采矿工程毕业设计（论文）-林南仓矿井150万吨开采设计.doc

重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文）题目 林南仓矿井150万吨开采设计 全套图纸加扣3012250582 学生所在校外学习中心 浙江丽水校外学习中心 批次 层次 专业 201501 专科起点本科 采矿工程 学 号 W12203631 学 生 指 导 教 师 起 止 日 期 15年2月4日起至15 年4月7日止 重庆大学网络教育学院学生毕业设计（论文）任务书批次、层次、专业 201501 专科起点本科 采矿工程 校外学习中心 浙江丽水校外学习中心 学生姓名 学号 W12203631 一、设计（论文）题目 林南仓矿井150万吨开采设计 二、毕业设计（论文）工作自 15 年 2 月 4 日起至 15 年 4 月 7 日止三、毕业设计（论文）内容要求林南仓井田位于唐山地区玉国县林南仓镇，矿井总面积为15.7平方公里，井田南北长4.48km，东西平均宽3.5km。可采煤层两层，平均厚度分别为4.2m和4.5m，煤层赋存稳定，倾角1020。井田内工业储量为1.96亿吨，可采储量为1.44亿吨。矿井正常涌水量100m3/h，属于瓦斯矿井。煤层有爆炸危险性，有自燃发火现象。煤层顶板：伪顶为 00.3 m的粘土泥 岩，直接顶和基本顶为 4 m的粉砂岩为主岩。四、达到的技术指标及要求：1、设计说明书一份，包括内容如下：（1）目录（2）摘要（3）矿井地质概况（第一章）（4）矿井储量、生产能力与服务年限（第二章）（5）井田开拓（第三章）（6）准备方式及采煤方法（第四章）（7）矿井通风与安全（第五章）（8）设计小结（9）参考文献2、设计图纸（标准图纸）（1）矿井开拓平、剖面图为1：5000或1：10000，小矿井可采用1：2000；（2）采区巷道布置平、剖面图；（3）采煤方法图；（4）矿井通风系统图（容易和困难时期）。五、主要参考文献：煤矿开采方法教材采矿设计手册矿井开采设计指导书 六、格式要求1、图 纸图纸根据要求设置图纸大小，格式如下：（dwg格式已提供在学院首页下载专区毕业设计专栏下载）2、设计说明书设计说明书采用A4大小设置上边距：2.5cm下边距：2.5cm左边距：2.0cm右边据：1.5cm行距：1.5倍正文字体使用小四号字，宋体，一级标题使用四号字体，黑体，加粗；二级标题使用小四号字体，黑体，加粗；三级标题使用小四号字体，宋体，加粗。序号：毕业设计（论文）各章节序号采用阿拉伯数字编码，格式为：11.11.1.1（最多不超过3层）页码：阿拉伯数字进行编号，位于每页页底中部。指导教师 程云岗 下发日期 2015.02.02 附：矿井开采毕业设计平台进度安排表平台阶段名称平台提交时间进 度 计 划备注标准图纸Word文档毕业设计第一阶段参看当前批次时间安排表收集地质资料矿井地质概况矿井储量、生产能力与服务年限完成第一至二章内容毕业设计第二阶段（1）矿井开拓平、剖面图（2）采区巷道布置平、剖面图（3）采煤方法图井田开拓准备方式及采煤方法完成第三、四章的内容毕业设计第三阶段矿井通风系统图（容易和困难时期）矿井通风与安全综合一、二阶段，编写完整设计说明书和图纸，并提交终稿摘 要 林南仓矿位于河北省唐山市境内。矿井东西长约为5.1km，南北宽约为3.5km，面积为1.45107m2。井田内的可采煤层为11煤、12煤，其中主采为11煤，该煤层赋存稳定，平均厚度3米。倾角平均为18，为缓斜厚煤层。井田内工业储量1.46108吨，可采储量1.18108吨。矿井平均涌水量为1120m3/h，相对瓦斯涌出量0.12m3/t，属于低瓦斯矿井，煤层有爆炸危险性，有自然发火现象。林南仓矿设计年生产能力150万t/a，服务年限69年。采用立井两水平开拓，第一水平标高-450m，第二水平标高-750m。矿井采用走向长壁综合机械化采煤法。矿井布置综采工作面保证全矿井的产量，长度190m，煤的运输采用架线式电机车牵引3吨侧卸式矿车运输。矿井的通风方式采用中央分列式通风。关键词：林南仓；150万吨；设计目 录1.矿井地质概况11.1矿区概述11.2井田地质特征21.2.1井田大中型构造特征21.2.2矿井地质构造复杂程度21.2.3煤系地层21.2.4矿井水文地质51.3 煤层特征51.3.1可采煤层情况51.3.2煤的物理性质61.3.3煤种及煤质变化61.3.4各煤层顶底板特性61.4其他开采技术条件62.矿井储量、生产能力与服务年限72.1井田境界72.2井田工业储量的计算82.2.1井田地质储量为82.2.2工业储量的确定82.3井田可采储量82.3.1永久煤柱煤量82.3.2矿井边界煤柱煤量102.3.3断层保护煤柱112.3.4矿井可采储量计算112.4矿井设计生产能力及服务年限112.4.1校核矿井煤层的开采能力是否满足设计生产能力的要求112.4.2校核各种辅助生产环节的能力122.4.3 校核储量条件122.4.4校核安全条件123.井田开拓133.1井田开拓的基本问题133.1.1确定井筒的形式、数目、配置133.1.2确定工业广场及井口位置133.1.3确定开采水平和阶段高度133.1.4开采水平布置及井底车场的选型143.1.5采区划分及其布置143.2矿井开拓设计方案比较143.2.1井田概况143.2.2开拓方案技术比较153.2.3结论173.3矿井基本巷道173.3.1井筒173.3.2井底车场213.4主要开拓巷道223.4.1大巷断面设计224.准备方式及采煤方法244.1煤层地质特征244.1.1可采煤层情况244.1.2煤种及煤质变化244.1.3各煤层顶底板岩性244.1.4其他开采技术条件244.2采区巷道布置及生产系统254.2.1确定采区走向长度254.2.2确定区段斜长和区段数目254.2.3煤柱尺寸的确定254.2.4采区上下山的布置254.2.5区段平巷的布置264.2.6联络巷道的布置264.2.7采区运输、通风运料等系统的确定：264.3采区车场设计284.3.1采区上部车场形式的选择284.3.2采区中部车场的选择284.3.3采区下部车场的选择及设计284.3.4采区主要硐室的布置314.4建井工作计划334.4.1矿井建设方式334.4.2施工方法334.4.3矿井移交标准344.4.4施工进度指标确定344.4.5建井工期344.5采煤方法344.5.1采煤方法和回采工艺344.5.2综采工作面巷道布置方式404.6井下运输414.6.1采区运输设备414.6.2大巷运输设备545.矿井通风与安全635.1全矿所需风量的计算及其分配635.1.1矿井风量计算原则635.1.2矿井风量计算方法635.1.3风速验算675.2矿井通风系统和风量分配685.2.1选择矿井通风系统695.2.2选择矿井主要通风机的工作方法705.2.3选择矿井通风方式715.3计算负压与等积孔725.3.1矿井通风阻力的计算原则725.3.2矿井通风阻力计算725.4扇风机的选择755.4.1选择主要通风机755.4.2选择电动机785.4.3电费计算795.5安全生产技术措施795.5.1防治瓦斯795.5.2防治煤尘805.5.3防灭火805.5.4防治水81致谢84参考文献851.矿井地质概况1.1矿区概述 林南仓井田位于唐山地区玉国县林南仓镇，东南距唐山市72公里。地形平坦，地势由北往南逐渐低下， 地表标高介于+1.00至+6.00米之间，地形坡度为2/1000矿井走向长4.48公里，倾斜长度3.5公里，面积15.7平方公里。 图1.1.1 林南仓交通位置图 林南仓煤矿生产能力设定为150万吨，采用竖井、阶段石门、集中大巷的开拓方式。第一生产水平为-450m，第二生产水平为-750m。区内无河流，井田北部在一较大积水洼地，后湖，呈现沼泽状态，井田南部亦甚低洼，通称仓洼 ，1959年最高洪水位+3.3米。林南仓镇北至后湖定府一还地势较高未被淹没。本区属半大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥年平均温度为10.8，最高气温为37.6，最低气温为-22.6。1.2井田地质特征1.2.1井田大中型构造特征林南仓井田位于蓟玉煤田东北部，为了盆状向斜构造。有北东向和北西向两组断裂带，并以前者为主。煤层露头与第四系冲积层接触。边缘产状较陡，（一般在30以上，内部1020），盆地最区的中心位于井田地东南部。1.2.2矿井地质构造复杂程度 林南仓井田大中型断层不多且很少相互切割交叉，地层产状变化不大，大中型构造复杂程度属于类。 单一煤层的这一特点可能与当时的沉积环境以及煤层顶底板岩性有关。1.2.3煤系地层林南仓井田煤系地层属于石炭系上统和二叠系下统，基底底层为中奥陶统马家沟组石灰岩，煤系地层总厚度约为600米，含煤8层，煤层总厚度达9.6米，含煤系数为3.96%，地层特征与开平煤田其他井田基本相同。表1.2.1矿井地层一览表地质年代（地层单位） 岩层总厚度/m岩层组成及特征含煤层数及厚度/m备注代纪世第四系松散沉积物0-20m主要由粘土层、沙岩、砾石层及少量卵石层所组成。石炭系石炭系中统（C2）-唐山组46.0861.77m/52m岩石颜色较浅，多为浅灰灰色，并夹有少量紫色，以粘土岩、粉沙岩为主。层理不明显，粘土岩一般呈团状构造，植物化石保存较少。沉积有极不稳定的煤线，如煤18、煤19、煤20。石炭系上统（C3）开平组（C31）50.16131.48m/88m颜色比唐山组森颜色深，多呈灰深灰色，以粉沙岩为主，粘土岩显著减少，层理比以前明显复杂。植物化石数量及种类相对增多。形成较稳定的煤层（煤14）及不稳定煤线（煤15、煤16、煤17 等）赵各庄组（C32）41.4489.41m/55m颜色多浅灰深灰色，以粉沙岩为主但比开平组少，而厚层状中粒沙岩相对增多，植物化石以翅羊齿类最多。可采煤层：煤11、煤12不可采煤层：煤12下二迭系二迭系上统（P2）古冶组（P21）最大厚度300m本组属陆相沉积，河床相粗碎屑砂质岩居多，其次为粉沙岩。中粗中粒沙岩皆为灰白灰紫色，分选及磨圆度不好，植物化石保存较少。二迭系下统（P1）大苗庄组（P11）71.41140.37m/107m本组地层为一套以过度相粉沙岩、粘土岩和粗碎屑岩交替之沉积物。岩石以粉沙岩为主，但粗碎屑岩显著增多，植物化石种类繁杂。不可采煤层：煤5、煤6、煤7、煤8、煤9、煤10唐家庄组（P12）131.51232.64m/170m本组地层全属陆相沉积，河流开始活跃。其中粉沙岩居多，植物化石最少。不可采煤层：煤4奥陶系中统马家沟组（O2）岩性为浅灰-灰白色石灰岩，质纯性脆，时夹薄层状灰质粘土岩及白云质石灰岩或豹皮状石灰岩。顶部有古风化壳迹象，含黄铁矿结核，裂隙溶洞发育，有时被铝土质充填。1.2.4矿井水文地质矿区年降水量在350mm800mm之间，由于冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌水之间的联系，矿井用水量基本不受季节的影响。矿井直接充水含水层包括：第三含水层（煤12底至煤4顶砂岩裂隙含水层）、第四含水层（煤5 至煤12顶砂岩裂隙含水层）、第五含水层（煤5顶板砂岩裂隙含水层）。矿井间接含水层包括第一含水层、第二含水层、第六含水层、第七含水层。本区初期涌水量为18.77m3/分。矿井生产期间涌水量为28m3/分1.3 煤层特征1.3.1可采煤层情况 井田内可采和局部可采煤层共八层，即煤5、煤61/2、煤7、煤8、煤9、煤11、煤12-1、煤12-2。其中主要可采煤层为煤11、煤12，煤9绝大部分不可采。1.3.2煤的物理性质 林南仓井田各煤层均属腐殖质煤，通过肉眼鉴定颜色一般为黑色，条痕褐灰色；呈眼球装断口；呈条带状、粒状及片状结构，少数为粉状。煤岩组分以亮煤为主，镜煤及丝炭少见，煤岩一般类型一般为光亮型，次为半暗型。1.3.3煤种及煤质变化 井田以肥煤为主气煤次之，焦煤甚少。 井田煤种分布特征具有明显的分带规律。由浅部至深部，煤的变质程度逐渐增高，其排列依次为气煤、肥煤至焦煤。条带大致呈北5060东向延展，其中以肥煤条带最宽、延展最长、所占面积最大，为井田的主要煤种。气肥、肥气煤及气煤分布于井田的南及西南边缘浅部。1.3.4各煤层顶底板特性1、 煤11 伪顶为粘土岩，偶有炭质粘土岩，平均厚度0.3m；直接顶中部和西部为粉砂岩，东部为中细砂岩，-850m以深为中砂岩，厚度为3.5m；底板为粘土岩和粉砂岩，少数为细砂岩，厚度1.50m。顶底板一般较完整坚固性好。2、 煤12 伪顶为粘土岩或粉砂岩，厚度0.2m；直接顶以粉砂岩为主，局部为细砂岩，厚约4.0m；底板以粉砂岩为主，局部为粘土岩，与8煤合区地段为炭质粘土岩，厚约2.5m，东部河流有古河流冲刷，顶底板较坚固。井田可采煤层顶底板综合评定为级。表1.3.1 可采煤层特征表序号煤层名称煤层厚度/m层间距/m倾角/()硬度容量稳定性最小最大平均111煤3.24.84.217.311.50.4-0.91.4稳定212煤2.94.94.511.50.4-0.71.4较稳定 图1.3.2 煤层综合柱状图 2.矿井储量、生产能力与服务年限2.1井田境界根据埋深及井田构造情况，本矿井井田境界确定如下：井田深部以各煤层的-750m底板等高线为界；浅部各煤层露头为界；西部以断层F2为界；东部以煤层露头为界。根据以上确定的井田境界，井田走向长4.48千米，倾向宽3.23.8千米，平均为3.5千米，面积为15.76平方千米。2.2井田工业储量的计算2.2.1井田地质储量为 （15.761079.791.35）/cos18 =2.27108 吨2.2.2工业储量的确定 本井田内考虑到煤6、煤8、煤9绝大部分不可采，目前情况下，暂定煤11、煤12为可采煤层，而这几层煤的总厚度为4.204.58.7 m。 所以工业储量为 15761078.71.4cos18 1.96108 吨2.3井田可采储量2.3.1永久煤柱煤量工业广场面积的取值，依据设计井型大小按煤矿设计规范中煤矿工业广场占地指标所列数值的规定选取。指标中中小井取大值，大井取小值本矿井井型为150万吨/年，工业广场占地面积为： 150100.9100001.67105 m2设计工业广场形状为长方形长为405 m, 宽为400 m。围护带宽度为：20 m地面标高+5 m；表土层厚20 m；第一水平-450 m。工业广场三视图如下：图2.3.1 工业广场煤柱损失示意图 a.确定受保护面积。如图所示，在开拓平面图上通过建筑物四个角分别做平行与煤层走向和倾斜的四 条直线，得矩形abcd。在矩形的外缘加上15m宽的维护带，得受保护面积abcd。b.确定受保护煤柱。通过受保护面积中心作一沿煤层倾斜剖面1在这个剖面上，由维护带的边缘点m1，n1起在表土层以o=45度划两条保护线，即m1m2，n1n2。然后在基岩中于下山和上山方向按上山移动角=75和下山移动角=64.6作保护线，与煤层相交得n和k，则通过n和k的走向线分别为保护煤柱的上部和下部边界。以同样的方法在平行煤层走向的剖面2，按其走向移动角=75作保护线，求得沿走向的煤柱边界AB和CD，将nk和AB，CD均绘制在平面图上，即得保护煤柱边界ABCD。煤柱是一个梯形。c.煤柱煤量计算 工业场地煤柱煤量=梯形面积*煤层平均厚度*煤层平均密度本矿井的表土层厚度为20米，煤层平均倾角18,=75，则=75-0.8=63，冲击层移动角45 。见煤标高c=30m,冲击层厚20m,地面标高5m经计算工业广场煤柱梯形高为：1060 m。梯形上底为：900 m；下底为：1020m。所以工业广场煤柱损失面积为： S1/2（9001020）10601.1106 m2则损失煤量为： 1.1106 8.71.4cos181.4107 吨。由于损失量较大，对于矿井开采不利，在矿井生产末其应对该部分煤柱进行回收，因此在计算中，工业广场煤柱损失按工业储量的5%计算则工业广场保护煤柱损失量为0051.96108t=9800000=9.8106t2.3.2矿井边界煤柱煤量设计矿井边界每侧留有20m宽度，由底板等高线看出，本井田边界周长为：16000m所以可算出各煤层的煤柱量为：11#煤层：16000201.44.2=1.84106t12#煤层：16000201.44.5=2.01106t故总共边界煤柱煤量为：3.85105t2.3.3断层保护煤柱本井田无大的断层，只有一些小断层，所有断层长度总为5000m，断层每侧留设保护煤柱30m， 断层保护煤柱煤量断层长度煤柱宽度煤层厚度煤的平均密度对本矿井，11#煤层：5000304.21.48.61105t12#煤层：5000304.51.49.45105t故 断层总保护煤柱煤量1.806106t2.3.4矿井可采储量计算 矿井可采储量的计算公式为： Z（ZcP）C 式中 Z矿井可采储量 Zc矿井工业储量 P各种永久煤柱煤量损失之和 C采区回采率，厚煤层不低于0.75，中厚煤层不低于0.80，薄煤层不低于0.85。Z（19.6108t9.81063.85105t1.806106t）80%14495106t所以设计矿井可采储量为144.95106t 2.4矿井设计生产能力及服务年限 由于本矿井煤层赋存较深，表土层较厚，且储量丰富，没有煤与瓦斯突出危险，因此，要见大矿井。初步确定本矿井的设计生产能力为150吨/年。2.4.1校核矿井煤层的开采能力是否满足设计生产能力的要求 矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力，本矿井计划用一个采区的一个高产、高效工作面保证全矿井的产量。 主采煤层厚度4.2 m，工作面长度190 m，采煤机截深0.6 m，每天进9刀，一年330 d ,工作面回采率95% ，则综采面的生产能力为： 1904.20.693001.495% 171.94万吨150万吨 能够满足矿井设计生产能力的要求。2.4.2校核各种辅助生产环节的能力根据后面矿井运输提升部分的设计，矿井的各种辅助运输能力都能满足矿井生产能力的要求。2.4.3 校核储量条件 矿井的设计生产能力应与矿井储量相适应，以保证矿井有合理的服务年限。 矿井服务年限可用下式计算： T = Z/AK式中 T矿井设计服务年限，a； Z矿井可采储量，万t； A矿井设计生产能力，万t/a； K储量备用系数，这里取1.4。 对于本矿井 T =14495102/（1501.4） =69.0 a 同理可计算出第一水平的服务年限为 32.4 a。 经校核储量条件满足设计生产能力的要求。 2.4.4校核安全条件 本矿为低瓦斯矿井，通过后面的通风设计可算出通风能力能够满足矿井设计生产能力的要求。 矿井涌水量较大，可通过设置辅助水平和选择较大功率的水泵来解决。 经校核矿井的安全条件也满足矿井省级生产能力的要求。 综上所述，本矿井的设计生产能力为150万吨/年。3.井田开拓3.1井田开拓的基本问题3.1.1确定井筒的形式、数目、配置（一）、井筒形式的选择 由于林南仓矿井煤层埋藏较深，且倾角较小，所以，本矿井采用立井多水平开拓方式。（二）、 井筒数目 采用斜井或立井开拓时，新建矿井一般要开凿一对井筒，满足提升和辅助运输的需要并满足矿井通风和施工的需要。风井的个数是根据通风系统要求以及安全生产的需要合理确定的。若采用主井通风，用箕斗或胶带输送机井筒做风井时，应符合煤矿安全规程的规定。设 1 个主井、1 个副井、2个风井。3.1.2确定工业广场及井口位置工业广场及井口位置确定： 林南仓工业广场和主副井井口布置在井田走向的中央，对于本矿井井田走向中央也大致是井田储量中央。1、 风井位置的确定 根据林南仓矿的生产实际：产量为150万吨/年。为保证井下生产时有足够的风量并考虑到尽快投产的需要，本矿井采用中央分列式通风。3.1.3确定开采水平和阶段高度开采水平的确定是矿井设计的关键，它直接关系到矿井的基本建设投资及生产经营费用，是矿井开拓的重要参数。其中开采水平有合理的服务年限很重要，必须符合规范规定。水平垂高可按下表选取： 表3.1.1 矿井水平垂高表 m 井 型缓倾斜、倾斜煤层 急倾斜煤层 大、中型矿井 150250 100150 小型矿井 80120 60120采用上下山开拓时，水平垂高可大于250 m。 根据以上标准及有关规定，林南仓设两个主水平，第一水平用上山开拓，第二水平用上下山开拓。第一水平标高为-450 m，第二水平标高为-750 m。第一水平垂高为：300 m，第二水平垂高为：300 m。三个阶段斜长分别为：1160 m, 880 m,。3.1.4开采水平布置及井底车场的选型开采水平布置： 林南仓矿井可采煤层两层的间距都比较小，地质条件较简单，所以，采用集中大巷布置。3.1.5采区划分及其布置采区划分：根据我国经验，当煤层间距小于2030m时，适合采用联合布置采区；煤层数多、可采总厚度大时，采用联合布置更为有利。林南仓煤矿每个阶段划分为4个采区，每个采区走向长度为2550 m；采区采用集中布置；井田范围内采用前进式开采顺序；煤层群开采顺序为下行式。同时生产的采区一个，一个采区保证全矿井的产量。3.2矿井开拓设计方案比较3.2.1井田概况 本井田煤层下以-750 m地板等高线，上以各煤层露头为界，西部以F2断层为界。井田走向长4.48 km，倾向长为3.5 km，井田内主要可采煤层2层，倾角18左右，各煤层情况如下表： 煤层别层厚/m 间距/m 顶底版 煤11 煤12 4.20 4.50 17 各煤层顶底版为厚度不一的粉砂岩，伴随少量的炭质泥岩 M 8.7表3.2.1 各煤层情况表 各煤层成层平稳，地质构造较复杂，分布有三个大的断层，煤质中硬；无煤尘爆炸性危险，煤层自然发火期较长；平均密度为1.4 t/m3 ，本矿为低瓦斯矿井，涌水量较大。 井田内已探明工业储量为1.96亿吨，减去井田内工业场地煤柱，境界煤柱等永久煤柱损失，采区回采率确定为80%，由此计算出本井田的可采储量为1.44108 吨。 根据煤层赋存情况和井田可采储量，遵照矿井设计规范规定，将矿井生产能力确定为150Mt/a，储量备用系数按1.4计算，可得矿井的服务年限为69年。3.2.2开拓方案技术比较由于本井田地势平坦，表土层厚且有流沙层，所以，确定采用立井开拓（主井设箕斗），按煤矿设计手册上的规定，井筒布置在井田走向的中央。为避免采用箕斗井回风时封闭井筒困难，井田采用中央分列式通风方式。根据井田条件和设计规范规定，本井田可划分为12个水平，2个阶段，阶段内采用采取区准备方式，每个阶段沿走向划分为4个走向长为2550 m的采区。划分阶段个数/个阶段斜长/m水平垂高/m水平实际出煤量/Mt服务年限/a区段数目/个区段斜长/m区段采出煤量/Mt水平采区2 1160 880 300300 80.93 77.432.730.48.73+18.82+1 64196220 3.84 4.844表3.2.2 水平及采区划分情况表考虑到各煤层间距较小，宜采用集中大巷布置。为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，大巷设于煤12煤层地板下垂距为30 m的厚层粉砂岩内。上阶段运输大巷留作下阶段回风大巷使用。采区采用岩石集中上山联合布置。根据以上分析，列出技术上可行的几种方案：方案一，立井两水平开上山开拓；方案二，立井一水平上下山开拓；方案三，立井暗斜井联合开拓。方案一与方案二的区别在于第二水平的开拓是用立井，上山开拓还是直接下山开拓，方案一：优点在于技术上简单，系统简单，生产环节较少，缺点：但要多开井筒和二水平井底车场及大巷；方案二：优点用下山开拓，省去井筒，井底车场及在巷，工程量减少，缺点：但排水系统，通风系统复杂，生产组织较复杂。方案一与方案三的区别在于第二水平是用立井开拓还是用暗斜井开拓，方案三：优点在于暗斜井离煤层较近，石门长度短，工程量小。缺点：斜井维护难度加大，费用增高，运输提升较复杂，需多开上下井底车场，增加了主、副暗斜井井筒（2880 m，倾角18），暗斜井上下部车场，并相应地增加了暗斜井的提升和排水费用。 图3.2.3 方案1 立井二水平上山开拓 图3.2.3方案2 立井一水平上下山开拓 图3.2.3 方案3立井暗斜井联合开拓3.2.3结论从以上的分析比较可以看出，虽然方案3增加了下山的维护费和运输提升费，但从增提上看方案3的费用明显小于方案1，因此选用方案3。综合各种设计资料，设计绘出矿井开拓的平剖面图。3.3矿井基本巷道3.3.1井筒 1、林南仓主井井筒断面图2350115015707801570168016802200242026821521521002D55001000井筒中心线井筒中心线40050501150图3.3.1 主井断面图表3-1 主井井筒特征:井型150万t提升容器一对16t箕斗井筒直径6m净断面积23.76井筒支护基岩段砌碹厚400mm基岩段毛断面积31.17表土冻结段砼厚1000mm表土段毛断面积38762、副井井筒断面图表3-2 副井井筒特征井型150万t提升容器两套1.5t固定车厢式双层4车带平衡锤罐笼井筒直径5.5m净断面积40.71井筒支护混凝土井壁厚500mm基岩段毛断面积54.10表土层段井壁厚1000mm表土段毛断面积70.88充填混凝土厚50mm图3.3.2 副井井筒断面图 3、风井断面图表3-3 风井井筒特征井型150万t井筒直径5m净断面积19.63基岩段毛断面积27.34mm表土段毛断面积27.52mm图3.3.3 风井井筒断面图3.3.2井底车场本小节设计的主要内容是选择井底车场的形式病确定各种硐室的布置，以及验算主副井空重车线的长度。大型矿井的副井空重车线的长度应为1.01.5列车长。辅助运输采用MG1.7-6A型1.5吨固定厢式矿车运输，其尺寸为240010501200。电机车选用ZK10-6/550直流架线式电机车，其尺寸为450010601550。每列车15节车厢。一列车的长度L列车450024001540500mm40.5m副井空重车线的长度应40.51.5=60.75m所选车场的副井空车线的长度L副井空车线66.44m60.75m，所选车场的副井重车线的长度L副井重车线81.47m60.75m，符合要求。图3.3.4立井卧式环形井底车场综合分析后，本矿采用立井卧式环形井底车场，如图所示：调车方式采用顶推调车，右翼来的重车可顶推入主井重车线，比较方便，左翼来到重车需在大巷调车线调车。大巷用电机车为：16吨架线式电机车。矿车为：3吨侧卸式矿车。3.4主要开拓巷道3.4.1大巷断面设计 大巷主要考虑开采水平大巷和回风大巷的详细布置。 大巷断面图如下：图3-4 水平大巷巷道断面形状图围岩类别断面/m2掘进尺/mm喷射厚度/mm锚 杆 （mm）净 周 长 m净掘宽高型式外露长度排列方式间排距锚深规格L*半煤岩巷12.614.442003900树脂100菱形600180021001613.5树脂图3.4.1 大巷断面示意图 总回风道布置在岩层中，巷道断面形状采用半圆拱型，利用锚网+喷射混凝土支护，同时在顶板上加锚索加固。巷道断面形状及特征如图5-4-3和表5-4-3所示：图3-7 总回风道断面形状图表3-5 总回风巷巷道断面特征表围岩类别断面/m2掘进尺/mm喷射厚度/mm锚 杆 （mm）净周长/m净掘宽高型式外露长度排列方式间排距锚深规格L*半煤岩巷10.111.738003300100树脂100菱形600180021001612.14.准备方式及采煤方法4.1煤层地质特征4.1.1可采煤层情况 采区内主要可采煤层为煤11、煤12。各煤层均属腐殖质煤，通过肉眼鉴定，颜色一般为黑色，条痕褐灰色；呈眼球状断口；呈条带状、粒状及片状结构，少数为粉状。煤岩组分以亮煤为主，镜煤及丝煤少见，煤岩类型一般为光良型，次为半暗型。4.1.2煤种及煤质变化 采区以肥煤为主，气煤次之，焦煤甚少。 采区煤种分布特征具有明显的分带规律。由浅部至深部，煤的变质程度逐渐增高，其排列依次为气煤、肥煤至焦煤。其中肥煤矿为采区的主要煤种。4.1.3各煤层顶底板岩性 1、 煤11 伪顶和直接顶一般为粘土岩，厚3.0米，局部粉砂岩，厚4.0米；底板为粘土岩，厚约2.5米，顶底板岩石坚固性好。 2、煤12 伪顶为腐泥质粘土岩，厚约0.5米；直接顶在中部和东部为腐泥质粘土岩，西部为粘土岩，厚0.60.7米，平均为1.0米；底板以粉砂岩为主，厚约2.0米。4.1.4其他开采技术条件 1、瓦斯： -450以浅二级沼气，二级CO2矿井；-700以深三级沼气矿井。 2、煤的自然发火情况 经测定，各煤层均没有自然发火倾向。 采区可采煤层特征表如下：序号煤层名称煤层厚度/m最大最小倾角/围岩情况煤层牌号硬度容重t/m2煤层结构及其稳定性平均1煤113.24.818.2顶底板岩石坚固性好QFFM1.01.4单一结构，时有夹石12层 4.202煤122.94.917.9顶板坚固性较差FM1.01.3一般为单一结构，时有夹石12层 4.50表4.1.1可采煤层特征表4.2采区巷道布置及生产系统4.2.1确定采区走向长度井田内没有大的地质变化，以井田界和主要断层为界确定采区走向长度，考虑到用综合机械化开采，采区走向长度为2350米。4.2.2确定区段斜长和区段数目使用走向长壁采煤法的采区，区段斜长等于回采工作面长度加上区段平巷和护巷煤柱的宽度。区段平巷宽度，根据巷道面的确定，这里取4米。采用沿空掘巷，不留护巷煤柱。 采区斜长为1160 m,工作面长度暂定为190 m，区段平巷宽度为4 m,则区段斜长为：1904194 m，一个采区区段数目为1160/19464.2.3煤柱尺寸的确定 林南仓矿井采区实行无煤柱开采，区段平巷不留煤柱，采区上下山也不留煤柱，采区边界不留煤柱，大巷布置在岩层中也不留煤柱。4.2.4采区上下山的布置林南仓煤层群开采，两条上山都布置在最下层底板岩石中。如下图所示： 1轨道上山；2运输上山图4.2.1 采区上山布置图4.2.5区段平巷的布置由于采区各可才煤层间距较小，实行联合布置；深井开采为防止应力集中，推行不留煤柱，沿空掘巷；工作面运输平巷、轨道平巷定向平行布置，以保证工作面等长。4.2.6联络巷道的布置采区联络巷道有集中平巷与区段平巷之间的联络巷，采区上山与区段集中巷之间的联络巷，采区上山与各煤层区段平巷之间的联络巷道。本采区采用集中上山布置方式，集中上山与各煤层区段平巷采用石门进行联络。4.2.7采区运输、通风运料等系统的确定：采区巷道布置平、剖面图见下页： 1运输大巷；2回风大巷；3运输上山；4轨道上山；5区段运输平巷；6区段回风平巷；7采煤工作面；8区段轨道石门；9区段运输石门；10采区回风石门；11溜煤眼；12采区绞车房；13采区变电所；14采区煤仓运输系统：工作面区段运输平巷区段运输石门溜煤眼运输上山采区煤仓运输大巷。通风系统：运输大巷轨道上山区段轨道石门区段运输平巷回采工作面区段回风平巷采区回风石门回风大巷运料系统：运输大巷轨道上山采区上部车场采区回风石门区段回风平巷工作面4.3采区车场设计4.3.1采区上部车场形式的选择采区上部车场常用的有甩车场和平车场，平车场又有顺向和逆向等形式。平车场和甩车场的选择主要根据绞车房的布置和维护条件。在煤层群联合布置时，回风石门较长，为便于与回风石门联系多选用平车场，其他条件下可选用甩车场。选用平车场时，当车场巷道直接与总回风道联系时可采用顺向平车场。当煤层群联合布置采区，且有采区石门与各煤层回风平巷及总回风道相联系时，可采用逆向平车场。本采区位煤层群联合布置，采用逆向平车场。4.3.2采区中部车场的选择采区中部车场只能是甩车场，它的基本形式按甩车方向分，有双向甩车和单向甩车两种；按甩入地点不同，又分为甩入绕道车场，甩入平巷车场和甩入石门车场三种。开采单一薄及中厚煤层的采区中部车场多采用甩入绕道式；联合布置的采区或采用岩石上山的采区其中部车场多采用单向甩入石门式车场。调车方式：区段运输平巷所需材料设备由采区轨道上山经过区段轨道石门，运之运输平巷。工作面采下的煤炭通过区段运输平巷，区段运输石门，溜煤眼之采区回风上山。4.3.3采区下部车场的选择及设计 本采区采用大巷装车式下部车场。本矿井由于一个阶段只设两个采区，井田两翼各一个采区，故大巷装车站线路采用尽头式。为便于调车和减少工程量，装车站采用折返式调车。调车方法采用调度绞车调车。调车方式：机车牵引空列车由井底车场驶来，进入装车站的空车存车线3，机车摘钩，单独进入重车存车线4（不过煤仓），把已经装满的重列车拉出，经渡线道岔5，驶向井底车场。 1运输上山；2采区煤仓；3空车存车线；4重车存车线； 5装车点道岔图4.3.1 装车站线路示意图（一）装车站线路装车站线路的总长度为： Ll1l2l3l4 式中： L 车场线路长度； l1 空车存车线长度， l1LenLm（35） Le 机车长，根据大巷选的电机车，Le4900 mm； n 一列车矿车个数，n可由下式求得： AnnGNrTs60/TzKb（1Kg） An 装车站年通过能力，取采区生产能力的1.3倍，即An = 1801.3=234万吨。 G 矿车载重，取G = 3吨； Nr 年工作日数，取300天； Ts 日生产小时数，取14h； Tz 列车进入车场平均间隔时间，取5min； Kb 不均匀系数，取1.15； Kg 矸石系数，取0.2；则有： 2340000 = n33001460/51.151.2 n = 22 Lm 矿车长度，Lm3450 mm； （35） 制动安全距离， 取4m；则 l1 = 4.9 + 223.45 + 4 = 84.8 ； l2 重车存车线长度，l2 = nLm = 223.45 = 75.9 m； l3 煤仓溜煤闸门至道岔长度l3 = Le + 0.5Lm = 4.9 + 0.53.45 = 6.6 m； l4 单开道岔长度，选用DK924-3-9型道岔， l4 = 7.4 m； 故装车站的总长度为L = 84.4 + 75.9 + 6.6 + 7.4 = 174.3 m。（二）、辅助提升下部车场大巷装车式下部车场的辅助提升车场多为绕道式。绕道位于大巷顶板的称为顶板绕道，位于大巷底版的称为底版绕道。本矿井下部车场的辅助提升车场采用顶板绕道式。轨道上山在接近下部车场时可以变化，使轨道上山起坡角为25，轨道上山变坡有利于减少工程量。1、确定起坡点位置 L1 = h2/sin + RDtan（D/2）式中： L1 大巷中心线距起坡点水平距离； h2 运输大巷轨面至轨道上山