日產量2730噸的某煤礦新井初步設計目錄TOC\o"1-2"\h\u23706摘要 230617引言 220187第一章礦區概況 3325821.1華錦礦簡介 3324141.2井田地質特征 4300161.3煤層特征 48第二章井田開拓 6280552.1井田儲量和能力的計算 6116212.2.煤礦生產能力和開采年限 8322492.3井田開拓 981812.4井筒 13296402.5井底車場及硐室 15113072.5.1井底車場 15258292.5.2井底車場的硐室支撐 152401第三章大巷設備及選型 1613813.1大巷運輸類型的選取 16215983.1.1大巷運輸方式 16245963.1.2大巷輔助運輸方式 16199653.2運輸設備的選擇 1782763.2.1輸送機的選擇 17101203.2.2輔助運輸設備選擇 1724558第四章盤區布置及裝備 18129714.1盤區布置 18217234.2采煤的方式 18134474.3巷道的掘進布置方式 24170234.4巷道經濟表 2621139第五章礦井通風方式的設計 27290705.1選定華錦礦通風系統 27285205.2華錦礦通風阻力計算 27194995.3華錦礦總風量的計算 33266355.4.華錦的通風設施 36215405.5計算華錦礦的通風等積孔 39168465.6預防礦井災害的防范技術 395005第六章礦井提升通風等輔助設備的選用 40253066.1華錦的提升設施 40276556.2華錦礦的排水設施 4223860第七章技術經濟與環境保護 43199027.1華錦礦設計的技術經濟指標 43126367.2自然環境及環境質量現狀 4588337.2.1建井初期對環境的影響 4520537.2.2主要污染源及污染物 46178697.3生態環境防治措施 4613805結論 47摘要本設計針對華錦煤礦0.9Mt/a的新井進行初步設計。共分為七章，第一章介紹了礦區，該礦位于府谷縣城西北方向大概40公里處，它的行政區域劃歸為陜西省府谷縣新民鎮下屬，煤層傾角平均為1°，近水平煤層。第二章計算井田境界和儲量，設計的華錦煤礦所在井田走向長度約3.4km，平均傾向長度4.4km，面積約14.96km2。設計煤層為5-2煤，該層平均厚度3.6米，工業儲量是71.7Mt，可采儲量56.1Mt。華錦礦年生產時間330天，煤礦生產規定為三八制，每天華錦礦工作提升時間為16個小時。設計服務年限為42年，日產量2730噸。第三章大巷及運輸設備，華錦礦采用的是帶式輸送機運輸。輔助運輸應用的是低污染無軌膠輪車。第四章盤區巷道布置，按照井田自然條件和開拓方式劃分為三個盤區，盤區內各工作面均采用長壁后退式開采法。設計確定首采盤區長壁工作面長度為200m。采煤機雙向割煤、往返兩刀，作業方式為兩班半采煤、半班準備，一日做成五個循環。采用“長壁綜采”采煤方法，全部垮落法管理頂板。第五章礦井通風與安全，華錦礦的通風方式為抽出式，通風系統為中央并列式。第六章礦井提升、通風和排水設備選型，華錦礦運輸煤炭用帶式輸送機，副斜井提升設備為無軌膠輪車直達運輸。第七章華錦礦的基本技術經濟指標。關鍵詞：斜井；長壁；盤區引言改革開放以來，隨著我國科技的不斷發展和壯大，現代化設備的種類越來越多，而且智能化機械設備也在不斷地更新，事實證明，我國的綜合實力在不斷的變得強大。作為一名當代大學生，而且還是采礦新能源專業的一名學生，我希望能通過此次畢業設計讓我對煤礦有更深刻的認識，對以后的職業發展能夠提前儲備知識，儲備經驗，以便在以后步入工作崗位的同時能夠做到全面了解，綜合發展。根據畢業設計選題我設計的是華錦煤礦年產量90萬噸的礦井設計，它位于陜西省府谷縣，地理位置相對優越，最主要的是它的地理構造簡單，煤層埋藏淺，是非常適宜開采的礦井。華錦礦的煤層厚度平均在3.6米左右，結合并且借鑒相似礦井的設計經驗，它適合采用長壁綜合機械化采煤方法，最主要的是它的傾角小，為近水平煤層。接下來的時間里就是我對華錦礦進行的詳細設計，希望這個設計它能夠達到我國現代化生產礦井的要求，從而讓我對采礦工程這個專業有更深的了解。可以梳理我所學的專業課知識，檢驗自己，最主要的是能夠更大范圍的了解這個專業并且充分認識其所涉及到的知識。第一章礦區概況1.1華錦礦簡介1.1.1華錦礦地理位置本次設計的華錦煤礦歸屬于陜西省府谷縣的新民鎮，它的位置在縣城西北面大約40公里處，地理位置優越，距離居民區較近。1.1.2交通條件神朔鐵路和府店公路貫穿于井田北部，神府公路貫穿于井田南部，并且和鄂爾多斯市相接壤，東有大秦、神黃兩條鐵路，形成了聯通四周和全國的運輸線路。圖1.1華錦礦交通位置圖1.1.3地形地貌煤礦整合區位于陜北高原處，表面覆蓋第四紀松散沉積物，基巖暴露在大型溝谷之中。此地區以黃土丘陵為主，北低南高，地形復雜。山谷縱橫交錯，支離破碎。綜合區南部最高海拔1324.2m，東北部孤山河道最低海拔1116m。高差大約為208.3米。1.1.4水文情況井田中的水流較強，水資源較為豐富，在井田北部裂隙水縱橫，它是季節性的水文，主要在于大氣降水。1.1.5氣候條件煤礦所在地的氣候情況為溫帶大陸性氣候。氣溫變化大，春季沙塵大，夏天氣溫高，秋天雨水大，冬天溫度低，較寒冷。1.1.6地震根據記錄，自明朝后，該地區沒有產生過大的地震，它為無震區，采礦權屬于新民鎮華錦礦所有，屬于民辦企業。1.2井田地質特征1.2.1區域地質特征華錦礦位于鄂爾多斯盆地的東南處，擁有簡單直接的地質構造，井田中沒有出現大范圍的巖漿活動，總的形態向北西方向緩斜，傾角為近水平煤層。1.2.2地層特征松散沉積物覆蓋于井田地表大部分，表土層較厚。在山谷中顯現出延安組第二段和第三段。1.2.3井田水文地質特征井田位于黃土梁處，地形條件比較復雜，溝川縱橫。根據資料顯示，每天井田的平均涌水量為30立方米，它的最大涌水量是40立方米。井田內的水資源大量為大氣降水，還有部分巖層中的水。1.3煤層特征1.3.1煤層埋藏條件煤層位于延安組的上部，有著較穩定的特性，全區可采。5-2煤層是設計中主要的可采煤層和本次開采的煤層。可采厚度在2.9-3.83m左右，平均3.6m。煤層西南部位較薄，向東北部厚度慢慢增大。1、煤的物理性質及煤巖特征5-2煤的物理性質簡單明了，都為黑色，黑褐色的條痕。屬于層狀構造。煤層的視密度為1.27～1.36，容重為1.33t／m3。5-2煤主要為半光亮型煤，有很少的半黑煤。華錦礦可采煤層特征表見表1-3-1。表1-3-1可采煤層特征表煤層編號5-2含煤情況≥0.1m最小－最大9.90平均3.60米見煤點10見煤率(%)100極差(m)0.62米標準差0.15變異系數(%)12.2可采情況≥0.80m最小－最大3.45平均3.60米可采點9.0可采范圍全區可采10.23/100極差(m)0.62米標準差0.15變異系數(%)12.2直接頂板厚度(m)0.96巖性夾矸層數0厚度(m)0.16巖性直接底板厚度(m)1.09巖性埋深(m)最小－最大49.25一般86～130米底板高程(m)1083.13煤層結構屬于簡單煤層穩定程度比較穩定降幅深度(m/Km)16.6米傾向（°）290度傾角（°）<4o煤類以粘煤為主煤的化學性質水分（Mad）原煤中的水成分為2.47～5.58%，平均4.62%，屬于低水分的煤層，浮煤中水成分含量為3.41～4.63%，平均4.12%。各煤層水分都體現出上部煤層比下部煤層較高的特征。②灰分（Ad）5-2煤中的灰分率為3.55～31.78%，平均10.86%，低灰分，浮煤的灰分率為2.59～8.09%，平均4.43%。1.3.2圍巖性質設計華錦礦的煤層埋藏深約為49.25到202.12m，大部分在85到130米左右，底板高程為1083.15-1121.11m，煤層向北傾斜二百九十度，它的平均傾角0.9度。52煤層與53的間距為9.49-23.82m，間距平均為16.15m，煤層中含有夾矸，圍巖性質簡單，頂板的巖性以泥巖為主，然后為粉砂巖，底板以泥巖和粉砂巖為主。煤層和頂底板有著顯著的接觸，煤層特征穩定，厚度變化小，煤質種類簡單明了，變化小，結構簡易，總體上本次設計的礦井圍巖賦存穩定，開采煤層為穩定型中厚煤層。第二章井田開拓2.1井田儲量和能力的計算2.1.1井田范圍由地質資料可知其境界如表2-1所示：表2-1井田境界表華錦所在井田東西走向長3.4千米井田南北傾向4.4千米井田總面積14.96平方公里2.1.2礦井工業儲量本次設計的華錦礦礦井的儲量僅計算5-2煤，煤層的可采厚度處于2.9到3.83米左右，厚度達到了3.6米，按照規定，井田內的工業儲量符合開采規定。2.1.3華錦工業儲量計算計算數據的依據和方法：首先參考煤厚以及煤層的傾角，然后根據地質資料得出煤的容重為1.33t/m3。根據要求，華錦設計回采率為百分之八十五。可采煤層的厚度是3.6m，通過計算，得出面積約為14.96km2，接下來可以計算得出工業儲量：算式中，代入公式計算得出：=71.7Mt2.1.4可采儲量的確認華錦礦的保護煤柱可以得到有鐵路、公路以及工業場地。保護煤柱尺寸目前主要參考歷年設計及實地測量距離確定；《煤礦設計規范說明》要工業場地占地面積在井型0.45-0.9（Mt/a）的占地面積指標取1.2。工業廣場保護煤柱設計華錦礦0.9Mt/a，按照要求，華錦礦的工業場地占地面積指標根據設計的井型我選取的是1.2，因此接下來就可以按照步驟得出華錦礦工業場地占地面積的值：（2-2）算式中：根據帶入，計算出了工業場地安全煤柱的損失為574560t。（2）井田邊緣的安全煤柱（2-3）算式中：。從地質資料中得出了井田的斷層保護煤柱損失為0。（3）根據地質資料然后得出保護煤柱的損失達到了1.6Mt。（4）可采儲量的確認根據地質資料我們可以得出華錦礦井為中厚煤層的礦井，根據規范要求其采出率為81%。（2-4）得。2.2.煤礦生產能力和開采年限2.2.1礦井設計生產能力華錦煤礦儲量豐富，開采條件好，機械強度低，耐磨性高，著火點低，煤質好，主要是無煙煤。根據以上分析，無論是礦產資源條件或外部開發條件狀態下，都適合本次設計建造一個0.9Mt/a的中型礦井。2.2.2生產礦井的開采年限（2-5）算式中：T?礦井的服務年限，a；通過上述計算得出華錦礦的開采年限為41.5a，設計開采42a。符合《煤炭工業礦井設計規范》的設計要求。2.3井田開拓2.3.1井筒布置方式通過借鑒以往的和同類型礦井的經驗，本次設計的井筒有立井、斜井和平硐三種形式。根據資料我們也可以發現華錦礦的可采煤層傾角均在1°左右，是近水平煤層。礦井建立好以后有三個井筒，主井、副井、回風井。2.3.2盤區劃分根據地質記錄，煤層的平均傾角約為1°，地質條件簡單，因此采用盤區布置，在此設計中，分為三個大的盤區，結合了優缺點和適合實際生產的條件。2.3.3礦井工業場地位置選擇（一）園中圓場地方案擬建的工業區位于井田制北界40米內，距離二級公路260米，距離神朔鐵路330米，豎井底部無煤壓。在礦山生產期間，基地的天然地貌相對開闊，南北長大約為385米，東西寬大概為265米，天然高度約1146米。煤層穩定，開采深度在105到150m左右，建設周期的時間少，投資小。（二）平中坪場地方案該計劃的工業區位于井田東部邊界580米范圍內。初期建設費用大，場地在一個平坦的地方，海拔在+1131米左右。在這個發展項目內，進行防洪工程的地點。距二級公路1240米，距神朔鐵路1190米。該場地距離井田制中心約1000米，兩翼的保護區不均衡。根據對兩個方案的對比，設計最后采用園中圓場地方案，2.3.4選取開拓類型方案一：通過設計和使用開發斜井。在工業現場布置主斜井，副斜井和通風斜井。詳細見表2-3-1。表2-3-1主斜井副斜井回風井地面上標高（米）1146米1145米1165米底部的標高（米）1092.7米1092米1093米井筒的傾角（米）16度6度25度井筒坡長（米）182米502米174米方案一主井在運輸方面設計選用的是帶式輸送機。副斜井我設計采用的是無軌膠輪車負責輔助任務。方案二詳細情況見下表2-3-2.表2-3-2主斜井副斜井回風井地面上標高（米）1146米1165米1165米底部的標高（米）1092.7米1093米1093米井筒的傾角（米）16度90度25度井筒坡長（米）182米502米174米該設計用無軌橡膠輪胎車輛，可以負責華錦礦的輔助運輸石料，人員，設備和材料。其他與方案一相同。方案二方案一與方案二在副井這方面差異設計的比較大，采用方案二，這樣的話華錦礦副立井井筒短，不符合常理，然后它的井底硐室還非常的復雜。所以只對方案一中的副斜井和方案二中副立井比較，比較的數據見下表2-3-3：表2-3-3副斜井副立井長度（米）502米53米掘進面(平方米)18.45平方米53.6平方米工程量地表面長度（米）81.5米12.6米工程量（立方米）1549.82立方米521.65立方米巖石長度（米）416.92米42.15米工程量（立方米）7710.65立方米2156.94立方米井底硐室（m3）6030.0立方米15300.0立方米設備費用（萬元）320.6萬元總花費（萬元）520萬元1523.6萬元對比以后高出789萬元從表中可以看出，兩種開發方式的初始投資差額超過700萬元，斜井運輸不需要下放材料和設備這個復雜的過程。它具有連續性和高效率的優點，可以直接到達地面上的各個目的地，方便快捷。因此，輔助井用于斜井的開發。2.3.5井田的開采步驟在具有穩定儲量的煤層中開采，水平標高（高度為1,093.15m）。分為三個盤區，府店二級公路的北部分為三盤區，而神朔鐵路的南部是分為第一盤區和二盤區，從北向南開采第一和第二盤區要求的是順序開采，而使用其他特殊的開采方法來開采剩余的角煤。這三個盤區被公路所包圍，形狀非常不規則，地質儲量最小，為6.5Mt，因此最終采用了一種特殊的開采方法。2.3.6大巷的開拓設立大巷呈南北向依次順序設計。有帶式輸送機大巷、無軌膠輪車運輸大巷、回風大巷，它們之間要留設30m煤柱，煤巷它的形成是比較快的，而且還有成本低的優點，因此三條大巷均沿煤層布置。由于設計選用的大巷開采時間長遠，為了它的穩定性，以及可靠性，斷面的形式我設計采用的是半圓拱。參數如下表2-3-4：表2-3-4寬度（m）高度（m）斷面積大小(m2)華錦運輸大巷3.8米3.5米11.50平方米輔助運輸大巷5.3米4.0米21.60平方米華錦回風大巷4.0米3.6米12.40平方米2.4井筒2.4.1井筒斷面設計1、主斜井主井它是負責煤的運出功能。設計的高程為1146m，地面高程為193m，傾斜角為16°，傾斜長為180米。在巷中安裝1000mm皮帶輸送機。豎井部分采用半圓拱形部分，表土和風化巖石部分由混凝土磚支撐，巖石部分由螺栓和噴漿混凝土支撐。凈截面積為13.30m2，3.8m的寬，3.5m的高。在井中布置并安裝灑水管。2、副斜井副斜井負責的是煤礦的輔助運輸。設計的井口高程為1145米，底部高程為+193米，坡度為5°，坡長為501米。無軌橡膠輪胎機車在巷道中行駛，并將250毫米厚的混凝土融入保護層中去。采用半圓拱形截面。表土和風化的基巖段根據需要用混凝土支撐，基巖段用螺栓固定和噴射混凝土。確定寬度為5.3m，確定高度為4.0m，確定橫截面積為21.2m2。并且還要在華錦礦安裝排水和地下消防噴灑設備。3、斜風井它主要負責井下的通風，供人員呼吸。設計的華錦礦斜井高度為+1166m，地平面為+193m，傾斜角為23°，斜長為173m。從圖中我們也可以看到支撐的軸上面是半圓形拱形截面，凈寬度為4米，凈高度為3.6米，凈截面積為14.4平方米。剖視圖見下。2.4.2井筒參數的確定主斜井的表面部分由混凝土支撐，支撐層的厚度選用為350mm，華錦礦井下的基巖部分由噴射混凝土支撐，噴射混凝土的厚度為120mm，鋪好的混凝土是100mm。設計的華錦礦巖石部分由噴漿支撐，噴漿厚度為150mm，地面混凝土厚度為300mm。通風井的頂土部分由450mm厚的混凝土砌體支撐，基巖部分由錨網和噴漿混凝土支撐，噴漿厚度為150mm。參數設計見下表2-4-1：表2-4-1井筒設計表名稱井筒名字坐標標高（米）傾角（o）井筒長（m）作用井口井底1主斜井X:4327391.25Y:3747232.24Z:+1146.5+1146.5米+1091.71米16.1度182.2米負責煤炭外運2副斜井X:43276131.53Y:3747189.25Z:+1146.1+1146.1米+1093.25米6.2度502.3米運輸材料和其他3回風井X:4327337.04Y:3747258.03Z:+1166.7+1166.7米+1093.21米25.6度174.2米新風進入2.5井底車場及硐室2.5.1井底車場華錦礦設計斜井布置，煤炭經過龐大的主井中的輸送機搬運到了井上負責銷售。無軌膠輪胎車通過輔助運輸將設備，材料和人員運輸到各個地下礦區。因此，地面到地下的主輔運輸實現了連續運輸，沒有中間環節，地下沒有空車道、重車道和調車道，地下停車場僅由硐室和連接巷道組成。副斜井和輔助運輸使用的是無軌膠輪車。一般而言，設計的華錦礦的材料、物資和人員車輛是直接運輸的，車輛可以通過輔助運輸主道設置的車道行走。在輔助運輸巷道的末端建立底坑、主排水泵房和變電站。2.5.2井底車場的硐室支撐根據井底部硐室的地理位置，除煤層底部集水區外，應將中央變電站底部附近的泵房沿煤層鋪設，而且它們所采用截面的形狀為半圓形拱形，支撐形式為混凝土砌體支撐，華錦礦的硐室由錨網和噴漿混凝土支撐。硐室工程量如下表2-5-1：表2-5-1名字煤類支護類型掘進的進度長(m)完成體積(m3)1輸送機硐室煤混凝土敷設32.45米1538.17立方米2配電室煤混凝土敷設58.14米986.86立方米3主排水泵房煤錨網加固20.23米230.23立方米4管子道巖錨網加固150.52米1352.12立方米5水倉巖混凝土敷設65.24米1800.15立方米6水倉通道煤錨網加固10.15米125.23立方米共計285.53米6030.86立方米第三章大巷設備及選型3.1大巷運輸類型的選取3.1.1大巷運輸方式從前面的各個資料以及井田開拓方案，華錦煤礦礦井應用帶式輸送機來服務于主運輸系統。3.1.2大巷輔助運輸方式華錦礦的煤層埋藏深度比較淺，而且它的煤層傾角小于4°，近年來，按照采用無軌膠輪車大型煤礦輔助運輸系統的合理應用。煤礦的輔助系統使用低排放的防爆柴油無軌橡膠輪胎車輛。來更好的實現高效的運輸。3.2運輸設備的選擇3.2.1輸送機的選擇華錦礦達產時，它的運煤方向為：5101工作面—主要運輸大巷—主斜井帶式輸送機—地面。運輸系統沒有緩沖煤倉，所以，大巷中的帶式輸送機的運輸能力要和地下的工作面的設備條件相達到共同的要求。根據礦井地面的生產能力，主皮帶機的生產能力為Q=510t/h，運輸經過的主干道的長度為430m。通過計算，選擇的皮帶輸送機的帶寬強度為B=1000mm，V=2m/s和St1250的鋼絲繩皮帶輸送機（阻燃型）。為了帶式輸送機可以達到優越的生產要求，我們這個礦井最后要應用一個液壓拉緊裝置，而且是自動的。3.2.2輔助運輸設備選擇(一)井下輔助系統華錦煤礦的生產能力為0.9Mt/a，設計完全機械化的地下和完全機械化的礦井面的開挖。為了簡化二次運輸步驟，節省人力，確保大功率和高效率，華錦礦使用膠輪車運輸工具進行小范圍的運輸。主要輔助運輸環節有運送人員、矸石、水泥砂石等。參數如下：（1）運送員工，以及食物和消防車輛華錦礦應用的是WC5型防爆運人膠輪車，它的動力和車的外觀如下表3-2-1：表3-2-1功率最大承載人數最高行駛速度最小轉彎半徑最小離地間隙規格50千瓦20人31千米/小時6490毫米275毫米車長（毫米））車寬車高車重規格7350毫米1890毫米1990毫米8.1噸(2)搬運車型號：前后鉸接式車架類型，裝載重量：40.3t，車輛尺寸長9642毫米，寬3522毫米，高1611毫米，柴油發動機功率200kW，允許它啟動行駛的平均速度16km/h。（二）膠輪車的數量按照上述設計行駛的速度和時間，總共部署了11種非履帶式橡膠輪胎車，包括WC5防爆橡膠輪胎車，WgC2J（A）生產車和FBZL16防爆車。在設計好井下目前的交通工具以后，在以后的日子里還要在井下適當地調整車輛以及更新車輛的配置，以達到更好的服務礦井。第四章盤區布置及裝備4.1盤區布置4.1.1盤區位置根據井田的自然條件和開發方式將其劃分為3塊盤區，與其他2塊盤區相比，處于穩定狀態，厚度偏差范圍較小，它就是51塊盤區。它擁有可靠的資源和豐富的可采儲量。根據礦井的開拓方式，在盤區51中，有必要在第一個采礦過程中構建一個完全機械化的長壁的綜合采煤工作面。第一采礦表面最靠近井的底部，因此它需要的工作量少并且可以快速生產。第一采礦平面位于礦井的西側，并且采礦平面的布局沿主車道的南北方向順序排列。在礦井的底部，礦場進入了三角形的煤層區域，其余的三角煤已經在正常的采出。4.1.2盤區的大巷設計華錦礦設計選用的是皮帶輸送機通道，輔助輸送通道和回風通道。盤區的工作面沿道路呈條狀排列，工作面配有皮帶輸送機，通風設備和輔助運輸設備。根據巷道布局，選擇的開采方法華錦礦采用的是長壁采煤方法，同樣參考借鑒相似礦井的設計，華錦礦行進的開采方式是后退式。4.2采煤的方式4.2.1選取采煤方法(一)影響華錦礦采煤方法的因素1、煤層的結構特征本次設計的煤層它的允許可以開采的的厚度在2.9到3.83米左右，平均3.6米。厚度的變化小，有著明顯的規律，種類簡單，這樣的煤層是穩定性中厚可采煤層。2、煤層的特性煤層在地下面的賦存深度為49.25～202.12米之間，多半為85到130米之間，底板的標高處于1083.25到1121.23米范圍內。(二)采煤方法設計的其他影響方式1、華錦設計生產能力礦山煤層穩定，技術條件完善，適合機械化開采。在華錦礦第一個盤區放置了一個生產工作面，使該礦的年生產能力達到90萬噸。2、大采高技術大規模的綜合采煤方法是在國外產生高利潤的主要途徑。自1978年以來，我們的國人一直在嘗試開采厚煤層和斷層，到目前為止已取得了很大的進步，國內煤礦這項技術也得到了廣泛使用。它采用高效率的自動化和機電設備，生產效率得到了極大的提高。(三)采煤方法選擇華錦礦選用的是“長壁綜采”而且還應用的是全部垮落法管理頂板。這樣不但可以減少工人的工作強度，還節省了費用，贏得了寶貴的時間。4.2.2工作面的技術特性1、工作面開采高度按照5-2煤層的賦存狀態，51盤區面5-2煤層的平均厚度為3.6m。根據結合相似礦井的設計經驗，設計要將所選的采煤設備和采煤技術相適應，華錦礦工作面的高度設計要結合煤層的厚度。第一次采煤的工作面煤厚確定為3.6m。2、工作面的開采長度根據國內國人最近的綜合采礦經驗，中小型礦山的長度通常為150至200m。設計是基于國內綜合采礦經驗，華錦礦區51工作面的超前長度約為1600m，并根據實際情況進行設計。工作面的開采長度被確定為200m。4.2.3采煤工藝1.割煤工序雙向割煤：。圖4-2-2進刀的形式2.支護工作面的方式工作面頂板它是屬于容易垮落的那一種類型，本次設計華錦礦采用的是及時支護來更好的服務于我們的頂板，保護人身安全和礦井。它選用的支架是掩護式液壓支架。它的順序為：從割煤先開始，其次移架最后我們要進行移溜。移架步距要設定在600-625毫米左右。移架要保證支架的穩定性，端面的間隔要控制在590毫米左右。超前支護的長度我們要設計為27米。3.采空區的最后治理設置用于處理頂部的總體放置方法。如果它的頂部堅固，則在向工作表面施加第一壓力之前，我們要使用鉆孔和爆破措施對頂部施加力。4.2.4盤區生產系統1、煤炭運輸系統輔助運輸系統通風路線4、排水路線4.2.5工作面設備的確立1.采煤機在華錦礦設計中選擇的方式是通過雙向切割，兩個往復式切割。而且它的生產時間是設計的兩班半生產和半班準備。礦山的工作日為330天，礦山使用3-8制工作條件的上班規定，還要采取每天的凈提升時間達到16個小時。華錦礦的設計生產能力為0.9Mt/a，工作面的每天生產量達到了2730t，華錦礦的煤炭產量為每天切割535t，每天工作面為5次循環切割。切削深度為0.625m，初始工作面長度為200m。采煤機割煤速度平均是：V＝Q·(L+I)/(2·T·40%·k·60)·(L·h·B·γ·c)算式中：V??采煤機的平均割煤速度，m/min；Q??工作面的日生產量2730t；代入上式得：。切削速度為2.75m/min，國外先進的高產量高效加工面為8?11m/min。華錦煤礦的煤層穩定，抗剪強度高。減少執行時間，空車速度超過每分鐘8m，煤炭產量開一刀534噸，一刀需要90分鐘。采煤機生產能力：QUOTEη代入數據得根據上述要求，華錦煤礦我們應用的是MG300/700?WD型雙滾筒這種方式的采煤機，切削深度0.63米，滾筒直徑1900毫米，最大牽引速度1385t/h。采高2.根據借鑒相似礦井的設計經驗，本設計的華錦礦井中的刮板輸送機的輸送能力要大于采煤機的工作能力，本設計選用的華錦礦輸送機輸送能力為500t/h。設計使用SGZ764/264W刮板輸送機。參數如下，長度200米，承載能力600t/h，電機功率：263kW，電源電壓：1140V。3.轉載機的輸送能力應與輸送機的輸送能力相匹配，輸送能力應至少為500t/h。華錦礦山選擇SZD730/160輸送機，規格長度36米，輸送能力：700t/h，功率160千瓦。4.同時借鑒了相似生產能力礦井的設計方法，本礦井的破碎機的破碎能力500t/h。這次我使用的是PEM?1000×1000破碎機，性能為功率55千瓦，破碎能力600t/h。5.華錦礦設定的是SSJ1000/175可伸縮膠帶輸送機，規格是，功率185千瓦，運輸能力：610t/h。6.下面是液壓支架的選用：1）支架的類型按照“三機”配套原則，本井田的煤層賦存狀態好。支架根據課本中我們學到的有支撐式、掩護式、聯合方式，本次華錦設計支架要求掩護式，支架頂梁為剛性結構，底座我們選用的是非常穩定的剛性底座，而且它本身還附有千斤頂。2）支架的高度的選用設計它的最大高度：算式中：Mmax?工作面設計的最大采高，取3.8米；它的最小高度：算式中：按照上述計算，液壓支架最大高度達到了3.7米，最小高度在2.7米。3）支護的強度算法（4-3）算式中：根據上面的計算，本次華錦礦我們采用的是液壓支架，經過我們的詳細計算得出支護強度56.22?74.92t/m。52煤層中工作面回采的液壓支架的參數規定如下：采用掩護式支架，支撐高度應為2.7-3.7米，支撐強度應為75.2t/t或更高，工作阻力至少應為7000KN，行進距離至少應為600毫米，中心距離至少應為1500毫米。ZY8000/19/38D為根據工作表面的高度選擇的支撐架。主要技術特征是支撐高度為1905?3810毫米，華錦礦設計的支架支撐強度0.75?0.98Mpa，額定工作電阻8025KN，支撐中心距為1510毫米。7.乳化泵站采用XRB2B80/35，通過詳細的設計計算我們可以得出流量為80L/min，壓力為35MPa，功率為55kW。4.2.6工作面勞動計劃華錦煤礦的年設計工作日選取為330天，地下工作系統為“3-8制度”，每天的凈提升的時間達到了16個小時。華錦的生產方法是兩班半工作，剩下半個班休息。然后它設計的五個循環是一天內必須要完成的。1.工作進度按照煤礦設計的年生產90萬噸，并且一開始開采的采高在3.6米，并且我們設計選用的華錦工作面回采率是93%，則進一刀煤的產量達到了Q=3.6×0.63×200×1.33×0.93=561噸/循環 。2.每天的產量根據設計要求，我設計的華錦煤礦每天進五刀，在生產過程中，生產的兩班各進2刀，然后剩下的生產半班進1刀。得出華錦工作面每天的進度為：5×0.63＝3.15m/d，工作面日產量：561×5＝2805t/d。3.年產量的計算華錦礦設計的年生產的日子數量達到正常，為330天，則接下來計算的工作面年進程：3.15×330＝1039.5m，工作面年產量：2805×330＝0.925Mt/a。4.工作勞動表表4-2-4工作面勞動生產表時間類別早班中班夜班共計工長1人1人1人3人采礦技術員2人2人2人6人每班班長1人1人1人3人檢驗工2人2人2人6人采煤機駕駛員1人1人2人4人刮板輸送機駕駛員1人1人2人4人膠帶輸送機駕駛員1人1人2人4人水泵站駕駛員2人1人2人5人維修工7人7人7人21人端頭技術員2人2人3人7人機電技術員3人3人3人9人搬料技術員2人2人5人9人水泵技術員1人1人2人3人材料技術員2人2人1人5人餐車工作人員1人1人1人3人共計29人28人36人93人4.3巷道的掘進布置方式4.3.1井巷斷面的布置方式主副井和回風井為半圓拱形，凈面積分別為11m2、18.4m2和12.7m2，上部土層由混凝土砌體和噴漿固定，達到了更好的施工，服務我們設計的巷道。開切眼由錨桿支撐，并具有較寬的橫截面，因此如有必要，可添加錨索。根據5-2煤層的資料以及我們對井巷斷面的充分了解和計算，華錦礦設計采用半圓拱形的斷面來服務。根據借鑒類似礦井的設計方法，設計選用的帶式輸送機干道，輔助運輸干道和通風通道設計的凈寬度分別為3.8m，5.3m和4.0m，凈面積11.8m2、18.45m2、12.7m2。支撐的形狀為錨桿，噴射混凝土支撐，并在必要時添加錨索。并且在最后的水泵房的防護中我們采取的是混凝土敷設，來更好的做出保護，贏得更多的使用時間。布置詳情見下表4-3-1：表4-3-1井巷布置表名稱井巷斷面支護的方式設計的凈斷面面積（平方米）設計的掘進面面積（平方米）1華錦礦主井斷面采用混凝土11.89平方米14.78平方米華錦礦主井巖土層采用錨噴方式11.65平方米13.25平方米2華錦礦副斜井斷面應用混凝土18.25平方米24.45平方米副斜井巖土層錨噴支護18.42平方米23.63平方米3回風斜井表土面砌碹支護12.56平方米16.89平方米回風斜井巖土層錨噴支護12.78平方米14.65平方米4主副斜井連接巷錨噴支護11.29平方米13.45平方米5輔運巷道錨網支撐18.24平方米22.59平方米6輸送機專用通道應用錨網11.99平方米13.25平方米7通風巷道應用錨網支護12.56平方米14.89平方米8聯接巷道應用錨網支護16.23平方米18.13平方米9華錦礦開切眼巷道應用錨網支護27.88平方米32.96平方米4.3.2掘進面的選型通過估算，礦井正常生產時期，每年滿足工作面正常接替所需的開拓、回采巷道總進尺約4100m，所配備掘進工作面每年設計掘進進尺約4600m，留有一定的富裕。華錦礦一共設計了一個回采面和一個掘進面，采掘面比為1︰1。綜掘面選用的是：EBJ120TP掘進機；SSF800/2×40B可伸縮帶式輸送機；MFC-1325/3470型錨桿打眼安裝機；JBT?61（14KW）局部風扇機；KCS—550濕式降塵機。在礦井的正常生產期間，正常工作面前進所需的總進行尺寸估計每年約為4100m，隧道表面的設計行進的長度達到了約為4600m。而且它留下了一定數量的富裕系數。華錦礦設計的掘進工作面與礦井開采工作面之比為1：1。綜采工作面的機器選擇如下：EBJ120TP隧道掘進機，SSF800/2×40B折疊帶式輸送機，MFC?1325/3470螺栓孔鉆孔安裝機，JBT?61（14KW）局部風機，KCS?550濕式除塵機。4.3.3巷道施工的工程量序號名稱巷道長(米)掘進體積(立方米)煤巖半煤巖小計煤巖小計1剝離工程966米966米3443立方米3443立方米2開采工程5288米5288米44998立方米44998立方米3共計5288米966米209米6254米44998立方米3443立方米48441立方米4.4巷道經濟表表4-4-1生產面的指標表華錦設計名稱單位1可采的煤層52華錦礦采煤方法長壁綜合開采方式3華錦礦工作面長米200米4華錦礦工作面開采長度米1648.5米5開采的高度米3.6米6華錦礦煤層傾角度1～4度7每天的循環產量噸561.2噸8每天進刀數刀5刀9每天的產量噸2727噸10每個月的月產量噸81005噸11每年推進度米990米12年生產總量萬噸90萬噸13可采儲量萬噸160萬噸14可采的天數天587天15員工數量人93人16工作面開采產量噸/工20.52噸第五章礦井通風方式的設計5.1選定華錦礦通風系統根據前面的設計可以知道華錦礦設計的是主副斜井和回風斜井。它們都設立在工業場地當中。副井負責進氣工作，回風斜井我們按照規范設計要求它是負責排出污濁空氣的。在整個使用壽命期間，部門規定的通風井的布置不會改變，并且采礦前后的通風系統無需進行重大調整，結合以前的經驗和課本中所學到的知識，我選用的華錦礦采用抽風和中央并聯系統通風。5.2華錦礦通風阻力計算1．礦井的在通風時的負壓根據設計規程以及以前的所學知識我們可以知道華錦礦的通風容易時期是它剛剛建立的時候，通風困難期為工作面開采到盤區一南部邊界。下面為系統圖：圖5-2-1華錦礦通風容易時期圖5-2-2華錦礦通風困難時期礦井通風總負壓：（5-1）算式中：大巷的摩擦力計算（5-2）算式中：經過上面的公式帶入以及詳細的計算得出，華錦礦容易和困難時期的通風之間的摩擦的阻力分別為865Pa和1250Pa。設計的數據見下表5-2-1。表5-2-1通風容易與困難時期摩擦阻力計算表(容易時期（上）與困難時期（下）排序巷道名字類別α(N長度周長面積體積R(NQQh米米平方米立方米((m6/s2)(p1主井襯砌0.0032172.517.2312.351643.250.0051236.231267.127.1252副井襯砌0.00232451502.12221862300.00512014304783膠帶運輸大巷錨網噴0.00871430171216430.038319733732710.2912844輔助運輸大巷錨網噴0.00791456221862300.0135934344332970.093193684.55硐室錨噴0.0076818.220.118.235735.120.00157.1249.260.023756運煤巷道網噴0.035321681.56131011250.16223538877輔助運輸順槽錨網0.0361681161748270.0461419098聯絡巷錨網0.004160151748270.0046340.1420.0080.0469開采面架式支護0.02258200.1217.2318.156189.250.012937.25137017.1510回風巷道網噴支護0.006981681.1514.2512.151521.250.141931.35961.5111.960.11537136915811回風大巷錨網0.0081458171320480.0321031060935333340.11541.51681.9407.2312回風井襯砌0.09298174.2317.1213.632048.250.00399103.2510609.1546.1141.231681.757.39華錦礦的局部阻力要根據井巷摩擦阻力的10%算，礦井通風容易時期總阻力為：hr=Σhf+Σhf=865Pa，華錦礦井困難期的風總阻力為：hr5.3華錦礦總風量的計算根據借鑒類似以及井型大小相同的礦井的設計生產方式，接下來設計華錦礦的通風風量：1.按照華錦井下同時工作的最多人數計算：算式中：（5-3）則：2.根據煤礦中的隧道和其他地點的實際空氣需求進行計算算式中：（5-4）（1）工作面需風量（）的確認1、根據風速計算（5-5）算式中：算式中：S——工作面有效通風斷面，m２。根據以上詳細的計算，本次設計的華錦礦綜采面的實際通風面積為18.82m2，煤礦面的進風溫度為20?23oC，適當的風速一般為1.0?1.5m/s，最后我們通過詳細的計算知道了此次設計的工作面的適當風量為1.5m/s，工作面的風量為2、驗算華錦礦的風速《煤礦安全規程》中要求設計中必須要遵循工作面風的速度要在0.252～4.01m/s，則我們根據和按照它的要求進行了計算，得出了0.25×18.8=4.75m3/s<36.7m（2）按照規定計算掘進面風量（計算我設計的盤區中一共開采了并且完成了工作面，其中一個使用的綜合機械化開采的就是我們的綜掘工作面，還有一個根據地質情況以及它的位置我設計了一個炮掘的工作面，這樣可以更好地服務礦井。（5-6）算式中：JBT?61（14KW）它的額定風量：，綜掘工作面帶有局部通風機一套，炮掘工作面帶有局部通風機一套。為了通風量有一定富余系數，綜掘工作面風量為8立方米每秒，然后根據我的設計計算得出我的炮掘工作面它的風量為9立方米每秒。則：（3）按照規程計算通風硐室風量（華錦礦我設計在井下服務的有中央變電所，它負責供電，還設計了主要排水泵房，它負責在井下排出一些廢水，還設計了膠帶聯接硐室，它可以負責連接，產生它的獨特作用。這些硐室它們之間各自必須的風量各自為3m3/s、2（4）華錦礦井下膠輪車的風量根據借鑒類似礦井的設計方法，華錦礦井下采用了3臺自卸式防爆膠輪車(65kW)、1臺防爆運人膠輪車(50kW)、2臺防爆裝載機(50kW),2臺支架拖車（171.5kW）和1臺支架鏟車（195kW）同時工作，可以得出：，經過一系列的計算，我們可以清楚的看出和得到機車的總風量為（5）（）風量的驗算和確定根據參考資料以及借鑒以前的經驗，我們可以得到并且按照各需風點風量總和的5%計算，即：。因此我們就可以清楚得計算出并且得到其他總風量一共是多少，有了匯總就可以方便查閱。（6）華錦礦總需要的風量總和經過計算，設計的礦井總風量為（7）礦井工作地點風量驗算表5-3-1大巷進回風量表大巷名字斷面面積（平方米）有效斷面積（平方米）最大風速（米/秒）最多風量（立方米/秒）進風巷華錦主井11.82平方米11.84平方米6米/秒70.86立方米華錦副井18.42平方米18.42平方米8米/秒147.52立方米共計218.28巷道華錦輔運巷道16.46平方米18.42平方米8米/秒147.15華錦輸送機巷道11.8平方米11.86平方米6米/秒70.78共計218.93回風巷回風井12.72平方米12.62平方米15米/秒190.45立方米5.4.華錦的通風設施5.4.1風機參數的確定1、機器設備的風量和其風壓的總結風的總需求量：華錦礦容易時期華錦礦困難時期礦井通風總負壓：（5-7）算式中：華錦礦的自然風壓根據設計說明的規定我們可以得到以下結論：（5-8）ρρ算式中：則：ρ1＝0.0035×650×13.6×9.8/（273－9.8）＝1.147kg/m3，則同樣可以得出華錦礦井在它的建井初期總負壓從下面計算中可以得到：865＋18.31＝883.31Pa=華錦礦井在其生產中和以后時期的總負壓：1250＋18.31＝1268.31Pa=建井剛開始時華錦礦的阻力為：H建井后生產時華錦礦的阻力為：H式中：——2、華錦礦建井初期時選的通風設施先開始我們要計算出華錦礦的工況點： （5-9）算式中——；——pa；——/s。 ，=1091/1632=0.041N?s2 ，Rsdmax通過我上面的詳細計算，可以得出本次設計的華錦礦它在簡單時期的工況點：通風機的葉片角在28°，它的風量可以達到166m3/s，其次它的風壓達到了1092Pa，最后它本身的軸功率在269kW。同樣我也可以得出華錦礦復雜時期的工況點通風機的葉片角為30度，它的風量可以達到166m3/s，同樣它的風壓也達到了1485帕，最后它本身的軸功為398千瓦。圖表見5-4-1。 5.4.2華錦礦通風機的對比選擇華錦礦的通風方案本設計選用了兩個方案，根據相似礦井以及它們的規模，設備詳細比較表見附錄一通過對華錦礦的設計通風設施進行了對比，主要是對它們之間的設備性能，工作能力，還對它們的安裝的復雜程度，花費的費用進行選取，在安全第一的情況下還要考慮經濟成本。最后經過我的查閱資料和計算決定設計采用第二個設計方案。選擇了兩個FBCDZNo28/2×450軸流風扇。一個是工作，另一個是儲備。風扇配備兩個YBF560M2?8礦用防爆電機（450kW，740r/min，10kV）。5.5計算華錦礦的通風等積孔根據查閱的規范以及規定，計算如下：算式中：（5-10）通過對地質資料和設計規范的詳細查閱，我們可以明確的得出華錦礦為通風容易礦井（大于）。5.6預防礦井災害的防范技術5.6.1煤礦生產時防治瓦斯的技術必須嚴格建立適當的措施，以防止和控制生產和施工過程中的瓦斯和煤層爆炸。根據現在的科技發展，我們的礦山中要求所有電氣設備都應設計有防爆裝置。在煤礦生產過程中工作人員要加強對瓦斯的監控，預防事故的發生。5.6.2防火通過對地質資料的了解以及勘探，華錦礦我設計的主采煤層它的自然傾向按照規范類別是I，它比較易燃。所以煤礦的工作人員要及時開展防火教育專題講座，進行培訓，進行演練，預防火災。從采礦系統、采礦技術等方面作出根本性的努力，做好準備。5.6.3防礦塵礦井生產過程中，應采取“預防為主”的綜合防塵措施，以防止煤塵爆炸和爆炸后進一步擴大。現在的采煤機和掘進機都采內部和外部噴霧系統，但是這遠遠不夠，還應大力加強工作人員的職業教育培訓，使職工們更好的牢記防塵的重要性。5.6.4預防水災、頂板事故1、預防水災危險水源來自地表降水，受采礦影響，斷裂帶與地表相連時，地下將發生突水和突砂。為了解決這些問題，應采取以下措施:在井下建立水倉和排水房，水倉的容量要大于300m3，并且還要大于礦井正常涌水量，大于8小時。為了減少突水事故的造成，在小煤礦附近開采過程中，應采取勘探排水措施或留設安全煤柱。2、預防煤礦的頂板在生產過程中，要增加監測設備以及支護設備，為了更好地有效管理頂板，設置專人專管，及時監護，定期測量，提前制定預防措施。第六章礦井提升通風等輔助設備的選用6.1華錦的提升設施6.1.1主井運輸設施的確認華錦礦井我設計選用的帶式輸送機的性能是：B=1000mm，Q=510t/h，V=2m/s，δ=?1.34898°——?0.1719°～0°，長度可以達到430米，而且我選用的華錦礦配備了St1250鋼絲繩阻燃款式的，它的驅動方式根據設備是雙滾筒雙驅動，可以充分的發展其作用，更大效率的生產最大化。華錦礦輸送機的生產能力驗算見下：大于510（t/h），滿足要求。根據對類似同等的礦井和同樣規模的比較，華錦礦設計選用的帶式輸送機參數見附錄二。6.1.2副井提升設施華錦礦的產量：0.9Mt/a，副井的長度502.12米。它的傾斜坡度為6°。通過對礦井的設計，華錦礦井生產時每班的最多上班人數為36人。華錦礦提升的最大重量能夠達到7490千克。因此華錦礦井副斜井提升設備我選用的是無軌膠輪車運輸。6.1.3通風設備華錦礦風量和風壓根據下面計算得出華錦礦容易時期風量為華錦礦困難時期風量為華錦礦的總負壓為（6-1）算式中：通過對前面的通風總體的設計，得出了我設計的華錦礦容易時期的通風阻力為865Pa，困難時期阻力為1250Pa。華錦礦的自然風壓計算步驟和方法如下：ρ1＝0.0035P/T1，ρ2＝0.0035P/T2算式中：（6-2）則：ρ1＝0.00348×650×13.6×ρ2＝0.00348×650×13.6×9.8/（273＋12.5）＝1.057kg/Hn＝20×1.147×9.8－20×1.057×9.8＝18.31Pa。＝865＋18.31＝883.31Pa＝1250＋18.31＝1268.31Pa建井剛開始的時候華錦礦阻力為：H前=(H1+建井后華錦礦的阻力計算步驟為：H后=(H2+算式中：——ρ0——ρ1——2.華錦礦通風方案的比較通過對井下需風量的計算，以及對通風阻力的規定，并且參考國內外布置的經驗，對回風斜井通風設備的布置選取了兩個方案，對比見表附錄一。方案一設計采用的GAF25?12.5?1軸流礦井通風機由TLT在1980年代推出，并配有消音器，箱形閥，軸承潤滑站，通風測量裝置等。但是，整機的性能還是比較強的。擴散塔又重安裝又困難，擴散塔龐大，可為了以避免不均勻的地基沉降，初期基本的處理困難多而繁重。需要建造計算機室，擴散塔，長風管，它達到了大面積的長建設期。FBCDZNo28/2×450礦用隔爆防爆軸流風機是方案二的選用，是1990年代中期在中國開發的減震器，消聲器，擴散器等新產品。安裝簡單，工期短，維修工作量少。無需建造風扇室，可以將其放置在室外，還可以節省工作人員的作業時間。最后我設計的華錦礦還得安裝防爆電動機來更好的服務。在對以上兩種類型的風機的技術性能，安裝方法，開啟效率，維護特性，投資和年度運行成本進行全面比較之后，此次設計采用第二個設計方案。也就是說，選擇了兩個FBCDZNo28/2×450軸流風機。一臺運行，一套儲備。每個風機要加有YBF560M2-8礦用防爆電機（455W，745r/min，12kV）。6.2華錦礦的排水設施1.設施選擇的規定華錦礦井的涌水量正常為21m3/h，根據設計的選型它的涌水量最大為28m32.華錦礦排水設施的設立（1）華錦礦的排水能力要符合：。（2）華錦礦的水泵選擇本次華錦礦設計的排水設施為MD46?30×3礦用離心泵，一臺水泵正常使用，1個水泵處于儲備狀態，1個水泵用于保養檢修。達到礦井的最大取水量時，2個泵要同時工作。MD46-30×3水泵的參數為額定流量46m3/h，額定揚程90m和額定速度2950r/min。經過對華錦礦井的開拓選擇，設施的選型，通風能力的確定，以及結合實際情況華錦礦的提升和通風以及排水設備的設計完成后，它們之間的生產以及輔助要符合之間的共同聯系，它們之間要相互配合才能發揮出它們的最大的作用。第七章技術經濟與環境保護7.1華錦礦設計的技術經濟指標表7-1經濟指標表類別單位數據其他特性1華錦礦的設計年生產能力Mt/a0.9Mt每天產量噸2730噸2井田的走向長千米3.39～4.41千米傾斜長千米1.29～4.62千米華錦礦的井田面積平方公里14.96平方公里3煤層的特征華錦礦的煤層數層一層可以開采的煤層數層一層主要開采的煤層5-2煤層5-2煤層的平均厚度米3.6米4華錦的儲量井田地質儲量Mt76Mt井田工業儲量Mt71.7Mt井田的可采儲量Mt56.1Mt5華