課程設計鶴壁煤電集團第六煤礦第22采區(qū)開采設計

1、內(nèi)蒙古科技大學本科生課程設計說明書 題 目：鶴壁煤電集團第六煤礦第 22采區(qū)開采設計 姓 名： 學 號：09 專 業(yè): 采礦工程 班 級：采礦班 指導教師:王 超目 錄第一章 礦井概況一、礦井地形、地貌、地物及其對開采的影響.2二、礦井開拓方式及主要井巷的布置形式.2三、礦井通風方法、主扇工作方式及通風系統(tǒng)情況.3四、礦井提升運輸系統(tǒng)及主要設備配備情況.3五、礦井工作制度.4第二章 開采技術條件一、采區(qū)的位置及與相鄰采區(qū)的關系.4二、構(gòu)造.4三、煤層.5四、頂?shù)装鍘r性.6五、其它開采條件.6第三章 采煤方法的選擇一、采煤方法的選擇原則.8二、采煤方法的技術分析.9二、采煤方法的經(jīng)濟分析.10第

2、四章 采區(qū)巷道布置一、 采區(qū)主要參數(shù)的確定.12二、 采準巷道布置.13三、 采區(qū)主要設備配備情況.14四、 主要采準巷道斷面設計.14五、 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng).18六、 繪制采區(qū)巷道布置圖.18第五章 回采工藝設計一、回采工作面參數(shù)選擇.19二、回采巷道布置.19三、回采工作面設備選擇.20四、回采工作面回采工藝過程.27第六章 安全一、安全技術措施.30二、安全操作規(guī)程.32參考料.34第一章 礦井概況1.1礦井地形、地貌、地物及其對開采的影響。地形與地貌本區(qū)為丘陵地貌，地勢北西高、南東低，地面標高126.50227.70m。本區(qū)屬海河流域衛(wèi)河水系，湯河為區(qū)內(nèi)唯一季節(jié)性河流，其發(fā)源于鶴壁市西中窯

3、頭附近，經(jīng)本區(qū)南部、湯陰縣城、在內(nèi)黃縣境內(nèi)注入衛(wèi)河，流量0.30.4m3/s,最大洪水流量1280m3（1980年8月），最高洪水水位140m左右。煤礦西部大湖村汪流澗一線有三處面積不大的地表水體，其中兩處為小坑塘，另一處為汪流澗水庫，面積僅為0.04Km2。本區(qū)深部邊界外約2Km2的溫家溝水庫面積約0.1Km2，最大庫容104萬m3，主要用于攔洪灌溉。地物本礦區(qū)位于鶴壁市東，與市區(qū)緊鄰，南與八礦相接，西北與五礦、三礦相鄰，隸屬鶴壁市鹿樓和石林鄉(xiāng)。東經(jīng)為114°1037114°1328，北緯35°524935°5823。煤礦東距京廣鐵路17Km，北距安陽

4、李珍鐵路20Km，鶴壁湯陰鐵路與京廣鐵路相接，鶴壁至安陽、湯陰均有公路相通，交通便利。1.2礦井開拓方式及主要井巷的布置形式。礦井開拓方式由于本井田煤層為近水平煤層，煤層賦存穩(wěn)定，采用立井開拓，不受自然條件的限制，井筒短，提升速度快，提升能力大，有利于輔助提升。副井井深為425m，用于運人，材料，設備，矸石，兼作進風和排水。主井井深為440m，用于提升煤炭。準備方式為采區(qū)式。沿煤層的走向布置回風大巷；石門布置在煤層底板巖石中，與大巷相連。運輸大巷，條帶運輸巷皆采用皮帶運輸機運煤。方案. 立井開拓系統(tǒng)剖面圖主要井巷的布置形式。本井田走向6.5km，傾向長約2.4km,傾斜方向劃分兩個階段，采用多

5、水平上下山開采，一水平標高為420m，二水平標高為700，沿走向劃分若干采區(qū)。F4 斷層北面的區(qū)域與主煤田隔開，專門考慮其采區(qū)劃分。 a. 井筒形式本井田開采煤層為二1煤層，煤層賦存穩(wěn)定，為緩傾斜煤層，地質(zhì)構(gòu)造簡單。在技術上，適合于立井或綜合開拓，由于埋藏較深采用立井開拓。b. 井筒的數(shù)目采用立井開拓時，開鑿一隊提升井筒（即主井和副井）和一個風井。主井主要用來提升煤炭，副井用作升降材料，人員，矸石和進風，排水。c. 井筒位置的選擇本井田的走向效長，傾向較短，煤層賦存穩(wěn)定，所有井筒開鑿在井田中央有利于運輸通風。運輸大巷和總回風巷的布置與煤層間的聯(lián)系a. 運輸大巷的布置與煤層間的聯(lián)系由于本礦井只采

6、二1煤，主要運輸大巷在煤層底板巖石中，運輸大巷距煤層20m ,采用進風行人巷與運輸斜巷相連，而采用運料回風斜巷與回風斜巷相連。b. 總回風巷的布置及其與煤層的聯(lián)系本井田采用走向長臂采煤法開采，井田劃分為各個采區(qū)，各采區(qū)回風巷直接與總回風巷相連，總回風巷布置在井田西部邊界。1.3 礦井通風方法、主扇工作方式及通風系統(tǒng)情況。本礦井采用分區(qū)式U型通風，通風系統(tǒng)為：大巷 軌道上山 區(qū)段運輸巷 工作面 區(qū)段回風巷 回風上山 地面風機 地面1.4 礦井提升運輸系統(tǒng)及主要設備配備情況。 礦井提升系統(tǒng)及設備配備情況礦井為年產(chǎn)量1.50Mt大型礦井。煤層埋藏較淺。儲量豐富、煤層厚度大，為緩傾斜煤層。 根據(jù)井田開

7、拓方式與煤炭的日運量及運距等條件，礦井的煤炭運輸采用膠帶運輸方式。此運輸方式能夠滿足高產(chǎn)高效的運輸要求，同時能夠適應產(chǎn)量的變化，也具有運輸系統(tǒng)簡單、暢通等特點，完全可以實現(xiàn)由工作面到井底通達地面的連續(xù)運輸，管理較為方便。下井人員通過乘坐罐籠下井，在井底車場及中部車場換乘井下人車直達各工作地點。本礦井采用立井開拓，井筒穿過表土沖積層，含水層等，礦井的年產(chǎn)量為150萬t。選用副井井筒直徑6.5m的圓形井筒，井深586m。井筒裝備采用一隊1.5t雙層雙車罐籠。其型號為GDG1.5/6/2/2。井筒采用鋼筋混凝土支護。混凝土壁厚400mm,充填100mm。主井采用直徑為6.5m的圓形井筒，井深468m

8、,提升容器采用一對12t箕斗。其型號為JDG12/110*4。井筒采用鋼筋混凝土支護，混凝土壁厚400mm,充填100mm。風井采用直徑為5.5m的圓形井筒，其內(nèi)布置梯子間，作為緊急出口。井壁厚350mm，充填50mm。提升設備為主井：一對12t箕斗。其型號為JDG12/110*4副井：1.5t雙層雙車罐籠。其型號為GDG1.5/6/2/2 礦井運輸系統(tǒng)及設備配備情況本礦井采用立井開拓，煤層屬于緩傾斜煤層，本礦的設計生產(chǎn)能力為150萬t，所以選用1.5t固定式礦車，軌型為24kg/m，主要用于輔助運輸，運煤采用皮帶輸送機。電機車型號為XKg6/140KBT,長4490mm，固定式礦車長2400

9、mm。運煤方向:工作面煤 前后刮板輸送機 轉(zhuǎn)載機 破碎機 運輸順槽皮帶 皮帶延伸巷皮帶 主井煤倉 主井皮帶 地面煤倉 運銷皮帶 運銷煤倉。1.5礦井工作制度。礦井設計規(guī)范第條規(guī)定：“礦井設計生產(chǎn)能力按年工作日330d，每日凈提升16h”計算。每日三班作業(yè)，綜采工作面可采用每日四班作業(yè)，每班工作六小時，三班出煤，一班檢修。根據(jù)本礦井的實際情況，本礦采用“四六制”作業(yè)方式，這種制度適合本礦采掘作業(yè)的特點，有利于保護工人的健康，提高工時利用率，提高設備和工作面的 利用率。搞好安全生產(chǎn)，穩(wěn)定和提高采掘隊，因此，本礦設計生產(chǎn)實行“四六制”作業(yè)方式。第二章 開采技術條件2.1采區(qū)的位置及與相鄰采區(qū)的關系。

10、本采區(qū)位于鶴壁六礦二水平，開采二1煤層，采區(qū)北連陳家灣 ，西連12采區(qū)，東為井田邊界，南部為斷層 。采區(qū)傾向長度960m，走向長度800m.煤層上標高-550m，下標高-780m，地表無任何建筑物，對相鄰位置無任何影響。2.2構(gòu)造構(gòu)造形態(tài)，傾向，褶皺及斷層，巖漿巖體侵入，地質(zhì)構(gòu)造類型 區(qū)域構(gòu)造鶴壁煤田位于華北古板塊南緣，太行構(gòu)造區(qū)西部太行斷隆帶，構(gòu)造形跡以斷裂為主，伴有發(fā)育烈度不同的褶皺，并有巖漿巖侵入煤層及噴出巖?？偟臉?gòu)造形態(tài)為走向NNE、傾向SE、傾角540°的單斜構(gòu)造。區(qū)域構(gòu)造線展布方向以NE、NNE向為主發(fā)，近SE向斷層次之，煤田南部發(fā)育EW向構(gòu)造，構(gòu)造線多呈雁行式、地壘、地

11、塹構(gòu)造相間出現(xiàn)。 井田構(gòu)造鶴壁六礦位于鶴壁煤田東部太行斷隆的東緣，總體構(gòu)造形態(tài)為地層走向近SN，傾向E，傾角038 °，一般為20°左右的單斜構(gòu)造。主要構(gòu)造形跡為軸向近EW、向E傾伏的一系列寬緩背、向斜與煤礦中部近SN、NE向德小型背、向斜相復合和NE、NNE向正斷層。a. 褶曲經(jīng)采掘揭漏和鉆孔控制的褶曲有5條，向斜3條背斜2條。有張莊向斜、82-11背斜、71-1482-4向斜、71-15向斜、74-7背斜。b. 斷裂本區(qū)主要影響斷層有F4斷層，另外就是西部邊界斷層F1、F2、F3、F5。主要參數(shù)見下表1-2。 表1-2 主要地質(zhì)構(gòu)造特征序號名稱斷層面走向傾角（°

12、;）落差（m）1F1S-N75352F2S-N65403F3S-N70404F4SW-NE60505F5S-N60302.3煤層煤層厚度、傾角、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)本區(qū)含煤地層包括石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組和上統(tǒng)上石盒子組，其中山西組二煤組和太原組一煤組為本區(qū)主要含煤地層。含煤地層總厚805.29m，含煤22層，總厚10.71m，含煤系數(shù)1.33%?？刹擅簩雍?.83m，可采含煤系數(shù)1.1%。詳見表： 含煤地層含煤特征表含煤地層煤層厚度(m)含煤地層厚度(m)含煤系數(shù)(%)備注上石盒子組0268.710下石盒子組0269.490山西組7.62112.16.8含煤4層,其

13、中二1煤全區(qū)可采太原組3.07121.832.52含煤17層,均不可采 本溪組0.0233.160.06含一0煤層不可采合計10.71805.291.33共含煤22層本區(qū)可采煤層主要為山西組二1煤層。其特征詳見表如下:可采煤層及頂?shù)装鍘r層特征表序號名稱煤厚(m)傾角圍巖性質(zhì)煤牌號硬度容重煤層結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性最小最大平均頂板底板1二14.7213.517.511°黑色泥巖或砂質(zhì)泥巖泥巖或砂質(zhì)泥巖貧瘦煤31.38條帶狀穩(wěn)定綜上所述，該可采煤層主要為二1，煤層平均厚度7.5m，傾角11°，穩(wěn)定性良好。2.4頂?shù)装鍘r性頂?shù)装鍘r石的物理力學性質(zhì)、穩(wěn)定性及堅固性二1煤層位于二疊系

14、下統(tǒng)山西組的下部，層位穩(wěn)定，其頂板為黑色泥巖或砂質(zhì)泥巖，老頂為細中粒砂巖（俗稱大占砂巖），為本區(qū)良好標志層；煤層底板為泥巖或砂質(zhì)泥巖，老底為灰色細中粒長石石英砂巖。2.5其它開采條件 氣象本區(qū)屬北溫帶大陸性干旱型季風氣候，年平均氣溫最高15.3（1963年），最低13.1（1964年），一般14.5。氣溫極值最高42.3（1967年6月4日），最低-15.5（1967年1月15日）。據(jù)鶴壁市氣象局1988年至1999年氣象資料，年降水量371.88825.71mm，平均635.26mm，年蒸發(fā)量1637.42016.6mm，平均1711.25mm，年平均相對濕度為60.43%。據(jù)歷年統(tǒng)計資料，

15、8月至來年2月多為北風，最大風速23m/s，3月至7月多為南風，最大風速14m/s。 地震據(jù)華北地區(qū)地震目錄記載，近600年來，波及本區(qū)烈度達級以上的地震有20余次。詳見表：地層本礦位于華北地層區(qū)豫北分區(qū)太行山小區(qū)。區(qū)內(nèi)地層自老到新發(fā)育有奧陶系中統(tǒng)峰峰組、石炭系中統(tǒng)本溪組和上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組及上統(tǒng)上石盒子組、新第三系鶴壁組、第四系。其中太原組、山西組和上、下石盒子組為含煤地層，太原組和山西組為主要含煤地層。附有井田綜合柱狀圖。 地層綜合柱狀圖瓦斯與涌水礦井埋藏深度360930m，煤層傾角平均為11°局部為9°21°，為緩傾斜煤層。表土層厚度為

16、130180m，瓦斯相對涌出量一般在20 m3/t左右，絕對瓦斯涌出量一般在40 m3/min左右，并有瓦斯突出危險，屬于高瓦斯突出礦井。礦井正常的涌水量一般，為138m3/h。第三章 采煤方法的選擇3.1 采煤方法的選擇原則根據(jù)本井田的開采技術條件和國內(nèi)外目前厚煤層采煤技術的現(xiàn)狀，選擇采煤方法主要考慮了以下原則。 1、與煤層賦存條件相適應，有利于提高工作面單產(chǎn)和礦井的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)，實現(xiàn)礦井生產(chǎn)的高度集中化，以達到礦井高產(chǎn)高效的目的。2、依靠科技進步，采用國內(nèi)外新技術、新工藝、新設備、新材料，大力提高采煤機械化水平。3、簡化采煤工藝，減少運輸環(huán)節(jié)，降低巷道掘進率。4、保證礦井安全生產(chǎn)，有效地防止

17、煤層自然發(fā)火和其它災害，為工人創(chuàng)造 舒適的井下工作環(huán)境。5、提高資源回收率，減少資源損失。3.2采煤方法的技術分析首先根據(jù)開采技術條件，提出技術上可行的幾個方案。然后分析各方案的優(yōu)缺點，淘汰具有明顯缺點的方案。采區(qū)的煤層平均厚度為7.5m，屬于中厚煤層，可實現(xiàn)分層開采和一次采全厚放頂煤開采兩種方案，相比較一次采全厚放頂煤法更簡單易行。 比較項目 采煤方法分層開采一次采全厚開采工作面單產(chǎn)低高生產(chǎn)效率低高開采投入成本高低勞動強度大小搬家倒面次數(shù)多少頂板管理容易管理較難管理巷道掘進量較大小煤損率 較少煤損多，工作面采出率低，比分層開采低10%左右工作面煤塵少多設備運行數(shù)量多少適應性弱強綜上

18、分析在厚煤層中，采用放頂煤開采較分層開采具有明顯的優(yōu)越性：煤層掘進量小，掘進費用低，緩和了采掘關系；減少了搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了綜采面設備搬遷、安裝的工作量及費用；較分層開采減少了鋪網(wǎng)工序、材料、工資及巷道維護等費用；對急傾斜厚煤層，較普通開采的工作面產(chǎn)量提高13倍；提高了煤炭的塊煤率，增加了煤炭的售價；減少了設備的運行費，特別是采煤機，相對減少了噸煤設備折舊費或租賃費；有利于礦井的集中控制，實現(xiàn)減面、減人，提高工效的目標；提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，比一般回采工效提高25倍。但放頂煤開采也存在一些急待解決的問題，主要有煤塵大、回采率低，自然發(fā)火問題尚未得到很好解決，對高瓦斯礦井，有瓦斯局部積聚的

19、危險。 綜放開采實現(xiàn)了緩傾斜特厚煤層的一次采全厚開采，采2.1m，放5.4m，采放比為1:2.57在煤炭規(guī)程采放比<3范圍之內(nèi)，可采用單巷一大一小布置運輸順槽，回風順槽，垮落法處理采空區(qū)。 3.3采煤方法的經(jīng)濟分析對初選后的方案，初步確定采區(qū)參數(shù)、采準巷道布置和回采工藝，并計算各方案的勞動生產(chǎn)率、采準工程量、材料消耗量、煤炭回采率及噸煤直接成本等指標。經(jīng)綜合比較后從中選優(yōu)。初步確定采區(qū)參數(shù)：傾斜長度：960m 走向長度：800m生產(chǎn)能力：150Mt 采 出 率： 80% 煤層厚度M為7.5m，分層開采時以分層采高標準2.5m左右確定分層數(shù)目，可以通過對給定的任一個煤層厚度M，計算有關費用

20、， 按噸煤生產(chǎn)費用最小作為準則進行對比，整層開采與分層開采時各項費用計算的內(nèi)容和方法如下：3.3.1 工作面產(chǎn)量設工作面推進速度整層開采時為V1（m/a)，分層開采時為V2(m/a)，則工作面年產(chǎn)量相應為： A1=V1M1L1RC1； A2=V2M2L2RC2；式中：A1，A2 一整層開采、分層開采時的工作面產(chǎn)量，t/a； C1，C2一整層開采、分層開采時的工作面采出率，%； L1，L2一整層開采、分層開采時的工作面長度，m； R一煤的容重，t/m3； M1一煤層總厚度， 即整層開采時的煤層厚度，m； M2一分層采高、平均采高、為分層數(shù)目，按M1/2.5取整進行計算。3.3.2工作面機械設備的

21、折舊和大修費用工作面采煤、運輸、支架等設備的噸煤折舊和大修費用h1、h2，以相應的設備總值分別為K1、K2，折舊年限為T1、T2計算噸煤費用分別為： h1=K1/T1A1 ； h2=K2/T2A2 3.3.3噸煤電費以分層開采時的噸煤電費元D2(元/t)為基準， 整層放頂煤開采時設備功率大一些，但采煤機在放頂煤時不開動，所消耗的電能計算時可以近似地按相當于分層開采的一個分層所消耗的電能，即噸煤電費D1為：D1=D2A2/ A13.3.4噸煤工資費用回采工作面人員的安排，整層放頂煤開采雖然多了放頂煤工序，但可由移架工負責而不增加人員。以分層開采時噸煤工資G2（元/t)為基準，整層開采時的噸煤工資

22、G1為：G1=G2A2/A13.3.5噸煤材料消耗費用綜合機械化開采時材料消耗費用分兩部分考慮。一是一般性的截齒、乳化液、油脂等消耗，以分層開采時噸煤消耗B2(元/t）為基準，則整層開采時的B1為：B1=B2A2/A1二是分層假頂材料消耗B(元/t），由于上分層不消耗假頂， 并按假頂為金屬網(wǎng)可使用三個分層計算。若金屬網(wǎng)材料單價為B0元，則B 的計算為當N4時，B=B0/NM2RC2；當N4時， B=2B0/NM2RC23.3.6 區(qū)段巷道掘進與維護費用 根據(jù)巷道掘進與維護費單價計算噸煤費用：P1=2J1/M1L1RC1+2W1S/V1M1L1RC1=2/M1L1RC1×(J1+W1S

23、/V1)P2=2NJ2/M1L2RC2+2NW2S/V2M1L2RC2=2N/M1L2RC2×(J2+W2S/V2) 式中： J1，J2 一整層開采、分層開采的區(qū)段巷道掘進費單價，元/m； W1，W2 一整層開采、分層開采的區(qū)段巷道維護費單價，元 /a.m；S一工作面連續(xù)推進長度，相當于采區(qū)一翼走向長度，m。3.3.7 回采工作面搬移費用若工作面搬移一次的費用為B3元，放頂煤整層開采時搬一次， 分層開采時每個分層都要搬一次，其噸煤費用的計算為：整層開采時 P3= B3/M1L1RC1S分層開采時 P4= B3/M2L2RC2S3.3.8 采出率不同所造成的費用損失 放頂煤開采的采出率

24、低于分層開采，由于煤炭損失增加所造成的經(jīng)濟損失，以最保守的算法是按準備出噸煤儲量的費用DP（元/t)計算。放頂煤整層開采時增加的噸煤費用為： DP = (C2-C1)*DK/C1。3.3.9 工作面噸煤費用工作面噸煤費用為上述分項費用之和， 即：整層開采時 ： Z1=K1/T1A1+A2/A1(D2+G2+B2)+2/M1L1RC1(J1+W1S/V1)+P3+DP分層開采時 ： Z2=K2/T2A2+D2+G2+B2+B+2N/M1L2RC2(J2+W2S/V2)+P4整層放頂煤開采與分層開采經(jīng)濟效果的對比分析，利用上述費用計算的表達式可以判別。只有當Z1 Z2時選用整層放頂煤開采有利。結(jié)論

25、放頂煤開采與分層開采相比， 實現(xiàn)了合理的集中生產(chǎn)， 達到了增產(chǎn)、減人、提效、降低成本的目的，取得了顯著的技術經(jīng)濟效果， 已成為厚煤層開采的發(fā)展方向之一。煤層厚度在410m， 甚至達20m，煤的硬度系數(shù)f=0.54.0， 傾角在30。以內(nèi)的緩傾斜、傾斜厚煤層以及急傾斜特厚煤層都可應用放頂煤開采。但在放頂煤開采的發(fā)展過程中， 也還存在人們普遍關注的如何降低煤炭損失和確保安全生產(chǎn)的有關技術問題。第四章 采區(qū)巷道布置4.1 采區(qū)主要參數(shù)的確定 傾斜長度:960m 走向長度：800m 生產(chǎn)能力首先確定達到設計產(chǎn)量時工作面總線長：式中：采煤工作面總線長，m；礦井設計年產(chǎn)量，t/a；回采出煤率，可取0.9；

26、m同采煤層總厚度，m；煤層容重，t/m3；工作面采出率，97%、95%、93%；年推進度, L=330·n·I·；其中：330礦井年工作日，d；日循環(huán)數(shù)，3個；循環(huán)進度，1.0m；正規(guī)循環(huán)系數(shù)，=0.81 。L=330·3·1.0·0.9=891mmb. 確定同采工作面?zhèn)€數(shù)式中：同采工作面數(shù)，個；工作面總線長，m；同采煤層數(shù)(或分層數(shù))；l回采工作面長度，mN=157.4*1/180=1確定為一個同采工作面，工作面長度為180m。生產(chǎn)能力：A=LvMCL工作面長度；V工作面推進度， M工作面平均采高； 煤層容重，1.38t/m3； C

27、 工作面回采率，取93%A=180*891*2.1*1.38*0.8=432246.5532t 煤柱尺寸井田邊境保護煤柱在井田邊境留設20m的保護煤柱，西邊的斷層邊界煤柱以30m留設，采區(qū)邊界煤柱取10m左右。護巷煤柱尺寸煤厚煤柱尺寸巷道薄及中厚煤層厚煤層備注巷道一側(cè)兩巷之間巷道一側(cè)兩巷之間水平大巷30404050煤層傾角較大時煤柱寬度可小些采區(qū)上(下)山20左右20左右304020254.2采準巷道布置該采區(qū)沿傾斜方向布置4條區(qū)段，由3條上（下）山連通，分別為：運輸上（下）山，回風上（下）山，軌道上（下）山，全部布置在煤層中；采區(qū)車場共計4個，分別為上部車場、中部車場兩個、下部車場；采區(qū)硐室

28、為采區(qū)煤倉、采區(qū)變電所、絞車房。4.3 采區(qū)主要設備配備情況在該采區(qū)采用綜合機械化開采，采用單巷布置，運輸上山內(nèi)設置有刮板輸送機；區(qū)段運輸平巷的一側(cè)需設置轉(zhuǎn)載機和膠帶運輸機；另一側(cè)設置泵站和移動變電所等電氣設備，故巷道斷面較大，一般達12以上。由于產(chǎn)量大、通風量大，區(qū)段回風巷斷面基本上與運輸巷相同或者不小于12。由于巷道斷面較大，不利于巷道掘進和維護，要求采用強度較高的支護材料。根據(jù)圍巖條件可采用梯形金屬支架或U型鋼拱形可縮性支架。條件適合時采用錨桿支護。4.4 主要采準巷道斷面設計根據(jù)國內(nèi)外掘進設備及技術參考，巖石大巷采用液壓鑿巖機臺車機械化作業(yè)線，月進度為120m。煤巷，半煤巖巷采用綜合機

29、械化掘進機組。煤巷月進度為400m，半煤巖巷月進度為250m,主副立井的月進度為50m，風井的月進度為50m.。本設計中采準巷道有上山、絞車房、煤倉。巷道斷面設計應滿足的條件1. 保證人員通行安全；2. 合理布置該斷面的管路及電纜等；3. 斷面能過最大風量時，不得超4. 不得小于煤礦安全規(guī)程規(guī)過煤礦安全規(guī)程規(guī)定的風速；5. 按水量要求，設置水溝；定的最小凈斷面和最小凈高度；6. 滿足其它要求，如需在巷道一側(cè)堆放坑木和材料或安裝其它設備等。巷道斷面的選擇1 選擇斷面形狀應考慮的素1） 巷道所處的位置及圍巖的物理力學性質(zhì)、礦山壓力的大小及作用方向；2） 巷道的服務年限和用途；3） 巷道的支護式和支

30、護材料；4） 施工技術及其裝備的情況；5） 鄰近礦井同類巷道斷面的斷面形狀及其維護情況等。 當巷道圍巖比較穩(wěn)定，礦山壓力不大，服務年限不長時，一般宜選用礦用式字鋼支架、錨桿或鋼筋混凝土支架進行支護，其斷面形狀一般為梯形或矩形。如采區(qū)內(nèi)的準備巷道和回采巷道。 當巷道圍巖不太穩(wěn)定，礦山壓力較大，且服務年限較長時，一般宜采用錨噴、混凝土砌碹或U型鋼可伸縮性支架進行支護，斷面形狀一般為拱形、圓形或橢圓形。設計運輸石門位于巖石中，頂板壓力較大，服務年限較長且巷道圍巖比較穩(wěn)固，為了減少一使用過程中掘進費用和維護費用，多采用拱形斷面。拱形斷面一般包括半圓拱、圓弧拱和三心圓拱形。在目前條件下多采用半圓拱。2方

31、案比較1） 半圓拱形斷面：目前開拓、準備巷道和硐室普遍采用的斷面形狀，多在頂板壓力大，側(cè)壓小，無底鼓的條件下使用。2） 圓弧拱形斷面：由于光爆錨噴支護的推廣，拱部成形好，施工方便，多用于準備巷道。當跨度較大時，較半圓拱形斷面利用率高。3） 三心圓拱形：與半圓拱形相比，拱頂承壓能力差，但斷面利用率高，適用于圍巖堅硬的開拓巷道，上（下）山和硐室。綜合以上地質(zhì)條件及方案比較：本采區(qū)由于服務年限較長，且布置在巖石中，采用錨噴支護，開拓巷道頂壓大，測壓小，無底鼓，故該設計采區(qū)考慮用半圓拱形斷面的運輸大巷。巷道斷面尺寸的確定巷道斷面凈尺寸，應根據(jù)該巷道內(nèi)運行車輛或其它運輸設備的最大輪廓尺寸以及架設管線、行

32、人、設備的運送、安裝、檢修和施工要求等因素確定，并應按通風要求進行驗算。1、 巷道斷面凈寬度的確定巷道凈寬度是運輸設備的最大輪廓尺寸，煤礦安全規(guī)程所規(guī)定的人行道寬度以及有關的安全間隙相加之和。 另外，當水溝設于人行側(cè)，且水溝凈寬大于等于500，應根據(jù)軌道鋪設的要求加寬人行道。 拱形斷面的主要運輸巷道凈寬度，綜采礦井不宜小于3.0m，其它礦井不宜小于2.0m，拱形巷道的其它巷道凈寬度不宜小于2.0m，矩形巷道斷面凈寬度不宜小于2.0m，梯形巷道斷面頂部凈寬度不宜小于1.8m。本礦的設計生產(chǎn)能力為150萬噸，所以選用1.5t固定式礦車，軌型為24kg/m，主要用于輔助運輸，運煤采用皮帶輸送機，電機

33、車型號為XKg6/140KBT,長4490mm，固定式礦車長2400mm。查設計手冊可知其主要技術參數(shù)如下表：蓄電式電動機車參數(shù)表1產(chǎn)品型號機車外形及主要尺寸mm總長總寬軌至頂棚高牽引高度軸距輪徑XK8-/140-KBT449010501212135016003204301150680蓄電式電動機車參數(shù)表2產(chǎn)品型號整備數(shù)量t軌距mm小時參數(shù)蓄電池組牽引電機最小曲線半徑調(diào)速方式制動方式備注牽引力速度Km/h電壓V容量Ah功率×臺數(shù)KW×臺KNKgXK8-/140-KBT860076290012.8313087.814044015X27斬波機械單司機室1.5t固定式礦車寬105

34、0mm、高1150mm由此可知，電機車采用600軌距，經(jīng)查表得雙軌中心距為1300的雙軌巷道。1.5t固定式雙軌中心距為1300。綜采礦井非人行側(cè)寬a=500，人行側(cè)從道砟面起1.6m高度范圍內(nèi)設備與拱、壁間的c=1000mm。設計采區(qū)采用雙軌巷道布置，因此巷道凈寬度：B=a1+b+c1 B巷道凈寬度，； a1 ，c1分別為非人行側(cè)和行人側(cè)軌道（或輸送機）中線到巷道墻之間的距離，； b軌道（或軌道與輸送機）中線之間的距離，；故巷道凈寬度為： B=a1+b+c1=（500+1050/2）+1300 +（1000+1050/2）=3850采區(qū)運輸巷道常用道床參數(shù)表：巷道類型鋼軌型號kg/m道床總高

35、度hc/mm道砟高度hb/mm道砟面至軌道面垂高ha/mm采區(qū)運輸巷道上、下山2215380350可不鋪設道砟，軌枕沿底板浮放，也可以在浮放軌枕兩側(cè)充填掘進矸石2、拱形巷道凈高度：拱高：半圓拱形巷道拱高為巷道凈寬度的一半，即：R= h0=B/2=1925；按煤礦安全規(guī)程規(guī)定，取h4=2000，查表選用24/m鋼軌，再查表得hc=360mm，道碴高度hb=200mm，軌道中線到巷道中線間距b1=B/2-a1=3850/2-1025=900。已知主要采準巷道的斷面參數(shù)如下表序號準備巷道名稱斷面形狀支護材料巷道斷面(m2)長度(m)工程量（m3）凈掘凈容積掘進體積1絞車房矩形錨噴1315.66801

36、0401252.82運輸上山半圓拱U型鋼1314.8561479829117.93軌道上山半圓拱U型鋼1314.858891155713201.654回風上山半圓拱U型鋼1314.858431095912518.555煤倉圓形混凝土19.624.630588738由此可知巷道凈斷面面積S=13，由公式S=B(0.39B+h2) 計算得h2=1875mm綜上計算，并考慮有一定的余量，本巷道的凈高度H= h2+h0=1875+1925=3800mm.1、 確定巷道斷面面積S和凈周長P：取噴射混凝土厚度T=100mm，則巷道設計掘進寬度：B1=B+2T=3850+2×100=4050.巷道

37、設計掘進高度：H1=H+hb+T=3800+200+100=4100h3=h2+hb=1875+200=2075mm，由此可得巷道設計 掘進斷面面積：S1=B1×(0.39B1+h3)=4050×（0.39×4050+2075）=14.8m2巷道凈斷面面積：S= 13m2凈周長P=2.57B+2 h2=2.57*3850+2*1875=13644.5mm4、布置水溝和管線（1）水平巷道及小于16°的傾斜巷道的水溝，一般布置在行人側(cè)，當非行人側(cè)有適當?shù)目臻g時，亦可布置，但應盡量避免穿越軌道或運輸機。（2）在水平或傾斜的砌碹巷道，可將沿水溝一側(cè)的巷道基礎加寬

38、50以上，以便搭設水板頂面與道碴面齊平。（3）旱采水溝坡度應于巷道坡度一致，考慮到流水暢通，平巷的坡度不應小于3，巷道橫向水溝坡度不應小于2，采區(qū)巷道坡度不宜小于4。（4）在確定水溝最小流速時，應不使煤泥等雜物沉淀，其值不應小于0.5ms；混凝土砌筑時的最大流速為510 ms。已知該礦井正常的涌水量一般，為138m3/h?，F(xiàn)在采用水溝坡度3，得水深400寬400，水溝凈斷面面積0.16，掘進斷面面積0.203。管子懸掛在人行道一側(cè)，電力電纜掛在非人行道一側(cè)，通信電纜掛在管子上方。設計支護參數(shù)表序號項 目設計要求允許誤差（mm）1凈寬3850-30+602凈高38000+1003柱窩左2000+

39、50右2000+504水溝規(guī)格400×4000+505毛斷面（m2）5.5+0.145.64U型鋼棚4.5 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 運煤系統(tǒng)：在運輸上山和運輸巷內(nèi)均鋪有刮板輸送機，其運輸路線為：工作面運出的煤炭，經(jīng)運輸巷、運輸上山到采區(qū)煤倉上口，通過采區(qū)煤倉在采區(qū)運輸石門外裝車外運。最后一個區(qū)段工作面運出的煤，則由區(qū)段運輸巷至運輸上山，在運輸上山鋪設一臺刮板輸送機，向上運至煤倉上口。運料排矸系統(tǒng)運料排矸石采用600mm軌距的礦車和平板車。物料自下部車場，經(jīng)軌道上山到上部車場，然后經(jīng)區(qū)段回風巷送至采煤工作面。區(qū)段回風巷和運輸巷所需的物料，自軌道上山經(jīng)中部車場送入。掘進巷道時所出的巖石或采煤所出的

40、矸石，利用礦車從各平巷運出，經(jīng)軌道上山到下部車場。通風系統(tǒng)：采煤工作面所需的新鮮風流，從采區(qū)運輸石門進入，經(jīng)下部車場、軌道上山、中部車場，分成兩翼經(jīng)過運輸巷到達工作面。從工作面出來的污風，經(jīng)回風巷，右翼直接進入采區(qū)回風石門。掘進工作面所需的新鮮風流，從軌道上山經(jīng)中部車場分成右翼送至回風平巷。在平巷內(nèi)由局部通風機送往掘進工作面，污風流則從回風上山進入采區(qū)回風石門。采區(qū)絞車房和變電所所需的新鮮風流是由軌道上山直接供給的。采區(qū)絞車房的回風是經(jīng)由調(diào)節(jié)風門進入采區(qū)回風石門的；變電所的回風是經(jīng)由回風上山進入回風石門；煤倉不通風，煤倉上口、上山刮板輸送機機頭硐室的新風直接由調(diào)節(jié)風窗供給。 供電系統(tǒng)高壓電纜由

41、井底中央變電所，經(jīng)大巷、采取運輸石門、下部車場運輸上山至采區(qū)變電所。經(jīng)降壓后的低電壓，由低壓電纜分別引向回采和掘進工作面附近的配電點以及上山輸送機、絞車房等用電地點。 壓氣和安全用水系統(tǒng)掘進巷道時所采用的壓氣，采掘工作面、平巷以及上山輸送機轉(zhuǎn)載點所需的防塵噴水，分別由地面或井下壓氣機房和地面貯水池或井下小水泵以及專用管路送至采區(qū)用氣用水地點。4.6 繪制采區(qū)巷道布置圖此處采區(qū)巷道布置圖附于A4號CAD圖中，可另外翻閱。第五章 回采工藝設計5.1 回采工作面參數(shù)選擇1、工作面長度； l=180m2、工作面推進度； L=891m3、工作面產(chǎn)量； 根據(jù)所配置同采工作面的具體條件，驗算投產(chǎn)初期礦井年產(chǎn)

42、量，驗算公式如下：式中：礦井同采工作面產(chǎn)量總和，Mt；第i號工作面采高，m；第i號工作面長，m； 第i號工作面年推進度，m/a； 第i號工作面煤的容重，t/m3；n同采工作面數(shù)；=7.5*180*891*1.38*0.93=154.3萬t掘進出煤量為：12*330*13*1.38*0.95=6.13萬tA=154.3+6.13=160.43萬t1.15A> A >150 符合要求計算結(jié)果An加上全礦井掘進煤之和應大于礦井設計產(chǎn)量A，但不宜超過1.15A。4、工作面回采率 =0.935.2 回采巷道布置本采區(qū)回采巷道采用單巷布置，相關回采工作面參數(shù)為下表序號巷道名稱斷面形狀支護材料巷

43、道斷面(m2)長度(m) 工程量（m3）凈掘凈容積掘進體積1區(qū)段運輸巷梯形工字鋼1314.2159020670225782區(qū)段回風巷梯形工字鋼1314.2159020670225783開切眼梯形液壓支架151818027003240在綜合機械化采煤時，采用單巷布置，區(qū)段運輸平巷的一側(cè)需要設置轉(zhuǎn)載機和膠帶運輸機；另一側(cè)需要布置泵站和移動變電所等電氣設備，故巷道斷面較大，一般可達12。由于巷道斷面較大不利于巷道掘進和維護，要求平巷采用強度較高的支護材料。根據(jù)圍巖條件可采用金屬支架和U型鋼拱形可伸性支架維護。條件適用時也可采用錨桿支護。本采區(qū)單巷布置時設備分巷布置。已知膠帶運輸機型號為SS

44、J1000/M型可伸縮膠帶輸送機，其機頭尺寸參數(shù)為：高×寬()=1665×2589mm，故在巷道底板起，1.6m水平膠帶輸送機寬度為L=2589mm，對于綜采非人行側(cè)寬a=500mm，人行側(cè)從底板起1.6m高度范圍內(nèi)設備與拱壁間c=1000mm，所以巷道凈寬為B=a+c+L=4089mm已知=80°，可得B0=4653mm，由公式B2=B1+2Hcot80°和S=（B1+B2）*H/2,得到H=3200mm，B1=3472mm，進而求得斜長l=3250mm。5.3 回采工作面設備選擇 采煤機采煤機的生產(chǎn)能力應大于工作面的設計生產(chǎn)能力，同時選擇的采煤機應與

45、液壓支架、端頭支架、刮板輸送機之間必須有良好的配套關系。1、采煤機平均截割速度 考慮掘進出煤，掘進煤按年產(chǎn)量5%計算。本礦設計綜采工作面年產(chǎn)量為150萬t，日產(chǎn)量為4545.4t，日循環(huán)數(shù)3個，則采煤機一個循環(huán)的平均時間為： t=3*T*60/n= 3×6×60/3=360min 式中：t采煤機每個循環(huán)的作業(yè)時間，min；T每班工作時間，6h； n日循環(huán)數(shù)，3個。采煤機平均割煤速度按下式計算：V（L2*L1）/（tt1）（1802×20）/（360-20）0.65m/min 式中：V采煤機割煤速度，m/min； L工作面長度，m； L1采煤機斜切進刀長度，L1=

46、B/tan3° m；或20 mB采煤機滾筒截深，m t采煤機每個循環(huán)的作業(yè)時間，min； t1輔助作業(yè)時間，取為20 min。采煤機生產(chǎn)能力采煤機實際割煤能力：Q60×M×B×V采××K60×2.1×0.6×0.65×1.38×0.5=34.0t/h 采煤機實際放煤能力：Q60×M×B×V采××K60×5.4×1.2×0.65×1.38×0.5=174t/h式中：Q采煤機理論生產(chǎn)率，t/

47、h； M回采工作面平均采（放）高，m； B采煤機滾筒截深，m； V采采煤機平均割煤速度,m/min； 容重，取1.38t/m3； K總時間利用系數(shù)，取為0.5。3、采煤機功率采煤機總裝機功率根據(jù)工作面煤質(zhì)硬度、采高及生產(chǎn)率要求。查采礦工程設計手冊選取采煤機功率N為200千瓦。4、采煤機牽引力、割煤速度、截深及滾筒直徑通過計算知采煤機平均割煤速度為0.65m/min。本礦煤層的開采高度范圍為7.5m，煤層傾角平均為11°局部為9°21°，再結(jié)合設計采煤方法及所確定采高，放頂煤采煤機采2.1m放5.4m。參照設計手冊經(jīng)驗，根據(jù)上面計算可選，查手冊可得MG400/920

48、-WD(3300V)型合適。MG400/920-WD(3300V)采煤機主要技術特征表 生產(chǎn)廠家：雞西煤礦機械有限公司項目基 型MG400/920-WD(3300V) 采高 m 臥底量 mm326、526 適應傾角 度<35度 截割機構(gòu) 設計功率 kw920 截深 m0.6/0.8滾筒直徑 m29/35/40搖臂長度 m1.6/1.8/2.0 牽引方式液壓鏈牽引 牽引力 KN2109牽引行走機構(gòu) 牽引速度 m/min620/360 裝機總功率 kw7.13 機面高度 mm1505-1579 電動機 功率 kw920 電壓 kv3300 質(zhì)量 t55.6刮板輸送機（1）、刮板輸送機運輸能力工作面刮板輸送機的能力應與采煤機實際生產(chǎn)能力相適應，考慮各種因素影響，刮板輸送機的運輸能力按采煤機平均生產(chǎn)能力的1.2倍考慮。則刮板輸送機的輸送能力為：QG1Q×K134.0×1.240.8t/h QG2Q×K2174×1.2208.8t/h 式中：QG1前刮板輸送機運輸能力，t/h； QG2后刮板輸送機運輸能力，t/h； Q采煤機生產(chǎn)能力， t/h?？紤]設備裝載不均衡性，采煤機運輸機同向行駛時的調(diào)整數(shù)