采矿工程毕业设计（论文）-兴隆庄煤矿5.0Mta新井设计【全套图纸】.pdf

编号： （ ）字 号 本科生毕业设计（论文） 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 题目： 兴隆庄煤矿 5.0Mt/a 新井设计 无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用 姓名： 学号： 班级： 采矿工程 2007- 7 班 二一一年六月 中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院矿业工程学院 专 业： 采矿工程采矿工程 设计题目： 兴隆庄煤矿兴隆庄煤矿 5.0 Mt/a 新井设计新井设计 专 题： 无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用 指导教师： 职 称： 教授教授 2011 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程 2007 级 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ：任 务 下 达 日 期 ： 2011 年年 1 月月 14 日日 毕业设计日期：毕业设计日期：2011 年年 3 月月 14 日日 至至 2011 年年 6 月月 9 日日 毕业设计题目：毕业设计题目： 兴隆庄煤矿兴隆庄煤矿 5.0 Mt/a 新井设计新井设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目： 无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 以实习矿井条件为基础，完成新井设计。主要内容包括：矿井概况、矿 井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风 系统、矿井运输提升等。 以实习矿井条件为基础，完成新井设计。主要内容包括：矿井概况、矿 井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风 系统、矿井运输提升等。 结合实习矿井实际情况或当前煤矿生产前沿，撰写一篇专题论文。结合实习矿井实际情况或当前煤矿生产前沿，撰写一篇专题论文。 完成近完成近 3- 5 年国外期刊上与采矿或煤矿安全有关的科技论文翻译一篇， 要求不少于 年国外期刊上与采矿或煤矿安全有关的科技论文翻译一篇， 要求不少于 3000 字符。字符。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内 容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评 价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解 决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度； 总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为兴隆庄煤矿 5.0Mt/a 新井设计。兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内，交通 便利。井田走向长约 10.2km，倾斜宽约 6.7km，总面积为 58.76km2。主采煤层为 3 煤，煤 层倾角为 213 o ，平均总厚度为 8.28m。井田地质条件较为简单。 井田工业储量为639.2Mt，可采储量为 399.87Mt。矿井设计生产能力为 5.0Mt/a。矿井 服务年限为 61.5a，水文地质较简单，矿井正常涌水量为 400m3/h，最大涌水量为 500m3/h。 矿井最大瓦斯相对涌出量为 0.534 m3/t，绝对涌出量为 8.140m3/min，为低瓦斯矿井。 井田开拓方式为立井单水平开拓。采用胶带输送机运煤，采用无轨胶轮车进行辅助运 输。 矿井通风方式为两翼对角式与采区式混合通风。 矿井年工作日为 330d， 工作制度为“四 六”制。 一般部分共包括 10 章：1、矿区概述与地质特征；2、井田境界和储量；3、矿井工作 制度、设计生产能力及服务年限；4、井田开拓；5、准备方式带区巷道布置；6、采 煤方法；7、井下运输；8、矿井提升；9、矿井通风与安全；10、设计矿井基本技术经济 指标。 专题部分题目是无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用，主要介绍了新型无轨辅助运输 系统在国内外的应用情况，阐述了无轨胶轮车的类型、特点、使用条件和选型原则，提出 了采用多种辅助运输运输系统并存来解决无轨胶轮车局限的方法，以及国内立井实现无轨 辅助运输系统的方式，并分析了无轨胶轮车在我国的应用前景。 翻译部分主要内容是关于 GIS 应用程序在波兰采矿地区建筑物损坏危险评估中的应 用，英文题目为：Building damage risk assessment on mining terrains in Poland with GIS application. 关键词：关键词：立井；单水平；带区；无轨辅助运输；两翼对角式与采区式混合通风 ABSTRACT This design includes three parts： the general part， the special subject part and the translation part. The general part is a new design for Xinglongzhuang mine. Xinglongzhuang mine is located in Yanzhou in Shandong province. It is very convenient to get to the mine in terms of both highway and railway. The length of the coalfield is about 10.2km and the width is about 6.7km，and the total area is 58.76km2.The third is the main coal seam，and its dip angle is 213 degree. The thickness of the mine is about 8.28m in all. The geologic structure of this coalfield is simple. The recoverable reserves of the coalfield are 639.20 Mt， and the minable reserves are 399.87 million tons. The designed productive capacity is 5.0 million tons percent year，and the service life of the mine is 61.5 years. The normal flow of the mine is 400m3 per hour and the max flow of the mine is 500 m3/h. The relative mine gas gush is 0.534 m3/t and the absolute gush is 8.140 m3/min，so it is a low gas mine. The mine is a single level in shafts to develop. The central laneway uses Belt Conveyor to transit coal，and trackless rubber tire vehicles are used for accessorial transportation in the roadway.The mine applys diagonal ventilation of both wings combined with subregion ventilation. The “four- six” working system is used in the Xinglongzhuang mine. It produces for 330 days a year. This design includes ten chapters： 1.An outline of the mine field geology； 2.Boundary and the reserves of mine； 3.The service life and working system of mine； 4.development engineering of coalfield； 5.The layout of panels； 6. The method used in coal mining； 7. Underground transportation of the mine； 8.The lifting of the mine； 9. The ventilation and the safety operation of the mine； 10.The basic economic and technical norms of the designed mine. The topic of special subject parts is application of trackless rubber tire vehicle in underground coal mine. Translation part is aboat Building damage risk assessment on mining terrains in Poland with GIS application. Keywords： Shaft； Single level； Strip district； diagonal ventilation of both wings combined with subregion ventilation 第 I 页 目 录 一般部分一般部分 1 矿井概况与地质特征 2 1.1 矿井概况 2 1.1.1 地理位置地理位置与与交交通通 . 2 1.1.2 地形地形与与河流河流 . 2 1.1.3 气象气象 . 2 1.2 井田地质特征 3 1.2.1 地质特征地质特征 . 3 1.2.2 构造特性构造特性 . 3 1.2.3 水水文文地质地质 . 3 1.3 煤层特征 4 1.3.1 总体特征总体特征 . 4 1.3.2 可可采煤采煤层详述层详述 . 4 1.3.3 煤煤的特征的特征 . 7 1.3.4 瓦斯瓦斯、煤、煤尘尘及及自然发火自然发火 . 7 2 井田境界和储量 8 2.1 井田境界 8 2.2 矿井储量计算 8 2.2.1 矿井工业矿井工业储量储量 . 8 2.2.2 矿井矿井可可采采储量储量 10 2.2.3 工业工业广场广场煤煤柱柱 11 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 . 13 3.1 矿井工作制度 . 13 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 . 13 3.2.1 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 13 3.2.2 井井型校核型校核 13 4 井田开拓 . 15 4.1 井田开拓的基本问题 . 15 4.1.1 井井筒形式筒形式、位置位置及及数数目目 15 4.1.2 工业工业场地的位置场地的位置 17 4.1.3 开采开采水平水平及及大巷的确定大巷的确定 17 4.1.4 开拓方开拓方案比较案比较 18 4.2 矿井基本巷道 25 4.2.1 井井筒筒 25 4.2.2 开拓开拓巷道巷道 27 4.2.3 井井底车场底车场及及硐室硐室 29 5 准备方式带区巷道布置 . 32 5.1 煤层地质特征 . 32 5.1.1 带带区区位置位置 32 5.1.2 带带区煤区煤层特征层特征 32 第 II 页 5.1.3 水文地质水文地质 32 5.1.4 地质构造地质构造 32 5.1.5 地表情况地表情况 32 5.2 带区巷道布置及生产系统 33 5.2.1 带区准备方式的确定带区准备方式的确定 33 5.2.2 带区巷道布置带区巷道布置 33 5.2.3 带区生产系统带区生产系统 34 5.2.4 带区内巷道掘进方法带区内巷道掘进方法 36 5.2.5 带区生产能力及采出率带区生产能力及采出率 36 5.3 带区车场及主要硐室 . 37 5.3.1 带区下部车场设计带区下部车场设计 37 5.3.2 带区主要硐室带区主要硐室 38 6 采煤方法 . 39 6.1 采煤工艺方式 . 39 6.1.1 带区煤层特征及地质条件带区煤层特征及地质条件 39 6.1.2 确定采煤工艺方式确定采煤工艺方式 39 6.1.3 回采工作面参数回采工作面参数 39 6.1.4 回采工艺及设备回采工艺及设备 40 6.1.5 回采工作面支护方式回采工作面支护方式 43 6.1.6 端头支护及超前支护方式端头支护及超前支护方式 45 6.1.7 各工艺过程注意事项各工艺过程注意事项 46 6.1.8 回采工作面正规循环作业回采工作面正规循环作业 47 6.2 回采巷道布置 . 50 6.2.1 回采巷道布置方式回采巷道布置方式 50 6.2.2 回采巷道参数回采巷道参数 51 7 井下运输 . 52 7.1 概述 . 52 7.1.1 矿井设计生产能力及工作制度矿井设计生产能力及工作制度 52 7.1.2 运输距离和辅助运输设计运输距离和辅助运输设计 52 7.1.3 井下运输系统井下运输系统 52 7.2 煤炭运输方式和设备选择 . 52 7.3 辅助运输方式和设备选择 . 53 7.3.1 选择无轨胶轮车选择无轨胶轮车 53 7.3.2 设备选择设备选择 54 7.3.3 运输设备能力验算运输设备能力验算 55 8 矿井提升 . 57 8.1 矿井提升概述 . 57 8.2 主副井提升 . 57 8.2.1 主井提升设备选型主井提升设备选型 57 8.2.2 副井提升设备选型副井提升设备选型 60 9 矿井通风及安全 . 62 9.1 矿井地质、开拓、开采概况 . 62 9.1.1 矿井地质概况矿井地质概况 62 第 III 页 9.1.2 开拓方式开拓方式 62 9.1.3 开采方法开采方法 62 9.1.4 硐室硐室 63 9.1.5 工作制度、人数工作制度、人数 63 9.2 矿井通风系统的确定 . 63 9.2.1 矿井通风系统的基本要求矿井通风系统的基本要求 63 9.2.2 矿井通风方式的选择矿井通风方式的选择 64 9.2.3 矿井通风方法的选择矿井通风方法的选择 64 9.2.4 带区通风系统的要求带区通风系统的要求 65 9.2.5 工作面通风方式的确定工作面通风方式的确定 65 9.3 矿井风量计算 . 66 9.3.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 66 9.3.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量各用风地点的用风量和矿井总用风量 66 9.3.3 风量分配风量分配 71 9.4 矿井阻力计算 . 72 9.4.1 计算原则计算原则 72 9.4.2 矿井最大阻力路线矿井最大阻力路线 73 9.4.3 计算矿井摩擦阻力和总阻力：计算矿井摩擦阻力和总阻力： 73 9.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔两个时期的矿井总风阻和总等积孔 74 9.5 选择矿井通风设备 . 78 9.5.1 选择主要通风机选择主要通风机 78 9.5.2 电动机选型电动机选型 80 9.6 安全灾害的预防措施 . 81 9.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 81 9.6.2 预防井下火灾的措施预防井下火灾的措施 81 9.6.3 防水措施防水措施 82 10 设计矿井基本技术经济指标 84 参考文献 . 85 专题专题部分部分 无轨辅助运输在煤矿井下的应用 . 87 1 辅助运输发展简介 . 87 1.1 辅助运输特征 . 87 1.2 辅助运输现状 . 87 2 无轨辅助运输开发现状 . 89 2.1 国外无轨辅助运输技术现状 . 89 2.1 国内无轨胶轮车引进现状 . 90 2.1 无轨胶轮车国产化状况 . 91 3 无轨胶轮车分类及特性 . 92 3.1 无轨胶轮车分类 . 92 3.1.1 按用途分按用途分 92 第 IV 页 3.1.2 按动力分按动力分 92 3.2 无轨胶轮车特点 . 93 3.3 无轨胶轮车使用条件 . 94 3.3.1 无轨胶轮车使用条件无轨胶轮车使用条件 94 3.3.2 无轨运输设备选择注意事项无轨运输设备选择注意事项 . 95 3.4 无轨胶轮车与其他辅助运输比较 . 96 3.4.1 无轨胶轮车的优越性无轨胶轮车的优越性 . 96 3.4.2 无轨胶轮车的不适应性无轨胶轮车的不适应性 . 98 4 无轨胶轮车选型原则 100 4.1 基本选型原则 100 4.1.1 车型选型车型选型 . 100 4.1.2 总体结构型式选型总体结构型式选型 . 100 4.1.3 驱动方式选型驱动方式选型 . 100 4.1.4 制动形式选型制动形式选型 . 100 4.1.5 外形尺寸选型外形尺寸选型 . 100 4.2 根据运输对象的选型原则 101 4.2.1 人员运输人员运输 . 101 4.2.2 设备运输设备运输 101 4.2.3 材料运输材料运输 . 102 4.2.4 研石及散物料运输研石及散物料运输 . 102 4.2.5 支架运输支架运输 . 103 4.3 选型时应注意的问题 103 5 无轨辅助运输在立井中的应用 103 5.1 新建矿井无轨胶轮车运输系统 104 5.2 老矿井改造有轨运输为无轨胶轮车运输 104 5.3 结论 104 6 无轨辅助运输发展前景 105 翻译部分翻译部分 英文原文 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 中文译文 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致致 谢谢 . 106 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 1 页 一 般 部 分 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 2 页 1 矿井概况与地质特征 1.1 矿井概况 1.1.1 地理位置与交通地理位置与交通 兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内，井田横跨兖州、曲阜两市。津铁路干线纵贯井田 东北部，区内地势平坦，交通十分方便。矿井北距兖州市 8km，东距程家庄 2.1km，东南 距邹城市 14km。矿井交通位置图见图 1.1。 南屯煤矿 田庄井田 太平煤矿 鲍家店煤矿 新集井田 落陵煤矿 东滩煤矿 里彦煤田 唐村煤矿 曲阜区 兴隆庄煤矿 北宿煤矿 杨村煤矿 杨庄煤矿 本矿井其它生产矿及曲阜区 北 兖州市 邹城市 里 程 表 到 站公 里 济南 青岛 徐州 上海 石臼所 156 649 162 818 298 徐州 连云港 石臼所港 兖州煤田 临沂 陶枣 青岛 新汶 淄博 肥城 济南 烟台 渤 海 峄 山 断 层 津 浦 铁 路 兖 新 铁 路 黄 河 黄 海 滋阳断层 图图 1.1 矿井矿井交交通通位置位置图图 1.1.2 地形地形与与河流河流 区内为第四系冲积平原，地形平坦，由东北向西南逐渐降低，坡度极为平缓。地面标 高变化于+52m+44m 之间。区内无河流穿过。 1.1.3 气象气象 本区为温带半湿润季风区， 属大陆与海洋间过渡性气候， 四季分明。 年平均气温 14.1， 气温最低月为元月，平均气温- 2。最高气温为 7 月份，平均气温 29，最高可达 40以 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 3 页 上。年平均降雨量 712.7mm，年最小降雨量 347.90mm，最大降雨量 1179.3mm。雨季多集 中在 78 月， 有时延至 9 月， 其降雨量约占全年降雨量的 65%。 年平均蒸发量 1884.8mm， 最大蒸发量多在 47 月，约占全年蒸发量的 45%。风向频率多为南及东南风，年平均风 速 2.73m/s，极端最大风速 24m/s，最大风速的风向多为偏北风。结冰期由 11 月至翌年 3 月，最大冻土深度 0.45m，最大积雪厚度 0.19m。 1.2 井田地质特征 兴隆庄井田位于兖州煤田东北隅，属全隐蔽井田。北部以滋阳断层为界，南邻鲍店井 田，东接东滩井田，西靠杨村井田，西北以兖州城安全煤柱接上组煤层露头为界。 1.2.1 地质特征地质特征 兖州煤田为一轴向北东、向东倾伏的不对称向斜。兴隆庄煤矿位于兖州向斜的北翼， 为一走向北东北西，倾向南东北东，倾角 213的单斜构造。主要含煤地层为下 二叠统山西组和上石炭统太原组，煤系和煤层沉积稳定，为华北型含煤岩系，无岩浆侵入， 平均厚度 310m，全部为第四系冲积层所覆盖，井田地层综合柱状图见图 1- 2。 第四系厚度在 132.4235.29m 之间，平均厚度 184.08m，分上中下三组，以粘土、砂 质粘土，含粘土的砂（砾） ，或砂（砾）等相间组成，不整合于侏罗系之上。侏罗系的上 侏罗统，最大残厚 330.46m，仅保留于本区东南部的边缘地段，由紫红色细砂岩或中细粒 砂岩，间夹细砂岩与泥岩互层所组成，底部偶见砾岩，与二叠系成不整合接触。二叠系之 石盒子组最大残厚 181.88m，一般厚度 60m 左右，以粘土岩为主，间夹细砂岩，其底部全 区普遍发育着一层粗砂岩或含砾砂岩，孔隙度大，硅质接触式胶结，岩性稳定，整合于主 要含煤地层山西组之上。二叠系山西组厚 84.82152.91m，一般厚为 129.62m，为本煤田 的主要含煤地层，含有煤和稳定可采的煤，其中煤是井田的主采煤层，煤层底部多为细砂 岩、粉砂岩互层，有时相变为中砂岩，整合于石炭系之上。上石炭系的太原群厚 148.53 185.13m，一般厚度 173.42m，以粉砂岩和泥质岩为主，间加中砂岩、粘土岩、薄层灰岩及 煤层组成，共含煤 23 层，均为不稳定、不可采煤层。中石炭系本溪群厚 21.4936.00m， 一般厚度 28.75m，以灰岩为主，假整合于奥陶系之上。奥陶系马家沟统总厚 725.20m，以 石灰岩为主，有裂隙和洞穴，与下伏寒武系呈整合接触。 1.2.2 构造特性构造特性 井田位于兖州向斜的北翼。为一倾向南东至北东，倾角 213，一般为 48，走 向北东至北北西的单斜构造，并发育着次一级小型的宽缓波状起伏。区内北东向逆断层不 发育，而北西向的高角度正断层较发育，并具有断层走向的弯曲、分叉、合并、落差时大 时小、呈“入”字型构造形态等特点。地质构造整体比较简单，但有的区域比较复杂，局 部不能开采。主要断层特征见表 1.1。 1.2.3 水文地质水文地质 矿井水文地质比较简单。主要含水层为上覆的第四系覆盖层，总厚度平均 184.08m， 分上、中、下三组，中组粘类的厚度占 73%左右，透水性弱，含水不丰富，上、下两组亦 为含水不丰富的粘土层及砂岩层。上组局部地段与地表径流和降雨进行垂直渗透补给，补 给和排泄条件良好。下组含水层间夹有不稳定的粘土层，含水性较弱，且其上有中组为隔 水层，补给和排泄条件较差。煤系底部的奥陶系灰岩，厚度在 450m750m 之间，虽然含 水丰富，但因距煤层甚远，故近期内对矿井生产不产生影响。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 4 页 根据地质报告预测，矿井正常涌水量为 400，最大涌水量为。 表表 1.1 主要断层特征主要断层特征 1.3 煤层特征 1.3.1 总体特征总体特征 本井田主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，平均总厚 306.17 m。共含 煤 26 层，平均总厚 17.88m，含煤系数 5.84%。其中可采煤层煤平均总厚 8.28m，占煤层平 均总厚的 46.3%。山西组含煤 3 层（即煤煤） ，可采者 1 层（煤） ；太原组共含煤 23 层（即 煤至煤） ，均为不稳定、不可采煤层。煤层厚度、间距和结构等情况见表 1.2。 1.3.2 可可采煤采煤层详述层详述 山西组的煤稳定可采、厚度大，埋藏浅，水文地质的其它开采技术条件比较简单；第 1、2 层煤仅个别孔见到、均不可采。煤层位于兖州向斜的北翼，为一走向北东北西，倾 向南东北东，倾角 213的单斜构造，平均倾角 5。本区一般推断由煤层露头（即 第四系之下）推至垂深 20m，作为风、氧化带深度。 表表 1.2 可采煤层特征表可采煤层特征表 断层名称 性质 走向 倾向 倾角 落差（m） 滋阳断层 正 N40 60W NE 80 2097500 滋阳断层支一 正 N15 65W NE 80 115 小厂一号断层 正 NW SE 70 018 小厂二号断层 正 NW SE 70 028 F3 正 NNWNW SWWSW 70 020 巨王林断层 正 N25 85W SW 80 22110 肖家庄二号断层 正 NNWNWW NEENNE 6070 061 大岗头断层 正 N20 80W NE 80 40 肖家庄三号断层 正 NNWNW SWWSW 7075 051 铺子断层 正 N3 25W SW 80 867 铺子断层支二 正 N40E N40W NWSW 80 828 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 5 页 煤层 名称 厚度（m） 最小- 最大 平均(点数) 夹石情况 结构 稳定性 可采性 层数 岩性 厚度（m） 煤 4.50- 10.65 8.83（144） 1- 2 炭质砂岩 泥岩 粘土岩 0.10 0.15 0.15 较简单 稳定 全区 可采 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 6 页 图图 1.2 综合地质柱状图综合地质柱状图 2煤 02.20 0.84 80.99 55.50120.80 整合 0.6019.80 5.50 分界 砂岩 上段由杂色泥岩、中、细砂岩组成。 综合柱状 1:500 煤层标志层 平均 名称 层间距（m） 岩 性 特 征 整合 不整合 不整合 以紫红色厚层细砂岩或中、细粒砂岩为主，间 夹细砂岩与泥岩互层，下部岩性松散，底部偶见 薄层底砾岩，本组地层仅分布在井田的东部边缘。 为灰色、紫色等杂色泥岩、砂质泥岩，颗粒不均。 本组地层仅在井田北部的83号孔和84号孔附近有残留 以杂色粘土岩为主，间夹灰灰绿色薄层粗、中、细 砂岩及粉砂岩。偶见大羽羊齿、科达木等植物化石。 底部普遍发育一层灰灰白色粗砂岩或含砾粗砂岩， 孔隙大，硅质接触式胶结，岩性稳定，可作为对比标 志。 3 2 上 1.07 03.28 十 灰 15 煤 01.10 0.61 上 八灰04.04 1.76 9.26 3.6024.80 2.5025.14 10.00 0.41 01.45 七灰 7.68 5.7110.53 下0.62 01.17 10 煤 3.9023.85 15.39 8下 上 10 10下 七 八 九 15上 三 五灰 04.60 1.20 17.66 8.3525.24 粉砂岩为主，含煤7层，其中16上、17层煤稳定可采。 十下：浅灰灰色石灰岩，岩溶裂隙较发育。 上段以深灰色粉砂岩、泥岩为主，下段以灰色 细砂岩及灰绿色中砂岩为主，共含薄煤12层，灰 岩6层，其中五灰层位稳定，十上灰岩较稳定。 三灰：灰深灰色石灰岩，岩溶裂隙较 发育。 6 5 4 由暗灰灰黑色粉砂岩、泥岩组成，含薄层 煤三层，第二层灰岩较少见。 整合 下段为含煤段发育有第2、3层煤，其间为灰灰白 色厚层中砂岩夹粉细砂岩，构成 3煤顶板砂岩。下 部为灰深灰色细、中砂岩或粉砂岩，为3煤底板砂 岩。 5.18 1.276.64 三灰 5.3215.56 10.11 6煤 00.97 0.68 36.19 24.1546.34 8.28 2.3010.65 3煤 14.9542.85 29.75 假整合 7.248.67 7.93 浅灰青灰色石灰岩，上部夹薄层铝质泥岩， 顶部岩溶裂隙较发育。 1.709.35 4.43 4.64 1.4012.10 12.3225.91 17.59 灰乳白色石灰岩及杂色铝质泥岩为主，含薄煤一 层，底部为铁质岩或铝质岩。十四灰岩溶裂隙较发育。 5.7812.55 7.95 整合 十四灰 1.714.51 3.16 十三灰0.4510 4.48 1.46 0.135.7 十二灰 五 9 十五 十四 十三 十二 中 18 17 十一 上 16 十下 1.00 0.501.29 17煤 上 16 煤 1.09 0.602.35 十 灰2.5610.705.13 下 2.4027.90 19.55 7.0028.27 18.07 厚度(m) 最小最大 最小最大 平均 第二段：由浅灰色、灰绿色、杂色粘土及中 细砂质粘土等组成，分布稳定。 32.3 15.032.9 第四段：由土黄色或褐黄色粘土和粉砂质粘土 等组成，分布较稳定。 第一段：以含粘土的中、粗砂及砂砾为主， 中夹粘土透镜体。 第三段：由深黄色或深褐色细砂以及粘土、 砂质粘土、粘土质砂（砂砾）等相间组成。 第五段：由棕黄色为主的粘土、砂质粘土、粘 土质砂（砂砾）、砂（砂砾）层等相间组成。其 中粘土类约占68%。砂土类由长石、石英组成， 松散。 40.05 39.8057.20 12.541.0 52.1117.1 地层 厚度 （m） 地 层 系 统 界系统 组 235.29132.40 186.27 新 生 界系 四 第 Q 中 生 界系 罗 侏 J 上 统 J3 0392.23 上 统 P2 上 石 盒 子 组P2 1 079.90 二 叠 系 P 下 统 P1 下 石 盒 子 组 2 1 P 残厚0181.88 一般厚度60.00 山 西 组 P1 1 132.39 77.43152.91 太 原 组 本 溪 组 上 统 2C C 系 炭 石 古 生 界 系 陶 奥 O 中 下 统 O2 O1 173.78 148.53185.13 20.02 28.85 37.9 725.20 残厚残厚 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 7 页 1.3.3 煤的特征煤的特征 （1）物理性质和煤岩特征 山西组煤为沥青弱玻璃光泽，厚层状，视密度 1.241.46，平均 1.35，暗煤为主。 煤层显微标志明显，其特征见表 1.3。 表表 1.3 3 煤 煤层层显微显微煤煤岩岩特征特征 （2）一般煤质特征 煤层煤质变化小，属低灰，低磷，低硫，高熔灰分，中高发热量，变质阶段的气 煤，主要由碳、氢、氮、氧、硫等元素组成（见表 1.4） 。 表表 1.4 煤煤中中主要主要元素组元素组成成含含量量 （3）煤的工艺性能 结焦性 山西组 3 煤胶质层厚度（Y）813mm，平均 10mm 左右，坩埚粘结性 45。 炼油性 低温干馏试验焦油产率：山西组 3 煤层属富油煤，碳氢比45） 0.5 0.6 0.6 0.4 0.4 0.5 最低灰分% 40 50 ? 39488600 3925600 39485600 3935600 39484600 3934600 3933600 39483600 3932600 39482600 3931600 3930600 39481600 3929600 39481600 3927600 39482600 39483600 3926600 39484600 3925600 39485600 39486600 3924600 3924600 39489600 3926600 3927600 39490600 3928600 39491600 3929600 3930600 39487600 3935600 39486600 N - 200 3928600 3932600 3933600 3934600 39487600 39491600 39490600 39489600 39488600 39492600 39492600 3931600 1 2 3 4 5 - 320 - 340 - 360 - 380 - 400 - 420 - 440 - 460 - 480 - 500 - 520 - 540 - 260 - 260 - 340 - 360 - 380 - 400 - 420 - 440 - 460 - 160 - 180 - 200 - 220 - 240 - 280 - 300 - 320 - 340 - 360 - 380 - 400 - 420 - 440 - 460 - 480 - 500 - 300 - 280 - 260 - 240 - 200 - 180 - 160 - 220 - 560 - 500 - 520 - 540 - 480 - 500 - 480 - 460 - 420 - 400 - 380 - 360 - 440 - 480 - 460 - 440 - 420 - 420 - 400 - 260 - 280 - 300 - 320 - 300 - 280 - 260 - 240 - 220 - 200 - 180 - 160 - 400 - 680 - 700 - 720 - 400 - 620 - 640 - 560 - 540 - 520 - 500 - 380 - 400 - 400 - 520 - 480 - 180 - 200 - 220 - 240 - 260 - 280 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 10 页 F煤层底面面积，； 煤容重，t/。 将各参数代入式 2.1 中可得表 2.2，所以地质储量为： =652.2（Mt） 表表 2.2 煤层地质储量计算煤层地质储量计算 （2）矿井工业储量 根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据 煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际 经济的基础储量。 矿井工业储量可用下式计算： （2.2） 式中：矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量； 控制的资源量中经济的基础储量； 探明的资源量中边际经济的基础储量； 控制的资源量中边际经济的基础储量； 推断的资源量； 可信度系数， 取 0.70.9。 地质构造简单、 煤层赋存稳定的矿井，值取 0.9； 地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井， 取 0.7。该式取 0.8。 因此将各数代入式 2.2 得：639.2(Mt) 2.2.2 矿井矿井可可采采储量储量 矿井设计资源储量按下式计算： 式中： 矿井设计资源/储量； 断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量 之和。 煤层 块段 倾角/() 块段面积/ 煤厚/m 容重/t/ 储量/Mt 总储量/Mt 1 4.4 4.87 8.74 1.35 57.63 652.2 2 8.1 7.26 8.16 1.35 80.78 3 2.7 7.33 8.15 1.35 80.74 4 2.1 8.55 8.25 1.35 95.29 5 5.3 30.75 8.10 1.35 337.69 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 11 页 除铁路保护煤柱外，其他煤柱损失按工业储量的 5%算。 津浦铁路两侧维护带取 20m，然后第四系按 35，基岩按 75的移动角斜切至煤层， 作为铁路煤柱。计算得铁路保护煤柱损失为 63.2Mt。 矿井设计可采储量 式中： 矿井设计可采储量； 工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的 2%计 算； C采区采出率，厚煤层不小于 75%；中厚煤层不小于 80%；薄煤层不小于 85%。此处取 0.75。 2.2.3 工业广场煤柱工业广场煤柱 根据煤炭工业设计规范不同井型与其对应的工业广场面积见表 2.3。第 5- 22 条规 定：工业广场的面积为 0.8- 1.1 平方公顷/10 万吨。本矿井设计生产能力为 5.0Mt/a，所以取 工业广场的尺寸为 600m700m 的长方形。煤层的平均倾角为 5 度，工业广场的中心处在 井田中央，其中心处埋藏深度为- 320m，该处表土层厚度为 184.08m，主井、副井，地表建 筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为 15m。本矿井的地质条 件及冲积层和基岩层移动角见表 2.4。 表表 2.3 工业工业场地场地占占地面地面积指标积指标 表表 2- 4 岩岩层层移动角移动角 由此根据上述以知条件，画出如图 2.3 所示的工业广场保护煤柱的尺寸： 由 CAD 量得梯形的面为 1526447.77，则 S=1526447.77/cos5=1532278.55 工业广场的煤柱量为 式中：工业广场煤柱量，万 t； S 工业广场压煤面积，； M煤层厚度，8.28m； R 煤的容重，1.35t/。 井 型（万 t/a） 占地面积指标（公顷/10 万 t） 240 及以上 1.0 120- 180 1.2 45- 90 1.5 9- 30 1.8 广场中心深度/m 煤层平均倾角 煤层厚度/m 松散层厚度/m - 320 5 8.28 184.08 45 75 75 72 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 12 页 图图 2.3 工业广场保护煤柱工业广场保护煤柱 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 13 页 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 3.1 矿井工作制度 按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的 说明 ，确定本矿井设计生产能力按年工作日 330 天计算，四六制作业（三班生产，一班 检修） ，每日三班出煤，净提升时间为 16 小时。 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 3.2.1 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 兴隆庄井田储量丰富，煤煤层赋存稳定，顶底板条件好，厚度变化不大，开采条件较 简单，技术装备先进，经济效益好，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。 确定兴隆庄矿井设计生产能力为 5.0Mt/a。 3.2.2 井型校核井型校核 下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加 以校核。 （1）矿井开采能力校核 兴隆庄矿主采煤层 3 煤平均厚度 8.28m，煤层平均倾角为 5 度，赋存较稳定，瓦斯含 量小，水文地质条件中等，适宜采用综合机械化放顶煤开采。根据现代化矿井“一矿一井 一面”的发展模式，可以布置一个综放工作面来满足矿井的设计能力。 （2）辅助生产环节的能力校核 本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为一对 32 吨底卸式提升箕 斗， 提升能力可以达到设计井型的要求， 工作面生产原煤一律用带式输送机运到采区煤仓， 运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的 井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节 完全能够满足设计生产能力的要求。 （3）通风安全条件的校核 本矿井煤尘具有爆炸性，瓦斯、二氧化碳含量低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件中 等。矿井通风采用对角式与采区式混合通风，矿井达产初期对首采只需先建一个风井即可 满足矿井的通风需求，后期再增加风井，可以满足整个矿井通风的要求。本井田内存在若 干断层，已经查到且不导水，不会影响采煤工作。所以各项安全条件均可以得到保证，不 会影响矿井的设计生产能力。 （4）储量条件校核 井田的设计生产能力应与矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。 矿井服务年限的公式为： 其中：T矿井的服务年限，年； 矿井的可采储量，399.87Mt； A矿井的设计生产能力，5.0Mt/a； 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 14 页 K矿井储量备用系数，取 1.3。 则： T=399.87/（51.3） =61.5（年） 即本矿井的开采服务年限符合规范的要求。 注：确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一定的储备能力， 矿井达产后，产量迅速提高，局部地质条件变化，使储量减少，有的矿井由于技术原因使 采出率降低，从而减少储量，为保证有合适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用系数。 （5）第一水平服务年限校核 由本设计第四章井田开拓可知，矿井是立井单水平开采，水平在- 370m，水平服务年 限即为全矿井服务年限，为 61.5 年。由表 3.1 可知，本设计第一水平的服务年限符合矿井 设计规范的的要求。 表表 3.1 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表 矿井设计生产能力 （万 t/a） 矿井设计年限 （a） 第一水平设计服务年限 煤层倾角 45 600 及以上 70 35 300- 500 60 30 120- 240 50 25 20 15 45- 90 40 20 15 15 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计（论文） 第 15 页 4 井田开拓 4.1 井田开拓的基本问题 井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建 立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、 数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种 开拓方式进行技术经济比较，才能确定。 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究： （1）确定井筒的形式、数目和配合，合理选择井筒及工业广场位置。 （2）井田内的再划分，划分阶段、开采水平、采区、盘区或带区，合理确定开采水 平的高度、数目和位置。 （3）布置大巷及井底车场。 （4）确定矿井开采