【正文】 凝土厚 50mm中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 19 頁圖 25 風井井筒斷面布置圖表 26 風井井筒斷面特征表井型 120 萬噸/年井筒直徑 5m 提升容器 無井深 245m凈斷面積 基巖段毛斷面積井筒支護混凝土井壁厚 400mm表土段井壁厚 800mm混凝土充填厚 50mm中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 20 頁表土段毛斷面積2）井底車場由于井筒形式、提升方式、大巷運輸方式及大巷距井筒的水平距離等的不同，井底車場的形式各異。按照主運煤列車在井底車場內(nèi)的運行方式不同，井底車場可分為環(huán)形式和折返式兩大類型。按井底車場的卸載方式不同有分為底卸式礦車井底車場、帶式輸送機井底車場和固定礦車井底車場。選擇井底車場形式的原則如下：a. 井底車場的通過能力必須滿足礦井設計生產(chǎn)能力，并有 30%以上的富余系數(shù)，使礦井具備一定的增產(chǎn)潛力；b. 操作安全，符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范的要求；c. 車場井巷工程量小，建設投資省，便于維護，生產(chǎn)成本低；d. 調(diào)車工作簡單，機車運行可靠，管理方便；e. 車場施工方便，各井筒間、車場巷道與主要運輸巷道間能迅速貫通，縮短礦井建設時間；f. 井底車場應該開掘在易于維護的巖層內(nèi)；g. 合理布置各種硐室，盡量減少巷道的交叉點。本設計礦井為年產(chǎn) 120 萬噸的大型礦井，要求的井底車場通過能力要大，另外，為了運輸煤炭更加便利，調(diào)車方便，本設計決定采用刀式環(huán)形井底車場，并在井底車場布置清理斜巷、中央變電所、水泵房、水倉、等候室、調(diào)度室、消防材料庫和火藥庫等硐室，其平面布置圖如圖 27 所示。井底車場的調(diào)車方式為：電機車牽引重列車進入調(diào)車線，當行至分車道岔 N1前 10～20m減速行駛，并在行進中電機車與重列車摘鉤，電機車加速行過分車道岔 N1后 N1復原位，重列車借助慣性駛向重車線；而電機車機頭則經(jīng) 19 到達 15，牽引空列車經(jīng) 120 駛向采區(qū)。中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 21 頁圖 26 井底車場布置圖3）主要開拓巷道運輸大巷、軌道大巷、主石門、采區(qū)石門等主要開拓巷道均布置在煤層底板巖層中，斷面均采用半圓拱型，錨噴支護。各主要開拓巷道的斷面尺寸，均是按運輸設備的外形尺寸以及《規(guī)程》第 19 條，第 20 條有關(guān)安全間隙的要求而確定的斷面尺寸，并按通風要求驗算風速滿足要求。運輸大巷斷面尺寸和特征分別如圖 27 表 27，軌道大巷尺寸及特征與運輸大巷相同。中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 22 頁圖 27 運輸大巷斷面設計圖表 27 運輸大巷斷面特征斷面積/m 2 掘進尺寸/mm錨桿/mm 凈周長/m圍巖類別 凈 掘 寬 高噴射厚度/mm形式外露長度列方式排距 錨深 規(guī)格巖 4500 3750 100 樹脂 100 菱形 800 2022 210014 大巷運輸設備選擇大巷煤炭運輸方式主要有機車牽引礦車和膠帶輸送機兩種運輸方式，兩種運輸方式均有各自的特點。采用機車牽引礦車可同時統(tǒng)一解決煤、矸石、材料的運輸問題，能適應礦井兩翼生產(chǎn)的不均衡性，能滿足井下不同煤種的煤層分采分運的要求，對巷道彎曲無多大的限制，運煤過中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 23 頁程中產(chǎn)生的煤塵少，對通風安全有利，長距離運輸也沒有困難等優(yōu)點。缺點是運輸量小，運輸不連續(xù)，不易實現(xiàn)集中管理和自動控制；大巷往返列車頻繁，調(diào)度困難，容易發(fā)生交通事故；采區(qū)裝車站、車場、硐室工程量大，占用設備多、人員多、空間大。采用膠帶輸送機時為連續(xù)運輸，運量大、效益高，易于實現(xiàn)自動化，適合機械化開采；系統(tǒng)簡單，易實現(xiàn)集中管理和自動控制，事故少、安全可靠，人員少、生產(chǎn)效率高。主要缺點是需要解決輔助運輸問題，投資大，設備留有較大的富裕能力，設備利用不充分，同時運輸巷要求直，受地質(zhì)構(gòu)造的影響。上述說明礦車運輸適于運距長、拐彎多、不同煤種分運的條件；膠帶運輸則適于運量大、不存在多煤種分運、巷道比較直且煤層傾角小的條件。 煤炭運輸蘆嶺煤礦建設規(guī)模為 120 萬噸/年，根據(jù)實踐經(jīng)驗，運距在 3km 內(nèi)的運距采用膠帶運輸比礦車運輸優(yōu)越，本礦井運距在 3km 內(nèi)；同時礦井可采煤層都屬于 J21，不存在不同煤種；礦井工程地質(zhì)屬于中等類型，主要有斷層及褶曲的影響，巷道布置可以盡量地取直。根據(jù)千秋煤礦的實際情況以及目前煤炭開采機械化的發(fā)展趨勢，設計考慮煤炭運輸采用膠帶輸送機的運輸方式，選擇 SSJ1200/600 可伸縮膠帶輸送機，其參數(shù)見表 28。膠帶輸送機驅(qū)動裝置均采用防爆電機，拉緊裝置采用固定帶式輸送機液壓自動拉緊裝置，并配備防打滑保護裝置、煙霧保護裝置、溫度保護裝置、堆煤保護裝置、自動撒水裝置、火災自動滅火、報警裝置、防跑偏保護裝置、可靠的逆止裝置、斷帶保護裝置、防撕裂保護裝置、雙向拉繩開關(guān)等。運輸能力驗算：設計走向長壁綜采工作面采煤機最大瞬時出煤能力為 686t/h，工作面刮板運輸機運輸能力為 800t/h，轉(zhuǎn)載機的輸送能力為 900t/h，破碎機通過能力為1100t/h，運輸斜巷膠帶輸送機輸送能力為 1200t/h，帶區(qū)運輸系統(tǒng)各設備生產(chǎn)、通過能力均大于工作面最大瞬時出煤能力，且各環(huán)節(jié)依次后一設備運輸能力均大于前面運輸設備的運輸能力，故所選設備能滿足要求。表 28 SSJ1200/600 可伸縮膠帶輸送機技術(shù)特征型號 SSJ1200/600 單位輸送量 1800 t輸送長度 1500 m帶速 m/s輸送帶 帶寬 1200 mm中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 24 頁抗拉強度 1400 kN/m儲帶長度 100 m型號 YB355L24功率 3200 kW電動機電壓 1140 V機頭 1113433002506 mm外形尺寸機尾 192722022872mm生產(chǎn)廠家 淮南煤礦機械廠 輔助運輸?shù)V井輔助運輸既要考慮大巷的輔助運輸，同時還要兼顧工作面輔助運輸巷的運輸方式。目前國內(nèi)礦井的輔助運輸方式主要有調(diào)度絞車、柴油機車、蓄電池機車、單軌吊車、無軌膠輪車、卡軌車、齒軌機車等。由于無軌膠輪車、單軌吊車、卡軌車、齒軌機車的運輸方式投入成本大、投資高、使用及維護費用高，一般用于較大型礦井，根據(jù)本礦井實際情況，這些輔助運輸方式不宜采用，本設計重點考慮了蓄電池機車和柴油機車兩種牽引設備的比較。蓄電池機車牽引礦車運輸方式主要優(yōu)點是運行穩(wěn)定、經(jīng)濟、環(huán)保無污染；但是牽引力小，需要設充電變流室，井巷工程量大。柴油機車牽引礦車具有機動靈活、經(jīng)濟、安全、檢修方便、牽引力大等優(yōu)點。缺點是具有廢氣污染，對礦井通風有較高的要求。綜合以上分析，由于煤層瓦斯涌出量較大，根據(jù)礦井巷道布置和通風安全的要求，采用柴油機車的運輸方式對井下空氣有一定污染，更重要的是井下運輸?shù)陌踩暂^低，考慮到后期瓦斯含量有增大的可能，設計采用 XK87/140 型防爆型蓄電池電機車，具體參數(shù)見表 29。輔助運輸中所選用的材料車和平板車的技術(shù)特征見表 210。表 29 XK87/140 型防爆型蓄電池電機車技術(shù)特征牽引高度 mm 430固定軌距 mm 1150車輪直徑 mm 680中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 25 頁外型尺寸 mm 449011921600制動方式 機械小時制牽引力 kN 小時制 km/h 速度最大 km/h額定電壓 V 140蓄電池組容量/（5 小時） Ah 440型號 DZQ15小時制功率 kW 15牽引電動機臺數(shù) 臺 2表 210 材料車和平板車技術(shù)特征項目 單位 材料車 平板車型號 MLC36 MPC36名稱 3t 材料車 3t 平板車軌距 mm 600 600軸距 mm 750 750最大牽引力 kN 60 60外型尺寸 mm 240010501200 24001050415質(zhì)量 kg 570 530 礦井提升礦井提升系統(tǒng)是沿井筒提升煤炭、矸石、升降人員的系統(tǒng)，它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐，是礦山運輸?shù)难屎恚虼?，礦井提升在礦山生產(chǎn)的全過程中占有極其重要的地位。本礦井工作制度為三八制，兩班采煤，一班檢修，每天凈提升時間為 16 小時，礦井設計年工作日 300 天。本礦井采用單水平開拓，水平大巷標高590m。礦井產(chǎn)量為 120 萬t/a，井型較大，所以設計主副井的提升方式為：主井采用兩對 12t 箕斗提升，副井采用罐籠提升。主井箕斗選擇 JDS12/906Y 型箕斗（參數(shù)見表 211），副井罐籠選擇（參數(shù)見表 212）表 211 主井提升容器規(guī)格表項目 單位 技術(shù)特征型號 JDS12/906Y箕斗名義載重量 t 12中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 26 頁箕斗有效容積 m3 直徑 mm 數(shù)量 根 6提升鋼絲 繩繩間距 mm 250箕斗自身重量 t 最大提升高度 m 1400表 212 項目 單位 技術(shù)特征型號 型號 裝載礦車車數(shù) 個 4乘人數(shù) 個 84罐籠裝載量 t 最大終端載荷 kN 550數(shù)量 個 6/4提升首繩直徑 mm 32/39尾繩數(shù) 個 3/2中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 27 頁3 采煤方法及采區(qū)巷道布置 煤層地質(zhì)特征 煤層埋藏條件在地層區(qū)劃上，本區(qū)屬于華北地層區(qū)、魯西分區(qū)、徐宿小區(qū)，其巖性及厚度相對穩(wěn)定。在古老變質(zhì)基底上，沉積有青白口系、震旦系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系、第三系和第四系。井田內(nèi)發(fā)育有走向北西、北東及近南北向的三組斷層，斷層面多以東傾為主，傾角較大，一般為 60176?！?0176。逆斷層多以近南北向為主，傾角 60176。～75176。，落差多為 10～50m，傾向東傾、西傾各半。正斷層多以東傾為主，走向分為兩組:即北東和北西，落差大小不一，大者達百 m 以上，一般為 20～50m。傾角一般為 60176?！?0176。斷層平面組合形態(tài)以平行排列和“Y”型為主，剖面上呈地壘、地塹或階梯型。從實見情況看，斷層力學性質(zhì)以扭性為特征，即無論其先期力學性質(zhì)是張性還是壓性，后期都受到不同程度扭動改造。主采煤層 8 煤，穩(wěn)定特厚，全區(qū)可采。平均厚為 ，兩極厚度為～。東部拐頭區(qū)相對較厚，平均為 。煤層結(jié)構(gòu)復雜，上部含 1～2 層、局部 2～4 層夾矸，厚度為 ～，下部有時也含 1 層夾矸，厚度為 ～，平均。 煤質(zhì)特征8 煤自燃傾向性為容易自燃，自燃發(fā)火期為 2～4 個月；煤層火焰長度為 100～400mm，混巖量為 60﹪，有爆炸危險；煤層密度為 。見表 31表 31 8 煤層瓦斯吸附常數(shù)及工業(yè)分析統(tǒng)計表煤層 水分/% 灰分/% 揮發(fā)分/% 密度/% a/m3t1 b/MPa18 煤層 8 煤屬低硫、低碳和低中灰分煤層。膠質(zhì)層厚度一般在 10～16mm。坩堝粘結(jié)性 4～6，而煤巖組分中以具粘性的凝膠化組分為主，根據(jù)鐵箱試驗結(jié)果分析，8 煤層為優(yōu)良的肥氣煤，煤質(zhì)比較穩(wěn)定，不宜單獨煉焦，可作焦配煤。 煤層頂?shù)装鍑鷰r性質(zhì)8 煤層直接頂板多為厚層狀灰色泥巖，厚 ～，局部為細砂巖、粉砂巖，偽頂為～、局部厚達 2m 的炭質(zhì)泥巖，極易離層。老頂為厚層狀中、細砂巖。頂板較為平整，穩(wěn)定性較好，裂隙不太發(fā)育，屬 II 類頂板。底板為薄層狀灰色砂質(zhì)泥巖或粉砂巖。 其他開采技術(shù)條件煤層厚度：～，平均 ；煤層傾角：西部塊段 5176?！?0176。，中部塊段12176?！?3176。，東部塊段平均 31176。；煤層瓦斯壓力：～；煤層瓦斯含量：～ 3/t；煤層危險性：具有突出危險性；該區(qū)域煤層較厚，賦存穩(wěn)定，適合于綜合機械化放頂煤采煤。按綜合機械化放頂煤設計，在卸壓范圍內(nèi)工作面設計平均日產(chǎn)量為3000～4000t。工作面絕對瓦斯涌出量 ，相對瓦斯涌出量為 。中國礦業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 第 28 頁本井田無鉆孔測量地溫資料。據(jù)宿縣礦區(qū)祁 1 孔和臨渙井田的 34 線 6 孔井溫測量結(jié)果,宿縣地區(qū)地溫隨深度增加而升高，其中 500m 以上深度，增溫梯度為平均每百米 ～℃；500m～900m 深度,每百米增溫 ～℃，全孔平均每百米增加 ～℃。 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 首采區(qū)位置及范圍本著首采區(qū)位置應盡量靠近井筒，以減少初期工程量，縮短建井工期，節(jié)約投資，降低生產(chǎn)成本，能形成合理的運輸、通風系統(tǒng)和首采區(qū)應選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存穩(wěn)定，儲量豐富可靠，開采技術(shù)條件好的位置的原則，本礦井設計的首采區(qū)即為一采區(qū)，該采區(qū)位于井田西部上山階段，南至590m 水平運輸大巷，北以煤層露頭線為界，東以礦井境界為界，西鄰二采區(qū)，采區(qū)平均走向長約 2900m，傾斜長度平均約 1500m，采區(qū)垂高約 250m。設計將一采區(qū)劃分為 7 個區(qū)段，每個區(qū)段布置兩個綜采工作面，兩翼開采，一用一備，工作面長度120m。首采區(qū)范圍內(nèi)有工業(yè)儲量 4830 萬