年5月29日采礦學課程設計說明書范本文檔僅供參考<采礦學>課程設計說明書姓名:學號:班級:采礦B101題目:<采礦學>課程設計評語:指導教師:段緒華職稱:教授年7月12日TOC\o"1-3"\h\u105371礦井概述及井田地質特征 3113791.1礦區概述 3279571.2井田地質特征 4237631.3煤層特征 8159292井田境界和儲量 9264822.1井田境界 9104872.2礦井工業儲量 9318822.3礦井可采儲量 1026582.3.1永久煤柱留設 1052043工作制度和設計生產能力及服務年限 12134373.1礦井工作制度 12206643.2礦井設計生產能力及服務年限 1286594礦井開拓方式 12105714.1確定井筒位置 1276734.2確定井田開拓方式 13277374.3確定開采水平位置,標高及水平垂高 14212304.4確定運輸大巷布置及位置 14259205準備方式--帶區巷道布置 14272735.1煤層的地質特征 14150125.11可采煤層的基本概況 15113575.12煤層頂底板地質條件 16274625.2帶區巷道布置及生產系統 169545.21區段斜長確定 16180505.22帶區上山位置及布置方式 16303855.23帶區內工作面的接替順序 16260435.24帶區內各種巷道的掘進方法 1777555.25帶區生產能力及采出率 1757015.3帶區車場選型設計 17290015.31帶區下部車場選型設計 17244645.4帶區主要硐室的布置 18323075.41帶區煤倉 18285675.42帶區絞車房 19221345.43帶區變電所 19184056采煤方法 20153326.1采煤工藝方法的確定 2060646.11帶區地質條件和煤層賦存條件 20273566.12回采工作面長度和推進度以及推進方向 21214656.13回采工作面的破,裝,運煤方式及其設備選型 2171966.14勞動組織表 26129606.15工作面正規循環作業圖表 27248796.2回采巷道布置 28117416.2.1確定回采巷道布置形式 28293606.2.2回采巷道支護 28183906.2.3確定回采巷道斷面及其具體施工技術要求 28125377設計礦井基本的技術經濟指標 29381總結 301礦井概述及井田地質特征1.1礦區概述回坡底煤礦隸屬于霍州煤電集團公司。其礦井工業場地位于山西省洪洞縣城西北劉家垣鎮回坡底村東1.0km處,距洪洞縣城25km,距趙城發煤站17km,緊鄰趙(城)—克(城)公路,公路交通方便。圖1-1地理及交通位置礦區內經濟狀況本區多為山地,農產品主要有小麥、棉花、玉米、谷子、高粱、薯類、大豆等。工業生產以煤炭、電力、建材、化工為主。礦區氣候條件本區地處低山黃土丘陵區,四季分明,晝夜溫差較大。據洪洞縣氣象站觀測資料,降水量316.7－542.0mm,年平均降水量428.03mm,蒸發量1380.8－1820.6mm,年平均蒸發量1587.03mm,蒸發量大于降水量3.7倍,冬春少雨,夏末秋初雨水較大,且多集中在7、8、9三個月。年平均氣溫15.8℃,結冰期在11月下旬至次年3月上旬,最大凍土深度為530mm。無霜期180天左右。夏季多東南風,冬季多西北風,最大風速18m/s,屬溫暖帶季風型大陸氣候。礦區水文及工農業供水井田內無經濟、可靠的地表水可利用。地下奧陶系石灰巖含水層可做為礦井永久水源之一,但需做進一步的勘探工作。礦井建成后,井下正常排水量為120—240m3/h,經處理后可作為井下消防灑水及地面生產、防塵灑水、綠化等用水水源。1.2井田地質特征井田地形及勘探程度礦區位于呂梁山南端東麓,汾河西岸,地形切割強烈,溝谷縱橫形成了以黃土梁、塬、峁為特征的低山基巖丘陵地貌。主要山梁走向近南北向,溝谷縱橫,地形復雜。最高點位于區西北邊界溝北村東北山梁,標高985.2m,最低點位于東北邊界溝谷,標高624.17m,相對高差361.03m。井田煤系地層含煤地層區內含煤地層為中石炭統本溪組、上石炭統太原組和下二疊統山西組及下石盒子組,其中太原組和山西組為主要含煤地層。太原組地層含煤層12層,其中全區穩定可采煤層2層(10、11號),現就主要的含煤地層敘述如下:石炭系上統太原組太原組由泥巖、粉砂巖、石灰巖及煤層組成,夾不穩定砂巖。厚73.84－97.86m,平均87.59m。厚度變化在走向上大致為南西部厚、北東部及中部地帶較薄;傾向上厚度變化不大。本組地層的沉積為濱海三角洲平原及前緣沉積,期間發生了三次較大的海侵,形成潮下低能帶的三層石灰巖沉積,該組巖性、巖相穩定,旋回結構明顯。下二迭統山西組(P1)本組地層K7砂巖底至K8砂巖底。巖性主要由中、細粒砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成。厚29.20－53.39m,平均42.95m,含煤層7層(1上、1、2上、2、2下、3及一層未編號),其中較穩定大部可采煤層1層,零星可采或不可采煤層6層。本組地層的沉積繼承了太原期的沉積特點,不同的是在海退作用占主導地位前提下,該組下部為三角洲平原過渡帶沉積,上部為上三角洲分流河道的洪泛平原沉積。總之,本區主要含煤地層太原組和山西組地層,經過各組地層厚度及各標志層研究分析,總的認為其巖性巖相橫向上變化不大且具有一定的規律性。井田地質構造本區處于萬安詳查勘探區的北部。下張端正斷層下團柏正斷層為其南北自然邊界,其構造形跡展布服從于區域構造規律,基本走向為北東向。擴區內除西部及南西部零星出露上石盒子組地層及第三系地層外,東部大面積為黃土覆蓋,根據鉆探成果,結合地表地質調查,歷次勘查在區內共發現15條斷層。除北部上團柏斷層與南東邊界下團柏斷層規模較大外,其余多為落差5－25m的小型斷層,均為走向北東的正斷層。回坡底煤礦井下揭露小斷層13條,落差一般為1-5m,地層傾角平緩,一般為5－15°,總體地層走向北東向,傾向北西。南、北邊界附近與大斷層相伴生有寬緩的背、向斜,軸向和地層總體走向一致,亦為北東方向。地表及鉆孔中均未見到陷落柱,但在原回坡底礦界范圍內10、11號煤層井下揭露14個規模較小的陷落柱。縱觀全區,構造復雜程度應屬簡單類。詳見地質構造綱要圖1.2。圖1-2地質構造綱要圖1)上團柏斷層位于擴區北部邊界附近,走向NEE,傾向SE,向北東、南西延伸出區外,區內全長約5km。斷層北側中奧陶統地層出露,東段附近溝谷中可見下盤中石炭統本溪組地層與上盤的上二疊統上段地層直接接觸,落差550m。2)下團柏斷層位于擴區東南部邊界,走向N60°E,傾向SE,為南東盤下降的正斷層,落差280－350m,地表下盤自西向東依次出露P2s1、P1x2、P1x1、C3t3地層,上盤為黃土覆蓋,并受91號和92號鉆孔,W9和96號鉆孔,團-14和105號鉆孔的控制,該斷層本區延伸1.5km,兩側基本被新生界地層覆蓋,落差350m。向區外北東沒入汾河。3)F19斷層為團柏擴區勘探施工的901號鉆孔揭露的正斷K9砂巖下部地層(P1x1)與K7砂巖上部地層(P1s)接觸,落差45m,傾向SE,因地表黃土覆蓋,無出露點,但據區內整體受力狀態及斷層總體走向推斷該斷層超產獎同為N35°E,延伸長1100m。4)F20斷層為團柏擴區勘探1201號鉆孔所揭露的斷層,據鉆孔揭露缺失9號煤層底板至11號煤層底板巖層,為正斷層,據推斷斷層走向為N53°E,傾向SE,延伸長約500m,地表黃土覆蓋,無出露點。5)其它斷層其它斷層大部分在溝谷中有出露點或有鉆孔,揭露均為正斷層,傾向南東,落差多小于20m,詳見表1-3表1-3斷層特征表斷層編號斷層產狀落差(m)性質延伸長度(m)控制情況F1N35°ESE70°15正90083號孔745.86m遇斷層P1x1斷開F2N70°ESE75°20正1350P2s1地層中斷開F3N45°ESE65°5正800P2s1地層中斷開F4N35°ESE70°5正370P2s1地層中斷開F5N35°ESE70°5正900北東部P2s2地層中斷開西南部P2s1地層中斷開F6N35°ESE70°5正400P2s1地層中斷開F7N40°ESE70°5正860P2s1、P2s2地層中斷開F9N70°ESE70°10正370P2s1地層中斷開F10N40°ESE70°8正400P2s1、P1x2地層中斷開F11N15°ESE70°8正350P2s1地層中斷開F16N33°ESE65°5正330P2s3地層中斷開F18N34°ESE65°15正740501號孔604.02m遇斷層,C3t2斷開F19N35°ESE65°45正1350901號孔487.10m遇斷層,P1s缺失F20N53°ESE75°15正6001201號孔208.35m遇斷層,C3t1斷開3)褶曲本區大部被新生界地層覆蓋,僅在溝谷中有基巖零星出露,故據零星基巖露頭和地質產狀及鉆孔控制的煤層底板標高,查明有4條寬緩的背、向斜構造,現分述如下:(1)1號向斜位于901、501號鉆孔一線北側與上團柏正斷層間。軸向與斷層走向大致平行,為上團柏斷層上盤下降的牽引作用所形成的構造。軸部零星出露上石盒子組上段地層,傾向5-8°,區內延伸長約10.5m。(2)1號背斜位于團-12、604號鉆孔一線,軸部北北東向,兩翼傾角,北東翼約7°左右,南東翼5°左右,軸部在溝谷中出露P2s1和P2s2地層,延伸長3.00m左右,該背斜受地面地質產狀和團-12、604號鉆孔對軸部的控制以及503、603、401、504號鉆孔對兩翼的控制,基本向北北東傾伏。(3)3號背斜位于下團柏斷層北西側,為下團柏斷層牽引形成的褶曲構造,軸向北東東—南西西向,北翼傾角5°左右,南翼受下團柏斷層影響為10°左右。軸部出露P1s,P1x地層。區內延伸長約4.5km。軸部及兩翼受團-14及506號鉆孔的控制,基本向北東東傾伏。(4)4號背斜位于89、90號鉆孔西側一線。軸向近南北向,兩翼傾角5°左右,延伸長約1km。軸部及兩翼受89、84(區外)、90、83號鉆孔及地質產狀的控制,基本向北傾伏。4)陷落柱擴區內大部被新生界地層覆蓋,地表及鉆孔未發現陷落柱,且從鉆孔資料分析奧灰巖溶不甚發育,反映O2f地下水活動性弱,陷落柱不易生成,在回坡底礦井下揭露有陷落柱6個,又據北西界相鄰團柏煤礦調查資料陷落柱的發育密度為14個/km2,推斷本區陷落柱在一些地區較發育,只是遠不及團柏煤礦。總之,本區地層走向西部變化不大,區內斷層走向基本為北東向,傾向南東,落差小,延伸短,地表及鉆孔未發現陷落柱,屬構造復雜類。1.3煤層特征太原組10、11號兩層煤層厚度變化不大或具規律性,間距穩定,煤層厚度變化不大,間距變化不大。10號煤層位于太原組下段上部,上距9號煤層平均間距2.42m。厚度3.84-5.0m,平均4.3m。一般不含夾矸或含一層夾矸,局部含2層夾矸。結構簡單。頂板為黑色泥巖,厚度約2.4m,底板為粉砂巖,頂底板較好管理。10號煤層屬穩定型全區可采煤層。11號煤層位于太原組下段下部,上距10號煤層平均間距7.11m。厚度3.79-5.32m,平均厚度4.1m。一般含2-3層夾矸,個別點含4-5層夾矸。頂板為厚約0.7m的黑色泥巖偽頂,直接頂為厚約2m的灰黑色泥巖,底板為石英砂巖,較好管理。11號煤層屬穩定型全區可采煤層。2井田境界和儲量2.1井田境界井田范圍西北以上團柏斷層為界,東南以下團柏斷層為界,井田形狀為不規則多邊形,井田以西南-東北為走向,以東南-西北為傾向,走向全長為4.5km,傾向全長為2.5km。煤層傾角為2-8度,平均傾角為4度,水平面積為11.25平方公里,傾斜面積為11.27平方公里。本礦的井田境界以下列標高來確定;西北:以上團柏斷層為界;東南:以下團柏斷層為界;西南:以11煤700m等高線為界;東北:以11煤400底板等高線為界。2.2礦井工業儲量本礦井設計只對10煤層和11煤層進行開采設計,本次儲量計算是在精查地質報告提供的1:5000煤層底板等高線圖上計算的,儲量計算可靠。井田范圍內的煤炭儲量是礦井設計的基本依據,煤炭工業儲量是由煤層面積、容重及厚度相乘所得,其公式一般為:Zg=S×M×R其中:Zg——礦井的工業儲量;S——井田的傾斜面積,11.25平方公里;M——煤層的厚度,9m;R——煤的容重,1.32噸/立方米;則:Zg=11.25×9×1.32=13365萬t2.3礦井可采儲量1)邊界煤柱可按下列公式計算Z=L×b×M×R其中:Z——邊界煤柱損失量;L—邊界長度, b——邊界寬度,取b=50;M——煤層厚度,M=9;R——煤的容重,R=1.32。 則井田的邊界斷層煤柱為:上團柏斷層:5000/cos4×50×9×1.32×10-4=297.73萬t;下團柏斷層:/cos4×50×9×1.32×10-4=119.10萬t。2.3.1永久煤柱留設工業廣場煤柱根據<煤炭工業設計規范>第5-22條規定:工業廣場的面積為0.8-1.1公頃/10萬噸。本礦井設計生產能力為120萬噸/年,因此取工業廣場的尺寸為300m×400m的長方形。煤層的平均傾角為4度,工業廣場的中心處在井田走向的中央,傾向中央偏于煤層中上部,其中心處埋藏深度為350,主井、副井,地表建筑物均布置在工業廣場內。工業廣場按Ⅱ級保護留維護帶,寬度為15m。本礦井的地質掉件及沖積層和基巖層移動角見表2-1。表2-1巖層移動角廣場中心深度/m煤層傾角煤層厚度/m沖擊層厚度/mфδγβ350491004576.876.868.4由此根據上述以知條件,畫出如圖2-2所示的工業廣場保護煤柱的尺寸圖2-2工業廣場保護煤柱由圖可得出保護煤柱的尺寸為:S=梯形面積=(上寬+下寬)×高/(2×cos4)式2-3=473653.80㎡則:工業廣場的煤柱量為:Zi=S×M×R式中:Zi工業廣場煤柱量;S工業廣場壓煤面積,473653.80㎡;M煤層厚度,9m;R煤的容重。則:Zi=473653.80×9×1.32×10-4=562.70萬t總煤柱量=297.73+119.10+562.70=979.53礦井的可采儲量礦井的可采儲量按下式計算:Zk=(Zg-P)×C其中:Zk礦井的可采儲量;萬tZg礦井的工業儲量,計算得出Zg=13365萬t;P保護工業場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留設的永久煤柱損失量,p=979.53萬t;C采區采出率,厚煤層不低于0.75,中厚煤層不低于0.80,薄煤層不低于0.85,本礦取0.85則:Zk=(13365-979.53)×0.85=10527.65萬t3工作制度和設計生產能力及服務年限3.1礦井工作制度按照<煤炭工業礦井設計規范>中規定,參考<關于煤礦設計規范中若干條文修改的說明>,確定本礦井設計生產能力按年工作日330天計算,四六制作業(三班生產,一班檢修),每日三班出煤,凈提升時間為14小時。3.2礦井設計生產能力及服務年限因為本井田煤層豐富,主采煤層賦存條件簡單,井田內部沒有較大斷層,比較合適布置大型礦井,初步設定服務年限為60年。年生產能力為:K=Zk÷A÷T=10527.65÷1.4÷60=125.3萬噸/年經校核后確定本礦井的設計生產能力為120萬噸/年服務年限:T=Zk÷A÷K=10527.65÷1.4÷120=62.67年4礦井開拓方式4.1確定井筒位置(1)有利于第一水平的開采,并兼顧其它水平,有利于井底車場和主要運輸大巷的布置,石門的工程量要盡量少;(2)有利于首采區布置在井筒附近的富煤階段,首采區要盡量少遷村或不遷村;(3)井田兩翼的儲量基本平衡;(4)井筒不宜穿過厚表土層、厚含水層、斷層破壞帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱巖層;(5)工業廣場應充分利用地形,有良好的工程地質條件,且避開高山、低洼和采空區,不受崖崩滑坡和洪水的威脅;(6)工業場地宜少占耕地,少壓煤;(7)水源、電源較進,礦井鐵路專用線短,道路布置合理。4.2確定井田開拓方式本井田開拓方式的選擇,主要考慮到以下幾個因素:1)本井田煤層埋藏較淺,煤層可采線在-250m,最深處到-400m,表土層厚度大,平均厚度為100m。2)表土層有四個含水層,其中第四含水層直接覆蓋在煤層露頭上。3)本礦地表地勢平坦,且多為農田,無大的地表水系和水體。由于本礦表土層較厚,水文地質條件比較復雜,井筒需要才用特殊法施工,故第一水平只能用立井開拓。根據礦井提升的需要與本礦的地質條件及<煤礦安全規程>的規定,在本井田的中上部設立主副井筒各一個。主井用來提升煤炭,副井用來運送人員、材料、矸石等。本礦井的瓦斯含量比較小,能夠達到低瓦斯礦井的水平。井田的走向長度比較短,平均為2.5km,故采用中央并列式通風,由副井進風,主井回風。4.3確定開采水平位置,標高及水平垂高根據本礦的煤層賦存條件和水平的服務年限,確定把第一開采水平大巷設在煤層底板等高線600m標高的煤層底板巖層中,距離煤層30m,巖性為砂巖。水平走向沿600m底板等高線方向,第一水平的垂高約100m。第二水平沿著450m底板等高線布置,采用暗斜井延伸,水平垂高約150m,利用兩個水平開采整個井田范圍內的煤層。4.4確定運輸大巷布置及位置由于本井田煤層埋藏比較淺,設計可采煤層的厚度為4.3m和4.1m,運輸大巷為兩個煤層服務,服務年限較長,為便于維護和使用,使大巷不受煤層開采的影響,因此將大巷布置在煤層底版下方30m處的砂巖中。其優點是巷道維護條件好,維護費用底,巷道施工條件夠按要求保持一定方向和坡度;,減少煤柱損失,同時便于設置煤倉。5準備方式--帶區巷道布置5.1煤層的地質特征井田煤系地層區內含煤地層為中石炭統本溪組、上石炭統太原組和下二疊統山西組及下石盒子組,其中太原組和山西組為主要含煤地層。太原組地層含煤層12層,其中全區穩定可采煤層2層(10、11號),現就主要的含煤地層敘述如下:石炭系上統太原組太原組由泥巖、粉砂巖、石灰巖及煤層組成,夾不穩定砂巖。厚73.84－97.86m,平均87.59m。厚度變化在走向上大致為南西部厚、北東部及中部地帶較薄;傾向上厚度變化不大。本組地層的沉積為濱海三角洲平原及前緣沉積,期間發生了三次較大的海侵,形成潮下低能帶的三層石灰巖沉積,該組巖性、巖相穩定,旋回結構明顯。下二迭統山西組(P1)本組地層K7砂巖底至K8砂巖底。巖性主要由中、細粒砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成。厚29.20－53.39m,平均42.95m,含煤層7層(1上、1、2上、2、2下、3及一層未編號),其中較穩定大部可采煤層1層,零星可采或不可采煤層6層。本組地層的沉積繼承了太原期的沉積特點,不同的是在海退作用占主導地位前提下,該組下部為三角洲平原過渡帶沉積,上部為上三角洲分流河道的洪泛平原沉積。總之,本區主要含煤地層太原組和山西組地層,經過各組地層厚度及各標志層研究分析,總的認為其巖性巖相橫向上變化不大且具有一定的規律性。5.11可采煤層的基本概況太原組10、11號兩層煤層厚度變化不大或具規律性,間距穩定,煤層厚度變化不大,間距變化不大。10號煤層位于太原組下段上部,上距9號煤層平均間距2.42m。厚度3.84-5.0m,平均4.3m。一般不含夾矸或含一層夾矸,局部含2層夾矸。結構簡單。頂板為黑色泥巖,厚度約2.4m,底板為粉砂巖,頂底板較好管理。10號煤層屬穩定型全區可采煤層。11號煤層位于太原組下段下部,上距10號煤層平均間距7.11m。厚度3.79-5.32m,平均厚度4.1m。一般含2-3層夾矸,個別點含4-5層夾矸。頂板為厚約0.7m的黑色泥巖偽頂,直接頂為厚約2m的灰黑色泥巖,底板為石英砂巖,較好管理。11號煤層屬穩定型全區可采煤層。5.12煤層頂底板地質條件10號煤層頂板為黑色泥巖,厚度約2.4m,底板為粉砂巖,頂底板較好管理。11號煤層頂板為厚約0.7m的黑色泥巖偽頂,直接頂為厚約2m的灰黑色泥巖,底板為石英砂巖,較好管理。5.2帶區巷道布置及生產系統5.21區段斜長確定分帶工作面的傾斜長度就是工作面連續推進的距離,約為上山或下山工作面的斜長。中國發布的<煤炭工業礦井設計規范>的相關規定為:分帶傾斜長度不宜小于工作面一年的連續推進長度。一般上山部分的傾斜長度在1000m以上,下山部分的傾斜長度為700--1200m。在老師的指導下,根據我礦的實際地質情況,煤層傾角平均為4度,局部為2度。第一水平均采用上山開采,工作面傾斜長度平均定為1500--m。5.22帶區上山位置及布置方式帶區上山均布置在煤層中,垂直等高線雙巷掘進,一個工作面生產,相鄰的另一個工作面準備接替。5.23帶區內工作面的接替順序按礦井產量計劃要求,一個采煤工作面開采結束后,由另一個工作面投入生產,所形成的相互銜接關系稱為采煤工作面接替。帶區內回采巷道均采用雙巷掘進,一個工作面生產,相鄰的另一個工作面準備,采煤工作面結束后,由相鄰的工作面接替。帶區前進式開采,前進式接替。5.24帶區內各種巷道的掘進方法帶區內的回采巷道均為煤巷采用綜合機械化掘進機掘進,帶區車場的巖巷均采用放炮掘進。5.25帶區生產能力及采出率因為本井田煤層豐富,主采煤層賦存條件簡單,井田內部沒有較大斷層,比較合適布置大型礦井,初步設定服務年限為60年。年生產能力為:K=Zk÷A÷T=10527.65÷1.4÷60=125.3萬噸/年經校核后確定本礦井的設計生產能力為120萬噸/年。因本礦井采用帶區開采,煤層平均厚度為4.3m,屬于中厚煤層,根據相關規定:厚煤層一般不小于93%,中厚煤層不小于95%,薄煤層不小于97%,因此本礦井的采出率定為95%。5.3帶區車場選型設計5.31帶區下部車場選型設計5-1帶區下部車場井底車場設計如圖所示,礦車經過繞道用牽引絞車拉上軌道斜巷,然后在甩入煤層。軌道斜巷的垂高約為50m,傾角為38度。通風行人斜巷主要用于行人和通風,軌道運輸斜巷經過斜巷直接和回風大巷聯通,用于回風。通風行人斜巷和絞車斜巷與運輸大巷間的水平距離約為10m,經過繞道與斜巷相連構成運輸系統。5.4帶區主要硐室的布置5.41帶區煤倉井巷式煤倉按煤倉的中軸與水平面的夾角分為垂直煤倉和傾斜煤倉兩種。垂直煤倉一般為圓形斷面,圓形斷面利用率高,不易形成死角,便于維護,施工方便,施工速快。本礦帶區煤倉都選用垂直煤倉,直徑5m。斜長30m。合理的煤倉容量應在保證正常生產和運輸的前提下,工程量最省。按采煤機連續割煤的產量計算:Q=Q0+LMbγCoKtN式中:Q—帶區煤倉容量,t;Q0—防空倉漏風留煤量,一般取5～10t;L—工作面長度,m;M—采高,m;b—進刀深度,m;γ—煤的容重,t/m3;C0—工作面采出率;kt—同時生產的工作面系數,綜采時,kt=1;N—同采工作面個數;Q=5+150×4.3×0.8×1.32×95%=652.10t表5-6煤倉容量與帶區生產能力關系帶區生產能力/萬t·a-130以下30～4545～6060～100以上帶區煤倉容量/t50～100100～200200～300250～500容積驗算::Q=3.14×2.5×30×1.32×0.9=699.44t＞=652.10t所選煤倉尺寸合理,煤倉直徑為5m,高度為30m,容量為699.44t5.42帶區絞車房帶區絞車房主要依據絞車房的型號及規格、基礎尺寸、絞車房的服務年限和所處的圍巖性質進行設計。1)絞車房的位置帶區絞車房布置在圍巖穩定,無淋水、地壓小、易維護的地點;在滿足絞車房施工、機械安裝和提升運輸要求的前提下,絞車房應盡量靠近變坡點,以減少巷道工程量;絞車房與相鄰巷道要有足夠的保護煤柱或巖柱,一般不小于10m,以利絞車房的維護。2)絞車房斷面形狀及支護絞車房端面一般設計成半圓拱形,用全料石或混凝土料面墻砌筑。有條件的地方用錨噴支護。本礦井的絞車房斷面采用半圓拱形,采用錨噴支護。5.43帶區變電所帶區變電所的布置帶區變電所是帶區供電的樞紐,帶區變電所布置在圍巖穩定、無淋水、地壓小、通風良好的地點,并位于在帶區用電負荷的中心。高壓電氣設備與低壓電氣設備宜分別集中在一側布置,硐室寬度取3.6m。變電所的高度根據人行高度、設備高度及吊掛電燈的高度要求確定為3.5m。帶區變電所采用不可燃材料支護,本帶區選用錨噴支護,底板用100號混凝土鋪底。帶區變電所硐室見下圖。圖5-2帶區變電所斷面示意圖6采煤方法6.1采煤工藝方法的確定對于緩斜、傾斜、薄及中厚煤層,一般使用單一走向長壁采煤法;傾角小于12°時,則應考慮用傾斜長壁采煤法。本帶區煤層均賦存穩定,傾角較小,厚度適中,頂底板多為細砂巖、粉砂巖易破碎,煤厚度為4.3m。根據上述條件,決定用傾斜長壁綜合機械化采煤法(俯斜開采),采空區頂板自行跨落法,以支撐掩護式支架支撐頂板。6.11帶區地質條件和煤層賦存條件本井田范圍內地質構造相對簡單,沒有大的斷層、陷落柱等,煤層賦存穩定,儲量較豐富。適合使用綜合機械化采煤方法。6.12回采工作面長度和推進度以及推進方向帶區劃分要合理地確定條帶的長度及數目,條帶長度等于回采工作面的長度加上兩順槽間的寬度(本設計用沿空掘巷,無護巷煤柱的寬度)以及巷道寬度,帶區劃分一般以主要開采煤層為準,兼顧其它煤層,以便取得較高的產量和效率,條帶劃分還應考慮以地質構造作為條帶邊界,以免影響回采工作面的正常生產。考慮到設計帶區的生產能力、地質條件、管理水平和現有裝備水平等,初步選定條帶寬度為150米,采用沿空掘巷,無護巷煤柱,則條帶數目為:N=(2500-15×2)/(150+8+2)=15。由于共有2層煤,因而帶區內工作面數為30個。剩余的三角煤進行殘采。由于本礦井煤炭儲量比較豐富,井田內主采煤層10,11煤層為簡單結構厚煤層,煤層平均厚度4.3米和4.1米,井田面積較大,采用兩水平開采整個井田范圍的煤層。第一水平全采用傾斜長壁俯斜后退式(上山條帶)開采,第二水平采用傾斜長壁俯仰斜結合后退式(上下山條帶)開采,開采剩余井田范圍內的煤層。后退式開采的優點:由采區邊界向大巷方向推進,后退式開采順序所需的回采巷道需要預先掘出,經過掘巷能夠預先探明煤層的附存情況,生產期間采掘不相互影響,回采巷道容易維護,新鮮風經過實體煤,漏風少,是中國煤礦最主要的工作面開采順序。回采工作面推進度根據循環作業圖標的安排,工作面每班割煤兩刀,三班割煤,采煤機截深為0.8m,因此回采工作面日推進度為4.8m6.13回采工作面的破,裝,運煤方式及其設備選型綜采工作面采用采煤機破煤和裝煤,采用輸送機運煤,采用液壓支架支護頂板。綜采工作面最大生產能力和安全生產,采煤機、刮板輸送機和液壓支架(簡稱”三機”)之間在性能參數、工作面空間尺寸以及相互連接部分的形式、強度和尺寸等方面,必須相互匹配協調,保證適用。綜采工作面的設備選型及配套(1)采煤機的選用用于長壁工作面的采煤機械有采煤機和刨煤機。綜采工作面由于效率較高,一般都采用大功率的雙滾筒采煤機。采煤機的牽引方式有錨鏈式,適應于傾角0°～35°的回采工作面;無鏈齒銷式,應用于傾角0°～55°的回采工作面。根據回采工作面的傾角大小,采煤機的牽引方式選為無鏈電牽引。采煤機裝機功率根據工作面煤質硬度,采高及生產率等要求,參考同類型采煤機的使用條件來選定,類比見表6-1。表6-1采煤機的使用條件采高(m)采煤機功率(kw)單滾筒雙滾筒0.6～0.90～500~1000.9～1.350～100100~2001.3～2.0100～150200~4002.0～4.5150～200400~1000(注)因此采煤機選用MG600-W型采煤機,其技術參數如表6-2所示。表6-2采煤機技術參數表型號MG600-W適應條件采高范圍(m)3～4.5傾角(°)≤35普氏系數(f)F=2～5牽引機構牽引力(kN)550/296牽引速度(m/min)0～12牽引方式無鏈調速方式液壓無級保護方式電機功率過載及恒壓保護液壓元件主液壓泵型號ZB—125斜軸泵工作流量(L/min)271工作壓力(Mpa)16.5液壓馬達型號ZM125斜軸馬達截割機構滾筒直徑(mm)2300截深(mm)800滾筒轉速(r/jmin)37臥底量(mm)285配套電動機型號YBC—200功率(kw)2×300電壓(V)660/1140轉速(r/min)1472降塵方式內外噴霧機器重量(t)40(2)工作面刮板輸送機刮板機的輸送能力必須與采煤機的生產能力相匹配,具體選型設計見第七章。選用型號為:SGZ880/(2～3)×400型刮板輸送機,其技術參數如6-3所示。表6-3刮板輸送機技術參數表SGZ880/(2～3)×400設計長度(m)250出廠長度(m)150-200輸送量(t/h)1200刮板鏈速(m/s)1.6鏈條型式中雙鏈電動機型號EWJ400/200功率(kW)2(3)×400電壓等級(V)1140轉速 (r/min)1480刮板鏈鏈規格34×126—C破斷拉力(kN)1450中心距(mm)180刮板距離(mm)1080每米重量(kg)76.4中部槽型式鑄造式規格(長×寬×高)(mm)1500×880×300擋板規格(長×寬×高)(mm)1500×1646×950機頭卸載方式側卸最大尺寸(mm)3516×5330×1355單件重(kg)30502牽引型式無鏈機器總重(t)379(3)工作面液壓支架選擇液壓支架必須有合理的工作阻力和初撐力。液壓支架的阻力式支架設計中最基本參數,支架所有強度都由此決定。它在一定程度上顯示了支架的工作能力和特征。當前支架阻力主要是采用現場觀測,然后根據觀測數據進行估算或折算。選擇液壓支架還必須確定合理支架結構高度。合適的結構高度是支架正常工作的關鍵。在實際使用中,一般選用的支架最大結構高度比最大采高大200mm左右。最小結構高度比最小采高低250～350mm。同時它們又隨這地質條件和生產條件的變化而變化。選擇時需綜合各項因素,進行全面分析。除了以上要求外,液壓支架的選型還必須和生產能力配套。根據本礦的地質條件和生產實際,選用ZZ500/25/38型低位放頂煤液壓支架,技術參數見表6-4所示。表6-4工作面液壓支架技術參數表型式四柱支撐掩護式低位高度(最低/最高)3000/4500mm中心距1750mm寬度(最小/最大)1660/1860mm初撐力(P=31.5MPa)10096kN工作阻力(P=38.86MPa)13000kN支護強度1.23MPa對底板平均比壓2.64MPa泵站壓力31.5MPa操縱方式本架操縱重量37103kG(4)運輸斜巷膠帶輸送機選用SSJ1000/2×300型可伸縮膠帶輸送機,技術參數如下表6-5所示。表6-5膠帶輸送機參數表型號SSJ1000/2×300整機性能輸送能力(t/h)1500輸送距離(m)帶速(m/s)3.3儲帶長度(m)200機頭尺寸寬×高(mm)2646×1705機尾搭接長度(m)15軌距(mm)1362質量(t)120電動機型號YSB—160功率(kW)2×160電壓(V)660/1140減速比i23.39輸送帶寬度(mm)1000類型阻燃輸送帶6.14勞動組織表近水平中厚煤層的綜采工作面一般只有割煤、前移支架和推移輸送機三個主要工序,習慣上,完成這三個主要工序后,就算完成了一個循環。因此,一般是按多循環組織作業的,但在安排作業方式時,必須把機械設備檢修作為綜采工作面的一個很重要的工序,進行適當的安排。綜采工作面工序安排仍以保證割煤這個主要工序順利進行為主要原則,前移支架和推移輸送機的工序應積極配合割煤工序,盡可能實現平行作業。本工作面采用”四六”作業制。工作面的勞動組織有追機作業和分段作業兩種基本形式。追機作業適用于頂板較好,支護工作簡單,移架速度快,工作面出勤人員較少,技術管理水平較高的情況。分段作業適用于工作面長度較短,截深較小,采煤機牽引速度快,班進多刀,頂板條件差,支護工作較復雜,工作面出勤人數較多的情況。根據實際情況本礦井綜采工作面的勞動組織采用追機作業形式。用比較類推法,根據類似工作面的定員和工作面及勞動定額配備對各項工種和人員數目進行確定,具體工種和人員數目見表6-6。表6-6綜采面勞動組織表6.15工作面正規循環作業圖表表6-7正規循環作業圖表6.2回采巷道布置6.2.1確定回采巷道布置形式根據本礦煤層賦存情況和生產能力,回采巷道布置方式采用后退式雙巷布置與掘進。6.2.2回采巷道支護巷道的支護方式采用錨桿支護。6.2.3確定回采巷道斷面及其具體施工技術要求根據運輸能力和通風行人的需要回采巷道斷面設計如下: