玉溪煤礦2.4Mta礦井初步設(shè)計

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1第一章 井田概況及地質(zhì)特征第一節(jié) 井田概況交通位置玉溪井田位于山西省南部、樊莊普查區(qū)的東南部，行政區(qū)劃隸屬沁水縣胡底鄉(xiāng)所轄，其地理坐標為：東經(jīng) 112°36′20″～112°41′00″，北緯 35°42′15″～35°45′00″。全套圖紙加 153893706曲（沃）－輝（縣）公路從本井田南部通過，向西經(jīng)端氏鎮(zhèn)、沁水縣城，在侯馬與大運公路相通；向東在高平市與 207 國道交會；侯月鐵路經(jīng)過端氏鎮(zhèn)，距本井田約 17km，向西在侯馬與南同蒲線接軌，向南在月山與太焦鐵路相交，交通尚稱方便。玉溪井田至鄰近各縣、市的的里程見下表玉溪井田至鄰近各縣、市的里程表單位：km名 稱 沁水縣 陽城縣 晉城市 高平市 長治市2里 程 51 42 68 26 76第二節(jié) 地質(zhì)特征一、地層1．區(qū)域地層本區(qū)位于沁水煤田南部，與晉東南地區(qū)地層沉積規(guī)律一致，以元古界地層為結(jié)晶基底，向上依次沉積了下古生界（寒武系、奧陶系） 、上古生界（石炭系、二疊系） 、中生界（三疊系）地層，第四系地層分布于山梁及溝谷中。2．井田地層區(qū)內(nèi)地層出露條件較好，為二疊系上統(tǒng)上石盒子組上段、石千峰組、三疊系下統(tǒng)劉家溝組，第四系地層零星分布。二、地質(zhì)構(gòu)造井田構(gòu)造勘探區(qū)范圍內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)斷層，也無巖漿巖體侵入，構(gòu)造屬簡單類。現(xiàn)將各褶曲、陷落柱及小構(gòu)造特征分述如下：⑴ 褶 曲 ： 區(qū) 內(nèi) 共 有 褶 曲 5 條 ， 軸 向 近 南 北 向 、 NNE 向 為 主 ， 呈 “)(”形 。⑵ 陷落柱：井田內(nèi)共發(fā)現(xiàn) 3 個陷落柱，均分布于東部邊界附近，由地表露頭控制。⑶ 節(jié)理及裂隙井田內(nèi)節(jié)理不太發(fā)育，一般以兩組為主，規(guī)律性不強總體以走向 60～95°一組最發(fā)育，其次走向為 120～135°和 170～175°及35～30°等三組較發(fā)育。三、煤層1．含煤性煤層主要分布于山西組(P 1S)、太原組(C 3t)。含煤地層總厚122.08(14-3 孔)～161.90m (0801 孔)，平均 138.04m。共含煤2～9 層,含煤系數(shù) 6.10(0801 孔)%～8.36% (14-3 孔)，平均6.78%。可采含煤系數(shù) 5.86%。⑴ 山西組(P 1S)一般含煤 1～3 層，其中 3 號煤全區(qū)可采。含煤系數(shù)7.73～14.99%，平均 11.67%，可采含煤系數(shù) 11.31%。主要可采煤層3 號煤層位于本組下部，其余煤層為極不穩(wěn)定的薄煤層，不具工業(yè)價值。⑵ 太原組(C 3t)一 般 含 煤 6～ 7 層 ， 僅 15 號 煤 層 達 可 采 。 含 煤 系 數(shù) 2.91% (13-1孔 )～ 6.65% (14-3 孔 )， 平 均 3.01%， 可 采 含 煤 系 數(shù) 1.85%。 主 要 可 采煤 層 15 號 煤 位 于 本 組 下段。其余煤層為極不穩(wěn)定的薄煤層。2．可采煤層⑴ ３號煤層位于山西組下部，厚度 5.12(12-1 孔)～7.20m(11-1 孔)，平均5.85m，純煤厚度 4.62m(12-1 孔)～7.00m(11-1 孔)，平均 5.71m。距底板 0.95m 處，有一層較穩(wěn)定的夾矸，其厚度平均為 0.28m，巖性為泥巖或炭質(zhì)泥巖。此外，在該層夾矸之上及煤層上部，尚有極不穩(wěn)定的薄層夾矸。頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，局部為細粒砂巖。底板均為泥巖。該煤層厚度大且穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，全區(qū)可采，為穩(wěn)定型可采煤層。下距１５號可采煤層 82.80m(14-3 孔)～84.54m(13-1 孔)，4平均 84.34m。⑵ 15 號煤層位于太原組一段頂部，厚度 1.20(1202 孔)～2.30m(14-3 孔)，平均 1.84m，在煤層中下部具一層 0.05(1202 孔)～0.15m(13-1 孔)，平均 0.10m 的泥巖夾矸。頂板為 K2石灰?guī)r，底板為泥巖。煤層結(jié)構(gòu)簡單，厚度較大，屬穩(wěn)定型可采煤層。3、煤塵爆炸性據(jù)地質(zhì)報告鉆孔采樣測試，本井田 3 號煤層煤塵無爆炸危險性。4、煤的自燃據(jù)地質(zhì)報告鉆孔采樣測試，3 號煤層 ΔT 1-3為 9-15℃，本礦井3 號煤層屬不自燃煤層。五、水文地質(zhì)井田主要河流樊莊河發(fā)源于老馬嶺一帶，屬于固縣河的支流，為季節(jié)性河流，東西橫穿井田?？菟诹魅刖飽|邊界王回村時流量為 4.34L/s，王回村以南 50m 消失形成地下水；在其下游玉溪村出露,流量為 14.34L/s，然后又消失形成地下水；在南邊界外出露，河床較窄，多為卵、礫石及砂、粘土組成，礫石磨園度及分選差。其次為樊莊河支流，主要有金地坡溝谷，王回村西溝谷，玉溪北溝谷，西部洞溝一帶等，上游均有常年性流水，下游多入滲 Q4砂、礫石層中，至樊莊河附近時均已消失，屬于季節(jié)性河流，受大氣降水影響較大。水文地質(zhì)屬簡單。5第二章 井田開拓第一節(jié) 井田境界及儲量一、井田境界及儲量1、探礦權(quán)境界山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責任公司取得的玉溪井田探礦權(quán)境界由 12 個拐點坐標圈定，其地理坐標為東徑：112°36′20″～112°41′00″，北緯 35°42′15″～35°45′00″，井田形狀呈臺階狀，南北寬 5.1km，東西長 6.78km，面積為26.172km2。最大勘探深度 880.24m。探礦權(quán)邊界拐點坐標詳見下表序號 X Y 序號 X Y1 3959098.0 19647362.6 7 3954068.7 19650841.462 3957248.3 19647393.4 8 3955455.8 19650817.83 3957229.6 19646262.5 9 3955468.7 19651572.04 3955380.2 19646292.9 10 3957318.1 19651540.55 3955367.7 19645538.8 11 3957331.2 19652294.46 3953980.6 19645561.5 12 3959180.6 19652262.72、晉城礦區(qū)總體規(guī)劃中的井田境界玉溪礦井為晉城礦區(qū)總體規(guī)劃中的單列項目，總體規(guī)劃中的玉溪井田邊界是在玉溪探礦權(quán)邊界的基礎(chǔ)上適當進行了調(diào)整，調(diào)整后的井田走向長 5.2km，傾斜寬 5.0～6.4km，面積 29.79km2。晉城礦區(qū)總體規(guī)劃中的玉溪井田境界拐點坐標見下表點號 緯距 (X) 經(jīng)距 (Y) 點號 緯距 (X) 經(jīng)距 (Y)1 3959260.000 19652260.000 4 3953990.000 19645853.0002 3954068.000 19650841.000 5 3959260.000 19645853.0003 3954050.000 19650087.000本次井田境界按晉城礦區(qū)總體規(guī)劃中確定的范圍進行設(shè)計。二、資源量全井田內(nèi) 3 號煤層總資源量為 256.47Mt，其中探明的資源量(331)97.13Mt，占總資源量的 38.8%，探明的和控制的資源量(331+332)232.51Mt，占總資源量的 90.7%。3 號煤層資源量估算見下表1、工業(yè)資源/儲量地質(zhì)資源量中探明的資源量 331 和控制的資源量 332，經(jīng)分類得出的經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量 111b 和 122b、邊際經(jīng)濟的基礎(chǔ)儲量 2M11 和72M22，連同地質(zhì)資源量中推斷的資源量 333 的大部，歸類為礦井工業(yè)資源/儲量，即：礦井工業(yè)資源/儲量=111b+122b+2M11+2M22+333 k （ k－可信度系數(shù)，取 0.85）3 號煤層資源量估算結(jié)果匯總表資源量(Mt)勘查區(qū)名稱勘探程度煤層編號面積(km2) 煤種 331 332 333 331+332 331+332+333玉溪探礦權(quán)勘探3 25.00 WY3 97.13 102.71 9.73 199.84 209.57車山探礦權(quán)勘探3 0.34 WY3 2.90 2.90 2.90樊莊普查區(qū)普查3 4.45 WY3 29.77 14.23 29.77 44.00合 計 29.79 97.13 135.38 23.96 232.51 256.47由以上公式可知，礦井工業(yè)資源儲量中扣除了 331 和 332 資源量中的次邊際經(jīng)濟的資源量 2S11、2S22 和 333 資源量的一部分。本井田主采 3 號煤層為低中灰、特低硫-低硫、特高熱值的無煙煤，是良好的化工及動力用煤。3 號煤層厚度 4.62～7.00m，平均 5.85m，賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，全區(qū)可采。則：礦井工業(yè)資源/儲量 =111b+122b+333 k=97.13+135.38+23.96×0.858= 252.88Mt礦井工業(yè)儲量匯總見下表單位：Mt資源/儲量331 332煤層編號煤類 111b 2M11 2S11 小計 122b 2M22 2S22 小計 333×k合 計3 WY3 97.13 97.13 135.38 135.38 20.37 252.882、設(shè)計可采儲量礦井設(shè)計可采儲量：礦井設(shè)計資源/儲量減去工業(yè)場地、井筒、井下主要巷道等保護煤柱的煤量后乘以盤區(qū)回采率的資源/儲量。礦井設(shè)計可采儲量=[礦井設(shè)計資源/儲量－（工業(yè)場地、井筒和井下主要巷道煤柱煤量）]×盤區(qū)回采率盤區(qū)回采率：3 號煤層為厚煤層，取盤區(qū)回采率為 75%；經(jīng)計算，礦井 3 號煤層設(shè)計可采儲量為 164.25Mt。見下表單位：Mt永久煤柱損失 保護煤柱煤層工業(yè)資源儲量陷落柱井田境界地面設(shè)施 小計設(shè)計資源儲量工業(yè)場地主要井巷 小計開采損失設(shè)計可采儲量3 252.88 1.46 4.29 15.73 21.48 231.40 5.29 7.16 12.45 54.7 164.25第二節(jié) 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限一、開拓方式的確定設(shè)計礦井年工作日 330d。井下實行“四六”工作制，每天 4 班作業(yè)，3 班生產(chǎn)，1 班檢修。地面實行“三八”工作制。每天凈提升時間為 16h。二、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限9玉溪礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 2.40Mt/a，根據(jù)礦井的開拓部署，3 號煤層用一個水平進行開采。按儲量計算礦井服務(wù)年限：T=Z/（KA）式中：T——礦井服務(wù)年限，a；Z——礦井設(shè)計可采儲量，Mt；A——礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，Mt/a；K——儲量備用系數(shù)，取 1.35。T＝164.25/(1.35×2.40)＝50.7a即按礦井設(shè)計可采儲量計算的 3 號煤層服務(wù)年限為 50.7a，滿足設(shè)計規(guī)范大于 50a 的要求。第三節(jié) 井田開拓一、開拓方式的確定及方案的選定在表土層厚、煤層埋藏較深時，一般情況下采用立井開拓，立井開拓適應(yīng)性很強，技術(shù)上也成熟可靠，國內(nèi)潞安、兗州、淮南等地已建成多個采用立井開拓、設(shè)計生產(chǎn)能力超過 6.00Mt/a 的特大型礦井。從本井田 3 號煤層埋深大部分在 450m 以上的情況來看，一般應(yīng)采用立井開拓，但近年來隨著現(xiàn)代化大型帶式輸送機的發(fā)展和廣泛運用，新型輔助運輸方式的逐步推廣，以及長距離斜巷掘進技術(shù)的改進，國內(nèi)外一些煤層埋藏較深的大型礦井采用了斜井或斜立井混合開拓方式，充分發(fā)揮了膠帶輸送機連續(xù)運輸提升能力大、井上下系統(tǒng)簡單的優(yōu)點。礦區(qū)北部的趙莊礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 6.00Mt/a，采用了主斜井＋副斜井＋副立井的混合開拓方式，主斜井提升高度10429m，斜長 1557m，目前運行狀況良好。根據(jù)井田開采技術(shù)條件，設(shè)計提出三個方案進行比較：1．方案Ⅰ：斜井開拓采用斜井開拓。工業(yè)場地布置主斜井、副斜井兩個井筒，主斜井井口標高+797.2m，井底標高+327m，斜長1706m，井筒傾角16°，凈斷面17.9m 2。井筒內(nèi)裝備B＝1200mm膠帶輸送機提升煤炭，另外裝備架空乘人器擔負礦井人員的上下井任務(wù)。副斜井井口標高+792.2m，井底標高+327m，斜長1365m，井筒傾角20°，凈斷面17.0m2，井筒內(nèi)鋪設(shè)900mm軌距、43kg/m的雙軌，裝備1臺Φ4m單鉤絞車提升大件，裝備1臺Φ3m雙鉤絞車負責日常材料、矸石等的輔助提升。井下以+327m 水平開拓全井田，副斜井落底后布置+327m 水平車場與中央大巷及主斜井溝通。根據(jù)井田形狀、煤層產(chǎn)狀、開采技術(shù)條件和井口位置等具體條件，井筒落底位置基本位于井田南部中央，從井底沿南北方向布置一組大巷到井田邊界開拓全井田，為滿足高瓦斯礦井的通風需要，大巷按 5 條布置，分別為 2 條輔助運輸大巷、1 條膠帶輸送機大巷和 2 條回風大巷，大巷東西兩翼工作面推進長度為 2200～3000m，長度較為適中。 本礦井為高瓦斯礦井，通風是制約礦井生產(chǎn)能力的重要因素，根據(jù)計算，瓦斯抽采后全礦井需風量為 290m3/s，若不新打進風立井，按主斜井最大風速 4m/s、副斜井最大風速 8m/s 計算，需要主斜井井筒凈寬 6m，掘進斷面達到 28.2m2；副斜井井筒凈寬 6m，凈斷面達到 30.2m2；井筒斷面大，掘進速度慢，支護困難，且通風系統(tǒng)富裕能力小，難以適應(yīng)井下瓦斯含量增大的變化。若在風井場地新增加111 個進風立井，一方面主、副斜井斷面可大大減小，掘進速度快，支護簡單，通風系統(tǒng)富裕能力大，可以避免因井下瓦斯含量增大而影響礦井正常的生產(chǎn)；另一方面，兩個立井貫通很快形成通風系統(tǒng)，安裝臨時提升設(shè)備后可以很快布置綜掘面掘進大巷和工作面順槽，減少工期約 4 個月，投資只增加約 500 萬元，按提前投產(chǎn) 4 個月、生產(chǎn)原煤產(chǎn)量 0.80Mt、噸煤利潤 150 元計算，該方案提前一年創(chuàng)利潤 1.2 億元，可提前還貸，減少利息損失。綜上所述，礦井投產(chǎn)初期在玉溪村北布置 1 對進、回風立井，采用中央并列式通風系統(tǒng)、抽出式通風方式。另外，設(shè)計還對進、回風立井位置進行了三個場地方案的比較，詳見后述內(nèi)容。為滿足通風及安全出口的需要，后期在北部楊段洼村附近布置1 個回風立井。2．方案Ⅱ：斜立井混合開拓斜井開拓的缺點是所有材料均需在井下由礦車換裝到無軌膠輪車后才能運送到各使用地點，另外從通風方面考慮也需增加一個進風立井，若將方案Ⅰ風井場地的進風立井裝備并布置到工業(yè)場地，裝備小型無軌膠輪車可直接進出的罐籠就可實現(xiàn)日常材料、小型設(shè)備等從地面到井下工作地點的連續(xù)運輸。另外，井下用大采高采煤法時，液壓支架的整體運輸尺寸為 7790×1650×2800mm，為保證支架性能不宜進行拆裝，故副斜井承擔液壓支架、采煤機等大件設(shè)備的升降，基于上述考慮，提出采用斜立井混合開拓方案。工業(yè)場地布置主斜井、副斜井和副立井三個井筒。主斜井井筒長度、傾角、斷面、裝備等均同方案Ⅰ；副斜井井筒長度、斷面、傾角同方案Ⅰ，由于現(xiàn)在只擔負液壓支架、采煤機等大件設(shè)備的升降，井筒內(nèi)鋪設(shè) 900mm 軌距、43kg/m 的單軌，裝備 1 臺 Φ4m 單繩12絞車；副立井井口標高+790m，井筒凈直徑 Φ7.0m，為滿足小型無軌膠輪車直接上下井的需要，井筒內(nèi)裝備 1 個 5410×2300mm 單層加寬罐籠，提升機為 JKMD-3×4 型落地式多繩摩擦輪提升機，提負日常材料、設(shè)備、矸石、人員等的輔助提升任務(wù)。井下以+327m 水平開拓全井田，副立井落底后并向東布置輔助運輸巷與中央大巷及主、副斜井貫通。向北布置一組中央大巷至井田中央后，再布置東西向的一組大巷至井田邊界，兩組大巷開拓全井田。礦井移交生產(chǎn)時，采用中央并列式通風系統(tǒng)、抽出式通風方式。回風立井選擇在玉溪村北，井筒凈直徑 Φ7.5m，井筒內(nèi)裝備梯子間兼作礦井安全出口。礦井采用分區(qū)式通風系統(tǒng)，后期在北部井田中部布置 1 個回風立井。3．方案Ⅲ：立井開拓根據(jù)近年來國內(nèi)外礦井提升技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用的現(xiàn)狀，設(shè)計考慮了將方案Ⅱ中的兩個副井合為一個副立井，同時主井也由斜井改為立井的開拓方案，即立井開拓方案。工業(yè)場地布置主立井、副立井兩個井筒。主立井井口標高+795m，裝載水平標高+350m，井筒凈直徑 Φ6.0m，裝備JKMD－4×4E 型落地式多繩摩擦輪提升機、1 對 20t 箕斗提升煤炭；副立井井口標高+790m，井筒凈直徑 Φ8.5m，井底車場水平標高+350m。對副立井提升設(shè)備的布置，考慮到本井田 3 號煤層瓦斯含量高，煤層埋藏深，根據(jù)礦區(qū)相鄰礦井解決瓦斯、通風問題的成功經(jīng)驗，井下采煤方法為大采高綜采。大采高液壓支架運輸尺寸為7790×1650×2800mm，為滿足大件設(shè)備提升的需要，井筒內(nèi)布置 113個 7000×3500mm 的加寬罐籠滿足液壓支架整體升降的需要，提升機為 Φ5.3×4 型落地式多繩摩擦輪提升機。井下以+350m 水平開拓全井田，主、副井落底后布置+350m 水平環(huán)形車場，主井箕斗裝載硐室采用半下放式，井底撒煤通過清理斜巷清理。井下利用東西向的一組巷道和南北向的一組巷道共兩組大巷開拓全井田。4．方案比較從上述三個方案比較來看，方案Ⅲ初期可比投資最高（比方案Ⅰ多 15%，增加投資 2485.4 萬元） ，井上下系統(tǒng)復(fù)雜，且首采區(qū)沒有位于已完成三維地震勘探的井田東南部，瓦斯含量也較高，在技術(shù)、經(jīng)濟方面均不占優(yōu)勢，應(yīng)首先淘汰。方案Ⅱ與方案Ⅰ相比，雖然裝備了副立井后實現(xiàn)了地面到工作地點的連續(xù)運輸，但井下巷道貫通工程量最大，建井工期最長，投資也較多（比方案Ⅰ多13.8%，增加投資 2280.8 萬元） ，此外，本礦井以一個大采高綜采面和三個掘進面達到設(shè)計生產(chǎn)能力，井下用料不多，換裝工作量也不是太大，故綜合比較后，設(shè)計推薦方案Ⅰ，即采用斜井開拓方案。風井井筒位置根據(jù)推薦的斜井開拓方案，設(shè)計對進、回風井井筒位置提出了三個方案進行比較。方案Ⅰ：玉溪村西風井場地位于玉溪村西約 300m 處，場地自然標高+810～+820m，場地較開闊。其優(yōu)點是井筒深度最小，風井場地距礦井工業(yè)場地相距較近，聯(lián)系便利。其缺點是井下工程量稍大。14方案Ⅱ：玉溪村北風井場地選擇在玉溪村北的山地上，場地自然標高+905m 左右，場地相對狹窄。其優(yōu)點是距玉溪村相對較遠，不占農(nóng)田；井下距主、副斜井井底較近，聯(lián)系工程量較小，比方案Ⅰ少 1500m 左右。缺點是井筒比方案Ⅰ增加約 100m；場外道路工程量大，修筑困難；場地狹窄，發(fā)展空間受限制。方案Ⅲ：玉溪村東風井場地選擇在玉溪村東的臺地上，場地自然標高+850m 左右，場地較開闊。其優(yōu)點是地面開闊，發(fā)展空間大；井下工程量相對較小，較方案Ⅰ少 150m 左右；缺點是風井位置距玉溪村相對較近，場地有滑坡危險。上述三個方案相比，方案Ⅲ方案由于距玉溪村較近，且場地有滑坡危險，故首先淘汰，其它兩個方案工程量及投資比較見表2.3－4。從比較結(jié)果來看，方案Ⅱ井巷工程量最小，投資比方案Ⅰ少1030.2 萬元（18.4%） ，建井工期短，雖然與工業(yè)場地高差達到110m，但現(xiàn)中石油瓦斯抽采已修筑道路到達風井場地，可大大減少道路工程量及征地面積，故設(shè)計推薦方案Ⅱ，即風井場地位于玉溪村北的高臺上。第四節(jié) 井筒及裝備一、井筒布置裝備主斜井、副斜井位于礦井工業(yè)場地，進風立井、回風立井位于15玉溪村北的風井場地。1．主斜井井筒凈寬5.2m，凈斷面17.9m 2，傾角16°，斜長1706m，擔負全礦井煤炭提升任務(wù)、人員上下井和安全出口。井筒內(nèi)裝備B=1200mm膠帶輸送機，并安設(shè)斜井架空乘人器，井筒內(nèi)敷設(shè)排水管路、消防灑水管路、動力電纜及通信電纜。2．副斜井井筒凈寬4.6m，凈斷面17.0m 2，傾角20°，斜長1356m，擔負全礦井設(shè)備、材料、矸石等輔助提升任務(wù)兼安全出口。井筒內(nèi)鋪設(shè)900mm軌距、43kg/m的雙軌，裝備1臺Φ4m單繩絞車提升大件，裝備1臺Φ3m絞車負責日常材料的輔助提升，井筒內(nèi)敷設(shè)消防灑水管路、通信電纜等。井筒通過45t平板車下放液壓支架，根據(jù)山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司煤礦機械制造分公司生產(chǎn)的ZMP45型平板車高度為480mm，經(jīng)復(fù)核，副斜井斷面可滿足運輸要求。3．進風立井井筒凈直徑Φ6m，凈斷面28.3m 2，井深578m，擔負礦井生產(chǎn)初期的進風任務(wù)。4．回風立井井筒凈直徑Φ7.5m，凈斷面44.2m 2，井深563m，擔負礦井生產(chǎn)初期的回風任務(wù)，井筒內(nèi)裝備封閉梯子間作為安全出口，并敷設(shè)瓦斯抽采管路、壓風管路等。本礦井為高瓦斯礦井，礦井風量為 290m3/s；井下膠帶運輸巷采用皮帶連續(xù)運輸，輔助運輸采用無軌膠輪車運輸，礦井從通風、運輸?shù)纫蛩乜紤]，開拓大巷共布置 5 條，其中 2 條輔助運輸大巷、1條膠帶輸送機大巷和 2 條回風大巷。16二、盤區(qū)劃分盤區(qū)走向長度和傾斜寬度應(yīng)根據(jù)煤層地質(zhì)條件、開采機械化水平、集中生產(chǎn)要求、開拓及回采巷道布置綜合考慮。本礦井采煤方法為大采高綜采，機械化水平高；輔助運輸采用無軌膠輪車，因此設(shè)備方面有利于增大盤區(qū)尺寸，但本礦井為高瓦斯礦井，考慮通風的需要，盤區(qū)尺寸不宜過大。本井田走向長 5.2km，傾斜寬 5.0～6.4km，僅開采 3 號煤層，3號煤層厚度大，賦存穩(wěn)定。此外，井田 3 號煤層瓦斯含量高。根據(jù)上述井田尺寸及 3 號煤層賦存條件，結(jié)合工作面生產(chǎn)能力和裝備水平，本著適當加大盤區(qū)尺寸、增加工作面推進方向長度、盡量減少工作面搬家次數(shù)、提高工作面單產(chǎn)及效率的原則，并考慮到高瓦斯礦井回采、掘進的通風因素，設(shè)計確定工作面推進方向長度 2000m 左右。結(jié)合礦井開拓布置，井下共劃分為兩個盤區(qū)：一盤區(qū)：位于井田南部，可采儲量 80.13Mt；二盤區(qū)：位于井田北部，可采儲量 84.12Mt；開采順序為盤區(qū)前進式，即由靠近井筒的盤區(qū)向井田邊界推進。第五節(jié) 井底車場及硐室17一、井底車場形式及通過能力井底車場采用臥式布置，以+327m 水平標高為井底車場標高。由于本礦井煤炭采用膠帶輸送機運輸，由主井提升，井底車場主要擔負材料、設(shè)備、矸石、人員等輔助運輸任務(wù)，且輔助運輸采用無軌膠輪車，在換裝站換裝后直達使用地點，故車場的通過能力是非常富裕的，完全能夠滿足礦井生產(chǎn)的需要。二、井底車場硐室1．主井生產(chǎn)系統(tǒng)硐室主井系統(tǒng)硐室主要為井底煤倉及裝載硐室。井底布置 1 個井底煤倉，距主斜井井底斜長 20m。煤倉上口標高+380.5m，凈直徑 8.0m，有效容量約 1500t。2．副井系統(tǒng)硐室副井系統(tǒng)硐室主要包括：換裝站、主變電所、主排水泵房、管子道、水倉、膠輪車加油檢修硐室、消防材料庫、井下爆炸材料庫等。⑴ 換裝站由于副斜井為軌道運輸，大巷為無軌膠輪車運輸，所有材料、設(shè)備、矸石等均需在礦車和膠輪車之間進行轉(zhuǎn)載，故在副斜井井底設(shè)換裝站。根據(jù)設(shè)備換裝要求，硐室長 55m，凈寬 7.6m，凈高8.4m，采用鋼筋混凝土支護。⑵ 主變電所、主排水泵房及管子道主變電所和主排水泵房采取聯(lián)合布置，管子道位于副斜井南側(cè)。主變電所、主排水泵房均采用混凝土砌碹支護。主變電所長 60m，凈寬 4.5m，凈高 4.2m，凈斷面積 13.5m2。主排水泵房長 27.9m，凈寬 4.5m，凈高 5.25m，凈斷面積21.5m2。18⑶ 水倉井底水倉布置在副斜井南側(cè)，入口與車場巷道相連。礦井正常涌水量 130m3/h，最大 240m3/h，按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，所需水倉有效容量應(yīng)為：Q＝8×130＝1040 m 3由于地質(zhì)報告中提供的礦井涌水量較大，為保證礦井生產(chǎn)安全，設(shè)計水倉容量考慮較大的富裕系數(shù)，設(shè)計水倉長度 308.5m，凈斷面9m2，有效容量約 2220m3。⑷ 管子道管子道與主斜井相接，排水管路沿主斜井布置到達地面。礦井如發(fā)生突水事故，在主斜井鋪臨時軌道，水泵經(jīng)主斜井進入管子道到達中央水泵房。19第三章 井田開拓第一節(jié) 運輸方式的選擇一、煤炭運輸方式選擇目前國內(nèi)大中型礦井的大巷煤炭運輸較為普遍地采用帶式輸送機運輸，因此，大巷運輸確定采用帶式輸送機運輸方式。二、輔助運輸方式的選擇礦井輔助運輸系統(tǒng)主要應(yīng)滿足以下要求：減少輔助運輸環(huán)節(jié)及轉(zhuǎn)運次數(shù)，減少輔助運輸人員，提高運輸效率。本礦井煤層為近水平煤層，主要巷道均沿 3 號煤層布置，錨網(wǎng)支護，坡度一般 3～5°，最大不超過 8°，采煤方法為大采高綜采，巷道為綜掘機掘進，機械化程度高、推進速度快，用人、用料數(shù)量少。根據(jù)上述特點，需要一種方便、靈活、快捷的輔助運輸方式與之配套，以實現(xiàn)井下“一條龍”式連續(xù)運輸。從本礦區(qū)相鄰礦井實際生產(chǎn)情況來看，無軌膠輪車運輸在 3 號煤層的開采中已得到成功的應(yīng)用，相鄰寺河、亞美大寧等礦井輔助運輸均采用了無軌膠輪車運輸方式。因此，結(jié)合本礦井的具體特點，設(shè)計確定井下輔助運輸方式為無軌膠輪車運輸。第二節(jié) 運輸設(shè)備選型一、煤炭運輸方式選擇礦井投產(chǎn)時，在井下一盤區(qū)布置一個厚煤層大采高綜采工作面，20原煤通過中央大巷帶式輸送機運至主斜井井底煤倉，煤倉容量約為2000t。井底煤倉下口設(shè)有一臺甲帶式給料機，原煤由給料機經(jīng)主斜井帶式輸送機提升至地面，經(jīng)轉(zhuǎn)載進入地面選煤廠，對原煤進行洗選加工。中央大巷帶式輸送機的選型本著主要運輸環(huán)節(jié)的能力滿足2.40Mt/a 生產(chǎn)規(guī)模的需要，結(jié)合大巷條件、煤倉的緩沖能力、主運輸設(shè)備的配套情況以及工作面的峰值煤量(工作面順槽設(shè)備能力1800t/h，掘進煤 200t/h)等因素選型。由于中央大巷帶式輸送機運輸距離較長、運輸能力大，為降低起動和緊急制動時膠帶的動張力，延長減速器、電動機和工作機構(gòu)等關(guān)鍵部件的使用壽命，實現(xiàn)電機間的功率平衡，應(yīng)對帶式輸送機的起/制動加速度進行控制，因此在驅(qū)動裝置選型時應(yīng)采用軟起/停驅(qū)動方式。二、設(shè)計依據(jù)礦井投產(chǎn)時井下布置1個厚煤層一次采全高綜采工作面、3個綜掘面和1個普掘面滿足生產(chǎn)需要，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力2.40Mt/a。綜掘面設(shè)計進度500m/月，設(shè)計年工作日330d，每天三班生產(chǎn)，一班檢修，每班運輸時間5h。礦井輔助運輸量根據(jù)開拓巷道布置、支護方式及采掘進度，主要運輸?shù)奈锪蠟殄^桿、錨索、金屬網(wǎng)片、水泥、砂石、坑木等，主要運輸?shù)脑O(shè)備為采掘工作面裝備和電器設(shè)備；工作面安裝期為14d，搬家期為10d；為錯開運輸高峰，考慮工作面搬家和安裝與大巷鋪底錯開，且每天運輸4班；人員運輸考慮以各采掘工作面人員、巷修鋪底人員一次運到位為基礎(chǔ)，兼顧其它固定工作點的人員運輸。21首采盤區(qū)綜采面最大運距：大巷2570m，順槽3060m，以此為基礎(chǔ)計算采煤、掘進面輔助運輸量。首采盤區(qū)輔助運輸量表名 稱 單位 數(shù)量 名 稱 單位 數(shù)量支護材料 t/班 53 風墻砌筑材料 t/班 2鋪底材料 t/班 23 坑木 m3/班 3.5其它設(shè)備、材料 t/班 7膠輪運輸車輛及機車選擇⑴ 人員運輸車輛選擇礦井采掘工作面共 5 個，井下最大班人數(shù)合計為 80 人。為節(jié)省路途時間，提高工效，所有采掘人員必須一次運送到位，考慮到人員運輸車運輸時間短、使用次數(shù)少，且國內(nèi)常州煤研所、煤科院太原分院等國內(nèi)科研及生產(chǎn)廠家已有成熟產(chǎn)品，并在國內(nèi)寺河等多個礦井有成功使用的先例，故從盡量減小車輛外形尺寸及降低投資方面考慮，選取 WCQ-3CR 型 21 座無軌膠輪人車 4 輛。此外，考慮其他輔助人員如地測人員等以及檢查人員運送和輕型貨物（如爆破材料、班中餐、檢修備件等）的運輸，選取 WCQ-3C 型無軌膠輪客貨車 3 輛。WCQ-3CR 型無軌膠輪人車主要性能及參數(shù)如下：額定載人數(shù)：21 人；發(fā)動機：50 kW（FB4105A） ；爬坡能力：14°；最大速度：38 km/h；離地間隙：220mm；轉(zhuǎn)彎半徑：7000mm；外形尺寸（長×寬×高）：5500×1800×2200mm；機車自重：4.4t。22WCQ-3C 型無軌膠輪客貨車主要性能及參數(shù)如下：額定載重：3t；發(fā)動機：75kW（CKS6108FB） ；爬坡能力：14°；最大速度：73 km/h；離地間隙：220mm；轉(zhuǎn)彎半徑：7500mm；外形尺寸（長×寬×高）：5500×2063×2250mm；機車自重：5t。⑵ 支架及大件設(shè)備運輸車輛選擇為實現(xiàn)采煤工作面快速搬家，保持車輛正常循環(huán)的需要，選用國產(chǎn) WC40Y 支架搬運車滿足支架、采煤機等大件的運輸。該車除可運輸支架、采煤機、泵站、機頭等整件大設(shè)備并協(xié)助安裝外，也可搬運其它重物料。根據(jù)采煤工作面設(shè)備配置，液壓支架為 118 架，按支架搬家時間 10d 考慮，每天四班作業(yè)，搬運車水平路面最大速度 24km/h，滿載最大速度 12km/h，按重載速度 6km/h，空車速度 12km/h，經(jīng)計算，每班需搬運車 1.8 輛，取 2 輛。WC40Y 型支架搬運車性能及參數(shù)如下：最大載重量：40t；爬坡能力：12°發(fā)動機最大轉(zhuǎn)距：1100N·m；車重：24.27 t；車速：水平路面最大 24km/h，滿載最大速度 12km/h；轉(zhuǎn)彎半徑：內(nèi) 2.580m，外 6.770m外形尺寸：長 9643mm，寬 3520mm，高 1670mm；23⑶ 物料及普通設(shè)備運輸車輛選擇礦井正常生產(chǎn)時為每日三班運輸、每班凈運輸時間5h。根據(jù)前述各工作面地點材料用量，按每車凈載重3t考慮，計算礦井所需普通輔助運輸車輛。首采盤區(qū)單程最大運距5630m（副斜井井底至采煤工作面）、重車行車速度15km/h，空車行車速度20km/h，井下卸載及等車時間25min/次計算，則每班每車可往返4次。綜合計算，每班需無軌膠輪車7輛，因該車為井下主要運輸車輛，按設(shè)備備用1輛考慮，據(jù)此選取WCQ-3BI型運輸車9輛。WCQ-3BI型運輸車性能及參數(shù)如下：發(fā)動機功率：75kW額定載重：3t爬坡能力：14°傳動方式：機械傳動驅(qū)動方式：四輪驅(qū)動最大速度：26km/h離地間隙：220mm轉(zhuǎn)彎半徑：5m車輛自重：6.0t外形尺寸：4750×1700×2000mm⑷ 矸石排卸車及裝載車數(shù)量礦井矸石主要為掘進盤區(qū)聯(lián)絡(luò)巷、風橋、立交點等巖石巷道或冒頂?shù)忍厥馇闆r下所產(chǎn)生，掘進矸石盡量不出井，充填廢棄巷道或順槽橫貫，根據(jù)采掘工作面進度安排，矸石量占礦井年產(chǎn)量的1.5%，經(jīng)計算，日均運送矸石量109t，平均每班36t，采用WCQ-3型無軌膠輪車運輸矸石，該車載重為3.0t，每班需運輸矸石12車。按掘進工作面與井底、順槽距離及裝卸載時間計算，每車每班可往返243～4次，考慮備用，選膠輪車6輛。WCQ-3型膠輪車性能及參數(shù)如下：發(fā)動機型式：進口/國產(chǎn)發(fā)動機功率：75kW驅(qū)動方式：四輪驅(qū)動傳動方式：液壓驅(qū)動爬坡能力：14°轉(zhuǎn)彎半徑：4650mm最大速度：20km/h額定載重：3.0t車輛自重：6.0t外形尺寸：4750×1750×1950mm為解決普掘工作面的矸石裝載、短途物料設(shè)備運送、巷道清理，配備 1 臺 FBZL30 型防爆裝載機。FBZL30 型防爆裝載機性能及參數(shù)如下：額定載重：3.0t；額定斗容：1.7m 3；最大車速：32km/h；外形尺寸：7080×2370×2650 mm；車重：10.2t；所選輔助運輸車輛見下表25輔助運輸車輛一覽表序號礦車名稱 礦車型號數(shù)量（輛）備 注1 膠輪人員運輸車 WCQ-3CR 4 井下人員運輸2 輕便客貨車 WCQ-3C 3 其它輔助人員及輕型貨物運輸3 支架搬運車 WC40Y 2 支架及大件設(shè)備運輸4 小型多用途車 WCQ-3BI 9 普通設(shè)備、材料運輸5 普通運輸車 WCQ-3 6 掘進矸石運輸6 防爆裝載機 FBZL16 1 普掘面矸石裝載7 工具存放箱 4 井上下8 3m3集裝箱 8 井上下礦車選型⑴ 礦車型號在+350m 水平副斜井井底車場，設(shè)計采用 1.5t 固定式礦車運輸矸石，5t 材料車運送長材料，5t 平板車運送較大件設(shè)備，特制平板車運送大型設(shè)備，如采煤機、液壓支架等。⑵ 各類礦車數(shù)量計算1.5t 固定式礦車數(shù)量采用排列法計算。材料車、平板車、特制平板車等其它車輛的數(shù)量按《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》(GB50215-2005)規(guī)定計算選取。① 1.5t 固定式礦車計算副斜井每鉤提升 3 輛礦車，則：副斜井井底車場運行 4 鉤 4×3=12 輛；副斜井井筒運行 2 鉤 2×3=6 輛；26副斜井井口車場 2 鉤 2×3=6 輛；工業(yè)場地運行 2 列 2×12=24 輛；計：礦車 48 輛，加 20%備用，取 60 輛。② 其它車輛根據(jù)計算和井下實際需要確定其它車輛數(shù)目如下：5t 材料車 60 輛；5t 平板車 20 輛；36t 特制平板車 8 輛；油脂專用車 2 輛；此外，為提高運輸效率，配備了 8 只集裝箱，4 只工具存放箱。達到設(shè)計產(chǎn)量時，各類車輛數(shù)目見表。礦井達到設(shè)計生產(chǎn)能力時各類礦車數(shù)量表礦車名稱 礦車型號 使用地點 礦車數(shù)（輛） 備注1.5t 固定式礦車 MGC1.7－9 井底車場、副斜井、地面 605t 材料車 MLC5－9 井底車場、副斜井、地面 605t 平板車 MPC5－9 井底車場、副斜井、地面 2036t 特制平板車 井底車場、副斜井、地面 8油脂專用車 井底車場、副斜井、地面 23m3集裝箱 井上下 8工具存放箱 井上下 427第四章 采區(qū)布置及裝備第一節(jié) 采煤方法一、采煤方法的選擇通過以上開采技術(shù)條件的分析，井田構(gòu)造及水文地質(zhì)條件簡單，本礦采用一次采全高綜合機械化采煤方法，以“一井一面”達到礦井 2.40Mt/a 的設(shè)計生產(chǎn)能力。二、采煤工藝與機械配備1．采煤工藝的確定設(shè)計確定礦井采用長壁大采高綜合機械化采煤工藝，全部冒落法管理頂板。2．工作面設(shè)備選型達產(chǎn)時以 1 個大采高工作面保證礦井 2.40Mt/a 的設(shè)計生產(chǎn)能力，回采工作面裝備有引進與國產(chǎn)兩種方案，設(shè)計考慮雖然引進的設(shè)備在國內(nèi)多個礦井創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益，且設(shè)備性能好，效率高，較易達到高產(chǎn)高效，但根據(jù)最近引進設(shè)備情況看，由于鋼材漲價、美元貶值等多種因素影響，進口設(shè)備價格漲幅很大，而國內(nèi)設(shè)備通過近幾年的發(fā)展，設(shè)備性能較以前有較大的提高，基本能夠滿足高產(chǎn)高效的需要，且設(shè)備價格低，維修便利。根據(jù)本礦井煤層賦存條件、資源儲量、設(shè)計能力、服務(wù)年限等情況，為減少投資并考慮國內(nèi)目前最新關(guān)鍵設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合礦區(qū)內(nèi)趙莊、亞美大寧等礦井生產(chǎn)經(jīng)驗，設(shè)計除采煤機引進外，其余均選用國產(chǎn)設(shè)備。28工作面主要采煤設(shè)備選擇分述如下：⑴ 采煤機采煤機開機率：我國一般為 35%～45%，根據(jù)近幾年國內(nèi) 49 個百萬噸綜采工作面統(tǒng)計資料，平均開機率已達到 52%。結(jié)合本礦井的實際情況，本設(shè)計首采 3 號煤層長壁綜采工作面采煤機開機率取 40%；煤層長壁綜采工作面年產(chǎn)量按 2.40Mt/a 考慮，日產(chǎn)量為 7273t，相應(yīng)的采煤機的平均截割牽引速度為：式中 L——工作面長度，取 200mH——采高，首采區(qū) 3 號煤層平均厚 5.71mB——截深，0.8m?——煤層容重，3 號煤層為 1.46 t/m3T——每班工作時間，為 6hI——采煤機開缺口行程 m；取 50mK——采煤機開機率，取 40%C——工作面回采率，取 93%。代入則得V=3.4m/min為使工作面產(chǎn)量均衡，采煤機的實際截割牽引速度應(yīng)根據(jù)煤層厚薄變化適當調(diào)整，空載時要求其速度不小于 15m/min，以減少輔助工作時間。綜上所述，設(shè)計選用 SL500 型采煤機，主要技術(shù)參數(shù)如下：裝機功率 1875kW，截深 0.8～1.0m，牽引速度 0～30m/min，采高 2.5～6.0m，牽引方式為無鏈電牽引，額定電壓 3300V，頻率50Hz。60)((723????KTCrILV29⑵ 工作面可彎曲刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機一是運輸能力與采煤機生產(chǎn)能力相適應(yīng)。采煤機生產(chǎn)能力為：Q=60VMB?η式中 Q——采煤機小時割煤量，t/h；V——采煤機牽引速度，3.4m/min；M——煤層開采厚度，5.71m；B——截深，0.8m;?——煤的容重，1.46t/m 3；η——有效截割系數(shù)，取 0.9。代入則得Q=1224t/h考慮落煤不均勻系數(shù)后，工作面可彎曲刮板輸送機的額定運量確定為 1300t/h。二是外型尺寸和牽引方式與采煤機相匹配。三是運輸機長度與工作面長度相一致。四是支架寬度與刮板輸送機的節(jié)距相一致。故工作面可彎曲刮板輸送機參數(shù)要求如下：刮板輸送機：SGZ1000/900 型，設(shè)計長度 205m，運輸能力1400t/h，交叉?zhèn)刃稒C頭，雙速電機牽引，額定電壓 1140V，功率2×450KW。轉(zhuǎn)載機：SZZ800/200 型，設(shè)計長度 50m，輸送量 1400t/h，額定電壓 1140V，功率 200KW。破碎機：PCM160 型，破碎能力 1400t/h，額定電壓 1140V，功率 150kW。⑶ 可伸縮帶式輸送機工作面運輸順槽長度 2050m 左右，高差約 52m（下運） ，傾角300~3°。主要技術(shù)參數(shù)為：帶寬 B=1200mm，運量 Q=1300t/h，帶速V=3.15m/s，帶長 L=2050m，傾角 β=0°~ 3°，電動機 YB450M3-4，功率 355kW，兩臺，功率配比 1：1。PVG1400 阻燃型整芯膠帶。⑷ 乳化液泵站為提高液壓支架支護速度，與采煤機切割速度相適應(yīng)，要求乳化液泵站具有大壓力、大流量，據(jù)此設(shè)計選用 BRW400/31.5，公稱壓力 31.5MPa，公稱流量 400L/min，四泵兩箱，其中三臺泵工作，一臺泵備用，總功率 3×250kW。⑸ 噴霧泵站選用 BPW315/10 型噴霧泵站，工作壓力 10.0MPa，公稱流量315L/min，該泵站由二臺泵一個水箱組成，其中一臺泵工作，一臺泵備用，總功率 2×75kW。三、工作面頂板管理方式、支架設(shè)備選型1．架型選擇液壓支架是綜采工作面主要設(shè)備之一，目前美國長壁工作面中液壓支架基本以掩護式為主，約占全部架型的 96%，且有向兩柱式發(fā)展的明顯趨勢。液壓支架技術(shù)另一重大突破是控制系統(tǒng)，應(yīng)用電液控制技術(shù)，采用電磁（或微電機）控制的先導(dǎo)閥，先進可靠的壓力和位移傳感器，靈活自由編程的微處理機技術(shù)，紅外遙感技術(shù)等現(xiàn)代科技成果，使液壓支架的動作自動連續(xù)進行，移架速度大大提高，支架循環(huán)時間達到 6～8s。配合采煤機的煤巖識別系統(tǒng)等先進技術(shù)，可實現(xiàn)工作面自動控制。美國 1994 年共有 80 個長壁工作面，其中有 70 個工作面是電液控制的工作面，占 87.5%，使用兩柱掩護式支架 73 套，占 91.25%，是美國長壁工作面使用的主要架型，支架工作阻力大部分在 7000～8000kN，最大的兩柱掩護式支架工作阻