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1、太原理工大学继续教育学院太原理工大学继续教育学院 毕业设计毕业设计(论文论文)说明书说明书 题目题目: 兴隆庄矿兴隆庄矿 3 Mt 新井设计新井设计 姓姓 名名 赵志坚赵志坚 专业班级专业班级 指导教师指导教师 日日 期期 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 1 太原理工大学继续教育毕业设计 I 目 录 1 矿区概况与井田地质特征 1 1.1 矿井概况 1 1.2 井田地质特征 3 1.2.1 地质特征 3 1.2.2 构造特征 5 1.2.3 煤层特征 5 1.2.4 煤质特征 5 1.2.5 开采技术条件 5 2 井田境界与储量 6 2.1 井田境界 6 2.1.1 井田境界 6 2.2 矿井工
2、业储量 6 2.3 矿井可采储量 6 2.3.1 永久煤柱损失量 6 2.3.2 矿井可采储量为 7 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 8 3.1 矿井工作制度 8 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 8 3.2.1 矿井设计生产能力 8 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 II 3.2.2 矿井服务年限 8 4 井田开拓 9 4.1 井田开拓的方案 9 4.1.1 本井田开拓主要考虑以下几个因素 9 4.1.2 井筒形式、数目和位置的确定 9 4.1.3 开采水平的确定 .10 4.1.4 大巷和井底车场的布置 .10 4.1.5 技术上可行的开拓方案 .10 4.2 矿井的基本巷道 .1
3、0 4.2.1 井筒 .10 4.2.2 主要开拓巷道 .15 4.2.3 井底车场 .23 5 准备方式带区巷道布置 .25 5.1 煤层地质特征 .25 5.1.1 带区位置及范围 .25 5.1.2 带区煤层特征 .25 5.1.3 地质构造 .25 5.1.4 顶底板特性 .25 5.2 带区巷道布置及生产系统 .26 5.2.1 带区倾向长度的确定 .26 5.2.2 确定风带斜长和分带数目 .26 5.2.3 煤柱尺寸的确定 .26 太原理工大学继续教育毕业设计 III 5.2.4 带区内各种巷道的布置 .26 5.2.5 带区内工作面的接替情况 .26 5.2.6 带区通风、运输
4、及其他系统 .27 5.2.7 带区内各种巷道的掘进方法 .27 5.2.8 带区生产能力 .28 5.2.9 带区采出率 .28 5.3 带区车场选型设计 .28 5.4 带区主要硐室 .29 5.4.1 带区煤仓 .29 5.4.2 带区绞车房 .30 5.4.3 带区变电所 .30 6 采煤方法 .31 6.1 采煤方法 .31 6.1.1 采煤方法及选择依据 .31 6.1.2 巷道布置 .31 6.1.3 采煤工艺 .32 6.1.4 设备配置 .36 6.2 顶板管理 .46 6.2.1 支护设计 .46 6.2.2 工作面顶板管理 .46 6.2.3 工作面上、下端头及出口的顶板
5、管理 .47 6.3 生产系统 .48 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 IV 6.4 劳动组织和主要技术经济指标 .49 6.4.1 作业方式 .49 6.4.2 劳动组织 .49 6.4.3 工作面循环作业图 .49 6.4.4 主要技术经济指标 .49 7 井下运输 .51 7.1 概述 .51 7.1.1 矿井运输系统 .51 7.2 带区运输设备的选择 .51 7.3 大巷运输设备的选择 .51 8 矿井提升 .56 8.1 主井提升设备（箕斗）的选型 .56 8.2 副井提升设备的选择.56 9 矿井通风设计 .58 9.1 矿井通风系统及通风方式 .58 9.1.1 矿井通风系统的选
6、择 .58 9.1.2 矿井主扇工作方式的选择 .58 9.2 工作面通风 58 9.3 风量计算及分配 .58 9.3.1 工作面风量计算 .58 9.3.2 掘进通风 .61 太原理工大学继续教育毕业设计 V 9.3.3 硐室需风量计算 .63 9.3.4 矿井总风量计算 .63 9.4 矿井通风阻力的计算 .64 9.4.1 矿井通风总阻力计算原则 .64 9.4.2 矿井通风容易时期和困难时期的确定 .65 9.4.3 矿井通风阻力计算方法.65 9.4.4 计算矿井等积孔 .68 9.5 通风机选型 .68 9.5.1 选择通风机的基本原则及技术资料 .68 9.5.2 矿井的自然风
7、压 .69 9.5.3 通风机风压 .69 9.5.4 风机风量及风机选型 .69 9.6 电动机的选择 .71 10 设计矿井基本技术经济指标 72 参考文献.74 致 谢.75 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 1 页 1 1 矿区概况与井田地质特征矿区概况与井田地质特征 兖州煤田是我国重要的煤炭基地，矿井地质构造简单，煤层稳定，储量丰富，地 势平坦，交通方便，生产的煤炭可供华东工业区，运销海外，进行国际贸易。 1.1 矿井概况 1）地理位置与交通 兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内，井田横跨兖州、曲阜两市。津浦铁路干线纵 贯井田东北部，兖济铁路从井田北侧向西延伸，兖石铁路自井田南侧向东延
8、伸，西接 京九线，东至石臼所新港，矿区铁路经大东章集配站与津浦铁路相接。公路四通八达， 104 国道沿井田东部通过，兖济公路沿井田西部通过，兖邹公路贯穿井田范围，区内 地势平坦，交通十分方便。矿井交通位置图见图 1-1。 2）地形与河流 区内为第四系冲积平原，地面标高变化于+52 m+44 m 之间，井口附近地势较高， 工业广场标高为+49.20 m。区内有泗河纵贯全区。流经本区 3 层煤隐伏露头的部分地 段，向西南注入南阳湖，属一季节性河流，与第四系潜水有一定的水力联系。 3）气象 本区为温带半湿润季风区，属大陆与海洋间过渡性气候。据济宁、兖州、邹城气 象站 19592001 年的观测资料，
9、年平均气温 14.1，气温最低月为元月，平均气温- 2。最高气温为 7 月份，平均气温 29，最高可达 40以上。年平均降雨量 712.7 mm，年最小降雨量 347.90 mm，最大降雨量 1179.3 mm。雨季多集中在 78 月，有 时延至 9 月，其降雨量约占全年降雨量的 65 %。年平均蒸发量 1884.8 mm，最大蒸发 量多在 47 月，约占全年蒸发量的 45 %。风向频率多为南及东南风，年平均风速 2.73 m/s，极端最大风速 24 m/s，最大风速的风向多为偏北风。结冰期由 11 月至翌年 3 月，最大冻土深度 0.45 m，最大积雪厚度 0.19 m。 4）自然地震 兖州
10、市的地震烈度为 7 度。据中国地质资料年表记载，本区地震活动性不强。 但本区无感地震频发。 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 2 页 南屯煤矿 田庄井田 太平煤矿 鲍家店煤矿 新集井田 落陵煤矿 东滩煤矿 里彦煤田 唐村煤矿 曲阜区 兴隆庄煤矿 北宿煤矿 杨村煤矿 杨庄煤矿 本矿井其它生产矿及曲阜区 北 兖州市 邹城市 里 程 表 到 站公 里 济南 青岛 徐州 上海 石臼所 156 649 162 818 298 徐州 连云港 石臼所港 兖州煤田 临沂 陶枣 青岛 新汶 淄博 肥城 济南 烟台 渤 海 峄 山 断 层 津 浦 铁 路 兖 新 铁 路 黄 河 黄 海 滋阳断层 图图 1-1 矿
11、井交通位置图矿井交通位置图 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 3 页 1.2 井田地质特征 兴隆庄井田位于兖州煤田东北隅，属全隐蔽井田。北部以滋阳断层为界，南邻鲍 店井田，东接东滩井田，西靠杨村井田，西北以兖州城安全煤柱接上组煤层露头为界。 1.2.1 地质特征 兖州煤田为一轴向北东、向东倾伏的不对称向斜。兴隆庄煤矿位于兖州向斜的北 翼，为一走向北东北西，倾向南北北东，倾角 214的单斜构造。主要含煤地层 为下二叠统山西组和上石炭统太原组，煤系和煤层沉积稳定，为华北型含煤岩系，无 岩浆侵入，平均厚度 310 m，全部为第四系冲积层所覆盖，井田地层综合柱状图见图 1-2。 兴隆庄矿 3 Mt
12、 新井设计 第 4 页 地层 厚度 （m） 地 层 系 统 界系统组 235.29132.40 186.27 新 生 界系 四 第 Q 中 生 界系 罗 侏 J 上 统 J3 0392.23 上 统 P2 上 石 盒 子 组P2 1 079.90 二 叠 系 P 下 统 P1 下 石 盒 子 组 2 1 P ?0 181.88 ?60.00 山 西 组 P11 132.39 77.43152.91 太 原 组 本 溪 组 上 统 2CC 系 炭 石 古 生 界 系 陶 奥 O 中 下 统 O2 O1 173.78 148.53 185.13 20.02 28.85 37.9 725.20 ?
13、2煤 02.20 0.84 80.99 55.50120.80 整合 0.6019.80 5.50 分界 砂岩 上段由杂色泥岩、中、细砂岩组成。 综合柱状 1:500 煤层标志层 均 均 名称 层间距（m） 岩 性 特 征 整合 不整合 不整合 以紫红色厚层细砂岩或中、细粒砂岩为主，间 夹细砂岩与泥岩互层，下部岩性松散，底部偶见 薄层底砾岩，本组地层仅分布在井田的东部边缘。 为灰色、紫色等杂色泥岩、砂质泥岩，颗粒不均。 本组地层仅在井田北部的83号孔和84号孔附近有残留 以杂色粘土岩为主，间夹灰灰绿色薄层粗、中、细 砂岩及粉砂岩。偶见大羽羊齿、科达木等植物化石。 底部普遍发育一层灰灰白色粗砂岩
14、或含砾粗砂岩， 孔隙大，硅质接触式胶结，岩性稳定，可作为对比标 志。 3 2 ? 1.07 03.28 十 灰 15 煤 01.10 0.61 ? 八灰04.04 1.76 9.26 3.6024.80 2.5025.14 10.00 0.41 01.45 七灰 7.68 5.7110.53 ?0.62 01.17 10 煤 3.9023.85 15.39 8? ? 10 10 ? 七 八 九 15? 三 五灰 04.60 1.20 17.66 8.3525.24 粉砂岩为主，含煤7层，其中16上、17层煤稳定可采。 十下：浅灰灰色石灰岩，岩溶裂隙较发育。 上段以深灰色粉砂岩、泥岩为主，下段以
15、灰色 细砂岩及灰绿色中砂岩为主，共含薄煤12层，灰 岩6层，其中五灰层位稳定，十上灰岩较稳定。 三灰：灰深灰色石灰岩，岩溶裂隙较 发育。 6 5 4 由暗灰灰黑色粉砂岩、泥岩组成，含薄层 煤三层，第二层灰岩较少见。 整合 下段为含煤段发育有第2、3层煤，其间为灰灰白 色厚层中砂岩夹粉细砂岩，构成 3煤顶板砂岩。下 部为灰深灰色细、中砂岩或粉砂岩，为3煤底板砂 岩。 5.18 1.276.64 三灰 5.3215.56 10.11 4煤 112.97 10.5 36.19 24.1546.34 10.5 2.3011.65 3煤 14.9542.85 29.75 假整合 7.248.67 7.9
16、3 浅灰青灰色石灰岩，上部夹薄层铝质泥岩， 顶部岩溶裂隙较发育。 1.709.35 4.43 4.64 1.4012.10 12.3225.91 17.59 灰乳白色石灰岩及杂色铝质泥岩为主，含薄煤一 层，底部为铁质岩或铝质岩。十四灰岩溶裂隙较发育。 5.7812.55 7.95 整合 十四灰1.714.51 3.16 十三灰 0.4510 4.48 1.46 0.135.7十二灰 五 9 十五 十四 十三 十二 ? 18 17 十一 ?16 十? 1.00 0.501.29 17煤 ?16 煤1.09 0.602.35 十 灰2.5610.705.13 ? 2.4027.90 19.55 7
17、.0028.27 18.07 厚度(m) 均 均 均 均均 均 均 均 均 均 第二段：由浅灰色、灰绿色、杂色粘土及中 细砂质粘土等组成，分布稳定。 32.3 15.032.9 第四段：由土黄色或褐黄色粘土和粉砂质粘土 等组成，分布较稳定。 第一段：以含粘土的中、粗砂及砂砾为主， 中夹粘土透镜体。 第三段：由深黄色或深褐色细砂以及粘土、 砂质粘土、粘土质砂（砂砾）等相间组成。 第五段：由棕黄色为主的粘土、砂质粘土、粘 土质砂（砂砾）、砂（砂砾）层等相间组成。其 中粘土类约占68%。砂土类由长石、石英组成， 松散。 40.05 39.8057.20 12.541.0 52.1117.1 图图 1
18、-2 煤层柱状图煤层柱状图 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 5 页 1.2.2 构造特征 井田位于兖州向斜的北翼。为一倾向南东至北东，倾角 2.314.3，一般为 48，走向北东至北北西的单斜构造，煤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。 1.2.3 煤层特征 井田含煤地层共含有 26 层煤，总厚度 27.88 m。其中稳定可采的有 3、4、16 上、 17 三层煤，局部可采的 2 煤、6 煤以及暂不可采的 10 下、15 上层煤，可采煤层总厚 度 13.14 m，约占煤层总厚的 73.5 %。而第三层煤和第四层煤全区稳定，平均厚度均 为 10.5m，占可采煤层总厚
19、的 63 %，是矿井的主采煤层。设计时只考虑 3 煤和 4 煤。 1.2.4 煤质特征 本区煤质稳定，各层煤的主要指标变化很小，均为中变质程度的气煤。山西组煤 层（第 2、3 层煤）属低硫中灰中等可选至易选煤，是良好的炼焦配煤或动力用煤；太 原群煤层（第 616、17 层煤）属中灰富硫至高硫的易选煤，不宜单独作炼焦配煤， 为动力用煤。见图 1-2 井田地层综合柱状、 1.2.5 开采技术条件 1）地温 据钻孔测定：非煤系地层地温梯度较小，一般为每百米 1.6 ；煤系地层地温梯 度相应增高，一般为每百米 2.7 ；综合平均梯度每百米 2.44 。通常-650 m 以上层 段的地温不超过 31 ；
20、-650-750 m 层段的地温为 3137 。 2）瓦斯、煤尘及自然发火 根据地质资料，本矿井第 3、4、16、17 层煤都属于氮气带，沼气和二氧化碳含量 很底，均小于 10 m3/t，属低瓦斯矿井。可采煤层均有煤尘爆炸危险，煤尘爆炸指数一 般为 37 %42 %。各煤层都有自燃发火倾向，自燃发火期为 36 个月。 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 6 页 2 2 井田境界与储量井田境界与储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界 井田境界西北以铺子断层为界，南北人为划界，东以肖家庄二号断层为界，井田 为不规则形状，井田水平走向最长 4950 m，最短 3475 m，走向平均 4415 m
21、，倾斜长 度 3515 m，水平投影面积 15.52 km2，本井田东西部断层以外还分布着一些煤层，考 虑到这些煤层里含断层较多且落差较大，现在不与开采，但随着开采进行煤层储量的 减少，开采技术的提高，可以考虑对上述煤层进行开采，该井田有两个主采煤层 3 号 煤层和 4 号煤层 4 号煤层位于 3 号煤层下方 70 m 处。 2.2 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： S=44153515=15.52 km2 由于两个主采煤层的平均倾角为 7.5，所以井田中 3 号煤层和 4 号煤层的实际面 积为： S=（15.52/cos7.5）2 =31.31 km2
22、 2）工业储量为： hssg)(Z 21 =31.3110610.51.4 =4.603 t 8 10 式中：S1表示 3 号煤层的面积，m2； S2表示 4 号煤层的面积，m2； h表示煤层厚度，10.5 m； 表示煤的容重，取 1.4 t /m3。 符合煤炭工业设计规范的要求。 2.3 矿井可采储量 2.3.1 永久煤柱损失量 包括铁路煤柱损失量 Pt、断层煤柱损失量 Pd、井田边界煤柱损失量 Pb、工业广场 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 7 页 煤柱损失量 Pg。 1）铁路煤柱损失量 Pt 经计算为 65072569.66 t 2）断层煤柱损失量 Pd经计算为 5821200 t
23、 3）井田边界煤柱损失量 Pb经计算为 7676340 t 4）工业广场煤柱损失量 Pg经计算为 31752843.9 t 所以，永久煤柱损失量: P=Pt+Pd+Pb+Pg =65072569.66+5821200+7676340+31752843.9 =123820493.6 t 2.3.2 矿井可采储量为 Zk=(Zg-P)C =(4.603-123820493.6)0.75 8 10 =252359629.8 t 其中，C表示带区采出率，厚煤层不小于 0.75；中厚煤层不小于 0.80；薄煤 层不小于 0.85。 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 8 页 3 矿井工作制度、设计生产能力
24、及服务年限 3.1 矿井工作制度 矿井的年工作天数为 300 d，采煤实行“四六制” ，三班出煤一班检修。每昼夜净 提升小时数为 16 h。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1 矿井设计生产能力 该井田有两个主采煤层 3 号煤层和 4 号煤层，厚度大，倾角小，水文地质条件简 单，具备建设中、大型矿井的条件。根据矿区现有生产矿井的实际生产水平以及国家 对该矿区煤炭的迫切需要，装备一个综采放顶煤工作面，年产量可以达到 2.403.0 Mt。 设计时对年产量共提出两个方案：2.40 Mt 和 3.0 Mt。对这两个方案进行技术分析 后，认为 3.0Mt 的方案虽困难多一些，但考虑到该矿井
25、建设时间较长和国内采掘机械 发展情况，最终根据上级领导和有关专家的讨论，决定矿井生产能力为 3.0 Mt/a。 3.2.2 矿井服务年限 矿井设计生产能力为 3 Mt，根据可采储量、井型与服务年限之间的相适应关系得 矿井服务年限 矿井可采储量 Zk、设计生产能力 A 和矿井服务年限 T 三者之间的关系为： K A Z k T 式中：Zk矿井可采储量，Mt； A设计生产能力，Mt； T矿井服务年限，a； K矿井储量备用系数一般取 1.31.5，在此取 1.4。 则矿井设计服务年限为： T=Zk/(AK) =252359629.8/(3.010 1.4) 6 =60.08563 =60 a 经核算
26、，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。 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 9 页 4 4 井田开拓井田开拓 4.1 井田开拓的方案 4.1.1 本井田开拓主要考虑以下几个因素 1）煤层赋存稳定两个煤层相距 70 m，倾角为 2.3到 22，平均为 7.5，表土 层为 200 m，两个煤层的平均厚度均为 10.5 m. 2）矿区地势平坦，地面标高变化于+52 m+44 m 之间，其多为农田，没有大的 地表水系和水体，有津浦铁路穿过。 3）本井田煤层埋藏较浅，3 号煤层平均埋深在-300 m，最深处到-550 m，最浅处 为-220 m；4 号煤层平均埋深在-370 m，最深处
27、到-620 m，最浅处为-290 m。 4）本井田设计生产能力为 3.0 Mt，且矿井的生产技术和设备都比较先进。 4.1.2 井筒形式、数目和位置的确定 1)由于兖州矿区地形平坦，煤层埋藏深度较浅，表土较厚但没有大流砂层，综合 考虑确定本矿井可行的开拓方式为斜井和立井。 2）井筒数目 井田开拓，必须有主井和副井，其中主井负责提煤，副井负责提矸下料、运送行 人，另外，出于生产安全的需要，应该设有风井，考虑到井田的通风情况，在井田的 中央布置一个风井，所以共需井筒数目为 3 个。具体布置见下节。 3）井筒位置 （1）主、副井井筒位置的选择 井筒位置因使井下运输功最小 井田储量一定时，沿井田走向大
28、巷运输功的变化可因井筒位置的不同成倍增加。 当井田形状规则，储量分布均匀时，最小运输功恰在井田中央。井筒设与此，不仅运 输费用低，巷道维护、采区准备及通风费也相应降低。 对单水平开采缓倾斜煤层的井田，从有利于井下运输出发，井筒应座落于井田中 部，或者使上山部分斜长略大于下山部分，这对开采是有利的。 （2）风井位置的选择 本井田煤层赋存条件比较好，在井田中央布置一个风井。 本矿井采用立井或斜井开拓在技术、经济、安全等方面综合起来较合理。工业广 场位于井田的中央。一个主井、一个副井、一个回风井。 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 10 页 4.1.3 开采水平的确定 井田开拓设计着重于选择开采水平
29、的标高，使其贯穿全部煤层，有利于开采。阶 段高度或斜长往往随煤层倾角与回风巷道标高不同而有较大变化。阶段斜长在一定程 度上受采区斜长的限制。缓倾斜煤层或倾斜煤层的深部以及倾斜长度过大的局部块段， 往往采用上下山或增设中间水平开采。 本矿井煤层倾角小，煤层垂高小，3 号煤层从-220m-550m，4 号煤层从-290 m-620m，但是每层的倾向长度不大，所以不宜布置较多的水平。可以考虑划分一 个或两个水平。用两水平时，需考虑第一水平的服务年限和第二水平的延伸。 4.1.4 大巷和井底车场的布置 考虑到系统的可靠性和生产的方便，决定开拓一条运输大巷、一条轨道大巷、一 条回风大巷。由于服务于整个井
30、田，且煤层比较厚，故将大巷全部布置在煤层底板沙 岩中，距煤层 30 m，大巷之间的距离为 30 m。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。 4.1.5 技术上可行的开拓方案 经过分析，提出了，方案一：立井单水平开拓，方案二：主斜副立单水平开拓， 方案三：斜井单水平开拓（井筒位于井田中央） ，方案四：斜井单水平开拓（井筒位于 井田边界） 。四种在技术上可行的开拓方案，且这四种方案均采用单一水平开采，运输 大巷、轨道大巷、回风大巷均布置在煤层底板沙岩中，距煤层 30 m，大巷之间的距离 为 30 m。 经过技术分析、比较，结合粗略估算费
31、用结果，可知方案一具有明显的经济优势， 故选择立井单水平开拓。主、副井井筒均为立井，布置于井田中央。 4.2 矿井的基本巷道 4.2.1 井筒 井筒的位置与井筒的形式、用途有密切的联系，合理确定井筒的位置和形式对井 下的开拓布置、地面设施布局、运输线路布置和方式有着决定性的作用。根据以上所 述的井筒位置选择的一些基本原则和矿井开拓方案，已经选定了井筒的位置、形式等。 现分别对主井、副井、风井介绍如下： 1）主井 主井担负全矿的煤炭提升任务，主井，井口标高为+50 m，井深 460 m，净直径 6.5 m，净断面 33.18 m2。安两台同型号的瑞典产 ASEA2.86 摩擦轮绞车，绞车滚筒 太
32、原理工大学继续教育学院毕业设计 第 11 页 直径 2.8 m，宽度 1.815 m，配用两台 LAA710 型，功率 1260 kw 直流电机，转速 815 转/分。箕斗容量 14 t，承担矿井全年煤炭提升任务。主井井筒特征见表 4-1 所示。主 井井筒断面如图 4-1 井 筒 中 心 线 井筒中心线 图图 4-1 主井井筒断面主井井筒断面 表表 4-1 主井井筒特征主井井筒特征 井型(万吨)300 井筒直径(m)6.5 井深(m)460 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 12 页 净断面积(m2)33.18 基岩段毛断面积(m2)44.18 表土段毛断面积(m2)44.18 井筒支护混凝土
33、砌壁表土段支护厚度700 mm，基岩段支护厚度 400 mm 2）副井 图图 4-2 副井井筒断面图副井井筒断面图 副井，井口标高为50 m，井深 450 m，副井净直径 7.5 m，净断面 44.18 m2。安 两台瑞典产 HSVA6 型多绳摩 擦轮绞车，滚筒直径 2.8 m，宽 1.815 m，提升速度 8.5m/s。绞车分别配一个带平衡锤的双层单罐和一对双层罐笼，提升均为双闭环，无 环流直流拖动。单罐电机为 LAD410L 型，功率 810 kw，双罐电机为 LAA710 型，功 率 1260 kw。每层罐笼可装 MG1.76 型矿车两辆。单罐笼绞车最大不平衡负荷为 9 太原理工大学继续
34、教育学院毕业设计 第 13 页 t。双罐笼绞车最大不平衡负荷为 14.5 t，用来升降人员和材料及矸石。副井井筒特征 见表 4-2 所示。副井井筒断面如图 4-2。 表表 4-2 副井井筒特征副井井筒特征 井型(万吨)300 井筒直径(m)7.5 井深(m)450 净断面积(m2)44.18 基岩段毛断面积(m2)59.45 表土段毛断面积(m2)59.45 井筒支护混凝土砌壁表土段支护厚度800 mm，基岩段支护厚度 500 mm 3）风井 任何风井布置方案的选择，都应该在满足风量和合理通风断面的条件下，力求缩 短风路，减少风阻，降低负压，使通风机选型容易，提高通风效率。 结合矿井开拓的实际
35、情况，所选风井及通风方式采用中央并列式抽出通风方式。 由副井进风，风井排风。风井标高50-375 m，井深 450 m，净直径 6.5 m，净断面 为 33.18 m2。风井井筒特征如表 4-3 所示。风井井筒断面如图 4-3 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 14 页 图图 4-3 风井井筒断面风井井筒断面 表表 4-34-3 风井井筒特征风井井筒特征 井筒直径(m)6.5 井深(m)460 净断面积(m2)33.18 基岩段毛断面积(m2)45.36 表土段毛断面积(m2)59.45 井筒支护混凝土砌碹厚 450 mm，充填混凝土厚 50 mm 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 15
36、页 4.2.2 主要开拓巷道 工作面轨道运输大巷、轨道大巷、回风大巷、行人进风斜巷、会风斜巷布置在 3 号煤层底板中，巷道接近水平，轨道顺槽、运输顺槽布置在煤层中，运输大巷断面图 4-4，运输大巷面特征表见表 4-4，运输大巷每米工程量及材料消耗量见表 4-5。 图图 4-4 运输大巷断面图运输大巷断面图 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 16 页 图图 4-5 轨道运输大巷断面图轨道运输大巷断面图 表表 4-4 运输大巷特征表运输大巷特征表 断面/m2设计掘进尺寸锚杆 围 岩 类 别 净 设计 掘进 宽度 /mm 高度 /mm 喷射 厚度 /mm 形 式 外漏 长度 /mm 排 列 方 式
37、排间 距 /mm 长度 /mm 直 径 /mm 净周 长/m 岩12.814.644403770120 树 脂 100 三 花 80016002013.6 表表 4-5 运输大巷每米工程量及材料消耗量运输大巷每米工程量及材料消耗量 计算掘进工程 量/m2 材料消耗量 围岩 类别 巷道墙角 锚杆数量 /套 喷射材 料/m3 卧底材 料/m3 金属网 /m3 药卷数量 /个 水沟长 度/m 粉刷面 积/m2 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 17 页 岩14.60.0215.11.20.636.9730.21.09.4 表表 4-6 轨道运输大巷特征表轨道运输大巷特征表 断面/m2设计掘进尺寸
38、锚杆 围 岩 类 别 净 设计 掘进 宽度 /mm 高度 /mm 喷射厚 度/mm 形 式 外漏长 度/mm 排 列 方 式 排间 距 /mm 长度 /mm 直径 /mm 净周 长/m 岩 石 15.216.443004500150 树 脂 100 三 花 80016002016.9 2 2 20.2m 17.8m 井 型 净断面积 基岩段毛断面积 井 筒 特 征 表土段毛断面积 2 23.9m 表土段混凝土砌碹，厚400mm 提升装备 井筒支护 基岩段锚杆喷射混凝土支护，厚100mm 敷设管路 用途 其它 辅运、进风、安全出口 左侧检修通道，中间行人台阶 动力、通讯、照明电缆及消防洒水管路
39、300万 图图 4-6 回风大巷断面图回风大巷断面图 表表 4-7 轨道运输大巷每米工程量及材料消耗量轨道运输大巷每米工程量及材料消耗量 计算掘进工程 量/m2 材料消耗量 围岩 类别 巷道墙角 锚杆数量 /套 喷射材 料/m3 卧底材 料/m3 金属网 /m3 药卷数量 /个 水沟长 度/m 粉刷面 积/m2 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 18 页 岩 石 16.40.0215.11.20.636.9734.21.015.4 表表 4-8 回风大巷特征表回风大巷特征表 井型3 Mt提升设备 表面混凝土砌碹，厚 400 mm 井筒支护 基岩段锚杆喷射混凝土支护，厚 100 mm 净断面积1
40、7.8 m2敷设管路动力、通讯、照明电缆及消防洒水管路 毛断面积20.2 m2用途回风 D-D(1:50) 20 700800800 2200 8000 20 35 30 4500 图图 4-7 运输顺槽断面图运输顺槽断面图 表表 4-9 运输顺槽特征表运输顺槽特征表 断面/m2设计掘进尺寸锚杆 围 岩 类 净 设计 掘进 宽度 /mm 高度 /mm 喷射厚 度/mm 形 式 外漏长 度/mm 排 列 排间 距 长度 /mm 直径 /mm 净周 长/m 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 19 页 别方 式 /mm 煤15.216.443004500150 树 脂 100 三 花 80016
41、002016.9 表表 4-10 运输顺槽每米工程量及材料消耗量运输顺槽每米工程量及材料消耗量 计算掘进工程 量/m2 材料消耗量 围岩 类别 巷道墙角 锚杆数 量 /套 喷射材 料/m3 卧底材 料/m3 金属网 /m3 药卷数 量 /个 水沟长 度/m 粉刷面 积/m2 煤16.40.0215.11.20.636.9734.21.015.4 C-C(1:50) 4500 30 35 20 8000 2200 800 800700 20 图图 4-8 轨道顺槽断面图轨道顺槽断面图 表表 4-11 轨道顺槽特征表轨道顺槽特征表 断面/m2设计掘进尺寸锚杆 围 岩 类 净设计宽度高度 喷射 厚度
42、 /mm 形外漏排排间长度直径 净周 长/m 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 20 页 别掘进/mm/mm式长度 /mm 列 方 式 距 /mm /mm/mm 煤15.216.443004500150 树 脂 100 三 花 80016002016.9 表表 4-12 轨道顺槽每米工程量及材料消耗量轨道顺槽每米工程量及材料消耗量 计算掘进工程 量/m2 材料消耗量 围岩 类别 巷道墙角 锚杆数 量 /套 喷射材 料/m3 卧底材 料/m3 金属网 /m3 药卷数 量/个 水沟长 度/m 粉刷面 积/m2 煤16.40.0215.11.20.636.9734.21.015.4 图图 4-9 行
43、人进风斜巷断面图行人进风斜巷断面图 表表 4-13 行人进风斜巷断面特征表行人进风斜巷断面特征表 围断面掘进尺寸喷射厚度锚杆（mm）净周备 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 21 页 （m2）（mm） 岩 类 别净掘宽高 （mm） 型 式 外 露 长 度 排 列 方 式 间 排 距 锚深 规格 （L ） 长 （m） 注 岩 石 11.513.642003600 树 脂 锚 杆 100 菱 形 800160019001613.3 表表 4-144-14 进风斜巷每米工程量及材料消耗量进风斜巷每米工程量及材料消耗量 掘进工 程量 （m3） 材料消耗量 托盘 围 岩 类 别 巷 道 墙 角 锚杆
44、数 量（根） 喷射材 料 （m3） 铺底 （m3） 锚杆重 量 （kg） 注眼树 脂 （kg） 铁 （kg） 钢筋 （kg） 粉刷面 积 （m2） 岩 石 13.712.7513.537.95 表表 4-15 行人回风斜巷每米工程量及材料消耗量行人回风斜巷每米工程量及材料消耗量 掘进工 程量 （m3） 材料消耗量 托盘 围岩 类别 巷 道 墙 角 锚杆数 量（根） 喷射材 料 （m3） 铺底 （m3） 锚杆重 量 （kg） 注眼树 脂 （kg） 铁 （kg） 钢筋 （kg） 粉刷面 积 （m2） 岩13.712.7513.537.95 兴隆庄矿 3 Mt 新井设计 第 22 页 图图 4-10
45、 行人回风斜巷断面图行人回风斜巷断面图 表表 4-164-16 行人回风斜巷断面特征表行人回风斜巷断面特征表 断面 （m2） 掘进尺寸 （mm） 锚杆（mm） 围 岩 类 别 净掘宽高 喷射厚度 （mm） 型 式 外 露 长 度 排 列 方 式 间 排 距 锚深 规格 （L ） 净周 长 （m） 备 注 岩 石 11.513.642003600 树 脂 锚 杆 100 菱 形 800160019001613.3 太原理工大学继续教育学院毕业设计 第 23 页 4.2.3 井底车场 由于井筒形式，提升方式，大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同，井底 车场的形式也各异。按照矿车在井底车场内运行
46、特点，井底车场可分为：环行式和折 返式两大类型。 根据本设计矿井井筒形式及大巷的布置，结合井底车场型式的选择因素，该设计 矿井采用环式车场，大巷运煤主要是皮带运输。 井底车场的布置、存车线路、行车路线布置长度 （1）存车线长度的确定 确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题，如果存车线长度不足，将会使井 下运输和井筒提升彼此牵制，影响矿井生产能力；反之，如果存车线过长，会使列车 在车场内的调车时间增加，反而降低了车场通过能力，并增加车场工程量。根据我国 煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用下列长度： 大型矿井的主井空、重车线长度各为 2.0 列车长； 副井空、重车线长度，中型矿井按 1.5
47、列车长； 材料车线长度，大型矿井应能容纳 1520 个材料车。 （2）存车线长度的计算 本矿井采用皮带运输，故不需要计算主井空重车线的长度，只需验算副井空重车 线与材料车线情况。 副井进、出车线： Ffk LLNLnmL 式中：副井进出车线有效长度，m； L 列车数目，列； m 每列车的矿车数，按列车组成计算确定； n 每辆矿车带缓冲器的长度，m; k L 机车数； N 每台机车的长度，m； f L 附加长度，取 15 m。 F L 经过计算，得： =130（2.0+0.2）+14.5+15=85.5 m L 为确保安全生产的需要，副井进出车线取 105 m。 材料车线有效长度 兴隆庄矿 3
48、Mt 新井设计 第 24 页 cc LnL 式中：L材料车线有效长度，m； 材料车数，辆； c n 每辆材料车带缓冲器的长度，m。 c L =152.2=33 m cc LnL 根据实际情况，开设水泵硐室和变电所，取材料车线为 45 m。 考虑到井底车场的线路、能力的验算、各种硐室的布置之间的匹配关系，决定选 择环形卧式井底车场，井底车场标高为375 m。井底车场如图 4-15。 1主井 2副井 3风井 4煤仓 5绞车房 6箕斗装载硐室 7装 载带式输送机巷 8行人斜巷 9主水泵房 10主变电所 11消防材料库 12管子道 13电缆道 14水仓 15主井清理洒煤斜巷 16行人巷 17轨道大巷 18运输大巷 19回风大巷 图图 4-114-11 井底车场井底车场 太原理工大学继续教育学院毕