采矿工程毕业设计（论文）-釜山三矿1.8Mta新井设计（全套图纸） .pdf

中文题目：釜山三矿 1.80mt/a 新井设计 外文题目：new mine design of fushan no.3 mine(1.80mt/a) 毕业设计（论文）共 100 页（其中：外文文献及译文 12 页） 图纸共 4 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书 本人郑重承诺： 釜山三矿 1.80mt/a 新井设计毕业设计（论文）的内容 真实、可靠，系本人在 卢国斌 指导教师的指导下，独立完成。如果存在弄 虚作假、抄袭的情况，本人承担全部责任。 学生签名： 年 月 日 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书 本人郑重承诺：我已按学校相关规定对 刘海峰 同学的毕业设计（论 文）的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果存在弄 虚作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。 指导教师签名： 年 月 日 i 摘要 本设计的井田面积为 16km2，年产量 1.8mt/a。井田内煤层赋存比较稳定，煤层平均倾 角 5.3，总共有两层煤，1#煤层、3#煤层，平均厚度为 4m、5.5m。井田中部有两条断层 发育，整体地质条件比较简单，设计矿井为低瓦斯矿井。根据实际的地质资料情况，进行 矿井初步设计，决定采用立井单水平分层开采，设计采用一次采全高回采工艺，走向长壁 采煤法和倾斜长壁采煤法，用全部垮落法处理采空区。并对矿井运输、矿井提升、矿井排 水和矿井通风等各个生产系统的设备选型计算，以及对矿井的安全技术提出措施，完成整 个矿井的初步设计。 关键词：走向长壁采煤法；倾斜长壁采煤法；综采工艺；通风；初步设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstract the well farmland area of this design is 16 the squares be thousand metres and the year yield is 1,800,000 tons.the well coal seam inside the farmland endows with to save more stable ,the coal seam qing cape is 5.3,mine have two coals,1#coal,3#coal,their thicks are 4 metres,5.5metres .at the well farmland scope the west has broken growth,whole geology condition moer simple,design the mineral well is a low gas mineral.carry on mineral well first step a design according to the actual geoglogy data ,circumtance ,decide adopting and design an adoption comprehensive mechanize to adopt whole high craft at atime longwall mining method and use all across to fall a method processing to adopt empty aerea . and mine transport, mine, mine drainage and mine ventilation systems in various production equipment selection basis, and to propose measures to mine safety technology, complete the preliminary design of mine key words: longwall mining on the strike; longwall mining to the dip or to the rise； mechanized mining technology; ventilation; preliminary design 目录 前言 . 1 1 矿区概况及井田地质特征 . 2 1.1 矿区概况 2 1.1.1 矿区地理位置 . 2 1.1.2 交通条件 . 2 1.1.3 矿区地形、地貌 . 3 1.1.4 气候条件及地震情况 . 3 1.1.5 电源、水源及建筑材料来源 . 4 1.2 井田及其附近的地质特征 4 1.2.1 井田地质构造 . 4 1.2.2 井田水文地质特征 . 4 1.3 煤层质量及煤层特征 4 1.3.1 煤质及物理性质 . 4 1.3.2 井田内煤层及埋藏条件 . 5 1.3.3 煤层综合柱状图 . 5 1.3.4 瓦斯赋存状况及煤的自燃性 . 5 2 井田境界及储量 . 6 2.1 井田境界 6 2.1.1 井田的边界 . 6 2.1.2 边界煤柱的留设 . 6 2.2 井田的储量 6 2.2.1 井田储量的计算原则 . 6 2.2.2 矿井工业储量 . 6 2.2.3 矿井可采储量 . 7 2.2.4 工业广场面积的确定 . 7 3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度 . 9 3.1 矿井的年产量及服务年限 9 3.1.1 矿井的年产量合理性 . 9 3.1.2 矿井的服务年限 . 9 3.2 矿井的一般工作制度 10 4 井田开拓 . 11 4.1 井筒形式的确定 11 4.2 确定井筒的位置及数目 11 4.2.1 井筒数目 . 11 4.2.2 井筒位置 . 11 4.3 井筒参数及断面图 12 4.4 开采水平的设计 16 4.4.1 水平高度的确定 . 16 4.4.2 设计水平大巷布置 . 17 4.5 采区划分及开采顺序 23 4.5.1 采区形式及尺寸的确定 . 23 4.5.2 开采顺序 . 23 4.6 开采水平井底车场形式的选择 24 4.6.1 井底车场形式 . 24 4.6.2 车场硐室 . 25 4.6.3 系统概况 . 28 4.6.4 井筒生产时井巷开凿位置及工程量 . 29 5 采准巷道布置 . 31 5.1 设计带区的地质概况及煤层特征 31 5.1.1 带区范围及工业储量 . 31 5.1.2 带区生产能力及服务年限 . 31 5.2 带区形式、带区主要参数的确定 32 5.2.1 带区形式 . 32 5.2.2 带区巷道数目、位置及用途 . 32 5.3 带区分带划分、带区巷道 32 5.3.1 分带的划分 . 32 5.3.2 区段巷道的布置方式 . 33 5.3.3 带区主要生产系统 . 33 5.3.4 确定带区各种巷道的尺寸、支护方式 . 33 5.4 带区车场及硐室 36 5.4.1 带区车场 . 36 5.4.2 带区硐室 . 36 5.5 带区开采顺序 37 5.6 带区的巷道掘进率、采出率 37 5.6.1 带区的巷道掘进率 . 37 5.6.2 带区采出率 . 37 6 采煤方法 . 38 6.1 采煤方法的选择 38 6.1.1 选择的依据 . 38 6.1.2 选择的要求 . 38 6.1.3 采煤方法 . 38 6.2 开采技术条件 38 6.3 工作面长度的确定 39 6.3.1 按通风能力条件校验 . 39 6.3.2 根据采煤机能力确定工作面长度 . 39 6.3.3 按运输机能力检验 . 40 6.4 采煤机械的选择和回采工艺的确定 41 6.4.1 综采机组的选择 . 41 6.4.2 配套设备选型 . 42 6.4.3 回采工艺方式 . 43 6.5 循环方式选择及循环图表的编制 45 6.5.1 循环方式的确定 . 45 6.5.2 劳动组织表 . 46 6.5.3 机电设备表 . 48 6.5.4 技术经济指标表 . 49 7 建井工期及开采计划 . 50 7.1 建井工期及施工组织 50 7.1.1 施工队伍的人力配备 . 50 7.1.2 建井工程量 . 50 7.1.3 工程排队及施工组织排队 . 52 7.2 开采计划 53 7.2.1 开采计划 . 53 7.2.2 开采顺序 . 53 8 矿井通风 . 55 8.1 矿井通风系统的选择 55 8.2 通风方式和通风方法的选择 55 8.2.1 通风方式的选择 . 55 8.2.2 通风方法的选择 . 57 8.3 总风量的计算及风流分配 57 8.3.1 矿井总进风量 . 57 8.3.2 回采工作面所需风量的计算 . 58 8.3.3 掘进工作面所需风量 . 59 8.3.4 硐室所需风量的qd 的计算 60 8.3.5 其他巷道所需风量 . 61 8.3.6 风量的分配 . 61 8.4 计算矿井通风总阻力 62 8.4.1 计算原则 . 62 8.4.2 计算方法 . 63 8.4.3 计算等积孔 . 63 8.5 通风设备的选择 65 8.5.1 矿井主要扇风机选型计算 . 65 8.5.2 计算风机的总风量 . 65 8.5.3 计算风机风压 . 66 8.5.4 选择电动机 . 68 8.5.5 概算矿井通风费用 . 69 8.6 灾害防治综述 70 8.6.1 井底火灾及煤层自然发火的防治措施 . 71 8.6.2 预防煤尘爆炸措施 . 71 8.6.3 预防瓦斯爆炸的措施 . 71 8.6.4 避灾路线 . 71 9 矿井运输与提升 . 72 9.1 概述 72 9.2 带区运输设备的选择 72 9.2.1 工作面刮板输送机的选择 . 72 9.2.2 顺槽转载机和皮带机选择 . 73 9.3 主要巷道运输设备的选择 73 9.4 轨道辅助运输的选择 73 9.5 提升 73 9.5.1 选型的一般原则 . 73 9.5.2 主井提升设备的选择 . 74 9.5.3 副井提升设备的选择 . 75 10 矿井排水 . 77 10.1 矿井涌水 77 10.1.1 概述 . 77 10.2 排水设备的选型计算 77 10.2.1 水泵 . 77 10.3 水泵房的设计 78 10.3.1 水泵房支护方式和起重设备 . 78 10.3.2 水泵房的位置 . 78 10.3.3 水泵房规格尺寸的计算 . 79 10.4 水仓设计 79 10.4.1 水仓的位置及作用 . 79 10.4.2 水仓容量及尺寸 . 79 11 技术经济指标 . 81 11.1 全矿人员编制 81 11.1.1 井下工人定员 . 81 11.2 劳动生产率 82 11.2.1 采煤工效 . 82 11.2.2 井下工效 . 82 11.2.3 生产工效 . 82 11.2.4 全员工效 . 82 11.3 成本 82 11.4 全矿技术经济指标 84 12 结论 . 86 致谢 . 87 参考文献 . 88 附录 a 89 附录 b 94 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占 75%以上。煤炭不仅是我国的基本 燃料，而且是重要的工业原料，从煤中可以提取二百多种产品，这些产品都是我国社会主 义经济建设和人民生活所必须的。煤炭是不可再生的宝贵资源，我国人均资源仅为世界人 均资源的一半，所以合理、科学的开采煤炭资源尤为重要。 通过此次毕业设计大致掌握矿井初步设计的方法、步骤和内容。学习贯彻党和国家的 有关方针、政策、学习国家有关的煤矿方面法律法规；将所学的理论知识掌握，并能系统 的综合的应用和巩固所学理论；培养实事求是、吃苦耐劳的科学态度和工作作风，为将来 的工作打下基础，提高编写技术文件和运算的能力，提高运用计算机辅助设计的能力，运 用并巩固采矿 cad 等软件的运用全面发展多方面能力；提高采矿英语的运用能力，为参考 外文文献打下基础。 本次设计是釜山三矿新井设计，地质资料都是在实习矿上搜集的，在指导教师的指导 下，并合理运用平时及课堂上所学的知识，查找有关资料和文献，力求设计出一个方案合 理、技术决策正确，能够体现出高产、高效、安全特点的现代化矿井。 本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤工艺等各个环 节进行了详细的叙述，设计严格遵守煤炭工业矿井设计规范和煤矿安全规程 ，毕 业设计要求的全部内容。但由于时间和个人能力有限，书中会有不妥之处，请老师批评指 正。 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 2 1 矿区概况及井田地质特征 1.1 矿区概况 1.1.1 矿区地理位置 釜山三矿井田位于高平市西北 17km 处，行政区划隶属高平市寺庄镇管辖。井田地理 坐标范围为东经 112 44 54.4 112 50 51.9 ，北纬 35 51 02 .435 55 1.7 。 1.1.2 交通条件 井田东南距高平市 17km， 太 （原） 焦 （作） 铁路和 207 国道从井田东侧通过， 长(治) 晋(城)二级公路和长(治)晋(城)高速公路从井田东侧约 20 km 处通过。井田北距太 焦铁路赵庄车站 3.3km，南距西阳车站 4.7km，该矿工业广场与附近干线公路和铁路间均 有柏油公路连接，由井田经铁路、公路向北可达长治、太原，向南可通晋城、焦作，然后 通往全国各地，交通运输便利 (详见交通位置图)。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 图 1- 1 交通位置图 fig.1- 1 traffic and location 1.1.3 矿区地形、地貌 本井田位于太行山南段西缘， 沁水煤田之东缘， 地貌形态属于丹河流域侵蚀中低山区， 井田东部为开阔的丹河河床，中西部为中低山和黄土梁、峁，总的地势为西高东低，地形 最高点位于西南部， 标高 1145.8m， 最低点为最东部， 标高 985.5m，最大相对高差 160.3m。 1.1.4 气候条件及地震情况 本区属大陆性气候。据晋城市气象站观测资料：年平均气温为 10.88，最高气温为 38.6，最低气温为- 22.8；年降水量为 292.01008.8mm， 69 月份降水量占全年的 70%；年平均蒸发量为 1009.6mm，干旱指数为 1.58,属半湿润区；该区夏季多东南风，冬 季多西北风，最大风速十级。一般为 34 级；全年无霜期 180d 左右，每年 11 月至次年 3 月为结冰期，冻土深度一般为 0.300.43m。据历史记载，高平市先后曾发生过大小地震 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 4 42 次， 其中 45 级具有破坏性地震 8 次。 据中华人民共和国 建筑抗震设计规范 (gb50011 2010)， 本区属 6 度区，基本地震加速度值 0.05g。 1.1.5 电源、水源及建筑材料来源 该矿区的电力由发电厂供给；奥陶系中统石灰岩岩溶水为区域范围内重要的供水来 源，但石灰岩含水层存在富水差异性。经取样分析，ph 值为 7.5-7.9，矿化度为 632- 1545mg/l，水质变化较大。因此可作为矿井建设永久性水源地的重要选择对象。该矿 目前已打了四眼奥灰水源井，现矿区生活用水即取自深层奥灰水。建筑材料从主要周边的 小镇或者高平市购得。 1.2 井田及其附近的地质特征 1.2.1 井田地质构造 井田东北部有小断层，南部有褶曲，大的断层。 1.2.2 井田水文地质特征 井田及附近主要地表河流为丹河和釜山河，丹河发源于井田以北丹朱岭西部后沟村西 北。从井田东部边界处由北向南流过，为沁河支流。丹河河水流量受季节性影响较大，旱 季时水量较小，雨季时水量增大。据长平村西临时测流断面观测，流量 0.0042m3/s（1998 年 6 月 30 日）1.4088 m3/s（1998 年 7 月 22 日） 。釜山河由西向北流经井田中部，属季 节性河流，水量很小，向东南汇入釜山水库。井田内其它沟谷平时一般无水，只有雨季时 才有洪水排泄。 另外，在井田中北部还分布一个较大的水库釜山水库。水库位于釜山村与四沟村之 间的大沟内，库区面积约 0.18km2，库容量 60 万 m3。库区内最大蓄水深度 10 余米，库区 最高水位标高 915m，该水库常年存水。 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 煤质及物理性质 a 1 号煤层为黑色，玻璃金刚光泽，断口参差状贝壳状，内生裂隙不太发育。以亮 煤为主，暗煤次之，少量镜煤。条带状结构，层状构造，属半亮光亮型煤。 b 3 号煤层为黑色、条痕为黑色，参差状及贝壳状断口，玻璃金刚光泽，内生裂 隙较发育。以亮煤为主、暗煤次之，夹镜煤条带。细中条带状结构，层状构造。属半亮 光亮型煤。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 1.3.2 井田内煤层及埋藏条件 煤层走向主体为东北至西南走向，井田中央走向为南北方向，倾角在 1.49.5之 间，可采煤层间距见表 1-1。 表 1- 1 煤层间距见表 table 1- 1 seam pitch table 煤层 厚度/m 煤层间距 发育情况 1 4.0 35 全区发育 3 5.5 全区发育 1.3.3 煤层综合柱状图 图 1- 2 综合柱状图 fig.1- 2 synthesis histogram 1.3.4 瓦斯赋存状况及煤的自燃性 矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果为瓦斯绝对涌出量为 13.73m3/min，相对涌 出量为 6.15 m3/t，二氧化碳绝对涌出量为 6.25 m3/min，相对涌出量为 2.80 m3/t。属于低 瓦斯矿井。1 号煤层吸氧量为 1.16cm3/g，自然等级为类，属不易自然煤层。3 号煤层吸 氧量为 0.73- 1.41 cm3/g，自然等级均为类，属不易自然煤层。 从上可知，井田内 1、3 号煤层均属不易自燃煤层。 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 6 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田的边界 其平均走向长 3.8 公里，平均倾斜长 2.7 公里，平均倾角 5.3，面积约 16 平方千米。 2.1.2 边界煤柱的留设 按煤矿安全规程1边界煤柱的留法及尺寸： 1) 井田边界煤柱留 30 米； 2) 阶段煤柱斜长 60 米，若在两阶段留设，则上下阶段各留 30 米； 3) 断层煤柱每侧各为 30 米； 4) 采区边界煤柱留 20 米。 根据参考煤炭工业矿井设计规范2和煤矿安全规程的相关数据要求和规定， 本井田所留的各种保护煤柱均合理，符合规定。 在井田范围内，储量、煤层赋存及开采条件均与矿井生产能力相适应。田内有足够的 储量和合理的服务年限。 2.2 井田的储量 2.2.1 井田储量的计算原则 1) 按照地下实际埋藏的煤炭储量计算，不考虑开采、选矿及加工时的损失； 2) 储量计算的最大垂深与勘探深度一致。对于大、中型矿井，一般不超过 1000 米； 3) 精查阶段的煤炭储量计算范围，应与所划定的井田边界范围相一致； 4) 凡是分水平开采的井田，在计算储量时，也应该分水平计算储量； 5) 由于某种技术条件的限制不能采出的煤炭，如在铁路、大河流、重要建筑物等两 侧的保安煤柱，要分别计算储量； 6) 煤层倾角不大于 15 度时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量； 7) 煤层中所夹的大于 0.05 米厚的高灰煤（夹矸）不参与储量的计算； 8) 参与储量计算的各煤层原煤干燥时的灰分不大于 40%。 2.2.2 矿井工业储量 工业储量：是查明矿产资源的一部分。它能满足现行采矿和生产所需的指标要求（包 括品位、质量、厚度、开采技术条件等） ，是经详查、勘探所获控制的、探明的并通过可 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 行性研究，认为属于经济的、边际经济的部分，用未扣除设计、采矿损失的数量表述。 根据储量计算公式： cos/smrzg= （2-1） 式中：zg矿井工业储量，t s井田面积，k m2 m可采煤层总厚度，m r 煤的容重，1.4t/m3 煤层倾角，度 所以，zg=16.03(4+5.5)1.4/ cos5 .3= 213.199mt 2.2.3 矿井可采储量 cppzzs=)( 21 （2-2） 式中：z矿井工业储量； zs矿井可采储量； p1永久煤柱损失； p2临时煤柱损失； c采区平均采出率，由煤炭工业矿井设计规范第 2.1.3 条，矿井采区采出率， 应该符合下列规定： 厚煤层不应小于 75%； 中厚煤层不应小于 80%； 薄煤层不应小于 85%。 全矿采区采出率按照下式计算： k= 4321 44332211 mmmm kmkmkmkm + + （2-3） 本井田 1 层煤,3 层煤均为厚煤层，采出率取 0.75。 井田永久煤柱损失 p1包括井田境界煤柱、断层防护煤柱等。 p1=(988.53+98.83+415.58+276.45+749+743.52)530(4+5.5)1.4+(200.89+200.38+197. 44) 5302(4+5.5) 1.4=6527460.45+2388852.9=8.9mt 临时煤柱损失 p2主要包括工业广场压煤等。 p2=(221.91+232.88) 5233.395/2(4+5.5) 1.4=17.7mt zs=（zp1p2)c=(213.1998.917.7) 0.75=134mt 即该井田的可采储量为 134mt 2.2.4 工业广场面积的确定 本矿井设计年产 180 万吨，所以工业广场面积为 s=1.218=21.6 公顷，选择边长为 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 8 480m450m 的长方形。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 3 矿井的年产量、服务年限及一般工作制度 3.1 矿井的年产量及服务年限 3.1.1 矿井的年产量合理性 矿井年产量是煤矿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，是矿井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。 矿井的年产量确定的合理与否， 对保证矿井能否迅速投产、 达产和产生效益至关重要。 而矿井生产能力与井田地质构造、水文地质条件、煤炭储量及质量、煤层赋存条件、建井 条件、采掘机械化装备水平及市场销售量等许多因素有关。经分析比较，设计认为矿井的 生产能力确定为 1.8mt/a 是合理和可行的，理由如下： 1) 储量丰富 煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。本井田内可采的煤层达到 2 层，保有 可采储量为 134mt，按照 1.8mt/a 的生产能力，能够满足矿井服务年限的要求，而且投入 少、效率高、成本低、效益好。 2) 开采技术条件好 本井田煤层赋存较稳定，倾角变化不大，由于井田面积大，水文地质条件及地质构造 简单，煤层结构单一，适宜综合机械化开采，适合高产高效工作面开采。 3) 建井及外运条件 本井田内有良好的煤层赋存条件，为提高建井速度、缩短建井工期提供了良好的地质 条件。本井田离市区较近，矿区有柏油公路与铁路和公路相通，井田内各村镇均也有公路 相通，交通较便利。 4) 具有先进的开采经验 近年来，高产高效开采工艺在煤矿成产中有了很大发展，而且该工艺投入少、效率高、 成本低、效益好、生产集中简单、开采技术基本趋于成熟。 综上所述， 由于矿井优越的条件及外部运输条件， 有利于把本矿井建设成为一个高产、 高效矿井。矿井的生产能力为 1.8mt/a 是合理的。 3.1.2 矿井的服务年限 矿井服务年限应与矿井的生产能力相适应，它两个之间的关系实质上就是矿井生产能 力和矿井储量的关系。在圈定的井田范围内，矿井储量一定，井型越大，服务年限越短， 井型越小，服务年限越长。当矿井生产能力和服务年限为某数值时，可使吨煤的总费用最 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 10 低，相近于这个数值范围，则是合理的矿井的生产能力和服务年限3。 根据煤炭工业矿井设计规范的规定，在计算矿井服务年限时，储量备用系数宜采 用 1.31.5，本矿井取用 1.4。 由矿井的服务年限计算公式： )/(kazp s = (3-1) 式中： s z 矿井的设计可采储量； a矿井的年产量； k矿井储量备用系数，一般取 1.4； p= s z (ak) =134/(1.81.4)=53.2 年 由煤炭工业矿井设计规范第 2.2.5 条知，矿井设计生产能力为 120240 万吨/年 的大型矿井，设计服务年限不应低于 50 年。本矿井的服务年限为 53.2 年，符合规定。 3.2 矿井的一般工作制度 本矿井的年工作日按每年 330 天计算，每昼夜矿井提升时间为 18 小时。矿井的井下 采煤等工作为昼夜分为三班，每班工作 8 小时，即“三八制”工作制4。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 4 井田开拓 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 布置方式称为开拓方式。合理的开拓方式应根据矿井设计生产能力、地形地貌特征、地质 条件、煤层赋存条件、开采技术条件、装备条件、地面外部条件等因素综合考虑。 4.1 井筒形式的确定5 矿井开拓，就其井筒形式来说，一般有以下几种形式：平硐、斜井、立井。下面就几 种形式进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓方式。 平硐：一般就是适合于煤层埋藏较浅，本井田不能满足要求，本井田地势比较平缓， 埋藏较深，很显然，利用平硐开拓对于本井田来说是没有可行性的。 斜井：利用斜井开拓要求煤层埋藏较浅，表土层不厚的井田。斜井开拓的优点为井筒 施工简单，掘进速度快，费用低；斜井用胶带输送机提升煤炭时，提升能力大，有利于矿 井延伸施工和新旧水平的接替等。但本井田煤层倾角不大，如果用斜井开拓工程量大，维 护和运输等费用也会大幅度的增加，以上因素决定了本井田使用斜井开拓也是不可行的。 本井田的煤层赋存深度 260m 到 500m，煤层埋藏较深，宜采用立井开拓方式。 依上，本设计采用立井开拓方式。 4.2 确定井筒的位置及数目 4.2.1 井筒数目 本矿年产量 1.8mt，属大型矿井，在开拓时，决定采用三个井井筒：主井、副井和风 井，形成中央并列式通风。主井采用箕斗提升，副井采用罐笼升降人员、提矸、运料，主 副井同时进风。这样确定的井筒数目可以满足矿井提煤、运料、通风的要求，保证矿井生 产安全、高产、高效，有助于本矿的正常有序发展。 4.2.2 井筒位置 地面在选择井筒位置时，应贯彻农业为基础的方针，充分利用荒山、坡地、劣地，尽 可能不占良田，不妨碍农田水利建设，避免拆迁村庄及河流改造。主要是根据以下一些原 则 6： 1)在煤层走向方向尽量位于井田的中央，即要求其两翼的长度和储量大致相等。这主 要是考虑到矿井的煤炭运输问题。当井筒位于井田内的煤炭储量中心时，全矿的运输费用 达到最低。 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 12 2) 在倾斜方向上也要尽量位于中心，同时兼顾各水平井底车场的布置形式及位置。 3) 井筒位置的确定，要顾及井口标高及地面工业广场的布置，由于考虑到最高洪水 位，所以要求井筒的位置在确定的井口标高在+20 米以上。另外，地面工业场地的布置也 基本上决定井筒的位置，一般要求工业广场尽量布置集中，达到不占良田、少占农田的原 则， 还要求整个工业场地要布置在地势比较平缓的地带， 使得场地内的建筑不受大的影响。 4) 井筒尽量不穿断层、破碎带，井底车场围岩较好，要有较好的工程地质条件和水文 地质条件。 5) 要便于矿井供电、给水和运输，并使附近有便于建设居住区、排矸设施的地点。 6) 尽量使工程量少、投资小，便于井下采区划分，同时有利于通风、行人安全。 7) 选择井筒位置应该力求减少石门长度，井筒尽可能靠近运输大巷，使运输功最小。 井筒沿井田走向有利的位置应在井田的中央，当井田储量呈不均匀分布时，应在储 量分布的中央，以此形成两翼储量比较均衡的双翼井田，两翼产量分配、风量分配比较均 衡，各水平两翼开采结束的时间比较接近。应尽量避免井筒偏于一侧，一翼过早采完，然 后产量集中于另一翼，将使运输、通风过分集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产， 造成单翼开采的不利局面。 由于井田地势平缓，井田储量分布均匀，将井筒建在任何靠边一侧，都会产生两翼产 量分配不均，风量分配失衡等问题。所以应将井筒布置在井田的中央。 4.3 井筒参数及断面图7 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 表 4- 1 井筒特征表 fig4- 2 shaft features table 井筒名称 井筒用途 断面尺寸/ 长度/m 直径/m 提升容器 主井 运煤，进风 33.2 870 6.5 箕斗 副井 进风、行 人、运料 33.2 810 6.5 双层罐笼 风井 回风、兼做 安全出口 23.8 645 5.5 各井筒断面见图 4- 1；4- 2；4- 3： 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 14 图 4- 1 主井断面图 fig 4- 1 main shaft sections 表 4- 2 主井断面图及断面特征 tab 4- 2 main shaft section and its characte 井筒直径/m 井筒长度/m 净断面/m2 掘净断面/ m2 提升容器 6.5 870 33.2 41.9 箕斗 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 图 4- 2 副井断面图 fig.4- 2 auxiliary shaft crosssection fig 表 4- 3 副井断面图及断面特征 tab 4- 3 auxiliary shaft section and its character 井筒直径/m 井筒长度/m 净断面/ m2 掘净断面/ m2 提升容器 6.5 810 33.2 41.9 双层罐笼 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 16 图 4- 3 风井断面图 fig.4- 3 air shaft crosssection fig 表 4- 4 风井断面及断面特征 tab 4- 4 ventilation shaft section and its character 井筒直径/m 井筒长度/m 净断面/ m2 掘净断面/ m2 井筒支护 5.5 645 23.8 41 砌宣 4.4 开采水平的设计 4.4.1 水平高度的确定 本井田煤层底板标高在 260500 米，垂高为 240 米，倾角平均为 5.3。本井田采用双 立井，单水平，大巷集中布置，并且采用分层开采。水平高度确定在 330 标高所在的水平。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 4.4.2 设计水平大巷布置8 运输大巷的布置方式有三种：运输大巷可以单煤层布置（又称分煤层运输大巷） ；分 煤组布置（又称分组集中大巷） ；全煤组集合布置（称集中运输大巷） 。 方案一：分煤层大巷布置 优点：若采用分煤层大巷布置，开设一组主要石门，各煤层中都布置大巷，各煤层单 独布置采区，均为煤层巷道，有利于掘进，矿井达产快，符合不出矸石或少出矸石的煤炭 工业发展趋势，环保效益好，开采巷道相对简单。 缺点：每层煤都开掘大巷，开拓工程量大，巷道的维护费用较高，不利于矿井的安全， 运输通风系统复杂。轨道、管线、设备多，辅助人员多，巷道维护工程量大，维护困难， 采区接替频繁，对正常生产有一定影响；每层煤都需要留保护煤柱，煤炭损失量大；在有 自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风，容易引起自然发火。 方案二：集中大巷布置 在煤层群最下部的底板岩石中，开掘阶段集中运输大巷为所有带区服务。在集中运输 大巷内，每隔一定距离开掘石门，将各个煤层联系起来。 这种布置方式的优点是：大巷布置在底板岩石中可以免去支撑压力对大巷的影响，大 大改善了巷道的维护条件；集中开拓各个煤层，采区生产能力大；大巷布置在岩层中，可 按开采技术要求直线掘进，便于采用大型运输设备；运输大巷工程量少、占用轨道、管线 少，各个煤层可以同时进行回采准备，开采强度大；煤层内可以不留设煤柱，煤炭损失少； 其缺点是：初期工程量大，建井工期长，采区石门多，总的石门长度大，岩石工程量 大。这种布置方式一般适用于井田范围大、煤层层数多、煤层间距不大的矿井中。建井施 工速度慢，投产慢，达产时间长，开拓费用高。 方案三：分组运输大巷布置 由于井田只有两层煤，所以不考虑用分组布置。 方案一和方案二技术上均可行，现对方案一和方案二进行详细的经济比较，确定其优 劣。 现将二种大巷布置方式的示意图，分列如下： 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 18 图 4- 4 分煤层大巷布置方式 fig.4- 4 sub- seam roadway layout 图 4- 5 集中大巷布置方式 fig.4- 5 coal- wide focus on roadway layout 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 表 4- 5 方案技术比较表 table 4- 5 technical comparison table 项目 方案分层布置 方案集中大巷 优点 各煤层中都布置大巷， 各煤层 单独布置采区， 煤层间只开一 对主石门，石门工程量不大， 初期工程量少，建井期短 开采水平只布置一对集中巷 故总的大巷开拓工程量小， 大 巷一般布置在煤组底板岩层 中容易维护， 由于用采区石门 贯穿各煤层， 可同时进行多个 煤层的准备和回采， 开采强度 大。 缺点 每层煤都布置大巷， 总的开拓 工程量大， 煤层巷道维护工作 量大 费用高，每条大巷都要 留设保护煤柱，煤炭损失量 大。 矿井投产前要掘进主石门、 集 中巷、 采区石门， 然后才能进 行上部煤层的准备和回采， 初 期工程量大，建井期长。 现对其进行经济比较，具体见下表： 表 4- 6 建井工程量 table 4- 6 the volume of construction works well 项目/m 方案 1 方案 2 初期 煤巷 岩巷 石门 其他 3700 0 0 0 2900 400 400 0 项目 方案 1 方案 2 后期 煤巷 岩巷 石门 其他 42600 0 0 0 29900 400 2000 0 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 20 表 4- 7 基建费用比较表 table 4- 7 early infrastructure cost comparison table 项目 方案一 方案二 工程量 /m 单价 元/m 费用 万元 工程量 /m 单价 元/m 费用 万元 初 期 煤巷 岩巷 石门 其他 3700 0 0 0 1000 3000 3000 0 370 0 0 0 2900 400 400 0 1000 3000 3000 0 290 120 120 0 小计 370 530 后 期 煤巷 岩巷 石门 其他 42600 0 0 0 1000 3000 3000 0 4260 0 0 0 29900 400 2000 0 1000 3000 3000 0 2990 120 600 0 小计 4260 3710 共计 4630 4240 表 4- 8 生产经营费 table 4- 8 production and operation costs 项目 方案一 方案二 工程量 /m 单价 元/ma 费用 万元 工程量 /m 单价 元/ma 费用 万元 服 务 50 年 煤巷 岩巷 石门 其他 46300 0 0 0 100 20 20 0 23150 0 0 0 32800 800 2400 0 100 20 20 0 16400 80 240 0 小计 23150 16720 注：由于运输费用等其他费用差别不大，故没纳入详细的经济比较中 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 表 4- 9 费用汇总 table 4- 9 cost summary 项目 方案一 方案二 费用（万元） 百分率% 费用（万元） 百分率% 初期建井费 370 100% 530 143.2% 基建工程费用 4630 109% 4240 100% 生产经营费 23150 138.5% 16720 100% 总费用 28150 131% 21490 100% 经过以上技术和经济上的比较的结果来看， 这俩个方案各有优势。 方案一初期投资少， 但生产经营费用高。方案二虽然初期投资大，维护费用和总费用都比方案一少的多。因此， 本设计采用方案较为合理。 本矿井可采煤层有两层，主运输大巷布置在 330 水平上，轨道大巷也布置在 330 水平 上，两个大巷水平相距 35 米。回风大巷布置在 485m 标高上。 运输大巷承担运煤，进风任务，在运输大巷内布置带式输送机；轨道大巷承担运料、 通风、行人的任务，用矿车将材料运到工作面，从而实现了从大巷到带区、工作面辅助运 输的连续性。因为大巷的服务年限都比较长，所以都采用锚喷支护。 图 4- 6 运输大巷断面图 figure 4- 6 transportation roadway sections 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 22 图 4- 7 轨道大巷断面图 figure 4- 7 orbit roadway sections 图 4- 8 回风大巷断面图 figure 4- 8 air return roadway sections 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 4.5 采区划分及开采顺序 4.5.1 采区形式及尺寸的确定 根据设计矿井特点：煤层赋存稳定、倾角小、充分利用大的地质构造作为采区边界， 减少煤炭损失。共划分为六个带区。详细情况见表 4- 10： 表4- 10 井田各采区技术特征表 table 4- 10 mine technical characteristics of the mining area table 带区 走向长 度/m 倾向长 度/m 工业储量 mt 可采储量 mt 采煤方式 落煤 方式 准备方式 一带区 2250 1225 39 27 走向长壁 综采 单翼带区 二带区 2530 1225 42.4 32 走向长壁 综采 单翼带区 三带区 1515 1240 37 19 倾斜长壁 综采 单翼带区 四带区 1250 1635 46.7 21 走向长壁 综采 单翼带区 五带区 885 2315 28.4 21 走向长壁 综采 单翼带区 六带区 885 1605 19.7 14 倾斜长壁 综采 单翼带区 合计 9315 9245 213.2 134 4.5.2 开采顺序 合理的开采顺序是在考虑煤层采动影响的前提下，有步骤、有计划的按照一定的顺序 进行，保证带区、工作面的正常接替，以保证安全、均衡、高效的生产，并且有利于提高 技术经济指标。合理的开采顺序可以保证开采水平、采区、回采工作面的正常接替，保证 矿井持续稳定生产，最大限度地采出煤炭资源，减少巷道掘进率及维护工程量；合理的集 中生产，充分发挥设备能力，提高技术经济效益，便于防止灾害，保证生产安全可靠。根 据煤炭工业矿井设计规范规定，新建矿井采区开采顺序必须遵循先近后远，逐步向井 田边界扩展的前进式开采。多煤层开采时，一般先采上层，后采下层的下行式开采，还应 厚、薄煤层合理搭配开采；开采有煤与瓦斯突出煤层时，应按开采保护层、抽放瓦斯及单 独开采等技术措施要求，顺序开采。为保证均衡生产,一个采区开始减产,另一个采区即应 投入生产。为此，必须准备好一个新的采区。所以，一个采区的服务年限应大于一个采区 的开拓准备时间。 由于双翼两个带区条件相近，大巷长度又大致相等，所以开采顺序可任选一个先采， 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 24 本设计开采顺序为：一带区，二带区，三带区，四带区, 五带区，六带区。 4.6 开采水平井底车场形式的选择 4.6.1 井底车场形式 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 和提升的枢纽，是矿井生产的咽喉。因此，井底车场设计是否合理，直接影响着矿井的安 全和生产。 根据煤炭工业矿井设计规范规定，井底车场布置形式应根据大巷运输方式、通过 井底车场的货载运量、井筒提升方式、井筒与主要运输大巷的相互位置、地面生产系统布 置和井底车场巷道及主要硐室处围岩条件等因素，经技术经济比较确定。 根据具体设计条件，井底车场形式选为环行卧式井底车场。 本矿井是单水平开采，水平设置于 330 米处，并布置井底车场。 1) 矿井设计能力：180 万吨年，年工作日为 330 天，每日净提升时间为 18 小时。 2) 立井开拓：井田两翼运输量大致相等。 3) 主井净直径 6.5 米，副井净直径 6.5 米，风井净直径 5.5 米，井下主要运输大巷采 用胶带输送机运输，其辅助运输采用三吨标准式固定矿车、平板车和材料车。 4) 矿井为低瓦斯矿井，相对涌出量为 6.15m3t。 5) 选择井底车场的形式为环行卧式井底车场，由主要石门与运输大巷相连。 根据具体条件，选择车场形式如图 4- 9。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 25 图 4- 9 井底车场示意图 fig.4- 9 shaft bottom form chart 4.6.2 车场硐室 根据煤炭工业矿井设计规范规定，井下硐室应根据设备安装尺寸进行布置，并应 便于操作、检修和设备更换，符合防水、防火等安全要求。井下主要硐室位置的选择，应 符合下列规定： a 应选择在稳定坚硬岩层中，应避开断层、破碎带、含水岩层； b 井下硐室不应布置在煤与瓦斯突出危险煤层中和冲击地压煤层中。 井底车场的主要硐室包括煤仓、箕斗装载硐室、中央变电所、中央水泵房及火药库。 1) 井底煤仓及装载硐室 井底煤仓位置应根据大巷运输方式、装载硐室位置、围岩条件及装载胶带机巷与装载 硐室相互联系等因素比较确定。 井底煤仓宜选用圆形直仓，井底煤仓的有效容量按下式计算： mcmc aq)25 . 0 15 . 0 (= （4-1） 式中： qmc井底煤仓有效容量(t)； 刘海峰：釜山三矿 1.8ma/t 新井设计 26 amc矿井日产量(t)； 0.150.25系数，大型矿井取大值，小型矿井取小值，本设计取 0.25。 则井底煤仓容量为： qmc=0.251800000/330=1364t 箕斗装载硐室的位置，应根据主井提升方式，装载设备布置，便于设备安装、检修、 更换和行人安全等因素确定。主井井底掘至井底车场水平以下 70 米，煤仓及装载硐室均 低于车场水平，清理井底斜煤在车场水平以下的主井井底清理通道进行。 煤仓为立式，结构见图 4- 10 图 4- 10 井底煤仓 fig.4- 10 shaft coal pocket 表 4- 11 煤仓断面特征表 ta