矿井开采设计指导书

1、采矿工程毕业设计矿井开采设计指导书一、毕业设计大纲内容1 矿井地质概况本章是矿山开采设计的基础内容，正确编写本章的内容，将为以后各章的设计打下一个良好的基础。编写本章内容，学生应收集并熟悉实习矿井的地质资料，主要参考所在矿井的井田精查地质报告，掌握以下内容：（1）井田位置及范围（2）地层（3）地质构造（4）煤层及煤质（5）矿井安全生产条件：煤层顶底板条件，水文条件，瓦斯、自燃、煤尘等条件（6）地面条件（7）井田境界及储量1.1 井田位置及交通1.1.1 交通位置 说明矿区、矿井所在的行政区域及隶属关系；地理位置以及铁路、公路或航运的交通情况；距附近大城市和主要车站的距离。 插图：交通位置图。1

2、.1.2 地形地貌 地形、地貌、高山及有否重要建筑物和名胜古迹，开采矿藏时是否需要加以保护。1.1.3 气象及水文情况矿区气候性质及气温变化，雨季时间，年平均及最大降雨量，年蒸发量，最大冻结深度，平均积雪厚度，风向，风速。矿区河流、湖泊、沼泽的分布及范围，河流的流量、流速、水深及最高洪水位。1.1.4 矿区概况矿区开发情况，经济情况，工农业生产情况，建筑及矿用材料来源情况，供水、供电及人力资源，矿藏销售情况。1.2 地层及地质构造编写本节内容时，应尽量采用图表，文字说明应力求简明扼要。地层可参考表1-1编录。断层可按表1-2格式描述。附：综合地质柱状图。1.3 煤层及煤质1.4.1 煤层含煤层

3、数，煤层厚度，层间距，顶底板岩性及其变化规律，煤层硬度和节理发育情况，煤层结构，夹矸的岩性、厚度及分布规律，煤层露头及风氧化带，可采煤层特征可按表1-3格式列表表示。1.4.2 煤质煤质情况。1.4 煤层开采技术条件1.4.1 瓦斯赋存状况及其涌出数，煤尘爆炸危险性，煤的自燃性，地温情况1.4.2 水文地质含水层、隔水层分布发育情况及其变化规律，渗透系数、涌水量，地表水的影响范围，临近矿井、部分小窑涌水及积水情况，断层的导水性，矿井正常、最大涌水量，水文地质对矿井开采的影响。1.4.3 其他2 矿井储量、生产能力与服务年限在做本章之前，要先阅读煤矿开采学和煤炭工业设计规范中的有关内容和相关条款

4、的规定，并结合前面的矿井可采储量和后面的矿井开拓和采矿方法内容综合考虑。2.1 井田境界及储量2.1.1 井田境界（1）说明确定井田境界的依据、走向长度、倾斜宽度、井田面积。与相邻矿井及小窑的关系。（2）在毕业设计中，一般以实习矿井的实际井田境界为准，但要论证其合理性。在特殊情况及地质资料允许的条件下，可以改变原井田境界，但要征得指导教师的同意，严禁私自改变井田境界。（3）改变井田境界时，应根据矿（煤）田划分为井田的原则及有关设计规范并参考矿井地质资料，进行技术经济分析，得出合理的结论。2.1.2 储量按照国家现行标准固体矿产资源/储量分类GB17766和煤、泥炭地质勘查规范DZ/T0215划

5、分矿产资源/储量类型，计算“矿井地质资源量”、“矿井工业资源/储量”、“矿井设计资源/储量”和“矿井设计可采储量”。2.2矿井生产能力与服务年限2.2.1矿井工作制度（1）矿井工作日按年330d计算。（2）矿井每昼夜三班工作，采用“三八”制，综采工作面可采用“四六”制，也可借鉴所实习矿井的工作制度。（3）每日净提升时间为16h。2.2.2矿井生产能力矿井生产能力是指矿井设计的年产量，一般按年产矿石量计算。对于煤矿是指年产原煤量。矿井生产能力是一个定值，而不是变量，矿井生产能力和矿井实际产量不同，矿井实际产量是指矿井每年实际生产的矿石量，可能高于生产能力，也可能低于生产能力，一般每年产量不同。矿

6、井生产能力是矿井各系统和环节的综合能力，是全面反映矿井面貌的一个重要的综合指标。因此为了方便矿井设计、建设和生产管理，矿井生产能力采用系列化的、通用的标准值：（1）大型矿井：1.2 Mt/a、1.5 Mt/a、1.8 Mt/a、2.4 Mt/a、30 Mt/a、4.0 Mt/a、5.0 Mt/a、6.0 Mt/a及其以上；（2）中型矿井：0.45Mt/a、0.6Mt/a、0.9 Mt/a；（3）小型矿井：0.3Mt/a及其以下。2.2.3矿井服务年限矿井服务年限是指矿井正常生产的时间，以年计。为了使矿井建设工程和设备投资以及因该矿井而建立的工业和服务设施的建设投资等发挥最大的效能，矿井服务年限

7、和矿井生产能力应相匹配。2.2.4 矿井储量、生产能力和服务年限的关系 （2-1）式中：A矿井生产能力，Mt/a；ZK矿床可采储量，Mt；T矿井服务年限，a；K储量备用系数，一般取1.4；3 井田开拓3.1井筒形式、数目及位置的确定3.1.1井筒形式的确定设计任务：（1）根据条件，确定主井、副井分别采用立井、斜井、平硐、斜坡道中的一种。（2）确定主井、副井提升（运输）方式及提升（运输）设备的布置。（3）若为平硐开拓时，确定平硐的方位。3.1.2 井筒数目的确定设计任务：确定井田内需要布置的所有井筒的个数，包括主井、副井、风井、充填井、灌浆井等。3.1.3 井筒位置的确定设计任务：（1）工业场地

8、位置，给出一个布置工业场地的范围。（2）确定井筒位置，给出井口坐标。3.2 开采水平的划分及布置3.2.1 井田内划分及开采顺序 设计任务： （1）确定井田划分方式：常用的井田划分方式见表3-4和表3-5。（2）确定划分单元参数，包括：阶段斜长（垂高）、采区走向长度，盘区的长和宽等。（3）确定划分单元之间的开采顺序。 3.2.2 开采水平的划分及水平标高确定 设计任务：（1）确定是否采用下山开采。（2）确定是否需要设辅助水平、中间水平。（3）确定开采水平服务范围及水平数目。（4）确定水平标高。 3.2.3 阶段运输大巷和回风大巷的布置 设计任务：（1）确定运输大巷和回风大巷位置。（2）确定运输

9、大巷和回风大巷的方向和坡度。（3）确定运输大巷和回风大巷的断面。（4）确定大巷的数目和布置方式。3.3 井底车场3.3.1 井底车场形式选择及硐室布置设计任务：（1） 确定采用环行式、折返式或底卸式矿车井底车场。（2）从井底车场图册中选择标准的车场图并加以描绘。（3）确定设置哪些硐室并给出水仓、水泵房、中央变电所等主要硐室的参数。3.3.2 井底车场线路设计 有条件的同学，可进行井底车场线路设计。设计可参阅矿井开采设计、煤矿矿井采矿设计手册中有关内容。3.4 方案比较、确定开拓系统设计任务：（1）对开拓中的每个局部问题（如井筒形式、井筒装备、井筒位置、阶段划分、水平布置等）逐个考虑，提出可行方

10、案，并经初步分析比较后确定出1个最好的方案。若某个局部问题与其它问题相关联（如井筒位置和井筒形式）时，应将相关联的问题作为一个整体考虑。（2）若某个问题或一些相关联问题的若干方案无法通过简单分析比较确定时，通过技术经济综合分析比较后确定。（3）根据每一个局部问题或一些相关联问题的可行方案，进行合理组合形成23个相互有明显区别的完整的可行的整体开拓方案。（4）对可行的整体的方案（开拓系统）进行技术经济综合分析比较，确定开拓方案。第4章 准备方式及采煤方法4.1 采区地质概况设计任务：（1）说明设计采区在井下的位置、范围及与地面的相对应关系。分析井下开采对地面重要建筑物、河流、水体等的影响，煤层露

11、头破坏情况，周围有无火区、水淹区等情况。（2）说明设计采区煤层特征、煤质情况以及对开采会造成影响的其他地质因素。根据资料分析说明煤层特征：最大、最小、平均厚度，夹矸位置层数、及厚度，煤层平均倾角，顶底板围岩性质、构造、节理变化规律；煤层性质：硬度、容重，煤质品种、用途，煤层瓦斯、煤尘、自燃发火期以及含水性等开采其它影响因素等。4.2 采区巷道布置设计任务：（1）确定区段参数（工作面长度、区段煤柱尺寸、顺槽宽度）（2）进行区段划分（3）进行采区巷道布置。确定采区上（下）山的数目及位置、区段平巷布置、采区车场形式、装车站布置、采煤工作面接替以及进行采区运输、通风、供电等生产系统设计。4.3 采煤方

12、法设计任务：（1）选择采煤方法（2）选择采煤装备及进行工艺设计（2）确定采煤参数4.4 工作面劳动组织设计任务：编制劳动组织表、绘制采煤工作面作用正规循环图4.5 技术经济指标设计任务：编制工作面技术经济指标表。5 矿井通风与安全5.1 影响矿井通风安全的因素分析影响矿井通风安全的因素主要有煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性、矿井涌水量、矿井设计生产能力、井田开拓方式和采煤方法等。要全面仔细分析这些错综复杂因素对矿井通风安全的影响。5.2 拟定矿井通风系统设计任务：根据井田划分和开拓系统布置，划分矿井通风阶段。选择矿井通风系统布置方式，即矿井通风方式。进行

13、矿井通风系统设计。5.3 确定矿井需风量设计任务：（1）根据煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范有关规定，计算确定矿井需风量。（2）进行风量分配5.4矿井通风容易与困难时期的通风阻力计算设计任务：（1）在设计的通风阶段中，确定矿井通风容易和困难时期的工作面位置，并分别绘制两个时期的通风系统图。（2）分别计算通风容易和困难时期的通风阻力。5.5 矿井通风设备的选型设计任务：矿井通风设备是指主要通风机和电动机。1）矿井通风设备的要求2）主要通风机的选择（1）计算通风机风量（2）计算通风机风压（3）初选通风机（4）求通风机的实际工况点 计算通风机的工作阻力 确定通风机的实际工况点（5）确定通风机的型号

14、和转速（6）电动机选择5.6 矿井通风等积孔的计算矿井通风等积孔作为衡量矿井通风难易程度的指标，由下式计算， (5-1)根据矿井总风阻或等积孔，通常把矿井按通风难易程度分为三级。根据本矿井前面计算的结果，计算矿井的等积孔。5.7预防瓦斯、火、矿尘、水和顶板等事故的安全技术措施设计任务：1）预防瓦斯（1）预防瓦斯突出的措施区域性防突措施局部性防突措施（2）预防瓦斯爆炸的措施防止瓦斯积聚防止瓦斯引燃2）防火（1）合理布置巷道、选择合理的采煤工艺和通风系统、合理确定近距离相邻煤层和厚煤层分层同采时两工作面之间的错距。（2）灌浆与阻化剂灭火（3）均压防灭火（4）凝胶防灭火（5）惰气防灭火3）防尘（1）

15、预防煤尘爆炸的技术措施 减、降尘措施 防止煤尘引燃的措施 隔绝煤尘爆炸的措施（2）矿山综合防尘 通风除尘 湿式作业 净化风流 个体防护4）矿井防治水措施：（1）做好矿井水文观测与水文地质工作（2）井下探水（3）疏放水（4）截水（5）矿井注浆堵水5）预防顶板冒落二、毕业设计图纸和说明书的规定（一）毕业设计图纸要求学生独立完成与毕业设计说明书配套的毕业设计图纸（不包括毕业设计说明书中的插图）至少5张。5张大图的技术标准和具体要求是：1、矿井开拓平面图（1）比例为1：5000或1：10000，个别小矿井可采用1：2000。（2）图中要求有主采煤层底板等高线，煤层露头线，经纬网座标，指北方向，矿井边界

16、，矿井生产初期开拓工程，矿井生产后期开拓工程，工业场地保护煤柱线，矿井开拓剖面图剖面位置，开采水平、采区或带区（分带）边界线，首采区或带区首采分带简化的巷道布置，达到设计产量时回采工作面位置，其他采区上下山开掘位置，图题栏，井巷标号及名称等。（3）初期工程量中，用实线表示煤巷，用点划线表示岩巷；后期工程量一律用虚线表示煤巷和岩巷。（4）初期工程量为矿井达到设计生产能力时所开掘的巷道及硐室的工程量，否则为后期工程量。（5）后期工程量，尤其是第二开采水平和以后开采水平需画出井底车场、运输大巷等主要开拓巷道及各采区的下部车场或上部车场。如为带区布置，则只需画出以后各开采水平主要开拓巷道及带区边界线。

17、（7）生产采区的上山及车场、以及它们与运输大巷及回风大巷的关系，可简化处理。（8）煤层底板等高线只画主采煤层，且只画一层。（9）剖面线必须标明，且需经过主副井筒，可为折线。（10）必须标明矿井达到生产能力时的工作面数目及位置，如不在同一主采煤层，则应按比例投影到平面图上。（11）平面图与剖面图上的巷道标号应统一，并以巷道名称表的形式写在平面图。2、矿井开拓剖面图（1）采用的比例原则上同矿井开拓平面图。（2）初期工程量用实线表示，后期工程量用虚线表示。（3）必须形成完整的生产系统，风井应投影到剖面图适当的位置。（4）不可缺少井筒保护煤柱边界线。（5）如为煤层群开采，应标出煤层序号。3、采（盘）区

18、或带区巷道布置平面图和剖面图（1）比例为1：2000，小型矿井可用1：1000的比例。（2）要按实际采（盘）区或带区的尺寸由开拓图放大，但经纬网座标的间距仍为100mm。（3）图中要求有采（盘）区或带区范围内的煤层底板等高线，经纬网座标，指北方向，采（盘）区或带区边界，地质构造，采（盘）区或带区内主要准备巷道和硐室，正在生产的工作面回采巷道，为接替工作面掘进的巷道，工作面停采线，区段或分带的划分线，与采（盘）区或带区准备巷道相连接的一部分开拓巷道，相应地点配备的采掘及通风设备，采（盘）区或带区生产系统，图题栏，采（盘）区或带区内井巷标号及名称等。（4）必须形成完整的采（盘）区或带区生产系统，不

19、能缺少主要硐室及通风构筑物。（5）采区上、中、下部车场、盘区车场或带区车场不能简化，尺寸要大致接近实际的图上尺寸。（6）采（盘）区或带区的主要设备不仅要按标准图例画出，而且要放置在适当的地点。（7）平面图上要标出剖面图所在的剖面位置。（8）在平面图上要按比例画出采（盘）区的走向长度、上山间距、煤柱尺寸和倾斜投影长度，在剖面图上要按比例画出采（盘）区的倾斜长度、煤层间距、上山到煤层底板垂距等参数，但不需标出。 带区的参数要求参照采（盘）区的参数。（9）必须画出接替的工作面正在掘进的巷道。（10）如采（盘）区或带区尺寸过大，大于零号图纸很多时，可用断开线省略一部分，径纬网和煤层底扳等高线也要相应断

20、开。也可缩小比例画出采（盘）区或带区全貌。（11）采（盘）区或带区巷道平面图与剖面图中的巷道标号应统一，并以巷道名称表的形式标明在平面图或剖面图上。4、采煤方法图（1）采煤方法图的比例为1：50。（2）图中要求有工作面层面图，最大与最小控顶距剖面图，工作面上、下平巷超前支护段的巷道剖面图，正规作业循环图，劳动组织表，主要技术经济指标表，工作面设备标号及名称，图题栏等。（3）在工作面布置层面图或相关剖面图上，应标明或明确超前工作面加强支护段距离、支护形式，回采巷道在煤层中的相对位置，人工切口尺寸、最大、最小控顶距、煤层厚度、单体支柱的柱距、排距。 如为倾斜长壁工作面，在相关剖面图上还应标出煤层倾角。（4）在工作面布置层面图上，回采巷道的宽度应按巷道底板宽度为准绘制。（5）应以设备明细表标明工作面的主要设备。毕业设计图纸应满足以下要求： （1）正确反映设计的内容和意图； （2）设计符合采矿制图标准的各项要求； （3）图面布置整