采矿工程毕业设计（论文）-山西朔州平鲁区奥兴陶11号煤层矿井设计盘区

1、山西大同大学煤炭工程学院2018届本科生毕业设计山西大同大学本科生毕业设计 中文题目：山西朔州平鲁区奥兴陶11号煤层矿井设计盘区 英文题目：No.11 coal seam mine design panel in Aoxingtao, Pinglu District, Luzhou, Shanxi学 院： 煤炭工程学院 姓 名： 学 号： 专 业： 采矿工程 班 级： 16采矿专升本2班 指导教师： 职 称： 完成日期： 2018 年 5 月_30_日摘 要本设计说明书通过详细介绍山西同朔州平鲁区奥兴陶的井田概况和地质特征，经过一系列的方案论证比较，选择了适合本矿井的开拓方式、采煤方法和各生产

2、系统。本设计为井田11#煤层的矿井设计，该煤层地质构造比较简单，平均厚度为4m，煤层倾角06o，属于近水平煤层，有煤尘爆炸危险。矿山工业储量为2550万t，可采储量为2300万t吨，设计生产能力为90万t/a，服务年限为26年。经过技术经济比较，选择了主斜井副斜井开拓方案，其中主、副井为斜井，回风井选择了立井。辅助运输系统与主运输系统相分离，其中辅助运输采用绞车牵引矿车方式，技术工艺简单，操作便利。矿井采用机械式抽出式通风系统。关键词：斜井开拓；盘区式；一次采全高；中央式全套图纸加扣 3346389411或3012250582ABSTRACThis design specification d

3、escribes the well field and geological characteristics of Auxingtao in Pinglu District, Luzhou City in Shanxi Province in detail. After a series of program comparisons and comparisons, the development method, coal mining method and various production systems suitable for the mine are selected.This d

4、esign is a well design for the 11# coal seam in the mine field. The coal seam has a simple geological structure with an average thickness of 4m and a coal seam tilt angle of 0 to 6o. It belongs to a nearly horizontal coal seam with the danger of coal dust explosion. The industrial reserves of the mi

5、ne are 25.5 million tons, the recoverable reserves are 2300 million tons, the designed production capacity is 900,000 tons, and the service life is 26 years.After the technical and economic comparison, the main inclined shaft, an auxiliary inclined well development scheme, was selected. The main and

6、 auxiliary wells were inclined wells, and the return wells selected vertical shafts. The auxiliary transportation system is separated from the main transportation system. The auxiliary transportation adopts a winch to pull the cart. The technology is simple and the operation is convenient. The mine

7、uses a mechanical draw-out ventilation system.Keywords：Inclined to develop; Panel type; Full height of primary production; The central type目 录1 矿井概述及井田地质特征11.1矿井概述11.1.1 矿区分布特征11.1.2 地形地貌21.1.3 气象特征21.1.4地震灾害21.2井田地质特征31.2.1井田地层31.2.2地层特征31.2.3地质构造51.2.4水文地质特征61.2.5矿井水文地质61.2.6矿井充水原因分析71.2.7 矿井水的主要灾

8、害和防治71.3煤层81.3.1煤质82 井田储量和服务年限92.1 井田边境92.1.1井田境界92.1.2井田划分原则102.2井田工业储量112.3井田可采储量112.3.1煤柱留设112.4 井田初步设计的生产能力和服务年限143 井田开拓153.1开拓方案153.1.1 矿井开拓方案的选择153.1.2井筒布置193.2矿井基本巷道203.2.1主要巷道203.2.2运输方式223.2.3设备选型244 采区巷道布置及装备274.1盘区巷道布置274.1.1首采区基本情况 274.2 采区巷道布置及生产系统 284.2.2设备选型284.2.3采区布置方式314.3采区运输、通风系统

9、325 采区布置与装备335.1采煤方法335.1.1采煤方法的选择335.1.2回采工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型335.1.3工作面顶板管理方式，支护设备选型365.1.4工作面回采方向及超前关系375.1.5采煤工作面的循环数、月进度、年进度及工作面长度。375.1.6工作面回采工艺375.2采区布置375.2.1采区布置方式375.2.2移交生产和达到设计生产能力时工作面个数及生产能力385.2.3采区运输、通风、排水系统386 矿井通风及安全技术406.1矿井通风406.1.1通风方式和通风系统406.1.2风井数目、位置、服务范围及服务年限406.1.3回采工作面、掘进工作面

10、通风及硐室通风406.1.4矿井风量、负压和等积孔406.1.5通风设施476.2灾害预防及安全装备486.2.1瓦斯灾害预防措施486.2.2粉尘灾害预防措施516.2.3避灾路线537 矿井提升、运输和排水系统547.1提升设备547.1.1提升设备现状547.1.2设计提升方式547.1.3主斜井提升设备547.1.4副斜井提升设备547.2排水设备557.2.1二水平主排水泵房排水设备558矿井设计基本技术经济指标57参考文献60致 谢611 矿井概述及井田地质特征1.1矿井概述1.1.1 矿区分布特征地理位置山西朔州平鲁区兴陶煤业公司在朔州市北距离约22km，西距平鲁城20km，它位

11、于平鲁区韩佐沟村一带附近，隶属平鲁区陶村乡管辖，地理坐标： 东经112201824-112 31 16；北纬39 201802-39 2911 。向东一公里为元元公路，向南有大运高速和北同蒲铁路，向西延七里河北到平鲁城区，距20公里到达神头电厂，交通状况便利。该地区东西两部有两条河流，西边马关河东部源子河，下属海河桑干水系。其中马关河最大支流王货郎河从矿中西部穿过。图1-1 矿井四邻关系图1.1.2 地形地貌该矿所在地区属于原朔平地的丘陵地带，该区域大多被黄土所覆盖，曾遭遇强烈的侵蚀和风化作用，而且区域并没有什么植被保护，多形成了梁、峁、垣等一些高原常见景观。所以从矿全景来看，大多数沟谷呈现V

12、形，深度最低40米，最高70米，形成梁峁联合相错，整体地形较为复杂。整矿从地质上来看，中间较高，东部和西部较低，中属井田中西部最低，海拔约为1200m，最高点在中南部约1378m。两者高差在178m左右。1.1.3 气象特征该地区隶属于山西黄土高原的西北地区，气候为温带性大陆气候，天气多干燥和寒冷，而风沙严重是其最显著的特点，常年温度一般都比较低，年均温度在5.213.7。该地区年降雨量极不均匀，下暴雨较其他地区强度特别大，近几年平均一年降水量约为331.7494.5mm，每年的6月份至9月份多为降雨季节，而这占了整年降水量的百分之七十五。本地区每年有风时间约270天左右，占总时间的70以上，

13、而每年将近会有40天的大风天气，有30天以上的为风沙日，多为春冬两季，一般多为西北风，风速最高可达21.8m/s。1.1.4地震灾害井田地处平鲁区的东南地区，根据史册记录从公元前至今的两千二百多年间，这一带总共发生了23次地震，中有3次记录的地震是大于5.5级的。而因为历史记录的地震并不详细，对地震的破坏程度和所造成的损失记录更是甚少。仅对其中一次记录的详细，是发生于1976年的6.3级地震，地震波及平鲁地区的163个村庄。6568间房屋被此次地震所震毁，造成直接损失约为110万。1.2井田地质特征1.2.1井田地层该矿坐落在宁武煤田的北部，地区内的地层和地表多数被新生界的地层覆盖，只在沟谷内

14、露出石炭二叠系下统下石盒子组，依据地区露出的地表情情况还有以往在施工过程中所做的钻孔资料报告，和井筒所探测的地层报告，对该地区地层的岩性、煤层的特征、岩石岩性、标志层和厚度由老到新主要是奥陶系（O）-石炭二叠系中统本系组（C2B）-石炭二叠系上统太原组（C3t）-石炭二叠系下统山西组（P1s）-石炭二叠系下统石盒子组（P1x）-新进系上新统（N2）-第四系（Q）。1.2.2地层特征1）奥陶系主要岩性为褐色结晶岩、marl和白云石，灰色泥岩夹杂在上部和下部地层中，泥灰岩内部结构是由古老生物化石以及方解石胶结而成1）石炭系（1）中统本溪组该组的主要成分为黑色、灰褐色砂岩和泥岩。其中包含有大约3层黑

15、灰色的泥岩，仅有中下部一层岩层较为稳定。平均厚度大约为40m。（2）上太原组岩性主要为深灰色和灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩和浅灰色砂砾岩。地层厚度为70110米厚。平均厚度为80米，含有煤层大约8、9层，其中可采的煤层有2、3层。这一组岩层含煤层为此矿区主要含煤地2）二叠系（1）下统山西组本组岩层的主要成分为白色，灰白色，灰黑色砂岩,泥质砂岩。该组煤厚大约为40到90m，平均厚度65m含煤层大约为2到4层，但是赋存情况不稳定，均不能开采（2）下统下石盒子组本组岩层岩性的主要成分为黄色，灰黄色灰白色中粒砂岩和灰色砂质泥岩、泥岩。岩层厚度为5487米。平均厚度为64m。本组岩层为下方4号煤层的顶部

16、岩层，偶尔夹杂着少许零星煤线。（3）上统上石盒子组底部砂岩连续沉积于下石河子组。整个区顶部未充分暴露,厚度为42m,岩性为灰紫色和黄绿砂质泥岩、泥岩和粉砂岩互层。中灰黄色中砂岩,底部砂岩为黄厚厚砂岩,底部砂砾岩通过晶体,厚度大于10米。第三系 岩性主要为深红色粘土和互层粘性土,其中有几层钙质结核。厚1025米,平均15米。新生界第四系下中更新统该层岩性为鲜黄色和棕红色砂质泥岩，厚度大约为20米上更新统本组岩性主要由黄色亚粘土组成，厚度大约为11米全新统该层主要为冲积层，成分多为黄色粘土和砾岩组成，厚度为6米表1-1 矿井地层一览表1.2.3地质构造井田在马关河区域东侧向斜构造，因地区构造因素的

17、影响，井田为单斜构造大致为一走向NW、倾斜SW的，倾角较为平缓，多为1到7左右，区内共有15条大小不同的断层。根据煤矿开采过程中情况看，井田遇到一些落差和较小的一些断层时，其破坏程通常都比较轻，断裂带中的煤层多呈现为破碎景象，煤厚在一定范围内变薄或者断失，对井田的开采并不会造成多大的影响，但有时在遇到一些特殊较大断层时，因其落差比较好大，长度较长，断层面积很宽，在很大范围内破坏了煤层，断层附近的岩层也被破坏的很严重，严重影响了井田工作面的开采和推进。就总体而言，矿井内构造对采区的划分和工作面的开采推进整体影响并不是很大，所以根据规定，该井田的地质类型属于简单型。1.2.4水文地质特征该矿区属于

18、神头泉域岩溶水系统，周边地质条件因受地形地层，山体地貌和地形构造的影响，向南边界是王万庄向斜轴部，也是隔断水域边界线，向西有管涔山地表水分界线，而北部则与三层洞泉域相断开，东北部则以洪寿山为地层地表，岩溶水从南、北、西三方位向盆地流经，最后排出于神头泉。1.2.5矿井水文地质1.地表水矿井主要的两大河域是矿井东部的源子河、西部马关河，其中马关河最大支流王货郎河由矿井的中西部流过，而矿井内其他沟谷通常都干涸没水，只有在雨季才会有洪水沿此排出，向西最后都汇入了最大支流王货郎河，向东都汇入了马营河内。2.地下水的补给，流经和排泄1）奥灰岩溶水煤田中并没有奥灰露出，在北部受地下岩溶水还有东部的岩层灰岩

19、裸露盘区因受自然降水供给后，由井田东北方向流经西南方向，在遇到断层水沟后折返流向东，而地下水排泄主要是泉的方式向外排出，其次的话则用人工方法开采。2）石炭二叠系中砂岩的裂隙水岩层裂隙水的补给在井田东部和北部的基岩层的浅埋地区，东部的源子河比该区的煤露线较低，因面积有限，所以补水量较少，在王货郎方向以西、马关向斜以东和王高登以南地区，岩层裂隙水渐渐由潜水过渡到承压水，后排泄于朔州平原地带。由于井田内含水层供给环境差，泄流环境却很好，所以容易造成含水性差等特征，因此也确定了井田矿床的其底板充水环境差，水文地质条件简单。 1.2.6矿井充水原因分析从该矿区的水文地质条件，从以下两个方面进行分析：矿井

20、充水水源它是指能进去井底矿床和井田巷道的一些水源，结合本地去实际情况探究得，主要体现在大气降水、煤与围岩之间的裂隙水夹层水，还有地表水和采空区常年不断的积水、底板的奥灰水。导水通道它指的是一些水源通过巷道进入到矿井通道内的。而有可能出现充水通道的有：因底板遭到破坏而形成，煤层的顶板，一些在煤层露头上的裂隙和断层，还有钻孔因密封不好的或者未封堵而造成的。1.2.7 矿井水的主要灾害和防治根据地质调查结合矿井实际情况分析，在今后几年矿井可能存在以下几种水灾害1.大气降水和地表水 2.采空区的不断积水 3.上覆岩层之间的裂隙水防治措施（1）建立健全的防水、疏水和排水系统，由专人进行有效排查监督负责。

21、（2）对一些地面上存在可能延伸到巷道的一些裂缝和地面塌陷，进行及时的回填，务实地面，预防有洪山进入。（3）保证沟谷中的排水系统必须畅通，不得有矸石或者其他废弃物堵塞排水系统的正常工作。经常派人员检查各处渗漏情况，在井下设好河流保护煤柱。工业场地的选择根据现场勘探，在前杨家坪村以南，地势较平坦，距离主要运输公路较近，对外联系方便，能够满足工业场地的要求，根据矿井地势来看，并基于上述原则，矿井工业场地选择在前杨家坪村以南，主要原因如下：1、该场地地面平坦、开阔，地质条件简单，开拓相对容易2、工业场地位于整个井心南侧,便于井下运输、通风等；3、该场地内无需征地，可在开拓前期减少投入4、该场地离主要公

22、路和铁路集运站相对较近，可减少进场公路长度及矿井生产营运费用。1.3煤层因本次主要设计的为11号煤层，所以就11号煤层做简单分析如下：11号煤层上覆距10号煤层约为1.61-9.40m，根据探测结果显示，平均煤厚4m，其煤层厚度有程度上的变动，不过规律明显，大体趋势是由西向东变薄，在采矿学中属于厚程度的煤层，煤层可采系数0.9，其稳定煤层占大多数，含岩石夹矸0-5层，结构上属于简单-复杂，煤层顶板主要是细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，伪顶局部岩性为一般砂岩，而底板目前尚未进行开采。11号煤层多为长焰煤，局部的一定段位有很多不粘煤，通常作为动力煤使用。 1.3.1煤质1.煤的物理性质和其特征地区的11

23、号煤层物理性质：色泽以弱玻璃颜色为主，夹杂少量的沥青色泽，结构为一条带状，构造则为块状，煤层煤质较硬，内发育一般裂隙，有可见的碳酸钙类质矿物体，本地区煤硬度属于中等发育，在2.1-2.6左右，有较好的韧性。煤层浮煤粘结指数: 9.02018.8，平均13.7，属微粘结煤。焦渣特征：原煤2-3，浮煤4-5。有上可知11号煤层为中硫中高硫、中灰-高灰 、低中发热量的长焰煤及不粘煤。642 井田储量和服务年限2.1 井田边境2.1.1井田境界2015年10月14号由山西省国土资源部为该矿区签发采矿许可证，可开采4-11号煤层，标高为1270-1000米的开采深度，而井田边境也由如下13个坐标划定，详

24、见下表。表2-1 井田范围拐点坐标 该矿井呈现不规则形状，东西两翼长度大约在3926m左右，南北两侧则宽1900m，井田面积约为4.2516km。2.1.2井田划分原则煤田分割为井田过程中，必须要遵守井田有合适的尺寸和边界，使煤田当中的每个区域都能得到高效的利用开发，划分井田需遵循下列行为规范：1、矿井的生产能力要与井田的面积，储量，煤层的赋存状况相互匹配。对于现代智能化程度较高的矿井，因其生产能力较强，在花费让你井田的前期，应有充足的考量，为日后的生产规划号合理的服务年限和留有足够的煤层储量，保证矿井能够长期高效的运行下去。2、对井田的范围要有合理的规划，使井田内每一区域都能充分的被开采，有

25、利于矿井的良好发展，对于井田的走向长度必须要大于其倾向长度，最大程度上确保矿井的生产经济效益，通常情况大型矿井的走向长度应该大于7000米，中型矿井应该大于4000米，小型矿井应该大于1500米3、在划分井田面积过程中，应该善于利用各种天然的条件作为划分的界限，不仅工期短而且经济成本低廉，可以尝试将落差较大的断层作为井田的边界，若在铁路，在河流或村庄的下运行,一个安全的煤柱可以作为可靠的边界。既可保护资源不被浪费又可减少技术上的攻关。我们应充分利用自然条件和地质条件来划分区域。例如,大断层可以用作井田的边界,或者当河流、国家铁路、城镇等存在许多问题时,它可以用作井田的边界,即减少支柱损失和减少

26、技术困难。4、对于整个井田范围应该进行详细精确的划分，有利于后期矿井生产和发展，可以首先寻找部分倾角较小的煤层进行合理的划分，沿煤层的倾向将井田划为一深一浅两部分，两部分之间既要有机地结合起来又要划分明确，应当本着先浅后深，先易后难的原则对整个井田进行合理的开采，对深浅两部分的开采时间应该有较为精确的估算，以免估计不足对煤矿日后的生产活动造成影响，整个矿井的开发使用要有长远的打算，要尽量避免出现矿井过早报废的情况和。井田划分的方法：1、根据井田自然的地形地貌对井田进行划分2、按照井田的地质构造进行划分3、根据宏观煤岩类型和煤岩成分进行划分4、依据煤层的赋存情况划分井田5、根据自身装备技术情况划

27、分6、根据前期的钻探物探的结果划分7、根据伴生有益矿产富集带进行划分2.2井田工业储量由于本存矿区域内煤层赋存情况号该区地质构造简单,易采,4号煤层和9号还有11号煤层是该区的主要可采煤层。因此,本设计将重点放在11号煤层的开采设计上。煤层储量的计算是通过准确的地质报告,核对煤层1:5000煤层底板等高线图。展开的，所以此次结果是真实可靠的。矿区内含煤储量是矿井生产建设中极为重要的指标，是一个矿井能否长期稳定发展的重要保障，在煤炭的工业储量的计算过程中，矿井的面积，煤层的厚度，以及煤的容重都是不可或缺的因子，该公式通常为Z= S/COS,M,来计算矿井的工业储量。Z矿井的工业储量；S矿井的总面

28、积；平均计算的煤层倾角；M煤层的厚度；一般作为煤的密度来讲；由于前期地质勘查过程中，已经精确测得各号煤层各个部分的倾角与煤层厚度，煤层的钻孔排列情况和煤层底板等高线也是可知的，这样就可查出每个煤层的各个区域的煤炭储量。2.3井田可采储量2.3.1煤柱留设永久煤柱留设为保证地面建筑物、工程设施和地下开采的安全,设计了井筒、巷、工业场地、铁路、公路、井田、构筑物等安全煤柱的设计,并严格按照有关规定。1、井田边界煤柱矿井范围内的边界线都需要用煤柱保护起来，按照煤矿安全规程的要求，保护煤柱的宽度需要达到2030米，边界煤柱也需要有相关的公式来进行计算2、井田境界煤柱这个区域的边界属于人们自己划定的边界

29、。根据有关煤炭规范的要求,煤柱放置在20米处。边界煤柱可按下列公式计算：ZLbbM式中，Z边界煤柱损失量，Mt；Lb边界总长度，19020 m；B所留安全煤柱宽度，人们自主将煤柱宽度设定为 20 m，同理给断层设定的煤柱 15 m。3、工业广场煤柱主、辅、回风井位于工业现场。根据现行的采矿规程,主、次、回采保护煤柱与岩层的边界角勾画。工业现场保护区包括工业厂房、服务设施、围护带等,根据岩层移动角度圈定煤柱。根据相关文件要求，矿井工业广场的用地面积应尽量简化，这样有利于煤柱保护量的减少，也是对煤炭资源的一种保护，矿井的使用年限也能延长。4、矿井资源/储量经勘测得井田内11号煤层面积大约估算是4.

30、25km，其储量标高在1257-993m之间。煤田地层倾角为3，倾角较为平缓，属于较稳定性煤层。矿井储量计算方法整个矿井煤田煤层比较平缓，煤层倾角约为3，所以采用水平投影地质块段法进行的储量估值。估算公式：Q=SMD式中：Q资源/储量，kt；S块段面积，k（m2）；当块段内煤层倾角15时，采用水平投影面积；当块段内煤层倾角15时，则采用水平投影面积的斜面积；M块段平均估算厚度，m；D视密度，t/m3。 资源/储量估算参数1)面积（S）：在平面图上直接采用MAPGIS6.5绘图软件从电脑上读取。2)块段厚度（M）：算术平均值。为估算面积范围内各块段工程及邻近工程见煤点煤层估算厚度的算术平均值（0

31、.05的夹石一律剔除）。其中，有夹矸的煤层采用厚度方法如下：a.煤层中单层厚度小于0.05m的夹矸，可与煤分层合并计算采用厚度。b.夹矸厚度小于煤层的最低可采厚度时，且煤分层厚度均等于或大于夹矸厚度时，将上下煤分层厚度相加，作为采用厚度。c.结构复杂煤层和无法进行煤分层对比的复煤层，当夹矸的总厚度不大于煤分层总厚度的1/2时，以各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚度；当夹矸的总厚度大于煤分层总厚度的1/2时，按如上1)、2)处理。3)视密度（D）：煤层视密度采用勘探时视密度资料的算术平均值，设计的11号煤层视密度值分别为1.50t/m3。4)资源/储量估算采用execl电子表格进行自动计算，提高计

32、算的准确度。 5)矿井工业储量矿井工业资源/储量111b+122b+333k式中：K为推断资源储量的可信度系数，该矿11号煤层取0.96)井田设计可采储量 矿井设计可采资源/储量（矿井工业储量各种设计时的煤柱损失）回采率井田煤柱损失为井田周边边境、各种大小断层、村庄、公路、工业场所以及开拓的巷道所需的保护煤柱。其中开采的11号煤层煤厚约4m属于厚型煤层，工业回采率为75。经计算，该矿初设开动可采储量约为2300万t。 2.4 井田初步设计的生产能力和服务年限一、矿井内生产工作制度本矿井的工作制度是：年推进日为330天，采用的是“四六”工作制，运用的是三班同时进行开采，一个班进行检修做准备，而地

33、面工作辅助所采取的是“三八”工作制度，一天中两个班进行生产，另一个班进行检修做做准备。 二、井田初设生产能力确定该矿是由国家批准的目前合法的生产矿井，其设计生产能力为90万t/a。三、井田设计服务年限矿井服务年限按下式计算:TZk/AK 式中:T矿井服务年限，a；Zk矿井设计可采储量，Mt；A矿井设计生产能力；K储量备用系数，取1.4。根据上式计算出,而本次所设计的11号煤层的设计储量为2300万t。其单独开采11号煤层的服务年限约为26a。3 井田开拓3.1开拓方案3.1.1 矿井开拓方案的选择根据选定的矿井工业场地位置，结合11号煤层赋存条件及井田特征，确定了以下方案：工业场地：工业场地布

34、置在井田中部偏北。井筒:矿井采用斜井开口,主斜井方位角为90度,倾角为16度,斜度670m长,带式输送机配备矿井主提升任务,设置维修轨道、台阶和扶手,设置安全出口,副斜井的方位角为90,倾角为15,斜长340m,单钩挂在轿厢上,安装矿井辅助吊装和人员运输任务,设置人员运输任务和设置。起来。台阶和扶手也用作安全出口,回风轴为90度方位角,倾角为90度,深度为227米,承担返回矿井的任务。大巷：井筒落底后中央运输道路沿南北方向排列,轨道隧道集中于矿场中部。井底大巷布置井中心南北两侧有三条大巷,平行布置有三条车道。沿4号煤层底板布置有交通大巷、轨道大巷、回风巷、轨道巷道和运输巷,回风巷沿4号煤层顶板

35、布置，其中，运输大巷采用拱形断面开拓，净宽4.0m，净高4.48m，净面积16.68 m2，轨道大巷采用拱形断面开拓，净宽4m，净高4.48m，净面积16.68 m2，回风大巷采用拱形断面开拓，净宽4m，净高4.48m，净面积16.68 m2。1.矿井井口和选择的工业广场选择的依据1)根据矿区现实状况，合理利用地面上的设施和工程2)要求最好在地面较为平缓，开阔，工程质地状况良好，需填充量少，并且能够所设计井田的90万t/a的要求。3)尽量将设施布置在井田储量的中心地带，这样能够减少矿井底下通风、运输和井巷建设所需费用。4)保证矿井不受自然灾害的影响如遇到山体滑坡或者洪水等它自然因素。5)尽量将

36、矿井布置在公路附近，这样交通方便，在运煤方面距离较短，节省费用。6)为矿井的高效安全生产还有合理的开拓布置创造一切有利条件。2.井田开拓方案的选择考虑以下因素选择合理的方案1)必须要有完善的一系列生产系统。满足矿井工作中的采、掘、运、提、通、排的工业系统。2)矿井布置的生产系统尽量经济合理，简单实用，高效的生产工业更能是矿井更加有效率。3)建设首采工作面尽量使其在井底的附近，这样不仅能够有效缩短工期还能让矿井更加经济合理。4)矿井下巷道布置在煤层边上，这样的话，不仅掘进速率会加快，而且投资费用较低，在矿井工作过程中也能进一步了解下覆煤层的状况。5)要有长远的眼光去看待矿井的发展，在考虑当下效益

37、的时候，同时做长远打算。开拓方案 本矿井开拓方式的确定，主要考虑到以下因素：1）地形地貌比较复杂陡峭，为于山地丘陵地区；2）煤层埋藏深度较小，而且表土层很薄；3）该露天煤矿角煤是矿区主要的可采资源。煤炭洗选厂、专用铁路等工业设施的建设相对完善。 4）采区在井坪公路西北侧交通十分便利。5）该矿为低瓦斯矿井。要确定对外开放的问题,就要遵循国家的相关政策,全面考虑地质、开采技术等诸多影响，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1）严格遵循国家有煤炭工业的技术政策是创造良好的煤炭条件,良好的早期煤炭和高产高效的能源。在保证安全可靠生产的条件下,应减少开发量,尤其是初期建设量

38、,节约资金投入,加快矿山建设。2）详细规划应注重开发部署,简化生产系统,尽量不分散生产,实现合理、集中生产。3）合理开发国家资源,减少煤炭损失。4）要适应技术和装备供给的现状,为采用智能新技术、新材料、机械化采煤、机械化综采和自动化创造条件。5）根据用户的需要,应注意不同介质和煤种的单独开采,以及其他有益矿物的综合开采6）根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采图3-1 立井多水平开拓图图3-2 斜井多水平开拓图图3-3 主斜副立单水平集中开拓图技术比较上所提出的方案，它们的相同点是都是主运大巷、辅运大巷、回风大巷均为煤大巷，它们的布置方式也是相同的。区别

39、在于井筒的形式和位置、大巷的数目、水平的个数及是否设置辅助水平，以及部分基建和生产费用不同。方案一和方案三的要点是轴的使用。其优点是井筒的发育不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文等自然条件的制约。副立井的辅助提升能力比较大，可以满足辅助运输提升能力的要求。主要缺点是井筒施工技术复杂，需要更多的设备,需要更高的技术水平,更慢的隧道速度和更大的基础设施投资。方案五和方案六的共同优点是主轴是斜井。运输提升能力比较大，提升能力的要求。副井为立井，借鉴神华集团一些类似煤矿成功设计的经验， 可以满足大型矿井辅助运输的要求；同时，副井使用大型特制罐笼，也可以实现辅助运输使用无轨胶轮车，而副井的开发不受煤层倾

40、角、厚度、深度、瓦斯和水文条件等自然条件的制约。方案二和方案三相比较：方案二的缺点是主斜井受到煤层倾角、厚度、深度、瓦斯、水文等自然条件的限制,井筒施工工艺复杂,所需设备多,技术水平高。要求速度慢。基建投资大；同时使用的设备多；同时施工的劳动组织编制复杂，管理困难。优点是主井使用斜井，运输能力比较大，该矿井的井型为 12 Mt/a，可以满足提升能力的要求；主斜井在矿井下发生突发灾难时，可以作为一个安全出口；井筒施工技术相对简单，所需设备相对立井较少，要求有技术水平对立井较低，掘进速度快，基建投资斜井井筒施工的速度比较快，可以使用综掘设备； 同时，斜井的吨煤运输费用比较低。其主要缺点是斜井的发育

41、受到煤层倾角、厚度、深度、瓦斯、水文等自然条件的制约。3.1.2井筒布置(1)井筒布置主井：净宽4.0m，其井筒净断面10.1m2，倾角大约为1240，井筒内设有带式输送机，主要负责全矿井提煤运输的任务，也是整个矿井的绿色出口和进风口。副井：净宽4.0m，其井筒净断面1.6m2，其主要任务是负责井下矸石，还有井下材料及人员的运输问题。回风井：断面净宽4.0m,根据本次设计将回风井设计直通回风大巷，是整个矿井重要的回风通道。图3-4 井筒断面图表3-1 井筒特征表主要开拓巷道该矿井使用斜井单水平集中开拓方式，胶带输送机是主要的运煤方式，无轨胶轮车作为辅助运输形式自上而下贯通工作面，、整个环节简单

42、高效，副立井井底车场比较简单。轻重车线、材料车线、调车线设置、人车线和回车线路不需要在井底车场专门设置。它们可以在隧道的同一部分中实现。分流室和错车室设置在副轴左右两侧50米处,便于无轨胶轮车调车和误车。辅助交通车道每200米配备有分流室和右侧的右车室。这种设计考虑到无轨胶轮车用于辅助运输。行驶速度快、调车灵活、辅助运输距离长、适应性强。将井底车场和主要水平的主运大巷和辅运大巷的大部分巷道重合设计，合而为一，相同的巷道有许多功能,以减少隧道和维护成本，简化井下的生产、辅助运输、通风等系统3.2矿井基本巷道3.2.1主要巷道主井主斜井置在工业广场东北部，主要用于提升煤炭兼做进风井和安全出口。井口

43、标高大约1300米，井底标高990 米，因为胶带输送机为主要运输工具，井筒的长度300m。将井筒的横截面设计为半圆拱形，宽度为 5.5米，横截面积 2018.47 m2。用混凝土将表面出漏的土地加固起来，支护厚度 4.6米，掘进断面积 24.85 m2；推进到较为稳定的基岩区域，在锚喷支护中,树脂锚杆是最佳选择,锚固深度为2米,间距为700700 mm,喷射混凝土厚度为0.15,开挖面积为20.16 m2。为了便于煤的去除,巷道底板铺设了0.15米厚。副井副斜井布置在工业广场南部，安设大型特制的罐笼，可以使无轨胶轮车整车下井， 进行矿井辅助运输，承担进风井，升降人进风等。井口标高+120180

44、.00m，井底标高+982.60 m，井筒的全长为 297.40 m，井筒的净直径为 9.2 m。井筒净断面面积为 66.44 m2，表土段使用混凝土砌壁，支护厚度为 1100 mm，掘进断面面积为 102.02m2；基岩区域将混凝土砌壁这一方法作为第一选择，支护厚度为 550 毫米，掘进面积为 83.2018 m2 回风立井风井设置在工业广场的南部边界,用作回风和安全出口。井口+120180 m,井底+989.24 m,井眼深度为243.48米(4煤层),全长290.76 m(11煤层),直径5000 0mm,井网19.63 m2净破面积,表层采用常规施工方法CONCR。砖墙700mm,掘进

45、断面积32.15M2。基岩段采用混凝土衬砌井壁400 mm,“钢-玻璃-钢”复合材料梯形装置的破碎面积为26.41 m2,采用无焊接FRP复合材料的新设备,支架树脂锚杆固定轴设备DRAWIN。G 4.5后风井剖面图图3-5 回风立井井筒断面图井底车场和硐室井底车场的选择及位置确定本矿井采取的开拓方式为斜井开拓，矿井地下布置轨道大巷、运输大巷还有回风大巷，其都沿煤层布置，还有井下硐室也将其布置在井田煤层中。硐室的位置及名称在投产时将水泵房、消防材料库、管子道、水仓、注氮等其他一些硐室设置于二水平，随着工作面的不断向前推进，根据井田实际情况合理的增加一些采区变电所和紧急避难硐室。在二水平有主水仓和

46、副水仓，其容积约为2200m，清理时则采用的是无轨胶轮车。井底车场上各种巷道和其硐室的支护材料及方式井底车场巷道采用锚喷支护。井底煤仓、井底水仓采用混凝土支护，主变电所、主排水泵房、管子道、急救硐室、等候室采用锚喷支护，消材料库和避难硐室由锚网喷和锚索支护。井底变电所和主水泵房所采用一样的矩形断面设计，支护方式均为锚网喷支护，其支护度大约在100mm；井下设置的水仓和管子道结合矿井实际状况所采用的是半圆拱断面，加注混凝土进行支护，其支护厚度约为250mm；而井下其他硐室均采用的是半圆拱断面设计，运用锚网喷的支护方式，其支护厚度约为100mm。3.2.2运输方式运输方式的选择一、运输方式1.工作

47、面煤炭的主要运输系统该矿在设计时为二水平进行资源运输系统，其方式为带式输送机。2.本次矿为实际生产矿井，在此次设计中仍采用之前的井底辅助运输系统。 二、运输系统1.煤炭主运输1)工作面煤炭运输回采工作面工作面可弯曲刮板输送机转载机破碎机顺槽可伸缩带式输送机二水平运输大巷（采区运输大巷）主暗斜井主斜井地面生产系统。投产时：采区回采工作面工作面可弯曲刮板输送机转载机破碎机顺槽可伸缩带式输送机煤层溜煤眼主斜井地面生产系统。2)掘进工作面煤炭运输掘进工作面：顺槽可伸缩带式输送机二水平运输大巷（采区运输大巷）主暗斜井主斜井地面生产系统。投产时：顺槽掘进工作面可伸缩带式输送机二水平运输大巷主暗斜井主斜井地

48、面生产系统。二水平采区辅运大巷掘进工作面可伸缩带式输送机二水平采区辅运大巷主暗斜井主斜井地面生产系统。2.辅助运输1)物料、设备运输材料运输：地面副斜井二水平辅运大巷联络巷工作面回风顺槽(无轨胶轮车)工作面。投产时：材料运输：地面副斜井4-2辅运大巷联络巷工作面回风顺槽(无轨胶轮车)工作面。2)人员运送(无轨胶轮车)地面副斜井二水平辅运大巷联络巷工作面回风顺槽工作面。投产时：(无轨胶轮车)地面副斜井11辅运大巷联络巷工作面回风顺槽工作面。无轨胶轮车该矿为实际生产矿井，各项系统在生产过程中仍在良好运行中，在这次延伸矿井生产能力并没有做任何增加，所以仍然采用先有的矿井各项设备。3.2.3设备选型井

49、下运输设备的选型一、井田基本概况说明矿井年产量：90万t/a。工作制度330d/a，2018h/d。生产中，煤炭的主运输方式是由工作面大巷的运输顺槽运到溜煤眼去，经过主井内的带式输送机迁运到地面上去，而辅助运输则是运用无轨胶轮车牵引运到地面生产系统。二、煤炭运输采区运输大巷带式输送机:1原始参数及物料特性输送机为原煤运输带式输送机，机长L=150m，提升高度H=7.9m，倾角=3，水平机长149.8m。输送能力Q=600t/h，原煤松散密度=1000kg/m3，粒度a=300mm，采用头部下带绞车张紧。2输送机输送能力计算Q=3.6Svk=3.60.13962.50.991000=1244t/

50、h600t/h 满足4输送带宽度确定B2+200=800mm1000mm (最大粒度=300mm)满足3圆周力及传动功率计算(1)主要阻力FHFH=fLgqRO+qRU+(2qB+qG)Cos式中：f=0.03 g=9.81mm/s2 =3 qRO=15.75kg/m qRU=5.36kg/m qG=66.67kg/m qB=13.3kg/m L=150m代入式中得FH =5043(N)(2) 主要特种阻力FS1FS1=F+FglF=0Fgl=2I2Vgl/v2b12=162018(N)式中：2=0.7 IV=0.35 b1=0.61 l=4.5FS1=F+Fgl=162018(N)(3) 附

51、加特种阻力FS2FS2= Fa+n3 FrFa犁式卸料器附加阻力，本设备没有犁式卸料器，故Fa=0n3 Fr(清扫器阻力)=n3AP3式中：n3=5 3=0.6 A弹=0. A空=0.5 P=10104代入式中得FS2=3000(N)(4)倾斜阻力FstFst= qGgH=5167(N)(5)圆周力FuFu=CFH+FS1+FS2+FSt=17763(N) (6)传动功率计算PAPA=( FuV)/1000 =45(kw)采用双电机驱动，K=1.329PM=1.329PA=60(kw)利用矿方已有YBS-40型电动机2台，N=40kW，满足使用要求。计算选型结果采区运输大巷及主暗斜井带式输送机

52、技术参数如下：(1)输送机：DSJ-1000-220型带式输送机，B=1000mm，V=2.5m/s，L=330m，平均倾角=11.6，Q=600t/h。1000mm单电机胶面滚筒驱动，下带液压绞车拉紧；(2)输送带：输送带为PVG1000/1型整芯抗静电阻燃输送带，强度1000N/mm；(3)减速器：JS-220，1台；(4)偶合器：YOX560，1个；(5)制动器：BYWZ5 -630/2，1个；(6)逆止器: NYD200,1个；(7)电动机：YBS-220，N=220kW， 1台；4 采区巷道布置及装备4.1盘区巷道布置盘区位置按照学院对毕业设计的统一部署，学生在做设计时，仅需在图上作

53、出首采盘区示意图，首采盘区的设置应当尽量靠近井底车场，这样做施工简单方便，同时也节约了资源，施工时间大大缩短，开采的成本也低，投资回报快.本区首采盘区为11号层，因为地面距离小，煤层赋存情况好，是首采盘区合适选择对象.煤层名称煤厚平均倾角结构稳定性容重普氏硬度牌号1143单一稳定1.522.5优质无烟煤4.1.1首采区基本情况 矿井开采11号煤号，平均厚度为4m，该矿采用集中巷道组合布置方式,在煤层布置了运输主巷、轨道主巷和回风巷。为了减少初始工程量,缩短施工工期,最大限度地节约初始投资,将尽可能地安排第一区域。结合本矿井特点，煤层中西部煤层埋藏较浅，故一采区布置在井田中北部，利于矿井早日投产

54、。 采区位置 首采区倾向长度840m。井田边界保护煤柱30m。 4.1.2 首采煤层特征 上距4-1号煤层3.00-5.95m，平均4m。据勘探成果及井下见煤点资料，煤层厚度4.675.90m，平均5.41m, 厚度变化较小,为厚煤层,可采指数为1,厚度变异系数为8.4%。煤层位于井田东部,是整个地区的稳定煤层,含煤矸石0-3层,结构简单。顶板主要为砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩和碳质泥岩,底板为砂质泥岩、泥岩、细砂岩、粉砂和粉砂4煤层主要为镜质体组和丝组,壳组含量较少,镜质体组主要为基质镜质体,丝状组粗粒含量较多,壳组小孢子体较多,无机组分。主要为粘土矿物,呈颗粒状或块状。此外,还有少量的碳酸盐矿

55、物。 第一区煤层的物理性质相似,煤的颜色为黑色、灰色和黑色,光泽主要是玻璃光泽和沥青光泽。其结构主要为带状结构和细条状结构。并见有线状结构,构造以层状为主,块状结构较少。骨折大多呈阶梯状和壳状,少数呈眼球状,条纹多为黑色和黑色褐色。煤的主要岩石组分以亮煤为主,其次为暗色煤、镜质组和少量碳。煤岩的宏观类型主要是明亮的和半亮的,其次是半暗的,少数是暗淡的。煤层主要为条带、线状构造、层状结构、均质结构和块状构造。4.2 采区巷道布置及生产系统4.2.1 确定采区巷道布置 在矿井初次投产后,在设计和生产能力方面,在4号煤层第一区布置了1个采煤工作面。该隧道适用于工作面的更换。由于采用了综掘,可以很容易地实现该矿的掘进。设计投产时,在1采区,工作面布置两个掘进工作面,掘进比为1:2,达到设计和生产能力。盘区的推进方向采用前进式开采，回采工作