采矿工程毕业设计（论文）-馒头山8号煤层1.2Mta新井设计

1、 山西大同大学本科生毕业设计中文题目： 馒头山8号煤层1.2Mt /a设计 英文题目：Design of 1.2Mt /a in No. 8 coal seam of steamed bun mountain学 院： 煤 炭 工 程 学 院 姓 名： 学 号：专 业： 采矿工程 班 级：16采矿专升本二班 指导教师： 职 称： 完成日期： 2018年 05 月 27 日摘 要馒头山矿在大同煤田西南边缘，处于山西省朔州市右玉县县城东南约21Km处的馒头山村。井田南北长约4.2km，东西宽约3.8km。此矿地质条件简单，煤层厚度6.2米，本次设计采用综合放顶煤开采工艺。根据矿井服务年限和可采储量的

2、要求，确定矿井生产能力为120万吨/年；根据掘进，运输，通风等因素的限制，本矿拟使用带区式开采，带区式布置可满足其运料，通风，运煤三大系统的要求，并且拥有通风系统简单，巷道布置简单的优点，优于采区式布置，故而采用。矿井达产时的首采工作面位于1带区，该带区划分为12个条带，工作面长度为194m，推进长度为1600m，回采工艺采用综放采煤法，采用“四六制”作业制度，采空区采用全部跨落法管理顶板。最后，该矿日产量为5455.8吨，能满足生产能力的要求，且回采率能达到国家有关规定。本设计包含内容八章，设计图四幅，参考文献30篇关键词：带区；综放采煤；首采工作面全套图纸加扣 3346389411或301

3、2250582ABSTRACTBuntou Mountain Mine is located at the southwest edge of Datong Coalfield, located in steamed bun Mountain Village in the southeast of Youyu County, Shuozhou City, Shanxi Province.The length of north and south is about 4.2 km, and the width of east and west is about 3.8 km. The geolog

4、ical condition of this mine is simple, the thickness of coal seam is 6.2 meters, this design adopts comprehensive caving mining technology. According to the requirements of mine service life and recoverable reserves, the mine production capacity is determined to be 1.2 million tons per year. Accordi

5、ng to the restrictions of drivage, transportation, ventilation and other factors, the mine is to use zone-type mining, and the zone-type arrangement can satisfy its transportation of materials and ventilation. The requirement of the three coal transportation systems has the advantages of simple vent

6、ilation system and simple layout of roadway, which is superior to the layout of mining area, so it is adopted.The first mining face when the mine reaches production is located in zone 1, which is divided into 12 zones, the length of working face is 194m and the length of propulsion is 1600m.The mini

7、ng technology adopts fully mechanized caving mining method and adopts four or six system operation system. The roof of goaf is managed by the method of all span and fall.Finally, the output of the mine is 5455.8 tons per day, which can meet the requirements of production capacity, and the recovery r

8、ate can reach the relevant national regulations.This design includes eight chapters, four drawings and 30 references.Key words: belt area; fully mechanized caving mining; first mining face目 录第一章 井田概述及概况11.1 井田概述11.1.1地里位置11.1.2交通条件11.1.3地形地貌21.1.4水文条件21.1.5气候条件21.2井田地质特征21.2.1井田地层21.2.2地质勘探程度31.2.3地

9、质构造31.2.4陷落柱、岩浆岩31.3 煤层特征31.3.1煤层的埋藏条件31.3.2可采煤层31.3.3煤质4第二章 井田储量及服务年限62.1矿井的工业储量62.1.1储量计算方法62.2可采储量62.2.1 边界煤柱72.2.2 工业广场煤柱压煤72.2.3 其他煤柱损失72.2.4 总设计煤柱损失72.2.5 矿井设计可采储量72.3矿井工作制度82.3.1矿井设计生产能力的确定82.3.2矿井及水平服务年限的计算8第三章 井田开拓93.1开拓方案的对比选定93.2井田开拓的基本问题103.3井筒方案的选择113.3.1井筒形式的确定123.3.2井筒位置的确定123.3.3井筒数目

10、133.4矿井基本巷道133.4.1井筒133.5井底车场的选择173.6主要巷道断面确定18第四章 带区巷道布置204.1煤层的地质特征204.2带区巷道布置及生产系统204.2.1确定带区的倾斜长度（推进长度）204.2.2带区煤柱的确定204.2.3工作面的长度和数目的确定204.2.4带区内煤层的开采顺序204.2.5带区巷道布置214.2.6生产系统214.2.7确定带区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式214.2.8带区内部巷道的掘进方法224.2.9带区生产能力的确定224.3带区运输设备选择24第五章 采煤方法265.1采煤工艺方式265.2回采巷道布置425.2.1带区巷道布

11、置425.2.2保护煤柱尺寸的确定435.2.3回采巷道断面的确定43第六章 矿井通风及安全技术456.1矿井通风方式的确定456.1.1矿井通风方式的确定466.1.2带区通风系统466.2全矿所需风量确定466.2.1矿井风量计算466.3全矿通风阻力的计算526.3.1矿井通风总阻力计算原则526.3.2矿井总风阻和等积孔52第七章 矿井提升、运输和排水系统547.1主副井提升选型547.1.1主斜井提升54第八章 设计矿井基本技术指标表56参考文献58致 谢59山西大同大学煤炭工程学院18届本科毕业设计第一章 井田概述及概况1.1 井田概述1.1.1地里位置馒头山矿在大同煤田西南边缘，

12、处于山西省朔州市右玉县县城东南约21Km处的馒头山村。具体位置如图下所示。图1-1 交通位置图1.1.2交通条件馒头山矿井有省道相连，往东走可以到达大同，从西边去可以到达内蒙，并有铁路线与大秦线相通。1.1.3地形地貌本井田在大同盆地的西缘，洪涛山北面，属山前丘陵区。基岩出露比较少。总体地势为南高北低。1.1.4水文条件本矿井河道属于海河道域永定河水系桑干河支系。区域内河道甚少，都是都是季节性河道，每当大雨来临时有瞬时洪水，河流湍急，洪水掩盖范围较广，多为窄小河谷，枯水季节来临时河道多干裂。1.1.5气候条件本井田处于山西省北部，是大陆性气候。据右玉县气象局提供资料（2015年-2017年）分

13、述如下：表1-1 气象资料年份全年降水总量2015年365.92016年240.82017年453.31.2井田地质特征1.2.1井田地层表12 大同煤田区域地层表界系统组厚度(m)简述新生界第四系全新统0-14由砾石、砂组成的冲积、洪积层。中、上更新统0-147由黄色亚砂土、亚粘土组成第三系上新统静乐组0-35红色粘土层。中新统汉诺堡组0-126为玄武岩组成，分布于牛心山脉一带。中生界白垩系上统助马堡组0-40由浅灰色砂岩夹红色、绿色泥岩、泥灰岩组成。下统左云组0-350为一套砂砾层，主要分布于左云，右玉一带。侏罗系中统云岗组0-260由紫红、黄绿色泥岩夹灰白色砂岩组成。大同组0-264灰白

14、色砂岩与灰色泥岩及煤层组成。下统永定庄组0-211紫红色、灰绿色砂质泥岩、灰白色砂岩组成。古生界二叠系上统石千峰组0-100黄绿色含砾砂岩与紫红色砂质泥岩组成。上石盒子组0-245灰白色砂岩与紫红色、灰绿色粉砂岩组成。1.2.2地质勘探程度对矿井地质勘探资料的评价：（1）探明了井田构造。（2）探明了可采煤层的层位、层数、厚度、结构和可采范围，正确评价可采煤层的可采性和稳定程度。（3）基本查明了可采煤层的煤质特征和工艺性能，确定煤类，评价了煤的工业利用方向。（4）查明了井田水文地质条件，分析了矿井充水因素，调查了采空区分布范围及积水情况，预算了矿井涌水量。（5）据该矿近年实测资料，确定了矿井瓦斯

15、等级（6）评述了可采煤层的顶、底板工程地质特征。 1.2.3地质构造本井田位于大同煤田的西端。总体形态为一单斜构造，地层倾角为2-3。1.2.4陷落柱、岩浆岩 在本井田范围内未发现陷落柱和岩浆活动。1.3 煤层特征1.3.1煤层的埋藏条件太原组地层平均厚98.78m，含煤8层，编号为1号、2号、3号、4号、5号、6号、8号、9号，煤层总厚17.44m，含煤系数17.6%。1.3.2可采煤层分布范围小的山西组煤层，为极不稳定煤层，无工业价值。太原组煤层，1、2、3、4、9号煤层含煤量少可采量少，无工业价值。本次设计开采8号煤层：8号煤层全井田赋存，煤层稳定，属稳定煤层，煤层厚度5.02-6.70

16、m，平均6.2m。上距5号煤层底板平均18.14m，距6号层底板9.64m。顶板岩性为粉砂岩、砂质泥岩、炭质泥岩，底板岩性为泥岩、粉砂岩。 表1-3 可采煤层特征表煤层号厚度最小-最大-平均（m）层间距最小最大-平均（m）顶板底板结构夹石稳定性评价赋存范围可采性指数(Km)变异系r42.27-124.60-54.99（距K3砂岩）粉细砂岩砂质泥岩复杂0-10-2-4稳定全区赋存Km=100%r=25.7%54.47-15.8-12.104.0-13.6-7.7360-1.77-1.07砂质泥岩粉、粗砂岩简单稳定大部分赋存Km=95%r=24.9%3.7-16.3-9.5285.02-6.70-

17、5.39粉砂岩泥岩泥岩简单0-2-0-1稳定全区赋存Km=100%r=15.5%1.3.3煤质表1-4 原煤的煤质汇总表煤层Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)St,d(%)Qgr.v,d(MJ/kg)焦渣特征52.73-5.894.81（9）11.01-27.0618.72（9）31.02-41.0236.42（9）1.46-2.872.02（5）23.42-29.1425.75（9）62.92-5.474.46（8）18.70-30.3225.91（8）36.04-41.0138.61（8）1.56-2.972.27（2）21.33-25.4123.21（8）82.84-5.023.94（

18、9）18.83-32.5126.81（9）28.98-37.4132.40（9）0.99-2.931.85（7）20.09-25.5922.57（9）表1-5 密度级浮煤的煤质汇总表煤层Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)St,d(%)粘结指数（GR.I）回收率（%）53.40（1）6.18（1）41.40（1）51.5（1）33.30（1）65.62（1）9.53（1）43.41（1）1.29（1）83.40（1）9.03（1）39.66（1）1.22（1）42.7（1）12.00（1）表1-6 8号煤筛分试验成果表粒级（mm）产物产率质量Qgr.v.dMJ/kg质量（kg）占全样（%）占本

19、级（%）筛上累计（%）Mad（%）Ad（%）St.d（%）13-6煤4.31422.481.2629.413.826-3煤5.95031.011.9026.403.483-0.5煤5.74429.932.1025.533.530.5-0煤3.18216.582.2027.513.69小计煤合计煤19.190100.001.8727.003.618号煤浮沉试验综合成果表密度级（kg/L）产率（%）灰分（%）累计浮物（%）累计沉物（%）0.1密度（kg/L）产率（%）产率灰分产率灰分全级100.0025.65-1.3012.424.3712.424.3787.5828.671.3036.601.3

20、0-1.4024.1810.3836.608.34634035.651.4041.861.40-1.5017.6819.0154.2811.8245.7242.091.5031.051.50-1.6013.3728.3567.6515.0632.3547.801.6026.811.60-1.7013.4436.1281.0918.5518.9156.101.7018.951.70-1.805.5141.3986.6020.0113.4062.141.807.471.80-1.901.9648.6188.5620.6411.4464.631.902.991.90-2.001.0352.4789.

21、5621.0110.4165.65+2.0010.4165.65100.0025.65小计100.0025.65泥岩5.6949.07合计100.0026.98第二章 井田储量及服务年限2.1矿井的工业储量2.1.1储量计算方法井田内地层倾角小于2-3，采用水平地质块段法进行资源/储量估算。估算公式：Q=SMD/10式中： Q资源量/储量；万t； S水平投影面积，k（m2）； M块段平均采用厚度，m； D视密度，t/m3。此次估计预算共获得本井田内批采煤层8号煤保有资源/储量（111b+122b+333）12465.2万t。 1.面积的确定 CAD查询法 2.煤层厚度的确定 块段内煤厚采用块段

22、内各见煤点，生产实测煤厚的算术平均值，各见煤点储量估算煤厚按以下确定。 使用CAD查询功能可知井田投影面积：S= 14092892m2井田工业储量：Zg =Sh （2-1） 8#煤 Zg=140928926.21.45/10000=12465.2万t2.2可采储量矿井设计储量计算矿井设计储量=矿井工业储量永久煤柱损失经计算，矿井设计储量为12034.9万t2.2.1 边界煤柱井田边界长度为15426.3m，取边界煤柱30m。则边界煤柱损失：P1=15426.3306.21.5=430.3万吨2.2.2 工业广场煤柱压煤表2-1 矿井工业场地占地面积指标井型与设计生产能力（万吨/年）占地面积指标

23、（公顷/10年）2403000.70.81201800.91.045901.21.39301.5备注：占地面积指标中小井取大值、大井取小值。根据实际情况选取，工厂占地面积为1.8105。馒头山矿8#煤层为近水平煤层。P2为工业广场煤柱煤量，按设计储量的2%估算P2=1.22%=0.024亿吨2.2.3 其他煤柱损失其他煤柱煤炭损失P3，按工业储量的5%计算。P3=1.255%=0.063亿吨2.2.4 总设计煤柱损失 P=P1+P2+P3=430.4亿吨2.2.5 矿井设计可采储量 Zk=(Zz-P).C （2-2） 式中：Zk矿井设计可采储量，万t； Zz矿井工业储量，万t； P可采煤柱损失

24、，万t； C采区回采率，薄煤层取C=85%；中厚煤层取C=80%；厚煤层取C=75%。 经计算，矿井设计可采量为9031.2万t，见下表2-2：表2-2煤层工业储量设计储量可采储量812465.212034.99026.1 单位：万t2.3矿井工作制度根据设计大纲规定以及结合矿井实际情况。规定该矿井设计年工作日为276天。采用“四六”制作业，即三个个班生产，一个班检修。每班工作六小时。矿井昼夜提升为14小时。2.3.1矿井设计生产能力的确定根据当地用煤需求，结合煤层赋存条件，可采储量、装备水平、资金来源等因素，确定矿井生产能力为120Mt/a。2.3.2矿井及水平服务年限的计算T=Z/AK （

25、2-3）矿井及水平服务年限均按下式计算式中：T服务年限，a；Z设计可采储量，万t；A设计生产能力，Mt/a；K储量备用系数，取1.4。则：矿井及水平服务年限T=9026.1/1201.4=53a第三章 井田开拓3.1开拓方案的对比选定结合矿井有关实际情况，本次设计针对馒头山8号煤层的开拓提出两个方案图3-1 方案一 图3-2 方案二由图可知道，方案一工程量大，三角煤浪费较多。与方案二相比，方案二省去9条上下山巷道，可以更早的进入投产，而且部分三角煤可以得到良好的利用率。所以该矿设计选取方案二。3.2井田开拓的基本问题井田开拓主要研究以下几个问题1井筒数目；2.井筒合理的位置；3.布置大巷及井底

26、车场；4.确定矿井开采程序，开采水平的划分；5.水平大巷的布置；6.合理确定矿井通风系统、运输系统和供电系统。7.在确定开拓一系列问题时，需要根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，在全面比较后才能确定合理的方案。3.3井筒方案的选择 方案一：主副井位于井田边界，井筒形式为斜井，矿井通风系统为中央分列式。井筒参数为：表3-1XYZ主井1967146444292541503副井1967143344291961503回风井1967236344272821513 方案二：主副井位于井田中部，井筒形式为筒形式为主斜副立井，矿井通风系统为中央分列式。井筒参数为：表3-2XYZ主井19673690

27、44267701310副井1967380744266651310回风井1967296944273231303表3-3方案一方案二 优点1、开拓巷道总的掘进工程量较少；2、副斜井运料系统简单。1、副立井提升能力大；2、立井通风,通风能力大，分区式通风，风路短，通风容易。缺点1、风路长，通风系统复杂，风流分配差；2、副斜井提升速度和能力小。1、开拓巷道总的掘进工程量较大；2、初期工程量大，投产晚；3、立井运料，系统复杂。表3-4 基建费用表 方案一 方案二工程量（米）单价（元/米）费用（万元）工程量（米）单价（元/米）费用（万元）主井井筒544.1933105057.14544.193310505

28、7.14副井井筒544.1399105057要石门1044.43980083.561044.43980083.56回风井25015006025015060合计259.04240.9通过比较选则对比选择方案23.3.1井筒形式的确定 通过上述比较选择方案二，即主斜井和副立井开拓。3.3.2井筒位置的确定井筒位置的选择要遵循以下：1. 这有利于减少工程的工作量，2. 工作时间短，面积不大3. 花钱少；3.3.3井筒数目为了满足生产条件需求，设置一主井，辅助提升及进风设置一副井。又因为井田面积较大，开采后期通风困难，需要打一个风井。一共3个。表3-5YXZ主井4426770

29、19673690 1310副井4426665196738071310回风井44273231967296913033.4矿井基本巷道3.4.1井筒1、井筒数目及用途该矿井达到生产能力时，一共有两个井筒，既主井、副井。每个井筒的用途描述为：（1）主井：负责全矿煤炭提升，同时兼作矿井进风井任务以及安全出口；（2）副井：负责全矿人员等提升任务，作为矿井的主要进风井以及安全出口。（3）回风井：负责该矿井生产系统的回风任务兼做安全出口2、井筒布置及装备（1）主井：井筒断面为圆拱形，掘进断面30m2，井壁为毫米厚混凝土，设检修道；（2）副井：井筒断面为圆形，掘进断面30m2，井壁为100毫米厚混凝土。3.4

30、.2井筒特征1.井筒断面尺寸1）断面的确定依据主斜井断面的确定巷道净宽按以下公式计算： B=a1+c1+b (3-1)按以上公式所计算的巷道净宽的B值，应根据只进不舍的原则以100mm晋级。得：B=4000mm。巷道净高度：巷道净高度按以下公式计算： H=h1+h2+h3 (3-2)考虑到最大设备的尺寸，得H=3960mm。巷道断面风速验算：巷道断面风速验算按以下公式计算： (3-3)代入数据得：v=2.27m/s 120，所以能满足矿井的设计生产能力日推进度为：0.6063.60m ;月推进度为：3.6030=108m ;年推进度为：3.60300=1080m 。5.1.3工作面垮落煤炭1.

31、 工作面落煤方式工作面采用采用综合机械化的放顶煤回采工艺，全部垮落法管理顶板。2. 工作面落煤机械选型本设计工作面沿底开采采高3m，放煤高度3.1m，割煤进度每刀0.60m，日进度3.60m，进6刀，设计生产面年产量120万t，为实现高产高效，用一个工作面保产。要达到矿井的设计生产能力采煤机的平均生产能力应能达到6000（3.0/6.1） t/18h=163.9 t/h按照综采生产管理手册之规定，工作时间有效利用系数K值一般在0.30.45之间，通过提高生产管理水平，实现现代化矿井的高产高效，K值可达到0.5以上，K取0.5。则采煤机割煤能力应能达到163.9/0.50=327.8t/h采煤机

32、的牵引速度采煤机的牵引速度Vc=L/(Ktd)式中： L工作面长度,m;K工作面开机率,50%;td进一刀所需时间 td=1860/6=180(min)Vc=L/(Ktd)=194/(50%180)=2.16m/min依据以上原则及计算结果，选用MG360W型双滚筒采煤机，其技术特征如下见表表5-1 采煤机主要技术特征表型号MG360W采高（m）2.1-3.4煤的坚固性系数f 3煤层角度25截深600mm滚筒直径（m）1.6，1.8链条规格齿轮销排式牵引方式液压传动无链牵引牵引力（kN）250牵引速度（m/s）0-8.5滚筒中心距（mm）6600机面高度（mm）1450卧底量（mm）300控顶

33、距（mm）2375总重（t）23电动机型号YBCS2-150，YBQYS-60功率（kW）150，60台数2+1电压（v）660，11403.采煤机工作方式和进刀方式1)采煤机的工作方式采煤机的牵引速度,3的工作模式。采煤机工作方式和采煤方式1)采煤机工作方式在矿区8号煤层稳定、倾斜。小,所以使用采煤机双向切割煤,追逐操作;前辊切割顶煤,后缸切割底部煤;工作面的端面切入刀,来回两刀;采煤机移动后刮板输送机第一次移动。这两种工艺分别落后于采煤机的5-8m和10-15m。2)进刀方式采用三角形采煤工作面截割方式。进料过程如图5-1进刀过程如图5-1.图5-13. 回采工艺 采用采放平行作业，其回采工艺为：割煤移架推前部刮板输送机拉后部刮板输送机放煤5.1.4工作面拉煤放顶煤机后切煤移动架推前刮板输送机刮板输送机。1.煤步距:两刀20.6=1.2米2.单轮分段连续放顶煤卸煤方式3.采放比:采3米,放3.2米,采放比为1:1.075.1.5装煤方式采煤机截煤时,煤通过滚筒和挡煤板自动装入前刮板输送机。剩余煤用铲煤板刮入输送机,煤直接进入工作面后方的刮板输送机。同时,应清除煤炭。活动机架采用滞后机架,后采煤机后滚筒有3-