潞安矿业集团五阳矿240万ta新井设计

摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分是潞安矿业集团五阳矿240万t/a新井设计。全篇共分为十个部分：矿区概述及井田地质特征、井田境界和储量、矿井工作制度和设计生产能力及服务年限、井田开拓、准备方式采区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风设计和矿井基本经济技术指标。五阳矿位于山西省长治市，矿井总面积约为69.33km2，井田走向平均长8.36km，倾向平均宽8.6km。井田内有3#和15#煤可采，平均厚度为7.4m，煤层赋存稳定，为缓倾斜煤层，倾角515，平均12。井田内工业储量为197.5Mt，可采储量为142.51Mt。矿井正常涌水量400 m3/h，属于低瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险，没有自燃发火现象。五阳矿设计年生产能力为240万t/a，服务年限为74.44年。工作制度为“四六”制。矿井的采煤方法为倾向长壁综合机械化放顶煤开采。矿井为两水平开拓。矿井有一对立井：主井主要用于提煤，副井用于提升材料、人员和矸石。开拓水平设置在+580m和+230m。矿井一个工作面达产，采用综放工作面，年生产能力为240万t/a。工作面长度为280m，煤的运输采用轨道运输，辅助运输也采用矿车。矿井通风方式为区域式通风。专题是一篇论文，文章主要阐述了煤巷锚杆支护技术及其在煤矿中的具体应用。翻译部分是将一篇有关煤炭科技的英文翻译成汉语。英文题目是“Why Longwall in India has not Succeeded as in other Developing Country Like China”。关键词：综放；矿车运输；长壁开采；锚杆AbstractThis design consists of three parts: the general part, the special part and the translated part.The general part is a new design of WuYang Mine in ChangZhi coal department. It has ten chapters: an outline of the mine and mine field geology, boundary and reserves, productive capacity and service life and working area, transportation of underground, mine lifting, mine ventilation and safety, and the economic and technologic index of the mine.The WuYang Mine field lies in the ChangZhi city of ShanXi province, The total area of the mine is 69.33 km2. The boundary of the mine field runs 8.36km on north south and 8.6km on west east on average. There is two exploring layer: No.2 and No.15 and the average thickness of the seam is7.4m. It is stable and fluty inclined. It s dip angle is from 5 degree to 15 degree, and is 12 degree on average. The normal flow of the mine is 400m3/h. The coal dust has explosion hazard, and the seam hast self-combustion tendency.The productive capacity ofWuYang Mine is 2.4 million tons per year, and its service life is 74.44 years. Only one working system is used in the mine. The mine has two level. It gets two vertical shafts: the main shaft is for lift coal and the subsidiary is for lift material and personals. The designed development level should be located at the level of +580m and +230mThere is only one working area in the mine. It is used comprehensive mechanized coal face and its productive capacity is 2.4 million tons per year. The length of the longwall face is 280m. The coal is transported by carrage and the solid car is used in the ancillary transport. The method of mine ventilation in this shift is zone.The special part is a paper that the technique of rock bolting in coal roadway and the concrete use of this technique in mine.The translated part is to translate a paper about mining technology into Chinese. And its title is “Why Longwall in India has not Succeeded as in other Developing Country Like China”.Keywords：transported by carrage；Longwall Mining；bolt目 录一 般 部 分1 矿区概述及井田地质特征(1)1.1 矿区概述 (1)1.2 地质特征 (1)1.3 煤层及煤质 (2)1.4 开采技术条件 (3)1.5 水文地质条件 (4)1.6 当地天气气候和降水量 (7)1.7 交通位置 (7)2 井田境界和储量 (9)2.1 井田境界 (9)2.2 矿井工业储量 (9)2.3 矿井可采储量 (11)3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限(14)3.1 矿井工作制度 (14)3.2 矿井设计生产能力及服务年限 (14)4 井田开拓(16)4.1 井田开拓的基本问题 (16)4.2 矿井基本巷道 (26)4.3 主要开拓巷道(32)5 准备方式采区巷道布置(36)5.1 煤层地质特征 (36)5.2 采区巷道布置及生产系统 (36)5.3 采区车场选型设计 (39)6 采煤方法(42)6.1 采煤工艺方式 (42)6.2 回采巷道布置 (57)7 井下运输(60)7.1 概述 (60)7.2 采区运输设备的选择 (61)7.3 主要石门运输设备的选择 (63)8 矿井提升(65)8.1 概述 (65)8.2 主副井提升 (65)9 矿井通风设计(68)9.1 矿井通风系统选择 (68)9.2 采区及全矿所需风量 (76)9.3 全矿通风阻力的计算(82)9.4 通风机选型 (86)9.5 防止特殊灾害的安全措施 (91)10 矿井基本技术经济指标(94)专题部分题目：煤巷锚杆支护技术的研究及应用(96)1 引言(96)2 煤巷锚杆支护技术(97)2.1 锚杆支护理论(97)2.2 锚杆支护设计方法(101)2.3 锚杆支护监测技术(103)2.4 特种锚杆与锚索支护技术(105)3 煤巷锚杆支护技术的应用(108)3.1 煤巷锚杆支护技术在徐庄矿的应用(108)3.2 煤巷锚杆支护技术在石台矿的应用(113)4 锚杆技术的前进方向(117)参考文献：(118)翻译部分参考文献：(132)1 矿区概况与井田地质特征1.1概况五阳矿是潞安矿区最北部的一对大型矿井。行政区划隶属襄桓县所辖，矿井范围北以两川断层为界，南以文王山断层为界，西起勘探区边界，东至15-3号煤层露头，南北长约8.35km，东西宽约8.3km，矿井面积为69.33 km2，该矿距襄桓车站3.5km，距长治45km ,太焦线穿越矿区，交通方便。区内地势属丘陵，交差不大。地面标高一般930m左右。1.2地质特征1.2.1地层矿区内地层发育比较齐全，自老到新发育地层有：中奥陶统峰峰组：为灰岩，白云质灰岩及石膏等岩层组成。文王山北断层下盘有出露。中石炭统本溪组：岩性以铝土泥岩为主，底部发育山西式铁矿。厚3.529.90m平均6.70m。在矿区南部有出露。上 石炭统太原组：主要岩性为深灰灰黑色泥岩,沙质泥岩灰白色中砂岩，石灰岩及煤等。厚度89.2129.02m，平均105m。零星分布于五阳村东部地段。下二迭统山西组：主要岩性灰白色砂岩，黑色泥岩，粉砂岩及煤。厚度59.2085.85m平均70m含主要可采煤层3号煤。矿井东部五阳村东有零星出露。下二迭统下石盒子组：以灰色泥岩及灰白色砂岩为主，顶部发育铝土质泥岩，厚83.46151.90m。上二迭统下石盒子组：岩性以黄绿，灰绿砂岩及灰绿夹紫色泥岩。第四系：为黄土，红土夹砂层，在漳河一带有河床砾石层。厚088.17m,一般32.73m.1.2.2构造矿井构造特征是：宽缓褶曲相伴生大，中型交角度正断层和次级小型断裂。构造线方向多为南北方向，褶曲主要天仓向斜，呈北东纵贯矿井中央，两翼倾角一般10度左右，局部达到20度，幅达200m，与其相伴生的次级褶曲有崔村向斜，大郝沟向斜，十字道背斜，五阳背斜。其轴向大致与天仓向斜一致。只是规模上，幅度上都小于天仓向斜。与褶曲相伴生较大的构造主要有控制矿井范围的西川断层，文王山断层及发育在矿井内的王家庄断层，小黄庄断层。崔家庄1.2.3号断层，走向多呈北东方向，落差均在100m以上落差在10100m的断层有东南上断层，仓上号断层，1505断层，仓上2号断层，西王桥断层，五阳断层等。其产状与较大断层基本一致。矿井内无陷落柱。1.3煤层及煤质矿井主要含煤地层为二迭统山西组及上石炭统太原组煤系厚度：山西组：59.2085.85m,太原组：89.2129.02m。共含煤15层，其中山西组4层（14号）太原组（515号煤）含煤系数为6.7%。煤层倾角为515平均倾角为12煤质的硬度为f=23中等硬度。主要可采煤层特征见表1.3-1；煤质特征见表1.3-2；煤工业价值分析见表1.3-3。表1.3-1 主要可采煤层特征煤号厚度最小最大夹石层数稳定性平均31.357.905.82稳定15-10.101.880.6302稳定15-30.462.061.602不稳定表1.3-2 煤 质 特 征 煤层胶质层元素分析 熔 点煤种XmnYmmCdafHdafNdafOdafT1T2T33251490.05.041.683.23150015001500瘦煤15-1238150015001500贫煤15-319.68.586.14.041.455.34123012301240贫煤由于15-3号煤层平均厚度为0.63m小于最薄可采煤层，并且分布不稳定，所以定位为不可采煤层。除以上主要可采煤层外，还有5，9，10，11，13，15-3等局部可采煤层。1.4开采技术条件1.4.1煤层顶底板岩性特征主要开采对象3号煤层顶板一般为砂岩，泥岩，伪顶，直接顶，老顶通常同时存在。伪顶多为黑灰色泥岩,厚0.080.20m，随着采煤冒落。直接顶有灰黑色泥岩、粉砂岩、细砂岩组成，厚度为1.33.6m其抗压强度在75905kg/cm2,一般在搬移支柱后即冒落，为类稳定中等顶板。老顶多为砂岩，硬度大，厚度不稳定，一般厚为6.59.0m最大可达28m，其单向抗压强度3801310kg/cm2，一般不易冒落，会造成周期来压。煤 号Mad%Ad%St.d%Pd%Vduf%原净原净原原净30.871.5913.29.00.340.00217.8115-13.021.7720.91.070.09215-23.371.5328.711.51.660.00218.10煤 号Mad%Ad%St.d%Pd%Vduf%原净原净原原净30.871.5913.29.00.340.00217.8115-13.021.7720.91.070.09215-23.371.5328.711.51.660.00218.10表1.3-3 工业价值分析地板多无伪底，只有直接底，岩性对为黑色泥岩，厚度达0.20.6m老顶多为砂岩，其抗压强度为4191918kg/cm2硬度为4815-3号煤层顶板多为泥岩及粉砂岩，厚度变大，中等硬度，属于易冒落顶板。顶板以泥岩及粉砂岩为主，老底多为细砂岩，胶结为中等胶结。煤层的埋深及顶底板岩层见综合柱状图1.4-11.4.2煤尘瓦斯本矿井煤层瓦斯绝对涌出量为1.205.43m3/min相对涌出量为0.452.64m3/t因此本矿井属于低瓦斯矿井。1.4.3煤尘和自燃五阳煤矿煤类为焦煤，瘦煤和贫煤。煤的脆性较大，在机械化采煤程度高的今天，采煤作业过程中容易形成大量的煤尘。有对3号煤层的取样试验，反向火焰长度为550mm，一般为10mm左右；爆炸指数为17.6321.45%，一般为1819%属于危险型矿井。3号煤层的自燃倾向性等级鉴定结果表明属于不自燃发火煤层。生产矿井测量井下温度16左右，地温为1/100m属于地温正常地区。1.5水文地质条件 本区主要河流为浊漳河南源和西源，属于海河水系漳河流域。浊漳河由南向北经过矿区南部边缘，其支流有洚河，岚水河和青河等。浊漳河西源由西向东流经矿区北缘，其支流有淤泥河。浊漳河南源流入漳泽水库与其支流汇合，再向北与西源汇合。南、西二源汇合绕过五阳至襄桓城东与浊漳北源汇合。浊漳河河床宽达70110 m长年流水，流量为1m3/s 。而矿区内基本无地表河流。矿井涌水量一般为400m3/h左右，含水系数为3.1左右。井田内共有11个含水层：为灰岩裂隙溶洞含水层；为砂岩裂隙含水层；为风化壳及砂砾孔隙含水层。矿井涌水主要来源于煤层顶板以上各含水层。通过回采后形成的导水裂隙带和冒罗带涌入矿井。矿井水PH值为78属于弱碱性。各水层分布见含水层情况表1.5-1。 图1.4-1 综合柱状图表1.5-1 含水层情况表名称代号厚度（小大）岩性水位标高QL/S.mKm/d平均原始现在溶洞水400厚质灰岩688.53686.560.2070.841.76裂隙溶洞水3.1112.01L1灰岩751.53686.560.30.00260.00460.0077.3裂隙溶洞水0.935.49L2灰岩761.52686.560.30.00120.00563.1裂隙溶洞水2.985.50L3灰岩761.52686.560.00120.00564.2裂隙溶洞水06.65L4灰岩856.53686.560.00120.00563.1裂隙溶洞水2.132.6S3砂岩856.530.07140.13211.1裂隙溶洞水1.4428.4S4砂岩856.530.07140.1328.2裂隙溶洞水1.9522.4S5砂岩856.530.07140.1329.9裂隙溶洞水3.5030.1砂岩856.530.07140.13213.4裂隙溶洞水5.324.70砂岩856.530.07140.13212.47潜水35.045.0风化壳冲积层872.530.31851.11240.01.6当地天气气候和降水量该区事故于温暖带大陆性气候，年平均气温为-6.9（一月），最高气温为22.8（七月）。极端最低气温为-29.1（1972年1月27日），日最高温度为37.4（1972年7月5日）。年降雨量为414917mm年平均为583.9mm年蒸发量为1493.81996.3mm，年平均为1713.84mm。降雨量多集中在7、8、9三个月。日最大降雨量为109.7mm（1972年7月7日）。风向多为西北风，最大风速为1416m/s。冻土期为每年十月至每年四月。最大冻土深度为75cm。1.7交通位置潞安矿区地处山西省东南部沁水煤东部边缘中段，地跨长治。太（原）焦（作）铁路纵贯矿区东部。邯（郸）长（治），太（原）焦（作）铁路在长治北站交会。太（原）焦（作）线北接石太、同蒲线，南接陇海线。矿区至太原，长治，邯郸，洛阳等地都有汽车相通，交通极为方便。长治到各周边主要城市铁路间距离见表1.7-1；长治到各周边主要城市铁路间距离见表1.7-2；长治交通位置见图1.7-1表1.7-1 到各周边主要城市铁路间距离名称起至站距离（公里）太（原）焦（作）线长治太原280太（原）焦（作）线长治新乡217邯（郸）长（治）线长治邯郸220表1.7-2 长治到各周边主要城市铁路间距离名称起至站距离（公里）长（治）太（原）线长治太原250长（治）邯（郸）线长治邯郸185长（治）临（汾）线长治临汾171图1.7-1长治市交通位82 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田边界 五阳矿是潞安矿区最北部的一对大型矿井。行政区划隶属襄桓县所辖，矿井范围北以两川断层为界，南以文王山断层为界，西起勘探区边界，东至15-3号煤层露头。 矿井开采的上限标高+830米，由于矿井南北是以断层为界，西以勘探线为界，所以矿井下部开采边界在技术与经济进一步发达的情况下任然可以进一部探明，以扩大下部开采边界，增加井田的可采储量，延长服务年限，提高全矿的经济效益。 矿井南北倾向长度最长为8.35km，最短为6.35 km，平均长度约为7 km；而东西走向最长约为8.3km，最短约为5.2 km，平均长6 km。矿井总面积约为42 km2。 由于本矿井的煤层倾角为815，平均为12属于缓倾斜煤层，除去井田内有一大的断层影响，煤层赋存基本稳定，井田的水平宽度约为5 km，井田的水平面积约为40km2。2.2 矿井工业储量2.2.1井田勘探类型、钻孔及勘探情况自1957年以来，先后有17个单位施工钻孔241个，总进尺113297.54m。现分述如下：（一） 普查阶段的勘探工作1. 长治市地质队 19571959年在李石门一带施工钻孔3 个，进尺是1064.80m。2. 原省工业厅在1957年在漳河沟南施工3 个岩芯孔，进尺是952.16m。3. 原山西省第一工业厅第一勘探总队561队于1957年元月十月，在黄土岗一带施工15 个钻孔，总进尺是4316.55m。（二） 提交过精查报告的勘探工作1. 河山西煤田3队于1968年元月12 月在云架岭井田的精查报告重施工75个钻孔，有31个在本井田，进尺是17865.22m可采煤层的取样率是17.87。2. 煤炭部一二九队于1975年元月11月编制显德旺井田的精查报告中施工135个钻孔，有17 个在本井田，共进尺是6270.09m，岩芯取样率仅6.77，可采煤层的取样率是79.75。（三） 生产补充勘探1. 本局地质队于1962年1982年在井田内施工80个钻孔，共进尺是37783.19m，岩芯总取样率57.15，可采煤层的取样率是57.59，基本为全取芯，岩性描述内容较多。2. 煤田二队于1981年9月到1982年6月完成7个钻孔，进尺4214.07m，全取芯有2 个孔，其余的是煤系取芯，分层细致，描述详细，内容较多，满足了生产矿井的需要。（四） 地质冶金部门的勘探资料1. 山西地质局十二队于1970年12月1977年4月，在井田西北角施工22个钻孔，进尺12187.46m，终可到奥灰，平均岩芯取样 率42.9，但是分层较粗，描述简单。2. 冶金部门施工钻孔冶金五一七队于1968年4月1979年3月在李石门一带施工14 个水源孔，在云架岭周围施工6个奥灰水文观测孔20个，总进尺十11609.41m。冶金五一八队于1965年1969年在西南部及西北部施工2个观测孔，5 个水源孔，总进尺是3599.42m。吉林冶金608队于1973年11月1974年元月在云架岭一带施工2个观测孔，进尺是880.57m，全孔取芯，描述简单，煤系资料可以参考。山西冶金217队于1973年12月1974年2月在井田的西南部施工2个观测孔进尺1118.42m。仅有简单的分层记录，岩性没有描述，煤层资料只能参考。华北冶金勘探公司520队在罗义村南施工找矿孔1 个，进尺717.65m，终孔为火成岩，层位不清。2.2.2矿井工业储量的计算及储量等级的圈定五阳矿矿井总体范围不大，煤层较厚。可采煤层3#和15#煤层共平均厚度为7.4m，井田内有落差100多米的大断层K1贯穿其中，煤层倾角平均=12，大部分标高位于+830+220m之间。煤层平均容重1.3t/m3。矿井工业储量：在1：10000的开拓图上每mm2表示25m2。煤容重取1.3 t/m3，煤层倾角平均12，煤厚平均为7.4m。工业储量的计算公式见下式Zc=100SMr/cos (2.2-1)式中： Zc工业储量， 万t；S井田面积， km2；M煤层平均厚度，7.4m；r煤的平均容重，1.3t/m3；煤层平均倾角，12；故工业储量为：Zc=1600000257.41.3/cos12 =38480万t工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求，目前可供利用的列入平衡表内的储量，即A+B+C级储量。根据地质勘探资料显示，其中高级储量为：30572万t，约占工业储量的79.4 %，符合设计要求。2.3 矿井可采储量2.3.1计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失： 1. 工业广场保护煤柱；2. 井田边界煤柱损失；3. 采煤方法所产生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. 其它各种损失。2.3.2各种煤柱损失计算1. 工业广场煤柱损失本矿井设计年生产能力为240万t/a，按煤矿设计工业规范，占地面积应在2400.8/102401.1/10之间，即19.226.4公顷之间，本设计工业广场取20公顷，长、宽分别为500m、400m，工业广场布置在井田的中央位置。2号煤层倾角12，五阳庄矿工业广场地面标高+580m，松散层厚度为50m，移动角=45，上覆岩层的边界角=75，下山移动角=66.6，上山移动角=70。 图2.3-1工业广场保护煤柱工业广场围护带宽度为20m，根据垂直剖面法所作的工业广场保护煤柱的尺寸计算如图2.3-1所示：图2.3-1 工业广场保护煤柱保护煤柱的水平面积S1(8.81+9.505)840.12100/2768600m2则工业广场压煤为：Q1= S1Mr/cos (2.3-1)7686007.41.3/ cos12=740万t3. 井田边界保留的边界煤柱 井田边界长为31500m，煤柱留宽30m，则井田边界压煤量为：Q3=315007.4301.3/cos12=909.09万t (2.3-2) 4. 断层保护煤柱由于断层落差较大，贯穿整个井田，长度为16200m，断层两边各留煤柱500m，则断层保护煤柱损失是：Q4162002507.41.3/cos12 1558.44 万t (2.3-3)5. 永久保护煤柱总量为：QQ1+Q2+Q3+Q4=740+909.09+1558.44+=3207.53万t2.3.3矿井可采储量可采储量的计算公式为：Z=(ZcQ)C (2.3-4)式中： Z矿井可采储量，Mt；Zc矿井工业储量，Mt；Q永久煤柱损失，Mt；C煤炭采出率，放顶煤取0.8；所以本矿井的可采储量为：Z=(ZcQ)C (2.3-5)=（384802541.53）0.75=26800万t由于本矿井为+580m和+220m二水平开拓，主采3#煤层，平均倾角12，为缓倾斜煤层，其矿井的储量表见表2.3-1。表2.3-1 矿井储量分配表（单位：万吨）煤层名称地质储量工业储量可采储量高级储量远景储量3#327503016021011239681757215#903483205789660448411003 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度本矿井年工作日为300天，采用“四六”工作制，即三班采煤，一班检修，每班工作6小时。根据煤炭设计规范，矿井日净提L确定为14小时。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力的确定矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。五阳矿的实际情况：地质构造相对较简单，储量丰富，煤层赋存较稳定，为缓倾斜煤层（倾角12），两水平开拓，主采3#煤层，平均厚度为5.8m；瓦斯和水涌出量较小，采用综采放顶煤的开采方法。所以根据以上条件和五阳庄煤矿的最初设计，确定本矿井的年设计生产能力为240万t/年。3.2.2矿井的服务年限根据矿井实际的地层和煤层特征，本矿井主采3层煤，均厚5.8m，平均倾角12 ，赋存较稳定，为单水平开拓。水平服务年限的计算公式：T = (3.2-1) 式中：T水平服务年限，a；Z可采储量，Mt；A矿井设计年生产能力，为2.86Mt；K矿井备用系数，取1.5。所以矿井的服务年限为：T=74.44a因为74.4460年，符合2003年我国设计规定的大型矿井（120240万t/年）服务年限至少在60年以上的标准，满足设计要求。第一水平服务年限为：T=54.6a也符合水平服务年限。第二水平服务年限为：T=19.8a水平储量及服务年限见表3.2-1表3.2-1 水平储量及服务年限名称储量（亿吨）服务年限（年）第一水平1.9654.6第二水平0.7219.83.2.3井型校核通过对实际煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核：1. 煤层开采能力五阳矿井田3#煤层赋存稳定的厚煤层，倾角为515，地质结构简单，易于采用放顶煤开采。据实习矿井生产实际，可布置一个综采放顶煤工作面保产，煤层开采能力能满足矿井设计生产能力。2. 辅助生产系统能力校核本设计的矿井为大型矿井，开拓方式为双立井二水平开拓。主井采用2对8t箕斗，提升能力大，能满足提升方面的要求。大巷采用3t底卸式矿车运煤，运输能力也能达到要求，且机械化程度高。辅助运输采用1.5吨固定厢式矿车，本设计中井底车场采用刀把式车场。调车和通过能力均能满足要求，各辅助生产环节都能满足要求，不会影响生产能力。3. 安全条件校核本矿井瓦斯涌出量为1.4m3/t，属于低瓦斯矿井。煤尘无爆炸性危险。水文地质条件简单，涌水量较小（400 m3/h）。矿井采用区域式通风方式，经通风设计表明：通风满足要求。井田内小断层较少，只有一些较大的断层，对于开拓有一定的影响，但是，对于影响生产的小断层较少。所以，各项安全条件均可得到保证，不会影响矿井的年生产能力。4. 储量条件校核规范规定，矿井的设计生产能力应与矿井的储量相适应，以保证足够的服务年限。井田的可采储量为268Mt，服务年限为74.44年，可以满足矿井的设计生产能力。4 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1. 井硐形式的确定斜井与立井开拓的优缺点比较斜井开拓与立井开拓相比，井筒施工工艺、施工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、井筒装备、井底车场及垌室都比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大，管线长度长；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。对井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑五阳煤矿的实际情况：(1) 表层土较薄，平均为50m，风化不太严重； (2) 地势起伏不平，地面标高平均+930m左右，煤层埋藏较浅，距地面垂深在100700m之间，平均为300左右；(3) 矿井年设计生产能力为240万t/a，为大型矿井。综上所述，立井开拓和斜井开拓在本矿都可以采用。4.1.2 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K1，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K1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19685.2m，纬距76757.0m副井井筒中心位置：经距19673.0m，纬距76657.3m4.1.3 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K1将井田分为上、下两部分，上部受条件限制采用采区式开采。大断层K1上部煤层埋深较浅，最浅处离地表只有70m左右，如果掘总回风道，则需要3000m左右，所以只有一个技术、经济上可行的方案：区域式通风。故在设计中采用区域式通风，共设计3个风井：北风井服务大断层K1上部煤层的第一采区和第二采区；南1风井服务第三采区；南2风井服务大断层K1上部煤层的右翼；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。东风井井筒中心位置：经距21931.4m，纬距78853.9m4.1.4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20公顷，定为500m400m的矩形。4.1.5开拓方案及其比较一. 开拓方案根据地质勘探资料，本井田只有2#煤层为可采煤层，煤层埋深主要分布在830m+230m左右，倾角在515之间，平均12，为缓倾斜煤层。考虑到技术和经济的合理性，本设计采用单水平或两水平开拓都能满足要求。煤层平均厚度在7.4m左右，所以布置煤层大巷较困难，特别是以后的维护，且需要很大的保护煤柱，所以采用岩巷布置。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，提出以下四个方案：方案一：立井两水平上下山开采方案二：立井单水平加暗斜井延深方案三： 立井三水平方案四：立井两水平加暗斜井延深二. 方案比较四种开拓方案的开拓示意图：方案一：立井两水平上下山开采，见图4.1-1 图4.1-1 两水平立井延深方案二：立井单水平加暗斜井延深，见图4.1-2 图4.1-2立井单水平加暗斜井方案三：立井三水平，见图4.1-3 图4.1-3立井三水平方案四：立井两水平加暗斜井延深 图4.1-4 立井两水平加暗斜井延深这四种方案在技术上都是可行的，所以要进行经济比较才能确定其可行性，下面先进行粗略的经济比较，淘汰掉两个方案，然后进行详细的经济比较，最终确定最优方案表4.1-1 阶段主要参数阶段数目斜长垂高水平出煤量服务年限区段个数区段斜长区段出煤量水平采区221004401.9654.613.643001224414.843001332414.333001716311.94200107147701600.7219.819.8326024003312002501.123113.64300122448.93280106838.53280102038401750.7822.122.13280265238401750.7822.122.1328026523表4.1-2 各方案粗略估算费用表方案项目方 案 一方 案 二基建费/万元立井开凿22303000104=138主暗斜井开凿14771050104155.1石门开凿1455800104=116.4副暗斜井开凿14771150104169.9井底车场1000900104=90上下斜井车场（300500）90010472小 计344.4小 计397生产费/万元立井提升1.25965.710.550.85=3346.78暗斜井提升1.25965.711.4770.52=5498.28石门运输1.25965.711.4550.381=3968.55立井提升1.25965.710.321.02=2336.65立井排水2002436534.580.152510-4=924.04排水（斜、立井）2002436534.58(0.063+0.127)104=1151.26小 计8239.37小 计8986.19总计费用/万元8583.77费用/万元9383.19百分率100%百分率109.3%方案项目方 案 三方 案 四基建费/万元立井开凿23203000104=192斜井开凿210941150104251.62井底车场10