《煤矿开采学课件第三篇井田开拓及矿井开采设计第二十一章 矿井开采设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿开采学课件第三篇井田开拓及矿井开采设计第二十一章 矿井开采设计（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二十一章第二十一章 矿井开采设计矿井开采设计第一节 矿井开采设计的依据第一节第一节矿井开采设计的依据矿井开采设计的依据l一、设计任务书l设计任务书（计划任务书）l生产管理部门向设计部门委托设计任务的文件。l规定拟建项目的任务和设计内容、技术方向、设计阶段、设计原则、计划按排以及配套工程的发展计划与要求l二、精查地质报告l井田精查地质报告是为矿井初步设计提供可靠的资源储量的依据。保证井田境界和矿井井型不致因地质资料不准而发生重大变化，影响煤炭资源既定的工业用途。l包括：地质构造、储量、煤质及用途、水文地质l三、国家总的建设方针、政策及有关规程和规范l煤炭工业矿井设计规范l煤矿安全规程等l四、经
2、批准的上一阶段设计确定的原则主讲：林世豪第二节第二节 矿井开采设计的程序和内容矿井开采设计的程序和内容l一、矿井设计程序l 根据批准后的矿区建设可行性研究报告进行矿区总体设计；矿区总体设计批准后进行矿井可行性研究；矿井可行性研究报告批准后进行矿井初步设计；矿井初步设计审批后进行矿井施工图设计。l二、矿井设计内容采矿工程专业毕业设计大纲（一般部分）采矿工程专业毕业设计大纲（一般部分）l* * *煤矿 # # # 万吨/a新井（初步）设计l第一章 矿区概述及井田地质特征l第一节 矿区概述l第二节 井田地质特征l第三节 煤层特征l第二章 井田境界和储量l第一节 井田境界l第二节 矿井工业储量l第三节
3、 矿井可采储量l第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限l第一节 矿井工作制度l第二节 矿井设计生产能力及服务年限l第四章 井田开拓l第一节 井田开拓的基本问题l第二节 矿井基本巷道l第五章 准备方式 采（盘）区或带区巷道布置l第一节 煤层的地质特征l第二节 采（盘）区或带区巷道布置及生产系统l第三节 采（盘）区或带区车场选型设计l第六章 采煤方法l第一节 采煤工艺方式l第二节 回采巷道布置l第七章 井下运输l第一节 概述l第二节 采（盘）区或带区运输设备选择l第三节 大巷运输设备选择l第八章 矿井提升l第一节 概述l第二节 主副井提升毕业设计说明书毕业设计说明书1 1份份毕业设计大图毕业
4、设计大图5 5张张l第九章 矿井通风及安全技术l第一节 矿井通风系统选择l第二节 采（盘）区或带区及全矿所需风量l第三节 全矿通风阻力的计算l第四节 通风机选型l第五节 防止特殊灾害的安全措施l第十章 设计矿井基本技术经济指标矿井初步设计提交下列文件：矿井初步设计提交下列文件：l初步设计说明书；l初步设计主要机电设备和器材目录；l初步设计概算书；l初步设计安全专篇；l初步设计三材清册和附图。矿井开采设计步骤矿井开采设计步骤矿井开采设计步骤矿井开采设计步骤l(3)方案经济比较l 考虑下列费用：l基本建设费：井巷开凿费；建筑物及结构物的修建费及一些特殊的设备费等；l生产经营费：巷道维护费；运输提升
5、费；排水费；通风费等：l(4)方案的多目标综合评价优选。l(5)对方案作出详细的文字说明，并绘出设计图纸方案比较法方案比较法l 对不同的方案进行技术经济分析和对比，从中选出相对最优越的方案。l1方案比较的内容l应比较的主要项目和内容l(1)工程量l井巷工程量(井巷长度或掘进体积，硐室掘进体积)；l地面建筑工程量(厂房及其他建筑物的建筑面积和结构物，轨道、管路、线路长度)；l机电设备的安装工程量(设备台数或成套设备套数、管路和线路的长度)；l其他工程量(占用的农田面积、平整土地石方数量)。方案比较法方案比较法l(2)基本建设投资l分别按价值单位计算井巷和地面建筑、机电设备安装及其他工程的费用。特
6、别注意初期投资。l(3)基本建设工期l(4)机电设备及主要材料需用量l(5)生产经营费用l巷道维护费、运输费、提升费，通风费和排水费等l(6)其他l矿井生产能力，煤炭采出率，巷道掘进率，生产过程机械化程度等。2 2方案比较注意事项方案比较注意事项l(1)不要遗漏方案；l(2)只考虑重要项目的费用l重要项目：井巷工程费、地面建设费、煤的运输提升费、井巷维护费；l(3)相同费用项目可以不比较；l对影响不大、差别很小的费用项目也可不比较。l低瓦斯矿井的通风费、涌水量小的矿井的排水费l方案是专门研究通风或排水问题，则必须进行比较。l例：两方案的井底车场及地面设施相同，井型相同时，可看作是相同的项目不予
7、比较；如两方案井型不同，则分摊于吨煤生产能力的投资不同，不能认为是相同的项目，须全面的计算和比较。l(4)生产经营费用中各项费用单价必须比较可靠l(5)大方案比较前，相同类型的局部方案进行比较，求出合理的局部方案后，再进行整体的方案比较。l(6)基建费与生产经营费分别列出。l基本建设费是以投资或贷款的形式集中拨发的，要考虑发挥投资效果；l生产经营费用则是逐年列入成本付出的。l(7)要计算各方案的矿井建设期限l(8)各方案的差别以百分比表示，将总费用最小的方案定为100，其他各方案的费用与其相比较。l如果各方案在经济上相差不大，就要根据技术上的优越性、初期投资的大小、施工的难易程度、建设期的长短
8、、材料设备供应条件等因素，综合考虑。l(9)两个方案费用差额不超过10时，即认为此两方案在经济上是等价的。l(10)最终评价时，正确估计各项影响因素在所研究方案中的重要程度，选取最优方案。第三节第三节 矿井开拓设计方案比较示例矿井开拓设计方案比较示例l一、井田概况l某矿地面为平原地带l井田范围内地表标高为+8090m，l表土及风化带厚度(垂高)约5060m，有流砂层，井田中部较薄，井田境界处较厚。l煤层+30m-420m底板等高线为界，井田概况井田概况l井田两侧人为划定境界，井田走向长9km，倾斜长约1740m。l井田内共有4个可采煤层，倾角均为15左右。l各煤层的名称、厚度、间距及顶底板情况
9、如表253l煤层成层平稳，地质构造简单，无大断层，煤质中硬，属优质瘦贫煤，煤尘无爆炸性危险，无自燃倾向；平均容重为132tm3。l本矿瓦斯含量大，涌水量较大，矿井正常涌水量为380m3h表表25253 3煤层地质条件煤层地质条件煤煤层层层厚层厚m m间距间距m m顶板顶板底板底板m m1 1m m2 2m m3 3m m4 41.81.81.91.91.61.62.02.0151520201515直直接接顶顶为为厚厚8 8m m的的页页岩岩，老老顶顶为为厚厚4 4m m的砂岩的砂岩页岩、砂页岩、砂岩互层页岩、砂页岩、砂岩互层页岩、砂页岩、砂岩互层页岩、砂页岩、砂岩互层页岩、砂页岩、砂岩互层页岩
10、、砂页岩、砂岩互层直直接接底底厚厚1010m m页岩页岩下下为为4040m m厚厚层层砂岩砂岩mm7.37.3l工业储量ZglZg=90001740（1.8+1.9+1.6+2.0）万tl可采储量Zk=(Zg-P)ClP-永久煤柱损失，工广，境界煤柱；lC-采区采出率，中厚煤层，煤炭工业矿井设计规范要求C为80l永久煤柱损失约占工业储量的5。lP=Zg 5%l=15089.976 * 5%l万tlZk=(Zg-P)Cl=(15089.976-7.544988)80%l=114684万tl生产能力和服务年限lT取60年，求Al万t/al根据煤层赋存情况和矿井可采储量，遵照煤炭工业矿井设计规范规定
11、，将矿井生产能力A确定为120万ta，储量备用系数按14计算，可得矿井服务年限为lT=114684/（14120）l=6826 a.llK：地质损失增大；采出率降低；矿井增产l备用储量计算l算法1l120万ta6826a=81912万tl114684万t-81912万t=32772万tl算法2lT=114684/（14）l万tl估计约有50为采出率过低和受未预知小地质破坏影响所损失的储量。lt万tl全井田实际采出储量l万t=98301万tl二、开拓方案技术比较l井筒形式l地形平坦，无平硐条件l表上较厚且有流砂层立井开拓(主井设箕斗)l井筒位置l按流砂层较薄、井下生产费用较低的原则，井筒位于井田
12、走向中部流砂层较薄处。l井筒数目l为避免采用箕斗井回风时封闭井塔等困难l减少穿越流砂层开凿风井的数目，决定采用中央边界式通风l主立井、副立井，风井阶段划分和开采水平的设置阶段划分和开采水平的设置l阶段划分l本井田可划分为23个阶段l两个阶段：阶段斜长=1740m/2=870ml三个阶段:l第一阶段斜长740ml第二阶段斜长500ml第三阶段斜长500m开采水平的设置开采水平的设置l要不要上下山开采l井田瓦斯和涌水均较大，下山开采在技术上的困难较多，故决定阶段内均采用上山开采，井田内不能单水平上下山开采的开拓。l采区划分l阶段内采用采区准备方式，每个阶段沿走向划分为6个走向长1500m的采区。l
13、在井田每翼布置一个生产采区，采用采区前进式开采顺序。主讲：林世豪表表25254 4阶段主要参数阶段主要参数阶阶段段数数目目阶阶段段斜斜长长/ /m m水水平平垂垂高高/ /m m水水 平平 实实际际出出煤煤/ /万万t t服务年限服务年限a a区区段段数数目目 / /个个区区段段斜斜长长/ /m m区区 段段 采采出出煤煤量量/ /万万t t水平水平采区采区2 28708702252254915.054915.0534.1334.1311.38+111.38+15 51741746 6 163.8163.84 47407401911914180.624180.6229299 97+17+14
14、41851856 6 174.1174.19 93 35005001291292824.742824.7419.6119.616.54+16.54+13 31671676 6 156.9156.93 35005001291292824.742824.7419.6119.616.54+16.54+13 31671676 6 156.9156.93 3水水平平采采出出煤煤量量计计算算中中把把储储量量备备用用系系数数1 14 4所所指指的的备备用用储储量量，一一半半划划为为地地质质损损失失，另另一一半半则则划划为为增增产产储储量量；该该增增产产储储量量合合并并计计入入水水平平实实际际采采出出煤煤量量
15、中中。采采区区服服务务年年限限按按设设计计平平均均服服务务年年限限加加上上一年产量递增、递减期计算一年产量递增、递减期计算l水平垂高H=阶段斜长sinl870l740sin15=191ml500sin15=129m水平实际出煤水平实际出煤/ /万万t t两个阶段两个阶段：983098301 1万万万万t t三个阶段三个阶段: :第一阶段斜长第一阶段斜长740740m m第一阶段实际出煤第一阶段实际出煤(9830(98301 1万万t/1740m)t/1740m) 万万t t第二阶段斜长第二阶段斜长500500m m第二阶段实际出煤第二阶段实际出煤(9830(98301 1万万t/1740m)t
16、/1740m) 500m=2824500m=28247474万万t t第三阶段斜长第三阶段斜长500500m m第三阶段实际出煤第三阶段实际出煤(9830(98301 1万万t/1740m)t/1740m) 500m=2824500m=28247474万万t t水平服务年限水平服务年限l方案一lalal方案二l一水平（6826/1740m）740m=29al二水平（6826/1740m） 500m=1961al三水平（6826/1740m） 500m=1961a采区服务年限采区服务年限l两个采区保证产量，即两个采区同采l每个采区服务时间；l方案一la/3=11.38a+1 ala/3=11.3
17、8a+1 al方案二l一水平29a/3=97+1 al二水平1961a/3=6.54+1 al三水平1961a/3=6.54+1 a区段数目及区段斜长区段数目及区段斜长l方案一l一水平5个区段l870m/5=174l二水平5个区段l870m/5=174ml方案二l一水平4个区段l740m/4=185ml二水平3个区段l500m/3=167ml三水平3个区段l500m/3=167m设计区段采出煤量设计区段采出煤量l设计区段采出煤量=采区设计采出煤量/采区内区段数l方案一l一水平六个采区，每采区5个区段l万tl二水平六个采区，每采区5个区段l万tl方案二l一水平六个采区，每采区4个区段l万tl二水
18、平六个采区，每采区3个区段l万t大巷布置方案大巷布置方案l集中大巷布置各煤层间距较小l岩石大巷为减少煤柱损失和保证大巷维护条件l岩石大巷位置底板下垂距为30m的厚层砂岩内l上阶段运输大巷留作下阶段回风大巷集中岩石上山联合准备，中央采区上山位于底集中岩石上山联合准备，中央采区上山位于底板下垂距为大于板下垂距为大于3030m m的砂岩中，并在采后加以的砂岩中，并在采后加以维护，留作下阶段的总回风通道及安全出口。维护，留作下阶段的总回风通道及安全出口。其他采区上山位于距其他采区上山位于距m4m4煤层底板约煤层底板约2020m m的砂岩的砂岩中，采后报废。中，采后报废。上山布置上山布置技术上可行的开拓
19、延深方案技术上可行的开拓延深方案l方案一立井两水平直接延深方案二立井两水平暗斜井延深方案二立井两水平暗斜井延深l方案一立井两水平直接延深方方案案二二立立井井两两水水平平暗暗斜斜井井延延深深方案一和方案二的区别：方案一和方案二的区别：第二水平是用暗斜井延深还是直接延深立井第二水平是用暗斜井延深还是直接延深立井方方案案一一需需多多开开立立井井井井筒筒(2(2 225225m)m)、阶阶段段石石门门800800m m和和立立井井井井底底车车场场，并并相相应应地地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。方方案案二二则则多多开开暗暗斜斜井井井井筒筒( (倾倾角角1
20、515，2 2 870870m)m)和和暗暗斜斜井井的的上上、下下部部车车场场；并并相相应地增加了斜井的提升和排水费用应地增加了斜井的提升和排水费用方案三立井三水平直接延深方案三立井三水平直接延深方案四立井三水平暗斜井延深方案四立井三水平暗斜井延深方案三立方案三立井三水平井三水平直接延深直接延深方案四立方案四立井三水平井三水平暗斜井延暗斜井延深深方案三和方案四的区别方案三和方案四的区别第三水平是用暗斜井延深还是直接延深立井。第三水平是用暗斜井延深还是直接延深立井。方方案案三三需需多多开开立立井井井井筒筒(2(2 130130m)m)、阶阶段段石石门门600600m m和和立立井井井井底底车车场
21、场，并并相相应应地地增增加加了了井筒和石门的运输、提升、排水费用。井筒和石门的运输、提升、排水费用。方方案案四四则则多多开开暗暗斜斜井井井井筒筒(500(500m+580m)m+580m)和和暗暗斜斜井井的的上上（300300m m）、下下部部车车场场（500500m m）；并相应地增加了暗斜井的提升和排水费用并相应地增加了暗斜井的提升和排水费用三、开拓方案经济比较三、开拓方案经济比较项目项目方案方案1方案方案3初期初期主井井筒主井井筒m副井井简副井井简m井底车场井底车场m主石门主石门m运输大巷运输大巷m275+20275+5100001700240+20240+510002701700后期后
22、期主井井简主井井简m副井井筒副井井筒m井底车场井底车场m主石门主石门m运输大巷运输大巷m22522510008006000+77002602602 10000+6000+6006000+26000+2 7700表表25-6 25-6 建井工程量建井工程量初初期期大大巷巷（750+100750+100） 2=17002=1700） 2=17002=1700后后期期大大巷巷：一一水水平平（650+1500+750+100650+1500+750+100） 2=60002=6000二水平二水平15001500 4+8504+850 2=77002=7700，三水平，三水平15001500 4+8504+850 2=77002=7700综合比较综合比较l 方案一 方案三l生产费用 略高l基建费用 明显低l延深次数 1次 两次l基建费误差小于生产费误差l开拓方案的综合评价可以采用矿井生产能力、第一水平服务年限、初期基建投资、矿井总基建费用、建井工期、吨煤成本、煤炭采出率、矿井工艺采掘机械化程度l方案一最优，生产系统可靠，基建总投资少，选方案一。
