采煤課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 井田特征與要素2</p><p>　　第一節(jié) 井田地質與地形2</p><p>　　第二節(jié) 井田儲量3</p><p>　　第三節(jié) 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限5</p><p>　　第四節(jié) 礦井工作制度

2、6</p><p>　　第二章 井田開拓方式7</p><p>　　第一節(jié) 礦井井筒儲量、形式與數(shù)目7</p><p>　　第二節(jié) 階段的垂高、數(shù)目與開采水平10</p><p>　　第三節(jié) 采（盤）區(qū)，條帶的劃分與開采程序10</p><p>　　第四節(jié) 礦井開拓方式11</p>&

3、lt;p>　　第三章 采煤方法17</p><p>　　第一節(jié) 采煤方法的選擇17</p><p>　　第二節(jié) 采（盤）區(qū)參數(shù)的確定18</p><p>　　第三節(jié) 采（盤）區(qū)巷道布置的確定18</p><p>　　第四節(jié) 采（盤）區(qū)內回采工作面的配置及開采順序19</p><p>　　第五節(jié)

4、 回采工藝20</p><p>　　第一章 井田特征與要素</p><p>　　第一節(jié) 井田地質與地形</p><p><b>　　一、井田境界</b></p><p>　　高家莊井田位于河東煤田中段，柳林礦區(qū)南部。井田呈不規(guī)則多邊形，東西長5.5km，南北寬1.5～1.6km，面積8.8km2。</p&g

5、t;<p><b>　　二、瓦斯相對涌出量</b></p><p>　　煤層瓦斯相對涌出量為32m3/t；屬高瓦斯礦井。</p><p><b>　　三、井田概況</b></p><p><b>　　1、煤層數(shù)目</b></p><p>　　本礦區(qū)主要分為4層，可

6、采煤層為2、4煤層，上煤組2號煤厚2.4m，傾角15°，煤層容重1.42噸/ m2；上煤組4號煤厚6.0m，傾角15°，煤層容重1.42噸/ m2煤層穩(wěn)定，結構簡單。普遍可采。兩煤層間距15米。</p><p><b>　　2、煤層頂?shù)装?lt;/b></p><p>　　直接頂板主要為砂頁巖，底板巖性為灰?guī)r。</p><p>　

7、　3、煤層自燃發(fā)火期無。</p><p><b>　　4、煤層爆炸程度：</b></p><p>　　煤層爆炸指數(shù)是9.7%。</p><p><b>　　5、礦井涌水量：</b></p><p>　　礦井涌水量為150 m2/小時。</p><p><b>　　第

8、二節(jié) 井田儲量</b></p><p><b>　　二、資源/儲量</b></p><p><b>　　1、礦井資源量</b></p><p>　　井田內估算了2、4號煤層的資源/儲量， 2、4號煤層累計查明資源/儲量為372.25Mt。其中探明的經(jīng)濟基礎儲量（111b）為202.68Mt，占總量的54.45

9、%,控制的經(jīng)濟基礎儲量（122b）為96.65Mt，111b+122b占總量的80.41%。推斷的內蘊經(jīng)濟資源量（333）為72.92Mt。</p><p>　　總資源/儲量中有焦煤195.27Mt，瘦煤176.98Mt。詳見表（表2—1-2）。資源儲量計算結果詳見表1—3—7。</p><p>　　2、礦井工業(yè)資源/儲量</p><p>　　本井田地質構造簡單，煤

10、層賦存穩(wěn)定，開采煤種為經(jīng)濟效益良好的焦煤，根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》，將探明的和控制的資源量均劃分為經(jīng)濟基礎儲量，設計對推斷的資源量可信度系數(shù)取0.9。根據(jù)煤層突水系數(shù)計算，井田內2、4號煤層帶壓分區(qū)全部處在相對安全區(qū)，一般情況下不存在突水的可能。經(jīng)計算礦井工業(yè)資源量為394.84 Mt。分煤層工業(yè)資源量計算結果見表2—1—2。</p><p>　　表2—1—2 　 　 礦井工業(yè)資源/儲量一覽表　　　　　 單

11、位：Mt</p><p>　　3、礦井設計資源/儲量</p><p>　　礦井設計資源/儲量＝礦井工業(yè)資源/儲量-永久煤柱</p><p>　　本礦井永久煤柱主要有井田邊界煤柱、村莊及建（構）筑物保護煤柱。各種煤柱留設如下：</p><p><b>　?。?）井田邊界煤柱</b></p><p>

12、　　根據(jù)有關規(guī)程規(guī)范的要求，井田邊界煤柱兩側各留設20m。</p><p><b>　?。?）村莊保護煤柱</b></p><p>　　本井田內煤炭資源為焦煤和瘦煤，是較緊缺的煤炭資源，為提高礦井資源利用率，設計對井田范圍內村莊不留設煤柱，根據(jù)礦井開采順序，對井田內的村莊分次進行搬遷。</p><p>　　經(jīng)計算，全礦井永久煤柱共7.59Mt，

13、則礦井設計資源/儲量為387.25 Mt。設計資源/儲量計算結果見表2-1-3。</p><p>　　4、礦井設計可采儲量</p><p>　　礦井設計可采儲量＝（礦井設計資源/儲量—工業(yè)場地和主要井巷煤柱）×采區(qū)采出率</p><p><b>　　各種煤柱留設如下：</b></p><p>　?。?）工業(yè)場地

14、及井筒保護煤柱</p><p>　　工業(yè)場地保護煤柱表土段移動角按45°計算，基巖段移動角按70°計算。</p><p>　?。?）主要井巷保護煤柱</p><p>　　上煤組大巷兩側各留設40m保護煤柱。采區(qū)回采率2號、4號煤取85%。礦井可采儲量計算結果詳見表2—1—3。</p><p>　　表2—1—3　　 　

15、礦井可采儲量匯總表　　　　　 單位：Mt</p><p>　　5、先期開采地段工業(yè)資源/儲量</p><p>　　先期開采地段工業(yè)資源量計算結果見表2-1-4。</p><p>　　表2-1-4 　 　 先期開采地段工業(yè)資源/儲量一覽表　　　　　 單位：Mt</p><p>　　6、先期開采地段可采儲量計算結果詳見表

16、2-1-5。</p><p>　　表2-1-5 　　 　 先期開采地段可采儲量匯總表　　　 單位：Mt</p><p>　　第三節(jié) 礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限</p><p>　　一、礦井設計生產(chǎn)能力</p><p>　　根據(jù)本井田煤層賦存狀況、地質構造、開采技術條件、采掘工作面配備以及設計委托要求，設計確定礦井生產(chǎn)能

17、力為3.0Mt/a，分期建設，分期投產(chǎn)，其中一期生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。主要理由如下：</p><p>　　1、項目實際建設情況適于分期建設</p><p>　　根據(jù)原煤炭工業(yè)部合肥設計研究院的設計，高家莊煤礦已在井田西部開工建設，其中提升系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、壓風系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、瓦斯抽放系統(tǒng)、灌漿防滅火系統(tǒng)、井下生產(chǎn)系統(tǒng)、地面生產(chǎn)系統(tǒng)等礦井主要安全生產(chǎn)系統(tǒng)已

18、經(jīng)建設完成，已達到礦井1.2Mt/a生產(chǎn)能力的要求。</p><p>　　礦井進行分期建設，有利于充分發(fā)揮已有設施設備的效用，</p><p>　　2、煤層開采條件可以使礦井產(chǎn)量逐步提高</p><p>　　本井田內主要可采煤層均賦存穩(wěn)定，水文地質及構造條件中等～復雜，適宜采用綜合機械化開采，達到安全高效的目的，但各煤層瓦斯含量均較高，為高瓦斯礦井，礦井首采的2號煤

19、層可采平均厚度2.40m。為薄～中厚煤層,下部4號煤層可采平均厚度6.0m。</p><p>　　根據(jù)本礦井2、4號煤層的賦存條件及采用長壁綜合機械化開采的采煤方法，礦井一期投產(chǎn)時在2號煤層布置一個綜采工作面。</p><p>　　礦井二期達產(chǎn)時在井田南部的四盤區(qū)增加一個2煤工作面，一個4煤工作面。即礦井達到3.0Mt/a的設計生產(chǎn)能力時，井下有三個回采工作面。</p>&l

20、t;p>　　3、高瓦斯礦井通風管理及瓦斯治理經(jīng)驗成熟，為礦井安全高效提供了安全保障</p><p>　　從“六五”期間在瓦斯含量測定方法、鄰近層瓦斯抽放技術和煤層預抽防突技術的研究，到目前已形成瓦斯災害危險區(qū)域預測、瓦斯涌出量預測、瓦斯檢測與監(jiān)測、瓦斯抽放四位一體的瓦斯災害防治技術相配套的綜合防治措施，在瓦斯治理上堅持“先抽后采，以風定產(chǎn)，瓦斯監(jiān)控”的瓦斯綜合治理方針，結合新技術的推廣應用，我國的礦井瓦斯災

21、害治理取得了良好的效果，為礦井安全生產(chǎn)提供了保障。</p><p>　　綜上所述，設計確定礦井生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，分期建設，分期投產(chǎn)，其中一期生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。</p><p>　　二、礦井及水平服務年限</p><p>　　礦井服務年限按下式計算：</p><p>　　式中：T—礦井服務年限，a</p><

22、p>　　Z—礦井可采儲量，Mt</p><p>　　A—礦井設計生產(chǎn)能力，Mt/a</p><p>　　K—儲量備用系數(shù)，取1.4</p><p>　　本礦井一期生產(chǎn)能力為1.2Mt/a，礦井投產(chǎn)后第六年達到設計生產(chǎn)能力3.0 Mt/a，經(jīng)計算，礦井服務年限為64.6a，一期工程的服務年限約為5a。</p><p>　　先期開采地段的可

23、采儲量為245.19Mt，服務年限為61.4a。</p><p>　　第四節(jié) 礦井工作制度</p><p><b>　　一、工作制度</b></p><p>　　礦井設計年工作日為330d，井下采用“四·六”制，每天四班作業(yè)(其中三班生產(chǎn)，一班準備)，每日凈提升時間16h。</p><p>　　第二章 井田

24、開拓方式</p><p>　　第一節(jié) 礦井井筒儲量、形式與數(shù)目</p><p>　　一、井筒用途、布置及裝備</p><p>　?。ㄒ唬┚矓?shù)目及用途</p><p>　　礦井一期投產(chǎn)時，共開鑿有兩個井筒，即混合井和西風井，其中混合井擔負礦井一期煤炭提升和一、二盤區(qū)的輔助提升的任務，并兼作礦井的進風井和安全出口；西風井擔負一、二盤區(qū)開采時的

25、回風任務和安全出口</p><p>　?。ǘ┚膊贾眉把b備</p><p><b>　　1、混合井</b></p><p>　　西副井為已有井筒，井筒直徑7.0m，井筒深度496m、凈斷面38.47m2。在井筒裝備一對9t非標箕斗和一個帶平衡錘的雙層四車寬罐籠，井筒內布置有玻璃鋼梯子間、排水管路、動力、通信、信號電纜等。</p>

26、<p>　　當二期工程投產(chǎn)時，混合立井不再擔負煤炭提升任務，僅用于輔助提升。</p><p>　　混合井井筒斷面布置見圖3-3-1。</p><p><b>　　2、西風井</b></p><p>　　西風井為已有井筒。井筒布置有瓦斯抽放管路、黃泥灌漿管路，安裝有玻璃鋼梯子間，為滿足礦井通風要求，對梯子間進行密封。井筒直徑4.5m，

27、井筒深度486m，凈斷面15.90m2，有效通風斷面為13.4 m2，允許通過的最大風量為201m3/s。</p><p>　　西風井井筒斷面布置見圖3-3-2。</p><p>　　圖3-3-1 混合井井筒斷面</p><p>　　圖3-3-2 西風井井筒斷面</p><p><b>　　二、井壁結構</b><

28、;/p><p><b>　　1、井筒施工方法</b></p><p>　　混合井和西風井均已施工完畢，均采用普通法施工。</p><p><b>　　2、井壁結構</b></p><p>　　表土及基巖風化段采用鋼筋混凝土支護，混合井井井壁厚度600mm，西風井井井壁厚度為500mm；基巖段采用混凝土支

29、護，混合井西風井支護厚度均為400mm。</p><p>　　第二節(jié) 階段的垂高、數(shù)目與開采水平</p><p><b>　　一、水平劃分</b></p><p>　　本井田煤層傾角較小，屬近水平煤層，可采煤層4層，其中2、4號煤層間距較小，平均15. m；根據(jù)煤層賦存特點，設計將2、4號煤層劃分為一個煤組為上煤組。</p>&

30、lt;p>　　全井田劃分為兩個煤組，一個煤組劃分為一個水平，即全井田劃分為兩個開采水平。上煤組水平標高為+515m（一期混合井井底車場水平），下煤組水平標高為+460m（南區(qū)副暗斜井井底車場水平）。兩個水平間通過暗斜井連接。</p><p><b>　　二、開拓巷道布置</b></p><p>　　由于兩個煤組間距較大，故在兩個煤組中分別布置大巷。根據(jù)運輸及通風

31、需要，一期工程時在上煤組中布置一組三條大巷，分別為輔助運輸大巷、帶式輸送機大巷和回風大巷各一條；為便于巷道之間相互連接，上煤組回風大巷布置在2號煤層中，帶式輸送機大巷布置在4號煤層中，輔助運輸大巷布置在2、4號煤層之間的不可采煤層3號煤層中，各巷道均沿煤層頂板布置。各條巷道均平行布置，水平間距40m。</p><p>　　第三節(jié) 采（盤）區(qū)，條帶的劃分與開采程序</p><p>　　一、

32、盤區(qū)劃分及開采順序</p><p>　　井田內只發(fā)現(xiàn)1條落差為7m的正斷層（F1），煤層傾角平緩，主要可采煤層連續(xù)可采，因此，盤區(qū)劃分主要考慮了工作面推進方向和推進長度對礦井生產(chǎn)的影響，據(jù)此，各煤層均以大巷為界劃分盤區(qū)，各煤組均劃分為五個盤區(qū)。</p><p>　　在同一區(qū)域內，煤層間開采順序為下行式開采，即先采上煤組的2、4號煤層，再開采下部的8號和9+10號煤層。</p>

33、<p>　　第四節(jié) 礦井開拓方式</p><p>　　一、地質構造及小煤窯對開采的影響</p><p>　　本區(qū)地勢東南高、西北低，為典型的黃土高原地貌，井田內溝谷縱橫，地形切割劇烈，地形相對高差近317m。為了減少地面土方工程量，工業(yè)場地位置應盡量選擇在地勢較平坦地段，便于地面工業(yè)場地的布置。</p><p>　　本區(qū)構造簡單，地層傾向南西，西南部埋

34、藏深、東北部埋藏淺，井田內各主要可采煤層底板標高相對標高差在500m左右，工業(yè)場地及井口位置應盡量選擇在井田淺部及地表標高較低的區(qū)域，以減少井筒深度和場地壓煤量。</p><p>　　據(jù)調查，井田內及其周邊地區(qū)無小煤窯開采。</p><p>　　二、井田開拓方案比選</p><p>　?。ㄒ唬┚诩肮I(yè)場地位置的選擇</p><p>　　根據(jù)

35、原煤炭工業(yè)部合肥設計研究院的設計，本礦井在井田內G1和G4鉆孔之間已開鑿了一個混合提升立井和一個回風立井。工業(yè)場地內已建有35kV變電站、混合井提升機房、井架、井口房、壓風機房、風機房、鍋爐房、熱風爐房、材料庫、一棟單身宿舍和職工食堂；井底車場、井底主要硐室及部分盤區(qū)巷道已經(jīng)形成。</p><p>　　已有的混合井井筒內布置有一對9.0t非標箕斗和一個配有平衡錘的雙層四車加寬罐籠。井底車場位于2、4號煤層之間，水

36、平標高為+515m。提升系統(tǒng)已經(jīng)形成，主、輔提升能力均按1.50Mt/a生產(chǎn)能力的要求設計。</p><p>　　由于現(xiàn)混合井提升能力不能滿足礦井達到3.00Mt/a生產(chǎn)能力的要求，需要重新開鑿井筒以滿足礦井提升及通風要求。因此設計井口位置選擇方案主要是圍繞滿足礦井生產(chǎn)能力達到3.00Mt/a新建井筒的位置。</p><p>　　新建井筒位置的選擇主要考慮以下原則：</p>

37、<p>　　1) 本區(qū)地勢東南高、西北低，為典型的黃土高原地貌，井田內溝谷縱橫，地形切割劇烈，地形相對高差近317m。為了減少地面土方工程量，井筒位置應盡量選擇在地勢較平坦地段，便于地面工業(yè)場地的布置。</p><p>　　2) 本區(qū)構造簡單，地層傾向南西，西南部埋藏深、東北部埋藏淺，井田內各主要可采煤層底板標高相對標高差在500m左右，工業(yè)場地及井口位置應盡量選擇在井田淺部及地表標高較低的區(qū)域，以減少

38、井筒深度和場地壓煤量。</p><p>　　3) 地面煤炭運輸方向為通過柳林-岔溝-中陽的公路向柳林或中陽方向運輸，為盡量減少運輸費用，井口位置應靠近柳林-岔溝-中陽的公路為宜。</p><p>　　4) 井筒位置有利于礦井開拓開采部署，井底車場與采區(qū)主要巷道連接后，能夠盡快布置工作面，為礦井早日達產(chǎn)創(chuàng)造條件。</p><p>　　5）根據(jù)本礦井可采煤層賦存特點，2

39、、4、號煤層可采范圍在井田的西北部，為部分可采煤層，為提高礦井經(jīng)濟效益，井口位置的選擇應考慮到便于上、下煤組搭配開采。 </p><p>　　6）為減少投資，避免浪費，應盡量利用礦井已有工程和設施。</p><p>　　根據(jù)以上原則，設計提出以下兩個新建井筒位置方案：</p><p>　?、穹桨福盒陆ň参挥诓頊洗逦髂蟼龋琙K中21-3鉆孔附近的北工業(yè)場地內<

40、/p><p>　　本方案工業(yè)場地(北工業(yè)場地)標高在+998～+1006m左右，地形較為開闊平坦，東側緊鄰柳林-岔溝-中陽的公路。根據(jù)礦井輔助提升方式的不同，本方案又提出以下兩個子方案：</p><p><b>　　Ⅰ-1方案</b></p><p>　　在新建北工業(yè)場地內開鑿一個凈直徑8.5m的混合立井，井筒裝備一對20t箕斗和一個帶平衡錘的寬罐

41、籠，擔負全礦井煤炭提升任務及下煤組生產(chǎn)時的輔助提升任務。同時開鑿一個凈直徑7m的回風立井，主要用于下煤組回風。將西工業(yè)場地內的原混合井中9t非標箕斗拆除，僅保留帶平衡錘的寬罐籠，用于上煤組生產(chǎn)時輔助提升。</p><p>　　新增輔助提升設備為JKM-4.5×4（Ⅲ）型提升機，配ZKTD型直流電動機 2000kW,40.3r/min,750V；主提升設備為JKM-4×4(Ⅲ)E型提升機，配交交

42、變頻電動機2600kW 1500V 50.2r/min。</p><p>　　本方案在井田西部沿東西方向布置南、北兩組大巷開拓上煤組2、4號煤層；在井田東部沿南北方向及井田南、北部沿東西方向分別布置一組四條大巷開拓下煤組8及9+10號煤層。上、下煤組間通過上煤組集中煤倉的上、下口聯(lián)絡巷聯(lián)系。</p><p>　?、?1方案下煤組井田開拓方式平面圖見圖4—1—1。</p>&l

43、t;p><b>　?、?2方案</b></p><p>　　考慮到混合井提升能力較小、生產(chǎn)管理要求較高，且生產(chǎn)環(huán)境較差，在新建北工業(yè)場地內開鑿一對主、副立井，其中主立井井筒凈直徑5.5m，井筒裝備一對20t箕斗，擔負全礦井煤炭提升任務，副立井凈直徑8m，井筒內裝備一寬一窄雙層四車罐籠，主要用于下煤組生產(chǎn)時的輔助提升任務，另在新建北工業(yè)場地東南側開鑿一個凈直徑7.0m的回風立井，主要用于

44、下煤組回風。將原西工業(yè)場地內混合井中9t非標箕斗拆除，僅保留帶平衡錘的寬罐籠，用于上煤組生產(chǎn)時輔助提升。</p><p>　　新增輔助提升設備為JKM-4.5×4（Ⅲ）型提升機，配ZKTD型直流電動機 2000kW,40.3r/min,750V；主提升設備為JKM-4×4(Ⅲ)E型提升機，配交交變頻電動機2600kW 1500V 50.2r/min。</p><p>　

45、　本方案在井田西部沿東西方向布置南、北兩組大巷開拓上煤組2、4號煤層；在井田東部沿南北方向及井田南、北部沿東西方向分別布置一組四條大巷，上、下煤組間通過輔助運輸石門和上煤組集中煤倉的上、下口聯(lián)絡巷聯(lián)系。</p><p>　?、?2方案下煤組井田開拓方式平面圖見圖4—1—2。</p><p>　?、蚍桨福盒陆ň参挥贕1和G4鉆孔間已有的西工業(yè)場地內</p><p>

46、　　在已有工業(yè)場地新開鑿主斜井，主斜井井筒傾角23°，斜長1280m。主斜井井筒內安裝大傾角帶式輸送機，并布置有軌道，由于礦井進風能力不夠，在北風井場地布置一對進（ф6m）、回風井（ф7m）。該方案將原混合井內9t非標箕斗改造為1t非標罐籠，用于輔助提升。</p><p>　　本方案主斜井帶式輸送機帶寬1.4m，帶強為3500N/mm，電機功率為1000×3kW；檢修及液壓支架下放提升機為單繩

47、纏繞式JK-3.5/30型提升機，配交流變頻電動機800kW，590r/min，660V。</p><p>　?、蚍桨赶旅航M井田開拓方式平面圖見圖4—1—1。</p><p>　　通過比較可以看出，Ⅰ方案較Ⅱ方案具有建設工期短、建設投資少，生產(chǎn)運營費用低的優(yōu)點，設計推薦新建井口及工業(yè)場地位置采用Ⅰ方案。即將新建井筒井口及工業(yè)場地位置選擇在岔溝村西南側，ZK中21-3鉆孔附近，地勢較平坦處，

48、工業(yè)場地緊鄰柳林-岔溝-中陽公路及西工業(yè)場地的進場公路，交通便利，有利于施工準備，該工業(yè)場地為北工業(yè)場地，已有工業(yè)場地為西工業(yè)場地。</p><p><b>　?。ǘ┚镩_拓方式</b></p><p>　　根據(jù)確定的新建工業(yè)場地位置，煤層埋藏深度在460m左右，場地內表土層厚度在50m左右，其內含有礫石層、砂礫石層、紅土及黃土等，且表面覆蓋有由泥沙及礫石組成的河流

49、沖積層，富含潛水。本井田的開拓方式宜采用立井開拓。</p><p>　　針對新建井筒布置方式的不同，如前所述又對新建混合立井（Ⅰ-1方案）還是新建主、副井（Ⅰ-2方案）進行了比較，通過比較可以看出，雖然新建主、副立井比新建混合立井方案投資高2422.8萬元，但Ⅰ-2方案具輔助提升能力大，主、副提升互不干擾，提升環(huán)境較好等優(yōu)點，因此，從有利于生產(chǎn)管理，考慮，設計推薦井田開拓方式采用Ⅰ-2方案，即新建主、副立井方案。

50、</p><p>　?。ㄈ┐_定的井田開拓方式描述</p><p>　　在已有的西工業(yè)場地內利用已建成的西副井(現(xiàn)為混合井)和西風井開拓上煤組，在上煤組沿東西方向布置兩組大巷（每組3條巷道）開拓上煤組2、4號煤層；在新建的北工業(yè)場地內開鑿一個凈直徑5.5m的主立井，和一個井筒凈直徑8.0m的副立井(北副井)，井筒裝備一寬一窄雙層四車罐籠，主要用于下煤組生產(chǎn)時的輔助提升任務，同時開鑿一個凈直

51、徑7m的回風立井，主要用于下煤組回風。在井田東部沿南北方向及井田南、北部沿東西方向分別布置一組五條大巷開拓下煤組8及9+10號煤層。</p><p>　　表4—1—1　　　　　　　　井口位置方案優(yōu)缺點比較表</p><p>　　為便于生產(chǎn)管理和實現(xiàn)上下煤組煤炭分采分運，設計在主立井上倉帶式輸送機巷機尾分別設有上、下煤組集中煤倉。其中上煤組集中煤倉有效容量約2040m3，下煤組集中煤倉有效容

52、量約1270 m3，通過上、下煤組集中煤倉的存儲，可從提升時間上實現(xiàn)上下煤組煤炭的分采分運。</p><p>　　上、下煤組間通過上、下煤組集中煤倉的上、下口聯(lián)絡巷聯(lián)系。</p><p>　　為滿足深部開采時通風要求，設計在井田內G4鉆孔東側約650m處開鑿一對進、回風井用于深部開采時的礦井通風。</p><p>　　礦井通風方式采用分區(qū)式，原西風井和新開鑿北風井同

53、時回風。</p><p><b>　　三、水平劃分</b></p><p>　　本井田煤層傾角較小，屬近水平煤層，可采煤層4層，其中2、4號煤層間距較小，平均15.0m；根據(jù)煤層賦存特點，設計將2、4號煤層劃分為一個煤組為上煤組。 </p><p>　　全井田劃分為兩個煤組，一個煤組劃分為一個水平，即全井田劃分為兩個開采水平。上煤組水平標高為+

54、515m（西副井井底車場水平），下煤組水平標高為+550m（北副井井底車場水平）。</p><p>　　兩水平輔助提升及運輸通過不同的工業(yè)場地來實現(xiàn)，因此，兩個水平間的連接主要是主運輸?shù)倪B接和行人巷的連接，設計在上煤組北翼帶式輸送機巷與上倉帶式輸送機巷之間設有上煤組集中煤倉，煤倉上、下口之間通過聯(lián)絡巷相連接，從而實現(xiàn)了上下煤組間的連接。</p><p><b>　　四、開拓巷道布

55、置</b></p><p>　　由于兩個煤組間距較大，故在兩個煤組中分別布置大巷。根據(jù)運輸及通風需要，在上煤組中布置一組三條大巷，分別為輔助運輸大巷、帶式輸送機大巷和回風大巷各一條；在下煤組中布置一組五條大巷，分別為輔助運輸大巷、帶式輸送機大巷及進風巷各一條，回風大巷兩條。各條巷道均平行布置，水平間距30～40m。</p><p>　　為便于巷道之間相互連接，上煤組回風大巷布置

56、在2號煤層中，帶式輸送機大巷布置在4號煤層中，輔助運輸大巷布置在2、4號煤層之間的不可采煤層3號煤層中，各巷道均沿煤層頂板布置。</p><p>　　五、盤區(qū)劃分及開采順序</p><p>　　井田內沒有發(fā)現(xiàn)斷裂構造，煤層傾角平緩，主要可采煤層連續(xù)可采，因此，盤區(qū)劃分主要考慮了工作面推進方向和推進長度對礦井生產(chǎn)的影響，據(jù)此，各煤層均以大巷為界劃分盤區(qū)，其中上煤組劃分為三個盤區(qū)，均為雙翼盤區(qū)

57、。在同一區(qū)域內，煤層間開采順序為下行式開采。</p><p>　　六、村莊及建（構）筑物煤柱</p><p>　　井田內共有村莊五個，共計壓煤量約11.22Mt。井田內煤炭資源為焦煤和廋煤，是較緊缺的煤炭資源，為提高礦井資源利用率，設計對井田范圍內村莊不留設煤柱，根據(jù)礦井開采順序，對井田內的村莊分次進行搬遷。</p><p>　　村莊搬遷時間見表4—1—3。<

58、/p><p>　　表4—1—3 井田內村莊搬遷時間安排一覽表</p><p>　　工業(yè)場地建筑物采用留煤柱的方法進行保護。</p><p><b>　　第三章 采煤方法</b></p><p>　　第一節(jié) 采煤方法的選擇</p><p><b>　　一、采煤方法的選擇</

59、b></p><p><b>　?。ㄒ唬┎擅悍椒ㄟx擇</b></p><p>　　井田內主要含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）和石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)，可采煤層共2層，自上而下分別為2、4號煤層。其中2號煤層可采厚度2.4m，4號煤層可采厚度6m。各煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖及砂質泥巖為主</p><p>　　2號煤為薄煤層，采用長壁綜合

60、機械化采煤法，全部垮落法管理頂板。</p><p><b>　?。ǘ?采煤工藝</b></p><p>　　礦井一期投產(chǎn)時，設計生產(chǎn)能力為1.2Mt/a，首采2號煤。</p><p>　　2號煤層為薄煤層，其開采工藝可采用滾筒采煤機綜采或刨煤機綜采。對以上兩種采煤工藝其優(yōu)缺點比較如下：</p><p><b>

61、;　　1）滾筒采煤機綜采</b></p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　a) 適用地質條件廣泛，對工作面頂板及煤層厚度變化適應性較好；</p><p><b>　　b）生產(chǎn)能力較高。</b></p><p><b>　　缺點：</b><

62、;/p><p>　　較國產(chǎn)刨煤機投資要高。</p><p><b>　　2）刨煤機</b></p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　a) 工作面內不需要刨煤機司機，生產(chǎn)安全；</p><p>　　b）人員占用少，生產(chǎn)效率高。</p><

63、p><b>　　缺點：</b></p><p>　　a）引進刨煤機投資高，國產(chǎn)刨煤機生產(chǎn)能力較低；</p><p>　　b）對煤層厚度變化適應性較差，當工作面內煤層厚度變化較大時，容易丟頂煤或留底煤，煤炭采出率要低；</p><p>　　c）刨煤機工作面頂板支護沒有滾筒采煤機工作面頂板支護及時，要求工作面頂板條件要好。</p>

64、<p>　　目前國產(chǎn)刨煤機薄煤層綜采工作面產(chǎn)量一般在0.30～0.40Mt/a，最高產(chǎn)量達到0.50Mt/a，而國產(chǎn)滾筒采煤機薄煤層綜采工作面產(chǎn)量可達到0.50～0.60Mt/a，在煤層開采厚度為1.2m條件下最高產(chǎn)量達到了1.01 Mt/a。采用引進刨煤機在薄煤層工作面產(chǎn)量可達到1.00 Mt/a，但引進刨煤機投資高；本礦井煤層頂板以泥巖為主，要求回采工作面支護要及時，因此，刨煤機的生產(chǎn)能力將受到嚴重影響，且2、4、8號

65、煤層厚度變化較大，當采用刨煤機開采時工作面內煤炭丟失較多，礦井煤炭采出率要低。</p><p>　　根據(jù)本礦井地質條件及生產(chǎn)能力要求，對首采的2號煤層開采采用滾筒采煤機綜采工藝。</p><p>　　第二節(jié) 采（盤）區(qū)參數(shù)的確定</p><p>　　一、移交生產(chǎn)時的盤區(qū)數(shù)目及位置</p><p>　　首采區(qū)位置的選擇主要考慮以下幾方面因素：

66、</p><p>　　1、首采區(qū)煤層賦存狀況好，煤層開采技術條件好，工作面具有較高的生產(chǎn)能力；</p><p>　　2、采區(qū)內高級儲量所占比例較高；</p><p>　　3、首采區(qū)盡量布置在井筒或井底車場附近，以利于減少一期井巷工程量，縮短建井工期，做到早移交、早投產(chǎn)、早收益。</p><p>　　根據(jù)礦井開拓布置，設計確定二盤區(qū)為礦井一期的

67、首采盤區(qū)。</p><p>　　第三節(jié) 采（盤）區(qū)巷道布置的確定</p><p><b>　　一、盤區(qū)巷道布置</b></p><p>　　根據(jù)礦井開拓部署及煤層賦存特點，盤區(qū)布置采取大巷式布置方式，即大巷兼作盤區(qū)巷道，利用各煤組大巷直接布置回采工作面。根據(jù)工作面運輸及通風的需要，礦井一期上煤組回風大巷布置在2號煤層中，帶式輸送機大巷布置在4

68、號煤層中，輔助運輸大巷布置在2、4號煤層之間的不可采煤層3號煤組中，均沿煤層頂板布置。</p><p>　　各工作面巷道通過溜煤眼、聯(lián)絡巷等與帶式輸送機大巷、輔助運輸大巷和回風大巷聯(lián)接，形成生產(chǎn)系統(tǒng)。礦井一期移交生產(chǎn)時盤區(qū)巷道布置見圖4-2-1。</p><p>　　礦井一期盤區(qū)工作面特征表見表4-2-1。</p><p>　　表4-2-1

69、 礦井一期盤區(qū)工作面特征表</p><p>　　第四節(jié) 采（盤）區(qū)內回采工作面的配置及開采順序</p><p>　　一、煤層分組及開采順序</p><p>　　礦井可采煤層4層，為2、4、8、9+10號煤層，其中2、4號煤為大部分可采煤層，各可采煤層自上而下煤層平均間距分別為15.0m。煤層傾角平緩，一般為0～15°，地質及水文地質條件中等。<

70、;/p><p>　　根據(jù)煤層分組情況，確定煤層組的開采順序為自上而下開采，首采開采2、4號煤層組。</p><p>　　礦井一期工作面開采計劃見附圖。</p><p>　　四、盤區(qū)運輸、通風及排水系統(tǒng)</p><p><b>　　1、煤炭運輸系統(tǒng)</b></p><p>　　綜采工作面的煤炭經(jīng)過如下環(huán)

71、節(jié)提升至地面：</p><p>　　工作面可彎曲刮板輸送機→轉載機→破碎機→工作面運輸巷可伸縮帶式輸送機→上煤組帶式輸送機大巷→井底煤倉→混合井→地面。</p><p><b>　　2、矸石運輸系統(tǒng)</b></p><p>　　掘進工作面矸石裝入礦車→輔助運輸巷→井底車場→混合井→地面。</p><p>　　3、設備、材

72、料運輸系統(tǒng)</p><p>　　回采工作面設備、材料運輸環(huán)節(jié)如下：</p><p>　　混合井→上煤組輔運大巷→回采工作面輔運巷或回風巷→回采工作面。</p><p><b>　　4、通風系統(tǒng)</b></p><p>　?、?綜采工作面通風系統(tǒng)</p><p>　　新鮮風流：混合井→上煤組運輸大巷

73、、輔運大巷→回采工作面運輸巷→回采工作面。</p><p>　　乏風風流：回采工作面→回采工作面回風巷→上煤組回風大巷→西風井→地面。</p><p><b>　　5、排水系統(tǒng)</b></p><p>　　工作面涌水→工作面各巷道排水管路→各煤組大巷排水管路→混合井井底車場繞道→混合井井底水倉→泵房→管子道→混合井→地面。</p>

74、<p><b>　　第五節(jié) 回采工藝</b></p><p>　　一、掘進工作面?zhèn)€數(shù)及機械配備</p><p><b>　　1、掘進工作面?zhèn)€數(shù)</b></p><p>　　礦井一期投產(chǎn)時井下布置一個2煤綜采工作面，為滿足煤炭產(chǎn)量和工作面接替計劃的要求，一期配備2個綜掘工作面用于掘進回采工作面巷道、一個普掘工作

75、面用于掘進工作面高抽巷。</p><p>　　2、掘進工作面機械配備</p><p>　　掘進工作面的機械配備除考慮煤巖硬度、掘進速度、巷道斷面和設計規(guī)范中的有關規(guī)定外，還考慮了掘進煤的處理。掘進工作面的主要機械配備見表4-3-2和表4-3-3。</p><p><b>　　3、井巷工程量</b></p><p>　　礦

76、井一期移交生產(chǎn)時井巷工程長度為：23302m；其中：半煤巖巷16627m，巖巷6675m。</p><p>　　井巷工程掘進體積：280821m3；其中：半煤巖157178m3，巖石123643m3。</p><p>　　萬噸掘進率：154.1m。</p><p>　　井巷工程量匯總表，見表4－3－4。</p><p>　　表4－3－2

77、 綜合掘進工作面主要機械配備表</p><p>　　表4－3－3 普掘工作面主要機械配備表</p><p>　　表4－3－4　　 井巷工程量匯總表</p><p>　　二、煤炭運輸方式及設備</p><p><b>　　1、設計依據(jù)</b></p><p

78、>　　本礦井設計總規(guī)模為3.00Mt/a。采取一次設計分期建設的方式，其中礦井一期的建設規(guī)模為1.20 Mt/a，現(xiàn)已建成。建成的礦井一期工業(yè)廣場位于井田的西部；礦井二期工業(yè)廣場位于井田南部。</p><p><b>　　2、煤炭運輸方式</b></p><p>　　根據(jù)采礦專業(yè)輸煤工藝設計確定礦井一期的井下煤炭運輸均采用帶式輸送機（詳見輸煤工藝系統(tǒng)設計）。帶式

79、輸送機可實現(xiàn)連續(xù)運輸，運輸能力大，便于自動化管理，有利于發(fā)揮綜采的高產(chǎn)優(yōu)勢。</p><p><b>　　3、煤炭運輸設備</b></p><p>　　1）井下煤炭運輸流程</p><p>　　礦井一期井下煤炭運輸主要工藝流程：上煤組二盤區(qū)工作面來煤經(jīng)工作面運輸巷帶式輸送機給入上煤組二盤區(qū)集中運輸巷帶式輸送機，上倉帶式輸送機承接上煤組二盤區(qū)集中

80、運輸巷帶式輸送機來煤，給入井底煤倉進入主提升系統(tǒng)。流程如圖5-1-1所示。</p><p>　　圖5-1-1 礦井一期井下煤炭運輸流程圖</p><p>　　2）軟驅動形式的選擇</p><p>　　為降低起動和制動時膠帶的動張力，減少起動時對電網(wǎng)的沖擊和起動過程中各承力部件的動載荷，延長減速器、電動機和工作機構等關鍵部件的使用壽命，實現(xiàn)電機間的功率平衡，應對帶式

81、輸送機的起／制動加速度進行控制，因此驅動裝置必須具有軟起動功能。</p><p>　　根據(jù)國內同類設備生產(chǎn)現(xiàn)狀及現(xiàn)有生產(chǎn)礦井的實際使用情況，設計一般采用三種軟驅動方式：CST、防爆變頻驅動和調速型（限矩型）液力偶合器。經(jīng)過計算，礦井一期井下運輸大巷帶式輸送機的電機功率較小，因此井下運輸大巷帶式輸送機的驅動方式采用限矩型液力偶合器驅動滿足要求。</p><p><b>　　3）煤炭

82、運輸設備</b></p><p>　?。?）上煤組二盤區(qū)集中運輸巷帶式輸送機</p><p>　　上煤組二盤區(qū)集中運輸巷帶式輸送機全長為2000m，礦井投產(chǎn)時形成長度為900m，隨著工作面的接替，逐步延伸至最終長度。考慮到減少備品備件，避免前后期設備更換，帶式輸送機的主要部件按滿足后期要求選型。上煤組二盤區(qū)集中運輸巷帶式輸送機主要技術特征見表5-1-1。</p>

83、<p>　　表5-1-1 上煤組二盤區(qū)集中運輸巷帶式輸送機主要技術特征表</p><p>　　上煤組二盤區(qū)集中帶式輸送機簡要設計計算：</p><p>　　a）裝料斷面輸送能力：</p><p>　　Qmax=3.6SVkρ</p><p>　　=3.6×0.1038×2.5×1×

84、;850＝794t/h，滿足要求！</p><p>　　式中：S—輸送帶上物料橫截面積，按物料動堆積角為20°，承載托輥槽角為35°，</p><p>　　S=0.1038 m2；</p><p>　　k—輸送機傾角系數(shù)，k=1；</p><p>　　ρ—物料輸送密度，ρ=850kg/m3；</p><

85、p>　　b）圓周驅動力和傳動功率計算：</p><p>　　帶式輸送機設計計算基礎參數(shù)：</p><p>　　輸送帶質量：qB＝14.4 kg/m；</p><p>　　輸送帶上物料質量：qG＝66.67 kg/m；</p><p>　　承載分支托輥φ108轉動質量：qRO＝10.18 kg/m；</p><p>

86、;　　回程分支托輥φ108轉動質量：qRU＝3.48 kg/m；</p><p>　　電動工況模擬摩擦系數(shù)：f＝0.028；</p><p>　　經(jīng)計算及分析，該大巷帶式輸送機最不利工況出現(xiàn)在全程空載，因此本次設計以全程空載工況進行設計選型計算。</p><p><b>　　經(jīng)計算：</b></p><p>　　主要阻力

87、：FH=23311N 傾斜阻力: Fst=0N</p><p>　　特種主要阻力: FS1=0N 特種附加阻力FS2=3000N</p><p>　　故圓周驅動力：Fu=C×FH + FSt + FS1 + FS2</p><p>　　=1.05×23311+3000=27477N</p><p>

88、;　　式中： C—附加阻力系數(shù)，C=1.05；</p><p><b>　　c）電機功率計算</b></p><p>　　傳動滾筒軸功率： PA＝10-3FuV＝10-3×27477×2.5＝68.69kW</p><p>　　采用頭部雙傳動滾筒雙電機驅動，限矩型液力偶合器軟啟動, 功率配比1:1</p>&l

89、t;p><b>　　電機功率：</b></p><p>　　式中：η1—聯(lián)軸器綜合效率，η1=0.93；</p><p>　　η2—減速器效率，η2=0.955；</p><p>　　η3—電壓降系數(shù)，η3=0.9；</p><p>　　η4—多機驅動功率不平衡系數(shù)，η4=0.95。</p><

90、p>　　選電機功率N=75kW，2臺，電壓660V。</p><p><b>　　d）輸送帶張力計算</b></p><p>　　按輸送帶傳動不打滑條件計算：</p><p>　　1.5×27477/2（2.84－1）＝11200N；</p><p>　　按上分支最小張力Fomin計算：</p>

91、;<p>　　按下分支最小張力FUzmin計算：</p><p>　　下分支運行阻力WU＝25139N</p><p>　　按滿足承載分支膠帶撓度要求，傳動滾筒膠帶松邊最小張力：</p><p>　　S2= 11930－25139＝－13209N</p><p>　　按傳動滾筒不打滑要求取S2＝11200N可以滿足下分支膠帶撓度

92、要求。</p><p><b>　　經(jīng)計算：</b></p><p>　　滿載運行工況膠帶最大張力（傳動滾筒趨入點處）：S1=38677N</p><p><b>　　e）膠帶安全系數(shù)</b></p><p><b>　?。? 滿足要求！</b></p><

93、;p>　　f）逆止器和制動器選型計算</p><p>　　模擬摩擦系數(shù)按f1＝0.012計算FZ＝9990 N</p><p>　　逆止力FL=Fst－FZ=0－9990＝－9990N</p><p>　　本次設計不設置逆止器。</p><p>　　本設計制動器僅用于緊急事故制動，正常情況是在自然停車后再上閘。滿足滿載制動減速度aZ≤0

94、.3m/s2和制動不打滑。選制動器型號：BYWZ5-315/23額定制動轉矩為180～280N.m，滿足要求！</p><p>　　（2）上倉帶式輸送機</p><p>　　上倉帶式輸送機承接上煤組二盤區(qū)集中運輸巷帶式輸送機來煤，然后給入井底煤倉進入主提升系統(tǒng)。上倉帶式輸送機主要技術特征見表5-1-2。</p><p>　　表5-1-2 上倉

95、帶式輸送機主要技術特征表</p><p>　　上倉帶式輸送機簡要設計計算：</p><p>　　a）裝料斷面輸送能力：</p><p>　　Qmax=3.6SVkρ</p><p>　　=3.6×0.148×2.5×0.81×850＝917t/h，滿足要求！</p><p>　　

96、式中：S—輸送帶上物料橫截面積，按物料動堆積角為15°，主輥槽角25°，分支托輥槽角為60°，S=0.148 m2；</p><p>　　k—輸送機傾角系數(shù)，k=0.81；</p><p>　　ρ—物料輸送密度，ρ=850kg/m3；</p><p>　　b）圓周驅動力和傳動功率計算：</p><p>　　帶式輸

97、送機設計計算基礎參數(shù)：</p><p>　　輸送帶質量：qB＝17.28 kg/m；</p><p>　　輸送帶上物料質量：qG＝66.67 kg/m；</p><p>　　承載分支托輥φ133轉動質量：qRO＝18.45 kg/m；</p><p>　　回程分支托輥φ133轉動質量：qRU＝6.91 kg/m；</p><

98、;p>　　電動工況模擬摩擦系數(shù)：f1＝0.04，f2＝0.028；</p><p>　　設計以全程有載工況進行設計選型計算。經(jīng)計算：</p><p>　　主要阻力：FH=7574N 傾斜阻力: Fst=37934N</p><p>　　特種主要阻力: FS1=404N 特種附加阻力FS2=3600N</p><p

99、>　　故圓周驅動力：Fu=C×FH + FSt + FS1 + FS2</p><p>　　=1.528×7574+404+3600+37934=53511N</p><p>　　式中： C—附加阻力系數(shù)，C=1.528；</p><p><b>　　c）電機功率計算</b></p><p>　

100、　傳動滾筒軸功率： PA＝10-3FuV＝10-3×53511×2.5＝134kW</p><p>　　采用頭部雙傳動滾筒雙電機驅動，限矩型液力偶合器軟啟動, 功率配比1:1</p><p><b>　　電機功率：</b></p><p>　　式中：η1—聯(lián)軸器綜合效率，η1=0.93；</p><p&g

101、t;　　η2—減速器效率，η2=0.955；</p><p>　　η3—電壓降系數(shù)，η3=0.9；</p><p>　　η4—多機驅動功率不平衡系數(shù)，η4=0.95。</p><p>　　選電機功率N=132kW，2臺，電壓660V。</p><p><b>　　d）輸送帶張力計算</b></p><

102、p>　　按輸送帶傳動不打滑條件計算：</p><p>　　1.5×53511/2(2.84－1)＝21812N</p><p>　　按上分支最小張力Fomin計算：</p><p>　　按下分支最小張力FUzmin計算：</p><p>　　下分支運行阻力WU＝－5151N</p><p>　　按滿足承

103、載分支膠帶撓度要求，傳動滾筒膠帶松邊最小張力：</p><p>　　S2=12353＋5151＝17504N</p><p>　　按傳動滾筒不打滑要求取S2＝21812N可以滿足下分支膠帶撓度要求。</p><p><b>　　經(jīng)計算：</b></p><p>　　滿載運行工況膠帶最大張力（傳動滾筒趨入點處）：S1=75

104、323N</p><p><b>　　e）膠帶安全系數(shù)</b></p><p>　?。? 滿足要求！</p><p>　　f）逆止器和制動器選型計算</p><p>　　模擬摩擦系數(shù)按f1＝0.012計算FZ＝5047 N</p><p>　　逆止力FL=Fst－FZ=37934－5047＝3

105、2887N</p><p>　　逆止力矩MZ=2× FB×D/（1000×2000）＝2×32887×1000/（1000×2000）</p><p>　?。?2.89 kN.m </p><p>　　式中：D－傳動滾筒直徑 D=1000mm</p><p>　　采用低速軸逆

106、止器：GN170，1臺，額定逆止力矩為170kN·m。</p><p>　　高速軸上制動器制動力矩：</p><p>　　MZ′＝MZ／i＝32.89／31.5＝1044N.m</p><p>　　式中：i — 傳動比， i＝31.5；</p><p>　　選用制動器的型號為BYWZ5-400/121，2臺，額定制動轉矩為1000～