采矿工程毕业设计（论文）-赵固二矿1.50Mta新井设计【全套图纸】

中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页 第 1 章 井田概况及地质特征.10 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 井田概况10 1.1.1 交通位置10 1.1.2 地形地貌及地表水系10 1.1.3 气象11 1.1.4 地震11 1.2 地质特征11 1.2.1 地层11 1.2.2 地质构造15 1.2.3 水文地质15 1.3 煤层及煤质19 1.3.1 煤层19 1.3.2 煤层顶底板工程地质特征20 1.3.3 瓦斯21 1.3.4 煤尘22 1.3.5 自燃22 1.3.6 地温22 1.3.7 冲击地压22 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页 1.4 其它有益矿产23 1.4.1 铝土质泥岩23 1.4.2 硫铁矿23 1.4.3 微量元素23 第 2 章 井田开拓.15 2.1 井田境界与资源/储量15 2.1.1 井田境界.15 2.1.2 井田尺寸.16 2.2 矿井资源/储量计算16 2.2.1 矿井储量计算基础.16 2.2.2 井田地质勘探.17 2.2.3 矿井工业资源/储量计算 .18 2.3 矿井设计资源/储量19 2.3.1 安全煤柱留设原则.19 2.3.2 永久保护煤柱计算方法.20 2.4 矿井设计可采储量.21 第 3 章 矿井设计生产能力及服务年限.23 3.1 矿井工作制度23 3.1.1 矿井每昼夜净提升小时数的确定.23 3.2 矿井设计生产能力.23 3.2.1 确定依据.23 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 3.2.2 确定矿井设计生产能力.24 3.2.3 井型校核.24 3.3 设计服务年限.25 第 4 章 井田开拓.25 4.1 井田开拓的基本问题.25 4.1.1 井筒形式、数目的确定.25 4.1.2 主、副井井筒位置的选择.25 4.1.3 风井位置的选择.26 4.1.4 工业广场的位置、形状和面积的确定.26 4.1.5 开拓方案及其比较.26 4.2 矿井基本巷道34 4.2.1 井筒.34 4.2.2 车场的型式和布置形式.36 4.2.3 场主井重车线的验算.37 4.2.4 场副井空重车线的验算.37 4.2.5 调车方式.37 4.2.6 车场峒室的布置.38 4.2.7 底车场的通过能力演算.38 4.3 主要开拓巷道.39 4.3.1 主要开拓巷道的支护方式.39 4.3.2 主要开拓巷道的特征.39 4.3.3 各主要开拓巷道的风速检验.39 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 第 5 章 准备方式带区巷道布置.43 5.1 煤层的地质特征.43 5.2 带区巷道布置及生产系统.43 5.2.1 采煤方法及工作面长度的确定.43 5.2.2 带区巷道的联络方式.43 5.2.3 生产系统.43 5.2.4 确定带区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式.43 5.2.5 确定带区生产能力和采出率.44 5.3 带区车场选型设计45 5.3.1 确定带区车场的形式.45 5.3.2 带区主要硐室布置.45 第 6 章 采煤方法.47 6.1 采煤工艺方式47 6.1.1 采煤方法.47 6.1.2 回采工艺.47 6.1.3 工作面设备布置图见设计图纸.57 6.2 回采巷道布置60 6.2.1 带区巷道布置.60 6.2.2 保护煤柱尺寸的确定.60 第 7 章 井下运输.63 7.1 概述 63 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 7.1.1 井下运输设计的原始条件和数据井下运输设计的原始条件和数据.63 7.1.2 矿井运输系统矿井运输系统.63 7.2 带区运输设备选择.63 7.2.1 工作面及运输斜巷运输设备的选择工作面及运输斜巷运输设备的选择.63 7.2.2 带区辅助运输设备的选择带区辅助运输设备的选择.63 7.3 大巷运输设备选择.64 7.3.1 轨道大巷运输设备的选择轨道大巷运输设备的选择.64 7.3.2 轨道大巷运输设备能力验算轨道大巷运输设备能力验算.65 第 8 章 矿井提升.66 8.1 概述 66 8.2 主副井提升.66 8.2.1 主井提升主井提升.66 8.2.2 副井提升副井提升.67 第 9 章 矿井通风及安全技术.69 9.1 矿井通风系统选择.69 9.1.1 确定矿井的通风系统确定矿井的通风系统.69 9.1.2 主要通风机的工作方式的确定主要通风机的工作方式的确定.70 9.1.3 带区通风方式的选择带区通风方式的选择.70 9.1.4 工作面通风方式工作面通风方式.71 9.1.5 确定矿井通风容易时期和困难时期及矿井用风地点确定矿井通风容易时期和困难时期及矿井用风地点.71 9.2 带区及全矿所需风量.74 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 9.2.1 按井下同时工作的最多人数计算按井下同时工作的最多人数计算.74 9.2.2 采煤工作面所需风量计算采煤工作面所需风量计算.74 9.2.3 掘进工作面所需风掘进工作面所需风.76 9.2.4 硐室需风量计算硐室需风量计算.76 9.2.5 其他用风巷道的需要风量计算其他用风巷道的需要风量计算.77 9.2.6 矿井总风量计算矿井总风量计算.77 9.2.7 确定带区及全矿的风量分配并确定矿井所需总风量确定带区及全矿的风量分配并确定矿井所需总风量.78 9.3 全矿通风阻力的计算.78 9.3.1 矿井通风总阻力计算原则矿井通风总阻力计算原则.78 9.3.2 通风容易时期和困难时期的确定通风容易时期和困难时期的确定.78 9.3.3 矿井通风阻力计算矿井通风阻力计算.78 9.3.4 矿井总风阻等积孔计算矿井总风阻等积孔计算.81 9.4 通风机选型.82 9.4.1 确定风机设计工况点确定风机设计工况点.82 9.4.2 对矿井通风设备要求对矿井通风设备要求.85 9.5 防止特殊灾害的安全措施.86 9.5.1 瓦斯管理措施瓦斯管理措施.86 9.5.2 煤尘的防治煤尘的防治.86 9.5.3 火的防治火的防治.86 9.5.4 水的防治水的防治.87 9.5.5 其他安全措施其他安全措施.87 第 10 设计矿井基本技术经济指标88 专题部分.90 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 7 页 沿空掘巷矿压显现规律的研究.90 1 绪论 .90 1.1 问题的提出及背景.90 1.2 国内外研究现状91 1.3 研究内容及研究方法93 2 沿空巷道上覆岩层结构93 3 沿空巷道围岩应力分布规律95 3.1 采场侧向支承压力分布规律96 3.2 煤层走向支承压力分布规律96 4 沿空巷道围岩变形分析96 4.1 煤柱与巷道围岩的相互关系96 4.2 煤柱应力和应变的一般特征97 4.3 沿空巷道围岩变形分析97 5 锚网支护沿空巷道矿压显现规律现场实测97 5.1 实测工作面基本情况及观测仪器97 5.2 测站布置99 5.3 现场实测结果及分析101 6 结论 110 7柏建彪，王卫军等.综放沿空掘巷围岩控制机理及支护技术研究J煤炭学报， 2000（5）:478480111 英文原文.112 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 8 页 Finite element analysis of three-way roadway junctions in longwall mining .112 Abstract:.112 1. Introduction.112 2. Stability analysis of three-way intersections using three-dimensional finite element models113 3. Pillar behaviour at three-way intersection114 4. Roof behaviour at three-way intersection114 5. Case history of three-way intersections115 5.1. Site location and the description of the site-specific Model.116 5.2. Rib behaviour117 5.3. Floor behaviour.117 6. Guidelines for designing the support system at three-way intersections 117 7. General discussion and conclusions119 References119 中文译文.121 长壁采煤法巷道交叉点的数值模拟.121 1 前言 .121 2 应用三维有限元模型的交叉巷道的稳定性分析121 3 三相交叉点处煤柱的矿压显现122 4 三向交叉点处顶板的矿压显现122 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 9 页 5 三向交叉点巷道实例123 5.1 实测位置以及实测位置描述实测位置以及实测位置描述123 5.2 两帮矿压显现两帮矿压显现124 5.3 底板矿压显现底板矿压显现124 6 对于三向交叉点支护系统设计的指导建议124 7 一般讨论和结论125 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 10 页 第 1 章 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置交通位置 赵固二矿井田西南距焦作市 55km，东南距新乡市 37km，东北距辉县市 10km， 与新乡市、焦作市、辉县市、获嘉县均有柏油公路相通，经薄壁至山西省也有公路 相连。 井田南约 18km 有新(乡)焦(作)铁路横贯东西，距新(乡)焦(作)铁路获嘉车站 22km，西南距焦作矿区铁路专用线赵固一矿约 6 km，井田东距京广铁路 24km 左右， 吴村辉县新乡的 762 窄轨铁路从井田北部通过。全区地势平坦，乡村公路纵横 成网，交通便利。交通位置详见图 1-1。 图 1-1 交通位置图 1.1.2 地形地貌及地表水系地形地貌及地表水系 本区属于太行山山前平原，主要由坡积、洪积和冲积洪积扇裙组成，地面海拔 赵固二井赵固二井 赵固一井 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 11 页 标高+72m+85m，全区呈北高南低缓慢倾斜地势，坡降 4%6%，地势总体平坦。 本区地表水系属海河流域卫河水系，区内河流主要有：百泉河、黄水河和石门 河。井田北部太行山区岩层裸露，沟壑深切，河谷地带有许多岩溶大泉，径流资源 丰富，多数河流上游河段有水，距山口 1020km 开始漏失和全部漏失，成为煤矿 的主要充水水源。另外，为满足农业灌溉需要，还兴修了一些灌溉干渠。 1.1.3 气象气象 本区属暖温带大陆性气候，四季分明，夏季炎热，冬季寒冷，春秋两季气候宜 人。年平均气温 14.114.9，最高气温 38.6（1976 年 6 月） ，最低气温为零下 8.1（1977 年 1 月） 。每年 78 月为雨水季节，约占年降水量的 70%以上，降水集 中时往往积水成灾，亦是地下水回补的时期。年平均降水量为 580600mm。年蒸 发量为 16802041mm。月平均相对湿度 8 月最大，为 83%，1 月最小，为 63%， 年平均相对湿度为 70%。结冰期一般在 12 月翌年 3 月，冻土深度为 100150mm，积雪厚度 150200 mm。夏季多东南风和南风，冬季多西北风和北 风，年平均风速为 2.37m/s，最大风速为 18m/s。 1.1.4 地震地震 河南省地震局资料记载，本区最大一次地震是 1587 年 4 月 10 日发生在修武县 的六级地震。按照建筑抗震设计规范 （GB500112001）附录 A我国主要城镇 抗震设防烈度设计基本地震加速度和设计地震分组划分，本矿井所在地区辉县市 抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g。 1.2 地质特征 1.2.1 地层地层 1.2.1.1 区域地层区域地层 赵固二矿井田地层区划属华北地层区太行小区。据区域出露及钻孔揭示，区域 地层由前震旦系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、第三系、第四系等地 层组成，缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系、石炭系下统、侏罗系和白垩系地层。 1.2.1.2 井田地层井田地层 赵固二矿井田属第四系、第三系全覆盖区。据钻孔揭露，本区赋存地层主要有 奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组和上统太原组、二叠系下统山西组和下石 盒子组、第三系、第四系，其中石炭系上统太原组和二叠系下统山西组为主要含煤 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 12 页 地层。地层从老到新分述如下： 奥陶系中统马家沟组（O2m） 以深灰色、灰色厚层状石灰岩为主，致密坚硬，裂隙发育，多充填方解石。本 组实际厚度大于 400m，钻孔揭露厚度 6.3251.85m，平均 15.24m，与下伏地层呈 假整合接触。 石炭系中统本溪组（C2b） 底部为铝质泥岩，中部为灰色砂质泥岩，上部为黑色泥岩和砂质泥岩。本组厚 4.4812.63m，平均 7.70m。与下伏地层呈平行不整合接触。 石炭系上统太原组（C3t） 由石灰岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成，为本区主要含煤地层。据其岩 性组合特征可分为上、中、下三段。本组下起一21煤层底，上至太原组 L9石灰岩顶， 地层厚度 79.11105.91m，平均 94.79m，与下伏本溪组地层整合接触。 下段：自一21煤层底至 L4灰岩顶，平均厚度 28.02m。岩性以石灰岩、煤层为 主，夹砂质泥岩、泥岩。含石灰岩 3 层（L2L4） ，多为煤层顶板，其中 L2石灰岩 普遍发育，平均厚度 12.53m，为本区主要标志层。本段含煤 5 层（一 1 2、一 2 2、 一 3 2、一 3、一4） ，其中一 1 2 煤厚 0.643.06m，平均 1.54m；一 2 2 煤厚 0.29- 1.79m，平均 1.21m，井田内大部分地段可采。另外 3 层煤均不可采。 中段：自 L4灰岩顶至 L8灰岩底，平均厚度 51.14m。以砂岩、砂质泥岩、泥岩 为主，局部夹 3 层石灰岩（L5L7）及薄煤 6 层（一5、一 1 6、一 2 6、一 1 7、一 2 7、一8） 。中部常有一层中粗粒石英砂岩，L5、L6灰岩有时相变为中细粒砂岩或砂 质泥岩，所见 6 层薄煤均不可采。 上段：自 L8灰岩底至 L9灰岩顶，平均厚度 15.63m。以石灰岩、砂质泥岩、泥 岩为主，夹薄煤 1 层（一9煤） ，不可采。含灰岩 2 层（L8 、L9） ，多为煤层顶板。 其中 L8石灰岩普遍发育，厚度 6.77m14.78m，平均厚 9.31m。L9石灰岩厚度大， 层位稳定，为本区主要标志层。 二叠系下统山西组（P1sh） 下起太原组 L9石灰岩顶界面，上至砂锅窑砂岩底界面，地层厚度 65.3496.50m，平均厚 77.47m，与下伏太原组整合接触。由砂岩、砂质泥岩、泥岩 及煤层组成，为本井田主要含煤地层。根据其岩性特征自下而上分为二1煤层段、 大占砂岩段、香炭砂岩段、小紫泥岩段。 二1煤层段：自太原组 L9灰岩顶界面至大占砂岩底，厚 21.76m。以含菱铁质泥 岩、条带状砂岩及煤层组成，含煤 4 层（二0、二1、二2、二3） ，其中二1煤层为本 井田主要可采煤层，厚 4.736.77m，平均 6.16m，底部为细中粒砂岩，多夹泥质 条带，具波状、透镜状层理，称“二1煤层底板砂岩”，为一辅助标志层。 大占砂岩段：自大占砂岩底至香炭砂岩底，含 13 层砂岩，厚 26.36m。下部 为中粗粒长石、石英砂岩（大占砂岩） ，层面含较多白云母碎片及炭质，具交错层 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 13 页 理，局部含泥质团块，平均厚 7.46m，为主要标志层。上部为深灰色砂质泥岩、泥 岩，偶夹不可采的二2、二3煤层。 香炭砂岩段：自香炭砂岩底至小紫泥岩底，含 12 层砂岩，厚 18.50m。由中 细粒砂岩及砂质泥岩、泥岩组成。下部的香炭砂岩为深灰色细粒长石石英砂岩，含 泥质包体与菱铁质团块，厚 7.08m。上部的泥岩及砂质泥岩呈灰、黑灰色，产植物 叶部化石。 小紫泥岩段：自小紫泥岩底至砂锅窑砂岩底，属本组顶部，厚 10.85m。岩性以 紫灰色泥岩为主，含铝质及菱铁质假鲕，局部夹深灰色砂质泥岩。 二叠系下统下石盒子组（P1x） 下石盒子组地层直接沉积于下伏山西组地层之上，下起砂锅窑砂岩底，上至基 岩剥蚀面，受风化剥蚀，该组地层井田内保留不全。井田内 31 个钻孔，有 5 个钻孔 在二1煤层露头外，其余 26 个钻孔仅 15 个钻孔揭露有该组地层，保留厚度 22.79177.83m，平均 89.67m，分两个煤段，即三煤段、四煤段。 三煤段：由砂质泥岩、细粒砂岩及鲕状铝质泥岩组成。下部为中粗粒长石、 石英砂岩(砂锅窑砂岩)，具交错层理，硅质胶结，为一主要标志层；中部为砂质泥 岩，含紫色斑块及菱铁质鲕粒（俗称大紫泥岩，也是标志层之一） ；上部为砂质泥岩、 泥岩夹细粒砂岩，具波状层理。 四煤段：主要由灰色、浅灰色中细粒砂岩、含紫斑泥岩、砂质泥岩组成，顶部 风化，局部裂隙较发育。本煤段下起于四煤底砂岩。 本组与下伏山西组地层整合接触。 第四系、第三系（Q+R） 由坡积、洪积与冲积形成的褐红、紫灰及杂色粘土、砂质粘土、砾石、砂层等 组成。井田内钻孔揭露厚度 427.30（8801 孔）946.37m（12605 孔） ，平均 666.25m，且由北而南，自西向东逐渐增厚。 1.2.1.3 含煤地层含煤地层 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 14 页 井田内含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组。含煤 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 15 页 地层共含煤 19 层，煤层总厚度 10.83m。含煤地层总厚 278.63m，分 5 个煤组段，含 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 16 页 煤系数为 3.89%。山西组和太原组为主要含煤地层，煤层总厚度 10.71m，地层总厚 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 17 页 172.26m，含煤系数为 6.22%。山西组下部的二1煤层为主要可采煤层，太原组底部 的一21、一22煤层为大部可采煤层，其余煤层偶见可采点或不可采，可采煤层总厚 8.91m，可采含煤系数为5.17%。局部地质综合柱状图见下图 1-2。 中-细粒砂岩，灰色，成份为石英含少量暗色矿物，偶见黄铁矿，分选较 好，泥质胶结。 砂质泥岩，深灰色，上部产植物化石，下部含白云母碎片并含菱铁质， 具水平层理，含二0煤层。 黑色亚金属光泽，块状，少量粉状，煤层结构简单，部分含夹矸一层。 泥岩，黑色，含云母片，有时局部夹薄层砂岩，含鲕状和豆状菱铁质 结核及黄铁矿结核，产植物化石。 中粒砂岩，灰色，成份以石英为主，长石及暗色矿物次之，层面富集大 量白云母片，分选中等，显斜层理硅泥质胶结，石英颗粒从上到下由细 变粗，是见二1煤的主要标志。 细粒砂岩，灰黑色颗粒，成份主要为石英，并含长石及暗色矿物，夹有泥岩 条带和二3煤层。 514.60 7.44 522.45 7.85 42.43 0.90131.00 二 叠 下 山 段 岩 砂 炭 香 18.02 小 紫 泥 岩 段 10.53 p1x 子 组 砂质泥岩，黑色，顶部为泥岩，夹缓波状层理薄层砂岩。 细粒砂岩，黑灰色，成份以长石石英为主，硅泥质胶结，含菱铁质也泥质包 体。 泥岩，灰色具鲕状中央黑色泥岩薄层，产植物化石碎片，下部为黑 色砂质泥岩。 中-细粒砂岩，深灰色，成份以石英为主含长石及暗色矿物，下部为 黑色砂质泥岩。 泥岩，浅灰-深灰色，局部夹砂质泥岩，产植物化石碎片，含铝质及菱铁 质鲕粒具斜层理。 中粗粒砂岩，灰-灰白色，颗粒成份主要为石英次为长石白云母片组成， 含暗色矿物，底部含细砾石，分选差，磨圆度中等，硅泥质胶结。 泥岩，灰-青灰色，具紫红色花斑，中部含菱铁质，比重大，局部 为鲕状铝土质泥岩，下部含砂质增多。 486.74 6.72 493.847.10 507.16 13.32 下 石 盒 砂质泥岩，灰绿色-深灰色，明显波状层理，局部夹泥质条带，含少 量植物化石碎片。 细砂岩，浅灰色稍绿，成份多为石英长石，分选较好，泥岩胶结具不 明显波状层理。 砂质泥岩，褐灰、褐黄色，含白云母片，下部变为泥岩，含少量铝质，底部 砂质泥岩与泥互层。 系 P p1 统 25.49 p1sh 西 组 二1 煤 层 段 大 占 砂 岩 段 23.38 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 18 页 图 1-2 地质综合柱状图 1.2.2 地质构造地质构造 1.2.2.1 区域构造区域构造 焦作煤田位于华北板块南部，太行构造区的太行断隆东侧之南缘，南邻开封断 陷，东邻汤阴断陷。太行断隆区是在隆起构造背景下形成的伸展构造型式，以高角 度正断层为主体，形成地堑、地垒、掀斜断块等组合形态。焦作煤田总体为走向北 东、倾向南东、倾角一般45 600 及以上8040- 3005007035- 12024060302520 459050252015 930各省自定 3.3 设计服务年限 服务年限必须与井型相适应。 矿井可采储量 Zk、设计生产能力 A 和矿井服务年限 T 三者之间的关系为： T =Zk/AK 式中 T矿井服务年限，a； Zk矿井可采储量，Mt； A设计生产能力，MT/a； K矿井储量备用系数，取 1.5。. 则 矿井服务年限为： T160.52/（1.51.5）71.3 a 符合煤炭工业矿井设计规范要求。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 25 页 第 4 章 井田开拓 井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料， 具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的 井巷布置和开掘工程。其中包括确定，主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、 阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。 4.1 井田开拓的基本问题 4.1.1 井筒形式、数目的确定井筒形式、数目的确定 井硐形式的确定： 表表 4-1-1 各井筒形式优缺点比较及适用条件各井筒形式优缺点比较及适用条件 井筒 形式 优点缺点适用条件 平硐 环节和设备少、系统简单、费用低工业设施 简单井巷工程量少，省去排水设备，大大减少 了排水费用施工条件好，掘进速度快，加快建 井工期煤炭损失少。 受地形影响特别大 有足够储量的山 岭地带 斜井 与立井相比： 井筒施工工艺、设备与工序比较简单，掘进速 度快，井筒施工单价低，初期投资少地面工业 建筑、井筒装备、井底车场简单、延伸方便主 提升胶带化有相当大提升能力，能满足特大型矿 井的提升需要斜井井筒可作为安全出口。 与立井相比： 井筒长，辅助提升能 力小，提升深度有限 通风线路长、阻力大、 管线长度大斜井井筒 通过富含水层，流沙层 施工复杂。 井田内煤层埋藏 不深，表土层不 厚，水文地质条 件简单，井筒不 需要特殊法施工 的缓斜和倾斜煤 层。 立井 不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质 等自然条件限制井筒短，提升速度快，对辅助 提升特别有利当表土层为富含水层的冲积层或 流沙层时，井筒容易施工井筒通风断面大，能 满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求， 风阻小，对深井开拓极为有利。 井筒施工技术复杂， 设备多，要求有较高的 技术水平井筒装备复 杂，掘进速度慢，基建 投资大。 对不利于平硐和 斜井的地形地质 条件都可考虑立 井。 讲过比较确定立井开拓方式，采用中央并列式通风，布置三条立井，分别为主立井、 副立井和风井。 4.1.2 主、副井井筒位置的选择主、副井井筒位置的选择 （1）井筒沿井田走向方向的有利位置 本井田形状比较对称，储量分布比较均匀，在井田中上部存在一条落差比较大横穿 井田的大断层 F1，将井田天然地分为上下两翼，故井筒的有利位置应在井田走向的储量 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 26 页 中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可以使井田走向的井下运输工作量最小， 通风网路较短，通风阻力小。 （2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置 立井开拓时，考虑到有一大断层 F1横穿井田，初期应先采断层下部的储量，所以井 筒应沿倾向偏下部布置，立井井筒位于井田倾斜方向的中部略靠下部。 （3）尽量不压煤或少压煤合理布置井筒 确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱。为了减少工业广场所压 煤柱，使铁路煤柱和工业广场保护煤柱有一部分重合会减少保护煤柱的面积。所以工业 广场可布置在铁路附近，并且可以保证在井田走向的中央。 （4）地质及水文地质条件对井筒布置的影响 要保证井筒、井底车场及硐室位于稳定的围岩中，应使井筒尽量不穿过或少穿过流 沙层、较大的含水层、较厚冲积层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层、较软煤层及高应 力区。 （5）井口位置应便于布置工业场地 井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间 互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用 线短，工程量小及有良好的技术条件。 综合以上六方面的因素，结合矿井实际情况，提出本矿井井筒布置位置如下： 主井井筒中心位置：经距 38473500 m，纬距 3917300 m 副井井筒中心位置：经距 38473700 m，纬距 3917600 m 4.1.3 风井位置的选择风井位置的选择 本井田煤层赋存条件比较好，属于缓倾斜煤层，中部靠上位置有一大断层 F1将井田 分为上、下两部分，用条带开采。大断层 F1上部煤层埋深较浅，最浅处离地表只有 70 m 左右，矿井为低瓦斯矿井，所以采用中央并列式通风，在井田中部掘一个风井，风井深 205 m，在技术、经济上都比较好。 考虑到断层下部右翼可以满足矿井初期的开采要求，在此精确提出东风井的位置。 风井井筒中心位置：经距 38473600 m，纬距 3917300 m 4.1.4 工业广场的位置、形状和面积的确定工业广场的位置、形状和面积的确定 工业场地的选择主要考虑以下因素： （1）尽量位于储量中心，使井下有合理的布局； （2）占地要少，尽量做到不搬迁村庄； （3）尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位； （4）尽量减少工业广场的压煤损失。 根据以上原则和本矿井的实际情况，工业广场与主副井筒布置位置相同，其面积及 保护煤柱的大小详见第二章第三节内容，工业广场面积 14 公顷，定为 470 m300 m 的矩 形。 4.1.5 开拓方案及其比较开拓方案及其比较 1）开拓方案 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 27 页 根据地质勘探资料，本井田只有 3#煤层为可采煤层，煤层埋深主要分布在-500 m- 1100 m 左右，倾角在 26之间，平均 4，为缓倾斜煤层。考虑到技术和经济的合理性， 本设计采用两水平或三水平开拓都能满足要求。 本井田延深方案有两种：立井延深和暗斜井延深。这两种延深方案在经济和技术上 都可行，故都可以采用。综上，提出以下四个可行方案。 2）方案比较：四种开拓方案的开拓示意图： 方案一：立井两水平开拓、立井直接延深，见图 4-1。 图图 4-1 立井开拓、二水平立井延深、三水平暗斜井延深立井开拓、二水平立井延深、三水平暗斜井延深 方案二：立井三水平开拓、立井直接延深，见图 4-2 图图 4-2 立井开拓、二水平立井延深、三水平立井延深立井开拓、二水平立井延深、三水平立井延深 方案三：立井三水平开拓、暗斜井延深，见图 4-3 图图 4-3 立井开拓、二水平暗斜井延深、三水平暗斜井延深立井开拓、二水平暗斜井延深、三水平暗斜井延深 方案四：立井两水平开拓、暗斜井延深，见图-4 图图 4-4 立井开拓、二水平暗斜井延深、三水平新混合井延深立井开拓、二水平暗斜井延深、三水平新混合井延深 费用估算基价在开拓方案主要经济数据及毕业设计制图标准 （2008 年版）中查 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 28 页 得。方案一与方案二粗略估算的费用分别见表 4.1.1、表 4.1.2。方案三与方案四粗略估 算的费用分别见表 4.1.3、4.1.4。 表表 4.1.1 方案一粗略估算费用表方案一粗略估算费用表 数量 /10 m基价/元费用/万元费用/万元 表土段5.0219722 109.8 基岩段95.0102187 970.8 主井开凿 斜井段0.042656 0.0 1080.6 表土段5.0240792 120.4 基岩段95.0109258 1037.9 副井开凿 斜井段0.042656 0.0 1158.3 井底车场岩巷10041874 418.7 418.7 一水平石门岩巷69.031851 219.8 219.8 二水平石门岩巷200.031851 637.0 637.0 基 建 费 用 小计/万元3514.5 系数煤量/万 t提升高度/km基价/元费用/万元 立井提升1.2160520.901.627737.8 暗斜井提升1.20.00.00.00.0 石门运输系数煤量/万 t平均运距/km基价/元费用/万元 一水平石门1.267000.690.42219.0 二水平石门1.293022.00.48929.9 生 产 费 用 小计/万元38886.8 合计/万元42401.3 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 29 页 表表 4.1.2 方案二粗略估算费用表方案二粗略估算费用表 数量 /10 m基价/元费用/万元费用/万元 表土段5.0219722 109.8 基岩段110.0102187 1124.1 主井开凿 斜井段0.042656 0.0 1234.9 表土段5.0240792 120.4 基岩段110.0109258 1201.8 副井开凿 斜井段0.042656 0.0 1322.2 井底车场岩巷10041874 418.7 418.7 一水平石门岩巷69.031851 219.8 219.8 二水平石门岩巷200.031851 637.0 637.0 三水平石门岩巷400.031851 1274.0 1274.0 基 建 费 用 小计/万元5105.8 系数煤量/万 t提升高度/km基价/元费用/万元 立井提升1.2160521.11.633901.8 暗斜井提升1.20.00.00.420.0 石门运输系数煤量/万 t平均运距/km基价/元费用/万元 一水平石门1.267000.690.42219.0 二水平石门1.246022.00.44417.9 三水平石门1.246004.00.48832.0 生 产 费 用 小计/万元49370.7 合计/万元54476.5 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 30 页 表表 4.1.3 方案三粗略估算费用表方案三粗略估算费用表 数量 /10 m基价/元费用/万元费用/万元 表土段5.0219722 109.8 基岩段65.0102187 664.2 主井开凿 斜井段430.042656 1834.2 2608.3 表土段5.0240792 120.4 基岩段65.0109258 710.2 副井开凿 斜井段430.042656 1834.2 2664.8 井底车场岩巷10041874 418.7 418.7 一水平石门岩巷69.031851 219.8 219.8 二水平石门岩巷0.031851 0 0 三水平石门岩巷0.031851 0 0 基 建 费 用 小计/万元5911.6 系数煤量/万 t提升高度/km基价/元费用/万元 立井提升1.2160520.701.621537.8 暗斜井提升1.293020.450.422109.7 石门运输系数煤量/万 t平均运距/km基价/元费用/万元 一水平石门1.267001.50.44824.0 二水平石门1.246020.00.40.0 三水平石门1.246000.00.40.0 生 产 费 用 小计/万元28507.6 合计/万元34419.2 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 31 页 表表 4.1.4 方案四粗略估算费用表方案四粗略估算费用表 数量 /10 m基价/元费用/万元费用/万元 表土段5.0219722 109.8 基岩段65.0102187 664.2 主井开凿 斜井段22042656 938.4 1712.5 表土段5.0240792 120.4 基岩段65.0109258 710.2 副井开凿 斜井段22042656 938.4 1769.0 井底车场岩巷10041874 418.7 418.7 一水平石门岩巷69.031851 219.8 219.8 二水平石门岩巷0.031851 0.0 0.0 基 建 费 用 小计/万元4120.0 系数煤量/万 t提升高度/km基价/元费用/万元 立井提升1.2160520.701.621573.9 暗斜井提升1.293020.30.421406.5 石门运输系数煤量/万 t平均运距/km基价/元费用/万元 一水平石门1.267001.50.44824.0 二水平石门1.293020.00.40.0 生 产 费 用 小计/万元27804.6 合计/万元31924.6 四种方案的粗略经济比较汇总见表 4.1.5。 表表 4.1.5 开拓方案粗略比较费用汇总开拓方案粗略比较费用汇总 方案方案一方案四方案三方案二 名称 两水平立井开拓、 立井直接延深 两水平立井开 拓、暗斜井井延 深 三水平立井开 拓、暗斜井延 深 三水平立井开 拓、立井直接延 深 基建费用/万元 3514.54120.05911.65105.8 生产费用/万元 38886.827804.628507.649370.7 合计/万元 42401.331924.634419.254476.5 百分比 %134.5 100.0 100 158.1 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 32 页 方案一与方案四的区别在于下一水平采用立井延深还是暗斜井延深，两方案比较： 采用立井提升优点是提升能力达，矿井延深在条件允许时，增加的设备较少，但施工条 件差，施工速度慢，开拓维护费用高；采用斜井提升时，施工速度快，费用低，但需要 与暗斜井配套的设备、人员，考虑到方案一减少了运煤环节，减少了运输距离，胶带运 输适用倾角不大的暗斜井。方案四优于方案一，同理方案三优于方案二。 3）详细比较 方案三与方案四详细经济比较分别见表 4.1.6、表 4.1.7，两种开拓方案的费用汇总 见表 4.1.8。 表表 4.1.6 方案三详细费用表方案三详细费用表 数量/10m基价/元费用/万元费用/万元 表土段5.0219722 109.8 主井开凿 基岩段65.0102187 664.2 774.1 表土段5.0240792 120.4 副井开凿 基岩段65.0109258 710.2 880.6 井底车场岩巷10041874 418.7 418.7 一水平石门岩巷6931851 219.8 219.8 初期 基建 费用 小计/万元2243.2 斜井段43042656 853.1 1834.2 主井开凿 立井段0.01092580.00.0 斜井段43042656 853.1 1834.2 副井开凿 立井段0.01092580.00.0 二水平石门岩巷0.031851 0.0 0.0 三水平石门岩巷0.031851 0.0 0.0 后期 基建 费用 小计/万元3668.4 系数煤量/万 t提升高度/km基价/元费用/万元 立井提升1.2160520.701.621537.8 暗斜井提升1.293020.450.422109.7 石门运输系数煤量/万 t平均运距/km基价/元费用/万元 一水平石门1.267001.50.44824.0 二水平石门1.246020.00.40.0 三水平石门1.246000.00.40.0 大巷数量大巷长度服务年限/年基价/元 大巷维护 326004026.8 847.4 生产 费用 小计/万元29298.9 合计35210.5 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 33 页 表表 4.1.7 方案四详细费用表方案四详细费用表 数量/10m基价/元费用/万元费用/万元 表土段5.0219722 109.8 主井开凿 基岩段65.0102187 235.0 774.1 表土段5.0240792 120.4 副井开凿 基岩段65.0109258 251.3 880.6 井底车场岩巷10041874 418.7 418.7 一水平石门岩巷6931851 477.8 219.8 初期 基建 费用 小计/万元2243.2 斜井段22042656 938.4 938.4 主井开凿 立井段0.01092580.0196.7 斜井段22042656 938.4938.4 副井开凿 立井段0.01092580.00.0 二水平石门岩巷0.031851 0.0 0.0 后期 基建 费用 小计/万元1876.8 系数煤量/万 t提升高度/km基价/元费用/万元 立井提升1.2160520.701.621537.8 暗斜井提升1.293020.30.421406.5 石门运输系数煤量/万 t平均运距/km基价/元费用/万元 一水平石门1.267001.50.44824.0 二水平石门1.246020.00.40.0 三水平石门1.246000.00.40.0 大巷数量大巷长度服务年限/年基价/元 大巷维护 234004026.8 577.4 生产 费用 小计/万元28345.7 合计32465.7 表表 4.1.8 开拓方案费用汇总表开拓方案费用汇总表 方案方案三方案四 名称三水平立井开拓、暗斜井延深两水平立井开拓、暗斜井延深 项目 费用（万元） 百分比（%）费用（万元）百分比（%） 初期基建费用2243.2100.0 2243.2100.0 后期基建费用3668.4150.0 1876.8100.0 生产费用29298.9110.0 28345.7100.0 总费用35210.5111.0 32465.7100.0 综上比较，矿井最终选用方案四：立井两水平开拓，暗斜井延深。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 34 页 4.2 矿井基本巷道 4.2.1 井筒井筒 1）主井 本矿井设计年生产能力 150 万 t，为保证提升，决定主井采用两对 12t 底卸式箕斗 提煤。主井井筒断面见图 4-5，具体参数见表 4-9。 1:50 图图 4-5 主井断面图主井断面图 表表 4-9 主井断面技术特征表主井断面技术特征表 井型150 万 t 井筒直径6.0m 井深300(650)m 净断面积28.27m2 基岩段毛断面积38.48m2 表土段毛断面积38.48 m2 提升容器两对 12t 箕斗多绳摩檫轮提升机 井筒支护混凝土砌碹厚 400mm 充填混凝土厚 100mm 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 35 页 2）副井 副井采用一套 3t 普通罐笼。副井内设梯子间，作为一个安全出口。副井井筒断面 见图 4-6，具体参数见表 4-10。 1:50 井 筒 中 心 线 井 筒 中 心 线 图图 4-5 副井断面图副井断面图 表表 4-10 副井断面技术特征表副井断面技术特征表 井型150 万 t 井筒直径6.5m 井深285(635)m 净断面积33.18m2 基岩段毛断面积44.18m2 表土段毛断面积44.18m2 提升容器双层单车 1.5t 普通罐笼 井筒支护混凝土砌碹厚 400mm 充填混凝土厚 100mm 3）风井 风井内设梯子间作为另一个安全出口。风井井筒断面见图 4-7，具体参数见表 4- 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 36 页 11。 1:50 110 300 600 600 600 65 850 200 850 井 筒 中 心 线 5000 图图 4-7 风井断面图风井断面图 表表 4-11 风井断面技术特征表风井断面技术特征表 井型150 万 t 井筒直径5m 井深80m 净断面积19.63m2 基岩段毛断面积26.42m2 表土段毛断面积26.42m2 井筒支护混凝土砌碹厚 600mm 4.2.2 车场的型式和布置形式车场的型式和布置形式 本井底车场不经过石门与大巷直接相连，减少了工程量。由于该车场采用了底卸式 矿车运煤系统，使车场形式大为简化，实际它只是一个带有机车绕道的单环行车场，采 用刀式车场，车场形式简单，且通过能力较大较富裕。布置形式见图 4-8。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 37 页 图图 4-8 立井刀式环行井底车场立井刀式环行井底车场 1-主井；2-副井；3-翻笼硐室；4-井底煤仓；5-箕斗装载硐室；6-井底清理斜巷； 7-中央变电所；8-水泵房；9-等候室；10-调度室；11-人车停车场；12-工具室； 13-水仓；14-主井重车线；15-主井空车线；16-副井重车线；17-副井空车线； 18-材料车线；19-回车线；20-调车线 4.2.3 场主井重车线的验算场主井重车线的验算 大型矿井的主井重车线的长度应为 1.01.5 列车长。轨道运输采用 MDC3.36 型 3 吨底卸式矿车运输，其尺寸为 345012001400。电机车选用 ZK10-6/550 直流架线式电 机车，其尺寸为 450010601550。每列车 20 节车厢。 一列车的长度 L450034502073.5m 主井重车线的长度应73.51.5=110.25m 所选车场的主井重车线的长度 L主井空重车线139m110.25m，符合要求。 4.2.4 场副井空重车线的