采矿工程毕业设计（论文）-晓明三矿2.40Mta新井设计（全套图纸） .pdf

辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言前言 煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占 75%以上。煤炭不仅是我国的基本 燃料，而且是重要的工业原料，从煤中可以提取二百多种产品，这些产品都是我国社会主 义经济建设和人民生活所必须的。煤炭是不可再生的宝贵资源，我国人均资源仅为世界人 均资源的一半，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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本次设计是晓明 3 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，设计严格遵守设计规范和煤矿安全规程 ，毕业设计要求的 全部内容。对每个方案都做出合理性的论述，有的部分进行了技术和经济比较，基本完成 了毕业设计要求的内容。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。 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/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 铁法煤田位于辽宁省调兵山市境内，晓明井田位于铁法煤田的中西部。东经 123 3414.71233819.6北纬 422643.5 422933。 晓明井田以煤层可 采边界线为界。 1.1.2 矿区地形、地貌及交通运输 晓明 3 矿地势较为平坦， 高差变化不大， 平均标高+110m， 表土层较薄， 平均厚度 50m 左右。地表绝大多数为荒地，西靠调兵山，其它为平原。井田内无河流和大的沟谷，在井 田的北部有条大的断层。该矿区平均走向长 4.1km，平均倾向长约 4.1km。面积 17.46k 。 铁法矿区交通非常便利，矿区东部有火车编组站大青站。大青东至铁岭 20km 与京哈线 相接。西经调兵山、法库直至康平县东关屯，北至大明，南至王千采石场及晓南矿。公路 纵横，四通八达。在矿区中部，铁岭法库康平公路横穿，北有调兵山公路至大明，从 晓明井田工业广场往西南有沥青路 2.5km 和铁岭法库康平公路相通。 1.1.3 气候条件及地震情况 晓明 3 矿位于松辽平原东侧，属大陆性气候，多风少雨。春、冬两季多西北风，夏、 秋两季多西南风，风大时达 78 级。降雨一般集中在 7、8、9 月份，年降雨量最大达 1009.1mm。降雨量详见附表 1- 2。年平均气温 7c 左右，最高达 33.3c，最低温度为零 下 32.1c； 本区结冻期 56 个月即 11 月至次年 4 月， 冻土层深度 1.5m。 表土层厚度 5 25m。 本区地震烈度，根据辽震烈字（83）4 号文，定为六度。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 1.1.4 电源、水源 晓明 3 矿高压变电所引自隆明、隆明双回路供电，一次电压 60kv，高压变电所 设有 10000kva 变压器两台，二次电压为 6kv，入井电缆为2#、8#、22#，电缆型号分别 为 jvv33- 185、jvv33- 185、jvv40- 185；工业广场地面供电设有三个变电所，变压器型号 分别为 sj- 560、sj- 750、sj- 800。另外，沙井、瓦斯泵站分别设有 sj- 180、ksj- 320 变压器 一台。由本矿北部五眼水源井，通过 2 趟218mm 管路至本矿 400m水仓，供井下施工 和地面生活用水。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田地质构造 本井田地质构造以断裂为主，褶曲次之。断层均属低角度正断层，倾角 55o75o左右， 落差最大 30m。 1.2.2 井田水文地质特征 本井田位于铁法煤田中西部， 西靠调兵山和大江屯丘陵， 北部和南部为山前洪积平原， 地势平缓，自西向东微倾，平均地表标高+175m。西起法库县红土砬子的季节性河流- - 新 开河在井田中间流过，东部为冲积平原。 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤质及物理性质 本井田煤层以低变质弱粘结的长焰煤为主，气煤次之。各煤层以区域变质因素为主， 随煤层赋存深度增加变质程度相对增高。 宏观特征：深黑色、沥青光泽、平坦及贝壳状断口，内生节理发育。 微观特征：一般挥发份 3545，平均 40。灰分一般 17.9535.01，平均 24.33。粘结性一般在 23 之间，属弱粘结或不粘结煤。灰熔点 1300c1500c，属 高灰熔点煤。含硫量 0.420.61之间，平均 0.43，含磷量一般在 0.01以下，属低 硫磷煤。 发热量 qn，平均为 23.25mj/kg，or 平均 31.35 mj/kg。 煤的可选性：本井田内煤的可选性为中等，可选精煤回收率为良等。 煤的用途：主要做动力用煤，民用次之，气煤可做炼焦配煤。 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 4 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，井田中央倾向为西北方向，倾角在 611之间，平均为 8.1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 7 煤层 3.2 22 全区发育 8 煤层 5.0 全区发育 28 9 煤层 3.4 全区发育 1.3.3 煤层综合柱状图 图 1- 1 综合柱状图 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 fig.1- 1 synthesis histogram 1.3.4 顶底板岩性 本煤田可采煤层共 3 层，其中包括 7 煤（3.2m） 、8 煤（65m） 、9 煤（3.4m） 。煤层间 距由上至下分别为 22m 和 28m。 7 煤：7 煤发育简单，相当稳定，除个别点外，不含夹石层，顶板为泥岩、粉砂岩。 8 煤：8 煤可采煤层厚度变化不大，比较稳定，无夹石层，顶板为粗砂岩、细砂岩， 底板为粉砂岩。 9 煤：9 煤大部分稳定，仅局部底煤变为矸石。顶板为粉砂岩、细砂岩，底板为细 砂岩、泥岩。 1.3.5 瓦斯赋存状况及煤的自燃性 1994 年至 2003 年瓦斯相对涌出量平均为 1.944.15m3/t，绝对涌出量为 0.85 1.43m3/min，属低瓦斯矿井。瓦斯以游离和吸附形态存在于煤层及围岩的孔隙中。我矿煤 层透气性系数较好，在开采时瓦斯涌出量小。首采层瓦斯主要来源于邻近层，而非首采层 瓦斯主要来源于本煤层和采空区。根据生产实践观察，首采层中采场瓦斯的 60%75来 源于邻近层，而非首采层中本层瓦斯约占 60%70。 井田内煤的火焰长度在 10260mm 间，岩粉量为 1050%，煤尘爆炸性弱。3 和 4- 1 层 煤尘实验结果为： 火焰长度 400mm， 岩粉量 55%， 爆炸性强， 故井田内有煤尘爆炸的可能， 煤尘爆炸指数为 48.98%。 3 层煤的燃点在 453616之间， 平均值为 554， 氧化性和还原性的燃点差在 3363 之间，平均 47。4- 1 层煤的燃点在 462642之间，平均 579，燃点差为 15。井田 内煤的燃点比其他煤田煤的燃点均高，且燃点差值也不高，故本区煤是较易燃的，自然发 火期一般为 611 个月，最短 180 天。 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 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 6 较稳定且偏简单，勘探类型属于二类二型偏简单。 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田的边界 本井田以井田边界转点座标为界的人为边界，深部以- 525 煤层底板等高线为界。该矿 区平均走向长 4.1km，平均倾向长约 34.1km。面积 17.46k 。 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 30 米； 2) 阶段煤柱斜长 60 米，若在两阶段留设，则上下阶段各留 20 米； 3) 断层煤柱每侧各为 30 米； 4) 带区边界煤柱留 20 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。井田走向长度与倾斜长度相似，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； 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 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 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。 根据储量计算公式：z=s*m*r/cos() （2- 1） 式中：z矿井工业储量，t s井田面积， km2 m可采煤层总厚度，m r煤的容重，1.35t/m3 煤块倾角 所以，矿井的工业储量 z= 17.46*（5+3.4+3.2）*1.35/cos()=276.14mt 其中：7,9 煤储量：157.11mt 8 煤储量：119.03mt 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） 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 8 本井田 8 煤均为厚煤层，因此全矿采区回采率取 0.75。 本井田 7,9 煤均为中厚煤层，因此全矿采区回采率取 0.80。 井田永久煤柱损失 p1包括井田境界煤柱、断层防护煤柱，浅部防水煤柱等。 p1=7.7+5.59=13.29mt 临时煤柱损失 p2主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等。 p2=11.14+10.04=21.18mt zs=（zp1p2)c=188.5mt 即该井田的可采储量为 188.5mt 2.2.4 工业广场面积的确定 由 设计规范 规定： 工业场地占地面积： 45- 90 万吨/年， 1.21.3 公顷/10 万 t； 120- 180 万吨/年，0.91.0 公顷/10 万 t；240- 300 万吨/年，0.70.8 公顷/10 万 t，400- 600 万吨/年， 0.45- 0.6 公顷/10 万 t。本矿井设计年产 150 万吨，所以工业广场面积为 s=124=24 公顷， 选择边长为 400m600m 的长方形。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 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 2.4mt/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 188.5mt，按照 2.4mt/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，可采煤层为中厚煤层和厚煤 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。本井田离铁岭市较近，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，“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 2.4mt/a 是可行的、合理的。 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 10 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 1.3 1.5，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 1.31.5 p=z(ak) =188.5/(2.4k)=60.4 年 由设计规范第 2.2.5 条知，矿井设计生产能力为 120240 万吨/年的大型矿井，设 计服务年限不应低于 50 年。本矿井的服务年限为 61 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 18.3 小时。根据有关规 定，结合本矿区煤层条件、储量状况及完成产量的需要，同时考虑法定假日，设备检修和 涌水等的影响，做出相应的工作制度，即矿井的井下采煤等工作为昼夜分为三班，二班出 煤，一班检修，每班工作 8 小时，即“三八制”工作制14。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 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 矿井开拓，就其井筒形式来说，一般有以下几种形式：平硐、斜井、竖井和混合式。 下面就几种形式进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓方式方式。 平硐：一般就是适合于煤层埋藏较浅，而且要有适合于开掘平硐的高地势，可就是这 一点，本井田不能满足要求，本井田地势比较平缓，高低地的最大高差也不过十几米，很 显然，利用平硐开拓对于本井田来说是没有可行性的。 斜井：利用斜井开拓要求煤层埋藏较浅、倾角较大的，地质条件简单，表土层不厚的 井田。斜井开拓的优点为井筒施工简单，掘进速度快，费用低；斜井用胶带输送机提升煤 炭时，提升能力大，有利于矿井延伸施工和新旧水平的接替等。但本井田表土层特别厚， 斜井施工比较困难，煤层倾角不大，如果用斜井开拓工程量大，维护和运输等费用也会大 幅度的增加，以上因素决定了本井田使用斜井开拓也是不可行的。 本井田的煤层赋存深度 25 到- 525m，表土层较厚，井筒需用特殊方法施工。根据设 计规范第 3.1.4 条，煤层埋藏较深，表土层较厚，水文地质条件复杂、井筒需要特殊施 工，宜采用立井开拓方式。 依上，本设计采用立井开拓方式。 混合式：对于本矿井来说。由于平硐和斜井都是不可行的，所以混合式也就不予考虑。 4.2 确定井筒的位置及数目 4.2.1 井筒数目 本矿年产量 2.4mt，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。 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 12 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。 倾向方向井筒布置方案分析(图 4- 1)： 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 cba 1 2 1 2 2 1 1井筒2工业广场 333 3石门 4 4煤层 图 4- 1 井筒位置 fig4- 1 shaft location 表 4- 1 方案对比表 fig4- 1 program comparison table 方案 对比 方案 a 方案 b 方案 c 优点 初期（第一水平）工程量 及建井工期最短。 工业广场压煤最少 石门长度较短，沿石门工 程量最少煤层斜长适中， 有利采区布置 煤系基底有含水特大的岩 层不允许井筒穿过时，可用 有利于深部及向下扩展 缺点 总石门工程量较大 布置下水平巷道石门很长 而增大了运输量.工程量 布置下水平巷道石门有部 分工程量 工业广场压煤增大 初期工程量较大 工业广场压煤最大 石门长度及沿石门运输长 度较大 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 14 方案比较：煤层的厚度大，为减少工业场地煤柱损失及适当减少工程量，可考虑使井 筒设在倾斜中部靠上的适当位置并应使保护煤柱不占初期投产部分。对开采厚煤层时损失 是严重问题，井筒应靠近煤层浅部。本矿井属于大型矿井的开采范围较大，服务年限长， a 方案工业广场压煤最少，初期投产快，但总石门长度大，增加了工程量和运输距离。c 方案压煤最大，初期工程量也大对新建矿井不太合理。b 方案兼顾第二水平的开采，减少 石门总工程量，减少煤柱损失， 以上因素综合考虑，认为方案 b 比较合理。 4.3 井筒参数及断面图 表 4- 2 井筒特征表 fig4- 2 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 28.27 400 6.0 两套 16 吨箕斗 副井 进风、 行 人、 运料 33.18 400 6.5 一对 3t 矿车双层罐笼 风井 回风、 兼 做安全 出口 23.7 307 5.5 各井筒断面见图 4- 2；4- 3；4- 4： 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 图 4- 2 主井断面 fig 4- 1 main shaft sections 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 16 图 4- 3 副井断面图10 fig.4- 3 auxiliary shaft crosssection fig 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 图 4- 4 风井断面图 fig.4- 4 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。 本井田煤层底板标高在25- 525米，垂高为550米，倾角平均为8.1，斜长为3854米， 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 18 依设计规范阶段斜长一般为3001500米，缓倾斜煤层阶段垂高位200350m，可将井田划 分为二个阶段二个开采水平，- 225水平和- 425水平，一水平为上山开采，二水平为上下山 开采，阶段垂高分别为350米和200米，这样均符合设计规范要求。 4.4.2 第一水平储量及水平服务年限 ak 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=1.31.5 t =81.1/(2.4k)=25.9 年25 年，满足设计规范要求，故水平划分是合理的。 本矿井可采煤层有三层，即 7 煤；8 煤；9 煤，运输大巷采用双轨布置，布置在- 225 水平上。 运输大巷承担运煤任务，在运输大巷内布置带式输送机，同时承担运料、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。 4.4.3 开拓方案及基础数据 （1）提出方案 经过分析，提出了一下三种在技术上可行的开拓方案，分析如下： 方案一：立井两水平开拓 主、副井井筒均为立井，布置在井田走向中央，倾斜方向偏上，设置两个水平，大巷 布置在煤层底板岩层中，沿底板掘进，见图4- 5. 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 图4- 5 立井两水平开拓 figure 4- 5 shaft three level to developed 方案二：立井二水平加暗斜井开拓 主、副井井筒均为立井，布置在井田走向中央，倾斜方向中央偏上，设置二个水平加 暗斜井，大巷布置在煤层底板岩层中，沿底板掘进，见图4- 6 图4- 6 立井二水平加暗斜井开拓 figure 4- 7 shaft two level and dark inclined to developed 在进行开拓方案比较时，需要从井巷道定额2007中查出各部分基本价格。 各方案计算费用时采用的基础数据如下： 矿井可采储量：188.5mt/a 矿井最大涌水量：50.25m/h 矿井服务年限：60.4年 立井提升单价：1.6元/t.km 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 20 斜井提升单价：0.42元/t.km 排水单价：0.4元/t.km 方案一第一水平可采煤量：80mt 方案一第二水平可采煤量：108.5mt 方案一第一水平石门：0km 方案一第二水平石门：1.1km 方案三第一水平可采煤量：80mt 方案三第二水平可采煤量：108.5mt 方案三暗斜井斜长：1.2km (2) 粗略比较 各方案之间区别在于井筒的延伸方式的不同，采用立井井筒直接延深，优点是提升能 力大，矿井直接延深在条件允许时，增加的设备较少；但施工条件差，施工速度慢，开拓 维护费用高。采用斜井延深方式时，优点是施工速度快，费用低，但需要暗斜井配套的设 备和人员，所以在进行粗略估算费用来权衡各个方案，见图4- 9,4- 10,4- 11,4- 12。 (3) 结论 生产费用计算汇总表如图4- 3 开拓方案总汇 方案 方案一 方案二 名称 立井两水平开拓 立井两水平开拓加暗斜井开拓 初期基建费用（万元） 1186.4 1186.4 后期基建费用（万元） 975.408 1000.247 生产费用（万元） 8529.152 9012.3 合计（万元） 10690.96 11198.95 图4-3方案一、方案二费用汇总表 figure 4- 3 plan one two cost summary table 由对比结果可知，方案一的费用明显低于方案二，综合经济、技术和安全方面的考 虑，选取最优方案为：立井两水平开拓。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 本矿井可采煤层有三层，即 7；8；9；运输大巷采用双轨布置，布置在- 225 水平上。 运输大巷承担运煤任务，在运输大巷内布置带式输送机，同时承担运料、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。 围岩 类别 断面() 掘进尺寸 () 断 面 特 征 表 净周长(m)备注 净掘宽 高 岩14.317.249203960 型钢号 型钢节数 棚距 梁长 左腿长 右腿长型钢+垫板厚 25u3节1000 45103544354416014.8 图 4- 7 运输大巷断面图 figure 4- 7 transportation roadway sections 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 22 围岩 类别 断面() 掘进尺寸 () 喷射 厚度 () 断 面 特 征 表 锚 杆() 型 式 外露 长度 排列 方式 间距 锚深 规格 lf 净周长(m)备注 净掘宽 高 煤15.616.74800400010080020002100 1615.0 图 4- 8 回风大巷断面图 figure 4- 8 air return roadway sections 4.5 采区、带区、盘区划分及开采顺序 4.5.1 采区、带区、盘区形式及尺寸的确定 采区、带区、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、 带区、盘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 6001000m，双翼采区的走向长度可达 10002000m，带区、盘区可长度可加大，根据设 计矿井特点：煤层赋存稳定、倾角变化大、充分利用大的地质构造作为采区边界，减少煤 炭损失。共划分为六个带区。详细情况见表 4- 20，井田各采区技术特征表，以及矿井开拓 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 平面图。 表4- 4 井田各采区技术特征表 table 4- 4mine technical characteristics of the mining area table 采区、带 区、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 e1采区 2176 1760 47.9 倾斜长壁 综采 带区 w2采区 1532 1758 33.1 倾斜长壁 综采 带区 e3采区 2082 1350 30.8 倾斜长壁 综采 带区 w4采区 1855 1350 28.0 倾斜长壁 综采 带区 e3采区 2118 1176 27.3 倾斜长壁 综采 带区 w6采区 1614 1086 21.4 倾斜长壁 综采 带区 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。 带区：由井田两翼向中部开采，即采区后退式； 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带区尽头向运煤平巷推进，即工作面后退式开采。 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 24 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： a 调车简单，管理方便，弯道急交叉点少； b 操作安全，符合有关规定，规范要求； c 井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低； d 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。 根据具体设计条件，本矿井选择卧式井底车场如图4- 21： 1 2 3 4 56 7 8 图 4- 9 井底示意图 fig.4- 9 shaft station abridged general view crosssection distinction 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 25 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，其 位置详见井底车场平面图。 根据设计规范规定，矿井的煤仓容量为 () mcmc aq25 . 0 15 . 0 = （4- 1） 式中： mc q 井底煤仓容量； mc a 矿井日产量 mc a 0.150.25 备用系数，大型矿井取小值 则井底煤仓容量 mc q =0.157087.05=1063.1t 煤仓选择为立式煤仓，结构见图： 图 4- 10 煤仓断面图 figure 4- 10coal bunker sections 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 26 中央变电所和中央水泵房联合布置，以便使前者向后者供电距离最短，中央变电所和 水泵房建成联合硐室，具体布置见开拓图。 根据设计规范规定，火药库距离井筒、井底车场、主要运输巷道以及影响全矿井 或大部分采区通风的风门的直线距离不得小于 60 米，距离硐室不小于 100 米，结合井底 车场的实际位置，采用容量 2400 公斤的壁槽式标准火药库，火药库在工业广场打回风眼 独立通风。 4.7 开拓系统综述 4.7.1 开拓方式 本设计矿井采用立井多水平开拓方式。采用立井开拓，共 3 个井筒，主箕斗立井、副 罐笼立井、中央风井，采用中央并列式通风方式。矿井开采一水平在- 225m 标高位置，二 水平在- 425m 标高位置，矿井正常生产时，一个采区一个综采工作面保证年产量。 4.7.2 运输系统 运煤系统：工作面出煤运煤进风斜巷运煤平巷带区煤仓运输大巷从主井提 到地面； 排矸系统：掘进巷道时所出的矸石通过带区运料斜巷，运料平巷运到井底车场，然后 从副井提至地面； 运料系统：副井井底车场运输大巷带区运料平巷分带运料回风斜巷使用地 点。 4.7.3 通风系统 新鲜：风流井底车场运输大巷带区运输平巷分带运输斜巷工作面； 污风：分带回风斜巷带区回风平巷回风大巷风井排出地面。 4.7.4 排水系统 本矿井运输大巷的坡度为 4，井下的涌水经大巷流入井底水仓，由水泵房中的水泵， 经副井的排水管路排到地面，由地面的排水沟流出井田边界外。 4.7.5 井筒生产时井巷开凿位置及工程量 在本矿井设计中，全矿的年产量由一个综采工作面保证，移交生产时，由运输大巷通 过带区车场沿着煤层的走向方向掘带区运输平巷。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 27 初期开拓工程量： 初期移交工程量是指移交生产时掘进的各类巷道、硐室、井筒等为生产服务的设施总 的掘进体积，初期移交开拓工程量具体见下表 4- 5： 表 4- 5 拓工程量 table 4- 5opening works 名称 长度（m） 掘进断面（） 掘进体积（ 3 m） 主井 400 28.27 11308 副井 400 33.18 13272 井底车场 520 29.13 15152 运输大巷 368 17.2 6329.6 回风大巷 263 16.7 4392.1 带区运料平巷 1702 13.3 22636.6 带区运输平巷 1513 13.3 20122.9 分带运料斜巷 1703 13.3 22649.9 分带运输斜巷 1699 14.8 25145.2 开切眼 210 25 5250 合计 146258.3 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 28 5 采准巷道布置 5.1 设计带区的地质概况及煤层特征 5.1.1 带区概况 设计带区为 s1 带区，该带区位于井田东南部，大巷布置在- 225 水平，带区平均走向 长 2176 米，倾斜长 1760 米，煤层倾角平均 8.1。属于缓倾斜煤层，采区内地质构造简单， 无断层，煤层以低变质弱粘结的长焰煤为主，气煤次之。各煤层以区域变质因素为主，随 煤层赋存深度增加变质程度相对增高。绝对涌出量为 0.851.43m3/min。发火期长，煤层 顶板主要岩性有粗砂岩、细砂岩、泥岩、砾岩等所组成，结构致密、细腻、无裂隙，属于 稳定顶板。 5.1.2 煤层地质特征 e1 带区做为首采区，带区开采三层煤，煤层平均倾角为 8.1，属于缓倾斜煤层，采区 内地质构造简单，无断层，煤层以低变质弱粘结的长焰煤为主，气煤次之，瓦斯相对涌出 量为 1.944.15m3/t ， 煤尘无爆炸性危险， 自然发一般为 611 个月， 煤层顶底板较为稳定。 5.1.3 采区生产能力及服务年限 带区储量 zc=面积*11.6*1.35/cos8.1=6645.1 万 t 带区边界煤柱损失量 zp=面积*11.6*1.35=505,74 万 t 带区可采储量 z=(zc- zp)*c=4788.70 万 t 带区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度，工 作面长度及推进度。 一个采煤工作面日产量 crmlla= 10 （5- 1） 式中：a0工作面单产，吨/日 l 工作面长度，米 l1日推进度，米 m采高，米 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 29 r 容重，1.35 c 工作面的回采率，93% 所以， 0 a =210*3.2*8.4*1.35*0.93=7087.05t。 同时考虑 5%的掘进出煤，则带区生产能力为： a=a0*330*1.05=245.6 万 t/a 采区服务年限：t=z/a （5- 2） 式中：z可采储量，万吨 a平均生产能力，万吨/年 则带区服务年限为：t=4788.7/245.6/1.3=15.0a 5.2 带区形式、带区主要参数的确定 5.2.1 带区形式 按照煤层群开采的联系为单一煤层相邻多分带工作面带区准备方式，煤层倾角平均为 8.1，瓦斯量不大、顶底板均无较大涌水，根据煤层赋存条件，本设计采用倾斜长壁采煤 法。 5.2.2 带区平巷数目、位置及用途 设计带区各煤层采用一套平巷，开掘在各煤层中。至于带区平巷的用途，运输平巷作 为带区的主运输，其内铺设皮带，运输带区工作面的出煤。运料平巷铺设轨道作为带区的 辅助运输，运送矸石、设备、材料。 5.2.3 分带的划分 根据矿井的地质条件和工作面的合理长度 210m，采区采用倾斜长壁采煤法。带区的 工作面到带区停采线倾向长 1348 米，带区采用的双巷布置，本带区可以划分为 6 个分带， 阶段煤柱 60 米。 5.3 带区硐室 5.3.1 带区煤仓 在带区煤仓的尺寸确定之前，首先对煤仓的容量进行确定： 按循环产量计算煤仓容量 q q =llhr （5- 3） 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 30 式中：l工作面长度，米 l截深，米 h采高，米 r煤的容重，1.35 吨/立方米 所以 q =2100.63.21.35=544.3 吨 由以上计算作为依据，选择煤仓容量为 545 吨。 由经验rh7 r2*7r*1.35=545 （5- 4） r4 h=28 米 带区煤仓用混凝土收口，在煤仓上口设铁箅子，煤仓溜口与装车方向相同，闸门的形 式为单扇闸门，开启方式为气动。 5.4 采准系统、通风系统、运输系统 5.4.1 采准系统 由运输大巷开掘带区行人进风斜巷，向上开掘带区运输平巷，带区回风平巷，与回风 大巷贯通，形成通风系统后，在带区平巷之间开掘联络巷，在沿煤层的倾向方向开掘分带 运输斜巷以及分带回风斜巷至边界开切眼，形成工作面即可回采。 5.4.2 通风系统 新鲜风流主副井井底车场运输大巷带区运输平巷分带运输斜巷工作面 污风分带回风斜巷带区回风平巷回风大巷风井排出地面。 5.4.3 运输系统 运煤系统：工作面出煤分带运输斜巷带区运输平巷带区煤仓运输大巷井底 煤仓从主井提到地面； 排矸系统：掘进巷道时所出的矸石由带区回风平巷运到运输大巷之后到井底车场，然 后从副井提至地面； 运料系统：副井井底车场运输大巷带区回风平巷分带回风斜巷使用地点。 5.5 带区开采顺序 本设计带区同一煤层采用接替开采， 本采区划分为 6 个分带， 工作面沿倾向方向推进， 带区内共有三个煤层，由于顶底板岩性较好，受采动影响较小先采上层煤，再采下层煤， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 31 工作面沿倾向推进。 5.6 带区巷道断面 根据设计规范规定，综采工作面胶带输送机斜巷巷道净断面不宜小于 12 ，回风 斜巷净断面不宜小于 10 ，输送机平巷的净断面不宜小于 12 ，运料、通风、和行人平 巷的净断面，不宜小于 10 。 带区准备巷道工程量是指从分带石门起的所有巷道和硐室的工程量总和。具体见下表 5- 1： 表 5- 1 区巷道工程量 table 5- 1mining area of roadway project 序号 巷道名称 支护类型 断面， 长度，m 体积， 3 m 1 运输大巷 锚喷 17.2 368 6329.6 2 带区运输平巷 锚喷 13.3 1513 20122.9 3 带区轨道平巷 锚喷 13.3 1702 22636.6 4 分带运输斜巷 锚喷 14.8 1699 25145.2 5 分带回风斜巷 锚喷 13.3 1703 22649.9 6 煤仓 砌璇 28 529.9 7 带区变电所 砌璇 20 226.1 8 开切眼 液压支架 25 210 5250 杨育林：晓明 3 矿 2.40mt/a 新矿井设计 32 6 采煤方法 6.1 采煤方法的选择 6.1.1 选择的要求 1）煤炭资源损失少，采用正规采煤方法。 2）安全及劳动条件好。 3）便于生产管理。 4）材料消耗少。 5）尽可能采用机械化采煤，达到工作面高产高效。 6.1.2 采煤方法 本矿井的四层煤均属于缓倾斜煤层，根据本采区的形状特点，采用走向长壁采煤法。 7 表 6- 1 全井田各采区采煤方法 table 6- 1 entire mining area of the mine mining method 采区 采煤方法 落煤方式 顶板管理 e1 采区 倾斜长壁采煤法 综采局部普采 全部垮落法 w2 采区 倾斜长壁采煤法 综采局部普采 全部垮落法 e3 采区 倾斜长壁采煤法 综采局部普采 全部垮落法 w4 采区 倾斜长壁采煤法 综采局部炮采 全部垮落法 e3 采区 倾斜长壁采煤法 综采局部炮采 全部垮落法 w6 采区 倾斜长壁采煤法 综采局部炮采 全部垮落法 6.2 开采技术条件 三层煤在井田内全区发育，煤层赋存稳定，是井田的主要可采煤层，煤层顶