安全工程毕业设计（论文）-朱集煤矿2.4Mta新井通风安全设计.doc

编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）朱集煤矿2.4Mt/a新井通风安全设计题目： 姓名： 学号： 16085989 班级： 二一二年六月中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 何 志 伟 学 号： 16085989 学 院： 安 全 工 程 学 院 专 业： 安 全 工 程 设计题目： 朱集煤矿2.4Mt/a新井通风安全设计 专 题： 顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采技术 指导教师： 王 海 锋 职 称： 副 教 授 2012年 6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 安全工程学院 专业年级 安全083 班 学生姓名 何志伟 任务下达日期： 2011年 12 月 19 日毕业设计日期： 2011 年 12 月 20 日至 2012 年 6 月 11 日毕业设计题目：朱集煤矿2.4Mt/a新井通风安全设计毕业设计专题题目：顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采技术毕业设计内容由一般设计、专题和外文翻译三部分组成。一般设计部分：朱集煤矿2.4Mt/a新井通风安全设计。设计的内容包括：矿区概况及井田地质特征、井田开拓、采区巷道布置、采煤方法及工艺选择、矿井通风与安全技术措施设计。专题部分：对朱集煤矿瓦斯抽采技术、实施情况及存在的问题进行分析，提出有效抽采瓦斯的具体措施。设计要求：独立完成上述设计内容，方案论证、计算、分析要正确，专题要有自己的见解，结论要合理。说明书条理要清楚，论述充分，叙述简明扼要，文字通顺，符合专业技术用语要求，图纸完备、正确。论文摘要400字左右，并译成英文，摘要内容要准确，表述清楚。翻译要求：译文字数不少于3000字，语句通顺、完整，语义准确。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计包括三个部分：一般部分，专题部分和翻译部分。一般部分为朱集煤矿2.4Mt/a新井通风安全设计。朱集煤矿位于安徽省淮南市，井田南北长约4.5km，东西宽约7.6km，井田面积约27km2。此井田中有11-2煤层厚4.0m，13-1煤层厚4.05m，这两层煤从厚度和赋存条件是可采煤层。井田工业储量为285.38Mt ，矿井可采储量201.6Mt，矿井服务年限为64.6a。井田开拓采用立井单水平开拓，直接延伸。采煤方法采用一次采全高综合机械化采煤，工作面布置为采区式布置。大巷布置为轨道大巷进风兼辅助运输，皮带大巷运煤兼回风。矿井通风方式为两翼对角式，掘进头采用局扇通风。矿井通风阻力容易时期为1016.8Pa，困难时期为1847.63Pa。矿井巷道等积孔容易时期为2.35m2，困难时期为2.23m2，通风程度容易。通过计算决定选用2K56No.27轴流式通风机，其能满足矿井对风量的要求，且通风系统简单，合理，稳定,抗灾能力强。专题部分题目为顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采技术，主要是针对朱集矿煤层瓦斯情况的研究，以及解决瓦斯抽采的实际方法。翻译部分英文题目为：Coalbedmethane: From hazard to resource。关键词：朱集矿；设计；矿井通风；矿井安全ABSTRACTThis design consists of three parts: general part, dissertation part and translation part.The general part focuses on the design of the ventilation and safety in ZhuJi coal field with the area of 2.4Mt/a. The ZhuJi coal field located in Huainan, Anhui province, with the length of 4.5km between the south and the north, the wide of 7.6km between the west and the east, and the exploitation area of 27km2. There are two exploited coal seams whose average thickness of the seams are 4.0m and 4.05m. With the thickness and occurrence of coal seam, these two coal measures are exploitable. The industrial reserve of coal field is 285.38Mt, and the exploitable reserve of the coal field is 201.6Mt with the length of service in 64.6a. The coalfield adopts opening up by vertical shaft and has one level and trending directly. The Coal mining use a high-wide integrated mechanized mining, with face layout of the area-type layout. The track roadway with the airflow into are mainly used to transported the coal while the belt roadway are used to the auxiliary transport with the return of airflow.The method of whole mine ventilation is two diagonal system.The ventilation of the dead-end working places is the application of the auxiliary ventilation by the auxiliary fans. The ventilation resistance 1016.8Pa at easy period while difficult period of 1847.63Pa. The equivalent orifice is 2.35m2 when easily period whlie difficult period is 2.23m2. So It chooses the 2K56No.27 with the axial-flow as the main fan which can meet the need of the whole airflow of the requirement, and the mine ventilation system is simple, reasonable andstable.The title of the dissertation part is Drilling long borehole down the progressive protection of regional gas drainage technology, whitch mainly directed against the Chinese set of seam gas, and gas drainage method.Translation part of English subject Coalbedmethane: From hazard to resourceKey words: Zhuji coal field; design; Mine ventilation; Mine safety目 录一般部分11 矿区概述及井田地质特征21.1矿区概述21.1.1位置与交通21.1.2地形与河流21.1.3气候与气象21.1.4地震烈度21.2 井田地质特征21.2.1地层21.2.2构造21.2.3地温41.3 煤层特征41.3.1煤层及煤质41.3.2煤的特征52 井田开拓72.1 井田境界及可采储量72.1.1 井田境界72.1.2井田储量72.1.3矿井设计生产能力及服务年限92.2井田开拓102.2.1井田开拓的基本问题102.2.2矿井基本巷道142.2.3大巷运输设备选择和矿井提升222.2.4矿井提升233 采煤方法及采区巷道布置253.1煤层的地质特征253.2 采区巷道布置及生产系统253.2.1 采区巷道布置253.2.3 采区车场选型263.2.4 采区主要硐室273.2.5 采区内巷道掘进方法273.3 采煤方法283.3.1 采煤工艺方式283.3.2 回采工作面长度、采高、推进方向和推进度的确定283.3.3 采区生产能力293.3.4 回采工作面破煤、装煤方式293.3.5 采煤工作面布置333.3.6 各工艺流程注意事项353.4 回采巷道布置354 矿井通风394.1 矿井通风系统选择394.1.1矿井通风系统的基本要求394.1.2矿井通风方案394.1.3矿井通风方案技术和经济比较414.1.4 通风机工作方法424.2采区通风444.2.1采区上山通风系统444.2.2回采工作面通风方式444.2.3采区通风合理性464.3掘进通风474.3.1掘进方法的确定474.3.2局部通风方式的选择474.3.3掘进工作面需风量474.3.4掘进通风设备选型494.3.5掘进通风技术管理和安全措施504.4矿井风量计算514.4.1供风的基本原则514.4.2矿井需要总进风量计算514.4.3配风的原则和方法544.5矿井通风阻力564.5.1矿井通风容易、困难时期的确定564.5.2矿井通风容易、困难时期通风阻力计算614.6矿井主要通风机选型624.7矿井反风措施及装置674.7.1矿井反风的目的意义674.7.2矿井反风设施布置、方法及安全可靠性分析674.8概算矿井通风费用及通风系统评价684.8.1矿井通风费用概算684.8.2矿井通风系统评价695 矿井安全技术措施705.1矿井火灾705.1.1瓦斯煤层发火及地温情况705.1.2矿井自然发火分析705.1.3防火灌浆设计735.1.4 防火灌浆系统及参数确定745.1.5灌浆站主要设施84专题部分88顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采技术89翻译部分108外文资料原文：109中文翻译：113致 谢117第118页中国矿业大学2010届本科毕业生毕业设计一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1位置与交通朱集东井田属朱集井田27勘探线以东部分，位于安徽省淮南市潘集区与怀远县交界处的武前庄与骑龙庄一带，行政区划隶属淮南市潘集区和怀远县，井田东南距淮南市洞山约38km，地理坐标:东经11645001165345，北纬325015325430。井田东西长约12.5km，南北宽约3.5km，面积45.13km2。本井田内陆路交通较为便利。南邻潘集矿区，有淮阜铁路穿过，西至阜阳与京九线连接；公路经潘集镇，可达蚌埠、阜阳、徐州、合肥等地；北部有茨淮新河可以通航，可连接淮河航运。1.1.2地形与河流本井田处淮河平原，地面标高一般在+22.4+23.4m，东北部有明龙山低矮山丘，最高点126m，总体趋势为北东高、南西低。淮河为邻近本井的主要河流，历史最高洪水位标高为+25.63m（1954年7月29日），现坝顶高度+27.07，两岸地势低洼，雨季淮河水位上涨易成内涝；北部茨淮新河为人工开挖水利工程，宽约200m，向东连接淮河。井田内尚有部分人工沟渠，属农灌季节性水渠。1.1.3气候与气象本井田所在地属季风暖温带半湿润气候，四季分明，冬冷夏热。该地区年均气温15.1，两极气温分别为41.4和-21.7；一般春季多东南风，夏季多东南及东风，秋季多东风及东北风，冬季多东北风及西北风，平均风速3.3m/s，最大风速22m/s；年均降雨量893.74mm，最大达1723.5mm，降雨一般集中在6、7、8三个月；雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬，最大降雪厚度16cm；土壤的最大冻结深度为30cm。1.1.4地震烈度根据中华人民共和国国家标准GB50011-2010建筑抗震设计规范的附录A，本地区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.10g。1.2 井田地质特征1.2.1地层朱集东井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系和第四系。其中二叠系和石炭系为含煤地层，二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段，含煤性比石炭系好。1.2.2构造本井田位于淮南煤田东北部，淮南复向斜的次级褶皱朱集唐集背斜及尚塘耿村集向斜的东段，总体构造形态为一连续的背、向斜，北部为朱集唐集背斜，南翼与潘集背斜北翼构成宽缓向斜，背、向斜轴向为北西西向，沿轴向有所起伏，其中发育有部分次级褶曲。按其构造特点来划分，本井田可分为三大块段：七线以东为一走向北北东，倾向北西的单斜构造，地层倾角一般在5左右；七二十一线为一宽缓背斜，系朱集唐集背斜延伸部分，背斜轴部与两翼高差一般为3050m，地层倾角一般27；二十一线以西由北部隆起和南部凹陷两部分组成，其中北部隆起为轴向北西的背斜构造，地层倾角一般在2030，局部达40，南部凹陷为尚塘耿村集向斜，向斜北翼地层较缓，地层倾角一般在35，南翼地层较陡，地层倾角一般在2530，局部达 50。如图1.1所示。7线21线块段一块段二块段三图1.1 矿井块段划分图全井田共发现30条断层，其中17条为正断层，13条逆断层。按断层落差分：最大落差大于等于100m的6条，小于100m而大于等于50m的1条，小于50m大于等于30m的11条，小于30m的断层12条。断层的延展方向以北西西和北西向为主，次为北东向。断层主要特征见表2-1-1（1）2-1-1（2）。本井田先期开采地段（六二十一线）经高分辨率三维地震共发现155条断层，孤立断点24个，其中原钻探期间发现断层7条，新发现断层148条；按断层性质分，正断层135条，逆断层20条；按落差大小分，大于等于50米的断层4条，大于等于30而小于50米的断层2条，大于等于落差10而小于30米的断层20条，小于10m断层129条。本井田在钻探过程中有42个孔揭露有岩浆岩，3个孔见天然焦未见岩浆岩，井田内岩浆岩可能以岩床和岩脉形式产出。岩浆顺煤层侵入，侵入范围主要集中在中、东部617勘查线之间的中、北部地段，在18勘查线及以西地段有零星分布，主要的侵入形式为拱开煤层，使煤层缺失、变薄或质变为天然焦。本井田构造复杂程度属简单类型。表1.1 二叠系含煤地层含煤性情况统计表系统组含煤段煤段厚度(m)煤层平均总厚(m)含煤系数(%)二叠系上统上石盒子组七170.282.131.25六92.312.512.99五79.443.123.93四82.095.176.30三93.625.102.24下统下石盒子组二145.6311.097.61山西组一67.462.463.65合 计730.8328.583.911.2.3地温根据九龙岗矿长观孔资料，井田所在地的恒温带深度为自地表向下垂深30m，相应的温度为16.8。根据已有测温资料，本井田的地温梯度为1.703.80/hm，平均为2.83/hm，基本属地温正常区。一级高温区（31）一般出现在-564m以下，二级高温区（37）一般出现在-736m以下，-970m处平均地温为43.7，属二级高温区。鉴于本井田地温较高，需采取积极的降温措施，以防热害发生。1.3 煤层特征1.3.1煤层及煤质1.煤层本井田含煤地层为石炭系和二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。井田内二叠系含煤层段揭露厚度649.95799.10m，平均730.83m，共含煤28层，煤层总厚28.58m，含煤系数为3.91%，自下而上依次可分为7个含煤段。可采煤层共有13层，分别为17-1、16-2、13-1、11-2、11-1、8、7-2、6、5-2、5-1、4-2、4-1和3煤层，平均总厚为21.58m。其中13-1、11-2、8、5-1和4-1煤层为主要可采煤层，平均总厚12.80m，约占可采煤层总厚的59.3%；17-1、16-2、11-1、7-2、6、5-2、4-2和3煤层为次要可采煤层，平均总厚8.78m，约占可采煤层总厚的40.7%。本井田可采煤层主要为结构简单、多为局部可采大部可采的稳定不稳定煤层。可采煤层主要特征见表2-1-2。本井田煤炭勘探报告中无煤层层理和节理等资料。2.煤层顶（底）板本井田主要可采煤层直接顶、底板均以泥岩为主，其次为粉砂岩和砂岩。泥岩岩体质量指标0.741.27，平均值为0.95，岩体质量一般为中等、少数为良，属不稳定中等；粉砂岩岩体质量指标0.972.27，平均值为1.81，岩体质量一般为良、少数为中等，属中等稳定型；砂岩岩体质量指标1.823.68，平均值为2.57，岩体质量一般为良、少数为优，岩性较致密坚硬，强度大不易垮落，顶底板属稳定型。煤矿床是以碎屑岩组为主的坚硬半坚硬层状岩类矿床。煤层直接顶、底板以泥岩为主，特别是顶底板为炭质泥岩、含炭泥岩，厚度小，抗压强度低，多属软岩，稳定性差中等。粉砂岩和砂泥岩互层属中等坚硬岩类，细砂岩、中砂岩胶结良好，岩石坚硬致密，抗压强度高，稳定性好，工程地质条件良好。矿床浅部基岩风化带岩体质量差，断层带岩石破碎，均属软弱结构面，综上所述，本井田矿床工程地质条件为中等类型。3.煤层露头及风化带本井田为全隐蔽含煤区，煤系上覆150.40394.30m，平均厚295.92m的新生界松散层，煤层的隐伏露头位于井田北部，基岩的风氧化带深度为自新生界底界向下垂深30m。4.煤质本井田可采煤层属半暗半亮型煤，内生裂隙较发育，多充填黄铁矿或钙质膜。本井田可采煤层煤质稳定，主要为中灰、中高高挥发分、特低低硫、特低低磷、富油高油、中高热值、具强粘结性的气煤，1/3焦煤次之。其洗精煤是较为理想的炼焦配煤，洗中煤或原煤可作为动力用煤。1.3.2煤的特征1.瓦斯通过对瓦斯测试资料分析，本井田共采测瓦斯煤样364个，实际利用272个，采样深度在-710.25-1227.22m之间，瓦斯含量两极值为021.53m3/t，瓦斯含量较高，各煤层瓦斯含量分布特征与地质构造条件有着密切的关系。沼气带位于基岩顶界面下垂深435m以深，本矿井按低瓦斯矿井设计。2.煤尘本井田主要可采煤层均有煤尘爆炸危险；火焰长度为10大于400mm，岩粉量3070%。3.煤的自燃本井田16-2、11-1、8、7-2、6、5-2、5-1、4-2、3煤层为自燃煤层，13-1、11-2、4-1煤层为容易自燃自燃煤层。本次设计对各可采煤层均暂按容易自燃考虑。图1.2 首采面综合柱状图2 井田开拓2.1 井田境界及可采储量2.1.1 井田境界井田境界应根据地质构造，储量，水文，煤层赋存情况，开采技术条件，开拓方式及地貌，地物等因素，进行技术分析后确定。根据采矿手册规定一般井田划分的原则有以下几条：1以大断层，褶曲和煤层露头，老窑采空区为界；2以山谷，河流，铁路，较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；3以相邻矿井井田境界煤柱为界；4人为划分井田式：煤层倾角较小，特别是近水平煤层，用一垂直面来划分井田边界；在倾斜或急斜煤层中，沿煤层的方向，常以主采煤层底板等高线为准的水平面划分。图2.1 井田边界2.1.2井田储量（1）工业储量计算井田储量应分煤层计算,计算公式为 ZG=SH （2-1）式中ZG井田工业储量，10-2Mt；S煤层面积，m2； H煤层厚度，m；计算煤层煤的密度，t/ m3；本设计开采11-2煤层、13-1煤层，两煤层平均厚度分别为4.00m、4.05m，总平均厚度8.05m，取容重为1.3t/ m3,煤层倾角为5。粗略计算得井田面积为27.27km2。根据式（2-1）得：ZG= SH =27.278.051.3=285.38Mt（2）保护煤柱储量损失计算1）工业广场保护煤柱查煤矿矿井设计手册工业广场占地指标，见表2.2所示。表2.2 工业场地占地面积指标井型（Mt/a）占地面积指标（公倾/Mt）2.40、3.00781.20、1.809100.45、0.9012130.09、0.3015本设计矿井为240万吨的中型矿井，取0.7公顷/10万t，则其总占地面积为： S工=2400.7公顷/10万吨=16.8公顷=168000m2取设计工业广场的长宽分别为480m和350m，并按一级保护留设围护带15m。查得该设计矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角值如表2-3。表2-3 矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角值井筒深度（m）倾角（）煤层厚度（m）（）（）（）（）98553.545707061.5工业广场永久煤柱及储量损失计算示意图如图2.2所示：图2.2 工业广场保护煤柱经计算，工业保护煤柱面积为：S=3004396.71/cos5=3015873.01m2Z1=3015873.011.353.5=14.25Mt2）矿井边界煤柱本设计井田均留设20m边界煤柱，东翼西边煤柱算入河流保护煤柱，计算边界煤柱储量损失为:Z2=23232208.051.3=4.86Mt3）其他永久煤柱损失（包括水平煤柱，采区煤柱，隔离煤柱，地质构造带煤柱等煤柱损失）按约占工业储量的5%计算，是14.27Mt。矿井设计永久煤柱损失储量计算如下表2.4。表2.4 煤柱储量损失统计煤柱类别11-2煤层工业广场煤柱损失（Mt）14.25边界保护煤柱损失（Mt）4.86其他保护煤柱损失（Mt）14.27全矿煤柱损失 （Mt）33.38（3）可采储量计算在矿井开采过程中，实际能够采出的煤只是工业储量的一部分，能够采出的这部分储量称为可采储量。可采储量可用下式来计算：Zk=（ZG-P）C （2-2）式中Zk井田可采储量，10-2Mt； P永久性煤住损失，10-2Mt；（永久煤柱损失系指矿井开采期间不允许进行回采的煤柱损失，它包括保护工业广场、井筒、建筑物、铁路、超高压输电线，以及为了矿井安全生产而留设的井田境界、断层、河流、湖泊等隔离煤柱。）C采区回采率，煤矿矿井设计手册规定采区回采率一般不应小于：厚煤层75%，中厚煤层80%，薄煤层85%。本设计矿井采区回采率取80%，从而得可采储量计算如下：Zk=（285.38-33.38）80%=201.6Mt2.1.3矿井设计生产能力及服务年限（1）矿井工作制度矿井年平均工作日为330天。采用“三八制”其中两生产，一班检修，每班工作8小时，日净提升16时。（2）矿井设计生产能力矿井服务年限、年产量和储量之间的关系可用下式表示 T=Zk/Ak （2-3）式中T矿井设计服务年限，a；A矿井设计生产量，10-2 Mt /a；K储量备用系数，1.31.4。（此系数是为了避免井田局部地质变化，造成储量减小，致使矿井服务年限缩短设置的。地质构造简单的井田取小值，反之取大值。）本设计井田可采储量为201.6Mt ，设计生产能力为24010-2Mt，储量备用系数取1.3，代入式（2-3），可得TZk/（Ak） 201.6/（2401.3） 64.6（年）符合规范中设计生产能力为中型矿井在非缺煤地区的服务年限不少于60年的要求。所以设计生产能力为240万吨/年是合理的。表2.5 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25煤层倾角2545煤层倾角45600及以上8040300500703512024060302520459050252015930各省自定2.2井田开拓井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料，具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。其中包括确定，主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。2.2.1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媒体，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：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；合理确定开采水平的数目和位置；布置大巷及井底车场；确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；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：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。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。合理开发国家资源，减少煤炭损失。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。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。根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。（1）井硐形式、数目、位置的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，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，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。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。对于平原地区的城郊矿的来说，由于煤层埋藏深度大，不能建斜井。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，为缓水平煤层；水文地质情况中等；井筒需要特殊施工，根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑城郊本矿的实际情况，矿井采用立井开拓。根据矿井提升的需要与本矿的地质条件及煤矿安全规程的规定，在本井田的南部设立主副井筒各一个。主井用来提升煤炭，副井用来运送人员、材料、矸石及通风等。同时拥有一个回风井。由于本次设计矿井分为东西两翼，为有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，同时有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量尽量少，确定将主井、副井置于井田中央，并由此建设井底车场。风井井口位置的选择应在满足通风条件的前提下，与提升井筒的贯通位置最短，并利用各种煤柱以减少保护煤柱的损失。由于煤层角度小，适于带区开采，东翼风井置于北面露头线中间部位。（2）工业广场布置要求：1）井田两翼储量基本平衡；2）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、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；3）工业广场宜少占耕地，少压煤；4）水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。工业广场布置于西翼西南部位。方案：图2.3 开拓方案比较图方案一：立井单水平上下山开拓。方案二：立井两水平两组上山开拓。方案三：斜井单水平上下山开拓。方案四：主斜加副立井单水平上下山开拓。由于本井田煤层埋藏较深，若采用斜井开拓工程量比较大，运输成本较高，也不利于尽快投产。综合经济和技术两方面因素以及淮南矿区采用立井的成功经验考虑，本矿井采用立井开拓，不适合采用斜井开拓。方案一和方案二都采用立井开拓，方案一的优点在于充分利用了开采水平的井巷和设施，减少了开采水平数目，节省开拓工程量和基建投资，延长水平服务年限；方案一缺点在于采用了下山开采掘进、运输成本较高，不利于排水和通风。方案二和方案一优缺点互补。下面从经济角度对两者进行分析如表2.6及表2.7。表2.6 方案一经济粗略估计表方案1基建费用主井开凿副井开凿石门开凿井底车场950504821010000=479.57950676571010000=642.74467167441010000=78.191000153001010000=153小计1353.5生产费用/万元立井提升石门运输立井排水1.227420.5341.2=2108.491.227420.7360.5715=1384.023702436551.210.152510000=2531.2小计6023.71总计费用/万元7140.94百分率100%表2.7 方案二经济粗略估计表方案2基建费用主井开凿副井开凿石门开凿井底车场1050504821010000=479.571050676571010000=642.742467167441010000=156.3821000153001010000=306小计1584.69生产费用/万元立井提升石门运输立井排水1.31.227420.5341.2=2741.041.51.227420.7360.5715=2076.031.53702436551.210.152510000=3796.8小计8613.87总计费用/万元10198.56百分率142.82%经过比较，方案一的经济成本明显少于方案二。从减少基建投资和快速投产的角度考虑，本矿井采用方案一，即单水平立井开拓方式。井筒位置的确定井筒位置的确定原则为：有利与第一水平的开采并兼顾其他水平，有利与井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少，有利与首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采采区少迁村庄或不迁村庄，井田两翼储量基本平衡，井筒不宜穿过厚土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或较软弱岩层。综合以上原则，本设计可以将工业广场、主井、副井井筒位置布置在井田的中央。风井布置在井田边界。井筒数目采用立井开拓时，一般只开凿一对提升井筒（主、副井），风井的个数应根据安全生产、通风需要和一井多用的原则合理确定。本设计矿井为低瓦斯矿井，井田走向较长，考虑经济问题。为避免采用箕斗并回风时封闭井塔等困难和穿越流沙层开凿风井，决定初期采用分裂式通风。后期可另外建设风井。前期矿井设计三个立井，即主井、副井和边界风井。(3)开采水平大巷的布置方式本设计仅设计矿井11-2煤，综合考虑地质条件影响，运输大巷采用联合布置。即井筒掘至开采水平后，掘进井底车场、主要石门直至运输大巷，然后，按一定的开采顺序掘运输大巷，布置采区，顺序回采。(4)运输大巷位置的选择设计的朱集煤矿井开采11号煤层和13号煤层，煤层倾角大部分为25煤层，平均4。倾向长4.4km，走向长7.5km,垂高950m，由于井田倾向长达4.4km，再加之采用单水平开采，大巷服务年限长，因此，在条件具备的情况下，大巷布置岩层中，距煤层30m左右。轨道大巷与煤层联系方式为底板绕道，运输大巷与煤层通过采区煤仓联系。由于煤层受断层褶曲构造的影响较小，大巷可以沿直线布置。(5)总回风巷的布置及其与煤层的联系矿井采用两翼对角式通风，主、副井进风，风井回风，在矿井开采水平上山上部井田走向中间位置开凿风井。回风石门及回风井布置在氧化带外。2.2.2矿井基本巷道1)井筒矿井共有四个井筒，分别为主立井、副立井、南回风立井、北回风立井。（1）主立井位于矿井工业场地，担负全矿井2.4Mt/a的煤炭运输。井筒内装备两对20 t箕斗。井筒断面为圆形，净断面面积为58.1 m2,井筒断面布置如图2.7。井筒特征井型2.4Mt/a提升容器两对20t箕斗井筒直径8.6m井深546m井筒支护混凝土砌碹后450mm，表土段井筒壁厚900mm，充填混凝土45mm净断面积58.1m2图2.7 主井井筒断面图（2）副立井位于矿井工业场地，担负全矿的材料和设备提升。井筒断面形状为圆形，净断面面积为50.26 m2, 基岩段毛断面积为66.47 m2，表土段毛断面积为76.97-86.59 m2，井筒断面布置如图2.8。井筒特征井型2.4Mt/a提升容器一套5t双层单车罐笼带平衡锤，一套一大罐笼5t双层单车，一个小罐笼井型直径8.0m井深555m净断面积50.26m2井筒支护钢筋现浇混凝土表土段1200mm基岩段550mm基岩段毛断面积66.47m2表土段毛断面积76.97-86.59 m2图2.8 副井井筒断面图（3）南、北回风立井位于矿井井田南北翼，担负矿井南北翼的全部回风，井筒净直径为6.5m，净断面面积为33.18 m2，基岩段毛断面积为44.18 m2，表土段毛断面积为63.62 m2，井筒断面布置如图2.9。井 筒 特 征井型2.4Mt/a井筒直径6.5m井深400m净断面积33.18m2基岩段毛断面积44.18m2表土段毛断面积63.62m2图2.9 风井井筒断面图2）井底车场由于井筒形式、提升方式、大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等的不同，井底车场的形式各异。按照主运煤列车在井底车场内的运行方式不同，井底车场可分为环形式和折返式两大类型。按井底车场的卸载方式不同有分为底卸式矿车井底车场、带式输送机井底车场和固定矿车井底车场。本设计矿井为2.4Mt/a的大型矿井，要求的井底车场通过能力要大，如图2.10所示。1主井 2副井 3中央煤仓 4箕斗装载硐室 5轨道石门 6调度室7中央变电所 8中央水泵房 9等候室水仓 10工具室 11医疗室 12消防材料室13上仓胶带机斜巷 14清理撒煤巷 15副井重车线 16副井轻车线 17机车绕道 18水仓图2.10 井底车场3）主要开拓巷道（1）主要运输大巷断面图如图2.11主要运