第一篇：采礦工程

采礦工程——礦長：采礦人的“最高境界”

周劍波談起采礦工程專業，大多數人都有一種“神秘”的感覺：采礦就是下礦井挖礦石吧，一定會干很多苦活累活吧！的確，所謂采礦，是指將有用礦物從地殼內或地表開采出來，并運送到選礦廠或其它使用地點的一種生產過程和作業。簡單來講，就是“挖礦”。但是，這僅僅是“采礦”二字的含義，加上“工程”，就不能單純地理解為到礦山“挖礦”了。采礦工程是一種規模最大、最復雜的巖土工程，是應用工程學知識和科學方法，來圈定、設計、開拓和回采含有用礦物的礦床。而我們采礦工程專業的學生，正是要學習這種礦床開采的理論和方法。

采礦工程專業分為煤、金屬及非金屬方向，培養的是能掌握固體礦床開采的基本知識、基本理論和基本技術，具備采礦工程師的基本能力，能從事礦區開發規劃、礦床開采(露天、地下)設計、礦山安全技術、工程監察、生產技術管理以及科學研究與技術創新的高級應用型工程技術人才。我們老師曾自豪地說過：礦業公司的總工程師無一例外都是采礦工程專業出身，采礦人的“最高境界”是礦長。

要成為總工程師或礦長，必須具備全面的知識與素養。而采礦工程專業開設的課程所涉及的學科領域是非常廣泛的，包括各種公共基礎課程，如高等數學、綜合外語、大學物理、計算機基礎、經濟管理等，還有礦床開采的基本理論與專業知識以及巖土開挖的基本知識。其中，主干學科是力學與礦業工程，主干課程包括工程制圖、工程力學、VB程序設計、地質學、測量學、巖石力學、爆破工程、采掘機械、井巷工程、礦床地下開采、礦床露天開采、礦井通風與安全。當然，課程的設置會因學校和專業方向的不同而有所差異。

在目前的采礦工程專業培養中，課程雖然涉及面廣，但是真正“專業”的課程卻相對不足，采礦方法的創新比較困難。老師曾說，我們現在用的教材跟上世紀七八十年代的教材的內容是大同小異的，采礦方法在本質上是基本相同的，近年來才發展創造了一些爆破技術和數字化礦山技術。與國外先進礦山相比，我國的采礦技術與裝備、安全規范等都相對落后。因此，這也給我們新時代的采礦學子提供了廣闊的推陳出新的契機。

采礦工程專業的實踐性非常強，這也彌補了專業課相對不足的缺陷。主要的實驗和實習有：工程訓練、物理實驗、電工電子技術實驗、巖石力學實驗、爆破實驗、測量學實習、采礦專業認識與地質實習、生產實習、畢業實習。通過這些實踐，學生能將理論與實際結合起來，既增加了趣味性，又掌握了知識、開拓了視野。這也是采礦工程專業的優勢之處。選擇這個專業必須要有足夠的心理準備！因為礦山不可能建在城市里面或郊外，它只能在偏僻的地方。條件好點的礦山可能有自己的職工宿舍、娛樂設施，福利待遇也不錯，還可以安置家屬；那些處在深山老林、窮鄉僻壤的礦山就算有很好的福利待遇，也抵不過艱苦的環境。所以，選擇這個專業必須要有吃苦耐勞、奉獻的精神，這不是嘴上說說能吃苦耐勞就可以的！我國礦山的安全隱患一直是個嚴重的問題，尤其是煤礦，隨著技術的不斷發展與法律法規的不斷完善，礦山的安全系數越來越高了，安全事故逐年減少，礦山的安全隱患并不是人們想象中的那樣可怕。我們去礦山工作同樣必須掌握好技術，并時刻保持安全意識。此外，很多開設采礦工程專業的院校是不招收女生的，就算招也不過幾個女生，這是由人的身體條件決定的，這并不是對女性的歧視，相反是出于尊重和保護。而男生到礦山工作，也可

能因為缺少女性而面臨著無法結婚生子的問題。因此，選擇專業必須慎重考慮，結合自己的家庭因素與個人的興趣愛好，真正喜愛這個專業，全心全意地從事這個行業，才可能有所作為。

2011年6月，麥可思研究院發布的就業藍皮書《2012年中國大學生就業報告》中指出，采礦工程專業是2012年全國本科就業十大“綠牌”發展專業之一。“綠牌”專業是指：月收入、就業率持續走高，失業量較低且就業滿意度較高的專業，為需求增長型專業。可見，在我國經濟增長面臨較大壓力、部分礦產品價格下降的背景下，采礦工程畢業生仍然保持著較高的就業率，采礦工程專業人才仍是社會發展急需的人才。但是，高就業率不可能一成不變，四年過后國家政策、經濟形勢可能發生轉變，就業形勢也會隨之改變。

除了直接面向礦山就業外，畢業后可以進入政府管理部門從事能源開發與規劃工作，進入安監局從事礦山安全監管工作，也可進入礦山設計研究院從事礦山開采設計工作。但能夠得到這種“鐵飯碗”工作的本科生在極少數，一般情況下最低門檻是碩士研究生。如今，越來越多的同學選擇繼續深造，考研[微博]甚至考博，因為研究生畢業能進入全國各大冶金設計院和省級設計院。

另外，對于學習采礦工程專業的學子來說，也可以跨專業領域就業。這就得益于較廣的課程學習。比如你對爆破感興趣，將來可以進入爆破領域；采掘機械學得好，你可以從事機械制造行業；計算機技術過硬，你可以進入礦山軟件公司；你也可以到與采礦工程專業毫不相關的行業工作。總之，只要你有能力、夠努力，相信“條條道路通羅馬”，你一定會找到屬于你自己的路！

擁有本專業國家特色專業院校名單：中國礦業大學、東北大學、重慶大學[微博]、貴州大學[微博]、西安科技大學、河北工程大學、內蒙古科技大學、華北科技學院、江西理工大學、河南理工大學等。

第二篇：采礦工程復習題

采礦工程復習題 一 填空 1.礦井井巷按其作用和服務范圍不同

可分為三類，分別是開拓巷道，準備巷道，回采巷道

2.放頂煤開采中工作面內煤炭損失主

要在有初采損失，末采損失，端頭12.13.14.任務的水平

水平垂高：是開采水平服務范圍上下邊界之間的垂直距離

井底車場：是連接井筒和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱 采煤工藝：采煤工作面各種工序所用方法、設備極其在時間空間上的或水文情況比較復雜、井筒需用特殊法施損失

3、減少放煤工藝損失

4、改善工，或多水平開采急斜煤層的礦井，一般巷道布置減少區段煤柱損失 都應采用立井開拓。

五、繪圖說明題(20分)2.簡述采區內采煤工作面各種開采順序的結合圖1說明巷道掘進順序和生產系特點 統。

答：1，工作面后退式：回采巷道先 開掘出來，工作面由采區邊界附近圖為：傾斜分層走向長壁下行垮落采煤法分層同采采區損失，采煤工藝損失

3.盤區式準備方式的有上山盤區 下

山盤區 石門盤區 單翼盤區 跨多石門盤區

4.綜采工作面端部斜切進刀有兩種

方式分別是不留三角煤端部斜切進刀和留三角煤端部斜切進刀

5.柱式體系采煤法包括房式采煤法，房柱式采煤法和巷柱式采煤

6.我國按實際應用情況，準備方式可

歸納為采區式，盤區式及帶區式三種

7.井巷式煤倉分類的是垂直式，傾斜

式，混合式

8.礦井生產的主要系統是運煤系統

通風系統 運料排矸系統 排水系統

9.綜采工作面的主要設備有雙滾筒

采煤機，可彎曲刮板輸送機，液壓支架

10.采區下部車場形式按裝車站位置不

同有大巷裝車式，石門裝車式，繞道裝車式

11.回采巷道的護巷方式有沿空留巷和

沿空掘巷

12.采區上部車場的基本形式有平車

場和甩車場

13.影響頂煤冒放性的主要因素的是

煤層賦存條件，煤層厚度，工作面長度

14.長壁采煤工藝包括破煤，裝煤，運

煤，支護，采空區處理工序過程

15.三下一上是：建筑物下 鐵路下 水

體下 和承壓水上

16.工作面超前支護不小于：20m采煤

工作面最大風速為4m|s

17.井田開拓的發展方向：開采水平內

準備方式的多樣化；采（盤、帶）區的大型化；開采水平內生產的高產高效集中化；水平內開采布置的單層化和全煤巷化等。

18.三帶：跨落帶、裂隙帶和緩慢下沉

帶。煤層底板的下三帶為：破壞帶、完整巖層帶（或保護帶）、地下水導升帶。

19.煤層按厚度分為：薄厚煤層、中厚

煤層、厚煤層。按傾角分為：近水平煤層、緩傾斜煤層、中傾斜煤層、急傾斜煤層。按穩定性分為：穩定煤層、中等穩定煤層、不穩定煤層。

20.采區的主要參數有：采區傾斜長度，采區走向長度，采區生產能力，采區采出率及采區煤柱尺寸。

二 名詞解釋 1.階段 在井田范圍內，沿著煤層的傾斜方向，按一定標高把煤層劃分為若干個平行于走向的具有獨立生產系統的長條，每個長條成為一個階段

2.水平通常將設有井底車場，階段運

輸大巷并且擔負全階段運輸任務的水平稱為開采水平

3.井田 劃分給一個礦井或露天開采的那一部分煤

4.在地質歷史發展過程中，由含碳物

質沉積形成的大面積含煤地帶稱為煤田

5.在井田范圍內，經過地質勘探，煤

層厚度和質量均合乎開采要求，地質構造比較清楚，目前可供利用的可列入平衡表內的儲量稱為礦井工業儲量

6.正規循環：在規定的時間內保質保

量地完成了循環作業圖中規定任務的循環

7.采煤方法：采煤工藝與回采巷道布

置及其在時間上、空間上的相互配合。

8.采區車場：采區上（下）山與區段

平巷或階段大巷連接處的一組巷道及硐室。

9.上山：位于開采水平以上，為本水

平或采區服務的傾斜巷道

10.下山：位于開采水平以下,為本水平

或采區服務的傾斜巷道

11.采放比：通常將布置有井底車場和

階段運輸大巷并且擔負全階段運輸

相互配合。

15.采區：在階段范圍內，沿走向把階段劃分為若干具有獨立生產系統的塊段，每一塊段稱為采區。

16.回采巷道：僅為采煤工作面生產服務的巷道，如區段運輸平巷、區段回風平巷、開切眼（形成初始采場的巷道）

17.礦井生產能力：指礦井的設計生產能力，以“Mt/a”（或萬t/a，1Mt/a=100萬t/a）表示。根據礦井生產能力不同，我國把礦井劃分為大、中、小三種類型的井型。mm

18.DK615-4-12：單開道岔，600

軌距，軌型為15，轍叉號碼為4，道岔曲線半徑為12m三．簡答

1.簡述井筒（硐）形式的比較和選擇？ 答:平硐開拓

優點：井下出煤不需提升轉載即可由平硐直接外運，因而運輸環節和運輸設備少、系統簡單、費用低；

平硐的地面工業建筑較簡單，不需結構復雜的井架和絞車房；

不需設井底車場，更無需在平硐內設水泵房、水倉等硐室，減少許多井巷工程量；

平硐施工條件較好，掘進速度較快，可加快礦井建設；

平硐無需排水設備，對預防井下水災也較有利。

適用范圍：在地形條件合適、煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區，只要上山部分煤的儲量大致能滿足同類井型的水平服務年限的要求時，都應采用平硐開拓。

斜井：優點：斜井與立井相比，井筒掘進技術和施工設備比較簡單，掘進速度快，地面工業建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，一般無需大型提升設備，同類井型的斜井提升絞車也較立井需用的絞車型號小，因而初期投資較少，建井其較短；

在多水平開采時，斜井的石門總長度較用立井開拓時為短，因而掘進石門的工程量和沿石門的運輸工作量較少；

延深斜井井筒的施工比較方便，對生產的干擾少；

我國研制和使用新型強力膠帶輸送機，增加了斜井開拓的優越性，擴大了其應用范圍。

缺點（與立井相比）：在自然條件相同時，斜井要比立井長得多；

圍巖不穩固時，斜井井筒維護費用高；采用絞車提升時，提升速度較低、能力較小、鋼絲繩磨損嚴重、動力消耗大、提升費用較高，當井田斜長較大時，采用多段絞車提升，轉載環節多、系統復雜，更要多占用設備的人力；

由于斜井較長，沿井向敷設管路、電纜所需的管線長度較大，有條件時可采用鉆孔下管路排水供電，但要為此留保安煤柱，增加煤柱損失；

對生產能力特大的斜井，輔助提升的工作量很大，甚至需增開副斜井；

斜井的通風風路較長，對瓦斯涌出量大的大型礦井，斜井井筒斷面小，通風阻力過大，可能滿足不了通風的要求，不得不另開專用進風或回風的立井并兼做輔助提升；當表土為富含水的沖積層或流沙層時，斜井井筒掘進技術復雜，有時難以通過。

適用范圍：當井田內煤層埋藏不深、表土層不厚、水文地質情況簡單、井筒不需特殊法施工的緩斜和傾斜煤層，一般可采用斜井開拓。

立井：優點：井筒短、提升速度快、提升能力大，對輔助提升特別有利；

對井型特大的礦井，可采用大斷面的立井井筒，裝備兩套提升設備；

井筒的斷面很大，可滿足大風量的要求；

由于井筒短，通風阻力較小，對深井更為有利。

適用范圍：當井田的地形地質條件不利于采用平硐或斜井時，都可考慮采用立井開拓。對于煤層賦存較深、表土層厚，向采區上山方向推進采煤，準備時間長，采掘無干擾，漏風少，巷道容易維護，我國廣泛使用2，工作面前進式：工作面由采區上山附近向采區邊界方向回采，區段平巷沿空留巷，減少了平巷掘進的工程量并提高了采出率，但得采取有效地支護手段及放漏風措施3，工作面往復式：上采面前進式，實質是前兩種回采方式的結合，兼有上述兩種方式的優缺點，特點：上區段采煤結束時采煤工作面設備可直接搬遷到其下面的工作面，縮短了設備的搬運距離，節省搬運時間，得到加強設備的維護 3.簡答綜采放頂煤技術的主要優缺點及適用條件 答：優點;有利于合理集中生產，對煤層及地質條件具有較強的適應性3，具有顯著的經濟效應。缺點1，采出率較低，工作面粉塵大，自然發火，瓦斯積聚隱患大。適用條件（1）、煤層厚度。M = 5 ? 12m為佳，過小易超前冒頂，過大破壞不充分。（2）、煤層的可放性（即煤層硬度）煤質松軟，層理節理發育容易放出；煤質中硬，f ? 2最好；個別f = 3.1 ? 3.9，層理節理發育亦可。（3）、煤層傾角?不宜太大，緩傾斜煤層中一般?<15 o，太大影響支架的穩定性，25 o ? 30o

煤層中也試驗成功，支架要加防倒防滑裝備。（4）、煤層結構過厚、過硬的夾矸影響頂煤放落，單層夾矸厚度大于0.5m或f大于 3要采取措施。頂煤中的夾矸總厚度不宜大于頂煤厚度的10 ?15%（5）、頂板條件頂板巖性最理想的條件是基本頂I、II級，直接頂有一定厚度，采空區不懸頂，冒落后松散體基本能充滿采空區。（6）、地質構造煤層厚度變化大，地質構造復雜，斷層切割塊段，階段煤柱等，無法應用分層長壁采煤法時，可放頂煤。采面短，亦可放頂煤。如：回采雞窩煤。（7）、自然發火、瓦斯及水文地質條件。對于自然發火期較短、瓦斯量大，以及水文地質條件復雜的煤層，先要調查清楚，并有相應的措施后才能采用放頂煤開采。4.簡述傾斜長臂采煤法的優點，問題和適用條件 答：傾斜長壁采煤法的優點：1，巷道布置簡單，巷道掘進工程量及維護費用低，投產快2運輸系統簡單，占用設備少，運輸費低3，回采巷道沿煤層掘進，易固定方向，采面可等長布置，利于生產管理4，通風線路短，風流方向轉折少，通風構筑物少5，對淋水和瓦斯大的某些地質條件適應性強6，技術經濟效益顯著，單產，巷道掘進率，采出率和工效指標好傾斜長臂采煤法的問題：1，長距離傾斜巷道鋪運和行人困難2，當前采掘機械設備不完全適應傾斜長壁工作面開采的要求3，大巷裝車點較多傾斜長壁采煤法的適用條件:1,煤層傾角小于12時，效果最好2，采取一定技術措施，可適用于12~17的煤層 5.道岔：使車輛由一線路轉運到另一線路的裝置單開道岔 — DK 對稱道岔 — DC 渡線道岔 — DX

DX918 — 5 — 2016第一段數：

6、9-分別表600mm、900mm軌距；15、18、24 — 分別表示軌型；第二段數字（4、3、5）為轍叉號碼；后四位數 — 前兩位數：表示曲線

半徑，后兩位數：表示軌中心距

6.工作面正規循環作業圖表

采煤機進刀方式：割三角煤斜切進刀。組織形式：四六制。液壓支架支護方式：滯后支護。割煤-移架-推溜。——|||——（推移輸送機）—＜—＜——（割煤）—︵︵—（檢修）—□—（移架）

經濟定購批量=根號下2x每次定購的采購費x物資年需量/單位物資的年管費用

7.提高采出率的措施？

答：1.減少初采損失

2、減少端頭

巷道布置圖 巷道掘進順序： 在采區沿走向的中部位置，由運輸大巷1開掘采區下部車場3，并由此在底板巖層中掘進軌道上山5和運輸上山4。兩條上山掘至采區上部邊界后，軌道上山5以采區上部車場6與回風大巷2相通，而運輸上山則直接與回風大巷2連通，形成通風回路。然后，在第一區段下部掘進中部車場的甩車場

7、區段回風石門8，并由此向采區邊界掘進區段集中平巷9（沿下區段頂分層回風平巷位置開掘）和10。在巷道10和巷道9中分別每隔一定距離掘溜煤眼12和聯絡巷11。當巷道10和巷道9掘至采區邊界附近時，由近邊界的一個溜煤眼和聯

絡巷進入煤上分層，并開始掘上分層第一區段的超前分層運輸平巷14和開切眼。與此同時，在第一區段上部，利用階段回風大巷2兼做區段回風集中平巷，并由此每隔一定間距掘回風小石門13與分層回風平巷相連通。同樣，從靠近采區邊界的回風小石門掘上分層的超前回風平巷15與開切眼相連通。這樣第一區段上分層的采煤工作面就準備完畢。在掘進上述巷道的過程中，要將下部的采區煤倉

19、采區變電所

16、絞車房

17、區段溜煤眼18等硐室及有關的聯絡巷道掘

完，并完善各車場。

生產系統：

（一）運煤系統 運煤路線：分層工作面→分層區段超前運輸平巷14（或20）→溜煤眼12→區段運輸集中平巷10→區段溜煤眼18→運輸上山4→采區煤倉19→大巷裝車外運。

（二）材料運輸系統 采煤工作面所需的材料運輸路線為：材料和設備自采區下部車場3→軌道上山5→上部車場6→回風大巷2→回風小石門13→區段超前回風平巷15（或21）送至分層工作面。區段分層超前運輸平巷14和20掘進時所需的材料，自軌道上山5→中部車場7→軌道集中平巷道9→聯絡斜巷11運至掘進工作面。區段運輸集中平巷10所需的材料，由軌道上山5經中部甩車場7運入。

（三）排矸系統及掘進出煤系統 分層超前運輸平巷14及20在掘進時所出的煤，經溜煤眼12和運輸集中平巷10與工作面回采出煤一道運出。分層回風平巷15和21超前掘進時所出的煤在裝入礦車后，經上部車場

6、軌道上山5至下部車場3運出。

（四）通風系統 新鮮風流：運輸大巷1→下部車場3→軌道上山5→中部車場7→運輸集中平巷10和軌道集中平巷9→聯絡斜巷11（有兩個溜眼12與分層運輸平巷14相通，其中一個溜煤眼可進風）→分層運輸平巷14（或20）→采煤工作面。污風：采煤工作面→分層回風平巷15（或21）→回風小石門13→至回風大巷2排入大氣。

上山盤區集中上山聯合準備 巷道掘進順序：

自巖石運輸大巷1開掘盤區材料斜巷3和甩車道16，進入m

1后，掘進盤區無極繩運輸的軌道上山4，同時從運輸大巷1開掘進風斜巷7和盤區煤倉9，通達m

2。

沿

m2掘進盤區運輸上山5，并開掘回風斜巷8到m1。自軌道上山4分別開掘m1一二區段的進風巷10和運輸巷11。自運輸上山5開掘m2區段進風巷12，并從12向上掘區段材料斜巷14與m1區段

進風巷10連通，開掘區段溜煤眼15通達運輸上山。區段平巷掘至盤區邊界后掘進工作面開切眼。

第三篇：采礦工程畢業論文

繼續教育學院畢業設計（論文）

設計（論文）

題

目：

綜采工作面大采高采煤方法的應用

姓名：姜 烘 亮

學 號：C93550109090037

專業：采礦工程

學習中心：潞安奧鵬

住址：山西省長治潞安集團王莊礦

電話：***

Email: jianghongliang0909@open.com.cn

日期：2011年9月16日

指導教師：姜元勇 繼續教育學院畢業設計（論文）

摘 要

煤炭我國重要的基礎能源和重要原料，煤炭工業的發展支撐了國民經濟的快速發展。在20世紀50年代和60年代，煤炭在我國一次能源生產和消費結構中的比重分別占90％和80％以上，2004年煤炭所占的比例分別為75.6%和67.7%。

近年來，隨著綜采設備制造技術的飛速發展，綜采設備走向重型化、強力化和自動化，使設備的可靠性得到保證，有力的推動了大采高綜采技術的發展，帶來了新一輪采煤技術的革命，目前在神東、晉城等礦區已率先在f=1.5-5的厚煤層中使用大采高綜采設備，實現了國內工效最高，噸煤成本最低的成果，極大地提高了煤炭市場的競爭能力。

本文主要觀點有：在煤炭企業生產中地質條件和煤炭賦存條件允許的情況下應該優先考慮使用大采高采煤方法。

關鍵詞：大采高；綜采技術； 繼續教育學院畢業設計（論文）

目 錄

摘要.................................................2 1.緒論...............................................5 1.1 研究的目的和意義...............................5 1.1.1研究目的...................................5 1.2.2研究意義...................................5 1.2 本文的框架結構.................................6 2煤炭工業發展現狀及面臨的主要挑戰.........................7 2.1煤炭工業發展現狀 ……...............................7 2.1.1改革開放以來煤炭工業取得顯著成績...............7 2.1.2行業主要特點..................................8 2.2、煤炭工業面臨的主要挑戰............................8 2.2.1資源保障問題...................................8 2.2.2煤礦生產能力與技術結構問題....................9 2.2.3行業結構與企業發展問題........................10 2.2.4煤礦安全與礦區環境治理問題...................11 2.2.5煤炭運輸與燃煤污染問題.......................12 3.大采高技術發展現狀…….................................13 3.1我國大采高技術的應用……..........................13 繼續教育學院畢業設計（論文）

3.2高效綜采的快速發展……............................14 4.綜采工作面大采高采煤方法在潞安王莊礦的應用…….........16 4.1 王莊煤礦概況.....................................16 4.2 工作面巷道布臵及生產系統.........................18 4.2.1工作面位臵選擇分析............................18 4.2.2工作面巷道布臵................................19 4.2.3 生產系統....................................22 4.3工作面設備選擇....................................23 4.3.1 工作面設備選擇..............................28 4.4 采煤方法及回采工藝...............................29 4.4.1采煤方法......................................30 4.4.2回采工藝......................................30 4.4.3工藝說明......................................30 4.5大采高自動化綜放工作面取得的成就……...............31 4.5.1、工作面單產、工效再創新高…..................31 4.5.2、提高了采高，優化了采放比，提高了資源回收率…31 5.研究結論及建議.........................................33 參考文獻……………………………………………………………………………………...34 繼續教育學院畢業設計（論文）

1.緒 論

1.1 研究的目的和意義 1.1.1研究目的

為了研究大采高綜采技術的可行性與必要性，詳細地分析王莊礦的煤層賦存和現有生產技術狀況，并對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦進行了現場考察，收集了各礦使用大采高綜采設備開采的有關技術資料，經過分析對比認為，目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設備，具有較強地適應能力，在王莊礦使用是可行的，必將進一步加快王莊礦以減隊減面，增產增效為主要內容的集約化發展步伐，推動王莊乃至潞安的采煤技術發展，促進安全高效礦井的建設。1.1.2研究意義

為了研究大采高綜采技術在王莊礦現有生產條件下的可行性，王莊礦于2007年11月成立了由機電、生產、地質、通風、運輸、自動化、計劃及綜采安裝等科室、隊組人員組成的調研小組，詳細地分析王莊礦的煤層賦存和現有生產技術狀況，并對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦進行了現場考察，收集了各礦使用大采高綜采設備開采的有關技術資料，經過分析對比認為，目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設備，具有較強地適應能力，在王莊礦使用是可行的，必將進一步加快王莊礦以減隊減面，增產增效為主要內容的集約化發繼續教育學院畢業設計（論文）

展步伐，推動王莊乃至潞安的采煤技術發展，促進安全高效礦井的建設。在采煤機械化程度日益提高的今天，選用先進的采煤技術已成為保障煤礦企業安全高效生產的必由之路。1.2 本文的框架結構

本文一共分為五章，第一章是緒論，對全文內容進行提綱性的概括，起到總領的作用。第二章是概述煤炭工業發展現狀及面臨的主要挑戰。第三章是大采高技術發展現狀。第四章是綜采工作面大采高采煤方法在潞安王莊礦的應用。第五章是研究結論與建議。繼續教育學院畢業設計（論文）

2．煤炭工業發展現狀及面臨的主要挑戰

2.1煤炭工業發展現狀

煤炭是我國重要的基礎能源和重要原料，煤炭工業的發展支撐了國民經濟的快速發展。在20世紀50年代和60年代，煤炭在我國一次能源生產和消費結構中的比重分別占90％和80％以上，2004年煤炭所占的比例分別為75.6%和67.7%。2.1.1改革開放以來煤炭工業取得顯著成績

（1）．煤炭產量持續增長

全國原煤產量由改革開放初期的6億噸左右提高到2004年產量19.56億噸，增長2倍多，處于歷史最高水平，為我國國民經濟發展提供了能源保障。

（2）．生產水平大幅度提高

大中型煤礦機械化水平、單產、單進、原煤工效，都逐年增高。建成了一批國際領先、高產高效礦井，初步建全了技術、設計、制造、培訓比較完整的技術保障體系。(3)．產業結構調整取得重大進展

政企分開邁出重大步伐，大多數國有大中型煤炭企業開始建立現代企業制度。一些企業開始了跨地區、跨行業的產業聯合，煤、電、化、路、港、航產業鏈開始形成，一批劣勢企業退出市場。繼續教育學院畢業設計（論文）

(4)．行業整體效益不斷增加

在經歷三年嚴重的經濟困難后，2001年煤炭行業開始走出低谷，呈現恢復性增長。2002年后步入快速增長周期，經濟運行質量不斷提高。2004年全國規模以上煤炭企業補貼后實現利潤達418億元。2.1.2行業主要特點(1)．煤炭是資源性行業

煤炭是不可再生的資源。煤礦的壽命取決于其所擁有的煤炭儲量。我國大多數煤礦遠離城市和經濟發達地區、社會負擔重，經濟基礎差。地區條件不一，煤炭企業發展不平衡性在行業中十分突出。(2)．煤炭是高危行業

因煤礦生產條件所限，從歷史上看，在各國工業部門中，煤礦的事故死亡率是最高的。我國煤礦95%生產能力是井工開采。高瓦斯和雙突礦井占全國煤礦礦井總量的1/3，90％礦井有煤塵爆炸危險性。隨著開采深度增加，影響安全生產因素愈來愈多，條件愈來愈復雜。(3)．煤炭是投資高風險行業

煤礦開采環節復雜，礦井建設投資大，周期長，見效慢，煤炭市場不確定因素多。因此，從建井到生產，經營風險大，多數煤炭企業產業結構上的問題影響了企業市場適應能力和抗災能力。(4)．煤炭是為國民經濟發展做貢獻的行業

煤炭屬于初級產品，煤礦的效益向后續加工工業傳遞和輻射。單一繼續教育學院畢業設計（論文）的產品結構，企業經濟效益難以提高，我國煤炭開采的價值和效益體現在后續產業和對國民經濟發展的支撐作用。2.2、煤炭工業面臨的主要挑戰 2.2.1資源保障問題

我國煤炭品種齊全、資源比較豐富，但資源勘探程度低，經濟可采儲量和人均占有量較少，資源破壞和浪費嚴重，生態環境和水資源嚴重制約煤炭資源的開發。

我國煤炭資源區域分布不均衡。秦嶺、大別山以北，煤炭儲量占全國總儲量的90.7%，其中晉、陜、蒙三省（區）占全國的65%。

資源保證程度低。截止2000年末，我國尚未利用的精查儲量約為600億噸，目前可供大中型礦井利用的精查儲量僅300億噸左右。據估算，到2020年，煤炭精查儲量需增加約1250億噸。

當前我國資源破壞和浪費嚴重。部分煤炭企業存在著“采厚棄薄”、“吃肥丟瘦”等浪費資源現象，全國煤礦平均資源回收率為30%～35%左右，資源富集地區的小型礦井資源回收率只有10%～15%。我國適合建設大型煤炭基地的整裝煤田，隨意被分割肢解現象嚴重。2.2.2煤礦生產能力與技術結構問題(1)．煤礦生產技術水平低

全國采煤機械化程度僅為42％，除部分國有大礦之外，大多數煤礦生產技術水平低，裝備差，效率低。特別是鄉鎮煤礦，基本上是非繼續教育學院畢業設計（論文）

機械化開采。

2004年鄉鎮煤礦產量仍占我國煤炭總產量的39％，在資源消耗和人員傷亡上，已付出了很大的代價。(2)．部分煤礦超能力生產

據調查分析，2003年國有煤礦的11.2億噸產量中，屬于超能力和無能力礦井生產的煤炭約為1.42億噸，占國有煤礦產量的13%。煤礦超強度超能力生產滿足了國民經濟發展對煤炭的需求，但其造成的負面影響，一是縮短煤礦開采年限，二是威脅煤礦安全生產。(3)．大中型煤礦煤炭供給能力不足

據預測，我國現有生產煤礦和在建煤礦的合計生產能力到2010年和2020年分別為17.7億噸和14.7億噸。要實現煤炭產需平衡，需要再建設一批新井和擴大現有煤礦的生產能力，預計到2010年和2020年分別需要再增加生產能力4.5億噸和11.1億噸。2.2.3行業結構與企業發展問題(1)．煤炭產業集中度低

2004年我國前8家煤炭企業市場集中度為20.68%，遠低于世界其它主要產煤國家。(2)．煤炭企業負擔過重

煤礦企業稅負比1994年稅制改革前提高了6個百分點；2003年，煤炭行業支出鐵路建設基金約100多億元；國有重點煤礦企業辦社會繼續教育學院畢業設計（論文）

問題突出，地方政府接收困難，原國有重點煤礦辦社會年凈支出60億元。

2004年末，原國有重點煤礦在職人員257萬人，由于所在地區社會承受能力弱，難以減人提效。

部分煤礦資源枯竭，生產能力下降，生產成本上升，富余人員、工傷撫恤人員多，轉產困難。

(3)．煤礦企業效益差、職工收入低

2004年原中央財政煤炭企業補貼前虧損面仍高達48%，補貼后仍有6%的企業虧損。2004年原國有重點煤礦在崗職工平均收入16812元，低于全國平均水平。

2.2.4煤礦安全與礦區環境治理問題(1)．煤炭安全形勢嚴峻

2004年煤礦共死亡6027人，百萬噸死亡率為3.08，顯著高于世界其它主要國家。如美國為0.03，波蘭0.09；

大多數煤礦生產和安全技術裝備落后，防災抗災能力差，重大、特大事故頻繁發生。2004年共發生死亡10人以上特大和特別重大事故42起，死亡1008人。(2)．礦區環境治理問題

礦井生產中排放的煤矸石約占原煤產量的8～10%，現已累計堆存煤矸石30多億噸，占地超過15萬畝。繼續教育學院畢業設計（論文）

礦區地面塌陷、煤田自燃火災、部分煤矸石自燃、煤礦瓦斯排放對生態環境構成嚴重影響。

煤礦開采每年排出地下水約22億立方米，我國西北部主要煤炭產區，煤炭開采加劇了水資源的匱乏，對礦區生態環境造成影響。

井下煤層氣年抽出量約100億立方米，90％直接排放到大氣中。2.2.5煤炭運輸與燃煤污染問題(1)．煤炭運輸制約

我國煤炭資源主要分布在西北部，而煤炭消費重心在東南部，形成了“北煤南運、西煤東調”的格局，運輸距離長，運輸費用高，影響煤炭供應能力和市場競爭力：鐵路運力不足的問題將長期存在；港口吞吐能力滿足不了需要；公路長距離運輸成本過高。(2)．煤炭消費與環境保護問題

煤炭在利用過程中將產生大量的污染物和溫室氣體。特別是煤炭的不合理利用，排放了大量煙塵和有害氣體，嚴重污染環境。隨著煤炭消費量的增加，環境保護壓力將越來越大。

我國酸雨覆蓋區已擴大到約占國土總面積的30%，SO2排放的75%以上來源于燃煤。2003年SO2排放總量增加至2158萬噸，酸雨污染加重。2003年燃煤總量增加，煙塵排放總量增加至1047萬噸。我國CO2排放量目前居世界第二位，CO2的排放約80%來自煤炭燃燒。繼續教育學院畢業設計（論文）3.大采高技術發展現狀

3.1我國大采高技術的應用

我國國有重點煤礦厚煤層儲量占44％，而厚煤層產量占45％以上，絕大多數高產高效礦井是在以厚煤層開采為主的生產條件下實現的。目前，我國重點煤礦厚煤層開采方法主要有綜采放頂煤開采和大采高綜采兩種。放頂煤開采雖然已經在我國發展成為一種厚煤層高產高效采煤方法，廣泛應用于5～15m厚煤層一次采全高，但仍有許多難以解決技術難題。對于4～6m的穩定厚煤層，大采高綜采具有更好的技術經濟優勢，近十年來，以神東礦區為代表的現代化礦井建設，依靠得天獨厚的厚煤層覆存條件和先進的管理模式，采用國際一流裝備，進行4～6m一次采全高，不斷刷新工作面高產高效紀錄，工作面年產超過1000萬t。晉城寺河煤礦采用國產大采高液壓支架，成功實現6元6.5m一次采全高，月產突破80萬t，創造了世界最大采高高產高效紀錄 國外主要產煤國家厚煤層開采主要采用一次采全高長壁開采，美國、澳大利亞等發達國家家的煤礦普遍采用高效集約化生產，最大采高4．5m；南非和捷克最大采高達到6m液壓支架向高工作阻力的兩柱掩護式支架發展，支護工作阻力達6 000～12 000kN，支護高度3一6m，支架立柱缸徑320～440mm，支架中心距1．75m和2．om，支架控制方式為環形供液及電液控制，支架的降、移、升循環時間小于10s，支架的壽命試驗高達50 000次以上.繼續教育學院畢業設計（論文）

3.2高效綜采的快速發展

世紀之交的十多年間，以長壁高效綜采為代表的煤炭井工開采技術取得前所未有的新進展。高效綜采發展主要體現在以下三方面：一是綜采工作面生產能力大幅度提高，采區范圍不斷擴大，出現了“一礦一面”年產數百萬噸煤炭的高產高效和集約化生產模式；二是高效綜采裝備和開采工藝不斷完善，推廣使用范圍不斷擴大，中厚煤層開采、厚煤層一次采全高開采和薄煤層全自動化生產等技術和工藝取得巨大成功；三是高效綜采裝備的研制開發取得新的技術突破，年生產能力已經達到10 Mt，并實現了綜采工作面生產過程自動化，大型綜采礦井技術經濟指標已經達到大型先進露天礦水平。鑒于我國煤炭為主的能源結構和當前煤炭需求快速增長，高效綜采也將成為能源開發技術重要的競爭領域一次采全高工作面的循環進度主要考慮采煤機的截深，放頂煤開采工作面的循環進度.考慮采煤機截深和放煤步距。截深的確定首先是根據工作面整體生產能力進行考慮，綜合機械化開采初期，工作面截深均選用o．6m標準截深，隨著技術的進步，工作面裝備能力的加大提供了采煤機足夠的截割功率和輸送機足夠的輸送能力，巷道支護技術的提高保證了大斷面巷道的掘進和維護, 給工作面加大截深提供了有力的技術支持，近年來，高產高效礦井能夠普遍采用0．8m和 1．om截深，有力保證了礦井生產能力的提高。

實際生產中，截深的確定首先考慮煤層地質條件的影響，其考慮因繼續教育學院畢業設計（論文）

素包括：工作面頂板的破碎程度、工作面煤質(硬度、節理層理發育程度)、煤層的瓦斯含量等。其次要考慮工作面設備能力；截深的加大是伴隨著采煤機截割功率的增加而實現的，同時對采煤機截齒、截割部受力、整體結構等因素有關，采煤機的能力增加一方面體現在截割功率的增加，另一方面體現在牽引速度的增加；同時截深的選取還應考慮支架的支護強度和 防護能力以及輸送機的運輸能力。采煤機截深不但要考慮傳統的截割功率大小，而且對于綜采放頂煤工作面還要考慮與放煤步距的協調統一。放頂煤工作面實踐證明合理的放煤步距為1 m左右。即采煤機截深為0．6 m時采用兩刀一放，采煤機截深為0．8m和1．0m時采用一刀一放。合理的放煤步距是提高回采率、降低含矸率的重要因素。放煤步距應該滿足兩個條件，一是與支架放煤口的縱向尺寸的水平投影一致，二是與采煤機截深成整數倍關系。

三、工作面生產能力工作面的生產能力與采煤機截深、牽引速度及設備開機率有關。國產綜采工作面裝備經過近十幾年的發展，技術水平及可靠性得到了很大的提高，采煤機的牽引速度可以達到6～8m／min，綜采工作面的開機率已經由50％左右提高到70％以上。繼續教育學院畢業設計（論文）

4.綜采工作面大采高采煤方法在潞安王莊礦的應用

王莊煤礦自1988年探索綜放開采技術以來，經過近二十年的發展，這種對厚煤層的采煤技術日趨成熟,目前已經成為我國厚煤層的主要開采方法之一。但近年來，隨著綜采設備制造技術的飛速發展，綜采設備走向重型化、強力化和自動化，使設備的可靠性得到保證，有力的推動了大采高綜采技術的發展，帶來了新一輪采煤技術的革命，目前在神東、晉城等礦區已率先在f=1.5-5的厚煤層中使用大采高綜采設備，實現了國內工效最高，噸煤成本最低的成果，極大地提高了煤炭市場的競爭能力。

為了研究大采高綜采技術在王莊礦現有生產條件下的可行性，王莊礦于2007年11月成立了由機電、生產、地質、通風、運輸、自動化、計劃及綜采安裝等科室、隊組人員組成的調研小組，詳細地分析王莊礦的煤層賦存和現有生產技術狀況，并對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦進行了現場考察，收集了各礦使用大采高綜采設備開采的有關技術資料，經過分析對比認為，目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設備，具有較強地適應能力，在王莊礦使用是可行的，必將進一步加快王莊礦以減隊減面，增產增效為主要內容的集約化發展步伐，推動王莊乃至潞安的采煤技術發展，促進安全高效礦井的建設。4.1 王莊煤礦概況

王莊煤礦于1966年12月建成投產，原設計能力為90萬噸/年，先后經過兩次改擴建和多次系統環節改造，礦井集約化程度、綜合生繼續教育學院畢業設計（論文）

產能力和可持續發展能力大幅度提高，目前礦井安全生產許可能力達710萬噸/年。王莊礦井田面積79.68Km2（包括后備區28Km2），開采深度由+880米至+350米標高.礦井開拓:礦井開拓方式為立、斜井綜合開拓，現有+740和+630兩個生產水平，上下水平通過暗斜井溝通。目前，正在準備+540水平的開拓延深。現有43、52、61、62四個生產盤區。

主提升運輸系統:王莊礦有兩套主提升運輸系統，+740水平為立井箕斗(7.5t/斗)提升，+630水平為斜井膠帶提升。主斜井膠帶年提升能力為537萬噸，主立井箕斗年提升能力為175萬噸，通過主提升運輸系統環節改造，溝通了兩水平的主運輸提升系統，實現了兩水平提升能力互補，礦井綜合提升能力超過710萬噸/年。

輔助運輸系統: 輔助運輸為軌道運輸,軌道軌距為900mm。斜井軌道提升方式為斜井串車提升。水平大巷均采用架線電機車牽引材料列車運送生產材料、設備等。采區車場及采區軌道，采用無極繩絞車與小絞車接力運輸方式運送材料。工作面風、運巷軌道采用無極繩絞車與小絞車牽引運輸方式。

地質概況：王莊煤礦現開采的3號煤層賦存于二疊系下統山西組地層的中下部，煤層厚度3.16～7.87m，平均厚度6.62m，硬度f=1-3,62、43采區稍硬，f=2-3，結構一般較簡單，該煤層厚度變異系數Ｙ＝10.59％。其可采指數Ｋm＝１，屬穩定煤層。3號煤層直接頂板為砂質泥巖、泥巖、局部為粉砂巖，厚0～ 10.75m。老頂為中繼續教育學院畢業設計（論文）

粒砂巖、細粒砂巖，厚1.10～13.60m。裂隙發育，呈張開狀，無充填物充填。煤層上覆巖性,從直接頂到老頂為軟弱～堅硬型，堅硬～堅硬型。上部覆巖為軟弱～堅硬相間平行復合結構。巖層傾角為3～11°。直接底板為炭質泥巖、砂質泥巖、粉砂巖，厚度0～5.33m。其下部為細粒砂巖和中粒砂巖。

現有儲量：截止2007年12月末，王莊煤礦現開采的3號煤層儲量/資源量為39584.4萬噸，其中現生產水平+740及+630水平16237.1萬噸，+540水平23347.3萬噸。現生產水平工作面圈定儲量為3121.5萬噸，工作面可采儲量為2809.4萬噸。+540水平除去村莊及高速路壓煤，河下壓煤外，可供開采設計的儲量為7404.6萬噸。

綜上所述，王莊礦在生產規模、地質條件和煤層儲量等方面上具備應用大采高綜采設備的能力和條件。4.2 工作面巷道布置及生產系統 4.2.1工作面位置選擇分析

根據本次對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦大采高工作面現場調研情況，綜合分析王莊礦各采區煤層賦存、礦壓特征和生產條件，認為將大采高工作面布臵在6207較為合理： 1、6207所在的62采區為2006年新投入運行的采區，儲量豐富，安排銜接容易；另一方面62采區進風6450m3/min，6207工作面回采時，風量也容易滿足。2、6207工作面埋藏深度為260米左右，煤質為f=2-3，構造簡單，繼續教育學院畢業設計（論文）

與晉城寺河礦相似，同時根據相鄰6205已采工作面的礦壓資料分析，62采區的礦壓顯現不明顯。3、6207工作面為下山回采，可以適當緩解大采高開采帶來的煤墻片幫現象，有利于煤墻和頂板管理。4.2.2工作面巷道布置

（1）、工作面巷道布臵

6207工作面沿煤層傾斜方向布臵，俯斜開采。工作面切眼長度230m ,沿推進方向風、運巷長970m。6207工作面巷道布臵見圖2—1。

6205采空區6207風巷風巷皮帶/3#630用回6207運巷62下山62專專回

圖2—1 6207工作面巷道布臵圖

(2).巷道斷面與支護形式

630軌道6207工作面巷繼續教育學院畢業設計（論文）

巷道斷面、支護形式及用途

6207工作面風、運兩巷及開切眼均采用錨網支護，運巷主要用于運煤、進風及列電、皮帶、轉載機等設備布臵。風巷主要用于運料、回風。巷道斷面確定 巷道寬度的確定 運巷

按我礦設備列車與帶式輸送機中間部分并列布臵，人行道與設備檢修道合并考慮，所需的巷道凈寬L應滿足： L≥L1+K1+K2+K3+L2 L—巷道凈寬；

L1—列電設備的最大寬度，m；取1.85m K1—列電至煤墻間隙，m；取0.3m K2—人行道及檢修空間寬度，m；取0.7m即可滿足要求 K3—皮帶架至煤墻間隙，m；取0.5m L2—皮帶架寬度，m；取1.95m 因此，L≥1.85+0.3+0.7+0.5+1.95=5.3m 繼續教育學院畢業設計（論文）

運巷寬度確定為5.3m。

風巷

風巷為安裝和回采期間運輸巷道，為滿足運輸要求，對照寺河礦巷道設計選取風巷寬度為5.0m。

開切眼寬度的確定

按支架安裝要求，開切眼寬度應滿足： B≥（L2+w2）1/2+S+K B—切眼寬度，m L—支架的運輸長度，m；取7.0m w—支架寬度，m；取2.0m S—安全間隙，m；取0.7m K—輔助支護的支柱所需空間，m；取0.4m 因此，B≥（72+22）1/2+0.7+0.4=8.38 m 綜上所述，開切眼寬度可以取8.5m。巷道高度

大采高工作面端頭架的支撐高度為3.0－5.5m，采煤機滾筒直徑3.5 m，綜合考慮，各巷的高度選為4.0m，開切眼選為3.8m。繼續教育學院畢業設計（論文）

目前王莊礦使用的150掘進機可掘最大斷面為5.5×4.8 m，可滿足其要求，不需增加掘進設備。4.2.3 生產系統(1)、運煤系統

采煤機落煤 → 工作面刮板運輸機→轉載機→6207運巷皮帶→630/3#皮帶→630/2#皮帶→630/1#皮帶→61煤倉→630強皮→51煤倉→51強皮→主皮帶煤倉→主皮帶→地面。

運煤系統的瓶頸為630/3#皮帶，帶速4m/s,能力3000t/h，不重載起動是可行的，要上大采高設備對630/3#皮帶進行擴容即可。(2)、輔助運輸系統 運料：

材料副斜井→暗斜井→630大巷→62材料車場→630南軌→6207風運車場→ 6207工作面 運人：

副立井→暗斜井→630大巷→火藥庫通道→630/3#皮帶→6207運巷→6207工作面(3)、通風系統 繼續教育學院畢業設計（論文）

西進風井---630大巷?火藥庫通道630/1#皮帶?630/2#皮帶 —630/3#皮帶---6207運巷---6207工作面---6207工作面風巷---62專用回風巷---62風井---地面

(4)、供電系統：6207工作面由62/1#變電所供電，62/1#變為雙回路供電電源分別來自62總變I、II回路，地面電源為62風井35KV變電所，互為備用。(5)、通訊系統

在6207運巷機頭和工作面轉載機機頭分別安設一部程控電話，用于井下及井下與井上的通話聯系。

在6207工作面安設一套工作面通訊控制系統，用于工作面的通訊控制。

(6)、排水系統：6207風運巷低洼處通過水泵排至630/3#皮帶2#水倉—62水倉——地面(7)、照明系統

運巷皮帶機頭、三岔口安裝

127V隔爆日光燈，工作面每隔5架安裝一盞隔爆燈。4.3工作面設備選擇

4.3.1 工作面設備選擇 繼續教育學院畢業設計（論文）

根據對神東集團上灣煤礦、晉城煤業寺河煤礦和趙莊煤礦使用大采高支架及其配套設備情況，結合我礦煤層賦存特點、工作面礦壓資料和運輸條件，滿足高產高效、經濟、安全的要求的前提下，盡量考慮設備的可拆卸性，而且要達到采煤工藝簡化、原煤回收率大幅提高、設備運行可靠之目的，王莊煤礦大采高工作面設備配套選型如下：

(1)、液壓支架（鄭煤集團 估價150萬/架）

我礦煤層厚度平均為6.65米，如果考慮一次采全高，就我國目前支架生產現狀來看，沒有最適合我礦煤層厚度的架型，針對這一問題，我們與鄭煤集團進行了深入交流，通過聯合開發，可以設計出適合我礦地質條件的采高在6.8米的液壓支架，設計制造周期估計在8-10個月，估價150萬/架。

大采高液壓支架主要技術特征 架 型 兩柱掩護式 底座寬度 約1880mm 支護高度 3.0-6.8m 最低支護強度：大于1.1MPa平均對地比壓：2.48-2.74Mpa 工作阻力 約15000kN 推移步距 1000mm(2)、采煤機（西安煤機廠，1200萬/臺）繼續教育學院畢業設計（論文）

目前情況下，德國艾可夫生產的采煤機最大采高為6.3米，美國久益公司生產的采煤機最大采高為6.5米，均不適應我礦煤層條件，根據我礦多年使用西安煤機廠生產的采煤機經驗，對此廠生產的采煤機質量和使用情況均比較滿意，因此我們選西安煤機廠生產的MG900/2210-GWD型采煤機。

MG900/2210-GWD型采煤機主要技術特征 采高：3.5-6.8m 生產能力：5500t/h 滾筒直徑：3500mm 截深：1000mm 截割功率：2×900KW 牽引功率：2×110KW 最大牽引力：1000KN 最大牽引速度：23m/min 破碎機功率：150KW 泵電機：40KW 裝機總功率：2210KW MG900/2210-GWD型采煤機主要結構特點

MG900/2210-GWD型交流電牽引采煤機是一種多電機驅動，電機橫向布臵，交流變頻調速無鏈雙驅動重型超大功率電牽引采煤機。總裝機功率2210KW，并配有破碎裝臵，機面高度2710mm，適合用于采高3.525 繼續教育學院畢業設計（論文）

米—6.8米，煤層傾角≤15°，可以截割堅硬煤層并可以強行通過矸石斷層。

(3)、刮板輸送機（山西煤礦機械制造有限公司，1600萬/部）為與MG900/2210-GWD型采煤機配套，我們選用SGZ1200/2×700型刮板輸送機

SGZ1200/2×700型刮板輸送機主要技術特征 輸送能力：2200t/h 鏈 速：1.31m/s 功 率：2×700/3.3KV 聯軸節形式：限矩摩擦離合器 溜槽內寬：1200mm 鏈條規格：φ42×146mm SGZ1200/2×700型刮板輸送機主要結構特點

1）采用高強度合金鋼制造，并經淬火處理的鍛造刮板。2）緊湊型行星齒輪傳動減速器，可滿足任何工作面配套設計要求。

3）具有伸縮功能的輸送機機尾，可保證刮板鏈在適度張緊的狀態下工作。

4）輸送機配臵液壓馬達低速傳動裝臵，可用于刮板鏈的緊鏈操作。

(4)、順槽其他配套設備 繼續教育學院畢業設計（論文）

轉載機（山西煤礦機械制造有限公司，260萬/部）選用SZZ1200/400型中雙鏈轉載機，其技術參數如下： 設計長度：60m 輸送能力：2500t/h 鏈 速：1.56m/s 驅動功率：400KW/3.3KV 溜槽內寬：1200mm 鏈條直徑：φ38×137mm 破碎機（山西煤礦機械制造有限公司，40萬/臺）選用PCM315型破碎機，其技術參數如下： 破碎能力：2500t/h 驅動功率：315KW/3.3KV 入料粒度：1200×800mm 出料粒度：不大于300mm 聯軸節形式：液力偶合器

自移裝臵（山西煤礦機械制造有限公司，75萬/套）

選用ZY2700皮帶機自移機尾，如果我礦運輸條件不能滿足皮帶機自移機尾的運輸，我礦將不采用皮帶機自移機尾，其技術參數如下：

自移最大推力：2×910KN 行程：2700mm 適應皮帶機寬度：1400mm 繼續教育學院畢業設計（論文）

主要結構特點：配臵ZY2700皮帶機自移機尾可實現工作面回采期間皮帶機機尾的前移和皮帶運行姿態的調整，可實現工作面不間斷連續生產，機尾滾筒采用螺旋滾筒，可以實現自行清煤。

皮帶機（西北二廠，1500萬/部）

考慮到我礦現主運輸運輸能力，選用SSJ140/3×400型順槽皮帶機，其技術參數如下：

運輸能力：Q＝2500-3000t/h 帶寬：B=1400mm 額定帶速：V=3.5-4m/s 膠帶型號：PVC阻燃整芯帶，帶強1800S 電機功率：3×400KW 減速裝臵：CST 乳化液泵站（無錫煤礦機械廠，45萬/套）選用BRW—400/31.5型乳化液泵站，配臵4泵2箱。4.3.2供電設計

(1)、工作面總的裝機容量為：

采煤機2210KW、刮板輸送機1400KW、轉載機400KW、破碎機315KW、乳化液泵站4*250KW、噴霧泵2*45KW，皮帶機3*400KW，風運巷低壓34KW，漲緊裝臵55KW，卷帶裝臵45KW。

(2)、根據工作面的設備配臵情況：（1268萬）繼續教育學院畢業設計（論文）

配臵三臺4000KVA負荷中心，兩用一備，負荷中心出線為：3.3KV電壓五路出線，1.14KV電壓五路出線，127V電壓出線兩路。2#負荷中心出線為：3.3KV電壓出線五路出線，1.14KV電壓出線四路出線，0.69KV電壓兩路出線，127V電壓兩路出線。

皮帶機配備一臺1600KVA移變,風運巷低壓配500KVA移變一臺 報價：4000KVA負荷中心3臺1185萬，1600KVA移變1臺65萬，500KVA移變1臺18萬，總計1268萬。

(3)、電纜截面的選用：

負荷中心電源電纜用150MM2/6KV高壓橡套電纜，采煤機電纜用150MM2/3.3KV，破碳器電纜用50MM2/3.3KV，轉載機電纜用50MM2/3.3KV，輸送機電纜用70MM2/3.3KV，乳化液泵電纜用50MM2/1.14KV，噴霧泵電纜用25MM2/0.69KV。低壓電纜用70MM2。

(4)、所需電纜及接線盒：（1140.87萬）

6KV接線盒40個13萬，3.3KV進口快速插頭10個30萬，1.14KV接線盒10個0.62萬，0.69KV接線盒30個0.6萬。總計44.22萬。

6KV高壓/150MM2電纜6500米442萬，3.3KV/50MM2電纜1500米48.75萬，3.3KV/70MM2電纜1000米43.5萬，1.14KV/50MM2電纜1000米21萬，0.69KV/70MM2電纜4500米127.8萬，機組電纜3.3KV/150MM2電纜1000米360.6萬，1.14KV/120MM2電纜1000米53萬，總計1096.65萬。

4.4 采煤方法及回采工藝 繼續教育學院畢業設計（論文）

4.4.1采煤方法：

本工作面采用走向長壁大采高自然冒落后退式綜合機械化采煤方法。4.4.2回采工藝

1、進刀方式

本工作面采用端部割三角煤斜切進刀。

2、推溜、移架方式

本工作面推溜、移架全部為鄰架（或成組）電液控操作。4.4.3工藝說明 ①割煤、裝煤、運煤

本工作面采用電牽引雙滾筒采煤機。采高6.5-6.6米,截深1米，正常割煤時，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤。采煤機滾筒旋轉時，煤被滾筒上的截齒破碎下來，并由螺旋葉片裝入大溜，少量煤在推大溜時被鏟煤板裝入大溜內，極少量散落在支架與大溜間的浮煤，由人工裝入大溜內。②移架

本工作面采用電液控制支架，可實現三種移架方式：（1）雙向鄰架自動順序移架；（2）成組順序移架；（3）手動移架； ③推溜

本工作面所用支架可實現三種推溜方式： 繼續教育學院畢業設計（論文）

（1）雙向鄰架推溜；（2）雙向成組推溜；（3）手動推溜；

推溜滯后采煤機后滾筒15m進行。④運煤

工作面機組割下的煤由大溜運至端頭卸載，經轉載機、由皮帶運出。4.5大采高自動化綜放工作面取得的成就 4.5.1、工作面單產、工效再創新高

6207工作面創造日產33186噸、工作面工效最高502噸/工的新記錄，大大提高了勞動生產效率。工作面作業人員由36人減至21人，大大減少了作業人數，提高了生產效率。

4.5.2、提高了采高，優化了采放比，提高了資源回收率

工作面采高由3m提高到了3.8m，將采放比由1：1.2調整為1：0.80，并將綜放工作面通風斷面增大到16m2，從而可有效的稀釋了工作面瓦斯濃度，工作面回收率達92.1％，大大提高了資源回收率。4.5.3、支架采用電液控制系統，優化了生產作業程序，減輕了勞動強度，改善了作業環境

通過支架控制器按鍵可以進行臨架單動作操作，如臨架收縮護幫板、升降前后柱等動作；也可實現臨架單架自動控制和成組操作，如臨架自動移架、臨架自動放煤等動作，臨架成組自動移架、成組收護

繼續教育學院畢業設計（論文）

幫板、成組推前溜、成組拉后溜等成組動作。作業人員站在進風側用控制器按鍵操作支架，移架下落的煤塵不會落在操作區域，降低了勞動強度并改善了作業環境。

繼續教育學院畢業設計（論文）

5.研究結論及建議

本文在大量檢索并閱讀有關參考文獻的基礎上，對綜采工作面大采高采煤方法在煤炭企業生產中的應用進行了深入的分析和研究，取得了一些有益的研究結果結論。

中國煤炭工業發展爽飛猛進，高產取得了舉世矚目的依靠科技進步，實現高效集約化開采是高產高效礦井建設高效礦井的普遍模式． 綜采工作面大采高采煤方法在煤炭生產中的應用會越來越成熟，越來越重要。

總之，在煤炭企業生產中,煤層厚度3～8m穩定煤層,結構一般較簡單,允許的情況下應該優先考慮使用大采高采煤方法。

繼續教育學院畢業設計（論文）

參考文獻

[1] 張榮立 何國維 《采礦工程設計手冊》 煤炭工業出版社 2003年5月

[2]煤炭工業部.煤炭工業礦井設計規范.北京:中國設計出版社.1999

[3]徐永昕.煤礦開采學.徐州:中國礦業大學出版社.2001 [4]吳志羲.煤礦礦井開采設計手冊.北京:煤炭工業出版社.2003

第四篇：采礦工程專業

學院簡介

能源科學與工程學院成立于2005年5月，其前身是1909年創辦的焦作路礦學堂礦務學門，歷經焦作礦務大學采礦冶金科、焦作礦業學院采煤系、焦作礦業學院采礦工程系、焦作工學院資源與材料工程系、河南理工大學資源與材料工程系等不同發展時期。學院設有采礦工程、工業工程、交通工程、煤及煤層氣工程4個本科專業。設有礦業工程一級博士點、礦業工程博士后流動站、礦業工程一級碩士點、系統工程二級碩士點以及礦業工程領域、工業工程領域工程碩士點，采礦工程學科為河南省一類省級重點學科，采礦工程專業為國家級特色專業。

學院現有教職工78人，具有博士生導師9人，教授、教授級高工17人，副教授、高級工程師25人，具有博士學位的教師40人。擁有河南省特聘教授1人，省級學術帶頭人3人，采礦工程教學團隊為國家級教學團隊。

學院下設采礦工程系、工業工程系、煤與煤層氣工程系。設有礦山開發設計研究所、工礦技術開發公司、巖層控制與特殊開采研究所及采礦工藝技術等四個校級研究所（公司）。擁有巖石力學、礦山壓力、相似材料模擬、數值計算、人因工程、交通工程、煤層氣工程等多個專業實驗室，實驗室面積4000余平方米，萬元以上設備120臺套，試驗設備總值2000余萬元。建設有深井瓦斯抽采與圍巖控制技術國家地方聯合工程實驗室、河南省高校煤與煤層氣安全高效開采工程技術研究中心以及礦產資源安全高效開采河南省重點學科開放實驗室等科研平臺。

“十一五”期間，學院的教學與科研工作取得較大進展，獲得省級教學成果獎4項，《采煤概論》、《開采損害與保護》被遴選為國家級精品課程，采礦工程教學團隊被遴選為國家級教學團隊。主持和承擔各類科研項目近500項，科研經費8000余萬元，其中省部級以上課題68項。獲省部級以上科技進步獎20余項。在國內外公開刊物上共發表論文700余篇，其中SCI、EI、ISTP收錄120余篇，出版專著32余部，教材18部。學院積極開展國際國內學術交流，與美國西弗吉尼亞大學、肯塔基大學、加拿大麥吉爾大學等多所大學建立了校際聯系，先后派出16人次到國外留學或進行學術交流，每年邀請多名國內外知名學者來學院講學。近年來，主辦國際學術會議1次，全國性學術會議6次。

學院形成本科、碩士、博士三級教學體系，現有在校生2679人，其中本科生2181人，碩士304人，博士19人，已累計為國家培養了本科生8000余人，研究生500余人。

學院將繼續以學科建設為龍頭，積極吸納人才，力爭建成以礦業工程學科為主，相關學科協調發展，特色鮮明、優勢突出，在若干研究領域達到國際先進或國內領先，在國內外具有一定影響的高水平研究型學院。

采礦工程專業

本專業是國家級特色專業，實施教育部“卓越工程師教育培養計劃”專業。培養掌握固體（煤、金屬及非金屬）礦床開采的基本理論和方法，具備采礦工程師的基本能力，能在采礦工程領域從事礦區開發規劃、礦井設計、開采技術、礦井通風、礦山安全技術、礦山監察、生產技術管理和科學研究等方面工作，具有較強實際工程能力和一定研究能力的復合應用型人才。

主要課程：材料力學、礦山經濟學、電工與電子技術、礦山電工、礦山機械、礦山測量學、礦山地質學、巖體力學、井巷工程、礦山壓力與巖層控制、采礦學、礦井通風、礦山安全技術等。采礦工程專業(本科)

培養目標：本專業培養掌握固體（煤、金屬及非金屬）礦床開采的基本理論和方法，具有較扎實的專業技術理論知識和較強的專業技術技能，并獲得采礦工程師的基本訓練，能在采礦領域從事礦產資源開發規劃、礦山設計、礦山安全技術及工程設計、監察、生產技術管理和教育、科學研究的應用型高級工程技術人才。主要課程：大學英語、高等數學、工程數學、工程制圖、工程力學、電工與電子技術、計算機應用基礎、巖體工程力學、礦山地質、礦山機械、礦山測量、采礦學、井巷工程、礦山通風與安全、礦山壓力及其控制、事故分析與災變處理、礦山資源加工利用概論、礦山企業管理。

就業方向：學生畢業后，可從事礦山開采、巖土工程、隧道工程等領域的設計、生產、施工、安全監督、科研、管理、礦業信息、計算機應用及教學等方面的工作。

學生畢業后，可在固體礦床開采、巖土工程領域，從事固體礦床設計、生產、施工管理、安全監察等工作，或在教育、科研機構等單位從事相應的教學和科研工作。

第五篇：采礦工程畢業設計

只要記分牌上的時間還跳動，就不能輕言放棄。目錄

前言 1 1 礦區概述及井田特征 2 1.1 概述 2 1.1.1 礦區的地理位置及行政隸屬關系 2 1.1.2 地形、地貌、交通等情況 2 1.1.3 氣候地震等情況 3 1.2 井田及其附近的地質特征 3 1.2.1 井田的地層層位關系及地質構造 3 1.2.2 含煤系及地層特征 4 1.2.3 水文地質 5 1.3 煤質及煤層特征 5 1.3.1 井田內煤層及埋藏條件 5 1.3.2 煤層的含瓦斯性、自燃性、爆炸性 7 1.3.3 井田的勘探程度及進一步勘探要求 7 2 井田境界及儲量 8 2.1 井田境界 8 2.1.1 井田范圍 8 2.1.2 邊界煤柱留設 8 2.1.3工業廣場保護煤柱留設 8 2.1.4 邊界的合理性 9 2.2 井田的儲量 9 2.2.1 井田儲量的計算原則 9 2.2.2 礦井工業儲量 10 3 礦井的年產量、服務年限及一般工作制度 12 3.1 礦井年產量及服務年限 12 3.1.1 礦井的年產量 12 3.1.2 服務年限 12 3.1.3 礦井的增產期和減產期 產量增加的可能性 13 3.2 礦井的工作制度 13 4 井田開拓 14 4.1 井筒形式、位置和數目的確定 14 4.1.1 井筒形式的確定 14 4.1.2 井筒位置及數目的確定 15 4.2 開采水平的設計 19 4.2.1 水平劃分的原則 19 4.2.2 開采水平的劃分 20 4.2.3 設計水平儲量及服務年限 23 4.2.4 設計水平的巷道布置 23 4.2.5 大巷的位置、數目、用途和規格 23 4.3 采區劃分及開采順序 24 4.3.1 采區形式及尺寸的確定 24 4.3.2 開采順序 25 4.4 開采水平井底車場形式的選擇 26 4.4.1 開采水平井底車場選擇的依據 26 4.4.2 井底車場主要硐室 27 4.5 開拓系統綜述 30 4.5.1 系統概況 30 4.5.2 移交生產時井巷的開鑿位置、初期工程量 31 5 采準巷道布置 33 5.1 設計采區的地質概況及煤層特征 33 5.1.1 采區概況 33 5.1.2 煤層地質特征及工業儲量 33 5.1.3 采區生產能力及服務年限 33 5.2 采區形式、采區主要參數的確定 34 5.2.1 采區形式 34 5.2.2 采區上山數目、位置及用途 34 5.2.3 區段劃分 34 5.3 采區車場及硐室 35 5.3.1 車場形式 35 5.3.2 采區煤倉 35 5.4 采準系統、通風系統、運輸系統 36 5.4.1 采準系統 36 5.4.2 通風系統 36 5.4.3 運輸系統 36 5.5 采區開采順序 36 5.6 采區巷道斷面 37 6 采煤方法 39 6.1 采煤方法的選擇 39 6.1.1 選擇的要求 39 6.1.2 采煤方法 39 6.2 開采技術條件 39 6.3 工作面長度的確定 40 6.3.1 按通風能力確定工作面長度 40 6.3.2 根據采煤機能力確定工作面長度 41 6.3.3 按刮板輸送機能力校驗工作面長度 6.4 采煤機械選擇和回采工藝確定 42 6.4.1 采煤機械的選擇 42 6.4.2 配套設備選型 44 6.4.3 回采工藝方式的確定 44 6.5 循環方式選擇及循環圖表的編制 47 6.5.1 確定循環方式 47 6.5.2 勞動組織表 48 6.5.3 機電設備表 49 6.5.4 技術經濟指標表 50 7 建井工期及開采計劃 51

7.1 建井工期及施工組織 51 7.1.1 建井工期 51 7.1.2 工程排隊及施工組織排隊 52 7.2 開采計劃 53 7.2.1 開采順序及配產原則 53 7.2.2 開采計劃 53 8 礦井通風 55 8.1 概述 55 8.2 礦井通風系統的選擇 55 8.2.1 通風方式的選擇 56 8.2.2 通風方法的選擇 57 8.3 礦井風量的計算與風量分配 57 8.3.1 礦井總進風量 57 8.3.2 回采工作面所需風量的計算 58 8.3.3 掘進工作面所需風量 59 8.3.4 硐室所需風量的∑Qd的計算 60 8.3.5 其他巷道所需風量 61 8.3.6 風量的分配[17] 62 8.4 礦井總風壓及等積孔的計算 62 8.4.1 計算原則 62 8.4.2 計算方法 64 8.4.3 計算等積孔 65 8.5 通風設備的選擇 66 8.5.1 礦井主要扇風機選型計算 66 8.5.2 電動機選型計算 68 8.5.3 耗電量 68 8.6 災害防治綜述[13] 69 8.6.1 井底火災及煤層自然發火的防治措施 69 8.6.2 預防煤塵爆炸措施 70 8.6.3 預防瓦斯爆炸的措施 70 8.6.4 避災路線 70 9 礦井運輸與提升 71 9.1 概述 71 9.2 采區運輸設備的選擇 71 9.2.1 采區運輸上山皮帶的選擇 71 9.2.2 采區軌道上山運輸設備的選擇 72 9.2.3 運輸順槽轉載機和皮帶機選擇 72 9.2.4 回風順槽中運輸設備的選擇 73 9.2.5 工作面刮板輸送機的選擇 73 9.3 主要巷道運輸設備的選擇 74 9.4 提升 74 9.4.1 提升系統的合理確定 74 9.4.2 主井提升設備的選擇 75 9.4.3 副井提升設備的選擇 76 10 礦井排水 77 10.1 礦井涌水 77 10.1.1 概述 77 10.1.2 礦山技術條件 78 10.2 排水設備的選型計算 78 10.2.1 水泵選型 78 10.3 水泵房的設計 80 10.3.1 水泵房支護方式和起重設備 80 10.3.2 水泵房的位置 80 10.3.3 水泵房規格尺寸的計算 80 10.4 水倉設計 81 10.4.1 水倉的位置及作用 81 10.4.2 水倉容量計算 81 11 技術經濟指標 83 11.1 全礦人員編制 83 11.1.1 井下工人定員 83 11.1.2 井上工人定員 83 11.1.3 管理人員 83 11.1.4 全礦人員 84 11.2 勞動生產率 84 11.2.1 采煤工效 84 11.2.2 井下工效 84 11.2.3 生產工效 84 11.2.4 全員工效 84 11.3 成本 85 11.4 全礦主要技術經濟指標 86 結論 92 參考文獻 93 附錄A 94 附錄B 97 前言

中國是世界最大產煤國

煤炭在中國經濟社會發展中占有極重要的地位 煤炭是工業的糧食 我國一次能量消費中 煤炭占75%以上 煤炭發展的快慢

將直接關系到國計民生 作為采礦專業的一名學生

我很榮幸能夠為祖國煤炭事業盡一份力

畢業設計是畢業生把大學所學專業理論知識和實踐相結合的重要環節 使所學知識一體化

是我們踏入工作崗位的過度環節 設計過程中的所學知識很可能被直接帶到馬上的工作崗位上 所以顯得尤為重要

學生通過設計能夠全面系統的運用和鞏固所學的知識 掌握礦井設計的方法、步驟及內容

培養實事求是、理論聯系實際的工作作風和嚴謹的工作態度 培養自己的科學研究能力

提高了編寫技術文件和運算的能力

同時也提高了計算機應用能力及其他方面的能力

該說明書為劉官屯礦0.90Mt/a井田初步設計說明書 在所收集地質材料的前提下 由指導教師給予指導

并合理運用平時及課堂上積累的知識 查找有關資料

力求設計出一個高產、高效、安全的現代化礦井

本設計說明書從礦井的開拓、開采、運輸、通風、提升及工作面的采煤方法等各個環節進行了詳細的敘述

并進行了技術和經濟比較 論述了本設計的合理性 完成了畢業設計要求的內容 同時說明書圖文并茂

使設計的內容更容易被理解和接受 在設計過程中

得到了指導老師的詳細指導和同學的悉心幫助 在此表示感謝

由于設計時間和本人能力有限 難免有錯誤和疏漏之處 望老師給予批評指正礦區概述及井田特征 1.1 概述

1.1.1 礦區的地理位置及行政隸屬關系

礦區位于唐山市東北約13km處的荊各莊村附近在開平煤田鳳山西北側 礦井走向長5km 傾斜長2.2km 井田面積11km2 南與馬家溝礦業公司相距6km 中間有陡河相隔

北與陡河電廠相距3.5km 行政屬開平區管轄

1.1.2 地形、地貌、交通等情況

1)地形地貌

為一平坦的沖積平原 北部山區為燕山山脈的余脈 井田北、東、南三面被低山包圍

頗有山前扇狀地景觀 井田地面標高-100m

2)交通

該礦區的交通十分方便

鐵路：一條通往用煤大戶陡河電廠的專用線

并與呂陡線在井田上方交匯；另一條經馬家溝礦業公司與老京山線的開平站相聯 公路：北距10km與京沈高速公路、102國道相聯 南距7km經開平與205國道、津秦高速公路相聯 形成了比較完整的交通網 四通八達

井田內共有8個自然村 主要從事農業

除東新莊外其它7個村莊已搬遷完畢

圖1-1 劉官屯礦交通位置圖

Fig.1-1 Liuguantun Mining traffic and location

3)水文

本區東南的陡河 發源于北部山地 下游集入石榴河 向南流入渤海 主流全長100km 河水終年不固 不凍

在雙橋村一帶有水庫

水庫大壩距井田東端最近距離2.2km 陡河最高水位+219.5m 低于地面標高40m左右 冬季水位介于+216~+217m

1.1.3 氣候地震等情況

本區系于半大陸性氣候 夏季炎熱多雨

多東南風；冬季嚴寒凜冽 秋冬多西北風

雨季集中在七、八、九三個月 年平均降雨量648.8毫升 最高氣溫38.50C 最低氣溫-22.6℃ 年平均氣溫10.6℃

凍結期由11月二旬至次年3月上旬 凍結深0.66m 地震烈度六級

1.2 井田及其附近的地質特征

1.2.1 井田的地層層位關系及地質構造

開平煤田位于燕山南麓

在大地構造上位于中朝地臺燕山沉降帶的東南側

燕山南麓煤田在地質力學體系上處于天山～陰山緯向構造帶、新華夏系構造帶和祁呂～賀蘭山山字形的三個巨型構造體系的交匯部位 開平煤田受新華夏構造體系的影響 以一系列ＮＮＥ向的褶曲及逆斷層組成

北部受緯向構造的影響逐漸向南彎轉成走向近東西向 煤系地層由石炭系中統唐山組

上統開平組、趙各莊組及下二疊系大苗莊組、唐家莊組等組成 巖性以砂巖、泥巖為主

基底地層為中奧陶系馬家溝組石灰巖 分布于煤田周邊地帶 與煤系地層呈不整合接觸 見井田地質特征表1-1 煤田向南傾伏

其南部界限可能跨過寶坻～奔城大斷層伸入另一個二級構造單元－－華北斷陷 經鉆口和電測曲線對比推斷 本區主要斷層共有2條 分別為F1 和F2 區內尚未發現有大面積巖漿活動 所見分布于煤田西側和南側

區內未發現區域變質或侵入變質現象

說明：據2001全國地層委員會和2004國際地層委員會發布的時代劃分方案 石炭紀二分 二疊紀三分

但為了與礦上其他資料吻合方便起見 本次仍沿用舊的時代劃分方案

本井田西部以I號勘探線和F1斷層為界 東部以VI號勘探線為界 北部以-300m等高線為界 南部以-750等高線

井田內賦存有9、12-2號兩個可采煤層

表1-1 井田地質特征表

Tab.1-1 Well field geological feature table

界

系

統

年代

組

厚度/m

新生界 第四系

Q

~~~~~~不整合~~~~~~

洼里組

0～890

上

古

生

界 二疊系

上統

P22

2800

P21

古冶組

346

下統

P12

唐家莊組

180

P11

大苗莊組

石 炭 系 上統 C32 趙各莊組 74

C31 開平組 70

中統 C2 唐山組

-------平行不整合------馬家溝組 65 下 古 生 界 奧 陶 系 中統 O2 345

下統 O12 亮甲山組 115

O11

冶里組 203 寒 武 系 上統 ?33 鳳山組 68

?32 長山組 48

?31 崮山組 82

中統 ?2 張夏組 120

下統 ?12 饅頭組 150

?11 景兒峪組 263 元 古 界 震

旦

系

上統

Z2W

迷霧山組

1200

Z2Y

楊莊組

400

下統

Z1K

高于莊組

600

Z1T+H

大紅峪黃崖關組

~~~~~~不整合~~~~~~

五臺群

450

太古界

前震旦

Ar

1.2.2 含煤系及地層特征

開平煤田構造形式以褶皺為主 線型排列比較明顯

向斜背斜多呈相間平行排列

區內由西至東有：薊玉向斜及其兩側的窩洛沽向斜、豐登塢背斜、車軸山向斜、卑子院背斜、彎道山～西缸窯向斜、鳳山～缸窯背斜、開平向斜 本設計的十組煤分四個分層 走向中部厚

沿走向往兩側逐漸變薄 但從鉆孔看 變化不大

整個十組煤厚度均勻 從全礦井看

煤層角度東部較小 西部邊界偏大 深部角度小 淺部角度大

1）表土層及風化層的深度

礦井田內地勢平坦 為第四系沖積層所覆蓋 沖 積層較厚

井田淺部以風積細粉砂巖為主 顆粒細而均勻

表土層厚度平均在100m 且有流沙

2）煤層總數及可采層數

本區煤層巖性變化不大 煤層結構相對簡單 有少量夾矸 共含十一個煤組

本設計的十組煤全區發育 9、12-2均為可采煤層

1.2.3 水文地質

荊東四礦的水文地質條件屬一般型 有八個含水層 自下而上分別為：

1）奧陶系石灰巖巖溶裂隙承壓含水層（Ⅰ）

2）K2～K6砂巖裂隙承壓含水層（Ⅱ）

3）K6～煤12砂巖裂隙承壓含水層（Ⅲ）

4）煤9～煤7砂巖裂隙承壓含水層（Ⅳ）

5）煤5以上砂巖裂隙承壓含水層（Ⅴ）

6）風化帶裂隙、孔隙承壓含水層（Ⅵ）

7）第四系底部卵石孔隙承壓含水層（Ⅶ）

8）第四系中上部砂卵礫孔隙承壓和孔隙潛水含水層（Ⅷ）

其中與礦井生產較密切的為Ⅰ、Ⅳ、Ⅶ

全礦預測涌水量：

最大涌水量 419.6 m3/h

正常涌水量 256.3 m3/h 1.3 煤質及煤層特征

1.3.1 井田內煤層及埋藏條件

煤層走向主體為東西走向 整體近似于長方形 煤層賦存比較穩定 全區發育

平均傾角為14°左右 可采煤層間距見表1-2

表 1-2 煤層間距見表

Tab.1-2 Seam pitch table

煤層

平均厚度（m)

煤層間距(m)

12-2 3

煤層賦存狀態十煤組共分9、12-2分層 全區發育 見煤層柱狀圖 如圖1-2

圖1-2 綜合柱狀圖

Fig.1-2 Synthesis column map

本區煤層中夾石在井田中部最薄 往南北兩翼逐漸變厚 沿傾向方向變化小

沿走向方向向南北變化稍大 本組地層一般厚度72.60m 以粉砂巖為主 粘土巖含量減少

各種巖石所占的百分比為：粘土巖10.1％ 粉砂巖類占52.6％ 砂巖類占31.4％ 石灰巖占2.9％

巖相組合上為淺海相薄層泥質碳酸鹽巖和瀉湖海灣相粉砂巖及砂巖沉積物的交替沉積 煤的容重見表1-3

表 1-3 煤的容重

Tab.1-3 Bulk density of coal

容重

最小

最大

平均

t/m3

1.19

1.46

1.30

本組內賦存三層石灰巖 由下而上命名為K4、K5、K6 其中K5石灰巖為深灰色泥質生物碎屑巖 時而接近鈣質粘土巖

特點是含灰白色的動物介殼 富集成層

與深灰色泥質灰巖交替成細帶狀 形成明顯的水平層理和水平波狀層理 極易區別于其它石灰巖 厚度薄但比較穩定

本組比較突出的特點是出現了含煤沉積 是典型的海陸交互相沉積序列

井田內各煤層的偽頂多為薄層泥巖 直接頂一般為粘土巖或粉砂巖 底板多為粉砂巖次之 區內雖然巖性變化大 但有一定規律 即由東往西

由下向上巖性逐漸由細變粗 北部和中部較穩定 各類砂巖層理不甚發育 破碎易風化

具有較強的膨脹性 遇水后即軟化

斷裂帶附近層間滑動發育 其內的巷道圍巖不穩定 易冒落變形

位于煤層間的巷道有不同程度的移動和破壞

1.3.2 煤層的含瓦斯性、自燃性、爆炸性

本井田煤層瓦斯含量均很低 屬低沼礦井 據化驗資料

瓦斯絕對涌出量為：1.27～5.56m3/min平均4.75 m3/min 相對涌出量為：0.39～3.38m3/t平均1.17 m3/t 煤塵爆炸指數為：為38.42％～64.20％；本區由于煤燃點低 易自燃發火

煤塵試驗結果為火焰長度40mm 巖粉量55% 具有爆炸性

自燃發火期為3-6個月

1.3.3 井田的勘探程度及進一步勘探要求

目前

勘探程度已達到精查

確定了高級儲量為50%以上 但為了滿足以后生產要求 應提高一水平的勘探程度 使高級儲量達到70%以上井田境界及儲量 2.1 井田境界 2.1.1 井田范圍

本井田西部以I號勘探線和F1斷層為界 東部以VI號勘探線為界 北部以-300等高線為界 南部以-750等高線為界

井田內賦存有9、12-2號兩個可采煤層

2.1.2 邊界煤柱留設

礦井走向長5km 傾斜長2.2km 井田面積11km2 井田內地形比較完整

井田四周依據相關規定和安全考慮分別留設20m的邊界煤柱 由于井田西面和南面為斷層所包圍

故西部和南部的井田邊界即為斷層保護煤柱和井田境界保護煤柱 按《煤礦安全規程》[2]規定 邊界煤柱的留法及尺寸：

1)井田邊界煤柱留30m；

2)階段煤柱斜長60m 若在兩階段留設

則上下階段各留30m；

3)斷層煤柱每側各為20m；

4)采區邊界煤柱留10m

根據參考《煤炭工業設計規范》[1]和《礦井安全規程》[2]的相關數據要求和規定 本井田所留的各種保護煤柱均合理 符合規定

2.1.3工業廣場保護煤柱留設

由《設計規范》規定：工業場地占地面積：45-90萬t/年 1.2～1.3公頃/10萬t；120-180萬t/年 0.9～1.0公頃/10萬t；240-300萬t/年 0.7～0.8公頃/10萬t 400-600萬t/年

0.45-0.6公頃/10萬t 本礦井設計年產90萬t 則工業廣場占地面積為S=（90/10）*1.2=10.8公頃=108000m2 則工業廣場設計成長380m 寬290m的矩形

在確定地面保護面積后 用移動角圈定煤柱范圍

工業場地地面受保護面積應包括保護對象及寬度15m的圍護帶

在工業場地內的井筒 圈定保護煤柱時

地面受保護對象應包括絞車房、井口房或通風機房、風道等 圍護帶寬度為15m

2.1.4 邊界的合理性

在本井田的劃分中 充分的利用到現有條件 既降低了煤柱的損失

也減少了開采技術上的困難 使工作面的部署較為簡易 同時

本井田的劃分使儲量與生產相適應

礦井生產能力與煤層賦存條件、開采技術裝備條件相適應 井田有合理的尺寸

條帶尺寸滿足《煤炭工業設計規范》[1]的要求 走向長度劃分合理

使礦井的開采有足夠的儲量和足夠的服務年限 避免礦井生產接替緊張

根據《煤炭工業設計規范》[1]的規定 采區開采順序必須遵守先近后遠 逐步向邊界擴展的原則 并應符合下列規定：

1)首采采區應布置在構造簡單 儲量可靠

開采條件好的塊段

并宜靠近工業廣場保護煤柱邊界線

2)開采煤層群時 采區宜集中或分組布置 有煤和瓦斯突出的危險煤層

突然涌水威脅的煤層或煤層間距大的煤層 單獨布置采區

3)開采多種煤類的煤層 應合理搭配開采

綜上所述

礦井首采區定在靠近工業廣場的西北部 采區儲量豐富

有利于運輸的集中和減少巷道的開拓費用 所以井田劃分是合理的 因此 綜上來看

本井田的劃分是合理的

也就是說本井田設計的邊界是合理的

2.2 井田的儲量

2.2.1 井田儲量的計算原則

1)按照地下實際埋藏的煤炭儲量計算 不考慮開采、選礦及加工時的損失；

2)儲量計算的最大垂深與勘探深度一致 對于大、中型礦井 一般不超過1000m；

3)精查階段的煤炭儲量計算范圍 應與所劃定的井田邊界范圍相一致；

4)凡是分水平開采的井田 在計算儲量時

也應該分水平計算儲量；

5)由于某種技術條件的限制不能采出的煤炭 如在鐵路、大河流、重要建筑物等兩側的保安煤柱 要分別計算儲量；

6)煤層傾角不大于15度時

可用煤層的偽厚度和水平投影面積計算儲量；

7)煤層中所夾的大于0.05m厚的高灰煤（夾矸）不參與儲量的計算；

8)參與儲量計算的各煤層原煤干燥時的灰分不大于40%

2.2.2 礦井工業儲量

礦井的工業儲量：勘探地質報告中提供的能利用儲量中的A、B、C三級儲量 本井田的工業儲量的計算：

1）工業儲量

井田煤層埋藏深度為-300~--750標高之間

工業儲量為:

Eg＝11000000×（4+3）×1.3/cos14=103195876.3t

2）井田永久煤柱

井田永久煤柱損失包括鐵路、井田境界、斷層防護煤柱 和淺部礦井水下開采防水煤柱

a斷層煤柱損失

斷層的兩側各留20m的保護煤柱 此斷層的面積為1188×40=47520m2

故此斷層保護煤柱損失為：47520×（3+4）×1.3=43.2萬t

b井田境界煤柱損失

井田境界留設30m的邊界煤柱

總長為13528m；井田境界保護煤柱所占面積為405840m2 經計算

故境界保護煤柱損失為：405840×7×1.3=369.31萬t

P1＝43.2+369.31＝412.51萬t

3）礦井設計儲量

Es= Eg－P1＝10319.58－412.51＝9907.07萬t

4）采區回采率

礦井采區回采率

應該符合下列規定：厚煤層不應小于75﹪；中厚煤層不應小于80﹪；薄煤層不應小于85﹪ 全礦采區回采率按下式計算：

=＝0.77

5）礦井設計可采儲量

Ek＝（Es－Pz）×（2-1）

式中

Ek--設計可采儲量

Es--井田設計儲量

Pz--煤柱損失

--采區平均回采率

煤柱損失Pz主要包括工業廣場壓煤、階段間煤柱等

工業廣場壓煤Y

9煤層壓煤量＝（828+905）×683÷2×4×1.3＝307.75萬t

12-2煤層壓煤量＝（840＋926）×704÷2×3×1.3＝242.44萬t

Y=307.75＋242.44＝550.19萬t

階段煤柱＝（2851 ＋1861）×（4+3）×1.3÷cos14＝ 4.42 t

Pz＝550.19＋4.42＝554.61

設計可采儲量：Ek =（Es－Pz）

=（9907.07－554.61）0.77＝ 7201.4萬t 礦井的年產量、服務年限及一般工作制度 3.1 礦井年產量及服務年限 3.1.1 礦井的年產量

礦井的年產量（生產能力）確定的合理與否

對保證礦井能否迅速投產、達產和產生效益至關重要

而礦井生產能力與井田地質構造、水文地質條件、煤炭儲量及質量、煤層賦存條件、建井條件、采掘機械化裝備水平及市場銷售量等許多因素有關 經分析比較

設計礦井的生產能力確定為0.9 Mt/a 合理可行 理由如下：

1)儲量豐富

煤炭儲量是決定礦井生產能力的主要因素之一 本井田內可采的煤層達到2層 保有工業儲量為1.03億t 按照0.9Mt/a的生產能力 能夠滿足礦井服務年限的要求

而且投入少、效率高、成本低、效益好

2)開采技術條件好

本井田煤層賦存穩定 井田面積大 煤層埋藏適中 傾角小 結構簡單

水文地質條件及地質構造簡單 煤層結構單一

適宜綜合機械化開采 可采煤層均為厚煤層

3)建井及外運條件

本井田內良好的煤層賦存條件為提高建井速度、縮短建井工期提供了良好的地質條件 本井田內交通十分便利

劉官屯礦井田大部位于河北省豐南市境內 地處交通要塞

是華北通往東北的咽喉地帶

京沈、京秦、大秦三大鐵路橫貫全境 津山、京沈干線km橫跨東西 東有秦皇島港 西鄰天津港

新建的唐山港位于津秦兩港之間 境內鐵路公路交織成網 交通發達

為煤炭資源的運輸提供了便利條件

綜上所述

由于礦井優越的條件及外部運輸條件

礦井的生產能力為90萬t是可行的、合理的

并且符合《煤礦安全規程》和《設計規范》的相關要求

3.1.2 服務年限

礦井保有工業儲量1.03億t 設計可采儲量7201.4萬t 按0.9Mt/a的生產能力 考慮1.4的儲量備用系數 則

式中： K--礦井備用系數 取1.4

A--礦井生產能力 0.9Mt/a

Zk--礦井可采儲量 萬t

P--礦井服務年限 年

代入數據得

P= 7201.4 /（90×1.4）=57.15年

因為服務年限大于45年 所以符合《設計規范》要求

3.1.3 礦井的增產期和減產期 產量增加的可能性

建井后產量出現變化 其可能性為：

3-1）（1)地質條件勘探存在一定的誤差 有可能出現新的斷層

2)由于國民經濟發展對煤炭的需求變化 導致礦井產量增減

3)礦井的各個生產環節有一定的儲備能力 礦井投產后

迅速突破設計能力 提高了工作面生產能力

4)工作面的回采率提高 導致在相同的條件下 礦井服務年限增加

5)采區地質構造簡單 儲量可靠

因此投產后有可靠的儲量及較好的開采條件

3.2 礦井的工作制度

結合本礦井煤層條件、儲量情況、以及達成產量所需要的時間；同時考慮設備檢修以及工人工作時間等實際的因素

在滿足《煤礦安全規程》的條件之下 本礦井工作制度安排如下：

礦井工作日為330天

本礦井工作制度采用“三八”制 兩班采煤 一班檢修

日提升工作時間為16小時井田開拓

井田開拓方式應該通過對礦井設計生產能力 地形地貌條件 井田地質條件 煤層賦存條件

開采技術及裝備設施等綜合因素進行方案比較以及系統優化之后確定 因此

在解決井田開拓問題時 應遵循以下原則：

1）貫徹執行有關煤炭工業的技術政策

為多出煤、早出煤、出好煤、投資少、成本低效率高創造條件 要使生產系統完善、有效、可靠

在保證生產可高和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設工程量 節約基建投資 加快礦井建設

2）合理集中開拓部署 簡化生產系統 避免生產分散

為集中生產創造條件

3）合理開發國家資源 減少煤炭損失

4）必須貫徹執行有關煤礦安全生產的有關規定 要建立完善的通風系統 創造良好的生產條件 減少巷道維護量

使主要巷道經常保持良好狀態

5）要適應當前國家的技術水平和設備供應情況

并為采用新技術、新工藝、發展采煤機械化、綜合機械化、自動化創造條件

6）根據用戶需要

應照顧到不同煤質、煤種的煤層分別開采 以及其他有益礦物的綜合開采

4.1 井筒形式、位置和數目的確定 4.1.1 井筒形式的確定

井筒是聯系地面與井下的咽喉 是全礦的樞紐

井筒選擇應綜合考慮建井期限 基建投資

礦井勞動生產率及煤的生產成本 并結合開拓的具體條件選擇井筒

礦井開拓 就其井筒形式來說

一般有以下幾種形式：平硐、斜井、立井和混合式 下面就幾種形式進行技術分析 然后進行確定采用哪種開拓方式

平硐：一般就是適合于煤層埋藏較淺 而且要有適合于開掘平硐的高地勢 例如山地或丘陵 也就是要有高于工業廣場以上具有一定煤炭儲量 本井田地勢比較平緩

高低地的最大高差也不過幾十米 而且煤層埋藏較深 很顯然

利用平硐開拓對于本井田來說是沒有可行性的

斜井：利用斜井開拓首先要求煤層埋藏較淺、傾角較大的傾斜煤層 且當地地表沖積層較厚 利用豎井開拓困難時 即便是煤層埋藏較深

不惜打較長的斜井井峒的條件下才可能使用 而本井田的條件卻不盡如此

全部的可采煤層均賦存于-50m以下 最深達-500m 這樣一來

如果按照皮帶斜井設計時 傾角不超過17度的話

此時斜井的井筒長度將是很大的 太長的斜井提升幾乎是不可能的 而且工程量也是非常巨大的

跟著相關的維護和運輸等費用也會大幅度的增加

以上種種因素決定了本井田使用斜井開拓也是不可行的

立井：適用于開采煤層埋藏較深且地表附近沖積層不厚的情況 而且越是這種情況就越顯示出立井的優越性

混合式：對于本礦井來說 由于利用平硐和斜井都是不可行的 所以混合式也就不予考慮

本井田的煤層埋藏較深 地表附近的沖積層又比較薄 它對井筒的開鑿將不會造成影響 而且立井開拓的一大好處就是 如果基巖賦存較穩定時 開鑿以后

其維護費用幾乎為零 本井田采用立井開拓時 對于煤炭的提升也較合適

根據《煤炭工業設計規范》[1]規定：煤層埋藏較深、表土層較厚、水文地質條件復雜及主要可采煤層賦存比較穩定．儲量比較豐富等特點．本設計采用立井開拓． 4.1.2 井筒位置及數目的確定

1)井筒的數目

a 根據本礦區煤層的埋藏的具體條件 各井筒均采用立井

b主井、副井、風井各一個（見圖4-

1、4-

2、4-3）

c井筒參數 表4-1井筒參數

Tab.4-7 Well chamber parameter 井筒名稱

用途 井筒長度/m 提升方法

斷面尺寸

直徑/m 凈斷面積/㎡

主井 提升煤炭

520 箕斗提升

5.5

23.75

副井

進風、進人、運料排矸

480 罐籠提升

7.0

34.46

風井

回風兼作

安全出口

200

6.0

28.30

該設計采用三個井筒的井田開拓方式：主井、副井、風井 通風方式為中央邊界式通風

2)井筒的位置

選擇井筒位置的原則：

a 有利于第一開采水平的開采 并兼顧其它水平

有利于井底車場的布置和主要運輸大巷位置的選擇 石門工程量小

b有利于首采采區不只在井筒附近的富煤塊段 首采采區少遷村或不遷村

井田兩翼儲量基本平衡

c 井筒不易穿過厚表土層、厚含水層、斷層破碎帶、煤與瓦斯突出煤層或較弱巖層

d 工業廣場應充分利用地形 有良好的工程地質條件 且避開高山 低洼地和采空區 不受滑坡和洪水威脅

e工業廣場宜少占農田少壓煤

f 水源 電源較近

礦井設在鐵路專用線路短 道路布置合理點

便于布置工業場地的位置 主要是根據以下一些原則：

a有足夠的場地

便于布置礦井地面生產系統及其工業建筑物和構筑物

b有較好的工程、水文地質條件

盡可能避開滑坡、崩巖、溶洞、流沙層等不良地段 這樣既便于施工

又可以防止自然災害的侵襲

c便于礦井供電、給水、運輸

并使附近有便于建設居住區、排矸設施的地點

d避免井筒和工業場地遭受水患、井筒位置要高于當地最高洪水位

e充分利用地形、使地面生產系統 工業場地總平面布置及其地面運輸合理 并盡可能是平整場地的工程量少

對井田開采有利的井筒位置 確定依據：

傾斜方向的位置：

從保護井筒和工業場地繁榮煤柱損失看 愈靠近淺部

煤柱的尺寸愈小；愈靠近深部 煤柱的損失愈大 因此

井筒沿傾斜方向位于井田中上

走向的位置

a)井筒沿井田走向的位置應在井田中央 當井田儲量不均勻分布時 應在儲量分布的中央

以次形成兩翼儲量比較均衡的雙翼井田

應該避免井筒偏于一側造成單翼開采的不利局面

b)井筒設在井田中央時 可以使沿井田走向運輸工作量小

而井田偏于一側的相應井下運輸工作量比前者要大

c)井筒設在井田中央時 兩翼分配產量比較均衡

兩翼開采結束的時間比較接近

d)井筒設在井田中央時 兩翼風量分配比較均衡 通風線路短 通風阻力小

綜合考慮

主副井筒位置選在井田走向中央位置 位于傾向中上部

風井井口位置的選擇:

風井井口位置的選擇 應在滿足通風要求的前提下 與提升井筒的貫通距離較短 并應利用各種煤柱

有條件時風井的井口也可以布置在煤層露頭以后

綜合考慮

本礦井的風井沿走向布置在井田的邊界中部

圖4-1主井斷面圖

Fig.4-1 Main shaft cross-section fig

主井凈直徑5.5m 提升容器為9t箕斗一對

采用Jkm4×4（Ⅱ）型多繩磨擦輪提升機 配JRZ170/49-16型繞線式異步電動機兩臺 每臺1000KW 最大提升速度為7.38m/s 該提升設備擔負本礦全部煤炭提升

圖 4-2副井斷面圖

Fig.4-2 Auxiliary shaft cross-section fig

副井凈直徑7.0m 提升容器為一噸雙層四車多繩罐籠一對（一寬一窄）采用Jk.25×4（Ⅱ）型多磨擦輪提升機 配JRZ500-12型繞線異步電動機兩臺 每臺500KW 最大提升速度8.02m/s

副井每次提升或下放四輛重車時 另一側必須配四輛空車

下放液壓支架時其重量限制在10.5t以內（包括平板車重）另一側必須配兩輛重車

圖4-3風井斷面圖

Fig.4-3Air shaft cross-section fig

風井位于井田上部邊界中部 凈直徑6.0m用于排風 同時做為安全出口

4.2 開采水平的設計 4.2.1 水平劃分的原則

確定原則：

1）根據《煤炭工業設計規范》規定：

（1）90萬t的礦井第一水平服務年限不得小于20年 緩傾斜煤層的階段垂高為200-350m；

（2）條件適宜的緩傾斜煤層 宜采用上下山開采相結合的方式；

（3）近水平多煤層開采 當層間距不大時 宜采用單一水平開拓

2）根據煤層賦存條件及地質構造

煤層的傾角不同對階段高度的影響較大 本井田的屬于緩傾斜煤層 其平均傾角為14°

煤層標高從-750m標高到-300m標高

根據《煤炭工業設計規范》規定緩傾斜煤層的階段垂高為200~350m 故劃分為兩個階段

再結合本井田的煤層標高差較小 階段斜長較短的實際情況 宜采用單水平上下山開采

3）根據生產成本

階段高度增大 全礦井水平數目減少 水平儲量增加

分配到每t煤的折舊費減少

但階段長度大會使一部分經營費相應增加

其中隨著階段增大而減少的費用有：井底車場及硐室、運輸大巷、回風大巷、石門及采區車場掘進費、設備購置及安裝費用等；相應增加的費用有：沿上山的運輸費、通風費、提升費、傾斜巷道的維修費

此外還延長生產時間、增加初期投資

因此要針對礦井的具體條件提出幾個方案進行經濟技術比較 選擇經濟上合理的方案

4）根據水平接替關系

在上一水平減產前 新水平即作好準備

因此一個水平從投產到減產為止的時間 必須大于新水平的準備時間 正常情況下

大型礦井的準備時間要1.5～2年

井底車場、石門及主要運輸大巷亦需要1.5～2年 延伸井筒需要1年

合計需要4～5年的時間

開拓延伸加上水平過渡需要7～9年 所以每個礦井在確定水平高度時

必須使開采時間大于開拓延伸加上水平過渡所需要的時間

根據《煤炭工業礦井設計規范》：當煤層傾角大于12度時 宜采用走向長壁采煤法

本礦井煤層傾角平均為14度 故采用走向長壁采煤法

4.2.2 開采水平的劃分

根據本井田的實際情況 以及煤層賦存的條件

提出兩個在技術上可行的方案 ：

方案一：采用立井單水平上下山開采

總的來說

兩個方案再在技術術上均可行 各有優缺點

需要通過經濟比較 才能確定其優劣

首先對下階段的巷道布置在技術上比較兩方案的優缺點 詳見表4-2

表4-2兩種開拓方案的技術分析表

Tab.4-2 two kind of development plan technical analytical table

方案

方案一：采用立井單水平上下山開采

方案二：采用立井雙水平加暗斜井上山開采

優

點

(1）開拓巷道工程量小 兩階段共用一組大巷和平巷 掘進率較低

(2）提升運輸距離較短(3）保護煤柱損失少 可以提高回采率

(4)下山階段輔助運輸容易

(1)采準巷道施工容易 工藝簡單

(2)對工作面通風有利 可以避免下行風帶來的缺點 通風費用較少

(3)對于煤炭的回采有利

(4)延伸井筒的施工比較方便

缺

點

(1)施工技術復雜 設備要求多

(2)掘進速度慢 掘進費用高(3)下山開采

工作面生產難度增加 排水困難

（4）順槽內運輸費用較高 生產費用較高

（5）兩順槽間風壓差別較大 通風困難

(1）開拓巷道工程量大 增加準備時間

(2）提升能力小 動力消耗大 提升費用高

(3）風路長 風阻大 通風費用高

(4）暗斜井的維護較為困難 維護費用高

對于兩個方案進行經濟比較：

因兩個方案劃分的采區基本相同 所以采區上山的經濟比較可以忽略不計 具體比較如下：

圖4-4立井開拓方案一

Fig.4-4 vertical shaft development planNo.1

圖4-5立井開拓方案二

Fig.4-5 Vertical shaft development plan No.2

表4-3案一 單水平上下山開采

Table 4-3 pioneering single-level downhill

項目

工程量

單價

費用

運輸提升 萬t

1520萬t

0.669元/t

1016.8萬元

排水 萬m3

404.3萬m3

0.1525元/m3

61.65萬元

合計

1078.4萬元

表4-4方案二：暗斜井延伸 兩水平開采

Table 4-4 Option 2: Inclined Shaft extension the two levels of exploitation

名 稱

掘 進 費 用

長度

（m）

費用

（元/m）

總費用

（萬元）

運輸暗

斜 井

922

3000

276.6

回風暗

斜 井

922

3000

276.6

井底車場

1100

3000

330

運輸大巷

1269

3000

380.7

合計

1263.9萬元

通過兩個方案進行經濟比較 很顯而易見

方案二比方案一明顯增加兩條912m的暗斜井 以及增加相應的采準巷道 掘進費用明顯高于方案一

而且相應的運煤、提升費用尚未計入表中 使得方案一的優勢更加突出 所以方案一為最優方案

綜上所述

本設計采用單水平上下山聯合的方式

4.2.3 設計水平儲量及服務年限

本井田設計水平為-580水平

第一階段的設計可采儲量為3900.5萬t 設計水平的服務年限為34.1年

表4-5 水平儲量及服務年限

Tab.4-5 Horizontal reserves and service life

水平序號

可采儲量/萬t

服務年限/年

第一階段

3900.5

30.96

第二階段

3300.9

26.19 4.2.4 設計水平的巷道布置

由于本井田煤層間距較近層間距＜80m 故采用集中大巷布置 為便于維護

將大巷布置到12-2煤層底板巖層中 又由于設計中通風方式為邊界式 所以采用兩條大巷布置

大巷距煤層底板間距一般30m

大巷支護方式掘進時期及時支護采用錨桿支護 后期采用混凝土砌碹 巷道斷面特征見圖4-6

4.2.5 大巷的位置、數目、用途和規格

1)大巷的位置

選擇大巷位置的原則：掘進量少 費用少 維護條件好 煤柱損失少

有利于通風和防火 運輸方便

本礦井的可采煤層有兩層

雙軌大巷布置在12-2號煤層底板巖層的-580m水平處 距煤層底板30m

2)大巷的數目和用途

根據運輸和通風條件 本礦井共布置一條雙軌大巷

承擔整個水平運煤、進風、運料、排水、排矸、行人等任務

3)大巷的規格

因為大巷的服務年限都較長 所以都采用錨噴支護 各大巷具體斷面如下：

圖 4-6 雙軌大巷斷面圖

Fig.4-6 Transport the big lane sectional drawing

大巷運輸方式采用礦車運輸 軌型為18公斤/m 軌道大巷軌距600 mm 對大巷運輸方式選擇的依據是：

1）由于設計生產能力小 采用此種運輸方式能滿足要求

2）噸公里運輸費較低

3）運輸能力大 機動性強

隨著運距和運量的變化可以增加列車數

4）礦車運煤可同時統一解決煤炭、矸石、物料和人員的運輸問題

5）對巷道直線度要求不高 能適應長距離運輸 4.3 采區劃分及開采順序 4.3.1 采區形式及尺寸的確定

根據井田地質情況 煤層賦存較穩定 煤層厚度在4左右 井田走向長度5km 井田內兩條大的斷層構造

以上條件很適合布置綜合機械化采煤

而設計規范規定綜采工作面雙翼采區走向長度應超過1500~2000m 因此將井田共劃分四個采區 其中一階段兩個上山采區 北一采區和北二采區 均為雙翼采區

二階段兩個下上采區：南一采區 南二采區

表4-6 井田各采區技術特征表

Table 4-6 Mine technical characteristics of the mining area Table 采區

走向長度/m 傾斜長度/m 工業儲量/萬t 采煤方式 落煤方式 準備方式 N1 2416 1197 2869.2 走向長壁 綜采

雙翼上山采區 N2 1846 1038 1720.2 走向長壁 綜采

雙翼上山采區 S1 2281 756 2043.6 走向長壁 綜采

雙翼下山采區 S2 2226 904 1686.6 走向長壁 綜采

雙翼下山采區 合計 8769 3895 8319.6

4.3.2 開采順序

合理的開采順序是在考慮煤層采動影響的前提下 有步驟、有計劃的按照一定的順序進行 保證采區、工作面的正常接替 以保證安全、均衡、高效的生產 并且有利于提高技術經濟指標

合理的開采順序可以保證開采水平、采區、回采工作面的正常接替 保證礦井持續穩定生產 最大限度地采出煤炭資源

減少巷道掘進率及維護工程量；合理的集中生產 充分發揮設備能力 提高技術經濟效益 便于防止災害 保證生產安全可靠

根據《礦井設計規范》規定

新建礦井采區開采順序必須遵循先近后遠 逐步向井田邊界擴展的前進式開采 多煤層開采時 一般先采上層

后采下層的下行式開采

還應厚、薄煤層合理搭配開采；開采有煤與瓦斯突出煤層時 應按開采保護層、抽放瓦斯及單獨開采等技術措施要求 順序開采

為保證均衡生產 一個采區開始減產

另一個采區即應投入生產 為此

必須準備好一個新的采區 所以

一個采區的服務年限應大于一個采區的開拓準備時間

由于雙翼兩個采區條件相近大巷長度又大致相等

所以采區開采順序可任選一個先采 本設計開采順序為：N1采區 S1采區 N2采區 S2采區

煤層間下行式 區段內后退式回采

4.4 開采水平井底車場形式的選擇 4.4.1 開采水平井底車場選擇的依據

井底車場是連接井筒和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱 是連接井下運輸和提升的樞紐 是礦井生產的咽喉 因此

井底車場設計是否合理

直接影響著礦井的安全和生產

根據《礦井設計規范》規定

井底車場布置形式應根據大巷運輸方式、通過井底車場的貨載運量、井筒提升方式、井筒與主要運輸大巷的相互位置、地面生產系統布置和井底車場巷道及主要硐室處圍巖條件等因素 經技術經濟比較確定

由于本設計中主井提升方式為箕斗提升 大巷采用礦車運輸

井底車場與大巷距離較遠且需用石門聯系 從主副井井底車場到大巷均與石門聯系 所以井底車場型式選為立式車場 如圖4-7

１――主井

２――副井

３――井底煤倉

４――水倉

5――水泵房 6――中央變電所 7――清煤斜巷 圖 4-7 井底車場示意圖

Fig.4-7 Shaft station abridged general view cross-section distinction 4.4.2 井底車場主要硐室

根據《礦井設計規范》規定 井下硐室應根據設備安裝尺寸進行布置 并應便于操作、檢修和設備更換 符合防水、防火等安全要求 井下主要硐室位置的選擇 應符合下列規定：

a應選擇在穩定堅硬巖層中 應避開斷層、破碎帶、含水巖層；

b井下硐室不布置在煤與瓦斯突出危險煤層中和沖擊地壓煤層中

井底車場的主要硐室包括煤倉、箕斗裝載硐室、中央變電所、中央水泵房及火藥庫

1)井底煤倉及裝載硐室

井底煤倉位置應根據大巷運輸方式、裝載硐室位置、圍巖條件及裝載膠帶機巷與裝載硐室相互聯系等因素比較確定

井底煤倉宜選用圓形直倉 井底煤倉的有效容量按下式計算：

（4-1）

式中：

Qmc--井底煤倉有效容量(t)

Amc--礦井日產量(t)

0.15～0.25--系數 大型礦井取大值 小型礦井取小值 本設計取0.15

則井底煤倉容量為：

Qmc=0.15×900000/330=410t

煤倉為圓形垂直煤倉 見圖4-8

圖4-8垂直煤倉結構圖

Fig.4-8 The diagram of coal Depot

1--上部收口；2--倉身；3--下口漏斗及溜口閘門基礎；4--溜口及閘門

2)中央變電所、中央水泵房和水倉

中央變電所和中央水泵房聯合布置

以便使中央變電所向中央水泵房供電距離最短 一般布置在副井井筒與井底車場連接處附近當礦井突然發生火災時 仍能繼續供電、照明和排水 為便于設備的檢修及運輸 水泵房應靠近副井空車線一側

水泵房與變電所之間用耐火材料砌筑隔墻 并設置鐵板門為防止井下突然涌水淹沒礦井 變電所與水泵房的底板標高應高出井筒與井底車場連接處巷道軌面標高0.5m 水泵房及變電所通往井底車場的通道應設置密閉門 水倉入口

一般設在空車線 井底車場標高最低處 確定水倉入口時 應注意水倉裝滿水

中央變電所和中央水泵房建成聯合硐室 具體見圖4-9：

圖 4-9 中央變電所和中央水泵房聯合硐室

Fig.4-9 Substation capacity and water pump house union booth

3)火藥庫

由于本礦井采用全部機械化采煤 所以相對用火藥較少

選用儲量較小的壁槽式火藥庫就可以滿足井下正常工作的需要

庫房與巷道的關系：

a庫房距井筒、井底車場、主要運輸巷道、主要硐室和影響全礦井大部分采區通風的風門的直線距離應不小于80m；

b庫房距地面或上下巷道的直線距離不小于15m

根據本設計井底車場的實際位置 采用容重2400kg壁槽式標準爆破材料庫 該材料庫具有獨立的通風系統

打一條通風鉆孔直接與地面直接相連 火藥庫的具體結構見圖4-10：

圖 4-10 壁槽式爆破材料庫

Fig.4-10 Blast material storage

序號

巷道名稱

序號

巷道名稱

１

軌道大巷 ２

庫房巷道

３

炸藥壁槽

４

雷管壁槽

５

電氣壁槽

６

消防器材

７

放炮工具室

８

發炮室

９

防火門 10

回風立眼

4.5 開拓系統綜述 4.5.1 系統概況 1）開拓方式

本設計礦井采用“立井多水平、集中運輸大巷、走向長壁相結合”的開拓方式 采用立井開拓 共3個井筒

主箕斗立井、副罐籠立井、邊界風井 采用中央邊界式通風方式

礦井開采水平在-580m標高位置 礦井正常生產時

一個采區一個綜采工作面保證年產量

2)生產系統：

a 通風系統：由副井進風 主回風井回風

一采區通風路線是：副井 軌道石門 軌道大巷 采區軌道上山 區段軌道石門 區段運輸平巷 工作面

區段回風平巷 區段回風石門 采區運輸上山 回風大巷 最后由主回風井排出地面

火藥庫通風：副井入風 采用鉆孔立眼回風

b 運煤系統：工作面落煤 區段運輸平巷 區段運輸石門 溜煤眼下溜 采區運輸上山 采區煤倉 運輸大巷 運輸石門 井底煤倉

最后由主井箕斗提升至地面

c 運矸系統：掘進工作面 區段軌道平巷 采區回風石門 采區軌道上山 軌道大巷 副井 地面

d 運料運人系統：地面 副井 軌道大巷 采區軌道上山 區段回風石門 區段軌道平巷 直至工作面

e 排水系統：采掘工作面 區段平巷 區段軌道石門 采區軌道上山 軌道大巷 井底車場 水倉 副井 地面

4.5.2 移交生產時井巷的開鑿位置、初期工程量

1)礦井移交生產時的標準

a 井上、下各生產系統基本完成 并能進行正常的安全的生產；

b “三個煤量”達到規定標準；

c 回采工作面長度一般不少于設計回采工作面長度的50﹪；

d 工業廣場內的行政、公共設施基本完成；

e 居住區及其設施基本完成

根據以上標準確定井巷的開鑿位置

2)移交生產時井巷開鑿的位置

在礦井設計中

全礦年產量由一個綜采工作面保證達產 移交生產時

運輸上山、軌道上山已經掘進到開采位置

煤層運輸平巷、回風平巷已掘完并通過區段石門與上山相連 然后掘開切眼 貫通上下順槽

3)初期工程量

初期移交工程量是指移交時掘進的各類巷道硐室、井筒等為生產服務的設施的總的掘進體積

初期移交開拓工程量見表4-7：

表4-7交初期工程量表

Tab.4-7 Erealy transfer engineering amount table

名稱

長度/m

掘進斷面面積/ m2

掘進體積/

主井

520

23.75

12350

副井

480

34.46

16540..8

風井

200

28.30

5660

井底車場

1100

18.4 20240 主要運輸石門 130 16.9 2197 主要軌道石門 130 16.9 2197 運輸大巷 1600 16.9 27040 運輸上山 1170 16.9 19773 軌道上山 1170 16.9 19773 軌道石門 80 16.9 1352 回風石門 259 16.9 4377.1 運輸順槽 1430 16.1 24167 回風順槽 1430 12.6 18018 回風大巷 1170 16.4 19188 開切眼 180

12.6

2268

總計

195320.9 采準巷道布置

5.1 設計采區的地質概況及煤層特征 5.1.1 采區概況

設計采區為一采區 該采區位于井田西翼 西至井田勘探線

東部邊界到工業廣場保護煤柱線 大巷布置在-580水平采區平均走向長2416m 傾斜長1256m 采區內共發育兩個個可采煤層 煤厚分別為3m、4m 煤層賦存簡單

無斷層及火成巖侵入等地質構造 煤層傾角平均為14度 煤變質程度高 煤質好

絕對涌出量為10.5m3/min 發火期短

煤層直接頂較厚并且軟弱

5.1.2 煤層地質特征及工業儲量

一采區做為首采區 是上山開采 采區開采兩層煤

煤層平均傾角為14° 屬于緩傾斜煤層 采區內地質構造簡單 無斷層 煤質較好

水分含量0.56～15.54％ 瓦斯相對涌出量為10.5m3／t 煤塵無爆炸性危險自然發火期為3-6個月 煤層頂底板較為穩定

采區工業儲量為3369.2萬t

5.1.3 采區生產能力及服務年限

采區生產能力的基礎是采煤工作面生產能力

而采煤工作面的產量取決于煤層厚度、工作面長度及推進度

1)采區生產能力A：

（5-1）

式中：L-回采工作面長度 取180m

V-工作面年推進度 工作面每日進4刀 截深0.8m 因此年推度為1056m

M-采高 4m

r-煤的容重 1.3t/

C-工作面回采率 厚煤層0.93

則: A=180×1188×4×1.3×0.93

=90.92萬t/a

同時考慮5％的掘進出煤 則采區的生產能力為：

A總= A×（1+5%）=103.4×1.05=95.47萬t/a；

再將上面計算出來的生產能力通過通風能力、風速和風量限制要求計算式中檢驗 得出符合要求

2)采區服務年限T：

（5-2）

式中： Z-本采區設計可采儲量 2351.16萬t

A-本區生產能力 90萬t/a

=2351.16/90×1.4=18.65年

5.2 采區形式、采區主要參數的確定 5.2.1 采區形式

按照煤層群開采的聯系為聯合準備 即各煤層共用兩個巖石上山和區段石門 煤層傾角平均為14°

瓦斯量低、頂底板均無較大涌水 根據煤層賦存條件

本設計采用走向長壁采煤法

5.2.2 采區上山數目、位置及用途

設計的上山在最下部煤層的底板開掘 運輸上山作為采區的主運輸 其內鋪設皮帶

運輸采區工作面的出煤

軌道上山鋪設軌道作為采區的輔助運輸 運送矸石、設備、材料、兼作行人

5.2.3 區段劃分

采區傾向長1256m 其中留4m的區段平巷 區段間保護煤柱留10m寬 井田境界煤柱30m 階段煤柱30m 則本采區可以劃分為6個區段 工作面長180m

5.3 采區車場及硐室 5.3.1 車場形式

區段上部車場為順向平車場 中部為單向甩車場 下部為直向平車場

每個采區只有一個綜采工作面 運輸量不大

所以只設材料繞道車場 運料斜巷在大巷入口處取平由大巷進入車場繞道存車線 然后直接進入軌道上山 這種布置方式使用方便 運行可靠

1)上部車場：車場形式為順向平車場（與回風道在同一水平）礦車或材料車經軌道上山提至平車場平臺

然后沿著礦車行進方向經回風石門運至工作面或所需材料地點

2)車場：車場形式為石門甩車場形式 單道起坡方式

由軌道上山提升上來的礦車 通過甩車道甩到中部軌道石門中 再進到區段軌道平巷

3)下部車場：本下部車場的繞道屬于頂板繞道 從上山來看

通過豎曲線落平后摘鉤

沿車場的高道自動滑行到下部車場存車線 由井底來車

則進入車場的底道

自動滑行到下部車場的低道存車線后 掛鉤由絞車房提升上去

根據軌道上山起坡點到大巷的距離 本車場屬于斜式頂板繞道 [8] 5.3.2 采區煤倉

在采區煤倉的尺寸確定之前 首先對煤倉的容量進行確定：

按循環產量計算煤倉容量Q

Q=L×l×h×r

式中：L--工作面長度 m

l--截深 m

h--采高 m

r--煤的容重 1.3t/ m3

所以Q =180×0.8×4×1.3=748.8t

由以上計算作為依據 選擇煤倉容量為800t

由經驗

R=2.96≈3 h=25m

采區煤倉用混凝土收口 在煤倉上口設鐵箅子 煤倉溜口與裝車方向相同 閘門的形式為單扇閘門 開啟方式為氣動

5.4 采準系統、通風系統、運輸系統 5.4.1 采準系統

由運輸大巷開掘采區下部車場 向上開掘采區巖石集中運輸上山 采區集中軌道上山 與回風大巷貫通 形成通風系統后

在區段上部開掘采區回風石門

在區段下部開掘區段運輸石門與區段軌道石門分別與上層煤貫通

在上層煤開掘區段運輸平巷

5-4）5-3）（（區段回風平巷至采區邊界開掘開切眼 形成工作面即可回采

掘進過程中同時開掘中部車場 上部車場及采區各種硐室

5.4.2 通風系統

新鮮風流副井→井底車場→軌道大巷→軌道上山→區段運輸平巷→工作面→污風→區段回風平巷→采區回風石門→回風大巷→風井排出地面

5.4.3 運輸系統

運煤系統：工作面出煤→區段運輸平巷→運煤上山→采區煤倉→運輸大巷→井底煤倉→從主井提到地面；

排矸系統：掘進巷道時所出的矸石由軌道上山運到軌道大巷之后到井底車場 然后從副井提至地面；

運料系統：副井→井底車場→軌道大巷→軌道上山→區段回風平巷→使用地點 [6] 5.5 采區開采順序

本設計采區同一煤層采用區段順序依次開采 工作面沿走向推進 采區內共有四個煤層 分別都是由遠及近開采 由于頂底板巖性較好

受采動影響較小．先采上層煤 再采下層煤

工作面沿走向推進

5.6 采區巷道斷面

根據《設計規范》規定

綜采工作面膠帶輸送機順槽巷道凈斷面不宜小于12㎡ 回風順槽凈斷面不宜小于10㎡

輸送機上下山的凈斷面不宜小于12㎡ 運料、通風、和行人上山的凈斷面 不宜小于10㎡

采區準備巷道工程量是指從區段石門起的所有巷道和硐室的工程量總和 具體見下表5-1：

表5-1采區準備工程量

Tab.5-1 Ready engineering amount of mining section 巷道 支護形式 斷面大小 長度/m 體積

凈/m2 掘/m2

凈/m3 掘/m3 運輸上山 錨噴 16.4 20.2 1170 19188 23634 軌道上山 錨噴 15.3 19.0 1170 17901 22230 絞車房 錨噴 13.5 15 35 472.5 525 采區下部車場 錨噴 13.1 14.9 150 1965 2235 采區煤倉 混凝土 15.9 19.6 21 333.9 411.6 區段運輸石門 錨噴 16.4 20.2 145 2378 2929 區段回風石門 錨噴 15.3 19.0 145 2218.5 2755 運輸順槽 梯形棚子 12.3 13.7 1430 17589 19591 回風順槽 梯形棚子 11.6 13.1 1430 16588 18733 開切眼 錨網 10.1 10.1 180 1848.3 1848．3

圖5-1.運輸順槽巷道斷面圖

Fig.5-1 Transport trough tunnel section

圖5-2 回風順槽斷面及特征

Fig.5-2 Returns to the wind to break the chart along the trough and charactic 6 采煤方法

6.1 采煤方法的選擇 6.1.1 選擇的要求

1）煤炭資源損失少 采用正規采煤方法

2）安全及勞動條件好

3）便于生產管理

4）材料消耗少

5）盡可能采用機械化采煤 達到工作面高產高效

6.1.2 采煤方法

本礦井的兩層煤均屬于緩傾斜煤層 根據本采區的形狀特點

采用走向長壁后退垮落采煤法

表6-1 全井田各采區采煤方法

Table 6-1 entire mining area of the mine mining method

采區

采煤方法

落煤方式

頂板管理

一采區

走向長壁采煤法

綜采局部普采

全部垮落法

二采區

走向長壁采煤法

綜采局部普采

全部垮落法

三采區

走向長壁采煤法

綜采局部炮采

全部垮落法

四采區

走向長壁采煤法

綜采局部炮采

全部垮落法