采区巷道布置设计
说明书
专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师：
设计时间：2014.10.20～2012.10.26 设计成绩：
工程技术学院
呼伦贝尔学院工程技术学院
采区巷道布置设计 课程设计任务书
指导教师： 教研室主任：
年 月 日
工程技术学院 采区巷道布置 课程设计成绩评定表 专业： 采矿工程 班级： 学号姓名：
年 月 日
前 言
巷道是连接一个矿井地面与地下的交通要道，它担负着全矿井的运输，行人，
通风等所有重大任务，是一个矿井的根本。学完《井巷工程》，《矿井通风与安全》，《采矿学》等课程后，我们对于巷道有一个初步的认识，为了增加我们的感性认识，加强动手能力，紧密理论与实际的联系而进行的这次课程设计，并以此来培养学生运用所学知识处理生产所遇的实际问题的能力，培养学生正确的思维方式和工程技术人员应具备的基本技能。
本次设计是根据老师给我们的大雁三矿北二采区的资料为基础而进行的。通过本次设计我们将完成以下任务：采取概况，采区巷道布置方案选择，采区生产系统，采区主要经济技术指标等。通过此次实习，我们应该掌握采区巷道布置设计的初步方法。本次设计是在参考了《井巷工程》《矿井通风与安全》《采矿学》《煤矿安全规程》等资料设计而成，由于受水平和时间限制，本次设计有很多不足之处，恳请老师指正。
前 言 ............................................................................................................................................ 1 1、井田概况 ........................................................................................................................................ 3
1.1井田地理位置 ........................................................................................................................ 3
1.1.1井田的交通情况 ....................................................................................................... 3 1.2井田地质构造及水文地质 .................................................................................................... 4
1.2.1地质构造 ................................................................................................................... 4 1.2.2水文地质情况 ........................................................................................................... 4 采区涌水量预计 .................................................................................................................. 4 1.3井田开拓 ................................................................................................................................ 4
1.3.1开拓方式 ................................................................................................................... 4 1.3.2井筒数目与位置 ....................................................................................................... 4 1.3.3大巷位置及布置方式 ............................................................................................... 4 1.3.4采区划分及采区接续 ............................................................................................... 5 1.4矿井通风、运输、排水等系统 ............................................................................................ 5
1.4.1通风方式与通风系统 ............................................................................................... 5
2、采区概况 ........................................................................................................................................ 7
2.1采区境界 ................................................................................................................................ 7 2.2相邻采区情况 ........................................................................................................................ 7 2.3地表情况 ................................................................................................................................ 7 3、采区地质情况 ................................................................................................................................ 8
3.1地质构造 ................................................................................................................................ 8 3.2采区储量 ................................................................................................................................ 8
3.2.1采区储量计算 ........................................................................................................... 8 3.2.2采区煤层损失量 ....................................................................................................... 9 3.2.3采区可采煤层储量 ................................................................................................. 10 3.3矿井采区形式 ..................................................................................................................... 11 3.4储量及服务年限 .................................................................................................................. 11
3.4.1矿井储量 ................................................................................................................. 11 3.4.2矿井服务年限 ......................................................................................................... 11 3.5可采煤层特征 ...................................................................................................................... 11 3.6煤层情况 .............................................................................................................................. 13
3.6.1采区沼气、煤尘情况 ............................................................................................. 13 3.6.2存在问题及建议 ..................................................................................................... 13
4、采区巷道布置方式选择 .............................................................................................................. 14
4.1方案技术比较 ..................................................................................................................... 17 4.2方案经济比较 ..................................................................................................................... 18 5、采区生产系统 .............................................................................................................................. 20
5.1运输方式的选择 .................................................................................................................. 20
5.1.1煤炭运输方式 ........................................................................................................... 20 5.1.2辅助运输方式 ........................................................................................................... 21 5.1.3运煤路线 ................................................................................................................... 21 5.2运料系统 .............................................................................................................................. 21 6、采区主要经济技术指标 .............................................................................................................. 21 致 谢 .............................................................................................................................................. 22 参考文献 ............................................................................................................................................ 23
1、井田概况
1.1井田地理位置
大雁三矿位于内蒙古自治区呼伦贝尔市境内，行政隶属鄂温克自治旗管辖。大雁三矿位于大雁矿区的西南部，地理座标为东经120°35′，北纬49°15′。
大雁三矿地形比较简单，地表有丘陵起伏。地势局部的趋势是东南高，西北低，海拔标高在637.13—761.9m ，一般在670.1m 左右。
1.1.1井田的交通情况
矿区交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，滨州线铁路从矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市18公里，向西至海拉尔区64公里。向东经牙克石市可达加格达旗、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳，北至京全国各地，向西经海拉尔区可到我国边陲满洲里市。（附交通位置图1-1）。
图1-1交通位置图
1.2井田地质构造及水文地质
1.2.1地质构造
雁南矿位于大雁煤田的西南部，根据一O 九地质队精查及矿务局补勘成果，区内经钻探、地震勘探、物探实见证实：共有34条大、中型断层，孤立断点50个，这些断裂均以正断层形式赋存。
1.2.2水文地质情况 采区涌水量预计
北二采区无水文资料也未做过水文地质工程，但本区对应地表西部属沟谷地形，成为东西两侧积水汇集之地，对地下水将形成一定的补给。F2、F3断层及其附近可能伴生或派生小型断层，均可能含、导水。另外，根据本区内的小井实际开采揭露（开采16号煤层），水量较大。
预计采区涌水量为300-350m /h。
3
1.3井田开拓
1.3.1开拓方式
雁南矿地貌单元属冲积平原型，地表呈丘陵构造。地势总的趋势是东南高，西北低，海拔标高在637.13~671.30m平均在670.10m 。
第四系地层为黄色亚黏土和黑色腐植土等组成的松散沉积，该层厚度为10.6~59.0m，平均厚度为21.11m 。综合考虑各种因素雁南矿现在采用的是立井多水平开拓方式（+100水平，+350水平），采区采用的是多上山与石门开采。
1.3.2井筒数目与位置
本矿现有一对立井，两个风井（西二风井，北二风井），主、副井井筒直径均为6m 的圆形的井筒。主、辅助提升均采用德国西门子公司的提升系统。主、副井井深320m 。主井担负煤炭提升任务，副井担负辅助运输任务，同时两立井还是进风井。
1.3.3大巷位置及布置方式
大巷运输方式一水平采用胶带运输机运输。西翼上煤组大巷在18号煤层底板当中。西翼下组三采区利用西翼大巷前石门开采。一水平的北翼采用石门大巷布置方式，胶带巷采用斜巷和石门布置方式。一水平大巷位于+350水平。
1.3.4采区划分及采区接续
采区划分是按照现有技术设备及采区划分原则划分的，先有采区有北一，北二，北三，北四，西一，西二，西三，西五，西六，西七。接续本着就近，符合开采顺序的原则。
1.4矿井通风、运输、排水等系统
1.4.1通风方式与通风系统
通风方式为抽出式通风方式，全矿井采用对角式通风系统。 1.4.2概述
在矿井建设和生产过程中，随时都有各种水源涌入矿井。矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的矿水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。
1.4.3矿井水来源及涌水量
矿井水的来源可分为地面水和地下水，地面水主要来源沟渠和池塘里的积水以及季节性雨水，融水等。地下水包括含水层水、断层水和老窑积水。上述各种水源不是单一存在和起作用的，在一定条件下，相互沟通，互相补给。
由于矿井地处分水岭地带，含水层含水性均较弱，主要充水水源为顶板砂岩裂隙水，现涌水量为5m3/h根据邻近生产矿井调查，排水量一般小于30m3/h因此，可以推断本矿区的矿井涌水量不会很大，充水来源为顶板砂岩裂隙水，或开采产生的塌陷裂隙与风化裂隙水沟通，大气降水为主要充水水源。
1.4.4供电
煤矿地面变电所的主要作用是接受来自电力系统的电能，再分配给矿井地面和井下的用户。矿井地面变电所的主要变压器一般选用两台，当一台停止运行时，应能保证安全和原煤生产用电负荷，且不小于全部负荷的75%。地面变电所设双回路电源进线，当任一回路发生故障停止运行，另一回路应仍能担负矿井全部负荷。变电所的设置应靠近主要负荷和电缆入井井筒，以便留有进出线走廊。
2、采区概况
2.1采区境界
北二采区位于三矿井田内，北以350等高线，南、西以F10断层，东以17勘探线为界。采区走向平均长3000m ，倾斜平均宽1200m ，面积3.6km .
2
2.2相邻采区情况
该掘进区域的四邻关系为:东邻一矿井田西五采区（已采终27号煤层），西邻27煤层未开采煤体。
2.3地表情况
该回采工作面采动塌陷影响范围内地表无房屋建筑物，有三趟高压线路、三矿公路。地表多为耕地，无河流，无塌陷积水坑。有原砌石排水沟，工作面内穿过本煤层的钻孔一个，孔号为75-79。
3、采区地质情况
3.1地质构造
在本区域南部有F10断层，其产状走向为EW 、倾向为S 、倾角为3°-13°，落差平均210.00米；该断层为正断层。
3.2采区储量
根据煤层赋存状态及矿井开采技术条件、考虑市场需求和经济效益等综合因素，确定采区生产能力仍为5.0Mt/a.
3.2.1采区储量计算 ①采区工业储量 27号1煤层工业储量
Q271=SHD/cosα=1200×3000×11×1.23/cos11 °=4962.0万吨 27号2煤层工业储量
Q272=SHD/cosα=1200×3000×11×1.26/cos11°=5083.0万吨 28号2煤层工业储量
Q282=SHD/cosα=1200×3000×11×1.24/cos11°=5002.3万吨 采取工业储量
Q 工 = Q271+ Q272+ Q282=4962.0+5083.0+5002.3=15047.3万吨 式中 S-----采取面积m2 H-----煤层厚度m D-----煤的容重t/m3 α-----煤层倾角11° 3.2.2采区煤层损失量 ①煤层露头留煤50m
1200×50×11×1.23/cos11°+1200×50×11×1.26/cos11°+1200×50×11×1.24/ cos11°=250.8万吨
②断层留煤柱30m
1800×30×11×1.23/ cos11°+1800×30×11×1.26/ cos11°+1800×30×11×1.24/ cos11°=225.6万吨
③采取边界留煤柱20m
3000×20×11×1.23/ cos11°+3000×20×11×1.26/ cos11°+3000×20×11×1.24/ cos11°=250.8万吨
1200×20×11×1.23/ cos11°+1200×20×11×1.26/ cos11°+1200×20×11×1.24/ cos11°=100.3万吨
④煤层水平大巷煤柱两侧各宽50m
3000×50×2×11×1.24/ cos11°=416.9万吨 ⑤回风上山两侧各留50m
50×2×（1200-30-20）×1.26×11/ cos11°=162.4万吨 ⑥运输、轨道上山间宽留20m ，两侧各留50m
（50×2+20）×（1200-30-20）×11×1.24/ cos11°=191.8万吨
⑦区段巷道煤柱宽为10m
10×（3000-50-100-40）×11×4/ cos11°×（1.23+1.26+1.24）=126.0万吨
⑧底板留煤500mm
250×0.5×（3000-50）×1.23/ cos11°+250×0.5×（3000-50）× 1.26/ cos11°+250×0.5×（3000-50）×1.24/ cos11°=140.1万吨
采区煤层损失量Q 损
Q 损=250.8+225.6+250.8+100.3+416.9+162.4+191.8+126.0+140.1=1864.7万吨
3.2.3采区可采煤层储量
Q 采= Q工- Q损 =15047.3-1864.7=13182.6万吨 3.2.4采区回采率
C=13182.6/15047.3×100﹪=87.6﹪
储量计算表
3.3矿井采区形式
北二采区走向长度3000m ，倾向长度1200m ，倾角7°-12°, 平均倾角11°，北二采区设计生产能力为5Mt/a。本设计为一矿一井一面生产。开采标高为+350-+121m。
3.4储量及服务年限
3.4.1矿井储量
本井储量丰富，精查区有地质储量495.904Mt ，后备区有地质储量约258.740Mt ，合计754.644Mt 。井田内共有17个可采煤层，其中厚煤层有7层中厚煤层9层。煤层累计平均厚度为55.46米。煤层厚度变化小，赋予比较稳定，煤层生产能力大，开采条件好，具有建设大型矿井的条件。
矿井属低沼气矿井；无地温异常区；煤层有自然现象，发火期一般为3~6个月，最短为28天。开采技术条件简单。
煤层顶、底岩层由粉沙岩、细砂岩、泥岩组成。尽管岩性较软，但只要留少量、护顶煤，可改善顶底板管理条件。煤层倾角一般15~20度，局部达到28度，适合机械化开采。井田内结构比较简单，能够划分大采区，发挥综采的效能。矿井生产能力为5.0MT/a 3.4.2矿井服务年限
本井田精查区有可采储量325.799Mt ，储量备用系数取1.4，矿井服务年限为46.5a 。
3.5可采煤层特征
271号煤层：该煤层是27煤层组的上分层，全区发育，于20-22勘探线浅部与272合并，于19-21勘探线深部与272合并, 其厚度变化较大，最小厚度9.14m ，最大厚度13.03m ，平均厚度11.08m 。结构比较复杂，一般是2-3个自然分层，最多达5个自然分层，为大部可采煤层，与上层间距30.22m 。
272号煤层：该煤层是27煤层组的下分层，分布于17-27线间，煤层厚度变化较大，最小厚度10.53m ，最大厚度12.41m ，平均厚度11.18m ，东西两翼薄而中部厚，浅部与27合并而增厚。煤层结构比较复杂，一般是2-3个自然分层，最多达5个自然分层，为大部可采煤层，是三矿井田主要可采层之一，与上层间距5.38m 。
282号煤层：该煤层是28煤组上分层，分布于17-27线间，中部厚而两翼薄，浅部厚度逐渐变薄、局部尖灭，最大厚度12.76m ，平均厚度11.00m 。煤层结构比较复杂，一般2-3个自然分层，个别达6个自然分层，为全区可采，是三矿井田主要可采层之一, 与上层间距6.04m 。
煤 层 特 征 表
在本区域南部有F10断层，其产状走向为EW 、倾向为S 、倾角为3°-13°，落差平均210.00米；该断层为正断层。
3.6.1采区沼气、煤尘情况 ①瓦斯
本矿煤层瓦斯含量甚微，瓦斯相对涌出量0.67m 3/t，二氧化碳为2.19 m3/t；瓦斯绝对涌出量2.58m 3/min，二氧化碳为3.23 m 3/min，瓦斯的等级为低瓦斯矿井。
②煤尘
本矿井煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸指数为30.5-50.96%。 ③自燃
本矿煤层易自燃，其自然发火期为3-6个月。
3.6.2存在问题及建议 ①采区涌水量预计
北二采区无水文资料也未做过水文地质工程，但本区对应地表西部属沟谷地形，成为东西两侧积水汇集之地，对地下水将形成一定的补给。F2、F3断层及其附近可能伴生或派生小型断层，均可能含、导水。另外，根据本区内的小井实际开采揭露（开采16号煤层），水量较大。
预计采区涌水量为300-350m 3/h。 ②存在问题及建议
a. 该掘进区域内有3个钻孔穿过本煤层, 孔内可能积聚有废气和水，在设计时应尽量避开钻孔，如必须穿过请制定相应超前过钻孔措施。
b. 在上述断层附近煤岩层较破碎，裂隙发育且含水，望在工作面中加强工作面帮、顶管理，在工作面接近断层时，采取边掘边探，预防突水危险。
c. 该掘进区域271煤层倾角变化较大西部煤层倾角较小, 最小11°, 东部煤层倾角较大，最大达28°，故在工作面设计中要考虑倾角变化因素，保证工作面等长。
d.该掘进区域有上述断层将对本煤层掘进构成影响，在施工中要边掘边探，加强帮、顶管理，确保施工安全。
e.在本掘进区域上部有三段采空区老塘水，积水量约4.7万立方米，积水标高在428水平，望在掘进开工前采取探放水措施，做好防治水工作，加大排水能力的设计，避免发生突水事故。
4、采区巷道布置方式选择
本采区主要开采的271、272、282，271、272煤层间距为5.38m ，272、282煤层间距为6.05m 。根据以上依据确定集中运输的布置方式更为合适。而集中大巷的布置方式如下：
方案一：三层煤开采方式为联合开采，采区巷道布置方式为：三条巷道中，运输上山位于煤层底板中，轨道上山位于煤层底板下的岩石中，回风上山位于上部煤层顶板之中（附图1）。
优点：
（1) 单独的回风上山，且回风上山在上部煤层，更利于回风；
（2) 集中材料平巷布置在282煤层底板中，减少了一条岩石巷道的掘进，节省掘进费用；
（3) 利于工作面布置，资源回收简单； 缺点：
初期工程量大，一煤一岩一回风三条上山的掘进量大，掘进费用高； 井下辅运人员、设备多、辅运环节复杂；
大巷在煤层中不利于工作面布置。
附图1
方案二：三层煤开采方式为联合开采，采区巷道布置方式为：三条巷道中，上下山位于岩石中，回风上山位于上部煤层顶板之中（附图2）。
优点：
单独的回风上山，且回风上山在上部煤层，更利于回风； 利于工作面布置，资源回收简单； 缺点：
初期工程量大，三条上山的掘进量大，掘进费用高；
井下辅运人员、设备多、辅运环节复杂； 大巷在煤层中不利于工作面布置。
附图2
方案三：三层煤开采方式为联合开采，采区巷道布置方式为：三条巷道中，运输上山位于煤层底板中，轨道上山位于煤层底板下的岩石中，回风上山位于上部煤层顶板之中（附图3）。
优点：
单独的回风上山，且回风上山在上部煤层，更利于回风； 利于工作面布置，资源回收简单；
缺点：
初期工程量大，两条岩石上山及回风上山的掘进量大，掘进费用高； 井下辅运人员、设备多、辅运环节复杂；
大巷在煤层中不利于工作面布置。
附图3
4.1方案技术比较
采区方案技术比较法
4.2方案经济比较
采区方案经济比较
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采区方案汇总表
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综上所述，虽然方案一的经济最优，但是方案二、三只比方案一高7％，小于10％，可以看做经济上是一样的。但是考虑到巷道的维护及日常的运输，方案一有一煤巷，维护困难，因此不考虑方案一。方案二采用集中运输巷，运输不方便，所以综合比较方案三最优，故选择第三种方案作为采区巷道布置方案。
5、采区生产系统
5.1运输方式的选择
5.1.1煤炭运输方式
井下以一个综采工作面、二个综掘工作面来保证全矿井的设计生产能力，出
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煤点集中, 出煤量大，所以采掘工作面采用带式输送机运输。采掘工作面运出的煤炭通过采区运输机上山和运输石门转入大巷带式输送机，经主斜井带式输送机运至地面。井下采用带式输送机运输煤炭，有以下优点：
1、可以实现从采煤、掘进地点到地面的连续运输，不需要倒装，主运输系统简单、管理方便。
2、由于顺槽有一定的起伏变化，带式输送机较其它运输方式，适应煤层坡度变化的要求。
3、采用带式输送机连续运输方式，易于实现生产自动化管理和集中控制，可以充分发挥设备效能，用人少、效率高。
4、带式输送机运输，生产集中、开采强度大、运输量高，增产潜力大，有利于保证矿井高产、稳产和增产。
因此，设计井下煤炭采用带式输送机运输。机轨大巷采用强力带式输送机集中运输。运输石门、采区运输上山、区段运输石门采用带式输送机运输。 5.1.2辅助运输方式
大巷的辅助运输方式和井筒辅助提升、采区内的辅助运输方式统筹考虑。机轨大巷、运输石门采用电机车运输。采区轨道上山采用液压绞车运输。 5.1.3运煤路线
煤层运煤路线：工作面→9→14→4→12→1。
5.2运料系统
第一阶段煤层运料路线：1→2→5→6→10→煤层工作面； 第二阶段煤层运料路线：1→2→5→15→8→煤层工作面。
6、采区主要经济技术指标
采区技术经济指标表
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致 谢
本次设计在一周的紧张忙碌下终于完成，其中的甜蜜与辛酸实在让人眷恋又心烦。在设计的过程中，我们遇见了不少困难，很多疑问，但在老师和同学的帮助下，都迎刃而解了。
首先，我要感谢我们的指导老师，在我们毫无头绪时细心为我们列出提纲，设计中出现的问题老师也细心为我们讲解，一一为我们指导，让我们在设计过程中又学到很多课堂学不到的知识。
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其次，我要感谢我们的小组其他同学，在这次设计中，由于水平和时间限制，我们自己不可能出色完成这次设计，我们充分发挥了小组优势，集中人力完成一个项目，每个成员都分配了不同任务，在团结互助的情况下，我们完成了这次设计。
参考文献
1、教材： 《采矿学》．杜继平．中国矿业大学出版社，2009． 2、参考书： 《矿井通风》．王德明．中国矿业大学出版社，2007． 《采矿学》．徐永祈．中国矿业大学出版社，2004． 《井巷工程》．赵行东．中国矿业大学出版社，2009． 3、学生必读书：《煤矿安全规程》2011版
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采区巷道布置设计
说明书
专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师：
设计时间：2014.10.20～2012.10.26 设计成绩：
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呼伦贝尔学院工程技术学院
采区巷道布置设计 课程设计任务书
指导教师： 教研室主任：
年 月 日
工程技术学院 采区巷道布置 课程设计成绩评定表 专业： 采矿工程 班级： 学号姓名：
年 月 日
前 言
巷道是连接一个矿井地面与地下的交通要道，它担负着全矿井的运输，行人，
通风等所有重大任务，是一个矿井的根本。学完《井巷工程》，《矿井通风与安全》，《采矿学》等课程后，我们对于巷道有一个初步的认识，为了增加我们的感性认识，加强动手能力，紧密理论与实际的联系而进行的这次课程设计，并以此来培养学生运用所学知识处理生产所遇的实际问题的能力，培养学生正确的思维方式和工程技术人员应具备的基本技能。
本次设计是根据老师给我们的大雁三矿北二采区的资料为基础而进行的。通过本次设计我们将完成以下任务：采取概况，采区巷道布置方案选择，采区生产系统，采区主要经济技术指标等。通过此次实习，我们应该掌握采区巷道布置设计的初步方法。本次设计是在参考了《井巷工程》《矿井通风与安全》《采矿学》《煤矿安全规程》等资料设计而成，由于受水平和时间限制，本次设计有很多不足之处，恳请老师指正。
前 言 ............................................................................................................................................ 1 1、井田概况 ........................................................................................................................................ 3
1.1井田地理位置 ........................................................................................................................ 3
1.1.1井田的交通情况 ....................................................................................................... 3 1.2井田地质构造及水文地质 .................................................................................................... 4
1.2.1地质构造 ................................................................................................................... 4 1.2.2水文地质情况 ........................................................................................................... 4 采区涌水量预计 .................................................................................................................. 4 1.3井田开拓 ................................................................................................................................ 4
1.3.1开拓方式 ................................................................................................................... 4 1.3.2井筒数目与位置 ....................................................................................................... 4 1.3.3大巷位置及布置方式 ............................................................................................... 4 1.3.4采区划分及采区接续 ............................................................................................... 5 1.4矿井通风、运输、排水等系统 ............................................................................................ 5
1.4.1通风方式与通风系统 ............................................................................................... 5
2、采区概况 ........................................................................................................................................ 7
2.1采区境界 ................................................................................................................................ 7 2.2相邻采区情况 ........................................................................................................................ 7 2.3地表情况 ................................................................................................................................ 7 3、采区地质情况 ................................................................................................................................ 8
3.1地质构造 ................................................................................................................................ 8 3.2采区储量 ................................................................................................................................ 8
3.2.1采区储量计算 ........................................................................................................... 8 3.2.2采区煤层损失量 ....................................................................................................... 9 3.2.3采区可采煤层储量 ................................................................................................. 10 3.3矿井采区形式 ..................................................................................................................... 11 3.4储量及服务年限 .................................................................................................................. 11
3.4.1矿井储量 ................................................................................................................. 11 3.4.2矿井服务年限 ......................................................................................................... 11 3.5可采煤层特征 ...................................................................................................................... 11 3.6煤层情况 .............................................................................................................................. 13
3.6.1采区沼气、煤尘情况 ............................................................................................. 13 3.6.2存在问题及建议 ..................................................................................................... 13
4、采区巷道布置方式选择 .............................................................................................................. 14
4.1方案技术比较 ..................................................................................................................... 17 4.2方案经济比较 ..................................................................................................................... 18 5、采区生产系统 .............................................................................................................................. 20
5.1运输方式的选择 .................................................................................................................. 20
5.1.1煤炭运输方式 ........................................................................................................... 20 5.1.2辅助运输方式 ........................................................................................................... 21 5.1.3运煤路线 ................................................................................................................... 21 5.2运料系统 .............................................................................................................................. 21 6、采区主要经济技术指标 .............................................................................................................. 21 致 谢 .............................................................................................................................................. 22 参考文献 ............................................................................................................................................ 23
1、井田概况
1.1井田地理位置
大雁三矿位于内蒙古自治区呼伦贝尔市境内，行政隶属鄂温克自治旗管辖。大雁三矿位于大雁矿区的西南部，地理座标为东经120°35′，北纬49°15′。
大雁三矿地形比较简单，地表有丘陵起伏。地势局部的趋势是东南高，西北低，海拔标高在637.13—761.9m ，一般在670.1m 左右。
1.1.1井田的交通情况
矿区交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，滨州线铁路从矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市18公里，向西至海拉尔区64公里。向东经牙克石市可达加格达旗、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳，北至京全国各地，向西经海拉尔区可到我国边陲满洲里市。（附交通位置图1-1）。
图1-1交通位置图
1.2井田地质构造及水文地质
1.2.1地质构造
雁南矿位于大雁煤田的西南部，根据一O 九地质队精查及矿务局补勘成果，区内经钻探、地震勘探、物探实见证实：共有34条大、中型断层，孤立断点50个，这些断裂均以正断层形式赋存。
1.2.2水文地质情况 采区涌水量预计
北二采区无水文资料也未做过水文地质工程，但本区对应地表西部属沟谷地形，成为东西两侧积水汇集之地，对地下水将形成一定的补给。F2、F3断层及其附近可能伴生或派生小型断层，均可能含、导水。另外，根据本区内的小井实际开采揭露（开采16号煤层），水量较大。
预计采区涌水量为300-350m /h。
3
1.3井田开拓
1.3.1开拓方式
雁南矿地貌单元属冲积平原型，地表呈丘陵构造。地势总的趋势是东南高，西北低，海拔标高在637.13~671.30m平均在670.10m 。
第四系地层为黄色亚黏土和黑色腐植土等组成的松散沉积，该层厚度为10.6~59.0m，平均厚度为21.11m 。综合考虑各种因素雁南矿现在采用的是立井多水平开拓方式（+100水平，+350水平），采区采用的是多上山与石门开采。
1.3.2井筒数目与位置
本矿现有一对立井，两个风井（西二风井，北二风井），主、副井井筒直径均为6m 的圆形的井筒。主、辅助提升均采用德国西门子公司的提升系统。主、副井井深320m 。主井担负煤炭提升任务，副井担负辅助运输任务，同时两立井还是进风井。
1.3.3大巷位置及布置方式
大巷运输方式一水平采用胶带运输机运输。西翼上煤组大巷在18号煤层底板当中。西翼下组三采区利用西翼大巷前石门开采。一水平的北翼采用石门大巷布置方式，胶带巷采用斜巷和石门布置方式。一水平大巷位于+350水平。
1.3.4采区划分及采区接续
采区划分是按照现有技术设备及采区划分原则划分的，先有采区有北一，北二，北三，北四，西一，西二，西三，西五，西六，西七。接续本着就近，符合开采顺序的原则。
1.4矿井通风、运输、排水等系统
1.4.1通风方式与通风系统
通风方式为抽出式通风方式，全矿井采用对角式通风系统。 1.4.2概述
在矿井建设和生产过程中，随时都有各种水源涌入矿井。矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的矿水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。
1.4.3矿井水来源及涌水量
矿井水的来源可分为地面水和地下水，地面水主要来源沟渠和池塘里的积水以及季节性雨水，融水等。地下水包括含水层水、断层水和老窑积水。上述各种水源不是单一存在和起作用的，在一定条件下，相互沟通，互相补给。
由于矿井地处分水岭地带，含水层含水性均较弱，主要充水水源为顶板砂岩裂隙水，现涌水量为5m3/h根据邻近生产矿井调查，排水量一般小于30m3/h因此，可以推断本矿区的矿井涌水量不会很大，充水来源为顶板砂岩裂隙水，或开采产生的塌陷裂隙与风化裂隙水沟通，大气降水为主要充水水源。
1.4.4供电
煤矿地面变电所的主要作用是接受来自电力系统的电能，再分配给矿井地面和井下的用户。矿井地面变电所的主要变压器一般选用两台，当一台停止运行时，应能保证安全和原煤生产用电负荷，且不小于全部负荷的75%。地面变电所设双回路电源进线，当任一回路发生故障停止运行，另一回路应仍能担负矿井全部负荷。变电所的设置应靠近主要负荷和电缆入井井筒，以便留有进出线走廊。
2、采区概况
2.1采区境界
北二采区位于三矿井田内，北以350等高线，南、西以F10断层，东以17勘探线为界。采区走向平均长3000m ，倾斜平均宽1200m ，面积3.6km .
2
2.2相邻采区情况
该掘进区域的四邻关系为:东邻一矿井田西五采区（已采终27号煤层），西邻27煤层未开采煤体。
2.3地表情况
该回采工作面采动塌陷影响范围内地表无房屋建筑物，有三趟高压线路、三矿公路。地表多为耕地，无河流，无塌陷积水坑。有原砌石排水沟，工作面内穿过本煤层的钻孔一个，孔号为75-79。
3、采区地质情况
3.1地质构造
在本区域南部有F10断层，其产状走向为EW 、倾向为S 、倾角为3°-13°，落差平均210.00米；该断层为正断层。
3.2采区储量
根据煤层赋存状态及矿井开采技术条件、考虑市场需求和经济效益等综合因素，确定采区生产能力仍为5.0Mt/a.
3.2.1采区储量计算 ①采区工业储量 27号1煤层工业储量
Q271=SHD/cosα=1200×3000×11×1.23/cos11 °=4962.0万吨 27号2煤层工业储量
Q272=SHD/cosα=1200×3000×11×1.26/cos11°=5083.0万吨 28号2煤层工业储量
Q282=SHD/cosα=1200×3000×11×1.24/cos11°=5002.3万吨 采取工业储量
Q 工 = Q271+ Q272+ Q282=4962.0+5083.0+5002.3=15047.3万吨 式中 S-----采取面积m2 H-----煤层厚度m D-----煤的容重t/m3 α-----煤层倾角11° 3.2.2采区煤层损失量 ①煤层露头留煤50m
1200×50×11×1.23/cos11°+1200×50×11×1.26/cos11°+1200×50×11×1.24/ cos11°=250.8万吨
②断层留煤柱30m
1800×30×11×1.23/ cos11°+1800×30×11×1.26/ cos11°+1800×30×11×1.24/ cos11°=225.6万吨
③采取边界留煤柱20m
3000×20×11×1.23/ cos11°+3000×20×11×1.26/ cos11°+3000×20×11×1.24/ cos11°=250.8万吨
1200×20×11×1.23/ cos11°+1200×20×11×1.26/ cos11°+1200×20×11×1.24/ cos11°=100.3万吨
④煤层水平大巷煤柱两侧各宽50m
3000×50×2×11×1.24/ cos11°=416.9万吨 ⑤回风上山两侧各留50m
50×2×（1200-30-20）×1.26×11/ cos11°=162.4万吨 ⑥运输、轨道上山间宽留20m ，两侧各留50m
（50×2+20）×（1200-30-20）×11×1.24/ cos11°=191.8万吨
⑦区段巷道煤柱宽为10m
10×（3000-50-100-40）×11×4/ cos11°×（1.23+1.26+1.24）=126.0万吨
⑧底板留煤500mm
250×0.5×（3000-50）×1.23/ cos11°+250×0.5×（3000-50）× 1.26/ cos11°+250×0.5×（3000-50）×1.24/ cos11°=140.1万吨
采区煤层损失量Q 损
Q 损=250.8+225.6+250.8+100.3+416.9+162.4+191.8+126.0+140.1=1864.7万吨
3.2.3采区可采煤层储量
Q 采= Q工- Q损 =15047.3-1864.7=13182.6万吨 3.2.4采区回采率
C=13182.6/15047.3×100﹪=87.6﹪
储量计算表
3.3矿井采区形式
北二采区走向长度3000m ，倾向长度1200m ，倾角7°-12°, 平均倾角11°，北二采区设计生产能力为5Mt/a。本设计为一矿一井一面生产。开采标高为+350-+121m。
3.4储量及服务年限
3.4.1矿井储量
本井储量丰富，精查区有地质储量495.904Mt ，后备区有地质储量约258.740Mt ，合计754.644Mt 。井田内共有17个可采煤层，其中厚煤层有7层中厚煤层9层。煤层累计平均厚度为55.46米。煤层厚度变化小，赋予比较稳定，煤层生产能力大，开采条件好，具有建设大型矿井的条件。
矿井属低沼气矿井；无地温异常区；煤层有自然现象，发火期一般为3~6个月，最短为28天。开采技术条件简单。
煤层顶、底岩层由粉沙岩、细砂岩、泥岩组成。尽管岩性较软，但只要留少量、护顶煤，可改善顶底板管理条件。煤层倾角一般15~20度，局部达到28度，适合机械化开采。井田内结构比较简单，能够划分大采区，发挥综采的效能。矿井生产能力为5.0MT/a 3.4.2矿井服务年限
本井田精查区有可采储量325.799Mt ，储量备用系数取1.4，矿井服务年限为46.5a 。
3.5可采煤层特征
271号煤层：该煤层是27煤层组的上分层，全区发育，于20-22勘探线浅部与272合并，于19-21勘探线深部与272合并, 其厚度变化较大，最小厚度9.14m ，最大厚度13.03m ，平均厚度11.08m 。结构比较复杂，一般是2-3个自然分层，最多达5个自然分层，为大部可采煤层，与上层间距30.22m 。
272号煤层：该煤层是27煤层组的下分层，分布于17-27线间，煤层厚度变化较大，最小厚度10.53m ，最大厚度12.41m ，平均厚度11.18m ，东西两翼薄而中部厚，浅部与27合并而增厚。煤层结构比较复杂，一般是2-3个自然分层，最多达5个自然分层，为大部可采煤层，是三矿井田主要可采层之一，与上层间距5.38m 。
282号煤层：该煤层是28煤组上分层，分布于17-27线间，中部厚而两翼薄，浅部厚度逐渐变薄、局部尖灭，最大厚度12.76m ，平均厚度11.00m 。煤层结构比较复杂，一般2-3个自然分层，个别达6个自然分层，为全区可采，是三矿井田主要可采层之一, 与上层间距6.04m 。
煤 层 特 征 表
在本区域南部有F10断层，其产状走向为EW 、倾向为S 、倾角为3°-13°，落差平均210.00米；该断层为正断层。
3.6.1采区沼气、煤尘情况 ①瓦斯
本矿煤层瓦斯含量甚微，瓦斯相对涌出量0.67m 3/t，二氧化碳为2.19 m3/t；瓦斯绝对涌出量2.58m 3/min，二氧化碳为3.23 m 3/min，瓦斯的等级为低瓦斯矿井。
②煤尘
本矿井煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸指数为30.5-50.96%。 ③自燃
本矿煤层易自燃，其自然发火期为3-6个月。
3.6.2存在问题及建议 ①采区涌水量预计
北二采区无水文资料也未做过水文地质工程，但本区对应地表西部属沟谷地形，成为东西两侧积水汇集之地，对地下水将形成一定的补给。F2、F3断层及其附近可能伴生或派生小型断层，均可能含、导水。另外，根据本区内的小井实际开采揭露（开采16号煤层），水量较大。
预计采区涌水量为300-350m 3/h。 ②存在问题及建议
a. 该掘进区域内有3个钻孔穿过本煤层, 孔内可能积聚有废气和水，在设计时应尽量避开钻孔，如必须穿过请制定相应超前过钻孔措施。
b. 在上述断层附近煤岩层较破碎，裂隙发育且含水，望在工作面中加强工作面帮、顶管理，在工作面接近断层时，采取边掘边探，预防突水危险。
c. 该掘进区域271煤层倾角变化较大西部煤层倾角较小, 最小11°, 东部煤层倾角较大，最大达28°，故在工作面设计中要考虑倾角变化因素，保证工作面等长。
d.该掘进区域有上述断层将对本煤层掘进构成影响，在施工中要边掘边探，加强帮、顶管理，确保施工安全。
e.在本掘进区域上部有三段采空区老塘水，积水量约4.7万立方米，积水标高在428水平，望在掘进开工前采取探放水措施，做好防治水工作，加大排水能力的设计，避免发生突水事故。
4、采区巷道布置方式选择
本采区主要开采的271、272、282，271、272煤层间距为5.38m ，272、282煤层间距为6.05m 。根据以上依据确定集中运输的布置方式更为合适。而集中大巷的布置方式如下：
方案一：三层煤开采方式为联合开采，采区巷道布置方式为：三条巷道中，运输上山位于煤层底板中，轨道上山位于煤层底板下的岩石中，回风上山位于上部煤层顶板之中（附图1）。
优点：
（1) 单独的回风上山，且回风上山在上部煤层，更利于回风；
（2) 集中材料平巷布置在282煤层底板中，减少了一条岩石巷道的掘进，节省掘进费用；
（3) 利于工作面布置，资源回收简单； 缺点：
初期工程量大，一煤一岩一回风三条上山的掘进量大，掘进费用高； 井下辅运人员、设备多、辅运环节复杂；
大巷在煤层中不利于工作面布置。
附图1
方案二：三层煤开采方式为联合开采，采区巷道布置方式为：三条巷道中，上下山位于岩石中，回风上山位于上部煤层顶板之中（附图2）。
优点：
单独的回风上山，且回风上山在上部煤层，更利于回风； 利于工作面布置，资源回收简单； 缺点：
初期工程量大，三条上山的掘进量大，掘进费用高；
井下辅运人员、设备多、辅运环节复杂； 大巷在煤层中不利于工作面布置。
附图2
方案三：三层煤开采方式为联合开采，采区巷道布置方式为：三条巷道中，运输上山位于煤层底板中，轨道上山位于煤层底板下的岩石中，回风上山位于上部煤层顶板之中（附图3）。
优点：
单独的回风上山，且回风上山在上部煤层，更利于回风； 利于工作面布置，资源回收简单；
缺点：
初期工程量大，两条岩石上山及回风上山的掘进量大，掘进费用高； 井下辅运人员、设备多、辅运环节复杂；
大巷在煤层中不利于工作面布置。
附图3
4.1方案技术比较
采区方案技术比较法
4.2方案经济比较
采区方案经济比较
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采区方案汇总表
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综上所述，虽然方案一的经济最优，但是方案二、三只比方案一高7％，小于10％，可以看做经济上是一样的。但是考虑到巷道的维护及日常的运输，方案一有一煤巷，维护困难，因此不考虑方案一。方案二采用集中运输巷，运输不方便，所以综合比较方案三最优，故选择第三种方案作为采区巷道布置方案。
5、采区生产系统
5.1运输方式的选择
5.1.1煤炭运输方式
井下以一个综采工作面、二个综掘工作面来保证全矿井的设计生产能力，出
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煤点集中, 出煤量大，所以采掘工作面采用带式输送机运输。采掘工作面运出的煤炭通过采区运输机上山和运输石门转入大巷带式输送机，经主斜井带式输送机运至地面。井下采用带式输送机运输煤炭，有以下优点：
1、可以实现从采煤、掘进地点到地面的连续运输，不需要倒装，主运输系统简单、管理方便。
2、由于顺槽有一定的起伏变化，带式输送机较其它运输方式，适应煤层坡度变化的要求。
3、采用带式输送机连续运输方式，易于实现生产自动化管理和集中控制，可以充分发挥设备效能，用人少、效率高。
4、带式输送机运输，生产集中、开采强度大、运输量高，增产潜力大，有利于保证矿井高产、稳产和增产。
因此，设计井下煤炭采用带式输送机运输。机轨大巷采用强力带式输送机集中运输。运输石门、采区运输上山、区段运输石门采用带式输送机运输。 5.1.2辅助运输方式
大巷的辅助运输方式和井筒辅助提升、采区内的辅助运输方式统筹考虑。机轨大巷、运输石门采用电机车运输。采区轨道上山采用液压绞车运输。 5.1.3运煤路线
煤层运煤路线：工作面→9→14→4→12→1。
5.2运料系统
第一阶段煤层运料路线：1→2→5→6→10→煤层工作面； 第二阶段煤层运料路线：1→2→5→15→8→煤层工作面。
6、采区主要经济技术指标
采区技术经济指标表
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致 谢
本次设计在一周的紧张忙碌下终于完成，其中的甜蜜与辛酸实在让人眷恋又心烦。在设计的过程中，我们遇见了不少困难，很多疑问，但在老师和同学的帮助下，都迎刃而解了。
首先，我要感谢我们的指导老师，在我们毫无头绪时细心为我们列出提纲，设计中出现的问题老师也细心为我们讲解，一一为我们指导，让我们在设计过程中又学到很多课堂学不到的知识。
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其次，我要感谢我们的小组其他同学，在这次设计中，由于水平和时间限制，我们自己不可能出色完成这次设计，我们充分发挥了小组优势，集中人力完成一个项目，每个成员都分配了不同任务，在团结互助的情况下，我们完成了这次设计。
参考文献
1、教材： 《采矿学》．杜继平．中国矿业大学出版社，2009． 2、参考书： 《矿井通风》．王德明．中国矿业大学出版社，2007． 《采矿学》．徐永祈．中国矿业大学出版社，2004． 《井巷工程》．赵行东．中国矿业大学出版社，2009． 3、学生必读书：《煤矿安全规程》2011版
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