采矿工程的毕业论文--矿井开采研究与分析.doc

山西煤炭管理干部学院成人高等教育毕业论文论文题目 矿井开采研究与分析专业名称 煤矿开采技术 姓 名 何振雷 学 号 09091001061 完成日期 2012 年4月18日 14目 录一、概述矿井开采3二、矿井设计生产能力及服务年限4（一）、工作制度4（二）、 矿井设计生产能力及服务年限4三、井田开拓5（一）、井田地质、老窑及水文对开采的影响5（二）、矿井开拓方式的确定6四、矿井基本巷道9（一）、井筒10（二）、井底车场10（三）、主要开拓巷道11五、采煤方法和采区巷道布置12六、结束语13七、参考文献14八、致谢词15论文摘要：本设计详细介绍开拓立式煤矿井的概况特征，经过一系列的方案论证比较，选择了适合立式矿井的开拓方式、采煤方法和各生产系统。井田内地质构造比较简单，主要为纵贯井田东西的天仓向斜，对第一水平选择了立井开拓方案，首采区的采煤方法采用倾斜长壁采煤法，综合机械化回采工艺。辅助运输系统与主运输系统相分离，其中辅助运输系统采用了国际上先进的辅助运输设备单轨吊，可满足人员、机械设备、材料和矸石的运输，无需中间转载，可从井底车场直达工作面。矿井一水平采用两翼对角式通风系统。关键字：立井开拓；条带式；单一倾斜长壁采煤法；综合机械化采煤；两翼对角式通风。矿井开采研究与分析一、概述矿井开采在地底下开采的矿山。有时把矿山地下开拓中的斜井、竖井、平硐等也称为矿井。矿井开拓对金属矿山或采煤矿井的生产建设的全局有重大而深远的影响，它不仅关系矿井的基建工程量，初期投资和建井速度，更重要的是将长期决定矿井的生产条件、技术经济指标。矿井开拓即从地面向地下开掘一系列井巷，通至采区。矿井开拓需要解决的主要问题是：正确划分井田，选择合理的开拓方式，确定矿井的生产能力，按标高划分开采技术分类，选择适当的通风方式，进行采区部署以及决定采区开采的顺序等。矿井开拓通常以井筒的形式分为平硐开拓、斜井开拓和立井开拓。采用合理的采矿方法是搞好矿井生产的关键。 煤层在形成时，一般都是水平或者近水平的，在一定范围内是连续完整的。但是，在后来的长期的地质历史中，地壳发生了各种运动，是煤层的空间形态发生了变化，形成了单斜构造、褶皱构造和断裂构造等地质构造。我们采煤就要注意煤层的走向倾向和倾角。 矿井的开拓可以分成立井开拓，斜井开拓，平硐开拓和综合开拓，主井和运输巷等都需要永久的支护，可以采用砌碹支护，架拱支护，架蓬支护，锚杆支护，锚喷支护，锚网喷支护。二、矿井设计生产能力及服务年限（一）、工作制度矿井一般的生产制度按设计规定为：每年工作日数为330天，矿井每昼夜分三班工作。采煤工作面为两班生产，另一班维修设备，通风、排水则须三班工作，每日为24小时生产。每天净提升小时数为16小时。（二）、矿井设计生产能力及服务年限矿井生产能力是度量矿井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，是井田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。矿井生产能力是与井田划分紧密联系并且相互适应的。是矿区总体设计应解决的重要原则问题。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家煤碳开采等因素确定。对于具体矿井，应该根据国家需要，结合该矿地质和技术条件，开拓、准备和通风方式，以及机械化水平等因素，在保证生产安技术经济合理的的条件下，综合计算开采，各生产环节，所能保证的能力，并根据矿井储量，验算矿井和水平服务年限是否能够达到规定的要求。三、井田开拓（一）、井田地质、老窑及水文对开采的影响煤层埋藏较深，除正在生产的立式煤矿外，区内无小窑开采。影响采区布置和煤层开采的主要构造因素是断层，其次是褶曲。除边界断层外，区内主要断层方向呈北东向，采区布置应与主要断层平行，但在采掘时还应综合分析物探资料，注意近东西和北西向断距较小的断层。断层附近岩层不完整，岩石破碎，易冒顶，片帮，开掘时应加强支护以保安全，另外还应防止断层导水。在向斜轴部和转折端，因局部应力集中，节理发育，造成煤层顶底板的岩体的破坏，使其稳定性变差，因此采掘时亦应加强支护，主要岩巷亦应避开这些部位布置，以减少支护的困难。另外在天仓向斜轴一线瓦斯含量集中，采掘时应防止瓦斯突出。 （二）、矿井开拓方式的确定1、井口形式井 筒 选 择 表井筒形式优点缺点适应条件平硐开拓井下煤炭运输不需转载即可由平硐直接外运，工业设施简单，井巷工程量小，利于排水，掘进速度快，不留或少留工业场地煤柱，煤柱损失少。受地形即埋藏条件限制。适合煤层赋存较高的山岭、丘陵，或沟谷地区。立井开拓立井的适应性强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制1.施工复杂，设备多技术要求高；2.施工困难掘进速度慢；3.不能躲开煤层顶底板含水层。1.煤层埋藏较深，或冲击层厚；2.水文条件复杂，围岩不稳定需特殊施工；3.倾斜长度大，用立井开采兼顾小开采。斜井斜井1.地质条件较好井筒掘进技术简单;2.斜井开采每个水平井底车场易靠近储量中心;3.井口可靠近井田边界，工业广场留煤少;4.主井做斜井时可做安全出口;5.建井工期短;6.可用皮带运输，实现连续运提。受地形及煤层埋藏条件限制。1.便于布置工业广场和引进铁路，2.水文地质条件好。综合开拓可充分利用各种开拓方式的优点。2、主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择(1)、主要运输大巷阶段或水平主要运输大巷是沟通采区与井底车场的主要交通运输干线，并进行通风排水及布设管线。当上阶段采完后，又可以作为下一阶段或水平的总回风道，其工作年限长。主要运输大巷在符合开拓要求的前提下，要尽量缩短大巷长度避免过多的弯曲转折以减少开拓工程，作到运输方便，有利通风，并应设在坚硬耐久不易风化无自然发火的煤岩层内。大巷位置选择为了保证生产使用，便于维护减少煤柱损失，一般将主要运输大巷布置在煤层底板不受采动影响的坚硬岩层或煤组下部媒质坚硬围岩稳定无自然发火的簿及中厚煤层中，为了保护大巷不受采动影响，底板岩石大巷必须与煤层保持适当距离，根据我国经验，煤层与大巷间岩柱尺寸随煤层赋存深度和岩石性质而变，一般为1030m。（2）总回风道布置回风大巷的布置原则与运输大巷布置基本相同，并且对于一个具体矿井来说，常采用相同的布置方式。实际上，上水平的运输大巷可以作为下水平的回风大巷。矿井第一水平总回风道布置应根据具体情况区别对待。、覆盖冲击层很厚，含水量比较大，一般要在井田浅部留设防水煤柱，在这种情况下可将总回风道布置在防水煤柱内。、对于急倾斜倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，根据围岩和煤层情况及开采要求，回风大巷可设在煤组稳固的底板岩层中，有条件时，可设在煤组下部坚硬围岩稳固的簿及中厚煤层中。、为便于总回风道的掘进和维护，全井田回风大巷的标高宜一致。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通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般要在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。3、选择矿井开拓方案影响选择矿井开拓方案的因素很多，主要是地质因素、技术因素和管理因素。矿井建设首先要选择合理的开拓方案。它直接关系到矿井的综合经济效益。选择矿井开拓方案的主要依据是地质因素和地理因素，其中地质构造、煤层赋存状况和地形条件又是关键因素，但在特定的条件下，技术装备和管理水平也可能成为决策时的主要因素。为此，在选择矿井开拓方案时需要综合考虑上述各种影响因素。四、矿井基本巷道（一）、井筒井筒在矿井开发和开采中的作用是不言而喻的，它是整个矿井的进口和出口，井筒选择决定于其用途、服务年限等因素，井筒的断面大小更是整个矿井的关键因素，它决定了矿井的用途、井型、服务年限等。同时，井筒穿过的岩层性质、涌水情况、选择的支护方式及施工方法等因素也决定了井筒的断面形状。1、井筒断面形状和布置形式（1）、井筒断面形状井筒断面形状主要根据井筒的用途、服务年限、穿过的岩层性质、选择的支护材料，及施工方法等因素确定。我国的矿井中，立井井筒断面大多选用圆形，只有少数小型矿井选用矩形。圆形断面常采用混凝土、料石或混凝土喷砼支护，具有服务年限长、承受地压性能较好、生产期间支护不需要或很少需要维修、通风阻力小，以及便于施工等一系列优点，因此，服务年限在10年以上的矿井都采用圆形断面。其主要缺点是断面利用率较差。立井井筒的名称见表立 井 井 筒 名 称名 称用 途提升容器及装备备注主 井提 煤箕斗（小型矿井装备罐笼）除小型矿井外，一般不设梯子间，目前在设计中，一般不考虑留延伸间副 井升降人员、设备、材料及提升矸石等，并兼做通风、排水。罐笼；排水、压风、洒水、电缆等管线和梯子间。风 井进风、回风或兼做矿井的安全出口。梯子间及管线、电缆等有的矿井根据需要还设有提升设备。混合井兼做主副井之用箕斗、罐笼；排水、压风、洒水、电缆等管线和梯子间。常用于老矿井的改建。2、井筒的布置形式井筒断面布置主要根据提升间的提升容器与井筒装备的类型来决定。井筒断面内除提升间外，根据井筒的用途和需要的不同，往往还须布置梯子间、管子间或延伸间。（二）、井底车场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，是连接井下运输和井筒提升两个环节的枢纽。井下煤炭和矸石通过井底车场经井筒转运到地面，井上的材料和设备通过井底车场转运到井下各个地点。排水、通风、动力供应以及人员上下等，也必须通过井底车场。所以它是矿井生产的咽喉，直接影响着矿井的生产和安全。井底车场路线多，设备多，设计施工复杂，工程量大。井底车场包括运输巷道和硐室两部分。1、井底车场形式的选择选择井底车场形式受许多条件约束，例如地面工业场地的布局影响井底车场的形式与出口方向；井筒形式井筒与主要运输巷道的位置关系直接影响井底车场的形式。其它还有矿井生产能力服务年限等原因。本矿井年设计生产能力为300万t/年，第一水平井筒距运输大巷远，根据立井井底车场的形式，可选择环形刀式车场或折返尽头式车场。（三）、主要开拓巷道主要开拓巷道断面设计，主要是选择断面形状和确定断面尺寸，其合理与否直接影响到煤矿生产的安全和经济效果。设计的原则是，在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面、降低造价并有利于加快方式速度。我国煤矿巷道常用矿井基本巷道的断面形状是梯形和直墙拱形，其次是矩形；只是在某些特定的岩层或地压情况下，才选用不规则形、封闭拱形、椭圆形或圆形。本矿井井田由于服务年限长，围岩较稳定，所以，主要开拓巷道采用半圆拱形。煤矿安全规程规定：巷道净断面，必须满足行人、运输、通风、安全设施、设备安装、检修和施工的需要。因此，巷道尺寸主要取决于巷道的用途；存放或通过它的机械、器材或运输设备的数量与规格；人行道宽度与各种安全间隙以及通过巷道的风量。五、采煤方法和采区巷道布置1、回采工艺过程：采煤机由机尾向机头割煤移架移刮板输送机机头进刀向机尾割煤移架。为提高煤炭回收率，应注意：（1）加强科研工作，减少初采、末采和端头损失。（2）优化采煤工艺过程，强化组织管理。（3）搞好煤厚探测，加强计量管理，为提高回采率提供可靠的计算依据。综采工作面采用双滚筒采煤机割煤，刮板输送机运煤，经转载机转载，破碎机破碎后由可伸缩胶带输送机运至胶带输送机大巷。2、工作面端头支护工作面端头是指工作面与两巷的交接处。端头处的悬顶面积大，时间长，机械设备多，又是进出材料和人员的交通口，所以必须采取措施加强支护。特别是工作面端头处的顶板事故约占工作事故的1/41/3，搞好工作面两端头处的支护管理是十分重要的。采区巷道布置图六、结束语由于时间仓促和本人水平有限，设计中定有许多的不尽人意之处。由于设计深度的要求不同，设计中的一些环节，对于实际的情况是不全面的，但在理论上是切实可行的。在设计的过程中，得到各位老师的悉心指导，各位广大同学帮助建议，得以使本设计能够顺利完成。但是，由于时间仓促，更由于本人经验不足，知识水平有限，故在本设计中难免存在一些或者许多不尽如意的地方，在以后的实践中会慢慢领会。七、参考文献1 矿山机械 程居山主编 中国矿业大学出版社2煤矿供电 刘思沛等编 煤炭工业出版社 3煤矿安全规程 中华人民共和国能源部制定 煤炭工业出版社4煤炭工业常用设备价格汇编中国统配煤矿总公司基建局制定5煤炭井巷工程综合预算定额中华人民共和国能源部制定 煤炭工业出版社6 采矿设计手册煤矿矿井采矿设计手册编写组 煤炭工业出版社7 采矿专业毕业设计指导书 陈郑正主编 中国矿业大学出版社8 煤炭工业常用设备及主要器材煤炭工业部 煤炭工业出版社9 煤矿生产经营费指针汇编武汉煤矿设计院经济预算室10 采矿学徐永圻主编 中国矿业大学出版社11 综采工艺煤炭专业委员会编 煤炭工业出版社八、致谢词本次毕业设计的工作可分为两大部分：毕业实习；撰写材料。毕业实习的主要任务是收集各种现场资料，学习生产现场的生产系统，生产方法等知识。深入了解矿井地质、井巷工程、矿山机械设备、矿井运输、通风安全、供电排水、地面生产流程和工业广场平面布置以及企业经济组织与计划等方面的情况。毕业实习地是山西潞安环能股份有限公司五阳煤矿，在实习过程中，得到了潞安公司、特别是五阳煤矿的大力协作和支持。在毕业设计过程中，能源与安全工程学院为我们创造了有利的学习