采矿工程毕业设计（论文）-内蒙古大雁矿业集团四矿1.2Mta新井设计【全套图纸】 .doc

摘 要本设计新井为大雁矿业集团四矿1.2mt/a的新井设计，共有4层设计可采煤层，平均总厚度为12.8m。设计井田的可采储量为121.8mt。服务年限为69a。划分一个水平开采。井田平均走向长4500m，平均倾斜长2200m，煤层平均倾角10，属于缓倾斜煤层。本设计矿井采用双立井的开拓方式，集中大巷布置方式。共划分17个带区，其中首带区为1个，达产工作面1个。本设计带区为东一，大巷装车式下部车场，综合机械化采煤。年工作日为330天，采用“四、六”式工作制，工作面长为160m，每刀进度为0.6m，每日割九刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采。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 可采储量 采煤工艺 倾斜开采全套图纸，加153893706abstractthe task of this design is to construct a 1.2million tons new shaft for dayan ming administration.this mine has four minable coal seam,and its average thickness is 12.8 meters.designed field of minable capacity is 121.8 million tons. it can adapt for 69 years, and is divided into one levels. average alignment in farmland in well lengthways 4500 ms, average slant lengthways 2200 ms, average rake angle in coal seam 10, belong to the the slant the coal seam.this mine shaft is applied to double indined shaft development method; layout of gathing gallergand mining district eross heading; the well farmland turns to is divided into totally 17 adopt the zone mines and 1 worked faces. this worked fece is east one worked face, words 330 days every year. adapt “four-six” work situation, work face is 160 meters length of circle is 0.6meters, and times is 9 one day.because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant.because my limit working ability and time. there must be lots of faults in this design. i plead with dirextors point them out and redify it, and i will accept it sincerely and humblely.key words recoverable reserves the technology of coal mining adoption slant61目录摘 要iabstractii绪论2第1章 井田概况及地质特征31.1 井田概况31.1.1井田位置及范围31.1.2交通位置41.1.3地形地势41.1.4气候41.1.5河流41.1.6井田区及邻区经济状况41.1.7煤田开发史及近况51.1.8原材料及水电供给情况51.2 地质特征61.2.1区范围内的地层情况71.2.2井田范围内和附近的主要地质构造71.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征81.2.4岩石性质、厚度特征91.2.5井田内的水文地质情况101.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性101.2.7煤质、牌号及用途101.3 勘探程度及可靠性11第2章 井田境界 储量 服务年限122.1 井田境界122.1.1井田境界确定的依据122.1.2井田周边情况122.2 井田储量122.2.1井田储量的计算122.2.2保安煤柱122.2.3储量计算方法132.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限142.3.1矿井工作制度142.3.2矿井生产能力的确定142.3.3矿井服务年限14第3章 井田开拓163.1 概述163.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述163.1.2影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况163.2 矿井开拓方案的选择173.2.1井硐形式和井口位置173.2.2开采水平数目和标高223.2.3开拓巷道的布置233.3 选定开拓方案的系统描述263.3.1井硐形式和数目263.3.2井硐位置及坐标263.3.3水平数目及高度273.3.4石门 大巷(运输大巷 回风大巷)数目及布置273.3.5井底车场形式的选择293.3.6煤层群的联系303.3.7带区划分313.4 井筒布置及施工313.4.1井硐穿过的岩层性质及井硐维护313.4.2井硐布置及装备323.4.3井筒延伸的初步意见353.5 井底车场及硐室353.5.1井底车场形式的确定及论证353.5.2井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度353.5.3通过能力计算383.5.4井底车场主要硐室403.6 开采顺序413.6.1沿煤层走向的开采顺序413.6.2沿煤层倾斜方向的开采顺序413.6.3带区接续计划41第4章 带区巷道布置与带区生产系统434.1 带区概况434.1.1设计带区的位置 边界 范围 带区煤柱434.1.2带区地质和煤质情况434.1.3带区生产能力、储量及服务年限434.2 带区巷道布置434.2.1区段划分434.2.2带区斜巷布置444.2.3带区下部车场布置454.2.4带区硐室简介494.2.5带区工作面的接续504.3 带区准备504.3.1带区巷道的准备顺序504.3.2带区主要巷道的断面及支护方式51第5章 采煤方法535.1 采煤方法的选择535.2 回采工艺535.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备535.2.2工作面循环方式和劳动组织形式55第6章 井下运输和矿井提升576.1 矿井井下运输576.1.1运输方式和运输系统的确定576.1.2矿车的选型及数量586.1.3带区运输设备的选择596.2 矿井提升系统60第7章 矿井通风安全627.1 矿井通风系统的确定627.1.1概述627.1.2矿井通风系统的确定627.1.3主扇工作方式的确定627.2 风量计算与风量分配637.2.1矿井风量计算的规定637.2.2风量计算637.2.3风量分配667.2.4风速的验算667.2.5风量的调节方法与措施677.3 矿井通风阻力计算687.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力687.3.2矿井等积孔计算697.3.3其他事故的预防697.3.4避灾路线及自救70第8章 矿井排水708.1 概述708.1.1矿井水来源及涌水量718.1.2对排水设备的要求718.2 矿井主要排水设备728.2.1排水方式与排水系统简介728.2.2主排水设备及管路的选择计算73第9章 技术经济指标75总结78参考文献：79致谢80附录181附录285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内蒙古大雁矿四矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多大雁矿的资料。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各个系统。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，这是一个新的设计方案，主要是针对小倾角煤层群的开采方法，本方法采用反倾向的巷道布置，不需要布置上下山，因此，可以节省很多开采费用，也更利于矿井的生产和管理。本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸来进行矿井的优化设计，这其中文字部分包括大量的方案比较，以便使设计更加合理。在设计时，需要对矿井的地质情况、煤层的受力等情况进行分析，这样才能使建成的矿井更加与实际相符。我希望通过做本次毕业设计，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。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1井田位置及范围大雁矿区位于大兴安岭西麓海拉尔河中游，隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔鄂温克族自治旗管辖，矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。四矿则位于大雁矿区的东部，其地理坐标为东经：1203056-1203718,北纬491311-491500。 见交通位置图1-1。图1-1 交通位置图1.1.2交通位置矿区交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，在矿区中部有滨洲线铁路穿过。大雁火车站东距牙克石市18公里，向西至海拉尔区64公里。向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京以及全国各地。向西经海拉尔区可到我国边陲重镇满洲里市。详见交通位置图1-1-1。1.1.3地形地势井田内地形比较简单，其地势为东南高而西北低，海拨标高在648.89-687.89米之间，一般在675.00米左右1.1.4气候本区属亚寒带大陆性气候，冬季漫长而寒冷，春季干燥风大，夏季湿润短促，秋季气温骤降，年降雨量小，蒸发量大，年平均降水量为345.2毫米，年平均蒸发量为1314.7毫米，年平均气温为-3.1c,最低气温为-46.7c ，最高气温为+36.5c ，年平均风速为2.9m/s，最大风速为23m/s，风向多为西南，降雪期为每年9月到翌年的5月中旬，结冻期为每年10月至翌年4月末，冻结厚度一般在3米左右，并有岛状永久冻土层。1.1.5河流海拉尔河为本地区的主要区域性河流，由东向西流经矿区北侧，其距离井田较远，对井田开发无影响。胜利河流经本区南部后注入海拉尔河，全长约35公里，汇流面积约97平方公里，该河冬季干涸，夏季畅流。1.1.6井田区及邻区经济状况勘探区所在隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔鄂温克族自治旗管辖，是内蒙古主要农产品基地之一，该旗在2004年约有人口20万余人，耕地面积18万7千余亩，县办工业较发达，有煤、铁、拖拉机配件、农机制造、制酒、面粉、大米等大中型工厂数拾处。井区西南约20km处是原始森林，木材蓄积量较大。1.1.7煤田开发史及近况本矿附近无小煤井。1.1.8原材料及水电供给情况 水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要；原材料以及生产生活用电均来自内蒙古自治区呼伦贝尔鄂温克族自治区。1.2 地质特征大雁煤田位于新华夏系第三隆起带，即大兴安岭隆起带的西坡，第三沉降带的东缘。分别表述如下：1白垩系下统梅勒图组(k1m)：本组地层在煤田内大面积出露，是煤系基底，系指广泛发育于大兴安岭各地的以中基性火山岩为主，并含有酸性熔岩和碎屑岩的一套地层，与大磨拐河组呈不整合接触，其厚度在200-260米之间。2白垩系下统大磨拐河组(k1d)：本组地层全区发育，为本区最有经济价值的含煤地层，根据岩性特征，岩石组合及含煤情况，可划分为上、中、下三个岩段。本含煤段的厚度为24-110米，平均76.6米，其沉积厚度变化较大，系由于沉积基底凸凹不平所致，由下到上分别描述如下：底部砾岩层：厚度不大、分布不普遍，偶见于个别钻孔之中，岩性为灰白-灰绿色，砾石成份以凝灰岩为主，但夹有玄武岩，砾径在0.02-0.06米之间，呈棱角或次棱角状，凝灰质胶结的风化壳残积砾岩层，厚度一般在1-2米之间，与下伏甘河组呈不整合接触。含砾泥岩层：位于本段地层的最上部，与上覆中部含煤岩段为连续沉积，一般多呈灰黑色，灰褐色次之。砾石成份以凝灰岩为主，粉砂岩和玄武岩次之，分选和磨圆度极差，砾径一般在0.045-0.05米，生产实见砾径大者可达2.00米，含砾量约1%左右，由于该岩层特殊，且岩性稳定，因此可以做为全煤层的对比标志。中部含煤岩段：本段地层为四矿现生产揭露最多的含煤段地层，其主要由河流相砂岩、粉砂岩、沼泽相粉砂岩、泥炭沼泽相煤层和薄层河床砾质砂岩、粗砂岩以及湖泊相泥岩所组成，含煤性高，共含煤层4层，全部为全区可采。该段是本组地层中最具有经济价值的含煤层段，布面积广，是四矿的主采煤层。本段地层的厚度为160-335米，平均厚度275米。3白垩系下统伊敏组：本组地层平行不整合于大磨拐河组地层之上，主要由湖泊相泥岩、粉砂岩组成，并夹有河流相的粗、中、细砂岩和泥炭沼泽相的煤层和炭质泥岩，4第四系海拉尔组：本组地层属未胶结的疏松沉积层，由上部腐植土、风成砂、下部砾石、粘土和亚粘土组成，最小厚度6.00米，最大厚度52.00米，平均厚度26.00米，与下伏伊敏组呈不整合接触。1.2.1区范围内的地层情况详见煤系地层综合柱状图1-2。图1-2 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大眼煤田北部条带东端，地层走向总趋势为北6530东，515向南倾斜，因受大断裂作用影响及倾伏褶曲，局部地块走向为北偏西或南北向，向西倾斜。本区地层倾角平缓，走向变化小，断裂少，所以整个井田属于构造简单区。经过钻探及综合分析，本井田有四条大断裂，都为逆断层。详见主要断裂构造表1-1表1-1 主要断裂一览表序号断层编号性质产状落差（m)可靠性走向倾向倾角1f1逆nwsw36 o1550较可靠2f2逆nwne45o40120可靠3f3逆nwne40 o16120较可靠4f7逆nwsw40o1550较可靠1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采之煤层主要位于白垩系下统大磨拐河含煤组，本组共有中厚煤层4组，为了清楚起见，现将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况分层以文字叙述如下(附表1-2 煤层特征表)：18号煤层：全区性发育，煤厚2.853.4m，一般厚度为3.125m，为单煤层，顶板岩性以中砂岩为主，其次为粉砂岩，距19号煤层4565.0m。19号煤层：全区性发育，煤层厚度变化不均，往往中上部被辉绿岩替代，而下部保留较好。煤层厚度3.13.4m,一般厚度3.25m.距18号煤层4565.0m，沿走向由东向西间距逐渐减小。表1-2 煤层特征表煤层煤层厚度(m)煤层间距（m）煤层倾角煤层结构稳定程度可采性顶板岩性底板岩性最大最小平均最大最小平均183.42.853.125554944.5812简单稳定全部中砂岩粉砂岩193.43.13.25654555812简单稳定全部中粗砂岩细砂岩253.32.93.1705060812简单稳定全部中细砂岩、粉砂岩凝灰质粉砂岩263.43.23.3605055812简单稳定全部粉砂岩粉砂岩25号煤层：煤层2.93.30m，一般厚度3.125 m,煤厚变化不稳定，为复煤层，顶板岩性为中、细砂岩，伪顶为粉砂岩或含炭粉砂岩，距26号煤层5060.m。26号煤层：煤层3.23.4m，一般厚度3.3 m,煤厚变化稳定，顶板岩性为中、细砂岩，伪顶为粉砂岩或含炭粉砂岩，距26号煤层5060.m。详见煤层特征表1-2。1.2.4岩石性质、厚度特征表1-3 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2.1- 2.65- 252- 200.5-0.40.5- 81- 10砾岩2.2- 2.75- 151- 150.2-1.50.8- 82- 8泥灰岩2.6- 2.751.6-5.212.830.6-2.02- 75- 10灰岩2.2-2.75- 205- 200.5-2.01- 85- 10页岩2.3-2.416-301- 100.2-1.01- 3.52- 8石英长石2.65-2.70.12-0.515- 351.0-3.06- 206- 201.2.5井田内的水文地质情况根据精查地质报告水文部分的论述，本井田开采的煤层位于较深部或深部。水文地质条件简单，矿井涌水量主要受下列因素的影响：1.地质构造对本矿井涌水量的影响：本井田构造简单，有向斜和断层。2.垂深400以内（包括风化裂隙带）裂隙发育，裂隙水对矿井涌水量有影响。地质部门应用类比法推算，本井田开采期间正常涌水量约800m3/h,井筒检查孔测算的井筒施工期间涌水量为700m3/h。1.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。1.2.7煤质、牌号及用途本区所有煤层其物理性质共性明显，差异不大，一般多为黑褐-黑色，条痕浅褐色-褐色，具有沥青光泽，多属暗淡（或半暗淡）型煤。结构单一或呈条带状，常见条带状结构或木质结构，具层状或块状构造，断口平坦，个别呈参差状断口，外生裂隙发育。硬度在1-3之间（摩氏硬度），具较强韧性，煤的比重1.15-1.84之间，平均1.48-1.66；煤的容重在1.06-1.57之间，平均1.32-1.40。根据本区各煤层进行磨片镜下鉴定结果表明，本区煤岩组分以凝胶化物质为主，其次是丝质炭化物质，以及含量不高的稳定组分和矿物杂质。矿物以泥质和浸染状粘土为主，石英颗粒次之。灰份：18、19层煤基本一致，25、26层基本接近，总的来说勘探灰份偏低。其原因是，钻探煤样剔除0.05m以上的夹石，因此灰份偏低。挥发份：多数相差1左右，个别层相差2。发热量：发热量较高。1.3 勘探程度及可靠性 井田钻孔较密集，可靠性较高。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.地理地形、地质条件为依据划分井田境界；2.要容易选择井筒位置，能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今后的发展留有空间；4.井田要有合理的走向长度，以利于机械化生产。2.1.2井田周边情况本矿交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，在矿区中部有滨洲线铁路穿过。大雁火车站东距牙克石市18公里，向西至海拉尔区64公里。向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京以及全国各地。交通位置非常方便。2.2 井田储量2.2.1井田储量的计算设计井田范围内的煤层有18#，19#，25#，26#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有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。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、矿井井下主要巷道乘以带区回采率的储量。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。4当受护边界与煤层走向斜交时，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。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）各煤层在露头处留设30m保安煤柱；（2）边界断层留设30m安煤柱；（3）井田内部断层留设25m煤柱；按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：5mt； 断层、地面、边界保安煤柱损失：9.24mt； 总损失量：16.67mt；损失率：11.5%。2.2.3储量计算方法1.工业储量计算计算公式如下：块段储量=块段面积平均倾角余割块段平均厚度容重.根据原大雁初步设计储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为152.87mt，各煤层工业储量见表2-1可采煤层储量计算总表。2.可采储量计算 计算公式如下：zk=（zcp）c式中 zk 可采储量；zc 工业储量；p 永久煤柱损失；c 带区回采率。表2-1 可采煤层储量总表 单位：mt煤层别工业储量a+b+c总 损 失合计可 采储 量工业场地井田境界断层大巷开采损失1832.361.001.500.421.45.69.9222.441939.021.21.740.511.576.811.727.212545.521.31.830.581.418.0813.232.352654.731.51.890.681.549.7915.139.23合 计152.505.004.892.494.2924.341121.8回采要求：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 121.82mt。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330天，矿井每日净提升16小时，采用四六工作制制度。2.3.2矿井生产能力的确定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、机械程度等情况来确定，还应该考虑到市场的需煤量。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：9.0mt/a方案b：1.2mt/a方案c：1.5mt/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：0.9mt/a 121.8 /（0.91.4）=95a；方案b：1.2mt/a 121.8 /（1.21.4）=69a方案c：1.5mt/a 121.8 /（1.51.4）=51a；参照煤矿工业设计规范规定，方案b较为合理，即：矿井生产能力为1.2mt/a；矿井服务年限为t=69a。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矿交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，滨洲线铁路在矿区中部穿过。大雁火车站东距牙克石市18公里，向西至海拉尔区64公里。向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京以及全国各地。3.1.2影响本设计矿井开拓方式的原因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）煤层赋存情况和开采技术条件；（3）地形地貌特点和地面外部条件；（4）技术装备程度和工艺系统条件；（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：矿区位于大兴安岭西北坡，地势为四周高中部低，呈盆地状，海拨标高在640-723米之间.2煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+650m，下部标高在+200m，东西部分别以f3；f7断层为界。整个矿区共有四层可采煤层，即18#、19#、25#、26#，全区发育。煤层走向长度为4.5公里，倾向3.7公里。本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开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式。合理的开拓方式，一般应在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。开拓方式依据井筒与煤层位置的不同有若干分类。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，适用条件较苛刻。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，应用广泛，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。1.井筒形式：平硐开拓是最简单的开拓方式，有很多突出优点。首先我们应该考虑平硐开拓方式是否可行。参照平硐开拓方式适用条件，结合本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知：平硐开拓方式对本设计井田不适用，排除采用平硐开拓方式。立井开拓和斜井开拓方式在技术上均可行，综合开拓虽然对工业广场布置和井底车场要求很高，但针对本井田的地质状况，综合开拓方式也可行，应该予以考虑。依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三种方案：方案一：双立井开拓方式方案二：双斜井开拓方式方案三：主立井副斜井开拓方式（1）技术比较方案一：双立井开拓方式优点：适应性强，技术成熟可靠； 井筒短，提升速度快，提升能力大；通风断面大，风阻小，满足大风量要求；便于井筒延伸缺点：初期投资大，建井期限稍长；需要大型的提升设备；多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。方案二：双斜井开拓方式优点：掘进速度快，初期投资较双立井开拓较省；井筒设备较简单；建井期稍短些；缺点：井筒过长，煤柱损失严重；通风线路长，通风阻力大，费用增加；井筒过长，如果地质条件复杂，不易维护，安全性降低；方案三：主立井副斜井开拓方式优点：掘进速度快； 可满足最大风量的通风要求； 有助于辅助运输。缺点：井口相距较远，不利于工业广场的布置； 地面工业建筑分散，生产调度及联系不方便；地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。详见技术比较表3-1表3-1 技术比较表方案名称优 点缺 点双立井开拓1.适应性强，技术成熟可靠2.井筒短，提升速度快，提升能力大；3.通风断面大，风阻小，满足大风量要求4.便于井筒延伸1.初期投资大，建井期限稍长；2.需要大型的提升设备；3.多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。双斜井开拓1.掘进速度快初期投资较双立井开拓省；2井筒设备较简单；3.建井期稍短些；1.井筒过长，煤柱损失严重；2.通风线路长，通风阻力大，费用增加；3.井筒过长，地质条件复杂时，不易维护，安全性降低；主立副斜井1.掘进速度快；2.满足最大风量的通风要求；3.有助于辅助运输。1.井口相距较远，不利工业广场的布置；2.地面工业建筑分散，生产调度联系不方便；3.地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。依据开拓方案技术比较，可初步选定两种较合理开拓方案：方案一：双立井开拓方式方案二：双斜井开拓方式（主井采用皮带提升（17），副井采用串车提升（25）如图3-1、3-2所示：图3-1 双立井开拓图3-2 双斜井开拓（2）经济比较方案一、方案二在技术均较合理，两者之间的区别在于井筒掘进费用以及他们的维护费用、提升费用、主石门掘进长度等等。两个方案的井底车场、水平运输大巷以及各种带区上山（斜巷）的工程量基本相等。因此，只需要比较它们的不同之处，即建井工程量、生产经营费用、基建费用和维护费用等。详见开拓方案经济比较表3-2表3-2 经济比较表方案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓内容工 程 量单价（元）费 用（万元）工程量单 价（元）费 用（万元） 单位 名称数量单位m数量数量数量单位m数量数量基岩段主井掘进35.010m3605811295160.2310m850313218基岩段副井掘进35.610m40010153.21150.7010m921513887基岩段主井辅助费38.510m4478114645155.9710m1477423043基岩段副井辅助费40.610m453141639615010m1477422161表土层副井辅助费510m2743596715.610m118221144主井提升费用76.910m0.8680.00678010m0.3980.0031副井提升费用.810m2.61423225.5110m0.68115.73箕斗2个2437354876 罐笼2个2177504375钢丝绳输送机17010m49558423串车1010m5250525主井提升机1个1017500101751个92300923副井提升机1个87625087621个923750092375总 计 115648 212905从经济比较表可知，立井开拓比斜井开拓投资少，所以该设计矿井选择方案一：采用双立井开拓方式。2.井口位置：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：在井田走向的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：井筒位于井田浅部方案二：井筒位于井田中部方案三：井筒位于井田深部经过简单的技术比较后认为：本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。3.2.2开采水平数目和标高煤层赋存为倾斜状态时，一般由浅部向深部开采，以达到工程量少、建设速度快、投资省、成本低、节省人力的效果。煤矿科技迅猛发展，在高度机械化的基础上实现高度集中化是主要的发展方向。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：（1）合理的水平服务年限；（2）煤层赋存条件及地质构造；（3）生产成本；（4）水平接替；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+450，水平垂高200m，二水平标高为+300。一水平实行仰斜开采，二水平仰斜开采。方案二：井田划分一个开采水平，水平标高+650-+200实行俯、仰斜开采。水平储量及服务年限如下：表3-3 水平划分方案水平划分储量（mt）服务年限（年）方案一一水平112.5044二水平45.1025.3方案二单水平157.669.3从该表中可知，方案一的水平服务年限能够满足一水平服务年限不小于30年的基本要求，储量充足，但是由于本井田煤层埋藏较浅，角度较缓无延伸必要。二水平延伸多打大量石门，浪费大量的财力人力。故而采用方案二的水平划分方法，即划分一个开采水平，水平标高为+650到水平标高+200，水平垂高为450m。采用俯、仰斜开采。3.2.3开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干带区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷（或总回风道）、主要风井等。运输大巷服务于整个开采水平的煤炭运输和辅助运输以及通风、排水和管线敷设，服务年限一般很长。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：1分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设集中大巷，由集中运输大巷带区斜巷与各煤层联系。自井底车场开掘主要石门与个分组集中大巷贯通。2集中布置：在开采近距离煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用带区斜巷联系各煤层。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下二种大巷布置方式：如图3-3、3-4所示：图3-3 分组集中大巷图3-4 集中大巷详见比较表：表3-4 开拓方式比较表特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1. 总的巷道工程量较少2带区巷道分组联合布置3运输条件好1.大巷工程量少2.生产区域比较集中 3.带区巷道集中联合布置，开采强度大4.大巷维护容易缺点1石门长度较长2掘进工程量大1总的石门长度大2初期工程量大，建井时间长3. 有反向运输适应条件1. 可采煤层数目多，间距大小不同2. 带区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大3. 井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期长1. 煤层间距小2. 井田走向长度大，服务年限长3. 带区尺寸大，石门长度短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四层，即18#、19#、25#、26#，其中18#与19#平均间距44.5m,25#与26#煤层平均间距50.2m。针对上述情况，有对比表可知，本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案二。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井硐形式和数目本设计井田采用一对立井布置，即主井、副井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井。3.3.2井硐位置及坐标井筒确定在1066钻孔附近，理由是：1地处井田储量中央：井筒距北部边界1.1公里，南部边界1.7公里，西部边界2.6公里，东部边界2.4公里；2有较好的地形条件：井口处标高+680m，地面坡度不足2，平正土方量小；3交通条件好：靠近公路，井口距公路1500m；4有较好的居民点条件：工人村距井口400m左右。确定井筒坐标为：主井井口坐标为： xa=544530 ya=542700副井井口坐标为： xb=544560yb=542500主井井口标高为+680，副井井口标高为+675m，拟定一水平为井筒最终水平。主井井深375m，副井井深350m，两井筒中心线间距为90m，提升方位角为25，主井井筒直径6.5m，副井井筒直径6.5m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450mm。3.3.3水平数目及高度本井田采用单水平开拓,拟定水平标高为+650m-+200,本井大部分采区的煤层浅部标高在+650,垂高为450m,实行俯、仰斜开采。 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：一条运输大巷、一条回风大巷。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、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：当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，厚度较大，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。对于新建矿井，在煤层中布置巷道，还有早出煤，早投产，节省投资以及探明地质情况的优点。下列情况宜布置煤层大巷：单独开拓的薄煤层或中厚煤层；煤层群中相距较远的单个薄煤层或中厚煤层，储量有限、服务年限短的；煤质坚硬，围岩稳定，维护简单，费用不高的煤层；煤系底部有强含水层或富含水的岩溶时，不宜布置底板大巷的；（2）岩石大巷：优点很多，适用条件较宽松，如维护条件好，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。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好。缺点主要为，掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。在具体条件下是采用岩石大巷还是煤层大巷需要做全面细致的方案比较才能合理的确定。本设计井田对大巷布置提出两种方案：方案一：煤层大巷布置方案二：岩石大巷布置煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点：层大巷的巷道维护困难，维护费用高，易出现冒顶坍塌事故；当煤层起伏褶曲较多时，巷道不易保持平直，机车运行速度受到限制，运输能力降低；为了保护巷道，巷道留设保安煤柱增多，且煤柱回收困难，资源损失大大增加，不利于增产增效；综上所述，煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点，岩层大巷的优越性是主要的。在本设计井田中，由于18#、19#、25#、26#煤层间距小，可布置岩石集中大巷。所以采用方案二：岩石大巷布置。大巷与石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见断面图3-5：图3-5 运输大巷、主石门断面图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）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（5）矿井主要运输巷道的运输方式；（6）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%；考虑其增产的可能性；（2）尽可能提高井底车场的机械化水平，优化运行系统；（3）井底车场线路应该结构简单，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；（4）考虑主，副井的位置关系，使其联系方便；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，操作安全，进出车安全，符合有关规程、规范；（3）井巷工程量少，建设投资省，生产成本低；（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