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辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1前言矿井通风就是依靠通风动力，将定量的新鲜风流，通过设定的通道不断的通入井下，以满足回采工作面、掘进工作面、井下各种硐室的通风需要；同时将井下的污浊空气不断排出地面。矿井通风的基本任务就是供给矿井新鲜风量，以冲淡井下有害气体和粉尘，保证井下风流的质量和数量符合国家安全卫生标准，造就良好的井下工作环境，防止各种伤害和爆炸事故的发生，保证矿井的正常生产。矿井通风是煤矿生产的必要环节，并且在矿井建设和生产期间始终占据十分重要的地位。矿井排水就是通过各种水泵，水沟将矿井生产过程中产生的积水排水矿井的过程，和通风一样，矿井排水在煤矿生产中也是不可或缺的，矿井的水害造成的危害并不比其他危害造成的损失小，甚至比其他危害还要严重，因此矿井排水设计也是煤矿设计中不可缺少的部分。杨勇智：晓南矿150万吨/年矿井通风及矿井排水设计21矿区概述及井田特征1.1矿区概述晓南矿属于铁法煤业集团有限责任公司下属的9对生产矿井之一，现在为中国煤炭工业一级企业，全国特级高产高效矿井，其地理位置位于辽宁省调兵山市晓南镇，地处铁法煤田的东南边缘。晓南矿南北走向长为5公里，东西宽为4.2公里，面积为21平方公里。矿井东距铁岭市35公里，南距沈阳市100公里，矿井内公路与沈环公路相通，并由铁路进行煤炭的运输，交通十分便利。1.2井田及其附近的地质特征晓南矿井田地质构造简单，主要以断裂带为主，褶曲次之，并有少量火成岩形成，共发育大断裂带4条。该井田共发育4个煤层，均在上朱罗纪的上部含煤层中，从上往下依次是1#，2#，3#，4#煤层，煤层的厚度分别为3.5m，2.5m，4m，3.5m，均是可采煤层，煤层中的夹石以泥岩和砂岩为主，炭质泥岩次之，煤层结构的总的变化规律是东北部和东南部的地质条件较复杂，断层主要集中在这两个区域，东北部和东南部都是以一条横贯煤田的断层为井田边界。地表水系不发育，其中发育有两条季节性河流，由于井口标高高于最大洪水高度，含煤地层距地表水系较远并且岩层渗透性较差，地表水对井田开拓并没有太大的影响。井田内含水层主要有第四季流沙层，白垩纪沙砾岩层，朱罗纪砂岩层和砾岩含水层，各个含水层之间的水力联系多以垂直渗透为主，矿井的正常涌水量在40－60m3/h之间，最大涌水量为90m3/h。主要的水害情况为采空区积水，一般形成采空区后的积水量多在500－3000m3之间，生产中要进行探放水工作，矿井的水文地质类型为简单型。1996年4月测的两条河流的流量分别为319.69m3/h和268m3/h。1.3煤炭性质及矿层特征该设计矿井的整个煤层以长焰煤为主，深部水平有少量气煤发育。相对瓦斯涌出量为11.95m3/t，属于高瓦斯矿井，Ⅱ类自然发火煤层，自然发火期为1～3个月，煤尘具有爆炸倾向性，煤尘爆炸指数为27.97%～56.02%。煤层的平均倾角为5～8°之间，平均倾角为5.7°，在该井田的边界部分由于受到断层影响煤层倾角有一些变化。辽宁工程技术大学毕业设计（论文）31.4井田境界及储量1.4.1井田境界该井田的最小倾向长度位于井田的中轴线上，长度为2958m，最长走向长度4318m，井田的总面积为13612291.9423m2，边界总长度为15390.5464m，该井田的煤层底板标高从-350到+50m左右，在井田的四周预留了30m的边界保护煤柱，其中井田东北部和东南部是利用大的断层作为边界保护煤住。1.4.2井田的储量井田的储量分为工业储量，可采储量，设计可采储量工业储量就是井田内部赋存的煤炭的总量，该设计矿井的全部工业储量为2.413亿吨。可采储量＝工业储量－井田边界煤柱－断层煤柱－防水煤柱由于设计井田范围内只有两条季节性河流，没有永久性的湖泊，所以没有预留防水煤柱，在井田的东北部和东南部一共有4条大的断层，设计时利用断层作为边界保护煤柱，同时地面除了工业广场建筑之外没有任何居民建筑，故地面建筑压煤也不存在，只有边界预留的30米保护煤柱的压煤总量＝8184972万吨所以可采储量＝2.413-0.08184972＝2.33115028亿吨设计可采储量＝（可采储量－工业广场保护煤柱－井下主要巷道和上下山保护煤住）×回采率厚煤层回采率＝0.75；薄煤层回采率＝0.85；中厚煤层回采率＝0.8。工业广场位置布置及保护煤柱计算：本次设计的矿井的工业广场位于整个井田的中央部分，根据表1-1来确定工业广场建筑压煤面积表1-1工业广场建筑压煤面积Table1-1Thesquareofindustryconstructionpressesthecoalarea井型大型中型小型万m2/10万吨0.8～1.11.3～1.82.0～2.6本次设计的矿井的生产能力为150万吨/年，所以工业广场建筑的占地面积为15万m2，工业广场的长为500m，宽为300m，工业广场四周根据《规定》要求留15m的保护带。本矿井表土层移位角取45°，煤田位移角取70°。杨勇智：晓南矿150万吨/年矿井通风及矿井排水设计4几何作图法确定工业广场压煤示意图1-1图1-1工业广场压煤示意图Fig.1-1Pressurecoaloftheindustrysquare表1-2为工业广场压煤量表1-2工业广场压煤量Table1-2Amountofindustrysquarepressesthecoal煤层1#2#3#4#总计工业广场的压煤量/t1929330.914265082539573.14231626.138211674.33井下主要巷道和非永久性上下山保护煤柱损失煤柱损失＝1763×100+1720×100+1015×20+1077×20+1335×20+1251×20）×13.5/0.99＝6025363.63吨设计可采储量＝（233115028－8211674.33－6025363.63）×0.8＝175102392.032吨1.5矿井的服务年限及一般工作制度辽宁工程技术大学毕业设计（论文）51.5.1矿井服务年限矿井服务年限可按下式计算：AKZTK（1-1）＝175102392.032/（1500000×1.5）＝77.8，年式中：T——矿井设计服务年限，年；KZ——矿井可采储量，Mt；A——矿井设计年产量，Mt/a；K——储量备用系数，K=1.3～1.5。1.5.2矿井的一般工作制度该设计矿井的年工作天数为300天，工作制度为“四、六制”，每天3个班采煤，一个班进行检修。每天净提煤时间为14个小时。杨勇智：晓南矿150万吨/年矿井通风及矿井排水设计62井田开拓2.1井筒的设计及用途本矿井的煤层底板的等高线位于-350m水平，最上煤层的煤层等高线位于+45m水平，地面的水平高度为+150m，如果采用斜井开拓的话井筒的开拓费用将会很高，而且由于斜井的斜长比较长，所以铺设管线以及电缆之类的成本将会大大提高。所以本矿井采用立井开拓，共设置有3座立井，分别为主井、副井和风井。立井担负矿井全部的提煤任务，副井担负矿井的人员运输，物料运输以及排矸。由于煤层的相对瓦斯涌出量为11.95m3/t﹥10m3/t，属于高瓦斯矿井，所以为了便于通风，专门设置风井回风。该井田地质构造简单，煤层分布均匀、规则。确定井筒位置时，必须考虑矿井合理的开拓布置，为了便于井下运输，通风及巷道维护，一般应将井筒布置在井田的中央。副井与主井的安全距离应大于30米。本矿井采用中央并列抽出式通风，由于风井距离副井大约190m，所以风井对主井以及副井的通风没有影响。下面专门对各个井筒进行简单介绍该设计矿井的主井、副井和风井的井筒直径分别为6.5m、6.5m和8m，3个井筒距离地面的距离分别为－240m、－220m和－213m，井筒具体设计用途见表2-1。表2-1井筒设计及用途Table2-1Designandtheuseofthepitshaft井筒名称主井副井风井用途提煤升降人员、下料、提矸回风提升设备一对32吨多绳箕斗一对3吨底卸式矿车双层单车罐笼断面形状圆形圆形圆形井筒支护方式混凝土井壁厚400毫米，充填混凝土50毫米混凝土井壁厚450毫米，充填混凝土50毫米混凝土井壁厚300毫米，充填混凝土50毫米井筒深度/m240220213井筒直径/m6.56.58.0断面积/m233.1733.1750.242.2开采水平的设计辽宁工程技术大学毕业设计（论文）72.2.1水平高度的确定矿井阶段水平垂高的划分依据见表2-2表2-2矿井阶段水平垂高Table2-2Thelevelheightofthecoalmine井型开采缓倾斜煤层的矿井开采倾斜煤层的矿井开采急倾斜煤层的矿井大、中型矿井100m～250m100m～250m100m～150m小型矿井60m～100m80m～120m80m～120m本矿井属于大型的缓倾斜煤层的矿井。采取单水平开拓，倾斜长壁开采，水平标高为370m，在海拔标高-220m设置副井，并以此将整个煤层划分成两阶段，上阶段长1352m，下阶段长1615m。2.2.2井底车场的设计及作用井底车场一共拥有3条大巷，分别是回风大巷，轨道运输大巷和皮带运输大巷。回风大巷专门用于回风；轨道运输大巷负责运料，排矸和行人；皮带运输大巷负责用来运输煤炭。井底车场形式：卧式车场。由于本矿井采用皮带运输煤炭，所以可以大大降低运输成本和运输时间，便于实现高产。井底车场布置见图2-1风井副井主井主井煤仓水仓变电所泵站火药库绞车房水仓清理硐室图2-1井底车场平面图Fig.2-1Horizontalplanofthemineshaftstation杨勇智：晓南矿150万吨/年矿井通风及矿井排水设计82.2.3采区划分及开采顺序a采区形式及尺寸的确定该井田分为两个阶段，每个阶段划分为3个采区，分别为N1，N2，N3，N4，S1，S2采区。每个采区划分为若干条带，具体数据见表2-3表2-3条带划分Table2-3Thedivisionofbanding采区N1采区N2采区N3采区N4采区S1采区S2采区储量(t)466816594520567913724099183091284926560839243125条带(条)773377倾斜长度/m150514751042129416191289走向长度/m1764176175580017201725b开采顺序开采顺序是最先开采N1采区，其次开采N2采区，接下来是S1采区和S2采区最后开采N3采区和N4采区c.开采水平以及采区的巷道布置由于最先开采的是N1采区，所以就以N1采区为例进行设计。从井底车场一共有3条大巷通往采区，分别是回风大巷，轨道运输大巷和皮带运输大巷。回风大巷只是起到通风的作用，所以回风大巷出了井底车场之后没有打石门，而是直接通过一条斜穿越煤层的巷道与采区专用回风巷相连这样可以大大减少开掘巷道的费用，并且节省准备时间。轨道运输大巷出了井底车场之后在沿着煤层走向方向开掘了一条运输石门，然后从石门向着煤层里面开掘了一条角度不大于25°的斜巷到达绞车房。采区里面只有很小一段专用轨道巷，起着联系专用皮带运输巷和专用回风巷的作用，同时采区所需要的新风主要也是通过专用运输巷运送的。皮带运输大巷出了井底车场之后也有一条石门，在这条石门上有一个采区煤仓，采区所采煤炭通过采区煤仓到达皮带运输石门，为了不使皮带石门的端头形成独头，也为了设备维护以及行人，在皮带运输石门的端头开了一条行人斜巷直通道采区专用皮带巷。（图纸上11点到38点采用一条倾角为12度的斜巷通向采区煤仓，目的是降低煤仓的高度，使辽宁工程技术大学毕业设计（论文）9之达到设计要求）。2.3巷道布置a巷道布置图2-2皮带运输大巷Fig.2-2Theroadwayofbelts图2-3回风大巷Fig.2-3Theroadwayforthebackwind图2-4皮带运输顺槽Fig.2-4Theshaftsofbelts图2-5回风顺槽Fig.2-5Theshaftsforthebackwind图2-5专用皮带运输巷Fig.2-5DedicatedtransportLaneofbelts图2-6专用回风巷Fig.2-6