采矿工程毕业设计（论文）-张家岗矿1.8Mta新井初步设计（全套图纸） .pdf

目录 前言 . 1 1 井田概况及地质特征 . 3 1.1 井田概况 3 1.1.1 井田边界四邻及面积 3 1.1.2 交通位置 3 1.1.3 地形地貌 4 1.1.4 水系分布 4 1.1.5 气候情况 4 1.2 井田地质特征 5 1.2.1 井田地层 5 1.2.2 井田内的地质构造 . 5 1.2.3 煤层结构 6 1.2.4 水文地质 7 1.3 煤层质量及煤层特征 . 9 1.3.1 煤质特征 9 1.3.2 顶底板及围岩性质 . 10 1.4 瓦斯、 煤尘 及煤的自然 11 2 井田境界及储量 . 13 2.1 井田境界 13 2.1.1 井田境界 13 2.1.2 井田煤柱留设 13 2.1.3 论述所定边界的合理性 . 13 2.2 井田储量 13 2.2.1 井田储量的计算原则 . 13 2.2.2 井田工业储量 14 2.2.3 矿井的设计储量 14 2.2.4 矿井的设计可采储量 . 15 3 矿井的年产量及服务年限及一般工作制度 . 17 3.1 矿井年产量及服务年限 . 17 3.1.1 矿井年产量 17 3.1.2 矿井的服务年限 17 3.1.3 矿井的增产期和减产期,产量增加的可能性 . 17 3.2 矿井的一般工作制度 . 18 4 井田开拓 . 19 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 . 19 4.1.1 确定开拓方式的主要依据 . 19 4.1.2 开拓方式的确定原则 . 19 4.1.3 井筒形式的选择 20 4.1.4 井筒数目的确定 20 4.1.5 井筒位置的确定 21 4.2 开采水平的设计 24 4.2.1 水平划分的依据 24 4.2.2 水平高度的确定 25 4.2.3 大巷位置 25 4.2.4 大巷的数目 26 4.2.5 大巷的用途及规格 . 26 4.3 带区划分及开采顺序 . 28 4.3.1 带区形式及尺寸的确定 . 28 4.3.2 开采顺序 29 4.4 开采水平与回风水平及井底车场 . 30 4.4.1 开采水平和回风水平 . 30 4.4.2 井底车场形式的选择 . 30 4.4.3 硐室位置.规格尺寸及支护方式 . 32 4.4.4 井底车场工程量 35 4.5 开拓系统综述 35 4.5.1 系统概况 35 4.5.2 移交生产时井巷的开拓位置及初期工程量 . 36 5 采准巷道布置 . 38 5.1 设计带区的地质概况及煤层特征 . 38 5.1.1 带区在矿井中的位置及界限 . 38 5.1.2 领区开采情况，煤层的赋存情况 . 38 5.1.3 带区范围及工业储量 . 38 5.1.4 带区生产能力及服务年限 . 39 5.2 带区巷道布置形式 40 5.2.1 带区形式确定 40 5.2.2 带区主要大巷的数目、位置及用途 . 40 5.3 带区条带划分及巷道布置 . 40 5.3.1 条带的划分 40 5.3.2 带区巷道布置、巷道断面及支护方式 . 41 5.4 带区车场及硐室 43 5.4.1 带区车场 43 5.4.2 带区硐室 43 5.5 带区生产系统 44 5.5.1 采准系统 44 5.5.2 通风系统 45 5.5.3 运输系统 45 5.6 带内开采顺序 45 5.7 带区的巷道掘进率、带区回采率 . 46 5.7.1 带区的巷道掘进率 . 46 5.7.2 带区回采率 46 6 采煤方法 . 48 6.1 采煤方法的选择 48 6.1.1 选择采煤方法一般原则 . 48 6.1.2 选择采煤方法的影响因素 . 48 6.1.3 选择的要求 48 6.1.4 采煤方法的确定 49 6.2 重点设计层的煤层赋存条件、煤层结构及围岩条件 . 49 6.3 工作面长度的确定 49 6.3.1 按通风能力条件校验 . 49 6.3.2 根据采煤机能力校核工作面长度 . 50 6.3.3 按刮板输送机校核工作面长度 . 51 6.4 采煤机械的选择和回采工艺的确定 . 51 6.4.1 采煤机械的选择 52 6.4.2 配套设备选型 53 6.4.3 回采工艺的确定 54 6.5 循环方式的选择及循环图表的编制 . 57 6.5.1 循环方式的确定 57 6.5.2 工人出勤表 58 6.5.3 机电设备表 60 6.5.4 技术经济指标 61 7 建井工期及开采计划 . 62 7.1 建井工期及及施工组织设计 . 62 7.1.1 施工队伍的人员配备 . 62 7.1.2 建井工程量 62 7.1.3 工程排队及施工组织排队 . 64 7.2 开采计划 66 7.2.1 开采计划及配产原则 . 66 7.2.2 开采计划 66 8 矿井通风 . 68 8.1 概述 68 8.2 矿井通风方式与通风系统的选择 . 68 8.2.1 通风方式的选择 69 8.2.2 通风方法的选择 70 8.3 矿井总风量的计算与风量分配 . 70 8.3.1 矿井总风量 70 8.3.2 回采工作面所需风量的计算 . 71 8.3.3 掘进工作面所需风量 . 72 8.3.4 硐室所需风量的计算 . 74 8.3.5 其他巷道所需风量 . 74 8.3.6 风量的分配 75 8.4 矿井总风压及等积孔的计算 . 75 8.4.1 计算原则 75 8.4.2 计算方法 78 8.4.3 计算等积孔 79 8.5 通风设备的选择 81 8.5.1 矿井主要扇风机选型计算 . 81 8.5.2 电动机的选择 83 8.5.3 总耗电量及吨煤耗电量 . 83 8.6 矿井灾害防治综述 84 8.6.1 井底火灾及煤层自燃发火的防治措施 . 84 8.6.2 预防煤尘爆炸措施 . 84 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施 . 85 8.6.4 避灾路线 85 9 矿井运输与提升 . 86 9.1 概述 86 9.2 带区运输设备的选择 . 86 9.2.1 带区运输设备的选择 . 86 9.2.2 带区辅助运输设备选择 . 87 9.2.3 工作面刮板输送机的选择 . 87 9.3 主要巷道运输设备的选择 . 88 9.4 提升 88 9.4.1 选择的一般原则 88 9.4.2 主井提升设备的选择 . 89 9.4.3 副井提升设备的选择 . 91 10 矿井排水 . 94 10.1 矿井涌水 94 10.1.1 概述 94 10.1.2 矿山技术条件 94 10.2 排水设备的选型计算 . 94 10.3 水泵房的设计 96 10.3.1 水泵房的设计要求 . 96 10.3.2 水泵房规格尺寸的计算 . 97 10.4 水仓设计 98 10.4.1 水仓容量及尺寸 98 11 技术经济指标 . 100 11.1 全矿人员编制 100 11.1.1 井下工人定员 100 11.1.2 井上工人定员 100 11.1.3 管理人员 101 11.1.4 全矿人员 101 11.2 劳动生产率 101 11.2.1 采煤工效 101 11.2.2 井下工效 101 11.2.3 生产工效 102 11.2.4 全员工效 102 11.3 成本 102 11.4 全矿技术经济指标 104 12 结论 . 106 致谢 . 107 参考文献 . 108 附录 a . 109 附录 b 117 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 1 前言前言 煤炭作为工业的动力燃料的化工产业原材料，在中国能源供给结构中处于重要战略地 位，在能源消费结构中也处于主导地位，它推动了人类工业文明的发展。煤炭发展的快慢， 将直接关系到国计民生。作为采矿专业的一名学生，我很荣幸能够为祖国煤炭事业尽一份 力。毕业设计是毕业生把大学所学专业理论知识和实践相结合的重要环节，使所学知识一 体化，是我们踏入工作岗位的过度环节，设计过程中的所学知识很可能被直接带到马上的 工作岗位上，所以显得尤为重要。 学生通过设计能够全面系统的运用和巩固所学的知识，掌握矿井设计的方法、步骤及 内容，培养实事求是、理论联系实际的工作作风和严谨的工作态度，培养自己的科学研究 能力，提高了编写技术文件和运算的能力，同时也提高了计算机应用能力及其他方面的能 力。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本设计说明书为张家岗矿 1.8mt/a 井田初步设计说明书， 在所收集地质材料的前提下， 由指导教师给予指导，并合理运用平时及课堂上积累的知识，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。 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，并进行了技术和经济比较。论述了本设计的合理性，完成了毕业设 计要求的内容。同时说明书图文并茂，使设计的内容更容易被理解和接受。在设计过程中， 得到了指导老师的详细指导和同学的悉心帮助，在此表示感谢。由于设计时间和本人能力 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 2 有限，难免有错误和疏漏之处，望老师给予批评指正。 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 3 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 张家岗矿位于辽宁省沈阳市康平县境内，张家岗矿位于康平煤田的东北部隶属康平县 东关镇。其地理坐标为东经 12320381232555,北纬 42375442 4142。井田边界以坐标线 4727500 以南至井田可采边界，坐标线 41532000 以西至井 田可采边界，面积 10.7 km 2。 1.1.2 交通位置 张家岗矿矿区交通非常便利。张家岗矿距调兵山 35km，距康平县城 15km。矿区铁路 经法库、调兵山至大青编组站，大青编组站东至铁岭 20km 与京哈线相接。公路有 203 国 道从矿井西南部通过。如图 1- 1： 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 4 四 平 市 清 源 北四 家子 二牛 所口 老城 清 河 大青 兴 隆台 法 哈牛 黑 山 半 拉门 依 牛堡子 登仕 堡子 五台 子 叶 茂台 后新 秋 哈 尔 套 阿 尔 乡 苏 家 屯 抚 顺 沈 阳 市 0 125 0 124 0 42 0 43 0 125124 0 0 123 0 123 0 42 0 43 交通 位置图 西 丰 东 辽 昌图 吉林省 新 民 市 彰 武 抚 顺市 新 城 子 区 铁 岭 市 开源 市 法 库 调兵 山 市 康平 煤 田 康 平 科尔 沁 左 后 旗 内 蒙 古 自 治 区 图 1-1 张家岗矿交通位置图 fig.1- 1 zhangjiagang mining traffic and location 1.1.3 地形地貌 本矿井位于辽河平原西侧，地势稍有起伏，无高山，一般为平缓低山丘陵及第四纪洪 冲积平原，地表绝大多数为农田，一般标高为+80+120m。地势最高处位于煤田西南后部 的旧门山，其标高为 177.30m。 1.1.4 水系分布 矿井内无较大河流，只是在矿井外的西南有一条小河，为李家河，未流经本矿井。而 在矿井的中部、北部和南部有许多人工渠和季节性冲沟；主要有一道河、二道河等。 1.1.5 气候情况 本区位于辽河平原西侧，属于大陆性气候，一般多风少雨，春干冬寒，一般春、秋、 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 5 冬三季多风，冬季多西北风，春季多西南风。风力最大至 79 级，瞬时达 10 级，小至 2 3 级，无风季节少见。降雨一般集中在 7、8、9 月份，年最大降雨量达 801.4mm，年平 均降雨量为 544.4mm，最大月降雨量为 346.1mm，最小月降水量为 0 mm；该区年平均蒸 发量为 1922.3mm，最大月蒸发量为 405.6mm；最高气温 33.3，最低气温- 32.6，冬季 冻层最大深度 1.45m。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田地层 张家岗矿位于康平煤田东北部，其地层层序和含煤地层生成年代与区域地层完全一 致，以前震旦系地层为基底，其上依次沉积了中生界之早白垩系、及新生界之第四系，现 由老到新分述如下： （1）前震旦系（anz） 出露在后门山、土井山、郝官屯及五棵树一带，煤田内没有出露。但在张家岗矿勘探 中，在张家岗的西部有许多钻孔终孔打到前震旦系，其岩系组成以绿色片岩、花岗片麻岩 为主，并有花岗岩及闪长岩侵入。 （2）白垩系下统（k1） 含煤地层无论是岩性特征或生物群组合，从区域对比上看可以与三台子组相当。在煤 田的东部地段该组地层沉积厚度较大，向西逐渐变薄，一般厚度为 437m。根据岩性、接 触关系和生物化石特征，可将白垩系由下而上划分为三个组，孙家湾组、三台子组和建昌 组地层，建昌组直接覆盖于前震旦系地层之上，为不整合接触。而三台子组则平行不整合 于建昌组之上。 （3）第四系（q） 上部为黑色腐植土，厚度 0.20.5m。中部为灰黄色亚粘土，厚度为 217m。下部为 黄色粗砂，底部含砾，厚度 1.55m。 1.2.2 井田内的地质构造 张家岗矿地质构造特征以总体为一走向北西西,倾向近南的单斜构造,发育有宽缓褶曲 并伴生一些断层和“煤层缺失变薄带” 。矿井构造类型为二类，煤岩层倾角一般 8左右。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 6 褶曲以背斜为主， 为北翼较缓南翼较陡的不对称褶曲， 自西向东有倾伏再现的三台子窝棚、 四家子、拉马屯、肖家窝棚和三台子六个背斜，背斜轴平面分布呈横卧的“s”型，在“s” 型的凹外发育有北部和南部两个向斜， 背向斜轴部平缓， 一般为 06， 过渡地段较陡， 一般为 812，近似箱型。矿井内有两条大的断层，分别为 s1f10与 n1df7断层。 1.2.3 煤层结构 张家岗矿井田内共有两层可采煤层，煤层编号从上往下分别为 1#、2#煤层。煤层特征 见表 1- 1： 表 1- 1 煤层特征表 tab. 1- 1 coal seam character 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 煤层倾角/平 均 层间距 /平均 m 1# 3.2 0 1.35 0 稳定 8 33 2# 10.2 0 1.35 0 稳定 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 7 柱 状 1 ： 1 0 0 0 厚 度 （ m ） 煤 层 编 号岩 石 名 称 3 0 3 . 2 3 3 1 3 . 2 黑 色 油 页 岩 煤 砂 砾 岩 1 2煤 红 色 砂 砾 岩 5 0 图 1-2 综合柱状图 fig. 1- 2 synthesis column map 1.2.4 水文地质 本矿区域水文地质特征如下: 张家岗矿位于辽河平原西侧，地势稍有起伏，无大高山，一般为平缓低山丘陵及第四 系洪冲积平原，一般海拔为+80+120m，在煤田西南后旧门山地势最高，其海拔为 +177.30m。 全区地貌按成因可划分为三种类型，即构造剥蚀地形、剥蚀堆积地形和洪冲积堆积地 形。由于上述地貌类型，促成了区内无较大河流的水文特征，只是在矿井的西南有一条小 河（李家河） ，未流经矿井，而中部、北部和南部则有许多人工渠道（主要有一道河、二 道河）和季节性冲沟。 矿井含水层情况： （1）第四系洪积含水层 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 8 主要分布在东部低洼处，一般厚度为 4m，该层上部由 1.921m 黄色粘土所覆盖；下 部则有黄色及灰白色粉砂、细砂、砂砾所组成，成分以石英为主，下部含砾，最大砾径为 3050mm，具棱角，分选性差。据水 10 号抽水资料：单位涌水量 0.0032 公升/秒.米，渗 透系数为 0.0965 米/日。该层上覆之粘土，由西向东逐渐增厚。由于地形变缓，故水位变 化幅度变小（1.001.60m） ，其水质变化较大，总碱度值很高，一般为重碳酸钙钠型水。 （2）白垩系砂岩、砂砾岩承压含水层 白垩系分布全矿井，厚度在 50200m 之间，一般为 77m，由煤田中心向南逐渐增厚， 其岩芯大部份由泥质或钙质胶结的灰色或灰绿色的砂岩、砂砾岩组成，结构致密，透水性 很弱，但由于压力作用，在个别钻孔发现长期自涌水现象，最大 614 号孔，水头高出地表 5.6m。 该层上覆 3070m 的风化壳，大部分由紫红色的砂岩、砂砾岩所组成，分选性差，粒 度不一，泥质或钙质胶结。由于风化作用，岩石松散，透水性较强，据抽水资料：渗透系 数由 0.16110.621 米/日，其水质分析为：重碳酸钙钠型水，迳流条件良好，并在风化壳 中发现十个钻孔在 1560m 处漏水，最大达 6.00m3/h。 该层的渗透性向断层渐趋增强，渗透系数由 0 增至 0.6m/日，它是矿床充水的来源之 一，但不是矿床充水的主要因素。该层下部有 350400m 弱透水层和不透水层所隔，在无 断裂沟通时，对矿井影响不大。从目前钻孔所揭露断层分析，来看，均为闭合断层，未发 现断裂引起的漏水现象，故这种隐患可能性较小，但生产过程中应给予高度重视。 （3）白垩系底部砂岩、砂砾岩承压含水层 该层赋存于煤层之下，大部分由钙质和泥质胶结的灰白色砂岩、砂砾岩所组成，结构 致密坚硬，渗透性很弱。据抽水资料：渗透系数为 0.00238 米/日,据水质为重碳酸氯化钠型 水，说明该含水层水迳流条件很差, 又由于该层位于煤层底板 50180m 左右，且随煤层 的增厚而加深，所以，对矿井充水影响甚微，可不作考虑。 矿井水文地质类型： 该矿井水文地质勘探类型，按直接充水含水层的空间特征而划分的。根据原煤炭部制 定的矿井水文地质规程矿井水文地质分类的条件：张家岗矿范围内地表水排泄条件良 好，露头区被粘土类土层覆盖，属深部矿井；矿井内直接充水含水层主要由白垩系粗砂岩 及砂砾岩微弱的裂隙承压含水层所组成，虽然岩层疏软多裂隙，但单位涌水量均小于 0.1l s.m 以下，而且断层水极弱，并且煤层顶部有较厚的油页岩、泥岩和含水层间有良好隔 水性能的泥岩、粉砂岩层，所以与地表水以及各含水层间无直接水力联系。矿井最大涌水 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 9 量为 54.76m3h，,正常涌水量为 40.26 m3h，采掘工程一般不受水害影响，防治水工程 简单。为此张家岗矿井水文地质类型为一类一型矿井，属于水文地质简单型矿井。 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤质特征 （1）物理性质 矿井内的煤为褐黑色，条痕褐色，沥青光泽，有的亦为弱玻璃光泽或似玻璃光泽，具 不平坦状、眼球状和贝壳状断口，结构为线理状，条带状和透镜状。在亮煤中常见两组垂 直层面的内生裂隙，一组发育，另一组次之。裂隙面平坦，在裂隙中常常有方解石及黄铁 矿薄膜充填。这种裂隙是煤中凝胶化物质在煤化过程中受温度、压力影响，内部结构变化， 体积均匀收缩产生内张应力易形成的内生裂隙。 （2）煤岩特征 本矿井成煤的原生物质为高等陆生植物。宏观煤岩特征为亮煤和半亮煤，亮煤呈条带 状和透镜体状，条带厚度在 210mm 之间，个别为 10mm 以上。煤层中常见有薄层丝炭， 疏松多孔，性脆易碎，染指有明显的纤维状结构和丝绢光泽。 在透射光下观察：以凝胶化物质为主，含量在 86.3892.55%之间，主要为均一镜煤， 结构镜煤，凝胶化基质等；其次为丝炭化物质，含量在 1.98.98 之间，以木质镜煤丝炭、 丝炭为主，少量为镜煤丝炭及丝炭化基质；稳定组分含量在 2%以下，常见有小孢子，小 孢子堆，镶边角质层等。矿物常见有：石英、方解石、黄铁矿、粘土等。 （3）煤质特征 原煤水份（mad%） ：一般为 812%，平均为 10%，属中水份煤。 原煤灰份(ad%)：一般为 1825%，平均为 22%。 净煤挥发份(vdaf%)：一般为 3944%，平均为 42%。 粘结性：原煤 13，净煤 24。 原煤发热量(qb,admj/kg)：一般为 20.9122.99mj/kg，平均为 22.38mj/kg 硫和磷(st,d%.p,d%)：硫一般为 1.52.5%，平均为 2%；磷一般为 0.010.06%，平均 为 0.038%，属中硫低磷煤。 含油率（t1） ：一般为 79%，平均为 8.27%，属富油煤层。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 10 灰溶点（t2） ：一般为 12501400，平均为 1345，属难熔灰份。 视密度：一般为 1.301.40g/cm3，平均为 1.35g/cm3。 1.3.2 顶底板及围岩性质 （1）煤层直接顶板 张家岗矿 1#煤层无伪顶，直接顶为 10- 50m 厚的结构致密、细腻、无裂隙油页岩（在 油页岩中夹有 1- 3 层薄层灰质泥岩，厚度 0.10- 0.30m，下部含有菱铁矿薄层） ，黑褐色，以 泥质成分为主，似层状结构、块状构造，富含油质；易风化，风化后呈片状，干后粉碎崩 解；易冒落，不易维护，属于较软弱岩层。其物理力学性质为： 真密度：2.500g/cm3 视密度：2.433g/cm3 含水率：7.49% 孔隙比：0.104 孔隙率：9.45% 抗压强度：19.70mpa 软化系数：0.78 坚固系数：2.0 抗拉强度：0.79 mpa 弹性模量：6.3103 mpa 内凝聚力：4.28 mpa 内摩擦角：33.6 膨胀应力：1.453 mpa 膨胀角：24.7% 泊松比：0.12 （2）煤层直接底板 煤层底板在矿井东北部上分层底板为砂砾岩，其余各地段煤层底板是由 10- 50m 厚的 泥岩、粉砂岩、细砂岩组成，以粉砂岩为主。粉砂岩：灰或灰白色，以泥质胶结为主，主 要矿物成分为石英、长石，具粉砂质结构，块状构造，内生裂隙不发育，其物理力学性质 为： ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 11 真密度：2.566g/cm3 视密度：2.242g/cm3 含水率：1.20% 孔隙比：0.159 孔隙率：13.75% 抗压强度：17.60 mpa 软化系数：0.70 坚固系数：1.8 抗拉强度：1.30 mpa 弹性模量：8.8103 mpa 内凝聚力：1.50 mpa 内摩擦角：47.7 膨胀应力：0.085 mpa 膨胀角：8.9% 泊松比：0.18 1.4 瓦斯、 煤尘 及煤的自然 （1）煤层瓦斯成分及瓦斯带的划分 据六个钻孔瓦斯样（真空罐）的分析成果，矿井内煤层瓦斯化学成分 ch4:6070%， co2:35%，n2:2530%（见表 1- 2）按瓦斯带的划分属于氮气沼气带。 根据张家岗矿钻孔瓦斯资料，矿井合计相对瓦斯涌出量 1.17 m3/t，绝对瓦斯涌出量 7.95m3/min；因而可以确定张家岗矿属于低瓦斯矿井。 （2） 煤尘 煤尘爆炸指数鉴定为 41.75%，具爆炸危险性，属高煤尘矿井。 （3） 煤的自然 张家岗矿煤的自燃倾向性较强，经测定煤的自燃发火期为 1- 3 个月，最短 21 天。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 12 表 1- 2 钻孔瓦斯组分含量表 tab. 1- 2 drilling gas component table 孔 号 采样深度 (m) 煤的自然瓦斯成分（%） 气体分析 含氧量（%） ch4 co2 n2 30 541.01 64.00 5.20 30.80 3.70 35 461.48 84.50 2.30 46.10 3.20 41 483.22 50.60 3.30 46.10 3.20 45 451.11 65.00 8.80 26.20 3.80 66 449.34 64.90 4.60 30.50 0.80 86 599.46 77.70 0.60 21.70 1.60 平均 497.60 67.78 4.13 28.08 2.72 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 13 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田境界 井田边界以坐标线 4727500 以南至井田可采边界，坐标线 41532000 以西至井田可采 边界，面积 10.7 km2。 2.1.2 井田煤柱留设 井田边界煤柱留 30m；阶段煤柱斜长 60m，若在两阶段留设,则上下阶段各留 30m；工 业广场占地面积按几何作图法确定；断层煤柱每侧各为 20m。 2.1.3 论述所定边界的合理性 在本井田的划分中，充分的利用到现有条件，既降低了煤柱的损失，也减少了开采技 术上的困难，使工作面的部署较为简易。同时，本井田的划分使储量与生产相适应，矿井 生产能力与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应。井田有合理的尺寸，条带尺寸满足 煤炭工业矿井设计规范的要求，走向长度划分合理，使矿井的开采有足够的储量和足 够的服务年限，避免矿井生产接替紧张。阶段高度及阶段斜长适当，矿井通风、井下运输 较容易。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算原则 （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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 14 （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 井田工业储量 根据工业储量计算公式: smrz = g （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 故 zg=10.7km2(3.2+10.2)1.35/cos81.96 亿吨 其中，zg1=10.7km23.21.35/cos80.46 亿吨 zg2=10.7km210.21.35/cos81.49 亿吨 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： 井田境界预留 30m 的边界煤柱，以避免邻矿开采对本矿造 成影响，有利于本矿的安全生产。 井田境界留设保护煤柱： p1=15350303.21.35/cos8=200.95 万吨 p2=153503010.2 1.35/cos8=640.51 万吨 断层留设永久煤柱： p3=(1800+2100)203.21.35/cos8=34.04 万吨 p4=(1800+2100)2010.21.35/cos8=108.49 万吨 所以矿井的设计储量为: ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 15 zs= zg - ( p1+p2+p3+p4)=1.96 - (0.08+0.01)=1.87 亿吨 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: ()cpzz s = （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； 由煤炭工业矿井设计规范规定:120- 180 万吨/年的矿井工业广场占地面积为 0.9- 1.0 公顷/10 万 t, 所以本矿井的工业场地面积为： s=1.810=18 公顷,工业广场选择 400450m 的长方形。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。 （1）矿井工业广场保护煤柱损失的计算: 1#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： 10009003.21.35/cos8=392.73 万吨 2#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： 1108100010.21.35/cos8=1541.13 万吨 工业广场保护煤柱损失量： p=392.73+1541.13=1933.86 万吨 （2）矿井设计可采储量的计算: z1=(4600- 200.95- 34.04- 392.73)0.8=3177.82 万吨 z2=(14900- 640.51- 108.49- 1541.13)0.75=9457.43 万吨 则矿井的设计可采储量: z= z1+ z2=3177.82+9457.43=12635.25 万吨 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 16 表 2- 1 可采储量计算表 table 2- 2 calculation of recoverable reserves table 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) 19600 900 18700 1933.86 12635.25 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 17 3 矿井的年产量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 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 260m，采煤机滚筒截深采用 800mm，一个工作面生产，一天进刀 6 刀，煤 的容重为 1.35t/m3 。 所以矿井的生产能力为： 3300.862603.20.951.35（1+10%）=186 万吨 满足矿井的设计生产能力每年 180 万 t。 3.1.2 矿井的服务年限 本矿井的年产量是 1.8mt,根据煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力为 1.8mt/a,其服务年限不得小于 50 年。 由矿井的服务年限计算公式： t=z/(ak) (3- 1) 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。 k储量备用系数:矿井设计一般取 1.3- 1.5，取 1.3 t=12635.25/（1801.3）=54（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，由于技术装备和管理水 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 18 平的提高，能够突破设计能力，从尔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。 出煤班为两个班，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，减轻了工人的体力劳动，提高了工作效率。 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 19 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。 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: （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 （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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 20 （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。 4.1.3 井筒形式的选择 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。 本矿井的设计生产能力为1.80mt/a。煤层平均倾角8，最上层煤等高线为+175米，地 表标高+83米， 根据本井田特点，对井筒形式提出两种方案 i方案：双立井 主井箕斗 副井罐笼 ii方案：双斜井 主井皮带 副井串车 表4- 1 建井费用表 tab.4- 1 table wells built for table 工程项目 方 案 方 案 工程量米 单价元/米 费用万元 工程量米 单价元/米 费用万元 主井 508 5440 276.35 2300 4000 920 副井 478 5400 258.12 2300 4000 920 风井 458 1150 52.6 458 1150 52.6 井底车场 590 1150 67.85 590 1150 67.85 小计 654.92 1960.54 本井可以采用立井和斜井，通过建井费用比较，双立井比较适合本设计所以采用立井。 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 1.8mt/a，采用立井开拓，主井使用箕斗提升，副 井使用罐笼提升，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、中央风井。 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 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 21 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布置的核心。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： （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。 （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。 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。 该设计采用三个井筒的井田开拓方式：主井、副井、中央风井，通风方式为中央并列 式。 主井、副井井筒见图 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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 22 表 4- 2 井筒断面特征表 tab.4- 2 ell cashing crosssection characteristics sheet 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 508 6.5 33.2 副 井 运料、运矸、行人，进风 478 7.2 40.7 风 井 回风兼安全出口 458 7.0 38 图 4- 1 主井断面图 fig 4- 1 main shaft section 表 4- 3 主井断面特征表 table 4- 3 characteristics of the main shaft section of the table 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 6.5m 提 煤 508m 90 一对 16t 箕斗 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 23 图 4- 2 副井断面图 fig 4- 2 auxiliary shaft section 表 4- 4 副井断面特征表 table 4- 4 characteristics of the table shaft section 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 7.2m 进风运料 478m 90 双层罐笼 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 24 图 4- 3 风井断面图 fig4- 3 ventilation shaft section 表 4- 5 风井断面特征表 table 4- 5 characteristics of air shaft section of the table 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 井筒支护 7.0m 回风 458m 90 无 混凝土 4.2 开采水平的设计 4.2.1 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、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， ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 25 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）根据水平的接替关系 在上一水平减产前，新水平即做好接替准备，因此一个水平从投产到减产的时间必须 大于新水平的准备时间。正常情况下，大型矿井的准备时间要在 1.52 年，井底车场及石 门、主要运输大巷亦需 1.52 年，延伸井筒需 1 年，合计 45 年。开拓延伸加上水平过 渡需要 79 年，所以每个矿井在确定水平高度时，必须使用开采时间大于开拓延伸加上 水平过渡所需时间。 4.2.2 水平高度的确定 本矿年产量 1.8mt/a，井田走向长度平均 2600m，倾斜长度平均 5495m，两层可采每层 总厚度 13.4 m， 其中 1#煤层厚 3.2m， 2#煤层厚 10.2m， 煤层间距 33 m， 煤层倾角 412， 平均 8。 根据井田条件和煤炭工业矿井设计规范有关规定，本井田为近水平煤层,应根据水 平两侧的条带推进长度来确定水平的范围，由于井田划分为 3 个带区，首采带区倾斜长度 为 3450 m，单水平开采时两侧分带推进长度平均为 1725 m，两水平开采时即缩短了工作 面连续推进长度，增加了工作面搬家次数，而且又增加了延伸井筒等的费用。 综合考虑后，本设计采用单水平，水平标高定为- 375 m，两层煤用集中大巷布置方式， 大巷布置在下层煤底板岩石中。 4.2.3 大巷位置 本设计井田内两层煤间距为 33 米，考虑到采动影响,不考虑分层或分组大巷布置。同 时，本设计矿井大巷使用期限较长，为便于维护,减少煤炭损失,将大巷布置在煤层底板岩 石中,大巷的具体位置见开拓系统平、剖面图。岩石大巷与煤层大巷相比,优越性是比较明 显的。岩石大巷能适应地质构造的变化,便于保持一定的方位与坡度,可较长距离的直线布 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 26 置,便于煤炭运输,提高大巷通过能力。 同时岩巷受采动影响小,维护条件好,维护费用低,大巷 位于岩石中,减少了保安煤柱，故煤炭损失少,提高了回采率。另外岩石大巷布置比较灵活, 便于回采及煤仓的设置。 4.2.4 大巷的数目 本井田设计年产量大，选用机轨合一巷不容易满足要求，故选择开拓单独的胶带运输 巷。另外，其优点如下： （1）操作简单，比较容易实现自动化； （2）装卸载附属设备少，不需要调车场所，卸载均匀，可以减少调节仓容量； （3）电机功率小，多数情况下可以采用交流拖动，减少了大量设备； （4）在高沼气矿井下，胶带运输机电机防爆问题比较容易解决； （5）运输能力大，效率高，可实现连续运输，比起巷道坡度要求较低。 全矿井选用两条大巷，一条运输大巷，一条轨道大巷。 4.2.5 大巷的用途及规格 胶带大巷和轨道大巷均采用集中布置，这样布置总的开拓工程量、占用的轨道管线均 较少。将这两条大巷布置在下层煤底板的岩层中，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。 运输大巷主要用于运煤，轨道大巷主要用于运料、运矸、进风、行人。 运输大巷与轨道大巷断面及规格分别如图 4- 4 和 4- 5。 ：张家岗矿 1.8mt/a 新井设计 27 4200 4400 3800 100 100 r=2100 1700 600 图 4- 4 运输大巷断面图 fig4- 4 transportation roadway section map 表 4- 6 运输大巷特征表 tab. 4- 6transport tunnel cross section and its character 围 岩 类 别 断面，m2 设计掘进尺寸， mm 喷射 厚度 mm 锚杆，mm 净周长 m 净 设计掘 进 宽 高 型式 外露 长度 排列 方式 间、排 距 锚杆 长 规格 13.2 15.0