采矿工程毕业设计（论文）-大雁矿业集团二矿1.8Mta新井设计【全套图纸】.doc

摘 要本设计矿井为内蒙古大雁二矿1.80Mt/a新井设计，共有4层可采煤层，总厚度约14m。煤层工业牌号为褐煤，设计井田的可采储量159.4Mt，服务年限为62.7a，本矿井设计采用双立井方案开拓，划分两个水平，一个工作面达产。四层煤联合开采，采用集中大巷布置，大巷采用10t架线式电机车牵引3t底卸式矿车运输，采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤工艺。关键词：走向长壁 矿井设计 综合机械化全套图纸，加153893706AbstractThe design of the mine in Inner Mongolia coal mine Dayan 1.80 Mt / a new design, a total of 4 layers coal seam. Total thickness of about 14 meters. Coal industry brands for lignite, coal mine design recoverab le reserves of 159.4 Mt, the service life of 62.7 years. The use of mine-shaft design program development will have two levels, one face up to the middle. Four joint coal mining, using concentrated in large roadway layout, Roadway using 10 tons of overhead line electric traction 3 tons dump cars transport, mining method for longwall mining method, Mining technology for integrated mechanized mining technique. As my ability and the limited time available, the inherent design shortcomings, I ask the experts and teachers criticized corrected.Keywords: The alignment grows the wall; Mine design; Synthesize the mechanization.91目录摘 要IAbstractII目录1绪论5第1章 井田概况及地质特征61.1 井田概况61.1.1 交通位置61.1.2 气象地震61.1.3 地形地势61.1.4 雨量风向风速71.1.5 煤田开发史及近况71.1.6 井田区及邻区经济状况71.1.7 河流71.1.8 原材料及水电供给情况71.2 地质特征71.2.1 矿区范围内的地层情况71.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造81.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征91.2.4 岩石性质 厚度特征101.2.5 井田内的水文地质情况101.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性101.2.7 煤质 牌号及用途101.3 勘探程度及可靠性11第2章 井田境界 储量 服务年限122.1 井田境界122.1.2 井田周边情况122.1.1 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 保安煤柱142.2.3.储量计算的评价152.3 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 矿井生产能力的确定152.3.3 矿井服务年限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原因及其具体情况173.1.3 确定井田开拓方式的原则173.2 矿井开拓方案的选择183.2.1 井硐形式和井口位置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243.3.1 井硐形式和数目243.3.2 井硐位置及坐标243.3.3 水平数目及高度253.3.4 石门 大巷(运输大巷)数目及布置253.3.3 井底车场形式的选择263.3.4 煤层群的联系283.3.5 采区划分283.4 井硐布置和施工293.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护293.4.2 井硐布置及装备303.4.3 井筒延伸的初步意见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 储车线路 行车线路布置长度333.5.3 井底车场通过能力验算343.6 开采顺序383.6.1 沿井田走向的开采顺序383.6.2 沿井田倾向的开采顺序383.6.3 采区接续计划38第4章 采区巷道布置与采区生产系统394.1 采区概况394.1.1 设计采区的位置 边界 范围 采区煤柱394.1.2 采区地质和煤质情况394.1.3 采区生产能力 储量及服务年限394.2 采区巷道布置404.2.1 区段划分404.2.2 采区上山布置404.2.3 采区车场布置424.2.4 采区煤仓形式 容量及支护444.2.5 采区硐室简介464.2.6 采区工作面的接续464.3 采区准备474.3.1 采区巷道的准备顺序474.3.2 采区主要巷道的断面及支护方式47第5章 采煤方法495.1 采煤方法的选择495.2 回采工艺495.2.1 选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备495.2.2 工作面循环方式和劳动组织形式51第6章 井下运输和矿井提升546.1 矿井井下运输546.1.1 运输方式和运输系统的确定546.2 矿井提升系统566.2.1 矿井提升设备的选择56第7章 矿井通风安全587.1 矿井通风系统的确定587.1.1 概述587.1.2 矿井通风系统的确定587.1.3 主扇工作方式的确定587.2 风量计算与风量分配597.2.1 矿井风量计算的规定597.2.2 风量计算597.2.2 风量分配637.2.3 风速计算647.2.4 风量的调节方法和措施657.3 矿井通风阻力的计算657.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力667.4 通风设备的选择687.4.1 主扇的选择计算687.4.2 电动机的选择697.4.3 反风措施697.5 矿井安全生产措施697.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸707.5.2 火灾与水患的预防707.5.3 其他事故的预防707.5.4 避灾路线及自救规定71第8章 矿井排水728.1 概述728.1.1 矿井水来源及涌水量728.1.2 对排水设备的要求728.2 矿井主要排水设备738.2.1 排水方式与排水系统简介738.2.2 主排水设备及管路的选择计算73第9章 技术经济指标76总结78致谢辞79参考文献80附录 181附录 295 绪论 毕业设计是通过现场实际的学习，把理论和实际联系起来，把以前学过的知识串联起来，为己所用。矿井设计涉及的知识比较多，这就需要我们发现问题，分析问题，并且通过各种渠道解决它。通过查阅资料我们也增长了不少的知识。设计中采用了方案比较法，来选择最优方案。依据井田的资源条件，地形、交通等情况，使矿井各部分集中化，做到投资省、工期短、出煤快、效率高、成本低、安全好、综合经济效益好的新型矿井，设计中对井田开拓方式、采煤方法、采区布置、矿井排水、通风供电以及安全问题等做了一定的介绍。本设计矿井采用的是走向长壁采煤法，工作面采用综合机械化。 我国煤炭生产建设正迅速发展，煤矿的开采技术也在不断的进步。作为采矿工程专业的毕业生，我们应该为现代化的煤炭事业贡献一份力量。第1章 井田概况及地质特征 1.1 井田概况1.1.1 交通位置大雁矿区隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔鄂温克族自治旗管辖，位于大兴安岭西麓的海拉尔河中游，。矿区西连海拉尔区，东接牙克石市，南邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。矿区交通便利，滨洲线铁路在矿区中部穿过，国防公路301线在矿区北部通过。图1-1 大雁交通位置图1.1.2 气象地震本区属亚寒带大陆性气候，冬季漫长而寒冷，春季干燥风大，夏季湿润短促，秋季气温骤降，降雪期为每年9月到翌年的4月下旬，结冻期为每年10月至翌年4月，冻结厚度一般在4m左右，本地区地震动峰值加速度（g）为0.06。1.1.3 地形地势大雁二矿矿区位于大兴安岭西北面，海拨标高在640-700m之间，矿区北部及南部有沼泽，地表植被以草本植物为主。二矿井田内地形较简单，其地势为西北高而东南低。1.1.4 雨量风向风速年降雨量小，年平均降水量为3630mm，蒸发量大，年平均蒸发量为1231.6mm，年平均气温为-4C,最低气温为-43.5C ，最高气温为+35.5C ，年平均风速为2.3m/s，最大风速为21 m/s。1.1.5 煤田开发史及近况在井田的露头部分还有一矿、三矿等隶属于大雁矿务局的国营煤矿正在生产中。 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如黄烟等；井田邻近杏花大队后山的火山碎硝岩，可供建筑所用。1.1.7 河流 本区地表水系以河流为主，矿区北部有海拉尔河由东向西流。该河流距离矿区最近点在1km以外，对矿井开发影响不大。1.1.8 原材料及水电供给情况水源来自开采地下水，海拉尔河水，能够满足生产与生活需要；原材料以及生产生活用电均来自牙克石市。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况二矿井田附近出露的地层有中生界白垩系下龙江组、梅勒图组、大磨拐河组、甘河组、伊敏组以及新生界的第四系地层。现将本区地层概况由下到上分述如下： 1.中生界白垩系下统(K1)：（1）龙江组(K1lj)：本组地层呈大面积的出露在大雁煤田的北侧，按其岩性及岩性组合可分为上下两个岩段。 下部中酸性熔岩段：由灰-灰紫色的流纹岩、松脂岩、含角砾凝灰熔岩、晶屑岩屑凝灰岩、酸性凝灰岩等组成。 上部凝灰碎屑岩段：本段地层下部为晶屑岩屑凝灰岩，之上为凝灰角砾岩。上部为凝灰粉砂岩，并夹有凝灰粗、细砂岩和晶屑凝灰岩等。2.泥盆系上统大民山组(D3d)：本组地层呈零星状分布在井田的西北部，该组地层主要有蚀变安山岩、酸性熔岩、凝灰质砂砾岩等组成，普遍变质。（2）大磨拐河组(K1d)和伊敏组(K1ym)：本地层全部被第四系地层掩盖，与下伏地层呈不整合接触。该组地层全区发育，由砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。（3）第四系海拉尔组(Qh)：本组地层分布广泛，由未胶结的松散沉积物组成。其上部是黑色腐殖土和浅黄色风成砂，下部是粘土和砂砾等。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造大雁煤田内断层大部分是向南倾斜，与煤层倾向相反，二矿井田内断层较发育，构造条件属中等。经钻探与井巷揭露，本区内发育有6条大、中型断层，即F15、F16、F17、F18、F19、F20，其中F17、F18、两条断层为产状基本相似的平行断层，共同组成一个较大的断裂带，是二矿井田的北部边界断层；F16断层是井田南部边界断层，F15断层是井田东部边界断层。表1-1 断层一览表断层名称走向落差（m）倾角F15NE1730-7040-55F16NE1430-5545-60F17WN1130-24036-50F18WN1030-26037-55F19NW2190-31044-60F20NE1330-5035-541.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 17煤层：赋存不稳定，煤层厚度变化于2.5-4.5m之间，平均3.5m，仅有个别零星钻孔见煤点厚度大于4.5m。18煤层：赋存不稳定，煤层厚度变化于2.5-4.5之间，平均3.5m，西部略厚于东部，仅在本区西部个别零星钻孔见煤点厚度大于4.5m。 22煤层：赋存不稳定，煤层厚度变化于3-5m之间，平均3.5m，仅在本区中部和西部个别零星钻孔见煤点厚度大于5m。25煤层：赋存较稳定，本层在东北部和西北部与煤系基底相接，煤层厚度变化于3-4.7m之间，平均3.5m。图1-2 煤层柱状图1.2.4 岩石性质 厚度特征 表1-2 岩石主要物理力学性质指标表名称容重kg/cm3孔隙度抗压强度102 kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102 kg/cm3弹性模量kg/cm3砂岩2.0- 2.55-252-200.5-0.40.5-71-10砾岩2.2- 2.45-151-150.2-1.50.8-8.22-8灰岩2.1-2.65-205-200.5-2.01-85-10页岩2.0-2.316-301-100.2-1.01-3.42-81.2.5 井田内的水文地质情况本区含水层以煤系风化裂隙带含承压水为主，风化带以下为煤系风化裂隙含水层为辅。本区第四系地层基本无水，大雁煤田内没有主要河流通过， 本井田内受采掘破坏或影响的为孔（裂）隙含水层，多属于静储量含水。全矿井涌水量平均为201.3m3/h，最大为533.93m3/h，采掘工程受水害的影响，但不会威胁矿井安全。1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性本区煤种为褐煤，煤化程度低、燃点比较低，极易风化成粉末，煤炭采出后堆积在一起，因湿度较大，煤堆很容易发热，当温度达到临界值时，就会发生煤的自燃。本区煤层自燃发火期一为69个月。1.2.7 煤质 牌号及用途本区所有煤层均具有相似的物理性质，均呈黑褐色，具有弱沥青光泽，多属暗淡型煤。结构呈条带状，有时可见条带状结构或木质结构。硬度在1-3之间，但韧性较强，煤的试密度为1.111.42/1.24。本区煤种为褐煤，煤的灰分产率较高，发热量较低，全硫含量为低硫或特低硫煤，所以本区煤主要用于发电、锅炉用煤及民用生活燃料。1.3 勘探程度及可靠性本井田最后一次精查基本上搞清本井田的煤层赋存情况和主要的地质构造情况。根据本区断裂的一般规律，往往在大断裂附近还有很多较小的断裂，还可能有新的断裂没有控制，这些都需要在建井和生产过程中予以注意。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.2 井田周边情况大雁二矿经技术经济分析后，井田走向5.1km,倾向2.55km,井田面积约13.5km2。确定本设计井田境界为：南部以露头和F16断层为界，西以F19断层为界，东以F15断层为界，北部以大雁三矿煤矿为界。2.1.1 井田境界确定的依据（1）划分的井田范围要为矿井发展留有空间；（2）以地形、地质条件作为划分井田境界的依据；（3）井田要有合理的走向长度；（4）要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物。2.1.3 井田未来发展情况该设计井田东部以F15断层为界，西以F19断层为采掘范围，随着技术的进步，可能在更深部发现可采煤层，井田内的储量会越来越精确。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算1、矿井初步设计应计算以下储量：（1）矿井设计储量：矿井工业储量减去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性煤柱损失量后的储量；（2）矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护煤柱煤量后乘以采区回采率；（3）矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量”和“暂不能利用储量”； （4）矿井工业储量：勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量。2、井田工业储量应按储量块段法进行计算：块段储量=块段面积块段平均厚度容重/cos为煤层平均倾角计算得Zc=58250000(1.243.4+1.303.5+1.283.5+1.303.6) 104 / cos18=273.55 Mt3、矿井可采储量的计算Z=(Zc-P) C 式中：Z可采储量，Mt Zc工业储量，Mt P永久煤柱损失，Mt C采区回采率,厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85；地方小煤矿不低于0.7表21 矿井可采储量汇总表 水平别煤层别工业储量A+B+C(万t)煤炭损失量（万t）可采储量（万t）工业场地井田境界断层其他损失合计开采损失172130.09534.638.254.628155.4426.011548.69182080.09536.239.658.126159.9416.011504.19221944.98035.135.65525150.73891405.28252305.22635.2834.853.929152.98461.051691.2合计8460.396141.18148.2221.6108618.981692.076149.36173402.9935.2537.2255.5821147.2680.62575.19183302.9636.338.1154.6522145.9660.62496.46223094.5034.235.153.2220144.3618.92331.3253101.2135.2336.2154.6525148.6620.242332.37合计12811.96140.98146.64218.1885862580.349735.32总计21272.356282.16294.84439.71961204.984272.4115994.962.2.2 保安煤柱1.工业场地及主要井巷保护煤柱留设（1）工业场地保护煤柱留设，工业场地地面受保护面积应包括受保护对象及围护带，围护带宽度为15m。煤柱留设应在确定地面受保护面积后，用移动角圈定煤柱范围，移动角数值应采用本矿区实测数据。（2）立井圈定其保护煤柱时，应根据井筒深度、岩性、用途、煤层赋存条件及地形特点等因素，地面受保护对象应包括绞车房，井口房或通风机房风道等，围护宽度为20m。2.断层带及井田境界煤柱的留设断层带及井田境界煤柱可按照实习矿井所留设煤柱尺寸获取3050m的煤柱宽度来计算。设计时应结合实习井的具体情况和“三下”采煤理论进行分析。3.本井田边界煤柱留设及断层、井筒周边煤柱的留设井田边界及断层带煤柱留均为40m；井筒周边煤柱留设为15m。2.2.3.储量计算的评价本设计井田的各类储量计算都按照有关规定执行的，由于技术水平所限，储量计算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 该设计矿井每日净提升16h，矿井年工作日确定为330d，采用四六工作制制度。2.3.2 矿井生产能力的确定矿井生产能力主要根据煤层赋存状况、地质条件、井田储量等情况来确定。本井田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/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 矿井服务年限矿井服务年限计算公式如下：T =Z /（Ak）式中 Z 矿井设计可采储量，Mt；A 矿井生产能力，Mt/a；K 矿井储量备用系数，k=1.31.5。根据本矿井实际情况，取k=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 T =Z /（Ak）=158/（1.51.4）=75.2 a方案B：1.8Mt/a T =Z /（Ak）=158/（1.81.4）=62.7 a方案C：2.4Mt/a T =Z /（Ak）=158/（2.41.4）=47.0 a参照煤矿工业设计规范规定，方案B较为合理，即：矿井生产能力为1.8 Mt/a；矿井服务年限为T=62.7a 。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本设计大雁煤矿位于内蒙古牙克石市，西连海拉尔区，附近大雁三矿、四矿基本都是立井开拓方式，附近一些小的矿井也基本都是立井开拓方式。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况1.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）地形地貌和地面条件；（2）技术装备条件；（3）井田地质和水文地质条件；（4）煤层赋存和开采技术条件；（5）总体设计和矿井生产能力要求等。2.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：本井田南高北低，海拔在+640-+700m之间，地表有部分森林，植被以草本植物为主。（2）煤层赋存情况：整个井田上部标高在+650m，下部标高在-100m,共有四层可采煤层17#、18#、22#、25#。煤层走向长约5100m,倾向长约2550m，煤层属中厚煤层，平均倾角在18左右，顶、底板为粉砂岩，粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。3.1.3 确定井田开拓方式的原则（1）合理集中开拓布置，简化生产系统；（2）合理开发资源，减少煤炭损失；（3）贯彻执行有关煤矿安全生产的规定，要建立完善的通风系统，减少巷道维护量，使主要巷道保持良好状态；（4）贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、投资少、成本低、效率高创造条件。要使生产系统完善、可靠，减少开拓工程量和初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置1.井筒形式：开拓方式按照井筒的倾角不同分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓方式。平硐开拓：由地面开凿通向煤层的平硐，可利用平硐开拓煤田的全部或一部分；斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般都可以采用斜井开拓；立井开拓：适应性很强，可用于各种地质条件，一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。平硐开拓是最简单的开拓方式，参照平硐开拓方式适用条件，结合本设计井田的地形地质及煤层赋存特征可知：平硐开拓方式对本设计井田不适用，排除采用平硐开拓方式。立井开拓、斜井开拓和综合开拓方式在技术上均可行，依据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求，对本井田开拓方式选择提出三种方案：方案一：双立井开拓方式方案二：双斜井开拓方式方案三：主立井副斜井开拓方式详见技术比较表31表31 技术比较表方案名称优 点缺 点双斜井开拓1.掘进速度快初期投资较双立井开拓省；2井筒设备较简单；3.建井期稍短些；1.井筒过长，煤柱损失严重；2.通风线路长，通风阻力大，费用增加；3.井筒过长，地质条件复杂时，不易维护，安全性降低；4.辅助运输时间长。双立井开拓1.适应性强，技术成熟可靠2.井筒短，提升速度快，提升能力大；3.通风断面大，风阻小，满足大风量要求4.便于井筒延伸1.初期投资大，建井期限稍长；2.需要大型的提升设备；3.多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。主立副斜井1.掘进速度快；2.满足最大风量的通风要求；3.有助于辅助运输。1.井口相距较远，不利工业广场的布置；2.地面工业建筑分散，生产调度联系不方便；3.地面工业建筑占地多，增加了煤柱损失。依据开拓方案技术比较，可初步选定两种较合理开拓方案：方案一：双立井开拓方式图3-1 双立井开拓图方案二：双斜井开拓方式 图3-2 双斜井开拓图（2）方案一、方案二在技术均较合理，但考虑到二水平延伸双斜井延伸之后，由于井筒过长辅助提升能力不够，但双立井延伸之后没有这样的问题，可直接到副立井排矸，所以排除方案一选择方案二：双立井开拓方式。2.井口位置：井口位置与开拓方式要适应，经技术比较后确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与工业广场布置、地面生产系统相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下：井下条件：在井田走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；井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段；地面条件：井口要避开地面滑坡、泥石流、流砂等危险地区井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等的布局相协调。工业场地不占或少占用良田；井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；在本设计井田中，提出三种井筒位置方案：方案一：井筒位于井田浅部方案二：井筒位于井田中部方案三：井筒位于井田深部经过简单的技术比较后认为：井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，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；井筒位于井田浅部，压煤最少，煤柱尺寸最小，但石门最长；井筒位于井田中部时，石门长度较短，沿石门的运输工程量也小，但煤柱尺寸稍大；本井田煤层均为倾斜中厚煤层，井田走向长度较大，但倾斜长度不大，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部靠上。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，本井田可以多水平开采（从上往下逐水平开采）。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。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：（1）煤层赋存条件及地质构造；（2）水平接替；（3）合理的水平服务年限；（4）井底车场及其主要硐室应尽量布置在较好的岩层内；（5）生产成本。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；一水平运输标高+350 m，二水平运输标高为+50 m。一水平实行上山开采，二水平上下山开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高+400 m，二水平标高+150 m，三水平标高-150 m。各水平均实行上山开采水平储量及服务年限见表32：表32 水平储量及服务年限表储量（万吨）服务年限（年）方案一一水平6728.426.7二水平9072.636方案二一水平5468.421.7二水平5040.220三水平5292.521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25年的基本要求，储量充足。故采用方案一的水平划分方法，即划分两个开采水平，水平运输标高分别为+350m和+50m。一水平采用上山开采，二水平采用上下山开采。3.2.3 开拓巷道的布置开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，本矿井开拓巷道有井筒、井底车场、主要石门、运输大巷等。1.运输大巷的布置：运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输以及通风、排水和管线敷设，服务年限应该较长。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：（1）单层布置：井底车场开掘主要石门后，分煤层设置水平运输大巷；（2）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，用采区石门联系各采区煤层；（3）分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设分组集中大巷，由分组集中运输大巷开采区石门与各采区煤层联系。现根据本矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下二种大巷布置方式：方案一：分组集中大巷图3-3 分组集中大巷布置方案二：集中大巷图3-4 集中大巷布置详见分组集中大巷和集中大巷比较表33：表33分组集中大巷和集中大巷比较表特点集中大巷布置分组集中大巷布置优点1.大巷工程量少2.生产区域比较集中，运输条件好3.采区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大4.大巷维护容易1.总的巷道工程量较少2.采区巷道分组联合布置3.大巷容易维护，运输条件好缺点1.总的石门长度大2.初期工程量大，建井时间长3.有反向运输1.石门长度较长2.掘进工程量大适应条件1.煤层间距小2.井田走向长度大，服务年限长3.下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短1.可采煤层数目多，间距大小不同2.采区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大3.井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期长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4层，即17#、18#、22#、25#，其中17#与18#平均间距28m,18#与22#煤层平均间距67m，22#与25#平均距离27m。针对上述情况，有对比表可知，本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案二。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双立井开拓，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76-150钻孔附近，理由是：（1）地处井田储量中央偏上：井筒距北部边界2.0公里，南部边界0.9公里，西部边界2.6公里，东部边界2.5公里；（2）有较好的地形条件：井口处标高+550m，地面较平整；（3）交通条件好：靠近公路，井口距公路 1000m；确定井筒坐标为：主井井口坐标为：XA=5400374YA=5330016ZA=673副井井口坐标为：XB=5400452YB=5329917ZB=675主井井口标高为+550m，副井井口标高为+570 m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深331m，副井井深323m，两井筒中心线间距为60m主井井筒直径6.5m，副井井筒直径6.5m，均采用整体式混凝土井壁，主井井壁厚度450mm，副井井壁厚为500mm。3.3.3 水平数目及高度本井田采用多水平开拓,拟定第一水平为+350m,实行上山开采；第二水平拟定标高为+50 m，实行上、下山开采。3.3.4 石门 大巷(运输大巷)数目及布置1.大巷数目：一条集中运输大巷。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于以上两种大巷布置方式分析如下： （1）方案一：煤层大巷布置（2）方案二：岩石大巷布置煤层大巷与岩石大巷比较有下列缺点：煤层大巷的巷道维护困难，维护费用高；煤层有自燃发火危险时，一旦发火就要封闭大巷，导致矿井停产，而且因煤柱受影响破坏，封闭效果不好，处理火灾困难。为了便于巷道维护，巷道维护留设保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大；当煤层起伏褶曲较多时，巷道弯曲转折多，机车运行速度受到限制，运输能力降低；综上所述，煤层大巷与岩石大巷相比缺点大于优点，在本设计井田中，由于17#、18#、22#、25#煤层不大，可布置岩石集中大巷。所以采用方案二：岩石大巷布置。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35： 图3-5 大巷 石门断面图3.3.3 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，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矿井的安全和生产。1.设计依据（1）矿井瓦斯等级及通风方式；（2）矿井设计生产能力及工作制度；（3）矿井主要运输巷道的运输方式；（4）矿井开拓方式；（5）矿井地面与井下生产系统的布置方式。2.设计要求：（1）简化调车作业，提高井底车场通过能力；（2）井底车场应留设保护煤柱；（3）应考虑主、副井之间施工时便于贯通；（4）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（5）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；3.立井井底车场的基本类型：（1）环形式：立式、斜式、卧式；（2）折返式：梭式、尽头式；4.井底车场形式选择：（1）施工方便，缩短建井工期；（2）弯道及交岔点少；（3）操作安全，符合有关规程、规范；（4）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（5）调车简单，管理方便；（6）井底车场形式也取决于矿车的类型，表3-4 立井井底车场的基本类型类型结构特点适用条件环形式立式1.存车线和回车线与主要大巷垂直2.主、副井距主要运输大巷较远，有足够长度的布置存车线1.90-150Mt/a的矿井2.刀形车场适用于60Mt/a，增加回车线可提高到90-120 Mt/a斜式1.存车线和回车线与主要大巷分段2.主要运输大巷可局部作回车线1.适用于60-90Mt/a的矿井2.地面出车受限制时使用梭式1.存车线和回车线与主要大巷平行2.主、副井距主要运输大巷较近适用于60-90Mt/a的矿井折返式梭式利用主要运输大巷作主、副井空、重车线、调车线、回车线利用于大型底纵卸式、底侧卸式矿车，可用于大型矿井尽头式利用石门作主井空、重车线利用于大型底纵卸式、底侧卸式矿车，可用于大型矿井综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为卧式环行车场，采用两翼来车的形式。3.3.4 煤层群的联系本井田煤层倾角在18左右，煤层间距不大采用四层煤联合开采，各煤层平巷水平布置，有一定的流水角，常用石门联系。区段运输集中巷通过溜煤眼和石门与运输上山联系。3.3.5 采区划分本设计井田走向长度较大，按技术要求将井田沿走向划分为采区，并按一定的顺序回采，每个采区有一套生产设施，包括上下山提升、运输设备，以便独立进行生产与准备。将井田划分为若干采区时应该考虑如下原则：（1）煤层稳定、开采条件好、生产能力大的采区走向长度要适当增大；（2）根据煤炭工业设计规范，采区宜双面布置，当受地质条件限制时或安全上有特殊要求时，可单面布置；（3）采区划分要考虑采区接续关系，使其适应各翼储量及产量分配；（4）初期采区尺寸要适应目前输送机长度控制范围，后期采区尺寸可适当加大。（5）采区划分要有意识地缩短大巷；（6）开采多煤层井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产；（7）采区走向长度根据煤层地质条件、采区储量、生产能力及巷道维护等因素综合考虑；结合上述原则，本设计井田以井田境界内的断层为界，将井田的17#划分为4个采区，详见采区划分示意图36：图36 采区划分示意图3.4 井硐布置和施工3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐支护基岩段：细砂岩 页岩根据主副井围岩性质，并按规程规定，主副井筒支护方式如下：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：锚喷支护井硐穿过岩层主要为细砂岩、泥沙岩石，页岩，井硐支护见表3-5：表3-5 立井井筒支护类型类型名称采用材料适用情况优缺点砌筑式砂浆、料石、混凝土、预制块取材方便的普通法造井，井筒使用近年来，冻结法井筒在膨胀粘土层做临时支护1、砌筑后能立即承受压力2、砌体强度较低3、整体受力及防水性差整体式整体灌注混凝土井筒各种施工方法包括基岩井壁1、整体性好，强度较高2、防水性能好3、便于机械化，施工方便，劳动强度低混凝土锚喷混凝土、（锚杆、金属胀）在岩层较稳定，淋水小且井筒装配少或钢丝绳罐道的井筒中采用1、掘进工程量小，施工快，效率高2、喷射过程中，回强率高，粉末多3.4.2 井硐布置及装备井筒断面布置应考虑井筒运输方式、围岩性质、通风安全等因素，具体遵循原则如下：（1）当提升容器发生掉道或跑车事故，对井筒中各种管线或其他设备的破坏减小到最低程度；（2）有利于井筒清扫检修、维护和人员通行安全；（3）符合煤矿安全规程煤炭工业设计规范，对运输、通风、管线布置的要求，满足施工需要；（4）合理使用断面空间。主井为提升煤炭所用，副井为提升矸石、运料和人员兼做入风所用。主副井都采用料石砌碹支护和混凝土锚喷。见主井井筒断面图：图37 主井井筒断面图主井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积33.2m2，掘进断面面积43m2,井筒深度331m。井筒内装备一对16t刚性罐道立井多绳箕斗（JDG16/1504Y），采用18018010mm方型空心型钢罐道，端面布置采用树脂锚杆固定拖架。图38 副井井筒断面图副井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积33.2m2，掘进断面积43m2。井筒深度323m，井筒装备两对1.5t固定式矿车600mm轨距，双层四车立井多绳罐笼，担负矿井辅助提升任务，兼作进风井筒。采用18018010mm方型空心型钢罐道，端面采用树脂锚杆固定拖架。罐道和井粱，罐道导向层间距均按6.0m设计。井筒内设有梯子间，作为矿井安全出口和井筒检修用。3.4.3 井筒延伸的初步意见本矿井初步决定将延伸原主副井，从+350m水平延伸至+50m水平，为了保证采区正常接续和均衡生产。3.5.1 井底车场形式的确定及论证根据井田地质条件、井型大小、井田开拓方式、大巷运输方式、地面布置及生产系统等因素来确定井底车场形式，该矿井井底车场形式的选择依据如下：（1）本设计矿井属于低涌水量、低瓦斯矿井（2）该矿井每日净提升16h，设计生产能力为1.8Mt/a，年工作日330d，实行四六工作制；（3）主要运输大巷采用3t底卸式矿车运输，每列车由25辆矿车组成，由两台10t架线式电机车一前一后牵引。辅助运输和掘进煤采用1.5t固定式矿车，煤矸混合列车由40辆1.5t矿车组成，两台10t架线式电机车牵引。（4）矿井采用双立井开拓方式，两个开采水平，集中大巷布置。经分析比较后，本设计矿井拟选用3.0t底卸式矿车卧式和环行相结合的井底车场。3.5.2 井底车场的布置 储车线路 行车线路布置长度1井底车场线路布置的要求（1）井底车场的线路工程量小；（2）为保证运行安全，应尽量避免在曲线巷道顶车，机械推车需布置在直线段上；（3）线路布置要有利于通风；（4）充分考虑各硐室布置的合理性；（5）底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题；（6）尽量减少交岔点和道岔；（7）井底车场的线路主要由主井空、重车线，副井进、出车线和回车线组成。2存车线长度的确定井底车场存车线长度如果不足，将会使井下运输和井筒提升彼此牵制，影响矿井生产能力；如果存车线过长，会使列车在车场内的调车时间增加，反而降低了车场通过能力，从而增加车场工程量。根据我国煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用下列长度：（1）调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和；（2）副井空、重车线长度，按1.01.5列车长；（3）材料车线长度，大型矿井应能容纳510个材料车；（4）矿井的主井空、重车线长度各为1.01.5列车长。3.存车线长度的计算主井空、重车线，副井进、出车线：L=mnLk+NLj+Lf式中 L 主井空、重车线，副井进、出车线有效长度，m；m 列车数目，列；n 每列车的矿车数，按列车组成计算确定；Lk 每辆矿车带缓冲器的长度，m;N 机车数,台