采矿工程毕业设计（论文）-城郊矿1.8Mta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30页全套图纸，完整版设计，加1538937061 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区地理位置与交通城郊井田位于河南省永城市境内，覆盖城关乡、城厢乡的全部及侯岭、双桥、十八里、将口乡的一部分。南北长约5km，东西宽约8km，勘探面积约36km2。矿井北临陈四楼井田，南接新桥井田，地理坐标为：东经11617301162521，北纬335352340035。井田内地势平坦、交通方便。永城市西北至陇海铁路商丘东站约95km，夏邑东站62km；东北至京沪铁路徐州车站约100km，东南至宿州车站约75km，距京九铁路的亳州车站55km，且均有柏油公路相通。乡村之间公路相通（见图1）。图1 城郊矿交通位置图1.1.2地形地貌城郊井田位于淮河冲积平原的东部 ，地势平坦，海拔标高在+31+34m之间，相对高差23m，微向东南倾斜。区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为220m左右。工业广场标高+35m。1.1.3主要河流城郊井田内地表水系不发育，仅有淮河支流的沱河从本区北中部自西向东流过，沱河源于商丘北侧响河，雨季流量剧增，旱季干涸无水，属季节性河流。实测最高洪水位标高+34.79m，（1963年8月9日），年平均水位标高+30.39m，最大流量384m3/s（1963年8月9日），年平均流量一般为12m3/s。其上游永城市段常年关闸蓄水，致使下游断流无水。本区地处中纬34附近，属半干旱、半湿润季风型气候，蒸发量大于降雨量，干湿差大，四季分明。年平均气温14.3 ，日最高气温41.5，日最低气温为-23.4。年平均降水量962.9mm，年最大降水量1518.6mm，年最小降水量556.2mm。大气降水量多集中在78月份，可占全年降水量的50%以上，年蒸发量1808.9。永城地区受地震影响不大，地震烈度小于6度。1.2 井田地质特征1.2.1井田地质构造城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。总体构造特征是以宽缓褶皱为主，伴随一定数量的断裂构造，且多集中在表现明显的背、向斜两侧。井田内褶皱构造除柏窑背斜与蒋阁向斜比较紧密外，其余均属褶幅不大的隆起和凹陷。1.2.2煤层特征本井田的主要含煤地层有下二叠统山西组（P1s）及下石盒子组（P1 x），两组煤系地层总厚度平均172.17m，煤层总厚度平均5.93m，总的含煤系数为5.93%。下二叠统山西组（P1s）含二煤组，由13个分层组成，分层编号从下至上分别为二1、二2、二3，煤层平均总厚度为3.94m，含煤系数为3.8%。下石盒子组（P1x）含三煤组，由47个分层组成，分层编号从下至上分别为三1、三2、三3、三4、三5、三6及三7。煤层总厚度为6.27m，含煤系数为9.0%。井田内三2煤层为可采煤层，详见煤层情况一览表。1.2.3煤质三2煤层以富灰分为主，特低硫，特低磷，中等发热量，中等难选的无烟煤。各可采煤层中贫煤数量较少，除它的发热量量稍高于无烟煤外，其它煤质特征与无烟煤相似。三2煤组各层煤可用于发电，水泥工业及民用。各主采煤层的煤质特征见表1-21.2.4水文地质特征新生界松散层划分为四个含水层组及四个隔水层组，由于新生界底部砂层少，富水性又弱，与基岩之间有平均厚44.29m的粘土隔水层，对矿床一般无充水影响。煤层顶板砂岩裂隙水是矿床主要直接充水的水源，但由于井田内砂岩富水性很弱，渗透性差，径流滞缓，补给源不足，故对将来的矿床开采一般不会造成太大的威胁。本井田断层富水性微弱，具有一定的隔水性能，一般情况下不会发生大导水威胁。综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单元，开采煤层远离地表水体，无流水影响，间接充水岩层“灰岩”虽然单位涌水量较大，局部在断层处有与煤层对接的可能性，如留好煤柱，远离断层，一般是不会突水的，本矿井水文地质，工程地质条件属中等类型。矿井正常涌水量180250m3/d。表1-1 煤层情况一览表煤组号煤层编号煤分层数煤厚最小最大平 均(m)间距最小最大平 均(m)夹矸层数可 采情 况含 煤系 数煤层稳定性三煤组三710.200.500.380不可采9.0%不稳定0.6221.024.10三610.121.200.530不可采不稳定0.4314.293.75三5120.201.170.5701偶见可采点不稳定0.9014.406.57三4130.053.550.4502不可采较稳定0.409.354.10三310.20.950.30不可采不稳定0.5215.214.32三210.406.205.9301可采较稳定（31线以南稳定）25.3032.4228.86三1210.200540.340不可采不稳定40.3652.2946.33三11120.32.030.3501不可采较稳定偏不稳定二煤组二310.20.400.301.408.224.810不可采3.8%不稳定二2120.327.680.501不可采稳定23.0140.0830.47二1120.250.550.4001不可采不稳定表1-2 各主采煤层的煤质特征下表煤层编号煤质牌号原 煤精 煤Ad(%)St.d(%)Qnet.ad(MJ/kg)Ag(%)Vr(%)Cc(%)Hr(%)三2WY13.6834.0420.10(83)0.231.470.62(57)18.130.627.5(76)2.4513.368.04(72)6.309.538.36(67)90.6393.6992.23(40)3.524.433.93(40)TR16.7926.3020.72(11)0.420.610.54(7)24.629.327.5(11)4.3611.887.89(11)9.9711.4410.55(11)90.4091.9591.14(9)3.814.494.16(9)1.2.5其它开采地质条件（1）煤层顶底板三2煤层直接顶板，底板主要为薄层状泥岩，砂质泥岩，局部为粉砂岩，稳定性差，管理有一定困难。（2）瓦斯、煤尘等井田中各煤层沼气含量一般小于0.5cm3/g，属低沼气矿井。各煤层均无煤尘爆炸危险。各煤层均属不自燃发火煤层。（3）地温井田内地温仅随深度的增加而增加。井田的平均地温梯度为2.67/100m，从地温梯度看，浅部地温梯度较高，深部地温梯度较低。从三2煤层地温等值线图上看出，等温线与煤层底板等高线基本平行，煤层-500m以浅的地温一般低于30，-600m以深的地温除井田东南部小面积低温区外，一般为一级高温区。2 井田境界与储量2.1井田境界矿井井田范围东部边界为人为划分，西部以F1 断层为界，南部以F4断层为界，北部以F2断层为界，北东角以煤层露头为界。井田东西长约为8km ，南北长约5km 。煤层最小倾角，最大倾角，平均倾角。2.2矿井工业储量计算2.2.1储量计算依据1.根据城郊煤矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2.依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.70.8m；3.依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4.储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5.井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。6.煤层容重：三煤为优质无烟煤，其容重均为1.40t/m3。2.2.2矿井工业储量本矿井的主采煤层为三煤，其厚度分别为5.93m。因此在计算工业储量时只针对这层煤，对于其它不可采煤层不予以计算。本设计的储量计算是在精查地质报告提供的1：1000煤层底板等高线图基础上计算出来的，因此计算数据真实可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为： Zg=36.75106cos605.931.4=3.03亿吨式中：Zg矿井的工业储量； S 井田的倾斜面积； M煤层的厚度； 煤的容重，本矿井为1.4 t/m3其中包括探明的资源量（60%），控制的资源量（30%），推断的资源量（10%），地质块段划分如图2-2。2矿井工业储量矿井工业储量可用下式计算： （2-1）式中：矿井工业储量，Mt； 探明的资源量，Mt； 控制的资源量，Mt； 推断的资源量，Mt； 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0.9；地质构造复杂、煤层赋存不稳定的矿井，取0.7。该式取0.9。因此： =300Mt2.3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。3.维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；4. 根据经验井田边界保护煤柱留50m，断层保护煤柱的留设按落差大于50m时，断层两侧各留40m，落差小于50m时，两侧各留30m。本矿井井田内的几条大断层的落差均大于50m，因此在两侧各留40m 的保护煤柱。5.工业场地占地面积，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，工业场地占地面积指标见表2-1。表2-1 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）边界保护煤柱按下式计算 （2-2）式中：Z边界煤柱损失量； L井田边界长度； b保护煤柱宽度； M煤层厚度；煤的容重。根据经验井田边界保护煤柱留50m，断层保护煤柱的留设按落差大于50m时，断层两侧各留40m，落差小于50m时，两侧各留30m。本矿井井田内的几条大断层的落差均大于50m，因此在两侧各留40m 的保护煤柱。井田边界保护煤柱：27761.52505.931.4=1152万吨F1断层保护煤柱：3337.892405.931.4=221.7万吨2）工业广场保护煤柱根据煤炭工业设计规范第5-22条规定：工业广场的面积为0.8-1.1平方公顷/10万吨。本矿工业广场面积取1.2平方公顷/10万吨，本矿井设计生产能力为180万吨/年，故工业广场面积为22公顷,取工业广场的尺寸为500m440m的长方形。煤层的平均倾角为6，工业广场的中心处在井田走向的中央，倾向中央偏于煤层中上部，其中心处埋藏深度为-580m，该处表土层厚度为220m，主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为15m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2-2。表2-2 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m冲积层厚度/m5806.25.9322041707065.8由此根据上述以知条件，画出如图2-1所示的工业广场保护煤柱的尺寸：图2-1工业广场保护煤柱通过计算求得工业广场保护煤柱：1.721065.931.4cos60=1435万吨井田保护煤柱永久损失量见表2-3。表2-3 保护煤柱损失量煤柱类型储量（万吨）井田边界保护煤柱1152F1断层保护煤柱221.7工业广场保护煤柱14352.3.3矿井可采储量矿井可采储量可按下式计算： （2-3）式中：Zk矿井的可采储量，万t； Zg矿井的工业储量，万t； P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤柱损失量，万t； C 采区采出率，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，本矿井为厚煤层，因此取0.85。井田保护煤柱永久损失量：P=1152+221.7+1435=2808.7万吨矿井可采储量:Zk=(3-0.28087)0.85=2.175亿吨3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中规定，矿井设计生产能力宜按工作日330天计算，每天净提升时间宜为16小时。参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，本矿井作业采取“三八”工作制，每日两班生产、出煤，一班检修，每日提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力及服务年限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。矿区规模可依据以下条件确定：1.资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；2.开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；3.国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；4.投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2矿井设计生产能力本矿井井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，煤层属中厚煤层，厚度变化不大，煤层倾角小，平均倾角6，为近水平煤层，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，媒质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。初步确定本矿井的设计生产能力为1.8Mt/a。3.2.3矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量Zk、设计生产能力A、矿井服务年限T三者之间的关系为： （3-1）式中: T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，万t；A设计生产能力, 万t；k矿井储量备用系数，取1.4；则，矿井服务年限为：T=21750/(1801.4)=86.3a一水平服务年限为：T=10080/(1801.4)=40a符合煤炭工业矿井设计规范要求。 3.2.4井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1）矿井生产能力校核井田内煤厚5.93m，均为中厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大，都为近水平煤层，开采条件简单。布置一个高产高效工作面，即可达产。2)辅助生产环节的能力校核本矿井设计为大型矿井，开拓方式立井两水平暗立井延伸开拓，主井提升容器采用两对16t箕斗，副井提升容器为一套5t双层单车罐笼带平衡锤，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机通过主要运输石门运到井底煤仓，再经主井箕斗提升至地面，运输能力能满足设计井型的需求。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。大巷辅助运输采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。3）通风安全条件的校核本矿井煤尘不具有爆炸性瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单矿井通风采用中央边界式通风，有专门的风井回风，可以满足通风的要求。4）储量条件校核本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煤体，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，应照顾到不同煤质、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。平硐开拓受地形以及埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山地、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，可满足大型矿井主提的需要；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小，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煤矿的来说，由于煤层倾角较小，埋藏深度较大，不宜建斜井。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，平均6，为近水平煤层；表土层厚，有流沙层；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，综合考虑城郊矿的实际情况：（1） 表层土较厚，淮河冲积形成，风化严重；（2） 地面标高平均+30m左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在400900m之间；（3） 矿井年设计生产能力为1.8Mt/a，为大型矿井。综上所述，矿井只能采用立井开拓。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，在本井田的中上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。本矿井的瓦斯含量不大，属于低瓦斯矿井，矿井通风容易。同时考虑到井田走向较长，确定前期开采第一水平用中央边界式通风，由副井进风边界风井回风，后期采用中央边界式通风，采用带区风井回风，以保证矿井的正常通风。矿井设计布置一个主井一个副井三个边界风井，共五个井筒。2.井筒位置的确定1）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。2）井筒位置的确定由于受到F5断层的影响，为了有利于第一水平的开采，并兼顾其它水平，因此将井筒位置定在井田走向的中央，倾斜方向在靠近F5断层的位置，这样布置还可以利用F5断层的部分保护煤柱减少工业广场压煤量。4.1.2工业场地的位置工业场地的选择主要考虑以下因素：1）尽量位于储量中心，使井下有合理的布局；2）占地要少，尽量做到不搬迁村庄；3）尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；4）尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则和本矿井的实际情况，工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田走向中部，倾斜方向上靠近F5断层的位置。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22公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向，长为500m,宽为440m。4.1.3开采水平的确定我国多年的生产建设实际表明，开采水平垂高过小，将造成严重的采掘失调。合理的加大开采水平垂高，可以增加水平储量和服务年限，有利于集中生产，提高开采水平的生产能力，减少开采水平和同时生产的水平数目。故在运输、通风、排水、巷道维护等技术条件能够达到的情况下，可以适当加大水平垂高，减少水平数目。本矿井煤层埋藏最浅部为-350m，煤层埋藏最深部为-1000m，垂直高度达650m，因此本矿井需要采用多水平开采。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150200m，若采用上下山开采可以适当延长阶段垂高，因此本矿井需要两个开采水平（上下山开采），或者三个开采水平。但是由于本矿井服务年限较短，年产量大，若采用三个水平开采第一水平的服务年限达不到煤炭工业设计规范的规定，划分成为两个水平比较合适，且第一水平采用上下山开采方式，保证第一水平的服务年限，并且由于煤层倾角小，所以有较好的利用上下山开采的条件。4.1.4大巷和井底车场的布置1）大巷的布置本矿井大巷采用胶带输送机运煤，选用无轨胶轮车作为辅助运输方式。选用2条大巷，一条用于铺设胶带运煤，一条作为辅助运输。对于开采近水平煤层、采煤速度快，能以开采一个煤层保证矿井产量，煤质中硬以上、顶、底板较坚硬，可考虑将大巷布置在煤层内，此时要加强巷道支护，并留设宽度为50m左右的大巷保护煤柱。煤层平均厚度为5.9m，赋存稳定，底板起伏不大，为近水平煤层，煤层厚度变化不大，且煤质硬度大。由于无轨胶轮车对底板要求较高，故辅助运输大巷沿3号煤层底板布置。辅助大巷进风，运输大巷回风，由于风流上行，故运输大巷层位应高于辅助大巷，运输大巷沿煤层顶板掘进。两条大巷角度随煤层角度变化而变化，平均为5，胶带大巷控制坡度在10以内；辅助运输大巷控制坡度在7以内，以适应无轨胶轮机车的爬坡要求。大巷之间的煤柱宽60m，巷旁煤柱l00m。2）井底车场的布置 由于井底车场一般要为整个矿井服务，服务年限长，故要布置在较坚硬的岩层中。本设计将井底车场布置在煤层底板中。4.1.5矿井开拓延伸方案及阶段划分1）矿井开拓延伸方案本矿井开拓延伸可以考虑以下两种方案：立井延伸；暗斜井延伸。采用立井延伸时，可以充分利用原有的各种设备和设施，提升系统单一，转运环节少，经营费用底，管理较方便。但采用这种方法延伸时，受奥陶系含水层的限制，致使井筒同时担任生产和延伸任务，施工与生产相互干扰，立井接井时技术难度较大，矿井将短期停产，延伸两个井筒施工组织复杂，为延伸井筒需要掘进一些临时工程，延伸后提升高度增加，能力下降，可能需要更换提升设备。采用暗斜井延伸时，原有井筒的位置、水平的划分，上山或上下山开采的确定都不受奥陶系承压含水层的影响。系统比较简单且生产能力大，可充分利用原有井筒能力，同时生产和延伸相互干扰较小。其缺点是增加了提升运输环节和设备，通风系统较复杂。2）阶段划分本矿井设计采用两水平开采，共划分两个水平，第一水平标高-600m，第二水平标高-750m。4.2 方案比较4.2.1 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：立井两水平暗斜井延伸主、副井井筒均为立井，布置于井田走向大致中央，倾向中央偏上，布置两个水平，第一水平-600m,第二水平-750m。前期沿煤层走向布置一组两条煤层大巷，辅助大巷沿煤层底板掘进，运输大巷沿煤层顶板掘进，两大巷直接与工作面平巷连接，一水平大巷服务一带区、二带区和三带区。通风采用中央边界式通风，由副井进风，一水平边界风井回风。第一水平和第二水平采用暗斜井延伸，二水平运输大巷终端各布置一个边界风井回风。二水平大巷布置同一水平大巷，服务四带区、五带区和六带区。示意图如图4-1所示。方案二：立井两水平暗立井延伸主、副井井筒均为立井，布置于井田走向大致中央，倾向中央偏上，布置两个水平，第一水平-600m,第二水平-750m。前期沿煤层走向布置一组两条煤层大巷，辅助大巷沿煤层底板掘进，运输大巷沿煤层顶板掘进，两大巷直接与工作面平巷连接，一水平大巷服务一带区、二带区和三带区。通风采用中央边界式通风，由副井进风，一水平边界风井回风。第一水平和第二水平采用暗立井延伸，二水平运输大巷终端各布置一个边界风井回风。二水平大巷布置同一水平大巷，服务四带区、五带区和六带区。示意图如图4-2所示。方案三：立井三水平暗立井延伸主、副井井筒均为立井，布置于井田走向大致中央，倾向中央上部，布置三个水平，第一水平-550m,第二水平-700m，第三水平-850水平。三个水平采用暗立井延伸。在工业广场布置中央风井，一水平采用中央并列式通风，大巷采用煤巷掘进。开采二、三水平时，由于通风路线较长，故在两个水平的主运输大巷的两终端各布置一个回风井，形成中央边界式通风。方案中一水平一个中央风井、二、三各两个边界风井，共计5个风井。示意图如图4-3所示。主、副井井筒均为立井，布置于井田走向大致中央，倾向中央上部，布置三个水平，第一水平-550m,第二水平-700m，第三水平-850水平。一、二水平采用暗立井延伸，二、三水平采用暗斜井延伸。在工业广场布置中央风井，一水平采用中央并列式通风，大巷采用煤巷掘进。开采二、三水平时，由于通风路线较长，故在两个水平的主运输大巷的两终端各布置一个回风井，形成中央边界式通风。方案中一水平一个中央风井、二、三各两个边界风井，共计5个风井。示意图如图4-4所示。图4-1 立井两水平暗斜井延伸图4-2 立井两水平暗立井延伸图4-3 立井三水平暗立井延伸图4-4 立井三水平暗斜井延伸4.2.2 粗略经济比较四个开拓方案中方案一和方案二的大巷布置、带区的划分以及通风方式均相同; 方案三和方案四的大巷布置、带区的划分以及通风方式均相同。方案中的不同之处在于水平的划分以及延伸的方式。四个方案在技术都是可行的。先对四个方案进行粗略经济比较。方案粗略费用比较见表4-14。表4-1 方案一粗略估算费用 项目数量/10m基价/元费用/万元合计/万元基建费用/ 万元主井开凿表土段22267053587.521022.98基岩段41106211435.47副井开凿表土段22301152662.531173.15基岩段41124542510.62风井开凿表土段662513261658.753056.94基岩段153913851398.19井底车场岩巷26033000858858大巷煤巷25002099252485248暗斜井岩巷26032198837.15837.15小计12196.23生产费用/万元立井提升系数煤量/万吨提升高度/km基价元/tkm26308.81.2217500.631.6暗斜井提升系数煤量/万吨提升长度/km基价元/tkm81901.2105002.60.4排水涌水量m3/h时间h/a服务年限/a基价元/m311812.685608760860.28大巷运输系数煤量/万吨平均运距/km基价元/tkm13702.51.2217501.80.35小计60013.98合计费用/万元7221.21表4-2 方案二粗略估算费用 项目数量/10m基价/元费用/万元合计/万元基建费用/ 万元主井开凿表土段22267053587.511182.29基岩段56106211594.78副井开凿表土段22301152662.531359.97基岩段56124542697.43风井开凿表土段662513261658.753056.94基岩段153913851398.19井底车场岩巷26033000858858大巷煤巷25002099252485248石门岩巷25531188795.29795.29小计12500.25生产费用/万元立井提升系数煤量/万吨提升高度/km基价元/tkm26308.81.2217500.631.6暗立井提升系数煤量/万吨提升高度/km基价元/tkm30241.2105000.151.6排水涌水量m3/h时间h/a服务年限/a基价元/m311812.685608760860.28大巷运输系数煤量/万吨平均运距/km基价元/tkm20553.751.2217502.250.35小计61699.23合计费用/万元74199.28表4-3 方案三粗略估算费用 项目数量/10m基价/元费用/万元合计/万元基建费用/ 万元主井开凿表土段22267053587.521288.51基岩段66106211700.99副井开凿表土段22301152662.531484.51基岩段66124542821.9772风井开凿表土段1102513262764.585231.98基岩段270913852467.395井底车场岩巷330330001089108大巷煤巷3500209927347.27347.2石门岩巷685311882136.382136.38小计18577.58生产费用/万元立井提升系数煤量/万吨提升高度/km基价元/tkm24220.81.2217500.581.6二水平暗立井提升系数煤量/万吨提升高度/km基价元/tkm2044.81.271000.151.6三水平暗立井提升系数煤量/万吨提升长度/km基价元/tkm20881.272500.151.6排水涌水量m3/h时间h/a服务年限/a基价元/m311812.685608760860.28大巷运输系数煤量/万吨平均运距/km基价元/tkm166481.2217501.80.35小计56609.28合计费用/万元75186.86表4-4 方案四粗略估算费用 项目数量/10m基价/元费用/万元合计/万元基建费用/ 万元主井开凿表土段22267053587.511022.981基岩段41106211435.46副井开凿表土段22301152662.531173.156基岩段41124542510.6222风井开凿表土段1102513262764.585231.981基岩段270913852467.39井底车场岩巷3303300010891089大巷煤巷3500209927347.27347.2暗斜井岩巷260032198837.14837.148小计16701.46生产费用/万元立井提升系数煤量/万吨提升高度/km基价元/tkm24220.81.2217500.581.6二水平暗立井提升系数煤量/万吨提升高度/km基价元/tkm2044.81.271000.151.6三水平暗斜井提升系数煤量/万吨提升长度/km基价元/tkm56551.272502.60.25排水涌水量m3/h时间h/a服务年限/a基价元/m311812.685608760860.28大巷运输系数煤量/万吨平均运距/km基价元/tkm166481.2217501.80.35小计60381.28合计费用/万元77082.744.2.3 详细经济比较 经过技术比较和粗略费用比较，现在针对方案一和方案三进行进一步的经济比较。两方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费和生产经营费的经济比较结果，计算汇总结果见表4-58。表4-5 建井工程量项 目方案一方案三初 期主井井筒/m630580副井井筒/m630580井底车场/m18001800风井井筒/m630580开拓大巷/m1500015000后 期暗斜井井筒/m260000暗立井井筒0600二水平风井井筒78026802三水平风井井筒08302井底车场/m8001600开拓大巷/m1000020000石门06850表4-6 方案一基建、生产费用计算 项目数量/10m基价/元费用/万元合计/万元初期基建费用/ 万元主井开凿表土段22267053587.511022.98基岩段41106211435.4651副井开凿表土段22301152662.531173.15基岩段41124542510.6222风井开凿表土段22251326552.91927.59基岩段4191385374.6785井底车场岩巷18033000594594大巷煤巷1500209923148.83148.8合 计6866.53后期基建费用/ 万元风井开凿表土段442513261105.832129.34基岩段112913851023.5井底车场岩巷8033000264264大 巷煤巷1000209922099.22099.2暗斜井岩巷26032198837.14837.14合 计5329.70生产费用/万元立井提升系数煤量/万吨提升高度/km基价元/tkm26308.81.2217500.631.6暗斜井提升系数煤量/万吨提升长度/km基价元/tkm81901.2105002.60.4排水涌水量m3/h时间h/a服务年限/a基价元/m311812.685608760860.28大巷运输系数煤量/万吨平均运距/km基价元/tkm13702.51.2217501.80.35小计60013.98合计费用/万元7221.21表4-7 方案三基建、生产费用计算 项目数量/10m基价/元费用/万元合计/万元初期基建费用/ 万元主井开凿表土段22267053587.51969.87基岩段36106211382.3596副井开凿表土段22301152662.531110.88基岩段36124542448.35风井开凿表土段22251326552.91881.90基岩段3691385328.986井底车场岩巷18033000594594大巷煤巷1500209923148.83148.8合 计6705.46后期基建费用/ 万元暗主井基岩段30106211318.63318.63暗副井基岩段30124542373.62373.62风井表土层882513262211.66877.86基岩段12009138510