毕业论文范文——井田开拓

成人高等教育 本科（专科）毕业设计（论文） 题 目 井田开拓 学 院 内蒙古工业大学 专 业 采矿工程 姓 名 指导教师_ 年 月 井田开拓井田开拓 学校代码学校代码: : 学号：学号： 1012810128 摘 要：本设计详细介绍开拓立式矿井的概况特征，经过一系列的方案论证比较，选择了 适合立式矿井的开拓方式。井田内地质构造比较简单，主要为纵贯井田东西的天仓向 斜，对第一水平选择了立井开拓方案，首采区的采煤方法采用倾斜长壁采煤法，综合 机械化回采工艺。 关键词： 立井开拓 立式矿井 地质构造 倾斜长壁 Abstract: This design introduces pioneering vertical mine features, after a series of proof comparison of plan, choose the suitable for vertical mine development, mine geological structure is relatively simple, mainly runs through the minefield that day bin syncline, on the first level of choice of shaft development scheme, the first mining area of the mining method of inclined long wall mining, comprehensive mechanization mining technology. Key words: mine development, mine geological structure, vertical, inclined long wall 2 目 录目 录 1. 井 田 地 质 、 老 窑 及 水 文 对 开 采 的 影 响 3 2. 矿 井 开 拓 方 式 的 确 定 3 2.1 井 口 形 式 、 数 目 和 位 置 的 选 择 3 2.1.1 井 筒 形 式 的 选 择 3 2.1 2 井 筒 位 置 选 择 4 2.2 水平划分及阶段垂高的确定，各水平间连接暗井和布置 6 2.3 主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择 7 2.3.1 主 要 运 输 大 巷 7 2.3.2 总 回 风 道 布 置 8 3.矿井各水平煤层上下山和采区的开采顺序，第一水平的划分和配采关系 8 4. 选 择 矿 井 开 拓 方 案 10 4.1 预 提 开 拓 方 案 及 确 定 较 优 方 案 10 4.2 开 拓 方 案 技 术 比 较 13 5. 后 记 14 6. 参 考 文 献 15 1.1. 井田地质、老窑及水文对开采的影响井田地质、老窑及水文对开采的影响 煤层埋藏较深，除正在生产的立式煤矿外，区内无小窑开采。影响采区布置和煤层 开采的主要构造因素是断层，其次是褶曲。除边界断层外，区内主要断层方向呈北东向， 采区布置应与主要断层平行，但在采掘时还应综合分析物探资料，注意近东西和北西 向断距较小的断层。断层附近岩层不完整，岩石破碎，易冒顶，片帮，开掘时应加强支 护以保安全，另外还应防止断层导水。 在向斜轴部和转折端，因局部应力集中，节理发育，造成煤层顶底板的岩体的破 坏，使其稳定性变差，因此采掘时亦应加强支护，主要岩巷亦应避开这些部位布置， 以减少支护的困难。另外在天仓向斜轴一线瓦斯含量集中，采掘时应防止瓦斯突出。 陷落柱周围的煤、岩层，因柱体向下塌陷，周围产生大量节理，煤层产状也发生变 3 化，甚至伴有小断层出现，因此采掘中应注意顶板支护。在采掘时还应防止导水，以防 万一。 2. 2. 矿井开拓方式的确定矿井开拓方式的确定 2.12.1 井口形式、数目和位置的选择井口形式、数目和位置的选择 新建矿井根据井田内水文地质、井田边界、矿井设计生产能力和服务年限等综合因 素，一般开拓主井(专用提升煤)、副井(用于提升矸石通风运输材料和上下人员)以及回 风井(与副井一起通风回风)。 2.1.1 井筒形式的选择 请参阅表井筒选择表 井 筒 选 择 表 井筒 形式 优点缺点适应条件 平硐 开拓 井下煤炭运输不需转载即 可由平硐直接外运，工业 设施简单，井巷工程量小， 利于排水，掘进速度快， 不留或少留工业场地煤柱， 煤柱损失少。 受地形即埋藏条件限 制。 适合煤层赋存较高的 山岭、 丘陵，或沟谷地 区。 立井 开拓 立井的适应性强，一般不 受煤层倾角、 厚度、瓦斯、 水文等自然条件的限制 1.施工复杂，设备多 技术要求高； 2.施工困难掘进速度 慢； 3.不能躲开煤层顶底 板含水层。 1.煤层埋藏较深，或 冲击层厚； 2.水文条件复杂，围 岩不稳定需特殊施工； 3.倾斜长度大，用立 井开采兼顾小开采。 4 斜井 斜井 1.地质条件较好井筒掘进 技术简单; 2.斜井开采每个水平井底 车场易靠近储量中心; 3.井口可靠近井田边界， 工业广场留煤少; 4.主井做斜井时可做安全 出口; 5.建井工期短; 6.可用皮带运输，实现连 续运提。 受地形及煤层埋藏条 件限制。 1.便于布置工业广场 和引进铁路， 2.水文地质条件好。 综合 开拓 可充分利用各种开拓方式 的优点。 根据根据潞安集团五阳煤矿水文地质条件，地面地下情况及地形地貌特征，本矿 井只宜采用立井开拓或斜井开拓。 2.1.2 井筒位置选择 选择井筒位置就是确定井筒沿走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方 位角予以表示。选择井筒位置的主要条件： 2.1.2.1、地面条件 井口附近要有一定的范围，用以布置工业场地，其中包括主副井生产系统建筑物 与结构物。 根据 煤炭工业设计规范 矿井工业场地的占地面积指标，大型矿井占地面积 指标为 0.81.1 公顷/10万吨。 由于矿井占地多，矸石山和煤泥水对生态和美观有污染， 故应选择荒地结合地形布置生产系统，以减少土石方工程，认真贯彻少占不占良田， 不拆或少拆村庄，尽量减少环境污染的方针。 2.1.2.2、井下条件 井筒沿走向的最有利位置应当设在储量等分线上或其附近。沿井田倾斜方向主要运 输石门的运输功与石门长度成正比，所以井筒位置应该力求减少石门长度。采用单水平 开拓时，应该尽可能靠近运输大巷，并采用卧式车场；采用多水平开拓时，应该按初 后期石门长度总和最小位置确定井筒位置。 为了减少煤柱，在选择井筒位置时，如果能设在井田之外，应选择在无煤区，薄 煤区，高灰分区，变质区，火成岩活动区和开采有实际困难的部位。如不能设在井田之 外应结合其他条件尽量使井筒设在煤层浅部以减少压煤，也便于后期回收。 从地面生产系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，不仅平场工程量小，大型 建筑物的基础处理也比较简单。但是井口附近又不能过分低洼要避免洪水灾害要尽可能 避开滑坡岩崩流沙和泥石流危险区，以及其他不利于施工的工程地质条件。 主副井相对位置的选择： 5 斜井或立井在同一工业场地内相对位置一般如下： (1)斜井 根据 煤矿安全规程 ，矿井各出口之间的距离不得小于 30m。 该规定系指岩柱最小 尺寸。 考虑到斜井井口经常设有人车站人车存车线等，使井筒断面增大，故在方案或初 步设计阶段确定主副井位置时，一般使两互相平行的主副井中线或提升中线相距 35 40m，。 (2)立井 主副井之间距离按规定同样不得小于 30m，设计时考虑井上井下生产流程能够合理 衔接以及井塔施工安装和设备布置需要，主副井中心距约变动于 50100m 请参阅图主 副井相对位置。本井田可采用立井开拓(主井设箕斗、副井为罐笼)或斜井(主井为皮带) 开拓，井筒位于井田中央。 煤层 综合考虑上述各种因素选定井筒位置，本着优先考虑第一水平快速达产，以便使 整个矿井投产，兼顾下水平的延伸开拓的原则，主井井筒位置的坐标为： X38408270.52，Y4038799.70;井口标高 875.66m。主副井之间间距为 75m，井筒位置位 于井田走向中央，工业广场布置在井筒周围。井口位置和工业广场的布置如图所示： 6 主井 副井 工业广场 4038500 38408000 工业广场和井口位置 2.22.2 水平划分及阶段垂高的确定，各水平间连接暗井和布置水平划分及阶段垂高的确定，各水平间连接暗井和布置 设计时，井田沿煤层倾斜方向划分阶段数量多少，主要取决于井田倾斜长度和阶 段高度的尺寸大小，井田开拓设计着重欲选择开采水平的标高，使其贯穿于全部煤层 有利于开采。阶段高度或斜长往往随煤层倾角与回风道标高不同而有较大变化，阶段斜 长在一定程度上受采区斜长控制，缓斜煤层和近水平煤层的深部以及倾斜长度过大的 局部块段，往往采用上下山或增设中间水平开采。本井田可行的几种水平划分和阶段垂 高确定方案见参阅表 上山和下山开采在工作面方面没有多大的差别，但在采区运输提升排水和上下山 掘进等方面却有不同之处。上山开采煤向下运输，上山的运输能力大，运输费用低但有 折反运输：井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统简单，风流由采区下部的集中运 输巷道流向采区上部的集中回风平巷，通风系统简单，通风容易。下山开采煤向上运输， 无折返运输，运输工作量少：各采区都要解决采区内的排水问题，如矿井涌水量大， 增加了硐室和排水设备而且通风系统较复杂。但是，可以充分利用原有开采水平的井巷 和设施，节省开拓工程量和开拓时间，有利于集中生产和水平接替，延长水平服务年 限。 考虑到本井田涌水量不大，瓦斯含量不高，所以通风和排水都不会影响本矿井的 水平划分。所以划分两个水平时，各水平都采用上下山开采，有利于水平接替，相对节 省开拓时间。节省开拓费用。开采水平间的连接可采用暗斜井或暗立井连接，暗井的开 拓可充分利用原有设备和设施，尽量使提升系统单一，转运环节少，经营费用低，管 理较方便。故除了受地质水文条件限制外，首先考虑上述因素。 7 阶 段 主 要 参 数 水平数 目/个 划分阶段 数目/个 阶段斜长 /m 阶段垂高 /m 水平服务 年限/a 水平实际 出煤量/ 万t 备注 两个 水平 41664 1549 1549 1434 145 135 135 125 47 38 18014.6 14739.5 三个 水平 32060 2060 2060 180 180 180 29 28 28 10888.0 10888.0 10888.0 注：水平采出煤量计算中把储量备用系数所指的备用储量，一半划分为地质 损失，一半划分为增产储量;该增产储量合并计入水平实际采出煤量中 2.3 2.3 主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择 2.3.1 主要运输大巷 阶段或水平主要运输大巷是沟通采区与井底车场的主要交通运输干线，并进行通 风排水及布设管线。当上阶段采完后，又可以作为下一阶段或水平的总回风道，其工作 年限长。 主要运输大巷在符合开拓要求的前提下，要尽量缩短大巷长度避免过多的弯曲 转折以减少开拓工程，作到运输方便，有利通风，并应设在坚硬耐久不易风化无自然 发火的煤岩层内。 布置方式分为集中布置，分组集中布置与分层布置三种。本矿井设计采用分组集中 布置，请参阅图4-2-3 集中运输大巷布置 大巷位置选择为了保证生产使用，便于维护减少煤柱损失，一般将主要运输大巷 布置在煤层底板不受采动影响的坚硬岩层或煤组下部媒质坚硬围岩稳定无自然发火的 簿及中厚煤层中，为了保护大巷不受采动影响，底板岩石大巷必须与煤层保持适当距 离，根据我国经验，煤层与大巷间岩柱尺寸随煤层赋存深度和岩石性质而变，一般为 1030m。大巷与煤层距离本矿井选用岩石大巷，根据不同水平的水文地质条件大巷与 煤层间距取1030m， 请参阅图 8 集中运输大巷 2-采区石门 3-煤层运输大巷分组集中布 置方式 大巷 煤层 m 大巷与煤层距离 2.3.2 总回风道布置 回风大巷的布置原则与运输大巷布置基本相同，并且对于一个具体矿井来说，常 采用相同的布置方式。实际上，上水平的运输大巷可以作为下水平的回风大巷。矿井第 一水平总回风道布置应根据具体情况区别对待。 1、覆盖冲击层很厚，含水量比较大，一般要在井田浅部留设防水煤柱，在这种情 况下可将总回风道布置在防水煤柱内。 2、对于急倾斜倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，根据围岩和煤层情况及开采要求， 回风大巷可设在煤组稳固的底板岩层中，有条件时，可设在煤组下部坚硬围岩稳固的 簿及中厚煤层中。 3、为便于总回风道的掘进和维护，全井田回风大巷的标高宜一致。 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 的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般要在技术可行的多种开拓方式中进 行技术经济分析比较后，才能确定。 9 3.3.矿井各水平煤层上下山和采区的开采顺序，第一水平的划分和配采关系矿井各水平煤层上下山和采区的开采顺序，第一水平的划分和配采关系 开采顺序是指矿井工作应有计划有步骤的按顺序进行，作到采掘并举，掘进先行， 合理的开采顺序应满足下列要求： 1、保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替。 2、尽量降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资。 矿井各水平的开采顺序按照从上到下的原则，作好水平接替和矿井延深工作。采区 内各煤层和各工作面必须有一定的顺序组织开采才能保证均衡生产。在煤层群中，上下 煤层的开采顺序，一般先采上层在采下层，在同一分段内，上下层如同时开采，应使 上层工作面超前一段距离，避免受下层顶板岩石移动影响。一般上层超前 40-60m 以上， 使老顶来压不致影响下层开采。 同一煤层内，沿倾斜方向的开采顺序，采用下行式开采顺序。沿煤层走向方向的开 采顺序采用双翼开采，有利于矿井的均衡生产和合理配采，确保生产的连续性，有利 于矿井的通风运输等主要生产系统的管理。 第一水平划分为四个采区，采区走向长平均1440m，倾向长1580/1400m。 配采：煤层牌号相同不需配采，两翼配采产量的比例与两翼的储量分布的比例大 体一致。本矿井为大型矿井设两个备采工作面；生产工作面结束前安排接替工作面。采 煤工作面年进度为3420m。 4.4.选择矿井开拓方案选择矿井开拓方案 影响选择矿井开拓方案的因素很多，主要是地质因素、技术因素和管理因素。 矿井建设首先要选择合理的开拓方案。它直接关系到矿井的综合经济效益。选择矿 井开拓方案的主要依据是地质因素和地理因素，其中地质构造、煤层赋存状况和地形条 件又是关键因素，但在特定的条件下，技术装备和管理水平也可能成为决策时的主要 因素。为此，在选择矿井开拓方案时需要综合考虑上述各种影响因素。 4.14.1 预提开拓方案及确定较优方案预提开拓方案及确定较优方案 根据本矿井的实际情况，现提出五个可行的矿井开拓方案进行比较，先通过技术 比较，从中确定两个技术上相对优越的方案，然后对这两个方案进行详尽的经济比较， 并综合考虑各种因素，从而确定一个技术上可行、经济上合理的最佳方案。 现针对第一水平的开拓，兼顾下水平的延伸，预提出五个开拓方案： 方案：一对立井开拓，主副井均采用立井开拓，主井用箕斗提升，副井用罐笼 提升，主要任务是提矸，担负人员和设备的升降、坑木入井，主副井均兼做进风井。 开拓方案剖面图见图 10 主立井 井底车场 副立井 主石门 集中运输大巷 主石门 立井开 拓系统示意图 方案：斜井-立井联合开拓，主井为斜井开拓，皮带运提，副井为立井开拓，罐 笼提升，主要担负提矸，人员和设备的升降、坑木入井。（开拓方案剖面图见图） 井底车场 副立井 主石门 集中运输大巷 穿层斜井穿层斜井 主石门 斜井-立井开拓系统示意图 方案：一对斜井开拓，即主副井都用斜井开拓，主井皮带运提，副井串车提升。 11 井底车场 主石门 主斜井/副斜井 集中运输大巷 （开拓方案剖面图见图） 斜井开拓系统示意图 方案：一对反斜井开拓，主井用皮带运提，副井用串车提升，主副井兼做进风 井。（开拓方案剖面图见图） 反斜井开拓系统示意图 12 井底车场 主石门集中运输大巷 主斜井/副斜井 方案：反斜井-立井联合开拓，反斜井做主井，皮带运提，立井做副井，罐笼提 升，做辅助运提，两井均兼做进风井。（开拓方案剖面图见图） 反斜井-立井开拓系统示意图、 4.24.2 开拓方案技术比较开拓方案技术比较 预提方案比较表 方案优点缺点 第方案1.井口位置接近于井田中心，井 下为双翼生产，易于保证矿井产 量； 2.井底车场位于储量中心，井下 运营费用低； 3.对地质条件的适应性较强，提 升能力大，机械化程度高，易于 自动控制； 4.井筒为圆形断面，结构合理， 维护费用低，有效断面大，通风 条件好，人员升降速度快； 5.工业广场布置在井口附近，只 压一个煤柱。 1.立井井筒掘进技术和施工设 备较复杂，掘进速度慢，需要 穿越含水层，施工复杂，工作 条件差； 2.下水平的延伸较困难； 3.提升费用高。 第方案1.井下为双翼生产，易于保证矿 井产量，井底车场位于储量中心， 1.工业广场和斜井井筒大量压 煤； 13 副立井 主斜井 集中运输大巷主石门 井底车场 井下运营费用低； 2.辅助运输采用立井，运输速度 快； 3.斜井采用皮带运输，提升能力 大，能实现连续运提； 4.延伸斜井井筒的施工比较方便， 对生产的干扰少； 5.地面工业广场可布置在井田边 界，少压煤柱 。 2.井口位置不易布置在井田中 央，立井井口和斜井井口不利 于集中布置，工业广场比较分 散； 3.斜井线路长，管道铺设工程 量大，费用高； 4.井筒复杂，通风阻力大； 第方案1.井下为双翼生产，易于保证矿 井产量； 2.主副井井口距离较近，便于集 中布置工业广场； 3.工业广场可以布置在井田边界， 不压或少压煤柱； 4.井底车场位于储量中心，井下 运营费用低； 5.斜井提升能力大，采用皮带提 升，能实现连续运提，提升费用 低； 6.延伸井筒施工比较方便，对正 常生产的干扰小。 1.斜井大量压煤，煤柱损失量 大； 2.斜井线路长，管道铺设工程 量大，费用高； 3.斜井的有效断面利用率低， 井同较长，通风困难； 4.立井井筒掘进技术和施工设 备较复杂，掘进速度慢； 5.井筒延伸费用较高； 6.二水平井筒延伸干扰一水平 的正常生产。 第方案1.井下为双翼生产，易于保证矿 井产量，井底车场位于储量中心， 井下运营费用低； 2.采用斜井施工，掘进及施工设 备简单，初期投资少； 3.斜井采用皮带运输，提升能力 大，能实现连续运提； 4.延伸斜井井筒的施工比较方便， 对生产的干扰少； 5.工业广场可布置在井田范围内， 生产比较集中； 6.提升费用低。 1.斜井井筒要比立井长得多， 通风阻力较大； 2.由于斜井较长，沿井筒敷设 管路、电缆所需的管线长度较 大，留保安煤柱，增加煤柱损 失； 3.第二水平立井井筒延伸困难， 一二水平都需留较多的保安煤 柱； 4.深部开采时矿井多段提升转 载，环节多，系统复杂，增加 提升费用； 第方案1.掘进技术与施工设备简单，掘 进速度较快，便于施工； 1.工业广场和斜井井筒大量压 煤； 14 2.井下为双翼生产，易于保证矿 井产量，井底车场位于储量中心， 井下运营费用低； 3.斜井采用皮带运输，提升能力 大，能实现连续运提； 4.副井立井开拓，辅助运提效率 高。 2.地面工业广场布置分散； 3.斜井井筒较长，增加了