采矿工程毕业设计（论文）-小康一矿1.5Mta新井初步设计（全套图纸） .pdf

中文题目：小康一矿 1.5mt/a 新井初步设计 外 文 题 目 ： the new shaft design of xiaokang no.1mine(1.5mt/a) 毕业设计（论文）共 134 页（其中：外文文献及译文 27 页） 图纸共 4 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 i 摘 要 小康一矿拥有两层可采煤层，煤层和煤厚分别是#1(3.5)、#2(4.0)。煤层南北倾向约 为 3000m，东西走西约为 6000m，井田面积约为 18.9 km 2。平均倾角为 8 度。工业储量为 1.89 亿吨，设计储量为 1.82 亿吨，可采储量为 1.39 亿吨。本设计从矿井的开拓、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，设计严格遵守设 计规范和煤矿安全规程 ，整个矿井采用了先进的皮带运输，提高了运输能力，为矿 井的增产打下了良好的运输基础。采煤方法采用倾向长壁综合机械化采煤方法。工作面支 护方式为液压支架支护方式， 端头支护采用端头支架。 本设计采用立井单水平上下山开拓， 主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升，大巷采用集中布置。通风方式为中央并列式。本 次设计是小康一矿新井设计，地质资料都是在实习矿上搜集的，在指导教师的指导下，并 合理运用平时及课堂上积累的知识，查找有关资料和文献，力求设计出一个高产、高效、 安全的现代化矿井。 关键词：煤矿开采；开拓布置；运输；开采方式；通风煤矿开采；开拓布置；运输；开采方式；通风 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstract xiao kang i coal mine can have a two- layer thick coal seam, and were #1 (3.5), #2 (4.0). coal from north to south is about 3000m, things tend to about 6000m, ida area of approximately 18.9 km2. angle of 8 degrees. reserves of 189 million tons of industrial design reserves of 182 million tons, recoverable reserves of 139 million tons. this design from the mine exploration, mining, transport, ventilation, and face to enhance all aspects of mining methods described in detail, rigorously designed to comply with the “design standards“ and “coal mine safety regulations“, the mine employs advanced belt transport, increased transport capacity for the mines output has laid a good transport infrastructure. mining methods tendency mechanized longwall mining method. face support means for the hydraulic support means end support with end support. this design uses a shaft down to open up one level, the main shaft with skip hoisting, with cage hoisting shaft, roadway layout with focus. ventilation for the boundary diagonal. the mine design is xiao kang one new well design and geological data are collected by the mine in the practice, under the guidance of teachers in guidance and ordinary and reasonable use of the knowledge gained in class, find the relevant information and documentation, and strive to design a high , efficient, modern coal mine safety. key words: coal mining; development arrangement; transport; mining methods; ventilation iii i 目目 录录 前言 . 1 1 井田概况及地质特征 . 2 1.1 井田概况 . 2 1.1.1 井田边界四邻及面积 . 2 1.1.2 交通位置 . 2 1.1.3 地形地貌 . 3 1.1.4 水系分布 . 3 1.1.5 气候情况 . 3 1.2 井田地质特征 . 3 1.2.1 井田地层 . 3 1.2.2 井田内的地质构造 . 4 1.2.3 煤层结构 . 4 1.2.4 水文地质 . 5 1.2.5 矿井涌水量预计 . 6 1.3 煤层质量及煤层特征 . 7 1.3.1 煤质特征 . 7 1.3.2 顶底板及围岩性质 . 8 1.4 瓦斯 煤尘 煤的自然 . 10 2 井田境界及储量 . 11 2.1 井田境界 . 11 2.1.1 井田境界 . 11 ii 2.1.2 井田煤柱留设 11 2.1.3 论述所定边界的合理性 . 11 2.2 井田储量 . 11 2.2.1 井田储量的计算原则 . 11 2.2.2 井田工业储量 . 12 2.2.3 矿井的设计储量 . 12 2.2.4 矿井的设计可采储量 . 13 3 矿井的年产量及服务年限及一般工作制度 . 14 3.1 矿井年产量及服务年限 . 14 3.1.1 矿井年产量 . 14 3.1.2 矿井的服务年限 . 14 3.1.3 矿井的增产期和减产期,产量增加的可能性 . 14 3.2 矿井的一般工作制度 . 15 4 井田开拓 . 16 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 . 16 4.1.1 确定开拓方式的主要依据 . 16 4.1.2 开拓方式的确定原则 . 16 4.1.3 井筒形式的选择 . 17 4.1.4 井筒数目的确定 . 17 4.1.5 井筒位置的确定 . 17 4.2 开采水平的设计 . 21 4.2.1 水平划分的依据 . 21 iii 4.2.2 水平高度的确定 . 22 4.2.3 大巷位置 . 22 4.2.4 大巷的数目 . 23 4.2.5 大巷的用途及规格 . 23 4.3 采区划分及开采顺序 . 26 4.3.1 采区形式及尺寸的确定 . 26 4.3.2 开采顺序 . 28 4.4 开采水平与回风水平及井底车场 . 29 4.4.1 开采水平和回风水平 . 29 4.4.2 井底车场形式的选择 . 29 4.4.3 硐室位置.规格尺寸及支护方式 . 31 4.4.4 井底车场工程量 . 34 4.5 开拓系统综述 . 34 4.5.1 系统概况 . 34 4.5.2 移交生产时井巷的开拓位置及初期工程量 . 36 5 采准巷道布置 . 37 5.1 设计首采区的地质概况及煤层特征 . 37 5.1.1 采区在矿井中的位置及界限 . 37 5.1.2 领区开采情况，煤层的赋存情况 . 37 5.1.3 采区范围及工业储量 . 37 5.1.4 采区生产能力及服务年限 . 38 5.2 采区形式 . 39 iv 5.2.1 采区形式确定 . 39 5.2.2 采区形式、主要大巷的数目、位置及用途 . 39 5.3 采区条带划分及巷道布置 . 39 5.3.1 条带的划分 . 39 5.4 采区车场及硐室 . 40 5.4.1 采区车场 . 40 5.4.2 采区硐室 . 40 5.5 采区生产系统 . 41 5.5.1 采准系统 . 41 5.5.2 通风系统 . 41 5.5.3 运输系统 . 41 5.6 采区内开采顺序 . 42 5.7 采区巷道断面尺寸、支护方式、准备工程量 . 42 5.7.1 采区巷道断面尺寸及支护形式的确定依据 . 42 5.8 采区的巷道掘进率及采区回采率 . 43 5.8.1 采区的巷道掘进率 . 43 5.8.2 采区回采率 . 43 6 采煤方法 . 48 6.1 采煤方法的选择 . 48 6.1.1 选择采煤方法一般原则 48 6.1.2 选择采煤方法的影响因素 . 48 6.1.3 选择的要求 . 48 v 6.1.4 采煤方法的确定 . 49 6.2 重点设计层的煤层赋存条件、煤层结构及围岩条件 . 49 6.3 工作面长度的确定 . 49 6.3.1 按通风能力条件校验 . 50 6.3.2 根据采煤机能力校核工作面长度 . 50 6.3.3 按刮板输送机校核工作面长度 . 51 6.4 采煤机械的选择和回采工艺的确定 . 51 6.4.1 采煤机械的选择 . 52 6.4.2 配套设备选型 . 53 6.4.3 回采工艺的确定 . 54 6.5 循环方式的选择及循环图表的编制 . 56 6.5.1 循环方式的确定 . 56 6.5.2 工人出勤表 57 6.5.3 机电设备表 . 59 6.5.4 技术经济指标 . 60 7 建井工期及开采计划 . 61 7.1 建井工期及及施工组织设计 . 61 7.1.1 施工队伍的人员配备 . 61 7.1.2 建井工程量 . 61 7.1.3 工程排队及施工组织排队 . 62 7.2 开采计划 . 63 7.2.1 开采计划及配产原则 . 63 vi 7.2.2 开采计划 . 64 8 矿井通风 . 66 8.1 概述 . 66 8.2 矿井通风方式与通风系统的选择 . 66 8.2.1 通风方式的选择 . 67 8.2.2 通风方法的选择 . 68 8.3 矿井总风量的计算与风量分配 . 68 8.3.1 矿井总风量 . 68 8.3.2 回采工作面所需风量的计算 . 69 8.3.3 掘进工作面所需风量 . 70 8.3.4 硐室所需风量的计算 . 71 8.3.5 其他巷道所需风量 . 72 8.3.6 风量的分配 . 72 8.4 矿井总风压及等积孔的计算 . 73 8.4.1 计算原则 . 73 8.4.2 计算方法 . 74 8.4.3 计算等积孔 . 75 8.5 通风设备的选择 . 76 8.5.1 矿井主要扇风机选型计算 . 77 8.5.2 电动机的选择 . 78 8.5.3 总耗电量及吨煤耗电量 . 79 8.6 矿井灾害防治综述 . 79 vii 8.6.1 井底火灾及煤层自燃发火的防治措施 . 79 8.6.2 预防煤尘爆炸措施 . 80 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施 . 80 8.6.4 避灾路线 . 80 9 矿井运输与提升 . 81 9.1 概述 . 81 9.2 带区运输设备的选择 . 81 9.2.1 带区运输设备的选择 . 81 9.2.2 带区辅助运输设备选择 . 82 9.2.3 工作面刮板输送机的选择 . 82 9.2.4 运输顺槽转载机和皮带机选择 . 83 9.3 主要巷道运输设备的选择 83 9.4 提升 . 83 9.4.1 选型的一般原则 . 83 9.4.2 主井提升设备的选择 . 84 9.4.3 副井提升 . 86 10 矿井排水 . 89 10.1 矿井涌水 . 89 10.1.1 概述 . 89 10.2 排水设备的选型计算 . 89 10.3 水泵房的设计 . 91 10.3.1 水泵房的设计要求 . 91 viii 10.3.2 水泵房规格尺寸的计算 . 92 10.4 水仓设计 . 93 10.4.1 水仓容量及尺寸 . 93 11 技术经济指标 . 95 11.1 全矿人员编制 . 95 11.1.1 井下工人定员 . 95 11.1.2 井上工人定员 . 95 11.1.3 管理人员 . 96 11.1.4 全矿人员 . 96 11.2 劳动生产率 . 96 11.2.1 采煤工效 . 96 11.2.2 井下工效 . 96 11.2.3 生产工效 . 97 11.2.4 全员工效 . 97 11.3 成本 . 97 11.4 全矿技术经济指标 . 99 12 结论 . 101 致谢 . 102 参考文献 . 103 附录 a . 104 附录 b 116 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 煤炭工业的粮食， 它推动了人类工业文明的发展。 但煤炭是不可再生的宝贵资源， 我国虽为万亿吨以上储量的第三富煤大国，但人均资源仅为世界人均资源的一半。因此， 要合理开采、综合利用煤炭资源，提高煤炭资源的采出率，提高经济效益。 采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。现代采煤工艺的发展方向 是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研 究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善 采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有 中国特色的采煤工艺理论。 辽宁工程技术大学的采矿工程就是一门针对矿物资源开发、开采、利用以及其原理、 设计等诸多方面开设的一个专业，这门专业所学的知识包括了煤炭生产的各个环节。而毕 业设计是学生锻炼自己动手操作和理论相结合的重要环节，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，培养自己的实事求是、理论 联系实际的工作作风和严禁的工作态度，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。 本设计是小康一矿 1.5mt/a 新井设计在所收集地质材料的前提下，由指导教师给予 指导，本设计力求追赶先进的采矿理论，讲究开拓创新，并运用在课堂上所学知识，以及 各参考书中的规定和事例进行的。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，并在很多处进行了技术和经济比较，完成了毕业设计要求的全部内容。同时 说明书中要求图文并茂，使设计的内容更容易被理解、接受。 由于个人能力有限及其他原因，本设计中可能存在诸多不妥之处,请老师提出指正。 小康一矿 1.5mt/a 新井设计 2 1 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 井田边界四邻及面积 小康一矿位于辽宁省沈阳市康平县境内，小康一矿位于康平煤田的东北部隶属康平县 东关镇。其地理坐标为东经 12320381232555,北纬 423754424142。井田边界以 坐标线 4726000 以北至 4729000，坐标线 41529000 以东至 41535000，面积 18.9 km2。 1.1.2 交通位置 小康一矿矿区交通非常便利。小康一矿距调兵山 35km，距康平县城 15km。矿区铁路 经法库、调兵山至大青编组站，大青编组站东至铁岭 20km 与京哈线相接。公路有 203 国 道从矿井西南部通过。如图 1- 1： 四 平 市 清 源 北四 家子 二牛 所口 老城 清 河 大青 兴 隆台 法 哈牛 黑 山 半 拉门 依 牛堡子 登仕 堡子 五台 子 叶 茂台 后新 秋 哈 尔 套 阿 尔 乡 苏 家 屯 抚 顺 沈 阳 市 0 125 0 124 0 42 0 43 0 125124 0 0 123 0 123 0 42 0 43 交通 位置图 西 丰 东 辽 昌图 吉林省 新 民 市 彰 武 抚 顺市 新 城 子 区 铁 岭 市 开源 市 法 库 调兵 山 市 康平 煤 田 康 平 科尔 沁 左 后 旗 内 蒙 古 自 治 区 图 1-1 小康一矿交通位置图 fig.1- 1 a well- off a ore traffic locations 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 1.1.3 地形地貌 本矿井位于辽河平原西侧，地势稍有起伏，无高山，一般为平缓低山丘陵及第四纪洪 冲积平原，地表绝大多数为农田，一般标高为+80+120m。地势最高处位于煤田西南后部 的旧门山，其标高为 177.30m。 1.1.4 水系分布 矿井内无较大河流，只是在矿井外的西南有一条小河，为李家河，未流经本矿井。而 在矿井的中部、北部和南部有许多人工渠和季节性冲沟；主要有一道河、二道河等。 1.1.5 气候情况 本区位于辽河平原西侧，属于大陆性气候，一般多风少雨，春干冬寒，一般春、秋、 冬三季多风，冬季多西北风，春季多西南风。风力最大至 79 级，瞬时达 10 级，小至 23 级，无风季节少见。降雨一般集中在 7、8、9 月份，年最大降雨量达 801.4mm，年平均降 雨量为 544.4mm，最大月降雨量为 346.1mm（1984 年 8 月） ，最小月降水量为 0；该区年 平均蒸发量为 1922.3mm，最大月蒸发量为 405.6mm（1974 年 5 月） ；最高气温 33.3，最 低气温- 32.6，冬季冻层最大深度 1.45m。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田地层 小康一矿位于康平煤田东北部，其地层层序和含煤地层生成年代与区域地层完全一 致，以前震旦系地层为基底，其上依次沉积了中生界之早白垩系、及新生界之第四系，现 由老到新分述如下： 1)前震旦系（anz） 出露在后门山、土井山、郝官屯及五棵树一带，煤田内没有出露。但在大平煤矿勘探 中，在大平煤矿的西部有许多钻孔终孔打到前震旦系，其岩系组成以绿色片岩、花岗片麻 岩为主，并有花岗岩及闪长岩侵入。 2)白垩系下统（k1） 小康一矿 1.5mt/a 新井设计 4 含煤地层无论是岩性特征或生物群组合，从区域对比上看可以与三台子组相当。在煤 田的东部地段该组地层沉积厚度较大，向西逐渐变薄，一般厚度为 437m。根据岩性、接触 关系和生物化石特征，可将白垩系由下而上划分为三个组，孙家湾组、三台子组和建昌组 地层，建昌组直接覆盖于前震旦系地层之上，为不整合接触。而三台子组则平行不整合于 建昌组之上。 3)第四系（q） 上部为黑色腐植土，厚度 0.20.5m。中部为灰黄色亚粘土，厚度为 217m。下部为 黄色粗砂，底部含砾，厚度 1.55m。 1.2.2 井田内的地质构造 小康一矿地质构造特征以总体为一走向北西西,倾向近南的单斜构造,发育有宽缓褶曲 并伴生一些规模较小的正断层和“煤层缺失变薄带”。矿井构造类型为二类，煤岩层倾角一 般 7左右。褶曲以背斜为主，为北翼较缓南翼较陡的不对称褶曲，自西向东有倾伏再现的 三台子窝棚、四家子、拉马屯、肖家窝棚和三台子六个背斜，背斜轴平面分布呈横卧的“s” 型，在“s”型的凹外发育有北部和南部两个向斜，背向斜轴部平缓，一般为 06，过渡 地段较陡，一般为 812，近似箱型。矿井内断层走向以北北西向为主，多分布在背向 斜转折部位，还有一些北东走向的断层分布在东南部，北西走向的断层分布于西北部。 1.2.3 煤层结构 小康一矿井田内共有两层可采煤层，煤层编号从上往下分别为 1#、2#煤层。煤层特征 见表 1- 1： 表 1-1 煤层特征表 table.1- 1 coal characteristic table 煤层 编号 煤层 厚度 分煤 层数 容重 /t/m3 夹矸 厚度 煤层稳 定程度 煤层倾角/平 均 层间距 /平均 m 1# 3.5 0 1.32 0 稳定 8 20 2# 4 0 1.32 0 稳定 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 1.2.4 水文地质 （一）区域水文地质特征 小康一矿位于辽河平原西侧，地势稍有起伏，无大高山，一般为平缓低山丘陵及第四 系洪冲积平原，一般海拔为+80+120m，在煤田西南后旧门山地势最高，其海拔为 +177.30m。 全区地貌按成因可划分为三种类型，即构造剥蚀地形、剥蚀堆积地形和洪冲积堆积地 形。由于上述地貌类型，促成了区内无较大河流的水文特征，只是在矿井的西南有一条小 河（李家河） ，未流经矿井，而中部、北部和南部则有许多人工渠道（主要有一道河、二 道河）和季节性冲沟。 （二）矿井含水层情况 1）第四系洪积含水层 主要分布在东部低洼处，一般厚度为 4m，该层上部由 1.921m 黄色粘土所覆盖；下 部则有黄色及灰白色粉砂、细砂、砂砾所组成，成分以石英为主，下部含砾，最大砾径为 3050mm，具棱角，分选性差。据水 10 号抽水资料：单位涌水量 0.0032 公升/秒.米，渗透 系数为 0.0965 米/日。该层上覆之粘土，由西向东逐渐增厚。由于地形变缓，故水位变化 幅度变小（1.001.60m） ，其水质变化较大，总碱度值很高，一般为重碳酸钙钠型水。 2）白垩系砂岩、砂砾岩承压含水层 白垩系分布全矿井，厚度在 50200m 之间，一般为 77m，由煤田中心向南逐渐增厚， 其岩芯大部份由泥质或钙质胶结的灰色或灰绿色的砂岩、砂砾岩组成，结构致密，透水性 很弱，但由于压力作用，在个别钻孔发现长期自涌水现象，最大 614 号孔，水头高出地表 5.6m。 该层上覆 3070m 的风化壳，大部分由紫红色的砂岩、砂砾岩所组成，分选性差，粒 度不一，泥质或钙质胶结。由于风化作用，岩石松散，透水性较强，据抽水资料：渗透系 数由 0.16110.621 米/日，其水质分析为：重碳酸钙钠型水，迳流条件良好，并在风化壳中 发现十个钻孔在 1560m 处漏水，最大达 6.00m3/h。 该层的渗透性向 f1、f2、f3 号断层渐趋增强，渗透系数由 0 增至 0.6m/日，它是矿床 充水的来源之一，但不是矿床充水的主要因素。该层下部有 350400m 弱透水层和不透水 层所隔，在无断裂沟通时，对矿井影响不大。从目前钻孔所揭露断层分析，来看，均为闭 合断层，未发现断裂引起的漏水现象，故这种隐患可能性较小，但生产过程中应给予高度 小康一矿 1.5mt/a 新井设计 6 重视。 3）白垩系底部砂岩、砂砾岩承压含水层 该层赋存于煤层之下，大部分由钙质和泥质胶结的灰白色砂岩、砂砾岩所组成，结构 致密坚硬，渗透性很弱。据抽水资料：渗透系数为 0.00238 米/日,据水质为重碳酸氯化钠型 水，说明该含水层水迳流条件很差, 又由于该层位于煤层底板 50180m 左右，且随煤层的 增厚而加深，所以，对矿井充水影响甚微，可不作考虑。 （三）矿井水文地质类型 该矿井水文地质勘探类型，按直接充水含水层的空间特征而划分的。根据原 煤炭部制定的矿井水文地质规程矿井水文地质分类的条件：小康一矿范围内地表 水排泄条件良好，露头区被粘土类土层覆盖，属深部矿井；矿井内直接充水含水层主要由 白垩系粗砂岩及砂砾岩微弱的裂隙承压含水层所组成，虽然岩层疏软多裂隙，但单位涌水 量均小于 0.1ls.m 以下，而且断层水极弱，并且煤层顶部有较厚的油页岩、泥岩和含水 层间有良好隔水性能的泥岩、粉砂岩层，所以与地表水以及各含水层间无直接水力联系。 矿井最大涌水量小于 180m3h，采掘工程一般不受水害影响，防治水工程简单。为此小康 煤矿矿井水文地质类型为一类一型矿井，属于水文地质简单型矿井。 1.2.5 矿井涌水量预计 按该矿井水文地质条件，采用大井法预计矿井涌水量，由于承压水位降至隔水层顶板 以下，所以采用地下水力学承压转无压公式： q=1.36k（2h- m）m- h/(lgr0- lgr0) 24 预计参数的确定： 1) 矿井面积：f=18.9km2=18900000m2 2) 渗透系数： k=0.00238 米/日， 渗透系数以抽水实验中唯一的白垩系抽水实验的渗透 系数（614 号孔抽水实验数据）为本次报告预计涌水量的渗透系数。 3) 含水层厚度：白垩系含水层厚度的平均值 m=24m。 4) 水头高度：0.60m。 5) 设计水位降深：s=500.00m。 6) 最大水位降深：h=500.60m。 7) 剩余水位降深：h0=0 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 (8) 引用半径（r0） ： 引用半径是用“大井法”预测矿井水量而采用的。 是把整个矿井想象成一个半径为 r0 的 大井，在平面投影的圆形面积等于矿井四周形状不规则边界所包围的面积。采用公式： r0=（f/）1/2=2453.4m。 引用补给半径：r0=2s(kh)1/2+ r0=3543.4m。 预计涌水量：q=19.04m3/h。 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤质特征 1) 物理性质 矿井内的煤为褐黑色，条痕褐色，沥青光泽，有的亦为弱玻璃光泽或似玻璃光泽，具 不平坦状、眼球状和贝壳状断口，结构为线理状，条带状和透镜状。在亮煤中常见两组垂 直层面的内生裂隙，一组发育，另一组次之。裂隙面平坦，在裂隙中常常有方解石及黄铁 矿薄膜充填。这种裂隙是煤中凝胶化物质在煤化过程中受温度、压力影响，内部结构变化， 体积均匀收缩产生内张应力易形成的内生裂隙。 2) 煤岩特征 本矿井成煤的原生物质为高等陆生植物。宏观煤岩特征为亮煤和半亮煤，亮煤呈条带 状和透镜体状，条带厚度在 210mm 之间，个别为 10mm 以上。煤层中常见有薄层丝炭， 疏松多孔，性脆易碎，染指有明显的纤维状结构和丝绢光泽。 在透射光下观察：以凝胶化物质为主，含量在 86.3892.55%之间，主要为均一镜煤， 结构镜煤，凝胶化基质等；其次为丝炭化物质，含量在 1.98.98 之间，以木质镜煤丝炭、 丝炭为主，少量为镜煤丝炭及丝炭化基质；稳定组分含量在 2%以下，常见有小孢子，小 孢子堆，镶边角质层等。矿物常见有：石英、方解石、黄铁矿、粘土等。 3)煤质特征 原煤水份（mad%） ：一般为 812%，平均为 10%，属中水份煤。 原煤灰份(ad%)：一般为 1825%，平均为 22%。 净煤挥发份(vdaf%)：一般为 3944%，平均为 42%。 粘结性：原煤 13，净煤 24。 小康一矿 1.5mt/a 新井设计 8 原煤发热量(qb,admj/kg)：一般为 20.9122.99mj/kg，平均为 22.38mj/kg 硫和磷(st,d%.p,d%)：硫一般为 1.52.5%，平均为 2%；磷一般为 0.010.06%，平均 为 0.038%，属中硫低磷煤。 含油率（t1） ：一般为 79%，平均为 8.27%，属富油煤层。 灰溶点（t2） ：一般为 12501400，平均为 1345，属难熔灰份。 视密度：一般为 1.301.40g/cm3，平均为 1.32g/ cm3。 1.3.2 顶底板及围岩性质 煤层在矿井内是稳定的，变化是很小的，规律性很强的。附可采煤层赋存状况一览表 1- 2 表 1-2 可采煤层赋存状况一览表 table. 1- 2 can caimeiceng occurrence condition list 煤层号 厚度 m 层间距 m 煤层结构 顶板 岩性 底板 岩性 可采 范围 稳定 程度 岩性 夹石层数 夹石厚度 1# 3.5 20 泥岩 07 25 01.3 0.30.7 油页岩 粉砂岩 泥岩 全部 可采 较稳定 2# 4.0 泥岩 019 38 03.27 0.351.65 粉砂岩 泥岩 粉砂岩 全部 可采 稳定 1)煤层直接顶板 小康一矿 1#煤层无伪顶，直接顶为 1050m 厚的结构致密、细腻、无裂隙油页岩（在 油页岩中夹有 13 层薄层灰质泥岩，厚度 0.100.30m，下部含有菱铁矿薄层） ，黑褐色， 以泥质成分为主，似层状结构、块状构造，富含油质；易风化，风化后呈片状，干后粉碎 崩解；易冒落，不易维护，属于较软弱岩层。其物理力学性质为： 真密度：2.500g/cm3 视密度：2.433g/cm3 含水率：7.49% 孔隙比：0.104 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 孔隙率：9.45% 抗压强度：19.70mpa 软化系数：0.78 坚固系数：2.0 抗拉强度：0.79 mpa 弹性模量：6.3103 mpa 内凝聚力：4.28 mpa 内摩擦角：33.6 膨胀应力：1.453 mpa 膨胀角：24.7% 泊松比：0.12 2)煤层直接底板 煤层底板在矿井东北部上分层底板为砂砾岩，其余各地段煤层底板是由 1050m 厚的 泥岩、粉砂岩、细砂岩组成，以粉砂岩为主。粉砂岩：灰或灰白色，以泥质胶结为主，主 要矿物成分为石英、长石，具粉砂质结构，块状构造，内生裂隙不发育，其物理力学性质 为： 真密度：2.566g/cm3 视密度：2.242g/cm3 含水率：1.20% 孔隙比：0.159 孔隙率：13.75% 抗压强度：17.60 mpa 软化系数：0.70 坚固系数：1.8 抗拉强度：1.30 mpa 弹性模量：8.8103 mpa 内凝聚力：1.50 mpa 内摩擦角：47.7 膨胀应力：0.085 mpa 膨胀角：8.9% 小康一矿 1.5mt/a 新井设计 10 泊松比：0.18 1.4 瓦斯 煤尘 煤的自然 1）煤层瓦斯成分及瓦斯带的划分 据六个钻孔瓦斯样（真空罐）的分析成果，矿井内煤层瓦斯化学成分 ch4:6070%， co2:35%，n2:2530%（见表 1- 4）按瓦斯带的划分属于氮气沼气带。 表 1-3 钻孔瓦斯组分含量表 table. 1- 3 drilling gas component content table 根据小康一矿钻孔瓦斯资料，矿井合计相对瓦斯涌出量 1.17 m3/t，绝对瓦斯涌出量 7.95m3/min；因而可以确定小康一矿属于低沼气矿井。 2) 煤尘 煤尘爆炸指数鉴定为 41.75，具爆炸危险性。煤尘主要来源于回采落煤，打眼放炮， 煤炭装运等到生产环节造成，煤尘生成量 30100mg/m3，经洒水消尘处理，煤尘浓度仍大 于 10mg/m3，属高煤尘矿井。 3) 煤的自然 小康一矿煤的自燃倾向性较强，经测定煤的自燃发火期为 13 个月，最短 21 天。 孔号 采样深度,m 煤的自然瓦斯成分（%） 气体分析含氧量,% ch4 co2 n2 30 541.01 64.00 5.20 30.80 3.70 35 461.48 84.50 2.30 46.10 3.20 41 483.22 50.60 3.30 46.10 3.20 45 451.11 65.00 8.80 26.20 3.80 66 449.34 64.90 4.60 30.50 0.80 86 599.46 77.70 0.60 21.70 1.60 平均 497.60 67.78 4.13 28.08 2.72 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界 井田边界以坐标线 4726000 以北至 4729000，坐标线 41529000 以东至 41535000，面 积 18.9 km2。 2.1.2 井田煤柱留设 井田边界煤柱留 30m;阶段煤柱斜长 60m，若在两阶段留设,则上下阶段各留 30m;工业 广场占地面积按几何作图法确定;断层煤柱每侧各为 20m。 2.1.3 论述所定边界的合理性 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 术上的困难，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，矿井 生产能力与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应。井田有合理的尺寸，条带尺寸满足 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。阶段高度及阶段斜长适当，矿井通风、井下运输较容易。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算原则 1) 按照地下实际埋藏煤炭储量计算，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。 小康一矿 1.5mt/a 新井设计 12 6) 煤层倾角不大于 15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（夹矸）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%。 2.2.2 井田工业储量 根据工业储量计算公式: smrzg= 式中： zg 矿井的工业储量，t m 可采煤层总厚度，m s 井田面积，m r 煤的容重，r=1.35t/m 故 zg=18.9km2(3.5+4)1.32/cos81.89 亿吨 其中 zg1=18.9km23.51.32/cos80.88 亿吨 zg2=18.9km24.01.32/cos81.01 亿吨 2.2.3 矿井的设计储量 矿井的设计储量是指矿井的工业储量减去井田境界、断层保护煤柱等永久煤柱量。 井田境界留设保护煤柱： 井田境界预留 30m 的边界煤柱，以避免邻矿开采对本矿造 成影响，有利于本矿的安全生产。 井田境界留设保护煤柱： p1=18042303.51.32/cos8=252.52 万吨 p2=18042304.0 1.32/cos8=288.59 万吨 断层留设永久煤柱： p3=12211203.51.32/cos8=113.93 万吨 p4=122112041.32/cos8=130.21 万吨 所以矿井的设计储量为: zs=zg- (p1+ p2+ p3+ p4)=1.89 - (0.05+0.02)=1.82 亿吨 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 2.2.4 矿井的设计可采储量 矿井的设计可采储量是指矿井设计储量减去工业广场保护煤柱、主要巷道保护煤柱量 后乘以采区回采率。即: z =（zs- p）*c （2- 1） 式中： z矿井可采储量 zs矿井设计储量 p非永久保护煤柱损失 c采区采出率，厚煤层不低于 0.75；中厚煤层不低于 0.8；薄煤层不低 于 0.85； 由 设计规范 规定:120- 180万吨/年的矿井工业广场占地面积为0.9- 1.0公顷/10万t, 所 以本矿井的工业场地面积为：s=1.59.3=14 公顷,工业广场选择 350400m 的长方形。本矿 井采用立井开拓，井筒保护煤柱在工业场地压煤范围之内，故没有井筒压煤损失。 1）矿井工业广场保护煤柱损失的计算: 1#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： 9407903.51.32/cos8=346.45 万吨 2#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： 97081041.32/cos8=418.92 万吨 工业广场保护煤柱损失量： p=346.45+418.92=765.37 万吨 2)矿井设计可采储量的计算: z1=(8800- 252.52- 113.93- 346.45)0.8=6469.64 万吨 z2=(10100- 288.59- 130.21- 418.92)0.8=7409.82 万吨 则矿井的设计可采储量: z=z1+z2=6469.64+7409.82=13879.46 万吨 表 2-1 可采储量计算表 table 2- 2 calculation of recoverable reserves table 项 目 工 业 储 量 永久煤柱 损失量 设 计 储 量 工业场地 保护煤柱 设计可采 储 量 储量(万吨) 18900 700 18200 765.37 13879.46 小康一矿 1.5mt/a 新井设计 14 3 矿井的年产量及服务年限及一般工作制度 3.1 矿井年产量及服务年限 3.1.1 矿井年产量 1）矿井的年产量： 矿井的设计年生产能力宜按工作日 330 天算，每天净提升时间为 16 小时，根据设计， 工作面长约为 210m，采煤机滚筒截深采用 800mm，一个工作面生产，一天进刀 6 刀，煤 的容重为 1.32t/m3 。 所以矿井的生产能力为： 3300.862103.50.951.32（1+10%）=160 万吨 满足矿井的设计生产能力每年 150 万 t。 3.1.2 矿井的服务年限 本矿井的年产量是 1.5mt,根据煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力为 1.5mt/a,其服务年限不得小于 50 年。 由矿井的服务年限计算公式： t=z/(ak) 式中： t矿井的服务年限：a。 z矿井设计可采储量：万 t。 a矿井的生产能力：万 t/a。 k储量备用系数:矿井设计一般取 1.3- 1.5，取 1.3 t=13879.46/（1501.3）=71（年） 所以本矿井的设计服务年限符合规定。 3.1.3 矿井的增产期和减产期,产量增加的可能性 建井后产量出现增大，其可能性为： 1) 矿井的各个生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，由于技术装备和管理水平的 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 提高，能够突破设计能力，从尔引起矿井年产量的增加。 2) 工作面的回采率提高，导致在相同的条件下，产量也会增加。 3) 煤层的局部变化以及开采技术的发展,落煤损失,煤柱损失的减少，都有可能是矿井 产量增加。 3.2 矿井的一般工作制度 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： 矿井的年工作日数为 330 天,矿井实施“三八”工作制,即每昼夜两个采煤工作班和一个 检修班。采煤班内进行“落、装、运、支、移、放”工序工作。 出煤班为两个班，两个班每班工作八个小时。 每昼夜净提升时数为 16 小时。 采用这种方法既增加了出煤时间，又保证了设备的维修，从而可以大幅度提高工作面 单产和保证设备的正常运转，减轻了工人的体力劳动，提高了工作效率。 小康一矿 1.5mt/a 新井设计 16 4 井田开拓 井田开拓方式应根据矿井设计生产能力、地形地貌条件、煤层赋存条件、开采技术条 件、装备条件、地面外部条件等因素，通过方案比较或是系统优化后确定。 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 4.1.1 确定开拓方式的主要依据 1）根据已批准的设计文件。 2）根据煤层赋存条件： 在诸条件中,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,一般 煤层赋存深度不超过 200m,冲击层厚不大于 20m 时,水文地质条件简单,多数采用斜井开拓。 当煤层赋存深度达 200m 以上,用斜井或立井开拓要看具体分析,当深度大于 500m 或冲击层 较厚,含水丰富时,绝大多数采用立井开拓。 3）根据技术装备: 确定矿井的开拓方式，必须充分考虑各个主要工艺系统的机械化装备水平。 4）根据井型大小和投资多少: 本矿井的设计生产能力为 1.5mt/a。斜井开拓初期投资少，但井身长，维护费用较 高；另外，对生产能力大的矿井，斜井开拓的辅助提升工作量很大；同时，斜井井筒断面 小，通风阻力大。 5）根据经济效果,初期投资少、见效快、收益大。 4.1.2 开拓方式的确定原则 1）贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、 效益高创造条件。 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,尽量采用新技术、新工艺, 发展采煤 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 机械化、综合机械化、自动化。 6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的 综合开采。 4.1.3 井筒形式的选择 本矿井煤层赋存深度- 175- 425m，表土层较厚，井筒需用特殊方法施工。该井田走向 长约 6000m，倾斜长约 3000m。煤层倾角 015，平均为 8。根据本矿的地形地质条件， 立井井筒能够通过复杂地质条件，如流沙层等的地段，机械化程度高；圆形断面井筒维护 费用低，有效断面大，通风条件好；井筒敷设的管线短，人员，材料升降速度快。本矿井 高差大，不利于采用平硐或斜井开拓，所以混合式就更不能采用。因此，本设计采用立井 开拓。 4.1.4 井筒数目的确定 根据矿井生产的需要，考虑到矿井的生产安全、矿井的生产能力、矿井生产的经济效 果等各方面因素， 煤矿安全规程规定，生产矿井必须至少有两个能行人的通到地面的 安全出口。 本设计矿井年设计生产能力为 1.5mt/a， 采用立井开拓， 主井使用两对箕斗提升， 副井使用一对罐笼提升，风井内设螺悬梯子间，与副井一起作为安全出口，故开采水平时， 井筒数目有三个，它们是主井、副井、中央风井。 这样确定的井筒数目可以满足矿井提煤、运料、通风的要求，保证矿井生产高产、高 效、安全，有利于本矿的正常有序发展。 4.1.5 井筒位置的确定 选择井筒位置是矿井开拓布置的核心。考虑井筒的位置要统筹井田全局，兼顾前期和 后期，地下和地面等各个方面因素。大型矿井的开采范围较大，服务年限长，应本着“重 前顾后”和“重下顾上”的原则，把重点放在前期和地下资源开采的合理性而后效率上。 选择井筒的位置同选择初期采区位置密切结合，尽可能使矿井井筒靠近初采区，以便减少 初期开拓工程量，节省投资和缩短建井工期，早投产，快达产，随着井型的增加，机械化 程度的提高，井口位置选择侧重于初期工程量少的趋势。 本设计井田采用立井井筒,选择井筒位置主要考虑以下几个方面的因素： 小康一矿 1.5mt/a 新井设计 18 1）井筒位置的确定应首先考虑有利于第一水平的开采,并兼顾下水平的开采,以减少第 一水平的工程量,加快建井速度,并保证第一水平有足够的服务年限。 2）有利于首采区布置在井筒附近的富煤块段，首采煤区要少迁移或不迁移村庄。 3）井筒位置要尽可能在井田储量中心或尽可能地靠近井田储量中心。 4）为了使井筒的开掘和使用安全可靠,减少其掘进的困难,以及便于维护，应使井筒通 过的岩层及表土层具有较好的围岩条件,便于大容积硐室的掘进及维护。 5）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