采矿工程毕业设计（论文）-七台河精煤集团新兴一矿2.4Mta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一矿新井设计。设计生产能力为2.4mt/a，服务年限80a。井田内共划分为2个水平开采，共有47#、48#、49#、50#、51#、58#、60#、63#、65#、67#、68#共10层可采煤层。煤层总厚度为15m。煤层工业牌号为1/3焦煤，设计井田的可采储量为269.13mt。本矿井设计采用双立井开拓方式,共六个采区，采区为双翼开采，两个工作面达产。采用煤层群联合布置方式，47#、48#、49#层联合开采。大巷采用10t架线式电机车牵引5t底卸式矿车运输，走向长壁采煤法采煤，综合机械化回采工艺，顶板处理方法为全部跨落法。关键词: 联合开采；可采储量；开拓方式；走向长壁；全部垮落法全套图纸，加153893706abstractthis design is the no.1 coal mine of xin xing of qitaihe coal mining group.the design production ability is 2.4 mt/a.the longth of service is 80a.the shaft area totally have two mining levels,there are 47#、48#、49#、50#、51#、58#、60#、63#、65#、67#、68# ten coal seams can exploit.the thickness of the coal seam is 15m.coal seam industry card number is 1/3 coking coal,the recoverable reserves of this shaft area is 269.13 mt. this design mine adopt double vertical shaft development as the development way of mine. it have 6 disteicts,each one have two woking faces which can reaches the production.using the union arrangement, 47#、48#、49# coal seam adopt combine disposal ways.the main roadways adopts 10 ton a line type electrical engineering cars lead 5 ton deop-bottom mine cars for transport, adopting the longwall coal mining method. adopting full-mechanized as the mining technology .a plankhandles method as to across to full caving method.key words: combined disposal；recoverable reserves；development way of mine；long wall coal mining method；full caving method目录摘 要iabstractii绪 论1第1章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 井田位置及范围11.2 地质特征21.2.1 矿区范围内的地层情况21.2.2 井田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41.2.4 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71.2.7 煤质 牌号及用途81.3 勘探程度及可靠性81.3.1 对地质勘探程度的评价8第2章 井田境界 储量 服务年限92.1井田境界92.1.1 井田周边情况92.1.2 井田境界确定的依据92.1.3 井田未来发展情况92.2 井田储量92.2.1 井田储量的计算92.2.2 保安煤柱92.2.3 储量计算方法102.2.4储量计算的评价102.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限112.3.1 矿井工作制度112.3.2 矿井生产能力及服务年限112.3.3 矿井设计服务年限12第3章 井田开拓133.1 概述133.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述133.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况133.1.3 确定井田开拓方式的原则133.2 矿井开拓方案的选择143.2.1 井硐形式和井口位置143.2.2 开采水平数目和标高173.2.3 开拓巷道的布置173.3 选定开拓方案的系统描述193.3.1 井硐形式和数目193.3.2 井硐位置及坐标193.3.3 水平数目及高度203.3.4 石门 大巷(运输大巷 回风大巷)数目及布置203.3.5 井底车场形式的选择223.3.6 煤层群的联系233.3.7 采区划分233.4 井筒布置和施工243.4.1井硐穿过的岩层性质及井硐维护243.4.2井筒布置及装备井筒平面设计的依据和要求253.4.3 井硐延伸的初步意见263.4.3 井筒延伸的初步意见293.5 井底车场及硐室293.5.1 井底车场形式的确定及论证293.5.2 井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度293.5.3 井底车场通过能力计算313.5.4 井底车场主要硐室343.6 开采顺序343.6.1沿井田走向的开采顺序343.6.2沿井田倾向的开采顺序343.6.3 采区接续计划353.6.4 “三量控制”情况35第4章 采区巷道布置及采区生产系统374.1 采区概述374.1.1 设计采区的位置 边界 范围及采区煤柱374.1.2 采区地质和煤质情况374.1.3 采区生产能力 储量及服务年限374.2 采区巷道布置384.2.1 区段划分384.2.2 采区上山布置384.2.3 采区车场布置394.2.4 煤仓形式 容量及支护434.2.5 采区硐室简介444.2.6 采区工作面的接续454.3 采区准备464.3.1 采区巷道的准备顺序464.3.2 采区主要巷道的断面示意图及支护方式46第5章 采煤方法475.1 采煤方法的选择475.2 回采工艺485.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备485.2.2 选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式49第6章 井下运输与矿井提升506.1 矿井井下运输506.1.1 运输方式和运输系统的确定506.1.2 矿车的选型与数量506.1.3 采区运输设备的选择516.2 矿井提升系统526.2.1 主井提升设备选择和计算52第7章 矿井通风与安全547.1 矿井通风系统的确定547.1.1 概述547.1.2 通风系统确定的因素547.2 风量计算与风量分配557.2.1 矿井风量计算的规定557.2.2矿井风量的计算557.2.3 矿井总供风量587.2.4 风量分配587.2.5 矿井风量的调节方法与措施587.2.6 矿井风速的验算597.3 矿井通风阻力的计算617.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力617.3.2 矿井等积孔的计算647.4 通风设备的选择647.4.1 主扇的选择计算:647.4.2 电动机的选择:657.4.3 反风措施657.5 矿井安全技术措施667.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸667.5.2 火灾与水患的预防667.5.3 其他事故的预防677.5.4 避灾路线及自救67第8章 矿井排水688.1 概 述688.1.1 矿井水来源及涌水量688.1.2 对排水设备的要求688.2 矿井主要排水设备688.2.1 排水系统和排水方式简介688.2.2 主排水设备及管路选择计算69第9章 技术经济指标72结 论74致 谢75参 考 文 献76附录177附录28171绪 论本设计做了七台河精煤集团公司新兴一矿2.40mt/a的新井设计，设计主要为本矿井的建设方案，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；包括煤矿安全方面、采煤方法方面、岩石力学方面以及cad制图方面的知识。设计方案主要是利用先进的采煤方法开采本煤田，本矿井采用集中大巷布置，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等情况进行分析，这样才能使建成的矿井与实际相符。这次毕业设计是锻炼自己的好机会，通过这次机会让我们学到更多知识，这些知识来源于书本，但更大部分的内容来自指导教师的经验和我们自己的探索与研究。毕业设计使我们成为合格的采矿专业技术人员。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围新兴一矿位于七台河矿区西部，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#煤层露头，与新立矿、新建矿相邻；南界到桃七三区44#煤层-600m标高；东界为f11断层，与桃山矿相连；西部以f14断层为界，与东风矿相邻。东西走向长约6.9km，南北倾斜宽约3.5km，面积约24.15km2。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,详见图1-1。图1-1 交通位置图矿区地形属于漫岗及丘陵地形，地势特点西高东低，地表平均标高+170m240m，七台河发源于本区南部山区，为倭肯河支流，河宽20m左右，水深0.3m左右，平常期流量为0.51.5m3/s，洪水期流量为10200 m3/s，属季节性河流，该河位于本区西部，泾流方向由南向北，垂直煤系地层走向，基本切割本矿区全部煤系地层，对矿区的开发有一定的影响。矿区属于大陆性气候，最高气温31c ，最低气温-34c ,年降水量370631mm左右，冻结期由11月至次年4月末。冻结深度一般为2.0m，风向多西风，最大风速为25m/s。区内镇、队以农业为主，其次种植少量经济作物如蔬菜、黄烟等；矿区内无地震史。 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七台河市。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况新兴一矿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68#煤层底板开始，上至47#煤层，地层厚度875m，共含煤10层，总厚度15m。穆棱组平行不整合于城子河组之上，以47#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。新兴一矿地处勃利煤田，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斜煤层走向由n60w渐变为ew方向为煤层倾角由北向南逐渐变大，井田中部煤层倾角1520，井田南部煤层倾角2030，整个井田为一向南倾斜呈弧形展布的单斜构造。煤系地层综合柱状详见图1-2。图1-2 煤系地层综合柱状图1.2.2 井田内和附近的主要地质构造井田内的地质构造以断层为主，根据多年来生产实践和勘探资料及各小煤矿的揭露，现确定井田内断层共有5条。井田内的断层构造可分为二组，现分述如下：第一组与煤层走向斜交，走向一般在n3050w，属张性断层，断层面比较平直，倾角一般在5570左右，为正断层。属于这组断层的有：f11、f4。其中落差较大的f4断层作为划分井区的界线，f11和f14是划分井田矿界的主要构造。第二组与煤层走向斜交，局部近于平行，走向n4580e，属压扭性断层，常被第一组切割，这组断层在井田内不太发育。经过钻探及综合分析，本井田有6条大断裂，都为正断层。主要断裂构造详见表1-1。表1-1 主要断裂构造序号断层编号断层性质走向（）倾向（）落差（m）断距（m）查明程度1f4正n80w60ne800可靠2f10正n3050w72ne10080基本可靠3f11正n2050w57ne370260可靠4f14正n3010w70ws250100较可靠5f26正n2050w6070ne12010较可靠6f8正n2050w70ne6070可靠1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征新兴一矿开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，本组共有厚薄煤层10组，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：47#煤层：煤层厚度2.1m2.9m，平均煤层厚度2.6m，煤层结构简单，赋存稳定，无夹石，全区发育，容重1.50t/ m3，顶板为中细砂岩，伪顶为0.1m的煤泥岩或含炭泥岩，底板为粉砂岩。48#煤层：煤层厚度1.4m2.0m，平均煤层厚度1.75m，平均倾角20，全区发育，属于稳定的中厚煤层，结构单一，容重1.50t/m3，顶板为粉砂岩或泥岩，底板为粉砂岩，灰分在12%左右。49#煤层：平均煤厚1.5m，属于稳定的煤层，浅部煤层结构复杂，深部煤层结构单一，容重为1.50t/m3，顶板中部为粉砂岩，南北部为中粗砂岩，底板为细砂岩，一般有0.20m0.30m的煤泥岩或泥岩伪底，灰分一般在25%左右。51#煤层：煤厚1.4m2.0m，平均1.6m，基本上是全区发育，容重1.50t/ m3，顶板为泥岩，底板为细砂岩，直接底板有0.15m厚的泥岩伪底，灰分一般在22%左右。58#煤层：煤厚1.0m1.5m，平均1.3m，基本上是全区发育，容重1.50t/ m3，顶板为泥岩，底板为细砂岩，直接底板有0.3m厚的泥岩伪底，灰分一般在25%左右。60#煤层：煤层厚度1.3m1.9m，平均煤层厚度1.6m，煤层结构简单，赋存稳定，无夹石，全区发育，容重1.50t/m3，顶板为中细砂岩，伪顶为0.1m的煤泥岩或含炭泥岩，底板为粉砂岩。63#煤层：煤层厚度1.4m2.0m，平均煤层厚度1.75m，平均倾角20，全区发育，属于稳定的中厚煤层，结构单一，容重1.50t/m3，顶板为粉砂岩或泥岩，底板为粉砂岩，灰分在12%左右。65#煤层：煤厚1.4m1.8m，平均1.6m，属于稳定的煤层，浅部煤层结构复杂，深部煤层结构单一，容重为1.50t/m3，顶板中部为粉砂岩，南北部为中粗砂岩，底板为细砂岩，一般有0.20m0.30m的煤泥岩或泥岩伪底，灰分一般在25%左右。67#煤层：煤厚0.9m1.3m，平均1.1m，基本上是全区发育，容重1.50 t/ m3，顶板为泥岩，底板为细砂岩，直接底板有0.15m厚的泥岩伪底，灰分一般在22%左右。68#煤层：煤厚1.0m1.3m，平均1.15m，基本上是全区发育，容重1.50 t/ m3，顶板为泥岩，底板为细砂岩，直接底板有0.3m厚的泥岩伪底，灰分一般在25%左右。煤层特征详见表1-2。表1-2 煤层特征表层次煤厚（m）层平均间距（m）稳定性发育范围顶板底板最小最大平均472.12.92.6较稳定全区发育粉砂岩细砂岩7481.42.01.75稳定全区发育细砂岩细砂岩8491.41.61.5较稳定全区发育泥岩灰砂岩93511.42.01.6较稳定泥岩灰砂岩粗砂岩20581.01.51.3较稳定全区发育粗砂岩粗砂岩601.31.91.69较稳定全区发育粉砂岩细砂岩15631.42.01.4稳定全区发育细砂岩细砂岩6651.41.81.6较稳定全区发育泥岩灰砂岩6670.91.31.1较稳定泥岩灰砂岩粗砂岩9681.01.31.15较稳定全区发育粗砂岩粗砂岩1.2.4 岩石性质 厚度特征详见下表1-3。表1-3 岩石厚度特征表名称容重kg/cm3孔隙度抗压强度102kg/cm3抗拉强度102kg/cm3变形模量102 kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.30.40.47110砾岩2.32.65151150.21.50.8828泥灰岩2.72.8525.25100.62.027510灰岩2.22.75135180.52.018510页岩2.02.416301100.21.513.5281.2.5 井田内的水文地质情况新兴一矿的水文地质条件为较强坚硬裂隙岩层充水的矿床。根据近几年来的实测资料，矿井涌水量一般为236.65 m3/h，最大涌水量为278.88m3/h,个别断层偶尔会发生出水现象，但其水量有限，且在短期内就会被疏干，区内小井虽多，但掌握都比较清楚，对矿井安全生产影响不大，随着开采水平的延伸，涌水量越来越小。因此，将该区水文地质类型定为简单。1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性新兴一矿属于瓦斯高突矿井，相对涌出量20.4 m3/t，绝对涌出量为13.6 m3/min 。随着开采深度的延伸，瓦斯赋存条件好涌出量大给矿井的安全生产带来一定的困难。新兴一矿有爆炸危险性。开采煤层均属高沼气煤层，矿井属高沼气等级矿井，属有煤尘爆炸危险煤层，属低硫特低磷不易自燃煤层。随着今后矿井开采深度的不断增加，瓦斯涌出量也逐步加大，这给矿井生产会带来不利影响，因此，未来矿井通风、瓦斯防治技术措施将需进一步增强。1.2.7 煤质 牌号及用途1.煤的物理性质新兴一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9mm15mm，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。1.3 勘探程度及可靠性1.3.1 对地质勘探程度的评价根据新兴一矿区域构造复杂程度和煤层稳定性，将f4号断层以西构造类型定为类，f4以东定为类；煤层定为类，综合上述结果，本区勘探类型定为类型。岩浆侵入：在新兴一矿矿区内没有岩浆岩侵入体，评定为类。新兴一矿矿区煤层稳定程度为类。矿区各煤层顶底板多数为粉细砂岩类，少数为中砂岩，多数煤层没有伪顶、伪底，个别有伪顶的，其伪顶岩性为粉砂岩，厚度在0.95m2.4m之间，各煤层的顶底板平整，只局部有凸凹不平，顶板较完整，裂隙不发育。煤层倾角一般在1025之间，故将其地质条件评定为类。综合评定结果新兴矿地质条件类别为：-abcdefg第2章 井田境界 储量 服务年限2.1井田境界2.1.1 井田周边情况北界与新立矿、新建矿相邻；南界到桃七三区58#煤层-600m标高；东界为f11断层，与桃山矿相连；西部以f14断层为界，与东风矿相邻。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. 划分的井田范围要为矿井发展留有空间；3.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物；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。2.1.3 井田未来发展情况新兴一矿远景储量开发区为桃七三区，位于本矿区南部2.5km处，桃七三区的勘探区范围为：东与桃山矿生产区相邻；西部以f14断层为界；北与新兴矿生产区相邻；南以f8断层为界。东西走向长6.5km，南北倾斜宽2.5km，面积约6.25km2。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算1.矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量”和“暂不能利用储量”；2.矿井工业储量：勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的a、b、c三级储量，a、b、c三级储量的计算方法，应符合国家现行标准煤炭资源地质勘探规范的规定；3.矿井设计储量：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性煤柱损失量后的储量；4.矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率。2.2.2 保安煤柱1.保护煤柱的留设方法（1）工业场地及主要井巷保护煤柱留设工业场地保护煤柱留设，应在确定地面受保护面积后，用移动角圈定煤柱范围。移动角数值应采用新兴一矿实测数据或与本矿区条件类似的矿区的实测数据选取。工业场地地面受保护面积应包括受保护对象及围护带，围护带宽度为15m。不包括在工业场地范围内的立井，圈定其保护煤柱时，地面受保护对象应包括轿车房，井口房或通风机房风道等，围护宽度为20m。斜井受保护对象应包括绞车房、景田、斜井井筒及井底车场。井口围护宽度应为10m。当斜井大巷、上、下山位于煤层中时，其保护煤柱宽度，可按本矿区或与本矿区条件类似的矿区经验确定；或根据实测资料用分析法确定。（2）断层带几井田径界煤柱的留设断层带及井田境界煤柱可按照实习矿井所留设煤柱尺寸获取30m50m的煤柱宽度来计算。并不是所有的地面建筑物、河流等均须留置保护煤柱，设计时应结合实习井的具体情况和“三下”采煤理论进行分析。2.新兴一矿井田边界煤柱留设及断层、井筒周边煤柱的留设井田边界煤柱留设为40m；断层带煤柱留设为40m；井筒周边煤柱留设为20m。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1/(cos平均倾角)块段平均厚度容重根据原新兴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34.33mt。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，汇总计算得新兴一矿可采储量为26.95mt。2.2.4储量计算的评价新兴一矿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，其中两班进行采掘工作，一班进行检修；3.每日净提升时间16h。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：120、150、180、240、300、400及以上（mt/a）；中型矿井:45、60、90（mt/a）；小型矿井：9、15、21、30（mt/a）；2.矿井设计生产能力方案比较 新兴一矿已查明的工业储量为343.365mt，估算本井田内工业广场煤柱，境界煤柱等京永久煤柱损失量占工业储量的10%，各可采层均为厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为85%，由此计算确定新兴一矿的可采储量为269.14mt。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，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案，即矿井生产能力为1.80mt/a，2.40mt/a和3.00mt/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=106.8a ； p2= 80a； p3=64a；经与煤炭工业矿井设计规范和采矿设计手册相核对，确定80a为比较合理的服务年限，即本矿井的生产能力为2.40mt/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=269.14/（2401.4）=80a。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一矿位于七台河矿区西部。北部与新立矿、新建矿相邻；南部到桃七三区58#煤层-600m标高；东界为f11断层，与桃山矿相连；西部以f14断层为界，与东风矿相邻。东风矿年产1.20mt，采用斜井开拓；新建矿年产1.80mt，采用立井开拓。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.地形地貌和地面外部条件；3.煤层赋存和开采技术条件；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.地表因素矿区地形属于漫岗及丘陵地形，地势特点西高东低，地表平均标高+170m240m。2.煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+100m，下部标高在-600m，东界为f11断层，与桃山矿相连；西部以f14断层为界，与东风矿相邻。整个矿区共有10层可采煤层，即47#、48#、49#、51#、58#、60#、63#、65#、67#、68#层，全区发育。煤层东西走向长约6.9km，南北倾斜宽约3.5km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在18左右。3.1.3 确定井田开拓方式的原则1.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。2.合理开发国家资源，减少煤炭损失。3.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分为集中生产创造条件。4.必须惯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，使主要巷道经常性保持良好状态。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置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进行比较。1.形式方案比较方案一：双立井开拓方式,详见图3-1。方案二：双斜井开拓方式,详见图3-2。方案三：主立井副斜井开拓方式,详见图3-3。图3-2 双斜井开拓方式图3-3 主立井副斜井开拓方式三种方案在技术均较合理，三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，开拓方案经济比较详见表3-1。2.经济比较表3-1 开拓方案经济比较表项目名称方案一（万元）方案二（万元）方案三（万元）井筒主井1109635010-4=388.46438102610-4=660.51109635010-4=388.4副井1109633010-4=366.26438102610-4=660.56438102610-4=660.5风井96343010-4=48.296343010-4=48.2井底车场3426100010-4=342.6342680010-4=274.1342680010-4=274.1石门开凿205050010-4=102.5205060010-4=164205050010-4=102.5提升费用1500.738=110.71500.364=54.61500.364=54.6总计1328.61861.91480.1从经济比较表可知，双立井开拓比另外两种方式投资都少，所以该设计矿井选择方案一，采用双立井开拓方式。井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。在选择开拓方式的同时，就要考虑各种可能了井口位置。1.井下条件（1）在井田走向方向的储量中央或靠进中央位置使井田两翼可采储量基本平衡，这样可使走向运输大巷的运输费用最低，同时在生产中能保持两翼均衡生产和采区的正常接续，而且巷道维护、通风等费用也相应降低。（2）在井田倾斜方面：采用单水平开采时考虑上、下山合理的长度，井筒与上山下部运输大巷靠近，与井底车场形成一体，尽可能不搞石门。采用多水平开拓时，在考虑各水平石门工程量总和小的同时，应首先考虑第一水平的开采，然后兼顾其他水平。（3）开拓方式和井口位置选择时，一定要与初期移交达产采区的位置及其接续统一考虑。（4）井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的底层或地段。同时将井底车场置于地质和水文条件好的稳定岩层中，并注意不受底部强含水层承压水威胁。（5）尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条件好的煤层。有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带。2.地面条件（1）井筒应建在比较平坦的地方。在山区、丘陵地带要结合地面生产系统充分利用地形尽量减少土石方工程量。（2）井口应满足防洪设计标准。（3）井口要避开地面滑坡、岩崩、泥石流、流砂等危险地区。（4）井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求。（5）工业场地要少占或不占良田。（6）井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等布局相协调，使之有利于生产，方便生活。3.2.2 开采水平数目和标高新兴一矿水平标高的确定主要考虑了以下几个原因:（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；（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，新兴一矿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-150m，水平垂高250m，二水平标高为-400m。一水平实行上山开采，二水平上下山开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-200m，二水平标高-400m，三水平标高-600m。各水平均实行上山开采。经过技术经济比较后发现，方案二虽然在技术上可行，但是在经济上投资较大，各水平的间距较小，储量不足，接续较紧张，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。一水平标高为-150m，二水平标高为-400m；一水平垂高为400m，二水平垂高为250m；一水平采用上山开采，二水平采用上下山开采。3.2.3 开拓巷道的布置运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输以及通风、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各分组集中大巷贯通。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，用采区石门联系各煤层。方案一:分组集中大巷，详见图3-4。方案二：集中大巷，详见图3-5。图3-4 分组集中大巷图3-5 集中大巷表3-2 大巷布置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. 可采煤层数目多，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. 下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短依据新兴一矿的地质条件及煤层赋存状况,对比可知，新兴一矿适合于分组集中大巷布置。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井硐形式和数目新兴一矿采用一对立井开拓，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坐标x=5070500，y=85500附近理由是：1.地处井田储量中央：井筒距北部边界1.3km，南部边界1.7km，西部边界3.3km，东部边界4.6km；2.有较好的地形条件：井口处标高+150m，地面坡度不足2；3.交通条件好：靠近城密公路，井口距公路 1500m；4.有较好的居名点条件：工人村距井口 400m左右。确定井筒坐标为：（1）主井井口坐标为：xa=5070579 ya=85689（2）副井井口坐标为：xb=5070518yb=85760主井井口标高为+185m，副井井口标高为+185m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深435m，副井井深435m，两井筒中心线间距为60m，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 水平数目及高度新兴一矿采用多水平开拓,拟定第一水平为-150m,本井大部分采区的煤层浅部标高在+100,阶段垂高为250m,实行上山开采。第二水平拟定标高为 -400m，实行上下山开采。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：二条运输大巷。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，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，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。（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：岩石大巷布置煤层大巷与岩石大巷相比较有下列缺点：1煤层大巷的巷道维护困难，维护费用高；2当煤层起伏褶曲较多时，巷道弯曲转折多，机车运行速度受到限制，运输能力降低；3为了便于巷道维护，巷道维护留设保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大；4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，岩层大巷的优越性是主要的。在新兴一矿井田中，由于47#、48#、49#、煤层间距小且为主采煤层，51#、58#、60#、63#、65#、67#、68#煤层间距小于75米，均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，断面尺寸详见图3-6，图3-7。图3-6 运输大巷断面图图3-7 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.设计要求：（1）井底车场通过能力，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。2.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。3.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）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（3）调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（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，缩短建井工期；（5）当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场；（6）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。 综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，本设计井田井底车场形式为卧式环形车场，采用两翼来车的形式。3.3.6 煤层群的联系新兴一矿煤层群开采时的联系方式是分组联合开采，即47#、48#、49#、煤层联合开采，51#、58#、60#、63#、65#、67#、68#煤层联合开采，准备巷道为10个煤层共用，大巷采用分组集中布置方式。煤层倾角一般在18左右。3.3.7 采区划分将井田划分为若干采区时应该考虑如下原则：1.根据煤炭工业设计规范，采区宜双面布置，当受地质条件限制时或安全上有特殊要求时，可单面布置；2.采区走向长度不大，两翼均不超过1500m，可以不划分采区，直接从井田境界后退式回采；3.采区走向长度根据煤层地质条件、开采机械化水平、采区储量、生产能力及巷道维护等因素综合考虑；4.初步设计一般负责划分一水平采区，需要沿走向全长统一考虑，作到初后期统筹兼顾，全井合理，更有利于初期生产；5.采区划分要考虑采区接续关系，使其适应各翼储量及产量分配；6.采区划分要有意识地缩短大巷，又要充分注意人为境界外延的可能性；7.煤层稳定、开采条件好、生产能力大的采区，走向长度要适当增大；8.开采多煤层井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产；结合上述原则，本设计井田以井田境界内的断层为界，将整个井田划分为6个采区，详见图3-8。图3-8 采区划分示意图3.4 井筒布置和施工3.4.1井硐穿过的岩层性质及井硐维护新兴一矿有两个立井井筒，一主一副，所穿岩层性质详见图1-2，本设计矿井井筒穿过的岩层性质