采矿工程毕业设计（论文）-平煤四矿1.8Mt新井设计.doc

中国矿业大学2014届本科生毕业设计 第116页一般部分平煤四矿1.8Mt/a新井设计2 井田境界与储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围平煤四矿范围位于平顶山矿区中部，在一、二矿以西，三矿以北，六矿、五矿以东，矿井大致范围西起32勘探线，东止于43线，确切范围以2001年中华人民共和国发放的采矿许可证所确定的边界坐标为准。2.1.2 开采界限本井田共含煤5层，其中可采煤层共有3层，分别为戊8、己15、庚20煤层。其中，戊8煤层平均总厚4.8 m，己15煤层平均总厚3.2 m，基岩无出露，均为巨厚新生界松散层覆盖。故本设计总体考虑开采戊8煤层和己15煤层。2.1.3 井田尺寸井田走向长度为4.43 - 5.22 km，平均走向长度为4.83 km，倾斜宽为2.68 - 3.63 km，平均倾斜宽度为3.23 km，倾角212，平均倾角为8，井田的水平面积17.72 km2，井田赋存状况示意图如图2-1所示。图21 井田赋存状况示意图2.2 矿井储量计算2.2.1 构造类型井田总体为一向北缓倾斜的单斜构造，地层走向212，倾向819，倾角615。南部(浅部)较陡（1218），向北部（深部）逐渐变缓（58）。井田内的褶皱与大中型断裂构造均为中等复杂结构。2.2.2 储量计算基础根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2.2.3 矿井地质储量计算矿井地质储量计算是在精查地质报告提供的1：5000煤层底板等高线图上进行的，储量计算比较可靠。本设计对戊8煤层和己15煤层进行储量计算，采用地质块段法计算。根据本井田实际情况，按照煤层底板等高线疏密程度将井田划分为A、B、C、D、E、F六个块段，根据每个面积小块的等高线水平间距和高差计算出面积小块的煤层倾角，用CAD命令计算面积小块的水平面积，由此可计算得出每个块段的不同储量，矿井地质总储量即为各块段储量相加之和。块段划分如图2-1所示。再根据： （2-1）式中：Z 矿井地质储量，tS 井田内部块段面积，m2m 煤层平均厚度，m 煤层的容重，t/m3各块段煤层的倾角由式2-1及图2-2，得各块段地质储量计算见下表2-1。图22 地质块段划分示意图表2-1 煤层地质储量计算煤层块段倾角/()块段面积/km2煤厚/m容重/t/m3储量/Mt煤层总储量/Mt总储量/Mt戊8A7.83.274.81.4723.29126.38209.48B8.33.124.81.4722.25C7.52.114.81.4715.02D10.22.764.81.4719.79E8.14.224.81.4730.08F7.72.244.81.4715.95己15A7.83.273.21.4515.3283.10B8.33.123.21.4514.63C7.52.113.21.459.87D10.22.763.21.4513.01E8.14.223.21.4519.78F7.72.243.21.4510.49则矿井地质储量：=209.48（Mt）。2.2.4 矿井工业储量计算矿井工业储量和矿井工业储量归类见下图根据钻孔布置情况，在矿井地质资源量中：60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%经济的基础储量，30%边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式（2-2）计算。矿井工业储量可用下式计算： （2-2）式中： 矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量； 可信度系数取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取大值；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取小值。该式中取0.8比较合适。（Mt）（Mt）（Mt）（Mt） (Mt）因此将各数代入式2-2得： 205.29（Mt）。2.3 矿井可采储量2.3.1 井田边界保护煤柱损失根据平顶山天安煤业四矿的实际情况，按照煤矿安全规程有关要求，井田边界内侧暂留30 m宽度作为井界煤柱，则井田边界保护煤柱的损失按下式计算。 （2-3）式中：P井田边界保护煤柱损失，Mt。H井田边界煤柱宽度，30 m；L井田边界长度，17283 m；m煤层厚度，戊8 4.8 m, 己15 3.2 m；r煤层容重，戊8 1.47 t/m3, 己15 1.45 t/m3； 代入数据得： P 1=30172834.81.47=3.66 Mt P 2=30172833.21.45=2.41 Mt P = P 1+ P 2=6.07 Mt2.3.2 工业广场保护煤柱工业场地占地面积指标见表2-2。表2-2 工业广场占地面积指标表井型/Mta-1占地面积指标/ha0.1Mt-12.4及以上1.01.21.81.20.450.91.50.090.31.8矿井井型设计为1.8 Mt/a，因此由表2-2可以确定本设计矿井的工业广场为0.216 km2。但是考本井田煤层埋藏较深，若取工广煤柱较大会造成大量的工广压煤，所以本设计取0.7的系数，则工业广场的面积约为0.13 km2。工业广场属于级保护，因此需要留设15 m宽的围护带。本设计选定工业广场长为420 m，宽为300 m，地面平均标高+220.28 m，表土层厚度为78.8204.5 m，取平均厚度为113.45 m。工业广场的中心大致位于井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，该处表土层厚度为80.35 m，两层煤间距30 m。主井、副井。结合本矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角（表2-3）采用垂直剖面法计算工业广场的压煤损失。表2-3 地质条件及岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m表土层厚度/m-350 84.8 / 3.28045757570由此根据上述以知条件，画出如图2-3所示的工业广场保护煤柱的尺寸。由CAD软件分别测量出两煤层工业广场水平面积，并计算出实际面积：S戊8 =691758.7/cos8=698557.0 m2S己15=711644.2/cos8=718637.9 m2则：工业广场的煤柱量为： （2-4）式中： Z工-工业广场煤柱量，万吨； S -工业广场压煤面积，； M -煤层厚度，m； R -煤的容重, t/m3。则： Z戊8=698557.04.81.4710-4 =4.93 MtZ己15=718637.93.21.4510-4=3.33 MtZ工 =4.93 Mt +3.33 Mt =8.26 Mt采用垂直剖面法计算所得各主采煤层工广保护煤柱面积及压煤量见下表2-4：表2-4 各煤层工广煤柱压煤量计算表煤层厚度/m工广煤柱面积/m压煤量/ Mt戊84.8698577.04.93己153.2718637.9 3.33 总压煤量8.26 图2-3 工业广场保护煤柱计算示意图2.3.3 断层保护煤柱井田现已查明的断层有两条，即龙池正断层和F1正断层，两条断层皆可靠且可控制并且两侧各留20 m的保护煤柱，则其煤柱损失可由下式求得： (2-5) 式中：Pf煤柱损失，t；Li断层长度，m，龙池1880 m,F1 3780 m;m煤层厚度，m，戊8 4.8 m, 己15 3.2 m；煤层容重，t/m3，戊8 1.47 t/m3, 己15 1.45 t/m3；数据代入（2-5）可得：( Mt )( Mt )( Mt )2.3.4 风井保护煤柱由于本矿井采用中央并列式通风，风井位于工业广场保护煤柱内，故此处不再计算。2.3.5 大巷保护煤柱取大巷保护煤柱的宽度为30 m计算可得大巷保护煤柱总量为：2.81 Mt。综上，矿井的永久保护煤柱损失量汇总见表2-5。表2-5 永久保护煤柱损失量煤柱类型储量/Mt井田边界保护煤柱6.07断层保护煤柱2.32大巷保护煤柱2.81工业广场保护煤柱8.26合计19.462.3.6 矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算： （2-6）式中： Zk 矿井可采储量，Mt；Zg 矿井的工业储量，205.29 Mt；P 保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，19.46 Mt；C带区采出率；根据煤炭工业矿井设计规范2.1.4条规定：矿井的采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85。本设计戊8煤层厚度为4.8 m，属于厚煤层，且为主采煤层，己15煤层厚度为3.2 m，属于中厚煤层，综合考虑后选择带区采出率为0.8。则代入数据得矿井设计可采储量：（Mt）矿井储量汇总见表2-6：表2-6 矿井储量汇总煤层工业资源储量/Mt矿井资源 储量 /Mt永久煤柱损失/Mt设计可采储量/Mt87.9843.9937.7118.8516.76 205.2919.46148.673 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限3.1 矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中的相关规定确定本矿井设计生产能力按年工作日330 d计算，三八制作业（两班生产，一班检修），每日两班出煤，净提升时间为16 h。3.2 矿井设计能力及服务年限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。3.2.2 矿井设计生产能力由平煤四矿相关地质资料可知：本井田储量比较丰富、地质结构中等复杂、煤层赋存稳定、开采技术条件简单，因此有足够的条件建成大型矿井，结合本井田的工业储量和可采储量最终选定矿井设计生产能力1.8 Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井服务年限是煤矿生产建设的重要指标和选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井可采储量、设计生产能力、矿井服务年限三者之间的关系为： （3-1）式中： 矿井服务年限，a；矿井可采储量，Mt；设计生产能力，Mt；矿井储量备用系数，取1.4。确定井型时需要考虑矿井储量备用系数的原因是：矿井投产后，产量迅速提高；局部地质条件变化，使储量减少；有的矿井由于技术原因，使采出率降低，从而减少了储量，为保证有合适的服务年限，确定井型时必须考虑备用系数。则矿井服务年限为： （a）3.2.4 井型校核按矿井的实际煤层开采能力，运输能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力的校核井田内戊8煤层为首采煤层，煤厚4.8 m，为厚煤层，赋存稳定，厚度基本无变化。己15煤层平均厚度3.2 m，为中厚煤层，煤层倾角平均8，地质条件简单，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，因此布置一个综采工作面满足矿井生产能力要求。（2）运输能力的校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为立井两水平开拓。主副井提升能力可以达到设计井型的要求。井下煤炭运输采用胶带输送机运输，工作面生产的原煤经胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，运输连续、能力大，自动化程度高，机动灵活；井下矸石、材料和设备采用轨道运输，运输能力大，调度方便灵活，辅助运输环节满足矿井设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井瓦斯含量较高，属于瓦斯突出矿井，水文地质条件较简单。根据煤矿安全规程的相关规定，本矿井须设专用回风井。矿井通风采用中央并列式通风。通风方法选用抽出式通风方法。本井田内存在两条较大的断层，已经查明且不导水，对采煤工作影响不大。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。（4）储量条件的校核井型和服务年限的对应要求见表3-1。由表3-1可知：煤层倾角低于25，矿井设计生产能力为1.22.4 Mt/a时，矿井设计服务年限不宜小于50 a，第一开采水平设计服务年限不宜小于25 a。（5）第一水平服务年限校核由本设计第四章井田开拓可知，矿井是立井单水平上下山开拓，水平设置在-380 m，一水平服务年限即为矿井服务年限，为59.0年，故本设计第一水平的服务年限符合矿井设计规范的的相关要求。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/ta-1矿井设计服务年限/a第一开采水平服务年限煤层倾角45600及以上7035300500603012024050252015459040201515本设计中，煤层倾角低于25，设计生产能力为1.8 Mt/a，矿井服务年限为59.0 a，符合煤炭工业矿井设计规范的规定。4 井田开拓4.1 井田开拓的基本问题井田开拓指在井田范围内，为矿山及采矿进行布局和开放工作的服务水平巷道内，在那些用来开发的地下隧道，数量，位置和相互之间以及所谓探讨如何联系的形式。合理探讨如何在技术上可行，经济上合理，安全，高效生产。井田开拓包括：钻孔形式，数量，位置，开采水平分工，巷道布置，准备方法。制定解决问题的好坏，关系到整个矿山生产，涉及到矿山基建项目的金额，初始投资和建设速度的长远利益，从而影响了矿山的经济效益。因此，在决定创业的方法就是遵循以下原则：1 ）技术政策，国家有关煤炭行业，早在煤炭，良好的煤炭，执行效率高，并创造条件;降低创业工程条件下，以保证生产的可靠和安全;特别是在早期建设工程，节约基建投资，加快矿山建设。2 ）合理的重点发展的部署，简化生产系统，以避免产生分散，使生产的合理浓度。3 ）国家资源的合理开发，减少煤炭损失。4 ）建立和完善通风，运输，供电系统，创造良好的生产条件，降低巷道维护，使主巷道保持良好状态。5 ）适应技术和设备供应国应该建立在采用新技术，新工艺，采煤机械化发展，综合机械化，自动化的条件的现有水平。6 ）可根据用户的需要，应考虑到不同种类的煤，煤层被开采，以及全面的开采体有益的矿物质。本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：1）本井田煤层埋藏较深，最深处到-580 m，表土层厚度大，平均113 m。2）本井田瓦斯比较大,对开拓方式的选择影响非常大。3）本矿地表地势平坦，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+210 m。4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标1. 井筒形式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。平硐开拓埋深条件下，只有在适当的地形条件下，煤层高山区，丘陵或山谷地区，工业用地和易于布局和引进铁路，上坡路段储备普遍遇到的井使用寿命同一水平输入的要求。相较于发展及开拓斜井：竖井施工技术，施工设备和工艺相对简单，枯燥速度快，井筒施工价格低，初期投资较少;地面工业建筑，井筒装备，井底车场和商会不是简单的轴延伸井筒施工方便，生产干扰少，不易受含水层威胁的底部;相当的升级能力，以满足大主力矿井提升机的需求主要升降带;斜井筒，可作为紧急出口，地下一旦发生透水事故，以便工作人员可以迅速从井筒撤离。缺点是：斜井长度小于辅助提升能力，增强深度有限;通风路线长，阻力大的管道长度;通过含水层，砂层施工技术复杂偏离井筒。立井不受煤层倾角，厚度，深度，瓦斯等影响和相同的条件开采深度，矿井下等自然水文条件的限制短，提高速度，增强能力，提高协助井筒特别有利的大节，以满足高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出矿井所需风量的要求，阻力小，非常有益的探索深井;时富水层的表层土或沙层，矿井倾斜比建设更容易;地质构造和煤炭出现特别复杂的井田，能够结合的深，浅煤层不同的事件。其主要缺点是技术复杂井筒施工中，所需设备多，需要较高的技术水平，对井筒装备复杂，掘进速度慢，资金投入大。本矿井煤层倾角小，平均8，为缓斜煤层；表土层平均厚度113 m，煤层埋藏较深；水文地质情况中等，因此需采用立井开拓，基岩段采用地面预注浆施工。2. 井筒位置的确定井筒位置的选择应有助于降低初始巷道工程，缩短施工时间，减少占地面积，降低运输成本，节省投资;应该是有利于快速生产矿井和正常接替。因此，在井孔的位置，以确定原则：1 ）有利的位置当井田形状规则及储备分布均匀，应该是处于有利的地位井井田移动到中心;当艾达是储量分布不均，储量应安排在中心形成一个相对统一的翅膀翅膀保留艾达，艾达一起向着地下交通，通风网络短，小通风阻力最小的努力做出。2 ）井田沿倾斜井筒有利的位置方向浅钻孔位于井田，总石门大项目，但一级和投资少，建设周期短，施工井;井筒位于井田，石门较短的运输小批量沿石门中间;井眼位于井田时的下部，并沿输送的长度石门石门工作量，并且如果有水分煤基不允许通过岩石大孔，它可延伸到深的钻孔，深和向下的开采扩大井田有利。看看从井筒和工业用地保护煤柱损失，越接近浅钻孔煤柱尺寸越小，越接近深煤柱尺寸较大。因此，定位在井眼总的趋势是位于井田方向的一侧。3 ）初次地下开采有利于井眼位置尽可能使附近浅水开采区块的初始井筒位置是降低初始项目开发地下巷道的数量，减少投资，缩短建设周期。4 ）地质和水文条件对井筒布局的影响为确保位于稳定的岩石井筒，井底车场和商会，你应该尝试通过沙层，使井筒不通过或更少，一个大的含水层，厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出煤层，软煤和高应力区。5 ）井口位置应便于布局工业广场布置在靠近井口主楼生产体系，并引进副井铁路线。为了方便地面系统给对方，并与全国铁路线铁路线的建设，要求地面平整，没有过多的高程，以避免穿过村庄社区，文化遗产保护区，沦陷区之间的连接或采空区，洪水浸泡区，尽量避免桥涵，尤其是大型涵洞隧道工程。6）井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。3.井筒数目为了满足井下煤炭的提升，需设置一个主井，辅助提升及进风设置一个副井。因为用主井回风存在主井漏风严重的问题，所以不安排主井回风，由于井田面积较小，表土层厚度较大，因此在工业场地内另掘一个中央回风井，用于矿井回风；共计三个井筒。由于本井田地势较平坦，井田形状呈规则状，两翼储量分布均匀，煤层厚度变化不大。故把井筒置于井田中央，即工业场地之中。4.1.2 工业场地的位置工业场地的具体位置见开拓大图。工业场地的形状和面积：根据表2-2工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为0.13 km2，其形状为一矩形，长度方向和煤层的倾向方向平行，宽度方向和煤层走向方向平行；长轴长度420 m，短轴300 m；地面井口标高为+218.58 m。4.1.3 开采水平的确定及带区、采区划分开采水平的划分将影响矿井建设时期的技术经济指标，影响建井初期工程量，影响基建投资，所以，开采水平的划分要合理，其所遵循的原则如下：1 ）一个合理的阶段斜长斜长石合理的阶段，以促进煤炭运输，以方便辅助升降，方便行人的，同时还要考虑到有部分合理数量。2 ）应有利于正常接替要保证均衡生产矿井，矿区开始生产的，另一种新的采矿区应投入生产，必须提前一个新采区准备好。因此，一个矿区的使用寿命应该比准备时间大开发矿区。因此，较长的舞台斜长石，矿区储量，矿区的使用寿命，时间越长，效果越好接管矿区。3）经济上有利的垂高我们多年的实际生产和建设表明，利用垂直高度的水平过低，将造成严重的采矿障碍。合理增加垂直高水平的开发，可以增加储备和使用寿命的水平，有利于集中生产，提高生产能力的开发水平，同时降低采矿生产水平和级别的数量。因此，在运输，通风，排水，道路维修等技术条件可以达到，可以增加垂直高度的水平，减少电平的数目。本矿井主采煤层为戊8和己15煤层，其它煤层属薄且不稳定煤层，近期暂不开采可作为后备储量。主采煤层属缓斜煤层，平均倾角为8,煤层无露头，煤层埋藏最深处达-580 m。根据煤炭工业设计规范规定，缓倾斜、倾斜煤层的阶段垂高为200350 m，针对于本矿井的实际条件，决定煤层的阶段垂高为300 m左右。由本矿井地质条件可知，虽然本矿井瓦斯比较大，但煤层倾角很小，只有8，故阶段内可采用上下山开采方案，考虑到井田倾斜长度达3.6 km，跨度较大，所以本矿井也可采用多水平的开拓方案。采用两个水平划分时，立井开拓第一水平，二水平的延深考虑采用立井直接延深或者采用暗斜井延深。由于煤层垂高-180 m-580 m，如采用三个水平开拓，不利于集中生产且花费较高，本设计不予考虑。4.1.4 主要开拓巷道戊8和己15煤层平均厚度为分别为4.8 m和3.2 m，赋存稳定，煤层底板起伏不大，均为缓倾斜煤层，煤层厚度变化不大，煤质硬度中等。考虑到矿井为煤与瓦斯突出矿井，所以矿井主要巷道轨道大巷、运输大巷、回风大巷三条主要巷道均布置在岩石中，大巷间距25 m以上。大巷沿走向方向布置。4.1.5 开拓方案比较（1）提出方案根据以上分析及矿井的实际情况，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分别如图所示。方案一：立井单水平上下山开拓主、副、风井都为立井，单水平开拓，水平设置在-380 m位置，在井田靠近中部位置沿煤层底板布置三条岩层大巷，大巷均沿煤层走向布置。如图4-1-1所示。图4-1-1 方案一：立井单水平上下山开拓方案二：立井单水平加设辅助水平上下山开拓主、副、风井都为立井，单水平开拓，主水平设置在-460 m位置，为解决井田上部倾斜长度过大，造成运输通风困难，加设辅助水平在-280 m位置，在井田靠近下部位置沿煤层底板布置三条岩层大巷，大巷均沿煤层走向布置。如图4-1-2所示。图4-1-2 方案二：立井单水平加辅助水平上下山开拓方案三：立井两水平直接延深上山开拓主、副、风井都为立井，单水平开拓，一水平设置在-380 m位置，在井田靠近中部位置沿煤层底板布置三条岩层大巷，大巷均沿煤层走向布置。二水平设置在-600 m位置。如图4-1-3所示。图4-1-3 方案三：立井两水平直接延深上山开拓方案四：立井两水平暗斜井延深上山开拓主、副、风井都为立井，单水平开拓，一水平设置在-380 m位置，在井田靠近中部位置沿煤层底板布置三条岩层大巷，大巷均沿煤层走向布置。二水平设置在-600 m位置。如图4-1-4所示。图4-1-4 方案四：立井两水平暗斜井延深上山开拓（2）技术比较上述四个方案中，方案一只设了一个水平，这样简化了矿井开拓系统和巷道布置，减少了初期工程量，但是矿井瓦斯含量高，只设一个水平，阶段斜长大，矿井通风和运输难度加大，对辅助运输方式选择影响较大，但在采用带区式准备时可以考虑采取；方案二与方案一相比加设了辅助水平，承担了开采水平的运输、通风任务，但其井筒位置靠近井田下部，井筒较深，增加了辅助水平大巷及石门等工程量，并且使井下的运输环节增加，不利于集中生产，其生产系统趋于复杂，如果没有明显的技术经济优越性，一般不宜采用；方案三和方案四都开设两个水平，不同的是井筒延深方式。直接延伸主、副井的特点是可以充分利用原有设备、设施，投资少，提升系统单一，转运环节少，车场工程量相对减少，但延深后矿井提升能力相对降低，生产与施工之间的干扰大；暗斜井延深生产与施工的相互干扰小，暗斜井的位置、方向、倾角、提升方式的选择可不受原有井筒的限制、可按有利于下部水平开采布置，原有井筒提升能力不降低，暗斜井延深的主要问题是增加了车场及硐室工程量。（3）粗略经济比较由于四种方案进行详细的经济比较步骤比较多，因此，把各方案分别进行粗略经济比较，选出经济上有明显优势的方案进行下一步的详细经济比较。各方案的粗略估算费用见表4-1-34-1-6。表4-1-3 方案一：立井单水平上下山开拓项目数量基价/元费用/万元小计/万元基建费用（万元）主井开凿表土段557463.641.0223.3基岩段3255607.8182.3副井开凿表土段608321.149.9214.3基岩段3205138.5164.4井底车场岩巷10002365.5236.6236.6 岩巷开凿岩巷149341281.71913.01913.0 小计（万元）2593.2 生产费用（万元）主井提升系数煤量（万t）提升长度（km）基价3653.41.214637.00.40.52排水涌水量时间服务年限基价3129.8220876059.00.28大巷运输系数煤量（万t）平均运距基价17520.51.214637.02.850.35巷道维护系数数量服务年限基价2078.9 1.21493459.020小计（万元）26382.6总计费用（万元）28975.8百分率（%）100%表4-1-4 方案二：立井单水平加辅助水平上下山开拓项目数量基价/元费用/万元小计/万元基建费用（万元）主井开凿表土段727463.653.7271.3基岩段3885607.8217.6副井开凿表土段708321.158.2258.6基岩段3905138.5200.4井底车场岩巷10002365.5236.6236.6 岩巷开凿岩巷310461281.73979.2.3979.2 小计（万元）4745.7生产费用（万元）主井提升系数煤量（万t）提升长度（km）基价4201.41.214637.00.460.52排水涌水量时间服务年限基价3075.8220876057.00.28大巷运输系数煤量（万t）平均运距基价17520.51.214637.02.850.35巷道维护系数数量服务年限基价4247.1 1.23104657.020小计（万元）29044.8总计费用（万元）33790.5百分率（%）116.6%表4-1-5 方案三：立井两水平直接延深上山开拓项目数量基价/元费用/万元小计/万元基建费用（万元）主井开凿表土段557463.641.0346.6基岩段5455607.8305.6副井开凿表土段608321.149.9327.4基岩段5405138.5277.5井底车场岩巷10002365.5236.6236.6 岩巷开凿岩巷308681281.73956.43956.4 小计（万元）4867.0生产费用（万元）主井提升系数煤量（万t）提升长度（km）基价4866.91.214637.00.60.52排水涌水量时间服务年限基价3129.8220876059.00.28大巷运输系数煤量（万t）平均运距基价14446.71.214637.02.350.35巷道维护系数数量服务年限基价4296.81.23086859.020小计（万元）26740.2总计费用（万元）31607.2百分率（%）109.1%表4-1-6 方案四：立井两水平暗斜井延深上山开拓项目数量基价/元费用/万元小计/万元基建费用（万元）一水平主井开凿表土段557463.641.0638.5基岩段3255607.8182.3二水平主井开凿基岩段10703880.0415.2一水平副井开凿表土段608321.149.9445.2基岩段3205138.5164.4二水平副井开凿基岩段7403120.0230.9井底车场岩巷10002365.5236.6236.6 岩巷开凿岩巷298681281.73828.23828.2小计（万元）5148.5生产费用（万元）一水平主井提升系数煤量（万t）提升长度（km）基价6234.81.214637.00.40.52二水平主井提升1.27317.01.050.28排水涌水量时间服务年限基价3129.8220876059.00.28大巷运输系数煤量（万t）平均运距基价12602.51.214637.02.150.35巷道维护系数数量服务年限基价2494.61.22986859.012小计（万元）24461.7总计费用（万元）29610.2百分率（%）102.2%通过粗略比较知，方案一和方案二中，方案一比较经济，选择方案一；而方案三和方案四中，方案四比较经济，选择方案四。对方案一和方案四要进行比较详细的经济比较，才能确定最终的开拓方案。（4）详细经济比较方案一和方案四进行详细经济比较，其不同之处为开拓方式不同，方案一采用单水平开拓，而方案四采用两水平开拓。其详细经济比较见表4-1-7。表4-1-7 方案一、方案四经济比较表方案方案一方案四名称立井单水平上下山开拓立井两水平暗斜井延深上山开拓项目费用/万元百分比/%费用/万元百分比/%初期基建费用2593.2100.02593.2198.5后期基建费用02555.3生产经营费用28452.3100.029362.3103.2总费用31045.5100.034510.8111.1对比比较结果可以看出方案四比方案一的总费用多11.1%，而且方案一只有一个水平，与方案四相比，提升、排水等生产环节费用更少，而且方案四在基建工程费的费用较高，方案四的基建工程费和生产经营费,总费用都比方案一多，在技术和经济方面上，方案一优于方案四。综合经济、技术和安全三方面的考虑，选取最优方案立井单水平上下山开拓作为本矿井的开拓方案。4.2 矿井基本巷道4.2.1 井筒矿井共有三个井筒，分别为主井、副井、风井。由上一节确定的开拓方案可知，主、副井都为立井，在井田中央设置中央风井。一般来说，立井井筒横断面形状有圆形、矩形两种。圆形断面的立井服务年限长，承压性能好，通风阻力小，维护费用少及便于施工的特点。因此，主、副井及风井均采用圆形断面。（1）主井位于井田中部工业场地之中，担负矿井1.8 Mt/a的煤炭提升任务。井筒中装备多绳16 t底卸式箕斗和两套带平衡锤；井筒采用混凝土支护，直径6.5 m，净断面积33.18 m2，支护厚度450 mm，掘进断面35.6 m2；两侧钢丝绳罐道；此外，还布置有检修道、动力电缆、照明电缆、通讯信号电缆、人行台阶等设施。每天提升16 h。井筒断面布置如图4-2-1所示，主要参数见表4-2-1。（2）副井位于井田中央工业场地之中，担负全矿的材料、人员、矸石的提升；兼做进风井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为7.2 m，净断面积为40.71 m2，井筒内装备一对3 t矿车双层四车加宽罐笼，井壁采用钢筋混凝土支护。采用金属罐道梁，型钢组合罐道，罐道梁采用通梁式布置方式。副井内除装备罐笼外，还设有梯子间作为安全出口，并设有管子道、电缆道。副井井筒断面如图4-2-2所示，主要参数见表4-2-2。（3）风井风井位于矿井中央工业广场保护煤柱内，备有安全出口。圆形断面，井筒净直径5.0 m，净断面19.63 m，采用预制管柱支护方式，井壁厚度达400mm，风井断面和主要参数如图4-2-3，主要参数见表4-2-3。图4-2-1 主井井筒断面布置图表4-2-1 主井井筒特征表井型3.0 Mt/a提升容器两套16 t箕斗带平衡锤井筒直径6.5 m井深625 m井断面积33.18 m2井筒支护混凝土井壁厚450 mm充填混凝土50 mm基岩段毛段面积44.18 m2表土段毛段面积44.18 m2图4-2-2 副井井筒断面布置图表4-2-2 副井井筒特征表井型1.8 Mt/a提升容器一对1 t矿车双层四车窄罐笼一个1 t矿车双层四车宽罐笼带平衡锤井筒直径7.2 m井深620 m井断面积40.17 m2井筒支护混凝土井壁厚500 mm表土段井壁厚10001400 mm基岩段毛断面积66.47 m2表土段毛断面积78.54 m2图4-2-3 中央回风井井筒断面布置图表4-2-3 中央回风井井筒特征表井型1.8 Mt/a井筒直径5.0 m井深625 m井断面积19.63 m2基岩段毛段面积32.25 m2表土段毛段面积42.38 m24.2.2 开拓巷道戊8煤层平均厚度为4.8 m，底板起伏不大，为缓倾斜煤层，煤层厚度变化不大，且煤质硬度较低。故矿井胶带大巷和轨道大巷均布置在岩层中，两条大巷均布置在己15煤层底板中，距煤层2030 m，大巷水平间距2535 m。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，大巷位于井田中央，沿走向布置。1）运输大巷此巷内采用钢丝绳芯胶带输送机运输煤炭，并铺设有轨道，并铺设有轨道，以便于胶带的维修。断面需要满足一定的要求，不设专用人行道。运输大巷净宽度可由下式计算：B1=b+d1+d2+d3+c(4-2)式中：B1运输大巷净宽度，mm；b输送机边缘至巷道壁的最小距离，主要运输巷道取800 mm，带区巷道一般取300500 mm；d1胶带输送机宽度，d11400+120=1520 mm；d2电机车的宽度，d21060 mm；d3齿轨车与皮带间距，d3580 mm；c齿轨车与巷壁距离，取1040 mm。则运输大巷净宽度为：B1=800+1520+1060+580+1040=5000 mm运输大巷的断面如图4-3所示，运输大巷特征见表4-3-1，运输大巷每米材料消耗量见表4-3-2。回风石门选用的断面与运输大巷相同。2）轨道大巷轨道大巷为一条双轨巷道，并作进风巷使用，设人行道。轨道大巷净宽度可由下式计算：B2=a+b+d1+d2+c(4-3)式中：B2轨道大巷净宽度，mm；a人行侧宽度，取1385 mm；b车辆边缘至巷道壁的最小距离，主要运输巷道一般取580 mm，采区巷道一般取300500 mm，本断面取765 mm；d1、d2电机车的宽度，d1=d21060 mm；c双轨运输巷道中两辆对开列车最突出部分之间的距离，此处取730 mm。则轨道大巷净宽度为：B2=1385+765+1060+1060+730=5000 mm轨道大巷的断面如图4-4所示，轨道大巷特征见表4-4-1，轨道大巷每米材料消耗量见表4-4-2。各主要开拓巷道的断面尺寸，均按运输设备的外形尺寸以及煤矿安全规程（2010年版）第19条、第20条有关安全间隙的要求而确定，并按通风要求验算其风速，验算结果见第九章。图4-3 运输大巷断面图表4-3-1 运输大巷断面特征表断面/m2设计掘进尺寸喷射锚 杆净周长/m净设计掘进宽度/mm高度/mm厚度/mm锚固形式外露长度/mm间排距/mm长度/mm直径/mm17.819.952004400100树脂10080025002016.1表4-3-2 运输大巷每米工程量及材料消耗量表围岩类别计算掘进工程量/m3每米巷道材料消耗量粉刷面积/m2巷道墙脚锚杆数量/根喷射材料/m3金属网/m2药卷数量/个托板铁/kg20.80.0418.121.2011.63720.3511.3图4-4 轨道大巷断面图表4-4-1 轨道大巷断面特征表断面/m2设计掘进尺寸喷射锚 杆净周长/m净设计掘进宽度/mm高度/mm厚度/mm锚固形式外露长度/mm间排距/mm长度/mm直径/mm17.819.952004400100树脂10080025002016.1表4-4-2 轨道大巷每米工程量及材料消耗量表围岩类别计算掘进工程量/m3每米巷道材料消耗量粉刷面积/m2巷道墙脚锚杆数量/根喷射材料/m3金属网/m2药卷数量/个托板铁/kg20.80.0418.121.2011.63720.3511.34.2.3 井底车场及硐室矿井为立井开拓，煤由箕斗运至地面；物料经副立井运至井底车场，在井底车场换装，由电机车运到采区。井底车场布置图如图4-5所示。1、井底车场的形式和布置方式底部是一个总称道路和连接到主矿井及地下交通隧道室。它与井筒提升和地下交通两种生产工艺联系在一起，正如煤矸石提到，切割，通风，排水，电力，电梯维修人员等工作，是总的地下交通枢纽。根据“煤炭工业设计规范” 4.2.1要求：巷道井底车场布置应根据运输方式，货物通过相互位置码量，如何提升井筒，主要运输巷道，地面生产系统布局和运作，并在主井井底室井筒它的周长因素岩石条件，通过技术经济比较确定，并符合下列要求：（ 1 ）采用固定式矿车运输巷道，宜采用循环园。（ 2 ）当底部被用于运输煤炭和辅助料斗和固定式矿车运输，应与环形折叠形式的院子里组合使用，应配有协调的形式站的矿区。（ 3）当使用无轨辅助运输系统的煤炭皮带输送机巷道应采用折返或折返与环码组合形式;如果辅助运输采用铁路系统，应