五阳二矿5mta新井设计本科毕业设计(编辑修改稿)

五阳二矿5mta新井设计本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

21 页 矿井永久保护煤柱煤量 要计算井田可采储量，首先要确定各种永久煤柱损失。 永久煤柱一般是指保护工业广场和井筒的工业广场煤柱，井田境界和大断层两侧的 井田境界煤柱和断层煤柱，以及保护地面建筑物、河流、铁路等而留设的保护煤柱等。 1） 井田境界 保护 煤柱煤量计算 ： 井田边界长度为 29260m，保护煤柱宽 20m，所以边界煤柱煤量 ： 292602 010=106t 2） 断层煤柱煤量计算 ：断层保护煤柱留设 30m宽， 井田范围内的长度为 4000m， 煤柱煤量： 400023010＝ 106t 3）大巷保护煤柱计算：大巷中心距离为 60m，大巷两侧的保护煤柱宽度各为 60m，则大巷保护煤柱煤量： 100060103=1 06t 4） 井筒保护煤柱：主、副井井筒保护煤柱在工业场地保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为 0。 5） 工业广场保护煤柱煤量计算： 工业广场 占地 面积的取值，依据设计井型大小按 表 231《 工业广场占地指标》所列数值的规定选取。 本矿井井型为 500 万吨 /年，工业广场占地面积为： 500247。 1010000＝ 105 m2 设计工业广场形状为长方形，取长为 410 m， 宽为 610 m，该处煤层倾角 α=11176。 工业广场中心处煤 的 埋 藏 深度 H＝ 350m，该处表土层厚 30m，煤厚 10m。 基岩移动角值为： δ＝ γ＝ β=70176。 ， 松散 层移动角 Φ＝ 45176。 矩形外缘加上 20m宽的围护带，煤柱留设的步骤与计算方法如下 ： （ 1）确定受保护面积，开拓平面图上通过四个角分别平行于某煤层走向和倾斜的四 条直线，得矩形 abcd，在矩形的外缘加上 20m宽的围护带，得受保护面积 a′b′c′d′ （ 2）确定保护煤柱边界：通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜方向的倾斜刻面Ⅰ Ⅰ ，在这个刻面上，由维护带的边缘点 m、 n，起在表土层以 Φ=45176。 划两条保护线，即 m1m n1n2，然后在基岩中于下山和上山方向按上山 移动角 γ=70176。 和下山移动角 β=70176。 作保护线，与煤层相交得 n′点和 k′走向线分别保护煤柱的上部和下部边界，以同样的方法在平行煤层走向的剖面 Ⅱ —Ⅱ 上，按其走向移动角 δ=70176。 作保护线，求得沿走向的煤柱边界 A′B′和 C′D′，将 n′k′和 A′B′、 C′D′均绘制到平面图上，即得保护煤柱边界 ABCD，煤柱是一个梯形。 如图 231 所示： 五阳二矿 5Mta 新井设计本科毕业设计 第 15 页 共 121 页 `ⅡⅡⅠⅠⅠⅡθⅠⅡγ βφφα煤层``φφδ δ α——煤层倾角； β——下山移动角； γ——上山移动角； δ——走向移动角 图 231 工业广场煤柱计算示意 梯形 面积为 S＝ 1/2（ 680＋ 780） 990=105 m2 故工业场地煤柱煤量为 10510＝ 106t 表 232 各种保护煤柱损失量表 名称 单位 /t 井田边界保护煤柱 106 断层保护煤柱 106 大巷保护煤柱 106 井筒保护煤柱 0 工业场地保护煤柱 106 合计 106 五阳二矿 5Mt/a 新井设计 第 16 页 共 121 页 矿井可采储量计算 矿井可采储量 CPZZ C  )( 式中 Z－矿井可采储量 Zc－矿 井工业储量 P－各种总处煤柱损失之和 C－采区 回 采率，取 故矿井可采储量为 ： Z＝（ 710 ） =108t 五阳二矿 5Mta 新井设计本科毕业设计 第 17 页 共 121 页 3 矿井工作制度和设计生产能力 矿井工作制度 根据 《 煤炭工业矿井 设计规范》 相关 规定 ，确定 矿井设计 年 工作日 为 300d，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，两班生产，一班准备，每班工作八小时。 矿井 每昼夜净提升时间为 14 小时。 矿井设计生产能力及服务年限 确定依据 《煤炭工业矿井设计规范》第 条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。 矿区规模可依据以下条件确定： 1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。 煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大； 2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。 条件好者，应加大开发强度和矿区规模，否则应缩小规模； 3）国家需求：对国家煤炭需求量（包 括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据； 4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。 矿井设计生产能力 本矿井井田范围内煤层赋存简单，地质条件好，煤层平均倾角小，属近水平煤层，适合布置大型矿井。 因此，确定本矿井设计生产能力为 500 万 t/a。 矿井服务年限 矿井服务年限必须与井型相适应。 矿井可采储量 Z、设计生产能力 A 矿井服务年限 T 三者之间的关系为： 五阳二矿 5Mt/a 新井设计 第 18 页 共 121 页 )/( KAZT  式中 T—矿井服 务年限， a； Z—矿井可采储量，万 t； A—设计生产能力，万 t； K—矿井储量备用系数，取。 确定井型时需要考虑备用系数的原因是，矿井各生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，产量迅速提高；局部地质条件变化，使储量减少；有的矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量。 该矿井服务年限为： T =56000/500/ =80 a 同理可以得到第一水平服务年限为 42a。 根据后面的井型校核，服务年限符合要求。 校核储量条件 按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井 型进行校核： 1）煤层开采能力 井田内 有 两 层煤层可采，总煤厚 10 m。 第一层煤厚 5 m，赋存稳定，厚度基本无变化，煤层倾角平均 9176。 ，地质条件简单，根据矿井生产能力需要布置两个工作面同采。 2）辅助生产环节的能力校核 矿井设计为特大型矿井，开拓方式为立井多水平开拓。 主立井采用多绳摩擦式提升机带两对 16t 箕斗提升煤炭，工作面生产的原煤经 运输 上山胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主立井箕斗提升至地面，运输能力大，自动化程度高；副立井采用两套宽型罐笼运输人员和材料矸石。 运煤能力和大型设备的下放可以达到设计 井型的要求。 大巷辅助运输采用轨道运输。 3）通风安全条件的校核 本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯涌出量较低，但煤尘具有爆炸危险，煤炭有自然发火倾向，发火期 3~6 个月。 矿井采用中央分列式通风， 主、副井 进风，在井田上部边界开有回风大巷 与风井相连 用作回风，工作面采用后退式 U 型通风。 4）矿井的设计生产能力与服务年限相适应，才能获得好的技术经济效益。 《煤炭工业矿井设计规范》给出了井型和服务年限的对应要求，见表 321。 五阳二矿 5Mta 新井设计本科毕业设计 第 19 页 共 121 页 表 321 矿井及 第一 水平 设计 服务年限 下限 表 矿井设计生产能力（ Mt/a） 矿井设计服务年限（ a） 第一 开采 水平设计服务年限 /a 煤层倾角 0176。 ~25176。 煤层倾角 25176。 ~45176。 煤层倾角 45176。 ~90176。 及以上 70 35 ~ 60 30 ~ 50 25 20 25 ~ 40 20 15 15 五阳二矿 5Mt/a 新井设计 第 20 页 共 121 页 4 井田开拓 井田开拓的基本问题 井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。 这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。 合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。 1）确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置； 2）合理确定开采水平的数目和位置； 3）布置大巷及井底车场； 4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替； 5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造； 6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。 确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。 在解决开拓问题时，应遵循下列原则： 1）贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。 在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。 2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。 3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。 4）必须贯彻执行 煤矿安全生产的有关规定；要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。 5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。 6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。 井筒形式、数量及位置 井筒形式和数量的确定 五阳二矿 5Mta 新井设计本科毕业设计 第 21 页 共 121 页 井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。 一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。 平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤 层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。 斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。 缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长 、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。 立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。 主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢， 基本建设投资大。 结合本矿实际条件， 设主副井筒各一个， 主井主要用来提升煤炭，副井用来运送人员、材料、矸石， 主副井进风， 在井田边界布置一个立风井回风。 工业广场位置的确定 工业场地的位置选择在主、副井井口 附近 ， 大致位于矿井储量中心附近。 工业广场的形状和面积：根据表 231 所列工业场地占地面积指标，确定工业场地的占地面积为 25 公顷，形状为矩形，长为 610m，宽为 410m。 开采水平的确定 本矿井内煤层标高从 390m到 870 m，垂直高度约为 480 m。 煤层平均倾角 9176。 同时本矿地质条件复 杂， 局部地区倾角大于 12176。 ，不适宜采用带区布置 ，所以决定采用采五阳二矿 5Mt/a 新井设计 第 22 页 共 121 页 区布置方式。 开采水平可以划分为两个或三个：两水平划分时， 标高 分别为 610 水平和390 水平；三个水平时分别为 720 水平、 610 水平和 390 水平。 主要开拓巷道 1）运输大巷的布置 由于本井田 两 层煤总厚度达 10m，煤层 有自然发火危险 ，阶段服务年限长， 如采用煤层大巷，则维护困难，维护费用高，影响矿井正常生产；煤柱回收困难，资源损失量大；煤层一旦发火就必须封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受采动影响破坏，密闭效果不好，处理火灾困难。 因此 运输大巷 采用岩石大巷， 大巷布置在最下部煤层底板下方 20 m处的岩层中。 其优点是巷道维护条件好，维护费用低， 对预防火灾及安全生产有利， 巷道施工 可以按照 要求保持一定方向和坡度，同时便于设置煤仓。 2）井底车场将为整个矿井服务，服务年限长，故需要布置在煤层底板较坚硬的岩层中。 矿井开拓延伸方案及阶段划分 1）矿井开拓延伸方案 本矿井开拓延伸可以考虑以下两种方案 立井延。