采矿工程的毕业论文-开拓立式煤矿井.doc

采矿专业毕业论文目 录第一章 概述矿井开采3第二章 井下的安全煤柱5第三章 矿井设计生产能力及服务年限7第一节 工作制度7第二节 矿井设计生产能力及服务年限7第四章 井田开拓9第一节 井田地质、老窑及水文对开采的影响9第二节 矿井开拓方式的确定9第五章 矿井基本巷道25第一节 井筒25第二节 井底车场29第三节 主要开拓巷道31第六章 采煤方法和采区巷道布置35第一节 煤层地质特性35第二节 采煤方法和采区巷道布置37第三节 带区巷道布置及生产系统44第七章 井下运输46第一节 概述46第二节 采区运输设备的选择47第三节 主要运输设备的选择49第八章 矿井通风与排水49第一节 矿井通风系统的选择49第二节 采区及全矿所需风量51第三节 矿井排水57第九章 动力供应及照明58第一节 供电58第二节 照明63第三节 压气供应66结 束 语68参 考 文 献69致谢词71摘 要：本设计详细介绍开拓立式煤矿井的概况特征，经过一系列的方案论证比较，选择了适合立式矿井的开拓方式、采煤方法和各生产系统。井田内地质构造比较简单，主要为纵贯井田东西的天仓向斜，对第一水平选择了立井开拓方案，首采区的采煤方法采用倾斜长壁采煤法，综合机械化回采工艺。辅助运输系统与主运输系统相分离，其中辅助运输系统采用了国际上先进的辅助运输设备单轨吊，可满足人员、机械设备、材料和矸石的运输，无需中间转载，可从井底车场直达工作面。矿井一水平采用两翼对角式通风系统。立井开拓；条带式；单一倾斜长壁采煤法；综合机械化采煤；两翼对角式通风。第一章概述矿井开采在地底下开采的矿山。有时把矿山地下开拓中的斜井、竖井、平硐等也称为矿井。矿井开拓对金属矿山或采煤矿井的生产建设的全局有重大而深远的影响，它不仅关系矿井的基建工程量，初期投资和建井速度，更重要的是将长期决定矿井的生产条件、技术经济指标。矿井开拓即从地面向地下开掘一系列井巷，通至采区。矿井开拓需要解决的主要问题是：正确划分井田，选择合理的开拓方式，确定矿井的生产能力，按标高划分开采技术分类，选择适当的通风方式，进行采区部署以及决定采区开采的顺序等。矿井开拓通常以井筒的形式分为平硐开拓、斜井开拓和立井开拓。采用合理的采矿方法是搞好矿井生产的关键。 煤层在形成时，一般都是水平或者近水平的，在一定范围内是连续完整的。但是，在后来的长期的地质历史中，地壳发生了各种运动，是煤层的空间形态发生了变化，形成了单斜构造、褶皱构造和断裂构造等地质构造。我们采煤就要注意煤层的走向倾向和倾角。 矿井的开拓可以分成立井开拓，斜井开拓，平硐开拓和综合开拓，主井和运输巷等都需要永久的支护，可以采用砌碹支护，架拱支护，架蓬支护，锚杆支护，锚喷支护，锚网喷支护，锚索支护，金属拱形支架支护，料石支护，钢筋混凝土支护，当然还有各类支护之间的联合支护。采掘工作面就需要临时支护了，主要有打点柱，液压支柱支护，木支柱支护等方式。采煤一般都采用后退式采煤，边采边加强支护。采空区一般使用填充或者等它自己垮。第二章 井下的安全煤柱一、安全煤柱的计算规则1、地面建筑物和主要井巷安全煤柱的界线由岩层移动面和煤层相交的线决定。沿受护地面建筑物和主要井巷的边线留出围护带，由围护带起按，及诸角的值作出岩层移动面。2、如按角所作的岩层移动面与煤层相交的线低于安全深度时，则安全煤柱的下部境界线为在安全深度所作的水平面与煤层相交的线。3、为保护主要倾斜巷道（斜井，下山等），如开有主要倾斜巷道的煤层，到下部各层间的垂直安全距离N均小于安全深度H时，其下部各层均留安全煤柱。4、立井井筒和工业场地上的建筑物，应按下列规定留安全煤柱：1）、如井筒深度及工业场地下煤层的蕴藏深度均小于安全深度，则不论煤层为缓倾斜，倾斜及急倾斜煤层，立井井筒和工业场地上的建筑物只留一个总的安全煤柱。2）、如井筒深度及地面建筑物下煤层的蕴藏深度大于采掘安全深度时，此时则不分缓倾斜，倾斜及急倾斜煤层，均应留设井筒安全煤柱。而对工业场地上井筒附近的建筑物，按其使用意义在安全深度水平以下可不留安全煤柱。5、在地形比较简单，无滑坡和陡壁的地区，当缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层，单层采深与采厚的比值大于40；厚煤层分层采深与采厚的比值大于60时，对工业企业铁路线路可不留煤柱，采用长壁陷落采煤法进行开采。当薄及中厚煤层单层采深与采厚的比值大于60；厚煤层分层采深与采厚的比值大于80时，对路网III级铁路线路可不留煤柱，采用长壁陷落采煤法进行开采。6、受护地面建筑物的边界线，系围着该建筑物所作的长方形，长方形的诸边分别与煤层走向相平行和垂直。7、当受护建筑物或建筑群与煤层走向相斜交（铁路，河流及其他等），则其边界线也与煤层走向相斜交。二、煤柱损失计算采区煤柱包括大巷，上山和区段巷道的保护煤柱，采区边界煤柱及采区内较大断层的煤柱。采区煤柱尺寸与煤柱上的矿山压力大小和煤体本身的强度有关。煤体本身强度愈大，采区煤柱的尺寸就愈小，反之，采区煤柱尺寸愈小。关于煤柱的留设的请参阅下表煤 柱 宽 度 表位置名称中厚煤层煤柱宽度（m）厚煤层煤柱宽度（m）巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间水平大巷20302550主要回风巷202030采区上山20202530402025区段巷道8251520采区边界1010断层境界30m （断层不含承压水）两井田之间40m（两边各留20 m）断层落差大，含水断层一侧留3050m；落差大，断层一侧留1015m；采区内落差小的断层通常不留煤柱。75第三章 矿井设计生产能力及服务年限第一节 工作制度矿井一般的生产制度按设计规定为：每年工作日数为330天，矿井每昼夜分三班工作。采煤工作面为两班生产，另一班维修设备，通风、排水则须三班工作，每日为24小时生产。每天净提升小时数为16小时。矿井工作制度表年工作日数（天）班/日净提升小时/日330316第二节 矿井设计生产能力及服务年限矿井生产能力是度量矿井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，是井田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。矿井生产能力是与井田划分紧密联系并且相互适应的。是矿区总体设计应解决的重要原则问题。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家煤碳开采等因素确定。对于具体矿井，应该根据国家需要，结合该矿地质和技术条件，开拓、准备和通风方式，以及机械化水平等因素，在保证生产安技术经济合理的的条件下，综合计算开采，各生产环节，所能保证的能力，并根据矿井储量，验算矿井和水平服务年限是否能够达到规定的要求。矿井的基本井型及分类:大型矿井：120、150、180、（万吨/年）及以上。中型矿井：45、60、90（万吨/年）小型矿井：9、15、21、30（万吨/年）小煤矿： 68、35、（万吨/年）以下。这些类型中，除小煤矿以外，不应出现介于两种 生产能力的中间类型。对于江南缺煤省份或边远地区交通不便、储量少、地质构造复杂、开采条件困难的零星煤田，应从当地需要出发，有条件的应尽量建设一些小煤矿。对于北方较大煤田，为了集中生产，应尽量关闭小煤窑，煤矿向大型、特大型矿井发展。第四章 井 田 开 拓第一节 井田地质、老窑及水文对开采的影响煤层埋藏较深，除正在生产的立式煤矿外，区内无小窑开采。影响采区布置和煤层开采的主要构造因素是断层，其次是褶曲。除边界断层外，区内主要断层方向呈北东向，采区布置应与主要断层平行，但在采掘时还应综合分析物探资料，注意近东西和北西向断距较小的断层。断层附近岩层不完整，岩石破碎，易冒顶，片帮，开掘时应加强支护以保安全，另外还应防止断层导水。在向斜轴部和转折端，因局部应力集中，节理发育，造成煤层顶底板的岩体的破坏，使其稳定性变差，因此采掘时亦应加强支护，主要岩巷亦应避开这些部位布置，以减少支护的困难。另外在天仓向斜轴一线瓦斯含量集中，采掘时应防止瓦斯突出。 陷落柱周围的煤、岩层，因柱体向下塌陷，周围产生大量节理，煤层产状也发生变化，甚至伴有小断层出现，因此采掘中应注意顶板支护。在采掘时还应防止导水，以防万一。第二节 矿井开拓方式的确定一、 井口形式、数目和位置的选择新建矿井根据井田内水文地质、井田边界、矿井设计生产能力和服务年限等综合因素，一般开拓主井(专用提升煤)、副井(用于提升矸石通风运输材料和上下人员)以及回风井(与副井一起通风回风)。（一） 井筒形式的选择请参阅表井筒选择表井 筒 选 择 表井筒形式优点缺点适应条件平硐开拓井下煤炭运输不需转载即可由平硐直接外运，工业设施简单，井巷工程量小，利于排水，掘进速度快，不留或少留工业场地煤柱，煤柱损失少。受地形即埋藏条件限制。适合煤层赋存较高的山岭、丘陵，或沟谷地区。立井开拓立井的适应性强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制1.施工复杂，设备多技术要求高；2.施工困难掘进速度慢；3.不能躲开煤层顶底板含水层。1.煤层埋藏较深，或冲击层厚；2.水文条件复杂，围岩不稳定需特殊施工；3.倾斜长度大，用立井开采兼顾小开采。斜井斜井1.地质条件较好井筒掘进技术简单;2.斜井开采每个水平井底车场易靠近储量中心;3.井口可靠近井田边界，工业广场留煤少;4.主井做斜井时可做安全出口;5.建井工期短;6.可用皮带运输，实现连续运提。受地形及煤层埋藏条件限制。1.便于布置工业广场和引进铁路，2.水文地质条件好。综合开拓可充分利用各种开拓方式的优点。根据根据潞安集团五阳煤矿水文地质条件，地面地下情况及地形地貌特征，本矿井只宜采用立井开拓或斜井开拓。（二）井筒位置选择选择井筒位置就是确定井筒沿走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示。选择井筒位置的主要条件：1、地面条件井口附近要有一定的范围，用以布置工业场地，其中包括主副井生产系统建筑物与结构物。根据煤炭工业设计规范矿井工业场地的占地面积指标，大型矿井占地面积指标为0.81.1公顷/10万吨。由于矿井占地多，矸石山和煤泥水对生态和美观有污染，故应选择荒地结合地形布置生产系统，以减少土石方工程，认真贯彻少占不占良田，不拆或少拆村庄，尽量减少环境污染的方针。2、井下条件井筒沿走向的最有利位置应当设在储量等分线上或其附近。沿井田倾斜方向主要运输石门的运输功与石门长度成正比，所以井筒位置应该力求减少石门长度。采用单水平开拓时，应该尽可能靠近运输大巷，并采用卧式车场；采用多水平开拓时，应该按初后期石门长度总和最小位置确定井筒位置。为了减少煤柱，在选择井筒位置时，如果能设在井田之外，应选择在无煤区，薄煤区，高灰分区，变质区，火成岩活动区和开采有实际困难的部位。如不能设在井田之外应结合其他条件尽量使井筒设在煤层浅部以减少压煤，也便于后期回收。从地面生产系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，不仅平场工程量小，大型建筑物的基础处理也比较简单。但是井口附近又不能过分低洼要避免洪水灾害要尽可能避开滑坡岩崩流沙和泥石流危险区，以及其他不利于施工的工程地质条件。 主副井相对位置的选择：斜井或立井在同一工业场地内相对位置一般如下：(1)斜井根据煤矿安全规程，矿井各出口之间的距离不得小于30m。该规定系指岩柱最小尺寸。考虑到斜井井口经常设有人车站人车存车线等，使井筒断面增大，故在方案或初步设计阶段确定主副井位置时，一般使两互相平行的主副井中线或提升中线相距3540m，。(2)立井主副井之间距离按规定同样不得小于30m，设计时考虑井上井下生产流程能够合理衔接以及井塔施工安装和设备布置需要，主副井中心距约变动于50100m请参阅图主副井相对位置。本井田可采用立井开拓(主井设箕斗、副井为罐笼)或斜井(主井为皮带)开拓，井筒位于井田中央。综合考虑上述各种因素选定井筒位置，本着优先考虑第一水平快速达产，以便使整个矿井投产，兼顾下水平的延伸开拓的原则，主井井筒位置的坐标为：X38408270.52，Y4038799.70;井口标高875.66m。主副井之间间距为75m，井筒位置位于井田走向中央，工业广场布置在井筒周围。井口位置和工业广场的布置如图所示：工业广场和井口位置二 、水平划分及阶段垂高的确定，各水平间连接暗井和布置设计时，井田沿煤层倾斜方向划分阶段数量多少，主要取决于井田倾斜长度和阶段高度的尺寸大小，井田开拓设计着重欲选择开采水平的标高，使其贯穿于全部煤层有利于开采。阶段高度或斜长往往随煤层倾角与回风道标高不同而有较大变化，阶段斜长在一定程度上受采区斜长控制，缓斜煤层和近水平煤层的深部以及倾斜长度过大的局部块段，往往采用上下山或增设中间水平开采。本井田可行的几种水平划分和阶段垂高确定方案见参阅表上山和下山开采在工作面方面没有多大的差别，但在采区运输提升排水和上下山掘进等方面却有不同之处。上山开采煤向下运输，上山的运输能力大，运输费用低但有折反运输：井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统简单，风流由采区下部的集中运输巷道流向采区上部的集中回风平巷，通风系统简单，通风容易。下山开采煤向上运输，无折返运输，运输工作量少：各采区都要解决采区内的排水问题，如矿井涌水量大，增加了硐室和排水设备而且通风系统较复杂。但是，可以充分利用原有开采水平的井巷和设施，节省开拓工程量和开拓时间，有利于集中生产和水平接替，延长水平服务年限。考虑到本井田涌水量不大，瓦斯含量不高，所以通风和排水都不会影响本矿井的水平划分。所以划分两个水平时，各水平都采用上下山开采，有利于水平接替，相对节省开拓时间。节省开拓费用。开采水平间的连接可采用暗斜井或暗立井连接，暗井的开拓可充分利用原有设备和设施，尽量使提升系统单一，转运环节少，经营费用低，管理较方便。故除了受地质水文条件限制外，首先考虑上述因素。阶 段 主 要 参 数水平数目/个划分阶段数目/个阶段斜长/m阶段垂高/m水平服务年限/a水平实际出煤量/万t备注两个水平41664154915491434145135135125473818014.614739.5三个水平320602060206018018018029282810888.010888.010888.0注：水平采出煤量计算中把储量备用系数所指的备用储量，一半划分为地质损失，一半划分为增产储量;该增产储量合并计入水平实际采出煤量中三、 主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择(一)、主要运输大巷阶段或水平主要运输大巷是沟通采区与井底车场的主要交通运输干线，并进行通风排水及布设管线。当上阶段采完后，又可以作为下一阶段或水平的总回风道，其工作年限长。主要运输大巷在符合开拓要求的前提下，要尽量缩短大巷长度避免过多的弯曲转折以减少开拓工程，作到运输方便，有利通风，并应设在坚硬耐久不易风化无自然发火的煤岩层内。布置方式分为集中布置，分组集中布置与分层布置三种。本矿井设计采用分组集中布置，请参阅图4-2-3集中运输大巷布置大巷位置选择为了保证生产使用，便于维护减少煤柱损失，一般将主要运输大巷布置在煤层底板不受采动影响的坚硬岩层或煤组下部媒质坚硬围岩稳定无自然发火的簿及中厚煤层中，为了保护大巷不受采动影响，底板岩石大巷必须与煤层保持适当距离，根据我国经验，煤层与大巷间岩柱尺寸随煤层赋存深度和岩石性质而变，一般为1030m。大巷与煤层距离本矿井选用岩石大巷，根据不同水平的水文地质条件大巷与煤层间距取1030m， 请参阅图运输大巷分组集中布置方式大巷与煤层距离（二）总回风道布置回风大巷的布置原则与运输大巷布置基本相同，并且对于一个具体矿井来说，常采用相同的布置方式。实际上，上水平的运输大巷可以作为下水平的回风大巷。矿井第一水平总回风道布置应根据具体情况区别对待。1、覆盖冲击层很厚，含水量比较大，一般要在井田浅部留设防水煤柱，在这种情况下可将总回风道布置在防水煤柱内。2、对于急倾斜倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，根据围岩和煤层情况及开采要求，回风大巷可设在煤组稳固的底板岩层中，有条件时，可设在煤组下部坚硬围岩稳固的簿及中厚煤层中。3、为便于总回风道的掘进和维护，全井田回风大巷的标高宜一致。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通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般要在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。四、矿井各水平煤层上下山和采区的开采顺序，第一水平的划分和配采关系开采顺序是指矿井工作应有计划有步骤的按顺序进行，作到采掘并举，掘进先行，合理的开采顺序应满足下列要求：1、保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替。2、尽量降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资。矿井各水平的开采顺序按照从上到下的原则，作好水平接替和矿井延深工作。采区内各煤层和各工作面必须有一定的顺序组织开采才能保证均衡生产。在煤层群中，上下煤层的开采顺序，一般先采上层在采下层，在同一分段内，上下层如同时开采，应使上层工作面超前一段距离，避免受下层顶板岩石移动影响。一般上层超前40-60m以上，使老顶来压不致影响下层开采。同一煤层内，沿倾斜方向的开采顺序，采用下行式开采顺序。沿煤层走向方向的开采顺序采用双翼开采，有利于矿井的均衡生产和合理配采，确保生产的连续性，有利于矿井的通风运输等主要生产系统的管理。第一水平划分为四个采区，采区走向长平均1440m，倾向长1580/1400m。配采：煤层牌号相同不需配采，两翼配采产量的比例与两翼的储量分布的比例大体一致。本矿井为大型矿井设两个备采工作面；生产工作面结束前安排接替工作面。采煤工作面年进度为3420m。五、选择矿井开拓方案影响选择矿井开拓方案的因素很多，主要是地质因素、技术因素和管理因素。矿井建设首先要选择合理的开拓方案。它直接关系到矿井的综合经济效益。选择矿井开拓方案的主要依据是地质因素和地理因素，其中地质构造、煤层赋存状况和地形条件又是关键因素，但在特定的条件下，技术装备和管理水平也可能成为决策时的主要因素。为此，在选择矿井开拓方案时需要综合考虑上述各种影响因素。1、预提开拓方案及确定较优方案根据本矿井的实际情况，现提出五个可行的矿井开拓方案进行比较，先通过技术比较，从中确定两个技术上相对优越的方案，然后对这两个方案进行详尽的经济比较，并综合考虑各种因素，从而确定一个技术上可行、经济上合理的最佳方案。现针对第一水平的开拓，兼顾下水平的延伸，预提出五个开拓方案：方案：一对立井开拓，主副井均采用立井开拓，主井用箕斗提升，副井用罐笼提升，主要任务是提矸，担负人员和设备的升降、坑木入井，主副井均兼做进风井。开拓方案剖面图见图 立井开拓系统示意图方案：斜井-立井联合开拓，主井为斜井开拓，皮带运提，副井为立井开拓，罐笼提升，主要担负提矸，人员和设备的升降、坑木入井。（开拓方案剖面图见图）斜井-立井开拓系统示意图方案：一对斜井开拓，即主副井都用斜井开拓，主井皮带运提，副井串车提升。（开拓方案剖面图见图） 斜井开拓系统示意图方案：一对反斜井开拓，主井用皮带运提，副井用串车提升，主副井兼做进风井。（开拓方案剖面图见图）反斜井开拓系统示意图方案：反斜井-立井联合开拓，反斜井做主井，皮带运提，立井做副井，罐笼提升，做辅助运提，两井均兼做进风井。（开拓方案剖面图见图）反斜井-立井开拓系统示意图2、开拓方案技术比较预提方案比较表方案优点缺点第方案1.井口位置接近于井田中心，井下为双翼生产，易于保证矿井产量；2.井底车场位于储量中心，井下运营费用低；3.对地质条件的适应性较强，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制；4.井筒为圆形断面，结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好，人员升降速度快；5.工业广场布置在井口附近，只压一个煤柱。1.立井井筒掘进技术和施工设备较复杂，掘进速度慢，需要穿越含水层，施工复杂，工作条件差；2.下水平的延伸较困难；3.提升费用高。第方案1.井下为双翼生产，易于保证矿井产量，井底车场位于储量中心，井下运营费用低；2.辅助运输采用立井，运输速度快；3.斜井采用皮带运输，提升能力大，能实现连续运提；4.延伸斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰少；5.地面工业广场可布置在井田边界，少压煤柱 。1.工业广场和斜井井筒大量压煤；2.井口位置不易布置在井田中央，立井井口和斜井井口不利于集中布置，工业广场比较分散；3.斜井线路长，管道铺设工程量大，费用高；4.井筒复杂，通风阻力大；第方案1.井下为双翼生产，易于保证矿井产量；2.主副井井口距离较近，便于集中布置工业广场；3.工业广场可以布置在井田边界，不压或少压煤柱；4.井底车场位于储量中心，井下运营费用低；5.斜井提升能力大，采用皮带提升，能实现连续运提，提升费用低；6.延伸井筒施工比较方便，对正常生产的干扰小。1.斜井大量压煤，煤柱损失量大；2.斜井线路长，管道铺设工程量大，费用高；3.斜井的有效断面利用率低，井同较长，通风困难；4.立井井筒掘进技术和施工设备较复杂，掘进速度慢；5.井筒延伸费用较高；6.二水平井筒延伸干扰一水平的正常生产。第方案1.井下为双翼生产，易于保证矿井产量，井底车场位于储量中心，井下运营费用低；2.采用斜井施工，掘进及施工设备简单，初期投资少；3.斜井采用皮带运输，提升能力大，能实现连续运提；4.延伸斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰少；5.工业广场可布置在井田范围内，生产比较集中；6.提升费用低。1.斜井井筒要比立井长得多，通风阻力较大；2.由于斜井较长，沿井筒敷设管路、电缆所需的管线长度较大，留保安煤柱，增加煤柱损失；3.第二水平立井井筒延伸困难，一二水平都需留较多的保安煤柱；4.深部开采时矿井多段提升转载，环节多，系统复杂，增加提升费用；第方案1.掘进技术与施工设备简单，掘进速度较快，便于施工；2.井下为双翼生产，易于保证矿井产量，井底车场位于储量中心，井下运营费用低；3.斜井采用皮带运输，提升能力大，能实现连续运提；4.副井立井开拓，辅助运提效率高。1.工业广场和斜井井筒大量压煤；2.地面工业广场布置分散；3.斜井井筒较长，增加了掘进量；4.井筒长，通风阻力较大通风困难；5.斜井维护费用高；6.第二水平井筒延伸困难，且都需留较多的保安煤柱，煤柱损失量大。由于本矿井的煤层埋藏较深，虽然为近水平煤层，但倾斜长度大，所以垂高也较大，因此不宜用单水平开拓，至少要分两个水平，对第一水平的开拓方案的确定，要兼顾下水平的延伸，方案和方案都采用了反斜井开拓，不仅工业广场和井筒大量压煤，而且对下水平的延伸开拓带来较大的困难，技术上不合理，不予考虑。对于方案副井采用斜井开拓，由于本井田埋藏较深，斜井辅助运输极不合理，所以也不予考虑。对于方案和方案各有自己的优缺点，难以单纯的从技术方面加以取舍，因此对方案和方案进一步进行经济比较，以便确定最优的开拓方案。第五章 矿井基本巷道第一节 井 筒井筒在矿井开发和开采中的作用是不言而喻的，它是整个矿井的进口和出口，井筒选择决定于其用途、服务年限等因素，井筒的断面大小更是整个矿井的关键因素，它决定了矿井的用途、井型、服务年限等。同时，井筒穿过的岩层性质、涌水情况、选择的支护方式及施工方法等因素也决定了井筒的断面形状。一、井筒断面形状和布置形式1、井筒断面形状井筒断面形状主要根据井筒的用途、服务年限、穿过的岩层性质、选择的支护材料，及施工方法等因素确定。我国的矿井中，立井井筒断面大多选用圆形，只有少数小型矿井选用矩形。圆形断面常采用混凝土、料石或混凝土喷砼支护，具有服务年限长、承受地压性能较好、生产期间支护不需要或很少需要维修、通风阻力小，以及便于施工等一系列优点，因此，服务年限在10年以上的矿井都采用圆形断面。其主要缺点是断面利用率较差。立井井筒的名称见表立 井 井 筒 名 称名 称用 途提升容器及装备备注主 井提 煤箕斗（小型矿井装备罐笼）除小型矿井外，一般不设梯子间，目前在设计中，一般不考虑留延伸间副 井升降人员、设备、材料及提升矸石等，并兼做通风、排水。罐笼；排水、压风、洒水、电缆等管线和梯子间。风 井进风、回风或兼做矿井的安全出口。梯子间及管线、电缆等有的矿井根据需要还设有提升设备。混合井兼做主副井之用箕斗、罐笼；排水、压风、洒水、电缆等管线和梯子间。常用于老矿井的改建。矩形断面井筒仅适于采用木井框支护，其主要优点是断面利用率高，但服务年限短，承受地压能力差，而且四角不易开凿，故矩形断面多用于服务年限不长（小于1015年）、围岩较坚固的金属矿中。除了圆形和矩形断面的井筒外，还有六角形和椭圆形断面的井筒，但由于这些矿井施工不便，且断面利用率低，只在个别情况下采用。综合上述各因素，本矿井生产能力大，服务年限较长，选定断面形状为圆形断面。2、井筒的布置形式井筒断面布置主要根据提升间的提升容器与井筒装备的类型来决定。井筒断面内除提升间外，根据井筒的用途和需要的不同，往往还须布置梯子间、管子间或延伸间。在提人的罐笼井（副井）中必须设梯子间，箕斗井（主井）可不设梯子间。现有矿井立井井筒内一般都没有梯子间，但有些井筒的梯子间由于年久失修不能使用。目前，在大型矿井和深井中有用紧急罐笼代替梯子间的趋势。过去在箕斗立井井筒的一般设计中，曾留有延伸间，作为井筒的延伸之用。但生产中多采用从辅助水平延伸井筒的方法，仅少数矿井利用延伸间延伸井筒。据一些矿井利用延伸间延伸箕斗立井井筒的经验：在浅井（350440米）利用延伸间延伸井筒，在地面提升和卸载，具有不干扰生产、辅助工程量小、管理集中等优点。若矿井储量丰富，在以后有可能扩大生产，可以留有延伸间。在井筒延伸后可利用延伸间安装辅助提升设备，以满足矿井扩大生产能力的需要。井筒断面布置的设计，既要满足井筒内提升容器等设备布置的要求，又要力求缩小井筒断面，简化井筒装备，以达到节约材料和投资费用的目的。根据提升容器和井筒装备的不同，井筒断面布置形式多种多样。煤矿中圆形井筒断面常用的布置形式列于表 井筒平面布置形式图 示提升容器井筒装备一对25吨箕斗金属罐道梁、钢轨罐道、双侧布置，不设梯子间。一对3t底卸式矿车双层单车罐笼金属罐道梁、金属或木罐道，双侧布置；设梯子间、管子间。金属梁，设梯子间3、井筒布置要求1）箕斗提升的井筒不应兼做风井。如兼做回风井时，井上下装卸载装置和井塔都必须有完善的封闭措施，其漏风率不得超过15%，并应有可靠的降尘设施；兼做进风井时，井筒中的风速不得超过6m/s，并应有可靠的降尘设施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准。2）作为安全出口的立井井筒，当井深超过300米时，宜每隔200米左右设置一休息点。休息点可在井壁上开凿一硐室与梯子平台相连通。3）井筒平面内布置提升容器时所允许的间隙，必须符合规定。4）井筒允许最大风速不得超过表的规定。 井筒允许最大风速井 筒 名 称允 许 最 大 风 速无提升设备的风井15专为升降物料的井筒12升降人员和物料的井筒8设梯子间的井筒8修理井筒时8第二节 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，是连接井下运输和井筒提升两个环节的枢纽。井下煤炭和矸石通过井底车场经井筒转运到地面，井上的材料和设备通过井底车场转运到井下各个地点。排水、通风、动力供应以及人员上下等，也必须通过井底车场。所以它是矿井生产的咽喉，直接影响着矿井的生产和安全。井底车场路线多，设备多，设计施工复杂，工程量大。井底车场包括运输巷道和硐室两部分。一、井底车场形式的选择选择井底车场形式受许多条件约束，例如地面工业场地的布局影响井底车场的形式与出口方向；井筒形式井筒与主要运输巷道的位置关系直接影响井底车场的形式。其它还有矿井生产能力服务年限等原因。本矿井年设计生产能力为300万t/年，第一水平井筒距运输大巷远，根据立井井底车场的形式，可选择环形刀式车场或折返尽头式车场。二者比较请参阅表 备选方案比较类型图示结构特点优缺点适用条件环形刀式井底车场1.存车线和回车线与运输大巷垂直。2.主副井距主要运输大巷较远，3.有足够的长度布置存车线1.空重车线基本位于直线上2.有专用的回车线3.调车作业方便4.可两翼进车5.弯道顶车6.工程量大60万t/a的矿井折返尽头式井底车场1.利用石门作主井空重车线1.工程量小2.调车方便适用于45万t/a的矿井二、井底车场硐室井底硐室主要包括井底煤仓、中央变电所、中央水泵房、水仓、火药库、翻车机及推车机硐室和电机车修理与充电硐室。中央变电所与水泵房组成联合硐室，布置在副井井筒附近。1、井底煤仓立井井底煤仓有直立式和倾斜式两种，其优缺点及适用条件见表表5-2-2 井底煤仓形式形式煤仓与水平面夹角（度）优缺点适用条件直立式90煤仓容量大，可实现多煤种分装分运，受力条件好，施工、维修简便，适应性强但仓帽及底部斗口施工较复杂食用于围岩较差的大型矿井倾斜式5065煤仓上口施工、安装较简便，但煤仓容量小，不能实现多煤种分装分运，缓冲能力及适应性均较差，煤仓的施工、维修复杂。多用于围岩较好，开采单一煤种和不要求分装分运的中、小型矿井A、清理方式：人工清理。2、井下火药库井下火药库的位置，应选择在稳定的围岩内，避开含水层和破碎带，距离主要回风道要近。因为本矿井的火药主要用于边角煤的开采和部分岩巷的掘进，火药的用量不大，所以考虑把火药库的位置选在石门与大巷交叉点附近。井下火药库选用壁槽式，其容量不得超过矿井三昼夜的炸药需求量和十昼夜的电雷管需求量。炸药和电雷管必须分别贮存。用局部通风机进行通风，污风直接回回风大巷。第三节 主要开拓巷道主要开拓巷道断面设计，主要是选择断面形状和确定断面尺寸，其合理与否直接影响到煤矿生产的安全和经济效果。设计的原则是，在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面、降低造价并有利于加快方式速度。我国煤矿巷道常用矿井基本巷道的断面形状是梯形和直墙拱形，其次是矩形；只是在某些特定的岩层或地压情况下，才选用不规则形、封闭拱形、椭圆形或圆形。本矿井井田由于服务年限长，围岩较稳定，所以，主要开拓巷道采用半圆拱形。煤矿安全规程规定：巷道净断面，必须满足行人、运输、通风、安全设施、设备安装、检修和施工的需要。因此，巷道尺寸主要取决于巷道的用途；存放或通过它的机械、器材或运输设备的数量与规格；人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量。1、胶带输送机斜巷胶带输送机斜巷的断面布置见图 胶带输送机斜巷的断面布置2、轨道斜巷的断面布置图5-3-2轨道斜巷特征表围岩类别断面，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、排距锚杆长直径22.431.7355006200500钢筋砂浆50圆弧60016001417.16胶带输送机每米工程量及材料消耗：材料消耗量表围岩类别计算掘进工程量，m3锚杆数量根材料消耗粉刷面积m2巷道墙脚喷射材料，m3锚杆钢筋，kg注少浆，m3283.470.526652.637.530.0429.1总回风斜巷特征：总回风斜巷特征表围岩类别断面，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、排距锚杆长直径27.3138.1260006000500钢筋砂浆50圆弧60016001417.16经验算：以上开拓巷道的设计均符合通风和运输要求。第六章 采煤方法和采区巷道布置第一节 煤层地质特性首采区为第一采区，3#煤第一分带工作面，可采煤层为3#，9#煤，容重分别为1.35t/m3和1.40t/m3，3#可采煤层平均厚度3.75m，9#煤层平均厚度为3.25m。全区稳定可采，倾角4o7o。3#煤层上部的2#煤层全区不可采，其相邻的可采煤层为其下部的9#煤层，相距60米。3#煤层顶底板岩性为灰白色砂岩及黑色泥岩，9#煤层顶底板为黑色泥岩和灰白色长石石英砂岩。顶底板名称煤岩名称柱状厚度m岩性特征老顶中砂岩4.47-7.884.47-7.884.47-7.884.47-7.884.47-7.884.47-7.884.47-7.884.47-7.884.47-7.88灰白色，石英为主、含白云母片及暗色矿物，厚层状，坚硬f=7-15=7-15=7-15=7-15=7-15直接顶砂质泥岩2.05-9.72.05-9.72.05-9.72.05-9.72.05-9.72.05-9.72.05-9.72.05-9.7灰黑色，致密，性脆，含植物化石及煤屑f=3-7=3-7=3-7=3-7伪顶炭质泥岩0.3-0.50.3-0.50.3-0.50.3-0.50.3-0.50.3-0.50.3-0.5黑色，夹煤线，节理、裂隙发育，随采随落。f=3-4=3-4=3-4=3-4煤3.753.753.753.753#3#煤，以亮煤为主暗煤次之，夹镜煤及丝炭条带，媒质为SMf=0.8-1=0.8-1=0.8-1=0.8-1=0.8-1=0.8-1直接底砂质泥岩0.70.70.7灰黑色，块状。致密、性脆，富含植物根部化石。f=3-4=3-4=3-4=3-4老底细砂岩1010灰黑色，中厚层状，夹砂质泥岩条带f=7-15=7-15=7-15=7-15=7-153#3#煤层及顶底板岩性柱状图第二节 采煤方法和采区巷道布置一、确定主要可采煤层和其它可采煤层的采煤方法和采煤机械化程度二、确定工作面参数各主采工作面长度均为200200200米，为了缩短建井期，尽早使矿井投产，首采工作面选在倾向长度较小的地方，首采工作面的推进距离为900900900米。工作面最大推进距离为1600160016001600米。年推进度为3200320032003200米。三、确定回采工作面的回采工艺采煤工艺比较表采 煤工 艺优 点缺 点适 用 条 件综 采高产、高效、安全低耗，劳动条件好，劳动强度小设备价格昂贵，对煤层赋存条件、操作与管理水平要求高煤层地质条件好、构造少的中厚及厚煤层普 采与综采相比对地质变化适应性强，工作面搬迁容易与炮采相比设备相对昂贵、劳动组织相对复杂推进距离短、形状不规则、小断层和褶曲发育，综采的优势难以发挥的工作面炮 采技术装备投资少，适应性强，操作技术容易掌握，生产技术管理简单单产和效率低，劳动条件差一般情况下均可采用，但高瓦斯和突出矿井对防护措施要求高 1、回采工艺过程：采煤机由机尾向机头割煤移架移刮板输送机机头进刀向机尾割煤移架。为提高煤炭回收率，应注意：1） 加强科研工作，减少初采、末采和端头损失。2） 优化采煤工艺过程，强化组织管理。3） 搞好煤厚探测，加强计量管理，为提高回采率提供可靠的计算依据。综采工作面采用双滚筒采煤机割煤，刮板输送机运煤，经转载机转载，破碎机破碎后由可伸缩胶带输送机运至胶带输送机大巷。采煤配套装备参数：1） 采煤机：总 功 率：2410 KW采 高：2.34.5m截 深：880mm滚筒直径：2.0m牵引方式：变频调速电牵引牵引速度：5m11m/min电 压：1140V型 号：6LS-03电牵引采煤机具有故障诊断显示功能、无线电遥控。2） 重型刮板输送机：运量能力：15002000t/h铺设长度：200250m溜槽宽度：880mm1000mm 链 速：1.26m/s1.5m/s链 径：234mm，双中链装机功率：2400KW电 压：1140V型 号；Dreaduonght1500推移方式：履带或胶轮，可自行推移。结构特点：整铸槽帮，套换联结，交叉侧卸，挡板，铰链式检查孔。3）桥式转载机装机功率：200KW设计长度：36m槽 宽：880mm1000mm链 径：2- 30mm，双中心链链 速： 1.4m/s输送能力：2000t/h电 压：1140V紧链形式：点动电动机反转紧链，闸盘制动。型 号：SZZ1100/2004）破碎机：装机功率： 160KW通过能力：2000t/h出料块度：300mm电 压：1140V降尘方式：内喷雾牵引方式：履带自移式型 号：PCM1605)液压支架支架形式：支撑掩护式多功能支架支护强度： 0.83Mpa高度范围：2.24.2m支护宽度：1.5m外形尺寸：6.0（1.421.6）m推移行程：800mm1000mm操作方式：微机电子控制，移架速度8s12s每架次，或就地邻架控制，也可以有行程红外线扫描，传感系统自动控制移溜。型 号：BC480-22/426)乳化液泵站：装备形式：三泵两箱柱塞数目：3功 率：150KW泵 流 量：423L/min柱塞直径：75mm过滤直径：40微米电 压：1140V3300V液箱总容积：320L型 号：S200 TRIMAX7)可伸缩胶带输送机：总 功 率：600KW800KW运输距离：15002000m带 宽：1200mm输送能力：15002500t/h带 速：2.03.0 m/s抗拉强度：4200KN/m驱动方式：多点可控硅软启动电 压：1140V型 号：BBA1000L采煤工艺说明及要求：1）割煤时两个滚筒要保持一个切割平面，煤壁要采直，采齐，控制好采高。2）工作面不要随意丢弃顶底煤，工作面浮煤应及时清理干净。3）采煤机牵引速度要均匀，不得过速运行，不得强制牵引，严禁频繁启动，以防负荷过大损坏机器。4）采煤机司机要随时注意观察顶、底板情况，注意工作面推进方向倾角的变化，随时调整摇壁的高度，防止割飘或啃底，以免造成大溜不平，顶溜困难或采煤机掉道。5）随时注意电缆，大溜的运行状况，发现拉扯电缆，大溜卡堵滚筒涌煤或出现其他特殊紧急情况，应立即挺机闭锁大溜处理，防止事故发生及扩大。6）当采煤机运行至端头（尾）5米时，必须降低速度，由一名司机控制前滚筒调高按钮，另一名司机在端头架内观察指挥，当前滚筒伸入巷道半个滚筒时，停止牵引。2、工作面端头支护工作面端头是指工作面与两巷的交接处。端头处的悬顶面积大，时间长，机械设备多，又是进出材料和人员的交通口，所以必须采取措施加强支护。特别是工作面端头处的顶板事故约占工作事故的1/41/3，搞好工作面两端头处的支护管理是十分重要的。确定端头支护方式时，主要考虑端头悬顶面积的大小、顶板压力的大小及其稳定性、回采巷道原用支护方式，工作面与两巷的连接特点，工作面生产工艺特点，端头设备布置形式等因素。综合考虑各因素，选用单体液压支柱+铰接顶梁对工作面两端头加强支护。3、采空区处理为了维护好回采空间，保证生产正常进行和作业人员及设备的安全，除对采煤工作面进行支护外，还必须处理采空区。目前采用的采空区处理方法主要是全部跨落法，即随着工作面的推进，放顶后使顶板跨落，充满采空区。对于坚硬难冒顶板，可用煤柱支柱法处理采空区，但由于留设煤柱给下层开采及本层开采多次搬家，以及资源采出率等缺陷，因此，采用跨落法处理顶板。4、装煤采煤机割煤时，大部分煤靠滚筒旋转时在叶片作用下装入大溜，剩余的少量浮煤在推溜时靠铲煤板装入运输机运出。5、移架工作面采用及时移架方式，即先移架后移溜。采煤机割煤后，紧跟后滚筒开始移架，顶板不完整或片帮严重时，可采用超前移架及时打出防片帮等支护方式管理顶板。移架要求：1）一般情况下，移架工应站在支架前，后支柱之间，准确操作手把，同时，注意支架动作部位的情况。2）移架时，采用带压移动，防止顶板下沉，尽量做到少降快移，以免出现支架歪斜，垛架现象。3）移架后及时升架，顶梁与顶板接触后，手把应再供液一段时间，确认达到初撑力后，停止供液，前梁上部不允许