采矿工程专业毕业设计.pdf

毕业设计 摘要摘要：本次设计是新河煤矿的初步设计，设计图纸共张，说明书共十章。 根据采矿工程的需要和特点，重点设计为第四、六、八章，其他如井底车 场、井下运输及提升设备仅做一般的选型计算。 新河煤矿位于山东济宁市，北距新 327 国道 4km,旧 327 公路国道从井 田南部边缘通过，该公路向南 500m 处有兖新铁路，东可通兖州、石臼港与 京沪铁路线相接，西可至菏泽、新乡与京九、京广铁路线相通。本矿交通 比较方便。 本井田的煤层埋藏较浅，煤层倾角大于 15。 本井田内有多层煤，设计主要开采 3 煤层，3 煤层平均厚度 7.31m，煤 层有爆炸性和自燃倾向性。矿井瓦斯低属于低瓦斯矿井。 本井田划分为 2 个采区，采用立井开拓方式，回采工艺采用后退式、 综采一次性放顶煤机械化采煤法，采用“三八制”作业制度。工作面的设 备有双滚筒采煤机、滑移支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。 顶板管理采用，采空区采用全部垮落法管理顶板。 本矿井设计年产量为 45 万吨，采用一套综采来满足产量的要求。 矿井运输大巷采用胶带运输作为主运输，采用矿车作为辅助运输，矿 井通风采用扇风机中央并列式。 关键词：井田通风机械化采煤立井 毕业设计 abstractabstractabstractabstract：this design is the exploitation of coal mines in shandong xinhe ,a total of drawings, a description of ten. according to the needs and characteristics of the mining project, focusing for the fourth, sixth, chapters, others such as mine shaft bottom, underground transport and lifting equipment just to do a general selection calculation. acoal mine in shandong province city jining, the minefield of coal buried shallow, seam big 15. the rise of within the mine field ,the design main 3 coal seam, 3, the average thickness of 7.31 m, spontaneous combustion of coal is explosive and sexual orientation. low-low mine gas are mine. the mine field was divided into seven mining areas, using methods developed by slopes, mining technology with back-style, fully mechanized coal caving mechanized one-time mining method, using“38” system operating system. face equipment double drum shearer, sliding, flexible scraper conveyor, crusher, loader, etc management of the sliding roof frame, gob method using all the cross-management roof. the mine design annual capacity of 0.45 million tons, with a fully mechanized coal mining to meet production requirements. transport tunnel mine used as the main transport belt transport, supplemented by mine car transport, mine ventilation using axial flow fan central points out, exhaust ventiati . keywords: mine fieldventilationfully mechanized coal mining slopes 毕业设计 目录目录 前言前言前言前言 1 1 1 1 井田概述及井田特征井田概述及井田特征井田概述及井田特征井田概述及井田特征 1.1 概述 1.2 井田及其附近的地质特征 1.3 煤质及煤层特征 2 2 2 2 井田境界及储量井田境界及储量井田境界及储量井田境界及储量 2.1 井田境界 2.2 井田的储量 3 3 3 3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度矿井的年产量、服务年限及一般工作制度矿井的年产量、服务年限及一般工作制度矿井的年产量、服务年限及一般工作制度 3.1 矿井年产量及服务年限 3.2 矿井的工作制度 4 4 4 4 井田开拓井田开拓井田开拓井田开拓 4.1 井筒形式、位置和数目的确定 4.2 开采水平的划分 4.3 采区划分及开采顺序 4.4 开采水平井底车场形式的选择 4.5 开拓系统综述 5 5 5 5 采准巷道布置采准巷道布置采准巷道布置采准巷道布置 5.1 设计采区的地质概况及煤层特征 5.2 采区形式、采区主要参数的确定 5.3 采区车场及硐室 毕业设计 5.4 采准系统、通风系统、运输系统 5.5 采区开采顺序 5.6 采区巷道断面 6 6 6 6 采煤方法采煤方法采煤方法采煤方法 6.1 采煤方法的选择 6.2 开采技术条件 6.3 工作面长度的确定 6.4 采煤机械选择和回采工艺确定 6.5 循环方式选择及循环图表的编制 7 7 7 7 建井工期及开采计划建井工期及开采计划建井工期及开采计划建井工期及开采计划 7.1 建井工期及施工组织 7.2 开采计划 8 8 8 8 矿井通风矿井通风矿井通风矿井通风 8.1 概述 8.2 矿井通风系统的选择 8.3 矿井风量的计算及风量分配 8.4 矿井总风压及等积孔的计算 8.5 通风设备的选择 8.6 灾害防治综述 9 9 9 9 矿井运输与提升矿井运输与提升矿井运输与提升矿井运输与提升 9.1 概述 9.2 采区运输设备的选择 9.3 主要巷道运输设备的选择 毕业设计 9.4 提升 9.5 矿井排水 10101010 技术经济指标技术经济指标技术经济指标技术经济指标 10.1 全矿人员编制 10.2 劳动生产率 10.3 成本、 10.4 全矿主要技术经济指标 结论 致谢辞 参考文献 毕业设计 前言前言前言前言 中国是世界最大产煤国。煤炭在中国经济社会发展中占有极重要的地 位。煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占 75%以上。煤炭发展 的快慢，将直接关系到国计民生。作为采矿专业的一名学生，我很荣幸能 够为祖国煤炭事业尽一份力。毕业设计是毕业生把大学所学专业理论知识 和实践相结合的重要环节，使所学知识一体化，是我们踏入工作岗位的过 渡环节，设计过程中的所学知识很可能被直接带到马上的工作岗位上，所 以显得尤为重要。 学生通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计 的方法、步骤及内容，培养实事求是、理论联系实际的工作作风和严谨的 工作态度，培养自己的科学研究能力，提高了编写技术文件和运算的能力， 同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能力。 该说明书为新河煤矿 0.45mt/a 井田初步设计说明书，在所收集地质材 料的前提下，由指导老师给予指导，并运用平时及课堂上积累的知识，查 找有关资料，力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。 本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采 煤方法等各个环节进行了详细的叙述，并进行了技术和经济比较。论述了 本设计的合理性，完成了毕业设计要求的内容。同时说明书图文并茂，使 设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中，得到了指导老师的详细 指导和同学的细心帮助，在此表示感谢。由于设计时间和本人能力有限， 难免有错误和疏漏之处，望老师给予批评指正。 毕业设计 1 1 1 1 井田井田井田井田概述概述概述概述及及及及井田井田井田井田特征特征特征特征 1.11.11.11.1 井田概况井田概况井田概况井田概况 1.1.11.1.11.1.11.1.1 矿区的地理位置及行政隶属关系矿区的地理位置及行政隶属关系矿区的地理位置及行政隶属关系矿区的地理位置及行政隶属关系 矿区位于济宁煤田唐口勘探区的西南部边缘，井田中心西距嘉祥县城 约 7.5 km， 东距济宁市约 10 km。 井田南北长约 5.5km,东西平均宽约 1.5km， 面积约 6.6km 2。行政区划属济宁市任城区和嘉祥县管辖。 1.1.21.1.21.1.21.1.2 地形、地貌、交通等情况地形、地貌、交通等情况地形、地貌、交通等情况地形、地貌、交通等情况 （1） 地形地貌 区内地势平坦，地面标高+35.38+36.29m,东北部略高，西南部略低， 地形坡度万分之二左右。 （2）交通 该矿区的交通十分方便，北距新 327 国道 4km,旧 327 公路国道从井田 南部边缘通过，该公路向南 500m 处有兖新铁路，东可通兖州、石臼港与京 沪铁路线相接，西可至菏泽、新乡与京九、京广铁路线相通，形成了比较 完整的交通网，四通八达。井田内有 6 个村庄，农、副、渔业生产较发达。 详见交通位置图 1-1。 毕业设计 图 1-1 矿井交通位置图 （3）水文 区内无大的河流，小的沟渠较多，纵横交错，沟渠水量受大气降水控 制，雨季水位较高，秋冬旱季水位较低，甚至干涸，一般起排涝和灌溉作 用。地表水对煤矿开采无影响。 1.1.31.1.31.1.31.1.3 气候地震等情况气候地震等情况气候地震等情况气候地震等情况 本区属海洋与大陆间过渡性气候，为温带半湿润季风区，一年四季分 明。全年主导风向是东南偏东风。春、夏两季以东及东南风为主，冬季以 北及西北风较多。雨季集中在七、八两个月。年平均降水量为 677.17mm。 至金乡 孟姑集 巨野县 至巨野 仲山 至金乡 洙 新 赵 纸坊 新 兖 327 线 道 国 嘉祥县 马集 万张 梁 大张楼 老僧堂 梁宝寺 黄垓 济 马村 府 赵 河 河 王 河道 国 唐口 湖 阳 南 河 新 河 井 田 老 运 105 安居 道 济宁市 黄屯 颜店 南站 国 康驿 日 高 东 二十里铺 至汶上 105 次丘 光 至兖州 速 新驿 30 35 35 1515 35 30 35 11600116151163011645 11645116301161511600 毕业设计 最高气温 41.6，最低气温-19.4，年平均气温为 13.6。最大积雪厚 度为 0.15m，最大冻土深度 0.31m。地震烈度为 6 度。 1.21.21.21.2 井田及其附近的井田及其附近的井田及其附近的井田及其附近的地质特征地质特征地质特征地质特征 1.2.11.2.11.2.11.2.1 井田的地层层位关系及井田的地层层位关系及井田的地层层位关系及井田的地层层位关系及地质构造地质构造地质构造地质构造 新河煤矿位于黄河下游冲积平原，在大地构造上位于华北地台山东台 背斜的西南缘，在昆仑秦岭东西构造带的东延北分支之上，并处于新华 夏第二沉降带的复合端。新河煤矿受华夏构造体系的影响，以北北东近 南北走向正断层为主，又因受东西纬向构造带的控制，也发育有北东东 近东西向正断层。 煤系地层由二叠系山西组和太原组上段（三灰段） 、中段（八灰段） 、 下段（十灰段）等组成。山西组岩性以中、细砂岩为主，太原组岩性以粉 砂岩、泥岩为主，见井田地质特征表 1-1。 东以嘉祥支三断层及 f13 断层与唐口井田为界，西至 17 层煤露头；南 起兖新铁路北侧保安煤柱，北至 t191 与 t192 钻孔连线延长线。井田 内赋存有 3、16、17 两个可采煤层。 表 1-1 井田地质特征表 地层系统主要岩性特征厚度/m 第四系（q）黄色、棕、灰等杂色粘土、粘土质砂、 砂、砂砾石层,广布于全区,东北簿、 西 北厚。 0350 m 新近系（n）棕黄、黄、棕红等杂色粘土，粉砂夹细 砂,下部有时夹泥炭薄层,底部常见砂 砾。主要分布于西部，地表未出露。 01000 m 古近系（e）上部杂色粘土岩、 粉砂岩夹泥灰岩和石1000 毕业设计 官庄群膏层,下部红色粘土质粉砂岩、细砂岩 夹砂砾岩,普遍含石膏层,分布于北部 和西部。 m 侏罗系上统 三台组（j3） 上部为灰绿色粉、细砂岩互层夹泥岩, 下部红色砂岩， 并有燕山晚期岩浆岩侵 入，底部有不稳定的砾岩。 500m 二 叠 系 (p) 上 统 (p2) 石盒子组 (p2 h+p 1 h) 杂色泥岩、 粉砂岩和灰色粉砂岩，含植 物化石，下部含不稳定的 b 层铝土岩。 500m 下 统 (p1) 山西组 (p1 s) 浅灰、灰白色中、细砂岩及深灰色粉砂 岩、 泥岩夹煤层， 为本区主要含煤地层。 80m 太原组 (p1 t) 以深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩为主, 夹灰色砂岩、 石灰岩 813 层、 煤 17 23 层，为本区主要含煤地层，属海陆 交互相沉积，厚度稳定。 170 m 石 炭 系 (c) 上 统 (c2) 本溪组 (c2 b) 以杂色泥岩为主,夹石灰岩 24 层,上 部夹不稳定薄煤12层,底部具g层铝 土岩及山西式铁矿层。 35 m 奥 陶 系 (o) 中统(o2)为浅海相中厚层灰岩、 豹皮灰岩夹泥灰 岩、白云质灰岩。 660 m 下统(o1) 寒上 统(3)九龙群： 中上部为青灰色竹叶状白云质400 m 毕业设计 武 系 () 灰岩、夹鲕状灰岩、泥岩及粉砂岩;下 部为厚层泥灰岩及鲕状灰岩。 中 统(2) 长清群：为黄绿、暗紫色云母泥岩、 白 云质灰岩夹豹皮灰岩、 泥灰岩及竹叶状 灰岩。 320 m 下 统(1) 太古界泰山群(art)主要为深变质的变质岩系及太古代晚 期侵入岩。 6000 m 井田内断裂构造发育，断层分为近南北向和北东向两组。其中推测存 在缓倾角的重力滑动断层组， 井田范围内共发现断层14条， 其中落差100m 的断层有 4 条， 落差50m 的断层 1 条，落差30m 的断层 3 条，落差10m 的断层 5 条，10m 的断层 1 条，其主要断层特征见表 1-2。 表 1-2 断层特征表 断层名称性质走向倾向倾角/ 落差/m查明情况 f1正nw30ne70100查明 xf1正ne10e70010基本查明 xf2正snw7008基本查明 xf3正ne40nw70020查明 xf4正ne5e70010查明 xf5正ne50nw65030查明 xf6正ewn65030查明 xf7正ne30nw65070查明 xf8正ne20nw65010查明 xf9正近 snnw70200查明 毕业设计 f12正ne35nw701040基本查明 f13正近 snw700100基本查明 滑脱断层正近 ewn推断 1.2.21.2.21.2.21.2.2 含含含含煤煤煤煤系系系系及及及及地层特征地层特征地层特征地层特征 新河煤矿构造形式断层较发育，确定有正断层 59 条，并推断有重力滑 动断层组存在。井田内高角度正断层大致可划分为 3 组，即近北东向、南 北向、北西向。本设计的煤系地层平均总厚度 235.00m，共含煤 18 层，煤 层平均总厚度 12.65m，含煤系数 5.4%；其中含可采煤层三层（3、16、17）， 平均总厚度 8.87m，占煤层总平均厚度的 70%。可采煤层特征见表 1-3。 表 1-3可采煤层一览表 煤 层 名 称 井田厚度/m 最小最大 煤层间距/m 最小最大 结 构稳定性可采性 夹石 平均（点数）平均层数主要岩性 3 4.6310.0 49.13113.98 简 单较稳定全区可采01泥岩 7.06 16 0.351.1085.96简 单较稳定局部可采0 0.776.9610.01 17 0.340.988.91较 简 单 稳定局部可采01 泥岩 0.83 1.2.31.2.31.2.31.2.3 水文地质水文地质水文地质水文地质 毕业设计 新河煤矿的水文地质条件属一般型，有六个含水层，分别为： 第四系松散含水层（） 上侏罗统砂岩含水层（） 3 煤层顶底板砂岩含水层（） 三灰岩溶裂隙含水层（） 十下灰岩溶裂隙含水层（） 奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（） 全矿预测涌水量： 最大涌水量 184.16m 3/h 正常涌水量 151.40m 3/h 1.31.31.31.3 煤质及煤层特征煤质及煤层特征煤质及煤层特征煤质及煤层特征 1.3.11.3.11.3.11.3.1 井田内煤层及埋藏条件井田内煤层及埋藏条件井田内煤层及埋藏条件井田内煤层及埋藏条件 煤层走向主体为南北走向，整体近似长方形，煤层赋存比较稳定，全 区发育，倾角大于 15，可采煤层间距见表 1-3 表 1-3 煤层间距 煤层平均厚度/m煤层间距/m 37.3185.96 160.82 170.749.50 其中，3 煤层为本井田主开采煤层。全区发育。见煤层柱状图，如图 1-2。 煤层 煤层 煤层 柱状 3煤 平均厚度 岩性 泥岩 15.6 泥岩、细砂岩 毕业设计 图 1-2 综合柱状图 （1）3 煤层本区煤层中夹石在井田中部最薄，往南北两翼逐渐变厚， 沿倾向方向变化小，沿走向方向向南北变化稍大，本组地层一般厚度 72.60m，以粉砂岩为主，粘土岩含量减少，各种岩石所占的百分比为：粘 土岩 10.1%，粉砂岩类占 52.6%，砂岩类占 31.4%，石灰岩占 2.9%。岩相组 合上为浅海相薄层泥质碳酸盐岩和泻胡海湾相粉砂岩及砂岩沉积物的交替 沉积。 本组内赋存三层石灰岩，由下而上命名为 k4、k5、k6，其中 k5 石灰岩 为深灰色泥质生物碎屑岩，时而接近钙质粘土岩。特点是含灰白色的动物 介壳，富集成层，与深灰色泥质灰岩交替成细带状，形成明显的水平层理 和水平波状层理，极易区别于其它石灰岩，厚度薄但比较稳定。本组比较 突出的特点是出现了含煤沉积，是典型的海陆交互相沉积序列。 井田内各煤层的伪顶多为薄层泥岩，直接顶一般为泥岩或粉砂岩，底 板多为粉砂岩。区内虽然岩性变化大，但有一定规律，即由东往西，由下 向上逐渐由细变粗，北部和中部较稳定，各类砂岩层理不甚发育，破碎易 风化，具有较强的膨胀性，遇水后即软化，断裂带附近层间滑动发育，其 内的巷道围岩不稳定，易冒落变形，位于煤层间的巷道有不同程度的移动 和破坏。 1.3.21.3.21.3.21.3.2 瓦斯、煤尘和煤的自燃瓦斯、煤尘和煤的自燃瓦斯、煤尘和煤的自燃瓦斯、煤尘和煤的自燃 毕业设计 本井田瓦斯含量均较低，属低沼矿井，据化验资料，瓦斯绝对涌出量 为：1.275.56m 3/min，平均 4.75m3/min，相对涌出量为：0.393.38m3/t 平均 1.17m 3/t.煤尘爆炸指数为：38.42%64.20%；本区由于煤燃点低，易 自燃发火，煤尘试验结果为火焰长度300mm，岩粉量为50.0%，具有爆炸性。 自燃发火期为为 39 天。 1.3.31.3.31.3.31.3.3 井田的井田的井田的井田的勘探程度勘探程度勘探程度勘探程度及进一步勘探要求及进一步勘探要求及进一步勘探要求及进一步勘探要求 目前，勘探程度已达到精查，确定了高级储量为 50%以上，但为 了满足以后生产要求应提高一水平的勘探程度，使高级储量达到 70%以上。 2 2 2 2 井田境界及埋藏量井田境界及埋藏量井田境界及埋藏量井田境界及埋藏量 2.12.12.12.1 井田境界井田境界井田境界井田境界 2.1.12.1.12.1.12.1.1 井田范围井田范围井田范围井田范围 本井田东以嘉祥之三断层及 f13 断层与唐口井田为界，西至 17 层煤露 头；南起新铁路北侧保安煤柱，北至 t191 与 t192 钻孔连线延长线。 井田内赋存有 3、16、17 三个可采煤层。 2.1.22.1.22.1.22.1.2 边界煤柱留设边界煤柱留设边界煤柱留设边界煤柱留设 井田南北长约 4km,东西平均宽约 0.9km，面积 3.6km 2。井田内断层较 丰富，井田四周依据相关规定和安全考虑分别留设 20m 的边界煤柱。由于 井田东面和南面为断层所包围，故西部和南部的井田边界即为断层保护煤 柱和井田境界保护煤柱，按煤矿安全规程规定，边界煤柱的留法及尺 寸： 1）井田边界煤柱留 30m； 2）阶段煤柱斜长 60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留 30m； 3）断层煤柱每侧各为 20m； 4）采区边界煤柱留 10m。 根据参考煤炭工业设计规范和矿井安全规程相关数据要求和 毕业设计 规定，本井田所留的各种保护煤柱均合理，符合规定。 2.1.32.1.32.1.32.1.3 工广保护煤柱留设工广保护煤柱留设工广保护煤柱留设工广保护煤柱留设 由设计规范规定：4590 万 t/年，1.21.3 公顷/10 万 t；120180 万 t/年， 0.91.0公顷/10 万t； 240300万t/年， 0.70.8公顷/10t； 400600 万 t/年，0.450.6 公顷/10t。本矿井设计年产 45 万 t，则工业广场占地面 积为 s=（45/10）*1.2=5.4 公顷=54000 。则工业广场设计成长 260m， 宽 210m 的矩形。 在确定地面保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，工业场地地面受保 护面积应包括保护对象及宽度 15m 的围护带。 在工业场地内的井筒，圈定保护煤柱时，地面受保护对象应包括绞车 房、井口房或通风机房、风道等，围护带宽度为 15m。 2.1.42.1.42.1.42.1.4 边界的合理性边界的合理性边界的合理性边界的合理性 在本井田的划分中，充分的利用到现有条件，既降低了煤柱的损失， 也减少了开采技术上的难度，使工作面的部署较为简易。同时，本井田的 划分使储量与生产相适应。井田有合理的尺寸，条带尺寸满足煤炭工业 设计规范的要求，走向长度划分合理，使矿井的开采有足够的储量和足 够的服务年限，避免矿井生产接替紧张。 根据煤炭工业设计规范的规定，采区开采顺序必须遵守先近后远、 先易后难的原则，并应符合下列规定： 1）首采采区应布置在构造简单，储量可靠，开采条件好的快段，并宜 靠近工业广场保护煤柱边界线； 2）开采煤层群时，采区宜集中或分组布置，有煤和瓦斯突出的危险煤 层，突然涌水威胁的煤层或煤层间距大的煤层，单独布置采区。 3）开采多种煤类的煤层，应合理搭配开采。 综上所述，矿井首采区定在靠经工业广场的西北部，采区储量丰富， 毕业设计 有利于运输的集中和减少巷道的开拓费用，所以井田划分使合理的。因此， 综上来看，本井田的划分是合理的，也就是说本井田设计的边界是合理的。 2.22.22.22.2 井田储量井田储量井田储量井田储量 2.2.12.2.12.2.12.2.1 井田储量的计算原则井田储量的计算原则井田储量的计算原则井田储量的计算原则 1）按照地下实际埋藏的煤炭储量计算，不考虑开采、选矿及加工时的 损失； 2）储量计算的最大垂深与勘探深度一致。对于大、中型矿井，一般不 超过 1000m； 3） 精查阶段的煤炭储量计算范围， 应与所划定的井田边界范围相一致； 4）凡是分水平开采的井田，在计算储量时，也应该分水平计算储量； 5）由于某种技术条件的限制不能采出的煤炭，如在铁路、大河流、重 要建筑物等两侧的保安煤柱，要分别计算储量； 6）煤层倾角不大于 15 度时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算 储量； 7）煤层中所夹的大于 0.05m 厚的高灰煤（夹肝）不参与储量的计算； 8）参与储量计算的各煤层原煤干燥时的灰分不大于 40%。 2.2.22.2.22.2.22.2.2 矿井工业储量矿井工业储量矿井工业储量矿井工业储量 矿井的工业储量：勘探地质报告中提供的能利用储量中的 a、b、c 三 级储量。本井田的工业储量的计算： 工业储量 井田煤层埋藏深度为-220m-680m 标高之间。 工业储量为： eg=b+c=4.69+44.66=49.35mt 井田永久煤柱 井田永久煤柱损失包括铁路、井田境界、断层保护煤柱，和前部矿井 毕业设计 水下开采防水煤柱。 a 断层煤柱损失 断层的两侧各留 20m 的保护煤柱。 b 井田境界煤柱损失 井田境界留设 30m 的边界煤柱。 c 铁路保护煤柱损失 自铁路路基向外 20m 作为保护带。 d 防水煤柱损失 按矿井设计中规定,3 煤层露头向下 50m 作为防水煤柱。 经上述计算 p1=6.62+2.99=9.61mt 矿井设计储量 es=eg-p1=49.35-9.61=39.74mt 采区回采率 矿井采区回采率应符合下列规定：厚煤层不应小于 75%；中厚煤层不应 小于 80%；薄煤层不应小于 85%。本矿井回采率按 c=75%计算。 矿井设计可采储量 ek=esc平均 式中 ek设计可采储量 es井田设计储量 c平均采区平均回采率 ek=esc平均 =39.7475%=29.80mt 故本矿井的设计可采储量为 29.80mt。 毕业设计 3 3 3 3 矿井年产量、服务年限及一般工作制度矿井年产量、服务年限及一般工作制度矿井年产量、服务年限及一般工作制度矿井年产量、服务年限及一般工作制度 3.13.13.13.1 矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限 3.1.13.1.13.1.13.1.1 矿井的年产量矿井的年产量矿井的年产量矿井的年产量 矿井的年产量（生产能力）确定的合理与否，对保证矿井能否迅速投 产、达产和产生效益至关重要。而矿井生产能力与井田地质构造、水文地 质条件、煤炭储量及质量、煤层赋存条件、建井条件、采掘机械化装备水 平及市场销售等许多因素有关。经分析比较，设计矿井的生产能力确定为 0.45mt/a，合理可行，理由如下； 1）储量丰富 煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。本井田内可采煤层 1 层，保有工业储量为 49.35mt，按照 0.45mt/a 的生产能力，能够满足矿井 服务年限的要求，而且投入少、效率高、成本低、效益好。 2）开采技术条件好 本井田煤层赋存稳定，井田面积、煤层埋藏，倾角适中，结构简单， 水文地质条件及地质构造简单，煤层结构单一，适宜机械化开采，可采煤 层均为厚煤层。 3）建井及外运条件 本井田内良好的煤层赋存条件为提高建井速度、缩短建井工期提供了 良好的地质条件。本井田内交通十分便利，兖（州）新（乡）铁路位于井 田南部边缘，济宁至菏泽、济宁至郓城的公路分别从井田南、北两边通过。 井田内尚有较多机耕大路，交通十分方便。 综上所述，由于矿井优越的条件及外部运输条件，矿井的生产能力为 45 万 t 是可行的、合理的，并且符合煤矿安全规程和设计规范的 相关要求。 3.1.23.1.23.1.23.1.2 服务年限服务年限服务年限服务年限 毕业设计 矿井保有工业储量 49.35mt，设计可采储量 29.80mt，按 0.45mt/a 的 生产能力，考虑 1.3 的储量备用系数，按以下公式计算： )/(kazp k = 式中：k 矿井备用系数，取 1.3 a 矿井生产能力，0.45mt/a zk矿井可采储量，万 t p 矿井服务年限，年 代入数据得 p= 29.80 /（451.4）=51.2 年 则矿井服务年限为 51.2 年。 3.1.33.1.33.1.33.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性 建井后产量出现变化，其可能性为： 1）地质条件勘探存在一定的误差，有可能出现新的断层。 2）由于国民经济发展对煤炭的需求变化，导致矿井产量增减。 3）矿井的各个生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，迅速突破设 计能力，提高了工作面生产能力。 4）工作面的回采率提高，导致在相同的条件，矿井服务年限增加。 5）采区地质构造简单，储量可靠，因此投产后有可靠的储量及较好的 开采条件。 3.23.23.23.2 矿井工作制度矿井工作制度矿井工作制度矿井工作制度 结合本矿井煤层条件、储量情况、以及达成产量所需要的时间；同时 考虑设备检修以及工人工作时间等实际的因素，在满足煤矿安全规程 的条件之下，本矿井工作制度安排如下： 矿井工作日为 300 天。 毕业设计 本矿井工作制度采用“三八”制，两班采煤，一班检修，日提升工作 时间为 14 小时。 4 4 4 4 井田开拓井田开拓井田开拓井田开拓 井田开拓方式应该通过对矿井设计生产能力，地形地貌条件，井田地 质条件，煤层赋存条件，开采技术及装备设施等综合因素进行方案比较以 及系统优化之后确定。因此，在解决井田开拓问题时，应遵循以下原则： 1）贯彻执行有关煤炭工业的技术政策，为多出煤、早出煤、投资少、 成本低、效率高创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产 可高和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建 投资，加快矿井建设。 2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创 造条件。 3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。 4）必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系 统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状 态。 5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术 新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。 6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、每种分别开采，以及其他有益 矿物的综合开采。 4.14.14.14.1 井口位置、式及和数目的确定井口位置、式及和数目的确定井口位置、式及和数目的确定井口位置、式及和数目的确定 4.1.14.1.14.1.14.1.1 井筒形式的确定井筒形式的确定井筒形式的确定井筒形式的确定 井筒是联系地面与井下的咽喉，是全矿的枢纽。井筒选择应综合考虑 建井期限，基建投资，矿井劳动生产率及煤的生产成本，并结合开拓的具 毕业设计 体条件选择井筒。 矿井开拓，就其井筒形式来说，一般有以下种形式：平硐、斜井、立 井和混合式。下面就几种形式进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓 方式。 平硐：一般就是适合于煤层埋藏较浅，而且要有适合于开掘平硐的高 地势，例如山地或丘陵，也就是要有高于工业广场以上具有一定煤炭储量。 斜井：利用斜井开拓首先要求煤层埋藏较浅倾角较大的倾斜煤层，且 当地地表冲击层较厚，利用竖井开拓困难时，即便煤层埋藏较深，不惜打 较长的斜井井峒的条件下才可能使用，而本井田的条件却不仅如此，煤层 埋藏较深。如果按照皮带斜井设计时，倾角不超过 17 度的话，此时斜井的 井筒长度将是很大的。太长的斜井提升几乎是不可能的，而且工程量也是 非常巨大的，跟着相关的维护和运输等费用也会大幅度的增加，以上种种 因素决定了本井田使用斜井开拓也是不可行的。 立井：适用于开采煤层埋藏较深且地表附近冲击层不厚的情况。 本井田为全隐蔽式煤田，由于第四系地层较厚（220m 左右） ，含多个含 水层，井筒需要采取特殊凿井法施工。因此，本矿井采用立井开拓方式。 4.1.24.1.24.1.24.1.2 井筒的位置及数目的确定井筒的位置及数目的确定井筒的位置及数目的确定井筒的位置及数目的确定 1）井筒数目 a 根据本矿区煤层的埋藏的具体条件，各井筒均采用立井+暗斜井。 b 主井、副井各一个。 c 井筒参数 表 4-1 井筒参数 井筒名称用途井筒长度/m提升方法断面尺寸 直径/m净断面积/ 毕业设计 主井提升煤炭、 回 风 520箕斗提升4.515.9 副井进人、 运料排 矸、 设备升降 及进风 480罐笼提升5.019.6 该设计采用立井的开拓方式，通风方式为中央并列式通风。 2）井筒的位置 选择井筒位置的原则 a 有利于第一开采水平的开采，并兼顾其它水平，有利于井底车场的 布置和主要运输大巷位置的选择，石门工程量小。 b 有利于首采区不只在井筒附近的富煤快段，首采区少迁村或不迁村。 井田两翼储量基本平衡。 c 井筒不易穿过厚表土层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或较弱岩 层。 d 工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山， 低洼地和采空区，不受滑坡和洪水威胁。 e 工业广场宜少占农田少压煤。 f 水源、电源较近，矿井设在铁路专用线路短，道路布置合理点。 便于布置工业场地的位置，主要是根据以下一些原则： a 有足够的场地，便于布置矿井地面生产系统及其工业建筑物。 b 有较好的工程、水文地质条件，尽可能避开滑坡、崩岩、溶洞、流 沙层等不良地段，这样即便于施工，又可以防止自然灾害的侵袭。 c 便于矿井供电、给水、运输，并使附近有便于建设居住区、排矸设 施的地点。 d 避免井筒和工业场地遭受水患、井筒位置要高于当地最高洪水位。 毕业设计 e 充分利用地形、使地面生产系统，工业场地总平面布置及其地面运 输合理，并尽可能是平整场地的工程量少。 对井田开采有利的井筒位置，确定依据： 倾斜方向的位置： 从保护井筒和工业场地繁荣煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈 小：愈靠近深部，煤柱的损失愈大。因此，井筒沿倾斜方向位于井田中上。 走向的位置 a 井筒沿井田走向的位置应在井田中央，当井田储量不均匀分布时， 应在储量分布的中央，以次形成两翼储量比较均衡的双翼井田。应该避免 井筒偏于一侧造成单翼开采的不利局面。 b 井筒设在井田中央时，可以沿井田走向运输工作量小，而井田偏于 一侧的相应井下运输工作量比前者要大。 c 井筒设在井田中央时，两翼分配产量比较均衡，两翼开采结束的时 间比较接近。 d 井筒设在井田中央时，两翼分配产量比较均衡，通风线路短，通风 阻力小。 综合考虑，主副井筒位置选在井田走向中央位置，位于倾向下部。 毕业设计 图 4-1 主井断面图 主井净直径 4.5m，提升容器为 4 他 t 箕斗一对，采用 2jk3.0/20e 单绳缠绕式提升机，配 yr5008 交流电动机两台，每台 400kw 。最大提升 速度为 4.62m/s，该提升设备担负本矿全部煤炭提升。 图 4-2 副井断面图 副井净直径 5.0m，提升容器为 1t 单层单车罐笼（一宽一窄、双侧罐道 滚动罐耳） ，采用 2jk3.0/20e 型单绳缠绕式提升机，配 yr450-10 型交流 电动机两台， 每台 315kw， 最大提升速度 4.584m/s。 可升降最大件重量 5.3t。 4.24.24.24.2 开采水平的设计开采水平的设计开采水平的设计开采水平的设计 4.2.14.2.14.2.14.2.1 水平划分的原则水平划分的原则水平划分的原则水平划分的原则 确定原则： 1）根据煤炭工业设计规范规定： 毕业设计 （1）90 万 t 的矿井第一水平服务年限不得小于 20 年，缓倾斜煤层的 阶段垂高为 200-350m； （2）条件适宜的缓倾斜煤层，宜采用上下山开采相结合的方式； （3）近水平多煤层开采，当层间距不大时，宜采用单一水平开拓。 2）根据本井田煤层赋存特征，设计开采煤层井田煤层埋深主要为 -250-650m，根据确定的井口位置及初期采区位置、兼顾矿井前、后期采 区接续，设计确定以一个水平开拓全井田。 3）根据生产成本 阶段高度增大，全矿井水平数目减少，水平储量增加，分配到每 t 煤 的折旧费减少，但阶段长度会使一部分经营费相应增加，其中随着阶段增 大而减少的费用有：井底车场及硐室、运输大巷、石门及采区车场掘进费、 设备购置及安装费用等；相应增加的费用有：沿上山的运输费、通风费、 提升费、倾斜巷道的维修费，此外还延长生产时间增加初期投资，因此要 针对矿井的具体条件提出几个方案进行经济技术比较，选择经济上合理的 方案。 4）根据水平接替关系 在上一水平减产前，新水平即做好一个水平从投产到减产为止的时间， 必须大于新水平的准备时间。正常情况下，大型矿井的准备时间要 1.52 年，井底车场、石门及主要运输大巷亦需要 1.52 年，延伸井筒需要 1 年， 合计需要 45 年的时间。开拓延伸加上水平过渡需要 79 年，所以每个矿 井在确定水平高度时，必须使开采时间大于开拓延伸加上水平过渡所需要 的时间。 根据煤炭工业矿井设计规范 ：当煤层倾角大于 12 度时，宜采用走 向长壁采煤法。本矿井煤层倾角大于 15 度，故采用走向长壁采煤法。 4.2.24.2.24.2.24.2.2 开采水平的划分开采水平的划分开采水平的划分开采水平的划分 毕业设计 根据本井田的实际情况，以及煤层赋存的条件，提出两个在技术上可 行的方案： 方案一：采用单水平上下山开采 方案二：采用立井+暗斜井双水平开采 总的来说，两个方案在技术上均可行，各有优缺点，需要通过经济比 较，才能确定其优劣。 首先对下阶段的巷道布置在技术上比较两方案的优缺点，详见表 4-2。 表 4-2 两种开拓方案的技术分析表 方 案 方案一：采用立井单水平上下山 开采 方案二： 采用立井双水平加暗斜井 上山开采 优 点 （1） 开拓巷道工程量小，两阶 段共用一组大巷和平巷，掘进率 较低 （2） 提升运输距离较短 （3） 保护煤柱损失少，可以提 高回采率 （4） 下山阶段辅助运输容易 （1） 采准巷道施工容易， 工艺简 单 （2） 对工作面通风有利， 可以避 免下行风带来的缺点， 通风费用较 少 （3） 对于煤炭的回采有利 （4） 延伸井筒的施工比较方便 缺 点 （1）施工技术复杂，设备要求多 （2）掘进速度慢，掘进费用高 （3）下山开采，工作面生产难度 增加，排水困难 （4）顺槽内运输费用较高，生产 费用较高 （5）两顺槽间风压差别较大，通 （1）开拓巷道工程量大，增加准 备时间 （2）提升能力小，动力消耗大， 提升费用高 （3）风路长，风阻大，通风费用 高 （4）暗斜井的维护较为困难，维 毕业设计 风困难护费用高 对于两个方案进行经济比较： 因两个方案划分的采区基本相同，所以采区上山的经济比较可以忽略 不计，具体比较如下： 表 4-3 方案一，单水平上下山开采 项目工程量单价费用 运输能力/万 t1520 万 t0.669 元/t1016.8 万元 排水/万 t404.3 万0.1525 元/61.65 万元 合计1078.4 万元 表 4-4 方案二，暗斜井延伸，两水平开采 名称掘进费用 长度（m）费用（元/m）总费用（万元） 运输暗斜井9223000276.6 回风暗斜井9223000276.6 井底车场11003000330 运输大巷12693000380.7 合计1263.9 万元 通过两个方案进行经济比较，很显而易见，方案二比方案一增加两条 912m 暗斜井，以及相应的采准巷道，掘进费用明显高于方案一，而且相应 的运煤、提升费用尚未计入表中，使得方案一的优势更加突出，所以方案 一为最优方案。 综上所述，本设计采用单水平上下山联合的方式。 4.2.34.2.34.2.34.2.3 设计水平储量及服务年限设计水平储量及服务年限设计水平储量及服务年限设计水平储量及服务年限 本井田设计水平为-580m 水平，第一阶段：工业储量 21.30mt，可采储 量 13.84mt，服务年限 23.7 年；第二阶段：工业储量 28.05mt，可采储量 毕业设计 16.14mt，服务年限 27.6 年。 表 4-2 水平储量及服务年限 4.2.44.2.44.2.44.2.4 设计水平的巷道布置设计水平的巷道布置设计水平的巷道布置设计水平的巷道布置 由于本井田煤层间距较近，层间距约为 80m，故采用集中大巷，为便于 维护，将大巷布置到煤层底板岩层中，又由于设计中通风方式为并列式， 所以采用一条大巷布置，大巷距煤层底板间距一般为 30m。 大巷支护方式掘进时期及时支护采用锚杆支护，后期采用混凝土砌碹， 巷道断面特征见图 水平序号可采储量/万 t服务年限/年 第一阶段13.8423.7 第二阶段16.1427.6 4200 4000 1500 200 100010602501060630 1500 2000 560,63 3500100 毕业设计 图 4-4 双轨大巷断面图 4.2.54.2.54.2.54.2.5 大巷的位置、数目、用途和规格大巷的位置、数目、用途和规格大巷的位置、数目、用途和规格大巷的位置、数目、用途和规格 1）大巷的位置 选择大巷位置的原则：掘进量少，费用少。维护条件好，煤柱损失少， 有利于通风和防火，运输方便。本矿井的可采煤层有两层，双轨大巷布置 在煤层底板岩层的-500m 水平处，距煤层底板 30m。 2）大巷的数目和用途 根据运输和通风条件，本矿井共布置一条双轨大巷。承担整个水平运 煤、进风、运料、排水、排矸、行人等任务。 3）大巷的规格 因为大巷的服务年限都长，所以都采用锚喷支护。各大巷具体断面如 下： 大巷运输方式采用矿车运输，轨型为 18 公斤/m，轨道大巷轨距 600m， 对大巷运输方式选择的依据是： 1）由于设计生产能力小，采用此种运输方式能满足要求。 2）吨公里运输费较低。 3）运输能力大，机动性强，随着运距和运量的变化可以增加列车 数。 4）矿车运煤可同时解决煤炭、矸石、物料和人员的运输问题。 5）对巷道直线度要求不高，能适应长距离运输。 4.34.34.34.3 采区划分及开采顺序采区划分及开采顺序采区划分及开采顺序采区划分及开采顺序 4.3.14.3.14.3.14.3.1 采区形式及尺寸的确定采区形式及尺寸的确定采区形式及尺寸的确定采区形式及尺寸的确定 根据井田地质情况，煤层赋存较稳定，煤层厚度约为 7m 多，井田走向 4km，以上条件很适合综合机械化采煤，而设计规范规定综采工作面单翼采 毕业设计 区走向长度应超过 15002000m。因此将井田划分为四个采区。 4.3.24.3.24.3.24.3.2 开采顺序开采顺序开采顺序开采顺序 合理的开采顺序是在考虑煤层采动影响的前提下，有步骤、有计划的 按照一定的顺序进行，保证采区、工作面的正常接替以保证安全、均衡、 高效的生产，并且有利于提高技术经济指标。合理的开采顺序可以