采矿工程毕业设计（论文）-双鸭山矿业集团东荣五矿0.6Mta新井设计【全套图纸】 .doc

摘 要本矿井设计为黑龙江省双鸭山市东荣五矿的新井设计，设计生产能力0.6mt/a，服务年限51a。井田平均走向长4km，煤层平均倾角3，属近水平煤层。共有3层可采煤层，平均厚度5m。本矿井设计采用双斜井方案开拓。集中大巷及盘区上下山的大巷布置方式，划分为一个水平，单工作面一翼开采达产，共划分4个盘区，其中首盘区为1个，由于井田走向长度较大，且为近水平煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内采用盘区上下山式采煤法开采，工作面全部为综合机械化采煤。由于本人能力和时间有限，在设计中必然存在许多不足，敬请各位专家和老师批评指正，本人将诚恳接受并予以更正。关键词：矿井设计 长壁开采 矿井开拓全套图纸，加153893706abstractthis design is a new mine planning with dongrong coal mine in heilongjiang province. mine planning capacity is 0.6mt/a. service is 51a. well the average toward length of the field is 3km,and average skewed length is 4km.the average inclination of the coal bed is 3.that is a nearly level coal bed. this field there are 2 can exploit coal bed, the average thickness of coal bed is 4km.as field more toward greater length, and coal bed is nearly level. and geological conditions etc. causes impact, decision this field use more long wall coal mining, located all use integrated mechanized coal mining. this development method is inclined portal , one production level, and one located production.keyword：mine planning、long wall coal mining、mine development目录摘要iabstractii绪论1第1章 井田概况及矿井地质特征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地形与河流21.1.4气象21.2 地质特征31.2.1矿区范围内的地层情况31.2.2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51.2.4岩石性质、厚度特征61.2.5井田内的水文地质情况61.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性61.2.7煤质、牌号及用途71.3勘探程度及可靠性7第2章 井田境界、储量及服务年限92.1 井田境界92.1.1井田周边状况92.1.2井田境界确定的依据92.1.2井田未来发展状况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112.2.4储量计算评价112.3 矿井工作制度 生产能力及服务年限122.3.1工作制度122.3.2生产能力122.3.3矿井设计服务年限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 矿井开拓方案选择153.2.1井筒形式和井口位置153.2.2开采水平数目和标高173.2.3开拓巷道布置183.3 选定开拓方案的系统描述283.3.1井筒形式和数目283.3.2井筒位置及坐标303.3.3水平数目及高度303.3.4石门大巷数目和布置303.3.5井底车场形式选择323.3.6煤层群的联系333.3.7盘区划分333.4 井硐布置和施工343.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护343.4.2井筒布置及装备353.4.3井筒延伸的初步意见373.5 井底车场及硐室373.5.1井底车场形式确定及论证373.5.2井底井场的布置、存车线路、行车线路布置长度373.5.3井底车场通过能力验算403.5.4井底车场主要硐室423.6 开采顺序423.6.1沿井田走向的开采顺序423.6.1沿煤层走向的开采顺序433.6.2沿煤层走向方向的开采顺序433.6.3盘区接续计划433.6.4 “三量”的控制44第4章 盘区巷道布置及盘区生产系统464.1 盘区概述464.1.1设计盘区的位置、边界、范围、盘区煤柱464.1.2盘区的地质和煤层情况464.1.3盘区的生产能力、储量及服务年限464.2 盘区巷道布置474.2.1区段划分474.2.2盘区斜巷布置484.2.3盘区车场布置484.2.4盘区煤仓形式、容量及支护504.2.5盘区硐室简介524.2.6盘区工作面接续534.3 盘区准备534.3.1盘区巷道的准备顺序534.3.2盘区主要巷道的断面示意图及支护方式53第5章 采煤方法565.1 采煤方法的选择565.1.1采煤方法选择的制约因素565.1.2采煤方法的选择565.2 回采工艺565.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备565.2.2选择采面循环方式和劳动组织形式586.1 矿井井下运输606.1.1运输方式和运输系统的确定606.1.2矿车的选型及数量606.1.3盘区运输设备的选择616.2 矿井提升系统626.2.1矿井主提升系统的选择与计算62第7章 矿井通风与安全647.1 矿井通风系统的确定647.1.1概述647.1.2主扇工作方式的确定：647.2 风量计算与风量分配657.2.1风量计算657.2.2风量分配687.2.3风量调节方法与措施697.2.4风速的验算707.3 矿井通风阻力的计算717.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力717.3.2矿井等积孔的计算747.4 通风设备的选择747.4.1主扇的选择计算747.4.2电动机的选择757.4.3反风措施757.5 矿井安全技术措施757.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸767.5.2火灾与水患的预防767.5.3其他事故的预防77第8章 矿井排水798.1 概述798.1.1矿井水来源及涌水量798.1.2对排水设备的要求798.2 矿井主要排水设备808.2.1排水方式与排水系统简介808.2.2主排水设备及管路的选择计算81第9章 技术经济指标85总结87致谢88参考文献89附录190附录293- 78 -绪论时光荏苒，转眼间大学四年的学习生活就结束了。在四年紧张忙碌而有条不紊的学习中我学到了很多新知识，接触了很多新事物，解决了很多新问题。特别是对专业知识的学习，以及相配套的实习安排，加深了对采矿这门学科的认识，巩固了采矿的专业知识，使自己与采矿专业及从事采矿专业的相关人建立了深厚的感情。借毕业设计这个机会我做了黑龙江省双鸭山市东荣五矿的新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多东荣五矿的资料。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。本设计采用了一种创新模式，盘区上山与溜煤眼联合布置开采三层煤，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。第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1井田位置及范围东荣五矿归属于黑龙江省双鸭山市友谊县（三师十八团八营）境内，地理坐标为东经13140001314100，北纬462600462700，坐标系统采用1954年北京坐标系统。行政区划隶属于黑龙江省双鸭山市宝山区。井田范围东以f1和f7断层为界，西以3勘探线为界，北以煤层露头为界，南抵南部断层，东西长3.1km ，南北宽4.3km，面积：13.33km2。1.1.2交通位置本矿交通方便，西距双鸭山市65km，南距双鸭山七星矿15km。东南部与宝清县交界，在双鸭山煤田东北缘七星河矿区内，向北9公里有福前铁路，最近车站为兴隆站，铁路经由双鸭山和福利屯至佳木斯可通往全国各地，公路可通往宝清、福利和双鸭山。具体地理交通情况见图1-11.1.3地形与河流本矿区内地势平坦，海拨标高7031150m，有人工河流三条，自北向南流，与该区东侧七星河汇合，流入绕力河注入乌苏里江。1.1.4气象本矿区温差较大，属大陆性气候，最低温度达-39，一般-2030，每年11月至4月为结冻期，结冻期时间较长，冻土带深度达20米左右，夏季最高温度零上38，雨季集中在7、8、9月份，平均降雨量约452737mm。勘探区所在友谊县，是黑龙江省主要农产品基地之一，该县在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。图1-1双鸭山矿业集团交通示意图1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况从老至新有元古界麻山群，中生界下白垩统，以及新生界第三、第四系。分别表述如下：1.下白垩统鸡西群城子河组：城子河组为主要含 煤地层，不整合覆于麻山群及古生代花岗岩之上，为陆相沉积，以灰白色砂岩与粉砂岩组成夹泞灰岩层10余层。含煤59余层，其中可采者17层，集中分布于城子河组中段，总厚度878m。2.元古界麻山群：主要分布在煤田外围，由拓榴石片岩，石英黑云母片岩及花岗片麻岩等 组成的变质岩系，厚度不清。3. 下白垩统桦山群：见于向阳南部，由一套陆相碎屑岩类及中性火山碎屑岩类组成。厚度达400m。4.穆棱组：由深灰色、浅灰绿色及灰色的粉砂岩、泥岩组成，夹灰白色粉砂岩及薄层泞灰质岩石。含煤性差，仅24层薄煤，均不可采。与下覆的城子河组地层为整合接触。总厚度558m。5.第三系：见于向阳区南部及新安区东南部，以浅绿色细、中、粗粒泥质胶结的砂岩为主，夹黄绿色粉砂岩，呈半胶结状。下部砾岩层与城子河组地层不整合接触，其上被第四系所覆盖。厚度280m。6.第四系：分布近代河床及低洼湿地，主要由腐植土、砂、砾、亚粘土及玄武岩等组成。厚度80米。详见煤系地层综合柱状图：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该矿区为双鸭山煤田东端，东侧由于断裂而保存下来的煤盆地，地层走向受基盘控制，由德发向斜，保安背斜及向阳向斜组成一不对称煤盆地，而新安向斜则为双鸭山煤田北部兴隆凸地，以下主要列出落差较大的若干断层，落差很小的不予考虑。主要断层见下表：表1-1 主要断层表顺序名称性质断层面走向断层面倾向倾角落差（m）水平断距(m)1f1正ewsn75o8.9582f2正snwe40o0.7463f5正snsw42o1.9064f7正nwsw60o02.3075f8正snwe60o01.7056f12正ewsn65o03.0051.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征本组共有中厚、厚煤层3层，设计井田开采的煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，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(附煤层特征表)：表1-2 可采煤层特征表 (1) 10号煤层：煤层厚度2.102.60m，一般厚度2.2m，顶板为细砂岩、中粗砂岩及含炭粉砂岩。 (2) 12号煤层：煤层厚度1.411.52m，一般平均厚度为1.40m，为单煤层，顶板为细砂岩、中粗粒砂岩，伪顶为砂质泥岩。(3) 13号煤层：煤层厚度为1.351.57m，一般平均厚度为1.40m，为单煤层，顶底板岩性以中砂岩为主，其次为粉砂岩、泥岩。1.2.4岩石性质、厚度特征详见岩石物理力学性质指标表：表1-3 辉绿岩岩床统计表床号岩性厚度（m）面积（km2）相应层位1辉绿岩1.419.9510.2010号煤层2辉绿岩1.010.2514.512号煤层3辉绿岩0.714.253.2013号煤层1.2.5井田内的水文地质情况本区地形西部高,东部平缓,七星河阶地绝对标高为90100m,河漫滩绝对标高为8590m,下白垩统煤系被很厚的第四系冲击层所复盖.七星河从区外东南部流过,河床蛇曲,据杨家围子河流观测站资料,最大流量达569m3/s,冬季流量很小,几乎断流。七星河最高洪水位淹没范围为七星河以东，洪水位标高为4552m。1.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性1.煤尘：根据煤尘爆炸性试验指标，该矿开采的煤层均无爆炸性。2.煤的自燃：根据邻近矿井资料表明，该矿井10号煤层有自燃发火的倾向，12、13号煤层均无自燃发火的倾向。3.瓦斯：东荣五矿属于低瓦斯矿井，在地质条件简单，开采深度浅，+100米水平以上，瓦斯涌出量较小。随着深度增加，瓦斯涌出量逐渐增加，不同煤层瓦斯含量也有不同，主要可采煤层ch4平均含量为7m3/t，可燃质、co2各煤层平均含量为0.15m3/t，可燃质在各主要可采煤层的自然成分以n2为主，co2次之。本矿瓦斯绝对涌出量为8m3/min.掘进面瓦斯绝对涌出量为4.8m3/min，其它巷道的瓦斯绝对涌出量为2.28m3/min属于低瓦斯矿井。4.地温特征：本区恒温深度1626米，温度6,从地温测量成果计算分析，本区平均地温梯度为2.7/100m,平均地热增温率为38.2m/1，地温梯度小于3。本区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。5.地压特征：根据地压观测资料，煤岩层在断层附近比较破碎，随着开采深度的增加，地压增大。1.2.7煤质、牌号及用途本区以无烟煤为主，根据中国煤炭的分类方案，该煤种主要为民用燃料和化工染料及冶金用煤。其容重为1.4g/m3,其硬度为3.6，本井田煤层碳的含量由上往下逐渐增高，其平均含量在8491%，有机硫的含量较低，平均在0.310.53%间，一般在0.35%左右。磷的含量很低，平均在0.00320.006%间。21、23、25、28号煤层属于中灰分（25%），23号为低灰分煤层。煤的挥发分为21.835.18%，胶质层厚度平均值为9.215.9 m 。厚煤发热量一般大于5590千卡/kg,净煤发热量大于8200千卡/kg。主要可采煤层的煤质特征见表1-4： 表1-4煤层煤水分灰分挥发分全硫发热量煤种10原煤0.381.800.935.1840.5013.006.3616.099.540.520.970.6231.3635.6334.56无烟煤精煤0.813.011.994.5612.676.886.3810.397.6912、13原煤0.823.282.327.1227.9913.907.3911.418.771.962.132.0334.4135.8935.36无烟煤精煤1.133.042.145.0210.147.446.409.247.6112号煤层为特低富灰、中硫、高发热量之无烟煤。1.3勘探程度及可靠性1勘探程度（1）初步评价了井田水文地质，推测该区水文地质条件简单。（2）基本查明了主要可采煤层的层位、厚度、结构。（3）初步评价了主要可采煤层顶、底板岩层的工程地质特征，了解了煤层自燃倾向、煤尘爆炸、矿井瓦斯含量。（4）基本查明了可采煤层的煤质、煤岩特征，确定了煤类。（5）基本查明了井田的主要构造形态及地层沉积特征。2存在问题（1）煤层底板标高控制程度较差。（2）地质报告中对10、12、13号煤层的涌水量未作具体测试分析，建议补充测试。（3）地质报告中对矿井瓦斯涌出量、煤尘爆炸指数、煤层自燃性未作详细的测试分析，建议补测。第2章 井田境界、储量及服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况本矿有三处村庄分布在井田周边对开采无太大影响，中部有一林场影响开拓布置，未见煤层露头2.1.2井田境界确定的依据根据地质资料，煤田发育良好，地质构造比较简单，10号煤层属中厚煤层，12、13号煤层属薄煤层，储量丰富，1.划分的井田范围要为矿井发展留有空间2.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高3.以地理地形地质条件作为划分井田境界的依据4.要适于选择井筒位置安排地面生产系统和各建筑物2.1.2井田未来发展状况远景储量丰富，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。2.2井田储量2.2.1井田储量的计算东荣五矿井田内计算储量的煤层为10、12、13号煤，地质构造简单，煤厚稳定，全区可采，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。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煤量后乘以盘区回采率的储量。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。2.2.2保安煤柱在区段运输平巷和轨道平巷之间留设区段煤柱，对一般煤质和围岩条件的近水平、缓斜及走向煤层、薄及中厚煤层不小于米，厚煤层不小于米。盘区边界一般留设宽度米左右。断层煤柱留取尺寸：断层落差很大，断层一侧煤柱宽度不小于米，落差较大的断层一侧煤柱一般为米，落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。井田境界煤柱按米留设。表2-1护巷煤柱尺寸表名称薄及中厚煤层厚煤层备注巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间水平大巷煤层倾角较小时煤柱可小一些盘区上下山左右左右按照井田边界留设煤柱40米，断层两边各留设煤柱30米的标准，经对本井田内三层煤进行计算得工业储量8424万吨。东荣五矿表土层厚度为5米，岩石移动角 为居住保地面建筑物及工程设施的安全，本设计对井筒及工业场地后期的风井、规划中的大断层留设安全煤柱。由于本矿区无地表移动参数实测资料，设计参照类似围岩情况按下数据留设安全煤柱：松散层移动角：含水松散层45、不含水的松散层55岩层移动角：65岩层边界角：55主、副井筒均位于工业场地内，主、副井筒深度240m，工业场地东西长420m，南北最大宽度为400m，按照现行建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程规定，井筒煤柱地面受护面积包括井架、提升机房和围护带面积包括工业场内为煤炭生产直接服务的工业厂房、服务设施和围护带，围护带宽度为15m，煤柱按岩层移动角圈定，井田境界煤柱按30m留设，盘区煤柱按20m留设，两侧各10m，断层两侧各设30m煤柱。按以上计算方法得：工业广场煤柱损失：175万t； 周边、断层保安煤柱损失：2883万t；损失总量：3058万t； 损失率为：36.3%2.2.3储量计算方法计算方法如下：块段储量=块段面积cos(平均倾角)平均厚度容重矿井设计储量工业储量永久煤柱块段可采储量=（工业储量永久煤柱）设计回采率回采率要求：厚煤层不小于75%，中厚煤层不小于80%，薄煤层不小于85%通过等高线块段法计算本井田工业储量为84.24mt，可采储量为42.92mt。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盘区回采率。2.2.4储量计算评价本设计井田的各类储量计算严格执照有关规定执行。由于技术水平所限，储量计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定的误差，该矿的煤层对比可靠，煤层厚度比较稳定，倾角较缓，煤层地板起伏不大，构造控制基本可靠，无火成岩，水文地质条件简单，储量计算教可靠。矿井可采储量汇总表 如表2-2表2-2 矿井可采储量汇总表煤层别工业储量a+b+c万t工业广场及井筒断层井田境界其他损失合计开采损失可采储量（万t）10号3706.5695.4811140.361098.681345.52472.211888.4812号2358.7260.76770.18699.16856.24300.51201.7613号2358.7260.76770.18699.16856.24300.51201.76总 计842421725319249730581073.242922.3 矿井工作制度 生产能力及服务年限2.3.1工作制度矿井设计年工作日为330d，每天三班作业，两班半生产，半班准备，采用四六工作制制度。每天净提升时间为14h。2.3.2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。井田煤炭储量丰富（地质储量为84.24mt，可采储量为42.92mt），地质构造及水文地质简单，煤层赋存平缓（最大倾角3.5），煤质优良，具有建设中型矿井的条件。方案一：建0.45mt/a的矿井。方案二：建0.6mt/a的矿井。方案三：建0.9mt/a的矿井。根据煤矿工业矿井设计规范矿井投产后服务年限不应过长，可由服务年限确定。矿井及第一开采水平设计服务年限 如 表2-3表2-3 矿井及第一开采水平设计服务年限矿井设计生产能力 mt/a矿井设计服务年限 a第一开采水平设计服务年限 a煤层倾角453.0及以上60803035-1.22.450702530202515200.450.940502025152010152.3.3矿井设计服务年限矿井设计服务年限公式： p（）式中：矿井设计可采储量，mt 生产能力， mta k矿井储量备用系数，k.31.5矿井设计一般取k=1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取k=1.5，地方小煤矿可取k=1.3 。根据本设计矿井实际情况，k值取1.4。计算得：方案一：p68年方案二：p51年方案三：p34年从保证矿区均衡生产来看，井型较大的矿井对保证矿区产量起骨干作用，其服务年限也应略长些，因本井田地质储量不是很大，可采储量多，则选择方案二合理。参照煤矿工业设计规范规定，方案二较为合理，即：矿井生产能力为0.6 mt/a；矿井服务年限为t=51 a。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井田地表海拔+1150m到+703m之间，平均+981m，井田境界东西最大3005米，南北4240米，本井田内无煤层露头，井田地层基本上为一向斜，轴向北东南西，倾角3度左右，为近水平煤层，井田内未见大的断裂构造，也未见岩浆侵入等现象，仅见到三个不大的陷落柱，总体构造近属简单，煤层埋藏较浅，矿区煤层赋存稳定，断层少，落差不大，可采用斜井单水平开拓，自地表开穿顶板斜井。该设计矿井属于高瓦斯，低涌水量矿井。3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况确定井田开拓方式的原则：必须贯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，使主要巷道经常保持良好状态。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。根据用户需要，应将不同煤质、煤种的煤层分别开采。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，尤其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设。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。合理开发国家资源，减少煤炭损失。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山区地形，地势起伏较大。2煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在670m，下部标高在500m，北部以三个村庄为界，边界不太规整，整个矿区共有三层可采煤层，即10、12、13号三层，全区发育可采，厚度均匀，煤种单一，煤层走向长4km倾向3km。本井田煤层系近水平中厚煤层。3.2 矿井开拓方案选择3.2.1井筒形式和井口位置根据东荣五矿的地表及煤层实际情况平硐开拓方式在技术上不合理，应予以否定。井口附近要有一定范围用以布置工业场地，其中包括主辅井生产系统建筑物与结构物矿井工业场地占地指标。选择井井筒位置应当充分利用地形，以地面生产条件系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，不仅平场工程量较小，大型建筑物基础处理也比较简单。1、地面条件工业场地占地面积；地形与工程地质条件；煤的运输方向；生产建设与住宅位置。2、井下条件：按最小运输量确定井筒位置；根据地质条件确定井筒位置；煤柱量；勘探程度和初期工程量。根据本矿地形地貌、煤层赋存条件及确定的工业场地位置，本着合理开发全井田，集中生产运输环节简单、初期井巷工程量少、投资省、出煤早、达产快、安全、高效的原则，设计提出了三个开拓方案：方案一：双立井开拓方案二：双斜井开拓方案三：主斜副立井开拓以上三种井筒开拓方案比较如下：(一)适用条件比较：斜井: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走向及走向煤层立井: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。(二)斜井与立井相比斜井:优点：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少；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；胶带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：在自然条件相同时，斜井要比立井长；围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，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;由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大。立井:优点：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，机械化程度高，易于自动控制，井筒为圆形断面机结构合理，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：与斜井优点相对。技术评价：本井田煤层倾角小、煤层赋存较浅、水文地质条件较简单、生产能力不大、瓦斯涌出量大，兼于对斜井和立井的优缺点及适用条件的综合考虑斜井方案技术上可行，从而选用斜井单水平开拓。对矿井井筒位置有以下的要求：井筒沿走向的有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心，坐标为：主井坐标：经度100633.9，纬度98866.0副井坐标：经度100531.2，纬度98968.83.2.2开采水平数目和标高矿井水平划分就是合理解决阶段垂高和斜长的问题。水平划分的一般原则是：1、开采水平必须有足够的服务年限，因为开拓出一个水平需要大量的工程量，消耗大量资金，没有足够的服务年限是不合理的。特别是第一水平，必须按煤炭工业矿井设计规范，应有合理的服务年限。2、保持上、下山的合理斜长，水平划分直接影响到阶段斜长。合理的水平标高，应使用开采水平范围内的井巷工程量和费用最少，矿井提升排水、生产管理费用最低。3、有利于井巷和硐室的开凿维护，此问题必须与矿井开拓方式，井筒位置联系考虑使划分的水平方案对井巷和硐室的开凿维护有利。根据井田斜长（垂高）的大小，开采煤层的多少和煤层倾角的陡缓，井田设一个或几个开采水平。根据煤层的赋存条件和走向长度，一个井田可以单水平开采，亦可以多水平开采（从上往下逐水平开采）。每个开采水平设井底车场和运输大巷，供该水平各盘区煤的外运、辅助运输和通风用。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，高产高效矿井要求集中在一个水平，12个工作面生产。这就要求加大工作面、盘区和水平的走向及走向尺寸，要求有丰富的资源储量。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、水平接替井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。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：井田划分为一个开采水平；方案二：井田划分为两个开采水平。表3-1水平储量及服务年限表储量（mt）服务年限（年）方案一单水平42.9251方案二一水平21.4625.1二水平21.4625.1从该表可知，方案二中的一水平服务年限虽然能满足要求，但是过长，二水平阶段垂高不能满足规程规定，因此该方案在技术上不可行，在经济上不合理。且根据本井田地质条件限制，不利于多水平开采；而方案一有利于盘区的接续，且巷道利用率高，吨煤成本相对较低。故而采用方案一的水平划分方法，即划分一个开采水平。3.2.3开拓巷道布置阶段或水平主要巷道是沟通盘区与井底车场的交通运输干线，并进行通风排水及布置管线，当上一阶段采完后，又可作为下阶段开采水平的总回风道，其工作年限较长，如果用单一水平开拓，其工作年限与矿井服务年限相同。布置的核心问题是运输大巷的布置，运输大巷可有单煤层布置（称分煤层运输大巷）分煤组布置（称分组集中运输大巷）或全煤组集中布置（称集中运输大巷）主要根据煤层的数目和间距来定。采用分煤层或分组集中大巷时，各煤层大巷之间、各大巷与井底车场之间用石门联系；用集中运输大巷时，各煤层组之间用盘区上下山联系。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：如图所示：图3-1分组集中大巷图3-2集中大巷方案一：分组集中运输大巷方案二：集中运输大巷详见比较表：表3-2开拓方案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.生产比较集中3.盘区巷道分组联合布置4.大巷容易维护，运输条件好1. 大巷工程量少2. 生产区域比较集中，运输条件好3. 盘区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，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.盘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.下部煤层底版有坚硬有岩层，盘区尺寸大，石门长度短本设计井田的可采煤层为10、12、13号煤层，倾角小。针对上述情况，由对比表可知，本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案二。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，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。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。详见一下比较:（1）开拓方案方案一：总石门分煤层大巷盘区材料斜巷轨道上山走向长壁回采工作面；图3-3方案一平面图方案二：图3-4方案二平面图1、首层：总石门分煤层大巷盘区材料斜巷轨道上山走向长壁回采工作面；2、其它层：集中大巷反斜集中斜巷分煤层大巷盘区材料斜巷轨道上山走向长壁回采工作面；方案三：集中大巷盘区材料斜巷轨道上山走向长壁回采工作面。图3-5方案三平面图方案一的优点如下：由于方案一用总石门贯穿所有煤层，总石门、分煤层大巷和盘区车场中可以选用同一种运输设备，分煤层大巷与盘区巷道之间再没有斜巷联系，所以，方案一的运输段数最少。方案一的缺点如下：各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定；当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，大巷的弯道数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该方案对构造适应能力差；通风网路较长，通风费用较高；每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风容易引起自然发火；每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开拓掘进总工程量大，给费用和成本带来了过重的负担；由于煤层倾角小，造成各水平总石门长度大，工程量大；由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高；由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重；另外，由于是分层开拓，最易助长短期行为，引发掏肥丢瘦、浪费资源的现象。一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置方案。方案二的优点如下：一水平井筒较短，建井工期较短，初期投资较低；盘区运输巷和盘区运料巷掘进通风较容易。方案二的缺点如下：由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高；由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重；由于盘区材料车场和盘区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤层底板穿向煤层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；集中斜巷和两翼回风斜巷较长，压煤量较多；所以煤炭采出率低。各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定；当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，分煤层运输大巷的弯道数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该方案对构造适应能力差；每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风容易引起自然发火；由于是分层开拓，容易助长短期行为，引发掏肥丢瘦，浪费资源的现象。与方案一类似，一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置方案。在目前设计、制造和使用的回采工作面机械设备的条件下，以上几种井田开拓方案的适用条件是倾角12以下的煤层，但对现有机械设备采取一些相关措施，也可将适用条件扩大到倾角为17的煤层。方案三优点如下：大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于其它三种方案大大减少，无总石门，也无回风石门，总工程量最少，大大降低了费用和成本；由于总工程量较其它方案大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道维护费大大降低；由于煤层间的开采顺序是阶梯式，总工程量又少，所以采掘干扰轻微，回采面接续从容。井田每翼可安排13个盘区阶梯式同采，增产潜力大，排产灵活，矿井服务年限内的均衡生产容易保证；盘区斜巷与煤层的夹角较大，而且随着煤层的阶梯开采逐段报废，越来越短，所以压煤量为零；集中大巷处在煤层群的最下部煤层，无石门，护巷煤柱比其它方案大为减少；由于盘区斜巷的空间特性，层组内煤层的开采顺序必须是自上而下的顺序式，煤层间接续工程量少，薄煤层可在低准备量低成本状态下被采出，因此最大限度地遏制了采肥丟瘦的现象的发生；所以煤炭采出率较其它方案大为提高；由于层组内煤层间的开采顺序是阶梯式，盘区斜巷又不压煤，所以给层组内煤层的搭配开采创造了条件，有利于矿井生产期内综合指标的稳定；以斜巷代替石门做为煤层间的联络巷道，最大限度地缓解了工作面接续的紧张状况，降低了盘区巷道的运输费用；当遇到走向断层时，集中大巷不必频繁转弯，盘区斜巷向下延伸或向上调整盘区斜巷的长度即可保证盘区斜巷与所有煤层的联络，所以创新方案对地质构造的适应能力较强；排水费和通风费比其它方案低；护巷煤柱少，在有自然发火危险的煤层中，安全状况比其它方案好；由于盘区斜巷是逆倾向穿层布置，所以巷道受力状态好，容易维护；由于总工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延长了矿井的经济寿命，会减少单位历史阶段内的建井数量；效益高；成本低；安全状况好；从而使得该方案具有了环保型的特性，推广后，将有利于煤炭行业的可持续发展。方案三缺点如下：井筒提升方式复杂不利于综合管理，井筒提升费略高；由于一水平井筒较深，加之移交前要施工盘区斜巷，所以初期工程量略大，工期略长； 表3-3 技术比较表序号对比项目评优准则方案一方案二方案三1移交工程量及投资少中优差2一水平总工程量及总投资少差差优3工期短中优差4巷道维护费少差优差5矿井出矸量少差优差6煤炭采出率高差优差7盘区巷道长距离掘进通风易差优中8工作面推进长度差值少差较优优9煤层间的搭配开采易差优差10对构造的适应能力强差优差11运输段数少优差中12盘区巷道运输费少差较优优13盘区斜巷运输费和井筒提升费少中优差14排水费少优差优15通风费少差优优（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盘区上下山和盘区上山（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。表3-4 开拓方案经济比较方案 项目方案一方案二方案三基建费