第一篇：煤礦開采技術(shù)論文題目

煤礦開采技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目

1.煤礦綠色開采技術(shù)

2.我國煤礦開采技術(shù)發(fā)展的方向探討

3.關(guān)于煤礦安全開采決策關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)研究的建議 4.我國井工煤礦開采技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展展望 5.××煤礦開采易自燃煤層防火技術(shù)研究 6.FLAC在煤礦開采沉陷預(yù)測中的應(yīng)用及對比分析 7.煤礦開采沉陷有效控制的新途徑 8.煤礦開采沉陷生態(tài)破壞綜合防治技術(shù) 9.煤礦開采深度現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 10.淺談煤礦厚煤層的開采

11.煤炭的科學(xué)開采及有關(guān)問題的討論 12.××煤礦開展開采技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展研究 13.淺析煤礦深井開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與控制 14.淺談地質(zhì)工作在露天采礦中的作用 15.煤礦開采巷道到煤層最小法距點(diǎn)的求取 16.××煤礦開采—煤層水文地質(zhì)淺析 17.基于plc的煤礦主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

18.煤礦井工開采排水設(shè)備自動控制系統(tǒng)的開發(fā)研究 19.薄煤層機(jī)械化開采設(shè)備的發(fā)展

20.中國煤礦煤與瓦斯突出現(xiàn)狀及防治對策 21.礦井瓦斯綜合治理及其利用研究

注：以上為可供選論文題目，也可自行命題，但要與專業(yè)相符合！

第二篇：煤礦開采技術(shù)

煤礦開采技術(shù)

主要課程：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計(jì)、工程制圖、工程力學(xué)、電工技術(shù)基礎(chǔ)、測量學(xué)、煤礦地質(zhì)學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、井巷施工技術(shù)、礦山壓力及其控制、流體力學(xué)與流體機(jī)械、采掘機(jī)械、采煤學(xué)、礦井通風(fēng)與安全、礦井提升運(yùn)輸、礦山電工、計(jì)算機(jī)繪圖、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、露天開采概論、露天礦爆破工程、露天礦線路工程、邊坡穩(wěn)定、露天采掘機(jī)械、露天礦運(yùn)輸設(shè)備、露天采礦工藝、露天礦設(shè)計(jì)原理、礦山供電等。

就業(yè)方向：可在礦山企業(yè)、科研院所、政府機(jī)構(gòu)等企、事業(yè)單位就業(yè)。主要從事礦區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)、礦山安全技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、安全監(jiān)察、科學(xué)研究等工作。

★ 礦井通風(fēng)與安全

主要課程：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計(jì)、工程制圖、電工與電子技術(shù)、采煤概論、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、安全工程學(xué)、礦井通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、瓦斯防治與開發(fā)技術(shù)、火災(zāi)防止理論與技術(shù)、粉層防止理論與技術(shù)、水防止理論與技術(shù)、安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、管理學(xué)原理、環(huán)保概論、電氣安全管理、通風(fēng)與凈化工程、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理等。

就業(yè)方向：可在煤礦、金屬礦、非金屬礦從事礦山通風(fēng)安全和環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理工作；也可在上述系統(tǒng)的科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)、管理部門從事科學(xué)研究、礦山設(shè)計(jì)、教學(xué)、安全監(jiān)察等工作；還能在工礦企業(yè)中從事采暖通風(fēng)技術(shù)工作。

第三篇：煤礦綠色開采技術(shù)

煤礦綠色開采技術(shù)

摘要:提出了煤礦綠色開采的概念，闡述了它的內(nèi)涵和技術(shù)體系.綠色開采的理論基礎(chǔ)為:開采后巖層中的關(guān)鍵層運(yùn)動形成的節(jié)理裂隙與離層規(guī)律以及瓦斯與地下水在破斷巖層中的滲流規(guī)律.綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容包括:保水開采、建筑物下采煤與離層注漿減沉、條帶與充填開采、煤與瓦斯共采、煤巷支護(hù)與部分殲石的井下處理、煤炭地下氣化等.關(guān)鍵詞:綠色開采;關(guān)鍵層理論;巖層移動;綠色開采技術(shù)體系 中圖分類號:TD 82文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 1煤礦綠色開采的提出

黨的十六大報(bào)告明確提出“??走出一條科技含量高，經(jīng)濟(jì)效益好，資源消耗低，環(huán)境污染少，人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子.”因此，我們必須充分考慮我國資源相對短缺，環(huán)境比較脆弱的基本特點(diǎn)，建立起適合我國國情的資源節(jié)約、環(huán)境友好的新型工業(yè)化發(fā)展道路.近期提出的循環(huán)經(jīng)濟(jì)(recycling economy)是指遵循自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[1]，將經(jīng)濟(jì)活動高效有序地組織成一個(gè)“資源利用－綠色工業(yè)－資源再生”的封閉型物質(zhì)能量循環(huán)的反饋式流程，保持經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的低消耗、高質(zhì)量、低廢棄，從而將經(jīng)濟(jì)活動對自然環(huán)境的影響破壞減少到最低程度.它不同于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的“高開采、低利用、高排放”，而是達(dá)到“低開采、高利用、低排放”的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo).顯然，此處的“綠色工業(yè)”是廣義的概念，應(yīng)由各個(gè)工業(yè)部門去實(shí)現(xiàn).對礦業(yè)來說就是要實(shí)現(xiàn)“綠色礦業(yè)”.“綠色礦業(yè)”的核心內(nèi)容之一就是要實(shí)現(xiàn)“綠色開采”

礦區(qū)在開發(fā)建設(shè)之前與周圍環(huán)境是協(xié)調(diào)一致的，而進(jìn)行開發(fā)建設(shè)后，強(qiáng)烈的人為活動便使環(huán)境發(fā)生巨大的變化，由此形成了礦區(qū)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境問題，如造成農(nóng)田以及建筑物破壞，村莊遷徙，矸石堆積，使河川徑流量減少，以及地下水供水水源干枯，在地面導(dǎo)致的土地沙漠化，由于開采而使礦物內(nèi)的有害物質(zhì)流入地下水中等.我國目前的煤礦生產(chǎn)是在以下兩種情況下進(jìn)行的:一是生產(chǎn)成本不完全.如投入不足;技術(shù)裝備落后;安全設(shè)施欠帳;工人工資太低.二是相關(guān)費(fèi)用支付不全.如礦產(chǎn)資源費(fèi)以及植被恢復(fù)，地面塌陷與水損失;污染治理等.提出并形成綠色開采技術(shù)是為了使我們正視開采對環(huán)境造成的影響和破壞，并有清醒的認(rèn)識與足夠的估量，以便提出必要的對策和對政府提出必要的政策建議.煤炭開采形成的環(huán)境問題主要為: 1)對土地資源的破壞和占用煤炭開采對土地資源的破壞損害，井工開采以地表塌陷和矸石山壓占為主，而露天開采則以直接挖損和外排土場壓占為主.2)對水資源的破壞和污染煤炭開采過程中，進(jìn)行的人為疏干排水和采動形成的導(dǎo)水裂隙對煤系含水層的自然疏干，破壞了地下水資源.同時(shí)開采還可能污染地下水資源.3)對大氣環(huán)境的污染主要來自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦研石山的自燃.以山西省為例，1949-1998年共生產(chǎn)原煤56億多噸，地面塌陷破壞面積達(dá)100多萬畝，其中40%是耕地.研石山占地3萬多畝，至1998年煤炭地下采空面積達(dá)1 300 km2(全省面積的1寫).采煤破壞地下水4.2億m3/a，地表水逸流減少，導(dǎo)致井水水位下降或斷流共計(jì)3 218個(gè)，影響水利工程433處、水庫40座、輸水管道793.89 km;造成1678個(gè)村莊，81.2715萬人，10.824 1萬頭牲畜飲水困難.使本來缺水的山西環(huán)境受到進(jìn)一步破壞.平均每采萬噸原煤造成塌陷土地0.2 hm2，每年新增塌陷地約2萬hm2.礦井瓦斯即煤層氣，它是比CO2還嚴(yán)重的溫室氣體，也是導(dǎo)致煤礦重大安全事故的根源.據(jù)初步估計(jì)，我國2 000 m淺范圍內(nèi)具有30-35萬億m3煤層氣資源，居世界前列.但由于我國煤層透氣性小，難以在開采前抽出.建國以來，我國煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故1500余次，僅2001年由于瓦斯事故的死亡人數(shù)達(dá)2 356人，為煤礦總死亡人數(shù)的40％.煤礦每年排放瓦斯70-190億m3.同時(shí)瓦斯又是最好的清潔能源，因此必須加以利用，變害為寶.由此可見，提出并盡快形成煤礦的“綠色開采技術(shù)”已迫在眉睫.2綠色開采的內(nèi)涵與技術(shù)體系

從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、煤層氣(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應(yīng)該是經(jīng)營這個(gè)礦區(qū)的開發(fā)對象而加以利用.而原來對礦井瓦斯的定義是:“礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體”.而在礦井水文地質(zhì)類型劃分中認(rèn)為:“根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件、涌水量、水害情況和防治水難易程度，劃為……類型”.顯然，上述概念將原本為礦區(qū)資源的瓦斯和水單純作為有害物來對待是不合適的.煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認(rèn)識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源;基本出發(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響;目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益.根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容:1)水資源保護(hù)－形成“保水開采”技術(shù);2)土地與建筑物保護(hù)－形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù);3)瓦斯抽放－形成“煤與瓦斯共采”技術(shù);4)煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少殲石排放技術(shù);5)地下氣化技術(shù).這些內(nèi)容構(gòu)成的綠色開采技術(shù)體系簡要表達(dá)如圖1所示。

開采引起環(huán)境與主要安全問題的發(fā)生都與開采后造成的巖層運(yùn)動有關(guān)(巖體不破壞上述問題都不會發(fā)生)，因此，綠色開采的重大基礎(chǔ)理論為:1)采礦后巖層內(nèi)的“節(jié)理裂隙場”分布以及離層規(guī)律;2)開采對巖層與地表移動的影響規(guī)律;3)水與瓦斯在裂隙巖體中的滲流規(guī)律;4)巖體應(yīng)力場分布規(guī)律及巖層控制技術(shù).3巖層控制的關(guān)鍵層理論

采場老頂巖層“砌體梁”結(jié)構(gòu)模型是針對開采過程中的礦山壓力控制而提出來的.近年來，為了解決巖層控制中更為廣泛的問題，提出了巖層控制的關(guān)鍵層理論[2-4].關(guān)鍵層理論提出的目的是為了研究覆巖中厚硬巖層對層狀礦體開采中節(jié)理裂隙的分布及其對瓦斯抽放與突水防治以及對開采沉陷控制等的影響.3.1相鄰硬巖層間相互作用的復(fù)合效應(yīng)

關(guān)鍵層復(fù)合破斷研究表明，一定條件下相鄰兩層關(guān)鍵層會同步破斷.如假設(shè)相鄰兩關(guān)鍵層巖性相同，厚度分別為h1，h2，各自承擔(dān)的巖層組厚度分別為Σh2,Σh3，則按梁的破斷距計(jì)算公式可導(dǎo)出h1與h2同時(shí)垮落應(yīng)滿足的條件為

Σh3+h2＝(Σh2+h1)(h2/h1)2(1)例如:h2是h1的2倍，則Σh3 + h2只要等于或大于Σh2 + h1的4倍，h2和h1將同時(shí)垮落.此時(shí)，雖然h2遠(yuǎn)大于h1，但上部關(guān)鍵層將不會產(chǎn)生離層.3.2關(guān)鍵層初次破斷前的離層與采動裂隙“O”形圈

1)沿工作面推進(jìn)方向，關(guān)鍵層下離層動態(tài)分布呈現(xiàn)兩階段發(fā)展規(guī)律:即關(guān)鍵層初次破斷前，隨著工作面推進(jìn)，離層量不斷增大，最大離層位于采空區(qū)中部.關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層在采空區(qū)中部離層趨于壓實(shí)，而在采空區(qū)兩側(cè)仍各自保持一個(gè)離層區(qū).工作面?zhèn)鹊碾x層區(qū)是隨著工作面開采而不斷前移的，工作面?zhèn)入x層區(qū)最大高度僅為關(guān)鍵層初次破斷前最大離層量的1/3一1/4(參見圖2).從平面看，在采空區(qū)四周存在圖3所示一沿層面橫向連通的離層發(fā)育區(qū)，稱之為采動裂隙“O”形圈.2)沿頂板高度方向，隨工作面推進(jìn)離層呈跳躍式由下往上發(fā)展.首先，第1層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布;此時(shí)，上部第2層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布，如此發(fā)展直至主關(guān)鍵層.3)貫通的豎向裂隙是水與瓦斯涌人工作面的通道，對“導(dǎo)氣”裂隙發(fā)育動態(tài)過程的研究表明，在開采初期，下位關(guān)鍵層的破斷運(yùn)動對“導(dǎo)氣”裂隙從下往上發(fā)展的動態(tài)過程起控制作用，導(dǎo)氣裂隙高度

由下往上發(fā)展是非均速的，隨關(guān)鍵層的破斷而突變.當(dāng)采空區(qū)面積達(dá)一定值后，“導(dǎo)氣”裂隙的分布也同樣呈“O”形圈特征，它是正?；夭善陂g鄰近層卸壓瓦斯流向采空區(qū)的主要通道.上述成果對對“注漿減沉”及“卸壓瓦斯抽放”的鉆孔布置起指導(dǎo)作用.3.3關(guān)鍵層對地表移動的影響

實(shí)驗(yàn)及實(shí)測研究結(jié)果都證明[5]，主關(guān)鍵層對地表移動過程起控制作用，主關(guān)鍵層的破斷將導(dǎo)致地表快速下沉，地表下沉速度隨主關(guān)鍵層周期性破斷而呈現(xiàn)跳躍性變化.關(guān)鍵層破斷后對地表變形的影響將與表土層的厚度有關(guān).從而形成基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計(jì)新原則.4綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容 4.1開采對地下水分布的影響

煤層開采后，隨著關(guān)鍵層的破斷，在該區(qū)域內(nèi)地下水將形成下降漏斗.地下水位能否恢復(fù)，則決定于隨著工作面的推進(jìn)，上覆巖層中是否有軟弱巖層(事實(shí)上它是研究地下水滲漏的“關(guān)鍵層”)經(jīng)重新壓實(shí)導(dǎo)致裂隙閉合而形成隔水帶.若有隔水帶，則隨著雨水的再次補(bǔ)給，下降漏斗也將隨之消失.它對地面生態(tài)的影響則決定于漏斗形成與消失的時(shí)間間隔.淮北礦區(qū)沖積層中的第四含水層(簡稱四含)與煤系地層相連，煤層開采后四含水位持續(xù)下降，形成了多個(gè)水位降落漏斗.目前淮北臨渙礦區(qū)四含水位下降范圍已達(dá)40 km2，造成了四含水資源的永久破壞.以臨渙礦西風(fēng)井85-02四含水文觀測孔為例，1985年水位是97.2 m, 2001年水位降至205.8 m,16年間水位下降了108.6 m.實(shí)際觀測表明，含水層的水位下降與開采形成的導(dǎo)水裂隙通道緊密相關(guān).圖4為淮北朱仙莊礦84-15四含水文觀測孔水位變化曲線，2000年3月以前水位緩慢下降，200。年3月開始84-15鉆孔鄰近的84采區(qū)開采，導(dǎo)致了鉆孔水位的急劇下降.黃縣煤礦在進(jìn)行含水砂層下采煤試驗(yàn)中，在1201面沿走向布置一組觀測鉆孔，在回采前后及整個(gè)回采過程中進(jìn)行了為期一年的水位觀測，結(jié)果如圖5及表1所示[6].由表1可見，水位降與鉆孔孔底到開采煤層距離有關(guān).由圖5可見，孔1水位短暫變化后水位恢復(fù)原狀，而孔2，孔3，孔4，孔5的水位下降后有所恢復(fù)，但在觀測期未能恢復(fù)原狀，而孔6則完全漏失了.因此，為了保護(hù)地下水資源，形成的保水開采技術(shù)應(yīng)能使地下水位僅發(fā)生孔1所示的變化.在一般地區(qū)要把地下水視為資源，在我國西北地區(qū)必須形成保水開采技術(shù)，即開采后地表水暫時(shí)形成下降漏斗仍能恢復(fù)到原來狀態(tài)的開采技術(shù).另外還應(yīng)該進(jìn)一步觀察和研究水位變化對地表生物根系的影響.對于底板承壓水的防治，也同樣應(yīng)遵循綠色開采原則.4.2建筑物下采煤與減沉技術(shù)

1)基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計(jì)新原則

基于巖層控制的關(guān)鍵層理論提出，可將保證覆巖主關(guān)鍵層不破斷失穩(wěn)作為建筑物下采煤設(shè)計(jì)的基本原則.為了保證建筑物下采煤既具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又確保地面建筑物不受到損害，關(guān)鍵在于根據(jù)具體條件下覆巖結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵層特征來研究確定合理的減沉開采技術(shù)及參數(shù).2)離層注漿減沉技術(shù)

確定覆巖中的關(guān)鍵層位置，掌握其離層與破斷特征參數(shù)，是注漿減沉技術(shù)應(yīng)用可行性分析、鉆孔布置與注漿工藝設(shè)計(jì)及減沉效果評價(jià)的基礎(chǔ)[7].關(guān)鍵層初次破斷前的離層區(qū)發(fā)育、離層量大，易于注漿充填;而一旦關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層下離層量明顯變小，僅為關(guān)鍵層初次破斷前的1/3-1/4(參見圖2)，注漿難度增加.因此，離層注漿必須在關(guān)鍵層臨初次破斷前進(jìn)行.鉆孔布置及最佳的注漿減沉效果應(yīng)保證關(guān)鍵層始終不發(fā)生初次破斷.4.3采空區(qū)充填開采技術(shù)

采空區(qū)充填開采技術(shù)是綠色開采技術(shù)的重要組成部分，尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)解決建筑物下開采更應(yīng)受到重視.從理論上來說，充填采礦是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑，但由于目前充填采礦的成本相對偏高，限制了該項(xiàng)技術(shù)在煤礦的試驗(yàn)與應(yīng)用.在市場經(jīng)濟(jì)條件下，充填技術(shù)的關(guān)鍵是充填材料的選取及如何降低成本.另外就是充填技術(shù)本身，它應(yīng)該包括充填系統(tǒng)與開采系統(tǒng)的協(xié)調(diào);充填運(yùn)輸系統(tǒng)的暢通;充填后材料的力學(xué)特性等.順利解決上述問題將根本改變將來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的開采技術(shù).為了降低充填成本，基于巖層控制的關(guān)鍵層理論，提出了部分充填(條帶充填)控制開采沉陷的思路:僅充填部分采空區(qū)，只要保證未充填采空區(qū)的寬度小于覆巖主關(guān)鍵層的初次破斷跨距，且充填條帶能保持長期穩(wěn)定，就可有效控制地表沉陷.4.4煤與瓦斯共采

我國煤層普遍具有變質(zhì)程度高、滲透率低和含氣飽和度低的特點(diǎn)，70%以上煤層的滲透率小于1× 10-3μm2，這對我國開展煤層瓦斯采前預(yù)抽是極為不利的.正因?yàn)槿绱?，我國已鉆的200多口采前地面煤層氣井中，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)井很少，單井產(chǎn)量超3000 m3/d的也只有約30口[8].實(shí)踐表明，一旦煤層開采引起巖層移動，即使是滲透率很低的煤層，其滲透率也將增大數(shù)十倍至數(shù)百倍，為瓦斯運(yùn)移和抽放創(chuàng)造了條件.因此若在開采時(shí)形成采煤和采瓦斯兩個(gè)完整的系統(tǒng)，即形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)則不僅有益礦井的安全，而且采出的還是潔凈能源.因此在開采高瓦斯煤層的同時(shí)，利用巖層運(yùn)動的特點(diǎn)將煤層氣開采出來將是我國煤層氣開發(fā)的一條重要途徑.在“煤與瓦斯共采”技術(shù)方面，巖層運(yùn)動中的關(guān)鍵層理論所得出的節(jié)理裂隙場分布、離層規(guī)律將對上鄰近層瓦斯動態(tài)涌出與下解放層開采最大卸壓高度的影響等瓦斯抽出技術(shù)有重要參考作用[9].4.5煤巷支護(hù)技術(shù)與減少矸石排放

采礦引起的矸石排放對環(huán)境形成影響，而減少矸石排放的主要措施是將巷道設(shè)置在煤層內(nèi).巷道維護(hù)是煤礦的永恒主題.過去，鑒于煤巷圍巖是大變形且不可抗拒，因此維護(hù)原理是:“大斷面預(yù)留量－可縮性支架－巷旁充填”.目前推行錨桿支護(hù)，首先是能否在煤巷中全面使用錨桿支護(hù).顯然，我們要形成“應(yīng)力場測定－數(shù)值計(jì)算－支護(hù)設(shè)計(jì)－現(xiàn)場測定”完整技術(shù)以及煤巷錨桿支護(hù)理論.例如，沿空巷道的維護(hù)方式與采動后巖體內(nèi)的應(yīng)力重新分布及關(guān)鍵層的破斷和形成的結(jié)構(gòu)有關(guān).而且直接影響支護(hù)參數(shù)的選擇(例如錨桿不完全受拉而是受剪切)，因而要形成抗剪切錨桿.矸石不上井涉及到煤巷維護(hù)問題，而且隨著采深的增加，巖石巷的開掘?qū)⒉豢杀苊?因此矸石不上井就存在一個(gè)研石井下處理系統(tǒng)，結(jié)果是成本如何?另一種考慮能否將研石在地面處理，變廢為寶，如變?yōu)榻ㄖ牧?，充填材料等，終究矸石的地面處理要比井下處理簡單得多.應(yīng)該說，在經(jīng)濟(jì)原則下矸石的井下處理是綠色采礦問題.而矸石的井上處理就像地面復(fù)懇一樣是環(huán)境治理問題，不屬于綠色開采技術(shù) 4.6煤炭地下氣化

煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù).它是將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原位將煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的技術(shù)，是對傳統(tǒng)采煤方式的根本性變革.不僅極大地減少了井下工程及艱苦作業(yè)，而且消除了煤炭開采對環(huán)境的污染和煤炭燃燒對生態(tài)環(huán)境的不利影響和危害.煤炭地下氣化技術(shù)在近10余年來經(jīng)余力教授等的實(shí)踐積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為今后發(fā)展我國煤炭地下氣化打下了良好技術(shù)基礎(chǔ).今后地下氣化技術(shù)應(yīng)解決:1)提高熱值和生產(chǎn)適合于用戶的氣體;2)建立起一套行之有效的測控系統(tǒng)，重點(diǎn)放在燃燒位置和燃燒速度的控制技術(shù)上;3)燃燒后地下氣化爐體結(jié)構(gòu)變化及地面沉降狀況的研究;4)如何使地下煤炭氣化產(chǎn)生的致癌物質(zhì)苯和酚不擴(kuò)散、不污染和毒化地下水資源.其次是如何處理燃燒形成的大量二氧化碳對空氣的污染.否則煤炭地下氣化就失去了綠色開采的意義.5結(jié)語

綠色采礦首先要將巖層運(yùn)動對工作面的影響轉(zhuǎn)為研究開采后巖層運(yùn)動對巖體內(nèi)形成空隙的影響，以及瓦斯、地下水的滲流規(guī)律.另外，幾個(gè)重要標(biāo)志是: 1)將瓦斯作為資源，變害為利，在采煤的同時(shí)形成地面或井下瓦斯共同開采系統(tǒng);2)根據(jù)巖層的組成，確定保水采煤的地層判別以及相宜的開采方法;3)根據(jù)具體條件，形成充填、條帶開采、離層區(qū)注漿等保護(hù)建筑物及地表的技術(shù);對東部發(fā)達(dá)地區(qū)城鎮(zhèn)下采煤，充填與條帶開采是必然的選擇，因而如何降低充填成本與提高充填技術(shù)是科學(xué)研究的方向;4)形成在煤層內(nèi)維護(hù)巷道的技術(shù)，減少矸石排放量;5)形成煤炭地下氣化技術(shù)，并研究其對地下水環(huán)境的影響.參考文獻(xiàn): [1]中國科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略組.中國現(xiàn)代化進(jìn)程戰(zhàn)略構(gòu)想[M].北京:科學(xué)出版社，2002.[2]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林.巖層控制中的關(guān)鍵層理論研究[J]?煤炭學(xué)報(bào)，1996,21(3):225-230.[3]許家林.巖層移動與控制的關(guān)鍵層理論及其應(yīng)用 [D].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)，1999.[4]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林，等.巖層控制的關(guān)鍵層理論 [M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.[5]許家林，錢鳴高.關(guān)鍵層運(yùn)動對覆巖及地表移動影響的研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2000,25(2):122-126.[6]劉天泉.煤礦地表移動與覆巖破壞規(guī)律及其應(yīng)用[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，1981.146-147.[7]許家林，錢鳴高.覆巖注漿減沉鉆孔布置的研究[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998, 23(2):28-30.[8]黃盛初，朱超，劉馨，等.中國煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)化前景[A].煤炭信息研究院主編.2001年煤礦區(qū)煤層氣項(xiàng)目投資與技術(shù)國際研討會論文集[C].上海:2001,11,5一11 [9]許家林，錢鳴高.地面鉆井抽放上覆遠(yuǎn)距離卸壓煤層氣試驗(yàn)研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000, 29(1):78-81

第四篇：煤礦開采技術(shù)畢業(yè)論文

淺析當(dāng)今煤炭開采技術(shù)的發(fā)展趨勢

摘要：在當(dāng)今社會發(fā)展的新形式下,煤礦開采技術(shù)的進(jìn)步和完善始終是采礦學(xué)科發(fā)展的主題。在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時(shí),繼續(xù)發(fā)展多層次、多樣化的采煤工藝,建立具有中國特色的采煤工藝?yán)碚?。我國采煤方法已趨成?放頂煤采煤的應(yīng)用在不斷擴(kuò)展,應(yīng)用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高。本論文就對煤礦開采技術(shù)作了分析并對其帶來的環(huán)境影響闡述了針對性的技術(shù)以及向綠色開采的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞: 煤礦 采煤工藝 控制技術(shù) 機(jī)械化開采 綠色開采: 保水開采 煤與瓦斯共采 充填開采 煤炭地下氣化

一、現(xiàn)階段開采技術(shù)

1、采煤方法和工藝

開發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)、建設(shè)生產(chǎn)高度集中、高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心,以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo),研究開發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝,簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布臵,生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學(xué)管理

等相互配套的成套開采技術(shù),發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機(jī)械化,進(jìn)一步改進(jìn)工藝和裝備,提高應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用范圍,提高采煤機(jī)械化的程度和水平。

1.1 開發(fā)“埋深淺、硬頂板、硬煤層高產(chǎn)高效現(xiàn)代開采成套技術(shù)”,主要解決以下技術(shù)難題。

硬頂板控制技術(shù),研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術(shù),主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術(shù),使直接頂能隨采隨冒,提高頂煤回收率,且基本頂能按定步距垮落,既有利于頂煤破碎,又保證工作面的安全生產(chǎn)。

硬厚頂煤控制技術(shù),研究開發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術(shù),包括高壓注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù),使頂煤體能隨采隨冒,提高其回收率。頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設(shè)備配套技術(shù),研制既有利于頂煤破碎和頂板控制。又有利于放頂煤的新型液壓支架,合理確定后部臵輸送機(jī)能力。

兩硬條件下放頂煤開采快速推進(jìn)技術(shù),研究合適的綜放開采回采工藝,優(yōu)化工序,縮短放煤時(shí)間,提高工作面的推進(jìn)度,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。5.5m寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù),通過寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用,有利于綜采配套設(shè)備的大功率和重型化,有助于連續(xù)采煤機(jī)的應(yīng)用,促進(jìn)工作面的高產(chǎn)高效。

1.2 緩傾斜薄煤層長壁開采

主要研究開發(fā):體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機(jī)、刨煤機(jī);研制適合刨煤機(jī)綜采的液壓支架;研究開發(fā)薄煤層工作面的總體配套技術(shù)和高效開采技術(shù)。

1.3 緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁采

應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)完善支架結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度,加強(qiáng)防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變、防止嚴(yán)重?fù)p壞千斤頂措施等的研究,提高可靠性,縮小其與中厚煤層(采高3m左右)產(chǎn)高效指標(biāo)的差距。

1.4 各種綜采高產(chǎn)高效綜采設(shè)備保障體系

要實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效,就要提高開機(jī)率,對“支架—圍巖”系統(tǒng)、采掘運(yùn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。今后研究的重點(diǎn)是:通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架-圍巖”系統(tǒng)控制,進(jìn)一步完善液壓信息、支架位態(tài)、頂板狀態(tài)、支護(hù)質(zhì)量信息的自動采集系統(tǒng);乳化液泵站及液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的檢測診斷;采煤機(jī)在線與離線相結(jié)合的 “油-磨屑”監(jiān)測和溫度、電信號的監(jiān)測;帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)全面狀態(tài)監(jiān)控。2、深礦井開采技術(shù)

深礦井開采的關(guān)鍵技術(shù)是:煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布臵等;需要攻關(guān)研究的是:深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場及分布狀態(tài)的特征;

深井作業(yè)場所工作環(huán)境的變化;深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備;深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測監(jiān)控技術(shù);深礦井高產(chǎn)高效開采有關(guān)配套技術(shù);深礦井開采熱害治理技術(shù)與裝備。3、“三下”采煤技術(shù)

提高數(shù)值模擬計(jì)算和相似材料模擬等,深入研究開采上覆巖層運(yùn)動和地表沉陷規(guī)律,研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要的合理開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù),發(fā)展沉降控制理論和關(guān)鍵技術(shù),包括用地表廢料向垮落法工作面采空區(qū)充填的系統(tǒng);研究與應(yīng)用各種充填技術(shù)和組合充填技術(shù),村莊房屋加固改造重建技術(shù),適于村莊保護(hù)的開采技術(shù);研究近水體開采的開采設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)優(yōu)化和裝備,提出煤炭開采與煤礦城市和諧統(tǒng)一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復(fù)墾和礦井水資源優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。

4、優(yōu)化巷道布臵,減少矸石排放的開采技術(shù)

改進(jìn)、完善現(xiàn)有采煤方法和開采布臵,以實(shí)現(xiàn)開采效益最大化為目標(biāo),研究開發(fā)煤礦地質(zhì)條件開采巷道布臵及工藝技術(shù)評價(jià)體系專家系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)開采方法、開采布臵與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配。、采場圍巖控制技術(shù)

5.1 進(jìn)一步完善采場圍巖控制理論

以科學(xué)合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術(shù)來保證開采掘活動的安全、高效、低成本為目標(biāo),深入總結(jié)我國幾十年的礦山壓力研究成果,以理論分析(解析法)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)力學(xué)(統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測、數(shù)值法)和實(shí)測法相結(jié)合運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),深入研究各種煤層地質(zhì)及開采條件。

5.2 研究堅(jiān)硬頂板與破碎頂板條件下應(yīng)用高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)

目前,由于應(yīng)用高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅(jiān)硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問題,因而需進(jìn)一步研究開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新材料來解決這些問題。

5.3 放頂煤開采巖層和支架—圍巖相互作用機(jī)理 研究放頂煤開采力學(xué)模型、圍巖應(yīng)力、頂煤破碎機(jī)理、支架—頂煤—直接頂—基本頂相互作用關(guān)系;運(yùn)用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律,提出放頂煤優(yōu)化準(zhǔn)則和提高頂煤回收率的途徑。

5.4 支護(hù)質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測技術(shù)

在總結(jié)緩傾斜中厚長壁工作面開展支護(hù)質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測方面,應(yīng)進(jìn)一步在堅(jiān)硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護(hù)質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測,同時(shí)應(yīng)不斷完善現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù),發(fā)展智能化監(jiān)測系統(tǒng),改進(jìn)監(jiān)測儀表,使監(jiān)

測儀表向直觀、輕便、小型化方向發(fā)展。

5.5 沖擊地壓的預(yù)測和防治

通過計(jì)算機(jī)模擬研究沖擊性礦壓顯現(xiàn)發(fā)生的機(jī)理;進(jìn)一步完善沖擊性礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng),發(fā)展遙控測量和預(yù)報(bào)技術(shù),完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優(yōu)化選擇專家系統(tǒng)。

5.6 研究開發(fā)新型的支護(hù)設(shè)備

研究硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架,完善液壓支架性能和快速移架系統(tǒng),開發(fā)耐炮崩、輕型化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。、小煤礦技術(shù)改造和機(jī)械化開采技術(shù)

實(shí)施國家關(guān)閉小煤礦,淘汰落后生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,提高平均單井規(guī)模的技術(shù)政策,開發(fā)小型煤礦機(jī)械化、半機(jī)械化開采技術(shù)和裝備,改進(jìn)小煤礦的采煤方法和開采工藝,提高采煤工作面的單產(chǎn)和工效;提高小煤礦的頂?shù)装蹇刂萍夹g(shù)水平,最大限度地減少頂?shù)装迨鹿事省?/p>

二、針對環(huán)境的影響所暢導(dǎo)的綠色開采技術(shù)

綠色開采是煤炭開采的發(fā)展方向,對提高煤炭采出率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)煤礦可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。本文分析了綠色開采技術(shù),總結(jié)了我國煤礦綠色開采方法的發(fā)展現(xiàn)狀,對科學(xué)采礦具有一定的指導(dǎo)意義。

煤炭開采造成巖層移動破壞,引起巖層中水與瓦斯的流動,導(dǎo)致煤礦瓦斯事故與井下突水事故;煤炭開采引起巖層移動,進(jìn)而造成地表沉陷,導(dǎo)致農(nóng)田、建筑設(shè)施的損壞;煤炭開采形成的大量堆積在地面的矸石,既占用良田,又造成環(huán)境污染;隨著我國礦井開采深度的不斷增加,礦山壓力顯現(xiàn)及沖擊地壓等動力災(zāi)害發(fā)生的頻次增加,強(qiáng)度增大,危及礦井的安全生產(chǎn)。上述問題若得不到有效解決,在未來幾十年內(nèi),隨著能源總需求和煤炭產(chǎn)量的不斷增長,煤炭資源開采所帶來的礦區(qū)安全和生態(tài)環(huán)境問題將更為嚴(yán)重,人類的生存和社會發(fā)展環(huán)境將受到嚴(yán)重威脅。

根據(jù)我國的能源資源狀況,煤炭作為我國最重要的一次性能源,在未來20年內(nèi),其在能源構(gòu)成中的主體地位將不會改變。2020年我國煤炭消費(fèi)量將達(dá)到40億t。屆時(shí),煤炭產(chǎn)量很可能無法滿足工業(yè)需求。不能再單純地通過提高煤炭的產(chǎn)量緩解煤炭供應(yīng)的壓力,而應(yīng)該綜合考慮發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì),減少煤炭開采對環(huán)境的破壞,而且也應(yīng)該把“發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)煤炭綠色開采”作為理念,大力發(fā)展綠色的采煤技術(shù)。

1、煤炭綠色開采體系

煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù),在基本概念上是要從廣義資源的角度上來認(rèn)識和對待煤、瓦斯、水等一切

可以利用的各種資源?；境霭l(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響。目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,綠色開采主要包括以下內(nèi)容:水資源保護(hù)—“保水開采”;瓦斯抽放—“煤與瓦斯共采”;土地與建筑物保護(hù)—“充填開采”;排放矸石占用土地污染環(huán)境—“煤炭地下氣化”等。2003年,中國礦業(yè)大學(xué)錢鳴高院士首次提出了煤礦綠色開采的概念和技術(shù)體系,隨后明確了實(shí)現(xiàn)煤炭資源開采和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色開采研究目標(biāo),為我國綠色開采技術(shù)的研究指明了方向。錢院士提出的綠色開采技術(shù)體系, 綠色開采理論依據(jù):(1)關(guān)鍵層理論。

(2)開采對巖層移動的影響及移動規(guī)律。(3)水在裂巖體中的滲流規(guī)律。

(4)開采后巖層內(nèi)節(jié)理裂隙分布發(fā)育規(guī)律等。

2、保水開采

保水采煤在不同的礦區(qū)有不同的技術(shù)內(nèi)涵,缺水礦區(qū)要以水資源保護(hù)和利用為主;大水礦區(qū),要以減少水資源破壞和防治水災(zāi)害為主。因此,保水開采包含水資源保護(hù)、水資源利用(煤水共采)和水災(zāi)害防治等多項(xiàng)重要內(nèi)容。煤礦開采過程中破壞了地下含水層的原始徑流,大量排出地下水;采

空區(qū)上方導(dǎo)水裂隙帶與地下水體貫通,形成大規(guī)模地下水降落漏斗,造成區(qū)域含水層水位下降,直接影響到區(qū)域水文地質(zhì)條件。采動影響穩(wěn)定后產(chǎn)生的地表沉陷往往影響到地表水體(河流、湖泊、井泉等)的原來形態(tài),造成部分溝泉水量減少甚至干涸;影響當(dāng)?shù)鼐用裾５纳a(chǎn)生活,進(jìn)而影響區(qū)域植被生長,甚至土地沙漠化。我國大部分礦區(qū)處在干旱半干旱地區(qū),而每年采煤破壞地下水22億m3,可見保水開采具有重要的意義。

3、煤與瓦斯共采

瓦斯既是礦井有害氣體也是潔凈能源。因此,應(yīng)該使其資源化,其技術(shù)途徑有:(1)采前抽采:若能在開采前將煤層內(nèi)瓦斯抽出,則是利用瓦斯改善煤礦安全的最好辦法。但由于我國大部分煤體透氣性低,在本層內(nèi)抽采瓦斯有難度。

(2)煤與瓦斯共采:開采后圍巖壓力降低,大量瓦斯在采空區(qū)釋放,有利于瓦斯抽采,因此形成煤與瓦斯共采體系。

(3)廢棄礦井抽采瓦斯。鑒于廢棄礦井煤層經(jīng)過采動而充滿瓦斯,因而可以利用采動后巖體內(nèi)裂隙場的分布及鉆孔,將瓦斯抽排管裝在井下、封閉井口后,抽出瓦斯。

(4)回風(fēng)井回收瓦斯。

(5)煤與瓦斯共采的技術(shù)主要有:留巷鉆孔法、卸壓法

等。

4、充填開采

我國多數(shù)煤礦存在建筑物下、水體下、鐵路下壓煤的問題,充填采礦法對解決這類問題具有重要的意義。充填開采法是用充填材料充填采煤工作面采空區(qū)的巖層控制方法。該法可以緩和工作面支承壓力產(chǎn)生的礦壓顯現(xiàn),改善采場和巷道維護(hù)狀況,有效減少地表下沉和變形,提高煤礦采出率,保護(hù)地面建筑物、構(gòu)筑物、生態(tài)環(huán)境和水體。按照充填材料的不同,充填采礦法分矸石充填、水砂充填和膏體充填。

4.1 矸石充填利用井下采空區(qū)處臵煤矸石的充填采煤方法,既可以減少煤礦固體廢棄物排放,又可以減輕開采沉陷災(zāi)害、提高礦井資源回收率,是實(shí)現(xiàn)煤礦綠色開采的關(guān)鍵技術(shù)途徑之一。

(1)拋矸機(jī)拋矸充填。將巖巷和半煤巖巷掘進(jìn)矸石用礦車運(yùn)至井下矸石車場,經(jīng)翻車機(jī)卸載后,矸石經(jīng)破碎機(jī)破碎,而后進(jìn)入矸石倉。通過矸石倉下口,膠帶或刮板輸送機(jī)將破碎后的矸石運(yùn)入上下山,而后由膠帶或刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入采煤工作面回風(fēng)平巷,再由工作面采空區(qū)可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)至工作面采空區(qū)拋矸膠帶輸送機(jī)尾部,由拋矸膠帶輸送機(jī)向采空區(qū)拋矸充填。

(2)刮板輸送機(jī)卸矸充填。充填裝備由后端帶懸梁的自

移式液壓支架和充填刮板輸送機(jī)組成。在自移式液壓支架后端增加后懸臂等配件,采用可調(diào)高但掛鏈懸掛充填刮板輸送機(jī)溜槽,懸掛是為了增加充填垂直高度。輸送機(jī)中部溜槽按順序連接,并與機(jī)頭和機(jī)尾組成整部刮板輸送機(jī)。每2節(jié)中部溜槽設(shè)臵1個(gè)溜矸孔,溜矸孔開在溜槽的中板上。由電機(jī)車牽引矸石礦車至采區(qū)矸石車場,通過翻車機(jī)卸載,矸石經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)進(jìn)入矸石倉。破碎后的矸石經(jīng)上下山輸送機(jī)、平巷輸送機(jī)運(yùn)至液壓支架后的充填刮板輸送機(jī),在采空區(qū)卸載。

(3)風(fēng)力拋矸充填。風(fēng)力充填材料粒度的直徑不宜大于充填管道的1/2-1/3。并且要求充填材料沉縮率低、不自然、腐蝕性小。矸石經(jīng)充填機(jī)、充填管路充填采空區(qū)。一般采煤機(jī)割兩刀煤充填一次,充填步距1.2-1.6 m,每次充填長度6-9 m,工作面每向前推進(jìn)50-100 m,充填機(jī)前移一次。機(jī)械矸石充填對充填材料要求不嚴(yán)格,使用設(shè)備也較少,在我國山東礦區(qū)發(fā)展較快,有推廣趨勢。

4.2 水砂充填

水砂充填采煤法是利用水力通過管道把充填材料沙粒送入采空區(qū)的充填采煤法。我國早在20世紀(jì)初就開始應(yīng)用水砂充填采煤法,目前水砂充填技術(shù)已經(jīng)十分成熟。在地面用礦車將采出、破碎及篩分后的成品砂運(yùn)到貯砂倉貯存。在貯砂室,砂與水混合成砂漿,經(jīng)充填管路送至工作面采空區(qū)，并在采空區(qū)脫水,砂子形成充填體,廢水經(jīng)采區(qū)流水上山和流水道流入采區(qū)沉淀池,經(jīng)沉淀后,澄清的水流入水倉,用水泵經(jīng)排水管將水排至地面貯水池,以供循環(huán)利用。水砂充填采煤法充填致密,可減少煤塵危害,能有效地控制地表下沉和變形,但井上下充填系統(tǒng)復(fù)雜,設(shè)備及設(shè)施投資大,充填材料昂貴,提高了噸煤成本。

4.3 膏體充填

膏體充填技術(shù)是1979年在德國的格倫德鉛鋅礦首先發(fā)展起來的,由于膏體充填具有料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、充填效率高、成本較低等優(yōu)點(diǎn),這項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)成功以后在金屬礦山得到較快的發(fā)展,在包括中國在內(nèi)的許多國家得到應(yīng)用。為解放村莊壓煤,提高開采上限,提高煤炭資源采出率,延長礦井服務(wù)年限,太平煤礦與中國礦業(yè)大學(xué)合作開展了固體廢物膏體充填不遷村采煤技術(shù)的研究。太平煤礦膏體充填系統(tǒng)是我國煤礦第一個(gè)膏體充填示范工程,2006年5月工業(yè)性試采取得成功。膏體充填采煤技術(shù)主要由三部分組成,即充填材料、充填設(shè)備與工藝、采動巖層充填控制理論。膏體是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等組成,由地面設(shè)備加工而成的類似牙膏的流體,具有十分良好的流動性和可泵性。充填時(shí),膏體通過巷道中的管路,由充填泵提供動力,輸送到液壓支架后的采空區(qū)。膏體充填技術(shù)的核心是膏體充填材料,膏體充填材料的強(qiáng)度對膏體充填的效果起決定作用。膏體充填后,地表

下沉減小。膏體充填開采是綠色開采技術(shù)的重要組成部分,是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑,是解決村莊等建筑物下大量壓煤開采問題的迫切需要。

5、煤炭地下氣化

煤炭地下氣化是指將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原位把煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w。可以部分消除煤炭開采對環(huán)境的污染和煤炭燃燒對生態(tài)環(huán)境的不利影響與破壞。煤炭地下氣化技術(shù)具有投資少、安全、工期短、見效快、用人少、效率高、成本低、效益好等優(yōu)點(diǎn),尤其適合我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜、劣質(zhì)煤比例高、“三下”壓煤嚴(yán)重的礦區(qū)。煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù)。它開始于英國1912年,由于熱值低、成本高而未得到發(fā)展。我國于1958-1960年曾在16個(gè)礦區(qū)進(jìn)行試驗(yàn),于1962年停止,1984年又開始了新的試驗(yàn),1994年達(dá)到連續(xù)產(chǎn)氣295 d,產(chǎn)氣量為200 m3/h,熱值13.81~17.57 MJ /m,采用的是有井式、長通道、大斷面的煤炭地下氣化方法。2005年中國礦業(yè)大學(xué)與重慶中梁山礦業(yè)集團(tuán)合作實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水煤氣和混合煤氣。但是,地下煤炭氣化燃燒產(chǎn)生的苯和酚是致癌物質(zhì),有可能毒化水資源;燃燒形成的大量二氧化碳對空氣也是嚴(yán)重的污染。目前我國的地下氣化技術(shù)仍處于工業(yè)試驗(yàn)階段,有很多問題需要去研究和探索。

3三、結(jié) 語

資源與環(huán)境協(xié)調(diào)的綠色開采是解決煤炭開采環(huán)境問題的根本出路。要實(shí)現(xiàn)綠色開采,需要綜合研究和解決經(jīng)濟(jì)與技術(shù)等方面的問題。綠色采礦可以減少環(huán)境污染,還能帶來良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。綠色采礦是形成綠色礦業(yè)及礦區(qū)綠色家園的重要組成部分,相信隨著綠色開采的不斷發(fā)展和完善,煤礦綠色開采一定會發(fā)揮它應(yīng)有的作用,為人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn): [1]張吉春.煤炭開采技術(shù).中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2007: [2]繆協(xié)興,錢鳴高.中國煤炭資源綠色開采研究現(xiàn)狀與展望[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào), 2009(3): [3]黃慶享.煤炭資源綠色開采[J].陜西煤炭.2008(03): [4]徐 睿,謝亞濤,周坤鵬.煤炭綠色保水開采[J].礦業(yè)快報(bào),2008(6): 14

第五篇：煤礦開采技術(shù)畢業(yè)論文

摘要：

1、詳細(xì)查明了井田地質(zhì)構(gòu)造，發(fā)育有5條斷層，其中落差最大為20m在井田的西部邊界處，其余4條斷差在5-8m間，對井田內(nèi)煤層開采影響不大。

2、井田工程地質(zhì)條件，2號煤層為中等，9+10號煤層為簡單。2號煤層煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，9+10號煤層煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性；2號煤層不易自燃，9+10號煤層自燃。無地溫、地壓異常。

3、井田內(nèi)可采煤層為2號、9+10號兩層。2號煤層厚0.47～1.20m，平均厚0.95m。為較穩(wěn)定煤層，井田內(nèi)大部可采；9+10號煤層厚4.14～5.60m，平均厚4.80m，為穩(wěn)定煤層，井田內(nèi)全區(qū)可采。4、2號煤層為特低灰-中灰、特低硫-低硫、中熱值-高熱值貧煤；9+10號煤層為特低灰-中灰、高硫分、中熱值-特高熱值無煙煤。

5、井田內(nèi)2、9+10號煤層采空區(qū)中有積水，且9+10號煤層部分塊段為帶壓開采，突水系數(shù)為0.061MPa/m，存在奧灰水突水危險(xiǎn)，2、9+10號煤層水文地質(zhì)條件為中等。

第一章 井田概況和地質(zhì)特征

第一節(jié) 礦區(qū)概述

一、礦區(qū)地理位置及交通條件

山西中強(qiáng)福山煤業(yè)有限公司水地莊煤礦位于浮山縣城東，與浮山縣直線距離6.25Km處的水地莊村東側(cè)、南北兩側(cè)一帶，行政區(qū)劃隸屬天壇鎮(zhèn)管轄。重組后井田東西寬2740m，南北長4000m，面積8.4763km2。地理坐標(biāo)為111°53＇55＂—111°55＇44＂，北緯35°56＇30＂—111°58＇40＂。

交通位置圖1-1-1

二、礦區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)概況

礦區(qū)內(nèi)有村莊及礦井工業(yè)廣場，洗煤廠等工業(yè)設(shè)施。區(qū)內(nèi)多為山區(qū)荒地和林地，以雜草叢生為主，南、北部山上生長有落葉松樹，覆蓋率40%左右。

三、礦區(qū)電力供應(yīng)基本情況

山西中強(qiáng)福山煤業(yè)有限公司已與浮山供電支公司簽訂了高壓供用電合同。礦井供電電源采用雙回路，一路10kv電源引自浮山110kv變電站，距離3km，另一路10kv電源引自灣子里35kv變電站，距離7.5km。

第二節(jié) 井田地質(zhì)特征

一、井田所屬位置

據(jù)《山西地質(zhì)志》井田所處區(qū)域構(gòu)造位置為塔兒—九原山陷隆的中北部之東與郭道——安澤南北向褶帶之間的浮山斷裂帶中。

二、井田地質(zhì)構(gòu)造

本井田位于呂梁—太行斷塊之沁水塊坳的次級構(gòu)造單元，郭道—安澤近南北向褶帶中南段西部邊緣。該褶帶走向北北東，北寬南窄，褶皺排列較為緊密，成組出現(xiàn)的褶皺表現(xiàn)為若斷若續(xù)。但因井田處于褶皺帶西部邊緣，受鄰近構(gòu)造帶影響，井田內(nèi)構(gòu)造特征表現(xiàn)為中部、東部以褶皺為主，西側(cè)斷裂發(fā)育，使地層、煤層均受破壞，但總體傾向以南東為主，傾角一般3°-11°。主要褶皺、斷裂特征如下：

1、褶曲

井田內(nèi)發(fā)育三條軸向北北東向褶皺，編號分別為Z1、Z2、Z3、Z4。Z1背斜：發(fā)育在井田的中部，軸向?yàn)楸北睎|向，兩翼地層傾角5°-10°，軸向延伸3500m。

Z2向斜：發(fā)育在井田的南東部，軸向?yàn)楸睎|向，兩翼地層傾角6°-11°，基本為一對稱舒緩向斜，軸向延伸1500m。

2、斷層

F1正斷層：該斷層位于井田的西部邊界附近，斷層走向?yàn)榻媳?，傾向西，傾角70°，落差最大達(dá)20m。對井田煤層開采影響不大。井田內(nèi)延伸長度2200m。

F2正斷層：位于井田的西部，F(xiàn)1正斷層?xùn)|300m左右，該斷層走向N15°E，傾向NNE，傾角70°。落差6m。井田內(nèi)延伸長度1200余m。南端與F1斷層相交。

綜上所述，井田內(nèi)斷層較發(fā)育，但斷距較小，5-8m間，對煤層、地層的破壞影響較??；褶皺多屬寬緩褶曲，對煤層、地層沒有明顯影響。井田內(nèi)未見陷落柱及巖漿活動。因此，本井田構(gòu)造類型屬簡單類型。

三、水文地質(zhì)概況

1、井田水系分布

井田地表水主要有三大溝谷，從北而南依次為清水河、渾水河、柏村河。清水河、渾水河平時(shí)干枯無水，雨季有水均由東向西匯集于井田西部外柏村河河谷，然后匯入澇河于臨汾注入汾河，汾河至河津縣禹門口流入黃河，屬黃河流域汾河水系。

2、井田主要含水層

井田內(nèi)可劃分1—5個(gè)含水層，由下而上分述如下：（1）奧陶系中統(tǒng)巖裂隙含水層

隱伏于煤層之下。本組灰?guī)r按上、中、下依次劃分為峰峰組、上馬家溝組、下馬家溝組。

強(qiáng)含水段主要為上、下馬家溝組灰?guī)r。上馬家溝組厚度為40—150m。上部峰峰組灰?guī)r一般巖溶不發(fā)育。由深灰色厚層狀灰?guī)r夾薄層狀泥灰?guī)r及角礫狀灰?guī)r組成。據(jù)本井田北部約5Km的浮山春山井田內(nèi)ZK103水文孔測得奧灰水水位標(biāo)高618.21m，另據(jù)《山西巖溶大泉》資料推斷本井田奧灰水位標(biāo)高為605-625m。水質(zhì)類型屬重碳酸、硫酸—鈣鎂水。

（2）石炭系上統(tǒng)太原組碎屑巖夾碳酸鹽巖溶裂隙含水層。（3）二疊系下統(tǒng)山西組碎屑巖含水層

山西組碎屑巖含水層主要為2號煤層頂板以上由細(xì)、中粒砂巖組成，厚度變化大，平均12-13m，其含水層富水性與裂隙發(fā)育程度有關(guān)。單位涌水量0.0015L/s·m。屬于裂隙弱富水性段。

第三節(jié) 煤層的埋藏特征 1、9+10＃煤層為太原組下部可采煤層，煤變質(zhì)程度為無煙煤階段?，F(xiàn)綜述如下：

煤層的光澤類型屬于半亮及半暗類型，層狀結(jié)構(gòu)比較清晰，煤的光澤最亮部分為亮煤，內(nèi)生節(jié)理發(fā)育，層理中夾有極少量的扁豆?fàn)罱z炭，光澤較暗的部分為暗煤，煤質(zhì)堅(jiān)硬，灰分及絲炭的扁豆?fàn)願A層較多，斷口呈角礫狀，節(jié)理不發(fā)育，呈黑色條痕。

2、工業(yè)用途評價(jià)

根據(jù)煤炭質(zhì)量分級國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T152224.1-2004），9+10號煤為特低灰—中灰、高硫分、中—特高熱值無煙煤，由于硫分嚴(yán)重超標(biāo)，建議作為化工用煤使用，若作為動力用煤及民用燃料，應(yīng)首先研究解

決脫硫問題。

3、瓦斯等級和自燃情況

9+10號煤層瓦斯絕對涌出量0.53m3/min，相對涌出量0.87m3/t；二氧化碳絕對涌出量0.59m3/min，相對涌出量0.97m3/t，等級為低瓦斯礦井。

第二章

井田境界與儲量

第一節(jié)

井田境界

山西中強(qiáng)煤業(yè)有限公司水地莊煤礦井田面積8.4763Km2井田內(nèi)無其它小煤礦生產(chǎn)。開采煤層9+10號，礦井能力0.90Mt/a。井田東西寬2740m，南北長4000m，面積8.4763 km2，由8個(gè)拐點(diǎn)坐（6°帶）連線圈定，井田境界拐點(diǎn)坐標(biāo)見下表。

井田周圍均為國有空白區(qū)，再無其它小煤窯開采。

第二節(jié) 地質(zhì)儲量的計(jì)算

按照中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行資源/儲量估算。

1、礦井地質(zhì)資源/儲量（1）儲量估算范圍

9+10號煤層，在井田上部2號煤層屬于不可采區(qū)，2號煤層平均厚0.58m，新立井見2號煤層厚0.6m，不具開采條件，主要開采9+10號煤層。在所圈定的2號煤層不可采范圍內(nèi)未進(jìn)行資源/儲量估算。井田內(nèi)僅9+10號煤層為可采煤層，并估算了其資源儲量。其它

煤層均為不可采煤層。因此，未進(jìn)行資源/儲量估算。

（2）工業(yè)指標(biāo)

井田內(nèi)批采煤層為9+10號，其中9+10號煤類為無煙煤。煤層傾角＜25°，依據(jù)“煤、泥類地質(zhì)勘查規(guī)范”中表E·2煤炭資源估算指標(biāo)：

煤層厚度≥0.8m 最高灰分（Ad）40% 最高硫分（St,d）3% 最低發(fā)熱量（Qnet,d）17MJ/kg(PM)、22.1MJ/kg(WY)9+10號煤硫分含量較高，平均5.77%，由于作為化工用煤使用。本次設(shè)計(jì)也對9+10煤資源/儲量進(jìn)行了估算。

（3）資源/儲量估算方法

本井田主要可采煤層穩(wěn)定、較穩(wěn)定，傾角均小于15°，利用煤層的偽厚度和水平投影面積，采用地質(zhì)塊段法進(jìn)行資源/儲量估算。

（4）資源/儲量估算參數(shù)

1、計(jì)算面積厚度確定：面積采用水平投影面積；各塊段厚度采用鄰近工程點(diǎn)煤層厚度算術(shù)平均求得，煤層中單層厚度小于0.05m的夾矸，與煤分層合并計(jì)算采用厚度。

2、煤層視密度采用山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心2007年4月2日對該礦9+10號煤層視密度的測定結(jié)果，9+10號煤層為1.45t/m3。

（5）資源/儲量類別劃分原則

井田內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜程度為簡單；煤層穩(wěn)定程度：9+10號煤層為穩(wěn)

定煤層，厚4.14-5.27m，平均4.64m，為厚度和資源/儲量占優(yōu)勢的煤層，以此煤層選擇基本線距。

2、礦井工業(yè)資源/儲量

在全礦井保有的資源／儲量51.12 Mt 9 中，探明的及控制的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲量（111b+122b）占總資源/儲量的比例為77.8%，推斷的內(nèi)蘊(yùn)資源量（333）占總資源/儲量的比例為22.2%.根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215－2005）及本井田的勘探情況，由于9+10號煤為穩(wěn)定性好的煤層，設(shè)計(jì)對推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）9+10號煤可信度按90%考慮。

因此，礦井工業(yè)資源/儲量為49.09 Mt。

3、礦井設(shè)計(jì)資源/儲量

據(jù)本礦井的具體地質(zhì)條件和煤層賦存情況，所需留設(shè)的永久煤柱主要為井田邊界、公路、地面建筑和村莊煤柱。

（1）井田邊界

井田邊界煤柱在本井田內(nèi)一側(cè)按20m留設(shè)，本礦井共留設(shè)井田境界煤柱2.03Mt。

（2）地面建筑及村莊保護(hù)煤柱

本井田范圍內(nèi)主要村莊為紅花窯村壓，壓煤量較大，中強(qiáng)福山煤業(yè)有限公司已考慮與地方政府簽訂村莊搬遷協(xié)議，其他規(guī)模均較小，考慮搬遷，本次設(shè)計(jì)不再考慮村莊煤柱的留設(shè)問題。

（3）斷層及陷落柱煤柱

本井田地質(zhì)構(gòu)造簡單，可采區(qū)域內(nèi)無斷層、陷落柱，故不考慮留設(shè)斷層及陷落柱煤柱。

第三節(jié) 可采儲量的計(jì)算

礦井設(shè)計(jì)可采儲量為礦井設(shè)計(jì)資源/儲量減去工業(yè)場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采區(qū)回采率的資源/儲量。

（1）工業(yè)場地煤柱

工業(yè)場地的煤柱：長*寬*煤厚經(jīng)計(jì)算（2）大巷煤柱

設(shè)計(jì)考慮本礦井大巷兩側(cè)各留設(shè)30m保護(hù)煤柱。經(jīng)計(jì)算，全井田共留設(shè)大巷煤柱2.75Mt 采區(qū)回采率根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215-2005）第2.1.3規(guī)定，9+10號煤層取75%，經(jīng)計(jì)算，礦井目前設(shè)計(jì)可采儲量為22.135Mt。

安全煤柱及各種煤柱的留設(shè)和計(jì)算方法。

井田邊界煤柱留20m，水平大巷之間留20m，兩側(cè)留35m煤柱，工業(yè)場地按二級保護(hù)，井筒按一級保護(hù)，再根據(jù)表土層和基巖厚度（表土移動角45°，基巖移動角72°）計(jì)算保安煤柱。

第三章 礦井工作制度生產(chǎn)能力

第一節(jié) 礦井工作制度

設(shè)計(jì)礦井井下采用“四·六”作業(yè)制，即每天4班作業(yè)，3班生產(chǎn)，1班準(zhǔn)備，每班工作6h；地面采用“三·八”作業(yè)制，即每天3班作業(yè)，2班生產(chǎn)，1班檢修，每班工作8h。礦井每天凈提升時(shí)間16h。

第二節(jié) 礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限

山西中強(qiáng)福山煤業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)能力根據(jù)井田儲量和生產(chǎn)條件按0.9Mt/a進(jìn)行設(shè)計(jì)。

經(jīng)計(jì)算，礦井可采儲量為49.99Mt，儲量備用系數(shù)取1.3考慮，本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按0.90Mt /a計(jì)算，其設(shè)計(jì)服務(wù)年限為42.72ａ。

第四章 井田開拓方式

第一節(jié)

井口位置、形式、數(shù)目

一、井田共布置三個(gè)井筒

主斜井、副斜井、回風(fēng)立井。主斜井.副斜井及工業(yè)廣場在井田中部，井田邊界附近，在浮山—沁水縣級公路水地莊處，回風(fēng)立井場地選在駝腰村西。

1、井筒數(shù)目及用途：

礦井，共布置三個(gè)井筒：即：主斜井、副斜井、回風(fēng)立井。各井筒用途如下：

主斜井：井口標(biāo)高+894.6。斜長540m。傾角24°34′，三心拱斷面，凈寬3.3m，凈高2.9m，凈斷面積9.26m2。落低9+10號煤層，標(biāo)高+699m。裝備帶寬B＝1000mm的膠帶機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井提煤任務(wù)，兼做進(jìn)風(fēng)井和安全出口。

副斜井：井口標(biāo)高+916.00m，井底標(biāo)高+698.00m，半圓拱斷面，井筒凈寬4.5m，凈斷面15.1m2，傾角29°56′，斜長408m。采用單鉤串車提升。選用JK-3.5/20型提升機(jī)，擔(dān)負(fù)排矸、運(yùn)送材料、下放設(shè)備、上下人員等任務(wù)兼做進(jìn)風(fēng)井和安全出口。

2、井筒井壁結(jié)構(gòu)

主斜井（已有）：表土段采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支護(hù)方式，支護(hù)厚度500mm。基巖段采用錨網(wǎng)噴支護(hù)方式，噴層厚度150mm。

副斜井：表土段采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支護(hù)方式，支護(hù)厚度500mm。基巖段采用錨網(wǎng)噴支護(hù)方式，噴層厚度150mm。

二、井口位置、工業(yè)場地以及開拓布置方案設(shè)計(jì)的主要原則（1）盡量利用現(xiàn)有地面工程及設(shè)施設(shè)備，以減少基建投資。（2）地面平坦、開闊，場地挖方填方量小，工程地質(zhì)條件好，能夠滿足0.9Mt/a的設(shè)計(jì)要求。

（3）靠近公路、交通方便，運(yùn)輸距離短。

（4）井口及工業(yè)場地盡量位于儲量中心，減少井下運(yùn)輸、通風(fēng)、井巷工程費(fèi)用。

2、井田開拓方案

基于上述設(shè)計(jì)原則，根據(jù)本礦井煤層賦存特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有井筒、地面工業(yè)場地及井下條件，設(shè)計(jì)提出兩個(gè)開拓方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

方案一（三井筒方案）

主斜井.副斜井及工業(yè)廣場在井田中部，井田邊界附近，在浮山—沁水縣級公路水地莊處，回風(fēng)立井場地選在駝腰村西。

本方案的特點(diǎn)是兩進(jìn)一回采用中央邊界式通風(fēng).主斜井井口標(biāo)高+894.6m。斜長472m。傾角24°34′，落底標(biāo)高+698m。三心拱斷面，凈寬3.3m，凈高2.9m，凈斷面積9.26m2。擔(dān)負(fù)礦井提煤任務(wù)，兼做進(jìn)風(fēng)井和安全出口。副斜井井口標(biāo)高+903.3m。斜長408m，傾角29°56′，落底標(biāo)高+699m。半圓拱斷面，凈寬4.5m,凈高3.35m。凈斷面積15.1m2。該井筒擔(dān)負(fù)排矸、運(yùn)送材料、下放設(shè)備、人員運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)，兼做進(jìn)風(fēng)井和安全出口。回風(fēng)立井井口標(biāo)高+960m,井筒凈直徑5m,凈斷面19.6m2，垂深276m。擔(dān)負(fù)回風(fēng)任務(wù)，井筒內(nèi)安裝有梯子間，兼做安全出口。

井田內(nèi)可采煤層為9+10號煤層，2號煤距離9+10號煤70-80m為不可采煤層.設(shè)計(jì)采用單水平開拓，全井田共劃分一個(gè)水平，井底車場設(shè)在9+10號煤層，水平標(biāo)高+699m.設(shè)計(jì)開拓大巷為三條,集中膠

帶機(jī)運(yùn)輸大巷和集中軌道運(yùn)輸大巷，專用回風(fēng)大巷,并按原有方位向東延伸至井田東部邊界附近。沿井田東部邊界向北布置三條采區(qū)大巷, 一條皮帶運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)大巷, 一條軌道運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)大巷, 一條專用回風(fēng)大巷,至井田北部邊界為北采區(qū).在井田中部沿南方向布置三條采區(qū)大巷,一條皮帶運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)大巷, 一條軌道運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)大巷, 一條專用回風(fēng)大巷,至井田南部邊界為南一采區(qū)和南二采區(qū).井下主要硐室有井下主變電所、主排水泵房及水倉、井下消防材料庫、井下爆破材料發(fā)放硐室等。，在主斜井底設(shè)煤倉一個(gè)，布置通風(fēng)行人巷?；仫L(fēng)立井落底9+10號煤，通過回風(fēng)繞道與回風(fēng)大巷相連，形成開拓系統(tǒng)。

采區(qū)接續(xù)為：先采北采區(qū)，南二采區(qū)為接續(xù)采區(qū)。方案二（四井筒方案）

主斜井.副斜井及工業(yè)廣場在井田中部，井田邊界附近，在浮山—沁水縣級公路水地莊處，回風(fēng)井一個(gè)在井田北東角邊界處, 另一個(gè)在井田南部中邊界處.本方案的特點(diǎn)是兩進(jìn)兩回采用兩翼對角式通風(fēng).主斜井井口標(biāo)高+894.6m。斜長472m。傾角24°34′，落底標(biāo)高+698m。三心拱斷面，凈寬3.3m，凈高2.9m，凈斷面積9.26m2。擔(dān)負(fù)礦井提煤任務(wù)，兼做進(jìn)風(fēng)井和安全出口。副斜井井口標(biāo)高+903.3m。斜長408m，傾角29°56′，落底標(biāo)高+699m。半圓拱斷面，凈寬4.5m,凈高3.35m。凈斷面積15.1m2。該井筒擔(dān)負(fù)排矸、運(yùn)送材料、下放設(shè)備、人員運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)，兼做進(jìn)風(fēng)井和安全出口?；仫L(fēng)立井兩個(gè), 一個(gè)井口標(biāo)高+960m,井筒凈直徑為5m,凈斷面均為19.6m2，垂深276m。擔(dān)負(fù)北采區(qū)回風(fēng)任

務(wù)，井筒內(nèi)安裝有梯子間，兼做安全出口。另一個(gè)井口標(biāo)高+960m,井筒凈直徑為5m,凈斷面均為19.6m2，垂深276m。擔(dān)負(fù)南一采區(qū)和南二采區(qū)回風(fēng)任務(wù)，井筒內(nèi)安裝有梯子間，兼做安全出口。

井田內(nèi)可采煤層為9+10號煤層，2號煤距離9+10號煤70-80m為不可采煤層.設(shè)計(jì)采用單水平開拓，全井田共劃分一個(gè)水平，井底車場設(shè)在9+10號煤層，水平標(biāo)高+699m.設(shè)計(jì)開拓大巷為三條,集中膠帶機(jī)運(yùn)輸大巷和集中軌道運(yùn)輸大巷，專用回風(fēng)大巷,并按原有方位向東延伸至井田東部邊界附近。沿井田東部邊界向北布置三條采區(qū)大巷, 一條皮帶運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)大巷, 一條軌道運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)大巷, 一條專用回風(fēng)大巷,至井田北部邊界為北采區(qū).在井田中部沿南方向布置三條采區(qū)大巷,一條皮帶運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)大巷, 一條軌道運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)大巷, 一條專用回風(fēng)大巷,至井田南部邊界為南一采區(qū)和南二采區(qū).井下主要硐室有井下主變電所、主排水泵房及水倉、井下消防材料庫、井下爆破材料發(fā)放硐室等。，在主斜井底設(shè)煤倉一個(gè)，布置通風(fēng)行人巷?；仫L(fēng)立井落底9+10號煤，通過回風(fēng)繞道與回風(fēng)大巷相連，形成開拓系統(tǒng)。礦井共劃分為三個(gè)采區(qū)，即北采區(qū)、南一采區(qū)和南二采區(qū)。設(shè)計(jì)初期在北采區(qū)布置一個(gè)放頂煤綜采工作面。

采區(qū)接續(xù)為：先采北采區(qū)，南一采區(qū)為接續(xù)采區(qū)。

3、方案比較

兩個(gè)方案相比，方案一具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）井筒個(gè)數(shù)少，主、副井在一個(gè)工業(yè)場地內(nèi)，比較集中，便于生產(chǎn)管理。

2）井筒工程量及井筒裝備投資均比較省

3）與方案二相比，井筒初期井巷工程量少，投資省。建井工期短比方案二少。

4）工業(yè)場地壓煤量小，資源回收率高。5）新增用地少，比方案二少。方案一缺點(diǎn)：

1）通風(fēng)阻力比方案二大.單主扇功率大.2）安全出囗少, 回風(fēng)行走路線長.方案二優(yōu)點(diǎn)： 1）主扇選型功率小。2）風(fēng)路短,通風(fēng)容易.缺點(diǎn)：

1）井筒個(gè)數(shù)多, 多一個(gè)回風(fēng)井用地.2)井筒工程量大, 初期投資大.3)主扇風(fēng)機(jī)多, 管理比方案一難.。

綜上所述，方案一與方案二相比，井筒數(shù)量少，占地面積?。槐容^集中，便于生產(chǎn)管理。井筒.裝備投資少，施工工期短等優(yōu)點(diǎn)，雖然方案一通風(fēng)路線長, 但礦井實(shí)行一采兩掘工作面少, 用風(fēng)量不大, 一臺大功率主扇可以滿足礦井南北兩翼供風(fēng)需求。

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)多方面比較，本設(shè)計(jì)推薦方案一。

第二節(jié) 垂高及開采水平的規(guī)劃

設(shè)計(jì)采用單水平沿煤層開拓，全井田劃分一個(gè)水平，井底車場設(shè)在9+10號煤層，水平標(biāo)高+699m.服務(wù)年限為42.72（a）。

第三節(jié) 主要運(yùn)輸大巷的布置方式和位置選擇

井田中部，主、副斜井井底向東方向布置礦井集中膠帶機(jī)運(yùn)輸大巷和集中軌道運(yùn)輸大巷至井田東邊界，平行軌道巷間隔20米布置一條總回風(fēng)大巷至井田東邊界回風(fēng)立井。形成開拓系統(tǒng)

1.盤區(qū)劃分

本井田內(nèi)共有一層可采煤層9+10號煤層，全區(qū)可采。根據(jù)井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存特點(diǎn)以及采空區(qū)的范圍，結(jié)合工作面裝備水平，為適應(yīng)安全高效綜合產(chǎn)業(yè)工作面的布置要求，設(shè)計(jì)確定大采區(qū)尺寸、增加工作面推進(jìn)長度、盡量減少工作面搬家次數(shù)，提高礦井單產(chǎn)及效率。

根據(jù)上述原則及本井田的井田范圍，結(jié)合井田開拓部署、大巷位置、煤層賦存情況、工作面推進(jìn)長度、生產(chǎn)規(guī)模、煤層厚度變化情況、構(gòu)造分布情況、裝備水平及國內(nèi)外安全高效礦井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等因素，設(shè)計(jì)確定全井田分煤組共劃分為三個(gè)采區(qū)，即北采區(qū)、南一采區(qū)和南二采區(qū)。

2.開采順序

根據(jù)井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存特點(diǎn)，首先開采北采區(qū)；南一采

區(qū)，為接續(xù)盤區(qū)。工作面均采用后退式回采。

第五章

礦井基本巷道

第一節(jié)

井筒、石門與大巷

礦井，共布置三個(gè)井筒：即：主斜井、副斜井、回風(fēng)立井。各井筒用途如下：

主斜井：井口標(biāo)高+894.6。斜長540m。傾角24°34′，三心拱斷面，凈寬3.3m，凈高2.9m，凈斷面積9.26m2。落低9+10號煤層，標(biāo)高+699m。裝備帶寬B＝1000mm的膠帶機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井提煤任務(wù)，兼做進(jìn)風(fēng)井和安全出口。井筒內(nèi)有3寸壓風(fēng)管；2寸靜壓管；主電纜；及人行階梯。

副斜井：井口標(biāo)高+916.00m，井底標(biāo)高+698.00m，半圓拱斷面，井筒凈寬4.5m，凈斷面15.1m2，傾角29°56′，斜長408m。采用單鉤串車提升。選用JK-3.5/20型提升機(jī)，擔(dān)負(fù)排矸、運(yùn)送材料、下放設(shè)備、上下人員等任務(wù)兼做進(jìn)風(fēng)井和安全出口。井筒內(nèi)有4寸靜壓管一趟；4寸排水管兩趟；及人行階梯。

第二節(jié)

井底車場

一、井底車場位置及形式的選擇

副斜井井底在9+10號煤層中設(shè)有平車場，長度100m，可以同時(shí)存放空重礦車60輛，通過能力較大，主要為輔助提升服務(wù)，礦井實(shí)際運(yùn)輸量較小，車時(shí)形式簡單，調(diào)車方便，工程量省。

二、井下硐室名稱及位置 主斜井井底硐室有：井底煤倉。

副斜井井底硐室有：等候硐室、醫(yī)療硐室、井下消防材料庫、中央變電所、中央水泵房、管子道、中央水倉、爆破材料發(fā)放硐室等。

井底煤倉采用直煤倉，井底煤倉直徑8m。垂高30m。現(xiàn)澆鋼筋混凝土支護(hù)，容量1200t。

井底水倉有主、副水倉組成，主水倉有效長度90m。容積900m3,副水倉有效長度60m。容積600m3,采用調(diào)度絞車牽引1.5噸礦車人工清理。9+10號煤井底煤倉直徑8m。垂高30m?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土支護(hù)，容量1200t。

礦井正常涌水量為12.5m3/h，8小時(shí)涌水量為100m3，水倉總?cè)莘e1500m3，大于100m3，符合《煤礦安全規(guī)程》第280條要求。

井下爆破材料庫為壁槽式，總體積200m3。采用獨(dú)立通風(fēng)。

三、井底車場主要巷道及硐室的支護(hù)方式及支護(hù)材料 副斜井井底車場采用半圓拱斷面、錨網(wǎng)噴支護(hù)方式，噴層厚度150mm；井下爆破材料發(fā)放硐室、中央水泵房、中央變電所及水倉采用半圓拱斷面，現(xiàn)澆混凝土支護(hù)方式，支護(hù)厚度350mm；管子道和

井下消防材料庫采用半圓拱斷面，錨網(wǎng)噴支護(hù)方式，噴層厚度150mm；井底煤倉采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度400m。

第六章

采煤方法

第一節(jié)

采（盤）區(qū)地質(zhì)條件與選定的采煤方法

1、煤層開采條件（1）地質(zhì)構(gòu)造

8401工作面位于呂梁—太行斷塊之沁水塊坳的次級構(gòu)造單元，郭道—安澤近南北向褶帶中南段西部邊緣。該褶帶走向北北東，北寬南窄，褶皺排列較為緊密，成組出現(xiàn)的褶皺表現(xiàn)為若斷若續(xù)。但因井田處于褶皺帶西部邊緣，受鄰近構(gòu)造帶影響，井田內(nèi)構(gòu)造特征表現(xiàn)為中部、東部以褶皺為主，褶皺多屬寬緩褶曲，對煤層、地層沒有明顯影響。西側(cè)斷裂發(fā)育，但斷距較小，5-8m間，對煤層、地層的破壞影響較小，總體傾向以南東為主，傾角一般3°-11°。井田內(nèi)未見陷落柱及巖漿活動。因此，本井田構(gòu)造類型屬簡單類型。

（2）工程地質(zhì)

9+10號煤層：偽頂為泥巖或炭質(zhì)泥巖，較薄，隨采隨落，直接頂和老頂為K2石灰?guī)r，石灰?guī)r厚度4.90—8.85m平均4.83m。脆性頂板，易管理。9號煤層頂?shù)装辶W(xué)試驗(yàn)成果，頂板抗壓強(qiáng)度22.6-39.6MPa，抗拉強(qiáng)度3.93-4.47MPa，抗剪強(qiáng)度3.89-5.51MPa；底板粉砂巖抗壓強(qiáng)度18.2-27.9MPa，抗拉強(qiáng)度1.62-4.33MPa，抗剪強(qiáng)度3.63-8.04MPa。底板屬軟弱-中硬巖性，發(fā)生底鼓的可能性較小。

（3）瓦斯、煤塵爆炸性、自燃傾向性及地溫地壓

9+10號煤層瓦斯含量低，為低瓦斯礦井，9+10號煤層無煤塵爆炸危險(xiǎn)性，自然傾向性為Ⅱ級，為自燃煤層。井田內(nèi)無地溫，地壓異常，屬地溫地壓正常區(qū)。

（4）水文地質(zhì)

9+10號煤位于太原組第一段上部，直接充水含水層為太原組碎。2．采煤方法的選擇

根據(jù)本礦井的地質(zhì)條件、煤層賦存特征和礦井生產(chǎn)規(guī)模，設(shè)計(jì)考慮9+10號煤開采提出大采高綜采一次采全高和綜采放頂煤一次采全高兩種采煤方法進(jìn)行比選。

方案一： 綜采放頂煤一次采全高采煤法

放頂煤綜采采煤法就是在厚及特厚煤層的底部布置回采工作面，采用滾筒式采煤機(jī)、放頂煤液壓支架、刮板輸送機(jī)及其他附屬設(shè)備進(jìn)行配套聯(lián)合生產(chǎn)，除用采煤機(jī)正常割煤外，還利用礦山壓力或輔以人工松動方式使工作面上方頂煤破碎，并隨著工作面的推進(jìn)從液壓支架的上方或后方放出并回收的一種采煤方法。

與大采高綜采一次采全高相比放頂煤綜采有如下優(yōu)越性：（1）設(shè)備投資少。

（2）井巷工程量省，由于放頂煤設(shè)備外形尺寸及重量均小于大采高設(shè)備，在滿足通風(fēng)要求的前提下，巷道斷面要求小，井巷工程量少，且本礦井副斜井傾角較大，為29°56′。若使用大采高設(shè)備，最大件重量較大，提升絞車選型困難，投資大，且運(yùn)輸安全性差。

（3）占放頂煤工作面煤量一半以上的頂煤基本是利用地壓破煤，依靠自重放煤，所以綜采放頂煤是一種動力消耗量最小的綜合機(jī)械化采煤方法。

（4）與一般的綜采相比，綜采放頂煤采煤成本明顯降低。（5）綜采放頂煤開采過程中，由于其頂煤利用地壓破碎，依靠自重有控制的放煤，塊煤量與機(jī)采割煤相比有所增加，經(jīng)濟(jì)效益比較明顯。

（6）綜采放頂煤對地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜、厚度變化較大煤層的開采，比大采高綜采更靈活和適用。據(jù)礦方介紹，實(shí)際開采中9+10號煤煤層厚度變化較大，局部厚度達(dá)到6m左右。所以采用放頂煤開采，資源回收率高。

其主要缺點(diǎn)是：

（1）工作面設(shè)備多，工藝復(fù)雜，管理復(fù)雜。（2）混入矸石多，原煤灰分高，工作面作業(yè)條件差。（3）瓦斯不好管理。（4）工作面回采率低。

方案二 ：大采高綜采一次采全高采煤法

大采高綜采一般認(rèn)為是指分層高度和采煤機(jī)割煤高度大于3.5m 的綜采。我國于上世紀(jì)七十年代末從德國引進(jìn)了部分大采高液壓支架和相應(yīng)的采煤、運(yùn)輸設(shè)備，與此同時(shí)開始國產(chǎn)的大采高液壓支架和采煤機(jī)的研制和試驗(yàn)工作，經(jīng)過二十多年的努力，已取得了明顯的進(jìn)展。大采高采煤法一般適合煤層厚度為3.5～5.5m，煤層及頂?shù)装逯杏惨陨系牡刭|(zhì)條件。目前大采高工作面最大采高已達(dá)7.0m，隨著大采高設(shè)備和技術(shù)的進(jìn)步，大采高綜采已成為我國高產(chǎn)高效礦井的主要采煤方法之一。

與放頂煤綜采相比大采高綜采的主要優(yōu)點(diǎn)是：

（1）工作面單產(chǎn)高，增產(chǎn)潛力大，工作面單產(chǎn)在同等條件下比一般綜采高，回采工效高。

（2）工作面設(shè)備少，工序簡單，易管理。（3）和放頂煤綜采相比，含矸率低。（4）工作面回采率高。其主要缺點(diǎn)是：

（1）采高大，工作面煤壁松軟時(shí)易片幫。（2）設(shè)備投資較高。

（3）工作面裝備及配套環(huán)節(jié)能力大，運(yùn)行費(fèi)用高。

經(jīng)過上面對兩種采煤方法的比選，設(shè)計(jì)認(rèn)為采用綜采放頂煤一次采全高采煤法初期投資少、見效快，且與礦井0.9Mt/a的生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。放頂煤綜采適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)量高，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

9+10號煤的冒放性分析：

(1)開采深度

生產(chǎn)實(shí)踐和理論計(jì)算都表明頂煤冒放性隨著開采深度的增大而加強(qiáng)。開采深度與頂煤冒放性的關(guān)系可通過有限元計(jì)算的頂煤破壞系數(shù)尋找其規(guī)律。本井田9+10號煤層埋深270～450m左右，大部分煤層開采深度大于300m，從開采深度看，較有利于頂煤的冒放。

(2)煤層強(qiáng)度

國內(nèi)外大多數(shù)放頂煤綜采工作面的實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)表明，煤層強(qiáng)度是影響頂煤冒放性的關(guān)鍵因素。一般當(dāng)煤層硬度f系數(shù)小于

2、強(qiáng)度小于20Mpa時(shí)，頂煤冒放性較好。應(yīng)當(dāng)指出的是，煤層作為一個(gè)整體，其強(qiáng)度不僅與煤層抗壓強(qiáng)度有關(guān)，同時(shí)也與煤層的節(jié)理和裂隙發(fā)育程度有關(guān)，一般煤體都存在不同程度的地質(zhì)弱面和構(gòu)造裂隙，節(jié)理裂隙發(fā)育的煤層，煤體的完整性較差，因而大大降低煤層的強(qiáng)度，頂煤在礦壓的作用下易于破碎，節(jié)理裂隙越發(fā)育，頂煤的冒放性越好。而本區(qū)9+10號煤節(jié)理裂隙較發(fā)育，從而降低了煤層的整體強(qiáng)度，對提高頂煤冒放性有一定的作用。

(3)煤層厚度

根據(jù)國內(nèi)外綜采放頂煤的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，頂煤冒放性隨煤層厚度的增大而減弱，理論研究也證明綜放開采的最大臨界厚度為12.5～13.0m，最小臨界厚度為4.5～5.0m，采放比以1:1～2.4為宜，設(shè)計(jì)對本礦井9+10號煤進(jìn)行了厚度分析： 9+10號煤煤層厚4.14-5.27m，平均4.64m。若采高2.3 m，頂煤厚度平均為2.34m左右，平均采放比

1:1.02，符合放頂煤一次采全高條件。

(4)煤層結(jié)構(gòu)

若煤層存在堅(jiān)硬的夾矸，則會嚴(yán)重影響頂煤的冒放性。一方面夾矸在頂煤中形成“骨架”，使頂煤難以冒落；另一方面，即使頂煤垮落之后，夾矸形成大塊，影響頂煤的流動性，堵塞放煤口。因此夾矸的存在對放頂煤是一種不利因素。本井田9+10號煤一般含夾矸1～2層，厚度為0.1-066m。夾矸為泥巖，夾矸強(qiáng)度相對較低，故對頂煤的冒放性不會產(chǎn)生較大的影響。

(5)頂板條件

影響煤層冒放性的煤層頂板包含直接頂和基本頂兩部分。直接頂對頂煤的壓裂無直接影響，但直接頂能夠隨采隨冒并具有一定的厚度是綜采放頂煤開采頂煤破碎冒落后能夠順利放出的基本條件，否則不利于頂煤的回收。性脆易碎，易管理。且直接頂?shù)暮穸饶軌蜻_(dá)到充滿采出煤厚的空間，因此對9+10號煤采用放頂煤比較有利。

本礦9+10號煤層埋藏較深，設(shè)計(jì)認(rèn)為9+10號煤層宜采用一次性放頂煤綜采。綜上所述本礦井9+10號煤層采用一次采全高放頂煤綜采采煤法，全部垮落法管理頂板。在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的，適應(yīng)煤厚變化，有利于提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

第二節(jié) 采（盤）區(qū)巷道布置和要素

一、首采區(qū)位置及首采工作面的確定

礦井設(shè)計(jì)為3個(gè)生產(chǎn)盤區(qū)，即:北采區(qū)和南一采區(qū)和南二采區(qū)。

北采區(qū)東西長1620m左右，南北寬1685m左右，面積約2.279km2.南一采區(qū)東西長1250m左右，南北寬1685 m左右，面積約2.106km2.南二采區(qū)東西長1405 m左右，南北寬1685 m左右，面積約2.367km2.首采北采區(qū)。

二、選型原則

綜采工作面的采、裝、運(yùn)、支工序全部機(jī)械化。礦井規(guī)模定位在二十一世紀(jì)現(xiàn)代化大型礦井，生產(chǎn)高度集中，工作面生產(chǎn)能力大。從目前綜采的發(fā)展趨勢看，設(shè)計(jì)安全高效的綜采工作面要求加大工作面長度，加大截深，選用能切割硬煤的特大功率采煤機(jī)，提高采煤的切割速度，相應(yīng)要求提高移架速度，與大運(yùn)量的重型可彎曲刮板輸送機(jī)相匹配，搞好端頭支護(hù)，采用長距離順槽膠帶輸送機(jī)。針對這些要求，對于綜采系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮了以下原則：

1、機(jī)械設(shè)備的選擇首先滿足技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)可靠，提高綜采設(shè)備的開機(jī)率，達(dá)到高產(chǎn)高效。同時(shí)各設(shè)備間要相互配套，保證運(yùn)輸暢通，并增加運(yùn)輸環(huán)節(jié)的緩沖能力，以期達(dá)到采運(yùn)平衡，最大限度地發(fā)揮綜采優(yōu)勢。

2、為綜采工作面創(chuàng)造快速連續(xù)開采的條件，加大工作面推進(jìn)長度，減少搬家次數(shù)，并保證快速搬家。做到采準(zhǔn)工作快，增大巷道斷面特別是順槽斷面，采用大功率綜掘機(jī)掘進(jìn)，以提高掘進(jìn)速度，保證工作面的接替要求。

三、設(shè)備選型

礦井初期達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)，井下9+10號煤布置一個(gè)綜采放頂煤一次采全高工作面，一個(gè)工作面保證0.9Mt/a的生產(chǎn)規(guī)模。所以9+10號煤工作面設(shè)備選型必須滿足0.9Mt/a的生產(chǎn)規(guī)模。

采掘工作面主要設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)遵循以下主要原則：技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行可靠，操作簡單，維修方便；各設(shè)備間相互適應(yīng)，能力匹配，運(yùn)輸暢通，不出現(xiàn)“卡脖子”現(xiàn)象，另需考慮設(shè)備的備品備件是否容易采購等問題。

北采區(qū)9+10號煤綜采放頂煤工作面主要采煤設(shè)備選型（1）采煤機(jī)

9+10號煤層位于太原組第一段上部，因9、10號兩層煤層相距很近，僅有0.1-0.66m，由灰、深灰色泥巖組成的夾矸分開，即合并為一層。含夾矸1-2層，其頂板直接為K2灰?guī)r或在局部地段為0.3-0.5m厚的泥巖。煤層厚4.14-5.27m，平均4.64m。底板為灰色泥巖或炭質(zhì)泥巖。

工作面采用雙向割煤、端頭斜切進(jìn)刀的工作方式。工作面割煤高度為2.3m，首采一盤區(qū)放煤高度平均為2.34m，工作面平均回采率為85.0%。工作面采用“一采一放”的放煤方式，采煤機(jī)截深和放煤步距均為0.8m。

（2）刮板輸送機(jī) ① 前部輸送機(jī)運(yùn)輸能力

Qm=60·B·Hg·Vc·γ=60×0.8×2.3×1.25×1.45=200.1(t/h)

Qq≥Kc·Kh·Kv·Ky·Qm=1.35×1×1.05×1.3×201.7=368.7(t/h)式中：

Qm—采煤機(jī)平均落煤能力,t/h； ② 后部輸送機(jī)運(yùn)輸能力

后部輸送機(jī)運(yùn)輸能力取決于工作面放煤能力，所選輸送機(jī)運(yùn)輸能力應(yīng)滿足放煤能力要求。

采煤機(jī)割一刀煤所需時(shí)間為：

Tg=(L+Ls)/Vc+Td=(120+50)/1.25+4=32.4(min)工作面可彎曲刮板輸送機(jī)選型應(yīng)滿足三個(gè)方面的要求：一是運(yùn)輸能力與采煤機(jī)生產(chǎn)能力相適應(yīng)；二是結(jié)構(gòu)形式與采煤機(jī)、液壓支架相匹配；三是輸送機(jī)長度與工作面長度相一致。根據(jù)以上原則，前部刮板輸送機(jī)選用SGD630/220；后部刮板輸送機(jī)選用SGZ630/320。

（3）回采工作面運(yùn)煤設(shè)備 9+10號煤層工作面：

轉(zhuǎn)載機(jī)：SZZ730/110，轉(zhuǎn)載能力為700t/h，功率110kW，電壓1140V。

破碎機(jī)：PLM800破碎能力800t/h，功率90kW，電壓1140V。運(yùn)輸順槽可伸縮帶式輸送機(jī)：鋪設(shè)長度740m，帶寬1000mm，輸送能力800t/h，功率160kW，電壓1140V。

四、工作面頂板管理方式，支護(hù)設(shè)備選型

1、液壓支架工作阻力與支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算

9+10煤工作面頂板均采用全部垮落法管理，選用液壓支架支護(hù)。

支架工作阻力有多種計(jì)算方法：預(yù)計(jì)法、估計(jì)法、類比法、實(shí)測法、動載系數(shù)法、巖重法、支架載荷數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸法等，這些方法大都根據(jù)礦井實(shí)際生產(chǎn)資料或?qū)崪y數(shù)據(jù)作為計(jì)算依據(jù)。本設(shè)計(jì)按估計(jì)法來計(jì)算支架工作阻力。

2、液壓支架選型

9+10號煤層平均采高2.3m，放煤高度平均2.64m。選用采煤機(jī)采高為1.4～2.92m。液壓支架的支護(hù)高度，應(yīng)滿足采煤機(jī)采高變化范圍要求。不同的采高對支架強(qiáng)度要求也有所不同。

根據(jù)計(jì)算，9+10號煤層綜采放頂煤工作面，設(shè)計(jì)選用ZF6400/18/32H型放頂煤液壓支架。主要技術(shù)參數(shù)見表

工作面端頭位于工作面和順槽的連接處，是行人、運(yùn)輸和通風(fēng)的必經(jīng)之地，多種設(shè)備的匯集處，也是工作面支護(hù)和巷道支護(hù)的交叉地帶，端頭處條件復(fù)雜，位置重要。設(shè)計(jì)采用端頭支架支護(hù)，綜采工作面選用與綜采支架相配套的端頭支架。每個(gè)工作面配備4架。

3、其他輔助設(shè)備

9+10煤工作面各配備有PRB5-80/31.5型乳化液泵站一臺，兩泵一箱、WPB-320/6.3型噴霧泵站一套，兩泵兩箱、MYZ-200型煤層注水鉆機(jī)一臺、7BZ-4.5/160型注水泵一臺等。

五、工作面回采方向與超前關(guān)系

回采工作面采用后退式開采，首采工作面布置在采區(qū)邊界，9+10煤工作面順槽采用雙巷布置。

第三節(jié) 回采工藝

1、回采工藝

9+10號煤綜采放頂煤工藝：

根據(jù)綜采放頂煤的實(shí)際生產(chǎn)工藝，目前放煤工藝主要有單輪順序放煤、多輪順序放煤、單輪間隔放煤以及多輪間隔放煤。

單輪順序放煤容易混入矸石，如果實(shí)行“見矸關(guān)門”的原則，煤炭損失太大。

多輪順序放煤和多輪間隔放煤統(tǒng)稱為多輪放煤。多輪放煤頂煤丟失嚴(yán)重，放煤時(shí)間長，影響開機(jī)率，不利于工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。

根據(jù)本礦井煤層的賦存條件及厚度、煤層結(jié)構(gòu)和頂?shù)装鍘r性，設(shè)計(jì)選擇分段放煤，段內(nèi)采用單輪間隔多口放煤工藝。

2、回采率

9+10號煤首采工作面及采區(qū)回采率的計(jì)算

9+10號煤為綜采放頂煤工作面，機(jī)采回采率為93%，頂煤可放部分的回收率為85%，頂煤不可放部分包括起始線不放煤長度（取6m），距離停采線不放煤長度（取9m），工作面上下端頭各有3架支架不放頂煤，長度共計(jì)11.2m。

第七章 井下運(yùn)輸與提升

第一節(jié) 運(yùn)輸方式

地面材料、設(shè)備等從副斜井JK-3.5/20型單滾筒提升機(jī)牽引礦車→井底車場JD-2.5型調(diào)度絞車牽引礦車→集中軌道運(yùn)輸大巷JD-2.5型調(diào)度絞車牽引礦車→9+10號層車場JD-2.5型調(diào)度絞車牽引礦車→9+10號層軌道運(yùn)輸大巷JD-2.5型調(diào)度絞車牽引礦車→9+10號

層工作面軌道運(yùn)輸順槽JD-2.5型調(diào)度絞車牽引礦車、掘進(jìn)工作面JD-11.4型調(diào)度絞車牽引礦車。

矸石運(yùn)輸與材料運(yùn)輸系統(tǒng)方向相反。

第二節(jié) 礦井提升

本礦井主井采用斜井開拓，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為90萬t/a，工作制度為330d/a，提升時(shí)間16h/d，每天三班生產(chǎn)，一班檢修。主斜井安裝帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)原煤的提升。

根據(jù)礦井生產(chǎn)能力、開拓方式、采區(qū)及工作面布置等條件，主斜井原煤提升采用鋼繩芯深槽角強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)。

井底煤倉的原煤通過大型給煤機(jī)、經(jīng)主斜井膠帶輸送機(jī)輸送至主斜井井口房，再轉(zhuǎn)載至地面生產(chǎn)系統(tǒng)。

（2）帶式輸送機(jī)選型計(jì)算

輸送物料：原煤，粒度0～300mm、散密度：ρ=0.9t/m3、輸送量：Q=250t/h、主斜井井筒總長472m，提升高度：197米；傾角24.5°。

副斜井提升設(shè)備(一)設(shè)計(jì)資料

1、提升任務(wù)

（1）最大班下井人數(shù) 91人（2）矸石 20車/班（3）設(shè)備 10車/班（4）材料 12車/班

2、最大件為液壓支架，最大件重24 t（包括特制平板車重）。

3、提升容器：選用MG1.7-9B，1.5噸固定礦車。自重974kg，取1000kg。升降液壓支架采用特制平板車。

4、井筒傾角30°，斜長410m，單鉤提升，機(jī)械提人。(二)方案概述

經(jīng)驗(yàn)算，設(shè)計(jì)選用一臺JK-3.5/31.5型提升機(jī)可以滿足升降最大件等輔助提升任務(wù)，選用繩速3.0m/s。根據(jù)目前常用的電動機(jī)及電控類型，本提升機(jī)配套電動機(jī)選擇直流電動機(jī)，型號為Z560-2A 630kW，660V 520r/min。

固定天輪：TSG-3000。

鋼絲繩：40—NAT—6×19S＋FC—1670—ZZ—881—590 GB8918－2006。

(三)選型計(jì)算

井口、井底為平車場，每鉤設(shè)計(jì)限掛3輛礦車。

人員上下采用斜井人車，選用XRB8-6/4型，首車1輛（自重1800 kg），尾車2輛（自重950 kg），每節(jié)乘座8人。

(四)選型及校驗(yàn)結(jié)果

1、提升機(jī)及電動機(jī)校驗(yàn)結(jié)果：

新選JK-3.5/20型提升機(jī)，配套直流電動機(jī)，型號為Z560-2A 630kW，660V 520r/min。滿足礦井輔助提升任務(wù)及現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》的要求。

2、鋼絲繩選型結(jié)果：

選用國標(biāo)鋼絲繩：40—NAT—6×19S＋FC—1670—ZZ—881—590。

3、電源及電控設(shè)備：

副斜井提升機(jī)10kV電源引自工業(yè)場地35kV變電所10kV配電裝置，雙回路進(jìn)線，一用一備，電纜引入。

整個(gè)電控系統(tǒng)包括：高低壓配電設(shè)備、電動機(jī)電樞回路的整流變壓器、變流設(shè)備及全數(shù)字控制、操作及監(jiān)控系統(tǒng)。

第八章 礦井通風(fēng)與安全

第一節(jié)

風(fēng)量的計(jì)算

礦井日平均產(chǎn)量3000噸，礦井為低瓦斯礦井，礦井按最多入井人數(shù)200人計(jì)算，礦井所需總風(fēng)量為：Q總=4×200

m/分=800 m/分

第二節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量分配

礦井通風(fēng)方式：中央邊界式；通風(fēng)方法：抽出式。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)：主斜井、副斜井→井底→運(yùn)輸皮帶巷、運(yùn)輸軌道大巷→北采區(qū)皮帶巷、北采區(qū)軌道巷→2401進(jìn)風(fēng)巷→8401工作面→5104回風(fēng)巷→北采區(qū)回風(fēng)巷→回風(fēng)立井→地面

其它用風(fēng)地點(diǎn)通風(fēng)系統(tǒng)：主斜井、副斜井→進(jìn)風(fēng)大巷、采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷→用風(fēng)地點(diǎn)→回風(fēng)大巷、采區(qū)回風(fēng)巷→回風(fēng)立井→地面

33第三節(jié)

礦井負(fù)壓、等積孔和扇風(fēng)機(jī)

礦井現(xiàn)有主扇兩臺一臺使用；一臺備用，主扇風(fēng)機(jī)型號：FBCDZ——NO18(D);主扇功率2×75KW；負(fù)壓水柱152mmH2O;礦井實(shí)測總風(fēng)量2843 m3 /min；礦井總風(fēng)阻R=h/Q2 =152/(2843/60)2 =0.0677(千繆)

等級孔：A=Q/√h=47.38/√152=1.46m 2 礦井通風(fēng)難易程度為中等。

參考文獻(xiàn)：

（1）徐永圻等，《煤礦開采學(xué)》，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999；（2）冷金龍等，《礦山井巷工程量計(jì)算手冊》，河北科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所出版，1984；

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