毕业设计-古书院180万吨矿井初步设计

太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书姓名专业学号指导教师所属系（部）二一三年七月前言毕业设计是采矿工程专业最后一个教学环节，其目的是使本专业学生运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专业范围的某一课题进行较深入的研究。以培养和提高学生分析和解决实际问题的能力，是学生走上工作岗位前进行的一次综合性能力训练，也是对一个采矿工程工程技术人员的基本训练。本次设计的内容是古书院180万吨矿井初步设计。是在古书院矿井田概况和地质特征的基础上，结合搜集到的其它相关原始资料、运用所学知识，在辅导老师深入浅出的精心指导下独立完成的。在设计的过程中我受益非浅。此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针、政策，结合设计矿井的实际情况，遵照采矿专业毕业设计大纲的要求，在收集、整理、查阅大量资料的前提下，运用自己所学的专业知识独立完成设计的。通过本次设计，我看到了许多以往自己欠缺的地方，提高了综合能力，知识水平有了一定的提高，由于本人水平有限，错误难免，恳请各位老师指正。目录第一章井田概述和井田地质特征1第一节矿区概述1一、矿区地理位置1二、矿区地形地貌1三、矿区水文简况2四、矿区的气候2五、矿区的地震资料2六、工农业生产建设概况2第二节井田地质特征2一、井田勘探程度2二、矿区地质层位概况3三、矿区井田构造7第三节煤层的埋藏特征7一、煤的层数7二、煤的性质及品种8第二章井田境界与储量9第一节井田境界9第二节地质储量的计算9第三节可采储量计算9第三章矿井的工作制度及生产能力12第一节矿井的工作制度12第二节矿井生产能力及服务年限12第四章井田开拓13第一节井田开拓的确定13第二节井筒位置、形式、数目及矿井通风方式14第三节开采水平的位置15第五章矿井基本巷道及建井计划18第一节井筒、石门与大巷18一、主井断面布置18二、副井断面布置18三、回风立井布置18四、回风大巷布置18五、主要运输大巷断面布置18六、井底煤仓18第二节井底车场形式19一、井底车场空重车线长度的确定、列车运行及调车方式19二、井底车场硐室名称及位置19三、井底车场主要巷道和硐室的支护方式和材料20第三节主副井硐室布置20第六章采煤方法21第一节采煤方法的选择21第二节带区巷道布置22一、采区走向长度22二、合理工作面长度的确定22三、采区巷道的布置方式24四、采区内同时生产的工作面数目24第三节采煤工艺及劳动组织27一、采煤机的选型27二、工作面刮板输送机的选择28三、桥式转载机的选择29四、顺槽脐带运输机的选择30五、乳化液泵站30六、电气设备31七、液压支架的选型31八、工作面作业方式及劳动组织32第七章井下运输35第一节运输系统和运输方式35一、运输距离和货载量35二、运输方式35三、运输系统35第二节运输设备的选择36一、设备选型原则36二、井下运输设备选择及能力验算36三、大巷运输设备选择38第八章矿井提升40第一节矿井提升概述40第二节主副井提升40一、主井提升40二、副井提升设备类型42三、井上下人员运送42第九章矿井通风与安全43第一节矿井通风系统的确定43一、矿井通风系统的基本要求43二、矿井通风方式的选择43三、矿井主要扇风机工作方式选择44四、带区通风系统的要求45五、工作面通风方式的选择46第二节矿井风量计算46一、工作面所需风量计算46二、掘进工作面需风量48三、硐室需风量49四、其它巷道所需风量49五、矿井总风量49六、风量分配49第三节矿井阻力计算50一、计算原则50二、矿井通风阻力计算51第四节择矿井通风设备54一、自然风压54二、通风机工作风压55三、初选通风机55四、通风机工况点56第五节电动机选型56第六节防止特殊灾害的安全措施57一、预防瓦斯灾害的一般性措施57二、预防煤尘爆炸的措施59三、预防井下火灾的措施62四、预防井下水灾的措施64五、矿井安全出口65六、自救器及安全仪器配备65七、反风措施65第十章经济部分67第一节矿井设计概算67一、井巷工程概算的编制依据67二、井巷工程概算的编制方法67三、矿建工程费用的计算方法68第二节计算劳动定员和劳动生产率68一、定员范围69二、定员依据69三、定员方法69四、计算劳动生产率70参考文献71致谢72摘要古书院矿位于位于山西省东南部，沁水煤田的东南缘，面积234平方公里。主要开采3号煤层。3煤层埋藏较浅，瓦斯含量低。各层煤自燃性不强，属于不易自燃煤层。本设计的对象是3号煤层。矿井工业储量22113万吨，可采储量1643175万吨。矿井设计生产能力180万T/A。3号层煤为630米厚，倾角3到5度，距地面160米左右。采用斜井、集中大巷开拓方式。沿井田走向布置三条大巷，轨道大巷、运输大巷布置在岩石中，轨道大巷沿3号煤层底板布置。矿井移交生产至达到设计能力时，共开凿3个井筒，即主、副斜井、回风立井。主斜井装皮带，副斜井铺轨道，工业广场位于井田中部。本井田3号煤层划分为4个采区，采用带区式准备。设计采用倾斜长壁采煤方法开采。回采工艺采用后退式、综合机械化放顶煤采煤法。作业制度为“四六制”，三班采煤、一班检修。工作面的设备有双端可调双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板运输机、破碎机、转载机等。采空区采用全部跨落法管理顶板。矿井运输大巷采用皮带运输作为主运输，轨道大巷采用矿车作为辅助运输，通风方式为中央并列式通风。矿井总风量为936M3/S，主扇工作方式为机械抽出式，风机型号为BDNO24，N740R/MIN，电机功率为390KW。关键字斜井带区式倾斜长壁采煤方法ABSTRACTGUSHUYUANCOALMINEPLACEINSHANXIPROVINCEISLOCATEDINTHESOUTHEAST,SOUTHEASTEDGEOFQINSHUICOAL,COALMINEAREAOF234SQUAREKILOMETERSMAJORCOALMININGONTHE3RD3COALSEAMBURIEDINSHALLOW,LOWGASCONTENTSPONTANEOUSCOMBUSTIONOFCOALATALLLEVELSISNOTSTRONG,SPONTANEOUSCOMBUSTIONOFCOALISNOTEASYTHEDESIGNOFTHETARGETCOALSEAMISONTHE3RDMINEINDUSTRIALRESERVESOF22113MILLIONTONS,RECOVERABLERESERVESOF164,317,500TONSMINEDESIGNCAPACITYOF18MILLIONT/ACOALONTHE3RDFLOOR630METERSTHICK,35DEGREEANGLE,ABOUT160METERSFROMTHEGROUNDFOCUSONTHEUSEOFINCLINEDTOOPENUPTHEWAYROADWAYALONGTHEMINEFIELDTOTHETHREEMAINROADWAYLAYOUT,THETRACKROADWAY,TRANSPORTATIONROADWAYLAYOUTUNDERCOALSEAMSINTHEROCKONTHE3RD,THEWINDBACKTOTHE3RDLANEALONGTHECOALSEAMFLOORLAYOUTMINETHETRANSFEROFPRODUCTIONCAPACITYTOMEETTHEDESIGNOFDRILLEDSHAFT3,THATIS,LORD,VICEINCLINED,RETURNAIRSHAFTTHEMAINBELTINCLINEDSHAFTINSTALLED,THEDEPUTYSHOPINCLINEDORBITTHETRANSFEROFTHETOTALMINEPRODUCTIONFORATWOYEARPERIODINDUSTRYSQUAREISLOCATEDINTHECENTRALMINETHENO3COALMINEISDIVIDEDINTOFOURMININGAREAS,WITHAZONETYPEPREPARATIONSDESIGNEDWITHINCLINEDLONGWALLCOALMININGMETHODEXTRACTIONPROCESSUSINGBACKSTYLE,INTEGRATEDMECHANIZEDSUBLEVELCAVINGMININGMETHODOPERATINGSYSTEMAS“SYSTEM46“,THREECOALMINING,AGROUPOFMAINTENANCEEQUIPMENTFACEADOUBLESIDEDOUBLEDRUMSHEARERADJUSTABLE,HYDRAULICSUPPORT,FLEXIBLESCRAPERPLANE,BROKENMACHINES,ETCAREREPRODUCEDGOAFMETHODMAKEUSEOFALLCROSSLOADINGROOFMANAGEMENTTRANSPORTATIONROADWAYMINEUSEDASAMAINTRANSPORTBELTTRANSPORTTRACKROADWAYTUBUSEDASASUPPLEMENTARYTRANSPORT,VENTILATIONTIEDFORTHECENTRALVENTILATIONMINETHETOTALWINDCAPACITYOF936M3/S,THEMAINFANFORTHEWORKOUTOFSTYLE,FANMODELBDNO24,N740R/MIN,ELECTRICPOWERIS390KWKEYWORDSINCLINEDSHAFTTYPEBANDSINCLINEDLONGWALLMININGMETHOD第一章井田概述和井田地质特征第一节矿区概述一、矿区地理位置古书院矿位于山西省东南部，沁水煤田的东南缘，其地理座标为东经11248341125256，北纬353033353415，行政隶属晋城市管辖。位于晋城市城北。该井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，井田东部有太原焦作铁路经过。本矿专运线5公里与晋城北站接轨，向南于月山，新乡分别与焦枝，京广线相通。207国道从井田西部经过，与207国道平行的是晋（城）长（治）高速公路、晋（城）阳（城）、晋（城）焦（作）、长（治）邯（郸）高速公路均已建成通车；省级公路四通八达。交通甚为方便（见图）二、矿区地形地貌井田内地形以构造剥蚀中低山为主。西北高，东南低，最高峰方山海拔10548米，一般标高在700800米之间。由方山向东南经向马寺山、大岭头一线为地表分水岭，其东北部为北石店盆地，西南部为钟家庄盆地，地表北部一般为基岩出露，南部为黄土覆盖，地貌属低山丘陵。三、矿区水文简况晋城市属黄河流域沁河水系。井田内无常年迳流的地表水系，均为季节性河流。雨季流量较大，西南部大气降水经晋城西河、古书院河、晋城东河流入钟家庄盆地，经白水河流经孔庄注入丹河，东北部大气降水汇入刘家川河、司徒河向东于背荫汇流经水东注入丹河。四、矿区的气候本区属太行山西侧山间盆地，属暖温带大陆性气候。四季分明，温和宜人，日照充足。秋季多西北风，春夏季多东南风。年最小降雨量296MM，最大降雨量1010MM，平均68610MM。降雨量集中在7、8、9三个月。蒸发量一般为降雨量的23倍。气温一般较高，日最高温度达386，最低气温228，平均气温达11。无霜期较长，全年约180天。冻结期为11月至次年2月，最大冻土深度一般为43CM，最大积雪厚度为21CM。风力不大，一般34级，最大6级。五、矿区的地震资料历年地震资料及文献记载，晋城地区未发生过5级以上的破坏性地震。外围强震的波及曾对本区造成房屋倒塌，人畜伤亡。据山西省地震局1978年省震字第29号文关于颁发山西省地震基本烈度区划图及说明的通知，将本区划为六度地震烈度区。六、工农业生产建设概况在本矿区周围有工厂水泥厂、氧化铝厂、牛奶厂还有鸭厂、牛山养鸡场和大张村砖厂、煤矸石砖厂还有凤凰山矿、王台铺矿和北岩矿等工业，农业主要以种植玉米、土豆、大棚蔬菜等农作物。第二节井田地质特征一、井田勘探程度古书院矿自1958年7月开设，在建设过程中，原勘探程度不足，由114队对该区进行了精查补充勘探，共施工44个钻孔，进尺442148米。并提交有生产补充勘探报告。1987年，由原晋城矿务局组成较强的技术力量，将古书院建矿以来大量的地质资料，进行了一次较全面系统的分析整理，共收集16000多个数据，汇编七大类表格，绘制195个钻孔柱状图。用一年多的时间，于1988年1月编制成古书院矿井生产地质报告。1988年矿井地质报告编制完成之后，随着矿井采掘的进一步深入，矿井地质工作也进入了新阶段。主要的工作方法有钻探和物探两种，钻探主要包括井下和地面钻探，采用的设备主要有煤电钻（干式、湿式两种），岩石电钻和大型的75型、150型钻机，每年探测地质构造的进尺约150M左右，能基本准确地圈出构造地范围，确定构造的位置。物探主要手段就是利用WKTF3WKTE型无线电波透视仪（简称坑透仪）进行工作面坑透，这种手段主要运用在3号煤层，目前所有的3号煤上层工作面圈出之后均要进行坑透，效果良好。主要手段仍是钻探探测。矿井水文地质工作方法仍主要是在各水文观测站进行定期观测，一般情况每月观测一到二次，雨季观测三次或多次。突水点、出水点做到及时观测，对有水害威胁的区域执行“有疑必探，先探后掘”的原则。主要探测手段为钻探。有效地释放了积水，保证了煤矿生产的正常进行。二、矿区地质层位概况井田内地形以构造剥蚀中低山为主。西北高，东南低，最高峰方山海拔10548米，一般标高在700800米之间。由方山向东南经向马寺山、大岭头一线为地表分水岭，其东北部为北石店盆地，西南部为钟家庄盆地，地表北部一般为基岩出露，南部为黄土覆盖，地貌属低山丘陵。该矿区储量计算面积为234平方公里，其3煤层可采，9、15煤层不可采。古书院井田地质报告分析，奥陶系灰岩为煤系地层之基底。区内地层由老至新分述如下1、奥陶系中统（O2）仅出露于白马寺逆断层西侧上升盘，断层附近山势陡立，走向NNESSW，出露厚度约150米，其岩性接近顶部多为角砾状灰岩，砾石成分复杂，风化后呈黄色，其下为深灰色，质纯而性脆，并含方解石脉的厚层状灰岩。2、石炭系（C）中统本溪组（C2B）大部出露于白马寺逆断层之东侧下降盘西部边缘。由含铝质较高的红色及灰白色泥岩组成，中夹薄层砂质泥岩、细砂岩。底部为山西式铁矿。本组厚0701332米，平均425米，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。上统太原组（C3T）出露于白马寺断层东侧，为井田主要含煤地层之一。由黑深灰色砂质泥岩、灰黑色砂岩、石灰岩和煤层等组成。底部有一层鲕状结构的砂质泥岩，全组厚5123米8823米，平均7776米，与下伏地层呈整合接触。3、二叠系（P）下统山西组（P1S）为本区主要含煤地层之一。井田内出露较多，但均零星不完整。以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层。底部为一层不太稳定的中粒砂岩。本组厚3802米8121米，平均5448米，与下伏地层整合接触。下统下石盒子组（P1X）主要出露在井田内较高的山腰处。由灰色的细中粒砂岩，灰白色的砂质泥岩和泥岩组成。风化后多呈灰绿色或黄绿色，底部为一层厚5米左右的中粗粒长石石英砂岩，为与山西组的分界，俗称骆驼脖子砂岩（K8）。本组厚200711860米，平均5386米。4、第三系上统（N2）为深红色粘土，含砂量较多，可见褐铁矿黑色斑点，含钙质结核35层，该层脱水晒干后变得坚硬。在井田中部、北部丘陵地带零星出露，厚度08米，与下伏不同时代地层不整合接触。5、第四系（Q）分布范围较广，与地形起伏相一致，厚度由山梁向边坡递增，最厚达4953米（205孔），沉积物以红土、黄土为主，冲积物为砂砾层。中更新统（Q2）位于黄土之下，多分布于丘陵高地，一般为赤红及紫酱色，可塑性强，腻滑似腊，在红土底部因受水解作用形成大量的钙质结核。本层与上部的黄土分界不甚明显，在颜色上由下而上由深而浅渐变。上更新统（Q3）为黄土，多分布于沟谷两侧，构成二级阶地，其厚度变化不一，一般520米，土质致密。全新统（Q4）为砂卵石、砂土堆积的现代冲积层，厚度大小不一，主要分布于现代河谷中的河漫滩。本井田含煤地层沉积类型和特征与晋东南其他地区大致相同，主要煤层及标识层亦可对比。为了与区域地质资料相一致，本次修编报告仍沿用晋东南地区标志层对含煤地层进行划分。与本矿使用的编号有不同之处，现将其对应关系列表如下。区域资料本次修编报告矿方使用K4上石灰岩K4上石灰岩K4石灰岩K4石灰岩K4石灰岩K3石灰岩K3石灰岩K3石灰岩K2石灰岩K2石灰岩K2石灰岩K1石灰岩古书院井田含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组，以下评述之。太原组（C3T）为井田主要含煤地层之一。由黑深灰色的砂质泥岩、灰黑色砂岩、石灰岩和煤等组成。属海交替相沉积。含煤层、煤线八层，仅9号、15号两层煤可采。全组共含57层海相灰岩，由下而上具有标志意义的由K2K6五层灰岩，含丰富的蜒、腕足类化石。泥岩、砂质泥岩中都含有丰富的植物化石碎片。底部有一层鲕状结构的砂质泥岩与本溪组相分。全组厚5123米8823米，平均7776米，与下伏地层呈整合接触。K2灰岩位于太原组下部，是15号煤层的直接顶板，全区稳定，厚7541138米，一般9米左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧石条带为其特征，中部含泥质，裂隙中充填有方解石细脉。含有丰富的动物化石。厚度大且稳定，是岩、煤层对比的主要标志层之一。K3灰岩位于K2上部约4米，厚180384米，一般厚3米，呈深灰色，性脆质硬，含少量燧石结核。裂隙被方解石充填，产动物化石。K4灰岩位于太原组中下部，K3灰岩上约11米，上距9号煤层仅隔1米左右的泥岩，一般厚1米左右，最厚达28米，呈灰色，致密坚硬，含少量燧石结核。有时相变为钙质泥岩、砂岩。含丰富的动物化石。山西组（P1S）为井田主要含煤地层之一，以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层。为陆相含煤沉积，砂岩多为中细粒砂岩，石英含量高。砂质泥岩与泥岩层理发育，含植物化石。底部一层不同稳定的中粒砂岩与太原组相分。本组共含煤层、煤线35层，仅3号煤稳定可采，平均630米。全组地层厚38028121米，一般5448米左右。则煤层柱状图为三、矿区井田构造古书院井田内地层受新华夏构造控制，主体走向与构造相一致，倾向北西西，倾角35度。西部形成自西向东的几个连续的向、背斜，东部以短轴褶曲为主。现将井田内主要构造叙述如下（1）二仙掌向斜位于白马寺逆断层东侧，轴向NE1222，南起晋普山井田，经北岩井田，进入该区，向北伸入凤凰山井田，全长20000M。（二）石城沟背斜轴向NE1222，南起寨上，经北岩井田东部，进入本井田牛山、石城沟、长条岭西部，全长5000M，两翼倾角57。（三）方山向斜位于张岭、牛山、老王圪套经杨庄进入凤凰山井田，纵贯古书院、凤凰山两井田，主体走向NE1030，两翼倾角35，全长12000M。（四）大张村背斜位于井田东部大张村附近，走向近南北，两翼倾角3左右，全长2500M。（五）王谷坨背斜位于王谷坨村东，走向近东西向，两翼倾角46，全长1500M。第三节煤层的埋藏特征一、煤的层数古书院井田含煤地层属石炭二叠纪。煤系地层总厚1236814204米。一般厚13224米。共含煤10余层，煤层总厚1315米，含煤系数约10。其中石炭系太原组含煤八层，仅9号煤、15号煤二层稳定可采，二叠系山西组含煤五层，仅3号煤层稳定可采。（一）3号煤层是主要可采煤层之一，位于山西组下部。下距K5灰岩265米左右，距9号煤层50米左右。煤层厚281697米，平均630米左右，夹石12层，最多可达5层，多见于中下部，煤层厚度变化不大，全区稳定可采。（二）9号煤层位于太原组中部的K4上与K4灰岩之间。下距15号煤层30米左右。煤层厚050150米，平均100米，厚度变化大，全区不可采。（三）15号煤层位于太原组下部，煤厚074327米，平均190米，厚度无明显变化规律，夹石12层，最多达5层，夹石厚度一般在05米以下，全区不可采。（四）煤层对比本区3号煤层位于山西组，属陆相沉积，由于9号、15号煤层厚度相较3号煤层薄对比依据充分，因此本设计只对3号煤层进行可采设计，9号、15号煤层设为不可采。二、煤的性质及品种（一）、物理性质3号煤层为黑灰色，金属光泽，贝壳状断口，致密坚硬，均为条带状结构，由亮煤和镜煤组成。9号煤层为灰黑色，玻璃光泽，致密，性脆，由暗煤和亮煤组成，条带状结构，阶梯状断口，可见黄铁矿结核或呈星散状赋存于煤中。15号煤层为黑色，油脂光泽，以暗煤为主，夹镜煤条带，平坦状断口，条带状结构，块状结构，煤中富含黄铁矿结核。（二）、化学性质各煤层原煤水分一般在115之间，洗煤后，3号煤水分有所下降，15号煤稍有增高。3号煤为低灰煤，9、15号煤为中灰煤。硫分以3号煤最低，属特低硫煤，9号煤以中硫煤为主。15号煤层在本井田中南部大面积为高硫煤。硫分变化标准差3号煤小于05，9、15号煤则大于08。3号煤层煤质变化小，9、15号煤层煤层煤质变化大。（三）、煤的有害成分含量及煤的可选性1有害成分3号煤磷含量为0045，9、15号煤层小于001，3号煤属低磷煤，9号、15号为特低磷煤；原煤硫分含量3号煤小于05，9号煤为181，15号煤为305，经14比重液洗选后，3号煤硫分略有上升，9号、15号煤则明显下降。2可选性筛分3号煤50MM筛上物产率为3396，成块率不高，灰分在1006MM级呈增加趋势。9号煤50MM筛上物产率4457，灰分产率在8025MM粒级增高，256MM粒级灰分下降，随后又下降。15号煤在50MM筛上物产率为3763，灰分产率在8025MM粒级增高，25MM以下级呈锯齿状变化。（四）、煤的风氧化本井田煤的风氧化作用主要发生在3号煤层露头处，西部、南部及东部均有。风化煤完全失去煤的性质、棕褐色、土状光泽、微具塑性，手感松软，遇水成泥状，可燃性基本全无，灰分中AL2O3含量增高。氧化煤的腐植酸若大于20，可作为提取腐植酸的原料、灰分小于46，低位干基发热量在12MJ/KG以上的仍可作为动力用煤。第二章井田境界与储量第一节井田境界井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，东西长47公里，南北宽50公里，井田面积234平方公里。其主斜井口座标为Y53052，X393320，H780，坡度15，斜长61819米副斜井口座标为X393321，Y53046，H782，坡度15，斜长62592米。煤层倾角35，煤层容重为15T/M3,井田边界北与西南方向受地质构造和人为共同影响，其地质构造主要受白马寺断层的影响，人为边界受晋城矿务局划分的凤凰山矿和王台铺矿的影响以及晋城市区的影响，无扩区的可能。第二节地质储量的计算井田内大部分地区地层倾角平缓，一般在3到5之间，采用煤层的伪厚度及煤层水平投影面积估算。井田的地质储量的计算公式ZSRM关于以上公式参数的确定1S用井田的水平投影面积。2M煤的平均厚度。3R煤的容重,15T/M33煤层的平均厚度为630M；井田面积为234平方公里，煤的容重为15T/M3，由上面的公式可计算出3地质储量为ZSRM22113万吨MT06/51042326第三节可采储量计算安全煤柱的留设原则1、建筑物、铁路和公路按保护等级外推围护带，表土按450下推，遇基岩再按65750下推留设保安煤柱。2、井田边界煤柱按20M留设。断面断面建筑物的长轴方向煤层围护带3、大巷两侧各按30M留设保安煤柱，出于对巷道的保护并且对巷道的扩展，大巷留02平方公里的煤柱。4、工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第15条，工业场地占地面积见表井型（万T/A）占地面积指标（公顷/10万T）240以上101201801245901593018工业广场煤柱损失示意图A确定受保护面积。如图所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四条直线，得矩形ABCD。在矩形的外缘加上15M宽的维护带，得受保护面积ABCD。B确定受保护煤柱。通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面1在这个剖面上，由维护带的边缘点M1，N1起在表土层以O45度划两条保护线，即M1M2，N1N2。然后在基岩中于下山和上山方向按上山移动角75和下山移动角646作保护线，与煤层相交得N和K，则通过N和K的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。以同样的方法在平行煤层走向的剖面2，按其走向移动角75作保护线，求得沿走向的煤柱边界AB和CD，将NK和AB，CD均绘制在平面图上，即得保护煤柱边界ABCD。煤柱是一个梯形。C、工业广场保护煤柱占地面积为216公顷0216平方公里2108S可采储量的计算ZKZGPC据煤矿矿井开采设计手册上册公式231式中ZK矿井可采储量，万吨ZG井田地质储量，万吨P永久煤柱损失，万吨C采区回采率，厚煤层采区回采率取075综上所述本矿3号煤层可采储量为1643175万吨。CPZGK第三章矿井的工作制度及生产能力第一节矿井的工作制度依据煤矿矿井开采设计手册（上册）确定该矿井的年工作数是330天，每天净提升时间为14小时，本设计考虑到采用综合机械化采煤的特性，决定采用“四六”制，即采用三班出煤，一班检修的方式。第二节矿井生产能力及服务年限由于本地区储量丰实，地质构造相对简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，且煤层稳定，采用综合机械化开采，机械化程度高，初步定为年生产能力为180万吨。矿井的年设计生产能力（井型）A，服务年限T及可采储量ZK，三者的关系用下式表达TKZ本公式见煤矿矿井采矿设计手册（上册）公式233，式中K矿井储量备用系数，可取14ZK井田可采储量，万吨当A18MT/A时，可求得该矿井的服务年限为65年，满足180万吨的矿井服务年限必须大于60年的要求。第四章井田开拓第一节井田开拓的确定本设计为晋城矿务局古书院矿初步设计，井田面积为234平方公里，井田地质构造简单，煤埋藏较稳定，一般倾角为35，走向长47KM，倾斜长50KM，基本上呈矩形。由于本区内没有大的地质构造，地质条件较为简单，所以井筒与工业广场的选择不受地形及洪水位的限制，基于上述条件，工业广场应该选在靠近井田储量中心的位置，另外此处的海拔低，靠近煤层，地势平坦。开拓方式的选择（一）、平硐开拓平硐开拓有很突出的优点1没有井筒和井底车场，平硐本身相当于运输大巷，煤炭直接运出地面，环节少，能力大，投资省（2）依靠平硐自然排水，直接流出硐口，排水能力大，安全可靠不用设备，不开凿硐室、水仓，无需长期维护清扫（3）施工设备和施工技术简单，进度快，平均月进度可达100米。多数煤层直接露出地表如与采区对头施工，投产很快（4）通风工程较其他开拓方式小，主要采用小风井或小平硐回风，安全条件好。（5）硐口无井架、绞车房、扇风机房等建筑，生产系统简单，占地少（6）平硐进入山体后可按需要变更方位或弯曲，灵活性大，有利于开拓布置。平硐开拓的适用条件受地形及埋藏条件的限制，必须是平硐水平以上有较多的煤炭储量，也而在该矿区内没有这样的地方，所以该矿井不适合用平硐开拓。（二）、斜井开拓对于煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质情况简单的缓倾斜和倾斜煤层，一般采用斜井开拓。凡是煤层赋存较浅，垂深在200米以内，最大到500米，都要首先研究斜井开拓的可能性与合理性。对于表土层不厚，水文地质简单，井筒不需要特殊施工的缓倾斜及倾斜煤层，不论井型大小均可采用斜井开拓。斜井与立井相比有如下主要优点井筒施工简单，速度快、投资少井筒装备和地面建筑少，不用大型提升设备，钢材消耗量小。胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生产，并能减少井下石门长度。（三）、立井开拓采用立井开拓的条件一般为1、煤层赋存较深或冲积层较厚2、水文复杂，井筒需要用特殊方法施工3、多水平开采的急倾斜煤层。立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。其优点如下1能通过复杂的地质条件，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制。2井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，人员升降速度快。综上所述斜井开拓和立井开拓的优缺点，该矿井3号煤层埋藏浅，水文地质简单，另外从经济条件的合理性考虑（掘进费用、巷道维护费用、与其配套的各种提升系统的费用等等一系列经济费用），该矿井应该采用斜井开采。第二节井筒位置、形式、数目及矿井通风方式（一）主副井井筒位置形式的选择由本区地质情况及煤层赋存情况，可以将主副井筒位置选在煤层南部露头线井田边界处，而煤层南部露头线的方位大致在矿区储量的中心处，另外根据煤层底板等高线可以看出，在煤层南部露头线处建井后可以将井田分为东西两翼进行开采，而东西两翼一个是上山，一个是下山，井口的布置离煤层最近，所以是合理的，根据以上条件可以确定主井的井口坐标Y53052，X393320副斜井座标为X393321，Y53046。矿井移交生产及达到设计生产能力时，共布置3个井筒，即主斜井、副斜井、中央回风立井。各井筒用途分述如下1、主斜井担负全矿井煤炭提升任务，兼作进风井和安全出口。2、副斜井担负矿井人员、设备、材料等辅助运输任务，作进风井、排矸和安全出口。3、回风立井担负矿井回风任务，不装备。井筒装备及布置1、主斜井净断面146，掘进断面为161M2，装备1400MM宽钢绳芯胶带2M输送机和600MM检修轨。2、副斜井净断面为146M2，掘进断面为166M2，15吨固定式矿车。3、回风立井净直径为5M，净断面19625M2，掘进断面为2418M2。（二）阶段垂高、开采水平的规划及其服务年限的确定从该井田煤层的赋存条件可以看出，该井田煤层倾角一般在35度之间，属于近水平煤层，因此对其垂高的计算已经毫无实际意义可言，所以在井田内不应该划分阶段，而是直接划分为带区进行开采，所以该矿井初步设计为斜井单水平带区开拓，带区内进行单一开采，由于采用单一水平进行开采，所以该开采水平的服务年限即为矿井的服务年限为65年。（三）矿井通风方式的选择1、中央并列式适用于煤层倾角较大，走向不长，投产初期暂未设置边界安全出口，且自燃发火不严重矿井。它的优缺点是（1）初期投资少，采区生产集中便于管理（2）节省风井工业场地，压煤少（3）进出风井之间漏风较大，风路较长（4）工业场地有噪音影响。2、中央分列式适用于煤层倾角小，走向长度适中的矿井。它的优缺点（1）比中央并列式安全性好（2）通风阻力小，几个内部漏风少，利于对瓦斯、自燃发火的管理（3）工业场地无噪音影响（4）多留风井煤柱，压煤较多。3、两翼对角式适用煤层走向大于4KM，井型较大，低瓦斯矿井或瓦斯与自然发火严重的矿井煤层走向较长，产量较大的矿井。它的优缺点（1）风流线路是直向式的，风流线路短，阻力小，内部漏风少，安全出口多，抗灾能力强。便于风量调节，矿井风压比较稳定，工业广场不受回风污染和通风机噪声危害（2）井筒安全煤柱压煤较多，初期投资大，投产较晚。4、分区对角式煤层埋藏浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘总回风巷，它的优缺点（1）每个采区有独立通风路线，互不影响，便于风量调节，安全出口多，抗灾能力强，建井工期短，初期投资少，出煤快（2）占用设备多，管理分散，矿井反风困难。考虑到该矿井实际情况，该矿井应采用中央并列式通风系统。第三节开采水平的位置为了保证生产使用，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煤质坚硬、围岩稳定，无自然发火的薄及中厚煤层中。因此将该矿井的主要运输大巷布置在3煤层底板的坚硬岩层中，查阅矿井开采设计手册（上册），两井筒间距为60M，主井井底标高为620M，副井井底标高为620M，在620M水平布置井底车场，与主井副井相联系。方案一该方案采用双斜井开拓，主井井口标高780M，倾角为15度，斜长为61819M，副井标高为782M，倾角为15度，斜长为62592M，主副井的井底的标高全为620M。以上井筒位置的确定不仅考虑到地面地形、地貌，煤层赋存条件，而且也考虑到技术上优越，经济上合理，此处地面宽敞。该矿井主副井间距为60M，主副井井底标高为620M，在620M水平布置井底车场，与主井相联系。副井打至620水平时，掘井底车场，然后按千分之三的坡度掘出运输大巷，掘至距北部边界约300M时，掘出一条运输大巷，该运输大巷将井田平整的划分为两个大的采区。该方案为单水平开拓，按巷道的布置可将采区分为4个带区并采用倾斜长壁采煤法进行开采。方案二该方案采用双立井开拓，主井标高790M，经度393320，纬度53042，向下掘进打至620水平，副井标高为792M，主副井的井底的标高全为620M。工业场地与一方案相同。该矿井主副井间距为60M，主副井井底标高为620M，在620M水平布置井底车场，与主井相联系。主副井同井底车场连接起来后，按千分之三的坡度掘出运输大巷，掘至距北部边界约300M时，掘出一条运输大巷，该运输大巷将井田平整的划分为两个大的采区。该方案为单水平开拓，按巷道的布置可将采区分为4个带区并采用倾斜长壁采煤法进行开采。两个方案比较如下比较内容项目方案一方案二比较主井形式及工程量形式斜井工程量61819形式立井工程量160方案二虽然工程量少，但是和方案一比较，掘进费用要比方案一高得多，另外方案一采用斜井地面的辅助提升设备要比方案二要少，井底车场的工程量也要比方案二要少很多副井形式及工程量形式斜井工程量62592形式立井工程量162方案二的掘进费用比方案一多运输大巷工程量2980工程量3000左右方案一和方案二的掘进工程量几乎相同准备巷道及采区上山无无采区划分分为四个采区进行开采分为四个采区进行开采两种方案的划分方式相同从上面的比较不难看出，方案一明显优于方案二，因此该矿井采用方案一进行开采。第五章矿井基本巷道及建井计划本设计的井田其中只有一层近水平可采煤层，采用双斜井单水平盘区式开拓方式，通风方式为中央并列式，运输大巷布置在3煤层的底板岩石中。第一节井筒、石门与大巷一、主井断面布置主井设计采用可弯曲胶带输送机往上运煤，井筒斜长为61819M，巷道采用半圆拱形设计，并用混凝土、锚喷支护。净宽45M，掘进宽度为47M，净断面积146M2，掘进面积为161M2二、副井断面布置副井设计采用15T固定式矿车来进行运料，井筒斜长为62592M，巷道同样采用半圆拱形设计，采用混凝土、锚喷支护，净宽为45M，掘进宽度为47M，井筒净断面面积为146平方米，掘进面积为166M2。三、回风立井布置风井的巷道采用圆形巷道进行设计，风井的净断面为19625M2，掘进断面为2418M2，井筒净直径为5M，垂高153M。四、回风大巷布置巷道同样采用半圆拱形设计，采用锚喷支护，掘进宽度为420M，掘进高度为360M井筒净断面面积为1228M2，掘进面积为132M2。五、主要运输大巷断面布置根据井田开拓方式，结合煤层赋存条件，井下主要大巷布置在岩层中。其中一条为胶带输送机大巷，净宽37M，净断面981，巷道断面直墙半圆拱形，锚喷混凝土支护，巷道内仅铺设胶带输送机，为方便检修，铺设600检修轨道；一条为轨道运输大巷，净宽45M，净断面183，底板铺设03M混凝土路面，直墙半圆拱形断面，喷射混凝土支护。六、井底煤仓井底煤仓采用圆柱型垂直煤仓，井底煤仓的有效容积为QMC015025AM式中QMC井底煤仓的有效容量（T）AM矿井设计日产量（T）015025系数，大型矿井取大值，小型矿井取小值。此处取022故QMC015025AM0225443211975T第二节井底车场形式井底车场内设置各种硐室，以供提升、运输、排水和供电等需要。硐室的布置应符合矿井安全规程的要求。主井的硐室设在主井附近的适当位置,如卸载硐室、矿仓或煤仓、装载硐室、清理撒矿或撒煤硐室和斜巷、井底水泵房；副井的硐室有中央水泵房、变电所、水仓、等候室、工具房等在井底车场附近,还有调度室、医疗室、电机车修理室等。确定车场形式的原则,应使车场通过能力不小于矿井设计生产能力的13倍；车场巷道和硐室的工程量要小；车辆运行安全，调度方便；巷道和硐室易于开凿和维护。井底车场类别很多，通常按照矿车运行的方式，分环行车场、梭式车场和尽头式车场，后二者又统称折返式车场。考虑到本次整合设计矿井主提升为胶带运输机，井下运输量不大；本设计采用机车绕道的单环形车场布置方式，负责全矿的运输任务。一、井底车场空重车线长度的确定、列车运行及调车方式矿井主运输采用胶带输送机运输，井底车场担负材料、设备的周转及运输任务，运输量不大。井下辅助运输采用无极绳绞车牵引15T系列矿车运输。水平车场井底能力以满足辅助提升要求为基准来考虑。材料车在井筒落底摘挂钩后，矿车自动滑入车场重车线，挂上钩后由无极绳绞车牵引驶入大巷轨道；空车摘钩后滑入车场存车线，并由人工推到车场轨道大巷无极绳绞车摘挂钩点。二、井底车场硐室名称及位置根据生产安全需要，井底设置配电室、主副水仓、水泵房、消防材料库等硐室。该矿资源储量核查地质报告中涌水量数据，3号煤层正常涌水量为120150M3/D，最大涌水量为400M3/D；根据车场布置形式及主排水泵房位置，设置水仓布置在井底车场的东侧，主副水仓平行布置，长度约50M，容积约400M3。三、井底车场主要巷道和硐室的支护方式和材料本次设计均利用原有的两个井筒改造后利用，达产时布置井底硐室有中央变电所、主副水仓、水泵房及消防材料库等。井底车场、所有硐室、运输回风大巷与井筒及车场连接处均采用料石砌碹支护；运输、回风大巷主体采用钢棚支护，部分采用砼碹支护。第三节主副井硐室布置主井系统硐室主井系统硐室有矿车缷载站硐室，井底煤仓，清理井底煤仓撤煤硐室及水窝房等。本设计各硐室均布置于3煤层底板的岩层中。副井系统硐室副井系统硐室有主排水泵房，水仓及清理水仓硐室主变电所、等候硐室，及修理间等。排水水泵房和主变电所采用联合布置，这样可使主变电所向主排水泵房的供电距离最短。它们均布置于副井井筒与井底车场连接处附近。水仓设在井底标高的最低点处。第六章采煤方法第一节采煤方法的选择该井田内煤系地层为二叠系山西组，煤层埋藏稳定，无大的地质构造，只有3号煤层可采，其平均厚度为630米，平均倾角只有3度到5度，该井田围岩性质较稳定，瓦斯含量不大，为低沼气矿井，矿井涌水量较小，井田平均走向长47M，倾斜长50KM，煤的容重为15T/M3，煤层无自然发火的现象。由上述地质条件，该矿可选用的采煤方法如下下表体系整层与分层推进方向采空区处理采煤工艺适用条件单一走向长壁壁式整层走向垮落综普炮薄中厚煤层单一倾斜长壁壁式整层倾斜垮落综普炮缓斜薄中厚刀柱式采煤法壁式整层刀柱刀柱普炮同上，顶板坚硬大采高一次采全高壁式整层走向或倾斜垮落综采缓斜5M以下放顶煤长壁壁式整层走向或倾斜垮落综采缓斜5M以上通过对比得，该矿井应采用放顶煤长壁采煤法。与厚煤层倾斜分层开采相比，综放开采的优越性有利于合理集中生产对煤层及地质条件具有较强的适用性具有显著的经济因素另外放顶煤的适用条件如下煤层厚度，一般认为一次采出煤层厚度以5到12M为佳煤层硬度，煤的硬度系数一般小于3，否则需采取预破碎措施煤层的倾角不宜过大，否则支架的倒滑问题会给开采造成困难煤层结构，煤层中含有坚硬夹石会影响顶煤的放落，每一夹石层厚度应小于05M，其硬度系数也应小于3，顶煤中夹石层厚度占煤层厚度比例不宜超过1015顶板条件，直接顶应具有随顶煤下落的特性，其冒落高度不宜小于煤层厚度的1012倍，基本顶悬露不宜过大，以免受冲击。地质构造，地质破坏较严重、构造复杂、断层较多和使用分层长壁综采较困难的地段、上下山等，采用放顶煤开采比用其他方法能取得较好的效益自然发火，瓦斯及水文地质条件，对于自然发火期短，瓦斯量大，以及水文地质条件复杂的煤层，先要调查清楚，并有相应措施后才能采用放顶煤开采。第二节带区巷道布置一、采区走向长度根据煤炭工业部1984年颁布的关于改革矿井开拓部署的若干技术规定中第十五条规定“采区走向长度适当加大，综采采区宜单面布置，采区走向长度一般不小于1000M”，本设计决定采用放顶煤长壁采煤法，采区划分为条带进行开采，由于本设计采用综合机械采煤，工作面长度定为200M。二、合理工作面长度的确定合理的工作面长度，能为工作面稳产，高产提供有利条件，不合理的工作面长度将导致减少推进度，降低循环率，不利于生产。现从以下几个影响因素来确定工作面合理长度（1）煤层条件本矿煤层地质构造简单，平均采高为630M，平均煤层倾角为3到5度，围岩性质也较好，故工作面长度可取大些。（2）回采工艺方式该矿设计年产量为180万吨/年，属大型矿井，采用综合机械化采煤，据关于改革矿井开拓部署的若干技术规定中第十八条可取工作面长度150200M之间。（3）运输设备及管理水平运输设备的工作能力和其有效铺设长度对工作面长度有影响，本设计工作面采用SGD250型可弯曲刮板输送机运输，故工作面长度最大可取200M，从管理角度来看，由于综采设备管理复杂，工作面若取的过长，液压系统的漏损大，遇到地质变动时，支架运行的适应性差，且工作面取的小一些，初步定为170200M。（4）通风能力本矿为低沼气矿井，工作面长度与通风关系不大，故可不按通风能力验算工作面长度。由上述分析，从提高工作面生产能力来看，可取工作面长度为200M，这样回采工作面长度，顶板管理相对简单，工作面易做到“三直”，机电事故也可减少，故是合理的。机组工作面生产能力验算工作面长度机组工作面日产量Q用下式表示QNNLSMRC（吨/日，参见煤矿地下开采方法）式中L工作面长度，MC工作面煤炭采出率，约为08S每刀截深，取06MN采煤机日进刀数，取为6刀M采高，630MR煤的容重，15吨/立方米N同采工作面个数，1个所以矿井年生产能力为（330个工作日）Q总62000863015063301805万吨/年因本设计生产能力为180万吨，故一个工作面的产量即可满足设计要求。工作面年推进度工作面年推进度TNLT年工作天数按330天计算N昼夜完成的循环数，一天6次L循环进尺，取06M循环工作面延误系数，取1故工作面的年推进度33060611188M三、采区巷道的布置方式根据煤层的埋藏特征，倾角起伏比较平缓，而且煤层厚度平均为630M，属于厚煤层，为了提高工作效率和煤的采出率，本设计采用一次采全高采煤法，所以适用的采煤方法有大采高一次采全高采煤法和放顶煤长壁采煤法，而这两种采煤方法的适用条件却有些许的不同大采高一次采全高采煤法的适用条件是缓斜5M以下的厚煤层，放顶煤长壁采煤法适用条件为缓斜5M以上的厚煤层，所以根据该煤层的赋存条件，本矿井决定采用放顶煤采煤法。采区位置对单一煤层可布置在煤层中或布置在岩层中。方案一煤层中采区沿煤层布置，掘进速率快、费用低，联络巷道工程量小，可补充探明煤