新集一礦開拓開采與通風設計及綜采面瓦斯綜合治理技術專題研究畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 0m；三水平 1000m。方案一、方案二均三個水平需設三套井底車場、石門及大巷投資費用大，且階段斜長較短。對于第一水平服務年限計算如下：方案一：T = Zk/Ak = 247。 (300 )=方案二：T = Zk/Ak = 247。 (300 )=方案三：T = Zk/Ak = 247。 (300 )=與礦井井型及第一水平服務年限表可知方案一、方案三的礦井第一水平服務年限小，不符合《煤炭工業礦井設計規范》。注：礦井分水平煤層儲量如下表2—12表2—12： 礦井分水平煤層出量表水平礦井可采儲量550m以上550m～800m800m～1000m通過上表可計算出 450m以上礦井可采儲量Z1；620m以上礦井可采儲量Z2；及550m以上礦井可采儲量Z3。Z1 ={247。(550150）}(450150）=Z2 ={247。(800550)}(620550)+ =Z3 =通過上述計算分析得出由于方案二、方案三井底車場、石門及大巷投資費用多且第一水平服務年限較小不符合《煤炭工業礦井設計規范》在這三個方案中選擇方案二作為礦井開拓設計方案。 回風水平標高的確定風井位置應充分考慮地面因素、地下因素及礦井通風系統。本設計礦井采用中央并列式通風方式，進風井與回風井都位于井田中央的同一個工業廣場內。一般利用主副井作進風井單設中央風井作為回風井。這種布置方式稱為中央并列式，其優點是工業場地布置集中，管理方便，井筒保護煤柱損失少，缺點是通風線路長，通風助力大，井下漏風多。和主、副井相似，大多數條件完全一致，如地質條件、煤柱煤量、勘探程度、初期工程量、占地面積、交通達輸以及防洪設計標準等；都要共同遵守。風井與主副井區別，多數沒有提升設備。不受運輸條件制約只需解決施工臨時運輸。選擇位置時主要應按通風要求，并盡量與總回風道直接溝通，以減少通風工程和阻力消耗。依據上述原則可確定本井田風井位置其坐標如下：中央風井：X＝ Y＝ Z＝＋經綜合考慮地面因素、地下因素及礦井通風系統等因素，確定中央風井的回風水平標高為 250m。 井筒特征1. 主井井筒，井筒深640m,井口標高27m，主井內裝備兩套16t雙箕斗，四個扁箕斗一排布置，異側裝卸載，專供提煤用。灌道及灌道梁采用組合槽鋼，樹脂錨桿牛腿托架固定方式。另敷控制信號電纜卡兩趟。2. 副井井筒,井筒深645m，井口標高27m, 雙層四車灌龍和一套單鉤5t雙層雙車灌龍帶平衡錘。該井筒為進風井筒，提升礦井材料、設備及上下人員。設有玻璃鋼梯子間并作礦井安全出口之用。采用槽鋼對焊組合矩形灌道及灌道梁，樹脂錨桿牛腿托架固定方式。井筒內敷設三路排水管（另預留一路），動力電纜卡一趟，控制信號電纜卡兩趟。3. 風井井筒中央風井井筒凈直徑6m，井深標高250m，井口標高+。該井筒為礦井回風井，并兼作安全出口用。井內設有梯子間，各梁用牛腿托架式承，牛腿托架與鋼筋混凝土井壁的預留鋼板焊接固定。井筒內敷設有灑水管路，瓦斯抽排管路及防火灌漿管路各一趟。 采區劃分礦井根據斷層防水煤柱線、井田邊界線、鐵路保護煤柱線及部分勘探線劃分五個采區。采區劃分如圖2—7圖2—7 礦井采區劃分 井底車場、主要硐室及各大生產系統1. 立井井底車場的基本類型如下表2—13表2—13： 立井井底車場的基本類型類型圖示結構特點優缺點適用條件環形式立式存車線和回車線與主運輸大巷垂直；主、副井距主要運輸大巷較遠，有足夠的長度布置存車線空、重車線基本位于直線上；有專用的回車線；調車方便；可兩翼進車；彎道頂車；工程量大90～150萬t/a的礦井；刀型車場適用于60萬t/a的礦井，增加回車線能力可抵搞到90～120萬t/a斜環形式式存車線與主要運輸大巷斜交；主要運輸大巷可局部作回車可兩翼進車；工程量較小；存車線有效長度調整方便；彎道頂車；一翼調車方便，另一翼在大巷調車適用于60～90萬t/a的礦井；地面出車方向受限制臥式存車線與主要運輸大巷平行；主、副井距主要運輸大巷較近空重車線位于直線上；工程量小；調車方便；可兩翼進車；彎道頂車；巷道內坡度較大適用于60～90萬t/a的礦井；折返式梭式利用主要運輸大巷作主井空、重車線、調車線和回車線工程量小，交叉點少、彎道少；可兩翼進車利用大型底縱卸式、底側卸式礦車可用于大型礦井盡頭式利用石門作主空重車線工程量小；調車方便；利用大型底縱卸式、底側卸式礦車可用于大型礦井2. 井底車場形式選擇選擇井底車場形式的原則： 在具體設計選擇車場形式時，有時可能提出多個方案，進行方案比較，擇優選用。井底車場形式必須滿足下列要求：(1)車場的通過能力，應比礦井生產能力有30％以上的富裕系數，有增產的可能性；(2)調車簡單，管理方便，彎道及交岔點少；(3)操作安全，符合有關規程、規范要求；(4)井巷工程量小，建設投資省；便于維護；生產成本低；(5)施工方便，各井筒間、井底車場巷道與主要巷道間能迅速貫通，縮短建設時間。根據井下開拓巷道布置、大巷運輸方式及總平面布置方式等因素，考慮到新集一礦井產量較大，瓦斯可能升級等特點，井底車場選用了通風條件好、工程量省，通過能力較大，調車方便的臥式環形車場。3. 井底車場峒室及機械配備(1) 主井峒室1)箕斗裝載峒室及煤倉：煤倉下口設有兩臺4＃給煤機，分別給兩條送煤皮帶機，經過皮帶機，將煤分別輸送到兩套16噸箕斗的定重裝載漏斗，通過壓磁元件自動控制定重裝載。由16噸箕斗將煤提升到地面。由于井底煤倉容量較大，為便于施工，故采用圓形斷面的立倉形式。煤倉下口的給煤機、皮帶機及箕斗裝載設備等，均從箕斗井下放到適當位置，給煤機和皮帶機，在經過皮帶平巷送入安裝地點。裝載峒室工作人員是經過一段主井底清理撤煤斜巷和由該斜巷通向箕斗裝載水平的人行平巷達到目的地。2)主井井底清理撤煤系統：箕斗裝載過程中的撤煤，由井底封閉全井筒的55176。鋼筋混凝土板，導出井筒外的溜煤口，流入沉淀地。沉淀下來的煤泥，然后由JT800 X 600－30絞車，經過30176。的斜巷拉到井底車場水平，翻入翻車機下面的煤倉，在由一臺3＃給煤機，將煤給入皮帶機，由皮帶機送入其中一套16噸箕斗的定重裝載漏斗中，由16噸箕斗提升到地面。井筒淋水經沉淀溢入主井井底水倉，然后由主井底水窩水泵排到井底車場水平巷道的水溝內。主井井底水倉亦鋪設軌道，礦車可直接放入進行清理。 (2) 副井峒室1)副井井底與井底車場連接部分：該峒室設置雙層平臺，在等候室通道處打斜巷通至上層平臺，以便雙層同時上、下人員。在副井空、重車線，各設爬車機一臺，重車可直接進入下層車線，亦可經爬車機爬至上層平臺，并借推車機將重車送入罐籠，同時下層平臺出來的空車，亦同樣可經爬車機，將空車送到上層平臺，進入井底車場運輸大巷空車道，以達到同時進出矸石車的條件。在副井重車線設兩臺繩式推車機，可將矸石推至副井底，以便裝入罐籠。為了防止罐籠墜入井底，在井底過卷深度處，設置防撞梁和且契形木罐道。 2)翻車機峒室：該峒室為通過式，運至井底車場，由該翻車機翻入翻罐煤倉，然后經給煤機、皮帶機、定重裝載漏斗，由16噸箕斗提升到地面。為了改善勞動條件和便于管理，在副井井底打一通向翻車機煤倉下的皮帶機巷的淺水巷，使副井的淋水經淺水巷和皮帶機巷，流向箕斗裝載水平的人行道，再經主井底清理斜巷，流入主井井底水倉，與主井井底水倉的水一道排至井底車場水平大巷水溝內。(3) 其它峒室1)井底車場水倉：該水倉設計容量，能容納8小時的礦井正常涌水量。水倉清理方式，采用JT800X600－。2)井下炸藥庫：該峒室為壁槽式，庫房為二排，庫房的總儲量能存放不超過礦井三晝夜的炸藥需要量和是晝夜的雷管需要量，炸藥庫有單獨的回風道。除了上峒室外，在井底車場內，還設有管子道、中央變電所、中央水泵房、主井通道以及井下調度室、保健站等峒室。 4. 礦井各大生產系統(1) 運輸系統1)運煤系統：一水平的煤采落后通過采區內運煤系統，到達采區煤倉，再由皮帶運往主井煤倉，由主井箕斗提至地面。2)運矸系統：矸石主要是在巖巷掘進中產生。掘進產生的矸石通過扒矸機送至礦車，再由電機車拉到矸石井井底，由灌籠提至地面。3)運料系統：礦井各種材料由地面通過副井下至井底車場，再由機車運往各采區投入使用。(2) 通風系統礦井采用抽出式通風方式，主要由副井進風，主井部分進風，通過軌道大巷到各采區石門和下部車場，由軌道上山進入到采區內部各用風地點，再由采區回風石門流至回風大巷，由風井排入大氣。另外，爆破材料庫布置在井底車場旁邊穩定的巖層中，距各井筒及行人巷道均在安全距離以外，且采用獨立的通風系統，新鮮風流由副井進入井下一部分直接經爆破材料庫使用后，排至回風巷，再由風井排入大氣。(3) 排水系統各采區內的涌水通過各自軌道上山的水溝流至軌道大巷的水溝，軌道大巷在施工時預留了一定的傾角，水流自軌道巷水溝可自行流入井底水倉，再由水泵通過副井內的排水管排至地面。(4) 壓風系統壓風機設在地面工業廣場內，通過鋼管又副井進入地下，經運輸大巷到達各采區下部車場，由運輸上山進入采區內部各用風地點。(5) 供電系統地面高壓電源經變壓達礦用電壓后由副井動力電纜線輸送到井下中央變電所，再由中央變電所輸送至各采區變電所，以供各種電機設備及充電硐室之用。 主要巷道布置1. 主要運輸大巷布置主要運輸大巷布置服務于整個開采水平的煤炭運輸和輔助運輸（人員、矸石、材料、設備等）以及通風、排水和管線鋪設，服務時間很長。單水平開拓，主要運輸大巷要為全礦井生產服務，其使用年限更長，其位置選擇更要慎重。（1）煤層大巷當煤層頂底板較穩定，煤層較堅硬，易維護，煤層起伏和斷層、褶皺小時，可保證巷道較為平直，保證運輸設備運行；沒有煤與瓦斯的突出，無嚴重自然發火等情況下，應優先考慮使用煤層大巷。對于新礦井，在煤層中布置巷道，在建設期間，還有早出煤、早投產、節省投資以及探明地質情況等特點。因此，對于煤層賦存條件較好的礦井，在煤層中布置大巷和其他巷道是利大于弊的，應盡量推廣煤層大巷布置。下列情況，宜于布置煤層大巷：1)獨開拓的薄煤層及中厚煤層 。2)煤層群中相距較遠的單個薄煤層和中厚煤層，走向長度不大，資源/儲量有限，服務年限短的。3)煤層群（組）下部薄及中厚煤層中開集中大巷的。4)煤層堅硬、圍巖穩定，維護簡單，費用不高的煤層。5)煤系底部有強含水層或富含水的巖溶時，不宜布置底板大巷的。6)煤層堅硬而頂底板松軟或膨脹，難以維護的。（2）巖石大巷它的優點很多，如維護條件好、費用少。大巷方向、坡度可根據運輸等功能要求選定，而較少受地質構造的影響。可不留（或少留）護巷煤柱。煤的損失少，安全性好，受煤與瓦斯突出及自然發火等影響小。它的缺點主要是巖石工程量大，掘進速度慢，投資費用高，建設工期長。因此，在具體礦井條件下是采用巖石大巷還是煤層大巷，需要做全面細致的方案比較才能合理的確定。巖石大巷位置的選擇視大巷至煤層的距離以及巖層的巖性而定，為避開開采形成的支承壓力的不利影響，大巷應與煤層保持一定距離。根據我國經驗，按圍巖的性質，煤層賦存的深度，管理頂板的方法等不同，巖石大巷距煤層的距離一般為10～30m。同時還要認真選擇巖石大巷所處巖層的巖性，避免在巖石松軟、吸水膨脹、易于風化、強含水的巖層中布置大巷。新集一礦的主要大巷經過方案比較布置在巖石中。 采區設計 采區基本概況本設計取新集一礦中央采區作為設計對象，，面積約25平方公里。采區上限標高為250m，下限采高1000m。可采煤層屬于緩傾斜煤層5～25度。全區穩定可采，結構簡單。主采13煤層，以厚煤層為主，結構較簡單，含矸點約見煤點的三分之二，其中以含1－2層的居多，夾矸巖性為泥巖及炭質泥巖。頂板巖性以泥巖為主，粉砂巖、細砂巖零星分布。底板巖性以泥巖為主，少數炭質泥巖、含炭泥巖。中部及西部煤層較薄在4－5米左右，淺部及深部的煤層較厚，在5－6米左右。可采指數為98%，變異系數為30%，屬穩定煤層，新集一礦瓦斯涌出量大，煤層有自然發火危險性，煤塵具有爆炸危險性。 采區上山、區段平巷的布置1. 上山數目新集一礦井為高瓦斯雙突礦井，為滿足高瓦斯雙突煤層開采時通風的要求，設計采區上山按三條布置。即：一條軌道上山，一條皮帶運輸上山，一條回風上山。這種布置的優點是：專巷專用，能滿足雙突礦井通風的要求，安全可靠，膠帶機上山風速小，對降低采區煤層污染，改善工作面生產環境均為有利。另外，上山斷面小，有利于巷道的施工和長期維護。 2. 上山布置方式采區上山布置方式考慮了三個方案：（1）巖石上山 （2）煤層上山 （3）煤層、巖層上山相結合。 三種方案的比較如下表表2—14：表2—14： 山布置方式方案比較表采區上山布置方式優缺點比較巖石上山布置采區巖巷工程量大，巷道掘進費用高，速度慢，工期長，但維護費用低煤層上山布置施工速度快，但煤柱多，維護費用高，尤其是上山和工作面上，下順槽多出平面向交叉，對煤炭及輔助運輸系統不利。且漏風大，通風管理復雜煤層、巖層上山相結合克服了巖石，煤層上山布置的缺點，對移交工期，輔助運輸，通風管理，巷道維修均有利根據上表比較及該采區煤層的特點，該區瓦斯涌出量較大，為使上山的維護及滿足通風要求，根據煤層頂底板巖性情況，在底板巖石中布置運輸上山、軌道上山、回風上山，上山之間相距15米。各區段在煤層中布置兩條平巷，一條為運輸巷，一條為回風巷。 區段劃分及車場形式該采區斜長1054米,為了有合適的工作面長度，將采區劃分為5個區段，每個區段斜長202米左右，區段間留10米煤柱。該采區上部車場采用甩車場，甩車場具有使用方便、比較安全、勞動量小且上部絞車房維護不困難等優點。故選用甩車場。其中部車場采用單向甩車場，石門車場形