采矿工程毕业设计（论文）-西沟一矿1.20Mta新矿井设计（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 本次设计是西沟一矿 1.2mt/a 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。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。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。 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/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 西沟一矿井田东南距高平市 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 (详见交通位置图)。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 图 1- 1 交通位置图 fig.1- 1 traffic and location 1.1.2 矿区地形、地貌 本井田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。 1.1.3 气候条件及地震情况 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。 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 4 据历史记载，高平市先后曾发生过大小地震 42 次，其中 45 级具有破坏性地震 8 次。据中华人民共和国建筑抗震设计规范 （gb500112010） ，本区属 6 度区，基本地 震加速度值 0.05g。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田地质构造 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。 根据井田地表基岩出露情况和钻孔、巷道揭露及三维地震勘探、地面物探资料，井田地层 总体为走向北北东，倾向北西西的单斜构造，地层倾角 5- 12，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，并伴生有较多的中小型断层和 陷落柱。 1.2.2 井田水文地质特征 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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤质及物理性质 本井田内主要可采煤层有山西组 8 号煤层及太原组 15 号煤层。现分述如下： 8 号煤层为黑色，玻璃金刚光泽，断口参差状贝壳状，内生裂隙不太发育。以 亮煤为主，暗煤次之，少量镜煤。条带状结构，层状构造，属半亮光亮型煤。容重 1.40 克/立方厘米，灰份（ag）18.74%，水分 0.92%，挥发份（vr）11.72%，发热量 33.38mj/kg， 硫含量 0.43%。 15 号煤层为黑色、 条痕黑色， 参差状- 及贝壳状断口， 玻璃- 金刚光泽。 以亮煤为主、 暗煤次之，夹镜煤条带，细条带状结构，见黄铁矿结核及散晶。属半亮- 光亮型煤。局部可 见半暗煤。容重 1.43 克/立方厘米，灰份（ag）19.9%，水分 1.34%，挥发份（vr）11.5%， 发热量 27.81mj/kg，硫含量 3.83%。 1.3.2 井田内煤层及埋藏条件 煤层走向主体为西北至东南走向，整体四边形， ，倾角在 27之间，平均为 5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 8 煤层 2.5 50 全区发育 15 煤层 2.5 全区发育 1.3.3 煤层综合柱状图 图 2- 1 综合柱状图 fig.2- 1 synthesis histogram 1.3.4 顶底板岩性 煤层直接底板板：由灰黑色泥岩和灰白色粉、细砂岩所组成，结构致密、细腻、无裂 隙，厚度一般在 1020m 之间，平均 15m 左右，按其坚固程度属于软质岩石。 煤层直接顶板：主要由黑褐色油页岩组成，结构较细致、质软，其厚度变化西南厚约 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 6 56m，东北厚约 10m 以上，一般 510m 左右，按其坚固程度属于软质岩石。 1.3.5 瓦斯赋存状况及煤的自燃性 本矿井瓦斯含量较低，瓦斯绝对涌出量为 6.87m/min，相对涌出量为 3.08m/t，二氧 化碳绝对涌出量为 6.25 m/min，相对涌出量为 2.80 m/t。属低瓦斯矿井。 8 号煤层吸氧量为 1.16cm/g，自然等级为类，属不易自然煤层。15 号煤层吸氧量 为 0.73- 1.41 cm/g，自然等级均为类，属不易自然煤层。 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。 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田的边界 本井田境界浅部煤层露头为界， 深部以+260 煤层底板等高线为界， 东部至第四勘探线， 西部至第九勘探线。其走向长约 4.96 公里，倾斜长约 4.12 公里，面积 20.21 公里 2。 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) 断层煤柱每侧各为 30 米； 3) 采区边界煤柱留 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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 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。井田走向长度大于倾斜长度，有四层煤，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； 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=smr （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=20.21(2.5+2.5)1.4=141.50 mt 其中：8 煤储量：20.212.51.4=70.75mt 15 煤储量：20.212.51.4=70.75mt 2.2.3 矿井可采储量 zs= （zp1p2)c （2- 2） 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 8 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= 4321 44332211 mmmm kmkmkmkm + + （2- 3） 本井田 2 层煤均为中厚煤层，因此全矿采区回采率取 0.8。 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=60503051.4+80303051.4+(18130301.45- 30301.454)=2.96mt+3.78mt=6.7 4mt 临时煤柱损失 p2主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等。 p2=1070+11201055/251.4+ （1905+2125+1990+2070+11852） 2051.4+49255051.4 =8.09mt+1.72mt+1.46mt=11.27mt zs=（zp1p2)c=（141.506.7411.27）0.80=98.79mt 即该井田的可采储量为 98.79mt 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 120 万吨，所以工业广场面积为 s=112=12 公顷， 选择边长为 400m300m 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 1.2mt/a 是合理和可行的，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有 2 层，保有可 采储量为 98.79 mt，按照 1.2mt/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， ，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，可采煤层均为中厚煤层，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。本井田离长治市较近，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， 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 10 交通较便利。 4) 具有先进的开采经验 近年来，随着科学技术的进步和煤炭生产发展要求，井田开拓朝着生产集中化、矿井 大型化、运输连续化、系统简单化方向发展，而且该方式投入少、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 1.2mt/a 是可行的、合理的。 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 1.4。 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 1.4 p=z(ak) =98.79/(1.21.4)=59 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 59 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 16 小时。采用两采一 准的三八制工作制。 。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 4 井田开拓 4.1 井筒形式的确定 井筒形式按照井筒的倾角不同分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓四种开 拓方式。 1）平硐开拓 在浸蚀基准面以上的山岭和丘陵地区赋存的煤层，由地面开凿通向煤层的平洞可利用 平硐开拓煤田的全部或一部分。平硐开拓是井工开采中最简单的开拓方式。平硐开拓布置 灵活，施工简单，工程量少，施工速度快，工期短，投资省。平洞运输环节少，系统简单， 能力大，辅助运输方便，自然坡度排水，通风简单，总成本低，安全好。 2）斜井开拓 对表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般可采用斜井开拓。它 较之立井开拓在施工技术、设备器材、地面设施、井筒装备和井底车场方面比较简单、工 程量少。建井速度快，出煤早，投资少，宜于开拓延伸、改扩建和多水平生产。 3）立井开拓 立井开拓适应性强，可用于各种地质条件，技术上成熟可靠。一般在表土层厚，煤层 赋存深时，应采用立井开拓。 4）综合开拓 上述平洞、斜井、立井单一类型的开拓方式，各有其使用条件和优缺点。在一定条件 下采用某一类型开拓方式，技术经济上不尽合理时，可采用两种或三种方式联合，即综合 开拓。 由于本井田表土层厚，煤层赋存深，适用于立井开拓，因此选用立井开拓方式。 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 12 4.2 确定井筒的位置及数目 4.2.1 井筒数目 本矿年产量 1.2mt，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。 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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 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、 进 风 23.76 685 5.5 一对 12 吨箕斗 副井 进风、 行 人、 运料 33.18 650 6.5 一对 3t 双层单车罐笼 风井 回风、 兼 做安全 出口 23.76 300 5.5 各井筒断面见图 4- 2；4- 3；4- 4： 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 14 图 4- 2 主井断面 fig 4- 1 main shaft sections 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 图 4- 3 副井断面图 fig.4- 3 auxiliary shaft crosssection fig 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 16 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 开采水平的划分 矿井井田斜长的大小、开采层数的多少和煤层倾角的陡缓，井田内划分为一个或者几 个水平。开采水平的划分与井田内阶段的划分密切联系，对于近水平煤层的矿井，井田内 各煤层的斜长都比较长，但是其垂高并不大，所以就不划分为阶段，而是划分为带区或者 盘区。如开采煤层不多、上下可采煤层的间距不大，可以采用单水开拓。如开采煤层数目 较多，山下可采煤层的间距较大，就要划分没则，各煤组分别设置开采水平，实行多水平 开拓。 另外， 煤炭工业设计规范规定 1.20mt 的矿井的第一水平服务年限不得小于 25 年。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 4.4.2 水平划分的依据 1）开采水平的划分一般是根据井田倾斜长度、煤层的倾角等来划分的,合理的开采水 平要保证开采水平有合理的服务年限,足够的储量以及取得较好的经济效果。 2）根据煤层赋存条件及地质构造 煤层的倾角不同对阶段高度的影响较大， 对于近水平煤层， 阶段高度已经无实际意义， 应按水平两侧盘区上下山长度或条带的推进长度来确定水平的范围，并要保证水平的服务 年限；当近水平煤层的间距较大时，可以根据赋存深度不不同，分组设置开采水平，有时 也利用地质构造划分阶段，如向斜轴向、走向大断层或其它构造变化等。 3）根据生产成本 阶段高度增大，全矿井的水平数目减少，水平储量增加，分配到吨煤的折旧费用相应 减少，但阶段长度会使一部分经营费用相应增加，其中随着阶段增大而减少的费用有：井 底车场及硐室、运输大巷、回风大巷及采区车场掘进费、设备购置及安装费用等;增加的 费用有：沿上山的运输费、通风费、提升费、倾斜巷道维护费等，此外，还延长时间和增 加初期投资。 4.4.3 水平高度的确定 本井田平均倾角 5，属于近水平煤层，所以不划分为阶段，划分为带区。带区以断 层和人为边界为界，根据井田条件和设计规范相关规定，本井田采用单水平开拓方式。 4.4.4 第一水平储量及水平服务年限 本井田采用单水平开拓，第一水平储量及服务年限就是整个矿井的储量及服务年限。 故第一水平的服务年限为 59 年。 4.4.5 设计水平大巷布置 一、运输大巷 运输大巷采用集中布置方案，布置在+360 水平 二、轨道大巷 轨道大巷采用集中布置方案，布置在+360 水平 三、回风大巷 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 采区通过一条回风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。 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 18 缺点：各采区采用煤层回风平巷，维护困难，维护费用高。 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。 方案一与方案二在技术上均可行，现对其进行经济比较。 表 4- 1 各方案工程投资比较表 table 4- 1 the volume of construction works well 项目 方案一 方案二 数 量 (m) 投资 （万元） 数量 （m） 投资 （万元） 风井 464 76.7 489 80.8 回风大巷 1811 543.3 8000 2400 回风平巷 7584 758.4 0 0 联络巷 0 0 15540 4662 回风斜巷 3975 1192.5 0 0 合计 2570.9 7142.8 表 4- 2 各方案生产经营费比较表 table 4- 2 production and operation costs 项目 方案一 方案二 回风大巷维护费用（万元） 239.1 1056.0 回风平巷维护费用（万元） 5005.4 0 回风斜巷维护费用（万元） 174.9 0 合计（万元） 5419.4 1056.0 表 4- 3 费用汇总 table 4- 3 cost summary 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 项目 方案一 方案二 工程投资费（万元） 2570.9 7142.8 生产经营费（万元） 5419.4 1056.0 合计（万元） 7990.3 8198.8 通过上述经济技术比较，可以看出，方案二虽然生产经营费用较少，但基建投资费用 大，总体费用较方案一多，故确定采用方案一。 三条大巷的断面及参数如下： 图 4- 7 运输大巷断面图 figure 4- 7 transportation roadway sections 表 4- 4 运输大巷巷道工程量 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 20 围岩 类别 断面() 掘进尺寸 () 喷射 厚度 () 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 岩15.616.94700370010080020002100 1615.0 图 4- 8 轨道大巷断面图 figure 4- 8 orbit roadway sections 表 4- 4 轨道大巷巷道工程量 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 围岩 类别 断面() 掘进尺寸 () 喷射 厚度 () 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 岩15.616.94700420010080020002100 1615.0 图 4- 9 回风大巷断面图 figure 4- 9 air return roadway sections 表 4- 4 回风大巷巷道工程量 岩12.814.64400400010080020002100 1614.1 围岩 类别 断面() 掘进尺寸 () 喷射 厚度 () 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 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 22 4.5 采区划分及开采顺序 4.5.1采区准备方式及尺寸的确定采区准备方式及尺寸的确定 根据本煤层赋存条件，该井田煤层倾角变化不大，煤层倾角 2-7，平均倾角 5， 属近水平煤层，宜采用带区式准备，带区准备有下列优点： 1)巷道布置简单，掘进和维护费用低，投产快。 2)运输系统简单，占用设备少，运输费用低。 3)倾斜长度，工作面回采巷道可以沿煤层掘进，可以保持固定方向，故可使工作面保 持长，对于综合机械化采煤非常有利。 4)通风线路短，风流方向转折变化少，系统简单。 表4- 8 井田各采区技术特征表 table 4- 8 mine technical characteristics of the mining area table 采区 走向长 度米 倾斜 长度 储量 mt 采煤方式 落煤 方式 准备方式 一采区 1770 1933 18.34 倾斜长壁 综采 带区 二采区 2100 1845 23.41 倾斜长壁 综采 带区 三采区 1165.1 1534.2 16.9 倾斜长壁 综采 带区 四采区 2017.3 1350.4 14.83 走向长壁 综采 带区 五采区 1942.7 1350.4 25.28 倾斜长壁 综采 带区 合计 8814.6 6849.2 482.4 4.5.2 开采顺序 在煤矿开采过程中,各煤层与各回采工作面有计划按一定顺序组织开采，才能保证整 个井田的均衡生产与正常接替,因此矿井开采顺序的确定对矿井开采至关重要。 本设计井田以煤层群形式赋存,对于煤层群的开采,开采顺序有上行式和下行式两种。 先采下部煤层,后采上部煤层的开采顺序为上行式,反之为下行式。 合理的煤层开采顺序是：在考虑煤层受采动影响关系的前提下,必须保证水平、回采 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 工作面等的正常接替,保证矿井的持续稳产、高产、高效，最大限度地开采、开发煤炭资 源,减少巷道及硐室的掘进、维护工程量,做到合理集中生产，充分发挥矿井的设备能力, 提高技术经济效益,并便于防治井下各种自然灾害,保证矿井的安全生产可靠。 本设计首采区为近水平煤层,对于近水平煤层的开采,通常采用下行式开采顺序,这主 要是因为：先采上部煤层,后采下部煤层,使上层煤一般对下层煤的开采没有什么影响或者 影响很小,对下部煤层开采所布置的巷道维护及工作面的安全有利,因此,本井田内煤层群 开采亦基本上采用下行式开采顺序。 条带内沿倾斜方向的推进方向可分为前进式与后退式两种。前进式是回采工作面向远 离大巷方向推进,运输斜巷及回风斜巷在回采工作面之后采空区中维护,这种工作面推进 方式有投产快、出煤早的优点,但巷道维护困难,漏风量大,因此这种方式只在顶板岩石坚 硬,地质变化很小,无自燃发火倾向的薄煤层中才考虑使用,本设计首采区采用后退式回采, 即回采工作面由条带边界向大巷方向推进,以保证条带运输斜巷及回风斜巷具有良好的维 护条件,避免了严重漏风,更有利于预防煤层的自燃发火。 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- 10： 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 24 1 2 3 4 5 6 7 1主井 副井 井底煤仓 水仓 5 水泵房 6 中央变电所 7 清煤斜巷 图 4- 10 井底示意图 fig.4- 10 shaft station abridged general view crosssection distinction 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 =0.153636=545.4t 煤仓选择为立式煤仓，结构见图： 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 25 图 4- 11 煤仓断面图 figure 4- 11 coal bunker sections 二、中央水泵房 1水泵基础；2电缆沟；3电器壁龛；4转盘；5吸水小井；6配水井；7配水巷道；8水仓 图 4-9 中央水泵房 fig.4-9 the diagram of central substations 三、中央变电所 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 26 1高压开关柜；2整流器；3直流配电柜；4低压开关柜；5变压器 图 4- 10 中央变电所结构图 fig.4-10 the diagram of electric changing 四、 火药库 1火药壁槽；2炸药硐室；3火药发放处；4电气设备室；5消防用具室 图 4-11 火药库 fig.4-11 the diagram of powder keg 4.7 开拓系统综述 4.7.1 开拓方式 本设计矿井采用立井单水平集中大巷的开拓方式。采用立井开拓，共 3 个井筒，主箕 斗立井、副罐笼立井，采用中央并列式通风方式。矿井开采水平在 360m 标高位置，矿井 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 27 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：工作面出煤运输顺槽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：掘进巷道所出的矸石进风行人斜巷轨道大巷从副井提至地面； 运料系统：副井井底车场轨道大巷进风行人斜巷带区运料平巷回风顺槽 工作面。 4.7.3 通风系统 新鲜风流副井井底车场轨道大巷进风行人斜巷带区运料平巷运输顺槽工 作面； 新鲜风流主井井底车场主要运输大巷带区运输平巷运输顺槽工作面； 污风回风顺槽带区回风平巷回风大巷风井排出地面。 4.7.4 排水系统 工作面回风顺槽带区轨道平巷进风行人斜巷轨道大巷井底车场水仓水 泵房副井排水管路地面。 4.7.5 井筒生产时井巷开凿位置 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，由主要运输大 巷、 辅助运输大巷和回风大巷以 25坡角向上分别掘运输斜巷、 进风行人斜巷和回风斜巷。 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/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 设计带区为一带区，该带区位于井田东北部，距工业广场较近，有利于首采带区的快 速投产，运输也很方便，邻近带区均未开采,对本井田带区开采没有影响。该带区内共 2 个 可采煤层，煤层厚度分别为 2.5m 和 2.5m。煤层赋存简单，煤层倾角 57，平均倾角 5。该带区平均年常量 1.20mt，设计开采 8#煤层，设计年产量 1.20mt。 5.1.2 煤层地质特征 带区区为近水平煤层，大致走向长度为 1770m，倾斜长度为 1933m。该带区煤质为黑 色，玻璃光泽，性脆，低硫，发热量高的优质无烟煤。水文地质条件简单，正常涌水量为 50m3/ h。瓦斯绝对涌出量预计为 25.2040.23m3/min。二氧化碳绝对涌出量预计为 1.52 2.14m3/min。煤层老顶为细粒砂岩，厚度为 11.23m，灰白色，中厚层状，成分以石英为主， 具有波状层理，分选中等，坚硬。直接顶为砂质泥岩，厚度为 4.85m，黑色，厚层状，参 差状断口，局部有裂隙，松软，含大量白云母片和植物化石。直接底为砂质泥岩，厚度为 7.48m，灰黑色，厚层状，含有白云母片，中间夹有砂岩，含有植物化石。 5.1.3 采区生产能力及服务年限 本带区位于井田东北部，大致走向长度为 1770m，倾斜长度为 1933m，面积 3.42km。 带区工业储量为： zc=342141051.4/ cos5=19.54mt 带区工业煤柱损失为： zp=17707051.4+19332051.4+1670551.4=1.2mt 带区可采储量为： z=zc- zp=24- 1.2=18.34mt 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 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 29 m采高，米 r 容重，1.4 c 工作面的回采率，95% 所以， 0 a =2300.681.40.952.5=3671t。 同时考虑 5%的掘进出煤，则采区生产能力为： a=a03301.05=127.2 万 t/a 采区服务年限：t=z/ak （5- 2） 式中：z可采储量，mt； a平均生产能力，取 1.2mt/a； k矿井储量备用系数，取 1.4。 则带区服务年限：t=22.8/（1.271.4）=10.9a 本采区服务年限超过 5 年,采区设计合理 5.2 带区形式、带区主要参数的确定 5.2.1 带区形式 根据煤层赋存条件及大巷的位置，本带区可以选择两种技术上可行的开拓方式：走向 长壁和倾斜长壁采煤法。 1)倾斜长壁工作面推进 2000 多米，一个工作面服务一年以上，减少搬家次数，工作面 仰斜开采，巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，通风线路短，风流方向转折变化少， 同时使巷道交岔点和风桥等构筑物相应减少，对某些地质条件适应性强，技术经济效果较 好。 2)走向长壁加长了通风线路和增加通风费用，而且增加了巷道的维护费用，对于高瓦 斯矿井尤为不利，并且使供电距离增加，电压降增大，会影响工作面设备的启动。. 故经过比较，本带区采用倾斜长壁采煤法。本矿井开拓采用水平式划分带区,本带区走 向长 1770m。带区内生产系统采用条带式布置。本带区在各煤层分别开掘三条煤巷:主要运 输平巷、辅助运输平巷和回风平巷，分别用于运煤、运料和回风。 为满足运煤顺槽进风的要求,，其中用风门，挡风墙来满足通风，运煤，运料的要求。 5.2.2 准备方式 本带区与工业广场较近，距运输，回风大巷都比较近，各煤层分别布置主要运输平巷 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 30 和辅助运输平巷，分别通过回风斜巷、进风行人斜巷和回风斜巷与大巷相接。 5.2.3 带区条带划分 根据矿井的地质条件和工作面的合理长度 230m，带区采用倾斜长壁采煤法。带区走 向长 1770 米， 采用留小煤柱沿空掘巷布置， 留 5m 小煤柱， 则本带区可以划分为 8 个分带， 以 14725836 顺序跳采。 5.3 带区车场及硐室 5.3.1 车场形式 由于本设计矿井运煤时全部采用皮带运输，大巷和带区的辅助运输均采用矿车,而运料 时只需在运料斜巷上部布置甩车场整个运输系统可不需转载而直接进入工作面，运料斜巷 在大巷入口处取平，由煤层运料平巷进入回风顺槽。这种布置方式使用方便，运行可靠。 5.3.2 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） 式中：l工作面长度，米 l截深，米 h采高，米 r煤的容重，1.4 吨/立方米 所以 q =2300.62.51.4=483 吨 由以上计算作为依据，选择煤仓容量为 600 吨。 由经验rh7 6004 . 17 2 = rr （5- 4） r=3.94 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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 31 5.4 带区生产系统 5.4.1 采准系统 由主要运输大巷、辅助运输大巷和回风大巷分别向上开掘运输斜巷、进风行人斜巷。 在开采煤层分别开掘煤层主要运输平巷、辅助运输平巷和回风平巷后开掘运输顺槽和回风 顺槽，在回风顺槽与运输顺槽间开掘开切眼。掘进进风行人斜巷时，在其上部布置绞车房 和简易甩车系统，用于辅助运输。 5.4.2 通风系统 新鲜风流副井井底车场轨道大巷带区轨道平巷分带运输斜巷工作面； 新鲜风流主井井底车场运输大巷带区运输平巷分带运输斜巷工作面； 污风分到回风斜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：掘进巷道所出的矸石进风行人斜巷轨道大巷从副井提至地面； 运料系统：副井井底车场轨道大巷进风行人斜巷带区轨道平巷分带回风斜 巷工作面。 5.5 带区开采顺序 在本带区的生产过程中合理的开采顺序应实际考虑采动影响下，保证带区回采工作面 的正常接替，保证连续稳产、高产，最大限度的节约煤炭资源，减少巷道掘进和维护工作 量，合理集中生产，充分发挥设备的生产能力，提高经济效益，便于灾害的防治和保证生 产的安全可靠。 本井田划分为五个带区，按照带区一、带区二、带区三、带区四和带区五的顺序进行 开采，带区内采用由上至下开采的下行开采方式。 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顺槽巷道净断面不宜小于 12 ，回风 顺槽净断面不宜小于 10 ，输送机上下山的净断面不宜小于 12 ，运料、通风、和行人 上山的净断面，不宜小于 10 。 采区准备巷道工程量是指从区段石门起的所有巷道和硐室的工程量总和。具体见下表 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 32 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） 1 主要运输 斜巷 锚网索 15.6 200 2 辅助运输 斜巷 锚网索 15.6 213 3 回风斜巷 锚网索 12.8 213 4 主要运输 平巷 锚网索 12 1475 5 辅助运输 平巷 锚网索 12 1500 6 回风平巷 锚网索 12 1466.9 7 运输顺槽 锚网索 12.2 2600 8 回风顺槽 锚网索 12.2 2560 9 开切眼 液压支架 30.7 230 巷道断面及巷道特征 1)运输平巷 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 33 运输平巷巷道特征表 table of the transport lane feature 围岩 类别 断面() 掘进尺寸 () 喷射 厚度 () 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12.013.94000400010080015001500 2014.0 2)轨道平巷 于伯涛：西沟一矿 1.20mt/a 新矿井设计 34 轨道平巷巷道特征表 table of rodeway lane feature 围岩 类别 断面() 掘进尺寸 () 喷射 厚度 () 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12.013.940004000100