开拓立式煤矿井开拓方式毕业设计

第一章概述矿井开采 (3)

第二章井下的安全煤柱 (5)

第三章矿井设计生产能力及服务年限 (7)

第一节工作制度 (7)

第二节矿井设计生产能力及服务年限 (7)

第四章井田开拓 (9)

第一节井田地质、老窑及水文对开采的影响 (9)

第二节矿井开拓方式的确定 (9)

第五章矿井基本巷道 (25)

第一节井筒 (25)

第二节井底车场 (29)

第三节主要开拓巷道 (31)

第六章采煤方法和采区巷道布置 (35)

第一节煤层地质特性 (35)

第二节采煤方法和采区巷道布置 (37)

第三节带区巷道布置及生产系统 (44)

第七章井下运输 (46)

第一节概述 (46)

第二节采区运输设备的选择 (47)

第三节主要运输设备的选择 (49)

第八章矿井通风与排水 (49)

第一节矿井通风系统的选择 (49)

第二节采区及全矿所需风量 (51)

第三节矿井排水 (57)

第九章动力供应及照明 (58)

第一节供电 (58)

第二节照明 (63)

第三节压气供应 (66)

结束语 (68)

参考文献 (69)

致谢词 (71)

摘要：

本设计详细介绍开拓立式煤矿井的概况特征，经过一系列的方案论证比较，选择了适合立式矿井的开拓方式、采煤方法和各生产系统。井田地质构造比较简单，主要为纵贯井田东西的天仓向斜，对第一水平选择了立井开拓方案，首采区的采煤方法采用倾斜长壁采煤法，综合机械化回采工艺。辅助运输系统与主运输系统相分离，其中辅助运输系统采用了国际上先进的辅助运输设备单轨吊，可满足人员、机械设备、材料和矸石的运输，无需中间，可从井底车场直达工作面。矿井一水平采用两翼对角式通风系统。立井开拓；条带式；单一倾斜长壁采煤法；综合机械化采煤；两翼对角式通风。

第一章概述矿井开采

在地底下开采的矿山。有时把矿山地下开拓中的斜井、竖井、平硐等也称为矿井。矿井开拓对金属矿山或采煤矿井的生产建设的全局有重大而深远的影响，它不仅关系矿井的基建工程量，初期投资和建井速度，更重要的是将长期决定矿井的生产条件、技术经济指标。矿井开拓即从地面向地下开掘一系列井巷，通至采区。矿井开拓需要解决的主要问题是：正确划分井田，选择合理的开拓方式，确定矿井的生产能力，按标高划分开采技术分类，选择适当的通风方式，进行采区部署以及决定采区开采的顺序等。矿井开拓通常以井筒的形式分为平硐开拓、斜井开拓和立井开拓。采用合理的采矿方法是搞好矿井生产的关键。煤层在形成时，一般都是水平或者近水平的，在一定围是连续完整的。但是，在后来的长期的地质历史中，地壳发生了各种运动，是煤层的空间形态发生了变化，形成了单斜构造、褶皱构造和断裂构造等地质构造。我们采煤就要注意煤层的走向倾向和倾角。矿井的开拓可以分成立井开拓，斜井开拓，平硐开拓和综合开拓，主井和运输巷等都需要永久的支护，可以采用砌碹支护，架拱支护，架蓬支护，锚杆支护，锚喷支护，锚网喷支护，

锚索支护，金属拱形支架支护，料石支护，钢筋混凝土支护，当然还有各类支护之间的联合支护。采掘工作面就需要临时支护了，主要有打点柱，液压支柱支护，木支柱支护等方式。采煤一般都采用后退式采煤，边采边加强支护。采空区一般使用填充或者等它自己垮。第二章

井下的安全煤柱

一、安全煤柱的计算规则 1、地面建筑物和主要井巷安全煤柱的界线由岩层移动面和煤层相交的线决定。沿受护地面建筑物和主要井巷的边线留出围护带，由围护带起按β，γ及δ诸角的值作出岩层移动面。 2、如按γ角所作的岩层移动面与煤层相交的线低于安全深度时，则安全煤柱的下部境界线为在安全深度所作的水平面与煤层相交的线。 3、为保护主要倾斜巷道（斜井，下山等），如开有主要倾斜巷道的煤层，到下部各层间的垂直

安全距离N均小于安全深度Hδ 时，其下部各层均留安全煤柱。 4、立井井筒和工业场地上的建筑物，应按下列规定留安全煤柱： 1）、如井筒深度及工业场地下煤层的蕴藏深度均小于安全深度，则不论煤层为缓倾斜，倾斜及急倾斜煤层，立井井筒和工业场地上的建筑物只留一个总的安全煤柱。 2）、如井筒深度及地面建筑物下煤层的蕴藏深度大于采掘安全深度时，此时则不分缓倾斜，倾斜及急倾斜煤层，均应留设井筒安全煤柱。而对工业场地上井筒附近的建筑物，按其使用意义在安全深度水平以下可不留安全煤柱。 5、在地形比较简单，无滑坡和陡壁的地区，当缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层，单层采深与采厚的比值大于 40；厚煤层分层采深与采厚的比值大于 60 时，对工业企业铁路线路可不留煤柱，采用长壁陷落采煤法进行开采。当薄及中厚煤层单层采深与采厚的比值大于 60；厚煤层分层采深与采厚的比值大于 80 时，对路网 III 级铁路线路可不留煤柱，采用长壁陷落采煤法进行开采。 6、受护地面建筑物的边界线，系围着该建筑物所作的长方形，长方形的诸边分别与煤层走向相平行和垂直。 7、当受护建筑物或建筑群与煤层走向相斜交（铁路，河流及其他等），则其边界线也与煤层走向相斜交。二、煤柱损失计算采区煤柱包括大巷，上山和区段巷道的保护煤柱，采区边界煤柱及采区较大断层的煤柱。采区煤柱尺寸与煤柱上的矿山压力大小和煤体本身的强度有关。煤体本身强度愈大，采区煤柱的尺寸就愈小，反之，采区煤柱尺寸愈小。关于煤柱的留设的请参阅下表煤柱宽度表

位置名称水平大巷主要回风巷采区上山区段巷道采区边界断层境界两井田之间断层中厚煤层煤柱宽度（m）巷道一侧 20~30 20 20 ——两巷之间—— 20~25 8~25 10 厚煤层煤柱宽度（m）巷道一侧 25~50 20~30 30~40 ——两巷之间——20~25 15~20 10 30m （断层不含承压水） 40m（两边各留 20 m）落差大，含水断层一侧留 30~50m；落差大，断层一侧留 10~15m；采区落差小的断层通常不留煤柱。

第三章矿井设计生产能力及服务年限

第一节工作制度

矿井一般的生产制度按设计规定为：每年工作日数为 330 天，矿井每昼夜分三班工作。采煤工作面为两班生产，另一班维修设备，通风、排水则须三班工作，每日为 24 小时生产。每天净提升小时数为 16 小时。

矿井工作制度表

年工作日数（天） 330 班/日 3 净提升小时/日 16

第二节矿井设计生产能力及服务年限矿井生产能力是度量矿井生产建设的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌，是井田开拓的一个主要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井生产能力是与井田划分紧密联系并且相互适应的。是矿区总体

设计应解决的重要原则问题。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家煤碳开采等因素确定。对于具体矿井，应该根据国家需要，结合该矿地质和技术条件，开拓、准备和通风方式，以及机械化水平等因素，在保证生产安技术经济合理的的条件下，综合计算开采，各生产环节，所能保证的能力并根据矿井储量，验算矿井和水平服务年限是否能够达到规定的要求。矿井的基本井型及分类: 大型矿井：120、150、180、（万吨/年）及以上。中型矿井：45、60、90（万吨/年）小型矿井：9、15、21、30（万吨/年）小煤矿： 6～8、3～5、（万吨/年）以下。这些类型中，除小煤矿以外，不应出现介于两种生产能力的中间类型。对于江南缺煤省份或边远地区交通不便、储量少、地质构造复杂、开采条件困难的零星煤田，应从当地需要出发，有条件的应尽量建设一些小煤矿。对于北方较大煤田，为了集中生产，应尽量关闭小煤窑，煤矿向大型、特大型矿井发展。

第四章井田开拓

第一节井田地质、老窑及水文对开采的影响煤层埋藏较深，除正在生产的立式煤矿外，区无小窑开采。影响采区布置和煤层开采的主要构造因素是断层，其次是褶曲。除边界断层外，区主要断层方向呈北东向，采区布置应与主要断层平行，但在采掘时还应综合分析物探资料，注意近东西和北西向断距较小的断层。断层附近岩层不完整，岩石破碎，易冒顶，片帮，开掘时应加强支护以保安全，另外还应防止断层导水。在向斜轴部和转折端，因局部应力集中，节理发育，造成煤层顶底板的岩体的破坏，使其稳定性变差，因此采掘时亦应加强支护，主要岩巷亦应避开这些部位布置，以减少支护的困难。另外在天仓向斜轴一线瓦斯含量集中，采掘时应防止瓦斯突出。陷落柱周围的煤、岩层，因柱体向下塌陷，周围产生大量节理，煤层产状也发生变化，甚至伴有小断层出现，因此采掘中应注意顶板支护。在采掘时还应防止导水，以防万一。第二节矿井开拓方式的确定一、井口形式、数目和位置的选择新建矿井根据井田水文地质、井田边界、矿井设计生产能力和服务年限等综合因素，一般开拓主井(专用提升煤)、副井(用于提升矸石通风运输材料和上下人员)以及回风井(与副井一起通风回风)。（一）井筒形式的选择请参阅表井筒选择表井筒选择表

井筒形式优点缺点适应条件

平硐开拓

立井开拓

井下煤炭运输不需即可由平硐直接外运，工适合煤层赋存较高的业设施简单，井巷工程量受地形即埋藏条件山岭、丘陵，或沟谷小，利于排水，掘进速度限制。地区。快，不留或少留工业场地煤柱，煤柱损失少。 1.煤层埋藏较深，或 1.施工复杂，设备多冲击层厚；技术要求高； 2.水文条件复杂，围立井的适应性强，一般不 2. 施工困难掘进速岩不稳定需特殊施受煤层倾角、厚度、瓦斯、度慢；工；水文等自然条件的限制 3. 不能躲开煤层顶 3.倾斜长度大，用立底板含水层。井开采兼顾小开采。

1. 地质条件较好井筒掘进技术简单;

2. 斜井开采每个水平井底车场易靠近储量中心; 1.便于布置工业广场

3.井口可靠近井田边界，受地形及煤层埋藏和引进铁路，工业广场留煤少; 条件限制。 2.水文地质条件好。

4. 主井做斜井时可做安全出口;

5.建井工期短;

6.可用皮带运输，实现连续运提。可充分利用各种开拓方式的优点。

斜井斜井综合开拓

根据根据潞安集团五阳煤矿水文地质条件，地面地下情况及地形地貌特征，本矿井只宜采用立井开拓或斜井开拓。（二）井筒位置选择选择井筒位置就是确定井筒沿走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示。选择井筒位置的主要条件： 1、地面条件井口附近要有一定的围，用以布置工业场地，其中包括主副井生产系统建筑物与结构物。根据《煤炭工业设计规》矿井工业场地的占地面积指标，大型矿井占地面积指标为0.8～1.1 公顷/10 万吨。由于矿井占地多，矸石山和煤泥水对生态和美观有污染，故应选择荒地结合地形布置生产系统，以减少土石方工程，认真贯彻少占不占良田，不拆或少拆村庄，尽量减少环境污染的方针。 2、井下条件井筒沿走向的最有利位置应当设在储量等分线上或其附近。沿井田倾斜方向主要运输石门的运输功与石门长度成正比，所以井筒位置应该力求减少石门长度。采用单水平开拓时，应该尽可能靠近运输大巷，并采用卧式车场；采用多水平开拓时，应该按初后期石门长度总和最小位置确定井筒位置。为了减少煤柱，在选择井筒位置时，如果能设在井田之外，应选择在无煤区，薄煤区，高灰分区，变质区，火成岩活动区和开采有实际困难的部位。如不能设在井田之外应结合其他条件尽量使井筒设在煤层浅部以减少压煤，也便于后期回收。从地面生产系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，不仅平场工程量小，大型建筑物的基础处理也比较简单。但是井口附近又不能过分低洼要避免洪水灾害要尽可能避开滑坡岩崩流沙和泥石流危险区，以及其他不利于施工的工程地质条件。主副井相对位置的选择：斜井或立井在同一工业场地相对位置一般如下： (1)斜井根据《煤矿安全规程》，矿井各出口之间的距离不得小于 30m。

该规定系指岩柱最小尺寸。考虑到斜井井口经常设有人车站人车存车线等，使井筒断面增大，故在方案或初步设计阶段确定主副井位置时，一般使两互相平行的主副井中线或提升中线相距 35～40m，。 (2)立井主副井之间距离按规定同样不得小于 30m，设计时考虑井上井下生产流程能够合理衔接以及井塔施工安装和设备布置需要，主副井中心距约变动于50～100m 请参阅图主副井相对位置。本井田可采用立井开拓(主井设箕斗、副井为罐笼)或斜井(主井为皮带)开拓，井筒位于井田中央煤层综合考虑上述各种因素选定井筒位置，本着优先考虑第一水平快速达产，以便使整个矿井投产，兼顾下水平的延伸开拓的原则，主井井筒位置的坐标为： X38408270.52 ， Y4038799.70;井口标高875.66m。主副井之间间距为 75m，井筒位置位于井田走向中央，工业广场布置在井筒周围。井口位置和工业广场的布置如图所示：

副井主井 4038500

工业广场

38408000

工业广场和井口位置

二、水平划分及阶段垂高的确定，各水平间连接暗井和布置设计时，井田沿煤层倾斜方向划分阶段数量多少，主要取决于井田倾斜长度和阶段高度的尺寸大小，井田开拓设计着重欲选择开采水平的标高，使其贯穿于全部煤层有利于开采。阶段高度或斜长往往随煤层倾角与回风道标高不同而有较大变化，阶段斜长在一定程度上受采区斜长控制，缓斜煤层和近水平煤层的深部以及倾斜长度过大的局部块段，往往采用上下山或增设中间水平开采。本井田可行的几种水平划分和阶段垂高确定方案见参阅表上山和下山开采在工作面方面没有多大的差别，但在采区运输提升排水和上下山掘进等方面却有不同之处。上山开采煤向下运输，上山的运输能力大，运输费用低但有折反运输：井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统简单，风流由采区下部的集中运输巷道流向采区上部的集中回风平巷，通风系统简单，通风容易。下山开采煤向上运输，无折返运输，运输工作量少：各采区都要解决采区的排水问题，如矿井涌水量大，增加了硐室和排水设备而且通风系统较复杂。但是，可以充分利用原有开采水平的井巷和设施，节省开拓工程量和开拓时间，有利于集中生产和水平接替，延长水平服务年限。考虑到本井田涌水量不大，瓦斯含量不高，所以通风和排水都不会影响本矿井的水平划分。所以划分两个水平时，各水平都采用上下山开采，有利于水平接替，相对节省开拓时间。节省开拓费用。开采水平间的连接可采用暗斜井或暗立井连接，暗井的开拓可充分利用原有设备和设施，尽量使提升系统单一，转运环节少，经营费用低，管理较方便。故除了受地质水文条件限制外，首先考虑上述因素。阶段主要参