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本书以设计原理和设计方法为主线，系统地介绍了从矿区总体设计到矿井设计的内容、程序 和方法，并且介绍了矿井可行性研究内容和国内外的设计经验和有代表性的矿井设计方法，通过 实例介绍了电子计算机在矿井开采设计中的应用，内容编选方面兼顾了我国各地区和不同井型的 设计要求。 本书主要作为煤炭高等院校采矿工程专业的教材，也可供从事矿井设计的科研、设计和现场 有关工程技术人员参考。

在未来几十年,煤炭仍将是我国的主要能源。我国仍需要建设大量高产高效煤矿,并对现有煤矿不断进行改扩建和技术改造。在煤矿建设中,矿井设计是基础,是灵魂,直接影响矿井投产后的生产、安全、高效。

随着我国煤炭工业的发展,煤炭企业对工程技术人员的知识和水平的要求越来越高。为适应行业发展的需要,更好地满足教学和培训需要,特组织有关专家和教师编写了本教材。

本教材立足于面向成人高校专升本学生,在内容选编方面兼顾了新知识、新方法、新设备和新工艺在我国不同矿井的应用情况,力求使教材具有鲜明的时代特征。同时,在教材编写过程中,严格贯彻国家有关技术标准的要求。

本书第一至第四章和第十章由辽宁工程技术大学卢国斌编写,第五至第九章、第十一章和第十三章至第十五章由辽宁工程技术大学赵利安编写,第十二章由神华集团于志永编写。在本书的编写过程中,辽宁工程技术大学矿业学院的李迎昂、邬文杰、温宇暾、孙东延等同学在书稿的制表、绘图工作中给予了大

力协助,在此一并表示感谢。

由于矿井设计技术涉及内容广泛,技术发展日新月异,再加上编者们水平有限,本教材中难免出现一些不足,甚至错误之处,恳请各位读者提出宝贵意见。

编 者

2014年7月

第一章 矿井设计的参数及计算方法……………………………………………………… 1

第一节 矿井设计参数………………………………………………………………… 1

第二节 矿井设计评价准则…………………………………………………………… 2

第三节 矿井设计的方法及评价准则………………………………………………… 3

第四节 矿井主要费用参数…………………………………………………………… 10

第二章 矿井设计的方案比较法…………………………………………………………… 12

第一节 概述…………………………………………………………………………… 12

第二节 矿井设计方案的技术分析…………………………………………………… 12

第三节 矿井设计方案的经济评价…………………………………………………… 19

第四节 矿井开拓设计方案比较示例………………………………………………… 25

第三章 矿井设计的优化方法……………………………………………………………… 39

第一节 多目标决策法(专家评议法)………………………………………………… 39

第二节 微分求极值法………………………………………………………………… 44

第三节 统计分析法…………………………………………………………………… 46

第四节 规划法与统筹法……………………………………………………………… 53

第四章 矿井设计的计算机模拟技术……………………………………………………… 79

第一节 概述…………………………………………………………………………… 79

第二节 系统模拟的原理与方法……………………………………………………… 84

第三节 矿井生产系统计算机模拟…………………………………………………… 87

第四节 计算机模拟技术及其在矿业工程中的应用……………………………… 106

第五章 矿井窄轨线路计算……………………………………………………………… 120

第一节 矿井轨道…………………………………………………………………… 120

第二节 轨道线路连接计算………………………………………………………… 125

第三节 矿车运行中的稳定性……………………………………………………… 129

第六章 采区巷道布置…………………………………………………………………… 134

第一节 采区巷道布置设计依据及要求…………………………………………… 134

第二节 采区上下山的布置………………………………………………………… 135

第三节 区段集中平巷的布置及层间联系………………………………………… 137

第七章 窄轨线路采区车场设计………………………………………………………… 141

第一节 采区车场设计依据与要求………………………………………………… 141

第二节 采区车场设计基本概念、分类及施工设计………………………………… 142

第三节 采区上部车场……………………………………………………………… 142

第四节 采区中部车场……………………………………………………………… 144

第五节 采区下部车场……………………………………………………………… 148

第八章 采区主要硐室设计……………………………………………………………… 152

第一节 采区煤仓设计……………………………………………………………… 152

第二节 采区绞车房设计…………………………………………………………… 154

第三节 采区变电所设计…………………………………………………………… 155

第九章 窄轨线路井底车场设计………………………………………………………… 157

第一节 井底车场线路平面布置设计……………………………………………… 157

第二节 井底车场线路坡度设计…………………………………………………… 160

第三节 井底车场通过能力………………………………………………………… 163

第四节 底卸式矿车井底车场设计特点…………………………………………… 163

第五节 井底车场设计示例………………………………………………………… 164

第十章 新型辅助运输方式及车场形式………………………………………………… 168

第一节 概述………………………………………………………………………… 168

第二节 单轨吊……………………………………………………………………… 171

第三节 卡轨车……………………………………………………………………… 178

第四节 齿轨车……………………………………………………………………… 182

第五节 无轨胶轮车………………………………………………………………… 184

第十一章 矿井主要硐室设计…………………………………………………………… 190

第一节 概述………………………………………………………………………… 190

第二节 中央水泵房和变电所设计………………………………………………… 191

第三节 井下爆破材料库设计……………………………………………………… 197

第四节 井底煤仓设计……………………………………………………………… 200

第十二章 采煤工艺……………………………………………………………………… 204

第一节 炮采采煤工艺……………………………………………………………… 204

第二节 普通机械化采煤工艺……………………………………………………… 206

第三节 综合机械化采煤工艺……………………………………………………… 212

第四节 连采工艺…………………………………………………………………… 215

第五节 不同采煤工艺的选择和确定……………………………………………… 220

第十三章 采煤方法……………………………………………………………………… 222

第一节 采煤方法概述……………………………………………………………… 222

第二节 近水平、缓倾斜、倾斜薄及中厚煤层采煤系统…………………………… 225

第三节 缓倾斜、倾斜厚煤层采煤系统……………………………………………… 237

第四节 急倾斜煤层采煤系统……………………………………………………… 242

第五节 采煤方法的选择…………………………………………………………… 249

第十四章 采掘关系……………………………………………………………………… 252

第一节 配采………………………………………………………………………… 252

第二节 采掘关系的有关指标……………………………………………………… 253

第十五章 采煤设备选型………………………………………………………………… 255

第一节 滚筒采煤机选型…………………………………………………………… 255

第二节 液压支架选型……………………………………………………………… 258

第三节 刮板输送机选型…………………………………………………………… 261

第四节 乳化液泵站选型…………………………………………………………… 263

第五节 辅助设备选型……………………………………………………………… 264

参考文献…………………………………………………………………………………… 267