采矿工程毕业设计（论文）-哈拉沟一矿4.0Mta新井设计（全套图纸） .pdf

中文题目：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 外文题目：the nem mine design of halagou no.1 mine with capability of 4.0mt/a 毕业设计（论文）共 95 页（其中：外文文献及译文 11 页） 图纸共 4 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 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： 哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 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 i 摘 要 本设计是哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计，设计矿井为一井一面的高产高效矿井。哈拉 沟一矿位于陕西省榆林市大柳塔镇，交通便利。井田走向长度约 5.33km，倾向长读约 3.44km，井田总面积为 18.34km2。通过对地质资料的深入分析，采用平硐- 立井单水平开拓 方案。主平硐和副平硐位于井田边界，回风立井位于井田中央，采用中央并列式通风。井 田内有三个煤层，且间距适中，煤层倾角平均 1左右。根据煤层赋存条件和井田地质构造 特点，采用分煤层大巷布置，每个煤层都布置三条大巷。采煤方法采用走向长壁采煤法。 井田划分为四个盘区。矿井年工作日为 330d，工作制度为“三八”制。 全矿分为四个盘区。盘区采用双巷掘进。为了尽可能地实现集约生产，采用一井一面 的高效矿井模式。在设计中，采用了综采综掘等先进工艺和技术。这不仅提高了煤炭的开 采和掘进效率，而且减小了建井工期和初期投资。运煤主要采用皮带运输，同时使用无轨 胶轮车进行辅助运输，使整个运输系统更高效，更安全。 关键词：盘区；走向长壁；双巷掘进；综合机械化 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstract the design is the new mine design of halagou no.1 mine with capability of 4.0mt/a , and it is a high production and high efficiency mine with one production and one mining face. halagou no.1 mine located in yulin city, shanxi province, daliuta town. the traffic of the road and railway is very convenience to the mine.the run of the minefield is 5.33 km ,the width is about 3.44 km，mine farmland total area is 18.34 2.through an in- depth analysis of geological data, the development of adit- shaft with single level is adopted. main adit, auxiliary adit are located in the boundary of the minefield, and air shaft located in the central.the central parallel ventilation is used.there are three coal seams in the mine field, and the spacing among them is moderate and the average dip of coal seam is about 1. according to the coal seams deposit conditions and mine field geological structure characteristics, the coal seam roadways are used and layout of each seam is three roadways. coal mining methods are the strike longwall mining method. the working system “three- eight” is used in the mine. it produced 330d/a. the whole mine field is divided into four panel section. in the panel section,double lane tunnel along gob are used. in the design,in order to realize centralized production ,the pattern of high- output- and high- efficiency mine with one producing adit and one mining face are applied. during the design, the advanced technologies and techniques such as fully mechanized mining and fully mechanized tunneling are used.it is not only improve the efficiency of coal mining and tunneling, but also reduce the construction period of coal mine and first investment.belt transportation is used to transport the coal.at the same time,use trackless rubber- tyred car assistant transport.make the whole transportation system more efficient and safety. key words:panel area;strike longwall;double lane tunneling;comprehensive mechanized 目 录 引言 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、地势 2 1.1.3 气候条件及地震情况 3 1.1.4 电源、水源 3 1.1.5 其它 . 3 1.2 井田及其附近的地质特征 . 4 1.2.1 井田地质构造 4 1.2.2 井田水文地质特征 4 1.3 煤层质量及煤层特征 . 4 1.3.1 煤质及物理性质 4 1.3.2 井田内煤层及埋藏条件 5 1.3.3 煤层综合柱状图 6 1.3.4 顶底板岩性 6 1.3.5 煤尘、煤层自燃、瓦斯及地温 6 1.3.6 地质勘探程度 7 2 井田境界及储量 8 2.1 井田境界 . 8 2.1.1 井田的边界 8 2.1.2 边界煤柱的留设 8 2.2 井田的储量 . 8 2.2.1 井田储量的计算原则 8 2.2.2 矿井工业储量 9 2.2.3 矿井可采储量 9 2.2.4 工业广场面积的确定 10 3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度 11 3.1 矿井的年产量及服务年限 . 11 3.1.1 矿井的年产量合理性 11 3.1.2 矿井的服务年限 12 3.2 矿井的一般工作制度 . 13 4 井田开拓 14 4.1 井筒形式的确定 . 14 4.2 确定井筒的位置及数目 . 14 4.2.1 井筒数目 14 4.2.2 井筒位置 14 4.3 井筒参数及断面图 . 15 4.4 开采水平的设计 . 17 4.4.1 水平高度的确定 17 4.4.2 第一水平储量及水平服务年限 18 4.4.3 设计水平大巷布置 18 4.5 盘区划分及开采顺序 . 20 4.5.1 盘区形式及尺寸的确定 20 4.5.2 开采顺序 21 4.6 开采水平井底车场形式的选择 . 21 4.6.1 井底车场形式 21 4.6.2 井底主要巷道断面及硐室位置 22 4.7 开拓系统综述 . 24 4.7.1 开拓方式 24 4.7.2 运输系统 24 4.7.3 通风系统 24 4.7.4 排水系统 25 5 采准巷道布置 26 5.1 设计盘区的地质概况及煤层特征 . 26 5.1.1 盘区概况 26 5.1.2 煤层地质特征 26 5.1.3 盘区生产能力及服务年限 26 5.2 盘区形式、盘区主要参数的确定 . 27 5.2.1 盘区形式 27 5.2.2 盘区大巷数目、位置及用途 27 5.2.3 区段划分 27 6 采煤方法 28 6.1 采煤方法的选择 . 28 6.1.1 选择的要求 28 6.1.2 采煤方法 28 6.2 开采技术条件 . 28 6.3 工作面长度的确定 . 29 6.3.1 按通风能力确定工作面长度 29 6.3.2 根据采煤机能力确定工作面长度 29 6.3.3 按刮板输送机能力校验工作面长度 30 6.4 采煤机械选择和回采工艺确定 . 30 6.4.1 采煤机械的选择 31 6.4.2 配套设备选型 32 6.4.3 回采工艺方式的确定 33 6.5 循环方式选择及循环图表的编制 . 36 6.5.1 确定循环方式 36 6.5.2 劳动组织表 37 6.5.3 机电设备表 38 6.5.4 技术经济指标表 . 39 7 建井工期及开采计划 41 7.1 建井工期及施工组织 . 41 7.1.1 建井工程量 41 7.1.2 建井工期排队 42 7.2 开采顺序 . 44 7.2.1 开采顺序确定原则 44 8 矿井通风 46 8. 矿井通风系统的选择 . 46 8.2 通风方式和通风方法的选择 . 47 8.2.1 通风方式的选择 47 8.2.2 通风方法的选择 48 8.3 总风量的计算及风流分配 . 48 8.3.1 矿井总进风量 48 8.3.2 回采工作面所需风量的计算 49 8.3.3 掘进工作面所需风量 . 52 8.3.4 硐室所需风量的qd 的计算 . 54 8.3.5 其他巷道所需风量 54 8.3.6 风量的分配 55 8.4 计算矿井通风总阻力 . 55 8.4.1 计算原则： 55 8.4.2 计算方法 58 8.4.3 计算等积孔 59 8.5 通风设备的选择 . 59 8.5.1 矿井主要扇风机选型计算 59 8.5.2 电动机选型计算 61 8.5.3 总耗电量 . 62 8.6 灾害防治综述 . 63 8.6.1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施 63 8.6.2 预防煤尘爆炸措施 64 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施 66 8.6.4 矿井防治水 . 66 8.6.5 救护队的设置 . 66 9 矿井运输与提升 67 9.1 概述 . 67 9.2 采区运输设备的选择 . 67 9.2.1 主平硐提升设备的选择 67 9.2.2 副斜井提升设备选型 . 68 9.2.3 工作面刮板输送机的选择 69 9.2.4 顺槽转载机和皮带机选择 69 9.3 主要巷道运输设备的选择 . 70 9.4 提升 . 70 9.4.1 矿井提升概述 70 9.4.2 矿井提升设计的主要依据和原始资料 71 10 矿井排水 72 10.1 矿井涌水 . 72 10.1.1 矿井正常涌水量和最大涌水量 72 10.2 排水设备的选型计算 . 72 10.2.1 水泵 72 10.3 水泵房的设计 74 10.3.1 水泵房支护方式和起重设备 74 10.3.2 水泵房的位置 74 10.3.3 水泵房规格尺寸的计算 74 10.4 水仓设计 . 75 10.4.1 水仓的位置及作用 75 10.4.2 水仓容量计算 75 11 技术经济指标 77 11.1 全矿人员编制 . 77 11.1.1 井下工人定员 77 11.1.2 井上工人定员 77 11.1.3 管理人员 77 11.1.4 全矿人员 77 11.2 劳动生产率 . 77 11.2.1 采煤工效 77 11.2.2 井下工效 78 11.2.3 生产工效 78 11.2.4 全员工效 78 11.3 成本 . 78 11.4 全矿主要技术经济指标 . 79 12 结论 . 82 致 谢 83 参考文献 84 附录 a 85 附录 b . 90 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 引言 采矿毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节。它是在我们完成本专 业教学计划规定的学习内容之后，通过综合运用各学科的理论知识，根据某一矿井的实际 情况,对其进行的系统化设计， 这对提高我们理论分析和解决采矿工程技术问题的能力有着 重要的实践意义，所以这也是采矿工程专业的核心。 本次毕业设计是根据在神东煤炭集团哈拉沟一矿进行的毕业实习中所收集的矿井生 产图纸和资料，并作了一些改动以后，对矿井进行的初步设计。 本设计是在我们搜集、整理和运用资料的基础上，通过贯彻执行矿产资源法 、 煤 炭法 、 煤炭工业技术政策 、 煤矿安全规程 、 煤炭工业矿业设计规范之后，再进行 井田开拓、准备方式及采煤方法的选择和矿山运输、提升、排水及通风的设计计算。所有 这些都能提高我们分析问题、解决问题的综合能力，并培养撰写技术文件、绘制工程图件 的基本技能。 衷心感谢院领导和采矿教研室的老师的帮助和指导，尤其要感谢我的指导教师师 宋卫华老师，在这三个月里，正是他认真、耐心、详细的辅导，才使我能按时、按质的完 成毕业设计。 由于本人知识水平和知识范围的限制， 设计中难免有不当和错误之处， 恳请批评指正。 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 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 矿井所在地区处于陕北黄土高原北部与毛乌素沙漠东南缘的接壤地带， 行政 隶属榆林市神木县大柳塔镇管辖。地理坐标北纬 391654.23- 391842.17，东 经 110337.82- 1101400.92。 该井田西北临近大柳塔镇， 矿井交通便利， 大石公路南与省道陈杨公路衔接， 北与包府公路相连；包神铁路从井田西缘南北通过，作为运煤专线的神朔铁路延 长铁路大（大柳塔瓷窑湾）瓷线已于 2004 年 11 月底建成通车，为矿井煤炭外 运创造了更加便利的条件。图为交通位置图。 图 1- 1 交通位置图 fig.1- 1 traffic and location 1.1.2 矿区地形、地势 境内地势总体上总体中东部高， 西部低， 地形起伏较大， 最高点在讨素傲包， 海拨+1349.6m，最低点在哈拉沟与乌兰木伦河交汇处，海拨+1084.1m，相对高 差 265.5m。井田地表大部为风沙堆积区，井田西界乌兰木伦河河谷平坦宽阔， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 为河流侵蚀堆积地貌。 1.1.3 气候条件及地震情况 区内属中温带大陆性干旱、半干旱季风气候。天气多变，春季多风沙，夏季 较炎热，秋季多暴雨，冬季漫长严寒，气温- 16.8（121 月份）36.7（78 月份） ，平均8。7 月份为雨季，10 月中旬降雪，翌年 2 月解冻，无霜期 150 180 天。最大冻土深度 1.71m（1977 年 2 月） 。年降水量 194.7531.6mm，年蒸 发量 2297.42833mm,干燥度 11.805.33，年潮湿系数 0.0850.19，因此本区 具干旱半干旱的温带大陆性高原气候特征。 井田内及附近地表主要河流有乌兰 木伦河冬季至初夏多风沙，最大风速可达 18.7m/s，风向 nw。 本区地壳活动相对较弱， 基本地震烈度为 6 度区。 据记载公元 1621 年、 1448 年，曾在府谷、榆林、横山发生过 5 级地震，此后再未发生过 4 级以上地震，小 震也很少。邻省虽发生过较大地震，但对本区影响甚微。 1.1.4 电源、水源 本地区地下水地表水均较丰富，其中地表水主要来源于乌兰木伦河。以及矿 井周边的水库供水。 矿井供电系统基本情况，哈拉沟煤矿地面设 35kv 变电所三座，分别为主井 广场 35kv 变电站、风井广场 35kv 箱变、立风井广场变电站。矿井两回电源线 路分别自大柳塔 110kv 变电站和前石畔 110kv 变电站引入主井广场 35kv 变电 站，再由主井广场 35kv 变电站电源母线引出两回线路至风井广场 35kv 箱变， 最后由该站电源母线引出两回线路至新风井广场 35kv 箱变。 1.1.5 其它 区内地广人稀，平均人口密度为 37 人/km2，以农业人口为主体，占总人口 90%以上。流沙肆虐，土地贫瘠。经济以农业为主，畜牧业次之。农产品主要有 谷、糜、高粱、玉米、豆类、小麦、土豆等。经济作物有油料、麻、红枣及中药 材等。畜牧业有羊、马、毛驴、牛的放养。近年来，于水库、海子开始发展淡水 养渔业。并大力开展了防沙、固沙的种草、植树活动。 近年来随着西部大开发战略的实施和国家能源基地西移， 陕北能源重化工基 地的建设进入了快速发展的阶段。随着榆家梁、大柳塔、哈拉沟、锦界、榆树湾 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 4 等一批煤矿相继开发建设，榆林境内已形成了年产近亿 t 原煤、30 亿立方米天然 气、180 万 t 原油、22 万 t 甲醇和 60 万 kw 火电装机的工业生产能力。一个大型 国家级能源化工基地已初具规模。 随着陕北能源重化工基地的开发建设，本区基础设施环境全面改善。西包铁路神 延段已建成通车， 形成我国又一条南北大通道。 神黄铁路已成为我国第二条“西 煤东送”及出口煤大通道。以 210、307 国道为“米”字型交通骨架的干线公路及将 市、县、乡连成一体的公路网络基本形成，榆林至西安、包头的航空运输已经开 通，程控电话、数字微波、宽带互联网、移动通信都已覆盖全矿区。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田地质构造 本井田地层在总体呈倾向 sw、倾角 1左右的单斜构造上，有一些宽缓的起 伏。 故本井田属于简单构造类型，且煤层厚度变化较小，有利有机械设备的应用。 1.2.2 井田水文地质特征 哈拉沟煤矿位于陕西省与内蒙古交接处的乌兰木伦河东岸陕西一侧， 神府东 胜矿区中部。井田内常年性河流有乌兰木伦河，七概沟，哈拉沟，沙沟等。常年 性积水水库 4 座（其中外围 1 座） ，总蓄水量 122080m3，但目前各水库蓄水量已 锐减，库容由零至几千方不等。 水体种类有新生界松散层孔隙潜水、 中生界碎屑岩类裂隙承压水和烧变岩孔洞裂 隙潜水和断层带裂隙承压水。其中上更新统河、湖积层潜水含水层即萨拉乌素组 含水层，是井田内最主要的含水层。分布为哈拉沟泉域、前石畔地段、瓷窑湾地 段、七概沟流域四个区域。哈拉沟泉域为哈拉沟水厂的水源地，水源二级保护线 为分水岭线，一级保护线为弱富水区边界，地质报告中汇水面积 28.7km2，储水 量 2347.5 万 m3，但据反映近年已大幅减少。 地质勘探报告提供资料， 2 2 煤层正常涌水量 200 m3/h， 最大涌水量 400 m3/h。 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤质及物理性质 该矿区煤质工业牌号为长焰煤，赋存于延安组第四段顶部，煤层层位稳定， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 普遍发育，除个别见煤点为薄- 中厚煤层外，其余均为厚煤层。煤厚变化大致在 井田中部向 nw、se 两向均略呈减薄趋势。井田大部煤厚大于 5m。该煤层结构 简单， 一般不含夹矸， 个别含 12 层， 厚度 0.120.33m， 岩性为粉砂岩或泥岩， 以厚煤层为主，控制可靠，总体属稳定煤层。 该矿区煤质工业牌号为长焰煤，黑色、沥青光泽、条带状结构、块状构造、 贝壳状断口或平坦状断口，摩氏硬度约为 3，质脆，以亮煤为主，暗煤次之，在 亮煤条带中常见两组垂直层面的内生裂隙，一组发育，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，煤层与顶底板一般为整合接触。 煤的物理性质：容重 1.4 克/立方厘米，灰份（ad）7.00%，水分 9.33%，挥 发份（vdaf）37.34%，发热量 28.24mj/kg,硫含量 0.002%。 1.3.2 井田内煤层及埋藏条件 井田内含煤地层为侏罗系中下统延安组。含 5 个煤组 11 层煤，其中有对比 意义的可采煤层 8 层，自上而下依次为 1- 2 上、1- 2、2- 2、3- 1、4- 2、4- 3、4- 4 和 5- 2 煤层。不可采煤层 3 层，为 1- 1、2- 2 上和 5- 2上煤层。其中 2- 2、3- 1、4- 2 煤层全井田 稳定分布，厚度大，储量丰富，为主采煤层。本次设计主采 2- 2煤层。 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- 2煤层 5.5m 18m 全区发育 3- 1煤层 6.5m 全区发育 20m 4- 2煤层 7m 全区发育 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 6 1.3.3 煤层综合柱状图 煤 岩 名 称 柱 状 图厚 度 （ m） 粉 砂 岩 2-2煤 层 粉 砂 岩 3-1煤 层 砂 岩 4-2煤 层 5.5 18 6.5 20 7 中 粒 砂 岩 图 1- 2 综合柱状图 fig.2- 1 synthesis histogram 1.3.4 顶底板岩性 煤层顶板直接顶分布约占采区 70%，厚度 215.76m，一般 28m；老顶局 部分布；伪顶零星分布。伪顶岩性为炭质泥岩、泥岩，直接顶岩性为粉砂岩及泥 岩，老顶为厚度较大的砂岩。底板主要由粉砂岩、泥岩组成，据其力学性质属中 硬至坚硬底板（ 类） ，一般不会产生底鼓现象。煤层底板局部赋存膨润土。 1.3.5 煤尘、煤层自燃、瓦斯及地温 （1）瓦斯 煤层自然瓦斯成分主要为氮气，2- 2煤层瓦斯检测含量为零。 （2）煤尘 煤层煤尘挥发性爆炸指数在 32.4340.16%之间，都远远大于 10%，具爆炸 性。 （3）地温 无高温地热危害，地温梯度 2.93/100m。矿井属地温正常区，无地温、地 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 热危害。 （4）自燃 煤为不自燃至易自燃。 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。 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 8 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田的边界 井田境界南接大柳塔井田扩大区；北邻石圪台井田；东以七概沟及陕蒙两 省（区）界，瞰新庙预留区；西以乌兰木伦河为界，望补连塔、马家塔、上湾矿。 走向长 5.33km，倾向宽 3.44km，面积约 18.34km2。 2.1.2 边界煤柱的留设 按煤矿安全规程规定，边界煤柱的留法及尺寸： 1) 井田边界煤柱留 30 米； 2) 阶段煤柱长 60 米，若在两阶段留设，则上下阶段各留 30 米； 3) 采区边界煤柱留 15 米。 根据参考矿井设计规范 1和矿井安全规程2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，有三层煤，可保 证矿井各个开采水平有足够的服务年限。阶段高度及阶段长度适当，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； 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 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 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、预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。 根据储量计算公式： z=s*m*r （2- 1） 式中：z矿井工业储量，t s井田面积，k m2 m可采煤层总厚度，m r煤的容重，1.4t/m3 所以，z=18.34(5.5+6.5+7)1.4=487.84mt 其中：2- 2煤储量：18.345.51.4=141.22mt 3- 1煤储量：18.346.51.4=166.89mt 4- 2煤储量：18.347.01.4=179.73mt 2.2.3 矿井可采储量 zs= （zp1p2)c （2- 2） 式中：z矿井工业储量 zs矿井可采储量 p1永久煤柱损失 p2临时煤柱损失 c采区平均回采率,由设计规范第 2.1.3 条，矿井采区回采率，应 该符合下列规定：厚煤层不应小于 75%；中厚煤层不应小于 80%；薄煤层不应 小于 85%。全矿采区回采率按照下式计算： k= 321 332211 mmm kmkmkm + + （2- 3） 本井田 3 层煤均为厚煤层，因此全矿采区回采率取 0.75。 井田永久煤柱损失 p1包括井田境界煤柱、大巷保护煤柱等。 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 10 p1=615630191.4+330030191.4+543330191.4+292330191.4+32413 01921.4+2231301921.4=22.95mt 临时煤柱损失 p2主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等。 p2=800500191.4+24171519641.4=33.78mt zs=（zp1p2)c=（487.8422.9533.78）0.75=323.33mt 即该井田的可采储量为 323.33mt。 2.2.4 工业广场面积的确定 计算工业场地面积可参考表 2- 1。 表 2- 1 矿井工业场地占地面积指标 table2- 1 mine industrial site covers an area of indicators 井型与设计能力（mt/a） 占地面积指标（公顷/10 万 t） 2.4 1.0 1.21.8 1.2 0.450.9 1.5 0.090.3 1.8 所以工业广场面积为 s=1.040=40 公顷， 选择边长为 800m500m 的长方形。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 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 是非常合理和可行的，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 323.33 mt，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，“高产高效”工艺在煤矿生产中有了很大发展，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 4.0mt/a 是可行的、合理的。 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 12 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， 它们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11。 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 1.31.5，本矿井取用 1.3。 由矿井的服务年限计算公式： p=zak (3- 1) 式中： z矿井的设计可采储量； a矿井的年产量； k矿井储量备用系数，一般取 1.3 p=z(ak) =323.33/(4.01.3)=62.2 年 表 3- 1 矿井井型和服务年限 table3- 1 mine well type and length of service 井型 矿井设计生产能力 （mt/a） 新矿井服务年限（a） 扩建后矿井服务年限 （a） 大型 6.0 及以上 70 60 3.05.0 60 50 1.22.4 50 40 中型 0.450.9 40 30 小型 0.30 及以下 由各省煤炭厅自定 同左 注：改建矿井的服务年限，不低于同类新建矿井的 50% 根据表 3- 1 的规定，设计的矿井服务年限达到 62.2 年，满足要求。故初步设 计矿井的生产能力为 4.0mt/a。 由设计规范第 2.2.5 条知，矿井设计生产能力为 300500 万吨/年的大 型矿井，设计服务年限不应低于 60 年。本矿井的服务年限为 62.2 年，符合设计 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 规范规定。 3.2 矿井的一般工作制度 3.2.1 工作制度和作业方式： 实行“三八”制的作业形式，即两个生产班和一个检修班，工作有效时间为 8 小时。 3.2.2 工序安排： 1）班次安排 检修班: 08:0016:00 生产一班: 16:0000:00 生产二班: 00:0008:00 2）每班提前40分钟开班前会，布置本班安全生产任务。交接班时间20分钟， 接班后，了解上一班的生产状况及遗留问题，进行各岗位各工种的手拉手交接。 还要对工作面设备作日常保养，为工作面正常生产做好准备工作。检修班在确保 设备检修到位的同时，搞好正常生产。 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 14 4 井田开拓 在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式，开 拓巷道的布置方式称为开拓方式。合理的开拓方式应根据矿井设计生产能力，地 形地貌特征，地质条件，煤层赋存条件，开采技术条件，装备条件，地面外部条 件等因素综合考虑4。 4.1 井筒形式的确定 由于本井田的赋存较浅，煤层倾角较小，开采深度一般在100m左右，表土 厚度、水文地质情况简单、且井筒不需要特殊施工，另外考虑到本地区的一些特 殊的地质情况，如地面地形一般为小的丘陵地带，综合比较，虽然立井有建设需 时短，投产快的优势，但考虑到埋藏深度和建井费用，地面工业场地的布置的因 素，淘汰立井开拓。其次，由于井下开拓将沿走向长度布置，考虑到走向长度较 长，单一的斜井通风不如立井通风方便，同时建设维护也不如立井通风方便，所 以不采用主斜井承担所有通风任务。最后，考虑到地形的因素，以及副井运输能 力等因素，结合原矿井设计的优势，综合所有考虑采用平硐- 立井的综合开拓方 式。其中主井选择平硐，副井选择平硐，风井选择立井。 4.2 确定井筒的位置及数目 4.2.1 井筒数目 因为矿井初期设计的产量不是很大， 所以考虑开凿一个主平硐， 一个副平硐， 一个立风井，形成中央边界式通风。主平硐采用胶带运输，副平硐采用无轨胶轮 车运送人员、排矸、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。 4.2.2 井筒位置 井筒位置的选择应首先满足第一水平的开采、缩短贯通距离，减少井巷工程 量。在一般情况下，井筒位置应选择在井田中央或最小货载运点上。但选择井筒 位置既要力求做到对开采有利，又要注意使地面合理布置，还要有利于井筒的开 掘和维护。本设计矿井地面处于丘陵地带，井筒位置受到地面的限制，因此，确 定井筒位置综合考虑对开采有利和地面布置有利的位置。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 4.3 井筒参数及断面图 表 4- 1 井筒特征表 fig.4- 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 17.3 2253 5.0 胶带运输机 副井 进风、 行 人、 运料 18.5 2213 5.4 无轨胶轮车 风井 回风、 兼 做安全 出口 23.75 151 6.0 各井筒断面见图 4- 1；4- 2；4- 3： 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 16 图 4- 1 主平硐断面 fig 4- 1 main adit crosssection fig 图 4- 2 副平硐断面图 fig.4- 2 auxiliary adit crosssection fig 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 图 4- 3 风井断面图 fig.4- 3 air shaft crosssection fig 4.4 开采水平的设计 4.4.1 水平高度的确定 通常将设有井底车场、 阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平， 称“开 采水平”，简称水平。根据煤层赋存条件，一个井田可以用一个水平开采，或者 用几个水平开采3。 开采水平的划分是与井田内阶段的划分密切联系的， 而井田内划分阶段的多 少主要取决于井田的斜长和阶段尺寸的大小。 阶段尺寸大小以阶段垂高或斜长表 示。阶段是按标高划分的，阶段上下边界的标高确定后，阶段垂高，即其上下边 界的标高差就可得出。阶段斜长则因煤层倾角的大小不同而变化。 开采水平的数目、位置、应根据煤层的赋存条件，阶段的划分，生产技术水 平和水平接替等因素综合考虑。 表 4- 2 第一开采水平设计服务年限 table4- 2 the first mining level of design service life 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 18 井型（mt） 第一开采水平设计服务年限（a） 缓斜煤层 倾斜煤层 急斜煤层 3.05.0 30 1.22.4 25 20 15 0.450.90 20 15 15 0.3 15 水平标高的确定： 该矿井内煤层走向。倾向变化均很小。煤层底板标高基本在+1090+1150 之间，地面标高基本在+1200m1300m 左右，且倾角较缓。 开采水平标高：+1090m。 4.4.2 第一水平储量及水平服务年限 tk z t = （4- 1） 其中：t 矿井服务年限，年 z 井田设计可采储量，mt a 矿井设计年产量，mt k - 储量备用系数 k=1.3 t =323.33/(41.3)=62.2 年30 年，满足设计规范要求，故水平划分是合理 的。 4.4.3 设计水平大巷布置 运输大巷的布置方式为分煤层大巷布置，各煤层中都布置大巷，各煤层单独 布置采区，均为煤层巷道，有利于掘进，矿井达产快，符合不出矸石或少出矸石 的煤炭工业发展趋势，环保效益好，开采巷道相对简单。 主运大巷承担运煤任务， 在运输大巷内布置带式输送机； 辅运大巷承担运料、 通风、行人的任务，用绞车将材料运到工作面，从而实现了从大巷到采区、工作 面辅助运输的连续性。因为大巷的服务年限都比较长，所以都采用锚喷支护。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 图 4- 4 主运大巷断面图 figure 4- 4 the main transportation roadway sections 图 4- 5 辅运大巷断面图 figure.4- 5 auxiliary transport roadway sections 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 20 图 4- 6 回风大巷断面图 figure 4- 6 air return roadway sections 4.5 盘区划分及开采顺序 4.5.1 盘区形式及尺寸的确定 盘区是在阶段内划分的一个开采区域，它是矿井生产的基本单元。采区尺寸 主要受到地质、技术、经济因素影响，我国矿井实际的采区倾斜长度多为 600 1000m，双翼采区的走向长度可达 10002000m，根据设计矿井特点：煤层赋存 稳定、倾角小。共划分为四个盘区。详细情况见表 4- 3，井田各采区技术特征表， 以及矿井开拓平面图。 表4- 3 井田各采区技术特征表 table 4- 3 mine technical characteristics of the mining area table 盘区 走向长 度米 倾斜 长度 储量 mt 采煤方式 落煤 方式 准备方式 一盘区 2417 1531 98.5 走向长壁 综采 单翼采区 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 二盘区 2687 1659 118.5 走向长壁 综采 单翼采区 三盘区 2794 1508 112.1 走向长壁 综采 单翼采区 四盘区 2780 1760 130.2 走向长壁 综采 单翼采区 合计 10678 6458 459.3 4.5.2 开采顺序 矿井的开采工作，应当有计划、有步骤地按一定顺序进行，以便保证安全、 均衡生产，并且有利于提高技术经济指标。 合理的开采顺序应满足以下要求： 1) 保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替，以保持矿井持续稳 产、高产。 2) 符合煤炭采动影响关系，最大限度的开采出煤炭资源。 3) 合理集中生产，充分发挥机械设备的能力，提高矿井的劳动生产率，简 化巷道布置。 4) 尽量降低掘进率，减少井巷工程量及基建投资。 综合上述因素，将本矿的开采顺序划分如下： 整个井田的开采工作沿着倾斜方向由上向下依次进行，即阶段下行式开采。 采区：由井田中部采区向井田两翼开采，即采区前进式； 区段：沿着煤层倾斜方向自上而下开采，即区段下行式； 分层：自上而下逐层开采； 工作面：回采工作面推进方向是从采区两翼向采区上山推进，即工作面后退 式开采。 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。 但考虑到本井采用平硐、 立井混合开拓方式， 井下煤炭采用带式输送机运输， 王占宝：哈拉沟一矿 4.0mt/a 新井设计 22 辅助运输方式为无轨胶轮车运输。大巷与井筒直接相连，不设井底车场，无轨胶 轮车从地面到采煤工作面实现不转载连续运输，井下不设换装站，人员不换乘。 该运输方式的优点是系统简单、速度快、工人劳动强度低。只在 4 煤层底板岩石 巷中设井底硐室，包括布置井底的水仓，泵房，变电所等。 4.6.2 井底主要巷道断面及硐室位置 巷道断面设计主要包括：巷道断面形状的选择、巷道支护方式及巷道断面尺 寸确定等内容。 、巷道断面形状选择 巷道服务年限长，要求将巷道布置在稳定的岩层中，因此，一般井底巷道采 用拱形断面。 、巷道支护方式 巷道一般多采用喷射混凝土支护。 、巷道断面尺寸的确定 巷道断面的尺寸要符合 煤矿安全规程 规定： 巷道净断面， 必须满足行人、 运输、通风、设备安装、检修和施工的需要。因此，巷道断面尺寸主要取决于巷 道的用途；存放或通过它的机械、器材或运输设备的数量与规格；人行道宽度与 各种安全间隙以及通过巷道的风量等。 、井底主要硐室 a、主井系统硐室 1） 、主井清理撒煤硐室及斜巷： 煤炭从大巷转载到主平硐时，部分煤炭撒落到井底。为了清理需设置清理撒 煤硐室。 2） 、主井井底小水泵房： 为了清理撤煤和防止转载设备被水淹没，必须及时排除井底积水。通常在清 底设备之下或其附近，于井筒一侧开一小泵房，安设两台水泵，一台工作，一台 备用。井底积水排入井底巷道的水沟中，再流入水仓。 b、副井系统硐室 1） 、中央变电所： 中央变电所硐室是全矿井下电力总配电站，为了节约输入，输出电缆线，配 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 电均衡，安装维护方便和便于提供新鲜风流等目的，宜将变电所置于副井与井底 车场连接的附近。 变电所必须采用不燃性材料支护，如选用混凝土或料石砌碹，条件许可也可 采用不燃性锚喷支护。 硐室必须设置易