立式礦井的開拓方式、采煤方法和生產(chǎn)系統(tǒng)采礦工程畢業(yè)論文

1、立式礦井的開拓方式、采煤方法和生產(chǎn)系統(tǒng)目 錄第一章 概述礦井開采3第二章 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限4第一節(jié) 工作制度4第二節(jié) 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限4第三章 井田開拓5第一節(jié) 井田地質(zhì)、老窯及水文對(duì)開采的影響5第二節(jié) 礦井開拓方式的確定6第四章 礦井基本巷道9第一節(jié) 井筒10第二節(jié) 井底車場(chǎng)10第三節(jié) 主要開拓巷道11第五章 采煤方法和采區(qū)巷道布置12第一節(jié) 采煤工藝12結(jié) 束 語13參 考 文 獻(xiàn)14致謝詞15摘 要：本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹開拓立式煤礦井的概況特征，經(jīng)過一系列的方案論證比較，選擇了適合立式礦井的開拓方式、采煤方法和各生產(chǎn)系統(tǒng)。井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，主要為縱貫井田東西的天倉(cāng)向斜

2、，對(duì)第一水平選擇了立井開拓方案，首采區(qū)的采煤方法采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法，綜合機(jī)械化回采工藝。輔助運(yùn)輸系統(tǒng)與主運(yùn)輸系統(tǒng)相分離，其中輔助運(yùn)輸系統(tǒng)采用了國(guó)際上先進(jìn)的輔助運(yùn)輸設(shè)備單軌吊，可滿足人員、機(jī)械設(shè)備、材料和矸石的運(yùn)輸，無需中間轉(zhuǎn)載，可從井底車場(chǎng)直達(dá)工作面。礦井一水平采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)。立井開拓；條帶式；單一傾斜長(zhǎng)壁采煤法；綜合機(jī)械化采煤；兩翼對(duì)角式通風(fēng)。第一章概述礦井開采在地底下開采的礦山。有時(shí)把礦山地下開拓中的斜井、豎井、平硐等也稱為礦井。礦井開拓對(duì)金屬礦山或采煤礦井的生產(chǎn)建設(shè)的全局有重大而深遠(yuǎn)的影響，它不僅關(guān)系礦井的基建工程量，初期投資和建井速度，更重要的是將長(zhǎng)期決定礦井的生產(chǎn)條件、技術(shù)經(jīng)

3、濟(jì)指標(biāo)。礦井開拓即從地面向地下開掘一系列井巷，通至采區(qū)。礦井開拓需要解決的主要問題是：正確劃分井田，選擇合理的開拓方式，確定礦井的生產(chǎn)能力，按標(biāo)高劃分開采技術(shù)分類，選擇適當(dāng)?shù)耐L(fēng)方式，進(jìn)行采區(qū)部署以及決定采區(qū)開采的順序等。礦井開拓通常以井筒的形式分為平硐開拓、斜井開拓和立井開拓。采用合理的采礦方法是搞好礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵。 煤層在形成時(shí)，一般都是水平或者近水平的，在一定范圍內(nèi)是連續(xù)完整的。但是，在后來的長(zhǎng)期的地質(zhì)歷史中，地殼發(fā)生了各種運(yùn)動(dòng)，是煤層的空間形態(tài)發(fā)生了變化，形成了單斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造等地質(zhì)構(gòu)造。我們采煤就要注意煤層的走向傾向和傾角。 礦井的開拓可以分成立井開拓，斜井開拓，平硐開拓

4、和綜合開拓，主井和運(yùn)輸巷等都需要永久的支護(hù)，可以采用砌碹支護(hù)，架拱支護(hù)，架蓬支護(hù)，錨桿支護(hù)，錨噴支護(hù)，錨網(wǎng)噴支護(hù)，第二章 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限第一節(jié) 工作制度礦井一般的生產(chǎn)制度按設(shè)計(jì)規(guī)定為：每年工作日數(shù)為330天，礦井每晝夜分三班工作。采煤工作面為兩班生產(chǎn)，另一班維修設(shè)備，通風(fēng)、排水則須三班工作，每日為24小時(shí)生產(chǎn)。每天凈提升小時(shí)數(shù)為16小時(shí)。第二節(jié) 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限礦井生產(chǎn)能力是度量礦井生產(chǎn)建設(shè)的重要指標(biāo)，在一定程度上綜合反映了礦井生產(chǎn)技術(shù)面貌，是井田開拓的一個(gè)主要參數(shù)，也是選擇井田開拓方式的重要依據(jù)之一。礦井生產(chǎn)能力是與井田劃分緊密聯(lián)系并且相互適應(yīng)的。是礦區(qū)總體設(shè)計(jì)應(yīng)解決的

5、重要原則問題。礦井生產(chǎn)能力主要根據(jù)礦井地質(zhì)條件、煤層賦存情況、儲(chǔ)量、開采條件、設(shè)備供應(yīng)及國(guó)家煤碳開采等因素確定。對(duì)于具體礦井，應(yīng)該根據(jù)國(guó)家需要，結(jié)合該礦地質(zhì)和技術(shù)條件，開拓、準(zhǔn)備和通風(fēng)方式，以及機(jī)械化水平等因素，在保證生產(chǎn)安技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的的條件下，綜合計(jì)算開采，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，所能保證的能力，并根據(jù)礦井儲(chǔ)量，驗(yàn)算礦井和水平服務(wù)年限是否能夠達(dá)到規(guī)定的要求。第三章 井 田 開 拓第一節(jié) 井田地質(zhì)、老窯及水文對(duì)開采的影響煤層埋藏較深，除正在生產(chǎn)的立式煤礦外，區(qū)內(nèi)無小窯開采。影響采區(qū)布置和煤層開采的主要構(gòu)造因素是斷層，其次是褶曲。除邊界斷層外，區(qū)內(nèi)主要斷層方向呈北東向，采區(qū)布置應(yīng)與主要斷層平行，但在采掘時(shí)

6、還應(yīng)綜合分析物探資料，注意近東西和北西向斷距較小的斷層。斷層附近巖層不完整，巖石破碎，易冒頂，片幫，開掘時(shí)應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)以保安全，另外還應(yīng)防止斷層導(dǎo)水。在向斜軸部和轉(zhuǎn)折端，因局部應(yīng)力集中，節(jié)理發(fā)育，造成煤層頂?shù)装宓膸r體的破壞，使其穩(wěn)定性變差，因此采掘時(shí)亦應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，主要巖巷亦應(yīng)避開這些部位布置，以減少支護(hù)的困難。另外在天倉(cāng)向斜軸一線瓦斯含量集中，采掘時(shí)應(yīng)防止瓦斯突出。 第二節(jié) 礦井開拓方式的確定一、 井口形式井 筒 選 擇 表井筒形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適應(yīng)條件平硐開拓井下煤炭運(yùn)輸不需轉(zhuǎn)載即可由平硐直接外運(yùn)，工業(yè)設(shè)施簡(jiǎn)單，井巷工程量小，利于排水，掘進(jìn)速度快，不留或少留工業(yè)場(chǎng)地煤柱，煤柱損失少。受地形即埋藏條件

7、限制。適合煤層賦存較高的山嶺、丘陵，或溝谷地區(qū)。立井開拓立井的適應(yīng)性強(qiáng)，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制1.施工復(fù)雜，設(shè)備多技術(shù)要求高；2.施工困難掘進(jìn)速度慢；3.不能躲開煤層頂?shù)装搴畬印?.煤層埋藏較深，或沖擊層厚；2.水文條件復(fù)雜，圍巖不穩(wěn)定需特殊施工；3.傾斜長(zhǎng)度大，用立井開采兼顧小開采。斜井斜井1.地質(zhì)條件較好井筒掘進(jìn)技術(shù)簡(jiǎn)單;2.斜井開采每個(gè)水平井底車場(chǎng)易靠近儲(chǔ)量中心;3.井口可靠近井田邊界，工業(yè)廣場(chǎng)留煤少;4.主井做斜井時(shí)可做安全出口;5.建井工期短;6.可用皮帶運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)提。受地形及煤層埋藏條件限制。1.便于布置工業(yè)廣場(chǎng)和引進(jìn)鐵路，2.水文地質(zhì)條件好。綜

8、合開拓可充分利用各種開拓方式的優(yōu)點(diǎn)。二、 主要運(yùn)輸大巷及回風(fēng)道的布置方式和位置選擇(一)、主要運(yùn)輸大巷階段或水平主要運(yùn)輸大巷是溝通采區(qū)與井底車場(chǎng)的主要交通運(yùn)輸干線，并進(jìn)行通風(fēng)排水及布設(shè)管線。當(dāng)上階段采完后，又可以作為下一階段或水平的總回風(fēng)道，其工作年限長(zhǎng)。主要運(yùn)輸大巷在符合開拓要求的前提下，要盡量縮短大巷長(zhǎng)度避免過多的彎曲轉(zhuǎn)折以減少開拓工程，作到運(yùn)輸方便，有利通風(fēng)，并應(yīng)設(shè)在堅(jiān)硬耐久不易風(fēng)化無自然發(fā)火的煤巖層內(nèi)。大巷位置選擇為了保證生產(chǎn)使用，便于維護(hù)減少煤柱損失，一般將主要運(yùn)輸大巷布置在煤層底板不受采動(dòng)影響的堅(jiān)硬巖層或煤組下部媒質(zhì)堅(jiān)硬圍巖穩(wěn)定無自然發(fā)火的簿及中厚煤層中，為了保護(hù)大巷不受采動(dòng)影響，

9、底板巖石大巷必須與煤層保持適當(dāng)距離，根據(jù)我國(guó)經(jīng)驗(yàn)，煤層與大巷間巖柱尺寸隨煤層賦存深度和巖石性質(zhì)而變，一般為1030m。（二）總回風(fēng)道布置回風(fēng)大巷的布置原則與運(yùn)輸大巷布置基本相同，并且對(duì)于一個(gè)具體礦井來說，常采用相同的布置方式。實(shí)際上，上水平的運(yùn)輸大巷可以作為下水平的回風(fēng)大巷。礦井第一水平總回風(fēng)道布置應(yīng)根據(jù)具體情況區(qū)別對(duì)待。1、覆蓋沖擊層很厚，含水量比較大，一般要在井田淺部留設(shè)防水煤柱，在這種情況下可將總回風(fēng)道布置在防水煤柱內(nèi)。2、對(duì)于急傾斜傾斜和大多數(shù)緩斜煤層的礦井，根據(jù)圍巖和煤層情況及開采要求，回風(fēng)大巷可設(shè)在煤組穩(wěn)固的底板巖層中，有條件時(shí)，可設(shè)在煤組下部堅(jiān)硬圍巖穩(wěn)固的簿及中厚煤層中。3、為便

10、于總回風(fēng)道的掘進(jìn)和維護(hù)，全井田回風(fēng)大巷的標(biāo)高宜一致。在一定的井田地質(zhì)、開采技術(shù)條件下，礦井開拓巷道可有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通稱為開拓方式。合理的開拓方式，一般要在技術(shù)可行的多種開拓方式中進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后，才能確定。三、選擇礦井開拓方案影響選擇礦井開拓方案的因素很多，主要是地質(zhì)因素、技術(shù)因素和管理因素。礦井建設(shè)首先要選擇合理的開拓方案。它直接關(guān)系到礦井的綜合經(jīng)濟(jì)效益。選擇礦井開拓方案的主要依據(jù)是地質(zhì)因素和地理因素，其中地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存狀況和地形條件又是關(guān)鍵因素，但在特定的條件下，技術(shù)裝備和管理水平也可能成為決策時(shí)的主要因素。為此，在選擇礦井開拓方案時(shí)需要綜合考慮上述各種影響因

11、素。第四章 礦井基本巷道第一節(jié) 井 筒井筒在礦井開發(fā)和開采中的作用是不言而喻的，它是整個(gè)礦井的進(jìn)口和出口，井筒選擇決定于其用途、服務(wù)年限等因素，井筒的斷面大小更是整個(gè)礦井的關(guān)鍵因素，它決定了礦井的用途、井型、服務(wù)年限等。同時(shí)，井筒穿過的巖層性質(zhì)、涌水情況、選擇的支護(hù)方式及施工方法等因素也決定了井筒的斷面形狀。一、井筒斷面形狀和布置形式1、井筒斷面形狀井筒斷面形狀主要根據(jù)井筒的用途、服務(wù)年限、穿過的巖層性質(zhì)、選擇的支護(hù)材料，及施工方法等因素確定。我國(guó)的礦井中，立井井筒斷面大多選用圓形，只有少數(shù)小型礦井選用矩形。圓形斷面常采用混凝土、料石或混凝土噴砼支護(hù)，具有服務(wù)年限長(zhǎng)、承受地壓性能較好、生產(chǎn)期間

12、支護(hù)不需要或很少需要維修、通風(fēng)阻力小，以及便于施工等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，服務(wù)年限在10年以上的礦井都采用圓形斷面。其主要缺點(diǎn)是斷面利用率較差。立井井筒的名稱見表立 井 井 筒 名 稱名 稱用 途提升容器及裝備備注主 井提 煤箕斗（小型礦井裝備罐籠）除小型礦井外，一般不設(shè)梯子間，目前在設(shè)計(jì)中，一般不考慮留延伸間副 井升降人員、設(shè)備、材料及提升矸石等，并兼做通風(fēng)、排水。罐籠；排水、壓風(fēng)、灑水、電纜等管線和梯子間。風(fēng) 井進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)或兼做礦井的安全出口。梯子間及管線、電纜等有的礦井根據(jù)需要還設(shè)有提升設(shè)備?；旌暇孀鲋鞲本没?、罐籠；排水、壓風(fēng)、灑水、電纜等管線和梯子間。常用于老礦井的改建。2、井筒的

13、布置形式井筒斷面布置主要根據(jù)提升間的提升容器與井筒裝備的類型來決定。井筒斷面內(nèi)除提升間外，根據(jù)井筒的用途和需要的不同，往往還須布置梯子間、管子間或延伸間。第二節(jié) 井 底 車 場(chǎng)井底車場(chǎng)是連接井筒和井下主要運(yùn)輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運(yùn)輸和井筒提升兩個(gè)環(huán)節(jié)的樞紐。井下煤炭和矸石通過井底車場(chǎng)經(jīng)井筒轉(zhuǎn)運(yùn)到地面，井上的材料和設(shè)備通過井底車場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)到井下各個(gè)地點(diǎn)。排水、通風(fēng)、動(dòng)力供應(yīng)以及人員上下等，也必須通過井底車場(chǎng)。所以它是礦井生產(chǎn)的咽喉，直接影響著礦井的生產(chǎn)和安全。井底車場(chǎng)路線多，設(shè)備多，設(shè)計(jì)施工復(fù)雜，工程量大。井底車場(chǎng)包括運(yùn)輸巷道和硐室兩部分。一、井底車場(chǎng)形式的選擇選擇井底車場(chǎng)形式受許

14、多條件約束，例如地面工業(yè)場(chǎng)地的布局影響井底車場(chǎng)的形式與出口方向；井筒形式井筒與主要運(yùn)輸巷道的位置關(guān)系直接影響井底車場(chǎng)的形式。其它還有礦井生產(chǎn)能力服務(wù)年限等原因。本礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300萬t/年，第一水平井筒距運(yùn)輸大巷遠(yuǎn)，根據(jù)立井井底車場(chǎng)的形式，可選擇環(huán)形刀式車場(chǎng)或折返盡頭式車場(chǎng)。第三節(jié) 主要開拓巷道主要開拓巷道斷面設(shè)計(jì)，主要是選擇斷面形狀和確定斷面尺寸，其合理與否直接影響到煤礦生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)效果。設(shè)計(jì)的原則是，在滿足安全與技術(shù)要求的條件下，力求提高斷面利用率，縮小斷面、降低造價(jià)并有利于加快方式速度。我國(guó)煤礦巷道常用礦井基本巷道的斷面形狀是梯形和直墻拱形，其次是矩形；只是在某些特定的巖層或

15、地壓情況下，才選用不規(guī)則形、封閉拱形、橢圓形或圓形。本礦井井田由于服務(wù)年限長(zhǎng)，圍巖較穩(wěn)定，所以，主要開拓巷道采用半圓拱形。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：巷道凈斷面，必須滿足行人、運(yùn)輸、通風(fēng)、安全設(shè)施、設(shè)備安裝、檢修和施工的需要。因此，巷道尺寸主要取決于巷道的用途；存放或通過它的機(jī)械、器材或運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量與規(guī)格；人行道寬度與各種安全間隙以及通過巷道的風(fēng)量。第五章 采煤方法和采區(qū)巷道布置第一節(jié) 回采工藝 1、回采工藝過程：采煤機(jī)由機(jī)尾向機(jī)頭割煤移架移刮板輸送機(jī)機(jī)頭進(jìn)刀向機(jī)尾割煤移架。為提高煤炭回收率，應(yīng)注意：1） 加強(qiáng)科研工作，減少初采、末采和端頭損失。2） 優(yōu)化采煤工藝過程，強(qiáng)化組織管理。3） 搞好煤厚探測(cè)

16、，加強(qiáng)計(jì)量管理，為提高回采率提供可靠的計(jì)算依據(jù)。綜采工作面采用雙滾筒采煤機(jī)割煤，刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載，破碎機(jī)破碎后由可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)至膠帶輸送機(jī)大巷。2、工作面端頭支護(hù)工作面端頭是指工作面與兩巷的交接處。端頭處的懸頂面積大，時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)械設(shè)備多，又是進(jìn)出材料和人員的交通口，所以必須采取措施加強(qiáng)支護(hù)。特別是工作面端頭處的頂板事故約占工作事故的1/41/3，搞好工作面兩端頭處的支護(hù)管理是十分重要的。結(jié) 束 語由于時(shí)間倉(cāng)促和本人水平有限，設(shè)計(jì)中定有許多的不盡人意之處。由于設(shè)計(jì)深度的要求不同，設(shè)計(jì)中的一些環(huán)節(jié)，對(duì)于實(shí)際的情況是不全面的，但在理論上是切實(shí)可行的。在設(shè)計(jì)的過程中，得到各位老師的悉心指導(dǎo)，各位廣大同學(xué)幫助建議，得以使本設(shè)計(jì)能夠順利完成。但是，由于時(shí)間倉(cāng)促，更由于本人經(jīng)驗(yàn)不足，知識(shí)水平有限，故在本設(shè)計(jì)中難免存在一些或者許多不盡如意的地方，在實(shí)踐中領(lǐng)會(huì)參 考 文 獻(xiàn)1 礦山機(jī)械 程居山主編 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社2煤礦供電