新星矿井机电设备选型设计设计

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1、毕业设计任务书学校：西安科技大学姓名：呼海龙日期：2013.12.1毕业设计题目：新星矿井机电设备选型设计毕业设计时间从 2013.11.17 至 2013.12.20 1. 毕业设计内容要求： 按照本矿实际资料数据来设计，技术方面的设计要科学，通过论证来判断设计的正确与否。 达到技术上可行，安全上可靠，经济上合理。 所选取的设备能满足生产需要。 综合分析成功实施矿井机电设备选型设计的对策和措施，指出实施矿井机电设备选型设计的关键因素，以及不这样做的后果。 最后简明扼要地进行总结，得出结论。毕业设计（论文）必须符合“湖南理工职业技术学院毕业设计（论文） 规范格式”的要求。 （7）毕业设计图纸规

2、范。2. 主要参考资料1 本矿资料地质说明书马技字19702 张荣立、何国纬、李铎等采矿工程设计手册煤炭工业出版社出版3 湖南省湘潭理工职业技术学院煤矿开采学4 湖南省湘潭理工职业技术学院矿井开采设计5 湖南省湘潭理工职业技术学院煤矿开固定机械6 张国枢等通风安全学徐州：中国矿业大学出版，20047 湖南省湘潭理工职业技术学院煤矿供电8 煤矿安全规程，2005年1月9 煤矿固定机械手册10 煤矿大型机电设备手册11 煤炭工业设计规范12煤矿井下供电三大保护装置整定细则3. 毕业设计进度安排阶段阶 段 内 容起止时间1收集资料2007.6.142007.8.202图纸设计 2007.8.2020

3、07.11.143修改图纸2007.11.142008.1.104编写毕业论文2008.1.102008.5.255修改毕业论文2008.5.252008.6.20指导老师（签名） _ 时间：_教研室主任(签名) _ 时间：_系主任（签名） _ 时间：_ _摘要 本设计选型严格执行煤矿安全规程、煤炭工业设计规范的要求。本设计选型是从煤矿提升、排水、通风、压气及井下采区供电等五方面进行选用；提升机是选用中信重型机械公司生产的TKD系列PLC电控系统；矿井排水是选用200D65型水泵；通风是选用G4-73-11型抽风机；井下供电变压器是选用KBSG型、电气开关是选用QBZ系列综合保护设备；运输是选

4、用湘潭韶力电机车厂生产的ZK7-6/250-D（I）型架线式变频电机车等新设备；在每个设计阶段中，坚持从实际出发，采用新技术、新工艺、新设备，不断提高煤矿机械化和安全装备水平；做到布局合理，生产集中，并贯彻安全生产的方针，结合本矿实际条件，考虑技术经济合理性，作出正确的选择和安排，选用符合本矿的实际设备型号。关键词 运输设备 矿井提升 矿井通风 矿井排水 采区供电 压气设备目 录第1章 前 言1第2章 矿区概述及井田地质质特征221 矿区概述222 井田地质特征323 煤层特征624 水文地质9第3章 井田境界及储量1231 计算边界及水平的划分1232 储量12第4章 矿井工作制度及井型、服

5、务年限1341 矿井工作制1342 矿井生产能力及服务年限14第5章 井田开拓1551 井筒形式、数目及位置的确定1552 开采水平的划分及布置1753 方案比较确定开拓系统18第6章 井下运输2161 井下运输系统2162 采区运输设备的选择2163 主要巷道运输23第7章 矿井提升2971 立井罐笼提升方式的确定与选型计算及内容2972 立井罐笼提升容器的选择3073 提升钢丝绳选择计算3274 矿井提升机和天轮的选择计算3475 矿井提升机与井筒相对位置的计算3576 提升电动机的初选计算3777 提升系统的变位质量3978 提升设备的运动学分析与计算4079 提升设备的动力学分析与计算

6、43710 提升电动机容量的验算45711 提升设备的电耗及效率计算47第8章 矿井通风与安全4981 水平通风系统4982 矿井通风系统的选择5083 通风机的选择计算5184 防止灾害的安全措施56第9章 矿井排水5991 矿井排水系统5992 排水设备选型59第10章 动力供应及照明68101 采区供电68102 压气供应89103 照明90第11章 矿井主要技术经济指标91第12章 结束语93第1章 前 言毕业设计是培养我们理论联系实际，提高我们分析问题和解决问题能力的重要环节。本人在编写毕业设计书时，遵循了下列原则：1、在设计过程中，贯彻了国家的各项改革开放方针和煤炭工业的各项具体政

7、策。2、在设计中，贯彻实事求是的精神，坚持从实际出发，深入调查研究，结合本矿资源、器材设备和技术等条件，编制出来的并符合实际的矿井设计。本矿井设计具有投资少，见效快，收益好的优点。3、新矿井设计做到了布局合理，生产集中，系统完善，环节畅通，改进开拓部署，减少井巷工程量，特别是岩石工程量，以缩短建井工期。4、在设计中，大力进行技术创新，学习和总结国内外先进科学技术和经验，结合本地实际，采用新技术、新工艺、新设备、新材料，提高煤矿机械化和安全装备水平。5、设计时，坚持了工业广场少占农田，节约用地，并结合工程建设做到有利于农田灌溉，改造良田，改善交通和促进农业发展等原则。居民区建立在无煤地带。6、为

8、考虑矿井的发展，进行了方案比较，既做定性分析，也做了定量计算，努力节约人力、物力、财力，做到少花钱，多办事。7、矿井设计按照国家规定和国家批准的矿井精查地质报告的要求编制而成，并且坚持设计程序。8、设计选型标准化、通用化，以国内成批量供应的型号为依据；新技术、新工艺是采用国内试验成功并鉴定批准的。9、矿井设计的各个环节，均作了反复推敲的深入，作了细致地分析，充分考虑到了安全上可靠，技术上可行，经济上合理的问题。10、设计贯彻安全生产的方针政策，严格执行煤矿安全规程、煤矿工程设计手册等技术文件编写而成。11、在编写过程中，由于本人的水平有限，资料搜集不全，设计书还存在很多问题，希望老师多加批评和

9、修改。第2章 矿区概述及井田地质特征21 矿区概述211 矿井地理位置、交通情况本矿井位于永兴县复合乡境内、位于京广铁路之东，距马田圩火车站14，地理坐标东径11257001125925，北纬260616260906，面积4.52。铁路：自京广铁路马田圩火车站有煤矿专用铁路至马田煤业公司供销科集中煤仓，全长约2；矿井有自营矿山专用762轻便铁路通本井田，全长约15；公路：井田内有公路经高泉塘、芝兰冲井田及马田煤业公司总部至马田圩与107国道和京珠高速公路相联，故本井田交通尚属较方便。详见图2-1-1图2-1-1 马田矿业公司交通位置图212 地形地貌本区属丘陵区。山脉走向与地层走向（北东至南西

10、）近于一致，地势北高南低，最高点海拔标高为287.4m（铁凹岭），最低点为139.5m（李家湾）。井田内沟壑纵横，但无大的地表水体,仅有源头冲、黄沙冲及梓木小溪,干旱季节常有断流现象,雨季流量：0.7462.120M3/秒。池塘、水库星罗棋布。其中107线108线间的樟冲水库为最大，蓄水量可达64万m3。213 矿区气候本区气候属亚热带温湿性气候，最高气温为38.1（1976年8月上旬），最低气温为-8.3（19777年2月上旬），每年的78月份为高温季节，最低气温在每年的12月至次年的2月份，年降雨量为1684.51986.8mm，降雨集中在48月份雨量充沛季节。810月降雨稀少，多晴天。平

11、均相对湿度80%，风向多为北北西向，最大风速25m/s。霜冻期出现在11月中旬至次年3月上旬止。地震烈度：5度。22 井田地质特征221地层情况本矿井田内出露之地层由新到老有：新生界第四系、中生界白垩系下统、侏罗系下统樟冲组、三迭系下统大冶组、古生界二迭系上统大隆组、龙潭组。现分述如下：新生界第四系（Q）：分布在山坡，山麓，冲沟等低洼地带，主要为一套坡积、洪积、冲积成因的灰黄色、灰黄色亚粘土、粘土为主，其次为粉砂岩、砂岩碎块，厚度为025.00m，平均厚度为2.86m。与下伏地层呈不整合接触；中生界白垩系下统（K1）:分布于本井田的西南角,即95勘探线以南，为一套陆相碎屑岩建造。主要由紫红色的

12、粉砂岩、细砂岩和砂质泥岩所组成，底部含砾岩。薄至中层状，可见12m厚的浅绿色石膏层。本井田出露厚度大于100m，与下伏地层呈不整合接触。侏罗系下统樟冲组（J1z）：该组地层在井田内大部分稳伏残存在老亭子断层（F10）之下，仅在95101勘探线和103107线间沿F10断层有少量出露。该组地层是一套山间盆地型的陆相沉积。中上部为中至粗粒砂岩其成份以石英为主，长石次之，泥质、硅质胶结。地表风化后呈米黄色的疏松状，间夹14层泥岩。下部主要由紫灰色、淡绿色、灰色的砾岩、角砾岩、含鲕粒砂岩和粉砂岩、铝土质泥岩、泥岩及煤组成，含较多植物化石。间夹不稳定的烟煤03层，厚03.51m，一般不可采。井田内有46

13、个钻孔穿过樟冲组地层，只有18个钻孔见有煤层，其中7个孔煤层可采。在10909孔取样经煤岩鉴定反射率0.791.5%，平均1.1%,井田内可见厚度为092.12m，平均31.59m，与下伏地层呈不整合接触。三迭系下统大冶组（T1d）：分布在井田的东部，中深部的广大地带，即F10断层上盘。为浅海相碳酸盐建造。中上部是青灰色、灰色泥灰岩夹细晶质灰岩；下部是深灰色泥灰色泥灰岩、碎屑状灰岩、钙质砂岩。风化后呈黄色、紫红色，薄至厚层状，水平层理。底部夹12层0.050.2m黄绿色的铝土质泥岩,为与大隆组分界的良好标志。石里山向斜大冶级厚度约770m。井田内最深的9919孔控制大冶组灰岩厚为360m。与下

14、伏地层呈不整合接触。古生界二迭系上统大隆组（P2d）：沿地层走向分布于大冶组与龙潭组之间，为一套浅海相硅质岩建造。上部为深灰色簿层状硅质岩夹硅质泥岩，具有13层（厚210cm）凝灰岩；中部是深灰色簿层状硅质岩与黑色簿层状硅质泥岩互层。下部是黑色簿层状硅质泥岩夹少量硅质灰岩，含较多动物化石。菱形节理发育，风化后呈褐黄色的菱形碎块。底部有一层菱铁质灰岩,细晶质,中厚层状,裂隙多,被方解石充填,形如网状。产海百合茎、腕足类等化石。是在隆组与龙潭组分界的良好标志。全组厚35.92201.10m,平均109.51m,与下伏龙潭组地层呈整合接触。龙潭组（P2L）：地表由于F10、F7等断层的破坏，无完整地

15、层剖面存在，仅沿井田的西北缘，即F10断层下盘有少量出露，为一套过渡相的含煤建造。由中至细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成，本井田的龙潭组厚度为454m,根据岩性、含煤性、古生物等特征分为上段与下段。2.2.1.1 上段（P2L2）自上而下可划分为簿层砂岩组（P2L26）、2煤组（P2L25）、3煤组（P2L24）、45煤组（P2L23）、6煤组（P2L22）、7煤组（P2L21）。厚度247.00，现分述如下：1. 簿层砂岩组（P2L26）：位于煤系的顶部，其上即为大隆组。由矿砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩石及煤层组成，富含动物化石。厚7.0066.00，平均37.36m。现由上而下分述

16、如下：灰黑色砂质泥岩、泥岩、局部相变为粉砂岩。薄层状，水平至微波状层理，含较多的不规则瘤状黄铁矿结核及黄铁矿晶体，少量透镜状菱铁质结核。厚度024.12m,平均7.92m。富含植物化石碎片。1煤层极不稳定,般不可采。厚01.39m,平均0.22m。2. 细砂岩（P2L2k）：位于1煤层之下，深灰色，簿层状，水平至缓波状层理，层面凹凸不平，致密坚硬，断口油脂光泽。富含动物化石，石英含量高，常夹极不稳定的煤线，砂岩总厚7.0040.68，平均厚29.22左右，厚度稳定，分布普遍，是煤系上段的一个主要标志层。3. 2煤组（P2L25）：灰黑色泥岩、砂质泥岩。局部为粉砂岩，簿层状，水平层理，含较多透镜

17、状、似层状菱铁质结核，煤系上段的中上部，总厚840.32，平均厚约19.97。底部为2煤层，极不稳定，仅偶尔可采。厚01.65，平均厚为0.11。4. 3煤组（P2L24）：灰白色、灰色，中细及中粒石英砂岩，中厚层状，斜层理、缓波状层理，溶蚀空洞发育，以石英砂岩为主，细中粒状结构，分选性较好。厚度18.5049.40，平均厚为37.73。底部为3煤层，其极不稳定，大部分不可采。煤厚为03.65，平均厚为0.48。5. 45煤组（P2L23）：主要由细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤层组成。上部为细砂岩：灰色，簿层状，缓波状层理，层面具有形印模，具植物化石碎片，夹粉砂岩，其底部为4煤层位。下部为砂质泥

18、岩、局部为粉砂岩：灰黑色、簿层状，水平层理，富含似层状菱铁质结核细小石英脉垂直层面密集分布。厚14.7057.04，平均厚为35.25。底部为5煤层，为本井田局部可采煤层。厚010.34，平均厚为1.18。6. 6煤组（P2L22）：是由中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤层组成。厚为36102，平均厚为72.55。其6煤层位于6煤组底部，为井田内主要可采煤层。厚. 019.38，平均厚为3.51。7. 7煤组（P2L21）：由中至细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤层组成。自上而下由灰黑色粉砂岩；细粒石英砂岩；灰黑色粉砂岩、砂质泥岩组成；其7煤层极不稳定，仅偶尔可采。2.2.1.2 下段（P2L1）井

19、田内地表表出露,而钻孔仅探至“动物化石泥岩”和“螺底砂岩”附近。“动物化石泥岩”：一般为砂质泥岩或泥岩，灰黑色，薄层状，水平层理，质软易碎，产较多的小个体瓣鳃类和腹足类化石。该层中部往往有一层细砂岩或粉砂岩及不稳定的簿煤12层。此层为龙潭组上、下段分界标志层。厚度120m。平均8.36m。“螺底砂岩”：一般为中、细粒砂岩，深灰色，中厚层状，主要为以水平层理的细砂岩、粉砂岩或互层组成。细砂岩多呈暗绿色，地表风化后呈灰绿色、土黄色、紫红色，具球状剥蚀。间夹34层含有大量微体动物化石的砂质泥岩，偶尔夹13层薄煤。经前人人测定的龙潭组下段的厚度自159368.57m，平均厚184m,含有植物及动物化石

20、。与下伏当冲组呈假整合接触。222 构造本井田位于石里山向斜中段西翼，大地构造位置处于南岭纬向构造带以北，耒临南北向构造与湘东南新华复合部位。井田内为一单斜构造，但次一级褶曲非常发育，并伴生断裂。地层走向北东4050倾角一般为40左右。2.2.2.1 褶曲在F10 断层之下稳伏一组由北西向南东排列的褶曲，褶曲轴线近天真无邪平行，为北东3040，与石里山向斜轴的走向基本一致。背斜由北东向南西倾伏，倾伏角6度左右；向斜则自南西向北东崛起。按横剖面上褶曲轴面位置及翼部岩层的产状划分，应属斜歪褶曲。向斜北西翼缓，南东翼陡。轴面略向南东歪斜度自北东往南西逐渐增大，轴面倾斜剧烈，两翼极不对称，向南东翼倒转

21、。2.2.2.2 断裂1.F5、F6、F7、F8走向逆断层：该组断层面的走向与褶曲轴近于平行，落差由南西往北东，由地表向深部逐渐减小。（1）F5走向逆断层该断层地表位于高泉塘井田，原高泉塘井田精查报告中称月形坪断层。断层面走向北东32度，倾向南东，倾角5360度，落差6470m。（2）F6走向逆断层地表位于96107勘探线，长约2.7km。走向北东5055度，倾向面东，倾角4365度，落差1478m。（3）F7走向逆断层在高泉塘井田精查报告中命名为沙盘背逆断层。走向北东3550度，长2km过104勘探线后被F10断层切断。断层面倾向南东，倾角1050度，落差1056m。断层的破碎带内发育构造透

22、镜体、断层角砾岩、糜棱岩、断层泥等；断层面上和附近的岩上可见及水平擦痕和斜冲擦痕；断层面呈舒缓波状，其附近的岩层呈现强烈的挤压状态，属压性兼扭性断裂。(4）F8走向逆断层向北东延展过99线之后被F10断层切断，长约1km。断层走向与F7断层基本一致经北东50度，倾向南东，倾角50度左右，落差1530m。该断层仍是F7走向逆断层的分支构造，并与其组成了剖面上的“入”字型构造。上述四条断层，从地表到深部均有较多工程点控制。断层性质、产状、落差较可靠。其中F5、F6、F7断层对6煤层破坏性较大，F8断层对6煤层无大的影响。2. F10走向逆断层为石里山向西翼规模最大的断裂，纵贯全井田。走向北东355

23、0度，倾向南东，倾角3245度，落差不详。3. F15走向逆断层位于96112勘探线之间的大冶灰岩之中，长约4km，走向北东3040度，倾向南东，倾角6576度，落差 80130m。对可采煤层并无影响。4. F11斜交逆断层F11断层落差较大，为本井田南部天然边界。23 煤层特征231 煤层特征本井田龙潭组上段厚约247，含煤10多层，而层位较稳定的自上而下编号为：3、5、6、7煤层。煤层总厚平均为5.84，含煤系数为2.4%。主要可采煤为6煤层,局部可采为5煤层,3、7煤层仅偶尔可采现将各煤层描述如下:表2-3-1所示。3煤层直接顶为灰白色中粒砂岩，局部黑灰色砂质泥岩。底板为砂质泥岩或粉砂岩

24、。煤厚03.65米,平均厚0.48。可采17个点，可采率27%。煤层结构简单。5煤层直接顶、底板均为黑色砂质泥岩，局部为粉砂岩。煤厚010.34米，平均厚1.18米。可采38个点，可采率51%，可采范围分布零星。煤层结构复杂，通常24个煤分层，最多者达十余层，夹矸多为泥岩或炭质泥岩，在见煤的钻孔中有26个点夹17层夹矸，占44%。高泉塘矿井在南二横硐和北四横硐均已穿见5煤层，并在北四横硐布置了一个采区，但由于厚度变化急剧，结构复杂，不可采点频繁出现，加上顶板倾角变化大，开采困难，停止回采。注销储量49.8万吨。综合上述，5煤层沿走向及倾向厚度变化大，可采率低，且分布零星，属极不稳定的局部可采煤

25、层。6煤层顶板岩性变化较大，通常直接顶为黑灰色的粉砂岩或砂质泥岩，局部为细砂岩。煤层底板为深灰色粉砂岩或细砂岩。煤厚019.38米，平均3.51米，可采64个点，可采率71%。该煤层结构较复杂，一般23个分层，其夹矸为泥岩、粉砂岩，个别为砂岩。据矿井资料夹矸多呈透镜状，长一般220米，宽5米左右。厚度变化剧烈，但有规律可寻。综合上述，6煤层全区大部分可采，具突然增厚、变薄现象，但有一定规律可寻，属较稳定至不稳定，趋向不稳定的煤层。7煤层直接顶、底板为灰黑色砂质泥岩或粉砂岩，底板偶尔有砂岩。煤厚04.02米，平均0.34米。可采仅8个点，可采率14%。煤层结构简单。详情见煤层特征表231。表2-

26、3-1 煤层特征表煤层号穿过层位见煤点可采点可采率(%)煤 厚煤层结构煤层稳定性间 距最小最大最小最大变异系数(%)平均(m)平均(m)36237172703.65简单极不稳定14.787.00.48574593851010.34143复杂极不稳定37371021.18690896471019.38126较复杂较稳定至不稳定677.4893.517592181404.02简单极不稳定390.34232 煤质主采6煤层灰分一般在10%左右，走向和倾向变化不大，变化范围均在低灰之内。煤种为无烟煤。详情见煤层分析资料表2-3-2。表2-3-2 煤层分析资料表煤层煤层工业分析胶质层厚度(m/m)粘结性

27、水分(%)灰分(%)硫分(%)磷分(%)可燃性挥发分(%)发热量(卡/g)3煤0.9819.430.615.7951.924.670.783.898124.060.79.624.535.9122.6213.030.560.010.060.0383.2410.35.81342076226818.47 3.95.524.736.229.347.780.533.083.643.366984736871762.3.2.1 煤的物理性质及煤岩特征主采6煤层为黑色，具弱金刚光泽，以粉末状再胶结为主，夹有片状和细条带状结构，层状构造，断口呈土状。滑面多，多为质软易碎的粉煤，块煤极少量，比重1.41.6，由暗

28、煤及亮煤组成，属半暗型煤。6煤层镜质组合含量普遍较高，一般9098.7%,丝质组含量低，一般在10%以下。煤岩结构以均一状结构为主，矿物杂质少，一般在10%以下。煤岩类型为亮煤亚型。成煤环境可能以较深积水还原环境为主。煤化阶段属无烟煤。2.3.2.2 煤的化学性质本矿井主要可采的6煤层及其它局部可采煤层，属于特低硫、高发热量的优质无烟煤。全矿区煤的平均灰分为16.32%，全硫含量一般低于1%，发热量一般为7063大卡/kg，水分小于5%。煤层变质程度高，本矿井主要可采的6煤层及其它局部可采煤层，属于特低硫、高发热量的优质无烟煤，为优质动力用煤和民用煤。233 瓦斯与煤尘钻孔瓦斯煤样测试及瓦斯分

29、带本井田瓦斯样采用“真空罐”法采取,先后在28个钻孔中采瓦斯样42个进行脱气和分析。根据瓦斯分析资料,各煤层均保存有一定数量的瓦斯。6煤层分析结果,自然瓦斯成份:CH4=2787%,N2=043%,CO2=724%。运用瓦斯分带理论,6煤层中瓦斯成份随深度可以大致划分为二个带如下表233:6煤层瓦斯带划分结果表 表2-3-3瓦 斯 带名 称瓦斯成份（%）分带依据（孔）10809-479915、10108、10208、1071110314、10317、10319、1051110902、10912等孔。10-168069801、9917、10008等孔。本矿井属低瓦斯矿井,相对瓦斯涌出量为6.8m

30、3/t日,无煤(岩)和瓦斯突出,无煤层自然发火倾向,无煤尘爆炸危险性。2.3.3.1 煤尘和自燃根据邻近爱和山井田所作的3个煤尘爆炸试验资料，煤质为：，。爆炸性试验火焰长度及岩粉量为零，得出无煤尘爆炸性的结论。本井田内6煤值一般小于7%，煤质与其基本相同，完全具有可比性，且挥发分对可燃物的百分比在1%以下，故6煤层一般属无煤尘爆炸危险性的煤层。本井田煤种属无烟煤，生产井和老窑调查尚未发现煤炭自燃现象，煤质含硫低，变质程度高，应属不易自燃的煤层。2.3.3.2 地温未发现地温异常区。一般垂深第增加100米地温增加1度，个别钻孔，在垂深超过400米后，每加深100米，地温增加2度。24 水文地质2

31、41 地表水本井田内较大的地表水流有源头冲溪、黄沙冲溪、梓木溪。小溪雨季流量，旱季流量。小溪的流量统计特征值，其离差系数。小溪的年地下径流量。上述小溪的主要流径大冶组地层，对煤层开采影响小。井田内水库较多，主要的有瓦泥塘、豆子塘、樟冲水库。其中位于井田边缘107108勘探线间的樟冲水库为最大，蓄水量约64万立方米。由于水库距主要开采煤层垂深四百余米，所以对未来矿井充水没有影响。242 岩层含水性第四系（Q）：一般是冲积、坡积的松散沉积物，主要由砾石、砂、亚砂土、亚粘土组成。一般厚2.86m,含孔隙水。泉水流量。水质为低矿化度的型。白垩系下统（）：主要由褐红色粉砂岩组成，厚度大于100m。含水弱

32、。樟冲组（）：由泥岩、粉砂岩、中至粗粒砂岩、砾岩及角砾岩组成。平均厚31.59m,中至粗粒砂岩裂隙率0.0272.5%,吸水率0.621.16%。含孔隙裂隙水。粉砂岩、砾岩及角砾岩等含水微弱。水质为低矿化度的型。大冶组（）：以泥灰岩为主厚360m，裂隙率01.334%,泉水涌水量含水微弱。水质为低矿化度的型。大隆组（）：由硅质灰岩、硅质岩、硅质泥岩等组成，平均厚约110m，裂隙率00.433%。泉水涌水量。由于硅质岩、硅质泥岩,岩石致密,裂隙率低,可以视为相对隔水层。水质为低矿化度的型。龙潭组上段():由中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成,厚247m,裂隙率0.1023.311%。中细

33、粒砂岩含孔隙裂隙水,而粉岩砂质泥岩含水极微,可视为相对隔水层。其中主要可采6煤顶板中细粒砂岩吸水率是0.341.31%,单位涌水量是,含水微弱,对煤层开采影响甚微。水质为低矿化度的型, 或低矿化度的型。龙潭组下段():由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及薄煤组成,平均厚184m。含水微弱。此外,以风化营为为主形成的风化裂隙带,一般厚15140m。含风化裂隙水。由于接近地表,风化裂隙水的补给、迳流、排泄条件较好。在山坡处常形成上层滞水,在冲沟、低洼处可形成潜水。水质为低矿化度的型。243 断层的导水性本井田内以平行地层走向的压扭性断层为主,其主要断层有和、。在探槽中见断层,断层的压扭性特征明显。将其断裂带

34、具体划分为:角砾岩带、糜棱岩带、裂隙密集带、影响带。角砾岩带:砾石有砂岩、硅质岩、菱铁质灰岩。砾石长轴方向按挤压褶皱轴向排列，最大砾径20。糜棱岩带:被挤压破碎的细粒物质呈扁平的透镜状或鳞片状。裂隙密集带：有张裂隙、剪裂隙。张裂隙被石英、亚粘土等物质充填，剪裂隙平直细小。影响带：裂隙较少。角砾岩和糜棱岩带被挤压紧密，组成物质中以有很多细粒物质，含水极其微弱。裂隙密集带和影响岩带由于张裂隙被充填，只能有少量含水。、断层虽然对煤层的破坏性较大，但其力学性质属压扭性，断层两盘煤系地层的含水性微弱，加之补给条件受到限制，所以对矿井充水影响不大。244 老窑水在本井田内出露有3、4煤层露头，沿煤层露头分

35、布了一些老窑。老窑在不同程度上都有积水，其动态随季节变化明显，流量0.02710m3/s。水质为低矿化度的型。综上所述，本井田内无较大的地表水体，岩层的含水性弱，断层的导水性差，老窑水不能直接对矿井充水产生影响。井田中的地下水（除风化裂隙水外），由于受到上述因素的影响，其补给、迳流、排泄条件极差。245 矿井涌水量该矿井位于高泉塘矿井的深部，深部矿井的充水条件完全不同于浅部矿井。由于煤层埋藏深，大气降水、老窑水等不能直接对它产生影响，而煤系地层及其上、下覆岩层含水性均弱，不可能构成较大的充水水源。因此矿井的充水通道，主要是开采时与浅部矿井相通，其次是井筒、未封闭好的钻孔等。故未来矿井充水水源是

36、浅部矿井水，井筒水，未封闭好的钻孔等渗下来的水。由于本矿井是位于高泉塘矿井的深部，所以其矿井涌水量的大小是由浅部高泉塘矿井的涌水量而决定的，因而选择了由相关分析所建立的高泉塘矿井涌水量回归方程式：高泉塘+100水平以上现在实际开采面积占原报告储量计算面积的40%。现+60m水平以上开采面积为，用40%的系数确定本井田开采面积是，总计。正常涌水量与最大涌水量的比值见下表2-4-1表2-4-1 正常涌水量与最大限度涌水量的比值 1977年1979年1980年正 常涌水量最 大涌水量最大正 常涌水量最 大涌水量最大正 常涌水量最 大涌水量最大正常正常正常从上表得正常涌水量与最大涌水量的比较值是。矿井

37、涌水量的计算结果见下表2-4-2。表2-4-2 矿井涌水量计算结果开采面积 （）最大计 算 式计 算 结 果正常正常涌水量()最大涌水量()矿井如果同浅部矿井相通(除去井筒等一部分来的水),近年来由于小煤窑的乱开采，在实际当中其正常涌水量达到了,最大涌水量达到了。246 矿区供水情况马田矿业公司已在耒河大河滩处建立起整个矿区供水系统。此外井田周围确实无较之更适合的水源。在几次的中间性审查中，省局、矿务局等单位已同意新星井的饮用水由马田矿业公司供水系统给予解决。第3章 井田境界及储量矿井井田边界范围内的储量，是通过地质手段查明的符合国家煤炭计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它反应了煤炭资源的埋

38、藏量，还表示了煤炭的质量和勘探程度。同时，它也是矿井设计的基础条件。31 计算边界及水平的划分311 计算边界本井田参与储量计算的6煤层,其计算边界:浅部和北东以-150水平为界,南西至F11断层上盘,深部止于F10断层下盘。312 水平的划分经与生产设计部门共同商榷,分三个水平计算储量:第一水平:-300m。第二水平:-450m。第三水平:-600m。6煤层因深部被F10断层破坏,故只计算到F10断层下盘。313 计算块段的划分原则上按剖面线(线距约500m),分水平分级别进行划分。但因本井田内次一级褶曲发育,依据上述原则划分的块段内常包括几个小型向背斜,若遇此种情况,另以褶曲轴为界划分小块

39、段,分别计算储量。并在储量计算表中列出,而在储量计算图上只注记大块段储量。另外考虑断层上、下盘,背、向斜轴和煤层倾角的变化,有的小块段越过了所划定的勘探线。32 储 量321 储量计算储量计算方法用块段求积仪法，在平面图上求出面积，然后用公式：储量水平seca煤厚容重，算出储量。本井田构造属中等至复杂,趋向复杂。参与平衡表内储量计算的6煤层属较稳定至不稳定,趋向不稳定。故采用250m线距圈定B级储量。500m线距圈定C级储量。5煤层属不稳定的局部可采煤层,可采面积分布零星,且结构复杂,顶、底板难于管理,采掘工作困难。表3-2-1 5煤层储量计算总表水平级别0-150-150-300-300-4

40、50-450-600合计D78.930.227.411.1147.66煤层储量计算如下总表3-2-2:表3-2-2 6煤层储量计算总表 级别 水平能利用储量（万吨）高级储量比例（%）BCD合计-150-300373.8750.6105.01229.43330-300-45024.9387.9129.2542.065-450-60058.779.2137.9总计398.71197.2313.41909.32521新增储量398.7860.3313.41572.4表3-2-2 全井田可采煤层地质储量总表煤层名称工业储量（万t）远景储量（万t）工业储量占总储量（%）尚难利用储量（万t）备注6煤159

41、5.9313.421462.34矿井可采储量计算公式： (3-1)式中 可采储量，；矿井工业储量，；保护煤柱、永久煤柱损失量，；采区回采率，取0.8。第4章 矿井工作制度和井型、服务年限41 矿井工作制度本矿设计每天三班工作，每班工作八小时制,每天工作16小时。回采工作面采取两班生产一班准备，掘进工作面为三班生产。年工作日按330天计算。42 矿井生产能力与服务年限421 矿井生产能力本矿井主采六煤层地质储量为3481.7104t。回采率按80%计算，还扣除永久煤柱损失量186.3104t，则可算出六煤层的可采储量是1595.9104t，其中第一水平可采储量为420.3104t。本矿井生产能力

42、定为21104t /a，即小型矿井，则第一水平的服务年限是11.4a，符合煤炭工业设计规范的有关规定。422 矿井服务年限计算 (4-1)式中 T服务年限，a；Zk可采储量，104 t；A年产量，104 t；K储备系数，取1.4 。第5章 井田开拓5.1 井筒形式（峒）形式、数目及位置5.1.1 井筒（峒）形式由于本井田煤层赋存较深，表土层较厚，受地形等地理条件的限制无平峒开拓条件，因此只能考虑选择立井、斜井或其综合方式开拓，在进行方案对比后将最终确定。5.1.2 井筒（峒）数目煤矿安全规程规定，每个生产矿井必须至少有2个能行人的通达地面的安全出口，每个出口间的距离不得小于30m。因此，井筒数

43、目不能少于2个，根据本井田地质构造、煤层的瓦斯情况及设计生产能力，确定井筒数目为2个，一个为全能井（提升、行人、通风、排水），另一个为通风井筒（通风，行人）。5.1.3 井筒位置井筒位置的选择应从以下几方面条件综合考滤面确定：5.1.3.1 地面条件1、工业场地占地面积；2、地形与工程地质条件；3、煤的流向；4、生产建设条件与住宅区位置。5.1.3.2 井下条件1、按最小运输功确定；2、根据地质条件；3、煤柱量；4、勘探程度和初期工程量。5.1.3.3 综合确定井筒位置本井田因地理环境和煤层赋存条件的限制无平硐开拓条件，因此只能考滤斜井开拓和立井开拓。在综合考滤上述几方面条件以及矿井设计中的一

44、些基本原则，提出两个方案（即双立井和主斜井、副井为立井）供选择。井口位置视井峒形式而定，双立井开拓时，井口位置在井田中上部；主斜井开拓时，井口可设于西南部，其它无合理井口位置可选。两方案井筒（包括工业广场）位置见图5-1-1，方案对比见表5-1-1，井筒位置具体参数见表5-1-2。图5-1-1 工业广场位置比较图表5-1-1 井筒（工业广场）位置方案比较方案名称优 点缺 点立 井开 拓工业广场所在处于山脚；地质条件较好，交通方便，便于运输。对居民无影响，不占耕地。位于井田中上部，便于两翼开拓。工业广场所在地面积小；施工难度大。 斜 井开 拓工业广场所在地地形平坦，地质条件好，面积大；建筑施工很

45、方便。 位置距井田中心较远，交通不方便，不便于运输；对居民影响较大，需要占用耕地。且靠近井田的一翼，不便于井下采区的布置和井下的运输。通过以上对两方案的综合比较和分析，立井开拓方案技术上可行、经济上合理，因此，立井开拓方案为最合理的方案，即将工业广场设在井田中上部。四、风井位置风井位置应根据矿井瓦斯等级、井型大小、煤层赋存情况并结合通风方式要求确定。当采用立井开拓时，根据本井田的情况，宜采用中央并列式通风系统，进风井和回风井并列在一个工业广场地内。具体位置见表5-1-2。表5-1-2 井筒位置位置表井筒名称井口坐标井口标高(m)方位角井筒倾角井筒长（深）度 （m）用 途XY主井（进风井）289

46、147438396325171.1421.1行人提升进风副井（回风井）289150438396354171.8322.6行人回风5.2 开采水平的划分及布置5.2.1 井田水平划分本井田的煤层平均倾角为40，属倾斜煤层，根据煤炭工业矿井设计规范对井田水平高度划分的规定，本井田的水平垂高划分应在100-150m。本矿是作为小型矿井设计的，根据本井田的实际情况，划分为3个水平，划分情况见表5-2-1。因第三水平地质构造复杂，煤层赋存极不稳定，在此设计中暂不作规化。表5-2-1 矿井水平划分表阶段名称阶段范围(m)阶段垂高(m)可采储量(万t)服务年限(a)一水平-150-250100570.627

47、.17二水平-250-3501004302420.49三水平-350-45010066.463.16合计1067.350.825.2.2 采区划分及开采顺序根据采区划分的原则，结合我矿的实际情况。第一生产水平共划分为六个采区，采区的具体尺寸见开拓系统图。采区各参数见下表：表5-2-2 采区划分及其参数采区编号单双面别走向长度（m）倾向长度（m）采区煤层备注116双6243006煤126双5243006煤136双6483006煤146双5843006煤166双4205606煤5.2.3 大巷布置方式根据本矿的地质构造、煤层赋存情况及水平划分情况，各主要运输大巷及石门均布置在距煤层底板约10-30

48、m的岩层内，水平运输大巷及总回风巷沿煤层走向方向布置，巷道应尽量直线布置，上一水平运输大巷可作为下一水平的回风巷。5.3 方案比较，确定开拓系统5.3.1 影响矿井开拓的主要地质因素本井田地质构造简单，除西部作为井田边界的断层外，井田范围内没有其他大的断层，对开采影响不大。由于井田内无其他生产矿井和老窑，也无强含水岩层，因此井田内水文地质条件简单。主要含水层为第四系孔隙、砂质砾岩含水层。第四系孔隙(Q)含水层:由坡残积层组成,残积层厚5-10 m,降雨补给,蓄水能力差,透水性好.地下水补给来源主要是大气降水，南部有董溪小溪渗透水，对开采影响不大。砂质砾岩大面积覆于井田煤层之上，为中等含水的含水

49、层,渗透性较弱. 如果巷道遇到该含水层，必须采取探防水措施并引起足够的重视。5.3.2 预提开拓方案根据本矿井的实际情况，现提出三个可行的矿井开拓方案进行比较，对技术上可行的各方案进行初步分析比较，从中确定二个有价值的优越方案，然后对这两个方案进行详尽的比较，并综合考虑各种因素，最终确定一个技术上可行、经济上合理的最佳方案。现预提3个初选方案：方案1 立井两水平开拓（开拓方案剖面图见图5-3-1）图5-3-1方案2 立井单水平、暗斜井开拓（开拓方案剖面图见图5-3-2）图5-3-2方案3 反斜井、暗斜井延伸多水平开拓（开拓方案剖面图见图5-3-3）图5-3-35.3.3 开拓方案技术比较各方案

50、的技术比较见表5-3-1。表5-3-1 开拓方案技术比较表方 案优 点缺 点方案11、井口位置接近井田中心，井下为双翼生产，易于保证矿井产量。2、井车场位于储量中心，井下运输运营费低。3、井上运输距离短，地面营费最低。4、离原有铁路专用线近，开工前只需修一条距离很短的铁路即可与原铁路专用线衔接，少占地，省投资。5、建井时间较短，建井初期投资相对较少，投产时间早。1、工业场地压大量的开采条件较好的煤柱。2、没有斜井安全出口。3、需多开立井2100m，阶段石门和立井井底车场。方案21、井口位置接近井田中心，井下为双翼生产，易于保证矿井产量。2、井车场位于储量中心，井下运输运营费低。3、井上运输距离

51、短，地面营费最低。4、离原有铁路专用线近，开工前只需修一条距离很短的铁路即可与原铁路专用线衔接，少占地，省投资。5、建井时间较短，建井初期投资相对较少，投产时间早。1、工业场地压大量的开采条件较好的煤柱。2、没有斜井安全出口。3、需多开暗斜井（18，2300m）和暗斜井的上、下部车场。方案31、掘进技术与施工设备简单，掘进速度较快，便于施工和井筒延伸；2、建井时间短，初期投资少，石门短、掘进速度快，建井工期短。3、井车场位于储量中心，井下运输运营费低。5、建井时间较短，建井初期投资相对较少，投产时间早。井筒装备备简单。1、须设井筒保护煤柱，压煤较多。3、井筒长，通风阻力相对较大；4、主、付井维

52、护费用高，斜井提升慢提升能力小、提升费用较高；5、离原铁路专用线远，相应增加了运输费用。6、工业广场离居民区近，需占较多耕地，周边环境较复杂。7、需多开暗斜井（18，2300m）和暗斜井的上、下部车场。通过以上优缺点比较可知，从第3 方案和第1、2 方案的优缺点比较可知，第3方案存在生产经营费用相较大，周环境较复杂等不利于生产经营的方面，所以第3方案不可行。方案1和方案2的区别仅在于第二水平是用暗斜井还是立井直接延深立。两方案的生产系统较简单可靠。粗略估算表明，两方案费用相差不大，但立井延深施工较复杂，对生产影响较大，而且下水平煤层地质构造趋于复杂，储量不稳定，不利于开采，参考邻近矿的开采经验

53、，决定采用第2 方案。第6章 井下运输61 井下运输系统工作面的煤炭直接经刮板输送机运至采区煤仓，装入矿车后再经电机车拖至井底车场，用罐笼式提升机运送至地面；工作面的矸石装入矿车后人工推到车场经轨道上山运到采区下部甩车场，然后用电机车拖到井底车场运送至地面。详见井下运输系统示意图6-11。图6-11 井下运输系统运输路线：工作面区段中巷126溜煤上山采区煤仓250运输大巷副井地面。62 采区运输设备选择621 工作面及区段平巷采煤工作面输送机能力的选定要求其小时输送能力大于工作面的小时生产能力。根据矿井设计手册有关规定，在炮采工作面，确定输送机小时输送能力来选择输送机： (6-1)式中 输送机

54、小时输送能力，；工作面长度，取；工作面推进度，取；采高，取；煤的容重，取；工作面回采率，取；每班运输时间，取；每日生产班数；运输不均衡系数，取。通过查表得型号为型的输送机，其每小时运输量为，大于工作面的小时生产能力，选型输送机可以满足生产需要。622 采区上山采区上山是靠提升绞车来运输，上山的倾角为，设为单钩串车提升，按矿井设计手册规定，提升绞车应符合以下条件：1、当只提煤时，提升作业时间每班应取；2、混合提升作业时间每班应取；3、提煤或提矸的不均衡系数应取。按产量要求一次提升串车数按产量要求一次提升串车数： (6-2)式中 按产量要求一次提升量，；上山提升不均衡系数，取；上山最大班提升量，；

55、提升循环时间，；每班提升工作小时数，。则，一次提升串车数为：辆 （取整数为辆） (6-3)式中 按产量要求一次提升串车数，辆；每一矿车装载重量，。623 采区上山提升绞车的选择已知采区上山斜长，倾角，上山上部设平车场，中、下部设甩车场。上山每班运输量为，用1吨矿车单钩串车提升，初选提升绞车的卷筒直径为，根据已知条件求出一次提升串车数为辆，每班工作，则按产量要求提升循环时间为T，由式(6-2)得： (6-4)需要的提升速度为： (6-5)查表得绞车规格如下：提升绞车型号：；卷筒直径：；卷圈宽度：；最大静张力：；钢丝绳速度：；钢丝绳直径：；电动机功率：；电动机转速：。验算实际提升能力，当时，提升循

56、环时间为： (6-6)考虑到提升不均衡系数后的实际提升能力为： (6-7)综上所计算的结果，所选提升绞车型号符合要求。63 主要巷道运输631 确定电机车类型及机车粘重该矿井属于低瓦斯沼气矿井，主要巷道运输可以使用直流架线式电机机车，电机车根据表选择：表 矿用电机车选择表矿井年产量（万t）架线式（t）蓄电池式（t）配套矿车（t）7及以下8及以下1及以下71083本矿主要运输巷道有两个装车站，都集中在北翼，其距井底车场的距离分别为：、。运煤量分别为：、。每班出矸石为：、。主要运输巷道平均坡度。本矿设计年产量为，煤层赋存的瓦斯含量较低，所以选择型直流架线式变频电机车。电机车轨距为，整备重量为，牵引电机功率为，小时制牵引力为，最大牵引力为，小时制速度为。632 列车组成计算6.3.2.1 确定列车的矿车数目1. 矿井每班的总运煤量 (6-8)2.电机车运输加权平均距离 (6-9)6.3.2.2 按电机的粘着条件计算车组重力 (6-10)式中 重车组质量，；电机车粘着质量，；如电机车的全部轮对为主动轮，则其粘着质量等于电机车的质量，即；