采矿工程毕业设计（论文）-张家湾煤矿0.45Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2011届本科生毕业设计 第32页1 矿区概述及井田地质特征全套图纸，完整版设计，加1538937061.1矿区概述1.1.1交通位置井田位于大同市南郊区高山镇云岗沟十里河畔张家湾村东北2km处，大同市的西北方向，直距大同市区27km，地处大同煤田云岗矿区精查地质勘探区的东南部，行政区划属南郊区管辖，其地理座标为：北纬：400710400758东经：11302021130305井田东距大同市27km，工业广场南侧是大同通往左云的109国道，十里河南有大同通往四台沟矿、燕子山矿铁路专用线，本井田生产的原煤即可通过109国道运输，又可通过铁路运输，距本井田5km有区营新高山发煤站，可以运往全国各地，交通运输较为便利。1.1.2自然地理井田范围内为起伏不平的低山丘陵，地形北高南低，最高点为云31，标高为1297.30m，最低点为十里河床，标高为1169m。相对高差最大为128.30m。井田内为半掩盖区，地表多以黄土覆盖，井田中央有本矿的地面建筑，井田北侧有黄土坡煤矿的部分地面建筑，黄土坡煤矿铁路专用线斜穿本矿东部井田。本区属海河流域，永定河水系，桑干河支系，区内最大河流为十里河，该河发源于左云县常凹村一带，由西向东进入大同平原与御河相汇，尔后注入桑干河。干流全长约74km，河流宽度上游50m左右，中游200m，下游600-900m，平时流量不大，趋于干涸，一般流量0.5-2 m3/s，最小流量0.033 m3/s，但雨季水量较大，暴雨期间洪水来势凶猛，据观音堂水文站观测资料表明1985年1-9月份平均水位标高1091m，最大流量达745m3/s，两侧地形高出河床，相对地形高差为52-115m,北侧相对高差为52-85m,坡度较大，一般在14-28之间；南侧相对高差为76-115m，坡度较缓，一般为6-14。区内沟谷，常年干涸无水，雨季有短暂水溪。本区属高原地带，半干旱大陆性季风气候，冬季寒冷，夏季炎热，气候干燥，风沙严重，根据大同气象台资料分述如下：1.气温本区四季温差大，年平均气温5.1。夏季5-8月气温最高，最高气温为39.9，冬季11-2月气温最低，最低温度-35.0。春秋气温较低，昼夜温差变化大，一般温差在20。年最高最低温差多达60。2.降水量本区年降水量分配极不均匀，降水量多集中在夏季7、8、9月，约占年降水量的60-75%，年最大降水量628.3mm，最小降水量为259.3mm，最大日降水量为79.90mm，平均年降水量为448.7mm。3.蒸发量全年日照时间为2880-3140小时，平均3011.4小时，年日照百分率为68%，历年蒸发量大大超过降水量，一般蒸发量为降水量的4-5倍，年蒸发量为1644-2015mm之间，平均1847.8mm，其中5-8月蒸发量最大，约占全年蒸发量的50%。4.风本地区向来以风沙多而著称，西北风几乎贯穿全年，大风天气多集中于冬春季节。平均每年有风天气达302天（日平均最大风速5m/s），其中大风天气167天（日平均最大风速8m/s），4、5月是大风最多月份，最大风速达22m/s。5.湿度历年各月平均绝对湿度1.0-17.8mbar，各月平均相对湿度为31-74%，历年最大绝对湿度27.8 mbar，最小绝对湿度0.1 mbar。6.冻土历年冻土月份为11月至次年3月，最长可至4月份，最大冻土深度156cm。7.积雪时间为11月至次年3月，最大积雪深度22cm。1.1.3地震根据 中国地震烈度区划图，本区地震基本烈度为7度，对应的地震动峰值加速度为0.15g。现将本区域及邻近地区历年来的地震情况简述如下：据山西通志.地震志（1991年4月第一版）记载， 1949年以前，从512年至1898年，在本地区及周围地区发生的5级以上地震共有12次。1949年以后，到1989年发生大阳地震为止，除1952年10月8日22时24分在崞县（北纬39.0，东经112.7）发生过5.5级地震（震中烈度八度）之外，本地区及周围地区地震以众多的小震形式出现，绝大多数为无感地震，没有造成什么破坏。1989年10月18日22时57分起，在大同县与阳高县之间发生了大同、阳高震群型地震。据大同日报1989年10月30日登载市地震局发布的消息称：“截止10月26日16时，共发生大小地震2739次，其中6.1级地震1次，5-5.9级6次，4-4.9级地震15次”。地震震中在大同县册田乡和阳高县友宰乡之间（北纬39.9，东经113.8），震源深度为地下13-15Km，震中烈度为八度。“此次地震使4县20个乡69个村庄蒙受重大灾难；20人死亡，74人受重伤，2590头牲畜毙命，44086间房屋倒塌，59720间房屋变成危房，21300户、83100人无家可归”（山西日报1989年11月7日报道）。此后，1991年3月26日2时02分43.7秒，大阳地震区又发生5.8级地震，震中在北纬39.55，东经113.56，到当日17时02分已发生余震508次，其中3级以上7次，最大一次余震为4.9级（大同日报1991年3月27日）。1.2井田地质特征1.2.1地层井田内地层由老至新为：1.太古界集宁群（Arin）由肉红色、浅灰色花岗片麻岩、黑云辉石斜长片麻岩等组成，在矿区东，出露在青磁窑逆断层东侧，厚度不详。2.寒武系（）岩性由浅灰色、土黄色鲕状灰岩、泥质条带状灰岩、兰绿色泥岩薄层，及生物碎屑灰岩并夹有暗紫色砂质泥岩、泥岩组成，出露在矿井东部边缘，与下伏太古界地层为角度不整合接触，含三叶虫化石Bailiciia sp.（毕雷氏虫），Dameseiia sp.（德氏虫）等。3.侏罗系（J）(1)永定庄组（J1y）岩性为灰紫色、黄色等杂色粉砂岩、砂岩、砂砾岩组成；底部为一层厚为8m的灰白色砂砾岩，定为标志层K8，与下伏古生界地层呈角度不整合接触，全组厚度15-41m，一般厚为30m。(2)大同组（J2d）本组地层为矿区主要含煤地层，含煤达10层之多，岩性由灰白色、灰色、深灰色泥岩，砂质泥岩、中细砂岩及煤层组成，底界砂岩为灰白色含砾砂岩，砾石以石英燧石为主，胶结坚实，定为标志层K11，与下伏地层呈平行不整合接触，本组地层厚度一般由175m-228m之间，平均厚度为200m。(3)云岗组（J2y）此组地层可分为上下两段：下段为青磁窑段（J2yq）:岩性为灰白色、灰黄色中粗砂岩及砂砾岩为主，砾石磨圆度差，交错层理发育，底部砂砾岩（K21），厚度在6.5-12.7m之间，一般为9.6m，与下伏大同组地层呈平行不整合接触。上段为石窟段（J2ys）：岩性为灰紫色、紫红色砂砾岩，岩性变化大，透镜体发育，上部岩层中常含有断续状结核，世界著名的云岗石窟就刻在此组砂岩之上。整个云岗组地层在矿区范围内仅有64m之多。4.白垩系（K）为一套灰白色、紫红色兰绿色等杂色岩层，由泥岩、细砂岩、中、粗砂岩及砂砾岩组成，砾石成份为灰岩、火成岩及变质岩，胶结差，手搓之即碎，此套岩系前人称之为第三系淤泥河群，经研究并有化石证明为白垩系左云组地层，在大同煤田西北边部最厚达500m以上，在矿区内，偶有该组地层出露。厚度20-50m不等，与下伏地层呈角度不整合接触。5.第四系中、上更新统（Q2+3）岩性以河卵石、中细砂为主，有时山前有风成黄土的沉积，厚度0-23m，一般15m，与下伏地层为角度不整合接触。1.2.2井田的地质构造大同煤田位于华北准地台北部，煤田以北为天山阴山纬向构造带，阴山余脉采凉山雷公山等控制着煤田的北部边界；东以洪涛山山前断裂北段即口泉鹅毛口断裂为界，与汾渭地堑系的大同新生代断陷盆地相邻；西受吕梁隆起经向构造带的西石山脉控制，南以洪涛山背斜与宁武煤田相隔。煤田内地质构造简单，为一开阔大型不对称向斜，向斜轴总体走向NE30-50，十里河以北轴向转为N到NE。煤田东南边缘倾角较陡，约40-50，局部地层直立倒转；煤田中西部倾角平缓，大都在10以下，发育有微弱的波状起伏，断层稀疏，且多为高角度正断层。本矿在地质构造上它既服从于大同煤田总体构造规律特征，又有其特殊性，在地层走向、倾向、断裂、褶皱的分布形态等，皆与燕山期北东和北北东向构造有关，受大同向斜控制和影响，北北东和北东向构造在井田内占主导地位，与大同煤田整体及东部地区相比，地层倾角相对较为平缓。井田位于大同煤田四台沟精查勘探区东部十里河北侧，大同向斜的西北翼，总体以宽缓的短轴状背斜为主，断层极少见，在矿区中部，存在一个北东30走向的背斜，轴向近南北，两翼分别向北西及南东倾斜，地层倾角在6以内。在井田的东北部发现有一条落差为7m，倾角为85的正断层。本矿没有发现岩浆岩侵入煤系地层。综上所述，本井田地层产状平缓，构造复杂程度属简单类型。1.3煤层特征1.3.1煤层侏罗系大同组为本矿主要含煤地层，煤系地层总厚度约为200m，含煤达10层之多，其中3、7、8、9、11、12、13号为本矿批采煤层，煤层总厚度13.57m，含煤系数6%。9、12、13号煤层尚未开采，目前主采11号煤层。11号煤层的底板标高为9901080m。1.3.2可采煤层本井田主要可采煤层特征如下：3号煤层：煤层厚度0.80m1.50m，平均1.21m，属薄煤层,稳定、可采、单一结构,全井田分布,其顶板为灰色细砂岩，底板为灰色细砂岩,距上部K21标志层33.50m，距下部7号煤层45m ，已采空。7号煤层：煤层厚度为1.64m2.25m，平均1.89m ，属中厚煤层，全井田分布，稳定、可采、结构简单。其顶板为砂质泥岩，底板为灰白砂质泥岩。距上部3号煤层45m，距下部8号煤层16m，已采空。8号煤层：煤层厚度为0.63m1.72m，平均1.38m ，属中厚煤层，井田内西北部不可采，较稳定、结构简单。其顶板为砂质泥岩、细砂岩，底板为灰白砂质泥岩。距上部7号煤层16m，距下部9号煤层15m，井田内部分采空。9号煤层：煤层厚度为0.75m1.24m，平均0.98m ，属薄煤层，井田内西北部不可采，较稳定、结构简单。其顶板为砂质泥岩、细砂岩，底板为灰白砂质泥岩、粉砂岩。距上部8号煤层15m，距下部11号煤层27m。11号煤层：煤层厚度为5.65m7.01m，平均6.14m ，属厚煤层，全井田分布，稳定、可采、结构简单。其顶板为砂质泥岩，底板为灰白砂质泥岩、粉砂岩。距上部9号煤层27m，距下部12号煤层12.09m。12号煤层：煤层厚度为0.40m0.89m，平均0.83m ，属薄煤层，大部分不可采，不稳定、结构简单。其顶板为砂质泥岩，底板为灰白砂质泥岩、粉砂岩。距上部11号煤层12.09m，距下部13号煤层7.96m。13号煤层：煤层厚度为0.60m2.58m，平均1.36m ，属中厚煤层，稳定、局部不可采、结构简单。其顶板为砂质泥岩，底板为灰白砂质泥岩、粉砂岩。距上部12号煤层7.96m，距下部K11标志层31.74m。表1.1顶、底板条件煤层编号煤层厚度（m）煤层间距（m）煤层结构稳定性可采范围顶底板岩性最小-最大平均最小-最大平均顶板底板30.80-1.501.216.50-7.006.75简单稳定已采空细砂岩细砂岩40.00-1.180.62简单不稳定局部可采细、粗砂岩细砂岩27.10-38.8237.6371.64-2.251.89简单稳定已采空砂质泥岩砂质泥岩12.40-18.5016.0080.63-1.721.38简单较稳定西部不可采砂质泥岩砂质泥岩14.00-18.5015.0090.75-1.240.97简单较稳定西部不可采砂质泥岩砂质泥岩22.10-32.4027.00113.65-5.014.16简单稳定全井田可采砂质泥岩粉砂岩砂质泥岩9.40-15.2012.09120.40-0.890.83简单较稳定大部分不可采砂质泥岩粉砂岩砂质泥岩6.70-10.207.96130.60-2.581.36简单稳定局部不可采砂质泥岩粉砂岩砂质泥岩3号煤层：顶板为灰色细砂岩，底板为灰色细砂岩。7号煤层：顶板为砂质泥岩，底板为灰白砂质泥岩。8号煤层：顶板为砂质泥岩、细砂岩，底板为灰白砂质泥岩。9号煤层：顶板为砂质泥岩，底板为灰白砂质泥岩。11号煤层：顶板为中细砂岩及砂质泥岩互层，直接顶为砂质泥岩，厚度6.14m，老顶为细砂岩，厚度11m左右，底板为灰白砂质泥岩、粉砂岩互层，厚度0.8m-8.76 m。12号煤层：顶板为砂质泥岩，底板为灰白砂质泥岩、粉砂岩。13号煤层：顶板为砂质泥岩和粉砂岩，直接顶为粉砂岩，厚度为3.15-8.2m,底板为灰白砂质泥岩、粉砂岩,厚度8m左右。图1.1 综合柱状图2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围井田形状为一不规则多边几何图形，其南北长约2.40km，东西宽约3.96Km，井田面积为7.2805 km2 其范围是由山西省国土资源厅颁发的采矿许可证（证号：1400000633110）和山西省煤炭工业局颁发的煤炭生产许可证（证号：D040203001Y2G1）所确定的以下9个拐点（国家6带座标）连线圈定：(1) X= 4446316 Y=19674851(2) X= 4446309 Y=19674425(3) X= 4445709 Y=19674435(4) X= 4445472 Y=19673989(5) X= 4445756 Y=19673664(6) X= 4445916 Y=19673662(7) X= 4446341 Y=19673344(8) X= 4444843 Y=19673376(9) X= 4444868 Y=19674882并批准其开采侏罗系大同组3、7、8、9、11、12、13号煤层，生产能力45万t/a。2.1.2资源储量计算依据在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：(1)井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；(2)保证井田有合理尺寸；(3)充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；(4)合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。图2.1 资源储量2.2矿井工业储量2.2.1井田类型本井田地质构造简单，主要可采煤层8、9、11、13号为稳定煤层，根据煤、泥炭地质勘查规范，以1000m作为圈定探明的资源/储量的基本线距；以2000m作为圈定控制的资源/储量的基本线距。本井田地处大同煤田云岗第五精查勘探区的A级储量块段内，本矿又是经济效益很好的多年生产矿井，11号煤层的资源/储量类型划分为探明的经济基础储量（111b），8、9、13号煤层的资源/储量类型划分为探明的经济基础储量（111b）和推断的内蕴经济资源量（333）。 2.2.2最小可采厚度根据中华人民共和国地质矿产行业标准煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T0215-2002）参与资源储量估算的煤层必须满足：1.煤层最低可采厚度：0.8m；2.最高灰分Ad：40%；3.最高硫分St,d：3%；4.最低发热量（Qnet，d）：17.0MJ/kg。2.2.3工业储量本井田地质构造简单，煤层倾角为3-6，因此资源/储量估算方法采用地质块段法。即采用煤层伪厚及水平投影面积估算。计算公式为：Q=SHd/100 (2.1)式中：Q-块段资源储量（万t） S-块段水平投影面积（） H-块段煤层平均厚度（m） d-煤层视密度（t/m3）图2.2 工业储量由图计算各块段面积分别为：Sa= 78km2；Sb= 65km2；Sc= 68.15 km2；Sd= 171.75km2按下式计算：Zi = SiMiri （2.2）式中： Zi各块段储量，万t。Si各块段的面积，m2。Mi各块段内煤层的厚度，m。Ri各块段内煤的容重，均为1.30t/m3。A块段储量：Za =78.006.141.30 /cos5=923.24（万t）B块段储量：Zb = 65.006.14 1.30/cos5= 820.88（万t）C块段储量：Zc = 68.156.141.30/cos5=846.13（万t）D块段储量：Zd = 171.756.141.30/cos5=1976.40（万t）工业储量：Zg =Za+Zb +Zc+ Zd =3566.65（万t）2.3矿井可采储量2.3.1安全煤柱留设原则1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩石移动角流沙层中采用25，煤系地层据扎局生产矿井实测资料采用753.维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；4.断层煤柱宽度20m，井田境界煤柱宽度为20m；5.工业场地占地面积地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占指标见表2.2。表2.2 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.82.3.2矿井永久保护煤柱损失量1.井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设20m宽，井田保护煤柱损失量为168.44万吨。.2.工业广场保护煤柱工业广场按级保护留围护带宽度15m，工业广场面积由表2.2确定，取6.75公顷。工业广场保护煤柱如图2.3。工业广场保护煤柱压煤量130.05万吨。3.大巷保护煤柱大巷中心距离为30m，大巷两侧的保护煤柱宽度各为40m，大巷保护煤柱损失量254.06万吨。4.井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在大巷保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。各种保护煤柱损失量见表2.3。表2.3 保护煤柱损失量煤 柱 类 型储 量（万t）井田边界保护煤柱168.44工业广场保护煤柱130.05大巷保护煤柱254.06井筒保护煤柱0合 计552.552.3.3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： Zk = （Zg-P）C （2.3）式中： Zk矿井可采储量，万t；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，万t；C采区采出率，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；地方小煤矿不小于0.7。则，矿井设计可采储量： Zk =（3566.65-552.55）0.75=3385.575（万t）图2.3 工业广场保护煤柱3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度矿井设计年工作日为330天。“三八”制作业，每天安排3班，其中2班生产，1班检修，每班工作8h。每天净提升时间按16h计算。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力分析本次设计认真分析研究矿区、矿井的建设生产条件，认为该矿井的设计生产能力确定为0.45Mt/a是合适的。理由如下：1.新型煤炭企业发展的需要建设大规模、集约化的特大型现代化矿井，就是使煤矿企业由传统的劳动密集型变为资金密集型、技术密集型的新型企业。调整结构，清洁生产，再造产业链形成循环经济。深化改革抢抓机遇，状大煤炭主业，走现代化、集团化、多元化、国际化道路。在经济增长方式上由单纯依靠增加生产要素的数量，高投入、低产出、低质量、低效益的粗放型增长方式转变为依靠科学技术进步和提高劳动者素质、改善技术结构、产业产品结构、企业组织结构，增加技术含量，注重提高生产要素的使用效率和经济运行质量的集约内涵型增长方式。2.同煤集团所具备的优势(1)企业规模大半个多世纪以来，同煤集团作为我国重点的大型煤炭生产企业，为我国煤炭工业的发展状大做出了较大的贡献。特别是进几年，通过整合省内煤炭资源形成山西动力煤生产基地，2006年成为我国第二个年产过亿吨的特大型煤炭能源企业，占据山西煤炭半壁江山，同年已在上证成功上市，成为当年煤炭第一股，最近由中国工商银行贷款360亿人民币支持集团新项目的建设。(2)技术力量雄厚集团公司在几十年的发展过程中培养和锻炼了一大批有丰富实践经验的技术工人和管理干部。现作为晋北煤炭基地的领航者，依靠科技发展，发挥雄厚的技术力量，利用最先进的采煤技术建设高产高效矿井，做到高产、高效、洁净、优质、安全生产。现在基本形成了一条以煤炭循环利用、煤电化制造等为一体的技术密集型产业链。(3)政策支持作为全国首批十大煤炭基地试点企业、山西省试点企业，受到各级政府的支持和政策倾斜。(4)我国先进、可靠、系列、成套采、掘、运等设备的装备水平大为提高，新型双高矿井不断涌现，为特大型现代化双高矿井的建设提供保证建设高产高效矿井，首先要解决采掘工作面机械化装备水平。90年代以后，全国煤炭企业与科研院所、制造厂家共同攻关，努力创新，使综采技术不断提高，综采装备进一步得到更新，新技术得到进一步推广应用，机械化装备和技术水平大幅度提高，大吨位、大功率、大运量、机电一体化和自动化的综采和综掘设备的研制成功及应用，使高产高效工作面及高产高效矿井建设有了新的发展，单产水平有了大幅度提高，采煤效率达到了世界先进水平，有力促进了高产高效矿井建设。单轨吊、卡轨车，齿轨车及无轨胶轮车等先进辅助设备在我国煤矿的推广应用，使辅助运输设备达到先进、可靠、耐用，为双高矿井实现辅助运输系统连续、高效提供保障。高产高效矿井的建设，加快了我国煤机制造业的改革与技术创新，使煤矿机械产品结构得到调整，采煤设备的系列化不断完善，形成了采煤、掘进、通风、提升、运输、供电、排水、通风等不同生产系统的系列产品和成套装备，为满足煤炭企业对机械设备的需求提供了可靠的保证。(5)成熟而广泛应用的锚杆、锚网支护技术各类巷道锚杆、锚网支护技术的大力推广应用，如岩巷掘进实现锚杆化，半煤及煤巷提高锚杆支护率，断层褶曲及破碎带锚网支护技术的研究和推广应用，为双高矿井配套快速掘进提供保障。3.2.2矿井服务年限矿井服务年限按下式计算：T=Z/KA （3.1）式中：T 矿井服务年限，年；Z 矿井可采储量，万t；A矿井生产能力，万t/a； K 储量备用系数，储量备用系数取上限值1.4。T=3385.575/1.445=53.73a经计算，矿井服务年限为53.73a。3.2.3井型校核1.煤层开采能力井田内各煤层均属特厚 煤层，赋存稳定，厚度变化不大。设计该矿井达产时工作面为一个综放工作面。保证矿井按照设计0.45 Mt达产。2.辅助生产环节能力校核由于所选的运输、提升、大巷能力是参考已有生产矿井为依据，因此，辅助生产环节的能力不会影响矿井设计生产能力。3.通风安全条件校核矿井瓦斯涌出量小，属低瓦斯矿井。矿井设计采用抽出式通风方式。4.矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤炭工业矿井设计规范要求。见表3.1：表3.1我国各类型矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力 （万t）矿井设计服务年限 （年）第一开采水平服务年限（年）煤层倾角 25煤层倾角 2545煤层倾角 45600及以上8040300500703512024060302520459050252015930各省自定4 井田开拓4.1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。(1)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；(2)合理确定开采水平的数目和位置；(3)布置大巷及井底车场；(4)确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；(5)进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；(6)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：(1)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。(2)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。(3)合理开发国家资源，减少煤炭损失。(4)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。(5)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。(6)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。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。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，平均5o，为近水平煤层；表土层薄，无流沙层；水文地质情况比较简单，涌水量小；井筒不需要特殊施工，因此可采用斜井开拓或立井开拓。经后面方案比较确定井筒形式为双斜井。2.井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；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；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。由于井田西部边界距扎区铁路很近，故为便于地面运输及工业广场布置，主井井筒位置布置方案也可以选择在井田西部边界附近。经后面方案比较确定主、副井筒位置在井田中央。4.1.2工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田西翼中部。工业场地的形状和面积：根据表2.1工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为6.75公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向，长为270m,宽为250m。4.1.3开采水平的确定及采带区划分井田主采煤层为11号煤层，11号煤层倾角平缓，为36，平均为5，局部可达到9为近水平煤层，带区式开采。11号煤层生产能力0.45Mt，可采储量为237.3Mt，服务年限为53.73a。4.1.4主要开拓巷道11号煤层平均厚度为6.14m，赋存稳定，底板起伏不大，为近水平煤层，煤层厚度变化不大。矿井开拓大巷布置在煤层中，留大煤柱护巷，大巷间距30m。由于矿井瓦斯涌出量小，进行了提前抽放措施为满足回风需要。布置一条主运输大巷，一条辅助运输大巷，共两条大巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，主运输大巷沿底板掘进，辅助运输大巷在岩层中间布置，回风大巷沿顶板掘进。大巷位于井田中央，沿倾向布置，大巷全部在煤层中，巷道坡度随煤层而起伏,一般3-6，辅助运输大巷局部11，主运输大巷上仓段局部10。4.1.5方案比较1.提出方案根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一：立井单水平开拓主、副井筒均为立井，布置于井田的中央，只设一个水平。辅助运输采用窄轨铁路配合矿车运输，大巷布置在底板中，主井长度为230.2m，副井长度为240.7m。如图4.1。方案二：主斜副立单水平开拓主斜副立布置于井田的中央，斜井提煤运输能力大，立井辅助运输能力大，为此提出主井采用斜井开拓，副井采用立井开拓。而煤层的自然发火期比较短因此大巷布置在底板中，沿底板掘进。主斜井坡度取20，主斜井长度为142.3/sin20=416.1m, 副井长度为240.7m如图4.2。方案三：斜井单水平开拓（一岩一煤）主、副井井筒井筒均为斜井开拓，布置于井田中央，大巷布置在底板中，主斜井坡度取20，副斜井坡度取20，主斜井长度为142.3/sin20=416.1m副斜井长度为126.7/sin20=370.5 m。如图4.3。方案四：斜井单水平开拓（双岩）主、副井井筒井筒均为斜井开拓，布置于井田中央，大巷布置在底板中，主斜井坡度取20，副斜井坡度取20，主斜井长度为142.3/sin20=416.1m副斜井长度为126.7/sin20=370.5 m。如图4.4。图4.1 立井单水平开拓图4.2 主斜副立单水平开拓图4.3 斜井单水平开拓(一岩一煤)图4.4 斜井单水平开拓(双岩石)2.技术比较以上所提四个方案水平数目均相同，大巷布置三、四不同。区别在于井筒开拓方式的不同和井筒形式的不同，及部分基建、生产费用不同。方案一、二主井井筒形式不同。方案一主副井均为立井，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。主要缺点是井筒施工技术复杂，需用设备较多，要求有较高的技术水平，掘进慢，基建投资大。方案二主井为斜井，斜井的运输能力比立井大，有相当大的提升能力，可满足特大型矿井的需要；斜井井筒也可作为安全出口，井下一旦发生事故，人员也可从主斜井迅速撤离。大巷布置在煤层中时，为了达到需要的煤仓高度，分带工作面运输斜巷在接进煤仓处向上抬起，变为石门进入煤层；而大巷布置在煤层底板岩层中时，还要开掘辅助运输材料车场和回风斜巷，并沿煤层倾斜向上掘进分带工作面回风运料斜巷。经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果（见表4.1）有如下选择：在方案一、二中选择方案一：立井单水平开拓（双岩大巷）。在方案三、四中选择方案四：双斜井单水平开拓(双岩大巷)。项 目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)主井开凿表土段8.19214763175.90322.52基岩段15.0397552146.62副井开凿表土段8.19244845200.53370.11基岩段15.03112828169.58井底车场岩巷23.828113669.09669.09小计1391.72生产费用(万元)立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)1496.301.23385.50.23021.6排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)16589.44500876053.730.28大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)5214.141.23385.53.6670.35小计23299.88合计费用(万元)24691.60表4.1 立井单水平开拓（双岩）表4.2主斜副立双水平开拓（一岩一煤）项 目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)主井开凿表土段14.98170602255.62538.45基岩段26.63 106211282.83副井开凿表土段8.19244845200.53370.11基岩段15.03112828169.58井底车场岩巷13.828113387.96387.96小计1296.52生产费用(万元)立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)1885.05 1.23385.50.291.6排水涌水 (m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)16589.44500876053.730.28大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)5153.01 1.23385.53.6240.35小计23627.5合计费用24924.02 表4.3斜井单水平开拓（一岩一煤）项 目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)主井开凿表土段14.98170602255.62538.45基岩段26.63 106211282.83副井开凿表土段13.34204845273.26 564.49基岩段23.71122828291.23 井底车场岩巷13.828113387.96387.96小计1490.9生产费用(万元)立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)2196.561.23385.50.391.4排水涌水 (m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)16589.44500876053.730.28大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)5153.011.23385.53.6240.35小计23939.01 合计费用25429.91表4.4斜井单水平开拓（双岩）项 目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)主井开凿表土段14.98 170602 255.62 538.45基岩段26.63 106211 282.83副井开凿表土段13.34204845273.26564.49基岩段23.71122828291.23井底车场岩巷23.828113669.09669.09小计1772.03生产费用(万元)立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)2196.561.23385.50.391.4排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)16589.44500876053.730.28大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)5153.011.23385.53.6240.35小计23939.01合计费用25711.04表4.5开拓方案汇总表开拓方案汇总表方案方案一方案二方案三方案四名称立井单水平开拓（双岩）主斜副立双水平开拓（一岩一煤）斜井单水平开拓（一岩一煤）斜井单水平开拓（双岩）基建费用/万元1391.721296.52 1490.9 1772.03 生产费用/万元23299.8823627.523939.01 23939.01合计/万元24691.60 24924.0225429.91 25711.04百分比100.00 100.94 100.00 101.10通过以上粗略比较可以看出方案一和方案四在经济上优势明显，方案二和方案三费用比方案一和方案四较多，所以此处把方案二和方案三排除。以下是方案一和方案三的详尽比较。表4.6 方案一和方案四的建井工程量 (单位：m)期间方案一 立井单水平开拓（双岩）方案四 斜井单水平开拓（双岩）初期 主井井筒230.2主井井筒416.1副井井筒240.7副井井筒370.5井底车场23.8井底车场23.8主石门0主石门0运输大巷3667运输大巷3624后期主石门0主石门0运输大巷0运输大巷0表4.7方案一和方案四的生产经营工程量项目方案一 立井单水平开拓（双岩）项目方案四 斜井单水平开拓（双岩）运输提升/万tkm工程量运输提升/万tkm工程量大巷运输 北区1.286803.2=33331.2大巷运输 北区1.286803.2=33331.2南区1.243401.8=9374.4南区1.243401.8=9374.4斜井提升 1.2130200.837=13077.288斜井提升 1.2130200.837=13077.288大巷维护万ma前期运输岩巷1.232004010-4=15.36回风煤巷1.232004010-4=15.36大巷维护/万ma运输岩巷1.232004010-4=15.36回风煤巷1.232004010-4=15.36后期运输岩巷1.218002210-4=4.752回风煤巷1.218002210-4=4.752运输岩巷1.218002210-4=4.752回风煤巷1.218002210-4