煤礦煤層開采設(shè)計重點

PAGE103/NUMPAGES103畢業(yè)設(shè)計題目：王屋山煤礦煤層開采設(shè)計姓名:系部:班級:指導(dǎo)教師:2011年12月29日目錄TOC\o"1-2"\u第一章井田概況及地質(zhì)特征4第一節(jié)井田概況4第二節(jié)地質(zhì)特征6第二章井田境地及儲量8第一節(jié)井田境地8第二節(jié)埋藏儲量8第三章礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限...10第一節(jié)工作制度 10第二節(jié)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限10第四章井田開拓12第一節(jié)井田地質(zhì)、老窯及水文對開采的阻礙12第二節(jié)礦井開拓方式的確定12第五章礦井差不多巷道17第一節(jié)井筒17第二節(jié)井底車場20第三節(jié)要緊開拓巷道23第六章采煤方法和采區(qū)巷道布置26第一節(jié)煤層地質(zhì)特征26第二節(jié)采煤方法28第三節(jié)采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)30第四節(jié)采掘打算32第七章井下運輸34第一節(jié)概述34第二節(jié)主井提升34第三節(jié)副井提升37第八章礦井通風(fēng)與安全38第一節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇38第二節(jié)采區(qū)所需風(fēng)量40第九章礦井排水41第一節(jié)概述41第二節(jié)排水設(shè)備41第十章動力供電及照明42第一節(jié)供電42第二節(jié)照明42結(jié)束語44第一章井田概況及地質(zhì)特征第一節(jié)井田概況一、交通位置王屋山煤礦位于濟源市王屋鄉(xiāng)鐵山河附近的煤窯溝一帶，東距濟源市約40km，行政區(qū)劃隸屬王屋鄉(xiāng)管轄。礦區(qū)西起鐵山河，東到汗溝腦，南自汗溝河，北止封門口斷層。其地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°14′26.8″—112°15′41.4″，北緯35°09′12.9″—35°09′46.9″，礦區(qū)東西長約1874m，南北寬約1011m，面積1.02km2。礦區(qū)所在地交通較為方便，濟源—侯馬主干公路從王屋通過，王屋—鐵山河支線公路從礦區(qū)南部通過，鐵山河—礦區(qū)有簡易公路相通，見圖1-1-圖1-1-1礦區(qū)交通位置圖二、地質(zhì)地形及水源情況礦區(qū)位于王屋山與太行山的接合部位，區(qū)內(nèi)地勢北高南低，以封門口斷層為分界線，以北為中高山區(qū)，以南為低山區(qū)，區(qū)內(nèi)海拔最高621.1m，最低360.0m，高差261.1m，山脈走向多為近東西向。山間溝谷縱橫，谷坡陡峭。較大的河流為鐵山河，該河上游常年流水，雨季洪水暴發(fā)，河水猛漲，向南流入黃河。三、氣象特征本區(qū)屬季風(fēng)型，半干旱大陸性氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季晝暖夜涼，日絕對最高氣溫43.6℃，最低－20℃，平均14.3℃，年降水量最少300—350mm，最大降水量900mm，平均降水量641.7mm；年最大蒸發(fā)量2048mm，最小蒸發(fā)量1712mm，平均1913.7mm；年平均風(fēng)速2.2m/s，風(fēng)向變化受地形阻礙較大，盛行風(fēng)多為南東及北西風(fēng)；全年無霜期平均223天，最大凍結(jié)厚度250mm。四、煤田進展歷史王屋山煤礦是在舊井的基礎(chǔ)上于1996年改建而成的，1997年投產(chǎn)，設(shè)計年生產(chǎn)能力6×104t，采納豎井開拓，巷柱式采煤方法，該礦自建礦以來，幾經(jīng)承包經(jīng)營，并對區(qū)內(nèi)的煤層進行了大規(guī)模開采。2001—2003年由于礦山整頓該礦處于停產(chǎn)狀態(tài)，2003年9月，該礦吸引社會資金，采納聯(lián)合經(jīng)營的方式進行開采。目前，該礦已進行了主副井的修復(fù)和運輸、通風(fēng)鑿巖巷道的掘進工作。五、礦區(qū)差不多情況1、1959—1961年，河南省地質(zhì)局豫零九隊在對鐵山河鐵礦進行初勘時，在鐵山河村西部曾有7個鉆孔施工在煤系地層中，其中有6個鉆孔見煤，見煤厚度在0.80—1.95m之間。2、1983年河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)二隊對濟源封門口—鐵山河一帶的煤礦資源進行過普查工作，并在濟嵩煤礦范圍內(nèi)施工兩個鉆孔，見煤真厚1.76—4.67m。3、1997年，河南省地礦廳探礦三隊曾在該區(qū)施工過詳查鉆孔,本次工作僅收集到ZK071鉆孔資料；4、1999年，河南省地礦廳第二地質(zhì)隊受該區(qū)煤礦業(yè)主托付編制了該區(qū)的煤礦資源儲量地質(zhì)報告，提交C+D級儲量386×104t。其中王屋山煤礦保有C級儲量149×104t。5、2003年，河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊編制了《河南省濟源市王屋山煤礦擴界二1煤層資源儲量核查報告》，查明擴界區(qū)的資源量（122b+333）567×104t，其中操縱的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量（122b）358.5×104t，推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量（333）208.5×104t。王屋山煤礦周邊小煤礦僅有濟煤四礦，該礦位于王屋山煤礦西側(cè)，上世紀(jì)八十年代建井，1998年5月擴建投產(chǎn)，年生產(chǎn)能力6×104t，采納豎井開拓，巷柱式開采，截止目前，該礦僅上部煤層進行規(guī)模開，依照調(diào)查，累計采出量30×104t，開采動用儲量40×104t。第二節(jié)地質(zhì)特征一、地層該區(qū)基巖裸露，地層界線清晰，依照本次野外填圖，地質(zhì)剖面研究及鉆孔、礦井資料，區(qū)內(nèi)要緊出露的地層有下元古界、古生界奧陶系、二疊系及第四系，現(xiàn)由老到新簡述如下：下元古界（Pt1）→奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）→石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）→二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）→二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）→二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）→第四系（Q）。二、構(gòu)造特征礦區(qū)位于鐵山河拱斷束與王屋向斜北翼的接觸部位，區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺斷裂發(fā)育。圖1-2-1王屋山礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造綱要圖其要緊褶皺為王屋向斜，要緊斷層為封門口斷層和F1斷層，現(xiàn)將其特征簡述如下：1、王屋向斜：該向斜軸向近東西，北翼傾向南西，傾角15°—60°，南翼傾向北東，傾角4°—14°，礦區(qū)位于向斜北翼，與封門口斷層的接觸帶部位，受其阻礙，地層產(chǎn)狀變化較大。調(diào)查資料顯示，近斷層部位巖層傾角42°—54°，向南慢慢變緩為25°—30°。另外在汗溝東側(cè)和段后溝至白虎溝之間，巖層具明顯的波狀彎曲。2、封門口斷層該斷層位于礦區(qū)北部，呈北西西向展布,斷層走向100°—125°,傾向190°—215°，傾角55°—73°，斷裂帶寬50—90m，帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖及構(gòu)造透鏡體發(fā)育。區(qū)內(nèi)斷層長度大于2.5km，區(qū)域上該斷層大于17km。該斷層地貌標(biāo)志明顯，帶內(nèi)植物茂盛。斷層北盤為元古界石英巖和大理巖形成的陡壁和斷層三角面，斷層南盤為二疊系砂巖和泥巖，局部為奧陶系灰?guī)r，為一北盤上升，南盤下降的正斷層。3、F1斷層該斷層為封門口的次級斷層，區(qū)內(nèi)地表僅在西部出露，并與封門口斷層相交，依照原礦區(qū)資料，深部斷層與二疊系底部的二1煤層直接接觸。斷層走向100°—110°，傾向南南西，傾角50°—70°，斷層北盤為奧陶系灰?guī)r，南盤為二疊系地層，斷層長度大于2.0km，為一南盤下降，北盤上升的正斷層。依照以往勘察資料分析，礦區(qū)內(nèi)尚有一些北北西走向的小斷層，斷層長度150—400m不等，斷距1—10m，多分布近南北向溝內(nèi)，斷層走向141°—176°，斷層傾向北北東，傾角41°—58°，斷面擦痕明顯，依照擦痕方向和地層錯動情況推斷均為上盤上升、下盤下降的逆斷層。井田境地及儲量第一節(jié)井田境地該井田于2008年劃歸為河南煤化鶴煤公司，依照含煤巖系煤層分布情況，區(qū)內(nèi)二1煤層全區(qū)可采，其它煤層均不可采。井田境地各要緊邊界點坐標(biāo)如下：點號X(北坐標(biāo))Y(東坐標(biāo))13892612.0037614486.0023892430.0037613430.0033892715.0037613060.0043893313.0037613484.0053893441.0037613574.0063893326.0037613903.0073892772.0037614938.00礦區(qū)面積1.02km2開采標(biāo)高自520米至-190米第二節(jié)埋藏儲量礦井地質(zhì)儲量該礦區(qū)東西長約1.2km,南北寬約0.85km，煤層分布面積約為1.02km2。其見煤點占所有煤層的82%，平均煤層厚度約為2.33m，煤層產(chǎn)狀平緩，均小于10°，煤層容重值為1.4t/m3計算得該區(qū)煤層儲量為191.46×104t。具體數(shù)據(jù)如下：序號單位核查報告名稱報告編制單位評審備案編號開采煤層礦區(qū)面積(km2)煤種煤厚（m）1鶴濟王屋山煤業(yè)有限公司鶴濟王屋山煤業(yè)二1煤層資源儲量核實報告河南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊豫國土資儲備（?。┳帧?004〗201號二11.02貧煤2.33評審備案儲量（萬噸）動用儲量（萬噸）采出量（萬噸）2010年末保有資源量（萬噸）是否存在突出問題，有哪些問題查明保有306.5191.46306.5191.46不存在第三章礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限第一節(jié)工作制度本礦井的生產(chǎn)制度按設(shè)計規(guī)定為：每年工作日數(shù)為300天，礦井每晝夜分三班工作。采煤工作面為兩班生產(chǎn)，另一班維修設(shè)備，通風(fēng)、排水則須三班工作，每日為24小時生產(chǎn)。每天凈提升小時數(shù)為16小時。表3-1-1礦井工作制度表年工作日數(shù)（天）班/日凈提升小時/日300315第二節(jié)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限礦井生產(chǎn)能力是度量礦井生產(chǎn)建設(shè)的重要指標(biāo)，在一定程度上綜合反映了礦井生產(chǎn)技術(shù)面貌，是井田開拓的一個要緊參數(shù)，也是選擇井田開拓方式的重要依據(jù)之一。礦井生產(chǎn)能力是與井田劃分緊密聯(lián)系同時相互適應(yīng)的。是礦區(qū)總體設(shè)計應(yīng)解決的重要原則問題。礦井生產(chǎn)能力要緊依照礦井地質(zhì)條件、煤層賦存情況、儲量、開采條件、設(shè)備供應(yīng)及國家煤碳開采等因素確定。關(guān)于具體礦井，應(yīng)該依照國家需要，結(jié)合該礦地質(zhì)和技術(shù)條件，開拓、預(yù)備和通風(fēng)方式，以及機械化水平等因素，在保證生產(chǎn)安技術(shù)經(jīng)濟合理的的條件下，綜合計算開采能力和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)所能保證的能力，并依照礦井儲量，驗算礦井和水平服務(wù)年限是否能夠達(dá)到規(guī)定的要求。礦井的差不多井型及類不:大型礦井：120、150、180、240、300、400（萬噸/年）及以上。中型礦井：45、60、90（萬噸/年）小型礦井：9、15、21、30（萬噸/年）這些類型中，該礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為0.15Mt/a，為小型礦井。1、礦井設(shè)計能力即按礦井開采條件所能保證的原煤生產(chǎn)能力，要緊是同時正常生產(chǎn)的采區(qū)生產(chǎn)能力的總和。在具體條件下，依照煤層賦存情況、頂?shù)装鍘r石性質(zhì)、所選用的回采工藝和設(shè)備、相應(yīng)的回采工作面長度和推進度，可確定回采工作面的生產(chǎn)能力。以此基礎(chǔ)上，依照采區(qū)巷道布置類型、回采工作面接替等因素，并結(jié)合采區(qū)運輸、通風(fēng)條件，可確定采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的回采工作面數(shù)目，從而確定采區(qū)生產(chǎn)能力。2、儲量條件礦井生產(chǎn)能力應(yīng)與其儲量相適應(yīng)，以保證有足夠的礦井和水平服務(wù)年限，依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，該礦井宜以一個開采水平。在劃定的井田范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)能力A一定時，可計算出礦井的設(shè)計服務(wù)年限T其計算公式為：T=ZK/A×K式中：A—工作面生產(chǎn)能力；K—煤礦儲量備采系數(shù)取K=1.4。第一水平的服務(wù)年限可依據(jù)上述公式：T1=Zk/A×R式中：T1—第一水平的服務(wù)年限；A、K同上。井型為15萬t/a時，該井田煤層為單水平開采，工作面實現(xiàn)上下山開采。依照設(shè)計規(guī)范，當(dāng)為單水平開采時，設(shè)計生產(chǎn)能力為15萬t/a時，礦井服務(wù)年限要大約8年，符合設(shè)計要求。按年工作日為300天，可知本礦的日生產(chǎn)能力為：?=A/300=500t所確定的結(jié)果是符合《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》的要求。第四章井田開拓第一節(jié)井田地質(zhì)、老窯及水文對開采的阻礙該井田的地質(zhì)特征是寬緩褶曲，伴有小型正斷層，構(gòu)造線方向多數(shù)為西南-西方向。該礦井周邊有一生產(chǎn)礦井（濟煤四礦）和原礦老井，距離現(xiàn)在礦井較遠(yuǎn)，對開采不構(gòu)成阻礙。依照相鄰采區(qū)資料和本區(qū)煤層附存條件，可能該區(qū)正常涌水量為5m3/h,最大涌水量為8m3/h。涌水量要緊為井筒淋水，對礦井不造成阻礙。依照王屋山煤礦井底車場及11011工作面上、下順槽，11采區(qū)軌道下山、皮帶下山所揭露的地質(zhì)資料情況的分析。該工作面內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，工作面內(nèi)無揭露斷層。因受向斜構(gòu)造的阻礙，工作面內(nèi)有可能受局部沉積因素阻礙可能出現(xiàn)沉積基地不平坦現(xiàn)象，將會給工作面開采帶來困難。第二節(jié)礦井開拓方式的確定井口形式、數(shù)目和位置的選擇依照井田內(nèi)水文地質(zhì)、井田邊界、礦井設(shè)計生產(chǎn)能力和服務(wù)年限等綜合因素，一般開拓主井(專用提升煤)、副井(用于提升矸石通風(fēng)運輸材料和上下人員)以及回風(fēng)井(與副井一起通風(fēng)回風(fēng))。該礦采納主井提煤（進風(fēng)），副井運輸（上下人）和進風(fēng)。（一）井筒形式的選擇請參閱表4-2-1井筒選擇表表4-2-1井筒選擇表井筒形式優(yōu)點缺點適應(yīng)條件平硐開拓井下煤炭運輸不需轉(zhuǎn)載即可由平硐直接外運，工業(yè)設(shè)施簡單，井巷工程量小，利于排水，掘進速度快，不留或少留工業(yè)場地煤柱，煤柱損失少。受地形即埋藏條件限制。適合煤層賦存較高的山嶺、丘陵，或溝谷地區(qū)。立井開拓立井的適應(yīng)性強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制1.施工復(fù)雜，設(shè)備多技術(shù)要求高；2.施工困難掘進速度慢；3.不能躲開煤層頂?shù)装搴畬印?.煤層埋藏較深，或沖擊層厚；2.水文條件復(fù)雜，圍巖不穩(wěn)定需專門施工；3.傾斜長度大，用立井開采兼顧小開采。斜井斜井1.地質(zhì)條件較好井筒掘進技術(shù)簡單;2.斜井開采每個水平井底車場易靠近儲量中心;3.井口可靠近井田邊界，工業(yè)廣場留煤少;4.主井做斜井時可做安全出口;5.建井工期短;6.可用皮帶運輸，實現(xiàn)連續(xù)運提。受地形及煤層埋藏條件限制。1.便于布置工業(yè)廣場和引進鐵路，2.水文地質(zhì)條件好。綜合開拓可充分利用各種開拓方式的優(yōu)點。依照王屋山煤礦水文地質(zhì)條件及地形地貌特征，本礦只適宜采納立井開拓方式。（二）井筒位置選擇選擇井筒位置確實是確定井筒沿走向和傾斜方向上的具體尺寸，并用直角坐標(biāo)和方位角予以表示。選擇井筒位置的要緊條件：1、地面條件井口附近要有一定的范圍，用以布置工業(yè)場地，其中包括主副井生產(chǎn)系統(tǒng)建筑物與結(jié)構(gòu)物。由于礦井占地多，矸石山和煤泥水對生態(tài)和美觀有污染，故應(yīng)選擇荒地結(jié)合地形布置生產(chǎn)系統(tǒng)，以減少土石方工程，認(rèn)真貫徹少占不占良田，不拆或少拆村莊，盡量減少環(huán)境污染的方針。2、井下條件井筒沿走向的最有利位置應(yīng)當(dāng)設(shè)在儲量等分線上或其附近。沿井田傾斜方向要緊運輸石門的運輸功與石門長度成正比，因此井筒位置應(yīng)該力求減少石門長度。采納單水平開拓時，應(yīng)該盡可能靠近運輸大巷，并采納臥式車場；采納多水平開拓時，應(yīng)該按初后期石門長度總和最小位置確定井筒位置。為了減少煤柱，在選擇井筒位置時，假如能設(shè)在井田之外，應(yīng)選擇在無煤區(qū)，薄煤區(qū)，高灰分區(qū)，變質(zhì)區(qū)，火成巖活動區(qū)和開采有實際困難的部位。如不能設(shè)在井田之外應(yīng)結(jié)合其他條件盡量使井筒設(shè)在煤層淺部以減少壓煤，也便于后期回收。從地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置要求，平坦地形最適合礦井建設(shè)，不僅平場工程量小，建設(shè)比較簡單。然而井口附近又不能過分低洼要幸免洪水災(zāi)難要盡可能避開滑坡巖崩流沙和泥石流危險區(qū)，以及其他不利于施工的工程地質(zhì)條件。主副井相對位置的選擇：(1)斜井依照《煤礦安全規(guī)程》，礦井各出口之間的距離不得小于30m。該規(guī)定系指巖柱最小尺寸?？紤]到斜井井口經(jīng)常設(shè)有人車站人車存車線等，使井筒斷面增大，故在方案或初步設(shè)計時期確定主副井位置時，一般使兩互相平行的主副井中線或提升中線相距35～40m。(2)立井主副井之間距離按規(guī)定同樣不得小于30m，設(shè)計時考慮井上井下生產(chǎn)流程能夠合理銜接以及井塔施工安裝和設(shè)備布置需要，主副井中心距約變動于50～100m請參閱圖4-2-2主副井相對位置。本井田可采納立井開拓(主井設(shè)箕斗、副井為罐籠)或斜井(主井為皮帶)開拓，井筒位于井田中央。圖4-2-2主副井相對位置二、水平劃分及時期垂高的確定，各水平間巷道的布置設(shè)計時，井田沿煤層傾斜方向劃分時期數(shù)量多少，要緊取決于井田傾斜長度和時期高度的尺寸大小，井田開拓設(shè)計著重欲選擇開采水平的標(biāo)高，使其貫穿于全部煤層有利于開采。時期高度或斜長往往隨煤層傾角與回風(fēng)道標(biāo)高不同而有較大變化，時期斜長在一定程度上受采區(qū)斜長操縱，緩斜煤層和近水平煤層的深部以及傾斜長度過大的局部塊段，往往采納上下山或增設(shè)中間水平開采。上山和下山開采在工作面方面沒有多大的差不，但在采區(qū)運輸提升排水和上下山掘進等方面卻有不同之處。上山開采煤向下運輸，上山的運輸能力大，運輸費用低但有折反運輸：井下涌水可直接流入井底水倉，排水系統(tǒng)簡單，風(fēng)流由采區(qū)下部的集中運輸巷道流向采區(qū)上部的集中回風(fēng)平巷，通風(fēng)系統(tǒng)簡單，通風(fēng)容易。下山開采煤向上運輸，無折返運輸，運輸工作量少：各采區(qū)都要解決采區(qū)內(nèi)的排水問題，如礦井涌水量大，增加了硐室和排水設(shè)備而且通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜。然而，能夠充分利用原有開采水平的井巷和設(shè)施，節(jié)約開拓工程量和開拓時刻，有利于集中生產(chǎn)和水平接替，延長水平服務(wù)年限?？紤]到本礦井涌水量不大，瓦斯含量不高，因此通風(fēng)和排水都可不能阻礙本礦井開采。本礦煤層較薄、單一，不用劃分多水平，采納上下山開采，節(jié)約開拓時刻。節(jié)約開拓費用。充分利用原有設(shè)備和設(shè)施，盡量使提升系統(tǒng)單一，轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)少，經(jīng)營費用低，治理較方便。三、要緊運輸大巷及回風(fēng)道的布置方式和位置選擇(一)要緊運輸大巷時期或水平要緊運輸大巷是溝通采區(qū)與井底車場的要緊交通運輸干線，并進行通風(fēng)排水及布設(shè)管線。要緊運輸大巷在符合開拓要求的前提下，要盡量縮短大巷長度幸免過多的彎曲轉(zhuǎn)折以減少開拓工程，作到運輸方便，有利通風(fēng)，并應(yīng)設(shè)在堅硬耐久不易風(fēng)化無自然發(fā)火的煤巖層內(nèi)。布置方式分為集中布置，分組集中布置與分層布置三種。本礦井設(shè)計采納分組集中布置，請參閱圖4-2-3集中運輸大巷布置：大巷位置選擇為了保證生產(chǎn)使用，便于維護減少煤柱損失，一般將要緊運輸大巷布置在煤層底板不受采動阻礙的堅硬巖層或煤組下部媒質(zhì)堅硬圍巖穩(wěn)定無自然發(fā)火的簿及中厚煤層中，為了愛護大巷不受采動阻礙，底板巖石大巷必須與煤層保持適當(dāng)距離，依照礦井特征，煤層與大巷間巖柱尺寸隨煤層賦存深度和巖石性質(zhì)而變，一般為10～30m。大巷與煤層距離本礦井選用巖石大巷，依照不同水平的水文地質(zhì)條件大巷與煤層間距取10～30m。該礦井大巷布置在距煤層上方18m，符合礦井大巷設(shè)計要求。（二）總回風(fēng)道布置回風(fēng)大巷的布置原則與運輸大巷布置差不多相同，同時關(guān)于一個具體礦井來講，常采納相同的布置方式。因為該礦井的通風(fēng)方式為主井進風(fēng)副井回風(fēng)，通風(fēng)方式極為簡單，回風(fēng)大巷即為礦井的運輸大巷，能夠保證礦井的正常運轉(zhuǎn)。在一定的井田地質(zhì)、開采技術(shù)條件下，礦井開拓巷道可有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通稱為開拓方式。合理的開拓方式，一般要在技術(shù)可行的多種開拓方式中進行技術(shù)經(jīng)濟分析比較后，才能確定。第五章礦井差不多巷道第一節(jié)井筒井筒在礦井開發(fā)和開采中的作用是不言而喻的，它是整個礦井的進口和出口，井筒選擇決定于其用途、服務(wù)年限等因素，井筒的斷面大小更是整個礦井的關(guān)鍵因素，它決定了礦井的用途、井型、服務(wù)年限等。同時，井筒穿過的巖層性質(zhì)、涌水情況、選擇的支護方式及施工方法等因素也決定了井筒的斷面形狀。井筒斷面形狀和布置形式1、井筒斷面形狀井筒斷面形狀要緊依照井筒的用途、服務(wù)年限、穿過的巖層性質(zhì)、選擇的支護材料，及施工方法等因素確定。我國的礦井中，立井井筒斷面大多選用圓形，只有少數(shù)小型礦井選用矩形。圓形斷面常采納混凝土、料石或混凝土噴砼支護，具有服務(wù)年限長、承受地壓性能較好、生產(chǎn)期間支護不需要或?qū)ｉT少需要維修、通風(fēng)阻力小，以及便于施工等一系列優(yōu)點，其要緊缺點是斷面利用率較差。立井井筒的名稱見表5-1-1。表5-1-1立井井筒名稱名稱用途提升容器及裝備備注主井提煤箕斗（或罐籠）該礦為箕斗副井升降人員、設(shè)備、材料及提升矸石等，并兼做通風(fēng)、排水。罐籠；排水、壓風(fēng)、灑水、電纜等管線和梯子間。風(fēng)井進風(fēng)、回風(fēng)或兼做礦井的安全出口。梯子間及管線、電纜等該礦井副井兼作回風(fēng)井綜合上述各因素，結(jié)合本礦井實際情況，選定斷面形狀為圓形斷面。2、井筒的布置形式井筒斷面布置要緊依照提升間的提升容器與井筒裝備的類型來決定。井筒斷面內(nèi)除提升間外，依照井筒的用途和需要的不同，往往還須布置梯子間、管子間或延伸間。在提人的罐籠井（副井）中必須設(shè)梯子間，箕斗井（主井）可不設(shè)梯子間?，F(xiàn)有礦井立井井筒內(nèi)一般都沒有梯子間，目前，在一些礦井和深井中有用緊急罐籠代替梯子間的。該礦主井無梯子間，用罐籠代替。若礦井儲量豐富，在以后有可能擴大生產(chǎn)，能夠留有延伸間。在井筒延伸后可利用延伸間安裝輔助提升設(shè)備，以滿足礦井?dāng)U大生產(chǎn)能力的需要。井筒斷面布置的設(shè)計，既要滿足井筒內(nèi)提升容器等設(shè)備布置的要求，又要力求縮小井筒斷面，簡化井筒裝備，以達(dá)到節(jié)約材料和投資費用的目的。依照提升容器和井筒裝備的不同，井筒斷面布置形式多種多樣。煤礦中圓形井筒斷面常用的布置形式列于表5-1-2表5-1-2井筒平面布置形式圖示提升容器井筒裝備一對25噸箕斗金屬罐道梁、鋼軌罐道、雙側(cè)布置，不設(shè)梯子間。一對3t底卸式礦車雙層單車罐籠金屬罐道梁、金屬或木罐道，雙側(cè)布置；設(shè)梯子間、管子間。3、井筒布置要求（1）箕斗提升的井筒不應(yīng)兼做風(fēng)井。如兼做回風(fēng)井時，井上下裝卸載裝置和井塔都必須有完善的封閉措施，其漏風(fēng)率不得超過15%，并應(yīng)有可靠的降塵設(shè)施；兼做進風(fēng)井時，井筒中的風(fēng)速不得超過6m/s，并應(yīng)有可靠的降塵設(shè)施，保證粉塵濃度符合工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。該礦井主井提升兼作進風(fēng)井，且風(fēng)速在規(guī)定的范圍之內(nèi)，符合要求。（2）作為安全出口的立井井筒，當(dāng)井深超過300米時，宜每隔200米左右設(shè)置一休息點。休息點可在井壁上開鑿一硐室與梯子平臺相連通。（3）井筒平面內(nèi)布置提升容器時所同意的間隙，必須符合規(guī)定。（4）井筒同意最大風(fēng)速不得超過表5-1-3的規(guī)定。表5-1-3井筒同意最大風(fēng)速井筒名稱允許最大風(fēng)速無提升設(shè)備的風(fēng)井15專為升降物料的井筒12升降人員和物料的井筒8設(shè)梯子間的井筒8修理井筒時8支護厚度與材料澆注式混凝土井壁的整體防水性能較好，強度較高，方便使用施機械化施工，施工簡單方便，勞動強度低，通風(fēng)阻力小，適應(yīng)于穿過淺表土和基巖的井筒。本設(shè)計采納澆注式井壁，壁后用混凝土充填。井壁厚度確定在穩(wěn)定巖石中，井壁厚度參閱可采納表5-1-4中推舉的經(jīng)驗數(shù)值。表5-1-4井壁厚度經(jīng)驗數(shù)據(jù)井筒直徑井壁厚度壁后充填厚度澆灌混凝土料石混凝土預(yù)制塊缸磚6～7m400～450450～500500550料石混凝土預(yù)制塊紅磚壁后充填厚度為100mm7～8m450～500500600600因此本設(shè)計井壁厚度的取值如下：主井：400mm;副井：450mm;風(fēng)井：400mm;本設(shè)計為混凝土充填，充填厚度設(shè)計為50㎜。井筒掘進斷面設(shè)計表5-1-5井筒斷面積計算公式井壁材料圖示井筒斷面積/m2符號注釋凈設(shè)計掘進混凝土、錨噴π/4×D2π/4×(D+2d+2r)2D—井筒凈直徑d—井壁厚度r—壁后充填厚度，取50㎜經(jīng)計算，井筒的掘進斷面尺寸如表5-1-6所示：表5-1-6井筒掘進斷面尺寸井筒名稱直徑m斷面積m2備注主井3.811.4進風(fēng)井副井4.213.8回風(fēng)井第二節(jié)井底車場井底車場是連接井筒和井下要緊運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運輸和井筒提升兩個環(huán)節(jié)的樞紐。井下煤炭和矸石通過井底車場經(jīng)井筒轉(zhuǎn)運到地面，井上的材料和設(shè)備通過井底車場轉(zhuǎn)運到井下各個地點。排水、通風(fēng)、動力供應(yīng)以及人員上下等，也必須通過井底車場。因此它是礦井生產(chǎn)的咽喉，直接阻礙著礦井的生產(chǎn)和安全。井底車場路線多，設(shè)備多，設(shè)計施工復(fù)雜，工程量大。井底車場包括運輸巷道和硐室兩部分。一、井底車場形式的選擇選擇井底車場形式受許多條件約束，例如地面工業(yè)場地的布局阻礙井底車場的形式與出口方向；井筒形式井筒與要緊運輸巷道的位置關(guān)系直接阻礙井底車場的形式。其它還有礦井生產(chǎn)能力服務(wù)年限等緣故。本礦井年設(shè)計生產(chǎn)能力為15萬t/年，依照副井井底車場的形式，可選擇環(huán)形車場或折返車場。二者比較請參閱表5-2-1表5-2-1備選方案比較類型結(jié)構(gòu)特點優(yōu)缺點環(huán)形井底車場1.存車線和回車線與運輸大巷垂直。2.主副井距要緊運輸大巷較遠(yuǎn)，3.有足夠的長度布置存車線1.空重車線差不多位于直線上2.有專用的回車線3.調(diào)車作業(yè)方便4.可兩翼進車5.彎道頂車6.工程量大折返井底車場利用石門作副井重車線1.工程量小2.調(diào)車方便本礦井采納立井開拓，主運輸大巷為輸送機運輸，井底車場設(shè)備簡單，井底車場只須重點考慮輔助運輸。本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為15萬t/a，考慮到矸石的提升以及材料、設(shè)備的下放和人員的升降等因素，以及集中軌道大巷與井筒的位置關(guān)系，本設(shè)計決定選擇選擇環(huán)行刀式車場。車場路線如圖5-2-2所示。圖5-2-1環(huán)形車場示意圖該車場的通過能力為30萬t，能夠滿足礦井生產(chǎn)的需要。二、井底車場硐室井底硐室要緊包括井底消防材料庫、中央變電所、中央水泵房、水倉。中央變電因此及與水泵房組成聯(lián)合硐室，布置在副井井筒附近。消防材料庫布置布置如圖5-2-3所示：2、中央水泵房布置布置如圖5-2-4所示：3、水倉布置如圖5-2-5所示：4、中央變電因此及與水泵房聯(lián)合的硐室布置如圖5-2-6所示：三、井底車場要緊巷道硐室的支護方式及材料井底車場巷道和硐室支護依照圍巖條件及安全和使用上的不同，分不采納不同的方法進行支護，由于圍巖穩(wěn)固，一般巷道不需要支護，個不地點采納片石砂漿砌碹支護，一般硐室也采納這種支護，變電所、水泵房采納鋼筋混凝土進行支護，對水倉如圍巖條件好時，采納混凝土噴層以及錨網(wǎng)噴支護，用混凝土進行鋪底。第三節(jié)要緊開拓巷道要緊開拓巷道斷面設(shè)計，要緊是選擇斷面形狀和確定斷面尺寸，其合理與否直接阻礙到煤礦生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟效果。設(shè)計的原則是，在滿足安全與技術(shù)要求的條件下，力求提高斷面利用率，縮小斷面、降低造價并有利于加快方式速度。我國煤礦巷道常用礦井差不多巷道的斷面形狀是梯形和直墻拱形，為工字鋼梯形和U型棚以及錨網(wǎng)噴支護；本礦井由于圍巖較穩(wěn)定，因此，要緊開拓巷道采納半圓拱形。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：巷道凈斷面，必須滿足行人、運輸、通風(fēng)、安全設(shè)施、設(shè)備安裝、檢修和施工的需要。因此，巷道尺寸要緊取決于巷道的用途；存放或通過它的機械、器材或運輸設(shè)備的數(shù)量與規(guī)格；人行道寬度與各種安全間隙以及通過巷道的風(fēng)量。1、井底車場軌道巷支護方式斷面m2設(shè)計掘進尺寸mm噴射厚度mm錨桿mm凈周長m凈設(shè)計掘進寬高型式外露長度排列方式間、排距錨桿長直徑錨噴15.7119.4448003800500鋼筋砂漿50圓弧60016001412.342、副井繞道支護方式斷面m2設(shè)計掘進尺寸mm厚度mmU型棚mm凈周長m凈設(shè)計掘進寬高型式外露長度排列方式間、排距U型棚8.6810.1440003000200荊芭片、背木50圓弧4007.653、其它巷道支護方式斷面m2設(shè)計掘進尺寸mm厚度mm梯形棚mm凈周長m凈設(shè)計掘進寬高型式外露長度間、排距高度上寬下寬工字鋼5.976.2436002200200梯形棚2040021002400340010.6經(jīng)驗算，以上巷道設(shè)計均符合礦井通風(fēng)和運輸?shù)男枰?。第六章采煤方法和采區(qū)巷道布置第一節(jié)煤層地質(zhì)特征一、采區(qū)工作面概況11采區(qū)為首采區(qū)，11011工作面地表位于井田西北部，距主井112m-330m范圍。高程為499m-550m，地表無建筑物及水體。該工作面井下位于井田西翼，西上倉皮帶西北部，工作面開采為古生界、二疊系，山西組二1煤層，煤質(zhì)優(yōu)良。煤層沉積不穩(wěn)定，變化大。工作面上、下巷均揭露煤層變薄帶，厚度0.4m-1.2m。變薄煤層已作了配巷處理。正常煤層厚度在3.0m-8.0m，平均煤層厚度為6.0m。工作面西北部有2條走向斷層，落差均為3.0m左右。煤層頂?shù)装迤鸱l繁，褶皺較發(fā)育，有碳質(zhì)泥巖偽頂和偽底，回采時應(yīng)加強頂板支護工作，嚴(yán)防冒頂事故發(fā)生。表6-1-1綜合柱狀圖二、水文地質(zhì)：本區(qū)采掘期間要緊充水含水層為下元古界變質(zhì)巖裂隙含水層，奧陶系碳酸鹽巖裂隙含水層，太原組上段碳酸鹽巖裂隙含水層，二疊系碎屑巖裂隙含水層，第四系松散巖類孔隙含水層。隔水層為二疊系泥巖及砂巖泥巖隔水層，石炭系太原組炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖隔水層，石炭系本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層?，F(xiàn)將各含（隔）水層簡述如下：1、要緊含水層下元古界地層分布于封門口斷層以北，該層石英砂巖及大理巖裂隙發(fā)育，富水性好，且匯水面積大，由于綠泥石片巖和絹云母片巖的相對隔水，該層中裂隙水多在斷層帶北盤以泉水形式排泄，并通過封門口斷層破裂帶向下徑流，是礦井充水的重要間接含水層。奧陶系碳酸巖裂隙含水層礦區(qū)內(nèi)奧陶系灰?guī)r要緊分布于封門口斷層南側(cè)，淺部與區(qū)內(nèi)二1煤層底板呈斷層接觸，由于該含水層巖溶裂隙發(fā)育，富水及透水性好，是下元古界含水層下滲后水平徑流的要緊通道，故也是該區(qū)礦床充水的要緊含水層。太原組上段碳酸鹽巖裂隙含水層依照鉆孔資料L8灰?guī)r頂板距二1煤層底板5-8m，該含水層淺部通過F1斷層直接與奧陶系灰?guī)r裂隙水接觸。隨著開采深度的增加，該含水層具有較強的承壓性，是礦床地板直接充水的含水層。因此，底板突水將會對礦床開采造成嚴(yán)峻威脅。二疊系碎屑巖裂隙含水層二疊系砂巖中的孔（裂）隙不發(fā)育，其含水量要緊取決于大氣降水的補給，正常情況下，含水微弱，對礦床開采阻礙不大。第四系松散巖類孔隙含水層區(qū)內(nèi)第四系分布于溝谷下部，面積小，出露零星，賦水條件差，對礦坑充水阻礙不大。2、要緊隔水層本礦范圍內(nèi)要緊隔水層有：二疊系泥巖及砂質(zhì)泥巖隔水層，石炭系太原組炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖隔水層，石炭系本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層。（1）二疊系泥巖及砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖隔水層區(qū)內(nèi)二疊系砂巖含水層的頂?shù)装寰缮百|(zhì)泥巖、泥巖或炭質(zhì)泥巖組成，巖石中泥質(zhì)含量高，孔裂隙不發(fā)育，透水性差。是本區(qū)二煤組煤層頂?shù)装搴畬又g的良好隔水層。（2）石炭系太原組薄層狀泥巖隔水層灰?guī)r含水層之間要緊由薄層泥巖組成，巖石裂隙不發(fā)育，透水性差，是太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層之間的隔水層。由于該層厚度較小，局部將失去隔水作用。（3）石炭系本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層該層層位穩(wěn)定，要緊由深灰色鋁質(zhì)泥巖組成。巖石致密，裂隙不發(fā)育，透水性差，隔水性能良好。是奧陶系碳酸鹽巖裂隙水與上部各含水層之間的隔水層。第二節(jié)采煤方法一、要緊采區(qū)和采煤方法本礦井要緊開采煤層為11011工作面、11031以及12采區(qū)的幾個工作面，其中11011為首采工作面，其它工作面為啟封，各采區(qū)均采納走向長壁后退式開采，集合本礦煤層特點及實際情況，以放頂煤開采為主，特不地區(qū)可能用炮采。二、確定回采工作面的回采工藝目前，我國長壁采煤工作面采納綜采、普采和炮采三種采煤工藝方式，其優(yōu)缺點和適應(yīng)條件見表6-2-1。采煤工藝優(yōu)點缺點適用條件綜采高產(chǎn)、高效、安全低耗，勞動條件好，勞動強度小設(shè)備價格昂貴，對煤層賦存條件、操作與治理水平要求高煤層地質(zhì)條件好、構(gòu)造少的中厚及厚煤層普采與綜采相比對地質(zhì)變化適應(yīng)性強，工作面搬遷容易與炮采相比設(shè)備相對昂貴、勞動組織相對復(fù)雜推進距離短、形狀不規(guī)則、小斷層和褶曲發(fā)育，綜采的優(yōu)勢難以發(fā)揮的工作面炮采技術(shù)裝備投資少，適應(yīng)性強，操作技術(shù)容易掌握，生產(chǎn)技術(shù)治理簡單單產(chǎn)和效率低，勞動條件差一般情況下均可采納，但高瓦斯和突出礦井對防護措施要求高1、回采工藝的確定本礦首采工作面為11011工作面，選用傾斜長壁放頂煤采煤方法?；夭晒に囘^程：移架→移刮板輸送機→放支架→運煤→移架。2、工作面端頭支護工作面端頭是指工作面與兩巷的交接處。端頭處的懸頂面積大，時刻長，機械設(shè)備多，又是進出材料和人員的交通口，因此必須采取措施加強支護。特不是工作面端頭處的頂板事故約占工作事故的1/4～1/3，搞好工作面兩端頭處的支護治理是十分重要的。確定端頭支護方式時，要緊考慮端頭懸頂面積的大小、頂板壓力的大小及其穩(wěn)定性、回采巷道原用支護方式，工作面與兩巷的連接特點，工作面生產(chǎn)工藝特點，端頭設(shè)備布置形式等因素。綜合考慮各因素，選用單體液壓支柱+鉸接頂梁對工作面兩端頭加強支護。3、采空區(qū)處理為了維護好回采空間，保證生產(chǎn)正常進行和作業(yè)人員及設(shè)備的安全，除對采煤工作面進行支護外，還必須處理采空區(qū)。目前采納的采空區(qū)處理方法要緊是全部跨落法，即隨著工作面的推進，放頂后使頂板跨落，充滿采空區(qū)。關(guān)于堅硬難冒頂板，可用煤柱支柱法處理采空區(qū)，但由于留設(shè)煤柱給下層開采及本層開采多次搬家，以及資源采出率等缺陷，因此，采納跨落法處理頂板。4、裝煤煤體垮落之后，大部分煤隨溜子運出，剩余的少量浮煤在推溜時靠鐵鍬裝入運輸機運出。5、移架工作面采納及時移架方式，即先移架后移溜。采煤機割煤后，緊跟后滾筒開始移架，頂板不完整或片幫嚴(yán)峻時，可采納超前移架及時打出防片幫等支護方式治理頂板。移架要求：（1）一般情況下，移架工應(yīng)站在支架前，后支柱之間，準(zhǔn)確操作手把，同時，注意支架動作部位的情況。（2）移架時，采納帶壓移動，防止頂板下沉，盡量做到少降快移，以免出現(xiàn)支架歪斜，垛架現(xiàn)象。（3）移架后及時升架，頂梁與頂板接觸后，手把應(yīng)再供液一段時刻，確認(rèn)達(dá)到初撐力后，停止供液，前梁上部不同意出現(xiàn)空頂或點接觸。（4）移架后，支架成一條直線，其前后偏差不得超過±50mm，及時打出防片幫板。（5)移架時嚴(yán)格操縱降架高度，并收縮支架的平衡千斤頂，拱起頂梁的尾梁，使之帶壓擦頂移架，以有效防止支架傾倒。四、勞動組織本礦采納三八制作業(yè)模式，具體施工組織見6-2-2表：班班次定員工種零點班八點班肆點班小計班組長2226機組司機3339溜車司機1135皮帶司機2226泵站司機1124支架工3339端頭工2226端尾工2226電氣工1135防塵工1113清煤工1113合計19192462回采工作面中的循環(huán)作業(yè)是指回采工作面在規(guī)定時刻內(nèi)保質(zhì)、保量、安全地完成采、裝、運、支、處如此一個采煤全過程，以放頂為標(biāo)志，循環(huán)方式有一日單循環(huán)?；夭晒ぷ髅鎸崿F(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)，在一晝夜內(nèi)工作面中采煤工作與預(yù)備工作在時刻上的配合關(guān)系設(shè)計為“兩采一準(zhǔn)”立即一晝夜劃為三個班，兩個采煤班，進行“落、裝、運、支、移”等工序，一個預(yù)備班進行回柱放頂、檢修設(shè)備、推移轉(zhuǎn)載機及伸運輸巷膠帶輸送機等工作，一日完成一個循環(huán)。第三節(jié)采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)一、采區(qū)巷道布置本設(shè)計礦井一個工作面即可達(dá)產(chǎn)，工作面單產(chǎn)較高，不須多工作面同采，因此巷道布置時，在大巷采區(qū)煤倉附近開掘一系列材料斜巷和聯(lián)絡(luò)巷道，即可開采。傾斜長壁采煤法工作面能夠按單工作面布置，也能夠按對拉工作面布置。單工作面布置時，每個工作面有兩條回采巷道。對拉工作面布置是兩個工作面布置三條回采巷道，其中運輸巷為兩個工作面共用。由于工作面近似沿煤層走向呈水平狀布置，不存在走向長壁時向下運煤和向上拉煤的問題。兩個工作面能夠等長布置。工作面風(fēng)流不存在上行與下行的問題，兩個工作面的通風(fēng)狀況同樣良好。由于對拉工作面減少了一條運煤巷道和有關(guān)聯(lián)絡(luò)巷道，降低了巷道掘進工程量，有利與集中生產(chǎn)。因此，頂板較好的薄及中厚煤層，特不是采納炮采時，一般都采納對拉工作面布置形式，并取得了較好的經(jīng)濟技術(shù)效果。二、煤層開采順序依照可采煤層的區(qū)域分布，巷道布置采納集中分組布置，即11011和11031工作面為一組，12采區(qū)為另一組，集中布置要緊大巷。因為該區(qū)段煤層較薄，開采時為單水平，因此不需要分層開采，采納全部垮落法處理采空區(qū)。三、采區(qū)回采率的計算達(dá)產(chǎn)時采區(qū)采出率是指采區(qū)工業(yè)儲量中，設(shè)計或?qū)嶋H采出的那部分儲量，約占工業(yè)儲量的比例。計算公式如下：采區(qū)工業(yè)儲量=l1×l2×h×γ式中：l1——采區(qū)平均走向長度，200m；l2——采區(qū)平均傾向長度，290h——采區(qū)內(nèi)煤層總厚度，3.75m；γ——煤的容重，1.35t/m3。代入上式得1112-3采區(qū)工業(yè)儲量=200×290×3.75×1.35=29.3萬t開采損失=工作面落煤損失+煤柱損失工作面落煤損失=采區(qū)工業(yè)儲量×5%=29.3×0.5%=1.45萬t煤柱損失=采區(qū)工業(yè)儲量×10%=29.3×10%=2.9萬t則采區(qū)采出率=（29.3-1.45-2.9）/29.3=85.1%經(jīng)計算，采出率符合設(shè)計要求。四、采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)1、通風(fēng)系統(tǒng)：通風(fēng)總路線為：主井→東（西）進風(fēng)巷→11皮帶巷→11軌道巷→11采煤工作面→副井西大巷→副井。2、運煤系統(tǒng)：運煤總路線為：采煤工作面→11軌道下山→11皮帶巷→井底煤倉→主井。3、運料、排矸系統(tǒng)：總路線為：副井→井底車場→軌道巷（上山）→皮帶巷→11機巷→回采工作面。4、供電系統(tǒng)：供電系統(tǒng)路線為：中央變電站→采區(qū)變電所→皮帶頭配電點→回采工作面各用電點。第四節(jié)采掘打算本礦的采煤工作面為11采區(qū)和12采區(qū)，11011為首采工作面，為了實現(xiàn)回采工作面、采區(qū)接續(xù)、水平的正常接續(xù)，礦井掘進施工時必須設(shè)有掘進工程隊，設(shè)計掘進工程隊分三組：開拓巷道掘進隊和回采巷道掘進隊。掘進工作面?zhèn)€數(shù)設(shè)4個，其中回采巷道掘進面為2個，開拓巷道掘進面為2個，則采掘比例為1:2。。各掘進工作面掘進設(shè)備見表6-4表6-4-1掘進工作面設(shè)備明細(xì)表序號名稱型號數(shù)量能力電壓功率1掘進機EBJ-120TP1660V191.5KW2裝載皮帶DZP-1601100t/h660V7.5KW3皮帶SJ-800/2×403250t/h660V2×40KW4皮帶開關(guān)QBZ-2003660V5絞車JH2-55660V5KW6絞車開關(guān)QBZ-805660V7煤溜SGB-30P1660V30KW8煤溜開關(guān)QBZ-1201660V9移變KSGZY-5001500KVA600V500KW10壓風(fēng)機MLGF-10.3/F-55G1660V11局扇DSFA-5.62660V2×15KW12供電器KDW121660V掘進工作面的勞動組織采納三班輪流的作業(yè)方式，每班配備跟隊干部兩名，五天一倒班，輪流跟班。班組長和其他各工種的出勤方式勞動組織見表6-4-2。表6-4-2掘進工作面勞動組織表班次工種零點班捌點班肆點班小計跟班隊干1113班組長2226機組司機2226皮帶司機2226防塵工1113驗收員1113支護工55515維護工2327運料工2427合計18191855第七章井下運輸?shù)谝还?jié)概述礦井提升設(shè)備是煤礦生產(chǎn)的重要設(shè)備，它連接井下和地面，擔(dān)負(fù)著提升煤炭和矸石，升降人員，下放材料和設(shè)備的繁重任務(wù)。各系統(tǒng)由于提升系統(tǒng)一般沒有備用設(shè)備，一旦發(fā)生故障，輕者阻礙生產(chǎn)，重者危及安全。因此礦井提升設(shè)備必須具有良好的操縱系統(tǒng)和完善可靠的愛護系統(tǒng)，以實現(xiàn)準(zhǔn)確、安全運行。礦井提升設(shè)備的合理設(shè)計，要緊取決于確定合理的提升系統(tǒng)。井下運輸系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)符合以下規(guī)定：1、應(yīng)綜合分析井下煤炭，矸石，材料，設(shè)備及人員等因素，選擇系統(tǒng)簡單，環(huán)節(jié)少的運輸方式。2、井下煤炭運輸系統(tǒng)應(yīng)減少運輸總的破裂。3、大型礦煤流應(yīng)優(yōu)化設(shè)計。4、輔助運輸應(yīng)采納效率高，范圍廣的設(shè)備。5、采區(qū)或工作面與大巷之間應(yīng)設(shè)煤倉。本礦井的要緊運輸大巷兼作進（回）風(fēng)巷，能夠滿足生產(chǎn)及運輸?shù)男枰?、井下運煤系統(tǒng)：采煤工作面工作面上部機頭西上倉巷主井底煤倉地面2、運料、排矸系統(tǒng)：采煤工作面11軌道上山西大巷副井地面3、行人系統(tǒng)：副井西大巷11軌道上山11上順槽11采煤工作面第二節(jié)主井提升一、提升容器的選擇提升容器需依照提升任務(wù)的大小來確定。對礦井的具體情況，加大提升容器，可降低提升速度，提升機、井筒裝備都要加大，增加初期投資，但可節(jié)約用電；反之，加大提升速度，可選用較小提升容器和提升機，投資較少，但電耗增加。一般認(rèn)為在不加大提升機及井筒直徑的前提下，選擇較大的提升容器，以采納較低的提升速度，節(jié)約電耗。本礦井主井提升設(shè)計采納箕斗，要緊參數(shù)如下：An—礦井年產(chǎn)量，15萬t/a計Hs—井筒深度，300m；礦井工作制度：年工作日br，300d計，日工作小時數(shù)t，15h計Hz—裝載高度，m，估取18～25m，取20m。Hx—卸載高度，m，估取16～20m，取18m。r—煤的散集容積質(zhì)量，Kg/m3，1.3計確定小時提升量Ah=式中：Ah——小時提升量，t／h；An——礦井年產(chǎn)量，15萬t／年；c——提升不均衡系數(shù)?！睹禾抗I(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：有井底煤倉時為1.10～1.15；無井底煤倉時為1.20。本設(shè)計取1.10；af——提升能力富裕系數(shù)，主井提升設(shè)備關(guān)于第一水平留有20%的富裕能力，取1.2；br——年工作日，300天；t——日工作小時數(shù)，15h；代入數(shù)據(jù)計算得：Ah=40t／h。提升鋼絲繩的選擇提升鋼絲繩的受力極其復(fù)雜，盡管國內(nèi)外對此做了大量的研究工作，取得了一些成果，但還未找到一種綜合反應(yīng)上述應(yīng)力破壞的計算方法。目前，其強度計算仍依照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，按最大靜載荷并考慮一定安全系數(shù)的方法進行計算。所謂安全系數(shù)是指鋼絲繩各拉斷力的總和與鋼絲繩最大靜拉力之比。安全系數(shù)如表8-2-1所示。表7-2-1提升鋼絲繩安全系數(shù)單繩纏繞式鋼絲繩多繩摩擦提升專為升降人員99.2-0.0005Hc升降人員和物料升降人員99.2-0.0005Hc混合提升99.2-0.0005Hc升降物料7.58.2-0.0005Hc專為升降物料6.57.2-0.0005Hc按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，提升鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷，并考慮一定的安全系數(shù)的方法進行計算。三、提升機選擇多繩摩擦式提升機要緊特征參數(shù)有：摩擦輪直徑D，最大靜張力，最大靜張力差及摩擦襯墊的比壓。在選擇計算時，首先確定摩擦輪直徑D，然后驗算其它參數(shù)。提升機滾筒直徑D選擇摩擦輪的原則是使鋼絲繩在摩擦輪上纏繞時不致產(chǎn)生過大的彎曲應(yīng)力，以保證鋼絲繩的使用壽命。依照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定：摩擦式提升機有導(dǎo)向輪井上安裝，摩擦輪直徑D≥90d=90×34.0=3060mm；無導(dǎo)向輪時D≥80d=2720mm。依照滾筒直徑初選型號為JKM-3.5/6(Ⅱ)的提升機。其要緊特征見表8-2-4。表7-2-2提升機要緊特征表型號主導(dǎo)輪直徑m導(dǎo)向輪直徑m鋼絲繩最大凈張力KN最大凈張力差KN最大提升速度m/s質(zhì)量tJKM-3.5/6(Ⅱ)3.538002301355.62、天輪的選擇天輪安裝在井架上，作為提升鋼絲繩的支撐、導(dǎo)向之用。依照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，天輪直徑需按下面條件確定。井上用圍包角大于90°時≥80d=80×34.0=2720mm；同時應(yīng)滿足≥1200=2640mm。兩者取較大值。在設(shè)備表中選取型號為TSG的天輪，其要緊特征見表8-2-5。表7-2-3天輪特征表型號名義直徑mm繩槽半徑mm軸承中心高mm總重NTSH30001924024660第三節(jié)副井提升一、提升容器的選擇副井的最終水平井筒深334m，依照礦井的輔助運輸要求，本礦井的副井提升設(shè)備選為一對1.5t底卸式礦車單層單車罐籠。按照《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》要求，需進行如下有關(guān)計算。按最大班工人下井時刻不超過40min驗算：式中：nren—最大班工人下井人數(shù)，60人；N0—初選罐籠每罐提升人數(shù)，查設(shè)備選型表可知，初選罐籠每次可承載12人，n0=12；T—一次提升循環(huán)時刻，經(jīng)測試為5min/次。代入數(shù)據(jù)得：=96≥60；符合設(shè)計要求。二、鋼絲繩的選擇計算查鋼絲繩規(guī)格表，選定所需要的鋼絲繩為18×7股（1+6）繩纖維芯鋼絲繩。其要緊特征見表7-3-1：表7-3-1鋼絲繩特征表直徑mm鋼絲總斷面積mm2參考質(zhì)量㎏/100m公稱抗拉強度N/mm2破斷拉力總和KN鋼絲繩鋼絲40.02.8775.45725.001550≥1200三、提升電動機的選擇依照礦井的提升設(shè)備，選定的電動機規(guī)格見表7-3-2：型號額定功率（KW）額定電壓（V）轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）T1250-4/143012506000750第八章礦井通風(fēng)與安全第一節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)是向礦井各作業(yè)地點供給新奇空氣、排出污濁空氣的進、回風(fēng)井的布置方式，要緊通風(fēng)機的工作方法，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)流操縱設(shè)施的總稱。通風(fēng)系統(tǒng)的選擇按進回風(fēng)在井田內(nèi)的位置不同，通風(fēng)系統(tǒng)可分為中央式，對角式，混合式，下列是各種通風(fēng)系統(tǒng)的適用條件及其優(yōu)缺點。1、中央并列式：出風(fēng)井與進風(fēng)井大致布置在井田中央，由主井兼作回風(fēng)井或?qū)ＴO(shè)中央風(fēng)井。適用于煤層傾角較大，走向不長（一般小于4Km左右），投產(chǎn)初期尚末設(shè)置邊界安全出口，且自然發(fā)火不嚴(yán)峻的礦井。優(yōu)缺點：（1）、初期投資少，采區(qū)生產(chǎn)集中，且礦井反風(fēng)容易，便于治理。（2）、節(jié)約風(fēng)井工業(yè)場地，占地少，護井煤柱少。（3）、進出風(fēng)井之間漏風(fēng)比較大，風(fēng)路長，阻力大。（4）、工業(yè)場地有噪音阻礙。2、中央分列式：進風(fēng)井與出風(fēng)井大致位于井田走向的中央。適用于煤層傾角較小，走向長度較大的中型礦井，投產(chǎn)初期多采納這種通風(fēng)方式。優(yōu)缺點:（1）、比中央并列式安全性要好。（2）、礦井通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)少，利于對瓦斯、自然發(fā)火的治理。（3）、工業(yè)廣場地?zé)o噪聲及回風(fēng)風(fēng)流的阻礙。（4）、風(fēng)流在井下流淌線路為折返式，風(fēng)流線路長。3、兩翼對角式：進風(fēng)井大致位于井田走向中央，出風(fēng)井位于沿傾斜淺部走向的兩翼。一般適用于煤層走向長（超過4公里），井田面積大，產(chǎn)量較大的礦井。其優(yōu)點與中央并列式相反，比中央分列式安全性要好，但初期投資大，建井期較長。對有瓦斯噴出或有煤層和瓦斯突出的礦井，應(yīng)采納對角式通風(fēng)系統(tǒng)。5、分區(qū)對角式：進風(fēng)井位于井田中央，兩翼各有兩個或兩個以上回風(fēng)井為所在附近采區(qū)服務(wù)。適用于煤層埋藏較淺，第一水平無法開鑿總回風(fēng)巷的情況。也適用于高瓦斯礦井。該方式建井期短，安全性高，便于治理，但風(fēng)井多，占用場地大，風(fēng)機治理分散。4、混合式：進風(fēng)井與出風(fēng)井三個以上的井筒按中央式與對角式混合組成。其中有中央分列與對角混合式。中央并列與對角混合以及中央并列與中央分列混合等?；旌鲜绞乔皫追N的進展。適用于:（1）、礦井走向距離專門長以及老礦井的改擴建和深部開采。（2）、多煤層多井筒的礦井，有利于礦井分區(qū)分期投產(chǎn)。（3）、大型礦井井田面積大、產(chǎn)量大或采納分區(qū)開拓的礦井。綜上所述，由于王屋山煤礦是低瓦斯礦井，依照井田內(nèi)的煤層賦存狀態(tài)、埋藏深度及井田范圍等條件，采納中央并列式通風(fēng)。通風(fēng)機工作方式的選擇1、抽出式：當(dāng)前通風(fēng)機工作的要緊方式，適應(yīng)性較廣泛，尤其對高瓦斯礦井，更是有利于與對瓦斯的治理，也適用于礦井走向長，開采面積大的礦井。要緊通風(fēng)機安裝在回風(fēng)井口，整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于大氣壓的負(fù)壓狀態(tài)。當(dāng)要緊通風(fēng)機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下風(fēng)流壓力提高，比較安全。2、壓入式：低瓦斯礦井，礦井地面地形復(fù)雜且煤層埋藏較淺，開采第一水平無法在高山上設(shè)置主通風(fēng)機，總回風(fēng)巷道無法連通或維護困難，煤層自然發(fā)火不嚴(yán)峻的條件下使用。當(dāng)要緊通風(fēng)機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下風(fēng)流的壓力降低。該方式在礦井總進風(fēng)路線上設(shè)置若干通風(fēng)構(gòu)筑物治理困難，漏風(fēng)較大。3、混合式：適用于個不老井延伸或改建的低沼氣礦井。能產(chǎn)生較大的通風(fēng)壓力，適合大阻力礦井的需求。但通風(fēng)治理困難，一般新建礦井和高瓦斯礦井不宜采納。依照以上的分析比較，再結(jié)合本礦井的實際情況，本礦井屬于低瓦斯礦井，且風(fēng)井容易布置，在礦井初步設(shè)計時，采納抽出式通風(fēng)。通風(fēng)系統(tǒng)見示意圖8-1-1圖8-1-1通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)示意圖第二節(jié)采區(qū)所需風(fēng)量一、風(fēng)量計算的有關(guān)規(guī)定1、采煤工作面所需風(fēng)量確定原則（1）工作面回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋鞣N有毒、有害氣體濃度不得超過《規(guī)程》的規(guī)定；（2）每人每分鐘供風(fēng)量不得小于4m3；（3）工作面溫度不得超過26°，并保持良好的氣候條件；（4）能夠有效地排除瓦斯和礦塵，但又不致造成煤塵飛揚。2、《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：對抽放瓦斯的礦井，應(yīng)按抽出瓦斯后的煤層瓦斯涌出量計算風(fēng)量，礦井風(fēng)量備用系數(shù)為1.15—1.45，礦井風(fēng)量按規(guī)定進行計算后，還應(yīng)依照鄰近或類似礦井經(jīng)驗按實際需要配風(fēng)進行校核，必要時，進行適當(dāng)調(diào)整。二、計算采區(qū)所需風(fēng)量1、按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算Qai=100×Qmai×kmai式中Qai——第i個采煤工作面需要風(fēng)量，m3/min；Qmai——第i個采煤工作面瓦斯（或二氧化碳）絕對瓦斯涌出量，m3/min；kmai——第i個采煤工作面瓦斯（或二氧化碳）涌出不均衡系數(shù)，一般可取1.2~3.0.代入數(shù)據(jù)計算得：Qai=100×1.2×1.6=192m3/min。2、按工作面人數(shù)計算Qai=4×nai式中4——每人每分鐘最低供風(fēng)量，m3/min；nai——第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，個代入數(shù)據(jù)計算得：Qai=4×20=80m3/min。綜上所述，取最大值Qai=192m3