采矿工程毕业设计（论文）-双鸭山矿业集团东荣三矿煤矿1.8Mta新井设计.doc

摘要本设计为双鸭山矿业集团东荣三矿煤矿1.8Mt/a新井设计，共有4层设计可采煤层，平均总厚度为13.5m，煤层工业牌号为肥气煤。设计井田的可采储量132.3Mt，服务年限为52.5a。划分一个水平开采。本设计矿井采用双斜井的开拓方式，集中大巷及采区石门的大巷布置方式。共划分6个采区，其中首采区为2个，投产工作面2个。本设计采区为北一上采区，石门装车式下部车场，采用分区式通风，综合机械化采煤。工作面年工作日为330d，采用“三八”工作制，工作面长为193m，循环进度为0.6m,每日循环次数为7。由于本设计时间有限，本人工作能力及现场经验也有限，故本设计中出现一些问题在所难免，请各位专家老师不吝指正。关键词 采煤工艺走向长壁采煤法斜井开拓AbstractThe task of this design is to construct a 1.8 million tons new mine for Shuangyashan Ming Administration.This mine has four minable Coal Seam,and its average thickness is 13.5 meters,types of coal seam is fat coal or gas coal. Designed recoverable reserves of shaft area is 132.3 million tons.The length of service are 52.5 years.And the mine is divided into one mining level to mine.This mine design is applied to double inclined shaft development methed；Layout of gathering main roadway and district crossout.This shaft area is divided into 6 districts, in which head district is 2 , go into operation face 2. Design to district is beiyishang district, cross-out pack vehicle type bottom vehicle site, with full-mechanized coal mining. Annual working days are 330 days, with the type duty of “three eight”, the working face length of circle is of 0.6 m for each knife progress of 193 m, cut 7 knives everyday.Because of my limit working ability and time,there must be lots of faults in this design.I plead with dirextors point them out and redify it,and I will accept it sincerely and humblely. Key words mine technology longwall coal mining method inclined shaft development. 96目录摘要IAbstractII绪论1第1章 井田概况及地质特征21.1 井田概况21.1.1交通位置21.1.2地形地势31.1.3 气象及地震情况31.1.4本矿区邻矿区煤炭生产建设及规划情况31.1.5矿区经济概况31.1.6 井田区及邻区经济状况31.2 地质特征31.2.1 矿区范围内的地层情况31.2.2 地质构造51.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征51.2.4岩石性质、厚度特征61.2.5 水文地质情况71.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性71.2.7煤质、牌号及用途81.3 勘探程度及可靠性9第2章 井田境界 储量 服务年限102.1 井田境界102.1.1 井田境界确定的依据102.1.2 井田周边情况102.1.3 井田未来发展情况102.2 井田储量102.2.1 井田储量的计算102.2.2 保安煤柱102.2.3 储量计算方法112.2.4 储量计算的评价122.3 矿井工作制度、生产能力、服务年限122.3.1 矿井工作制度122.3.2 矿井生产能力的确定12第3章 井田开拓133.1概述133.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述133.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况133.1.3 确定井田开拓方式的原则143.2 矿井开拓方案的选择143.2.1 井硐形式和井口位置143.2.2井筒的位置173.2.3开采水平的数目及标高173.2.4开拓巷道的布置183.3选定开拓方案的系统描述203.3.1井筒形式和数目203.3.2井筒位置及坐标203.3.3水平数目及高度203.3.4石门、大巷数目及布置213.3.5井底车场的形式及选择243.3.6煤层群的联系243.3.7采区划分243.4井筒布置和施工253.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护253.4.2井筒布置及装备253.4.3井筒延深意见293.5井底车场及硐室293.5.1井底车场形式的确定及论证293.5.2井底车场的布置、储车线路、行车线路布置长度303.5.3通过能力计算333.5.4井底车场主要硐室333.6开采顺序343.6.1沿井田走向的开采顺序343.6.2沿井田垂直方向的开采顺序343.6.3沿井田倾斜方向的开采顺序343.6.4采区接续计划353.6.5“三量”控制情况35第4章 采区巷道布置384.1采区概述384.1.1采区位置、边界、范围384.1.2采区地质和煤质情况384.1.3采区生产能力，储量及服务年限384.2采区巷道布置394.2.1区段划分394.2.2 采区上山布置404.2.3装煤车场和辅助提升车场设计404.2.4采区上、中部车场454.2.5煤仓形式、容量及支护464.2.6采区硐室简介474.2.7 回采工作面的接续474.3采区准备484.3.1采区巷道的准备顺序484.3.2采区主要巷道的断面示意图及支护方式48第5章 采煤工艺525.1采煤方法的选择525.1.1采煤方法选择的制约因素525.1.2采煤方法选择525.2回采工艺525.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备525.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式535.3顶板管理54第6章 井下运输和矿井提升556.1矿井井下运输556.1.1运输方式和运输系统的确定556.1.2采区运输设备的选择566.1.3矿车的选型及数量576.2矿井提升系统596.2.1矿井提升设备选择及计算596.2.2副井提升59第7章 矿井通风与安全617.1矿井通风系统的确定617.1.1概述617.1.2矿井通风系统的确定617.1.3主扇工作方式的确定627.2风量计算与风量分配627.2.1矿井风量计算的规定627.2.2风量计算627.2.3风量分配657.2.4风速的验算657.2.5风量的调节方法与措施677.3矿井通风阻力的计算677.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力677.3.2矿井等积孔计算697.4 通风设备的选择707.4.1主扇的选择计算707.4.2电动机的选择717.4.3反风措施717.5矿井安全技术措施727.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸727.5.2火灾与水患的预防727.5.3 其他事故的预防727.5.4避灾路线及自救73第8章 矿井排水748.1概述748.1.1矿井水来源及涌水量748.1.2对排水设备的要求748.2矿井主要排水设备758.2.1排水方式与排水系统简介758.2.2主排水设备及管路的选择计算76第9章 矿井主要技术经济指标78总结80致谢81参考文献82附录83附录87 绪论本设计研究的基本内容是：理论结合实际地阐述根据煤层赋存条件选择的开拓方式、准备方式及采煤方法。井田开拓是整个矿井开采的全局性战略部署。研究了采煤方法、采区准备等局部性内容，就容易了解全局性的开拓问题；而研究掌握井田开拓巷道布置及矿井生产系统的在关知识，就会更合理地搞好采区准备，为井下采煤创造更有利的条件，提高矿井开采的技术经济效果。采区是组成矿井的基本单位。采区生产以采煤为核心，同时又包括掘进等准备工作及运输、装载、通风等环节。采区准备巷道的布置和生产系统，既要适合采煤的发展，又要有利于井田的开拓。研究掌握采区准备方式及技术的有关知识及规律就能更好地运用采煤方法及为生产创造良好的条件，有利于矿井的开采。采煤方法是煤矿生产的核心组织工艺方式。采煤工作面是煤矿生产的第一线。采用合理的采煤方法，搞好采煤工作面的生产，是搞好矿井生产的关键。研究掌握采矿方法，掌握采煤工艺及回采巷道布置的知识，不仅是搞好生产所必需的，而且也是研究采区准备及井田开拓的基础。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置井田位于黑龙江集贤煤田东南端，行政区划属集贤县腰屯镇和升昌镇管辖，西南距福利屯48km，经福利屯到矿业集团所在地双鸭山市56km，福利屯到福锦县公路穿过本井田。福前铁路在东荣三矿矿区南部边缘外约3km处通过，交通比较便利。详见交通位置图1-1。图1-1 交通位置图1.1.2地形地势 本井田处于三江平原的西南部，属高河漫滩。地面标高为5078m。井田东部有双山子，西依索利岗山，南邻完达山北麓,北面广阔平坦。1.1.3 气象及地震情况本地区属寒温带大陆性气候。年平均最高气温为20.123.7，年平均最低气温为17.423.9，最低气温可达35C。年降水量325.7692.3mm，年蒸发量1095.51460.6mm。年平均风速4.14.7m/s，风向多偏西风。每年十月至次年五月为冻结期。根据国家地震局资料，集贤及其邻区地震裂度在6以下，过去无强烈地震记载。1.1.4本矿区邻矿区煤炭生产建设及规划情况本矿区东西宽811km,南北长23km。面积为230km2,东荣矿区总体设计规划用四对井进行开发。总规模这5.8Mt/a。本矿井内没有生产、在建及停闭矿，也没有小煤窑。1.1.5矿区经济概况本区为农业区，工业基础较薄弱。双鸭山地区现有区域变电站两座及正在兴建的大型火力发电厂一座。在矿区总体设计阶段,供电电源方案已达成协议。1.1.6 井田区及邻区经济状况区内以农业为主，其次种植少量经济作物。井田邻近的火山碎屑岩，可供建筑之用。井田北侧有青山萤石矿正在开采，可供炼钢催化剂之用。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况本井田的可采煤层均赋存在上侏罗系第三、第四纪地层。晚侏罗第煤系地层不整合于元古界古生界基底之上，基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成。详见煤层综合柱状图1-2。图1-2 煤层综合柱状图1.2.2 地质构造井田主要构造分述如下：1.断层详见断层落差及发育表1-1。2.岩浆活动本井田内的岩浆岩以侵入为主，以中性石英闪长岩，基性辉绿岩玄武岩为主。岩浆岩主要分布在F9断层与精查线之间，或岩床侵入煤层中，使煤层局部变质。表1-1 断层落差及发育表 序号名称性质产状落差（m）倾角 断点可靠度1F48逆NE200170340600可靠2F9正NE35040130730可靠3F29逆NE3105096710可靠4F84逆NE4502040500可靠1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采的煤层主要在侏罗系含煤组，含煤性好，主要可采厚度13.5m，平均厚度为3.38m，地层总厚度600m，含煤系数6.36%，本区煤层发育较稳定，标志层清楚。表土及风化带厚度约1530m，表土中无流沙层。岩层多由细砂岩及粉砂岩构成。具体各煤层厚度、结构和顶底板情况分层详见表1-2。表1-2煤层特征表煤层煤厚层间距稳定性结构发育程度顶板底板露头情况 范围平均7#2.32.7m2.5m90m较稳定单一全区发育粉砂岩细砂岩粉砂岩有16#3.63.8m3.7m较稳定复杂全区发育粉砂岩粗砂岩有15m17#3.23.8m3.5m较稳定单一大部分发育粉砂岩中砂岩细砂岩有30m20#3.73.9m3.8m较稳定单一全区发育细砂岩粉砂岩有1.2.4岩石性质、厚度特征 详见岩石主要物理力学性质指标表1-3。表1-3 岩石主要物理力学性质指标表名称视密度kg/cm3孔隙度抗压强度102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/cm3弹性模量kg/cm3砂 岩2.02.65252200.50.40.58110砾 岩2.32.65151150.21.50.8828泥灰岩2.7 2.851.65.212.830.62.027510页 岩2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06206201.2.5 水文地质情况1、井田内各地段的水文地质特征各有不同，现分述如下：第三、四系孔隙含水层：本井田广泛发育，除山坡地区较薄外，其余均很厚。发育规律为：由南往北逐渐增厚。水的主要补给来源是大气降水及山区地下水。煤系裂隙含水带：本含水带是直接充水含水层。它与第三系有水力联系，但很微弱。2、井田内的主要隔水层有第四系顶部粘土、亚粘土；中部粘土、亚粘土层和第三系泥岩、砂岩层。3、地面水及各含水层之间的水力联系。本井田煤系裂隙含水带补给条件不好，富水性较小。矿井在开采过程中，排水将以疏干煤系风化裂隙带的储水量为主。本井田最大涌水量为150m3/h，正常涌水量为80 m3/h。 1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性本矿井属于低瓦斯矿井，相对涌出量1.43m3/t，绝对涌出量为4.06m3/min，煤尘无爆炸危险，且煤层无自燃倾向性。本矿井瓦斯取样的控制深度为240.5333.2m，在450m深以上，甲烷成分为0.7536.75；在330.4450m深度为28.1845.26，平均为34.3137.05。二氧化碳一般为6.448.95，瓦斯成份及含量均很低。由于地质报告没有明确提出矿井的瓦斯等级。所以，本设计只能根据上述数据进行分析，初步确定本矿井初期的瓦斯等级为低沼气矿井，并没有煤尘爆炸危险和自燃发火倾向。煤层顶底板岩石主要为粉砂岩和细砂岩。抗压强度一般在5001100kg/cm2左右。1.2.7煤质、牌号及用途1、煤种及其变化本矿井煤的挥发份一般大于40，属低变质煤，粘结性较低。煤种主要为肥气煤，煤种在垂直方向上无明显变化。2、煤的有害成分灰分：本井田煤的灰分含量（Ag）为10.9624.45，多属中低灰分煤层。硫：各煤层硫的含量均很低，原煤全硫（SgQ）为0.10.41，属特低硫煤。磷：各煤层原煤磷的平均含量为0.0030.061，属特低低磷煤。3、发热量各煤层煤的平均发热量（QfD）为63066849大卡/kg。4、元素分析各煤层碳（Cr）的平均含量为80.8482.66；（Hr）的平均含量为5.325.86；（Or）的平均含量为10.6112.62。说明煤的元素组成稳定，属低腐质煤。5、可选性所有煤层的煤均属于易选到中等可选。6、工业用途评价本井田原煤属于肥气煤。由于本区肥气煤低灰、低磷、低硫，具有一定的胶质层厚度，本矿井原煤经洗选加工后可作为优良的配焦煤和化工精煤，副产品可供动力及民用。1.3 勘探程度及可靠性矿井总体设计确定，本井田包括精查区，西北部的一块详查区两个区域，其井田的边界范围为北起 F48断层，南至井田边界，西起-400m标高为界，东至煤层露头线。在井田范围内，由于地质构造简单，煤层赋存稳定，其勘探程度较精确。 第2章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1 井田境界确定的依据1.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据；2.要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物；3.划分的井田范围要为矿井发展留有空间；4.井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高。2.1.2 井田周边情况井田北部以断层F48为界，南部以井田边界为界，西部以-400m标高为界，东部以煤层的天然露头为界。井田走向5.0km,倾向1.8km,井田面积约9.0km2。2.1.3 井田未来发展情况该井田煤层埋藏较浅，倾角较小。随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，可能在更深部发现煤。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算设计井田范围内计算的煤层有7#、16#、17#、20#四层，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量不仅包含着煤矿在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。2.2.2 保安煤柱参照保护煤柱的设计原则如下：(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受护带；(3)当受护边界与煤层走向斜交时，根据基岩移动角求得垂直与受护边界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) 本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下：1、各煤层在露头处留设40m保安煤柱；2、边界断层留设30m保安煤柱；3、井田内部断层留设20m保安煤柱；4、河流两侧各留设20m保安煤柱；5、地面建筑物留设50m保安煤柱。按以上方法计算得：工业广场煤柱损失：0.05Mt； 断层、地面、边界保安煤柱损失：3.44Mt；总损失量：3.49Mt。2.2.3 储量计算方法工业储量计算公式如下：块段储量=块段面积平均倾角余割块段平均厚度视密度。根据原东荣三矿初步设计储量图，通过等高线块段法计算本井田工业储量为166.3Mt，各煤层工业储量详见可采煤层储量计算总表2-1。表2-1 可采煤层储量计算表水平煤层工业储量(Mt)煤层损失量（Mt）可采储量(Mt)工业场地(Mt)井田境界(Mt)断层(Mt)开采损失(Mt)合计(Mt)一水平7#16#17#20#30.845.643.146.8000.10.41.241.841.741.890.640.940.890.974.346.426.066.536.229.28.799.7924.5836.4034.3137.01合计166.30.56.713.4423.3534132.3计算公式如下： 式中可采储量；工业储量；永久煤柱损失；矿井回采率。回采要求：中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%。本设计回采率C取0.85。经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为132.3Mt，损失率为18%。2.2.4 储量计算的评价本设计井田的各类储量计算严格执照有关规定执行。由于技术水平所限，储量计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定的误差。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 该设计矿井年工作日确定为330d，矿井每日净提升16h，采用“三八”工作制度。2.3.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力的大小主要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定。根据该井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案，具体如下： 方案A：1.5Mt/a方案B：1.8Mt/a方案C：2.4Mt/a2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限计算公式如下：式中矿井设计可采储量，Mt；矿井生产能力，Mt/a；矿井储量备用系数，=1.31.5。 根据本矿井实际情况，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A：1.5Mt/a =132.3/（1.51.4）=63 a；方案B：1.8Mt/a =132.3/（1.81.4）=52.5 a；方案C：2.4Mt/a =132.3/（2.41.4）=39.38 a。参照煤炭工业矿井设计规范规定，方案B较为合理。即：矿井生产能力为1.8Mt/a，矿井服务年限为T=52.5 a。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东荣三矿与东荣四矿为邻。该井田曾经采用双斜井多水平集中大巷开拓方式，井田倾角15左右，该井田为低瓦斯，低涌水量矿井。井田范围内地质构造主要是断层，有极少的背斜与向斜。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况井田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）煤层赋存和开采技术条件；（3）技术装备和工艺系统条件；（4）施工技术和设备条件；（5）总体设计和矿井生产能力要求等。对以上各种因素要综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。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平原地形，井田北部及中部地势较平坦。地表平均标高+63m。（2）煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+50m，下部标高在-400m，南北部分别以井田边界、F48断层为界。整个矿区共有四层可采煤层，即7#、16#、17#、20# 煤层，全区发育。煤层走向长度为5.0km，倾向1.8km。本井田煤层系缓倾斜中、厚煤层，平均倾角在15左右。（3）煤层倾角在15左右，且含水层较少，可直接采用上下山开采。（4）煤层构造相对简单，无大、中型构造，共计5条断层，大断层为井田边界，中央的小断层对矿区的总体布置无太大的影响。（5）顶、底板为粉砂岩、粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。（6）煤层厚度较大，而且结构较单一，虽然有煤层中含有少许夹层，但夹层多为页岩、泥岩，并不会对采煤工序产生太大的影响。3.1.3 确定井田开拓方式的原则（1）贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件。要使生产系统完善、有效、可靠，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，节约基建工程量，加快矿井建设。（2）合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分散，为集中生产创造条件。（3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。（4）必须惯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。（5）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，自动化创造条件。（6）根据用户需要，应将不同煤质，煤种的煤层分别开采。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置.井筒形式的确定根据东荣三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。现依据东荣三矿井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出两种井筒开拓方案，具体情况如下：方案一双立井开拓方案二双斜井开拓以上两面种井筒开拓方案技术比较如下：(1)双立井开拓优点：1）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；2）机械化程度高，易于自动控制；3）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。缺点：与斜井优点相对应。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在技术上可行。(2)双斜井开拓斜井与立井相比有如下优点：1）井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井筒装备，井底车场及硐室都比立井投资少；2）井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升高备，钢材消耗量小；3）胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生产，并能减少井下石门长度。 缺点：1）在自然条件相同时，斜井要比立井长得多；2）围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低，能力小钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力；3）由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大；4）当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂，有时难以通过。 适用条件：煤层赋存较浅，垂深在250m以内，煤层赋存深度为0500m，含水砂层厚度小于2040m，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层。井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。技术评价：本井田一水平设在200m水平标高，根据煤层的赋存情况可以采用双斜井开拓。东荣三矿井田赋存深度为50m-400m。在技术上是可行的。根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓与双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。井硐开拓方案经济比较详见表3-1。表3-1 经济比较表 方案 项目方案一方案二基建费/万元立井开凿2270900010486斜井开凿1034315010325.7石门开凿1000240010240斜井开凿906315010285.4井底车场1000270010270斜井车场800270010216小 计996小 计827.1生产费用/万元立井提升1.21850.273.55=212.79斜井提升1.21851.341.034=307.60石门运输1.21850.81.143=203.0立井排水1252436529.20.4610-4=1470.8斜井排水1252436529.20.18910-4=604.3小 计1886.59小 计911.9总计费 用288259费 用1739百分率100%百分率60.3%经过两方案的经济比较，从而得出双斜井开拓方案在经济上合理。因此，该矿井采用双斜井开拓。详见井筒开拓示意图3-1、3-2。图3-1立井开拓示意图 3-2斜井开拓示意图3.2.2井筒的位置对矿井井筒位置有以下的要求：1)井筒沿走向的有利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。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面；2)井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量小，初期工程量及投资小，建井期短，且煤柱损失小；3)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有较好的水文，围岩和地质条件。依据本井田的储量分布图及剖面图。考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置在整个井田的储量中央，坐标为：主井：XA=5193725，YA=44660820副井：XB=5193675，YB=446607203.2.3开采水平的数目及标高开采水平的尺寸以水平垂高表示。水平垂高是指该水平开采范围的垂高。合理的水平垂高的要求：1)具有合理的阶段斜长；2)具有合理的区段数目；3)要有利于采区的正常接替；4)要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量；5)经济上有利的垂高。根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平划分方案如下：方案一：单水平上下山开采 水平标高 -200m； 阶段垂高 450m； 储 量 132.3Mt； 服务年限 52.5a。方案二：两水平上山开采 水平标高 200m,400m； 阶段垂高 250m，200m； 一水平储量73.5Mt； 二水平储量 58.8Mt； 一水平服务年限29.2a； 二水平服务年限23.3a。参照上述两种方案的各项数据，各方案评价如下：方案一：该方案的阶段垂高、服务年限符合煤矿安全规程规定，煤层属缓倾斜矿井，涌水量较小。符合下山开采条件，较多水平开采减少了井下开拓工程量及运输系统，能够节省大量资金。方案二：该方案的一水平服务年限和阶段垂高均符合煤矿安全规程规定，但根据本井田的实际情况，较方案一多出一套水平开拓及运输系统，因而该方案在技术上可行，但在经济上不合理。综合上述方案评价，选取方案一为最优方案。即全矿在-200m处设一个水平，阶段垂高为250m，水平储量为132.3Mt，水平服务年限52.5a，采用单水平上下山开采。3.2.4开拓巷道的布置水平巷道的主要任务是担负煤矸，物料的运输，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。.开拓巷道布置方式的选择根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）。采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系。各种方式的适用条件如下：(1)分煤层大巷适用条件1)煤层数不多、层间距大、石门长；2)井田走向长度短，服务年限不长；3)井底车场或平硐在煤层顶板；4)煤质牌号不同，要求分采，分运；5)产量、风量均大，需要疏解；6)各煤层底板均有坚硬岩层。(2)分组集中大巷适用条件1)煤层数多，层间距大小悬殊；2)按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；3)多水平生产，容易解决运输，通风的干扰。(3)集中运输大巷适用条件1)适于煤层层数多，层间距不大的矿井；2)井田走向长度大，服务年限长；3)下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护；4)煤质牌号相同，要求分采分运；5)自然发火严重，便于分区，分段处理事故；6)采区尺寸大，石门长度短。本设计井田的可采煤层为 7#，16#，17#，20# 煤层，7#煤层距其它煤层较远，16#，17#，20#煤层间距较小。又因为这三层煤煤质牌号相同，不需要分采分运。所以根据本井田的实际情况，16#，17#，20#煤层应该采用联合开采。根据本设计井田的煤层赋存条件、煤层顶底板岩性、水平划分状况，地质等实际情况，提出两种巷道开拓方案：方案一集中大巷及采区石门布置方式；方案二分组集中巷道和主要石门布置方式。2巷道开拓方案的技术评价1）方案一集中大巷及采区石门布置方式。集中大巷布置在20#煤层底板，7#，16#，17#煤层通过采区石门与大巷联系。因为集中大巷服务年限长，且煤层有自燃发火倾向，故该集中大巷布置于煤层底板，且围岩状况较好。该方案在技术上可行，能满足矿井生产要求。2）方案二分组集中巷道和主要石门布置。在20#煤层底板布置一条大巷，在7#煤层底板布置一条大巷。16#，17#，20#煤层联合开采，即7#煤层用一条大巷开采，16#，17#，20#煤层共用一条大巷。3巷道布置方案的经济评价综合上述方案的技术评价，方案一和方案二在技术上可行。下面通过经济比较选择两者之一。方案一的大巷及石门总长度约为4550 m；方案二的大巷及石门总长度约为5550m。因两方案中的大巷及石门大多布置在岩层中，断面及支护方式相同。各项费用相同，不同之处只在于长度不同。由于方案二的费用合计大于方案一，故方案一在经济上优于方案二。综上所述，该处设计开拓巷道的布置方式为集中大巷及采区石门布置方式。3.3选定开拓方案的系统描述3.3.1井筒形式和数目根据井田的地形地势，地质构造，煤层赋存等因素，经过第二节中井筒形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双斜井开拓。3.3.2井筒位置及坐标井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示，选择井筒位置的条件：1.地面条件（1）工业场地占地面积；（2）地形与工程地质条件；（3）煤的运输方向；（4）生产建设与住宅位置。2. 井下条件（1）按运输量确定井筒位置；（2）根据地质条件确定井筒位置；（3）煤柱量；（4）勘探程度和初期工程量。根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，该设矿井井筒位置详见开拓示意图3-2，其井筒井口坐标为：主井：XA=5193725，YA=44660820副井：XB=5193675，YB=446607203.3.3水平数目及高度根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，合理的水平划分方案的技术分析和经济评价，该设计矿井在200m水平标高处划分一个水平，阶段垂高250m，在200m水平标高上布置水平开拓巷道，井底车场及各类硐室。井田范围内各煤层以200m开采水平为界，采用上下山开采。3.3.4石门、大巷数目及布置根据该设计矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价，确定本设计矿井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置。本设计矿井中，大巷和石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计在本设计中相同，其内部设施也相同。巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件，其基本原则是在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低造价并有利于加快施工速度。该设计矿井大巷、石门断面的各项内容详见图3-3、3-4和表3-2、3-3。图3-3 大巷断面图表3-2 大巷断面特征表巷道形状支护方式断面面积（m2）设计尺寸（mm）净周长（m）喷厚（mm）净掘顶高底宽拱形锚喷14.8015.602100450014.49150图3-4 石门断面图表3-3 石门断面特征表巷道形状支护方式断面面积（m2）设计尺寸（mm）净周长（m）喷厚（mm）净掘顶高底宽拱形锚喷14.8015.602100450014.491503.3.5井底车场的形式及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，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，井底车场设计是否合理，直接影响着矿井的安全和生产。按照矿车在井底车场内运行特点，井底车场可分为：环行式和折返式两大类型。固定式矿车运煤时，则一般用折返式车场。井底车场型式选择的因素如下：1）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；2）调车简单，管理方便，弯道及交叉点少；3）调车简单，符合有关规程、规范；4）井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低；5）施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速惯通，缩短建设时间；6）当大巷或石门与井筒距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场。否则，选择卧式井底车场；7）矿车提升的斜井井底车场，井筒不延深的一般采用平车场，井筒延深的一般采用甩车场。根据本设计矿井井筒形式及集中大巷、石门的布置，结合上述井底车场型式的选择因素，该设矿井选用折返井底车场，利用运输大巷作为主井存车线和调车线，副井通过绕道与运输大巷连接。3.3.6煤层群的联系本设计矿井井田范围内共有四层可采煤层，即7#，16#，17#，20#煤层。16#，17#，20#各煤层间距小，故各煤层联合开采。7#煤层距另三层较远，这层单层开采。3.3.7采区划分本设计采区划分为六个采区。详见采区划分示意图3-5。图3-5 采区划分示意图3.4井筒布置和施工3.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护本设计矿井井筒穿过的岩层性质如下：1、主井井筒表土段：坚土基岩段：细砂岩、中砂岩 2、副井井筒表土段：坚土基岩段：细砂岩、中砂岩根据主副斜井围岩性质，并按煤矿安全规程规定，确定主副井筒支护方式如下：1、主井井筒 表土段：混凝土砌碹 煤层段：料石砌碹 基岩段：锚喷支护2、副井井筒 表土段：混凝土砌碹 煤层段：料石砌碹 基岩段：锚喷支护3.4.2井筒布置及装备1井筒断面布置井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质，运输方式，通风安全等因素。具体遵循原则如下：(1)符合煤矿安全规程，煤炭工业矿井设计规范对运输、通风、管线等布置的要求，满足施工需要；(2)有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；(3)当提升容器发生掉道或跑车事故，对井筒中各种管线或其它设备的破坏应减少到最低程度；(4)合理使用断面空间，减少井筒工程量；根据该设计矿井年产量、提升方式等实际情况，本设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施。详见主副井井筒断面图3-3、3-4及表3-2、3-3。图3-3 主井断面图表3-2 主井断面特征表巷道形状支护方式断面面积（m2）设计尺寸（mm）净周长（m）喷厚（mm）净掘顶高底宽拱形锚喷14.8015.602100450014.49150 图3-4 副井断面图表3-3 副井断面特征表巷道形状支护方式断面面积（m2）设计尺寸（mm）净周长（m）喷厚（mm）净掘顶高底宽半圆形锚喷13.7615.442300440014.491502井筒设备依据设计矿井井筒开拓方案，结合上述原则，确定本设计矿井井筒装备如下：1）主斜井井筒装备设备名称：钢丝绳牵引胶带输送机设备型号：GDS-100型运输能力：680t/h带宽：1000mm电机功率：2400Kw2）副井井筒设备设备名称：提升绞车设备型号：JTY 1.611.58电机型号：YB-355-6功率：160Kw3)辅助设备a、防爆装备b、防爆水棚c、输电、通信线路d、排水管道其他设备：另设600mm钢轨，供运输设备，维修时使用。并敷设通讯信号电缆。3.4.3井筒延深意见根据本设计矿井水平划分方案，该设计矿井只设一个水平，进行上下山开采。主副井筒从地面布置到一水平后不需要延伸。但是在进一步进行地质勘探时，井筒如要延伸，采用暗斜井延伸。3.5井底车场及硐室3.5.1井底车场形式的确定及论证井底车场是连接井下材料和设备通过井筒、井底车场运到各个工作面。排水、通风、动力供应及人员上下等，也必须通过井底车场。而井底车场的形式必须适应井下运输和井筒提升的要求，井筒形式、提升方式、大巷运输方式的不同，井底车场的形式也各异。井底车场形式必须满足下列要求：1）车场的通过能力，应比矿井生产能力有30%以上的富裕系数，有增产的可能性；2）调车简单，管理方便，弯道及交叉点少；3）操作安全，符合有关规程、规范要求；4）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；5）施工方便，建设工期短。井底车场形式的确定，应根据井田地质条件、井型大小和大巷