全，应尽量避免在曲线巷道顶车，机械推车需布置在直线段上；（5）尽量减少道岔和交岔点；（6）线路布置要有利于通风；（7）底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题。2.存车线长度的确定确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题，如果存车线长度不足，将会使井下运输和井筒提升彼此牵制，影响矿井生产能力；反之，如果存车线过长，会使列车在车场内的调车时间增加，反而降低了车场通过能力，并增加车场工程量。根据美国煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用下列长度：（1）大型矿井的主井空、重车线长度各为1.52.0列车长；（2）副井空、重车线长度， 大型矿井按1.01.5列车长；（3）材料车线长度，大矿井应能容纳1520个材料车；（4）调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和；3.存车线长度的计算（1）主副井空、重车线计算公式如下：L=mnL1+NL2+ L3式中：L空重车线长度，mn每列车的矿车数，辆m列车系数，主井取2.0，副井取1.5 L1 一个列车带缓冲器的长度，mL2每台电机车长度，mL3 列车制动距离，一般取8-15mN电机车数量，台a、主井：n17辆，L13.45m，N=1台，L24.5m，L310m则：L2173.45+14.5+10118 m b、副井；n30辆，L12m，N=1台，L24.5m，L310m则：L1.5302+14.5+10104.5m（2）材料车线长度LnL1式中：n容纳材料的车数，取15台L1材料车长度，为2mL15230m3.5.3井底车场通过能力验算本设计生产能力为1.8Mt/a，井底车场线路布置采用3t底卸矿车运煤，10t架线式电机车牵引，每列车内由17辆矿车组成。辅助运输采用1.5t固定式矿车，掘进出煤由主井运至井外，每列车由30辆车组成。列车在车场平均运行时间s4分钟，日产煤5500 t,矸石5500 15825t，掘进煤5500 10%550t。3t底卸式矿车运煤量550090%4950t，每日需3t底卸式矿车列数4950/（317）98。煤矸混合车数：（825550）（1.530）31则列车数为98：313：1 每一调度循环内有3列3t底卸式矿车和1列1.5t固定式矿车组成，每一调度循环时间12.8分钟，进车间隔4分。车场通过能力计算： N（3173306014）/(1.1541.15)2.67MT车场通过能力富裕系数：K2.67/1.8=1.481.3井底车场通过能力满足要求。 图312 井底车场线路图 表31 井底车场运行图表3.5.4井底车场主要硐室1.主井系统硐室主井设有3t底卸式矿车1.5t矿车卸载站硐室、井底煤仓装载硐室、清理散煤硐室。2.副井系统硐室副井与井底车场连接处设有中央水泵房，中央变电所，水仓及清理水仓硐室。中央水泵房与中央变电所联合布置，使供电距离缩短，水仓用人工清理，采用1.5t矿车，用罐笼提升外运。3.其它硐室其它硐室设有调车室、医疗室、机车维修房、消防材料室、等候室、工具室等。3.6 开采顺序开采顺序是指矿井采掘工作应有计划、有步骤地按一定顺序进行，做到采掘并举，掘进先行，因此，要研究采煤和掘进安排特点，了解有关政策与规程、规范规定、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，以保证矿井持续稳产、高产；2.符合煤层采动影响关系，最大限度地开采煤炭资源；3.合理集中生产，充分发挥机械设备的能力，提高矿井的劳动生产率，简化巷道布置；4.降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资。3.6.1沿井田走向的开采顺序 本矿井将煤层划分为带区，每个带区划分为两个条带开采。采用倾斜长壁采煤法，带区按井田走向划分。沿井田走向由中央向两边开采。3.6.2沿井田倾向的开采顺序在同一煤层内，沿倾斜煤层的开采顺序，可分为上行式和下行式开采。除近水平煤层外，对于缓倾斜、倾斜和急倾斜煤层，根据其采动影响关系，一般只采用下行式开采顺序。本矿属于缓倾斜煤层，故沿煤层倾斜方向上采用仰俯斜式开采顺序，采用后退式开采。3.6.3带区接续计划 按照开采顺序，进行后退式采煤详情（见表32）带区接续表： 表32带区接续表3.6.4“三量”控制情况1.矿井开拓煤量的确定开拓煤量是指井田范围内掘进的开拓巷道所圈定的尚未开采的可采煤量，可按下式计算：K=(ms Pk) c式中：K开拓煤量，Mtm计算范围内的地质储量，Mts地质损失，是因为地质及水文地质条件不利所造成的损失，包括含水大、煤层厚度小、断层多等原因不能采出的储量，Mt Pk永久煤柱损失，MtC采区回采率，本设计矿井的开拓煤量计算：K45.84Mt2.准备煤量的确定第七章 矿井通风与安全7.1 矿井通风系统的确定7.1.1 选择通风系统的原则总的原则应贯彻“安全第一，预防为主”的方针，并有利于加快矿井的建设速度，技术经济合理，同时必须遵守煤矿安全规程中第113条，第114条，第115条，第116条，第117条的有关规定。选择通风系统时应主要考虑，矿井的开采技术中的条件和开拓开采设计，同时应考虑，尽可能地减少井巷工程量和通风经营费用，设备运输及修理费用等经济因素，另外，还要根据上述因素考虑是否需要灌浆，煤层注水和抽放瓦斯等。7.1.2 矿井的通风系统矿井通风系统包括通风方式（即进风井和加风井的布置方式）通风方法（即矿井通风机的工作方法）以及由若干通风巷和交汇点构成的通风网络。1.矿井通风方式中央并列式通风井和回风井大致并列于井田中央，由主井兼作回风井或专设中央风井，这种方式具有初期工程量少，建井期短，便于管理等优点，缺点是进回风井之间漏风大，矿井的中后期通风线路长，通风阻力大，工业场地噪音大，这种方式适用于煤层倾角较大，走向长度小于4km的低瓦斯矿井中央分列式进风井位于井田中央，回风井位于井田上部边界中央，这种方式具有通风阻力小，漏风小，安全性好，工业场地噪音小，且便于从回风井铺设防尘洒水管路等优点，适用于煤层倾角较小，埋深较浅，瓦斯和自燃发为比较严重的矿井，走向长度较大的中型矿井，投产初期多用这种通风方式。两翼对角式进风井位于井田中央，回风井布置在东西翼各一个，分别为井田的一翼服务，适用于高瓦斯矿井，自然发火及热害比较严重或有煤和瓦斯突出的矿井。分区对角式进风井位于井田中央，两翼各有两个或两个以上的回风井为所在采区的或附近采区的生产服务，这种方式也称分区通风，它适用于煤层距地表较浅，且高低起伏较大，第一水平无法开凿总回风巷的情况，也适用于煤和瓦斯有突出危险的矿井或高瓦斯矿井，此外各分区有独立的进回风系统，这种方式具有建井期短，安全性好，便于管理等优点，但因风井多，占地面积大和风机管理分散原则，多适用于分区分期开拓，分期投产的特大矿井。混合式上述几种方式的组合称为混合式，如中央分列式与对角式混合，中央并列式与对角式混合，以及中央并列式与中央分列式混合，这种方式适用于井田走向长度大，矿井改扩建和开拓延伸矿井或多煤层多井筒矿井，或井田面积较大，产量大而且是分区开拓矿井。2.主要通风机的工作方法主要通风机的工作方法有抽出式，压入式及混合式，一般矿井多采用抽出式通风 ，只有在低瓦斯矿井（地面塌陷区分布较广泛且与矿井沟通）或地形复杂且煤层埋藏较深，开采第一水平时无法设置主通风机，总回风通无法联通或维护困难，煤层发火不严重的中小型矿井，才采用压入式通风。混合式工作方法由于管理复杂，很少使用。7.1.3 带区通风系统的确定选择采区或带区通风系统必须遵守煤矿安全规程第118条与第112条中的有关规定。采区通风应满足：分区通风，采掘工作应采用独立通风，采区内所有的巷道，回采工作面，备用工作面，掘进工作面和硐室等都应有足够的风量，采区或带区内风流稳定，有利于采区或带区的采空区瓦斯排放和防止浮煤自燃，通风系统具有一定的抗灾能力和满足一些特殊的要求的能力（如抽放瓦斯，防火灌浆，煤层注水，区域反风和降温等）使新鲜风流在其流动的线路上被加热与污染程序最小。条带采煤工作面通风方式同样分为运输巷进风，轨道巷回风或轨道巷进风运输巷回风，对于运输巷仍然存在有上行风和下行风的问题，对工作面没什么影响，该布置方式具有系统简单，风路短，转折变化少通风建筑物少，漏风少，有效风量率高等优点通过上述通风方式的选择，结合本矿的情况，最后确定矿井的通风方式为：矿井容易时期即矿井建井初期由于通风回路短，投产快投资少，决定采用中央并列式通风，即采用中央并列式通风（副井进风，主井回风），必须在边界上再开一个安全出口（安全规程规定）。在矿井开采后期采用两翼对角式通风，通风机的工作方法采用抽出式通风。 7.2 风量计算与风量分配7.2.1 矿井总风量计算：Q矿=（Q采+Q掘+Q硐+Q其它）K矿式中：Q矿矿井所需的总风量，m3/minQ采矿井回采工作面的所需风量之和，m3/min ；Q掘井下所有掘进面风量之和，m3/min ；Q硐井下所有独立回风硐室风量之和，m3/min ；Q其它井下其它用风地点所需的风量，m3/min ；K矿矿井井下漏风系数；1.回采工作面所需风量的计算按矿井的瓦斯或CO2的涌出量计算东山矿绝对瓦斯涌出量为18.33 m3/min，CO2绝对涌出量为13.5 m3/min，所以计算工作面的风量时按瓦斯的涌出量进行计算Q采=100Q1K式中： Q1回采工作面回风巷风流中CO2平均绝对涌出量m3/minK回采工作面的CO2涌出不均衡系数，取1.2Q采=100Q1K=10018.331.2=2200 m3/min按工作面气温与风速的关系计算Q采=60VS式中： V 与工作面气温的对应风速，根据东山矿资料t=2023，查表可得：V1.5m/s。S回采工作面的平均断面积S=10.15m2Q采=601.510.15=913.5 m3/s按工作面最多人数计算风速Q采=4N式中： N 第i个工作面同时工作的最多人数，取30人。4 以人数为单位的供风标准，规定每人每分钟供给4.0m3的风量。Q采=430120m3/min经过比较，决定选用最大值作为每个回采工作面所需的风量。Q采=2200m3/min回采工作面风速验算Q采0.2560SaiQ采460Sai式中：0.25，4工作面所允许的最小、最大风速，m/sQ采0.256010.15=152.25 m3/sQ采46010.15=2436 m3/s152.2522002436因此，符合煤矿安全规程规定。2.掘进风量的计算无岩石掘进巷道Q岩掘=0掘进煤巷Q煤掘=2001.2=240 m3/min煤巷掘进头有2个：Q煤掘=2402=480 m3/min3.各种硐室所需风量Q硐=Q火+Q充+Q机+Q采硐+Q其它式中：Q火火药库实际需风量 ，150 m3/min Q充充电硐室所需风量 ，100 m3/min； Q机大型机电硐室所需风量，由于主要机电硐室如井下中央变电所及中央水泵等采区串联通风，因此计算矿井总风量不计在内 Q采硐采区所有独立通风系统的硐室的风量之和。 Q采硐Q绞+Q采电+Q水泵房=