采矿工程毕业设计（论文）-鹤岗矿业集团南山矿1.5Mta新井设计【全套图纸】 .doc

摘 要本设计矿井为鹤岗矿业集团南山矿1.5mt/a新井设计，共有3层可采煤层，可采煤层厚度从上到下依次为9.2m、3.3m、15m，煤层的平均倾角为26.6，煤层的工业牌号为1/3焦煤。设计井田工业储量228.17mt，可采储量152.873mt，服务年限72.8a。本设计矿井采用双立井开拓方式，井筒位置选择在井田储量中心的西部，划分两个开采水平。大巷布置方式采用集中大巷布置，大巷运输方式采用8t蓄电池电机车牵引3.0t固定矿车运输。采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化放顶煤开采，采空区处理方法为全部垮落法。主井采用一对12t箕斗提升，副井采用一对三吨双层单车罐笼不平衡提升。矿井通风方式为两翼抽出式，其中北翼风井选择在北一、北二两个采区的上山之间，南翼风井选择在南一、南二两个采区的上山之间。矿井的排水方式为分区式排水，其中北一、南一采区使用一个排水系统，北二、南二采区分别使用一个排水系统。关键词：双立井；集中大巷；走向长壁；放顶煤开采全套图纸，加153893706abstractthis is a new design of 1.5mt/a for nanshan mine of hegang coal mining group, which has three workable coal seams. thickness of coal seam is 9.2m, 3.3m, 15m from top to bottom. slope angle of coal seam is 26.6, industry card of which is 1/3 coking coal. industry quantity of the mining filed is 228.17 mt, and the workable reserves is 152.873 mt, service life is 72.8a.the mine design uses the double vertical shaft development. shaft position is selected in the west of the storage center. the mine is divided into 2 levels, dopting concentrated main lane decoration; the main lane adopts 10t haulage motor to lead the 3.0t fix car. coal mining method is strike longwall working, and conventional machinery breaking mining. the roof is caving method roof control.the hoist uses the 12t multiropes to lift. the chippy hoist is a pair of 3t double layer cage.mine ventilation is double-vane drawing out types.the north air shaft is established between two distract raise of north no.1 and no.2, and the south is between south no.1 and no.2.draining method is zone patterns. the north no.1 and south no.1 use one draining system, and the north no.2 and south no.2 use two draining systems.key words: double vertical shaft; concentrated main lane; strikelongwall working; breaking mining目 录摘 要iabstractii绪论vii第1章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 交通位置11.1.2 地形地势11.1.3 气象和地震21.1.4 井田区及邻区生产建设及规划情况21.1.5 矿区经济状况21.2 地质特征21.2.1 矿区范围内的地层情况21.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造31.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征41.2.4 岩石性质 厚度特征41.2.5 水文地质情况41.2.6 煤质 牌号及用途51.3 勘探程度及可靠性5第2章 井田境界 储量 服务年限62.1 井田境界62.1.1 井田境界确定的依据62.1.2 井田周边情况62.2 井田储量62.2.1 井田储量概述62.2.2 保安煤柱62.2.3 储量计算方法72.2.4 储量计算的评价82.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限82.3.1 矿井工作制度82.3.2 矿井生产能力的确定82.3.3 矿井服务年限8第3章 井田开拓93.1 概述93.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述93.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及其具体情况93.1.3 确定井田开拓方式的原则93.2 矿井开拓方案的选择93.2.1 井硐形式的选择93.2.2 开采水平数目和标高123.2.3 开拓巷道的布置143.3 选定开拓方案的系统描述153.3.1井硐形式和数目153.3.2 水平数目及高度153.3.3 大巷数目及布置163.3.4 井底车场形式的选择173.3.5 煤层群的联系183.3.6采区划分183.4 井筒布置及施工193.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护193.4.2 井硐布置及装备193.4.3 井筒延伸的初步意见213.5 井底车场及硐室223.5.1 井底车场形式的确定及论证223.5.2 井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度223.5.3 井底车场通过能力验算233.5.4 井底车场主要硐室243.6 开采顺序273.6.1 沿煤层走向的开采顺序273.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序273.6.3 采区接续计划273.6.4 “三量”控制情况27第4章 采区巷道布置与采区生产系统294.1 采区概况294.1.1 采区位置 边界及范围294.1.2 采区地质和煤质情况294.1.3 采区生产能力 储量及服务年限304.2 采区巷道布置304.2.1 区段划分304.2.2 采区上山布置304.2.3 采区车场布置314.2.4 采区煤仓形式 容量及支护384.2.5 采区硐室简介394.2.6 采区工作面接续404.3 采区准备414.3.1 采区巷道的准备顺序414.3.2 采区巷道的断面图及支护方式41第5章 采煤方法455.1 采煤方法的选择455.2 回采工艺455.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备455.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式47第6章 井下运输和矿井提升506.1 矿井井下运输506.1.1 运输方式和运输系统的确定506.1.2 矿车的选型与数量506.1.3 采区运输设备的选择526.2 矿井提升系统536.2.1 提升方式536.2.2 矿井主提升设备的选择54第7章 矿井通风与安全567.1 通风系统的确定567.1.1 概述567.1.2 矿井通风系统的确定567.2 风量计算和风量分配567.2.1 矿井风量计算的规定567.2.2 采煤工作面、巷道及硐室所需风量的计算577.2.3 风量的调节方法与措施597.2.6 风速验算597.3 矿井通风阻力的计算607.3.1 确定全矿井摩擦阻力和局部阻力607.3.2 矿井等积孔的计算617.4 通风设备的选择627.4.1 主扇的选择计算627.4.2 电动机的选择637.4.3 反风措施637.5 矿井安全技术措施637.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施637.5.2 预防井下火灾637.5.3 预防水灾措施647.5.4 其它事故预防647.5.5 避灾路线及自救64第8章 矿井排水668.1 概 述668.2 矿井主要排水设备668.2.1 排水方式与排水系统简介668.2.2 主排水设备及管路的选择计算66第9章 技术经济指标69结 论71致 谢72参 考 文 献73附录一74附录二79绪论近十几年来，我国许多矿井经过了改造，大大提高了机械化程度。但是和发达国家相比，我国的煤炭工业在生产技术、管理水平、科研开发、安全状况、效率效益、职工素质等方面扔存在很大差距。 但是由于我国的石油资源缺乏，而煤炭资源丰富，因此在未找到可以代替煤炭的能源之前，煤炭仍作为我国的主要能源来使用。由此可见，合理的开采和利用煤炭资源显得十分重要。在设计中我查阅了大量的资料，因此本设计完全是按照规定做的。设计中包括了采煤、掘进、运输、通风、排水五大系统，另外还有井筒和井底车场的选型、大巷和上山的断面设计、采区下部车场的设计、及主要设备的选型。66第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置南山煤矿位于鹤岗市区，距鹤岗火车站往南四公里。矿区向北可至市中心，矿务局，南可至大陆，富力，兴安，峻德等其他煤矿。南山矿地理坐标：东经138度16分，北纬47度20分，平均海拔170米。南山矿采用的假定坐标和假定高程，其假定高程比国家高程高119.85米。图1-1交通位置图1.1.2 地形地势 南山井田位于鹤岗煤田中部，西为f2正断层，东为f1正断层。整体上看，井田煤系地层为走向北北东，倾向南东东，缓倾斜的单斜构造，但在 井田北侧中部有一轴向北西的向斜构造。井田地貌 西高东低，地表有季节性水沟及土丘，为丘陵地貌 。其区域内没有大的水体，只是在井田东部边界附近有一条河流自北向东南流过，目前与井下施工和开采不发生水利联系。1.1.3 气象和地震本地区属寒温带大陆性气候，冬季寒冷，夏季气温较高，年平均最高气温为+34.7。c，年平均最低气温-33.1。c，冻结深度2.2m2.5m，最大积雪厚度10cm，平均积雪厚度40cm。 根据国家地震局资料，过去无强烈地震记载。1.1.4 井田区及邻区生产建设及规划情况矿区面积16km2，其中南北宽400m，东西长400m。目前矿井井型设计为1.5mt/a，但是随着以后的挖潜改造，矿井生产能力的提高存在很大的空间。1.1.5 矿区经济状况本矿区的开采出的原煤首先运至地面经过人工手选，然后在将煤运至南山选煤场。经过洗选由集团公司销售公司销售，回款进入集团公司帐户 。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况本区地层基本上与鹤岗区域性地层一致，根据东北地区区域地层的统一对比，区内自上而下有：前古生界，上侏罗统，石头河子组，石头庙子组，下白垩统东山组，第三系和第四系地层。1 前古生界：主要为花岗岩，片麻岩，石曲片岩，角闪片岩组成煤系地层基盘。2 上侏罗统，石头河子组：主要含煤段是上侏罗统石头诃子组中部，主要岩性为小砾岩，灰白色粗砂岩，中砂岩，细砂岩，粉砂岩为主，含有19个煤层，煤层总厚达到73米，地层总厚为600-900米，平均厚度为700米，含煤系数为8%以上，有可采煤层三个。3 上侏罗石头庙子组：分布区内东部，平行不整和石头诃子组上后120米-550米，由北往西变薄。上部主要以灰白色砂岩及灰黑色粉砂岩，泥岩组成，夹薄层凝灰岩；下部以砾岩为主，与砂岩，粉砂岩，泥岩组成互层，夹薄煤层。4 下白垩统东山组：分布在区内东部，平行不整和石头庙子组之上，厚度大于230米，为灰绿色紫色安山质集块岩或角砾岩组成。5 第三系：分布在区东南部，不整和于下伏地层之上，由北西和东南增厚度大于540米。由灰绿色半胶结的中、粗、细砂岩，粉砂岩和泥岩组成，可局部含砾，煤层偶见水煤。6 第四系：该层覆盖沟渎多在0.2-20米之间，主要以黏土，亚黏土，砂砾岩及腐植土组成。图1-2 煤层综合柱状图1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造井田内的主要地质构造有f1、f2断层，井田中部有一个大型的向斜构造，井田北部存在倾向西北的倾斜向斜褶曲。1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征从井田范围来看，随着赋存深度的增加煤层间距加大，围岩岩性变粗岩性由泥炭沼泽变为深水湖泊相或河漫滩相。煤岩层在走向方向的变化，南部岩性变粗，往北逐渐变细，煤层由北往南变薄尖灭。表1-1 煤层及顶底板岩性特征表层次煤层平均厚度（m）平均层间距（m）稳定性顶板底版152 9.2 全区发育细砂岩粉砂岩181 3.3 125南半部发育中砂岩砂岩182 15 5全区发育粉砂岩粉砂岩18-2层：其中下部有一层0.25米左右的褐色凝灰岩凝灰岩夹石层富裕于稳定。1.2.4 岩石性质 厚度特征矿井内的岩层厚度祥见综合柱状图。 表1-2 岩石的主要物理力学性质指标表名称容重kg/c m 3 孔隙度抗压强度102kg/c m 3抗拉强度102kg/c m 3变形模量102kg/c m 3弹性模量kg/c m 3细砂岩2.02.65 252 200.5 0.40.5 81 10中砂岩2.3 2.65 151 150.2 1.5 0.8 8 2 8粉砂岩2.2 2.75 20 5 200.5 2.0 1 8 5 101.2.5 水文地质情况本竖井井田范围内水文地质条件比较简单，地下水主要有降雨和地面水补给，与井田东部的石头河水联系不密切，补给条件不良；地下水埋藏深10 30m，地势较高地区深达50m。冲水岩层以坚硬裂隙岩石为主，含煤系地层中只有五个涌水量不大的含水层，渗透系数甚微，无突然冲水危险。矿井涌水量为600 m 3 /时，最大涌水量为800 m 3 /时。井田内主要含水层有三个：第四系冲积层，厚度0.2-20.0米，由黏土、亚黏土和腐植土组成，渗透系数0.3米每昼夜；砾岩含水层，厚度0-285.0米，胶结致密坚硬，因构造采动等造成裂隙发育，含裂隙水较为丰富，渗透系数0.06-0.3米每昼夜，砂岩煤系含水层，由各种粒径的砂岩组成，裂隙较为发育，渗透系数0.02-0.5米每昼夜。上述山个含水层对井下影响均不大，第四系冲积层透水性好，但厚度小；砾岩透水性弱，仅局部受采动影响，形成裂隙和塌陷区，将地表水倒入地下，但补给条件差流量不大，砂岩煤系含水层，其出露面积和渗透性都比较小，一般是将从砂岩渗入的水，在渗透至井下，对开采影响不大，故形成了如下水文地质特征：1 第四系冲积层空隙水对井田补给没有大的影响；2 砾岩中的裂隙水以季节性补给煤系砂岩煤层中，巷道以淋水，滴水，老巷积水且难以疏通重要表现；经分析切人水文地质类型为：充水层是以坚硬裂隙为主的矿床，水文地质条件简单。1.2.6 煤质 牌号及用途本区域煤的宏观煤岩类型以半亮煤为主，其次为半暗型和光亮型煤。由厚度不等的亮煤，镜煤，暗煤和丝炭组成，呈细条带状结构，煤层结构复杂。1.3 勘探程度及可靠性1.3.1对地质勘探程度的评价1、设计井田境界内地质资料缺乏完整性，如浅部钻空多而深部少；新一附近南5槽还没勘探清楚。2、60120号等15个钻孔没勘探清下部各煤层的赋存状况。3、76个需要斜测的钻孔仅测了5个，只有2个符合要求，影响煤层位置的准确程度。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田境界确定的依据1.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据；2.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物；3.划分的井田范围要为矿井发展留有空间；4.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高。2.1.2 井田周边情况 南部为大陆二斜井，西部为大陆一斜井，北部为兴山五斜井，东北部为新一立井。2.2 井田储量2.2.1 井田储量概述设计井田范围内计算的煤层有152#、181#、182#三层，此三层煤均为全区可采煤层。 2.2.2 保安煤柱 本矿井保安煤柱主要来自工业广场及断层所留设的煤柱。表2-1 煤柱一览表工业广场压煤量（mt）断层及边界压煤量（mt）第一水平7.8341.50第二水平6.7558.424合计14.5899.744 表2-2 分煤层分水平煤柱一览表水平标高（m）层号工业广场压煤量（mt）断层及边界压煤量（mt）第一水平+320-501522.2680.51810.9270.1671824.6390.833第二水平-50-20015202.8921811.1260.2131825.6295.1392.2.3 储量计算方法1.工业储量计算计算公式如下：块段储量=块段面积块段的平均厚度容重/块段倾角的余弦.2.可采储量计算 计算公式如下：zk=(zc-p)c 其中：zk可采储量 mt zc工业储量 mt p 永久煤柱损失 c采区回采率（取0.75） 计算结果：矿井工业储量228.17mt 可采储量152.873mt表2-3 分水平储量计算表第一水平（标高）工业储量（mt）可采储量（mt）服务年限+320-5093.37363.02730年第二水平（标高）工业储量（mt）可采储量（mt）服务年限-50-200134.793 89.84642.8年合 计228.17152.873 72.8年表2-4 分煤层分水平储量计算表水平标高（m）层号工业储量（mt）可采储量（mt）服务年限（a）第一水平 +320-5015248.05833.96816.21817.4964.8022.318237.82324.26311.5第二水平-50-20015239.79827.67513.218117.13011.8435.618277.86550.328242.2.4 储量计算的评价此次报告的储量计算工作均由人工完成，计算工作严格按照个煤层的储量计算图，并依据科学的计算方法以及合理的参数计算求得，计算过程比较细致，计算结果也比较精确。2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限2.3.1 矿井工作制度 矿井设计年工作日330天，每天三班作业，两班半采煤，半班检修，每天16小时工作日。2.3.2 矿井生产能力的确定根据：三层煤层厚度 9.2m、3.3m、15m ，考虑用综采放顶煤及综合机械化采煤法，再结合矿井储量及服务年限来综合考虑。最终确定，本矿井生产能力为1.5mt。 2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限计算公式如下：t=z /（ak） （取k=1.4）计算结果见表2-4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本井田为立井开拓，南临大陆二斜井，西临大陆一斜井，北临兴山五斜井，东北部与新一立井相临。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及其具体情况1. 由于大陆一斜井的开采深度已经降至标高+50m，因此竖井的南翼初期风井的位置能选择在井田东部。2. 由于西北部182#煤层埋藏较深，对开拓巷道布置具有一定困难。3.1.3 确定井田开拓方式的原则(1)贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，在保证生产可靠和安全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。(2)合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件。(3)合理开发国家资源，减少煤炭损失。(4)必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。(5)要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术，新工艺，发展采煤机械化，自动化创造条件。(6)根据用户需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采。 3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式的选择 开拓方式依据井筒 （或平硐）与煤层位置的不同可分为：平硐开拓：在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区的煤层，由地面开凿通向煤层的平硐，可利用平硐开拓煤田的全部或一部分。斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般都可以采用斜井开拓。斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应用。立井开拓：适应性很强，可用于各种地质条件，同时在技术上也成熟可靠。一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。首先考虑立井、斜井联合开拓，由于这种开拓方式不利于地面工业广场的布置，使得工业广场的布置限制在狭长地带，且生产系统分散，故首先排除这种开拓方式。根据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求，对本井田开拓方式选择提出二种方案：方案一：双立井开拓方式方案二：双斜井开拓方式 表3-1 竖、斜井开拓系统经济分析比较表 立井开拓 斜井开拓主井副井主井副井断面面积 （ ）31.2498.710.5长度（m）4203751340（ 16）845（ 26）掘进米单价（m/元）3324.74571.210251237支护米单价（m/元）3511.14937.1677.51202.3掘进总费用（万元）139.6171.4137.4104.5支护总费用（万元）147.5185.189.5101.6 合计 （万元） 643.6 433 技术比较：1. 压煤量：斜井压煤量1823.9104 (t) 立井压煤量1457.8104 (t)2. 由于斜井井筒较长，因此斜井通风路线长。3. 由于本矿井服务年限较长，并且斜井本身维护费用较立井高，故斜井维护费用高。经过技术和经济比较可知，应选用立井开拓。 图3-1 井筒形式3.2.1 井口位置的选择井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分，井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下：(1)井下条件井田走向储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量基本平衡；井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段；勘探程度及初期工程量。(2)地面条件井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准；井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；工业场地不占或少占用良田；井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等的布局相协调，使之有利生产、方便生活。 在本设计井田中，提出三种井筒位置方案：方案一：井筒位于井田中央西部方案二：井筒位于井田中央东部经过比较得出：本竖井的井口位置应选择在井田的西侧中部，地面平坦适于工业广场的布置，井筒位置接近储量中心，井筒穿过的岩层也较坚固稳定，地面铁路的接轨工程量少，距电源1.5km，距水源1km，并靠近公路，各方面条件都比较适合。此外，也曾考虑过井田的东侧，但存在以下问题：（1）井筒要通过南1断层，井筒和井底车场开凿与维护困难；（2）工业广场压煤压在了深部，不合理；（3）距接轨点、电源、水源的距离都较远；（4）离交通主道较远，交通不方便。3.2.2 开采水平数目和标高在煤层地质条件允许的情况下，根据高产、高效、集中生产的原则，要求矿井的生产系统布置在一个水平且用一个工作面达产。根据上述要求，本设计井田设计提出如下两个水平标高划分方案：方案一：井田划分二个开采水平，布置两个开采水平；一水平标高-50 m，二水平标高为-200 m；一水平实行上山开采，二水平上下山开采。方案二：井田划分二个开采水平，一水平标高+0 m，二水平标高-200 m；一水平实行上山开采，二水平上下山开采。 表3-2 水平储量及服务年限表储量（万吨）服务年限（年）方案一一水平6302.730二水平8984.642.8方案二一水平5552.625二水平9734.848由于方案二的一水平服务年限不够，故决定采用方案一。图3-2 井筒位置比较3.2.3 开拓巷道的布置开拓巷道的布置分为集中大巷布置和分组集中大巷布置，具体使用哪种方案，详见以下比较：图3-3 大巷布置方式比较表3-3 大巷布置方案比较表特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点大巷容易维护1.大巷工程量少2.生产区域比较集中，运输条件好缺点掘进工程量大大巷维护时间长适应条件1.可采煤层数目多，间距大小不同2.走向长度小的矿井1.煤层间距小2.井田走向长度大3.下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短根据以上可知方案一的掘进工程量要明显小于方案二的掘进工程量，而且生产系统比较集中，而煤层的底板岩性比较稳定，维护较容易，故决定采用方案一，即采用集中大巷与采区石门的布置方式。表3-4 井硐位置及坐标 项 目 主 井副 井 经 距 （m） 117953.150 117913.700 纬 距 （m） 113671.650 113640.950 锁口盘标高 （m） +320.000 +320.000 提升方位角（ ） 183 2733.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井硐形式和数目本矿田的主井、副井均为竖井，其中的竖井、副井均为一个。初期风井在南翼和北翼各设一个，均为斜井。 3.3.2 水平数目及高度表3-5 水平数目及高度水平别水平标高（m）距井口垂深（m）第一水平-50 370第二水平-200 5203.3.3 大巷数目及布置井田的水平运输大巷，按运输要求，采用双轨大巷沟通。大巷的位置，因服务年限较久，（既为第一水平运输又为第二水平回风），故设在152号煤层底板的坚硬岩层中。巷道的支架形式，按永久性工程采用半圆拱形配合锚喷支护方式，巷道净断面积15.96m2。运输大巷的坡度，按机车要求确定为0.3%下坡（重车）。流水巷道坡度按5%下坡，流向井底车场中央水仓，有因为中央水仓的入口需要增加充填水沉淀池，为便于清理沉淀，沉淀池的底板要求高起井底车场底板3m，因为流水巷道起点处的底板位置、要高于邻近运输巷道。对此高差，需借助充填采区为下水平预留的煤柱、即水平煤柱高度须按7m预留，各充填采区的流水经过煤柱中的巷道进入流水巷道。第一水平的主要运输大巷，用分区运输石门连通各采区，石门巷道的净断面积也为15.96m2。表3-6 大巷及石门断面特征表巷 道形 状支护方式断面积（m2）设计尺寸（m）净周长(m)锚喷厚度(mm)净掘拱 高净 宽半圆拱 形锚喷15.9620.712500500015.31200图3-4 运输大巷及石门断面图（1：50）3.3.4 井底车场形式的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，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。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。3.3.5 煤层群的联系井田内共有可采煤层3层，煤层群分组开采的原则，按层间距可分为2组开采，即以：（152#层），（181及182#层）各为一组。3.3.6采区划分将井田划分为若干采区时应该考虑如下原则：(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)采区走向长度不大，两翼均不超过1500m，可以不划分采区，直接从井田境界后退式回采；(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、生产能力及巷道维护等因素综合考虑；(4)初步设计一般负责划分一水平采区，需要沿走向全长统一考虑，作到初后期统筹兼顾，全井合理，更有利于初期生产；(5)采区划分要考虑采区接续关系，使其适应各翼储量及产量分配；(6)采区划分要有意识地缩短大巷，又要充分注意人为境界外延的可能性；(7)煤层稳定、开采条件好、生产能力大的采区，走向长度要适当增大；(8)开采多煤层井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产；(9)初期采区尺寸要适应目前输送机长度及电压降的控制范围，后期采区尺寸可适当加大。结合上述原则，将整个井田划分为4个采区。图3-5 采区划分示意图3.4 井筒布置及施工3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护 井硐穿过的岩层全部为沙岩，故围岩稳定。井硐的砌壁材料，采用150号混凝土砖。砌壁厚度：主井为300mm，副井为350mm，混凝土充填厚度均为100mm。3.4.2 井硐布置及装备井硐为一对圆形竖井，主井井硐第一水平用一对12吨箕斗，设箕斗间、延伸间、和梯子间布置的。副井采用一对三吨双层单车普通罐笼不平衡提升，内部还设有带平衡锤的紧急提升小罐笼，其小罐笼采用一吨矿车单层车普通罐笼，以供主罐笼发生事故事进行抢救及维修管路之用，紧急提升绞车按照罐笼载12人考虑。 主井断面图1：50 副井断面图1：50图3-6 井筒布置图3.4.3 井筒延伸的初步意见为了保证采区正常接续和均衡生产，本矿井将延伸原主副井，从-50水平延伸至-200水平。井筒延伸方案主要有以下两种：1）方案一：直接延伸原有主副井；优点：可以充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转运环节少，经营费用低，管理方便；缺点：原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工和生产相互干扰，接井技术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井筒的施工组织复杂，延伸后提升长度增加，提升能力下降；2）方案二：暗斜井延伸（即利用暗斜井或暗立井开拓下一水平，原有主副井不延伸）优点：生产与延伸相互干扰小，暗斜井做主井，系统简单，提升能力大，可充分利用原有井筒提力；缺点：增加了提升、运输环节和设备；通风系统复杂。通过上述两种方案比较，并参照井筒延伸原则及本井田煤层赋存特征，初步决定采用直接延伸原有主副井方案。3.5 井底车场及硐室3.5.1 井底车场形式的确定及论证因井筒距大巷达300米以上，用立式车场可充分利用总石门作存车线，可在总石门直线调车，并能符合地面生产系统布置的要求，故决定采用立式环行井底车厂。3.5.2 井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度一、井底车场布置为减少箕斗载漏煤及便于高、低灰分两种煤能分别装箕斗提升，采用箕斗定量装载系统。设计的翻车机位置，在主井东北，向大巷移近了60多米，缩短了总石门长度，煤空车线急速折回，减少了大量井巷工程也缩短了调车时间。第一水平井底车场标高为-50米开凿于煤层底版之砂岩、花岗片麻岩中。根据生产系统煤重车线为双轨车机双煤仓，能存放同时生产之高、低灰分煤，每条重车线，均按1.5列车长设计，煤空车线为单轨，按大于2列车长度设计。副井空重车线的长度是按车场结果而定，均大于1.5列车长度，在副井空车线上设有材料支撑，存放材料车及设备车。回车线按车场结构而定，并考虑能补偿因矿车自动滑行而损失之线路高度。南、北总石门及三角点是按调车方式而定。根据上述布置，最后确定运输大巷至井筒的距离为320米。井底车场线路采用24千克每米钢轨铺设，主要线路曲率半径采用20米。主要道岔型号采用1/5的。二、井底车场巷道断面及支护的选择井底车场巷道断面按通风及运输需要而定，巷道支护全部采用锚喷支护。三、井底车场内调方式从南北翼大巷驶来之重列车，均由井底车场与大巷相交于南三角点进入南总石门，经副井重车线与煤重车线间的联络道拉至北总石门的调车线，然后列车倒退，将煤车送入煤重车线，或将矸石车送入副井重车线，此调车方式，重车可不摘钩调车，简化操作手续，占主要数量的煤车可在直线上进行调车，机车送完重列车后，单独经回车线的机车专用线至煤空车线或副井空车线取空列车，经回车线及北总石门的空列车线至北三角点。驶往采区车场。上述调车系统，在车场内无相对运行情况，列车可顺序前进，信号管理简单可靠，而且通过能力最大。煤重车由翻车机将煤卸入煤仓，经皮带车运至主井箕斗装载硐室以定量装载方式装入箕斗。煤及矸石之空车重车线，均设有一定坡度，矿车可自行滑动，由于滑行坡度而损失的标高，可由回车线补偿。3.5.3 井底车场通过能力验算根据井底车场调车图表排列结果，井底车场列车调车时间为1114min。列车进入井底车场车场的平均时间间隔：t=36.1/(8-1)=5.61min式中：36.1第8列车进入车场的时间 8-1 在36.1min前进入车场之列车数井底车场通过能力： a=1933301660/5.161.15（1+0.15）=2.11mt/a式中：19每列车的矿车数（辆） 3每辆车的有效载煤量 330年工作日 60每小时分钟数 5.16每列车进入井底车场的平均间隔时间（分） 1.15运输不平均系数 0.15矸石系数根据以上计算结果，本车场通过能力为矿井设计产量的211/150=1.43.5.4 井底车场主要硐室 1.主井系统硐室主井设有3.0 t固定式矿车卸载站硐室、翻车机硐室、井底煤仓及井底煤仓箕斗装载硐室、清理井底散煤硐室及水窝泵房等。主井井底散煤采用矿车处理，用绞车提升至车场水平。2.副井系统硐室副井系统硐室有副井井筒与井底车场连接处（马头门）、主排水泵房（中央水泵房）、水仓及清理水仓硐室、主变电所（中央变电所）及等候室等。3.其它硐室其它硐室有调度室、医疗室、电机车车库及修理间、以及充电硐室、防火门硐室、防水门硐室、井下火药库、消防材料库、人车站等，其位置应根据线路布置和各自要求确定。区段划分： 列车名称 -南翼煤车 -北翼列车 -北翼混合车，先送矸石后送煤 -南翼混合车，先送煤后送矸石 -南翼混合车，先送矸石后送煤 图3-7 井底车场线路布置图 （1：2000） 3.6 开采顺序3.6.1 沿煤层走向的开采顺序在走向上，按照先采北翼后采南翼的方式进行开采，本着早出煤的原则先开采距离井筒较近的煤层。3.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序由于本矿煤层平均倾角在26.6，故只能采用下行开采方式，既在倾向上采用由上往下依次开采的程序。 3.6.3 采区接续计划根据煤层的赋存状况，采用双翼布置单翼开采，这样可使采区内有利于矿井的均衡生产，确保生产的连续性。表3-8采区接续表3.6.4 “三量”控制情况1.矿井开拓煤量的确定开拓煤量设计为首采区的煤量，即将首采区的开拓巷道开拓完毕后，停止掘进开拓巷道，待首采区正式生产2年后，再开始掘进南一采区的开拓巷道。开拓煤量，可按下式计算：k=(ms pk) c式中：k 开拓煤量，mt；m 计算范围内的地质储量，mt；s 地质损失，是因为地质及水文地质条件不利所造成的损失，包括含水大、煤层厚度小、断层多等原因不能采出的储量，mt；c 采区回采率，（取67.7%）开拓煤量：k10.925+1.84=12.765mt （其中10.925mt为北一采区的可采储量，1.84mt为北一采区上山及区段煤柱损失量。）2.准备煤量的确定准备煤量（采区走向长度采区斜长煤层平均厚度煤层容量地质损失呆滞煤量）采区回采率 准备煤量：c10.925mt 3.回采煤量的确定回采煤量是指准备煤量范围内已被采煤巷道所固定的可采储量。可按下式计算：nndcn n回采煤量； nd已为采煤巷道所固定的可采储量；cn工作面回采率。回采煤量：n13851129.21.35=1.638mt；开拓煤量的可采期：12.765/1.5=8.535年，满足要求；准备煤量的可采期：10.925/1.5=7.31年，满足要求；回采煤量的可采期：1.638/1.5=1.146个月，满足要求。第4章 采区巷道布置与采区生产系统4.1 采区概况4.1.1 采区位置 边界及范围本矿井设计采区为北一采区，位于井田北部。左部以纬线113495为界，右部至井田边界。 浅部以+250m标高为界，深部以-50m标高为界。走向长2400m，倾斜长600m。4.1.2 采区地质和煤质情况表4-1 煤层特征项 目单 位指 标煤层平均厚度m9.2煤层平均倾角 30煤 层 硬 度pa 1.5煤 层 层 理发育程度发 育煤 层 层 理发育程度发 育煤质灰 分 %20挥发分 % 30容 重 t/m 3 1.35表4-2 煤层顶底板特征顶 底 板煤岩类别厚 度岩 性备 注顶板老 顶沉积岩31.2m 灰白色中砂岩直接顶 沉积岩1.420m 浅灰色细砂岩伪 顶无伪顶 底 板沉积岩 12m灰色粉沙岩 4.1.3 采区生产能力 储量及服务年限本采区除工业广场保护煤柱外全部可采，工业储量为17.572mt，可采储量10.925mt，采区设计能力为1.5mt/a。由t=z /（ak） 可求得，采区服务年限为5.3年。4.2 采区巷道布置4.2.1 区段划分工作面长度为112m，采区倾斜长度为600m左右，则采区共划分为5个区段进行开采。 该采区设计产量为1.5mt/a，一个工作面达产，扣除掘进煤的产量，即工作面产量为1.425mt/a。确定工作面长度的公式如下：a0=llmrc 式中 a0 工作面年生产能力，t；l 工作面年推进度，m；l 工作面长度，m；m 煤层厚度，m；r 煤的容重，t/