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煤矿开采技术毕业设计模板
煤矿开采技术毕业
设计
题目：
煤矿开采技术毕业设计
姓名：
钱程
05月25日
前言矿井概况
第一章井田开拓基本知识
第一节煤田划分为井田
第二节矿井储量、生产能力和服务年限
第三节井田再划分
第二章井田开拓
第一节井田开拓的概念及分类
第二节斜井开拓
第三节立井开拓
第四节平硐开拓
第五节井筒形式分析及选择
第三章井底车场
第一节井底车场组成
第二节井底车场的形式及其选择
第四章矿井开拓的基本问题
第一节井筒数目和位置
第二节开采水平的划分
第三节大巷布置
第五章采区车场形式
第六章采煤工作面生产技术管理第一节采煤工作面生产组织管理
第二节采煤工作面质量管理
第三节采煤工作面安全管理
前言矿井概况
调兵山市位于辽宁省北部,煤炭资源丰富,其煤炭储量占辽宁省煤炭总储量的三分之一,拥有国家八大煤矿之一的铁法煤业（集团）有限责任公司,是辽宁省最大的动力煤生产基地。
铁煤集团矿区属超级瓦斯矿,根据国土资源部国土资函号文件,铁法煤田煤层气储量为:
探明煤层气地质储量77.303@108m3,控制煤层气储量55.
863@108m3。
调兵山市区约有十万人口，当前,市区居民和商业的能源消费结构中,除用电以外,型煤、液化石油气仍占有较大比例,仅少部分居民使用管道燃气。
周边工业园区工业企业的能源消费结构则以燃煤为主。
煤炭等传统燃料的使用对调兵山市区大气环境及生态环境质量产生一定影响,燃煤烟气是该区域大气环境污染的主要因素之一。
铁法能源有限责任公司于注册,原铁煤集团成为其控股子公司,公司总部位于辽宁省北部调兵山市境内。
铁法能源公司是以煤炭生产为主,集煤层气开发利用、建筑安装、机械制造加工、建材、电力等于一体,多元发展的大型煤炭企业。
本部由铁法、康平、康北三个煤田组成,累计探明工业储量22.97亿吨,截至末,剩余工业储量17.68亿吨。
开始,铁法能源公司实施了走出去发展战略,挥师内蒙,进军山西,取得了突破性进展——在内蒙古和山西先后经过合资合作方式争取到三块煤炭资源,累计控制煤炭资源地质储量超过了30亿吨,使集团控制的煤炭资源超过了50亿吨,为做强作久煤炭主业奠定了坚实基础。
当前,控股经营的内蒙古鄂尔多斯东辰公司一期改扩建工程已经竣工,产煤44万吨,二期600万吨扩建工程正在紧张筹备之中。
调兵山市铁煤集团是全国重点煤炭企业之一。
矿区风天矸石粉飞扬污染大气,雨天矸石下泄冲压农田;矿区地表出现大面积沉陷,水土流失严重,生态环境恶化。
199年开始进行恢复性治理。
方案确定以沉陷坑复垦为主,矸石山综合利用为辅的
总布局。
具体侧重防治技术,消化利用矸石为主线;侧重经济效
益,抓开发利用为突破口;强调参与融资治理;各负其责落实到
人。
到现在共治理沉陷坑824hm2,修建鱼塘21处,开垦水田
70hm2,新建苗圃70hm2，复垦旱田667hm2恢复住宅区1处，河道治理2km,修复道路5km,开发建设恢复治理水土流失面积5hm2，综合利用消耗矸石133万m3,减少土壤流失4300万t,年
综合经济效益达702万元
北温带、半湿润季风大陆性气候是调兵山主要气候特征。
四季分明,气候变化明显。
年平均气温6.85度。
7月份为最热月份,平均24.2度,极端最高气温35.9度.一月份为最冷月份,平均为-13.1度,极端最低气温为-34.3度。
年均降水800毫米,七月份降雨量最多,七月平均降水量为176.8毫米。
全年日照2700小时。
地理位置方面位于辽宁省北部。
在东经123°27'3至123°41'52,北纬42°20'31至42°33'19之间。
东西宽20.6公里,南北长23.7公里,幅员面积262.9平方公里。
辖区内自然资源十分丰富,拥有煤炭、煤矸石、煤层气、硅灰石、矿泉水、大理石、花岗石、石英石、草炭等10余种矿产资源。
第一章井田开拓基本知识
第一节煤田划分为井田
煤田具有很大的面积,有的煤田面积可达几百平方公里,储量达到几百亿吨。
对于这样大的煤田,如果由1座矿井来开采,显然,技术、经济上是不合适的。
因此,在开发煤田时,应当把划分为若干较小的部分,由若干矿井来开采。
划归1座矿井开采的那部分煤田称为井田。
有时井田不很大,也不可划分井田。
井田的划分,是根据沿煤层的走向和倾斜（煤层埋藏深度）来圈定的。
井田范围的大小,由井田沿走向长度和沿倾斜方向的水平投影的宽度来决定。
沿煤层倾斜方向的划分,根据煤层倾角不同,有两种划分方法:
水平划分和垂直划分第二节矿井储量、生产能力和服务年限矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。
矿井地质储量是指矿井技术边界范围内的全部煤炭储量;矿井工业储量（Zc）是指在井田范围内,经过地质勘探,煤层厚度和质量均合乎开采要求、地质构造比较清楚、当前即可利用
的储量,矿井可采储量（Zk）是矿井设计的能够采出的储
量。
故Zk=（Zc—p）C式中p――保护工业广场、井筒、井
田境界、河流、湖泊、筑物等留置的永久煤柱损失量;C——采区回采率。
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;地方小煤矿不低于0.70。
矿井生产能力亦称井型,是指矿井设计的年生产能力（万吨/年）。
有些生产矿井因为原来没有正规设计,或者因为原来的生产能力需要改变,故需对矿井生产能力进行重新核定。
核定后的综合能力,称为核定能力。
矿井服务年限是指矿井均衡生产的期限（不包括产
量递增期与产量递减期）。
第二章井田开拓
第一节井田开拓的概念及分类
井田开拓方式是指用于井田开拓的地下巷道在井田内的布置方式。
井田开拓方式的内容包括井硐形式、水平数目以及阶段内的布置方式等。
无论是哪一种井筒（硐）形式,井田都可
能采用单水平或多水平;分区式、分段或分带式等巷道布置。
按井硐的形式,井田开拓方式可分为斜井开拓、立井开拓和平硐开拓三种方式。
（1）斜井开拓是指利用倾斜井筒由地面进入地下,并经
过一系列巷道通达煤层的一种开拓方式。
（2）立井开拓是用垂直井筒由地面进入地下,并经过一系列巷道通达煤层的一种开拓方式。
（3）平硐开拓是利用水平巷道由地面进入,并经过一系列巷道通达煤层的一种开拓方式。
（4）综合开拓是在某些条件下,采用单一的主副井井筒形式开拓井田在技术上有困难或经济上不合理时,而采用不同的井筒形式开拓井田。
第二节斜井开拓
斜井开拓在中国应用广泛,有多种不同的形式。
按斜井与井田内的划分方式的配合不同,可分为集中斜井（有的地方也称阶段斜井）和片盘斜井。
集中斜井有单水平、多水平和上山式、上下山式等多种开拓方式。
当井田划分为阶段开采时,称为集中斜井或阶段斜井。
图25为阶段斜井的基本形式。
图例为多水平斜井开拓。
井田为缓斜煤层,可采煤层2层,埋藏较浅。
井田沿倾斜划分为两个阶段其阶段下部标高为-100m、-280m,设两个开采水平,每个上山阶段沿走向划分为4个采区。
在井田走向中部自地面向下开掘一对斜井,主斜井1、副斜井2均位于最下一个可采煤层的底板岩层中。
当副斜井掘至+80m回风水平后,开掘辅助车场3及总回风道4。
斜
井达-10m第一水平后,开掘井底车场6,并在最下部的可采煤层底板岩层中掘主要运输大巷7,待其掘至采区中部后,掘采区下部车场8、采区运输上山9和轨道上山10,与总回风道4连通形成通风系统,并继续进行采区内巷道的掘进。
为便于矿井通风,在井田上部边界另掘边界风井5并以石门与总回风道4相连。
首先让靠近井田中部的采区投产,随后,从中部向两翼发展,各采区依次投产和接替。
矿井各主要生产系统详见本章第三节。
矿井开采以一个水平生产保证矿井产量。
第一水平结束前,延深主、副斜井至-280m第二水平,进行第二水平及中央采区的开拓和准备。
第一水平开始减产,第二水平即投入生产,在两个水平生产过渡期间,以两个水平同时生产保证矿井产量。
近水平煤层埋藏较浅时,可采用斜井单水平开拓,自地面向下开掘穿岩的一对斜井至开采水平后,根据井田延展的主要方向布置开采水平大巷,在大巷两侧采用盘区式或带区式进行准备。
片盘斜井开拓是最简单的开拓方式。
井田沿煤层倾向按标高划分为数个分段,每段相当于采区的一个区段,习惯上称为片盘,适于布置一个采煤工作面。
自地面向下沿煤层开一对斜井,直至第一片盘下20耀30m,在第一片盘上部开片盘甩车场及第一片盘回风巷,在第一片盘下部开片盘甩车场及片盘运输巷,然后,经平或斜石门掘进上煤层的超前平巷及开切眼即可开始第一片盘的回采。
采出煤炭及掘进出矸石经片盘运输巷用矿车运至片盘甩车场,由主井提至地面。
新鲜风流自主井进入,经片盘运输巷、斜石门、超前平巷,清洗采煤工作面后,经超前回风巷、石门、片盘回风巷,由副井排出。
由于井筒倾角较煤层倾角小,虽然斜井开始位于煤系底板而当井筒以原定坡度向下延深时,是逐步由煤系的底部穿向顶部,而且愈往下愈远,不便于井底车场和大巷布置,保护井筒的煤柱损失也将增加,故这种斜井的终深应较小。
当煤层倾角较大时,能够在煤组的底板岩层内按伪斜方向布置斜井。
由于井筒穿过各水平时逐步偏离井田中央,使上下水平两翼井田长度不均,可能给两翼配合生产增加困难。
另外,也增加了井筒的长度。
因此这种布置方式也较少采用。
当煤层赋存不深,倾角不太大,井田沿煤层倾向尺寸小,因施工技术和装备条件等原因不便采用立井,而采用沿煤层布置斜井时,又受到井上下条件限制,这时能够采用反向斜井,即井筒方向与煤层方向相反,这种方式和上述穿层斜井相比,井筒到达煤层的距离较短,但如要向深部延深井筒,则它离下部煤层越来越远,井筒和石门的工程量都将增加。
此时,虽然可用暗斜井开采其井田下部煤层,但又将增加提升的段数和运输环节,故这种布置方式不适于用在井田倾斜长度大的矿井。
第三节立井开拓
主、副井均为立井的开拓方式称为立井开拓。
由于煤层赋存条件和开采技术水平的不同,立井开拓有多种方式。
1.立井单水平带区式开拓
立井单水平带区式开拓方式,井田划分为两个阶段,阶段内带区式布置。
井巷开掘顺序:
在井田中央开掘主井1、副井2,当掘至开采水平标高后,开掘井底车场3、主要石门4,当主要石门掘至预定位置后,在煤层底板岩层中向两翼开掘水平运输大巷5,开掘回风大巷6。
当运输大巷掘至一定位置后,掘行人进风斜巷12、运料斜巷11进入煤层,并沿煤层开掘分带运煤斜巷7、溜煤眼10、分带回风斜巷8。
当分带运煤斜巷、分带回风斜巷掘至井田边界后,沿煤层走向掘进开切眼,在开切眼内安装采煤设备后,即可由井田边界向运输大巷方向回采。
运输系统:
采煤工作面9采出的煤由工作面刮板输送机运至分带运煤斜巷7,由带式输送机运到煤仓10,并在运输大巷5装入矿车。
由电机车牵引至井底车场3,经过主井1提升到地面。
材料、设备由副井2下放到井底车场3,由电机车牵引送达分带材料车场,经材料斜巷1利用小绞车提升至分带斜巷8,然后到采煤工作面9。
通风系统:
新鲜风流由副井2进入,经井底车场3、主要石门4、运输大巷5、行人进风斜巷12、分带运煤斜巷7进入采煤工作面。
清洗采煤工作面后的污风经各自的分带回风斜巷8、回风大巷6、回风井13由主要通风机排出地面。
2.立井多水平采区井田内有两层煤,分为两个阶段,其下部标高分别为-120m,-480m,每个阶段沿走向划分为若干采区。
两层煤间距较小,宜采用联合布置,在m2煤层底板岩石中布置阶段运输大巷和回风大巷,为两层煤共用。
井田设置两个开采水平-30m水平为第一水平,-480m水平为第二水平,均采用上山开采。
井巷掘进顺序:
先在井田走向的中部开凿一对立井,主井1和副井2,待主副井掘至-30m水平后,开掘井底车场3及主要石门。
主要石门穿入m2煤层底板岩石预定位置后,向两翼开掘运输大巷4,当其掘至第一、第二采区中央后,开掘采区下部车场5,在m2煤层底板岩石中掘进采区运输上山6及轨道
上山7。
与此同时,在井田上部边界开掘回风井8、回风大巷
9、采区运输上山6和轨道上山7,待采区上山贯通后,分别在第一区段上、下部掘进第一区段运输石门1、第一区段回风
石门14穿入ml煤层，以及区段溜煤眼18。
然后掘进ml煤层的区段运输平巷12、回风平巷15及开切眼。
一切准备好后,在开切眼内安装采煤设备进行回采。
运输系统:
从采煤工作面采出的煤炭经m1煤层区段运输平巷12、第一区段运输石门11、区段溜煤眼18、采区输送上山6到采区煤仓19、在大巷装车站装入矿车、电机车牵引列车经运输大巷4进入井底车场3,卸入井底煤仓,用箕斗由主井1提升到地面。
掘进巷道所出的矸石,由矿车装运经轨道上山7、采区下部车场5、运输大巷4至井底车场3,由副井2用罐笼提升到地面。
材料设备用矿车装载经副井2用罐笼下放至井底车场3,由电机车牵引经运输大巷4拉到各采区,经采区下部车场5、轨道上山7转至各使用地点。
通风系统:
新鲜风流经副井2进入,经井底车场3、运输大巷4、采区下部车场5、采区轨道上山7、区段运输石门1、ml煤层区段运输平巷12进入ml煤层采煤工作面。
清洗采煤工作面的污风由m1煤层区段回风平巷15、区段回风石门14、总回风巷9经回风井8由通风机排到地面。
第四节平硐开拓利用水平巷道从地面进入煤体的开拓方式称为平硐开拓。
井田内的划分及巷道布置等与斜井、立井开拓方式基本相
同。
根据地形条件与煤层赋存状态的不同,按平硐与煤层走向的相对位置不同,平硐分为走向平硐、垂直平硐和斜交平硐;
按照平硐所在标高不同,平硐分为单平硐和阶梯平硐
1.走向平硐
图2-5所示为走向平硐开拓。
平硐是沿煤层走向开掘,把煤层分为上、下山两个阶段,具有单翼井田开采的特点。
走向平硐开拓方式的优点是平硐沿煤层掘进,容易施工,建井期短,投资少,经济效益好,还能补充煤层的地质资料。
缺点是煤层平硐维护困难,巷道维护时间长,具有单翼井田开采通风、运输困难等,一般平硐口位置不易选择。
2.垂直或斜交平硐与煤层走向垂直或斜交的平硐为垂直或斜交平硐。
图2-6所示为垂直平硐。
根据地形条件,平硐可由煤层顶板进入或由煤层底板进入煤层。
平硐将井田沿走向分成两部分,具有双翼井田开拓特点。
与走向平硐相比较,其优点是平硐易维护,具有双翼井田开拓运输费用低、巷道维护时间短、矿井生产能力大、通风容易、便于管理等特点,且便于选择平硐口的位置。
缺点是岩石工程量大、建井期长、初期投资大等。
第五节井硐形式分析及选择
1.平硐开拓的优缺点和适用条件平硐开拓是最简单最有利的开拓方式。
其优点是:
井下出煤不需提升转载,运输环节少,系统简单,占有设备少,费用低;地面设施较简单,无需井架和绞车房;不需设较大的井底车场及其硐室,工程量少;平硐施工容易速度快,建井快;无需排水设备且有利于预防水灾等。
因此,在地形条件合适、煤层赋存位置较高的山岭、丘陵或沟谷地区,只要上山部分储量能满足同类井型的水平服务年限要求时,应首先考虑平硐开拓。
2.斜井开拓的优缺点和适用条件
斜井与立井相比,井筒掘进技术和施工设备较简单,掘进速度快,井筒装备及地面设施较简单,井底车场及硐室也较简单,因此初期投资较少,建井期较短;在多水平开采时,斜井石门工程量少,石门运输费用少,斜井延深方便,对生产的干扰少;大运量强力带式输送机的应用,增加了斜井的优越性,扩大了斜井的应用范围。
采用带式输送机的斜井开拓时,可布置中央采区,主副斜井兼作上山,可加快建井速度。
当矿井需扩大提升能力时,更换带式输送机也比较容易。
斜井与立井相比的缺点是:
在自然条件相同时,斜井井筒长,围岩不稳固时井筒维护困难;采用绞车提升时,提升速度低、能力小,钢丝绳磨损严重,动力消耗大,提升费用高,井田斜长越大时,采用多段提升,转载环节多,系统复杂,占有设备及人员多;管线、电缆敷设长度大,保安煤柱损失大;对于特大型斜井,辅助运输量很大时,甚至需要增开副斜井;斜井通风线路长,断面小,通风阻力大,如不能满足通风要求时,需另开专用风井或兼作辅助提升;当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒施工技术复杂,有时难以经过。
当井田内煤层埋藏不深,表土层不厚,水文地质简单,井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜煤层,一般可用斜井开拓。
对采用串车或箕斗提升的斜井,提升不得超过两段。
随着新型强力大倾角带式输送机的发展,大型斜井的开采深度大为增加,斜井应用更加广泛。
第三章井底车场
第一节井底车场组成井底车场由运输巷道和硐室两大部分组成,
1.井底车场运输线路井底车场运输巷道中设有各种运输线路,其中包括存车线、调车线和绕道线路等。
（1）存车线①主井存车线在主井井底两侧的巷道中,储放重列车的线路称为主井重车线;储放空列车的线路称为主井空车线。
②副井存车线在副井两侧的巷道中，
存放矸石车或煤车的线路称为副井重车线;存放材料车的线路称为材料车线;在材料车线一旁设有存放由副井放下的空车的线路,称为副井空车线。
（2）调车线路调度空、重矿车的专用线路称为调车线。
例如,重列车由电机车牵引进入主井重车线之前,电机车不能经过翻笼,必须由重列车前部调到列车尾部,顶推重列车进入重车线。
这种为使电机车由列车头部调到尾部而专门设置的轨道线路,称为调车线路。
（3）绕道线路绕道线路又称回车线。
电机车将重列车顶入主井重车线后,需经过一定的车场运输巷道,绕行到主井另一侧的空车线,与空列车挂钩,牵引空列车驶出井底车场,这样的线路称为绕道线路。
2.井底车场硐室井底车场硐室按其所在位置分为:
1主井系统硐室有翻车机硐室、井底煤仓、箕斗装载硐室、撒煤清理硐室等;
2副井系统硐室有马头门、井下主变电硐室与主排水泵房、水仓、等候室等;
3其它硐室有调度室、电机车库及机车修理硐室、防火门硐室、井下爆破材料库、消防材料库、人车场、工具库、医疗室等。
井底车场硐室的布置要符合《煤矿安全规程》及《煤炭工业矿井设计规范》的规定,满足安全可靠、技术可行、经济合理的要求,尽量减少工程量和适应各种硐室工艺要求,根据硐室的用途、地质条件、施工安装和生产使用方便等因素确定各种硐室的布置方法。
各主要硐室的布置原则有:
（1）翻车机硐室翻车机硐室是为矿井采用箕斗或带式输送机提升煤炭时而设置的,设在主井重车线和空车线交接处。
载煤重车进入翻笼后,翻车机翻转,煤被卸入井底煤仓;经过装煤设备硐室将煤装入井筒中的箕斗或带式输送机。
翻车机两旁应设人行道。
（2）井底煤仓井底煤仓上接翻车机硐室,下连装载硐室。
一般为一条较宽的倾斜巷道,其倾角不小于50°。
煤仓容量,对中型矿井一般按提升设备0.5耀1.0h提煤量计算；对大型矿井按提升1耀2h提煤量计算。
（3）井下主变电硐室及主排水泵房
井下主变电硐室是井下的总配电硐室。
井上供给的高压电从这里分配到各采区,同时将一部分高压电降压后供井底车场使用。
主排水泵房是井下的主要用电点之一,一般和井下主变电硐室布置在一起。
为了保证矿井因突然涌水、淹没大部分巷道时水泵仍能在一定时期内正常工作,井下主变电硐室和主排水泵房的地面应比井底车场轨面标高高出0.5m。
为了缩短排水管路以及与井筒联系方便,井下主变电硐室与主排水泵房应布置在铺设排水管路的井筒附近。
主排水泵房与井筒连接的管与道坡度,一般为25°耀30°;主排水泵房地板至管子道与井筒连接处的高度,不应小于7m,以便矿井发生水灾时,在关闭水泵房的防水门后,仍能够经过管子道增添和搬运设备,保证主排水泵房的正常工作。
（4）水仓
水仓是低于井底车场标高而开掘的一组巷道,用以暂时储存和澄清井下的涌水。
为了保证水仓内沉淀物的清理与储水工作互不影响,水仓应有两条独立的和互不渗漏的巷道,以便一条水仓清理时,另一条水仓仍能正常使用。
水仓的入口应尽量设在井底车场巷道标高最低的区段。
水仓的末端经吸水小井与水泵房相通。
正常涌水量在100m3/h及其以下时,主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。
正常涌水量大于100m3/h的矿井,主要水仓有效容量按下式计算:
V=2（Q+300）（2-2）
式中V——主要水仓的有效容量,m3,但不得少于4h的矿井正常涌水量;
Q矿井正常涌水量，m3/h。
（5）井下电机车库与井下机车修理间电机车库与井下机车修理间应设在车场内便于进车的地点,
使用蓄电池电机车时,应有相应的充电硐室与变电硐室。
（6）井下调度室
调度室负责井底车场的车辆调度工作,一般设在空重车辆调动频繁的井底车场入口处,以便掌握车辆运行情况。
（7）井下等候室
当矿井用罐笼升降人员时,在副井井底附近应设置等候室,并有两个通路通向井底车场,作为工人候罐休息的场所。
（8）井下防火门硐室井下防火门硐室是用于井口或井下发生火灾时隔断风流的硐室。
一般设在进风井与井底车场连接处的单轨巷道内,一般为两道容易关闭的铁门或包有铁皮的木板防火门。
（9）消防材料库消防材料库是专为存放消防工具及器材的硐室。
这些器材的一部分装在列车上,以备井下发生火灾时,能立即开往发火地点。
该硐室一般设在运输大巷或石门加宽处。
（10）井下爆破材料库
井下爆破材料库是井下发放和保存炸药、雷管的硐室。
井下爆破材料库有单独的进回风道,回风道同总
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