畢業(yè)設計古書院180萬噸礦井初步設計

1、太原理工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計說明書姓名：專業(yè)：學號：指導教師：所屬系（部）：二一三年七月前言畢業(yè)設計是采礦工程專業(yè)最后一個教學環(huán)節(jié)，其目的是使本專業(yè)學生運用大學階段所學的知識聯系礦井生產實際進行礦井開采設計，并就本專業(yè)范圍的某一課題進行較深入的研究。以培養(yǎng)和提高學生分析和解決實際問題的能力，是學生走上工作崗位前進行的一次綜合性能力訓練，也是對一個采礦工程工程技術人員的基本訓練。本次設計的內容是古書院180萬噸礦井初步設計。是在古書院礦井田概況和地質特征的基礎上，結合搜集到的其它相關原始資料、運用所學知識，在輔導老師深入淺出的精心指導下獨立完成的。在設計的過程中我受益非淺。此次畢業(yè)設計是根據

2、國家煤炭建設的有關方針、政策，結合設計礦井的實際情況，遵照采礦專業(yè)畢業(yè)設計大綱的要求，在收集、整理、查閱大量資料的前提下，運用自己所學的專業(yè)知識獨立完成設計的。通過本次設計，我看到了許多以往自己欠缺的地方，提高了綜合能力，知識水平有了一定的提高，由于本人水平有限，錯誤難免，懇請各位老師指正。目 錄第一章井田概述和井田地質特征1第一節(jié)礦區(qū)概述1一、礦區(qū)地理位置1二、礦區(qū)地形地貌1三、礦區(qū)水文簡況2四、礦區(qū)的氣候2五、礦區(qū)的地震資料2六、工農業(yè)生產建設概況2第二節(jié)井田地質特征2一、井田勘探程度2二、礦區(qū)地質層位概況3三、礦區(qū)井田構造7第三節(jié)煤層的埋藏特征7一、煤的層數7二、煤的性質及品種8第二章井

3、田境界與儲量9第一節(jié)井田境界9第二節(jié)地質儲量的計算9第三節(jié)可采儲量計算9第三章礦井的工作制度及生產能力12第一節(jié)礦井的工作制度12第二節(jié)礦井生產能力及服務年限12第四章井田開拓13第一節(jié)井田開拓的確定13第二節(jié)井筒位置、形式、數目及礦井通風方式14第三節(jié)開采水平的位置15第五章礦井基本巷道及建井計劃18第一節(jié)井筒、石門與大巷18一、主井斷面布置18二、副井斷面布置18三、回風立井布置18四、回風大巷布置18五、主要運輸大巷斷面布置18六、井底煤倉18第二節(jié)井底車場形式19一、井底車場空重車線長度的確定、列車運行及調車方式19二、井底車場硐室名稱及位置19三、井底車場主要巷道和硐室的支護方式和材

4、料20第三節(jié)主副井硐室布置20第六章采煤方法21第一節(jié)采煤方法的選擇21第二節(jié)帶區(qū)巷道布置22一、采區(qū)走向長度22二、合理工作面長度的確定22三、采區(qū)巷道的布置方式24四、采區(qū)內同時生產的工作面數目24第三節(jié)采煤工藝及勞動組織27一、采煤機的選型27二、工作面刮板輸送機的選擇28三、橋式轉載機的選擇29四、順槽臍帶運輸機的選擇30五、乳化液泵站30六、電氣設備31七、液壓支架的選型31八、工作面作業(yè)方式及勞動組織32第七章井下運輸35第一節(jié)運輸系統(tǒng)和運輸方式35一、運輸距離和貨載量35二、運輸方式35三、運輸系統(tǒng)35第二節(jié)運輸設備的選擇36一、設備選型原則36二、井下運輸設備選擇及能力驗算36

5、三、大巷運輸設備選擇38第八章礦井提升40第一節(jié)礦井提升概述40第二節(jié)主副井提升40一、主井提升40二、副井提升設備類型42三、井上下人員運送42第九章礦井通風與安全43第一節(jié)礦井通風系統(tǒng)的確定43一、礦井通風系統(tǒng)的基本要求43二、礦井通風方式的選擇43三、礦井主要扇風機工作方式選擇44四、帶區(qū)通風系統(tǒng)的要求45五、工作面通風方式的選擇46第二節(jié)礦井風量計算46一、工作面所需風量計算46二、掘進工作面需風量48三、硐室需風量49四、其它巷道所需風量49五、礦井總風量49六、風量分配49第三節(jié)礦井阻力計算50一、計算原則50二、礦井通風阻力計算51第四節(jié)擇礦井通風設備54一、自然風壓54二、通風

6、機工作風壓55三、初選通風機55四、通風機工況點56第五節(jié)電動機選型56第六節(jié)防止特殊災害的安全措施57一、預防瓦斯災害的一般性措施57二、預防煤塵爆炸的措施59三、預防井下火災的措施62四、預防井下水災的措施64五、礦井安全出口65六、自救器及安全儀器配備65七、反風措施65第十章經濟部分67第一節(jié)礦井設計概算67一、井巷工程概算的編制依據67二、井巷工程概算的編制方法67三、礦建工程費用的計算方法68第二節(jié)計算勞動定員和勞動生產率68一、定員范圍69二、定員依據69三、定員方法69四、計算勞動生產率70參考文獻71致謝72摘 要古書院礦位于位于山西省東南部，沁水煤田的東南緣，面積23.4平

7、方公里。主要開采3號煤層。3#煤層埋藏較淺，瓦斯含量低。各層煤自燃性不強，屬于不易自燃煤層。本設計的對象是3號煤層。礦井工業(yè)儲量22113萬噸，可采儲量16431.75萬噸。礦井設計生產能力180萬t/a。3號層煤為6.30米厚，傾角3到5度，距地面160米左右。采用斜井、集中大巷開拓方式。沿井田走向布置三條大巷，軌道大巷、運輸大巷布置在巖石中，軌道大巷沿3號煤層底板布置。礦井移交生產至達到設計能力時，共開鑿3個井筒，即主、副斜井、回風立井。主斜井裝皮帶，副斜井鋪軌道，工業(yè)廣場位于井田中部。 本井田3號煤層劃分為4個采區(qū)，采用帶區(qū)式準備。設計采用傾斜長壁采煤方法開采?；夭晒に嚥捎煤笸耸?、綜合機

8、械化放頂煤采煤法。作業(yè)制度為“四六制”，三班采煤、一班檢修。工作面的設備有雙端可調雙滾筒采煤機、液壓支架、可彎曲刮板運輸機、破碎機、轉載機等。采空區(qū)采用全部跨落法管理頂板。礦井運輸大巷采用皮帶運輸作為主運輸，軌道大巷采用礦車作為輔助運輸，通風方式為中央并列式通風。礦井總風量為93.6m3/s，主扇工作方式為機械抽出式，風機型號為：BDNo.24，n=740r/min，電機功率為390KW。關鍵字：斜井 帶區(qū)式 傾斜長壁采煤方法 Abstract Gushuyuan Coal Mine place in ShanxiProvince is located in the south-east, s

9、outh-east edge of Qinshui Coal, Coal Mine area of 23.4 square kilometers. Major coal mining on the 3rd. 3 # coal seam buried in shallow, low gas content. Spontaneous combustion of coal at all levels is not strong, spontaneous combustion of coal is not easy. The design of the target coal seam is on t

10、he 3rd. Mine industrial reserves of 221.13 million tons, recoverable reserves of 164,317,500 tons. Mine design capacity of 1.8 million t / a. Coal on the 3rd floor 6.30 meters thick, 3-5 degree angle, about 160 meters from the ground. Focus on the use of inclined to open up the way roadway. Along th

11、e mine field to the three main roadway layout, the track roadway, transportation roadway layout under coal seams in the rock on the 3rd, the wind back to the 3rd Lane along the coal seam floor layout. Mine the transfer of production capacity to meet the design of drilled shaft 3, that is, Lord, Vice

12、-inclined, return air shaft. The main belt inclined shaft installed, the Deputy Shop inclined orbit. The transfer of the total mine production for a two-year period. Industry Square is located in the central mine. The No. 3 coal mine is divided into four mining areas, with a zone-type preparations.

13、Designed with inclined long wall coal mining method. Extraction process using back-style, integrated mechanized sub-level caving mining method. Operating system as "system 46", three coal mining, a group of maintenance. Equipment face a double-side double-drum shearer adjustable, hydraulic

14、 support, flexible scraper plane, broken machines, etc. are reproduced. Goaf method make use of all cross-loading roof management. Transportation Roadway mine used as a main transport belt transport track roadway tub used as a supplementary transport, ventilation tied for the central ventilation. Mi

15、ne the total wind capacity of 93.6m3 / s, the main fan for the work out of style, fan model: BDNo.24, n = 740r/min, electric power is 390KW.Keywords: inclined shaft type bands inclined long wall mining method第一章 井田概述和井田地質特征第一節(jié) 礦區(qū)概述一、礦區(qū)地理位置古書院礦位于山西省東南部，沁水煤田的東南緣，其地理座標為東經112°4834- 112°5256，北緯

16、35°303335°3415，行政隸屬晉城市管轄。位于晉城市城北。該井田西受白馬寺斷層控制，北與鳳凰山、王臺鋪井田相接，西南為北巖井田，井田東部有太原焦作鐵路經過。本礦專運線5公里與晉城北站接軌，向南于月山，新鄉(xiāng)分別與焦枝，京廣線相通。207國道從井田西部經過，與207國道平行的是晉（城）長（治）高速公路、晉（城）陽（城）、晉（城）焦（作）、長（治）邯（鄲）高速公路均已建成通車；省級公路四通八達。交通甚為方便（見圖） 二、礦區(qū)地形地貌井田內地形以構造剝蝕中低山為主。西北高，東南低，最高峰方山海拔1054.8米，一般標高在700800米之間。由方山向東南經向馬寺山、大嶺頭一線

17、為地表分水嶺，其東北部為北石店盆地，西南部為鐘家莊盆地，地表北部一般為基巖出露，南部為黃土覆蓋，地貌屬低山丘陵。三、礦區(qū)水文簡況 晉城市屬黃河流域沁河水系。井田內無常年逕流的地表水系，均為季節(jié)性河流。雨季流量較大，西南部大氣降水經晉城西河、古書院河、晉城東河流入鐘家莊盆地，經白水河流經孔莊注入丹河，東北部大氣降水匯入劉家川河、司徒河向東于背蔭匯流經水東注入丹河。四、礦區(qū)的氣候本區(qū)屬太行山西側山間盆地，屬暖溫帶大陸性氣候。四季分明，溫和宜人，日照充足。秋季多西北風，春夏季多東南風。年最小降雨量296mm，最大降雨量1010mm，平均686.10mm。降雨量集中在7、8、9三個月。蒸發(fā)量一般為降雨

18、量的23倍。氣溫一般較高，日最高溫度達38.6，最低氣溫22.8，平均氣溫達11。無霜期較長，全年約180天。凍結期為11月至次年2月，最大凍土深度一般為43cm，最大積雪厚度為21cm。風力不大，一般34級，最大6級。五、礦區(qū)的地震資料歷年地震資料及文獻記載，晉城地區(qū)未發(fā)生過5級以上的破壞性地震。外圍強震的波及曾對本區(qū)造成房屋倒塌，人畜傷亡。據山西省地震局1978年省震字第29號文關于頒發(fā)山西省地震基本烈度區(qū)劃圖及說明的通知，將本區(qū)劃為六度地震烈度區(qū)。六、工農業(yè)生產建設概況在本礦區(qū)周圍有工廠：水泥廠、氧化鋁廠、牛奶廠還有鴨廠、牛山養(yǎng)雞場和大張村磚廠、煤矸石磚廠還有鳳凰山礦、王臺鋪礦和北巖礦等

19、工業(yè)，農業(yè)主要以種植玉米、土豆、大棚蔬菜等農作物。第二節(jié) 井田地質特征一、井田勘探程度古書院礦自1958年7月開設，在建設過程中，原勘探程度不足，由114隊對該區(qū)進行了精查補充勘探，共施工44個鉆孔，進尺4421.48米。并提交有生產補充勘探報告。1987年，由原晉城礦務局組成較強的技術力量，將古書院建礦以來大量的地質資料，進行了一次較全面系統(tǒng)的分析整理，共收集16000多個數據，匯編七大類表格，繪制195個鉆孔柱狀圖。用一年多的時間，于1988年1月編制成古書院礦井生產地質報告。1988年礦井地質報告編制完成之后，隨著礦井采掘的進一步深入，礦井地質工作也進入了新階段。主要的工作方法有鉆探和物

20、探兩種，鉆探主要包括井下和地面鉆探，采用的設備主要有煤電鉆（干式、濕式兩種），巖石電鉆和大型的75型、150型鉆機，每年探測地質構造的進尺約150m左右，能基本準確地圈出構造地范圍，確定構造的位置。物探主要手段就是利用WKT-F3(WKT-E型)無線電波透視儀（簡稱坑透儀）進行工作面坑透，這種手段主要運用在3號煤層，目前所有的3號煤上層工作面圈出之后均要進行坑透，效果良好。主要手段仍是鉆探探測。礦井水文地質工作方法仍主要是在各水文觀測站進行定期觀測，一般情況每月觀測一到二次，雨季觀測三次或多次。突水點、出水點做到及時觀測，對有水害威脅的區(qū)域執(zhí)行“有疑必探，先探后掘”的原則。主要探測手段為鉆探。

21、有效地釋放了積水，保證了煤礦生產的正常進行。二、礦區(qū)地質層位概況井田內地形以構造剝蝕中低山為主。西北高，東南低，最高峰方山海拔1054.8米，一般標高在700800米之間。由方山向東南經向馬寺山、大嶺頭一線為地表分水嶺，其東北部為北石店盆地，西南部為鐘家莊盆地，地表北部一般為基巖出露，南部為黃土覆蓋，地貌屬低山丘陵。該礦區(qū)儲量計算面積為23.4平方公里，其3#煤層可采，9#、15#煤層不可采。古書院井田地質報告分析，奧陶系灰?guī)r為煤系地層之基底。區(qū)內地層由老至新分述如下：1、奧陶系中統(tǒng)（O2） 僅出露于白馬寺逆斷層西側上升盤，斷層附近山勢陡立，走向NNESSW，出露厚度約150米，其巖性接近頂部

22、多為角礫狀灰?guī)r，礫石成分復雜，風化后呈黃色，其下為深灰色，質純而性脆，并含方解石脈的厚層狀灰?guī)r。2、石炭系（C）.中統(tǒng)本溪組（C2b） 大部出露于白馬寺逆斷層之東側下降盤西部邊緣。由含鋁質較高的紅色及灰白色泥巖組成，中夾薄層砂質泥巖、細砂巖。底部為山西式鐵礦。本組厚0.7013.32米，平均4.25 米，與下伏奧陶系呈平行不整合接觸。.上統(tǒng)太原組（C3t） 出露于白馬寺斷層東側，為井田主要含煤地層之一。由黑深灰色砂質泥巖、灰黑色砂巖、石灰?guī)r和煤層等組成。底部有一層鮞狀結構的砂質泥巖，全組厚51.23米88.23米，平均77.76米，與下伏地層呈整合接觸。3、二疊系（P）.下統(tǒng)山西組（P1s）

23、為本區(qū)主要含煤地層之一。井田內出露較多，但均零星不完整。以灰白色砂巖為主，中夾灰色及深灰色泥巖、砂質泥巖及煤層。底部為一層不太穩(wěn)定的中粒砂巖。本組厚38.02米81.21米，平均54.48米，與下伏地層整合接觸。.下統(tǒng)下石盒子組（P1x） 主要出露在井田內較高的山腰處。由灰色的細中粒砂巖，灰白色的砂質泥巖和泥巖組成。風化后多呈灰綠色或黃綠色，底部為一層厚5米左右的中粗粒長石石英砂巖，為與山西組的分界，俗稱駱駝脖子砂巖（k8）。本組厚20.07118.60米，平均53.86米。4、第三系上統(tǒng)（N2） 為深紅色粘土，含砂量較多，可見褐鐵礦黑色斑點，含鈣質結核35層，該層脫水曬干后變得堅硬。在井田中

24、部、北部丘陵地帶零星出露，厚度08米，與下伏不同時代地層不整合接觸。5、第四系（Q） 分布范圍較廣，與地形起伏相一致，厚度由山梁向邊坡遞增，最厚達49.53米（205孔），沉積物以紅土、黃土為主，沖積物為砂礫層。.中更新統(tǒng)（Q2） 位于黃土之下，多分布于丘陵高地，一般為赤紅及紫醬色，可塑性強，膩滑似臘，在紅土底部因受水解作用形成大量的鈣質結核。本層與上部的黃土分界不甚明顯，在顏色上由下而上由深而淺漸變。.上更新統(tǒng)（Q3） 為黃土，多分布于溝谷兩側，構成二級階地，其厚度變化不一，一般520米，土質致密。 .全新統(tǒng)（Q4）為砂卵石、砂土堆積的現代沖積層，厚度大小不一，主要分布于現代河谷中的河漫灘。

25、本井田含煤地層沉積類型和特征與晉東南其他地區(qū)大致相同，主要煤層及標識層亦可對比。為了與區(qū)域地質資料相一致，本次修編報告仍沿用晉東南地區(qū)標志層對含煤地層進行劃分。與本礦使用的編號有不同之處，現將其對應關系列表如下。區(qū)域資料本次修編報告礦方使用K4上石灰?guī)rK4上石灰?guī)rK4石灰?guī)rK4石灰?guī)rK4石灰?guī)rK3石灰?guī)rK3石灰?guī)rK3石灰?guī)rK2石灰?guī)rK2石灰?guī)rK2石灰?guī)rK1石灰?guī)r古書院井田含煤地層為石炭系太原組和二疊系山西組，以下評述之。太原組（C 3t）：為井田主要含煤地層之一。由黑深灰色的砂質泥巖、灰黑色砂巖、石灰?guī)r和煤等組成 。屬海交替相沉積。含煤層、煤線八層，僅9號、15號兩層煤可采。全組共含57層海相

26、灰?guī)r，由下而上具有標志意義的由K2-K6五層灰?guī)r，含豐富的蜒、腕足類化石。泥巖、砂質泥巖中都含有豐富的植物化石碎片。底部有一層鮞狀結構的砂質泥巖與本溪組相分。全組厚51.23米88.23米，平均77.76米，與下伏地層呈整合接觸。K2灰?guī)r:位于太原組下部，是15號煤層的直接頂板，全區(qū)穩(wěn)定，厚7.5411.38米，一般9米左右，深灰色，致密堅硬，頂部含似層狀燧石條帶為其特征，中部含泥質，裂隙中充填有方解石細脈。含有豐富的動物化石。厚度大且穩(wěn)定，是巖、煤層對比的主要標志層之一。 K3灰?guī)r:位于K2上部約4米，厚1.803.84米，一般厚3米，呈深灰色，性脆質硬，含少量燧石結核。裂隙被方解石充填，產

27、動物化石。K4灰?guī)r：位于太原組中下部，K3灰?guī)r上約11米，上距9號煤層僅隔1米左右的泥巖，一般厚1米左右，最厚達2.8米，呈灰色，致密堅硬，含少量燧石結核。有時相變?yōu)殁}質泥巖、砂巖。含豐富的動物化石。山西組（P1s）：為井田主要含煤地層之一，以灰白色砂巖為主，中夾灰色及深灰色泥巖、砂質泥巖及煤層。為陸相含煤沉積，砂巖多為中細粒砂巖，石英含量高。砂質泥巖與泥巖層理發(fā)育，含植物化石。底部一層不同穩(wěn)定的中粒砂巖與太原組相分。本組共含煤層、煤線35層，僅3號煤穩(wěn)定可采，平均6.30米。全組地層厚38.0281.21米，一般54.48米左右。則煤層柱狀圖為：三、礦區(qū)井田構造古書院井田內地層受新華夏構造控

28、制，主體走向與構造相一致，傾向北西西，傾角35度。西部形成自西向東的幾個連續(xù)的向、背斜，東部以短軸褶曲為主?，F將井田內主要構造敘述如下：（1） 二仙掌向斜： 位于白馬寺逆斷層東側，軸向NE12°22°，南起晉普山井田，經北巖井田，進入該區(qū)，向北伸入鳳凰山井田，全長20000m。（二）石城溝背斜：軸向NE12°22°，南起寨上，經北巖井田東部，進入本井田牛山、石城溝、長條嶺西部，全長5000m，兩翼傾角57°。（三）方山向斜：位于張嶺、牛山、老王圪套經楊莊進入鳳凰山井田，縱貫古書院、鳳凰山兩井田，主體走向NE10°30°，兩翼

29、傾角35°，全長12000m。（四）大張村背斜：位于井田東部大張村附近，走向近南北，兩翼傾角3°左右，全長2500m。（五）王谷坨背斜：位于王谷坨村東，走向近東西向，兩翼傾角46°，全長1500m。第三節(jié) 煤層的埋藏特征一、煤的層數古書院井田含煤地層屬石炭二疊紀。煤系地層總厚123.68142.04米。一般厚132.24米。共含煤10余層，煤層總厚1315米，含煤系數約10。其中石炭系太原組含煤八層，僅9號煤、15號煤二層穩(wěn)定可采，二疊系山西組含煤五層，僅3號煤層穩(wěn)定可采。 （一）3號煤層：是主要可采煤層之一，位于山西組下部。下距K5灰?guī)r26.5米左右，距9號煤層

30、50米左右。煤層厚2.816.97米，平均6.30米左右，夾石12層，最多可達5層，多見于中下部，煤層厚度變化不大，全區(qū)穩(wěn)定可采。 （二）9號煤層：位于太原組中部的K4上與K4灰?guī)r之間。下距15號煤層30米左右。煤層厚0.501.50米，平均1.00米，厚度變化大，全區(qū)不可采。 （三）15號煤層：位于太原組下部，煤厚0.743.27米，平均1.90米，厚度無明顯變化規(guī)律，夾石12層，最多達5層，夾石厚度一般在0.5米以下，全區(qū)不可采。 （四）煤層對比：本區(qū)3號煤層位于山西組，屬陸相沉積，由于9號、15號煤層厚度相較3號煤層薄對比依據充分，因此本設計只對3號煤層進行可采設計，9號、15號煤層設為

31、不可采。二、煤的性質及品種（一）、物理性質3號煤層為黑灰色，金屬光澤，貝殼狀斷口，致密堅硬，均為條帶狀結構，由亮煤和鏡煤組成。9號煤層為灰黑色，玻璃光澤，致密，性脆，由暗煤和亮煤組成，條帶狀結構，階梯狀斷口，可見黃鐵礦結核或呈星散狀賦存于煤中。15號煤層為黑色，油脂光澤，以暗煤為主，夾鏡煤條帶，平坦狀斷口，條帶狀結構，塊狀結構，煤中富含黃鐵礦結核。（二）、化學性質各煤層原煤水分一般在11.5之間，洗煤后，3號煤水分有所下降，15號煤稍有增高。3號煤為低灰煤，9、15號煤為中灰煤。硫分以3號煤最低，屬特低硫煤，9號煤以中硫煤為主。15號煤層在本井田中南部大面積為高硫煤。硫分變化標準差3號煤小于0

32、.5，9、15號煤則大于0.8。3號煤層煤質變化小，9、15號煤層煤層煤質變化大。（三）、煤的有害成分含量及煤的可選性 1.有害成分：3號煤磷含量為0.045，9、15號煤層小于0.01，3號煤屬低磷煤，9號、15號為特低磷煤；原煤硫分含量3號煤小于0.5，9號煤為1.81，15號煤為3.05，經1.4比重液洗選后，3號煤硫分略有上升，9號、15號煤則明顯下降。2.可選性：篩分3號煤50mm篩上物產率為33.96，成塊率不高，灰分在1006mm級呈增加趨勢。9號煤50mm篩上物產率44.57，灰分產率在8025mm粒級增高，+256mm粒級灰分下降，隨后又下降。15號煤在50mm篩上物產率為3

33、7.63，灰分產率在8025mm粒級增高，+25mm以下級呈鋸齒狀變化。（四）、煤的風氧化本井田煤的風氧化作用主要發(fā)生在3號煤層露頭處，西部、南部及東部均有。風化煤完全失去煤的性質、棕褐色、土狀光澤、微具塑性，手感松軟，遇水成泥狀，可燃性基本全無，灰分中Al2O3含量增高。氧化煤的腐植酸若大于20，可作為提取腐植酸的原料、灰分小于46，低位干基發(fā)熱量在12MJ/kg以上的仍可作為動力用煤。第二章 井田境界與儲量第一節(jié) 井田境界井田西受白馬寺斷層控制，北與鳳凰山、王臺鋪井田相接，西南為北巖井田，東西長4.7公里，南北寬5.0公里，井田面積23.4平方公里。其主斜井口座標為y530.52，x393

34、3.20，H=780，坡度15°，斜長618.19米;副斜井口座標為x3933.21，y530.46，H=782，坡度15°，斜長625.92米。煤層傾角3°-5°，煤層容重為1.5t/m3 ,井田邊界北與西南方向受地質構造和人為共同影響，其地質構造主要受白馬寺斷層的影響，人為邊界受晉城礦務局劃分的鳳凰山礦和王臺鋪礦的影響以及晉城市區(qū)的影響，無擴區(qū)的可能。第二節(jié) 地質儲量的計算井田內大部分地區(qū)地層傾角平緩，一般在3°到5°之間，采用煤層的偽厚度及煤層水平投影面積估算。井田的地質儲量的計算公式：Z=s*r*m關于以上公式參數的確定： 1

35、.s-用井田的水平投影面積。2. m-煤的平均厚度。 3.r- 煤的容重,1.5t/m 33煤層的平均厚度為6.30m；井田面積為23.4平方公里，煤的容重為1.5t /m 3，由上面的公式可計算出3地質儲量為：Z=s*r*m=22113萬噸第三節(jié) 可采儲量計算安全煤柱的留設原則:1、建筑物、鐵路和公路按保護等級外推圍護帶，表土按450下推，遇基巖再按65750下推留設保安煤柱。2、井田邊界煤柱按20m留設。3、大巷兩側各按30m留設保安煤柱，出于對巷道的保護并且對巷道的擴展，大巷留0.2平方公里的煤柱。4、工業(yè)場地占地面積，根據煤礦設計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明中第15條，工業(yè)場地占地面

36、積見表：井型（萬t/a）占地面積指標（公頃/10萬t）240以上1.01201801.245901.59301.8工業(yè)廣場煤柱損失示意圖a.確定受保護面積。如圖所示，在開拓平面圖上通過建筑物四個角分別做平行與煤層走向和傾斜的四條直線，得矩形abcd。在矩形的外緣加上15m寬的維護帶，得受保護面積abcd。b.確定受保護煤柱。通過受保護面積中心作一沿煤層傾斜剖面1在這個剖面上，由維護帶的邊緣點m1，n1起在表土層以o=45度劃兩條保護線，即m1m2，n1n2。然后在基巖中于下山和上山方向按上山移動角=75º和下山移動角=64.6º作保護線，與煤層相交得n和k，則通過n和k的走

37、向線分別為保護煤柱的上部和下部邊界。以同樣的方法在平行煤層走向的剖面2，按其走向移動角=75º作保護線，求得沿走向的煤柱邊界AB和CD，將nk和AB，CD均繪制在平面圖上，即得保護煤柱邊界ABCD。煤柱是一個梯形。c、工業(yè)廣場保護煤柱占地面積為：21.6公頃0.216平方公里可采儲量的計算： Zk=(Zg-P) ×C (據煤礦礦井開采設計手冊上冊公式：231)式中： Zk礦井可采儲量，萬噸; Zg井田地質儲量，萬噸; P永久煤柱損失，萬噸; C采區(qū)回采率，厚煤層采區(qū)回采率取0.75; 綜上所述本礦3號煤層可采儲量為： 16431.75萬噸。第三章 礦井的工作制度及生產能力第

38、一節(jié) 礦井的工作制度依據煤礦礦井開采設計手冊（上冊）確定該礦井的年工作數是330天，每天凈提升時間為14小時，本設計考慮到采用綜合機械化采煤的特性，決定采用“四六”制，即采用三班出煤，一班檢修的方式。第二節(jié) 礦井生產能力及服務年限 由于本地區(qū)儲量豐實，地質構造相對簡單，煤層生產能力大，開采技術條件好，且煤層穩(wěn)定，采用綜合機械化開采，機械化程度高，初步定為年生產能力為180萬噸。礦井的年設計生產能力（井型）A，服務年限T及可采儲量Zk，三者的關系用下式表達：T=本公式見煤礦礦井采礦設計手冊（上冊）公式233，式中： K礦井儲量備用系數，可取1.4 Zk井田可采儲量，萬噸當A1.8Mt/a時，可求

39、得該礦井的服務年限為65年，滿足180萬噸的礦井服務年限必須大于60年的要求。第四章 井田開拓第一節(jié) 井田開拓的確定本設計為晉城礦務局古書院礦初步設計，井田面積為23.4平方公里，井田地質構造簡單，煤埋藏較穩(wěn)定，一般傾角為35°，走向長4.7km，傾斜長5.0km，基本上呈矩形。由于本區(qū)內沒有大的地質構造，地質條件較為簡單，所以井筒與工業(yè)廣場的選擇不受地形及洪水位的限制，基于上述條件，工業(yè)廣場應該選在靠近井田儲量中心的位置，另外此處的海拔低，靠近煤層，地勢平坦。開拓方式的選擇：（一）、平硐開拓 平硐開拓有很突出的優(yōu)點:(1)沒有井筒和井底車場，平硐本身相當于運輸大巷，煤炭直接運出地面

40、，環(huán)節(jié)少，能力大，投資?。?）依靠平硐自然排水，直接流出硐口，排水能力大，安全可靠不用設備，不開鑿硐室、水倉，無需長期維護清掃（3）施工設備和施工技術簡單，進度快，平均月進度可達100米。多數煤層直接露出地表如與采區(qū)對頭施工，投產很快（4）通風工程較其他開拓方式小，主要采用小風井或小平硐回風，安全條件好。（5）硐口無井架、絞車房、扇風機房等建筑，生產系統(tǒng)簡單，占地少（6）平硐進入山體后可按需要變更方位或彎曲，靈活性大，有利于開拓布置。平硐開拓的適用條件：受地形及埋藏條件的限制，必須是平硐水平以上有較多的煤炭儲量，也而在該礦區(qū)內沒有這樣的地方，所以該礦井不適合用平硐開拓。（二）、斜井開拓 對于煤

41、層賦存較淺，表土層不厚，水文地質情況簡單的緩傾斜和傾斜煤層，一般采用斜井開拓。凡是煤層賦存較淺，垂深在200米以內，最大到500米，都要首先研究斜井開拓的可能性與合理性。對于表土層不厚，水文地質簡單，井筒不需要特殊施工的緩傾斜及傾斜煤層，不論井型大小均可采用斜井開拓。斜井與立井相比有如下主要優(yōu)點:井筒施工簡單，速度快、投資少井筒裝備和地面建筑少，不用大型提升設備，鋼材消耗量小。膠帶輸送機提升增產潛力大，改擴建比較方便，容易實現多水平生產，并能減少井下石門長度。（三）、立井開拓 采用立井開拓的條件一般為：1、煤層賦存較深或沖積層較厚2、水文復雜，井筒需要用特殊方法施工3、多水平開采的急傾斜煤層。

42、立井開拓的適應性很強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件限制。技術上也比較可靠。當地質條件不利于平硐或斜井開拓時均采用立井開拓方式。其優(yōu)點如下： 1.能通過復雜的地質條件，提升能力大，機械化程度高，易于自動控制。 2.井筒為圓形斷面結構合理，維護費用低，有效斷面大，通風條件好，管線短，人員升降速度快。 綜上所述斜井開拓和立井開拓的優(yōu)缺點，該礦井3號煤層埋藏淺，水文地質簡單，另外從經濟條件的合理性考慮（掘進費用、巷道維護費用、與其配套的各種提升系統(tǒng)的費用等等一系列經濟費用），該礦井應該采用斜井開采。第二節(jié) 井筒位置、形式、數目及礦井通風方式（一）主副井井筒位置形式的選擇由本區(qū)地質情況及

43、煤層賦存情況，可以將主副井筒位置選在煤層南部露頭線井田邊界處，而煤層南部露頭線的方位大致在礦區(qū)儲量的中心處，另外根據煤層底板等高線可以看出，在煤層南部露頭線處建井后可以將井田分為東西兩翼進行開采，而東西兩翼一個是上山，一個是下山，井口的布置離煤層最近，所以是合理的，根據以上條件可以確定主井的井口坐標y530.52，x3933.20;副斜井座標為x3933.21，y530.46。礦井移交生產及達到設計生產能力時，共布置3個井筒，即主斜井、副斜井、中央回風立井。各井筒用途分述如下：1、主斜井：擔負全礦井煤炭提升任務，兼作進風井和安全出口。2、副斜井：擔負礦井人員、設備、材料等輔助運輸任務，作進風井

44、、排矸和安全出口。3、回風立井：擔負礦井回風任務，不裝備。井筒裝備及布置：1、主斜井：凈斷面14.6，掘進斷面為16.1m2，裝備1400mm寬鋼繩芯膠帶輸送機和600mm檢修軌。2、副斜井：凈斷面為14.6m2，掘進斷面為16.6m2 ，1.5噸固定式礦車。3、回風立井:凈直徑為5m，凈斷面19.625m2，掘進斷面為24.18m2。（二）.階段垂高、開采水平的規(guī)劃及其服務年限的確定從該井田煤層的賦存條件可以看出，該井田煤層傾角一般在35度之間，屬于近水平煤層，因此對其垂高的計算已經毫無實際意義可言，所以在井田內不應該劃分階段，而是直接劃分為帶區(qū)進行開采，所以該礦井初步設計為斜井單水平帶區(qū)開

45、拓，帶區(qū)內進行單一開采，由于采用單一水平進行開采，所以該開采水平的服務年限即為礦井的服務年限為65年。（三）礦井通風方式的選擇 1、中央并列式：適用于煤層傾角較大，走向不長，投產初期暫未設置邊界安全出口，且自燃發(fā)火不嚴重礦井。它的優(yōu)缺點是：（1）初期投資少，采區(qū)生產集中便于管理（2）節(jié)省風井工業(yè)場地，壓煤少（3）進出風井之間漏風較大，風路較長（4）工業(yè)場地有噪音影響。 2、中央分列式：適用于煤層傾角小，走向長度適中的礦井。它的優(yōu)缺點：（1）比中央并列式安全性好（2）通風阻力小，幾個內部漏風少，利于對瓦斯、自燃發(fā)火的管理（3）工業(yè)場地無噪音影響（4）多留風井煤柱，壓煤較多。 3、兩翼對角式：適用

46、煤層走向大于4km，井型較大，低瓦斯礦井或瓦斯與自然發(fā)火嚴重的礦井;煤層走向較長，產量較大的礦井。它的優(yōu)缺點：（1）風流線路是直向式的，風流線路短，阻力小，內部漏風少，安全出口多，抗災能力強。便于風量調節(jié)，礦井風壓比較穩(wěn)定，工業(yè)廣場不受回風污染和通風機噪聲危害（2）井筒安全煤柱壓煤較多，初期投資大，投產較晚。 4、分區(qū)對角式：煤層埋藏淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘總回風巷，它的優(yōu)缺點：（1）每個采區(qū)有獨立通風路線，互不影響，便于風量調節(jié)，安全出口多，抗災能力強，建井工期短，初期投資少，出煤快（2）占用設備多，管理分散，礦井反風困難?？紤]到該礦井實際情況，該礦井應采用中央并列式通風系統(tǒng)。第三

47、節(jié) 開采水平的位置為了保證生產使用，便于維護，減少煤柱損失，一般將主要運輸大巷布置在煤層底板不受采動影響的堅硬巖層或煤組下部煤質堅硬、圍巖穩(wěn)定，無自然發(fā)火的薄及中厚煤層中。因此將該礦井的主要運輸大巷布置在3煤層底板的堅硬巖層中，查閱礦井開采設計手冊（上冊），兩井筒間距為60m，主井井底標高為 620 m，副井井底標高為620m，在620m水平布置井底車場，與主井副井相聯系。方案一：該方案采用雙斜井開拓，主井井口標高780m，傾角為15度，斜長為618.19m，副井標高為782m，傾角為15度，斜長為625.92m，主副井的井底的標高全為620m。以上井筒位置的確定不僅考慮到地面地形、地貌，煤層

48、賦存條件，而且也考慮到技術上優(yōu)越，經濟上合理，此處地面寬敞。 該礦井主副井間距為60m，主副井井底標高為620m，在620m水平布置井底車場，與主井相聯系。副井打至620水平時，掘井底車場，然后按千分之三的坡度掘出運輸大巷，掘至距北部邊界約300m時，掘出一條運輸大巷，該運輸大巷將井田平整的劃分為兩個大的采區(qū)。該方案為單水平開拓，按巷道的布置可將采區(qū)分為4個帶區(qū)并采用傾斜長壁采煤法進行開采。方案二：該方案采用雙立井開拓，主井標高790m，經度3933.20，緯度530.42，向下掘進打至620水平，副井標高為792m，主副井的井底的標高全為620m。工業(yè)場地與一方案相同。該礦井主副井間距為60

49、m，主副井井底標高為620m，在620m水平布置井底車場，與主井相聯系。主副井同井底車場連接起來后，按千分之三的坡度掘出運輸大巷，掘至距北部邊界約300m時，掘出一條運輸大巷，該運輸大巷將井田平整的劃分為兩個大的采區(qū)。該方案為單水平開拓，按巷道的布置可將采區(qū)分為4個帶區(qū)并采用傾斜長壁采煤法進行開采。兩個方案比較如下：項目比較內容比較方案一方案二主井形式及工程量形式;斜井工程量：618.19形式;立井工程量：160方案二雖然工程量少，但是和方案一比較，掘進費用要比方案一高得多，另外方案一采用斜井地面的輔助提升設備要比方案二要少，井底車場的工程量也要比方案二要少很多副井形式及工程量形式;斜井工程量

50、：625.92形式;立井 工程量：162方案二的掘進費用比方案一多運輸大巷工程量：2980工程量：3000左右方案一和方案二的掘進工程量幾乎相同準備巷道及采區(qū)上山無無采區(qū)劃分分為四個采區(qū)進行開采分為四個采區(qū)進行開采兩種方案的劃分方式相同從上面的比較不難看出，方案一明顯優(yōu)于方案二，因此該礦井采用方案一進行開采。第五章 礦井基本巷道及建井計劃本設計的井田其中只有一層近水平可采煤層，采用雙斜井單水平盤區(qū)式開拓方式，通風方式為中央并列式，運輸大巷布置在3煤層的底板巖石中。第一節(jié) 井筒、石門與大巷一、主井斷面布置 主井設計采用可彎曲膠帶輸送機往上運煤，井筒斜長為618.19m，巷道采用半圓拱形設計，并用

51、混凝土、錨噴支護。凈寬4.5m，掘進寬度為4.7m，凈斷面積14.6m2，掘進面積為16.1m2二、副井斷面布置副井設計采用1.5t固定式礦車來進行運料，井筒斜長為625.92m，巷道同樣采用半圓拱形設計，采用混凝土、錨噴支護，凈寬為4.5m，掘進寬度為4.7m，井筒凈斷面面積為14.6平方米，掘進面積為16.6 m2。三、回風立井布置風井的巷道采用圓形巷道進行設計，風井的凈斷面為19.625m2，掘進斷面為24.18m2，井筒凈直徑為5m，垂高153m。四、回風大巷布置巷道同樣采用半圓拱形設計，采用錨噴支護，掘進寬度為4.20m，掘進高度為3.60m井筒凈斷面面積為12.28m2 ，掘進面積

52、為13.2m2。五、主要運輸大巷斷面布置根據井田開拓方式，結合煤層賦存條件，井下主要大巷布置在巖層中。其中一條為膠帶輸送機大巷，凈寬3.7m，凈斷面9.81，巷道斷面直墻半圓拱形，錨噴混凝土支護，巷道內僅鋪設膠帶輸送機，為方便檢修，鋪設600檢修軌道；一條為軌道運輸大巷，凈寬4.5m，凈斷面18.3，底板鋪設0.3m混凝土路面，直墻半圓拱形斷面，噴射混凝土支護。 六、井底煤倉井底煤倉采用圓柱型垂直煤倉，井底煤倉的有效容積為：Qmc=(0.15-0.25)Am 式中：Qmc井底煤倉的有效容量（t） Am礦井設計日產量（t）系數，大型礦井取大值，小型礦井取小值。此處取0.22.故Qmc=(0.15

53、-0.25)Am=0.22×5443.2=1197.5t第二節(jié) 井底車場形式井底車場內設置各種硐室，以供提升、運輸、排水和供電等需要。硐室的布置應符合礦井安全規(guī)程的要求。主井的硐室設在主井附近的適當位置,如卸載硐室、礦倉或煤倉、裝載硐室、清理撒礦或撒煤硐室和斜巷、井底水泵房；副井的硐室有中央水泵房、變電所、水倉、等候室、工具房等;在井底車場附近,還有調度室、醫(yī)療室、電機車修理室等。確定車場形式的原則,應使車場通過能力不小于礦井設計生產能力的1.3倍；車場巷道和硐室的工程量要??；車輛運行安全，調度方便；巷道和硐室易于開鑿和維護。 井底車場類別很多，通常按照礦車運行的方式，分環(huán)行車場、梭

54、式車場和盡頭式車場，后二者又統(tǒng)稱折返式車場?？紤]到本次整合設計礦井主提升為膠帶運輸機，井下運輸量不大；本設計采用機車繞道的單環(huán)形車場布置方式，負責全礦的運輸任務。一、井底車場空重車線長度的確定、列車運行及調車方式礦井主運輸采用膠帶輸送機運輸，井底車場擔負材料、設備的周轉及運輸任務，運輸量不大。井下輔助運輸采用無極繩絞車牽引1.5t系列礦車運輸。水平車場井底能力以滿足輔助提升要求為基準來考慮。材料車在井筒落底摘掛鉤后，礦車自動滑入車場重車線，掛上鉤后由無極繩絞車牽引駛入大巷軌道；空車摘鉤后滑入車場存車線，并由人工推到車場軌道大巷無極繩絞車摘掛鉤點。二、井底車場硐室名稱及位置根據生產安全需要，井底

55、設置配電室、主副水倉、水泵房、消防材料庫等硐室。 該礦資源儲量核查地質報告中涌水量數據，3號煤層正常涌水量為120-150m3/d，最大涌水量為400m3/d；根據車場布置形式及主排水泵房位置，設置水倉布置在井底車場的東側，主副水倉平行布置，長度約50m，容積約400m3。三、井底車場主要巷道和硐室的支護方式和材料本次設計均利用原有的兩個井筒改造后利用，達產時布置井底硐室有中央變電所、主副水倉、水泵房及消防材料庫等。井底車場、所有硐室、運輸回風大巷與井筒及車場連接處均采用料石砌碹支護；運輸、回風大巷主體采用鋼棚支護，部分采用砼碹支護。第三節(jié) 主副井硐室布置 主井系統(tǒng)硐室：主井系統(tǒng)硐室有礦車缷載站硐室，井底煤倉，清理井底煤倉撤煤硐室及水窩房等。本設計