采矿工程毕业设计（论文）-鸡西矿业集团张新煤矿0.9Mta新井设计[3].doc

摘 要本设计矿井为鸡西矿业集团张新煤矿0.9Mt/a新井设计。此矿区可采储量为79.2Mt。设计的服务年限为63年。此矿区内有三层可采煤层，分别为1#、3#、8#，煤层总厚度为5.4米。煤层工业牌号为1/3焦煤，本矿井设计采用立井开拓方式，主井用箕斗提升，副井用罐笼提升。本矿井划分为两个水平，十二个采区。每个采区为双翼准备，单翼开采，两个工作面达产，达产时采区个数为两个。采用分层布置，1#、3#、8#层分层开采。大巷运输采用10t架线式电机车牵引3.0t底卸式矿车运输，采用的采煤方法为走向长壁采煤法进行开采，采煤工艺为普通机械化采煤工艺。顶板处理方法为全部垮落法。关键词 矿井设计 矿井开拓 矿井通风全套图纸，加153893706AbstractThis design is the new pit design of the 0.9 Mt/ a to Jixi mineral industry group each Chuang of Zhangxin mineral. This mining area has recoverable reserves of 79.2Mt. Length of service is 63a.This mining area has totally three layers can adopt the coal seam , distinguishing to 1#,3#,8#.Total thickness in coal seam is 5.4 m.Coal seam industry card number is 1/3 coking coal.The mine shaft was designed with opening ways.The main shaft uses skip to lifting.The quxiliary uses cage to lifting.The mining level has to two levels，twelve adopt the area.Each one district has to twin blades ready, as sing-blade mines.Two works face reache to produce, reaching to produce district as two.The adoption tiering, 1#,3#,8# layer mines alone.The big lane conveyance adopts 10 ton a line type electrical engineering cars lead to 3.0 ton drop-bottom mine cars, adopting of coal method as the long wall coal mining method, adopting coal craft as to ordinary the mechanization. Roof processing method as to across to caving method all.Key words:Mine Planning Mine Development Mine VentilationV目 录摘要IAbstractII绪论1第1章 井田概况及矿井地质特征21.1 井田概况21.1.1井田位置与交通21.1.2地形与水系21.1.3气象21.1.4煤田开发史31.1.5工农业及原料供应状况31.1.6水源及电源31.2 地质特征51.2.1矿区范围内的地层情况51.2.2井田范围内和附近的主要地质构造71.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征71.2.4岩石性质 厚度特征81.2.5井田内的水文地质情况81.2.6瓦斯 煤尘及煤的自燃性91.2.7煤质 牌号及用途91.3 勘探程度及可靠性10第2章 井田境界 储量 服务年限122.1 井田境界122.1.1井田周边状况122.1.2井田境界确定的依据122.1.3井田未来发展情况122.2 井田储量122.2.1井田储量的计算122.2.2保护煤柱132.2.3储量计算方法132.2.4储量计算的评价142.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限152.3.1矿井工作制度152.3.2矿井生产能力152.3.3矿井设计服务年限15第3章 井田开拓173.1 概述173.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述173.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况173.2 矿井开拓方案的选择183.2.1井筒形式和井口位置183.2.2开采水平数目和标高213.2.3开拓巷道的布置223.3 选定开拓方案的系统描述233.3.1井硐形式和数目233.3.2井硐位置及坐标243.3.3水平数目及高度243.3.4石门和大巷数目及布置243.3.5井底车场形式的选择263.3.6煤层群的联系283.3.7采区划分283.4 井硐布置及施工293.4.1井硐穿过的岩层性质及井硐维护293.4.2井筒布置及装备303.4.3井筒延伸的初步意见323.5 井底车场及硐室333.5.1井底车场形式的确定及论证333.5.2井底车场的布置 存储线路 行车线路布置长度333.5.3井底车场通过能力计算363.5.4井底车场主要硐室383.6 开采顺序393.6.1沿煤层走向的开采顺序393.6.2沿煤层倾向的开采顺序393.6.3采区接续计划403.6.4三量控制情况40第4章 采区巷道布置434.1 采区概述434.1.1设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱434.1.2采区的地质和煤质情况434.1.3采区的生产能力 储量及服务年限434.2 采区巷道布置454.2.1区段划分454.2.2采区上山布置454.2.3采区车场布置464.2.4采区煤仓形式 容量及支护514.2.5采区硐室简介534.2.6采区工作面的接续544.3 采区准备554.3.1采区巷道的准备顺序554.3.2采区主要巷道的断面示意图及支护方式56第5章 采煤工艺585.1 采煤方法的选择585.2 回采工艺595.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备595.2.2选择采面循环方式和劳动组织形式60第6章 井下运输和矿井提升636.1 矿井井下运输636.1.1运输方式和运输系统的确定636.1.2矿车的选型及数量646.1.3采区运输设备的选择666.2 矿井提升系统676.2.1矿井主提升设备的选择及计算67第7章 矿井通风与安全697.1 矿井通风系统的确定697.1.1概述697.1.2矿井通风系统的确定697.1.3主扇工作方式的确定707.2 风量计算与风量分配717.2.1风量计算717.2.2风量分配757.2.3风量的调节方法与措施757.2.4风速的验算767.3 矿井通风阻力的计算777.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力777.3.2矿井等积孔计算787.4 通风设备的选择807.4.1主扇的选择计算807.4.2电动机的选择807.4.3反风措施817.5 矿井安全技术措施817.5.1瓦斯喷出的预防和矿尘的预防817.5.2火灾与水患的预防827.5.3其他事故的预防827.5.4避灾路线及自救83第8章 矿井排水848.1 概述848.1.1矿井水来源及涌水量848.1.2对排水设备的要求848.2 矿井主要排水设备858.2.1排水方式与排水系统简介858.2.2主排水设备及管路的选择计算86第9章 矿井主要技术经济指标89结论91致谢92参考文献93附录一94附录二103绪论根据大学四年学习的专业知识，通过我在毕业实习中也收集到的张新矿资料，我做了鸡西市张新矿的新井设计。本设计主要是新矿井的设计，它包括开拓方式、采煤工艺、支护方式、设备选型以及矿井的各个系统。本设计主要是先用手绘制矿井的各种图纸，并进行矿井的优化设计，通过大量的方案比较，用文字进行细致的说明，以便使设计更加合理，最后用CAD进行绘制及出图。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。我希望通过这次毕业设计，使我所学的采矿专业知识得到融会贯通，把理论知识运用到实践中，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。第1章 井田概况及矿井地质特征1.1 井田概况1.1.1井田位置与交通张新煤矿位于鸡西市东南方约12km，行政区划属鸡西市恒山区，距恒山区以东11.6km。地里坐标东经13101,北纬4512。井田东西走向长6.25km,南北倾斜长3.75km,面积23.44km2。井田东部与鸡东矿相邻,以F20断层为界；西部与二道河子矿相接，以F30、F12断层为界，北以平麻断层为界。南以8#层-700标高为界。矿内有铁路专用线在恒山车站与国铁相接，有直达矿区的公路，交通方便。具体地理交通情况见图1-1。1.1.2地形与水系地形：井田北部由东山组火山碎屑所组成近东西向的低山,是鸡西煤盆地南北条带的分界线,构成本区北部屏障。南部为第三纪玄武岩覆盖而形成平顶山。中部为黄泥河呈东西贯穿全区，而形成低凹平缓的丘陵地貌。井田内最高点是东碗山，标高483.5m；最低点是黄泥河谷,标高185m。水系：井田主要河流是黄泥河，由西向东，横贯本区，水流终年不断，东至保安屯附近汇入石头河。其次在井田西部有二道河，呈南北向，在薛家葳子附近汇入黄泥河，水流较小，为季节性河流。1.1.3气象本区最高气温34，最低气温30。冻结期为6个月，自当年10月中旬至明年5月中旬。最大冻土深度2.28m，一般2.0m。7、8、9月为雨季，年降雨量559mm，年蒸发量1236.7mm，6至9月平均绝对温度1220mb。平均风级24级，平均风速2.8m/s，风向一般是WNW、WSW向。1.1.4煤田开发史张新煤田为新近开发，无开发历史。1.1.5工农业及原料供应状况张新井田周边有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分农产品及生产原料。矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供。1.1.6水源及电源张新矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均来自鸡西供电局。图1-1 张新矿交通位置示意图1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况本井田位于鸡西含煤盆地南部条带之中部，在井田范围内的地层见地层层序表，其地层分述如下：1.元古界麻山群在井田北部8到10线，浅部背斜轴有该群地层露头出现，长1500m、宽350m、长轴呈北北东向。2.上侏罗统鸡西群不整合于麻山群之上。地层二分，即穆棱组、城子河组（本区缺失滴道组）。（1）城子河组（J3ch）：1#煤层以下至基底，在南部条带均有分布。但受成煤前古地理影响，各区厚度不一，总的趋势是由西向东逐渐增厚。8#煤层顶板至一号煤层底部，厚度220240m，是鸡西煤田主要含煤层段，该井田内可采煤层三层，可采层总煤厚5.4m。本段地层主要由细砂岩，炭页岩，砂页构成，泥岩及薄层凝灰岩次之。（2）穆棱含煤组（J3m）：与城子河组整合接触，分组界线不易划分。本组地层在南部条带发育较好，地层厚度稳定，标志明显，易对比，地层由西向东逐渐增厚。3.下白垩统桦山群（KUS）（1）东山组（K12d）与穆棱组平行不整合接触，地层厚度130300m，分布在井田北部，平麻断层以北， 地貌上呈东西向之陡峻的山，以灰绿色厚层安山质火山为主，角砾状，在局部地区为熔岩，夹灰绿色凝灰质粉砂岩细砂岩（2）猴石沟组（K12h），与东山组平行不整合接触，厚度大于500m，分布在平麻断层北。鸡西煤盆地向斜轴部，从岩性上大致可分为三段，下段以细砾岩，砾质砂岩为主。中段由浅黄色至黄褐色厚层中砂岩组成。上段以细砂岩，粉砂岩为主夹中砂岩，胶结不好。4.新生界上第三系玄武岩（BN4）玄武岩主要分布在井田南部，厚度0100m，形成平顶山。5.新生界第四纪冲积层（Q4）该层为中积物或洪积物，分布在沟谷及河床两侧，厚度110m，在河床、沟谷部位多由砂、砾石组成，在山坡地带多由原地风化物堆积而成。详见煤系地层综合柱状图1-2：m) 图1-2 煤系地层综合柱状图1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造张新煤矿位于鸡西煤盆地南部向斜北翼中部，主背斜南侧，本区地层走向近东西，为向南倾斜的缓单斜构造，构造特点是断层发育，断层特点从平面看有北西，北东两组，北西多于北东，北东的落差大于北西的，从力学性质来分析，都属于张性及张扭性断层，无压性断层，断层面的倾角在7080之间。主要断层构造见表1-1。表1-1 主要断裂构造表顺序名称性质断层面走向断层面 倾向倾角落差 （m）水平断 距(m)1F1正184oW80o60100152F1A正180oE70o230203F11正192o130oE80o190804F12正177oW75o240705F12A正164o174oE70o7012010506F20正213o180oE75o50907007F30正181o142oNW SW75o407530201.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采的煤层主要位于中生界上侏罗统鸡西群城子河含煤组，本组共有煤层3组，为了清楚起见，现将各煤层厚度、结构、容重和顶底板情况分层以文字叙述如下(附煤层特征表1-2)：(1)1#煤层：煤层厚度1.01.8m，平均厚度为1.6m，为单煤层，煤的容重为1.35t/m3，顶板岩性以细砂岩为主，底板岩性为细砂岩。(2)3#煤层：煤层厚度1.52.5m，平均厚度为2.0m，为单煤层，煤的容重为1.35t/m3，顶板岩性以细砂岩为主，底板岩性为炭页岩。(3)8#煤层：煤层厚度1.12.0m，平均厚度为1.8m，为单煤层，煤的容重为1.35t/m3，顶板岩性以砂页岩为主，底板岩性为砂页岩。表12 可采煤层特征表序 号煤 层 名 称煤层厚度（m）层 间 距 （m）倾 角 （）围岩煤的牌号硬度 （）容重t/m3煤层 构造 及稳 定性最小最大顶板底板平均11#1.41.870.515细砂岩细砂岩1/3焦煤1.01.35较稳定1.623#1.52.515细砂岩炭页岩1/3焦煤1.01.35较稳定2.088.538#1.42.015砂页岩砂页岩1/3焦煤1.01.35较稳定1.81.2.4岩石性质 厚度特征本区内岩性较细，主要由砂页岩、细砂岩、炭页岩及煤层组成，仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。详见岩石物理力学性质指标表1-3： 表1-3 岩石的主要物理力学性质指标表岩石类型颗粒密度（g/cm3)块体密度（g/cm3)空隙率n(%)吸水率（%）软化系数KR细砂岩2.56-2.782.29-2.501.5-7.50.5-7.50.52-0.86炭页岩2.60-2.752.20-2.711.6-28.00.2-9.00.65-0.97砂页岩2.70-2.802.10-2.701.0-10.00.5-3.00.44-0.541.2.5井田内的水文地质情况本区位于鸡西煤田南部条带，地形起伏，地面水径流条件良好。区内只有黄泥河与二道河（季节性河流），平水期流量均小于0.5L/s，坡降为7。区内含水层可分为煤系风化裂隙含水层，构造裂隙含水带和第四纪冲积含水层。1.煤系风化裂隙含水层全区发育，发育深度最大达110m，岩性以中砂岩，细砂岩为主，裂隙性充水，水力性质为潜水，钻孔单位涌水量0.2L/s.m，渗透系数小于0.225m/d。该含水层非均质性特别明显，不同地段富水程差别较大，在垂直分带上可视为渐变趋势。由浅至深富水程度逐渐减弱。2.构造裂隙含水带局部发育、条带状分布在断层上下盘低序次小错动裂隙中，导水性能差，多以静储量释放为主，裂隙性充水，一般无承压性。3.第四纪冲积合水层只在本区黄泥河与二道河子两岸地带发育，面积较小仅0.3km2，最大厚度达5m，由中粗砂及粗砂组成，分选较差，为孔隙性充水，水力性质一般为潜水。本区隔水层为第四纪亚粘土及辉长玢岩，前者局部发育，后者全区发育，隔水性能均良好，辉长玢岩以岩床形式赋存于主要含煤地层上部。倾向与煤层一致，最小厚度为80m。1.2.6瓦斯 煤尘及煤的自燃性1.瓦斯张新矿瓦斯相对涌出量为58.57m3/t，属于高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大的煤层为8#层。张新矿东西区瓦斯涌出量变化大，是与辉长玢岩侵入体影响和地表冲击的覆盖条件有关。由于现有开采层自西部往东层数减少，而且由西往东煤层厚度逐渐变薄。也是构成西部瓦斯涌出量大的原因。2.煤尘根据煤尘爆炸性试验指标，煤尘爆炸指数33%47%之间，该矿开采的煤层属于易发生爆炸危险的煤层。3.煤的自燃井田范围内煤有自燃倾向，自然发火期为3个月左右。1.2.7煤质 牌号及用途1.煤的物理性质：肉眼观察：呈黑色，油脂光泽，玻璃光泽，断口为眼球状及贝壳状，断口常参差不齐，条带状结构，肉眼煤岩类型为半亮煤半暗煤型。煤X光片显微特征：凝胶化组分占优势，以镜煤基质体居多，其次为丝炭组中有丝炭，镜煤丝炭，丝炭化基质体，半丝炭化其质体。矿物杂质有滚圆度较好的石英颗粒及粘土，碳酸盐、偶尔见到黄铁矿。2.煤的化学性质：煤中碳的含量自上（8#）而下（1#）逐渐降低，平均含量由90.1285.84%。有机硫的平均含量在0.30.5%之间，一般0.330.35%。磷的含量平均在0.0030.006%。原煤发热量在56486615大卡之间。原煤灰分除3#煤层低于20%外，其余各层在2030%之间。3.煤的牌号及用途我矿煤种1987年由煤炭部批准所有煤层综合定为1/3焦煤。主要工业用途以冶金用煤为主，火电厂作动力用煤次之。1.3 勘探程度及可靠性1977年10月至1979年10月，由一零八地质队在本区进行深部详查勘探，完成机钻孔60个，计40880.57m，测井实测米为40066m，条件米为474766m。张新深部详查地质报告，各项原始基础资料完整、齐全。勘探质量，勘探程度和研究程度较高，达到详查标准。0-300标高勘探网度已达到400400m，-300-600标高也达到详查以上勘探程度。本次报告对计量范围内的所有钻孔的见煤点进行质量评估，钻探煤层点质量评估是根据煤层的采取率，采取率75%以上（含75%）的煤层点为合格，74%以下为不合格煤层点。测井煤层点质量评价是根据有关测井工程质量标准和等级标准进行评定。对于同时具有钻探和测井资料的煤层点质量评价，采用其质量程度高的一方作为煤层点的质量评价。参与本次评估的99个钻孔，其中1958年1959年的钻孔27个，1968年1969年的钻孔12个，1972年的钻孔2个，1976年1979年的钻孔58个。7844孔未打到计量煤层、7816孔打到断层上故不参与评价。可采煤层点518个，优质煤层点355个，合格煤层点138个，不合格煤层点25个。优质合格每层点占总煤层点数19.5%，其中不合格点1978年有2个，1968年、1969年12个、1958年、1959年11个。所以本次报告储量计算采用的煤层点质量比较可靠。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况张新井田北部以平麻断层为界；南部以8#层-700m标高为界；西部与二道河子矿相接，以F30、F12断层为界；东部与鸡东矿相邻，以F20断层为界。煤层平均倾角为15，平均容重1.35t/m3。2.1.2井田境界确定的依据1.矿区的地质条件；2.矿区的开发强度；3.统一规划，正确处理深浅部各矿井的相邻关系；4.井口与工业场地位置的选择；5.在有条件的矿区划出一部分备用储量作为后备区，以适应地质情况的变化和为矿区生产发展留有余地。2.1.3井田未来发展情况随着技术的进步和勘探水平全面的提高，井田范围内探明储量会越来越精确。在井田深部可能发现可采煤层，这有利于矿井服务年限的增加。2.2 井田储量2.2.1井田储量的计算矿井储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反应了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量、勘探程度及开采经济、技术条件。矿井储量可分为设计损失量、工业储量和可采储量。本设计井田需要计算的煤层为1#、3#、8#，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。设计损失量是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；工业储量是指A+B+C级储量的总和；可采储量是指工业储量中预计可采出的储量。2.2.2保护煤柱按照保护煤柱的设计原则：（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保护带；（3）当受护边界与煤层走向斜交时，应根据基岩移动角求得垂直于受护边界线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、煤层赋存条件以及地形特点留设。（5）其下有落差大于2030m断层的建筑物留设保护煤柱时，应考虑沿断层面滑移的可能性，适当加大煤柱尺寸，使断层两翼均包括在保护煤柱范围之内。为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保护煤柱如下：（1）边界断层留设30m50m保护煤柱；（2）井田内部断层留设30m保护煤柱；（3）河流两侧各留设15m宽受护带；（4）地面建筑物留设20m宽受护带；（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：129.6万t；断层、地面、边界保护煤柱损失：536.1万t；开采损失量：943.4万t。2.2.3储量计算方法矿井储量计算，见表2-1、表2-2：表2-1 矿井工业储量计算总表煤层工业储量（万吨）备注ABA+BCA+B+C1#708.9850.81559.71276.02835.73#880.61056.71937.31585.13522.48#792.6951.01743.61426.63170.2总计2382.12858.55240.64287.79528.3 表2-2 分煤层分水平储量计算表 单位：万t水平煤层工业储量A+B+C煤炭损失量可采储量工业场地井田境界断层开采损失其他损失合计损失1#1539.758.333.865.8151.69.7319.21220.53#1899.638.943.584.7266.011.7444.81354.98#1769.732.425.549.8221.42.4331.51438.2合计5209.0129.6102.8200.3639.023.81096.04013.51#1296.0034.729.778.63.6146.61149.43#1722.8044.638.2135.37.4225.51497.38#1400.5026.222.590.52.3141.51259.0合计4419.30105.590.4304.413.3513.63905.7总计9628.3129.6208.3290.7943.437.11609.07919.22.2.4储量计算的评价本设计矿井的各类储量经过详细的计算。由于测量技术水平所限，储量经过计算所得的数值与实际数值可能有一定误差。但误差都在国家规定的范围内。因此，计算所得的储量数值符合实际需要。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（1）矿井年工作日按330天计算；（2）矿井每昼夜四班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修；（3）每日净提升时间16小时。2.3.2矿井生产能力1.根据煤矿工业设计规范规定，矿井的设计生产能力为：小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.3（Mt/a）；中型矿井：0.45、0.6、0.9（Mt/a）；大型矿井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0及以上（Mt/a）。除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。2.矿井设计生产能力方案比较本矿井已查明的工业储量为95.3Mt,，估算本井田内工业广场煤柱，境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的5.6%，各可采层为薄及中厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为83%，由此计算确定本井田的可采储量为79.2Mt。根据地质报告的资料描述，煤层储量适中，地质构造比较简单，煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用中型矿井设计。初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下：方案A：0.45Mt/a方案B：0.6Mt/a方案C：0.9Mt/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矿井设计服务年限矿井设计服务年限的计算公式如下:P=Z/AK式中， P 矿井设计服务年限，a；Z 井田的可采储量,Mt；A 矿井生产能力,Mt/a；K 矿井储量备用系数，一般取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：方案一:0.45Mt/a T =Z/(Ak)=79.2/(0.451.4)=125.7a；方案二:0.6Mt/a T =Z/(Ak)=79.2/(0.61.4)=94.3a；方案三:0.9Mt/a T =Z/(Ak)=79.2/(0.91.4)=62.8a；根据煤矿工业设计规范规定，方案三较为合理，即：矿井生产能力为0.9Mt/a；矿井服务年限为T=62.8a。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张新煤矿与二道河子煤矿为邻，二道河子煤矿以立井开拓为主。两个煤矿的地质条件相似。3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况矿井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）地形地貌和地面外部条件；（3）煤层赋存和开采技术条件；（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。对以上各种因素要进行综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较确定。影响本设计井田开拓方式的具体因素如下：（1）地表因素：本井田属于山地地形，地表平均标高+100m。地表多被树林覆盖，还有少部分的农田。（2）煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+150m，下部标高在-700m，东部以F20断层为界,西部以F30、F12断层为界（鸡煤地字（1989）第497号文）；整个矿区共有三层可采煤层，即1#、3#、8#，全区发育。煤层走向长度为6.25km，倾向3.75km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在15左右。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1井筒形式和井口位置1.井筒形式的选择：根据张新煤矿井田的地表及煤层等实际情况，平硐开拓方式技术上不合理，应直接否定。现依据张新煤矿井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出三种井筒开拓方案，具体情况如下：方案一：双立井开拓方案二：平硐开拓方案三：主立井副斜井开拓以上三种井筒开拓方案技术比较如下：（1）双立井开拓优点：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；机械化程度高，易于自动控制；井筒为圆形断面结构合理，维护费用低，有效断面大通风条件好，管线短，人员升降速度快。适用条件：煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。技术评价：根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案可行。本矿井田的地表、地质构造、煤层赋存等因素，适合采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。（2） 平硐开拓优点：平硐开拓布置灵活，施工简单，工程量小，施工速度快，工期短，投资省；平硐运输环节少，系统简单，能力大，辅助运输也方便，自然坡度排水，通风亦简单，因而总的成本低，安全好；硐口无井架、轿车房等建筑，生产系统简单，占地少，投资和成本低。适用条件：在侵蚀基准面以上的山岭或丘陵地区存在的煤层。技术评价：张新矿井田赋存深度为150m700m，在技术上是可行的。但是，本井田一水平设在300m水平标高，根据煤层的赋存情况不宜采用平硐开拓。所以，此方案不能使用。（3）主立井副斜井开拓优点：主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低。副井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。缺点：如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便，如井底相近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调度及联系不方便，占地面积大，相应地增加了煤柱损失。适用条件：介于立井与斜井之间技术评价：根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际情况均可行，故该方案在技术合理，所以本井田可以使用综合开拓。根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓与主立井副斜井开拓方案在技术上可行。根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较，如表3-1。表3-1 比较方案费用表 方案项目方案一方案二初期（万元）主井井筒81.981.9副井井筒81.7119.4井底车场190200主石门2424运输大巷400400后期（万元）主井井筒82.982.9副井井筒82.9120.9井底车场190190主石门8040运输大巷400400总计（万元）1613.41679.1依据表上述各种方案比较，得知双立井开拓最经济。2.井口位置：井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。在选择开拓方式的同时，就要考虑各种可能的井口位置。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方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，这样可使走向运输大巷的运输费用最低，同时在生产中能保持两翼均衡生产和采区的正常接续，而且巷道维护、通风等费用也相应降低；井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段；尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条件好的煤层；开拓方式和井口位置选择时，一定要与初期移交达产采区的位置及其接续统一考虑。（2）地面条件井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；井筒位置应选在比较平坦的地方；井口应满足防洪设计标准；井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；工业场地少占或不占良田；井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等布局相协调，使之有利生产、方便生活。（3）井口位置的确定在本设计井田中，井筒沿走向的有利位置应在井田的中央。已确定井口位于井田走向方向的中部，沿井田倾斜方向，在+150-700标高之间，井筒位于井田标高上部时，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长，增加了掘进费用；井筒位于井田标高中部时，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，掘进费用也随之减少；井筒位于井田标高下部，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。由于本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度较大，但倾斜长度较小，从有利井下运输和保证一水平合理的服务年限出发，也应该将井筒布置在井田中部位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部。3.2.2开采水平数目和标高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（从上到下逐水平开采）。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。随着采煤技术的发展，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，要求水平有丰富的储量和较长的开采年限。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和生产成本；（2）煤层赋存条件及地质构造；（3）水平接替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；一水平标高-300m，二水平标高为-700m，各水平均实行上山开采；方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-100m，二水平标高-350m，三水平标高-700m，各水平均实行上山开采。水平储量及服务年限如表3-3：表3-3 水平划分比较表方案水平可采储量（万t）服务年限（a）方案一一水平4013.532二水平3905.731方案二一水平2362.919二水平2750.622三水平2805.722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30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，一水平标高分别为-300m和-700m，一水平垂高为450m，二水平垂高为400m。两个水平均采用上山开采。水平划分示意图如图3-1。图3-1 水平划分示意图3.2.3开拓巷道的布置一般来说，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，称为开拓巷道。1.开拓巷道布置方式的选择在煤层群开拓时，开拓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集中大巷，由集中运输大巷开采采区石门与各层煤联系。自井底车场开掘主石门与分组集中大巷贯通。（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，用采区石门联系各煤层。它们的优、缺点及适用条件：（1）单层布置优点：岩巷工程量很少；初期工程量少；采区准备时间短，煤层大巷，容易施工；初期投资少；建井速度较快。缺点：总的开拓巷道工程多，占用管线长；总的采区数目多；总的巷道维护工程量大；煤柱损失多。适用条件：开采单一的薄及中厚煤层或间距大的煤层群；近水平煤层群的分层开拓；井田走向及服务年限短的小型矿井；煤层牌号不同，要求分采分运。 （2）分组集中布置优点：总的巷道工程量较少；生产比较集中；采区巷道分组联合布置；大巷维护容易，运输条件好。缺点：石门长度较大。适用条件：可采煤层数目多，间距大小不同；采区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大；井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期短。（3）集中布置优点：大巷工程量少；生产区域比较集中，运输条件好；采区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大；大巷维护容易。缺点：总的石门长度大；初期工程量大；建井时间较长；有反向运输。适用条件：煤层间距小；井田走向长度大，服务年限长；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3层，即1#、3#、8#，其中3#与1#煤层平均间距70.5m，8#与3#平均间距88.5m。针对上述情况，经过对比可知，本井田适合于集中布置，所以采用集中布置。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井硐形式和数目本设计井田采用一对立井开拓，即主井、副井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井。3.3.2井硐位置及坐标井筒确定在F11和F12A断层之间，理由是：（1）地处井田储量中央：井筒距北部边界1.75km，南部边界2km，西部边界3km，东部边界3.25km；（2）有较好的地形条件：井口处标高+95m，地面坡度不足1，平正土方量小；（3）交通条件好：矿内有铁路专用线在恒山车站与国铁相接，有直达矿区的公路，交通方便。确定井筒坐标为：主井井口坐标为：XA=5008675 YA=424340副井井口坐标为：XB=5008650 YB=424428.5主井井口标高为+95m，副井井口标高为+94m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深795m，副井井深794m，两井筒中心线间距为75m，主井井筒直径5m，副井井筒直径6.5m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450mm。3.3.3水平数目及高度本井田采用两水平开拓,拟定第一水平标高为-300m,一水平垂高为450m,第二水平拟定标高为-700m，二水平垂高为450m,均实行上山开采。3.3.4石门和大巷数目及布置1.大巷数目一条运输大巷。2.大巷布置大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于各种大巷布置方式分述如下：（1）煤层大巷当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。对于新建矿井，在煤层中布置巷道，在建设期间，还有早出煤、早投产、节省投资以及探明地质情况等优点。下列情况，宜布置煤层大巷：单独开拓的薄煤层或中厚煤层；煤层群中相距较远的单个薄煤层或中厚煤层，走向不大，资源/储量有限、服务年限短的；煤层群（组）下部的薄及中厚煤层中开集中大巷的；煤系底部有强含水层或富含水的岩溶时，不宜布置底板大巷的；煤质坚硬，围岩稳定，维护简单，费用不高的煤层；煤层坚硬而顶板松软或膨胀，难以维护的。（2）岩石大巷它的优点很多，如维护条件好，费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，而较少受地质构造的影响。可不留（或少留）护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。它的缺点主要是岩石工程量大，掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。因此，在具体条件下是采用岩石大巷还是煤层大巷，需要做全面细致的方案比较才能合理的确定。本设计井田对大巷布置提出两种方案：综上所述，本设计井田为高瓦斯矿井，1#、3#、8#煤层间距小，可布置集中运输大巷。故本设计矿井使用岩石大巷进行运输。大巷与石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见断面图3-2：图3-2 大巷和石门断面图3.3.5井底车场形式的选择井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称。井底车场设计是否合理直接影响矿井的安全和生产。1.设计依据（1）矿井设计生产能力及工作制度；（2）矿井开拓方式；（3）井筒及数目；（4）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（5）矿井主要运输巷道的运输方式；（6）矿井瓦斯等级及通风方式；（7）各种硐室有关的资料；（8）井底车场所处位置的地质条件、水文地质条件及矿井涌水情况。2.设计要求（1）井底车场富余通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（2）井底车场设计时，应该考虑增产的可能性；（3）尽可能地提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通过能力；（4）在开拓方案设计阶段，应考虑井底车场的合理形式，特别要注意井筒之