采矿工程毕业设计（论文）-大平二矿3.0Mta新井初步设计（全套图纸） .pdf

中文题目：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 外文题目：the new shaft design of daping no.2 mine(3.0mt/a) 毕业设计（论文）共 129 页（其中：外文文献及译文 22 页） 图纸共 4 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 i 摘要 大平二矿拥有两层可采煤层，煤厚分别是 5.5m 和 14m。煤层东西走向约为 4250m， 南北倾向约为 3000m，井田面积约为 14.43 km2。平均倾角为 7 度。工业储量为 3.82 亿吨， 设计储量为 3.68 亿吨，可采储量为 2.55 亿吨。 本设计从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行 了详细的叙述，设计严格遵守煤矿设计规范和煤矿安全规程 。本设计采用立井单 水平开拓，主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升，大巷采用集中布置。通风方式为中央 并列式。采煤方法采用走向长壁综合机械化采煤方法，采煤工艺是一次采全高。工作面支 护方式为液压支架支护方式，端头支护采用端头支架。 本次设计是大平二矿新井设计，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积累的知识，查找有关资料和文献，力求设计出一个安全、 高效的现代化矿井。 关键词：单水平立井开拓；中央并列式通风；走向长壁采煤法；综采 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstract daping no.2 mine can have a two- layer thick coal seam, and were 5.5m and 14m. coal from north to south is about 4000m, things tend to about 3450m, ida area of approximately 14.43 km2. angle of 7 degrees. reserves of 382 million tons of industrial， design reserves of 368 million tons, recoverable reserves of 255 million tons. this design from the mine exploration, mining, transport, ventilation, and face to enhance all aspects of mining methods described in detail, rigorously designed to comply with the “design standards“ and “coal mine safety regulations“. this design uses a shaft down to open up one level, the main shaft with skip hoisting, with cage hoisting shaft, roadway layout with focus. ventilation for the boundary diagonal. the coal mining method is comprehensive mechanized mining methods long wall, and the coal mining process is all in one times higher. face the supporting method for hydraulic support the supporting method,and using end bracket to support the end. this design is new for wells of daping no.2 mine and geological data are collected by the mine in the practice, under the guidance of teachers in guidance and ordinary and reasonable use of the knowledge gained in class, find the relevant information and documentation, and strive to design a modern , efficient coal mine safety. key words: single- level mine shaft explore; central parallel ventilation; longwall mining on the strike; fully- mechanized coal winning technology iii 目录 前言. 1 1井田概况及地质特征 2 1.1 井田概况 2 1.2 矿井地质 3 1.3 煤层质量及煤层特征 7 2 井田境界及储量 10 2.1 井田境界 . 10 2.2 井田的储量 . 11 3 矿井设计生产能力及服务年限及一般工作制度 14 3.1 矿井年产量及服务年限 . 14 3.2 矿井的一般工作制度 . 15 4 井田开拓 16 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 . 16 4.2 开采水平的设计 . 21 4.4 开采水平、回风水平及井底车场 . 29 4.5 开拓系统综述 . 34 5 盘区巷道布置 37 5.1 设计盘区的地质概况及煤层特征 . 37 5.2 盘区形式 . 38 5.3 盘区阶段划分、盘区巷道布置 . 39 5.4 盘区车场及硐室 . 39 5.5 采区生产系统 . 41 5.6 盘区开采顺序 . 42 5.7 盘区巷道断面尺寸，支护方式，盘区准备工程量 42 5.8 盘区的巷道掘进率、采区回采率 . 44 6 采煤方法 46 6.1 采煤方法的选择 . 46 6.2 主采层的煤层赋存条件、煤层结构及围岩条件 47 6.3 工作面长度的确定 . 47 6.4 采煤机械的选择和回采工艺的确定 . 49 6.5 循环方式的选择及循环图表的编制 . 55 7 建井工期及开采计划 59 7.1 建井工期及施工组织设计 . 59 7.2 开采计划 . 64 8 矿井通风 66 8.1 概述 . 66 8.2 矿井通风方式与通风系统的选择 . 66 8.3 总风量的计算与风量分配 . 69 8.4 矿井总风压及等积孔的计算 . 73 8.5 通风设备的选择 . 79 8.6 矿井灾害防治综述 . 81 9 矿井运输与提升 84 9.1 概述 . 84 9.2 带区运输设备的选择 . 84 9.3 主要巷道运输设备的选择 . 86 9.4 提升 . 87 10 矿井排水. 92 10.1 矿井涌水 92 10.2 排水设备的选择 93 10.3 水泵房的设计 95 10.4 水仓设计 . 97 11 技术经济指标 99 11.1 全矿人员编制 99 11.2 劳动生产率 . 100 11.3 成本 . 100 结论. 105 致谢 . 106 参考文献 107 附录 a . 108 附录 b . 1089 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。 本次设计是大平二矿新井设计，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，能够体现出安全、高效特点的现代化矿井。 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，设计严格遵守煤矿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。 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 2 1 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 井田边界四邻及面积 康平煤田位于辽宁省沈阳市康平县境内，大平二矿位于康平煤田的东北部，其地理坐 标为东经 123184512330，北纬 42354245。大平二矿东北以井田境 界为界；西北与康平三台子煤矿相邻。矿井东西宽 5.60km，南北长 5.50km，矿井面积 14.43km2。 1.1.2 交通位置 大平二矿矿区交通非常便利。大平二矿距调兵山 35km，距康平县城 15km。矿区铁路 经法库、调兵山至大青编组站，大青编组站东至铁岭 20km 与京哈线相接。公路有 203 国 道从矿井西南部通过。煤层赋存条件：开采煤层为 2 个可采煤层：上层煤厚 5.5m，下层煤 厚 14m。 1.1.3 地形地貌 本矿井位于辽河平原西侧，地势稍有起伏，无高山，一般为平缓低山丘陵及第四纪洪 冲积平原，地表绝大多数为农田，一般标高为+80+120m。地势最高处位于煤田西南后部 的旧门山，其标高为 177.30m。 1.1.4 河流分布 矿井内无较大河流，只是在矿井外的西南有一条小河，为李家河，未流经本矿井。而 在矿井的中部、北部和南部有许多人工渠和季节性冲沟；主要有一道河、二道河等。在矿 井的西南大平煤矿境内有三台子水库，集水面积为 140km2，水库最大面积 14 km2，储水量 4900 万 m3，标高+83.5m；水库一般面积 8 km2，储水量 1500 万 m3，标高+81.0m。水库水 的主要来源，除季节性冲沟汇集外，主要靠南部李家河和康平西泡子水库溢洪通过人工渠 道注入。排水主要靠人工渠进行调节，调节水量 500 万 m3。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 1.1.5 气候情况 本区位于辽河平原西侧，属于大陆性气候，一般多风少雨，春干冬寒，一般春、秋、 冬三季多风，冬季多西北风，春季多西南风。风力最大至 79 级，瞬时达 10 级，小至 23 级，无风季节少见。降雨一般集中在 7、8、9 月份，年最大降雨量达 801.4mm，年平均降 雨量为 544.4mm，最大月降雨量为 346.1mm（1984 年 8 月） ，最小月降水量为 0；该区年 平均蒸发量为 1922.3mm，最大月蒸发量为 405.6mm（1974 年 5 月） ；最高气温 33.3，最 低气温- 32.6，冬季冻层最大深度 1.45m。 1.2 矿井地质 1.2.1 矿井地层 大平二矿位于康平煤田东北部，其地层层序和含煤地层生成年代与区域地层完全一 致，以前震旦系地层为基底，其上依次沉积了中生界之早白垩系、及新生界之第四系，现 由老到新分述如下： （一）前震旦系（anz） 出露在后门山、土井山、郝官屯及五棵树一带，煤田内没有出露。但在大平煤矿勘探 中，在大平煤矿的西部有许多钻孔终孔打到前震旦系，其岩系组成以绿色片岩、花岗片麻 岩为主，并有花岗岩及闪长岩侵入。 （二）白垩系下统（k1） 含煤地层无论是岩性特征或生物群组合，从区域对比上看可以与三台子组相当。在煤 田的东部地段该组地层沉积厚度较大，向西逐渐变薄，一般厚度为 437m。根据岩性、接 触关系和生物化石特征，可将白垩系由下而上划分为三个组，孙家湾组、三台子组和建昌 组地层，建昌组直接覆盖于前震旦系地层之上，为不整合接触。而三台子组则平行不整合 于建昌组之上。 （1）建昌组（k1jc） 由以下三层组成： 1）火山碎屑岩：以火山集块岩为主，夹薄层安山岩，岩块有小气孔，其中有燧石填 充。厚度大于 30m。 2）砂砾岩层：以灰白色砂岩，砂砾岩为主，夹灰黑色泥岩，在泥岩，砂岩中夹有炭 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 4 质碎片。厚度大于 150m。 3）红色砂砾岩层：以赭色，灰绿色砾岩为主，夹砂岩及粉砂岩，中下部为灰绿色、 赭色砾岩，砾石成份以片麻岩为主，火山岩、石英岩次之。本层厚度西部 50300m，东 部大于 300m。 （2）三台子组（k1st） 该组地层顶底界面清楚，岩性分异明显且标准，与下覆建昌 组呈假整合接触，按其岩性和化石组合自下而上分为： 1）底部砾岩段（k1st1） 在煤田东部的大房申、老边一带出露。在大平煤矿的西部也有许多钻孔见到此层，其 岩性以紫色、灰绿色砾岩为主，并夹有薄层砂岩。砾岩以泥质胶结为主，主要成分为绿色 片岩，花岗质片麻岩为主，同时也混有少量石英岩及火山砾岩。厚度 50300m，东部大 于 300m。 2）砂岩段（k1st 2） 在矿井东部有出露，以灰、灰白色砂岩为主，夹深灰色泥岩、灰白色砂砾岩，在西部 夹炭质页岩及薄煤层， 仅 13 号钻孔见到可采煤层， 但分布面积不大， 距上部煤层 200 多 m， 故无济经济价值。厚度 30230m。 3）含煤段（k1st3） 主要以煤层为主、间夹炭质页岩、灰黑色泥岩、油页岩、灰白色粉砂岩组成，可采煤 层集中于上部，向东、北方向分叉变薄，厚度 125m。厚度变化是：西薄东厚，东北部 最厚。 4）油页岩段（k1st4） 以黑褐色油页岩为主，夹黑色泥岩和泥灰岩、菱铁矿透镜体。赋存规律： 油页岩与泥岩易于识别，到矿井边缘二者不易识别，厚度矿井内东厚西薄，南厚北薄。 最大厚度 4050m，分布于 324 号孔一带，最薄 10m，分布于北部边缘。详见油页岩厚 度等厚线图。 5）泥岩段（k1st5） 由于泥岩段下部富含动物化石，而上部则不含，所以又将此层分为动物化石层（k1st5- 1） 、 泥岩层（k1st5- 2） 。 （3）孙家湾组（k1s） 与下覆三台子组呈平行不整合接触，全区均有分布。 上部主要为赭色粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩及砾岩等，下部以灰色粉砂岩、细 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 砂岩为主， 夹泥岩、 粗砂岩及薄层砂砾岩， 底部普遍有一层较厚的砂砾岩。 厚度 150750m。 （三）第四系（q） 上部为黑色腐植土，厚度 0.20.5m。中部为灰黄色亚粘土，厚度为 217m。下部为 黄色粗砂，底部含砾，厚度 1.55m。 1.2.2 井田内的地质构造及变动 1.2.3 煤层结构 大平二矿井田内共有两层可采煤层，煤层编号从上往下分别为 1#，2#。煤层特性见表 1- 1： 表 1- 1 煤层特征表 tab. 1- 1 coal seam character 煤层 编号 煤层 厚度 分煤 层数 容重 /t/m3 夹矸 厚度 煤层稳 定程度 煤层倾角/平 均 层间距 /平均 m 1# 5.5 0 1.35 0 稳定 7 30 2# 14 0 1.35 0 稳定 1.2.4 水文地质 （一）区域水文地质特征 大平二矿位于辽河平原西侧，地势稍有起伏，无大高山，一般为平缓低山丘陵及第四 系洪冲积平原，一般海拔为+80+120m，在煤田西南后旧门山地势最高，其海拔为 +177.30m。 全区地貌按成因可划分为三种类型，即构造剥蚀地形、剥蚀堆积地形和洪冲积堆积地 形。由于上述地貌类型，促成了区内无较大河流的水文特征，只是在矿井的西南有一条小 河（李家河） ，未流经矿井，而中部、北部和南部则有许多人工渠道（主要有一道河、二 道河）和季节性冲沟。在矿井的西南（即大平矿井）有三台子水库，积水面积为 140km2， 积水量：900 万 m3，最高洪水位+83.5m，一般为+81.0m；水库水的主要来源，除季节性冲 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 6 沟汇集外，主要是南部李家河和康平西泡子水库的水通过人工渠道流注水库，排水主要靠 人工渠道进行调节。通过矿井西南部 123 号钻孔之风化带抽水试验来看，水库对矿井充水 不是主要因素。 大平二矿位于辽宁省沈阳市康平县南 15km，在康平煤田的东北部。地势平缓，地面无 河流和高山，只有季节性冲沟；大部分为农田，平均地表海拔为+84.6m。 （二）水文地质条件 （1）含水层情况 该矿井划分三个含水层，现分述如下： 1）第四系洪积含水层 主要分布在东部低洼处，一般厚度为 4m，该层上部由 1.921m 黄色粘土所覆盖；下 部则有黄色及灰白色粉砂、细砂、砂砾所组成，成分以石英为主，下部含砾，最大砾径为 3050mm，具棱角，分选性差。据水 10 号抽水资料：单位涌水量 0.0032 公升/秒.米，渗透 系数为 0.0965 米/日。该层上覆之粘土，由西向东逐渐增厚。由于地形变缓，故水位变化 幅度变小（1.001.60m） ，其水质变化较大，总碱度值很高，一般为重碳酸钙钠型水。 2）白垩系砂岩、砂砾岩承压含水层 白垩系分布全矿井，厚度在 50200m 之间，一般为 77m，由煤田中心向南逐渐增厚， 其岩芯大部份由泥质或钙质胶结的灰色或灰绿色的砂岩、砂砾岩组成，结构致密，透水性 很弱，但由于压力作用，在个别钻孔发现长期自涌水现象，最大 614 号孔，水头高出地表 5.6m。 该层上覆 3070m 的风化壳，大部分由紫红色的砂岩、砂砾岩所组成，分选性差，粒 度不一，泥质或钙质胶结。由于风化作用，岩石松散，透水性较强，据抽水资料：渗透系 数由 0.16110.621 米/日，其水质分析为：重碳酸钙钠型水，迳流条件良好，并在风化壳中 发现十个钻孔在 1560m 处漏水，最大达 6.00m3/h。 该层的渗透性向 f1、f2、f3号断层渐趋增强，渗透系数由 0 增至 0.6m/日，它是矿床 充水的来源之一，但不是矿床充水的主要因素。该层下部有 350400m 弱透水层和不透水 层所隔，在无断裂沟通时，对矿井影响不大。从目前钻孔所揭露断层分析，来看，均为闭 合断层，未发现断裂引起的漏水现象，故这种隐患可能性较小，但生产过程中应给予高度 重视。 3）白垩系底部砂岩、砂砾岩承压含水层 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 该层赋存于煤层之下，大部分由钙质和泥质胶结的灰白色砂岩、砂砾岩所组成，结构 致密坚硬，渗透性很弱。据抽水资料：渗透系数为 0.00238 米/日,据水质为重碳酸氯化钠型 水，说明该含水层水迳流条件很差, 又由于该层位于煤层底板 50180m 左右，且随煤层的 增厚而加深，所以，对矿井充水影响甚微，可不作考虑。 （2）隔水层情况 白垩系油页岩隔水层，该层赋存于煤层顶部，为煤层直接顶，全矿井普遍发育，厚度 一般为 1050m，由北向南逐渐增厚，为一不透水层，在不受构造影响的情况下，均能起 隔水作用。 （3）含水层的补给与排泄条件 本区含水层主要补给来源为大气降水，而地表水的渗透补给对第四系和白垩系有影 响，但影响不大，人工渠和季节性积水，对处于粘土覆盖层较薄地段则渗透补给良好。另 外各含水层之间都存在微弱渗透补给，而含水层的排泄除垂直渗透外，第四系含水层主要 靠蒸发，只是枯水季节，则由冲沟和人工渠进行排泄。而深层水（白垩系含水层）只在水 位差变化大，迳流条件良好地段排泄则较好，其它地段排泄条件很差。 （4）矿井水文地质类型 该矿井水文地质勘探类型，按直接充水含水层的空间特征而划分的。根据原煤炭部制 定的矿井水文地质规程矿井水文地质分类的条件：大平二矿范围内地表水排泄条件良 好，露头区被粘土类土层覆盖，属深部矿井；矿井内直接充水含水层主要由白垩系粗砂岩 及砂砾岩微弱的裂隙承压含水层所组成，虽然岩层疏软多裂隙，但单位涌水量均较小，而 且断层水极弱，并且煤层顶部有较厚的油页岩、泥岩和含水层间有良好隔水性能的泥岩、 粉砂岩层， 所以与地表水以及各含水层间无直接水力联系。 矿井最大涌水量小于 180m3h， 采掘工程一般不受水害影响，防治水工程简单。为此大平二矿矿井水文地质类型为一类一 型矿井，属于水文地质简单型矿井。 1.3 煤层质量及煤层特征 1.3.1 各煤层的分布特点和顶底板岩性 本煤田可采煤层共 2 层，其中包括 1 煤（5.5m）2 煤（14m） 。煤层平均间距为 30m。 1 煤：1 煤全矿井发育，煤层中间夹石普遍逐渐增厚，煤层顶板为较为稳定的油页 岩，底板为粉砂岩、泥岩。 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 8 2 煤：2 煤在矿井内是稳定的，变化是很小的，规律性很强的，煤层顶板为较为稳 定的粉砂岩、油页岩，泥岩，底板为粉砂岩。见图 1- 1。 柱 状 1:1000 层厚 (m) 煤层 编号 岩石名称 煤 煤 黑色油页岩 1# 30 5.5 30 14 50 2# 砂砾岩 红色砂砾岩 图 1- 1 煤层柱状图 fig. 1- 1 coal histogram 1.3.2 煤的物理性质 矿井内的煤为褐黑色，条痕褐色，沥青光泽，有的亦为弱玻璃光泽或似玻璃光泽，具 不平坦状、眼球状和贝壳状断口，结构为线理状，条带状和透镜状。在亮煤中常见两组垂 直层面的内生裂隙，一组发育，另一组次之。裂隙面平坦，在裂隙中常常有方解石及黄铁 矿薄膜充填。这种裂隙是煤中凝胶化物质在煤化过程中受温度、压力影响，内部结构变化， 体积均匀收缩产生内张应力易形成的内生裂隙。 本矿井成煤的原生物质为高等陆生植物。宏观煤岩特征为亮煤和半亮煤，亮煤呈条带 状和透镜体状，条带厚度在 210mm 之间，个别为 10mm 以上。煤层中常见有薄层丝炭， 疏松多孔，性脆易碎，染指有明显的纤维状结构和丝绢光泽。 在透射光下观察：以凝胶化物质为主，含量在 86.3892.55%之间，主要为均一镜煤， 结构镜煤，凝胶化基质等；其次为丝炭化物质，含量在 1.98.98 之间，以木质镜煤丝炭、 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 丝炭为主，少量为镜煤丝炭及丝炭化基质；稳定组分含量在 2%以下，常见有小孢子，小 孢子堆，镶边角质层等。矿物常见有：石英、方解石、黄铁矿、粘土等。 1.3.3 煤的化学性质 原煤水份（mad%） ：一般为 812%，平均为 10%，属中水份煤。 原煤灰份(ad%)：一般为 1825%，平均为 22%。 净煤挥发份(vdaf%)：一般为 3944%，平均为 42%。 粘结性：原煤 13，净煤 24。 原煤发热量(qb,admj/kg)：一般为 20.9122.99mj/kg，平均为 22.38mj/kg 硫和磷(st,d%.p,d%)：硫一般为 1.52.5%，平均为 2%；磷一般为 0.010.06%，平均 为 0.038%，属中硫低磷煤。 含油率（t1） ：一般为 79%，平均为 8.27%，属富油煤层。 灰溶点（t2） ：一般为 12501400，平均为 1345，属难熔灰份。 视密度：一般为 1.301.40g/cm3，平均为 1.35g/cm3。 1.3.4 瓦斯、煤尘、煤的自燃 矿井相对瓦斯涌出量 1.17 m3/t，绝对瓦斯涌出量 7.95m3/min；因而可以确定小康煤矿 属于低瓦斯矿井。 煤尘爆炸指数为 41.75，具爆炸危险性。煤尘主要来源于回采落煤，打眼放炮，煤炭装 运等到生产环节造成，煤尘生成量 30100mg/m3，经洒水消尘处理，煤尘浓度仍大于 10mg/m3，属高煤尘矿井。 大平二矿煤的自燃倾向性较强，经测定煤的自燃发火期为 13 个月，最短 21 天。 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 10 2 井田境界及储量 2.1 井田境界 2.1.1 井田边界 大平二矿位于康平煤田的东北部，东起井田边界，西至 n1df1、n1df2、n1df7 断 层，北至井田边界，平均走向 4.25km，平均倾向 3.00km，面积 14.43 k ，其地理坐标： 东经：12320381232555，北纬：423754424142。 2.1.2 保护煤柱留设 大平二矿井田大致由北向南倾斜，平均倾向长度为 3.00km，平均走向长度为 4.25km， 井田面积约为 14.43k 。井田内地形比较完整，井田四周依据相关规定和安全考虑分别留 设 30m 的边界煤柱。按照安全规程规定，断层两侧各留 20m 保护煤柱。 2.1.3 边界合理性 在本井田的划分中，充分的利用到现有条件，既降低了煤柱的损失，也减少了开采技 术上的困难，使工作面的部署较为简易。同时，本井田的划分使储量与生产相适应，矿井 生产能力与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应。井田有合理的尺寸，条带尺寸满足 煤矿设计规范的要求，走向长度划分合理，使矿井的开采有足够的储量和足够的服务 年限，避免矿井生产接替紧张。阶段高度及阶段斜长适当，矿井通风、井下运输较容易。 这种划分方法合理地规划矿井开采范围，处理好与相邻矿井之间的关系，避免了浅部和深 部形成复杂的接茬关系给开采造成困难。 根据煤矿设计规范的规定，采区开采顺序应遵守先浅后深，逐步向深部延展的原则， 并应符合下列规定7： 1)首采采区应布置在构造简单，储量可靠，开采条件好的块段。 2)开采煤层群时，采区宜集中或分组布置，有煤和瓦斯突出的危险煤层，突然涌水威 胁的煤层或煤层间距大的煤层，单独布置采区。 3)开采多种煤类的煤层，应合理搭配开采，一般不得分采分运。 综上所述，矿井首采区定在井田的东北部，采区储量丰富，开采条件简单，所以井田 划分是合理的。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 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 1000m。 （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 0.05m 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 井田的工业储量 矿井的工业储量是进行矿井设计的资源依据,一般即列入平衡表内的储量，也即勘探地 质报告中提供的能利用储量中的 a、b、c 三级储量。 根据工业储量计算公式： msrzg= （2- 1） 式中： zg 矿井的工业储量，t m 可采煤层总厚度，m s 井田面积，m r 煤的容重，r=1.35t/m 故 zg=（5.5+14）144300001.35/cos7=382.72mt 其中: z1=144300005.51.35/cos7=107.95mt z235/cos7=274.77mt 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 12 表 2- 1 煤层工业储量表 tab.2- 1 industrial coal reserves 2.2.3 矿井的设计储量 矿井的设计储量是指矿井的工业储量减去井田境界、断层保护煤柱等永久煤柱量。 井田境界留设保护煤柱： 井田境界预留 30m 的边界煤柱，以避免邻矿开采对本矿造 成影响，有利于本矿的安全生产。 p=15797.6830(5.5+14)1.35/cos7=1256.99 万 t 断层留设永久煤柱： p1=4208.5920(5.5+14)1.35/cos7=223.24 万 t 所以矿井的设计储量为: zs=zg- (p+p1)=38272- (1256.99+223.24)=36791.77 万 t 2.2.3 矿井的设计可采储量 矿井的设计可采储量是指矿井设计储量减去工业广场保护煤柱、主要巷道保护煤柱量 后乘以采区回采率1。即： zpzz s *)(= （2- 2） 式中： z矿井可采储量 zs矿井设计储量 p非永久保护煤柱损失 c采区采出率，厚煤层不低于 0.75；中厚煤层不低于 0.8；薄煤层不低于 0.85； 由煤矿设计规范规定2：大型矿井工业场地占地为 0.81.1 公顷/10 万 t，所以本 矿井的工业场地面积为：s=301=30 公顷，依据井田形状选择 500600m 长方形。本矿井 采用立井开拓，井筒保护煤柱在工业场地压煤范围之内，故没有井筒压煤损失。 1) 矿井工业广场保护煤柱损失的计算: 1#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： （914.5+1092.35）906.85 25.51.35cos7=680.71 万 t 煤层号 煤厚（m） 倾角（平均） 面积（m） 工业储量（亿 t） 1# 5.5 7 14.43 1.08 2# 14 7 14.43 2.74 总计 17.5 3.82 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 2#煤层工业广场保护煤柱梯形损失： （962.15+1147.6） 948.15 2141.35cos7=1819.02 万 t 工业广场保护煤柱损失量： p1=680.71+1819.02=2499.73 万 t 2)主要巷道保护煤柱的损失： p2= 26019.510001.35cos7=318.27 万 t 3) 矿井设计可采储量的计算： z =（zs- p1- p2）c =（36791.77- 2499.73- 318.27）0.75=25480.32 万 t 表 2- 2 可采储量计算表：单位（万 t） tab.2- 2 recoverable reserves schedule 项 目 工 业 储 量 永久煤柱 损失量 设 计 储 量 非永久 保护煤柱 设计可采 储 量 储量(万吨) 38272 1480.23 36791.77 2818 25480.32 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 14 3 矿井设计生产能力及服务年限及一般工作制度 3.1 矿井年产量及服务年限 3.1.1 矿井年产量 矿井的设计年生产能力按工作日 330 天算，每天净提升时间为 16 小时，根据设计， 工作面长约为 240m，采煤机滚筒采用 800mm，一个工作面生产，一天进刀 7 刀，煤的容 重为 1.35t/m3 。所以矿井的年生产能力为： 3300.872400.935.51.351.05=321.57 万 t 满足矿井的设计生产能力每年 300 万 t。 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。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有 2 层，设计可 采储量为 25480.32 万 t，按照 3.0mt/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 本井田煤层赋存稳定，井田面积大，煤层埋藏较浅，倾角小，结构简单，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，可采煤层均为厚煤层，适合高 产，高效工作面开采。 3)具有先进的开采经验 近年来， “高产高效”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 3.0mt 是可行的、合理的。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 3.1.2 矿井的服务年限 由矿井的服务年限计算公式: )k/(=azt 式中： t矿井的服务年限：a。 z矿井设计可采储量：万 t。 a矿井的生产能力：万 t/a。 k储量备用系数:（k=1.3 ） t=25480.32/（3001.3）=65.33（年） 本矿井的年产量是 3.0mt,根据煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力为 3.0mt/a,其服务年限不得小于 60 年。本矿井 65.33 年，所以本矿井的设计服务年限符合规 定。 3.1.3 矿井的增产期和减产期，产量增加的可能性 建井后产量出现增大，其可能性为： （1）矿井投产后，由于技术装备和管理水平的提高，能够突破设计能力，从而引起 矿井年产量的增加。 （2）工作面的回采率提高，导致在相同的条件下，产量也会增加。 （3）煤层的局部变化以及开采技术的发展,落煤损失,煤柱损失的减少，都有可能使矿 井产量增加。 3.2 矿井的一般工作制度 结合本矿井煤层条件、储量情况、以及达成产量所需要的时间；同时考虑设备检修以 及工人工作时间等实际的因素，在满足煤矿安全规程的条件之下，本矿井工作制度安 排如下： 矿井的年工作日数为 330 天,矿井实施“四六”工作制,即每昼夜三班半采煤工和半班 检修，其中检修班再采一刀煤。采煤班内进行“落煤、装煤、运煤、支护、移架”工序工 作，然后回柱放顶，设备检修等工作；每班工作 6 小时，每昼夜净提升时数为 16 小时。 采用这种方法既增加了出煤时间，又保证了设备的维修，从而可以大幅度提高工作面 单产和保证设备的正常运转，减轻了工人的体力劳动，提高了工作效率。 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 16 4 井田开拓 井田开拓方式应根据矿井设计生产能力、地形地貌条件、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，通过方案比较或是系统优化后确定1。 4.1 井筒形式及井筒位置的确定 4.1.1 确定开拓方式的主要依据 （1）根据已批准的设计文件。 （2）根据煤层赋存条件： 在诸条件中,其中以煤层赋存深浅和冲击层的水文地质条件对开拓方式影响最大,一般 煤层赋存深度不超过 200m,冲击层厚不大于 20m 时,水文地质条件简单,多数采用斜井开拓。 当煤层赋存深度达 200m 以上,用斜井或立井开拓要看具体分析,当深度大于 500m 或冲击层 较厚,含水丰富时,绝大多数采用立井开拓。 （3）根据技术装备: 确定矿井的开拓方式，必须充分考虑各个主要工艺系统的机械化装备水平。 （4）根据井型大小和投资多少: 本矿井的设计生产能力为 3.0mt/a。斜井开拓初期投资少，但井身长，维护费用较高； 另外，对生产能力大的矿井，斜井开拓的辅助提升工作量很大；同时，斜井井筒断面小， 通风阻力大。 （5）根据经济效果,初期投资少、见效快、收益大。 4.1.2 开拓方式的确定原则 （1）贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本 低、效益高创造条件。 （2）合理集中开拓部署,简化生产系统,避免生产分散,为集中生产创造条件。 （3）合理开发国家资源,减少煤炭损失。 （4）必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定,要建立完善的通风系统,创造良好的 生产条件,减少巷道维护量,使主要巷道保持良好状态。 （5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况,尽量采用新技术、新工艺, 发展采 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 煤机械化、综合机械化、自动化。 （6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物 的综合开采。 4.1.3 井筒形式的选择 本矿井煤层赋存深度- 204.5- 475m，表土层较薄。煤层倾角 016.8，平均为 7。根 据本矿的地形地质条件，立井井筒能够通过复杂地质条件，如流沙层等的地段，机械化程 度高；圆形断面井筒维护费用低，有效断面大，通风条件好；井筒敷设的管线短，人员， 材料升降速度快。本矿井地质条件不利于采用平硐、斜井以及混合式开拓。因此，本设计 采用立井开拓。 4.1.4 井筒数目的确定 根据矿井生产的需要，考虑到矿井的生产安全、矿井的生产能力、矿井生产的经济效 果等各方面因素， 煤矿安全规程规定，生产矿井必须至少有两个能行人的通到地面的 安全出口。 本设计矿井年设计生产能力为 3.0mt/a， 采用立井开拓， 主井使用两对箕斗提升， 副井使用一对罐笼提升，风井内设螺旋梯子间，与副井一起作为安全出口，故开采水平时， 井筒数目有三个，它们是主井、副井、中央风井。 这样确定的井筒数目可以满足矿井提煤、运料、通风的要求，保证矿井生产高产、高 效、安全，有利于本矿的正常有序发展。 4.1.5 井筒位置的确定 选择井筒位置是矿井开拓布置的核心。考虑井筒的位置要统筹井田全局，兼顾前期和 后期，地下和地面等各个方面因素。大型矿井的开采范围较大，服务年限长，应本着“重 前顾后”和“重下顾上”的原则，把重点放在前期和地下资源开采的合理性而后效率上。 选择井筒的位置同选择初期采区位置密切结合，尽可能使矿井井筒靠近初采区，以便减少 初期开拓工程量，节省投资和缩短建井工期，早投产，快达产，随着井型的增加，机械化 程度的提高，井口位置选择侧重于初期工程量少的趋势。 本设计井田采用立井井筒,选择井筒位置主要考虑以下几个方面的因素6： （1）井筒位置的确定应首先考虑有利于第一水平的开采,并兼顾下水平的开采,以减少 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 18 第一水平的工程量,加快建井速度,并保证第一水平有足够的服务年限。 （2）有利于首采区布置在井筒附近的富煤块段，首采煤区要少迁移或不迁移村庄。 （3）井筒位置要尽可能在井田储量中心或尽可能地靠近井田储量中心。 （4）为了使井筒的开掘和使用安全可靠,减少其掘进的困难,以及便于维护，应使井筒 通过的岩层及表土层具有较好的围岩条件,便于大容积硐室的掘进及维护。 （5）工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山，低洼地和采 空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁。 （6）尽可能使井筒煤柱少压煤,地面工业广场要布置合理,少占良田。 （7）距水源，电源较近，与矿井铁路专用线路易连通，道路布置合理。 对井田开采有利的井筒位置，确定依据： （1）倾斜方向的位置 从保护井筒和工业场地煤柱损失看，愈靠近浅部，煤柱的尺寸愈小；愈靠近深部，煤 柱的损失越大。因此，井筒位于井田倾向中上部。 （2）走向的位置 井筒沿井田走向的位置应在井田中央，当井田储量不均匀分布时，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。应该尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采 的不利局面。井筒设在井田中央，可以使沿井田走向的运输工作量小，而井筒偏于一侧的 相应井下运输工作量比前者要大。井筒设在井田中央时，两翼分配产量比较均衡，两翼开 采结束的时间比较接近。井筒设在井田中央时，两翼风量分配比较均衡，通风线路短，通 风阻力小。 根据本矿的煤层赋存条件及地质条件，并参照井田境界的走向范围，可将井筒的走向 位置初步确定在 4725500 和 4725000 之间。 综合考虑井筒应选在井田走向中央的位置，位于倾向中上部。 该设计采用三个井筒的井田开拓方式：主井、副井、中央风井，通风方式为中央并列 式通风。 主井、副井井筒及其断面特征见图 4- 1，4- 2。 风井井筒及其断面特征见图 4- 3。 主井、副井、风井具体位置参见开拓系统平、剖面图。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 表 4- 1 井筒断面特征表10 tab.4- 1 ell cashing crosssection characteristics sheet 井筒名称 井筒用途 井筒长度 （m） 断面尺寸 直 径（m） 净断面积（m2） 主 井 提升煤炭、进风 546 7.8 47.48 副 井 运料、运矸、行人，进风 490 7.0 38.48 风 井 回风兼安全出口 460 6.6 34.21 图 4- 1 主井断面图 fig 4- 1 main shaft section 表 4- 2 主井断面特征表 tab. 4- 2 characteristics of the main shaft section of the table 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 7.8m 提 煤 546m 90 两对 20t 箕斗 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 20 洒水管 压风管 信号通讯电缆 排水管 动力电 缆 图 4- 2 副井断面图 fig .4- 2 auxiliary shaft section 表 4- 3 副井断面特征表 tab. 4- 3 characteristics of the table shaft section 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 7.0m 进风运料 490m 90 双层罐笼 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 600600600 1100 480 600 800 800 ?6600350 50 图 4- 3 风井断面图 fig4- 3 ventilation shaft section 表 4- 4 风井断面特征表 tab. 4- 4 characteristics of air shaft section of the table 井筒直径 用 途 井筒长度 倾 角 提升容量 井筒支护 6.6m 回风 460m 90 无 混凝土 4.2 开采水平的设计 4.2.1 水平划分的原则 煤炭工业设计规范规定，为使每个开采水平有足够的储量保证服务年限，可按下 式进行计算： rcmsakah=/sin （4- 1） 式中： h阶段垂高，m； t水平服务年限，a； k储量备用系数，此井田设计选定 1.4； a阶段内的煤层倾角，； a矿井年产量，t； s煤层走向长度，m； m阶段内累计长度，m； c采区回采率； r煤的容重，t/m； 另外， 煤炭工业设计规范规定 3.0mt/a 的矿井的第一水平服务年限不得小于 30 年， 杨还：大平二矿 3.0mt/a 新井设计 22 缓倾煤层的阶段垂高为 150250 米。上山开采阶段垂高不得超过 250 米，下山开采不得 超过 150 米。 4.2.2 水平划分的依据 1）开采水平的划分一般是根据井田倾斜长、煤层的倾角等来划分的,合理的开采水平 要保证开采水平有合理的服务年限,足够的储量以及取得较好的经济效果。 2）根据煤层赋存条件及地质构造 煤层的倾角不同对阶段高度的影响较大，