告成矿毕业设计.docx
《告成矿毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《告成矿毕业设计.docx（60页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
告成矿毕业设计
摘要
介绍了四方面的主要内容：
一、矿井概况：
主要包括矿井地理位置、井田分布、煤层赋存及顶底板条件、水文地质情况、煤层开采方式、矿井自然灾害和主、副运输系统、供电系统等，掌握煤矿的基本情况；二、采煤工作面设备选型：
主要是采煤机、刮板输送机和液压支架的选型设计，确定各主要设备的型号、参数并保证其满足三机配套的各种关系，如运输能力和尺寸关系等；此外，还包括桥式转载机、破碎机的选型和工作面供电设备、作业规程、人员配备的确定；掌握工作面的设备选型，熟悉工作面的设备、管理情况；三：
运输机械及提升设备选型，根据煤矿的基本情况，对矿井井下顺槽皮带运输系统以及提升设备进行合理的确定，对主要设备进行选型计算，从而系统的掌握矿井运输系统以及提升系统；四：
流体机械选型设计，主要是水泵、主通风设备的选型计算，根据原始资料，设计出满足煤矿排水和通风要求的设备，掌握通排流体机械的设计过程。
关键词：
矿井概况；采煤工作面设备；运输机械；流体机械。
ABSTRACT
Introducedfourmainelements:
First,mineOverview:
includingcoallocation,coal-fielddistribution,coalseamandroofandfloorconditcondit-ions,hyreooicalconditions,coalminingmethods,minenaturaldisastersandmajor,deptytransportsystem,masterthebasicsituationofcoalmins;second,miningequipmentselection:
mainlyShearer,Scraperandselectionofhydraulicdesign,majorequipmenttodeterminemodelparametersandtoensuretheymeetthethreemachinesupportingvariousrelationships,suchastherelationnshipbetweentransportcapacityandsize;Inaddition,thebridgeisalsoincludedloader,emulsionpump,spraypumpstationselectionandfacepowersupplyequipment,operatingprocedures,todeterminestaffing;masterfaceequipmentselection,familiarfaceofequipment,management;third:
Fluidmechanicaltypedesign,mainlypumps,ventilationequipment,theselectionofthemaincalculation,basedonoriginaldata,designedtomeetthecoalminedrainageandventilationrequirementsequipment,controlthroughrowoffluidmachinerydesignprocess;fourth,thetransportenhancingmachineryselection,accordingtothebasicsituationofcoalmines,themineundergroundtroughbelttransportationsystem,upgradingthesystemtodetermineareasonable,calculatedonthemajorequipmentselection,minetransportsystemsandthusenhancethesystemcontrol
Keywords:
mineoverview；minecoalfaceequipment；fluidmachinery；ransportmachinery.
1矿井概况
1.1矿井地理位置及井田分布
超化煤矿位于郑州市西南50公里，新密市南约15公里的超化镇境内，井田面积11.29Km²。
矿区专用铁路在新郑与京广铁路接轨，畅通全国；107国道从矿区东部通过，矿区内公路四通八达，交通十分方便。
隶属于郑州煤业（集团）有限责任公司。
建矿时间：
1983年12月,投产时间：
1993年12月。
设计生产能力：
90万吨/年；2004年核定生产能力240万吨/年，2004年实际生产能力228.3万吨/年，矿井核定生产能力220万吨/年。
矿井储量：
截止2004年底，矿井剩余地质储量为6840.8万t，剩余可采储量为3434.7万t，另外尚有后备煤田保有储量为9600万t。
1.2煤层赋存情况、顶底板条件
开采煤层情况：
开采煤层为二叠系山西组二1煤层，该煤层厚度变化较大，煤层厚度0.39～37.79m，一般为7～10米，煤层倾角7°～30°，煤质松软，f值仅0.7左右，煤层顶底板多为砂质泥岩，遇水膨胀，因此为典型的三软不稳定煤层。
1.3水文地质情况
矿井设计正常涌水量1000m3/h，目前矿井实际正常涌水量已达1200m3/h以上，矿井排水阵地能力不足。
地质构造、构造类型：
超化井田位于荥—密大背斜南翼的平陌—超化矿区东部，呈一大的单斜构造，区内构造以高角度近东西的走向正断层为主，伴有逆断层及宽缓褶曲，区内构造类型复杂。
井田内的主要含水层分别为：
奥陶系灰岩含水层、石炭系灰岩含水层和二叠系砂岩含水层。
其中奥陶系灰岩在井田西部大面积出露接受大气降水补给，受井田东部、南部龟山断层的影响，大量奥陶系灰岩水又通过龟山断层东段补给井田内各含水层。
原来矿井水文地质条件为中等，而矿井进入深部下山采区后，断层、褶曲及隐伏性的导水构造复杂繁多，揭露的水文地质条件非常复杂。
1.4矿井开拓系统与煤层开采方式
矿井采用立井单水平上、下山开拓，现有4个井筒，主井、付井为立井，东、西风井为斜井。
大巷标高为－100M，生产采区为13、21、22和23采区。
13采区为残采，21、22和23采区均为下山采区。
由于22081工作面底板突水，22采区目前被淹。
开拓方式：
立、斜井单水平上、下山开拓。
主井一个，为立井布置方式，井筒直径4.5m，净断面为15.9m2；副井一个，为立井布置方式，井筒直径6.0m，净断面为28.3m2；风井两个，均采用斜井布置方式，东风井主斜风井井筒净断面为6.6m2、副斜风井井筒净断面为5.6m2，西风井主斜风井井筒净断面为5.6m2、副斜风井井筒净断面为6.6m2。
开采水平为-100水平。
水平生产情况：
目前矿井一个水平生产，水平标高为-100米，采用上下山采区布置。
以主石门为界，矿井东翼布置11、13、15三个上山采区和21、23两个下山采区；矿井西翼布置12采区一个上山采区和22采区一个下山采区。
目前11、12采区已报废，13采区、21采区和23采区正在生产，22采区目前被水淹没在准备。
我矿仅开采二1煤层，采区布置为单煤层布置。
21、22、23采区均为单翼采区，每个采区布置三条下山，分别为：
皮带下山、轨道下山和回风下山；21采区皮带下山和轨道下山布置在煤层中，回风下山布置在煤层顶板中；22轨道下山和回风下山布置在煤层中，皮带下山布置在煤层底板L7~8灰岩中；23采区皮带下山、轨道下山和回风下山上部布置在煤层底板中，下部皮带下山和轨道下山沿煤层底板布置，回风下山沿煤层顶板布置，由于煤层赋存极不稳定，局部地段巷道穿煤层。
21采区设计三个炮采工作面和四个综采工作面，剩余两个综采工作面（其中21051综采工作面正在回采，21091综采工作面正在准备）和三个炮采工作面；22采区设计两个炮采工作面和四个综采工作面；23采区设计五个炮采工作面。
正常情况下，我矿采煤工作面多在两个采区之间跳采开采，采区内工作面也采用跳采布置。
采掘工作面情况：
目前22采区被水淹没，矿井采掘活动主要集中在13、21和23采区。
目前矿井正在回采和掘进工作面情况,详见采掘工作面情况一览表。
名称
顶板处理
采煤方法
推进速度
班人数
21051综采工作面
全部跨落
综采放顶煤
90米/月
102
13001炮采工作面
全部跨落
炮采放顶煤
60米/月
40
名称
煤岩性
掘进方法
掘进速度
班人数
21091上付巷掘进工作面
半煤岩
炮掘
80米/月
14
21091中联巷掘进工作面
煤
炮掘
180米/月
14
21回风中联巷掘进工作面
岩
炮掘
60米/月
18
21091东下车场掘进工作面
岩
炮掘
60米/月
12
23皮下回风联巷掘进工作面
岩
炮掘
50米/月
12
13采区变电所回风联巷
岩
炮掘
60米/月
14
采煤工作面布置：
我矿采煤工作面采用伪倾斜开采、后退式回采。
采煤工作面采用两巷布置方式，即工作面上、下付巷全部采用10.5m2U型钢支架支护，下付巷为运输巷，巷道下帮铺设胶带运输机、上帮铺设轨道，采用绞车牵引。
上付巷为回风巷，工作面移变和泵站设在上付巷，上付巷辅助运输采用顺槽连续牵引车。
受采区范围、地质构造和工作面运输设备等限制，综采工作面一般设计长度为500~1700米，宽度为140~150米；炮采工作面一般设计长度为300~1500米，宽度为80~130米。
回采巷道沿煤层底板布置、沿空送巷。
回采工艺：
伪倾斜长壁后退式综采（炮采）放顶煤开采，全部垮落法管理顶板。
1.5矿井自然灾害情况
瓦斯情况：
依据矿井瓦斯等级鉴定结果，矿井相对瓦斯涌出量为6.75m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量为28.93m3/min。
瓦斯分布不均匀，高瓦斯区呈条带状分布，2005年经重庆分院鉴定为突出矿井。
瓦斯监测系统为重庆煤科分院的kj90,运行稳定可靠。
矿井抽采情况:
超化矿目前建有井下和地面两套抽放系统，地面抽放泵站安装两台2BEF42-440水环式真空泵，井下抽放泵站安装三台SK-60水环式真空泵，抽放系统主管为Φ400mm的无缝钢管、支管为Φ250mm的玻璃钢管,抽放流量36-40m3/min，瓦斯抽放浓度12-20%，钻孔口抽放负压16-22KPa，工作面抽采率为55%。
煤尘爆炸指数：
经煤尘爆炸指数鉴定，我矿煤尘爆炸指数为17.58%，煤尘具有爆炸危险性。
煤层具有自然发火倾向：
煤层自然发火等级为三级，为不易自燃煤层。
1.6通风及排水要求
矿井通风情况：
矿井采用分区抽出式通风；采用副井进风，东、西风井回风；矿井总进风量7565m3/min，各风机运行情况见下表：
超化煤矿风机运行情况表
风井
名称
风机型号
功率（kw）
风量（m3/min）
负压（Pa）
等积孔
东风井
G4-73-11№22D
380
3673
1800
1.73
西风井
BDK65-8-№28
2*450
4543
3100
1.56
矿井排水设备：
中央泵房排水系统：
泵房有7台250D—60*6水泵，3用3备1检修，设计正常涌水量1000m3/h，水仓容量8100m3。
现矿井实际正常涌水量1200m3/h以上。
水仓泵房排水能力需要增容。
矿井通风系统：
东翼采区因矿井初期预测为低瓦斯区，《规程》没有强行规定设专用回风巷，只设计了两条巷道一进一回通风系统，回风巷兼作辅助运输巷;21、23采区专用回风巷还未施工结束，不符合《煤矿安全规程》第113条规定。
解决方案：
新作一条专用回风大巷，实现东翼采区独立回风。
该巷道及辅助工程设计长度977m，断面12m2，需投资488.5万元；另有辅助工程299m（13变电所回风巷、21091工作面回风巷、23皮带下山回风巷、23轨道下山回风巷、23变电所回风巷等），需投资134.55万元；21、23采区专用回风巷工程920m，需投资414万元；专用回风巷工程总投资1037.05万元。
15采区通风困难时期总有效风量为3000m3/min，总排风量为3990m3/min。
如果用东风井回风东风井排风量将达637.63mmH2O，通风阻力将达8898m3/min，在东风井风机实测性能曲线上找不到工况点，无法满足15采区生产需要。
15采区回风井方案
解决方案：
为解决15采区通风问题，需作15采区回风井，断面19.6m2,工程量500m，新装备G4-73-11NO22D两台，通风困难时期主要通风机工作风压2450Ｐａ，排风量3990m3/min。
此工程项目共需资金2627.5万元。
－300水平31采区生产时期如果还用现有西风井通风系统通风总流程达11200m，总阻力为460.79mmh2o，风量只能达到3000m3/min,远远不能满足31采区用风需要。
解决方案：
新作深部回风立井，负担二水平31采区通风任务，采用三进一回通风系统，即中央进风行人下山、22皮带下山、22轨道下山并联进风，二水平总回风巷回风。
回风立井断面19.6m2，工程量460m；二水平回风巷断面11.5m2,工程量455m，新装备BDK65-8-NO28风机两台，主要通风机需提供最大工作风压3000Ｐａ，排风量5600m3/min。
改造工程总投资3247.5万元。
二水平深部回风立井示意图
矿井排水方面存在问题：
矿井原设计正常涌水量为1000m3/h，矿井生产地区扩大和向深部地区延伸后，水文地质条件复杂，矿井涌水量明显增大。
2004年初矿井正常涌水量为730m3/h，2004年12月30日22采区22081工作面底板突水，突水量最大达到2700m3/h，造成22采区被淹。
2005年矿井实际总涌水量已达到1200m3/h以上，根据目前实际条件预测：
2006年矿井总涌水量将达到1300m3/h以上，2007年矿井总涌水量将达到1500m3/h以上，井底水仓泵房已不能满足安全生产需要；各下山采区涌水量均超出原设计涌水量。
21下山采区原设计正常涌水量为160m3/h，现实际涌水量已达到220m3/h以上；22下山采区原设计正常涌水量仅为350m3/h，现实际涌水量已达到600m3/h以上；23采区排水系统目前尚未形成，通过临时水仓排水，预计采区正常涌水量568m3/h，最大涌水量739m3/h。
因此必须对现有21采区、22采区、23水仓及井底主水仓容量、排水设备、管路进行扩容改造。
21采区和22采区均为下山采区，受条件限制，水仓岩层层位多处在砂质泥岩中，水仓的支护状况较差，要保证各下山采区长期稳定正常生产、增强采区整体排水抗灾能力和开拓-300以下底板岩石下山，还必须在-300m水平设置集中排水阵地。
以上项目共需要资金4145万元。
1.7主副井系统
主井提升系统存在问题及整改意见
1＞井筒装备钢轨罐道磨损严重，影响主井安全提升，需更换。
2＞超化矿2005年定为煤与瓦斯突出矿井，主井底装载系统应升级为矿用隔爆型定重装载系统。
⑶主井提升系统设备安全投入及升级改造项目需用资金表（具体见下表）
主井提升系统设备安全投入及升级改造项目资金表
序号
项目
型号
单位
资金（万元）
1
井筒装备钢轨罐道
38Kg/mL=12.5m
根
80
2
隔爆型定重装载系统
MCDX—Ⅱ
套
30
合计
副井提升系统存在问题及整改意见：
1＞井筒装备锈蚀严重，影响副井安全提升，需更换。
2＞井筒装备防冻供暖系统设备陈旧，影响井筒装备供暖效果，存在不安全隐患，需更换。
3＞TKD电控系统老化，故障多，事故频发，影响副井安全提升，需更换。
（3）副井提升系统设备安全投入及升级改造项目需用资金表
副井提升系统设备安全投入及升级改造项目资金表
序号
项目
型号
单位
资金（万元）
1
井筒装备
90
2
提升机电控系统
JTDK—PC
套
45
3
副井井筒防冻供暖系统
套
45
合计
80
1.8主运输系统与辅助运输系统
我矿是属于典型的高应力三软煤层开采，随着我矿开采向深部延伸，矿山压力显现明显，常规支护形式和支护方法已不能满足深部掘进安全的需要，煤巷支护由原来的25#U型钢棚，更换为29#U型钢棚，每米费用增加360元；岩巷由原来的锚网支护，改为锚网+壁后注浆或锚网+U型钢棚+壁后注浆联合支护，对大断面巷道还应增加锚索加强支护，每米增加费用1500-2500元。
由于深部地质条件复杂多变，根据防突要求采取边掘边探的方法施工，因此，每个岩巷掘进面除正常掘进设备外还需配备有一台注浆泵、一台锚杆钻机、一台地质钻机，每一掘进工作面需增加装备16万元，以保证安全生产的需要。
我矿每年正常安排六个岩巷掘进工作面和四个煤巷掘进工作面保证矿井正常接替，岩巷进尺约3000米，煤巷进尺约7000米。
掘进支护和设备配套费用需要1000万元。
1.9矿井供电系统
矿井供电
矿井供电采用双回路分列运行方式，电源来自平陌110kv/35kv变电站，架空线型号LGJ－3*120，截面120mm2，电压等级35kv，敷设长度11000米；矿井主变压器为三台，二台SF7－8000kvA/35kv/6kv变压器带负荷运行、一台SZ10-12500kvA/35kv/6kv主变压器备用。
申沟变电站从两母线段分别出四趟ZQD50－3*95铠装电缆向井下中央变电所供电，敷设长度610米，井下中央变电所采用两母线段分列运行方式。
主付井车房、东西风井、瓦斯泵站、空压机房、地面生产系统及井下11、13、21、22、23采区变电所及22泵房均采用双回路分列运行方式。
1.10生产管理系统
矿井安全机构人员设置情况
超化煤矿现有从业人员3945名，其中：
生产科室管理人员112名，井下从业人员2657名，特种作业人员1419名，一般工种1238名，杂工519名。
该矿设有矿长、生产、安全、开拓掘进、机电运输等副矿长、总工程师、副总工程师。
设置部门有：
生产科、掘进科、机械化科、总工办、机电运输科、通风科、防突科、安质科、调度室等，负责业务保安和安全管理工作。
矿设有2个采煤队，2个煤巷掘进队，2个岩巷掘进队，1个巷修队，2个机电队，1个运输队，1个安装队，1个通风队，1个抽探队，另有5个生产服务队等，直接从事和服务于安全生产。
矿井安全规章制度及人员配备情况
超化矿坚持安全第一方针，坚持“管理、装备、培训”并重的原则，加强安全生产管理，机构建设，健全各级领导、职能部门和岗位工种安全生产责任制，在全矿推行安全目标管理，形成了“矿长负责、分级管理、各司其职”的安全管理模式。
我矿不断引入新的安全管理念和管理模式，从2004年起开展了职业安全健康管理体系论证工作，逐步形成一套程序化、规范化、系统化的安全工作运行机制。
我矿在上级各部门的领导下，经过多年安全管理实践，形成了比较完善的安全规章制度体系。
制定了矿领导、部门、区队、班组及各种安全岗位责任制375项，建立了安全目标管理制度，安全办公会议制度，矿级领导值班带班制度，安全检查制度，安全隐患排查制度，安全奖惩制度，安全技术审批制度，安全技术培训制度，伤亡事故统计报告制度，入井验身制度，出入井人员清点制度及其它制度63项，共制定了112个工种的操作规程，并严格落实执行。
安全部门人员设置情况：
设有安全副矿长1名，安全科长1名，安全副科长5名，主任工程师1名，主管技术员1名，技术员3名，其它安全管理人员8名，井下跟班安全检查人员30名。
矿井安全培训情况
超化煤矿在培训工作中，注重提高培训质量，建立有培训档案，对培训质量进行跟踪，依据职工上岗后工作质量，对任职教师奖罚等措施，提高培训质量，现有做作业人员3917名，其中：
生产科室管理人员143名，井下从业人员2657名，特种作业人员1419名，一般工种1238名，杂工519名。
30个煤矿工种的特种作业人员1419名，全部经过培训考核合格，并取得上岗资格证，持有效证件率100%。
生产科室管理人员全部经过安全知识培训。
2采煤工作面设备选型设计
2.1采煤工作面设计
目前矿井一个水平生产，水平标高为-100米，采用上下山采区布置。
以主石门为界，矿井东翼布置11、13、15三个上山采区和21、23两个下山采区；矿井西翼布置12采区一个上山采区和22采区一个下山采区。
目前11、12采区已报废，13采区、21采区和23采区正在生产，22采区目前被水淹没在准备。
我矿仅开采二1煤层，采区布置为单煤层布置。
21、22、23采区均为单翼采区，每个采区布置三条下山，分别为：
皮带下山、轨道下山和回风下山；21采区皮带下山和轨道下山布置在煤层中，回风下山布置在煤层顶板中；22轨道下山和回风下山布置在煤层中，皮带下山布置在煤层底板L7~8灰岩中；23采区皮带下山、轨道下山和回风下山上部布置在煤层底板中，下部皮带下山和轨道下山沿煤层底板布置，回风下山沿煤层顶板布置，由于煤层赋存极不稳定，局部地段巷道穿煤层。
21采区设计三个炮采工作面和四个综采工作面，剩余两个综采工作面（其中21051综采工作面正在回采，21091综采工作面正在准备）和三个炮采工作面；22采区设计两个炮采工作面和四个综采工作面；23采区设计五个炮采工作面。
正常情况下，我矿采煤工作面多在两个采区之间跳采开采，采区内工作面也采用跳采布置。
2.3采掘工作面情况
目前22采区被水淹没，矿井采掘活动主要集中在13、21和23采区。
目前矿井正在回采和掘进工作面情况,详见采掘工作面情况一览表。
名称
顶板处理
采煤方法
推进速度
班人数
21051综采工作面
全部跨落
综采放顶煤
90米/月
102
13001炮采工作面
全部跨落
炮采放顶煤
60米/月
40
名称
煤岩性
掘进方法
掘进速度
班人数
21091上付巷掘进工作面
半煤岩
炮掘
80米/月
14
21091中联巷掘进工作面
煤
炮掘
180米/月
14
21回风中联巷掘进工作面
岩
炮掘
60米/月
18
21091东下车场掘进工作面
岩
炮掘
60米/月
12
23皮下回风联巷掘进工作面
岩
炮掘
50米/月
12
13采区变电所回风联巷
岩
炮掘
60米/月
14
采煤工作面布置：
我矿采煤工作面采用伪倾斜开采、后退式回采。
采煤工作面采用两巷布置方式，即工作面上、下付巷全部采用10.5m2U型钢支架支护，下付巷为运输巷，巷道下帮铺设胶带运输机、上帮铺设轨道，采用绞车牵引。
上付巷为回风巷，工作面移变和泵站设在上付巷，上付巷辅助运输采用顺槽连续牵引车。
受采区范围、地质构造和工作面运输设备等限制，综采工作面一般设计长度为500~1700米，宽度为140~150米；炮采工作面一般设计长度为300~1500米，宽度为80~130米。
回采巷道沿煤层底板布置、沿空送巷。
2.2采煤工艺
回采工艺：
伪倾斜长壁后退式综采（炮采）放顶煤开采，全部垮落法管理顶板。
目前矿井一个水平生产，水平标高为-100米，采用上下山采区布置。
以主石门为界，矿井东翼布
升级会员 