采矿工程毕业设计（论文）-伊东集团沙砠子煤矿2.4Mta新井设计【全套图纸】.doc

摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为伊东集团沙砠子煤矿2.4 Mt新井设计，伊东集团沙砠子煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗，井田位于薛家湾镇东8km，周围环境中等，交通比较便利，井田向西接近薛家湾站，向北接近塘公塔站。井田走向（东西）长平均约5 km，倾向（南北）长平均约3.5 km，井田水平面积为16 km2。主采煤层两层，即6煤层，平均倾角3，平均厚约11m；9煤层平均倾角为3，平均厚度为5.9m。井田工业储量为393.152 Mt，可采储量271.25Mt，矿井服务年限为80a。井田地质条件简单。表土层平均厚度40 m；矿井最大涌水量为160 m3/h，最小涌水量为100 m3/h；煤层硬度系数f=3.0，矿井绝对瓦斯涌出量为3.57 m3/min，属低瓦斯矿井；煤层有自燃发火倾向，发火期46个月，煤尘具有强爆炸危险。 伊东集团沙砠子煤矿2.4 Mt新井设计，矿井年工作日为330 d，每天净提升时间16 h。矿井工作制度为：实行“三八”制。矿井采用双斜井单水平开拓，单层准备。采用中央并列式通风。采煤方法为长壁放顶煤全部垮落法。煤炭运输采用钢丝绳芯胶带，辅助运输采用无轨胶轮车。一般部分共包括10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。专题部分题目是“关于提高综采放顶煤开采回收率的途径研究”关键词：主副斜井；带区；放顶煤；无轨胶轮车；中央并列式全套图纸，加153893706AbstractThis design consists of two parts: the general parts，special parts.General parts for the group that time son two sand and forty mineral 2.4 Mt， Yidong three sons that time the sediment group ore in Inner Mongolia，the ZhunGeErQi laohutai mine field is located in east bay，xue family environment， the traffic is convenient， medium to run toward the west stand， xue family bay near to the north tower of male. Liantang Run towards the south) long (average about 5 km (things)， an average of about 3.5 km long，field level for 16 million m2 area. The two layers， namely 6 coal seam， the average Angle 3 ，the average thickness of 5.9m. Ida industrial reserves of 393.152 Mt， recoverable reserves of 271.25 Mt，the service life of mine is 80a. Ida simple geological conditions. The average thickness of surface soil 40 m; mine the maximum discharge for the 100m3 / h， the minimum discharge was 50 m3 / h; seam hardness coefficient f = 3.2，mine gas emission to the absolute 8.57 m3/min， is a low gas mine; seam a tendency to spontaneous combustion，combustion of 4 to 6 months，the coal dust has a strong explosion hazard. General parts for the group that time son two sand and forty mineral 2.4 Mt，Mine in working for the 330 d，the net raise every time 16 h. Mine work system are: the impleme of 38 system.Single-level dual-shaft mine development，single preparation. Ventilation with the central border. Longwall mining method for all caving caving method. Coal transport by wire rope，auxiliary transport used rubber tire vehicle. divide design new Wells in chapter 10:1. The mining and field geological features overview，2 laohutai mine field and reserves，3 working system， the design of mine production ability and the service life，4 field development，5 - to arrange tunnels with district，Mining methods; 6. Underground transportation; 7. underground transport; 8. Mine; 9. mine ventilation and safety technology; 10. mine the basic technical and economic indicators. Special section entitled The research on the comprehensive caving recovery rateand the improving method in China Keywords: main and inclined; band; caving; rubber tire vehicle; central parallel中国矿业大学2012届本科毕业设计第28页1 矿区概况及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1交通位置沙咀子煤矿位于准格尔煤田北部，行政区划属鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇。沙咀子煤矿向西7.5km与呼（市）大（饭铺）公路连接，经呼大公路至准格尔旗政府所在地薛家湾镇10km，至大准铁路唐公塔集装站13km，距109国道约10km，经荣乌高速（G18）至鄂尔多斯市东胜区150km，经城大高速至呼和浩特市131 km。大准运煤专用铁路与大秦线相连，经大秦铁路线可至北京、河北、秦皇岛港；在建的呼（和浩特）准（薛家湾）铁路在矿区北边。矿井交通十分方便，如图1-1所示。地理坐标为：东经：11119201112151；北纬：395107395258。图1-1 沙砠子煤矿交通位置图1.1.2地形、地貌矿区位于鄂尔多斯市准格尔旗东部的黄土高原地区，具有典型的黄土高原地形地貌特征。地表沟谷纵横，沟深壁陡，树枝状冲沟发育，地貌支离破碎，地形十分复杂，矿区内一般海拨标高+1297.50 m+1181.50m，高差116m。1.1.3河流矿区北部为窑沟，南部有龙王沟，西边有玻璃沟。几条大沟平时均为干沟，偶有小泉水涌出，大暴雨时会形成山洪，各沟谷流量大，泄洪快，水土流失严重。每逢暴雨都有新的沟谷形成，矿区东距黄河仅2km左右。黄河是距离较近的的唯一长年水体，一般流量2303390m3/s，干枯季节最小流量48m3/s，由于万家寨水电站的建立，黄河在矿区东缘的水位抬高为+990.33m。1.1.4气象与地震本区属大陆性气候，气候干燥，冬季严寒而漫长，夏季炎热而短暂，寒暑变化剧烈，昼夜温差大。年平均气温7.5，最低气温-29，最高气温39.5，无霜期136156t/a，年日照三千小时左右。每年十月份进入结冰期，可延至第二年四月，最大冻土深度为1.5m。冬春季多风一般风速为1015m/s，最大风速可达23 m/s。年总降水量平均287mm，最大可达518.5 mm（1973年）。年总蒸发量最大可达2896.10 mm（1957年6月 1958年6月），一般蒸发量为降水量的近56倍。降水期集中在7、8、9三个月，占全年降水量的70%以上，而且易形成洪流，沿各大小沟谷排泄至黄河，极少部分补给地下水。据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本区属地震烈度7度区，地震动峰值加速度为0.10g。1.1.5矿区经济概况本区人口少，且居住分散，以农业为主。土地贫瘠，雨量稀少，亩产较低，农业难以发展，牧业也因植被稀疏，地面栽畜量有限而难以发展。所以当地经济滞后，但随着大型露天煤矿的建成投产，薛家湾20万kW坑口电站的建成发电，呼准高等级公路及大同至准格尔矿区运煤专用铁路线的通车，准格尔地区经济实力大大增强，对地区经济腾飞起到了重要作用。准格尔旗政府的搬迁更加强了地区经济发展的引导。作为旗府所在地的薛家湾镇，经过几年的建设已具相当规模，对经济的发展也将起到重要作用。1.1.6水源及电源线路长度6km根据建设单位与供电局签订的供电协议，矿井两路35kV电源分别来自唐公塔110kV和纳林沟110kV变电站线路长度2km。根据签订的供用水合同：由准格尔旗科源水务有限责任公司为矿井提供生活用水，日保证供水量1300m3，水质满足生活用水水质标准。不足部分利用井下排水处理达标后复用。1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造1）区域地层本区地层分区属华北地层大区晋冀鲁豫地层区，鄂尔多斯地层区东胜小区，区域出露的地层由下而上有：（1）上寒武系炒米店组（3c）：下部为竹叶状灰岩、生物碎屑灰岩，鲕状灰岩夹泥岩；中部为灰岩、白云质灰岩夹生物碎屑灰岩；上部为白云质灰岩、泥质灰岩夹竹叶状灰岩，厚度330m。（2）寒武系上统奥陶系下统三山子组（3O1s）、中统马家沟组（O1-2m）：地质填图未分，为白云岩、白云质灰岩、泥质灰岩或豹皮灰岩，厚度115m226m。（3）石炭系上统太原组（C2t）：下部为铁质砂泥岩夹鸡窝状铁质结核（山西式铁矿）、泥岩及砂岩。中部为粗砂岩、砂泥岩、泥岩夹7、8、9、10#煤层，上部粘土岩、砂泥岩、泥岩，顶部为6#煤层，厚度17m157m。（4）二叠系下统山西组（P1sx）：由粗砂岩、砂泥岩、泥岩夹15#煤层组成，其中3#、5#局部可采，厚度21m95m。（5）二叠系下统上统石盒子组（P1-2sh）：由紫红色泥岩、砂泥岩、粉砂质泥岩、长英砂岩含砾粗砂岩组成，厚度大于170m。（6）白垩系下统志丹群（K1z）：为紫红色砂砾岩、砂岩、砂泥岩互层，厚度大于392m。（7）第三系上新统（N2）：红色泥岩、砂质泥岩、砂砾岩，含钙质结核，厚度090m。（8）第四系上更新统（Q3）：黄土、粉砂土含钙质结核，厚度0120m。（9）第四系全新统（O4h）：风积砂土、冲洪积砂砾石层、残破积层。2）区域构造准格尔煤田位于鄂尔多斯台向斜东部边缘，总体为一走向近南北、倾向西，倾角10度以下的单斜构造，沿走向分布有一系列波状起伏。煤田南部受田家石畔挠断带的控制，形成了一系列走向北西的褶皱构造，有田家石畔长滩挠断带，田家石畔背斜，沙沟向斜、老赵山梁背斜、双枣子向斜。中北部受黄家梁背斜窑沟背斜的控制，形成次一级走向北东的褶皱。3）井田地层井田内广被第四系黄土以及风积砂土覆盖，基岩露头很少，仅在井田北部脑包沟、东部脑包沟支沟，及井田南部小鱼沟有少量白垩系下统志丹群出露，地层由老至新分述如下：（1）石炭系上统太原组（C2t）：是区内主要含煤地层，地表未出露。下部岩性为砂泥岩夹鸡窝状铁矿结核（山西式铁矿）、砂质粘土岩，砂泥岩、泥岩夹粗砂岩。该套地层原报告定为本溪组，根据1996年全国地层划分内蒙古分册（15），已并入太原组。中部为灰白色粗砂岩、黑色泥岩夹8、9、10#煤层，在8与9煤层之间夹一层厚约10m的灰白色粗砂岩，全区分布，是8#和9上煤层标准层之一。在11#煤层底部有一层厚约1020m的灰白色粗砂岩（K1），是底部煤层标志层。上部为黑色泥岩、砂泥岩、碳质泥岩夹6#煤层，以灰白色粗砂岩（K2）厚1015m与中部分界，（K2）是6煤组与8#煤层主要对比标志。本组厚度61.77133.93m，平均厚度96.86m。北部、西部薄，东部部分被剥蚀。太原组含煤建造，基本可以划分四个旋回，从奥陶系灰岩不整合面之上铁质砂岩开始至（K1）粗砂岩底，由一个完整的由粗细沉积韵律组成。第二旋回为（K1）粗砂岩9上#煤层结束；第三旋回9#煤层顶部粗砂岩开始，到8#煤层结束；第四旋回由粗砂岩（K2）6#煤层顶部砂质泥岩结束。（2）二叠系下统山西组（P1sx）：是区内含煤岩系之一，无可采煤层。由灰白色粗砂岩，砂泥岩、泥岩、含3、5#煤层，地层厚度较稳定，厚53.2672.03m，一般在60m左右，与太原组整合接触。（3）二叠系下统中统石盒子组（P1-2sh）：岩性为紫红色砂岩、砂泥岩、泥岩、砂质粘土岩及粗砂岩。最大厚度77m，与下伏山西组呈整合接触。（4）白垩系下统志丹群（K1z）：由上而下为紫红色砾岩、砂砾岩、砂泥岩互层，厚度不等，不整合于下伏石盒子组之上。出露于井田北部及东南部较大的沟谷中。（5）第四系上更新统（Q3）：黄土、轻亚粘土、细粉砂夹钙质结核。全新统（Qh）：地表为风积砂及风成砂土，地质填图未分，矿区钻孔所见厚度最大118m。4）井田构造井田总体为北西单倾斜构造，倾角小于10度，沿走向具有缓波状起伏，形成宽缓的背向斜构造。井田北部有脑包沟背斜，中部为贺家山向斜，井田南端有窑沟背斜。（1）脑包沟背斜：位于井田北部，长约1.5km，轴向北东45，褶皱两翼平缓，倾角13，波幅小于20m，经钻孔验证为穹隆状构造，已控制并于查明。（2）贺家山向斜：位于井田中部11、10勘探线之间，轴向北东50，长约1.5km。东北端紧密，西南端宽缓，南翼陡，北翼缓，南翼倾角为6（3）窑沟背斜（东南翼）：背斜轴向东南45，从井田南端通过，影响了井田南部的煤层产状，倾向北西，倾角36之间，褶皱已控制查明。综上所述，井田构造复杂程度属于简单类型。（5）岩浆活动井田内施工的钻孔尚未见到火成岩体。图1-2 地质综合主状图1.2.2井田水文地质1）地形地貌及气候条件本区属鄂尔多斯黄土高原，因流水作用的冲蚀，地形变的十分复杂，沟谷纵横交错，沟深壁陡，断面多呈V字型，树枝状分布，沟谷中有基岩外露。本井田地形西高东低，海拔标高在+1297.50 m+1181.50m，高差116m。本区属大陆性气候，冬季严寒而温长，夏季炎热而短暂，寒署变化剧烈，昼夜温差大，气候干燥，蒸发量大，为降水量的四倍多，而降水多集中在七、八、九月，形成集中补给和集中排汇。由于地下水补给主要来源于大气降水，但地表冲沟切割太深，所以不利于地下水富集。2）含、隔水层特征岩性特征及含（隔）水性：井田位于小鱼沟矿区南部，面积5.4577km2，井田北部为脑包沟背斜，南部小鱼沟背斜，矿井处于贺家山向斜之中，井田地形标高13001088m，相对高差达212m。沿北部脑包沟及其支沟、小鱼沟均有泉水溢出，上部地层地下水多以泉水排泄。（1）第四系全新统冲洪积层（Qhal+pl）：分布在脑包沟、小鱼沟及其支沟中，以中粗砂、砾为主，厚度不大，水量不丰富，潜水位变化大。（2）上更新统黄土（Q3）：全区分布，厚度达118m，有少量泉水出露，流量为0.030.1L/s，施工钻探过程中，大多在底部发生严重漏水，为一透水不含水层。（3）志丹群（K1z）：钻孔最大厚度226m，由砾岩、砂砾岩、粉砂岩及砂质泥岩组成；地表有泉水出露，流量一般在0.010.1L/s之间，HCO3Ca型。根据小鱼沟矿区ZK14号抽水孔，该孔水柱高度4.0m，水位埋深162.99m，水位标高1017.43m，因水柱高度不足，未能正式抽水实验。（4）石盒子组（P1-2sh）：出露于小鱼沟中上游，钻孔厚度77m，由砂质泥岩、砂岩、砾岩等组成，在该岩段钻进时严重漏水，未见泉水出露。（5）山西组（P1sx）：地表被覆盖，钻孔中厚度5372m，由砂岩、泥岩、砂质泥岩、粘土岩夹15#煤层组成。井田内37号孔属水位观察孔、136号孔38号孔做了抽水试验，37号孔水柱高度14.31m，水位标高988.10m，136号孔水柱高度2.55m，水位深度245.86m，水位标高993.89m，38号孔水柱高0.25m，两孔因水柱高度不足，未能进行抽水试验。地表未见泉水出露，该含水组为6#煤层充水含水层。（6）太原组（C2t）：厚度62.30134.73m，砂岩、泥岩夹610煤层，钻孔施工过程中大部分钻孔严重漏水。底部有一层铝土质粘土岩、砂质粘土岩全区发育，是一良好隔水层，该层距9煤层1547m。（7）中下奥陶统（Q1-2）：矿区内有19个钻孔揭露或穿过该层，厚度0.641.55m，岩溶不发育，裂隙多被钙质充填。黄河流经矿区东侧约1km处，黄河水的标高在建万家水库后水面也只上升到+990m。根据11月30日内蒙古国土资源厅矿产管理处同意的开采6号煤的实际标高为+1080+1020m，均位于黄河水面以上，可见黄河对矿井开采的影响非常小。1.2.3矿井涌水量预算：本核实报告沙咀子煤矿也在调查之列，都开采6号煤层，基本都无水，或涌水量很小。牛连沟煤矿90年代初曾发生过4次突水淹井事故，分析可能与阳坡挠曲带有关，因岩层挠曲，裂隙必然发育，也使各粒级砂岩，易风化变疏松，富水性增强，所以本矿井在采掘到陷落柱附近应加强矿井水的动态观测。矿井涌水量不大，主要以裂隙岩层充水，矿井生产期间正常涌水量20 m3/d。矿井采用灌浆防灭火措施，泥浆的脱水量为14.37 m3/h。考虑到陷落柱、老采空区和开采裂隙可能导通地表等不利因素影响，矿井正常涌水量按100m3/h，最大涌水量按160 m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件（1）总体为一走向近南北、倾向西，倾角10度以下的单斜构造，沿走向分布有一系列波状起伏。（2）煤层的风、氧化，井田北部有风化煤分布，但面积不大。风化煤特征及确定的依据：井田内无煤层露头，主要靠钻孔煤芯观察，风化煤一般呈黑色、粉沫状、染手，手捻后为黑褐色，无光泽，无结构，比重轻，不易点燃或不燃，以此为标准确定风化煤。风化煤的层位除肉眼观察外，还依据测井曲线，分析成果等综合成果进行判别确定。1.3.2煤层1）含煤性本区属华北型石炭二叠纪煤田。含煤地层为上石炭统太原组与下二叠统山西组，太原组含煤4层：为6、8、9、10#煤层，可采煤层3层，不可采煤层10层。6#煤层为特厚煤层，全区大部分可采；8#煤层局部可采； 9#煤层全区可采；10#煤层厚度03.14m，平均厚度0.59米属不可采煤层。煤层平均总厚25.96m，太原组平均厚度78.96m，含煤系数33%。山西组含煤2层，3#煤层厚度00.70m，平均厚度0.38m属不可采煤层，5#煤层厚度0.100.51m，平均0.35m属不可采煤层。煤层平均总厚0.69m，地层平均总厚61.74m，含煤系数1%。2）煤层井田内可采煤层3层：即6、8、9#，其中6、9#为主要可采煤层。（1）6#煤层：位于太原组顶部，是井田内主要可采煤层，全区可采，厚度9.7113.80m，平均11.78m。可采厚度9.7112.86m，平均11m，属较稳定煤层。结构复杂，为复煤层，含夹矸最多达21层，平均10层，煤层中夹矸总厚04.66m，平均2.23m。夹石岩性为粘土岩、砂质粘土岩、泥岩及炭质泥岩，结构尤以顶部最为复杂。顶板岩性大部为泥岩、粘土岩，其次为砂岩。底板岩性主要为泥岩，其次为粘土岩、砂岩。（2）8#煤层：位于太原组中上部，主要分布井田西部，东部缺失，大部分可采，煤层厚度03.24m，平均1.44m，可采厚度0.802.64m，平均1.52m，厚度变化大，属不稳定煤层。含夹矸1层，平均厚度0.13m。顶底板岩性均为砂岩、泥岩、粘土岩。距6#煤层13.6125.03m，平均16.88m。（3）9#煤层：为井田主要可采煤层，位于太原组中下部，全区可采。煤层厚度2.018.90m，平均6.3m；可采厚度2.438.40m，平均5.9m。煤层结构简单复杂，含夹矸最多11层，平均3层，单层夹矸最大厚度1.0m左右，平均夹矸厚度0.26m，煤层中夹石平均总厚为0.66m，岩性为粘土岩、泥岩、碳质泥岩。煤层顶底板岩性均为砂岩、泥岩、粘土岩。距9上煤层间距0.2419.27m，一般在7m左右。属较稳定煤层，井田煤层特征见表1-1。表1-1可采煤层特征表煤层号煤层厚度利用厚度夹矸厚度煤层间距可采范围稳定性最小最大平均(点数)最小最大平均(点数)层数最小最大平均(点数)69.71-13.80111.78(64)9.7-12.8611(23)13.16-25.0316.88（16）全区可采较稳定2.19-12.916.15(64)8大部可采不稳定较稳定80%，所以，高级储量符合煤炭工业设计规范要求。2.3矿井可采储量2.3.1安全煤柱留设原则（1）工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩石移动角流沙层中采用45，煤系地层据扎局生产矿井实测资料采用75（3）维护带宽度：风井场地15m，村庄10m，其他15m；（4）断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为25m；（5）工业场地占地面积地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占指标见表2-2。表2-2 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2矿井永久保护煤柱损失量本井田采用三条大巷，分别为胶带运输巷、回风大巷在煤层里，辅助运输巷在岩巷里。分别间隔40米，总计留设160米的保护煤柱。计算如下：平均密度为1.44tm3，总计厚度为11米，巷道长度为4493.55米 （1）主要巷道保护煤柱损失 Z6 =1601.44114493.55=11.39 Mt（2）井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱: Z=6489.5725111.44=2.57 Mt风井井筒保护煤柱: Z=SMR=6824.925111.44=2.7 （3）井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱按沙咀子煤矿实际情况取25m，通过CAD的查询功能，知道井田周长为L=15399m，则用公式2-3计算井田边界保护煤柱损失。 （2-2）式中： 井田边界煤柱宽度25m； 井田边界长度，15399m； 煤层厚度，11m； 煤层容重，1.44t/m-3； 井田边界保护煤柱损失，Mt。代入数据得： 6.09Mt（4）工业广场保护煤柱 Z=SMR （2-3）式中： Z工业广场煤柱量，Mt； S工业广场面积，m2； M煤层厚度，11m； R煤的容重， 1.44t/m3。 Z=22064.78251.4411=8.74Mt工业场地保护煤柱如图2-2:图2-2工业场地保护煤柱表2-3 保护煤柱损失量煤 柱 类 型储 量（Mt）主要巷道保护煤柱损失11.39井筒保护煤柱损失2.57工业广场保护煤柱损失8.74井田边界保护煤柱损失6.09风井保护煤柱损失2.7合 计31.492.3.3 矿井可采储量矿井的可采储量按下式计算：Zk=（Zg-P）C （2-4）式中：Zk矿井的可采储量： Zg矿井的工业储量，393.152Mt； P保护工业场地、井田境界、河流、建筑物等留设的永久煤柱损失量，31.49Mt； C采区采出率，取0.75。厚煤层0.75；中厚煤层0.80；薄煤层0.85。则： Zk =（393.152-31.49）75% =271.25Mt 6号煤层可采储量； Z6 =（253.440-25.4）75% =171.03Mt 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330天，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，两班生产，一班检修备，每班工作8小时。矿井每昼夜净提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1确定依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：（1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；（2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；（3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；（4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计生产能力沙砠子井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，媒质为肥煤和焦煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定沙砠子煤矿矿井设计生产能力为2.4Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为： （3-1）式中： T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，Mt；A设计生产能力，万t；K矿井储量备用系数，取1.4则矿井服务年限为： T =271.25 / 2.41.4=80（年）矿井开采6号煤层的服务年限； T1=171.03/2.41.4=51（年） 符合煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力井田内6号煤层平均11m，为特厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采放顶煤工作面保产。（2）辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为双斜井单水平开拓，主斜井采用胶带输送机运煤，副斜井采用无轨胶轮车辅助运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主斜井胶带运输机提升至地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用胶轮车直接下放物料。同时也能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。（3）通风安全条件的校核矿井瓦斯无爆炸危险性，有煤尘爆炸危险。须采取降尘措施。（4）满足规程要求矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求，见表3-1。表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平服务年限（a）煤层倾角45600及以上70353005006030120240502520154590402015154 井田开拓4.1井田开拓的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。（1）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；（2）合理确定开采水平的数目和位置；（3）布置大巷及井底车场；（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；（5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；（6）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：（1）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。（2）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。（3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。（4）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。（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、综掘机械化、自动化创造条件。（6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1井筒的确定（1）井筒形式：一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。在一般条件下，平硐最简单，斜井次之，立井复杂，选择井筒形式必须从自然地质条件，技术条件和经济条件等各方面因素综合考虑。各井筒适用条件斜井：适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。平峒：适用于地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。立井：煤层埋藏深、表土厚或水文情况复杂，井筒需特殊施工；开采煤层受倾角、厚度、CH4、水文等条件限制；多水平开采的急斜煤层；凡不适合斜井、平硐及综合开拓方式时，均可采用立井开拓。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、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，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。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、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角小，平均3o，为近水平煤层；表土层薄，无流沙层；水文地质情况比较简单，涌水量小；井筒不需要特殊施工，因此可采用斜井开拓或立井开拓。经后面方案比较确定井筒形式为双斜井。（2）井筒位置的确定井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原则：有利于井下合理开采（a）井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。 （b）井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。有利于掘进与维护（a）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具有较好的水文、围岩和地质条件。（b）为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。（c）为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及受采动影响的地区。（d）井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。便于布置地面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。为了便于地面系统之间互相联接，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，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。