屯留3煤层毕业设计

屯留3煤层毕业设计内容摘要：

存较深或冲积层较厚时； II 水文地质条件复杂，井筒需要特殊施工时； III 多水平 开拓的急倾斜煤层； IV 其他井筒形式无法开拓的条件。 由于 屯留 矿里矿井煤层埋藏较深，且倾角较小，所以，本矿井采用立井开拓方式。 （ 2） 井筒数目 采用斜井或立井开拓时， 新建矿井一般要开凿一对井筒，满足提升和辅助运输的需要并满足矿井通风和施工的需要。 风井的个数是根据通风系统要求以及安全生产的需要合理确定的。 若采用主井通风，用箕斗或胶带输送机井筒做风井时，应符合《煤矿安全规程》的规定。 屯留矿井 瓦斯涌出量 相对较高 ，所以设 1 个主井、 1 个副井、 1 个风井。 确定工 业广场及井口位置 (1)工业广场及井口位置确定的原则如下： ① 对初期开采有利，即储量必须可靠，井巷工程量省，建井工期较短。 ② 应使井田两翼储量大致平衡，即井筒应位于储量中心，利于井下运输、通风和开采系统布置，减少生产经营费用。 ③ 尽量不占良田、少占农田。 充分利用地形地貌布置工业广场，以便使地面生产系统合理，便于与外界沟通，使运输方便。 ④ 井筒应尽量避免穿过流沙层、较大含水层、较厚的 冲积层、有煤和瓦斯突出的煤层以及较大面积的采空区和大断层，以减少施工困难，并尽量少压煤。 ⑤ 工业广场和井筒应有良好的工程地质条件，不受洪水、岩崩、泥石流、滑坡及森林火灾的威胁。 ⑥ 用斜井开拓时，应考虑井筒层位的合理选择，考虑其经济技术的合理性。 根据上述原则和 屯留 矿区条件，可以将工业广场和主副井井口布置在井田走向的中央。 (2) 风井位置的确定 风井位置应根据通风系统合理选择 ① 采用中央 分列 式通风系统时，主、副井 筒设在井田中央，风井设在井田上部边界中央。 ② 采用中央并列式通风系统时，进、回风井并列在工业广场内。 一般可利用副井进风，主井回风，也可以设单独回风井。 ③ 采用对角式通风系统时，风井设在井田两翼上部边界。 ④ 采用分区式通风系统时，风井设在各采区的上部边界。 根据 屯留 矿的新井设计：产量为 180 万吨 /年。 为 保 证井下生产时有足够的风量并考虑到尽快投产的需要，本矿井采用 中央并列式通风 确定开采水平和阶段高度 开 采水平的确定是矿井设计的关键，它直接关系到矿井的基本建设投资及生产经营费用，是矿井开拓的重要参数。 开采水平的高度根据煤层赋存条件、生产技术水平及水平接替等因素综合考虑决定。 其中开采水平有合理的服务年限很重要，必须符合规范规定。 水平垂高可按下表选取： 表 41 矿井水平垂高 表 井 型 缓倾斜、倾斜煤层 急倾斜煤层 大、中型矿井 200～ 350 100～ 150 小型矿井 80～ 120 60～ 120 采用上下山开拓 时，水平垂高可大于 250 m。 对倾角在 16176。 以下的缓倾斜煤层，为扩大水平的开采范围，可采用上下山开拓。 在井田深部受自然条件限制时，且储量不多，深部境界不一致，设置开采水平有困难或不经济时， 可在最终水平以下设下山开采。 根据以上标准， 根据屯留矿井的实际情况， 屯留矿 设 一 个 水平， 带区式准备方式，采用倾斜长臂采煤法。 水平标高为 +400m。 开采水平布置及井底车场的选型 开采水平布置的 原则： (1)运输大巷一般布置在底板岩层中，但在下列条件下，也可考虑布 置在煤层中： ① 距其他煤层很远，储量有限的单个 薄及中厚煤层； ② 煤组（或煤系）底部有距离很近的富含溶洞水或含水层，不宜布置底岩石运输大巷，而在煤层中有坚硬顶板、有布置大巷条件的薄及中厚煤层； ③ 井田走向较短，运输大巷服务年限不长，而煤层厚度又不大、大巷维护不困难时； ④ 煤组（或煤系）底部有煤质坚硬、围岩稳固、无自然发火危险的薄及中厚煤层，经技术经济比较有利时； ⑤ 煤层赋存不稳定、地质构造复杂的中、小矿井，尤其是地方小矿井或生产勘探性矿井。 (2)大巷若布置在煤层中，需在上下帮两侧各留 30～ 40 m 保护煤柱。 (3)岩石运输大巷应布置在坚硬、稳 定、厚度较大的岩层中， 应考虑大巷距上部煤层的法线距离。 根据我国经验，这一法线距离一般为 20～ 30 m。 对急倾斜煤层，一般应布置在底板移动线之外，并留出 10～ 20 m 的安全岩柱。 (4)大巷的方向与煤层走向大体一致。 为便于机车行使，大巷应尽量取直，不宜弯曲折转过多。 但要注意，不要因取直巷道造成大巷维护不利和开采困难。 (5)近水平煤层的大巷应与井田内煤层的主要延展方向一致，便于在其两侧布置盘区。 采用分煤层（组）布置大巷时，上下煤层（组）的大巷方向应一致，平面位置宜重叠，便于留设安全煤柱，并便于上下煤层配采。 (6)矿井通风系统要求设置总回风道时，总回风道的布置原则，同上述运输大巷基本相同。 矿井第一水平的总回风道应尽可能保持标高一致。 当井田上部边界标高不一致时总回风道可按不同标高分段设置，但分段不宜过多。 当井田上部冲积层厚、含水丰富，留有防水煤柱时，总回风道应布置在防水煤柱内。 由于本矿为高瓦斯矿，本矿井的水平大巷布置在地板岩石中。 回风大巷和辅助运输大巷也应布置在底板岩层当中。 采 区划分及其布置 屯留矿平均倾角在 9 度左右，符合倾斜长臂采煤法的应用条件，因此，使用倾斜长臂采煤法。 因此，井田内要划分成 若干带区，带去内部再划分成若干分带。 屯留 煤矿第一阶段划分为 3 个带区 ， 每个带区分为 18 个分带，采用多分带的带去准备方式，每六个分带组成一个统一的采准系统。 井田范围内采用 仰斜和俯斜 开采顺序。 同时生产的 带 区 为 一个 ，保证全矿的产量。 矿井开拓设计方案比较 井田概况 屯留井田位于山西省屯留、襄垣县境内，潞矿集团的西部 ， 井田范围内地面标高约为+950～ +970m 左右，表土层及风化带厚度（垂高）约 45 m。 井田内广为第四系黄土覆盖。 南部及工业场地附近地形较平缓。 总体上地势为西北高，东南低，井 田内最高点在北部的老干庄东南的白云山 (＋ m)，最低点在屯留县南侧 1 Km 的绛河河滩处 (＋ m)， 煤层下一 +260m 底板等高线为界， 工业场地和东风井场地地面标高在十 950～＋ 970 m 之间。 开拓方案技术比较 由于本井田地势平坦，表土层 45m 左右 ,且煤层埋藏较深 ，所以 ，确定采用立井开拓（ 主井设箕斗），按煤矿设计手册上的规定， 井筒布置在储量中央。 本设计矿井煤层赋存较深 ,无法进行平硐开拓 ,斜井开拓明显工程量很大。 所以在设计时也不用考虑斜井开拓，设计参与比较的方案都是基于立井开拓。 现在将几种技术上均可行的方案进行经济比较。 为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，大巷设于下煤层底板下垂距为 10m 的厚层粉砂岩内。 采用在大巷两侧直接布置工作面的方式。 根据以上分析，列出技术上可行的几种方案： 方案一，立井 单 水平 上下山 开拓； 方案二，立井 多 水 平上山 开拓； 方案一：优点在于技术上简单，系统简单，生产环节较少， 岩巷开凿少。 缺点： 采用俯斜开采的时候存在着下行回风的问题，底部瓦斯易积聚 ；方案二：优点在于 不存在下行回风问题，但是缺点也很明显，工程量明显的加大。 在技术上两方案都可行，但方案一的基建时间段 ，投产快，这对矿井的生产极为有利，况且下行回风的问题通过一些技术改良而得到改善并非行不通。 因此，技术上方案一更加适合。 经济比较 本矿井在主井、副井、风井的施工上， 方案 二比方案一的井筒都要长，方案二的通风费用明显比方案一高。 由于方案二比方案一多了一个水平，因此在准备巷道上要比方案一的费用高。 很明显，经济投资上方案二明显高于方案一。 本井田煤层平均 倾角 90,采用带区式准备，不设上下山和石门，车场比较简单，在回采巷道上，方案二也明显高于方案一。 因此，方案一明显比方案二经济。 结论 综上所述，认为方案 1 和方案 2 在技术均可行 ,但经过经济比较发现方案 1 明显比方案2 节约资金 ,最终选择方案 1 为井田开拓方案。 由于本井田储量非常巨大，而设计的矿井年产量较小，因此实际操作与理论之间有一定的出入 矿井基本巷道 井筒 (1) 设计主井井筒断面 图 44 主井断面图 48 主井断面技术参数表 井型 180 万吨 基岩段毛断面积 井筒直径 6． 5 米 提升容器 一对 16 吨箕斗 井深 560m 井筒支护 混凝土井壁厚 450mm，充 填 混 凝 土50mm 净断面积 33． 17m2 (2) 设计副立井断面形状特征 图 45 副井断面图 49 副井井筒特征表 井型 井筒 直径 井深 净断面积 基岩段毛 段面积 表土段毛段 面积 180 万 t 560m m2 m2 提升容器 井筒支护 罐道规格 罐道梁格 一对 1t 双层 四 车罐笼 混凝土井壁厚450mm 充填混凝土厚50mm 球扁钢组合罐道 槽钢 2[28b组合悬臂梁 (3)风井井筒 600井筒中心线110850 850200 653001071井 筒 中 心 线400600600 图 风井断面图 表 410 井筒特征 井型 井筒直径 井深 井筒断面积 180 万吨 6m 560m m2 井底车场 (1) 确定井底车场的形式和各种硐室的布置 选择井底车场形式的经验及原则： ① 对于开采缓倾斜和倾斜煤层的立井和穿岩斜井，当井筒距运输大巷距离近时（如 40～ 60 米），可采用卧式环形车场或梭式车场；井筒距离运输大巷较远时（如大于 120 米），可采用刀式环形车场或尽头式车场；井筒距运输大巷适中时，选用立式车场；如井筒出车方向与大巷斜交，且距离较近时，可采用 斜式环形车场 ；对中、小型矿井，无论甩车场或平车场，井底车 场都可采用梭式车场。 开采急倾斜煤层的矿井，可采用刀式环形车场或尽头式车场。 ② 井底车场的形式应与矿井的井型相适应。 大中型矿井可采用环形式或折返式车场。 生产能力大于 120 万 t/a 的矿井，可采用增设主井复线的环形式或车站式车场；井型大，大巷用底卸式矿车运煤时，应采用折返式车场 (注意 ,底卸式矿车受卸载方向限制不能掉头 )。 打巷用胶带输送机运煤时可采用环形式或折返式车场。 中、小型矿井，按距井筒的远近，可采用刀式环形车场、尽头式车场或梭形车场。 ③ 选择井底 车场的形式还应考虑到地面出车方向的限制，有时要求采用斜式环形车场。 井底车场的位置应选在坚硬、稳定的岩层中，避开断层和破碎地带。 如果不得不在围岩不太好的地区设置时，不宜选用巷道断面大的车场。 设计矿井采用立井刀式井底车场，如图所示： 1主井。 2副井。 3中央煤仓。 4轨道主石门。 5中区轨道巷 图 大巷用胶带输送机的井底车场线路布置图 调车及运煤方式： 如上图，采用胶带输送机代替矿车运煤，煤炭经输送机直接送入煤仓，井底车场只担负辅 助运输任务，故车场形式和路线结构有明显简化，实际上这只是一个带有机电绕道的单环行车场。 运煤系统是：各采区煤以胶带输送机系统通过运输大巷汇集到中央煤仓，集中后由主井箕斗装载出井。 该矿井井底车场实际只担负辅助提升任务。 副井设有罐笼，除担负部分矸石提升任务外，主要用于升降人员和下放材料。 由各采区驶来的矸石列车与副井重车线解体后，电机车经机车绕道至副井空车线牵引空车出场，材料的运行路线与矸石空车线相同。 主井运煤采用胶带上仓方式，主井井底只掘至井底车场水平，煤仓及装载硐室均高于车场水平以上，故主井清理洒煤系统简单 方便。 (2) 验算空、重车线长度 运输大巷采用机车运行时，根据所选的电机车类型、矿车规格，验算主、副井空、重车线长度是否满足《设计规范》的要求。 《设计规范》规定： “主井空、重车线长度应能容纳～ 2 列矿车 ”； “副井进、出车线的长度，大型矿井应各能容纳 1～ 列车；中、小型矿井应各能容纳 ～ 1 列矿车。 在出车线上应增设一段双道，作为材料和设备车的停放及编组之用，其长度对大型矿井应能容纳 10 以上的材料车；对中、小型矿井应能容纳 5～ 10 个以上的材料车。 ” 可用下式进行验算： L = mnL1 + L2 + L3 式中： L — 空、重车线长度； m — 列车数，应别为： ～ 2，或 ～ ；取 n — 每列车矿车数， n=17； L1 — 一列矿车长度， L1 =3450mm； L2 — 电机车长度， L2 = 4500mm； L3 — 电机车制动距离，一般取 12～ 15m，这里取。 井下全部采用胶带输送机连续运煤 ,所以不做主井车线设计 ,现在只做副井车线计算 副井空重车线 的长度至少为 ： L = 17 + + = m。