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1、 2011 届本科毕业设计（论文）任务书姓名： 文磊 专业： 采矿工程 班级： 采矿B074班 任务下达时间： 3 月 21 日 任务完成时间： 6 月23 日毕业设计（论文）题目：开滦集团林南仓三矿1.8Mt新井设计专题题目:薄煤层开采技术研究题目主要内容： 第一章 矿区概述及井田地质特征第二章 井田境界和储量第三章 矿井工作制度、设计生产能力和服务年限第四章 井田开拓第五章 准备方式-采区或带区巷道布置第六章 采煤方法第七章 井下运输第八章 矿井提升第九章 矿井通风及安全第十章 矿井基本技术经济指标目的要求、主要技术指标：1、根据林南仓三矿提供的相关资料，本着降低成本，提高效益，贯彻安全生
2、产的原则，设计完成年产1.8 Mt新矿井设计。2、对所学基础理论知识进行一次系统总结，并结合实际条件加以综合运用，培养和提高分析问题解决问题的能力及素质。3、提高科技论文写作能力和科研能力。应完成的主要任务：设计说明书（一般部分）设计说明书（专题部分）井田开拓平面图1张井田开拓剖面图1张采区或带区巷道布置平面图1张采区或带区巷道布置剖面图1张采煤方法图1张主要参考文献：徐永圻.煤矿开采学.中国矿业大学出版社.2000中国煤炭建设协会.煤炭工业矿井设计规范.中国计划出版社.2005孙宝铮.矿井开采设计. 中国矿业大学出版社.1992徐永圻.采煤方法图集. 中国矿业大学出版社.1990张国框.通风
3、安全学. 中国矿业大学出版社.2000于学谦.矿山运输机械. 中国矿业大学出版社.1989煤矿工业部设计管理局.煤矿生产经营费指标.1982指导教师： 教研室主任： 毕业设计（论文）指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量； 总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩： 指导教师（职称）： （ ） 年 月 日注：毕业设计（论文）成绩等级实行五级记分制，即优秀、良好、中等、及格、不及格。毕业设计（论文）评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学
4、知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩： 评阅教师（职称）： （ ） 年 月 日注：毕业设计（论文）成绩等级实行五级记分制，即优秀、良好、中等、及格、不及格。毕业设计（论文）答辩委员会记录 专业学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。学生答辩提交的材料有：设计（论文）说明书 份，共 页，设计图纸 张，其他材料有 。答辩小组评语及其建议成绩 答辩组组长： 建议成绩： 成员： 、 、 、 、 根据学生所提交的材料、评阅人评语、指导教师评语和学生答辩情况，毕业设计（论文）答辩委员会研究评定，给予该生毕
5、业设计（论文）成绩为 。答辩委员会主席： 系（部、院）公章 年 月 日设计总说明本设计包括两个部分：一般部分和专题部分。一般部分为荆各庄林南仓三煤矿180万t井设计，全篇共分为十个部分：矿井概括及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力、井田开拓、带区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风与安全和矿井基本经济技术指标。荆各庄林南仓三煤矿位于安徽省宿州市埇桥区境内，公路交通便利。矿井走向长度约为6771-10513 m，平均倾斜长度约为5605m，面积48.31k。本井田内的主要可采煤层有五层，分别为32煤、61煤、71煤、82煤、9煤及10煤，可采煤层为低10层煤厚度
6、为3.2m，煤层平均倾角为9.5，为缓倾斜中厚煤层。井田内工业储量2009.7万t，可采储量19218万t。矿井正常涌水量为200 m3/h，最大涌水量为314 m3/h，属于水文地质条件比较简单的矿井。矿井的平均绝对瓦斯涌出量为20.99 m3/min，平均相对瓦斯涌出量为3.281 m3/t，属于高瓦斯矿井。本矿主要可采煤层10煤层都具有爆炸危险性，无烟煤和天然焦一般不具爆炸危险性。2000年经煤科院抚顺分院鉴定，确定本矿各煤层属于三类不易自燃煤层。本矿设计生产能力按年工作日330天计算，矿井工作制度设计采用“四六”工作制，每天四班作业（三班生产、一班检修），每天净工作时间为18个小时，以
7、缩短井下工人的辅助劳动时间，减轻煤矿工人的劳动强度。林南仓三煤矿设计生产能力180万t/a，服务年限62.2年。采用立井两水平上下山集中大巷开拓，第一水平标高为-610m。矿井采用倾斜长壁综合机械化采煤法。工业广场位置的选择，有利于井田开拓和准备，有利于矿井建设施工和工业场地布置。本矿采用连续运输能力较强的胶带输送机运煤，辅助运输一般采用轨道运输，并选用1.5t标准矿车，牵引设备一般采用电机车。由于本矿为低瓦斯矿井，所以采用电机车。由已知条件可从井筒断面图册中选取各井筒的布置方式。主井井筒断面直径为6.5m，井筒装备为一对12t箕斗；副井井筒断面直径为7.5m，井筒内装备双层四车宽窄罐笼；风井
8、井筒断面直径为5.5m，井筒内布置有梯子间和管路间。 首采工作面平均长度为180m。由于10煤赋存稳定，煤层倾角平缓，采煤机采用中部斜切进刀方式割煤，往返一次割一刀的割煤方式，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤。工作面日进刀数12刀，即每班进4刀。采煤工作面的劳动组织采用追机作业形式。为了顺利进行带区之间的接替，本矿采用沿空留巷方式进行带区接替准备。本矿设计采用中央并列式通风，工作面采用U型通风，以期达到防止矿井瓦斯积聚，实现矿井安全生产的目的。关键词：立井；两水平；倾斜长壁；综合机械化;AbstractThis design includes two parts: Common part and s
9、pecial part.The common part is for linnancang coal mine, Wanbei coal-electricity group, the designed capacity 1.8million-ton new mine design, which contains altogether ten parts: Mine summary and mine field geological feature, Mine field boundary and reserves, Mine work routine and design productivi
10、ty, Mine field development, Strip area tunnel arrangement, Coal mining method, Underground mine transportation, Mine hoisting, Mine ventilation and safety, and the basic economical technical index.Linanncang coal mine, Wanbei coal-electricity group, is located in the Yongqiao district, Suzhou, Anhui
11、 Province, with convenient communications. The mine field spreads with the average lateral length approximately of 6771m to 10513m, the average inclined length of approximately 5605m, the area 48.31km2. There are 5 main workable coal seam in this mine field, the 32 seam, the 61 , the 71 seam, the 82
12、 seam, the 9 seam and 10 seam, with the total thickness of 10.49m, the inclination angle of 9.5, which are all the medium-thickness coal seam. The commercial reserve is 200.97 million tons, and the recoverable reserve is 192.18 million tons in this mine field. The average mine waterinflow is equally
13、 200m3/h, with the peak of 340m3/h, belonged to the simple hydrogeological conditions mine. The mine is a gassy mine with the average absolute gas emission rate of 62.99m3/min, the relative gas emission rate of 15.34m3/t. The mian workable coal seam 32, 71, 82, 9 are all the coal seam liable to dust
14、 explosion, while the anthracite and the natural cokeare are out of the danger of dust explsion. Identificated by the Fushun branch of the Academy of coal science in 2000, the seams of this mine are all the no-easy spontaneous combustion seams.This mine design annual output is figured according to t
15、he yearly working day of 330 days. The mine work routine is designed as the “four-six” working system, with four class of works (three classes to produce, one class to examine and repair) every day. The net operating time is 18 hours every day, to reduce the mine shaft workers auxiliary labor time,
16、to shorten the auxiliary time and lighten the labour intensity of the colliers.The designed capacity of Qidong mine is 1.8 Mt/a, with a service life of 62.2a. It is developed with vertical shaft, double mining level, rise-dip, gathering mian roadway, and the first mining level of -630m. The coal min
17、ing method is longwall mining to the dip or the rise, fully-mechanized coal mining technology. For the choice of the industry square position, it must be advantageous to the mine development and preparation, to the construction and the industry location arrangement.Belt conveyor has the advantage of
18、 strong continuous transportation, so it is the best choice for the coal transportion. The auxiliary transportion is undertaked by railway, with the normal 1.5t mine car. The transportion hauling equipment is always the mine locomotive, but this mine is a gassy mine, so the locomotive must be the st
19、orage battery locomotive.According the known conditions, referring to the atlas of shaft section, the shaft sections are determined. The main shafts radius is 6.5m, equipped with double 12t skip, the auxiliary shaft, 7.5m with double floor-four car- wide narrow cage, and the ventilating shaft, 5.5m
20、with ladder roadway and pipeline roadway.The length of the first working face is 180m. As the 32 coal seams occurrence and stability is very well, with angle of coal seam flat. Shearer with the central oblique way into the coal wall cut the coal, with the former roller cutting the top coal while the
21、 latter cutting the drum coal. 6 knifes is complished every day, that is to say, 2 knifes every class. For the labor organization in coal face, machine-following is adopted. To ensure the timely relay of the strip, gob-side entry retaining is adopted. That is to say, the inclined rail-roadway or hau
22、lage-way of the existing strip, will be retained for the following one. For this mine, the ventilation is radial ventilation of double-wing, to achieve the purpose of controlling the gas accumulation, and safety.KEY WORDS: VERTICAL SHAFT; DOUBLE LEVEL; LONGWALL MINING TO THE DIP OR THE RISE; FULLY-M
23、ECHANIZED COAL MINING TECHNOLOGY; RADIAL VENTILATION OF DOUBLE-WING目录1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概况11.1.1 矿区地理位置及地形特点11.1.2 矿区气候条件11.1.3矿区的水文情况11.2 井田地质特征31.3 煤层特征31.4瓦斯，煤尘及自燃42 井田的境界和储量72.1 井田的境界72.1.1井田划分的依据72.1.2 井田的范围72.1.3 开采界限72.1.4 井田尺寸82.2 井田的工业储量82.2.1 储量计算基础82.2.2 保护煤柱储量及可采储量的计算93 矿井工作制度和设计生产能力133.
24、1 矿井工作制度133.1.1 循环作业方式133.1.2 综采工作面循环作业133.1.3 矿井工作制度的确定143.2 矿井设计生产能力及服务年限143.2.1 矿井设计生产能力的影响因素143.2.2确定依据153.2.3 矿井设计生产能力153.2.4 服务年限163.3井型校核174 井田开拓194.1 井田开拓的基本问题194.1.1 井田开拓方式的分类204.1.2 确定井筒的形式、数目及配置204.1.3 工业场地位置的选择234.1.4确定开采水平和阶段高度234.1.5主要开拓巷道及井底车场选型244.2方案比较244.2.1 方案的提出244.2.2 技术比较264.2.
25、3 经济比较274.3 矿井基本巷道284.3.1 主井与副井284.3.2井底车场334.4 主要开拓巷道404.4.1 开拓巷道布置方式404.4.2 轨道大巷414.4.3 运输大巷445 带区巷道布置455.1 煤层地质特征455.1.1 煤层赋存特征455.1.2 煤层物理特征455.1.3 煤层工业特征465.1.4 煤层瓦斯及煤尘特征475.2 带区巷道布置及生产系统485.2.1 仰斜开采和俯斜开采485.2.2 工作面布置方式的确定485.2.3 倾斜条带长度的确定495.2.4 确定工作面长度495.2.5 带区之间的接替方式495.2.6 带区巷道布置505.2.7带区主
26、要硐室布置525.2.8带区运输、通风生产系统的确定545.3 带区车场设计555.4 带区采掘计划555.4.1 带区主要巷道参数的确定555.4.2 确定带区生产能力555.4.3 计算带区回采率566 采煤方法576.1 采煤方法和回采工艺576.1.1 采煤方法的选择576.1.2 工作面回采工艺和设备选型576.1.3 工作面装、运煤方式616.1.4 支护工艺方式的选择616.1.5 采煤机工作和进刀方式626.1.6 工作面顶板管理636.1.7采煤机滚筒螺旋选择666.1.8 回采工艺666.1.9 工作面劳动组织676.1.10 工作面生产成本676.2 综采工作面巷道布置6
27、96.2.1 巷道掘进方式706.2.2 巷道掘进施工方法706.2.3 掘进施工注意事项717 井下运输737.1 概述737.2 带区运输设备选择737.2.1 带区运输设备737.2.2 分带斜巷带式输送机的选型验算777.3 大巷运输设备选择827.3.1 大巷运煤设备的选择827 3.2 大巷辅助运输设备827.3.4 列车组成计算838 矿井提升858.1 概述858.2 主副井提升858.2.1 设计依据858.2.2 主副井提升858.3 提升钢丝绳的选择计算878.3.1 提升钢丝绳的选择878.3.2 钢丝绳的验算898.4 提升机的选择908.4.1 摩擦轮的直径确定90
28、8.4.2 提升机强度校验908.5 提升电动机选择908.6 提升机与井筒的相对位置918.6.1 塔式摩擦提升机的井塔高度918.6.2 有导向轮式钢丝绳对摩擦轮的围包角918.6.3 尾绳环高度929 矿井通风与安全939.1 矿井通风系统选择939.1.1 矿井概况939.1.2 矿井通风系统的基本要求939.1.3 矿井通风类型的确定949.1.4 设计服务范围的确定959.1.5 主要通风机的工作方法959.1.6回采工作面通风类型的确定969.2 全矿所需风量的计算及其分配979.2.1 采煤工作面所需风量的计算989.2.2 掘进工作面所需风量1009.2.3 硐室所需风量10
29、29.2.4 其它巷道硐室所需风量1029.2.5 矿井总风量计算1029.2.6 风量分配1039.3矿井通风阻力计算1049.3.1 矿井通风的两种路线阻力路线1049.3.2 矿井通风摩擦阻力计算1069.3.3 两个时期的矿井总风阻和总等积孔1089.4矿井通风设备的选择1099.4.1 选择主要通风机1099.4.2 电动机选型1129.5矿井灾害防治1129.5.1 井下防尘1129.5.2 瓦斯的预防1139.5.3 火灾的预防1139.5.4 水灾的预防11410 矿井基本经济技术指标115参考文献1161 国内外薄煤层开采的形势1211.1 国内薄煤层的形势1211.2 国外
30、薄煤层开采形势1212 现行薄煤层开采技术1232.1 现行的开采技术1232.1.1刨煤机1232.1.2滚筒采煤机配液压支架综合机械化开采方法1252.1.3螺旋钻采煤法1293 结论1313.1 薄煤层开采出现的问题1313.2 薄煤层开采的发展趋势1313.2.1 薄煤层滚筒采煤机的发展趋势1313.2.2 刨煤机的发展趋势1323.2.3 螺旋钻采煤机的发展趋势132参考文献133一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1 矿区地理位置及地形特点林南仓三矿位于安徽省淮北市濉溪县境内， 井筒位于祁集镇。北距淮北市约40km，东距宿县35 km，交通极为方便如图1.1所示
31、。图11 林南仓三矿交通位置图新修矿区公路与淮北，涡阳，淮南，宿州等地的公路相接。濉阜铁路从本矿的西北通过，临涣车站，林南仓三车站均距井口67km，矿区铁路专用线在青芦线的小湖集配站接轨。1.1.2 矿区气候条件本区年最大降雨量1481.3mm，年平均气温14.3度，最低气温-23.2度，最大积雪深度22mm，最大冻土15深度厘米，最大20风速m/s，主要风向为东北风。1.1.3矿区的水文情况浍河流经井田西南鄣，为中型河流无堤，历年最高洪水位标高为+28.20米，洪峰流量865立方米/秒，雨季时沿河沟渠两岸几洼地形成内涝积水，水深0.51.2米。区内沟渠密集，多为灌溉渠。浍河为本区主要河流，属
32、淮河水系，属季节性河流。水位一般较浅，夏季水位上涨，洪水期间溢出河床，冬青两季干枯状态。浍河发源于河南商丘，上游由东沙河与包河在临涣集附近合并而成。自1967年开挖了新汴河后，增强了泄洪能力，目前地表水对矿床开采基本无危害。供水：本矿新生界第一含水层水质为上Hco3-K1Na+Mg+Ca型，pH值7.8-8.0，矿化度0.3280.44g/l,全硬度11.8b-15.74德国度，含氟量1-1.4mg/l，水样细菌化验细菌数10-38个/ml，大肠杆菌1-14个/ml，水质较好，符合饮水标准，其它地段水质较差，不符合饮用水标准。新生界“二含”水质变化大，有些地段不符合标准，太灰水矿化度火较高，水
33、质为混合型水，不符合标准，经处理可以利用。本矿井工业广场附近，最高洪水位约为+112m，东处香山降压站附近的最高洪水位约为+103m（1971年6月29日）。其地质综合柱状图如下：图1.2 地质综合柱状图1）含水层由下至上各含含水层如下（1）太原群组：厚117.8-135.09米，平均127.29米，夹石灰岩十二层63米厚，石灰岩裂隙溶洞发育，含水丰富，钻孔漏失量为3.0-38.84立方米/小时，太原群组上距10煤层55米左右，与煤层无直接水力联系，但在大断层地带石灰岩直接与煤系接触可构成水力联系。（2）煤系地层：由泥岩，粉砂岩，砂岩组成，以泥岩粉砂岩为主。含水的强弱取决于裂隙发育程度，不取决
34、于砂岩厚度。分述如下：11-3煤层组砂岩含水层：由9-16层中细砂岩组成，厚51.18-77.31米，厚度与层数变化大，砂岩裂隙不发育，与第四纪底部含水层组有水力联系；24-8煤层组含水层：由10-13层中细砂岩组成，厚10-25米；310煤层上，下砂岩含水层：由2-4层中细砂岩组成，厚度11.12-34.77米，局部为10煤层顶板，砂岩裂隙不发育，与第四纪无直接水力联系。（3）断层导水性：断层带中多为泥质充填，井田内钻孔穿过断层内未漏水，钻孔地吴坊断层抽水证明断层无水，导水性能差，一般不会引起突水，若断层落差大于60米，石灰岩与煤系接触，开采中石灰岩有突水危险需留防水煤柱。（4）第四纪含水层
35、组：在井田范围内普通分布，表土厚度187-219米，直接覆盖于煤系地层上，按垂直部面自上而下分四个含水层组，三个隔水层组。2）矿井涌水量本矿井最大涌水量为314m3/时，正常涌水量为200 m3/时。1.2 井田地质特征矿井范围西以大刘家断层为界，东南以大马家断层为界与临涣煤矿毗邻，北至10煤层-950 m水平投影线，呈类似梯形。走向长约6.7710.51km，南北宽5.6km，面积 48.31km2。勘探区位于淮北平原的中部，区内地势平坦，地面标高+26.5m+28.6m，一般+27m左右，北高南低，区内沟渠纵横。 1.3 煤层特征煤系地层全为第四系、第三系松散层覆盖，松散层平均厚度约199
36、m，与煤系地层呈不整合接触。第四、三系松散层属黄淮平原的冲积层，自上而下分为4个含水层（组）和3个隔水层（组）。其中，第4含水层直接位于煤系地层之上。煤系地层为石炭二迭系下统山西组，下石盒子组。含煤9组，主要煤层有3、4、7、8、9、10等6层，其中10煤层为本矿井设计的主采煤层，煤层平均厚度为3.2m。10煤层为稳定煤层，其余煤层在20勘探线以西和15勘探线以东为不稳定，20勘探线15勘探线间为极不稳定。各1.1可采煤层特征见表。由于中组煤（7、8、9）厚度分布不稳定，为了保证矿井产量和正常效益，矿井以10煤层为主采煤层，因此本矿井设计主要为10煤层的开采设计。各煤层特征如表1.1所示:表1
37、1林南仓三煤矿可采煤层特征表煤层层间距厚度/ m变异系数1%稳定类型顶、底板主要岩性最大最小平均/ m最大最小平均/ m302.450.8742极不稳定顶板泥岩为主，粉砂岩次之，底板泥岩为主41.010.00.291.350.7636较稳定顶板泥岩为主，次为粉砂岩，底板以泥岩为主4.1723827603.170.5251-94不稳定 极不稳定顶板泥岩为主，少量粉砂岩，底板泥岩为主243.487.036.005.891.1289极不稳定顶板泥岩为主，次为泥岩，底板以泥岩为主22.09010.604.880.7360-89不稳定极不稳定顶板以泥岩为主，粉砂岩次之，底板以泥岩为主3.11063.01
38、152.93.5852稳定顶板泥岩、粉砂岩为主，底板砂岩为主 林南仓三矿总体上为一走向近东西，向北倾斜的单斜构造。井田仅有一吴坊断层，其余在中部有较小的波状起伏。吴坊断层倾角为4060，落差为025m。地层倾角7.211.7，平均倾角为9.5。在平面上西部缓，东部陡；在剖面上具有中部陡，浅部和深部缓之特点。林南仓三矿岩浆活动较为强烈，110煤层均有不同程度的岩浆侵入，其中矿井中、西部侵入5煤层位的火成岩（俗称赵庙岩体）沿走向绵延6.5km,钻井揭露最大厚度169m。地质综合柱状图如图1.2所示。1.4瓦斯，煤尘及自燃1）瓦斯根据以前矿井瓦斯等级鉴定，本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯涌出量较小，约为3.
39、281m3/t,所以本矿井通风工作比较简单。2）煤尘和煤的自燃10煤具有煤尘爆炸危险和不易自燃发火危险，煤尘爆炸指数为38%。2 井田的境界和储量2.1 井田的境界2.1.1井田划分的依据在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：1、井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；2、保证井田有合理尺寸；3、充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4、合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系；5、国家对矿山基本建设时间和年产量的要求；6、煤层的勘探程度和埋藏特征；7、考虑最好的经济效果。 2.1.
40、2 井田的范围东：以相邻边界为其他矿区开采井田；西：以断层为界；南：以煤层地层为界；北：是煤层露头线以自然地质条件为界。如下图：2.1.3 开采界限井田内含煤地层为下古生界奥陶系中下统老虎上组，总共有煤5层。可采煤层仅有一层，其厚度3.2 m，为10号煤层。本设计只针对10号煤层。开采上限：顶板为沙泥岩，厚度约为39.2m厚。开采下限：底板为中砂岩，厚度为58.8m厚。2.1.4 井田尺寸井田的走向长度最短为6771m，最长为10513m；倾向长度为5605m；其形状类似一梯形，最大倾角为11.2，最小倾角为7.2，平均倾角为9.5。井田的面积计算公式近似的用梯形的计算公式，如下：S=（a+b）*h/2 式中：a为走向的最短距离； b为走向的最长距离； h为倾向长度；则井田的水平面积S=48.31k。2.2 井田的工业储量2.2.1 储量计算基础矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利
