采矿工程毕业设计指导书 - 副本

采矿工程专业毕业设计指导书矿业学院采矿工程教研室二OO八年三月目录第一章井田概况及建设条件5第一节井田概况5第二节矿井建设的外部条件5第三节矿井建设的资源条件6第二章井田开拓9第一节井田境界和储量9第二节矿井工作制度和设计井型13第三节井田开拓15第三章采煤方法33第一节设计采区概况33第二节采区巷道布置及生产系统35第三节采煤方法及工艺设计40第四节巷道掘进46第四章矿井通风安全49第一节设计内容49第二节设计方法顺序49第三节矿井安全措施53第五章矿井主要设备选择54第一节提升运输设备54第二节通风设备63第三节排水设备64第四节压气设备64第六章电气及通讯66第一节设计内容66第二节设计方法顺序66第三节通讯与信号80第七章采掘计划81第一节“三量”及可采期81第二节开采计划82第三节巷道掘进工程计划84第八章经济分析及评价86第一节劳动定员及劳动生产率86第二节投资估算87第三节生产成本估算88第四节技术经济评价90第五节技术经济指标91主要参考文献94总则毕业设计是学生综合运用所学理论知识于实践的极好尝试，也是学生在学校四年学习期间，培养分析问题和解决问题能力的最后一个环节。为使学生毕业后能在矿山实际工作中更快进入“角色”，在毕业设计时应使这一“教学设计”环节尽可能地贴近“真设计”。为此，学生在设计时应遵守以下基本原则一、矿井设计必须贯彻国民经济建设有关方针政策，特别是煤炭工业的各项具体政策，应有全局观点。二、矿井设计应在立足国情的前提下，满足技术先进，经济合理，安全适用，并将矿井为发展留有余地的原则。在目前，还应特别注意提高经济效益、社会效益和环境效益，以取得较好的综合效益。三、在设计中，应理论联系实际，尽量运用所学的科学技术知识，应拓宽思路，在不违反国家方针政策和技术规范的前提下，大胆采用国内外先进技术和设计方法；四、设计应按有关部门指定的技术范围、规程、标准系列等进行。设备选型上要注意以标准化、通用化、系列化并在国内成批量供应的型号为依据，新技术新工艺应以国内试验成功并经过鉴定批准的方能采用。五、本指导书主适用于采矿工程专业（煤矿地下开采）学生。第一章井田概况及建设条件第一节井田概况一、井田位置及交通简述矿区行政区划、地理位置、交通情况（铁路、公路、公里数）。插图111矿区交通位置图。幅面为一页说明书尺寸，不一定按比例绘制，只须说明矿区位置与其他交通枢纽或主要城市的关系（铁路、公路及公里数）。二、地形地貌简要叙述矿区地表地形特征，沟谷、山岒的分布状况，一般海拔高度（最高、最低标高），相对高差。毕业设计论文代做平台580毕业设计网是专业代做团队也有大量毕业设计成品提供参考WWWBYSJ580COMQQ3449649974三、气象矿区所属气候类型，年平均温度、最高和最低温度，结冻期和冻土深度，年平均降雨量和最大降雨量，主导风向和最大风速。1地表水矿区主要河流、湖泊的位置、流量、历年的最高洪水位、工业和居民用水的水源及供应情况；四、地震据有关部门编制的地震烈度区划图，简述矿区井田范围内地震烈度，及其对矿区工业、民用建筑的影响，主要建筑的地震设防等级。第二节矿井建设的外部条件一、运输条件矿区距与主要国铁路、公路交通主干道的位置关系，距邻近城市、铁路站点的距离，拟建矿区与用户之间交通联系概况，可供采用的原煤、材料运输工具。二、电源条件选择邻近合适的可供矿区生产、建设使用的变电站，矿区与电源间矿用专线直线距离。矿区现有供电设施的建设概况，双回路供电的矿井需分别叙述两供电电源的概况。矿区的建设电力是否充足、方便。三、水源条件选择矿井建设、生产、生活用水水源地，叙述水源概况（包括水质、可供水量、流量是否稳定、净化设施等），水源距矿区距离，供水方式，能否满足矿区建设、生产、生活需要。计划采用井下排水作为矿区用水的需简要概述污水处理站建设概况。四、土地征用简要叙述矿井工业广场建设用地的范围和主要用途，需征用的土地面积、位置。五、建筑材料供应条件矿区各项设施建设需要使用大量的建筑材料，简要概述钢筋、水泥、砂石等建筑材料的供应情况，距离矿区的距离，供应是否充足。第三节矿井建设的资源条件一、区域地质（地层、构造、主要矿产）简略地叙述矿区所属煤田的区域地质情况，包括区域地层、构造等概况，简要叙述；介绍本区范围内主要的矿产资源。必要时列表说明二、井田地质（地层、构造）根据有关地质报告，归纳汇总所设计矿井井田的地形，井田的勘探程度。概述井田煤系地层，以地质综合柱状图说明为主、文字叙述为辅。插图121井田综合地质柱状图。该图幅面为一页说明书尺寸，可据“矿井综合柱状图”进行简化后编制，但简化后的“综合柱状图”地质年代、地层单位要连续，对开采有重要影响的地层不能省略，如煤层的顶板、底板、含水层等；介绍井田的地质构造、最主要的地质变动。如断层、褶曲和错动等，其分布情况。岩浆侵入活动和岩溶塌陷现象及其对煤层的影响。描述构造时应有详略。凡与设计矿井设计参数有较大影响的构造应描述清楚，构造的主要参数应列出。如收集到某些构造的分布图，也可作为插图，文字叙述可以缩减，构造特征也可以列表表达清楚，表格形式见表131。表13井田主要地质构造特征表序号名称断层性质断层面走向断层面倾向倾角落差M水平断距M位置及范围三、煤层（含煤地层、含煤性、可采煤层、煤质、可选性、工艺性能、煤的用途）这一部分是重点描述的内容，应比较详细地叙述，主要参数不要漏掉，具体内容如下煤层埋藏条件及有关参数煤层走向及变化，倾角倾向及变化，煤层的层数，厚度及变化（厚度变异系数），各煤层间的最大、最小和平均间距，各煤层的最大、最小和平均厚度，稳定性和可采性指数，夹矸情况，有无陷落柱及变质带，煤层的露头深度与风化带深度等。当以表格形式表达时，其格式见煤层特征表132；表132主采煤层特征表煤层厚度（M）顶底板岩性顺序区域组煤层编号最小最大平均层间距M煤层夹矸数稳定性煤层倾角（度）煤种顶板底板M1M2M3煤层的其他特征煤的工业分析及元素分析，煤的硬度、可选性，各煤层的牌号及其用途，容重和解理性，煤层含有夹石的情况，应根据设计需要有选择地加以描述，一般用表格形式列出即可，表格形式见表133。表133煤质主要特征表（原煤）灰份AD挥发份VDAF全硫STD发热量QNET,AR牌号项目煤层（）（）（）（MJ/KG）M1M2M3四、开采技术条件1水文地质条件简述井田水文地质特征潜水位、含水层情况。岩层渗透性及渗透系数，矿井涌水量（正常和最大）、老窑积水、补给水来源、矿井水质及腐蚀性、临近矿井的水情（摘其有关的）、涌水时对开采的影响。2煤层顶底板即煤层顶底板情况。主要各煤层的顶板和底板岩石组成、类别、岩性，各种顶底板的厚度、坚固性、容重、松散系数、稳定性、主要的强度指标、层理、节理、裂隙发育情况以及其它有关特征，部分内容可用表格形式列出；表格形式见表133。表133主采煤层顶底板特性煤层顶板底板M1M2M33瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温瓦斯根据有关地质报告，确定设计井田的瓦斯赋存情况，包括瓦斯相对涌出量和绝对涌出量两个主要参数，确定矿井的瓦斯等级。这是两个非常的参数，必须有依据，若资料不全，可参照邻近矿井的资料选取，但必须说明选取依据、批准文号。煤尘根据有关鉴定单位提交的煤尘爆炸性鉴定报告，确定井田范围内各煤层的爆性，资料详细时，可简要叙述主要技术参数。多煤层分布时，要分别指出各煤层的爆炸性。煤的自燃根据有关鉴定单位提交的煤层自燃鉴定报告，确定井田范围内各煤层的自燃发火期，简要叙述主要技术参数。多煤层分布时，要分别指出各煤层自燃发火期。引用鉴定单位报告时应注明鉴定单位、时间、煤层、主要结论、文号等依据。地温依据有关地质报告，简要叙述本井田范围内地温状况，有无异常，需采取的专项措施。缺少相关资料时，可借鉴邻近矿井资料。4地质灾害简述根据相关地质灾害危险性评估报告，概述矿区范围内现有地质灾害及不良地质现象，以及建设、生产过程中可能带来的地质灾害。建议应该采取的主要应对措施。5资源量及勘探程度1）资源量根据地质勘察单位提交的勘察报告和上级机关的批复文件，简述本矿井井田范围内的资源量。注意要将有关储量等级按现行煤矿设计规范的标准进行换算。简要摘抄报告或批复文件的主要结论，必要时列表说明。需要依据有关图件计算的，要说明计算的方法和依据。2）勘探程度及存在问题分析地质勘探资料，简要叙述本井田地质勘探的程度，对井田的资源量和开采条件进行评述，指出勘探工作中存在问题和在设计、建设、生产过程中应该注意的问题。采矿工程专业毕业设计指导书第10页第二章井田开拓第一节井田境界和储量一、设计内容1、叙述井田的境界和确定的依据，介绍井田的主要参数，走向长、倾斜长（最大、最小、平均）、井田面积等，并将最后确定的边界绘在“地质地形图”或“开拓系统平面图”上。如果收集到“矿区井田分布示意图”或“矿井境界关系图”时，可作为插图附在说明书中，该图不要求按比例绘制。2、储量计算包括地质储量和分级储量、煤柱损失等。二、确定井田境界的设计步骤根据指导教师的要求，分三种情况进行。1、以实习矿井已定境界作为设计矿井的境；这时，学生应对已定境界充分地分析其合理性，列出主要参数。2、教师给顶部分边界或作局部假设。首先将“井田地质地形图”与“煤层底板等高线图”按坐标网或勘探线上下重合对照，分别画出已定边界，再研究未定境界部分的情况，按划分井田基本原则与方法，上下结合，划出合理的井田境界线，然后在图上测量或直接计算出主要参数。3、教师要求学生全部境界自己划定方法与上一种情况（二）基本相同，但要最后确定最后境界，必须与储量计算，井型及服务年限的计算相结合，反复调整后才能确定。其过程为初步设定边界初算地质及工业储量、适宜的井型及相应服务年限对照“矿井设计规范”（以后称“设计规范”）及“煤炭工业技术政策”（以后简称“技术政策”）调整境界使之更为合理并符合“设计规范”及“技术政策”的有关规定最终确定境界。三、划定井田境界的主要原则与方法井田境界的划分，一般是在矿区总体设计时进行，毕业设计是对矿井初步设计的主要部分的模拟，故本章的设计内容和方法主要是以使一个设计矿井取得较合理的开采技术条件为目的来进行的。1以自然条件划分境界（1）利用较大的地质构造作为井田边界，例如大断层、褶曲、岩浆侵入带等。（2）按地形地貌界线分境界常见的有河流、湖泊、水库、铁路、大城镇或重要保护建筑等。（3）按煤层赋存情况来划分边界主要从赋存形态（深部浅部、构造形态等），采矿工程专业毕业设计指导书第11页储量分布、煤质煤种要求，安全及环境条件（高沼气、地温、地热等）。2人为的划分境界当井田不受或只有局部受自然条件限制时，井田边界的确定有较大的选择余地。这时，一般应从煤层的生产能力出发，确定合理的采煤方法，再据以确定恰当的井型和合理的服务年限，计算必需的储量，根据勘探报告提供的勘探深度，在考虑较合理的井筒位置和阶段划分的前提下，对照“设计规范”有关规定，最后确定井田的走向边界，可见，人为划定井田边界牵涉到较多的设计参数，确定边界的过程可能要经过不止一次的反复，才能划定合理的边界，毕业设计时，不必把这一过程做得过细，有时也可以预先估计一个井型，然后再结合其他因素迅速的划出来。人为划分境界应当以保证开采工作的方便为原则。在一般情况下沿煤田走向的划分，以倾斜为界。沿煤田倾斜的划分，以煤层底板等高线（单煤层）或水平标高（煤层群）为界。具体的人为境界有以下几种划法垂直划分方法适用于近水平及部分缓倾斜煤层（倾角偏小的）；水平划分方法适用于急倾斜及部分缓倾斜煤层（倾角偏大的）；倾斜划分方法适用于煤层群煤组间距较大，无采动影响的煤田应当注意，上面列举的方法的适用条件不是绝对的，运用时应与开采的其他条件综合考虑。用数学分析法确定井田的合理尺寸，此法是以生产建设和生产经营的总的经济效果来确定边界，毕业设计一般不要求用此法，如设计条件及时间允许，在指导教师的指导下可按此法进行。3有关井田尺寸的规定“设计规范”第110条，对井田走向长的规定如下大型矿井70公里中型矿井40公里小型矿井15公里四、井田地质及工业储量的计算方法储量计算应与井田境界的划定结合起来进行，当井田境界与实习矿井划定的境界相同时，以收集到的“井田精查勘探地质报告书”或矿山提供的资料为基础，按设计题和指导教师的要求进行复核和整理。当实习矿山面积小，赋存稳定，构造简单，一般要求复核一煤层。当煤层多或构造复杂时，复核范围可缩小到一层煤，一个采区或一个块段的范围。具体复核范围由指导老师指定。当井田境界全部由学生人为划定或局部划定时，应对划定的井田范围内的可采煤层全部进行储量计算。在开拓方案确定以后，各水平的储量也应当在本章列出。地质储量（包括工业储量）的计算一般只要求用下面的常用的方法进行。采矿工程专业毕业设计指导书第12页1等高线法适用于煤层厚度稳定，厚度变化在25范围以内的煤层。具体作法是沿煤层底板等高线，按层厚或倾角大致稳定的范围划分为若干块段，分别计算各块段的储量，各单个块段储量的综合即煤层的总储量。设计时尽量采用此法，可以减少工作量并兼顾水平储量的计算。2块段法适用于计算不稳定煤层的储量，或地质构造比较复杂，倾角多变的煤层。块段是按煤田的勘探程度，煤层厚度（变异系数25），大的地质变动和灰分差异较大等来划分。上面两种方法的计算公式如下NIIIMSZ1410COS式中Z煤层总储量，（万吨）；S单个块段真面积，（M2）；I单个块段内平均倾角，（度）；MI块段煤层的平均厚度，（M）；I块段内煤层的平均容重，（T/M3）。采用上式计算时应注意以下几点（一）每个块段应有一个以上的钻孔控制；（二）块段水平面积一般应用求积仪在“煤层底板等高线”图上测算出。当煤层倾角小于60时，按水平投影图计算，倾角大于60时按垂直面投影图计算；（三）块段平均厚度及平均容重取块段内各钻孔值的加权平均值（厚度如何取值按“煤炭资源地质勘探规范”进行）；（四）当煤层倾角I75中厚煤层80薄煤层85地方小矿702注意事项1）采区回采率是反映采区巷道布置好坏的主要指标之一，设计采区回采率应在第四章井田开拓和第六章采煤方法的巷道系统确定以后才能计算出来，本章只引用其计算结果。2）永久煤柱损失，亦即保安煤柱损失，其界线是被保护的建筑、地物和主要井巷（井筒）保护范围边线岩层移动面和煤层相交线决定的。其留置原则和计算方法可参阅采矿设计手册第一篇第七章的有关内容。毕业设计一般尽量采用实习矿山的资料和划定的界线。如无实际资料可参考时，在教师指导下简化条件。作图计算。3）水平可采储量只要计算第一水平。计算时应注意保安煤柱应包括大巷煤柱。4）矿井可采储量在计算时，因毕业设计对第六章只要求具体进行一个采区的设计，其余采区的采区回采率如果采煤方法与设计采区基本相同，就引用设计采区采区回采率；如果认为井田内某些采区的系统及采煤工艺现在或将来有较大变化，可提出看法与指导教师讨论，然后适当调整一个值再行计算。3计算成果表列于说明书中，其形式见附表212、213。工业储量计算表附表212煤厚（M）面积（M2）储量（万T）块段编号块段内煤层平均倾角（度）钻孔真厚平均平面积斜面积平均容重（T/M3）ABC合计（万T）备注可采储量计算表附表213工业储量（万T）煤的损失量（万T）煤层及水平编号煤层斜面积（M2）煤层单位面积出煤量（T/M2）ABCABC大断层工业广场及井筒井田边界其他共计采区回采率（）可采储量（万T）采矿工程专业毕业设计指导书第14页第二节矿井工作制度和设计井型一、设计内容1）确定矿井工作制度年工作日、矿井出煤班数、每班工作小时数、矿井昼夜提升时间。2）确定设计井型并阐明矿井年产量确定的依据，计算矿井和水平服务年限。二、计步骤及内容1确定矿井工作制度按煤矿设计规范有关规定工作制度。矿井设计生产能力按年工作日330天计算，每天3班或4班作业，每天净提升时间为16小时。采用三班作业制度时，常用两班出煤，一班检修。如果在第六章采煤方法在设计时，设计者认为采用其他作业形式较为恰当，并进行了充分的分析设计，亦可采用其他作业形式，如“三采三准”、“四班交叉”、“三采一准”等。2确定矿井设计年产量及矿井服务年限1）初算矿井年产量及服务年限由于一个矿井的设计生产能力（井型）决定于储量、开采条件、技术装备水平和安全生产条件等诸多因素，所以，不可能在设计之初就能确定一个矿井的合理的井型和服务年限。然而一个矿井的开拓系统和采煤方法与井型的大小及服务年限的长短又有密切的关系（例如不采用高度机械化设备的矿井不可能既达到大型集中化，同时又减少开拓工作量的目的）。所以，在设计之初应用第二章计算出的“工业储量”和设计规范有关井型及服务年限的规定，初算矿井的生产能力和服务年限，初算结果作为设计第四章和第六章的参考。可按下式初算年）CGCKAZT式中TC初算矿井服务年限；ZG矿井工业储量（万吨）；AC初算井型，（万吨/年）；KC初算储量备用系数，取1618。采用上式计算时，应从设计规范所列出井型系列中，参考实习矿山的井型或现有生产能力，选一井型代入公式，计算出服务年限后，与规范规定的相应的服采矿工程专业毕业设计指导书第15页务年限对照，可以判断出所选井型是否恰当，或者偏小或偏大，然后调整井型。一般调整一次即可。设计规范有关规定见附表31。2）当第二章矿井可采储量计算出来以后，用矿井（或水平）可采储量ZK计算矿井（或水平）的设计生产能力和服务年限，作为最后确定值，此时，计算公式如下矿井的井型和服务年限表附表221矿井设计生产能力（万吨/年）矿井服务年限（年）矿井稳产时间（年）技改矿井服务年限（年）水平服务年限（年）大型井240、300、400120、150、180中型井45、60、90小型井9、15、21、30805070403070605030504030153020152010KAZTK式中ZK矿井（或水平）可采储量，（万吨）；T矿井（或水平）服务年限，（年）；A矿井（或水平）年生产能力，（万吨/年）；K储量备用系数，一般取1215。2）注意事项新建井型必须符合设计规范规定的井型，不得出现介于二个井型之间的井型。井型和相应的服务年限随着国民经济和开采技术的发展，煤炭部门在必要时要进行调整，故设计时应以煤炭部门最新技术文件规定为准。储量备用系数的取值，是根据井田煤层赋存的稳定情况，勘探程度，构造复杂程度及为增产留有余地等来取值的。一般常取14，煤层赋存条件好时可取小值，地质条件复杂时，宜取大值。采矿工程专业毕业设计指导书第16页第三节井田开拓一、设计内容本章是毕业设计最主要的部分，其中心是确定一个技术经济上都较为合理的开拓方案。主要内容包括1、确定井田合理的开拓方式，主要确定的内容和参数如下1）井筒形式、位置、数量及相应工业广场的位置；2）确定阶段垂高及开采水平；3）煤层群分组及开采水平大巷的布置；4）井底车场形式的选择；5）采区划分及采区开采顺序；6）拟出矿井各主要生产系统及有关设备、设施。2、计算经方案比较后确定的开拓方案基建期井巷工程量；3、达到设计年产量时采区及工作面的配备；4、开拓系统主要技术装备的选型；5、基建期及投产后一段时间的采掘工程计划及“三量”计算。二、设计依据及有关章节1、第一章所阐述的开发条件、重点考虑的是煤层情况及赋存条件煤层数、厚度、倾角、层间距、顶底板状况，主要地质构造、主要灾害及参数，地面条件及井上下水文地质条件等；2、第一节中确定的井田境界及尺寸；3、第二节初算供参考的矿井井型及服务年限；4、第六章采煤方法所确定的回采工艺及采区巷道布置；5、第三章所选择的井巷断面及支护形式；6、第四章所考虑的矿井通风方式及供风量等方面的资料；7、有关井巷掘进、维护、矿井提升运输和排水等方面的扩大经济指标；8、设计规范、矿井设计手册、煤矿安全规程，技术经济概算指标，经营费用指标，煤矿设备手册，样品目录等文件和资料；9、毕业实习在矿山收集到的现场资料。采矿工程专业毕业设计指导书第17页三、设计步骤及方法1井田开拓方案提出前应考虑的问题1）煤层的开采能力如何即在第一章所介绍的煤层赋存条件之下，采用什么回采工艺采面生产能力有多大采用什么采区形式能力多大一个矿井同时有几个采区生产经过这些问题的分析和设计计算，才能确定煤层的开采能力。所以，必须先进行第六章与开拓关系最为密切的部分的设计，将设计结果作为考虑井田开拓方案的基础。2）地面条件如何地面条件通常是指井田地形地势，煤炭外运条件等。在地形复杂的山岳地区，地形条件通常指井田地形地势，煤炭外运条件往往成为开拓方案中某些重要参数（如工业广场，井筒位置等）的决定性条件，所以，必须在实习时对井田地面进行踏勘，调查，了解有关的地面条件（包括地面铁路、公路建设及经营费用等），设计时对照地质地形图进一步的分析，使开拓方案考虑更为全面；3）水平和阶段的划分及水平服务年限这一问题是矿井开拓中具有长远影响的问题，后面要详细分析；4）提升、运输方式及相应的设备；5）有关通风的形式和主要系统参数、安全要求这个问题虽然第七章要专门进行设计计算，但应先考虑基本通风方式，供风量，风路系统及矿井灾害的防治等问题，进行全面分析，拟出方案供开拓一章作设计重要参数；6）其他特殊的要求及条件当指导教师给予的设计题或设计条件有特殊要求时（例如，矿井瓦斯定为突出矿井，对煤层开采能力，巷道系统等等将有较大的影响），必须将特殊问题予先进行分析研究，拟出专门方案或提出措施，供提出矿井总体开拓方案时综合考虑。2工业广场及井筒的形式、位置、数量的选择由于矿井地面部分的设计涉及的面比较广，毕业设计不要求对这一部分作具体设计，一般在考虑地面工业广场的位置、面积和外运方式时，尽量采用实习矿山的工业广场作为设计的广场。如果实习矿井工业广场所在位置经多年实践证明不合理（这一问题应在毕业实习时解决），矿区内又有其它可供选择的场地作为工业广场时，设计者可以结合井筒（洞）合理位置的选择，在场地地形、面积、煤炭外运条件等方面作一般性的分析，结合设计规范的要求，确定工业广场（包括井筒）的合理位置。井筒（洞）形式、位置、数量的选择这一部分的重点，设计方法及注意点分述如下1）井筒形式确定井筒形式，一般应按照“先平洞、后斜井再立井”的次序加以考虑，在条件宜于综合开拓时，应采用两种以上的井筒形式综合开拓。在设计时，往采矿工程专业毕业设计指导书第18页往出现不能从技术分析得出合理井筒形式的情况。此时，有必要进行经济比较。经济比较以后综合其他因素最后确定井筒形式，进行井筒形式比较的内容比较多，有的比较内容又与井筒和水平划分等其他开拓的重要问题在确定方案进行方案比较时的内容相互交叉，密切联系，所以，在大巷位置、数量、水平划分、通风方式、工业广场位置等开拓参数基本相同的情况下，进行井筒形式的经济比较应抓住重点的、影响较大的项目来进行。通常，在井筒建设方面主要进行井巷工程量和建井费用、工期的比较，在生产经营费用方面主要进行提升费（或运输费）、维护费的比较，如井筒保安煤柱量已计算出，也可列入比较。有关各种井筒（洞）形式的优缺点及适应条件，在开采方法教材及设计手册和其他采矿设计资料中都有较多分析论述，实例亦很多，在设计选择时可查阅参考。2）井筒（洞）数量确定井筒的数量，应首先考虑按设计规范第212条进行，除此之外，还应当用安全规程有关规定进行检查对照，是否完全符合安全要求特别应注意规程规定的一个矿井至少有两个以上的通到地面的安全出口，采用单一平洞和混合提升的小矿必须另掘井筒作安全出口。另外还应注意安全规程在井筒上的其它规定，如风速、煤尘、提运兼通风的要求等，也可能对井筒数目有一定的影响。专用风井的位置，可考虑在第七章做专门的选择论述。3）井筒（洞）位置的选择实习矿山现有的井筒（洞）位置，应在实习时充分了解原设计的历史背景和设计意图，经分析（从技术经济两方面）如果认为该位置在新的设计题和条件之下仍是合理的，可以直接引用。如果实习矿山现有井筒不宜作为设计新井的井筒位置时，应当选择新的井筒（洞）位置。井筒位置的选择必须将地面条件和井下条件结合起来进行。常常先从井下条件出发，选择出按井下条件的井口合理位置，对照地面条件，当地面对应井口位置或其附近有较有利的工业广场时，井筒位置可以确定。否则，只有从地面条件允许的地方设置井筒（洞）口，再考虑井下的开拓系统如何适应这一井口位置，井筒位置与形式是密切联系的，应同时进行考虑。在井田范围内，常有几个可建工业广场的有利地形，通常直接应用井上、下有利井筒位置的设置原则和较成熟的经验予以判断，实在优劣难辨，可通过方案比较解决。下面将选择井筒位置应考虑的地面与井下条件要点列出（摘自煤矿采矿设计手册）地面条件工业广场占地面积按规范要求；地形与工程地质条件平坦、无水、滑坡等灾害；采矿工程专业毕业设计指导书第19页煤的运向距运出点或用户尽量近的位置；生产建设条件与住宅区的位置毕业设计不要求详细考虑。井下条件按最小运输功确定井筒位置即吨公里量最小；根据地质条件；煤柱量当煤柱量过大时应当注意；勘探强度和初期工程量应在钻孔较多的勘探线附近。由于选择井筒位置的因素很多，设计时不可能各种因素都遇到故考虑时应抓住具体条件下的主要矛盾，进行分析论证。进行方案比较时，地面通常只进行运输线路基建费和运输功及其经营费（即吨公里和元/吨公里）的经济比较。与井下运输比较时，主要进行运输费用（经营费）的比较。4）插图要求应将不同井筒（洞）方案按比例作剖面（或平面）图，应特别标注清楚方案间不同部分的尺寸。3水平划分问题除近水平煤层采用单一水平开拓的情形外，倾斜、缓倾斜及部分斜长较大的近水平煤层，总是由浅入深按予先划分的阶段逐渐向深部发展的。矿井设计的主要任务是确定阶段数，各阶段的垂高及斜长。井田开拓设计着重于选择阶段的开采水平的标高，使其贯穿全部煤层，有利于开采。水平划分对矿井的生产将产生长远的影响，必须慎重，应综合以下基本原则和步骤来进行1）根据水平服务年限来计算阶段垂高根据设计规范规定，每个开采水平必须有足够的储量保证水平服务年限，而且，一般一个开采水平的年生产能力应等于矿井生产能力。根据这些原则可以计算必须的阶段垂高。计算公式、参数及含义和取值，参阅开采方法教材和采矿设计手册有关章节。这样计算出来的垂高值是一个下限。在井田总垂高已定的情况下划出的阶段很可能不是整数，所以，必须再根据下面的其他原则进一步调整确定阶段数和水平标高。2）从矿井生产技术上的合理性来确定阶段垂高和斜长一个矿井的生产主要是在开采水平范围内划出的采（盘）区或分区（倾斜长壁）内进行的，它们的开采活动和系统运转的好坏与阶段斜长有很密切的联系。合理的阶段斜长应使以下几个方面得到合理的参数或有利的生产条件。在确定了合理的回采工作面长度（走向长壁）的前提下，使采区有合理的区段数；由于受采区上（下）山的辅助提升绞车车容绳量的限制，阶段斜长应当考虑所采矿工程专业毕业设计指导书第20页选用绞车的最大提升长度，采区绞车一般在16M指卷筒直径以下；应考虑到沿倾斜方向掘进时巷道过长时的施工困难；要考虑到采区巷道维护费用高和沼气涌出量大时，阶段斜长过大对正常生产和经营费用的影响；倾斜长壁法时要考虑辅助运输难度和设备投入量的问题；要考虑安全生产和减轻工人劳动强度。3）从吨煤投资和生产经营成本的总效益来考虑合理的阶段垂高对于一定条件下的矿井，不同阶段垂高其吨煤总成本是不同的，它们之间存在着函数关系。理论上，当阶段垂高为某一值时，吨煤总费用可以达到最低。目前，由于指标不完整，设计中确定阶段垂高主要根据方案比较，即根据前面所叙述的方法和原则，拟出几个标高，即得几个方案，分别计算各方案吨煤总费用，进行比较后取较低者作为定案。毕业设计一般不要求进行详细的经济比较。如有必要进行经济比较时，只要求提出两个水平划分方案，列入最主要的项目进行比较，一般只要求列入下面的项目井巷工程费包括井（洞）工程量及井底车场工程量的费用，毕业设计时，井筒（洞）工程量计算可简化，只须将总长度乘以毛断面积即可。再从建井工程概算指标中查出单价指标可计算出总费用。井底车场工程量可以根据后面选择的井底车场（借用设计手册中的实例）的工程量。井底车场（包括洞室）工程概算综合大指标可作方案比较时的费用估算指标，近几年可按45元/吨煤生产能力来计算，井型大取大值，井型小取小值。应当注意的是，概算综合大指标随着时间的推移是在不断变化的，设计时如果收集到的指标与此处所提供的不同，应以新的较合理的指标作为方案比较时的估算指标。煤炭提运费包括采区煤炭沿上（下）山运输费和主井提升费，计算采区上（下）山运输费时，可以简化算法，运距可以从采区斜长的中部计算到运输大巷，然后乘以采区可采储量，即得到采区运输功，从经营费用指标中查出相应指标相乘可得到采区运输（上、下山）的概算总费用。4）根据煤层赋存条件及地质构造来划分水平煤层倾角是影响阶段垂高的主要因素，对于近水平煤层，阶段垂高已无实际意义，这时主要确定的是大巷两侧上、下山的斜长。从我国的情况来看，上山长度一般不超过1500米，下山长度一般不超过1000米。地质构造的影响因矿而异，应根据具体条件参考实习资料来确定水平的划分。5）设计规范有关阶段垂高的规定见附表231。附表231煤层倾角分类阶段垂高（米）采矿工程专业毕业设计指导书第21页缓斜、倾斜煤层急倾斜煤层1502501001506）其它注意点井田内某一水平沿走向斜长有较大差异或地质构造破坏，可以考虑设置辅助水平；水平划分应与其它开拓参数统一考虑；经济比较可单独进行（即作局部方案先确定），也可列入矿井总的经济比较中（即矿井总体方案比较）参与比较。水平划分的不同方案的情况应尽量在前面井筒方案的插图（主要是剖面图）中表达出来，使设计者的想法更为直观清楚。44煤层群分组及开采水平大巷的布置矿井开采水平确定以后，进一步要解决的问题是开采水平的布置问题。运输大巷是水平布置的主导，而水平大巷的位置往往是与煤层群的分组密切相关的。应当注意的是，这里所说的煤层群分组与地质部门从地质的角度的分组是不同的，是以保证矿井的开采方便和有利为原则的。煤层群分组的影响因素也比较多，由于煤层赋存的复杂性及开采能力和条件的不同，各个矿井都有其相同的特殊性。设计分组时应在分析矿井具体条件和设计题的基础上，参考采煤学教材及设计手册（上）第三章有关分组的原则方法的论述去进行。大巷的布置考虑的问题也比较多，设计中主要解决布置的方式和层位的选择，两个问题分述如下1）大巷布置的方式通常与煤层群分组相结合，分为集中布置即所有煤层共用一条大巷；分层集中布置即各煤层分别布置一条大巷；分组集中布置各煤组分别布置一条大巷，用大巷采区石门方式为本煤组服务。各种形式的适应条件及优缺点，参阅采煤学教材及采矿设计手册（上）。2）大巷层位的选择多年的生产实践及矿山压力的研究证明，将大巷布置在煤层的底板不受采动影响的稳定的岩层当中，或煤组下部煤质坚硬、围岩稳定、无自然发火的薄及中厚煤层当中时，可大大减少大巷维修费，保证大巷的运输通畅，对矿井的正常生产提供了有利的条件。大巷距煤层岩柱的厚度（或称垂距），因煤层底板情况各异在不同井田差异较大，其数值因地而异，通常在1030米。具体岩柱厚的数值，主要决定于是否有一层较坚硬稳定的岩层布置大巷。有的矿井，在距煤层底板50米以上的较坚固岩层中布置了大巷，经过经济比较，仍然是有利的。所以，学生必须在实习矿山充分了解现有大巷的采矿工程专业毕业设计指导书第22页使用情况，分析地层情况，以便在设计时很快地合理地确定大巷层位。应当注意的是，近年来由于高度机械化生产，采面推进和采准掘进速度大大提高，巷道维护时间随之减少。另外，现代化综采采区为延长采面和减少“搬家”次数，要求开拓开采系统尽量简化。这样，分煤层大巷的简单系统显得更能适应这一要求。所以，设计时，大巷的层位的选择不仅要考虑大巷的稳定，还应当根据开采方法的特点和要求，灵活地选择大巷的层位和方式。5井底车场形式的选择1）选择的依据矿井生产能力及工作制度；矿井开拓方式主要考虑井筒位置、形式、出煤提升方位、大巷及主石门与井筒的关系；井筒数量及用途；大巷运输方式电机车、皮带机等；矿井通风方式及沼气涌出量；井上、下生产系统情况；车场附近地质、水文及涌水情况。2）选样的方法及步骤直接引用实习矿山的井底车场，但必须符合设计题的要求和条件；当实习矿山井底车场不符合设计题的要求时，可根据前面列出的条件和依据在采矿设计手册（下）第七篇第一章所提供的基本类型中选择合适的形式；在手册同一篇第五章井底车场实例及标准设计索引中，选取可引用的车场设计或实例，一般只要矿井井型、开拓方式、提升方式都与设计矿井的条件基本相同，都可以选用；由于矿井条件千差万别，从上述资料中不一定能选到完全适宜的车场实例。由于毕业设计不要求进行井底车场的线路设计和编排调度表及验算通过能力，所以，只能利用上述资料中接近设计者要求的实例进行局部调整，使其基本符合设计要求。一般只要不改变借用实例车场中的各基本车线长度及基本调车方式，局部改变某些线路位置或增减少数联结线路，对车场的通过能力及工程量等改变不大。车场主要参数可以引用资料中被引用实例的参数。绘图要求毕业设计一般不要求绘井底车场的大图，但应以一页纸的篇幅将车场线路图绘出作为说明书插图。采矿工程专业毕业设计指导书第23页6采区划分及采区回采顺序当开采水平确定后，通常要沿井田煤层走向（或水平运输大巷延伸方向）划分采区（或盘区）。目前国内采用倾斜长壁采煤法的矿井，因考虑集中出煤及通风、供电等的影响或限制，通常仍类似于走向长壁法沿走向划出“分区”。划分采区的工作主要集中在两个方面1）沿煤层倾斜方向划出水平内各采区的走向边界；2）当开采煤层群时，划出采区在开采水平内垂直走向方向的边界。采区划分的基本原则和方法在第六章采煤方法将进行详细分析，这里从略。采区开采的顺序，矿井初期采区应布置在井筒附近，并贯彻先近后远的原则，逐步向井田边界扩展。当可采煤层多，煤系较厚，采用分组布置采区时，一般应先采上组，后采下组。如因特别因素先采下组时，应预先进行岩石移动影响范围的圈定工作，在不妨碍或不破坏上煤组的前提下可以先采下组煤。7地面外运条件经井筒（洞）提运出的煤炭必须外运。由于国家主干铁路、公路及货运场站一般都与矿井井筒有一定的距离。外运的形式、能力、基建费用及经营费用在开拓时是必须考虑的因素。在高原山岳地区，这一因素往往占主导地位。由于地面运输线路的勘测设计是专业性很强的设计工作，毕业设计中只有在开拓方案进行经济比较必须考虑煤炭外运的问题时，才作适当的考虑，主要考虑下面的问题1）外运形式外运形式一般根据煤炭外运量的大小及运距的长短来确定。当年运量大于90万吨/年时，可考虑建设准轨铁路线与国家主干线网直接联结；年运量30120万吨/年时宜采用窄轨铁路线运输（轨距视运量大小和井筒形式选用762MM、900MM、600MM三种）；年运量4001504008吨的自卸车，效率较高。皮带走廊的优点是运量大，连续运输，自卸载，不受气候的影响，设备运转可靠，维修方便，受地形的影响相对较小。但造价偏高，施工复杂，要求高。架空索道使用较少，毕业设计时一般不考虑采用。4）设计时，用于估算或概算的部分综合指标可参考下表进行。外运形式基建费（万元/公里）经营费（元/吨公里准轨铁路窄轨铁路级公路皮带走廊架空索道600700701004050110120单向2550双向6080510公里取03201615公里取04016040L6参考井下皮带机040203012注表内指标为历年国内情况的综合大指标，如设计时收集到更为合理的设计指标，应以新的指标为准。8拟出生产系统并选择主要设备设施这一部分以描述为主，用流程形式表达也可。设备选择以参考实习矿山及其它类似矿山的相应设备为主，一般可不进行验算，只需说明主要选择依据和利用的扩大经济指标即可。要求描述的系统有1）运煤系统从工作面（包括掘进与回采）起煤如何运出矿井。2）运料系统材料设备以及人员怎样进入工作面，矸石如何运出地面。3）通风系统指出在第七章详细叙述。4）供电系统只描述从地面经哪个井筒向井下铺设高压动力电缆，电压多少。从中央变电所输出动力电缆的走向和电压，直到工作面的电压。5）排水系统从工作面或从回风水平起到地面水的流向。当有采下山的系统时应叙述设置采区水仓的位置。6）其他系统如因设计需要，指导教师要求对供水、压气、瓦斯抽放、注浆等某一系统进行描述，应根据教师的要求描述所经巷洞及设备即可。开拓主要生产系统设备选型基本原则和选型方法概述如下1）大巷运输首先应确定运输方式。大巷运输方式及设备的选择应根据井型、煤采矿工程专业毕业设计指导书第25页层赋存条件，瓦斯等级、巷道布置、开采方式和生产集中程度等条件来确定。尽量做到装卸、运输、调车作业的机械化。大巷一般采用轨道运输，并选用标准矿车，牵引设备一般采用电机车。小型矿井可采用无极绳运输。设计生产能力较大的矿井（180万吨年），采区生产集中，条件适合时，应采用胶带输送机运输，在我国，一般井田一翼走向长度在3公里以内，年生产能力在300万吨以上的矿井，采用胶带机运输比较经济。但是，如果因矿山压力大，大巷易变形影响到列车运行时，经技术经济比较。亦可采用胶带机运输。电机车使用台数可按采矿设计手册（上）近似计算法计算。2）矿井提升提升设备的选型设计只有在矿井年产量、开拓系统、采煤方法初步确定后才能进行。毕业设计只要求根据我国设计部门积累的经验和指定的标准来选型。其中关于主井1大中型矿井一般设两套提升设备，主井采用箕斗，副井采用罐笼提升，小型矿井可用两套罐笼提升，主、副井皆用罐笼，也可以采用主、副提升一井混合提升（用罐笼），此时应当验算提升能力，验算时应先估算辅助提升量（可以按提升煤量的2025来估算）；2提升设备应按矿井最终水平深度选择，特殊情况可按某一中间水平选择，但服务年限应20年。当垂深350米以上时，应采用多绳摩擦提升机。关于斜井提升形式可参考下面选择标准确定121万吨以下矿井，坡度25，提升距离短，可采用单钩串车提升；2年产30万吨，坡度25，提升距离短，可采用双钩串车提升；3年产45万吨，坡度25，提升距离长，采用后卸式箕斗提升；4年产60万吨及以上坡度17，采用皮带运输机较恰当。提升设备选型时，可参考实习矿山提升机型号，如该型号产品目前已被淘汰，可用该机提升能力和其他主要参数（滚筒直径、绳速、电机功率等）在现行设备目录中选择，如果实习矿山提升设备不恰当，可按已确定的开拓参数进行选择。3）矿井主排水泵的选型选型的主要依据1矿井正常涌水量QZ和最大涌水量QMAX，单位米3/小时，2一年内最大涌水量与正常涌水量的天数；3开采水平与地面垂高H，单位米；4矿井水的PH值。估算选型采矿工程专业毕业设计指导书第26页1按正常涌水量确定水泵流量QB（米3/小时）ZBQQ22估算水泵扬程HBPGBHG管路出口与水井（井底车场水仓汲水井）水平面高差，可用开采水平至地面的垂深H代之。管路效率，其取值竖井为09089，斜井根据坡度不同，取值不同，P斜井倾角根据坡度不同50M3/小时，主排水泵及管理系统至少要两组，一工作，另一备用；如QMAX较大或很大，应选三台（一台工作，一台备用，一台检修）或五台泵（二台工作，二台备用，一台检修）等。9用“方案比较法”确定最终方案1）提出井田开拓方案应遵循的主要基本原则合理集中生产，并具有较大的增产潜力；有完善的生产系统，能保证安全及均衡生产；掘进率低，施工容易，经营成本低，易于管理；初期投资少，建井工期短；采掘运用技术装备先进；充分利用地形，少占良田耕地。2）提出方案先进行技术比较在第一章所提供的开发条件的基础上，通过对本章前面所提出的各个基本问题的分析，选出同类型方案中局部方案较合理的方案（包括进行局部的经济比较），然后综合各个局部方案，一般可提出几个技术上可行的开拓总体方案。再经过进一步的技术比较和初步的经济分析，否定一些技术经济上相对来说显然不合理的方案，对各个方案取长补短，归纳修改为二到三个较优和比较可行的方案。应当注意的是，技术比较后提出的方案应当是在技术上各有利弊，难以从技术上明显地判断哪方案最为有利的方案。不应当为了进行下一步经济比较的方便或带倾向采矿工程专业毕业设计指导书第27页性地提出对比方案，这样很可能会将更为优越的方案抛弃了，造成设计上的重大失误。各个局部方案比较的内容，可参考采矿设计手册（上）P471P477页表241、表249所列的项目，在教师指导下，摘其中有关的主要项目进行比较。插图要求应当绘出比较方案的开拓系统示意图，该图不要求严格按比例绘制，以一页说明书为幅面，巷道可绘成单线，主要尺寸应当注上。3）方案的经济比较比较的方法和注意点主要有以下几点在比较时，主要是找出不同方案的差别，将可比部分进行对比；比较的重点应放在井巷工程量、建井工期、基建投资及生产经营费方面。工程量和基建投资应分初期和后期列出。建井工期是评估和衡量矿井建设经济效益的重要指标之一，也是科学决策矿井工程建设立项的重要参考数据。由于毕业设计对建井工程不进行详细设计，也不对开拓巷道作工程排队，所以建井工期一般就不列入比较项目。在条件具备时，才列入进行比较，基建投资主要考虑初期井巷及洞室的开凿费，大型设备费；生产经营费主要考虑运煤及维护费，当矿井涌水量很大或沼气涌出量大使矿井排水和通风在生产成本中占有较大的比例时，应当把这两项费用列入比较项目。列入比较的项目应分别情况抓住重点，对影响不大，差别很小的费用项目，可不列入比较；列入比较的项目的技术经济参数及指标应统一，算法应一致，以保证比较的正确性。各方案的某项费用数值相同时，该项目可以不作比较，一般只比较费用数值不同的项目。对费用数值不同的项目比较时，也可以只比较不同的部分；各方案的工程量和费用比较，毕业设计只要求采用静态法，方案之间的差别可以用比表示，即将某项数目最小的方案定为100，其它方案该项数值则以对这个方案的百分比表示。对计算出的有关技术经济指标，也可采用类似的表示方法。4）综合评价及选定方案方案比较经技术经济比较后，还应当进行综合评价。当经济比较在基建投资，生产经营相差均不超过10时，即认为两个方案在经济上是等值的，这时，就应当进一步综合考虑参与比较的方案的利弊，选择一个更能符合煤炭工业最新技术方针政策的，技术上合理和经济效益较高的方案作为最终选定的方案。5）主要经济比较表格形式见本章末附表333、334、335、336、337、338。采矿工程专业毕业设计指导书第28页10计算矿井移交生产时的井巷工程量根据设计规范和较新的建设标准，对不同的井型的矿井移交生产的规定是不一样的，设计生产能力60万吨/年及以下的矿井一次建成移交生产；90120万吨/年的矿井，移交生产时，应完成达到50的矿井设计生产能力，150万吨/年及以上的矿井，应一次设计，分期建设，分期投产，提前出煤，连续施工，建成一个采区移交一个采区，移交时能力不得低于60万吨/年。毕业设计应基本上按上述规定来进行工程量计算，其中井底车场和洞室工程量都不计长度，体积直接引用选定的车场洞室的工程量，计算内容及表格形式见附表49应当指出的是，矿井初步设计应当进行基建工程的费用概算，鉴于毕业设计只进行了部分工程的设计，有些部分是借用或估算的，