采矿工程毕业设计（论文）-兴隆庄煤矿5.0Mta新井设计【全套图纸】.doc

编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）全套图纸，加153893706题目： 兴隆庄煤矿5.0Mt/a新井设计 无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用 姓名： 学号： 班级： 采矿工程2007-7班 二一一年六月中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 兴隆庄煤矿5.0 Mt/a新井设计 专 题： 无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用 指导教师： 职 称： 教授 2011年6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程2007级 学生姓名 任务下达日期：2011年1月14日毕业设计日期：2011年3月14日 至 2011年6月9日毕业设计题目： 兴隆庄煤矿5.0 Mt/a新井设计毕业设计专题题目： 无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用毕业设计主要内容和要求：以实习矿井条件为基础，完成新井设计。主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。结合实习矿井实际情况或当前煤矿生产前沿，撰写一篇专题论文。完成近3-5年国外期刊上与采矿或煤矿安全有关的科技论文翻译一篇，要求不少于3000字符。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为兴隆庄煤矿5.0Mt/a新井设计。兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内，交通便利。井田走向长约10.2km，倾斜宽约6.7km，总面积为58.76km2。主采煤层为3煤，煤层倾角为213，平均总厚度为8.28m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为639.2Mt，可采储量为399.87Mt。矿井设计生产能力为5.0Mt/a。矿井服务年限为61.5a，水文地质较简单，矿井正常涌水量为400m3/h，最大涌水量为500m3/h。矿井最大瓦斯相对涌出量为0.534 m3/t，绝对涌出量为8.140m3/min，为低瓦斯矿井。井田开拓方式为立井单水平开拓。采用胶带输送机运煤，采用无轨胶轮车进行辅助运输。矿井通风方式为两翼对角式与采区式混合通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“四六”制。一般部分共包括10章：1、矿区概述与地质特征；2、井田境界和储量；3、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限；4、井田开拓；5、准备方式带区巷道布置；6、采煤方法；7、井下运输；8、矿井提升；9、矿井通风与安全；10、设计矿井基本技术经济指标。专题部分题目是无轨辅助运输系统在煤矿井下的应用，主要介绍了新型无轨辅助运输系统在国内外的应用情况，阐述了无轨胶轮车的类型、特点、使用条件和选型原则，提出了采用多种辅助运输运输系统并存来解决无轨胶轮车局限的方法，以及国内立井实现无轨辅助运输系统的方式，并分析了无轨胶轮车在我国的应用前景。翻译部分主要内容是关于GIS应用程序在波兰采矿地区建筑物损坏危险评估中的应用，英文题目为：Building damage risk assessment on mining terrains in Poland with GIS application.关键词：立井；单水平；带区；无轨辅助运输；两翼对角式与采区式混合通风ABSTRACTThis design includes three parts： the general part，the special subject part and the translation part. The general part is a new design for Xinglongzhuang mine. Xinglongzhuang mine is located in Yanzhou in Shandong province. It is very convenient to get to the mine in terms of both highway and railway. The length of the coalfield is about 10.2km and the width is about 6.7km，and the total area is 58.76km2.The third is the main coal seam，and its dip angle is 213 degree. The thickness of the mine is about 8.28m in all. The geologic structure of this coalfield is simple.The recoverable reserves of the coalfield are 639.20 Mt，and the minable reserves are 399.87 million tons. The designed productive capacity is 5.0 million tons percent year，and the service life of the mine is 61.5 years. The normal flow of the mine is 400m3 per hour and the max flow of the mine is 500 m3/h. The relative mine gas gush is 0.534 m3/t and the absolute gush is 8.140 m3/min，so it is a low gas mine. The mine is a single level in shafts to develop. The central laneway uses Belt Conveyor to transit coal，and trackless rubber tire vehicles are used for accessorial transportation in the roadway.The mine applys diagonal ventilation of both wings combined with subregion ventilation.The “four-six” working system is used in the Xinglongzhuang mine. It produces for 330 days a year. This design includes ten chapters： 1.An outline of the mine field geology； 2.Boundary and the reserves of mine； 3.The service life and working system of mine； 4.development engineering of coalfield； 5.The layout of panels； 6. The method used in coal mining； 7. Underground transportation of the mine； 8.The lifting of the mine； 9. The ventilation and the safety operation of the mine； 10.The basic economic and technical norms of the designed mine.The topic of special subject parts is application of trackless rubber tire vehicle in underground coal mine. Translation part is aboat Building damage risk assessment on mining terrains in Poland with GIS application. Keywords： Shaft； Single level； Strip district； diagonal ventilation of both wings combined with subregion ventilation 第 IV 页目 录一般部分1 矿井概况与地质特征31.1矿井概况31.1.1地理位置与交通31.1.2地形与河流31.1.3气象31.2井田地质特征31.2.1地质特征31.2.2构造特性31.2.3水文地质31.3煤层特征31.3.1总体特征31.3.2可采煤层详述31.3.3煤的特征31.3.4瓦斯、煤尘及自然发火32 井田境界和储量32.1井田境界32.2矿井储量计算32.2.1矿井工业储量32.2.2矿井可采储量32.2.3工业广场煤柱33 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限33.1矿井工作制度33.2矿井设计生产能力及服务年限33.2.1矿井设计生产能力33.2.2井型校核34 井田开拓34.1井田开拓的基本问题34.1.1井筒形式、位置及数目34.1.2工业场地的位置34.1.3开采水平及大巷的确定34.1.4开拓方案比较34.2 矿井基本巷道34.2.1井筒34.2.2开拓巷道34.2.3井底车场及硐室35 准备方式带区巷道布置35.1煤层地质特征35.1.1带区位置35.1.2带区煤层特征35.1.3水文地质35.1.4地质构造35.1.5地表情况35.2 带区巷道布置及生产系统35.2.1带区准备方式的确定35.2.2带区巷道布置35.2.3带区生产系统35.2.4带区内巷道掘进方法35.2.5带区生产能力及采出率35.3带区车场及主要硐室35.3.1带区下部车场设计35.3.2带区主要硐室36 采煤方法36.1采煤工艺方式36.1.1带区煤层特征及地质条件36.1.2确定采煤工艺方式36.1.3回采工作面参数36.1.4回采工艺及设备36.1.5回采工作面支护方式36.1.6端头支护及超前支护方式36.1.7各工艺过程注意事项36.1.8回采工作面正规循环作业36.2回采巷道布置36.2.1回采巷道布置方式36.2.2回采巷道参数37 井下运输37.1概述37.1.1矿井设计生产能力及工作制度37.1.2运输距离和辅助运输设计37.1.3井下运输系统37.2煤炭运输方式和设备选择37.3辅助运输方式和设备选择37.3.1选择无轨胶轮车37.3.2设备选择37.3.3运输设备能力验算38 矿井提升38.1矿井提升概述38.2主副井提升38.2.1主井提升设备选型38.2.2副井提升设备选型39 矿井通风及安全39.1矿井地质、开拓、开采概况39.1.1矿井地质概况39.1.2开拓方式39.1.3开采方法39.1.4硐室39.1.5工作制度、人数39.2矿井通风系统的确定39.2.1矿井通风系统的基本要求39.2.2矿井通风方式的选择39.2.3矿井通风方法的选择39.2.4带区通风系统的要求39.2.5工作面通风方式的确定39.3矿井风量计算39.3.1通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定39.3.2各用风地点的用风量和矿井总用风量39.3.3风量分配39.4矿井阻力计算39.4.1计算原则39.4.2矿井最大阻力路线39.4.3计算矿井摩擦阻力和总阻力：39.4.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔39.5选择矿井通风设备39.5.1选择主要通风机39.5.2电动机选型39.6安全灾害的预防措施39.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施39.6.2预防井下火灾的措施39.6.3防水措施310 设计矿井基本技术经济指标3参考文献3专题部分无轨辅助运输在煤矿井下的应用31 辅助运输发展简介31.1辅助运输特征31.2辅助运输现状32 无轨辅助运输开发现状32.1国外无轨辅助运输技术现状32.1国内无轨胶轮车引进现状32.1无轨胶轮车国产化状况33 无轨胶轮车分类及特性33.1无轨胶轮车分类33.1.1按用途分33.1.2按动力分33.2无轨胶轮车特点33.3无轨胶轮车使用条件33.3.1无轨胶轮车使用条件33.3.2 无轨运输设备选择注意事项33.4无轨胶轮车与其他辅助运输比较33.4.1 无轨胶轮车的优越性33.4.2 无轨胶轮车的不适应性34 无轨胶轮车选型原则34.1基本选型原则34.1.1车型选型34.1.2总体结构型式选型34.1.3驱动方式选型34.1.4制动形式选型34.1.5外形尺寸选型34.2根据运输对象的选型原则34.2.1人员运输34.2.2 设备运输34.2.3材料运输34.2.4研石及散物料运输34.2.5支架运输34.3选型时应注意的问题35 无轨辅助运输在立井中的应用35.1新建矿井无轨胶轮车运输系统35.2老矿井改造有轨运输为无轨胶轮车运输35.3结论36 无轨辅助运输发展前景3翻译部分英文原文3中文译文3致 谢3 中国矿业大学2011届本科生毕业设计（论文） 第110页一般部分1 矿井概况与地质特征1.1矿井概况1.1.1地理位置与交通兴隆庄矿井位于山东省兖州市境内，井田横跨兖州、曲阜两市。津铁路干线纵贯井田东北部，区内地势平坦，交通十分方便。矿井北距兖州市8km，东距程家庄2.1km，东南距邹城市14km。矿井交通位置图见图1.1。图1.1 矿井交通位置图1.1.2地形与河流区内为第四系冲积平原，地形平坦，由东北向西南逐渐降低，坡度极为平缓。地面标高变化于+52m+44m之间。区内无河流穿过。1.1.3气象本区为温带半湿润季风区，属大陆与海洋间过渡性气候，四季分明。年平均气温14.1，气温最低月为元月，平均气温-2。最高气温为7月份，平均气温29，最高可达40以上。年平均降雨量712.7mm，年最小降雨量347.90mm，最大降雨量1179.3mm。雨季多集中在78月，有时延至9月，其降雨量约占全年降雨量的65%。年平均蒸发量1884.8mm，最大蒸发量多在47月，约占全年蒸发量的45%。风向频率多为南及东南风，年平均风速2.73m/s，极端最大风速24m/s，最大风速的风向多为偏北风。结冰期由11月至翌年3月，最大冻土深度0.45m，最大积雪厚度0.19m。1.2井田地质特征兴隆庄井田位于兖州煤田东北隅，属全隐蔽井田。北部以滋阳断层为界，南邻鲍店井田，东接东滩井田，西靠杨村井田，西北以兖州城安全煤柱接上组煤层露头为界。1.2.1地质特征兖州煤田为一轴向北东、向东倾伏的不对称向斜。兴隆庄煤矿位于兖州向斜的北翼，为一走向北东北西，倾向南东北东，倾角213的单斜构造。主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，煤系和煤层沉积稳定，为华北型含煤岩系，无岩浆侵入，平均厚度310m，全部为第四系冲积层所覆盖，井田地层综合柱状图见图1-2。第四系厚度在132.4235.29m之间，平均厚度184.08m，分上中下三组，以粘土、砂质粘土，含粘土的砂（砾），或砂（砾）等相间组成，不整合于侏罗系之上。侏罗系的上侏罗统，最大残厚330.46m，仅保留于本区东南部的边缘地段，由紫红色细砂岩或中细粒砂岩，间夹细砂岩与泥岩互层所组成，底部偶见砾岩，与二叠系成不整合接触。二叠系之石盒子组最大残厚181.88m，一般厚度60m左右，以粘土岩为主，间夹细砂岩，其底部全区普遍发育着一层粗砂岩或含砾砂岩，孔隙度大，硅质接触式胶结，岩性稳定，整合于主要含煤地层山西组之上。二叠系山西组厚84.82152.91m，一般厚为129.62m，为本煤田的主要含煤地层，含有煤和稳定可采的煤，其中煤是井田的主采煤层，煤层底部多为细砂岩、粉砂岩互层，有时相变为中砂岩，整合于石炭系之上。上石炭系的太原群厚148.53185.13m，一般厚度173.42m，以粉砂岩和泥质岩为主，间加中砂岩、粘土岩、薄层灰岩及煤层组成，共含煤23层，均为不稳定、不可采煤层。中石炭系本溪群厚21.4936.00m，一般厚度28.75m，以灰岩为主，假整合于奥陶系之上。奥陶系马家沟统总厚725.20m，以石灰岩为主，有裂隙和洞穴，与下伏寒武系呈整合接触。1.2.2构造特性井田位于兖州向斜的北翼。为一倾向南东至北东，倾角213，一般为48，走向北东至北北西的单斜构造，并发育着次一级小型的宽缓波状起伏。区内北东向逆断层不发育，而北西向的高角度正断层较发育，并具有断层走向的弯曲、分叉、合并、落差时大时小、呈“入”字型构造形态等特点。地质构造整体比较简单，但有的区域比较复杂，局部不能开采。主要断层特征见表1.1。1.2.3水文地质矿井水文地质比较简单。主要含水层为上覆的第四系覆盖层，总厚度平均184.08m，分上、中、下三组，中组粘类的厚度占73%左右，透水性弱，含水不丰富，上、下两组亦为含水不丰富的粘土层及砂岩层。上组局部地段与地表径流和降雨进行垂直渗透补给，补给和排泄条件良好。下组含水层间夹有不稳定的粘土层，含水性较弱，且其上有中组为隔水层，补给和排泄条件较差。煤系底部的奥陶系灰岩，厚度在450m750m之间，虽然含水丰富，但因距煤层甚远，故近期内对矿井生产不产生影响。根据地质报告预测，矿井正常涌水量为400m3/h，最大涌水量为m3/h。表1.1 主要断层特征断层名称性质走向倾向倾角落差（m）滋阳断层正N40 60WNE802097500滋阳断层支一正N15 65WNE80115小厂一号断层正NWSE70018小厂二号断层正NWSE70028F3正NNWNWSWWSW70020巨王林断层正N25 85WSW8022110肖家庄二号断层正NNWNWWNEENNE6070061大岗头断层正N20 80WNE8040肖家庄三号断层正NNWNWSWWSW7075051铺子断层正N3 25WSW80867铺子断层支二正N40E N40WNWSW808281.3煤层特征1.3.1总体特征本井田主要含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，平均总厚306.17 m。共含煤26层，平均总厚17.88m，含煤系数5.84%。其中可采煤层煤平均总厚8.28m，占煤层平均总厚的46.3%。山西组含煤3层（即煤煤），可采者1层（煤）；太原组共含煤23层（即煤至煤），均为不稳定、不可采煤层。煤层厚度、间距和结构等情况见表1.2。1.3.2可采煤层详述山西组的煤稳定可采、厚度大，埋藏浅，水文地质的其它开采技术条件比较简单；第1、2层煤仅个别孔见到、均不可采。煤层位于兖州向斜的北翼，为一走向北东北西，倾向南东北东，倾角213的单斜构造，平均倾角5。本区一般推断由煤层露头（即第四系之下）推至垂深20m，作为风、氧化带深度。表1.2 可采煤层特征表煤层名称厚度（m）最小-最大平均(点数)夹石情况结构稳定性可采性层数岩性厚度（m）煤4.50-10.658.83（144）1-2炭质砂岩泥岩粘土岩0.100.150.15较简单稳定全区可采图1.2 综合地质柱状图1.3.3煤的特征（1）物理性质和煤岩特征山西组煤为沥青弱玻璃光泽，厚层状，视密度1.241.46，平均1.35，暗煤为主。煤层显微标志明显，其特征见表1.3。表1.3 3煤层显微煤岩特征特征煤层有 机 组 分（%）无机组分（%）煤岩类型镜质组半镜质组丝质组稳定组有机组分26.0-36.3411.16-21.1338.40-56.294.57-7.9389.75-95.253.81-11.83暗煤亮暗煤31.68（4）14.77（4）47.41（4）6.14（4）94.85（4）6.11（4）（2）一般煤质特征煤层煤质变化小，属低灰，低磷，低硫，高熔灰分，中高发热量，变质阶段的气煤，主要由碳、氢、氮、氧、硫等元素组成（见表1.4）。表1.4 煤中主要元素组成含量项目煤层元 素 分 析 （%）CdafHdafNdafOdaf+Sdaf83.17（26）5.48（26）1.52（26）9.84（26）（3）煤的工艺性能结焦性山西组3煤胶质层厚度（Y）813mm，平均10mm左右，坩埚粘结性45。炼油性低温干馏试验焦油产率：山西组3煤层属富油煤，碳氢比45）0.50.60.60.40.40.5最低灰分%4050图2.2兴隆庄井田块段划分示意图根据煤炭工业设计规范，求得以下各储量类型的值：（1）矿井地质资源量矿井地质资源量可由以下等式计算：Zz=mF0.000001 （2.1）式中：Zz矿井地质资源量，Mt； m煤层平均厚度，m；F煤层底面面积，m2； 煤容重，t/m3。将各参数代入式2.1中可得表2.2，所以地质储量为：Zz=652.2（Mt）表2.2 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总储量/Mt14.44.878.741.3557.63652.228.17.268.161.3580.7832.77.338.151.3580.7442.18.558.251.3595.2955.330.758.101.35337.69（2）矿井工业储量根据钻孔布置，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%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量。矿井工业储量可用下式计算：Zg=Z111b+Z122b+Z2m11+Z2m22+Z333k （2.2）式中：Zg矿井工业资源/储量； Z111b探明的资源量中经济的基础储量； Z122b控制的资源量中经济的基础储量； Z2m11探明的资源量中边际经济的基础储量； Z2m22控制的资源量中边际经济的基础储量； Z333推断的资源量； k可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，k值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，k取0.7。该式取0.8。 Z111b=Zz60%70%=273.9(Mt) Z122b=Zz30%70%=137.0(Mt) Z2m11=Zz60%30%=117.4(Mt) Z2m22=Zz30%30%=58.7Mt Z333k=Zz10%k=52.2Mt因此将各数代入式2.2得：Zg=639.2(Mt)2.2.2矿井可采储量矿井设计资源储量按下式计算：Zs=(Zg-P1)式中：Zs矿井设计资源/储量；P1断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量之和。除铁路保护煤柱外，其他煤柱损失按工业储量的5%算。津浦铁路两侧维护带取20m，然后第四系按35，基岩按75的移动角斜切至煤层，作为铁路煤柱。计算得铁路保护煤柱损失为63.2Mt。Zs=Zg-P1=639.2-63.2-639.25%=544(Mt)矿井设计可采储量Zk=(Zs-P2)C式中：Zk矿井设计可采储量；P2工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的2%计算；C采区采出率，厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。此处取0.75。Zk=Zs-P2C=544-5442%0.75=399.87(Mt)2.2.3工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范不同井型与其对应的工业广场面积见表2.3。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。本矿井设计生产能力为5.0Mt/a，所以取工业广场的尺寸为600m700m的长方形。煤层的平均倾角为5度，工业广场的中心处在井田中央，其中心处埋藏深度为-320m，该处表土层厚度为184.08m，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2.4。表2.3 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1.0120-1801.245-901.59-301.8表2-4 岩层移动角广场中心深度/m煤层平均倾角煤层厚度/m松散层厚度/m-32058.28184.0845757572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量得梯形的面为1526447.77m2，则S=1526447.77/cos5=1532278.55m2工业广场的煤柱量为Zi=SMR式中：Zi工业广场煤柱量，万t；S 工业广场压煤面积，m2；M煤层厚度，8.28m；R 煤的容重，1.35t/m3。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矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，确定本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，四六制作业（三班生产，一班检修），每日三班出煤，净提升时间为16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力兴隆庄井田储量丰富，煤煤层赋存稳定，顶底板条件好，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定兴隆庄矿井设计生产能力为5.0Mt/a。3.2.2井型校核下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。（1）矿井开采能力校核兴隆庄矿主采煤层3煤平均厚度8.28m，煤层平均倾角为5度，赋存较稳定，瓦斯含量小，水文地质条件中等，适宜采用综合机械化放顶煤开采。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综放工作面来满足矿井的设计能力。（2）辅助生产环节的能力校核本矿井为大型矿井，开拓方式为立井开拓，主井提升容器为一对32吨底卸式提升箕斗，提升能力可以达到设计井型的要求，工作面生产原煤一律用带式输送机运到采区煤仓，运输能力很大，自动化程度很高，原煤外运不成问题。辅助运输采用罐笼，同时本设计的井底车场调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的调动要求。所以辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井煤尘具有爆炸性，瓦斯、二氧化碳含量低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件中等。矿井通风采用对角式与采区式混合通风，矿井达产初期对首采只需先建一个风井即可满足矿井的通风需求，后期再增加风井，可以满足整个矿井通风的要求。本井田内存在若干断层，已经查到且不导水，不会影响采煤工作。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）储量条件校核井田的设计生产能力应与矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。矿井服务年限的公式为：T=Zk/(AK)其中：T矿井的服务年限，年； Zk矿井的可采储量，399.87Mt； A矿井的设计生产能力，5.0Mt/a； K矿井储量备用系数，取1.3。则： T=399.87/（51.3） =61.5（年）即本矿井的开采服务年限符合规范的要求。注：确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一定的储备能力，矿井达产后，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。（5）第一水平服务年限校核由本设计第四章井田开拓可知，矿井是立井单水平开采，水平在-370m，水平服务年限即为全矿井服务年限，为61.5年。由表3.1可知，本设计第一水平的服务年限符合矿井设计规范的的要求。表3.1 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限表矿井设计生产能力（万t/a）矿井设计年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角45600及以上7035300-5006030120-2405025201545-90402015154 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、数目和配合，合理选择井筒及工业广场位置。（2）井田内的再划分，划分阶段、开采水平、采区、盘区或带区，合理确定开采水平的高度、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、深部开拓和技术改造。（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。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，煤层可采线在-160m，最深处到-560m，表土层厚度大，平均184.08m。（2）本井田瓦斯含量低，对开拓方式的选择影响不大；水文地质中等，采掘工作受水害影响，但不威胁矿井安全，防治水工作易于进行。（3）本矿地表地势平坦，且多为农田，无大的地表水系和水体，地面平均标高为+46m。（4）主采煤层平均厚度8.28m，硬度2.3，煤尘易爆炸，煤层易自燃，发火期36个月。4.1.1井筒形式、位置及数目（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。具体见表4.1。表4.1 井筒形式比较井筒形式优点缺点适用条件平硐运输环节和设备少、系统简单、费用低；工业设施简单；井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用；施工条件好，掘进速度快，加快建井工期；煤炭损失少。受地形影响特别大有足够储量的山岭地带斜井与立井相比：井筒施工工艺、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、井底车场简单、延深方便；主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿井的提升需要；斜井井筒可作为安全出口。与立井相比：井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限；通风线路长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂。井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。立井不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制；井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利；当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工；井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平；井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。本矿井煤层倾角小，平均5，为近水平煤层。地表平坦无起伏，且煤层埋藏较深，平硐开拓没有条件。表土层平均厚度184.08m，如果用斜井开拓不仅斜井过长，而且会造成运输距离和通风路线过长，经济上不合理。所以本设计采用立井开拓。表土层无强含水层，属稳定表土层，立井井筒表土段施工方法采用普通施工法。 （2）井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。有利于矿井初期开采的井筒位置尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。井口位置应便于布置工业广场井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。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。由于本井田倾角平缓，厚度变化小，津浦铁路从井田东北贯穿而过。故把井筒置于井田中央，津浦铁路西侧。（3）井筒数目为了满足井下煤炭的提升，需设置一主井，辅助提升及进风设置一副井。矿井瓦斯含量低，但煤层易自燃，且井田面积较大，所以采用两翼对角式与采区式混合通风，共计四个井筒。4.1.2工业场地的位置工业场地的位置选择