采礦工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-鶴煤三礦礦井采區(qū)初步設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)

　　

【正文】 度。頂板控制對(duì)工作面長(zhǎng)度的影響，通常表現(xiàn)為采空區(qū)處理能力趕不上采煤的速度，尤 其在使用單體支架的普采工作面，常出現(xiàn)這種現(xiàn)象。所以，在高瓦斯礦井中，要考慮工作面通風(fēng)能力對(duì)工作面長(zhǎng)度的影響。急斜煤層采用偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法的工作面長(zhǎng)度一般為 30～ 60m。可采煤層數(shù)目、厚度、傾角、層間距、煤層結(jié)構(gòu)、頂?shù)装鍘r石性質(zhì)、煤層定程度和地質(zhì)構(gòu)造等是影響采區(qū)生產(chǎn)能力的主要因 素。 （二）確定采區(qū)生產(chǎn)能力的方法 ???ni iB AkkA 1 021 式中 BA —— 采區(qū)生產(chǎn)能力，萬(wàn) at/ ； 0A —— 一個(gè)采煤工作面產(chǎn)量，萬(wàn) at/ ； n —— 同時(shí)生產(chǎn)的采煤工作面?zhèn)€數(shù)； 1k —— 采區(qū)掘進(jìn)出煤系數(shù)，取 ； 2k —— 工作面之間出煤影響系數(shù)， n =2取 ， n =3 取。 (1)采區(qū)運(yùn)輸能力。 ⑴采區(qū)概況 該采區(qū)位于三礦二水平，在井底車場(chǎng)的左側(cè)，西為采區(qū)邊界，南于二 .5 采區(qū)相鄰，北是二 .1 采區(qū)，且采區(qū)走向長(zhǎng)度為 2021米，采區(qū)傾斜長(zhǎng)為 1000米，采區(qū)面積 2021 000 ㎡。煤層的平均厚度為 4米，屬于中厚煤層，煤的視密度為 t/m3。 二 采區(qū)上山 根據(jù)采區(qū)煤層賦存穩(wěn)定、采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單的條件，采區(qū)上山可以提出兩種布置方案。在技術(shù)上只需要將前兩種方案進(jìn)行比較，然后選擇合理的巷道布置方案。 （二） 大巷凈斷面尺寸的確定 １、巷道的凈寬Ｂ （１）運(yùn)輸設(shè)備尺寸：查表知電機(jī)車尺寸比礦車的大， 其寬度Ａ 1＝ 1360 mm,高度 ｈ ＝ 1550 mm,架線高度 ｈ４ =2021 mm。 ⑵計(jì)算掘進(jìn)寬度： B2= B1+2δ =4710mm 式中δ為計(jì)算掘進(jìn)超挖量，取 75mm。 巷道的掘進(jìn)速度與掘進(jìn)設(shè)備有關(guān)還與管理水平有關(guān)。 (2)上下區(qū)段平巷之間的煤柱寬度：對(duì)薄及中厚煤層約為8~15m；對(duì)于厚煤層約為 30m。 ② 根據(jù)煤層厚度選型 采煤機(jī)的最小采高，最大采高，過(guò)煤高度、過(guò)機(jī)高度等都取決于煤層的厚度。以上為急傾斜煤層。沿工作面全長(zhǎng)這一工作過(guò)程稱為一個(gè)工作循環(huán)。 第二節(jié) 工作面支護(hù)頂板管理及采空區(qū)處理 一 .機(jī)采工作面支護(hù) 液 壓支架 支護(hù) ⑴液壓支架 的選擇 液壓支架 按供液方式不同分為內(nèi)注式和外注式兩種類型。 二、頂板管理及采空區(qū)處理 采用全部垮落法處理采空區(qū)頂板簡(jiǎn)單可靠、費(fèi)用少。其主要工序是配合工作面推進(jìn)定期進(jìn)行回柱放頂工作。 及時(shí)支護(hù)方式 采煤機(jī)割煤后，支架依次或分組隨機(jī)立即前移、支護(hù)頂板，輸送機(jī)隨移架逐段移向煤壁，推移步距等于采煤機(jī)截深。為了克服該缺點(diǎn)，在某些綜采面支架裝有護(hù)幫板，前滾筒割過(guò)后將護(hù)幫板伸平，護(hù)住直接頂，隨后推移輸送機(jī)，移架。 滾筒的轉(zhuǎn)向和位置 綜合機(jī)械化采煤工藝一般均采用雙滾筒采煤機(jī)，不開(kāi)切口進(jìn)刀。 ㈡采面雙滾筒采煤機(jī)的割煤方式 （ 1）往返一次割兩刀。然后將輸送機(jī)移直；③再調(diào)換兩個(gè)滾筒上下位置，重新返回割煤至輸送機(jī)機(jī)頭處；④將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換上下滾筒，返程正常割煤 。但是采用該方式，工作面工程規(guī)格質(zhì)量不易保證 二、綜采面液壓支架的移架方式 （一）移架方式 我國(guó)采用較多的移架方式有三種：①單架依次順序式，又稱單架連續(xù)式，支架沿采煤機(jī)牽引方向依次前移，移動(dòng)步距等于截深，支架移成一條直線，該方式操作簡(jiǎn)單，容易保證規(guī)格質(zhì)量，能適應(yīng)不穩(wěn)定頂板，應(yīng)用比較多；②分組間 隔交錯(cuò)式，該方式移架速度快，適用于頂板較穩(wěn)定的高產(chǎn)綜采面；③成組整體依次順序式，該方式按順序每次移一組，每組二、三架，一般由大流量電液閥成組控制，適用煤層地質(zhì)條件好、采煤機(jī)快速牽引割煤的日產(chǎn)萬(wàn)噸綜采面。 2. 工作面端部斜切進(jìn)刀 該方式又分為割三角煤和留三角煤兩 種。 有一些型號(hào)的薄煤層采煤機(jī)滾筒與機(jī)體在一條軸線上，前滾筒割出底煤以便機(jī)體通過(guò)，因此也采用“前底后頂”式布置。可見(jiàn)綜采面平巷臥底掘進(jìn)有利于端頭管理。為克服插底式裝煤困難的缺點(diǎn)，又研制了半插底式機(jī)槽向煤壁傾斜 滯后支護(hù)式 割煤后輸送機(jī)首先逐段移向煤壁，支架隨輸送機(jī)前移，二者移動(dòng)步距相同。一般說(shuō)來(lái)，單架依次順序移架雖然速度慢，但卸截面積小，頂板下沉量比后兩種小得多，適于穩(wěn)定性差的頂板。以后隨著工作面推進(jìn)，每隔一定距離就按預(yù)定計(jì)劃回柱放頂。在工作面我們采用依次順序式。帶式輸送機(jī)選用 DSP 1080/4060。推移距離等于采煤機(jī)滾筒的截割深度，也稱為步距，為 。為緩斜煤層； 2545176。 采區(qū)內(nèi)留設(shè)的煤柱可以回收一部分，如區(qū)段隔離煤柱、上（下）山之間及其兩側(cè)煤柱等等，但不可能全部回收出來(lái)。 (1)采區(qū)上 (下 )山間的煤柱寬度 (沿走向 )：對(duì)薄及中厚煤層為 20m；對(duì)厚煤層為 20～ 25m。 ⑼每米巷道 粉刷面積： Sn=+2ｈ 2= m2 ㈥水溝斷面選擇 按巷道通過(guò)的水量 120 m3/h 、選用 2 號(hào)水溝，其凈寬B=400mm、深 H=400mm、凈斷面面積為 m2 、掘進(jìn)斷面面積為 m2。 ㈢支架參數(shù)的確定 查圍巖分類表可知，砂巖屬于中等穩(wěn)定巖石，錨噴支護(hù)參數(shù)如下：噴射混凝土厚度 T1=100mm；鋼筋直徑 Ф =14mm；錨桿長(zhǎng)度 ； 錨深 L=；錨桿間排距 D=800mm；錨桿外漏長(zhǎng)度 T2=50mm；錨噴總厚度 T=T1=100mm。采區(qū)的涌水量為 2 m/min，大巷的服務(wù)年限約為２５年，且大巷為雙軌布置。 各種方案采區(qū)巷道布置圖 第一種方案 第二種方案 方案比較 根據(jù)已經(jīng)提出的的方案及方案比較原則，兩個(gè)方案中相同的部分可以不參加比較，所以區(qū)段巷道布置不參加比較，就采區(qū)上山、聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行比較。服務(wù)年限為 。 ⑶煤層要素及頂?shù)装逄匦? 煤層要素主要是走向、傾向和傾角。根據(jù)礦井瓦斯等級(jí)、進(jìn)回風(fēng)巷道數(shù)目、斷面和允許的最大風(fēng)速，驗(yàn)算通風(fēng)允許的最大采區(qū)生產(chǎn)能力如下： 16024300 CC SA B ? ????? ? 式中 ? —— 巷道內(nèi)允許的最大風(fēng)速， m／ s； S —— 巷道凈斷面積， m2； C —— 日產(chǎn) 1t 煤需要的風(fēng)量， m3／ min178。 為保持采區(qū)合理的開(kāi)采強(qiáng)度，每個(gè)雙翼采區(qū)內(nèi)同采的工作面數(shù)目一般為 1～ 2個(gè)： 在一個(gè)采區(qū)內(nèi)安排兩個(gè)綜采工作面，容易互相影響，可布置一個(gè)綜采工作面另外再布置 — 個(gè)普采或炮采工作面。 為了保證采區(qū)的正常接替，生產(chǎn)采區(qū)處在產(chǎn)量遞減期時(shí)，新采區(qū)的全部準(zhǔn)備工作（包括巷道掘進(jìn)、設(shè)備的安裝和試運(yùn)轉(zhuǎn)等），應(yīng)當(dāng)相應(yīng)結(jié)束并留有適當(dāng)余 地。合理確定采區(qū)生產(chǎn)能力，可以充分發(fā)揮采區(qū)主要巷道和設(shè)備的效能，改善采區(qū)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，合理提高采區(qū)生產(chǎn)能力，是實(shí)現(xiàn)采區(qū)集中化生產(chǎn)，不斷提高礦井產(chǎn)量、減少同時(shí)生產(chǎn)采區(qū)個(gè)數(shù)的重要措施。對(duì)拉工作面總長(zhǎng)度一般為 200～ 300m。瓦斯涌出量較大的煤層，風(fēng)速是限制工作面長(zhǎng)度的重要因素。工作面輸送機(jī)的運(yùn)輸能力和有效鋪設(shè)長(zhǎng)度應(yīng)滿足工作面生產(chǎn)的要求，使采落的煤炭在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)出。 (4)地質(zhì)構(gòu)造。因此，工作面長(zhǎng)度有其合理范圍。使用單體液壓支柱的普采工作面 采區(qū)，其走向長(zhǎng)度一般為 1000~1500m。 2）設(shè)備搬遷 緩斜、傾斜煤層群或厚煤層分層開(kāi)采使用集中運(yùn)輸平巷的采區(qū)，宜有較大的走向長(zhǎng)度以充分發(fā)揮運(yùn)輸設(shè)備效能、減少設(shè)備拆裝次數(shù)及工作面搬遷次數(shù)。一般吊掛膠帶輸送機(jī)有效鋪設(shè)長(zhǎng)度為300~400m/臺(tái)，新系列可伸縮吊掛膠帶輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度為500~1000m/臺(tái)。緩斜、傾斜近距離煤層群或厚煤層分層開(kāi)采時(shí)，上下煤層 (分層 )工作面要保持一定錯(cuò)距。為了便于布置采區(qū)巷道，往往以大的斷層及褶曲軸作為劃分采區(qū)的界限。 綜合考慮采用一次采全高的采煤方法。煤層賦存穩(wěn)定、完好，適合于機(jī)械化采煤工作面的布置。 采區(qū)內(nèi)可主采煤層二 .1 煤，煤層平均厚度為 4，傾角為19/176。 本采區(qū) 的傾角為 19176。采出率高就是要求盡量減少煤柱損失，減少采煤工作面留煤損失和潑灑損失，最大限度地提高煤炭資源采出率，以達(dá)到國(guó)家的要求。為保證采區(qū)接替，應(yīng)使扣除采區(qū)產(chǎn)量遞減期的服務(wù)年限，不少于新采區(qū)的準(zhǔn)備時(shí)間。 （ 1） 根據(jù)煤層賦存條件，頂?shù)装鍘r石情況和回采技術(shù)條件（厚煤層分層開(kāi)采時(shí)，還有分層厚度），確定合理的回采工作面長(zhǎng)度和推進(jìn)度。由于本采區(qū)所才煤層為單一煤層，位于礦井一水平，瓦斯涌出量較少，所以瓦斯對(duì)采煤工作影響不大。煤層頂板一般情況下能隨采隨落，不需要采取強(qiáng)制落頂措施。該采區(qū)與相臨采區(qū) 主采煤層為 二 1煤層，煤層平均厚度 4m，煤層地質(zhì)構(gòu)造較穩(wěn)定。主要采煤工作面有： 2109工作面、 101工作面、 26052 工作面、 2808工、 2814外段工作面、 2021工作面。形成這一規(guī)律的原因是由于覆蓋層增厚，瓦斯不易逸散所致。二 1煤老頂為砂巖多為S10 灰褐色中粒砂巖，層里多富集碳質(zhì)及白云母片，厚度~，平均厚 。菱河：流經(jīng)鶴壁集，馬駒河村，位于井田邊界。其他煤層 均屬于不穩(wěn)定薄煤層分部范圍小，沒(méi)有工業(yè)價(jià)值，但在地層對(duì)比中有重要意義。 7 . F42 斷層：位于新青農(nóng)場(chǎng)以西，北起 F20 斷層 ，向南西方向尖滅。公司目前擁有三、四、六、八、九，十礦六對(duì)主力井和坑口電廠。 三 . 地表 水 區(qū)內(nèi)有兩條小河經(jīng)過(guò)，湯泉河位于本井田南翼，發(fā)源于北圣溝村角的湯泉，向東流經(jīng)較場(chǎng)，羅村而流出井田，平均流量 ~，洪水期最 大流量 , 河流經(jīng)鶴壁集，馬駒河村，位于井田北部邊界，水源來(lái)源于一礦井下排水和鶴壁集工業(yè)廢水，常年有水，平時(shí)流量很小。勇于創(chuàng)新認(rèn)真完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容。在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》和《設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，注重加強(qiáng)基本理論、基本方法和基本技能方面的學(xué)習(xí)，并結(jié)合設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益、安全觀念和所學(xué)專業(yè)知識(shí)。 區(qū)內(nèi)呈低緩丘陵地貌，最高為黃牛坡北嶺，海拔+247m， 最低為 酉河 河谷，海拔 +140m， 溝谷大致南北走向。公司所屬礦井保有儲(chǔ)量 可采儲(chǔ)量 ， 6 對(duì)生產(chǎn)礦井， 2021 年年產(chǎn)量 另有 三座洗煤廠年入洗能力 。 5. F401 斷層：為三礦深 部和六礦的邊界斷層，有1629， 67622， 5854 鉆孔，揭露，南北延伸合并入 F40斷層，走向 N400E，傾向 NE 傾角 47600 ，落差 200375m左右，延伸長(zhǎng)度 . 6 . F403 斷層： 有 18 16 173 42 5857，等孔控制，走向 N50~45oN，中部向東南彎曲呈弓型，傾向500，傾角 60160m，落差，延伸長(zhǎng)度大于 4Km。 樞紐走向 兩翼夾角 兩翼產(chǎn)狀 長(zhǎng)度 1 321 向斜 N530570 E SE 翼 走向： S40 傾向： NE 傾角： 0170 NW 走向： N190260E 傾向 NE，傾角0260， 2 322 背斜 ＞ 120 SE 翼 走向 S210— 770W 傾向： SE 傾角5210 NW 3 323 背斜 ＜ 120 二 . 煤層 本井田含煤地層為石炭系本溪群、太原群和二選系山西組，總厚度平均 210m，發(fā)育兩個(gè)煤組，即一煤組和二煤組，共含煤層 24 層，總厚度 ，含煤系數(shù) %，山西二 1煤為主要可采煤層，太原群一 11煤大部分可采，一 22煤局部可采。 井田內(nèi)有兩條小河經(jīng)過(guò)，湯泉位于本井田南翼，發(fā)源于孫圣溝村西北角的湯泉，向東流經(jīng)教場(chǎng)，繞村而流出井田，平時(shí)流量 ～ m3/s,洪水期最大流量 m3/s。 五、開(kāi)采技術(shù)條件 （一）可采煤層頂?shù)装? 二 1煤直接頂板主要為黑色及深灰色砂質(zhì)泥巖，厚~，平均厚度 。0m，絕對(duì)瓦斯涌出量 ， 1984 年開(kāi)采深度 150m，絕對(duì)瓦斯涌出量 ， 2021 年開(kāi)采深度 400m，絕對(duì)瓦斯涌出量 51m3/min。節(jié)制 2021年 11 月底，我礦共動(dòng)用儲(chǔ)量 ，累計(jì)采出量 ，累計(jì)損失量 ，保有儲(chǔ)量 萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量 ， 2021 年度我礦共動(dòng)用 萬(wàn)噸，（其中：落煤損失 萬(wàn)噸，采區(qū)塊短攤消 萬(wàn)噸，礦井永久煤柱攤消 ），采區(qū)回采率 %，礦井回采率 %。采區(qū)走向長(zhǎng)度為 2021m，傾斜長(zhǎng)度1000m。老頂為 S10 砂巖，多為灰褐色中粒砂巖，層理多富集碳質(zhì)及白云母片，厚度 ~，平均厚度 ，煤層底版為泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚度為 ~，平均厚度 。鶴壁三礦的瓦斯隨埋藏的深度增加而增加，同時(shí)受構(gòu)造條件的控制，具有水平分帶性，影響瓦斯水平分帶的主要原因是斷層性質(zhì)、褶曲形式。 確定采區(qū)生產(chǎn)能力時(shí)，應(yīng)考慮以下原則。 （ 4）確定采區(qū)生產(chǎn)能力時(shí)，應(yīng)考慮與新采區(qū)的準(zhǔn)備工作相適應(yīng)，與采區(qū)主要生產(chǎn) 環(huán)節(jié)（運(yùn)煤，輔助運(yùn)輸，通風(fēng)等）的生產(chǎn)能力相適應(yīng)，與礦井井型相適應(yīng)。經(jīng)濟(jì)就是指高產(chǎn)、高效、低耗、低成本，