采矿工程毕业设计个人原创.docx
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采矿工程毕业设计个人原创
第一章矿区概况基地质特征3
，矿区概述3
2、井田地质特征4
3.煤层埋藏特征4
4、瓦斯、煤尘及煤的自然性6
5、水文地质6
第二章井田境界与储量7
1.井田边界7
2、地质储量的计算7
3、可采储量的计算8
第三章矿井工作制度及生产能力9
，矿井工作制度
2,矿井生产能力及服务年口
10
10
第四章井田开拓
1,井筒位置、形式及数目
2.开采水平布置H
3、盘区尺寸及开采顺序12
4、矿井开拓方式13
第五章采煤方法14
14
14
，采煤方法的选择
3.采煤机械选型与配置
3、工作面长度及年推进度
第六章井下运输23
，运输系统和方式23
2、运输设备的选择24
第七章矿井提升30
第八章矿井通风与安全33
1.通风系统34
2.风量计算35
3
37
.通风阻力计算及扇风机
4、预防特殊灾害措施及避灾路线41
第九章矿井主要技术经济指标43
第一章矿区概况基地质特征
1.矿区概述
成庄矿井是山西沁水煤田的一个井田，位于晋东南地区，距晋城市中心20公里。
太焦铁路由矿区东部通过，向南可与京广、陇海等相接，各乡村之间有简易公路相通，交通十分方便。
附：
交通位置示意图
地方大宗材料（砖、瓦、石、石灰）矿区及其附近县乡均由生产,运距较近。
钢材、木材和部分水泥、沙等材料由铁路运至晋城，再由公路转运矿井。
总之，主要建筑材料容易解决，对矿井建设比较有利。
矿井水源，电力充足。
2.井田地质特征
本区受新华夏构造太行山隆起断裂带，晋东南山之形构造影响。
总观全井田构造形态主要为北北东逐渐转为向东向，倾向西北的单斜构造。
地质倾角3-15度，一般在10度以内。
总观全区构造简单（附：
地质综合柱状图）
3.煤层埋藏特征
・煤质
井田内均为中等变质的无烟煤，以亮煤、镜煤为主，层理或裂隙发育，燃点于耐热强度均很高。
3号煤为低〜、低硫煤，易选、灰熔点大于12500C
・煤层
116.97〜185.15m平均厚141.73m。
含煤11层，煤层总厚度
7.05m,含煤系数10%o其中可采煤层为3号煤层，可采厚度3.45米。
顶底板岩性：
3号煤层顶板一般为砂岩或泥岩，常有薄层炭质
泥岩或页岩。
伪顶厚0.1米，层理发育、质软，随采随落。
直接顶为1-2米厚的深灰色风沙岩，质较坚硬；老顶为灰色中粒砂岩，一般厚8米。
底板为深灰色粉砂岩或泥岩，一般厚2米。
附可采煤层特征表：
煤
层
名
称
煤层厚度（米）
谷重
吨/
米2
顶底板岩石
煤层
倾角
层
间
距
备
注
全
厚
最
大
最
小
平
均
夹
石
顶板
岩石
底板
岩石
粉砂
泥岩
3
3.45
3.45
3.1
3.33
1.45
粉砂
2-8°
泥岩
1-1-1
煤层分析资料表
煤
层
煤层_L业分析
胶质
层厚
粘
备
水
灰
挥发
可燃性
发热量
结
名
分
份
硫份
份
挥发份
（大卡/
磷份
X
Y
性
注
称
%
%
%
%
%
公斤）
%
3
<
9
<
1
0
0.36
0.54
6.54
9.46
8000
0.014
-0.42
4、瓦斯,煤尘及煤的自然性
煤层沼气含量一般在2.07ml/g以下，随着煤层埋藏深度加大
沼气含量增加，3号煤层属低沼气煤层。
煤尘无爆炸危险，无井下煤层自燃现象。
5、水文地质
全井田为单斜构造，轻微波浪起伏，断裂较少各含水层间有良
好的泥岩、粉砂岩存在，因此地下水无水力联系。
水文地质条件简
单。
对井下开采系统无大的水患威胁。
本矿井开采后涌水量不大。
第二章井田境界与储量
1.井田边界
北以大阳井田为界南以四河井田为界东以长河井田为界西以三联钻孔连线为界
井田南北走向9.7km,东西宽7.0km,面积67.9km2
2.地质储量的计算
依据地质精查报告所提供的3号煤层底板登高线储量计算图为准，采用地质均段法。
计算公式：
Q=S*M*D
Q——储量（KT）
S块段平面投影面积
M——块段平均煤层厚度
D——容重（t/m3）1.45
附：
矿井工业储量分级表
煤层名称
储量级别及数量（万岫）
合计
备注
A
B
C
3
8274.53
12028.07
2042.06
22344.66
合计
8274.53
12028.07
2042.06
22344.66
各种储量
百分比
3、可采储量的计算
Zk二（Z-P）C
Zk--矿井可采储量万吨
Z——矿井工业储量万吨
P——矿井永久性保安煤柱损失
C——采区回收率
附：
矿井可采储量计算表
煤层名
称
工业储量万
吨）
煤柱损失（万吨）
回来率
%
矿井司米煤量
（万吨）
境界
断层
合计
3
22344.6
8
1900.50
77.25
15793.28
合计
22344.66
第三章矿井工作制度及生产能力
1.矿井工作制度
本矿井实行〃三八〃工作制。
每天两班生产，一班准备。
每天净提升时间为14小时，矿井设计工作日为300天。
2、矿井生产能力及服务年口
公式T=Zk/A*K
T——矿井设计服务年限
ZK矿井可采储量
K——储量备用系数（取1.4）
A——矿井设计生产能力（150万吨/年）
T=15793.28/（150*1.4）=75年
第四章井田开拓
1、井筒位置、形式及数目
开凿三个井筒，主斜井落平标高为+730m,落平后沿煤层做下山至+640水平与南、北翼大巷相连；附井在+640m水平落平，做+640m水平石门与南北翼大巷相连。
这种开拓方式有利于井下煤流运输胶带机化。
井口位置设于史村东约200m处，主斜井标高位+824m，附斜井标高为+816m,两井筒相距70m,单水平开采。
在+640m水平主石门与大巷相交处北车120m处开一个回风立井。
附:
井筒特征表
井炯名
称
井崛作
用
标高
（米）
长度
（米）
倾角
（度）
方位角
（度）
X
Y
主斜井
运煤、
行人
520220
+824
418
13
102
附斜井
运材
料、设
备
520949
+816
570
18
102
中央回
风井
通风
517529
+900
260
90
5
2.开采水平布置
・运输大巷布置
根据调查了解，晋局现有生产矿井主要运输大巷均布置在三号煤层底板岩石中，距三号煤层20m左右。
据矿方反映，由于距煤层太近，巷道压力较大，造成巷道维护困难。
故将辅运大巷布置在煤层底板下30米的岩层中。
•井底车场形式的确定
本矿井为斜井石门开拓，煤流系统为胶带运输机连续化，所以仅考虑辅助运输系统的井底车场形式。
根据附斜井所处位置及与+640水平辅运石门的关系，并考虑到本井筒采用串车提升，并且不再延伸故采用平车场形式。
附井车场只负担材料、设备、人员等辅助运输，调车间单，辅助运输量少,车场通过能力完全能满足辅助运输要求。
附：
井底车场示意图
3.盘区尺寸及开采顺序
•盘区尺寸
盘区设计的指导思想是:
尽可能正常综采工作面沿走向的长度,延长综采工作面连续作业的时间，以减少工作面搬家次数。
工作面回采时间越长，工作面单产和综采设备的利用率越高，经济效益愈好。
他对矿井的生产技术面貌和经济效益有较大的影响。
对于机械化程度很高的矿井更为重要，为此遵循下列原则确定盘区。
1）生产集中，盘区生产能力大。
2）盘区吨煤费用低。
3）盘区巷道掘进率低。
4）盘区准备时间短。
5）煤炭损失少，盘区回采率高。
6）便于管理
7）有利于盘区接替，盘区服务年限长。
8）盘区生产系统可靠。
由以上几点确定为长壁开采的巷道布置系统，盘区生产能力100——200万吨/年，盘区长度2000——2500m,同采工作面数目1——2个。
4、矿井开拓方式
•开拓方式
在井田走向中部自地面向下开拓一对斜井，主井L附斜井20主斜井落平标高为+640m，倾角16度。
落平后做+640m水平石门。
然后在+640m水平做南北辅运大巷向两翼延长。
附井落平标高为+640m，倾角20度。
落平后做附井井底车场4,主石门5与南北辅运大巷贯通。
为加快进度同时在贯通点北侧约200m处开拓回风立井8、总回风道5。
开拓盘区石门14、盘区轨道上山、盘区胶带机6、盘区总回风90当上述工程完成后即可由盘区辅运大巷掘行人进风斜巷12、运料斜巷11进入煤层，并沿煤层掘采区皮带巷10、采区回风巷13,最后沿煤层在走向掘进开切眼即可进行回采。
•通风系统
新鲜风流由地面经主、附井―南北辅运大巷一盘区石门一辅运上山一进风行人斜巷一采区胶带机巷―工作面
清洗工作面后的污风流由回采工作面一采区回风巷一盘区总回风巷一总回风巷一中央回风立井一地面
•运料系统
附井一附井井底车场一主石门―南北辅运大巷一盘区石门一辅
运上山一运料斜巷一工作面
•运煤系统
工作面一采区胶带机巷一盘区胶带机巷一煤仓-主井一地面
第五章采煤方法
1.采煤方法的选择
该井田煤层倾角平缓，赋存稳定，地质构造和水文条件简单，三号煤层厚度为3.1〜3.45m,平均厚3.37m,属近水平煤层，适合采用综合机械化开采。
2.采煤机械选型与配置
•支架三号煤层顶板一般为粉砂岩或泥岩，伪顶为薄层炭质泥岩及泥
岩，厚0.1m左右，水平层理发育，质软；直接顶为粉沙岩、泥岩,
质较坚硬，层理发育，受压破碎，厚1〜2m;老顶为中厚层中粒砂
岩，斜层理发育，一般厚8m;底板为粉砂岩及细岩，厚2.0m左右。
从生产矿井所获资料，伪顶、直接顶随煤层开采后既冒落，老顶在开采后3〜5天既自然零星冒落，工作面每推进4〜6天出现一次周期来压。
顶板压力大时有底鼓现象。
底板抗压强度大于17kg/cm20
支架采用4550型支撑掩护式液压支架。
该型号支柱初撑力为
63.33T,整架为253.32T,整架平均工作阻力为406.78T。
周期来
压期间整架的最大时间加权平均工作阻力为425T。
该型号支撑掩护式支架适合于该煤田地质条件。
根据工作面条件，属中等稳定顶板，老顶有周期压力，来压步距10〜14m，再结合生产矿井使用情况，故综采工作面采用BC400——17/35液压支架。
支架高度1.70~3.50m,工作阻力400Tz
初撑力314T,基本满足综采面技术要求。
•采煤机
本井田煤质较硬f=3.8,估算采煤机切割单位体积的煤的比能耗为Hw=l.4kwh/m3,采煤机割煤时的干因素度为4.0m/minr则电机功率估算为
N=6OMSVHw
二60x3.lx0.6x4.0x1.4
=625kw
M--采图
S--截深
kwh/m3
V--牵引速度
Hw--比能耗
根据采煤机功率，选用AM--500型双滚筒可调高无链牵引
采煤机，采高L3〜4.5m,适应煤层硬度f<4.50滚筒直径1.
3〜2.4m,电机功率2x375kw。
•工作面运输机根据工作面出煤量，选用SGZ--764/264型双边链刮
板运输机，运输能力900t/h,电机功率2x132kw,长
度200m。
3、工作面长度及年推进度
•工作面长度回采工作面产量和效率随工作面长度的增加而获得较好的技术
经济指标，在技术水平提高的基础上，在地质条件可能下，已增加
工作面长度为好，再参考以下几点:
1）与工作面运输机允许长度相适应。
2）有利于发挥采煤机的效能。
3）有利于提高工作面的单产和效率。
综上所述，结合本井田3号煤层工作面的开采条件，设计决定
综采工作面长度为20Om0
•回采工作面年推进度
L1=tns（p
L1--回采工作面年推进度
J矿井工作日数
s--循环进度
（P--循环工作延误系数
米/年
天
米/个
0.7〜1.0
n--昼夜完成的循环数目
Li=300x7x0.6x0.8
=1008米/年
•回采工作面的生产能力及采区同时生产工作面数目
回采工作面年生产能力
Q=m1L1rc吨/年
Q--回采工作面年生产能力吨/年
m--回采工作面采高米
1--回采工作面长度米
r--煤的容重吨/立方米
c--工作面的回采率>75%
Li--工作面年推进度米/年
Q=3.33x200x1008x1.45x75%
=730069.2吨/年
=73万吨/年
采区同时生产的回采工作面个数
由于本井田地质构造简单，煤层较厚，采高大于2米，综采队年产量可达73万吨/年，故采区内只需布置两个综采工作面，备用一个综采工作面即可满足要求。
有以下可得采区内时及生产能力
A=（1+k）IQ
A--采区内实际生产能力万吨/年
2Q--采区内回采工作面年生产能力之和万吨/年
k--采取巷道掘进出煤率
A=（l+0.08）x146
=157.68万吨
0.08〜0.1
4.1回采顺序
割煤一拉架一推前部溜一清煤.
4.2主要工艺介绍
4.2.1割煤：
割煤使用AM-500型双滚筒采煤机。
割煤方式：
双向割煤、采高2.9米，截深0.6米。
进刀方式：
端头斜切进刀、进刀距离不少于30米。
左端头斜切进刀
A机组割透左端头煤壁后，对调上、下滚筒，割掉该处的煤台阶，然后沿溜子弯曲段，牵引机组逐渐斜切进入煤壁，当机组两个滚筒截深全部达到0.6米，顺次拉架，推移前部溜，停机。
B推移前部溜子机头，依次拉排头架，拉转载机。
C对调上、下滚筒，返刀割三角煤，机组割透煤壁后，对调上、下滚筒，割掉该处煤台阶，然后返空刀，停机，顺次拉架。
D推移前部溜机头，依次拉排头架，拉转载机，至此，进刀完毕，之后，正常割煤。
右端头斜切进刀
A机组割透右端头煤壁后，对调上、下滚筒，割掉该处的煤台阶，然后沿溜子弯曲段，牵引机组逐渐斜切进入煤壁，当机组两个滚筒截深全部达到0・6米，顺次拉架，推移前部溜停机。
B推移前部溜机尾，依次拉排尾架。
C对调上、下滚筒，返刀割三角煤，机组割透煤壁后，对调上、下滚筒，割掉该处煤台阶，然后返空刀，顺次拉架、停机。
D推移前部溜机尾，依次拉排尾架，至此进刀完毕之后，正常割煤。
插图二：
综采工作面斜切进刀示意图
4.2.2拉架
割煤后，距机组后滚筒4-6架进行拉架，操作方式为本架操作,顺序追机拉架，拉架步距为0.6米。
4.2.3推前部溜
滞后拉架4-6架，即可推前部溜,顺序追机推溜，推溜步距为0.6米，推溜距采煤机的距离不小于12米，最大不超过40米，推溜时,必须保证工作面溜子能正常运行，严禁出现急弯，溜弯曲段不小于10个支架，顶机头，机尾时，必须停机。
4.2.4清煤
滞后放顶煤3-5架开始清浮煤，清理后的工作面2m2范围内
的浮煤厚度不得超过30mmo
•巷道掘进
（1）断面尺寸
巷道断面尺寸主要考虑行人、运输、通风、安装需要，本矿净断面一般在10.4-15.6m2之间。
（2）支护形式
岩石巷道采用锚喷支护方式，对于局部破碎的岩石地段，采用挂金属网锚喷的方法加强支护。
顺槽采用12号矿用工字钢。
250型钢腿支架支护，支架间距0.8米。
工作面形切眼利用矩形木支架作为临时支护，刷大后安装汇压支架。
（3）矿井采掘比
按所采用开拓方式和采煤方法，矿井达产时共布置
（2）个回采工作面，回采产量为146万吨/a,布置5掘进工作面（其中3个为煤巷掘进工作面），掘进出煤12.2万吨/a,矿井总产量为158.2万吨，矿井采掘比为1：
L75
方案
类型
工程量
优点
缺点
主要运输大巷3600m
工程*
投产周期
石门900m
少，巷道
较长，通
盘区运输巷9700m
布置集
风路线较
布胃案
盘区胶带机巷9700m
中，设备
长，辅运
盘区回风巷9700m
布置简
较不方
盘区辅运上山1050m
单，建设
便。
总施工量：
34650m
投资较
少。
主要运输大巷3600m
石门900m
盘区胶带机巷10500m
盘区回风巷10500m
总回风巷3600m盘区辅运上山10500m总施工量：
38600m
投产周期
工程量较
短，通风
大，设备
路线前、
布置较
后期均
多，建设
匀，附主
投资较多
运输比较
方便。
附：
方案二巷道布置平面图
：
方案二巷道布置剖面图
第六章井下运输，运输系统和方式一、运输系统
•运煤系统
工作面煤一
工作面顺槽皮带一
溜煤眼一
盘区胶带机巷一
主煤仓主井皮带一
地面
•运料系统
地面一附斜井一+640水平石门一盘
区石门一盘区辅运上山一运输顺槽一
工作面二、各环节运输方式
运煤系统中，使用胶带机煤流系统。
运料系统中在大巷、主石门、盘区石门内使用电机车牵引矿车，辅运使用绞车提升。
2.运输设备的选择
一、矿车、材料车和人车
矿车技术特征
类、数
特征
矿车
人车
（3吨）
材料车
型号
MD3.3-6
MG1.1-6A
外形尺寸
3450x1200x1400
2000x880x1150
轴距
1100
550
轨距
600
自重
168。
公斤
580公斤
南、北翼平均运距均为1.8公里，每班出砰250吨，每班H
作7小时，车场停车及调车时间取Q二16分。
电机车粘着重量P=10吨，电机车不均匀系数取1.25
加权平均运输距离为:
L=（LiAi+L2A2）/（Ai+A2）=（1800x250+
1800x250）/（250+250）=1800米
・按电机车粘着重量计算:
Qz=（lOOOPnIp）/（W+i+110a）-P
=（1000x10x0.24）/（10.5+3+110x0.04）-10
Qz-——重车组质量
W基本阻力
P—-电机车质量
•按牵引电动机的温升条件计算
列车平均运行速度为
Vp=0.75Vch=（0.75x16x1000）/3600=
3.3米/秒
VP——列车平均运行速度
Vch——电机车的长时速度，查得为16千米/小时
列车运行时间为：
Ty=（2xL）/（60Vp）
=17.4分
T=Ty/（Ty+0）
二0.52
查表得：
F/二441公斤
Qz=Fch/aT（Wz-id）-P
=96.3吨
Ty——列车运行时间
L——加权平均运输距离
VP——列车平均运行速度
Qz——重车组质量
FCH——电机车的长时牵引力
a——调车系数取1.15
Wz——重列车运行阻力系数取千分之七
id一等阻坡度取千分之二
P——电机车质量
•按制动条件计算：
减速度：
b=V2ch/（2Lz）=0.242m/s2
Qz二（1000Pip）/（110b+iP-Wz）
=65.2吨
Qz——重车组质量
Vch——长时运行速度
P'-电机车质量
中一一电机车粘着系数取0.24
iP——平均坡度
Wz——重列车运行阻力系数取千分之七
Lz制动距离
・车组矿车数
Z=Qz/（G+Go）
=65.2/（3+1.68）
Qz——重车组质量
G——矿车载重量
Go——矿车自重
二、电机车类型及数量
•本矿井为低沼气矿井，日产量为0.5万吨。
故可选择电机车的技
术特征为：
型号：
ZK10—6/550
粘着重量：
10吨
轴距：
1200毫米
速度：
11公里/小时
允许最小曲线半径：
R>7米
受电弓工作高度：
1.8〜2.2米
电动机：
型号：
ZQ—24;功率：
24千瓦
电压：
550V
外形尺寸：
4500x1060x1550
•电机车台数
列车运行时间：
Ty=17.4分
往返一次全部时间：
T=Ty+8
=17.6+16
=33.4分
一台电机车在一个班内科往返的次数：
n=（60tb）/T
=（60x7）/33.4
二13次
每班出煤及砰石所需列车数
nh=（kiAb）/（ZG）
=（1.25x300）/（14x3）
=8.93
工作电机车台数：
No=nh/n
=8.93/13
=0.7取一台
全矿电机车台数
N=No+Nb
=1+1
Ty——列车运行时间
tb——电机车每班工作小时数
nh一每班出煤及砰石所需列车数
Nb——备用和检修电机车台数
第七章矿井勒
主体提升系统采用强力皮带运输的斜井提升方式，井口底板标高824米，井底标高640米，井筒倾角16度，总长度80。
米。
•设计依据
1.年设计生产能力：
150万吨
2.皮带斜井总长：
800米。
3.运输距离：
850
4.井筒倾角：
16度
工作制度：
300天/年
•选型计算
1小时输送能力
Q二（KxA）/（300x14）
=（1.2x150x10000）/（30
二429吨/〃'时
K——运输不均匀系数
B=[Q/（krucv）]0-5
=0.82米（取1.0米）
k——断面系数
物料容重
0.85吨/米3
u带速
C一倾角系数
0.88
v——速度系数
0.96
3设计参数的选择
•煤每米重：
q=Q/3.2u=429
=47.7公斤/米
•胶带每米重：
q。
=33.4公斤/米
・上托滚每米转动部分重量：
q1=18
・下托滚每米转动部分重量：
q2=5.
/（3.6x2.5）
Gx=20
.4公斤/米
7公斤/米
4各种阻力计算过:
•Fi=（q+qi+q2）u）Lcosp二2439公斤
•下分支阻力：
F2=（
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