煤矿水平开采设计毕业设计Word文件下载.docx
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T=Z可/K.A
其中:
T=设计服务年限年
Z可=工业储量×
0.9(可采系数取0.9)万吨
K储量备用系数取1.4
A设计生产能力万吨/年(布置2个对拉采面40/3×
2=26.7)
根据公式算的结果,该水平服务年限为9.9年。
工业储量(万吨)
可采储量(万吨)
服务年限(年)
413
371.7
9.9
第二章开拓开采
第一节地质构造、老窑范围、煤层及水文条件
1、本井田地处浅丘地带。
系隐伏煤层,埋藏较深,±
0m水平煤层距地表深度在400~510m之间,倾角3°
~5°
。
地质构造及水文条件较简单,对煤层开采无大的影响。
2、小煤矿对开采的影响
因本井田煤层埋藏较深,开采范围内无小煤矿和老窑区,±
0m水平南部边界与葫芦寺煤矿毗邻,并与葫芦寺煤矿已划定了边界,按规定留设了保安煤柱20米,无矿权纠纷。
3、矿井水文地质条件属简单类型。
根据+50m水平及+100m水平生产时,采区涌水量,预计该水平正常涌水量为360m3/d,量大涌水量为720m3/d。
第二节水平延深方案比较
本水平延深设计是基于矿井“三个煤量”基本合理,水平接替正常,初期投资少,投产快,安全威胁小等原则,在设计延深方案时主要考虑以下两个方案:
方案一:
暗斜井+专用人行巷。
即从+50m水平石门向南1100m左右的5009南回风巷附近向±
0m水平作暗斜井。
暗斜井主要用于煤矸的提升运输和原材料设备下放,兼作±
0m水平的进风。
为利用原+50m水平南翼集中排水巷,考虑运输石门的坡度,暗斜井落平于-15.173m,然后作井底车场和石门,石门揭穿煤层后,沿煤层走向作±
0m水平运输大巷和水平回风大巷。
通风:
利用5009南回风巷南侧60m的原+50m水平南翼集中排水巷(长1020m),向下掘至与±
0m水平运输大巷相距30m时,分别向南北作±
0m水平回风大巷,上部作风桥与+50m水平南回风大巷贯穿,形成全风压通风。
行人:
从+50m水平5009运输巷向±
0m水平作专用人行巷,安设架空乘人装置运送人员。
本方案在选择暗斜井位置及石门方位选择上主要考虑±
0m水平煤炭分布情况,为便于集中运输。
采煤工作面布置:
根据矿井水文地质条件和20多年的开采经验,±
0m水平仍然采用倾斜长壁采煤法。
工作面采用对拉布置仰斜开采,避免工作面淋水积存于采面,淹没设备和恶化工作环境。
即从±
0m水平运输大巷向下作工作面运输巷和南北回风巷至井田边界,南北回风巷向上风桥与±
0m水平回风大巷贯穿,运输巷下端向南北作开切眼形成对拉工作面。
根据矿井开采近水平煤层和多年的开采经验,从工作面生产能力、工作面装备、经济合理、管理方便、易于操作等方面考虑,确定单工作面长度为110m,对拉工作面长度为220m。
本方案的优点:
①延深期间不影响生产;
②利用原+50m水平南翼集中排水巷,减少1000多米巷道施工;
③巷道工程量少,贯穿施工时间短,开拓延深工期短,有利于采煤工作面水平接替;
④暗斜井上车场可利用5009车场,减少巷道工程量。
缺点:
①运输环节多,生产期间辅助人员多,需管理难度大;
②人员上下不方便。
方案二:
直接延深主立井法。
即直接延深主立井至设计水平。
考虑石门揭煤的位置及石门长度和坡度,主立井延至-19.7m,在井底作车场、绕道、变电硐室、水仓等。
为利用原+50m水平南翼集中排水巷作±
0m水平集中回风巷,石门揭煤位置同样选择在方案一揭煤位置。
石门揭穿煤层后,沿煤层走向作±
提升运输:
可利用现有的主立井的提升设备,实现原煤、矸石、材料、设备的提升运输和工作人员上下。
仍然利用5009南回风巷南侧60m的原+50m水平南翼集中排水巷(长1020m),向下掘至与±
利用主立井上下人员,再用人车接送出人员至工作地点。
工作面布置:
与方案一相同。
即±
工作面采用对拉布置仰斜开采。
0m水平运输大巷向下作工作面运输巷和南北回风巷至井田边界。
南北回风巷向上风桥与±
0m水平回风大巷贯穿,运输巷下端向南北作开切眼形成对拉工作面和各系统。
①提升运输利用现有主立井提升设备,提升运输环节少,事故少,生产运营费用低;
③管理环节少;
④上下人员方便。
①需施工2000多米石门,且只能单头施工,工期较长;
②延深施工期间将造成矿井长时间停产,损失费用大;
③集中回风巷需提升运输设备。
通过对方案一、二的经济技术比较,虽然方案二有许多优点,特别是在投产后的运营成本低,管理方便。
但它的开拓准备时间长,并且在延深主立井时还需停产。
故,选择方案一。
第三节暗斜井及上下车场布置
本设计±
0m水平暗斜井选择在5009南回风巷南侧,距5009南回风巷40m处,暗斜井长179m,坡度20°
暗斜井穿煤层落平后布置±
0m水平下车场和石门并揭穿煤层,揭煤后沿煤层走向布置水平运输大巷及回风大巷。
暗斜井布置双道,双钩绞车提升系统。
暗斜井主要负责±
0m水平的提升、运输、通风、供电、排水设施及管路铺设。
0m水平上车场在设计时考虑利用5009车场,故开口于5009车场内,并以双道布置,以减少巷道工程量。
0m水平暗斜井提升的矿车经过上车场可直接进入5009车场,充分利用现有资源。
在绞车道外布置三道:
中间为从暗斜井上来的高道,坡度为+7‰,两侧为低道,坡度为-7‰。
0m水平重车经暗斜井提升到±
0m水平上车场高道,自溜并进入双道,空车从双道经渡线道岔进入低道,以减轻工人劳动强度。
高底道长45m。
为使矿车运行平稳,暗斜井上下段均实行二次变坡。
上部高道结束即进行暗斜井的第一次变坡,倾角为8°
,第一次变坡17.391m,然后进行第二次变坡12°
达设计倾角。
暗斜井下部第一次变坡为12°
,经过10m的过渡直线后再进行第二次变坡8°
暗斜井下车场同样设高低道,高道坡度为+7‰,低道坡度为-9‰,高底道长度为50m。
上车场长169m,其中,三道45m。
下车场长212m。
在实际工作中,高低道的坡度可以适当进行调整,但不得超过《煤矿安全规程》的有关规定。
第四节井底车场及硐室
一、车场形式
下部车场考虑到煤层倾角以及车场的通过能力决定采用双道起坡,高低道布置,平车场(双道)设计为212米,其具体长度可根据见煤情况进行调节,车场采用渡线道岔过渡高低道,大巷采用7吨600轨距架线式电机车和8吨蓄电池机车运输,每列车可牵引45辆一吨固定式矿车,因此空重车线的长度均大于一列半列车长度,重车顶推入场,空车牵引离场。
二、井底车场硐室
1、±
0m水平中央变电所和水泵房
考虑下车场及石门轨道坡度和有效排除下车场积水,在下部平车场靠近落平点附近布置±
0m水平中央变电所、水泵房和水仓。
变电所和水泵房联合布置,长40m,设回风道实行独立通风。
水仓入口设于±
0m水平下车场线路最低处,水仓的设计采用同一条巷道分隔的方式,便于一侧清理,一侧正常使用。
为便于水仓清砂通风,本设计在吸水井附近布置专门的清砂通风道。
水仓内铺设有15kg/米的轨道,共用吸水小井。
水仓的容量计算:
水仓的容量按采区(水平)4小时正常涌水量计算
V水=360÷
24×
4
=60(m3)
水仓的净断面10.3m2,水仓利用率0.9,水仓长度为
L水=60÷
10.3÷
0.9
=6.5(m)
考虑其它影响因素,设计按45m布置。
水仓的清理采用人工清理矿车装运,JD-11.4调度绞车提运。
2、炸药库
炸药库布置于靠近石门三角墩北侧,离±
0m水平北回风大巷62m,离运输石门61m,设回风巷独立通风。
炸药库长14m。
3、其它硐室布置
在下车场后布置单道石门,在预计揭穿煤层前布置三角墩分南北布置±
0m水平运输大巷。
在石门揭穿煤层前150m左右布置平巷人车停放处,在三角墩北侧布置±
0m水平机车充电硐室,南侧布置消防材料库。
第五节主要巷道布置
一、水平运输巷及回风巷
根据+100m水平和+50米水平采区布置情况及经验,将±
0米水平的运输大巷及回风大巷都布置于煤层中,两巷间的煤柱30米,平行布置既可提高掘进速度,又可减少费用,并可进一步探明煤层赋存情况。
在距±
0m水平暗斜井南20m沿煤层布置±
0m水平集中回风上山。
该回风巷利用原+50m水平集中排水巷,再向下掘161.8m与±
0m水平回风大巷贯通,形成通风系统。
二、人行道
人行道开口于+50m水平5009运输巷,离运输巷口45m,掘进方向下至±
0m水平变电室入口,坡度为12°
,长296m。
第六节提升设备选择
一、概述
矿井核定生产能力40万吨/年,本水平设计年产量23.9万吨/年,考虑矿井增拔资源和扩能的可能性,故设计按40万吨/年计算提升设备。
采用水平石门配合暗斜井完成延深开拓。
暗斜井采用双钩矿车组提升方式,每钩一次串车5辆,选用1.0m3固定式矿车。
设专用行人巷和集中回风巷,暗斜井不行人。
二、提升设备选型
(一)设计依据
工作制度,年工作330天,每天3班作业,3班采煤,3班掘进,净提升时间4.27小时/天。
提升高度
暗斜井斜长179米,倾角20度,井口、井底均为平车场串车在井底和井口增加的运行距离各为20米,共计提升总距离219米。
提升量
煤40万吨/年,矸石10万吨/年。
(二)设备选型计算
1.0m3固定式矿车,自重600kg,载煤重900kg,载矸石重1530kg。
提煤一组5个矿车,提矸一组3个矿车。
1、钢丝绳端负荷Q:
Q=
Q煤=5×
(600+900)=7500kg
Q矸=3×
(1530+600)=6390kg
式中:
Q——钢丝绳端负荷,kg;
m1——矿车货载质量,kg;
mz——矿车自重,kg;
n——矿车个数。
2、钢丝绳单位长度重量Ps:
Ps=
=
=1.22(kg/m)
Ps——钢丝绳单位长度重量,kg/m;
Q——钢丝绳终端荷重,取最大的提升量;
L——钢丝绳最大斜长,米;
QB——钢丝绳的极限抗拉强度,取155g/mm2;
Ma——安全系数;
f1——矿车运行阻力系数,取0.01;
f2——钢丝绳移动时的阻力系数,取0.16。
故选用钢丝绳6×
19-24.5-216.5右旋,其PSB=2.165kg/m>Ps,d=24.5mm,B=216.5kg/㎜2QS=1960kn,钢丝绳破断拉力总合355000N。
3、验算钢丝绳安全系数
n——矿车个数;
它同上。
M矸=
=14.6
M煤=
=12.6
确定滚筒直径
Dz=60×
24.5=1470mm
计算作用在滚动上的最大静张力差(
)及最大静张力(
):
=
=28117N=28.1KN
-5×
600×
(sin20°
-0.01×
cos20°
)×
9.8
=18338N=18.3KN
根据滚筒直径D和最大静张力(Fjmax)、最大静张力差(Fcmax),在提升机规格表中选择合适的提升机。
故可选用ZJTP-1.6型双绳提升机,其Dg=1600mm,B=1200,Fz=45KNFc=30KN
滚动宽度验算(略)
因提升滚筒1层为177米,2层为405米,能够满足要求。
估算电动机功率
P=
=127KW
Kb=电动机功率备用系数1.2
Fcn允许的钢丝绳最大静张力差
Vmb提升机最大速度3.06m/s
Pc传动效率0.85
选用JR127-8型交流异步电动机Ne=130KWV=380
二、提升系统
暗斜井提升系统图(略)
天轮选择
Dt=60×
故选用1600mm铸钢天轮(标66-305(3)-00)
经计算:
天轮高度为4794mm,井口至天轮轴中心线水平距离为48660mm。
最大班提升作业时间表
序号
作业名称
数量
单位
每次数量
每班次数
提升一次时间
最大班作业时间
备注
运行
停止
循环
按1.3不均衡系数
1
提煤
424
吨
4.5
94.2
65.1
30
95.1
11646
2
提矸
101
4.59
22
2093
3
下坑木
5
70
135.1
675.5
4
送炸药
1
180
250
5
送雷管
6
设备及其他
50
115.1
460.4
合计
15374
4.27小时
第七节排水设备选择
斜井斜长179m倾角20°
根据矿井涌水量和+50m水平、+100m水平开采时的涌水量,预计该水平涌水量:
正常涌水量360.61m3/天
最大涌水量721.22m3/天
二、工作面及水平排水
在±
0m水平下车场布置水仓和±
0m水平变电所。
0m水平靠近3、4号拐点布置±
0m水平集中排水巷,负责排除±
0m水平采煤工作面淋水。
0m水平采煤工作面最下端布置过水巷。
工作面淋水通过过水巷流至±
0m水平集中排水巷,经水泵排到±
0m水平运输大巷水沟,再自流到±
0m水平下车场水仓,再经±
0m水平、+50m水平、+100m水平水泵三级提升排到地面。
三、±
0m水平排水设备选择
1、排水设备的能力,应保证在20小时内排出矿井一昼夜的涌水量。
水泵排水能力
Q=
=18m3/小时
2、水泵扬程
H扬=K.(H排+H吸)
=1.35×
(179×
sin20°
+5.0)
=89.4m
K管路损失系数取1.35
H排排水高度m
H吸吸水高度m
故选用MD85—45×
3离心泵3台,1台工作,1台备用,1台检修泵
其技术特征为
额定流量85m3/小时
额定扬程135m
效率66%
吸水高度6m
转数转/分
吸水口径80mm
排水口径80mm
功率37kw
每月的排水时间,排正常涌水量则
T正=
=4.24小时/日
矿井水通过水泵将水沿暗斜井排入+50米水平南大巷,然后经大巷水沟流入+50m水平水仓,再经+50m水平水泵和+100m水平水泵排出井下。
第八节水平开采
一、开采顺序
0m水平延深后,根据地质资料显示情况,可先向南翼布置工作面。
由于系仰斜开采,为防止水淹工作面,必须先施工±
0m水平集中排水巷。
0m水平南翼的开采顺序为前进式。
由于北翼倾斜长度较短,可采用走向长壁后退式开采。
如果条件许可,可以南北翼同采。
二、工作面布置方式
根据楠矿多年开采高炭的经验,工作面布置方式设计为倾斜长壁(仰斜)式。
三、工作面巷道布置及尺寸
采区工作面采用倾斜长壁工作面,布置方式为对拉布置,其尺寸为,沿煤层倾向布置790米(不得超过井田边界,部分地方小于750m),单工作面长度为113米(中-中)两翼共计226米。
两工作面之间采用无煤柱开采,维护超前工作面回风巷(沿空护巷),作为滞工作面的回风巷,确保下一采煤工作面正常通风。
四、采煤方法
1、采煤方法
采用倾向长壁后退式采煤法,采空区顶板采用全部垮落法管理。
工作面采用JM-50C型截煤机在煤体中掏槽,放炮落煤,人工出煤。
截煤机只是起到煤体中掏槽,增加爆破自由面的作用,放炮是落煤的主要手段。
2、工作面支护
根据工作面采高不同,工作面支护采用选用DW08-300/100、DW10-300/100、DW12-300/100、DW14-300/100型等外注式单体液压支柱配方钢或绞接顶梁,齐梁齐柱式支护,一次采全高,不留顶、底煤。
3、工作面运输
工作面安装SGD-17型刮板输送机,上下工作面各一台,工作面运输巷安设一台SGD-30型刮板输机和3~4台吊挂皮带。
采煤工作面原煤经SGD-17型刮板输送机转至运输巷内SGD-30型刮板输送机和吊挂皮带运输机,运至工作面煤仓,然后在水平运输大巷装车运至地面。
材料设备运输:
地面材料设备经主井绞车下放至主井底,经+50m水平暗斜井、±
0m水平暗斜井运送至±
0m水平运输大巷,最后经工作面运输巷、南、北回风巷运至采煤工作面。
4、工作面排水
在工作面开切眼下方掘过水巷,采面淋水经采空区流至过水巷,再自流至±
0m水平集中排水巷,经水泵排至±
0m水平运输大巷水沟,再排至地面。
五、生产能力预计
1、工作面生产能力
工作面长110×
2米=220米,煤容重1.6吨/米3,平均煤厚0.70米,平均进度1.4米/日,年工作日330天。
工作面年生产能力为:
220×
0.70×
1.6×
1.4×
330=113837吨
2、生产能力校核
矿井计划3对采煤工作面,掘进工程煤约占原煤的5%。
矿井生产能力为:
113837×
3×
1.05=358587吨
小于核定生产能力40万吨。
3、±
0m水平生产能力
计划±
0m水平可同时布置2个对拉采面,±
0m水平年生产能力为:
2×
1.05=239058吨
第九节 巷道掘进
一、巷道断面及支护形式
根据各类巷道围岩性质、服务年限、受力情况等因素,设计主要运输巷、主要回风巷、集中轨道上山、集中人行上山和主要硐室采用半园拱形料石砌碹支护,支护厚度300mm,拱墙等厚。
绞车房、三角墩等大断面巷道采用双墙双拱支护。
煤层巷道采用梯形断面。
工作面运输巷采用矿用工字钢架支护,开切眼采用无腿棚挂钩支护,工作面回风巷、过水巷及其它联络巷道采用锚杆支护。
二、巷道掘进进度指标
根据我矿井各掘进工作面的装备情况、煤层厚度及其围岩状况等因素,结合《规范》和矿井各类巷道掘进进度情况,确定各类巷道掘进进度指标如下:
1、岩石平巷90m/月;
2、岩石斜巷70m/月;
3、半煤巷道140m/月。
三、掘进工作面个数,掘进机械配备
矿井核定掘进工作面为8个,±
0m水平上山延深工程初期安排2个掘进工作面,贯穿形成全风压通风后,根据情况可布置3~5个掘进工作面。
半煤岩巷掘进工作面配备有2台YBT-11型局部通风机,4辆1t固定式矿车,1台MDZ-12C型湿式煤电钻,1台YD-2A型电动凿岩机;
煤巷掘进工作面装备2台MDZ-12C型湿式煤电钻,2台YBT-11型局部通风机,4辆1t固定式矿车。
斜巷掘进另装备JD-1型调度绞车1台。
全矿岩巷掘进配备1台HPY18-10/7型移动式空压机和4台ZY-24型气腿凿岩机。
设计配备ZY-150型探水钻2台,用于井下任何可疑地点的探放水。
四、首采面达产时的井巷工程量
矿井移交生产时井巷工程量13281m,掘进体积113271m3。
其中岩巷2153m,占总工程量的16.2%,煤及半煤岩巷11128m,占总工程量的83.8%,矿井移交生产及达产时井巷工程量汇总表详见表4-3-2。
表4-3-2矿井移交生产及达产时井巷工程量汇总表
第十节 初采巷道工程量及工期
一、移交标准
0m水平首采面投产时最低巷道工程量为7632.9m
移交井巷总长度13281m,掘进体积113271m3,详见井巷工程量汇总表4-3-2。
移交3个盘区,即+100m水平N11盘区、+50m水平S11盘区和±
0m水平S21盘区。
二、工期
根据矿井建设方案和移交标准,矿井建设总工期24个月,其中施工准备期2.0个月,贯通工期18个月,施工工期20个月,生产试运转期2个月。
第三章开拓工程特征
第三节经济技术指标
一、巷道工程量
0m水平开采总工程量及首采面最低巷道工程量见下表:
0m水平开采总工程量及首采面最低巷道工程量表
巷道名称
性质
类别
支护形式
总工程量(m)
首采面最低工程量(m)
0m水平上车场
半煤
开拓
料石砌碹
127.5
双道
全岩
81.2
三道
绞车房
绞车房联络巷
11.8
绳道
23.3
绞车房配电室
20
暗斜井
17
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- 煤矿 水平 开采 设计 毕业设计