煤矿采区设计说明书(毕业论文)

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1、靖宇煤矿采区设计 胡振华辽宁工程技术大学毕业设计（论文）题 目： 靖宇煤矿采区设计 年级专业： 2010级煤矿开采技术 学生姓名： 胡振华 指导教师： 李彦忱 2012年6月10 日目 录1. 矿井概况及井田特征11.1 自然地理概况11.1.1 地貌11.1.2 水系11.1.3 气候11.2 矿井交通位置、范围及四邻关系11.3 矿井地质概况和煤层特征21.3.1 井田构造特征21.3.2开拓区范围内主要构造、对煤层开采的影响程度41.3.3 煤系、煤层及煤质特征41.3.3.1 煤系41.3.3.2 煤层51.3.3.3 煤质特征62. 矿井储量、生产能力及服务年限72.1 矿井储量72

2、.2 矿井生产能力及服务年限73. 采区巷道布置83.1采区位置、范围及其与临近采区的关系83.2 煤层赋存情况及煤层顶底板特征83.2.1 煤层赋存情况83.2.2 煤层顶底板特征83.3 煤类、煤质和用途93.4 井田水文地质特征93.4.1 区域水文地质概况93.4.2 井田水文地质条件103.4.2.1 含水层103.4.2.1.1 玄武岩孔洞裂隙水含水层103.4.2.1.2 裂隙水弱含水层103.4.2.1 .3 构造裂隙水含水层143.4.2.2 隔水岩层143.4.2.3 地下水的补给、经流、排泄条件113.5 矿井涌水特征及涌水量预计113.6 瓦斯、煤尘、自燃发火情况123

3、.6.1 瓦斯123.6.2 煤尘12 3.6.3 自燃124 采区储量、生产能力及服务年限134.1 采区储量134.2 生产能力134.3 服务年限135 采区巷道布置145.1 采区主要参数的确定145.1.1 采区斜长及走向长度145.1.2 工作面长度、区段斜长及数目145.2 采区巷道布置145.2.1 巷道布置方案的选择155.2.2 选定方案的布置方式155.2.3 区段的布置265.2.4 采区车场设计185.3 采区硐室布置及位置选择195.4 开采顺序及采掘工作面工程排队205.5 采区生产系统215.6 通风系统、方式、设施、风量以及通风能力245.7 供电系统及其变电

4、所装机容量255.8 采区生产能力验算266 采煤方式276.1 采煤方法的选择276.1.1 煤层赋存情况及开采技术条件276.1.2 采煤方法及工艺276.2工艺设计276.2.1 回采工作面落煤、装煤、运煤方式及设备台数型号276.2.2 工作面支护设计286.2.3 放顶方法296.2.4 工作面特种支架布置及超前支护的方式和布置296.2.5 工作面劳动组织及技术经济指标316.2.5.1工作面劳动组织316.3 技术经济指标336.4 采区主要技术经济指标34341. 矿井概况1.1 自然地理概况1.1.1 地貌矿区处于靖抚煤田的西南端，位于长白山系龙岗山脉北东侧，地貌特征属构造剥

5、蚀低山区，区内地貌形态为玄武岩台地，地表海拔标高最高为617.08m，最低406m，相对高差211.08m；玄武岩台地标高在510567m之间，区内无河流，但区外河流比较发育：矿区东侧1km为头道松花江由南流向北。1.1.2水系区内无河流，但区外河流比较发育：矿区东侧1km为头道松花江由南流向北。发源于长白山天池，流经榆树川、花园口、从仁义砬子江身转向近南北，水流较急，江宽一般在100m150m，水深达数十米。在勘查区南约2Km处有发源于靖宇县西老龙岗的珠子河（又名蒙江），流经龙泉镇、靖宇县城，于羊洞子处流入头道松花江，全长约95Km，河宽一般40m80m，最大水深15m17m。勘查区最高洪水

6、位为416.50m（系白山电站设计的最大淹没线标高）。1.1.3气候该区属北寒温带大陆性季风气候，最高气温33.5，最低气温-42.2。全年平均降水量767.3mm，最大降水量1191.5mm，以7、8月份降水量集中。最大月降水量为135.7mm。该区每年一般在10月下旬降雪，其中11、12月份为最大降雪期，而11月初开始封冻，翌年4月中旬开始解冻。最大冻土深度1.8m。1.2 矿井交通位置、范围以及临近矿井的关系靖宇煤矿位于吉林省白山市靖宇县东兴乡马当村一带。其地理坐标：东经：12659321270215，北纬：422751422847。矿区距靖宇县城北东18公里，距白山市火车站110公里，

7、距江源子火车站90公里，距沈吉线朝阳镇火车站87公里，距地方国营靖宇煤矿4公里。其间均有公路相通，交通较为方便，但不通火车。见下图1-1。图1-1 靖宇煤矿交通示意图范围由21个拐点圈定，开采深度+450-150m标高，面积：5.8322km2，有效期限2011年5月2021年5月。批准开采煤层为上含煤段7、8、9号煤层，相邻矿井名称：地方国营龙马煤矿及大地煤矿。1.3 矿井地质概况和煤层特征1.3.1 井田构造特征靖（宇）抚（松）煤田地处于中朝准地台、铁岭靖宇台拱的东端， 南起三股流，北至贾家楼，南北长约30Km，东西宽约2.5Km，面积约75Km2。该煤田与浑江煤田的石人井田、八宝中生代井

8、田及新开岭井田由南向北呈北东北北东向斜列在北北东向断陷带中。 靖（宇）抚（松）煤田 为倾向南东的 向斜构造，其西北侧为中生代侏罗系地层以角度不整合关系覆盖在前震旦系地层上，而东南侧则以断层关系与老基盘前震旦系地层接触。含煤系地层和煤层为中生代侏罗系上统石人组，岩层走向北北东向，倾向南东，倾角一般为1828，主要由火山碎屑岩、泥岩、砂岩和煤层组成。由于第四纪玄武岩喷溢，形成了大面积的玄武岩台地覆盖在煤系地层之上，使该煤田变成隐伏在玄武岩盖层下面的隐伏煤田。见第勘探线剖面图、含煤地层综合柱状图。靖（宇）抚（松）煤田断裂构造主要以走向正断层为主，有以下三组：北北东向正断层：此组断层一般走向北3035

9、东，倾向北西，一般倾角约70，断层落差数百米，对中生代地层和煤层的堆积分布起着控制作用。属于此组断层的有F1、F2、F3和F14、F15断层，F14、F15断层在靖宇县煤矿和马当勘查区已被揭露。F15走向长约27km，F14走向长约14km。北东向正断层：此组断层走向北45东，倾向南东，一般倾角70左右，主要分布在三股流和清江甸区。属此组断层的有F11、F12、F13断层，其中F13断层与F14、F15断层间形成地垒构造，鞍山群老变质岩系地层与两侧的侏罗纪地层断层接触。北西向正断层：此组断层走向北45西，属高角度正断层，它切割北北东向正断层，属此组断层的有F4、F5、F6、F7、F8 断层，其

10、中F4、F7、F8断层倾向南西，F5、F6 断层倾向北东。详见表四。 表4 断层一览表 编 号性 质产 状落差依 据走 向倾向倾角北北东向正断层F1正断层N25ENW高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告F2正断层N25ENW高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告F3正断层N25ENW高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告F14正断层N30ESW 70300m靖宇煤矿、靖宇煤田马当勘查区勘探地质报告F15正断层N35ENW 70300 m北东向正断层F11正断层N45ESE高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告F12正断层N45ESE高角度不详102队1974年

11、三股流普查找煤报告F13正断层N45ESE高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告北西向正断层F4正断层N45WSW高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告F5正断层N45WNE高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告F6正断层N45WNE高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告F7正断层N45WSW高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告F8正断层N45WSW高角度不详102队1974年三股流普查找煤报告1.3.2 开拓区范围内主要构造、对煤层开采的影响程度开拓区范围内各主要断层、褶皱（褶曲）、煤层的产状要素，各主要构造的控制程度及其对煤（岩）层的破坏情况；矿井

12、实际见断层有F3、F6、F9、F11。属于北东向，正断层，断距在10-30之间。对煤层的连续性有破坏作用，若对比不准，可造成废巷，延误生产。实际生产时可以断层为小划分单元，分别组织采区生产准备。区内未见岩浆岩，本区岩浆岩对煤层、煤质无影响。1.3.3 煤系、煤层及煤质特征1.3.3.1 煤系通过全区21个钻孔揭露，本区控制含煤系地层晚侏罗石人组平均厚度650m，共赋16个煤层（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、16、17），117个见煤点，煤层累计厚度为115.89m，含煤系数为17.83，分上、下两个含煤段，其中下含煤段为矿区范围内的含煤地层，赋存4个煤层，有

13、三个可采煤层（7、8、9煤层），矿区范围内见煤点27个，其中见可采煤点23个，占85%；见不采煤点4个，占15%。矿区范围内参加资源/储量估算的有27个见煤点，其中见可采煤厚（0.60m）以上的煤点有23个，占85%，见不可采煤厚的煤点有4个，占15%。表5 可采煤层特征一览表 项目煤层号厚度倾角层间距煤层结构稳定性顶底板岩性最小最大顶板底板78271-5单层较稳定泥岩粉砂岩泥岩粉砂岩88251-5单层泥岩粉砂岩泥岩粉砂岩911301-4单层泥岩砂砾岩泥岩砂砾岩合计1-5单层1.3.3.2 煤层晚侏罗石人组下含煤段为矿区范围内的含煤地层，赋存4个煤层，有三个可采煤层（1、2、3煤层）。表6 矿

14、区范围内钻孔见可采煤层厚度、结构统计表 单位： m煤层号孔号123备 注厚度夹矸数厚度夹矸数厚度夹矸数8-11.901.131.7228-20.321.6021.2438-30.421.8611.0818-41.031.6710.8818-51.1311.131.5119-10.422.3411.1729-20.502.3121.3729-30.8111.291.1519-41.4411.6711.071合计7.97315.00811.1914本区可采煤层全区发育稳定可比。 全区煤层走向北1218东，倾向南东，倾角平均20左右。本区可采煤层控制走向长度约950 m，宽约1500 m，控制含煤面

15、积约1.76Km2.其中：7煤层可采面积-937250m2，占全区面积的53%；8煤层可采面积-1450875m2，占全区面积的82%；9煤层可采面积-143500m2，占全区面积的82%。各可采煤层的顶、底板岩性特征如下：7煤层是上含煤段煤层，直接顶底板岩性以泥岩粉砂岩为主，厚度0.321.90m，平均0.89m，煤层由浅向深煤层间距变大，煤层厚度呈变薄的趋势，煤层走向北12-18东，倾向南东，倾角6-30，煤层结构1-2单层，属简单结构，全区较稳定，从煤层顶、底板岩性分析，该煤层成煤环境属较稳定型。8煤层是上含煤段煤层，直接顶底板岩性以泥岩粉砂岩为主，厚度1.132.34m，平均1.88m

16、，煤层由浅向深煤层间距变大，煤层厚度呈变薄的趋势，煤层走向北12-18东，倾向南东，倾角6-30，煤层结构1-2单层，属简单结构，全区较稳定，从煤层顶、底板岩性分析，该煤层成煤环境属较稳定型。9煤层是上含煤段煤层，直接顶底板岩性以泥岩粉砂岩为主，厚度0.881.72m，平均1.24m，煤层由浅向深煤层间距变大，煤层厚度呈变薄的趋势，煤层走向北12-18东，倾向南东，倾角6-30，煤层结构1-2单层，属简单结构，全区较稳定，从煤层顶、底板岩性分析，该煤层成煤环境属较稳定型。1.3.3.3 煤质特征本区可采煤层为黑色黑灰色，粉末状或块状，7煤层已粉状为主，8、9煤层以块状为主。煤的肉眼煤岩类型属半

17、亮型煤。暗煤中夹有亮煤条带，偶夹镜煤透镜体，在块煤中一般内生裂隙发育，性脆易裂，具有贝壳状断口，硬度较大，煤的容重值在1.02-1.63，比重值在1.38-1.72之间，属中变质阶段。根据规范中国煤分类方案（1958年颁发），确定为气煤二号。2. 矿井储量、生产能力及服务年限2.1 矿井储量靖宇煤矿计量3个煤层（7、8、9），储量为836.8731万吨。其中级255.9514万吨，级580.9217万吨。2.2 生产能力及服务年限矿井原设计生产能力21万吨/年，核定生产能力18万吨/年。2011年改扩建后设计生产能力30万吨/年。井型确定比较方案见下表1-1：表1-1 比较方案总储量生产能力（

18、万t）服务年限（a）规范标准（a）837万吨3028各省自定3. 采区巷道布置3.1 采区位置、范围及其与临近采区的关系首采区1000区位于井田的南翼，主采8煤层，走向长度约950米，倾斜长度约720米，采区上部边界+450米，下部边界+150米。南至新井与老井交界，北至井筒，矿井其它地方都未进行开采，平均煤厚1.88米，回采面积约68.4万平方米，平均倾角20，容重1.4t/m3，储量180万吨，地表为林地，无水库、河流等地表水源，对开采无影响。3.2 煤层赋存情况及顶底板特征3.2.1 煤层赋存情况靖宇煤矿可采煤层为矿井范围内的8煤层。8煤层特征如下表：表2-1 煤层特征表项目煤层煤层厚度

19、（m）煤层倾角容重（kg/m2）夹矸层数夹矸厚度（m）稳定程度最小最大最小最大平 均平 均8煤1.132.34m1.88m925201.4120.15较稳定3.2.2、顶底板特征 8煤层是上含煤段煤层，直接顶底板岩性以泥岩粉砂岩为主，厚度1.132.34m，平均1.88m，煤层由浅向深煤层间距变大，煤层厚度呈变薄的趋势，煤层走向北12-18东，倾向南东，倾角6-25，煤层结构1-2单层，属简单结构，全区较稳定，从煤层顶、底板岩性分析，该煤层成煤环境属较稳定型。本区8煤层为黑色黑灰色，以块状为主。煤的肉眼煤岩类型属半亮型煤。暗煤中夹有亮煤条带，偶夹镜煤透镜体，在块煤中一般内生裂隙发育，性脆易裂，

20、具有贝壳状断口，硬度较大，煤的容重值在1.02-1.63，比重值在1.38-1.72之间，属中变质阶段。根据规范中国煤分类方案（1958年颁发），确定为气煤二号。3.3 煤类、煤质及用途8煤层煤质工业分析如下表：表2-3 2煤工业分析表 项目煤层原煤灰份Ad水分Mad原煤全硫Std含磷P高位发热量8煤15.0439.571.244.760.231.620.03924.6MJ/kg可燃基挥发份(Vdaf)胶质层Y值牌号化学分析结果37.5747.3511mm气煤2煤层属中低灰、中低硫、高热值的肥气煤。工业上可用作配焦煤或炼油煤用，不经洗还可用作动力用煤。3.4 井田水文地质特征3.4.1 区域水

21、文地质概况本区属北温带大陆性气候，全年平均气温2.4，最高气温33.5，最低气温-42.2。年平均降水量767.3mm，最大降水量1191.5mm，78月份为降水量集中时段，月最大降水量为135.7mm。每年10月下旬开始降雪，以1112月份为最大降雪期。11月中下旬开始封冻，翌年4月中旬开始解冻融化，最大冻土层深度约为1.8m。主要河流头道松花江从勘查区东约1处由南流向北，江宽100150m，水深达数十米，白山电站水库蓄水后，最高洪水位标高为416.50m。江水结冰期为11月中、下旬，翌年4月中旬开始融化，每年11月份开始水位下降至406m左右。本区地表为玄武岩台地，海拔标高550584m。

22、，最高标高为614.40m，最低侵蚀基准面标高为475.20m，相对高差139.20m ，处于地下水补给区，地表径流条件较好，本次资源储量估算标高为-200至500m，绝大部分煤层开采需在侵蚀基准面以下进行。3.4.2 井田水文地质条件3.4.2.1含水层3.4.2.1.1玄武岩孔洞裂隙水含水层第四系更新统玄武岩裂隙水，气孔发育，裂隙发育一般，局部形成裂隙风化破碎带。含水量较大，是可采煤层的间接顶板，埋藏深度35m115m（标高在467.55m543.40m之间），厚度在24m100.50m之间，变化较大，是可采煤层上部的主要含水岩层。3.4.2.1.2 裂隙水弱含水层侏罗系上统石人组火山碎屑

23、岩段（J35sh）：火山碎屑岩裂隙水分布广，厚度112m478m，其岩性主要为安山岩和凝灰质熔岩，夹有薄层炭质页岩和煤线。含水性能弱，属弱含水段。侏罗系上统石人组砂砾岩段（J33sh）：以砂岩、砾岩为主，夹有泥岩、炭质页岩和煤线，厚125m205m，裂隙发育，岩石透水性较好，分布广，钻进中多见漏水现象，局部承压。是上含煤段可采煤层的间接底板，属含水性较好的含水段。侏罗系石人组含砾粉砂岩段（J33sh）：以粉砂岩夹砾岩为主的裂隙水，厚度约70m，粉砂岩遇水易软化或膨胀，砾岩裂隙发育，层状、含水弱、分布广，是含煤段可采煤层间接的底板。侏罗系上统林子头组（J33l）：以粉砂岩为主的裂隙水，厚度约19

24、0m，分布广，夹有层状泥岩、页岩和凝灰岩，含水性弱，粉砂岩遇水软化，是含煤段可采煤层的间接底板。侏罗系上统林子头组凝灰质粉砂岩段（J31l）和凝灰岩段（J32l）：该段因夹有凝灰岩和泥岩，含水性极弱，总厚度约160m，是可采煤层的间接底板，一般倾角25左右。属含水极弱的含水段。 3.4.2.1.3 构造裂隙水含水层主要是穿越靖（宇）-抚（松）煤田又切割头道松花江的F14、F15正断层，走向北3035东，该断层落差大于300m，断裂带含水（或导水）的性能强弱，直接影响矿井生产，但本区距头道松花江约一公里，从煤层底板等高线与资源/储量估算图看，本区距该组断层交面约600m以内的煤层均不可采，为此可

25、以确定该断层对本勘查区范围内的矿井生产未直接构成威胁。区内巷道实见的几个正断层，落差10-30m，均在煤系中；第四纪玄武岩中未发现厚的、分布广的破碎带，还找不出其对煤层开采有重大影响的证据。3.4.2 .2隔水岩层侏罗系上统石人组上含煤段（J34sh）系以页岩、炭质页岩、泥岩和煤层为主的隔水层，平均厚度约50m。侏罗系上统石人组下含煤段（J32sh）：以粉砂岩、泥岩、页岩和煤层为主的隔水层，厚度约60m。3.4.2.3地下水的补给、经流、排泄条件该区地下水主要受大气降水补给，降水垂直渗透（漏）地下的玄武岩层和侏罗系上统石人组地层中。本区玄武岩台地发育，集水面积较大，大气降水直接补给地下水，由于

26、受地形、含水性岩层和地质构造制约，地下水通过各种途径流动，其地下水流动的方向主要受地形影响，最后注入地表河流中。说明大气降水补给地下水，而地下水又补给地表水（江、河）。该区由于沟谷发育，地表径流条件较好。因此，地表水流量随季节变化较大。3.5 矿井涌水特征与矿井涌水量预计详细叙述建井期间总结各出水点涌水规律；分析矿井涌水的来源，矿井涌水量大小、变化趋势，预计矿井涌水量。对比说明矿井涌水量的观测方法，由于水量小，故采用测定水泵排水时间的方法，与水泵工一起测量排水时间，依据水泵的参数，建立统计数据而得出。精查报告中采用三道沟煤矿的数据，与现在实际测定较大，原因有：1、评价的标高、产量不同，现在还未

27、大面积开采。2、三道沟煤矿附近地表有珠子河，其对开采有重大影响；而本矿地表无河流。现矿井主要排水系统能力可靠性矿井涌水量：Q矿=19m3/h（正常涌水量）；排水高度：H=552.37-400=152.37m；计算公式：水泵流量：Q泵=K1Q矿=1.219=22.8 m3/h 水泵扬程：h=K2（H+5.5）=1.2（152.37+5.5）=189.44m。矿选定的水泵为D803010多级泵，完全满足排水要求。水泵要求为一台工作，一台备用，一台检修。水管直径 选804.0型无缝钢管，沿副井敷设。3.6 瓦斯、煤尘、自燃发火等情况3.6.1瓦斯根据矿井2011年度矿井瓦斯等级鉴定总结及省局批复，确

28、定为瓦斯矿井，瓦斯绝对涌出量为0.99m3/min，瓦斯相对涌出量为4.55m3/t；二氧化碳的绝对涌出量为1.1 m3/min，二氧化碳的相对涌出量为5.06 m3/t，属瓦斯矿井。3.6.2煤尘根据矿井2011年度矿井瓦斯等级鉴定总结及省局批复，靖宇煤矿煤层有煤尘爆炸危险性。3.6.3自燃根据鉴定结果，煤层属不易自燃煤层。4 采区储量、生产能力和服务年限4.1 采区储量采区保有储量=采区可采面积采高容重采区回采率=68.41.881.40.8=144万4.2 采区工作制度年工作天数为330天，每日3班制工作，每班工作时间8小时，矿井净提升时间为18小时。4.3 采区生产能力的确定根据矿井的

29、生产能力计算，该矿井只需布置一个回采工作面就可以满足生产能力：表3-1 工作面生产能力表工作面长度工作面年推进度采高容重可采率工作面年产量120米990米1.88米1.4 kg/ m30.9529.7万吨（工作面的年推进度计算公式：工作面年推进度按工式计算：L=年工作日昼夜循环数循环进度循环率：L=33031100%=990m）由上表知，工作面生产能力为29.7万吨。4.4 采区服务年限按推进度算：工作面一日三班，日推进3米。则年推进度为33031=990米，采区走向长度约为950米，则区段服务年限为1年。5. 采区巷道布置5.1 采区主要参数的确定5.1.1 采区斜长及走向长度采区斜长约12

30、0米，走向长度约950米，开采深度由+450+400m。5.1.2 工作面长度、区段斜长及数目靖宇煤矿为单水平开拓。首采区划分为6个区段。详见表3-2：表4-1 采区水平、区段划分表项目一水平区段名称上标高m下标高m工作面斜长m走向长度m倾角（）工作面数目上标高+450第一区段+450+400120m950m202个下标高150第二区段+400+350斜长720第三区段+350+300第四区段+300+250区段数目6个第五区段+250+200第六区段+200+1505.2 采区巷道布置采区运输大巷位于8煤层底板中，轨道上山、回风上山及区段巷布置于2煤层中，运输大巷与上山采用区段石门连接。由于

31、运输大巷和采区石门也采用单轨运输，根据通风的要求，确定运输大巷和采区石门净断面跟主井井筒一致。根据其地质情况采用锚喷支护。根据井下地质条件确定运输大巷和采区石门采用单轨半圆拱巷道。采区总回风巷布置在+450标高，距1001区段回风平巷50米。考虑到8煤属较坚硬煤层，区段间煤柱留设10米。5.2.1巷道布置方案的选择因本矿为瓦斯矿井，所以布置两条上山即可满足运输、行人和通风的要求。所以列出两条可行性方案进行比较：方案一：双煤上山布置，回风上山、轨道上山均布置在煤层中。方案二：轨道上山沿煤层布置在底板，运输上山布置在煤层中。表4-2采区上山布置方案比较 项目方案优点缺点方案一双上山布置在煤层中，掘

32、进速度快，费用低，投产快，轨道上山作为排矸、运料、运煤的上山可实现集中运输，便于管理，回风上山作为专用回风通道设备少，风阻小等优点。由于轨道上山可下放煤炭，实现间隔运输系统，因而不用另设区段溜煤眼和采区煤仓。使用双煤上山时，轨道上山和与区段运输平巷均采用矿车运输，可减少刮板运输机使用数量，易于分采分装分运，有利于提高煤质。适应性强，区段运输平巷也可分段掘。受周边采动影响，煤巷维护频繁。间隔运输使用矿车较多，轨道上山的中下部车场长度较长，保安煤柱留设较多。轨道上山下煤排矸行人任务繁重，事故率较高，操车复杂。方案二轨道上山布置在岩层中，维护简单，只执行下排矸、运料、行人的工作，任务不重，运输上山布

33、置在煤层里，区段运输平巷和运输上山使用皮带或者刮板机，可实现连续运输。因此轨上山可使用小功率绞车，采区内双轨巷道少，矿车使用量少，矿车使用量少，运输安全性高。岩巷掘进费用高，投产慢，采煤面投产前掘进工程量大；刮板或皮带机使用台数较多，需布置采区煤层煤仓和区段溜煤眼，无法实现分采分运，不利于提高煤质。5.2.2 选定方案的布置方式采区上山布置经上述方案比较，结合本矿井年产量以及采区服务年限的需要，最终选定方案一作为本采区上山布置方式。采区上山布置：因煤层煤质较坚硬且不易自燃，属瓦斯矿井，无瓦斯突出危险；故轨道上山和回风上山均布置在煤层中。图4-1 方案一布置示意图图4-2 方案二布置示意图表4-

34、3 回风、轨道上山参数表项目断面形状上山间距m斜长m倾角护巷煤柱支护形式支护材料净断面积轨道上山回风上山三心拱2072020各20米锚喷钢筋砂浆锚杆4.35图4-3 轨道上山净断面图图4-4回风上山净断面图5.2.3 区段的布置首采区共有1001、1002、1003、1004等6个工作面。现主要布置1001工作面。1001区段回风巷沿+450标高布置，与回风大巷、上部车场相连，区段溜子巷沿+400标高布置后，下方留设10米区段煤柱，沿煤柱下方布置区段运输平巷，煤柱间隔100米左右掘一联络巷，将区段溜子巷与运输巷相通。当1001工作面向前推进150米后，左翼1002工作面开掘区段回风、运输平巷，

35、准备接替。巷道布置方式与1001相同。图4-5 区段运输、回风巷净断面图5.2.4采区车场设计上部车场：根据绞车房的布置以及区段回风巷的位置选定上部车场为逆向平车场.其优点是摘钩挂钩操作方便安全,管理容易风门漏风少.缺点是岩巷掘进费用高,矿车反向运行,调车时间长,运输能力小。图4-6采区上部车场示意图中部车场：采用单钩单侧绕道式甩车场。起坡类型为：单道起坡。布置方式：采用斜面路线二次回转方式，其优点是：交岔点短，工程量小，易于维护。缺点：提升牵引角大，不利于操车，调车时间长，推车劳动量大。图4-7 采区中部车场示意图下部车场：采用顶板绕道车场。图4-8采区下部车场示意图5.3 采区硐室布置及位

36、置的选择确定煤仓的形式、容量及位置由于采区采用双煤上山布置，又因产量不大，轨道上山执行运煤的任务，采用间隔运输系统完全可以满足年产量的需要。故采区无井底煤仓。确定采区变电所的位置及形式采区变电所位于+150标高的轨道上山和回风上山之间的联络巷中，用“”式布置。 确定采区轨道上山绞车房布置方式和位置采区轨道上山布置在采区走向中央位置的煤层中。详见表4-3、图4-3及图4-4。绞车房位于第一区段+40标高位置，距离1001回风巷37米。绞车房布置形式见下图：图4-9绞车房布置图 钢丝绳通道 电动机壁仓 风道5.4 开采顺序及采掘工作面工程排队开采顺序水平：本矿井为单水平开采，无水平开采顺序。区段：

37、本矿井以东翼采区为首采区，区段开采顺序是由上至下的下行式开采顺序。区段两翼工作面，每翼工作面用后退式开采，靠近轨道上山一侧的工作面先投产。采区开采顺序：1采区2采区。区段开采顺序：1采区一区段1采区二区段三区段等。工作面开采顺序为：1001工作面100210031004等。采掘工作面工程排队确定采掘比：采区掘进率=12000/1440000 =0.0083m/t = 83m/万t 掘进组数的确定：即确定采掘工作面的比例关系，计算方法如下： N= 式中：N采掘工作面数目比例回采工作面采煤时间（月）；12掘进工作面所需时间（月）； V1煤巷掘进速度； 米/月L1区段运输巷长度；米L2区段回风巷长度

38、；米L3联络巷与其它临时巷之和；取500米根据计算煤掘队需3队可以满足要求。由于该矿井的石巷掘进不多，安排1个岩掘队就可以满足要求。5.5 采区生产系统提升运输系统及设备选型采区情况：设计年产量：30万t/a轨道上山斜长Ls：720m轨道上山倾角=20采区矸石运输量：按年产量的20确定3020=6万t年运输量：30+6=36万t/a按矿井生产能力选用1吨固定式矿车，即MG1.1-6A型，名义货载量M=1t，自身质量M=592公斤。初步选用提升速度Vm=3.7米/秒，计算一次提升循环时间Tx=2（3.3+23.33+5.4+151.2+5.4+22+5+20）=471.2s，计算过程如图示：图4

39、-10 提升时间计算图按矿井年产量的要求，计算一次提升的串车数。N=Tx=3000001.21.2/（360033016）471.2=9.52（辆）式中：N 一次提升的串车数 C提升工作不均衡系数；1.2 af设备富裕系数 br 一年工作日 bk日净提升时间；18h m1 每个矿车载重；取1吨。 Tx 一次提升循环时间取471.2s按连接器弧度校验串车数(辆)N= =11 为提升留一定的余地，确定选取串车数N=10辆每米钢丝绳质量为：mp= =2.8 kg/m其中Lo=25+585+1.572+7+0.751=638.7m选用钢丝绳为：绳67股（1+6）绳纤维芯钢丝绳。其主要技术数据为：钢丝绳

40、每米质量mp=2.834kg/m钢丝绳直径d=28mm钢丝直径=3mm钢丝绳抗拉强度B=1550MPa全部钢丝破断力的总和：Qp=459500N验算钢丝绳安全系数：ma= = =1110 以上所选钢丝绳符合要求。提升机的选择：按安全规程规定，斜井井上提升机的滚茼直径为：D60d=6026=1560mm滚筒直径暂选为2m。滚筒宽度B：B=（+n+n）(d+)=( +3+4)(26+3)=1661.7(mm)式中：L= LD+Ls=585+25=610m K滚筒缠绕层数；2 Dp平均缠绕直径；Dp=D+（K-1）d=2 +（2-1）0.026=2.026n多层缠绕钢丝绳，动过渡层次用的备用圈为4层

41、钢丝绳之间的间隙3mm选用JK-3/20型绞车，其主要技术数据为：滚筒数量：1个滚筒直径D=3m滚筒宽度B=2m滚筒中心高C=1mm最大静张力Fjmax=60000N钢丝绳最大静张力差60000N最大速度：Vm=3.8m/s提升机强度校核：最大静拉力：Fjmax=n(m1+m2) g (sina+f1cosa)+mpLg(sina+f2cosa) =7(1000+592)10(sin20+0.015cos20)+2.46858510(sin20+0.2cos20) =48323300m。8煤层直接顶板主要为细砂岩与粉砂岩互层，产植物碎片，平均厚16m； 顶底板岩石物理力学试验结果如下表： 岩石

42、物理力学试验结果表岩石名称抗压强度Kg/cm2抗剪强度Kg/cm2普氏系数石英砂岩941-1398193-20112粉砂岩539-5768666.1.2采煤方法及工艺8煤均厚1.88m，根据我国目前煤矿开采的技术条件和本矿煤层的赋存条件以及经济技术指标，决定采用单一走向长壁式采煤法采煤，放炮落煤、全部垮落法放顶。矿井设计生产能力为30万吨/年，1个回采工作面生产。由于本矿井的平均煤层厚度为1.88米，矿井设计生产能力为30万吨/年，综合考虑各方面因素，采用机采工艺较为合适。6.2 工艺设计工艺设计内容包括回采工作面落煤、装煤、运煤及顶板管理方法；设备选用、工作面支护设计、放顶方式及劳动组织等。

43、6.2.1回采工作面落煤、装煤、运煤方式及设备台数型号落煤方式：工作面采用机采落煤法落煤。装煤方式：以采煤机装煤。运煤方式：工作面、溜子巷用SGD-630/220型可弯曲刮板运输机运煤到区段运输巷后通过转载机装至一吨矿车经轨道上山运出。设备台数及型号表5-3 设备材料配备表名称型号电动机功率单位数量备注液压支柱DZ20-30/100根1200按面长120米、最大控顶距所需支护材料计算铰接顶梁HDJA-800根1200刮板输送机SGD-630/220220KW台2工作面一台溜子巷一台电煤钻Mz-121.2KW台2根据实际情况各设备工具可另行增加液压泵站RB-100/10022KW套1发爆器MFB

44、-100台16.2.2工作面支护设计工作面支护设计包括计算支护密度n、排距a、柱距b、支柱和顶梁选型。支护密度2煤顶板为黑页岩混砂质页岩，属中等稳定顶板。根据各类直接顶所需要的支护密度经验数据表分析，为支护可靠，选用I类直接顶的上限密度1.785根/作为工作面的支护密度。 表5-4 直接顶支护密度经验表：直接顶类别I类（不稳定）类（中等稳定）类（稳定）I4m4mI8m支护密度上限2.251.7851.431.25支护密度下限2.081.431.251.04排距（a）为满足工作面通风、运输、行人及堆放材料的需要，排距一般为0.80.9，最大1.0。结合选用的顶梁长度及工作面进尺，决定取a=0.8

45、m柱距（b）b=m 式中：n=支护密度倒数支柱选型工作面采用单体液压支柱配金属铰接顶梁的走向棚子支护方式。故支柱选用单体铝合金液压支柱。采区煤层的采高范围是1.62.6m，均厚2.0m，选用DZ20-30/100型液压支柱合适。其参数为：最大支撑高度：3000mm最小支撑高度：2000mm额定工作阻力：250kn重量：55kg直径：100mm为支柱在工作中能安全可靠的工作，支柱应留有50mm的备用量，即支柱工作支撑力区间为2950,1950mm顶梁选型为配合工作面进尺需要（一班进1m），选用HDJA-1000型金属铰接顶梁合适。其参数为：梁长：1000mm重量：27kg6.2.3放顶方法工作面

46、采用走向棚子支护顶板，全部跨落法处理采空区，五三控顶（见五回二）。铰接走向梁棚最大控顶距为51+0.2=5.2m，最小控顶距为31+0.2=3.2m6.2.4工作面特种支架布置及超前支护的方式和布置工作面特种支架布置工作面特种支架是指在放顶前用来切断顶板和加强支护的支架。常用的工作面特种支架有：密集柱、丛柱、木垛、抬棚、戗棚。现就常用几种特种支架的作用、布置方式、适用条件、布置要求进行说明：密集柱作用：切顶、挡矸布置形式：单排密集、双排密集、当班支密集、予支密集适用条件：工作面基本柱间距0.7m时应设架设密集柱单排多用于稳定、中等稳定及以下的顶板双排多用于坚硬难冒的顶板当班支密集多用于煤层倾角30的条件予支密集多用于煤层倾角30的条件要求：密集柱与基本柱同类型同型号每隔35m留1个宽度不小于500mm的安全出口，方便行人运料密集柱与基本柱上下成直线布置，初撑力要达到规程要求当班支密集超前放顶点15m支设予支密集应超前放顶作业8小时以上预支木垛：作用：增大采场支护面积布置形式：矩形、方形适用条件：采场支护应为木支护或金属铰接梁支护；煤层倾角25；应采用走向长壁垮落采煤法要求：所用坑木长度要尽量一致；木垛应紧靠基本柱架设，且层面应与煤层倾斜面一致，不得架在松矸或浮煤上；木垛所在位置的基本支架必须整齐完好；木垛的宽高比应在0.8以上；木