清河二矿.docx
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清河二矿
1.1井田概况
1.1.1矿区地理位置及交通条件
太原煤气化集团有限公司清河二矿位于山西省古交市加乐泉以东,古交市区约14km,古交至太原既有太(原)─古(交)一岚(县)铁路,又有太佳公路相连,铁路里程54km,公路里程49km。
矿区内,自古交沿原平川至清徐、交城均有公路相通,交通方便。
太原至全国部分主要城市里程见表1-1-1。
表1-1-1太原至全国主要城市里程表
地名
里程(km)
地名
里程(km)
地名
里程(km)
北京
514
石家庄
231
连云港
1065
天津
651
秦皇岛
912
郑州
320
上海
1497
青岛
922
呼和浩特
410
1.1.2矿区的工农业生产建设概况
区内居民多数从事农业生产,少数人参加煤炭采掘或其它工业生产。
矿区内多为贫脊的山地,农作物以小米、高梁为主,畜牧业也占有一定比例。
区内工业较少,主要是乡村、个体办小冶炼,其它工业不发达。
建材除钢材、水泥外,其它如石灰、砖瓦、砂石均可就地解决。
1.1.3矿区电力供应基本情况
矿井供电电源一回引自该公司焦化厂35kv变电站,另一回电源引自该公司焦化厂自备电厂。
4.1井田开拓方式的确定
4.1.1确定开拓方式的主要原则
1、确定井筒的形式、数目及其配置,合理选择井筒及工业场地的位置;
2、合理地确定开采水平数目和位置;
3、布置大巷及井底车场;
4、确定矿井开采程序,作好开采水平的接替;
5、进行矿井开拓延深,深部开拓及技术改造;
6、力求简化生产系统,尽量减少井巷工程量;
7、尽可能提高机械化程度,提高生产效率,实现安全高效;
8、投资少,工期短,见效快。
4.1.2开拓方案的确定
1、工业场地位置的选择
工业场地位置选择综合考虑的主要因素和原则如下:
(1)井下条件
①在井田走向方向的储量中央或靠近中央位置市井田两翼,可采储量基本平衡这样可使走向运输大巷的运输费用最低,同时在生产中能保持两翼均衡生产和采区的正常接替,而且巷道维护通风等相应费用也降低。
②在井田倾斜方面:
采用单水平开采时考虑上下山合理的长度,井筒与上山下部运输大巷靠近,与井底车场形成一体,尽可能不搞石门。
③开拓方式和井口位置选择时,一定要与初期移产达产采区的位置及其持续统一考虑。
④井筒尽可能避开减少穿地质及水文复杂的地层或地段。
⑤尽量减少井筒及工业场地煤柱数量,特别是少压或不压前期开采条件好的煤层。
有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带。
(2)地面条件
①井筒位置应选在比较平坦的地方。
②井口应满足防洪设计标准。
③井口应避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流沙等危险地区。
④井口与工业场地位置必须符合环境保护的要求。
⑤工业场地要少占或不占良田。
⑥井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等布局相协调,使之有力生产,方便生活。
根据上述因素和原则,并结合该矿井的实际情况,根据本井田地形地貌图,有两个地方可以布置工业广场。
一处位于井田最上方中央,距井田边界北约300米;另一处位于井田正中央,位于圪达沟村和深且沟村的中间。
两处均地势较为开阔、平坦,而且交通较为便利,均具备了良好的供电、供水系统。
2、井筒形式的选择
根据精查报告确定的煤层自然产状、构造要素、顶底板条件、冲击层结构、地形以及水文地质条件等,其中以煤层赋存深浅和冲击层的水文地质条件对开拓方式影响最大。
本矿02号、2号、4号煤层赋存深度均为300-350米间,冲击层厚度不大于20米,水文地质条件简单,所以考虑立井或斜井开拓均可。
3、井田开拓方案
根据开拓方式布置原则、工业场地位置的选择和煤层赋存条件,设计提出了两个开拓方案进行比选,方案分述如下:
方案一:
从井田最上方中央的工业广场打主斜井和副斜井至4号煤层,在井田中央打风井至02号煤层后,由于煤层倾角在0-6度,属近水平煤层,而且井田中央有两个村庄,为了减少保护煤柱,所以在井田中央沿煤层大致倾斜方向东西向掘进各大巷。
方案二:
从井田中央的工业广场上方打主立井和副立井至4号煤层,风井立井至02号煤层后,其它均与方案一布置相同。
4.1.3井田内的再划分
本矿井开采的02号、2号、4号各煤层平均厚度为2.3m、2.83m、2.77m,层间距分别为7.3m、9.35m。
由于本矿为近水平煤层,层间距较小,所以考虑采用单水平开拓。
由于本矿煤层倾角为0°--6°,属于近水平煤层,所以可以决定采用条带式开采。
这种划分方式的巷道布置系统简单,巷道掘进工程量少,维护费用低,投产也较快;运输系统简单,占用设备少,运输费用低;通风路线短,风流方向转折变化少,同时使巷道交叉点和风桥等通风构筑物也相应减少。
4.1.4大巷的布置
大巷布置采用集中布置,均在井田中央沿煤层大致倾斜方向布置。
运输大巷和轨道大巷布置在4号煤层中,回风大巷布置在02号煤层中。
目前国内大中型煤矿多采用煤层巷道掘进以减少矸石排放及缩短巷道掘进时间,所以,大巷布置推荐采用在煤层中集中布置方式且各大巷均采用锚喷支护。
4.1.5方案的比较
方案一:
从井田最上方中央的工业广场打主斜井和副斜井至4号煤层,主斜井掘进长度1003m,副斜井掘进长度948m。
总工程量为井筒掘进总长1951m+大巷+井底车场。
方案二:
从井田中央的工业广场上方打主立井和副立井,主井掘进深度392m,副井掘进深度357m。
总工程量为井筒掘进总长749m+大巷+井底车场。
方案技术比较见表4-1-1。
表4-1-1开拓方案技术比较表
优点
缺点
方案一
施工技术简单,开掘速度快,地面建筑、井筒装备比较简单,初期投资少,投产快。
主斜井采用胶带运输机作为主运输,提升能力大,且以后增产后提升不受限制。
井筒长,管线布置长,通风阻力大。
方案二
井筒短,管线长度短,提升速度快,提升能力大,通风阻力小,井筒维护容易。
施工复杂,井筒装备结构复杂,掘进速度慢,施工费用高。
井下装备复杂,投资大,地面工业广场、井上下车场均较复杂。
上述两方案从技术上分析比较,方案一优于方案二。
表4-1-2井田开拓方案可比项目经济比较表
可比项目
方案一(斜井方案)
方案二(立井方案)
备注
井筒数目形式和井筒工程
井筒数目(个)
3
3
井筒形式
主斜井、副斜井、回风立井
主立井、副立井、回风立井
主井井筒长度(m)
1069
392
副井井筒长度(m)
948
357
回风井井筒长度(m)
330
330
相同不进行比较
井筒工程合计(m)
2017
749
井筒工程造价(万元)
1613.6
1123.5
井底车场工程造价
主井井底车场巷道(m)
100
310
副井井底车场巷道(m)
280
500
井底车场工程造价(万元)
456
972
工程总造价
2069.6
2095.5
根据比较可知方案一与方案二的井巷工程造价相同,所以从技术上比较由于方案二立井装备比较复杂,加之井底车场设备复杂,相反斜井装备简单,而且胶带运输机扩产容易,所以综合考虑选用第一方案。
4.1.6采区划分及开采顺序
根据选定的开拓方案,整个矿井划分为四个带区。
矿井开采顺序首先投产02号煤层的1带区02101工作面,接着开采02102工作面,等一带区02号煤开采完毕后接着开采其它煤层。
4.2达到设计生产能力时工作面的配备
根据《煤炭工业设计规范》规定,矿井设计移交生产标准为60万t以上的矿井:
(1)井上,下各生产系统基本建成,并能进行安全生产。
(2)“三量”达到标准。
(3)回采工作面长度一般不小于设计回采工作面长度的50%
(4)工业广场内的行政,公共建筑及其设施全部建成。
(5)居民区及其设施基本建成。
根据这些规定,设计本井田在井田02号煤一带区内首先投产,由于02号煤层为中厚煤层,进入正常生产后完全可以达到产量。
根据采区工作面生产条件和生产能力,考虑到各采煤设备之间的配套关系,矿井主要采煤设备选型如下:
工作面采用:
采煤机MG680WD,可弯曲刮板输送机SGZ-764/400,SZZ764/132型转载机,SSJ-1000/2*200X型胶带输送机,工作面配备MZ-12S型煤电钻,EZ2-2.0型岩石电钻,工作面回风顺槽配备1台JH-14型回柱绞车和1台JD-11.4型调度绞车。
另外还配备一套WRB220/31.5型乳化液泵站和一台5D-2/150型注水泵。
4.2.1采煤机
经计算,采煤机选用鸡西煤机厂生产的MG680WD型采煤机,其主要参数如下:
采高范围:
1.8~3.6m
供电电压:
1140V
装机总功率:
680kW
滚筒直径:
1600mm
滚筒截深:
630mm
机面高度1479mm
牵引方式:
无链电牵引
牵引速度:
0~8.0m/min
牵引力:
540kN
喷雾灭尘方式:
内、外喷雾
采煤机整机重量:
50.3t
4.2.2工作面输送机
按照输送机应满足采煤机的生产能力并与其配套,刮板输送机选用山西煤机厂的SGZ764/400型刮板输送机,其主要技术参数为:
设计长度:
200m
运量:
1000t/h
中部槽型式:
铸造焊接结构
刮板链型式:
中双链
刮板链破断负荷:
610kN
装机功率:
2×200kW(双速)
供电电压:
1140V
4.2.3转载机
按照转载机的运输能力要求,可选用山西煤机厂的SZZ764/132型转载机,输送能力为1100t/h,具体技术参数为:
设计长度:
41.2m
运量:
1100t/h
装机功率:
132kW
供电电压:
1140V
链速1.28m/s
4.2.4胶带输送机
根据工作面生产能力,运输顺槽选用SSJ-1000/2*200X型胶带输送机,输送能力为1000t/h,输送距离1000m,功率2*200kW,电压1140V。
4.2.5乳化液泵
采用MRB-125/31.5乳化液泵及MRXⅠ泵箱,两泵一箱,功率90kW。
4.2.6喷雾泵站
根据工作面喷雾降尘及设备冷却的需要,综采工作面喷雾泵站分别由WRB220/31.5型喷雾泵及水箱组成,功率132kW。
4.2.7液压支架
选用ZZS5600-14/28型号支撑掩护式支架,支撑高度为1.4-2.8m,中心距为1.5m,工作阻力为5600KN,初撑力为4810KN,重5.6t。
回采工作面主要设备型号见表4-2-1。
表4-2-102号煤层回采工作面机械设备配备表
序号
设备名称
设备型号
容量
(kW)
单位
数量
备注
使用
备用
合计
1
液压支架
ZZS5600-14/28
架
134
10
144
2
端头支架
PDZ
架
4
4
3
单体液压支柱
DZ25-20/100
根
112
20
132
4
采煤机
MG680WD
680
台
1
1
5
刮板输送机
SGZ-764/400
2×200
部
1
1
6
转载机
SZZ764/132
132
部
1
1
7
胶带输送机
SSJ-1000/2*200X
2×200
部
1
1
8
调度绞车
JD-11.4
11.4
台
3
3
9
回柱绞车
JM-14
17
台
2
2
10
乳化液泵
WRB220/31.5
31.5
个
2
2
11
液压支柱注液枪
DZ-Q1
个
2
1
3
12
喷雾泵
XPB250/5.5
37
个
1
1
第六章采煤方法
6.1采煤方法的选择
6.1.1采煤方法的选择及其依据
本矿设计生产能力为0.6Mt/a,为中型井。
根据02号煤层赋存情况、煤层厚度、开采技术条件和矿井管理水平,本着投资少、见效快、安全性好和回采率高的原则,经技术比较后,确定采用倾斜长壁采煤法,条带式布置。
6.1.2回采工作面的个数、产量
设计采用一个综采工作面保证矿井60万t/a产量,首采综采工作面布置于02号煤层中1采区。
02号煤层平均厚2.3m,采高2.3m;工作面长200m.推进长度为1690m.
回采工作面生产能力按下列公式计算:
Q=L.Vo.M.r.C(6.1)
式中:
Q—工作面年产量,t/a;
L—工作面长度,200m;
Vo—工作面年推进度,910m;
M—工作面采高,2.3m;
r—煤的容重,1.39t/m3;
C—采煤工作面采出率,取0.95。
则回采工作面年生产能力
Q回=L.Vo.M.r.C1
=200×910×2.3×1.39×0.95
=0.6Mt/a
掘进工作面年生产能力按Q掘10%Q回=0.6×0.1=0.06Mt/a
从而该矿井总设计年生产能力为
Q总=Q回+Q掘
=0.6Mt/a+0.06Mt/a
=0.66Mt/a
一个工作面产量为0.66Mt/a,满足设计生产能力要求。
6.1.3回采工作面回采方向与接替
回采工作面采用后退式回采。
工作面采用顺序接替。
6.1.4采区及工作面回采率
根据《煤炭工业矿井设计规范》,02号煤层为中厚煤层,采区回采率为80%,工作面回采率为95%。
表6-1-1回采率表
采区回采率
工作面回采率
厚煤层
>75%
93%
中厚煤层
>80%
95%
薄煤层
>85%
97%
6.2确定采(盘)区巷道布置和要素
6.2.1采区巷道布置方案一
采用单水平集中大巷布置分煤层开采的方式对井田进行开采,即将运输大巷和轨道大巷布置在4号煤层中,将回风大巷布置在02号煤层中,采用下行式开采,即02号煤层采完之后,再采2号煤层和4号煤层。
采用一盘区一工作面的带区准备方式,轨道大巷掘至一定位置后,掘进进风行人斜巷和材料运输斜巷至02号煤层,并采用双巷掘进运输顺槽和回风顺槽,同样再掘进运输顺槽和回风顺槽,至采区边界时,开切眼贯通运输顺槽和回风顺槽,运输顺槽通过溜煤眼连通运输大巷,回风顺槽连通回风大巷和轨道大巷。
下一工作面的掘进出煤可经集中运煤措施巷最后统一经溜煤眼溜至运输大巷。
即多采区共用一个溜煤眼。
安装工作面设备后可进行工作面的回采,具体布置见条带巷道布置图。
6.2.2采区巷道布置方案二
与方案一相比,在02号煤层集中布置运煤平巷,取代方案一的溜煤眼和进风行人斜巷。
技术比较:
方案一:
虽然增加了溜煤眼和进风行人斜巷,但运输更加容易,生产更加安全;大巷需求长度短,投产快,生产系统简单。
方案二:
相对方案一取消了溜煤眼和进风行人斜巷,岩石的掘金量比较少。
经过技术与经济比较后分析,虽然方案一增加了溜煤眼和进风行人斜巷,但运输也更加方便集中,满足煤矿安全生产的要求,最终选取方案一作为实施方案。
确定的方案一采用双巷掘进的方式掘进工作面的运输顺槽和轨道顺槽和瓦斯尾巷,工作面回采时,密闭另一条巷道,采用一进两回的通风方式,工作面长度为200m,采高2.3m。
采用倾斜长壁一次采全高的采煤方法,工作面布置液压支架,双滚筒采煤机,刮板输送机,采用综采设备开采煤层,双巷之间保护煤柱留设15m。
6.3回采工艺及劳动组织
6.3.1回采工艺
该煤矿井田地质条件较简单,无断层,煤层倾角较缓,为0°--6°左右。
02号煤层平均厚度为2.3m,2号煤层平均厚度为2.83m,4号煤层平均厚度为2.77m,顶、底板较稳定。
煤层间距较近,根据煤层赋存情况和开采技术条件,确定采用三层煤联合布置分煤层开采,并采用倾斜长壁一次采全高全部垮落法回采工艺方式。
回采工艺过程如下:
1、采煤机落煤
采煤工作面使用双滚筒采煤机,其布置方式为:
若面向工作面时,采煤机的右滚筒应为右螺旋,割煤时顺时针旋转;左滚筒为左螺旋,割煤时逆时针旋转。
采煤机运行时,其前端的滚筒沿顶板割煤,后端滚筒沿底板割煤,这种布置方式司机操作安全,煤尘少,装煤效果好。
工作面割煤方式为往返一次割两刀,这种割煤方式效率高,适用于煤层赋存稳定、倾角较缓的综采面。
采煤机的进刀方式为工作面端部斜切进刀,使用割三角煤进刀方法,其进刀过程为:
①当采煤机割至工作面端头时,其后的输送机槽已移近煤壁,采煤机机身处尚留有一段下部煤;②调换滚筒位置,前滚筒降下、后滚筒升起并沿输送机弯曲段返向割入煤壁,直至输送机直线段为止。
然后,将输送机移直;③再调换两个滚筒的上下位置,重新返回割煤至输送机机头处;④将三角煤割掉,煤壁割直后,再次调换滚筒位置,返程正常割煤。
2、移架
液压支架的移架方式采用单架依次顺序式,支架沿采煤机牵引方向依次前移,移动步距等于截深,支架移成一条直线,该方式操作简单,容易保证规格质量,操作安全,工作面环境好。
3、综采面工序配合方式
综采面割煤、移架、推移输送机采用及时支护的配合方式,即:
采煤机割煤后,支架依次立即前移、支护顶板,输送机随移架逐段移向煤壁,推移步距等于采煤机截深。
这种支护方式,推移输送机后在支架底座前端与输送机之间要富裕一个截深的宽度,工作空间大,有利于行人、运料和通风;若煤壁容易片帮时,可先于割煤进行移架,支护新暴露出来的顶板。
4、综采面端头作业
综采面端头支护方式采用端头液压支架支护端头,它适用于煤层倾角较小的综采面,本煤层倾角为0°-6°,所以此能够采用此方式来支护端头。
6.3.2劳动组织形式
根据工作面情况,采煤司机、机电维修、安全员、瓦斯员、送料工、开溜工、泵站司机、顺槽皮带司机为专业工种,由专人负责;其它工作如清煤等均由综合工种完成。
采煤工作面劳动组织见表6-3-1。
表6-3-1劳动组织表
序号
工种
出勤人数
合计
一班
二班
检修班
1
班长兼质量检查员
2
2
2
6
2
安全员
1
1
1
3
3
瓦斯员
1
1
1
3
4
采煤机司机
2
2
0
4
5
移架工
2
2
0
4
6
端头维护工
2
2
2
6
7
刮板机司机
1
1
0
2
8
转载机、破碎机司机
1
1
0
2
9
顺槽皮带司机
1
1
0
2
10
泵站司机
1
1
0
2
11
电工
1
1
1
3
12
支架工
3
3
4
10
13
浮煤清理工
2
2
0
4
14
送料工
2
2
2
6
15
其他人员
2
2
3
7
16
合计
24
24
16
64
6.4盘区的准备与工作面接替
本矿井设计年产量为60万吨,设计一个工作面开采达到设计生产能力,两个掘进工作面满足矿井生产。
6.4.1巷道断面和支护形式
井底车场巷道、大巷全部采用半圆拱断面,锚喷支护,工作面分带巷道采用锚杆支护,必要时加网和钢带。
6.4.2掘进工作面个数和掘进面的机械配备
为了保证采煤工作面正常接替,根据回采工作面和掘进工作面的推进速度,全矿配备两个掘进工作面,一个综掘工作面用于02号煤层顺槽巷道掘进,两个综掘工作面用于大巷掘进及有关硐室施工。
综掘工作面机械设备配备见下表:
表6-4-1综掘工作面机械设备配备表
序号
设备名称
型号
容量(KW)
单位
备用
数量
1
掘进机
EM1-30
30
台
3
2
带式转载机
QZP-160
7
部
3
3
双向运输皮带
SJ-800A
100
部
3
4
湿式除尘器
SCF-6
18.5
台
3
5
水泵
3BA-13B
2.2
台
5
6
局扇
JBT51-2
5.5
台
2
3
7
锚杆机
MYT-115DⅢ
11
台
3
8
喷浆机
2PG-Ⅱ
5.5
台
3
9
搅拌机
安Ⅳ
5.5
台
3
6.4.3矿井采掘比例关系和掘进矸石率
全矿有一个回采工作面,两个掘进工作面,采掘比为1:
2。
该矿所有巷道均采用煤巷,半煤岩巷,所以该矿井出矸量较少,对副井的提升能力要求也较底。
初步设定该矿井的出矸率为3%。
6.4.4工作面接替
一带区工作面推进长度为1690米,年推进度为910米,即每个条带采煤时间为1.8a左右。
工作面接替采用顺序接替,即先采02101再采02102、02103,接着开采2101、2102,后开采4101,始终上面煤层超前下面煤层一个工作面。
顺槽掘进以可以满足工作面接替为宜。
由于采用综掘,本矿井的掘进可以很容易就满足。
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