采矿工程毕业设计（论文）-钱吕三矿1.50Mta新矿井设计.doc

全套图纸加扣 3012250582前言煤炭是工业的粮食，我国一次能量消费中，煤炭占75%以上。煤炭不仅是我国的基本燃料，而且是重要的工业原料，从煤中可以提取二百多种产品，这些产品都是我国社会主义经济建设和人民生活所必须的。煤炭是不可再生的宝贵资源，我国人均资源仅为世界人均资源的一半，所以合理、科学的开采煤炭资源尤为重要。通过此次毕业设计大致掌握矿井初步设计的方法、步骤和内容。学习贯彻党和国家的有关方针、政策、学习国家有关的煤矿方面法律法规；将所学的理论知识掌握，并能系统的综合的应用和巩固所学理论；培养实事求是、吃苦耐劳的科学态度和工作作风，为将来的工作打下基础，提高编写技术文件和运算的能力，提高运用计算机辅助设计的能力，运用并巩固采矿CAD等软件的运用全面发展多方面能力；提高采矿英语的运用能力，为参考外文文献打下基础。本次设计是钱吕三矿新井设计，地质资料都是在实习矿上搜集的，在指导教师的指导下，并合理运用平时及课堂上积累的知识，查找有关资料和文献，力求设计出一个高产、高效、安全的现代化矿井。本设计说明书从矿井的开拓、开采、运输、通风、提升及工作面的采煤方法等各个环节进行了详细的叙述，设计严格遵守设计规范和煤矿安全规程，毕业设计要求的全部内容。但由于时间和个人能力有限，书中会有不妥之处，请老师批评指正。对每个方案都做出合理性的论述，有的部分进行了技术和经济比较，基本完成了毕业设计要求的内容。但由于时间和个人能力有限，书中会有不妥之处，请老师批评指正。1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 矿区地理位置钱吕三矿钱家营井田位于河北省丰南、滦南县境内，北部边缘属唐山市。地理坐标为东经11813111182043，北纬393006393751。本井田在开平向斜东南翼的西南段。东北与范各庄矿相邻，北和吕家坨矿接壤。井田西南起自于家庄、张福庄，东北至小营、小张各庄，南自深港、大田港、南阳庄一线，北止王庄子、大齐各庄、小赞公庄。图1-1 交通位置图 Fig.1-1 traffic and location1.1.2 矿区地形、地貌及交通运输 钱吕三矿区位于开平煤田东南翼，属于平原地区，地形平坦。地表标高+20米左右，表土层较厚，平均150米左右。井田内无河流和大的沟谷，在井田的西部和北部有俩条大的断层。该矿区走向长 4.5-5.5km，倾向长约1.8-3.3 km。面积 11.75km2。以井田中心北阳庄为起点，至京山铁路的唐山站和古治站直距分别为14.5km和16km。唐(山)倴(城)公路斜穿井田中部，北阳庄至吕家坨矿亦有公路直通，并与唐倴公路相接，交通方便。1.1.3 气候条件及地震情况钱吕三矿属于温带湿润半干旱大陆性季风气候，四季分明，雨量集中，水热同季，年平均气温-1.5-4.7,极端最高气温39.8，极端最低气温29.5，无霜期为60-128天，年降水量在350-800mm之间。风向多为西南风。本区地震历年来未超过二级，烈度为VI度。1.1.4 电源、水源及建筑材料来源该矿区的电力由位于唐山市区的发电厂供给；生产所用的水主要取自井田旁边老牛河，沙河。建筑材料主要周边的小镇或者唐山市购得。1.2 井田及其附近的地质特征1.2.1 井田地质构造钱家营井田位于开平煤田之开平向斜的东南翼，开平煤田位于燕山南麓，受新华夏系构造的控制，是一个北东向的大型复式含煤向斜构造。它包括了开平向斜、车轴山向斜、荆各庄向斜和西缸窑向斜四个含煤构造。开平向斜为一大型不对称向斜构造。井田构造以褶曲为主，断裂为辅，断层以倾向斜交为主。1.2.2 井田水文地质特征矿区地形平坦，内无大的河流湖泊，南部有个回河水库。矿区年降水量在350-800mm之间，由于巨厚冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌水之间的联系，矿井涌水量基本不受季节影响。已揭露的断裂构造富水性均较弱，导水性不强，不致成为含水层的联系通道，但受采动影响后，承压强含水层承压水通过断层带或受断层影响的脆弱部位突入矿井的可能性是存在的。此外，可能存在的陷落柱部位可能是奥陶系灰岩水与煤系地层联系的通道。1.3 煤层质量及煤层特征1.3.1 煤质及物理性质该矿区煤质工业牌号为长焰煤，黑色、沥青光泽、条带状结构、块状构造、贝壳状断口或平坦状断口，摩氏硬度约为3，质脆，以亮煤为主，暗煤次之，在亮煤条带中常见两组垂直层面的内生裂隙，一组发育，一组次之，裂隙面平坦。在裂隙中常常有方解石及黄铁矿薄膜充填，煤层与顶底板一般为整合接触。煤的物理性质：容重1.33克/立方厘米，灰份（Ag）21.31%，水分11%，挥发份（Vr）41.89%，发热量22MJ/Kg,硫含量1.95%。1.3.2 井田内煤层及埋藏条件煤层走向主体为东北至西南走向，由南北走向分别逐渐偏为南西和北西方向，整体四边形，井田中央倾向为西北方向，倾角在1216之间，平均为14左右，可采煤层间距见表1-1：表1-1 煤层间距见表 Table 1-1 seam pitch table煤层厚度煤层间距发育情况5煤层4.315全区发育7煤层3.6全区发育209煤层4.2全区发育2812煤层4.9全区发育1.3.3 煤层综合柱状图图2-1 综合柱状图Fig.2-1 synthesis histogram1.3.4 顶底板岩性煤层直接底板板：由灰黑色泥岩和灰白色粉、细砂岩所组成，结构致密、细腻、无裂隙，厚度一般在1020m之间，平均15m左右，按其坚固程度属于软质岩石。煤层直接顶板：主要由黑褐色油页岩组成，结构较细致、质软，其厚度变化西南厚约56m，东北厚约10m以上，一般510m左右，按其坚固程度属于软质岩石。1.3.5 瓦斯赋存状况及煤的自燃性本矿井瓦斯含量较低，由瓦斯分析结果可知，本井田属氮气沼气带矿井，仅在井田中部有一部分沼气带，可采边界附近有一部分氮气带。绝对瓦斯涌出量10.5立方米/分，属低瓦斯矿井。井田内煤的火焰长度在10260mm间，岩粉量为1050%，煤尘爆炸性弱。9层煤尘实验结果为：火焰长度400mm，岩粉量55%，爆炸性强，故井田内有煤尘爆炸的可能，煤尘爆炸指数为48.98%。5层煤的燃点在273304之间，平均值为285，氧化性和还原性的燃点差在3363之间，平均47。7层煤的燃点在273288之间，平均279，燃点差为35。井田内煤的燃点比其他煤田煤的燃点均低，且燃点差值也高，故本区煤是易燃的，自然发火期一般为36个月，最短30天，不利于煤炭的长期存放。 1.3.6 地质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。2 井田境界及储量2.1 井田境界2.1.1 井田的边界本井田境界浅部煤层露头为界，深部以-850煤层底板等高线为界，东部至第四勘探线，西部至第九勘探线。其走向长4.5-5.5公里，倾斜长1.8-3.3公里，面积11.75公里2。2.1.2 边界煤柱的留设按煤矿安全规程规定，边界矿柱的留法及尺寸：1) 井田边界煤柱留30米；2) 阶段煤柱斜长60米，若在两阶段留设，则上下阶段各留30米；3) 断层煤柱每侧各为30米；4) 采区边界煤柱留15米。根据参考矿井设计规范1和矿井安全规程2的相关数据要求和规定，本井田所留的各种保护煤柱均合理，符合规定。在井田范围内，储量、煤层赋存及开采条件均与矿井生产能力相适应。田内有足够的储量和合理的服务年限。井田走向长度大于倾斜长度，有四层煤，可保证矿井各个开采水平有足够的服务年限。阶段高度及阶段斜长适当，矿井通风、井下运输较容易。2.2 井田的储量2.2.1 井田储量的计算原则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 矿井工业储量工业储量：是查明矿产资源的一部分。它能满足现行采矿和生产所需的指标要求（包括品位、质量、厚度、开采技术条件等），是经详查、勘探所获控制的、探明的并通过可行性研究、预可行性研究认为属于经济的、边际经济的部分，用未扣除设计、采矿损失的数量表述。 根据储量计算公式：Z=SMr （2-1）式中：Z矿井工业储量，t S井田面积，k M可采煤层总厚度，m r煤的容重，1.4t/m3所以，Z=11.75(4.3+3.6+4.2+4.9)1.4/=279.65 Mt其中：5煤储量：11.754.31.4=70.74Mt 7煤储量：11.753.61.4=59.22Mt 9煤储量：11.754.21.4=69.09Mt 12煤储量：11.754.91.4=80.61Mt2.2.3 矿井可采储量 Zs=（ZP1P2)C （2-2）式中：Z矿井工业储量 Zs矿井可采储量 P1永久煤柱损失 P2临时煤柱损失 C采区平均回采率,由设计规范第2.1.3条，矿井采区回采率，应该符合下列规定：厚煤层不应小于75%；中厚煤层不应小于80%；薄煤层不应小于85%。全矿采区回采率按照下式计算：K= （2-3）本井田4层煤均为厚煤层，因此全矿采区回采率取0.75。 井田永久煤柱损失P1包括井田境界煤柱、断层防护煤柱，浅部防水煤柱等。P1=180030171.4+330030171.4+550030171.4+450060171.4+156060171.4+105560171.4=14.00Mt+3.74Mt=17.74Mt 临时煤柱损失P2主要包括工业广场压煤、 阶段间煤柱等。P2=（910+1045）995/2171.4+（5115+5505）60171.4=23.15+15.17=38.32MtZs=（ZP1P2)C=（279.6517.7438.32）0.75=167.69Mt 即该井田的可采储量为167.69Mt2.2.4 工业广场面积的确定由设计规范规定：工业场地占地面积：45-90万吨/年，1.21.3公顷/10万t；120-180万吨/年，0.91.0公顷/10万t；240-300万吨/年，0.70.8公顷/10万t，400-600万吨/年，0.45-0.6公顷/10万t。本矿井设计年产150万吨，所以工业广场面积为S=0.9515=14公顷，选择边长为400m350m的长方形。3 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 矿井的年产量合理性矿井年产量是煤矿生产建设的重要指标，在一定程度上综合反映了矿井生产技术面貌，是矿井开拓的一个主要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井的年产量确定的合理与否，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1.5Mt/a是非常合理和可行的，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达到4层，保有可采储量为167.69 Mt，按照1.5Mt/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较稳定，煤层埋藏较浅，倾角变化不大，由于井田面积大，水文地质条件及地质构造简单，煤层结构单一，适宜综合机械化开采，可采煤层均为厚煤层，适合高产高效工作面开采。3) 建井及外运条件本井田内有良好的煤层赋存条件，为提高建井速度、缩短建井工期提供了良好的地质条件。本井田离唐山市较近，有矿区专用铁路与国铁相通，井田内各村镇均也有公路相通，交通较便利。4) 具有先进的开采经验近年来，“高产高效”工艺在煤矿成产中有了很大发展，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，由于矿井优越的条件及外部运输条件，有利于把本矿井建设成为一个高产、高效矿井。矿井的生产能力为1.5Mt/a是可行的、合理的。3.1.2 矿井的服务年限矿井服务年限应与矿井的生产能力相适应，它两个之间的关系实质上就是矿井生产能力和矿井储量的关系。在圈定的井田范围内，矿井储量一定，井型越大，服务年限越短，井型越小，服务年限越长。当矿井生产能力和服务年限为某数值时，可使吨煤的总费用最低，相近于这个数值范围，则是合理的矿井的生产能力和服务年限。11根据矿井设计规范的规定，在计算矿井服务年限时，储量备用系数宜采用1.31.5，本矿井取用1.4。由矿井的服务年限计算公式： P=ZAK (3-1) 式中：Z矿井的设计可采储量； A矿井的年产量； K矿井储量备用系数，一般取1.4 P=Z(AK) =167.69/(1.51.4)=79.5年由设计规范第2.2.5条知，矿井设计生产能力为120240 万吨/年的大型矿井，设计服务年限不应低于50年。本矿井的服务年限为79年，符合设计规范规定。3.2 矿井的一般工作制度根据有关规定，结合本矿区煤层条件、储量状况及完成产量的需要，同时考虑法定假日，设备检修和涌水等的影响，做出相应的工作制度。本矿井的年工作日按每年330天计算，每昼夜提升时间为16小时。矿井每昼夜分为四班，三班出煤，一班检修，每班工作6小时，即“四六制”工作制。144 井田开拓在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式，开拓巷道的布置方式称为开拓方式。合理的开拓方式应根据矿井设计生产能力，地形地貌特征，地质条件，煤层赋存条件，开采技术条件，装备条件，地面外部条件等因素综合考虑。44.1 井筒形式的确定矿井开拓，就其井筒形式来说，一般有以下几种形式：平硐、斜井、竖井和混合式。下面就几种形式进行技术分析，然后进行确定采用哪种开拓方式方式。平硐：一般就是适合于煤层埋藏较浅，而且要有适合于开掘平硐的高地势，可就是这一点，本井田不能满足要求，本井田地势比较平缓，高低地的最大高差也不过十几米，很显然，利用平硐开拓对于本井田来说是没有可行性的。斜井：利用斜井开拓要求煤层埋藏较浅、倾角较大的，地质条件简单，表土层不厚的井田。斜井开拓的优点为井筒施工简单，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。但本井田表土层特别厚，斜井施工比较困难，煤层倾角不大，如果用斜井开拓工程量大，维护和运输等费用也会大幅度的增加，以上因素决定了本井田使用斜井开拓也是不可行的。 本井田的煤层赋存深度-270到-850m，表土层较厚，井筒需用特殊方法施工。根据设计规范第3.1.4条，煤层埋藏较深，表土层较厚，水文地质条件复杂、井筒需要特殊施工，宜采用立井开拓方式。 依上，本设计采用立井开拓方式。混合式：对于本矿井来说。由于平硐和斜井都是不可行的，所以混合式也就不予考虑。4.2 确定井筒的位置及数目4.2.1 井筒数目本矿年产量1.5Mt，属大型矿井，在开拓时，决定采用三个井井筒：主井、副井和风井，形成中央边界式通风。主井采用箕斗提升，副井采用罐笼伸降人员、提矸、运料、入风。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。4.2.2 井筒位置地面在选择井筒位置时，应贯彻农业为基础的方针，充分利用荒山、坡地、劣地，尽可能不占良田，不妨碍农田水利建设，避免拆迁村庄及河流改造。主要是根据以下一些原则：1) 在煤层走向方向尽量位于井田的中央，即要求其两翼的长度和储量大致相等。这主要是考虑到矿井的煤炭运输问题。当井筒位于井田内的煤炭储量中心时，全矿的运输费用达到最低。 2) 在倾斜方向上也要尽量位于中心，同时兼顾各水平井底车场的布置形式及位置。 3) 井筒位置的确定，要顾及井口标高及地面工业广场的布置，由于考虑到最高洪水位，所以要求井筒的位置确定的井口标高在+20米以上。另外，地面工业场地的布置也基本上决定井筒的位置，一般要求工业广场尽量布置集中，达到不占良田、少占农田的原则，还要求整个工业场地要布置在地势比较平缓的地带，使得场地内的建筑不受大的影响。4) 井筒尽量不穿断层、破碎带，井底车场围岩较好，要有较好的工程地质条件和水文地质条件。5) 要便于矿井供电、给水和运输，并使附近有便于建设居住区、排矸设施的地点。6) 尽量使工程量少、投资小，便于井下采区划分，同时有利于通风、行人安全。7) 选择井筒位置应该力求减少石门长度，井筒尽可能靠近运输大巷，使运输功最小。 井筒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，两翼产量分配、风量分配比较均衡，各水平两翼开采结束的时间比较接近。应尽量避免井筒偏于一侧，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，造成单翼开采的不利局面。 倾向方向井筒布置方案分析(图4-1)： 图4-1 井筒位置 Fig4-1 shaft location 表4-1方案对比表 Fig4-1 program comparison Table 方案对比 方案A方案B方案C优点初期（第一水平）工程量及建井工期最短。工业广场压煤最少石门长度较短，沿石门工程量最少煤层斜长适中，有利采区布置煤系基底有含水特大的岩层不允许井筒穿过时，可用有利于深部及向下扩展缺点总石门工程量较大布置下水平巷道石门很长而增大了运输量.工程量布置下水平巷道石门有部分工程量工业广场压煤增大初期工程量较大工业广场压煤最大石门长度及沿石门运输长度较大 方案比较：煤层的厚度大，为减少工业场地煤柱损失及适当减少工程量，可考虑使井筒设在倾斜中部靠上的适当位置并应使保护煤柱不占初期投产部分。对开采厚煤层时损失是严重问题，井筒应靠近煤层浅部。 本矿井属于大型矿井的开采范围较大，服务年限长，A方案工业广场压煤最少，初期投产快，但总石门长度大，增加了工程量和运输距离。C方案压煤最大，初期工程量也大对新建矿井不太合理。B方案兼顾第二水平的开采，减少石门总工程量，减少煤柱损失，以上因素综合考虑，认为方案B比较合理。 4.3 井筒参数及断面图表4-2 井筒特征表 Fig4-2 Shaft features table井筒名称井筒用途断面尺寸（）长度（m）直径（m）提升容器主井运煤 26.86856.0两套16吨箕斗副井进风、行人、运料30.26507.2一对3t矿车双层罐笼风井回风、兼做安全出口26.83006.0各井筒断面见图4-2；4-3；4-4： 图4-2 主井断面Fig 4-1 main shaft sections 图 4-3 副井断面图10Fig.4-3 Auxiliary shaft crosssection fig 图 4-4 风井断面图 Fig.4-4 Air shaft crosssection fig4.4 开采水平的设计4.4.1 水平高度的确定通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平，称“开采水平”，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。3开采水平的划分是与井田内阶段的划分密切联系的，而井田内划分阶段的多少主要取决于井田的斜长和阶段尺寸的大小。阶段尺寸大小以阶段垂高或斜长表示。阶段是按标高划分的，阶段上下边界的标高确定后，阶段垂高，即其上下边界的标高差就可得出。阶段斜长则因煤层倾角的大小不同而变化。本井田煤层底板标高在-270-850米，垂高为580米，倾角平均为14斜长为2600米，依设计规范阶段斜长一般为3001500米，缓倾斜煤层阶段垂高位200350m，可将井田划分为二个阶段二个开采水平，-600水平和-850水平，均为上山开采，阶段垂高分别为320米和250米，这样均符合设计规范要求。第一阶段斜为1275米，依设计规范综采工作面长度不小于150米，则划分区段数为35个，符合规范要求，本设计采用二个阶段二个开采水平的依据是：水平服务年限满足规范要求，150万吨/年，倾角小于25度矿井一水平服务年限不小于25年。本矿井也可以采用一个水平俩个阶段，上、下开采。但矿井西翼倾角16度，下山开采掘进、通风、排水等一系列问题相对突出，并且第二阶段储量丰富，服务年限长，保证安全连续生产，所以采用二个阶段俩个开采水平而不采用两个阶段一个开采水平。由于本井田煤层属缓倾斜煤层，故采用采区式划分阶段。4.4.2 第一水平储量及水平服务年限 （4-1）其中：T 矿井服务年限，年 Z 井田设计可采储量，Mt A 矿井设计年产量，Mt K - 储量备用系数K=1.4 T =70.4/(1.51.4)=33.5年25年，满足设计规范要求，故水平划分是合理的。4.4.3 设计水平大巷布置运输大巷的布置方式有三种：运输大巷可以单煤层布置（又称分煤层运输大巷）；分煤组布置（又称分组集中大巷）；全煤组集合布置（称集中运输大巷）。方案一：分煤层大巷布置优点：若采用分煤层大巷布置，开设一组主要石门，各煤层中都布置大巷，各煤层单独布置采区，均为煤层巷道，有利于掘进，矿井达产快，符合不出矸石或少出矸石的煤炭工业发展趋势，环保效益好，开采巷道相对简单。缺点：每层煤都开掘大巷，开拓工程量大，巷道的维护费用较高，不利于矿井的安全，运输通风系统复杂。轨道、管线、设备多，辅助人员多，巷道维护工程量大，维护困难，采区接替频繁，对正常生产有一定影响；每层煤都需要留保护煤柱，煤炭损失量大；在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂透风，容易引起自然发火。方案二：集中大巷布置在煤层群最下部的底板岩石中，开掘阶段集中运输大巷为所有采区服务。在集中运输大巷内，每隔一定距离开掘采区石门，将各个煤层联系起来。这种布置方式的优点是：大巷布置在底板岩石中可以免去支撑压力对大巷的影响，大大改善了巷道的维护条件；集中开拓各个煤层，采区生产能力大；大巷布置在岩层中，可按开采技术要求直线掘进，便于采用大型运输设备；运输大巷工程量少、占用轨道、管线少，各个煤层可以同时进行回采准备，开采强度大；煤层内可以不留设煤柱，煤炭损失少；其缺点是：初期工程量大，建井工期长，采区石门多，总的石门长度大，岩石工程量大。这种布置方式一般适用于井田范围大、煤层层数多、煤层间距不大的矿井中。建井施工速度慢，投产慢，达产时间长，开拓费用高。方案三：分组运输大巷布置由于各煤层间距相差不多，而距离较远，分组布置远不如集中布置在技术和经济上可行，所以不考虑用分组布置。方案一和方案二技术上均可行，现对方案一和方案二进行详细的经济比较，确定其优劣。现将二种大巷布置方式的示意图，分列如下： 图4-5 分煤层大巷布置方式 Fig.4-5 sub-seam roadway layout 图4-6 全煤集中大巷布置方式 Fig.4-6 coal-wide focus on roadway layout 表4-3 方案技术比较表Table 4-3 Technical comparison table项目方案分层布置方案集中大巷优点各煤层中都布置大巷，各煤层单独布置采区，煤层间只开一对主石门，石门工程量不大，初期工程量少，建井期短开采水平只布置一对集中巷故总的大巷开拓工程量小，大巷一般布置在煤组底板岩层中容易维护，由于用采区石门贯穿各煤层，可同时进行多个煤层的准备和回采，开采强度大；煤层可不留煤柱损失小缺点每层煤都布置大巷，总的开拓工程量大，煤层巷道维护工作量大 费用高，每条大巷都要留设保护煤柱，煤炭损失量大矿井投产前要掘进主石门、集中巷、采区石门，然后才能进行上部煤层的准备和回采，煤层间距大时，初期工程量大，建井期长现对其进行经济比较，具体见下表：15表4-4 建井工程量 Table 4-4 The volume of construction works well项目(m)方案1方案2初期大巷上山石门其他150020006000150020006000项目方案1方案2后期大巷上山石门其他4500600001500024000表4-5 基建费用比较表Table 4-5 early infrastructure cost comparison table项目方案一方案二工程量（m）单价元/m费用万元工程量（m）单价元/m费用万元初期大巷上山石门其他1500200060050100010002000200015020012010015002000600030003000200004506001200小计5501070后期大巷上山石门其他4500600001501000100020002000450600030000240000020000002400小计1350480共计19001550表4-6 生产经营费Table 4-6 Production and operation costs 项目 方案一 方案二工程量（m）单价元/（m*a）费用万元工程量（m）单价元/（m*a）费用万元服 务40年大巷上山石门其他150020006005010010010050600800240100150020002400020202001201601920小计1740664注：由于运输费用等其他费用差别不大，故没纳入详细的经济比较中表4-7 费用汇总 Table 4-7 Cost summary项目方案一方案二费用（万元）百分率%费用（万元）百分率%初期建井费550100%1070194.5%基建工程费用1900120%1550100%生产经营费1740262.1%664100%总费用3640160.4%2214100% 经过以上技术和经济上的比较的结果来看，这俩个方案各有优势。方案一初期投资少，但生产经营费用高。方案二虽然初期投资大，维护费用和总费用都比方案一少的多。因此，本设计采用方案较为合理。本矿井可采煤层有四层，即5；7；9；12；胶带运输大巷布置在-600水平上，轨道大巷也布置在-600水平上，两个大巷水平相距20米。回风大巷布置在-297m。 运输大巷承担运煤任务，在运输大巷内布置带式输送机；轨道大巷承担运料、通风、行人的任务，用绞车将材料运到工作面，从而实现了从大巷到采区、工作面辅助运输的连续性。因为大巷的服务年限都比较长，所以都采用锚喷支护。 图4-7 运输大巷断面图Figure 4-7 Transportation Roadway sections 图4-8 轨道大巷断面图 Figure 4-8 orbit roadway sections 图4-9 回风大巷断面图Figure 4-9 air return roadway sections4.5 采区划分及开采顺序4.5.1 采区形式及尺寸的确定采区是在阶段内划分的一个开采区域，它是矿井生产的基本单元。采区尺寸主要受到地质、技术、经济因素影响，我国矿井实际的采区倾斜长度多为6001000m，双翼采区的走向长度可达10002000m，根据设计矿井特点：煤层赋存稳定、倾角小、充分利用大的地质构造作为采区边界，减少煤炭损失。共划分为五个采区。详细情况见表4-8，井田各采区技术特征表，以及矿井开拓平面图。表4-8 井田各采区技术特征表Table 4-8 Mine technical characteristics of the mining area Table采区走向长度米倾斜长度储量Mt采煤方式落煤方式准备方式一采区2300115637.9走向长壁综采双翼采区二采区1500140032.5走向长壁综采单翼采区三采区1800100033.3走向长壁综采双翼采区四采区2100130042.1走向长壁综采单翼采区五采区 1300 800 20.4 走向长壁 综采 单翼采区合计 90000 5656 167.24.5.2 开采顺序矿井的开采工作，应当有计划、有步骤地按一定顺序进行，以便保证安全、均衡生产，并且有利于提高技术经济指标。 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，简化巷道布置。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：整个井田的开采工作沿着倾斜方向由上向下依次进行，即阶段下行式开采。采区：由井田中部采区向井田两翼开采，即采区前进式；区段：沿着煤层倾斜方向自上而下开采，即区段下行式；分层：自上而下逐层开采；工作面：回采工作面推进方向是从采区两翼向采区上山推进，即工作面后退式开采。4.6 开采水平井底车场形式的选择4.6.1 井底车场形式井底车场是连接井筒和大巷或者主要石门的一组巷道及井底附近各种硐室的总称。井底车场担负井上下煤炭、矸石、材料、人员的转运，是联结井下运输和矿井提升的枢纽，并为矿井的通风、排水、动力供应、调度服务，对保证矿井的正常生产起着重要作用。选择井底车场应该满足下列要求：a 调车简单，管理方便，弯道急交叉点少；b 操作安全，符合有关规定，规范要求；c 井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低；d 施工方便，各个井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩短建井时间。根据具体设计条件，本矿井选择卧式井底车场如图4-10： 1主井 副井井底煤仓水仓5水泵房6中央变电所 7清煤斜巷图 4-10 井底示意图Fig.4-10 Shaft station abridged general view crosssection distinction4.6.2 车场硐室井底车场的主要硐室为主井煤仓及装载硐室、中央变电所、中央水泵房及火药库，其位置详见井底车场平面图。根据设计规范规定，矿井的煤仓容量为 （4-1）式中：井底煤仓容量； 矿井日产量 0.150.25备用系数，大型矿井取小值则井底煤仓容量=0.154545=681t煤仓选择为立式煤仓，结构见图： 图4-11 煤仓断面图 Figure 4-11 coal bunker sections中央变电所和中央水泵房联合布置，以便使前者向后者供电距离最短，中央变电所和水泵房建成联合硐室，具体布置见开拓图。根据设计规范规定，火药库距离井筒、井底车场、主要运输巷道以及影响全矿井或大部分采区通风的风门的直线距离不得小于60米，距离硐室不小于100米，结合井底车场的实际位置，采用容量2400公斤的壁槽式标准火药库，火药库在工业广场打回风眼独立通风。4.7 开拓系统综述4.7.1 开拓方式本设计矿井采用“立井多水平、 集中运输大巷、走向长壁相结合”的开拓方式。采用立井开拓，共3个井筒，主箕斗立井、副罐笼立井、边界风井，采用中央边界式通风方式。矿井开采水平在-600m标高位置，矿井正常生产时，一个采区一个综采工作面保证年产量。4.7.2 运输系统运煤系统：工作面出煤区段运输平巷运输上山采区煤仓运输大巷井底煤仓从主井提到地面；排矸系统：掘进巷道时所出的矸石通过轨道上山运到井底车场，然后从副井提至地面；运料系统：副井井底车场轨道大巷轨道上山区段回风平巷使用地点。4.7.3 通风系统新鲜风流副井井底车场轨道上山区段回风平巷工作面；污风区段回风平巷采区回风石门回风大巷风井排出地面。4.7.4 排水系统本矿井运输大巷的坡度为4，井下的涌水经大巷流入井底水仓，由水泵房中的水泵，经副井的排水管路排到地面，由地面的排水沟流出井田边界外。4.7.5 井筒生产时井巷开凿位置及工程量 在本矿井设计中，全矿的年产量由一个综采工作面保证，移交生产时，由运输大巷和轨道大巷通过采区下部车场沿着煤层的倾斜方向向上掘两条岩石上山（运输上山和轨道上山）。两条上山斜长为1150米。初期开拓工程量：初期移交工程量是指移交生产时掘进的各类巷道、硐室、井筒等为生产服务的设施总的掘进体积，初期移交开拓工程量具体见下表4-9：表4-9 拓工程量Table 4-9 opening works 名称长度（m）掘进断面（）掘进体积（）主井68526.518152.5副井65030.219630井底车场15152运输大巷150016.624900轨道大巷150016.624900回风大巷130012.818200轨道上山115013.315374运输上山115013.315374回风平巷120013.315960运输平巷120014.817760开切眼190254750合计190154.15 采准巷道布置5.1 设计采区的地质概况及煤层特征5.1.1 采区概况设计采区为一采区，该采区位于井田西翼，西至井田第九勘探线，东部边界到工业广场保护煤柱线，大巷布置在-600水平，采区平均走向长2300米，倾斜长1156米，煤层倾角平均15。属于缓倾斜煤层，采区内地质构造简单，无断层，煤变质程度高，煤质好，绝对涌出量为10.5m3/min。发火期短，煤层直接顶较厚并且软弱。5.1.2 煤层地质特征一采区做为首采区，是上山开采，采区开采四层煤，煤层平均倾角为15，属于缓倾斜煤层，采区内地质构造简单，无断层，煤质较好，水分含量0.5615.54,瓦斯相对涌出量为10.5m3t，煤尘无爆炸性危险自然发火期为3-6个月，煤层顶底板较为稳定。5.1.3 采区生产能力及服务年限 采区可采储量=5950万t 采区边界煤柱损失量万t 采区可采储量万t采区生产能力的基础是采煤工作面生产能力，而采煤工作面的产量取决于煤层厚度，工作面长度及推进度。一个采煤工作面日产量 （5-1）式中：A0工作面单产，吨/日 L 工作面长度，米 L1日推进度，米 M采高，米 r 容重，1.4 C 工作面的回采率，93% 所以，=1904.081.40.934.3=4340t。同时考虑5%的掘进出煤，则采区生产能力为： A=A03301.05=155.4万t/a 采区服务年限：T=E/A （5-2） 式中：E可采储量，万吨 A平均生产能力，万吨/年则采区服务年限为：5.2 采区形式、采区主要参数的确定5.2.1 采区形式按照煤层群开采的联系为联合准备，即各煤层共用两个岩石上山和区段石门，煤层倾角平均为16，瓦斯量低、顶底板均无较大涌水，根据煤层赋存条件，本设计采用走向长壁采煤法。5.2.2 采区上山数目、位置及用途设计采区采用一套上山，开掘在最下部的底板岩石层中。至于采区上山的用途，运输上山作为采区的主运输，其内铺设皮带，运输采区工作面的出煤。轨道上山铺设轨道作为采区的辅助运输，运送矸石、设备、材料、兼作行人。5.2.3 区段划分根据矿井的地质条件和工作面的合理长度190m，采区采用走向长壁采煤法。采区倾向长1150米，其中留4m的区段平巷，区段间保护煤柱留15米宽，则本采区可以划分为5个区段，煤层露头煤柱60米，阶段煤柱30米。5.3 采区车场及硐室5.3.1 车场形式区段上部车场为顺向平车场，中部为单向甩车场，下部为直向平车场。每个采区只有一个综采工作面，运输量不大，所以只设材料绕道车场，运料斜巷在大巷入口处取平，由大巷进入车场绕道存车线，然后直接进入轨道上山。这种布置方式使用方便，运行可靠。1) 上部车场：车场形式为顺向平车场（与回风道在同一水平），矿车或材料车经轨道上山提至平车场平台，然后沿着矿车行进方向经回风石门运至工作面或所需材料地点。2) 车场：车场形式为石门甩车场形式，单道起坡方式。由轨道上山提升上来的矿车，通过甩车道甩到中部轨道石门中，再进到区段轨道平