采矿工程毕业设计（论文）-鸡西矿业集团城子河矿0.9Mta新井设计[2]【全套图纸】

I 摘要 该设计矿井为鸡西市成子河矿的矿井设计，设计生产能力为 0.9Mt/a，服 务年限 56a。井田共划分为 2 个水平开采，井田内有 4 层可采煤层。井田平均 走向长 3750m，平均倾斜长 3300m，煤层平均倾角 11，属缓倾斜煤层。 城子河矿位于鸡西市鸡西火车站东北约 5 公里。其地理坐标为东经 北纬。矿内有运煤专用铁路与国铁林密线西鸡西 0 1303340 0 452040 车站相连，距离为 7.5 公里，往东至正阳煤矿 6.5 公里。此外上有公路通往鸡 西、勃利、哈达、四海店等地，交通十分方便。 由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响， 决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采。工作面全部为综合机械化采煤。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II Abstract Change to design mineral well as the mineral well that chicken west City almond spend the mineral design, designing production ability as 2.4 Mts/ a, service time limit 70 as.The well farmland turns to is divided into totally 2 adopt the zone mines, the well farmland inside has 5 lamellas can adopt the coal seam.Average alignment in farmland in well lengthways 4500 ms, average slant lengthways4300 ms, average rake angle in coal seam 11 , belong to the the slant the coal seam. Well farm land chicken east County reaches the town is inshore with chicken west City almond flower town.There is horizontal in highway in national defense in city this well farmland, horizontal interleave in inshore big driveway, all can autocar.Well farmland south side contain the strand of to state-owned railroad in eastern and red and male line, north side in farmland in well contain city son river carries to the positive positive mineral well coal appropriation line.This well farmland is apart from the chicken west station 11.5 kilometer, reach the river station to the 12 kilometer, the transportation is more convenient. Because the well farmland slant length is bigger, and incline the coal seam for the , and coal seam geology condition etc. factor effects, deciding this well farmland inside the complete adoption slant 。 III 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，借毕业设计这个机会我做了黑龙江省双鸭山市新安矿的新井设计， 而且我在毕业实习中也收集到了很多新安矿的资料。本设计主要是关于新矿井 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。本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及 CAD 制图 方面的知识。采矿方面的知识更新很慢，本设计采用了一种创新模式，这是一 个新的方案，主要是针对小倾角煤层群的开采方法，本方法采用反倾向的巷道 布置，不需要布置上下山，因此，可以节省很多开采费用，也更利于矿井的生 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、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，我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。 IV 目 录 摘要摘要I AbstractII 绪论绪论.III 第第 1 1 章章 井田概井田概况及矿井地质特征况及矿井地质特征1 1.11.1 井田概况井田概况1 1.1.1、井田位置及范围 1 1.1.2、交通位置 1 1.1.3、地形与河流 1 1.1.4、气象 1 1.21.2 地地质特征质特征3 1.2.1、矿区范围内的地层情况 3 1.2.2、井田范围内和附近的主要地质构造 5 1.2.4、岩石性质、厚度特征(附岩石物理力学性质指标表 1-2-4)5 1.2.5、井田内的水文地质情况 6 1.2.6、沼气、煤尘及煤的自燃性 6 1.2.7、煤质、牌号及用途 7 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8 2.12.1 井田境界井田境界.8 2.1.1、井田境界确定的依据 8 2.1.2、井田周边情况 8 2.22.2 井田储井田储量量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 2.32.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限矿井工作制度、生产能力、服务年限.10 2.3.1、矿井工作制度 10 V 2.3.2、矿井生产能力的确定 10 2.3.3、矿井服务年限 10 第第 3 3 章章 井田井田开拓开拓11 3.13.1 概述概述11 3.1.1、井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 11 3.1.2、影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 11 3.23.2 矿井开拓方案的选择矿井开拓方案的选择12 3.2.2、开采水平数目和标高 13 3.2.3、开拓巷道的布置 14 3.33.3 选定开拓方案的系统描述选定开拓方案的系统描述22 3.3.1、井硐形式和数目 22 3.3.2、井硐位置及坐标 22 3.3.3、水平数目及高度 23 3.3.4、石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置23 3.3.5、井底车场形式的选择 25 3.3.6、煤层群的联系 26 3.3.7、带区划分 28 3.43.4 井筒布置及施工井筒布置及施工29 3.4.1、井硐穿过的岩层性质及井硐维护 29 3.4.2、井硐布置及装备 29 3.4.3、井筒延伸的初步意见 32 3 35 5 井底车场及硐室井底车场及硐室32 3.5.1、井底车场形式的确定及论证 32 3.5.2、井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度 33 3.5.3、通过能力计算 35 3.5.4、井底车场主要硐室 38 3.63.6 开采顺序开采顺序38 3.6.1、沿煤层走向的开采顺序要说出从井田中央向井田两翼由近及远开采 39 3.6.2、沿煤层倾斜方向的开采顺序 39 3.6.3、带区接续计划 39 第第 4 4 章章 带区巷道布置与带区生产系统带区巷道布置与带区生产系统40 4.14.1 带区概况带区概况.40 4.1.1、设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱 40 VI 4.1.2、带区地质和煤质情况 40 4.1.3、带区生产能力、储量及服务年限 41 4.24.2 带区巷道布置带区巷道布置41 4.2.1、区段划分 41 4.2.2、带区斜巷布置 42 4.2.3、带区煤仓形式，容量及支护 43 4.2.4、带区硐室简介 44 4.2.5、带区工作面的接续 45 4.3.1 、带区巷道的准备顺序 49 4.3.2 、带区主要巷道的断面及支护方式 50 第第 5 5 章章 采煤方法采煤方法52 5.15.1 采煤方法的选择采煤方法的选择52 5.25.2 回采工艺回采工艺52 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 52 5.2.2、工作面循环方式和劳动组织形式 53 第第 6 6 章章 井下运输和矿井提升井下运输和矿井提升55 6.16.1 矿井井下运输矿井井下运输55 6.1.1、运输方式和运输系统的确定 56 6.1.2、矿车的选型及数量 57 6.26.2 矿井提升系统矿井提升系统58 6.2.1、矿井主提升设备的选择及计算 58 第第 7 7 章章 矿井通风安全矿井通风安全59 7.17.1 矿井通风系统的确定矿井通风系统的确定59 7.1.1、概述： 59 7.1.2、矿井通风系统的确定 59 7.1.3、主扇工作方式的确定 60 7.27.2 风量计算与风量分配风量计算与风量分配61 7.2.1、矿井风量计算的规定 61 7.2.2、风量计算 61 7.2.3、风量分配 63 7.2.4、风速的验算 63 7.2.5、风量的调节方法与措施 65 7.37.3 矿井通风阻力计算矿井通风阻力计算66 VII 7.3.1、确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 66 7.3.2、矿井等积孔计算 66 7.3.3、主扇的选择计算 67 7.47.4 矿井安全生产措施矿井安全生产措施68 7.4.1、预防瓦斯爆炸的措施 69 7.4.2、预防煤尘爆炸的技术措施 69 7.4.3、水患的预防措施 70 7.4.4、火灾的预防措施 71 7.4.5、其他事故的预防 71 第第 8 8 章章 矿井排水矿井排水72 8.18.1 概述概述72 8.1.1、矿井水来源及涌水量 72 8.1.2、对排水设备的要求 73 8.2 矿井主要排水设备矿井主要排水设备.74 8.2.1、排水方式与排水系统简介 74 8.2.2、主排水设备及管路的选择计算 74 第第 9 9 章章 采区供电采区供电76 9.19.1 矿井供电系统概述矿井供电系统概述76 9.1.1、电力用户的分级和电压等级 76 9.1.2、地面变电所 77 9.1.3、井下供电系统 77 9.1.4、采区供电 77 9.29.2 采区电器设备的型号及数目采区电器设备的型号及数目77 9.39.3 变压器容量选择变压器容量选择79 9.49.4 电缆选择计算电缆选择计算79 第第 1010 章章 技术经济指标技术经济指标81 参考文献：参考文献：83 致致 谢谢85 附录附录91 附件附件 1 1：中文资料论文：中文资料论文.92 附件附件 2 2：外文翻译外文翻译.99 1 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 城子河矿位于鸡西市鸡西火车站东北约 5 公里。其地理坐标为东经 北纬。行政区划隶属于黑龙江省双鸭山市宝山区。 0 1303340 0 452040 井田范围从东、西、北皆为煤层露头，南抵南部断裂。 1.1.2、交通位置 矿内有运煤专用铁路与国铁林密线西鸡西车站相连，距离为 7.5 公里，往 东至正阳煤矿 6.5 公里。此外上有公路通往鸡西、勃利、哈达、四海店等地， 交通十分方便。 1.1.3、地形与河流 井田地形呈丘陵起伏。矿山地形属老年期地貌，北部是基底古；古老变质 岩露出的山脊，一般标高+200 米，中部为含煤地带的缓坡丘陵，一般标高 +50+100 区内有四条河流，穆陵河、城子河、正阳河、白石河。其中穆陵河 最大，流量最大最小，但是该河在本井田深部流过，对本 3 2200mS 3 0.6mS 井田影响不大，此外城子河、正阳河，白石河均在井田内流过，是季节性小河， 冬季干涸。对深部开采影响也不大 1.1.4、气象和地震情况 该地区属于大陆性气候，最高气温最低气温。年降水量在 0 38 C 0 33 C 325.7692.3mm,年蒸发量在 1095.51430.6mm，年平均风速 4.14.7m/s 风向 多为西北风，最大结冻期由 11 月初至次年 4 月结冻深度一般在 2.0 米，25m s 一举国家地震局资料无最大在 3.43.6 级。 2 滴道矿 城子河矿 正阳矿 杏花矿 东海矿 通密山 鸡东 通密山 鸡西 鸡西矿务局 张新矿 二道河子矿 小恒山矿 恒山矿 水 源 地 通桦木林场 石墨矿 柳毛矿 至牡丹江 滴道 至林口 交通位置图 比例尺 1：600000 3 1.2 地质特征 1.2.1、矿区范围内的地层情况 从老至新有元古界麻山群，中生界下白垩统，以及新生界第三、第四系。 分别表述如下： 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 全矿地层为向南倾斜的单斜构造，一般倾角在之间，矿山内断层很 00 812 少，城子河矿水文地质条件简单第四纪含水层叫发育矿井涌水随季节变化。 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 8 10m 的黑腐殖土，区内四纪层厚 度规律为东西薄，中间厚，南部厚，北部厚。 第三系地层处均广泛分布，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。 城子河煤矿开采鸡西群城子河组内煤层，含煤地层厚度 0-850 米，全区 可采煤层共 4 层，均为中厚煤层。 4 煤 矿 立 井 地 层 综 合 柱 状 地层层序 层统系界 新 界 生新 系 全 四 第 统 冲积层 柱 状 (西 东) 厚 度 最小 最大接 触 关 系 不 整 合 整 合 间 距 层厚 地 层 描 述 由砾石粗砂。中砂。细砂组成，上复有亚粘土 和腐植土，分布在穆棱河冲积平原及其几个 支流的两侧，多为河床的冲积物。 上部是灰绿色，细砂岩为主，白色中砂岩次 之，夹35层黄绿凝灰质泥岩和薄煤层数层 可采13层 下部以灰白色粗砂岩、和细砂岩为主，夹凝 灰岩和煤层，岩性往下变粗局部为含砾砂 岩，复盖在城子河含煤组这上。 西采煤厚1.5 往东厚1.9 西部1.9 ，往东浅部2.0 深部变厚2.5 MM MMM 720800 78.01.7 1 . 4-2. 0 1.8-2.6 2.2014 10 -18 界系群 生罗西 含 煤 组 中侏 鸡城 穆 棱 组 层 号 平均 子 河 0-20 10 600-780 690 (KZ )(Q)(Q4) (J3m) (J3ch) (Mz) (J)(J3) 36B# 36A# 1.6 1. 2-2. 0 1.1 0.9 . 1.3 岩性主要以各种粒度的灰灰白岩白色 砂岩和沙砾岩 下部以灰白色粗砂岩、和细砂岩为主，并伴凝 灰岩和煤层，岩性往下变粗局部为含砾砂 是砂岩和沙页岩，砾岩等，胶结好，致密坚硬 此层发育稳定，凝灰岩厚度在0.05-0.07 煤层变化较大，厚度在1.2-2.0米 一一一一一一一一一一0.9-1.3一 主要是沙岩 8# 7# 5 1.2.2、井田范围内和附近的主要地质构造 该井田的基本构造形态为南倾的单斜构造，地层倾角在，区内共有编号 00 817 断层一条，为正断层断距 1220 米，特征见下表（11） 基本特征 序 号 断 层 号 与 煤 层 走 向 关 系 走向倾向倾角性质落差/米 摆 动 可 靠 程 度 影 响 范 围 1F1斜交东西南北 0 12 正 12205 可 靠 整 个 井 田 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 全区共有可采煤层 4 层，全部可采，见表（12） 厚度/米层间距 煤层号最大最小 平均 最大最小 平均 顶板岩性底板岩性可采程度稳定程度 36A#2.52.7 2.6 35 - 25 30 砂页岩 砂岩 砂岩全层可采全层稳定 29#3.02.6 2.8 40 30 35 砂岩 凝页岩 砂岩 凝灰岩 全层可采全层稳定 23#2.52.7 2.6 3525 30 砂岩 页岩 砂岩 灰岩 全层可采全层稳定 8#2.82.0 2.4 3525 30 砂页岩 砾岩 砂岩 泥岩 全层可采全层稳定 城子河煤矿煤层及顶底版板岩性特征表（12） 6 1.2.4、岩石性质、厚度特征(附岩石物理力学性质指标表 1-2-4) 城子河组发育在现在产区，为鸡西的的主要含煤层之一，下部砂岩开始到 上部的砂岩止，由灰色砂岩和页岩泞灰岩组成，见表（13）厚度南北不一， 由-600 米到-810。 名 称 容重 kg/cm3 孔隙度 % 抗压强度 102kg/cm3 抗拉强度 102 kg/cm3 变形模量 102kg/c3 弹性模量 kg/cm3 砂岩2.02.65252200.50.40.58110 砾岩2.32.65151150.21.50.8828 泥岩2.7 2.851.65.212.830.62.027510 灰岩2.22.75205200.52.018510 页岩2.02.416301100.21.013.528 石英2.652.70.120.515351.03.06 20620 （1-2-4）岩石主要物理力学性质指标表 1.2.5、井田内的水文地质情况 城子河矿因矿区地势北高南低，为此，矿区内几条沟谷河水皆直接流 入 。地下水成因的类型为第四纪冲击层孔隙水几基岩风化的裂隙水，目前矿 井正常涌水量 240 /h最大时650/h含水层分布于煤层底板中岩石裂隙和构 3 m 3 m 造裂隙中，随着矿井的深度增加有含水程度减弱的趋势。矿井涌水量随大气降 水而变化，水文地质条件简单，矿井涌水量较小。穆棱河离本矿的上方较远， 向东逐渐流向立井井田的深部，除穆棱河外，还有南北向南流向的小河城子 河、白石河等。 本井的地层为陆相沉积地层，组成的岩性多为细粒物质，岩石的胶结良好， 坚硬致密，地下水主要赋存与裂隙中 1.2.6、沼气、煤尘及煤的自燃性 城子河全矿为瓦斯突出煤矿，立井属于高沼气矿井，个瓦斯的相对涌出量 是立井:19.24/h未来个煤层瓦斯的涌出量随着开采深度的不延伸，涌出量 3 m 有逐渐的增大的趋势。 城子河矿在开采范围内各煤层煤尘爆炸指数在 33%67%之间，属于有煤尘爆 7 炸危险的煤矿 1.2.7、煤质、牌号及用途 煤层肉眼坚定类型，多属半亮几半暗煤，颜色深黑，条痕黑褐色，断口参 差壮，或平坦壮，硬度 23，煤中夹石主是煤页岩、砂页岩、页岩和少量的 细粒岩等。 全区可采煤层 4 层，均属中厚煤层，媒质程度中等，灰分 6.038。0%挥 发分 2639.6%，胶质层厚度 9.024.0mm 煤种皆为 1/3JM，没的发热量多在 5000 大卡/千克以上，原煤灰分 6.058.37% 原煤挥发分：26.3740.90% 胶质煤层厚度：823mm 没中含硫量：0.250.55%属于低硫煤。 含磷量：0.00200.027%属于低磷煤。 发热量：56488130 卡/克 一般作为炼焦煤使用。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。 8 第 2 章 井田境界 储量 服务年限 2.1 井田境界 2.1.1、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。 5、以井田的勘探边界为矿界； 2.1.2、井田周边情况 本矿井西部西部斜井为界，浅部以现生产井实见的断层为界，深部以 - 700 标高为技术境界，东部以断层边界为界。走向 3.7 公里，倾斜 3.3 公里， 井田面积 12.21 平方公里。关于井田境界除东部外其余均和勘探境界相同。东 部在勘探时为了增加本井深部储量，经勘探结果分析以井田境界为界 2.2 井田储量 2.2.1、井田储量的计算 设计井田范围内计算的煤层 29#、23#、8#、7#、五层，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 后乘以采区回采率的储量。 2.2.2、保安煤柱 参照保护煤柱的设计原则如下： 9 (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受护带 (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。 (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：4.05M 吨； 断层、地面、边界、巷道保安煤柱损失：1.6M 吨； 总损失量：5.65M 吨； 2.2.3、储量计算方法 水 平 煤层 工业储量 A+B+C( 万 t) 工业场 地 井田境 界 断层巷道合计 开采 损失 可采储量 （万 t） 36A1650923060581821401468 29#1668963162651891981479 23#1850111.82958511981051651 8#1656104.62754691851221466 合计 6624404.41172342437555345868 36A80902504811524355 29#80002305112227324 23#68002104711226254 8#55002004211537284 合计 283908901885771141217 总计 9463404.4 20623443113322367085.6 10 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 7085.6 万吨。 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 330 天，矿井每日净提升 16 小时，采用三八 工作制制度。 2.3.2、矿井生产能力的确定 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：1.2Mt/a 方案 B：0.9Mt/a 方案 C：0.6Mt/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） 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：1.2Mt/a T=Z /（Ak）=708.56/（1.81.4）=42a； 方案 B：0.9Mt/a T=Z /（Ak）=708.56/（2.41.4）=56a 方案 C：0.6Mt/a T=Z /（Ak）=708.56 /（3.01.4）=84 a； 参照煤矿工业设计规范规定，方案 B 较为合理，即： 矿井生产能力为 0.9Mt/a；矿井服务年限为 T=56a。 11 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 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。煤层赋存不太深，均为中厚煤 层。 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 本井田属于平原地形，地表平均标高+0m。 （2）煤层赋存情况 整个井田的煤层上部标高在 m，下部标高在-850m。整个矿区共有四层0 可采煤层，即 36A#、29#、23#、8#，全区发育。煤层走向长度为 3750m，倾向 3300m。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在 11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井筒形式： 1.井筒形式选择立井井筒开拓。由于立井井筒的适应性很强，具有通过复 12 杂地质地段的能力强，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制，维护费用 低，有效断面大，通风条件好，管线短，物料和人员升降速度快等优点。 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： （1）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。 （2）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，井筒沿走向的有利位置应在井田的中央。当井田储量呈 不均匀分布时，应在储量分布的中央，在此开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。 已确定井口位于井田走向方向的中部，但倾斜方向还不能确定，于是提出 三种沿井田倾斜方向的井筒位置方案： 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 （3）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； 本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度不大，但倾斜长度较大， 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 13 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 稍靠上方。 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。 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-370 m，二水平标高为- 770 m。一水平实行上下山开采，二水平下山开采。 方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-200 m，二水平标高-500 m，三水平标高-700 m。各水平均实行上山开采。 水平储量及服务年限如下： 可采储量（M 吨）服务年限（年） 一水平 58.740 方案一 二水平 12.216 一水平 42.722 二水平 1417 方案二 三水平 1417 从该表中可知，方案二的一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 14 25 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、二 水平标高分别为-370 m 和-770 m，一水平采用上下山开采，二水平采用单下 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。 （一）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。 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： 如图所示： 8# -450 8# -500 8# -550 8# -600 8# -650 8# -700 8# -750 8# -800 8# -750 8# -700 8# -650 8# -600 8# -550 8# -500 8# -450 8# -400 8# -100 8# -50 8# 0 8# -400 8# -350 8# -300 8# -250 8# -200 8# -150 8# -100 8# -50 8# 0 8# -350 8# -300 8# -250 8# -200 8# -150 F1 36A# -450 36A# -500 36A#-550 36A#-650 36A#-650 36A#-600 36A#-550 36A#-500 36A#-450 36A# -400 60 36A# -350 36A# -250 36A# -200 36A# -150 36A# -100 36B# -50 36A# -300 36B# 0 36A# -400 36A# -350 36A# -300 36A# -250 36A# -200 36A# -150 36A# -100 36A# -50 36A# 0 60 8#800 36A# -600 一一 850m 一一 850m 8# -450 8# -500 8# -550 8# -600 8# -650 8# -700 8# -750 8# -800 8# -750 8# -700 8# -650 8# -600 8# -550 8# -500 8# -450 8# -400 8# -100 8# -50 8# 0 8# -400 8# -350 8# -300 8# -250 8# -200 8# -150 8# -100 8# -50 8# 0 8# -350 8# -300 8# -250 8# -200 8# -150 F1 36A# -450 36A# -500 36A#-550 36A#-650 36A#-650 36A#-600 36A#-550 36A#-500 36A#-450 36A# -400 60 36A# -350 36A# -250 36A# -200 36A# -150 36A# -100 36B# -50 36A# -300 36B# 0 36A# -400 36A# -350 36A# -300 36A# -250 36A# -200 36A# -150 36A# -100 36A# -50 36A# 0 60 8#800 36A# -600 一一 850m 一一 850m 一一一一一一一一 一一一一一一一一一一 方案一：分组集中大巷 方案二：集中运输大巷 详见比较表： 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 15 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 依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：本井田共有可采煤层 4 层，即 36A#、29#、23#、8#，其中 36A#与 29#平均间距 30m,29#与 23#煤层平均间距 35m，23#与 8#平均间距 30m。针对上述情况，有对比表可知，本井田适合于集 中大巷布置，所以采用方案二。 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。 模式一：总石门分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分 带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面； 3、模式二：集中大巷带区下部车场反斜带区斜巷及煤仓分 带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面。模式一的优点如下： 由于模式一用总石门贯穿所有煤层，总石门、分煤层大巷和带区车场中可 以选用同一种运输设备，分煤层大巷与分带巷道之间再没有斜巷联系，所以， 模式一的运输段数最少。 模式一的缺点如下： 1、每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开拓 掘进总工程量大，给费用和成本带来了过重的负担； 2、由于煤层倾角小，造成各水平总石门长度大，工程量大； 16 3、由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高； 4、由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重； 5、由于带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤 层底板穿向煤层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；总石门和两翼回风石门 较长，压煤量较多；所以煤炭采出率低。 6、各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回 风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采， 给各煤层间的搭配开采造成极大的困难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等 综合指标不稳定； 7、由于井田境界是铅垂划分，一、二水平是水平划分，造成上部煤层俯 斜工作面可推进长度过长，下部煤层俯斜工作面可推进长度过短，使得每层煤 的仰、俯斜回采工作面可推进长度不均匀，分带接续不均衡，增加了分带巷道 运输费用； 8、当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，大巷的弯道 数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该模式对构造适应能 力差； 9、通风网路较长，通风费用较高； 10、每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂 透风容易引起自然发火； 另外，由于是分层开拓，最易助长短期行为，引发掏肥丢瘦、浪费资源的 现象。 一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经 济上不合理时，才采用此种布置模式。 模式二与其它模式相比优点如下： 1、大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于其一种模式大大减少，无 总石门，也无回风石门，总工程量最少，大大降低了费用和成本； 2、由于总工程量较其它模式大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道 维护费大大降低； 3、由于煤层间的开采顺序是阶梯式，总工程量又少，所以采掘干扰轻微， 回采面接续从容。井田每翼可安排 13 个带区阶梯式同采，增产潜力大，排 产灵活，矿井服务年限内的均衡生产容易保证； 17 4、带区斜巷与煤层的夹角较大，而且随着煤层的阶梯开采逐段报废，越 来越短，所以压煤量为零；集中大巷处在煤层群的最下部煤层，无石门，护巷 煤柱比其它模式大为减少；由于带区斜巷的空间特性，层组内煤层的开采顺序 必须是自上而下的顺序式，煤层间接续工程量少，薄煤层可在低准备量低成本 状态下被采出，因此最大限度地遏制了采肥丟瘦的现象的发生；所以煤炭采出 率较其它模式大为提高； 5、由于层组内煤层间的开采顺序是阶梯式，带区斜巷又不压煤，所以给 层组内煤层的搭配开采创造了条件，有利于矿井生产期内综合指标的稳定； 6、以斜巷代替石门做为煤层间的联络巷道，使得每层煤仰、俯斜工作面 可推进长度失衡的状况较其它模式大为改善，最大限度地缓解了工作面接续的 紧张状况，降低了分带巷道的运输费用； 7、当遇到走向断层时，集中大巷不必频繁转弯，带区斜巷向下延伸或向 上调整带区斜巷的长度即可保证带区斜巷与所有煤层的联络，所以创新模式对 地质构造的适应能力较强； 8、排水费和通风费比其它模式低； 9、护巷煤柱少，在有自然发火危险的煤层中，安全状况比其它模式好； 10、由于带区斜巷是逆倾向穿层布置，所以巷道受力状态好，容易维护； 11、由于总工程量少，出矸量少；煤炭采出率高，延长了矿井的经济寿命， 会减少单位历史阶段内的建井数量；效益高；成本低；安全状况好；从而使得 该模式具有了环保型的特性，推广后，将有利于煤炭行业的可持续发展。 创新模式与其它模式比缺点如下： 1、由于一水平井筒较深，加之移交前要施工带区斜巷，所以初期工程量 略大，工期略长； 2、井筒提升费略高； 详见技术比较表 3-2-1 表 3-2-1 技术比较表 序 号 对比项目 评优 准则 模式 一 模式 二 1移交工程量及投资少中差 2一水平总工程量及总投资少差优 3工期短中差 18 4巷道维护费少差优 5矿井出矸量少差优 6煤炭采出率高差优 7分带巷道长距离掘进通风易差中 8仰、俯斜工作面推进长度差值少差优 9煤层间的搭配开采易差优 10对构造的适应能力强差优 11运输段数少优中 12分带巷道运输费少差优 13带区斜巷运输费和井筒提升费少中差 14排水费少优优 15通风费少差优 依据开拓方案技术比较，可初步选定两种较合理开拓方案： 模式一： 模式二： 19 8# -450 8# -500 8# -550 8# -600 8# -650 8# -700 8# -750 8# -800 8# -750 8# -700 8# -650 8# -600 8# -550 8# -500 8# -450 8# -400 8# -100 8# -50 8# 0 8# -400 8# -350 8# -300 8# -250 8# -200 8# -150 8# -100 8# -50 8# 0 8# -350 8# -300 8# -250 8# -200 8# -150 F1 36A# -450 36A# -500 36A#-550 36A#-650 36A#-650 36A#-600 36A#-550 36A#-500 36A#-450 36A# -400 60 36A# -350 36A# -250 36A# -200 36A# -150 36A# -100 36B# -50 36A# -300 36B# 0 36A# -400 36A# -350 36A# -300 36A# -250 36A# -200 36A# -150 36A# -100 36A# -50 36A# 0 60 8#800 36A# -600 一一 850m 一一 850m 一一一一一 一一一一 30m 一一一一一一一 1000m 一一一一一一一 1000m 一一一一一一一一 一一一一一一一一 176m 174m 一一一一一一一一 200m 一一一一一一一一 200m 一一一 25m 一一一一一一一一一 200m 一一一一一一一一一 190m 一一 60m 一一一一一一 一一一一一一 3810m 3810m 方案一水平平面图 8# -450 8# -500 8# -550 8# -600 8# -650 8# -700 8# -750 8# -800 8# -750 8# -700 8# -650 8# -600 8# -550 8# -500 8# -450 8# -400 8# -100 8# -50 8# 0 8# -400 8# -350 8# -300 8# -250 8# -200 8# -150 8# -100 8# -50 8# 0 8# -350 8# -300 8# -250 8# -200 8# -150 F1 36A#