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第一节 矿井开采设计的依据

第一节 矿井开采设计的依据. 第一节 矿井开采设计的依据. 一、设计任务书 设计任务书（计划任务书） 生产管理部门向设计部门委托设计任务的文件。 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 二、精查地质报告 地质构造、储量、煤质及用途、水文地质 三、国家总的建设方针、政策及有关规程和规范 煤炭工业矿井设计规范 煤矿安全规程 四、经批准的上一阶段设计确定的原则. 第二节 矿井开采设计的程序和内容. 一、矿井设计程序 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；

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第一节 矿井开采设计的依据

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  1. 第一节 矿井开采设计的依据

  2. 第一节矿井开采设计的依据 • 一、设计任务书 • 设计任务书（计划任务书） • 生产管理部门向设计部门委托设计任务的文件。 • 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 • 二、精查地质报告 • 地质构造、储量、煤质及用途、水文地质 • 三、国家总的建设方针、政策及有关规程和规范 • 煤炭工业矿井设计规范 • 煤矿安全规程 • 四、经批准的上一阶段设计确定的原则

  3. 第二节 矿井开采设计的程序和内容 • 一、矿井设计程序 • 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。

  4. 采矿工程专业毕业设计大纲（一般部分） • * * *煤矿 # # # 万t/a新井（初步）设计 • 第一章 矿区概述及井田地质特征 • 第一节 矿区概述 • 第二节 井田地质特征 • 第三节 煤层特征 • 第二章 井田境界和储量 • 第一节 井田境界 • 第二节 矿井工业储量 • 第三节 矿井可采储量

  5. 第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 • 第一节 矿井工作制度 • 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 • 第四章 井田开拓 • 第一节 井田开拓的基本问题 • 第二节 矿井基本巷道 • 第五章 准备方式 ——采（盘）区或带区巷道布置 • 第一节 煤层的地质特征 • 第二节 采（盘）区或带区巷道布置及生产系统 • 第三节 采（盘）区或带区车场选型设计

  6. 第六章 采煤方法 • 第一节 采煤工艺方式 • 第二节 回采巷道布置 • 第七章 井下运输 • 第一节 概述 • 第二节 采（盘）区或带区运输设备选择 • 第三节 大巷运输设备选择 • 第八章 矿井提升 • 第一节 概述 • 第二节 主副井提升

  7. 毕业设计说明书1份毕业设计大图5张 • 第九章 矿井通风及安全技术 • 第一节 矿井通风系统选择 • 第二节 采（盘）区或带区及全矿所需风量 • 第三节 全矿通风阻力的计算 • 第四节 通风机选型 • 第五节 防止特殊灾害的安全措施 • 第十章 设计矿井基本技术经济指标

  8. 矿井初步设计提交下列文件： • 初步设计说明书； • 初步设计主要机电设备和器材目录； • 初步设计概算书； • 初步设计三材清册和附图。

  9. 矿井开采设计步骤 • (1)提出可行方案 • 根据井田的地质条件和采矿技术条件，提出若干在技术上可行的方案。 • (2)方案技术比较 • 对可行方案进行详细的技术分析和粗略的经济比较，否定技术经济上比较容易鉴别是不合理的方案；将剩余的2～3个方案取长补短，完善；如果能明显地判定出最好方案，就确定为采用的方案； • 若不能明显判定各方案在技术经济上的优劣，则对2 ～3个方案进行详细的经济比较

  10. 矿井开采设计步骤 • (3)方案经济比较 • 考虑下列费用： • ①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； • ②生产经营费：巷道维护费；运输提升费；排水费；通风费等： • (4)方案的多目标综合评价优选。 • (5)对方案作出详细的文字说明，并绘出设计图纸

  11. 方案比较法 • 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。 • 1．方案比较的内容 • 应比较的主要项目和内容 • (1)工程量 • ①井巷工程量(井巷长度或掘进体积，硐室掘进体积)； • ②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)； • ③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)； • ④其他工程量(占用的农田面积、平整土地石方数量)。

  12. 方案比较法 • (2)基本建设投资 • 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。特别注意初期投资。 • (3)基本建设工期 • (4)机电设备及主要材料需用量 • (5)生产经营费用 • 巷道维护费、运输费、提升费，通风费和排水费等 • (6)其他 • 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。

  13. 2．方案比较注意事项 • (1)不要遗漏方案； • (2)只考虑重要项目的费用 • 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； • (3)相同费用项目可以不比较； • 对影响不大、差别很小的费用项目也可不比较。 • 低瓦斯矿井的通风费、涌水量小的矿井的排水费 • 方案是专门研究通风或排水问题，则必须进行比较。 • 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。

  14. (4)生产经营费用中各项费用单价必须比较可靠 • (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。 • (6)基建费与生产经营费分别列出。 • 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； • 生产经营费用则是逐年列入成本付出的。 • (7)要计算各方案的矿井建设期限 • (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。 • 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、材料设备供应条件等因素，综合考虑。

  15. (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。(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。 • (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。

  16. 第五节 矿井开拓设计方案比较示例 • 一、井田概况 • 某矿地面为平原地带 • 井田范围内地表标高为+80～90m， • 表土及风化带厚度(垂高)约50～60m，有流砂层，井田中部较薄，井田境界处较厚。 • 煤层+30m～-420m底板等高线为界，

  17. 井田概况 • 井田两侧人为划定境界，井田走向长9km，倾斜长约1740m。 • 井田内共有4个可采煤层，倾角均为15°左右。 • 各煤层的名称、厚度、间距及顶底板情况如表25—3

  18. 煤层 层厚／m 间距／m 顶板 底板 m1 m2 m3 m4 1.8 1.9 1.6 2.0 15 20 15 直接顶为厚8m的页岩，老顶为厚4m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 直接底厚10m页岩 下为40m厚层砂岩 Σm 7.3 表25—3煤层地质条件 • 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1．32t／m3。 • 本矿瓦斯含量大，涌水量较大，矿井正常涌水量为380m3／h

  19. Ø工业储量Zg • Zg=90001740（1.8+1.9+1.6+2.0）1.32=15089.976万t • Ø可采储量Zk=(Zg-P)C • P-永久煤柱损失，工广，境界煤柱； • C-采区采出率，中厚煤层，煤炭工业矿井设计规范要求C为80％ • 永久煤柱损失约占工业储量的5％。 • P=Zg 5% • =15089.976 * 5% • =7.544988万t • Zk=(Zg-P)C • =(15089.976-7.544988)80% • =11468．4万t

  20. Ø生产能力和服务年限 • T取60年，求A • T=Zk/（1．4A），A=136.5万t/a • 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，将矿井生产能力A确定为120万t／a，储量备用系数按1．4计算，可得矿井服务年限为 • T=11468．4/（1．4120） • =68．26 a. • K：地质损失增大；采出率降低；矿井增产

  21. Ø备用储量计算 • 算法1 • 120万t／a68．26a=8191．2万t • 11468．4万t-8191．2万t=3277．2万t • 算法2 • T=[11468．4/（1．4）]0.4 • =3276.7万t • 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。 • 3276.7万t50％=1638.3万t • Ø全井田实际采出储量 • 11468．4-1638.3万t=9830．1万t

  22. 二、开拓方案技术比较 • Ø井筒形式 • 地形平坦，无平硐条件 • 表上较厚且有流砂层立井开拓(主井设箕斗) • Ø井筒位置 • 按流砂层较薄、井下生产费用较低的原则，井筒位于井田走向中部流砂层较薄处。 • Ø井筒数目 • 为避免采用箕斗井回风时封闭井塔等困难 • 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 • 主立井、副立井，风井

  23. Ø阶段划分和开采水平的设置 • 阶段划分 • 本井田可划分为23个阶段 • 两个阶段：阶段斜长=1740m/2=870m • 三个阶段: • 第一阶段斜长740m • 第二阶段斜长500m • 第三阶段斜长500m

  24. 开采水平的设置 • Ø要不要上下山开采 • 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。 • Ø采区划分 • 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。 • 在井田每翼布置一个生产采区，采用采区前进式开采顺序。

  25. 阶段数目 阶段斜长/m 水平垂高/m 水平实际出煤/万t 服务年限／a 区段数目/个 区段斜长/m 区段采出煤量/万t 水平 采区 2 870 225 4915.05 34.13 11.38+1 5 174 6163.84 740 191 4180.62 29 9．7+1 4 185 6174.19 3 500 129 2824.74 19.61 6.54+1 3 167 6156.93 500 129 2824.74 19.61 6.54+1 3 167 6156.93 表25—4阶段主要参数 水平采出煤量计算中把储量备用系数1．4所指的备用储量，一半划为地质损失，另一半则划为增产储量；该增产储量合并计入水平实际采出煤量中。采区服务年限按设计平均服务年限加上一年产量递增、递减期计算

  26. 水平垂高H=阶段斜长sinα • 870sin15°=225.17m • 740sin15°=191m • 500sin15°=129m 水平实际出煤/万t 两个阶段：9830．1万t/2=4915.05万t 三个阶段: 第一阶段斜长740m 第一阶段实际出煤(9830．1万t/1740m)740m=4180.62万t 第二阶段斜长500m 第二阶段实际出煤(9830．1万t/1740m)500m=2824．74万 第三阶段斜长500m 第三阶段实际出煤(9830．1万t/1740m)500m=2824．74万

  27. Ø水平服务年限 • 方案一 • 一水平68．26/2=34.13a • 二水平68．26/2=34.13a • 方案二 • 一水平（68．26/1740m）740m=29a • 二水平（68．26/1740m） 500m=19．61a • 三水平（68．26/1740m） 500m=19．61a

  28. Ø采区服务年限 • 两个采区保证产量，即两个采区同采 • 每个采区服务时间； • 方案一 • 一水平34.13a/3=11.38a+1 a • 二水平34.13a/3=11.38a+1 a • 方案二 • 一水平29a/3=9．7+1 a • 二水平19．61a/3=6.54+1 a • 三水平19．61a/3=6.54+1 a

  29. Ø区段数目及区段斜长 • 方案一 • 一水平5个区段 • 870m/5=174 • 二水平5个区段 • 870m/5=174m • 方案二 • 一水平4个区段 • 740m/4=185m • 二水平3个区段 • 500m/3=167m • 三水平3个区段 • 500m/3=167m

  30. Ø设计区段采出煤量 • 设计区段采出煤量=采区设计采出煤量/采区内区段数 • 方案一 • 一水平六个采区，每采区5个区段 • 4915.05万t/6/5=163.84万t • 二水平六个采区，每采区5个区段 • 4915.05万t/6/5=163.84万t • 方案二 • 一水平六个采区，每采区4个区段 • 4180.62万t/6/4=174.19万t • 二水平六个采区，每采区3个区段 • 2824.74万t/6/3=156.9319万t

  31. Ø大巷布置方案 • 集中大巷布置—各煤层间距较小 • 岩石大巷—为减少煤柱损失和保证大巷维护条件 • 岩石大巷位置——底板下垂距为30m的厚层砂岩内 • 上阶段运输大巷留作下阶段回风大巷 Ø上山布置 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30m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。其他采区上山位于距m4煤层底板约20m的砂岩中，采后报废。

  32. Ø技术上可行的开拓延深方案 • 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

  33. 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 方案一需多开立井井筒(2225m)、阶段石门800m和立井井底车场，并相应地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。 方案二则多开暗斜井井筒(倾角15，2870m)和暗斜井的上、下部车场；并相应地增加了斜井的提升和排水费用

  34. 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

  35. 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。 方案三需多开立井井筒(2130m)、阶段石门600m和立井井底车场，并相应地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。 方案四则多开暗斜井井筒(500m+580m)和暗斜井的上（300m）、下部车场（500m）；并相应地增加了暗斜井的提升和排水费用

  36. 项目 方案1 方案3 初期 主井井筒／m 副井井简／m 井底车场／m 主石门／m 运输大巷／m 275+20 275+5 1000 0 1700 240+20 240+5 1000 270 1700 后期 主井井简／m 副井井筒／m 井底车场／m 主石门／m 运输大巷／m 225 225 1000 800 6000+7700 260 260 21000 0+600 6000+27700 三、开拓方案经济比较 表25-6 建井工程量

  37. 初期大巷（（750+100）2=1700）2=1700后期大巷：一水平（650+1500+750+100）2=6000二水平15004+8502=7700，三水平15004+8502=7700初期大巷（（750+100）2=1700）2=1700后期大巷：一水平（650+1500+750+100）2=6000二水平15004+8502=7700，三水平15004+8502=7700

  38. 综合比较 • 方案一 方案三 • 生产费用 略高 • 基建费用 明显低 • 延深次数 1次 两次 • 基建费误差小于生产费误差 • 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 • 方案一最优，生产系统可靠，基建总投资少，选方案一。

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