采矿工程毕业设计（论文）-城山八矿1.8Mta新井设计.doc

摘 要城山八矿生产能力1.8Mt/a新井设计，共有5层可采煤层，平均厚度为2.0m，煤的工业片牌号为1/3焦煤。设计井田的可采储量为178.08 Mt，服务年限为63.99a，全矿井划分为二个水平开采。煤层平均倾角16，井田平均走向长5590m，平均倾向长2864m。设计矿井开拓方式为双立井开拓，采用分组集中大巷布置方式。共划分6个采区，首采区投产工作面1个。设计采区为中一采区，采区下部车场采用大巷装车式，走向长壁后退式综合机械化采煤方法。年工作日为330天，采用“四、六”工作制。通风方式为两翼对角式。提升设备主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。关键词：可采储量 走向长壁 采煤方法AbstractThe task of this design is to construct a 1.8million tons cheng zi he for Jixi Ming Administration.This mine has four minable Coal Seam, and its average thickness is 2.0 meters, types of coal seam is 1/3 coking coal. Designed field of minable capacity is 172.77 million tons. It can adapt for 63.9years, and is divided into two level.This mine shaft is applied to double indined shaft development method; Layout of gathing gallergand mining district eross heading; This level is divided into 6mining districts and 1 worked faces. Time of constructing shaft is 43.6 months. This worked fece is middle 1 worked face, ords 330das every year. Adapt “four-six” work situation, work face is 240 meters length of circle is 0.63 meters, and times is9one day.Because my limit working ability and time. There must be lots of faults in this design. I plead with dirextors point them out and redify it, and I will accept it sincerely and humblely.key words：Recoverable reserves trike longwall The technology of coal mining75目录摘 要IAbstractII第1章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 井田位置及范围11.1.2 交通位置11.1.3 地形地势11.1.4 气候11.1.5河流21.1.6工农业概括31.2 地质特征31.2.1矿区范围内的地层情况31.2.2井田范围内和附近的主要地质构造31.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征31.2.4 岩石性质 厚度特征51.2.5 井田内水文地质情况51.2.6沼气 煤尘及煤的自燃性51.2.7 煤质 牌号及用途61.3 勘探程度及可靠性6第2章 井田境界 储量 服务年限72.1 井田境界72.1.1井田周边状况72.1.2井田境界确定的依据72.1.3井田未来发展情况72.2 井田储量72.2.1井田储量计算72.2.2 保安煤柱的设计方法72.2.3 储量计算方法82.2.4储量计算评价92. 3矿井工作制度 生产能力 服务年限92. 3.1矿井工作制度92. 3. 2 矿井生产能力的确定92.3.3 服务年限10第3章 井田开拓113.1概述113.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述113.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况113.2 矿井开拓方案选择113.2.1井筒形式和井口位置113.2.2开采水平的数目及标高163.2.3开拓巷道的布置173.3 选定开拓方案系统描述193.3.1 井筒形式和数目193.3.2井筒位置及坐标193.3.3.水平数目及高度203.3.4.石门 大巷数目及布置203.3.5 井底车场形式选择203.3.6 煤层群的联系233.3.7 采区划分233.4 井筒布置及施工233.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护233.4.2 井硐布置及装备243.4.3 井筒延伸的初步意见273.5 井底车场及硐室273.5.1井底车场形式的确定及论证273.5.2井底车场主要硐室283.6 开采顺序283.6.1沿煤层走向的开采293.6.2 沿井田倾向的开采顺序293.6.3 采区接续计划29第4章 采区巷道布置及采区生产系统314.1 采区概述314.1.1 设计采区位置 边界 范围及采区煤柱314.2 采区巷道布置324.2.1 区段划分324.2.2 采区上山布置324.2.3 采区车场布置334.2.4采区煤仓储量 形式和支护344.2.5采区硐室简介354.2.6回采工作面的接续364.3 采区准备364.3.1 采区巷道的准备顺序364.3.2 采区主要巷道的断面图及支护形式37第5章 采煤方法415.1 采煤方法选择415.2 回采工艺415.2.1机械设备选择415.2.3循环方式和劳动组织形式42第6章 井下运输与矿井提升456.1 矿井井下运输456.1.1 运输方式和运输系统的确定456.1.2矿车的选型及数量456.1.3 采区运输设备的选择47第7章 矿井通风与安全487.1 矿井通风系统的确定487.1.1 矿井通风原始条件487.1.2 矿井通风系统类型487.1.3 选择矿井通风系统的依据487.2 风量计算与风量分配497.2.1风量计算与风速验算497.2.2风量分配507.2.3 矿井风量分配537.2.4风量的调节方法与措施557.3 矿井通风阻力的计算557.3.1 确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力557.3.2 矿井等积孔的计算567.4 通风设备的选择567.4.1主要通风机选择计算577.4.2电动机的选择577.4.3反风方式587.5 矿井安全技术措施597.5.1顶板安全技术措施597.5.2瓦斯防治措施597.5.3 粉尘防治措施597.5.4防灭火措施607.5.5防治水措施60第8章 技术经济指标61参 考 文 献63附录1：外文资料翻译译文64附录2：外文原文68致 谢75第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 井田位置及范围城山八矿位于鸡西市城子河区，矿区面积37.89平方公里。开采标高在+200米-600米之间，井田东西长10公里，南北宽3.5公里。东部与正阳矿相邻，西部与沈煤集团新城煤矿毗邻。1.1.2 交通位置城山八矿位于鸡西火车站东北约5公里处。矿内有运煤专用铁路与鸡西车站相连，与车站距离约为7.5公里，并有公路通往、勃利、哈达、四海店等地，交通十分便捷，见图1-1。1.1.3 地形地势该矿井田地形教平缓。一般标高+200米，中部为含煤地带的缓坡丘陵，矿山地形属老年期地貌，古老变质岩露出的山脊。1.1.4 气候该矿所在地区属于大陆性气候，最低气温-32最高气温37。年降水量在335.7694.3mm,年蒸发量在1195.51430.6mm，年平均风速4.24.8m/s风向多为西北风，最大风速25m/s结冻期由11月初至次年4月结冻深度一般在2.0米左右，依据国家地震局资料无地震记载。图1-1 交通位置图1.1.5河流地区内有四条河流，分别是白石河、正阳河、城子河、穆陵河。其中穆陵河最大，流量最大2200m/s最小0.6m/s，由于该河在本井田深部流过，对本井田影响不大本井田目前没有生产。1.1.6工农业概括在井田外6.5km处有正生产的鸡西矿业集团正阳煤矿，矿井正常涌水量100m3/h，矿井瓦斯不大，属低沼气矿井。1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况全矿地层为单斜构造，一般倾角在1015之间，井田内断层很少，城山八矿矿水文地质条件简单矿井涌水随季节变化。第四系地层在井田内分布广泛，主要由砾砂和粗砂组成，中间夹有不连续的亚粘土，在砂层上，伏有粘土及层厚6 8m的黑腐殖土。 城山八矿开采鸡西群城子河组内煤层，全区可采煤层共5层，均为中厚煤层。1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造井田范围内的主要地质构造为断层，其中断层共有2个，都为正断层，都是倾向断层。区内构造形态以南西向倾斜的单斜和断裂为主，无岩浆侵入体，详见表1-2。表1-2 主要断裂构造表顺序名称性质断层面走向落差（m）影响范围1F1正断层北向南40-70整个井田2F2正断层北向南30-80整个井田1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存不太深，倾角在520，全区共有可采煤层5层，全部可采，见1-3煤层综合柱状图。图1-3煤层综合柱状图表1-4煤层及顶底板岩性特征表煤层号厚度/米最大最小 平均层间距最大最小 平均顶板岩性底板岩性可采程度稳定程度36#1.71.91.898.6-10099砂页岩砂岩砂岩全层可采全层稳定34#1.81.6 1.727.330.228.4砂岩凝页岩砂岩凝灰岩全层可采全层稳定21#2.72.5 2.626.42827.2砂岩页岩砂岩灰岩全层可采全层稳定15#2.02.5 2.228.432.330.1砂页岩砾岩砂岩泥岩全层可采全层稳定11#2.02.1 2.0砾岩凝灰岩全层可采全层稳定1.2.4 岩石性质 厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于6.5m,多为砂岩。见1-4煤层及顶底板岩性特征表。1.2.5 井田内水文地质情况井田西部及南部为丘陵水文地质区。，浅部各煤层除大气降水补给地表强风化带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带。由于岩性的不同，岩层的含水性不均匀，不但存在着分带规律且有分层规律。1.2.6沼气 煤尘及煤的自燃性城山全矿为瓦斯突出煤矿，立井属于高沼气矿井，个瓦斯的相对涌出量是立井:19.24/h未来个煤层瓦斯的涌出量随着开采深度的不延伸，涌出量有逐渐的增大的趋势。 城山八矿在开采范围内各煤层煤尘爆炸指数在33%67%之间，属于有煤尘爆炸危险的煤矿。1.2.7 煤质 牌号及用途煤层肉眼坚定类型，多属半亮几半暗煤，颜色深黑，条痕黑褐色，断口参差壮，或平坦壮，硬度23，煤中夹石主是煤页岩、砂页岩、页岩和少量的细粒岩等。全区可采煤层5层，均属中厚煤层，媒质程度中等，灰分6.038。0%。挥发分2639.6%，胶质层厚度9.024.0mm煤种皆为1/3JM，没的发热量多在5000大卡/千克以上，原煤灰分6.058.37%。原煤挥发分：26.3740.90%。胶质煤层厚度：823mm。没中含硫量：0.250.55%属于低硫煤。含磷量：0.00200.027%属于低磷煤。发热量：56488130卡/克。一般作为炼焦煤使用。煤经洗选加工后可做为优良的配焦和化工精练，副产品可供动力或民用。1.3 勘探程度及可靠性由于本矿井所在地区从1965年就开始进行地质勘探工作，先后经过多方普查，详查，精查阶段，而且采用了钻探、测井和地震等，相互结合的综合勘探手段，精查地质报告提供的资料比较齐全，精查阶段查明了主要断层和构造及煤层厚度，结构和分布范围，勘探的结果比较可靠地提供了煤层层位的对比资料和测井成果。东煤公司1984年6月对本区精查地质报告的批复认为，基本达到煤炭资源地质勘探规范的标准。存在问题：1)瓦斯取样虽然较少，但是，未作矿井瓦斯涌出量的祥述，也未指出矿井的瓦斯等级。2)对于落差小于30m的断层，未作评价，控制不够，给设计带来一定困难。第2章 井田境界 储量 服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况本矿井东部以正阳矿相邻，以断层为界。西部以煤层终止线为界，深部以 -600标高为技术境界，走向6.16公里，倾斜2.91公里，井田面积17.92平方公里。井田境界全部与勘探境界相同。2.1.2井田境界确定的依据1.以大的断层和勘探边界为矿界。2.以保证井田的合理尺寸，及与邻近矿区处理好关系。3.充分利用各井田边界划分井田边界；4.合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系；5.经济效果好。2.1.3井田未来发展情况由于本井田几条断层的影响，投产时的产量可能不能及时达到设计生产能力，但随着开采深度的增加，煤层赋存条件好，采用新技术防治矿井瓦斯，产量会有较大的提高幅度。 2.2 井田储量2.2.1井田储量计算参加储量计算的煤层有11#、15#、21#、34#、36#共五层煤。各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井设计储量是矿井工为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煤柱损失量后的储量，矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱，矿井井下主要巷道及上山保护煤柱后乘以采区回采率的储量。2.2.2 保安煤柱的设计方法为保护地面建筑物及保证地面工程设施的安全，本设计对井筒及工业广场、规划中的大断层留设安全煤柱。以安全生产为生产导向，本设计矿井依据煤炭工业矿井设计规范规定，留设保安煤柱如下所示：(1)在采区边界留设20m保安煤柱；(2)在边界断层留设20m煤柱；(3)在井田内部断层留设30m煤柱；(4) 地面露头留设30m煤柱；设计时要根据实际情况进行留设，但是不能低于以上数据，在本设计中根据实际的地质情况及地质构造，边界断层留设20m 保安煤柱；井田内部断层留设30m保安煤柱；因此，经计算得：断层保安煤柱损失：25.94万t；边界保安煤柱损失：98.4万t。2.2.3 储量计算方法矿井工业储量的计算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视密度/cos为煤层平均倾角计算得Zc=6325000010.21.4/cos16=233.97Mt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，详见表2-1。表21矿井可采煤层储量表单位Mt序号煤层设计可采储量 /t工业储量/t煤炭损失量/t设计采出率可采储量/t11128.45337.4869.0371828027.496321529.95239.6949.7456608039.302432146.30657.33611.037188042.768143439.19948.51310.313928035.946653641.90350.9419.0371828032.5764总计186.512233.97449.053178.08242.2.4储量计算评价本矿井的煤层发育良好，厚度较稳定，倾角绶倾，井田范围内大的构造控制可靠，水文地质条件中等，储量计算较为可靠。其具体储量情况见表2-1可采煤层储量表。2. 3矿井工作制度 生产能力 服务年限2. 3.1矿井工作制度依据煤矿安全规程、煤矿生产许可法和劳动法有关规定：设计年工作日330天，日提升16小时，采用四、六工作制，三班生产，一班准备。2. 3. 2 矿井生产能力的确定1. 矿井设计生产能力方案比较：本矿井已查明的工业储量为233.97Mt,估算本井田内工业广场煤柱，境界煤柱等永久煤柱损失量占工业储量的7%，各可采层均为厚煤层，按矿井设计规范要求确定本矿的采区采出率为80%，由此计算确定本井田的可采储量为170.69Mt。根据地质报告的资料，煤层储量较丰富地质构造较简单，煤层存量及煤层赋存深等因素，初步决定采用大型矿井设计，并初步确定三个方案：方案一：矿井设计生产能力1.2 Mt/a方案二：矿井设计生产能力1.8 Mt/a方案三：矿井设计生产能力2.4 Mt/a方案的选择考虑矿井服务年限，设计规范规定大型矿井服务就在5060年为宜。2.3.3 服务年限服务年限的计算 式中P矿井设计服务年限aZ井田的可采储量MtA矿井的生产能力Mt/aK矿井储量备用系数1.3-1.5之间本次取1.5方案一：p170690000/12000001.594.82年因为60，所以方案一符合要求；方案二：p170690000/18000001.563.2年因为60，所以方案二符合要求；方案三：p170690000/24000001.547.41年因为60，所以方案三不符合要求。综上所述，方案一和方案二符合煤矿安全规程的规定，而方案二最适宜本井田的实际情况，故定井型为1.8 Mt/a。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鸡西矿业集团距本区约12km，鸡西矿业集团现有生产矿井12对，1984年末实际生产能力已达到650万吨，全局共有职工68237人本井田内没有生产、在建及停闭矿井。但在井田外的西南方约6.5km处有正在生产的鸡西矿务局正阳煤矿。正阳煤矿采用立井开拓，设计生产能力90Mt/a，一水平标高为250m，目前正开采23#、8#和3A#三个煤层，共布置六个采区。鸡西地区现有区域变电站两座及大型火力发电厂一座，在矿区总体设计阶段，供电电源方案已达成协议。所以供电电源容易解决。3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况根据精查报告确定的煤层自然产状，冲积层结构，顶底板条件，构造困素冲积层结构，地形及水文地质条件等，其中煤层赋存深度和冲积层的水文地质条件对开拓方式影响最大。确定井田开拓方式的原则：1.保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量，尢其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设。2.合理集中开拓布置，简化生产系统。3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。4.要建立完善的通风系统，创造良好的条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常性保持良好状态。3.2 矿井开拓方案选择3.2.1井筒形式和井口位置1.井筒形式方案比较现依据城山井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出三种井筒开拓方案，具体情况如下：（1）双斜井开拓斜井与立井相比有如下优缺点：优点：1. 井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建筑，井筒装备，井度车场及硐室都比投资少。2. 井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升高备，钢材消耗量小。3. 胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平生产，并能减少井下石门长度。 缺点：4. 在自然条件相同时，斜井要比立井长得多。5. 围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低，能力小钢丝绳磨损严重，动力消耗大，提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力。6. 由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆所需的管线长度较大。7. 斜井通风风路较长，对瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升。8. 当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂,有时难以通过。 适用条件 ：煤层赋存较浅，垂深在200米以内，煤层赋存深度为0500米，含水砂层厚度小于2040米，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。技术评价：本井田一水平设在100m水平标高，根据煤层的赋存情况不宜采用双斜井开拓城山八矿矿井田赋存深度为200m 600m在技术上是可行的。（2）双立井开拓优点：1.立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利机械化程度高，易于自动控制。2.井筒为圆形断机结构合理，维护费用低，有效断面大通风条件好，3.管线短，人员升降速度快。缺点：与斜井优点相对应。适用条件：煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角，厚度，瓦斯，水文等自然条件限制技术上也比较可靠当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。技术评价：根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案可行。城山八矿井田的地表，地质构造，煤层赋存等因素，适合采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。（3）主井立副斜井开拓优点：兼有斜井和立井的优点，主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低。副井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。缺点：如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便，如井底相近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调度及联系不方便，占地面积大，相应地增加了煤柱损失。适用条件：介于双立井与双斜井之间。技术评价：根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际情况，如用综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置，井下的联系和生产调度较为繁琐，故该方案在技术不合理，不适合本设计矿井，所以本井田不利于用综合开拓。根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓与双斜井开拓方案在技术上可行根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较。详见表3-1开拓方案技术经济分析比较表。1.井口位置方案比较对矿井井筒位置有以下的要求：1.井筒沿走向的有利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，在此开成两翼储量比较均衡的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。2.井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量小，初期工程量及投资小，建井期短，且煤柱损失小。3.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有较好的水文，围岩和地质条件。依据本井田的储量分布图，及剖面图考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置在整个井田的储量中央，坐标为：主井：X=423001、Y=5023752、Z=220副井：X=422972、Y=5023695、 Z=220表3-1 开拓方案技术经济分析比较表 方案优点缺点方案一1.井口位置接近井田边界，井下为单翼生产，易于保证矿井产量。2.第二水平、第三水平石门工程量小。1.工业场地压煤量较小。2.井筒延伸需要建上下部两个车场，工程量较大，不利于生产。3.运输费用高，井下需要人员多。方案二1.井口位置接近井田中央，井下为翼生产，易于保证矿井产量2.立井安装速度快，检修容易，能耗低。3.井筒延伸方便。4.初期投资省。5.井上运输距离短，营运费用低。1.工业场地压煤量较大。2.井下存在反向运输。3、第二水平的石门较长。方案三1.主井井口位于井田边界，压煤量小。2.主井作为安全出口，安全性能高。3.连续提升，能保证运输能力。1.井巷工程量大，不利于施工。2.长距离的胶带输送机提升，可靠性差。3.主井口地面标高低，防洪工程量大。表3-2 开拓方案比较表方 案双 立 井 开 拓双 斜 井 开 拓内容工程 量单价（元）费 用（元）工程量单 价（元）费 用（元） 单位 名称数量单位数量数量数量单位数量数量基岩段主井掘进5010m31958145728515510m8503132621基岩段副井掘进4910m39910170016614510m92151342625.5基岩段主井辅助费4510m42781195081.415510m147742304300基岩段副井辅助费4210m452141926116.414510m147742152571表土层副井辅助费410m23435937401310m11822161961主井提升费用8010m0.85869.429010m0.39835.84副井提升费用1510m2.714304862710m0.681187343箕斗2个243750487500 罐笼2个218750437500钢丝绳输送机16010m4955792800串车1210m525063000主井提升机1个101750010175001个9200092000副井提升机1个8762508762501个92375009237500总 计 12549862.8 21281575.5吨煤成本 14.00 24.00依据上述各种方案比较，得知立井开拓最经济。3.2.2开采水平的数目及标高开采水平的尺寸以水平垂高表示水平垂高是指该水平开采范围的垂高。合理的水平垂高的要求：1.具有合理的阶段斜长。2.具有合理的区段数目。3.要有利于采区的正常接替。4.要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量。5.经济上有利的垂高。根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平划分方案如下：方案一：三水平开采 一水平标高 -100m 二水平标高 -400m 三水平标高 -600m 阶段垂高 300m，300m ,200m。 一水平储量64.01百万吨。 二水平储量63.99百万吨。三水平储量42.66百万吨 。 一水平服务年限25.4a 二水平服务年限23.7a二水平服务年限28.44a方案二：二水平上下山开采 水平标高 100m,400m 阶段垂高 300m，500m 一水平储量64.01百万吨。 二水平储量106.65百万吨。 一水平服务年限25.4a 二水平服务年限39.5a参照上述两种方案的各项数据，各方案评价如下：方案一：该方案的一水平服务年限，设计不符合规程规定，初期投资大，见效慢，本方案不可取。方案二：该方案的一水平服务年限及垂高均符合煤矿安全规程规定，根据本井田的实际情况，本方案技术上可行.因此本设计选用方案二。3.2.3开拓巷道的布置水平巷道的主要任务是担负煤矸，物料和人员的运输，以及通风，排水，敷设管线对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要。根据煤层埋藏特征和煤炭工业矿井设计规范的有关规定， 宜采用集中大巷。为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，运输大巷布置在34#煤层的底板下的厚砂岩中，上水平的运输巷用做下水平的回风巷，这样有利用井下运输效率，生产系统较简单。1. 开拓巷道布置方式的选择根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷各种方式的适用条件如下：(1)分煤层大巷适用条件煤层数不多，层间距大，石门长；井田走向长度短，服务年限不长；井底车场或平硐在煤层顶板；煤质牌号不同，要求分采，分运；产量，风量均大，需要疏解；各煤层底板均有坚硬岩层；(2)分组集中大巷适用条件煤层数多，层间距大小悬殊；按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；多水平生产，容易解决运输，通风的干扰；(3)集中运输大巷适用条件适于煤层层数多，层间距不大的矿井；井田走向长度大，服务年限长；下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护；煤质牌号相同，要求分采分运；自然发火严重，便于分区，分段处理事故；采区尺寸大，石门长度短。表3-3 开拓方案比较表特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1. 总的巷道工程量较少2. 生产比较集中3. 采区巷道分组联合布置4. 大巷容易维护，运输条件好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. 大巷维护容易缺点1石门长度较长2掘进工程量大1. 总的石门长度大2. 初期工程量大，建井时间长3. 有反向运输适应条件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，工期大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，石门长度短本设计井田的可采煤层为36#、34#、21#、15#及11#煤层，。各煤层的煤质相同，不需要分采分运所以根据本井田的实际情况，本井田采用集中大巷，各煤层之间，各大巷和井底车场之间用石门相连生产区域比较集中，利于提高井下运输效率，开采顺序灵活。3.3 选定开拓方案系统描述3.3.1 井筒形式和数目根据井田的地形地势，煤层赋存，地质构造等因素，经过第二节中井筒形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井开拓，即一主一副,两个井筒。详见图3-2 。图3-2 井筒开拓方案示意图3.3.2井筒位置及坐标井筒位置就是确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示，选择井筒位置的条件：1.地面条件（1）工业场地占地面积。（2）地形与工程地质条件。（3）煤的运输方向。（4）生产建设与住宅位置。2.井下条件（1）按运输量确定井筒位置。（2）根据地质条件确定井筒位置。（3）煤柱量。（4）勘探程度和初期工程量。根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，其井筒井口坐标为：主井：X=423001、Y=5023752、Z=220副井：X=422972、Y=5023695、 Z=2203.3.3.水平数目及高度水平设置总的原则是尽量加大一个水平的开采范围，资源储量和服务年限，使之适应高产高效；集中化生产的要求，同时尽量减少水平的设置，基于以上原则，同时根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，合理的水平划分方案的技术分析和经济评价，该设计矿井在100m水平处划分一个水平，阶段垂高300m，阶段斜长为1045m，第二水平标高为-400m，阶段斜长为1743m。第一水平采用上山开采，第二水平采用上下山开采。3.3.4.石门 大巷数目及布置根据本设计矿井开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价，确定本设计矿井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置。本设计矿井中，大巷和石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计在本设计中基本相同其内部设施也基本相同巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件，其基本原则是在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低造价并有利于加快施工速度。该设计矿井大巷，石门断面的各项内容见图3-3大巷断面图、3-4大巷特征表及图3-5石门断面图。3.3.5 井底车场形式选择井底车场指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。井底车场设计是否合理，将直接影响着矿井的安全和生产。根据本设计矿井井筒形式及大巷，石门的布置，结合上述井底车场型式的选择因素，该设矿井采用立式环行井底车场，大巷运煤主要是3t固定式矿车，辅助运输是1.0t固定式矿车，轨距是600mm。图3-3大巷断面图3-4大巷特征表巷道形状支护方式断面积m2）设计尺寸（m）净周长(m)喷厚(mm)净掘 顶高底宽半圆形锚喷15.9916.802.954.5013.63150图3-5石门断面图3.3.6 煤层群的联系本矿井共有五层煤，即：11#、15#、21#、34#、36#煤层，参见可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图。大巷布置在34#煤层的底板岩石中。3.3.7 采区划分依据煤炭工业矿井设计规范，本设计井田以井田境界内的断层为界，将整个井田划分为六个采区，详见采区划分示意图3-6。 图3-6 采区划分示意图3.4 井筒布置及施工3.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护本设计井田采用双立井开拓方式，布置两个井筒，井筒穿过的岩石大部分为粉砂岩，有少部分的细砂岩和中砂岩，详见综合柱状图。依据井筒特征及装备情况，参考地质及水文地质资料，对本设计矿井井硐支护形式提出两种可行方案：方案一：砌筑式（砂浆砌体）方案二：整体灌注式经比较，方案二较方案一相比，有如下优点：（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。所以本设计井筒支护形式为：混凝土整体灌注式，主副井井壁厚度均为450毫米。3.4.2 井硐布置及装备根据该设计矿井年产量、提升方式等实际情况，本设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施。详见图示3-7，3-8主副井井筒断面图。主井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积38.465m2，掘进断面面积44.157m2井筒深度600m。井筒内装备一对16t刚性罐道立井多绳箕斗（JDG16/1504Y），采用18018010mm方形方型空心型钢罐道，端面布置采用树脂锚杆固定拖架。副井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积38.465m2，掘进断面积44.157m2。井筒深度620m，井筒装备一对1.0t固定式矿车600mm轨距，双层四车刚性立井多绳罐笼，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。罐道和井梁，罐道导向层间距均按6.0m设计。井筒内没有钢-玻璃钢复合材料梯子间，作为矿井安全出口和井筒检修之用，并敷有排水管路三趟（一趟预备），井下消防洒水管路。另外，井筒还敷设有动力电缆、通讯讯号电缆。表39 主井井筒特征表井型180Mt/a井筒直径6.5m井筒掘进直径7.5m井深600m提升容器一对 16t多绳箕斗井筒支护混凝土井壁厚450mm，充填混凝土50mm罐道规格18018010mm净断面面积38.465m2掘进断面面积44.157m2 图3-7主井井筒断面 图3-8 副井井筒断面表310 副井井筒特征表井型180万t/a井筒直径6.5m井筒掘进直径7.5m井深578m提升容器一对1.5t双层四车罐笼和一个3t双层2车罐笼带平衡锤井筒支护混凝土井壁厚450mm，充填混凝土50mm罐道规格18018010mm 续表3-10净断面面积38.465m2掘进断面面积44.157m23.4.3 井筒延伸的初步意见为了保证采区正常接续和均衡生产，本矿井将延伸原主副井，从-100水平延伸至-600水平。井筒延伸方案主要有以下两种：1）方案一：直接延伸原有主副井；优点：可以充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转运环节少，经营费用低，管理方便；缺点：原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工和生产相互干扰，接井技术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井筒的施工组织复杂，延伸后提升长度增加，提升能力下降；2）方案二：暗斜井延伸（即利用暗斜井或暗立井开拓下一水平，原有主副井不延伸）；优点：生产与延伸相互干扰小，暗斜井做主井，系统简单，提升能力大，可充分利用原有井筒提力；缺点：增加了提升、运输环节和设备；通风系统复杂。通过上述两种方案比较，并参照井筒延伸原则及本井田煤层赋存特征，初步决定采用立井延伸方案。 3.5 井底车场及硐室3.5.1井底车场形式的确定及论证井底车场形式的确定应该根据井田地质条件、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选择。该矿井井底车场形式的选择依据如下：1.该矿井设计生产能力为1.8Mt/a，年工作日330d，实行四、六工作制，每日净提升16小时；2.矿井采用双立井开拓方式，两个开采水平，分组集中大巷布置。3.主要运输大巷采用10t蓄电池电机车牵引3.0t底卸式矿车，辅助运输采用1.0t固定式矿车；掘进煤列车由37辆矿车组成，煤矸混合列车由28辆矿车组成，其中煤车9辆，矸石车19辆；井底车场设有卸载坑，1.0t翻车机处理掘进煤；4.本设计矿井属于高瓦斯、低等涌水量矿井；综合以上所述，结合设计要求，经分析比较后，本设计矿井拟选用3.0t底卸式矿车立井刀式环行井底车场。3.5.2井底车场主要硐室1.主井系统硐室主井设有3.0 t底卸式矿车卸载站硐室、翻车机硐室、井底煤仓及井底煤仓装载硐室、清理井底散煤硐室及水窝泵房等。主井井底散煤采用矿车处理，用绞车提升至车场水平。2.副井系统硐室副井系统硐室有副井井筒与井底车场连接处（马头门）、主排水泵房（中央水泵房）、水仓及清理水仓硐室、主变电所（中央变电所）及等候室等。主排水泵房和主变电所应联合布置，以便使主变电所向主排水泵房的供电距离最短。为防止进下突然涌水淹没矿井，变电所与水泵房的底板标高应高出井筒与井底车场联结处巷道轨面标高0.5米，水泵房及变电所通往井底车场的通道应设置闭门。3.其它硐室其它硐室有调度室、医疗室、架线电机车库及修理间、蓄电池电机车库及充电硐室、防火门硐室、防水门硐室、井下火药库、消防材料库、人车站等。其位置应根据线路布置和各自要求确定。 3.6 开采顺序开采顺序是指矿井采掘工作应有计划、有步骤地按一定顺序进行，做到采掘并举，掘进先行，因此，要研究采煤和掘进安排特点，了解有关政策与规程、规范规定、合理的开采顺序应满足下列要求：1.保证开采水平、采区、采煤工作面的生产正常接替，以保证矿井持续稳产、高产；2. 符合煤层采动影响关系，最大限度地开采煤炭资源；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. 降低掘进率，减少井巷工程量和基建投资。3.6.1沿煤层走向的开采根据该设计矿井的煤层分布及采区划分的具体情况，先开采井田的西部，再开采东部。依据本设计矿井的采区划分的具体情况，采用走向长壁开采，这样以减少初期工程量和基建投资，并且投产快。详见采区接续表3-9。3.6.2 沿井田倾向的开采顺序在同一煤层内，沿倾斜煤层的开采顺序，可分为上行式和下行式开采。根据本矿的实际情况一水平采用上下山开采，二水平采用上山开采。在垂直方向上