华晟荣煤矿毕业设计.docx
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华晟荣煤矿毕业设计
摘要
我设计的是华晟荣煤矿。
年产量1.2Mt/a.井田内煤层赋存比较稳定，无断层，地质构造简单.煤层倾角为2—4，平均厚度4米。
我设计的章节有8章：
1.矿区概述及地质特征2.矿井储量、设计生产能力及服务年限3.井田开拓4.准备方式-盘区式准备方式5.采煤方法6.井下运输7.矿井提升8.矿井通风与安全9.设计矿井基本技术经济指标。
矿井采用盘区式准备方式，工作面设计长度190m，采煤方法为综合机械化放顶煤开采。
矿井年工作日340d，昼夜净提升时间为16h。
矿井采用“三八制”工作制度，二班生产，一班检修,生产班每班完成2个采煤循环。
矿井煤炭采用胶带输送机运输，辅助运输采用蓄电池式电机车牵引固定箱式矿车。
设计采用综采工艺，走向长壁采煤法，用全部垮落法处理采空区。
工作面采用国内外先进采煤设备，以达到工作面高产高效。
并对矿井运输、提升、排水和通风等各个生产系统的设备选型计算，以及对矿井的安全技术提出措施，完成整个矿井的初步设计。
关键词：
开拓布置；采煤方法；提升运输；通风
Summary
MydesignisabouttheHuaShengRongCoalMine.Theoccurrencesofcoalseamintheinternalminingisverysteadyandthereisnonormalfault.What’smore,the geologicstructureissimple.Theannualproductionofitisabout1.2Mt/a.Thedipangleofcoalseamis2-4anditsaveragethicknessis4miles.Mydesignhas8chaptersintotal,theyare:
chapter1.Overviewofminingareaandgeologicstructure,chapter2.minereserves,thedesignproductioncapacityandservicelife3.minefielddevelopment,chapter4.Standbymodewhichisthedisc-zonestandbymode,chapter5.Themethodofcoalmine,chapter6.undergroundtransportation,chapter7.minehoistchapter8.mineventilationandsafety,chapter9.Thedesignofminebasictechnicalandeconomicindexes.
Themineadoptsthepaneltypepreparationmethod,workingfacedesignlengthis190m,theminingmethodisComplexMechanicalReleasingTopCoalMiningTechnology.Workingdayofmineis340days.Thetimeofnetascenddayandnightisabout16hours.Themineadopts"March"systemasworkingsystem.Anddoubleshiftproduction,maintenanceintervals,productionshiftclasscompletedtwominingcycle.Coalmineusingbeltconveyortotransport.Thedesignadoptsfullymechanizedminingtechnologyandlong-wallminingmethodtominecoal.Inaddition,usingallthecavingmethodtodealwithmined-outarea.Inordertoachievehighyieldandhigh,workingfacecoalfaceadoptstheadvancedminingequipmentfromdomesticandoverseas.Besides,calculatingtheequipmentselectionofminetransport,lifting,drainageandventilation,andvariousotherproductionsystems.Andtoproposemeasuresforminesafetytechnology.Alloftheseisforthepurposeofcompletingthepreliminarydesignoftheentiremine.
Keywords:
exploitarrangement;miningmethods;hoistingandtransport;ventilation
前言
毕业设计是我们学生生涯最关键、最重要的的一个环节，是我们对大学四年学业的一次总结。
在毕业设计的这段时间里，通过指导老师和同学的指导和帮助，我顺利的完成了我的毕业设计。
毕业设计是一次对本专业所学知识的全面复习和巩固，再次加深了对所学理论知识的认识。
并且系统的熟悉了煤矿开采设计、建设、生产及安全的各个环节的关知识，为以后自己从事煤炭行业打好了基础。
同时，对矿山规划与设计基础技能（绘图、文字表达与计算技能）进行了全面的了解与深刻的认识。
更加丰富了自己对专业知识的掌握。
一、设计的目的
这次毕业设计主要目的是训练我们综合的运用已学过的专业知识，对煤矿涉及到的各个环节有了清晰的了解与明确的认识。
让我们掌握更多的实践知识，方便我们在以后的工作过程中不会出现类似的错误。
毕业设计是我在完成全部理论课程和实践训练，并且具备了一定的理论知识及实践技能的基础上进行的，
二、设计的感想
毕业设计是我在完成全部理论课程和实践训练，并且具备了一定的理论知识及实践技能的基础上进行的。
大学的学习在毕业设计中拉下帷幕。
这次毕业设计是另一种新的学习的开始。
我要以此为契机，努力并且尽量完美的规划和设计我的人生。
第1章矿井概况及地质特征
1.1矿井概况
1.1.1地理位置与交通
华晟荣煤矿位于山西省。
它的地理坐标为东径116°15′00″～116°26′15″、北纬33°56′30″～34°07′30″。
华晟荣矿的西边京九铁路，北面陇海铁路，京沪铁路在它的东侧，矿区东南是青阜铁路和邯济铁路。
它们为这个井田煤炭的运输提供了方便，使华晟荣矿井中的煤炭运输十分便利。
表1-1铁路、公路交通情况表
铁路
公路
线名
起止站
里程（km）
线名
起止站
里程（km）
太焦线
长治~太原
280
太洛线
西南呈~长治
20
太焦线
长治~新乡
217
太洛线
长治~太原
250
邯长线
长治~邯郸
220
长临线
长治~临汾
171
长邯线
长治~邯郸
185
1.1.2地形地貌
长治县是我国第二级地理台阶的东部，位于山西省的东南部。
永城煤田是华北型沉积岩，没有基岩露出并且地势平坦。
表1-2主要断层表
断层编号
F1
F2
长度
6.6KM
2.6KM
走向
N39°W
N35°W
倾向
S
S
落差
160m
89m
类型
正
正
可靠性
可靠
可靠
倾角
60°~70°
56°
1.1.3地质构造
1、褶曲
井田内褶曲较少
2、断裂
井田无断裂构造。
见表1.2
1.1.4井田地质特征
华晟荣煤矿处于华北古板块的内部，是板内构造。
长治矿区坐落于华北断块区吕梁-太行断块沁水块坳东部次级构造单元，晋获断裂带的西面，主体部分叠加长治新裂陷，长治井田在新裂陷的中南地区。
1.1.5井田的水文地质特征
1、含水层特征
根据从上到下含水层可以分为四个含水组：
（1）新生界孔隙：
它的厚度取决于地形，导致其东薄西厚、西薄北厚。
（2）二迭系砂岩孔隙含水组：
它们由上、下石盒子组以及山西组砂岩裂隙，孔隙承压水组成。
（3）石炭系灰岩裂隙组：
它的含水岩层岩石是石灰岩、砂岩。
（4）奥陶系岩溶裂隙组：
在这个范围内，出露于安徽省闸河煤田东西两侧，在芒山有局部出露。
岩溶的发育，岩溶的富水性强。
它的主要方式是远方水平渗透。
2、井田水文地质条件
这个井田的水文地质是中等到简单类型，它的主要判定依据是：
（1）直接充水含水层，上下煤层的顶板的砂岩含水性较弱，它的单位涌水量小于0.01t/s·m；
（2）有厚度大于30米的粘土层存在于其上覆含水层和它的基岩之间，所属的正常地段对这个煤系的地层没有充水作用；
（3）下覆的太原组含水层和第二煤层，它们间存在着厚度大于50米的砂岩与泥岩所行成的隔水层，正常地段的第二煤层开采没有底板突水的可能；
（4）这个井田内断层的导水性、富水性都较弱，因此q<0.001t/s·m；
（5）井田里的主采煤层的顶板和它的底板的岩层十分稳定；
（6）矿床距离地表水体很远。
1.1.6主要建筑材料供应条件
华晟荣煤矿的矿区内包含国内大型的煤炭工业基地-潞安矿区，长久以来渐渐的形成了可靠的材料供应来源，给矿井的建设提供了十分便利的条件。
1.1.7煤层
（1）井田内各煤层的煤种主要以贫煤为主，无烟煤占其中的很少一部分，煤质的变化趋势是东高西低，因此煤层的变质程度低。
表1-3各煤层情况表
煤层名称
煤层厚度
最小~~最大
平均
煤质
煤种牌号
原煤灰分
Ad（%）
挥发分
vdaf（%）
原煤全硫
St，d（%）
发热量
QGr，daf（mj/kg）
三4
0-2.19
1.6
20.96
10.97
0.59
33.93
贫、无烟、天然焦
21.09
8.44
0.54
33.60
31.39
6.33
0.43
30.65
三2
0-2.90
1.5
23.97
15.80
0.56
35.41
瘦、贫、无烟、天然焦
20.88
1.10
0.72
33.75
21.21
8.52
0.59
33.59
31.39
7.85
0.78
28.85
三1
0-5.78
1.3
25.04
14.80
0.48
35.73
瘦、贫、无烟、天然焦
21.39
11.22
0.66
33.94
21.21
8.48
0.58
34.43
25.96
6.55
0.84
29.40
二2
3.90-4.50
4.0
15.90
10.27
0.48
34.37
贫、无烟、天然焦
13.79
8.13
0.51
34.67
23.98
7.12
0.67
32.46
（2）井田内煤的物理性质：
井田内采取钻孔采样的方式来对第三煤层进行显微的煤岩鉴定。
井田内的含煤地层由下至上分别是石炭系的上统太原组、二迭系的下统山西组，下石盒子组以及二迭系的上统上石盒子组。
包含煤十七到二十层，井田内的煤层总厚度为13.85米。
其中下二迭统的山西组以及下石盒子组两组是具有经济价值的。
这两个含煤地层的总厚度平均约181米，其中煤层的总厚度为10.42米，含煤系数为0.58。
可采煤层主要是山西组二煤层，其中下石盒子组中的可以采煤层是三层。
二2煤层是结构简单的中厚煤层。
除去井田西部因为受影响而不可采外，全区都稳定可采。
煤层情况见表1.3
1.1.8瓦斯、煤尘、煤的自燃性
1.煤层的顶底板性质
顶板岩层以砂岩为主，它的完整性、稳定性好，并且易于管理。
煤层的底板不会出现底鼓的现象；
2.瓦斯
井田内的瓦斯含量比较低，小于1cm3/g；瓦斯的风化带分布的较广且较深，除了几个富集点之外，它们均属于瓦斯的风化带。
通常人们认为：
风化带的界面处的相对瓦斯涌出量为2m3/t·d。
3.煤尘具有无爆炸性和弱爆炸性的性质。
4.其每个煤层均无自然发火的倾向性。
第2章矿井储量、设计生产能力及服务年限
2.1矿井工业储量
2.1.1矿井地质勘探
井田的地质勘探的类型为精查，其东西部的钻孔分布十分均匀。
北边地质勘探类型是详细勘探，钻孔分布均匀，，南边钻孔较少，属于普查区。
经过勘探发现：
位于井田西部的和断层北部都属于111b级储量，位于断层的附近和露头附近的属于122b级储量，其它的为333级储量。
其中的高级储量约占总储量的94.25%，符合煤炭设计规范的要求。
2.1.2矿井工业储量计算
根据第一章资料可知，这个矿井煤层共分为4层，它们分别为三4、三2、三1和二2煤层。
其中的二2煤层为厚煤层稳定煤层，其他三层煤的厚度为中厚煤层，不稳定，它受岩浆岩影响的范围较大，结构复杂。
因此我选择二2煤层进行设计。
我设计的二2煤层：
它的最小可采厚度是3.9米，最大可采厚度是4.5米，它的平均厚度是4米。
矿井工业储量计算：
Zg=M×R×S/COSψ（2-1）
式中：
Zg------矿井工业储量，Mt；
M------煤层平均厚度，m；二2为4m；
R------煤层容重，二2为1.47t/m3；
S------水平面积，19.8km2；
Cosψ------煤层的倾角。
Ψ为2º—4º。
把以上数据代入（公式2-1）：
Zg=117.6Mt。
2.2矿井可采储量
2.2.1矿井可采储量
矿井设计的可以采出的储量称为矿井可采储量。
可根据下式计算：
Zk=（Zg-P）*C（2-2）
Zg——矿井的工业储量，117.6Mt；
P——工业广场保护煤柱、井田边界煤柱、河流及其湖泊、断层等所留设的永久保护煤柱损失量，961.59万t；
C——采区采出率。
根据《煤炭工业矿井设计规范》规定：
矿井的采出率C：
厚煤层大于等于0.75米；中厚煤层的厚度大于等于0.8米；薄煤层大于等于0.85米。
本矿井设计的二2煤层的厚度4m，属于厚煤层，所以C取0.75米。
代入（公式2-2）可得：
Zk=（117.6-9.6159）0.75=80.99Mt
2.3矿井设计生产能力及其服务年限
2.3.1矿井设计生产能力
这个设计矿井的二2煤层赋存简单，地质条件较好，首采煤层的厚度为4米，煤层的倾角为2度到4度,属于近水平煤层。
全国煤炭市场的需求量大，经济效果好。
根据本矿区的煤炭储量，确定这个矿井的设计生产能力1.2Mt/a。
2.3.2矿井服务年限
矿井可采储量Zk、矿井设计生产能力A以及矿井的服务年限T它们三者关系式为：
T=Zk/（A·K）（2-3）
其中：
T——矿井服务年限，a；
ZK——矿井可采储量，80.99Mt；
A——设计生产能力，1.2Mt/a；
K——矿井储量备用系数1.3～1.5。
这里取1.4
代入（公式2-3）得：
T=80.99/（1.2·1.4）=48.2a
矿井设计的矿井只有一个水平，因此它的服务年限为48.2a。
第3章井田开拓
3.1井田开拓的基本简介
3.1.1井田开拓的基本简介
用于井田开拓的地下通道和井田内的布置方式称为井田开拓方式。
井田开拓方式的内容：
1井筒形式、2开采水平数目、3阶段内布置方式。
这三种井筒形式，都采用单水平开采或多水平开采；采用以下几种方式：
分区式开采、分段式开采、分带式开采巷道布置。
按照其井硐的形式，井田开拓的方式有：
1斜井开拓方式、2立井开拓方式、3平硐开拓方式。
（1）斜井开拓：
通过倾斜井筒由地面进入地下，通过井下的巷道到达煤层的一种开拓方式。
（2）立井开拓：
用垂直井筒从地面到达地下，通过井下巷道到达煤层的一种开拓方式。
（3）平硐开拓：
利用水平巷道由地面进入，并通过一系列巷道通达煤层的一种开拓方式。
（4）综合开拓：
采用斜井开拓、立井开拓、平硐开拓方式中的任意2中或2中以上的开拓方式称为综合开拓方式。
3.1.2确定井筒形式、数目、位置及坐标
1、井筒形式的确定
井筒形式分为：
1平硐、2斜井、3立井。
一般情况下，从简单至复杂：
平硐——简单——斜井——立井。
1）平硐开拓：
根据矿井的地形以及埋藏条件限制。
使用条件：
煤层赋存较高的山岭、丘陵、沟谷地区，便于布置工业场地，煤田的上山的储量需要能满足同类型矿井的水平服务年限要求的情况下采用平硐开拓方式。
2）斜井开拓与立井开拓相比：
斜井的优点是：
井筒施工工艺、设备、工序都比立井简单，而且掘进速度快，施工费用低，初期投资少；地面工业广场建筑、井筒装备、井底车场、硐室都比立井开拓简单，斜井井筒的延伸施工方便，对生产干扰少，受底板含水层威胁小；主提升采用胶带机提升它的提升能力大，对特大型矿井的提升需求能够很好的满足；同时井筒还可以当作安全出口：
井下如果发生事故，斜井井筒的优势就会体现出来，这时人员可迅速从井筒撤离。
它的缺点是：
斜井井筒长，提升距离过长，辅助提升的能力小；通风路线长、阻力大、通风不干净、管线长度大；斜井井筒穿过含水层、流沙层。
它的施工技术复杂，维护条件差。
3）立井开拓：
立井井筒方式的选择不受煤层的倾角、厚度、瓦斯以及水文地质条件的限制。
立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利。
通风线路短，阻力小，通风效果好，对深井特别有利；缺点：
立井井筒施工技术复杂，设备多，技术要求高，，掘进速度慢，基建投资大，费用高。
本矿主采煤层为近水平煤层，一般2度到4度，煤层埋藏较深，若采用斜井开拓，运输及通风线路长，施工难度大。
根据以上情况的比较，立井开拓方式较为合理。
所以，我确定的采用立井开拓方式。
2、井筒位置的确定原则：
1）对第一水平的有利开采，以及井底车场和运输大巷的布置，石门的掘进工程量少；
2）应该远离村庄，减少基建的费用；
3）布置在井田的两翼，使得俩翼的储量基大致一样；
4）井筒位置的选择尽可能不穿过或少穿过表土层厚、断层破碎地带以及煤与瓦斯突出的煤层；
5）地面工业广场建筑：
远离耕地面积，少压煤；
6）井筒位置离水源、电源较近。
井筒布置在井田中心，它的位置沿走向位于走向的中央，沿倾向位于中偏下。
3主要开拓巷道
1、大巷的布置
一个完整矿井的建设需要布置两条大巷。
（1）运输大巷：
服务于整个采区，它的主要作用是运输煤炭；
（2）回风大巷：
与副井相连，主要作用是行人、通风、运输材料。
运输大巷服务于整个开采水平，布置在二2煤层的底板岩层中。
它的优点巷道维护条件好，费用低。
表3-1技术比较
技术比较
方案一
主副井的开拓方式采用立井单水平开拓。
盘区式准备方式，两条大巷布置在井田的中部。
回风大巷沿煤层顶板掘进，运输大巷沿煤层底板掘进。
运输大巷内布置胶带输送机运煤。
方案二
主副井的开拓方式采用立井单水平开拓，盘区式准备方式，两条大巷布置在井田的中央，同时掘进采煤工作面的运输和回风巷。
在采煤工作面的运输巷与运输大巷的连接处布置装载机。
表3-1续表
方案三
主井开拓方式都采用立井单水平开拓，盘区式准备方式开采，井田的中部俩条航道：
轨道上山，和一条盘区煤层运输上山，盘区运输上山沿煤层底板掘进，与此同时掘进工作面的区段运输平巷和回风平巷。
因为盘区的运煤系统比较简单，运输大巷内采用胶带输送机运煤，所以不需要在盘区内布置煤仓。
方案四
主副的开拓方式采用立井单水平开拓方式，盘区式准备，井田的中央沿倾向布置两条上（下）山，同时掘进采煤工作面的区段运输和回风
2、井底车场的布置
井底车场服务于整个矿井，因为它的服务年限长，所以它的选择要布置在坚硬的岩层中。
3.1.3开拓方案比较
经过比较方案三是最合理的方案，设计采用立井单水平开拓方式沿着煤层的倾向布置一条轨道上（下）山和一条运输上（下）山作为最终的开拓方案。
3.2矿井基本巷道
3.2.1井筒
根据矿井开拓方式来布置井筒，井筒的提升和通风，首先在工业广场内掘进主副井，之后开采时，再布置风井。
布置时：
立井井筒形式有俩种:
圆形和矩形。
圆形井筒断面的优点：
服务年限长，承压好，通风阻力小，效果好。
维护费用低、便于施工，所以主副井筒及风井均采用圆形断面。
（1）主立井
所布置的主井筒为圆形断面，形式为立井方式。
所布置的井筒的直径是5.5米，井筒的断面积是23.66平方米，提升采用一对12t的箕斗，井筒的支护方式为砌碹支护。
还有各种电缆，人行台阶等设施。
（2）副立井
所布置的副井筒为圆形断面，形式为立井方式。
净直径为6.5m，断面积28.7平方米，副井井筒里的提升装备是，提升能力为一
对3吨罐笼。
井筒的支护方式是砌碹支护，副井的作用是运输材料、行人、进风。
副井井筒断面如图所示，具体的参数参考表3-2。
表3-2主井井筒特征
井型
1.2Mt
表土段毛断面积
52.12m2
井筒直径
5.5m
提升容器
罐笼
表3-2续表
井深
390m
井筒支护
混凝土砌碹厚450mm
表土段井壁厚700mm
净断面积
28.27m²
基岩段毛断面积
41.85m2
风井的位置：
设置在工业广场内，断面形式：
圆形断面，它的直径是5米，断面面积19.62平方米，支护方式是锚喷支护。
3.2.2井底车场
服务于整个采区：
主要的作用是煤炭的转载、停放、运输。
3.2.3盘区主要开拓巷道
盘区主要开拓巷道分为1盘区运输上下山、盘区轨道上下山。
运输上山布置在煤层底板，轨道上山在岩层中。
运输下山与水平夹角为0到3度之间。
轨道上山在岩层中，它的夹角为0到1度之间。
3.2.4巷道支护
巷道支护应该根据它的地质条件不同进行选择。
盘区运输上（下）山布置在煤层中，轨道上山布置在岩层中。
运输设备为皮带输送机。
主要大巷都采用锚喷支护，它的支护效果好，安全性高，经济可观。
第4章盘区式准备方式
4.1煤层地质特征
4.1.1盘区位置
我所设计的盘区在整个井田的西侧、盘区下山的左边。
4.1.2盘区煤层特征
盘区的开采煤层为二2号煤层，二2煤层保存完整且为：
稳定~较稳定、结构简单的厚煤层。
二2煤层平均厚度4m，倾角在2-4度之间，结构简单：
煤的硬度为2-3，煤的密度为1.47t/m3
4.1.3煤层顶底板情况
顶板
顶底板
煤层
类型
厚度
岩质
老顶
砂岩
10米
长石岩屑
直接顶
砂质泥岩
0.86-9.3米
灰黑色的
直接底
砂质泥岩
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