采矿工程毕业设计（论文）-鸡西矿业集团东山煤矿1.8mta的新井设计

中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第I页目录摘要1第1章井田概况及地质特征211井田概况2111交通位置2112地形地势2113气象及地震情况2114水文地质情况3115煤田开发史3116工农业及原料供应状况3117水源及电源312地质特征3121矿区范围内的地层情况3122井田范围内和附近的主要地质构造3123煤层赋存状况及可采煤层特征4124岩石性质厚度特征5125井田内水文地质情况5126沼气、煤尘及煤的自燃性9127煤质、牌号及用途913勘探程度及可靠性9第2章井田境界储量1121井田境界11211井田周边状况11212井田境界确定的依据11213井田未来发展情况1122井田储量11221井田储量计算11222保安煤柱11223储量计算方法12224储量计算评价12第3章矿井工作制度生产能力服务年限1331矿井工作制度1432设计生产能力和服务年限1433矿井服务年限的确定14第4章井田开拓1641概述16411井田内外及附近生产矿井开拓方式概述16412影响本设计矿井开拓方式的因素及其具体情况1642矿井开拓方案的选择16421井硐形式和井筒位置16422开采水平的数目及高19中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第II页423开拓巷道的布置2043选定开拓方案的系统描述20431井硐形式和数目20432井筒位置及坐标21433水平数目及高度22434石门、大巷数目及布置22435井底车场的形式及选择23436煤层群的联系24437采区划分2444井硐布置和施工25441井硐穿过的岩层性质及井硐支护25442井硐布置及装备25443井筒延深意见2745井底车场及硐室28451井底车场形式的确定及论证28452井底车场的布置，存车线路，行车路线布置长度28453通过能力计算29454井底车场主要硐室3146开采顺序31461沿煤层走向的开采顺序32462沿井田倾向的开采顺序32463采区接续计划32464“三量”控制情况33第5章、采区巷道布置3451采区概述34511设计采区的位置边界范围及采区煤柱34512采区的地质和煤层情况34513采区的生产能力储量服务年限3452采区巷道布置34521区段划分34522采区上山布置35523采区车场布置36524煤仓形式、容量及支护37525采区硐室简介37526采区工作面的接续3853采区准备39531采区巷道的准备顺序39532主要巷道的断面图39第6章采煤方法4361采煤方法的选择43611采煤方法选择的制约因素43612采煤方法选择43中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第III页62回采工艺43621选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备44622设备选型46623选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式49第7章井下运输与矿井提升5271矿井井下运输52711运输方式和运输系统的确定52712矿车的选型及数量52713采区运输设备的选择5572矿井提升系统55第8章矿井通风安全5681矿井通风系统的确定56811概述56812矿井通风系统的确定56813主扇工作方式的确定5682风量计算与风量分配58821矿井风量计算的规定58822风量计算58823风量分配60824风速的验算60825风量的调节方法与措施6183矿井通风阻力计算61831确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力61832矿井等积孔计算6284通风设备的选择65841主扇的选择计算67842电动机的选择6885矿井安全生产措施68851预防瓦斯及煤尘爆炸68852火灾与水患的预防68853其他事故的预防70854避灾路线及自救规定，71第9章矿井排水7291概述72911矿井水来源及涌水量72912对排水设备的要求7292矿井主要排水设备73921排水方式与排水系统简介73922主排水设备及管路的选择计算74第10章技术经济指标77101矿井设计概算77中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第IV页1011井巷工程概算的编制依据771012井巷工程概算的编制方法771013矿建工程费用的计算方法78102劳动定员和劳动生产率781021定员范围781022定员依据781023定员方法79103技术经济指标表80结论82致谢辞83参考文献84中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第1页摘要本设计新井为鸡西矿业集团东山煤矿18MT/A的新井设计，共有4层设计可采煤层，平均总厚度为76M，煤的工业片牌号为1/3焦煤。设计井田的可采储量为1407MT。服务年限为55A。划分三个水平开采。本设计矿井采用双立井的开拓方式，集中大巷及采区石门的大巷布置方式。共划分6个采区，其中首采区为2个，投产工作面2个，建井工期412个月。本设计采区为东一，大巷道胶带输送机式下部车场，采用分区式通风，综合机械化采煤。年工作日为330天，采用“三、八”式工作制，工作面长为200M，每刀进度为063M，每日割8刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。由于本人知识有限，缺乏一定的现场经验。因此，本设计中难免会出现一些问题，请各位专家老师不吝指正。关键词生产能力矿山机械开采计划后退式回采运输系统中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第2页第1章井田概况及地质特征111交通位置东山矿位于黑龙江省鸡西市境内，距鸡西市西南方向15KM。其地理坐标为东经13042201305131北纬451842452216。东山矿的交通以铁路、公路为骨干。有矿山铁路专线与鸡西站相连；公路通达鸡西市、密山市等地，交通较为便利，见（图11）。比例尺160图1交通位置图至林口滴道至牡丹江柳毛矿石墨矿通桦木林场水源地恒山矿二道河子矿张新矿鸡西矿业集团鸡西通密山鸡东通密山东海矿杏花矿正阳矿城子河矿滴道矿东山矿112地形地势东山矿区井田地表为丘陵起伏，整个地势为东南高，西北低。海拔最低标高为M，最高标高为M。113气象及地震情况东山矿区属于中温带大陆性气候。年平均降水量为MM。最高气温为C，最低气温为C，年平均气温C。春季秋季多风，春夏之际以西南风为主冬季以西北风为主。最大风速为24M/S。正阳矿在史料中无地震发生过。中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第3页114水文地质情况东山矿区境内无湖泊、水库和池塘。最大涌水量为140M/H,最小涌水量为46M/H。115煤田开发史东山煤田为新近开发，无开发历史。116工农业及原料供应状况东山井田周边有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分农产品及生产原料。矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供。117水源及电源东山矿区矿目前生产、生活用水主要采用滴水崖村深井奥陶系灰岩水，通过架设管道输送至坑口供该矿生产、生活使用。该水水质好，水量丰富，能满足该矿的生产和生活需要。生产与生活用电均来自鸡西供电局和鸡东供电局，可实现双回路供电。12地质特征121矿区范围内的地层情况东山矿区地层走向为NE，倾向为SE,倾角为11度左右。地层厚度为570650M。表土及风化带厚度约2063M，表土中无流沙岩。岩层多由细砂岩及中砂岩构成。见（图12）。122井田范围内和附近的主要地质构造东山井田范围内的主要地质构造为断层，断层共有2个，都为正断层，铅直地层断距在2030M之间。见（表11）。标11断层特征表基本特征序号断层号与煤层走向关系走向倾向倾角性质落差M延展情况摆动情况M可靠程度1F11斜交N65WS25W68正24全区5可靠2F3斜交N60WS30W75正23全区6可靠中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第4页3上201上图12煤层综合柱状图岩性描述粉砂泥质岩1/3焦煤灰色细砂岩黑灰色粉砂质砂岩细中砂岩，水平层理粉砂岩夹粗砂岩粉砂岩夹粗砂岩，深灰色中砂岩，细砂岩粉砂岩粗砂岩粉砂岩中砂岩，细砂岩，灰黑色细砂岩夹中砂岩焦煤粗砂岩焦煤焦煤地层厚煤层煤层号878520691890678019563下柱壮地层系统界系统中生界侏侏罗罗系统上874123煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存不太深，倾角在621，见（表12）。表12煤层赋存特征表围岩序号煤层名称层间距（M）顶板底板煤的牌号硬度容重（G/CM3）煤层稳定性煤厚（M）倾角O11上泥岩粉沙岩气肥气中硬14较稳定20112中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第5页124岩石性质厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于8M,多为砂岩。本区位于沁水煤田北端边缘，属沁水块坳缘翘起带大地构造单元按山西省区域地质志1982年所划分，区域构造以东西向褶皱带派生有北东向，近东西向断裂为基本特征。据井下巷道揭露及地表填图，本井田主要由两组宽缓的背斜向斜构造组成，发育3个陷落柱，此外，在井田北部发育2条正断层，现分述如下1、向斜位于井田东部。轴向北东一南西向，两翼基本对称，倾角79，一般8。2、背斜位于井田西南部，轴向近东西向，倾角平缓，一般倾角58。3、F1正断层位于井田北部，据井下巷道揭露，落差为10M，倾角80，断层走向近东西向，倾向南，为南盘下降，北盘上升的正断层，井田内延深长度约1320M左右。F2正断层位于15号煤层井田北界，系该矿北界的天然矿界，走向近东西向，倾向北，为北盘下降，南盘上升的正断层，落差20M，倾角80，井田内延伸750米，东西两端延伸出井田。4、陷落柱K9位于井田北部，呈椭圆形，长轴为70M，短轴为40M，陷落倾角7580。K13位于15号煤层井田北部东界，呈椭圆形，长轴为70M，短轴为40M，陷落倾角7580。K35位于井田西南角矿界处，呈圆形，轴长约80M，陷落倾角7580。综上所述，井田内没有大中型断裂，也无岩浆岩侵入，虽以褶曲构造为主，但煤层稳定，倾角平缓。发育的小断层和陷落柱对采区的合理划分也影响不大。故井田内地质构造复杂程度为一类。125井田内水文地质情况东山矿地形大部分属漫岗，标高在240270米之间，岩层的富水性主要取决于构造裂隙的发育和补给条件，浅部各煤层除大气降水补给地表强风化带外，没有其他来源，由煤23上粉沙岩粉沙岩焦煤中硬14稳定201133下中细岩细砂岩焦煤中硬14较稳定1811346A282030泥岩细砂岩焦煤中硬14稳定18111中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第6页于岩层裂隙发育程度而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带。由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在着分带规律且有分层规律。见（表12）、表13）、表14）。表13岩石的物理性质指标表岩石类型颗粒密度G/CM3块体密度G/CM3空隙率N吸水率（）软化系数KR凝灰岩25627822925015750575052086砂岩260275220271162800290065097泥灰岩270280210270101000530044054表14岩石力学强度指标表岩石名称抗压强度CMPA抗拉强度TMPA摩擦角内聚力CMPA砂岩202004253550840泥灰岩101002101530320（1）地表水井田内无大的地表积水和河流，发育的冲沟多属雨季排洪通道，平时干涸无水。（2）含水层根据已获得的水文地质资料，奥陶系石灰岩、太原组石灰岩、二叠系砂岩以及松散冲积层为本区含水层，水文地质条件亦较复杂。L、奥陶系石灰岩含水层为煤系地层之基底。岩性主要为厚层状石灰岩，岩性坚硬、质纯，含有方解石脉，普遍有被水侵蚀溶解现象，风化面有小溶洞存在，钻孔揭穿该灰岩时，冲洗液漏失严重，孔内不返水，水位立即下降，甚至漏到底。根据119队精查勘探资料，该区奥陶系石灰岩卡斯特溶洞发育，水量丰富，但水位较深，水位标高在650米左右。又据滴水崖村深井调查，该奥灰水位标高约610米。上覆本溪组地层以泥岩为主，形成很好的隔水层，阻止了上部含水层与奥陶系石灰岩的水力联系。中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第7页2、太原组灰岩、砂岩含水层本组地层发育三层含水层，即K2石灰岩、K3、K4石灰岩及砂岩含水层，其中K2灰岩含水性最强。1、K2灰岩井田发育良好，一般分为三层，中间被黑色泥岩所分隔，其顶部为厚达5M以上的泥岩及砂质泥岩，底板有时为一层厚度小于2M的泥岩与15号不可采煤层接触，有时则为15号煤层直接顶板，纯厚度一般412M，溶洞较发育。该灰岩在本区埋藏较浅，钻探过程中，冲洗液漏失严重，经抽水与物探测水试验对比，该层石灰岩单位涌水量00150192L/SM，渗透系数013213M/D。该层补给条件良好，富水性弱到中等。2、K3、K4灰岩位于太原组中、上部，为13号及11号煤层之顶板。厚度28M，岩性坚硬，钻孔中有被水溶蚀，或为方解石脉充填现象，有漏水现象。其厚度及含水性不及K2灰岩，钻探过程中，冲洗液消耗量为002052M3/H，但埋藏浅，易接受地表降水之补给，故亦是本区含水层之一。3砂岩含水层太原组砂岩以中细粒石英砂岩为主，厚度较大，裂隙发育，含水性较强，埋藏深度不大，易接受地表降水之补给，亦是井田内主要含水层之一。3、二叠系砂岩含水层包括山西组和上下石盒子组，岩性以砂岩、砂质泥岩和泥岩为主。其中砂岩层数多，厚度大，以中细粒为主。为局部含水岩层，与大气降水有密切关系，钻探过程中，冲洗液消耗量为009035M3/H。井田内该层位较高，构成山峰山坡，处于当地侵蚀基准面以上，仅靠大气降水的补给，含水层厚度虽大，但泄水条件良好，为透水岩层。4、第四系红土，黄土冲积层含水层仅分布于井田西北部，厚度大，主要接受地表降水补给，含水性强，为当地居民饮用及农田灌溉之主要水源地。根据冠沟村前水井抽水实验结果，涌水量185L/S，渗透系数为20M3/H。水量较丰富。综上所述，井田内水文地质条件属简单中等类型，3号煤层为顶板局部含水以顶板进水为主的泄水条件良好的透水矿床属二类一型，9号煤层为顶板进水为主的裂隙充水矿床，属二类一型。（3）含水层补、径、排条件区域内地下水的主要补给来源为大气降水和地表河流。奥陶系灰岩含水层的补给主要靠露头区大气降水以及流经河流的直接补给，沿溶洞、裂隙向深部迳流。其上各含水层的补给则主要靠相互间的裂隙渗透。浅部地层风化裂隙较为发育，渗透能力相对增强，又与第四系潜水联系较密，故含水性较下部略强。第四系松散层含水层主要靠大气降水以及河流的直接补给，受季节性影响明显。（4）周围矿井对井田水文地质条件影响该矿井田内无其他小煤矿开采，9号煤层井田四周东和南有庄只上煤矿、固庄煤矿，西有刘家村煤矿、兴寨煤矿、神益沟煤矿，北有西沟煤矿；15号煤层井田四周东和南有固庄煤矿，西南有刘家村煤矿，正西有神益沟和大寨沟煤矿，北有闫家沟和西沟煤矿等，上述煤矿，除固庄煤矿属省劳改局管辖外，其它均属乡镇煤矿，分别开采8、9、15号煤层，采煤方法大体相同，爆破落煤，人工装煤，矿车运输，串车提升，木质支护，井筒料石砌碹，抽出式通风，矿灯、防爆灯照明，大部属高瓦斯矿井。据矿方调查了解，上述邻近矿井井下涌水量均不大，无采空区积水或水量很小，目前对中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第8页本矿开采未有影响。（5）充水因素分析井田内大面积基岩裸露，出露地层以下石盒子组为主，井田内可采煤层中部埋藏较深，东部较浅。现将生产矿井充水因素分析如下由于井田位于盂县盆地中南部低山丘陵区，距边缘基岩裸露区较远，基岩区接受大气降水及流经河流，沿裂隙溶洞向深部迳流之地下水对矿井影响不大。下伏奥陶系石灰岩裂隙岩溶水水位标高均低于可采煤层底板标高，且有本溪组泥岩隔水层相隔，对矿井无影响。地表水随季节性变化明显，雨季多以洪水形式流出区外，对矿井一般无多大影响。地表水随季节性变化明显，雨季多以洪水形式流出区外，对矿井一般无多大影响。井田内大面积基岩裸露，接受大气降水含水性较强，且潜水条件良好。9号煤层矿井相邻井田有大面积的采空区，加之发育断层的裂隙带、破碎带存在，均存在水害发生的隐患。富水性较强的K2灰岩是15号煤层的直接顶板。综上所述，水害对可采煤层矿井都存在一定的危害性，在煤层开采过程中，应引起足够得重视，应随时监测，以防水患发生。（6）矿井涌水量该矿现开采3号和9号煤层，井下水量不大，日涌水量约60100M3，水源主要来自井筒淋水和地表渗透水，工作面一般无水。采用富水系数法预算其涌水量现实际产量为120万吨年，一年按330个工作日计算，日产原煤363636吨，其富水系数为00701LM3/T，但考虑到随着生产的不断进行。采空面积的加大等综合因素，其富水系数采用013022M3/T，其涌水量预计为260440M3/D，其中正常涌水量为250M3/D，最大涌水量为500M3/D。（7）供水水源该矿目前生产、生活用水主要采用滴水崖村深井奥陶系灰岩水，通过架设管道输送至坑口供该矿生产、生活使用。该水水质好，水量丰富，能满足该矿的生产和生活需要。（8）矿井主要水害及防治措施该矿自开采以来，尚未发生过水灾事故，地下水对采掘工作影响不大，水害隐患主要是采空区透水、断层的导水、向斜核部集水及汛期洪水。日常生产中不能放松对水害的观察和防治工作，应具体做到L、每年汛期前必须将井筒周围的水沟渠挖好疏通，并由专人负责。2、必须认真检查井田内地表存在的导水裂隙或导水通道，并将其回填密实。3、必须研究井田内及邻矿的水文地质，随时观察井下各种涌水现象，做好常规矿井水文地质工作。继续了解井田内及邻矿的采空区和古空区的开采时间、开采深度、开采范围、分布情况和积水情况。4、密切注意遇断层或陷落柱的导水性，以及向斜核部的富水情况。5、严格坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，在探水前必须先清好退路，并加强支护。从涌水量可以看出，只有大气降水通过强风化带渗入井下，补给单一，采掘工程一般不受水害影响，防水工作较简单，故水文地质条件属简单型。126沼气、煤尘及煤的自燃性矿井瓦斯绝对涌出量为63M3/分，相对涌出量为34M3/T，属低瓦斯矿井。煤的自燃中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第9页发火期为68个月。127煤质、牌号及用途东山矿井煤属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占2576，发热量一般在65007500大卡/千克。1物理性质多为亮煤、半亮煤及半暗煤，水平层状构造，结构致密、脆质，垂直节理发育，玻璃光泽，距状或平面断口，镜下多见凝胶化基质，木质镜煤、丝炭，角质化物质较少，树脂体少，透明基质和形态分子含量略等，且发鲜红色，形态分子结构不归整，镜下可见无机物，有石英碎屑及菱铁矿物等。比重在135148G/CM3之间，摩氏硬度约225。2化学性质及煤种煤质变化规律符合希尔特定律A挥发分随着深度的增加而降低，B煤的变质程度随着深度的增加而提高。上部的1上号层为1/3焦煤，下部的3上、3下和6A三层均为焦煤3煤的工艺特性煤层属中低灰份，灰份多为内在灰份，系二氧化硅、氧化铁等，氧化镁、氧化钙较少，故灰熔点可达1250以上。4用途一般作为配煤炼焦使用。13勘探程度及可靠性东山矿井的勘探分普查、精查、补堪和深部补堪四类。勘探程度及煤层控制程度详见（表15）。表15勘探程度表钻孔利用钻孔时间施工单位勘探程度孔数米数孔数米数2000204勘探队普查5812465212002002204勘探队普查661246601200总计124154504112134400中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第10页表16煤层点质量统计表钻探测井采用煤层号甲乙丙计甲乙丙计甲乙丙计1上5017239063245927723161163上5216208852314876627171103下4118298863253917823141156A482424966324693802318121中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第11页第2章井田境界储量21井田境界211井田周边状况东山矿西与小恒山煤矿相邻，东与二道河子煤矿相邻，北以煤层露头线为矿界，南部与通华木林场相邻。井田东西走向长平均48KM，南北倾向宽138KM，面积约171KM2。212井田境界确定的依据1以大的断层和勘探边界为矿界；2以保证井田的合理尺寸，及与邻近矿区处理好关系；3井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高。213井田未来发展情况随着技术的进步和勘探水平全面的提高，井田范围内探明储量会越来越精确,可能在更深部发现可采煤层,远景储量丰富。22井田储量221井田储量计算参加储量计算的煤层有1上、3上、3下和6A共四层煤。各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。矿井工业储量是指平衡表内ABC级储量的总和。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率的储量。222保安煤柱按照保护煤柱的设计原则1在一般情况下，保护煤柱应根据围护面积边界和移动角值进行圈定。2地面受保护面积包括受保护对象及周围的保护带；3当受保护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直于围护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱；4立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400米的以边界角圈定，小于400米的以移动角圈定。为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下1边界断层留设30M50M保安煤柱；2井田内部断层留设30M保安煤柱；3河流两侧各留设15M宽围护带；4地面建筑物留设20M宽围护带；5煤层大巷两侧煤柱各宽50100M。按以上方法计算得中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第12页工业广场煤柱损失383MT断层、地面、边界保安煤柱损失10241MT223储量计算方法采用分水平及投影块段法，用煤层真厚度和斜面积计算储量，块段平均厚度采用钻孔见煤厚度，以算术平均法求出。计算公式MSQCOS式中Q块段储量，MTS块段平面积,M2煤层平均倾角,M块段平均厚度,M；煤的视密度，T/M3。见（表24）。表24容重采用序号煤层号视密度（T/M3）11上1423上1433下1446A14块段面积在15000的煤层储量计算图上用电子求积仪求得，块段倾角采用余切尺量得。224储量计算评价本矿井的煤层发育良好，厚度较稳定，倾角绶倾，井田范围内大的构造控制可靠，水文地质条件中等，储量计算较为可靠。煤层储量见（表25）。表25煤矿储量计算表煤层号面积（M2）工业储量（MT）永久煤柱（MT）可采储量（MT）1上16761064790536293630393上171106488783703370443下1711064399033327333397中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第13页6A17481064496634067340798总计1857391407141407674中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第14页第3章矿井工作制度生产能力服务年限31矿井工作制度依据煤矿安全规程，煤矿生产许可法和劳动法有关规定，结合东山矿的实际情况，拟制定工作制度如下设计年工作日330D提升16H，采用“三八”作业制，二产，一班准备。32设计生产能力和服务年限1矿井设计生产能力是确定原则应根据地质条件，国民发展需要和国内外市场需求，技术装备和管理水平，充分考虑科学技术进步等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。2设计生产能力矿井生产能力的大小主要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定，还应考虑当前及今后市场的需煤量。根据该井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下方案24MTA方案18MTA方案15MTA上述三种方案，具体选择哪一种，还应根据矿井服务年限来确定。33矿井服务年限的确定矿井服务年限的计算公式如下（）式中矿井设计可采储量，MT生产能力，MTAK矿井储量备用系数，K315根据本设计矿井实际情况，K值取14。依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下方案24MTA（）418A；方案18MTA（）558A；方案15TMTA（）67A。表26各类井型的矿井和开采水平设计服务年限矿井生产能力MT/A矿井服务年限A第一水平设计服务年限（A）中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第15页参照煤炭工业矿井设计规范规定，见（表26），方案B较合理，即矿井生产能力方案B18MTA，矿井服务年限55年。煤层倾角小于25度煤层倾角2545度煤层倾角大于45度30及以上60703035_12245060253020251520045094050202515201015中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第16页第4章井田开拓41概述411井田内外及附近生产矿井开拓方式概述东山矿位于黑龙江省鸡西市境内，距鸡西市西南方向15KM。西与小恒山煤矿相邻，小恒山煤矿采用双立井开拓。东与二道河子煤矿相邻，河子煤矿采用双立井开拓。北以煤层露头线为矿界，南部与通华木林场相邻。井田东西走向长平均48KM，南北倾向宽138KM，面积约171KM2。412影响本设计矿井开拓方式的因素及其具体情况井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括1井田地质和水文地质条件（特别是表土层情况）；2煤层赋存和开采技术条件；3地形地貌和地面外部条件；4技术装备和工艺系统条件；5施工技术和设备条件；6总体设计和矿井生产能力要求等。对以上各种因素要综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。影响本设计井田开拓方式的具体因素如下（1）地表因素本井田属于平原地形，地表平均标高249M。（2）煤层赋存情况东山矿的煤层上部标高在250M，下部标高在650M，东部以F7断层为界,西部以3勘探线为界。整个矿区共有四层可采煤层，即1上、3上、3下和6A，全区发育。煤层东西走向长平均48KM，南北倾向宽138KM，面积约171KM2。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在11左右。42矿井开拓方案的选择421井硐形式和井筒位置1井硐形式的确定根据东山井田的地表及煤层等实际情况，不具备平硐开拓的条件。现依据东山井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出三种井筒开拓方案，具体情况如下方案I双斜井开拓方案II双立井开拓方案III主立井副斜井开拓以上三种井筒开拓方案技术比较如下（）双斜井开拓斜井与立井相比有如下优点1井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井筒装备，中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第17页井底车场及硐室都比投资少；2井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升设备，钢材消耗量小；3带式输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生产，并能减少井下石门长度。缺点1在自然条件相同时，斜井要比立井长得多；2围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低，能力小钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力；3由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大；4斜井通风路线较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升；5当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂,有时难以通过。适用条件煤层赋存较浅，垂深在200M以内，煤层赋存深度为0500M，含水砂层厚度小于2040M，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层。井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。技术评价本井田煤层赋存深度为250M650M根据煤层的赋存情况不宜采用双斜井开拓但在技术上是可行的。（）双立井开拓优点1立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；2机械化程度高，易于自动控制；3井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大通风条件好，管线短，人员升降速度快。缺点与斜井优点相反。适用条件煤层赋存深度2001000M，含水砂层厚度20400M,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯和水文等自然条件限制。技术上也比较可靠，当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。技术评价根据井田的地表情况、地质构造和煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案可行，故此方案在技术上可行。（）主斜井副井立开拓优点兼有斜井和立井的优点，主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低副井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。缺点如果井口相距较近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便，如井底相距较近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调度及联系不方便，占地面积大，相应地增加了煤柱损失。适用条件介于双立井与双斜井之间技术评价根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际情况，如用综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置，井下的联系和生产调中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第18页度较为繁琐，虽然该方案在技术不太合理，但可行如果经济比不是很大的话尽量本井田不采用综合开拓。根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓，双斜井开拓方，综合开拓方案在技术上都可行根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较，见（表31）表31比较方案费用表方案项目方案一方案二方案三主斜井开凿主立井开凿主斜井开凿11000105115517503525110001051155副斜井开凿副立井开凿副立井开凿1100011512651750352517503525井底车场井底车场井底车场基建费用（万元）5000094510000099050000945总计（万元）287195213依据表上述各种方案比较，得知双立井开拓最经济。2井筒的位置对矿井井筒位置有以下的要求（）井筒沿走向有的利位置应在井田的中央当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，在此开成两翼储量比较均衡的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面；（）井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量小，初期工程量及投资小，建井期短，且煤柱损失小；（）为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层有较好的水文，围岩和地质条件。依据本井田的储量分布图，及剖面图考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置在整个井田的储量中央，坐标为主井415760、5008620副井415240、5008690422开采水平的数目及高开采水平的尺寸以水平垂高表示水平垂高是指该水平开采范围的垂高合理的水平中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第19页垂高的要求1具有合理的阶段斜长；2具有合理的区段数目；3要有利于采区的正常接替；4要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量；5经济上有利的垂高。根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平如下由PC得/CP式中水平内的工业储量，万吨第一水平的最小服务年限，A生产能力，18MT/AK矿井储量备用系数，取4C采区采出率，取082P永久煤柱损失63MT。所以第一水平工业储量必须大于8313MT。第一水平可采储量必须大于63MT。现确定水平划分方案如下方案一单水平上下山开采水平标高300M阶段垂高550M可采储量1407674MT服务年限558A。方案二三水平上山开采水平标高75，250M,550M；阶段垂高175M；一水平可采储量6376MT；二水平可采储量4662MT；三水平可采储量3024MT；一水平服务年限253A；二水平服务年限185A；三水平服务年限12A。参照上述二种方案的各项数据，各方案评价如下方案一该方案的阶段垂高，设计不符合规程规定，初期投资大，见效慢，本方案不可取。方案二该方案的一水平服务年限及垂高均符合规程规定，根据本井田的实际情况，本方案技术上可行。中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第20页423开拓巷道的布置水平巷道的主要任务是担负煤矸，物料和人员的运输，以及通风，排水，敷设管线对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要。根据煤层埋藏特征和煤炭设计规范的有关规定，并考虑到各煤层的间距较小，宜采用集中大巷，采区联合布置方式，为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，运输大巷布置在6A煤层的底板下的厚砂岩中，上水平的运输巷用做下水平的回风巷，这样有利用井下运输效率。生产系统较简单。开拓巷道布置方式的选择根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷各种方式的适用条件如下（）分煤层大巷适用条件1煤层数不多，层间距大，石门长；2井田走向长度短，服务年限不长；3煤质牌号不同，要求分采，分运；4（）各煤层底板均有坚硬岩层。（）分组集中大巷适用条件1煤层数多，层间距大小悬殊；2按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；3多水平生产，容易解决运输，通风的干扰。（）集中运输大巷适用条件1适于煤层层数多，层间距不大的矿井；2井田走向长度大，服务年限长；3下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护；4采区尺寸大，石门长度短。本设计井田的可采煤层为1上、3上、3下和6A，各煤层间距均较近，可以联合开采，各煤层的煤质基本相同，不需要分采分运所以根据本井田的实际情况，本井田采用集中运输大巷和采区石门布置方式。43选定开拓方案的系统描述431井硐形式和数目根据井田的地形地势，煤层赋存，地质构造等因素，经过第二节中井筒形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井开拓，即一主一副两个井筒详见井筒开拓方案示意图中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第21页图31方案一、双立井开拓图32方案二、双斜井开拓图33方案三、主斜副立井开拓432井筒位置及坐标井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示，选择井筒位置的条件1地面条件（1）工业场地占地面积；（2）地形与工程地质条件；（3）煤的运输方向；（4）生产建设与住宅位置。2井下条件（）按运输量确定井筒位置；（2）根据地质条件确定井筒位置；（3）煤柱量；（4）勘探程度和初期工程量。0根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，该设矿井井筒位置详见井田开拓平面图，其井筒井口坐标为中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第22页主井415760、5008620副井415240、5008690433水平数目及高度水平设置总的原则是尽量加大一个水平的开采范围，资源储量和服务年限，使之适应高产高效；集中化生产的要求，同时尽量减少水平的设置，基于以上原则，同时根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，合理的水平划分方案的技术分析和经济评价，该设计矿井在75M水平标高处划分一个水平，阶段垂高350M，阶段斜长为1960M，在75M水平标高上布置水平开拓巷道，第二水平标高为250M，阶段斜长为1500M，第三水平标高为550M，阶段斜长为1350M。第一水平井田范围内各煤层以250100M开采水平为界，采用上下山开采第二水平井田范围内各煤层以100400M开采水平为界，采用上、下山开采。第二水平井田范围内各煤层以400700M开采水平为界，采用上、下山开采。434石门、大巷数目及布置根据东山矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价，确定东山矿井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置东山矿井中，大巷和石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计在本设计中基本相同，其内部设施也基本相同。巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件，其基本原则是在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低造价并有利于加快施工速度。该设计矿井大巷，石门断面的各项内容见图。60812950一34一5135260中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第23页4206130801203209550一5一05435井底车场的形式及选择井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉，因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的安全和生产。1设计依据（1）矿井设计生产能力及工作制度；（2）矿井开拓方式；（3）井筒及数目；（4）矿井主要运输巷道的运输方式；（5）矿井瓦斯等级及通风方式；（6）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（7）各种硐室有关的资料。2设计要求（1）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30；（2）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；（3）尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通过能力；（4）应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；（5）井底车场线路不止应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第24页合理，注意节省工程量，便于施工和维护；（6）为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。3立井井底车场的基本类型（1）环形式立式、斜式、卧式；（2）折返式梭式、尽头式。4井底车场形式选择（1）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（2）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（3）操作安全，符合有关规程、规范；（4）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（5）施工方便，各井筒间、井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通，缩短建井工期；（6）当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场；（7）井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车时，其卸载站（即主井车线）可布置折返式，亦可布置环形式。但其装车站的线路布置必须与其相对应。综上所述，结合东山矿的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为卧式环形车场，采用两翼来车的形式。436煤层群的联系东山矿井共有四层煤，即1上、3上、3下和6A，参见可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图。大巷布置在6A煤层的底板岩石中。开采时采用下行式开采。437采区划分将井田划分成若干采区时，应考虑如下所述原则1根据煤炭工业矿井设计规范采区宜双面布置，当受地质条件限制时或安全上有特殊要求时，可单面布置；2如果井田走向长度不大，两翼均不超过1500M，可以不划分采区，直接从井田边界进行后退式回采；3采区走向长度根据煤层地质条件，开采机械化水平，采区储量，生产能力与巷道维护等因素综合考虑；4初步设计一般负责划分第一水平全部采区，故需要沿井田走向全长统一考虑，作到初后期统筹兼顾，不但要全井合理，更要有利于初期；5采区划分要考虑采区接续关系，便其适应各翼储量及产量分配；6要适应充填注砂井，回风井的既定位置，使分区充填，分区通风的联系巷道尽量缩短；7采区划分既要有意识地缩短大巷，又要充分注意人为境界处延的可能性；8对于煤层稳定，开采条件好，生产能力大的采区，走向长度要适当加大；9为了充分发挥综合机械化效能，减少搬家次数，提高效率和回采率，减少采区煤柱损失，凡是厚度稳定，适合于综机开采的部分要单独划分出采区。结合上述采区划分原则，以井田内的断层为边界，从而划分的具体情况见（图36）。中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第25页图36采区划分示意图44井硐布置和施工441井硐穿过的岩层性质及井硐支护鸡西盆地是在晚侏罗纪开始发展形成的内陆含煤盆地，基底为元古界麻山群，含煤地层是中生界侏罗统鸡西群，上覆白垩系华山统陆相沉积，新生界第三系陆相含煤沉积和玄武岩沉积，第四系河湖相及山间河床，河谷相沉积层，地层层序见（第一章图12煤层综合柱状图）。根据主副井围岩性质，并按煤矿安全规程规定，确定主副井筒支护方式如下主井井筒副井井筒表土段混凝土砌碹表土段混凝土砌碹煤层段料石砌碹煤层段料石砌碹基岩段锚喷支护基岩段锚喷支护442井硐布置及装备井硐布置应综合考虑井硐围岩性质，运输方式，通风安全等因素，具体遵循原则如下1符合煤矿安全规程，煤炭工业矿井设计规范对运输、通风、管线等布置的要求，满足施工需要；中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第26页2有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；3当提升容器发生掉道或跑车事故，对井筒中各种管线或其它设备的破坏应减少到最低程度；4合理使用断面空间，减少井筒工程量。根据该设计矿井年产量、提升方式等实际情况，本设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施，本矿井建成投产时共开凿2个井筒，即主立井和副立井。见主副井井筒断面图（图37）和（图38）。图37主井井筒断面图中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第27页图38副井井筒断面图主井井筒井筒直径65M，净断面面积332M2，掘进断面面积43M2井筒深度200M。井筒内装备一对16T刚性罐道立井多绳箕斗（JDG16/1104Y），采用18018010MM方形方型空心型钢罐道，端面布置采用树脂锚杆固定拖架。副井井筒井筒直径65M，净断面面积332M2，掘进断面积43M2。井筒深度200M，井筒装备采用2个1T双层4车罐笼，担负矿井辅助提升任务，兼作进风井筒。443井筒延深意见开拓延伸的方案的原则1、保持或扩大矿井生产能力；2、充分利用现有井巷，设施及设备，减少临时辅助工程时不时降低投资；3、积极采用新技术，新工艺和设备；4、加强生产管理，延深的组织管理与技术管理施工与和紧密配合，协调一致，尽量减少延深对生产的影响；5、尽可能缩短新、旧水平的同时生产时期。根据本设计矿井水平划分方案，该设计矿井主副井筒从地面布置到一水平后需要延伸。中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第28页开拓延伸方案费用比较表方案项目（一）延伸原有主副井（二）暗斜井延伸立井开凿主暗斜井开凿副暗斜井开凿3252031951600010516816000115184石门开凿石门开凿190000815230000824井底车场上，下斜井车场基建费用（万元）100000990（300500）00972总计（万元）437448百分率1001025依据表上述各种方案比较，得知两方案费用相差不大。考虑方案一的提升，排水工作环节少，人员上下较方便如采用暗斜井100以上煤已采出上部岩石已经破坏不宜支护所以选用方案（一）延伸原由主副井较好。第二水平向第三水平延伸时采用暗斜井延伸，比立井延伸石门长度短很多。45井底车场及硐室451井底车场形式的确定及论证井底车场形式的确定应该根据井田地质条件、井型大小、井田开拓方式、大巷运输方式、地面布置及生产系统等因素来选择。该矿井井底车场形式的选择依据如下1该矿井设计生产能力为18MT/A，年工作日330D，实行三八工作制，每日净提升16H；2矿井采用双立井开拓方式，三个开采水平