1、目 录一般部分 .11 井田概述及地质特征 .11.1 井田概述 .11.1.1 交通位置 .11.1.2 矿区气候与气象 .21.1.3 地形与河流 .21.1.4 地震 .21.2 地质特征 .21.2.1 地层 .21.2.2 构造 .31.2.3 煤系及煤层 .31.2.4 煤质 .31.2.5 水文地质 .31.3 煤层特征 .51.3.1 煤层 .51.3.2 煤层顶底板 .61.3.3 煤质及工业用途 .71.3.4 瓦斯 .91.3.5 煤尘和煤的自燃倾向性 .91.3.6 地温 .102 井田境界与储量 .112.1 井田境界 .112.1.1 井田境界划分的原则 .112.
2、1.2 开采界限 .112.1.3 井田尺寸 .112.2 矿井储量计算 .112.2.1 构造类型 .112.2.2 矿井工业储量 .112.2.3 矿井可采储量 .132.2.4 工业广场煤柱 .133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .173.1 矿井工作制度 .173.2 矿井设计生产能力及服务年限 .173.2.1 确定依据 .173.2.2 矿井设计生产能力 .173.2.3 矿井服务年限 .174 井田开拓 .194.1 井田开拓的基本问题 .194.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 .194.1.2 工业场地的位置 .20I4.1.3 开采水平的确定及采采区划分 .
3、214.1.4 主要开拓巷道 .214.1.5 矿井开拓延伸方案及阶段划分 .214.2 矿井基本巷道 .274.2.1 井筒 .274.2.2 井底车场及硐室 .284.2.3 主要开拓巷道 .285 准备方式 带区巷道布置 .365.1 煤层地质特征 .365.1.1 带区位置 .365.1.2 带区煤层特征 .365.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 .365.1.4 水文地质 .365.1.5 地质构造 .375.1.6 地表情况 .375.2 带区巷道布置及生产系统 .375.2.1 带区准备方式的确定 .375.2.2 带区巷道布置 .375.2.3 带区生产系统 .385.2.4
4、带区生产能力及采出率 .395.3 带区车场选型计算 .405.3.1 带区车场的形式 .405.3.2 带区主要硐室布置 .416 采煤方法 .426.1 采煤工艺方式 .426.1.1 带区煤层特征及地质条件 .426.1.2 确定采煤工艺方式 .426.1.3 确定工作面长度 .436.1.4 回采工作面破煤、装煤方式 .446.1.5 进刀方式 .446.1.6 移架方式 .456.1.7 移运输机方式 .456.1.8 放煤方式 .466.1.9 采煤工艺 .476.2 设备 .476.2.1 液压支架 .486.2.2 采煤机 .496.2.3 工作面主运输设备 .506.3 顶板
5、管理 .536.3.1 支护设计 .536.3.2 工作面顶板管理 .546.3.3 工作面上、下端头及出口的顶板管理 .556.4 劳动组织和工作面成本 .566.4.1 劳动组织 .56II6.4.2 工作面成本 .566.5 回采巷道布置 .596.5.1 回采巷道布置方式 .596.5.2 回采巷道参数 .607 井下运输 .637.1 概述 .637.1.1 井下运输设计的原始条件和数据 .637.1.2 运输距离和货载量 .637.1.3 矿井运输系统 .647.2 带区运输设备选择 .647.2.1 设备选型原则 .647.2.2 带区设备的选型 .657.2.3 带区运输能力验
6、算 .687.3 大巷运输设备选择 .688 矿井提升 .698.1 矿井提升概述 .698.2 主井提升 .698.2.1 箕斗 .698.2.2 提升机 .698.2.3 钢丝绳技术特征 .708.2.4 提升能力验算 .708.3 副井提升 .729 矿井通风及安全 .749.1 矿井通风系统的选择 .749.1.1 矿井通风系统的基本要求 .749.1.2 矿井通风系统的确定 .749.1.3 带区通风系统的确定 .769.2 矿井风量计算 .769.2.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 .769.2.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 .799.2.3 风量分配及风速验
7、算 .839.2.4 通风构筑物 .859.3 矿井通风阻力计算 .859.3.1 计算原则 .859.3.2 矿井最大阻力路线 .869.3.3 矿井通风阻力计算 .869.4 选择矿井通风设备 .909.4.1 选择主要通风机的基本原则 .909.4.2 通风机风压的确定 .909.4.3 主要通风机工况点 .929.4.4 主要通风机的选择及风机性能曲线 .939.4.5 电动机选型 .959.5 安全灾害的预防措施 .959.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 .95III9.5.2 预防井下火灾的措施 .969.5.3 防水措施 .9610 矿井基本技术经济指标 .97参考文献 .98
8、专题部分 .99浅谈煤矿井下无轨辅助运输现状与发展趋势 .991 引言 .992 国内外技术发展现状 .1002.1 国外技术发展状况 .1002.2 国内辅助运输技术现状及发展 .1023 国内外无轨辅助运输设备的使用状况 .1033.1 国外无轨辅助运输运车辆使用情况 .1033.2 国内无轨辅助运输车辆的使用情况 .1034 无轨辅助运输车辆的发展前景 .1064.1 无轨辅助运输的发展 .1064.2 发展趋势 .1064.3 无轨胶轮车发展及无轨胶轮车的特点 .1075 结束语 .109参考文献 .111常村矿 3.0Mt/a 新井设计第 0 页 共 111 页1 井田概述及地质特征
9、1.1 井田概述1.1.1 交通位置常村矿位于长治盆地西部，地势平坦，属于农业区，主要农作物有玉米、小麦、谷子、蔬菜等。常村煤矿位于山西省屯留县东部，横跨路村、上村、北岗等乡镇，地理座标为东经 11254261125929，北纬 361651362609。属于暖温带大陆型气候，夏热冬冷，春秋温暖，年平均降雨量为 584 毫米，且集中在第三季度。年蒸发量 1731mm。冻土期为每年十月至次年四月，最大冻土深度 0.75m。年平均气温8.9，地震基本烈度为 6 度。井田中部有东西向 309 国道穿过，南北向 208 道从本区东部通过，另外本矿还修有自营铁路。北距太原市 200km，南距长治市 23
10、km，东距长治火车站 15km，交通十分便利，见图 1-1。图 1-1 交通位置图华北科技学院毕业设计第 1 页 共 111 页1.1.2 矿区气候与气象根据屯留县历年气象资料统计，1966 1978 年间，年降水量在 410917 毫米，平均 594.8 毫米，年蒸发量在 15021926.8 毫米，平均 1738.6 毫米，蒸发量为降水量的26.3 倍，属半干燥大陆性气候；冰冻期为每年 10 月到次年 4 月，最大冻土深度为 75厘米（1977 年 2 月）；最多风向北西，最大风速 1416 米/ 秒。根据 1978 年温差变化，最高气温 36.6（6 月 30 日），最低气温-19.6（
11、2 月 12 日），悬差 56.2。1.1.3 地形与河流井田流域属海河流域，漳河自南向北流经本区东缘，其支流绛河，由西向东流经本区南部，河床平缓开阔，阶地发育，北部有阉村、常隆两座小型水库，其它地表无大的水体存在。1.1.4 地震历史记载 1497 年 2 月，屯留县城附近曾发生 6 级地震（中国地震资料表上未记载级别，地震地质大队（1970 年 10 月）编制的山西地区构造体系图上定为 55.9 级。）根据国家质量技术监督局发布的“中华人民共和国国家标准 GB183062001中国地震动峰值加速度区划图（山西省部分）”，本区地震动峰值加速度为 0.05g，相应的基本烈度为 VI 度，其地震
12、设防应为 VI。 1.2 地质特征1.2.1 地层常村煤矿广为第四系黄土掩盖，仅于北部阎村、常隆一带有二叠系上石盒子组地层零星出露，根据区内大量钻孔资料，从老到新分别叙述如下：1、奥陶系中统峰峰组（O 2f） 2、石炭系中统本溪组（C 2b）3、石炭系上统太原组（C 3t）4、下二叠统山西组（P 1s） 5、下二叠统下石盒子组（P 1x）6、上二叠统上石盒子组（P 2s）7、上二叠统石千峰组（P 2sh）8、第四系（Q），如图 1-2。地 层 单 位界 系 统 组新生界 Q第四系 上石盒子组P2s上统 下石盒子组P1x山西组P1s下统二叠系 C3t2b中统 O2f古生界 石炭系 上统 太原组地
13、 层 厚 度最 小 -最 大平 均 值柱 状 岩 性 描 述煤层及标志层15#(m)20.5-86309.8-43124.2-785940.97-569.35-196081.35-490石 灰 岩 ,灰 色 块 状 ， 致 密 ，质 纯 顶 部 含 黄 铁 矿 。下 部 为 灰 白 色 铝 土 质 泥 岩 。上 部 为 深 灰 色 泥 岩 ,上 部 以 黑 色 泥 岩 为 主 ， 中部 由 4-5层 石 灰 岩 ， 薄 层砂 岩 ， 泥 岩 及 薄 煤 层 组 成 ，下 部 以 灰 黑 色 泥 岩 及 3-4层 煤 组 成 。由 灰 白 色 砂 岩 ,深 灰 色 泥岩 ,粉 砂 岩 及 煤 层
14、 组 成 。顶 部 为 灰 色 含 紫 色 斑 块 的铝 质 泥 岩 ， 中 部 为 厚 、 中粗 粒 砂 岩 。由 灰 色 、 灰 绿 色 中 、 粗 砂岩 、 细 砂 岩 及 灰 绿 色 、 紫红 色 泥 岩 组 成 。黄 褐 色 砂 质 粘 土 、 棕 红 色粘 土 夹 砂 砾 层 。49#8#3#10K8K7K图 1-2 综合柱状简图常村矿 3.0Mt/a 新井设计第 2 页 共 111 页1.2.2 构造井田内地质构造以褶曲为主，地层走向近南北向西倾斜，倾角 36，东部以单斜为主，伴有近东西向波状起伏，西部为近南北向褶曲，断层不发育，除北部文王山南断层和东南边界安昌、藕泽两断层较大外
15、，区内仅有 2 条断层。1.2.3 煤系及煤层常村井田内含煤地层有下二叠统山西组及上石炭统太原组，煤层厚 7.2m，含煤系数 6.9%。山西组厚 54.10m，含本区最主要可采煤层 3#煤层，煤层厚度 5.548.32m，平均厚度 7.2m，含煤系数 11.20%。山西组顶部、底部，局部发育不稳定薄煤层 13 层，一般均不达可采厚度。1.2.4 煤质本区主要可采煤层为 3#物理性质：为黑色，块状、细中条带状结构，层状构造，为灰黑色条痕，具玻璃光泽，呈阶梯状或贝壳状断口，裂隙较发育。宏观煤岩成分以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带。煤岩类型以光亮型为主，半暗型次之。1.2.5 水文地质绛河在井
16、田南部，由西向东流过。屯留县城外，最大流量 1.46m3/s（1978 年 9 月16 日），最小流量 0.78m3/s（1979 年 5 月）；勘探区南部北送渡附近，水位标高约900m。绛河流向与地层走向基本垂直，故不利于地表水的垂直下渗；井田北部有阉村、常隆两座小型水库，除此，井田内无其它大的地表水体。阉村、常隆两水库下距 3#煤层垂直距离均大于 430m，远大于计算的 91m 冒落裂隙带高度，故对 3#煤层开采无影响。常村井田在精查勘探阶段，仅对 2012 号钻孔基岩风化带进行了抽水试验和 1063号钻孔 277287.10m 上石盒子组涌水段做了涌水试验，水文地质工作量较少。 1985
17、年 10 月，矿务局地质队在主、副井之间补打 1 个检查孔，该检查孔采用流量测井技术，通过测量钻孔中垂向水流的变化来划分含水层的位置，基岩风化带以下共探明含水层11 个。结合区域水文地质特征和矿井水文地质条件及检查孔资料，常村矿井可划分为15 个含水层，即中奥陶统马家沟组灰岩岩溶含水层、太原组 K2、K 3、K 4、K 5 灰岩岩溶裂隙含水层、山西组 K7 砂岩裂隙含水层、3#煤层顶板砂岩裂隙含水层、下石盒子组K8 砂岩裂隙含水层、上石盒子组基岩风化带裂隙含水层、第四系下更新统孔隙含水层、第四系中更新统孔隙潜水含水层等。现分述如下：I、奥陶系中统灰岩含水层华北科技学院毕业设计第 3 页 共 1
18、11 页该层灰岩为本区含煤地层的基底灰岩，主要由厚层状石灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩，平均厚度 130m。上距 3# 煤层 100.70205.05m，平均 136.30m。矿区北中部，岩溶、裂隙较发育，漳-2 钻孔所见溶洞直径达 0.7m。一般岩溶发育标高在+300+500m 之间，具有成层发育特征，富水性较强，且“上强下弱”。目前水位标高为+647.69+659.31m，南高北低。另外，在矿区外文王山南断层以北有出露。主要富水段见区域含水岩组中的奥陶系中统灰岩含水段。据五阳煤矿注（抽）水试验，单位注（涌）水量 0.023232.7L/sm，渗透系数 0.04843.68m/d，富水性较强，但
19、极不均一，水质类型为 HCO3Ca 型水。长观资料，属富水性强的裂隙溶洞含水层，对矿井威胁较大。在隔水层的阻隔下，一般不会发生直接突水。但极有可能通过断层破碎带、陷落柱或封闭不良钻孔进入矿井。故该层水患应以防为主。II、石炭系上统太原组 K2 石灰岩含水层层厚 2.6211.60m，平均 7.20m。属厚层状石灰岩，上距 3#煤层平均距离96.18m。据王庄井田 16 号和 43 号两钻孔抽水试验，水位标高 714m（16 号钻孔），单位涌水量 0.00050.916L/sm，渗透系数 0.888m/d（16 号钻孔）；钻孔循环液消耗量一般为 0.6m3/h，最大为 15m3/h（常-14）。
20、富水性不均，属富水性中等的岩溶裂隙水。据水位长期观测资料，该含水层水位已初步形成了依采区为中心的近东西向漏斗状。最低水位标高+602.53m（SC3-5 孔）。井下突水点初期水量 50120 m3/h，稳定水量 5m3/hIII、石炭系上统太原组 K3 石灰岩含水层层厚 04.85m，平均 2.51m。局部相变为泥岩，上距 3#煤层平均距离 78.34m。据王庄井田 16 号钻孔，混合抽水试验（K 3+K4），单位涌水量 0.0017 L/sm；钻孔循环液最大漏失量达 16m3/h（1037 孔）。但从所取岩芯看，裂隙一般不发育，为富水性弱的裂隙含水层。IV、石炭系上统太原组 K4 石灰岩含水
21、层层厚 05.95m，平均 3.63m。局部含泥质较多，平均上距 3#煤层 66.98m 左右。位于 11 号煤层之上，为厚层状石灰岩。据王庄井田 16 号（K 3+K4）和本井田边界附近518 号（K 4+K5）两孔分别做的混合抽水试验，单位涌水量 0.00170.055L/sm,为富水性较弱的裂隙含水层。V、石炭系上统太原组 K5 石灰岩含水层层厚 1.303.90m，平均 2.85m。位于 7#煤层之上，平均上距 3#煤层 31.58m。全区发育，厚度较稳定，裂隙不发育。据 518 号钻孔混合抽水（K 4+K5）试验，单位涌水量 0.055L/sm；另据王庄井田 16 号钻孔抽水试验，单
22、位涌水量 0.00175L/sm。为富常村矿 3.0Mt/a 新井设计第 4 页 共 111 页水性弱的裂隙含水层。据矿井生产验证，该含水层对矿井充水无影响。VI、二叠系山西组 K7 砂岩含水层一般为细、中粒砂岩，局部相变为粗粒砂岩或粉砂岩。厚 014.50m，平均3.40m。上距 3#煤层 2.7018.85m，平均 12.98m。裂隙不发育。钻孔单位涌水量0.0108L/sm，渗透系数 0.097m/d。为富水性弱的砂岩裂隙含水层。是 3#煤层底板直接充水含水层。生产实践表明，因其富水性较弱，对矿井生产影响不大。VII、二叠系山西组 3#煤层顶板 S4 砂岩含水层层厚约 7.5m 米，裂隙
23、不发育，一般下距 3#煤层 10m 左右。516 孔抽水被抽干；钻孔循环液消耗量一般为 0.10.3m3/h。为富水性弱的砂岩裂隙含水层。是 3#煤层顶板直接充水含水层。经生产实践验证，该层富水性确实较弱，一般对 3#煤层开采影响不大。VIII、二叠系下石盒子组底部 K8 砂岩含水层层厚 019.68m，平均 5.16m。一般为中、粗粒砂岩，局部为细粒砂岩，厚度变化较大，平均下距 3#煤层 31.67m。在 516 孔进行抽水试验时，被抽干；钻孔循环液消耗量一般为 0.10.3m 3/h。为富水性弱的砂岩裂隙含水层。该层虽位于顶板冒落裂隙带内，生产实践证明，该层富水性较弱，对 3#煤层开采亦无
24、较大影响。IX、二叠系上石盒子组底部 K10 砂岩含水层层厚 1.1025.50m，平均 8.29m。全区普遍发育，一般为中、粗粒砂岩，裂隙较发育。平均下距 3#煤层 91.83m。钻孔单位涌水量 0.58L/sm，渗透系数 2.05m/d。由于该含水层厚度大，面积广，具有良好的多年水调节性能，故水动态比较稳定，为富水性中等的砂岩裂隙含水层。经生产实践验证，该层随有一定的富水性，且能受到顶板冒落裂隙的影响，但因距 3#煤层较远，对 3#煤层开采偶有影响。X、二叠系上石盒子组中部中粒砂岩含水层在主、副井检查孔中，该含水层深 207.31m，厚 10.49m。它与上部的第 11 层含水层之间可通过
25、其中间的半隔水层可获的补给。钻孔单位涌水量 0.253L/sm，渗透系数3.88m/d，故为富水性中等的砂岩裂隙含水层。对 3#煤层开采无影响。1.3 煤层特征1.3.1 煤层常村井田内含煤地层有下二叠统山西组及上石炭统太原组，含煤地层总厚163.36m，含煤 1017 层，煤层总厚 11.25m，含煤系数 6.9%。山西组厚 54.10m，含本区最主要可采煤层 3#煤层，煤层厚度 5.548.32m，平均厚度 7.2m，含煤系数 11.20%。山西组顶部、底部，局部发育不稳定薄煤层 13 层，华北科技学院毕业设计第 5 页 共 111 页一般均不达可采厚度。太原组厚 109.26m。含稳定的可采煤层 15-3#煤层，不稳定的局部可采煤层 8-2#、9#、12#、15-1#、15-2#煤层及不稳定薄煤层 6#、7#、8-1#、11#、13#、14#等煤层，太原组煤层总厚 5.20m，含煤系数 4.8%，旋回结构清晰， K2、K
