双鸭山矿业集团集贤煤矿2.4Mta新井设计

摘 要本设计新井为双鸭山矿业集团集贤煤矿2.4Mt/a的新井设计，共有3层设计可采煤层，平均总厚度为16.18 m。设计井田的可采储量为241Mt。服务年限为73a。单水平开采。本设计矿井采用双斜井的开拓方式，集中大巷及采区石门的大巷布置方式。共划分3个采区，其中首采区为一个采区，投产工作面1个。本设计采区为南一，大巷道装车式下部车场，采用分区式通风，综合放顶煤采煤。年工作日为300天，采用“四、六”式工作制，工作面长为200m，每刀进度为0.6m，每日割6刀。提升设备为主井采用大倾角带式运输机提升。关键词: 回采工艺 放顶煤AbstractThe task of this design is to construct a 2.4million tons new shaft for ShuangYaShan Ming Administration.This mine has four minable Coal Seam, and its average thickness is 16.18 meters. Designed field of minable capacity is 241 million tons. It can adapt for 73years, and is divided into one level.This mine shaft is applied to double indined shaft development method; Layout of gathing gallergand mining district eross heading; This level is divided into 8 mining districts and 1 worked faces. Time of constructing shaft is 43.2 months. This worked fece is middle 1 and right 1 worked face, ords 300 days every year. Adapt “four-six” work situation, work face is 200 meters length of circle is 0.6meters, and times is 6 one day.Key words: mining technology; longwall coal mining methodPut top coal目 录摘要IAbstractII绪论- 1 -第1章 井田概况及地质特征- 2 -1.1 井田概况- 2 -1.1.1交通位置- 2 -1.1.2地形地势- 2 -1.1.3气象及地震情况- 2 -1.1.4水文地质情况- 2 -1.1.5煤田开发史- 2 -1.1.6工农业及原料供应状况- 2 -1.1.7水源及电源- 3 -1.2 地质特征- 3 -1.2.1矿区范围内的地质情况- 3 -1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造- 3 -1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征- 3 -1.2.4岩石性质、厚度特征- 4 -1.2.5井田内水文地质情况- 5 -1.2.6煤质、牌号及用途- 6 -第2章 井田境界、储量、服务年限- 7 -2.1 井田境界- 7 -2.1.1井田周边状况- 7 -2.1.2井田境界确定的依据- 7 -2.1.3井田未来发展情况- 7 -2.2 井田储量- 7 -2.2.1井田储量计算- 7 -2.2.2保安煤柱的设计方法- 7 -2.2.3储量计算方法- 9 -2.2.4储量计算评价- 10 -2.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限- 10 -2.3.1矿井工作制度- 10 -2.3.2设计生产能力和服务年限- 10 -2.3.3矿井服务年限的确定- 11 -第3章 井田开拓- 13 -3.1 概述- 13 -3.2 矿井开拓方案的选择- 13 -3.2.1井筒形式和井筒位置- 13 -3.2.2井筒的位置- 15 -3.2.3开采水平的数目及高- 16 -3.2.4开拓巷道的布置- 17 -3.3 选定开拓方案的系统描述- 18 -3.3.1井筒形式和数目- 18 -3.3.2井筒位置及坐标- 18 -3.3.3水平数目及高度- 19 -3.3.4石门、大巷数目及布置- 19 -3.3.5井底车场的形式及选择- 20 -3.3.6煤层群的联系- 21 -3.3.7采区划分- 21 -3.4 井硐布置和施工- 23 -3.4.1井筒穿过的岩层性质及井硐支护- 23 -3.4.2井筒布置及装备- 23 -3.4.3井筒延深意见- 25 -3.5 井底车场及硐室- 25 -3.5.1井底车场形式的确定及论证- 25 -3.5.2井底车场的布置，存车线路，行车路线布置长度- 25 -3.5.3通过能力计算- 28 -3.5.4井底车场主要硐室- 30 -3.6 开采顺序- 31 -3.6.1沿煤层走向的开采顺序- 31 -3.6.2沿井田倾向的开采顺序- 31 -3.6.3采区接续计划- 32 -第4章、采区巷道布置及采区生产系统- 33 -4.1 采区概述- 33 -4.1.1采区布置的要求：- 33 -4.1.2设计采区的位置、边界，范围及采区煤柱- 33 -4.1.3采区的地质和煤层情况- 33 -4.1.4采区的生产能力、储量和服务年限- 33 -4.2 采区巷道布置- 34 -4.2.1区段划分- 34 -4.2.2采区上山布置- 35 -4.2.3采区车场布置- 37 -4.2.4煤仓形式、容量及支护- 38 -4.2.5采区硐室简介- 40 -4.2.6回采工作面的接续- 40 -4.3 采区准备- 41 -4.3.1采区巷道的准备顺序- 41 -4.3.2主要巷道的断面图- 41 -第5章 采煤方法- 43 -5.1 采煤方法的选择- 43 -5.1.1采煤方法选择的制约因素：- 43 -5.2 采煤方法选择- 43 -5.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备- 43 -5.2.2设备选型- 44 -5.2.3选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式- 45 -第6章 井下运输与矿井提升- 47 -6.1 矿井井下运输- 47 -6.1.1运输方式和运输系统的确定- 47 -6.1.2矿车的选型及数量- 47 -6.1.3采区运输设备的选择- 48 -6.2 矿井提升系统- 49 -6.2.1矿井主提升系统的选择与计算- 49 -第7章 矿井通风安全- 51 -7.1 矿井通风系统的确定- 51 -7.1.1概述：- 51 -7.1.2矿井通风系统的确定- 51 -7.1.3主扇工作方式的确定- 51 -7.2 风量计算与风量分配- 52 -7.2.1矿井风量计算的规定- 52 -7.2.2风量计算- 52 -7.2.3风量分配- 54 -7.2.4风速的验算- 54 -7.2.5风量的调节方法与措施- 55 -7.3 矿井通风阻力计算- 56 -7.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力- 56 -7.3.2矿井等积孔计算- 57 -7.4 通风设备的选择- 58 -7.4.1主扇的选择计算:- 58 -7.4.2电动机的选择- 59 -7.5 矿井安全生产措施- 60 -7.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸- 60 -7.5.2火灾与水患的预防- 60 -7.5.3其他事故的预防- 60 -7.5.4避灾路线及自救规定- 61 -第8章 矿井排水- 62 -8.1概述- 62 -8.1.1矿井水来源及涌水量- 62 -8.1.2对排水设备的要求- 62 -8.2 矿井主要排水设备- 63 -8.2.1排水方式与排水系统简介- 63 -8.2.2主排水设备及管路的选择计算- 64 -第9章 技术经济指标- 68 -总结- 70 -致谢- 71 -参考文献- 72 -附录 1- 73 -附录 2- 77 -VI绪论近年来随着国民经济的发展和综合国力的提高，能源的需求也越来越大，石油、天然气、水力、核电等其他能源虽然有了较大的发展，但是煤炭仍然是我国的主要能源，这种状况在今后相当长的时间内不会有根本性改变。我国是煤炭资源丰富，储量和产量均居世界前列。在新的时期下，就要要求我国煤炭工业加快改革的步伐，尽快摆脱原有粗放经营的旧模式，步入成本小、高产高效的良性循环轨道。科学技术的第一生产力，煤炭工业的发展依赖的是先进的煤炭先进技术，其中包括采矿工程技术。作为一名采矿专业的学生，也是即将成为煤炭行业的工程技术人员。在大学四年的学习中，掌握了很多的专业知识，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双鸭山集贤矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多集贤矿的资料。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、排水通风、设备选型以及矿井的各个系统。本设计使用了大量通风安全方面、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必要的分析等工作。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，从而也为我以后的工作打下良好的基础。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置集贤矿位于黑龙江省城双鸭山境内，距双鸭山市东北方向11km。其地理坐标为：东经: 1405100北纬：452200集贤矿的交通以铁路、公路为骨干。有矿山铁路专线与双鸭山站相连；公路通达双鸭山市、密山市等地。交通较为便利。1.1.2地形地势集贤矿区井田地表为丘陵起伏，整个地势为西南高，东北低。海拔最低标高为1215.3m，最高标高为1338.3m。1.1.3气象及地震情况集贤矿区属于大陆性气候。年平均降水量为462mm。最高气温为36C，最低气温为36C。春季秋季多风，春夏之际以西南风为主冬季以西北风为主。最大风速为21m/s集贤矿在史料中无地震发生过。1.1.4水文地质情况集贤矿区境内无湖泊、水库和沟塘。1.1.5煤田开发史 集贤煤田为新近开发，无开发历史。1.1.6工农业及原料供应状况集贤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。矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供。1.1.7水源及电源集贤矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均来自双鸭山供电局。1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地质情况集贤矿区地层走向为EW，倾向为S,倾角为20。地层厚度为350-40m。表土及风化带厚度约20-63m，表土中无流沙岩。岩层多由泥岩及砂质泥岩构成。1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造集贤井田范围内的主要地质构造为断层，有极少数的向斜和背斜，其中断层共有2个，为一正一逆断层，铅直地层断距在1040m之间，都是倾向断层。详见表（11），断层特征表。表（11）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控制情况摆动情况可靠程度走向倾向倾角性质落差1F1斜交N35E80SE45逆40m北部60-1830m可靠2F2斜交N20E75S48正10m北部59-3520m可靠1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存不太深，倾角在510，详见煤层赋存特征表。表（1-2） 煤层特征表序号煤层名称层间距（m）围岩硬度容重g/cm3煤层稳定性 煤厚（m）倾角顶板底板102#2010泥岩砂质泥岩中硬1.4稳定11.84821#泥岩砂质泥岩中硬1.4较稳定1.9832#泥岩砂质泥岩中硬1.4较稳定2.4481.2.4岩石性质、厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于8m,多为砂质泥岩。详见煤层柱状图。煤层柱状图 图（11）1.2.5井田内水文地质情况新建煤矿地形大部分属漫岗，标高在1215-1338米之间，井田北部及中部为河谷水文地质区，西部及南部为丘陵水文地质区。岩层的富水性主要取决于构造裂隙的发育和补给条件，浅部各煤层除大气降水补给地表强风化带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带。由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在着分带规律且有分层规律。从涌水量可以看出，只有大气降水通过强风化带渗入井下，补给单一，采掘工程一般不受水害影响，防水工作较简单，故水文地质条件属简单型。涌水量预计：计算公式K=Q/T式中 K为充水系数，Q为实测涌水量，T为原煤产量。选含水系数为1.3，产量按27万t/月，则Q=(276000*1.3)/25*24=338 m3/h1.2.6煤质、牌号及用途02号煤层为富灰，特低硫，高磷煤，经过洗选后成为特低磷煤，牌号QM，可作为炼焦、动力、民用及化工用煤。1号煤层为富灰，特低硫，经过洗选后成为特低磷煤，牌号QM，可作为炼焦、动力、民用及化工用煤。2号煤层为富灰，特低硫，经过洗选后成为特低磷煤，牌号QM，可作为炼焦、动力、民用及化工用煤。第2章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况西以边界线，东以边界线为井田边界，北到断层部分为界，南到店坪，井田东西走向长平均16 km南北走向0.84.6 km，集贤井田面积约为15.48Km2。2.1.2井田境界确定的依据1） 以大的断层和勘探边界为矿界；2） 以保证井田的合理尺寸，及与邻近矿区处理好关系。2.1.3井田未来发展情况由于本井田无断层的影响，且02#煤层的厚度较大，投产时的产量可能很快达到设计生产能力，但随着开采深度的增加，需要的工作面增加，新技术的运用，产量会有较大的提高幅度。 2.2 井田储量2.2.1井田储量计算参加储量计算的煤层有02#、1#、2#共三层煤。根据煤炭资源地质勘探规范规定，工业指标确定为倾角小于25煤层，能利用储量选用厚度0.70m,灰分40%；暂不能利用储量厚度为0.600.70m,灰分在40%-50%之间。倾角为20，能利用储量厚度选用0.60m,暂不能利用储量选用0.500.60m。2.2.2保安煤柱的设计方法对于必须留设保护煤柱的建筑物和构筑物，当其形状规整，且长轴与煤层走向或倾向平行时，宜采用垂直剖面法圈定保护边界。.斜井井筒保护煤柱设计采用垂直剖面法； .工业场地保护煤柱按照数字标高投影法，工业场地压煤近似为梯形。.煤层内煤柱一般来说，井田边界煤柱40米，河流保护煤柱为河床两侧各40米，大的断层一侧留煤柱1540米，有时也要根据具体的情况而定。详见表（21）。建筑物、构筑物保护煤柱的围护带宽度 表（21）建筑物和构造保护等级围护带宽度（米）井筒煤柱地面受护面积，包括井架、提升机房和围护带，围护带的宽度为20m，主副井筒保护煤柱以岩层边界角圈定。工业广场地面受护面积包括工业产地内为煤炭生产直接服务的工业厂房、服务设施和围护带，围护带的宽度为20米，煤按岩层移动角圈定。详见表（22）。地质条件及冲积层和基岩移动角值 表（22）井筒长度煤层厚度煤层倾角冲积层厚度1050m16.185104572697820m煤柱留取尺寸在区段运输平巷和轨道平巷之间留设区段煤柱，对一般煤质和围岩条件的近水平、缓斜及倾斜煤层、薄及中厚煤层不小于15米，厚煤层不小于15-20边界一般留设宽度10米左右。详见表（23）。断层煤柱留取尺寸：断层落差很大，断层一侧煤柱宽度不小于30米，落差较大的断层一侧煤柱一般为1015米，落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。井田境界煤柱按40米留设。 护巷煤柱尺寸 表（23）名称薄及中厚煤层厚煤层备注巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间水平大巷mm煤层倾角较小时煤柱可小一些采区上（下）山m左右m左右mm2.2.3储量计算方法采用分水平及投影块段法，用煤层真厚度和斜面积计算储量，块段平均厚度采用钻孔见煤厚度，以算术平均法求出。计算公式：式中：Q块段储量S块段平面积a煤层平均倾角M -块段平均厚度煤的容重，详见表（24）。 容重表 表（24）序号煤层号容重/（g/cm3）1021.4211.4321.4块段面积在1：5000的煤层储量计算图上用电子求积仪求得，块段倾角采用余切尺量得。2.2.4储量计算评价集贤井田的煤层发育良好，厚度较稳定，倾角绶倾，井田范围内大的构造控制可靠，水文地质条件中等，储量计算较为可靠。煤层储量见表（25）。 煤矿储量计算表 表（25）煤层号面积/m2工业储量/Mt永久煤柱/Mt可采储量/Mt占总储量百分比0215.48106259.9984.49175.9673.21%115.4310641.4511.6129.8411.68%215.4810653.4314.9038.4715.04%总计354.81111.03243.812.3矿井工作制度、生产能力、服务年限2.3.1矿井工作制度依据煤矿安全规程，煤矿生产许可法和劳动法有关规定，结合滴道矿的实际情况，拟制定工作制度如下：设计年工作日330天，日提升16小时，采用“四六”作业制，三班生产，一班准备。2.3.2设计生产能力和服务年限(1) 矿井设计生产能力是确定原则应根据集贤矿地质条件，国民发展需要和国内外市场需求，现有的技术装备和管理水平，充分考虑科学技术进步等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。(2) 确定矿井生产能力的重要因素a、地质和开采条件技术装备和管理水平矿井与水平服务年限，矿井与水平服务年限计算公式。产量（Mt/a）服务年限煤层倾角小于25煤层倾角25-45煤层倾角大于453.0及以上60-70a30-35_1.2-2.450-60a25-3020-2515-20 0.45-0.940-50a20-2515-2010-15T=Zm/(A*K)式中T 设计计算服务年限Zm可采储量，万吨；A年产量，万吨/年K储量备用系数，宜采用1.31.51.设计生产能力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：3.0 Mt/a方案：2.4Mt/a方案：1.8 Mt/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。2.3.3矿井服务年限的确定矿井服务年限的计算公式如下：（）式中：T矿井设计可采储量，Mt生产能力， MtaK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：3 Mt/a （）58a方案： 2.4Mt/a （）= 73a方案：1.8Mt/a （）=96a参照煤矿工业矿井设计规范规定，方案B较合理，即：矿井生产能力：B2.4Mta，矿井服务年限73a。第3章 井田开拓3.1概述由精查报告我们可以确定的煤层自然产状，顶底板条件，构造困素，地形，冲积层结构，及水文地质条件等，其中矿田地质情况和冲积层的水文地质条件对开拓方式影响最大。集贤矿建设必须严格按照基本建设程序办事，矿井开拓方式的确定必须充分考虑整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。确定井田开拓方式的原则：. 贯彻执行有关煤炭行业的技术政策,为高产高效、成本低，创造条件要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产安全和可靠的条件下减少开拓工程量，尢其是初期建设工程量，节约工程量，加快建设。. 优化开发，减少损失。. 要适应当前的技术水平和设备型号情况，积极选用新技术，新工艺，发展机械化采煤，自动化采煤。. 必须贯彻执行有关煤矿生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造良好的工作条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。. 合理集中开拓布置，优化生产系统，最大可能性的生产集中，为集中生产创造条件。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1井筒形式和井筒位置.井筒形式的确定根据集贤井田的地表及煤层等实际情况，平硐开拓方式技术上不合理，应直接否定。现依据集贤井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出三种井筒开拓方案，具体情况如下：方案I 双斜井开拓方案II 双立井开拓方案III 主立井副斜井开拓以上三种井筒开拓方案技术比较如下：（） 双斜井开拓斜井与立井相比有如下优点：1. 井筒掘进技术和设备比较简单，掘进快，地面工业建筑，井筒装备，井底车场及硐室都比投资少。2. 井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升高备。 缺点：3. 相同条件下，斜井要比立井长得多。4. 若围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高。尤其是采用绞车提升时，提升速度低，能力小钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高。5. 斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升。适用条件 ：煤层赋存较浅，垂深在200m以内，煤层赋存深度为0500m，含水砂层厚度小于2040m，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。技术评价：本井田单水平设在+850m标高，根据提地质和煤层赋存情况宜采用双斜井开拓。（）双立井开拓优点：1. 井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大通风条件好，管线短，人员升降速度快。2. 立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。3. 机械化程度高，易于自动控制。缺点：与斜井优点相反。适用条件：煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角，厚度，瓦斯，水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。技术评价：根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案可行。本矿井田的地表，地质构造，煤层赋存等因素，适合采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。但实际上本煤田地质情况较为简单，采取立井使建井期过长，故不采用。（）主井立副斜井开拓优点：兼有斜井和立井的优点，主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低。副井采用立井开拓，井筒易维护，有效断面大，有利通风，提升速度快。缺点：如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便，如井底相近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，影响生产调度及联系，占地面积大，这样也增加了煤柱损失。适用条件：介于双立井与双斜井之间技术评价：根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际情况，如用综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置，井下的联系和生产调度较为繁琐，因此该方案在技术不合理，不适合本设计矿井。所以本井田不利于用综合开拓。依据表上述各种方案比较， 知斜井开拓最合适。3.2.2井筒的位置对矿井井筒位置有以下的要求：）井筒沿走向的有利位置应在井田的中央。）井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量小，初期工程量及投资小，建井期短，且煤柱损失小。）应使井筒通过的岩层及表土层有较好的水文，围岩和地质条件。依据本井田的储量分布图，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：4179700、37611400副井：4179800、37611600开拓方案技术经济分析比较表 表（3-1） 方案优点缺点方案一1.井口位置接近井田边界，井下为双翼生产，易于保证矿井产量。2.第二水平、第三水平石门工程量小。1.工业场地压煤量较小。2.井筒延伸需要建上下部两个车场，工程量较大，不利于生产。3.运输费用高，井下需要人员多。方案二1.井口位置接近井田中央，井下为双翼生产，易于保证矿井产量2.立井安装速度快，检修容易，能耗低。3.井筒延伸方便。4.初期投资省。5.井上运输距离短，营运费用低。1.工业场地压煤量较大。2.井下存在反向运输。3、第二水平的石门较长。方案三1.主井井口位于井田边界，压煤量小。2.主井作为安全出口，安全性能高。3.连续提升能保证运输力。1.井巷工程量大不利于施工。2.长距离的胶带输送机提升，可靠性差。3.主井口地面标高低，防洪工程量大。3.2.3开采水平的数目及高开采水平的尺寸以水平垂高表示。水平垂高是指该水平开采范围的垂高。合理的水平垂高的要求：） 阶段斜长必须合理） 区段数目也合理） 有利于采区的正常接替） 保证开采水平有足够的服务年限及足够的储量） 经济上有利根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平划分方案如下，集贤矿井采用单水平上下山开采，由于井田的范围不是很大，且地质情况较为简单，煤层赋存倾角小，故采取盘区开采，设置单水平既可，若采取两个水平开采，则需多置一条水平运输大巷，既增加投资和巷道工程量，故采用单水平开采，水平设在+850m标高处。3.2.4开拓巷道的布置水平巷道的主要任务是担负煤矸，物料和人员的运输，以及通风，排水，敷设管线。对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要。根据煤层埋藏特征和煤炭设计规范的有关规定，并考虑到各煤层的间距较小，宜采用集中大巷，采区联合布置方式，为减少煤柱损失和 保证大巷维护条件，运输大巷布置在2#煤层的底板下的厚砂岩中，上水平的运输巷用做下水平的回风巷，这样有利用井下运输效率。生产系统较简单。.开拓巷道布置方式的选择根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）。采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系。当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。各种方式的适用条件如下：（）分煤层大巷适用条件1） 煤层数少，层间距大，石门长；2） 井田走向短，服务年限不长；3） 井底车场或平硐在煤层顶板；4） 煤质牌号不同，要求分采，分运；5） 产量，风量均大，需要疏解；6） 各煤层底板均有坚硬岩层（）分组集中大巷适用条件7） 煤层数多，层间距大小悬殊；8） 按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；9） 多水平生产，容易解决运输，通风的干扰；（）集中运输大巷适用条件10）煤层层数多，层间距不大；11）井田走向长，服务年限长；12）下煤层底板有坚硬岩层，易维护；13）煤质牌号相同，可以一起运输；14）自然发火严重，便于分区，分段处理事故；15）采区尺寸大，石门长度短本设计井田的可采煤层为02#、1#、2#煤层，三层煤层较近，可以联合开采，各煤层的煤质相同，不需要分采分运所以根据本井田的实际情况，本井田采用集中运输大巷和采区式石门布置方式。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井筒形式和数目根据集贤井田的地形地势，煤层赋存，地质构造等因素，经过第二节中井筒形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双斜井开拓，即一主一副两个井筒详见井筒开拓方案示意图：方案、双斜井开拓 图（3-1）3.3.2井筒位置及坐标井筒位置就是确定井筒沿煤层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，选择井筒位置的条件：1.地面条件（1）工业场地占地面积（2）煤的运输方向（3）地形与工程地质条件（4）生产建设与住宅位置2. 井下条件（1）按运输量确定井筒位置（2）根据地质条件确定井筒位置（3）煤柱量（4）勘探程度和初期工程量根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，该设矿井井筒位置详见开拓示意图，其井筒井口坐标为：主井：4179704、37611435副井：4179806、376115223.3.3水平数目及高度水平设置总的原则是尽量加大一个水平的开采范围，资源储量和服务年限，使之适应高产高效；集中化生产的要求，同时尽量减少水平的设置，基于以上原则，同时根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，合理的水平划分方案的技术分析和经济评价，该设计矿井采用单水平，水平标高为+850m，主要在南一和南二采区，阶段斜长为2250m，在+850m水平标高上布置水平开拓巷道，上下山开采。井底车场及各类硐室设置在+850m标高处。3.3.4石门、大巷数目及布置根据本设计矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价，确定本设计矿井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置。本设计矿井中，大巷和石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计在本设计中基本相同。其内部设施也基本相同巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件，其基本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施工速度。该设计矿井大巷，石门断面的各项内容见图。大巷 石门断面图 图（3-2）3.3.5井底车场的形式及选择 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）矿井井型及工作制度：（2）矿井的开拓方式；（3）井筒形式及其数目：（4）矿井运输大巷的运输方式；（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.立井井底车场的基本类型：（1）环形式：立式、斜式、卧式；（2）折返式：梭式、尽头式；4.井底车场形式选择：（1）操作安全，符合有关规程、规范；（2）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（3）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（4）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（5）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（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）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； 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卧式环形车场，采用两翼来车的形式。3.3.6煤层群的联系本矿井共有三层煤，即：02#、1#、2#煤层，参见可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图。大巷布置在2#煤层的底板岩石中。开采时采用下行式开采。3.3.7采区划分将井田划分成若干采区时，应考虑如下所述原则：（）根据炭工业设计规范采区宜双面布置；（2）如果井田走向长度不大，两翼均不超过1500m，可以不划分采区， 2、分煤层布置三条上山图（4-2） 225033=20250 M 由此可以看出，掘进的工程量大，因此费用也大，但石门短，采掘方便，风量集中。3、分组布置图（4-3） 225032+233(122+1) =19325M由此可以看出，工程量也不小，所需经济费用相对也大，但石门较短，风量集中。从上述的比较来看，第一方案为优。4.2.3采区车场布置采区上、下山与区段平巷或阶段大巷连接处的一组巷道和硐室称之为采区车场，采区车场的主要作用是在采区内运输方式改变或过度的地方完成转载工作。上、下部车场的选择：均采用平车场。优点，摘挂钩操作方便安全；缺点，车辆需反向运行，调车时间长，运输能力小。采区车场设计依据与要求：1煤矿安全规程规定1. 在双轨运输巷道中2列列车车场的最突出部分之间的距离采区装车点不得小于0.7米，矿车摘挂钩地点不得小于1米。2. 使用绞车提升的倾斜井巷上端，必须有足够的过卷距离。3. 串车提升的各车场必须设有信号硐室及躲避硐。4. 信号硐和躲避硐的尺寸为：净宽1.4-1.2米，净高2.0-2.2米，净深1.4-2.0米。2采区车场安设风门的规定1. 根据通风要求，采区上部车场可在存车线进车侧道岔外安设风门，两道风门的间距按需要确定。2. 中部车场内设有风门时，应设在存车线末段道岔以外的单道上，两道风门间的最小距离应符合下列要求：a. 单辆矿车运行时，1.0t和1.5t矿车取6米，3.0t矿车取9米。b. 小型机车牵引时，一列车长加3米。c. 其他机械牵引时，一串车长加3米。3采区下部车场线路布置下部车场的计算：采用对称道岔，高道竖曲线半径RSG=15000mm,存车线坡度iG=0.011,上抬角BG=0，S1=1900mm,低道竖曲线半径RSD=15000mm，存车线坡度iD=0.009下扎角BD=0上山倾角B=24 o，采用915-3-12道岔。1.斜面分岔点计算 L=a+s1/2cota/2+T=8693mm LcosB=7941 T=Rtga/4=993 Kp=1982Lb=s1/2sina/2-T=4786LT=a=2000LTcosB=18272.竖曲线计算TG=RSGtg(B-G)/2=3102KPG=6118LG=RSG(sinB-sinG)=5936hG= RSG(cosB-cosG)=1296TD=RSDtg(B+D)/2=3259KPD=6418LD=RSD(sinB+sinD)=6236H=RSD(cosD-cosB)=12963.竖曲线始点.终点.错距 H=LZGiG+LZDiD=500L1= (hG+H+ hD)/sinB=1229L1cosB=1123L2=L1cosB+LD-LG=1423L2-LD=-48134.斜面分岔点与高道竖曲线间插入段 L5=1500 L5cosB =13705.车场内各点标高计算 =ZKD=0.000 =ZKD=hD=1296 =ZKG=H=500=ZAG=H+hG=1796=+L5sinB=24=+LsinB=5942=+(H- L2iG)iD/(iG+iD)=2184.2.4煤仓形式、容量及支护按有关规定，采区运输上、下山与运输大巷或者石门之间的煤仓，应该根据位置的相互关系选择煤仓的布置形式，运输机上、下山与运输大巷或者石门之间有一定高差，宜采用垂直圆形煤仓，输送机上、下山与运输大巷均布置在煤层中，应采用水平煤仓。所以本采区选用的是垂直式煤仓，主要优缺点是：仓体受力性能好，较少发生填塞现象。圆形煤仓的主要优点是：受力性能好，断面利用率高，施工方便，便于维护，不易堵仓。 煤仓断面形状 图（4-4）煤仓容量 Q=(Ag-An)TgkbQ采区煤仓容量tAg采区高峰期生产能力t/h，高峰期间的小时产量为产量的1.52.0倍。An装车站通过力t/h为平均产量的1.01.5hTg采区高峰生产能持续时间，取1.01.5h kb不均匀系数机采取决于1.01.5hQ =（650-325）1.51.15=560.6t一般采区煤仓容量可按表（4-1）取：采区生产力0.9Mt/a时，煤仓高度可为2040m圆形断面煤仓，直径宜取2.55.5m，本采区生产能力0.9Mt/a,煤仓高度为30m，圆形断面直径为5m，容量为560.6t，为预防及处理堵仓，防止人员和物料坠入，在煤仓上中设300300孔眼的铁箅子。表（4-1）煤仓容量表采区生产能力Mt/a煤仓容量（t）0.3以下501000.30.45100200 0.450.60200300 0.601.003005001.00以上大于500 煤仓支护：煤仓结构包括煤仓上部收口，仓身，下口漏斗及溜口闸门基础，溜口和闸门装置，上口以混凝土收口筑成圆台体，可在收口处设铁蓖，而仓身采用锚喷支护，一般砌碹，壁厚为300-400mm，在下口漏斗及溜口闸门基础采用铁魈混凝土浇灌或铺设密集旧钢轨。4.2.5采区硐室简介采区硐室主要包括采区煤仓，采区绞车房及采区变电所等。采区绞车房绞车房的位置：选择在坚硬稳定的岩层或煤层中，应避开较大的地质构造。必须设在进风风流中，如果硐室深度不超过6m，入口宽度不小于1.5m，而无瓦斯涌出时，可采用扩散通风，空气温度不超过30，风量应取13m3；必须用不燃材料支护，应备有灭火器材，硐室各种设备与墙壁之间，应留有0。5m以上的通道，各设备之间应留出0.8m以上通道；滚筒直径大于2m以上绞车房；电气设备应与操作室隔开。由于本矿井绞车房放在上下山上端接近大巷处，且上下山和大巷均服务时间长，故其维护和上下山大巷一样得到较好维护。采区变电所一般宜设在围岩稳定，地压小通风较好，无淋水的地点用用电负荷中心。硐室与电器设备应有0.5m的通道，相互之间应留0.8m以上通道温度不超过30，必须有足够的照明，机电硐室应设置瓦斯自动检测报警断电仪，并配备便携式个体检测设备。采区变电所形式有一字形、人形和形，一般采用一字形，断面一般为半圆形，用混凝土砌筑。本矿井的每个采区变电所均放在轨道上山和运输上山之间的岩石中。4.2.6回采工作面的接续 1、确定工作面接续的几个原则(1) 改善巷道维护条件,减少维护工程量(2) 减少漏风,防止煤层自燃发火(3) 健全采区系统,有利于采准工作.2、工作面接续的确定区段回采顺序为由上向下即下行式,区段内回采顺序为后退式,煤层的开采顺序为下行式如表（4-2）表（4-2） 工作面接续表4.3 采区准备4.3.1采区巷道的准备顺序采准工作由采区运输石门开掘采区下部车场,向上开掘采区岩石集中运输上山,集中轨道上山和集中回风上山,与地表贯通,形成通风系统。在首采区为三层煤同采，即首先布置三条上山，然后布置运输平巷和回风平巷，再利用开切眼连通。由此，在首采区的第一个工作面也布置完成。4.3.2主要巷道的断面图采区上山、硐室挂金属网，锚喷支护；回采巷道采用矩形断面，顶板锚杆支护。工作面开切眼为梯形断面，采用顶板锚杆支护。 工作面巷道断面图 图（45） 第5章 采煤方法5.1 采煤方法的选择采煤方法是采煤系统和回采工艺的总称。它的选择应该结合具体地质条件和技术条件，综合考虑高产、高效、材料消耗少，成本底、便于管理等因素。设计时应尽量采用行之有效是先进技术，积极提高机械化水平。5.1.1采煤方法选择的制约因素：1储量、年产量、服务年限等各项指标。2现有技术及设备。3开采水平的划分及采区巷道布置。4采区煤层赋存状况及地质构造因素。5.2采煤方法选择采区除边界断层和河流外无明显地质构造，采区煤层为低涌水量、低瓦斯。根据采区煤层的地质情况，倾斜长壁采煤方法不适合该采区（倾斜长壁采煤煤层倾角必须小于12），且煤层厚度在12m左右，故采用综采放顶煤，这种方法的特点是高产高效，掘进率低，生产成本小，经济效益好。综上所述，可确定本采区的采煤方法为综采放顶煤采煤法，一次采全高。5.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备采工艺主要包括落煤、装煤、运煤、工作面支护和采空区处理五个方面。根椐本采区地质情况，结果矿井生产系统安排回采作如下；1. 落煤，采用综采放顶煤采煤法，使用双滚筒采煤机割煤、放煤，工作面端头割三角煤斜切进刀方式，双向割煤往返一次割两刀，截深0.6米。2. 装煤，采煤机落煤以后直接落入刮板输送机中，浮煤由铲煤板和人工装入刮板输送机中。3. 运煤，由刮板输道机转载机区段运输平巷胶带输送机运输上山的皮带输送机采区煤仓，然后由采区大巷装车站井底车场。4. 工作面支护，工作面内部用，工作面端头支护用，并采用超前支护方式，超前米左右，主要原因则由于其对地质条件适应性强，而且有利于机头与架子的稳定。5. 采空区外理方法有全部垮落法、缓冲法、刀柱法和充填法。本采区采用全部垮落法处理采空区。6. 刮板输送机输送能力应大于采煤机的最大生产能力，一般为1.2倍。7. 为了配合滚筒采煤机的开切口，应优先选用短机头架和机尾架，中板升角不宜过大，以减少通过压链块的能量消耗。5.2.2设备选型1、 采煤机 采煤机技术系数表 表（51）型号采高倾角滚筒直径MXA300/3.5B1.9-3.3m0401.6m截深传动方式牵引速度滚筒中心距656mm液压、无链、双牵引06.6m/min9056mm尺寸总重机面高度适应煤层硬度36051121225(mm)20t1512mmf32、 液压支架 液压支架系数表 表（52）型号ZZP4800/17/33F 外形5001420mm类型支撑掩护式移架步距600mm支撑高度1.13.3m支架中心1500mm3、 刮板输送机（可弯曲式刮板输送机） 刮板输送机系数表 表（53） 型号SGZ764/500电动机功率375KW长度200m输送量1000t/h电压3300V中部槽1500764290（mm）链速13m/s5.2.3选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式1、循环工艺流程工作面采用分段作业，全工作面分为四段，移架滞后采煤机割煤然后放煤，和推移输送机滞后移架，但割六刀只才放一次煤，具体流程为：采煤机端头进刀割煤推移刮板输送机支架采煤机在机尾进刀割煤放煤推移刮板输送机支架。2、劳动组织形式设计采用“四六制”作业方式，即每日四班，3个班生产，1班准备，一刀一放，每班工作6个小时，工作劳动组织见表和工作面技术经济指标表工作劳动组织表 表（54）工作面技术经济指标表 表（55）第6章 井下运输与矿井提升6.1 矿井井下运输本设计矿井年产量为2.4Mt/a,属大型矿井,采用斜井开拓方式,主井提升采用大倾角带式运输机提升,运输大巷采用5t 底卸式矿车运输,掘进煤及矸石用1.5t固定式矿车运输。6.1.1运输方式和运输系统的确定井下运输设计应对井下煤炭、矸石、材料、设备及人员等的运输作统筹安排，运输方式与设备的选型、根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件，瓦斯情况，采