【正文】 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前言 采礦工程是一門針對(duì)礦井開采開設(shè)的一個(gè)專業(yè)，這門專業(yè)所學(xué)的知識(shí)包括了煤炭生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。從井田的開拓到出煤，對(duì)于采礦工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)應(yīng)該具備選擇準(zhǔn)備方式，采煤方法，以及礦井生產(chǎn)的設(shè)備的能力，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，涉及到了礦井生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，所以，學(xué)生應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待，掌握采礦的原理及方法，為我國(guó)的礦業(yè)做貢獻(xiàn)。 畢業(yè)實(shí)習(xí)的目的就是深化和掌握大學(xué)四年所學(xué)的東西，并通過(guò)設(shè)計(jì)的方式來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的掌握程度。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生鍛煉自己動(dòng)手操作和理論相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)能夠全面系統(tǒng)的運(yùn)用和鞏固所學(xué)的知識(shí)，掌握 礦井設(shè)計(jì)的方法、步驟及內(nèi)容，培養(yǎng)自己的實(shí)事求是、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)和嚴(yán)禁的工作態(tài)度，培養(yǎng)自己的科學(xué)研究能力，提高了編寫技術(shù)文件和運(yùn)算的能力，同時(shí)也提高了計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力及其他方面的能力 。 本設(shè)計(jì)是 阜礦集團(tuán)海州西井 。本井田采用立井多水平上山及上下山混合式開拓，采用走向長(zhǎng)壁采煤法，通過(guò)各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才能在設(shè)計(jì)中做出決策，學(xué)生在設(shè)計(jì)中必須建立起礦井生產(chǎn)的整體觀念，對(duì)開拓、準(zhǔn)備、回采進(jìn)行統(tǒng)籌安排，充分發(fā)揮各生產(chǎn)系統(tǒng)的作用。 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書從礦井的開拓、開采、運(yùn)輸、通風(fēng)、提升及工作面的采煤方 法等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的敘述， 設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)每個(gè)方案都做出合理性的論述， 并在很多處進(jìn)行了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較 ，基本 完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的全部?jī)?nèi)容 。但由于時(shí)間和個(gè)人水平有限，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免有一些錯(cuò)誤發(fā)生， 請(qǐng)老師 批評(píng) 指正。 阜新集團(tuán)海州西井 2 1 礦區(qū)概述及井田特征 礦區(qū)概述 井田位置及范圍 阜礦集團(tuán)海州西井位于遼寧省阜新煤田中部，北以 200m 標(biāo)高與原平安礦相鄰，南至Ⅲ帶巖墻，西部及西北部以邊界煤柱與王營(yíng)礦相鄰，東以邊界煤柱與海州立井相鄰，東南部至各煤層最低可采邊界厚度點(diǎn)連線。礦井走向長(zhǎng)約 ，傾斜長(zhǎng)約 ，礦井總面積 。 自然地理 井田內(nèi)地貌原為老年期緩丘陵地帶， 1953 年以來(lái)，地表大部分陸續(xù)被海州露天礦排土場(chǎng)所覆蓋，形成人工的矸石山。排土場(chǎng)高度達(dá) 100m 左右。最高海拔為 +。最低位+，一般為 +170 至 +200m 左右。 礦區(qū)氣候條件 阜礦集團(tuán)海州西井所在地阜新地區(qū)氣象主要受西伯利亞 ~蒙古氣流控制，屬于大陸性氣候。其特點(diǎn)是，溫差變化顯著（夏季晝夜溫差 10~22℃ ），全年降雨量小，蒸發(fā)量大，平均年降雨量約 400～ 500mm， 蒸發(fā)量約 800mm。降雨最多集中在七、八、九月份，最大，最小 。歷年最大蒸發(fā)量 ，最小 。冬春兩季為風(fēng)季，春季多為西南風(fēng)，冬季多為西北風(fēng)。歷年平均風(fēng)速為 ~，最大風(fēng)速為 。歷年無(wú)霜期最大 223 天，最小 175 天，歷年最大凍土深度為 。 礦區(qū)北部有細(xì)河，河床寬 120~200m，平時(shí)河水深約 左右，屬季節(jié)性河流，河床接近煤層底板。南部有西瓦房河，河床寬度不大，平時(shí)干涸無(wú)水，雨季激增，此外無(wú)其他河流經(jīng)過(guò)。 阜 新礦區(qū)地震帶受赤峰開原構(gòu)造帶控制，唐山地震以后，該礦區(qū)地震活動(dòng)強(qiáng)烈，但根據(jù)歷年統(tǒng)計(jì)，該礦區(qū)未發(fā)生過(guò)破壞程度較大的地震。 交通概況 阜礦集團(tuán)海州西井礦區(qū)位于阜新市區(qū)西南，距阜新市中心 10km，交通非常便利。礦內(nèi)鐵路線與國(guó)鐵新義線相連接，距阜新火車站 ，礦區(qū)交通位置見圖 11。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 圖 11 交通位置圖 Traffic and location 礦區(qū)的勘探程度和開發(fā)現(xiàn)狀 本區(qū)于 1956 年開始勘探， 1958 年 5 月第一階段勘探工作完畢，勘探線距為 500 750，施工鉆孔 41 個(gè)。 1963 年進(jìn)行補(bǔ)充勘探工作，期間共施工鉆孔 41 個(gè)，對(duì)水文地質(zhì)情況基本查清，于 1970 年恢復(fù)建井至 1979 年建成投產(chǎn)。在建井及生產(chǎn)過(guò)程中，至 1998 年 12 月又完成補(bǔ)充勘探鉆孔 38 個(gè)，控制網(wǎng)距平均達(dá)到 190m。本設(shè)計(jì)的九組煤共三個(gè)分層，分為91,92,93 分層，總的工業(yè)儲(chǔ)量 億噸作為本次設(shè)計(jì)的主要資料依據(jù)。 井田及其附近的地質(zhì)特征 井田地層 本區(qū)地層層序由老到新依次為： (1) 侏羅系上統(tǒng) 沙海組：本組地層地表沒(méi)有出露，頂部 10~30m 層段主要巖性為暗灰色、 灰黑色薄層狀粉砂巖、泥巖、膠結(jié)致密層理發(fā)育，其中含有較多的辯鍶類動(dòng)物化石為其特征。 阜新組：主要巖性為灰色粉砂巖，細(xì)砂巖，與灰白色中粗粒砂巖，礫砂巖，其中含有阜新集團(tuán)海州西井 4 孫家灣、太下兩個(gè)煤層群。巖石結(jié)構(gòu)為中厚層狀或凸井狀。上部的孫家灣煤層群中的灰黑色泥巖中有比較多的小型的軟體動(dòng)物化石，為本層位的主要標(biāo)志，在太下煤層群的粉砂巖、泥巖中含有多量的植物化石為其主要特征，變化趨勢(shì)是北厚南薄，西厚東薄。 (2) 白堊系下統(tǒng) 孫家灣組地層為區(qū)內(nèi)含煤地層的蓋層。地表露頭所見巖性：主要為赤紅色、暗紅色的粉砂巖、泥巖夾黃綠色礫及中粗粒砂 巖，多為厚層狀及塊狀，無(wú)明顯層理，性疏松，地層厚度為 400～ 500m，變化趨勢(shì)是南厚北薄，東厚西薄。 (3) 第四系 沖積洪積層：主要為沖積砂礫石層。在井田東部，南部還有海州露天礦的排土場(chǎng)，其矸石層厚度約為 0～ 60m。 (4) 含煤地層 該井田含煤地層屬于侏羅系上統(tǒng)阜新組，與海州露天礦，高德礦，平安礦及在建的王營(yíng)子立井同屬一含煤地層，地層厚度約為 600～ 800m。根據(jù)煤層結(jié)構(gòu)組合特征，自上而下分為：太下煤層群、孫家灣煤層群。 含煤系及地層特征 阜礦集團(tuán)海州西井有三個(gè)可采煤層，即太下一層、太 下二層和太下三層， 本設(shè)計(jì)的九組煤分三個(gè)分層，走向中部厚，沿走向往兩側(cè)逐漸變薄，但從鉆孔看，變化不大，整個(gè)九組煤厚度均勻。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(fēng)化層的深度 海州西井井田內(nèi)地勢(shì)平坦，為第四系沖積層所覆蓋，沖積層較厚，井田淺部 以風(fēng)積細(xì)粉砂巖為主，顆粒細(xì)而均勻，表土層厚度 平均在 150米，且有流沙。 2）煤層總數(shù)及可采層數(shù) 本區(qū)煤層巖性變化不大，煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有少量夾矸，共含九個(gè)煤組。本設(shè)計(jì)的九組煤全區(qū)發(fā)育， 91， 92， 93均為可采煤層。 水文地質(zhì) 本礦水文地質(zhì)簡(jiǎn)單，主要含水層如下。 (1) 第四系洪積、沖積亞粘土夾沙、礫石含水層 該層在本區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，厚度一般在 ～ 18m。泉流水量在 ～ hm/3 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 (2) 基巖孔、裂隙含水層 白堊系中統(tǒng)孫家灣組砂礫巖孔隙含水層，分布在本區(qū)的西南側(cè)，厚約 0～ 450m，為一套粉砂巖、礫巖間夾泥巖。水文地質(zhì)類型屬簡(jiǎn)單型。本礦井水害主要是受淺部已采區(qū)積水的影響。由于多年的采礦活動(dòng)，煤巖層形成裂隙，地表水（大氣降水）沿 裂隙滲入井下，形成井下水的主要來(lái)源。 全礦預(yù)測(cè)涌水量： 最大時(shí)預(yù)計(jì)： m3/t 正常時(shí)預(yù)計(jì)： m3/t 煤質(zhì)及煤層特征 井田內(nèi)煤層及埋藏條件 煤層走向主體為西北 東南走向，整體呈平行四邊形，井田西北側(cè)煤層呈向斜構(gòu)造，東南側(cè)煤層賦存比較穩(wěn)定，全區(qū)發(fā)育，傾角在 13176?！?16176。之間，平均為 14176。左右，可采煤層間距見表 13。 表 13 煤層間距見表 Table 13 seam pitch table 煤層 平均厚度（米 ) 煤層間距 (米 ) 91 92 93 煤層賦存狀態(tài)九煤組共分 9 9 93分層， 91全區(qū)發(fā)育，最大可采厚度 ，平均 ， 92最大可采厚度 ，平均 ，以上兩分層從走向看淺部厚，往深部逐漸變薄， 93最大可采厚度 ，平均 ，東部厚，往西變薄，但從鉆孔看變化不大。見煤層柱狀圖，如圖 12。 阜新集團(tuán)海州西井 6 煤層 柱狀 平均厚度 巖性粉砂巖粉砂巖, 粘土巖939291 粉砂巖粉砂巖, 石灰?guī)r 圖 12 綜合柱狀圖 Figure 12 Synthesis column map 本區(qū)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 ，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 ％ ，粉砂巖類占 ％ ，砂巖類占 ％ ，石灰?guī)r占 ％ 。巖相組合上為淺海相薄層泥質(zhì)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 14。 表 14 煤的容重 Table 14 bulk density of coal 容重 最小 最大 平均 t/m3 本組內(nèi) 賦存三層石灰?guī)r，由下而上命名為 K K K6，其中 K5石灰?guī)r為深灰色泥質(zhì)生物碎屑巖，時(shí)而接近鈣質(zhì)粘土巖。特點(diǎn)是含灰白色的動(dòng)物介殼，富集成層，與深灰色泥質(zhì)灰?guī)r交替成細(xì)帶狀，形成明顯的水平層理和水平波狀層理，極易區(qū)別于其它石灰?guī)r。厚度薄但比較穩(wěn)定，一般為 ～ ，平均 。本組比較突出的特點(diǎn)是出現(xiàn)了含煤沉積，是典型的海陸交互相沉積序列。 井田內(nèi)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(qū)內(nèi)雖然巖性變化大，但有一定規(guī)律，即由東往西，由下向上巖性逐漸由細(xì)變粗，北部和中 部較穩(wěn)定，各類砂巖層理不甚發(fā)育，破碎易風(fēng)化，具有較強(qiáng)的膨脹性，遇水后即遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 軟化，斷裂帶附近層間滑動(dòng)發(fā)育，其內(nèi)的巷道圍巖不穩(wěn)定，易冒落變形，位于煤層間的巷道有不同程度的移動(dòng)和破壞。 煤的含瓦斯性、自燃性、爆炸性 本井田煤層 瓦斯含量均很低，屬低瓦斯礦井， 據(jù)化驗(yàn)資料， 瓦斯絕對(duì)涌出量為： ～，平均 m3/min，相對(duì)涌出量為： ～ ，平均 m3/min。煤塵爆炸指數(shù)為：平均為 ％ ； 本區(qū)由于煤燃點(diǎn)低，易自燃發(fā)火，煤塵試驗(yàn)結(jié)果為火焰長(zhǎng)度40mm，巖粉量 55%，具有爆炸性。 自燃發(fā)火期為 36個(gè)月。 井田的勘探程度及進(jìn)一步勘探要求 目前，勘探程度已達(dá)到精查，確定了高級(jí)儲(chǔ)量為 50%以上，但為了滿足以后生產(chǎn)要求，應(yīng)提高一水平的勘探程度，使高級(jí)儲(chǔ)量達(dá)到 70%以上。 阜新集團(tuán)海州西井 8 2 井田境界及儲(chǔ)量 井田境界 井田境界 本井田 境界為上界 100 標(biāo)高，深部到 750 標(biāo)高， 西北部以 Ⅰ 號(hào)勘探線為界，東南部以F1斷層和 F11斷層為界，其走向長(zhǎng) 千米，傾斜長(zhǎng) 千米，面積 平方 千米。由于井田東南部以斷層為界，故東南邊界即為斷層煤柱，按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定， 邊界礦柱的留法及尺寸： 1)井田邊界煤柱留 30 米； 2)階段煤柱斜長(zhǎng) 60 米，若在兩階段留設(shè)，則上下階段各留 30 米； 3)斷層煤柱每側(cè)各為 20 米； 4)采區(qū)邊界煤柱留 20 米。 根據(jù)參考《 煤炭工業(yè) 礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》和《 煤礦 安全規(guī)程》的相關(guān)數(shù)據(jù)要求和規(guī)定，本井田所留的各種保護(hù)煤柱均合理，符合規(guī)定。 論述所定邊界的合理性 本井田以斷層為邊界，充分利用自然條件。在井田范圍內(nèi)，儲(chǔ)量、煤層賦存及開采條件均與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)。 井田內(nèi)有足夠的儲(chǔ)量和合理的服務(wù)年限。井田走向長(zhǎng)度大于傾斜長(zhǎng)度，有 三 層煤，可保證礦井各個(gè)開采水平有足夠的服務(wù)年限。階段高度及階段斜長(zhǎng)適當(dāng)，礦井通風(fēng)、井下運(yùn)輸較容易。 根據(jù)《 煤炭工業(yè) 礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，采區(qū)開采順序必須遵守先近后遠(yuǎn)，逐步向邊界擴(kuò)展的原則，并應(yīng)符合下列規(guī)定： 1)首采采區(qū)應(yīng)布置在構(gòu)造簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量可靠，開采條件好的塊段，并宜靠近工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱邊界線。 2)開采煤層群時(shí)，采區(qū)宜集中或分組布置，有煤和瓦斯突出的危險(xiǎn)煤層，突然涌水威脅的煤層或煤層間距大的煤層，單獨(dú)布置采區(qū)。 3)開采多種煤類的煤層，應(yīng)合 理搭配開采。 綜上所述，礦井首采區(qū)定在 第一水平 靠近工業(yè)廣場(chǎng)的 東 部，采區(qū)儲(chǔ)量豐富，有利與運(yùn)輸 。西 部劃分為 另 一個(gè)采區(qū)，有利于運(yùn)輸?shù)募泻蜏p少巷道的開拓費(fèi)用．所以井田劃分是合理的 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 井田的儲(chǔ)量 井田儲(chǔ)量的計(jì)算原則 1） 按照地下實(shí)際埋藏的煤炭?jī)?chǔ)量計(jì)算，不考慮開采、選礦及加工時(shí)的損失 ； 2） 儲(chǔ)量計(jì)算的最大垂深與勘探深度一致。對(duì)于大、中型礦井，一般不超過(guò) 1000 米； 3） 精查階段的煤炭?jī)?chǔ)量計(jì)算范圍，應(yīng)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(jì)算儲(chǔ)量時(shí)，也應(yīng)該分水平計(jì)算儲(chǔ)量； 5） 由于某種技術(shù)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(cè)的保安煤柱，要分別計(jì)算儲(chǔ)量； 6） 煤層傾角不大于 15 度時(shí)，可用煤層的偽厚度和水平投影面積計(jì)算儲(chǔ)量； 7） 煤層中所夾的大于 米厚的高灰煤（夾矸）不參與儲(chǔ)量的計(jì)算； 8） 參與儲(chǔ)量計(jì)算的各煤層原煤干燥時(shí)的灰分不大于 40%。 礦井工業(yè)儲(chǔ)量 本井田的工業(yè)儲(chǔ)量的計(jì)算： 1）工業(yè)儲(chǔ)量 井田的精查勘探面積為 S=2km。 根據(jù)儲(chǔ)量計(jì)算公式 [3]： gZ = ?SMr （ 21） 式中： gZ —— 礦井的工業(yè)儲(chǔ)量， t M