采礦學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

《采礦學(xué)》課程設(shè)計(jì)說明書姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：采礦B101題目：《采礦學(xué)》課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師：段緒華職稱：專家2023年7月12日TOC\o"1-3"\h\u105371礦井概述及井田地質(zhì)特性 3113791.1礦區(qū)概述 3279571.2井田地質(zhì)特性 4237631.3煤層特性 8159292井田境界和儲(chǔ)量 9264822.1井田境界 9104872.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量 9318822.3礦井可采儲(chǔ)量 1026582.3.1永久煤柱留設(shè) 1052043工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 12134373.1礦井工作制度 12206643.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 1286594礦井開拓方式 12105714.1擬定井筒位置 1276734.2擬定井田開拓方式 13277374.3擬定開采水平位置，標(biāo)高及水平垂高 14212304.4擬定運(yùn)送大巷布置及位置 14259205準(zhǔn)備方式--帶區(qū)巷道布置 14272735.1煤層的地質(zhì)特性 14150125.11可采煤層的基本概況 15113575.12煤層頂?shù)装宓刭|(zhì)條件 16274625.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 169545.21區(qū)段斜長(zhǎng)擬定 16180505.22帶區(qū)上山位置及布置方式 16303855.23帶區(qū)內(nèi)工作面的接替順序 16260435.24帶區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進(jìn)方法 1777555.25帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率 1757015.3帶區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì) 17290015.31帶區(qū)下部車場(chǎng)選型設(shè)計(jì) 17244645.4帶區(qū)重要硐室的布置 18323075.41帶區(qū)煤倉(cāng) 18285675.42帶區(qū)絞車房 19221345.43帶區(qū)變電所 19184056采煤方法 20153326.1采煤工藝方法的擬定 2060646.11帶區(qū)地質(zhì)條件和煤層賦存條件 20273566.12回采工作面長(zhǎng)度和推動(dòng)度以及推動(dòng)方向 21214656.13回采工作面的破，裝，運(yùn)煤方式及其設(shè)備選型 2171966.14勞動(dòng)組織表 26129606.15工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表 27248796.2回采巷道布置 28117416.2.1擬定回采巷道布置形式 28293606.2.2回采巷道支護(hù) 28183906.2.3擬定回采巷道斷面及其具體施工技術(shù)規(guī)定 28125377設(shè)計(jì)礦井基本的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 29381總結(jié) 301礦井概述及井田地質(zhì)特性1.1礦區(qū)概述回坡底煤礦從屬于霍州煤電集團(tuán)公司。其礦井工業(yè)場(chǎng)地位于山西省洪洞縣城西北劉家垣鎮(zhèn)回坡底村東1.0km處，距洪洞縣城25km，距趙城發(fā)煤站17km，緊鄰趙（城）—克（城）公路，公路交通方便。圖1-1地理及交通位置礦區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)狀況本區(qū)多為山地，農(nóng)產(chǎn)品重要有小麥、棉花、玉米、谷子、高粱、薯類、大豆等。工業(yè)生產(chǎn)以煤炭、電力、建材、化工為主。礦區(qū)氣候條件本區(qū)地處低山黃土丘陵區(qū)，四季分明，晝夜溫差較大。據(jù)洪洞縣氣象站觀測(cè)資料，降水量316.7－542.0mm,年平均降水量428.03mm,蒸發(fā)量1380.8－1820.6mm,年平均蒸發(fā)量1587.03mm,蒸發(fā)量大于降水量3.7倍，冬春少雨，夏末秋初雨水較大，且多集中在7、8、9三個(gè)月。年平均氣溫15.8℃,結(jié)冰期在11月下旬至次年3月上旬,最大凍土深度為530mm。無霜期180天左右。夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，最大風(fēng)速18m/s，屬溫暖帶季風(fēng)型大陸氣候。礦區(qū)水文及工農(nóng)業(yè)供水井田內(nèi)無經(jīng)濟(jì)、可靠的地表水可運(yùn)用。地下奧陶系石灰?guī)r含水層可做為礦井永久水源之一，但需做進(jìn)一步的勘探工作。礦井建成后，井下正常排水量為120—240m3/h，經(jīng)解決后可作為井下消防灑水及地面生產(chǎn)、防塵灑水、綠化等用水水源。1.2井田地質(zhì)特性井田地形及勘探限度礦區(qū)位于呂梁山南端東麓，汾河西岸，地形切割強(qiáng)烈，溝谷縱橫形成了以黃土梁、塬、峁為特性的低山基巖丘陵地貌。重要山梁走向近南北向，溝谷縱橫，地形復(fù)雜。最高點(diǎn)位于區(qū)西北邊界溝北村東北山梁，標(biāo)高985.2m，最低點(diǎn)位于東北邊界溝谷，標(biāo)高624.17m，相對(duì)高差361.03m。井田煤系地層含煤地層區(qū)內(nèi)含煤地層為中石炭統(tǒng)本溪組、上石炭統(tǒng)太原組和下二疊統(tǒng)山西組及下石盒子組，其中太原組和山西組為重要含煤地層。太原組地層含煤層12層，其中全區(qū)穩(wěn)定可采煤層2層（10、11號(hào)），現(xiàn)就重要的含煤地層敘述如下：石炭系上統(tǒng)太原組太原組由泥巖、粉砂巖、石灰?guī)r及煤層組成，夾不穩(wěn)定砂巖。厚73.84－97.86m，平均87.59m。厚度變化在走向上大體為南西部厚、北東部及中部地帶較??；傾向上厚度變化不大。本組地層的沉積為濱海三角洲平原及前緣沉積，期間發(fā)生了三次較大的海侵，形成潮下低能帶的三層石灰?guī)r沉積，該組巖性、巖相穩(wěn)定，旋回結(jié)構(gòu)明顯。下二迭統(tǒng)山西組(P1)本組地層K7砂巖底至K8砂巖底。巖性重要由中、細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成。厚29.20－53.39m，平均42.95m，含煤層7層（1上、1、2上、2、2下、3及一層未編號(hào)），其中較穩(wěn)定大部可采煤層1層，零星可采或不可采煤層6層。本組地層的沉積繼承了太原期的沉積特點(diǎn)，不同的是在海退作用占主導(dǎo)地位前提下，該組下部為三角洲平原過渡帶沉積，上部為上三角洲分流河道的洪泛平原沉積?？傊?，本區(qū)重要含煤地層太原組和山西組地層，通過各組地層厚度及各標(biāo)志層研究分析，總的認(rèn)為其巖性巖相橫向上變化不大且具有一定的規(guī)律性。井田地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)處在萬(wàn)安詳查勘探區(qū)的北部。下張端正斷層下團(tuán)柏正斷層為其南北自然邊界，其構(gòu)造形跡展布服從于區(qū)域構(gòu)造規(guī)律，基本走向?yàn)楸睎|向。擴(kuò)區(qū)內(nèi)除西部及南西部零星出露上石盒子組地層及第三系地層外，東部大面積為黃土覆蓋，根據(jù)鉆探成果，結(jié)合地表地質(zhì)調(diào)查，歷次勘查在區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)15條斷層。除北部上團(tuán)柏?cái)鄬优c南東邊界下團(tuán)柏?cái)鄬右?guī)模較大外，其余多為落差5－25m的小型斷層，均為走向北東的正斷層?；仄碌酌旱V井下揭露小斷層13條,落差一般為1-5m,地層傾角平緩，一般為5－15°，總體地層走向北東向，傾向北西。南、北邊界附近與大斷層相伴生有寬緩的背、向斜，軸向和地層總體走向一致，亦為北東方向。地表及鉆孔中均未見到陷落柱，但在原回坡底礦界范圍內(nèi)10、11號(hào)煤層井下揭露14個(gè)規(guī)模較小的陷落柱?？v觀全區(qū)，構(gòu)造復(fù)雜限度應(yīng)屬簡(jiǎn)樸類。詳見地質(zhì)構(gòu)造綱要圖1.2。圖1-2地質(zhì)構(gòu)造綱要圖1）上團(tuán)柏?cái)鄬游挥跀U(kuò)區(qū)北部邊界附近，走向NEE，傾向SE，向北東、南西延伸出區(qū)外，區(qū)內(nèi)全長(zhǎng)約5km。斷層北側(cè)中奧陶統(tǒng)地層出露，東段附近溝谷中可見下盤中石炭統(tǒng)本溪組地層與上盤的上二疊統(tǒng)上段地層直接接觸，落差550m。2）下團(tuán)柏?cái)鄬游挥跀U(kuò)區(qū)東南部邊界，走向N60°E，傾向SE，為南東盤下降的正斷層，落差280－350m，地表下盤自西向東依次出露P2s1、P1x2、P1x1、C3t3地層，上盤為黃土覆蓋，并受91號(hào)和92號(hào)鉆孔，W9和96號(hào)鉆孔，團(tuán)-14和105號(hào)鉆孔的控制，該斷層本區(qū)延伸1.5km,兩側(cè)基本被新生界地層覆蓋,落差350m。向區(qū)外北東沒入汾河。3）F19斷層為團(tuán)柏?cái)U(kuò)區(qū)勘探施工的901號(hào)鉆孔揭露的正斷K9砂巖下部地層(P1x1)與K7砂巖上部地層（P1s）接觸，落差45m，傾向SE，因地表黃土覆蓋，無出露點(diǎn)，但據(jù)區(qū)內(nèi)整體受力狀態(tài)及斷層總體走向推斷該斷層超產(chǎn)獎(jiǎng)同為N35°E，延伸長(zhǎng)1100m。4）F20斷層為團(tuán)柏?cái)U(kuò)區(qū)勘探1201號(hào)鉆孔所揭露的斷層，據(jù)鉆孔揭露缺失9號(hào)煤層底板至11號(hào)煤層底板巖層，為正斷層，據(jù)推斷斷層走向?yàn)镹53°E，傾向SE，延伸長(zhǎng)約500m，地表黃土覆蓋，無出露點(diǎn)。5）其它斷層其它斷層大部分在溝谷中有出露點(diǎn)或有鉆孔，揭露均為正斷層，傾向南東，落差多小于20m，詳見表1-3表1-3斷層特征表斷層編號(hào)斷層產(chǎn)狀落差(m)性質(zhì)延伸長(zhǎng)度(m)控制情況F1N35°ESE70°15正90083號(hào)孔745.86m遇斷層P1x1斷開F2N70°ESE75°20正1350P2s1地層中斷開F3N45°ESE65°5正800P2s1地層中斷開F4N35°ESE70°5正370P2s1地層中斷開F5N35°ESE70°5正900北東部P2s2地層中斷開西南部P2s1地層中斷開F6N35°ESE70°5正400P2s1地層中斷開F7N40°ESE70°5正860P2s1、P2s2地層中斷開F9N70°ESE70°10正370P2s1地層中斷開F10N40°ESE70°8正400P2s1、P1x2地層中斷開F11N15°ESE70°8正350P2s1地層中斷開F16N33°ESE65°5正330P2s3地層中斷開F18N34°ESE65°15正740501號(hào)孔604.02m遇斷層,C3t2斷開F19N35°ESE65°45正1350901號(hào)孔487.10m遇斷層,P1s缺失F20N53°ESE75°15正6001201號(hào)孔208.35m遇斷層,C3t1斷開3)褶曲本區(qū)大部被新生界地層覆蓋，僅在溝谷中有基巖零星出露，故據(jù)零星基巖露頭和地質(zhì)產(chǎn)狀及鉆孔控制的煤層底板標(biāo)高，查明有4條寬緩的背、向斜構(gòu)造，現(xiàn)分述如下：（1）1號(hào)向斜位于901、501號(hào)鉆孔一線北側(cè)與上團(tuán)柏正斷層間。軸向與斷層走向大體平行，為上團(tuán)柏?cái)鄬由媳P下降的牽引作用所形成的構(gòu)造。軸部零星出露上石盒子組上段地層，傾向5-8°，區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)約10.5m。（2）1號(hào)背斜位于團(tuán)-12、604號(hào)鉆孔一線，軸部北北東向，兩翼傾角，北東翼約7°左右，南東翼5°左右，軸部在溝谷中出露P2s1和P2s2地層，延伸長(zhǎng)3.00m左右,該背斜受地面地質(zhì)產(chǎn)狀和團(tuán)-12、604號(hào)鉆孔對(duì)軸部的控制以及503、603、401、504號(hào)鉆孔對(duì)兩翼的控制，基本向北北東傾伏。（3）3號(hào)背斜位于下團(tuán)柏?cái)鄬颖蔽鱾?cè)，為下團(tuán)柏?cái)鄬訝恳纬傻鸟耷鷺?gòu)造，軸向北東東—南西西向，北翼傾角5°左右，南翼受下團(tuán)柏?cái)鄬佑绊憺?0°左右。軸部出露P1s，P1x地層。區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)約4.5km。軸部及兩翼受團(tuán)-14及506號(hào)鉆孔的控制,基本向北東東傾伏。（4）4號(hào)背斜位于89、90號(hào)鉆孔西側(cè)一線。軸向近南北向，兩翼傾角5°左右，延伸長(zhǎng)約1km。軸部及兩翼受89、84（區(qū)外）、90、83號(hào)鉆孔及地質(zhì)產(chǎn)狀的控制,基本向北傾伏。4）陷落柱擴(kuò)區(qū)內(nèi)大部被新生界地層覆蓋，地表及鉆孔未發(fā)現(xiàn)陷落柱，且從鉆孔資料分析奧灰?guī)r溶不甚發(fā)育，反映O2f地下水活動(dòng)性弱，陷落柱不易生成，在回坡底礦井下揭露有陷落柱6個(gè)，又據(jù)北西界相鄰團(tuán)柏煤礦調(diào)查資料陷落柱的發(fā)育密度為14個(gè)/km2，推斷本區(qū)陷落柱在一些地區(qū)較發(fā)育，只是遠(yuǎn)不及團(tuán)柏煤礦。總之，本區(qū)地層走向西部變化不大，區(qū)內(nèi)斷層走向基本為北東向，傾向南東，落差小，延伸短，地表及鉆孔未發(fā)現(xiàn)陷落柱，屬構(gòu)造復(fù)雜類。1.3煤層特性太原組10、11號(hào)兩層煤層厚度變化不大或具規(guī)律性，間距穩(wěn)定，煤層厚度變化不大，間距變化不大。10號(hào)煤層位于太原組下段上部，上距9號(hào)煤層平均間距2.42m。厚度3.84-5.0m，平均4.3m。一般不含夾矸或含一層夾矸，局部含2層夾矸。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸。頂板為黑色泥巖，厚度約2.4m，底板為粉砂巖，頂?shù)装遢^好管理。10號(hào)煤層屬穩(wěn)定型全區(qū)可采煤層。11號(hào)煤層位于太原組下段下部，上距10號(hào)煤層平均間距7.11m。厚度3.79-5.32m，平均厚度4.1m。一般含2-3層夾矸，個(gè)別點(diǎn)含4-5層夾矸。頂板為厚約0.7m的黑色泥巖偽頂，直接頂為厚約2m的灰黑色泥巖，底板為石英砂巖，較好管理。11號(hào)煤層屬穩(wěn)定型全區(qū)可采煤層。2井田境界和儲(chǔ)量2.1井田境界井田范圍西北以上團(tuán)柏?cái)鄬訛榻纾瑬|南以下團(tuán)柏?cái)鄬訛榻?，井田形狀為不?guī)則多邊形，井田以西南-東北為走向，以東南-西北為傾向，走向全長(zhǎng)為4.5km，傾向全長(zhǎng)為2.5km。煤層傾角為2-8度，平均傾角為4度，水平面積為11.25平方公里，傾斜面積為11.27平方公里。本礦的井田境界以下列標(biāo)高來擬定；西北：以上團(tuán)柏?cái)鄬訛榻?；東南：以下團(tuán)柏?cái)鄬訛榻纾晃髂希阂?1煤700m等高線為界；東北：以11煤400底板等高線為界。2.2礦井工業(yè)儲(chǔ)量本礦井設(shè)計(jì)只對(duì)10煤層和11煤層進(jìn)行開采設(shè)計(jì)，本次儲(chǔ)量計(jì)算是在精查地質(zhì)報(bào)告提供的1：5000煤層底板等高線圖上計(jì)算的，儲(chǔ)量計(jì)算可靠。井田范圍內(nèi)的煤炭?jī)?chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，煤炭工業(yè)儲(chǔ)量是由煤層面積、容重及厚度相乘所得，其公式一般為：Zg=S×M×R其中：Zg——礦井的工業(yè)儲(chǔ)量；S——井田的傾斜面積，11.25平方公里；M——煤層的厚度，9m；R——煤的容重，1.32噸/立方米；則：Zg=11.25×9×1.32=13365萬(wàn)t2.3礦井可采儲(chǔ)量1）邊界煤柱可按下列公式計(jì)算Z=L×b×M×R其中：Z——邊界煤柱損失量；L—邊界長(zhǎng)度， b——邊界寬度，取b=50；M——煤層厚度，M=9；R——煤的容重，R=1.32。 則井田的邊界斷層煤柱為：上團(tuán)柏?cái)鄬樱?000/cos4×50×9×1.32×10-4=297.73萬(wàn)t；下團(tuán)柏?cái)鄬樱?023/cos4×50×9×1.32×10-4=119.10萬(wàn)t。2.3.1永久煤柱留設(shè)工業(yè)廣場(chǎng)煤柱根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5-22條規(guī)定：工業(yè)廣場(chǎng)的面積為0.8-1.1公頃/10萬(wàn)噸。本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬(wàn)噸/年，所以取工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為300m×400m的長(zhǎng)方形。煤層的平均傾角為4度，工業(yè)廣場(chǎng)的中心處在井田走向的中央，傾向中央偏于煤層中上部，其中心處埋藏深度為350，主井、副井，地表建筑物均布置在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。工業(yè)廣場(chǎng)按Ⅱ級(jí)保護(hù)留維護(hù)帶，寬度為15m。本礦井的地質(zhì)掉件及沖積層和基巖層移動(dòng)角見表2-1。表2-1巖層移動(dòng)角廣場(chǎng)中心深度/m煤層傾角煤層厚度/m沖擊層厚度/mфδγβ350491004576.876.868.4由此根據(jù)上述以知條件，畫出如圖2-2所示的工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱的尺寸圖2-2工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱由圖可得出保護(hù)煤柱的尺寸為：S=梯形面積=（上寬+下寬）×高/（2×cos4）式2-3=473653.80㎡則：工業(yè)廣場(chǎng)的煤柱量為：Zi=S×M×R式中：Zi工業(yè)廣場(chǎng)煤柱量；S工業(yè)廣場(chǎng)壓煤面積，473653.80㎡；M煤層厚度，9m；R煤的容重。則：Zi=473653.80×9×1.32×10-4=562.70萬(wàn)t總煤柱量=297.73+119.10+562.70=979.53礦井的可采儲(chǔ)量礦井的可采儲(chǔ)量按下式計(jì)算：Zk=(Zg-P)×C其中：Zk礦井的可采儲(chǔ)量；萬(wàn)tZg礦井的工業(yè)儲(chǔ)量，計(jì)算得出Zg=13365萬(wàn)t；P保護(hù)工業(yè)場(chǎng)地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留設(shè)的永久煤柱損失量，p=979.53萬(wàn)t；C采區(qū)采出率，厚煤層不低于0.75，中厚煤層不低于0.80，薄煤層不低于0.85，本礦取0.85則：Zk=（13365-979.53）×0.85=10527.65萬(wàn)t3工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，參考《關(guān)于煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范中若干條文修改的說明》，擬定本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330天計(jì)算，四六制作業(yè)（三班生產(chǎn)，一班檢修），每日三班出煤，凈提高時(shí)間為14小時(shí)。3.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限由于本井田煤層豐富，主采煤層賦存條件簡(jiǎn)樸，井田內(nèi)部沒有較大斷層，比較合適布置大型礦井，初步設(shè)定服務(wù)年限為60年。年生產(chǎn)能力為：K=Zk÷A÷T=10527.65÷1.4÷60=125.3萬(wàn)噸/年經(jīng)校核后擬定本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬(wàn)噸/年服務(wù)年限：T=Zk÷A÷K=10527.65÷1.4÷120=62.67年4礦井開拓方式4.1擬定井筒位置（1）有助于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有助于井底車場(chǎng)和重要運(yùn)送大巷的布置，石門的工程量要盡量少；（2）有助于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)要盡量少遷村或不遷村；（3）井田兩翼的儲(chǔ)量基本平衡；（4）井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破壞帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層；（5）工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)充足運(yùn)用地形，有良好的工程地質(zhì)條件，且避開高山、低洼和采空區(qū)，不受崖崩滑坡和洪水的威脅；（6）工業(yè)場(chǎng)地宜少占耕地，少壓煤；（7）水源、電源較進(jìn)，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。4.2擬定井田開拓方式本井田開拓方式的選擇，重要考慮到以下幾個(gè)因素：1）本井田煤層埋藏較淺，煤層可采線在-250m，最深處到-400m，表土層厚度大，平均厚度為100m。2）表土層有四個(gè)含水層，其中第四含水層直接覆蓋在煤層露頭上。3）本礦地表地勢(shì)平坦，且多為農(nóng)田，無大的地表水系和水體。由于本礦表土層較厚，水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，井筒需要才用特殊法施工，故第一水平只能用立井開拓。根據(jù)礦井提高的需要與本礦的地質(zhì)條件及《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，在本井田的中上部設(shè)立主副井筒各一個(gè)。主井用來提高煤炭，副井用來運(yùn)送人員、材料、矸石等。本礦井的瓦斯含量比較小，可以達(dá)成低瓦斯礦井的水平。井田的走向長(zhǎng)度比較短，平均為2.5km，故采用中央并列式通風(fēng)，由副井進(jìn)風(fēng)，主井回風(fēng)。4.3擬定開采水平位置，標(biāo)高及水平垂高根據(jù)本礦的煤層賦存條件和水平的服務(wù)年限，擬定把第一開采水平大巷設(shè)在煤層底板等高線600m標(biāo)高的煤層底板巖層中，距離煤層30m，巖性為砂巖。水平走向沿600m底板等高線方向，第一水平的垂高約100m。第二水平沿著450m底板等高線布置，采用暗斜井延伸，水平垂高約150m，運(yùn)用兩個(gè)水平開采整個(gè)井田范圍內(nèi)的煤層。4.4擬定運(yùn)送大巷布置及位置由于本井田煤層埋藏比較淺，設(shè)計(jì)可采煤層的厚度為4.3m和4.1m，運(yùn)送大巷為兩個(gè)煤層服務(wù)，服務(wù)年限較長(zhǎng)，為便于維護(hù)和使用，使大巷不受煤層開采的影響，所以將大巷布置在煤層底版下方30m處的砂巖中。其優(yōu)點(diǎn)是巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用底，巷道施工條件夠按規(guī)定保持一定方向和坡度；，減少煤柱損失，同時(shí)便于設(shè)立煤倉(cāng)。5準(zhǔn)備方式--帶區(qū)巷道布置5.1煤層的地質(zhì)特性井田煤系地層區(qū)內(nèi)含煤地層為中石炭統(tǒng)本溪組、上石炭統(tǒng)太原組和下二疊統(tǒng)山西組及下石盒子組，其中太原組和山西組為重要含煤地層。太原組地層含煤層12層，其中全區(qū)穩(wěn)定可采煤層2層（10、11號(hào)），現(xiàn)就重要的含煤地層敘述如下：石炭系上統(tǒng)太原組太原組由泥巖、粉砂巖、石灰?guī)r及煤層組成，夾不穩(wěn)定砂巖。厚73.84－97.86m，平均87.59m。厚度變化在走向上大體為南西部厚、北東部及中部地帶較?。粌A向上厚度變化不大。本組地層的沉積為濱海三角洲平原及前緣沉積，期間發(fā)生了三次較大的海侵，形成潮下低能帶的三層石灰?guī)r沉積，該組巖性、巖相穩(wěn)定，旋回結(jié)構(gòu)明顯。下二迭統(tǒng)山西組(P1)本組地層K7砂巖底至K8砂巖底。巖性重要由中、細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成。厚29.20－53.39m，平均42.95m，含煤層7層（1上、1、2上、2、2下、3及一層未編號(hào)），其中較穩(wěn)定大部可采煤層1層，零星可采或不可采煤層6層。本組地層的沉積繼承了太原期的沉積特點(diǎn)，不同的是在海退作用占主導(dǎo)地位前提下，該組下部為三角洲平原過渡帶沉積，上部為上三角洲分流河道的洪泛平原沉積?？傊緟^(qū)重要含煤地層太原組和山西組地層，通過各組地層厚度及各標(biāo)志層研究分析，總的認(rèn)為其巖性巖相橫向上變化不大且具有一定的規(guī)律性。5.11可采煤層的基本概況太原組10、11號(hào)兩層煤層厚度變化不大或具規(guī)律性，間距穩(wěn)定，煤層厚度變化不大，間距變化不大。10號(hào)煤層位于太原組下段上部，上距9號(hào)煤層平均間距2.42m。厚度3.84-5.0m，平均4.3m。一般不含夾矸或含一層夾矸，局部含2層夾矸。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸。頂板為黑色泥巖，厚度約2.4m，底板為粉砂巖，頂?shù)装遢^好管理。10號(hào)煤層屬穩(wěn)定型全區(qū)可采煤層。11號(hào)煤層位于太原組下段下部，上距10號(hào)煤層平均間距7.11m。厚度3.79-5.32m，平均厚度4.1m。一般含2-3層夾矸，個(gè)別點(diǎn)含4-5層夾矸。頂板為厚約0.7m的黑色泥巖偽頂，直接頂為厚約2m的灰黑色泥巖，底板為石英砂巖，較好管理。11號(hào)煤層屬穩(wěn)定型全區(qū)可采煤層。5.12煤層頂?shù)装宓刭|(zhì)條件10號(hào)煤層頂板為黑色泥巖，厚度約2.4m，底板為粉砂巖，頂?shù)装遢^好管理。11號(hào)煤層頂板為厚約0.7m的黑色泥巖偽頂，直接頂為厚約2m的灰黑色泥巖，底板為石英砂巖，較好管理。5.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)5.21區(qū)段斜長(zhǎng)擬定分帶工作面的傾斜長(zhǎng)度就是工作面連續(xù)推動(dòng)的距離，約為上山或下山工作面的斜長(zhǎng)。我國(guó)2023年發(fā)布的《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定為：分帶傾斜長(zhǎng)度不宜小于工作面一年的連續(xù)推動(dòng)長(zhǎng)度。一般上山部分的傾斜長(zhǎng)度在1000m以上，下山部分的傾斜長(zhǎng)度為700--1200m。在老師的指導(dǎo)下，根據(jù)我礦的實(shí)際地質(zhì)情況，煤層傾角平均為4度，局部為2度。第一水平均采用上山開采，工作面傾斜長(zhǎng)度平均定為1500--2023m。5.22帶區(qū)上山位置及布置方式帶區(qū)上山均布置在煤層中，垂直等高線雙巷掘進(jìn)，一個(gè)工作面生產(chǎn)，相鄰的另一個(gè)工作面準(zhǔn)備接替。5.23帶區(qū)內(nèi)工作面的接替順序按礦井產(chǎn)量計(jì)劃規(guī)定，一個(gè)采煤工作面開采結(jié)束后，由另一個(gè)工作面投入生產(chǎn)，所形成的互相銜接關(guān)系稱為采煤工作面接替。帶區(qū)內(nèi)回采巷道均采用雙巷掘進(jìn)，一個(gè)工作面生產(chǎn)，相鄰的另一個(gè)工作面準(zhǔn)備，采煤工作面結(jié)束后，由相鄰的工作面接替。帶區(qū)前進(jìn)式開采，前進(jìn)式接替。5.24帶區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進(jìn)方法帶區(qū)內(nèi)的回采巷道均為煤巷采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，帶區(qū)車場(chǎng)的巖巷均采用放炮掘進(jìn)。5.25帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率由于本井田煤層豐富，主采煤層賦存條件簡(jiǎn)樸，井田內(nèi)部沒有較大斷層，比較合適布置大型礦井，初步設(shè)定服務(wù)年限為60年。年生產(chǎn)能力為：K=Zk÷A÷T=10527.65÷1.4÷60=125.3萬(wàn)噸/年經(jīng)校核后擬定本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬(wàn)噸/年。因本礦井采用帶區(qū)開采，煤層平均厚度為4.3m,屬于中厚煤層，根據(jù)相關(guān)規(guī)定：厚煤層一般不小于93%，中厚煤層不小于95%，薄煤層不小于97%，所以本礦井的采出率定為95%。5.3帶區(qū)車場(chǎng)選型設(shè)計(jì)5.31帶區(qū)下部車場(chǎng)選型設(shè)計(jì)5-1帶區(qū)下部車場(chǎng)井底車場(chǎng)設(shè)計(jì)如圖所示，礦車通過繞道用牽引絞車?yán)宪壍佬毕?，然后在甩入煤層。軌道斜巷的垂高約為50m，傾角為38度。通風(fēng)行人斜巷重要用于行人和通風(fēng)，軌道運(yùn)送斜巷通過斜巷直接和回風(fēng)大巷聯(lián)通，用于回風(fēng)。通風(fēng)行人斜巷和絞車斜巷與運(yùn)送大巷間的水平距離約為10m，通過繞道與斜巷相連構(gòu)成運(yùn)送系統(tǒng)。5.4帶區(qū)重要硐室的布置5.41帶區(qū)煤倉(cāng)井巷式煤倉(cāng)按煤倉(cāng)的中軸與水平面的夾角分為垂直煤倉(cāng)和傾斜煤倉(cāng)兩種。垂直煤倉(cāng)一般為圓形斷面，圓形斷面運(yùn)用率高，不易形成死角，便于維護(hù)，施工方便，施工速快。本礦帶區(qū)煤倉(cāng)都選用垂直煤倉(cāng),直徑5m。斜長(zhǎng)30m。合理的煤倉(cāng)容量應(yīng)在保證正常生產(chǎn)和運(yùn)送的前提下，工程量最省。按采煤機(jī)連續(xù)割煤的產(chǎn)量計(jì)算：Q=Q0+LMbγCoKtN式中：Q—帶區(qū)煤倉(cāng)容量，t；Q0—防空倉(cāng)漏風(fēng)留煤量，一般取5～10t；L—工作面長(zhǎng)度，m；M—采高，m；b—進(jìn)刀深度，m；γ—煤的容重，t/m3；C0—工作面采出率；kt—同時(shí)生產(chǎn)的工作面系數(shù)，綜采時(shí)，kt=1；N—同采工作面?zhèn)€數(shù)；Q=5+150×4.3×0.8×1.32×95%=652.10t表5-6煤倉(cāng)容量與帶區(qū)生產(chǎn)能力關(guān)系帶區(qū)生產(chǎn)能力/萬(wàn)t·a-130以下30～4545～6060～100以上帶區(qū)煤倉(cāng)容量/t50～100100～200200～300250～500容積驗(yàn)算：：Q=3.14×2.5×30×1.32×0.9=699.44t＞=652.10t所選煤倉(cāng)尺寸合理，煤倉(cāng)直徑為5m，高度為30m，容量為699.44t5.42帶區(qū)絞車房帶區(qū)絞車房重要依據(jù)絞車房的型號(hào)及規(guī)格、基礎(chǔ)尺寸、絞車房的服務(wù)年限和所處的圍巖性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。1）絞車房的位置帶區(qū)絞車房布置在圍巖穩(wěn)定，無淋水、地壓小、易維護(hù)的地點(diǎn)；在滿足絞車房施工、機(jī)械安裝和提高運(yùn)送規(guī)定的前提下，絞車房應(yīng)盡量靠近變坡點(diǎn)，以減少巷道工程量；絞車房與相鄰巷道要有足夠的保護(hù)煤柱或巖柱，一般不小于10m，以利絞車房的維護(hù)。2）絞車房斷面形狀及支護(hù)絞車房端面一般設(shè)計(jì)成半圓拱形，用全料石或混凝土料面墻砌筑。有條件的地方用錨噴支護(hù)。本礦井的絞車房斷面采用半圓拱形，采用錨噴支護(hù)。5.43帶區(qū)變電所帶區(qū)變電所的布置帶區(qū)變電所是帶區(qū)供電的樞紐，帶區(qū)變電所布置在圍巖穩(wěn)定、無淋水、地壓小、通風(fēng)良好的地點(diǎn)，并位于在帶區(qū)用電負(fù)荷的中心。高壓電氣設(shè)備與低壓電氣設(shè)備宜分別集中在一側(cè)布置，硐室寬度取3.6m。變電所的高度根據(jù)人行高度、設(shè)備高度及吊掛電燈的高度規(guī)定擬定為3.5m。帶區(qū)變電所采用不可燃材料支護(hù)，本帶區(qū)選用錨噴支護(hù)，底板用100號(hào)混凝土鋪底。帶區(qū)變電所硐室見下圖。圖5-2帶區(qū)變電所斷面示意圖6采煤方法6.1采煤工藝方法的擬定對(duì)于緩斜、傾斜、薄及中厚煤層，一般使用單一走向長(zhǎng)壁采煤法；傾角小于12°時(shí)，則應(yīng)考慮用傾斜長(zhǎng)壁采煤法。本帶區(qū)煤層均賦存穩(wěn)定，傾角較小，厚度適中，頂?shù)装宥酁榧?xì)砂巖、粉砂巖易破碎，煤厚度為4.3m。根據(jù)上述條件，決定用傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤法（俯斜開采），采空區(qū)頂板自行跨落法，以支撐掩護(hù)式支架支撐頂板。6.11帶區(qū)地質(zhì)條件和煤層賦存條件本井田范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)樸，沒有大的斷層、陷落柱等，煤層賦存穩(wěn)定，儲(chǔ)量較豐富。適合使用綜合機(jī)械化采煤方法。6.12回采工作面長(zhǎng)度和推動(dòng)度以及推動(dòng)方向帶區(qū)劃分要合理地?cái)M定條帶的長(zhǎng)度及數(shù)目，條帶長(zhǎng)度等于回采工作面的長(zhǎng)度加上兩順槽間的寬度（本設(shè)計(jì)用沿空掘巷，無護(hù)巷煤柱的寬度）以及巷道寬度，帶區(qū)劃分一般以重要開采煤層為準(zhǔn)，兼顧其它煤層，以便取得較高的產(chǎn)量和效率，條帶劃分還應(yīng)考慮以地質(zhì)構(gòu)造作為條帶邊界，以免影響回采工作面的正常生產(chǎn)?？紤]到設(shè)計(jì)帶區(qū)的生產(chǎn)能力、地質(zhì)條件、管理水平和現(xiàn)有裝備水平等，初步選定條帶寬度為150米，采用沿空掘巷，無護(hù)巷煤柱，則條帶數(shù)目為：N=(2500-15×2)/(150+8+2)=15。由于共有2層煤，因而帶區(qū)內(nèi)工作面數(shù)為30個(gè)。剩余的三角煤進(jìn)行殘采。由于本礦井煤炭?jī)?chǔ)量比較豐富，井田內(nèi)主采煤層10，11煤層為簡(jiǎn)樸結(jié)構(gòu)厚煤層，煤層平均厚度4.3米和4.1米，井田面積較大，采用兩水平開采整個(gè)井田范圍的煤層。第一水平全采用傾斜長(zhǎng)壁俯斜后退式（上山條帶）開采，第二水平采用傾斜長(zhǎng)壁俯仰斜結(jié)合后退式（上下山條帶）開采，開采剩余井田范圍內(nèi)的煤層。后退式開采的優(yōu)點(diǎn)：由采區(qū)邊界向大巷方向推動(dòng)，后退式開采順序所需的回采巷道需要預(yù)先掘出，通過掘巷可以預(yù)先探明煤層的附存情況，生產(chǎn)期間采掘不互相影響，回采巷道容易維護(hù)，新鮮風(fēng)通過實(shí)體煤，漏風(fēng)少，是我國(guó)煤礦最重要的工作面開采順序?；夭晒ぷ髅嫱苿?dòng)度根據(jù)循環(huán)作業(yè)圖標(biāo)的安排，工作面每班割煤兩刀，三班割煤，采煤機(jī)截深為0.8m，所以回采工作面日推動(dòng)度為4.8m6.13回采工作面的破，裝，運(yùn)煤方式及其設(shè)備選型綜采工作面采用采煤機(jī)破煤和裝煤，采用輸送機(jī)運(yùn)煤，采用液壓支架支護(hù)頂板。綜采工作面最大生產(chǎn)能力和安全生產(chǎn)，采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架（簡(jiǎn)稱“三機(jī)“）之間在性能參數(shù)、工作面空間尺寸以及互相連接部分的形式、強(qiáng)度和尺寸等方面，必須互相匹配協(xié)調(diào)，保證合用。綜采工作面的設(shè)備選型及配套（1）采煤機(jī)的選用用于長(zhǎng)壁工作面的采煤機(jī)械有采煤機(jī)和刨煤機(jī)。綜采工作面由于效率較高，一般都采用大功率的雙滾筒采煤機(jī)。采煤機(jī)的牽引方式有錨鏈?zhǔn)剑m應(yīng)于傾角0°～35°的回采工作面；無鏈齒銷式，應(yīng)用于傾角0°～55°的回采工作面。根據(jù)回采工作面的傾角大小，采煤機(jī)的牽引方式選為無鏈電牽引。采煤機(jī)裝機(jī)功率根據(jù)工作面煤質(zhì)硬度，采高及生產(chǎn)率等規(guī)定，參考同類型采煤機(jī)的使用條件來選定，類比見表6-1。表6-1采煤機(jī)的使用條件采高（m）采煤機(jī)功率（kw）單滾筒雙滾筒0.6～0.90～500~1000.9～1.350～100100~2001.3～2.0100～150200~4002.0～4.5150～200400~1000（注）因此采煤機(jī)選用MG600-W型采煤機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如表6-2所示。表6-2采煤機(jī)技術(shù)參數(shù)表型號(hào)MG600-W適應(yīng)條件采高范圍（m）3～4.5傾角（°）≤35普氏系數(shù)（f）F=2～5牽引機(jī)構(gòu)牽引力（kN）550/296牽引速度（m/min）0～12牽引方式無鏈調(diào)速方式液壓無級(jí)保護(hù)方式電機(jī)功率過載及恒壓保護(hù)液壓元件主液壓泵型號(hào)ZB—125斜軸泵工作流量（L/min）271工作壓力（Mpa）16.5液壓馬達(dá)型號(hào)ZM125斜軸馬達(dá)截割機(jī)構(gòu)滾筒直徑（mm）2300截深（mm）800滾筒轉(zhuǎn)速（r/jmin）37臥底量（mm）285配套電動(dòng)機(jī)型號(hào)YBC—200功率（kw）2×300電壓（V）660/1140轉(zhuǎn)速（r/min）1472降塵方式內(nèi)外噴霧機(jī)器重量（t）40（2）工作面刮板輸送機(jī)刮板機(jī)的輸送能力必須與采煤機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，具體選型設(shè)計(jì)見第七章。選用型號(hào)為：SGZ880/（2～3）×400型刮板輸送機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如6-3所示。表6-3刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)表SGZ880/（2～3）×400設(shè)計(jì)長(zhǎng)度（m）250出廠長(zhǎng)度（m）150-200輸送量（t/h）1200刮板鏈速（m/s）1.6鏈條型式中雙鏈電動(dòng)機(jī)型號(hào)EWJ400/200功率（kW）2（3）×400電壓等級(jí)（V）1140轉(zhuǎn)速 （r/min）1480刮板鏈鏈規(guī)格34×126—C破斷拉力（kN）1450中心距（mm）180刮板距離（mm）1080每米重量（kg）76.4中部槽型式鑄造式規(guī)格（長(zhǎng)×寬×高）（mm）1500×880×300擋板規(guī)格（長(zhǎng)×寬×高）（mm）1500×1646×950機(jī)頭卸載方式側(cè)卸最大尺寸（mm）3516×5330×1355單件重（kg）30502牽引型式無鏈機(jī)器總重（t）379（3）工作面液壓支架選擇液壓支架必須有合理的工作阻力和初撐力。液壓支架的阻力式支架設(shè)計(jì)中最基本參數(shù)，支架所有強(qiáng)度都由此決定。它在一定限度上顯示了支架的工作能力和特性。目前支架阻力重要是采用現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，然后根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算或折算。選擇液壓支架還必須擬定合理支架結(jié)構(gòu)高度。合適的結(jié)構(gòu)高度是支架正常工作的關(guān)鍵。在實(shí)際使用中，通常選用的支架最大結(jié)構(gòu)高度比最大采高大200mm左右。最小結(jié)構(gòu)高度比最小采高低250～350mm。同時(shí)它們又隨這地質(zhì)條件和生產(chǎn)條件的變化而變化。選擇時(shí)需綜合各項(xiàng)因素，進(jìn)行全面分析。除了以上規(guī)定外，液壓支架的選型還必須和生產(chǎn)能力配套。根據(jù)本礦的地質(zhì)條件和生產(chǎn)實(shí)際，選用ZZ500/25/38型低位放頂煤液壓支架，技術(shù)參數(shù)見表6-4所示。表6-4工作面液壓支架技術(shù)參數(shù)表型式四柱支撐掩護(hù)式低位高度（最低/最高）3000/4500mm中心距1750mm寬度（最小/最大）1660/1860mm初撐力（P=31.5MPa）10096kN工作阻力（P=38.86MPa）13000kN支護(hù)強(qiáng)度1.23MPa對(duì)底板平均比壓2.64MPa泵站壓力31.5MPa操縱方式本架操縱重量37103kG（4）運(yùn)送斜巷膠帶輸送機(jī)選用SSJ1000/2×300型可伸縮膠帶輸送機(jī),技術(shù)參數(shù)如下表6-5所示。表6-5膠帶輸送機(jī)參數(shù)表型號(hào)SSJ1000/2×300整機(jī)性能輸送能力（t/h）1500輸送距離（m）2023帶速（m/s）3.3儲(chǔ)帶長(zhǎng)度（m）200機(jī)頭尺寸寬×高（mm）2646×1705機(jī)尾搭接長(zhǎng)度（m）15軌距（mm）1362質(zhì)量（t）120電動(dòng)機(jī)型號(hào)YSB—160功率（kW）2×160電壓（V）660/1140減速比i23.39輸送帶寬度（mm）1000類型阻燃輸送帶6.14勞動(dòng)組織表近水平中厚煤層的綜采工作面一般只有割煤、前移支架和推移輸送機(jī)三個(gè)重要工序，習(xí)慣上，完畢這三個(gè)重要工序后，就算完畢了一個(gè)循環(huán)。因此，一般是按多循環(huán)組織作業(yè)的，但在安排作業(yè)方式時(shí)，必須把機(jī)械設(shè)備檢修作為綜采工作面的一個(gè)很重要的工序，進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌才?。綜采工作面工序安排仍以保證割煤這個(gè)重要工序順利進(jìn)行為重要原則，前移支架和推移輸送機(jī)的工序應(yīng)積極配合割煤工序，盡也許實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)。本工作面采用“四六”作業(yè)制。工作面的勞動(dòng)組織有追機(jī)作業(yè)和分段作業(yè)兩種基本形式。追機(jī)作業(yè)合用于頂板較好，支護(hù)工作簡(jiǎn)樸，移架速度快，工作面出勤人員較少，技術(shù)管理水平較高的情況。分段作業(yè)合用于工作面長(zhǎng)度較短，截深較小，采煤機(jī)牽引速度快，班進(jìn)多刀，頂板條件差，支護(hù)工作較復(fù)雜，工作面出勤人數(shù)較多的情況。根據(jù)實(shí)際情況本礦井綜采工作面的勞動(dòng)組織采用追機(jī)作業(yè)形式。用比較類推法，根據(jù)類似工作面的定員和工作面及勞動(dòng)定額配備對(duì)各項(xiàng)工種和人員數(shù)目進(jìn)行擬定，具體工種和人員數(shù)目見表6-6。表6-6綜采面勞動(dòng)組織表6.15工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表表6-7正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表6.2回采巷道布置6.2.1擬定回采巷道