采矿工程毕业设计（论文）-大柳塔二矿5.0Mta新井设计（全套图纸） .pdf

辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 煤作为工业的动力燃料的化工产业原材料，在中国能源供给结构中处于重要战略地 位，在能源消费结构中也处于主导地位，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富煤大国，但人均资源远低于世界人均资源。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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本设计是大柳塔二矿 5.0mt/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。努力设计出一座高产、高效、安全、环保的现代化矿 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 节进行详细叙述，并进行了多处的技术和经济的比较，完成毕业设计要求的全部内容。同 时在设计说明书中插入相关的图片，使设计内容更容易理解和接受。 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 2 1 矿区概述及井田特征 1.1 矿区概述 1.1.1 井田位置及交通 大柳塔井田位于神木县城西北，直距约 52.5km 的乌兰木伦河东侧。地理坐标为：北 纬 391353392132、东经 11012231102254之间。行政区划 隶属神木县大柳塔镇管理。 井田东西长 10.513.9km、南北宽 9.110.5km，总面积 126.8km 2。完整的大柳塔矿 井范围确定如下： 西以乌兰木伦河为界，与活鸡兔井隔河相望。东以勃牛川，七概沟为界，与石岩塔、 赵家梁乡镇煤矿相邻。南以浅 3、298 号孔连线为界，接大海则井田。北以哈拉沟、35、 47、226 号孔为界，邻前石畔井田。 本区交通堪称便利，具体线路如下：包神、神朔、神延铁路，包府公路、神榆路、阿 镇上湾。 井田交通位置见图 1-1。 1.1.2 自然地理 一) 地形地貌 井田地处陕北黄土高原之北侧和毛乌素沙漠东南缘。 地势北高南低， 中间高而东西低。 最高点在井田北部的陈家坡附近，海拔 1334.1m；最低点在井田西南角乌兰木伦河谷，海 拔 1057.5m。相对最大高差 276.6m，一般海拔 11201280m 之间。区内大部属风沙堆积地 貌，沙丘、沙垄和沙坪交错分布，植被稀少。东西两部沟壑纵横，切割强烈，沟谷两侧基 岩裸露。属河流侵蚀地貌。 二）水系 乌兰木伦河及悖牛川分别自北向南流经井田西部和东部边界，以井田东部的柠条梁为 分水岭。井田内较大的支沟西部有哈拉沟、母河沟、王渠沟、五当沟及双沟，均流入乌兰 木伦河；东部有七概沟、活朱太沟、蛮兔沟和三不拉沟等，均注入悖牛川。 据黄委会王道恒塔水文站资料，乌兰木伦河历年最大流量为 9760m 3/s，最小仅为 0.0170.44m 3/s，平均为 7.40m3/s；年均含沙量为 113.8kg/m3。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 图 1-1 大柳塔二矿交通位置图 fig1-1 the traffic locations fig of daliuta second coal mine 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 4 1.1.3 气象 本区属北温带半干旱大陆季风性气候，冬季严寒，夏季酷热，春季风频，秋季 凉爽，四季冷热多变，昼夜温差悬殊。 1.1.4 矿井井田内小煤矿情况 井田内无小煤矿开采。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 地层特征 勘探区内地层由老至新有三叠系上统永坪组，下侏罗统富县组，中-下侏罗统延安组， 侏罗系中统直罗组，第四系下更新统三门组，中更新统离石组，上更新统萨拉乌苏组和全 新统。 含煤地层为延安组，因遭受后期，冲刷、剥蚀残余厚度 6.62243.50 米，平均 195.24 米。该组自上而下含有 2 个煤组，并依次划分为 3 个岩性段，各煤组中的主要煤层大多分 布在该段的上部。 1.2.2 区域构造 矿区井田无断层，无岩浆岩侵入。 1.2.3 煤层特征 一）物理性质 本井田煤层的宏观煤岩类型为半暗型煤和半亮暗型煤，黑色，条痕黑色，弱沥青沥 青光泽，棱角状、参差状断口，部分阶梯和贝壳状。内生裂隙 520 条/5cm，煤的真密度 1.45 左右，视密度 1.29，体重样密度 1.35（t/m 3） ，孔隙率一般 16.84%。 各煤层主要由暗煤、亮煤组成，并含有较多的丝炭和镜煤成分，呈层状或透镜状夹于 各组分之间，丝炭多沿层面呈条带或透镜状分布，厚 13mm，煤层以半暗煤、半亮型煤为 主，其次为暗淡型和光亮煤。各煤层有机显微组分较高，平均含量为 94.0098.00%。其 中镜质组为 34.0070.80%。煤层具体分布情况见表 1-1，图 1-2。 表 1-1 煤层间距表 tab1-1 the spaceing of coal seam fig 煤层号 平均厚度（m） 煤层间距（m） 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 1#煤层 6.5 50 2#煤层 10 煤层柱状平均厚度岩性 1#煤层 2#煤层 粉砂岩、细 砂岩 粉砂岩、泥 岩 粉砂岩、细砂 岩 图 1-2 煤层间距图 fig1-2 the spaceing of coal seam fig 二）化学性质及工艺性能 (一)化学性质 a 水份（mad） 各煤层原煤水份在 7.829.14之间，煤的水份在煤系剖面自上而下有降低的趋势， 最高内在水分在 8.0012.5之间。 b 灰分（ad） 各煤层原煤灰分值变化在 2.8726.62之间，综合平均值 6.6611.96之间，属 灰分产率变化小的低灰煤。 c 挥发分（vdaf） 各煤层浮煤挥发分产率变化在 29.9543.22之间，综合平均值变化在 34.56 38.09之间，属中高挥发分煤。 d 固定碳含量（fcdaf） 各煤层固定碳含量在 53.9269.68之间，表明煤的煤化程度低。 e 全硫（st.d） 可采煤层硫含量均变化较小。 煤层硫分值变化在 0.241.29 之间，综合平均值 0.57，标准差 0.21，属硫含量变 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 6 化小的特低硫煤， 浮煤含硫量平均值在 0.250.46之间，标明煤中硫分经洗选容易脱除。 （二）工艺性能 a 发热量（qnwt.daf） 可采煤层原煤干燥无灰基发热量在 20.3130.34mj/kg 之间，综合平均值在 26.19 28.76之间，煤的热值变幅亦微。 b 粘结性及结焦性 （1）煤的粘结性（dr.r） 各煤层粘结性指数测定均为 0。 （2）胶质层指数 各煤层胶质层最大厚度（y）均为 0；最终收缩度（x）为 31.064.0mm；体积曲线类 型为“平滑下降”及“平滑斜降”形状；焦块特征以疏松为主，少数粘结及凝结。 （3）罗加指数（r.i） 测定结果均为 0。 （4）坩锅膨胀序数（csn） 测定结果以 0 为主，仅一个样品点为 01/2 （5）奥亚膨胀度 软化点（t1）在 334417间，固化点（t3）在 444540之间；收缩度（）为 415；膨胀度（b）显示“仅收缩” 。 （6）葛金焦型 测定结果以 b 型为主，a 型次之，ab 型少量。 综上所述，本区煤属微弱粘结不粘结，不结焦极弱结焦煤。 c 葛金低温干馏（600） 三煤层属富油煤。 半焦产率（crad） ：半焦产率在 67.971.0之间。 d 工业用途 本井田的煤挥发分产率高，低位发热量高，不粘结，硫、磷、砷、灰分产率低，富含 油，热稳定性好，对二氧化碳还原率较好，因此作为动力燃料、工业气化和低温干馏用煤 都是适宜的。丝质组含量高，矿物质低，高的碳含量和低的有害杂质，是制取碳素和炼焦 配煤中作瘦化剂的良好原料。 显微煤岩类型微镜煤和惰性煤占优， 微暗煤和微矿化煤极少， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 灰分产率低，且灰成分中钙、铁等易溶组分多，镜下矿务显颗粒状分布，是制造高纯净、 高挥发分超精煤粉的好原料。 1.2.4 水文地质 井田位于乌兰木伦河中游东岸，地形南高北低，海拔 11201280m，东侧和北侧支沟 发育，北侧基岩裸露，相对高差最大 216m，潜水形成一个较完整的水文地质单元，零星分 布的浑圆长梁峁状为井田地表水系分水岭。由松散层沙层泉或烧变岩泉排泄形式形成地表 水系，流入乌兰木伦河和勃牛川。地表水系以柠条梁为分水岭，东及东北部属勃牛川流域， 西部属乌兰木伦河流域，两流域内又有多个次一级分水岭，使两水系的支沟形成了各自的 水流域单元。区内河流有：西界的乌兰木伦河、东界的勃牛川。井田中部柠条梁作为分水 岭，母河沟，王渠沟，双沟等河流均向西流入乌兰木伦河；七概沟、活朱太沟。三不拉沟 则向东流入勃牛川。 1.3 矿层质量与矿层特征 1) 瓦斯 在各层煤自然瓦斯成份中，氮气占 93100%，二氧化碳占 06.5%，且大多数为零， 甲烷除第三层煤小于 7%，其它各煤层中含量均为零，重烃在各煤层中均为零。表明煤层瓦 斯分带属二氧化碳氮气带。 2) 煤尘 本井田各煤层煤尘爆炸性平均指数为 36.7%，远大于 10%，经陕西省煤田地质研究所 测试，煤尘具有爆炸危险。 3) 煤的自燃倾向 本区煤层变质程度低，煤中水份高，含氧多，挥发份产率高，化学稳定性差，故常温 下煤易与空气中的氧发生反应，而产生大量的热，使煤体温度上升加之煤的丝炭含量高， 着火点低，故煤易自燃。目前矿区所出煤炭在储运过程中已发生过自燃发火事故。 4) 地温 根据矿区恒温点数据对本区简易测温资料计算，求出本区平均地温梯度为 2.59/100m,属地温正常区，无地热危害。 2 井田境界及储量 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 8 2.1 井田境界 2.1.1 井田范围 大柳塔二矿，深部以+970 煤层底板等高线为界，井田走向平均长 6.98 千米，倾斜平 均长 4.1 千米，面积约为 26.5 平方千米。井田内共有 2 层煤，均是全区发育，煤层分别 是： 1#煤、2#煤。 2.1.2 边界矿柱留设 大柳塔二矿井田内地形比较完整，依据相关规定和安全考虑，矿柱的留法及尺寸： 1)井田边界煤柱留 30 米； 2)大巷煤柱留 30 米； 3)联络巷煤柱留 20 米； 4）工业广场保护煤柱留设：应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。 根据参考矿井设计规范和矿井安全规程的相关数据要求和规定，本井田所留 的各种保护煤柱均合理，符合规定。 2.1.3 边界的合理性 在井田范围内，储量、煤层赋存及开采条件均与矿井生产能力相适应。井田内有足够 的储量和合理的服务年限。井田走向长度大于倾斜长度，有三层煤，可保证矿井各个开采 水平有足够的服务年限。工作面推进长度适当，矿井通风、井下运输较容易。 根据矿井设计规范的规定，应符合下列要求： 1)首采带区应布置在构造简单，储量可靠，开采条件好的块段，并宜靠近工业广场保 护煤柱边界线。 2)开采煤层群时，带区宜集中或分组布置。 3)开采多种煤类的煤层，应合理搭配开采。 综上所述， 矿井首采工作面定在靠近工业广场的西部， 带区储量丰富， 有利与运输 划 分四个带区，有利于运输的集中和减少巷道的开拓费用所以井田划分是合理的。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 2.2 井田储量 2.2.1 储量计算原则 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 1000 米。 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 0.05 米厚的高灰煤（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 井田的工业储量 矿井的工业储量是进行矿井设计的资源依据,一般即列入平衡表内的储量，也即勘探 地质报告中提供的能利用储量中的 a、b、c 三级储量。 根据工业储量计算公式： 井田的精查勘探面积为 s=24142772 2 m 根据储量计算公式3： cos/smrzg= （2-1） 式中： zg矿井的地质储量，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 煤层倾角，度 所以，zg =24142772（6.5+10）1.35/cos1 =54321.24 万吨 各煤层的工业储量见表 2- 1。 表 2-1 煤层工业储量表 tab2-1 industrial coal reserves 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 10 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。 p=5840430(6.5+10)1.35/cos1=131.4 万 t 所以矿井的设计储量为: zs=zg-p=54321.24-131.4=54189.84 万 t 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： cpzz sk *)(= （2-2） 1 式中： zk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 2： ：工业场地占地面积：45-90 万吨/年，0.45-0.6 公顷/10 万 t；120-180 万吨/年，0.60.7 公顷/10 万 t；240-300 万吨/年，0.70.8 公顷/10 万 t，400-600 万吨/年，0.9-1.0 公顷/10 万 t。 本矿井为 5.0mt/a，所以取 1.0，则本矿井的工业场地面积为：s=5001.0=50 公顷，依据 井田形状选择 5001000m 的长方形。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。 再用几何作图的方法确定工业广场保护煤柱的范围。 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损失： 1013.08512.856.51.35cos1=476.7 万 t 煤层号 煤厚（m） 倾角（平均） 面积（m） 工业储量（万 t） 1# 6.5 1 24.14 21399.28 2# 10 1 24.14 32921.96 总计 16.5 1 24.14 54321.24 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 2#煤层工业广场保护煤柱损失： 1025.01524.78101.35cos1=733.5 万 t 工业广场保护煤柱损失量： p1=476.7+733.5=1201.2 万 t 2) 风井井筒保护煤柱 1#煤层回风广场保护煤柱： 359.91314.246.51.35cos1=83.9 万 t 2#煤层回风广场保护煤柱： 314.24398.76101.35cos1=169.3 万 t p2=83.9+169.3=253.2 万 t 3) 主要巷道保护煤柱的损失： p3611215016.51.35cos1=2062.8 万 t 4) 矿井设计可采储量的计算： zk =（zs-p1- p2-p3）c =（54189.84-1201.2-253.2-2062.8）0.8=40538.11 万 t 表 2-2 可采储量计算表：单位（万 t） table2-2 recoverable reserves schedule 项 目 工 业 储 量 永久煤柱 损失量 设 计 储 量 非永久 保护煤柱 设计可采 储 量 储量(万吨) 54321.24 1585.8 54189.84 2062.8 40538.11 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 12 3 矿井设计生产能力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 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 300m，采煤机滚筒采用 865mm，一个工作面生产，一天进刀 8 刀，煤的容重 为 1.35t/m 3 。所以矿井的年生产能力为： 33083000.936.51.350.865=559.1 万 t 满足矿井的设计生产能力每年 500 万 t。 矿井年产量是煤矿生产建设的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面 貌，是矿井开拓的一个主要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井的年产量 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量等许多因素有关。理由如下： 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量等许多因素有关。经分析比较， 设计矿井的生产能力确定为 5.0mt/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。本井田内可采的煤层达到 2 层，保有 工业储量为 5.4 亿吨，按照 5.0mt/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，井田面积大，煤层埋藏适中，倾角小，结构简单，水文地质条 件及地质构造简单，煤层结构单一，适宜综合机械化开采，可采煤层均为厚煤层。 3)建井及外运条件 大柳塔井田位于陕西省神木县城的西北约 52.5 公里处， 地理坐标北纬 391 3 53” 392132” ，东经 1101223”1102254” 。行政区划属大柳塔乡管辖。已建成的 包神铁路紧沿井田西部边界通过，在大柳塔设有车站，并由此可沿神朔铁路(在建)经山西 和河北省达黄骅港，包头- 大柳塔-榆林二级公路从井田的西东部通过，向南可达陕西省 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 的榆林和西安。 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 5.0mt/a 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。 3.1.2 矿井的服务年限 由矿井的服务年限计算公式: )k/(=azt （23） 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，本矿地质条件简单，取 1.3。 t=40538.11/（5001.3）=62.3（年） 本矿井的年产量是 5.0mt,根据煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力为 5.0mt/a,其服务年限不得小于 60 年。本矿井 62.3 年，所以本矿井的设计服务年限符合规 定。 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,即每昼夜两班采煤和一班检 修。采煤班内进行“落煤、装煤、运煤、支护、移架”工序工作，然后回柱放顶，设备检 修等工作；每班工作 8 小时，每昼夜净提升时数为 16 小时。 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 14 4 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、出好煤、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、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的 综合开采。 4.1 井筒形式、位置和数目的确定 4.1.1 井筒形式个数及用途的确定 根据井田开拓设计的主要技术原则，结合矿井的工业场地位置、煤层的赋存条件、矿 井生产能力及目前的装备水平等因素，确定各井筒的形式及功能如下： 矿井投产初期共有 6 个井筒，即主斜井、副斜井、2 个辅助斜硐、1 个进风井、1 个回 风井。 主斜井担负全矿井的煤炭提升和矿井部分进风任务。 副斜井用于材料及设备运输及主要进风任务。 辅助平硐主要用于工作人员的运送。 进风井用于进风任务。 回风斜井为专用回风井，担负全矿井的回风。 a 主斜井 根据井筒垂深 127m；设计生产能力为 5.0mt/a，确定采用运输连续、生产能力大的胶 带输送机运输煤炭，据此确定主提升为斜井方式。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 b 辅助平硐井及进风井 辅助平硐及回风井设计应考虑的主要因素： （1）井下生产所需物料、人员、设备的运输要求 对于井下生产所需物料、人员、设备的升降应尽可能的做到：井筒提升应与井下的运 输设备相适应，换装方便，操作灵活；对于井下常用设备可以直接升降，如常用的锚杆、 砂子、水泥、小型设备等；对于井下使用的大型设备如连续采煤机、无轨胶轮车及液压支 架等大型设备尽量作到不解体或少解体升降，保证设备的整体性能及减少井上下的拆装工 作量。 （2）其它因素 为了减少矿井辅助运输转载的环节，使矿井普通设备及材料能够从地面直接运输到井 下使用地点，不用转载，以实现从地面工业场地至井下工作面采用无轨胶轮车运输的一条 龙运输系统。 c 回风井 根据井筒的深度和风量要求，考虑到煤层的埋深以及开拓的工程量的节省，风井位于 大巷右侧井田边界处，净直径 6 米用于排风，净断面面积 23.75 m 2，设计掘进 29.21 m2， 混凝土支护厚度 300mm，同时兼做安全出口。 4.1.2 井筒位置及数目的确定 1) 井筒的数目 a 根据本矿区煤层的埋藏的具体条件，主副井采用斜井，回风井采用立井。 b 主、副井各一个，辅助平硐 2 个，风井两个（见下表 4-1） 。 c 井筒参数。 表 4-1 井筒参数 tab.4-6 well chamber parameter 井筒名称 用途 井筒长度/m 运输方式 断面尺寸 直径（宽度）/m 净断面积/ 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 16 主斜井 进风、运输 煤炭 625 皮带运输 4（宽度） 17.3 副斜井及 辅助平硐 进风、进 人、运料排 矸 950 无轨胶轮车运输 5.5（宽度） 18.5 风井 回风兼作 安全出口 132 6（直径） 25 该设计采用六个井筒的井田开拓方式：主斜井、副斜井、辅助平硐，风井，通风方式 为两翼对角式。 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 有利于首采采区不只在井筒附近的富煤块段，首采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、厚含水层、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和构筑物。 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， 这样既便于施工，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。 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： 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 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边界。 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，可以使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，两翼风量分配比较均衡，通风线路短，通风阻力小。 风井井口位置的选择: 风井井口位置的选择，应在满足通风要求的前提下，与提升井筒的贯通距离较短，并 应利用各种煤柱。有条件时风井的井口也可以布置在煤层露头以后。 综合考虑，由于本井田走向长度与倾斜长度差不多，布置在井田中部，采用中央并列 式通风。 主斜井担负矿井煤炭提升任务，兼进风、行人，倾角 11，长度 1162m 挂网锚喷 t=100mm 树脂锚杆排间距：10001000 铺底 300mm，每米巷道材料消耗量混凝土支护， 净断面积 17.30m 2，掘进断面 19.10 m2；铺底砼 0.75m3，喷射砼 1.17m3 锚杆直径 0.016m 长 度 2.2 米，根数 12，金属网 9.7m 2；水沟净断面 0.04 m2，安装 1200 mm 宽的胶带输送机； 井筒内敷设两趟动力电缆及通信、监测电缆各一条。井筒一侧设人行道。如下图 4-1。 副斜井担负全矿井的人员，材料，设备和矸石等辅助提升任务，为矿井的主要进风井。 副斜井倾角 1，长度 1868m；挂网锚喷 t=120mm 树脂锚杆排间距：10001000 铺底 150mm，每米巷道材料消耗量混凝土支护，净断面积 18.50m 2，掘进断面 24.19 m2；铺底砼 0.81m 3，喷射砼 1.44 m3 锚杆直径 0.016m 长度 2.2 米，根数 12，金属网 12m2；水沟净断面 0.04 m 2。平硐内敷设通信、照明电缆各一条，排水管一套，人员乘坐无轨胶轮车出入，严 禁步行通过。如下图 4-2。 风井位于大巷右侧井田中央处，净直径 6 米用于排风，净断面面积 23.75 m 2，设计掘 进 29.21 m 2，混凝土支护厚度 300mm，同时兼做安全出口。如下图 4-3。 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 18 图4-1主斜井断面图 fig4-1 main shaft crosssection fig 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 图 4-2 副斜井断面图 fig4-2 auxiliary shaft crosssection fig 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 20 图 4-3 风井断面图 fig4-3 air shaft crosssection fig 4.2 开采水平的设计 4.2.1 水平划分的原则 确定原则： 1）根据煤炭工业设计规范规定年产 5.0mt 的矿井第一水平的服务年限不得少于 30 年。要保证正常接替与均衡生产，保证阶段内能有合理的区段数目，保证开采水平有合 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 理服务年限和足够储量，保证经济上有利。 2）根据煤层赋存条件及地质构造 煤层的倾角不同对阶段高度的影响较大，本井田近水平煤层，其平均倾角为 1，煤 层标高从 970m 标高到 1020m 标高，划分为 2 个水平，布置分煤层大巷，一套井筒。 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，分配到每吨煤的折旧费减少， 但阶段长度大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、回风大巷、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，新水平即作好准备，因此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。 综上所述，本矿井采用单水平开拓，沿大巷直接拉工作面布置，走向长壁采煤法。 4.2.2 设计水平储量及服务年限 本井田设计水平为 1020 水平，设计可采储量为 40538.11 万吨，设计水平的服务年限 为 62.3 年。 表 4-2 水平储量及服务年限 tab.4-2 horizontal reserves and service life 水平序号 可采储量/万吨 服务年限/年 一水平 40538.11 62.3 4.2.3 设计水平的巷道布置 由于本井田有两层煤，地质条件简单， 而且采用连采机掘进，固掘进煤巷速度较快， 所以分煤层布置大巷。 大巷支护方式掘进时期及时支护采用树脂锚杆+金属网片+锚索联合支护，顶板破碎或 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 22 有构造位置外加 w 钢带支护，后期采用混凝土砌碹，巷道断面特征见图 4-7、4-8。 4.2.4 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。大柳塔一矿井机械化程度高，产量大，主要运输大巷均布置在煤层中， 坡度随煤层起伏变化，为了减少工业场地面积，简化井下运输系统，减少运输环节，实现 从工作面到地面的连续运输，采用胶带输送机运煤方式。 2) 大巷的数目和用途 根据运输和通风条件，本矿井共布置三条大巷：胶运大巷（皮带大巷） 、辅运大巷、 回风大巷。 a 皮带大巷：将本煤层采出的煤运至井上，完成运输任务。 b 辅运大巷：承担整个煤层进风、运料、排水、排矸、行人等任务。 c 回风大巷：与风井相连主要担任排出污风任务。 3) 大巷的规格 因为大巷的服务年限都较长，所以都采用锚喷支护。各大巷具体断面如下： 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 主 运 大 巷 断 面 特 征 表 围 岩 类 别煤掘 进 断 面 /m 2 支 护 形 式锚 喷净 周 长 /m 巷 道 净 宽 /mm4400喷 层 厚 度 /mm100 巷 道 净 高 /mm4000锚 杆 间 距 /mm 净 断 面 /m 2 锚 杆 排 距 /mm900 900 25 5400 15 2250 2965 2250 900900 4000 900900 270 15 15 15 25 17.6 18.86 16.8 图 4-4 主运大巷断面特征表 fig4-4 the feature of lord dahang cross-section fig 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 24 图 4-5 辅运大巷断面图 fig4-5 the feature of auxiliary dahang cross-section fig 胶运大巷运输方式采用皮带运输，对大巷运输方式选择的依据是： a 由于设计生产能力较大，采用此种运输方式能满足要求。 b 较矿车运输费用低，井底车场布置简单，设备投资少。 c 对大巷坡度没大限制，可在煤层中随煤层坡度变化布置运输大巷，要求将 大巷取直。 d 采用三条大巷能解决煤、矸、物、人同时运输问题，与副井运输设备配套。 e 大巷有效断面大，行人通风非常有利。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 25 4.3 工作面划分及开采顺序 4.3.1 工作面形式及尺寸的确定 根据井田地质情况，煤层赋存稳定，一水平煤层倾角在 1度左右，采用带区 式开采。煤层厚度在 6.5 米左右，井田内无一条断层构造，以上条件很适合布置 综合机械化采煤。在煤层大巷两侧直接拉工作面。 4.3.2 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，保证带区、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保证开采水平、带区、回采 工作面的正常接替，保证矿井持续稳定生产，最大限度地采出煤炭资源，减少巷 道掘进率及维护工程量；合理的集中生产，充分发挥设备能力，提高技术经济效 益，便于防止灾害，保证生产安全可靠。 根据矿井设计规范规定，本矿井带区开采顺序采取先远后近，由井田边 界向工业场地扩展的后退式开采。多煤层开采时，一般先采上层，后采下层的下 行式开采，还应厚、薄煤层合理搭配开采；开采有煤与瓦斯突出煤层时，应按开 采保护层、抽放瓦斯及单独开采等技术措施要求，顺序开采。为保证均衡生产,工 作面掘进准备速度是工作面回采速度的 1.25 倍。 4.4 开采水平主要硐室的选择 4.4.1 主要硐室 根据矿井设计规范规定，井下硐室应根据设备安装尺寸进行布置，并应 便于操作、检修和设备更换，符合防水、防火等安全要求。井下主要硐室位置的 选择，应符合下列规定： a 应选择在稳定坚硬岩层中，应避开断层、破碎带、含水岩层； b 井下硐室不布置在煤与瓦斯突出危险煤层中和冲击地压煤层中。 本矿井井下已经形成的主要硐室有中央变电所硐室、中央水泵房及水 仓，复用水泵房及水仓。 2) 中央变电所、水泵房和水仓 中央变电所布置在大巷中部，是整个井田供电线路最短。水仓在大巷的端部 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 26 井田的边界均有一处布置，并设在风井附近，便于排水。 5 工作面巷道布置及生产系统 5.1 巷道布置 本工作面为左工作面,位于 1#煤层 sd1 区，垂直走向布置。101 回顺主要用于 回风等；101 运顺用于运煤、行车、行人、通风。 5.1.1 101 胶运顺槽 a 支护形式：采用锚杆+金属网+圆钢钢带+锚索联合支护。锚杆间排距为 1.0*1.0m，每排 6 根；锚索 3m 两套，间排距为 3.0*3.0m。 b 巷道净断面：胶运顺槽全为煤层巷道，矩形断面，断面规格为 6.0m4.0m， 断面积 24m 2。 c 巷道用途：运输、行人、通风等。 胶运顺槽安装一趟 dn150 供水管。 101 胶运顺槽安装两趟 dn100 排水管。 锚杆161800 排距1500 树脂23500、每孔1根 锚杆161200 排距1500 树脂23500、每孔1根 金属网 3.2*1500*10000 锚杆161600 排距1500 树脂35400、每孔1根 1:50 图 5-1 101 胶运顺槽 fig5-1 transport tunnel crosssection fig 5.1.2 101 辅运顺槽 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 27 a 支护形式：采用锚杆+金属网+圆钢钢带+锚索联合支护。锚杆间排距为 1.0*1.0m，每排 6 根；锚索 3m 一套 3 根，间排距为 2.0*3.0m。 b 巷道净断面：辅运顺槽全为煤层巷道，矩形断面，断面规格为 6.0m4.2m， 断面积 25.2m 2。 c 巷道用途：运输、行人、通风等。 101辅运顺槽安装一趟dn100排水管、一趟dn300排水管、一趟dn200排水管。 101辅运顺槽安装一趟dn100供水管。 如图 锚杆161800 排距1500 树脂23500、每孔1根 锚杆161200 排距1500 树脂23500、每孔1根 金属网 3.2*1500*10000 锚杆161600 排距1500 树脂35400、每孔1根 1:50 图 5-2 辅运顺槽断面图 fig5-2 transport tunnel crosssection fig 5.1.3 101 回顺 a 支护形式：101 回风顺槽的负帮采用锚杆+钢筋网+锚索+钢带支护，正帮采 用玻璃钢锚杆+四芯钢塑复合网。联巷口全部包角，采用锚杆+钢筋网+w 钢带+锚索 支护。 玻璃钢锚杆： 182100mm， 圆钢锚杆： 161800mm， 间排距 10001000mm。 钢带为：10805100mm，排距 1000mm。 锚索为：15.243500mm。采用 2+1 三花布置，每 6m 三套，间距 33m。 w 钢带：32306700mm，每帮上下两排。 b 巷道净断面：回顺巷道全为煤层巷道，矩形断面，断面规格为 6.0m4.5m， 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 28 断面积 27m2 。 c 巷道用途：回风 52303回顺安装一趟dn200排水管、一趟dn300排水管。 锚杆161800 排距1500 树脂23500、每孔1根 1:50 锚杆161200 排距1500 树脂23500、每孔1根 金属网 3.2*1500*10000 锚杆161600 排距1500 树脂35400、每孔1根 图 5-3 回风顺槽 fig5-3 transport tunnel crosssection fig 5.1.4 101 切眼 主切眼：顶部：锚杆+锚索+钢筋网+钢带+木点柱；正帮：塑料网+玻璃钢锚杆； 负帮：锚杆（木托板）+锚索+钢筋网。 辅切眼、调车硐室、联巷：顶部：锚杆+锚索+钢筋网+钢带；帮部：钢筋网+ 钢带+锚杆 锚杆规格：顶部：182100mm 的圆钢锚杆，托盘规格:15015010mm。 钢带规格：10805400mm 和10804500mm。 钢筋网片规格：6.512005600mm 和6.512004600mm，网格大小： 150150mm。 锚索规格：17.88000mm，锚固段长度 1.5m；托盘：30030015mm。 w 钢带：32306200mm。 帮锚索：17.85000mm。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 29 5.2 运输系统 5.2.1 主运系统 a 主运输设备及运输方式 工作面采用 dbt 公司生产的重型刮板运输机，运输能力 6000 吨/小时；转载 机为 dbt 公司生产，运输能力 6500 吨/小时；运顺采用上海 3*500 胶带运输机， 运输能力 3500 吨/小时,见表 5-1。 表 5-1 设备参数表 tab5-1 device parameters tab 设备设备 内容内容 单位单位 技术特征技术特征 设备设备 内容内容 单位单位 技术特征技术特征 刮 板 输 送 机 刮 板 输 送 机 生产厂家 dbt 破 碎 机 破 碎 机 生产厂家 dbt 刮板链型 中双链 破碎形式 冲击式 供电电压 v 3300 传动方式 齿轮传动 装机功率 kw 31600kw 供电电压 v/kw 3300/700 （350） 链环规格 mm 60*194/178 破碎硬度 f14 链速 m/s 1.65 破碎粒度 mm 300 溜槽尺寸 mm 2050 破碎能力 t/h 7000 卸载方式 交叉侧卸 胶 带 运 输 机 胶 带 运 输 机 生产厂家 上海 铺设长度 m 420 运输能力 t/h 4000 运输能力 t/h 6000 胶带宽 mm 1600 转 载 机 转 载 机 生产厂家 dbt 带速 m/s 4 刮板链型 中双链 驱动特点 cst 驱动 电压/功率 v/kw 3300/700(350) 电压/功率 v/kw 1140/3*500 链环规格 mm 38126 储带能力 m 120 链速 m/s 2.33 铺设长度 m 460 溜槽尺寸 mm 1588 提升高度 m 30 铺设长度 m 28 托辊直径 mm 159 运输能力 t/h 6500 b 主运系统路线 张飞：大柳塔二矿 5.0mt/a 新井设计 30 101 工作面运输机101 工作面转载机101 工作面胶运顺槽皮带主运大巷 皮带主斜井皮带上仓皮带地面原煤仓 5.2.2 辅运系统 采用无轨胶轮车进行材料设备的运输及上下人员的接送。 a 入井路线 地面副斜井辅运大巷101 工作面辅运顺槽101 工作面 b 升井路线 101 工作面101 工作面辅运顺槽煤辅运大巷副平峒地面 5.3 通风系统 5.3.1 通风系统 1） 通风系统路线 新鲜风主副斜井（暗斜井）辅运大巷101 工作面辅运顺槽(101 工作面 胶运顺槽)101 工作面101 工作面回风顺槽回风大巷回风井。 2） 工作面风量的确定 根据煤矿安全规程和安全生产管理制度汇编中的有关规定：回采工 作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及 工作面气象、风速和人