安全工程毕业设计（论文）-尚庄煤业150万t新井通风设计（含全套CAD图纸） .doc

中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第29页 第一章 矿区概述及井田地质特征全套设计，联系 1538937061.1矿区概况1.1.1井田位置、范围、地形特点和交通位置尚庄矿业公司位于江西省丰城市境内，东距丰城8千米，北距梅林3km。地理坐标为东经11824，北纬3940。交通情况：矿内有铁路与上张支线在梅林车站相接与浙赣线相连,可达全国各地,公路与105国道及昌樟高速公路相连,水路在石上码头沿赣江上可达樟树、赣州等地,下至南昌、九江等地,交通十分便利。矿区地表为第四纪冲积平原，地面标高介于+31+38m之间。地形总趋势北高南低。 尚庄煤业交通位置图1.1.2工农业生产和原料及电力供应 矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植水稻、花生、油菜，间杂有果园、菜园和等。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥、石材需由国家计划供应外，其它砖、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。矿区已建有110kv区域变电所，可向本矿井供电的两回35kv输电线路。1.1.3矿区气候条件本区属亚热带季风气候。根据丰城市气象局19602000年气象资料，历年平均气温17.9，最高气温39.3，最低气温-6.3。历年平均降水量为1624.9mm，年最大降水量为1736.3mm. 区内冬季多北风，夏季多南风。最大风速6m/s。冰冻期为十一月至次年二月，最大冻土深度0.12m。1.1.4矿区水文情况矿区采用自备水源井供水，现在正使用的井眼有六个，其中工业广场二个，居民区二个，办公大楼后二个。这些井形成两套供水系统，一是居民区至矿区的集中管路供水系统，包括居民区及工业广场的水井，最大供水能力800m3/h，供矿生产和小楼生活区及居民区、后岗村生活用水。二是办公大楼后独立供水系统，最大供水能力100m3/h，供小区内居民生活用水。1.2井田地质特征1.2.1煤系地层概述、勘探程度矿区煤系地层属于典型的华北区石炭二叠纪含煤岩系，根据两个钻孔实际控制，煤系地层厚度分别为480.35m和486.26m，按分组段厚度累计，煤系地层厚度为489m。由此可见，沉积补偿作用明显，煤系地层厚度变化不大。煤系基底为奥陶系中统尚一矿组灰岩，本矿钻孔揭露最大厚度为160m，邻区资料证实，该组厚度400m左右，与煤系地层呈假整合接触。矿井浅部奥灰岩溶发育，深部逐渐减弱。其风化形成的g层铁铝质粘土岩构成煤系第一个标志层。煤系地层之上为的尚二组和洼里组，从少数取芯钻孔揭露情况看，尚二组以杂色粉、细砂岩和浅灰灰绿色粗砂岩为主，向上部紫色粉细砂岩逐渐增多。洼里组则以浅紫、暗紫和紫红色泥岩中、粗砂岩为主，偶见浅灰色砂岩层。洼里组以河床相底砾岩底面作为与尚二组的分界面。矿区地表被第四系冲积层所覆盖，盖层厚度由东北向西南逐渐增厚，与基岩呈角度不整合接触。1.2.2井田地质构造和地质变动尚庄矿井田位于丰城向斜东南翼中段，其主体构造是尚庄矿背斜。丰城向斜是一赋煤向斜构造，煤系地层为石炭二迭系。向斜轴的总体方向约ne40，向斜的两翼不对称：西北翼岩层倾角陡，甚至局部倒转，并伴随出现了一组与向斜轴大致平行的断层和短轴褶皱构造。东南翼岩层倾角相对平缓，向斜边缘出现两组短轴边幕状褶皱，轴向与开平向斜轴直交或斜交，并沿倾伏方向逐渐消失。东南翼断层的发育程度相对西北翼较低，且断层常分布在轴部附近，方向常斜交地层走向或平行褶曲的轴向，正断层为主，逆断层较少，落差一般小于30m。尚庄矿井田以褶皱构造为主。尚庄矿背斜为矿井的主体构造，约占井田面积的70%，其中深部还发育有次一级的褶曲构造。1.2.3井田水文地质特征根据丰城矿务局统一的含水层划分标准，将区内的地层划分为七个含水层。其中，、含水层对矿井涌水量影响较大，为直接充水含水层，其它为间接充水含水层。各含水层抽放水试验资料，其主要特征如下：(1).直接充水含水层组1)第含水层组（7煤层至8煤层砂岩含水层组）本含水层组位于7煤层以下4m，层厚约60m，岩性以中砂岩为主，岩石裂隙发育，单位涌水量0.0030.627l/s.m，渗透系数0.014.704m/d，矿化度0.3120.547g/l，上部水质为重碳酸钠钙型，下部为重碳酸硫酸钙钠型。开拓巷道多设计在此层位，每遇裂隙均有滴水或淋水出现，给施工带来困难。2)第含水层组（5煤层顶板含水层组）本含水层组位于5煤层以上3m，厚约30m，岩性以中细砂岩为主，单位涌水量0.010.286l/s.m，渗透系数0.11518.063m/d，矿化度0.5050.297g/l，水质为重碳酸钙镁型。3)第含水层组（3煤层顶板含水层组）本含水层组位于3煤层以上6m，厚约190m，岩性以中砂岩为主，其主要成分有石英、长石，次为岩屑、燧石等，裂隙发育，单位涌水量0.2761.728l/s.m，渗透系数0.911.37m/d，矿化度0.2210.456g/l，水质为重碳酸硫酸钠钙型。5煤层回采后一般不易疏干。2001年，382工作面回采过程中，最大涌水量1.58m3/min，到2002年初，该工作面涌水量稳定在0.80m3/min。矿井间接充水含水层组1)第含水层组本含水层组为奥陶系中统马家沟组，岩性为灰灰白色厚层状灰岩，含水层平均厚度420m，浅部岩溶、裂隙极发育。单位涌水量最大72l/s.m，渗透系数最大167.73m/d，富水性极强，矿化度0.1660.347g/l，水质为重碳酸钙镁型。2)第含水层组本含水层组位于奥陶系灰岩以上65m，灰岩厚1.466.14m，单位涌水量为0.025l/s.m，渗透系数2.59m/d，富水性中等，水质为重碳酸硫酸钙镁型。3)第含水层组本含水层组位于a层以上，厚约130m，岩性以砂岩为主，局部含砾，富水性中等。4)第含水层组本含水层组由卵石、粗砂、中砂、细砂组成，卵石粒径2050mm，磨圆度中等。此含水层平均厚度34m，单位涌水量0.1033.68l/s.m，渗透系数0.7510.66m/d，富水性中等，上部水质为重碳酸氯钙镁型，下部为重碳酸钙镁型。1.2.4地温据详查勘探资料，本区地温梯度为0.94/100m，横温带在50100m左右，地温变化范围在11.5017.00之间，属地温正常区。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件矿井浅部以7煤层露头为界，深部至3煤层-800m底板等高线。平均走向长6.5km，倾斜长4.67km，面积29.7km2。井田西部-1000m-1200m为尚庄镇街区走向长9.5km，倾斜0.8km，面积7.6km2。1.3.2煤层群特征尚庄煤业井田主要开采煤层有2层，其中6、7煤层为本矿井设计的可采煤层，其余煤层无开采价值。各煤层的厚度、层间距及其变化规律见表1-1 主要开采煤层煤厚、层间距变化特征一览表 表1-1煤层煤 层 厚 度（m）煤 层 间 距（m）最小最大变 化 规 律最小最大变 化 规 律平均平均30.062.11局部可采，可采范围内平均煤厚1.2813.6663.72井田东北、西南以及工业广场间距偏大，其余区域在20-35m之间0.6950.14.01仅西北部煤厚在1m以下，个别点煤厚偏大30.682.830.1515.14井田中部间距最大，往西间距变小，往东北两煤层合区60.254.93煤厚变化不大，井田深部个别钻孔不可采4.523.42.6418.36间距变化不大，仅局部间距较小，规律性不强70.264.53煤厚变化较大，井田深部有2个不可采点9.561.853.0724.6间距变化大，井田中部间距小，往四周逐渐增大缓慢1.3.3煤层的围岩性质(1).3煤层为局部可采煤层，有三块不可采区域，分布于井田的西北、西南和中东部，其中西北、西南两块不可采区域都分布于井田的深部，面积较小，中东部不可采区域位于矿井浅部，面积最大，约占井田面积的1/4；在可采区，大部分区域为薄煤层，在井田北部、西部及南部有三块中厚煤层分布区，厚度一般在1.02.3米之间。此外，在井田中央有一约16.8万m2火成岩床侵入区，残余煤厚仅0.20.3m，局部吞蚀全部煤层。(2) 5煤层基本为局部可采煤层，在背斜浅部及深部煤层厚度较大，一般在2.0m以上；在主、副井以南与尚二矿相邻区域一般在1.0m以下，个别地点不可采；其它区域煤层厚度一般变化在1.32.0m之间。(3)6煤层为全区可采煤层，煤厚一般变化在2.03.0m之间，在此区域，煤层顶板多为中砂岩或粗砂岩，分析可能受冲刷作用的影响，使煤层厚度变薄。 (4).7煤层基本为全区可采煤层，在井田南部与尚二井田相邻区域，煤厚多在1.3m以下，个别地点不可采；井田的东北部煤层较厚，大多在4.5m以上，个别地点可达5m；其余区域煤层厚度一般变化在1.52.0m之间。 煤层肉眼鉴别特征和结构特征一览表 表1-2煤层肉眼鉴别特征煤 层 结 构变化情况类型夹石层数夹石厚度夹石岩性对回采的影响3煤层深黑色，强玻璃光泽；以亮煤为主，条带状或透镜状构造，质软性脆。复杂0-20.20.6软泥岩或细粉砂岩随煤采出，使原煤灰份增高，夹石较厚时，增加回采的难度。一般含一层夹石，而且多为松软的泥岩，夹石厚时多为粉砂岩5煤层。深黑色，具光亮的玻璃光泽；以亮煤为主，次为镜煤和暗煤，条带状构造，硬度中等。复杂0-40.10.8含炭泥岩或粉砂岩随煤一起采出，增加原煤灰份。一般含两层夹石，相对来说东部不稳定，西部稳定且厚度大。6煤层深黑色，玻璃光泽；以暗煤为主，底部有1m左右的亮煤，条带状或层状构造，硬度较大简单无不含夹石，但在二采四中区域常含一层0.05m的炭质泥岩7煤层黑色，具十分光亮的玻璃光泽，以亮煤和镜煤为主，条带状、透镜状及层状构造，硬度中等复杂无。不含夹石，而且较为稳定，仅局部为一层，且间距较近1.3.4煤的特征(1).煤质概况根据井田开采范围内煤层煤样的化验结果和中深部钻孔的煤芯分析资料，尚庄煤矿5、6、7煤层均属肥煤和焦煤类，在井田浅部，煤层多属肥煤类，在井田深部多属焦煤类。在背斜轴部岩浆岩床和东翼岩浆岩墙附近，煤的挥发份降低，粘结性变差，煤质多属焦煤类，局部变为瘦煤或无烟煤。(2).原煤分析1)开采煤层主要煤质指标的等级3煤层：高灰（2540）、低硫（1.52.5）、中磷（0.010.1）。5煤层：高灰（2540）、特低硫（0.5）、中磷（0.010.1）。6煤层：高灰（2540）、特低硫（0.5）、中磷（0.010.1）。7煤层：中灰（1525）、低硫（1.52.5）、中磷（0.010.1）。2)开采煤层灰分成分及煤灰熔融性5、6、7、煤层的sio2的含量在42%左右，3煤层略高，为54%， 3、5、6、7煤层的al2o3的含量在35.8%左右， 3、5、6煤层的fe2o3的含量都在5%以下，7煤层的fe2o3的含量较高；各煤层cao的含量均在5%以下。各煤层煤灰均属难融熔灰3)微量元素煤层中含有锗、钒、钛、等微量元素，但均达不到可采品位。4)元素分析各煤层cr的含量均在81%87%之间，hr的含量均在5%左右，nr在1.1%1.8%之间。5)工业分析各煤层的精煤灰分均在2.4%12.6%之间，一般不超过10%。6)结焦性分析各煤层胶质层厚度变化在16mm42mm，粘结指数变化在68104；奥亚膨胀序数6.59；焦渣特征47。(3).全矿井瓦斯相对涌出量为11m3/t，二氧化碳相对涌出量为12.36m3/t，属高瓦斯矿井。各煤层中瓦斯涌出量最大的煤层为5煤层，瓦斯涌出不均衡，一般在断层附近涌出量较大。(4).煤层爆炸指数。尚庄矿业公司各煤层煤尘爆炸指数表 表1-3煤层水分灰分挥发分固定碳爆炸指数爆炸危险性备注32.6426.6126.8143.9445.60有强爆52.3325.9125.3146.4535.27有强爆63.3021.8826.7648.0635.76有强爆72.4623.4024.9149.2333.60有强爆(5).煤层自燃倾向性：根据鉴定结果，尚庄矿5煤层属于易燃煤层，6 、7煤层属于较易燃煤层，其它煤层无资料。第二章 井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界(1).井田边界在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则为：1)井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和矿井生产能力相适应；2)保证井田有合理尺寸；3)充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4)合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。尚庄矿业公司北接丰龙矿业公司，南、东分别与尚二和八一矿业公司相邻，其边界坐标见表2-1。尚庄矿与邻矿井田技术边界坐标一览表 表2-1尚庄、丰龙井田技术边界尚庄、尚二井田技术边界尚庄、八一井田技术边界点号/批文号点号/批文号点号/批文号13930459191613923459474913893508716023940109147023919909462023883109012533941759107033920189442233876139186043942239118343919249442243880009171253943099138053916969345263943729150963910979314373944019160273905379260583944089126483902549221793945249065893898009259010394672902041038891292384113949798950611388010920711239612587795井田走向长度8.4公里，倾斜长度3. 2公里，井田倾向面积26.4平方公里，煤层倾角9-15，平均角度12图2-1 井田赋存状况示意图(2).矿区范围及面积尚庄矿1978年申报采矿登记。申报矿区面积为46.9km2，其中井下开采及波及范围面积46.78km2，由115号点控制(见表2-2)。 尚庄矿开采范围角点坐标一览表 表2-2点号点号点号1392415947756389695861351139561588545239199094610739052085165123944009159533920109361583911808478013394177910704391095931459392448846601439401091465539025092210103937588473015392915919702.1.2矿井工业储量(1).钻探工程量19781988年，共施工井上下各类钻孔78个，累计进尺10246.54m。其中地面勘探工程有16、18、19、36、39、43、44和47号共8个补充勘探钻孔，工程量7461.23米。（详见表2-3） 尚庄矿19781988年钻探工程量表 表2-3钻孔地质孔水文孔工程孔合计类型地面补勘井下生产地面供水探放水孔注浆孔各类数量(个)832462171进尺()7461.232114.7126871467183810246.54(2).工业储量计算本矿只有5和7煤层具有开采价值。边界露头线为-150m，-1000m-1200m为远东开发区。本次矿井储量计算是在精查地质报告提供的1：10000的煤层底板等高线上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，根据（矿井设计指南中矿大出版社 陈吉昌主编）计算矿井工业储量。5煤层和7煤层，采用块段法计算工业储量。根据地质勘探情况，将矿体划分为15个块段（见图2-2），在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，求得煤层总储量之和。5煤层和7煤层储量计算表见2-4。 尚庄矿煤7储量计算表 表2-4地质块段号块段投影面积(m2)平均倾角()块段实际面积(m2)平均厚度(m)煤层容重(t/m3)块段储量(t)14644931.719.74933698.43.1162278875323752256.68.03789132.231.6169374213987857.814.21018992.83.51.65314047.541637393.291657803.54.11.61012752252676793.36.72695203.84.21.61686658562293066.711.92343429.44.51.61571269473376784.283409969.83.51.61778299382882967.816.23002173.03.41.61520900892096305.328.72389915.64.41.615668287102911065.172932926.74.21.618354255113973450.87.74009604.64.51.626884399123629321.114.63750425.441.622352535132198134.89.62229354.63.31.610961737142059309.118.12166517.63.91.612589634151546882.414.91600704.43.41.68109168.5总计40666519.941929851.82356590382.1.3矿井可采储量（1）矿井工业储量井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为： zgs m r cos (公式2.1)式中：zg矿井的工业储量； s 井田的倾斜面积，26.4km2； m 煤层的厚度，3.2m； r 煤的容重，1.6t/m； 煤层倾角，12。则：zg26.43.21.6cos12 132mt(2).煤柱的留设矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回收率。计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：1)工业广场保护煤柱；2)井田境界煤柱损失；3)采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；4)建筑物、河流、铁路等压煤损失；5)其它损失。本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失、村庄保护煤柱和断层保护煤柱等。根据尚庄矿业公司周围矿井实际经验和依据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，部分煤柱的留设方法如下，见表2-5。 煤柱留设方法 表2-5名 称留 设 方 法工业广场根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第72条：工业广场维护带宽度为15m井田边界边界煤柱20m断 层断层煤柱每侧20m大 巷大巷煤柱每侧30m1)边界煤柱可按下列公式计算（2-1）式中： z边界煤柱损失量； l边界长度； b边界宽度； m煤层厚度； r煤的容重。5煤层1.6t/m3、7煤层1.6t/m3尚庄矿边界煤柱损失表 表2-6边界煤层3煤层深部井田西部总和5煤层（万t）58.449.362.125.152.2287.17煤层（万t）25.922.328.111.426.3114.1合计401.22)工业广场煤柱留设根据煤炭工业设计规范，工业场地占地指标如表2-7。 工业场地占地指标 表2-7井 型大 型 井公顷/10万t中 型 井公顷/10万t小 型 井公顷/10万t占地指标0.801.101.301.802.002.50注：占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积；井型小的取大值，井型大的取小值； 在山区，占地指标可适当增加；附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040%；占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业广场地占地面积s取值如下：s=（0.80+0.30）150/10=16.5公顷=165000m故本矿井工业场地的面积为16.5公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为500m，短边为330m。本矿井地质条件及冲击层和基岩移动角见表2-8。岩层移动角 表2-8广场中心深度煤层倾角煤层厚度冲积层厚度（m）（）（m）（m）（）（）（）（）-445123.210045757575用作图法求出工业广场保护煤柱量，工业广场保护煤柱留设见图2-3。图2-3 垂线法计算工业广场保护煤柱边界示意图由此根据上述已知条件，画出如图2-3所示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为：由图可得：lab908lbc 1338工业广场保护煤柱为：q场 lablcd 2.131.4090813383.21.6 62.2mt工业广场煤柱总计62.2mt 可采储量计算表 表2-3煤层业储量(mt)煤 柱 损 失 (mt)可采储量(mt)井田边界工业广场合计5#1322.426.28.62123.383）矿井可采储量计算矿井可采储量（zk）是矿井设计的可以开采出来的储量，即zk=（ zg p ） c （公式2.3）式中： p保护工业场地、井筒、井田边界等永久保护煤柱损失量；c采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.80；薄煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.70。结合本矿实际情况，煤层厚度3.2米，为了充分利用煤炭资源，矿井回收率取85%。经计算矿井工业储量为132mt，全矿永久煤柱损失为8.62mt，则： zk=（ zg p ） c（132-8.62） 0.85104.87mt(1).矿井工作制度1)矿井年工作日数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日300天计算。所以，本矿井设计年工作日数为300天。2)矿井工作制度的确定矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即二班采煤，一班准备，每班净工作时间为8个小时。3)矿井每昼夜净提升小时数的确定按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间16小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为16小时。(2).矿井设计生产能力及服务年限1)矿井生产能力的确定由于尚庄矿井田范围大，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，初步确定矿井生产能力为150万t/a。2)矿井及第一水平服务年限的核算矿井服务年限的计算公式为： （2-5）式中：t矿井的服务年限，a；zk矿井的可采储量，万t；k矿井储量备用系数，取k=1.4；a矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为132.38mt，则矿井服务年限为 t=12338/1501.4=58.75a第一水平服务年限的计算公式为： （2-6）式中：t1第一水平的服务年限，a；zk1第一水平的可采储量，万t；k矿井储量备用系数，取k=1.4；a矿井设计生产能力，万t/a。根据矿井开拓布置，利用块段法计算出矿井第一水平可采储量为11246.18万t（见图2-2），所以第一水平的服务年限为： t1=11246.18/2401.4=33.5a30a经过矿井及第一水平服务年限的核算，二者均符合煤炭工业矿井设计规范之规定，因此最终确定矿井的生产能力为150万t/a。2.2井田开拓2.2.1井田开拓的基本问题(1).井筒形式及数目的确定一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。斜井适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。平峒适用于地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。综合尚庄矿业公司的实际情况：1)表土层较厚，且风化严重；2)地处平原，地势平坦，地面标高平均为+30m左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在150m1150m之间。因此，斜井及平峒均不适用于本矿。由于立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；在采深相同的条件下，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；井筒的断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的的要求，且阻力小，对深井更为有利；当表土层为富含水的冲积层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。因此，综合以上因素并结合该矿的实际情况，确定井筒的形式为立井。本矿井采用一对立井开拓：主井采用箕斗提煤；副井采用罐笼提升矸石，升降人员、设备、材料，且兼作进风井。风井安装梯子间，作为一个安全出口。考虑到尚庄井田范围较大，矿井通风方式经过比较后确定为两翼对角式通风（具体比较情况见第四章），在井田东西两翼边界各开掘一个风井，风井安装梯子间，作为回风井并兼作安全出口。(2).井筒位置的确定井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原则：1)有利于井下合理开采井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。有利于掘进与维护a.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具有较好的水文、围岩和地质条件。b.为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。c.为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及受采动影响的地区。d.井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。便于布置地面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。为了便于地面系统之间互相联接，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，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其它农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位，还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其它水平，适当考虑井筒延伸的影响。通过以上分析，考虑到尚庄矿实际情况：铁路穿过井田北部；井田东北部有一大块风化带。为了减少煤柱损失，缩短煤炭外运距离，减少运输费用，平衡井田东（前期）、西（后期）两翼的运输和通风系统，主副井布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田。矿井通风方式为两翼对角式，在井田东西两翼边界各布置一个风井。(3).工业场地位置、形式和面积1)布置要求井田两翼储量基本平衡；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。2)工业场地位置结合以上要求，根据井筒位置，工业场地的布置在井田走向的中央。工业广场形式与面积见前一节相关内容。(4).开采水平的确定本矿井煤层露头标高-150m，煤层埋藏最深处达-1150m，垂直高度达1000m。井田走向长度平均走向长6.5km，倾斜长4.67km，煤层倾角12，根据上下山斜长的要求，此井田开拓至少为二水平或三水平，延伸方式可为立井延伸或暗斜井延伸。由于受第一水平至少要服务30年以上的限制，第一水平采用上下山开采。(5).运输大巷和井底车场的布置1)运输大巷的布置由于本井田煤层埋藏比较深，冲击地压比较大，设计主采5煤层厚度3.22m，7煤层1.86m，运输大巷为上下两个阶段服务，为便于维护和使用，使大巷不受煤层开采的影响，兼顾井底车场的位置，将大巷布置在7煤层底板以下20m的灰色中粗砂岩深灰粉砂岩层内。其优点是便于大巷的维护，维护费用低，巷道施工条件能够保持一定方向和坡度；在开采上下阶段时可跨大巷开采，不留保护煤柱，减少煤柱损失，同时便于设置煤仓。2)井底车场的布置 由于井底车场一般要为整个矿井服务，服务年限长，故要布置在较坚硬的岩层中，且与大巷要相符，即布置在7煤层底板下方。(6).矿井开拓延伸方案及阶段划分本矿井开拓延伸方案可以考虑以下两个方案：1)立井延伸采用立井延伸时，可以充分利用原来的各种设备和设施，提升系统单一，转运环节少，经营费用低，管理费用较方便。但采用这种方法延伸时，井筒同时担任生产和延伸任务，施工与生产相互干扰，立井延伸时矿井将短期停产，延伸两个井筒施工组织复杂，为延伸井筒需要掘进一些临时工程，延伸后提升高度增加，提升能力下降。2)暗斜井延伸采用暗斜井延伸时，原有井筒的位置、水平的划分，上山或上下山开采同时生产和延伸相互干扰较小，其缺点是增加了提升运输环节和设备。(7).方案比较1)方案说明借鉴我国现有高产高效矿井及国外生产矿井的经验，结合本井田实际情况特提出以下五种开拓方案：立井一水平加暗斜井延伸，一水平上下山开采，二水平上下山开采，一水平和二水平分界位于-600；立井一水平加暗斜井延伸，一水平上下山开采，二水平上山开采，一水平和二水平分界位于-800；立井两水平，双立井延伸二水平，均采用上下山开采，两水平分界位于-600；立井两水平，双立井延伸二水平，暗斜井延伸三水平，一水平上下山开采，二水平上山开采，三水平上山开采，一水平和二水平分界位于-600；立井三水平，立井延伸二、三水平，一水平上下山开采，二、三水平均采用上山开采。2)粗略分析对于方案二，一水平上山开采倾斜长度需要l=475/sin12=2285m，考虑斜长太长，不参加经济比较；对于方案五，立井需要1047m，考虑目前国内立井最深也就刚突破1000m，技术难度太大，不参加经济比较；对于方案四，-800m-1000m的斜长是962m，且矿井用水量正常在200m3/h，倾角在12左右，下山完全可以开采，所以对于方案四也不做经济比较。参加经济比较的是方案一和方案三。3)开拓方案经济比较对于方案一和方案三的建井工程量、生产经营工程量、基建费和经济比较结果分别汇总，见表2-92-13。 建井工程量 表2-9项目方案一方案三初期主井井筒（m）456+20456+20副井井筒（m）456+5456+5井底车场（m）10001000运输大巷（m）26002600石门（m）-1460后期主井井筒（m）-375副井井筒（m）-375主暗斜井（m）2650-副暗斜井（m）2650-井底车场（m）-1000斜井车场（m）800-主石门（m）-运输大巷（m）79007900基建费用表 表2-10方案项目方案一方案三工程量（m）单价（元/m）费用（万元）工程量（m）单价（元/m）费用（万元）初期主井井筒（m）456+206765.7322.05456+206765.7322.05副井井筒（m）456+59623.2443.63456+59623.2443.63井底车场（m）1800300054018003000540运输大巷（m）26002458.4639.1826002458.4639.18石门（m）-14602458.4358.93小计（m）1944.862303.79后期主井井筒（m）-3758795.3329.82副井井筒（m）-37510693.6401.01主暗斜井（m）23502784.6654.38-副暗斜井（m）23502784.6654.38-井底车场（m）井车场（m）8003000240-主石门（m）-运输大巷（m）79002458.41942.1479002458.41942.14小计（m）3490.93212.97共计5435.765516.76生产经营工程量 表2-11项目方案一项目方案三运输提升/（万tkm）工程量运输提升/（万tkm）工程量采区上山运输相同采区上山运输相同大巷及石门运输一水平二水平1.211246.182.6=35088.11.212529.67.9=118780.6大巷及石门运输一水平二水平1.211246.182.6=35088.11.212529.67.9=118780.6立井提升一水平二水平1.211246.180.425=5735.6-立井提升一水平二水平1.211246.180.425=5735.61.212529.60.8=12028.5斜井提升二水平1.212529.62.35=35333.472斜井提升二水平-维护采区上山费相同维护采区上山费相同排水/万m3一水平二水平2002436533.5/104=5869.22002436537.3/104=6534.96排水/万m3一水平二水平2002436533.5/104=5869.22002436537.3/104=6534.96 生产经营费用表 表2-12项目方案一项目方案三工程量（m）单价（元/m）费用（万元）工程量（m）单价（元/m）费用（万元）采区上山运输同方案三采区上山运输同方案一大巷及石门运输一水平二水平35088.1118780.604103814386.145136.6大巷及石门运输一水平二水平35088.1118780.604103814386.145136.6立井提升一水平二水平5735.6-122-6997.4-立井提升一水平二水平5735.612028.51221.306997.415637.1斜井提升二水平35333.472035212437.2斜井提升二水平-维护采区上山费同方案三维护采区上山费同方案一排水/万m3一水平二水平5869.26534.960083901325492.4865.9排水/万m3一水平二水平5869.26534.960092401013492.4865.9总计80315.6总计83515.5费用汇总表 表2-13方案项目方案一方案三费用/万元百分率%费用/万元百分率%初期建井费1944.86100%2303.79119%后期建井费3490.9109%3212.97100%生产经营费80315.6100%83515