采矿工程毕业设计（论文）-七台河精煤集团公司新兴八矿1.8Mta新井设计【全套图纸】 .doc

摘 要本设计矿井为七台河精煤集团公司新兴八矿1.80mt/a新矿井设计，一共有10层可采煤层，分别为47#、48#、49#、50#，51#、58#、60#、63#、67#、68#、 煤层总厚度为15米。煤层工业牌号为1/3焦煤，设计井田的可采储量227mt，设计服务年限为90年，本矿井设计采用以立井为主的综合开拓方式，划分为二个水平，七个采区。每个采区为双翼开采，一个工作面达产，达产时采区个数为一个。采用分层布置， 47#、48#、49#层集中开采。大巷运输采用10吨架线式电机车牵引3吨底卸式矿车运输，采用的采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺。顶板处理方法为全部跨落法。关键词: 矿井设计 联合开采 联合开拓全套图纸，加153893706abstractthe design is the no.8 coal mine of xin xing of qi taihe coal mining group mine new well of 1.8mt/a, possess new well of 2.40mt/a, having totally 4 layers can adopt the coal seam, distinguishing to 47#、48#、49#、50#，51#、58#、60#、63#、67#、68#、 total thickness in coal seam is 15 rice.coal seam industry card number is 1/3 coal, design the well farmland can adopt to keep the 227 mt of deal, design service time limit as 90 years, this mineral well design the adoption regard the well of as to synthesize to expand the way mainly, dividing the line to two levels, seven adopt the area.each one adopts area as a mines, one works reaches to produce, reaching to produce adopt area piece as one.the adoption layering arranges, 47#,48#,49# layer concentrates to mine.the big lane conveyance adopts 10 ton a line type electrical engineering cars lead 3 ton bottom unload type mineral cars transport, adopting of adopt coal method as the alignment the long wall adopt the coal method, adopting coal craft as to synthesize the mechanization adopt the coal craft.a plank handles method as to across to fall the method all.key phrase: mineral well design unites to mine unites to expand v目录摘 要iabstractii绪论11.1 井田概况21.1.2 交通位置21.1.3 地形地势21.1.4 气候21.1.5 河流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41.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征61.2.4 岩石性质、厚度特征71.2.5 井田内的水文地质情况71.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性81.2.7 煤质、牌号及用途81.3地质勘探程度及可靠性9第2章 井田、境界及储量102.1井田境界102.1.1 井田周边状况102.1.2井田境界确定的依据102.1.3 井田未来发展情况102.2 井田储量102.2.1 井田储量的计算102.2.2 保安煤柱112.2.3 储量的计算方法122.2.4 储量计算的评价122.3矿井工作制度、生产能力及服务年限152.3.2 矿井生产能力的确定152.3.3 矿井服务年限15第3章 井田开拓173.1 概述173.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述173.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况173.2 矿井开拓方案的选择183.2.1 井硐形式和井口位置183.2.2 开采水平数目和标高193.2.3 开拓巷道的布置203.3 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263.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置263.3.5 井底车场形式的选择283.3.6 煤层群的联系303.3.7 采区划分303.4 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363.5.3 通过能力计算393.5.4 井底车场主要硐室393.6 开采顺序403.6.1 沿煤层走向的开采顺序403.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序403.6.3 采区接续计划40第4章 采区巷道布置与采区生产系统424.1 采区概况424.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱424.1.2 采区地质和煤质情况424.1.3 采区生产能力、储量及服务年限424.2 采区巷道布置434.2.1 区段划分434.2.2 采区上山布置434.2.3 采区车场布置464.2.4 采区煤仓形式、容量及支护524.2.5 采区硐室简介544.2.6 采区工作面的接续554.3 采区准备564.3.1 采区巷道的准备顺序564.3.2 采区主要巷道的断面及支护方式57第5章 采煤方法585.1 采煤方法的选择585.2 回采工艺595.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备595.2.2、工作面循环方式和劳动组织形式61第6章 井下运输和矿井提升636.1 矿井井下运输636.1.1 运输方式和运输系统的确定636.1.2 矿车的选型及数量646.2 矿井提升系统666.2.1 矿井提升设备的选择66第7章 矿井通风安全687.1 矿井通风系统的确定687.1.1 概述687.1.2 矿井通风系统的确定687.1.3 主扇工作方式的确定697.2 风量计算与风量分配697.2.1 矿井风量计算的规定697.2.2 风量计算697.2.3 风量分配727.2.4 风速的验算727.2.5 风量的调节方法与措施737.3 矿井通风阻力计算747.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力747.3.2 矿井等积孔计算757.4 通风设备的选择767.4.1 主扇的选择计算:767.4.2 电动机的选择777.4.3 反风措施777.5 矿井安全生产措施777.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸787.5.2 火灾与水患的预防787.5.3 其他事故的预防797.5.4 避灾路线及自救规定79第8章 矿井排水818.1 概述818.1.1 矿井水来源及涌水量818.1.2 对排水设备的要求818.2 矿井主要排水设备828.2.1 排水方式与排水系统简介828.2.2 主排水设备及管路的选择计算83第9章 采区供电859.1 矿井供电系统概述859.1.1 电力用户的分级和电压等级859.1.2 地面变电所859.1.3 井下供电系统859.1.4 采区供电869.2 采区电器设备的型号及数目869.3 变压器容量选择879.4 电缆选择计算88第10章 技术经济指标91结 论93致 谢94参考文献95附 录 196附 录 2102绪论通过大学四年的学习，我掌握了知识，为了能更好的巩固和运用这些知识，我做了齐七台河市新兴八矿的新井设计。在毕业实习中我收集了很多新兴八矿的资料以便于全面的做好本矿井的设计。本设计主要是关于新兴八井的建设，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等等。本设计包括采煤工艺、通风安全、岩石力学以及cad制图等多方面的知识。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，其中文字部分包括大量的方案比较，以便使设计更加合理化、经济化。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。希望通过做本次毕业设计，我能够从中学到更多的采矿专业知识，巩固我所学过的各种知识，并且能够将理论与实践很好的结合到一起，从而也为我以后的工作打下良好的基础。由于本人知识有限，缺乏一定的现场实践。因此，本设计中难免会出现一些问题，还望各位老师不吝指正。第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围新兴八矿位于七台河矿区西部，距七煤公司约十二公里，行政区划属黑龙江省七台河市新兴区管辖。地理坐标为北纬45464547，东经1303013031。井田范围：北界74层煤层露头，与新立矿、新建矿相邻；南界到桃七三区44号煤层-800标高；东界为f11号断层，与桃山矿相连 ；西部以f14号断层为界，与东风矿相邻。东西走向长约7.5公里，南北倾斜宽约6.5公里，面积约48.75平方公里。交通位置见图1-1。1.1.2 交通位置区内有矿用铁路专用线与勃七线，牡佳线接轨。铁路交通方便。公路可通往桦南、佳木斯、双鸭山、宝清、密山、鸡西、勃利、依兰和哈尔滨等市县。公路交通十分方便。交通位置见图1-11.1.3 地形地势区内地势较起伏，地形大部属丘陵区。地面标高在+170米+240 米。1.1.4 气候区内由11月至翌年 4月为冻结期，冻结深度为 1.5m-2m,最高气温在零上 2731，最低气温在-29-34, 全年平均气温在零上 0.5，年降水量为370mm631mm 。1.1.5 河流新兴八矿内无河流。图11 交通位置图1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况新兴八矿区煤系地层属上侏罗统鸡西群含煤地层，主要由城子河组上部和穆棱组下部组成。下部界限从74号煤层底板开始，上至44号煤层，地层厚度1265米，共含煤56层，总厚度 28.51 米，含煤系数为2.33 %，其中可采和局部可采20层。穆棱组平行不整合于城子河组之上，以42号煤层底板含砾粗砂岩为城子河组和穆棱组分界。根据岩性特征和含煤性，本矿区的地层主要在城子河组第五段和第九段之间，现分述如下：1.城子河组第五段为80号煤层底板含砾粗砂岩至74号煤层顶板粉砂岩间的地层，厚度约150米，含煤7层，其中局部可采层3层，为74、77、79层，岩性以中、粗砂岩，含砾砂岩，粗砂岩为主。2.城子河组第六段：系指74层顶板粉砂岩至67层顶板含砾粗砂岩间的地层，厚约90米，含煤6层，其中67、68为主要可采煤层，72、73层局部可采，岩性以中、粗砂岩，粉细砂岩为主，67层底板凝灰岩发育较好，厚度约1-2米，是区域对比的重要标志。3.城子河组第七段：为67层顶板含砾粗砂岩至56层顶板粗砂岩，厚度约240米，含煤共10层，其中以58、60、63、65、66层发育较好，大部分可采，56层仅在5线附近发育较好，其余均不可采。该层段岩性以粉砂岩，粉细砂岩互层，中至粗砂岩为主。本段含薄层凝灰岩3层，其中以67层煤层底板发育较好，为对比标志。4.城子河组第八段：为56层顶板粗砂岩至51层底板粗砂岩间地层，厚度约215米，含煤5层，只有55层局部可采，其余均不可采。该层段岩性以粉细砂岩层为主。5.城子河组第九段：为51层底板粗砂岩至44层顶板含砾粗砂岩的层段，厚度约260米，共含煤12层，其中48层全矿可采，厚度在1米左右，局部可采层有44、46、47、49、50、51层共6层，46、49、50、51层为复煤层，灰分较高，该层段岩性以中砂岩，粉砂岩，细砂岩为主，48层下部的中粗砂岩，44层底板凝灰岩可做全矿的对比标志。第四系残积层、坡积层不整合于下伏地层之上，厚度约10米左右。煤系地层综合柱状表详见 表 1211.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造勃利煤田位于我国新华夏系第二隆起带，双鸭山、七台河、鸡西中生代坳陷中部，是一个弧形构造。新兴矿位于弧形构造西翼，区内地层总体向南倾斜，煤层走向由n60w渐变为ew方向，煤层倾角由北向南逐渐变大，井田北部煤层倾角一般在7-11，井田中部煤层倾角15-20，井田南部煤层倾角20-30，整个井田为一向南倾斜呈弧形展布的单斜构造。井田内的地质构造较简单，主要的断层有两条，f3 和f4分别与煤层走向斜交，走向一般在n30-50w，属张性断层，断层面比较平直，倾角一般在55-70左右，为正断层。其中的f4号断层落差较大可作为划分井区的界线。 表1-2-1 煤系地层综合柱状表界系群组段厚度分布范围岩性特征接触关系第三系0280第6线东侧普遍发育本系由浅绿，绿色泥质粉砂岩及浅灰色、分选甚差，磨圆度不好的细砂岩组成。胶结不良成半胶结，粒度由上而下变粗。不整合中生界下白垩统鸡西群穆棱组5线南侧发育本组主要由粉砂岩、泥岩组成，次为细砂岩夹少量中砂岩，全组岩石颜色较其下部的城子和组偏浅，上中部基本不含煤，本组被早白垩纪辉绿岩侵入。不整合城子和组上0270全区发育本组由灰白色砂岩，灰浅灰色砂岩和粉砂岩与细砂岩互层组成夹有薄层凝灰岩，粒度由上而下由细变粗。为便于对比，划分为上中下三段，主要煤层集中于中段，本组被早白垩纪岩浆分二期侵入。整合中220374下0230元古界麻山群分布本区外围构造盆地基地主要由黑云母片花岗麻岩，石英片岩，石英岩，绿泥石片岩，片岩等组成。被前古生界粗粒、斑状黑云母花岗岩侵入。不整合序号断层编号性质产状落差（m)可靠性走向倾向倾角1f3正nwne65o0-70较可靠2f4正nwne68o80-200较可靠表1-2-2 断层一览表1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征表1-2-3 可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚（m）层间距（m）倾角（度）围岩煤的牌号容重（t/ m3）煤层构造及稳定性最大最小顶板底板平均1474.13.022272325细砂岩粉砂岩1/3焦煤1.43较稳定3.052483.862.1428342224砂岩粉砂岩1/3焦煤1.40较稳定33493.22.726282426粉砂岩粉砂岩1/3焦煤1.40较稳定2.954511.420.321902302326粉砂岩粉砂岩气煤1.62较稳定0.765581.041.014242324粉砂岩粉砂岩1/3焦煤1.40较稳定1.026600.970.2658722224粉砂岩粉砂岩1/3焦煤1.39较稳定0.807631.080.6022402325粉砂岩粉砂岩1/3焦煤1.44较稳定0.758651.360.558142225粉砂岩粉砂岩气煤1.40较稳定0.859671.300.6017272226砂岩粉砂岩1/3焦煤1.53较稳定0.7510681.650.4967982325粉砂岩粉砂岩1/3焦煤1.48较稳定1.071.2.4 岩石性质、厚度特征表13 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细砂岩2.02.65252200.50.40.58110中砂岩2.32.65151150.21.50.8828泥质岩2.72.81.65.212.830.62.027510粉砂岩2.22.75 205200.52.018510页岩2.02.416301100.21.013.528石英长石2.62.70.120.515351.03.06206201.2.5 井田内的水文地质情况含水层第四纪疏松含水层主要分布在本区北部和西部七台河两侧，呈条带状分布。岩性主要为灰-灰绿色砂岩和碎石，分选不良，微含粘土胶结，粒径一般为10-40毫米，大者可达100毫米，成份主要是安山岩、石英岩和砂岩，多呈棱角状或半圆状。单位涌水量为0.2-1.12公升/秒米，渗透系数为5-40米/日。地下水化学类型为hco3-naca水。冲积层与煤系地层为不整合接触，其间无隔水层，所以冲积层地下水与煤系岩层地下水联系是比较密切的。本煤田是属于裂隙冲水为主的矿床。岩层富水性主要取决于岩层裂隙发育程度和补给条件。岩层富水性是有层的规律，同时也存在垂直分带规律。生产实际中表现为：随着开采面积的增大，涌水量增加；随着开采深度的增加，涌水量减小。浅部风化裂隙带是矿床主要充水地段。本区煤系地层主要有以下两层：48-50层间含水。岩性为粗-中粗砂岩层，厚60米左右。据钻探抽水资料，渗透系数为2.495米/日，单位涌水量为1.657公升/秒米。由于该含水层分布在丘陵区，补给条件较差，所以对矿床充水影响不大。66-72号煤层间含水砂岩层，主要由粗砂岩、含砾粗砂岩组成，厚度70米左右。 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性1、瓦斯：新兴八矿属于低瓦斯矿井。2、煤尘：煤尘爆炸指数为36.40，属于无爆炸危险的煤层。3、煤的自燃：本矿目前无自然发火测定资料，历史上各煤层均无自然发火现象。1.2.7 煤质、牌号及用途1.煤的物理性质本矿区内的煤层是由高等植物所形成的腐植煤，其肉眼煤岩成分主要是亮煤、暗煤，夹镜煤丝带，丝炭较少。黑色光亮。内生裂隙发育，质脆，黑色，条带状，层状结构，其煤岩类型多为光亮型、半亮型和半暗型。镜下鉴定为：煤岩组成多是凝胶物基质体，色鲜红，以镜煤化物质为主，树脂胶体占次要地位，矿物杂质多见，主要是石英、长石、高岭石、方解石和云母，尤其以长石和粘土质泥岩多见。2.煤的化学性质原煤灰分变化较大，一般在20-30%，超过30%的情况也常见。净煤灰分一般在10%左右，胶质层厚度一般在9-15mm，挥发分一般在30-39%，硫含量一般在0.2%左右，磷含量一般在0.01-0.02%，属低硫、低磷煤，发热量一般在7000大卡/公斤左右。根据化验资料，按照中国煤炭分类国家标准，本矿区的各煤层挥发分差距不大，胶质层厚度也基本相近，主要以煤的粘结指数gri为依据。gri65的定为气煤，gri65的定为1/3焦煤，本矿区参与储量计算的14个煤层，除51层和65层为气煤外，其他煤层均为1/3焦煤。煤的变质作用以区域变质作用为主，各煤层的工业牌号及工业指标参见煤层标定牌号测试结果汇总表。经七煤公司化验室和新兴选煤厂化验室化验，本矿各煤层多属中等可选煤。主要工业用途以冶金用煤为主，火电厂作动力用煤次之。本次报告没有进行各煤层风氧化带的测定，仍沿用原精补勘探地质报告数据，即风化带垂深15-20米，氧化带垂深30米。1.3地质勘探程度及可靠性1.报告中缺少地震烈度。2.矿井部分钻孔封孔质量较差。3.煤层顶底板岩性不全，厚度不清，应分层列出，并应有物理机械性质资料。4.断层导水应明确，不是所有的断层有导水。第2章 井田、境界及储量2.1井田境界2.1.1 井田周边状况新兴八矿位于七台河矿区西部，距七煤公司约十二公里，行政区划属黑龙江省七台河市新兴区管辖。地理坐标为北纬45464547，东经1303013031。井田范围：北界74层煤层露头，与新立矿、新建矿相邻；南界到桃七三区44号煤层-800标高；东界为f11号断层，与桃山矿相连 ；西部以f14号断层为界，与东风矿相邻。东西走向长约7.5公里，南北倾斜宽约6.5公里，面积约48.75平方公里。 2.1.2井田境界确定的依据 由于新兴八矿内的断层落差较大，如西部的f14断层，北部74层露头线为界，南部至桃七三区，北部与新立矿相邻，44号煤层-800标高，东界为f11断层，属于水平划分。2.1.3 井田未来发展情况新兴八矿远景储量开发区为桃七三区，位于本矿区南部2 .5公里处,桃七三区的勘探区范围为：东起f7断层，与桃山矿生产区相邻；西部以f14号断层为界；北以f27号断层为界，与新兴矿生产区相邻；南以f8号断层为界。东西走向长6.5公里，南北倾斜宽2.5公里，面积约6.25平方公里。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47#、48#、49#、51#、58#、60#、63#、65#、67#、68#十层，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。它不仅包含着煤在地下埋藏的数量，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带区回采率的储量。2.2.2 保安煤柱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保护带。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于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，留设保安煤柱如下：1.边界断层留设30m50m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15m保安煤柱；4.地面建筑物留设20m保安煤柱；5.煤层大巷两侧煤柱各宽50100m。 按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：33.9 mt； 断层,边界,巷道保安煤柱损失：23.8 mt； 总损失量：57.7 mt。2.2.3 储量的计算方法1.工业储量计算计算公式如下：块段储量=块段面积cos(平均倾角)平均厚度容重。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 采区回采率。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227.2 mt。2.2.4 储量计算的评价本设计井田的各类储量计算严格按照有关规定执行，由人工完成，计算依据严格的科学计算方法以及合理的参数计算而得计算过程比较细致，计算结果比较精确。矿井采储量汇总表见表21。表21 井田可采储量计算总表 单位：万t水平工业储量（a+b+c） 万t煤炭损失量 开采损失可采储量（万t）工业场地（10%）井田境界（4%）其他损失（3%）合计（万t）16027.81602.7641.1480.82724.62660.6410642.617921.21792.1716.8537.63046.62974.9212079.6 表一 新兴八矿储量计算表煤层号面积/m2工业储量/mt永久损失/mt可采储量/mt回采率4714.1010669.02234680%4813.8510667.8922.6345.2680%4914.2210666.7622.2544.5180%511410617.205.7311.4780%5814.0510623.087.6915.3980%6013.9910618.106.0312.0780%6314.110616.9755.6511.32580%6514.3310619.236.4112.8280%6714.3010616.975.6511.3280%6814.3210624.218.0716.1480%总计140.30106340113.3227.280%表三 一水平采区储量表顺序工业储量（mt）工业广场压煤量采区回采率（%）可采储量（mt）年产量（mt）服务年限（a）北三14.61无8011.681.86北二5.37无804.290.67北一8.55无806.840.611中二10.961.09807.891.84中一7.464.77805.961.83南二12.041.20808.671.84南一8.5无806.901.84北三214.72无8011.781.86北二25.5无804.40.67北一29无807.21.84中二2111.1809.91.85中一28无806.41.83南二2131.3809.361.85南一27.58无8061.83北三315无80121.86北二36.0无804.80.68北一39.0无807.21.84中二311.561.16808.321.85中一38.020.8805.771.83南二313.11.3809.441.85南一38.2无806.561.83一水平总工业储量160.02一水平总可采储量106.42一水平总服务年限59年2.3矿井工作制度、生产能力及服务年限2.3.1 矿井工作制度 根据设计规范规定：1.矿井年工作日按300天计算.2.矿井每昼夜四班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修.3.每日净提升时间14h.2.3.2 矿井生产能力的确定1. 根据设计规范，矿井的设计生产能力应为：大型矿井：1.20、1.50、1.80、2.40、3.00、4.00及以上（mt/a）中型矿井: 0.45、0.60、0.90（mt/a）小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.30（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340mt,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16.9%,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227.2mt.2.3.3 矿井服务年限根据地质报告的资料描述,井田内的煤储量丰富,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,初步决定采用大型矿井设计.并初步确定三个方案，即矿井生产能力为1.5mt/a,1.8mt/a和2.4mt/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；计算得：p1=108a ； p2=90a ； p3=67a；经与规程和采矿设计手册相核对，确定90a为比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为1.8mt/a，矿井服务年限为90年。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新兴矿周边均由落差数百米的大型断层作为矿界，与邻区无采动影响。矿区内自1958年以来，先后开掘上百处小井，现生产的小井有 86个，其中，局外的 58个，局内的28个，与大井有关系的13个。各小井均开采大井无法利用的构造复杂块段、边角块段、表外量或不计量煤层。对这些小井矿里一直严格管理，并责成地测科具体负责，尤其对与大井安全有关的小井由矿地测科测绘，监督其开采情况,杜绝了由于小井开采影响大井安全的事故发生。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：本井田属于缓坡丘陵地形，井田北部及中部皆为山岗地带，岗沟起伏不平。地表平均标高+100m。2.煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+100 m，下部标高在-800整个矿共有十层可采煤层，全区发育。煤层走向长度为5.0公里，倾向2.05公里。本井田煤层属于倾斜中厚煤层，平均倾角在25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.井筒形式：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。(1)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。(2)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。(3)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。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：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。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：井筒位于井田浅部，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长；井筒位于井田中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小；井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利；本井田煤层均为倾斜中厚煤层，井田走向长度较大，但倾斜长度不大，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，也应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部。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、成本低的效果。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，供该水平各采区煤的外运、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、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)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；一水平运输标高-350 m，二水平运输标高为-800 m。一水平实行上山开采，二水平上山开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-300 m，二水平标高-600 m，三水平标高-800 m。各水平均实行上山开采水平储量及服务年限见表31：表31 水平储量及服务年限表储量（mt）服务年限（年）方案一一水平16063二水平18071方案二一水平13553二水平21083三水平7529从该表中可知，方案二的三水平服务年限达不到规范要求的服务年限，水平储量严重不足，而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，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，水平运输标高分别为-350 m和-800 m。两水平均采用上山开采。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：运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输（人员、矸石、材料、设备等）以及通风、排水和管线敷设，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分组集中大巷，由分组集中运输大巷开采区石门与各采区煤层联系。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：在开采近距离煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用采区石门联系各采区煤层。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：方案一：分组集中大巷方案二：集中大巷分组集中大巷和集中大巷比较详见表32：表32 分组集中大巷和集中大巷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.采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.采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.可采煤层多，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，采区尺寸大，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10层，即47#、48#、49#、51#、58#、60#、63#、65#、67#、68#十层煤，其中，47#,48#,49#相邻煤层间距较近，约30m左右。58#与60#，63#与65#，67#与68#间距较近，因此47#、48#、49#可用一组上山联合准备。58#与60#，63#与65#，67#与68#可共用一组上山联合准备。所以根据本井田的实际情况，本井田采用方案一。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。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：平硐开拓方式的条件不具备。因此，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；便于井筒延伸对于开采深部赋存煤层有长处。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，掘进工程量和掘进费用多.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；辅助运输时间长。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。技术比较详见表33表33 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5.对于开采深部赋存煤层有长处。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