采矿工程毕业设计（论文）-双鸭山矿务局东荣二矿0.9Mta新井设计[2]【全套图纸】 .doc

-i 摘 要 本设计矿井为双鸭山矿务局东荣二矿 0.9mt/a 新矿井设计，一共有 3 层可 采煤层，分别为 26#、29-3#、30 上#， 煤层总厚度为 6.5m。煤层工业牌号为 1/3 焦煤，设计井田的可采储量 6471.36mt，设计服务年限为 51a，本矿井设 计采用以立井为主的综合开拓方式，划分为两个水平，九个采区。一个工作面 达产，采用分层布置，26#、29-3#、30 上#层分别单一开采。大巷运输采用 10t 架线式电机车牵引 3 吨底卸式矿车运输，采用综合机械化开采。 煤层平均倾角 17，属于倾斜煤层。所以用倾斜长壁采煤法。年工作日为 300 天，采用“三、八”式工作制，工作面长为 200m，每刀进度为 0.8m，每日割 七刀。 提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。 关键词：矿井设计 单一开采 可采储量 全全套套图图纸纸，加加153893706 -ii abstract the design of the mine in shuangyashan mining bureau of east-2 mine 0.9 mt / a new mine design, a total of three layers coal seam, # 26 respectively ,29-3 # 30, #, the total thickness of the seam 6.5 meters. coal industry brands for 1 / 3 coking coal, the mine design recoverable reserves 64.71mt, design service life of 51 years the mine shaft design used mainly to develop a comprehensive manner, divided into two levels, 9 mining area. face up to a class, a hierarchical layout, 26 # ,29-3 # 30 # on the exploitation of a single layer, respectively. roadway transport 10 tons of used f-line traction motor vehicles three tons dump cars transport, integrated mechanized mining. seam average angle of 17 , is inclined seam. therefore, the use of inclined longwall mining method. working days, to 300 days, the adoption of the “three eight“ working system, face to 200 m long, each knife progress of 0.8 m, cutting daily seven knives. well mainly to upgrade equipment used winder, using cage belonging to upgrade. keywords: mine design of a single mining recoverable reserves -iii 绪 论 经过这四年的大学生活，让我掌握了很多采矿专业方面的知识，为了能 让自己更好的理解和运用这些专业知识，我选做了东荣二矿的新井设计， 而且我在毕业实习中也收集到了很多 宝贵的东荣二矿的资料。设计内容主 要是关于新矿井的建设，其中 包括井田概况、井田开拓、采煤方法 、矿井 通风、矿井排水、支护方式、设备选型以及矿井的各个系统。而且 设计的 关键包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及 cad 制图方面的 知识。在这段学习的时间里，老师给了我们极大的帮助，而且很有耐心的教 导我们，本设计主要是通过用 cad 绘制矿井的各种图纸来，来进行 对矿井 的认真分析和优化设计，在这其中文字部分包括大量的 技术方案比较，以确 定是设计更加合理和有效。在设计时，需要对矿井的地质情况、煤层的受力 等情况进行详细分析，这样才能使建成的矿井更加与实际相符。 我忠心的希望通过这最后一 次毕业设计能让在我以后的工作打下良好的 基础。能为将来的工作做出贡献， 由于没有进行过实际的现场工作， 本人 知识也非常有限，缺乏现场经验。因此， 设计中难免会出现一些问题，请各 位专家老师不吝指正，为我留下宝贵的意见。 这次设计的意义对我来说很重要，不论是将来的工作，还是自己本身的 能力的提高都有极其的重要性。希望在这次设计以后能有飞跃的进步。 -iv 目 录 摘摘 要要i abstractii 绪绪 论论iii 目目 录录.iv 第第1 1章章 井井田田概概况况及及地地质质特特征征 1 1.1 井田概况 .1 1.1.1 交通位置.1 1.1.2 地势和河流 .2 1.1.3 气象和地震 .2 1.2 地质特征 2 1.2.1 地层.2 1.2.2 构造.2 1.2.3 煤层.4 1.2.4 沼气 煤尘及煤的自燃性 .5 1.2.5 煤质 牌号及用途 .6 1.3 勘探程度及可靠性 .6 第第 2 2 章章 井田境界井田境界 储量储量 服务年限服务年限7 2.1 井田境界7 2.1.1 井田周边状况 7 2.1.2 井田境界确定的依据 7 2.1.3 井田的为了发展情况 7 2.2 井田储量 7 2.2.1 井田储量的计算 .7 2.2.2 保安煤柱.8 2.2.3 储量计算方法 8 2.2.4 储量计算的评价 .9 2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 9 2.3.1 矿井工作制度 9 2.3.2 矿井设计生产能力及服务年限.9 2.3.3 矿井服务年限 10 第第3 3章章 井井田田开开拓拓.12 -v 3.1 概述.12 3.2 矿井开拓方案的选择 .12 3.2.1 井硐形式和井口位置 .12 3.2.2 开采数目及水平标高 .17 3.2.3 开拓巷道的布置 .18 3.3 选定开拓方案的系统描述 20 3.3.1 井硐形式和数目 .20 3.3.1 井硐位置及坐标 .20 3.3.3 水平数目及标高 .21 3.3.4 石门 大巷数目及布置 .21 3.3.5 井底车场形式的选择 .22 3.3.6 煤层群的关系 24 3.3.7 采区划分 .24 3.4 井硐布置及施工 26 3.4.1 井硐穿过的岩石性质及井硐支护26 3.4.2 井硐布置及装备 .26 3.4.3 井筒延伸的初步意见 .29 3.5 井底车场及硐室 .29 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 .29 3.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度.30 3.5.3 井底车场通过能力验算 .32 3.5.4 井底车场主要硐室 32 3.6 开采顺序33 3.6.1 沿井田走向的开采顺序 33 3.6.2 沿井田倾向的开采顺序 .33 3.6.3 采区接续计划 34 3.6.4 “三量 ”控制情况.34 4.1 采区概述37 4.1.1 采区的位置 边界 范围 采区煤柱 .37 4.1.2 采区内的地质和煤层情况 37 4.1.3 采区的生产能力 储量及服务年限 37 4.2 采区巷道布置 37 4.2.1 区段划分 .37 -vi 4.2.2 采区上山布置 38 4.2.3 采区车场布置 39 4.2.4 采区煤仓形式 容量及支护 44 4.2.5 采区硐室简介 45 4.3 采区准备46 第第5 5章章 采采煤煤方方法法.49 5.1 采煤方法的选择 49 5.1.1 采煤方法的选择原则： .49 5.2 回采工艺49 5.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备.49 5.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式.50 第第6章章 井井下下运运输输和和矿矿井井提提升升 .52 6.1 矿井井下运输 52 6.1.1 运输方式和运输系统的确定 .52 6.1.2 矿车的选型与数量 53 6.2 矿井提升系统 54 6.2.1 提升方式 .54 6.2.2 矿井主提升设备的选择 .55 第第7 7章章 矿矿井井通通风风与与安安全全 58 7.1 通风系统的确定 58 7.1.1 概 述.58 7.1.2 矿井通风系统的确定 .58 7.1.3 主扇工作方式的确定 .58 7.2 风量计算和风量分配 59 7.2.1 矿井风量计算的规定 .59 7.2.2 采掘工作面及硐室所需风量的计算.59 7.2.3 矿井总供风量 62 7.2.4 风量分配 .63 7.2.5 风量的调节方法与措施 .63 7.3 矿井通风阻力的计算 63 7.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力.63 7.3.2 矿井等积孔的计算 64 7.4 通风设备的选择 65 -vii 7.4.1 主扇的选择计算 .65 7.4.2 电动机的选择 66 7.4.3 反风措施 .66 7.5 矿井安全技术措施 .66 7.5.1 预防瓦斯爆炸的措施 .67 7.5.2 预防煤尘爆炸的技术措施 67 7.5.3 避灾路线及自救 .68 第第8 8章章 矿矿井井排排水水.70 8.1 概述.70 8.1.1 矿井水来源及涌水量 .70 8.1.2 对排水设备的要求 70 8.2 矿井主要排水设备 .71 8.2.1 排水系统和排水方式简介 71 8.2.2 主排水设备及管路选择计算 .71 8.2.3 井底水窝排水设备的选择 73 第第9 9章章 矿矿井井主主要要技技术术经经济济指指标标 .74 结结论论.76 致谢词致谢词.77 参考文献参考文献 .78 附附 录录 1 1 79 通过炸开导致的塌落:创新.79 炸开实验在79 印度的地下煤矿画廊盘区 .79 附附 录录 2.83 induced caving by blasting: innovative experiments in blasting.83 gallery panels of underground coal mines of india.83 -1 第1章 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置 东荣二矿位于黑龙江省集贤煤田东南端。行政区划属集贤县腰屯乡社、升昌乡社和 二九一国营场管辖。西南距福利屯32km。经福利屯到矿物局所在地双鸭山市为40km。 福利屯至富锦县公路穿过本井田中部，福前铁路在东荣矿区南部边缘外约3km处通过， 交通比较方便。 详见 图1-1。 江 龙 黑 江 花 松 桦川 同江 绥滨 依兰 汤原 鹤岗 佳木斯 桦南 集贤 东荣矿区 金砂岗 双鸭山 四方台 宝清 富锦 建三江 前进镇 东荣二矿交通位置图 图1-1 交通示意图 -2 1.1.2 地势和河流 本井田处于三江平原的西南部，属高河漫滩，地势低平，地面标高+66 +68m，井田 东部有双山子，标高 +154.7m，西依索利 岗山，标高 +207.9m，南邻完达山北髡，北面广阔 平坦。 本井田内没有大的河流，只有二道诃子等季节性河流，从西，南两个方向流过本区边 缘，雨季二道河子流量为 5.9m3/s，近年来，随 着农业的发展，在井田内修筑了一些排水 渠道，致使湿地面积有所减小，并且对本井田开采影响甚微可以忽略。 松花江位于本矿区北部，距井田较远，距离为38km。 1.1.3 气象和地震 本地区属寒温带大陆性气候，冬季寒冷，夏季气温较高，年平均最高气温为20.1c 23.7 c年平均最低气温 -17.4 c -23.9 c最低气温可达 -35 c。年降水量325.7 692.3mm，年蒸发量1095.5 1430.6mm，年平均风速 4.1 4.7m/s，风向多偏西风，每 年十月至次年五月为冻结期。最大冻深度1.55 2.08m。 根据国家地震局资料，集贤及其邻区裂度在6 以下，过去无强烈地震记载。 1.2 地质特征 1.2.1 地层 本井田的可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组，鸡西群穆棱组，在穆棱组上 覆有巨厚的第三，第四地层晚侏罗系煤系地层不整合于元古界古生界基底之上， 基底由 元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成。见下面地层系统表1-1。 第四系地层在井田内广泛分布，主要由砾砂和粗砂组成，中间夹有不连续的亚粘土， 在砂层上，伏有粘土及层厚 810m的黑腐殖土，第三系地层，在各处均广泛分布，该地 区由粉沙岩，泥岩组成，岩石胶结松散，以灰绿色为主，厚度变化不大。 1.2.2 构造 本井田位于三江盆地的西部，三江盆地是中生代以来的一个断层凹陷地，区域构造 属新华夏系第二隆起带，北段由一些北东向展布的次一级隆起带和凹陷带组成，本井田 属 盆地内的绥深 -集贤凹陷带。 -3 表1-1 地层系统表 界系统（群）组厚度（米） 全新统 1020 全新统温全河组 2040 上更新统顾乡屯组 1040 中更新统 4080 第 四 系 下更新统白土山组 1550 新 生 界 第三系上新统富锦组 121 穆棱组 750 成子河组 930 中 生 界 侏 罗 系 上统 （鸡西群） 东荣组 250 古生界中统青龙山组不清 元古界麻山群不清 本井田的区域构造主要受新华夏系和北西向构造应力场的控制，又前者派生的次级构 造占明显优势，本区主要断层为 f10，f29，f43，f48，f65五个主要断层，详见 断层特 征 表1-2。 表1-2断层特征表 顺序名称性质 断层面 走 向 断点可 靠程度 落差（ m） 水平断 距（ m） 影响范围 1f10 逆断层北向西可靠40130 35 一个采区 2f29 逆断层北东向可靠 50-9058 整个井田 3f43 正断层北北西向可靠 7546 一个采区 4f48 逆断层北东向可靠 17079 一个采区 5f65 正断层北东向可靠 65-8552 一个采区 -4 1.2.3 煤层 本井田共有三个层煤，分别为 26#、29-3#、30上#，各煤层倾角在 17度左右， 26#、29-3#和30上#这几层煤储量较大发育 较好， 分述如下： 26号煤层是全井田发育的可采煤层，可采厚度为1.92.1m平均 厚度2.0m，该煤层 发育稳定，为单一煤层。顶部出现12层夹石，厚度 0.010.5m，对煤层开采影响不大 ， 煤层顶板为粉 砂岩、细砂岩，底版为粉 砂岩及含炭粉 砂岩。 29-3号煤层是全井田发育的可采煤层，距26号煤层为170m，间距变化比较稳定， 可采厚度一般为 1.72.5m，平均2.1m，全层属于单一构造煤层，顶底板均为粉砂岩。 30上号煤层与29-3号煤层间距68m，该层全井田发育，煤层可采厚度在 1.83.0m，平均可采厚度 2.4m，较稳定 ，顶底板为均粉 砂岩。 各煤层特征见表 1-3，地层特征见 煤层图1-2。 表1-3煤层特征表 煤层厚 （m） 围岩 最大最 小 序 号 煤层 名称 平均 层 间 距 （m） 倾 角 （度）顶板底板 硬 度 （f ） 容重 （t/ m3） 煤层构 造 及稳定性 126 1.9-2.1 2.0 17 粉砂 岩 粉砂 岩 0.31.325 单一稳 定 煤层 229-3 1.7-2.5 2.1 18 粉砂 岩 粉砂 岩 0.31.325 单一稳 定 煤层 3 30 上 1.8-3.0 2.4 170 68 16 粉砂 岩 粉砂 岩 0.31.325 单一稳 定 煤层 -5 肥气煤， r=1.40 中沙岩， r=1.40 细沙岩 r=1.40 26 m2jm3 上 统 系 罗 罗 侏 侏 界 生 中 统系界 地层系统 柱 状 2.0 12.03 6.39 10.21 15.17 15.18 4.40 4.62 34.44 15.98 14.65 12.98 10.92 19.40 16.89 18.99 25.75 煤 层 号 煤 层 (m) 地 层 厚 (m) 泥岩 粗-中砂岩 细-中砂岩 粉砂岩，泥岩夹煤 粉砂岩 肥气煤 细砂岩，灰-灰白色 细中砂岩，分选好断续斜层理 粉细砂岩 细砂岩，灰色 粉砂质泥岩 粗沙岩， r=1.40 肥气煤 岩 性 描 述 30上 2.4 29-3 2.1 图 1-2煤层柱状图 1.2.4 沼气 煤尘及煤的自燃性 本井田瓦斯取样的控制浓度在 340.5933.2m，在737.5m以上，甲烷成分为 -6 0.8536.75，在800.4933.2m深为28.1845.26，平均为34.3137.05，二氧 化硫一般为6.448.95，瓦斯成分及 含量均很低，由于地质报告没有明确提出矿井的 瓦斯等级所以，本设计只能根据上述数据进行分析，同时参考集贤矿井的煤尘瓦斯情况， 初步确定本矿井瓦斯等级为低沼气矿井，并有煤尘爆炸危险和自然发火倾向。 本矿井的恒温带温度 +5.6 c， -550m水平的平均地温为 19.5 c，-850m水平为 25.3 c。 煤层顶底板岩石主要为粉沙岩和细砂岩，抗压强度一般在5001100kg/cm2左右。 根 据资料，预计本矿井各煤层顶板类型均在一级类以上。 1.2.5 煤质 牌号及用途 1、煤种及其变化 本矿井煤的挥发分一般大于 40，属低变质煤，个煤层 y值平均为5 9m/m，粘结 性较低，煤种主要为气候，长焰煤次之，煤种在垂向上无明显变化。 2、煤的有害成分 灰分：本井田煤的灰分含量（ag）为10.96 24.45，多属中低灰煤层，其中几 个主要可采煤层均为低灰煤层。 硫：各煤层硫的含量很低，原煤全硫（sgq）为0.1 0.41属特低硫煤。 磷：各煤层原煤磷的平均含量为 0.003 0.061属特低 -低磷煤。 3、发热量 各煤层煤的平均发热量（ qfd）为3063 6849大卡/kg。 4、元素分析 各煤层碳（ cr）的平均含量为 80.84 82.66（hr）的平均含量为 5.32- 5.86。 （or）的平均含量为 10.61-12.62 ，说明咩的元素组成稳定，属低变质煤 5 、工业用途评述 本井田原煤按现行煤炭应用分类法属于气煤，由于本区气煤低灰低磷，低硫， 具有一定的胶质层厚度，所以，本矿井原煤经洗选加工后可做为优良的配焦和化工精练， 副产品可供动力或民用。 1.3 勘探程度及可靠性 本矿井所在地区先后经过普查，祥查，精查阶段，采用了钻探，测井和地震，相互 结合的综合勘探手段，精查地质报告提供的资料比较齐全，精查阶段查明了主要断层和 构 造及煤层厚度，结构和分布范围，比较可靠地提供了煤层层位的对比资料和测 井成果。 -7 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 本井田内煤层均可采，在本井田西面有生产中的集贤煤矿，南面是一矿井田，其余无 大的井田、小煤窑等，本区为农业区，工业基础比较薄弱，但距双鸭山矿业集团 较近， 可 借助老区力量建设本区，人力资源及材料比较充足，井田周边的其它情况对本井田的建 设 均很有利，有利于本区的发展。 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。北边以断层f48做为边界，南边以断层 f84做为边界，东西两面都是井田边界。 2.1.3 井田的为了发展情况 本井田煤层发育较好，可采性极高，且煤质较好，储量丰富，一水平开采后，接续 也极为容易，发展极为稳定，随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储 量 会越来越精确 ，也会越来越机械化，开采难度小，可能在更深部发现可采煤层,开采前 景 十分可佳 . 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 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。 本井田共有三 个可采煤层26#、29-3#和30上#，煤层的平均厚度分别为 -8 2.0m、2.1m、和2.4m，煤层总厚度 6.5m，各煤层倾角均在 17度左右，容重为 1.325t/m3 ，因此根据井田面积可得出本井田的工 业储量为8863.3万吨 。 2.2.2 保安煤柱 保护煤柱的设计原则如下： (1)地面受护面积包括受护对象及周围的受护带； (2)当受护边界与煤层走向斜交时，洋感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； (3)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； (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400m的以边界角圈定，小于 400m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.各煤层在露头处留设 30m保安煤柱； 2.边界断层留设 25m 保安煤柱； 3.井田内部断层留设 25m安煤柱； 4.河流两侧各留设 30m保安煤柱； 5.地面建筑物留设 30m保安煤柱。 设计时要根据实际情况进行留设，但是不能低于以上数据，在本设计中根据实际的 地质情况及地质构造，边界断层留设30m 保安煤柱；井田内部断层留设 30m保安煤 柱； 因 此，经计算得 ： 工业广场煤柱损失： 667.60万t；断层保安煤柱损失： 351.553万t；边 界保安煤柱损失： 133.283万t； 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 . 根据原东荣二矿立井初步设计储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为 8863.3万t. 2.可采储量计算 计算公式如下 ： zk=（zcp）c （2-1） 式中 ， zk 可采储量 -万t； zc 工业储量 -万t； -9 p 永久煤 柱损失-万t； c 采区回采率 -0.8。 汇总计算出本设计井田可采储量为 6471.36 万 t。各水平煤层储量及损失 如表 2-2 所示。 表 2-1 可采煤层储量总表 单位：万吨 可采储量（万 t） 煤层别 aba+bca+b+c 备注 26#837.84682.741520.58470.591991.17 29-3#977.82796.801774.62521.142295.76 30 上# 935.32765.261700.58483.852184.43 总计 2778.382217.404995.781475.586471.36 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6471.36万吨。各水平煤层储量及损失如表2-2所示。 2.2.4 储量计算的评价 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。 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，采用三八 工作制制度。 2.3.2 矿井设计生产能力及服务年限 （一） 矿井设计生产能力的确定原则 应根据地质条件，国民发展需要和国内外市场需求，技术装备和管理水平，充分考 虑科学技术进步等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。 （二） 确定矿井生产能力的重要因素 a.储量是指基础储量中经济可采部分； b.地质和开采条件技术装备和管理水平。 -10 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：0.6mt/a 方案b：0.9mt/a 方案c：1.2mt/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） （2-2） 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：0.6mt/a t=z /（ak）=6471.36/（601.4）=77.04 a； 方案 b：0.9mt/a t=z /（ak）=6471.36/（901.4）=51.36a 方案 c：1.2mt/a t=z /（ak）=6471.36/（1201.4）=38.19a； 参照煤炭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 0.9 mt/a；矿井服务年限为 t=51.36a。 -11 表2-2 分煤层分水平储量计算表 损失量水 平 别 煤 层别 工业储量 a+b+c(万t) 工业 场地 井田境 界 断层 开采损 失 其他损 失 合计 可采储量 （万t） 备 注 26 1409.38106.8221.3349.13143.7061.63382.611026.77 29- 3 1633.98112.1322.3951.59150.9964.75401.851232.13 30 上 1537.48128.2025.5958.99172.6673.91459.351078.13 合 计 4580.84347.1569.31159.71467.35200.291243.813337.03 26 1317.6798.6019.6845.36132.7456.89353.27964.40 29- 3 1383.56103.5320.6647.63139.3859.73370.931012.63 30 上 1581.23118.3223.6354.43159.2868.27423.931157.30 合计 4282.46320.4563.97147.42431.40184.891148.133134.33 总计 8863.30667.60133.28307.13898.75385.182391.946471.36 -12 第3章 井田开拓 3.1 概述 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)地形地貌和地面外部条件； (3) 煤层赋存和开采技术条件，技术装备和工艺系统条件； (4)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： a.地表因素 本井田属于缓坡盆地 地形，井田北部及中部皆为平原。地表平均标高-100m。 b.煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在-200m，下部标高在 -900m，整个矿区共有 3层可采 煤层，即26#、29-3#、30上#，全区发育。煤层走向长度为 5.0km，倾向3.5km。本井 田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在17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 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。 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。 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，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。 -13 由于地形复杂平硐开拓不适合，所以根据本井田的剖面图，如采用斜井开拓，按 斜井可采的最大倾角 17度计算，达到 一水平时斜井长 1550m左右， 而且还要结合上、 下山开采，工程量大。压煤量大。斜井长 度，因此斜井开拓不采用。本设计只采用立井 凯拓，对井口位置提出以下三个方案： 方案一：井筒位于井田 的浅部 方案二：井筒位于井田 的中部 方案三：井筒位于井田 的深部 图3-1 方案1示意图 图3-2 方案2示意图 图3-3 方案3示意图 -14 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； 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，且该地形特别是盆地，所以三种方案井筒必须布置在盆地中间附近 ，有 利于 开采； 综上所述，选择第二方案。 对井硐形式和数目等的选择已在前面叙述中做了比较，对整个矿井的开拓和回采等 工 作是否合理需进一步进行比较，本井田地形为盆地，表土较厚，确定采用立井开拓， 根据 井添条件和设计规范的规定，本井田划分为二个水平，阶段内才用采区式准备，综 合考虑 煤层情况选用分层集中大巷布置在26#煤层下方厚岩层内，一水平开采用做运输 大巷，回 风大巷由26#煤两边上山开采直接通地表通风。因此提出以下三个方案： 一方案：井硐布置在 13与14号勘探线之间，一水平布置在-550m，采用上山开采， 二水平布置在 -850m采用上下山才采，用立井延伸完成二水平的接续，见图3-8。 二方案：井硐布置及一水平开采与一方案相同，二水平布置在-650m采用上下山开采， 利用暗斜井完成一水平和二水平的接续，见图3-9。 三方案：为了二水平的开采方便及井田的接续工作，将井硐布置在井田的较深部，水 平布置同一方案，采用立井延伸开采二水平，见图3-10。 二水平 一水平 图3-8 方案一 示意图 -15 三水平 二水平 一水平 图3-9 方案二 示意图 二水平 一水平 图3-10 方案三 示意图 表3-2 方案比较表 方案一方案二 立井 开凿 2200600010 -4=240.0 主暗斜 井开凿 750210010-4=157.5 石门 开凿 700160010- 4=112.0 副暗斜 井开凿 750230010-4=172.5 基建费 /万 元 井底 车场 1000180010- 4=180.0 上下斜 井车场 (300+500) 180010- 4=144 小计 532.0 小计 474 立井 1.22321.190. 暗斜井 1.22321.190.870.4 方 案 项 目 -16 开凿 50.8=114.1 提升 8=1163.19 生产费 /万 元 石门 运输 1.22321.190. 80.381=848.99 立井 提升 1.22321.190.2751. 02=781.31 小计 1963.16 小计 1944.5 总计 1495.162438.5 方案一和方案二的区别在于二水平接续采用立井延伸还是暗斜井。两方案的生产系 统较简单可靠。两方案相差 160万元，并且方案一的提升、排水工作环节少，人员上下 方 便，在方案二中未记入暗斜井上下部车场的石门运输费用，以及在通风方面方案一优 于方 案二，所以选用一方案。 对于方案一于方案三同样进行经济比较入下所示，祥见表3-3和表3-4。 表3-3 建井工程量 项目方案一方案三 主井井筒 /m 517+20517+20 副井井筒 517+5517+5 井底车场 /m 10001000 主 石 门/m 300 运输大巷 /m 25002500 表3-4 基建费用 方案一方案三 工程量 /m 单价/元 m-1 费用 /万元工程量 /m单价 /元 m-1 费用 /万元 主井井筒 5376000322.25376000322.2 副井井筒 5376000322.25376000322.2 井底车场 1000180018010001800180 主 石 门 3001600480 运输大巷 2500160040025001600400 小 计 1224.41704.4 通过上面的比较可以看出方案一优于方案三，并且方案一的提升、排水工作环节少， 方 案 项 目 -17 人员上下方便，因此选用一方案 3.2.2 开采数目及水平标高 开采水平的划分受很多因素的影响，不仅受地址条件的约束，同时也要考虑到 现有的机械水平和开采技术水平，综合考虑对矿井进行水平划分。 煤层赋存为倾斜状态时，一般又浅部向深部开采，以达到工程量少、建设速度 快、早 达产、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。在条件 适宜时， 应该优先考虑使用上下山开采。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如下两个水平标高划分方案： 方案一：井田划分三个阶段，布置两个开采水平；一水平标高-550 m，垂高350 m， 采用上山开采；二水平标高为-850 m，采用上下山开采。 方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-450 m，二水平标高 -650 m，三水平 标高-850 m。各水平均采用上山开采。 两方案示意图如下： 一水平 二水平 图3-4 方案1示意图 二水平 一水平 三水平 -18 图3-5 方案2示意图 一方案 优点：一水平布置在 -550m，建井工期较短，建井速度快，达产早，二水平 布置在 -850m，通过立井延伸对二水平进行开采，节省工程量，投资少。缺点：对二水平 的开采需要较大的准备工程量。需要对二水平的接续提早准备，以免影响接续。 二方案 优点：一水平的开采同一方案没有大的差别，三个水平的开采，对每个水 平的准备工程量较平均，接续简单。缺点：二水平和三水平的开采虽然准备时期工程量较 平均，但总的工程量较大，投资大，巷道等的掘进量远超于一方案。 所以采用方案一。 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。根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分 为 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）和全煤组集中 布 置（称集中运输大巷）采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系当煤 层 倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。 (1)分煤层大巷适用条件 煤层数不多，层间距大，石门长；井田走向长度短，服务年限不长；井底车 场或平硐在煤层顶板； 煤质牌号不同，要求分采，分运；产量，风量均大，需要疏解； 各煤层底板均有坚硬岩层 (2)分组集中大巷适用条件 煤层数多，层间距大小悬殊；按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上 有利； 多水平生产，容易解决运输，通风的干扰； (3)集中运输大巷适用条件 适于煤层层数多，层间距不大的矿井；井田走向长度大，服务年限长；下部 煤层底板有坚硬岩层，容易维护；煤质牌号相同，要求分采分运；自然发火严重， 便 于分区，分段处理事故； 采区尺寸大，石门长度短 现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下两种大巷布置方式： 方案一 分组集中大巷布置 大巷 大巷 大巷 图3-6 -19 方案二 集中大巷布置 大巷 图3-7 两种技术方案的优缺点。 依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：方案二初期工程量很大，建井时间太长， 费用高，经济上不合理。故而采用方案一。 分组集中大巷优点：总的巷道工程量较小。 生产比较集中，采区巷道分组联合布置。 大巷容易维护，运输条件好。 分组集中大巷缺点：石门长度较大。 掘进工程量大。 分组集中大巷适应条件：可采煤层数目多，采区巷道为分组联合布置，煤层分组间 距 大，井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程量少，工期大。 集中大巷优点：大巷工程量少。 生产区域比较集中，运输条件好。 采区巷道集中联合布置 。 开采程序比较灵活，开采强度大。 大巷维护容易。 集中大巷缺点：总的石门长度大。 -20 初期工程量大， 建井时间长。 存在反向运输。 集中大巷适应条件：煤层间距小，井田走向长度大，建井时间长，下部煤层底版有 坚 硬岩层，采区尺寸大，石门长度大。 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开拓，即主井、副井。另外还设有回风井。 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。 3.3.1 井硐位置及坐标 井筒确定在 井田中央， 即盆地深处，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-150 m，地面坡度不足 3，平正土方量小； (3)交通条件好：靠近哈同公路。 确定井筒坐标： 主井井口坐标： xa=6003054.55， ya=924848.8； 副井井口坐标： xb=6008375.45 ， yb=924456.8； 主井井口标高为 -145 m，副井井口标高为 -150 m，拟定二水平为井筒最终水平。主井 井深410m，副井井深400 m，两井筒中心线间距为 24 m，主井井筒直径 5 m，副井 井 筒直径6 m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450 mm。 3.3.3 水平数目及标高 本井田采用多水平开拓 ,拟定第一标高为 -550 m,实行上山开采 .第二水平拟定标高 为 -850 m，实行上下山开采。 3.3.4 石门 大巷数目及布置 1.大巷数目：一条运输大巷、二条回风大巷。 当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，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 -21 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，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，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 优点很多，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，受煤和 瓦 斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要为岩石工程量大，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 岩石大巷与煤层 大巷相比较有下列缺点： 岩石大巷布置工程量巨大投资费用太高； 岩石大巷布置掘进速度满，建设工期长； 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，用岩石大巷投资大，利润太低； 煤系底部有强含水层或富含水的岩溶时，不宜布置岩石大巷的。 综上所述，岩石大巷与煤层大巷相比缺点大于优点，煤层大巷的优越性还是主要的。 在本设计井田中，由于 26#、29-3#、30上 煤层间距较大，布置煤层集中大巷 有关大巷及石门断面 特征详 见图3-11，3-12所示。 表3-5 石门断面特征表 断面积（ m2）设计尺寸（ mm）巷道 形状 支护 方式净掘顶高底宽 净周长 (m)喷厚 (mm) 半圆形锚喷 12.9914.801850390013.3150 -22 表3-6 大巷断面特征表 断面积（ m2）设计尺寸（ mm）巷道 形状 支护 方式 净掘顶高底宽 净周长 (m)喷厚 (mm) 半圆形锚喷 12.9914.801850390013.3150 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，矿井开拓方式； (2)矿井主要运输巷道的运输方式； (3)矿井瓦斯等级及通风方式 ，井筒及数目 ； (4)矿井地面及井下生产系统的布置方式。 -23 图3-11 石门断面特征 图3-12 大巷断面特征 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) 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； (3)应该考虑主、副井之间施工时便于贯通，井底车场设计时，应该考虑到增产的可 能性； (4)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。 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) 井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低； (2)调车简单，管理方便，弯道及交岔点少操作安全，符合有关规程、规范； (3)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； (4)保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性； (5)井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车 时，其卸载站（即主井车线）可布置折返式，亦可布置环形式。但其装车站的线路布置 必 须与其相对应。 -24 综上所述，根据井底车