采礦工程畢業(yè)論文設(shè)計正文

1、1.礦區(qū)概述1.1 交通位置及交通條件山西翼城牢寨煤業(yè)有限責任公司位于山西省翼城縣東北部、隆化鎮(zhèn)牢寨村南，距翼城縣城12km，行政區(qū)劃屬翼城縣隆化鎮(zhèn)管轄。其地理坐標為北緯35°454135°48 19，東經(jīng)111°4939111°52 07。 晉（城）侯（馬）公路和侯（馬）月（山）鐵路由井田南部邊界外通過，礦區(qū)與公路、鐵路間有簡易公路連通，由礦區(qū)向西南經(jīng)翼城、曲沃至侯馬可與大運高速公路和南同蒲鐵路干線交接，交通便利。1.2 地形地貌井田屬黃土高原低山區(qū)，澆底河谷于井田中部沿東西向通過，其南北兩側(cè)支溝呈樹枝狀展布，總體呈現(xiàn)為溝谷縱橫，梁峁綿延的復(fù)雜地形地貌

2、，其總的地勢為東高西低。地形最高點位于井田東南邊界處山梁，標高925.40m，地形最低點為井田西部邊界處澆底河河床，標高675.0m，地形最大相對高差250.40m。 1.3 氣候特征翼城縣地處中緯度地區(qū)，屬暖溫帶大陸性氣候，四季分明，冬春季寒冷多風，夏秋季濕潤多雨。據(jù)氣象統(tǒng)計資料，年平均氣溫為12.4， 7月氣溫最高，平均23.3，1月氣溫最低，平均5.3，極端最高氣溫為41.3（1966 年6月21日）， 極端最低氣溫為19.1（1958年1月16日）。雨季多集中在7、8月份，年平均降水量為542.3mm，年平均蒸發(fā)量1700mm，為年平均降水量的3倍多。 霜凍期為10月下旬至次年4月上旬

3、，全年無霜期180200天，最大凍土深度0.60m。 全年主要風向為東北風和西北風，平均風速23.5m/s。 1.4 地震 據(jù)歷史記載，翼城地區(qū)千余年以來記錄地震次數(shù)達16次之多，其中具有破壞性的共5次。據(jù)分析，上述地震現(xiàn)象均由汾渭地震帶引起。依據(jù)中華人民共和國GB50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范， 本區(qū)屬7度區(qū)，動峰值加速度為0.05g。 1.5 鄰近礦井在井田東部、南部有陽泉煤業(yè)翼城河寨煤業(yè)有限公司，西部和北部無生產(chǎn)礦井。 1.6 礦區(qū)的水文簡況井田內(nèi)主要河流為澆底河，由東向西流經(jīng)井田中部，屬季節(jié)性河流，年平均流量0.300.898m3s， 雨季最大洪水流量達482m3s （1970年

4、7月1日），河床最窄處水深45m，流速2.193.02m3/s。該河向西流出井田后于小河口水庫與史泊河匯合流向西南匯人汾河，屬汾河水系。1.7 礦井發(fā)展山西翼城牢寨煤業(yè)有限責任公司前身為山西牢寨煤業(yè)有限責任公司，2009年資源兼并重組整合后為單獨保留礦井，名稱核準為山西翼城牢寨煤業(yè)有限責任公司，2011年12月25日山西省國土資源廳換發(fā)采礦許可證(證號C1400002009121220050288)，批準開采1、2、9、10號煤層，井田面積12.5262km2， 生產(chǎn)規(guī)模1.20Mt/a。2.采區(qū)地質(zhì)2.1 采區(qū)概況2.1.1 開拓概況批準該礦開采1、2、9、10號煤層，井田范圍由9個拐點連線

5、圈定，井田面積12.5262km2，設(shè)計生產(chǎn)能力為1.20Mt/a，目前開采2號煤層。礦井采用斜井開拓，主斜井凈寬3.6m，半圓拱斷面，料石砌碹，傾角16°，凈斷面11.21m2，斜長399m，裝備變更為1200mm的帶式輸送機，擔負礦井的提煤任務(wù)，井筒另一側(cè)鋪設(shè)軌道，作為檢修通道，并作為礦井的進風井；副斜井凈寬3.6m，凈斷面11.57m2，傾角15°4433，斜長442m，料石砌碹，裝備單鉤串車，擔負全礦井的輔助提升任務(wù),設(shè)行人臺階及扶手，為礦井的進風井兼做安全出口；行人斜井凈寬2.4m, 凈斷面5.74m2,傾角16°5748，井筒斜長378m，井筒落底于2

6、號煤層，裝備斜井架空乘人裝置，設(shè)行人臺階及扶手，擔負全礦井的提升人員任務(wù)，為礦井的進風井兼做安全出口；回風立井凈直徑3.5m，凈斷面9.62m2 ，垂深306m,混凝土澆筑，擔負礦井2號煤層南翼采區(qū)的回風任務(wù)，裝備折返式金屬梯子間，為礦井的安全出口。根據(jù)煤層賦存特征，設(shè)計確定設(shè)一個水平開采全井田2號煤層，水平標高為+570m。井田北部2號煤層布置南翼采區(qū)，即將開采完畢。井田南部2號煤層未開采區(qū)域劃分為1個采區(qū)，即南翼采區(qū)，為單翼采區(qū)。從井底車場向南沿2號煤層掘進西南運輸大巷和軌道大巷至井田南部，然后轉(zhuǎn)折向正東方向沿2號煤層向井田東部掘進南翼運輸大巷、南翼軌道(回風)大巷至井田東部邊界。南翼軌道

7、(回風)大巷通過井底回風巷與回風立井相接。2.1.2采區(qū)概況南翼采區(qū)位于井田南翼，采區(qū)走向長27801480m，傾斜寬1550m。根據(jù)開拓布置及煤層賦存特征, 沿東西向布置南翼運輸大巷、南翼軌道(回風)大巷，大巷沿2號煤層底板布置。南翼運輸大巷、南翼軌道(回風)大巷間距30m，巷道保護煤柱每側(cè)30m。沿斷層保護煤柱邊界布置工作面運輸順槽、回風順槽。經(jīng)計算選型，南翼運輸大巷裝備DTL120/65/2×160型帶式輸送機，完成煤炭運輸任務(wù)；南翼軌道(回風)大巷采用SQ-80/110B單軌索車連續(xù)牽引車，完成井下輔助運輸。2.2 地質(zhì)特征2.2.1 地層井田大部分為黃土覆蓋區(qū)，僅在井田部分

8、溝谷中出露二疊系石盒子組地層。第四系地層分布于溝谷、山梁、黃土垣及兩側(cè)階地。結(jié)合隆化普查區(qū)勘探成果，現(xiàn)將井田地層由老到新分述如下： 1、奧陶系中統(tǒng)峰峰組(02f) 為含煤地層基底，揭露厚度78.32m，為深灰色厚層狀石灰?guī)r夾薄層狀泥巖、泥灰?guī)r組成。節(jié)理發(fā)育，有方解石脈充填。底部含有脈狀石膏層。 2、中石炭統(tǒng)本溪組（C2b） 與下伏峰峰組呈平行不整合接觸。厚度10.25m，主要由深灰色粉砂巖、深灰至黑色石灰?guī)r及灰色鋁質(zhì)泥巖組成。底部鋁質(zhì)泥巖下常有透鏡狀的黃鐵礦層（山西式鐵礦）。 3、上石炭統(tǒng)太原組（C3t) 為本井田主要含煤地層之一。自K1砂巖底至K7砂巖底。厚度95.22 121.31m，平均

9、113.11m。主要由K2、K3、K4三層厚層狀石灰?guī)r與中細粒砂巖、粉砂巖、泥巖及5號、6號、6下號、7號、8 號、9+10號煤層組成。其中9+10號煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。其它煤層均為不可采煤層。 4、二疊系下統(tǒng)山西組（P1s ) 自K7砂巖底至K8砂巖底，厚度19.0534.23m，平均26.78m，井田主要含煤地層之一。主要由灰、深灰、灰黑色粉砂巖、泥巖及1上號、1號、2 號、3號煤層組成。其中2號煤層為主要可采煤層，1號為不穩(wěn)定局部可采煤層，其余1上號和3號煤層為不可采煤層。 5、二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x ) 連續(xù)沉積于下伏山西組之上，地層厚度98.44131.13m，平均127.

10、44m。巖性主要為灰深灰色泥巖與灰、灰綠色各粒級砂巖互層，夾有12層淺灰色鋁質(zhì)泥巖。頂部為一層淺灰、粉紫、褐黃等雜色泥巖，含少量鋁質(zhì)，為K10 砂巖之輔助標志層，俗稱“桃花泥巖”。本組底部有時含12層薄煤線。 6、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s ) 間或出露于井田部分溝坡之處。上部以厚層狀黃綠色中粗粒砂巖為主，中夾薄層泥巖、砂質(zhì)泥巖。下部為灰、灰綠色、黃綠色及紫色泥巖、粉砂巖和中粗粒砂巖互層，砂巖中交錯層理發(fā)育。底部分界砂巖（K10） 為一層灰綠色中粗粒長石石英砂巖井田范圍本組上部多被剝蝕，最大保留厚度200m左右。 7、上第三系上新統(tǒng)（N2） 井田部分溝谷中有出露，巖性為上新統(tǒng)棕紅色粘土、亞粘

11、土層，夾有數(shù)層鈣質(zhì)結(jié)核層，底部有礫石層，本統(tǒng)厚度080.O0m。 8、第四系(Q) （1）中更新統(tǒng)（Q2） 分布于溝谷兩側(cè)及黃土垣，由淺紅色亞粘土為主，含鈣質(zhì)結(jié)核數(shù)層。厚度080m。 （2）上更新統(tǒng)（Q3）淺黃色亞砂土，垂直節(jié)理發(fā)育，分布于溝谷及兩側(cè)，厚090m。2.2.2水文地質(zhì)1、地表河流井田地表展布一條季節(jié)性河流即澆底河，數(shù)條黃土沖溝。井田地表水匯集于井田地表各溝谷，各溝谷大氣降水匯入澆底河，澆底河往南西至翼城注入澮河。 澮河向南西至新降縣南3km處注入汾河。汾河向南西至河津縣禹門口流入黃河。 井田屬黃河流域汾河水系。井田內(nèi)各溝谷基本常年無水，遇雨亦一瀉而去，雨停后溝干或為細流，屬季節(jié)性

12、溪流。2、井田主要含水層本井田及四鄰的含水層自下而上有：（1）第四系松散孔隙含水層為近代河床沖積形成的砂礫層，主要分布在大溝谷的一級階地上，厚度變化較大，約為10m,民井單位涌水量僅0.040.94L/s·m,該層水位標高變化較大，水質(zhì)類型：HCO3·SO4-Ca·Mg型水。富水性弱中等含水層。（2）基巖風化帶含水層由于風化水蝕作用的強弱，裂隙的深度因地而異，風化深度3050m，富水性變化大，據(jù)鄰近村民飲用水井的調(diào)查資料，水量不大，能滿足居民和牲畜飲用。水位標高變化較大，水質(zhì)類型：HCO3·SO4-Ca·Mg型水，富水性弱的含水層。（3）上石盒

13、子組(K10砂巖)含水層地表泉水多為K10砂巖水，泉流量一般為0.200.87L/s，為富水性弱的含水層。（4）下石盒子組(K8、K9砂巖)含水層由碎屑巖類的泥巖、砂巖組成。主要含水層為K8、K9砂巖含水層，為2號煤層直接充水含水層。鉆孔所見巖芯裂隙不發(fā)育，鉆進消耗量一般不大，距本井田西部0.6km一帶據(jù)牢寨煤炭精查L-24鉆孔抽水試驗單位涌水量0.03L/s·m，滲透系數(shù)為0.251m/d，水位標高約790m，泉流量為0.100.76L/s。富水性與裂隙發(fā)育程度有關(guān)，水質(zhì)屬HCO3·SO4-Ca型水。為富水性弱的含水層。（5）山西組（K7砂巖）含水層K7砂巖不穩(wěn)定，常相變

14、為粉砂巖，裂隙不發(fā)育。鉆進消耗量小于0.05m3/h，為弱富水性含水層。（6）上石炭統(tǒng)太原組（K2、K3、K4石灰?guī)r）含水層太灰?guī)r溶裂隙含水層主要含水層為K2、K3、K4石灰?guī)r，為9+10號煤層直接充水含水層，是2號煤層間接帶壓充水含水層。巖溶、裂隙較發(fā)育，H201鉆孔抽水試驗,單位涌水量為0.1180.541L/s·m，滲透系數(shù)為4.51m/d，水位標高695.99m。為富水性中等的含水層。水質(zhì)屬于HCO3·SO4-Ca·Mg型水，水位標高603607，為極強富水性含水層。（7）奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層主要富水含水層為中奧陶統(tǒng)峰峰組上段及上馬家溝組二、三段

15、，以厚層狀石灰?guī)r及泥巖為主，巖溶裂隙發(fā)育，奧灰頂部具古風化殼，鉆孔沖洗液消耗量達15m3/h，埋藏淺，接受補給條件較好，區(qū)域?qū)俑凰詮姾畬咏M。為井田內(nèi)煤系地層下伏的主要充水含水層，為井田內(nèi)煤系地層下伏的主要充水含水層，水位標高為602611m，為富水性中等含水層。3、主要隔水層（1）中石炭統(tǒng)本溪組：由鋁質(zhì)泥巖等組成，細膩，不透水，厚度17.30-28.85m,平均23.52m，系一較好的隔水層。（2）上石炭統(tǒng)及二疊統(tǒng)：主要由具有可塑性的泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，各層砂巖間及灰?guī)r間均有泥巖分布，一般厚度2米至數(shù)米不等，可起到良好的層間隔水作用。上述隔水層在區(qū)內(nèi)分布較穩(wěn)定，厚度變化較大，具有一定的隔水

16、性。但應(yīng)該指出，隔水層的隔水性是相對的，是受一定條件影響的，如它在受到較大斷層、陷落柱及礦坑頂板冒裂帶等特殊情況影響下，就會不同程度的失去其隔水作用。4、地下水補給、徑流、排泄條件該區(qū)地下水以大氣降水及地表逕流水補給為主，由于沖溝發(fā)育切割較深，地表水排泄條件較好，各含水層之間又有泥巖組成的隔水層相隔，相互間組成為平行復(fù)合關(guān)系，水力聯(lián)系較差。第四系松散含水層和基巖風化裂隙含水層水位、徑流與地形基本一致；石炭系、二疊系含水層沿地層傾向徑流，在地表切割處以泉的形式排泄，生產(chǎn)礦井排水是其主要排泄方式，另外，當?shù)厝罕娚钣盟?，多取自于表土層孔隙水和二疊系砂巖裂隙水。第四系含水層與基巖風化帶含水層可互為補

17、給含水層。井田內(nèi)碎屑巖含水層及石炭系上統(tǒng)層間巖溶裂隙含水層，其間有厚度不等的泥巖隔水層相隔，相互水力聯(lián)系差，主要以相互平行的層間徑流為主，僅在構(gòu)造部位或淺埋區(qū)才可與其它含水層發(fā)生直接的水力聯(lián)系。奧陶系中統(tǒng)巖溶裂隙含水層是區(qū)內(nèi)主要含水層之一，井田內(nèi)埋藏較深，井田位于古堆泉域的東部，地下水補給后由北東向南西逕流，本區(qū)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，井田西、北、東界均為大型斷層切割，井田內(nèi)還有其他規(guī)模較大斷層，若斷層導水將溝通上下含水層之間聯(lián)系。奧陶系灰?guī)r在區(qū)域東南部有大片出露，為主要補給區(qū)。根據(jù)鉆孔奧灰水位資料，本區(qū)奧灰地下水逕流方向為北東向南西，并于區(qū)域西部海頭泉、南梁泉呈泉水排泄。5、礦井充水因素分析煤礦生

18、產(chǎn)實踐表明，對礦井充水有影響的水源主要有大氣降水、地表水、含水層水及老空水，其影響程度，主要取決于上述各水體的發(fā)育程度或富水性，以及水體同開采煤層的關(guān)系。2.3 地質(zhì)構(gòu)造井田位于沁水盆地西南邊緣，區(qū)域構(gòu)造位置處于沁水塊坳，臨汾-運城新裂陷、中條山塊隆三個構(gòu)造單元的復(fù)合部位。受三個構(gòu)造單元的復(fù)合影響，井田主要為一寬緩的背斜和一較寬緩的向斜組成的褶曲構(gòu)造，其間又伴生有一小型的背斜和向斜構(gòu)造，地層傾角3°- 11°，東部、南部局部地段較陡，傾角甚達15°，井田斷裂構(gòu)造較發(fā)育、分布較廣，共發(fā)現(xiàn)20條正斷層，發(fā)現(xiàn)1個陷落柱，井田內(nèi)斷層較發(fā)育，因其分布的位置和規(guī)模會對采區(qū)和工

19、作面的布置及回采工作帶來不同程度的困難，井田地質(zhì)構(gòu)造屬簡單偏中等類。1、褶曲連馬河背斜(S1)為井田主體構(gòu)造，由井田東北邊界延入本井田，于L-20號孔附近消失。該背斜縱穿井田中部，為勘探區(qū)延伸最長的褶曲，井田內(nèi)延伸長度約5353m，軸向北東，該背斜在本井田段兩翼基本對稱，地層傾角一般為3°- 10°左右。S2向斜位于井田西南部、1向斜東南部，軸向北東，延伸長度約1754m。兩翼對稱，地層傾角5°10°。S3背斜位于井田南部、1向斜東南部，與之并行排列，軸向北東，延伸長度約949m。兩翼基本對稱，地層傾角5°10°。油莊向斜(S4)發(fā)育

20、于井田東部，軸向近SN，軸部沿L-1、L-25、L-29號孔延伸至L-31、L-32號孔之間漸趨消失，延伸長度3630m。該向斜兩翼基本對稱，南段較緩，地層傾角6°- 10°,而北段因受F26斷層影響，地層較陡，傾角可至10°- 15°。2、斷層NFX1正斷層：位于井田東北部邊界附近，該斷層在南端交于F26斷層，由井下巷道揭露，屬正斷層，斷層走向NWSW，傾向NESE，落差10m，走向延伸長度1581m。FX3正斷層: 位于井田北部, 由井下采空區(qū)揭露，斷層走向NE，傾向SE，落差4-5m，傾角43°，走向延伸長度1064m。FX4正斷層: 位

21、于井田東北部邊界附近, 由井下采空區(qū)揭露， 斷層走向N50°E，傾向NW，落差2m，傾角70°，走向延伸長度357m。FX5正斷層: 位于井田西南部, 由井下巷道揭露， 斷層走向近EW，傾向N，落差8m，傾角70°，走向延伸長度271m。FX6正斷層: 位于井田西南部, 由井下巷道揭露，斷層走向N60°E，傾向SE，落差1.5m，傾角70°，走向延伸長度128m。F5正斷層: 位于井田西部邊界外, 由以往地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn)，斷層走向N10°W，傾向SW，落差、傾角不詳，走向延伸長度2749m。F20正斷層: 位于井田西北邊界外, 由井下巷道

22、和采空區(qū)揭露，斷層走向N50°E，傾向NW，落差50-143m，傾角不詳，走向延伸長度3429m。F25正斷層: 位于井田西部, 由以往地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn)，由井田南部邊界延入井田，斷層走向SN，傾向W，最大落差101m，傾角70°，走向延伸長度2603m。F26正斷層: 位于井田中部,由以往地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn)，斷層在井田東北部走向N25°E，在井田中部走向N15°E，傾向SE，落差4-73m，傾角70°，走向延伸長度1976m。F27正斷層: 位于井田西部, 由井下采空區(qū)揭露和以往地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn)，該斷層由井田南部邊界延入井田，僅有少部分進入井田，斷層走向N2

23、0°W，傾向SW，落差30-200m，傾角75°，走向延伸長度5675m。除上述較大斷層外，通過山西地寶能源有限公司在該礦南、北翼采區(qū)進行三維地震勘探時控制以及該礦在2號煤層開采過程中巷道揭露，均屬正斷層。(3)陷落柱本區(qū)通過三維地震控制陷落柱1個，位于井田中部，L-24孔西南方向。陷落柱為一上小下大的反漏斗型，其陷落角較陡，柱體中心軸為直立型，在2號煤層中其長軸為100m，在10號(9+10號)煤層中其長軸為118m。2.4 可采煤層及頂?shù)装迩闆r2.4.1 可采煤層可采煤層為山西組的2號煤層和太原組的9、10號(9+10號)煤層，分述如下：2號煤層：位于山西組下部，上距K

24、8砂巖8.67-18.29m,平均13.83m。煤層厚度1.39-4.60m，平均2.98m，屬中厚厚煤層，其可采性指數(shù)為1，厚度變異系數(shù)為25%，為全井田可采的穩(wěn)定煤層，含0-4層夾石，結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜，頂?shù)装逡话銥槟鄮r、粉砂巖或中細粒砂巖，該煤層目前已在井田的北部和西部形成較大面積的采空區(qū)。9號煤層：位于太原組下段頂部，煤層厚1.40-1.93m,平均1.73m，屬中厚煤層，其可采性指數(shù)為1，厚度變異系數(shù)為13%，為全井田可采的穩(wěn)定煤層，不含夾石，結(jié)構(gòu)簡單。該煤層在除本區(qū)中部外的其它地方均因其沉積環(huán)境的變化導致其與下部10號煤層間距變小(間距小于0.80)而與之合并，統(tǒng)稱10號(9+10號)煤

25、層，合并區(qū)面積2/3井田面積。頂板為石灰?guī)r，底板一般為泥巖，局部為粉砂巖，該煤層目前尚未開采。10號煤層(即9+10號煤層)：位于太原組下段頂部，上距2號煤層69.89-84.80m,平均75.59m。煤層厚3.06-6.80m,平均4.85m，屬中厚厚煤層，其可采性指數(shù)為1、厚度變異系數(shù)為28%，為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層，一般含0-1層夾石，局部2層，結(jié)構(gòu)簡單。該煤層在除本區(qū)中部外，其它地方均因其沉積環(huán)境的變化導致其與上部9號煤層間距變小(間距小于0.80)而與之合并，統(tǒng)稱10號(9+10號)煤層。頂板為石灰?guī)r、泥巖，局部為粉砂巖，底板一般為泥巖，局部為粉砂巖，該煤層目前尚未開采。2.4.2煤質(zhì)

26、井田內(nèi)2、9、10號(9+10號)煤層物理性質(zhì)和煤巖特征基本相近，皆呈黑色,玻璃光澤，節(jié)理、層理發(fā)育，斷面平整，線粒狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝顦?gòu)造。本區(qū)煤的硬度f=2左右。2號煤層為低灰中灰、特低硫低硫、高發(fā)熱量的貧煤(PM)；9號煤層為特低灰低灰、高硫、的貧煤(PM)；10號(9+10號)煤層為低灰中灰、高硫的貧煤(PM)。井田內(nèi)2、9、10號(9+10號)煤層均為貧煤，據(jù)煤層煤質(zhì)特征，2號煤層可作為動力和氣化用煤；9、10號(9+10號)煤層由于硫分高，主要做動力用煤。2.5 涌水量礦井水文地質(zhì)類型為中等類型，正常涌水量760m³/d，最大涌水量1140m³/d。生產(chǎn)過程中堅持“預(yù)測

27、預(yù)報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的方針，避免水害事故發(fā)生。2.6 其它開采技術(shù)條件1、瓦斯絕對瓦斯涌出量為2.3m3/min,相對瓦斯涌出量0.9 m3/min，為低瓦斯礦井。2、煤塵爆炸危險性2號煤層煤塵有爆炸性，因此在今后開拓、生產(chǎn)中應(yīng)按規(guī)定設(shè)置隔爆裝置和設(shè)施，注意灑水防塵，以杜絕煤塵爆炸事故的發(fā)生。3、 煤的自燃傾向性2號煤層為不易自燃煤層。4、地溫、地壓本區(qū)地溫梯度為12/100m，屬地溫正常區(qū)，恒溫帶深度一般在7080m左右，屬地溫、地壓正常區(qū)。3.可采儲量、可采期及生產(chǎn)能力3.1 儲量計算南翼采區(qū)設(shè)計資源/儲量13774kt,設(shè)計可采儲量10819kt。3.2 儲量計算參數(shù)及方

28、法1、儲量計算方法采用地質(zhì)塊段算術(shù)平均法。計算公式如下：Q=SMd式中：Q塊段煤炭儲量，t；S塊段水平投影面積，m2；M塊段內(nèi)煤層平均厚度，m；d煤層視密度，t/m3，2號煤層為1.4 t/m3。2、采區(qū)煤柱南翼采區(qū)南翼運輸大巷、南翼軌道(回風)大巷間距30m，巷道保護煤柱每側(cè)30m。順槽之間留設(shè)20m保護煤柱。3.3 服務(wù)年限及可采期2號煤層南翼采區(qū)服務(wù)年限為9a，可采期為108（月）。4.采區(qū)方案設(shè)計4.1采區(qū)方案設(shè)計應(yīng)考慮的因素礦井現(xiàn)有+570開采水平的集中膠帶大巷、集中軌道大巷、集中回風大巷已經(jīng)形成，考慮南翼采區(qū)的回風系統(tǒng)與集中回風大巷相連，運料系統(tǒng)與集中軌道大巷相連，運煤系統(tǒng)與集中膠

29、帶大巷相連形成南翼采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)。4.2采區(qū)布置方案根據(jù)牢寨煤業(yè)有限責任公司+570水平南翼采區(qū)的地質(zhì)條件，并結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)等實際情況，提出采區(qū)巷道布置的兩套方案，方案一：延伸集中膠帶大巷、集中軌道大巷、集中回風大巷三條大巷，過Fx3斷層后沿煤層傾向方向布置南翼采區(qū)三條平行的軌道、膠帶、回風上山；方案二：延伸集中膠帶大巷、集中軌道大巷、集中回風大巷三條大巷，過Fx3斷層后沿Fx3斷層方向布置南翼采區(qū)膠帶大巷、南翼采區(qū)軌道大巷、南翼采區(qū)回風大巷三條平行的大巷。兩個方案的具體內(nèi)容如下：方案一：延伸集中膠帶大巷、集中軌道大巷、集中回風大巷三條大巷，過Fx3斷層后沿煤層傾向方向布置南翼采區(qū)三條平行的

30、軌道、膠帶、回風上山。（1）回采巷道布置回采巷道、回采順槽沿三條平行的軌道、膠帶、回風上山兩翼進行布置。（2）長壁采煤方法采用走向長壁采煤方法方案二：延伸集中膠帶大巷、集中軌道大巷、集中回風大巷三條大巷，過Fx3斷層后沿Fx3斷層方向布置南翼采區(qū)膠帶大巷、南翼采區(qū)軌道大巷、南翼采區(qū)回風大巷三條平行的大巷。（1）回采巷道布置回采巷道、回采順槽沿三條平行的軌道、膠帶、回風大巷進行單翼布置。（2）長壁采煤方法采用傾斜長壁采煤方法4.3采區(qū)方案比較及選擇4.3.1工程量統(tǒng)計及比較 表4.1 井巷工程量比較表方案一方案二序號巷道名稱長度（m）序號巷道名稱長度（m）1南翼采區(qū)膠帶巷14641南翼采區(qū)膠帶巷

31、13502南翼采區(qū)軌道巷14832南翼采區(qū)軌道巷13503南翼采區(qū)回風巷14453南翼采區(qū)回風巷13504回采面運輸順槽9634回采面運輸順槽13005回采面回風順槽9635回采面回風順槽13006回采面1406 回采面150工程量合計6458工程量合計6800表4.2 井巷工程經(jīng)濟比較表項 目方案一方案二 比 較采區(qū)采出煤量（萬噸）795.9780.5-15.4準備巷總進尺（米）43924050+342采區(qū)巷道總進尺（米）64586800-342萬噸掘進率（米/萬噸）8.118.710.60投入總資金（萬元）10939.911036.8-96.94.3.2綜合比較表4.3 綜合比較表方案優(yōu)

32、點缺 點方案一1、井巷工程量小2、經(jīng)濟投入小3、采區(qū)運輸距離較方案二短，利于集中生產(chǎn)4、回采順槽巷道推進長度適中，利于防滅火管理1、兩翼開采煤柱多2、煤炭資源損失大3、工作面拆除、安裝搬家次數(shù)多方案二1、單翼開采煤柱小2、煤炭資源損失小3、單翼采區(qū)，工作面連續(xù)推進，工作面拆除、安裝搬家次數(shù)少1、井巷工程量大2、經(jīng)濟投入大，3、采區(qū)運輸距離較長4、回采順槽巷道推進長度較大，不利于防滅火管理經(jīng)過比較，雖然方案一兩翼開采具有煤柱多、煤炭資源損失大、搬家次數(shù)多的缺點，但方案一具有井巷工程量小，經(jīng)濟投入小，利于集中生產(chǎn)的優(yōu)點，更為主要的是2號煤層的自燃傾向性為級容易自燃煤層，方案一回采順槽巷道稍小一些，

33、利于防滅火的管理。從兩個方案系統(tǒng)的全面性、技術(shù)等綜合考慮，方案一巷道布置更符合南翼采區(qū)總體布局，故采用方案一進行巷道布置。5.采煤工藝5.1采煤方法及工藝5.1.1煤層概況可采2號煤層，位于山西組下部，上距K8砂巖8.67-18.29m,平均13.83m。煤層厚度平均5.98m，屬中厚厚煤層，為全井田可采的穩(wěn)定煤層，含0-4層夾石，結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜，頂?shù)装逡话銥槟鄮r、粉砂巖或中細粒砂巖，該煤層目前已在井田的北部和西部形成較大面積的采空區(qū)。5.1.2采煤方法的選擇1、采煤方法的選擇其依據(jù)根據(jù)本地區(qū)周邊礦井的開采經(jīng)驗，優(yōu)先選擇的采煤方法為放頂煤綜采工藝。放頂煤綜采工藝的適應(yīng)條件如下：A、適用于煤層厚度

34、大，厚度變化也較大，一般平均厚度應(yīng)在5.0 m以上的煤層；B、適用于煤層裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)簡單或夾矸強度較低；中硬及以下頂板,易于冒落；埋深較大，有一定的地應(yīng)力?？傊斆簯?yīng)具備一定的冒放性；C、適用于煤層距離上部強含水層有足夠的間距，不會引起礦井的水害或帶來工作面涌水量大量增加，惡化工作面生產(chǎn)環(huán)境，影響工作面正常生產(chǎn)；D、適用于無煤與瓦斯突出危險。2、采煤方法的確定根據(jù)本地區(qū)周邊礦井的開采經(jīng)驗，結(jié)合采區(qū)2號煤層的賦存情況，確定采煤方法采用走向長壁綜采放頂煤一次采全高采煤法，頂板采用全部垮落法管理。工作面回采方式采用后退式，勞動組織方式采用“四·六”制作業(yè)制度，三班生產(chǎn)，一班準備。5.1

35、.3采煤工藝工作面長度140m，平均采高5.98m，循環(huán)進度0.6m，每天8個循環(huán)，日進度4.8m。工藝順序：割煤移架推前溜放頂煤拉后溜落煤：采用MG160/375-W采煤機雙滾筒截割落煤，滾筒截深600mm。裝煤：采煤機滾筒配合SGZ-630/220刮板運輸機裝煤。運煤：工作面前部刮板輸送機采用SGZ-630/220刮板輸送機運煤，后部采用SGZ730/400刮板輸送機運煤，膠帶順槽采用1部SZZ764/110轉(zhuǎn)載機配合DSJ100-63/2×75皮帶機運煤。使用PCM/110破碎機對工作面產(chǎn)生的大炭進行破碎作業(yè)。5.1.4.采煤工作面主要設(shè)備根據(jù)采煤工作面所選擇的采煤方法及工藝，

36、配備相應(yīng)的工作面設(shè)備表5.1 采煤工作面主要設(shè)備表 序號設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量主要技術(shù)特征 采煤機MG-160/375-W1臺生產(chǎn)能力：1800T/H，截割速度0-6m/min 前部刮板輸送機SGZ-6302201部運輸能力：600t/h電機功率：2×110kw鏈速：1.3m/s后部刮板輸送機SGZ-7304001部運輸能力：700t/h電機功率：2×200kw鏈速：1.3m/s中部支架ZF4400/17/2878架工作阻力4400KN支撐高度:1.7-2.8m過渡支架ZFG4800/20/304架工作阻力4800KN支撐高度:2.0-3.0m轉(zhuǎn)載機SZZ764/1101部運

37、輸能力：1000t/h電機功率：110KW鏈速:1.33m/s破碎機PCM-1101部破碎能力：2000t/h電機功率：110KW8皮帶運輸機DSJ100-63/2×751部運輸能力：2000t/h電機功率：2×75KW帶寬：1.0m帶速3.55m/s9移動變電站KBSGZY-1600/61臺輸入電壓：6KV輸出電壓：1140V ，容量：1600kvA10乳化液泵BRW315/31.51套流量：315L/min額定壓力31.5Mpa電機功率：200kw11噴霧泵WPE320/10套公秤壓力：10Mpa，公秤流量：320L/min 12組合開關(guān)QJZ-6×4002臺

38、額定電壓：1140/660V，額定電流：4×400A 1315HP絞車25HP絞車40HP絞車JD-11.4JD-25JD-405部2部2部14水泵2DA-8×44臺15煤電鉆MDZ-1.22臺5.1.5.采區(qū)及工作面回采率按煤礦安全規(guī)程及相關(guān)規(guī)范規(guī)定，結(jié)合礦井煤層賦存條件和工作面布置方式，確定采區(qū)回采率為80%，回采工作面采煤機割煤回采率為95%，放頂煤回采率為75%。5.2回采工作面頂板管理與支護設(shè)計5.2.1 回采工作面頂板管理工作面采用ZF4400/17/28H型低位放頂煤液壓支架、ZFG4800/20/30型過渡支架，全部垮落法管理頂板。最大控頂距4555mm，最

39、小控頂距3955mm，端面距不大于360mm。1、支架布置工作面布置78個基本支架和4個過渡支架2、支架控頂距根據(jù)支架、采煤機、刮板輸送機配套關(guān)系的支護長度，求的支架最小和最大控頂距：最小控頂距：L=L1 +L2 =3595+360=3955mm最大控頂距：L=L1 +L2+D =3595+360+600=4555mm式中：L1：綜放支架（中間架）的頂梁長度3595mmL2：端面距，360mmD：采煤機截深，600mm5.2.2 回采工作面支護設(shè)計參考本礦同煤層礦壓觀測資料，選擇本工作面礦壓參數(shù)。工作面合理的支護強度：Pt9.81h ×r×k式中：Pt工作面合理的支護強度，

40、kNm2；h采高，2.6m；r頂板巖石重力密度，2.5 tm3；k工作面支柱應(yīng)支護的上覆的巖層厚度與采高之比，一般為，該處取。經(jīng)計算得 P =318.82 kNm21液壓支架實際支撐力 Rt××kb×kh×ka×R Rt液壓支架實際支撐力，kN； K支架工作系數(shù)，0.99； Kz支架增阻系數(shù)，0.95； Kb支架不均勻數(shù)，0.9； Kh采高系數(shù)，0.95； Ka傾角系數(shù)，0.95R支架額定工作阻力，4400kN。經(jīng)計算得 R3361.25kN2工作面合理的支護密度nPt/ R=318.82/3361.25=0.09架/米2工作面支架密度=1/4

41、.255/1.5=0.156架/米2支架的平均控頂距為4.255m，架與架支架的距離為1.5m。支護密度的驗算：0.156架/米2 0.09架/米25.3采區(qū)巷道掘進及支護南翼采區(qū)軌道上山沿2號煤層底板布置，巷道坡度017°。巷道斷面按通過液壓支架設(shè)計，同時考慮了綜合管線布置和礦井通風要求。巷道內(nèi)鋪設(shè)雙軌，軌距600mm，軌型30kg/m，工字鋼軌枕，沙石道床。巷道采用矩型斷面，錨網(wǎng)噴加錨索支護。凈寬3.40m，凈高3.20m，凈斷面9.64m2。南翼采區(qū)膠帶上山均沿2號煤層底板布置，巷道坡度022°。巷道斷面按鋪設(shè)一臺帶寬1.0m的帶式輸送機和一條軌距600mm、軌型15

42、kg/m的膠帶檢修軌設(shè)計，巷道采用矩形斷面，采用錨網(wǎng)噴加錨索支護。凈寬4.00m，凈高3.5m，凈斷面12.28m2。南翼采區(qū)回風上山均沿2號煤層頂板布置，巷道坡度022°。巷道斷面按礦井通風要求設(shè)計。巷道采用矩形斷面，錨網(wǎng)噴加錨索支護，凈寬3.60m，凈高3.30m，凈斷面10.49m2。工作面軌道順槽巷道斷面規(guī)格為寬3.4 m，凈高2.6m，凈斷面8.84m2，為錨、網(wǎng)、鋼帶聯(lián)合支護的支護形式，矩形斷面；膠帶順槽巷道斷面規(guī)格為寬3.8m，凈高2.2m，凈斷面8.36m2，為錨、網(wǎng)、鋼帶聯(lián)合支護形式，矩形斷面；開切眼斷面規(guī)格為寬5.5m,凈高2.6m,凈斷面14.3m2，采用錨、網(wǎng)

43、、鋼帶聯(lián)合支護，軌道順槽、膠帶順槽鋪設(shè)軌道運料，膠帶順槽鋪設(shè)轉(zhuǎn)載機和皮帶運煤。全采區(qū)共配備兩個掘進工作面，均為煤巷綜掘工作面掘進回采工作面順槽。煤巷綜掘工作面主要設(shè)備配備為：EBZ-135綜掘機、JZP100A轉(zhuǎn)載機、SSJ800/90可伸縮膠帶輸送機、FDB No5.6/2×15局部扇風機、MQT130型錨桿打眼安裝機、JD11.4型調(diào)度絞車以及煤電鉆、噴霧泵站W(wǎng)PB-50/10、注水探水鉆ZQSJ-90/2.4、巖石電鉆、小水泵等設(shè)備。5.4采區(qū)生產(chǎn)時采掘比例關(guān)系、巷道掘進進度指標采區(qū)生產(chǎn)時共布置一個綜采放頂煤工作面，兩個煤巷綜掘工作面 ，礦井生產(chǎn)時的采掘比為1：2。根據(jù)目前國內(nèi)

44、掘進設(shè)備的性能參照目前大部分礦井的實際進度指標，結(jié)合本礦井的采掘比例關(guān)系、回采工作面的年推進度及本礦井的生產(chǎn)技術(shù)管理水平，確定煤巷綜掘工作面回采順槽月掘進指標為400.0m/月，普掘工作面開拓大巷月掘進進度指標為130.0m/月（巖巷）、200.0m/月（煤巷）。5.5采區(qū)生產(chǎn)能力回采工作面生產(chǎn)能力按下式計算：A采=M1·l·L·r·C1M2·l·L·r·C2式中：A采采煤工作面年產(chǎn)量，t/a；M1采煤工作面機采高度，M1=2.8m；M2采煤工作面放煤高度，M2=3.03m；l采煤工作面長度， l=140m；L采煤

45、工作面年推進度，日推進4.8米，則年推進L=950.4m；r煤的容重，r=1.35t/m3；C1采煤工作面機采回采率，取0.9；C2采煤工作面放頂煤回采率，取0.80。則A采=2.8×140×950.40×1.35×0.93+3.03×140×950.40×1.35×0.80=891661(t/a) =89萬t/a（2）掘進煤量計算井下回采巷道均采沿煤層掘進，故掘進煤量按回采煤量的10%計算，則掘進煤量為：A掘=89×10% 8.9(萬t/a)（3）采區(qū)產(chǎn)量計算采區(qū)產(chǎn)量為：A礦=A采+A掘=89+8.9=

46、98(萬t/a)6.采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)6.1通風系統(tǒng)新鮮風流：主斜井(副斜井)井底車場集中膠帶大巷（集中軌道大巷）南翼采區(qū)膠帶上山工作面膠帶順槽回采工作面。乏風流： 回采工作面工作面軌道順槽南翼采區(qū)回風上山集中回風大巷回風斜井地面。6.1.1風量計算與分配工作面實際需要風量根據(jù)瓦斯、工作面溫度、同時工作的最多人數(shù)分別進行計算，取其中最大值進行風速驗算，滿足要求時，該最大值即是工作面實際需要的風量。1、采煤工作面所需風量的計算（1）按瓦斯涌出量計算 Q100式中Q工作面實際需要風量，m3min；工作面瓦斯絕對涌出量，4.2m3mn； 工作面瓦斯涌出不均勻備用風量系數(shù)，1.2由此計算得Q=504m3mn

47、（2）按二氧化碳涌出量計算 Q67式中Q工作面實際需要風量，m3min； 工作面二氧化碳絕對涌出量，1.02m3mn； 工作面二氧化碳涌出不均勻備用風量系數(shù)，1.2由此計算得Q=82.0m3mn（3）按工作面溫度計算Q60式中V 工作面平均風速，1.2ms；S 工作面的平均斷面14m2 K配風調(diào)整系數(shù)，1.1。由此求得 Q1109m3min（4）按工作面每班最多工作人數(shù)計算 Q4×n式中 n工作面的最多工作人數(shù)，68人。由此求得 Q272m3min（5）按風速計算工作面的最小風量 Q>1515×14210m3min工作面的最大風量 Q<240240×1

48、43360m3min根據(jù)以上計算，工作面實際需要風量取1200m3min。2、掘進工作面所需風量的計算按瓦斯涌出量計算 Q=100q×K式中：Q掘進工作面實際需要風量，m3/min；q該掘進工作面回風流中沼氣絕對涌出量（m3/min），取為1.4（m3/min）； K該掘進工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)，是指在正常生產(chǎn)條件下，該掘進工作面回風巷風流中瓦斯最大涌出量與平均絕對涌出量之比，取為1.3則：Q = 100×1.4×1.3 = 182m3/min 按人數(shù)計算 Q=4N式中：Q掘進工作面實際需要風量，m3/min；N掘進工作面同時工作最多人數(shù)，煤巷為28人； 4以人

49、數(shù)為計算單位的供風標準。則：Q煤 = 4×28 = 112m3/minQ巖 = 4×22 = 88m3/min 按局部通風機吸風量計算 Q= Qf×K 式中：Q掘進工作面實際需要風量，m3/min；Qf掘進工作面局部通風機的供風量。煤巷掘進選用型號為FDB No5.6/2×11型局扇，吸風量為350m3/min。K為防止局部通風機吸循環(huán)風的風量備用系數(shù)，取為1.2；則：Q煤 = 350×1.2 = 420m3/min 按風速進行驗算每個煤巷或者半煤巖巷掘進工作面的風量為：4×60×S掘Q掘 0.25×60×

50、;S掘S掘掘進巷道的斷面積，m2；取10.44m2 則：4×60×10.44Q掘 0.25×60×10.44 2505m3/minQ掘 156.6m3/min故，一個掘進工作面供風量按420 m3/min計。兩個掘進工作面供風量為2×420=840m3/min。3、硐室所需風量的計算采區(qū)絞車房所需風量根據(jù)實際需要，取為80m3/min；采區(qū)變電所所需風量根據(jù)實際需要，取為120 m3/min；則，Q硐 = 80+120 = 300m3/min、其他巷道所需風量的計算按回采工作面、掘進工作面、硐室所需總風量的5來考慮，則有：Q其他 = （1000

51、+420×2+300）×5=107m3/min、采區(qū)所需總風量的計算Q=（Q采+Q掘+Q硐+Q其他）×K全區(qū)按一個回采工作面、兩個掘進工作面考慮。K風量備用系數(shù)，取為1.1。則：Q = （1000+420×2+300+107）×1.1= 2471.7m3/min6.2運輸系統(tǒng)6.2.1煤炭運輸2號煤綜采放頂煤工作面(可彎曲刮板輸送機)膠帶順槽(可伸縮膠帶輸送機) 南翼采區(qū)膠帶上山(帶式輸送機)集中膠帶大巷(帶式輸送機)井底煤倉(給煤機)主斜井(帶式輸送機)地面生產(chǎn)系統(tǒng)。6.2.2材料、設(shè)備運輸?shù)孛娌牧显O(shè)備車副斜井(副斜井提升機)副斜井井底車場集

52、中軌道大巷南翼采區(qū)軌道上山工作面軌道順槽(索車連續(xù)牽引車)、膠帶順槽(調(diào)度絞車)回采工作面。排矸：大巷掘進頭矸石(調(diào)度絞車牽引礦車)南翼采區(qū)軌道上山(索車連續(xù)牽引車牽引礦車)集中軌道大巷(索車連續(xù)牽引車牽引礦車)副斜井井底車場(調(diào)度絞車牽引車牽引礦車)副斜井(副斜井提升機)地面排矸系統(tǒng)。6.2.3運輸設(shè)備的選擇南翼采區(qū)膠帶上山采用帶式輸送機進行煤炭運輸。1、設(shè)計依據(jù)輸送物料：原煤，粒度0300mm散密度：=0.9t/m3輸送量：Q=650t/h從尾部至頭部水平輸送距離：Lh=L1+L2+L3+L4+L5=272.04+273.79+201.96+257.74+124.33=1129.86m從尾

53、部至頭部傾角：=12345=0°4.1°0° 8.33°4.6°提升高度：H=28.115m（其中上運高度Hs=19.626m, 下運高度Hx=-47.741m）2、設(shè)備選型計算：南翼采區(qū)膠帶上山坡度變化較大， 運行分為滿載、空載、上運和水平部分滿載且下運部分空載和下運部分滿載且上運和水平部分空載四種運行工況。其中上運和水平部分滿載且下運部分空載最為不利，按此工況計算。能力核算：查表帶寬B=1000mm、托輥槽角35°、運行堆積角20°時各參數(shù)：S=0.1127，k=0.99,V=3.15m/s，Q=3.6Skv=3.6&#

54、183;0.1127·0.99·3.15·900=1138 t/h650t/h滿足Q=650t/h生產(chǎn)能力的要求。帶寬選B=1000mm帶速選V=3.15m/s每米物料重量：q=57.32kg/m每米機長上托輥轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量：q1=18.4kg/m每米機長下托輥轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量：q2=5.7kg/m初選帶強：ST=1000N/mm膠帶每米質(zhì)量：q0=27kg/m托輥阻力系數(shù)：=0.036(已考慮附加阻力)重力加速度：g=9.81m/s2阻力計算：上分支運行阻力： F1=（qq0q1）Lhg=33253N下分支運行阻力：F2=（q0q2）Lhg =13048N物料提升阻力

55、：Fx3=qHsg=11035N總圓周力：P=F1+F2+Fx3=57336N軸功率：N0=PV/1000=180.6kW電動機功率：N=KN0=216.7kW， K=1.2（考慮傳動效率）采用頭部單滾筒單電機，液體粘性軟起動裝置驅(qū)動方式，自動拉緊，起動系數(shù)A=1。張力計算：頭部S1=98743.8N，S2=41407.6N 尾部S7=61902.5N， S8=61902.5NS3=45492.9N， S4=58464.9N，S5=60797.2N， S6=58760.9NS7=61902.5N， S8=61902.5N，S9=71771.1N， S10=97936.6NS11=105263N

56、， S12=99399.9N， Smax = S11=105263N 打滑驗算：傳動滾筒圍包角：=200°滾筒摩擦系數(shù)：=0.25S1·A/S2=2.38e=2.39，通過下垂度驗算：上膠帶1%垂度要求最小張力Smin=15（q0+q）g=12407.6N下膠帶1%垂度要求最小張力Smin=37.5×q0×g=9932.6N膠帶最小張力Smin=S2=41407.6N12407.6N，通過。安全系數(shù)：m=ST·B/S11=9.57滿足要求經(jīng)防滑驗算、下垂度及安全系數(shù)驗算，三者均滿足要求。制動力矩：:Mt=K·q·Hx·g（2q0+q1+q2+q）·Lh··g·D/2=10409Nm（D=1m， K=1.5，=0.012）3、選型結(jié)果：B=1000mm， V=3.15m/s， Lh=1129.86m， H=28.115m，=04.108.334.6°電動機YB400M14，N