采矿工程毕业设计（论文）-城郊矿1.8 Mta新井设计【全套图纸】 .pdf

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业论文 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 姓 名： 学 号： 学 院： 矿 业 工 程 学 院 专 业： 采 矿 工 程 论文题目： 城郊矿 1.8 mt/a 新井设计 专 题： 冲击矿压预防与治理 指导教师： 职 称： 教 授 2010 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业论文任务书 学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程 06 级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ：任 务 下 达 日 期 ： 年年 月月 日日 毕业论文日期：毕业论文日期： 年年 月月 日至日至 年年 月月 日日 毕业论文题目：毕业论文题目：城郊 1.8 mt/a 新井设计 毕业论文专题题目：毕业论文专题题目：冲击矿压预防与治理 毕业论文主要内容和要求：毕业论文主要内容和要求： 按照采矿工程专业毕业设计大纲要求， 完成一般部分城郊矿 1.8mt/a 新井 设计和专题部分冲击矿压预防与治理，英译汉中文字数 3000 以上。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研 究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总 体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知 识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程 度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为城郊矿 1.8mt/a 新井设计。城郊煤矿位于河南省永城市，交通较为便利。 井田倾向（东西）长约 8km，走向（南北）长约 5km，井田总面积为 36.00km2。主采煤层 为 3 号煤层，平均倾角为 6，煤层平均厚度为 5.93m。井田地质条件较为简单。 井田工业储量为 300mt，矿井可采储量 217mt 。该矿井服务年限为 86.3a，涌水量不 大，矿井正常涌水量为 200 m3/h 左右，最大涌水量为 384 m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，为 低瓦斯矿井。 井田为立井两水平开拓；长壁放顶煤采煤法；矿井通风方式为中央并列式。 矿井年工作日为 330d，工作制度为“三八”制。 一般部分共包括 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作 制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式- 盘区巷道布置；6.采煤方法； 7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。 专题部分的题目为浅析冲击矿压及其防治， 主要针对冲击矿压， 提出了部分防治措施。 翻译部分主要内容冲击矿压的防治措施， 英文题目为： prevention and forecasting of rock burst hazards in coal mines 关键词：立井；带区；综放；架线电机车运输；中央并列式通风 abstract this design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. the general part is a new design of chenjiao mine.chenjiao mine lines in north- west of yongcheng in henan province. the traffic of road and railway is convenience to the mine. the width of the minefield is 5.00 km ,the width is about 5.00 km，well farmland total area is 32.00km2.the two is the main coal seam, and its average dip angle is 6 degree. the thickness of the mine is about 5.93 m in all. the proved reserves of the minefield are 300 mt. the recoverable reserves are 217 mt. the designed productive capacity is 1.8 mt percent year, and the service life of the mine is 86.3 years. the normal flow of the mine is 894 m3 percent hour and the max flow of the mine is 1200 m3 percent hour. the mineral well gas gushes the deal lower, for low gas mineral well. the well farmland is two levels in vertical shaft development;the cole mine is the longwall mining;the centralized ventilation. the working system “three- eight” is used in the chensilou mine. it produced 330 d/a. this design includes ten chapters: 1.an outline of the mine field geology; 2.boundary and the reserves of mine; 3.the service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.the layout of panels; 6. the method used in coal mining; 7. transportation of the underground; 8.the lifting of the mine; 9. the ventilation and the safety operation of the mine; 10.the basic economic and technical norms. keywords: shaft; strip district; comprehensive mechanization puts in the top coal; overhead line electric locomotive transport; centralized juxtapose ventilation 目 录 一般部分一般部分 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1.1 矿区概述 . 1 1.1.1 矿区地理位置与交通 1 1.1.2 地形地貌 1 1.1.3 主要河流 1 1.2 井田地质特征 2 1.2.1 井田地质构造 2 1.2.2 煤层特征 2 1.2.3 煤质 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.2.4 水文地质特征 2 1.2.5 其它开采地质条件 4 2 井田境界与储量井田境界与储量 . 5 2.1 井田境界 . 5 2.2 矿井工业储量计算 . 5 2.2.1 储量计算依据 5 2.2.2 矿井工业储量 5 2.3 矿井可采储量 . 6 2.3.1 安全煤柱留设原则 6 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 6 2.3.3 矿井可采储量 8 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限. 9 3.1 矿井工作制度 . 9 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 . 9 3.2.1 矿井设计生产能力及服务年限确定依据 9 3.2.2 矿设计生产能力 9 3.2.3 矿井服务年限 9 3.2.4 井型校核 9 4 井田开拓井田开拓 . 11 4.1 井田开拓的基本问题 11 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 11 4.1.2 工业场地的位置 12 4.1.3 开采水平的确定及带（采）区划分 13 4.1.4 方案比较 13 4.2 矿井基本巷道 21 4.2.1 井筒 21 4.2.2 开拓巷道 21 4.2.3 井底车场及硐室 21 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置 . 30 5.1 煤层地质特征 . 30 5.1.1 带区位置 30 5.1.2 带区煤层特征 30 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 30 5.1.4 水文地质 31 5.1.5 地质构造 31 5.1.6 地表情况 31 5.2 带区巷道布置及生产系统 31 5.2.1 带区准备方式的确定 31 5.2.2 带区巷道布置 32 5.2.3 带区生产系统 33 5.2.4 带区内巷道掘进方法 34 5.2.5 带区生产能力及采出率 34 6 采煤方法采煤方法 . 37 6.1 采煤工艺方式 . 37 6.1.1 带区煤层特征及地质条件 37 6.1.2 采煤工艺方式选择 . 37 6.1.3 回采工作面参数 37 6.1.4 回采工作面破煤、装煤方式 38 6.1.5 工作面运煤方式 . 38 6.1.6 回采工作面支护方式 42 6.1.7 放顶煤参数确定 . 43 6.1.8 回采工作面劳动组织和正规循环作业 . 44 6.2 回采巷道布置 . 47 6.2.1 回采巷道布置方式 47 6.2.2 回采巷道参数 47 7 井下运输井下运输 . 49 7.1 概述 . 49 7.1.1 矿井设计生产能力及工作制度 49 7.1.2 煤层及煤质 49 7.1.3 运输距离和辅助运输设计 49 7.1.4 矿井运输系统 49 7.2 带区运输设备选择 . 50 7.2.1 设备选型原则： 50 7.2.2 带区运输设备选型及能力验算 51 7.3 大巷运输设备选 . 52 7.3.1 主运输大巷设备选择 53 7.3.2 辅助运输大巷设备选择 53 8 矿井提升矿井提升 . 56 8.1 矿井提升概述 . 56 8.2 主副井提升 . 56 8.2.1 主井提升 56 8.2.2 副井提升设备选型 57 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 . 59 9.1 矿井地质、开拓、开采概况 . 59 9.1.1 矿井地质概况 59 9.1.2 开拓方式 59 9.1.3 开采方法 59 9.1.4 变电所、充电硐室、火药库 . 60 9.1.5 工作制、人数 60 9.2 矿井通风系统的确定 . 60 9.2.1 矿井通风系统的基本要求 60 9.2.2 矿井通风方式的选择 60 9.2.3 矿井通风方法的选择 62 9.2.4 带区通风系统的要求 62 9.2.5 带区通风方式的确定 63 9.3 矿井风量计算 . 63 9.3.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 63 9.3.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 63 9.3.3 风量分配 68 9.4 矿井阻力计算 . 69 9.4.1 计算原则 69 9.4.2 矿井最大阻力路线 69 9.4.3 计算矿井摩擦阻力和总阻力： 70 9.4.4 两个时期的矿井总 0.05风阻和总等积孔 . 72 9.5 选择矿井通风设备 . 77 9.5.1 选择主要通风机 78 9.5.2 电动机选型 78 9.6 安全灾害的预防措施 . 78 9.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 79 9.6.2 预防井下火灾的措施 79 9.6.3 防水措施 79 10 设计矿井基本技术设计矿井基本技术经济指标经济指标 . 79 参 考 文 献 . 80 专题部分专题部分 浅析冲击矿压及其防治浅析冲击矿压及其防治 . 82 1 煤矿冲击地压发生的条件及影响因素 . 82 1. 1 冲击地压发生的条件 . 82 1. 2 冲击地压的影响因素 . 82 1. 3 冲击地压发生的规律 . 83 1. 4 冲击地压的破坏形式 . 83 1. 5 冲击矿压的分类 . 83 2 煤矿冲击地压发生的原因和机理 . 84 3 煤矿冲击地压预测技术 86 3.1 电磁辐射监测仪探测法 . 86 3.2 红外辐射探测预测煤矿冲击地压 . 88 3.3 钻屑法预测冲击矿压 . 91 3.4 微震法 97 参 考 文 献 . 98 翻译翻译部分部分 英文原文英文原文 . 99 中文译文中文译文 . 106 致致 谢谢 . 110 一 般 部 分 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 矿区地理位置与交通矿区地理位置与交通 城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、 将口乡的一部分。南北长约 5km，东西宽约 8km，勘探面积约 36km2。矿井北临陈四楼井 田， 南接新桥井田， 地理坐标为： 东经 11617301162521， 北纬 3353523400 35。 井田内地势平坦、 交通方便。 永城市西北至陇海铁路商丘东站约 95km， 夏邑东站 62km； 东北至京沪铁路徐州车站约 100km，东南至宿州车站约 75km，距京九铁路的亳州车站 55km，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通（见图 1） 。 图 1 城郊矿交通位置图 1.1.2 地形地貌地形地貌 城郊井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高在+31+34m 之间，相对 高差 23m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为 220m 左右。 工业广场标高+35m。 1.1.3 主要河流主要河流 城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过，沱 河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标 高+34.79m， （1963 年 8 月 9 日） ，年平均水位标高+30.39m，最大流量 384m3/s（1963 年 8 月 9 日） ，年平均流量一般为 12m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无 水。 本区地处中纬 34附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差 城郊矿 勘探区 公 路 铁 路 图 例 宿县 淮北市 涡阳 茴村 薛湖 徐州市 商丘市 砀山 芒山 亳州 夏邑 永城市 顺和 33 00 20 40 34 00 20 40 11700 11600 1170011600 33 00 20 40 34 00 20 40 省 南 河 江 苏 省 省 徽 安 山 东 省 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 2 页 大，四季分明。年平均气温 14.3 ，日最高气温 41.5，日最低气温为- 23.4。年平均 降水量 962.9mm，年最大降水量 1518.6mm，年最小降水量 556.2mm。大气降水量多集中 在 78 月份，可占全年降水量的 50%以上，年蒸发量 1808.9 。永城地区受地震影响不 大，地震烈度小于 6 度。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田地质构造井田地质构造 城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位， 其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一 定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧。井田内褶皱构造除柏窑背斜与 蒋阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的隆起和凹陷。 1.2.2 煤层特征煤层特征 本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（p1s）及下石盒子组（p1 x） ，两组煤系地层 总厚度平均172.17m， 煤层总厚度平均5.93m， 总的含煤系数为5.93%。 下二叠统山西组 （p1s） 含二煤组，由 13 个分层组成，分层编号从下至上分别为二1、二2、二3，煤层平均总厚 度为 3.94m，含煤系数为 3.8%。下石盒子组（p1x）含三煤组，由 47 个分层组成，分层 编号从下至上分别为三1、三2、三3、三4、三5、 、 、三6及三7。煤层总厚度为 6.27m，含 煤系数为 9.0%。井田内三2煤层为可采煤层，详见煤层情况一览表 。 1.2.3 煤质煤质 三2煤层以富灰分为主，特低硫，特低磷，中等发热量，中等难选的无烟煤。 各可采煤层中贫煤数量较少，除它的发热量量稍高于无烟煤外，其它煤质特征与无烟 煤相似。三2煤组各层煤可用于发电，水泥工业及民用。 各主采煤层的煤质特征见表 1- 2 1.2.4 水文地质特征水文地质特征 新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性 又弱，与基岩之间有平均厚 44.29m 的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。 煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但由于井田内砂岩富水性很弱，渗 透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。 本井田断层富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情况下不会发生大导水威胁。 综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单 元，开采煤层远离地表水体，无流水影响，间接充水岩层“灰岩”虽然单位涌水量较大， 局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远离断层，一般是不会突水的，本矿 井水文地质，工程地质条件属中等类型。 矿井正常涌水量 180250m3/d。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 3 页 表 1- 1 煤层情况一览表 煤 组 号 煤层 编号 分 煤厚 最小最大 平 均 (m) 间距 最小最大 平 均 (m) 夹 矸 层 数 可 采 情 况 含 煤 系 数 煤层稳定性 三 煤 组 三7 0.200.50 0.38 0 不可采 9.0% 不稳定 0.6221.02 4.10 三6 0.121.20 0.53 0 不可采 不稳定 0.4314.29 3.75 三5 2 0.201.17 0.57 01 偶见可采 点 不稳定 0.9014.40 6.57 三4 3 0.053.55 0.45 02 不可采 较稳定 0.409.35 4.10 三3 0.20.95 0.3 0 不可采 不稳定 0.5215.21 4.32 三2 0.406.20 5.93 01 可采 较稳定（31 线 以南稳定） 25.3032.42 28.86 三1 2 0.20054 0.34 0 不可采 不稳定 40.36 52.29 46.33 三1 1 2 0.32.03 0.35 01 不可采 较稳定偏不稳定 二 煤 组 二3 0.20.40 0.30 1.408. 22 4.81 0 不可采 3.8% 不稳定 二2 2 0.327.68 0.5 01 不可采 稳定 23.01 40.08 30.47 二1 2 0.250.55 0.40 01 不可采 不稳定 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 4 页 表 1- 2 各主采煤层的煤质特征下表 层 编 号 煤 质 牌 号 原 煤 精 煤 ad(%) st.d(%) qnet.ad(mj /kg) ag(%) vr(%) cc(%) hr(%) 2 w y 13.68 34.04 20.10(8 3) 0.231. 47 0.62(57) 18.130.6 27.5(76) 2.4513.3 6 8.04(72) 6.309.53 8.36(67) 90.6393.6 9 92.23(40) 3.524.43 3.93( 40) t r 16.79 26.30 20.72(1 1) 0.420. 61 0.54(7) 24.629.3 27.5(11) 4.3611.8 8 7.89(11) 9.9711.4 4 10.55(11) 90.4091.9 5 91.14(9) 3.814.49 4.16(9) 1.2.5 其它开采地质条件其它开采地质条件 （1）煤层顶底板 三 2 煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，稳定性差， 管理有一定困难。 （2）瓦斯、煤尘等 井田中各煤层沼气含量一般小于 0.5cm3/g， 属低沼气矿井。 各煤层均无煤尘爆炸危险。 各煤层均属不自燃发火煤层。 （3）地温 井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地温梯度为 2.67/100m，从地温梯 度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。 从三 2 煤层地温等值线图上看出，等温线与煤层底板等高线基本平行，煤层- 500m 以 浅的地温一般低于 30，- 600m 以深的地温除井田东南部小面积低温区外，一般为一级高 温区。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 5 页 2 井田境界与储量 2.1 井田境界 矿井井田范围东部边界为人为划分，西部以 f1 断层为界，南部以 f4 断层为界，北部 以 f2 断层为界，北东角以煤层露头为界。井田东西长约为 8km ，南北长约 5km 。煤层最 小倾角4o，最大倾角7o，平均倾角6o。 2.2 矿井工业储量计算 2.2.1 储量计算依据储量计算依据 1.根据城郊煤矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； 2.依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤 层最低可采厚度为 0.8m，原煤灰分不大于 40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为 0.70.8m； 3.依据国务院过函（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题 的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量列入平 衡表外的储量； 4.储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹 石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度； 5.井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采 用地质块段的算术平均法。 6.煤层容重：三煤为优质无烟煤，其容重均为 1.40t/m3。 2.2.2 矿井工业储量矿井工业储量 本矿井的主采煤层为三煤，其厚度分别为 5.93m。因此在计算工业储量时只针对这层 煤，对于其它不可采煤层不予以计算。 本设计的储量计算是在精查地质报告提供的 1：1000 煤层底板等高线图基础上计算出 来的，因此计算数据真实可靠。 井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及 厚度相乘所得，其公式一般为： g zs m r= zg=36.75106cos605.931.4=3.03 亿吨 式中：zg矿井的工业储量； s 井田的倾斜面积； m煤层的厚度； 煤的容重，本矿井为 1.4 t/m3 其中包括探明的资源量 331 z（60%） ，控制的资源量 332 z（30%） ，推断的资源量 333 z （10%） ，地质块段划分如图 2- 2。 2 矿井工业储量 矿井工业储量可用下式计算： 3 1 1 cos gi i i zs m = = 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 6 页 331332333g zzzzk=+ （2- 1） 式中： g z矿井工业储量，mt； 331 z探明的资源量，mt； 332 z控制的资源量，mt； 333 z推断的资源量，mt； k可信度系数，取 0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，k值 取 0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定的矿井，k取 0.7。该式取 0.9。 因此： 331332333 60%30%10% 0.9 g zzzz=+ =3 亿吨 2.3 矿井可采储量 2.3.1 安全煤柱留设原则安全煤柱留设原则 1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不 留设保护煤柱； 2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。 3.维护带宽度：风井场地 20m，村庄 10m，其他 15m； 4. 根据经验井田边界保护煤柱留 50m，断层保护煤柱的留设按落差大于 50m 时，断 层两侧各留 40m，落差小于 50m 时，两侧各留 30m。本矿井井田内的几条大断层的落差均 大于 50m，因此在两侧各留 40m 的保护煤柱。 5.工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五 条，工业场地占地面积指标见表 2- 1。 表 2- 1 工业场地占地面积指标 井 型（万 t/a） 占地面积指标（公顷/10 万 t） 240 及以上 1.0 120- 180 1.2 45- 90 1.5 9- 30 1.8 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量矿井永久保护煤柱损失量 1）边界保护煤柱按下式计算 zl b mr= （2- 2） 式中：z边界煤柱损失量； l井田边界长度； b保护煤柱宽度； m煤层厚度； 煤的容重。 根据经验井田边界保护煤柱留 50m，断层保护煤柱的留设按落差大于 50m 时，断层两 侧各留 40m，落差小于 50m 时，两侧各留 30m。本矿井井田内的几条大断层的落差均大于 50m，因此在两侧各留 40m 的保护煤柱。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 7 页 井田边界保护煤柱： 27761.52505.931.4=1152 万吨 f1 断层保护煤柱： 3337.892405.931.4=221.7 万吨 2）工业广场保护煤柱 根据煤炭工业设计规范第 5- 22 条规定：工业广场的面积为 0.8- 1.1 平方公顷/10 万 吨。本矿工业广场面积取 1 平方公顷/10 万吨，故工业广场面积为 30 公顷。本矿井设计生 产能力为 240 万吨/年，所以取工业广场的尺寸为 600m500m 的长方形。煤层的平均倾角 为 6，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏 深度为- 580m，该处表土层厚度为 220m，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。 工业广场按级保护留维护带，宽度为 15m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角 见表 2- 2。 表 2- 2 岩层移动角 广场中心深度/m 煤层倾角 煤层厚度/m 冲击层厚度/m 580 6.2 5.93 220 41 70 70 65.8 由此根据上述以知条件，画出如图 2-1 所示的工业广场保护煤柱的尺寸： 图 2- 1 工业广场保护煤柱 通过计算求得工业广场保护煤柱： 1.721065.931.4cos60=1435 万吨 井田保护煤柱永久损失量见表 2-3。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 8 页 表 2- 3 保护煤柱损失量 煤柱类型 储量（万吨） 井田边界保护煤柱 1152 f1 断层保护煤柱 221.7 工业广场保护煤柱 1435 2.3.3 矿井可采储量矿井可采储量 矿井可采储量可按下式计算： () kg zzp c=- （2- 3） 式中：zk矿井的可采储量，万 t； zg矿井的工业储量，万 t； p保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤 柱损失量，万 t； c 采区采出率，厚煤层不低于 0.75，中厚煤层不低于 0.80，薄煤层不低于 0.85，本矿井为厚煤层，因此取 0.85。 井田保护煤柱永久损失量： p=1152+221.7+1435=2808.7 万吨 矿井可采储量: zk=(3- 0.28087)0.85=2.175 亿吨 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 9 页 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度 按照煤炭工业矿井设计规范中规定，矿井设计生产能力宜按工作日 330 天计算， 每天净提升时间宜为 16 小时。参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明 ，本矿井 作业采取“四六”工作制，每日三班生产、出煤，一班检修，每日提升时间为 16 小时。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1 矿井设计生产能力及服务年限确定依据矿井设计生产能力及服务年限确定依据 煤炭工业矿井设计规范第 2.2.1 条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开 采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确 定。 矿区规模可依据以下条件确定： 1.资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田 地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大； 2.开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市） ，交通（铁路、公路、 水运） ，用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿 区规模;否则应缩小规模； 3.国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的 一个重要依据； 4.投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规 模，反之则缩小规模。 3.2.2 矿设计生产能力矿设计生产能力 本矿井井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，煤层属中厚煤层，厚度变化不 大，煤层倾角小，平均倾角 6，为近水平煤层，开采条件较简单，技术装备先进，经济 效益好，媒质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。 初步确定本矿井的设计生产能力为 1.8mt/a。 3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应。 矿井可采储量 zk、设计生产能力 a、矿井服务年限 t 三者之间的关系为： （3- 1） 式中: t矿井服务年限，a； zk矿井可采储量，万 t； a设计生产能力, 万 t； k矿井储量备用系数，取 1.4； 则，矿井服务年限为： t=21750/(1801.4)=86.3a 符合煤炭工业矿井设计规范要求。 k z t a k = 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 10 页 3.2.4 井型校核井型校核 按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校 核： 1）矿井生产能力校核 井田内煤厚 5.93m，均为中厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大，都为近水平煤层，开 采条件简单。布置一个高产高效工作面，即可达产。 2)辅助生产环节的能力校核 本矿井设计为特大型矿井，开拓方式立井两水平暗立井延伸开拓，主井提升容器采用 两对 16t 箕斗，副井提升容器为一套 5t 双层单车罐笼带平衡锤，运煤能力和大型设备的下 放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机通过 主要运输石门运到井底煤仓， 再经主井箕斗提升至地面， 运输能力能满足设计井型的需求。 副井采用加宽容器提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用无 轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能 力的要求。 3）通风安全条件的校核 本矿井煤尘不具有爆炸性瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单矿井通 风采用中内边界式通风，有专门的风井回风，可以满足通风的要求。 4）储量条件校核 本矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足 煤炭工业矿井设计规范要求，见表 3- 1。 表 3- 1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限 矿井设计生产能 力（万 t/a） 矿井设计服务年 限（a） 第一开采水平服务年限（a） 煤层倾角 45 600 及以上 80 40 300500 70 35 120240 60 30 25 20 4590 50 25 20 15 930 各省自定 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 11 页 4 井田开拓 4.1 井田开拓的基本问题 井田开拓是指在一个某井田范围内，为矿井和开采水平服务所进行的巷道布置及开掘 工程。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。 合理的开拓方式，要技术上可行，经济上合理，生产上安全高效。井田开拓的内容包括： 井筒形式、数目、位置，开采水平划分，大巷布置，准备方式等。 开拓问题解决的好坏，关系到整个矿井生产的长远利益，关系到矿井的基建工程量、 初期投资和建设速度，从而影响矿井经济效益。因此，在确定开拓方式是要遵循以下原则: 1、贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤、高产高效创造条件。 在保证生产可靠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，做到合理集中生产。 3、合理开发国家资源，减少煤炭损失。 4、要建立完善的通风、运输、供电系统、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的状态。 5、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，应为采用新技术、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，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的 综合开采。 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标确定井筒形式、数目、位置及坐标 1.井筒形式的确定 井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最 复杂。具体见表 4- 1。 本矿井煤层倾角小，平均 6，为缓斜煤层；表土层厚约 220 m，无流沙层；水文地质 情况中等简单，涌水量较大； 2.井筒位置的确定 井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运 输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则： 井田走向的有利位置 （2）当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央； 当井田储量呈不均匀分布时， 应布置在储量的中央， 以形成两翼储量比较均匀的双翼井田， 可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。 井筒沿井田倾斜方向的有利位置 （4）井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短； 井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石 门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它 可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失 看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井 田倾向方向中偏上的位置。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 12 页 表 4- 1 井筒形式比较 井筒形式 优点 缺点 适用条件 平硐 1 运输环节和设备少、系统简单、费用低。 2 工业设施简单。 3 井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排 水费用。 4 施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。 5 煤炭损失少。 受地形影响特别大 有足够储量的 山岭地带 斜井 与立井相比： 1 井筒施工工艺、设备与工序比较简单，掘进速 度快，井筒施工单价低，初期投资少。 2 地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延 伸方便。 3 主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大 型矿井的提升需要。 4 斜井井筒可作为安全出口。 与立井相比： 1 井筒长， 辅助提升 能力小，提升深度 有限。 2 通风线路长、 阻力 大、管线长度大。 3 斜井井筒通过富 含水层，流沙层施 工复杂。 井田内煤层埋 藏不深，表土 层不厚，水文 地质条件简 单，井筒不需 要特殊法施工 的缓斜和倾斜 煤层。 立井 1 不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质 等自然条件限制。 2 井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。 3 当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井 筒容易施工。 4 井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突 出的矿井需风量的要求。 1 井筒施工技术复 杂，设备多，要求 有较高的技术水 平。 2 井筒装备复杂， 掘 进速度慢，基建投 资大。 对不利于平硐 和斜井的地形 地质条件都可 考虑立井。 5）井口位置应便于布置工业广场 井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间 互相连接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避 免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程， 尤其是大型桥涵隧道工程。 6）井口应满足防洪设计标准 附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。 由于本井田倾角平缓，厚度变化小，且距离东部国道近。故把井筒置于井田中央，即 工业场地之中。 3.井筒数目 为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，辅助提升及进风设置一副井。因为用主井 回风存在主井漏风严重的问题，所以不安排主井进回风；设置中央回风井，用于前后期回 风。共计三个井筒。 4.1.2 工业场地的位置工业场地的位置 工业场地的具体位置及坐标见图 2- 4。 工业场地的形状和面积：根据表 2- 2 工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 13 页 地面积为 30 公顷，其形状为一矩形，长度方向和煤层的走向方向平行，宽度方向和煤层 倾向方向平行；长轴 500 m，短轴 600 m；地面标高+30 m。其大小确定的依据前面第二章 已经详细的讲述，在此不作赘述。 4.1.3 开采水平的确定及带（采）区划分开采水平的确定及带（采）区划分 1.开采水平划分依据及原则 开采水平的划分将影响矿井建设时期的技术经济指标，影响建井初期工程量，影响基 建投资。所以，开采水平的划分要合理。其所遵循的原则如下： 1）具有合理的阶段斜长 合理的阶段斜长要便于煤炭的运输，便于辅助提升，方便行人。同时还要考虑要有合 理的区段数目。 2）要有利于采区的正常接替 为保证矿井均衡生产，一个采区开始减产，另一个新的采区应投入生产，必须提前准 备好一个新采区。所以，一个采区的服务年限应大于一个采区的开拓准备时间。由此可见， 阶段斜长越长，采区储量多，采区的服务年限就越长，越有利于采区的接替。 3）经济上有利的水平垂高 我国多年的生产建设实际表明，开采水平垂高过小，将造成严重的采掘失调。合理的 加大开采水平垂高，可以增加水平储量和服务年限，有利于集中生产，提高开采水平的生 产能力，减少开采水平和同时生产的水平数目。故在运输、通风、排水、巷道维护等技术 条件能够达到的情况下，可以适当加大水平垂高，减少水平数目。 井田主采煤层为设计为两水平开采。一水平标高- 580 m，二水平- 720 m，采用带区式 开采。 4.1.4 方案比较方案比较 根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下： 方案一：立井两水平开拓 主、副井及回风井筒均为立井，布置于井田中央，延伸方式采用立井延伸，轨道大巷 布置在岩层当中，运输大巷布置在煤层底板岩层之中。如图 4-1 方案一。 方案二：立井单水平加暗斜井开拓 主、副井及回风井筒均为立井，布置于井田中央，延伸方式采用暗斜井延伸，轨道大 巷布置在岩层当中，运输大巷布置在煤层底板岩层之中。如图 4-1 方案二。 方案三：立井三水平开拓 主、副井及回风井筒均为立井，布置于井田中央，延伸方式采用立井延伸，轨道大巷 布置在岩层当中，运输大巷布置在煤层底板岩层之中。如图 4-2 方案三 方案三：立井两水平加暗斜井开拓 主、副井及回风井筒均为立井，布置于井田中央，延伸方式采用暗斜井井延伸，轨道 大巷布置在岩层当中，运输大巷布置在煤层底板岩层之中。如图 4-4 方案四。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 14 页 4-1 各种开拓方案剖面图各种开拓方案剖面图 方案一 立井两水平开拓 方案二 立井单水平加暗斜井 开拓 方案三 立井三水平开拓 方案四 立井两水平开拓加 暗斜井开拓 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计（论文） 第 15 页 四个方案的经济比较见表 4- 2、表 4- 3、表 4- 4、表 4- 5。 表 4- 2 立井两水平开拓 立井两水平开拓 项目 数量（10m） 基价(元） 费用 （万元） 费用 （万元） 基建费用（万 元） 主井开凿 表土段 22 135870 298.91 714.72 基岩段 43.5 91385 415.80 副井开凿 表土段 22 219626 483.18 901.80 基岩段 42 99672 418.62 井底车场 岩巷 10 41874 41.87 41.87 一水平石 门 岩巷 10 43355 43.36 43.36 二水平石 门 岩巷 300 43355 1300.65 1300.65 小计 3002.40 生产费用（万 元） 立井提升 系数 煤量 （万吨） 提升高度(km) 基价（元） 费用 （万元） 第一水平 1.2 12250 0.61 1.6 14347.2 第二水平 1.2 9650 0.774 1.6 14340.672 排水 涌水量 （m3） 时间（h） 服务年限 （年） 基价（元） 费用 （万