采矿工程毕业设计（论文）-鸡西矿业集团东山煤矿1.2Mta新井设计【全套图纸】 .doc

i 摘 要 本设计矿井为鸡西矿业集团东山矿 1.2mt/a 新矿井设计。地质构造为单斜 构造，共有可采煤层为 4 层，分别为 3#上、3#下、6#a 和 6#b 煤层总厚度为 5.6m。设计井田的工业储量为 112.24mt,可采储量为 95.19 mt，矿井的设计服 务年限为 57a。煤层倾角为 10属缓倾斜煤层，本矿井设计采用双立井开拓方 式，划分为三个水平，3 个采区，2 个工作面达产，采用采区式准备方式，达 产时采区个数为两个。大巷运输采用 14t 架线式电机车牵引 3t 底卸式矿车运 输，区段运输平巷采用带式输送机，辅助运输为 1.5t 固定式矿车，工作面采 用刮板运输机。采煤方法为走向长壁倒退式采煤法，采煤工艺为普通机械化采 煤工艺。工作面的支护方式采用单体液压支柱和铰接顶梁联合支护，顶板处理 方法为全部跨落法。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。工作 面年工作日为 330d，采用“三、八”工作制，工作面长为 160m，循环进度为 0.6m，每日进刀次数为 5 刀。通风方式是分区抽出式。 由于本人水平有限，工作能力及现场经验不足，故本设计中出现一些问题 在所难免，请各位专家老师不吝赐教。 关键词：矿井设计; 走向长壁采煤法; 全部跨落 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii abstract the design of the mine in jixi mining group dongshan mine 1.2 mt / a new mine design. geological structure of the monoclinic structure, the total coal seam to four layers, namely, 3#up、 3#down、 6 #a and6 # b the total thickness of the seam 5.6m. mine design of industrial reserves of 112.24 mt, recoverable reserves of 95.19 mt. mine design service life for a 57a. seam inclination of 10 is a gently inclined coal, the mine-shaft design using pioneering approach is divided into three levels. 3 mining district, two face up to the middle, using ready-mining area, production of mining area when the number to two. roadway transport the 14 t-linear motor vehicle traction 3 t-bottom tub transport, section transport roadways used belt conveyor, auxiliary transport of 1.5 t fixed tub, face scraper used transport aircraft. mining method for regression toward longwall mining, mining technology to ordinary mechanized mining technique. face support method used hydraulic prop and articulated joint support the roof all the way to handle cross-loading method. well mainly to upgrade equipment used winder, using cage belonging to upgrade. face to 330 days, “3, 8“ system, face to 160 m long, the progress of cycle 0.6 m, the number of daily feed of the five knives. ventilation is the way-out area. given the limited, and the ability to work and field experience, so the design inevitable that some problems may occur, asked the experts to teachers not hesitate to assume. iii keywords : mine design; longwall mining method; all-trans - iv 目 录 摘 要 .i abstract .ii 目 录 iii 绪 论 1 第 1 章 井田概况及地质特征 .2 11 井田概况 2 1.1.1 交通位置 .2 1.1.2 地形地势 .3 1.1.3 气象及地震情况 .3 1.1.4 水文地质情况 .3 1.1.5 煤田开发史 .3 1.1.6 工农业及原料供应状况 .3 1.1.7 水源及电源 .3 1.2 地质特征.4 1.2.1 地层情况 .4 1.2.2 地质构造 .4 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 .6 1.2.4 岩石性质、厚度特征 .6 1.2.5 水文地质情况 .6 1.2.6 沼气 煤尘 矿井涌水及煤的自然性 .7 1.2.7 煤质 牌号及用途 .7 1.3 勘探程度及可靠性 .7 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 8 2.1 井田境界 .8 2.1.1 井田周边状况 .8 2.1.2 井田境界 .8 2.1.3 井田未来的发展情况 .8 v 2.2 井田储量.8 2.2.1 井田储量的计算 .8 2.2.2 保安煤柱 .9 2.2.3 储量计算方法 .9 2.2.4 储量计算的评价 10 2.3 矿井工业制度 生产能力 服务年限10 2.3.1 矿井工业制度 .10 2.3.2 矿井生产能力确定 .10 2.3.3 矿井服务年限的确定 .11 第 3 章 井田开拓 .12 3.1 概述 12 3.1.1 井田外及附近生产矿井开拓方式概述 .12 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 .12 3.2 矿井开拓方案的选择.13 3.2.1 井硐形式和井口位置 .13 3.2.2 开采水平的数目及标高 .18 3.2.3 开拓巷道的布置 .19 3.3 选定开拓方案的系统描述.22 3.3.1 井筒形式和数目 .22 3.3.2 井筒位置及坐标 .22 3.3.3 水平数目及高度 .22 3.3.4 石门、大巷数目及布置 .23 3.3.5 井底车场的形式及选择 .23 3.3.6 煤层群的联系 26 3.3.7 采区划分 .26 3.4 井筒布置和施工.27 3.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护 .27 3.4.2 井筒布置及装备 .27 3.4.3 井筒延深意见 .31 3.5 井底车场及硐室.31 3.5.1 井底车场形式的确定及论证 .31 3.5.2 井底车场的布置 储车线路 行车线路布置长度 .32 vi 3.5.3 井底车场通过能力验算 .33 3.5.4 井底车场主要硐室 .35 3.6 开采顺序.35 3.6.1 沿煤层走向的开采顺序 .36 3.6.2 沿煤层垂直方向的开采顺序 .36 3.6.3 沿煤层倾斜方向的开采顺序 .36 3.6.4 采区接续计划 .36 3.6.5“三量”控制情况37 第 4 章 采区巷道布置与采区生产系统 40 4.1 采区概况.40 4.1.1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱 .40 4.1.2 采区地质和煤层情况 .40 4.1.3 采区生产能力 储量及服务年限 .40 4.2 采区巷道布置.41 4.2.1 区段划分 .41 4.2.2 采区上山布置 .41 4.2.3 采区车场布置 .43 4.2.4 采区煤仓形式、容量及支护 .50 4.2.5 采区硐室简介 .51 4.2.6 采区工作面的接续 .52 4.3.1 采区巷道的准备顺序 .53 4.3.2 采区主要巷道的断面及支护方式 .54 第 5 章 采煤方法 58 5.1 采煤方法的选择.58 5.2 回采工艺.59 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 .59 5.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式 .59 第 6 章 井下运输和矿井提升 63 6.1 矿井井下运输.63 6.1.1 运输方式和运输系统的确定 .63 6.1.2 矿车的选型及数量 .63 vii 6.2 矿井提升系统.65 6.2.1 矿井提升设备的选择 .65 第 7 章 矿井通风安全 67 7.1 矿井通风系统的确定.67 7.1.1 概述 .67 7.1.2 矿井通风系统的确定 .67 7.1.3 主扇工作方式的确定 .68 7.2 风量计算与风量分配.68 7.2.1 矿井风量计算的规定 .68 7.2.2 风量计算 .68 7.2.3 风量分配 .71 7.2.4 风量的调节方法与措施 .72 7.2.5 风速的验算 .73 7.3 矿井通风阻力计算.74 7.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 .74 7.3.2 矿井等积孔计算 .75 7.4 通风设备的选择.76 7.4.1 主扇的选择计算 .76 7.4.2 电动机的选择 .77 7.4.3 反风措施 .77 7.5 矿井安全生产措施.77 7.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸 .77 7.5.2 火灾与水患的预防 .78 7.5.3 其他事故的预防 .78 7.5.4 避灾路线及自救规定 79 第 8 章 矿井排水 80 8.1 概述.80 8.1.1 矿井水来源及涌水量 .80 8.1.2 对排水设备的要求 .80 8.2 矿井主要排水设备.81 8.2.1 排水方式与排水系统简介 .81 8.2.2 主排水设备及管路的选择计算 .82 viii 第 9 章 技术经济指标 84 结 论 86 致 谢 87 参考文献 .88 附 录 1 89 附 录 2 95 1 绪 论 通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用 这些知识，使它们真正的能融汇和贯通在一起，我选做鸡西矿业集团东山矿的 新井设计。东山矿区内公路四通八达，交通十分便利，地质结构简单，煤层倾 角为缓倾斜。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式、准备方式、 采煤方法、支护方式、设备选型以及矿井的各个生产系统。本设计包括通风安 全方面、回采工艺方面、岩石力学方面以及 cad 制图方面的知识。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，这其中文字部分包括大 量的方案比较，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。 我希望通过做本次毕业设计，能够学到更多的采矿专业知识，巩固我所学 过的各种知识，并且能够很好的运用他们，从而也为我以后的工作打下良好的 基础。 2 第 1 章 井田概况及地质特征 11 井田概况 1.1.1 交通位置 东山矿位于黑龙江省鸡西市境内，东经 13042201305131，东山 矿的交通以铁路、公路为骨干。有矿山铁路专线与鸡西站相连，公路通达鸡西 市、密山市等地，交通较为便利。区内公路四通八达，交通十分便利，有数条 国有铁路和国家级公路。 （见图 11） 比例尺 1:600000 至林口 滴道 至牡丹江 柳毛矿 石墨矿 通桦木林场 水 源 地 恒山矿东山矿 二道河子矿 张新矿 鸡西矿业集团 鸡西 通密山 鸡东 通密山 东海矿 杏花矿 正阳矿 城子河矿 滴道矿 图 1-1 交通位置图 3 1.1.2 地形地势 东山矿区属于盆地在侏罗纪沉积之前的多次构造运动中，地面最大标高 在300m左右。 1.1.3 气象及地震情况 区内自 11 月至翌年 4 月为冻结期，冻结深度为 1.5-2.0m，最高气温在零 上 37-31，最低气温在-29-34，全年平均气温在零上 0.5，处于亚寒 带属大陆性季风气候，年降水量在 390mm 到 700mm，年平均降水量为 545mm， 风向多为西北和西南，风力 3-4 级。 1.1.4 水文地质情况 市区内有穆棱河、牤牛河、滴道河、河北沟和暖泉河都离本设计矿井较远， 对矿井的影响不大。东山矿的最大涌水量为 250 m3/h，最小涌水量为 70m3/h。 1.1.5 煤田开发史 本矿为新井设计，无开发史。 1.1.6 工农业及原料供应状况 东山矿周围资源丰富，可为本矿区提供农产品及生产资料，矿井建设及生 产设备可由附近省市厂家提供。 1.1.7 水源及电源 东山矿区水源来自水库和地下水，能够满足生产与生活需要，生产与生活 用电来自鸡西市供电局和鸡东县供电局双回路供电。 4 1.2 地质特征 1.2.1 地层情况 地面井田西北部煤层倾角在 810，井田中部煤层倾角在 1018,井田 南部煤层倾角在 1213，都为单斜构造，局部有断层。 本煤田形成之后，来自南北方向的主压应力的进一步加强，形成了今日的 煤田构造形态。3#上、3#下、6#a 和 6#b 煤层位于东山中部，周围的岩石岩性 为砂岩，页岩，砂页岩，凝灰岩，砂岩。煤层总厚度为 5.6m，煤层底板岩性 为粗砂岩（见图 12）煤层综合柱状图。 1.2.2 地质构造 东山井田范围内的主要地质构造为断层，其中断层有 3 个，铅直断距在 25m 左右(见表 11)断层特征表。 表 11 断层特征 产状落差（m）存在依据及控制 情况 备注顺 序 号 断 层 编 号 断 层 性 质 走向倾向倾角最大最小 1f13 正 断 层 60wne3025 来原于以往的地 质报告 2f11 正 断 层 56wne3440 来原于以往的地 质报告 3f8 正 断 层 58wne3250 来原于以往的地 质报告 6 3上1.4 灰色细砂岩 黑灰色粉砂质砂岩 细中砂岩，水平层理 粉砂岩夹粗砂岩 中砂岩夹粗砂岩，深灰色 中砂岩，细砂岩 粉砂岩 粗砂岩 粉砂岩 粗砂岩，中砂岩，灰黑色 细砂岩夹中砂岩 焦煤 粗砂岩 焦煤 焦煤 6.5 2.0 9.0 9 1.1 9.0 6.0 7.0 8.0 1.2 13.0 8.0 1.5 1.6 6 3下 中 生 界 侏 侏 罗 罗 系 统 上 6 5.5 2 9 7 中砂岩，细砂岩，灰黑色 细砂岩夹粗砂岩，深灰色 焦煤6b 1.1 1.1 粗砂岩8.0 岩 性 描 述 地 层 厚 ( 煤 层 ( 煤 层 号 柱 壮 地层系统 界 系 统 图 12 煤层综合柱状图 7 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 东山矿区煤系地层属侏罗系上统组地层，共有可采煤层 4 层，全部为可采 煤层，可采总厚度为 5.6m（见表 12）赋存特征表。 表 12 煤层 号 煤层 厚度 煤层 结构 层间距 (m) 可采程度顶板岩性底板岩性 3 上1.4简单全层可采粉砂岩夹粗砂岩中砂岩，细砂岩 20 3 下1.5简单全层可采粉砂岩粗砂岩 30 6a1.6简单全层可采细砂岩夹中砂岩 粗砂岩 6b1.1简单 25 全层可采 中砂岩夹粗砂岩， 深灰色 粗砂岩 1.2.4 岩石性质、厚度特征 煤层顶底板的厚度一般都大于 8m，多为砂岩（见表 1-3） 。 表 1-3 岩石力学强度指标表 名 称抗压强度/c(mpa)抗拉强度/t(mpa)摩擦角/() 内聚力 /c(mpa) 砂 岩20-2004-2535-508-40 泥灰岩10-1002-1015-303-20 1.2.5 水文地质情况 东山矿由大气降水直接补给，岩石风化裂隙不发育，地下水呈裂隙水形式 不丰富。已探明含煤地曾风化裂隙带总深度在 80-100 米，而强风化裂隙带在 50-60m 以内。井口标高 300 米大大高于洪水 180 米水位线，洪水对矿影响不 大。 8 1.2.6 沼气 煤尘 矿井涌水及煤的自然性 1. 瓦斯赋存情况及涌出量 根据现有资料和临近生产矿井的调查，东山矿区内含水瓦斯，属于低瓦斯 矿井。 2. 煤尘爆炸指数 东山煤矿的煤尘爆炸指数为 4.89%，煤尘没有爆炸危险性。 3. 煤的自然情况 根据实际调查，及其临近矿井的调查报告，该井田范围内的煤没有自然倾 向。但在秋东季也应注意防火。 4矿井涌水量 70-250m3/h，属于低等涌水量矿井。 1.2.7 煤质 牌号及用途 东山煤矿的煤质属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和 1/3 焦煤，发热量一般 在 6500-7500 大卡/千，用途一般是作为配煤炼焦使用。 1.3 勘探程度及可靠性 东山井田范围内，勘探钻探甲、乙级孔率为 88.4%，煤层甲、乙级层点率 为 87.8%，物探甲、乙级孔率和煤层层点率均为 100%，钻探测井资料齐全准 确，并采用水泥沙浆法封孔。物探质量高于钻探选题，在报告编制中进行了合 理取舍，整个报告达到了地质勘探规范的要求。经综合平定，本区构造复杂程 度属简单。 9 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 东山矿井田坐标确定为：东经 1304220-1305131,北纬 45 1842-452216。 西起井田边界，东起 f11断层，北至露头煤柱，南到标高为 200m。 2.1.2 井田境界 1以地质条件，地理地形作为划分境界的依据； 2划分的井田范围要为矿井发展留有空间； 3要适合选择井筒位置，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，以利于机械化的不断提高。 2.1.3 井田未来的发展情况 该井田随着技术的进步和勘探水平的提高，井田范围内的探明储量会越来 越精确，可能在更深部发展可采煤层。 2.2 井田储量 2.2.1 井田储量的计算 东山矿区范围内计算的煤层有 3#上、3#下、6#a、6#b 四层，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数量，具有工业 价值的煤炭数量。它不仅包含着煤炭在地下埋藏的数量，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 10 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 柱煤量后乘以采区回采率的储量。 2.2.2 保安煤柱 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 20m 煤柱； 2边界断层留设 25m 煤柱； 3井田内部断层留设 20m 煤柱； 4. 地面留设 50m 煤柱； 按以下计算方法得：工业广场煤柱损失：1.86mt； 断层，露头煤，边界保安煤柱损失：5.79mt； 总损失量：7.65mt； 损失率：6.38%； 损失率=总损失率工业储量100%=765.1411989.36100%=6.38% 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煤的视密度 根据储量诸图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为 119.89mt。各 煤层工业储量见表可采煤层储量计算（总表 2-1)。 2.可采储量计算 计算公式如下： z=（zcp）c 式中 z可采储量，mt； zc工业储量，mt； p永久煤柱损失，mt； 11 c采区回采率； 得 z=（zcp）c=(11989.39765.14)0.85=95.19mt。 表 2-1 可采煤层储量总表 序号煤层号a+b+c工业储量损失量设计采出率可采储量 13 上3021.913227.91206.0084%2538.4 23 下3237.773458.48220.7183%2687.35 36a2590.212766.78176.5786%2227.58 46b2374.362536.22161.8687%2065.69 总计11224.2511989.39765.149519.02 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，汇总计算出本井田可采储量为 95.19mt。 2.2.4储量计算的评价 东山设计矿井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， 储量的计算设计所得到的各种储量可能与实际有一定误差。 2.3 矿井工业制度 生产能力 服务年限 2.3.1 矿井工业制度 本设计矿井年工作日确定为 330d ，矿井每日净提升时间为 16h 采用三八 工作制。 2.3.2 矿井生产能力确定 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，还应考虑当前及今后市场的需煤量,初步拟定了三种矿井生产方案: 方案 a:0.9mt/a； 方案 b:1.2mt/a； 方案 c:1.5mt/a； 12 2.3.3 矿井服务年限的确定 矿井服务年限的计算公式如下： t=z/（ak） 式中 t矿井设计服务年限，a； z矿井可采储量，mt； a 生产能力，mt； 矿井储量备用系数，.； 根据本矿矿井的实际情况，值取.。 依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出两种方案，具体如 下: 方案 a:0.9mt/a t=z/(ak)=9519.02/(901.4)=75a 方案 b:1.2mt/a t=z/(ak)=9519.02/(1201.4)=57a 方案 c:1.5mt/a t=z/(ak)=9519.02/(1501.4)=46a 参照煤炭工业矿井设计规范规定（见表 22） ，根据本矿矿井的实际 情况，方案 b 较合理,即:矿井生产能力 a=1.2mt/a 矿井服务年限 t=57a。 表22 矿井及第一开采水平设计服务年限 第一开采水平设计服务年限 a矿井设计生产能 力 mt/a 矿井设计服务年 限 a煤层倾角 45 3.0及以上60703035- 1.22.45060253020251520 0.450.94050202515201015 13 第 3 章 井田开拓 3.1 概述 3.1.1 井田外及附近生产矿井开拓方式概述 东山煤矿分别与二道河子和恒山煤矿接壤，二道诃子矿采用双立井两水平 开拓；恒山矿采用双立井三水平开拓。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况 根据精查报告确定的煤层自然产状、构造因素、顶底板条件、冲积层结构、 地形及水文地质条件等，其中煤层赋存深度和冲积层的水文地质条件对开拓方 式影响最大。 东山矿建设必须严格按照基本建设程序办事，确定矿井开拓方式必须充分 考虑多个主井工艺系统的机械化装备水平。矿井机械化程度的高低的不仅直接 影响井型和经济效果，而且往往由于提升，运输设备的革新发展，而引起开拓 本身发生变化。 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； 3合理开发国家资源，减少煤炭损失； 4必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。为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； 5要适应发达国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术，新工 14 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 1井筒形式的确定 根据东山井田的地表及煤层等实际情况，不具备平硐开拓的条件，应直接 否定。现依据东山井田的地形、地质构造、煤层赋存等因素，提出三种井筒开 拓方案， 具体情况如下： 方案 i双斜井开拓， （如图 3-1） ； 方案 ii双立井开拓， （如图 3-2） ； 方案 iii主斜井副立井开拓， （如图 3-3） 。 以上三种井筒开拓方案技术比较如下： （1）双斜井开拓 斜井与立井相比有如下优点： 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，井底车场及硐室的投资都比较少； 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； 带式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，斜井要比立井长得多； 围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低， 能力小钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，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，更要多占用设备和人力； 由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大； 斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小， 通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井 并兼做辅助提升； 当表土为富含水的冲积层或流砂层时，斜井井筒掘进技术复杂，有时 难以通过； 15 图 3-1 方案 i双斜井开拓 图 3-2 方案 ii双立井开拓 图 3-3 方案 iii主斜井副立井 16 适用条件：煤层赋存较浅，垂深在 200 米以内，煤层赋存深度为 0-500 米， 含水砂层厚度小于 20-40 米，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倾斜及倾斜煤层。 技术评价：本井田水平设在+50 水平标高，根据煤层的赋存情况可以采用 双斜井开拓，东山矿井田赋存深度为+300m-600m，在技术上是可行的。 （2）双立井开拓 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：与立井优点相反。 适用条件：煤层赋存深度 200-1000m，含水砂层厚度 20-400m，立井开拓 的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯和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。 技术评价：根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立 井开拓方案可行，东山矿井田的地表，地质构造，煤层赋存等因素，适合采用 双立井开拓，故此方案在技术上可行。 （3）主斜井副立井开拓 优点：兼有斜井和立井的优点，主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进 速度快，费用低，运输量大，运煤速度快；副井采用立井开拓，井筒容易维护， 有效断面大，有利于通风。 缺点：如果井口相距较近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系 就不太方便，如井底相近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生 产调度及联系不太方便，占地比较多，相应地增加煤柱损失。 适用条件：介于双立井与双斜井之间 技术评价：根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际 情况，如用综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置， 井下的联系和生产调度较为繁琐，故该方案在技术不合理，不适合本设计矿井。 所以本井田不利用综合开拓。 根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓与双斜井开拓方案在 技术上可行，根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较。作经济比较如 （表 31)。经过三方案的经济比较，从而得出双立井开拓方案在经济上合理， 17 因此，该矿井为双立井开拓。 2井口的位置 对矿井井筒位置有以下的要求： （1）井筒沿走向的位置有利于在井田的中央，当井田储量呈不均匀分布时， 应在储量分布的中央，在此形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； （2）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； 3）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。 依据本井田的储量图及勘探线剖面图，确定井田的储量中心，考虑水平划 分及井口位置，确定井口的位置在整个井田的储量中心。 现有两种井筒位置布置方案如下： 方案一：井口位于井田浅部 方案二：井口位于井田中部 井口位置：双立井开拓时井口位置应在井田中央，储量比较可靠的块段上， 以便运输和通风的集中管理，而且在本矿区的地质情况下，井田中央有断层， 煤层底部有基岩，现对两种方案作经济比较（如表 32） 。 表 32 开拓方案技术经济分析比较表 方 案 优 点缺 点 方 案 一 1.主井井口位于井田边界，压煤量 小； 2.利于布置工业广场和交通运输用 低。 1.主井口地面标高低，防洪 工程量大； 2.井下反向运输量多； 方 案 二 1.井口位置接近井田中央，井下为 双翼生产，易于保证矿井产量； 2.井底车场位于储量中心，井下运 输费用低。 3. 井口位置接近井田中央，石门 相对较短。 1.主井井口位于井田中央， 压煤量大； 2.车场位置在井田中央不利 于集中运输。 综上所述和本矿实际情况,方案二比较合适。 18 表 3-1 方案经济比较表 方 案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓 内 容工程量 单价（元） 费 用（元） 工程量 单价（元） 费用（元） 名 称数量 单位数量数量数量单位数量数量 基岩段主井 掘进费 25.010m3.21041.510510010m105001.05106 基岩段副井 掘进费 25.010m41041.0710610010m115001.15106 基岩段主井 辅助费 25.010m4.31041.0810610010m147741.48106 基岩段副井 辅助费 25.010m4.51041.1310610010m147741.48106 表土层副井 辅助费 210m2.31044.6104710m118228.3104 主井提升费 用 80.910m0.85869.429010m0.39835.84 副井提升费 用 15.810m2.714.310527.510m0.6811.9105 箕 斗2个2.41054.9105 罐 笼2个2.21054.4105 钢丝绳输送 机 13010m49556.4105 串 车1210m52506.3104 主井提升机1个1.01061.01061个920009.2104 副井提升机1个8.81058.81051个9.21069.2106 总 计6.71061.5107 吨煤成本5.612.5 19 3.2.2 开采水平的数目及标高 开采水平的划分要有合理的阶段垂高，合理的阶段垂高的要求： 1具有合理的阶段斜长； 2具有合理的区段数目； 3要有利于采区的正常接替； 4要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量； 5经济上有利的垂高。 根据煤炭工业矿井设计规的规定，矿井生产能力在 1.2mt/a，倾角小 于 25，第一水平的服务年限在 25a30a。 t=z/a=4361.38/1201.4=26a25a 阶段垂高=可采储量煤的视密度煤的厚度走向长度煤层倾角的正 弦值=436138001.45.65100sin13=248m。 根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平划分方案如下； 方案一：单水平上下山开采 水平标高+50m 阶段垂高900m 储量9519.02； 服务年限57。 方案二：两水平上山开采 水平标高+50m，-600m 阶段垂高250m，650m； 一水平储量4759.51； 二水平储量4759.51； 一水平服务年限28； 二水平服务年限29。 方案三：三水平上下山开采 水平标高+50m，-250m,-600m； 阶段垂高250m，300m，350m； 一水平储量4361.38； 二水平储量3309.49 三水平储量1848.15； 一水平服务年限26； 20 二水平服务年限20; 三水平服务年限11。 参照上述三种方案的各项数据，各方案评价如下： 方案一：该方案的阶段垂高，服务年限不符合煤炭工业矿井设计规范 规定，但煤层为倾斜煤层，不符合下山开采条件，因此本方案不可行。 方案二：该方案的一水平服务年限及垂高均符合煤炭工业矿井设计规范 规定，根据本井田的实际情况，本方案技术上不可行。 方案三：该方案阶段垂高符合煤炭工业矿井设计规范规定，根据本井 的实际情况，因此本方案可行。 综合上述方案评价，选取方案三为最优方案。 3.2.3 开拓巷道的布置 水平巷道的主要任务是担负煤矸，物料和人员的运输，以及通风，排水， 敷设管线。对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风 安全的需要。 1开拓巷道布置方式的选择 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，各种方式的适用条件如下： （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； 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； 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； 21 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：集中大巷， （如图 34） ；。 方案二：分组集中大巷， （如图 35） 。 两种技术方案的优缺点（见表 3-3） 。 表 3-3 大巷布置技术比较表 特 点 分组集中大巷布置集中大巷布置 优 点 1.生产比较集中； 2.采区巷道分组联合布置； 3.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，间距较大的煤层； 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。 本设计井田的可采煤层为四层，四层较近，各煤层的煤质相同，不需要分 采分运，所以根据本井田的实际情况，本井田采用集中石门和采区石门布置方 式,针对上述情况，通过技术分析，方案二可行合理。 22 图 34 集中大巷 图 35 分组集中大巷 23 3.3 选定开拓方案的系统描述 3.3.1 井筒形式和数目 根据井田的地形地势、煤层赋存和地质构造等因素，经过第二节中井筒形 式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井开拓，即一主一副两个 井筒。 3.3.2 井筒位置及坐标 井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐 标和方位角予以表示，选择井筒位置的条件： 1地面条件 （1）工业场地占地面积； （2）地形与工程地质条件； （3）煤的运输方向； （4）生产建设与住宅位置。 2井下条件 （1）按运输量确定井筒位置； （2）根据地质条件确定井筒位置； （3）煤柱损失量； （4）勘探程度和初期工程量。 根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，该设计矿井井筒位置见井 田开拓平面图，其井筒井口坐标为： 主井：5008525，4161550 副井：5008480，4161050 3.3.3 水平数目及高度 根据本井田的煤层赋存条件和地质构造等因素，通过对水平划分方案的技 术分析和经济评价，该设计矿井在+50m 水平标高处划分一个水平，阶段垂高 250m，在+50m 水平标高上布置水平大巷、井底车场及各类硐室，井田范围内 24 各煤层以+50m 为标高开采水平为界，采用上下山开采。 3.3.4 石门、大巷数目及布置 根据该设计矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价，确定本设计矿 井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置。 本设计矿井中，大巷和石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和 石门的断面和支护设计在本设计中不相同，其内部设施也不相同。巷道断面设 计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件，其基本原则是 在满足与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低造价并有 利于加快施工速度。该设计矿井大巷，石门断面的各项内容（见图 36）及 37） 。 3.3.5 井底车场的形式及选择 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，是矿山生产的咽喉。因此，井底车场设计 是否合理，直接影响着矿井的安全和生产。 由于井筒形式，提升方式，大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同， 井底车场的形式也各异。按照矿车在井底车场内运行特点，井底车场可分为： 环行式和折返式两大类型。固定式矿车运煤时，则一般用环行式车场。 井底车场型式选择的因素如下： 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调车简单，管理方便，弯道及交叉点少； 3调车简单，符合有关规程，规范； 4井巷工程量小，建设投资少，便于维护，生产成本低； 5施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩短 建设时间； 6当大巷或石门与井筒距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选 择立式井底车场； 7矿车提升的斜井井底车场，井筒不延深的一般采用平车场，井筒延深 的一般采用甩车场。 根据本设计矿井井筒形式及大巷，石门的布置，结合上述井底车场型式的 25 3900 900 3201550 1200800 1300 500 2000 950 900 1200 图 36 石门断面 26 4200 900900 1300 8001200 320 1200 950 500 2000 1550 图 37 大巷断面 27 选择因素，该设矿井采用立式井底车场。 3.3.6煤层群的联系 本矿区煤层间距不大，3#上、3#下、6#a 和 6#b 煤层间距小采用集中布置， 煤层倾角一般在 10左右，所以煤层间由石门联系。 3.3.7 采区划分 本设计矿井井田走向长度大，无论从时间上、投资上和实际开采条件上都 要受到限制，在开采水平范围内沿走向将煤层划分成采区。每个采区有一套生 产设施，包括提升、运输设备，以便独立地进行生产与准备。 将井田划分成若干采区时，应考虑如下所述原则： 1根据煤炭工业矿井设计规范 ，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如果井田走向长度不大，两翼均不超过 1500m，可以不划分采区，直 接从井田边界进行后退式回采； 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 能力与巷道维护等因素综合考虑； 4初步设计一般负责划分第一水平全部采区，故需要沿井田走向全长统 一考虑，作到初后期统筹兼顾，不但要全井合理，更要有利初期； 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要适应充填注砂井，回风井的既定位置，使分区充填，分区通风的联 系巷道尽量缩短； 7采区划分既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； 8对于煤层稳定，开采条件好，生产能力大的采区，走向长度要适当加 大； 9为了充分发挥综合机械化效能，减少搬家次数，提高效率和回采率， 减少采区煤柱损失，凡是厚度稳定，适合于综合机械化开采的部分要单独划分 采区； 10开采多煤层的井田，如果煤层间距较小，应尽量联合布置采区，搞集 中生产； 28 11对于自然发火倾向强烈的煤层或围岩压力大，难于维护的矿井，采区 尺寸要适当缩小； 12初期采区尺寸要适应目前输送机的实际长度及电压降的控制范围，后 期采区尺寸可逐步加大根据该设计井田的地质构造及煤层赋存等因素。 结合上述采区划分原则，根据东山矿井田实际情况，由于煤层发育良好， 因此划分为三个采区 (如图 38） 图 38 采区划分示意图 3.4 井筒布置和施工 3.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护 参见综合柱状图和井田开拓剖面图，本设计矿井井筒穿过的岩层性质如下： 主要由粉细砂岩，中砂岩及煤层，其次有较少的粗砂岩，砾岩和沙砾岩，此外 还穿过了煤层及上下顶底板。 井硐支护采用喷泥混凝土支护，拱壁相同。 29 3.4.2 井筒布置及装备 井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质，运输方式，通风安全等因素，俱 体遵循原则如下： （1）符合煤矿安全规程 、 煤炭工业矿井设计规范对运输、通风、 管线等布置的要求，满足施工需要； （2）有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全； （3）当提升容器发生掉道或跑车事故，对井筒中各种管线或其它设备的 破坏应减少到最低程度； （4）合理使用断面空间，减少井筒工程量；根据该设计矿井年产量、提 升方式等实际情况，本设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施。详 见主副井井断面（图 39 及 310） 。 表 34 主井井筒特征表 序 号名 称单 位内 容 1井 型mt/a1.20 2井筒净直径m6.5 3井筒掘进直径m7.4 4井筒净断面积m233.2 5井筒掘进断面积m243.0 6井壁支护形式混凝土砌壁 7井壁厚度mm450 8罐道规格球扁钢组合罐道 9罐道梁规格槽钢（222b ）组合 10罐道梁层间距mm4000 11提升容器一对 16t 箕斗 12井筒装备防腐材料电弧喷涂 表 35 副井井筒特征表 序 号 名 称 单 位 数 量 1井筒直径m7.0 2提升容器一对 1t 矿车双层双车罐笼，一个材料罐笼带平衡锤 3井筒支护mm 混凝土井壁/400 30 4罐道规格216b 卧放 5罐道梁规格32c