毕业设计（论文）-500wta矿井设计说明书.doc

辽源职业技术学院 500wt/a矿井设计说明书 姓名：孙焘 班级：高采0931 指导老师：张风江前言煤炭-工业的粮食，它推动了人类工业文明的发展。但煤炭是不可再生的宝贵资源，我国虽为万亿吨以上储量的第三富煤大国，但人均资源仅为世界人均资源的一半。因此，要合理开采、综合利用煤炭资源，提高煤炭资源的采出率，提高经济效益。在当今科技经济发展的新形势下，煤炭开采技术的研究必须面向国内国外两个市场、面向经济建设主战场，立足于煤炭开采技术的前沿，立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业条件，提高单产和机械化水平。辽源职业技术学院的资源工程就系是针对矿物资源开发、开采、利用以及其原理、设计等诸多方面开设的一个专业，这门专业所学的知识包括了煤炭生产的各个环节。从井田的开拓到出煤，对于矿物资源的学生，应该有能力确定合理的井田开拓方式、准备方式、采煤方法、以及能够正确的选择矿井生产的设备。在毕业设计过程当中，涉及到了矿井生产的每个环节，所以我们应该认真对待掌握采矿的原理及方法，使煤炭这一不可再生的宝贵资源得到更加合理的开采，为我国的矿业做贡献。1 矿区概述及井田特征1.1 矿区概述1.1.1矿区的地理位置辽源矿业集团西安煤业公司125井现有生产区2个（即125井第一采煤区）（125井第二采煤区）全井矿井核定能力204万吨每年，2009年生产原煤160.75万吨，2010年计划生产原煤151万吨。 125井第一采区前身为天成二坑，建成1938年，原来设计生产能力93万吨每年，2009年实际生产原煤82.32万吨，开拓方式为片盘斜井，现有3个采煤段生产，分布在200米，290米水平。 125井第二采区前身为中央竖井，由苏联列宁格勒设计院设计，1950年11月建井，1955年12月投产，原始设计生产能力90万吨每年，2009年实际生产原煤78.43万吨。开拓方式为片盘斜井，现有3个采煤段生产，分布在54米，200米，290米，全井主要开采煤层为上煤和下煤，煤质牌号为气煤二号。 1.1.2地形地貌、交通等情况 辽源矿业集团西安煤业公司125井位于吉林省辽源市境内，地理坐标为：东经 12557，北纬 424345。 矿区处于辽源煤田西北端，呈北向西分布，矿区东西长3.1公里，南北宽1.2公里，面积3.72平方公里，开采标高为+200米，290米。 本区交通便利，矿区距辽源车站8KM，有运煤专线于之联通，辽源车站东距梅河口市72公里，西距四平市82公里。 经过矿区的主要干线公路有2路，一条是横贯矿区南北向沈阳至哈尔滨公路，一条是沿铁路线东西向德梅河口至四平公路，长春至辽源高速公路位于2009年10月通车，其他支线公路纵横交错，四通八达，交通条件便利。 辽源矿业集团位置图1.1.3气候地震等情况矿区地处丘陵地带，仅有2条季节性小河从矿区边缘流过，一条为半截河，发源于矿区东北侧仙人洞山间流经矿区北侧，经市区汇入东辽河，另一条为猛虎亮河，发源地矿区北侧猛虎亮山，因而得名，该河流经泰信区，向西汇入东辽源。受开采影响，井田地表下沉，局部形成积水区域，主要有三区大泡子，自建天泡子，一区猪腰泡子，六区水泡子，其水流均向西汇入东辽河由于水泡子，没有对应在采取上方，且开采深度的较大（垂度330米770米）积水区尚威胁矿区生产。矿区属于陆行气候，年平均温度5.4C 7.3C，7月-9月月暑假平均温度在20C以上，最高可达35.7C,11月-竖年3月内冻结期平均温度在零下20C，最低可达零下31.2C，雪压30-MG每米，土壤，冻结深度1.5米-1.7米。1.1.4矿井排水设施能力现状 全井井下主要水怆3处，总容量6530立平米，排水系统完善，具有抵抗水害事故的能力，满足疏水降压要求，符合煤矿安全规程。 1.2矿床地质特征1.2.1地层与地质构造西安井田位于西安煤田的中东部，煤系地层基底为前震旦系花岗片麻岩、片岩，其上沉积有上侏罗系、白垩系、第四系地层。1）前震旦系：出露于井田西部边缘的调兵山、太平山一带，由花岗片麻岩和片岩类组成，花岗片麻岩为肉红色，具片麻构造，黑云母片麻岩主要成分为石英、长石、黑云母、石英多呈粗粒状出现，并多为眼球状构造。片岩主要为灰绿色，淡黄褐色，由黑云母、绢云母、绿泥石、石英等矿物组成。2）上侏罗系：前震旦系地层形成之后，本区长期处于剥蚀状态，使整个古生界和部分中生界地层缺失，直到燕山运动中期，即晚侏罗世之前，地壳活动频繁，新华夏系切割纬向构造体系，形成断陷沉积盆地，并伴有岩浆活动，使本区下降接受晚侏罗世后期煤系地层沉积。上侏罗系地层厚达650m以上，平均370m，3）下白垩系：白垩系在本井田较为发育，井田西部沉积较薄，向东变厚。该系按颜色可分两层：、灰绿色砂砾岩层本层以灰绿色、灰白色砂岩、细砾岩为主，砾石主要为花岗岩、花岗片麻岩、石英岩、砾径一般为20-35mm，园度不佳分选较差，多为泥质胶结，厚度155-331m，一般106m，平行不整合于侏罗系地层之上。、紫色砂砾岩层本层以紫色砂砾岩、细砾岩、砾岩为主，砾石成份同上述，砾径一般为5-30mm，最大300mm，分选不好，磨园度较差，呈次棱角状。本层厚242-53m，一般135m。4）第四系：本井田第四系以洪积层为主，其次为冲积层，厚度4-22m，平均14m。洪积层在井田南部以砂质粘土为主，北部以砂质粘土、砂土、砂及粗砂砾为主。冲积层以粘土、砂质粘土、砂土及砂为主。1.2.2瓦斯、煤尘与地温等情况本矿瓦斯相对涌出量平均为1.23m3/t，绝对涌出量为3.10m3/min，属低瓦斯矿井。瓦斯以游离和吸附形态存在于煤层及围岩的孔隙中。瓦斯梯度为11.1m/m3/T，瓦斯风化带下限深度在-90-120m之间，但该梯度仅适用于-250m内，而深部水平，只能参照使用。瓦斯含量和涌出量受火成岩侵入、褶曲、埋深因素影响较大，受断层因素影响较小，断层多数为开放性断层。2、煤尘爆炸性指数平均为49.1，具爆炸危险性，煤尘主要来源回采落煤，打眼放炮，煤炭装运等生产环节。煤尘生成量30100mg/m3，经洒水消尘处理煤尘浓度仍大于10mg/m3，属高煤尘矿井。1.2.3水文地质1）水系： 一条为半截河，发源于矿区东北侧仙人洞山间流经矿区北侧，经市区汇入东辽河，从西安井田中心穿流而过，河长11km，汇水面积28.5km2。夏季水量偏大，每遇暴雨积水猛涨，1951年出现大洪水，最高洪水位+79.5m。井田西北4.5km有泡子沿中型水库一座，最大容量4910m3。2）井田区域水文地质分区的位置本井田位于西安煤田东部，西猛虎亮山，北部仙人山洞，地势平缓，自西向东微倾，平均地表标高+81.5m。西起法库县红土砬，东部为冲积平原。3）井田水文地质特征 第四系含水层由残积层、坡积层、洪积层和冲积层组成。残积层、坡积层含水极弱，对井田无害。洪积层地下水位深2-8m，为孔隙潜水层。抽水试验得知涌水量0.155-0.52公升/秒，渗透系数0.30-2.386m/日，影响半径9-15m。冲积层地下水位深2-5m，是孔隙潜水层。抽水试验得知涌水量1.33-4.25公升/秒，渗透系数2.6-29m/d，影响半径23.16-250m。 白垩系砂砾含水层分布在整个辽源煤田，并被第四系地层所覆盖。岩性以紫色、灰绿色的砾岩、砂砾岩为主。地下水沿裂隙和层面流动，属承压裂隙水，其水位深4-11m，在203、79、217孔做抽水试验得知，涌水量0.0425-0.71公升/秒，渗透系数0.0002685-0.0127m/d，影响半径39.5-105m。 侏罗系砂砾岩含水层该层伏于白垩系地层之下,以砂岩为主,含水层厚度在148m至408m之间。在大明、三家子、海丰屯的203、217等孔做抽水试验得知涌水量0.011-4.10公升/秒,渗透系数0.00081-0.64m/d,影响半径57-108m,透水性微弱。白垩系、侏罗系与第四系含水层有水力联系，但联系程度较差。大气降水,地面水和潜水是主要的补给来源。4）、根据煤炭部颁发的矿井水文地质规程，本井田侏罗系砂砾岩层为主要含水层，正常涌水量12.41m 3/h，年平均最大涌水量50.25m 3/h，小于180m3/h，因此本矿的水文地质类型为第一类，即水文地质简单矿井。1.2.4 岩浆活动本井田无岩浆侵入。1.2.5电源、水源及建筑材料来源该地区的电力由位于辽源市西安区的辽源矿业集团发电厂供给；建筑材料主要从辽源市购得。1.3煤层质量及煤层特征1.3.1煤系地层西安煤田生成于中志留奥陶纪，为陆相沉积，隐蔽式煤田，断陷型聚煤盆地。煤层基底为前震旦系变质岩系，其上沉积了中、上侏晚系、白垩系和第四系地层。煤系地层除在西部边缘有局部出露外，几乎全部被第四系所覆盖。煤田南北长6.250km，东西宽5.900km，面积为36.88km2，原始累计探明储量为 6.7亿吨。前震旦纪变质岩系构成煤田之基底，侏罗系含煤地层直接不整合于老地层之上，侏罗系之上为白垩系，再其上为第四系。煤层厚度、稳定性、煤质：煤层：井田内开采煤层或局部都可开采煤层为5煤、7煤。：煤厚：5煤为9.0m，7煤为11.0m。：稳定性：5煤为较稳定煤层。7煤为稳定煤层。 ：本井田煤层以低变质弱粘结的气煤为主。1.3.1煤层埋藏条件：煤层走向煤层倾向煤层倾角东西南北8o5895km4359km70煤层埋藏的深度在-100到-700m，有2层煤，可采2层。宏观特征：深黑色、沥青光泽、平坦及贝壳状断口，内生节理发育。微观特征：一般挥发份35-45，平均40。灰分一般17.9535.01，平均24.33。粘结性一般在2-3之间，属弱粘结或不粘结煤，灰熔点1300C-1500C，属高灰熔点煤。含硫量0.42-0.61之间，平均0.43，含磷量一般在0.01以下，属低硫磷煤。发热量Qn，平均为23.25MJ/kg，Or平均31.35 MJ/kg。主要做动力用煤，民用次之。勘探程度：在勘探初期针对该区特点，首先，原则上对全井田采用先线后面，全面控制，点线配合，重点解剖，然后循序渐进，逐步提高勘探程度，储量级别等，通过四次勘探，补充并借鉴邻区地质资料，比拟本井田上述地质因素特征，视其地质构造复杂程度为中等，煤层较稳定且偏简单，勘探类型属于二类二型偏简单。 煤层综合柱状图图1-1 煤层综合柱状图2井田境界及储量2.1井田境界2.1.1井田范围西安矿煤矿井田南北6250 km，东西宽5900km，面积36.88km。井田北部与大明一矿相邻；东部与小青矿井田相邻；南部以大隆矿风井保护煤柱为界与大隆井田相邻；西南部以施荒地井田相邻；西部以煤层最高可采边界线为界。井田内有两层可采煤层分别是5煤，7煤，厚度分别是9m，11m，层间距为20m。各煤层其它赋存条件，井田地质条件等参见相应的煤层底板等高线及储量计算图、煤系地层综合柱状图和井田储量精查地质报告。 2.1.2边界矿柱留设1）矿井走向长5895m，倾斜长4500km，精查勘探面积约25.7km，井田内地形比较完整，边界矿柱、井田边界各留30m煤柱（依规程1）。2）工业广场保护煤柱留设，应在确定地面保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，工业场地地面受保护面积应包括保护对象及围护带，围护带宽度15m。3）在工业场地内的立井，圈定保护煤柱时，地面受保护对象应包括绞车房，井口房或通风机房、风道等，围护带宽度15m。2.1.3边界的合理性在本井田的划分中，充分的利用到自然条件及与周边矿井关系，在处理好与周围矿井的关系的同时保证了井田内资源最高利用率，本井田的划分使储量与生产相适应，矿井生产能力与煤层赋存条件、开采技术装备条件相适应，井田有合理的尺寸，阶段垂高满足设计规范2的要求，走向长度大于倾斜长度，使矿井的开采有足够的储量和足够的服务年限，避免矿井生产接替紧张。这种划分方法合理地规划矿井开采范围，处理好与相邻矿井之间的关系，浅部和深部划归邻矿开采，避免了浅部和深部形成复杂的接茬关系，给开采造成困难。因此，从以上来看，本井田的划分是合理的，也就是说本井田设计的边界是合理的。2.2井田储量 2.2.1储量计算原则1）按照地下实际埋藏的煤炭储量计算，不考虑开采、选矿及加工时的损失。2）储量计算的最大垂深与勘探深度一致。对于大、中型矿井，一般不超过1000米。3）精查阶段的煤炭储量计算范围，应与所划定的井田边界范围相一致。4）凡是分水平开采的井田，在计算储量时，也应该分水平计算储量。5）由于某种技术条件的限制不能采出的煤炭，如在铁路、大河流、重要建筑物等两侧的保安煤柱，要分别计算储量。6）煤层倾角不大于15度时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量。7）煤层中所夹的大于0.05米厚的高灰煤（夹矸）不参与储量的计算。8）参与储量计算的各煤层原煤干燥时的灰分不大于40%。2.2.2井田工业储量Zg=SMr=58954359201.3=668103930万t 式中：Zg矿井的工业储量，tM煤层的厚度之和，mS井田面积，kmr煤的容重，r=1.3t/m经计算各煤层的工业储量如下：表2-1煤层工业储量表序号煤层号煤厚（米）倾角（度）面积（平方千米）工业储量（万吨）15#9.072569630530064676927#11.0725696305367457162本井田有二断层，断层不含水。根据矿山安全法规规定，在断层两侧各留30米的保护煤柱，则断层煤柱的损失量：Pd=435930201.3+422530201.3 =6695520万t境界煤柱损失量Pj=435930201.32 =6800040万tP1= Pd+ Pj=6695520+6800040=13495560万t工业广场保护煤柱 根据规范2的要求，工业广场占地面积为0.45-0.6公顷/10万吨，本矿井为大型矿井，取0.6公顷/10万吨，则S=50*0.6=30公顷。工业广场长600米、宽500米（包括保护煤柱围护带的宽度）长方形，面积300000平方米。保护煤柱的梯形上底866长米、下底长920米，煤层的厚度20米、煤层的平均密度1.3m3/t。矿井可采储量：Zk=(Zg-P1-P2)C=(668103930-13495560) 0.8=523686696万t3矿井的年产量、服务年限及一般工作制度3.1矿井的年产量及服务年限3.1.1 矿井年产量矿井的年产量（生产能力）确定的合理与否，对保证矿井能否迅速投产、达产和产生效益至关重要。而矿井生产能力与井田地质构造、水文地质条件、煤炭储量及质量、煤层赋存条件、建井条件、采掘机械化装备水平及市场销售量等许多因素有关。经分析比较，设计认为矿井的生产能力确定为5.0Mt/a不仅是可行的，也是合理的，理由如下：1）储量丰富煤炭储量是决定矿井生产能力的主要因素之一。本井田内可采的煤层有两层，保有工业储量为523686696万t按照5.0Mt/a的生产能力，能够满足矿井服务年限的要求，而且投入少、效率高、成本低、效益好。2）开采技术条件好本井田煤层赋存稳定，井田面积大，煤层埋藏适中，倾角小，结构简单，水文地质条件及地质构造简单，煤层结构单一宜综合机械化，适开采，可采煤层均为厚煤层，适合高产高效工作面开采。3）建井及外运条件本区交通便利，矿区距辽源车站8KM，有运煤专线于之联通，辽源车站东距梅河口市72公里，西距四平市82公里。 经过矿区的主要干线公路有2路，一条是横贯矿区南北向沈阳至哈尔滨公路，一条是沿铁路线东西向德梅河口至四平公路，长春至辽源高速公路位于2009年10月通车，其他支线公路纵横交错，四通八达，交通条件便利。4）具有先进的开采经验近年来，“高产高效”工艺在煤矿生产中有了很大发展，而且该工艺投入少、效率高、成本低、效益好、生产集中简单、开采技术基本趋于成熟。综上所述，本矿区储量丰富、地质构造简单、煤层生产能力大、开采技术条件好，适宜建设大型矿井。另外，煤层赋存深、表土层很厚、冲积层含水丰富，建设大型矿井可减少开凿井筒数目，节约建井工程量，降低吨煤投资。因此，将该矿井的年产量定为500万吨，属大型矿井。3.1.2矿井服务年限 计算公式： T=Zk/（AK） 式中：T矿井服务年限 Zk矿井可采储量，万t A矿井的年产量，万tK矿井储量备用系数，矿井设计一般取1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取1.5，地方小煤矿可取1.3已知：Zk=万t，A=500万t，K=1.4则：T=Zk/（AK）=523686696/（5001.4）=75（年）即本矿井的服务年限为80年。根据大型矿井500万t的服务年限要求的70年，本矿井设计75年，大于服务年限要求，所以比较合理。3.2 矿井的一般工作制度1） 矿井的年工作日数：330天2） 每昼夜提升时数：16小时工作制：该矿井的平均工作日为330天，采用三八工作制，其中井下采煤工作面二班出煤，一班检修。4 井田开拓4.1 井筒形式及井筒位置的选择井筒形式有：平硐，斜井，立井。由于本井田埋藏深度大，因此采用立井开拓。 斜井开拓的优点为：斜井井筒施工简单，掘进速度快，费用低；斜井用胶带输送机提升煤炭时，提升能力大，有利于矿井延伸施工和新旧水平的接替等。立井开拓的优点：井筒能够通过复杂地质条件，如流沙层等的地段，机械化程度高；圆形断面井筒维护费用低，有效断面大，通风条件好；井筒敷设的管线短，人员，材料升降速度快。平硐开拓优点：开拓，运输，排水等系统简单，省去了提升，排水环节及设备；煤炭，矸石可直接运输到地面平硐施工技术简单等。平硐开拓适用于山岭起伏地区，平硐水平以上有足够的煤炭储量；煤层埋藏深度在当地侵蚀基准面冲积厚度不小于10米。本矿井煤层赋存深度-220 -390m，表土层较厚，井筒需用特殊方法施工。该井田走向长约1.2m，倾向长约3.05km。煤层倾角47，平均为6。根据本矿的地形地质条件，不利于采用平硐或斜井开拓，因此，决定采用立井的开拓方式。4.2 确定井筒数目和位置本井田采用主井、副井、风井三条立井井筒开拓，形成中央并列式通风方式。井筒的位置与井筒形式，用途密切相关。4.2.1 井筒位置的确定1）有利于第一水平开采，并且兼顾其他的水平，有利于井底车场布置和主要运输大巷位置的选择，石门工程量少。2）有利于首采区布置在井筒附近的富煤块段，首采煤区要少迁移或不迁移村庄。3）井田两翼储量基本平衡。4）井筒不宜穿过厚表土层，厚含水层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层或软弱岩层。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，低洼地和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁。6）工业广场地益少占用耕地良田，少压煤。7）水源，电源较近，矿井铁路专用线路，道路布置合理。选择井筒位置是矿井开拓部置的核心。考虑井筒的位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期，地下和地面等各个方面因素。大型矿井的开采范围较大，服务年限长，应本着“重前顾后”和“重下顾上”的原则，把着重点放在前期和地下资源开采的合理性而后效率上。选择井筒的位置同选择初期采区位置密切结合，尽可能使矿井井筒靠近初采区，以便减少开拓工程量，节省投资和缩短建井工期，早投产，快达产，随着井型的增加，机械化程度的提高，井口位置选择侧重于初期的趋势。4.2.2 确定井筒数目本矿年产量500万吨，属大型矿井，在开拓时，决定采用三个立井：主井、副井和风井。这样确定的井筒数目可以满足矿井提煤、运料、通风的要求，保证矿井生产高产、高效、安全，有助于本矿的正常有序发展。井筒位置1） 井筒沿走向方向的位置井口沿井田走向有利的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，以此形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。优点：1）可使沿井田走向的井下运输的工作量最小，而井筒偏在一翼边界时的相应井下运输工作量要较前者为大。2）井筒设在井田中央时，两翼产量分配、风量分配比较均衡，通风网路较短，通风阻力较小。井筒偏于一翼时，一翼通风距离长、风压增大。当产量集中于一翼时，风量成倍增加，风压按二次方关系增加。如果要降低风压，就要增大巷道端面，增加掘进工程量。3）井筒设在井田中央时，两翼分担产量比较均衡，各水平两翼开采结束的时间比较接近。如井筒偏于一侧，一翼过早采完，然后产量集中于另一翼，将使运输、通风过分集中，采煤掘进互相干扰，甚至影响全矿生产。 根据本矿的煤层赋存条件及地质条件，并参照井田境界的走向范围，可将井筒的走向位置初步确定在4728500和4728000之间。 井筒沿煤层倾向的位置立井开拓时，井筒沿煤层倾向位置可提出三个原则方案，如下图： 三种不同井筒位置的比较对这三种情况进行比较：1）井筒位置设于A处时，总的石门工程量稍大，初期工程量及投资较少，建井工期较短，煤柱损失较小。2）井筒设于井田中部B处，可使石门总长度较短，沿石门的运输工程量较少。3）井筒设于C处的初期工程量最大，石门总长度和沿石门的运输工作量也较大。如煤系基底有含水较大的断层，不允许井筒穿过时，它可以延伸井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利，但煤柱损失大。根据本矿的地质条件和倾向范围，考虑是否有利于井下运输及煤柱的损失量等因素， 确定使井筒采用B方案布置，即将井筒布置在井田的中部，可将井筒的倾向位置初步确定在41523500和41524000之间。综上所述，可先确定主井坐标为（41523870、4728140）；根据煤矿安全规程规定，矿井各个出口之间的距离不得小于30m，同时考虑井上下生产流程能合理衔接以及井塔施工安装和设备布置的需要，将副井坐标定为（41523940,、4728160）；根据本地区的风向，考虑对矿区污染的影响，将风井坐标定为（41523985、4728060）。表4-1 井筒特征表井筒名称井筒用途井筒长度断 面 尺 寸直径（m）净断面积,m主 井提 升4956.533.2副 井辅助提升、通风4454.526.5风井回风兼安全出口3954.526.54.3 井筒断面图图4-2 主井断面图图4-3 副井断面图图4-4 风井断面图4.4 开采水平的设计布置主要运输大巷和井底车场，并负担该水平所属开采范围内的主要运输任务并与主井联运的水平，称为开采水平或主水平，简称水平。根据煤层赋存条件，一个井田可以用一个水平开采，或者用几个水平开采。4.4.1水平高度的确定确定原则要保证正常接替与均衡生产，保证阶段内有合理的区段数目，保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量，保证经济上有利的水平高度。在矿井设计中，确定合理的水平垂高或阶段垂高，是井田划分中的重要问题。水平高度确定的合理与否，不仅影响矿井的基本建设投资，同时还要影响生产技术的合理性以及生产费用的大小，而且水平高度一经确定，将要在较长的时间内影响矿井的生产成本与效果。本矿年产量500万吨，井田走向长度5.895km，倾斜长度4.5km，煤层可采总厚度17m，其中上层煤厚9.0m，下层煤厚11m，层间距20m煤层倾角47，平均7。根据井田条件和设计规范有关规定，本井田可划分13个水平（即23个阶段）；阶段内采用带区式准备。故有两个方案可供选择，方案一是划分一个水平，第二阶段采用下山开采。方案二是划分两个水平，第二阶段用上山开采。具体比较如下：1）方案技术比较方案1布置方式是立井二阶段共用采区上、下山布置；在第二阶段采用下山开采，其优点是充分利用了原有开采水平的井巷和设施，节省了开拓工程量和基建投资，可以延长水平服务年限，同时下山开采时，没有折反运输，总的运输工作量少。但是下山掘进的装载，运输，排水等工序比较复杂，因而掘进速度慢，效率较低成本较高，方案2布置方式是立井二水平二阶段上山开采；上山开采煤向下运输，运输能力大，输送机的铺设长度较长，倾角较大时还可用自溜运输，运输费用比较底，而且上山开采时，井下涌水可直接流入井底水仓，排水系统比较简单。但是上山开采需要延伸立井，在第二水平掘井底车场而且需要相当长的石门才能见到煤，增加了掘进费用。 总的来说，两个方案再在技术术上均可行，各有优缺点，需要通过经济比较，才能确定其优劣。 经济比较：因两个方案划分的条带基本相同，所以带区斜巷的经济比较可以忽略不计，具体比较如下：表4-2 方案一，单水平上下山开采项目工程量/m单价/元/m费用/万元主井49512000594副井44512000534风井39512000474井底车场200360072运输大巷6302200138.6轨道大巷12002200264回风大巷8602200103.2带区运输平巷23721000237.2带区轨道平巷25821000258.2联络巷130100013进风行人斜巷100270010回风斜巷105270028.35运输提升（万吨）857.9/万吨2.676（元/吨）2295.7 排水（万m）159.5/万/m0.1525/元/m24.3合计5082.5表4-3 方案二：延伸井筒，二阶段上山开项目工程量（m）单价(元/m)费用(万元)主井53512000642副井50512000606风井47512000570井底车场7003600252运输大巷12302200270.6轨道大巷24002200528回风大9带区运输平巷47521000475.2带区轨道平巷50731000507.3联络巷250220055进风行人斜巷200270048.5回风斜巷225270058运输提升（万吨）857.9/万吨5.4（元/吨）4591.4排水（万m）159.5/万/m0.1525/元/m24.3合计8932.7 综合比较：从前述技术经济比较结果看，方案二比方案一在费用方面多，从经济效果来看，方案一要优于方案二，因此，本设计选用了方案一。4.4.2 水平的大巷布置 大巷的主要任务使担负煤矸、物料和人员的运输，以及通风、排水、敷设管线。对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要。根据矿井生产能力和地质条件的不同，大巷可选用不同的运输方式和设备，而不同的运输设备对大巷提出了不同的要求。合理的大巷布置可以节约基建投资，加快矿井建设，有利于井下运输和巷道维护，为合理布置采区和井下生产创造良好的条件。由于本井田范围内地势平坦，煤层埋藏较深，采用立井开拓（立井箕斗）。现开采水平设为-400m水平，共2个可采煤层，故可考虑集中大巷布置或分煤层大巷布置。大巷的服务年限很长，维护方式采用砌碹。1） 胶带大巷与轨道大巷的布置 胶带大巷和轨道大巷均采用集中布置，这样布置总的开拓工程量、占用的轨道管线均较少。将这两条大巷布置在下层煤底板的岩层中，维护较易，维护的大巷长度短，总的开拓巷道维护工作量较少、维护费用小、生产比较集中，有利于提高井下运输效率。为了便于布置采区，这两条大巷的延伸方向均与煤层走向一致。 运输大巷断面图 轨道大巷断面图 回风大巷断面图2） 回风大巷的布置 将回风大巷也布置在煤层底板的岩层中，与轨道大巷水平相距30m，竖直相距30m。为便于回风大巷的掘进与维护，让全井田回风大巷的标高都一致。4.5 采区划分及开采顺序4.5.1 采区形式及尺寸的划分本矿走向长5.9km，倾斜长4.5km，根据采煤生产的要求，将其划分为四个带区：一#带区,走向长1636.85m，倾斜长1630m；二#带区,走向长2061.65m，倾斜长1315.55m；三#带区,走向长1670.05m，倾斜长1285.05m；四#带区,走向长2310.15m，倾斜长1685.7m。全部采用倾斜长壁采煤法， 4.5.2 开采顺序开采顺序是指矿井采掘工作应有计划有步骤地按照一定顺序进行，做到采掘并举，掘进先行。因此，要研究采煤和掘进安排特点，了解有关政策与规程规范的规定。合理的开采顺序应满足以下要求：1）保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替，以保持矿井持续稳产、高产。2）符合煤炭采动影响关系，最大限度的开采出煤炭资源。3）合理集中生产，充分发挥机械设备的能力，提高矿井的劳动生产率，简化巷道置。4）尽量降低掘进率，减少井巷工程量及基建投资。综合上述因素，将本矿的开采顺序划分如下：1） 沿煤层走向方向的开采顺序先开采离工业广场近的采煤工作面，然后逐渐向远离工业广场保护煤柱方向开采。2） 沿煤层垂直方向的开采顺序采用下行式开采，即先采上煤层，在采下层煤，这样可以减少上下煤层开采时的采动影响，对安全生产有利。4.6 井底车场形式的选择及硐室概况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，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉。因此，井底车场设计得是否合理，直接影响着矿井的安全和生产。4.6.1 井底车场的形式本矿采用立井开拓，年产量500万吨。运输大巷采用胶带运输，轨道大巷采用矿车运输。主井的提升设备采用箕斗，副井的提升设备采用罐笼。根据本矿运输特点，决定采用立井卧式环行车场。这种车场调度工作简单，通过能力较大。由于本矿采用胶带运输机代替矿车运输，煤炭经输送机直接进入煤仓，井底车场只担负辅助运输任务，故车场形式和线路结构可简化。主井运煤采用“胶带上仓”方式，主井井底及副井掘至井底车场水平以下，煤仓及装载硐室均在车场水平以下，通过清煤斜巷清理井底洒煤直接。4.6.2 井底车场硐室井底车场硐室为主井煤仓及装载硐室、中央变电所、中央水泵房、火药库，具体位置见图5-8图4-10井底车场示意图1） 主井煤仓及装载硐根据规范规定，矿井的煤仓容量为Qmc=（0.150.25）Amc 式中 Qmc井底煤仓容量 Amc矿井日产量0.150.25系数，大型矿井取大值，小型矿井取小值,本设计取0.25则井底煤仓容量为：Qmc=0.153636.4=545.5(t)2）中央变电所和中央水泵房 中央变电所和中央水泵房联合布置，便于使中央变电所向中央水泵房供电距离短，中央变电所和中央水泵房建成