采矿工程毕业设计（论文）-七台河精煤集团公司龙湖四矿0.9Mta新井设计【全套图纸】 .doc

摘 要该设计矿井为七台河精煤集团责任有限公司龙湖四矿的新井设计，设计生产能力为0.90mt/a，服务年限75a。井田共划分为2个水平开采，井田内有7层可采煤层，分别为54a#、55#、56#、57上#、57#、58上#、58#。井田平均走向长2600m，平均倾斜长5000m，煤层总厚度为14.4m。平均厚度为2.0m。工业储量为144.8mt。根据地质资料该煤层平均倾角为13，属缓倾斜煤层。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，决定本井田内部分采用倾斜长壁采煤法开采,工作面全部为综合机械化采煤。本设计矿井采用双斜井和集中大巷布置方式。主井采用胶带输送机运输，副井采用人车和矿车运输。主运输石门采用3t底卸式矿车运输。井底车场采用卧式车场形式。矿井通风采用抽出式通风方式。关键词 可采储量 采煤工艺 倾斜开采全套图纸，bstractthis design mine is designed for the longhu fouth newly-built mine of the qitaihe float coal co.ltd. the capacity of which is 0.90mt/a, the service life of which is 75a. the well field is divided into two horizon exploition of which there are seven coal seams. there are 54a#、55#、56#、57#up、57#、58#up、58#. the average trend is 2600m of the well field. the average declivity length is 5000m. the total thickness is 14.4m. the average thickness is 2.0m.the industry storage capacity is 144.8 mt.the average ralze angle of coal seams is 13according to the geology data. it belongs to gently inclined coal bed .because the declivity length of the mine is too long and belongs to gently inclined coal bed and is effected by geological conditions. the mine well should be exploited by the way of declivity longwall workface. the workface is totally comprehensive mechanized coal mining method. the mine is designed by the way of double incline opening and center tunnel. the main shaft is conveyed by rubber belt conveyer. the auxiliary shaft is conveyed by the carrying-man-bogie and bogie. the main haulage cross-cut is lonveyed by 3t hopper bogie. the shaft station is in the form of horizontal yard. the air draught is in the form of exhaust ventilation.key words: recoverable reserves coal technolog declivity exploition目 录摘 要iabstractii目 录iii绪 论vii第1章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.2 地质特征21.2.1矿区范围内地层情况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51.2.5井田内的水文地质情况51.2.6瓦斯 煤尘爆炸性及煤的自然性51.2.7煤质 牌号及用途51.3 地质勘探程度及可靠性6第2章 井田境界 储量 服务年限72.1 井田境界72.1.1井田周边状况72.1.2井田境界确定的依据72.1.3井田境界未来发展情况72.2 井田储量72.2.1储量计算范围72.2.2保安煤柱72.2.3储量计算方法82.2.4储量计算的评价92.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限92.3.1 矿井工作制度92.3.2 矿井生产能力及服务年限102.3.3 矿井设计服务年限10第3章 井田开拓113.1 概述113.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述113.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况113.1.3确定井田开拓方式的原则：113.2矿井开拓方案的选择123.2.1井硐形式和井口位置123.2.3开拓巷道的布置153.3 选定开拓方案的系统描述173.3.1井筒形式和数目173.3.2井硐位置及坐标173.3.3水平数目及高度173.3.4石门 大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置173.3.5井底车场形式的选择183.3.6煤层群的联系203.3.7带区划分203.4 井筒布置及施工213.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护213.4.2 井筒布置及装备213.5 井底车场及硐室233.5.1井底车场形式的确定及论证233.5.2井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度233.5.3通过能力计算253.5.4井底车场主要硐室293.6 开采顺序293.6.1 沿煤层走向的开采顺序293.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序293.6.3 带区接续计划30第4章 带区巷道布置与带区生产系统314.1带区概况314.1.1 设计带区的位置 边界 范围 采区煤柱314.1.2 带区地质和煤质情况314.1.3 带区生产能力 储量及服务年限314.2 带区巷道布置314.2.1 区段划分314.2.2 带区斜巷布置324.2.3 带区下部车场布置324.2.4 带区煤仓形式 容量及支护354.2.5 带区硐室简介374.2.6 带区工作面的接续374.3 带区准备384.3.1 带区巷道的准备顺序38第5章 采煤方法405.1 采煤方法的选择405.2 回采工艺405.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备405.2.2 设备选型405.2.3 工作面循环方式和劳动组织形式41第6章 井下运输和矿井提升446.1 矿井井下运输446.1.1 运输方式和运输系统的确定446.1.2 矿车的选型及数量446.1.3 带区运输设备的选择466.2 矿井提升系统476.2.1 矿井提升设备的选择与计算47第7章 矿井通风安全497.1 矿井通风系统的确定497.1.1 概述497.1.2 矿井通风系统的确定497.1.3 主扇工作方式的确定497.2 风量计算与风量分配507.2.1 矿井风量计算的规定507.2.2 风量计算507.2.3 风量分配527.2.4 风速的验算537.2.5 风量的调节方法与措施537.3 矿井通风阻力计算547.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力547.3.2 矿井等积孔计算557.4 通风设备的选择557.4.1 主扇的选择计算557.4.2 电动机的选择567.5 矿井安全生产措施577.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸577.5.2 火灾与水患的预防587.5.3 其他事故的预防587.5.4 避灾路线及自救规定58第8章 矿井排水608.1 概述608.1.1 矿井水来源及涌水量608.1.2 对排水设备的要求608.2 矿井主要排水设备618.2.1 排水方式与排水系统简介618.2.2 主排水设备及管路的选择计算62第9章 技术经济指标64结 论66致 谢67附录170附录273绪 论毕业设计是大学里必须完成的最重要的环节之一。是对所学习的知识的一次综合的运用和检验。经过了四年的学习和钻研我掌握了一定的专业知识，为了能实际运用这些知识并检测自己对知识的掌握情况以及能够顺利的毕业，我做了黑龙江省七台河市龙湖矿的新井设计，在毕业实习中也收集到了很多龙湖矿的资料。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括设备选型、通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面、开拓方式、采煤工艺、支护方式的知识等。本设计采用倾斜长壁采煤法，主要是针对小倾角煤层的开采方法，本方法采用倾斜巷道布置，不需要布置上下山，所以开采初期不需要太多的投入，对矿井的生产和管理也有好处。本设计主要是通过绘制矿井的各种图纸来体现，同时也有很多文字部分其主要内容为方案比较和经济比较，这样可以使设计更加合理。在设计中，还需要考虑矿井的地质情况和煤层的受力情况，使设计尽量符合实际情况。在本次毕业设计中可以发现我们所欠缺的知识和加深对一些知识的认识程度。更弥补了我们的不足和纠正我们的错误的观点，提高我们的分析问题解决问题的能力。为以后的工作打下坚实的基础。从而更好的为祖国为社会贡献力量。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况龙湖煤矿位于七台河矿区东部的龙湖煤矿，距七台河市中心25km，行政区划属黑龙江省七台河市勃利县北兴农场。地理坐标为北纬45 5053，东经1311215。采矿权属七台河矿业精煤（集团）有限责任公司。本次报告范围:北以f1断层为界，南以f19断层为界，西以第9勘探线为界与龙西矿区相接，东以f17断层为界。东西走向长2.6km，南北倾斜宽5km，深部以-500m标高为界。区内有矿用铁路专用线与勃七线、牡佳线接轨，勃宝公路横贯区内，交通方便。图1-1 龙湖煤矿交通位置示意图井田西部有一季节性河流龙湖河，发源于龙湖东沟，位于本区西部，全长19km，流向北西注入倭肯河。地貌为丘陵地形，东南部高、西北部低，地表标高在190m252.92m之间，平均标高为230m左右。区内11月至翌年4月为冻结期，最大冻结深度为1.5m2.0m最高气温2731,年平均气温2.93.4。年降雨量340mm680mm，属寒温带大陆性气候。年间多西北风，年平均风速为2.24.3m/s 。最大风速为1532m/s。根据辽宁省地震大队1964年地震资料本区地震烈读为vi度。本区为新开发矿井。在井田内无其他生产矿井和停封矿井或小窑，根据已批准的七台河矿区总体发展规划，矿井用水取自桃山水库水。根据1986年1月3日七台河矿务局与佳木斯电业局会谈纪要及达成协议，本井电源引自七台河东部变电所。1.2 地质特征1.2.1矿区范围内地层情况本区赋存的地层为中侏罗统万隆组（jw），上侏罗统鸡西群滴道组（j3d）城子河组（j3ch），白垩系桦山群东山组（k、d）及第四系（q）。自上而下分述如下：（1） 第四系（q）为残积、坡积、冲洪积层，由粘土、砂砾石及粉、细、中砂等组成，厚0.510m。冲洪积层本区仅在沟谷地带有所分布。与东山组呈不整合接触。（2） 东山组（k.d） 本组地层出露于南部。本区控制厚度为400m。岩性主要为灰灰绿色安山质角砾岩，砾径213cm，偶夹含凝灰质的沉积岩。与城子河组呈不整合接触。 （3） 城子河组（j3ch） 本组是本区主要含煤地层，地层厚度1880m,含煤89层，其中可采及局部可采煤层39层，可采煤层总厚度37.64m。本组岩性为粉砂岩，细砂岩，粉细砂岩互层，中砂岩，粗砂岩，含砾粗砂岩。煤层及少量薄层凝灰岩，云母质粉砂岩等。与滴道组呈整合接触。（4） 滴道组（j3d）本组仅赋存于本区南部，控制厚度为180m，本组含煤层16层，总厚度12.65m。复结构煤层较多，稳定性差。可采煤层有109、110两层，岩性为粗砂岩,含粒粗砂岩,时夹砾岩曾,岩性在横向上变化较大，不稳定。本组与下伏万隆组呈不整合接触。（5） 万隆组（jw）本区仅分布在f1断层以北，本区所见为万隆组地层的一部分，其岩性为正常沉积岩，以粗粒碎屑岩为主，夹粉砂岩，细砂岩及凝灰岩等。本区实控厚度为500m。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勃利煤田内主要由一系列褶皱及逆冲断裂所组成，呈现向南突出的弧形构造。大地构造处于新华夏系第二隆起带之上的三江穆棱河中生代聚煤坳陷带的中部。本区位于弧形构造东翼，区内褶皱、断层较发育。1 、褶皱本区总的构造形态为一复式背斜，北部为一向斜，中部为一向斜,f17断层以西,x1向斜与b5背斜之间发育一组短褶皱，褶皱向东轻伏。b1背斜全区发育，走向ne45左右，向东倾伏,轴面大体为直立状背斜,局部地块因断块上冲推移作用,北翼地层倾斜缓而南翼陡峭,背斜轴面向北倾。x1向斜全区发育，f17断层以西轴部走向为ne50，向b1背斜靠拢，轴面大体为直立状向斜。b5背斜全区发育，轴部走向ne45左右背斜轴面想北倾斜，北翼地层较缓，南翼地层较陡，一般倾角60左右，是全区地层倾斜最陡部分。本区褶皱具有三个特征：（1） 大部分轴面为直立状，即两翼地层倾斜相差不大，但局部地段不对称，即一翼地层倾斜较陡，而另一翼较缓。（2） 普通具有向东倾伏趋势，即西部出现露地层较老，而东部出现露地层较新，局部也有出现反向倾伏的现象。（3） 所有褶皱由浅部向深部均有波幅较大变为波幅较小，亦即由复杂变为简单趋势。2、 断层本区断层比较发育，勘探阶段共查明断层6条，其中落差大于100m的有3条30100m的有2条，落差小于30m的有1条。正断层有5条，逆断层有1条。走向断层有5条，斜交断层有1条。本区断层根据勘探程度可分为可靠断层和较可靠断层两种。可靠断层是走向及倾向延展均有勘探工程实见或控制，摆动不大，不会出现段点串层现象。较可靠断层为勘探工程实见或控制，断层确实存在但在向或倾向延展方向上可能会有摆动，局部地段断点组合是合理而趋近实际。本区查明可靠断层6条，在高级储量区内及其周围的断层都是可靠断层。3、 岩浆活动 本区岩浆活动可分为两期，第一期为大规模侵入活动时期，岩浆侵入煤系地层之中呈岩床产出，镜下鉴定为闪长粉岩。本期岩浆活动在本区有3个岩体，第一个岩体是b1背斜以北，14-19勘探线之间的岩体，最厚可达150 m ，一般厚100 m，向西向南变薄，侵入于54a-55煤层之间。第二期岩体以岩盖形态产出，覆盖于含煤地层之上，分布高山顶部。镜下鉴定岩性为安山岩。1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征 1、 煤层本区含煤地层为城子河组。其中可采煤层为7层，可采煤层总厚度为14.4m。可采煤层中均为中厚煤层。本区城子河组参与储量计算的煤层有7层，自上而下分别为54a#，55#，56#，57上#，57#，58上#，58#煤层。1.2.4岩石性质 厚度特征煤层顶底板的岩石性质非常稳定厚度在8m以上,多以砂岩为主伴随有两层闪长玢岩侵入体。1.2.5井田内的水文地质情况本区水文地质类型为类型。1 含水层本地区含水层自上而下分为两个含水层:地含水层：位于地层上部的第四系底层中，局部发育，主要分在勘探区北部、西部、中部的地势低洼处，含水层厚2.2m，为孔隙承压水，含水性较弱。水化学类型为低矿化度hco3-camg，hco3-cana型第含水层:位于煤系地层浅部的风华裂隙中，深76-83m，呈面状分布，含水厚度60.24m.地下水多为潜水形式存在。地势低洼处富水，丘陵顶部贫水。岩性较粗，富水性好。岩性较细，富水性差。据抽水资料，a=0.0349-0.2589/s.mk=0.113-0.325m/d. 本区地下水补给来源以大气降水为主。岩层富水性与区内地形地貌、岩石性质、地质构造等因素有关。七、八月为降水量集中期，地下水位高，二、三月份地下水位最低。 1.2.6瓦斯 煤尘爆炸性及煤的自然性1 瓦斯根据9223孔采样资料，全区瓦斯可分三带，浅部为 co-n2 带,中部为n2-ch4带,深部为ch4带。属低瓦斯矿井。2煤尘爆炸性在本区7个煤层全部做了煤的爆炸实验，实验结果全有爆炸性。火焰长度为7mm大于420mm，加岩粉量11%82%才能制止。3煤的自然性本区对7个煤层的煤蕊煤样进行化验，均为不自燃。1.2.7煤质 牌号及用途本区煤层以光亮-半光亮型为主。煤硬度小，裂隙发育，质脆易碎。煤的比重为1.331.66 ，平均为1.48 .煤的容重为1.271.58平均为1.39.煤的变质阶段为：焦煤、肥煤、1/3焦煤为-阶段、无烟煤、贫煤为-阶段。原煤煤质主要指标：灰分：全区煤灰分为8.03%39.75% ,平均为24.85% ，属中灰-富灰煤，以中灰煤为主。水分：肥煤为0.14%1.64% ，平均为0.81% ;1/3焦煤为0.43%1.49% ，平均为0.82% ；焦煤为0.32%1.19% ，平均为0.77% ；瘦煤为0.72% 0.82% ，平均为0.63% ；贫煤为0.53%1.07% ，平均为0.68% ；无烟煤为1.40%1.69 ,平均为1.54% .挥发分:肥煤为23.58%34.53% ，平均为27.98% ；1/3焦煤为28.14%35.92% ，平均为30.67% ；焦煤为19.89%27.79% ，平均为24.53% ；瘦煤为17.44%19.88% ,平均为18.58% ;贫煤为12.31%18.79% ,平均为15.71% ；无烟煤为7.67%7.81% ，平均为7.74% .发热量：肥煤为21.5232.66mj/ kg ，平均为27.89% mj/ kg ；1/3焦煤为21.5831.25 mj/ kg ，平均为27.67mj/ kg ；焦煤为21.2632.25 mj/ kg ，平均为27.18mj/ kg ；瘦煤为22.6230.67 mj/ kg ,平均为27.18 mj/ kg ;贫煤为25.3627.71 mj/ kg ,平均为26.31 mj/ kg ；无烟煤为24.9927.09 ，平均为26.03 mj/ kg .粘结指数：肥煤为91104 ，平均为98 ；1/3焦煤为87103 ，平均为95 ；焦煤为5398 ，平均为89 .胶质层厚度：肥煤为25.439.5mm ，平均为28mm ；1/3焦煤为9.025.0mm ，平均为21.0mm ；焦煤为7.825.0mm ，平均为19.3mm .全区为高熔灰煤。全区煤层硫的含量为0.29%，属于低硫煤。全区煤层磷的含量基本属于低磷-中磷煤。本区煤的主要用做炼焦用煤，亦可作为动力和民用煤。1.3 地质勘探程度及可靠性1已知的地质报告中没有关于地震烈度和洪水水位的资料。2矿井部分钻孔的处理不够到位，封孔质量较差。3关于煤层顶底板的资料过少，具体厚度不清。4关于断层导水性的资料不全。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况本井田位于黑龙江省七台河市勃利县北兴农场境内，距七台河市中心25km.勃利至宝清公路从井田中部通过。2.1.2井田境界确定的依据根据地质报告圈定的井田境界为北以f1断层为界。南以露头煤（f31断层）为界。东以f17断层为界。西以第9勘探线为界。深部以-500m标高为界。2.1.3井田境界未来发展情况随着勘探水平的全面提高和技术的进步，井田范围内的储量会逐步精确，可能在更深部勘探到可采煤层。2.2 井田储量2.2.1储量计算范围设计井田范围内计算的煤层为54a#、55#、56#、57上#、57#、58上#、58#七层煤，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。北以f1断层为界。南以露头煤（f31断层）为界。东以f17断层为界。西以第9勘探线为界。深部以-500m标高为界，浅部至煤层风氧化带露头，氧化带垂深25m。储量计算深度为-500m标高。2.2.2保安煤柱留设的煤柱主要有工业广场煤柱、采区井巷煤柱及断层边境煤柱。煤柱留设的依据是根据国家煤炭工业局制定的建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程计算的：1井田边界留设煤柱25m。2断层两边各留设25m煤柱；但由于井田内部断层断距在50m左右，所以实际留煤柱宽度为100m。3工业广场留设15m的煤柱维护带。其中工业广场是以下表为依据留设保护煤柱。按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：662万吨。断层、地面、边界保安煤柱损失：1978.5万吨2.2.3储量计算方法计算方法：用底板等高线平面投影分水平快段法。储量计算标准以煤炭工业矿井设计规范为依据，计算如下：计算公式：矿井工业储量=块段面积块段平均厚度容重/cos煤层平均倾角可采储量计算公式：z=(zc-p)k式中p保护工业场地、井筒、井田境界、湖泊等留设的永久煤柱损失量；k 采区采出率。zc矿井工业储量。z 矿井可采储量。zc=700000014.41.4/cos13=144.83mtk取0.8p=26.41mtz=(zc-p)k=(144.83-26.41)0.8=94.74mt经计算得：本矿井的工业储量为144.83mt，可采储量为94.74mt。可以进行矿井设计并以此数据为设计依据。表2-1 矿井可采储量汇总表水平煤层工业储量a+b+c（mt）工业场地（mt）井田境界（mt）断层（mt）巷道（mt）合计开采损失（mt）可采储量（mt）54a12.10.90.40.80.22.32.07.85510.90.80.40.80.22.22.16.65613.31.00.40.80.22.32.08.957上11.90.90.40.80.12.12.07.75710.10.80.30.70.11.82.16.158上13.31.00.40.80.22.32.08.95815.71.20.50.90.12.52.111.9合计87.36.62.85.61.116.114.356.954a8.100.40.801.21.66.9557.300.40.801.21.76.1568.900.40.801.21.77.757上7.800.40.801.21.66.6576.700.30.701.01.75.758上8.600.40.801.21.67.75810.100.50.901.31.78.7合计58.102.85.608.311.637.8总计144.86.65.611.21.126.425.994.72.2.4储量计算的评价本设计矿井的各类储量计算严格执照有关规定执行的。由于技术水平所限，储量的计算设计所得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 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范规定：1.矿井年工作日按330天计算；2.矿井每昼夜三班工作，其中两班半进行采、掘工作，半班进行检修；3.每日净提升时间16h小时。2.3.2 矿井生产能力及服务年限1.根据煤炭工业矿井设计规范，矿井的设计生产能力应为：大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0及以上（mt/a）；中型矿井:0.45、0.6、0.9（mt/a）；小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.3（mt/a）；除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。2. 矿井设计生产能力方案比较本矿井已查明的工业储量为14483.2万t,，估算本井田内工业广场煤柱，境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的18.2%，各可采层均为中厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为80%，由此计算确定本井田的可采储量为9474.08万t。根据地质报告的资料描述，煤层储量丰富，地质构造比较简单，煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用大/中型矿井设计。并初步确定三个方案，即矿井生产能力为0.60mt/a，0.90mt/a和1.20mt/a三个方案，分析论证如下：按照公式：p=z/ak式中：p为矿井设计服务年限，a；z井田的可采储量,mt；a为矿井生产能力,mt/a；k为矿井储量备用系数，一般取1.4；a1=0.6mtp1=z/a1k=94.74/0.61.4=112ap2=z/a2k=94.74/0.91.4=75ap3=z/a3k=94.74/1.21.4=56a所以p1=112a； p2=75a； p3=56a；经与煤炭工业矿井设计规范和采矿设计手册相核对，确定75a为比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为0.9mt/a。2.3.3 矿井设计服务年限矿井设计服务年限：p=z/ak式中：p为矿井设计服务年限，a；z井田的可采储量,mt；a为矿井生产能力,mt/a；k为矿井储量备用系数，一般取1.4；计算得： p = z/ak=94.74/（0.91.4）=75a；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新开发的矿井，在井田内无其他矿井和停闭矿井或小煤窑。 3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素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）煤层的赋存情况和开采的技术条件；（2）井田内的地质条件和井田内的水文地质条件（特别是表土层情况）；（3）地形地貌和地面外部条件；（4）施工技术和设备条件； （5）技术装备和工艺系统条件；（6）总体设计和矿井生产能力要求等。综合以上各种因素，通过系统优化和多方案技术经济比较确定，影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：（1）本井田所在位置属于丘陵地形，工业场地应选在相对比较开阔的阶地上标高为220m。（2）整个井田的煤层上部标高在+170m，下部标高在-500m，整个矿区共7层可采煤层，即54a#、55#、56#、57上#、57#、58上#、58#，全区发育。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在13左右。（3）顶底板为粉沙岩，粗砂岩等硬质岩层。稳定性较好。3.1.3确定井田开拓方式的原则：(1)尽量早出煤多出煤，多出好煤，投资要尽可能少，把成本降到最低，效率提到最高。要完善生产系统，使生产系统有效、可靠，在保证生产可靠和安全的条件下尽量减少开拓工程量，尤其是初期建设工程量，节约基建工程量，减少成本，加快矿井建设。(2)集中开拓合理布置，使生产系统简化，尽量避免生产分散，为集中生产创造条件。(3)要尽力减少煤炭损失，合理开发国家资源。(4)必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。建立完善的通风系统，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井硐形式和井口位置不同的井田地质条件和开采技术条件，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。一般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合理的开拓方式。开拓方式按照井筒的倾角不同（水平、倾斜、垂直）分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓方式（平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合进行开拓）等四种方式。开拓方式依据井筒 （或平硐）与煤层位置的不同又有若干分类。平硐开拓：在侵蚀基准面以上的丘陵或山岭地区的煤层，由地面开凿通向煤层的平硐，可利用平硐开拓全部或一部的分煤田。斜井开拓：对于煤层赋存较浅、表土层较薄、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。1.井筒形式首先考虑平硐开拓因为平硐开拓是最简单的开拓方式，有很多突出优点。首先考虑平硐开拓方式的可行性。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：不具备平硐开拓方式的条件。因此，平硐开拓方式不适用本设计井田，排除采用平硐开拓方式。立井开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。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（井筒位于井田中部）方案三：双斜井开拓方式（井筒位于井田露头煤处） 图3-1 方案一：双立井开拓方式 图3-2 方案二：双斜井开拓方式图3-3 方案三：双斜井开拓方式（1）双立井开拓：本井由于煤层较浅采用立井开拓费用较高，从地理位置考虑由于方案一井口位于山地上不宜铺设火车线路。运输存在问题。表3-1 开拓方案经济比较表方 案 双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓 单位 名称单位主井副井主井副井掘进面积平方米25.043.512.9011.99长度米250250786544掘进一米单价元/ m3072.584541.151034929支护一米单价元/m9898.417597.3960734852掘进总费用万元76.81113.5381.2750.53支护总费用万元247.46439.93477.34263.95合计万元877.73873.09（2）双斜井开拓：斜井位于井田中央储量中心处比较合理且井口地形相对比较平坦有利于地面运输，斜井运输能力大。（3）双斜井开拓：井筒位于井田露头煤处，这样布置能够快速见煤快速投产。但由于位置相对比较偏远且偏离了储量中心不利于井下巷道布置和运输。由此可见方案二比较合理。因此可以初步选用方案二双斜井开拓布置到接近中央位置。2.井口位置主井井口坐标： xa=5082700， ya=440700；副井井口坐标： xb=5082400， yb=440700；3.2.2水平划分及水平标高确定如果煤层赋存状态为倾斜状态时，一般由浅部开始向深部开采，从而达到减少工程量、快速建设的目的、同时减少了投资、降低了成本低。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，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，供该水平各个采区煤的外运、辅助运输和通风用。煤矿的科技发展速度十分迅猛，目前的发展方向为在高度机械化的基础上实现高度集中化，现代的高产高效矿井要求开采集中在一个水平，12个工作面生产。这就要求加大工作面、采区和水平的走向及倾斜尺寸，要求有丰富的资源、储量和较长的服务年限。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：1.符合要求的水平服务年限；2.煤层的赋存条件及地质构造；3.生产成本；4.水平接替；5.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：井田划分两个开采水平；一水平标高0m，二水平标高为-300 m。一水平实行仰斜，俯斜开采，二水平仰斜，俯斜开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高0 m，二水平标高-200 m，三水平标高-400 m。各水平均实行仰斜开采水平储量及服务年限如下（见表3-2水平储量）： 表3-2 水平储量可采储量（万吨）服务年限（年）方案一一水平5525.2543二水平3948.8332方案二一水平5525.2543二水平2416.3219三水平1532.5113从该表中可知，方案二的二水平储量严重不足，而方案一的二水平，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。故而采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，水平标高分别为0 m和-300 m，一水平垂高为220m， 二水平垂高为300m。一水平和二水平都采用仰，俯斜开采。3.2.3开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，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。1.运输大巷的布置：运输大巷是服务于整个开采水平的煤炭运输和辅助运输（人员、矸石、材料、设备等）以及通风、排水和管线敷设等，服务年限很长。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：（1）.单层布置：自井底车场开掘主要石门后，分煤层设置水平运输大巷。（2）.分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设集中大巷，由集中运输大巷开采石门与各煤层联系。自井底车场开掘主要石门与个分组集中大巷贯通。（3）.集中布置：在开采距离较近煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用采区石门联系各煤层。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：如图所示： 集中运输大巷布置 分组集中大巷布置 图3-4 开拓巷道布置图表3-3大巷比较方案特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1. 巷道工程量少2. 生产集中3. 采区巷道分组联合布置4. 大巷好维护，运输条件较好1. 巷道工程量少2. 生产区域比较集中，运输条件好3. 采区巷道集中联合布置，开采强度大 4. 大巷比较容易维护缺点1石门长度过长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. 可以反向运输适应条件1. 多煤层开采，煤层间距大小不同2. 采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，初期工程量小，但工期大1. 煤层间距小2. 井田走向长度大，服务年限长3. 下部煤层底板有坚硬岩层，采区尺寸大，石门长度短方案一：集中运输大巷方案二：分组集中运输大巷详见比较表3-3大巷比较方案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7层，即54a#，55#，56#，57上#，57#，58上#，58#平均间距20m。针对上述情况，有对比表可知，本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案一。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井筒形式和数目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。开拓方式按照井筒的倾角不同（水平、倾斜、垂直）分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓方式（平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合进行开拓）等四种方式。开拓方式依据井筒 （或平硐）与煤层位置的不同又有若干分类。经分析比较本矿设有4个井口。其中主、副井各一个，均为斜井。风井两个，均为立井。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，回风井专门用于回风。3.3.2井硐位置及坐标井筒确定在9104 钻孔附近，理由是：(1)地处井田储量中央；(2)有较好的地形条件：井口处标高+220 m，地面坡度不足5，平正土方量小；(3)交通条件好：靠近公路。 确定井筒坐标：主井井口坐标： xa=5082700， ya=440700；副井井口坐标： xb=5082400， yb=440700；主井井口标高为+220 m，副井井口标高为+220 m，拟定一水平为井筒最终水平。主井斜长750 m，副井斜长517 m，两井筒中心线间距为80 m，主井井筒直径4.5m，副井井筒直径4.5 m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度100 mm。3.3.3水平数目及高度本井田采用多水平开拓,拟定第一标高为0 m,实行俯斜开采部分上仰斜开采.第二水平拟定标高为 -300 m，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：一条运输石门、二条回风石门。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种。 (1)煤层大巷在较坚硬的煤层中且煤层顶底板较稳定容易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，从而使运输设备运行良好；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，在建设期间，可以达到早出煤，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，走向不大， 资源/储量有限、服务年限短的；煤层群（组）下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的；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；煤层坚硬而顶板松软或膨胀，难以维护的。(2)岩石大巷岩石大巷的优点很多，如容易维护好，维护费用低。大巷方向、坡度可根据运输的需要选定，受地质构造的影响较少。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全性能好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要有掘进速度慢，岩石工程量大，建设工期长，投资费用高。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：煤层大巷的巷道维护困难，维护费用高；当煤层起伏褶曲较多时，巷道多弯曲转折，机车运行较慢，运输能力降低；巷道维护所留设保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大；煤层有自燃发火危险时，一旦发火就要封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受影响破坏，封闭效果不好，处理火灾困难。综上所述，煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点，岩层大巷的优越性还是主要的。在本设计井田中，由于55#，56#，57上#，57#，煤层间距较小，应布置岩石集中大巷。 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，因此井底车场设计十分重要其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；(4)应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；(5)井底车场线路不止应该结构简单，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；(6)为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。表3-4 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)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷12.4514.932250450013.57100表3-5 大巷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)喷厚(mm)净掘顶高底宽半圆形锚喷12.4514.932250450013.571003.斜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：