采矿工程毕业设计（论文）-袁店一矿0.9Mta新井设计.docx

中国矿业大学2012届本科生毕业设计 第63页2 井田境界及资源/储量2.1 井田境界袁店一井位于安徽省濉溪县与涡阳县的交界处，在袁店集附近，行政区划属于濉溪县和涡阳县。袁店一井拐点坐标见表2-1-1。表2-1-1 袁店一井拐点坐标表序号XY序号XY13711778.26739451788.763113715620.76439456795.29723712671.60039452464.77512371667150033712831.82639452701.517133717276.40039462477.88043712886.10739453187.426143715101.37039467499.36053713218.98439453597.474153714793.27039467498.32063713385.09639453957.165163714036.8503946362697939454848.544173714041.31039462465.26083713804.30039455310.257183713429.70039461301.91093714027.96239455923.693193711611.58039454327.420103714499.37539456392.942203711771.84039453037.9802.2 矿井储量计算2.2.1 井田地质勘探（1）参加资源/储量估算的煤层本次参加资源/储量估算的煤层有10煤。（2）资源/储量估算的范围各煤层资源/储量估算的范围均在袁店一井登记范围之内，具体范围如下：西界：袁店断层为界；东界：各煤层-1000m底板等高线或39467500经线；南界：五沟杨柳断层或各煤层露头线；北界：各煤层-1000m底板等高线或区块登记边界。根据勘探知，井田范围内煤炭资源储量绝大部分属于探明的经济的基础储量（111b），煤层隐伏露头处和断层附近处属于控制的经济的基础储量（122b），高级储量符合煤炭工业设计规范的要求。2.2.2 矿井工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚的储量。主采8煤层最大煤层厚度为4.41m，最小煤层厚度为1.42m，平均煤层厚度为3.5m；主采10煤层最大煤层厚度为4.40m，最小煤层厚度为1.37m，平均煤层厚度为3.6m；两个煤层全层都在可采范围内。本次主要计算10号煤层的具体储量，在相关勘察机构给出的1：5000煤层底板等高线可以作为依据，用地质块段法在底板等高线上进行划分、计算。根据地质勘探以探明的地质特征和开采特征从而将矿体划分成不同块段，在圈定块段用数学的计算方法计算块段储量，块段储量之和就是煤层储量，这种方法称为地质块段法，、至少应有一个以上的钻孔存在于每个划分的块段内。本井田地质块段的划分从天然断层划分出的块段出发，根据等高线情况划分块段，平均每个块段存在有4个钻孔，且每个块段都有2个以上的钻孔，块段的划分已然出现结果，结果如图2-2-1所示。各种储量类型的值，计算结果如下：（1）矿井地质资源量矿井地质资源量的计算公式： （2-2）式中： 矿井地质资源量，Mt； 煤层平均厚度，m； 煤层真实底面面积，m2； 煤的容重，t/m3。将块段内的各个参数带入（2-2）式，可以计算出各块段的煤炭储量，从而得出10煤层地质储量。总地质储量为：=103.91（Mt）各块段的地质储量祥见表2-2-1表2-2-1 煤层地质储量计算表煤 层块 段倾角/（）块段面积/（km2）煤厚/（m）容重/（t/m3）块段储量/（Mt）煤层总储量/（Mt）总储量/（Mt）1017.54.853.01.3820.26103.91103.91210.36.423.01.3827.03313.78.053.01.3834.33412.85.253.01.3822.29则矿井的工业储量为：（Mt）。2.2.3 矿井可采储量矿井设计资源储量按下式计算： （2-4）式中： 矿井设计资源储量，Mt； 各类保护煤柱所占的储量，Mt。则：=102.87-102.875%=97.72（Mt）。矿井设计可采储量由下式计算： （2-5）式中： 矿井设计可采储量，Mt； 工广保护煤柱，巷道的产生的煤柱损失； 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0.80。则：=(97.72-97.722%)0.75=71.82（Mt）2.2.4 工业广场煤柱工业广场的占地面积为0.45-0.9平方公顷/10万t。根据第三章内容，本矿井设计生产能力为0.9Mt/a，所以可以计算出工业广场的尺寸为340m400m的长方形，将工业广场设置在井田走向的中央，受矿井断层天然划分的影响，工业广场设置于倾向方向的浅中部，工业广场埋深为-480m，该处表土层厚度228m，煤层的平均倾角11度，工广加上15m级保护留维护带。表2-2-3 各种类型的工业广场的占地面积序号井型（Mt/a）占地面积指标（公顷/10万t）12.4及以上1.021.2-1.81.230.45-0.91.540.09-0.31.8表2-2-4 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m-480113.045737368由上述条件，利用垂直剖面法，可以做出工业广场保护煤柱的尺寸，如图2-2-2所示。图2-2-2 工业广场所留设的保护煤柱尺寸本井田开采两层煤，需设两层保护煤柱。由Acad测出梯形保护煤柱的面积为11.44km2，则两层保护煤柱的实际面积分别为：S10=11.44/cos11=1.165km2工业广场保护煤柱量由下式计算： （2-6）式中：Z工 工业广场保护煤柱量，Mt；S 工业广场压煤面积，km2；M 煤层厚度，煤层平均厚3.0m；R 煤的容重，本井田的煤层为1.38t/m3。则，压煤量为：Z10=1.1653.01.38=4.82（Mt）Z工= Z10=4.82（Mt）3 矿井工作制度、设计生产能力与服务年限3.1 矿井工作制度根据有关规定，基本可以确定矿井年工作日330d，工作制度采用的是“四六”制，每天都有四班组工作，每班的工作时间是6h，其中三个班组为生产班组，一个班组为检修班组，矿井每天净提升时间为16h。3.2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力可以反映出整个矿井的综合面貌，所以必须确定合理的矿井设计生产能力，以便能够取得良好的投资效益。设计之初需要仔细分析井田构造和煤层赋存条件；根据井田具体条件和邻近矿区状况进行分析预测，来确定矿井井型和服务年限；根据不同井型的矿井服务年限、经济效益等指标从而划分出合理的采区，确定合理的采区生产能力。根据分析后得出如下结论：本井田煤层开采条件属于一般，拥有较为复杂的地质条件，储量中等，矿井初步可以确定为高瓦斯矿井，水文地质条件为中等，矿井其他条件则较为简单，经分析后认为矿井可以建设为中等生产能力的矿井。此类矿机的生产能力可以设置为0.45Mt/a、0.6Mt/a、0.9Mt/a，对矿井自身条件进行仔细分析后可以得出结论，当矿井生产能力0.45Mt/a或0.6Mt/a时，矿井服务年限太长，而矿井投资与生产能力为0.9Mt/a没有太大差距。生产能力0.9Mt/a时较为适合，矿井服务年限较为中等，工作面的生产能力也较为可靠。所以将矿井设计生产能力定为0.9Mt/a。具体分析如下：（1）10煤层为本矿井主要可采煤层，煤层平均厚度分别为3.0m，煤层本身的地质结构相对来说较为简单，煤层稳定性较好，储量相对丰富，各块段的储量足以保证工作面本身的正常接替。（2）首采面所处的块段已经经过的具体地质情况以勘探的较为清楚，其构造相对简单，但整体矿井的工作面推进长度都不大，工作面需要时常搬家，不宜设置较大的工作面产量。（3）0.9Mt为矿井生产能力时，矿井整体的掘进率低，通风相对简单，吨煤成本低，所以选择.9Mt为矿井生产能力（4）井田圈定范围内有很多村庄，必须考虑村庄的迁移速度（5）本矿井地处华东，交通运输方便，市场广阔，销路好，宜适当加大开发强度。综上所述，经过各方面情况的分析，综合考虑，将矿井生产能力定为0.9Mt/a。此时矿井掘进率低、吨煤投资低、经济效益较好、利于矿井达产和稳产等优点。所以矿井设计生产能力为0.9Mt/a。3.3 矿井设计服务年限已探明的范围内矿井服务年限计算如下：式中：T 矿井服务年限，a；Zk 矿井可采储量，71.82万t；A 矿井设计生产能力，0.9Mt/a；K 矿井储量备用系数，一般取1.31.5，本井田由于地质勘探较细致，煤炭储量分布均匀，故取1.4。则：T=7182/(901.4)=57（a）经计算，矿井生产能力90Mt/a，矿井服务年限为57a。其中-590m水平以上服务年限为28a。井田开拓在某块已探明圈定的煤田中，为了将煤采出并且提升至地面，而从地面想地下开拓出的一系列井筒和巷道等，配合各种辅助方式，为下一步的准备，和回采工作提供必要的条件。井田开拓主要解决的问题就是布置井筒及主要开拓巷道，具体有下列几个问题需进行仔细的分析与对比：（1）首先确定工业广场在矿井的位置，然后确定井筒的数目，形式，尺寸；（2）确定矿井要建立几个水平，每个水平的标高也要随之确立；（3）确定井底车场的位置及形式，然后布置开拓巷道，为井田采煤服务；（4）确定矿井开采顺序，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）确立矿井的通风，运输及各种辅助工作的方式。井田开拓的具体原则如下：（1）对于有关国家的煤炭工业在技术方面的具体政策要坚决执行，开拓要创造出尽快出煤回收成本的效果。在保证生产矿井可靠性及安全性的前提下要尽可能的减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量以便矿井减少初期投资，并且迅速的回笼资金。（2）经量将生产集中化。（3）经量减少煤炭损失。（4）对于煤矿安全生产的有关规定必须贯彻执行。（5）要适应当前国家的技术状况并能够采用新技术、新工艺。能够发展采煤机械化、综掘机械化、自动化。（6）从矿井实际条件出发，对不同煤田采用不同方式开采，并且开采矿井有效成分。此次矿井开通应考虑到以下几个因素：1）袁店井田的位置特殊，其位于临涣矿区南部，童亭背斜的西侧。袁店一井大概位置处于袁店井田的东部，井田受杨柳五沟断层、F1、F4、F6断层的切割使得井田大致成为一个条状台阶。（2）本井田可采煤层只有1层，但拥有较长的斜长。（3）在满足井下开拓开采合理布置的条件下，井底车场及硐室要选择在较稳定围岩中。根据地质综合柱状图和钻孔资料，10煤层底板的岩性较好可以铺设井底车场。（4）10煤层距离太灰层的距离非常近（3861/47m）所以必须使井底车场和大巷同时能后远离太灰水的威胁。（5）井田范围内共39个村庄很密集并且基本连成一片。（6）井口位置尽量减少压煤减少压高级储量的煤并避开村庄一定距离。（7）井口位置应离现有公路及铁路较近，地面建井条件要好。开拓方式的选择是由于埋深较深，井田的斜长较长，所以采用立井开拓。4.1.1 井筒形式、位置及数目的确定（1）井筒形式的确定对比平硐、斜井、立井三种开拓方式，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。其各自的优缺点及适用条件见表4-1-1。本井田煤层倾角平均11在倾斜范围来说为缓倾斜煤层并且埋深较深，大概为为-250-1000m，地形为平原所以不适合平硐开拓；犹豫加上表土层较厚，为220230m，并且埋深较深，井筒还需加以特殊施工，瓦斯含量大，需要井筒必须有相对大些的通风断面才能保证通风的需要，所以斜井开拓不合适。所以采用立井开拓。（2）井筒位置的确定井筒位置的选择要慎重，必须有利于许多方面，从井巷工程量来说必须减少，便缩短矿井的建井工期也是需要考虑到的，占地面积也应当竟可能减少，运输费用经量降低以节省投资；矿井的建设应道必须首先考虑利于矿井的初期生产，以便矿井能够在初期生产中回收资金。因此，井筒位置的确定原则为：1） 沿井田走向的有利位置在井田走向方面，普通矿井工业广场应经量设在井田走向的中央。通风线路经量缩短以减小通风阻力；两翼开采的年限和结束时间应该比较接近这样便于水平接替。此次设计，应该将工业广场设置在井田走向的中央位置2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置根据井田具体条件可以得知两条大断层位于井田走向中央，其中一条将井田分为东西两个部分，另一条从井田倾斜方向的深部延伸至中部，因此，为使石门工程量少、少压煤、有利于第一水平的开采且避开断层的影响，将井筒设在井田倾向方向的偏上位置。3）有利于矿井初期开采的井筒位置应该使井筒位置靠近井田的浅部的初期开采块段，竟可能的减少初期井下开拓巷道，以减少其工程量，节省投资并且缩短建井工期。4）地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场，井下硐室设置于稳定的中，应尽量使井筒的稳定性较好，不穿过或少穿过流沙层和较大的含水层和较厚冲积层和断层破碎带和煤与瓦斯突出的煤层。并且较软的煤层及高应力区。5）井口位置应便于布置工业广场井口位置应该避开一些重要建筑，留下足够的空间布置工业广场。6）井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑，并且避免决堤的威胁，设置防洪措施。由于本井田位于平原地带注意附近少有村庄保证煤层倾角平缓使煤层厚度变化小。故把井筒布置在井田中央偏上处于工业广场之中并且要靠近铁路线路处。（3）井筒数目为了满足井下煤炭的提升就必须需设置一个主立井还要设置一个用于辅助提升的副立井；因矿井是高瓦斯矿井需单独设立一个回风井。矿井设计能力：本矿井设计中等产量矿井，需要专门煤炭提升井、辅助运输提升井，还需中等及专用回风井才能符合矿井正常生产要求。主井采用箕斗提升：主井内装备1对9t提煤箕斗，这样可满足矿井提升能力要求。辅助运输方式。矿井采用蓄电池电机车拉1t矿车运输。副立井装备一套1t双层四车加宽罐笼，以满足提升材料和提人的要求。矿井开拓布置。矿井开拓时布置一个中央风井和一个西翼风井，这样可以满足通风要求，由中央风井主要承担大部分采区与带区的通风任务。前、后期井筒个数与位置，根据以上分析，矿井初期移交生产时在主工业场地设3个井筒，分别为主、副、风。4.1.2 工业广场的选择工业广场的位置选择大致位于井田中央靠近浅部位置，广场中心处煤层埋深大概为-480m，广场内布置主井、副井和风井。由表2-2-3工业广场占地面积指标表及说明书2.2.4节的计算，确定工业广场的形状为340400m的矩形，长边沿煤层倾斜方向，占地面积为13.6公顷。4.1.3 阶段划分和开采水平设置影响水平划分的主要因素：（1）大倾角的大断层将本井田分割成许多条带状煤块，井田南部埋深较浅，各区煤层的标高由南向北逐渐变深。煤层埋藏深度一般为-250-1000m。（2）等高线分布相对较为均匀，煤层的起伏变化不大。（3）井田内煤层倾角相对较为平缓，一般515，但个别块段因受断层及褶曲影响煤层倾角变得，达1418左右。（4）本井田煤层勘探深度为-1000m。根据以上影响因素，结合开拓开采布置，本井田-1000m以上采用两个水平进行开拓。水平标高的确定：（1）水平标高确定的主要技术原则：1）有利于井田的开拓部署，提供运输方便，储量较大的首采区的巷道布置。2）初期井巷工程量少保证基建投资省和建井工期短。要使矿井有较好的初期效益。3）井底车场巷道及井下主要硐室都设置在稳定岩石中有利于施工和维护。4）有利于治理瓦斯。（2）水平标高方案选择本矿井主采煤层为10煤，煤层属缓斜煤层，平均倾角为10，煤层有隐伏露头，在-250m处，开采煤层埋藏最深处达-1000m，煤层垂直高度达为750m。相关规定规定了煤层的阶段垂高为200350m。现根据实际条件，决定煤层的阶段垂高为250m左右，设两个阶段，两阶段的斜长分别为11211432m和9721668m，设12个开采水平。本矿井拥有较小的倾角，在标高-250m-1000m煤层中，倾角平均为515。本矿井为高瓦斯，高涌水量矿井，不太适合下山开采，需要做好通风和排水措施。4.1.4 主要开拓巷道开采水平的井底车场布置在地面工业广场的垂直正下方，由留设的安全煤柱进行保护使车场的稳定性及维护有较好的保障。（1）大巷数目的确定由于本矿井需要设计现代化的矿井，主要运输方式为胶带输送机运输，考虑到辅助运输的调车方便且为了满足辅运要求，辅助运输采用双轨轨道大巷，另外，由于本矿井为高瓦斯矿井，为满足通风要求，需另设一条回风大巷，因此，需要运输大巷、轨道大巷和回风大巷共三条大巷。（2）大巷位置的选择大巷布置位置有两种方式：分别是煤层大巷和岩层大巷。其各自的优缺点见表4-1-2。本井田煤层整体条件中等加上起伏和褶曲断层较多，若采用煤层大巷则必定有转折或者起伏不平，且不能保证大巷各段都进入煤层；煤层直接顶板为厚度较大的不稳定的泥岩和砂质泥岩，若采用煤层大巷，则必定造成巷道维护困难使矿井正常生产难以持续；煤层的煤尘具有爆炸危险性，煤的自燃发火期为36个月使得煤层自然发火危险伴随着，不利于布置煤层大巷。由本矿的具体条件知，大巷不应选择煤层大巷而应该选用岩层大巷。采用2个水平开拓，一水平标高-500m，二水平标高-750m。井底车场层位为10煤层底板。井口位于井田走向的中部，倾向的浅中部，以-500m水平大巷双翼开拓。初期开采工业广场西部的浅部煤层。若布置大巷，则大巷选择距煤层底板20m处的细砂岩中较为合适，巷道的维护简单，维护费用低。（3）大巷间距每两条大巷之间的间距取30m，大巷两侧留设50m的保护煤柱。4.1.5 矿井开拓方案比较（1）开拓方案的提出根据本章前几节的分析，现提出四种在技术上可行的方案，如下图所示。具体方案为：方案一，立井两水平暗斜井延深岩石大巷采用2个水平开拓，一水平标高-500m，二水平标高-750m。三条大巷均布置于10煤底板岩层中。井口位于井田中深部2区，以-500m水平大巷双翼开拓。一水平与二水平通过暗斜井连接。初期开采第三采区工业广场保护煤柱附近的浅中部煤层。1234区用中央风井回风，5区用西翼风井回风，1区的煤全部用第二水平开采，2区为中央区用一二水平开采，3区用一二水平开采，4区用一水平开采 ，5区用一水平开采方案二，立井三水平岩石大巷采用3个水平开拓，一水平标高-450m，二水平标高-700m，三水平标高-1000。在10煤层底板岩层中均布置三条大巷。井口位于井田中部，以-450m水平大巷双翼开拓。一二水平立井连接，二三水平暗斜井连接。初期开采第三采区工业场地煤柱附近的浅中部煤层，西部 5区设置独立风井，1234区采用中央风井回风，1区用二三水平开采，2区用一二三水平开采，3区用一三水平开采，4区用一水平开采，5区用一水平开采。方案三，立井二水平暗斜井延深岩石大巷采用2个水平开拓，一水平标高-500m，二水平标高-750m。在10煤层底板岩层中均布置三条大巷。井口位于3区井田中部，以-500m水平大巷双翼开拓。一二水平暗斜井连接。初期开采第三采区工业广场煤柱附近的中部煤层，东部一区采用独立风井回风，2345区用中央风井回风，1区的煤用一水平开采，2区的煤用一二水平开采，3区的煤用一二水平开采，4区的煤用一水平开采，5区的煤用一水平开采 方案四，立井二水平暗斜井延深岩石大巷采用2个水平开拓，一水平标高-650 m，二水平标高-1000 m。在10煤层底板岩层中布置三条大巷。井口位于2区井田中部，以-650水平大巷两翼开拓。一二水平暗斜井连接。初期开采第二采区工业广场煤柱附近的中部煤层，西部5区采用独立风井回风，1234区用中央风井回风，1区的煤用一二水平开采，2区的煤用一二水平开采，3区的煤用一二水平开采，45区的煤用一水平辅助水平开采。（2）粗略的技术经济比较所提的四个方案中，井筒位置、数目、断面形式和井筒配置总体一致。区别在于运输大巷、轨道大巷、回风大巷的布置方式和长度有较大的区别。尤其是方案三有三个水平会形成较大的区别。方案一和方案二的整体布置差距不大，区别在于方案一较为照顾一区而五区的运输大巷及轨道大巷相对较长，不利于运输和人员移动。方案二则方案一比方案一则较为照顾五区而导致一区的运输及轨道大巷相对较长，不利于运输和人员移动。从这点难以确定优劣，但如果考虑通风方式，方案二在一区设置独立风井，但五区用中央风井回风，回风巷道长度仍然较长，回风阻力较大。而方案一用中央风井回风，5区用独立风井回风，整体阻力都较小，相比较而言，回风路径相对较短，回风相对顺畅。而且二区的储量相比较于三区较大，而且更符合“工业广场设置在井田走向中心”的条件。故而在方案一和方案二中暂取方案一。方案三和方案四相比于方案一和方案二最大的好处在于将斜长4500 m的一区分成两个水平开采避免一个水平开采导致通风和运输困难，方案三将二区分为三个水平开采也小有优势。相比较于四方案三方案的一二水平石门长度和三水平暗斜井长度都较大，不具备经济优势。所以在方案三和方案四的比较中暂取方案四。表4-1-3 基建工程量项目方案一方案三方案四初期主井井筒500500650副井井筒500500650风井井筒7001000800石门505050后期主运大巷155711843419927辅运大巷155711843419927回风大巷117211452017234暗斜井141712902012表4-1-4 基建费用表项目方案一方案三方案四工程量/m单价/元m-1费用/万元工程量/m单价/元m-1费用/万元工程量/m单价/元m-1费用/万元初期主井井筒50011718.4586.050011718.4586.065011718.4761.0副井井筒50014848.8742.450014848.8742.465014848.8965.1风井井筒7008568.8588.810008568.8856.98008568.8685.5石门502659.713.3502659.713.3502659.713.3小计1930.52198.62424.9后期主运大巷155711851.92883.6184341851.93413.81992718523690.2辅运大巷155711851.92883.6184341851.93413.81992718523690.2回风大巷117211851.92170.6145201851.92689.01723418523191.6暗斜井14172059.7291.912902059.7265.720122059.7414.4小计8229.79782.310986.4合计10160.211980.913411.3表4-1-5 生产经营费项目方案一方案三方案四煤量/万t运输长度/km基价(元/t.km)费用小计/万元煤量/万t运输长度/km基价(元/t.km)费用小计/万元煤量/万t运输长度/km基价(元/t.km)费用小计/万元运输提升平巷运输71821.20.32585.571821.20.32585.571821.20.32585.5大巷运输71823.390.358521.471823.620.359099.571823.730.359376.1立井提升71820.50.62154.671820.50.62154.671820.650.62801.0斜井提升28731.330.421604.928731.330.421604.925141.570421657.7小计14866.415444.516420.3大巷维护费15.61.271820.35=47056.518.41.271820.35=55502.519.91.271820.35=60027.2排水费60876058.80.35/10000=1081.6860876058.80.35/10000=1081.6860876058.80.35/10000=1081.68合计63004.572028.677529.2表4-1-6 费用汇总表项目方案一方案三方案四费用（万元）百分率（%）费用（万元）百分率（%）基建工程费10712.810011980.9111.8413454.4125.59生产经营费63004.510072028.6114.3277529.2123.05总费用73717.310084009.5113.9690983.6123.424.2 矿井基本巷道4.2.1 井筒本矿共有三个井筒，分别为主井、副井、中央风井。（1）主井主井位置在井田中央工业广场中，担负整个矿井0.9Mt/a的煤炭提升任务。井筒中装备一对多绳9t侧卸式箕斗；井筒支护方式为混凝土支护，支护直径5.0m，井筒的净断面积19.63m2；井筒的混凝土砌碹厚450mm，井筒的表土钢筋混凝土厚900mm，井筒的基岩段毛断面积26.42m2，表土段段毛断面积36.32m2；两侧设置有钢丝绳罐道；每天提升16小时。井筒断面布置如图4-2-1所示，井筒特征见表4-2-1。（2）副井副井同样设置于工业广场中，副井的位置与主井相距约188m，矿井的材料人员设备以及矸石等事务的提升任务全部由副井负责。一对多绳1t矿车双层四车加宽罐笼设置于副井的井筒之中；安装行人梯子间必须留设有足够的安全间隙；装备有一趟输水、排水管路；还有两趟主干动力电缆。井筒支护方式为混凝土支护，井筒的直径6.0m，井筒的净断面积28.27m2；井筒的表土段井壁厚400500mm，井筒的掘进毛断面积37.39m2；井筒的表土段井壁厚1000mm，井筒的掘进毛断面积50.26m2。井筒的井筒断面布置如图4-2-2所示，井筒特征见表4-2-2。（3）中央风井中央风井位于井田中央工业广场中并且与主井相距约240m与副井相距约95m；中央担负全矿井大部分采区和带区的回风任务。在风井井筒内装备玻璃钢梯子间作为安全出口。中央风井的井筒的支护方式是混凝土支护，井筒的直径6.0m，井筒的净断面积28.27m2；井筒的基岩段混凝土壁厚400mm，井筒的掘进毛断面积36.32m2；井筒的表土段混凝土壁厚600mm，井筒的充填混凝土壁厚400mm，井筒的掘进毛断面积50.26m2。井筒的井筒断面布置如图4-2-3所示，井筒特征见表4-2-3。根据后面通风设计部分的风速验算保证各井筒风量和速均符合煤炭工业设计规范和煤矿安全规程中的规定。4.2.2 井底车场及硐室硐室井底车场硐室主要形式有：中央煤仓、主变电所、井底水仓、井底清理斜巷、井底煤仓、消防材料库、爆炸材料库、等候室、急救室、机车修理间、上仓带式输送机斜巷、装载输送机巷等主排水硐室、。主井井底煤仓的形式为垂直圆断面的煤仓，它为于主井运输大巷侧的下段，井底煤仓的直径约为8.0 m，有效的装煤高度约为30 m，煤仓的计算容量约为2000 t；胶带输送机的运输能力为1000 t/h。根据设计的经验以及规范，可得容量大多符合要求；将上装式布置应用于煤仓，用清理斜巷来清理煤仓。排水系统：在井底车场西侧布置，主排水泵房、管子道、水仓、水仓清理斜巷等组成排水系统，水泵房里一共设有6台主排水泵，预留2台排水泵的位置，按8 h正常涌水量设计水仓容量，水仓的净断面为9.5 m2，水仓的总长度为517.7 m，水仓的总容量为4296.9 m3。副井井筒与管子道连通，连通点的标高比中央泵房的底板标高高大约13.4 m。在煤层底板的巷道中布置井底车场和主要巷道，除了井底煤仓、中央变电所、箕斗装载硐室、主排水泵房、水仓等硐室用混凝土砌碹支护外，其余均采用锚杆、铁丝网、喷射混凝土的支护方式。4.2.3 主要开拓巷道开拓大巷主要有三种它们分别为轨道大巷和运输大巷还有回风大巷。三条大巷均全都布置在下部10煤底板中，位于下方10m的砂岩中，大巷留有30m的水平间距。大巷坡度控制在3以内并且为半圆拱形。大巷采用锚索喷支护并且运输大巷和轨道大巷有150mm的喷射厚度，回风大巷喷射支护，厚度为100mm。运输大巷的开拓宽度为5100mm同时高度为4000mm，设计掘进断面17.48m2；轨道大巷的开拓宽度为5500mm同时4350mm为其高度，设计掘进断面20.7m2；回风大巷的开拓宽度为4800mm同时3900mm为其高度，设计掘进断面为16.25m2。运输大巷、轨道大巷和回风大巷的断面特征如图4-2-6、4-2-7和4-2-8所示，断面参数见表4-2-5、表4-2-6和表4-2-7。图4-2-1 主井井筒断面布置图表4-2-1 主井井筒特征表项 目参 数项 目参 数井 型0.9Mt/a提升容器两套8t箕斗带平衡锤井筒直径5.0m井 深450m净断面积19.63m2井筒支护混凝土井壁厚400mm充填混凝土厚500mm基岩段毛断面积26.42m2表土段毛断面积36.32m2 图4-2-1 副井井筒断面布置图 表4-2-2 副井井筒特征表项 目参 数项 目参 数井 型0.9Mt/a提升容器一对1t矿车双层四车窄罐笼一个1t矿车双层四车宽罐笼带平衡锤井筒直径7.2m井 深550m净断面积40.71m2井筒支护混凝土井壁厚500mm表土段井壁厚10001400mm基岩段毛断面积66.47m2表土段毛断面积78.54m2 图4-2-3 中央风井井筒断面布置图 表4-2-3 中央风井井筒特征表项 目参 数井 型0.9Mt/a井筒直径6.0m井 深450m净断面面积28.27m2基岩段毛断面积36.32m2表土段毛断面积50.26m2 图4-2-4 西风井井筒断面布置图 表4-2-4 南风井井筒特征表项 目参 数井 型0.9Mt/a井筒直径6.0m井 深200m净断面面积28.27m2基岩段毛断面积36.32m2表土段毛断面积50.26m2图4-2-5 井底车场布置图图4-2-6 运输大巷断面图表4-2-5(a) 运输大巷断面特征表围岩类别断面/m2掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm锚索/mm净周长/m净掘宽高形式排列方式间排距规格L形式排列方式间排距长度/mm16.2517.4851004000150金属等强锚杆矩形800250020预应力钢绞线矩形20001600930015.34表4-2-5(b) 运输大巷每米工程量和材料消耗量表围岩类别计算掘进工程量/m3锚杆数量/根锚索数量/根材料消耗粉刷面积/m2巷道墙脚喷射材料/m3锚杆锚索钢筋/kg树脂药卷/个钢筋/kg树脂药卷/个17.480.0416.581.51.65123.6349.7499.836.010.54图4-2-7 轨道大巷断面图表4-2-6(a) 轨道大巷断面特征表围岩类别断面/m2掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm锚索/mm净周长/m净掘宽高形式排列方式间排距规格L形式排列方式间排距长度/mm18.9420.755004350150金属等强锚杆矩形1000220020预应力钢绞线矩形20002400930016.56表4-2-6(b) 轨道大巷每米工程量和材料消耗量表围岩类别计算掘进工程量/m3锚杆数量/根锚索数量/根材料消耗粉刷面积/m2巷道墙脚喷射材料/m3锚杆锚索钢筋/kg树脂药卷/个钢筋/kg树脂药卷/个20.70.0510.981.51.7859.5432.9499.836.011.36图4-2-8 回风大巷断面图表4-2-7(a) 回风大巷断面特征表围岩类别断面/m2掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm锚索/mm净周长/m净掘宽高形式排列方式间排距规格L形式排列方式间排距长度/mm15.2116.2548003900100金属等强锚杆矩形800250022预应力钢绞线矩形20001600930014.82表4-2-7(b) 回风大巷每米工程量和材料消耗量表围岩类别计算掘进工程量/m3锚杆数量/根锚索数量/根材料消耗粉刷面积/m2巷道墙脚喷射材料/m3锚杆锚索钢筋/kg树脂药卷/个钢筋/kg树脂药卷/个16.250.0415.781.51.05117.6647.3499.836.010.025 准备方式采区巷道布置5.1 煤层的地质特征为了有利于矿井早投产，资金早回笼，缓解前期建设资金的紧张状况，首采区应该地质构造相对简单，储量级别高，煤层赋存较稳定，开采条件较好，煤层生产能力大。并且有利于矿井防治瓦斯、初期工程量少，建井工期短，具有一定开采范围及准备储量，能保证工作面及采区正常接替。本设计选用西四采区401工作面为首采工作面，设计如下：5.1.1 采区位置及形状面积设计首采区（西二采区）位于井田西南部，F4断层西侧，带区区东临井底车场，大巷运输通风距离较短，对应的开采标高为-450m-200m，地面平均标高为+28m。西四采区为一较规则的近似矩形，不易开采，南北倾斜长约1100m，东西走向长度约920m。5.1.2 采区煤层特征10煤下距铝质泥岩底板25m左右，煤层厚2.63.4m，平均3m，为中等厚度煤层。煤层原生结构较简单，多以单一煤层出现，少部分含12夹矸，夹矸为泥岩、炭质泥岩。煤层顶、底板以泥岩为主，砂岩次之，少量粉砂岩，砂岩分布无明显的规律性。煤层倾角平均为11，赋存稳定；煤的容重为1.38t/m3。5.1.3 煤层顶底板构造情况煤层老顶：该煤田共打了28个钻孔在老顶上总共的情况约占见10煤层所有钻孔的44%。钻孔所处的岩心的岩性为细砂岩伴有一些中砂岩。其厚度大致为3.1528.38m总体来说平均厚度为8.20m。煤层的直接顶：该煤田共打了43个钻孔在老顶上总共的情况约占见10煤层所有钻孔的94.7%。钻孔所处的岩心的岩性为泥岩伴有一些粉砂岩还有一些细砂岩伴有少部分煤。其厚度大致为024m。煤层的伪顶：该煤田共打了6个钻孔在老顶上总共的情况约占见10煤层所有钻孔的8%。钻孔所处的岩心的岩性为粉砂岩伴有一些中细砂岩。其厚度大致为0.190.68m总体来说平均厚度为0.40m。煤层的直接底：该煤田共打了15个钻孔在老顶上总共的情况约占见10煤层所有钻孔的22.7%。钻孔所处的岩心的岩性为泥岩伴有一些粉砂岩还有一些细砂岩伴有少部分煤。其厚度大致为0.141.98m总体来说平均厚度为0.70m。煤层老顶：该煤田共打了28个钻孔在老顶上总共的情况约占见10煤层所有钻孔的76%。钻孔所处的岩心的岩性为泥岩伴有一些中粉砂岩。其厚度大致为3.1528.38m。 5.1.4 水文地质西二采区位于F4大断层西侧，在地下水方面，其在补给迳流排泄的条件受很多限制，首先其总体必然受F4及断层在其上限制。10煤层总体来说情况较好，岩层的隔水性较好，水不容易渗入到矿井中。5.1.5 地质构造带区内拥有相对来说比较简单的地质构造其中背斜向斜总体上来说基本没有。其带区的总体走向为东西方向方向。并且顶板，底板的情况总体来说相对较好，没有太多的突出鼓起部分，煤田的赋存度较好，总体来说，煤田的厚度随工作面推进变化不大。5.2 带区巷道布置及生产系统5.2.1 准备方式的确定5.2.2 带区巷道布置首采区的设计参数为：（1）带区煤柱工作面采用二进一回的布置方式，每个工作面两条进风斜巷，一条回风斜巷，西侧为进风斜巷兼做运煤巷，最西侧为进风斜巷兼做轨道巷，东侧为回风斜巷。由于首采区采用单翼式准备，为便于工作面的接替以及使采掘之间的影响降至最低，采用双巷掘进方式掘进区段平巷，双巷间留8m宽的区段煤柱，每个200m开掘联络巷将本区段的运输平巷与下区段的回风平巷联系起来。当上山掘进完成构成风路以后再掘进区段平巷。采区边界煤柱定为10m。（2）区段要素首采区（西四带区）为一较规则的近似矩形，南部较为突出，南北倾斜宽度约830m，东西走向长度为898941m，平均为920m；带区内可布置3个工作面，工作面长度为250，推进长度为11001200m；采用双巷掘进，区段煤柱宽8m，运输平巷和回风平巷宽度为4.6m，高为3.3m。（3）开采顺序由于采用双巷掘进，带区内区段间可采用顺序式接替，各工作面的接替顺序是401402403。（4）带区通风采区内各工作面采用一进一回U型通风系统，即由工作面下方运输平巷进风，上方轨道平巷回风。（5）带区运输带区内区段运输平巷铺设B=1000mm的胶带运输机，通过皮带机将煤从带区运输斜巷运到带区煤仓，再通过上仓带式输送机斜巷将煤炭运输至井底煤仓，最后通过主井箕斗将煤炭提升至地面。采区内辅助运输采用矿车运输，材料车从井底车场出来，经轨道大巷到采区下部车场，然后在绞车的牵引下经轨道上山、采区车场至回采工作面的回风平巷，最后运至工作面。5.2.3带区生产系统带区生产系统包括一下的系统：（1）运输系统运输系统包括运煤和运料系统。1）运煤系统煤由工作面刮板机带区工作面运输斜巷带区煤仓运输大巷井底煤仓主井地面。2）运料系统工作面设备材料经副井运至井底车场，经材料车线、材料车场、轨道大巷至带区工作面轨道斜巷最终到达工作面。运输路线如下：地面副井井底车场轨道大巷轨道车场带区工作面轨道斜巷工作面。（2）通风系统西四采区401工作面通风路线如下：新鲜风：主、副井运输大巷、轨道大巷带区工作面运输斜巷、带区工作面轨道 斜巷401工作面。乏风：401工作面带区工作面回风斜巷回风大巷中央风井地面。通风系统风路流程如图5-2-4所示。图5-2-4通风系统风路流程图（3）排矸系统大巷和上山均布置在岩层中，产生大量矸石需要有良好的排矸系统。在掘进大巷时，运输大巷和轨道大巷产出的矸石直接由矿车运至井底车场，通过副井提升至地