采矿工程毕业设计（论文）-铁康二矿3.0Mta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 本设计是铁康二矿 3.0mt/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。力求设计出一个安全、高产、高效的现代化矿井。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。 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 2 1 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1.1 井田概况井田概况 1.1.1 边界四邻及面积边界四邻及面积 井 田铁 康 二 矿 位 于 辽 宁 省 沈 阳 市 康 平 县 境 内 ， 其 地 理 位 置 ： 东 经 ： 12320381232555，北纬：423754424142。行政区划属辽宁省沈阳市康平县东关 镇所辖。煤层南北走向约为 3.8km，东西倾向约为 5.7km，井田面积约为 20 km2。 1.1.2 交通位置交通位置 铁康二矿矿区交通非常便利。小康煤矿距调兵山 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。 1.1.3 地形地貌地形地貌 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 水系水系 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。在矿 井的西南大平煤矿境内有三台子水库，集水面积为 140km2，水库最大面积 14 km2，储水量 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 4900 万 m3，标高+83.5m；水库一般面积 8 km2，储水量 1500 万 m3，标高+81.0m。水库水 的主要来源，除季节性冲沟汇集外，主要靠南部李家河和康平西泡子水库溢洪通过人工渠 道注入。排水主要靠人工渠进行调节，调节水量 500 万 m3。 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 （见表 1- 6） ； 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 矿井地质矿井地质 1.2.1 矿井地层矿井地层 铁康二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： （一） 、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。 （二）白垩系下统（k1） 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。 1、建昌组（k1jc） 由以下三层组成： （1） 、火山碎屑岩：以火山集块岩为主，夹薄层安山岩，岩块有小气孔，其中有燧石 填充。厚度大于 30m。 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 4 （2） 、砂砾岩层：以灰白色砂岩，砂砾岩为主，夹灰黑色泥岩，在泥岩，砂岩中夹有 炭质碎片。厚度大于 150m。 （3） 、红色砂砾岩层：以赭色，灰绿色砾岩为主，夹砂岩及粉砂岩，中下部为灰绿色、 赭色砾岩，砾石成份以片麻岩为主，火山岩、石英岩次之。本层厚度西部 50300m，东 部大于 300m。 2、三台子组（k1st） 该组地层顶底界面清楚，岩性分异明显且标准，与下覆建昌组 呈假整合接触，按其岩性和化石组合自下而上分为： （1） 、底部砾岩段（k1st1） 在煤田东部的大房申、老边一带出露。在大平煤矿的西部也有许多钻孔见到此层，其 岩性以紫色、灰绿色砾岩为主，并夹有薄层砂岩。砾岩以泥质胶结为主，主要成分为绿色 片岩，花岗质片麻岩为主，同时也混有少量石英岩及火山砾岩。厚度 50300m，东部大 于 300m。 （2） 、砂岩段（k1st2） 在矿井东部有出露，以灰、灰白色砂岩为主，夹深灰色泥岩、灰白色砂砾岩，在西部 夹炭质页岩及薄煤层， 仅 13 号钻孔见到可采煤层， 但分布面积不大， 距上部煤层 200 多 m， 故无济经济价值。厚度 30230m。 （3） 、含煤段（k1st3） 主要以煤层为主、间夹炭质页岩、灰黑色泥岩、油页岩、灰白色粉砂岩组成，可采煤 层集中于上部，向东、北方向分叉变薄，厚度 125m。厚度变化是：西薄东厚，东北部 最厚。 （4） 、油页岩段（k1st4） 以黑褐色油页岩为主，夹黑色泥岩和泥灰岩、菱铁矿透镜体。赋存规律： 油页岩与泥岩易于识别，到矿井边缘二者不易识别，厚度矿井内东厚西薄，南厚北薄。 最大厚度 4050m，分布于 324 号孔一带，最薄 10m，分布于北部边缘。详见油页岩厚 度等厚线图。 （5） 、泥岩段（k1st5） 由于泥岩段下部富含动物化石，而上部则不含，所以又将此层分为动物化石层（k1st5- 1） 、 泥岩层（k1st5- 2） 。 3、孙家湾组（k1s） 与下覆三台子组呈平行不整合接触，全区均有分布。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 上部主要为赭色粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩及砾岩等，下部以灰色粉砂岩、细 砂岩为主， 夹泥岩、 粗砂岩及薄层砂砾岩， 底部普遍有一层较厚的砂砾岩。 厚度 150750m。 （三） 、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 水文地质特征水文地质特征 1、区域水文地质特征 铁康二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。在矿井的西南（即大平矿井）有三台子水库，积水面积为 140km2， 积水量：900 万 m3，最高洪水位+83.5m，一般为+81.0m；水库水的主要来源，除季节性冲 沟汇集外，主要是南部李家河和康平西泡子水库的水通过人工渠道流注水库，排水主要靠 人工渠道进行调节。通过矿井西南部 123 号钻孔之风化带抽水试验来看，水库对矿井充水 不是主要因素。 2、矿井在区域水文地质分区的位置 小康煤矿位于辽宁省沈阳市康平县南 15km，在康平煤田的东北部。地势平缓，地面 无河流和高山，只有季节性冲沟；大部分为农田，平均地表海拔为+84.6m。 （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， 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 6 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 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。 3、隔水层情况 白垩系油页岩隔水层，该层赋存于煤层顶部，为煤层直接顶，全矿井普遍发育，厚度 一般为 1050m，由北向南逐渐增厚，为一不透水层，在不受构造影响的情况下，均能起 隔水作用。 4、含水层的补给与排泄条件 本区含水层主要补给来源为大气降水，而地表水的渗透补给对第四系和白垩系有影 响，但影响不大，人工渠和季节性积水，对处于粘土覆盖层较薄地段则渗透补给良好。另 外各含水层之间都存在微弱渗透补给，而含水层的排泄除垂直渗透外，第四系含水层主要 靠蒸发，只是枯水季节，则由冲沟和人工渠进行排泄。而深层水（白垩系含水层）只在水 位差变化大，迳流条件良好地段排泄则较好，其它地段排泄条件很差。 5、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：小康煤矿范围内地表水排泄条件良 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 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 0.1l s.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。为此铁康二矿矿井水文 地质类型为一类一型矿井，属于水文地质简单型矿井。 1.3 煤层质量及煤层特征煤层质量及煤层特征 1.3.1 各煤层的分布特点和顶底板岩性各煤层的分布特点和顶底板岩性 本煤田可采煤层共 2 层，其中包括 1 煤（9.5）2 煤（4m） 。煤层间距由上至下分别为 30m。 1 煤：1 煤全矿井发育，煤层中间夹石普遍逐渐增厚，煤层顶板为较为稳定的油页 岩，底板为粉砂岩、泥岩。 2 煤：2 煤在矿井内是稳定的，变化是很小的，规律性很强的，煤层顶板为较为稳 定的粉砂岩、油页岩，泥岩，底板为粉砂岩。见煤层柱状图 1- 1。 图 1- 1 煤层柱状图 fig 1- 1 coal histogram 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 8 1.3.2 煤的物理性质煤的物理性质 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。 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。 1.3.3 煤的化学性质煤的化学性质 经过十几年生产实见铁康二矿做了实见煤质化验，所得结果与精查报告有所区别，但 只是局部地段采样化验所得数据，不具代表性，所以，本报告依然采用精查报告 结果。 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。 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/cm 3，平均为 1.32g/cm3。 1.3.4 瓦斯、煤尘、煤的自燃瓦斯、煤尘、煤的自燃 矿井相对瓦斯涌出量 1.17 m 3/t，绝对瓦斯涌出量 7.95m3/min；因而可以确定铁康二 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 矿属于低瓦斯矿井。 煤尘爆炸指数为 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。 铁康二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。 2 井田境界及储量井田境界及储量 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田边界井田边界 铁康二矿位于康平煤田的东北部，人为划分井田边界，平均走向 5.7km，平均倾向 3.8km，面积 20k ，其地理坐标：东经：12320381232555，北纬：4237 54424142。 2.1.2 保护煤柱留设保护煤柱留设 铁康二矿井田大致由北向南倾斜，平均倾向长度为 3.8km，平均走向长度为 5.7km，井 田面积约为 20k 。 井田内地形比较完整， 井田四周依据相关规定和安全考虑分别留设 30m 的边界煤柱。按照安全规程规定，断层两侧各留 20m 保护煤柱。 2.1.3 论述所定边界的合理性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。这种划 分方法合理地规划矿井开采范围，处理好与相邻矿井之间的关系，避免了浅部和深部形成 复杂的接茬关系给开采造成困难。 按煤矿安全规程规定，边界矿柱的留法及尺寸： (1)井田边界煤柱留 30 米； 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 10 (2)阶段煤柱斜长 60 米，若在两阶段留设，则上下阶段各留 30 米； (3)断层煤柱每侧各为 20 米； (4)采区边界煤柱留 20 米。 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。 2.2 井田的储量井田的储量 2.2.1 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 井田的工业储量井田的工业储量 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： smrzg= （2- 1） 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=1.32t/m 故 zg=20km2(9.5+4)1.32/cos63.59 亿 t 其中，zg1=20km29.51.32/cos62.53 亿 t 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 zg2=20km241.32/cos61.06 亿 t 表 2- 1 煤层工业储量表 tab.2- 1 industrial coal reserves 2.2.3 矿井的设计储量矿井的设计储量 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： p=18816.130(9.5+4) 1.32/cos6=1011.50 万吨 由于本矿井田内有一条断层，且断层长与煤层走向长相等。所以，计算断层留设永久煤 柱时计算为 3 个断层保护煤柱，故： 断层留设永久煤柱： p1=3822.5202(9.5+4)1.32/cos6=270.90 万吨 所以矿井的设计储量为: zs=zg- (p+p1)=35900- (1011.5+270.9)=34617.60 万吨 2.2.4 矿井的设计可采储量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- 2） 式中： z矿井可采储量 zs矿井设计储量 煤层号 煤厚/m 倾角/平均 面积/m 工业储量/亿 t 1# 9.5 6 20000 2.53 2# 4 6 20000 1.06 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 12 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：大型矿井工业场地占地为 0.81.1 公顷/10 万 t，所以本矿井的 工业场地面积为：s=300.8=24 公顷，依据井田形状选择 400600m 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： （1052.5+1124.9）802.8 29.51.32cos6=1102.04 万 t 2#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： （1079.5+1147.9） 836.3 241.32cos6=494.48 万 t 工业广场保护煤柱损失量： p=1102.04+494.48=1596.52 万吨 2) 矿井设计可采储量的计算： z =（zs- p）c =（34617.6- 1596.52）0.76= 25086.02 万吨 表 2-2 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) 35900 1282.4 34617.6 1596.52 25086.02 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 14 3 矿井设计生产能力及服务年限及一般工作制度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矿井年产量及服务年限 3.1.1 矿井年产量矿井年产量 （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 252m，采煤机滚筒截深采用 800mm，一个工作面生产，一天进刀 4 刀，煤 的容重为 1.35t/m3 。 所以矿井的生产能力为： 3300.842529.50.851.32（1+10%）=312 万吨 满足矿井的设计生产能力每年 300 万 t。 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、达产和收到 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， 设计认为矿井的生产能力确定为 3.0mt/a 不仅是可行的，也是合理的，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有 2 层，保有工 业储量为 3.59 亿吨，按照 3.0mt/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，煤层埋藏较深，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，适合高 产高效工作面开采。 3)具有先进的开采经验 近年来， “高产高效”工艺在煤矿成产中有了很大发展，而且该工艺投入少、效率高、 成本低、效益好、生产集中简单、开采技术基本趋于成熟。 综上所述， 由于矿井优越的条件及外部运输条件， 有利于把本矿井建设成为一个高产、 高效矿井。矿井的生产能力为 3.0mt 是可行的、合理的。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 3.1.2 矿井的服务年限矿井的服务年限 本矿井的年产量是 3.0mt,根据煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力为 3.0mt/a,其服务年限不得小于 60 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:（k=1.3 ） t=25086.02/（3001.3）=64.3（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 的提高，能够突破设计能力，从而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。 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 16 4 井田开拓井田开拓 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确定开拓方式的主要依据据 （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 3.0mt/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 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 煤机械化、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 井筒形式的选择井筒形式的选择 本矿井煤层赋存深度- 204.5- 475m，表土层较薄。煤层倾角 012，平均为 6。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。本矿井高差不大，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 3.0mt/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，保证矿井生产安全、 高产、高效，有利于本矿的正常有序发展。 4.1.5 井筒位置的确定井筒位置的确定 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 6： （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。 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 18 （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，低洼地和采 空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁。 （6）尽可能使井筒煤柱少压煤,地面工业广场要布置合理,少占良田。 （7）距水源，电源较近，与矿井铁路专用线路易连通，道路布置合理。 对井田开采有利的井筒位置，确定依据： a.倾斜方向的位置 从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小；愈靠近深部，煤 柱的损失越大。因此，井筒位于井田倾向中上部。 b.走向的位置 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，以此形成两翼储量比较均衡的双翼井田。应该尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采 的不利局面。井筒设在井田中央，可以使沿井田走向的运输工作量小，而井筒偏于一侧的 相应井下运输工作量比前者要大。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。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。 根据本矿的煤层赋存条件及地质条件，并参照井田境界的走向范围，可将井筒的走向 位置初步确定在 4726000 和 4726500 之间。 综合考虑井筒应选在井田走向中央的位置，位于倾向中下部。 该设计采用三个井筒的井田开拓方式：主井、副井、边界风井，通风方式为边界对角 式通风。 主井、副井井筒见图 41，42。 风井井筒及其断面特征见图 43。 主井、副井、风井具体位置参见开拓系统平、剖面图。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 表 4-1 井筒断面特征表 tab.4- 1 ell cashing crosssection characteristics sheet 井筒名称 井筒用途 井筒长度 （m） 断面尺寸 直 径（m） 净断面积（m2） 主 井 提升煤炭、进风 502 7.8 47.48 副 井 运料、运矸、行人，进风 442 7.0 34.46 风 井 回风兼安全出口 427 6.6 34.21 图 4- 1 主井断面图 fig 4- 1 main shaft section 表 4- 2 主井断面特征表 table 4- 2 characteristics of the main shaft section of the table 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 7.8m 提 煤 522 90 两对 20t 箕斗 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 20 图 4-2 副井断面图 fig 4- 2 auxiliary shaft section 表 4- 3 副井断面特征表 table 4- 3 characteristics of the table shaft section 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 6.5m 进风运料 462 90 双层罐笼 600600600 1100 480 600 800 800 ?6600350 50 图 4-3 风井断面图 fig4- 3 ventilation shaft section 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 表 4- 4 风井断面特征表 table 4- 4 characteristics of air shaft section of the table 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 井筒支护 6.6m 回风 427m 90 无 混凝土 4.2 开采水平的设计开采水平的设计 4.2.1 水水平划平划分的原则分的原则 煤炭工业设计规范规定，为使每个开采水平有足够的储量保证服务年限，可按下 式进行计算： rcmsakah=/sin （4-1） 式中： h阶段垂高，m； t水平服务年限，a； k储量备用系数，此井田设计选定 1.4； a阶段内的煤层倾角，； a矿井年产量，t； s煤层走向长度，m； m阶段内累计长度，m； c采区回采率； r煤的容重，t/m； 另外， 煤炭工业设计规范规定 3.0mt/a 的矿井的第一水平服务年限不得小于 30 年， 缓倾煤层的阶段垂高为 150250 米。上山开采阶段垂高不得超过 250 米，下山开采不得 超过 150 米。 4.2.2 水水平划平划分的依分的依据据 1）开采水平的划分一般是根据井田倾斜长、煤层的倾角等来划分的,合理的开采水平 要保证开采水平有合理的服务年限,足够的储量以及取得较好的经济效果。 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， 对于近水平煤层， 阶段高度已经无实际意义， 应按水平两侧盘区上下山长度或条带的推进长度来确定水平的范围，并要保证水平的服务 年限；当近水平煤层的间距较大时，可以根据赋存深度不不同，分组设置开采水平，有时 也利用地质构造划分阶段，如向斜轴向、走向大断层或其它构造变化等。 3）根据生产成本 阶段高度增大，全矿井的水平数目减少，水平储量增加，分配到吨煤的折旧费用相应 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 22 减少，但阶段长度会使一部分经营费用相应增加，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、回风大巷及采区车场掘进费、设备购置及安装费用等;增加的 费用有：沿上山的运输费、通风费、提升费、倾斜巷道维护费等，此外，还延长时间和增 加初期投资。 4）根据水平的接替关系 在上一水平减产前，新水平即做好接替准备，因此一个水平从投产到减产的时间必须 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在 1.52 年，井底车场及石 门、主要运输大巷亦需 1.52 年，延伸井筒需 1 年，合计 45 年。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，必须使用开采时间大于开拓延伸加上 水平过渡所需时间。 4.2.3 水平高度的确定水平高度的确定 本矿年产量 3.0mt/a，井田走向长度 5700m，倾斜长度 3800m，两层可采煤层总厚度为 13.5m，其中 1#煤层厚 9.5m，2#煤层厚 4m，层间距为 30m，煤层倾角 012，平均倾 角为 6。属于近水平煤层，所以不划分为阶段，划分为带区。带区以断层和人为边界为 界，根据井田条件和设计规范相关规定，本井田划分 1 个水平，水平标高设为- 350m。 4.2.4 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- 350 水平,即整个矿井由这一个水平开采,该水平首先布置巷道开采 上煤层，即 1#煤层。该层煤的工业储量为 25300 万吨，设计水平煤炭损失（注：永久煤柱 损失）p 为 900 万吨，此开采层的开采年限为 45.2 年。 4.2.5 大巷位置大巷位置 岩石大巷与煤层大巷的经济比较： 巷道类型 岩石大巷 煤层大巷 大巷长度(m) 2350 2350 使用年限(年) 37 37 月进度(m) 200 500 掘进费(元/m) 3000 1000 维护费(年) 20 元/m 100 元/m 总计（元） 7223900 9635000 本设计井田内两层煤间距为 30 米，考虑到采动影响,不考虑分层或分组大巷布置。同 时，本设计矿井大巷使用期限较长，为便于维护,减少煤炭损失,将大巷布置在煤层底板岩 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 石中,大巷的具体位置见开拓系统平、剖面图。岩石大巷与煤层大巷相比,优越性是比较明 显的。岩石大巷能适应地质构造的变化,便于保持一定的方位与坡度,可较长距离的直线布 置,便于煤炭运输,提高大巷通过能力。同时岩巷受采动影响小,维护条件好,维护费用低, 大巷位于岩石中,减少了保安煤柱，故煤炭损失少,提高了回采率。另外岩石大巷布置比较 灵活,便于回采及煤仓的设置。 4.2.6 大巷的数目大巷的数目 本井田设计年产量大，选用机轨合一巷不容易满足要求，故选择开拓单独的胶带运输 巷。另外，其优点如下： 1）操作简单，比较容易实现自动化； 2）装卸载附属设备少，不需要调车场所，卸载均匀，可以减少调节仓容量； 3）电机功率小，多数情况下可以采用交流拖动，减少了大量设备； 4）在高沼气矿井下，胶带运输机电机防爆问题比较容易解决； 5）运输能力大，效率高，可实现连续运输，比起巷道坡度要求较低。 全矿必须有独立回风和行人运料大巷。矿井采用集中联合开采，所以也采用集中通风 和行人运料大巷的布置方式。综上，本矿井设轨道、胶带运输和回风三条大巷。 4.2.7 大巷运输方式大巷运输方式 本设计井田走向长,井田范围大,为适应现代化采煤的应用,及运输的效率,故大巷采 用皮带运输,可实现连续运输,运量大,效率高,易于实现自动化,由于地质构造比较简单, 煤层倾角平缓,采用条带准备,且该水平的服务年限长,设备利用是比较充分的,且巷道较 直,没有较大的巷道弯曲段。 4.2.8 大巷的用途及规格大巷的用途及规格 （1）胶带大巷与轨道大巷用途及规格 胶带大巷和轨道大巷均采用集中布置，这样布置总的开拓工程量、占用的轨道管线均 较少。将这两条大巷布置在下层煤底板的岩层中，维护较易，维护的大巷长度短，总的开 拓巷道维护工作量较少、维护费用小、生产比较集中，有利于提高井下运输效率。 胶带大巷主要用于运煤，轨道大巷主要用于运料、运矸、进风、行人。 胶带大巷与轨道大巷断面及规格分别如图 4- 4 和 4- 5。 （2）回风大巷用途及规格 回风大巷主要用于回风。回风大巷断面及规格如图 4- 6。 伊海龙：铁康二矿 3.0mt/a 新井设计 24 表 4- 5 巷道断面特征 table 4- 5 roadway characteristics 围 岩 分 类 断面/m2 掘进尺寸 喷 射 厚 度 /mm 净周长 锚 杆/mm 净 掘 进 宽/mm 高/mm /m 直 径 间 距 锚 深 3 17.4 21.9 5500 4600 100 16.7 22 800 2300 m222400mm锚杆 搭接600 菱形网 木拌 电 缆 风筒 5500 280 4600 r2792 1523 600 图 4- 4 运输大巷断面图 figure 4- 4main haulage roadway section 表 4- 6 每米巷道工程量及材料消耗量表 table 4- 6 volume per meter of roadway engineering and materials consumption table 围 岩 分 类 掘进体积（m3） 混凝土 锚杆 金属网 管道 支 架 巷道 基础 （m3） （根） （m2） （m） 架数 型钢 3 21.9 0.8 0.9 19 9.9 2 1.67 36u 600 木拌 菱形网 5100 4200 图 45 轨道大巷断面