采矿工程毕业设计（论文）-西沟五矿4.00Mta新井设计（全套图纸） .pdf

辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书 本人郑重承诺： 毕业设计（论文） 的内容真实、可靠，系本人在 指导教师的指导下，独立完成。如果 存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担全部责任。 学生签名： 年 月 日 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书 本人郑重承诺：我已按学校相关规定对 同学的毕业设计（论 文）的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果存在弄虚 作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。 指导教师签名： 年 月 日 2 中文题目：西沟五矿 4.00mt/a 新井设计 外文题目：an design preliminary for xigou no.5 new mine that 4.00mt/a 毕业设计（论文）共 121 页（其中：外文文献及译文 22 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 西沟五矿拥有三层可采煤层，煤厚分别是 5m、15m 和 5.5m。煤层走向约为 4km，倾 向约为 4km，井田面积约为 14.92km2，平均倾角为 3。工业储量为 5.4 亿吨，可采储量 为 3.7 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，设计严格遵守矿井设计规范和煤矿安全规程 。本设计采 用立井单水平开拓，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。矿井建井工期为 35 个月。采煤方法采用倾斜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。本次设计西沟五矿新井设 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，确保设计出一个安全、高效的现代化矿井。 关键词：单水平立井开拓；通风；倾斜长壁采煤法；大采高 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstract xi gou no.5 coal mine have a two- layer thick coal seam, which were respectively 5m、 15m and 5.5m. the length of this coal seam is about 4km from north to south and 4km from east to west, the coal mine field is about 14.92 km2 with an average inclination about 3 degrees, the design reserve and the recoverable reserves of which are respectively 540 million tons and 370 million tons. this design describes all aspects in detail from the mine exploration, mining, transport, ventilation to coal mining methods to exploit working face, and strictly follow the “design standards“ and “coal mine safety regulations“.this design adopts shaft and single- level development, the main shaft lifts with skip, the auxiliary shaft hoist with cage, and the roadway adopts the centralized arrangement mode.the ventilation method adopts the central parallel mode. mine well construction will be completed within 35 months. the coal mining method is longwall mining to de dip. the working face supporting method adopts hydraulic support, the end support method uses the end bracket. the mine design is for xi gou no.5 coal mine new well under my instructors guidance, and the geological datum are collected by the workers of the mine in the practice, during this design, the knowledge gained in class are reasonably used., whats more, the relevant data and documents are consult to make sure a safe, efficient and modern mine. key words: shaft and single- level development; ventilation; longwall mining to the dip； large minging height 目录 前言 1 1 矿区概况及井田地质特征 2 1.1 矿区概况 2 1.1.1 矿区地理位置 . 2 1.1.2 矿区地形、地貌及交通运输 . 2 1.1.3 气候条件及地震情况 . 3 1.1.4 电源、水源及建筑材料来源 . 3 1.2 井田及其附近的地质特征 3 1.2.1 井田地质构造 . 3 1.2.2 井田水文地质特征 . 3 1.3 煤层质量及煤层特征 3 1.3.1 煤质及物理性质 . 3 1.3.2 井田内煤层及埋藏条件 . 4 1.3.3 煤层综合柱状图 . 5 1.3.4 顶底板岩性 . 5 1.3.5 瓦斯赋存状况及煤的自燃性 . 6 2 井田境界及储量 7 2.1 井田境界 7 2.1.1 井田的边界 . 7 2.1.2 边界煤柱的留设 . 7 2.2 井田的储量 7 2.2.1 井田储量的计算原则 . 7 2.2.2 矿井工业储量 . 8 2.2.3 矿井设计储量 . 8 2.2.4 矿井设计可采储量 . 8 2.2.5 工业广场面积的确定 . 9 3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度 . 10 3.1 矿井的年产量及服务年限 10 3.1.1 矿井的年产量合理性 . 10 3.1.2 矿井的服务年限 . 11 3.2 矿井的一般工作制度 11 4 井田开拓 . 12 4.1 井筒形式的确定 12 4.2 确定井筒的位置及数目 12 4.2.1 井筒数目 . 12 4.2.2 井筒位置 . 13 4.3 井筒参数及断面图 13 4.4 开采水平的设计 17 4.4.1 水平设置 . 17 4.4.2 主要巷道布置 . 17 4.5 采区划分及开采顺序 21 4.5.1 采区形式及尺寸的确定 . 21 4.5.2 开采顺序 . 22 4.6 开采水平井底车场形式的选择 23 4.6.1 井底车场形式 . 23 4.6.2 车场硐室 . 24 4.7 开拓系统综述 26 4.7.1 开拓方式 . 26 4.7.2 运输系统 . 26 4.7.3 通风系统 . 26 4.7.4 排水系统 . 26 4.7.5 井筒生产时井巷开凿位置 . 26 5 采准巷道布置 . 27 5.1 设计带区的地质概况及煤层特征 27 5.1.1 带区概况 . 27 5.1.2 煤层及顶底板特征 . 27 5.1.3 带区范围及储量 . 27 5.1.4 带区生产能力及服务年限 . 27 5.2 带区形式、采区主要参数的确定 28 5.2.1 带区形式 . 28 5.2.2 准备方式 . 29 5.2.3 带区条带划分 . 29 5.3 带区生产系统 29 5.3.1 采准系统 . 29 5.3.2 通风系统 . 29 5.3.3 运输系统 . 29 5.4 带区开采顺序 30 5.5 带区巷道断面及巷道特征 30 5.5.1 设计依据 . 30 5.5.2 带区准备工程量 . 30 5.5.3 巷道断面及巷道特征 . 31 6 采煤方法 . 37 6.1 采煤方法的选择 37 6.1.1 选择的要求 . 37 6.1.2 采煤方法 . 37 6.2 开采技术条件 37 6.3 工作面长度的确定 38 6.3.1 按通风能力确定工作面长度 . 38 6.3.2 根据采煤机能力确定工作面长度 . 38 6.3.3 按刮板输送机能力校验工作面长度 . 39 6.4 采煤机械选择和回采工艺确定 39 6.4.1 采煤机械的选择 . 40 6.4.2 配套设备选型 . 41 6.4.3 回采工艺方式的确定 . 42 6.5 循环方式选择及循环图表的编制 46 6.5.1 确定循环方式 . 46 6.5.2 劳动组织表 . 46 6.5.3 机电设备表 . 49 6.5.4 技术经济指标表 . 50 7 建井工期及开采计划 . 51 7.1 建井工期及施工组织 51 7.1.1 建井工程量 . 51 7.1.2 建井工期排队 . 53 7.2 开采顺序 54 7.2.1 开采顺序确定原则 . 54 8 矿井通风 . 56 8.1 概述 56 8.2 矿井通风系统的选择 56 8.2.1 设计依据 . 56 8.2.2 矿井通风方式 . 56 8.2.3 主要通风机的工作方式 . 57 8.3 总风量的计算及风流分配 58 8.3.1 矿井总进风量 . 58 8.3.2 回采工作面所需风量的计算 . 59 8.3.3 掘进工作面所需风量 . 60 8.3.4 硐室所需风量的qd 的计算 . 61 8.3.5 其他巷道所需风量 . 61 8.3.6 风量的分配 . 62 8.4 计算矿井通风总阻力 63 8.4.1 计算原则： 63 8.4.2 计算方法 . 64 8.4.3 计算等积孔 . 64 8.5 通风设备的选择 68 8.5.1 矿井主要扇风机选型 . 68 8.5.2 选择电动机 70 8.5.3 总耗电量 . 70 8.6 灾害防治综述 71 8.6.1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施 . 71 8.6.2 预防煤尘爆炸措施 . 72 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施 . 72 9 矿井运输与提升 . 73 9.1 概述 73 9.2 带区运输设备的选择 73 9.2.1 带区皮带上山的选择 . 73 9.2.2 工作面刮板输送机的选择 . 74 9.2.3 顺槽转载机和皮带机选择 74 9.3 主要巷道运输设备的选择 75 9.4 提升 75 9.4.1 设计依据 . 75 9.4.2 提升系统的合理性 . 75 9.4.3 主井提升设备的选择 . 75 10 矿井排水 77 10.1 矿井涌水 77 10.1.1 概述 . 77 10.1.2 矿山技术条件 . 77 10.2 排水设备的选型计算 77 10.2.1 选择水泵原则 . 77 10.2.2 水泵的选择 . 78 10.3 水泵房的设计 . 79 10.3.1 水泵房支护方式和起重设备 . 79 10.3.2 水泵房的位置 . 79 10.3.3 水泵房规格尺寸的计算 . 79 10.4 水仓设计 80 10.4.1 水仓的位置及作用 . 80 10.4.2 水仓容量计算 . 80 11 技术经济指标 82 11.1 全矿人员编制 82 11.1.1 井下工人定员 . 82 11.1.2 井上工人定员 . 82 11.1.3 管理人员 . 82 11.1.4 全矿人员 . 82 11.2 劳动生产率 82 11.2.1 采煤工效 . 82 11.2.2 井下工效 . 82 11.2.3 生产工效 . 83 11.2.4 全员工效 . 83 11.3 成本 83 11.3.1 工作面成本 . 83 11.3.2 带区工作面成本 . 85 11.4 全矿主要技术经济指标 85 12 结论 87 致 谢 88 参考文献 . 89 附录 a 90 附录 b . 103 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言前言 我国煤炭丰富，已知含煤区域面积约 55 万 km，绝大多数省、市、自治区都赋存有 不同数量的煤炭资源。 根据 1985 年末累计探明总储量为 782234mt。 我国是一个产煤大国， 资源丰富，煤炭在我国国民经济发展中占有重要地位，占一次消耗能源构成的 70%以上， 不仅是主要能源，同时又是主要化工原料。所以合理、科学的开采煤炭资源尤为重要。 通过此次毕业设计大致掌握矿井初步设计的方法、步骤和内容。学习贯彻党和国家的 有关方针、政策、学习国家有关的煤矿方面法律法规；将所学的理论知识掌握，并能系统 的综合的应用和巩固所学理论；培养实事求是、吃苦耐劳的科学态度和工作作风，为将来 的工作打下基础，提高编写技术文件和运算的能力，提高运用计算机辅助设计的能力，运 用并巩固采矿 cad 等软件的运用全面发展多方面能力；提高采矿英语的运用能力，为参 考外文文献打下基础。 本次设计是西沟五矿新井设计，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所学的知识，查找有关资料和文献，力求设计出一个方案合 理、技术决策正确，能够体现出高产、高效、安全特点的现代化矿井。 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工艺等各个环 节进行了详细的叙述，设计严格遵守煤矿安全规程和毕业设计要求的全部内容。但由 于时间和个人能力有限，书中会有不妥之处，请老师批评指正。 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 2 1 矿区概况及井田地质特征 1.1 矿区概况 1.1.1 矿区地理位置 西沟井田位于高平市西北 17km 处，行政区划隶属高平市寺庄镇管辖。井田地理坐标 范围为东经 112 44 54.4 112 50 51.9 ，北纬 35 51 02 .4 35 55 1.7 。 1.1.2 矿区地形、地貌及交通运输 井田东南距高平市 17km， 太 （原） 焦 （作） 铁路和 207 国道从井田东侧通过， 长(治) 晋(城)二级公路和长(治)晋(城)高速公路从井田东侧约 20 km 处通过。井田北距太焦 铁路赵庄车站 3.3km，南距西阳车站 4.7km，该矿工业广场与附近干线公路和铁路间均有 柏油公路连接，由井田经铁路、公路向北可达长治、太原，向南可通晋城、焦作，然后通 往全国各地，交通运输便利 (详见交通位置图 1.1)。 图 1- 1 交通位置图 fig.1- 1 traffic and location 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 1.1.3 气候条件及地震情况 本区属大陆性气候。据晋城市气象站观测资料：年平均气温为 10.88，最高气温为 38.6，最低气温为- 22.8；年降水量为 292.01008.8mm， 69 月份降水量占全年的 70%；年平均蒸发量为 1009.6mm，干旱指数为 1.58,属半湿润区；该区夏季多东南风，冬 季多西北风，最大风速十级。一般为 34 级；全年无霜期 180d 左右，每年 11 月至次年 3 月为结冰期，冻土深度一般为 0.300.43m。 据历史记载，高平市先后曾发生过大小地震 42 次，其中 45 级具有破坏性地震 8 次。 1.1.4 电源、水源及建筑材料来源 该矿区的电力由位于高平市区的发电厂供给；生产所用的水主要取自井田旁边丹河， 沙河。建筑材料主要周边的小镇或者高平市购得。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田地质构造 长平井田位于晋获褶断带南部西侧，沁水盆地南缘，井田构造形态与区域构造密切 相关。根据井田地表基岩出露情况和钻孔、巷道揭露及三维地震勘探、地面物探资料，井 田地层总体为走向北北东，倾向北西西的单斜构造，地层倾角 16，局部受构造应力 影响，发育有次一级的波状起伏，表现为宽缓的中小型背斜和向斜。 1.2.2 井田水文地质特征 矿区地形平坦， 内无大的河流湖泊， 南部有个回河水库。 矿区年降水量在 350800mm 之间，由于巨厚冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌水之间的联系，矿井涌水量基本 不受季节影响。已揭露的断裂构造富水性均较弱，导水性不强，不致成为含水层的联系通 道，但受采动影响后，承压强含水层承压水通过断层带或受断层影响的脆弱部位突入矿井 的可能性是存在的。此外，可能存在的陷落柱部位可能是奥陶系灰岩水与煤系地层联系的 通道。 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤质及物理性质 本井田内主要可采煤层有山西组 3 号煤层、山西组 2 号煤层及太原组 15 号煤层。现 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 4 分述如下： 1）2 号煤层为黑色，玻璃金刚光泽，断口参差状贝壳状，内生裂隙不太发育。 以亮煤为主，暗煤次之，少量镜煤。条带状结构，层状构造，属半亮光亮型煤。容重 1.40 克/立方厘米，灰份（ag）18.74%，水分 0.92%，挥发份（vr）11.72%，发热量 33.38mj/kg， 硫含量 0.43%。 2）3 号煤层为黑色、条痕为黑色，参差状及贝壳状断口，玻璃金刚光泽，内生 裂隙较发育。以亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤条带。细中条带状结构，层状构造。属半 亮光亮型煤。容重 1.42 克/立方厘米，灰份（ag）15.00%，水分 1.24%，挥发份（vr） 10.71%，发热量 32.74mj/kg，硫含量 0.41%。 3）15 号煤层为黑色、条痕黑色，参差状- 及贝壳状断口，玻璃- 金刚光泽。以亮煤为 主、暗煤次之，夹镜煤条带，细条带状结构，见黄铁矿结核及散晶。属半亮- 光亮型煤。局 部可见半暗煤。 容重 1.43 克/立方厘米， 灰份 （ag） 19.9%， 水分 1.34%， 挥发份 （vr） 11.5%， 发热量 27.81mj/kg，硫含量 3.83%。 1.3.2 井田内煤层及埋藏条件 煤层走向主体为东北至西南走向，由南北走向分别逐渐偏为南西和北西方向，整体四 边形，井田中央倾向为南北方向，倾角在 16之间，平均为 3左右，可采煤层间距见表 1- 1。 表 1- 1 煤层间距见表 table 1- 1 seam pitch table 煤层 厚度 煤层间距 发育情况 2 煤层 5.0 20 全区发育 3 煤层 15.0 全区发育 35 15 煤层 5.5 全区发育 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 1.3.3 煤层综合柱状图 图 1- 2 综合柱状图 fig.1- 2 synthesis histogram 1.3.4 顶底板岩性 1）2、3 号煤层： 2、3 号煤层直接项板大多为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩或中、细粒砂岩，厚度 1.0310.80m，厚度变化较大。老顶为中细粒砂岩，厚度 2.6013.00m，厚度变化大。 煤层的上覆岩层，从直接顶到老顶为软弱坚硬型，再往上为软弱坚硬型相间复合 结构，这种软硬相间的结构虽然能阻止煤层开采时顶板裂隙的发展，但由于软弱岩石在水 的作用下易发生变化，从而降低顶板的稳定性。 2、3 号煤层的直接底板以泥岩、砂质泥岩为主，局部为粉砂岩或细砂岩。 2）15 号煤层： 15 号煤层直接顶板为厚层石灰岩，属坚硬岩层，煤层直接底板为泥岩、砂质泥岩，有 时为铝质泥岩、粉砂岩。 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 6 1.3.5 瓦斯赋存状况及煤的自燃性 本矿井瓦斯含量较低，瓦斯绝对涌出量为 13.73 m/min，相对涌出量为 6.15 m/t，二 氧化碳绝对涌出量为 6.25 m/min，相对涌出量为 2.80 m/t。属低瓦斯矿井。 2 号煤层吸氧量为 1.16cm/g，自然等级为类，属不易自然煤层。3 号煤层吸氧量为 0.731.41 cm/g，自然等级均为类，属不易自然煤层。 1.3.6 地质勘探程度 在勘探初期针对该区特点，首先，原则上对全井田采用先线后面，全面控制，点线配 合，重点解剖，然后循序渐进，逐步提高勘探程度，储量级别等，通过四次勘探，补充并 借鉴邻区地质资料，比拟本井田上述地质因素特征，视其地质构造复杂程度为中等，煤层 较稳定且偏简单，勘探类型属于二类二型偏简单。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田的边界 本井田境界浅部煤层露头为界， 深部以+330 煤层底板等高线为界， 东部至第四勘探线， 西部至第九勘探线。其走向长 4 公里，倾斜长 4 公里，面积 14.92km2。 2.1.2 边界煤柱的留设 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 20 米； 2) 断层煤柱每侧各为 20 米； 3) 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。 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。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，有四层煤，可保证矿井各个开采水 平有足够的服务年限。阶段高度及阶段斜长适当，矿井通风、井下运输较容易。 2.2 井田的储量 2.2.1 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 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%。 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 8 2.2.2 矿井工业储量 工业储量：是查明矿产资源的一部分。它能满足现行采矿和生产所需的指标要求（包 括品位、质量、厚度、开采技术条件等） ，是经详查、勘探所获控制的、探明的并通过可 行性研究认为属于经济的、边际经济的部分，用未扣除设计、采矿损失的数量表述。 rmsz g = （2- 1） 式中：zg矿井工业储量，t； s井田面积，km2； m可采煤层厚度，m； r煤的容重，t/m3。 所以，z=14.925.01.4+14.92151.42+14.925.51.43=539.59 mt 其中：2 煤储量：14.925.01.4=104.44mt 3 煤储量：14.92151.42=317.8mt 15 煤储量：14.925.51.43=117.35mt 2.2.3 矿井设计储量 1 pzz gs = （2- 2） 式中：zg矿井工业储量； zs矿井设计储量； p1断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损 失量之和。 p1=(600.9+158.5+238.85)202(51.4+151.42+5.51.43)+5782 （51.4+151.42+5.51.43）+266606(51.4+151.42+5.51.43)=1.4mt+11.8mt=13.2mt zs=（zp1)=（539.5913.2）=526.39mt 2.2.4 矿井设计可采储量 cpzz ss =)( 2 （2- 3） 式中：zk矿井设计可采储量； zs矿井设计储量； p2工业场地和主要井巷煤柱损数量之和； c采区采出率，厚煤层不小于 75%；中厚煤层不小于 80%；薄煤层不小于 85%。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 p2=1091977.551.4+1140442.75151.42+1198652.255.51.43+40120151.42+40 12051.4+401205.51.43=34.2+0.2=34.4mt zk =（526.3934.4）0.75=369mt 2.2.5 工业广场面积的确定 由 设计规范 规定： 工业场地占地面积： 4590 万吨/年， 1.21.3 公顷/10 万 t； 120- 180 万吨/年，0.91.0 公顷/10 万 t；240300 万吨/年，0.70.8 公顷/10 万 t，400- 600 万 吨/年，0.450.6 公顷/10 万 t。本矿井设计年产 400 万吨，所以工业广场面积为 40 公顷， 选择边长为 500m800m 的长方形。 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 10 3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度 3.1 矿井的年产量及服务年限 3.1.1 矿井的年产量合理性 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。经分析比较，设计认为矿井的 生产能力确定为 4.0mt/a 是合理和可行的，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达到 3 层，保有 可采储量为 369mt，按照 4.0mt/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 本井田煤层赋存较稳定，煤层埋藏较浅，倾角变化不大，由于井田面积大，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) 建井及外运条件 本井田内有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。本井田离唐山市较近，有矿区专用铁路与国铁相通，井田内各村镇均也有公路相通， 交通较便利。 4) 具有先进的开采经验 近年来，随着科学技术的进步和煤炭生产发展要求，井田开拓朝着生产集中化、矿井 大型化、运输连续化、系统简单化方向发展，而且该方式投入少、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 4.0mt/a 是可行的、合理的。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 3.1.2 矿井的服务年限 矿井服务年限应与矿井的生产能力相适应，它两个之间的关系实质上就是矿井生产能 力和矿井储量的关系。在圈定的井田范围内，矿井储量一定，井型越大，服务年限越短， 井型越小，服务年限越长。当矿井生产能力和服务年限为某数值时，可使吨煤的总费用最 低，相近于这个数值范围，则是合理的矿井的生产能力和服务年限。 根据矿井设计规范的规定，在计算矿井服务年限时，储量备用系数宜采用 1.3 1.5，本矿井取用 1.4。 由矿井的服务年限计算公式： akzp k /= (3- 1) 式中：zk矿井设计可采储量； a矿井年产量； k矿井储量备用系数，一般取 1.4。 p=z(ak) =369/(4.01.4)=66 年 由设计规范知，矿井设计生产能力为 3.005.00mt/a 的大型矿井，设计服务年限 不应低于 60 年。本矿井的服务年限为 66 年，符合设计规范规定。 3.2 矿井的一般工作制度 本矿井的年工作日按每年 330 天计算，每昼夜矿井提升时间为 16 小时。采用三采一 准的四六制工作制。 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 12 4 井田开拓 4.1 井筒形式的确定 井筒形式按照井筒的倾角不同分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓四种开 拓方式。 1）平硐开拓 在浸蚀基准面以上的山岭和丘陵地区赋存的煤层，由地面开凿通向煤层的平洞可利用 平硐开拓煤田的全部或一部分。平硐开拓是井工开采中最简单的开拓方式。平硐开拓布置 灵活，施工简单，工程量少，施工速度快，工期短，投资省。平洞运输环节少，系统简单， 能力大，辅助运输方便，自然坡度排水，通风简单，总成本低，安全好。 2）斜井开拓 对表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般可采用斜井开拓。它 较之立井开拓在施工技术、设备器材、地面设施、井筒装备和井底车场方面比较简单、工 程量少。建井速度快，出煤早，投资少，宜于开拓延伸、改扩建和多水平生产。 3）立井开拓 立井开拓适应性强，可用于各种地质条件，技术上成熟可靠。一般在表土层厚，煤层 赋存深时，应采用立井开拓。 4）综合开拓 上述平洞、斜井、立井单一类型的开拓方式，各有其使用条件和优缺点。在一定条件 下采用某一类型开拓方式，技术经济上不尽合理时，可采用两种或三种方式联合，即综合 开拓。 由于本井田表土层后，煤层赋存深，仅适用于立井开拓，因此选用立井开拓方式。 4.2 确定井筒的位置及数目 4.2.1 井筒数目 本矿年产量 4.00mt，属大型矿井，在开拓时，决定采用三个井井筒：主井、副井和风 井，形成中央并列式通风。主井采用箕斗提升，副井采用罐笼伸降人员、提矸、运料、入 风。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，有助于本矿的正常有序发展。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 4.2.2 井筒位置 地面在选择井筒位置时，应贯彻农业为基础的方针，充分利用荒山、坡地、劣地，尽 可能不占良田，不妨碍农田水利建设，避免拆迁村庄及河流改造。主要是根据以下一些原 则： 1) 在煤层走向方向尽量位于井田的中央，即要求其两翼的长度和储量大致相等。这主 要是考虑到矿井的煤炭运输问题。当井筒位于井田内的煤炭储量中心时，全矿的运输费用 达到最低。 2) 在倾斜方向上也要尽量位于中心，同时兼顾各水平井底车场的布置形式及位置。 3) 井筒位置的确定， 要顾及井口标高及地面工业广场的布置， 由于考虑到最高洪水位， 所以要求井筒的位置确定的井口标高在+20 米以上。另外，地面工业场地的布置也基本上 决定井筒的位置，一般要求工业广场尽量布置集中，达到不占良田、少占农田的原则，还 要求整个工业场地要布置在地势比较平缓的地带，使得场地内的建筑不受大的影响。 4) 井筒尽量不穿断层、破碎带，井底车场围岩较好，要有较好的工程地质条件和水文 地质条件。 5) 要便于矿井供电、给水和运输，并使附近有便于建设居住区、排矸设施的地点。 6) 尽量使工程量少、投资小，便于井下采区划分，同时有利于通风、行人安全。 7) 选择井筒位置应该力求减少石门长度，井筒尽可能靠近运输大巷，使运输功最小。 井筒沿井田走向有利的位置应在井田的中央，当井田储量呈不均匀分布时，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，两翼产量分配、风量分配比较均衡， 各水平两翼开采结束的时间比较接近。应尽量避免井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产 量集中于另一翼，将使运输、通风过分集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产，造 成单翼开采的不利局面。因此本矿井井筒布置在井田的中央位置。 4.3 井筒参数及断面图 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 14 表 4- 1 井筒特征表 fig4- 1 shaft features table 井筒名 称 井筒用 途 断面尺 寸（） 长度 （m） 直径 （m） 提升容器 主井 运煤 33.18 549 6.5 一对 32.5t 箕斗 副井 进风、 行 人、 运料 38.48 494 8.0 一对 1.5t 矿车双层双车罐笼 一个1.5t双层双车加宽罐笼带平 衡锤 风井 回风、 兼 做安全 出口 33.18 474 6.5 各井筒断面见图 4- 1；4- 2；4- 3： 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 18701870 10751075 1100 550 6500 3000 3960 图 4- 1 主井井筒断面布置图 fig 4- 1 main shaft sections 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 16 d80001100550 5000 5712 2100 2569 167012001200 178518352200 866 1325510 400 600700700 370 图 4- 2 副井井筒断面布置图 fig.4- 2 auxiliary shaft crosssection fig 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 d65001100 550 11001100 240 400 949 图 4- 3 风井井筒断面布置图 fig.4- 3 air shaft crosssection fig 4.4 开采水平的设计 4.4.1 水平设置 本矿井属特大型矿井，煤层平均倾角3，属近水平煤层，因此，采用单水平开拓方 式。 4.4.2 主要巷道布置 1）运输大巷布置 运输大巷布置方式在煤层群开拓时主要分成三类：单层布置，分组集中布置和集中布 置。 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 18 本矿井含三层可采煤层，煤层间距为 20m、35m，煤层平均倾角 3，因此大巷适用 于集中布置。 2）回风大巷布置 方案一：在下煤层底板开掘一条较短的回风大巷，各开采煤层分别布置回风平巷，各 采区通过一条行人斜巷将回风大巷与回风平巷联系起来。 优点：初期工程量小，建井工期短，大巷较短，岩石工程量小，各采区采用煤层回风 平巷，有利于掘进，掘进费用低。 缺点：各采区采用煤层回风平巷，维护困难，维护费用高。 方案二：在下煤层底板开掘一条贯通整个矿井的回风大巷，各开采煤层工作面分别掘 联络巷与回风大巷联系。 优点：采用岩石回风大巷，维护方便，维护费用低，各工作面通风系统简单，掘进方 便。 缺点：岩石工程量大，建井工期长，回风立井井筒较长。 方案一与方案二在技术上均可行，现对其进行经济比较。 表 4- 2 各方案工程投资比较表 table 4- 2 the volume of construction works well 项目 方案一 方案二 数 量 (m) 投资 （万元） 数量 （m） 投资 （万元） 风井 464 232 489 244.5 回风大巷 100 30 1490 447 回风平巷 4470 447 0 0 回风巷 0 0 980 378 回风斜巷 282.5 84.75 0 0 合计 793.75 1069.5 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 表 4- 3 各方案生产经营费比较表 table 4- 3 production and operation costs 项目 方案一 方案二 回风大巷维护费用（万元） 4.96 73.9 回风平巷维护费用（万元） 369.52 0 回风斜巷维护费用（万元） 14 0 回风巷维护费用（万元） 0 34.72 合计（万元） 374.48 108.62 表 4- 4 费用汇总 table 4- 4 cost summary 项目 方案一 方案二 工程投资费（万元） 793.75 1069.5 生产经营费（万元） 374.48 108.62 合计（万元） 1168.23 1178.12 通过上述经济技术比较，可以看出，方案二虽然生产经营费用较少，但基建投资费用 大，总体费用较方案一多，故确定采用方案一。 三、大巷规格及用途 本矿井设三条大巷。主要运输大巷标高+425，主要用于运煤、进风、行人；辅助运输大巷 标高+425，主要用于运料、进风、行人；回风大巷标高+440,主要用于回风、行人。各大巷 断面及参数如下： 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 20 400 5500 5800 700800 800 300 150 4700 4250 图 44 主要运输大巷断面图 fig.44 the sectional of transport roodway 400800800 r50 900 400 7 4500 5000 900 300 400 1000 图 4- 5 辅助运输大巷断面图 figure 4- 5 orbit roadway sections 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 5500 5800 700800 800 300 150 4700 4250 图 4- 6 回风大巷断面图 figure 4- 6 air return roadway sections 4.5 采区划分及开采顺序 4.5.1 采区形式及尺寸的确定 根据本煤层赋存条件，该井田煤层倾角变化不大，煤层倾角 06，平均倾角 3， 属近水平煤层，宜采用带区式准备，带区准备有下列优点： 1)巷道布置简单，掘进和维护费用低，投产快。 2)运输系统简单，占用设备少，运输费用低。 3)倾斜长度，工作面回采巷道可以沿煤层掘进，可以保持固定方向，故可使工作面保 持长，对于综合机械化采煤非常有利。 4)通风线路短，风流方向转折变化少，系统简单。 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 22 表4- 5 井田各采区技术特征表 table 4- 5 mine technical characteristics of the mining area table 采区 走向长 度米 倾斜 长度 储量 mt 采煤方式 落煤 方式 准备方式 一采区 1504.3 2610 142.0 倾斜长壁 综采 带区 二采区 2185.2 1354.6 88.5 倾斜长壁 综采 带区 三采区 1165.1 1534.2 58.5 倾斜长壁 综采 带区 四采区 2017.3 1350.4 98.5 倾斜长壁 综采 带区 五采区 1942.7 1350.4 94.9 倾斜长壁 综采 带区 合计 8814.6 6849.2 482.4 4.5.2 开采顺序 在煤矿开采过程中,各煤层与各回采工作面有计划按一定顺序组织开采，才能保证整 个井田的均衡生产与正常接替,因此矿井开采顺序的确定对矿井开采至关重要。 本设计井田以煤层群形式赋存,对于煤层群的开采,开采顺序有上行式和下行式两种。 先采下部煤层,后采上部煤层的开采顺序为上行式,反之为下行式。 合理的煤层开采顺序是：在考虑煤层受采动影响关系的前提下,必须保证水平、回采 工作面等的正常接替,保证矿井的持续稳产、高产、高效，最大限度地开采、开发煤炭资 源,减少巷道及硐室的掘进、维护工程量,做到合理集中生产，充分发挥矿井的设备能力, 提高技术经济效益,并便于防治井下各种自然灾害,保证矿井的安全生产可靠。 本设计首采区为近水平煤层,对于近水平煤层的开采,通常采用下行式开采顺序,这主 要是因为：先采上部煤层,后采下部煤层,使上层煤一般对下层煤的开采没有什么影响或者 影响很小,对下部煤层开采所布置的巷道维护及工作面的安全有利,因此,本井田内煤层群 开采亦基本上采用下行式开采顺序。 条带内沿倾斜方向的推进方向可分为前进式与后退式两种。前进式是回采工作面向远 离大巷方向推进,运输斜巷及回风斜巷在回采工作面之后采空区中维护,这种工作面推进 方式有投产快、出煤早的优点,但巷道维护困难,漏风量大,因此这种方式只在顶板岩石坚 硬,地质变化很小,无自燃发火倾向的薄煤层中才考虑使用,本设计首采区采用后退式回采, 即回采工作面由条带边界向大巷方向推进,以保证条带运输斜巷及回风斜巷具有良好的维 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 护条件,避免了严重漏风,更有利于预防煤层的自燃发火。 4.6 开采水平井底车场形式的选择 4.6.1 井底车场形式 井底车场是连接井筒和大巷或者主要石门的一组巷道及井底附近各种硐室的总称。井 底车场担负井上下煤炭、矸石、材料、人员的转运，是联结井下运输和矿井提升的枢纽， 并为矿井的通风、排水、动力供应、调度服务，对保证矿井的正常生产起着重要作用。 选择井底车场应该满足下列要求： 1）调车简单，管理方便，弯道急交叉点少； 2）操作安全，符合有关规定，规范要求； 3）井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低； 4）施工方便，各个井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩短建井时间。 由于本矿井为年产4.0mt的特大型矿井，为适应产量要求，大巷采用带式输送机运输。 大巷采用带式输送机运输，运输能力大，效率高，环节少，事故少，维护量小，连续运输 易于实现自动化和集中控制，管理方便，能够保证矿井高产稳产高效。因此，本矿井底车 场采用带式输送机车场。 5 2 6 7 8 10 1主井；副井；井底煤仓；水仓；5水泵房；6中央变电所 ；7等候室；8调度室； 9火药库；10清理撒煤斜巷 尹中正：西沟五矿 4.00mt/a 新矿井设计 24 图 4- 7 井底示意图 fig.4- 7 shaft station abridged general view cross section distinction 4.6.2 车场硐室 井底车场的主要硐室为主井煤仓及装载硐室，中央变电所，中央水泵房，及火药库。 各硐室位置见附图，规格尺寸及支护方式见各硐室平剖面附图。 1）主井煤仓及装载硐室 根据规范规定：矿井的煤仓容量为 () mcmc aq25.015.0= （4- 1） 式中：qmc井底煤仓容量，t； amc矿井日产量，t; amc0.150.25 备用系数，大型矿井取小值，t。 则井底煤仓容量 qmc=0.1512121.2=1818.2t 煤仓选择为立式煤仓，结构见图： 20866 70 5500 3000 图 4- 8 煤仓断面图 figure 4- 8 c