采矿工程毕业设计（论文）-晓明2矿1.50Mta新井设计（全套图纸） .pdfVIP

辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 煤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。但煤炭是不可再 生的宝贵资源，我国虽为万亿吨以上储量富煤大国，但人均资源远低于世界人均资源。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。 采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。现代采煤工艺的发展方向 是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研 究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善 采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有 中国特色的采煤工艺理论。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本设计是晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计在所收集地质材料的前提下，由指导教师给 予指导，本设计力求追赶先进的采矿理论，讲究开拓创新，并运用在课堂上所学知识，以 及各参考书中的规定和事例进行的。努力设计出一座高产、高效、安全、环保的现代化矿 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 节进行详细叙述，并进行了多处的技术和经济的比较，完成毕业设计要求的全部内容。同 时在设计说明书中插入相关的图片，使设计内容更容易理解和接受。 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 2 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 1 矿区概述及井田特征 1.1 矿区概述矿区概述 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。其地理坐标是 东经 1233414.71233819.6北纬 422643.5 422933。 晓明井 田北部以 i 号勘探线北 300m 的一号向斜轴为界与大明一矿相邻; 东部以 f14、 f76、 f319 断层为界与小青矿井田相邻;南部及西南部以 f406、f311、f308、f403 断层、大隆矿风井 保护煤柱及 f322 断层为界与大隆井田相邻；西部以煤层可采边界线（0.80m）为界。 1.1.2 矿区地形、地貌及交通运输 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。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 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。 1.1.4 电源 晓明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。 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 2 1.2 井田及其附近的地质特征井田及其附近的地质特征 1.2.1 矿区地层矿区地层 晓明井田位于铁法煤田的中西部，煤系地层基底为前震旦系花岗片麻岩、片岩，其上 沉积有晚侏罗系、白垩系、第四系地层。现由老至新分述如下： （一）前震旦系 出露于井田西部边缘的调兵山、太平山一带，由花岗片麻岩和片岩类组成，花岗片麻 岩为肉红色，具片麻构造，黑云母片麻岩主要成分为石英、长石、黑云母、石英多呈粗粒 状出现，并多为眼球状构造。片岩主要为灰绿色，淡黄褐色，由黑云母、绢云母、绿泥石、 石英等矿物组成。该变质岩系片理和“x”型节理极为发育，沿节理有火成岩侵入。 （二）晚侏罗系 前震旦系地层形成之后，本区长期处于剥蚀状态，使整个古生界和部分中生界地层缺 失，直到燕山运动中期，即晚侏罗系之前，地壳活动频繁，新华夏系切割纬向构造体系， 形成断陷沉积盆地，并伴有岩浆活动，使本区下降接受晚侏罗系后期煤系地层沉积。晚侏 罗系地层厚达 1000m 以上，平均 1200m，按岩性分为六段自下而上为： 1、底部砾岩段 自基底到下部砂泥岩层底板，该段厚 350550m，平均厚度 450m。底部为紫色，顶 部为灰色，灰白色砂砾岩、砾岩、夹薄层砂岩，砾石主要为花岗片麻岩、片岩，园度不佳， 呈棱角状和次棱角状，分选较差。砾径 51000 毫米，一般为 3050 毫米，胶结物为泥 质及钙质，不整合于前震旦系地层之上。 2、下部砂泥岩段 本段由灰、灰白、深灰色的砂岩、砂质泥岩、泥岩互层组成。夹薄层炭质泥岩、砂质 泥岩。泥岩中富含植物化石。本层厚约 150m。 3、中部砂泥岩段 由灰、灰白和深灰色的细砂岩、粉砂岩和泥岩组成，不含煤层。砂岩多为斜层理和波 状层理。本段中含页岩标志层，平均厚 35m，自十一层煤顶板至十层煤底板为本段区间， 本段厚 3258m，一般 44m。 4、含煤段 本段的岩石组成基本同于下煤段，不同之处是本段的含煤系数较高，含煤 3 层，分别 为 3、6- 1、层煤，都不同程度的可采。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 5、上部砂泥岩段 本段由砂岩、泥岩、砂质泥岩组成，局部夹薄层砂砾岩及薄层煤。本段下部普遍存在 泥岩标志层，厚约 6.5m，上部粒度变粗并逐渐变为灰绿色。本段自 1 层煤顶板至白垩系， 厚度 9124m，一般为 62m。 (三)白垩系 白垩系在本井田较为发育，井田西部沉积较薄，向东变厚。该系按颜色可分两段： 1、灰绿色砂砾岩段 本段以灰绿色、灰白色砂岩、细砾岩为主。砾石主要成份为花岗岩、花岗片麻岩、石 英岩，砾径一般为 1530mm，圆度不佳，分选较差，多为泥质胶结。本段厚度 15531m， 一般 106m。平行不整合于侏罗系地层之上。 2、紫色砂砾岩层 本层以紫色砂砾岩、细砾岩、砾岩为主。砾石成份同上述，砾径一般为 530mm，最 大 300mm，分选不好，磨圆度较差，呈次棱角状。本段厚 24253m，一般 135m。 (四)、第四系 本井田第四系以洪积层为主，其次为冲积层，厚度 422m，平均 14m。洪积层在井 田南部以砂质粘土为主，北部以砂质粘土、砂土、砂及粗砂砾为主。冲积层以粘土、砂质 粘土、砂土及砂为主。 三、井田内地层层段的主要发育特征，古生物组合及地层对比方法 本井田从下至上共沉积有前震旦系、侏罗系、白垩系及第四系地层，其地层层段发育 变化不大，全区整体赋存一致。其中白垩系在颜色及分选性上与侏罗系有明显区别，而从 岩性上看，白垩系多为砾岩、砂砾岩，而侏罗系多为粗、中、细、粉砂岩及泥页岩和煤层， 并含有大量的植物化石，主要化石有长形似金粉蕨、耳羽叶、古银杏等。其中上下含煤段 化石基本相同，但位于煤层顶底板处植物化石全区发育，动物化石极少，仅见几处，其中 有一化石初步确定为恐龙类化石。 1.2.3 地质构造地质构造 本井田在构造上属于南荒向斜的东南翼，南荒向斜被露天 f1号断层斜切；本井田是断 层东南侧抬起剥蚀后的保留部分，煤层呈以倾没背斜为主体的背斜构造，轴向北 300 东， 在 f38断层附近。煤层的走向呈弧形，从东到西由近南北转为近东西，倾向变化为东-北东 -北，倾角 60300，倾角的变化规律是浅部陡，中部缓，深部又陡。浅部一般 150210， 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 4 中部局部平缓，仅为 4060，深部为 100150。 本井田主要地质构造是断层，有两条断层经过井田，分别为 f49与 f37断层。本井田无 岩浆岩侵入与冲刷带。断层见下表 表 1-1 断层一览表 schedule1- 2 fault table 断层 编号 性 质 产 状 延展长度 （m） 落差 （m） 见断面 钻孔 煤层水平 位移（m） 巷道 实见 点 可行程度 走向 倾 向 倾 角 f49 正 n120w ne 66 980 060 补 27 0330 5 煤北 6 条带 上部可靠，深 部落差不清 f37 正 n130w转 为 ns e 60 3700 0508 74391 74280 74298 比较可靠 1.2.4 水文地质水文地质 一 、 区域水文地质特征及井田在区域水文地质分区的位置 （一）区域水文地质特征 本井田厚及中厚煤层结构复杂， 薄煤层结构简单， 煤层大多在工业广场附近发育较好， 厚度较大。在西部可采边界地带煤层分叉变薄，层间距稳定，如南四采区七煤层在西翼厚 度小，东翼厚度大。沉积厚度在井田北部，东部较大，煤层赋存深，主采煤层 4- 1、7 煤层， 层间距在这两地带， 最大达 60m， 最小 34m。 而在南部的南四采区最小达 18m， 最大达 30m。 下部含煤段中煤层均为薄煤层，厚度变化小，发育差，仅 15- 1 层煤为大部分发育，其层间 距亦较稳定，仅向北部增大。纵观含煤岩段，岩性、岩相变化较大。上含煤段岩性至上而 下由粗砂、中砂至细、粉砂岩、泥岩，沉积颗粒是由粗变细。而下含煤段则相反，粒度由 细变粗。 在平面上看，自西向东岩性变化由粗粒变细粒、岩相由边缘河床相逐渐变为湖泊相。 含煤岩系沉积中心位于井田南部偏西侧，呈带状分部，由南向北煤层逐渐变薄，各个煤层 的沉积中心略有差异。总的看，自下而上有从东向西迁移的现象。 二、井田水文地质特征及水文地质类型 （一）井田水文地质特征 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， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 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。 1.3 煤层质量与煤层特征煤层质量与煤层特征 1.3.1 煤质及物理性质煤质及物理性质 本井田煤层以低变质弱粘结的长焰煤为主，气煤次之。13#煤层以上各层均为长焰煤， 13#煤层以下有一部分为气煤。各煤层以区域变质因素为主，随煤层赋存深度增加变 组垂直层面的内生裂隙，一组发育，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，煤层与顶底板一般为整合接触。 煤的物理性质：容重 1.35 克/立方厘米，灰份（ag）21.31%，水分 11%，挥发份（vr） 41.89%，发热量 22mj/kg,硫含量 1.95%。 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 6 柱 状 1:1000 层厚 (m) 煤层 编号 岩石名称 10.51 4.2 15 6.0 粉砂岩 煤 粗砂岩 煤 泥岩、粉砂岩 6-1 5 24 图 1- 1 煤层柱状图 fig 1- 1 coal histogram 1.3.2 井田内煤层及埋藏条件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 810之间，平均为 10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 3 煤层 4.2 24 全区发育 6 煤层 6.0 全区发育 1.3.4 瓦斯瓦斯 瓦斯相对涌出量平均为 14.72m3/t，绝对涌出量为 43.28m3/min，属高瓦斯矿井。瓦斯 以游离和吸附形态存在于煤层及围岩的孔隙中。该矿煤层透气性系数极低，瓦斯圈闭条件 较好，但在开采时瓦斯涌出量较大，尤其冒落、裂隙带发育至近距煤层群时，其涌出量更 大。在开采首采层时瓦斯涌出量大，而开采非首采层（如 4 煤层）时瓦斯涌出量小。首采 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 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。 本矿煤层属一类易燃煤层，煤的自然发火期为 36 个月，最短 43 天。 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 8 2 井田境界及储量 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田边界井田边界 井田北部以 i号勘探线北 300m 的一号向斜轴为界与大明二矿相邻; 东部以f14、 f76、 f319 断层为界与小青一矿井田相邻;南部及西南部以 f406、f311、f308、f403 断层、大隆 矿风井保护煤柱及 f322 断层为界与大隆井田相邻；西部以煤层可采边界线为界。 2.1.2 井田尺寸井田尺寸 井田走向最大长度为 3.60km,最小长度为 2.90km,平均长度为 3.40km。 井田倾斜方向最大长度为 4.02km,最小长度为 3.60km,平均长度为 3.80km。 煤层的倾角最大为 11，最小为 8, 平均为 10。 2.1.4 边界合理性边界合理性 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 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。这种划 分方法合理地规划矿井开采范围，处理好与相邻矿井之间的关系，避免了浅部和深部形成 复杂的接茬关系给开采造成困难。 根据矿井设计规范的规定，采区开采顺序应遵守先浅后深，逐步向深部延展的原则， 并应符合下列规定7： 1)首采采区应布置在构造简单，储量可靠，开采条件好的块段。 2)开采煤层群时，采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，单独布置采区。 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。 综上所述，矿井首采区定在井田的东南部，采区储量丰富，开采条件简单，所以井田 划分是合理的。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 2.2 井田的储量井田的储量 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： msrzg= （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 z3=129200004.21.35/cos10=74386498.0t z6- 1=129200006.01.35/cos10=106226425.8t zg=z4+z6- 1=180652923.8t 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 10 表 2- 1 煤层工业储量表 tab.2- 1 industrial coal reserves 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。 p=415093(4.2+4.0)1.35/cos10=466.59.万 t 断层留设永久煤柱： p1=78837(4.2+4.0)1.35/cos10=88.61 万 t 所以矿井的设计储量为: zs=zg- (p+p1)= 18065.29238 - (466.59+88.61)= 17510 万 t 2.2.3 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： zpzz s *)(= （2- 2）1 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=151.0=15 公顷，依据井田形状选择 500300m 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: 3#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： （732.04+803.04）582.54 24.21.35cos10=257.43 万 t 煤层号 煤厚（m） 倾角（平均） 面积（m） 工业储量（亿 t） 3# 4.2 10 12.92 0.74 6- 1# 6.0 10 12.92 1.06 总计 10.2 1.80 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 6- 1#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： （749.74+822.59）590.38 26.01.35cos10=381.50 万 t 工业广场保护煤柱损失量： p1=257.43+381.50=638.93 万 t 2)主要巷道保护煤柱的损失： p2= 3#+6- 1#6010.228001.35cos10=188.85 万 t 3) 矿井设计可采储量的计算： z =（zs- p1- p2）c =（17510- 638.93- 188.85）0.75=12606.98 万 t 表 2-2 可采储量计算表：单位（万 t） table2-2 recoverable reserves schedule 项 目 工 业 储 量 永久煤柱 损失量 设 计 储 量 非永久 保护煤柱 设计可采 储 量 储量(万吨) 18065.2 555.20 17510 700.78 12511.66 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/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矿井年产量及服务年限 3.1.1 矿井年产量矿井年产量 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 200m，采煤机滚筒采用 600mm，一个工作面生产，一天进刀 8 刀，煤的容 重为 1.35t/m3 。所以矿井的年生产能力为： 3300.682000.934.21.351.0 5=168.91 万 t 满足矿井的设计生产能力每年 150 万 t。 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。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，保有工 业储量为 18065.2 万 t，按照 1.50mt/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，井田面积大，煤层埋藏较浅，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)建井及外运条件 本井田内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。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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 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 1.50mt 是可行的、合理的。 3.1.2 矿井的服务年限矿井的服务年限 由矿井的服务年限计算公式: )k/(=azt 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 1.4， 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=12511.66/（1501.4）=59.57（年） 本矿井的年产量是 1.50mt,根据煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力 为 1.50mt/a,其服务年限不得小于 50 年。本矿井 59.57 年，所以本矿井的设计服务年限符 合规定。 3.2 矿井的一般工作制度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,即每昼夜两班半采煤工和半 班检修。采煤班内进行“落煤、装煤、运煤、支护、移架”工序工作，然后回柱放顶，设 备检修等工作；每班工作 8 小时，每昼夜净提升时数为 16 小时。 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 14 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，在技术可行的多 种方式中进行技术经济比较或系统优化后，才能确定 1。 4.1 井筒形式及井筒位置的确定井筒形式及井筒位置的确定 4.1.1 井筒形式的确定井筒形式的确定 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。 4.1.2 井筒数目 本矿年产量 1.5mt，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，形成中央边界式通风。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 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 4.1.3 井筒位置的确定 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)： 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 16 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 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 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。 4.1.4 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 26.8 685 6.0 两套 16 吨箕斗 副井 进风、 行 人、 运料 30.2 650 7.2 一对 3t 矿车双层罐笼 风井 回风、 兼 做安全 出口 26.8 300 6.0 各井筒断面见图 4- 2；4- 3；4- 4： 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 18 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） 19 洒水管 压风管 信号通讯电缆 排水管 动力电 缆 图 4- 3 副井断面图10 fig.4- 3 auxiliary shaft crosssection fig 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 20 图 4- 4 风井断面图 fig.4- 4 air shaft crosssection fig 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 4.2 开采水平的设计开采水平的设计 4.2.1 开采水平的划分开采水平的划分 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 1.50mt 的矿井的第一水平服务年限不得小于 25 年。 4.2.2 水平划分的依据水平划分的依据 3 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。 4.2.3 水平高度的确定水平高度的确定 晓明 2 矿年产量 1.50mt，井田走向长 3.4km，倾斜长度 3.8km，两层可采煤层总厚度 10.2m，其中 3#煤层厚 4.2m，6- 1#煤层厚 6.0m，间距为 24m，煤层倾角平均 10。 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， 本井田划分 2 个水平， 水平标高分别设为- 225m 和- 425m。 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 22 4.2.4 设计水平储量及服务年限设计水平储量及服务年限 本带区设计水平为- 225m 水平,该水平储量 5071 万吨，水平服务年限即为矿井矿井服 务年限 26 年。 4.2.5 设计水平大巷位置设计水平大巷位置3 选择大巷位置的原则：掘进量少，费用少，维护条件好，煤柱损失少，有利于通风和 防火，运输方便。 由于晓明 2 矿煤层间距较近，见表 4-6。层间距50 米，考虑到采动影响,不考虑分层 或分组大巷布置，本设计矿井大巷使用期限较长，为便于维护,减少煤炭损失,故采用集中 大巷布置，由于该矿岩性比较软，为便于维护，将大巷布置到 6-1#煤层底板岩层中，距离 煤层底板 20m，大巷的具体位置见开拓系统平、剖面图。另外，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。 表 46 煤层间距表 tab 46 seam distance 煤层 煤层最小最大厚度/m 与上层间距/m 3 4.04.4 6- 1 5.96.1 24 4.2.6 大巷的数目和用途及规格大巷的数目和用途及规格 根据运输和通风条件，本矿井供布置三条大巷：运输大巷（皮带大巷） 、轨道大巷， 巷道断面特征规格见图4- 4、图4- 5。 1 皮带大巷：将采区采出的煤运至井底煤仓，完成运输任务。集中布置在 6- 1#煤层底 板岩石中，这样生产比较集中，有利于提高井下运输效率。 2 轨道大巷：承担整个水平进风、运料、排水、排矸等任务。集中布置在 6- 1#煤层底 板岩层中。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 4600 5200 1400 2003700300 200360 600 1550 4081730608 1300 1800 1054800 973 半圆拱型巷道断面设计 ( 锚喷 b = 4600 ) 比例 1：50 图 4-4 运输大巷断面图 fig4-4 transportation roadway section map 表 4-7 运输大巷断面及特征 tab. 47 transport tunnel cross section and its character 规格 lx 煤 喷射 厚度 (mm) 围岩 类别 净掘 断面(m ) 2 (mm) 宽高 掘进尺寸 锚杆 (mm) 排列 方式 型 式 外露 长度 锚深间距 备注 净周长(m) 14.718.95200 4200 30025006002500x2014.6 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 24 4600 5300 1400 2003500350 200360 600 1600 2000 136513351500 68 半圆拱型巷道断面设计 ( 锚喷 b = 4200 ) 比例 1：50 图 4- 5 轨道大巷断面图 fig. 4- 5 track roadway cross section diagram 表 4-8 轨道大巷断面及特征 tab.4- 5 strap tunnel cross section and its character 规格 lx 煤 喷射 厚度 (mm) 围岩 类别 净掘 断面(m ) 2 (mm) 宽高 掘进尺寸 锚杆 (mm) 排列 方式 型 式 外露 长度 锚深间距 备注 净周长(m) 14.518.95300 4050 35025006002500x2013.6 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 25 4.2.7 大巷运输方式大巷运输方式 本设计井田倾向长,井田范围大,为适应现代化采煤的应用,及运输的效率,故大巷采 用皮带运输,可实现连续运输,运量大,效率高,易于实现自动化,由于地质构造比较简单, 煤层倾角平缓,采用条带准备,且该水平的服务年限长,设备利用是比较充分的,且巷道较 直,没有较大的巷道弯曲段。 4.3 井底车场井底车场 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 和提升的枢纽，是矿井生产的咽喉。因此，井底车场设计是否合理，直接影响着矿井的安 全和生产。 4.3.1 井底车场形式井底车场形式 根据矿井设计规范规定，井底车场布置形式应根据大巷运输方式、通过井底车场 的货载运量、井筒提升方式、井筒与主要运输大巷的相互位置、地面生产系统布置和井底 车场巷道及主要硐室处围岩条件等因素，经技术经济比较确定。当大巷采用带式输送机运 煤，辅助运输采用有轨道系统时，宜采用环形车场。 （1）选择井底车场形式的原则 1）井底车场应有富裕的通过能力,一般大于矿井设计生产能力的 30%。 2）设计井底车场时,应考虑到矿井在服务期间有增产的可能性。 3）尽可能地提高井底车场的机械化水平,尽量简化调车作业程序,减少调车时间,以达 到提高井底车场通过能力的目的。 4）在确定井筒位置时应注意井底车场所处的围岩情况及岩层的含水情况，一般应尽 可能地避开破碎带或强含水层。 8）井底车场应紧凑,并注意减少开掘工程量,节约开掘费用。 9）在确定井底车场形式时,应尽量减少交岔点的数量和减少跨度,并考虑施工和维护 方便。 （2）井底车场形式选择应考虑一下因素 1）井田的开拓方式，井底车场形式随井筒形式改变，同时还取决于主副井筒和主要 运输巷道的相互位置 2) 地面布置及生产系统 3)大巷运输方式及矿井生产能力 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 26 4) 不同煤种需分运分提的矿井 晓明 2 矿年生产能力 1.5mt，属于大型生产矿井，采用立式环形井底车场，图 4-7。 利用主要运输巷道作为绕道回车线集调车线，这种车场调车比较方便，通过能力较大。由 于本矿采用胶带运输机代替矿车运输，煤炭经输送机直接进入煤仓，井底车场只担负辅助 运输任务，故车场形式和线路结构可简化。主井井底及副井掘至井底车场水平以下，煤仓 及装载硐室均在车场水平以下，通过清煤斜巷清理井底洒煤。 图 4- 7 井底车场示意图 fig.4- 7 shaft station abridged general view crosssection distinction 表 4- 10 井底车场巷道名 tab. 4- 10 the name of the road in mine shaft station 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 27 序 号 巷道名称 1 主 井 2 副 井 3 风井 15 井底车场煤仓 18 中央变电所 19 中央水泵房 22 水仓 23 火药库 4.3.2 采区准备方式及尺寸的确定采区准备方式及尺寸的确定 根据煤层的赋存条件，该井田为近水平煤层，平均倾角 10，有两种准备方式：带 区准备方式；盘区准备方式； 表4- 11 两种种方案技术分析表 tab.4- 11 two options technical analysis table i方案 ii方案 方案 特征 工作面沿着煤层走向布置，沿煤层倾向 推进 用水平巷道将井田划分成许多块，每个块 段都有独立的生产系统 主 要 优 缺 点 由于工作面沿煤层走向呈水平状布置， 工作面输送机效能不受煤炭运输方向的 影响，同时工作面风流也不存在上行和 下行的问题，通风状况良好。所以条带 式准备方式巷道布置简单，巷道掘进和 维护费用低，建井工期短，投产快；运 输系统简单，占用设备少， 运输费用低； 采煤工作面长度在整个采煤期间保持不 变， 为采用综采设备创造了良好的条件； 煤炭损失少，回收率高；通风系统简单， 通风设备少；对某些地质条件的适应性 强。 当煤层倾角较小允许下行风； 运输能力大，不受运输长度限制； 可以适应煤层起伏变化； 没有巷道积水的问题； 大巷装在站少； 根据矿井实际情况，通过方案、对比，带区准备方式适合本矿井；将井田划分为 六个带区，各带区均是以断层或人为划定边界。下表列出了带区的划分： 李庆伟 晓明 2 矿 1.50mt/a 新井设计 28 表 4- 12 带区情况表 tab. 4- 12 picks the area situation tables 带区编号 可采储量(万 t) 生产能力（万 t） 服务年限(a) e1 2631.8 150 17.54 e2 1377.8 150 9.18 e3 1570.4 150 10.46 w1 2430.0 150 16.2 w2 2332.0 150 15.54 w3 1101.6 150 7.34 以上计算所得结果均为平均值。 4.3.3 采区划分的合理性采区划分的合理性 参照国家目前开采技术条件 4，可知以上各参数的选取是合理的，适合于近水平厚煤 层、回采工艺为综放的情况。 下面从技术、经济因素的角度来分析以上各条带尺寸选择及划分的合理性： （1）技术因素 带区生产时，巷道内铺设胶带运输机，根据我国目前运输机生产现状，胶带机其长度 在 10003000 米之间，考虑到带区实际斜长，可选用一台胶带输送机，这样可解决工作 面推进长度过长的问题，又解决了条带斜巷的运输问题。 随着通风技术的发展，现阶段独头掘进的距离可达 3000 多米，因此通风问题对带区 倾斜长度的大小没有限制。 带区变电所设在集中大巷附近， 考虑到带区斜长过大将使供电距离增大，