(本科)采矿工程毕业设计指导书

毕业设计指导书采矿教研室山东科技大学1目录第一章矿区概述及井田特征....................................................2第二章矿井境界及储量........................................................2第三章矿井年产量及服务年限..................................................3第四章井田开拓.............................................................4第五章首采区巷道布置...................................................13第六章采煤工艺设计.........................................................19第七章开采顺序及采区、采煤工作面的配置.....................................22第八章矿井通风与安全技术措施.............................................24第九章矿井生产系统........................................................32第十章技术经济指标.........................................................352第一章矿区概述及井田特征第一节矿区概述矿区的地理位置（附地理位置图）及行政隶属关系。矿区地形地貌，矿区内有关的主要企业单位。电源、水源及建筑材料的来源。矿区内贸易中心、火车站及其他主要场地的位置。矿区的气候特点；气温、风向、风速，雨期及降雨量，冻结期及冻结深度等，综述矿区的开发条件。第二节井田及其附近的地质特征井田的地层层位关系、地质构造、含煤系及地层特征以井田地层柱状图说明，煤田的成因及生成年代、煤层的总数及可采层数，表土层及风化带的深度。井田中的地质变动，最主要的破坏及其形式——断层、褶曲、火成岩侵入等，区域变质及侵入等，区域变质及侵入变质的程度，它们的分布及位置。水文情况：井田范围内的河流，流量及洪水位，流沙层，含水层的厚度及分布，含水系数及渗透系数，溶洞水的静储量及水力联系，断层的透水性质及水力联系。第三节煤层及煤质特征井田的煤层及其埋藏条件：走向、倾向、倾角，可采层的厚度及层间距。各煤层的性质，顶底板岩石的性质。煤层的瓦斯性，自燃及煤尘爆炸性，含水性。煤的牌号，工业分析及工业用途。第四节井田的勘探程度及对对勘探的要求。矿井概况及井田地质特征是矿井设计基础资料。编写本章说明书时，应在生产实习过程中广泛收集、弄清资料的基础上，扣紧指导教师下达的设计题目，按课程设计大纲的要求进行。本章应附图附表：1、交通位置图(说明书插图，比例1∶500,000)；2、井田综合柱状图(说明书插图)：该图可据“矿井综合柱状图”进行简化后编制，但简化后的“综合柱状图”地质年代、地层单位要连续，对开采有重要影响的地层不能省略，如煤层的顶板、底板、含水层等；3、煤层特征表；4、主要地质构造特征表；第二章矿井境界及储量第一节井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般以下列情况为界：1、以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；2、以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；33、以相邻矿井井田境界煤柱为界；4、人为划分井田时：煤层倾角较小，特别是近水平煤层时，用一垂直面来划分井田境界；在倾斜或急倾斜煤层中，沿煤层倾斜方向，常以主采煤层底板等高线为准的水平面划分井田。说明书中应明确说明确定的井田范围、井田走向、倾向的最大、最小及平均尺寸，井田的面积(km2)。并把确定的井田范围标注在主采煤层(或指导教师指定的煤层)的底板等高线图和剖面图上。第三节井田储量一、矿井工业储量矿井工业储量是勘探(精查)地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量之和，其中高级储量A、B级之和所占比例应符合表2-1的规定。如不符合规定，必须提出补充勘探要求(可在第一章“井田勘探程度”一节述之)。待地质部门所提供的补充勘探报告中高级储量比例满足时方能进行设计，以确保投资的可靠性。二、矿井设计储量矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量；三、矿井设计可采储量矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量。上述各种煤柱计算可参照《矿山测量》、《采矿学》的有关章节内容，用图解法求得，并附入设计说明书中。第三章矿井年产量及服务年限“技术政策”第14条规定：“矿井设计能力按年工作日300d，每天提升14h”计算。每天三班作业，综采工作面可采用每日四班作业，每班工作六小时。按矿井设计生产能力(年产量)主要有以下三类井型：井型设计生产能力(Mt/a)大型1.21.51.82.43.04.06.0中型0.450.600.90小型0.090.150.210.30附上述类型外，不应出现介于两种生产能力的中间井型。毕业设计一般为新建井，矿井服务年限可按下式计算：KAZTk式中：T——矿井设计服务年限，a；ZK——矿井可采储量，Mt；A——矿井设计年产量，Mt/a；K——储量备用系数，K=1.3～1.5。4表3-1矿井井型和服务年限井型矿井设计生产能力(Mt/a)新矿井服务年限(a)改扩建后矿井服务年限(a)大型3.0～5.01.2～2.470605040中型0.45～0.905030小型0.30及以下由各省煤炭厅(局)自定同左计算出的T值必须符合表3-1中规定的服务年限，如小于规定服务年限，则必须调整矿井设计生产能力。第四章井田开拓第一节概述编写前应明确编制本节的目的和内容：1、矿区内生产矿井的开拓方式概述及评价：通过在毕业实习期间对矿区各现有生产矿井的地质特征和开拓方式的了解，分析阐明现有矿井所采用的开拓及准备方式的正确性，从而扩大设计者的思路，为设计者正确确定井田开拓方式提供生产实践依据。2、影响设计矿井开拓的主要因素分析：在了解井田地质特征的基础上，进一步分析认识影响设计矿井开拓方式的主要因素，为正确确定开拓方式打下基础。第二节井田开拓方式井田开拓方式是矿井设计的核心。它是以第一、第二章为基础，以后续的四、五、六章为依辅，内容涉及面宽，可变因素多，政策法律性强，设计时必须注意：1、树立全局观点：在考虑井田开拓问题的同时，要考虑矿井其它生产环节与之相适应，如矿井提升、运输、通风、支护方式、排水等。2、在矿井设计的诸多矛盾中，设计时要抓主要矛盾。为了使主要矛盾得到解决，对次要矛盾或矛盾方面可预先分析确定。确定井田开拓方式时，对以下几方面内容可先进行初算：(1)为了正确确定井筒位置、长度、倾角，必须先确定井底车场的型式和有关线路尺寸；(2)为确定井筒、大巷、井底车场等主要开拓巷道断面，必须初步确定提升、运输设备的类型、型号和规格尺寸；(3)为确定矿井通风方式、风井位置及验算各主要巷道的风速，须根据矿井瓦斯等级和其它条件，初步确定全矿及采区所需风量。一、对井田开拓中若干问题分析1、井田内划分及开采水平数目及位置根据煤层赋存特征、井田内划分一般根据以下原则：(1)井田划分阶段时，阶段要有合理的斜长，以利于运输、通风、巷道维护等。阶段垂高一般可按下列5范围确定：缓斜、倾斜阶段垂高为150～250m，急斜煤层100～150m，倾角16°及以下煤层、瓦斯含量低、涌水量小时，应采用上、下山开采相结合的方式。采区内要有合理的区段数目，以保证采区正常生产和工作面接替。在我国目前技术条件下，缓斜煤层可按3～5个选取，倾斜和急斜煤层不少于2～3个。(2)煤层倾角小于12°，采用倾斜长壁时，条带斜长上山部分一般为1000～1500m，下山部分一般为700～1000m。也可参考实习矿井实际采用的尺寸。(3)煤层倾角在8°～10°以下的近水平煤层，宜采用盘区开采。如果煤层层数不多，间距较近，可以用一个开采水平开采所有煤层，盘区上山的长度一般不超过1500m，盘区下山的长度不宜超过1000m。如果煤层数目多，上下煤层间距又较大，此时开采水平的位置决定着盘区的倾斜尺寸。开采水平的数目、位置，应根据煤层赋存条件、阶段的划分、生产技术水平和水平接替等因素综合考虑。一般应注意以下几点：(1)要保证第一水平有足够的服务年限，其服务年限不应小于表4-1的规定。表4-1第一开采水平设计服务年限井型Mt/a第一开采水平设计服务年限(a)缓斜煤层倾斜煤层急斜煤层3.0～5.035——1.2～2.43025200.45～0.92520150.31.5——(2)在开采水平以上的上山斜长过大，用一个阶段开采技术上有困难、安全上不可靠，或由于地质构造(3)为解决下山采区排水、通风和辅助提升，对某些涌水量大或阶段斜长较长的下山采区，亦可考虑设置辅助水平。要使设置的开采水平在经济上有利，一般可根据矿井具体条件，提出几个水平设置方案，进行技术、经济分析和比较，选择最佳方案。但在毕业设计中，如果不作专题论证时，可以不进行水平设置的经济比较，而在综合考虑上述因素的基础上加以确定。2、井硐形式、数目及其配置应根据煤层赋存条件、地形、水文地质、冲积层组成和厚度、井型、设备供应、施工条件等因素来考虑。(1)井硐型式的选择：如煤层赋存于较高的山岭、丘陵和沟谷地区，上山部分煤的储量大致满足同类井型的水平服务年限要求时，应优先考虑采用平硐开拓。对于赋存较浅、表土不厚、水文地质情况简单、井筒不需要特殊施工的缓斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓方式。采用不同提升方式的斜井，其井筒倾角一般规定如下：串车提升时，井筒倾角不大于25°；箕斗提升时为25～30°。但斜井垂高不超过300m，胶带输送机提升时，则不大于16°。立井开拓的适用条件较广，当不受地形条件限制时，大多可以采用。尤其是在埋藏较深、表土层厚、水文地质条件比较复杂、井筒需要特殊凿井法施工时，一般均采用立井开拓。多水平开拓的急斜煤层，也常用立井开拓。根据井田特点，结合地面布置，当采用单一井硐形式不能满足通风、安全、辅助提升等不同需要，或者在技术经济上不合理时，也可采用综合开拓方式。6(2)井筒数目：采用斜井或立井开拓时，一般只开凿一对提升井筒(主、副井)。在技术经济上合理时，也可开凿两个以上的提升井筒。(3)井筒位置的选择：应首先满足第一水平的开采、缩短贯通距离，减少井巷工程量。在一般情况下，井筒位置应选择在井田中央或最小货载运点上，但遇下列情况，可视具体条件而定。①井田附近有较大的村镇，应使广场煤柱与村镇煤柱合二为一，要避免首采区迁村；②工业场地布置应尽量不压或少压煤，尤其不压好煤，以便为首采区创造较好的开采条件；③应避免工业场地处于高山、洼地和受洪水威胁处；④井筒和井底车场运输巷道尽量不穿过断层破碎带和少穿过松散岩层。风井布置应根据选定的通风系统合理确定。一般根据以下原则：①采用中央并列式通风系统时，在设计中必须规定井田境界附近的安全出口，当矿井发生灾害，井田②采用对角式通风系统时，风井设在井田两翼的上部边界；③采用中央分列式通风系统时，主、副井设在井田中央，风井设在井田上部边界的中央；④采用分区式通风系统时，回风井设在各采区的上部边界，条件适合时，也可利用各采区上山直透地面作为回风井。3(1)运输大巷的布置与煤层间的联系①开采煤层群时，根据煤层数目、煤层间距，可以采用分层运输大巷主要石门的布置方式；集中运输大巷采区石门的布置方式或分组集中运输大巷主要石门的布置方式。②有些煤层的层间距离较大，但煤层受断层切割，或者赋存状态不稳定，只有局部地段可采，是且储量较小，不宜单独布置运输大巷，可根据具体情况与其它邻近煤层划为一组布置大巷。对瓦斯量很大或有③主要运