王家寨煤矿一井设计说明书.doc

中国矿业大学2011届本科生毕业设计第一章 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置王家寨煤矿区位于洛旺新庄向斜的西段南翼，地处威信县城西，直距20 km，行政区划属威信县麟凤乡、三桃乡。观音山煤矿范围东以麟凤河谷为界，西以王家沟断层为界，走向长约12.4 km；北（深部）止于煤层0 m标高，南（浅部）止于煤层露头或地方、乡镇煤矿开采区边界线，倾向宽约1.92.5 km，拐点面积约27.9 km2。井田南缘的麟凤乡至省级公路11 km，有乡村公路相接，至县城运距29 km，至镇雄县城直距45 km，运距95 km；至昭通市直距118 km，运距304 km；南至最近的内昆铁路盐津车站直距62 km，运距173 km；北至四川最近的宜宾长江码头物航空站直距96 km，运距149 km。区内上述各地皆有省级或县级公路相通，此外，巧家至威信的二级公路自井田南侧外围通过，目前正在建设中。目前井田附近尚无铁路通过，但井田东南部正在规划成贵高铁，届时通过叙永至威信的已建成二级公路，可实现公铁联运。综上所述，区内交通以公路为主，交通较为方便。王家寨煤矿交通位置如图1-1所示。1.1.2 地形地貌及水系本区属中山山地，山脉与地层走向一致呈东西向延展，中部地势高，向南北两侧降低；南侧为反向陡坡，多悬崖绝壁，地形切割强烈，沟谷纵横；北侧为顺向坡，地势相对平缓。一般海拔标高+1300+1500 m，西部尖峰山最高达+1697 m，最低侵蚀基准面位于井田中段东部南缘的麟凤河谷地，海拔高程+1090 m，相对高差达607 m。地表水系主要发源于北部外围大雪山南麓黄水河，自北南流横穿井田，在小坝村与自东南流的后溪河汇合后称麟凤河，穿过井田南缘后，又折转西流，再与井田西端南流的白沙河汇合，最后注入镇雄罗坎附近的白水江，属金沙江水系。其它属季节性溪流，其中分布于井田北部石灰岩地区的，多流入地下暗河。1.1.3 气象及地震烈度（一）气象本区属高原性亚热带山地季风气候。每年11月至次年3月为霜冻期，511月份为雨季，年平均降雨量1230.7 mm，最大月降雨量218 mm，一日最大降雨量68 mm，最大连续降雨日15天，降雨量17.4 mm，年平均蒸发量972.1 mm。区内最低气温-9.8 ，最高气温36 ，年平均气温13.7 。冬春季日照少、雾雨多、空气湿度大，夏秋多雨。全年主导风向为东北风，最大风速为4级，一般23级，最大风速4 m/s。（二）地震据威信县志记载，威信县境及邻近地区历史上破坏性地震极少，地震灾害危险性小，按中国地震烈度区划图（1999）标准划分，威信县地震水平方向地面运动峰值加速度为0.63 m/s2，对应地震烈度为级。1.1.4 矿井电源本矿井电源取自芒部220 kV变电站，约30 km；第二路取自威信110 kV变电站，约32 km。图11 王家寨煤矿地理位置图1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质概况井田西区为单斜构造，地层倾斜度中等，变化规律性明显。断裂构造不发育，较大断裂构造位于井田西区西端，属边界断层，井田内部仅以隐伏小断层为主，且属零星分布。故全区地质构造复杂程度属简单类型。井田可采煤层为C5煤层，煤层赋存于全区，煤层厚度变化较小，属稳定煤层，井田属于构造中等局部偏复杂和主要煤层赋存稳定的井田。1.2.2 地层井田内出露最老地层为上二迭统峨嵋山玄武岩组、含煤地层龙潭组与长兴组，上覆地层依次为下三迭统卡以头组、飞仙关组、永宁镇组、中三迭统关岭组、上三迭须家河组及第四系。现由老至新分述如下：1、上二迭统峨嵋山玄武岩组（P2）深灰色、灰黑色致密块状玄武质熔岩为主，局部具气孔及杏状构造，柱状节理发育。本组厚90173m，顶、底界皆为古剥蚀面，分别与下伏茅口组灰岩（P1m）及上覆龙潭组（P2l）假整合接触。第二章 井田境界与储量2.1 井田境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有：1、井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与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，处理号相邻矿井间的关系。 根据矿区总体规划，王家寨井田西区东以麟凤河谷为界，西以王家沟断层为界，北（深部）止于煤层0m标高，南（浅部）止于煤层露头或地方、乡镇煤矿开采区边界线。国土资源部批复井田西区范围由12个拐点圈定，井田走向长约12.4km，倾向宽约1.92.5km，拐点面积约27.9km2。2.2 矿井储量计算（一）矿井工业资源/储量矿井工业资源/储量按下式计算：矿井工业资源/储量=111b+122b+2M11+2M22+333k式中：k可信度系数。根据煤炭工业矿井设计规范（GB50215-2005）的规定，k值取值范围为0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，k值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定的矿井，k值取0.7。本井田西区地质构造简单，煤层赋存较稳定，k值取0.85。根据本井田套改后的资源量，经计算矿井工业资源/储量为136126.8kt。矿井分煤层、分水平、分采区、分级别工业资源/储量见表21。（二）矿井设计资源/储量矿井工业资源/储量减去永久煤柱损失量后，计为矿井设计资源/储量。（三）矿井设计可采储量矿井设计资源/储量减去主要井巷保护煤柱、工业场地煤柱、采区开采损失等煤量后，计为矿井设计可采储量。采区开采损失根据规范要求，按C5中厚煤层20%、C5厚煤层25%分别计算。经计算，扣除煤柱、开采损失等，王家寨煤矿井田范围内设计可采储量为118777.05kt，详见表23。2.3 井筒保护煤柱根据矿井范围，井田西区西端留有F1断层防水煤柱，东端留有麟凤河流防水煤柱；浅部有煤层出露的地方，留有露头防水煤柱，有小煤矿开采过的地方，留设40 m边界煤柱；深部为人为划定边界，无矿井及采矿权，暂不留设边界煤柱。2、采区边界煤柱采区边界保安煤柱按20 m宽留设。（五）主要井巷保护煤柱主要井巷指井筒、车场、大巷、采区上山等。设计的井筒、车场、大巷布置在煤系底板，故不需留设保护煤柱。采区上山、区段石门两侧各留20 m的保护煤柱。（六）地面建（构）筑物保护煤柱现场踏勘，井田内除乡村公路外，无铁路和等级公路通过；地面除边界河流外，没有其它大的水体存在；地面无高压线路等重要构筑物。在井田内二水平乡村公路两侧地势平坦的区域（桃子湾、金鸡坝、官水井、刘家坪、开家湾），没有大的村庄，但分散民房较多，对这些民房，不便留设煤柱保护。该区域地层多为砂质泥岩、砂岩、石灰岩为主的中硬岩层，虽然煤层埋深高达6501050 m（民房地表标高多在+1200 m以上），C5煤层厚1.964.7 m，当煤层采后，地表仍会产生下沉变形。根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，中硬覆岩下沉系数不小于0.55，水平移动系数不小于0.2。因此，井下开采，地面建筑将不可避免地会受到不同程度的损坏。生产期间，建设方应加强地面沉陷观测，及时对采后房屋损坏情况进行修复或依托当地政府，作好城镇规划，统一进行搬迁处理。（七）工业场地煤柱工业场地的布置以不压煤为原则，布置在煤层底板，故工业场地不需留设煤柱。10 表21 矿井地质资源量汇总表 单位：kt 一水平 （+800m以浅）二水平（+800-+500m）三水平（+500-+250m）四水平（+250-+0m）总 计西一一采区西一二采区西一三采区西一四采区小计西二一采区西二二采区西二三采区西二四采区小计西三一采区西三二采区西三三采区西三四采区小计西四一采区西四二采区西四三采区西四四采区小计C533112980.612107937.6026025.24555.42016188.306759.7000000000032784.9332007942.913759.421702.38263.64142.58840.58332.829579.460244755.384776314.325570.61294.6971.61746.80401380865.3333589.41340.7237.5976.83144.4000279027900005477.95477.94247.45069.87223.71130927849.939262.2合计1357013447.7911814736.250871.9128196158.59028.811122.839129.160244755.3847711792.231048.555426041.48970.51130931862.9152912.4 注：西四一采区下部煤层，C5地质资源量加（333：1245.1kt），增加量皆因地质报告中未计算该区储量。 表22 矿井工业资源/储量汇总表 单位：kt一水平 （+800m以浅）二水平（+800-+500m）三水平（+500-+250m）四水平（+250-+0m）总 计西一一采区西一二采区西一三采区西一四采区小计西二一采区西二二采区西二三采区西二四采区小计西三一采区西三二采区西三三采区西三四采区小计西四一采区西四二采区西四三采区西四四采区小计C5111b12980.612107937.6015128.94555.42016188.306759.7000000000032784.9122b007942.913759.421702.38263.64142.58840.58332.829579.460244755.384776314.325570.61294.6971.61746.80401380865.33330.855011139.6201.9830.32672.80002371.52371.50004656.24656.23610.34309.36140.19612.723672.433372.9合计13481.613246.69082.414589.739504128196158.59028.810704.338710.660244755.3847710970.530226.84904.95280.97886.99612.727685.4136126.8 注：上表未包括浅部小煤矿保有工业资源/储量9556.8kt。水平采区编号煤层编号井田工业资源/储量浅部煤矿工业资源/储量永久煤柱保护煤柱开采损失设计可采储量井田境界断层、陷落柱村庄、河流小 计工业场地及井筒大巷上山采区小 计一水平西一一采区C513481.63612.300835.8835.8143.50065.52094012.312036.8西一二采区C513246.6182000000064.364.32672.8610691.44西一三采区C59082.41397.5000000060.260.22083.948335.76西一四采区C514589.71938.3606.5133.3145.4885.200058.158.13116.9412467.76合计50400.37130.1606.5133.3981.21721000248.1391.611886.0443531.76二水平西二一采区C512819000340.3340.300051.351.31864.1110563.29西二二采区C56158.5000130.2130.200050.250.21195.624782.48西二三采区C59028.8000110.4110.400047.447.41774.27096.8西二四采区C510704.30470.5103.4180.2754.100043.643.62065.028260.08合计38710.60470.5103.4761.11335000192.5192.56898.9530702.65三水平西三一采区C56024000201.5201.500040.240.21156.464625.84西三二采区C54755.3000141.2141.200038.538.5915.123660.48西三三采区C58477000120.2120.300034.234.21664.56658西三四采区C510970.50365.780.4128.6574.700036.736.72071.838287.28合计30226.80365.780.4591.51037.7000149.6149.65807.9123231.6四水平西四一采区C54904.9000195.3195.300034.534.5935.023740.08西四二采区C55280.9000120.2120.200033.733.71025.44101.6西四三采区C57886.9000110.1110.100031.131.11549.146196.56西四四采区C59612.70322.271.595.1488.800032.932.91818.27272.8合计27685.40322.271.5520.7914.4000132.2132.25327.7621311.04井田西区总计147023.17130.11763.9388.62854.55008.1143.500800.5722.429920.66118777.05表2-3 设计可采储量及煤柱计算 单位：kt第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范（2005年版）中规定，确定本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，三、八制作业（自采自准），每日三班出煤，净提升时间为16小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限（一）确定矿井设计生产能力的主要原则1、针对本矿井资源条件和外部建设条件，制定合理的开发规模，做到循序渐进，以安全生产为根本，以经济效益为中心，立足资源条件和市场需求，为矿井创造良好的效益。2、客观地对煤层赋存及开采技术条件等进行分析研究，综合考虑瓦斯限产和合理的工作面生产能力，实现合理集中生产的原则。3、充分考虑市场的需求能力。4、根据当前技术水平并考虑科技进步，经多方案技术经济比较及投入产出的评价，以煤电一体化项目最佳整体效益为目的，对设计生产能力进行科学决策。（二）矿井设计生产能力的确定按照王家寨煤矿可研报告的意见，王家寨煤矿设计生产能力为0.9Mt/a。设计根据上述原则，对其合理性进行分析论述。1、从外部环境分析王家寨煤矿所在地威信县为红色革命老区，具有光荣的革命斗争历史，全县人口约39万人。由于诸多原因，威信县经济发展缓慢，属国家级贫困县，2007年全县地方财政收入只有5389万元。因此发展地方经济十分紧迫。本矿井的开发，将革命老区的资源优势转变为经济优势，促进革命老区经济发展，改善老区人民的生活水平具有十分重要的意义。从有利于老区经济发展的角度来看，宜加大矿井开发强度。2、从市场条件分析王家寨煤矿紧邻缺煤地区四川省和重庆市，两地区快速发展的经济为其煤炭产品提供了广阔的市场，市场风险较小。3、从资源条件分析王家寨地质资源量为152912.4 kt，收购浅部6个小煤矿增加资源量12260 kt，合计王家寨井田西区地质资源量为165172.4 kt，经计算，扣除煤柱、开采损失等，矿井设计可采储量为118777.05kt。矿井年生产能力按0.9 M t计算，矿井服务年限131.97a，其中一水平服务年限48.3a，符合煤炭工业矿井设计规范的要求。因此从资源条件来看，本矿井煤炭资源丰富，具有建设0.9 Mt/a中型矿井的资源条件。4、从开采技术分析王家寨井田西区地层走向呈东西向、朝北倾斜的单斜构造，地层产状较稳定，无次级褶曲存在，断层构造不发育，构造复杂程度属简单类型，水文地质条件属中等类型矿床，开采条件较好。主采C5煤层厚1.937.09m，平均2.96m，煤层赋存倾角2842，一般34，按我国目前煤层分类，为中厚厚倾斜煤层。在倾斜煤层中采用综合机械化开采，国内俗称为大倾角综采。大倾角综采技术上存在着一系列难点，如回采工作面设备要防止“三滑一倒”（采煤机防滑、刮板输送机防滑、液压支架防滑及防倒）；其次，本矿井煤层顶板、底板围岩均较软弱，属“两软”煤层，尤其是C5煤层底板有一层厚度0.51m的灰白色泥岩，有一定的膨胀性，给采掘工作带来一定的困难。尽管存在着上述一系列技术难点，近10年来，随着我国设备能力强化，倾斜煤层综采工艺日趋成熟，为本矿井实现高产高效生产奠定了良好的技术、物质保证。1998年华蓥山绿化洞煤矿（属高瓦斯、有煤与瓦斯突出危险矿井）采用ZYJ2300/13/32大倾角支架（包括下端头支护），从技术设备上较全面地解决了大倾角中厚煤层长壁综采难题。该矿2006年以一井一面在倾角4253、厚度23m的煤层中进行综采，安全地生产原煤650kt。新汶潘西矿在倾角2541（平均36）、厚度3.2m的煤层中进行综采，2004年产量达到1003kt。2003年平顶山十二矿一采煤队在倾角25、厚度4.5m的煤层中进行综采，年产量达到1369kt，平均月产114kt。淮南潘集三矿一采煤队在平均倾角25、最大32、厚度3.7m的煤层中进行综采，年产量达到1102kt，平均月产91.7kt。本井田初期采区煤层倾角在3034，从以上这些实例中不难看出，只要回采工作面采取了“三机”防滑防倒（采煤机防滑、刮板输送机防滑、液压支架防滑及防倒）技术措施，加快回采工作面推进速度，减少煤层底板暴露时间，避免因底板高岭石泥岩暴露时间长而引发工作面底鼓而导致开采困难，或支架底座下沉量大等，每个回采工作面年生产能力达到800900kt是完全可行的。因此，从开采技术角度分析，大倾角综采的成功经验为本矿井建设大型矿井创造了十分有利的条件。综上所述，王家寨煤矿设计生产能力为0.9Mt/a是合理、可靠的。（三）矿井服务年限校核井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。 矿井服务年限的公式为： T=Zk/(AK) 式中：T矿井或水平服务年限（a）；Zk矿井或水平可采储量（ kt）；K储量备用系数,取1.3；A矿井设计年生产能力（kt/a）。经计算，矿井设计服务年限131.97 a。其中一水平（+800 m水平）服务年限48.3a。中国矿业2011届本科生毕业设计第四章 井田开拓4.1 井田开拓基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。 井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。 确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置； 合理确定开采水平的数目和位置； 布置大巷及井底车场； 确定矿井开采程序，做好开采水平的接替； 进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造； 合理确定矿井通风、运输及供电系统。 确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则： 贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。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，节约基建投资，加快矿井建设。 合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。 合理开发国家资源，减少煤炭损失。 必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。 要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。 根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：1、王家寨井田处于山区，地貌复杂，地形高差悬殊，沟谷发育，崇山峻岭，地面公路运输条件较差，井口及工业场地、临时排矸场位置选择困难。2、开发井田形态呈东西向条带状展布，其中王家寨井田西区东西走向长12.4km。3、井田煤层呈一近东西向、北倾的单斜构造，开采煤层赋存倾角2842，埋藏相对较深，适宜斜井或立井开拓。4、本矿井C5煤层底板为0.51m厚的灰白色泥岩，具可塑性，遇水膨胀。5、由于本井田各煤层均出露地表，开采比较方便，因此沿煤层露头小煤矿的开采较为普遍，浅部采空区面积大，给矿井井筒位置选择带来一定难度，为了避免穿过采空区，井筒应尽量布置在煤系底板岩层中。6、井田北部浅部地层为下三迭统永宁镇组（T1y）岩溶裂隙强含水层，井筒穿越该岩层，可能带来施工困难。4.1.1 井筒形式的确定（1）井筒形式的确定 井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。根据煤炭工业设计规范在有条件采用平硐开拓的条件下优先选用平硐开拓，因为平硐开拓具有初期投入少，建井工期短等有点。斜井次之，方便辅助运输，当斜井穿过较厚的流沙或者表土层时，支护困难，费用高。立井最复杂，运输相对困难，需要构筑更多的硐室（相对与平硐和斜井而言），初期经济投入巨大，建井工期长，故而投资回报期也较长。具体的比较详见表41。 本矿井煤层属倾斜煤层，煤层倾角2842，平均倾角34；煤层厚度1.937.09 m，平均煤层厚度为2.96 m。地表深度030 m范围内为第四系冲积层、残坡积层和原小窑生产排弃的废渣、各小型滑坡堆积体，岩土体结构松散，由于其分布范围不大，且不易发生崩塌、滑坡等地质灾害，对矿井开采基本无影响。地层无流沙层，水文地质情况中等简单，涌水量不大；围岩条件良好，井筒不需要特殊施工，综合比较考虑采用采用平硐开拓。（2）井筒位置的确定 井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则： 82井筒形式优点 缺点使用条件平硐1、运输环节和设备少、系统简单、费用低。2、工业设施简单。3、井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用。4、施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。5、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：1、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。2、地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方便。3、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。4、斜井井筒可作为安全出口。与立井相比：1、井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限。2、通风线路长、阻力大、管线长度大。3、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1、不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制。2、井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利。3、当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工。4、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。1、井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平。2、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。表41 井筒形式比较表1）沿井田走向的有利位置 当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。 2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置 井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。 3）有利于矿井初期开采的井筒位置 尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。4）地质及水文条件对井筒布置影响 要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒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，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。 5）井口位置应便于布置工业广场 井口附近要布置主，副井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连接，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，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。 6）井口应满足防洪设计标准 附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。 由于本井田所处地形高低起伏，综合储量分布和便于布设工业场地，故把井筒置于井田边界。 （3）井筒数目 为了满足井下煤炭的运输，需设置一主斜井；考虑矿山的服务年限和实际条件，辅助运输采用副斜井；本矿井为煤与瓦斯突出矿井，根据煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范必须加大通风故设置专用回风井。矿井用设置四个井筒：主斜井、副斜井、进风井、回风井。4.1.2 井筒位置的确定采区划分 （1）井筒位置的确定原则 1）有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少； 2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村； 3）井田两翼的储量基本平衡； 4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层； 5）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的威胁； 6）工业场地宜少占耕地，少压煤； 7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理。 （2）井筒位置的确定 本矿井走向长度不大，地势高低起伏，主斜井布置在+1100 m水平位置，且井筒的地面标高大于历年最高洪水位标高。4.1.3 工业场地的位置本井田属中山切割区，地形复杂，其特征是：山脉呈东西向延展与地层走向一致，中部地势高，向南北两侧降低；南侧为反向陡坡，多悬崖绝壁，地形切割强烈，沟谷纵横；北侧为顺向坡，地势相对平缓，地形相对高差达607m。因此，可供选择的井口及工业场地位置十分有限，唯有井田东南部边界王家寨一带地势相对较开阔，可以满足井口及工业场地布置要求。由于本矿和观音山煤矿紧邻，故本次设计对本矿和观音山煤矿各自开发的观音山井田西区、东区进行综合考虑，拟共用一个矿井工业场地，即共用一套地面生产系统、辅助生产及行政生活福利设施等，这样既有利于集中生产管理、少占地、节省投资，又解决了本矿和观音山煤矿各自井口及工业场地选址困难的矛盾。4.1.4 开采水平的确定井田呈单斜构造，煤层倾角2842。根据我国水平划分的经验，倾斜煤层阶段垂高一般不宜超过250300m。由于井田浅部煤层露头及现有小煤矿底界的标高参差不齐，矿井首采区煤层最高标高在+1200m左右，井田深部开采边界为0m，相对高差很大。鉴于近年来提升、运输技术设备的发展给加大水平斜长提供了技术保证；其次，本矿井第一水平采用分区开拓，每个采区设置独立的进回风系统，这样第一水平的阶段垂高可适当加大，故设计仍采用可研报告推荐的水平划分方案，将矿井第一水平标高确定为+800m。从保证矿井水平服务年限、采区轨道上山提升绞车经济选型、减少开拓工程量，特别是提高一水平服务年限的角度考虑，设计将一井井田划分为四个水平，即+800m、+500m、+250m、0m水平。4.1.5 矿井开拓方案比较1、开拓方案设计根据地面地形、外部运输和煤层赋存条件，结合井口及工业场地位置选择，考虑了两个开拓方案进行分析比较。方案一：底板主副斜井开拓方式，深部水平采用暗主、副斜井延伸至各水平进行开拓开采主、副斜井井口位于井田南东侧的王家寨，沿煤系地层底板玄武岩开拓至第一水平，再布置西向水平运输大巷。主斜井井口标高+1100m，长度1280m，倾角15，铺设带式输送机，担负矿井的煤炭运输任务，兼作进风井和安全出口；副斜井井口标高+1095m，长度750m，倾角 23，串车提升，担负矿井的材料、矸石、人员及设备的提升任务，同时也兼作进风井和安全出口。运输大巷布置在煤系地层底板玄武岩中，通过轨道石门与副斜井相接。考虑井田形态呈条带状，东西走向长，上山煤层出露地表高低参差不一，难以构成同一水平的总回风道，加之矿井通风量较大，故设计按第一水平每个采区设置独立的进回风系统，布置一进风斜井，兼作采区轨道上山，地面不布置工业设施；布置一回风斜井，采用分区式通风。井田西区划分为+800m、+500m、+250m、0m四个水平，深部二、三、四水平采用暗主、副斜井分段延伸至各水平担负矿井深部各水平的煤炭提升及辅助提升任务。矿井初期在+800m水平沿走向分别在5、67勘探线附近布置两个双翼上山采区。矿井投产时，西一一采区布置1个C5煤层分层综采工作面，西一二采区布置1个C5煤层综采工作面，共两个采区2个工作面（一区一面）机械化开采满足矿井0.9Mt/a生产能力。井田开拓方式见图4-1。方案二：底板主斜井副立井开拓方式主斜井井口位于井田南东侧的王家寨，沿煤层底板开拓主斜井至第一水平；副立井井口及工业场地选择在8勘探线的小坝，初期立井开凿至第二水平。主斜井井口标高+1100m，长度1215m，倾角16，铺设带式输送机，担负全矿井的煤炭运输任务，兼作进风井和安全出口。副立井井口标高+1105m，初期长度635m，采用双罐笼单层双车提升，担负全矿井的矸石、人员、材料、设备任务，同时也兼作进风井和安全出口。主斜井在+800m标高通过联络巷道向东、西侧沿地层走向开凿+800m水平运输大巷。副立井分别在+800m及+500m标高通过北运输石门向东、西侧沿地层走向与+800m及+500m水平运输大巷相联。井田仍划分为+800m、+500m、+250m、0m四个水平。深部开发，暗主斜井延伸至+500m、+250m、0m水平，承担全矿井煤炭提升任务；副立井初期就掘至+500m水平，因此深部开发，只需延伸副立井至+250m、0m水平担负全矿井辅助提升任务。采区进、回风井布置及首采区工作面布置与方案一相同。井田开拓方式见图4-2。2、开拓方案确定可研报告对上述两个开拓方案进行了详细的技术经济分析比较，最终推荐方案一，即底板主副斜井开拓方式。本次初步设计维持可研推荐的底板主副斜井开拓方案。考虑后期矿井提升垂深达1100m，推荐方案一后期辅助运输采用四段斜井接力提升，系统环节多，用人多，用时多，不利于提高劳动效率和缩短工人入井时间。而副立井虽然水平轨道石门较长，但平巷运输较容易组织，具有立井井筒短、提升速度快、中转环节少的优点，特别后期对于提高辅助运输效率较为有利，为此，结合井田水文地质条件，建议矿井开采第三水平时，避开上覆永宁镇组岩溶裂隙强含水层和下覆栖霞茅口组灰岩较强岩溶含水层，在ZK803号钻孔附近开凿立井至+250m水平，通过+250m北轨道石门向东、西侧沿地层走向与+250m水平运输大巷相联。矿井开采第四水平时，为避免立井井筒穿越茅口灰岩，井巷施工困难，安全保障难度大的缺点，建议仍采用暗副斜井延伸至0m水平担负矿井第四水平的辅助提升任务。4.1.6 主要运输大巷和总回风道的布置（一）大巷层位水平运输大巷作为矿井生产的咽喉要道，保证其运输畅通无阻显得尤其重要。选择一个好层位，使大巷围岩坚硬、稳定，使用期间不需维护或少量维护是确保大巷畅通、不影响矿井生产的关键。为此设计根据矿井的开拓布置、水平划分、煤层赋存条件和顶底板情况，在大巷层位的选择上考虑了三种方案。方案一：大巷沿C5煤层布置根据勘探报告，主采C5煤层顶板为一层0.080.15m厚的薄层状炭质泥岩，不稳定；老顶为灰色粉砂质泥岩，厚度12m，岩体完整性较好，抗压强度 26.635.2MPa，稳固性为中等。底板为0.51m厚的灰白色泥岩，抗压强度 11.928.8MPa，软化系数0.130.5，遇水软化膨胀，浅部邻近生产矿井中C5煤层暴露底板的巷道，每月底鼓量23cm，稳定性差。若大巷沿C5煤层布置，虽可充分体现“高产高效”矿井少作岩巷、多作煤巷的原则，煤巷掘进速度快，减少矿井排矸量，但是存在巷道维护困难的问题。方案二：大巷布置在C5煤层底板14m左右的细砂岩层中根据井田煤系地层综合柱状图，在C5煤层底板下部约14m处有一平均厚14.3m的深灰色细砂岩层，岩体完整性及稳定性较好，抗压强度 18.166.3Mpa，平均软化系数0.82。若大巷布置在该层位中，可解决巷道底鼓问题，但由于距开采煤层近，易受采动影响，巷道维护量大。方案三：大巷层位布置在C5煤层底板105m左右的玄武岩层中在C5煤层底板约95m处开始有一平均厚131m的玄武岩层，岩体完整性及稳定性非常好，抗压强度33.445.3Mpa。若大巷布置在该层位中，由于远离开采煤层，不受采动影响，巷道掘进速度快，支护简单（一般采用喷浆支护），巷道基本不变形，维修量极少，同时通过采区下部顶板车场可很好地克服采区上山远离煤层、采区石门工程量大的缺点。综合考虑，本次设计推荐方案三：即将大巷层位主要布置在C5煤层底板105m左右的玄武岩层中。由于该方案的采区石门工程量相对较大，在矿井建设及生产中，可通过加强顶底板工程地质工作，根据实际情况酌情调整。（二）大巷布置大巷布置应立足于自身条件，本着实用可靠、安全高效、技术先进、经济合理的原则。根据矿井开拓部署，设计提出两种大巷布置方案：方案一：井下大巷机轨合一方式。布置一条运输大巷。方案二：井下大巷机轨分离方式。布置两条大巷，一条胶带机大巷，一条轨道大巷。两方案井巷工程比较见表4-1。表4-1 大巷布置方式井巷工程比较表顺序名称单位方案一（机轨合一）方案二（机轨分离）运输大巷胶带机大巷轨道大巷1宽度净mm500030003000掘进mm5200310031002断面积净m214.98.08.0掘进m217.08.78.73支护锚杆mm162000161600161600喷厚mm10050504总长度m2930293029305单位井巷造价万元/m9823578355716井巷工程总投资万元2878169416323326比较可以看出，方案二大巷机轨分离可增加大巷布置的灵活性，有利于矿井安全生产和运输管理，但工程量大，投资高。本矿井各个采区均布置有采区进、回风井，大巷通风量小；大巷层位远离开采煤层，大巷受采动影响小；矿井采用一区一面生产，大巷辅助运输量较小，为减少井巷工程量、节省投资，设计推荐方案一，即将主运输和辅助运输采用机轨合一方式，集中布置一条运输大巷。4.1.7总回风道布置由于地形起伏较大，井田浅部露头或境界参差不齐，矿井很难形成一个正规的回风水平。故设计推荐采用分区回风，每一采区设单独的回风井和回风上山。采区回风上山布置在煤层底板细砂岩层中，通过回风石门或直接与回风井相连。4.2 矿井基本巷道 4.2.1 井筒 根据开拓方式和满足运输、提升、通风、生产管理和建井工期的需要，矿井达到设计生产能力时，共有4个井筒，即主斜井、副斜井、西一一采区王家寨进风井及回风井。分别叙述如下：1、主斜井用于提升矿井原煤、辅助进风及排水。净宽4.4m，净断面积13.3m2，直墙半园拱断面，倾角15。铺设带宽1200mm的钢绳芯带式输送机，设检修道。检修道铺设单轨，600mm轨距，30kg/m钢轨，木轨枕。井筒断面布置详见图4-3。2、副斜井用于担负矿井材料设备、矸石、人员运输、进风及给水，同时兼作矿井安全出口。净宽4.4m，净断面积13.3m2，直墙半园拱断面，倾角23。铺设双轨，600mm轨距，30kg/m钢轨，井筒内设有台阶、扶手。井筒断面布置详见图4-4。3、王家寨进风井独立担负采区的进风任务，同时兼作矿井安全出口。井筒净宽3.2m，净断面8.5m2，设行人台阶及扶手。井筒断面布置详见图4-5。4、 王家寨回风井 独立担负采区的回风任务，同时兼作矿井安全出口。井筒净宽3.5m，净断面9.4m2，铺设瓦斯管，设行人台阶及扶手，井口设防爆门。井筒断面布置详见图4-6。4.2.2 开拓巷道本矿井共计一条运输大巷，即+800运输大巷。由于本矿为突出矿井，开拓巷道不能布置有突出危险的在煤层中，加之底板围岩稳定，大巷均布置在煤层底板中，运输大巷相距煤层底板约105 m。这样设计的目的是便于矿井集中运输，减少巷道因上部开采压力引起的巷道破坏的维修量。运输大巷沿中线掘进分段取直，胶带输送机可以适应一定的坡度；运输大巷均沿走向布置，坡度控制在35以内。运输大巷为锚喷支护半圆拱断面，局部锚索组合梁支护，喷射厚度100 mm。运输大巷净宽为5000 mm，高为4000 mm，设计掘进断面18.4 m2，设计净断面16.8 m2，断面布置详见图4-7。4.2.3 车场及硐室1、车场型式本矿井采用斜井开拓，主斜井采用带式输送机提升原煤，并敷设排水管排水；副斜井采用双钩串车提升、下放材料设备、人员和掘进矸石。+800m水平煤炭运输采用带式输送机，辅助运输采用8t蓄电池机车牵引1.5t矿车运输。原煤运输和辅助运输形成两套互不干扰的独立运输系统，井底车场轨道系统仅担负运送材料设备、人员、矸石等辅助运输任务。根据开拓布置，矿井设主、副斜井+800m水平井底车场。2、硐室布置本矿井未将井下爆破材料库和整流、充电室设在车场内。将井下爆破材料库设于+800m水平运输大巷靠近西一一采区附近，将整流、充电室设于西一一采区下部车场，以便独立回风。主斜井装载系统：煤仓、给煤机硐室、井底清理撒煤斜巷。为保证矿井正常生产，缓和采掘作业和运输作业不均衡性的矛盾，主斜井设井底煤仓，净直径8.0m，容量约1200t。根据车场的使用功能和特点，车场内设有中央变电所及水泵房、管子道、斜井人车停放硐室、大巷人车停放线、等候室、工具保管室、保健站、机车修理间、消防材料库、调度室等。车场内设有主、副两条水仓，其有效容量4112m3左右，可容纳8h以上的+800m水平矿井正常涌水量（正常涌水量为514m3/h）。水仓入口布置在车场最低点，以利水流汇集，且考虑到了水仓清理设备的顺利出入。水仓清理采用水仓清理机将煤泥装入矿车，用绞车提至车场水平巷道。水仓铺设22kg/m钢轨，600mm轨距，固定道床。排水管路通过管子道经主