采区巷道布置设计.doc

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1、0前 言11 采区概况21.1煤层地质特征21.1.1采区内可采煤层的厚度、倾角、煤层结构21.2煤的牌号、硬度、容重以及变化情况21.3采区储量31.3.1采区工业储量31.3.2 采区可采储量31.3.3采区服务年限41.4水文地质特征41.5地表情况51.6煤层的爆炸性和自然发火危险性52 采区巷道布置方案选择63 采区生产系统83.1 运煤83.2 通风83.3 供电94 采、掘接续图表114.1 确定区段数目及工作面长度114.2采区内区段接续图115 采区主要经济技术指标12参考文献：120前 言巷道是一个矿井的重要组成部分，它担负着全矿井的运输，行人，通风等所有重大任务，它对于一

2、个矿井来说是必不可少的，或者可以说矿井就是由一条条巷道组成的。在学完采区优化设计，矿井通风与安全，采矿学等课程后，我们对于巷道有一个初步的认识，为了增加我们的感性认识，加强动手能力，紧密理论联系实际而进行的这次课程设计，并以此来培养学生运用所学知识处理生产所遇的实际问题的能力，培养学生正确的思维方式和工程技术人员应具备的基本技能。本次设计是以我们在实习期间所收集到的某某矿第一采区的资料为基本依据而进行的。通过本次设计我们将完成以下任务：采取概况，采区巷道布置方案选择，采区生产系统，采区主要经济技术指标等。他能够过此次实习，我们应该掌握采区巷道布置设计的初步方法。1 采区概况 本采区位于 某某矿

3、的西部，所以有称之为西采区，本区内可采煤层主要有号煤层，号煤层的平均厚度为8.72m，平均倾角为9。矿井浅部以号煤层露头为界，深部至号煤层+50米底板等高线。1.1煤层地质特征1.1.1采区内可采煤层的厚度、倾角、煤层结构本区内可采煤层主要有号煤层，号煤层的平均厚度为8.72m，平均倾角为9。矿井浅部以号煤层露头为界，深部至号煤层+50米底板等高线。平均走向长4.68km，倾斜长1.68km，面积8.41km2煤层：全区大部分地区发育，平均厚度8.72m，是近水平煤层，为一稳定至较稳定煤层。顶板为泥岩、砂质泥岩，底板为粉砂岩，细砂岩。煤层：井田内大部分地区发育，平均厚度16.87m，结构较简单

4、，在倾向上，向浅部变薄至尖灭，中深部厚度较稳定，再向深部亦有变薄现象；在走向上，从北向南煤厚逐渐变薄。因此，煤层属较稳定煤层，煤层顶板多为粉砂岩及泥岩，局部为细砂岩；底板多为粉、细砂岩，盆地边缘相变为砂砾岩。无论是走向还是倾向都比较稳定，两层煤均全区可采。表11 某某煤矿井工可采煤层主要特征表煤 层编 号煤层平均厚度稳定性可采性煤层结构夹矸层数夹矸岩 性顶板底板8.73m较稳定大部可采简单01泥岩泥岩、含砾泥岩粉、细粒砂岩 16.87m较稳定大部可采 复杂02 泥岩泥岩、含砾泥岩泥岩、粉、细粒砂岩1.2煤的牌号、硬度、容重以及变化情况井田内可采煤层煤类为褐煤。本区所有煤层均具有相似或相同的宏观

5、物理性质，均呈黑或黑褐色，棕褐色条痕，具有弱沥青光泽，多属暗淡(或半暗淡)型煤。结构均一或呈似条带状，有时可见条带状结构或木质结构。具块状或层状构造。其断口平坦或呈参差状。外生裂隙发育。硬度13之间，但韧性较强。号煤层平均厚度为8.72米，煤层顶板为泥岩，底板为泥岩和砂岩，煤硬度在13之间，煤的容重为1.25。1.3采区储量采区储量计算包括采区工业储量和采区开采储量的计算。1.3.1采区工业储量 根据储量计算公式： =SMr式中： 储量，万t；S面积，m；M厚度，m； 容重，t/m，（煤的容重为1.25 t/m）。由于本次所设计的采区只有号煤层的上山采区，所以只需要计算这个采区的工业储量，其中

6、本采区的平均厚度为8.72m，采区面积为8.98km2 =8.721.25=t1.3.2 采区可采储量计算方法根据采区工业储量的计算公式1）煤柱损失量（1）采区上山保护煤柱 Z上山=4016808.721.25=t（2）停采线保护煤柱 Z停=8016808.721.25=t（3）工业广场在本采区内的保护煤柱 Z工业=8.721.25=.7t2）厚度损失 （1）轨道上山厚度损失 Z轨=416805.321.25=44688t （2）运输上山厚度损失 Z运输=416805.121.25=43008t3）落煤损失：按工业储量的5%计算 Z落煤=(Z-Z上山-Z停-Z工业-Z轨-Z运输) 5% =(-

7、.7-44688-43008) 7%=.4开采储量=（工业储量-损失量）工作面回采率 =(-.7-44688-43008) 93 % =6808.7表12 采区储量煤层工业储量损 失 量开采储量回采率9066.9合计煤柱（万t）厚度损失（万t）落煤损失6808.775%2258.2名称数量名称数量437.1上山72.3轨道上山4.5停采144.6工业场地197.2运输上山4.31.3.3采区服务年限 本采区生产能力为300万t/a,则采区的服务年限为 A=1.4水文地质特征本地区区域内地表水主要为海拉尔河、达兰鄂罗木河-新开河以及达赉湖（呼伦湖）。海拉尔河发源于牙克石境内大兴安岭吉勒奇老山西麓

8、,呈东西流向,全长714.9km,流域面积54537km2，平均比降0.28。流经满洲里市长12km。海拉尔河嵯岗水文站位于水源地约41.5km，区间无大的支流汇入，亦无取水工程，达兰鄂罗木河位于达赉湖东北部，河长25km，流向受海拉尔河和达赉湖水位变化影响，顺逆不定，是达赉湖的吞吐河流。新开河为人工河，河道南自沙子山附近，从东侧绕过矿区以及 火车站，横穿滨州铁路，西折汇入达兰鄂罗木河，河长16.42km。区域内达赉湖是我国第五大淡水湖，总面积2268km2。目前已经建为自然保护区。该保护区是一个以保护湿地生态系统为主的自然保护区。该地区地下水资源十分丰富，除天然补给外，还受海拉尔河地表水补给

9、。第四系冲积孔隙含水层，分布在二卡至满航公路，到小河口以东一片，到新巴尔虎左旗交界，厚度一般在9.2444.95m，最大厚度为53.78m，根据岩性和含水性的不同分为：上部粉细砂孔隙含水层，主要分部布于地表以下，由粉细砂、细砂粘土透镜体组成，厚度一般在913m，粉细砂颗粒均匀，分选性好，在水动力条件下，呈流动状态，单位涌水量为0.1850.959L/S.m，导水系数19.14352.296m3/d，为潜水，水质类型HCO3-NaCa型水，PH值77.5，略呈碱性。补给水来源为大气降水，地表水及侧向地下水补给。根据采区相邻水文地质情况及在工作面打探放水情况分析，煤层顶板砂岩富含水且砂岩含水层厚度

10、变化比较大，由北向南37米0.5米，煤层顶板泥岩厚度由北向南17米1.5米，遇水膨胀，隔水性良好。根据探放水钻孔推测计算，采区最大涌水量424.28m3/h。1.5地表情况 采区地表平坦，平均海拔在545m左右。1.6煤层的爆炸性和自然发火危险性本井瓦斯含量较低，但无具体实测数据。邻近生产矿井铁北煤矿、灵泉煤矿瓦斯鉴定，其瓦斯相对涌出量均不大于1m3/t,鉴定为低瓦斯矿井。因此，本井参照邻近矿井瓦斯鉴定情况，暂按低瓦斯矿井设计。待矿井取得煤样后再作鉴定，以最后确定矿井瓦斯等级。煤尘具有爆炸性，根据鉴定结果分析，煤层有自然发火倾向，自然发货期36个月。2 采区巷道布置方案选择本采区地质构造简单，

11、为单斜构造，首采煤层为本区的主要可采煤层，全区发育，煤层赋存稳定，倾角较小，812左右，可采煤层厚度平均8.72m，为一厚厚煤层，煤层结构较简单，适合采用综采工艺。针对本条件的采煤提出了两种方案：一方案为大采高综采，二为放顶煤综采。两方案的特点如下：一方案：大采高综采采煤机高度超过3.5m的大采高综采近10年来的发展较快，已取得显著成效，已经成为我国建设高产高效矿井的重要采煤方法。大采高综采长壁工作面开采后，跨落带高度随采高增大而增加，如垮落的直接顶岩层不能填满采空区，而在坚硬岩层下方出现较大的自由空间，折断后的基本顶岩层往往在靠直接顶附近难以形成“砌体梁”式的平衡，在其回转运动过程中往往对下

12、位岩层和工作面支架形成冲击载荷及在工作面前方的煤体中形成较高的支撑力，并在工作面引起强烈的周期来压。因此，大采高工作面基本顶周期来压更为剧烈，局部冒顶和煤壁片帮现象更为严重。煤壁片帮深度随采高增加而增加。此外大采高综采还包括以下问题： 需控制初采高度。为了有利于在开切眼中进行大采高液压支架，采煤机，输送机等设备安装，开切眼高度一般不宜超过3.5m。初采高度与开切眼高度一致。防治煤壁片帮。工作面容易出现大面积片帮，片帮后端面距加大，顶板失去煤壁支撑，常造成冒顶事故。液压支架防倒防滑。大采高综采工作面的装备重量达，高度高，工作面倾角加大后，输送机及液压支架下滑及倾倒的问题将很突出。煤层厚度超过采煤

13、机采高是造成部分煤炭资源损失。 二方案：放顶煤综采 我国综放开采经过将近10年的快速发展，已经取得了长足的进步，综采开采技术已经处于世界领先地位，作为一种高产高效，安全，低耗，经济效益好的采煤方法已经成为厚煤层开采的首选之一。它有着如下的优点：高产高效。由于综采放顶煤实现了采放平行作业，能使一面多点同时出煤，一个工作面可相当与多个工作面同时生产，单产和工效均可提高80%-100%以上。巷道掘进率低。工作面搬家次数少。一般同等条件下搬家次数较分层开采减少一半以上。吨煤成本低。大幅度减少了材料与吨煤成本工资支出。对地质条件和煤层赋存条件适应性强。综采放顶煤可在缓斜煤层中适应煤层厚度变化。对落差不超

14、过割煤高度的断层，对破碎顶板及“三软”煤层有更好的适应性。经过多年的探索和实践，使综放开采技术获得了成功，月产最高达到190kt，全矿形成一矿一井一面的生产格局，不但提高了采煤机械化程度、提高了工效，而且还充分证明了本矿井完全适合综放开采。根据上述分析，为提高矿井的机械化及劳动生产率水平，本次升级改造设计仍然采用综采低位放顶煤回采工艺。在综采低位放顶煤中还存在着两种方案：一是两翼开采，在中部开掘轨道下山，运输下山及回风下山详见图1两翼采区巷道布置平剖面图；二是单翼开采，在采区左侧开采轨道上山，运输上山及回风上山，与矿井的主运输下山和主皮带下山连接详见表2单翼开采采区巷道布置平剖面图。下面对着两

15、种方案进行技术比较。根据已提出的方案及方案比较的原则，两个方案中相同的部分可不参加比较，固区段巷道布置方案不参加比较，仅就采区上山及联络巷道进行比较。方案的技术比较见下表。表21 采区方案技术比较法项目方案一单翼开采方案二双翼开采掘进工程量工程量大，与矿井主要航道之间的联络巷道长工程量少工程难度位于采区中间巷道联系错综复杂较容易通风距离长而复杂短而简单管理环节管理环节多，溜煤眼多，漏风点多少巷道维护维护工程量大，费用高维护工程量少工程期长短表22 采区方案经济比较汇总表序号项目方案一方案二备注1初期投资.3.52初期投资比较/%103.211003总投资.8.74总费用.4.95总费用比较/%

16、105.83100根据以上比较结果，选用方案二双翼开采作为本采区的开采工艺。3 采区生产系统3.1 运煤 滚筒将煤装在输送机溜槽上，经输送机运送到转载机，经破碎经破碎后落在可伸缩皮带机上运出。 工作面刮板输送机输送能力应与采煤机落煤能力相适应，并留有一定的富于能力，输送机铺设长度应与工作面长度相匹配，并满足工作面断头支护设备配套和布置的要求。根据国内刮板输送机的配套情况，设计选择SGEC830/500型可弯曲刮板输送机，输送能力为1000t/h,装机总功率为2250.转载机和破碎机的输送能力应与工作面刮板输送机的能力相匹配，为了节省投资，根据计算结果，选用国产转载机，输送能力为1100t/h，

17、主要技术特征见表31表3 1 转载机技术特征型号额定功率输送能力链速链条规格电压数量SZZ-764/132132Kw1100 t/h1.28m/s7642221140Kv1选择LPS2000型破碎机一台功率160Kw，破碎能力2000 t/h。顺槽可伸缩带式输送机输送能力与工作面生产能力息息相关，工作面的煤炭经过运输，装载，破碎后，煤流比较均匀，稳定，且输送的速度比装载机，刮板输送机能力相匹配，可伸缩带式输送机的输送能力为1200 t/h，启动装置的选择：本采区选择的带式输送机为大运量，高带速，长运距输送机，目前最先进，性能最好的，运行可靠的软启动系统。因此，本采区选用CST软启动系统。顺槽可

18、伸缩带式输送机的主要技术特征见表32表 32 顺槽可伸缩带式输送机技术特征型号额定功率输送能力长度带宽数量SSJ1200/3 2003200Kw1200 t/h2000m1200m13.2 通风本矿井通风方式为边界式通风，即主、副斜井、注浆井及新掘进风斜井进风。三号风井为专用回风井设置通风机，采用机械抽出式通风。矿井为低沼气，有煤尘爆炸危险的矿井。为保证矿井安全生产，确保矿井各主要用风地点有足够的风量，在井下相应地点需设置必要的通风设施。1）反风设施：在井底车场及采区相应地点设置反风风门，以保证井下发生火灾时，实现全矿或局部反风。2）永久挡风墙或永久风门：对长期不用的巷道及通向采空区的巷道设置

19、永久挡风墙或永久风门。3）临时风门：在掘进头进风巷内设置临时风门。4）调节风门：为调节各硐室及其它地点的需风量，在其回风巷内设置调节风门。防止漏风措施：1）在井底车场，采区内的进、回风巷间的联络巷内，以及其它需要的地点，设置两道正反向风门。2）及时封闭通向采空区的巷道。3）加强通风设施的管理，并对损坏的设施及时维修。降低通风阻力的措施：1）采用光面爆破技术，提高支护质量，降低巷道摩擦阻力系数。2）尽可能减少漏风，提高矿井有效风量率。3）定期进行通风阻力测定，并根据测定结果进行通风系统调整。3.3 供电由于本矿井最远用电负荷不到7Kv，并考虑到灵泉矿原有下井电源电压等级均为6KV，故本设计确定矿

20、井电源电压等级为6KV。下井电缆2回引自七采地面矿井变电所6KV不同母线段，4路电缆线路经新打电缆立眼引至井下中央水泵房变电所。电缆采用矿用阻燃型交联聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装电力电缆，截面为3185mm2，当1回电缆故障时，其余3回电缆能保证井下全部用电负荷。并采用 40钢丝绳吊挂方式沿立眼敷设电缆。各系统的详细情况如下：全矿井生产煤的运输全部采用胶带输送机，实现了连续运输。采用大巷一侧直接布置工作面的开采方式，由于煤层为近水平，生产系统简单，采区内的开采采用后退式，此种方式主辅运输均较简单，通风方便，漏风小。运煤系统：回采工作面区段运输平巷运输上山采区煤仓主要运输大巷主井；通风系统：主要运输大

21、巷轨道上山区段轨道石门区段运输平巷回采工作面区段回风平巷采区回风石门回风井；运料系统：主要运输大巷轨道上山采区上部车场区段回风平巷工作面；供电系统：地面变电所副井井下中央变电所采区变电所移动变电站工作面；排水系统：区段运输平巷运输上山采区下部车场运输大巷井底车场中央水泵房副井地面。4 采、掘接续图表4.1 确定区段数目及工作面长度使用走向长壁采煤法的采区，区段斜长等于回采工作面长度加上区段平巷和护巷煤柱的宽度。区段平巷宽度，根据巷道断面的确定，这里取4.5米。留15米护巷煤柱。西采区斜长为1680m,。根据规程规定：综放工作面长度一般为150220m，如开采技术条件许可工作面长度可达20030

22、0m,但结合本矿的实际情况，采区工作面的长度为200m，可以满足产量要求，所以确定采区工作面的长度为200m.，由于井田边界不规则，而且受地质构造的影响，规程规定：采区工作面长度应尽量保持一致，区段平巷平均宽度为4m,则区段斜长为：20024+15223m，本采区的区段数目为：16802237个。采区分为七个区段，由于是双翼开采每个区段布置两个采煤工作面。整个采区可布置14个采煤工作面详情见采区巷道平剖面图。4.2采区内区段接续图 图41 采区内区段接续图5 采区主要经济技术指标项目单位指标采区尺寸（走向*倾向）平方米8.41采区上下限米+350/+50煤层厚度米8.72煤层倾角度9区段个数个7工作面个数个1同时生产工作面数个1采区生产能力万吨/年300采区服务年限年16.2采区总工程量米60844万吨掘金进率米/万吨6.7采区回采率%75参考文献：杜计平，孟宪瑞.采矿学M. 徐州： 中国矿业大学出版社，2009杜计平，王仁庭.开采方法M. 徐州：中国矿业大学出版社，2006汪理全，郑喜贵.煤矿矿井设计M. 徐州：中国矿业大学出版社，2008