新元煤炭有限責任公司年產400萬噸新井初步設計

Graduation Design(Thesis) of Chongqing University

Preliminary Design(4000kt/a)for The Xinyuan Coal Limited Liability Company of Yangquan Coal Group in Shanxi

Undergraduate：Yao Junwei

Supervisor：Yao Jingming

Major：Mining Engineering

College of Resources and Environmental Science

Chongqing University

June 2010

摘 要

本設計通過詳細介紹山西陽煤集團新元煤炭有限責任公司的井田概況和地質特征，經過一係列的方案論證比較，選擇了適合本礦井的開拓方式、采煤方法和各生產係統。井田內地質構造比較簡單，走向較長，西翼為縱貫井田南北的草溝背斜，屬於高瓦斯礦井，煤塵有爆炸危險;本井田主要有兩層可采煤層，按埋藏深度從淺到深分別為3號、4號煤層，平均厚度分別為2.77m、3.32m，煤層傾角5o～9o，平均6o，屬於近水平煤層。經過技術經濟比較，煤礦設計生產能力為400萬t/a，服務年限為76.6年，對第一水平選擇了立井開拓方案，首采區的采煤方法采用傾斜長壁采煤法，綜合機械化回采工藝。輔助運輸係統與主運輸係統相分離，其中主運輸係統采用膠帶運輸、立井箕鬥提升煤炭，輔助運輸係統采用蓄電池機車運輸，可滿足人員、機械設備、材料和矸石的運輸，無需中間轉載，可從井底車場直達工作麵。礦井一水平前期采用中央並列式通風，後期采用分區式通風係統。

總之，通過技術經濟等多方麵的比較得出本設計的開拓方案、采煤方法等均能滿足礦井的開采需求。

關鍵詞：立井開拓，條帶式，傾斜長壁采煤法，綜合機械化采煤，中央並列式通風

ABSTRACT

This design introduces coalfield’s genneral situation and geologic characteristic of Xinyuan Coal Limited Liability Company of Yangquan Coal Group in detail. Based on a series of technique and economy comparisons, the suitable mine development scheme,mining method, mine’s (working area’s) openings and each main production system have been determined. The geologic structure in the coalield is simple,the main structure is Caogou Anticline acrossed the field from south to north. The mine has high gas and danger of coal-dust explosion. The designed main coal seams have two layers, including 3# coal seam and 4# coal seam from shallow to deep. Their average thickness is 2.77m and 3.32m respectively. Their angle of dip is 5o～9o, the average is 6o, so they belong to flat seams.The designed capacity of the mine is 4 million t/a and the expected life of the mine is 76.6 years. Based on technique and economy comprisions, the design chooses vertical shaft development for the first level, adopts long wall mining method along the dip and comprehensive mechanized coal mining. The auxiliary haulage system is separated from the main haulage,and the auxiliary haul system adopts the single rail hoist crane which is advanced in the international. Retrograde ventilation system is used for the first level.

In a word,after a series comparisons of technique and economy and so on,the development scheme and the mining method can both be fulfilled the request of the mine production.

Keywords：vertical shaft development, mining in strips, long wall mining method along the dip, comprehensive mechanized coal mining, retrograde ventilation system

目 錄

摘 要I

ABSTRACTIII

前 言1

1礦區概述及井田地質特征3

1.1 礦區概述3

1.1.1交通位置3

1.1.2地形地貌3

1.1.3水係4

1.1.4氣象及地震情況4

1.1.5 礦區工農業生產概況4

1.1.6礦區總體概況5

1.1.7水源和電源情況5

1.2 井田地質特征6

1.2.1地質構造6

1.2.2水文地質10

1.2.3其它有益礦產15

1.2.4地質勘探程度及存在問題16

1.3 煤層特性17

1.3.1煤層及煤質17

1.3.2瓦斯、煤塵、煤的自燃性及地溫21

2 井田境界和儲量23

2.1 井田境界23

2.2 井田儲量24

2.2.1儲量計算的步驟24

2.2.2礦井地質儲量計算方法24

2.2.3礦井工業資源儲量27

2.2.4礦井設計儲量27

3 礦井工作製度、設計生產能力及服務年限31

3.1 礦井工作製度31

3.2 礦井設計生產能力及服務年限31

3.2.1確定依據31

3.2.2礦井設計生產能力31

3.2.3礦井服務年限32

3.2.4井型校核32

4 井田開拓35

4.1 井田開拓的基本問題35

4.1.1確定井筒形式、數目、位置及坐標35

4.1.2井筒數目的確定37

4.1.3工業場地的位置37

4.1.4開采水平的確定及其服務年限37

4.1.5主要開拓巷道布置38

4.1.6帶區劃分及其布置39

4.1.7方案比較40

4.2 礦井基本巷道47

4.2.1井筒47

4.2.2井底車場及硐室51

4.2.3主要開拓巷道參數54

5 準備方式—帶區巷道布置59

5.1 煤層地質特征59

5.1.1帶區位置59

5.1.2帶區煤層特征59

5.1.3煤層頂底板岩石構造情況59

5.1.4水文地質60

5.1.5帶區地質構造60

5.2 帶區儲量和服務年限61

5.2.1確定帶區走向長度61

5.2.2帶區範圍及工業儲量62

5.3 帶區巷道布置63

5.3.1帶區布置方案63

5.3.2確定工作麵長度65

5.3.3確定工作麵數目65

5.3.4帶區的生產能力65

5.3.5條帶斜巷的布置66

5.3.6煤層間的聯係66

5.4 帶區車場設計及硐室67

5.4.1帶區車場67

5.4.2帶區硐室67

5.5 帶區生產係統69

5.5.1采準係統69

5.5.2通風係統69

5.5.3運輸係統69

5.5.4排水係統69

5.6 帶區開采順序69

5.7 帶區巷道斷麵尺寸、支護方式70

5.8 帶區回采率72

6 采煤方法75

6.1 可采煤層的采煤方法和采煤機械化程度75

6.2 采煤工藝75

6.2.1回采工作麵落煤、裝煤、運煤方式及設備選型75

6.2.2回采工作麵支護方式80

6.2.3采空區處理方式和回采工作麵控頂參數83

6.2.4工作麵循環方式和勞動組織、作業方式84

7 井下運輸87

7.1 概述87

7.2 帶區運輸設備的選擇88

7.2.1回采工作麵運輸設備的選擇88

7.2.2帶區輔助運輸設備選擇89

7.3 主要運輸設備選擇93

8 礦井提升99

8.1 概述99

8.2 主井提升99

8.2.1提升容器的選擇99

8.2.2主井提升運動學的計算101

8.2.3提升鋼絲繩的選擇計算103

8.2.4提升機選擇104

8.3 副井提升107

8.3.1提升容器的選擇107

8.3.2副井提升運動學的計算109

8.3.3鋼絲繩的選擇計算110

8.3.4提升機選擇111

9 礦井通風與安全115

9.1 礦井通方式和通風係統115

9.1.1提出有關通風設計的基本數據115

9.1.2選擇礦井通風方式116

9.1.3選擇和確定通風係統117

9.2 礦井風量計算與風量分配118

9.2.1計算和確定礦井總進風量118

9.2.2按規定和需要進行風量分配121

9.2.3風量調節的方法和措施123

9.3 礦井通風阻力計算124

9.3.1確定全礦最大通風阻力和最小通風阻力124

9.3.2計算礦井通風最容易時期的最大等積孔和最困難時期的最小等積孔128

9.4 通風設備的選擇128

9.4.1礦井主要風機選擇計算128

9.4.2電動機的選擇計算130

9.4.3反風措施131

9.5 礦井安全131

9.5.1煤與瓦斯突出的預防措施131

9.5.2瓦斯爆炸的防治措施136

9.5.3煤塵爆炸的防治措施137

9.5.4礦井水災的預防138

9.5.5礦井火災的防止措施138

9.5.6頂板事故的防治措施139

10 設計礦井基本經濟技術指標141

結束語143

參考文獻145

前 言

畢業設計是我們在校學習期間最後一個綜合性教學環節，它是在我們完成專業教學計劃所規定的全部理論課程、實驗、課程設計、認識實習、生產實習及畢業實習，並取得及格以上成績(或相應的學分)和具備一定的實踐知識之後進行的。目的是使我們所學的理論知識係統化，鞏固和擴大所學的知識，並進一步鍛煉我們的識圖及製圖能力，靈活的使用工具書。使我們能夠準確的、綜合的運用所學的知識去解決礦井設計中的具體問題。還要通過設計豐富生產實際知識，善於理論聯係實際，培養我們尊重科學和實事求是的優良作風。畢業設計的實質是在我們走上工作崗位之前，進行一次集中的綜合的工程技術人員的基本技能的訓練。在一定程度上，對今後盡快勝任工作有重大意義。

礦井初步設計是將畢業實習的生產礦井作為尚未開發的井田為前提條件，以煤炭行業有關規定的礦井初步設計編製內容為準，但是鑒於礦井初步設計的內容繁多，而我們的設計時間、水平、經驗有限，因此在要求上應與原礦井初步設計和生產礦井的現狀有所區別，它可以借鑒礦井生產以來的經驗、教訓，考慮采礦技術發展方向和科學技術飛躍的時代特點。

由於我們所學專業為采礦工程專業，設計內容上是有主有次的。對專業的核心內容和主要內容，如礦井開拓、帶區巷道布置和采煤方法進行了較詳細的論述，由於時間的限製礦井通風安全部分隻進行了部分的論述。

本次畢業設計的設計根據有《煤礦開采學》，徐永圻主編，中國礦業大學出版社1993年出版;《煤炭工業礦井設計規範》，中國計劃出版社，2005年出版;《煤礦安全規程》，煤炭工業出版社，2010年出版;《采礦工程設計手冊》，張榮立等主編，煤炭工業出版社2003年出版。

技術指標：