1、 西安科技大学本科毕业论文（设计）题 目： 三道沟煤矿井田开采设计专 业 ： 采矿专业 姓 名： 白清才 指导教师： 马岳潭 职 称： 教 授 答辩日期： 二一一年九月二十日 58 2三道沟煤矿井田开采设计 摘要：三道沟煤矿坐落于煤田腹地陕西省府谷县三道沟乡，该地交通便利，为煤炭的开采与运输提供了平台。三道沟煤矿煤层厚、煤质好，地质构造利于煤炭开采，为了进一步开采煤层，发展煤矿经济，我对煤矿进行了开采设计。该设计主要是根据煤矿的地质构造、保有储量、采煤工艺、采煤技术、采煤方法等制作的。但是煤矿位于煤田腹地，煤矿多，空气差，响应国家相关的方针政策，煤矿应该注意经济发展与环境保护相协调，走绿色经济
2、之路。关键词：煤矿储量；地质构造；开采设计；采煤工艺SanDaoGou coal mining design fieldAbstract: SanDaoGou coal mine is located in the hinterland of shaanxi province coal-FuGuXian san dao gou township, where the transportation is convenient, the coal mining and transportation to provide the platform.SanDaoGou thick coal mine,
3、coal ,geologicl structure to the coal mining, in order to further mining coal seam,the economic development of the coal mine coal mine, I the mining design. This is designed according to the coal mine geological structure, the existing reserves, coal mining process, coal mining technology, coal mini
4、ng methods of production.But coal mine is located in the hinterland of coal, coal, air, response sent more than of relewant state policies,coal should pay attention to the economic development and environment protection in coordination,go green economic path.Keywords: Coal reserves；Geological struct
5、ure； Mining design ；Coal mining process58 3府 谷 县 中 国 煤 炭 资 源 富 集 地 之 一 ， 煤 炭 储 藏 面 积 达 950 平 方 公 里 ， 初 步 探明 储 量 就 有 200 亿 吨 ， 煤 层 地 质 构 造 简 单 ， 层 位 稳 定 ， 埋 藏 浅 ， 宜 于 露 天 平 峒 开采 。 府 谷 煤 属 世 界 优 质 煤 ， 平 均 发 热 量 为 每 公 斤 6900 至 7200 大 卡 ； 灰 分 仅 占5-10%； 硫 仅 占 0.31 至 0.86%； 磷 仅 占 0.002 至 0.0025%； 属 特 低 硫
6、、 特 低 磷 、特 低 灰 、 中 高 发 热 量 ； 不 粘 和 弱 粘 长 焰 优 质 动 力 煤 和 化 工 用 煤 。 面 对 如 此 优 势 ，我 们 要 紧 紧 抓 住 此 历 史 机 遇 发 展 本 地 区 经 济 ， 但 是 ， 该 怎 么 发 展 煤 炭 之 路 ， 怎 样 处理 好 环 境 与 经 济 的 可 协 调 发 展 ， 提 升 人 民 的 生 活 水 平 是 我 们 深 思 且 值 得 探 究 的 问 题 。一 、 矿区概述三道沟煤矿是鲁 能 合 资 建 设 ， 中 煤 七 十 一 处 承 建 斜 井 。 建 设 周 期 2006 年 -2008 年 ， 共 投
7、 入 16 亿 元 。 煤矿矿区面积 286 平方公里，保有地质储量 26 亿吨，煤矿设计规模 1000 万吨/年。（一）地理位置及交通条件三 道 沟 煤 矿 位 于 陕 西 省 府 谷 县 三 道 沟 乡 （ 三 道 沟 ） 村 ， 行 政 区 划 隶 属 三 道 沟所 辖 ， 三 道 沟 煤 炭 资 源 丰 富 ， 煤 炭 量 多 、 质 优 ， 府 谷 煤 矿 多 聚 焦 于 此 地 。 该 地野 大 公 路 横 穿 全 乡 而 过 ， 东 与 府 店 一 级 公 路 相 连 ， 西 与 省 道 201 线 相 连 ， 交 通十 分 便 利 ， 有 益 于 煤 炭 的 开 采 与 运 输
8、 。（二）矿区地势、气候、河流等条件三 道 沟 煤 矿 位 于 府 谷 县 西 北 地 区 ， 属 于 山 地 ， 地 势 西 北 高 、 东 南 低 ， 最 低 海拔 780 米 ， 最 高 海 拔 1426.5 米 ， 地 表 起 伏 较 大 ， 基 岩 裸 露 面 积 较 小 ， 属 山 地 。 府谷 县 属 中 温 带 半 干 旱 大 陆 性 季 风 气 候 ， 冷 暖 干 温 四 季 分 明 。 冬 夏 长 、 春 秋 短 ，雨 热 同 期 ， 日 照 时 间 长 ， 太 阳 辐 射 强 ， 年 差 与 日 差 气 温 变 化 较 大 ， 降 水 年 际 变 化大 。 自 然 灾 害
9、 是 旱 、 涝 、 霜 、 雹 。 年 平 均 气 温 9.1 ； 最 热 的 7 月 ， 月 平 均 气 温23.9 ； 最 冷 的 1 月 ， 月 平 均 气 温 零 下 8.4 ； 气 温 年 较 差 32.3 。 井 田 地 区 水系 不 发 达 ， 没 有 大 江 大 河 经 过 ， 只 有 小 河 流 经 此 地 ， 雨 季 出 现 水 流 ， 旱 季 断 流 。 府58 4谷 没 有 褶 皱 地 带 ， 属 于 向 斜 地 质 构 造 ， 不 会 有 地 震 或 大 地 震 的 发 生 。（ 三）井田地质特征煤 矿 工 作 面 内 煤 层 地 质 构 造 简 单 ， 没 有 褶
10、 皱 等 复 杂 地 形 ， 层 内 发 育 为 宽 缓 的波 状 欺 负 。 从 四 周 巷 道 揭 露 的 情 况 看 ， 整 个 工 作 面 区 域 内 煤 层 最 大 高 差 为 12.3米 ， 未 发 现 断 层 存 在 。该 工 作 面 范 围 内 没 有 褶 曲 存 在 ， 不 会 对 回 采 造 成 影 响 。 其 次 ， 该 工 作 面 范 围内 也 没 有 陷 落 柱 、 火 成 岩 等 的 存 在 。（四）矿井水文地质特征1、含水层（顶部和底部）煤 层 的 直 接 充 水 含 水 层 为 顶 板 砂 岩 含 水 层 ， 富 水 性 较 弱 。 第 四 系 全 新 统 风积
11、 沙 孔 隙 含 水 主 要 分 布 于 梁 峁 顶 部 及 沟 谷 边 坡 地 带 ， 厚 度 变 化 较 大 ， 一 般 厚 度 为35-54m， 岩 性 为 棕 黄 色 、 灰 黄 色 沙 质 黄 土 ， 结 构 中 稍 密 ， 具 孔 隙 ， 发 育 垂 直 节理 ， 地 下 水 以 孔 隙 水 为 主 ， 但 多 呈 疏 干 状 态 ， 旱 季 水 系 趋 减 ， 甚 至 干 枯 。 其 下 部 隔水 层 为 第 三 系 上 新 统 静 乐 组 红 土 层 ， 红 土 层 结 构 致 密 ， 无 裂 隙 ， 为 较 好 隔 水 层 。侏 罗 纪 中 统 延 安 组 4 3 煤 、 4
12、-4 煤 及 5-2 煤 顶 板 砂 岩 裂 隙 含 水 层 ， 该 含 水层 补 水 水 源 仅 依 靠 地 表 雨 水 下 渗 补 给 ， 含 水 层 含 水 微 弱 ， 且 有 局 部 露 头 疏 泄 。 从35102 工 作 面 实 际 情 况 看 ， 顶 板 含 水 层 存 在 局 部 含 水 量 稍 大 的 可 能 。2、其他水源的分析本 工 作 面 煤 层 上 覆 含 水 层 微 弱 ， 对 正 常 回 采 影 响 很 小 ， 回 采 期 后 造 成 地 面 沉陷 ， 雨 季 有 雨 水 倒 灌 可 能 。 老 顶 初 次 来 压 涌 水 量 可 能 较 大 ， 依 据 3510
13、2 面 经 验 ，涌 水 量 比 35101 面 小 ， 有 逐 步 减 弱 趋 势 ， 但 在 回 采 时 应 经 常 观 察 35102 工 作 面 采空 区 积 水 通 过 煤 柱 裂 隙 或 因 联 络 巷 密 闭 不 严 实 向 35103 工 作 面 涌 水 的 情 况 。3、涌水量依 据 过 往 开 采 经 验 推 测 ， 本 工 作 面 预 计 涌 水 量 ： 正 常 1m3/h， 最 大 为5m3/h， 突 水 量 为 68m3/h。58 5（五）矿井煤层特征1、煤层情况煤 矿 煤 层 为 5 2 上 煤 ， 煤 层 赋 存 稳 定 ， 煤 层 厚 度 1.60 2.2m，
14、该 煤 为 长 焰或 不 粘 煤 ， 煤 层 伪 顶 厚 度 0.38m,岩 性 为 泥 岩 或 粉 砂 质 泥 岩 ， 具 滑 面 ， 层 间 粘 结 性较 差 ， 直 接 顶 为 泥 岩 或 粉 砂 质 泥 岩 ， 厚 度 2.6m， 老 顶 为 砂 岩 ， 厚 度 7.75m,直 接底 为 泥 质 粉 砂 岩 ， 平 均 厚 度 2.3m。 煤 质 多 为 长 焰 煤 或 不 粘 煤 ， 具 有 好 开 采 且 适 用性 强 的 特 点 。58 62、煤层特质各 煤 层 均 为 高 质 变 煤 ， 为 黑 色 灰 黑 色 ， 受 构 造 破 坏 ， 裂 隙 十 分 发 育 ， 媒 体结
15、构 多 为 破 碎 结 构 和 碎 粒 结 构 ， 硬 度 较 小 ， 机 械 强 度 低 。 燃 烧 时 难 燃 、 无 烟 ， 无 火焰 或 火 焰 短 ， 不 熔 不 膨 胀 。 煤 岩 成 分 由 镜 煤 、 亮 煤 、 暗 煤 和 丝 炭 组 成 。 煤 层 多 以半 亮 型 为 主 ， 含 有 较 少 量 的 暗 淡 型 煤 。二 、 储 量 及 服 务 年 限（ 一 ） 35103 工 作 面 煤 层 储 量工 业 储 量 ： 28002951.911.32=2082511 吨可 采 储 量 ： 本 面 采 用 一 次 采 全 高 回 采 工 艺 ， 工 作 面 平 均 煤 厚
16、为 1.91m， 按 设计 规 划 ， 回 采 率 按 98%计 ， 停 采 线 预 留 煤 柱 120 米 ， 故 可 采 储 量 为（ 2800 120） 2951.911.320.98=195.34 吨 。（ 注 ： 工 作 面 切 眼 长 度 以 两 顺 槽 中 心 线 量 设 计 为 300 米 ， 按 实 际 煤 壁 长 度 为58 7295 米 ）（ 二 ） 采 煤 工 作 面 服 务 年 限工 作 面 的 服 务 年 限 =可 采 推 进 年 度 /月 计 划 推 进 年 度 =L/(BN30e)=2680/(0.815300.85)=8.8 月注 ：L工 作 面 回 采 总
17、长 度 2680 米B循 环 截 深 0.8N每 天 循 环 次 数 1530每 月 工 作 天 数e月 生 产 不 均 衡 系 数 ， 取 85%三 、 井 田 开 拓（ 一 ） 井 田 开 拓 阐 述井 田 开 拓 是 指 在 井 田 范 围 内 ， 为 了 采 煤 ， 从 地 面 向 地 下 开 拓 一 系 列 巷 道 进 入煤 体 ， 简 历 矿 井 提 升 、 运 输 、 通 风 、 排 水 和 动 力 供 应 等 生 产 系 统 。 这 些 用 于 开 拓 的井 下 巷 道 的 形 式 、 数 量 、 位 置 及 其 相 互 联 系 和 配 合 称 为 开 拓 方 式 。 合 理
18、的 开 拓 方 式需 要 对 技 术 可 行 的 几 种 开 拓 方 式 进 行 技 术 经 济 比 较 才 能 确 定 。井 田 开 拓 主 要 研 究 不 知 开 拓 巷 道 等 问 题 ， 具 体 有 下 列 问 题 需 要 研 究 ：1、 确 定 井 筒 的 形 式 、 数 目 和 配 置 ， 合 理 学 则 井 筒 及 工 业 场 地 的 位 置 。2、 合 理 确 定 开 采 水 平 的 数 目 和 位 置 。58 83、 布 置 大 巷 及 井 底 车 场 。4、 确 定 矿 井 开 采 程 序 ， 做 好 开 采 水 平 的 接 替 。5、 进 行 矿 井 开 拓 延 深 、
19、深 部 开 拓 及 技 术 改 造 。6、 合 理 确 定 矿 井 通 风 、 运 输 及 供 电 系 统 。确 定 开 拓 问 题 ， 需 根 据 国 家 政 策 ， 综 合 考 虑 地 质 、 开 采 技 术 等 诸 多 条 件 ， 经全 面 比 较 后 才 能 确 定 合 理 的 方 案 。 在 解 决 开 拓 问 题 时 ， 应 遵 循 下 列 原 则 ：7、 贯 彻 执 行 国 家 有 关 煤 炭 工 业 的 技 术 政 策 ， 为 早 出 煤 、 出 好 煤 、 高 产 高 效 创造 条 件 。 在 保 证 生 产 可 靠 和 安 全 的 条 件 下 减 少 开 拓 工 程 量 ，
20、 尤 其 是 初 期 建 设 工 程 量 ，节 约 基 建 投 资 ， 加 快 矿 井 建 设 。8、 合 理 集 中 开 拓 部 署 ， 简 化 生 产 系 统 ， 避 免 生 产 分 散 ， 做 到 合 理 集 中 生 产 。9、 合 理 开 发 国 家 资 源 ， 减 少 煤 炭 损 失 。10、 必 须 贯 彻 执 行 煤 矿 安 全 生 产 的 有 关 规 定 。 要 建 立 完 善 的 通 风 、 运 输 、 供电 系 统 ， 创 造 良 好 的 生 产 条 件 ， 减 少 巷 道 维 护 量 ， 使 主 要 巷 道 经 常 保 持 良 好 状 态 。11、 要 适 合 当 前 国
21、 家 的 技 术 水 平 和 设 备 供 应 情 况 ， 并 为 采 用 新 技 术 、 新 工 艺发 展 采 煤 机 械 化 、 综 掘 机 械 化 、 自 动 化 创 造 条 件 。12、 根 据 用 户 需 要 ， 应 照 顾 到 不 同 煤 质 、 煤 种 的 煤 层 分 别 开 采 ， 以 及 其 他 有益 矿 物 的 综 合 开 采 。（ 二 ） 开 拓 方 案 提 出根 据 上 述 煤 矿 地 质 构 造 、 水 文 条 件 、 气 候 条 件 等 的 分 析 ， 对 三 道 沟 煤 矿 提 出立 井 开 拓 的 方 案 ：立 井 开 拓 的 适 用 条 件 及 优 点 ：1、
22、煤 层 赋 予 较 深 或 冲 击 层 较 厚 ；2、 适 用 于 水 文 复 杂 ， 多 水 平 开 采 的 倾 斜 煤 层 ；58 93、 立 井 开 拓 的 适 应 性 很 强 ， 一 般 不 受 煤 层 倾 角 、 厚 度 、 瓦 斯 、 水 文 等 自 然 条件 限 制 ， 技 术 上 也 有 比 较 可 靠 。 当 地 质 条 件 不 利 于 平 硐 或 斜 井 开 拓 时 均 采 用 立 井开 拓 方 式 。其 优 点 如 下 ：1、 能 通 过 复 杂 的 地 质 条 件 ， 提 升 能 力 大 ， 机 械 化 程 度 高 易 于 自 动 控 制 ；2、 井 筒 为 圆 形 断
23、 面 、 结 构 合 理 、 维 护 费 用 低 、 有 限 断 面 大 、 通 风 条 件 好 、 管线 段 、 人 员 升 降 速 度 快 。（ 三 ） 确 定 井 田 开 拓 方 式1、 确 定 井 筒 形 式 、 位 置 、 数 目 及 坐 标（ 1） 井 筒 形 式 的 确 定井 筒 形 式 有 三 种 ： 平 硐 、 斜 井 、 立 井 。 一 般 情 况 下 ， 平 硐 最 简 单 ， 斜 井 次 之 ，立 井 最 复 杂 。平 硐 开 拓 受 地 形 及 埋 藏 条 件 限 制 ， 要 求 地 形 条 件 合 适 ， 即 在 煤 层 赋 存 最 高的 山 岭 、 丘 陵 或 沟
24、 谷 地 区 ， 且 便 于 布 置 工 业 场 地 和 引 进 铁 路 、 上 山 部 分 储 量 大 致 能满 足 同 类 井 型 水 平 服 务 年 限 要 求 。斜 井 开 拓 与 立 井 开 拓 相 比 ， 井 筒 施 工 工 艺 、 施 工 设 备 与 工 序 比 较 简 单 ， 掘 进速 度 快 ， 井 筒 施 工 单 价 低 ， 初 期 投 资 少 ； 地 面 工 业 建 筑 、 井 筒 装 备 、 井 底 车 场 及 硐室 都 比 立 井 简 单 ， 井 筒 延 伸 施 工 方 便 ， 对 生 产 干 扰 少 ， 不 易 受 底 板 含 水 层 的 威 胁 ；主 提 升 胶
25、带 有 相 当 大 的 提 升 能 力 ， 可 满 足 特 大 型 矿 井 主 提 升 的 需 要 ； 斜 井 井 筒 可 作为 安 全 出 口 ， 井 下 一 旦 发 生 透 水 事 故 等 ， 人 员 可 迅 速 从 井 筒 撤 离 。 缺 点 是 ： 斜 井 井筒 长 ， 辅 助 提 升 能 力 小 ， 提 升 深 度 有 限 ； 通 风 路 线 长 ， 阻 力 大 ， 管 线 长 度 大 ； 斜 井井 筒 通 过 富 含 水 层 、 流 沙 层 ， 施 工 技 术 复 杂 。立 井 开 拓 不 受 煤 层 倾 角 、 厚 度 、 深 度 、 瓦 斯 及 水 文 等 自 然 条 件 的
26、限 制 ， 在 采深 相 同 的 条 件 下 ， 立 井 井 筒 短 ， 提 升 速 度 快 ， 提 升 能 力 大 ， 对 辅 助 提 升 特 别 有 利 ，井 筒 断 面 大 ， 可 满 足 高 瓦 斯 矿 井 、 煤 与 瓦 斯 突 出 矿 井 需 风 量 的 要 求 ， 且 阻 力 小 ， 对深 井 开 拓 极 为 有 利 ； 当 表 土 层 为 富 含 水 层 或 流 沙 层 时 ， 立 井 井 筒 比 斜 井 容 易 施 工 ；58 10对 地 质 构 造 和 煤 层 产 状 均 特 别 复 杂 的 井 田 ， 能 兼 顾 深 部 和 浅 部 不 同 产 状 的 煤 层 。 主要
27、缺 点 是 立 井 井 筒 施 工 技 术 复 杂 ， 需 要 设 备 多 ， 要 求 有 较 高 的 技 术 水 平 ， 井 筒 装 备复 杂 ， 掘 进 速 度 快 ， 基 本 建 设 投 资 大 。由 于 煤 层 深 、 表 土 层 厚 ， 提 升 速 度 大 ； 不 具 备 斜 井 开 拓 的 条 件 ， 且 水 文 地 质条 件 中 等 ， 受 奥 灰 水 的 影 响 ， 辅 助 运 输 能 力 需 要 大 。 经 后 面 方 案 比 较 确 定 井 筒 形 式为 双 立 井 。我 国 在 煤 矿 生 产 中 ， 立 井 开 拓 的 井 筒 一 般 都 采 用 圆 形 断 面 。 它
28、 具 有 承 受 地 压性 能 好 ， 通 风 阻 力 小 以 及 便 于 施 工 等 特 点 。根 据 以 上 所 述 情 况 ， 本 矿 井 采 用 圆 形 井 筒 。（ 2） 井 筒 位 置 的 确 定选 择 井 筒 的 位 置 应 考 虑 如 下 原 则 ： 初 期 开 采 条 件 有 利 ， 储 量 可 靠 ， 井 巷 工 程量 省 ， 建 井 工 期 短 。 井 田 两 翼 储 量 大 致 平 衡 ， 井 下 运 输 、 通 风 、 开 采 比 较 有 利 。 要 充 分 利 用 地 形 ， 少 占 地 ， 少 压 煤 。 井 口 标 高 要 高 于 历 年 最 高 洪 水 位 。 井 筒 应 尽 量 避 穿 过 流 沙 层 、 含 水 层 、 较 厚 的 冲 击 层 ， 有 煤 和 瓦 斯 突 出 危 险的 煤 层 。 井 底 距 奥 陶 灰 岩 要 保 持 一 定 的 距 离 。 井 底 车 场 及 主 要 硐 室 尽 量 布 置 在 较 稳 定 的 岩 层 中 ， 便 于 硐 室 的 开 掘 和 维 护 。对 井 下 合 理 开 采 的 井 筒 位 置 ： 井 筒 沿 井 田 走 向 的 位 置井 筒 沿 井 田 走 向 的 有 利 位 置 应 在 井 田 中 央 。 当 井 田 储 量 呈 不 均 匀 分 布 时 ， 应
