河南省新能开发公司王行庄煤矿11采区设计.doc

1、河南理工大学成人高等教育毕业设计 河南 省 新能开发公司王行庄 煤矿 11 采区 设计 摘 要 本设计是对 河南省新能开发公司王行庄 煤矿 所作的 首 采区 初步设计。 王行庄煤矿自然地质条件中等， 二 1 煤层平均厚度 4.5m。矿井为 低 瓦斯，煤尘 都具有 爆炸危险性，煤层 均有 自燃发火倾向， 自燃发火期为 16 个月。 矿井涌水量 中等 。设计采用立井两水平条 带加 采区式开拓，综合机械化开采。主要对 采区巷道布置、回采工艺 进行了初步设计，对 采区 运输、提升、通风、排水等生产系统进行了描述和设备选型计算。设计时根据现有经济技术条件，尽可能采用先进的开采技术和设备，并对 采区 的防

2、治措施阐述了一 些本设计者的个人见解。 关键词 ： 煤矿 采区 初步设计 开采方法 综合机械化 河南理工大学成人高等教育毕业设计 目 录 前 言 . 1 1 矿井概况 . 2 1.1 矿井基本概况 . 2 1.2 矿井生产概况 . 6 1.3 矿井主要生产系统 . 7 2 采区基本条件 . 11 2.1 采区煤层条件 . 11 2.2 采区生产状况 . 13 3 采区巷道布置设计 . 16 3.1 采区上（下）山布置 . 16 3.2 采区回采平巷布置 . 17 3.3 采区主要硐室布置 . 18 3.4 采区主要生产系统 . 19 3.5 工作面接替顺序 . 20 3.6 采区运输设备选型

3、. 20 3.7 采区风量 . 23 4 采煤工作面回采工艺设计 . 28 4.1 工作面基本条件 . 28 4.2 工作面回采工艺方式 . 29 5 工作面生产组织设计 . 37 5.1 掘进工作面生产组织 . 37 5.2 采煤工作面质量管理 . 38 5.3 采煤工作面生产组织管理 . 40 6 工作面安全技术措施 . 43 6.1 工作面灾害事故防治及避灾路线 . 43 河南理工大学成人高等教育毕业设计 7 采区主要经济技术指标 . 45 参考文献 . 46 结 论 . 47 谢 辞 . 48 附图 11 采区巷道布置 平面 图（ 1： 2000） 11 采区巷道布置剖面图（ 1： 2

4、000） 河南理工大学成人高等教育毕业设计 1 前 言 毕业设计是对采矿工程专业 几年 学习的终结考核，也是 大学本科 学习生活的一次深刻总结。在学校教学环节安排下，通过毕业实习较为全面的了解了矿井的各生产系统，使专业学习得于感性和理性的转化，以此为基础进行的毕业设计，是一次由工科学生向工程技术人员转变的考验，更是一次作为工科学生是否具备工程技术 人员基本素质的考察。所以设计期间，严格执行教学大纲要求，以严谨的态度力求使设计完善、完美。 本设计是以 河南 省 河南省新能开发公司王行庄 煤矿为地质储量基础，根据 李宝富 老师的具体要求进行设计的。矿井自然地质条件 较 简单，设计开采煤层为 二 1

5、煤，平均厚度 4.5m，属厚煤层。开采煤层 有 自燃发火倾向性，煤尘 有 爆炸危险性，矿井 为低瓦斯矿井 ，矿井涌水量 中等。 通过毕业实习现场考察学习，在收集的资料基础上，按照毕业设计大纲和设计任务要求，广泛参考煤矿矿井开采设计的有关书籍、资料和网络信息，依据 采矿工程专业毕业设计指导 、煤矿 安全规程等在原则上指导煤矿矿井初步设计的有关规定和煤矿工业设备选型的要求，对 王行庄 煤矿 二 1 煤层进行了 采区 初步设计。 设计中所采用的 采区巷道布置方式 、回采方法经过方案比较和验算符合自然地质条件限制，满足设计要求。所选用工业设备与矿井设计生产能力及矿井自然地质条件相匹配，能够顺利达产，满

6、足技术上最优、经济上最省的设计原则。河南理工大学成人高等教育毕业设计 1 矿井概况 2 1 矿井概况 1.1 矿井基本概况 1.1.1 地理位置与交通 王行庄 井田位于河南省新郑市西侧，行政区划属新郑市辛店镇和城关镇及新密市大隗镇管辖 G107 国道、郑新公路、京广铁路、京珠高速、郑石高 速公路从井田东侧通过，新密公路从井田南部通过。 区内公路以新郑市为中心，可通往郑州 (40km)、新密 (48km)、禹县 (38km)、平顶山 (110km)、许昌 (74km)等地。新郑国际机场位于井田的东北部。本区已形成非常便利的立体交通网络。 1.1.2 自然地理概况 地形特征 井田 内绝大部分为第三

7、、四系冲积层覆盖，为平原微丘地形。地势 总体 比较平坦， 仅 西北部冲沟较发育，西部边缘地带出现一些小丘陵和零星突起。井田内海拔标高一般在 +100m +175m，平均为 +125m 左右，相对高差约为 75m。 本区属大陆性半干旱 气候，其特点是干湿季节性交替明显，年温差较大，四季分明，夏季炎热，冬季寒冷，春秋两季气候宜人。年平均气温 14.1，月最高气温 38.6（ 1976 年 6 月），月最低气温为 -8.1（ 1977 年 1 月）。每年 6 9 月为雨季，年最大降水量为 977.1mm（ 1954 年），最小降水量为 213.9mm（ 1985 年），年均降水量为 592.6mm。

8、年蒸发量为 1680 2041mm。本区风向风力随季节交替变化，夏季多东南风和南风，冬季多西北风和北风，年平均风速 2.37m/s，最大风速为 18m/s。月平均相对湿度 8 月最大为 83%， 1 月最小为 63%，年平均相对湿度为70%。年均霜期为 159 天，年均雾日为 32 天。结冰期一般为 12 月至翌年 3 月，冻土深度为 100mm 150mm，积雪厚度 150 mm 200mm。 根据河南省地震局资料，本区历史上未发生过大的地震，本矿井所在地区新郑市抗震设防烈度为 7 度。 构造特征 井田 可采煤层为 二 1 煤层， 二 1 煤层平均厚度 4.5m，煤层原生结构简单，局部有 1

9、-2 层夹矸，夹矸厚度 0.05-1.47m，西部有 2 条大断层割断整个井田，东部构造河南理工大学成人高等教育毕业设计 1 矿井概况 3 比较简单。发育着一些小的可以忽略的断层 。地质构造整体比较简单，但有的采区比较复杂，局部不能开采。 煤质特征 二 1 煤：黑黑灰色，具半金属玻璃油脂光泽，条带状结构，粒状小块状构造。偶含黄铁矿薄膜，属半亮光亮型煤。原煤为低灰，特低硫、低磷、极易选极难选煤的贫瘦煤、贫煤和无烟煤，可作悬浮床气化用煤和动力用煤，贫瘦煤可用于炼焦配煤，无烟煤可作高炉喷吹用煤。发热量（ Qgr.v.d）为 29.6530.41MJ/kg。 水文地质 本井田 内有两条河流，双洎河和沂

10、水河。最高洪水位标高，一般为 +102.33m+103.31m，新郑市西关双洎河桥位置洪水位标高为 +105.68m，其 桥面标高为+108.04m，洪水期对地面建筑无影响，河流距主要开采煤层二 1 煤约 400m 左右，且对地下水的补给仅限于局部地段，补给量很小，对开采影响不大。 （ 1）含水层的水文地质 本井田共有含水层 七 层，分别为 ： 1、 寒武系上统长山组白云质灰岩岩溶承压水含水层 ， 该含水层大体上沿滹沱背斜轴部地带，埋藏深度 400m 左右，向北东方向逐渐增加到 1400m。该含水层与O2m 灰岩含水层为一个统一含水层。 2、 奥陶系马家沟组灰岩岩溶裂隙水含水层 ， 该含水层强

11、富水，但不均一，主要富水地带为滹沱背斜轴部、露头风化带及断裂带。含水层 距上覆一 1 煤层平均9.43m，是一 1 煤层底板直接充水岩层。同时，由于该含水层和 C3tL1-4、 C3tL7-8 灰岩含水层有水力联系，所以对二 1 煤的开采也有较大影响。 3、 石炭系太原组下段（ C3tL1-4）灰岩岩溶裂隙承压水含水层 ， 该含水层是一1 煤层顶板板直接充水岩层，对煤层的开采影响较大。 4、 石炭系太原组上段（ C3tL7-8）灰岩岩溶裂隙承压水含水层 ， 该层是二 1 煤层底板直接充水岩溶含水层。 5、 二叠系山西组（ P1sh）砂岩孔隙裂隙承压水含水层 ， 该层为二 1 和二 3 煤层顶板

12、直接充水含水层，但富水性较弱，对煤层开采 影响不大。 6、上、下石盒子组及上部砂岩孔隙裂隙承压水含水层 ， 上、下石盒子组砂岩裂隙较发育，该套砂岩虽厚度较大，但富水性弱，其间因有数层砂质泥岩及泥岩隔水层而水力联系不佳，所以对七 4 煤层及下伏二 3、二 1 煤层的开采影响不大。 河南理工大学成人高等教育毕业设计 1 矿井概况 4 7、 第四系孔隙潜水含水层 。 （ 2） 隔水层 1、一 1 煤层底板铝土质隔水层 该层位于奥陶系灰岩顶面至一 1 煤层底面之间，厚度 1.87 33.84m，该层层位较稳定，岩性致密，隔水性良好，但因该层在局部地段很薄，尤其在受断裂错动的情况下，奥陶系灰岩高压岩溶水

13、将对一 1 煤层的开采有直接影响。 2、太 原组中段砂泥岩隔水层 该层系指 L4 灰岩顶面到 L7 灰岩底面之间的砂质泥岩为主，夹细粒砂岩、薄煤层和不稳定的 L5 及 L6 灰岩，厚 16.83 68.33m，该层层位较稳定，隔水性较好，为 C3tL1-4 灰岩与 C3tL7-8 灰岩之间的隔水层，但在断裂切割处以及背斜轴部张裂带上，将会形成上、下含水层间的水力联系。 3、二 1 煤层底板砂泥岩隔水层 指 L8 灰岩顶面到二 l 煤层底板之间的砂、泥岩段，据本区揭露该层厚度 1.6143.82m，平均厚 10.96m，该层有一定的隔水作用。隔水层厚度小于 5m 以及断裂破碎之处会造成底板突水可

14、 能。 4、石千峰组上段细粒砂岩、砂质泥岩隔水层 该层在井田西缘有零星出露，大部分被第三、四系掩盖。岩性为砂质泥岩和细粒砂岩，孔隙裂隙不发育，对上覆下伏含水层起隔水作用。 5、上第三系（ N1l）砂质粘土及粘土隔水层 由厚度为 0 656.85m，平均厚 255.02m 的砂质粘土和粘土组成。由于厚度大，层位较稳定，所以是第四系含水层与下伏基岩含水层之间良好的隔水层。 本井田水文地质勘探类型为第三类第一亚类第二型，即以底板溶蚀裂隙充水为主的水文地质条件中等偏复杂的岩溶充水矿床。矿井正常涌水量 1910m3/h，最大涌水 量为 2491.39m3/h。 开采技术条件 （ 1）地温根据 147 勘

15、探队施工的恒温观测孔一年观测资料，恒温带的深度30m，温度 16 ,地温梯度 2.0 2.4 /100m，平均 2.2 /100m，其中第四系近似地温梯度 1.8 2.3 /100m，平均 2.1 /100m，基岩段近似地温梯度 2.1 2.5 /100m。其中第二水平温度在 26 30 ，第三水平温度在 30 37 ，以下为高温区。 （ 2）瓦斯、煤尘及自然发火 井田西部瓦斯成分以 CH4 为主，为沼气带范围，两极值为 6.43 98.71%，次河南理工大学成人高等教育毕业设计 1 矿井概况 5 为 N2 和 CO2。 中东部瓦斯成分则以 N2 和 CO2 为主，为瓦斯风化带， CH4 成分

16、较低。 二 1 煤沼气带分布在井田西部、深部及第 10 勘探线以西块段，其余为瓦斯风化带。 二 3 煤瓦斯赋存规律和特征与二 1 煤近似，但沼气带范围小，西部煤层较厚地段瓦斯含量稍高。 七 4煤和一 1煤均属瓦斯风化带。一 1煤瓦斯成分为 0 22.32%，瓦斯含量为 00.39ml/g 可燃物。 根据实测数据资料分析及计算，矿井瓦斯绝对涌出量为 19.18 m3/min，相对涌出量为 10， 68 m3/t，为低瓦斯矿井。 七 4、二 3 和二 l 煤层火焰长度分别为 10mm、 14mm 和 10mm；加岩粉量分别为 40%、 43%和 43%，结论为均有爆炸危险性，所以 七 4、二 3

17、和二 l 煤层应为有煤尘爆炸危险煤层。一 1 煤无煤尘爆炸性资料。 通过地质报告钻孔样品燃点测试结果，确定二 3 和二 1 煤层均为不易自燃煤层。 本区属地温正常背景下存在局部地温异常区。据井田内 10 个钻孔恒温带观测，本井田恒温带深度 10 18m，温度 16 16.93，一般 16.3。地温梯度 2.0 5.39/100m，平均 3.5 /100m。初期开采块段地温正常， I 级热害区主要在东部的东土桥断层与双洎河断层之间以及西部二 1 煤层 -400m 标高以深区域， II 级热害区主要分布在双洎河断层以东，占井田面积的 9.12%。 1.1.3 井田境界 赵家寨井田范围为：北部以大隗

18、断层为界，南部西段以欧阳寺断层为界，南部东段以新密公路为界，西部以二 1 煤 -800m 底板等高线为界，东部以贾梁断层和二 1 煤露头线为界。地理坐标为：东经 113 34 00 113 43 00，北纬 3423 30 34 26 30。 1.1.4 矿井 工业 储量 全矿井工业储量 的 具体计算如下： （ 1） 井田的水平投影面积为： （ 式 1-1） )(5.15= 6225.0= 2kmS 河南理工大学成人高等教育毕业设计 1 矿井概况 6 由于煤层的平均倾角为 24 度，所以井田中 二 1 煤层的实际面积为： （ 式 1-2） （ 2） 工业储量为： （ 式 1-3） 其中： S表

19、示 二 1 煤层的面积，； h表示煤层厚度， m； u表示煤的容重，取 1.35t/m3 . 符合煤炭工业设计规范的要求。 1.1.5 矿井设计生产能力及服务年限 矿井设计生产能力为 180 万吨，根据可采储量、井型与服务年限之间的想适应关系 得： 矿井服务年限为： （式 1-4） 其中， K表示矿井储量备用系数，一般取 1.31.5。这 里取 1.4。 经核算，矿井及第一水平的服务年限符合煤炭工业设计规范的规定。 1.2 矿井生产概况 主要开拓巷道 主要开拓巷道有主石门，运输大巷，回风大巷，这些大巷均布置在底板砂岩中，由于本矿设计运输大巷和回风大巷分开，采用单巷掘进。因此第二水平回风大巷即为

20、维护下来的第一水平的运输大巷，故上山即大巷维护时间长。本矿在井田东西部打风井，位于井田两翼的采区分别从东西风井回风，由于地质条件的限制，本矿井田中部有一大块煤被 2 大断层分割，角度比较小，适宜采用带区布置，双巷掘进，回风在井田中部打中央风井。所有巷道均采用锚 喷支护。 井筒形式 、数目 和位置的确定 根据以上的一些基本原则和不同开拓的分析可知，本矿井采用立井开拓在技术、经济、安全等方面综合起来最合理。工广位于井田的中央。风井位置的确定)(96.16= 15.5/cos24=S 2km)吨(10 2 .5 1= 1 .3 511 101 6 .9 6= S h u=8Zg)年( 73 = 1

21、. 4 ) 10/( 1 . 8 10 1 . 8 4 = K)Z k /( A=T68河南理工大学成人高等教育毕业设计 1 矿井概况 7 要兼顾到矿井后期的通风情况。 一个主井、一个副井、两个风井 、一个中央风井 。 开采水平的确定 本矿井煤层倾角比较大 ， 煤层垂高 比较大 ，从 -150 米到 -1000 米， 所以不能采用单水平开拓 ， 。可以考虑划分两 个或 三 个水平。用两水平时， 第二水平应该用上下山开采，三水平是全部采用上山开采。多水平开拓是，应该考虑其服务年限。 大巷和井底车场的布置 决定开拓一条运输大巷 、 一条回风大巷。由于服务于整个 井田， 年限比较长 ，故大巷全部布置

22、在煤层底板沙岩中，距煤层 30 米，大巷之间的距离为 25 米。布置在岩层中，其优点是巷道维护条件好，维护费用低，可以较好的控制方向和坡度；另外可以减少煤柱损失，同时便于设置溜煤眼和煤仓。 井底车场的型式和布置形式：本矿采用立井开拓，暗斜井延深，布置三个水平，其中第一第二水平有 2 车场，这 2 个车场在平面图上重合，都采用卧式车场，另外还要布置一个斜井上部车场和下部车场，本矿年 产 180 万吨 /年 。 1.3 矿井主要生产系统 运煤系统 工作面 刮板输送机 区段运输平巷 区段运输石门 溜煤眼 采区运输上山 采区煤仓 运输大巷 井底煤仓 主井 地面 运料系统 材料从地面（经罐笼） 井底车场 运输大巷 采区下部车场 轨道上山 采区上部车场 采区回风石门 区段回风平巷 工作面 运矸系统 掘进工作面出的煤和矸石 区段回风平巷 采区回风石门 采区上部车场 轨道上山 采区下部车场 运输大巷 井底车场 地面 行人系统 地面 副井 井底车场 运输大巷 采区下部车场 轨道上山 采区中部车场 区段运输平巷 回采工作面 通风系统 新鲜风：大巷 采区 轨道上山 区段轨道石门 上层煤下区段轨道平巷 联络巷 区段运输平巷 冲洗工作面后进回风平巷 采区回风石门 回风巷 风井。