畢業論文-屯留3煤層礦井設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 殊施工時； III 多水平 開拓的急傾斜煤層； IV 其他井筒形式無法開拓的條件。 由于 屯留 礦里礦井煤層埋藏較深，且傾角較小，所以，本礦井采用立井開拓方式。 （ 2） 井筒數目 采用斜井或立井開拓時， 新建礦井一般要開鑿一對井筒，滿足提升和輔助運輸的需要并滿足礦井通風和施工的需要 。風井的個數是根據通風系統要求以及安全生產的需要合理確定的。若采用主井通風，用箕斗或膠帶輸送機井筒做風井時，應符合《煤礦安全規程》的規定。 屯留礦井 瓦斯涌出量 相對較高 ，所以設 1 個主井、 1 個副井、 1 個風井。 確定工 業廣場及井口位置 (1)工業廣場及井口位置確定的原則如下： ① 對初期開采有利，即儲量必須可靠，井巷工程量省，建井工期較短。 ② 應使井田兩翼儲量大致平衡，即井筒應位于儲量中心，利于井下運輸、通風和開采系統布置，減少生產經營費用。 ③ 盡量不占良田、少占農田。充分利用地形地貌布置工業廣場，以便使地面生產系統合理，便于與外界溝通，使運輸方便。 ④ 井筒應盡量避免穿過流沙層、較大含水層、較厚的 沖積層、有煤和瓦斯突出的煤層以及較大面積的采空區和大斷層，以減少施工困難，并盡量少壓煤。 ⑤ 工業廣場和井筒應有良好的工程地質條件，不受洪水、巖崩、泥石流、滑坡及森林火災的威脅。 ⑥ 用斜井開拓時，應考慮井筒層位的合理選擇，考慮其經濟技術的合理性。 根據上述原則和 屯留 礦區條件，可以將工業廣場和主副井井口布置在井田走向的中央 。 (2) 風井位置的確定 風井位置應根據通風系統合理選擇 ① 采用中央 分列 式通風系統時，主、副井 筒設在井田中央，風井設在井田上部邊界中央。 ② 采用中央并列式通風系統時，進、回風井并列在工業廣場內。一般可利用副井進風，主井回風，也可以設單獨回風井。 ③ 采用對角式通風系統時，風井設在井田兩翼上部邊界。 ④ 采用分區式通風系統時，風井設在各采區的上部邊界。 根據 屯留 礦的新井設計：產量為 180 萬噸 /年。為 保 證井下生產時有足夠的風量并考慮 到盡快投產的需要，本礦井采用 中央并列式通風 確定開采水平和階段高度 開 采水平的確定是礦井設計的關鍵，它直接關系到礦井的基本建設投資及生產經營費用，是礦井開拓的重要參數。開采水平的高度根據煤層賦存條件、生產技術水平及水平接替等因素綜合考慮決定。 其中開采水平有合理的服務年限很重要，必須符合規范規定。水平垂高可按下表選取： 表 41 礦井水平垂高 表 井 型 緩傾斜、傾斜煤層 急傾斜煤層 大、中型礦井 200～ 350 100～ 150 小型礦井 80～ 120 60～ 120 采用上下山開拓 時，水平垂高可大于 250 m。 對傾角在 16176。以下的緩傾斜煤層，為擴大水平的開采范圍，可采用上下山開拓。在井田深部受自然條件限制時，且儲量不多，深部境界不一致，設置開采水平有困難或不經濟時，可在最終水平以下設下山開采。 根據以上標準， 根據屯留礦井的實際情況，屯留礦 設 一個 水平， 帶區式準備方式，采用 傾斜長臂采煤法。 水平標高為 +400m。 開采水平布置及井底車場的選型 開采水平布置的 原則： (1)運輸大巷一般布置在底板巖層中，但在下列條件下，也可考慮布 置在煤層中： ① 距其他煤層很遠，儲量有限的單個 薄及中厚煤層； ② 煤組（或煤系）底部有距離很近的富含溶洞水或含水層，不宜布置底巖石運輸大巷，而在煤層中有堅硬頂板、有布置大巷條件的薄及中厚煤層； ③ 井田走向較短，運輸大巷服務年限不長，而煤層厚度又不大、大巷維護不困難時； ④ 煤組（或煤系）底部有煤質堅硬、圍巖穩固、無自然發火危險的薄及中厚煤層，經技術經濟比較有利時； ⑤ 煤層賦存不穩定、地質構造復雜的中、小礦井，尤其是地方小礦井或生產勘探性礦井。 (2)大巷若布置在煤層中，需在上下幫兩側各留 30～ 40 m 保護煤柱。 (3)巖石運輸大巷應布置在堅硬、穩 定、厚度較大的巖層中， 應考慮大巷距上部煤層的法線距離。根據我國經驗，這一法線距離一般為 20～ 30 m。對急傾斜煤層，一般應布置在底板移動線之外，并留出 10～ 20 m 的安全巖柱。 (4)大巷的方向與煤層走向大體一致。為便于機車行使，大巷應盡量取直，不宜彎曲折轉過多。但要注意，不要因取直巷道造成大巷維護不利和開采困難。 (5)近水平煤層的大巷應與井田內煤層的主要延展方向一致，便于在其兩側布置盤區。采用分煤層（組）布置大巷時，上下煤層（組）的大巷方向應一致，平面位置宜重疊，便于留設安全煤柱，并便于上下煤層配采。 (6)礦井通風系統要求設置總回風道時，總回風道的布置原則，同上述運輸大巷基本相同。礦井第一水平的總回風道應盡可能保持標高一致。當井田上部邊界標高不一致時總回風道可按不同標高分段設置，但分段不宜過多。當井田上部沖積層厚、含水豐富，留有防水煤柱時，總回風道應布置在防水煤柱內。 由于本礦為高瓦斯礦，本礦井的水平大巷布置在地板巖石中。回風大巷和輔助運輸大巷也應布置在底板巖層當中。 采 區劃分及其布置 屯留礦平均傾角在 9 度左右，符合傾斜長臂采煤法的應用條件，因此，使用傾斜長臂采煤法。因此，井田內要劃分成 若干帶區，帶去內部再劃分成若干分帶。 屯留 煤礦第一階段劃分為 3個帶區 ， 每個帶區分為 18 個分帶，采用多分帶的帶去準備方式，每六個分帶組成一個統一的采準系統。 井田范圍內采用 仰斜和俯斜 開采順序。同時生產的 帶 區 為 一個 ，保證全礦的產量。 礦井開拓設計方案比較 井田概況 屯留井田位于山西省屯留、襄垣縣境內，潞礦集團的西部 ， 井田范圍內地面標高約為+950～ +970m 左右，表土層及風化帶厚度（垂高）約 45 m。 井田內廣為第四系黃土覆蓋 。 南部及工業場地附近地形較平緩 。 總體上地勢為西北高，東南低，井 田內最高點在北部的老干莊東南的白云山 (＋ m)，最低點在屯留縣南側 1 Km 的絳河河灘處 (＋ m)， 煤層下一 +260m 底板等高線為界， 工業場地和東風井場地地面標高在十 950～＋ 970 m 之間 。 開拓方案技術比較 由于本井田地勢平坦，表土層 45m 左右 ,且煤層埋藏較深 ，所以 ，確定采用立井開拓（ 主井設箕斗），按煤礦設計手冊上的規定， 井筒布置在儲量中央 。本設計礦井煤層賦存較深 ,無法進行平硐開拓 ,斜井開拓明顯工程量很大。所以在設計時也不用考慮斜井開拓，設計參與比較的方案都是基于立井開拓 。現在將幾種技術上均可行的方案進行經濟比較。 為減少煤柱損失和保證大巷維護條件，大巷設于下煤層底板下垂距為 10m 的厚層粉砂巖內。 采用在大巷兩側直接布置工作面的方式。 根據以上分析，列出技術上可行的幾種方案： 方案一，立井 單 水平 上下山 開拓； 方案二，立井 多 水 平上山 開拓； 方案一：優點在于技術上簡單，系統簡單，生產環節較少， 巖巷開鑿少。 缺點： 采用俯斜開采的時候存在著下行回風的問題，底部瓦斯易積聚 ；方案二：優點在于 不存在下行回風問題，但是缺點也很明顯，工程量明顯的加大。 在技術上兩方案都可行，但方案一的基建時間段 ，投產快，這對礦井的生產極為有利，況且下行回風的問題通過一些技術改良而得到改善并非行不通。因此，技術上方案一更加適合。 經濟比較 本礦井在主井、副井、風井的施工上， 方案 二比方案一的井筒都要長，方案二的通風費用明顯比方案一高。由于方案二比方案一多了一個水平，因此在準備巷道上要比方案一的費用高。很明顯，經濟投資上方案二明顯高于方案一。 本井田煤層平均 傾角 90,采用帶區式準備，不設上下山和石門，車場比較簡單，在回采巷道上，方案二也明顯高于方案一。 因此，方案一明顯比方案二經濟。 結論 綜上所述，認為方案 1 和方案 2 在技術均可行 ,但經過經濟比較發現方案 1明顯比方案 2節約資金 ,最終選擇方案 1 為井田開拓方案。 由于本井田儲量非常巨大，而設計的礦井年產量較小，因此實際操作與理論之間有一定的出入 礦井基本巷道 井筒 (1) 設計主井井筒斷面 圖 44 主井斷面圖 48 主井斷面技術參數表 井型 180 萬噸 基巖段毛斷面積 井筒直徑 6． 5 米 提升容器 一對 16 噸箕斗 井深 560m 井筒支護 混凝土井壁厚 450mm，充 填 混 凝 土50mm 凈斷面積 33． 17m2 (2) 設計副立井斷面形狀特征 圖 45 副井斷面圖 49 副井井筒特征表 井型 井筒 直徑 井深 凈斷面積 基巖段毛 段面積 表土段毛段 面積 180 萬 t 560m m2 m2 提升容器 井筒支護 罐道規格 罐道梁格 一對 1t 雙層 四 車罐籠 混凝土井壁厚450mm 充填混凝土厚50mm 球扁鋼組合罐道 槽鋼 2[28b組合懸臂梁 (3)風井井筒 600井筒中心線110850 850200 653001071井 筒 中 心 線400600600 圖 風井斷面圖 表 410 井筒特征 井型 井筒直徑 井深 井筒斷面積 180 萬噸 6m 560m m2 井底車場 (1) 確定井底車場的形式和各種硐室的布置 選擇井底車場形式的經驗及原則： ① 對于開采緩傾斜和傾斜煤層的立井和穿巖斜井，當井筒距運輸大巷距離近時（如 40～60 米），可采用臥式環形車場或梭式車場；井筒距離運輸大巷較遠時（如大于 120 米），可采用刀式環形車場或盡頭式車場；井筒距運輸大巷適中時，選用立式車場；如井筒出車方向與大巷斜交，且距離較近時，可采用 斜式環形車場 ；對中、小型礦井，無論甩車場或平車場，井底車 場都可采用梭式車場。開采急傾斜煤層的礦井，可采用刀式環形車場或盡頭式車場。 ② 井底車場的形式應與礦井的井型相適應。大中型礦井可采用環形式或折返式車場。生 產能力大于 120 萬 t/a 的礦井，可采用增設主井復線的環形式或車站式車場；井型大，大巷用底卸式礦車運煤時，應采用折返式車場 (注意 ,底卸式礦車受卸載方向限制不能掉頭 )。打巷用膠帶輸送機運煤時可采用環形式或折返式車場。中、小型礦井，按距井筒的遠近，可采用刀式環形車場、盡頭式車場或梭形車場。 ③ 選擇井底 車場的形式還應考慮到地面出車方向的限制，有時要求采用斜式環形車場。井底車場的位置應選在堅硬、穩定的巖層中，避開斷層和破碎地帶。如果不得不在圍巖不太好的地區設置時，不宜選用巷道斷面大的車場。 設計礦井采用立井刀式井底車場，如圖所示： 1主井 。2副井 。3中央煤倉 。4軌道主石門 。5中區軌道巷 圖 大巷用膠帶輸送機的井底車場線路布置圖 調車及運煤方式： 如上圖，采用膠帶輸送機代替礦車運煤，煤炭經輸送機直接送入煤倉，井底車場只擔負輔 助運輸任務，故車場形式和路線結構有明顯簡化，實際上這只是一個帶有機電繞道的單環行車場。 運煤系統是：各采區煤以膠帶輸送機系統通過運輸大巷匯集到中央煤倉，集中后由主井箕斗裝載出井。該礦井井底車場實際只擔負輔助提升任務。副井設有罐籠，除擔負部分矸石提升任務外，主要用于升降人員和下放材料。 由各采區駛來的矸石列車與副井重車線解體后，電機車經機車繞道至副井空車線牽引空車出場，材料的運行路線與矸石空車線相同。主井運煤采用膠帶上倉方式，主井井底只掘至井底車場水平，煤倉及裝載硐室均高于車場水平以上，故主井清理灑煤系統簡單 方便 。 (2) 驗算空、重車線長度 運輸大巷采用機車運行時，根據所選的電機車類型、礦車規格，驗算主、副井空、重車線長度是否滿足《設計規范》的要求。《設計規范》規定： “主井空、重車線長度應能容納 ～ 2 列礦車 ”； “副井進、出車線的長度，大型礦井應各能容納 1～ 列車；中、小型礦井應各能容納 ～ 1 列礦車。在出車線上應增設一段雙道，作為材料和設備車的停放及編組之用，其長度對大型礦井應能容納 10以上的材料車；對中、小型礦井應能容納 5～ 10 個以上的材料車。 ” 可用下式進行驗算： L = mnL1 + L2 + L3 式中： L — 空、重車線長度； m — 列車數，應別為： ～ 2，或 ～ ；取 n — 每列車礦車數， n=17； L1 — 一列礦車長度， L1 =3450mm； L2 — 電機車長度， L2 = 4500mm； L3 — 電機車制動距離，一般取 12～ 15m，這里取 。 井下全部采用膠帶輸送機連續運煤 ,所以不做主井車線設計 ,現在只做副井車線計算 副井空重車線 的長度至少為 ： L = 17 + + = m 主要開拓巷道 大巷斷面設計 (1)選擇巷道的斷面形狀 本礦井為