潞安集团五阳煤矿矿井设计.docx
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潞安集团五阳煤矿矿井设计
1.井田地质、老窑及水文对开采的影响……………………………………………………3
2.矿井开拓方式的确定………………………………………………………………………3
2.1井口形式、数目和位置的选择……………………………………………………………3
2.1.1井筒形式的选择…………………………………………………………………………3
2.1．2井筒位置选择…………………………………………………………………………4
2.2水平划分及阶段垂高的确定，各水平间连接暗井和布置………………………………6
2.3主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择…………………………………………7
2.3.1主要运输大巷……………………………………………………………………………7
2.3.2总回风道布置……………………………………………………………………………8
3.矿井各水平煤层上下山和采区的开采顺序，第一水平的划分和配采关系………………8
4.选择矿井开拓方案…………………………………………………………………………10
4.1预提开拓方案及确定较优方案…………………………………………………………10
4.2开拓方案技术比较………………………………………………………………………13
5.后记…………………………………………………………………………………………14
6.参考文献……………………………………………………………………………………15
1.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。
陷落柱周围的煤、岩层，因柱体向下塌陷，周围产生大量节理，煤层产状也发生变化，甚至伴有小断层出现，因此采掘中应注意顶板支护。
在采掘时还应防止导水，以防万一。
2.矿井开拓方式的确定
2.1井口形式、数目和位置的选择
新建矿井根据井田内水文地质、井田边界、矿井设计生产能力和服务年限等综合因素，一般开拓主井（专用提升煤）、副井（用于提升矸石通风运输材料和上下人员）以及回风井（与副井一起通风回风）。
2.1.1井筒形式的选择
请参阅表井筒选择表
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。
根据根据潞安集团五阳煤矿水文地质条件，地面地下情况及地形地貌特征，本矿井只宜采用立井开拓或斜井开拓。
2.1.2井筒位置选择
选择井筒位置就是确定井筒沿走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示。
选择井筒位置的主要条件：
2.1.2.1、地面条件
井口附近要有一定的范围，用以布置工业场地，其中包括主副井生产系统建筑物与结构物。
根据《煤炭工业设计规范》矿井工业场地的占地面积指标，大型矿井占地面积指标为0.8～1.1公顷/10万吨。
由于矿井占地多，矸石山和煤泥水对生态和美观有污染，故应选择荒地结合地形布置生产系统，以减少土石方工程，认真贯彻少占不占良田，不拆或少拆村庄，尽量减少环境污染的方针。
2.1.2.2、井下条件
井筒沿走向的最有利位置应当设在储量等分线上或其附近。
沿井田倾斜方向主要运输石门的运输功与石门长度成正比，所以井筒位置应该力求减少石门长度。
采用单水平开拓时，应该尽可能靠近运输大巷，并采用卧式车场；采用多水平开拓时，应该按初后期石门长度总和最小位置确定井筒位置。
为了减少煤柱，在选择井筒位置时，如果能设在井田之外，应选择在无煤区，薄煤区，高灰分区，变质区，火成岩活动区和开采有实际困难的部位。
如不能设在井田之外应结合其他条件尽量使井筒设在煤层浅部以减少压煤，也便于后期回收。
从地面生产系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，不仅平场工程量小，大型建筑物的基础处理也比较简单。
但是井口附近又不能过分低洼要避免洪水灾害要尽可能避开滑坡岩崩流沙和泥石流危险区，以及其他不利于施工的工程地质条件。
主副井相对位置的选择：
斜井或立井在同一工业场地内相对位置一般如下：
（1）斜井
根据《煤矿安全规程》，矿井各出口之间的距离不得小于30m。
该规定系指岩柱最小尺寸。
考虑到斜井井口经常设有人车站人车存车线等，使井筒断面增大，故在方案或初步设计阶段确定主副井位置时，一般使两互相平行的主副井中线或提升中线相距35～40m，。
（2）立井
主副井之间距离按规定同样不得小于30m，设计时考虑井上井下生产流程能够合理衔接以及井塔施工安装和设备布置需要，主副井中心距约变动于50～100m请参阅图主副井相对位置。
本井田可采用立井开拓（主井设箕斗、副井为罐笼）或斜井（主井为皮带）开拓，井筒位于井田中央。
综合考虑上述各种因素选定井筒位置，本着优先考虑第一水平快速达产，以便使整个矿井投产，兼顾下水平的延伸开拓的原则，主井井筒位置的坐标为：
X38408270.52，Y4038799.70;井口标高875.66m。
主副井之间间距为75m，井筒位置位于井田走向中央，工业广场布置在井筒周围。
井口位置和工业广场的布置如图所示：
工业广场和井口位置
2.2水平划分及阶段垂高的确定，各水平间连接暗井和布置
设计时，井田沿煤层倾斜方向划分阶段数量多少，主要取决于井田倾斜长度和阶段高度的尺寸大小，井田开拓设计着重欲选择开采水平的标高，使其贯穿于全部煤层有利于开采。
阶段高度或斜长往往随煤层倾角与回风道标高不同而有较大变化，阶段斜长在一定程度上受采区斜长控制，缓斜煤层和近水平煤层的深部以及倾斜长度过大的局部块段，往往采用上下山或增设中间水平开采。
本井田可行的几种水平划分和阶段垂高确定方案见参阅表
上山和下山开采在工作面方面没有多大的差别，但在采区运输提升排水和上下山掘进等方面却有不同之处。
上山开采煤向下运输，上山的运输能力大，运输费用低但有折反运输：
井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统简单，风流由采区下部的集中运输巷道流向采区上部的集中回风平巷，通风系统简单，通风容易。
下山开采煤向上运输，无折返运输，运输工作量少：
各采区都要解决采区内的排水问题，如矿井涌水量大，增加了硐室和排水设备而且通风系统较复杂。
但是，可以充分利用原有开采水平的井巷和设施，节省开拓工程量和开拓时间，有利于集中生产和水平接替，延长水平服务年限。
考虑到本井田涌水量不大，瓦斯含量不高，所以通风和排水都不会影响本矿井的水平划分。
所以划分两个水平时，各水平都采用上下山开采，有利于水平接替，相对节省开拓时间。
节省开拓费用。
开采水平间的连接可采用暗斜井或暗立井连接，暗井的开拓可充分利用原有设备和设施，尽量使提升系统单一，转运环节少，经营费用低，管理较方便。
故除了受地质水文条件限制外，首先考虑上述因素。
阶段主要参数
水平数目/个
划分阶段数目/个
阶段斜长/m
阶段垂高/m
水平服务年限/a
水平实际出煤量/万t
备注
两个
水平
4
1664
1549
1549
1434
145
135
135
125
47
38
18014.6
14739.5
三个
水平
3
2060
2060
2060
180
180
180
29
28
28
10888.0
10888.0
10888.0
注：
水平采出煤量计算中把储量备用系数所指的备用储量，一半划分为地质
损失，一半划分为增产储量;该增产储量合并计入水平实际采出煤量中
2.3主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择
2.3.1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。
布置方式分为集中布置，分组集中布置与分层布置三种。
本矿井设计采用分组集中布置，请参阅图4-2-3集中运输大巷布置
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10～30m。
大巷与煤层距离本矿井选用岩石大巷，根据不同水平的水文地质条件大巷与煤层间距取10～30m，请参阅图
运输大巷分组集中布置方式
大巷与煤层距离
2.3.2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。
1、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。
2、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。
3、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.矿井各水平煤层上下山和采区的开采顺序，第一水平的划分和配采关系
开采顺序是指矿井工作应有计划有步骤的按顺序进行，作到采掘并举，掘进先行，合理的开采顺序应满足下列要求：
1、保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替。
2、尽量降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资。
矿井各水平的开采顺序按照从上到下的原则，作好水平接替和矿井延深工作。
采区内各煤层和各工作面必须有一定的顺序组织开采才能保证均衡生产。
在煤层群中，上下煤层的开采顺序，一般先采上层在采下层，在同一分段内，上下层如同时开采，应使上层工作面超前一段距离，避免受下层顶板岩石移动影响。
一般上层超前40-60m以上，使老顶来压不致影响下层开采。
同一煤层内，沿倾斜方向的开采顺序，采用下行式开采顺序。
沿煤层走向方向的开采顺序采用双翼开采，有利于矿井的均衡生产和合理配采，确保生产的连续性，有利于矿井的通风运输等主要生产系统的管理。
第一水平划分为四个采区，采区走向长平均1440m，倾向长1580/1400m。
配采：
煤层牌号相同不需配采，两翼配采产量的比例与两翼的储量分布的比例大体一致。
本矿井为大型矿井设两个备采工作面；生产工作面结束前安排接替工作面。
采煤工作面年进度为3420m。
4.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。
4.1预提开拓方案及确定较优方案
根据本矿井的实际情况，现提出五个可行的矿井开拓方案进行比较，先通过技术比较，从中确定两个技术上相对优越的方案，然后对这两个方案进行详尽的经济比较，并综合考虑各种因素，从而确定一个技术上可行、经济上合理的最佳方案。
现针对第一水平的开拓，兼顾下水平的延伸，预提出五个开拓方案：
方案Ⅰ：
一对立井开拓，主副井均采用立井开拓，主井用箕斗提升，副井用罐笼提升，主要任务是提矸，担负人员和设备的升降、坑木入井，主副井均兼做进风井。
开拓方案剖面图见图
立井开拓系统示意图
方案Ⅱ：
斜井-立井联合开拓，主井为斜井开拓，皮带运提，副井为立井开拓，罐笼提升，主要担负提矸，人员和设备的升降、坑木入井。
（开拓方案剖面图见图）
斜井-立井开拓系统示意图
方案Ⅲ：
一对斜井开拓，即主副井都用斜井开拓，主井皮带运提，副井串车提升。
（开拓方案剖面图见图）
斜井开拓系统示意图
方案Ⅳ：
一对反斜井开拓，主井用皮带运提，副井用串车提升，主副井兼做进风井。
（开拓方案剖面图见图）
反斜井开拓系统示意图
方案Ⅴ：
反斜井-立井联合开拓，反斜井做主井，皮带运提，立井做副井，罐笼提升，做辅助运提，两井均兼做进风井。
（开拓方案剖面图见图
）
反斜井-立井开拓系统示意图、
4.2开拓方案技术比较
预提方案比较表
方案
优点
缺点
第Ⅰ方案
1.井口位置接近于井田中心，井下为双翼生产，易于保证矿井产量；
2.井底车场位于储量中心，井下运营费用低；
3.对地质条件的适应性较强，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制；
4.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，人员升降速度快；
5.工业广场布置在井口附近，只压一个煤柱。
1.立井井筒掘进技术和施工设备较复杂，掘进速度慢，需要穿越含水层，施工复杂，工作条件差；
2.下水平的延伸较困难；
3.提升费用高。
第Ⅱ方案
1.井下为双翼生产，易于保证矿井产量，井底车场位于储量中心，井下运营费用低；
2.辅助运输采用立井，运输速度快；
3.斜井采用皮带运输，提升能力大，能实现连续运提；
4.延伸斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰少；
5.地面工业广场可布置在井田边界，少压煤柱。
1.工业广场和斜井井筒大量压煤；
2.井口位置不易布置在井田中央，立井井口和斜井井口不利于集中布置，工业广场比较分散；
3.斜井线路长，管道铺设工程量大，费用高；
4.井筒复杂，通风阻力大；
第Ⅲ方案
1.井下为双翼生产，易于保证矿井产量；
2.主副井井口距离较近，便于集中布置工业广场；
3.工业广场可以布置在井田边界，不压或少压煤柱；
4.井底车场位于储量中心，井下运营费用低；
5.斜井提升能力大，采用皮带提升，能实现连续运提，提升费用低；
6.延伸井筒施工比较方便，对正常生产的干扰小。
1.斜井大量压煤，煤柱损失量大；
2.斜井线路长，管道铺设工程量大，费用高；
3.斜井的有效断面利用率低，井同较长，通风困难；
4.立井井筒掘进技术和施工设备较复杂，掘进速度慢；
5.井筒延伸费用较高；
6.二水平井筒延伸干扰一水平的正常生产。
第Ⅳ方案
1.井下为双翼生产，易于保证矿井产量，井底车场位于储量中心，井下运营费用低；
2.采用斜井施工，掘进及施工设备简单，初期投资少；
3.斜井采用皮带运输，提升能力大，能实现连续运提；
4.延伸斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰少；
5.工业广场可布置在井田范围内，生产比较集中；
6.提升费用低。
1.斜井井筒要比立井长得多，通风阻力较大；
2.由于斜井较长，沿井筒敷设管路、电缆所需的管线长度较大，留保安煤柱，增加煤柱损失；
3.第二水平立井井筒延伸困难，一二水平都需留较多的保安煤柱；
4.深部开采时矿井多段提升转载，环节多，系统复杂，增加提升费用；
第Ⅴ方案
1.掘进技术与施工设备简单，掘进速度较快，便于施工；
2.井下为双翼生产，易于保证矿井产量，井底车场位于储量中心，井下运营费用低；
3.斜井采用皮带运输，提升能力大，能实现连续运提；
4.副井立井开拓，辅助运提效率高。
1.工业广场和斜井井筒大量压煤；
2.地面工业广场布置分散；
3.斜井井筒较长，增加了掘进量；
4.井筒长，通风阻力较大通风困难；
5.斜井维护费用高；
6.第二水平井筒延伸困难，且都需留较多的保安煤柱，煤柱损失量大。
由于本矿井的煤层埋藏较深，虽然为近水平煤层，但倾斜长度大，所以垂高也较大，因此不宜用单水平开拓，至少要分两个水平，对第一水平的开拓方案的确定，要兼顾下水平的延伸，方案Ⅳ和方案Ⅴ都采用了反斜井开拓，不仅工业广场和井筒大量压煤，而且对下水平的延伸开拓带来较大的困难，技术上不合理，不予考虑。
对于方案Ⅲ副井采用斜井开拓，由于本井田埋藏较深，斜井辅助运输极不合理，所以也不予考虑。
对于方案Ⅰ和方案Ⅱ各有自己的优缺点，难以单纯的从技术方面加以取舍，因此对方案Ⅰ和方案Ⅱ进一步进行经济比较，以便确定最优的开拓方案。
后记
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。
在毕业设计过程中，内蒙古工业大学为我们创造了有利的学习条件，采矿工程系的各位老师更是兢兢业业、勤勤恳恳，诲人不倦地为我们指导工作。
本实习设计小组各成员密切合作，共同努力，一起解决各种难题，在此过程中表现出了极强的团队合作意识和自我奉献精神。
总之，本次毕业设计之所以能够顺利进行，是由于各方面、各部门共同配合，共同努力的结晶。
在此，向对本次工作做出贡献的各界人士、特别是我的两位指导老师表示真诚的感谢和崇高的敬意。
参考文献
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[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
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[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
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