采矿工程毕业设计（论文）-晓明五矿2.40Mta新井设计（全套图纸） .pdf

中文题目：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 外文题目：the new shaft design of xiaoming no.5 mine(2.40mt/a) 毕业设计（论文）共 136 页（其中：外文文献及译文 18 页） 图纸共 4 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 摘要 晓明五矿拥有三层煤，煤层和煤厚分别是 2(3.6)、4- 1(3.0)、7(2.4)。煤层东西走向约为 4.0km，南北倾向约为 3.8km，井田面积约为 13.4 km2。倾角为 12 度。工业储量为 3.2 亿 t， 设计储量为 3.01 亿 t，可采储量为 204.3mt。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方法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 ，整个矿井采用了先进的皮带运输，提高了运输能力，为矿井的增产 打下了良好的运输基础。采煤方法采用倾向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。本设计采用立井单水平上山开拓，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。本次设计是 晓明五矿新井设计，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，力求设计出一个高产、高效、安全的现 代化矿井。 关键词：煤矿；开拓；运输；开采；通风 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstract geomantic a three- layer coal mine has thick coal seam, and were 2(3.6)、4- 1(3.0)、7(2.4). coal east- west about 4 km, things tend to run about 3.8 km, approximately 13.4 km2 area. angle is 12 degrees. industrial reserves for 3.2 million t, design for 301 million t reserves, recoverable reserves for 204.3 mt. this design specifications from mine exploitation, mining and transportation, ventilation, and the method of coal in detailed description, design strictly abide by the code for design and the coal mine safety rules, the use of advanced belt transport, improve the transportation capacity of production for mine, and laid a good foundation of transportation. mining methods to longwall mining mechanization of comprehensive method. supporting method for hydraulic support mining by supporting method, end points support. this design uses vertical single level, the main shaft adopts skip ascension beyond, by china, tram by centralized layout. ventilation for central paratactic type. this design is a new design of xiao ming, geological data shaft in practice there are collected in under the guidance of teachers, and the reasonable use at ordinary times and class the accumulated knowledge, find the relevant data and documents, and strive to design a high efficient, safe and modernization of mine. key words: coal mine；develop；transportation； mining； ventilated 目录目录 前言 . 1 1 井田概况及地质特征 . 1 1.1 井田概况 . 1 1.1.1 井田边界四邻及面积 . 1 1.1.2 交通位置 2 1.1.3 地形地貌 2 1.1.4 河流、水库及水渠分布 . 2 1.1.5 气象及地震情况 . 2 1.2 井田及其附近的地质特征 2 1.2.1 井田的地层层位关系 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.3.2 顶底板岩性 5 1.3.3 瓦斯、煤尘和煤的自燃 7 2 井田境界及储量 8 2.1 井田境界 . 8 2.1.1 井田境界 . 8 2.1.2 边界煤柱留设 8 2.1.3 临近井田的开发情况以及与本矿的关系 . 8 2.1.4 论述所定边界的合理性 8 2.2 井田的储量 f 9 2.2.1 井田储量的计算原则7 . 9 2.2.2 井田的工业储量 9 2.2.3 矿井的设计储量 10 3 矿井设计生产能力及服务年限及一般工作制度 12 3.1 矿井年产量及服务年限 . 12 3.1.1 矿井年产量 12 3.1.2 矿井的服务年限 12 4 井田开拓 . 14 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 14 4.1.1 确定开拓方式的主要依据 14 4.1.2 开拓方式的确定原则 3 ： . 14 4.1.3 井筒形式的选择 15 4.1.4 井筒数目的确定 . 15 4.1.5 井筒位置的确定 15 4.2 开采水平的设计 . 20 4.2.1 水平划分的原则 2 20 4.2.2 水平划分的依据 3 21 4.2.3 水平高度的确定 . 21 4.2.4 设计水平储量及服务年限 . 23 4.2.5 大巷位置 3 23 4.2.6 大巷的数目 23 4.2.7 大巷运输方式 24 4.2.8 大巷的用途及规格 24 4.3 采区、带区、盘区划分及开采顺序 . 27 4.3.1 采区形式及尺寸的确定 27 4.3.2 采区划分的合理性 28 4.3.3 开采顺序 . 29 4.4 开采水平、回风水平及井底车场 29 4.4.1 开采水平和回风水平 29 4.4.2 井底车场形式、线路布置及通过能力 . 30 4.4.3 硐室位置、规格尺寸及支护方式 . 32 4.5 开拓系统综述 . 35 4.5.1 系统概况 . 35 4.5.2 开拓系统中的井巷系统 35 4.5.3 通风系统 . 35 4.5.4 运输系统 . 36 4.5.5 防火灌浆系统 . 36 4.5.6 瓦斯抽放系统 37 4.6 移交生产时井巷的开拓位置、初期工程量 . 37 5 采区生产系统 38 5.1 通风系统 . 38 5.2 运输系统 . 38 5.3 排水系统 . 38 6 采煤方法 . 39 6.1 采煤方法的选择 . 39 6.1.1 选择采煤方法一般应遵循的原则： 39 6.1.2 选择采煤方法的影响因素 39 6.1.3 选择的要求 39 6.1.4 采煤方法的确定 39 6.2 主采层的煤层赋存条件、煤层结构及围岩条件 . 40 6.2.1 赋存条件 . 40 6.3.1 按通风能力条件校验 40 6.3.2 按采煤机能力校核工作面长度 41 6.3.3 按刮板输送机能力校验工作面长度 . 42 6.4 采煤机械的选择和回采工艺的确定 42 6.4.1 采煤机械的选择 42 6.4.2 回采工艺的确定 44 6.4.3 工作面布置. 46 6.5 循环方式的选择及循环图表的编制 48 6.5.1 循环方式的确定 . 48 6.5.2 循环图表的编制 48 6.5.3 工人出勤表 49 6.5.3 机电设备 . 50 6.5.4 技术经济指标 . 51 7 建井工期及开采计划 52 7.1 建井工期及施工组织设计 52 7.1.1 施工队伍的人员配备 52 7.1.2 建井工程量 17 . 52 7.1.3 井巷施工的机械化程度及施工速度 . 55 7.1.4 工程排队及施工组织排队 55 7.1.5 建井工期及工程排队 . 56 7.2 开采计划 . 57 7.2.1 开采顺序 . 57 7.2.2 开采计划 . 58 8 矿井通风 . 59 8.1 概述 . 59 8.2 矿井通风方式与通风系统的选择8 59 8.2.1 通风方式的选择 60 8.2.2 通风方法的选择 9 60 8.3 总风量的计算与风量分配 60 8.3.1 矿井总通风量的计算 60 8.3.2 回采工作面所需风量总和qc计算 61 8.3.3 掘进工作面所需风量总和qj计算 62 8.3.4 硐室所需风量总和qd计算 . 64 8.3.5 其他地点所需风量 qq计算 . 64 8.3.6 风量的分配 1 65 8.4 矿井总风压及等积孔的计算 65 8.4.1 计算的原则 65 8.4.2 计算的方法 65 8.4.3 计算等积孔 66 8.4.4 矿井通风容易、困难时期工作面 . 66 8.5 通风设备的选择 . 70 8.5.1 对矿井主要通风设备的要求 70 8.5.2 矿井主要扇风机的选型计算 70 8.5.3 电动机选择. 71 8.5.4 总耗电量及吨煤耗电量 72 8.6 矿井灾害防治综述 . 72 8.6.1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施9 72 8.6.2 预防煤尘爆炸措施 73 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施 73 8.6.4 防水 . 73 8.6.5 避灾路线 . 74 9 矿井运输与提升 74 9.1 概述 . 74 9.2 盘区运输设备的选择 . 75 9.2.2 轨道辅助运输的选择 75 9.2.3 工作面刮板输送机的选择 76 9.2.4 运输平巷转载机和皮带机选择 77 9.3 主要巷道运输设备的选择 77 9.4 提升 . 78 9.4.1 选型的一般原则 11 ： 78 9.4.2 主井提升设备的选择 78 9.4.3 副井提升 81 10 矿井排水 . 83 10.1 矿井涌水 . 83 10.1.1 概述 . 83 10.1.2 矿山技术条件 . 84 10.1.3 矿井排水系统 84 10.2 排水设备的选择 . 84 10.2.1 选择水泵 . 84 10.2.2 水泵的选择 84 10.2.3 管路铺设 . 86 10.3 水泵房的设计 . 86 10.3.1 水泵房的设计要求 86 10.3.2 水泵房规格尺寸的计算 86 10.4 水仓设计 88 10.4.1 概述 . 88 10.4.2 水仓容量及尺寸 88 10.4.3 水仓清理方式 89 11 技术经济指标 89 11.1 全矿人员编制 89 11.2 劳动生产率 90 11.2.1 采煤工效 n1 . 90 11.2.2 井下工效 n2 . 91 11.2.3 生产工人效率 n3 . 91 11.2.4 全员效率 n4 . 91 11.3 成本 . 91 11.3.1 工作面成本 91 11.3.2 盘区工作面成本 93 11.4 全矿技术经济指标 93 12 结论 96 致谢 . 98 参考文献 . 99 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能 源之一。但煤炭是不可再生的宝贵资源，我国虽为万亿吨以上储量的第三富煤大国，但人 均资源仅为世界人均资源的一半。因此，要合理开采、综合利用煤炭资源，提高煤炭资源 的采出率，提高经济效益。 辽宁工程技术大学的采矿工程就是一门针对矿物资源开发、开采、利用以及其原理、 设计等诸多方面开设的一个专业，这门专业所学的知识包括了煤炭生产的各个环节。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。 本设计是晓明五矿新井设计，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，力求设计出一个高产、高效、 安全的现代化矿井。 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方法等各个环 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。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。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。 1 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 井田边界四邻及面积 晓明井田位于铁法煤田中部西侧，地处辽宁省调兵山市大明镇，其地理位置为： 东经：1233414.71233819.6 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 2 纬距：422643.5 422933 1.1.2 交通位置 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 地形地貌 本井田内地势较为平坦，高差变化不大，西部地势稍高，东部较低，平均标高+81.5m。 地表绝大多数为农田，西靠调兵山，其它为平原。 1.1.4 河流、水库及水渠分布 条起源于法库县红土砬子分水岭北侧的季节性小河- - 新开河，从晓明井田中心穿流而 过，河长 11km，汇水面积 28.5km2。夏季水量偏大，每遇暴雨积水猛涨。1951 年出现大 洪水，最高洪水位+79.5m；1970 年秋季第二次洪水泛滥泄入晓明井田工业广场南岸 200m 处，水位标高+78.3m。1986、1987、1996 年晓明矿分别对工业广场附近河道护坡进行重新 砌筑，两侧均用水泥、毛石砌成，墙高 3.0m，宽 0.80m，长约 1km，河道宽 23m，有效地 控制了洪水泛滥。井田西北 4.5km 有泡子沿中型水库一座，最大容量 4910 万 m3。 1.1.5 气象及地震情况 该区位于松辽平原东侧，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 525m。 本区地震烈度，根据辽震烈字（83）4 号文，定为六度。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田地质构造 晓明井田北部以向斜轴为界; 东部以 f319 断层为界与小青矿井田相邻;南部及西南部以 f322 断层为界；西部以煤层可采边界线为界。本井田地质构造以断裂为主，褶曲为辅。断 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 层均属高角度正断层，倾角 5575 左右，落差最大 40m。截止 2003 年末，全井田共发 现两个大的断层。一条落差为 40m，一条落差为 26m。 1.2.2 井田水文地质特征 铁法煤田的地形、地貌特征是煤田东西边缘由火成岩及变质岩构成的低山，其地势较 高。南北两面相邻辽河流域，中间地区是第四系的洪积和冲积平原。 1、第四系含水层由残积层、坡积层、洪积层和冲积层组成。 残积层、坡积层：分布在低山丘陵顶部，分水岭和山坡地段，层厚在 0.310m 之间， 本层含水极弱，对井田无害。 洪积层：分布在山前平原地带，由黄色的砂土、砂砾和砂质粘土等构成，该层地下水 位深 28m，为孔隙潜水层。在 79、203 孔做抽水试验得知涌水量 0.5581.872m3/h，渗 透系数 0.32.386m/d，影响半径 915m。 冲积层：冲积层分布在辽河两岸及故道一带，由砂质粘土、粉砂、细砂、中粗砂、砂 砾等组成。层厚在 16m35m 之间。该层地下水位深 25m，是孔隙潜水层。根据大明一 井和 79 号钻孔抽水试验得知，涌水量 1.334.25m3/h，渗透系数 2.629m/d，影响半径 23.16250m。 2、白垩系砂砾含水层 分布在整个铁法煤田，并被第四系地层所覆盖。岩性以紫色、灰绿色的砾岩、砂砾岩 为主。地下水沿裂隙和层面流动，属承压裂隙水，其水位深 411m。在 203、79、217 孔 做抽水试验得知，涌水量 0.04250.71m3/h，渗透系数 0.00026850.0127m/d，影响半径 39.5105m。 3、侏罗系砂砾岩含水层 该层伏于白垩系地层之下,以砂岩为主,含水层厚度在 148408m 之间。在大明、三家 子、 海丰屯的 203、 217 等孔做抽水试验得知涌水量 0.039614.76m3/h,渗透系数 0.00081 0.64m/d,影响半径 57108m,透水性微弱。 白垩系、侏罗系与第四系含水层有水力联系，但联系程度较差。大气降水,地面水和潜 水是主要的补给来源。由抽水试验可知单位涌水量均小于 0.121m3/h，年平均最大涌水量 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 4 50.25m 3/h，小于 180m3/h，因此本矿的水文地质类型为第一类，即水文地质简单矿井。 1.2.2 井田内的地质构造及变动 1.2.3 煤层结构 晓明五矿井田内共有三层可采煤层，煤层编号从上往下分别为 1#和 2#、3#。煤层特性 见表： 表 1- 2 主要可采煤层特征表 table 1- 2 main characteristics of coal 煤层 编号 煤层 厚度 分煤 层数 容重 t/m3 夹矸 厚度 煤层稳 定程度 煤层倾 平均 层间距 平均 m 2# 3.6 0 1.35 0 稳定 5 21 4- 1# 3.0 0 1.35 0 稳定 28 7# 3.4 0 1.35 0 稳定 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤层质量特征 （一）煤的物理性质 煤的颜色：颜色一般呈黑色或黑褐色，风化后呈褐黑色。 煤的光泽：为弱油脂状或沥青状，风化后呈暗淡光泽。 煤的条痕：条痕呈褐色。 煤的节理：呈不发育的柱状节理、立方状节理。 煤的断口：光亮型煤、半亮型煤，常见贝壳状、平坦状断口，半暗煤常见不平坦状断 口。 煤的结构：亮煤和暗煤互成条带，镜煤和丝炭呈透镜状结构，丝炭有时呈纤维状。 煤的密度：1.55 左右。 煤的视密度：平均 1.35t/m3。 煤的燃点：一般在 258 摄氏度至 291 摄氏度，煤易风化自燃，风化后易碎裂，自燃发 火期短，夏季最短期一个月左右，冬季稍长，一般为 13 个月。 （二）煤的化学性质 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 煤芯的灰分：一般 ad=6.0234.66%，平均 13.52%，属低灰中灰煤。 煤的水分：一般 mad=12.9720.43%，水份较高。 煤的硫分：一般 std=0.400.98%,属低硫煤。 发 热 量 (qb.ad) ： 一 般 为14.11 25.12mj/kg(3374 6006cal/g) ， 平 均 20.99mj/kg(4618cal/g)，发热量较高。 煤灰熔融性：软化温度 st=11001170，平均 1163，属低熔灰分煤。 煤芯挥发份：vdaf=39.5445.46%，平均 41.27%，挥发份高。 透光率(pm)：pm=30.0051.00%，平均 39.00%。 煤的类别：从煤的物理性质及化学特征来看，该区煤的水分略高，平均 16.02%，挥发 份 41.27%，煤的透光率一般小于 3050(褐煤小于 66%)，坩锅粘结性为 1- 2，粉状。根据 中国煤分类方案衡量，本区煤应属于褐煤。 煤的工业用途：火力发电和动力用煤。 1.3.2 顶底板岩性 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 6 图 1- 1 煤层柱状图 fig. 1- 1 coal column chart 煤岩名称 柱状图厚度 砂岩 砂岩 砂岩 页岩 2# 4-1# 7# 30m 3.6m 21m 3.0m 28m 2.4m 25m 表 1- 3 煤的物理力学性质指标 table 1- 3 of the physical and mechanical properties of coal 项目 密度 视密度 含水率% 孔隙率% 抗压强度 kg/cm2 普氏系数 最小值 1.51 1.25 38.07 36.15 61.5 1.64 最大值 1.62 1.45 53.0 46.36 232 3.55 表 1- 4 煤岩特征 table 1- 4 coal rock characteristics 名称 项目 比重 容重 含水率% 孔隙率% 抗压强度 kg/cm2 普氏系数 粉砂岩 最小值 2.59 1.89 10.55 29.65 6.4 0.48 最大值 2.62 2.07 21.74 36.27 62.25 1.65 细砂岩 最小值 2.62 2.00 13.57 31.45 5.65 0.42 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 最大值 2.64 2.05 17.02 33.5 8.3 0.56 中砂岩 最小值 2.57 1.84 6.06 28 4 0.37 最大值 2.63 2.08 11.17 33.85 24.15 0.98 从岩石的物理力学性质指标中可以看出，该井田岩石物理力学性质的特点是容重小， 1.842.07kg/cm3；含水量高，一般于 10%17%之间；孔隙率高，一般于 30%35%之间； 抗压强度低，462.25kg/cm2。砂岩泥质胶结差，稳定性差，遇水软化；尤其是浅部中砂 岩强度更低，饱和时，呈松散状或为流砂。随着埋藏深度的增加，岩石的胶结稍有增强， 在强度上有增加的趋势。 1.3.3 瓦斯、煤尘和煤的自燃 （1）煤层瓦斯成分 绝对 ch4 涌出量为 0.851.43m3/min。相对 ch4 含量为 1.944.15m3/min。相对 co2 含量为 3.124.86m3/吨。 （2）煤尘 根据已有煤质分析资料，所有煤层的煤尘爆炸指数均大于 42%,是有煤尘爆炸危险的煤 尘。经煤炭科学研究院重庆分院鉴定，对本矿煤尘爆炸性给出鉴定报告。本区煤尘爆炸指 数为 45.3757.56，有煤尘爆炸的危险性。 （3）煤的自燃 经煤炭科学研究院抚顺分院鉴定对本矿煤的自然倾向给出鉴定报告，各煤层有自然发 火倾向。本矿实验证明煤层自然发火期为 13 个月。煤层属二级自燃煤层，本矿井按二 级自燃矿井设计。 表 1- 5 煤的自燃鉴定表 table 1- 5 coal spontaneous combustion appraisal table 瓦 斯 二 氧 化 碳 煤 层 自 然 煤 尘 爆 炸 全矿井 采 区最 大相对 量 m3/t 鉴 定 等 级 全矿井 采 区最 大相对 量 m3/t 鉴 定 等 级 发火期 月 指 数 % 4243 绝对量 m3/min 相对量 m3/t 是否 突出 绝对量 m3/min 相对量 m3/t 1.346 3.35 否 3.35 低级 2.69 6.55 3.55 低级 13 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 8 2 井田境界及储量井田境界及储量 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田境界 晓明五矿煤田在东部断层断层 f49，西南北人为垂直划分边界。经纬度在 4696900， 451400 和 4701800,448900 之间。 2.1.2 边界煤柱留设 煤层南北走向约为 3.8km，东西倾向约为 4.0km，井田面积约为 13.4 km2。 井田内含有四断层留设 30m 断层煤柱。井田四周依据相关规定和安全考虑分别留设 30m 的边界煤柱。 工业广场保护煤柱留设：应在确定地面保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，工业广 场地面受保护面积应包括保护对象及宽度 20m 的围护带。 2.1.3 临近井田的开发情况以及与本矿的关系 本井田南部与大隆矿相邻，东部为小青矿，北部为大明一矿，现分述如下 ： 1) 大隆井田 大隆井田位于晓明井田南侧，以北纬 698500 线和 14 号勘探线为界，大隆矿井于 1966 年 9 月开始兴建，1972 年 12 月开始投产，设计年产量为 92 万吨。后经改扩建井型 为 180 万吨的现代化大型矿井，开采 2、4- 1 两层煤。由于大隆井田与小青井田边界断层的 控制程度不同，有待于在今后的生产中进一步确定。 2)小青井田 小青井田位于晓明东部，以 东经 555500 线为界，小青矿井 1986 年 10 月开始筹建， 于 1988 年 9 月 28 日建成投产，矿井设计年产量为 180 万吨的大型现代化的矿井，现开采 煤层为 2、 4- 1 两个煤层。 3）大明井田位于晓明北部，以断层 f83、f5为界，大明矿 1956 年 6 月开始筹建，后经 改扩建，矿井设计年生产能力为 150 万吨，现开采煤层为 7、 4- 1 两个煤层。 2.1.4 论述所定边界的合理性 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； 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 2) 阶段煤柱斜长 60 米，若在两阶段留设，则上下阶段各留 30 米； 3) 断层煤柱每侧各为 30 米； 4) 采区边界煤柱留 15 米。 根据参考矿井设计规范2和矿井安全规程1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。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。所以，这种划分是合理的。 2.2 井田的储量 f 2.2.1 井田储量的计算原则7 1) 按照地下实际埋藏煤炭储量计算，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 1000m。 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 0.05m 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 井田的工业储量 矿井的工业储量是进行矿井设计的资源依据,一般即列入平衡表内的储量，也即勘探地 质报告中提供的能利用储量中的 a、b、c 三级储量。 根据工业储量计算公式1： smrzg= （2- 1） 式中： zg 矿井的工业储量，t m 可采煤层总厚度，m s 井田面积，m r 煤的容重，r=1.35t/m 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 10 故 zg= 13.4km2101.35/cos91.83 亿 t 其中，zg1=13.4km23.01.35/cos90.54 亿 t zg2=13.4 km23.61.35/cos90.65 亿 t zg3=13.4km23.41.35/cos90.61 亿 t 2.2.3 矿井的设计储量 矿井的设计储量是指矿井的工业储量减去井田境界、断层保护煤柱等永久煤柱量。 井田境界留设保护煤柱： p=15.3km30101.35/cos9=5691 万 t 断层留设永久煤柱： p1=5.6km20101.35/cos9=1388.9 万 t 所以矿井的设计储量为: zs=zg- (p+p1)=1.74 亿 t 2.2.4 矿井的设计可采储量 矿井的设计可采储量是指矿井设计储量减去工业广场保护煤柱、 主要巷道保护煤柱量 后乘以采区回采率。即： z =（zs- p）*c （2- 2） 式中： z矿井可采储量 zs矿井设计储量 p非永久保护煤柱损失 c采区采出率， 厚煤层不低于 0.75； 中厚煤层不低于 0.8； 薄煤层不低于 0.85； 由设计规范规定2：大型矿井工业场地占地为 0.81.1 公顷/10 万 t，所以本 矿井的工业场地面积为：s=240.820 公顷，依据井田形状选择 400500m 长方形。本 矿井采用立井开拓，井筒保护煤柱在工业场地压煤范围之内，故没有井筒压煤损失。 矿井工业广场保护煤柱损失的计算: 2#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： 7377853.61.35/cos9=358.5 万 t 4- 1#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： 7377853.01.35/cos9=298.8 万 t 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 7#煤层工业广场保护煤柱损失： 7377853.41.35/cos9=239.0 万 t 工业广场保护煤柱损失量： p=358.5+298.8+239.0=896.3 万 t 表 2- 1 可采储量计算表： table 2- 1 recoverable reserves calculation 项 目 工 业 储 量 永久煤柱 损失量 设 计 储 量 工业场地 保护煤柱 设计可采 储 量 储量/万吨 18300 7079.9 18900 896.3 17430.7 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 12 3 矿井设计生产能力及服务年限及一般工作制度 3.1 矿井年产量及服务年限 3.1.1 矿井年产量 （1）矿井的年产量： 矿井的设计年生产能力宜按工作日 330 天算，每天净提升时间为 16 小时，根据设计， 工作面长约为 195m，采煤机滚筒采用 800mm，一个工作面生产，一天进刀 10 刀，两班采 煤一班检修，采用三八制。煤的容重为 1.35t/m3 。 所以矿井的生产能力为： 3300.8101903.60.931.35（1+10%）=249.5 万 t 满足矿井的设计生产能力每年 240 万 t。 矿井的年产量（生产能力）确定的合理与否，对保证矿井能否迅速投产、达产和收到 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 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有 3 层，保有工 业储量为 1.6 亿吨， 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 本井田煤层赋存稳定，倾角小，结构简单，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。 3.1.2 矿井的服务年限 本矿井的年产量是 2.4mt,根据煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力为 2.4mt/a,其服务年限不得小于 50 年。 由矿井的服务年限计算公式6: t=z/(ak) 式中： t矿井的服务年限：a。 z矿井设计可采储量：万 t。 a矿井的生产能力：万 t/a。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 k储量备用系数:矿井设计一般取 1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计 可取 1.5，地方小煤矿可取 1.3。 k=1.4 t=174.3/（2.41.4）=51.9（年） 所以本矿井的设计服务年限符合规定。 3.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性 建井后产量出现增大，其可能性为： （1）矿井的各个生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，由于引进先进设备等原 因的提高，迅速突破设计能力，可能引起矿井年产量的增加。 (2）工作面的回采率提高，导致在相同的条件下，产量也会增加。 (3）煤层的局部变化以及开采技术的发展,落煤损失,煤柱损失的减少，都有可能是矿井 产量增加。 3.2 矿井的一般工作制度 结合本矿井煤层条件、储量情况、以及达成产量所需要的时间；同时考虑设备检修以 及工人工作时间等实际的因素，在满足煤矿安全规程的条件之下，本矿井工作制度安 排如下： 矿井的年工作日数为 330 天,矿井实施“三八”工作制,即每昼夜两个采煤工作班和一 个检修班。采煤班内进行“落、装、运、支、移”工序工作,设备检修,推移转载机、区段 运输平巷胶带输送机等工作；检修班内进行检修设备以及落煤工作。 出煤班为两个班，每班工作八个小时。 每昼夜净提升时数为 16 小时。 采用这种方法既增加了出煤时间，又保证了设备的维修，从而可以大幅度提高工作面 单产和保证设备的正常运转，提高了工作效率。 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 14 4 井田开拓 井田开拓方式应根据矿井设计生产能力、地形地貌条件、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，通过方案比较或是系统优化后确定1。 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 4.1.1 确定开拓方式的主要依据 1）根据已批准的设计文件。 2）根据煤层赋存条件： 在诸条件中,其中以煤层赋存深浅和冲击层的水文地质条件对开拓方式影响最大,一般 煤层赋存深度不超过 200m,冲击层厚不大于 20m 时,水文地质条件简单,多数采用斜井开拓。 当煤层赋存深度达 200m 以上,用斜井或立井开拓要看具体分析,当深度大于 500m 或冲击层 较厚,含水丰富时,绝大多数采用立井开拓。 3）根据技术装备: 确定矿井的开拓方式，必须充分考虑各个主要工艺系统的机械化装备水平。 4）根据井型大小和投资多少: 本矿井的设计生产能力为 2.4mt/a。斜井开拓初期投资少，但井身长，维护费用较 高；另外，对生产能力大的矿井，斜井开拓的辅助提升工作量很大。 5）根据经济效果,初期投资少、见效快、收益大。 4.1.2 开拓方式的确定原则 3 ： 1）贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、 成 本 低、效益高创造条件。 2）合理集中开拓部署,简化生产系统,避免生产分散,为集中生产创造条件。 3）合理开发国家资源,减少煤炭损失。 4）必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定,要建立完善的通风系统,创造良好的生 产条件,减少巷道维护量,使主要巷道保持良好状态。 5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况,尽量采用新技术、新工艺, 发展采煤机 械化、综合机械化、自动化。 6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的综 合开采。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 4.1.3 井筒形式的选择 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。 本井田地势比较平缓，高低地的最大高差也不过十几米，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采用平硐，可就是这一点，本井田不能满足要求， 很显然，利用平硐开拓对于本井田来说是没有可行性的。同时本井田走向长约 4.0km，倾 向长约 3.8m。煤层倾角平均为 9，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。此外本井田的煤层赋存深 度+200 到- 350m，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。 4.1.4 井筒数目的确定 根据矿井生产的需要，考虑到矿井的生产安全、矿井的生产能力、矿井生产的经济效 果等各方面因素， 煤矿安全规程规定，生产矿井必须至少有两个能行人的通到地面的 安全出口。 本设计矿井年设计生产能力为 2.4mt/a， 采用立井开拓， 主井使用两对箕斗提升， 副井使用一对罐笼提升，风井内设螺悬梯子间，与副井一起作为安全出口，故开采水平时， 井筒数目有三个，它们是主井、副井、风井。 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，有利于本矿的正常有序发展。 4.1.5 井筒位置的确定 选择井筒位置是矿井开拓部置的核心。考虑井筒的位置要统筹井田全局，兼顾前期和 后期，地下和地面等各个方面因素。大型矿井的开采范围较大，服务年限长，应本着“重 前顾后”和“重下顾上”的原则，把重点放在前期和地下资源开采的合理性而后效率上。 选择井筒的位置同选择初期采区位置密切结合，尽可能使矿井井筒靠近初采区，以便减少 初期开拓工程量，节省投资和缩短建井工期，早投产，快达产，随着井型的增加，机械化 程度的提高，井口位置选择侧重于初期工程量少的趋势。 本设计井田采用立井井筒,选择井筒位置主要考虑以下几个方面的因素6： 1）井筒位置的确定应首先考虑有利于第一水平的开采,并兼顾下水平的开采,以减少第 一水平的工程量,加快建井速度,并保证第一水平有足够的服务年限。 2）有利于首采区布置在井筒附近的富煤块段，首采煤区要少迁移或不迁移村庄。 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 16 3）井筒位置要尽可能在井田储量中心或尽可能地靠近井田储量中心。 4）为了使井筒的开掘和使用安全可靠,减少其掘进的困难,以及便于维护，应使井筒通 过的岩层及表土层具有较好的围岩条件,便于大容积硐室的掘进及维护。 5）工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山，低洼地和采空区， 不受崖崩滑坡和洪水威胁。 6）尽可能使井筒煤柱少压煤,地面工业广场要布置合理,少占良田。 7）距水源，电源较近，与矿井铁路专用线路易连通，道路布置合理。 对井田开采有利的井筒位置，确定依据： a）倾斜方向的位置 从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小；愈靠近深部，煤 柱的损失越大。因此，井筒位于井田倾向中上部。 b）走向的位置 井筒沿井田走向的位置应在井田中央，当井田储量不均匀分布时，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。应该尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采 的不利局面。井筒设在井田中央，可以使沿井田走向的运输工作量小，而井筒偏于一侧的 相应井下运输工作量比前者要大。井筒设在井田中央时，两翼分配产量比较均衡，两翼开 采结束的时间比较接近。井筒设在井田中央时，两翼风量分配比较均衡，通风线路短，通 风阻力小。 根据本矿的煤层赋存条件及地质条件，并参照井田境界的走向范围，可将井筒的走向 位置初步确定在 4699400 和 4699900 之间。 综合考虑井筒应选在井田走向中央的位置，位于倾向中上部。 表 4- 1 井筒断面特征表 table 4- 1 shaft section features 井筒名称 井筒用途 井筒长度 m 断面尺寸 直 径 m 净断面积 m2 主 井 提升煤炭、进风 497 6.0 28.27 副 井 运料、运矸、行人，进风 472 6.5 33.18 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 风 井 回风兼安全出口 464 5.5 23.7 该设计采用三个井筒的井田开拓方式：主井、副井、风井，通风方式为中央并列式通 风。 主井、副井井筒及其断面特征见图 41，42。 风井井筒及其断面特征见图 43。 主井、副井、风井具体位置参见开拓系统平、剖面图。 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 18 图 4- 1 主井断面图及断面特征 fig 4- 1 main shaft section and its characte 表 4- 2 主井参数 table 2- 4 main shaft parameters 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 6.0m 提 煤 502m 90 两对 8t 箕斗 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 图 4- 2 副井断面图及断面特征 fig 4- 2 auxiliary shaft section and its character 图 4- 3 风井断面及断面特征 fig4- 3 ventilation shaft section and its character 表 4- 4 风井参数 table 4- 4 wind shaft parameters 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 井筒支护 5.5m 回风 474m 90 无 混凝土 赵显赫：晓明五矿 2.40mt/a 新井设计 20 图 4- 3 风井断面及断面特征 fig4- 3 ventilation shaft section and its character 表 4- 4 风井参数 table 4- 4 wind shaft parameters 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 井筒支护 5.5m 回风 474m 90 无 混凝土 4.2 开采水平的设计 4.2.1 水平划分的原则 2 煤炭工业设计规范规定，为使每个开采水平有足够的储量保证服务年限，可按下 式进行计算： rcmsakah=/sin （4- 1） 式中： h阶段垂高，m； t水平服务年限，a； k储量备用系数，此井田设计选定 1.4； 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 a阶段内的煤层倾角，； a矿井年产量，t； s煤层走向长度，m； m阶段内累计长度，m； c采区回采率； r