毕业设计新井生产通风设计.doc

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1、设计总说明本设计主要内容为新汶矿务局张家庄矿240万吨新井生产通风设计，全篇共分为五个部分：矿井概括及井田地质条件、井田开拓、采煤方法和采区巷道布置、矿井通风设计与矿井安全技术措施。张家庄煤矿位于新疆自治区伊宁市境内。井田东西长约为7242m，南北宽约为2500m，面积为18.56km2。井田内的主要可采煤层为5号煤层、9号煤层，该煤层赋存稳定，平均厚度4.3米。倾角平均为13.16，为缓倾斜厚煤层。井田内工业储量27353.16万t，可采储量20093.25万t。矿井平均涌水量为120m3/h，相对瓦斯涌出量11.4m3/t，属于高瓦斯矿井，煤尘具有爆炸危险性，有自然发火倾向。张家庄矿年设计

2、生产能力240万t/年，服务年限65年。采用立井多水平开拓（暗斜井延伸），第一水平标高-330m，第二水平标高-530m。矿井采用单面走向长壁综合机械化采煤法。矿井布置两个综采工作面保证全矿井的产量，长度240m，煤的运输采用架线式电机车牵引3吨底卸式矿车运输。矿井的通风方式采用中央边界式通风。本设计中根据技术与经济合理的原则，确定了中央边界式通风方式和抽出式通风的方案。矿井通过副井进风，风井回风；采区则通过轨道上山进风，回风上山回风；而采煤工作面则采用U型后退式通风系统，上行通风。设计分别对矿井容易和困难时期的风量和风阻进行了详细的计算和分配，绘制了通风立体示意图和通风网络图，计算出矿井总通

3、风量为131.4m3/s，最大通风阻力为1757.5Pa，在此基础上得出了通风机风量和风压，决定选择BDN026轴流式通风机，并绘制了通风机性能曲线图，确定了通风机的实际工况点。然后分别对主通风机、局.辅通风机的耗电量做了费用概算，加上其它通风费用，得出其吨煤通风费用W=1.96元/t。通风总体评价为容易。【关键词】：张家庄矿；地质；开拓；通风系统；预防；瓦斯1矿区概述及井田地质条件11矿井概况11.1位置交通 张家庄矿所在地张家地区位于我国新疆维吾尔自治区西北角包括伊宁市，（是我国最西部的城市）尼勒克县，新源县、巩留县、特克斯县、昭苏县、察布差尔县、霍城县。伊犁河谷位于中国天山山脉西部，三面

4、环山，地处8009-8456E，4214-4450N。北与博尔塔拉蒙古自治州接壤，东与塔城地区和巴音郭楞蒙古自治州毗邻，南和阿克苏地区的拜城、温宿县连接，西与哈萨克斯坦共和国交界，是古丝绸之路的北道要冲，地域优势十分突出。矿区位于霍城县，紧邻218国道，东距伊宁市55公里，向西北25公里为312国道及乌奎高速公路，各县城间均为二级公路相连，运输条件便利。1.1.2自然地理(1)气候本区属温带大陆性气候且具明显干旱气候特征。降水量：年均降水量41.6毫米，山区可达600毫米。月最小降水量为零（1963年1月和1967年12月）；日最大降水量139.6毫米(1975年5月1日)。本区降水量的特点是

5、集中在6、7、8三个月，约占全年的87，而且多暴雨。为整个新疆最湿润 地区。蒸发量：年最大蒸发量是2186毫米(1961年)，年最小蒸发量1670.4(1971年)毫米，月最大蒸发量是430.1(1962年5月)毫米，月最小蒸发量30.5(1968年12月)毫米。蒸发量一般大于降水量的2倍，除7、8月份降水量大于蒸发量外，其它各月一般蒸发量均大于降水量。尤其是5、6月份气温转暖，而降水量很小，常显旱象，亦为本区气候之特点。本区气温：气温1020 6月下旬至8月底气温25左右 9月初至11月下旬气温520 11月下旬至3月上旬气温-5-25最大冻土深度780毫米（1961年1月21日-24日）。

6、初冻日期一般在11月份（最早时1961年10月29日即开始），解冻一般在三月份。（2）资源 张家庄的矿产资源极具开发潜力。目前已发现矿种9类86种，其中铍、白云母、钾长石储量居全国之首，铜、金、硫铁矿、钴等23种矿产储量居新疆之首，煤炭远景储量约为4771亿吨。1.2井田地质条件1.2.1地质矿区地表为第四纪冲积平原，地面标高介于+3+51m之间。张家地区是由西北-东南走向的北天山山脉与西南-东北向的南天山山脉夹峙形成的西部宽东部窄，西部低东部高，开口向西的三角形区域。张家地在中国境内东西长360公里，南北最宽处275公里。两大山脉之间由东西向的中天山山脉分割成山、河谷、盆地相间的格局，形成了

7、伊犁河谷、喀什河谷、特克斯河谷、巩乃斯河谷四大谷地。而喀什河、特克斯河、巩乃斯河最终汇成张家河，于是张家河谷成了张家地区最大的河谷。采矿活动引起地表沉陷，使矿井周围部分地区形成塌陷坑。1.2.2区域地层张家矿井田位于霍县向斜东南翼中段，其主体构造是霍县背斜。霍县向斜是一赋煤向斜构造，煤系地层为石炭二迭系。向斜轴的总体方向约NE40，北部受天山背斜等北西南东向构造的影响，自清水河至苏布台逐渐变为东西向，形成一弧形构造。向斜的两翼不对称：西北翼岩层倾角陡，甚至局部倒转，并伴随出现了一组与向斜轴大致平行的断层和短轴褶皱构造。东南翼岩层倾角相对平缓，向斜边缘出现两组短轴边幕状褶皱，轴向与开平向斜轴直交

8、或斜交，并沿倾伏方向逐渐消失。其中一组由慧远背斜、察布查尔向斜、霍县背斜组成；另外一组在伊宁以南，规模不如前一组。东南翼断层的发育程度相对西北翼较低，且断层常分布在轴部附近，方向常斜交地层走向或平行褶曲的轴向，正断层为主，逆断层较少，落差一般小于50米。1.2.3井田地层(1)煤系地层划分及各组厚度、岩性特征张家庄矿煤系地层属于典型的新疆区中生代侏罗纪含煤岩系，其上界为苏布台组A层铁铝质粘土岩顶面，下界为伊宁组G层铁铝质粘土岩底面。根据两个钻孔实际控制，煤系地层厚度分别为160.35m和166.26m，按分组段厚度累计，煤系地层厚度为160m。由此可见，沉积补偿作用明显，煤系地层厚度变化不大。

9、煤系基底为奥陶系中统阿克吐别克组灰岩，本矿钻孔揭露最大厚度为160m，邻区资料证实，该组厚度400m左右，与煤系地层呈假整合接触。矿井浅部奥灰岩溶发育，深部逐渐减弱。其风化形成的G层铁铝质粘土岩构成煤系第一个标志层。煤系地层之上为的巩留组和昭苏组，从少数取芯钻孔揭露情况看，巩留组以杂色粉、细砂岩和浅灰灰绿色粗砂岩为主，向上部紫色粉细砂岩逐渐增多。昭苏组则以浅紫、暗紫和紫红色泥岩中、粗砂岩为主，偶见浅灰色砂岩层。洼里组以河床相底砾岩底面作为与古冶组的分界面。矿区地表被第四系冲积层所覆盖，盖层厚度由东北向西南逐渐增厚，与基岩呈角度不整合接触。矿井地层划分和地层厚度等简要情况见表11。煤系地层各组厚

10、度变化、岩性特征及所含标志层分述如下：侏罗系中统霍县组（）下界为G层底面，上界为K3(霍县灰岩)顶面。全矿实见点5个，厚度最大76.99m，最小65.70m，平均70.04m。-600水平以下无控制。底部G层为风化型铁铝质粘土岩，青灰紫色，常呈花斑状，含铝质，具滑感，常见菱铁质鲕粒或结核。该组岩性以浅灰深灰色粘土岩粉砂岩细中砂岩为主，夹灰绿色、紫色薄层粉细砂岩，常见鲕状铝质粘土岩。含三层浅海相灰岩（K1、K2、K3），K1、K2厚1m左右，以深灰色为主；K3厚3m左右，为灰色深灰色，质较纯；各层灰岩均含海百合、腕足类等海相动物化石。侏罗系上统清水河组（）下界为K3顶面，上界为K6（清水河灰岩）

11、顶面。全矿实见点9个，厚度最大79.14m，最小49.99m，平均70.00m。-800水平以下无控制点。岩性以浅灰深灰色泥岩粉砂岩为主。间夹三层灰深灰薄层灰岩（K4、K5、K6），3-5层薄煤层（17、16、15、14、13煤层）。其中K4常沉积缺失，K6常被上覆冲积相砂岩冲蚀。K5沉积稳定，并与其下部14煤层和K5-14煤层之间略发褐色的深灰色细腻泥岩相组合，成为深部地层对比的最重要的标志层。17煤层厚0-1.82m，平均0.52m，局部可达可采厚度；16、15均为不可采薄煤线且不稳定；14煤层在张家庄背斜轴部可采，其它区域均为薄煤线；13煤层仅个别点可见，大部被上覆砂岩所冲蚀。K3-K5

12、层间距73.05m-35.07m，平均51.71m。K5-K6层间距31.13m-10.81m，平均16.83m。苏布台组（）下界为K6顶面，上界为K8(11煤层顶板)顶面。全矿实见点38个，厚度最大91.01m，最小44.05m，平均69.46m。-800水平以下仅有三个实见点，厚度53.15-82.81m，平均66.37m。苏布台组和其下部的清水河组、霍县组虽均属于海陆交互相沉积，但海浸次数减少，强度明显减弱。岩性组成一般分为上、下两段。下段以浅灰灰色中粗砂岩为主，斜波状层理发育，泥质或硅泥质胶结为主，可见钙质胶结的薄层或椭园状钙质结核，夹深灰黑色粉砂岩泥岩薄层或包裹体，中部含12S下煤线

13、，赋存极不稳定。沉积环境为滨海砂滩相、河床相、及河口三角洲相，该段岩层除井田西北部沉积缺失外普遍发育，并为张家庄矿开拓井巷布置的主要层位。上段岩层以煤层、黑色腐泥岩、粉砂岩为主，自下而上有12-2、12-1、11S共三个局部可采煤层及1-3层极不稳定的薄煤线，平均煤层总厚4.13m。12-2、11煤层局部可采，12-1大部可采，12-2和12-1在井田东翼局部合为一层，大多分为两层，井田西翼最多可分为4-5层。12-1煤层厚度较大且相对稳定，为矿井深部的主采煤层之一，习惯上称为12S板区或简称为12煤层。由于12-1以下煤层的层数、间距及岩性变化较大，虽然采用地层剖面追踪和煤、岩层综合分析等方

14、法，但在有若干煤线的情况下，12-2煤层的层位对比仍相当困难。12-2煤层习惯上又称为12S底区，距12-1煤层0.7-18.81m，平均4.98m。11煤层仅局部可采，与12-1间距为0.75-35.5m，平均10.32m。在井田中部大致南北方向有一条间距增厚带，岩性为泥质胶结的灰色细中砂岩，其成因有待进一步查明。本组夹海浸线两层（K7、K8)，分别为12-1和11煤层顶板，岩性为黑色腐泥岩或黑黑灰色泥岩，为煤系地层主要标志层。本组所含植物化石有鳞木、苛达、芦木等，K7、K8可见珊瑚、贝壳类等海相动物化石。慧远组（）下界为11煤层顶板黑色腐泥岩或黑灰色泥岩顶面，上界为5煤层顶板黑灰色粉砂岩顶

15、面。厚度最大96.11m，最小45.93m，平均67.57m。岩性由煤层、泥岩和细碎屑岩组成。夹煤层7层（5-1、5-2、6、7-1、7-2、8、9），煤7-1至煤6间常夹1-3层煤线，其中5-2、7-2、8、9煤层为井田开采煤层，5-1、6、7-1虽个别点达可采厚度，由于难以布置工作面除7-1煤层在矿井浅部局部开采外，其它均未开采。5-1与5-2煤层局部合区，部分分区或5-1沉积尖灭，层间距0.35-8.79m，平均2.45m。5-2较5-1厚度大、赋存较稳定，习惯上又简称为5煤层。7-2煤层简称为7煤层，7-1位于7-2煤顶以上0.4-14.5m，又称为7煤层板区。本组煤层总厚10.33m

16、，含煤系数15.28，7-2、8、9煤层赋存稳定，全矿可采，为矿井最主要的可采煤层。本组主要标志层为6煤层顶板泻湖相黑灰色泥质粉砂岩。所含植物化石有芦木、鳞木、苛达、羊齿、苏铁、楔叶木、轮叶等，煤层底板普遍含有根化石。8煤层顶板和7煤层顶板均有河床相浅灰灰色中粗砂岩沉积，冲蚀煤层顶板的泥岩粉砂岩甚至煤层，造成局部煤层变薄直至尖灭。伊宁组（）本组上界为A层铁铝质粘土岩顶面，下界为5煤层直接顶板顶面，厚度最大238m，最小177米，平均217m。沉积环境为湖泊相河流冲积相。上部岩性以浅灰深灰粗砂岩粉砂岩为主，并夹有少量的泥岩及粉砂质泥岩。下部以泥岩细砂岩为主，并夹4S、3S不可采薄煤层及1-3层薄

17、煤线。植物化石主要有轮木、带羊齿，栉羊齿、科达木等。底部常有一河床相泥质胶结的中粗砂岩发育。厚度一般2-10m，有时将5-1顶板黑灰色泥质粉砂岩冲蚀。A层为煤系上部地层主要标志层，在地面钻探中，常根据A层位置确定煤系地层的取芯深度。(2)矿井标志层矿井主要标志层共12层，其特征见下表。表1-1 张家庄矿主要标志层名称、厚度及岩性特征一览表组标志层厚度岩性特征层位霍县组A02.16-7.295.06紫红色，岩性致密，光滑细腻，性脆、比重较大，含菱铁质鲕粒或豆状结核。顶板为含砾粗砂岩带。稳定，特征明显，易于对比清水河组A0.84-20.158.87上部灰色，致密、细腻、比重较大，有时含菱铁质鲕粒；

18、下部多为灰、紫杂色，具滑感。顶、底板均为浅灰灰白粗砂岩层位稳定，易于对比。组标志层厚度岩性特征层位慧远组K80.15-11.833.42黑色腐泥岩-黑灰色泥岩，局部为粉砂岩。腐泥岩与K7相比较略显粗糙，水平隐层理发育较稳定K70.10-13.072.51泥岩含褐色菱铁质结核。绝大部为黑色腐泥岩，黑褐条痕，油脂光泽，贝壳断口，可见少量植物化石，局部为黑色泥岩，含少量海相动物化石。岩性基本稳定，仅个别点被冲蚀。伊宁组K60.0-1.480.50灰褐深灰色砂质灰岩，质较纯，致密、坚硬，富含海百合茎化石，局部可见腕足类化石，方解石脉发育。不稳定，常被顶部砂岩冲蚀K50.00-1.330.44深灰色粉砂

19、质灰岩，致密块状、坚硬，质不纯，近似粉砂岩，富含海百合碎屑化石，底板与煤14之间有一层深灰褐泥岩稳定，易对比K40.00-2.080.32灰色石灰岩，质不纯，含泥质，含腕足及海百合茎化石，常沉积缺失或相变为钙质细砂岩粉砂岩。不稳定。察布查尔组K30.86-6.143.01灰褐灰色灰岩，质纯，致密，坚硬，细晶结构，含海百合茎及筵科、长身贝石燕等化石。稳定，易对比K20.00-1.160.73灰黑灰色灰岩，质不纯，致密，含腕足类、海百合茎及筵科等海相动物化石，稳定。K10.68-1.621.15灰深灰色灰岩，质不纯，含砂质，含黄铁矿结核，富含海百合茎、筵科及腕足类等海相动物化石稳定。G1.81-9

20、.795.08上、下部为浅灰乳灰色，中部为紫灰及杂色，呈花斑状。致密，细腻，具滑感，含菱铁质鲕粒及黄铁矿结核。稳定。1.2.4井田水文根据新汶矿务局统一的含水层划分标准，将区内的地层划分为七个含水层见下表。其中，、含水层对矿井涌水量影响较大，为直接充水含水层，其它为间接充水含水层。其主要特征如下：表1-2 含水层划分表含水层所处层位含水层厚含水层岩性含水性水质特征编号名称第四系冲积层含水层组第四系冲积层34卵石，粗、中细沙弱中等上HCO3-Cl-Ca2+Mg2+下HCO3-Ca2+Mg2+霍县组砂岩含水层组二迭系上统霍县组130粗、中砂岩中等5煤层顶板含水层组二迭系下统苏布台组190砂岩中等H

21、CO3-SO42-Na+Ca2+7煤层顶板含水层组二迭系下统慧远组30砂岩弱HCO3-Ca2+Mg2+1214煤层砂岩含水层组侏罗系上统张家组60石灰岩砂岩弱强上HCO3-Na+Ca2+下HCO3-SO42-Ca2+Na+察布查尔灰岩含水层组侏罗系中统察布查尔组19石灰岩中等HCO3-SO42-Ca2+Mg2+奥陶系灰岩含水层组奥陶系中统昭苏组420石灰岩极强HCO3-Ca2+Mg2+（1）矿井直接含水层第含水层组（12煤层至14煤层砂岩含水层组）本含水层组位于12煤层以下4m，层厚约60m，岩性以中砂岩为主，岩石裂隙发育，单位涌水量0.0030.627L/s.m，渗透系数0.014.704m

22、/d，矿化度0.3120.547g/L，上部水质为重碳酸钠钙型，下部为重碳酸硫酸钙钠型。开拓巷道多设计在此层位，每遇裂隙均有滴水或淋水出现，给施工带来困难。第含水层组（7煤层顶板含水层组）本含水层组位于7煤层以上3m，厚约30m，岩性以中细砂岩为主，单位涌水量0.010.286L/s.m，渗透系数0.11518.063m/d，矿化度0.5050.297g/L，水质为重碳酸钙镁型。第含水层组（煤层顶板含水层组）本含水层组位于5煤层以上6m，厚约190m，岩性以中砂岩为主，其主要成分有石英、长石，次为岩屑、燧石等，裂隙发育，单位涌水量0.276-1.728L/s.m，渗透系数0.91-1.37m/

23、d，矿化度0.2210.456g/L，水质为重碳酸硫酸钠钙型。5煤层回采后一般不易疏干。1994年，4654工作面回采过程中，最大涌水量1.58m3/min，到1997年底，该工作面涌水量稳定在0.80m3/min。（2）矿井间接含水层第含水层组(奥陶系灰岩含水层组)本含水层组为奥陶系中统马家沟组，岩性为灰灰白色厚层状灰岩，含水层平均厚度420m，浅部岩溶、裂隙极发育。单位涌水量最大72L/s.m，渗透系数最大167.73m/d，富水性极强，矿化度0.1660.347g/L，水质为重碳酸钙镁型。第含水层组(察布查尔灰岩含水层组)本含水层组位于奥陶系灰岩以上65m，灰岩厚1.466.14m，单位

24、涌水量为0.025L/s.m，渗透系数2.59m/d，富水性中等，水质为重碳酸硫酸钙镁型。第含水层组（古冶组砂岩含水层组）本含水层组位于A层以上，厚约130m，岩性以砂岩为主，局部含砾，富水性中等。第含水层组（冲积层含水层组）本含水层组由卵石、粗砂、中砂、细砂组成，卵石粒径2050mm，磨圆度中等。此含水层平均厚度34m，单位涌水量0.1033.68L/s.m，渗透系数0.7510.66m/d，富水性中等，上部水质为重碳酸氯钙镁型，下部为重碳酸钙镁型。1.2.5煤层煤质(1)煤层的结构、厚度和一般特征张家庄井田设计开采煤层有2层，即侏罗系下统霍县组的5、9煤层，5、9煤层基本全区可采。各煤层的

25、厚度、层间距及其变化规律见表13，煤层的肉眼鉴别特征、结构、夹石层数、厚度、岩性及其对回采的影响见表1-4，煤层柱状图如图12所示。表1-3 各可采煤层煤厚、层间距变化特征一览表煤层煤 层 厚 度（m）煤 层 间 距（m）最小最大变 化 规 律最小最大变 化 规 律平均平均50.065.11局部可采，可采范围内平均煤厚4.613.6663.72井田东北、西南、工业广场、以及伊35孔位置间距偏大，其余区域在20-35m之间4.638.2间距变化不大，仅局部间距较小，规律性不强90.265.53煤厚变化不大，井田深部有2个不可采点9.564.03.0724.6间距变化大，井田中部间距小，往四周逐渐

26、增大缓慢表1-4 煤层肉眼鉴别特征和结构特征一览表煤层肉眼鉴别特征煤 层 结 构变化情况类型夹石层数夹石厚度夹石岩性对回采的影响煤深黑色，强玻璃光泽；以亮煤为主，条带状或透镜状构造，质软性脆复杂0-20.20.6软泥岩或细粉砂岩随煤采出，使原煤灰份增高，夹石较厚时，增加回采的难度。一般含一层夹石，而且多为松软的泥岩，夹石厚时多为粉砂岩煤层黑色，具十分光亮的玻璃光泽，以亮煤和镜煤为主，条带状、透镜状及层状构造，硬度中等复杂0-20.10.3炭质泥岩或粉砂岩随煤一起采出，增加原煤灰份，夹石较厚时，回采难度加大。一般含一层夹石，而且较为稳定，仅局部为两层，且间距较近图12 采区煤层综合柱状图（2）煤

27、类、煤质及用途井田内各煤层煤质稳定，5、9煤层均属肥煤和焦煤类。在井田浅部，煤层多属肥煤类，在井田深部多属焦煤类。在背斜轴部岩浆岩床和东翼岩浆岩墙附近，煤的挥发份降低，粘结性变差，煤质多属焦煤类，局部变为瘦煤或无烟煤。用于炼焦用煤。5煤层：高灰、低硫、中磷。9煤层：中灰、低硫、中磷。1.2.6瓦斯、煤尘和煤层自燃性（1）瓦斯根据设计要求，龙泉矿设计为高瓦斯矿井。煤层瓦斯相对涌出量为11.4m3/t。为便于开采，拟安装瓦斯抽放系统。根据张家矿地区赋存分布分析，大致有如下规律：向斜轴附近一般瓦斯含量较高。煤层瓦斯含量随其上覆岩层厚度的增加而增大。煤层顶底板岩性较致密，岩层组合较好地段，瓦斯含量较大

28、。因本井田瓦斯涌出量较大，矿方在生产期间，应加大瓦斯抽放、瓦斯监测、施工作业规程编写周密、详细等工作力度，便于矿井安全生产。（2）煤尘、煤的自燃性根据国家煤及煤化工产品质量监督检验中心检验报告，煤尘有爆炸危险性，矿井煤层易自燃。（3）地温根据离井田以西北25Km的乌奎矿煤矿精查报告资料，本区地温平均梯度为1.55/100m，属地温正常区，恒温带温度在100m左右。2井田开拓2.1井田储量 截止2008年底，矿井总储量12722.4万t，（其中A+B=14442.8万吨）可采储量20093.25万t。-950西翼正在进行补充地质勘探，以进一步探明地质构造，保证储量的可靠性。井田西部1000-15

29、00为远景开发区，面积24平方公里，区域内煤系地层含煤6余层，近期主要可采煤层有2层，即5煤层、9煤层，全区可采，煤种均为肥煤。预测区内矿产资源储量总量为36294.1万吨。2.1.1井田工业储量本次储量计算是在精查地质报告提供地1：5000煤层底版等高图上计算的，储量计算结果可靠。参加储量计算的煤层共二层，自上而下分别为：5、9煤层。区内各煤层储量计算采用的工业指标，参照现行规范，统一为：最低可采厚度0.70m最高可采灰份40煤层面积：原报告以水平面积作为储量计算面积，未进行倾斜面积的换算。本次进行储量计算时根据钻孔情况：倾角20的11个，2030的9个，大于30的6个（主要是局部构造影响所

30、至），故本次储量计算采用倾向面积作为计算参数。2.1.2井田可采储量可采储量是在工业储量计算的基础上，通过下列公式计算求得： ZK=(Zg-p)C (2-1)式中：ZK- 设计可采储量, 万t；Zg- 工业储量，万t；p- 永久煤柱损失量，万t； C- 采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。本设计条件下取75%。其设计中：回采率：5、9煤层=80%井田内不计算可采储量的区域：（1）防水（塌）煤柱范围的储量（2）工业场地、风井场地、张家高速、218国道，霍清省道五个永久性保护煤柱范围内的储量。永久煤柱损失按工业储量的5%计算。 ZK=(Zg-p)C (2-2)式中：ZK-

31、 设计可采储量, 万t；Zg- 工业储量，万t； p- 永久煤柱损失量，万t； C- 采区采出率，厚煤层不低于75%，中厚煤层不低于80%，薄煤层不低于85%。本设计条件下取80%； P- 永久煤柱损失量，万t。 ZK1=( Zg1-p1) C =( Zg1- Zg15%)80%=9084.0064万t ZK2=( Zg2-p2) C =( Zg1- Zg25%)80%=7899.136万t ZK=ZK1+ZK2=16983.14万t2.1.3井田服务年限由于煤层赋存条件较好，交通运输便利，销路广，故可预设矿井为大型矿井。矿井服务年限可用下式计算： T= ZK/AK (2-3)式中： T- 采

32、区服务年限，a； A- 采区生产能力，240万t；ZK- 设计可采储量，16983.14万t； K-储量备用系数，（一般取1.2-1.4，地质条件简单的可取小值，在此取1.3。采区服务年限T= ZK/AK=16983.14万t/240万t/1.3=64.460年符合煤炭工业设计规范要求，因此设计本矿井产量为240a，服务年限为65年。（1)井田划分阶段由于本井田南北走向长度平均走向长度为3km；井田东西倾斜宽度平均倾斜宽度为2.5km，面积约15.36km2井田范围广阔，全井田南北走向长度4.8Km，东西倾向长度4.8Km，按计划先行开采5煤。上限标高：-160m，下限标高-686.6m。井田

33、位于霍县背斜，总体构造呈南北走向的单斜形态，地层向东倾斜，煤层赋存较稳定,倾角平均为13.12。经计算得煤层最高端与最低端高差H约527m， (2)阶段内布置由于井田走向较长，故每个阶段又可划分为若干采区，初步设计每个阶段为四个采区，则每个采区走向长2.0km，倾斜长0.773km。2.2井底车场的形式和选型井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉。因此，井底车场是否合理，直接影响着矿井的安全和生产。(1) 确定井底车场形式选择井底车场形式的经验及原则：对于开采缓倾斜和倾斜煤层的立井和穿岩斜井，当井筒距运输大巷距离近时（如

34、4060米），可采用卧式环形车场或梭式车场；井筒距离运输大巷较远时（如大于120米），可采用刀式环形车场或尽头式车场；井筒距运输大巷适中时，选用立式车场；如井筒出车方向与大巷斜交，且距离较近时，可采用斜式环形车场；对中、小型矿井，无论甩车场或平车场，井底车场都可采用梭式车场。开采急倾斜煤层的矿井，可采用刀式环形车场或尽头式车场。井底车场的形式应与矿井的井型相适应。大中型矿井可采用环形式或折返式车场。生产能力大于120万t/a的矿井，可采用增设主井复线的环形式或车站式车场；井型大，大巷用底卸式矿车运煤时，应采用折返式车场(注意：底卸式矿车受卸载方向限制不能掉头)。打巷用胶带输送机运煤时可采用环形

35、式或折返式车场。中、小型矿井，按距井筒的远近，可采用刀式环形车场、尽头式车场或梭形车场。选择井底车场的形式还应考虑到地面出车方向的限制，有时要求采用斜式环形车场。井底车场的位置应选在坚硬、稳定的岩层中，避开断层和破碎地带。如果不得不在围岩不太好的地区设置时，不宜选用巷道断面大的车场。 (2)验算主、副井空、重车线长度运输大巷采用机车运行时，根据所选用的电机车类型、矿车规格、验算主、副井空，垂车线长度是否符合设计规范要求。设计规范规定：“主井空，垂车线长度应各能容纳1.52列车”；“副井进出车线的长度，大型矿井应各能容纳11.5列车”。可用下列公式进行验算：LmnL1+L2+L3L空垂车线长度，

36、m；m列车数，应分别为1.52.0，或1.01.5；n每列车矿车数；L1一辆矿车长度，m；L2电机车长度，m；L3电机车制动距离，一般为1215m。主井出车线双道长度验算：L=1.5203.450+2.7+13=119.2m136m 符合要求。副井出车线双道长度验算：L=152.4=3640m 符合要求大巷用电机车为：14吨架线式电机车。矿车为：3吨侧卸式矿车。运矸线路：运矸石的固定式矿车由大巷进入主石门，经运矸车线1折返到副井，进入罐笼提至地面；运料线路：从副井的材料车下放至副井材料车线3，经副井空车线2、主石门、大巷，运到用料地点；由于运输大巷采用胶带机运输，大大简化了井底车场线路，井底车

37、场仅担负辅助运输任务。2.3主要巷道设计2.3.1井底车场巷道设计 (1)巷道选型由于井底车场为环行卧式井底车场，故可设计其巷道断面形状为半圆拱形形状，支护方式为喷浆支护。(2)巷道的高度和宽度H0=h0+h2式中: H0巷道的净高度(指除去支护厚度后，可能利用的最大空间高度)，按设计规定，运输巷道的净高度不小于1900mm；h0为拱的高度；h2巷道的高度；取h0为2.3m, h2为1.8m，则H0为3.8m，则巷道的宽度B=5.6m。(3)巷道的净断面积和周长巷道的净断面积可用如下公式计算:S 净=B（h2十0.39B )可得S 净=B（h2十0.39B ) =5.6(1.8+0.395.6

38、 ) =22.25m2巷道的净周长可用如下公式计算:P=2.57B+2h2可得: P=2.57B+2h =2.575.6+21.8=18.4m巷道尺寸如图2-5所示:其断面图如图2-5巷道断面形状所示。2.3.2井底硐室设计(1)主井系统硐室:主井系统硐室有推车机及翻车机酮室，井底煤仓及箕斗装载硐室，清理井底落煤硐室及水窝泵房等。上述硐室的布置，主要取决于地质及水文地质条件。确定井筒位置时，要注意将箕斗装载硐室布置在坚硬稳定的岩层中，翻车机硐室布置在主井重车线末端，清理井底落煤斜巷的出口要布置在主井的重车线侧。(2)副井系统硐室:副井系统硐室有副井井筒与井底车场连接处、主排水泵房、水仓及清理水

39、仓硐室、主变电所及候车室等。主排水泵房和主变电所应联合布置，以便使主变电所向主排水泵房的供电距离最短。主排水泵房和主变电所建成联合硐室，一般布置在副井井筒与井底车场连接处附近。当矿井突然发生水灾时，仍能继续供电，照常排水。为便于设备的检修及运送，水泵房应靠近副井空车线一侧。水泵房和变电所之间用耐火材料砌筑隔墙，并设置铁板门。2.3.3井底运输大巷设计2.3.3.1巷道选型根据矿井产量和地质条件仍选巷道断面形状为半圆拱形，支护方式为喷浆支护，其断面图如图2-1。2.3.3.2巷道的高度和宽度+式中： 巷道的净高度（指除去支护厚度后，可能利用的最大空间高度），按设计规定，运输巷道的净高度不小于19

40、00mm；为拱的高度；巷道的墙高；其设计参数如图所示：2.3.4回风大巷设计2.3.4.1巷道选型根据矿井产量和地质条件仍选巷道断面形状为半圆拱形，支护方式为喷浆支护，其断面图如图2-1。2.3.4.2巷道的高度和宽度+式中： 巷道的净高度（指除去支护厚度后，可能利用的最大空间高度），按设计规定，运输巷道的净高度不小于1900mm；为拱的高度；巷道的墙高；其设计参数如图所示：3采煤方法和采取巷道布置3.1 采煤方法的确定选择采煤方法时，应抓住本地区的主要特点。在一般情况下，影响采煤方法选择的主要因素是煤层厚度、倾角、顶底板岩石性质等。本井由于煤层厚度属于厚煤层，可以用综采机组一次采出，而且倾角

41、不大（平均倾角13.16，属于缓倾斜煤层），顶板和底板性质稳定，故采用流行的走向式长壁采煤法，使用国产的TZ1B型垛式液压支架作为回采工作面的支撑方式，另外配套国产MXA300/4.5型大功率无链牵引双滚筒采煤机和SGW150可弯曲输送机组成回采面的机械化采煤机组。3.2 采区巷道布置3.2.1采区上山布置因为本矿井属高瓦斯矿井，根据煤矿煤矿安全规程规定必须设三条上山，即运输上山、轨道上山和一条专用的回风上山，以满足采区生产要求。采区上山沿走向布置取决于采区形式。双面采区，上山布置在采区中央，以实现两翼均衡生产。采区上山层位的选择，根据煤层厚度，煤层和围岩的稳定情况，采区储量及服务年限，岩石施

42、工，力量，装备技术等技术因素，并通过掘进费，维护费及各种生产经营费的计算比较，煤柱损失等指标对比，最终确定其合理位置。按以上原则，将采区上山布置在煤层组下部的稳定岩层中。本设计运输上山、轨道上山、回风上山布置在岩层中，无垂直差距。岩石上下山在底板中的具体位置，应使其处于基本上能避开采动影响，且较为稳定的岩层中，同时上山距煤层底板还必须保持一定的法线距离。法线距离的大小取决于围岩的形式，一般取1020 m为宜。本设计中轨道及回风上山法线距离为15m。运输上山法线距离为20 m。图3-1 轨道上山（2）运输及回风上山运输上山及回风上山同轨道上山参数相同。3.2.2区段平巷布置（1）区段轨道平巷见图

43、3-2，梯形区段进回风平巷（工字钢，B=5200）图3-2 区段轨道平巷（2）区段运输平巷区段轨道平巷与区段回风平巷参数相同。3.2.3区段石门布置区段石门相关参数与轨道上山类似，但再甩车道处巷道断面要适当加大，支护强度根据围岩实际条件适当调整。3.2.4综采采区巷道布置综采对采区巷道布置的要求：(1)保证回采工作面的连续推进长度由于综采工作面产量高，矿井安排的生产工作面少，要求提高工作面生产的可靠性和连续性，以保证矿井产量的持续稳定。因此，在采区工作面布置上应尽量加大工作面连续推进长度，力求避免频繁搬家。(2)回采巷道应具有较好的工作条件由于工作面巷道中的附属设备比较多，体积大，巷道中还要铺

44、设带式输送机，因而要求巷道宽(巷道断面，一般输送机巷道不小于 12 m2，回风巷一般不小于10 m2)同时，在回采中应保持巷道的稳定性，以保持一定的巷道断面和减少维修工程量。(3)有利于开采准备和采掘平衡由于工作面推进速度快，需要及时准备出新的工作面，为此，除提高掘进速度外，还需要在巷道布置及开采程序等方面给工作面准备创造有利条件，以保证工作面正常接替。(4)保持工作面长度基本稳定在生产过程中工作面支架的增加或减少，在安装，拆卸及运输上都受到限制，因而要求工作面保持稳定。为此，需要保持工作面运输巷与工作面回风巷平行，可以采取巷道挂中线平行掘进来解决。3.2.5 采区车场的布置（1）采区上部车场图3-4上部车场（2）采区中部车场图3-5采区中部车场3）采区下部车场图3-6采区下部车场采区车场的巷道断面形状如图3-7所示：3.3采区各系统的确定运煤系统：从采煤工作面破落下来得煤，经区段运输平巷，采区运输石门到采区运输上山，运至采区煤仓，在采区下部车场内装车，经运输大巷、主要运输石门，运至井底车场，由主井提升到地面。通风系统：新鲜风流从地面经副井进入井下，经井底车场、主要运输石门、运输大巷，采区下部车场，采区轨道上山、中部车场，区段轨道石门、区段运输巷井入工作面，清洗工作面后，污风经区段回风平巷，采区回风石门，进入专用回风巷，再进入总回风巷，从风