采矿工程毕业设计（论文）-回村二矿3Mta新井设计（全套图纸） .pdf

目录 前言 . 1 1 矿井概况 2 1.1 井田的自然地理，交通运输状况 . 2 1.1.1 交通位置 . 2 1.1.2 自然地理 . 3 1.2 地层及主要地质构造 . 4 1.3 主要地质构造 7 1.4 矿井瓦斯、煤尘 8 1.6 煤层及可采煤层 8 2 井田境界及储量井田境界及储量 . 9 2.1 井田境界 9 2.1.1 井田境界 . 9 2.1.2 论述所定边界的合理性 . 10 2.2 井田的储量 11 2.2.1 矿井工业储量 . 11 2.2.2 矿井可采储量 . 12 3 矿井的生产能力、服务年限及一般工作制度矿井的生产能力、服务年限及一般工作制度. 13 3.1 矿井生产力及服务年限 . 13 3.1.1 说明矿井的生产能力 . 13 3.1.2 矿井的增产和减产期 14 3.2 矿井的一般工作制度 . 14 4 井田开拓井田开拓 . 15 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 . 15 4.1.1 井筒形式的确定 . 15 4.2 开采水平的设计 16 4.2.1 水平高度的确定 . 16 4.2.2 水平的大巷布置 . 20 4.3 带区划分及开采顺序 . 20 4.3.1 带区形式及尺寸的划分 . 20 4.3.2 开采顺序 . 20 4.4 井底车场形式的选择及硐室概况 . 21 4.4.1 井底车场的形式 . 21 4.4.2 井底车场和硐室 . 22 4.5 开拓系统综述 23 4.5.1 系统概况 . 23 4.5.2 运输系统 . 24 4.5.3 通风系统 . 25 4.5.4 排水系统 . 26 5 采准巷道布置采准巷道布置 . 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 煤层特征 . 27 5.1.3 带区生产能力及服务年限 . 27 5.2 带区巷道布置及生产系统 . 28 5.2.1 分带数目及开采顺序 . 28 5.2.2 带区巷道布置 . 28 5.2.3 带区生产系统 . 29 5.3 带区车场及硐室 29 5.3.1 车场形式 . 29 5.3.2 带区煤仓 . 29 5.4 带区巷道断面 30 6 采煤方法采煤方法 . 34 6.1 采煤方法的选择 34 6.1.1 选择的依据 . 34 6.1.2 采煤方法选择 . 35 6.2 主采层的煤层赋存条件、煤层结构及围岩条件 . 35 6.3 工作面长度的确定 . 35 6.3.1 按通风能力条件校验 . 35 6.3.2 采煤机能力对工作面长度的影响 . 36 6.3.3 按刮板输送机能力校验 . 36 6.4 采煤机械的选择及回采工艺方式的确定 . 37 6.4.1 采煤机械的选择 . 37 6.4.2 配套设备选型 . 38 6.4.3 回采工艺的确定 . 39 6.5 循环方式的选择及循环图标的编制 . 42 6.5.1 循环作业图表 . 43 6.5.2 劳动组织表 . 44 6.5.3 主要技术经济指标表 . 45 7 建井工期及开采计划建井工期及开采计划 . 47 7.1 建井工期 47 7.1.2 工程排队及施工组织排队 . 48 7.1.3 施工队伍的人力配备 . 49 7.2 开采顺序 49 7.2.1 开采顺序 . 49 7.2.2 开采计划 . 50 8 矿井通风矿井通风 . 52 8.1 矿井通风系统的选择 . 52 8.2 矿井通风方式及通风系统的选择 . 52 8.2.1 通风方发的选择 . 52 8.2.2 通风方法的选择 . 53 8.3 总风量的计算及风流分配 . 54 8.3.1 矿井总风量 . 54 8.3.2 回采工作面所需风量的计算 . 55 8.3.3 掘进工作面所需风量 . 57 8.3.4 硐室所需风量的计算 . 58 8.3.5 其他巷道所需风量 . 59 8.3.6 风量的分配 . 59 8.4 矿井总风压及等积孔的计算 . 60 8.4.1 计算的原则 . 60 8.4.2 计算方法 . 60 8.4.3 计算等积孔 . 63 8.5 通风设备的选择 64 8.5.1 矿井主要扇风机选型计算 . 64 8.5.2 电动机的选择 . 66 8.5.3 耗电量 . 66 9 矿井运输与提升矿井运输与提升 . 68 9.1 概述 68 9.2 带区运输设备的选择 . 68 9.2.1 分带运输巷皮带的选择 . 68 9.2.3 工作面刮板输送机的选择 . 69 9.2.4 分带运输巷转载机选择 . 70 9.3 主要巷道运输设备的选择 . 70 9.4 提升 70 9.4.1 设计依据 . 70 9.4.2 主井提升设备的选择 . 70 9.4.3 副井提升设备选型 . 71 9.4.4 井上下人员运送 . 71 10 矿井排水矿井排水 . 72 10.1 矿井涌水 72 10.1.1 概述 . 72 10.1.2 矿山技术条件 . 72 10.2 排水设备的选择计算 . 73 10.2.1 水泵 . 73 10.3 水泵房的设计 74 10.4 水仓设计 75 11 技术经济指标技术经济指标 . 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 . 78 11.2 劳动生产率 78 11.2.1 采煤工效 . 78 11.2.2 井下工效 . 78 11.2.3 生产工人效率 . 78 11.2.4 全员效率 . 79 11.3 成本 79 11.3.1 工作面直接成本 . 79 11.4 全矿主要技术经济指标 81 结论 . 83 致谢 . 84 参考文献 . 85 附录 a 86 附录 b 98 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 我国是世界上最大产煤国，煤炭在我国国民经济发展中占有极为重要的地位。煤炭是 工业的粮食，在我国，煤炭能源占能源总量的 70%以上。因此，煤炭工业发展的快慢，将 直接关系到我国的国计民生。煤炭不仅是我国的基础燃料，而且是重要的工业原料。在我 国，煤层赋存多样，煤矿开采条件较为复杂，所需开采技术要求较高。为实现我国工业、 农业、国防和科技现代化，加快煤炭工业现代化发展势在必行。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 矿山是煤炭开采的主要单元，矿井设计是矿山建立的重要环节之一。随着科学技术的 迅猛发展，很多高新技术在矿井生产中得到应用，使得煤炭开采的技术含量和机械化、智 能化程度越来越高。因此，采矿专业的学生任重而道远，矿井设计要求也越来越高。 毕业设计是教学计划的有机组成部分，是专业知识与实践相结合的重要环节。设计培 养了学生综合运用所学知识和分析问题、解决问题的能力。在设计中按照基本建设程序， 当具备必要的设计条件时，首先应对建设项目进行可行性研究，从井田开拓方式、回采工 艺、工作面布置、机械设备选型等进行多方案比较，并优选出合理的方案。 毕业设计的地质资料源于学生毕业实习所在矿山，在毕业实习中由地质人员提供，力 求真题真做，具有一定的真实性和现实性。指导教师对每个学生的题目做了一定修改，使 每名学生都能独立完成设计，锻炼了学生独立学习和解决问题的能力。 本设计说明书为回村二矿 3.0mt/a 新井初步设计说明书，在所收集地质材料的前提下， 由指导教师给予指导，并合理运用课堂上积累的知识，查找有关资料，力求设计出一个高 产、高效、安全的现代化矿井。 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 2 从矿井的开拓，运输，通风，工作面的采煤方法，各个环节经济比较和技术比较，以 及矿上人员的分配和管理都进行了详细的介绍， 说明书图文并茂， 使设计的内容更加清晰、 直观。在设计中得到了各位指导老师的悉心指导和班级同学的大力帮助，尤其是我的指导 老师宋卫华老师，在此深表感谢。 由于设计时间和本人能力有限，设计和说明书中难免有错误和疏漏之处，望老师给予 批评指正。 1 矿井概况 1.1 井田的自然地理，交通运输状况 1.1.1 交通位置 回村二矿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。详见图 1- 1。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 图1- 1 回村二矿交通地理图 fig. 1- 1 traffic geographical map of huicunerkuang 1.1.2 自然地理 回村二矿位于太行山南段西缘，沁水煤田之东缘，地貌形态属于丹河流域侵蚀中低山 区，井田东部为开阔的丹河河床，中西部为中低山和黄土梁、峁，总的地势为西高东低， 地形最高点位于西南部山顶，标高 1310.66m，最低点为东部丹河河床，标高 878.00m，最 大相对高差 432.66m，丹河为井田及附近主要河流，在井田东部边界处由北向南流过，属 黄河流域沁河水系丹河支流。丹河河水流量受季节性影响较大，旱季水量较小，雨季水量 增大。另外，井田内还发育有三条较大沟谷，由东向西依次为冯家村沟，釜山村沟和海则 沟。其中，东部冯家沟村由西北向东南穿越井田东部，平时干涸无水，仅雨季有短暂洪水 排泄，向东排入丹河。中部釜山村沟由西北向东南穿越井田中部，属季节性河流，平时有 微小流水，雨季汇集洪水后水量猛增，向东南流出井田汇入丹河。东河道中段釜山村西建 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 4 有一处水库釜山水库，水库常年储水，为井田最大地表水体。井田西部海则沟由东北向 西南穿越井田西北部，向西南汇入沁河，属季节性河流，平时有细小流水，雨季汇集洪水 后水量增大。 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。 本区属 6 度区，基本地震加速度值 0.05g。 1.2 地层及主要地质构造 井田位于沁水煤田南部晋城矿区东北部， 井田内主要出露地层为二叠系上统上石盒子 组，二叠系上统石千峰组及三叠系下统刘家沟组。第四系分布于山梁和沟谷，结合钻孔资 料由老至新分述如下： （1） 、奥陶系(o) .中统上马家沟组(o2s ) 本井田所施工的 2 个奥灰水文孔，揭露本组厚度 214.33- 264.71m。主要由深灰色巨厚 层状石灰岩组成。 .中统峰峰组(o2f ) 为煤系地层基底，厚 141.68- 160.33m，平均 151.00m。与下伏地层上马家沟组为整合 接触。上部为灰色- 灰白色巨厚层状隐晶质石灰岩、局部裂隙发育，具方解石脉，间夹有白 云岩及角砾状灰岩局部为泥质石灰岩。中部为灰色角砾状石灰岩，泥灰岩和石灰岩，灰色 白云岩和泥质白云岩，局部溶洞发育，裂隙内充填有方解石脉。下部灰色石灰岩，浅灰色 中厚层状白云岩，含泥石灰岩，局部溶洞发育。 （2） 、石炭系(c) . 中统本溪组(c2b) 与下伏峰峰组呈平行不整合接触。厚 2.20- 20.18m，平均厚 14.27m。主要由浅灰色含 铝泥岩、铝质泥岩、深灰色泥岩组成，中、下部夹石英砂岩，偶见薄煤层及石灰岩。砂岩 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 多呈不等粒结构且含细砾，碎屑以石英为主，次为泥岩屑、硅质岩屑。底部常具一薄层铁 质泥岩或铁质粉砂岩，含黄铁矿结核或透镜体，即“山西式”铁矿。该组属泻湖潮坪沉 积。 . 上统太原组(c3t) k1 砂岩底至 k7 砂岩底，与下伏地层呈整合接触。为井田内主要含煤地层之一，厚 81.88- 109.41m，平均 97.67m。由深灰灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石 灰岩组成。为典型的海陆交互相沉积。 （3） 、二叠系(p) . 下统山西组(p1s) k7 砂岩底至 k8 砂岩底，与下伏地层呈整合接触。是井田内主要含煤地层之一。厚 43.23- 65.17m，平均 53.62m。由灰- 深灰色中- 细粒砂岩、粉砂岩和灰黑色泥岩及煤层组成。 主要可采煤层 3 号煤位于本组下部。 . 下统下石盒子组(p1x) k8 砂岩底至 k10 砂岩底，与下伏山西组呈整合接触。厚 44.70- 96.38m，平均 66.99m。 由灰绿色、灰色泥岩、砂质泥岩；间夹黄绿色、浅灰色砂岩组成。顶部为灰白色铝质泥岩， 以高岭石为主，含大量菱铁质鲕粒及黄铁矿团块，俗称“桃花泥岩” ，是 k10 砂岩良好的 辅助标志。底部 k8 砂岩以细粒砂岩为主，成份石英为主、长石次之、含云母，菱铁质显 示交错层理。本组系上三角洲平原曲流河湖泊相沉积。 . 上统上石盒子组(p2s) k10 砂岩底至 k14 砂岩底，与下伏地层呈整合接触。一般厚 500m 左右，由黄绿色、 灰绿色、灰白色砂岩，黄色、黄绿色、紫红色等杂色泥岩、粉砂岩组成。根据岩性特征可 将本组分为三段。区内仅出露上段顶部地层。 下段(p2s1)：k10 砂岩底至 k12 砂岩底，厚 149.85- 219.25m，平均 190.02m。主要由灰 绿色、灰色、黄绿色、局部夹紫红色斑块的泥岩与灰绿色、灰白色砂岩互层组成。泥岩成 份主要为水云母及高岭石，局部泥岩中含菱铁质鲕粒。中上部夹铁质砂岩及锰铁质结核。 砂岩成份主要为石英、长石、钙化岩屑，次为硅质及粘土岩屑等，含少量绿泥石及重矿物。 底部 k10 砂岩为浅灰色、灰白色中细粒砂岩，局部为粉砂岩，交错层理发育。该地层中扩 区中见出露。 中段(p2s2)：k12 砂岩底至 k13 砂岩底，厚 73.80- 151.20m，平均 93.20m。由黄色、灰 黄色、局部夹紫红色的泥岩及粉砂岩互层，夹巨厚层状的黄绿色、灰白色砂岩组成。底部 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 6 k12 砂岩为灰白色、灰绿色含砾中粗粒砂岩、大型交错层理发育。该地层中扩区中见出露。 上段(p2s 3)：k13 砂岩底至 k14 砂岩底，厚 184.54- 235.50m，平均 210.93m。由灰黄 色、黄色、紫红色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,浅灰色、灰黄色砂岩组成。顶部泥岩中夹 2- 3 层褐黄色、灰白色、紫红色相间的彩带状燧石薄层。底部 k13 砂岩为灰白色含砾中粗粒砂 岩，交错层理发育。本组系半干旱湖泊曲流河沉积。该地层扩区中见出露。 .上统石千峰组(p2sh) 以 k14 砂岩与下伏地层呈整合接触，厚约 200 余米，广泛出露于本区西北部。由灰黄 色、黄绿色砂岩，紫红色、棕红色泥岩组成。上部泥岩中含大量似层状灰岩或钙质结核。 根据岩性特征将本组分为上、下两段。 下段(p2sh1)：井田内仅有 2 孔揭露，厚度 103.92- 112.73m，平均 108.33m。由黄绿色 中粗粒砂岩夹紫红色泥岩组成，泥岩中含钙质结核，井田西部大面积出露。主要由黄色、 灰黄色中粗粒砂岩夹紫红色泥岩组成。底部 k14 砂岩为灰白、黄绿色含砾中粗粒砂岩，大 型板状交错层理发育，含石英、燧石细砾，地貌上常形成陡崖。本段系曲流河体系沉积。 上段(p2sh2)：厚度约 100m 左右，分布于本井田西部边缘。由紫红色、棕红色泥岩、 砂质泥岩夹黄绿色砂岩组成，泥岩中常含钙质结核及似层状淡水灰岩。底部以一层厚层状 色泽鲜艳的红色泥岩与下伏下段地层分界。系干旱湖泊体系沉积。 （4） 、三叠系下统刘家沟组(t1l) 井田内出露厚度约 70m，分布于本井田的西北角。主要岩性为砖红色，棕红色细中 粒砂岩、粉砂岩，并夹有薄层紫红色泥岩。底部以一层厚层状长石石英砂岩与下伏石千峰 组地层分界，与下伏地层呈整合接触。本组系辫状河沉积。 （5） 、第四系(q) .中更新统(q2) 厚 0- 15m， 平均约 5m。 与下伏地层呈角度不整合接触。 区内广为分布。 主要由黄灰色、 浅红色砂质粘土、粘土组成。常含钙质结核，有时夹砾石。 .上更新统(q3) 厚 3- 61m，平均约 31m。区内分布广泛。主要岩性为浅黄色、褐黄色砂质粘土，含砂 粘土夹钙质结核，孔隙发育。 .全新统(q4) 厚 0- 20m，平均约 8m。主要分布于丹河、苏里河、田良河河谷一带。以细砂、粉砂、 砂土及砾石组成，为一套近代河床冲积和山前洪积物。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 详见图 1- 2： 图1- 2 综合柱状图 fig.1- 2 combined column chart 1.3 主要地质构造 回村二矿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。井田皱曲主要有两组其一为北北东向，其二为西北向，以北北东向的背斜规模较 大，地层倾角 8- 13，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。井田内的主体构造为宽缓的北北东向褶曲，两翼地层倾角为 413。 综上所述，本井田地层倾角比较平缓，褶曲幅度不大，断层较少，而且都为落差 10m 以下的小型断层。综合评价，本井田地质构造复杂程度应属简单类型。 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 8 1.4 矿井瓦斯、煤尘 回村二矿瓦斯含量较低，相对瓦斯涌出量为 6.15m3/t，绝对瓦斯含量 13.73m3/min，二 氧化碳绝对涌出量为 6.25 m3/min，相对涌出量为 2.80 m3/t。属于低瓦斯矿井。2、3、8 号 煤层均无煤尘爆炸危险性。2 号煤层吸氧量为 1.16cm3/g，自然等级为类，3 号煤层吸氧 量为 0.73- 1.41 cm3/g，自然等级为类，8 号煤层吸氧量为 1.20cm3/g，自然等级为类， 所以三层煤均属不易自然煤层。 1.5 水文地质概况水文地质概况 从地质报告可得，井田处于沁水盆地中段东部，属高平晋城盆地三姑泉域水文地质 单元。该泉域北起金泉山、色头一带，以丹河与浊漳河南源地表分水岭为界，与辛安泉域 相邻；西北以丹河与沁河地表分水岭为界，西南以晋获断裂带白马寺断层为界，与延河泉 域毗邻；南界以近东西向弧形褶断带地堑构造为界，自大箕- 三姑泉- 南石瓮一线为界；东 至太行山麓隔水层隆起地带，从柳树口- 夺火- 黄金窑- 马圈一带，与焦作泉域分界。区域东 部地势高竣，出露一套碳酸盐岩地层，呈南北向长条状分布，含岩溶裂隙水。向西地势逐 渐降低。区域中部和西部地区属高平- 晋城盆地，多被切割成黄土丘陵和低山，海拔 800- 1100m。其间堆积厚度不等的松散沉积物，含有若干孔隙含水层。中西部有大量古生 界碎屑岩地层出露，含一系列裂隙含水层，一般富水性较弱。盆地范围内奥陶、寒武系石 灰岩地层自东向西、自南向北埋藏逐渐加大，富水性相对减弱。丹河为井田及附近主要河 流，从井田东部边界处由北向南流过，属沁河支流，黄河水系。丹河河水流量受季节性影 响较大，旱季时水量较小，雨季时水量增大。井田及附近还有一些中、小型水库，如釜山 水库、赵庄水库、王村水库、米山水库等。 1.6 煤层及可采煤层 2 煤层：平均可采厚度 5m，顶板主要是泥岩、砂质泥岩、次为粉砂岩，局部为中、细 粒砂岩或粉砂岩。底板为黑色泥岩、砂质泥岩，深灰色粉砂岩。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 3 煤层：平均可采厚度 7m，顶板主要是泥岩、砂质泥岩、次为粉砂岩，局部为中、细 粒砂岩或粉砂岩。底板为黑色泥岩、砂质泥岩，深灰色粉砂岩。 8 煤层：平均可采厚度 7m，顶板一般为泥岩、砂质泥岩、偶见石灰岩。底板多为泥岩、 砂质泥岩、次为粉砂岩和细、中粒砂岩。 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 7.0 全区发育 35 8 煤层 7.0 全区发育 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界 回村二矿所处的地理座标位于长平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 .435 55 1.7 。井田周边则分布有五个生产煤矿，分别 为北部赵庄煤矿、东部望云煤矿和东南部伯方煤矿、高良煤矿及王报煤矿，相邻关系详见 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 10 图 2- 1。回村二矿井田南北走向长约 4km，东西宽约 4km，总面积约为 14.9km2。 边界煤柱的留法及尺寸： 1) 井田边界煤柱留 30m； 2) 断层煤柱每侧各为 30m； 3) 采区边界煤柱留 15m。 根据参考矿井设计规范1和矿井安全规程9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。 图2- 1 回村二矿与临矿关系图 fig.2- 1 the relationship between huicunerkuang and the others 2.1.2 论述所定边界的合理性 根据规范的规定，带区开采顺序必须遵守先近后远，逐步向边界扩展的原则，并 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 应符合下列规定： 1) 首采带区应布置在构造简单，储量可靠，开采条件好的块段，并宜靠近工业广场保 护煤柱边界线。 2) 开采煤层群时，带区宜集中或分组布置，有煤和瓦斯突出的危险煤层，突然涌水威 胁的煤层或煤层间距大的煤层，单独布置带区。 3) 开采多种煤类的煤层，应合理搭配开采，一般不得分采分运。 本井田以断层为边界，充分利用自然条件。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。井田内有足够的储量和合理的服务年限。井田走向长度大约 等于倾斜长度，有三层煤，由于倾角较小，倾向长度较短故采用单水平开采。综上所述， 我把回村二矿采用带区联合布置，共划分六个采区，符合规范规定。 2.2 井田的储量 2.2.1 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：zg=smr （2- 1） 式中：zg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，zg=14.9(5+7+7)1.4=396.34 mt 其中 2 煤储量：14.951.4=104.30mt 3 煤储量：14.971.4=146.02mt 8 煤储量：14.971.4=146.02mt 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 12 2.2.2 矿井可采储量 zk= （zgp1p2)c （2- 2） 式中：zg矿井工业储量 zk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= 4321 44332211 mmmm kmkmkmkm + + （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、断层防护煤柱等。 p1=400030191.4+400030191.4+370930191.4+470330191.4+62860191.4+ 23060191.4=13.10mt+1.37mt=14.47mt 临时煤柱损失 p2主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等。 p2= （ 1108+1165 ） 1180/251.4+ （ 1117+1199 ） 1210/251.4+ （ 1174+1252 ） 1255/251.4=29.89mt zs=（zp1p2)c=（396.3414.4729.89）0.75=263.99mt 即该井田的可采储量为 263.99mt 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 3 矿井的生产能力、服务年限及一般工作制度 3.1 矿井生产力及服务年限 3.1.1 说明矿井的生产能力 矿井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 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达到 3 层，工业 储量为 396.34mt，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 本井田煤层赋存较稳定，煤层埋藏较深，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。本井田离高平市较近，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、 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 14 高效矿井。矿井的生产能力为 3.0mt/a 是可行的、合理的。 3.1.2 矿井的增产和减产期 1) 矿井生产能力达到设计生产能力的 50%就可以投产了，随着生产过程的推进，生 产能力逐步加大，到达设计生产能力过程的这一时期即为矿井的增产期。 2) 达到设计生产能力之后，随着生产的进行，资源量逐渐减小，煤层赋存条件越来 越不好，生产能力逐渐减小直到不能盈利的这一时期被成为矿井的减产期。 3.2 矿井的一般工作制度 矿井的年工作日数为 330 天，矿井实施“三八”工作制，即每昼夜分三个班，两班采煤， 一班检修，每班工作 8 小时。每昼夜净提升时数为 16 小时。. 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 4 井田开拓 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 4.1.1 井筒形式的确定 矿井开拓就井筒形式来说，一般有以下几种形式：平硐、立井、斜井和混合式。因为 平硐开拓的特殊性，下面就立井和斜井开拓进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓方 式。 斜井与立井相比，井筒掘进技术和施工设备比较简单，速度快、地面工业建筑、井筒 装备、井底车场及硐室都比立井简单因而投资较少，建井期较短，斜井适用与煤层埋藏 较浅，倾角较大的倾斜煤层。且按照皮带斜井设计时，倾角不超过 17的话，此时斜井的 长度是非常大的。 立井开拓生产系统比较简单，运输环节少，建井速度快，投产早，适用性很强，一般 不受煤层倾角、厚度、瓦斯水文等自然条件的限制，立井井筒短，通风阻力小，对深井 更为有利。 根据规定：煤层埋藏较深、表土层较厚、水文地质条件复杂及主要可采 煤层赋存比较稳定。储量比较丰富的应采用立井开拓。井筒位置的确定，主要是根据以下 一些原则进行的： 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) 矿井井型 3.0mt/a，工业场地的选择，应有利于地面生产系统的建设和地面设施的布 置。工业场地位置要有利于进场公路的修建，为煤炭外运提供条件。 3) 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。 5) 避免初期搬迁村庄。 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 16 6) 尽量使工程量少、投资小，便于井下带区划分，同时有利于通风、行人安全。 井筒的位置与矿井工业场地的选择有密切关系。 矿井工业场地的选择主要考虑少占良田，井口不受洪水威胁，冲积层较薄，井筒与车 场穿过的岩层便于施工与维护，有利于初期带区开采、工业场地少压煤或压坏煤、井巷工 程量省、井上下运输距离短、经营费用低等原则。 本矿井共有井筒三个分别为：主井、副井、风井，见表 4- 1 井筒的位置是与井筒的形式、用途密切联系的，主井作为整个井田开拓的主要运输出 口，其位置是至关重要的，关系到技术经济因素，若其位置合理，则可以节约大量的运输 费用，同时使井下开拓巷道合理，经济技术有保证。副井作为整个矿井的辅助运输，其关 键性和主井相同，都是不容忽视的问题。风井要考虑矿区常年的主导风向。不使污风进入 井下。 4.2 开采水平的设计 4.2.1 水平高度的确定 确定原则保证正常接替与均衡生产，保证阶段内有合理的区段数目，保证开采 水平有合理的服务年限及足够的储量，保证经济上有利的水平高度。 井筒名称 井筒用途 井筒长度/m 断面尺寸 直径/m 净断面积/ 主井 提升煤炭 526 7.5 44.18 副井 辅助提升，通风 491 8.0 50.26 风井 回风兼安全出口 451 6.6 34.21 表4- 1 井筒断面特征表 tab.4- 1 shaft section character table 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 图4- 1 主井井筒断面图 fig.4- 1 the section of the main shaft 图4- 2 副井井筒断面图 fig.4- 2 the section of the auxiliary shaft 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 18 图4- 3 风井井筒断面图 fig.4- 3 the section of the air shaft 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。 根据井田条件和设计规范有关规定，本井田可划分 1 个水平；采用带区式准备方式。 由于多水平开拓不合理，水平垂高太小，所以在采用立井开拓的前提下，有两个方案可供 选择，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。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。 方案一与方案二在技术上均可行，现对其进行经济比较。 1) 技术比较 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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 缺点：各采区采用煤层回风平巷，维护困难，维护费用高。见图表 4- 2： 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。见图表 4- 3： 总的来说，两个方案再在技术上均可行，各有优缺点，需要通过经济比较，才能确定 其优劣。 2) 经济比较 （1）因两个方案划分的带区基本相同，所以带区顺槽的经济比较可以忽略不计，具体比 较如下： 表4- 2 煤层分层风巷布置 tab. 4- 2 seam entry hierarchical arrangement 项目 数量 单价 费用/万元 煤层大巷掘进费用/m 4245 3376元/m 1433.1 煤层大巷维护费用/m 4245 100元/ m 42.5 合计 1475.6万元 表4- 3 岩层风巷共用布置 tab.4- 3 rock entry sharing arrangement 项目 数量 单价 费用/万元 岩石大巷掘进费用/m 1515 5230 元/m 792.3 岩石大巷维护费用/ m 1515 30 元/ m 4.5 煤层斜巷掘进费用/m 1900 3576 元/m 679.4 煤层斜巷维护费用/m 1900 100 元/ m 19 合计 1495.2 万元 综合比较：从前述技术经济比较结果看，方案一比方案二在费用方面要少一些，因此，本 设计选用了方案一，即井田划分为单水平，采用煤层风巷分层布置。 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 20 4.2.2 水平的大巷布置 大巷的主要任务是担负煤矸、物料和人员的运输，以及通风、排水、敷设管线。对大 巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要。根据矿井生产 能力和地质条件的不同，大巷可选用不同的运输方式和设备，而不同的运输设备对大巷提 出了不同的要求。合理的大巷布置可以节约基建投资，加快矿井建设，有利于井下运输和 巷道维护，为合理布置盘区和井下生产创造良好的条件。 根据本矿生产能力、服务年限、煤层赋存情况及井田范围，决定布置三条大巷：胶带 大巷、轨道大巷和回风大巷。胶带大巷和轨道大巷主要运送工作面所采出的煤炭、材料、 设备、矸石等并作为新风的入风通道。大巷的服务年限很长，维护方式采用锚喷。 大巷的布置 运输大巷定于+533m 水平，同时布置在煤底板的岩层中，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。回风大巷布置在+549m 水平，布置在煤层的底板岩石中，易于维护。 4.3 带区划分及开采顺序 4.3.1 带区形式及尺寸的划分 矿井煤层倾角平均为 9，为缓倾斜煤层，井田沿倾向的高差很小，所以直接将井田 划分为带区，根据本矿井实际情况，煤层赋存稳定、倾角小，将井田共划分为六个带区。 4.3.2 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： 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 1) 保证开采水平、带区、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： 先开采井田右翼，后开采井田左翼；右翼先采工业广场北部煤层，后才南部煤层；分 带间采用前进式开采，即由井田北部边界逐渐向井田中央顺序开采；工作面采用后退式开 采。 4.4 井底车场形式的选择及硐室概况 井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输 和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉。因此，井底车场选择或设计得是否合理，直 接影响着矿井的安全和生产。 4.4.1 井底车场的形式 图 4- 6 井底车场示意图 fig.4- 6 pit bottom form 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 22 1主井；2副井；3风井；4井底煤仓；5箕斗装载硐室； 6清煤斜巷；7中央变电所； 8水泵房；9水仓；10井底车场； 4.4.2 井底车场和硐室 1) 主井煤仓及装载硐室 矿井煤仓的容量为： (0.15 0.25) mcmc qa= （42） 式中： qmc井底煤仓容量 amc矿井日产量 0.150.25系数，大型矿井取大值，小型矿井取小值，本设计取 0.25 则井底煤仓容量为； qmc=0.259091=2273t 煤仓为立式，结构见图 47 图 4- 7 井底煤仓 fig.4- 7storage bin 2) 火药库位置的确定 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：硐室式的不得小于 100m，壁槽式的不得小于 80m， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 结合本矿井的实际情况，采用硐室式标准火药库，火药库布置在距离副井 280m 远处的轨 道大巷一侧，回风直接与回风大巷相联。详见图 48。 火药库的具体结构见图： 图 4- 8 硐室式爆破材料库形式 figure 4- 8 chamber- type form of blasting materials library 1轨道大巷；2电器壁龛；3放炮员工具储存室；4消防工具室；5火药发放室 6雷管检查和选择室；7储存火药壁龛；8储存雷管壁龛；9回风大巷；10调节风门 11回风道； 4.5 开拓系统综述 4.5.1 系统概况 本设计矿井采用立井的开拓方式，共 3 个井筒，主箕斗立井、副罐笼立井、风井，采 用中央并列通风方式。矿井开采水平在+550m 标高位置，矿井正常生产时，一个带区一个 综采工作面保证年产量。 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 24 4.5.2 运输系统 图 4- 11 主运输大巷断面图 figure 4- 11 main haulage roadway sections 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 25 图 4- 12 轨道大巷断面图 figure 4- 12 auxiliary haulage roadway sections 图 4- 13 回风大巷断面图 figure 4- 13 main return roadway sections 运煤系统：工作面出煤分带运煤进风斜巷煤层运输平巷溜煤眼运输大巷井 底煤仓从主斜井运到地面； 排矸系统：掘进巷道时所出的矸石通过辅助运输大巷到井底车场，然后从副斜井运至 地面； 运料系统：副斜井井底车场轨道大巷行人运料斜巷煤层轨道平巷分带运料 回风斜巷工作面。 4.5.3 通风系统 新鲜风流副斜井井底车场轨道大巷行人进风斜巷煤层运输平巷分带进 风运煤斜巷工作面； 工作面污风分带运料回风斜巷煤层回风平巷回风联络巷回风大巷回风井 地面。 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 26 4.5.4 排水系统 本矿井辅助运输大巷的坡度为 4，井下的涌水经大巷流入井底水仓（巷道低洼处可 设小水泵将水抽到井底水仓） ，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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 27 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 设计带区为一带区，该带区位于井田的右翼。带区内可采储量为 56.75mt。带区内地 质构造简单，无断层，煤赋存浅并且稳定，开采布置简单，出煤快，便于运输，且此带区 靠近井筒，矿井初期工程量小，运输距离短。 5.1.2 煤层特征 一带区做为首采区，带区开采 2、3 号和 8 号层煤，煤层平均倾角为 9，属于缓倾斜 煤层，煤层顶板岩性深灰色粉砂岩，底板为中细砂岩。带区内地质构造简单，与整个井田 地质构造一致，无不发育断层、褶皱等构造，亦无岩浆岩侵入体，带区内无河流及湖泊等 大的地表水系和水体，无常年地表迳流。煤层中瓦斯含量低，开采时不宜出现瓦斯危害。 5.1.3 带区生产能力及服务年限 （1）带区生产能力及服务年限 一带区内停采线以内及边界保护煤柱以内的采区面积为 2.84k ，则带区内包括可采 储量 0 9cos75. 04 . 11937. 107 . 2 = c e=56.75mt 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，t/d l 工作面长度，m 徐镇：回村二矿 3.0mt/a 新井设计 28 l1日推进度，m m采高，m r 容重，1.4 c 工作面的回采率，95% 所以，a0 =2166.451.40.95=9192.96t a=a0330=303.4mt/a 带区服务年限： e/at = ( 5- 2） 式中：e可采储量，万 t a平均生产能力，万 t/a 则带区服务年限为：at，9 .18 3 75.56 = （2）带区回采率 带区内实际采出煤量与带区内工业储量的百分比称为带区采出率。按下式公式计 算： 带区工业储量 区内开采损失带区工业储量 带区回采率 = （5- 3） 带区内开采损失主要有：境界煤柱；护巷煤柱；工作面落煤损失；约占 5%，分带间 保护煤柱不可回收部分损失。 则带区采出率=65/75.67100=86% 根据设计规范 ，对于中厚煤层，带区回采率不低于 75%，由上述计算确定本带区 的回采率是符合设计规范要求的。 5.2 带区巷道布置及生产系统带区巷道布置及生产系统 5.2.1 分带数目及开采顺序分带数目及开采顺序 根据回村二矿的具体境况，一带区内划分为 6 个分带，这主要于工作面长度及分带间 保护煤柱有关，根据矿井的地质条件和开采方式合理确定工作面的长度为 216m，分带间 保护煤柱为 3m。首采靠近井田边界分带，之后采用跳采的方式开采各个分带。 5.2.2 带区巷道布置带区巷道布置 在本设计中开采 2、3、8 号煤层，首带区布置