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1、西安科技大学 硕士学位论文 红星煤矿改扩建方案关键技术研究 姓名：王景 申请学位级别：硕士 专业：矿业工程 指导教师：柴敬 论文题目：红星煤矿改扩建方案关键技术研究 专 业：矿业工程 硕 士 生：王 景 （签名） 指导教师：柴 敬 （签名） 摘 要 随着我国经济的快速发展，对煤炭资源的需求量日益增大。新疆作为煤炭资源大省 在煤炭工业发展进程中占据重要地位，然而受地质条件和外运条件的制约，新疆煤矿规 模普遍较小，存在设备老化、技术落后、配套设施不完善和安全状况差等不利因素，给 矿井的进一步发展带来诸多困难。因此，对小型矿井进行技术改造具有非常重要的现实 意义。 本论文在分析红星煤矿井田的地形条件
2、、 地质条件、 煤层赋存条件、 水文地质条件、 开采技术条件和外部现状的基础上，提出了生产能力由现在 9 万 t/a 矿井改扩建成生产 能力为 90 万 t/a 矿井的实施方案。采用方案比较法和数学分析法，对矿井改扩建中的开 拓系统、采煤工艺和设备选型进行研究。为了提高矿井的生产能力和安全性，开拓系统 确定为主提升反斜井开拓方案；采煤方法选择走向长壁综合机械化放顶煤采煤法，采用 预先深孔爆破弱化技术对顶煤进行弱化；并对主井提升设备进行选型分析，确定适合矿 井生产能力的提升设备。在保证安全生产的前提下最大限度地降低矿井基建投资，提高 矿井的经济效益，为该研究具体工程实践可行性提供了较为充分的前提
3、条件。 通过本文的研究，为解决红星煤矿技术改造关键问题提供了技术支持，推动了新技 术在红星煤矿的应用，同时降低了工人的劳动强度和改善了作业环境，为实现以人为本 的治矿理念奠定了基础，同时也为相似矿井技术改造提供了有益参考。 关 键 词：煤矿开采；矿井改扩建；开拓系统；采煤方法；设备选型 研究类型：应用研究 Subject ：Study on the Key Technology of Expansion in the Coal Mine of Hongxing Specialty ：Mining Engineering Name ：Wang Jing (Signature) Instructo
4、r：Chai Jing (Signature) ABSTRACT With the development of Chinese economic rapidly, the demand to coal resource becomes increasing. Xinjiang as a province has rich coal resources, it occupies an important position in the development process of the coal industry. Because of the limit of geological con
5、ditions and sinotrans conditions. Coal mines in Xinjiang have some unfavorable factors which have brought a lot of difficulties to the further development of the mine, small-scale generally, aging equipment, backward technology, inadequate facilities, poor security situation and so on. Therefore, th
6、e technological transformation to small mines has very important practical significance. Based on the analysis of topographic conditions, geological conditions, coal seam conditions, hydrogeological conditions, mining conditions and the external current situation in Hongxing coal mine, it proposed a
7、n implementation that production capacity increase from 90,000t/a to 900,000t/a in the paper. Comparison with the program and mathematical analysis, give a research in reconstruction and extension of the mine development system, coal mining technology and equipment selection. In order to improve min
8、e productivity and security, selectting the main counter-shaft develop program; mechanized longwall caving mining method, using advance deep blasting technology to weaken the top coal ; and selection analysis to the main shaft hoisting equipment is determined by the capacity of lifting equipment for
9、 mine. On the condition of safety production, minimize the mine infrastructure investment, improve the economic benefits of mining, provided a sufficient precondition for the feasibility study on engineering practice. Through this research, it will provide a technical support to solve key issues of
10、technological transformation in Hongxing mine, promote new technologies in the Star Mine, while reduce labor intensity and improve the operating environment, at the base of the realization of people-centered governance mine concept, but also provides a useful reference for transformation of the simi
11、lar mine. Keywords: Coal Mining Mine Extension Development System Mining Methods Equipment Selection Thesis : Application Study 1 绪论 1 1 绪论 1.1 选题背景和研究意义 1.1.1 选题背景 随着我国经济的快速发展，对能源的需求量日益增大，煤炭作为目前主要的能源， 其开采速度和数量在一定程度上决定经济的发展速度。 我国的一些小煤矿普遍存在着设 备老化、技术落后、配套设施不完善、安全状况差等不利因素，为实现矿井生产能力的 提高带来了困难。因此对小型矿井进行扩建
12、技术改造具有非常大的现实意义。 新疆煤炭资源储量丰富， 对新疆煤炭资源的合理开发和利用对我国经济的发展有一 定的推进作用，然而受运输条件和地质条件的影响，新疆煤矿规模普遍较小。昌吉市三 屯河红星煤矿生产能力 9 万 t/a，该矿的生产现状存在诸多问题： （1）采掘工艺极为落后。工人劳动强度大，安全事故频发，安全状况不好。 （2）通风系统复杂，矿井生产接续紧张。由于矿井开采工艺落后，单面生产能力 低，采掘工作面数量多，采掘工作面布置困难，采掘工作面经常出现串联通风，通风设 施工作量大，工作面准备巷道多，矿井通风系统十分复杂，可靠性低，生产接续十分紧 张。 （3）提升系统复杂，设备老化，生产影响多
13、。 （4）采掘工艺落后，生产系统复杂，造成井下作业人员多，安全管理和设备管理 难度极大。 红星煤矿有丰富的煤炭资源储量，调查表明保有储量约 1.4 亿 t，优良的煤质，稳定 可采的地质条件，畅通的运输条件，有集团公司作资金的后盾。根据自治区“十一五”煤 炭工业结构调整规划和淘汰落后生产能力产业政策的要求，实施“西煤东运”战略，2015 年全区煤炭生产能力达到 4-6 亿 t，2015 年底将淘汰 30 万 t/a 规模以下的小煤矿。 鉴于红星煤矿的发展现状，为了提高矿井的安全性和生存能力，对该矿进行矿井改 扩建研究是完全有必要的。 1.1.2 研究意义 （1）为认真贯彻执行国家安全生产的方针，
14、提高矿井机械化开采水平，改善井下 工人的工作环境，降低工人的劳动强度。 （2）为保障煤矿的安全生产和煤矿职工的人身安全，减少煤矿安全事故的发生， 针对井下煤层开采条件及不安全因素，采取有效的防治措施。 （3）依靠科技进步，积极推广各项行之有效的先进技术和工艺。 西安科技大学工程硕士学位论文 2 （4）贯彻改革精神，在公共设施方面，坚持高能低耗，有利生产，方便生活和环 保的原则。 （5）优化井下开拓布署，减少井巷工程量，多做煤巷，少做岩巷，力求低投入高 产出。 （6）尽量利用矿井现有生产、生活设施。 根据自治区煤炭工业结构调整总规划和淘汰落后生产能力产业政策的要求，2015 年底将淘汰 30 万
15、 t/a 规模以下的小煤矿。为了实现矿井生产的规模化和集约化，满足市 场需求，结合昌吉市屯河红星煤矿现有的生产规模和装备，进行 90 万 t/a 改扩建是十分 必要的，也是唯一可行的出路。对昌吉市屯河红星煤矿 90 万 t/a 生产规模改扩建关键技 术项目的分析研究是具有深远的意义。 1.2 矿井改扩建研究现状 一个合理的矿井设计直接关系到矿井投产后的安全生产和经济效益， 所以很多设计 单位和设计工作者对矿井的开拓系统及提升、运输、通风、排水等系统进行了深入的研 究1-5。 张集矿井设计是在我国经济体制转换过程中煤炭基本建设转换建设模式， 深化改革 的关键阶段进行的，进行了许多深入探讨和研究，
16、针对矿井特点，不断优化，确定矿井 合理建设规模和开拓方式，分区开拓、分区通风、合理集中生产。在矿井信息化、自动 化、安全监控等方面有许多创新6。 寺河矿井在新形势下，结合矿井具体情况，在原设计基础上，改革开拓部署，新增 西斜井缩短建井工期，使矿井一翼采区提前出煤，实现边产边建，自我造血，滚动发展 7。 蔡高现、庞玉歧对现代化矿井建设中存在的设计问题进行了综合分析，系统地介绍 了矿井优化设计对节省投资、矿井实现高产高效的重要作用，综合阐述了优化设计在鲁 西煤矿的应用带来的经济效益和社会效益8。 龙口矿务局北皂煤矿包寿胜等人通过对矿井二水平的煤层结构、采煤方法、巷道层 位、采区划分等四个方面的优化，提高了矿井的煤炭质量、减少了井巷工程及巷道的支 护和维护费用，使矿井实现了高产高效9。 曹自由结合实际，对山西省基建矿井设计优化进行了分析，说明学习新集经验，对 建设项目进行设计优化，是煤炭基本建
