1、 II 论文 题目 矿井开采研究与分析 专业名称 煤矿开采技术 姓 名 范利军 学 号 20130801012119 完成日期 2015 年 5 月 15 日 1 目 录 一、 概述矿井开采 . 3 二、 矿井设计生产能力及服务年限 . 4 （一）、 工作制度 . 4 （二）、 矿井设计生产能力及服务年限 . 4 三、 井田开拓 . 5 （一）、 井田地质、老窑及水文对开采的影响 . 5 （二）、 矿井开拓方式的确定 . 6 四、 矿井基本巷道 . 9 （一）、 井筒 . 10 （二）、 井底车场 . 10 （三）、 主要开拓巷道 . 11 五、 采煤方法和采区巷道布置 . 12 六、 结束语
2、 . 13 七、 致谢词 . 14 八、 参考文献 . 15 2 论文 摘要： 本设计详细介绍开拓立式煤矿井的概况特征，经过一系列的方案论证比较，选择了适合立式矿井的开拓方式、采煤方法和各生产系统。井田内地质构造比较简单，主要为纵贯井田东西的天仓向斜，对第一水平选择了立井开拓方案，首采区的采煤方法采用倾斜长壁采煤法，综合机械化回采工艺。辅助运输系统与主运输系统相分离，其中辅助运输系统采用了国际上先进的辅助运输设备单轨吊，可满足人员、机械设备、材料和矸石的运输，无需中间转载，可从井底车场直达工作面。矿井 一水平采用两翼对角式通风系统。 关键字： 立井开拓；条带式；单一倾斜长壁采煤法；综合机械化采
3、煤；两翼对角式通风。 3 矿井开采研究与分析 一、 概述 矿井 开采 在 地底 下开 采的 矿山 。有 时把 矿山 地下 开拓 中的 斜井 、竖 井、 平硐 等也 称为 矿井 。矿 井开 拓对 金属 矿山 或采 煤矿 井的 生产 建设 的全 局有 重大 而深 远的 影响 ，它 不仅 关系 矿井 的基 建工 程量 ，初 期投 资和 建井 速度 ，更 重要 的是 将长 期决 定矿 井的 生产 条件 、技 术经 济指 标。 矿井 开拓 即从 地面 向地 下开 掘一 系列 井巷 ，通 至采 区。 矿井 开拓 需要 解决 的主 要问 题是 ：正 确划 分井 田， 选择 合理 的开 拓方 式， 确定 矿井
4、 的生 产能 力， 按标 高划 分开 采技 术分 类， 选择 适当 的通 风方 式， 进行 采区 部署 以及 决定 采区 开采 的顺 序等 。矿 井开 拓通 常以 井筒 的形 式分 为平 硐开 拓、 斜井 开拓 和立 井开 拓。 采用 合 理 的 采 矿 方法 是搞 好矿 井生 产的 关键 。 煤 层在 形成 时， 一般 都是 水平 或者 近水 平的 ，在 一定 范围 内是 连续 完整 的。 但是 ，在 后来 的长 期的 地质 历史 中， 地壳 发生 了各 种运 动， 是煤 层的 空间 形态 发生 了变 化， 形成 了单 斜构 造、 褶皱 构造 和断 裂构 造等 地质 构造 。 我 们 采 煤
5、 就要 注意 煤层 的走 向倾 向和 倾角 。 矿 井的 开拓 可以 分成 立井 开拓 ，斜 井开 拓， 平硐 开拓 和综 合开 拓， 主井 和运 输巷 等都 需要 永久 的支 护， 可以 采用 砌碹 支护 ，架 拱支 护， 架蓬 支护 ， 锚 杆 支 护 ，锚 喷支 护， 锚网 喷支 护 。 4 二、 矿井设计生产能力及服务年限 （一） 、 工作制度 矿井 一般 的生产制度按设计规定为：每年工作日数为 330 天，矿井每昼夜分三班工作。采煤工作面为两班生产，另一班维修设备，通风、排水则须三班工作，每日为 24 小时生产。每天净提升小时数为 16 小时。 （二） 、 矿井设计生产能力及服务年限
6、 矿井生产能力是度量矿井生产建设的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌，是井田开拓的一个主要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。 矿井生产能力 是与井田划分紧密联系并且相互适应的。是矿区总体设计应解决的重要原则问题。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家煤碳开采等因素确定。对于具体矿井，应该根据国家需要，结合该矿地质和技术条件，开拓、准备和通风方式，以及机械化水平等因素，在保证生产安技术经济合理的的条件下，综合计算开采 ， 各生产环节 ， 所能保证的能力，并根据矿井储量，验算矿井和水平服务年限是否能够达到规定的要求。 5 三、 井田开拓
7、 （一） 、 井田地质、老窑及水文对开采的影响 煤层埋藏较深，除正在生产的 立式 煤矿外，区内 无小窑开采。影响采区布置和煤层开采的主要构造因素是断层，其次是褶曲。除边界断层外，区内主要断层方向呈北东向，采区布置应与主要断层平行，但在采掘时还应综合分析物探资料，注意近东西和北西向断距较小的断层。断层附近岩层不完整，岩石破碎，易冒顶，片帮，开掘时应加强支护以保安全，另外还应防止断层导水。 在向斜轴部和转折端，因局部应力集中，节理发育，造成煤层顶底板的岩体的破坏，使其稳定性变差，因此采掘时亦应加强支护，主要岩巷亦应避开这些部位布置，以减少支护的困难。另外在天仓向斜轴一线瓦斯含量集中，采掘时应防止瓦
8、斯突出。 （二） 、 矿井开拓方式的确定 1、 井口形式 6 井 筒 选 择 表 井筒 形式 优点 缺点 适应条件 平硐 开拓 井 下 煤 炭 运 输 不 需 转载 即 可 由 平 硐 直 接 外运，工业设施简单，井巷 工 程 量 小 ， 利 于 排水，掘进速度快，不留或少留工业场地煤柱，煤柱损失少。 受地形即埋藏条件限制。 适合 煤层 赋存 较高的山 岭、 丘陵 ，或沟谷地区。 立井 开拓 立井的适应性强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制 1.施工复杂，设备多技术要求高； 2.施工困难掘进速度慢； 3.不能躲开煤层顶底板含水层。 1.煤 层埋 藏较 深，或冲击层厚； 2.水
9、 文条 件复 杂，围岩 不稳 定需 特殊施工； 3.倾 斜长 度大 ，用立井 开采 兼顾 小开采。 斜井 斜井 1.地 质 条 件 较 好 井 筒掘进技术简单 ; 2.斜 井 开 采 每 个 水 平井 底 车 场 易 靠 近 储 量中心 ; 3.井 口 可 靠 近 井 田 边界，工业广场留煤少 ; 4.主 井 做 斜 井 时 可 做安全出口 ; 5.建井工期短 ; 6.可用皮带运输，实现连续运提。 受地形及煤层埋藏条件限制。 1.便 于布 置工 业广场和引进铁路， 2. 水 文 地 质 条 件好。 综合 开拓 可 充 分 利 用 各 种 开 拓方式的优点。 7 集中运输大巷 2 -采 区石门
10、3 -煤 层2、 主要运输大巷及回风道的布置方式和位置选择 (1)、主 要运输大巷 阶段或水平主要运输大巷是沟通采区与井底车场的主要交通运输干线，并进行通风排水及布设管线。当上阶段采完后，又可以作为下一阶段或水平的总回风道，其工作年限长。主要运输大巷在符合开拓要求的前提下，要尽量缩短大巷长度避免过多的弯曲转折以减少开拓工程，作到运输方便，有利通风，并应设在坚硬耐久不易风化无自然发火的煤岩层内。 大巷位置选择为了保证生产使用，便于维护减少煤柱损失，一般将主要运输大巷布置在煤层底板不受采动影响的坚硬岩层或煤组下部媒质坚硬围岩稳定无自然发火的簿及中厚煤层中，为了保护大巷不受采动影响， 底板岩石大巷必
11、须与煤层保持适当距离，根据我国经验，煤层与大巷间岩柱尺寸随煤层赋存深度和岩石性质而变，一般为 10 30m。 （ 2）总回风道布置 回风大巷的布置原则与运输大巷布置基本相同，并且对于一个具体矿井来说，常采用相同的布置方式。实际上，上水平的运输大巷可以作为下水平的回风大巷。矿井第一水平总回风道布置应根据具体情况区别对待。 8 、覆盖冲击层很厚，含水量比较大，一般要在井田浅部留设防水煤柱，在这种情况下可将总回风道布置在防水煤柱内。 、对于急倾斜倾斜和大多数缓斜煤层的矿井，根据围岩和煤层情况及开采要求，回风大巷可设在煤组稳固的底板岩层中，有条件时，可设在煤组下部坚硬围岩稳固的簿及中厚煤层中。 、为便
12、于总回风道的掘进和维护，全井田回风大巷的标高宜一致。 在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般要在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。 3、选择矿井开拓方案 影响选择矿井开拓方案的因素很多，主要是地质因素、技术因素和管理因素。 矿井建设首先要 选择合理的开拓方案。它直接关系到矿井的综合经济效益。选择矿井开拓方案的主要依据是地质因素和地理因素，其中地质构造、煤层赋存状况和地形条件又是关键因素，但在特定的条件下，技术装备和管理水平也可能成为决策时的主要因素。为此，在选择矿井开拓方案时需要综合考虑上述
13、各种影响因素。 9 四、 矿井基本巷道 （一）、 井筒 井筒在矿井开发和开采中的作用是不言而喻的，它是整个矿井的进口和出口，井筒选择决定于其用途、服务年限等因素，井筒的断面大小更是整个矿井的关键因素，它决定了矿井的用途、井型、服务年限等。同时，井筒穿过的岩层性质 、涌水情况、选择的支护方式及施工方法等因素也决定了井筒的断面形状。 1、 井筒断面形状和布置形式 （ 1） 、井筒断面形状 井筒断面形状主要根据井筒的用途、服务年限、穿过的岩层性质、选择的支护材料，及施工方法等因素确定。 我国的矿井中，立井井筒断面大多选用圆形，只有少数小型矿井选用矩形。 圆形断面常采用混凝土、料石或混凝土喷砼支护，具有服务年限长、承受地压性能较好、生产期间支护不需要或很少需要维修、通风阻力小，以及便于施工等一系列优点，因此，服务年限在 10 年以上的矿井都采用圆形断面。其主要缺点是断面利用率较差。立 井井筒的名称见表
