【導(dǎo)讀】采礦工程畢業(yè)設(shè)計(jì)是采礦工程專業(yè)全部教學(xué)進(jìn)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，繪制工程圖件的基本技能。方法和步驟，培養(yǎng)了搜集、整理、運(yùn)用科技資料和生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的能力，訓(xùn)練了撰寫技術(shù)文件和解決實(shí)際問題的能力。本次設(shè)計(jì)就是在成莊煤礦實(shí)際地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)收。井做的初步設(shè)計(jì)。其主要內(nèi)容包括：礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征、礦井儲(chǔ)量。風(fēng)與安全技術(shù)、礦山環(huán)保等方面。本設(shè)計(jì)以《畢業(yè)設(shè)計(jì)論文大綱》為依據(jù)，按照《安全規(guī)程》的要求。成莊煤礦，位于沁水煤田南翼，晉城市西北20km處，軌，距古書院礦18km。井田內(nèi)主要河流為長(zhǎng)河，為沁河支流，由。晉城市屬暖溫帶大陸性氣候。據(jù)晉城市氣象站資料,年平均氣溫11℃,極端最低氣溫℃（1956. 煤窯井下采掘巷道進(jìn)行實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)越界及時(shí)舉報(bào)；井下施工巷道進(jìn)行攔截，不被破壞和消除安全隱患。小時(shí)以上，基本能滿足礦區(qū)內(nèi)居民生活及工業(yè)用水。超過20m，屬小型斷層。在礦井生產(chǎn)過程中未發(fā)現(xiàn)巖漿巖活動(dòng)。于本溪組之上，為主要含煤地層之一。

　　

【正文】 1） 巷道斷面形狀選擇 井底車場(chǎng)巷道服務(wù)年限長(zhǎng)，要求將井底車場(chǎng)巷道布置在穩(wěn)定的巖層中，因此，一般井底車場(chǎng)巷道采用半圓拱形斷面。 （ 2）巷道支護(hù)方式 井底車場(chǎng)巷道一般多采用噴射混凝土支護(hù)。 （ 3） 主石門巷道斷面尺寸的確定 巷道斷面的尺寸要符合《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)、設(shè)備安裝、檢修和施工的需要。因此，巷道斷面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)量等。梭式車場(chǎng)的主要特點(diǎn)是利用主要巷道作為主井空、重車線和調(diào)車線。主石門鋪設(shè)雙軌，巷道斷面如下所示 : 河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 38 圖 316主井空、重車線巷道斷面 巷道斷面特征見下表 : 表 343 巷道斷面特征表 礦井主要巷道有：井底車場(chǎng)、運(yùn)輸大巷、進(jìn)風(fēng)行人斜巷、分帶運(yùn)輸巷、分帶 回風(fēng)巷。巷道斷面均按通過設(shè)備最大尺寸和通風(fēng)行人的安全尺寸設(shè)計(jì)。水泵房、變電所、水倉(cāng)、管子道采用料石砌成，主井井底車場(chǎng)及副井大巷采用 錨噴 支護(hù)，其余均采用工字鋼支護(hù)。具體設(shè)計(jì)如下： 副井井底車場(chǎng)：井底車場(chǎng)沿煤層底板布置，拱形結(jié)構(gòu) ，巷道內(nèi)敷設(shè) 600mm 雙軌道，采用 錨噴 支護(hù)。 主井井底車場(chǎng)：井底車場(chǎng)沿煤層底板布置，拱形結(jié)構(gòu)，巷道內(nèi)敷設(shè) 600mm 雙軌道，采用 錨噴支護(hù) 主井大巷：沿煤層底板布置，巷道敷設(shè) 600mm 道軌， 3t 底卸式礦車運(yùn)輸，采用 錨噴 支護(hù)。 分帶 巷道：沿煤層布置，巷道敷設(shè)膠帶輸送機(jī)，采用工字鋼支護(hù)。 井底車場(chǎng)硐室 、主井系統(tǒng)硐室 （ 1）煤倉(cāng) 井下煤倉(cāng)上接卸載站硐室，下連箕斗裝載硐室。通常為一條較寬的傾斜巷道，其中分成兩個(gè)隔間，一個(gè)用以存煤，另一個(gè)為人行通道。近年來，也有些礦井采用了垂直 式煤倉(cāng)。 （ 2）箕斗裝載硐室 其內(nèi)安設(shè)箕斗裝載設(shè)備，將煤倉(cāng)之煤按定量裝入箕斗。本硐室上接煤倉(cāng)，并與立井井簡(jiǎn)直接相連，一般情況下位于井底車場(chǎng)水平之下。 （ 3）主井清理撤煤硐室及斜巷 箕斗裝裁時(shí)，部分煤炭撤落到井底。為了清理需設(shè)置清理撤煤硐室，凈斷面（ m2） 掘進(jìn)斷面（ m2） 寬（ mm） 高（ mm） 支護(hù)方式 噴射厚度（ mm） 4000 3600 噴射混凝土 100 河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 39 其中安設(shè)提升絞車，并經(jīng)清理斜巷將礦車或小箕斗送入井底。清出的煤炭提升至運(yùn)輸水平，然后由礦車運(yùn)至翻籠卸入煤倉(cāng)。 、副井系統(tǒng)硐室 （ 1）馬頭門 它是副井井簡(jiǎn)與車場(chǎng)巷道相連接的部分。材料、設(shè)備和人員都要通過它進(jìn)出罐籠。在馬頭門附近為便于礦車進(jìn)出罐籠，要安設(shè)推 車機(jī)、阻車器等設(shè)備。 （ 2）中央水泵房及中央變電所： 這兩個(gè)硐室通常聯(lián)合布置在副井附近。由中央水泵房引出的排水管經(jīng)管子道直接通往剛副井井筒。從井簡(jiǎn)引入的電線也由此進(jìn)入中央變電所。水泵房及變電所各有一條通道與井底車場(chǎng)巷道相連。水泵房及變電所之間設(shè)有防火鐵門。 （ 3）水倉(cāng) 它由兩條獨(dú)立的巷道織成，其入口應(yīng)盡量選擇在井底車場(chǎng)巷道標(biāo)高的最低點(diǎn)。為便于水倉(cāng)的清理，在水倉(cāng)內(nèi)鋪設(shè)軌道并在其入口處設(shè)置清倉(cāng)小絞車。水倉(cāng)的末端經(jīng)吸水小井與水泵房相連。水倉(cāng)容量應(yīng)根據(jù)礦井正常涌水量計(jì)算確定。主要水倉(cāng)的有效容積應(yīng)能容納 8小時(shí)的正常 涌水量。 本礦正常涌水量為 300m3/h，且最大涌水量為 m3/h 都小于 1000 m3/h。 故其容易： V=8Q=300*8=2400 m3 式中： V――水倉(cāng)容積。 m3 Q――礦井正常涌水量， m3/h 設(shè)有內(nèi)外水倉(cāng)，兩個(gè)水倉(cāng)的容積之和為 2400m3，若用凈斷面為 10m2 的半圓拱形斷面，那么內(nèi)外水倉(cāng)的總長(zhǎng)度為： L=2400/10=240m （ 4）等候室在副井井筒附近應(yīng)設(shè)置等候室，作為工人候跟休息的場(chǎng)所。等候室多和工具房相鄰，以便于工人領(lǐng)取工具。 其他硐室 其他硐室主要有：調(diào)度室、 等候室、工具室、火藥庫(kù)、清理斜巷等。 各硐室的具體位置見附圖三井底車場(chǎng)平面圖 。 河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 40 開采順序及采區(qū)回采工作面的配置 《安全規(guī)程》規(guī)定： 突出礦井、高瓦斯礦井、低瓦斯礦井高瓦斯區(qū)域的采煤工作面，不得采用前進(jìn)式采煤方法。 上、下山帶區(qū)均采用 后退式 的開采方式，即上山帶區(qū)采用 俯 斜開采，下山帶區(qū)采用 仰 斜開采。 保證年產(chǎn)量的同采采區(qū)數(shù)和工作面數(shù) 采區(qū)的生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、煤層生產(chǎn)能力、機(jī)械化程度和采取內(nèi)工作面接替關(guān)系等因素確定。各類礦井正常生產(chǎn)的采區(qū)個(gè)數(shù)一般按表 規(guī)定： 表 351 礦井同時(shí)生產(chǎn)的采區(qū)個(gè)數(shù) 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（ Mt/a） 采區(qū)個(gè)數(shù) ～ 3～ 4 ～ 2～ 3 1～ 2 因?yàn)樵O(shè)計(jì)礦井年產(chǎn)量為 90Mt/a,因此，本礦井生產(chǎn)采區(qū)為一個(gè)，保證年產(chǎn)量的工作面為 兩 個(gè)。 礦井達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量的回采工作面?zhèn)€數(shù) ⑴確定達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)工作面總線長(zhǎng)： 3mAXB LK?? ? 式中： B— 回采工作面總線長(zhǎng) , m； A— 礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量 , t/a； X— 回采出煤率，可取 ； Σ m— 同采煤層總厚度 , m； ? — 煤層容重 , 3/mt ； 河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 41 K3— 工作面采出率， 97％、 95％、 93％； L— 年推進(jìn)度， L＝ 330nIФ； 其中： 330— 礦 井年工作日，天； n— 日循環(huán)數(shù)； I— 循環(huán)進(jìn)度， m； Ф — 正規(guī)循環(huán)系數(shù)，Ф＝ ～ 1； 由此： L＝ 33041 ＝ 792m 9 0 1 0 0 0 0 0 . 9 355m2 . 0 9 1 . 4 5 7 9 2 0 . 9 5B ???? ? ? ? ＝ ⑵確定同采工作面數(shù) LnBN ?? （取整數(shù)） 式中： N—— 同采工作面數(shù)， 個(gè)； B—— 工作面總線長(zhǎng)， m； n—— 同采煤層數(shù)； L—— 回采工作面長(zhǎng)度， m； 由此 : ?355 1＝ ＝ 個(gè)180 帶區(qū)工作面配置 采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)目應(yīng)根據(jù)煤層賦存特征，所確定的回采工藝等確定，同時(shí)還應(yīng)符合合理的開采順序，保證安全生產(chǎn)提高工作面單產(chǎn)為原則。采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的綜采工作面宜為一個(gè)面；普采工作面宜為兩個(gè)面，不應(yīng)超過三個(gè)面。因此，在滿足礦井服務(wù)年限的條件下，由于帶區(qū)內(nèi)同采工作面為 2 個(gè)，所以帶區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的工作面為 2 個(gè)。 礦井產(chǎn)量的驗(yàn)算： ?? ????? ni iiiiin KlImA 1 ? 式中： 河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 42 nA —— 礦井同采工作面產(chǎn)量總和，萬(wàn) t； im —— 第 i號(hào)工作面采高， m； iI —— 第 i 號(hào)工作面長(zhǎng)， m； iL —— 第 i號(hào)工作面年推進(jìn)度， m/a； i? —— 第 i 號(hào)工作面煤的容重， t/ 3m ； N—— 同采工作面數(shù) 。 由此： nA ＝ 1807922 ＝ 萬(wàn) t 計(jì)算結(jié)果 nA 加上全礦井掘進(jìn)煤之和應(yīng)大于礦井設(shè)計(jì)產(chǎn)量 A，但不宜超過 。 全礦井掘進(jìn)煤 掘A ＝ nA ＝ ＝ 萬(wàn) t 實(shí)際產(chǎn)煤為 nA + 掘A ＝ + ＝ 萬(wàn) t 因此進(jìn)行驗(yàn)算有： ＝ 故符合設(shè)計(jì)要求。 井巷工程量 根據(jù)礦井開拓、準(zhǔn)備、回采的計(jì)劃，確定該礦井首次達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)的井巷工程量。見表 361。 設(shè)計(jì)中的井筒有：主井、副井、風(fēng)井。主井直徑為 5m，副井直徑 5m，風(fēng)井直徑為 4m。斷面面積分別為 m m2和 m2。采用普通法施工 ,月進(jìn)度為 50m。 設(shè)計(jì)中的巷道有：井底車場(chǎng)、運(yùn)輸大巷 、回風(fēng)大巷、回風(fēng)石門、分帶運(yùn)輸斜巷、分帶回風(fēng)斜巷、進(jìn)風(fēng)行人斜巷、工作面開切眼。 圖 3－ 6－ 1 礦井達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)井巷工程量表 河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 43 序號(hào) 巷道名稱 斷面形狀 支護(hù)材料 巷道斷面（ m3） 巷道長(zhǎng)度（ m） 工程量（ m3） 凈 掘 凈容積 掘進(jìn)容積 一 開拓巷道 1 主井 圓形 混凝土 370 7252 9768 2 副井 圓形 混凝土 365 7154 9636 3 風(fēng)井 圓形 混凝土 350 4410 5810 4 井底車場(chǎng) 半圓拱形 錨噴 800 10800 112160 5 運(yùn)輸大巷 半圓拱形 錨噴 1150 15525 17480 6 回風(fēng)大巷 梯形 錨網(wǎng) 1500 16200 19800 7 回風(fēng)石門 梯形 錨網(wǎng) 50 540 660 二 準(zhǔn)備巷道 1 帶區(qū)下部車場(chǎng) 半圓拱形 工字鋼 45 486 594 2 進(jìn)風(fēng)行人斜巷 梯形 工字鋼 100 1200 1380 3 分帶區(qū)回風(fēng)斜巷 梯形 工字鋼 7 9 2020 14000 18000 4 分帶運(yùn)輸斜巷 梯形 工字鋼 7 9 2020 14000 18000 5 工作面 矩形 工字鋼 9 13 180 1620 2340 河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 44 井巷工程施工進(jìn)度見下表 （表 3－ 6－ 2） 表 3－ 6－ 2 井巷施工進(jìn)度表 序號(hào) 工程名稱 工程量（ m） 施工速度（ m/月） 時(shí)間（月） 1 主井 370 50 2 副井 365 50 3 風(fēng)井 350 50 4 井底車場(chǎng) 800 200 5 回風(fēng)石門 50 200 6 運(yùn)輸大巷 1150 200 7 回風(fēng)大巷 1500 400 8 進(jìn)風(fēng)行人斜巷 100 120 9 分帶區(qū)回風(fēng)斜巷 2020 500 4 10 分帶運(yùn)輸斜巷 2020 500 4 11 開切眼 180 500 河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 45 4 采煤方法 采煤方法的選擇 為了選擇合理的采煤方法，必須詳細(xì)研究煤層的賦存條件和地質(zhì)特征，并考慮實(shí)習(xí)礦井實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)。成莊礦區(qū)煤層賦存比較穩(wěn)定，可采煤層主要為 9煤層，煤層 屬于近水平煤層，平均傾角 4176。煤層平均厚度為。煤塵無(wú)爆炸性，煤層無(wú)自燃發(fā)火性；煤塊硬度較大， 頂板為粉砂巖，底板也為粉砂巖，局部為泥巖。 地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，結(jié)合設(shè)計(jì)礦井礦井實(shí)際情況以及現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件， 井田形狀比較規(guī)則，所有選擇條帶開采。此種開采巷道布置簡(jiǎn)單，工藝流程簡(jiǎn)單，通風(fēng)方便，彎道少，工程量較小。 設(shè)計(jì)采用高檔普機(jī)械化一次采全高回采工藝，傾斜長(zhǎng)壁采煤法，用全部跨落法處理采空區(qū)。 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 布置采區(qū)巷道是為了把回采工作面與主要開拓巷道聯(lián)系起來。構(gòu)成運(yùn)輸、通風(fēng)、動(dòng)力供應(yīng)、材料供 應(yīng)等系統(tǒng) ,保證工作面聯(lián)續(xù)不斷的生產(chǎn)。 帶區(qū)走向長(zhǎng)度的計(jì)算的確定 本礦井采用一個(gè)水平開采，直接劃分為條帶，工作面長(zhǎng)度為 180m，運(yùn)輸斜巷寬 4m，回風(fēng)斜巷寬 4m。 采用無(wú)煤柱護(hù)巷技術(shù)。 一個(gè)帶區(qū)由 2個(gè)分帶組成對(duì)拉工作面。 由第三章礦井產(chǎn)量驗(yàn)算可知，同采工作面為 2 個(gè)，采用后退式開采，此種開采出煤早，見效快。 帶區(qū)內(nèi)劃分為 2 個(gè)分 帶 ，傾向長(zhǎng)度 2020m，走向長(zhǎng)度 360m。 每個(gè)分帶走向長(zhǎng)度為 180m。 回采巷道的布置（分帶斜巷的布置） 本礦井的主要巷道有二條，一條是運(yùn)輸巷，一條是回風(fēng)巷，運(yùn)輸巷巷布置在煤 層底板的巖石中，回風(fēng)巷布置在煤層中。運(yùn)輸巷布置在巖層中主河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 46 要用來運(yùn)煤，運(yùn)料，行人，通風(fēng)，運(yùn)矸?；仫L(fēng)巷主要用來回風(fēng)?；仫L(fēng)巷和運(yùn)輸巷的高差為 45m。 由于開采的煤層為單一厚煤層且回采巷道的服務(wù)年限較短，根據(jù)煤層賦存條件可以知道頂板板巖石比較穩(wěn)定，維護(hù)條件較好，所以決定將回采巷道布置在煤層中，為了減少煤層厚度的損失，回采巷道和采煤工作面開切眼均應(yīng)沿煤層底板布置。 聯(lián)絡(luò)巷的布置 回風(fēng)巷用斜巷與回風(fēng)大巷聯(lián)接， 分帶 運(yùn)輸巷用進(jìn)風(fēng)行人斜巷與 運(yùn)輸 大巷聯(lián)接。 條帶車場(chǎng)的形式 本礦采用單水平，條帶法開采，巷 道系統(tǒng)簡(jiǎn)單，開采方便，采區(qū)車場(chǎng)之有下部車場(chǎng)。 采區(qū)下部車場(chǎng)主要是用來運(yùn)料運(yùn)矸，本礦采用 礦車 運(yùn)送煤。煤層傾角4176。，所以選擇底板繞道，采用此種車場(chǎng)，軌道上山變坡時(shí)有利于減少工程量。 其線路布置如 421圖所示： 圖 421 帶區(qū)下部車場(chǎng)線路布置圖 河南理工大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 47 帶區(qū)硐室 帶區(qū)煤倉(cāng)： 設(shè)置一定容量的