1、采矿通论课程设计说明书第一章 矿井及采区概况1.1矿井地形、地貌、地物内蒙古伊金霍洛旗杨湾煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗新庙乡境内，属于东胜煤田准格尔召新庙矿区, 北抵庙沟，南至炭窑沟，西以丁家梁一线为界，东与束会川相邻。井田地势总体呈东低西高，东部沟谷西部梁。最高点位于井田西北部，海拔标高为1275.2m，最低点位于井田东部边缘，海拔标高为1149.2m，最大标高差126m。地形起伏不大，区内植被稀少，属荒漠半荒漠地区。井田内人口稀少，居民居住分散，劳动力贫乏，地方经济以农业为主，养殖业、畜牧业为辅，除煤炭开采外，经济基础较为薄弱.1.2开拓方式及井巷布置形式1.2.1井田开拓布置
2、根据确定的工业场地位置以及井田的形状、煤层赋存状况，确定井田开拓方式为斜井开拓。在工业场地内布置主斜井、副斜井、回风斜井。 主斜井倾角16，斜长130m，井底到6-1煤层底板，井底标高为+1154m，主斜井安装0.8m宽的胶带输送机。副斜井按胶轮车斜井考虑，倾角6，斜长345m。回风斜井倾角20，斜长105m。在井田中部沿井筒方向布置大巷开拓大沟南侧一盘区部分；三盘区只有6-1煤层可采，沿南北方向在一盘区东部布置三盘区开拓巷道。大沟北侧部分为二盘区，由于大沟把5-2煤层隔断，6-1煤层埋深也只有10m左右，且有水坝存在，这些因素影响开拓巷道的布置。5-2煤层开拓巷道的布置在6-1煤层必须留设保
3、护煤柱，这样二盘区西部不管怎么开拓都得留有煤柱，因此设计5-2煤层和6-1煤层联合开拓，集中应用6-1煤层的运输大巷。设计在主斜井井口以里68m处开口，向北部布置二盘区的运输大巷，大巷沿6-1煤层过大沟。辅运大巷和回风大巷布置在运输大巷西侧。5-2煤层通过辅运斜巷和回风斜巷与6-1煤层联络。6-1煤层运输大巷距水坝顶部的水平距离为120m，距水坝底部的水平距离推测为60m左右，因此6-1煤层运输大巷不会影响水坝的安全。矿井后期在开拓二盘区时应实测大沟及水坝，准确掌握有关数据，保证水坝和矿井的安全。 本区煤层倾角非常平缓，煤层埋藏浅，地压较小，顶板较稳定，设计确定6-1煤巷道沿6-1煤层顶板布置
4、。1.2.2水平划分根据矿井开拓布局及井底车场位置，将矿井划分为一个主水平，一个辅助水平。主水平为6-1煤层水平，水平标高为+1154m；辅助水平为5-2煤层水平，水平标高为+1180m。 1.2.3盘区划分及开采顺序根据井田开拓布局，5-2煤层划分为二个盘区；6-1煤层划分为三个盘区。首先开采5-2煤层之后开采6-1煤层，同时考虑一盘区东部无5-2煤层，开采顺序为：一盘区6-1煤层一盘区5-2煤层一盘区6-1煤层三盘区6-1煤层二盘区5-2煤层二盘区6-1煤层。1.2.4井口位置选择根据前面确定的原则，经筛选设计提出以下两个工业场地位置方案，由于煤层埋藏深度适中，构造简单，属近水平煤层，适宜
5、采用斜井开拓，故各井位方案均按斜井开拓考虑。工业场地位于井田东部、大沟南侧。在井田中部沿东西方向布置一组三条大巷开拓大沟南侧部分，在井田东部沿南北方向布置一组三条大巷开拓大沟北侧部分。采用集中出煤，分煤层辅运和回风的特点开拓5-2煤层和6-1煤层。1.2.5井筒根据矿井开拓布置，矿井扩建后的井筒有三条，分别是主斜井、副斜井、回风斜井。主斜井担负矿井煤炭提升任务，兼进风、行人。副斜井担负全矿井的材料、矸石、设备、人员等运输任务，兼作进风。回风斜井担负全矿井的回风任务。主斜井、副斜井、回风斜井、井筒特征见表2-4-1序号井筒特征井筒名称备注主斜井副斜井回风斜井1井口坐标纬距（X）4367350.0
6、004367340.5714367381.348经距（Y）37445415.00037445464.10337445410.8372提升方位角6464643倾角（）166204井口标高（m）+1190+1190+11905斜长（m）1303451056宽度（m）净3.24.23.2掘进3.94.93.9表土段7断面（m2）净7.913.27.9掘进11.019.911.0表土段8砌壁厚度（mm）350350350表土段材料混凝土混凝土混凝土表土段9井筒装备1.0m胶带输送机1.2.6井底车场及硐室（1）井底车场布置形式矿井为斜井开拓，主运输采用胶带输送机，辅助运输采用防爆无轨胶轮车，无传统形式
7、上的井底车场，各井筒通过联络巷与辅助运输大巷相连即可。（2）井底车场主要硐室在6-1煤井底车场布置了中央水泵房和6-1煤中央变电所，采用联合布置。在6-1煤井底车场还布置了水仓和井下消防材料库。由于矿井地面建有爆炸材料库、井田范围较小，矿井不设井下爆炸材料库或发放硐室。 （3）水仓矿井正常涌水量为50m3/h，最大涌水量为100m3/h，水仓有效总长度为70m，总体积420m3，满足矿井正常排水8h的要求。（4）中央水泵房、变电所6-1煤中央水泵房和中央变电所采用联合布置, 布置于6-1煤运输大巷和6-1煤辅运大巷之间，长度45m，硐室层位位于6-1煤。（5）井下消防材料库扩大井底车场巷道的断
8、面作为井下消防材料库，长度30 m。（6）井底车场主要巷道及硐室的支护方式井底车场巷道及硐室大部位于6-1煤层，故主要硐室采用现浇混凝土支护，主要巷道采用锚网喷支护，在岩层条件破碎地段可采用其它加强支护方式。1.3矿井通风方根据矿井的开拓布置，矿井通风系统采用中央并列式通风系统，其中主、副斜井进风，风井回风。抽出式通风方式漏风量小、通风管理简单，故矿井通风方式采用抽出式。计算后可知本矿井属于通风容易矿井。综掘负责掘进工作面顺槽，巷道断面积取10.1m2，巷道风速为0.79m/s。0.25 m/sV掘4 m/s，符合煤矿安全规程的要求。各采区内回采工作面均为运输顺槽、辅运顺槽进风，回风顺槽回风。
9、其通风系统为：新鲜风流：副斜井和主斜井6-1煤运输大巷和6-1煤辅运大巷（进风、行人联络巷）工作面运输、辅运顺槽回采工作面。乏风风流：回采工作面工作面回风顺槽6-1煤回风大巷回风斜井地面。1.4矿井提升运输系统本矿井主、副井均为斜井，其中主斜井装备一条胶带输送机担负提煤任务，副斜井采用无轨胶轮车担负运送人员、材料、设备和矸石等辅助运输任务。主斜井胶带输送机兼作大巷胶带输送机，接受采区顺槽胶带输送机和掘进顺槽胶带输送机的来煤，并运至地面筛分楼1.4.1主井运输设备矿井设计生产能力为0.7Mt/a，年工作日330d，每天净提升时间16h。根据矿井开采系统采运设备配置及矿井投产后留有增产空间的要求，
10、考虑井下无煤仓，主井胶带机兼作大巷胶带机与顺槽胶带输送机直接搭接，产量稳定性较差，故确定本输送机的运量Q=400t/h较为适宜。1.4.2 运输方式的选择（1）煤炭运输根据矿井开拓布置及煤层赋存条件，确定煤炭运输方式采用胶带输送机连续运输。井下煤炭运输全部实现胶带输送机化，为矿井稳产奠定了基础。（2）辅助运输本矿井构造简单，煤层倾角较小，属于近水平煤层，井下所有巷道均沿煤层布置，锚喷支护，辅助运输量较少，但巷道沿煤层布置有一定的起伏。因此，结合本矿井的具体条件，设计辅助运输方式采用无轨胶轮车运输。1.4.3 运输设备选型（1）主运输设备主斜井胶带输送机兼作井下大巷胶带输送机，接受采区顺槽胶带输
11、送机和掘进顺槽胶带输送机的来煤。（2）辅助运输设备矿井大件为液压支架、采煤机、耙煤机、刮板输送机构件，最大件液压支架重量为11t左右。根据运距及辅助运输工作内容，矿井需配备支架运输车、防爆客货胶轮车、防爆悬挂自卸胶轮车、轻型防爆胶轮车。由于支架运输车价格高，利用率相对较低，故考虑租赁使用，其它防爆无轨胶轮车全部采用国产设备。 租赁大型设备运输车辆井下大型设备主要有液压支架、采煤机、运输机等大型设备，为保证这些重型设备可靠运输，设计选择租赁2辆英国艾姆科公司的913HLC型支架铲运车，该车载重量20t，载重能力大，运行速度快，可以适应综采工作面快速搬家的需要。 材料铲运车选用1台矿用低污染防爆W
12、8型悬挂式胶轮车，载重8t，转弯内半径最小3.8m，外半径最小6.4m，担负矿井常用材料和设备的运输任务。 轻型无轨胶轮车选用4台WYC-5型防爆轻型无轨胶轮车担负矿井常用材料运输任务；其主要技术参数为：载重5t，空车行驶速度不小于25km/h，重车行驶速度不小于6km/h。转弯内半径不大于3m，外半径不大于5.5m；最大纵向行驶坡度不小于12，最大横向行驶坡度不小于6。能适应从车场至大巷、顺槽、工作面及掘进面运送材料、人员、设备的要求。人员运输车辆人员运输车辆的选择主要考虑的因素是节省路途时间，提高效率，将下井作业人员一次运输到位，据此选用2台国产WC5（）型防爆轻型无轨胶轮车担负人员运输任
13、务。矿井辅助运输车辆共配备9辆，详见表1-4-1 表1-4-1 无轨胶轮车技术参数表名 称设备运输车材料运输车人员运输车支架铲运车型 号W8WYC-5WC5（）913HLC数 量1422主要技术参 数功率(kW)1122545112最大时速(km/h)25303630载重8t5t20人20 t外形尺寸(mm)长宽高8108233018503500137019005300185022508290220019441.5矿井工作制度3-8制,矿井设计生产能力为0.7Mt/a，工作制度为330d/a，16h/d,两班开采，一班检修。1.6采区准备方式(1) 6-1煤层回采工艺的确定:煤层顶底板条件较好
14、，易于管理，煤层倾角缓，瓦斯含量小，井田内无断裂构造，水文地质条件简单。综合考虑井田地质条件，结合开拓布置，设计采用走向长壁开采，全部垮落法管理顶板的综合机械化采煤技术开采。国内综采工作面长度普遍在80250m之间。根据本矿井的开采技术条件和所用生产设备及煤层赋存状况，6-1煤综采工作面长度设计确定为160m。(2) 全井田化分为两个水平，以+1320m作为第一开采水平，开采井田内的5-1上和5-1煤层；以+1285m作为第二开采水平，开采井田内的6-1。全井田划分为两个盘区，5-1上煤层和5-1煤层为上煤组盘区，6-1煤层和6-2煤层为下煤组盘区。设计5-1上煤层和5-1煤层采用联合布置方式
15、。6-1煤层回采工作面设备特征表顺序设备材料名称型号及规格单位数量备 注1液压支架ZY6000-10/20架117备用16架2端头液压支架ZYP6000-16/32架43滚筒采煤机MGTY200/500-1.1D型采煤机600 kW，1140V台1交流变频电牵引4可弯曲刮板输送机SGB630/220型刮板输送机，2110kW，1140V台1输送能力450t/h5桥式转载机SZB730/40,40kW,1140V,长25m，边双链台1输送能力450t/h6鄂式破碎机PEM1000650，55kW,1140/660V台1破碎能力450t/h7可伸缩胶带输送机SSJ800/2132, 290kW，1
16、140/660V台1输送能力450t/h8乳化液泵站MRB160/31.5，110kW，660V台2由2泵1箱组成,1工1备9乳化液箱X10RX台1与乳化液泵配套10喷雾泵站KMPB320/6.3, 45kW，660V,公称压力6.3MPa，流量320L/min台111单体液压支柱DZ30-25/100Q，支撑高度2.23.0m根120备用20根12金属绞接顶梁HDJA-1200根120备用20根13回柱绞车JH2-14，17kW，660V台214小水泵(潜污泵)KWQX18-32-5.5，5.5kW，660V台5备用1台15可伸缩胶带输送机SSJ800/40, 40kW，660V台2输送能力
17、450t/h16设备列车SZL-45辆15综掘工作面主要设备特征表顺序设备材料名称产品目录中的型号及规格单位数量备 注1掘进机EBZ-135, 210kW，660V台12桥式转载机SZQ11/80, 11kW，660V台13气动锚杆钻机MQT-85J，耗风量2.93.4m3/min,气压0.40.63MPa台14可伸缩胶带输送机SSJ650/40，40kW，660V台15喷雾泵站WPB160/5.5, 22kW，660V台16对旋轴流式风机FBD6/215, 215kW，660V台2备用1台第二章 开采技术条件2.1采煤工作面位置矿井布置一个6-1煤综采工作面。6-1煤综采工作面布置在一采区东
18、部、紧邻井田边界位置。杨湾煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内，北抵庙沟，南至炭窑沟，西以丁家梁一线为界，东与束会川相邻。其地理坐标为：东经11020031102214北纬392522392650杨湾煤矿西临机井队、丁家渠和崔家梁煤矿，东南侧有炭窑沟煤矿, 见图1-1-2。四个煤矿均为斜井开采，目前停产进行资源整合，整合情况不详。2.2构造杨湾矿井位于东胜煤田准格尔召新庙矿区东南部，基本构造形态与东胜煤田一致，总体为一向南西倾斜的单斜构造，倾向230，倾角13，井田内无较大的断层及褶皱，仅在井田中部发育一北东南西间的宽缓背斜，背斜幅度20m左右，两侧倾角为126左右。井田内无岩浆岩侵入
19、，地质构造简单。2.3煤层井田内含煤地层为侏罗系中下统延安组（J1-2y），含煤地层厚度28.40116.15m，平均85.77m，含煤67层，煤层总厚度1.446.76m，平均3.65m，含煤系数4.26，含可采煤层2层，可采煤层总厚度1.443.24m，平均2.46m。井田内可采煤层自上而下可见二层，分述如下：1、5-2煤层位于侏罗系延安组第二段（J1-2y2）顶部，煤厚0.681.35m，平均0.97m，厚度自北向南、自西向东逐渐变薄，仅在井田西北部地段局部可采，在井田东侧边部被剥蚀。该煤层结构简单，顶板岩性为中细粒砂岩，底板岩性为泥岩或粉砂岩。在井田内7个见煤点中，可采见煤点5个，可采
20、性指数0.71，变异系数0.30，属极不稳定煤层。5-2煤层北部可采，南部中间条带可采，见图1-2-1。2、6-1煤层位于侏罗系延安组第一段（J1-2y1）顶部，厚1.011.89m，平均1.49m，厚度自西向东、自南向北逐渐增厚，全区稳定分布。该煤层结构简单，未发现夹矸，顶板岩性大部区域为细中粒砂岩，西部局部地段为泥岩，底板为岩性主要为粉砂岩。该煤层在井田内有10个钻孔穿过，见煤点全部可采，可采性指数1，变异系数0.18，属稳定煤层。6-1煤层全区可采，东南部厚（1.89m），西北部薄（1.25m）。5-2煤层和6-1煤层间距22.7328.79m，平均26.56m。井田地表为丘陵，自北向南
21、分别有庙沟、大沟和炭窑沟三条东西流向的沟流流经，庙沟与炭窑沟分处井田南北边界，大沟横穿井田。根据地质地形图和煤层底板等高线图，5-2煤层埋深为0100m，平均50m。6-1煤层埋深为100130m，平均80m。可采煤层特征见表1-2-1。表1-2-1 可采煤层特征表煤层厚度（m）层间距（m）岩性结构稳定性可采情况5-2简单不稳定局部可采6-1简单稳定全区可采2.4顶底板岩性本井田各主要可采煤层顶、底板岩性多以砂质泥岩和泥质粉砂岩为主，根据内蒙古自治区东胜煤田准格尔召新庙矿区详查地质报告对煤层顶底板岩石物理力学试验样的测试结果：泥岩、砂质泥岩的单项抗压强度均小于300kg/cm2，属于软弱岩石，
22、粉砂岩单项抗压强度为400600kg/cm2，一般为500kg/cm2，属于半坚硬岩石。故本区工程地质类型属于第一类。5-2煤层，该煤层结构简单，顶板岩性为中细粒砂岩，底板岩性为泥岩或粉砂岩。在井田内7个见煤点中，可采见煤点5个，可采性指数0.71，变异系数0.30，属极不稳定煤层。6-1煤层，该煤层结构简单，未发现夹矸，顶板岩性大部区域为细中粒砂岩，西部局部地段为泥岩，底板为岩性主要为粉砂岩。该煤层在井田内有10个钻孔穿过，见煤点全部可采，可采性指数1，变异系数0.18，属稳定煤层。2.5其它开采条件（1）瓦斯含量各主要可采煤层瓦斯含量一般为0.260.68mL/g可燃值，瓦斯中可燃气体含量
23、为6.01%10.22%，CO2含量为6.13%10.76%，N2含量为82.09%89.79%，瓦斯分带属于N2带。瓦斯含量及成分见表123。表1-2-3 煤层瓦斯含量一览表煤层气体含量（mL/g可燃值）自然瓦斯成分（%）瓦斯分带备注CH4CO2N25-20.686.0110.7683.23N2带6-10.2610.227.6982.09N2带（2）自燃发火性本区煤为低变质的不粘煤，煤的挥发分产率高，化学活性好，其自然发火倾向较强。5-2煤层为自燃煤层，6-1煤层为易自燃煤层。（3）煤尘爆炸危险性井田内各煤层挥发分产率均很高，各煤层爆炸性指数在3746之间，远大于10的界限指标，属于易爆炸煤
24、层。各可采煤层煤尘爆炸性试验测试结果见表124。表1-2-4 煤尘爆炸性测试成果表煤层火焰长度（mm）添加岩粉量（%）爆炸性5-240073.33有6-140063.33有（4）水文地质条件井田地处干旱的半沙漠地带，无常年地表径流，井田北部的庙沟和南部的大沟均为由西南向东北流向的季节性沟谷，旱季干涸无水，雨季暴雨过后可形成短暂的洪流，向东北流入束会川，经勃牛川汇入窟野河，最终注入黄河，井田内地形西高东低，地表大部分被第四系风积沙覆盖。本区含水岩组依据地下水的赋存条件和水力性质不同，划分为两类，即松散岩类孔隙潜水含水岩组和碎屑岩类孔隙、裂隙潜水承压水含水岩组。矿区内直接充水含水层和间接充水含水层
25、的含水空间以裂隙为主，除火烧岩裂隙潜水含水层富水性较好外，其它含水岩组富水性均很弱（Q0.1L/s.m），故本区水文地质类型确定为第二类第一二型，即以裂隙充水为主，水文地质条件简单中等。第三章 回采工艺的选择3.1回采工艺的选择原则根据本井田的开采技术条件和国内外目前厚煤层采煤技术的现状，选择回采工艺主要考虑了以下原则：(1)与煤层赋存条件相适应，有利于提高工作面单产和矿井的稳产、增产，实现矿井生产的高度集中化，以达到矿井高产高效的目的。(2)依靠科技进步，采用国内外新技术、新工艺、新设备、新材料，大力提高采煤机械化水平。(3)简化采煤工艺，减少运输环节，降低巷道掘进率。(4)保证矿井安全生产
26、，有效地防止煤层自然发火和其它灾害，为工人创造舒适的井下工作环境。(5)提高资源回收率，减少资源损失。3.2回采工艺的选择首先根据开采技术条件，提出技术上可行的几个方案。然后分析各方案的优缺点，淘汰具有明显缺点的方案。 对初选后的方案，初步确定采煤工作面的参数、回采巷道的布置和回采工艺，并计算各方案的劳动生产率、回采巷道工程量、材料消耗量、煤炭回采率、占用的设备人员等指标。经综合比较后从中选优。设计工作面位于6-1煤层，工作面年产量0.7Mt。6-1煤层的可采储量为5.79Mt，服务年限在8年左右，与综采液压支架的服务周期相符合，能够发挥设备的先进性能；同时由于本井田煤层埋藏较浅，回采存在浅层
27、地压影响问题，综采与普采比较能够增大工作面支护强度，保证工作面的正常生产和安全，因此设计确定6-1煤层采用综采回采工艺该煤层顶底板条件较好，易于管理，煤层倾角缓，瓦斯含量小，井田内无断裂构造，水文地质条件简单。综合考虑井田地质条件，结合开拓布置，设计采用走向长壁开采，全部垮落法管理顶板。国内综采工作面长度普遍在80250m之间。根据本矿井的开采技术条件和所用生产设备及煤层赋存状况，6-1煤综采工作面长度设计确定为160m。(设备选型比较见第四章)6-1煤层回采工作面设备选型结果见表4-1-2。表4-1-2 6-1煤层回采工作面设备特征表顺序设备材料名称型号及规格单位数量备 注1液压支架ZY60
28、00-10/20架117备用16架2端头液压支架ZYP6000-16/32架43滚筒采煤机MGTY200/500-1.1D型采煤机600 kW，1140V台1交流变频电牵引4可弯曲刮板输送机SGB630/220型刮板输送机，2110kW，1140V台1输送能力450t/h5桥式转载机SZB730/40,40kW,1140V,长25m，边双链台1输送能力450t/h6鄂式破碎机PEM1000650，55kW,1140/660V台1破碎能力450t/h7可伸缩胶带输送机SSJ800/2132, 290kW，1140/660V台1输送能力450t/h8乳化液泵站MRB160/31.5，110kW，660V台2由2泵1箱组成,1工1备9乳化液箱X10RX台1与乳化液泵配套10喷雾泵站KMPB320/6.3, 45kW，660V,公称压力6.3MPa，流量320L/min台111单体液压支柱DZ30-25/100Q，支撑高度2.23.0m根120备用20根12金属绞接顶梁HDJA-1200根120备用20根13回柱绞车JH2-14，17kW，660V台214小水泵(潜污泵)KWQX18-32-5.5，5.5kW，660V台5备用1台15可伸缩胶带输送机SSJ800/40, 40kW，660V台2输送能力450t/h16设备列车SZL-
