采矿工程毕业设计（论文）-锦界二矿6.0Mta新井设计（全套图纸）

辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 中文题目：锦界二矿 6.0Mt/a 新井设计 外文题目：JIN JIE COAL MINET 6.0Mt/a DESIGN 毕业设计（论文）共 99 页（其中：外文文献及译文 22 页） 图纸共 4 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 2 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书 本人郑重承诺： 回村三矿 1.8Mt/a 新井设计毕业设计（论文）的内容 真实、可靠，系本人在 指导教师的指导下，独立完成。如果存在弄虚 作假、抄袭的情况，本人承担全部责任。 学生签名： 2012 年 6 月 6 日 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书 本人郑重承诺：我已按学校相关规定对 同学的毕业设计（论 文）的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果存在弄 虚作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。 指导教师签名： 年 月 日 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 摘要 锦界二矿拥有三层可采煤层，煤厚分别是 5.6m、14.1m 和 12.2m。煤层走向约为 5km， 倾向约为 4km，井田面积约为 20km，平均倾角为 0.4。工业储量为 8.93 亿吨，可采储 量为 6.34 亿吨。本设计从矿井的开拓、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，设计严格遵守矿井设计规范和煤矿安全规程 。本设 计采用斜井单水平开拓，主井采用皮带运输升，副井采用无轨胶轮车运输，大巷采用分层 大巷布置。通风方式为中央并列式。矿井建井工期为 18 个月。采煤方法采用走向长壁综 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。本次 设计是锦界二矿新井设计，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，确保设计出一个安全、高效的现 代化矿井。 关键词：单水平斜井开拓；通风；走向长壁采煤法 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 4 Abstract Jin Jie coal mine have a three- layer coal seam, which were respectively 5.6m、14.1m and 12.2m. The length of this coal seam is about5km from north to south and 4km from east to west, the coal mine field is about 20 km2 with an average inclination about 3 degrees, the design reserve and the recoverable reserves of which are respectively893 million tons and 634million tons. This design describes all aspects in detail from the mine exploration, mining, transport, ventilation to coal mining methods to exploit working face, and strictly follow the “Design Standards“ and “Coal Mine Safety Regulations“.This design slope shaft and single- level development, The Lord well used the belt transport rises, the auxiliary shaft trackless rubber tyred car transport, roadway by stratified roadway layout.the ventilation method adopts the central parallel mode. Mine well construction will be completed within 18months. The coal mining method is longwall mining to de dip, and the coal mining technology uses the fully mechanized top coal caving method. The working face supporting method adopts hydraulic support, the end support method uses the end bracket. The mine design is for Jin Jie coal new well under my instructors guidance, and the geological datum are collected by the workers of the mine in the practice, during this design, the knowledge gained in class are reasonably used., whats more, the relevant data and documents are consult to make sure a safe, efficient and modern mine. Key words: slope and single- level development; Ventilation; Longwall mining to the strike 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 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。煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固 体可燃性矿物。一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质 作用转变而成。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。 本次设计是锦界一矿新井设计，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，能够体现出安全、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。但由于时间比较短暂和个人能力有限，书中会有不妥之处，请老师批评指正。 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 6 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 锦界井田位于榆神矿区东北部，二期规划区西部，地处陕西省榆林市神木县瑶镇乡和麻 家塔乡境内，行政区划隶属陕西省榆林市神木县瑶镇乡管辖。地理坐标位于东经， 11006041102426，北纬384632385314之间。井田北与神东矿 区相接，东与凉水井井田毗邻，西与榆神矿区一期规划区隔河相望，南与锦界小煤矿开采 区为邻。 1.1.2 矿区地形、地貌及交通运输 锦界井田位于陕北黄土高原北端、毛乌素沙漠东南缘。在新构造运动和外应力的共同 作用下，形成本区现有的地貌景观。按地貌单元的成因，将本区地貌划分为风沙地貌、黄 土地貌和沟谷地貌三类。 1) 风沙地貌：约占井田面积的 9/10，风力作用是风沙地貌的主要成因，组成物质是 第四系黄色沙质黄土、亚粘土、粉沙、细沙及中粗沙。风沙地貌分为风沙滩地和风成沙丘 地貌。风沙滩地较为平坦，粒度较细，常为农业耕作区，部分地段四周被沙丘所包围，地 表水不能外泄。沙丘形态各异，大小不等，高度几米至十几米。风沙地貌以半固定和固定 沙为主，植被覆盖较好，地势平坦开阔。 2) 黄土地貌：仅分布于黄土庙和马场梁一带。梁顶平缓，常被薄层片沙覆盖，冲沟 陡深，一般 1535m，地形高差较大，植被稀疏，为较典型的黄土冲蚀地貌。 3) 沟谷地貌：青草界沟为地表水侵蚀堆积形成的冲积地貌。上游窄，下游宽，谷坡 呈斜坡形，两侧不对称，谷底平坦，河床较窄，河水蜿蜒流淌其中。两岸的河漫滩和阶地， 土地较为肥沃，是区内主要的农业耕作区。 4)地形：受青草界沟影响，本井田地形总的呈北高南低、东高西低的特征。最高处位 于琉璃壕东侧，高程为 1313.00m，最低处位于沙母河附近，标高约 1110m，最大高差 203m。 风沙区地形较为平坦，北部标高一般为 12401260m，南部一般为 1200m 左右。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 井田地处陕西“米”字型公路网内，S204 省道（二级）和 西（安）包（头）铁路并 行从井田东南边界附近通过，210 国道从矿区西侧通过。西（安）包（头）铁路北与（北） 京包（头）线相接，东与神（木）朔（州）线、大（同）秦（皇岛）线相接，南与西（安） （安）康线、陇海线及即将建成通车的西（安）宁（南京）铁路相连，可达我国华北、华 东、华中、华南及沿海地区。总之，井田交通便利。 锦界井田至附近主要城市里程如下： 锦界神木 30km 锦界榆林 83km 锦界包头 340km 锦界西安 753km 1.1.3 气候条件及地震情况 本区地处西北内陆，受极地大陆冷气团影响时间较长，受海洋暖气团影响时间较短， 为典型的温带半干旱大陆性气候。气候特点是：冬季寒冷，夏季炎热，春季多风，秋季凉 爽，冷热多变，温差悬殊，干旱少雨，蒸发量大，全年无霜期短，10 月初即上冻，次年 4 月初解冻。 据神木气象站观测资料： 多年平均气温：8.4（5790 年） 极端最高气温：38.9（66 年 6 月 21 日） 极端最低气温：-28.4（58 年 1 月 16 日） 多年平均降水量：435.7mm（5791 年） 日最大降水量：136.3mm（59 年 7 月 21 日） 枯水年降水量：108.6mm（65 年） 丰水年降水量：819.1mm（67 年） 多年平均蒸发量：1774.1mm（7890 年） 多年平均相对湿度：56%（5790 年） 多年平均绝对湿度：7.6 毫巴（6190 年） 多年平均风速：2.2m/s（5789 年） 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 8 极端最大风速：25 m/s（70 年 7 月 18 日） 年最多风向：NW 多年最大冻土深度：146cm（68 年 2 月） 多年平均气压：910 毫巴（789 年） 全年降水量分配很不均匀，多以暴雨形式集中在 79 月份，约占全年总量的 68%。各 年间降水量变化也很大。 本区属无震害区，区域稳定性好，地震烈度为度。 1.1.4 电源、水源及建筑材料来源 神木锦界电厂（6600MW）紧邻本矿井，矿井主供电源可直接从电厂接取。西北电网 330kV 供电线路已送至榆林和神木，榆林至神木、榆林至店塔镇的两条 110kV 供电线路已 经建成投运，从榆林镇北台变电站出线的矿区 110kV 供电专线已送至锦界，并已在锦界建 成二座 110/35kV 变电站，矿井备用电源可从锦界 110/35kV 变电站接取。 本区主要水系为秃尾河及其支沟沟泉水，由于本矿井系神木锦界电厂煤电一体化项目 的配套矿井，矿井供水水源直接从电厂供水系统接取，统一从瑶镇水源取水，瑶镇水库已 于 2001 年开工建设。 本区主要建筑材料需从外地运入，砖、瓦、砂、石等建材可就地生产。区内有多处小 规模的机砖厂，可提供矿井建设所需的机砖与水泥制品，但当地砂、石多数质量不高，建 设中应严把质量关。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田地质构造 井田内地质构造简单，地层平坦，总体趋势为一个倾角小于 1，缓缓向北西倾 斜的单斜构造。无褶皱和岩浆活动，锦界井田位于榆神矿区东北部，地层区划属华北地层 区鄂尔多斯盆地分区。地表绝大部分被第四系沉积物覆盖，仅在青草界小沟脑、J405 孔及 呼家圪堵一带基岩零星出露。据地质填图及钻孔揭露，井田地层由老至新依次为：三叠系 上统永坪组(T3y)，侏罗系中统延安组(J2y)、直罗组(J2Z)，第三系上新统保德组（N2b） ， 第四系中更新统离石组（Q2L） ，上更新统萨拉乌苏组（Q3S） 、全新统风积沙(Q4eol)及冲 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 积层（Q4al） 。 1.2.2 井田水文地质特征 本区地形较为平坦，地表高程 1110.00m(沙母河)1313.00 m (白家庙梁)，最大高差 203m。北部标高一般为 12401260m，先期地段南部 1200m 左右。 井田大部被第四系风积沙覆盖，为典型的风成沙丘及风沙滩地地貌,以半固定沙及固 定沙为主,植被覆盖较好,地势平坦开阔,有利于降水入渗补给地下水。东南部为黄土冲蚀 地貌,梁顶较平缓，沟谷受水力冲蚀较深，一般 1535m。基岩仅在小沟沟脑、J405 和 J605 钻孔一带零星出露。 本区属于黄河一级支流秃尾河流域， 西临秃尾河。 井田内地表水系主要包括青草界沟、 河则沟和小型水库。 青草界沟流为长年性流水， 据长观资料， 年平均日流量为 21417.70m 3/d； 河则沟流量为 9832.32m 3/d，由井田西南部排入秃尾河。长胜彩当水库库容约 25000m3。 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤质及物理性质 井田内各煤层均属低变质阶段的长焰煤和不粘煤。煤岩成分以暗煤、亮煤为主。宏观 煤岩类型：3 -1、4-2和 4-3煤层以半亮煤为主,次为半暗煤，其次为半亮煤。 煤的物理性质： 井田内各主要煤层均具有特低灰低灰、 特低硫低硫、 低特低磷 、 中高发热量、富油、高挥发分产率等化学特性,可广泛用于动力、气化、液化等用途。煤 质资料如下： 水分（Mad） ：各煤层原煤分析基水分（Mad）为 3.389.80%，综合平均值为 5.87 6.98%，以 4 -3、4-4煤较高，3-1、4-2煤较低。煤的全水分（Mt）为 9.9011.20%，属中高全 水分煤。 灰分（Ad） ：各煤层灰分综合平均值为 6.288.19%，其中 3 -1 煤层为低灰特低灰分 煤，4 -4煤层为低灰低中灰分煤，其余各煤层均以低灰分煤为主。 挥发分（Vdaf） ：各煤层原煤挥发分综合平均值为 34.5038.36%，属中高挥发分煤。 其中 3 -1、4-2煤层挥发分以大于 37%为主，4-3、4-4、5-2 上、5-2煤层以挥发分小于 37%占优， 5 -3煤层以挥发分小于 37%及大于 37%各占一半。 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 10 硫分(St,d)：各煤层原煤硫分为 0.150.86%，综合平均值为 0.280.38%，属硫分 变化小的特低硫分煤。剖面上以 4 -3、4-4煤层硫分最低，向上、向下硫分有增高的趋势，平 面上全区变化稳定。 发热量（Qnet，ar） ：各煤层收到基低位发热量（Qnet，ar）综合平均值在 25.36 26.44MJ/kg 之间，属高热值煤。 煤灰熔融性：井田内主采的 3 -1、4-2、5-2煤层均以较低软化温度灰煤为主，其次为低软 化温度灰煤。 1.3.2 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，井田中央倾向为北方向，倾角在小于 1，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 1 煤层 5.6 10 全区发育 2 煤层 14.1 全区发育 20 3 煤层 12.2 全区发育 0 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 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 井田内各主要可采煤层直接顶板由粉砂岩、泥岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩组成，平均 饱和抗压强度 41.6Mpa，软化系数 0.4，RQD 值平均 76，岩石质量好，岩体较完整，属 中硬类易软化岩石。直接顶分类属类中等稳定顶板。 各主要可采煤层基本顶以中粒砂岩和细粒砂岩为主，次为粗粒砂岩，平均饱和抗压强 度为 40.9Mpa,软化系数 0.52，RQD 值 77，岩石质量好，岩体较完整，是井田内稳定性 较好的岩组，属中硬类易软化岩石。基本顶分级属级，基本顶压力显现不明显明 显。 1.3.5 瓦斯赋存状况及煤的自燃性 本井田各煤层瓦斯含量很低，属 CO2-N2带。3 -1 煤层个别点属易自燃煤层外，4 2、43 煤层属不易自燃不自燃煤层。 1.3.6 地质勘探程度 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 12 本井田位于榆神矿区东北部，在原大保当区普查的基础上,又进行了全井田的详查勘 探及精查勘探。精查勘探面积 30km 2。 就全井田而言，现有地质资料对井田内主要可采煤层的勘探网度和储量级别划分比较 合理，重点查明先期开采地段的勘探工程布局合理，查明了井田可采煤层的层数，在构造 形态、煤层变化、煤层露头、煤质、储量分级等控制方面均可满足编制矿井初步设计的要 求。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田的边界 锦界井田位于榆神矿区东北部，二期规划区西部，地处陕西省榆林市神木县瑶镇乡和 麻家塔乡境内，行政区划隶属陕西省榆林市神木县瑶镇乡管辖。地理坐标位于东经 110 06041102426，北纬 384632385314之间。井田北与神东矿区 相接，东与凉水井井田毗邻，西与榆神矿区一期规划区隔河相望，南与锦界小煤矿开采区 为邻。井田东西宽 5.0km，南北长 4.0km，面积 20.0km 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) 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和矿井安全规程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。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； 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 14 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、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： 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(5.6+14.1+12.2)1.4=893.2Mt 其中：1 煤储量：205.61.4=156.8Mt 2 煤储量：2014.11.4=394.8Mt 3 煤储量：2012.21.4=341.6Mt 2.2.3 矿井可采储量 Zs= （ZP1P2)C （2- 2） 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 3 层煤均为厚煤层，因此全矿采区回采率取 0.75。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 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=500030235.91.4+394030235.91.4=26.959Mt 临时煤柱损失 P2主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等。 P2=（1080+1085）766/235.91.4=20.84Mt Zs=（ZP1P2)C=（893.226.9620.84）0.75=634.05Mt 即该井田的可采储量为 634.05Mt 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 500 万吨，所以工业广场面积为 S=0.610=6 公顷， 选择边长为 1000m600m 的长方形。 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 16 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 6.0Mt/a 是非常合理和可行的，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达到 3 层，保有 可采储量为 634.05Mt，按照 6.0Mt/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，煤层埋藏较浅，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。本井田离榆林市较近，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，“安全高效”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 6.0Mt/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 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 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。 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) =634.05/(6.01.4)=75 年 由设计规范第 2.2.5 条知，矿井设计生产能力为 600 万吨/年的大型矿井，设计服 务年限不应低于 70 年。本矿井的服务年限为 75 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。根据有关规 定，结合本矿区煤层条件、储量状况及完成产量的需要，同时考虑法定假日，设备检修和 涌水等的影响，做出相应的工作制度，即矿井的井下采煤等工作为昼夜分为三班，二班出 煤，一班检修，每班工作 8 小时，即“三八制”工作制14。 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 18 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综合考虑。 4.1 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。本井田表土层不厚，斜井 施工比较简单，用斜井开拓工程量小，维护和运输等费用也会大幅度的减小，以上因素决 定了本井田使用斜井开拓是可行的。 本井田的煤层赋存深度+1110 到+1170m，表土层较薄，井筒需用特殊方法施工。根据 设计规范第 3.1.4 条，煤层埋藏较浅，表土层较薄，水文地质条件简单、井筒需要特 殊施工，宜采用斜井开拓方式。 依上，本设计采用斜井开拓方式。 4.2 确定井筒的位置及数目 4.2.1 井筒数目 本矿年产量 6.0Mt，属大型矿井，在开拓时，决定采用两个井井筒：主斜井、副斜井， 形成中央并列式通风。主斜井采用胶带输送机提升，副斜井采用无轨胶轮车运送人员、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。主要是根据以下一些原 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 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+1310 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。所以，综合考虑，工业广场选择布置在井田中间。 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） 提升容器 主斜井 运煤 27.13 965 胶带输送机 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 20 副斜井 进风、 行 人、 运料 31.53 1015 无轨胶轮车 各井筒断面见图 4- 2；4- 3； 图 4- 2 主井断面 Fig 4- 2 main shaft sections 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 图 4- 3 副井断面图10 Fig.4- 3 Auxiliary shaft crosssection fig 4.4 开采水平的设计 4.4.1 水平高度的确定 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。该矿井内煤层走向。倾向变化均很小。煤层底板标 高基本在+1110+1160 之间，地面标高基本在+1310 左右，且倾角较缓。 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 22 开采水平标高：+1160m 4.4.3 设计水平大巷布置 运输大巷的布置方式有三种：运输大巷可以单煤层布置（又称分煤层运输大巷） ；分 煤组布置（又称分组集中大巷） ；全煤组集合布置（称集中运输大巷） 。 方案一：分煤层大巷布置 优点：若采用分煤层大巷布置，开设一组主要石门，各煤层中都布置大巷，各煤层单 独布置采区，均为煤层巷道，有利于掘进，矿井达产快，符合不出矸石或少出矸石的煤炭 工业发展趋势，环保效益好，开采巷道相对简单。 缺点：每层煤都开掘大巷，开拓工程量大，巷道的维护费用较高，不利于矿井的安全， 运输通风系统复杂。轨道、管线、设备多，辅助人员多，巷道维护工程量大，维护困难， 采区接替频繁，对正常生产有一定影响；每层煤都需要留保护煤柱，煤炭损失量大；在有 自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风，容易引起自然发火。 方案二：集中大巷布置 在煤层群最下部的底板岩石中，开掘阶段集中运输大巷为所有采区服务。在集中运输 大巷内，每隔一定距离开掘采区石门，将各个煤层联系起来。 这种布置方式的优点是：大巷布置在底板岩石中可以免去支撑压力对大巷的影响，大 大改善了巷道的维护条件；集中开拓各个煤层，采区生产能力大；大巷布置在岩层中，可 按开采技术要求直线掘进，便于采用大型运输设备；运输大巷工程量少、占用轨道、管线 少，各个煤层可以同时进行回采准备，开采强度大；煤层内可以不留设煤柱，煤炭损失少； 其缺点是：初期工程量大，建井工期长，采区石门多，总的石门长度大，岩石工程量 大。这种布置方式一般适用于井田范围大、煤层层数多、煤层间距不大的矿井中。建井施 工速度慢，投产慢，达产时间长，开拓费用高。 方案三：分组运输大巷布置 由于各煤层间距相差不多，而距离较远，分组布置远不如集中布置在技术和经济上可 行，所以不考虑用分组布置。 经过以上技术和经济上的比较的结果来看，方案一，维护费用总费用较低。因此，本 设计采用方案一较为合理。 运输大巷承担运煤任务，在运输大巷内布置带式输送机；轨道大巷承担运料、通风、 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 行人的任务，用无轨胶轮车将材料运到工作面，从而实现了从大巷到采区、工作面辅助运 输的连续性。因为大巷的服务年限都比较长，所以都采用锚喷支护。 4.5 采区划分及开采顺序 4.5.1 采区形式及尺寸的确定 采区是在阶段内划分的一个开采区域，它是矿井生产的基本单元。采区尺寸主要受到 地质、技术、经济因素影响，我国矿井实际的采区倾斜长度多为 5001000m，双翼采区 的走向长度可达 10002000m，根据设计矿井特点：煤层赋存稳定、倾角小、充分利用大 的地质构造作为采区边界，减少煤炭损失。共划分为四个采区。详细情况见表 4- 8， 表 4- 8 井田各采区技术特征表，以及矿井开拓平面图 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 一带区 2000 2500 223.3 走向长壁 综采 单翼采区 二带区 2000 2500 223.3 走向长壁 综采 单翼采区 三带区 1600 2500 178.6 走向长壁 综采 单翼采区 四带区 2400 2500 268 走向长壁 综采 单翼采区 合计 4000 5000 893.2 4.5.2 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： 1) 保证开采水平、采区、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： 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 24 整个井田的开采工作沿着倾斜方向由上向下依次进行，即阶段下行式开采。 采区：由井田两翼向井田中部开采，即采区后退式； 区段：沿着煤层倾斜方向自下而上开采，即区段上行式； 分层：自上而下逐层开采； 工作面：回采工作面推进方向是从带区两翼向井田中部推进，即工作面后退式开采。 4.6 开拓系统综述 4.6.1 开拓方式 本设计矿井采用“斜井单水平、 分层运输大巷、走向长壁相结合”的开拓方式。采用斜 井开拓，共 2 个井筒，主运输斜井、副辅助运输斜井，采用中央并列式通风方式。矿井开 采水平在+1160m 标高位置，矿井正常生产时，一个综采工作面保证年产量。 4.6.2 运输系统 运煤系统：工作面出煤区段运输顺曹分层运输大巷从主斜井提到地面； 排矸系统：掘进巷道时所出的矸石通过无轨胶轮车副斜井提至地面； 运料系统：副斜井分层辅运大巷区段辅运平巷使用地点。 4.6.3 通风系统 新鲜风流主、副斜井分层辅运大巷区段运输顺曹、辅运顺曹工作面； 污风区段回风顺曹分层运输大巷主斜井排出地面。 4.6.4 排水系统 井下的涌水经大巷流入井底水仓， 由水泵房中的水泵， 经副斜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） 25 5 采准巷道布置 5.1 设计采区的地质概况及煤层特征 5.1.1 采区概况 设计采区为一采区，该采区位于井田西翼，西至井田第九勘探线，东部边界到工业广 场保护煤柱线，大巷布置在- 80 水平，采区平均走向长 2465 米，倾斜长 2050 米，煤层倾 角平均 0.3。属于近水平煤层，采区内地质构造简单，无断层，煤变质程度不高，煤质好， 绝对涌出量为 1.9m3/min。发火期短，煤层直接顶较薄。 5.1.2 煤层地质特征 一带区做为首采区，是上山开采，采区开采一层煤，煤层平均倾角为 0.3，属于近水 平煤层，采区内地质构造简单，无断层，煤质较好，水分含量 0.5615.54,瓦斯相对涌 出量为 1.9m3t，煤尘无爆炸性，危险自然发火期为 3- 6 个月，煤层顶底板较为稳定。 5.1.3 采区生产能力及服务年限 采区可采储量 0 3 . 0cos4 . 19 .31500= c E=22330 万 t 采区边界煤柱损失量 19.9604 . 1 9 . 31302000202500152000302500(=+=） p E万 t 采区可采储量86.597875. 019.9608932=）（ pc ZZZ万 t 采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，吨/日 L 工作面长度，米 L1日推进度，米 M采高，米 r 容重，1.4 C 工作面的回采率，93% 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 26 所以， 0 A =3307.7851.40.935.6=18732t。 同时考虑 5%的掘进出煤，则采区生产能力为： A=A03301.05=649.06 万 t/a 采区服务年限：T=E/A （5- 2） 式中：E可采储量，万吨 A平均生产能力，万吨/年 则采区服务年限为：aT25 4 . 1*06.649 22330 = 5.2 采区形式、采区主要参数的确定 5.2.1 采区形式 按照煤层群开采的联系为分层准备，即各煤层都有两条独立大巷，煤层倾角平均为小 于 1，瓦斯量低、顶底板均无较大涌水，根据煤层赋存条件，本设计采用走向长壁采煤 法。 5.2.3 区段划分 根据矿井的地质条件和工作面的合理长度 330m，采区采用走向长壁采煤法。采区倾 向长 2000 米，其中留 5.4m 的区段平巷，区段间保护煤柱留 15 米宽，则本采区可以划分 为 5 个条带。 5.2.4 通风系统 新鲜风流副斜井分层运输大巷区段运输顺曹、辅运顺曹工作面； 污风区段回风顺曹分层运输大巷主斜井排出地面。 5.2.5 运输系统 运煤系统：工作面出煤区段运输顺曹分层运输大巷从主斜井提到地面； 排矸系统：掘进巷道时所出的矸石通过无轨胶轮车副斜井提至地面； 运料系统：副斜井分层辅运大巷区段辅运顺槽使用地点。 5.3 采区开采顺序 本设计采区同一煤层采用区段顺序依次开采，工作面沿走向推进，采区内共有三个煤 层，分别都是由远及近开采，由于顶底板岩性较好，受采动影响较小先采上层煤，再采 下层煤，工作面沿走向推进。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 27 5.4 采区巷道断面 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 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 体积， 3 m 1 运输大巷 锚喷 17.5 2000 35000 2 辅运大巷 锚喷 17.5 2000 35000 3 运输顺槽 锚喷 17.5 2460 43050 4 回风顺槽 锚喷 17.5 2460 43050 5 联络巷 锚喷 17.5 390 6825 6 煤仓 砌璇 30 423.9 7 开切眼 液压支架 33.6 330 11088 马荣祖：锦界二矿 6.0Mt/a 新矿井设计 28 6 采煤方法 6.1 采煤方法的选择 6.1.1 选择的要求 1）煤炭资源损失少，采用正规采煤方法。 2）安全及劳动条件好。 3）便于生产管理。 4）材料消耗少。 5）尽可能采用机械化采煤，达到工作面高产高效。 6.1.2 采煤方法 本矿井的三层煤均属于近水平煤层，根据本采区的形状特点，采用走向长壁采煤法。 表 6- 1 全井田各采区采煤方法 Table 6- 1 entire mining area of the mine mining method 采区 采煤方法 落煤方式 顶板管理 一采区 走向长壁采煤法 综采局部连采 全部垮落法 二采区 走向长壁采煤法 综采局部连采 全部垮落法 三采区 走向长壁采煤法 综采局部连采 全部垮落法 四采区 走向长壁采煤法 综采局部连采 全部垮落法 6.2 开采技术条件 三层煤在井田内全区发育，煤层赋存稳定，是井田的主要可采煤层，煤层顶底板多为 砂页岩、泥岩或石灰岩，底板为粉砂岩、细砂岩。各煤层具线理状、条带状结构，层状构 造普