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毕业设计是采矿工程专业培养计划中最后一个，也是最关键、最重要的一个教学环节，是教学时间最长（14～16周），参与教师最多，学生独立学习量最大，教育任务最重的一个实践性教学环节。毕业设计的效果直接影响培养目标的实现和学生就业后在专业上的发展。《毕业设计指导书》是帮助学生顺利完成毕业设计的一个教学文件，编写依据是“培养方案”和《毕业设计大纲》。本书是按照最新修订的“培养方案（2004版）”和《毕业设计大纲》（2006版）进行编写的。本书的特点是：（1）充分体现了加强能力和素质教育的教育思想：本书从实战出发对设计题目、内容和深度提出了明确要求和进行了严格规定，图纸和说明书更加规范，设计更具实用性；（2）充分体现了采矿专业的发展方向：增加了矿山开采损害与环境保护的内容，对矿山工程经济部分要求更深入；（3）更加注重学生的兴趣和爱好，有利于学生发挥：设计内容分必做和选做两部分，选做部分学生可根据自己的兴趣和爱好进行选择。编者2004年2月第1章矿井地质概况本章是矿山开采设计的基础内容，正确编写本章的内容，将为以后各章的设计打下一个良好的基础。编写本章内容，学生应收集并熟悉实习矿井的地质资料，主要参考所在矿井的《井田精查地质报告》，掌握以下内容：1．井田位置及范围2．地层；3．地质构造；4．煤层及煤质；5．矿井安全生产条件：煤层顶底板条件，水文条件，瓦斯、自燃、煤尘等条件；6．地面条件；7．井田境界及储量。1.1井田位置及交通1.1.1交通位置说明矿区、矿井所在的行政区域及隶属关系；地理位置以及铁路、公路或航运的交通情况；距附近大城市和主要车站的距离。插图：交通位置图。1.1.2地形地貌地形、地貌、高山及有否重要建筑物和名胜古迹，开采矿藏时是否需要加以保护。1.1.3气象及水文情况矿区气候性质及气温变化，雨季时间，年平均及最大降雨量，年蒸发量，最大冻结深度，平均积雪厚度，风向，风速。矿区河流、湖泊、沼泽的分布及范围，河流的流量、流速、水深及最高洪水位。1.1.4矿区概况矿区开发情况，经济情况，工农业生产情况，建筑及矿用材料来源情况，供水、供电及人力资源，矿藏销售情况。1.2地层及地质构造编写本节内容时，应尽量采用图表，文字说明应力求简明扼要。地层可参考表1-1编录。断层可按表1-2格式描述。附：综合地质柱状图。1.3煤层及煤质1.4.1煤层含煤层数，煤层厚度，层间距，顶底板岩性及其变化规律，煤层硬度和节理发育情况，煤层结构，夹矸的岩性、厚度及分布规律，煤层露头及风氧化带，可采煤层特征可按表1-3格式列表表示。1.4.2煤质煤质情况。1.4煤层开采技术条件1.4.1瓦斯赋存状况及其涌出数，煤尘爆炸危险性，煤的自燃性，地温情况1.4.2水文地质含水层、隔水层分布发育情况及其变化规律，渗透系数、涌水量，地表水的影响范围，临近矿井、部分小窑涌水及积水情况，断层的导水性，矿井正常、最大涌水量，水文地质对矿井开采的影响。1.4.3其他表1-1矿井地层一览表地质年代岩层总厚度（m）岩层组成及特征含煤层数及厚度备注代纪统表1-2断层特征表序号名称性质断层面走向断层面倾向倾角落差（m）水平断距（m）影响范围123表1-3可采煤层特征表煤组煤层煤层厚度（m）煤层间距（m）煤层结构顶底板岩性稳定性倾角（度）容重（t/m3）备注最小最大平均最小最大平均夹矸层数夹矸总厚（ｍ）顶板底板第2章矿井储量、生产能力与服务年限在做本章之前，要先阅读《煤矿开采学》和《煤炭工业设计规范》中的有关内容和相关条款的规定，并结合前面的矿井可采储量和后面的矿井开拓和采矿方法内容综合考虑。2.1井田境界及储量2.1.1井田境界1.说明确定井田境界的依据、走向长度、倾斜宽度、井田面积。与相邻矿井及小窑的关系。2.在毕业设计中，一般以实习矿井的实际井田境界为准，但要论证其合理性。在特殊情况及地质资料允许的条件下，可以改变原井田境界，但要征得指导教师的同意，严禁私自改变井田境界。3.改变井田境界时，应根据矿（煤）田划分为井田的原则及有关设计规范并参考矿井地质资料，进行技术经济分析，得出合理的结论。2.1.2储量按照国家现行标准《固体矿产资源/储量分类》GB17766和《煤、泥炭地质勘查规范》DZ/T0215划分矿产资源/储量类型，计算“矿井地质资源量”、“矿井工业资源/储量”、“矿井设计资源/储量”和“矿井设计可采储量”。2.2矿井生产能力与服务年限2.2.1矿井工作制度1.矿井工作日按年330d计算。2.矿井每昼夜三班工作，采用“三八”制，综采工作面可采用“四六”制，也可借鉴所实习矿井的工作制度。3.每日净提升时间为16h。2.2.2矿井生产能力矿井生产能力是指矿井设计的年产量，一般按年产矿石量计算。对于煤矿是指年产原煤量。矿井生产能力是一个定值，而不是变量，矿井生产能力和矿井实际产量不同，矿井实际产量是指矿井每年实际生产的矿石量，可能高于生产能力，也可能低于生产能力，一般每年产量不同。矿井生产能力是矿井各系统和环节的综合能力，是全面反映矿井面貌的一个重要的综合指标。因此为了方便矿井设计、建设和生产管理，矿井生产能力采用系列化的、通用的标准值：（1）大型矿井：1.2Mt/a、1.5Mt/a、1.8Mt/a、2.4Mt/a、3．0Mt/a、4.0Mt/a、5.0Mt/a、6.0Mt/a及其以上；（2）中型矿井：0.45Mt/a、0.6Mt/a、0.9Mt/a；（3）小型矿井：0.3Mt/a及其以下。2.2.3矿井服务年限矿井服务年限是指矿井正常生产的时间，以年计。为了使矿井建设工程和设备投资以及因该矿井而建立的工业和服务设施的建设投资等发挥最大的效能，矿井服务年限和矿井生产能力应相匹配，《煤炭工业矿井设计规范》规定的匹配关系如下：5.0Mt/a及以上70a3.0～5.060a1.2～2.450a0.15～0.940a2.2.4矿井储量、生产能力和服务年限的关系KTZAk（2-1）式中：A——矿井生产能力，Mt/a；ZK——矿床可采储量，Mt；T——矿井服务年限，a；K——储量备用系数，一般取1.4；2.2.5矿井生产能力的确定确定矿井生产能力是矿井设计的一项主要任务，是进行矿井各系统和环节设计的前提和基础。矿井生产能力受多种因素影响，在确定时应综合考虑这些因素的影响。（1）影响矿井生产能力的主要因素①矿井储量：指矿井可采储量。②矿床赋存条件：指影响矿床开采的工业特征。③开采技术条件：指可以采用的采矿技术和生产装备。④经济条件：指可用作矿井建设和生产经营的资金。⑤技术与管理人才条件：主要指从事技术和管理工作人员及工人的素质和能力。（2）矿井生产能力的确定①根据矿井储量，按照矿井生产能力与服务年限的匹配关系进行确定。确定时可给出一组矿井生产能力，分别按照（2-1）式或（2-2）式计算对应的矿井服务年限，取服务年限与矿井生产能力刚好符合表2-1规定的矿井生产能力暂定为矿井生产能力，这一能力是按储量计算的最大生产能力。②综合考虑矿床赋存条件、矿井可利用的技术、经济及人才条件等，确定每个回采工作面的回采工艺、采矿参数、工作面的生产能力及矿井同时生产的各种工作面的数目，按照（2.1.5）式计算矿井可以实现的产量，将该计算结果与表2.1.9中的标准值比较，小于它的最大的标准值即为矿井可实现的最大生产能力。nigiAA1（2-3）式中：A——矿井可实现的产量；giA——第i个工作面的计划产量，t。③比较以上两个能力，一般取较小的一个值作为矿井生产能力。第3章井田开拓3.1井筒形式、数目及位置的确定3.1.1井筒形式的确定1.设计任务①根据条件，确定主井、副井分别采用立井、斜井、平硐、斜坡道中的一种。②确定主井、副井提升（运输）方式及提升（运输）设备的布置。③若为平硐开拓时，确定平硐的方位。2.立井、斜井、平硐、斜坡道的选择①若具备以下条件，应选择平硐：a、地面工业场地标高以上有矿体赋存，且其储量满足在该标高设置开采水平的要求。b、地面工业场地距离矿体的水平距离合适，平硐掘进工程量合适。说明：平硐用于开采赋存于山体中的矿床，矿体距工业场地的距离由工业场地的位置决定。有时为满足条件a，就会使矿体距工业场地的距离增大，当这个距离大到一定值时平硐开拓将不再有优势。②若有以下条件或要求，应优先考虑斜井：a、矿体赋存较浅。b、松散层较薄且无流沙层和特殊地质构造。c、井田范围较小，矿井生产能力较小。d、矿体倾角适宜于沿矿体布置井筒。e、安装胶带运输设备担负大型矿井的主提升任务。③若有以下条件或要求，应优先考虑立井：a、矿体赋存较深。b、井筒要穿过较厚的松散层、流沙层或特殊地质构造带。c、矿体倾角较大或较小，不适宜于沿矿体布置井筒。d、安装罐笼担负大型矿井的辅助提升任务。e、高瓦斯矿井的通风要求。④若有以下条件或要求，应选择斜坡道：a、矿体赋存深度不超过200m。b、矿井有采用无轨运输设备运输的条件和要求。以上只是考虑了一些特殊条件和要求，在实际中有时并没有这样的特殊条件和要求，在这种情况下选择时需从井筒工程量，施工技术，建井费用和时间，井筒设备购置、安装、使用、维修等费用，排水、通风、动力输送等损耗及管缆敷设费用等方面进行技术经济综合分析比较，有时还需考虑一个地区的使用习惯。3.井筒提升（运输）方式的选择和提升（运输）设备的布置①平硐平硐的运输方式有轨道运输和胶带运输两种。轨道运输可担负矿井全部运输任务，因此一般只装备一个运输平硐；而胶带运输只能担负矿井主运输任务，通常还需考虑辅助运输问题。平硐中运输设备的布置与大巷相同。②斜井斜井的倾角与用途、提升方式、提升设备及布置的关系见表3-1。考虑斜井用途、提升方式、提升设备时应注意以下问题：a、胶带和箕斗只能做主提升，因此通常用于能力比较大的矿井，但也有用于小型矿井的。b、串车和无极绳既可专门用于主提升，又可专门用于辅助提升，也可用于主、辅混合提升。串车较无极绳提升能力大。因此无极绳提升只有在一些小型矿井采用。串车做主提升和混合提升也多用在一些中、小型矿井，而做辅助提升可用于开采较浅的大型矿井。c、箕斗、串车提升单钩较双钩能力小得多，矿井生产能力大时用双钩，小时用单钩。d、大巷为胶带运输时斜井采用胶带运输、大巷为矿车运输时斜井采用串车运输，可减少装、卸载环节和硐室。表3-1斜井倾角与用途、提升方式、提升设备及布置的关系用途提升方式提升设备设备布置斜井倾角（°）煤矿金属矿运输轨道箕斗单钩25～35＞30～40双钩串车单钩≯25＜25～30双钩无极绳绞车单轨≯10双轨胶带胶带输送机无检修道≯17≯15有检修道行人≯30≯30通风③立井立井用途、提升设备及布置与适用井型见表3-2。考虑立井用途、提升设备及布置时应注意以下问题：a、箕斗只能用做主提升，根据开采深度选择不同规格的箕斗和布置方式可适宜于各种井型。b、升降人员必须用罐笼，罐笼根据井型和用途选择不同的规格和布置方式。表3-2立井用途、提升设备及布置与适用井型用途提升设备设备布置适用井型主提升箕斗单钩小型矿井双钩大、中型矿井辅助提升罐笼单钩小型矿井双钩大、中型矿井升降人员罐笼单钩中、小型矿井双钩大、中型矿井混合提升罐笼单钩小型矿井双钩③斜坡道略。4.平硐的方位到达矿体的一段平硐是真正意义上的井筒，平硐方位是指该段巷道的方位。确定平硐方位时应考虑以下因素：①根据工业场地与矿体的空间关系，应使井筒尽可能短。②对非走向平硐在能形成矿井双翼开采时，应考虑两翼平衡生产的问题。③若矿井采用胶带运输，且在有条件时应尽可能使井筒与大巷沿一条线布置一致。即布置成走向平硐。3.1.2井筒数目的确定1.设计任务确定井田内需要布置的所有井筒的个数，包括主井、副井、风井、充填井、灌浆井等。2.确定井筒数目时应注意问题：①根据通风和安全要求，一个矿井至少要有2个井筒。②通常一个矿井布置一个主井（担负矿石提升任务，兼通风和安全出口），一个副井（担负辅助提升任务，兼通风和安全出口）共2个井筒。当提升井兼作风井时，应遵守《煤矿安全规程》第一百一十条：“箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作风井使用时，应遵守下列规定：（一）箕斗提升井兼作回