安全工程专业通风系统设计毕业设计指导书

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1、精选优质文档-倾情为你奉上中国矿业大学安全工程专业矿井通风方向毕业实习与设计指导书安全科学与工程学院安全工程系2013.4.2专心-专注-专业煤矿矿井通风系统专项设计摘要Abstract前 言简述编制毕业设计的依据、主要技术原则，对设计内容的简要评价。1 井田自然概况及地质特征1.1井田自然概况1.1.1 井田位置及交通井田的位置与交通：矿区或矿井所属省(市)县，位置之经、纬度，距大城市、铁路车站的距离。附近的铁路、公路、河流航运等情况。1.1.2 地形地势及河流井田地形、地势：属平原或盆地或丘陵地形，区域内的地势，主要山脉、河流、湖泊、水库分布，井田内的地面标高及标高差，河流之流量、流速以及

2、历年最高洪水位。1.1.3 气候及气象气候、温度、雨量、雨季、旱季、风向和风速、结冰期和冻土深度等。1.1.4 地震基本烈度地震基本烈度是指未来50年内在一般场地条件下可能遭遇的超越概率为10%的地震烈度值。1.2地质特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况矿区范围内的地层情况：按地层沉积顺序(由老至新)叙述地层的地质时代、厚度、岩性及其走向和倾斜的变化，煤层层位对比及主要标志层。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造井田范围内及其附近的主要地质构造：各断层、褶曲的性质、产状及其对煤层的影响。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存状况及可采煤层特征：煤系地层内所含煤层数目，可采煤层数

3、目，煤层走向、倾向、倾角、煤层厚度、层间距离、煤层结构，煤层露头深度和风化带深度，薄煤带的分布和火成岩侵入情况。1.2.4 煤质特征煤质特征：煤的水分、灰分、挥发份、固定碳含量，煤种，煤的牌号与用途。1.2.5 井田内水文地质情况井田水文地质情况：地表水、潜水的特征，地表水与地下水的补给关系及对开采的影响，各含水层的特征及对开采的影响，预计矿井建设和生产期间的正常涌水量及最大涌水量。1.2.6 开采煤层顶底板岩石工程地质特征开采煤层顶底板岩石工程地质特征：开采煤层顶底板岩石性质、厚度和特征。1.2.7 瓦斯、煤尘、煤层自燃倾向性、地温及地压瓦斯、煤尘、煤层自燃倾向性、地温及地压: 煤层的瓦斯、

4、煤尘爆炸性及煤的自然倾向性、地温、井田范围内地压情况。1.2.8 其他有益矿产其他有益矿产：井田范围内其他有益矿产资源。本章附图、附表本章应附图附表：1、交通位置图(说明书插图，比例1)；2、井田地质综合柱状图(说明书插图)：该图可据“矿井综合柱状图”进行简化后编制，但简化后的“综合柱状图”地质年代、地层单位要连续，对开采有重要影响的地层不能省略，如煤层的顶板、底板、含水层等；3、煤层特征表(参见附表1-1)；4、主要地质构造特征表(参见附表1-2)；5、煤的工业分析表(参见附表1-3)。附表1-1 煤层特征序号煤层名称煤层厚度(m)煤层间距(m)倾角()围岩性质煤牌号硬度容重(t/m3)煤层

5、结构及稳定性最小-最大平均可采厚顶板底板平均12345678910111212附表1-2 主要地质构造特征序号名称断层性质断层面走向断层面倾向倾角()落差(m)水平断距(m)位置及范围123456789123.附表1-3 煤的工业分析表序号煤层名称煤牌号水分M (%)灰分A (%)挥发份V (%)含磷量P (%)含硫量S (%)胶质层厚Y (m)发热量Q (J/g)备注1234567891011123.2 矿井井田境界、储量和服务年限2.1井田境界毕业设计的井田境界，一般是以实习矿井的实际境界为依据，如指导教师认为需要修改，学生可按指定的境界设计。井田范围：走向长度、倾斜宽度和井田面积。2.1

6、.1 井田周边状况井田周边状况：井田周边地形、地貌，井田四周边界和毗邻矿井名称。2.1.2 井田境界确定的依据井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般以下列情况为界：1、以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；2、以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；3、以相邻矿井井田境界煤柱为界；4、人为划分井田时：煤层倾角较小，特别是近水平煤层时，用一垂直面来划分井田境界；在倾斜或急倾斜煤层中，沿煤层倾斜方向，常以主采煤层底板等高线为准的水平面划分井田。说明书中应明确说明确定的井田范围、井田走向、倾向的最大、最小

7、及平均尺寸，井田的面积(km2)。并把确定的井田范围标注在主采煤层(或指导教师指定的煤层)的底板等高线图和剖面图上。2.1.3 井田未来发展情况井田未来发展情况：井田核定生产能力与设计生产能力的比较，及井田未来发展潜力。2.2井田储量井田范围内煤炭储量是进行矿井设计的基本依据。2.2.1 井田储量的计算井田储量一般在“井田地质报告”中已作计算，但在设计之前，应在设计的井田范围内，根据“煤层底板等高线和储量计算图”进行核对。如果实习矿井无储量计算资料，学生必须自己计算储量，计算可采用地质块段法和等高线法，有关方面知识可参考煤矿地质学、矿山测量、采矿工程设计手册等教材。1）矿井工业储量（(GB/T

8、17766-1999)）矿井工业储量计算和分类按照新固体矿产资源/储量分类(GB/T17766-1999)的要求进行。我国新标准是在联合国分类标准的框架下，根据矿产资源/储量的经济意义、可行性评价阶段、地质可靠程度，并结合我国的实际情况制订出来的，将固体矿产资源/储量分为储量、基础储量和资源量3大类16种类型。分别用三维形式、矩阵形式和编码表示。三维形式用了（EFG）3个轴，分别定义为经济轴、可研轴、地质轴，并给以编码。编码的第1位数表示经济意义，其中1代表经济的，2M代表边际经济的，2S代表次边际经济的，3代表内蕴经济的；第2位数表示可行性评价阶段，其中，1代表可行性研究，2代表预可行性研究

9、，3代表概略研究；第3位数表示地质可靠程度，其中1代表探明的，2代表控制的，3代表推断的，4代表预测的。2）矿井设计储量矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久性煤柱损失量后的储量；3）矿井设计可采储量矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率的储量；表2-1 矿井高级储量比例地质开采条件井型储量级别比例（%）简单中等复杂大型中型小型大型中型小型中型小型井田内111b+122b级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平内111b+122b级储量占本水平储量的比例7

10、0604060503040不作具体规定第一水平内111b级储量占本水平储量的比例4030153020不作具体规定不要求附表2-2 矿井工业储量汇总表煤层名称工业储量(万t)备注111b122b111b+122b333121b+122b+333煤层煤层总计表2-3 矿井工业场地占地面积指标井型与设计能力(万t/a)占地面积指标(公倾/10万t)2403000.70.81201800.91.045901.21.39301.5备注：占地面积指标中小井取大值、大井取小值。附表2-4 矿井可采储量汇总表开采水平煤层名称工业储量(111b+122b+333)(万t)矿井设计储量(万t)矿井可采储量(万t)

11、永久煤柱损失设计储量设计煤柱损失可采储量断层煤柱境界煤柱构筑物煤柱其它煤柱工业场地煤柱井下巷道煤柱其它煤柱水平水平合计上述各种煤柱计算可参照矿山测量、煤矿开采学的有关章节内容，用图解法求得，并附入设计说明书中。计算工业场地压煤时，其场地占地面积可参考表2-3。工业场地一般布置成长方形，其长边垂直于走向。井田境界煤柱，在设计井田一侧可按2030m宽度留设，断层两侧煤柱可按3050m留设。应当指出，因工业场地、矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式、采煤方法有关，其煤柱损失量待第三章井田开拓、第四章采煤方法确定后才能确定。为便于利用矿井可采储量初步确定矿井井型，上述永久煤柱损失与工业场地、井下主

12、要巷道煤柱损失等可暂按工业储量的57%计入，初算矿井可采储量。但此计算过程不列入设计说明书中，待后续有关设计确定后，再对上述各种损失进行修正，并按附表2-4的格式填入矿井可采储量汇总表，统计出矿井可采储量。2.2.2 保安煤柱保安煤柱：为保护地表地貌、地面建筑、构筑物和主要井巷，分隔矿田、井田、含水层、火区及破碎带等而留下不采或暂时不采的部分矿体。2.2.3 储量计算方法矿井储量的计算标准要以储量管理规程为依据，计算的方法这里采用底板等高线水平投影分水平块段法。 1）工业储量的计算方法计算公式如下：块段储量块段水平投影的面积/ 平均倾角余切块段平均厚度容重根据矿井煤层储量计算图，结合以上公式计

13、算出设计矿井的工业储量。各个煤层的工业储量见表2-5可采煤层储量计算总表。2）可采储量的计算公式如下： 式中：可采储量， MT； 工业储量，MT； 永久煤柱损失； 采区回采率。表2-5 可采煤层储量表煤层工业储量煤柱损失可采储量回采率对回采率的要求：中厚煤层不应小于0.75，薄煤层不应小于80。经过对各个煤层的可采储量进行计算，得出井田可采储量。2.2.4 储量计算的评价根据储量管理规程为依据，评价计算的矿井储量。计算过程要符合如下原则。1）储量计算要根据煤层的赋存条件分别采取不同的方法。储量计算必须在专门的图纸上进行。计算时，一般应以等高线、断层面、剖面线或各类技术边界等为界，将井田和煤层分

14、成若干块段分别计算。当煤层段角大于60时，则应在立面投影图或立面展开图上计算；当煤层倾角不大于15时，煤层的厚度及面积均不必进行换算。 第17条 2）计算块段范围的确定，应遵循以下原则：（1）矿井储量计算范围应与批准的设计井田边界相一致。在现阶段，矿井储量计算的最大深度，一般不超过1000米，小型矿井不超过600米，老矿井深部不超过1200米。 （2）划分储量块段时，应考虑矿井的地质构造、煤层厚度、产状等自然因素，尽量利用勘探线、煤柱边界线、井田和采区边界线、巷道、水平标高线、底板等高线等，使储量块段形状简单，计算方便。（3）当见煤点的煤层厚度和灰分不符合矿井储量计算标准要求时，在稳定和较稳定

15、并具有变规律的情况下，一般可采用插入法求出可采边界。对于特殊地质条件，如构造复杂、煤层不稳定，或有古河床冲刷、岩浆岩侵入、烧变区等影响，应根据具体情况综合考虑，合理圈出可采边界。（4）对未见煤钻孔，一般可用想邻钻孔连线的中点为零点，再用插入法求其可采边界。 因工程质量不合要求时，打丢打薄的工程点，综合评价不能利用的，不参与可采边界的圈定。 （5）沿煤层露头应圈出风化带范围。一般不计算风化带储量，但当风化带煤中总腐植酸含量大于20%时，则应估算其储量。炼焦用煤还应圈出氧化带，并单独计算其储量。 （6）如发现井田内有老窑或陷落柱时，应在查清后圈出其范围。在老窑或陷落柱时，应在查清后圈出其范围。在老

16、窑或陷落柱范围内，不计算其储量。 （7）高灰分煤层块段，绘出灰分等值线图后，再确定最高可采灰分边界。 （8）当同一煤层有多个煤种时，应圈出煤种分界线，并分煤种计算储量。 3）确定采用厚度的原则如下： （1）煤层中夹矸的单层厚度不大于0.05米时，夹矸与煤可合并计算，不需扣出。但全层的灰分或发热量指标应符合规定的标准。（2）煤层中夹矸的单层厚度等于或大于所规定的煤层最低可采厚度时，被夹矸所分开的煤分层应做为独立为煤层，一般应分别计算储量。 （3）煤层中夹矸的单层厚度小于所规定的煤层最低可采厚度时，煤分层不作为独立煤层。煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，上下煤分层加在一起，作为煤层的采用厚度。（4）

17、复杂结构的煤层，当各煤分层的总厚度等于或大于所规定的最底可采厚度，同时夹矸的总厚度不超过煤分层总厚度的1/2时，以各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚度。 （5）夹矸不稳定，无法进行煤分层对比的复煤层，当夹矸的总厚度不超过煤分层总厚度的1/2时，以各煤分层的总厚度作为煤层采用厚度。夹矸单层厚度不受最低可采厚度的限制。4）容重确定的原则： 新投产的矿井，容重可沿用最终地质报告提出的容重数据。生产矿井应随着修改地质报告和进行全面储量核实重新测定容重，获得新的容重数据。 实测容重的方案应由地测部门和化验部门配合提出。实测容重的结果需报省（市、区）煤炭厅（局、公司）批准后方才有效。 5）在储量计算中，面积

18、以平方米（）、厚度以米（m），容重以立方米吨（吨/米3、T/m3）、储量以吨（T）为单位。储量汇总时以万吨为单位，取小数点后一位。小数点后第二位四舍五入。6、储量计算结果必须经过检查。检查应在原计算图上以相同的计算方法进行。检查结果若在允许误差范围内，应以原计算结果为依据；如果超过允许误差，应查找原因予以更正。 储量块段面积的量测，需由他人抽查。抽查的比例应大于总块段个数的10%。每个块段两次面积之差，不得超过求积仪的允许误差。在抽查的块段个数中，有30%以上超过允许误差时，应全部重算。2.3矿井工作制度、生产能力、服务年限2.3.1 矿井工作制度矿井工作制度：矿井年工作日数、日作业班数，每日

19、净提升时数。2.3.2 矿井生产能力的确定煤炭工业矿井设计规范（2005）第2.2.3条规定：“矿井设计生产能力宜按年工作日 330d 计算，每天净提升时间宜为 16h”计算。每天三班作业，综采工作面可采用每日四班作业，每班工作六小时。按矿井设计生产能力(年产量)主要有以下三类井型：井型 设计生产能力(Mt/a)大型 1.2 1.5 1.8 2.4 3.0 4.0 6.0中型 0.45 0.60 0.90小型 0.09 0.15 0.21 0.30除上述类型外，不应出现介于两种生产能力的中间井型。2.3.3 矿井服务年限的确定毕业设计一般为新建井，矿井服务年限可按下式计算：式中：T矿井设计服务

20、年限，a；ZK矿井可采储量，Mt；A矿井设计年产量，Mt/a；K储量备用系数，K=1.31.5。对于新建矿井和改扩建矿井计算出的T值必须符合表2-6和2-7中规定的服务年限，如小于规定服务年限，则必须调整矿井设计生产能力。表2-6 新建矿井设计服务年限 矿井设计生产能力（Mta）矿井设计服务年限（a）第一开采水平设计服务年限（a）煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角456.0及以上7035-3.05.06030-1.22.4502520150.450.9402015 15表2-7 扩建后的矿井设计服务年限扩建后矿井设计生产能力（Mta）矿井服务年限（a）6.0及以上603.05.0501.22

21、.4400.450.930改建矿井的服务年限，不应低于同类型新建矿井服务年限的50。应注意上式计算矿井服务年限所采用的矿井可采储量是本章第二节的初算储量，故当利用后续章节所确定的煤柱损失量后，必须用修正后的矿井可采储量对矿井服务年限进行复核，仅需将复核后的矿井设计服务年限的计算过程编入设计说明书中。矿井服务年限确定后，应根据煤层开采条件分析保证达到设计年产量的可能性和合理性。本章附图、附表1、矿井工业储量、矿井设计储量、矿井可采储量汇总表(分煤层、水平及储量级别列出)；2、矿井工业场地安全煤柱计算图(说明书插图)。3 井田开拓及采区设计井田开拓方式和采区设计是进行矿井通风设计的基础，井下所有通

22、风巷道和通风构筑物都是在开采巷道、准备巷道和回采巷道的基础上进行分析和计算的。编写前应明确本章节的目的和内容。1、充分了解目前生产或者建设矿井的开拓方式：由于各实习矿井都是经过设计院正式设计，开拓方案已经经过详细的技术和经济对比，开拓方案具有可借鉴性。学生应该充分分析实习矿井的开拓方式，分别阐明现有矿井生产系统和准备方式的正确性，从而扩大设计者的思路，为自己所做矿井开拓方式的选题提供生产依据。2、安全专业学生主要从通风角度来考虑自己设计矿井的开拓方式，找出影响开拓和回采方式的影响因素，并确定自己的开拓方式和采区设计方式。3.1 矿井开拓方案的确定井田开拓是以第一、二章为基础，以本设计后续的章节

23、为依辅，内容涉及面宽，可变因素多，政策法律性强，设计时必须注意：1）树立全局观点：在考虑井田开拓问题的同时，要考虑矿井其它生产环节与之相适应，如矿井提升、运输、通风、支护方式、排水等。2）在矿井设计的诸多矛盾中，设计时要抓主要矛盾。为了使主要矛盾得到解决，对次要矛盾或矛盾方面可预先分析确定。确定和认识井田开拓方式时，对以下几方面内容可先进行初步估算：(1)为了正确确定井筒位置、长度、倾角，必须先确定井底车场的型式和有关线路尺寸；(2)为确定井筒、大巷、井底车场等主要开拓巷道断面，必须初步确定提升、运输设备的类型、型号和规格尺寸；(3)为确定矿井通风方式、风井位置及验算各主要巷道的风速，须根据矿

24、井瓦斯等级和其它条件，初步确定全矿及采区所需风量。上述计算内容和计算步骤可列入有关章节说明书中（也可将估算结果直接写入说明书中，但是在答辩时能够选型理由）。利用方案比较法进行本节设计的步骤如下： 和本设计中第二章内容有个较好的衔接； 对井田开拓中若干问题进行分析，初步确定有关参数方式； 井田开拓中主要问题有：井田开拓方式，井筒(硐)形式，数目、位置、开采水平数目和设置、煤层群分组、运输大巷及总回风巷布置，井底车场形式等； 针对自己的选定的开拓方案，对其开拓系统作详细说明，绘出开拓方式平、剖面图（插图）；根据上述步骤，对本节内容作如下说明。3.1.1 井筒形式和数目井筒形式和数目：应根据煤层赋存

25、条件、地形、水文地质、冲积层组成和厚度、井型、设备供应、施工条件等因素来考虑。1）井筒型式的选择： 当煤层赋存条件和地形条件适宜时，宜采用平硐开拓方式。 煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质条件简单或表土层虽较厚，属于干旱贫水区，且井筒不需特殊工法施工的缓倾斜、倾斜煤层，宜采用斜井开拓方式。 煤层赋存较深、表土层厚、水文地质条件复杂、井筒需用特殊工法施工或多水平开采的急倾斜煤层，宜采用立井开拓方式。 根据井田特点，结合地面布置要求，采用单一开拓方式在技术、经济不合理时，可采用综合开拓方式。2）井筒数目： 斜井或立井开拓的矿井，一般宜开凿2个提升井筒，即主井和副井； 分区开拓的矿井或在特殊条件下，

26、经技术经济比较合理时，可开凿2个以上的提升井筒； 风井数量应根据开拓部署、通风系统要求、安全生产需要、合理工期安排及投资效益等，经综合论证后确定； 箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作风井使用时，必须符合现行煤矿安全规程的有关规定； 高瓦斯、有煤与瓦斯突出危险的矿井必须设专用回风井。 确定井筒数目，还必须符合煤矿安全规程第18条关于安全出口规定。 该部分学生需要设计出井筒的形式以及选型依据，需要设计出所用井筒的具体数目及选择依据。3.1.2 井硐位置及坐标井筒位置的选择：应首先满足第一水平的开采、缩短贯通距离，减少井巷工程量。在一般情况下，井筒位置应选择在井田中央或最小货载运点上，但遇下列情况

27、，可视具体条件而定。井田附近有较大的村镇，应使广场煤柱与村镇煤柱合二为一，要避免首采区迁村；工业场地布置应尽量不压或少压煤，尤其不压好煤，以便为首采区创造较好的开采条件；应避免工业场地处于高山、洼地和受洪水威胁处；井筒和井底车场运输巷道尽量不穿过断层破碎带和少穿过松散岩层。 风井布置应根据选定的通风系统合理确定。一般根据以下原则：采用中央并列式通风系统时，在设计中必须规定井田境界附近的安全出口，当矿井发生灾害，井田一翼走向长度不能保证人员安全撤出时，必须形成井田境界附近的安全出口；采用对角式通风系统时，风井设在井田两翼的上部边界；采用中央分列式通风系统时，主、副井设在井田中央，风井设在井田上部

28、边界的中央；采用分区式通风系统时，回风井设在各采区的上部边界，条件适合时，也可利用各采区上山直透地面作为回风井。确定风井数目及其配置时，应因地制宜，灵活运用。例如，在浅部开采，表土层不厚，开凿小风井不困难时，开采第一水平时可采用分区通风。开采第二水平时再改为其它通风系统。又如井田走向长度大的矿井，初期可采用中央式通风系统，以后随着开采的发展，再开凿两翼风井，逐步过渡到对角式通风系统。该部分设计学生需要设计出井筒的位置及具体坐标，并绘制矿井井筒相对位置布置简图、井筒断面图（所有利用井筒）、编制井筒特征表。3.1.3 水平数目及高度对于倾斜煤层来说，开采水平划分是保证矿井服务年限的基本保证；对于近

29、水平或者水平煤层来说，保证矿井服务年限的基础主要就是合理的矿井盘区划分。开采水平的数目、位置（或盘区的数目、位置），应根据煤层赋存条件、阶段的划分、生产技术水平和水平接替等因素综合考虑。一般应注意以下几点：（1）要保证第一水平有足够的服务年限，其服务年限不应小于表3-1的规定。表3-1 第一开采水平设计服务年限井型Mt/a第一开采水平设计服务年限(a)缓斜煤层倾斜煤层急斜煤层3.05.0301.22.42520150.450.92015100.310（2）在开采水平以上的上山斜长过大，用一个阶段开采技术上有困难、安全上不可靠，或由于地质构造和煤层产状变化而使井田局部区域用某一个开采水平开采有困

30、难时，可考虑设计辅助水平；（3）为解决下山采区排水、通风和辅助提升，对某些涌水量大或阶段斜长较长的下山采区，亦可考虑设置辅助水平。学生做该部分时，可以不做开拓水平数目的技术、经济对比，需要综合考虑上述三个因素的基础上直接确定。该部分需要做出开采水平（或盘区）阶段（或者盘区）参数表和水平划分剖面图。表3-2 各阶段（盘区）主要参数表图3-1 水平划分情况剖面图（开拓方式剖面图）3.1.4 主要巷道布置情况要设计好矿井通风，需要在研究好、清晰井田开拓方式、井口位置的同时，弄清楚主要巷道的布置形式及断面情况。1）运输大巷的布置：（1）运输大巷布置的总体原则确定运输大巷的数目及布置时，一般应遵循下列原

31、则：开采煤层群时，根据煤层数目、煤层间距，可以采用分层运输大巷主要石门的布置方式；集中运输大巷采区石门的布置方式或分组集中运输大巷主要石门的布置方式。根据某些矿区的实际经验，煤层间距小于50米时，一般可采用集中运输大巷的布置方式，要用分组集中运输大巷布置方式时，分组间距一般应大于70m。这些经验仅作参考。有些煤层的层间距离较大，但煤层受断层切割，或者赋存状态不稳定，只有局部地段可采，而且储量较小，不宜单独布置运输大巷，可根据具体情况与其它邻近煤层划为一组布置大巷。对瓦斯量很大或有突然涌水危险的煤层，在技术和安全上必要时，可考虑分别划成煤组单独布置大巷；主要运输大巷一般应布置在煤组底板岩石中，但

32、在下列情况下，也可考虑布置在煤层中；(a)单独开采的薄及中厚煤层；(b)煤层群中相距较远的单个薄煤层和中厚煤层，走向不大，资源/储量有限、服务年限短的；（c）煤层群（组）下部的薄及中厚煤层中开有集中大巷的；（d）煤层坚硬，围岩稳定，维护简单，费用不高的煤层；（e）煤系底部有强含水层或者富有含水的岩溶时，不宜布置在煤层底板大巷的；（f）煤层坚硬而顶底板松软或者膨胀，难以支护的。岩石运输大巷应布置在坚硬、稳定、厚度较大的岩层中，如砂岩、石灰岩和砂质页岩等。避免在松软、吸水膨胀、易风化的岩层中布置。运输大巷应距煤层有一定距离，以避开支承压力的不利影响，这个距离一般与煤层1030m，对急斜煤层，为避免

33、底板移动影响，一般应布置在底板移动范围以外1020m的地方。在个别情况下，煤层底部岩层水文条件复杂，煤组内煤岩均较松软，维护困难，也可将运输大巷布置在煤层顶板岩层中，此时，必须根据开采后岩层垮落范围，留设护巷安全煤柱。近年来，随着煤矿锚杆支护技术的发展和矿井生产能力的提升，在我国中西部大型特大型矿井运输大巷大多布置在煤层中。所以对于地层较为稳定的煤岩层主要运输大巷可以布置在煤层中，不必受到上述总体原则的限制。图3-2 煤层布置大巷及煤柱留设情况图3-3 底板岩石大巷及煤层间距情况（2）主要运输大巷的布置方式该类主要是针对煤层群开拓方式进行布置方式分类：单层布置图3-4 分层大巷和主要石门布置分

34、组集中布置图3-5 分组集中布置运输大巷集中布置图3-6 集中运输大巷和采区石门布置针对该部分，毕业设计学生需要说明主要大巷布置情况（顶板岩石大巷/底板岩石大巷/煤层大巷等）和布置依据，并绘制出主要运输大巷布置简图（剖面图，主要说明运输大巷层位及与煤层的位置关系）。2)总回风巷的数目及布置:总回风巷道的位置需要在矿井开拓和通风系统中统一考虑。总体上应该在下列原则下进行布设：在井田开拓中，第一水平的总回风巷道一般布置在第一水平上山采区的中部，沿井田走向的上部边界。下一水平的总回风巷道常常可以利用上水平的运输大巷。在上、下水平交替期间仍然可以利用上一水平的总回风巷道。第一水平(或全井田)沿走向的总

35、回风巷道尽可能标高一致，以便于掘进和维护。若因露头深浅不一，开采高度不同而上部边界标高相差较大时，总回风道可按不同标高分段布置，但应尽量减少分段数。分段之间由斜巷连接。当需要总回风巷道进行辅助运输时，应考虑相应的提运设施。当多水平同时生产时，应使上水平的进风与下水平的回风互不干扰。一般要在上下水平间布置一条与运输大巷平行的下水平总回风巷道，也可利用掘进运输时的配风巷。平行的运输大巷和总回风巷的间距一般应大于30m，井采取措施以减少漏风。在煤层埋藏浅、冲积层不厚、不含水、能用普通方法掘进小风井(斜或立井)时，可采用采区风井或几个采区共用风井通风，不设或只设一段总回风巷。在煤层上覆有含水冲积层时，

36、在井田浅部开采边界要留设防水煤柱。第一水平总回风巷可设在防水岩柱内。在避免工作面开采动压影响的条件下，要靠近采区上部第一个工作面的回风道。近水平和极缓倾斜煤层的总回风道，常与运输大巷平行并列布置。当开拓煤层群时，根据开拓方式，运输大巷与总回风巷可放在同一层位，也可放在不同层位。在同一层位时，两者应有必要的间距(不小于30m)以减少漏风。在不同层位时两者可上下重选布置以减少煤柱损失。缓倾斜煤层群的总回风巷一般可设在煤层群下部稳定的煤层或底板中。层间距较大，倾角较小时，也可把总回风巷设在煤层群的上部。对于倾斜或急倾斜煤层，总回风巷一般应设在最下一个可采煤层底板不受开采影响的稳定岩层中。有条件的倾斜

37、煤层也可将总回风巷设在最下的可采煤层中。采用多并筒分区开拓的矿井，不设全矿井的总回风巷。根据各分区的开拓部署，设置各自的总回风巷。本部分毕业设计学生需要根据上述原则设计出自己设计矿井的总回风巷道数目及具体的布置情况。3.1.5 采区划分在矿井开拓方式、井口位置及水平确定之后，就需要按合理的煤层开采顺序将井田和水平划分为若干采区(或盘区，条带开采时也要划分居干区段)(以下同)。根据矿井生产能力的要求和采区工作面生产能力逐年地安排采区工作面的接替计划，以保证矿井投产后，长时期稳定的生产。采区的接替要安排好第一水平的规划、一般均在20年以上，有时甚至需要考虑到整个井田。采区划分的主要遵守如下原则：(

38、1)采区走向长度或斜倾条带的倾斜长度府根据煤层地质条件、开采机械化水平、集中化生产的要求、开拓及采准巷道布置综合考虑。根据接替要求，一般应保证机械化连续回采1年以上。按照日前我国集中化采煤水平，综合机械化回采面的翼长度不小于10002000m，普采不小于5001000m。世界上有的高产高效综采面一翼长达20003000m以上，个别达4000m。倾斜长度与水平(或阶段)划分相一致。（2）在全井田和第一水平采区划分时，要详细研究地质和地面条件确定采区界限，特别是工作面回采不应逾越的各种特殊条件，如落差较大的断层或断层带、无煤区(或冲刷带)、火成岩体或天然焦不可采区的边界、煤质分界(需要分采分运时)

39、、煤层结构复杂区、地堑地垒构造、向背斜铀、需不同开采方法的变换区(例如由于煤厚不同一次采全高需变换为分层开采或放顶煤开采、由于倾角转为急倾斜而使采煤方法改变区)、永久煤柱、需要“三下”采煤的区域、前期留煤柱而后期再开采(例如大的村庄煤柱、河流煤拄、干线煤件等)、老采空区界限、强含水层威胁的区域、瓦斯异常的地带等。（3）初期投产和达产的采区应尽量靠近主、副井(安全煤柱)，以求尽量缩短工期和降低投资。在选择井口位置时，就应考虑初期采区具有好的开采条件和丰富的储量，使其服务年限长。投产后能长期稳定的生产，取得好的技术经济指标。(4)有条件时，中央双翼采区是优越的方案，中央采区上(下)山带式输送机运煤

40、直达井底煤仓辅助运输上(下)山直通井底车场。此方案出煤快，投资省，效益高。在地质条件优越、机械化装备好的情况下、两翼走向长度均应尽可能长一些。中央双冀采区可同时进行两个工作面的牛产。若只需一个丁作面生产，则服务年限长，更能保证稳定生产。 (5)在矿井两翼布置单冀还是双翼采区，需进行技术经济比较。过去在工作面产量不大(特别是普采工作面)，一翼走向不太长时，双翼采区具有可加大采区能力减少掘进率、节省投资等优点，因此采区(盘区)以双面布置为宜。近年来，综采高产高效工作面发展较快。在主客观条件均具备时，一个综采工作面可达年产百万吨到几百万吨年产量，工作面走向长度加长（条件好的达到3000一4000m以

41、上，神华集团高产高效矿井工作面多在4000m左右)。若用双面布置，则开掘时间长，并有折返运输。这时单冀采区(上、下山靠近并底车场一面)更为有利。因此，必须根据具体条件经技术经济比较后确定单翼或双翼采区。总的来说，只要条件适宜，加大采区条带长度和采区能力(集中化)是未来的发展趋势。（6）开发多煤层的井田，对近距离煤层经比较后可布置联合采区。（7）在全井田和第一水平采区划分时，要和采区接续统一考虑，应安排两冀较为均衡的生产。尽可能避免两冀(或多方向)产量变化太大，甚至后期形成单冀生产，以保证合理的均衡生产。分区的风井或其他通道的位置也要与采区划分和接替互相适应。 (8)在煤层倾角小于12，条件适宜

42、时，可采用倾斜长壁布置。在有条件布置倾斜条带开采的井田中，哪部分用采区或盘区准备方式开采，哪部分用条带准备方式开采，必须做方案比较。往往在一个井田中既有采区、盘区又有条带准备方式。该部分毕业设计学生在充分理解上述采区布置原则的基础上布置自己设计矿井的采区数目和采区具体参数（说明书中详细说明），并在采掘工程平面图上画出自己设计的采区边界线。3.2开采顺序在井田范围内，采区的开采顺序一般采用前进式，即从井田中央开始，向井田两翼推进的方式。如果采用上、下山开采时，上山阶段采用前进式，下山阶段可采用后退式。煤层组与组间的开采顺序，原则上采用下行式，即先采上煤组，依次开采下组煤层。但如果煤组间距离较远，

43、上、下煤组不受采动影响时，也可以先开采下煤组。至于采区范围的煤层和区段的开采顺序，一般也是下行式开采，即先采上层煤及上区段，然后依次开采下煤层及下区段，但在特殊情况下，也可考虑上行式的开采顺序，如近水平煤层，就可先布置盘区的下区段先采；缓倾斜煤层，顶板淋水较大时，为了减少水对开采的影响，也可采用上行式。3.2.1 沿井田走向的开采顺序沿井田走向的开采顺序：1、采区前进式开采顺序先靠近井筒的采区，自井筒向井田边界方向逐次开采其余各采区。2、采区后退式开采顺序自井田边界向井筒方向逐次开采各采区。本部分毕业设计学生可以根据自己的首采工作面（一般为通风容易时期）的布置情况来确定自己设计矿井的的开采顺序

44、，需要对开采顺序做一说明（是采用前进式还是采用后退式）。3.2.2 沿井田倾向的开采顺序沿井田倾向的开采顺序：沿井田倾向的开采顺序一般采用下行顺序开采各阶段，即开采工作先从煤层浅部开始然后沿煤层倾斜自上而下依次开采各阶段。本部分毕业设计学生可以根据自己的首采工作面（一般为通风容易时期）的布置情况来确定自己设计矿井倾斜方向的开采顺序，需要对开采顺序做一说明（是采用上行式还是下行式，一般上山采区采用下行式，而下山采区采用上行式。）。3.3 采区布置及主要参数本大节设计的主要内容是：根据采区的地质资料、设计资料和实习矿井的生产情况（基建矿井选用临近矿井的生产情况），设计出首采工作面采煤工作面长度、区

45、段长度、工作面连续推进长度等具体参数；设计出采区的具体尺寸和采区的生产能力；设计出采区留设煤柱及回采率。本节设计时，只需对一个主要煤层和一个投产采区(或指导教师指定的煤层和采区)作详细设计，而对矿井的其它煤层和采区，只作简要说明。本设计采区为何种采区，位于井田的部位，采区的煤层边界，走向长度，南北倾向长，面积。毕业设计学生需要将设计采区的位置、边界、范围及采区煤柱情况进行详细说明，并在采掘工程平面图上进行详细标注（重点是采区边界和采区煤柱）。本采区煤层的自然状况：煤层的平均倾角，煤厚平均，煤质，容重,绝对瓦斯涌出量，相对瓦斯涌出量 ,煤层瓦斯含量 ，煤层的煤尘有无爆炸危险，自然发火期。本采区地

46、理位置，采区地面标高。采区范围有无断层，地质构造，采区内的地层整体倾向，可采煤层的数量，煤质，煤层的倾角，本区沉积地层的基底。煤层顶底板，坚硬程度，巷道支护难易程度。毕业设计学生在撰写本部分内容时要与井田的概况和地质特征的内容区分开，主要就是你所采区范围内的地质和地层情况（特别是采区内的构造情况）、边界的坐标点以及采区内的工程地质特征（顶底板、瓦斯、水、粉尘、自然发火等等）3.3.3 首采采煤工作面长度的确定工作面长度的确定首先在充分认识学生设计采区影响工作面长度的因素的基础进行。主要设计内容包括工作面走向长度（倾斜长壁工作面为倾斜长度，有时候也叫做工作面连续推进长度）、工作面区段（倾斜）长度

47、（倾斜长壁工作面为走向长度）。1、在考虑工作面长度的影响因素时间主要因素1）地质因素（1）煤层厚度。煤层薄，工作面行人运料不便时，工作面不宜太长。煤层厚度较大时作面长度应与采煤工艺开采厚度是否分层及其厚度、开采能力相适应。放顶煤工作面长度除受到与单一煤层和分层开采煤层工作面具有共向的制约因素外，还受到顶煤厚度的影响。设备能力一定的情况下，顶煤厚度加大，采放比提高时，工作面长度应适当缩短。对于厚及特厚煤层，一次开采厚度大的放顶煤工作面，当工作面产量主要由故煤能力决定时，工作面长度不宜太大。煤层厚度较大，采用普通支柱时，采高大于25m，顶板支护困难，或顶板垮落有推倒放顶线支柱的危险，应打斜撑住，工

48、作面不宜太长。（2）倾角。煤层倾角大于30。行人运料很不方便。特别是急倾斜煤层，工作面作业条件比较因难，劳动强度大为了安全起见，防止滑落煤和岩块砸伤人员或冲例支架，工作面宜短不宜长。（3）围岩性质。顶板松软破碎的工作面，放顶时肝石易窜人工作空间影响作业，工作面越长、暴露顶板面积越大，采场压力越大，对采场生产和安全都水利。因此，顶板松软破碎或坚硬时，工作面不宜太长。（4）地质构造。地质构造主要包括断层、沼曲、陷落校与岩浆侵入，其中以断层和陷落柱影响为最大。不同的回采工艺方式，对地质构造的适应性有所不同。一般来说机械化程度越高，对地质构造的适应性则越差。2）技术因素（1）采煤机滚筒式采煤机或刨煤机

49、采煤比爆破落煤的进度快、效率高、产量大。条件相同时机采工作面长度应大于炮采工作面长度。工作面愈长、相对减少丁辅助工作时间，同时也相应减少了采区区段数目和工作搬家次数，节约了工程量。（2）输送机设计选用输送机的运输能力和有效铺设长度应满足工作面长度、产量和进度要求。（3）顶板管理顶板不稳定时，工作面不应过长，综采工作面长度一般情况下是不受顶板管理要求的限制，故条件相同时综采上作面长度一般应大于普采工作面。（4）工作面通风一般情况下工作面长度与通风无直接关系。瓦斯涌出量较大的煤层，需要用来冲淡瓦斯的风量愈大。工作面风速大，引起煤尘飞扬，所以在高瓦斯矿井中，应按采煤工作面的通风能力确定工作面氏度：（

50、5）巷道布置在煤层群联合布置采区，由于各煤层的赋存条件和开采技术条件不同，根据工作面生产技术条件所确定的合理工作面长度也不尽相同。这时，应在分析各煤层合理工作面长度的基础上，以主要开采煤层为主，兼顾其它煤层，统筹考虑选定一个对采区内各煤层都比较合理的工作面长度。3）经济因素由于工作面长度与地质因素和技术因素关系十分密切，直接影响生产效益、所以应根据条件，以产量高、效率高为原则选取合理的工作面长度。合理的工作面长度应以生产成本最低、经济效益最好为目标。（1）采煤工作面的经验长度综合机械化采煤工作面长度，一般为150220m，如开采技术条件许可工作面长度可达250300m，每个工作面长度尽可能保持

51、一致。普通机械化采煤工作面的长度，一般宜为120160m，对拉工作面其总长度一般为200300m。炮采工作面长度一般为80一150m；当受断层等构造影响时，根据实际情况决定其长度。急倾斜煤层采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法的工作面长皮一般为3060m。水砂充填采煤的工作面长度，可参照条件类似的分层下行陷落采煤法工作面长度的数值确定。放顶煤开采，当工作面端头受条件限制无法放煤时，应适当增加工作面长度。对于日产万吨的高产高效放顶煤工作面，当煤层厚度较小、采煤机割煤时间大于放顶煤时间时，工作面长度以180200m为佳；当煤层厚度较大、放煤时间较长时，工作面长度以150180m为宜。（2）区段长度确定(一

52、)近水平、缓倾斜及倾斜煤层的区段斜长对于近水平、缓倾斜及倾斜煤层走向长壁开采，采区沿倾斜划分若干区段进行回采，一般个区段内安排一个采煤工作面或一对拉工作面。当采区斜长不受限制时，区段数目的确定主要应考虑采区上、下山设备的选型和生产能力。大型矿井的采区倾斜长度一般为10001500m左右，究矿(集团)公司兴隆庄矿采区倾斜长度达3200m，南屯矿采区倾斜长达4750m。(二)怠倾斜煤层的分阶段高度急倾斜煤层分阶段高度见表3-3。根据淮南矿区的经验，采用煤组联合布置的急倾斜煤层群，分阶段高度采用30-40m以满足煤组内各煤层采用几种不同的采煤方法的要求。当煤层赋存稳定、地质构造简单时阶段高度设计也有

53、达60m左右的。表3-3 急倾斜煤层分阶段经验高度一览表（3）工作面连续推进长度的确定（长壁工作面壁长）影响综采工作面连续推进长度的主要经济因素是搬家费和巷道掘进费。在我国当前设备技术条件下，工作面连续推进方向长度以不小于10001200m为宜；高产高效综采工作面连续推进长度可取10003000m。根据潞安矿区高产高效矿井生产经验，单面年产在200万t以上，工作面年最多搬家一次，工作面长180200m，工作面连续推进长度以10002300m为宜。现在神华集团大柳塔煤矿20610工作面的最大长度达到了6240m。毕业设计学生在撰写本部分内容时要充分结合矿井的采矿地质条件，结合上述经验长度进行工作

54、面参数的选择，说明书中应该说明选择该长度的理由。并在采掘工程平面图上按照比例画出设计工作面的各参数。1）采区尺寸留设的经验范围(1)采用采区准备时，采区上山长度一般不超过1500m，采区下山不宜超过1200m。用采区石门和溜煤眼开采时，采区斜长可按具体条件确定。(2)采区(盘区)宜采用双冀布置。当受地质构造限制或在安全上有特殊要求时可单翼布置的采区走向长度应适当加大，减少设备搬家次数。有条件的可采用跨上山或石门连续回采。综采采区单冀布置时，走向长度一般不小于1000m；当双翼布置时，走向长度一般不小于2000m。高产高效综采矿井采区(盘区)一翼长度已扩大到2000m以上，薄煤层及跨上山开采可适

55、当减小；高档苔采的双冀采区，其走向长度一般为1000一1500m。采用沿大巷两侧直接布置工作面时，工作面沿推进方向的长度应根据具体条件确定。对于顶底板松软、巷道难于维护、地质构造复杂或自然发火期短的煤层，及装备水平低的小型矿井，采区走向长度可适当缩短。当受煤层赋存条件、地质构造限制时可单冀布置。(3)煤层倾角小于12，条件适宜时，可采用倾斜长壁布置，上山部分倾斜长度宜为1.01.5km，下山部分倾斜长度宜为0.71.2km。根据调查部分矿井资料统计，炮采双翼采区走向长度为800一1000m。急倾斜煤层单冀采区走向长度为200一300m；双翼采区为400600m。对于顶底板松软、巷道难于维护，地

56、质构造复杂或自然发火期短的煤层，以及装备水平低的小型矿井，采区走向长度可适当缩短。随着采、掘、运设备的发展，采区走向长度有逐渐加大的趋势。2）采煤工作及采区煤柱留设经验尺寸采用走向长壁采煤法的采区，应先对区段平巷布置方式进行论证，条件允许时，应优先考虑采用无煤柱护巷。有煤柱护巷时，区段斜长等于采煤工作面长度加区段平巷和护巷煤柱的宽度。根据设计规范有关规定，采煤工作面长度可参考表3-4。表3-4 工作面长度参考表回采工艺类型工作面长度(m)综合机械化采煤不宜小于160普通机械化采煤薄煤层不小于120，中厚煤层不小于140炮采工艺100120区段护巷煤柱宽度可参考表3-5。表3-5 采区煤层巷道护

57、巷煤柱尺寸巷道类别薄及中厚煤层巷道一侧(m)厚煤层巷道一侧(m)备注水平大巷20302550主要回风巷20左右2030采区上(下)山20左右3040区段平巷8201520采区边界510510较大断层10501050视断层落差情况而定3）影响采区尺寸的因素采区尺寸主要指采区倾斜长度和走向长度。当煤层倾角较大时，采区倾斜长度由水平高度确定，当煤层走向起伏变化较小，采用盘区布置时。盘区的倾斜长度常常受辅助运输方式的限制，但应尽量避免出现多段辅助运输；采用倾斜长壁采煤法时，采区尺寸主要是指采区倾斜长度。选择合理的采区走向长度（倾斜长度）应考虑以下因素：（1）地质条件：地质构造；围岩稳定程度；自然发火程

58、度；再生顶板形成时间，煤层倾角；煤层厚度。（2）开采技术装备：近年来，我国采煤机械装备发展迅速，高产高效矿井逐年增多。1997年年产超百万吨的综采队和采煤工作面已达76个之多，普通机械化工作面年产超过40万吨工作面已达52个。2000年之后有相继出现了一系列千万吨矿井。炮采工作面年生产量超过35万t的工作面已有17个。国有重点煤矿综采面个数已达286个，井下煤炭运输已基本实现胶带化，辅助运输由过去单一的绞车(无极绳)运输已发展到齿轨车、单轨吊、卡轨车及无轨胶轮车等多种运输方式。区段平巷一般选用胶带输送机运煤。目前多采用可伸缩放带输送机运输，输送机铺设长度500m2500m治，大同马脊梁矿井国产

59、设备单机多点驱动胶带输送机铺设长度已达到3000m/台，对一些中小型矿井，工作面巷道运输有可能采用无极绳或绞车运输的条件下，采区一翼长度一般宜在300-800m左右。辅助运输设备、方式及运力等也可能影响到来区尺寸，随着单轨吊、无轨胶轮车、齿轨卡轨车等设备的引入，采区辅助运输方式，对采区尺寸的制约影响得到了一定程度的解决，采区尺寸才能有条件增大。例如采用无软胶轮车作为辅助运输的大柳塔矿井，采区一翼长度达到3000m。济宁三号井投产采区走向长度、倾斜宽度分别达到17002300m和10002500m，保证每一区段工作面连续推进一年，年推进1590m以上。对一些中、小型矿井，如果区段巷道坡度起伏较大，工作面巷道需采用绞车运输时，不适合采用新型辅助运输形式，采区尺寸不宜过大。当无移动变电站时，采区走向长度还要考虑电压降的影响。当采用660v电压等级的供电系统时，最大供电距离一般不超过1000m：采用380v电压等级的供电系统时，最大供电距离一股不超过300m。采区走向长度还与自移支架检修周期有关。一般以一年左右检修一次作为倒面周期，也有的矿检修周期定为两年(设备较新)。国内