博文礦礦井設計煤礦設計說明

前言這次畢業(yè)設計我們所做的是河北邢臺礦業(yè)集團下屬的博文礦礦井設計。在這次畢業(yè)設計之前，我們在楊永辰，王同杰，劉富明老師的帶領下到邢臺礦進行了為期一個月的生產(chǎn)實習。在這次生產(chǎn)實習中，我們收集了大量的設計資料并結(jié)合生產(chǎn)中現(xiàn)場工作的經(jīng)驗，完成了對邢臺礦礦井的初步設計。并且在這次生產(chǎn)實習中，更加深了我們對今后所從事的工作的了解；同時，我們也獲得了先進的設計思想及設計中所涉及到的在學校里所學不到的現(xiàn)場工作經(jīng)驗，為畢業(yè)設計的順利進行打下了堅實的基礎。本次畢業(yè)設計是我們畢業(yè)設計小組所有成員共同努力的成果。是小組成員經(jīng)過共同的研討，反復計算并比較后共同確定的，是我在四年大學學習的結(jié)晶。博文礦礦井設計共包括以下幾部分：1、礦井的水文、地質(zhì)等基本情況的概述。2、礦井井田內(nèi)的可采儲量，礦井生產(chǎn)能力及服務年限的確定。3、礦井井田的總體開拓的設計，包括水平的劃分，井筒位置的確定，經(jīng)濟比較部分，礦井延深方案的確定，采區(qū)的劃分，井底車場線路計算，硐室布置及井底車場的通過能力計算等部分。4、工作面生產(chǎn)機械的參數(shù)，工作面生產(chǎn)程序的確定以及采區(qū)車場的設計計算等部分。5、礦井生產(chǎn)中的提升、運輸、通風、排水方式的確定及其所用設備額選型計由于本人水平有限，又沒有長時間的生產(chǎn)和工作經(jīng)驗，所以在設計中必定有很多不理想的地方，希望各位老師與同學多transportation,haulage,ventilationanddrainage,among2.Minedevelopment.Thischapterextrapolates3.Designofminin4.Operationalsystemofthetransportation,haulage,velementaryscientificresearch.What'smore,itheaidofAutoCADdramaticallyandlessenedt關鍵詞地質(zhì)、井田、儲量、礦井年產(chǎn)量、開拓、采煤方法、通風、提升、瓦斯、排水。第一章礦區(qū)概述及井田特征 41.1交通位置 4 1.1.2礦區(qū)地勢地形及河流 51.1.3礦區(qū)氣象 6 6 61.2地質(zhì)特征 7 7 1.6.1煤層穩(wěn)定性評價 2.2井田工業(yè)儲量 2.3井田可采儲量 2.3.2礦井設計可采儲量 3.1.3井型校核 3.2礦井工作制度 21 4.1.1井田開拓的基本問題 22 234.2.4地形因素 24 4.3.3井筒數(shù)目的確定 4.4工業(yè)場地的位置 4.7方案比較 精選資料4.9水平高度的確定 4.10井底車場 4.10.1確定井底車場的形式 5.1.1采區(qū)概況 5.1.2采區(qū)煤層特征 5.1.3采區(qū)瓦斯 5.1.4煤塵爆炸性和自然發(fā)火傾向 5.2.1采煤方法的選擇 5.2.2回采工藝的確定 5.2.8循環(huán)作業(yè)方式及經(jīng)濟技術指標 6.1概述 6.1.4礦井提升概述 6.2采區(qū)運輸設備的選擇 6.2.1設備選型原則 6.2.3膠帶運輸機選型 6.2.4電機車選型 6.3.2輔助運輸大巷設備選擇 656.4.3鋼絲繩的選擇 6.4.4提升機的選擇 精選資料6.4.5提升電動機的選擇 6.4.6提升機相對井筒的位置 6.5.2罐籠的選擇 6.5.3鋼絲繩的選擇 6.5.4提升機的選擇 7.1.2選擇通風系統(tǒng)的原則 7.1.3礦井通風方式及通風系統(tǒng) 7.2采區(qū)及全礦所需風量 7.2.1配風的原則和方法 7.3礦井通風阻力計算 7.3.1計算方法 83 7.4扇風機選型 7.4.1選擇風機的基本原則 7.4.2通風機選型設計的基本要求 7.4.3通風機的選型計算 867.5防止特殊災害的安全措施 89 7.5.3火災預防 907.5.4水災預防 7.5.5防突管理 928.1.1概況 8.1.2排水系統(tǒng)概述 8.2排水設備選型 8.2.1初選水泵 精達資料 8.4排水技術經(jīng)濟指標 8.4.2排1m3水電耗 第一章礦區(qū)概述及井田特征博文礦位于邢臺市西南部35km處，邢臺地區(qū)沙河市與邯鄲地區(qū)武安市的主要公路邢(邢臺)—渡(口)、邢(邢臺)—都(都黨)及通向各村的簡易公路，交通極為方便。博文礦區(qū)位于太行山東麓山前地帶，呈山前臺地地形，并被北西向次一級分水嶺分割，最高標高339.6m,位于孟石崗附近，最低標高194.10m,位于按地貌成因類型劃分，本區(qū)為冰磧臺地地形而上依次為：漫灘及一級臺地、二級臺地和三級臺地。漫灘及一級臺地由全新統(tǒng)沖洪積物覆蓋；二級臺地由上更新統(tǒng)黃土及洪沖積卵石層組成，具二元結(jié)構(gòu)；三級為扇形臺地，全區(qū)標高在300~320m左右，上部臺地由中更新統(tǒng)紅粘土卵礫石層組成，其下為下更新統(tǒng)間冰期的冰水泥積井田內(nèi)地表水系不發(fā)育，僅有季節(jié)性小溪共三條，雨季有水，旱季斷流，中關小溪：源起劉石崗以北，SEE向橫穿井田北部地段，河床底部第四系地層厚50m以上，冰磧泥礫發(fā)育，無滲漏的威脅。欒卸小溪：以劉石崗西沖溝與顯德汪沖溝為主，并匯集王窯北沖溝及王窯但在欒卸附近通過井田淺部地段，第四系地層厚度較薄，煤層開采后塌陷裂隙第四系地層厚100m以上，無滲漏的威脅。本區(qū)屬大陸性季風氣候，四季分明，春季干旱多風沙，夏季炎熱雨水多，根據(jù)沙河趙泗氣象站1982~1992年資料，多年平均降水量497.0mm,雨季多集中在7、8月份，年平均氣溫13℃,多年平均蒸發(fā)量1719mm。風向以北北東及南為主。1963年8月1日—10日連續(xù)10天降雨為1264.5mm,造成百年以來的特大洪水。邢臺地區(qū)蒸發(fā)量為1453—2172mm,蒸發(fā)量遠大于降水量凍結(jié)期從11月至翌年2月，凍土深度約0.44m。全年最多的風向為南風，最大風速為16.7m/s。據(jù)歷史記載，涉縣1314年十月5日發(fā)審過六級地震，磁縣1830年6月12日發(fā)生過7.5級地震，邢臺地區(qū)于1966年3月8,在隆堯縣白家寨發(fā)生6.8級地震，余震不斷，東龐礦區(qū)距隆堯縣45公里，有三級震感。同年3月22日在寧晉縣發(fā)生了7.2級大地震。根據(jù)國家地震局、建設部發(fā)辦[1992]160號文“關于發(fā)布《中國地震烈度區(qū)劃圖》和《中國地震烈度區(qū)劃圖使用規(guī)范》的通知”,邢臺地區(qū)地震烈度為7度礦區(qū)范圍內(nèi)曾有干旱、冰雹及強降水等自然不暢可能引起的災害。合接觸。根據(jù)鉆孔及礦井開采掘進揭露的地層情況，本區(qū)發(fā)育的地層自下而上依次為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組(O2m)、峰峰組(O2f),石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)、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)下石地層由老至新描述如下：分為三段。由淺黃、淺紅色白云質(zhì)角礫狀灰?guī)r，蜂窩狀灰?guī)r，灰色致密塊狀灰?guī)r及泥質(zhì)由厚層狀致密灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r組成。本區(qū)鉆孔揭露總厚度平均167m。按其巖性特征全組可分為三段。與上覆中石炭統(tǒng)本溪組呈平行不整合接觸。(二)石炭系(C)主要由深灰色泥巖、粉砂巖及石灰?guī)r組成，夾不穩(wěn)定薄煤層及薄層中細粒砂巖。泥巖富含鋁質(zhì)，具鯛狀結(jié)構(gòu)。泥巖、粉砂巖富含黃鐵礦結(jié)核與微晶，并含植物根化石。石灰?guī)r含蜓科動物化石。本組厚6.98~30.50m,平均厚17.56m。該組以頂部一層本溪灰?guī)r或晉祠砂巖與上石炭統(tǒng)太原組為界。與下伏奧陶系中統(tǒng)峰峰組呈平行不整合接觸。該組含大量蜓類、小有孔蟲及牙形刺化石：Pseudostaffella為一套海陸交互相沉積，井田主要含煤地層之一。由深灰色、灰色粉砂巖，砂巖)作為與二疊系下統(tǒng)山西組的分界。總厚120.53~186.44m,平均厚135.50m。以整合接觸關系沉積于本溪組之上。富含黃鐵礦、菱鐵礦及動植物化石。本組含蜓小有孔蟲腕足類、牙形刺、珊瑚等動物化石，在泥巖粉砂巖中含植物化層。該組厚50.68~116.7m,平均厚83.8m。上界為下石盒子組底部的“駱駝為陸相沉積。巖性以灰、灰綠色、紫斑色粉砂巖和含鋁土質(zhì)的砂質(zhì)泥巖為主，包體，全區(qū)普遍發(fā)育，是一輔助對比標志。該組頂界為一層沉積穩(wěn)定的富含菱鐵質(zhì)鯛粒及豆狀鋁土質(zhì)的泥巖，俗稱“桃花”泥巖，是下石盒子組與上石盒子組系。本組含植物化石：Cf.Sphenopteridiumpseudogerm為冰磧及間冰期沉積物，總厚10~150m,一般厚40m左右。下部為冰磧?yōu)楸兗t粘土礫石層，中夾透鏡狀砂層，上覆厚2~6m的坡洪積相紅色亞等冰磧物特征。該組總厚8.0~81.64m,一般厚30m。全區(qū)大面積出露，多組成三級臺地?？紫?。厚2~10m,含鹿、豺、蝸牛等化石。底部具有礫石透鏡體。為洪沖積相卵石層，成分以石英砂巖為主，礫徑10~20cm,夾紅色細砂，上述地層劃分，主要沿用了原精查地質(zhì)報告和生產(chǎn)礦井地質(zhì)報告的劃分結(jié)的標志層古生物化石及測井曲線(視電阻率及自然伽瑪)等作為劃分與對比的1.3含煤地層礦區(qū)內(nèi)主要含煤地層為近海型海陸交互相含煤巖系的石炭系上統(tǒng)太原組和層。煤層總厚度17.3米。主采2#煤層最薄處6.14m最厚處約8.31m,平均詳見顯德汪井田煤系地層綜合柱狀圖(附圖2)?，F(xiàn)分述如下：為本區(qū)次要含煤地層，屬一種在凹凸不平的古剝蝕面上填平補齊性質(zhì)的沉積建造。厚度6.98～30.50m,平均厚17.56m。因沉積基底起伏不平，厚度變化灰?guī)r稱之為本溪灰?guī)r，一般分為二層，全區(qū)穩(wěn)定分布，所夾10#煤層屬不穩(wěn)定為井田主要含煤地層之一，厚102.53~186.44m,平均135.50m。屬濱海平原上形成的海陸交互相含煤建造。含海相灰?guī)r4~6層，含煤6~9層。根據(jù)巖(1)太原組下部從本溪灰?guī)r頂界至8#煤層頂面。平均厚32.62m,為太原組中的主要含煤9#、8#兩層煤。9#煤層為井田較穩(wěn)定的主要可采煤層，在井田南部存在巖漿巖侵入現(xiàn)象；8#煤層為極不穩(wěn)定的局部可采煤層。(2)太原組中部從8#煤層頂面(即大青灰?guī)r底面)至野青灰?guī)r頂面。厚度平均80.3m。為積和淺海相沉積。巖性主要由粉砂巖、細砂巖、砂質(zhì)泥巖組成，夾4~5層石灰?guī)r上依次為頂部4#、5#煤層；中部的6#、6下#及7#煤層4#、6#、7#層為不穩(wěn)定6#煤層往下，有巖漿巖局部穿層侵入現(xiàn)象。(3)太原組上部從野青灰?guī)r底界至一座灰?guī)r頂面。厚度平均14.73m。為太原組次要含煤層分布很不穩(wěn)定，常相變?yōu)楹Ｏ嗄鄮r。所夾3#煤層，層位較穩(wěn)定，但厚度薄且變本組為典型的海陸交互相沉積，由淺海相和陸海過渡相組成，標志層多且穩(wěn)定。含煤地層厚度變化較大，但在井田內(nèi)有規(guī)律可層總體表現(xiàn)為欒卸向斜及顯德汪向斜軸部沉積厚度較大，一般在140~150m間，其余大部分地段厚度在120~130m左右。為主要含煤地層。該組厚度50.68~116.7m,平均83.80m,形成于濱海沖積平原環(huán)境。共含煤2~4層。根據(jù)巖性巖相及含煤性特征，可分為上下兩本礦主采煤層2#煤就在此組下部。(1)山西組下部自一座灰?guī)r頂界或2#煤層底板砂巖底界到1#煤層頂面。平均厚45.1m,為理，底部常有沖刷現(xiàn)象存在本層段所夾1#、2#煤層分布穩(wěn)定，為主要可采煤層2下煤僅局部可采。(2)山西組上部自1#煤層頂面至下石盒子組底部“駱駝脖”砂巖底面。以湖泊相沉積為主，1~2層煤線，極不穩(wěn)定。本組含煤地層厚度總體變化規(guī)律是由西向東逐漸變薄。井田西部沉積厚度一般為90~110m,中部一般為80~90m,東部一般為70~80m。1.4標志層特征本礦區(qū)含煤地層厚度變化較大，巖性也有變化，但仍有規(guī)律可尋。各煤層間巖、中青灰?guī)r、伏青灰?guī)r和野青灰?guī)r，其特征如此標志層全區(qū)基本發(fā)育。一般厚4~8m,局部相變?yōu)殇X土質(zhì)粉砂巖，上距本溪灰?guī)r8.5m左右。位于本溪組上部。巖性為灰至深灰色中厚層的蜓科動物化石。全區(qū)分布穩(wěn)定，厚度0.39~8.61m,平均2.97m,中夾10#煤層為其一大特征，上距9#煤層平均15.93m。中厚層狀，具方解石脈及燧石結(jié)核，含海相動物化石。厚0.53~9.71m,平均467m,為8#煤層直接頂板，上距中青灰?guī)r11m左右。4、中青灰?guī)r上距伏青灰?guī)r平均13.28m。位于太原組中部灰及深灰色薄層~中厚層狀，顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，質(zhì)純，具方解含有較多蜓科動物化石。厚度0.39~3.40m,平均1.86m,層位穩(wěn)定，為6co煤層直接頂板。上距3#煤層0~21.30m,平均13.59m。上距野青灰?guī)r平均44.解石細脈穿插，含腕足類動物化石。厚0.70~3.76m,平均2.31m,為4#煤層直接或間接頂板，上距3#煤層3.27~12.14m,平均6.54m。1.5斷層博文礦斷裂構(gòu)造特點：絕大部分為正斷層，探測階段共發(fā)現(xiàn)落差大于25m的斷層4條。窯破壞區(qū)出井田。出井田。(3)F3斷層井田中部，落差25m,傾角55°,區(qū)內(nèi)2000m由北部延伸出井田。(4)F4斷層也就是井田東部邊界，落差123m,傾角68°穿井田而過。1.6煤層情況或局部可采煤層，2下#煤層是2#煤層的分叉煤層，僅小塊可采，3#煤層僅個1#煤層1#煤層位于山西組中部，為井田最上一層間。煤層一般含矸1~2層，夾矸平均厚0.15m,煤層平均厚：上分層0.78m,下分層0.58m。1#煤層厚度變異系數(shù)(Y)分別為31.3%、22.9%、35.7%,可采指數(shù)(Km)分別為0.94、1.00、0.94,應屬較穩(wěn)定煤層。2#煤層是井田內(nèi)主要可采煤層之一，位于山西組底部，1#煤層之下3.50~30.50m,平均17.90m。3#煤層位于太原組頂部，一座灰?guī)r之下1.17~20.34m,平均7.17m處。下距野青灰?guī)r3.27~12.14m,平均6.54m。3#煤層真厚度0~2.04m,平均0.56m。煤層厚度多集中在0.5~0.7m之間區(qū)內(nèi)僅個別點煤厚達到可采厚度，且零星分布，不能成片，絕大部分地區(qū)煤4#煤層位于太原組上部，野青灰?guī)r之下0~2.16m,平均1.30m處，上距3#煤層5.04~15.03m,平均10.26m,下距6#煤層平均29.84m。煤層真厚0~1.97m,平均0.74m。煤層厚度多集中在0.5~1.1m之間。煤定煤層。6#煤層6#煤層位于太原組中部，上距4#煤層19.62~43.67m,平均29.84m。下距伏青灰?guī)r0~21.30m,平均13.59m。6#煤層厚度0~2.84m,平均0.81m。煤層結(jié)構(gòu)較復雜，含矸1~2層，單層夾矸厚0.30m左右。煤層厚度多集中在0.9～1.6m之間，煤厚變化較大，常有尖滅和相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖的地方。用煤層厚度變異系數(shù)、可采指數(shù)評價均，屬極煤層結(jié)構(gòu)簡單，一般不含夾矸。井田北部、西部煤厚變化較大，大部分地區(qū)可采且煤厚變化不大。井田東部及南部煤層較薄，不可采面積較大。用煤層厚度變異系數(shù)、可采指數(shù)評價均，屬極不穩(wěn)定煤層。8#煤層7#煤層17.54~31.36m,平均24.85m,下距9#煤層平均12.43m。8#煤層真厚0~2.61m,平均0.82m。含矸0~3層，一般含一層夾矸，夾9#煤層42.58m,平均12.43m,下距本溪灰?guī)r7.31~23.50m,平均15.93m。9#煤層真厚0.45~14.71m,平均6.25m,全區(qū)可采。煤層厚度多集中在3.受火成巖和斷層影響，煤厚多在3.0m以下。9#煤層結(jié)構(gòu)復雜，含矸0~7層，煤層愈厚，夾矸層數(shù)愈多，夾矸總厚度在12勘探線以北大于0.5m,12勘探穩(wěn)定煤層。10#煤層10#煤層位于本溪組頂部的灰?guī)r之下或夾于其中，上距9#煤層10.58~31.05m,平均18.48m,下距奧陶紀灰?guī)r頂面1.32~22.92m,平均15.42m。10#煤層真厚度0~1.94m,平均0.88m,煤層厚度多集中在0.5~1.3m之間，煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層沉積不穩(wěn)定，有尖滅或變2.1井田境界博文礦井田面積近似于矩形，西北部因小煤窯破壞區(qū)造成一個缺角，走向長度7560m,傾向長度3100m。井田境界七個點來確定。2.2井田工業(yè)儲量博文礦煤田為掩蓋式煤田，從上到下共有七層煤，主采2#號煤層，最薄處6.14m最厚處約8.31m,平均7m。井田水平面積s1=23725526.75平方米，煤層傾角大約9度。S——煤層水平投影面積(m2);M——煤層平均厚度(m);2.3井田可采儲量2.3.1礦井設計資源/儲量礦井設計資源/儲量：礦井工業(yè)資源/儲量減去設計計算的斷層煤柱防水煤柱、井田境界煤柱、地面建(構(gòu))筑物煤柱等永久煤柱損失量后的資源/儲量，稱礦井設計資源/儲量由于勘測本井田范圍內(nèi)斷層落差較大，兩側(cè)各留50m保護煤柱井田邊界保護煤柱：按15m留設。Q1——斷層煤柱損失(t);Q=268409999.60-3589846.06-(89礦井設計可采儲量：礦井設計資源/儲量減去工業(yè)場地和主要井巷煤柱的下表確定工業(yè)廣場面積為550×450=247500m2,井田范圍內(nèi)的松散層為80m,φ=45°,經(jīng)過計算，得工業(yè)廣場保護煤柱的質(zhì)量為8962658.812t。大型井中型井小型井占地指標(公0.8—1.1K——設計采區(qū)回采率，2#煤取75%。第三章礦井生產(chǎn)能力、服務年限及工作制度3.1礦井生產(chǎn)能力及服務年限3.1.1確定依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》第2.2.1條規(guī)定：礦井設計生產(chǎn)能力應根據(jù)資源采煤工作面生產(chǎn)能力、經(jīng)濟效益等因素，經(jīng)多方案比較后確定。(1)資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應加大礦區(qū)規(guī)模，建設精選資料大型礦井。煤田地質(zhì)條件復雜，儲量有限，則不(2)開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置(是否靠近老礦區(qū)及大城市)、交通(鐵路公路、水運)、用戶、供電、供水建筑材料及勞動力來源等。條件好者，(3)國家需求：對國家煤炭需求量(包括煤種、煤質(zhì)、產(chǎn)量等)的預測是博文礦井田儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件好，斷層褶曲少，傾角小，厚度變化不大，開采條件較簡單，技術裝備先進，經(jīng)濟效益好，煤質(zhì)為優(yōu)質(zhì)無煙煤，交通運輸便利，市場需求量大，宜建大型礦井。顯得汪一礦的可采儲量為190059827.97t,除去1.4儲量備用系數(shù)，按設計生產(chǎn)能力計算礦井服務年限按設計生產(chǎn)能力240萬t/a計算，式中Zk-----礦井可采儲量(萬t)K-----儲量備用系數(shù)，取1.4按《新建礦井設計服務年限》,本礦井設計服務年限為57年，符合規(guī)定。我國煤礦目前有向大型礦井發(fā)展的趨勢，設計240萬t的井型，達產(chǎn)后，當技術產(chǎn)240萬t是符合要求的。3.1.3井型校核(1)煤層開發(fā)能力。井田內(nèi)2號煤層平均7m,為特厚煤層，賦存穩(wěn)定，(2)輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力校核。礦井設計為大型礦井，開拓方式為雙立井多水平開拓，主立井采用箕斗提升，副立井采用罐籠提升和下放材料，運煤能送機到大巷膠帶輸送機運到井底煤倉，再經(jīng)主立井箕斗提升到地面，運輸能力大，自動化程度高。副井運輸采用罐籠提升、3.2礦井工作制度根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》相關規(guī)定，確定礦井設計年工作日為330d,工作制度采用“四六制”,每天四班作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班準備，每班生產(chǎn)6h。礦井每晝夜凈提升時間為16h。第四章井田開拓4.1井田開拓井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進井田開拓主要研究如何不知開拓巷道等問題，具體有下列幾個問題需認真(1)確定井筒的形式、數(shù)目和配置，合理學則井筒及工業(yè)場地的位置。確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，綜合考慮地質(zhì)開采技術等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應遵循下列原則：(7)貫徹執(zhí)行國家有關煤炭工業(yè)的技術政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高(8)合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中(10)必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關規(guī)定。要建立完善的通風、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常保持良好(11)要適合當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。(12)根據(jù)用戶需要，應照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其博文礦井田位于太行山隆起帶與山前大斷層之間的過渡地帶，即武安斷陷向斜。該向斜寬緩開闊，略顯波狀起伏，向斜形態(tài)較清晰完整。在第12勘探線以南，發(fā)育一軸向NWW向的向斜，與NWW向欒卸向斜相70～80°,以NNE及NS為主，斷層面一般不寬。北部構(gòu)造相對簡單，大中型斷層一般相互交叉或切割，落差大的切割落差小的小構(gòu)造比較發(fā)育，走向與其該井田含煤5~6層，煤層總厚度約15m,其中以2號煤層為礦井主采煤層井田內(nèi)含水層自下而上有奧灰強含水層，厚度大，富水性較強；大青灰?guī)r含水層厚度5~6m,為較強含水層；伏青灰?guī)r含水層厚度3.5m左右，為較強含水層；野青灰?guī)r含水層含水性差，一般不含水；山西組砂巖含水層厚7.0m左右，含水性弱到中等；上石盒子組細砂巖以上含水層厚度大于100m,雖含般50~60m,富水性較強。礦井正常涌水量192m3/h,最大211m3/h。本井田位于太行山東麓山前丘陵地帶，武安盆地的西部，呈山前過渡平原地形特征。井田地面海拔標高在+246.87～+355.77m。層厚，不具備斜井開拓的條件。且水文地質(zhì)條件屬中等類型。故采用立井開拓。符合立井開拓的適用條件及優(yōu)點：立井開拓的適用條件一般為：(1)煤層賦存較深或沖擊層較厚。(2)適用于水文復雜，多水平開采的傾斜煤層。(3)立井開拓的適應性很強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件限制，技術上也比較可靠。當?shù)刭|(zhì)條件不利于平硐或斜井開拓時均采用立井開拓方式。其優(yōu)點如下：(1)能通過復雜的地質(zhì)條件，提升能力大，機械化程度高，易于自動控制；(2)井筒為圓形斷面、結(jié)構(gòu)合理維護費用低有效斷面大通風條件好、管線短、人員升降速度快。井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。平硐開拓受地形及埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的斜井開拓與立井開拓相比，井筒施工工藝施工設備與工序比較簡單，掘進硐室都比立井簡單，井筒延伸施工方便，對生產(chǎn)干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利；當表土層為富含水層或流沙層時，立井井筒比斜井容易施工；對地質(zhì)構(gòu)造和煤層產(chǎn)狀均特別復雜的井田，能兼顧深部和淺部不技術水平，井筒裝備復雜，掘進速度慢，基本建設投資大。前辛安礦井煤層傾角小，平均15.15°,為緩傾斜煤層；表土層較厚，無流沙層；水文地質(zhì)情況比較簡單，礦井涌水量??；井筒不需要特殊施工，因此可采用斜井開拓或立井開拓，經(jīng)后面比較確定井筒形式為立井單水平開拓加暗斜井延伸(位于井田中央)。有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平，有利于井底車場和主要運輸大有利于首采區(qū)布置在井筒附近的富煤階段，首采區(qū)少遷村或不遷村；工業(yè)廣場宜少占耕地，少壓煤；距水源、電源較近，礦井鐵路專用線短，道路布置合理。由于井田西部邊界距侯月鐵路很近，故為便于地面運輸及工業(yè)廣場布置，主井井筒位置布置方案也可以選擇在井田西部邊界附近。經(jīng)后面方案比較確定主副井筒位置在井田中央。根據(jù)目前的技術經(jīng)濟條件，采用立井開拓時，立井的數(shù)目至少在兩個以上。同時根據(jù)本井田具體的條件，兩個立井可以滿足井田運輸?shù)囊螅诒镜V井設計中，將中央北部邊界風井和主、副井作為礦井的初期工程。因此，本礦井設計為三個井筒即：主井、副井和回風立井。4.4工業(yè)場地的位置工業(yè)場地的位置選擇在主、副井井口附近，即井田中部。工業(yè)場地的形狀和面積：根據(jù)所列工業(yè)場地占地面積指標，確定地面工業(yè)場地的占地面積為18公頃，形狀為矩形，長邊平行于井田走向，長為550m,寬為450m。4.5盤區(qū)劃分井田主采煤層為2#煤層，其它煤層均不可采設計中針對2#煤層。2#煤層傾角不大，為5°~13°,平均9°,為緩傾斜煤層，故設計為立井兩水平開拓加暗斜井延伸。一水平標高-80m,主要開采方式為采區(qū)式開采，二水平標高-250m,主要開采方式為采區(qū)式開采，。2#生產(chǎn)能力：可采儲量為263Mt,服務年限為57a。2號煤層平均厚度為7.00m,賦存穩(wěn)定，底板起伏不大，為水平煤層，煤層厚度變化較大。故礦井開拓大巷布置在巖層中，大巷間距15m。布置一條主運物，大巷沿底部巖層中掘進，大巷沿走向布置，由于煤層較緩，巷道坡度不隨4.7方案比較(1)提出方案根據(jù)以上分析，現(xiàn)提出以下三種在技術上可行的開拓方案，分述如下方案一：立井兩水平開拓(井筒位于井田中央)電機車運輸。軌道大巷和運輸大巷分別布置在巖層和煤層中。圖4-1方案一：立井兩水平開拓方案二：立井單水平加暗斜井延伸(井筒位于中部邊界)主副井井筒一水平均為立井，二水平為暗斜井延伸，軌道大巷采用電機車圖4-2方案二：立井單水平加暗斜井延伸方案三：立井兩水平暗斜井延伸(井筒位于井田中央)軌道大巷采用電機車運輸，軌道大巷和運輸大巷布置在巖層中，沿底板掘進，(2)技術比較以上所提三個方案大巷布置及水平數(shù)目均相同，區(qū)別在于井筒形式和井筒方案一、二的主副井井筒形式不同。方案一主副井兩水平均為立井，立井的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓極為有利方案二主副井一水平為立井，二水平為斜井，斜井的運輸提升能力比立井大，有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒長輔助提升能力少，提升深度有限；通風路線長、阻力大、管線長度大；斜井井筒通過富含水層、流沙層施工技術復雜。經(jīng)過以上技術分析、比較，再結(jié)合粗略估算費用結(jié)果，在方案一、二中選擇方案二：立井兩水平開拓(井筒位于中部邊界)。方案三主、副井井筒形式也不同。方案三主、副井兩水平均為立井，立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制，在采深相同的的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒斷面大，可滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小。表3-1方案一：立井兩水平開拓方案一：立井兩水平開拓數(shù)基價/元費用/萬元費用/萬元費用/萬元主井開鑿段04段副井開鑿段段井底車場巖巷一水平石門巖巷7二水平石門巖巷小計費用/萬元立井提升系數(shù)煤煤量/萬t提升高度/Km基價/元費用/萬元第一5第二水平5排水量/m3時間/h服務年限/年基價/元費用/萬元0石門運輸系數(shù)煤量/萬t平均基價/元費用/萬元第一水平小計合計表3-2方案二：立井單水平開拓加暗斜井延伸方案二：立井單水平開拓加暗斜井延伸數(shù)基價/元費用/萬元費用/萬元費用/萬元主井開鑿段0副井開鑿0段段6井底車場巖巷一4一水平石門巖巷表3-4方案三：立井兩水平開拓加暗斜井延伸方案三：立井兩水平開拓加暗斜井延伸數(shù)量/10m基費價/元用/萬元萬元基建費用/萬元主鑿表土段1651基巖段74斜井段34鑿鑿副表土段1751基856斜井段34井場巖巷4444石門巖巷4115小計3后期基建費用/萬元主鑿斜井段副鑿斜井段石鑿二水平石門一小計生產(chǎn)費用/萬元立升系數(shù)煤量/萬t提基價/元費萬元m平264第第平2656暗暗提升24排水涌水量/時間/h服服基價/元費545石輸系數(shù)煤量/萬t平平m基價/元費費萬元第平246第241小計77合計一7表3-5開拓方案匯總方案方案方案三方案三名稱立井立井三立井兩水平開2合計/萬元比954.8井筒井做回風用。主立井位于礦井工業(yè)場地，擔負全礦井2.4Mt/a的煤炭運輸兼進風任務。井筒內(nèi)(2)副立井口，井筒凈直徑6.6m,井筒斷面形狀為圓形，凈斷面面積為34.21m2,表土層掘進斷面面積為62.21-65.04m2,基巖掘進毛斷面面積為49.02m2,井筒斷面布置如圖4.9水平高度的確定根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》第3.2.4條規(guī)定：礦井開采水平劃分應根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)條件、開采技術與裝備水平、資源/儲量和生產(chǎn)能力等因素1當?shù)V井劃分為階段開采時，其階段垂高宜為：緩傾斜、傾斜煤層200~350m;2)急傾斜煤層100~250m。2條件適宜的緩傾斜煤層，瓦斯含量低、涌水量不大時，宜采用上、下山開3近水平多煤層開采，當層間距不大時，宜采用單一水平開拓；當層間距經(jīng)方案比較后確定礦井劃分為兩個水平，一水平標高為-80m,二水平標高為-340m,水平垂高為260m,地面標高為+250m,一水平垂高為330m,二水平垂高為590m,將整個礦井劃分為兩個水平，三個階段，第一階段斜長約1000m第二段斜長約為1300m。第三階段為下山開采階段斜長大約800m左右根據(jù)井田條件和設計規(guī)范有關規(guī)定，本井田可劃分為兩個水平，考慮到本主副井筒都設于井田傾向淺部，打到第一水平井底車場，立井延伸至第二設計水平為-80水平，布置兩條運輸大巷，一條總回風大巷，為減少煤柱損失和保證大巷維護條件，軌道運輸大巷設2#煤層底板內(nèi)，運煤使用，階段內(nèi)煤層?；仫L大巷布置在井田淺部邊界保護煤柱中。每采區(qū)劃分為五個區(qū)段，分別布置區(qū)段運輸平巷和回風平巷，2#采用沿空掘巷方式布置下區(qū)段回風平巷。1、軌道運輸大巷確定運輸大巷在煤組中的具體位置是與選擇運輸大巷的布置方式密切聯(lián)系的。由于軌道運輸大巷不僅要為上水平開采服務，還將作為開采下水平的回風巷其總的使用期限達十余年至數(shù)十年，為便于維護和使用，應不受開采各煤層的采動影響，故將軌道運輸大巷設在煤層的底板巖層中。巖層大巷具有以下特點：巖石大巷能適應地質(zhì)構(gòu)造的變化，便于保持一定的坡度和方向。可在較長距離內(nèi)直線布置，彎曲轉(zhuǎn)折少，利于提高列車的運行速度和通過能力；巷道維護條件好，維護費用低，并可少留或不留煤柱，對預防火災及安全也是有利的；另外巖石大巷布置比較靈活，有利于設置采區(qū)煤倉。巖石大巷的主要問題是巖石為減少煤柱損失和保證大巷維護條件，軌道大巷設于2#煤層底板下垂距為20m的厚層砂巖內(nèi)，上階段煤層采完后留作下階段回風巷使用。2、皮帶運輸大巷由于皮帶運輸大巷只作某一水平運輸巷道使用，當水平煤層采完后便可報廢，其服務年限不是太長，將其布置在巖層中。大巷設在巖層內(nèi)。①煤層大巷的巷道維護困難，維護費用高。②當煤層起伏，褶曲較多時，如大巷沿一定坡度沿煤層掘進，則巷道彎曲轉(zhuǎn)折多，機車運行速度受到限制，將降底運行能力。③為便于巷道維護，須在煤層大巷上下兩側(cè)各留40-50m煤柱，煤柱回收④當煤層自然發(fā)火危險時，一旦發(fā)火就必須封閉大巷，導致礦井停產(chǎn)，而且因煤柱受采動影響破壞，密閉效果不好，處理火災更感困難。從世界各國技術發(fā)展來看，煤層大巷是發(fā)展趨勢。就我國目前情況而言，在某些條件適合的情況下，可考慮使用煤層大巷：①煤層賦存不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復雜的小型礦井，尤其是地方小煤礦或生產(chǎn)勘探井，煤層大巷對探明地質(zhì)情況、及早布置和準備采區(qū)有重要意義；②井田走向長度不大或煤組中距其它煤層甚遠的單個薄或中厚煤層，儲量③煤系基底有近距離富含溶洞水的巖層，不宜布置底板巖石大巷，而該煤層又有較堅硬的頂板，有設置大巷的條件；④煤組底部有媒質(zhì)堅硬、圍巖穩(wěn)定無自然發(fā)火的薄或中厚煤層，也可在該煤層中布置運輸大巷皮帶運輸大巷只作某一階段運煤使用，階段內(nèi)煤層采完后便可報廢，所以將其設于煤層中。3、回風大巷在井田內(nèi)第一水平設一條總回風大巷，布置在井田淺部邊界保護煤柱中。因第一水平僅劃分為四個采區(qū)，即北翼南翼和中央兩采區(qū)，兩翼回風大巷只負責兩翼采區(qū)的回風，隨采隨廢，服務年限較短，故設計在煤層中，采用錨網(wǎng)支護。上階段的軌道大巷留作下階段回風巷使用，并將中央采區(qū)軌道上山加以維護，留作下階段回風大巷及安全出口。表4-2第一階段巷道特征表井巷名稱用途巷道性支護方斷面形質(zhì)式狀輔助運輸兼進風巖巷錨噴半圓拱形運輸煤炭兼進風煤巷錨噴半圓拱形軌道上山采區(qū)輔助運輸兼進風巖巷錨噴半圓拱形運輸上山采區(qū)煤炭運輸兼回風巖巷錨噴半圓拱形工作面煤炭運輸兼進風煤巷錨網(wǎng)矩形工作面輔助運輸兼回風煤巷錨網(wǎng)矩形回風大巷回風煤巷錨噴半圓拱形聯(lián)絡斜巷通風、行人巖巷錨噴梯形4.10井底車場井底車場是連接井筒和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運輸和提升兩個環(huán)節(jié)的樞紐，是礦井生產(chǎn)的咽喉。井底車場設計合理與否要看其運輸通過能力是否滿足礦井生產(chǎn)需要，列車運行是否安全，施工是否方便和車場繞道工程是否節(jié)省等。井底車場型式的選擇應考慮以下因素：1、保證礦井生產(chǎn)能力，有足夠的富裕系數(shù)，有增產(chǎn)的可能性；2、調(diào)車簡單，管理方便，彎道及交叉點少；3、操作安全，符合煤礦安全規(guī)程及礦井設計規(guī)范；4、井巷工程量小，建設投資省，便于維護，生產(chǎn)成本低；5、施工方便，主、副井筒間以及井底車場巷道與主要巷道間能迅速貫通，6、當大巷或石門與井筒距離較遠時，能夠布置下存車線和調(diào)車線，可選擇A.線路布置的要求井底車場線路平面布置要滿足以以下要求：1.修滾2.井底車場線路布置應盡量減少彎道，增加B.選擇原則副井筒與主要運輸大巷的位置、以及地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置等因素選擇；3、井底車場設計通過能力，應滿足礦井設計所需通過的貨載運量要求，并應留有大于30%的富裕能力。C.設計依據(jù)1.立井開拓方式，年生產(chǎn)能力240萬噸，年工作日330天，三班生產(chǎn)，一班準備，每天凈提升時間16小時，矸石系數(shù)20%。2.主副井筒距離120m,軌道大巷與膠帶大巷布置在煤層中。3.主井提升采用一對16t箕斗，副井采用GLGY-1.5×1/1型單繩普通單層罐籠為提升容器，一側(cè)進，一側(cè)出。00mm軌距1.5t固定式礦車運輸，每列車19輛。綜合以上情況，決定采用環(huán)行臥式井底車場。副井存車線與軌道大巷平行，利用軌道大巷作為繞道回車線及調(diào)車線，從而節(jié)約了車場的開拓工程量。這種車場調(diào)車方便，但電機車在彎道上頂推調(diào)車安全性較差，需慢速運行。(1)根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》確定存車線長度如下：(2)大型礦井的主井空重車線長度各為1.5~2.0列車長；(3)副井空重車線長度大型礦井按1.0~1.5列車長；(4)材料車線長度，大型礦井應容納10個以上材料車，一般為10~15個材料車長；(5)調(diào)車線長度通常為1.0列車和電機車長度之和。5.1煤層的地質(zhì)特征本采區(qū)走向長度大約3500m,傾向斜長大約1000m,劃分為五個區(qū)段。(1)大煤(2#)7~25.33m,平均厚度10m左右，質(zhì)地堅硬，不易垮落，在斷層帶附近節(jié)理裂隙發(fā)育。底板為深灰~黑色砂質(zhì)泥巖，厚度4~12.03m,平均6m左右，個礦井瓦斯絕對量5.57m3/min,相對瓦斯涌出量為1.47m3/t,為低瓦斯礦2005年11月經(jīng)煤炭科學研究總院重慶分院鑒定：煤塵爆炸指數(shù)為28.56%,煤塵具有爆炸性。5.2采煤方法和回采工藝于井田內(nèi)，F(xiàn)1斷層落差25m,角度60度。F2斷層落差30m。角度55度。F3斷層落差25m角度55度?？刹擅簩?#煤層厚6.14~8.31m,平均厚度為7.0m,煤厚變異系數(shù)為11%,可采性指數(shù)(Km)為1,為穩(wěn)定的可采厚煤層，全落。間接頂板(老頂)為中細粉沙巖，厚度2.7~25.33m,平均厚度10m左右煤層傾角大約9°左右，屬于緩傾斜煤層。結(jié)合煤層上述特點，可設計放頂煤采煤法一次采全高和分層開采三種回采工藝，放頂煤和一次采全高都具有高產(chǎn)、高效、安全可靠經(jīng)濟效益好、掘進率低等優(yōu)點。但是一次采全高采煤法以煤層厚度不超過5m為宜，且大采高液壓支架穩(wěn)定性較差，易傾倒；分層開采需在頂層開采后加以鋪網(wǎng)，工藝相應增多效率降低，所以設計采用放頂煤采煤法。放頂煤采煤法具有以下優(yōu)點：1、單產(chǎn)高，工作面內(nèi)具有多個出煤點，而且在工作面內(nèi)可實行分段平行作業(yè)，即在不同地段采煤和放煤同時進行，因而易于實現(xiàn)高產(chǎn)。2、效率高，由于放頂煤工作面的一次采出厚度大，生產(chǎn)集中，放煤工藝勞動量小以及出煤點增多等原因，其生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益大幅度提高。3、成本低，放頂煤采煤法比分層開采減少了分層數(shù)目和鋪網(wǎng)工序，由此節(jié)省了鋪網(wǎng)費用。此外，其他材料、電力消耗、工資費用等也都相應減少。4、巷道掘進量小，掘進率和巷道維護費用減少，便于采掘接替。5、減少搬家倒面次數(shù)，節(jié)省了采煤工作面的安裝和搬遷費用。6、對煤層厚度變化及地質(zhì)構(gòu)造的適應性強。面采用采煤機采煤裝煤，刮板輸送機運煤，順槽使用轉(zhuǎn)載機和破碎機及可伸縮進刀方法：機組割透機頭(機尾)煤壁后，將上滾筒降下割底煤，下滾筒段且兩個滾筒的截深全部達到0.600米后停機；將支架拉過并順序移溜頂過機頭(機尾)后調(diào)換上、下滾筒位置向機頭(機尾)割煤；采煤機再次割透機頭(機尾)煤壁后，再次調(diào)換上、下滾筒位置，向機尾(機頭)割煤，開始下一個循環(huán)的割煤，割過煤后及時拉架、頂機頭(機尾)、移溜。機組進刀總長度控制在50m左右。(進刀方式如圖5-1)圖5.1工作面端部割三角煤斜切進刀示意圖2、落煤方法采用MLS3-340型雙滾筒采煤機割煤，選取低位放頂煤支架，支架尾梁擺動插板伸縮放頂煤采煤機端頭斜切式進刀，雙向割煤，往返一次進兩刀，兩刀放一次頂煤，其中割煤高度2.5m,放煤高度平均4.5m,采放比為1:1.8。進刀方式見圖5.14、利用采煤機螺旋滾筒配合刮板輸送機鏟煤板裝底煤。后部刮板輸送機運頂煤。前后兩部刮板輸送機平行運煤集中到順槽運輸機外運。6、工作面采用SGZ764/264型刮板輸送機運煤。SZZ730/132型轉(zhuǎn)載機轉(zhuǎn)載，運輸平巷采用STJ1000/2×160輸送帶運煤。8、工作面采用ZFSB3200/16/28型放頂煤液壓支架跟機移架支護方式支9、6、放煤10、頂煤由頂板壓力，支架反復支撐，尾梁上下擺動等綜合方式進行松動采用兩刀一放。放煤時，從工作面一端開放煤口，一次放出頂煤。11、工作面推采出切眼，架后頂煤冒落即開始放煤，放煤要從工作面一端面推采出切眼后15m,頂板不落，必須采用放震動炮的方式崩頂，迫使頂板下12、7、工藝流程5.2.3采煤設備選型采煤機1)、采煤機選型計算(1)采煤機平均割煤速度2#煤煤厚為7m,采用放頂煤工藝，采2.5m,放4.5m,采放比為1:1.8.Qd——工作面日產(chǎn)量，7273t,因其是放頂煤，故為7273/3=2424.3t;T——每班工作時間，取6h;B——采煤機截深，取0.6m;則2#煤采煤機的平均割煤速度V=5455(240+50)/(60×3×6×0.6×240×2×0.6(2)采煤機生產(chǎn)能力2#煤正常開機時理論生產(chǎn)率Q則2#煤的正常開機時的理論生產(chǎn)率Q=203.89t/h(3)采煤機最大割煤速度Vmax:2#煤采煤機最大割煤速度Vmax:(4)采煤機割煤功率N2#煤：根據(jù)采煤機割煤速度，按能耗系數(shù)法計算采煤機割煤功率。則2#煤的采煤機割煤功率N=176.4~205.8kw深600mm。其參數(shù)見表5-1表5-1采煤機技術特征型號-1.6~3.0傾角/°硬度/f0~9.3外形尺寸/mm功率/KW電壓/V2、刮板輸送機1)、刮板輸送機選型計算(1)前刮板輸送機選型。2#煤工作面刮板輸送機運輸能力取1.2倍采煤機平均生產(chǎn)能力，即考慮設備可靠性，刮板輸送機運輸距離要接近工作面設計長度240m,故設計確定運輸能力為600t/h。配選用SGZ764/264型輸送機。4#煤工作面刮板輸送機運輸能力取1.2倍采煤機平均生產(chǎn)能力，即考慮設備可靠性，刮板輸送機運輸距離要接近工作面設計長度240m,故設計確定運輸能力為600t/h。配選用SGZ7刮板輸送機輸送能力要與采煤機生產(chǎn)能力相匹配；外形尺寸要與采煤機相量的2倍所以后刮板輸送機運輸能力至少是前刮板輸送機的2倍，可知分別為K——系數(shù)2考慮設備可靠性，刮板輸送機運輸距離要接近工作面設計長度240m,故設計確定運輸能力為600t/h。配選用SGZ764/264型輸送機。表5-2刮板輸送機的技術特征輸送機型號設計長度/m200m(可加長)電動機額定電壓/V刮板鏈型式中雙鏈中部槽長×寬×高/(mm×mm鏈條規(guī)格中d×t轉(zhuǎn)載機轉(zhuǎn)載機型號選取SZZ730/132,其具體參數(shù)特征見表5-3表5-3轉(zhuǎn)載機技術特征型號輸送量設計長度m裝機功率/KW中部槽內(nèi)寬mm刮板鏈型式中雙鏈帶式輸送機帶式輸送機型號選取STJ1000/2×160,其技術特征見表5-4表5-4帶式輸送機技術特征型號輸送量(t/h)帶最大輸送主電機功率傾角范圍1液壓支架選型選用ZFSB3200/16/28放頂煤液壓支架，其技術特征見表5-5表5-5放頂煤支架技術特征型號煤層傾角(°)支護高度(mm)支架工作阻力初撐力支護強度對底板最大比壓外形尺寸(長×寬×高)mm簡短說明：適用于煤質(zhì)松軟、受擠壓嚴重、極易冒落的煤層。煤層厚度6-15米。型號平均繩速m/s牽引力KN傳動比電機型號電機功率KW電壓/V外形尺寸乳化液泵表5-7乳化液泵技術特征表乳化液泵型號BRW200/31.5公稱流量L/min工作壓力MPa柱塞數(shù)5往返次數(shù)次/min電機功率KW液箱容積L本地區(qū)采區(qū)傾斜長度約為1000m,整個斜長劃分為5個區(qū)段，每個區(qū)段傾斜長度為185m,共925,在采區(qū)有關部分要留一定量的邊界和保護煤柱，以確保巷道的安全，考慮順槽的寬度，所以設計采區(qū)185m,正好劃分5個區(qū)段，5.2.5工作面長度合理性的檢驗(1)根據(jù)通風條件驗算工作面的長度越長，瓦斯涌出量越大，所需風量越大，而工作面的斷面積一定，風量太大會導致工作面的風速加大，引起煤塵飛揚，出于對工作環(huán)境的S——工作面最小空頂距，取3.55m;M——采高2m;P——煤層產(chǎn)出率，即單位面積上出煤量，P=MyC,t/m2;因當?shù)V井為高瓦斯時需要根據(jù)通風驗算，博文礦為低瓦斯礦井，在此不予2、按采煤機能力計算MLS3-340型采煤機的實際生產(chǎn)能力，按開機率60%計算，為工作面日計劃生產(chǎn)能力為所以工作面長度190m時，采煤機生產(chǎn)能力足夠。工作面每小時生產(chǎn)能力精選資料C——采區(qū)采出率，93%。代入各值，得Q=6.0×240×3.6×1.45×0.93=350t/h滿足帶式輸送機800t/h的輸送要求。綜上，工作面確定為185m是滿足要求的。1、支架選擇(1)支架規(guī)格質(zhì)量要求：①初撐力不低于規(guī)定值的80%(25MPa)。②支架排成一條直線，其偏差不超過正負50mm。中心距不超過正負100③支架與運輸機垂直，偏差小于±5o,支架與頂板接觸嚴密，與頂板平行④及時移架，端面距≤340mm,前梁前端至煤壁頂板冒落高度不大于3002#直接頂板多為一層0~8.26m的粉沙巖，厚度變化大，不穩(wěn)定，開采時易冒落。間接頂板(老頂)為中細粉沙巖，厚度2.7~25.33m,平均厚度10m砂巖，厚度16m;抗壓強度24~30MPa;類別為Ⅱ級。底板為深灰色粉砂巖，層理發(fā)育，含植物化石與菱鐵質(zhì)結(jié)核，厚度9.6m;抗壓強度18~20MPa;類別為Ⅱ類。頂板壓力計算：考慮本采區(qū)的條件，ZFSB3200/16/28型放頂煤支架基本適應本礦的條件，2支架支護強度的驗算：結(jié)合礦上實際情況，工作面液壓支架支護強度按工作面最大采高的八倍進式中：H——工作面采高，最高為3.20m;R——上覆巖層密度，2.3×103kg/m3;根據(jù)支架說明書提供的支架工作阻力為5000KN大于8倍采高驗算所需的工作阻力，所以該支架能夠滿足支護要求。工作面供液由BRW200/31.5型乳化液泵提供，乳化液泵壓力設計為31.5MPa。追機及時移架支護，片幫時超前支護。工作面采用全部跨落法管理頂板。單架依次順序式移架方式，支架沿采煤機牽引方向依次前移，移動步距等于截深，該液壓支架采用先進的電液控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)多種移架方式及推溜方式：(1)支架可實現(xiàn)的四種移架方式：鄰架自動順序移架；成組順序移架；煤機和支架聯(lián)動移架；手動移架。(2)工作面可實現(xiàn)的四種推溜方式：雙向鄰架推溜；雙向成組推溜；采煤機割煤后自動拉架并推溜；手動推溜。根據(jù)本煤層地質(zhì)條件，底板平整，起伏不大，及為減輕工人勞動強度，拉架采用鄰架自動順序移架，每次移一架；推溜采用雙向成組推溜，每組設置為機拉架(滯后上滾筒3-5架),以防頂板冒落；如移架過程中頂板破碎或片幫嚴重要及時拉過超前架并打出護幫板。機頭打一排貼幫柱，從切頂線向外打10m,柱距1.0m,幫要背實；當機支架側(cè)護板距煤壁距離大于1m時，打密集柱切頂，柱距200mm。并且迎山有從煤壁線向外20m超前支護，為二排支設，離工作面煤柱側(cè)1米打20m一排單體柱，柱距1m;另一側(cè)距煤柱1米打20m一排單體柱，柱距1m。從煤壁線向外20m超前支護，為一排支設，距轉(zhuǎn)載機外側(cè)500mm左右(人行道側(cè)),柱距1m。1.修滾1)超前支護必須嚴格按照要求打好、打牢，支柱一定要成一直線；回柱時10#鐵絲捆緊，以防柱倒傷人。2)超前支護處滿足高不低于1.8m,寬不低于0.7m安全出口和運送物料通道3)當機組行至工作面兩頭距巷道15m以內(nèi)時，嚴禁在兩頭作業(yè)，以防甩4)在行人巷行走必須走兩排柱之間，各種電纜液管必須掛在巷幫不低于2.0m處，班長安檢工必須經(jīng)常對兩巷的煤幫頂板情況檢查，發(fā)現(xiàn)不安全隱患及時處理；臨近工作面的橫川內(nèi)材料必須提前工作面50m回收，備品備件碼放必須距工作面70m以外.最大控頂距離7.2m,最小控頂距離5.7m,放頂步距1.2m(機道寬1.625.2.8循環(huán)作業(yè)方式及經(jīng)濟技術指標1、作業(yè)方式采用“四六”制作業(yè)，三采一準，即三班(早、晚、夜)采煤一班(中班)檢修。每班進2刀，三班共進6刀。循環(huán)作業(yè)方式見圖5-2二三四長47勞動組織以采煤機割煤工序為中心來組織拉架、移溜、清煤等工面為輕型放頂煤，設計采高為2m,工作面沿底板推進，機頭、機尾各10米隨巷道頂?shù)装迤骄忂^渡。循環(huán)進度0.6m。根據(jù)后面通風設計回采工作面風量計算，遵循以風定產(chǎn)原則。采用“四六”制作業(yè)(一個班檢修，三個班生產(chǎn)),均執(zhí)行現(xiàn)場交接班制，每班有效工時為六個小時。循環(huán)方式為生產(chǎn)班進1個循環(huán)，日進3個循環(huán)。24小時正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表，見采煤方法圖。勞動組織配備表見表5-8表5-8勞動組織配備表班次生產(chǎn)一班生產(chǎn)二班班檢修班司機22223333精選資料溜工1111司機1111機1111司機222護工444浮煤請理工222工111班長2222驗收員111電工1115庫工3共計96人第六章礦井運輸與提升6.1概述礦井工作制度為“四六”制，三班生產(chǎn)，一般檢修，每天凈提升時間為16h,礦井設計年工作日為330d。采區(qū)所采煤層為2號煤層，其煤層特征：黑色，亮煤為主，具有金屬玻璃光澤，煤層平均厚度7m,煤層傾角59~139,平均傾角9°。煤層局部夾矸，堅硬、性脆，局部煤質(zhì)疏松，煤的硬度為2.5,煤的體積質(zhì)量為1.6t/m3。主井裝備一對16t箕斗，安裝JKM2.8×6(Ⅱ)多繩摩擦提升機，擔負提煤任務。副井裝備一對1.5噸GLGY-1.5×1/1型多繩普通罐籠，作為提矸，下料，上下人員及進風用。礦井的矸石量系數(shù)為20%,最大班下井人數(shù)為385人(1)運輸方式人員乘副井罐籠下井，在井底車場換乘站換乘電機車，由其送達各個工作材料及一般設備由副井罐籠裝運(砂石等散料用集裝箱盛放)下井，在井底車場換裝站用起吊設備集裝到大巷運輸膠輪平板車(載重15t)上，由電機件設備和支架由副井罐籠下井，在井底車場用車運輸專用。爆破材料和油品等輕型貨物由專用容器由副井罐籠下井后，采用輕便客貨車運送。(1)運輸系統(tǒng)①運煤系統(tǒng)：放頂煤工作面→膠帶順槽→采區(qū)煤倉→主運輸大巷→主運輸石門→主井井底煤倉→主井→地面連采機工作面→連采面膠帶順槽→主運輸大巷→主運輸石門→主井井底煤倉→主井→地面地面→副井→井底車場→換裝站→輔助運輸石門→輔助運輸大巷→輔助運輸順槽→放頂煤工作面地面→副井→井底車場→換裝站→輔助運輸石門→輔助運輸大巷→連采面輔助運輸順槽→連采機工作面地面→主井→井底車場換乘站→輔助運輸大巷→各個工作地點由于巷道基本沿煤層底板掘進，上下山沿煤層掘進，礦井投產(chǎn)后，基本不矸石，采用礦車搬運排棄在井下廢舊巷道中，矸石不出井，因此不專門設排矸筒提運煤炭、矸石，下放材料、升降人員和設備，其性能和提升能力是決定生產(chǎn)礦井提升設備的特點是較短的距離內(nèi)，以很控制設備和相應的保護裝置。因此，其設計同時，礦井提升設備又是一個動力消耗很大的較為復雜的大型固定設備，本礦井設計年產(chǎn)量為240萬噸，工作制度概述為：年工作日330天，采用“四六”制工作，煤層傾角約為5°~13°,瓦斯等級為低瓦斯礦井，煤的散集容重為1.6t/m3,矸石的散集容重為0.97t/m3。井下采用膠帶運輸機運輸煤炭，主井裝備一對16噸箕斗，安裝JKM2.8×6(Ⅱ)多繩摩擦提升機提升，擔負提煤任務。副井裝備一對3噸單層雙車罐籠，安裝3.25m單繩絞車，作為提矸，下料，上下人員及進風用。礦井最大班下井人數(shù)為385人。6.2采區(qū)運輸設備的選擇(1)必須考慮礦井開拓系統(tǒng)狀況，并與運輸系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃，注意上下運輸環(huán)節(jié)能力的配套，以及局部運輸與總體運輸?shù)慕y(tǒng)一。(2)必須使上下兩個運輸環(huán)節(jié)設備能力基本一致，設計時應合理地選擇生產(chǎn)不均勻系數(shù)和設備能力的配套系數(shù)；為緩和上下兩個運輸環(huán)節(jié)的不均勻性(3)必須注意盡量減少運輸轉(zhuǎn)載的次數(shù)，不要出現(xiàn)輸送機——軌道——輸送機——軌道的情況。(4)必須使設備的運輸、安裝和檢修方便，并應考慮輸送設備對通風、供(5)必須在決定主要運輸?shù)耐瑫r，統(tǒng)一考慮輔助運輸是否合理經(jīng)濟等。(1)運輸設備選型結(jié)合礦上實際使用情況，以及前面采煤工藝設計中工作面所選設備的技術特征，采區(qū)運輸設備配套選型如下：刮板運輸機型號為SGZ764/264;轉(zhuǎn)載機型號為SZZ730/132;順槽膠帶型號為STJ1000/2×160。工作面與運輸順槽中的運輸設備采用轉(zhuǎn)載機連接，為使煤塊有合理的在轉(zhuǎn)(2)運輸能力驗算設計長壁采煤工作面采煤機最大順槽出煤能力為450t/h,工作面刮板運輸機生產(chǎn)能力為600t/h,轉(zhuǎn)載機的生產(chǎn)能力為1100t/h,破碎機通過能力為1200t/h,順槽膠帶通過能力為1200t/h,采區(qū)運輸系統(tǒng)各設備生產(chǎn)、通過能力6.2.3膠帶運輸機選型為了保證運輸工作的可靠性，膠帶與主動滾筒之間產(chǎn)生的摩擦力應有15~20%的備用。根據(jù)貨載最大塊度amax(mm)初步計算帶寬B所以初步選定寬度為1000mm的膠帶。ZQi=Q1+Q2+….+Qn—一回采工作面高峰小時生產(chǎn)能力總和，本礦井經(jīng)計算為377t/h;K?——回采工作面設備利用系數(shù)，一般取0.4;K?——工作面同時生產(chǎn)系數(shù)，當一個工作面時取1;K3——掘進煤量系數(shù)，K3=6%～13%,煤巷多時取高值，巖巷多時0.5——采區(qū)煤倉容量為上(下)山運輸機0.5h的運量。代入以上各數(shù)值，得出大巷輸送機輸送能力大于302t/h即可。式中v——膠帶速度，m/s;k——貨載斷面系數(shù)，取300;c——輸送機傾角系數(shù)，取0.88;Y——貨載的散集密度，對于本礦井煤為0.85t/m3;代入以上各值，得出帶速v為2.10m/s。根據(jù)以上條件，選擇帶寬為1000mm、帶速為2.5m/s、輸送能力為1.電機車選擇本礦井屬于低瓦斯礦井，主運輸采用膠帶輸送機運輸煤炭，其輔助運輸采用ZK7-6/250型架線式電機車牽引1.5t礦車運輸矸石及材料。列車組成計算，就是確定列車應由多少輛礦車組成，通常按重列車上坡啟車下坡制動條件最為嚴重，所以本設計列車組成只按重列車下坡制動進行計算。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第三百五十一條，列過40m;運送人員時不得超過20m。在列車組成計算時，一般只按運送物料下坡制動不超過40m計算。列車制動時的速度按機車長時運行速度，則制動減速度1——允許的制動距離，m,運送物料時，取，=40m。按重列車下坡制組的質(zhì)量：式中Pz——電機車的制動質(zhì)量，10t,等于電機車的全部質(zhì)量(包括制動礦車φ——制動時的粘著系數(shù)，撒沙時取9=0.17;經(jīng)計算1=32.14m<40m,所以列車組成合格。設計長壁采煤工作面采煤機和連續(xù)采煤機的同時最大瞬時出煤能力為1.8Mt煤炭的運輸任務，屬大運量、長運距的大型輸送機。裝備一臺型號為式輸送機，輸送能力1000~1500t/h。大巷帶式輸送機的主要技術參數(shù)見下表表6.6大巷帶式輸送機的主要技術參數(shù)項目單位數(shù)量帶寬mm續(xù)表6.6機尾搭接長度m傳動滾筒直徑驅(qū)動滾筒直徑電壓V電機臺數(shù)及功率設計礦井大巷采用掘進機掘進，順槽巷道采用連續(xù)采煤機掘進，大巷和順快捷的運輸方式與之相配套，膠輪車運輸時在全世界廣泛使用和長期證明與連續(xù)采煤機掘進、回采面快速推進相配套的有效輔次投資高和設備維護量較大外，系統(tǒng)敷設于維護工作量極少，且很少收到中間站。井下運輸車輛特征及用量見表6.7。表6.7井下運輸車輛特征及用量名稱型號量/t量/t量/輛功率/馬力使用地點長寬高大巷運輸牽引車場調(diào)度牽引60802材料短途運輸就位井下人力運輸機4工人運輸輕便貨車24人員、長材運送吊車20002輕貨快送續(xù)表6.7名稱型號載重量數(shù)量輛功率/馬力使用地點長寬高長材車20061人員、長材運送維修車20001管線檢修材料平板拖車0材料運送支架拖車2采煤機1連采機、梭車拖車1連采機、梭車運送工具拖車4工具運送(1)主運輸設備設計長壁采煤工作面采煤機和連續(xù)采煤機的同時最大瞬時出煤能力為(2)輔助運輸設備—16型14座人員運送車四輛，TY-2/4FB型輕便貨車4人座輕便貨車4輛。一次運送能力72人，可以滿足人員運送要求。正常生產(chǎn)期間材料、設備運量為每班52t,根據(jù)運距5030m、平均行車速度10km/h、裝卸載調(diào)車等車時間0.5h/次、牽引車每班可運行5次，所選15t牽引車2輛，每班運輸能力為75t,大于每班運量，可以滿足材料、設備運輸要6.4主井提升升原始數(shù)據(jù)礦井年產(chǎn)量240萬t,井筒深度350m,裝載水平與井下運輸水平與井口的高差25m,年時間16h。提升方式：雙箕斗主井提升系統(tǒng)示意圖如圖6.2。6.4.2提升容器的確定提升高度H=Hs+Hx+Hz=350+25+25=400m(6.1)式中T?——一次提升時間；u——容器啟動初加速度爬行延續(xù)的時間，10s;θ-—提升容器在每次提升終了后的休止時間，16s。C——提升設備不均衡系數(shù)，1.15;b,——年工作日數(shù)，330d。按Q;的計算值選用16噸箕斗，故選用JDG-16/150×4標準底卸式四繩16噸箕斗，其載重Q=16噸，自重Qc=17.81噸。1一次所需要的提升時間一次實際提升量：Q=r×Vr=1×16=16t2所需的提升速度4.3鋼絲繩的選擇1.繩端荷重2.鋼絲繩懸垂長度式中Hs——礦井深度，400m;Hz——提升容器在卸載位置時，容器底部至主導輪軸線的高度；箕斗井取18-25m;H;——井架高度，箕斗井取30-35m3.鋼絲繩單位長度重量計算式中δB——鋼絲繩公稱抗拉強度，1666×10?Paro——鋼絲繩平均密度，9000kg/m3g——重力加速度，10m/s2。故選用繩6×37股(1+6+12+18)繩纖維芯三角股鋼絲繩，左右捻各兩4.驗算鋼絲繩的安全系數(shù))故所選鋼絲繩符合要求。5.平衡尾繩單位長度計算故選用繩6×37股(1+6+12+18)繩纖維芯三角股鋼絲繩，查鋼絲繩規(guī)6.4.4提升機的選擇F=(Q+Qz+PH)g=(16000+17810+4.73×700)×10故選用JKM——3.5/6(Ⅱ)型多繩摩擦輪提升機，其主要技術數(shù)據(jù)：主導輪直徑Dm=3.5mm,最大凈張力784kN,最大凈張力差225.4kN,導向輪直Fe=(Q+PH)g=(16000+4.73×700)×9.8=1936.4.5提升電動機的選擇1.修滾Q——一次實際提升量，kg;v——標準速度，m/s;η——減速器的傳動效率，0.92;k——礦井阻力系數(shù)，1.15;p——動力系數(shù)，1.2;按N、n及電壓等級，選用YR2500-16/2150三相交流繞線型異步電動機，其中技術數(shù)據(jù)如下：額定功率Ne=2500kw,轉(zhuǎn)數(shù)n=375r/min,過負荷系數(shù)入=2.32,轉(zhuǎn)子飛轉(zhuǎn)力矩提升實際速度：Vm=3.14×3.5×264.8/60×10.56.4.6提升機相對井筒的位置(1)由于采用多繩摩擦提升，故提升機安裝在井塔上部。井塔高度=25+14.5+10+5+0.75×1.H?——過卷高度，10m;(2)確定主導輪與導向輪的水平間距6.4.7提升系統(tǒng)的總變位質(zhì)量1.電動機轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量2.提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量=16000+17810×2+(2×4.73×798.96+5.52×730)+1133+13920+835Qz——容器質(zhì)量，kg;n?——提升鋼絲繩數(shù)；m;——提升機變位質(zhì)量Lp——705+20+3×3.14×3.5+30+①按減速器的能力確定主加速度=[2×666400/3.5-(1.15×16000×9式中Mmax——減速器軸輸出端允許的最大力矩，查表的ZHD2R-180減速器最大輸出轉(zhuǎn)矩為666.4Kn·mm'-—不包括電動機變位質(zhì)量的提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量②按電動機過負荷能力計算最大加速度《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：主井提升物料時，加速度a≤1.2m/s2,所以主加速度為0.76m/s2.4.提升速度圖參數(shù)的計算h?=1/2×Vo×to=1/2×1.(2)主加速階段t?=(Vm-Vo)/a?=(13-1.5)/0mS(3)正常減速階段t?=(Vm-V?)/a?=(13-0.5)/0.85=14.7S(4)爬行階段休止時間θ規(guī)程規(guī)定：對于12t到30t的箕斗，每一噸1s,故本礦為16s=2899135(t/a)>18000005.提升動力學計算=(1.15×16000+4.73×705)×9.8+161838.初加速終了主加速開始=298057.2+161838.56×(0.76-0.主加速終了等速開始=209731.52等速終了減速終了(5)爬行階段爬行終了(6)抱閘停車階段圖6.3提升系統(tǒng)提升速度和力學圖根據(jù)以上各階段的提升力，提升時間，提升距離，繪制提升速度圖和力圖，(1)靜防滑：雙容器提升貨載，采用等重尾繩系統(tǒng)，故以一側(cè)提升貨載，另一側(cè)下放空容器最為不利，最容易產(chǎn)生滑動點為等尾繩提升過程的任意點。(2)動防滑：雙容器提升時，以提升重物，下放空容器時加速階段，且導向輪側(cè)位于下放時，對防滑不利，最容易產(chǎn)生滑動的點為最大加速階段的任意工作制度：330d/a井筒深度：560m軌道中心距：1900mm軌距：900mm大件：放頂煤液壓支架(28t整體運輸，特制平板車，質(zhì)量2.93t);連續(xù)采煤機成套設備不可拆最重件——連續(xù)采煤機主機底盤質(zhì)量32.8t(特制重型33t平板車，自重5.49t)。=(1600000×1.15×1.2×106.86.5.3鋼絲繩的選擇根據(jù)罐籠規(guī)格選用繩6×37股(