采矿工程毕业设计（论文）-鸡西矿业集团小恒山煤矿2.4Mta新井设计【全套图纸】 .doc

摘要 本设计矿井为鸡西矿业集团小恒山煤矿2.4mt/a新井设计，本井田内共有可采煤层5层,分别为1#、2#、11#、18#和23#。煤层总厚度为6.7m，平均厚度1.4m左右。均为/焦煤，主要用于炼焦和工业用煤。井田平均走向长5000m，平均倾斜长6300m，煤层赋存深度+150m-700m，主要地质构造为单斜和断层，煤层平均倾角10，属缓倾斜煤层。本设计矿井工业储量295.47mt，可采储量230.17mt，服务年限68.5a。由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，确定采用倾斜长壁后退式开采，分为3个开采水平，水平标高分别为-20m、-450m和-600m。均采用上下山开采，工作面全部采用综合机械化采煤。 关键词 可采储量 倾斜长壁 综合机械化采煤全套图纸，加153893706abstract thisdesign mine pit for jixi small mt. hengshan ore mine pit design. productivity is 2.4mt/a, in the well field have 5 to be possible to mine coal.the well field moves towards long 6300m equally, medium bank long 5000m, the coal bed average inclination angle 10, is the easy gradient coal bed.the well field is situated at within the boundaries of the heilongjiang province jixi mt. hengshan area.east this ore and the erdao river sub-ore border, west is neighboring with the mt. hengshan ore, southwest the jixi coal field in the reason permanent mountain village, south is apart from jixi 30km.the transportation is convenient, has the forest - dense railroad to the north, the recent station is the chicken west station, the railroad may lead to each place by way of jixi to mudanjiang, the road may lead to the mishan, jixi and mudanjiang. because the well field incline length is big, also is the easy gradient coal bed, as well as factor influences and so on coal bed geological condition, decided in this well field uses completely inclines long wall mining coal law mining.working surface for ordinary mechanized and synthesis mechanization mining coal.keywords：workable reserves tilt growing wall synthetical mechanization cuts coal目 录摘要iabstractii绪论vii第1章 井田概况及矿井地质特征11.1 井田概况11.1.1 位置 交通11.1.2 地形地势11.1.3 气象及地震情况11.1.4 水文地址情况11.1.5 煤田开发史21.1.6 工农业及原料供应状况21.1.7 水源及电源21.2 地质特征31.2.1 矿区内的地层情况31.2.2 地质构造51.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征51.2.4 岩石性质 厚度特征61.2.5 井田内的水文地质情况71.2.5 瓦斯 煤尘及煤的自燃性71.2.7 煤质 牌号及用途8第2章 井田境界 储量 服务年限92.1 井田境界92.1.1 井田周边情况92.1.2 井田境界确定的依据92.1.3 井田的未来发展情况92.2 井田储量92.2.1 井田储量的计算92.2.2 保安煤柱102.2.3 储量计算方法102.2.4 储量计算的评价112.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限112.3.1 矿井工作制度112.3.2 矿井生产能力112.3.3 矿井服务年限12第3章 井田开拓133.1 概述133.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述133.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及具体情况133.2 矿井开拓方案的选择133.2.1 井硐形式和井口位置133.2.2 开拓巷道的布置183.2.3 开采水平数目和标高203.3 选定开拓方案的系统描述213.3.1 井筒形式和数目213.3.2 井筒位置及坐标213.3.3 水平数目及高度223.3.4 石门 大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置223.3.5 井底车场形式的选择233.3.6 煤层群的联系243.4带区划分243.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护253.4.2 井硐布置及装备263.4.3 井筒延伸的初步意见283.5井底车场及硐室293.5.1 井底车场形式的确定及论证293.5.2 井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度293.5.3 通过能力计算303.5.4 井底车场主要硐室333.6 开采顺序333.6.1 沿煤层走向的开采顺序要说出从井田中央向井田两翼由近及远开采343.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序343.6.3带区接续计划34第4章 带区巷道布置与带区生产系统364.1带区概况364.1.1 设计带区的位置 边界 范围 带区煤柱364.1.2 带区地质和煤层情况364.1.3 带区生产能力 储量及服务年限364.2 带区巷道布置374.2.1 区段划分374.2.2带区斜巷布置374.2.3带区下部车场布置374.2.4带区煤仓形式 容量及支护384.2.5 带区硐室简介394.2.6带区工作面的接续404.3 带区准备414.3.1带区巷道的准备顺序414.3.2带区主要巷道的断面及支护方式41第5章 采煤方法435.1 采煤方法的选择435.2 回采工艺435.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备435.2.2工作面循环方式和劳动组织形式45第6章 井下运输和矿井提升486.1 矿井井下运输486.1.1运输方式和运输系统的确定486.1.2 矿车的选型及数量496.2 矿井提升系统506.2.1矿井主提升设备的选择及计算50第七章 矿井通风与安全527.1 矿井通风系统的确定527.1.1 概述527.1.2 矿井通风系统的确定527.1.3主扇工作方式的确定537.2 风量计算与风量分配537.2.1矿井风量计算的规定537.2.2 风量计算537.2.3 风量分配587.2.4 风量的调节方法与措施587.2.5 风速的验算597.3 矿井通风阻力计算607.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力607.3.2 矿井等积孔计算617.3.3 主扇的选择计算627.4 矿井安全生产措施637.4.1 预防瓦斯爆炸的措施637.4.2 预防煤尘爆炸的技术措施647.4.3 水患的预防措施657.4.4 火灾的预防措施657.4.5 其他事故的预防657.5 矿井安全技术措施66第8章 矿井排水678.1 概述678.1.1 矿井水来源及涌水量678.1.2 对排水设备的要求678.2 矿井主要排水设备688.2.1 排水方式与排水系统简介688.2.2 主排水设备及管路的选择计算69第9章 技术经济指标71结 论73致 谢74附件1中文资料论文75附件2 外文翻译79绪论通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用这些知识，借毕业设计这个机会我做了黑龙江省鸡西市小恒山矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多小恒山矿的资料。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式、采煤工艺、支护方式、设备选型以及矿井的通风、排水等系统。本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及cad制图方面的知识。采矿方面的知识更新很慢，本设计采用了一种创新模式，这是一个新的方案，主要是针对小倾角煤层群的开采方法，本方法采用倾斜的巷道布置，因此，可以节省很多开采费用，也更利于矿井的生产和管理。由于本人的知识程度、现场经验和能力有限，本次设计可能会出现一些错误和不妥之处，恳请各位老师给予指点。我希望通过做本次毕业设计，我能够学到更多的采矿专业知识，巩固我所学过的各种知识，并且能够很好的运用他们，从而也为我以后的工作打下良好的基础。69第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况 1.1.1 位置 交通1.位置：小恒山位于黑龙江省鸡西市境内，地理坐标为：东经13042201305131，北纬451842452216。2交通：国有铁路林密线，国家级公路方虎横穿本区而过，此外本集团还有连接洗煤厂，发电厂等铁路专用线，小恒山公路、乡路四通八达，交通十分便利 （见图11）。1.1.2 地形地势小恒山属低山台地，河谷型地形，北侧和东侧是由古老的麻山群变质岩系组成的老年期地貌，声势陡峭，东部声势平坦，是穆棱河及其支流的冲积平原。西部是由第三纪玄武岩的方形台地，地面最大高差在150米左右。 1.1.3 气象及地震情况小恒山有11月至历年4月为冻结期，冻结深度为1.52.0m，最高气温在零下3731，最底气温在-29-34，全年平均气温在零下0.5。年降水量在370mm63mm，属大陆性季风气候，处于亚寒带，年降水量为370631mm，平均降雨量500mm，风向多为西北和西南，风力34级。 1.1.4 水文地址情况小恒山附近有穆棱河，忙牛河，滴道河，河北沟和暖泉河，但都离本设计矿井较远，无大影响不于考虑。1.1.5 煤田开发史小恒山为新设计矿井，无开发史。1.1.6 工农业及原料供应状况小恒山井田周围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资料。矿井建设及生产所需设备可由附近省市厂家提供。1.1.7 水源及电源小恒山矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均来自鸡西市供电局和鸡东县供电局，实行双回路供电。图11 交通位置图1.2 地质特征1.2.1 矿区内的地层情况小恒山矿区位于鸡西盆地北部条带东端，基底是元古界麻山群，含煤地层为中生界上侏罗统鸡西群，包括滴道组，城子河组和穆棱组，勘探区地层层序表如表 （11）和煤层综合柱状图 (12)。表11 地层层序表界系统群组接触关系地层厚度m新生界第四系全新统q4冲积层q4不整和整和假整和整和假整和不整和不整和1-20第三系上新统n2玄武岩0-40中生界侏罗纪上统j3鸡西群穆棱组j3m6城子河组j3ch660-740滴道组j3a0-130元古界麻山群ptms变质岩系15001.2.2 地质构造构造:鸡西煤盆地的古构造轮廓受近于南北向压应力的影响，大体上可分为二组：一是位于盆地中央的平阳麻山古背斜，在古背斜轴部发育一条逆冲断裂称平麻断裂，将鸡西煤盆地的基底分成了中间凸起，走向近东西的南北两个凹陷盆地。二是走向近北东或北西方向的剪切断裂。侏罗纪晚期，含煤地层形成。沉积前的古构造以及后来的燕山运动都对汗煤地层起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向压力进一步加强，使东西向褶皱和北东、北西断裂进一步发展，形成了煤田的今日构造形态。岩浆岩：该区分布着不同时代及不同类型的侵入岩类和喷出岩类，据现有资料，侵入岩可分为元古界侵入岩类，燕山期侵入岩类，喷出岩类有燕山期喷出岩及喜山期喷发岩以及新构造期喷发岩。小恒山井田范围内的主要地质构造为断层，其中断层有5条，铅垂断距在25m左右 （见表12）。序号断层编号性质产状落差（m)可靠性走向倾向倾角1f1正nwsw75o020可靠2f2正nwsw75o025可靠3f3正nwsw20 o020可靠4f4正nsnw70o024可靠5f5正nwnw70 o020可靠表12 主要断裂构造1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征小恒山煤系地层属侏罗系上统组地层,共有煤层5层,分别为1#、2#、11#、18#和23#,全部可采,可采总厚度为6.7m (见煤层特征表1-3)。 表1-3 煤层特征表层次煤厚（m）层平均间距（m）稳定性顶板底板最小最大平均116201821较稳定中砂岩粉砂岩2101814稳定中粗砂岩细砂岩1491109171.3较稳定中细砂岩、粉砂岩凝灰质粉砂岩30180.6161.1较稳定中粗砂岩细砂岩202307151.1较稳定细砂岩，粉砂岩细砂岩1.2.4 岩石性质 厚度特征表1-4 岩石性质床号岩性厚度（m）面积（km2）相应层位1辉绿煤层2辉绿岩10102514511号煤层3辉绿岩07142532023号煤层表1-5 岩石主要物理力学性质指标表名称容重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2.0 2.65252200.50.40.58110砾岩2.3 2.65151 150.21.50.8828泥灰岩2.7 2.851.65.212.830.62.027510灰岩2.22.75 205200.52.01 8510页岩2.02.416301 100.21.01 3.52 8石英长石2.652.70.120.515 351.03.06 206 201.2.5 井田内的水文地质情况1、地温特征 小恒山恒温深度1626米，温度6,从地温测量成果计算分析，小恒山平均地温梯度为2.7 /100m, 平均地热增温率为38.2m/1，地温梯度小于3。小恒山基本属于地温正常区。但随着开采深度的增加，地温将有所升高，给生产安全带来负面影响。2、矿井涌水量 矿井正常涌水量为150m3/h,最大涌水量为180m3/h，属于低涌水量矿井,历年洪水水位为100m左右。1.2.5 瓦斯 煤尘及煤的自燃性1.瓦斯 根据现有资料和临近生产矿井的调查，本矿区内含瓦斯，瓦斯相对涌出量小于0.547m3/t,绝对涌出量为3.039 m3/min，属于低瓦斯矿井。2.煤尘 根据煤尘爆炸性实验指标，煤尘爆炸指数小于10，小恒山矿开采的煤层属于没有爆炸危险的煤层。3.煤的自燃性 根据实际调查，及其临近矿井的报告该井田范围内的煤没有自燃倾向，但在秋东季也应注意防火。1.2.7 煤质 牌号及用途根据中国煤的分类方案，本区以1/3焦煤为主。各层煤的牌号分布与煤的原始质料及其转变、聚积环境及后期变质因素有关。根据大量煤的工业分析，结焦性试验，勘探线挥发分小于15%，角质层为零。根据上述主要煤质指数，勘探线1/3焦煤可用做炼焦。1.3勘探程度及可靠性小恒山矿范围内共施工了398个钻孔，总工程量为210381.86m，平均每平方公里为10.69个钻孔，采用可采煤层点1221个、其中甲级306个、已级点168个、丙级点227个未评级520个，甲、已级点率为38.82 。由于钻探质量较低，直接影响了精查地质报告和深部补充勘探地质报告的质量，对煤层灰分的确定，高级储量的圈定有着间接的影响。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田周边情况小恒山矿东起f1断层，西至f5断层,北至煤层露头,南至-700标高。结合小恒山矿区的实际景况,小恒山井田境界确定为东经13042201305131，北纬451842452216。 2.1.2 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。2.1.3 井田的未来发展情况该井田随着技术的进步和勘探水平全面的提高，井田范围内的探明储量会越来越精确，可能在更深部发展可采煤层。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算设计井田范围内计算的煤层1#、2#、11#、18#和23#五层煤，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数量，具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，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a+b+c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。2.2.2 保安煤柱参照保护煤柱的设计原则如下：(1)在一般情况下，保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定； (2)地面受护面积包括受护对象及周围的受护带；(3)当受护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直与受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(以下简称规程)，留设保安煤柱如下：1.边界断层留设30m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30保安煤柱；4.地面建筑物留设30m保安煤柱；5.煤层大巷两侧煤柱各宽30m。 按以上方法计算得：工业广场煤柱损失4.35mt； 断层、地面、边界、巷道保安煤柱损失：10.15mt； 总损失量：14.77mt；2.2.3 储量计算方法1工业储量计算块段储量=块段面积平均倾角余弦块段平均厚度容量。根据储量图，通过等高线块段法计算小恒山井田工业储量为295.47mt/a。2可采储量计算 计算公式如下：z=（zc-p）c式中：z可采储量,mt； zc工业储量,mt； p永久煤柱损失,mt； c采区回采率。 得z=230.17wt回采要求：厚煤层不应小于75%，中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%。经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为 230.17mt。表2-1可采煤层储量总表序号煤层号a+b+c工业储量损失量设计采出率可采储量117541.157938396.982%6183.7225865.36174308.782%4809.53115446.355733286.6582%44664184608.454851242.5582%3778.95234608.454851242.5582%3778.9总计28070295471477230172.2.4 储量计算的评价 小恒山井田的各种储量计算经过严格地按照有关规定执行。由于技术水平限制，计算所得到的各种储量与实际可能有一定的误差。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 该设计矿井年工作日确定为330d，矿井每日净提升16h，采用四六工作制制度。2.3.2 矿井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，还应该考虑到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a：1.8mt/a;方案b：2.4mt/a;方案c：3.0mt/a。上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。2.3.3 矿井服务年限 矿井服务年限计算公式如下：t=z /（ak） 式中： z矿井设计可采储量，mt；a矿井生产能力，mt/a；k矿井储量备用系数，k=1.31.5。 根据本矿井实际情况，取k=1.4。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a：1.8mt/a t=z /（ak） =91a；方案b：2.4mt/a t=z /（ak）=68.5a；方案c：3.0mt/a t=z /（ak）=55a。参照煤矿工业矿井设计规范规定，方案b较为合理，即：矿井生产能力为2.4 mt/a,矿井服务年限为t=68.5a。 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 附近有东山矿采用立井开拓，两水平开采，一水平在-50标高。二道河子矿采用立井开拓，两水平开采，一水平在-50标高。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及具体情况 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+150m。（2）煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+150 m，下部标高在-700m，东部以f1断层为界,西部以f5为界。整个小恒山矿区共有五层可采煤层，即1#、2#、11#、18#和23#全区发育。煤层走向长度为6.3公里，倾向5.0公里。小恒山井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在10左右。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置1.井硐形式方案比较开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：井田地质和水文地质条件；煤层赋存和开采技术条件；地形地貌和地面外部条件；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件；总体设计和矿井生产能力要求等。 对以上因素要综合研究，通过系统优化设计和多方案技术经济比较确定。设计提出了三个开拓方案（如图3-1）。 方案一：双斜井开拓； 方案二：双立井开拓； 方案三：主斜井副立井开拓。 以上三种井田开拓方案比较如下：1) 双斜井开拓斜井与立井相比有如下优点：（1）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；（2）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，井底车场及硐室都投资较少；（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）由于斜井较长，沿井筒铺设管路，电缆所需的管线长度较大；（3）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；（4）斜井通风风路较长，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。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200米以内，煤层赋存深度为0500米，含水砂层厚度小于2040米，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：本井田一水平设在-20水平标高，根据煤层的赋存情况可以采用双斜井开拓。2) 双立井开拓优点： （1）立井的井筒短，提升速度快，对辅助提升有利;（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。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、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：根据本井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，本井田煤层赋存最深-700m标高，平均煤层倾角10，满足采用双立井开拓，故此方案在技术上也可行。3). 主立副斜井开拓 优点：兼有斜井和立井的优点。但是同时兼有斜井和立井的缺点，由于地面工业广场布置复杂，不适合本设计矿井,故直接否定。图 3-1 开拓方案示意 可行的技术方案还要通过经济比较（如表3-1）。表3-1 开拓方案经济比较表方案项目方案一方案二方案三基建费（万元）井筒210井筒101井筒156石门1435石门1000石门1200集中斜巷0集中斜巷0集中斜巷0主要大巷29291主要大巷29291主要大巷29291带区车场72带区车场90带区车场90带区煤仓190带区煤仓190带区煤仓190带区斜巷1296带区斜巷1296带区斜巷1296总计费用/万元32494费用/万元32068费用/万元33323从经济比较表可知方案二投资少，所以该设计矿井选择方案二。据上述各种方案的比较,确定矿井开拓方式为双立井开拓。2.井口位置井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。在选择开拓方式的同时，就要考虑各种可能的井口位置。1) 井下条件（1）在井田走向方向的储量中央或建在中央位置使井田两翼可采储量基本平衡，这样可使走向运输大巷的运输费用最低，同时在生产中能保持两翼均衡生产和采区的正常接续，而且巷道维护、通风等费用也相应降低。若因地面、井下某种因素影响靠近中央位置，需要偏离时，在可能条件下要少偏离，尽量避免井筒偏于一侧，形成单翼生产的不利局面，特别是第一水平可采储量的平衡问题。（2）在井田倾斜方面：采用单水平开采时考虑上、下山合理的长度，井筒与上山下部运输大巷靠近，与井底车场形成一体，尽可能不搞石门。采用多水平开拓时，在考虑各水平石门工程量总和小的同时，应首先考虑第一水平的开采，然后兼顾其他水平。井筒与井底车场及主要运输大巷位置的选择统一考虑。（3）开拓方式和井口位置选择时，一定要与初期移交达产采区的位置及其接续统一考虑。初期采区要选择在地质（特别是构造、煤层厚度及稳定性、顶底板）和水文条件好、煤层储量丰富、勘探程度高、地面无建筑物或少量易迁建筑物，便于迅速达产和增产的地段，同时尽量靠近井田中部。井筒应靠近初期移交、达产采区。（4）井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的底层或地段。同时将井底车场布置于地质和水文条件好的稳定岩层中，并注意不受底部强含水层承压水威胁。（5）尽量减少井筒及工业场地保护煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条件好的煤层。有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带。2) 地面条件（1）井筒应建在比较平坦的地方。在山区、丘陵地带要结合地面生产系统充分利用地形尽量减少土石方工程量。（2）井口应满足防洪设计标准。（3）井口要避开地面滑坡、岩崩、泥石流、流砂等危险地区。（4）井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求。 （5）工业场地要少占或不占良田。（6）井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等布局相协调，使之有利于生产，方便生活。设计提出了三个开拓方案： 方案一：井筒建在煤层的浅部； 方案二：井筒建在煤层中部； 方案三：井筒建在煤层深部 （见井筒位置示意图 图32）。当井筒建在煤层浅部时，工业广场压煤少，但石门长；当井筒建在煤层中部时，较为合理；当井筒建在煤层深部时，石门短，但工业广场压煤多。根据本井田的实际情况，技术比较，并考虑到上述的条件，设计矿井井筒位置详见开拓平面图。两立井位于井田中央，坐标分别为：主井：（5007450 418100）；副井：（5007465 418000）。图32井筒位置示意图3.2.2 开拓巷道的布置1.开拓巷道布置方式的选择煤层根据数目和间距的不同，大巷可以布置成单煤层的（称分煤层运输大巷），分煤组的（称分组集中运输大巷）和全煤组集中的（称集中运输大巷）。采用集中运输大巷时，各煤层（组）间可以用采区石门联系。当煤层倾角较大时，煤层间也可用溜井或斜巷联系。各种方式的适用条件如下：（一）分煤层大巷适用条件（1）煤质牌号不同，要求分采,分运，煤层数不多，层间距大，石门长；（2）井底车场或平硐在煤层顶板，各煤层底板,均有坚硬岩层；（3）井田走向长度短，服务年限不长。（二）分组集中大巷适用条件（1）按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；（2）多水平生产，容易解决运输，通风的干扰，煤层数多,层间距大小悬殊。（三）集中运输大巷适用条件（1）下部煤层底板有坚硬岩层，维护容易，适于煤层层数较多，层间距不是很大的矿井；（2）井田走向长度较大，服务年限比较长，自然发火严重，便于分区，分段处理发生的事故。2.阶段或水平是沟通带区与井底车场的交通运输干线，并进行通风、排水及铺设管线。当上一阶段采完后，又可作为下一阶段或水平的总回风巷，其工作年限长。如果采用单一水平开拓，其工作年限与矿井服务年限相同（见开拓方案比较表 表32）。依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：本井田共有可采煤层5层，即1#、2#、11#、18#和23#，其中1#与2#平均间距21m，2#与11#煤层平均间距149m，11#与18#平均间距20m，18#与23#平均间距30m。针对上述情况，有对比表可知，本井田适合于分组集中大巷布置，所以采用方案二。表3-2 开拓方案比较表方案方案一方案二方案三开拓巷道布置2#于11#中间布置岩石集中运输巷在2#下与23#层下分别布置岩石集中运输巷在23#下的岩石中布置一条岩石集中运输巷道方案分析2#于11#层间距149m，需要掘石门进入煤层，工程量大，且巷道压煤量大。本方案属于分组集中开采，1#和2#集中开采，11#、18#和23#集中开采，工程量较方案一少大，但是运煤效果好，压煤量少。工程量过大，难于开采，不能使用。分析结果本设计矿井采用方案二的开拓方案，在2#下与23#层下分别布置岩石集中运输巷3.2.3 开采水平数目和标高当煤层赋存状态为倾斜时，一般由浅向深开采，以达到建设成本低、速度快、投资省、工程量少的效果。根据煤层的倾斜长度和赋存条件，一个井田可以分为单水平开采，可以分为多水平开采（从上往下逐水平开采）。每个开采水平都要设立井底车场和运输大巷，供该水平各带区煤的外运和通风用。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：1) 矿井的生产成本，合理的水平接替，水平的合理服务年限；2) 煤层地质构造和赋存条件，井底车场及其主要硐室的位置应建于较好的岩层内。根据规范规定2.4wt/a矿井的第一水平应在2530a，所以得：z = tak=2.4251.4=84 wt得出阶段斜长l为1867m；l=lsin10=1867sin10=320因为地面露头在+150标高，所以第一水平应在-170标高以下。根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：方案一：井田划分两个开采水平；一水平标高-250 m，二水平标高为-490 m。一水平实行上下山开采，二水平下山开采。 方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-20 m，二水平标高-340 m，三水平标高-600 m。一、二、三水平均实行上山开采。水平储量及服务年限如下：表3-3 水平化分表可采储量（万吨）服务年限（年）方案一一水平1948848二水平6921.620.6方案二一水平9046.926.9二水平9046.926.9三水平4939.214.7从该表中可知，方案一的一水平服务年限不符合规范的要求，水平垂高太大，斜长太长不宜运输，所以不应考虑。方案二的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于25年的基本要求，储量充足，且有利于采区的接续，巷道利用率高，吨煤成本相对较低。故而采用方案二的水平划分方法，即划分三个开采水平，一、二和三水平标高分别为-20m 340m和-600m，一、二和三水平采用上下山开采。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井筒形式和数目小恒山矿井采用双立井开拓方式，一个主井一个副井。3.3.2 井筒位置及坐标井筒位置就是确定井筒在煤层倾斜和走向方向上的具体位置，并用方位角和直角坐标予以表示，选择井筒位置的条件：1. 地面条件（1）矿井煤的运输方向，地面工业场地占地面积；（2）井田地形与工程地质条件。2. 井下条件（1）保护煤柱的损失量和矿井的运输量；（2）利用地质条件，按勘探程度和初期工程量。按照本井田的具体情况，并根据上述的条件，该设计矿井井筒位置详见开拓示意图。两立井位于井田中央，坐标分别为：主井：（5007450 418100）；副井（5007465 418000）3.3.3 水平数目及高度小恒山矿井采用多水平开拓,拟定第一水平为-20 m,本井大部分带区的煤层浅部标高在+150,实行上、下山开采。第二水平拟定标高为 -340 m，实行上、下山开采。第三水平拟定标高为-600 m，实行上、下山开采。3.3.4 石门 大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置1.大巷数目 一条主要运输大巷、一条主要回风大巷。2.大巷布置 大巷的布置方式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于各种大巷布置方式分述如下： （1）煤层大巷：对于新建矿井，在煤层中布置巷道，在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资的优点。当煤层顶底板稳定，煤层坚硬易维护，煤层起伏和断层小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行。没有瓦斯突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。下列情况宜布置煤层大巷：围岩稳定，煤质坚硬，维护简单的煤层和单独开拓的薄煤层或中厚煤层；煤系底部有含水层或富含水的岩溶时，不宜布置底板大巷的；煤层群中相距较远的单个薄煤层或中厚煤层，煤层群（组）下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的；煤层坚硬而顶板松软或膨胀，难以维护的。（2）岩石大巷：它优点很多，如可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。维护条件好，费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，而较少受地质构造的影响。缺点主要为掘进速度慢，岩石工程量大，投资费用高，建设工期长。根据本设计井田的具体条件，大巷布置成岩层的要比煤层的优越性大。所以选择岩石大巷。在本设计井田中，由于1#和2#煤层间距小，可布置岩石集中大巷，11#、18#和23#煤层间距小，可布置岩石集中大巷。因此，运输大巷、回风大巷采用分组集中岩石大巷布置。由于大巷与石门的服务年限比较长，运输能力要求也比较大，所以大巷、石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见断面图 (图33)。图33主要巷道断面图3.3.5 井底车场形式的选择井底车场是连接井筒和主要运输巷道的一组硐室和巷道的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的生产和安全。1.设计依据（1）地面及井下生产系统的布置方式和工作制度及设计生产能力；（2）通风方式及瓦斯等级和主要运输巷道的运输方式；（3）各种硐室有关的资料。2.设计要求（1）考虑主、副井之间施工时方便贯通；（2）井底车场线路布置应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护；（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）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%。3.立井井底车场的基本类型（1）环形式：刀式、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）必须操作安全，符合规程、规范；（2）生产成本低，建设投资省，井巷工程量少，便于维护，使管理方便，调车简单，弯道及交岔点少；（3）要保证矿井生产能力有足够的富裕系数；（4）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。 根据上所条件，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，结合本设计矿井的有关设计参数，拟定本设计井田井底车场形式为环形与尽头结合式车场，采用两翼来车的形式。3.3.6 煤层群的联系小恒山设计井田煤层群开采时的联系方式是分组集中准备，既1#和2#煤层组成一个统一的采准系统， 11#、18#和23#煤层组成一个统一的采准系统，大巷采用分组集中布置方式。煤层倾角一般在10左右。小恒山设计带区斜巷要与带区下部车场相连，所以注定了带区下部车场要向分组集中运输大巷的下帮开掘，带区下部车场方位与分组集中运输大巷垂直，然后施工一个回头，与带区斜巷相连。3.4带区划分小恒山设计井田由于各煤层的倾角都小于12，且煤层赋存稳定，构造简单，总厚度为6.7米左右，顶底板良好。采用倾斜长壁采煤法比走向长壁采煤法有很多优点，可以节省大量开采费用。采用倾斜长壁采煤法的矿井内划分一般是条带式、带区式和盘区式。由于条带式和盘区式巷道布置方式其工程量大，所以采用带区巷道布置。带区是指能共用一个带区煤仓的所有煤层的所有工作面所组成的区域 （见图34）。 图34带区划分示意图3.4 井筒布置及施工3.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护小恒山井田采用双立井开拓方式，布置两个井筒，井筒穿过的岩石大部分为粉砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩，参考水文地质资料，依据井筒特征及装备情况，本设计井田的井筒支护形式为：混凝土整体灌注式，主井井壁厚度为450毫米。3.4.2 井硐布置及装备井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质、运输方式、通风安全等因素，具体遵循原则如下： （1）符合规程煤炭工业矿井设计规范；（2）减少井筒工程量，合理使用断面空间