“U+I”形通风和走向高抽巷的瓦斯综合治理技术安全工程毕业论文.doc

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1、一般部分 1 矿区概述及井田地址特征1.1地理位置、企业性质、隶属关系、地形与气象、交通情况1.1.1地理位置一矿东邻阳泉煤业（集团）有限责任公司四矿，南邻阳泉煤业（集团）有限责任公司三矿；西邻七里河井田(规划井田)；北邻荫营煤矿及程庄井田(规划井田)。井田东西走向长约5.7公里，南北宽约5公里，面积约28.5平方公里，见图1-1。1.1.2隶属关系一矿隶属于阳煤集团，矿井为山西国阳新能股份有限公司一矿的一个独立生产矿井。1.1.3地形一矿位于太行山北段西翼，以落雁垴庙梁佛爷梁王兰山刘备山分水岭呈大致东西向横贯井田中南部，形成西北高而东南低的地势。最高点北坡，标高为1125m，南坡最低点为一矿

2、的蒙村河床，标高为605.3m，一般相对高差520m左右。总的地形地貌特征是：西北高东南底倾斜向下的地貌。本区属大陆性气候，冬季寒冷，年平均气温最高17.1，最低5.5，历年平均气温10.9，极端最高气温40.2，最低气温-19.1。历年最大降水量866.4mm，年最水降水量240.4mm，平均平均年降水量566.5mm。历年最大风速35m/s，最大风力12级。风向秋冬季节多刮西北风，春夏季节多刮东南风。根据阳泉气象局和盂县气象站历年观测的统计资料，基本情况如下：1）降水量阳泉年最大降水量866.4毫米，年最小降水量240.4毫米，平均降水量566.5毫米；盂县年最大降水量817.6毫米，年最

3、小降水量302.6毫米，平均降水量576.5毫米。每年降水主要集中在7、8、9三个月。2）蒸发量阳泉年蒸发量最大2381.9毫米，最小1319.1毫米，历年平均1885.9毫米；盂县年蒸发量最大2280.8毫米，最小1730.4毫米、历年平均1919毫米。蒸发量大于降水量3倍多，所以气候干燥。3）气温阳泉年平均气温最高17.1，最低5.5，历年平均10.9；盂县年平均气温最高15.2，最低3.1，历年平均8.7。 阳泉极端最高气温40.2， 最低气温-19.1；极端最高地温67.4,最低地温-29.9；盂县极端最高气温37.4，最低-21.6。4）风速在1989年8月24日20时10分至20时

4、25分，阳泉市遭到一次罕见的飓风暴雨、冰雹的袭击，最大风力12级，最大风速为35米/秒，为阳泉市历史上的最大风速。其次是1959年4月14日，风速为28米/秒(风)，历年平均1.7米/秒。盂县最大风速为20.7米/秒(风)，历年平均2.6米/秒。5）霜雪期(冰冻期)阳泉最早初霜期1980年9月23日、终霜期1963年4月29日，最大冻土深度0.68米；盂县平均初霜期10月上旬、终霜期4月中旬，最大冻土深度0.88米。从以上情况可以看出：本井田属于暖温带大陆性半干旱季风气候。1.1.4 交通位置一矿的交通运输条件极为方便，工业广场旁有铁路专用线与电气化双轨石太线阳泉站接轨，运距10公里。一矿的公

5、路往南行2公里至赛鱼与主要公路干线（石家庄太原）相接，通向全国各地。阳泉市内有1路、101路、801路公共汽车和阳煤集团的通勤车直达一矿，交通十分便利。（阳泉站距全国主要城市的里程见表11）。表11 阳泉站距全国主要城市之里程表（公里）太原石家庄北京天津郑州汉口德县济南南京上海124107393529530104129140910871399图111.1.5水源一矿的供水水源有：桃河自备井、娘子关提水工程、蒙村河水及矿井水，前两种供民用，后两种主要供工业用水。1.2井田位置、边界范围、井田面积、相邻矿井边界关系一矿位于阳泉市西北部和盂县东南部，落雁垴庙梁分水岭便是阳泉市、盂县在井田内的行政分界

6、线，井田西南部、南部和东部分别为阳泉市旧街、辛兴及平坦乡管辖；西北部、北部分别归盂县的南娄、路家村及阳泉市的燕龛乡和荫营镇管辖。1.3井田地质情况、地层、含煤地层、构造1.3.1地层情况本井田为石炭二叠纪煤系地层，即为本溪组、太原组和山西组。太原组含煤性最好、其次为山西组，本溪组含煤性最差。太原组是本区主要含煤地层之一，连续沉积于本溪组地层之上。全组厚度90130m，平均121.82m，由灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩，灰白色细中粒砂岩，深灰色石灰岩和煤组成。有三层石灰岩，是本组煤层对比的典型标志层。含煤2层，其中15#为主要可采煤层。山西组连续沉积于太原组之上，全组厚度4075m，平均57.79

7、m。由灰白色砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤组成。本组含煤2层，均不可采。1.3.2断层一矿井田位于矿区大单斜的西北部，其构造形态基本上也呈一单斜状，其走向为东西，倾向为南北。沿倾向发育有次一级的较平缓的向斜和层间断裂构造。褶皱两翼倾角一般在14以下。一矿井田内落差大于20米的大中型断层有1条，长约1370米左右。1.3.3煤层15号煤层位于太原组下部，是组内及区内最主要的煤层，煤厚最大值为9.03米，最小值为4.77米，平均6.91米，一般含夹石14层，夹石厚度在0.11.0米之间，属复杂结构煤层。柱状图见图22。一矿井田采煤层情况见表(1-2)表1-2 一矿井田煤层情况一览表 地层系统煤层名

8、称煤层厚度倾 角赋存及可采情况可采性指数km煤厚变异系数煤层结构稳定性类别评定15#15以下全区赋存、全部可采113.3%复杂稳定煤层一矿井田以15号煤层属厚煤层，采煤方法为开天窗放顶煤一次采全高采煤法，顶板管理均采用全部垮落法。煤层顶板一般比较平整，为砂质泥岩、泥岩，粉砂岩和石灰岩，局部为细中粒砂岩，顶板厚度一般不大，直接顶板类别一般为中等稳定顶板。可采煤层大部都有伪底存在，为泥岩、砂质泥岩，一般比较平整，遇水膨胀成粉状，好在本井田地下水甚微，底鼓现象在工作面不多见，很少影响支护、采煤工艺及方法的选择。各开采煤层的岩石工程地质特征见表13和14。图2-2表13煤层顶板情况煤层名称(厚度)15

9、号 (6.91米) 伪 顶岩 性厚 度 老 顶岩 性石灰岩厚 度11.75米抗压强度1.08878107帕斯卡初垮落距25米直 接 顶岩 性黑色泥岩厚 度1.09米裂 隙发育与采高比0.71.1易冒落差随采随冒顶板凹凸情况平整 伪 底岩 性泥岩厚 度0.050.10米直 接 底岩 性砂质泥岩厚 度3.59米抗压强度4.4149107帕斯卡底板凹凸情况平整煤 层 倾 角大部为15以下，局部为25以下支 护 方 式型钢梁、单体液压支柱及低位放顶煤采空区处理方式全部垮落法采 煤 方 法开天窗放顶煤一次采全高综合采煤法表14主要岩石力学强度试验统计表岩石名称抗剪强度(平均)Pa(帕斯卡)抗压强度(平均

10、)Pa(帕斯卡)单向抗拉强度(平均)Pa(帕斯卡)粗砂岩8.6338107中砂岩6.7621062.8421078.64361071.961063.92106细砂岩7.5461061.52881073.3321071.50921089.81053.92106粉砂岩3.1361062.52841078.41821071.5681062.744106砂质泥岩3.5281073.69461079.67261071.3721061.666106泥岩1.73461071.120141084.91053.332106泥灰岩8.79061079.81054.214106石灰岩7.7421065.135210

11、71.709121082.0581064.508106铝土质泥岩4.7041077.87921075.88105含铝土质泥岩3.50841071.3721062 煤的物理特性及工业分析2.1煤的物理性质2.1.1特性井田内各煤层的颜色以黑、灰黑色为主，光泽较强，以似金属光泽为主，次为金刚光泽，条痕大部为褐色，原生节理并不发育，次生节理只有15号煤较为发育，煤层的结构以条带状为主，次为凸镜状结构，煤层的构造以块状为主，次为层状及粉状构造。2.1.2显微煤岩类型及其特征15号煤层为半亮型煤显微煤岩类型和矿化度为凝胶化和半凝胶化组分含量平均为71.2%，半丝炭化组分平均为26.4%，矿物含量最低，平

12、均为8.9%。属微矿化半丝炭暗亮煤。2.1.3煤岩显微组分含量可采煤层煤岩显微组分主要为凝胶化和半凝胶化物质，含量为61.783.0%，次为半丝炭化物质，含量为15.836.9%，丝炭化物质一般在1.5%左右，稳定组分未见。矿物质以粘土矿物为主，次为黄铁矿、石英、方解石等，多呈粒状、块状零星分布或充填于煤的裂隙中。粘土矿物多为分散、浸染状出现。2.2煤质特征15号原煤灰分为5.7732.88%，平均为14.32%，洗后显著下降，平均为6.06%。灰成分SiO2平均为42.64%，Al2O3平均为31.53%，Fe2O3平均为10.59%，灰熔点T2平均为1389，属难熔灰分。原煤挥发分为5.5

13、1一12.27%，平均为9.64%，洗后为5.249.93%，平均为8.38%。原煤全硫为0.264.55%，平均为2.29%。有机硫在各硫中含量最高，为1.142.06%，平均为1.55%。精煤全硫为1.73%，降硫率为24%。原煤磷为0.0060.066%，平均为0.024%。精煤氢含量平均为3.79%，原煤发热量为34.2636.13MJ/kg，平均为35.35MJ/kg。煤层样化验结果为原煤灰分为4.7624.95%，平均为15.04%，原煤挥发分为6.2912.58%，平均为9.29%。原煤全硫为0.842.03%，平均为1.57%，原煤发热量为30.1132.51MJ/kg，平均为

14、31.33MJ/kg。一矿15号煤层煤芯样分层化验指标如下：上分层原煤灰分平均为15.11%，硫分平均为2.12%，发热量平均为35.29MJ/kg，中层原煤灰分为13.45%，硫分平均为2.15%，发热量平均为35.45MJ/kg，下分层原煤灰分平均为16.74%，硫分平均为3.49%，发热量平均为35.24MJ/kg。中层质量好。综上所述，本井田15号煤属低灰、中硫、低磷、高发热量的无烟煤，煤质较好。2.3煤质指标表21井田煤质指标表煤层编号原 煤 %精 煤 %AgVr（MJ/kg）AgVrHr155.77-32.885.51-12.270.26-4.5534.26-36.133.44-8

15、.985.24-9.930.98-2.363.12-4.3514.329.642.2935.356.06(51)8.381.73(40)3.79(38)2.3.1煤的发热量发热量是评价煤的一项重要指标，尤其作为动力燃料更是关键。发热量越高，经济价值就越大。煤芯样化验结果：本井田煤层可燃基弹筒发热量一般在33.2336.24MJ/kg。经过计算，高位分析基发热量()一般在25.0829.26MJ/kg，低位分析基发热量()一般在23.4128.84MJ/kg，低位干燥基发热量()一般在24.2429.26MJ/kg，低位应用基发热量()一般在22.5726.75MJ/kg。按应用基评价属中等发热

16、量中高发热量。按动力用煤指标一干基低位发热量()来评价各煤层，15号煤均大于25.08MJ/kg，符合动力用煤条件。煤层样化验结果：15号煤层的干燥基低位发热量为30.1132.51MJ/kg，平均为31.33MJ/kg。可见15号煤层的干燥基低位发热量大于25.08MJ/kg，和煤芯样化验结果一致，符合动力用煤条件。2.4煤的工艺性能表2-2各种不同基发热量汇总表(煤芯)单位：MJ/kg煤层编号备 注1535.3530.8829.0929.4126.88由煤芯化验结果知：各煤层的发热量在平面上无多大变化，在垂直方向上是上高下低。在一定程度上反映了煤的变质程度。发热量的高低和灰分有着直接的关系

17、，灰分高发热量低，灰分低发热量高，灰分每增加l%，发热量约降低100.32KJ/kg，发热量的高低和灰分的高低成反比。2.4.1可磨性煤的可磨性指数反映煤粉碎时的难易程度。在设计制粉系统和估算磨煤机耗电量时均需测定煤的可磨性。可磨性指数高的煤，制粉系统少，机械磨损小，耗电量也少，经济效益高。当前大量的粉煤主要用于喷吹炼铁，每千克可代替0.80.9千克的冶金焦炭，但要求灰分低于15%，硫分低于1%，挥发分710%，粒度0.2毫米。本井田15号煤层进行了可磨性测试，指数大于60，可磨性尚好，符合喷吹炼铁要求。耐可磨试验用混煤磨试，如利用洗选后的粉煤，经济上就更加合理。2.5煤中的有害成分2.5.1

18、灰分(Ag)本井田煤层的灰分高低不一，影响其变化的主要原因是原始堆积物质有机质的纯度和沉积过程中外来的无机杂质的多少。15号煤无机组分平均为8.9%，灰分则为14.30%，可见灰分的高低与无机组分的多少直接有关。另外在构造复合部位灰分略高于其它地段，说明煤层受构造影响，灰分可增高。从煤层灰分频率分布直方图中还可看到15号煤层的数据比较集中，其平均灰分15号煤为13.65%。虽然灰分略低于煤芯样灰分，但它更具有代表性。2.5.2硫分()为了了解各煤层经洗选后的降硫情况，通过降硫率的计算能进一步说明洗选后的降硫效果(见表2-3)表23煤层编号原煤精煤降硫率%原煤各种硫备注152.291.73240

19、.481.55硫分在垂直方向的变化是下高上低，因为山西组煤层为过渡相沉积，多为氧化环境，而太原组煤层是海相及过渡相沉积，频繁的海进与海退，使煤的原始物质得以及时地封存，在较好的还原环境下，硫元素得以富集。煤层自身硫分的变化不十分明显， 15号煤以有机硫为主。2.6瓦斯15号煤层，绝对瓦斯涌出量的最大值为118.86米3/分，一般值为110米3/分，相对瓦斯涌出量的最大值为53.2米3/吨,一般值为20米3/吨，瓦斯压力为9.81041.96105帕斯卡，瓦斯涌出构成为15号煤层及其邻近层瓦斯。2.7水文地质情况、开采技术条件2.7.1水文地质情况桃河为区内主要河流，属于海河流域滹沱河水系，发源

20、于寿阳县境内，由西向东流经旧街、赛鱼、阳泉，横贯矿区中部至娘子关磨河滩村与温河相汇，流经长度80多公里，流域面积1324平方公里，截至阳泉市桃河大桥处，流域面积为503平方公里，历年最大流量2200m3/S(59年8月)，二十一年来(59一79年)，清水期(105月)平均流量为0.108108m3，洪水期(69月)平均流量为0.437108m3。2.7.2开采技术条件该矿井开拓方式为主立井、副立井开拓方式，开采技术条件简单。综采工作面均采用开天窗放顶煤一次采全高采煤法，顶板管理均采用全部垮落法。2.8矿井瓦斯、压力、煤尘和煤的自燃矿井进行了瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定，矿井绝对瓦斯涌出量25m

21、3min，相对瓦斯涌出量5m3/t，山西省煤炭局批复为高瓦斯矿井。15号煤层煤尘无爆炸性。经山经山西煤炭工业局综合测试中心鉴定，15号煤层自燃等级为级，煤层不易自燃。15#煤层绝对瓦斯涌出量极大值为25m3/min，一般值为24m3/min，相对瓦斯涌出量极大值为5.4m3/t,一般为5m3/t。井田开采15#煤层不具有煤尘爆炸危险倾向性。15#煤层具有自然发火倾向性，属四级易燃煤层，自然发火期为22个月。恒温带深度为3060m，温度12左右。平均地温梯度为0.81.9/100m。3 井田开拓3.1 井田境界及可采储量3.1.1 井田境界 本井田边界及四邻关系是东部以经线为界，西部以经线为界，

22、南起纬线，北止纬线，东邻阳煤集团四矿，西邻官庄矿井田，南邻阳煤集团三矿，北邻荫营煤矿及程庄井田。井田东西走向长约5.7公里，南北宽约5公里，面积约28.5平方公里。3.1.2 井田储量1）工业储量计算 （3-1） 式中 ZG井田工业储量，万t； 煤的容重，t/m3 H 煤层的厚度，m。 15号煤层的厚度为4.77m9.03m，平均厚度为6.91m。煤层的走向长度为5700m，倾向长度为5000m，煤层容重（1.40t/m3）。根据公式（3-1）计算： =28501.46.91=27570.9（万吨） 2）可采储量计 （3-2） 式中 ZK井田的可采储量，万t； ZG井田工业储量，万t； C 采

23、区采出率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85； 本设计开采15号煤层，根据公式（3-2）计算： =27570.90.75 =20678.17（万吨）3）矿井设计生产能力及服务年限矿井工作制度矿井工作制度采用年工作日300天，每天净提升时间16h。采用“三八”式工作制度，矿井昼夜三班工作，其中二班进行采掘工作，一班进行检修。矿井设计服务年限、年产量和储量之间的关系可用下式表示： （3-3） 式中： T矿井设计服务年限，（年） A矿井设计产量，（250万t/年） K 储量备用系数，1.21.4。（本设计中k采用1.4）。本设计的井田可采储量为20678万吨，根据公式2

24、-3计算可得： =20678/（250 1.4）=59.08（年）3.2 矿井开拓3.2.1 矿井开拓的基本问题1）地质条件对开采的影响由于煤层瓦斯涌出量比较大，所以在开采煤层的时候采用瓦斯抽放是非常必要的。2）井筒形式、数目、位置井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿生产的枢纽。平硐、斜井和立井及三者相结合的综合开拓是煤矿广泛采用的开拓方式，本设计开拓方式从自然地质条件、技术条件和经济条件等各方面因素综合考虑进行选择。平硐开拓是在侵蚀基准面上的山岭或丘陵地区赋存的煤层，由地面开凿通向煤层的平硐可利用平硐开拓煤田的一部分或全部。本矿井设计开采的两层煤均埋藏在井田地表标高以下，受地形和埋藏条件的限制

25、，没有平硐开拓的条件。斜井开拓对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田适合。由于带式输送机运煤方式的广泛应用对于煤层赋存较深，但只要斜井能通过表土层，往往也采用斜井或斜井为主的综合开拓方式。立井开拓适应性很强，可用与各种地质条件，同时技术上也成熟，一般在表土层厚，煤层赋存深时应采用立井开拓。由于地面的山较多，能做为工业广场的地方都距井田中心较远。本矿井只能采用主斜井，以立井做副井能弥补副斜井辅助提升比较困难，提高辅助环节多，而且通风路线长、阻力大、风量小等缺点，便于实现大型矿井的稳产高效。3）井筒位置根据煤炭工业设计规范，井筒、工业广场位置一般定在井田中央或走向中央。有利于第一水平

26、的开采，并兼顾其他水平；有利于井底车场和主运输大巷的布置；石门的工程量要尽量少。有利于首采采区布置在井筒附近的富煤层阶段。首采区要尽量少迁或不迁村。井田两翼的储量基本平衡。井筒不宜穿过厚表土层、后含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出层或软弱岩层。工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件且避开离山、洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水的威胁。工业场地宜少占耕地、少压煤。水流、电流较近，矿井铁路专用线短，道路布置合力。在本矿15号煤层底板等高线图上，定坐标系南北为X轴，东西为Y轴。主、副井位置坐标如下：主井 X=109.1 Y=89.3 副井 X=109.1 Y=89.34）井筒数目本矿瓦斯涌出量较大，

27、为了较好的解决矿井通风问题，采用四个井筒，既主立井提煤进风，副井辅助提升并进风，风井回风。主副井布置在井田中部的工业广场上，两个风井在井田上部边界处。5)工业广场工业场地的选择主要考虑以下因素：尽量位于储量中心，使井下有合理的布局.占地要少，尽量做到不搬迁村庄.尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位.尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则和本矿井的实际情况，工业广场与主副井筒布置位置相同，其面积及保护煤柱的大小，工业广场面积16公顷，定为400m400m的矩形。3.2.2 井田主要开采水平及煤层开采顺序1）开采水平的确定本矿就一可采煤层，由于井田的面积教大，选取的主

28、井在井田的中间，水平为煤层下面约20米左右。2）矿井开拓方案的确定本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素： 本矿井地表地势属低山和中高山地形，最高处1125m，低处为605m，区内山顶多为黄土复盖，山坡及沟谷两侧，岩层出露良好。根据开拓开采设计确定，该矿井采用主副立井上下山开拓。本矿井的瓦斯含量大，属于高瓦斯矿井，为了满足矿井通风，全矿采用两翼对角式通风。同时考虑到井田走向较长，为了减少通风阻力，我们设计的大巷的地断面面积较大，以保证矿井的正常通风。3.2.3 矿井基本巷道1）井筒确定井筒断面的形状根据井筒的用途，服务年限，井筒穿过岩层性质及涌水情况。本矿井筒断面选用圆柱断面。因为圆柱断

29、面具有服务年限长，承受地压性能好，通风阻力小及便于施工等特点。井筒断面布置及装备根据提升容器的规格、尺寸、井筒合理布置的要求，并参考实际矿井的生产情况确定，本设计为250万吨的产量，风量约70m3/min,其断面见图3-1，断面特征见表3-1。副井的井筒直径7.2m，净断面40.71m2，装备双层四车带平衡锤罐笼和两套1.5吨固定车厢式罐笼。井筒内敷设有排水管路，风压管路，洒水管路，动力通讯管路等。是全矿井的进风井。表土段为10001100mm混凝土结构，基岩段为280mm混凝土结构。图见图3-2，断面表见3-2。风井：两风井井筒净身直径均为5.0m，净断面19.63m2，井筒内设有梯子间、抽

30、防管路和灌浆管路，分别担负前期和后期回风任务，以及作为矿井的安全出口。其布置图见图3-3，断面特征见表3-3。图3-1表3-1主井断面特征表井型250万t提升容器一对20t底卸式箕斗井筒直径5.6m井深260m净断面积24.63m2井筒支护钢筋混凝土及砌碹基岩段毛断面积33.69m2表土段毛段面积43.5944.77m2表3-2副井断面特征表井型250万t提升容器 一对3t双层单车罐笼带平衡锤井筒直径7.7m井深260净断面积46.56m2井筒支护钢筋混凝土及砌碹厚500mm基岩段毛断面积60.82m2表土段毛段面积76.9786.59m2图3-2表3-3风井断面特征表井型250万t井筒直径5

31、m井深380m净断面积19.63m2基岩段毛断面积27.34m2表土段毛段面积27.52m2图3-32）主要开拓大巷主要开拓巷道包括轨道上山，运输上山，运输大巷。运输大巷基本沿15号煤层底板布置，巷道坡度随煤层而有起伏,一般2-5，便于排水的需要。运输大巷局部8，主运输大巷上仓段局部10，主要是为了更好的搭接皮带和连接煤仓。这三种巷道都采用一样的断面设计。见图3-4和断面技术参数表3-4。图3-4运输大巷断面图表3-4断面特征表巷道规格掘进断面净断面净周长支护形式最大风量（m2）（m2）（m）（m3/s）5000mm4350mm20.0418.3116.25锚喷86图3-5回风巷断面图表3-5

32、回风巷断面特征表巷道规格掘进断面净断面净周长支护形式最大风量（m2）（m2）（m）（m3/s）5000mm4000mm1614.4416.2锚喷803）本矿井采用井底车场，此形式车场的特点，井底车场空、重车线调车线长度按1.5倍列车长度考虑，一列矿车为20个车厢，采用1.5t固定箱式矿车，型号为MG1.7-9B,外形尺寸（长宽高）240011501150（mm），故取调车线长度为80m。调车方式主要是机头从一侧将重车推入副井，然后绕道另一侧拉上材料车或是空车。因为此矿井运煤主要是靠胶带，所以车场调车比较简单。本矿井设计年产量为250万吨，大巷运输采用带宽为1200mm的胶带运输机运煤，辅助运输

33、采用1.5t固定箱式矿车，井底车场经过石门与大巷直接相连。为了保证矿井生产及安全的需要，井底车场设有各种硐室，包括、水泵房、工具室，调度室、等候室、医疗室。井底车场布置见下图3-6。图3-6井底车场4 采煤方法及采区巷道布置4.1 煤层的地质特征15号煤层，平均厚度6.91米，赋存稳定，煤层结构复杂，共有三层夹石。上部为厚0.1米的岩质页岩，中部偏下为0.650.1米的炭质页岩连岩石，下部为一层透镜状黑色页岩。一般长57米，宽35米，厚01.1米，在煤层中不连续分布，但层位不变，俗称“驴石”。煤层中含有黄铁矿结核，呈现饼状或马铃薯状分布，在连岩石和驴石夹层中分布较广。15号煤的颜色呈钢灰色、金

34、刚光泽，条痕内呈黑灰黑色，复杂结构层状结构，具内外生裂隙，裂隙中有矿物充填，贝壳状断口。15号煤层视密度为1.42t/m3，以光亮、半光亮型为主，少数为半暗型煤。15#煤层直接顶为黑色泥岩，平均厚度1.38m，性脆节理发育，含植物化石，老顶为深灰色石灰岩，平均厚度11.17m，灰岩中夹两层黑色泥岩。4.2 采区巷道布置及生产系统4.2.1盘区的位置和划分根据井田的特征与地形，走向长度5km，倾斜长度5.7km。呈正方形，理想划分为四个盘区，既西北翼盘区、西南翼盘区、东北翼盘区和东南翼盘区。盘区间保护煤柱20m，工作面长200左右。在井田中部设有运输大巷，连通东西两翼；在每翼中设有三条平行上山岩

35、巷，以便行人通风，运输煤炭。辅助运与大巷连接，平行与运输大巷主要用于材料运输，通风行人。1)生产系统盘区内的开采采用走向开采，即工作面沿倾向由上到下采。通风方式采用 型通风方式，风流线路为： 运煤系统为：综放工作面区段运输平巷皮带上山盘区煤仓胶带运输大巷主石门主井。运料系统为：副井井底车场主石门运输大巷盘区下部车场轨道上山区段石门区段轨道巷。运矸系统为：综放工作面区段回风平巷盘区上部车场盘区轨道上山盘区下部车场盘区运输大巷井底车场副井地面。排水系统为：综放工作面的水区段运输平巷盘区下部车场盘区运输大巷 运输大巷井底车场副井地面。2)盘区内同采工作面数的确定综合考虑煤层开采条件、开采顺序、运输能

36、力、机械化程度、管理水平、采掘接替等因素，采用综采放顶煤采煤方法，盘区内布置两个工作面，一面生产，一面备用。本矿井两盘区在生产同时备用，既有两个工作面同时生产。3)盘区煤层开采顺序本井田15号煤层面积较大，埋藏平稳，厚度居中，地质构造简单，瓦斯涌出量大，每个盘区沿倾斜方向划分为10个区段。采煤工作面沿煤层倾斜布置，沿走向方向推进。开采顺序沿倾斜方向由上至下逐节开采。4.2.2 盘区巷道布置本设计所有基本巷道都在煤层底板岩石中开掘。1)确定盘区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式尺寸盘区巷道的尺寸应能满足综放工作面运煤、辅助运输和通风的需要，由此确定巷道的尺寸为5000mm4000mm。如图4-1

37、图4-1区段轨道巷图表4-1轨道巷断面特征表巷道规格掘进断面净断面净周长支护形式最大风量（m2）（m2）（m）（m3/s）4600mm3100mm1614.4416.2钢架37.8支护方式采用锚网支护，锚索补强，这种支护方式经济效益好，且掘进速度快。锚杆间排距为0.8 m，锚喷厚度0.1 m掘进通风采用压入式局扇进行通风，局扇应在新鲜风流处。为了防止回风短路，在巷道设置风门，具体位置见带区巷道布置图。2)确定盘区生产能力和采出率为实现高产高效，达到良好的经济效益，本矿井采用两个工作面开采。因此，本盘区工作面的生产能力必须达到250万t/a（矿井设计生产能力）。本盘区工作面布置为综采放顶煤的采煤

38、方法的工作面，工作制度为“三八制”，二班采煤，一班检修。进刀方式为工作面端部斜切进刀，双向割煤，往返一次割两刀,每刀进尺0.6m。生产能力盘区的生产能力和开拓方式、采区巷道布置、回采工艺等有直接关系。采取生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度、工作面长度及推进度。盘区安排一个综放队，两个掘进队，回采每班截两刀煤，截深按0.6m计算，工作面采长按200m计算。综掘队每天按8m进度计算,其详细计算如下：回采工作面生产能力日产量： =2002.46.911.40.85=3946吨年产量：A年=4039300=118.38万吨掘进工作面生产能力日出煤量：A日=2821=3

39、36吨年出煤量：A年=336300=10.08万吨采区设计能力A采= 综A年+掘A年=128.4万吨式中：L工作面采长200m； m工作面日推进度2.4m； r煤层容重 1.4t/m3； c工作面回收率 取85%； t采掘面年工作日数 300天；n掘进两个数 2个；m掘进单头日进度8m；q掘进每米进尺平均出煤量21t/m。矿井设计 4个盘区,2个工作面,2个备采面,2个掘进头。盘区采出率（盘区工业储量开采损失）/盘区工业储量盘区开采损失主要指带区各种煤柱损失及工作面回采中的落煤损失。首采工作面推进长度1700m，顺槽为沿空掘巷，留5m的小保护煤柱，回风巷与高抽巷之间的保护煤柱为10m，区断运输

40、巷和区断轨道巷的保护煤柱为15m 停采线距离上山20m。3条上山之间的距离为10m。15号煤层的首采盘区工业储量为5128.5万t。工作面落煤损失，约占3%7%；既106.4万t各种煤柱损失为394万t盘区采出率为(5128.5-106.4-394) /5128.5 =90.2%75%符合厚煤层带区采出率不低于0.75之规定。采煤工艺方式采煤方法包括采煤工艺和巷道布置两个方面，是高产高效矿井建设的核心。严格执行国家技术政策、法规和规程的基础上，确保整个矿井的安全和各项技术经济指标不受影响，做到技术先进，经济合理，生产安全。设计中对采煤方法的选择遵循以下原则：技术先进：采煤工作面机械化水平高、单

41、产高；煤炭质量好；煤炭采出率高。经济合理：劳动效率高；材料消耗少；成本低。生产安全：积极采取措施，保证巷道维护状况良好，确保矿井采区运输、通风、排水和行人（包括安全避灾系统）系统畅通；认真编制采煤工作面作业制度，切实加强采煤工艺过程各工序的监督和控制；建立矿井安全制度保障体系，采用高新技术，加强全方位的生产监测监控。就目前煤矿地下开采技术发展趋势看，综采是采煤工艺的重要发展方向。阳泉一矿属于高瓦斯矿井，但井田内煤层赋存条件比较好、构造少。结合其所属阳泉煤业集团公司的技术条件实力和管理水平，采用综采能很快实现高产、高效。根据采煤方法选择的要求，采用走向长壁综合机械化放顶煤一次采全高的采煤方法。1

42、5#煤层采煤方法的回采工艺，采用双滚筒采煤机落煤，液压支架支护顶板，前部工作溜运煤，后工作溜回收顶煤，工作面每割一刀放一部顶煤，实行“一采一放，追机放顶煤”作业方式。4.3 设备选型、巷道支护及放煤4.3.1采煤机要达到矿井的设计生产能力，采煤机的平均生产能力则应能达到： 2500000t/（300216h）=260.4t/h。按照综采生产管理手册P152之规定，工作时间有效利用系数K值一般在0.30.45之间，通过提高生产管理水平，实现现代化矿井的高产高效，K值可达到0.5以上，K取0.5。则采煤机割煤能力应能达到260.4/0.50=520.8t/h。依据以上原则及计算结果，综合考虑，此矿

43、选择型号为MXA-600/4.5的采煤机，及其配套刮板输送机为SGZ-764/500。其技术特征见表4-2和表4-3。表4-2采煤机主要技术特征一览表项目单位技术特征型号MXA-600/4.5截深mm600采高mm2.34.5装机总功率KW600滚筒直径m2000牵引方式交流变频无级调速链轨式无链牵引牵引力KN200400牵引速度m/min08.6最大卧底量mm250滚筒最大中心距mm500机面高度mm1640煤的坚固性系数f24降尘方式内外喷雾表4-3刮板运输机主要技术特征一览表项 目单 位技术特征型 号SGZ-764/500生产能力t/h1000运输机长度m200电压等级V3000总装机功率kW500链速m/s1.