【正文】 遼寧工程技術(shù)大學成人教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）井底車場形式、線路布置及通過能力畢業(yè)論文五龍煤礦位于阜新市西南10公里處，阜新煤田的中部，井田東為海州立井和海州露天礦，西至F2斷層，南至煤層最低可采邊界線，北至－100米標高線。其行政區(qū)域?qū)儆诟沸率兴牎?交通狀況，有礦區(qū)專用線與新義鐵路線連接，西北5km處有錦阜公路通過，交通比較便利， 自然地理1）礦區(qū)地形、地貌五龍礦地表呈丘陵構(gòu)造，地面標高為+ m?？偟内厔菔菛|高西低，南高北低。井田內(nèi)無較大地表水系，對本井影響較小。2）礦區(qū)的氣候、雨期及降雨量本區(qū)屬大陸干旱氣候，蒸發(fā)量大，降水量小，夏季短而干燥，冬季漫長?！?，℃，最高氣溫+℃。3） 礦區(qū)的風速、風向及凍結(jié)期、凍結(jié)深度，最大風速為23m/S。夏季多東北風，冬季多為西北風。降雪期為每年12月份至次年2月中旬。凍結(jié)期為每年11月中旬至次年3月末，凍結(jié)深度在3m以下，并有島狀永久凍土層存在。五龍礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較簡單，經(jīng)鉆探、物探證實，共有九條斷裂。這些斷裂分別屬于近乎走向的北東東（FFFFFF9）組和斜交走向的北西西（FFF8）組，其力學性質(zhì)皆屬于張扭性。煤系地層共含煤21層?？刹杉熬植靠刹擅?7層，其中全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定可采煤層有2236層，全區(qū)發(fā)育較穩(wěn)定煤層有28層下、29層。煤層走向北40o～80o 東，向西北傾斜，傾角變化較大，淺部16o～22o ，深部0o～3o，呈單斜構(gòu)造，煤層深部被F2斷層所切割。第四系地層為弱含水層，主要含水層是煤系風化帶風化裂隙含水層；次要含水層為風化帶下承壓含水層，該地層中厚層泥巖為良好隔水層。風化帶含水層在全區(qū)發(fā)育，～44m。本區(qū)風化帶垂深15m、斜長為50m，煤系風化帶含水層與風化帶下承壓含水層有較密切的水力聯(lián)系。區(qū)內(nèi)無地表水，且第四系含水層不發(fā)育，地表與地下水聯(lián)系不大。根據(jù)水文地質(zhì)資料和近年來礦井的涌水情況分析，礦井生產(chǎn)時正常涌水量為208m3/h，最大333m3/h。開采煤層群有三個可采煤層，賦存情況見下表：表1—3 煤層特征一覽表 Table of Coal bed features list煤層號煤層厚度（m）發(fā)育情況煤層間距（m）15．6全區(qū)發(fā)育173024．8全區(qū)發(fā)育34．2全區(qū)發(fā)育 圖11 綜合柱狀圖 synthesis columnar figure2 井田境界及儲量 井田境界東北側(cè)以21堪探線為界，西南側(cè)以30號堪探線為界，東部和西部均以+250等高線為界。井田走向近似東西方向，傾斜方向近似南北。 井田儲量礦井的工業(yè)儲量：勘探地質(zhì)報告中提供的能利用儲量中的A、B、C三級儲量。工業(yè)儲量的計算：則該井田的工業(yè)儲量 ZG=MSR =16600000 =式中： Z ——礦井的工業(yè)儲量，t M ——煤層的厚度之和，m S ——井田面積，m178。 r ——煤的容重，r= t/m179。其中1煤儲量：16600000=2煤儲量：16600000=3煤儲量：16600000=總計永久煤柱損失：井田南部、北部、西部和東部各留設(shè)30米邊界保護煤柱：Zy=3016209=礦井的設(shè)計可采儲量：是指礦井的設(shè)計儲量減去工業(yè)廣場保護煤柱、礦井井下主要巷道及上下山保護煤柱量后乘以采區(qū)回采率的儲量。1)礦井工業(yè)廣場保護煤柱損失：1號煤廣場保護煤柱梯形損失：Z1=（+）927247。2=2號煤工業(yè)廣場保護煤柱梯形損失：Z2=（+）947247。2=3號煤工業(yè)廣場保護煤柱梯形損失：Z3=（957+）960247。2=541萬噸工業(yè)廣場保護煤柱損失量：Zg= Z1+ Z2+ Z3=++541=2)井田內(nèi)階段保護煤柱損失的計算本井田分兩個階段進行開采，留設(shè)階段煤柱斜長為60米，故Zj=334560=3) 井田的設(shè)計可采儲量：式中：Z——礦井可采儲量 Zc——礦井工業(yè)儲量 P——保護工業(yè)廣場、井筒、井田境界等留置的永久煤柱損失量。 C——采區(qū)采出率。P= Zy+ Zg+ Zj=++=所以，井田的設(shè)計可采儲量：Z=() =3 礦井的年產(chǎn)量、服務年限及一般工作制度 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力和服務年限 礦井的產(chǎn)量一般情況下，對儲量豐富、埋藏淺、構(gòu)造簡單、開采技術(shù)條件好的煤田，特別是沖擊層厚、井筒深的煤田，宜建設(shè)大型骨干礦井；對儲量分散、埋藏較淺、煤層較薄、地質(zhì)條件較復雜的煤田，應建設(shè)中、小型礦井。一般的說，井型大，則生產(chǎn)集中、機械化程度高，勞動生產(chǎn)率高，生產(chǎn)成本降低。但是隨著井型的擴大，礦井的基本建設(shè)投資也將增大。如果井田的儲量相同，則井型越大，每采出一噸煤所分攤的基建投資也愈大。由于有一部分噸煤費用隨著井型的增大而增大，而另一部分噸煤費用則隨之減少。并且當?shù)V井生產(chǎn)能力過小時，家大礦井生產(chǎn)能力能夠降低噸煤總費用；相反，當?shù)V井生產(chǎn)能力過大時，縮小礦井生產(chǎn)能力也能收到改善礦井經(jīng)濟效益的效果。因此，綜合起來看，在經(jīng)濟上存在著噸煤費用最低的礦井合理生產(chǎn)能力的取值范圍。根據(jù)設(shè)計任務書的要求， t/a。其合理原因為：儲量豐富煤炭儲量是決定礦井生產(chǎn)能力的主要因素之一。本井田內(nèi)可采的煤層達到3層，，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。開采技術(shù)條件好本井田煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角小，結(jié)構(gòu)簡單，水文地質(zhì)條件及地質(zhì)構(gòu)造簡單，瓦斯含量井田內(nèi)局部較高，按高瓦斯礦井設(shè)計，煤層結(jié)構(gòu)單一，適宜綜合機械化開采，可采煤層均為中厚煤層，適合高產(chǎn)高效工作面開采。建井及外運條件本井田內(nèi)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(zhì)條件。井田有專用鐵路與國有鐵路接通。區(qū)內(nèi)公路交通比較便利。具有先進的開采經(jīng)驗近年來，“高產(chǎn)高效”工藝在煤礦成產(chǎn)中有了很大發(fā)展，而且該工藝投入少、效率高、成本低、效益好、生產(chǎn)集中簡單、開采技術(shù)基本趨于成熟。綜上所述，由于礦井優(yōu)越的條件及外部運輸條件，有利于把本礦井建設(shè)成為一個高產(chǎn)高效礦井。礦井的生產(chǎn)能力為150萬噸是可行的、合理的。 服務年限，，則T = Z/AK （31）其中T —— 礦井服務年限 （年）Z —— 井田設(shè)計可采儲量 （萬噸）A —— 礦井設(shè)計年產(chǎn)量 （萬噸）K —— 礦井儲量備用系數(shù) K = 故 T = 22900/（240） = 71年 礦井增產(chǎn)和減產(chǎn)期，產(chǎn)量增加的可能性 建井后，產(chǎn)量會出現(xiàn)增長，其可能性為： （1）因在設(shè)計中考慮90%的工作面正規(guī)循環(huán)率，投產(chǎn)后由于技術(shù)管理水平的提高，突破90%的循環(huán)率，故全礦產(chǎn)量會增大。 （2）礦井各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井投產(chǎn)后，迅速突破設(shè)計能力，提高了年產(chǎn)量。 （3）工作面的回采率提高，導致在相同的條件下，產(chǎn)量也會提高。 （4）帶區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，儲量可靠，因此投產(chǎn)后有可靠的儲量及較好的開采條件。 礦井的工作制度根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》，礦井設(shè)計工作日330天，采用“四六”工作制，即每天四班，其中三班采煤一班準備，采煤班工作6h，準備班工作6h，每天凈提升16h。 關(guān)于本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力的確定，本礦井設(shè)計產(chǎn)量150萬噸。，礦井平均服務年限71年。4井田開拓井田開拓方式應根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、地形地貌條件、煤層賦存條件、開采技術(shù)條件、裝備條件、地面外部條件等因素，通過方案比較或是系統(tǒng)優(yōu)化后確定。 確定開拓方式的主要依據(jù)1) 根據(jù)已批準的設(shè)計文件。2) 根據(jù)煤層賦存條件：在諸條件中，其中以煤層賦存深淺和沖擊層的水文地質(zhì)條件對開拓方式影響最大，一般煤層賦存深度不超過200m，沖擊層厚不大于20m時，水文地質(zhì)條件簡單，多數(shù)采用斜井開拓。當煤層賦存深度達200m以上，用斜井或立井開拓要看具體分析，當深度大于500m或沖擊層較厚，含水豐富時，絕大多數(shù)采用立井開拓。3) 根據(jù)技術(shù)裝備。確定礦井開拓方式，必須充分考慮各個主要工藝系統(tǒng)的機械化裝備水平。4) 根據(jù)井型大小和投資多少。5) 根據(jù)經(jīng)濟效果，初期投資、見效快、收益大。 開拓方式的確定原則1) 貫徹執(zhí)行有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策[2] ，為多出煤、早出煤、出好煤、投資少、 成 本低、效益高創(chuàng)造條件。 2) 合理集中開拓部署，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，為集中生產(chǎn)創(chuàng)造條件。3) 合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。4) 必須貫徹執(zhí)行有關(guān)煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定，要建立完善的通風系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，使主要巷道保持良好狀態(tài)。5) 要適應當前國家的技術(shù)水平和設(shè)備供應情況，盡量采用新技術(shù)、新工藝,發(fā)展采煤機械化、綜合機械化、自動化。 井筒形式的選擇 1) 井筒形式的選擇根據(jù)井筒不同形式，可分為平硐、立井、斜井和混合式。依嶺東礦煤層埋藏的特點，即本井田地勢平坦，全區(qū)海拔在+680米，煤層傾角為0176。，陸相沉積，全隱蔽煤田，不具備平硐開拓條件。本井田內(nèi)表土層不厚，井筒不需要特殊施工法，可以采用斜井開拓，由于煤層賦存在+200～+250米之間，打斜井井筒較長，也可以考慮采用立井開拓，立井開拓的適應性強，斜井開拓的適應性差，斜井開拓和立井開拓互有利弊，究竟采用哪種開拓方式還需要進行一下比較。斜井與主井相比：井筒掘進技術(shù)和施工設(shè)備比較簡單，掘進速度快，地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單。一般無須大型提升設(shè)備，同類型的斜井提升系統(tǒng)絞車也較立井采用的絞車型號小，因而初期投資少，建井工期短。在多水平開采時，斜井的石門總長度比用立井井筒的施工比較方便，對生產(chǎn)的干少，我國研制和使用的新型強力膠帶輸送機，增加了斜井開拓的優(yōu)越性，擴大了其應用范圍。與立井相比，斜井的缺點是：在自然條件相同時，斜井比立井長得多，圍巖不穩(wěn)定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；當井田斜長較長時，采用多段絞車提升，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復雜，更要多占用設(shè)備和人力；由于斜井較長，沿井筒敷設(shè)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，但要為此留設(shè)保安煤柱，增加煤柱損失；對生產(chǎn)能力較大的斜井，輔助提升的工作量很大，甚至增開副斜井。另外，斜井的通風線路較長，對瓦斯涌出量大的礦井，斜井井筒斷面小，通風阻力過大，可能滿足不了通風的要求，還得另開專用進風或回風的立井，兼作輔助提升，當表土富含水的沖擊層時，斜井井筒掘進技術(shù)復雜，有時難以實現(xiàn)。與斜井相比，立井開拓的適應性較強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制。立井井筒短，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(shè)備；井筒斷面很大，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。通過以上技術(shù)上的分析,再者井田開拓方式應根據(jù)地質(zhì)條件、井型、設(shè)備、施工條件、煤層賦存條件等因素綜合考慮,方可確定。根據(jù)本設(shè)計井田屬近水平煤層,煤層賦存較深,表土層較厚，水文地質(zhì)條件簡單等因素綜合考慮，決定本設(shè)計井田的開拓方式采用立井開拓方式。2) 井筒位置的確定：井筒位置與井筒形式，用途是密切聯(lián)系的，確定井筒位置是井田開拓的一個重要問題，合理的井筒位置應對井下開采有利,，井筒的開掘和使用安全可靠，且地面工業(yè)廣場的布置合理，本設(shè)計井田采用立井井筒，選擇井筒位置主要考慮以下幾個方面的因素：a. 盡可能使井筒煤柱少壓煤，地面工業(yè)廣場要布置合理，少占良田。c. 井筒位置的確定應首先考慮有利于第一水平的開采，并兼顧下水平的開采，以減少第一水平的工程量，加快建井速度，并保證第一水平有足夠的服務年限。d. 為了使井筒的開掘和使用安全可靠，減少其掘進的困難，以及便于維護，應使井筒通過的巖層及表土層具有較好的圍巖條件，便于大容積硐室的掘進及維護。，首采區(qū)應少遷村或不遷村。f. 水源、電源較近，礦井設(shè)在鐵路專用線短，道路布置合理。本井田地面高差小，但井田邊界不大規(guī)則，所以儲量中心只能近似確定，經(jīng)近似計算及綜合考慮以上各因素，最后確定井筒的具體位置，見表 41，把井筒布置在這個位置，使兩側(cè)儲量近似平衡，通風運輸費用都比較低。 表 41 井筒斷面及位置 Well chamber parameter list井筒名稱井筒用途凈斷面積(m2)井筒長(m)井口位置坐標（經(jīng)緯坐標）主立井提煤進風58156780，5474280副立井運料、運矸進風、運人52356710，5474304風 井回風兼作安全出口49456658，5474117主井、副井井筒及其裝備技術(shù)特征見圖41，圖42。風井井筒及其裝備技術(shù)特征見圖43；主井、副井、風井井筒具體位置見開拓圖平剖面圖。圖 41 主井斷面及其裝備技術(shù) Main well sectional drawing井筒特征：井型 150萬噸 井筒直徑 提升容器 一對16噸多繩箕斗