【導讀】雙橋、十八里、蔣口鄉(xiāng)的一部分。南北長約，東西寬約，勘探。礦井北臨陳四樓井田，南接新橋井田，地理坐標為：東經(jīng)116. º17′30″～116º25′21″，北緯33º53′52″～34º00′35″。井田內(nèi)地勢平坦、交通方便。永城市西北至隴海鐵路商丘東站約95km，75km，距京九鐵路的亳州車站55km，且均有柏油公路相通。區(qū)內(nèi)新生界松散沉積物廣泛分布，厚度一般為100m左右。其上游永城市段常年關閘蓄水，致使下游斷流無水。年平均氣溫℃，日最高氣溫℃，日。年平均降水量㎜，年最大降水量㎜，年最。以上，年蒸發(fā)量㎜。永城地區(qū)受地震影響不大，地震烈度小于6度。居主導地位，其次是近東西向構造，局部發(fā)育有北西向構造。伏，走向變化較大。有3條，井田東北部即以一大斷層為界。晚古生代中基性巖漿巖活動比較強烈，并對煤層有一定。井田內(nèi)地溫僅隨深度的增加而增加。井田的平均地溫梯度為℃。地溫除井田東南部小面積低溫區(qū)外，一般為一級高溫區(qū)。下二疊統(tǒng)山西組含二煤組，由1~3個分層組成，分層編號

　　

【正文】 巷道規(guī)格 掘進斷面 凈斷面 凈周長 支護形式 最大風量 （ m2） （ m2） （ m） （ m3/s） 6000mm3100mm 16 錨桿 100102 5 102 5245 015 015 0 450 017002500150運輸上山斷面1 ： 50 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 43 頁 43 5 準備方式 — 采區(qū)巷道布置 煤層的地質(zhì)特征 本井田位于北北東向的永城隱伏背斜的西翼中段，北北東向斷層構造居主導地位，其次是近東西向構造，局部發(fā)育有北西向構造?？傮w構造特征是以寬緩褶皺為主，伴隨一定數(shù)量的斷裂構造，且多集中在表現(xiàn)明顯的背向斜兩側(cè)。新生界松散層劃分為四個含水層組，及四個隔水層組，由于新生代底部砂層少，富水性較弱，與基巖之間有平均厚度 的拈土隔水層，對礦床一般無充水影響。煤層頂板砂巖裂隙水是礦床主要直接充水的水源，但由于井田內(nèi)砂巖富水性很弱、滲透性差、徑流滯緩、補給源不足，故對將來的礦床開采一般不會造成太大的威脅。綜上所述，本井田是一個與外部水力聯(lián)系微弱，補給不足的較完整的獨立水文地質(zhì)單元，開采煤層遠離地表水體，無流水影響，間接充水巖層“灰?guī)r”雖然單位涌水量較大，局部在斷層處與煤層對接的可能性，如留好煤柱，遠離斷層，一般是不會突水的，本礦井水文地質(zhì)條件屬于中等類型。 2煤層為無煙煤，首選可作為化工用無煙煤，包括氣化用煤及發(fā)生爐 煤氣用煤和化肥用煤，其次是作為動力用煤及民用燃料等， 3煤層可用于發(fā)電，水泥工業(yè)及民用。各煤層為濱海沼澤相腐質(zhì)煤，具典型高變質(zhì)特征。外表呈黑色及鋼灰色，玻璃光澤及似金屬光澤，比重及硬度較大， 普氏硬度為 2～ 3，平均容重為 ， 塊質(zhì)隨變質(zhì)程度而增加。各可采煤層中貧煤數(shù)量較少 ， 為特低硫特低磷中高發(fā)熱量 。主采 3煤層平均厚度為 ， 2煤層平均厚度為 ，煤層傾角 3176?！?10176。，平均為 8176。，屬于近水平煤層。 煤塵爆炸指數(shù)為 %， 煤塵無爆炸危險，煤層屬 三類不易 自燃。瓦斯相對涌出量為 ，屬低瓦斯礦井。煤層頂、底板多為細中粒砂巖，厚層狀泥巖（厚度一般大于 5m），局部為砂質(zhì)泥巖或落層狀泥巖，抗壓強度一般大于 600kg/cm2 ，巖石的完整性，穩(wěn)定性較好，頂板易于管理，底板一般不易發(fā)生底鼓。 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 在一定的地質(zhì)開采技術條件下，準備巷道的布置直接關系著礦井和工作面生產(chǎn)的技術經(jīng)濟效益。準備巷道的布置方式成準備方式。 合理的 準備方式，通常在技術可行的多種準備方式中進行技術比較后確定。確定合理的準備方式一般應遵循以下幾項原則： ⑴ 有利于礦井合理集中生產(chǎn)，使采區(qū)有合理的生產(chǎn)能 力和增產(chǎn)能力； 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 44 頁 44 ⑵ 安全生產(chǎn)條件好，符合《煤礦安全規(guī)程》的有關規(guī)定； ⑶ 保證具備完善的生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于充分發(fā)揮機電設備的效能，并為采用新技術、發(fā)展綜合機械化和自動化創(chuàng)造有利條件； ⑷ 要技術先進、經(jīng)濟合理、盡量簡化巷道系統(tǒng)，減少設備占用率和生產(chǎn)成本費用，便于采區(qū)和工作面的正常接替； ⑸ 煤炭損失少，有利于提高采出率。 采區(qū)巷道布置依據(jù)及要求 ： 依據(jù)：（ 1）地質(zhì)條件，如煤層賦存條件、頂?shù)装鍡l件、煤質(zhì)條件等； （ 2）設計資料，如年產(chǎn)量、開拓方式等； （ 3）符合生產(chǎn)設計規(guī)范，技術裝備滿足要求。 要求： （ 1）合理的集中生產(chǎn)； （ 2） 合理的生產(chǎn)能力； （ 3）合理的服務年限； （ 4）良好的經(jīng)濟效益； （ 5）技術上要有可行性。 采 區(qū)走向長度的確定 確定采區(qū)走向長度需要考慮地質(zhì)、開采和生產(chǎn)技術條件及經(jīng)濟因素。 a． 了便于布置帶采區(qū)巷道，往往以較大的地質(zhì)構造作為采區(qū)邊界。本煤層為不易自然發(fā)火層，所以對采區(qū)長度限制小； b． 技術上主要考慮區(qū)段巷道的運輸、掘進和供電問題，本區(qū)段平巷采用膠帶輸送機運煤，一臺輸送機鋪設長度可達 500～ 1500m。 c． 合理的采區(qū)走向長度，不但要求在技術上切實可行，而且在經(jīng)濟上應合理，使噸煤 費用降低。 緩傾斜煤層雙翼一般不小于 1000m，本采區(qū)采用綜合機械化，采區(qū)走向可達 2500m 以上，另外， .采 區(qū)走向長度過短使得帶區(qū)接替比較緊張，采掘比失調(diào)；綜合本礦井實際情況，本礦井首 采 區(qū)走向長度為 2302330 米。 采煤方法及工作面長度的確定 首采區(qū)煤層厚 ，傾角 8176。，屬近水平煤層。由于煤層屬于厚煤層，采用綜采一次采全高技術開采。 根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定：綜采面長度一般不小于 150m。但結(jié)合本礦井的實際情況，采區(qū)工作面的長度為 210m可以滿足產(chǎn)量的要求，確定采區(qū)工作面 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 45 頁 45 的長度為 210m。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 46 頁 46 采區(qū)巷道的聯(lián)絡方式 由于礦井第一水平主要采用中央邊界式通風，副井進風，風井回風。開拓巷道布置兩條巖石上山，即軌道上山和運輸上山，軌道上山主要用于進風、運料、運矸和行人，運輸上山主要用于運煤，兩條上山相距 40m，通過采區(qū)上部車場和采區(qū)進風平巷及回風平巷進行連接，再和工作面相連接。 采 區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)的確定 綜合考慮煤層開采條件、開采順序、運輸能力、機械化程度、管理水平、采掘接替等因素，當采用綜采時，采區(qū)內(nèi)布置一個工作面。即 ―一礦一面 ‖，一面生產(chǎn)，一面?zhèn)溆谩? 煤層和工作面的開采 順序和接替順序 本井田主采煤層為 3煤，采用上山布置，進風平巷和回風平巷采用留小煤柱沿空掘巷，因此采區(qū)內(nèi)采用跨上山開采的接替方式，開采順序如下 圖5— 2— 1 所示，它的接替順序為： 確定采區(qū)各種巷道的尺寸、支護方式及通風方式 1) 尺寸 順槽的尺寸應能滿足綜放工作面運煤、輔助運輸和通風的需要，由此確定順槽的尺寸為 4800mm179。 3100mm。 2）支護方式 采用錨網(wǎng)支護，錨索補強，這種支護方式經(jīng)濟效益好，且掘進速度快。 3）掘進通風 采用壓入式局扇進行通風，局扇應在新鮮風流處。為了防止回風短路，在順槽設 置風門，具體位置見首采區(qū)巷道布置圖。 13572468119 1012 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 47 頁 47 圖 521 工作面接替順序 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 采區(qū)內(nèi)的開采采用后退式開采（面向上山開采），通風方式采用 U型通風方式。這種通風方式有風流系統(tǒng)簡單，漏風小的優(yōu)點。 風流線路為：副井→井底車場→機軌合一大巷→軌道上山→工作面進風平巷→綜采工作面→工作面回風平巷→回風斜巷→回風石門→風井 運煤系統(tǒng)為：綜采工作面→工作面回風平巷→區(qū)段溜煤眼→運輸上山→采區(qū)煤倉→機軌合一大巷→井底煤倉→主井 運料系統(tǒng)為：副井→井底車場→機軌合一大巷→軌道上山→進風斜巷→工作面回風平巷 →綜采工作面 運矸系統(tǒng)為：綜采工作面→工作面回風平巷→進風斜巷→軌道上山→機軌合一大巷→井底車場→副井 確定采區(qū)生產(chǎn)能力和采出率 為實現(xiàn)高產(chǎn)高效，達到良好的經(jīng)濟效益，本礦井采用一個工作面開采。因此，本采區(qū)工作面的生產(chǎn)能力必須達到 300 萬 t/a（礦井設計生產(chǎn)能力）。本采區(qū)工作面布置為綜采工作面，一次采全高，工作制度為“四六制”，三班采煤，一班檢修。進刀方式為工作面端部斜切進刀， 雙向割煤，往返一次割兩刀 ,每刀進尺 。 1） 割一刀煤的循環(huán)時間 循T （ 1） 每割一刀煤所需的時間 a．純割煤的時間 割T 211 /2/)2( vLvLLT ???割 （ 5— 2— 1） 式中： L —— 工作面長度， m，工作面長度為 210m； 1L —— 斜切段長度， m，為 25m； v —— 采煤機正常割煤牽引速 度， m/min，取 5m/min； 2v —— 采煤機單向割煤牽引速度， m/min，取 8m/min。 則 割T =（ 210225） /5+225/8=38 min b． 割煤空行時間 空T 空空 vLT /1? （ 5— 2— 2） 式中： 空v — 采煤機空刀運行時的牽引速度 ， m/min，取 10 m/min。 則 空T =25/10= min c． 必須的間歇時間 停T 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 48 頁 48 必須的間歇時間包括正常的停開機時間；采煤機改變牽引方向時的翻擋煤板時間及滾筒調(diào)位時間等。根據(jù)實際情況， 停T 取 5min。 所以， 割一刀煤所需的時間： T = 割T + 空T + 停T =38 ++5= min （ 5— 2— 3） （ 2） 端頭作業(yè)時間 端T 本綜采工作面端頭支護采用端頭液壓支架，端頭作業(yè)時間取 20min。 （ 3） 故障時間 故T 根據(jù)大量調(diào)查，國產(chǎn)綜采設備機電事故影響時間占總工時的 8~15%，每割一刀煤影響時間為 15~25min。在此取 20min。 由以上分析，每割一刀煤的循環(huán)時間 循T 為： 循T =T + 端T + 故T =+15+20 = min （ 5— 2— 4） 當每班進 4 刀時，割煤每時間為 4179。 ＝ 342 min6 h。所以，綜采工作面每班進 4 刀是能夠?qū)崿F(xiàn)的。 2） 綜采工作面生產(chǎn)能力 綜Q ?nLBM CQ 330?綜 （ 5— 2— 5） 式中： n—— 工作面日循環(huán)數(shù)， 12 個； L—— 工作面長度， m，為 210m； B—— 截深， m，為 ； M—— 煤厚， m，為 ； ? —— 煤容重， t/m3，為 ； C—— 工作面回采率， 93%。 礦井設計生產(chǎn)能力按年工作日 330 天，每天凈提升時間 16h 則 綜Q =330179。 12179。 210179。 179。 179。 179。 93%= 萬 t 3）采區(qū)生產(chǎn)能力 ?? iB AKKA 21 （ 5— 2— 6） 式中： BA —— 采區(qū)生產(chǎn)能力， at/萬 ； 1K —— 采區(qū)掘進出煤量系數(shù)，取 ； 2K —— 工作面之間出煤影響系數(shù)，取 1； ?iA —— 同時生產(chǎn)的采煤工作面生產(chǎn)能力 之和， at/萬 ； 則 BA =179。 1179。 = 萬 t/a 3） 計算采區(qū)回采率 首采工作面推進長度 1830m，順槽為留小煤柱沿空掘巷，留 5m的小保 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 49 頁 49 護煤柱，停采線距離上山 80m。 主采 3煤層的首采區(qū)工業(yè)儲量為 萬 t。 首采區(qū)實際出煤量： 1830179。 210179。 179。 179。 179。 14= 萬 t 首采區(qū)煤柱損失： 1830179。 5179。 179。 *12+80179。 2179。 179。 179。1737= 萬 t 首采區(qū)采出率 = 采 區(qū)實際采出煤量 /采 區(qū)工業(yè)儲量 100% ==%75% 符合厚煤層帶區(qū)采出率不低于 之規(guī)定。 采 區(qū) 下部 車場選型設計 采 區(qū)煤層傾角小，平均 8176。，為近水平煤層。 采 區(qū) 上山 布置，順槽直接和回采巷道連接 ， 采用 礦車 輔助運輸，在順槽和大巷連接處需抹角，抹角大小為 33m，與大巷成 45176。角，以便于 礦車 的拐彎。 順槽與大巷均為膠帶輸送機運煤，順槽膠帶輸送機 通過溜煤眼 與 運輸上山 膠帶輸送機 相連 ， 下部車場采用大巷裝車下部車場，下部車場設采 區(qū) 煤倉。 井底中央變電所至 采 區(qū)的供電系統(tǒng)電路壓降較大，為保證 采 區(qū)正常生產(chǎn)，需布置 采 區(qū)變電所。 采 區(qū)變電所應設在通風良好，圍巖穩(wěn)定，地壓小，易維護，無淋水，易于搬遷變壓器等電器設備的地方，并使變電所位于 采 區(qū)用電負荷中心，即 巖石上山 中段，位于 軌道上山和運輸上山 之間。采用錨網(wǎng)噴支護，底板用 100 號混凝土鋪底并高出鄰近巷道底板 200～ 300mm。具有%的坡度。 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 50 頁 50 圖 531 采區(qū)上部車場 圖 532 采區(qū)下