采矿工程毕业设计（论文）-七台河精煤集团公司新富煤矿1.5Mta新井设计【全套图纸】 .doc

黑龙江科技学院毕业设计任务书姓名：任务下达日期：2007年 1 月 4 日设计开题日期：2007年 4 月 9 日设计开始日期：2007年 4 月10日中期检查日期：2007年 5 月16日设计完成日期：2007年 7 月 6 日一、设计题目：七台河精煤集团富强煤矿(7#、11#、15#、17#、23#、33# 、35#)1.5mt/a新井设计 二、设计的主要内容：七台河精煤集团富强煤矿1.5mt/a新井设计、第一章 井田概况及地质特征 第二章 井田境界储量及服务年限 第三章 井田开拓 第四章采区巷道布置 第五章 采煤方法 第六章 井下运输和矿井提升 第七章 矿井通风安全 第八章 矿井排水 第九章 矿井主要技术经济指标等。 三、设计目标：根据矿井设计规范、煤矿安全规程、开题报告和毕业设计文件汇编等文件要求，以七台河精煤集团富强煤矿地质资料为基础，在设计任务期内完成富强矿1.5mt新井设计。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 月 日摘 要本设计矿井为七台河精煤集团富强煤矿1.5mt/a新井设计，共有7层可采煤层，煤层总厚度为。煤层工业牌号为1/3焦煤，设计井田的可采储量125.00mt，服务年限为60a，本设计矿井采用双立井、两水平、上山开采的开拓方式。开拓方式采用集中运输大巷采区石门的布置方式，大巷采用10t电机车牵引3t底卸式矿车运输煤炭，采煤方法为走向长壁下行垮落采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺。关键词：集中运输大巷开拓可采储量走向长壁下行垮落全套图纸，加153893706abstractthe design of the qitaihe fuqiang coal mine group mine strong 1.5 mt / a new well design, a total of seven layers coal seam, the average thickness of each floor is 13m. coal industry brands for 1 / 3 coking coal, the mine design recoverable reserves 125.00mt, years of service as 60a, mine design of the double-shaft, two levels, to go into the mining exploration methods. explore ways centralized transportation roadway mining area of the shihmen layout, roadway 10 t used motor vehicle traction 3 t-bottom tub transport coal, for the mining method to long wall falling down mining, coal mining technology for integrated mechanized mining technique.key words: centralized transportation roadway；develop；recoverable reserves；towards long wall falling down 目 录摘 要iiiabstractiv目 录v绪 论1第1章 井田概况及地质特征21.1 井田概况21.1.1 井田位置及范围21.1.2 交通位置21.1.3 地形地势21.1.4 气候 雨量 风向 风速21.1.5 河流31.1.6 井田附近工矿农业经济状况41.1.7 原材料及水电供给情况41.2 地质特征41.2.1 矿区范围内的地层情况41.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造51.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征61.2.4 岩石性质 厚度特征81.2.5 井田内水文地质情况81.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性81.2.7 煤质、牌号及用途91.3 勘探程度及可靠性91.3.1对地质勘探程度的评价9第2章 井田境界 储量 服务年限102.1 井田境界102.1.1 井田周边状况102.1.2 井田境界确定的依据102.1.3 井田未来发展情况102.2 井田储量112.2.1 井田储量的计算112.2.2 保安煤柱112.2.3 储量计算方法112.2.4 储量计算的评价122.3 矿井工业制度、生产能力、服务年限122.3.1 矿井工作制度122.3.2 矿井生产能力的确定132.3.3 矿井服务年限的确定13第3章 井田开拓143.1 概述143.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述143.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况143.2 矿井开拓方案的选择153.2.1 井硐形式和井口位置153.2.2 开采水平数目和标高193.2.3 开拓巷道的布置203.3 选定开拓方案的系统描述223.3.1 井硐形式和数目223.3.2 井硐位置及坐标223.3.3 水平数目及高度233.3.4 石门、大巷数目及布置233.3.5 井底车场的形式选择253.3.6 煤层群的联系263.3.7 采区划分263.4 井硐布置和施工283.4.1 井硐穿过的岩层性质及井筒支护283.4.2 井硐布置及装备293.4.3 井筒延深的初步意见313.5 井底车场及硐室313.5.1 井底车场形式的确定及论证313.5.2 井底车场的布置 储车线路 行车线路布置长度323.5.3 井底车场通过能力验算353.5.4 井底车场主要硐室353.6 开采顺序363.6.1 沿井田走向的开采顺序363.6.2 沿井田倾向的开采顺序363.6.3 采区接续计划363.6.4 “三量”控制情况37第4章 采区巷道布置394.1 采区概述394.1.1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱394.1.2 采区的地质和煤层情况394.1.3 采区的生产能力 储量及服务年限394.2 采区巷道布置394.2.1 区段划分394.2.2 采区上山布置404.2.3 采区车场布置414.2.4 煤仓形式 容量及支护464.2.5 采区硐室简介474.2.6 采区工作面接续484.3 采区准备494.3.1 采区巷道的准备顺序494.3.2 采区主要巷道的断面示意图及支护方式49第5章 采煤方法505.1 采煤方法的选择505.1.1 采煤方法选择的制约因素505.1.2 采煤方法选择505.2 回采工艺515.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备515.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式52第6章 井下运输和矿井提升556.1 矿井井下运输556.1.1 运输方式和运输系统的确定556.1.2 矿车的选型及数量556.1.3 采区运输设备的选择566.2 矿井提升系统576.2.1 矿井提升设备选择及计算57第7章 矿井通风与安全607.1 矿井通风系统的确定607.1.1 概述607.2 风量计算与风量分配617.2.1 风量计算617.2.2 风量分配637.2.3 风量的调节方法与措施637.2.4 风速的验算647.3 矿井通风阻力的计算647.3.1 确定矿井最大通风阻力和最小通风阻力647.3.2 矿井等积孔的计算687.4 通风设备的选择697.4.1 主扇的选择计算697.4.2 电动机的选择707.4.3 反风措施707.5 矿井安全技术措施717.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸717.5.2 火灾与水患的预防727.5.3 其他事故的预防727.5.4 避灾路线及自救72第8章 矿井排水748.1 概述748.1.1 矿井水来源及涌水量748.1.2 对排水设备的要求748.2 矿井主要排水设备758.2.1 排水方式与排水系统简介758.2.2 主排水设备及管路的选择计算75第9章 技术经济指标78总结80致 谢 辞81参考文献82附录一83附录二90ix绪 论本毕业设计说明书的主要内容是七台河精煤集团富强煤矿的新井设计,从矿井的开拓方式、系统，采区设计，工作面的安全生产和矿井的通风都进行了初步的设计，设计的整个过程都是在保证安全和保护生态环境的前提下进行的，严格遵循国家对煤炭开采的相关规定，并详细的阅读了煤矿工业设计规范和煤矿安全规程，尽量的把目前我国乃至世界领先的采矿技术和先进的机械设备应用到设计的矿井中来，本着高产高效的设计生产理念来做设计。尽可能的提高矿井的机械化、自动化程度，减轻劳动者的劳动强度，建设和谐、人性化的现代化高产高效的矿井。设计说明书的对整个矿井的开拓、准备、回采、通风安全、运输和排水做了详细的说明。 由于本人的设计水平和编写说明书的时间有限，书中的纰漏和错误在所难免，恳请并感谢各位专家和老师的批评指正。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围本设计矿井富强矿位于七台河市东部的茄子河区，地理坐标为：东经，北纬。南部边界为断层与铁东矿的深部区相邻。本矿井井田内东西走向最长为，南北倾斜宽。1.1.2 交通位置矿区北部有七台河至宝清和双鸭山的公路，并且与矿区公路相连均是白色的二，三级水泥路面，西部也有公路通过勃利可直达哈尔滨，矿区铁路与勃利至七台河的国有铁路在集配站接轨，交通十分便利。详见交通位置图1-1-1：1.1.3 地形地势本区属于丘陵地形，南北两侧高，中部受茄积子河的侵蚀地势较低洼，区内最高标高m，一般在190210m之间。1.1.4 气候 雨量 风向 风速矿区属于大陆性气候，年最高气温，最低气温零下，年降水量左右，冻结期由11月至次年4月末，冻结深度一般在左右，风向多西风，最大风速为。 图1-1-1 交通位置图 1.1.5 河流区内只有茄子河河流，河床的最高标高为，平均，茄子河从本区东部流入西部流出，汇入桃山水库。茄子河的最大流量为，最大流速，本井田西南部有一条较大的季节性水沟-铁洗煤泥沟，是汛期的主要防汛地点。由于茄子河在本矿井的煤层赋存深部和井田中部大断层附近流过，所以对开采没有太大的影响。1.1.6 井田附近工矿农业经济状况区内的镇、连队以农业种植为主，其次种植少量经济作物如蔬菜、黄烟等；井田中流过的茄子河的河砂、砾岩可供建筑之用。1.1.7 原材料及水电供给情况水源来自开采地下水和对茄子河河水的净化，能够满足生产与生活需要；生产用电一共有两趟，一趟使用一趟备用。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况本井田内沉积地层的基底为元古界的花岗岩及花岗片麻岩，地层为中生界侏罗纪中上统鸡西群，滴道组的地层不整合于基底之上。侏罗纪上统城子河组地层平行不整合于滴道组之上，为本矿井的主要含煤地层，层厚10001200m，含煤系数为，其中的煤层可采和局部可采的层，根据岩性特征和地层的含煤性大致可分为上，中，下三部分，划归给本设计矿井的可采煤层共七层。 详见煤系地层综合柱状图1-2-1：图1-2-1 煤系地层综合柱状图 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造本井田位于勃力煤田鸡西中生代坳陷中部，区内地层总体向南倾斜，因受井田中部大断层f5的作用影响将井田划分为两部分，井田四周也是以较大的断层为边界的。各个断层的具体情况见表： 经过详细的地质勘探及综合分析，本井田有条大断裂，都为正断层。表1-2-2 主要断裂构造断层特征序号断层编号断层性质方向落差（m）断距（m）查明程度正东西可靠正东西可靠正南北可靠正西北东南可靠正东西可靠1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田内的所有煤层都位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，本设计矿井在该组内共有可采煤层层，以下将各煤层的厚度、结构、煤容重和煤层顶底板情况说明如下(附煤层特征表)：(1) 号煤层：煤层厚度，平均煤层厚度，煤层结构为单斜构造，煤层平均倾角为，赋存稳定，无夹矸，煤层能够发育到地面露头，容重3，顶板为中细砂岩，伪顶为的煤泥岩或含炭泥岩，底板为细砂岩。(2) 号煤层：煤层厚度，平均煤层厚度，平均倾角，煤层发育到地面露头，贮存稳定的煤层，单斜结构，容重，顶板为细砂岩，底板为粉砂岩。(3)号煤层：煤厚，平均，属于稳定的煤层，煤层结构单一，容重为，顶板为粉砂岩，底板为细砂岩。(4)号煤层：煤厚，平均，井田范围内有一半能够发育到露头，另一半由于断层的原因使得煤层只能发育到左右标高，煤容重，顶板为细砂岩，底板为粉砂岩，。(5)号煤层：煤厚，平均，井田范围内也是大约一半能够发育到地面，另一半只能发育到左右标高，煤的容重，顶板为粉砂岩，底板为细砂岩。(6)号煤层：煤厚，平均，发育情况和，一样也是断层的影响，大约一半只能发育到标高，容重，顶板为细砂岩，底板为粉砂岩。(7)号煤层：煤厚，平均，煤层的发育情况和基本相同，容重，顶板为粉砂岩，底板为细砂岩。详细情况可见煤层特征表1-2-3：表1-2-3 煤层特征层次煤厚（m）层平均间距（m）稳定性顶板底板最小最大平均较稳定中细砂岩细砂岩稳定细砂岩粉砂岩较稳定粉砂岩细砂岩较稳定细砂岩粉砂岩稳定粉砂岩细砂岩稳定细砂岩粉砂岩稳定粉砂岩细砂岩1.2.4 岩石性质 厚度特征 表1-2-4 岩石主要物理力学性质指标名称容重kg/cm3孔隙度抗压强度102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102 kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩砾岩灰岩页岩石英长石1.2.5 井田内水文地质情况据本井田的精查地质报告水文部分的论述，本井田开采的煤层位于浅部和中深部。水文地质条件比较简单，矿井涌水量主要受以下各个因素的影响： 1. 本井田的水文地质条件：本矿井水的主要来源是地表水，茄子河是本井田内最大的也是最主要的河流，河床的标高在左右，在茄子河附近沉积有厚河沙，河床的切割深度在24m，地下水位两米左右。地表水主要是靠大气降水来补给，每年七，八，九月份降水增加的原因，矿井的涌水量也相应的增加。2. 在井田范围内，由于边界和中部大断层的作用，使得煤层和岩层内的裂隙比较发育，这些裂隙使得矿井在垂深以内（包括风化裂隙带）矿井的涌水量有些增加。地质勘探部门应用类比法推算，预计本矿井开采期间的正常涌水量约，最大涌水量为。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性1. 瓦斯：由本井田在勘探过程中，做的钻孔瓦斯采样工作，所得到的本矿井的瓦斯相对涌出量在范围内，属于低瓦斯矿井，由于本矿井内岩层和煤层的裂隙比较发育，这些为瓦斯向地面的逸散提供了很好的条件，但是根据瓦斯贮存的特性可以知道，随着开采深度的增加，瓦斯的相对涌出量会增加。2. 煤尘： 勘探过程中对各个煤层的化验结果可以知道，本矿井内的所有煤层的煤尘均无爆炸危险。3. 自然性：由资料可知，本矿井内煤层的自然发火期在个月左右。1.2.7 煤质、牌号及用途1.煤种情况：本矿井范围内主要是主焦煤，还有少量的无烟煤，贫煤和瘦煤。2.灰份变化：本区内煤层的灰份值是中部较上部和下部低，灰份值大约在之间，属于中灰份煤，上部和下部煤层的灰份较高，都在以上，属于富灰煤。3.主要用途：本设计矿井所生产出的煤炭，以冶金为主，电厂发电做动力用煤次之。1.3 勘探程度及可靠性1.3.1对地质勘探程度的评价1. 本井田的精查工作量和结构规模较大，在最后一次精查区内又钻了近百个钻孔，对本井田的煤层赋存情况和一般的地质构造情况有了一定的掌握，不过由于本井田的走向长度较大，并且在勘探过程中难免会有的钻孔孔斜较大，对构造的推定也有一定的影响。可能有的断裂构造没有掌握，在建井和生产过程中应予以注意。不过本地质勘探报告还是基本真实可靠的。2. 矿井涌水量是用类比法推算的，瓦斯的相对涌出量也是推算的，可靠性都不是非常高，待矿井建成投产后，还应根据实际情况重新确定各项指标。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边状况本区属于丘陵地形，地势南北两侧高，区内只有茄子河河流，井田中部受茄子河侵蚀地势较低洼。井田四周均由落差很大的断层为边界，与临近的矿井没有采动影响。井田四周现在有生产小井个，局外的个，局内个，由于对小井的生产进行严格的监管，所以不会对本设计矿井产生影响。2.1.2 井田境界确定的依据(1) 以井田内的地理地形和地质条件作为划分井田境界的依据；(2) 边界所确定的井田范围要有利于对井筒位置的选择安排地面生产系统和各建筑物；(3) 划分的井田境界要尽量为矿井发展留有一定的空间；(4) 如果地质条件可以，井田要有合理的走向长度，以利于井型的扩大和机械化程度的不断提高；根据以上原则，结合富强矿井田的实际地质情况可知： 井田走向长度：m左右，倾向长度：m左右。2.1.3 井田未来发展情况本设计矿井为设计生产能力的矿井，由勘探精查报告资料可知，井田内的煤层发育较好，煤层均为单斜构造，并且倾角都在左右，预计达产后不久的核定生产能力会大于设计生产能力，随着科学技术尤其是煤炭开采技术的进步和勘探水平的提高，可以采出和探测出埋藏较深的煤炭。从而保证矿井的服务年限。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算在富强矿井田范围内，参加储量计算的煤层有，和共层，各煤层储量计算边界与井田境界大致相同，只有在井田北部由于边界断层的影响使得，和煤层的浅部没有煤炭资源，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。矿井储量计算的标准以储量管理规程和煤炭资源地质勘探规范的规定和我国能源政策，资源状况及目前煤矿开采技术条件为依据。本设计矿井井田内绝大部分为炼焦用煤，和少量的优质动力煤。 2.2.2 保安煤柱 为了保证矿井的安全生产且依据规程的有关规定，本设计矿井所留设的保安煤柱的宽度如下：(1) 各煤层在地面的露头处留设的保安煤柱；(2) 井田边界的断层留设保安煤柱；(3) 井田内部的断层和采区边界留设保安煤柱；(4) 河流的保安煤柱要根据各煤层的埋藏深度的不同，而有变化；2.2.3 储量计算方法 矿井储量的计算标准要以储量管理规程为依据，计算的方法这里采用底板等高线水平投影分水平块段法。 1. 工业储量的计算方法计算公式如下：块段储量块段水平投影的面积/ 平均倾角余切块段平均厚度容重根据矿井煤层储量计算图，结合以上公式计算出本设计矿井的工业储量大约为万吨。各个煤层的工业储量见表可采煤层储量计算总表。2. 可采储量的计算公式如下： 式中： 可采储量， 工业储量， 永久煤柱损失，； 采区回采率表21 可采煤层储量表煤层7#11#15#17#23#33#35#工业储量2207221322671990239618831783煤柱损失300266285234263257247可采储量1850188819231703206915771490回采率0.970.970.970.970.970.970.97对回采率的要求：中厚煤层不应小于，薄煤层不应小于。经过对各个煤层的可采储量进行计算，得出本井田可采储量为。2.2.4 储量计算的评价 该设计矿井所有的储量计算过程，均是严格按照有关规定进行的。由于技术水平有限和资料的不很全面，所以各种储量的结果可能与实际有点误差。2.3 矿井工业制度、生产能力、服务年限2.3.1 矿井工作制度本设计矿井采用年工作a，采煤工作面选用“四六”制，即三个班采煤一个班检修，采煤机日进六刀，往返一次进两刀。矿井每日净提升时间为。2.3.2 矿井生产能力的确定井田的储量、煤层赋存的状况、地质条件和开采技术等因素是确定矿井设计生产能力大小的依据，除此之外还应考虑到今后市场对煤炭的需求量。根据以上各因素结合本设计矿井的实际情况，确定本设计矿井为年设计生产能力。2.3.3 矿井服务年限的确定矿井服务年限的确定和矿井生产能力的确定是息息相关的17，受很多相同因素的影响，根据本设计矿井的实际情况和矿井服务年限的计算公式，式中：矿井设计可采储量， 生产能力， 矿井储量备用系数， k值取1当矿井的设计生产能力为1.2mt/a时， 2当矿井的生产能力为1.5mt/a时， 3当矿井的设计生产能力为1.8mt/a时，参照煤矿工业矿井设计规范，再通过以上计算可知，矿井的设计生产能力为1.5mt/a比较合理。服务年限，符合要求。第3章 井田开拓3.1 概述3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述富强矿周边有些小井和小窑，都是片盘斜井，他们的生产情况和开采状况都已经基本查明。呈单斜构造，属低瓦斯矿井。本设计矿井采用双立井两水平开拓，井田范围内只有中部有一个大的正断层，煤层的倾角在1721之间，煤层都呈单斜构造，通风方式为混合式。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况由勘探的精查报告所描述的煤层自然产状，构造困素，煤层顶底板的条件，冲积层结构，地形及水文地质条件等，其中井田内煤层的赋存深度和冲积层水文地质的条件对开拓方式的影响是最大的。富强矿的所有设计建设的基本程序必须严格按照有关国家法规，设计规程，规范来进行，选取开拓方式的时候要及时的查阅和学习现有的最先进的开拓方式方法，对现有的最先进的机械化设备也要有一定的了解。先进的煤炭开采技术对矿井开拓开采方式的选择有很大影响。 1. 确定井田开拓方式的原则：(1) 贯彻和执行国家的法律法规和有关的煤炭工业的技术政策,总之是为了多出煤、早出煤，尽量做到投资少使生产建设成本能够降低使生产系统尽量完善且确保有效、可靠，在保证矿井安全生产的条件下减少开拓工程量，尢其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设还应该重视环保和可持续发展；(2) 在布置生产采区的时候要尽量使同时生产的采区集中布置，使大巷和石门的布置方式尽量简洁，避免生产的分散；(3) 合理选择开拓方式和采煤方法，杜绝不必要的煤炭损失；(4) 认真惯彻和执行国家对有关煤矿安全生产的有关规定。建立完整完善的通风网络系统，为煤炭的开采创造良好的条件，对主要的巷道要经常的维护和翻修，确保矿井能够在安全的环境下正常的生产；(5) 设计的矿井要能够适应当前国家对煤炭开采的新技术水平和设备的供应情况，并尽量为采用新技术，新工艺，采煤机械化，自动化创造有利条件；根据不同的用户对煤质的需求不同，应将含不同煤质，煤种的煤层在不同的时间开采。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置1. 井筒形式的确定根据富强矿井田内的地表状况及煤层贮存情况可知，平硐开拓方式在技术上肯定不合理，予以直接否定。现依据富强矿井田内的地形地势，地质构造，煤层赋存等因素，可以提出三种井筒开拓的方案，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下是开拓方案示意图31 方案一 双斜井开拓 方案二 双立井开拓 方案三 副立井主斜井 图31 开拓方案剖面示意图 结合图31 开拓方案示意图，对以上三种井筒开拓方案的技术进行比较：（1） 双斜井开拓斜井开拓方式与立井开拓方式相比较有以下的优点： 就目前的开拓技术和施工的机械设备而言，斜井的比较先进，掘进的速度也快，井底车场的硐室和地面的工业广场的建筑也比较简单； 煤炭的提升比较容易，由于是连续化运输，所以比较适合矿井的改建和扩建，很容易提高井筒的提升能力，对于矿井生产水平的延深，也有很大的好处，可以一边延伸一边生产；斜井开拓的缺点有： 当矿井井田内的表土层的含水量较大和导水性较好或者有流沙层的时候，由于斜井的通过长度相对较大，所以就不容易通过，立井可以使用冻结法的时候相对比较容易通过； 在矿井的自然条件都相同时，由于斜井井筒是倾斜的所以要从地面到达开采水平，斜井的井筒势必要比立井的长，这就使得井筒的维护费用，动力的消耗，提升的吨煤费用都相对较高； 当开采的水平较深的时候，主井和副井都会出现多段提升的情况，这就增加了设备的磨损，减小可提升的速度； 斜井的井筒相对较长，所以向井下的供电和其它管线的铺设长度都会增加，从而增加了基建投资。矿井的通风的摩擦阻力也会相应增加，对于瓦斯相对涌出量较大的时候，有必要的开凿回风或进风井立井； 适用的条件 ：煤层赋存深度较浅，煤层赋存的深度在+200-400，含流砂层厚度小于，表土层不厚，水文地质情况也比较简单的煤层。开拓井筒时不需要特殊的方法施工的缓倾斜和倾斜煤层。技术评价：本井田一水平设在100水平标高，富强矿井田范围内煤层的赋存深度在+200-400之间根据本设计矿井煤层的赋存情况，采用双斜井开拓，在技术上是可行的。（2） 双立井开拓立井开拓的优点： 立井开拓时，井筒的长度相对斜井要短很多，矿井生产出的煤炭及矸石和上下的人员和材料的提升运行的速度快，提升的能力大，对提升特别有利； 现有的立井提升的机械化的程度高于斜井，已经可以实现机械化，数字化，对机械的自动控制较容易； 井筒的断面为圆形，对施加在井筒上的地应力的抵抗能力较大，生产过程中的维护费用较底，有效的通风断面较大，井筒内铺设的各种管线相对较短；缺点：立井开拓的缺点与斜井开拓的优点基本上相对应。适用条件：煤层赋存的深度在之间，立井开拓方式对地质条件的适应能力较强，一般情况下不受煤层的倾角，厚度，瓦斯和水文等客观自然条件的限制，目前在技术上也比较先进。当井田的地质条件不利于平硐和斜井开拓的时候可以采用立井开拓的方式。技术评价：根据本设计矿井所在井田具体的地表情况，地质构造和煤层赋存情况等因素，采用双立井开拓方案也可行富强矿井田的地表，地质构造，煤层赋存等因素，此方案在技术上可行。（3） 主立井副斜井开拓这种开拓方式有斜井开拓的优点，但是在生产过程中，要保证地面工业广场比较集中，井底车场就不在一起，保证井底车场在一起地面就比较分散，在地面占用的耕地较多，管理分散，影响环境范围大。适用条件和技术评价：根据设计井田的地表状况和煤层赋存情况等，不太适合选用综合开拓方式，本设计矿井的开拓方式应该在双立井和双斜井之间进行选择。根据上述井硐开拓方案的技术比较，本设计矿井可以确定为双立井开拓或者双斜井开拓，这两钟方案在技术上都是可行的。根据有关的规定，对在技术上可行的方案还应对其进行经济比较，井筒开拓方案经济比较如下表31所示。表 3-1 开拓方案经济比较表 项目名称方案一（万元）方案二（万元）方案三（万元）井筒主井1275680680总计270013802105由于三种开拓方式的井底车场，风井，大巷和石门的开拓工程量基本相同，这里就不做经济比较了，只对井筒的布置方式进行经济比较4。由上表可知，该设计矿井使用双立井开拓在经济上是最合理的，所以选用双立井开拓的方式。2. 井筒的位置对矿井井筒位置的选择有以下要求：(1) 在井田走向方向上来说井筒的有利位置应在井田的中央当井田的储量呈不均匀分布时，应在井田储量的中央，也就是形成了两翼储量相同的开拓方法，避免井筒偏于一侧，形成单翼开采的不利局面，这是在井田的地质情况较好的情况下，地质构造比较复杂的例如有较多的断层影响，这时就应该将井筒布置在较稳定的区域内，井筒尽可能的不穿过断层，井筒要布置在较大的断层的下盘，以利于井筒的延伸。(2) 井筒沿煤层倾斜方向的位置，应使总的石门工程量小，矿井的初期工程量和初期投资小，建井期短，且井筒的压煤量少。依据本井田的储量分布图，及剖面图再考虑水平的划分及主要巷道的布置，最后确定井口的位置整个井田储量的中心偏东一点，坐标为：主井： （432288，71773）副井： （432375，71773）中央风井：（432347，71601）北风井： （432190，73433）3.2.2 开采水平数目和标高开采水平的尺寸用相临两水平的垂高来表示水平垂高是指该水平开采范围的垂高合理的水平垂高的要求：(1) 具有合理的阶段斜长，就是说阶段的斜长和一个上山的长度相差不多，带区开采的就和两个工作面的推进长度相近；(2) 具有合理的区段数目，一般一个采区上山或下山有四五个区段为好；(3) 水平划分的时候也要考虑到是否有利于采区的正常接替；(4) 要保证划分的每个开采水平有合理的服务年限及足够的储量；(5) 在经济上有利的垂高，尽量不要设计带有辅助水平的情况；根据以上各方面要求及本设计矿井井天的实际地质情况，确定的水平划分方案如下：方案一：两水平上山开采 水平标高 100m,400m 阶段垂高 300m，300m 一水平储量 7700万吨 二水平储量 7040万吨 一水平服务年限 30a 二水平服务年限 30a方案二：三水平上山开采 水平标高 ，200m ，400m 阶段垂高 200m，200m，200m 一水平储量 4800万吨 二水平储量 5200万吨三水平储量 4740万吨 一水平服务年限 20a 二水平服务年限 22a 三水平服务年限 18a 根据上述两种方案的各项数据，结合实际情况对各个方案有如下的评价：方案一：该方案的两个水平服务的年限及垂高均符合规程的规定，并且上山的长度也很适中，相对方案二的水平数目较少，减少了井筒的延伸次数和井底车场大巷石门的工程量，根据本井田的实际情况，本方案技术经济上最可行。 方案二：该方案也符合规程的规定，但是本方案没有方案一可行。综合上述方案评价，选取方案一为最优方案3.2.3 开拓巷道的布置水平运输大巷的主要任务是用于煤炭，矸石，物料和人员的运输，以及通风，排水，管线的铺设对大巷的方式和断面的基本要求是便于运输，最优的大巷长度，有利于大巷的施工和维护，能满足矿井通风安全的需要。1. 开拓巷道布置方式的选择根据煤层的数目和它们之间的间距，大巷和石门的布置方式可以分为集中运输大巷和采区石门的方式，分煤层运输大巷主要石门和分组集中运输大巷主要石门的大巷布置方式。每种大巷布置方式的适用条件如下所述：（1） 适用于分煤层大巷主要石门布置方式的条件 开采煤层的数目较少，煤层间距较大，石门较长； 井田的走向长度较短，矿井的服务年限不长； 井田内的各个煤层的煤质牌号不同，为了不把煤炭混合在一起，要求分采，分运的时候； 当矿井的产量对风量的要求较大的时候，瓦斯涌出量较大的井田； 各个煤层底板的岩石性质比较坚硬，有利于大巷的布置和维护；（2） 分组集中大巷主要石门适用的条件 煤层的数目多，并且有一部分煤层距离较近，并且它们和另外几层煤的距离较大，这样就可以分为两组； 根据具体的情况，选择对矿井运输和通风干扰较小的方式；（3） 集中运输大巷采区石门方式的适用条件 适于煤层层数较多，层间距不大的矿井； 井田的走向长度大，服务年限长； 煤层的底板有坚硬的岩层，有利于大巷的布置，维护也比较容易； 各个煤层的煤质牌号相同，开采过程中不要求分采分运的情况下； 煤层的自然发火情况比较严重，布置采区进行回采的时候便于分区，分段的处理事故； 采区的尺寸大，石门的长度短或者石门长一些但是同时服务于几个采区；本设计矿井的可采煤层有7#，11#，15#，17#，23#，33#，35#共七煤层，各煤层间距有大有小，由于本矿井内煤层的特点是分布在井田的南北两部分，井筒就布置在这两部分之间，也是井田的储量中央14，结合本设计矿井的具体情况，对矿井的开拓方式的方案提出两种9，方案一：采用主要运输大巷采区石门的开拓方式，方案二：采用分组集中运输大巷主要石门的开拓方式，详细内容见图3-2、3-3和表3-2。图32 方案一示意图图33 方案二示意图表3-2开拓方案经济分析比较表项目方案一方案二单价万/m 长度（m）投资（万元）单价(万/m） 长度（m）投资（万元）主井2.5 3208002.5320800副井2.53007502.5300750中央风井2408024080北风井22254502225450井底车场1.285010201.28501020运输大巷和石门141524152153865386回风大巷和石门125332533125332533硐室700700总投资（万元）1048511019 由上表可知，方案一在经济方面要比方案二优，所以选用方案一。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井硐形式和数目根据井田范围内的地形地势，煤层赋存情况和地质构造等自然因素，经过上面对井筒的形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井两水平开拓，上山开采，共有两个风井。3.3.2 井硐位置及坐标井筒在井田中位置的选择，就是确定井筒距离矿井储量中心的尺寸，并用经纬线来表示它的具体位置，选择井筒位置的条件：1 . 地面条件(1) 地面工业广场的占地面积尽量小。(2) 要考虑地形与工程地质的条件。(3) 地面煤仓与外运铁路的连接(4) 矿井的工业广场与生活区的位置2 . 井下条件(1) 如果自然条件较好，地质构造不是很复杂，尽量把井筒布置在井田储量的中央。(2) 如果布置井筒的位置有较大的断层，就把井筒布置在断层的下盘。(3) 井筒的位置尽量选在压煤量少的地方，也可以让断层，河流和井筒使用同样的保安煤柱，同时保证河流和井筒之间要有一定的安全距离。(4) 根据勘探程度的不同，应该将井筒布置在勘探的比较明了的地方，降低矿井的基建投资，最好是等出来煤炭以后，有一定的收益以后再投资井田的另一半。根据本矿井所在井田的实际情况，并考虑到上述的一些条件，本设计矿井井筒的位置详见开拓平面图，其井筒井口坐标为：主井： （432288，71773）副井： （432375，71773）3.3.3 水平数目及高度根据本井田的煤层赋存深度，角度和地质构造等自然条件，再经过全面的技术经济比较后，合理的对井田开采水平进行了划分，该设计矿井在100m水平标高处划分第一个水平，阶段垂高300m，在100m水平标高上布置生产所必须的水平运输大巷，井底车场及各类硐室井田范围内在垂直方向上，各个煤层以100m开采水平为界，采用上山开采。二水平设在400m标高，也是采用上山开采。3.3.4 石门、大巷数目及布置根据本设计矿井的所有客观条件再比较现有的先进的运输机械设备和开拓巷道布置方案的技术经济比较16，确定本设计矿井采用集中运输大巷采区石门的布置方式。由于本设计矿井采区接续的原因，使得大巷和石门的服务年限不是很长，但是运输通过能力较大，所以运输大巷和石门的断面和支护方式设计在本矿井中相同，其内部设施也相同。主要运输巷道的断面设计合理与否，将直接影响矿井的生产经济效果和生产的安全条件，大巷断面设计的基本原则是在满足通风安全与技术要求的前提下，争取提高巷道断面的利用率，降低断面造价9，并有利于加快开拓速度。本设计矿井运输大巷断面图如图34所示、石门断面图如图35所示。 图 34 运输大巷断面图 图35 石门断面图 3.3.5 井底车场的形式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，是连接井下运输和井筒提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉。所以，井底车场设计建设的合理与否，将对矿井的安全生产产生重大的影响。井底车场的形式有很多种，按照矿车在井底车场内运行特点，大致可将井底车场分为：环行式和折返式两大类型，主要是根据井筒的形式，提升方式，大巷运输的方式及大巷距井筒的水平距离等不同，来确定选择怎样的井底车场。在选择井底车场形式的时候主要注意以下因素：(1) 车场的通过能力在保证矿井的生产能力的同时，还要有足够的富裕系数，满足矿井改扩建后产煤的运量；(2) 当几种井底车场的形式和通过能力都满足的时候，要选择调车简单，管理方便，弯道及交叉点少的车场；(3) 尽量使井巷的工程量小，可以用大巷的一部分当作车场的掉车线，使建设投资少一点，根据车场附近岩层的特点设计合理断面形状，能够便于维护，使生产成本降低；(4) 主副井筒间，井底车场巷道与主要巷道间连接惯通，使生产建设都很方便；(5) 当大巷或石门与井筒距离较大且能够放置下存车线和调车线，可选择立式井底车场，如果距离比存车线长度还大很多，可选择否则刀式井底车场，距离很小时可选择卧式井底车场；根据本设计矿井的井筒形式及大巷，石门的布置，结合上述井底车场型式的选择的注意因素，该设计矿井采用折返式井底车场。3.3.6 煤层群的联系本设计矿井的井田范围内共有7层可采煤层，即7#，11#，15#，17#，23#，33#，35#煤层。其中7#.11#.15#和33#.35#煤层的间距较近采取联合布置的方式，17#，23#单一布置，由于开采顺序和地质条件的原因，开拓方式选用集中大巷的方式，用采区石门将以上煤层联系在一起。3.3.7 采区划分本设计矿井是有两部分组成的，北半部分的走向长度不大，可以布置一个双翼采区进行回采，南半部分的走向长度较大，需要划分为一个双翼和一个单翼采区进行回采，布置单翼采区的目的是为了增加工作面的推进长度，从而减少了工作面的搬家次数，提高生产效率。将井田划分成若干采区进行回采时，需要考虑如下所述原则：(1) 根据煤炭工业设计规范要求，采区宜布置成双翼采区，当受地质条件限制时或安全上有特殊要求时，可布置成单翼采区；(2) 如果矿井井田的走向长度不太大，两翼都在1500m左右时，可以不再进一步划分采区，可以直接从井田的边界进行回采；(3) 采区走向长度的确定主要是根据矿井内煤层赋存的地质条件，现有的比较先进的煤矿机械化开采水平，采区的储量，生产能力和采区巷道维护情况等各方面的因素来综合考虑；(4) 矿井的初步设计要划分矿井第一水平全部的采区，所以说需要沿井田的走向全长全面的考虑，初后期要统筹兼顾，不但全井都合理