阶段运输大港设计.docx

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阶段运输大港设计

摘要

本次设计是开采新疆昌吉小草沟煤矿5#、8#煤层，煤层厚度分别为2.94m、5.02m，煤层间距为21m。

据井田外围资料调查该井田为低瓦斯矿井，上组煤瓦斯涌出量平均为3.14m3/t，下组煤为2.02m3/t。

煤层均有爆炸危险性。

煤的自然倾向等级为不易自燃。

根据矿井涌水量预测，该矿井正常涌水量为75m3/h，采用大井法预测结果为100m3／h，年产量300万吨。

新疆昌吉小草沟煤矿井田位于新疆昌吉一带，南距离石区约7km。

井田内地形比较简单，村与村之间均有简易公路相联，可通行卡车。

所以工业广场的位置位于井田中东部，采用斜井开拓，主、副斜井及风井的断面分别为14.7m2、13.2m2、15.9m2。

开拓方案一为从程家坪附近上方打斜井至4#与10#煤层向南北开掘运输大巷、轨道大巷、回风大巷至井田边界。

方案二为从井田中东部上方打斜井至4#与10#煤层向东西开掘运输大巷、轨道大巷、回风大巷至井田边界。

方案一、二的工业广场都位于井田中东部。

根据比较开拓工程量可视为相同，但在技术上方案二出现后期搬家频繁，留三角煤多，所以选择开拓方案一。

开拓方案一划分为两个盘区，首采区定为东盘区。

矿井达产时的首采工作面位于一号盘区，工作面长度为150m，推进长度为1442m，回采工艺采用后退式、综合机械化采煤法，采用“四六制”作业制度。

采空区采用全部跨落法管理顶板。

关键词：

煤矿；矿井；大巷；管理；

Absraote

ThedesignistheexploitationofChangjiXinjiangsmallgrassditchcoal8#,5#coalseam,thethicknessofthecoalwere2.94M,5.02m,thedistancebetweenthecoalbedis21m.AccordingtoIdaperipheraldatatoinvestigatetheIdaforthelowgasmine,theamountofcoalgasemissionsontheaverageof3.14m3/t,thelowergroupofcoalwas2.02m3/t.Coalseamsareindangerofexplosion.Thenaturaltendencyofcoalisnoteasytospontaneouscombustion.Accordingtothepredictionofminewater,theminenormalinflowof75m3/h,forecastresultsof100m3/husingwellmethod.

XinjiangChangjigrassditchcoalmineislocatedinXinjiangChangjiarea,Southfromthestoneareaofabout7km.Idawithintheterrainisrelativelysimple,thevillageandthevillagehasasimplehighwayAssociation,canbeatruck.Sothepositionoftheindustrialsquareislocatedinthemineineastern,theslopedevelopment.Thesectionofthemainandauxiliaryshaftandshaftwere14.7m2,13.2m2,15.9m2.DevelopmentschemeforfromChengJiaPingnearthetophitinclinedto4#and10#seamtodigstheNorthSouthtransportationroadway,trackbiglane,returntomineroadwayboundary.Schemeforfromthemiddleeastpartplayinclinedto4#and10#seamtothingsdiggingtransportroadway,trackbiglane,returntomineroadwayboundary.Schemeoneortwoislocatedintheeasternpartoftheindustrialsquare.Accordingtothecomparisonofthedevelopmentoftheprojectamountcanberegardedasthesame,butinthetechnicalproposaltwolatemovefrequently,leavingmorethanthetriangularcoal,sochooseadevelopmentplan.Adevelopmentplanisdividedintotwozones,thefirstminingareafortheeasternregion.

矿井达产时的首采工作面位于一号盘区，工作面长度为150m，推进长度为1442m，回采工艺采用后退式、综合机械化采煤法，采用“四六制”作业制度。

采空区采用全部跨落法管理顶板。

Mineproductionofthefirstminingfaceinadialarea,lengthofworkingfaceis150mpromotethelengthof1442m,miningtechnologybyretreating,comprehensivemechanizedcoalminingmethod,using"46ofoperatingsystem.Alltheminedoutareasaremanagedbythewholecrossfallmethod.

Keyword:

pneumatic；manipulator；cylinder；freedom

目录

摘要I

AbstractII

第1章、井田概述和井田地质特征1

第2章第一节、矿区概述1

第二章、井田地质特征2

第三章、井田文化地质3

第一节、地表河流4

第二节、含水层5

第四章、煤层的埋藏6

第一节、煤层的埋藏条件7

第二节、煤层的埋藏特征7

第五章、煤层对比9

第六章、巷道断面设计10

第一节、巷道断面形状的选择11

第二节、确定巷道净断面尺寸12

第三节、巷道净断面积与风速校核13

第四节、水沟设置与管线布置13

第五节、工程量计算15

第六节、绘制断面图17

第七节、井巷掘进18

第七章、钻眼工作19

第八章、支护工作20

第九章、工程循环图表的确定21

结论22

致谢23

参考文献24

第一章、井田概述和井田地质特征

第一节、矿区概述

新疆昌吉小草沟煤业有限公司位于昌吉市西北15km处的野川镇北沟、乔家沟、柳树底一带，行政区划隶属昌吉市野川镇管辖。

地理坐标为东经112°46′51〞～112°51′00″，北纬35°49′51〞～35°48′24″。

井田南距沁（水）～辉（县）二级公路7km。

距太（原）～焦（作）铁公路南陈铺集煤站12km，杨（杨家庄）～界（界牌岭）的乡级公路从矿区东侧通过。

以上公路干线、煤站均有乡镇硬化三级公路公路与其连接，总之，交通颇为方便。

第二章、井田地质特征

井田广泛为大面积黄土覆盖区，中部出露二叠系下统下石盒子组及上统上石盒子组地层。

根据钻孔及区域资料，将该区地层由老至新分述如下：

1、奥陶系中统峰峰组（02f）为含煤地层之基底，埋藏于井田深部。

岩性为深灰、青灰色厚层状石灰岩，夹灰黄色、黑灰色泥灰岩，含次生石膏及侵染状黄铁矿，下部裂隙岩溶发育，并为方解石脉充填，局部为角砾状石灰岩，厚度一般不大于100m。

2、石炭系中统本溪组（C2b）平行不整合于下伏奥陶系石灰岩凹凸不平之古侵蚀面上，岩性、岩相及厚度变化较大，一般由灰色鲕状铝土岩、铝质泥岩、灰黑色泥岩组成，偶有灰黑色粉砂岩、夹菱铁矿及硫铁矿等组成。

全组厚度1.49～13.11m，平均6.10m。

3、石炭系上统太原组（C3t）区内主要含煤地层之一，以K1砂岩与下伏本溪组分界，并与之呈连续沉积，岩性主要为深灰色泥岩、砂质泥岩、石灰岩、细砂岩及煤层煤线组成。

含稳定的石灰岩4～8层，煤层6～8层，煤层多赋存于灰岩底部。

该组厚度67.67～92.29m，平均87.55m。

据岩性组合特征，自下而上可分为三个岩性段：

（1）一段（C3t1）（K1砂岩底～K2灰岩底）岩性为黑色泥岩、粘土质泥岩、粉砂岩、砂岩及煤层组成。

底部K1砂岩不稳定，局部缺失或可相变为粉砂岩，顶部为全区稳定可采的15号煤层。

该段厚度12.86m。

（2）二段（C3t2）（K2灰岩底～K4灰岩顶）由三层稳定的石灰岩及砂岩、泥岩、煤层、煤线组成，灰岩中含燧石结核和方解石细脉，动、植物化石丰富，石灰岩之下多有煤层赋存，底部K2石灰岩厚度大，层位稳定，是良好的标志层。

全段平均厚27.51m。

（3）三段（C3t3）（K4灰岩顶～K7砂岩底）岩性为深灰色泥岩、砂岩、粉砂岩、石灰岩及煤层组成，位于该段下部的9号煤层零星可采。

全段平均厚47.18m。

4、二叠系下统新疆组（P1s）K7砂岩底～K8砂岩底，为全区主要含煤地层之一，岩性由深灰——黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成。

上部为灰色、灰黄色砂质泥岩及泥岩互层，局部夹有二层不可采煤层；中部为黄灰色砂岩、砂质泥岩及3号可采煤层。

下部为灰色砂质泥岩、有时相变为黄灰色细砂岩，中夹黄铁矿层及灰黑色泥岩。

3号煤层位于该组中下部，全区稳定可采，平均厚5.36m，与下伏太原组整合接触。

该组厚度46.94～59.47m，平均厚度45.00m。

5、二叠系下统下石盒子组（P1x）与下伏新疆组为整合接触。

底部发育一层厚0.50～20.68m的中粒岩屑石英砂岩（K8），风化后成同心圆结构，与新疆组分界。

中下部岩性以灰绿色泥岩为主，间夹砂岩；中上部以灰绿色、黄绿色砂岩为主，间夹砂质泥岩，顶部为灰色、灰紫色及杂色铝土质泥岩，具鲕状结构，呈网格状构造，其色鲜艳俗称“桃花泥岩”，有时相变为砂质泥岩。

本组厚度50.00～85.00m，平均厚度60.59m。

6、二叠系上统上石盒子组（P2s）主要岩性为杏黄色、黄绿色砂质泥岩及黄色泥岩互层，其中夹不稳定的黄绿色砂岩，底界以K10砂岩与下伏下石盒子组呈整合接触，井田内零星出露，最大残留厚度130m。

井田北部、西北部大面积出露。

7、第四系中、上更新统（Q2+3）中更新统（Q2）下部为浅红色至暗红色砂质粘土，含铁锰质薄膜，半胶结至不胶结，中部为灰黄色砂砾石，上部为浅红色砂质粘土，含钙质结核。

上更新（Q3）为黄色亚粘土，夹钙质结核，垂直节理发育，孔隙度大，常形成陡坎、陡壁。

第四系在井田东南部大面积分布，一般厚0～25m，平均10m。

第三章、井田文化地质

第一节、地表河流

本区属黄河流域沁河水系丹河流域，井田属野川河上游冲沟，野川河向东南汇入许河，许河在河西镇附近汇入丹河。

井田内无河流等大的地表水体，沟谷中平时干涸无水，雨季才有短暂流水或洪水排泄。

矿区西南部边界外附近为杜寨水库，相距矿界最近处100m。

该库建成于1972年，主要用于防洪、蓄水，库容量10万立方米，近年来时有干涸现象。

在开采至水库附近时应留足保安煤柱，并采取相应防范措施。

第2节、含水层

（1）、第四系松散沉积物孔隙潜水含水层

该含水层主要为第四系松散沉积物，岩性为砂质粘土夹砂、砾，据水文地质调查，其含水层埋藏较浅，但富水性较差，受季节变化影响较大。

（二）、二叠系碎屑岩类裂隙含水层

该含水岩组主要含水层为K9、K8、K7等砂岩，其中K9砂岩含水层因距煤层较远，与煤层之间又有厚层的泥岩及砂质泥岩隔水层，对煤层的开采影响较小，K7砂岩含水层位于3号煤层之下，对3号煤层的开采影响较小，K8位于3号煤层之上，对3号煤层的开采影响相对较大。

据野川报告钻孔抽水实验结果，新疆组含水层单位涌（q）为0.0008～0.0246L/s·m

，渗透系数（k）为0.00548～0.0321m/d。

据井田东部乔家沟煤矿资料，该矿开采3号煤层，生产能力150kt/a

，井下实际正常涌水量为240m3/d，雨季可达360m3/d，说明该含水层富水性弱。

（三）、太原组（C3t）砂岩、灰岩裂隙含水层岩溶裂隙含水层K2、K3、K4、K5灰岩，沉积稳定，厚度变化不大。

岩溶裂隙的发育随埋藏深度增加而减弱，即浅部裂隙发育，岩芯破碎，钻进中冲洗液消耗量大，富水性相对较强，深部岩芯较完整，裂隙发育较差，富水性相对较差。

据区域资料，本组主要分为下列两组含水层组：

1.K2、K3岩溶裂隙含水层：

裂隙溶洞水：

K2厚度8.30～12.29m，K3厚度1.72～3.81m，沉积稳定。

据区域7资料：

该层含水层强弱与赋存深浅有密切关系，浅部地段裂隙发育，钻孔最大消耗量10.20m3/h。

深部岩芯完整，裂隙发育较差，水量很小，单位涌水量为0.000091L/s·m，渗透系数0.005m/d。

水质类型HCO3·SO4–Ca·Mg型。

2.K5岩溶裂隙含水层：

裂隙溶洞水：

K5厚度1.68～4.71m，沉积稳定，据区域资料，该层含水层强弱与赋存深浅有密切关系，浅部地段裂隙发育，含水性强。

浅部地段涌水量最大24L/s·m，而深部为0.000114L/s·m。

（四）、奥陶系中统（O2）灰岩岩溶裂隙含水层本井田奥陶系中统地层无出露，据2005年9月～2006年4月在柳树底村西北部施工的奥灰水井资料，岩性主要由深灰色厚层状灰岩、角砾状灰岩、薄层泥质灰岩组成的富水性强的含水层。

上部岩溶裂隙不发育且多被方解石脉充填，下部岩溶裂隙发育，溶蚀作用明显，岩洞多为直径大于2cm的蜂窝状深洞。

该井出水量20m3/h，水位标高619.70m。

推测井田内奥灰水位标高为618～620m。

第四章、煤层的埋藏

第一节、煤层的埋藏条件

本区含煤地层为二叠系新疆组和石炭系太原组。

新疆组含煤三层，即1号、2号、3号煤层。

其中1号、2号煤层为不稳定的不可采煤层，一般为煤线或缺失。

3号煤层全井田稳定可采，煤层平均厚5.36m，本组地层平均厚45.00m，可采煤层含煤系数12.38%。

9太原组含煤8层，即5、7、8、9、11、12、13和15号煤层，其中15号煤为全井田稳定可采煤层，11号煤为不稳定的局部可采煤层，其余煤层零星可采或不可采。

本组平均厚87.55m，可采煤层平均总厚3.80m，含煤系数4.34%。

9号煤层厚度图如下图所示：

第2节、煤层的埋藏特征

1.3号煤层

位于新疆组中下部，上距下石盒子组底砂岩（K8）约33m左右，下距太原组K6灰岩6～8m，煤层厚度2.72～6.30m，平均厚度5.36m，含0～1层夹矸，结构简单。

煤层顶板为中粒砂岩、粉砂岩；底板为泥岩或细砂岩。

属全区可采的稳定煤层。

但目前区内中、东部地段3号煤层已大部分采空。

2.9号煤层

位于太原组K4灰岩之上，上距3号煤层平均41.43m，下距11号煤层平均10.54m，厚度0.00～2.13m，平均0.64m。

含0～1层夹矸。

其顶板为泥岩，底板为泥岩或泥质灰岩，属不稳定的的零星可采煤层。

见9号煤层等厚线图3-1及可采范围分布图。

3.11号煤层

位于太原组K4灰岩之下，上距9号煤层平均10.54m，下距15号煤层平均32.55m，10厚度0～2.24m，平均0.72m。

含0～1层夹矸，结构简单。

其顶板为泥岩，底板为泥岩或泥质灰岩。

属局部可采的不稳定煤层。

4.15号煤层位于太原组下部K2灰岩之下0.05～0.50m，上距11号煤层平均32.55m，下距K1砂岩平均7.93m，煤层厚度1.85～3.25m，平均2.55m，煤层厚度变化大，一般含夹矸0～1层，个别含2～3层，结构简单。

顶板多为K2灰岩，局部为黑色泥岩；底板为泥岩或粉砂岩。

属全区可采的稳定煤层。

见可采煤层特征表3-1。

第5章、煤层对比

井田内含煤地层沉积稳定，岩性组合特征具有规律性，标志层及煤层特征明显，变化规律清晰，为煤层对比提供了可靠的依据。

本区煤层对比的标志层主要有K2、K3、K4、K5四层灰岩及

K7、K8砂岩。

另外3号、9号、15号煤层本身的厚度及其组合关系也是重要的标志特征。

各标志层特征及其在对比中的意义简述如下：

K2灰岩：

位于太原组下部，为15号煤层的直接顶板，该岩层含燧石条带，富含蜒科化石，厚度大，层位稳定，极易识别。

K2灰岩厚8.30～12.29m，平均厚10.60m。

下部常夹薄层泥岩，本层是对比15号煤层的重要标志。

K3灰岩：

位于太原组中下部，为13号煤层的直接顶板，岩石坚硬致密，含燧石团块及蜒科化石，泥质含量少，该岩层下距K2灰岩6.73m左右，K3灰岩厚1.72～3.81m，平均3.13m，是对比12号号、13号煤层的主要标志。

K4灰岩：

位于太原组中部，岩石致密坚硬，含泥质团块及蜒科化石。

下距K3灰岩6.49m左右，平均厚0.56m，K4灰岩与K3灰岩之间赋存11号、12号煤层。

K5灰岩：

位于太原组中上部，层位较稳定，岩石坚硬，含蜒科化石及其它动物化石，厚1.68～4.71m，平均厚2.62m，下距K4灰岩32.47m，K5与K4灰岩间赋存7号、8号、9号煤层。

K7砂岩：

位于新疆组底部，为深灰色细粒砂岩，横向上常相变为粉砂岩或砂质泥岩，层厚0～2.0m，平均厚0.30m，层位较稳定，是对比3号煤层的重要标志。

K8砂岩：

位于下石盒子组底部，为灰色中粒砂岩，厚度0.50～20.68m，平均5.55m。

K7与K8之间赋存1号、2号、3号煤层。

综上所述，依据标志层、层间距、煤层结构和组合关系及旋回特征等方法，可采煤层3号、9号、15号煤层对比可靠。

第6章、巷道断面设计

第1节、巷道断面形状的选择

由题目知，此巷道服务年限20年，则选取永久性的支护方式。

矿体下盘围岩较软（f=6），故采用混凝土砌碹，断面选用三心拱，拱与墙同厚度，取d0=T=300mm。

第二节、确定巷道净断面尺寸

1）巷道净宽度根据该矿年产矿70万吨，可根据下表查出，该矿选用的电机车为５ZK10-7/250型架线式电机车，轨距取762mm；选用YGC2

固定矿车。

运输设备最大宽度（电机车）b=1360mm，双轨运输，两条线路中心距F=1600mm经换算，得两运输设备之间的间隙为：

m=1600-（1360/2+1360/2）=240mm；

取运输设备到支架的间隙b1=300mm，人行道宽度为b2=900mm，

则：

巷道净宽为：

B0=2b+m+b1+b2=2×1360+240+300+900=4160mm，

掘进宽度为：

B=B0+2T=4160+2×300=4760mm。

第三节、巷道净断面积与风速校核

1）巷道净断面积：

S净=B0（h2+0.262B0）

=4160×（1590+0.262×4160）≈11.2m2；

2）风速校核：

v=46.42.1150Q净S<6m/s符合要求

第4节、水沟设置与管线布置

1）水沟坡度与巷道坡度相同，取3‰。

2）根据涌水量为80m3/h，水沟采用混凝土碹砌。

经计算，水沟上宽300mm，下宽260mm，深度240mm，水沟净断面如下图，净断面积：

3）动力电缆布置在非人行道一侧，通讯、照明电缆布置在人行道一侧，距离供水管300mm。

电缆用电缆架悬挂。

4）供水管布置在人行道一侧，距离道渣面1900mm用锚杆悬挂；压风管与供水管平行布置，且位于水管之上。

电缆不应悬挂在风管或水管上，不得遭受淋水。

电缆上严禁悬挂任何物件。

电缆与压风管、供水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子上方，并保持0.3m以上的距离。

井筒和巷道内的通信和信号电缆应与电力电缆分挂在井巷的两侧，如果受条件所限：

在井筒内，应敷设在距电力电缆0.3m以外的地方；在巷道内，应敷设在电力电缆上方0.1m以上的地方。

第五节、工程量计算

1）巷道掘进宽度：

B=B0+2T=4160+2×300=4760mm；

2）巷道拱面积：

S拱=1.33（B0+T）d=1.33×（4160+300）×300=1.78m2；

3）巷道墙面积：

S墙=2h3T=2×1735×300=1.04m2；

4）巷道基础面积：

S基=（m1+m2）T+m1e=（500+250）×300+500×100=0.28m2；

5）巷道掘进面积：

S掘进=Bh3+0.262B02+（1.33B0+1.55d0）d0=4760×1735+0.262×41602+（1.33×4160+1.55×300）×300=14.59m2；

6）每米巷道碹砌所需材料：

V=V拱+V墙+V基=1.78+1.04+0.28=3.10m3；

第六节、绘制断面图

根据上述计算结果，按规定的比例尺（1:

50）绘制巷道断面图：

第七节、井巷掘进

1、爆破参数的确定

（1）炮孔布置（如下图）

①掏槽形式及掏槽孔参数。

因为掘进断面积较大，为取得好的掏槽效果，掏槽孔为5个，空孔1个。

②辅助孔参数。

根据可选参数400-800mm，选取孔间距为700mm

③顶孔，根据参数可选400-600mm，取顶孔间距为500mm，为优化断面成型质量，使爆破后的壁面保持平整光滑，施爆时采取光面爆破１３

④边孔。

取炮孔间距为680mm

⑤底孔。

取底孔间距为600mm

（2）爆破参数的确定凿岩机钻孔直径为40mm，孔深2.2m。

根据公式求出孔数为44个，使用2号岩石炸药，炸药单耗为1.48kg/m3，每循环炸药总消耗量为38.1kg，爆破各项参数（见下表）

第7章、钻眼工作

如下表中，每次爆破断面炮孔总长度为99.2m，布置三台气腿式凿岩机，3个人平行作业，外加1人进行辅助工作。

第八章、支护工作

由于该题目的服务年限为20年，故采取永久性支护。

选用钢筋砂浆锚杆和喷射混凝土支护。

钢筋直径为12mm，砂浆用425号普通硅酸盐水泥、粒径小于3mm的中细砂加水拌和而成，其配合比为，水泥:

砂=1:

2.5，水灰比为0.38～0.42。

锚杆长度为2000mm，锚固长度为300mm，直径为18mm，仅布置于巷道拱部，间距为800mm、排距为800mm。

支护厚度为300mm。

巷道普通断面在进行爆破后应立即打锚杆，并喷射混凝土，加盖模板，作为临时支护；道岔部分进行断面施工时，完成爆破后应立即架设临时支架以维护顶板，以防止掘、砌之间巷道的顶、帮岩石跨落轨道及管路（压风管、水管、风筒）接长的时间安排轨道的进尺随着掘进工作面的推进而增加，与打眼同步进行；管路（压风管、水管、风筒）的接长与装岩、转运同时进行。

局部通风机提供动力，通过风筒对掘进工作面进行压气供应，风筒距工