采矿工程毕业设计（论文）-平煤一矿6.0Mt新井设计.docx

中国矿业大学2014届本科生毕业设计 第120页2 井田境界与储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围平煤天安一矿采矿登记边界为南起四煤组煤层露头线，北至六煤组煤层-550m煤层底板等高线，西起36勘探线，东至26勘探线。2.1.2 开采界限本井田含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组和上、下石盒子组。自下而上划分为9个煤组。含煤地层的总厚为780 m，含煤系九组43层（有编号的煤层23层），其中九、八煤组是无可采煤层。煤层总厚约35m。其主采煤层为丁5、丁6煤层。2.1.3 井田尺寸1走向长度（1）最大走向长度：5.04km；（2）最小走向长度：5.00km； （3）平均走向长度：5.02km； 2.倾斜宽度（1）最大倾斜宽度:5.23km；（2）最小倾斜宽度：5.12km；（3）平均倾斜宽度：5.21km；3.井田倾角（1）取一般点计算： tan=H/L （2-1） -煤层倾角； H-相邻两等高线的高差m； L-相邻两等高线水平垂距m；表2-2 煤层倾角最小倾角最大倾角平均井田4207井田的水平面积按下式计算： (2-2)式中 井田的水平面积，； 井田的平均水平宽度，； 井田的平均走向长度，。则井田的水平面积为： =5.025.17=26.00 (km2)井田赋存状况示意图如图2.1所示。 2.2 矿井工业储量2.2.1 构造类型本井田位于主体构造李口向斜西南翼中段。基本构造为一走向N55 75W，NNE倾斜的平缓单斜构造。地层倾角612，一般59，井田内2629勘探线深部最大倾角20。井田内构造简单，褶皱不怎么不发育。虽然煤层沿走向有小的起伏，但是大断层非常稀少，仅在井田中、深部发现落差在20-40 m的逆断层一条，并且伴有次一级宽缓向斜和背斜，井田内小断层比较发育。 图2.1 井田赋存状况示意图2.2.2 工业储量计算本设计对丁5、丁6煤层进行开采设计，它们的平均厚度为 11 m、9 m。储量计算是在精查地质报告所提供的1：5000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠，误差相当小。采用块段法计算丁5、丁6煤层工业储量。地质块段法就是依据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段范围内，利用算术平均法求得每块段的地质储量。煤层总储量为各块段储量之和，块段划分如图2-2所示。（1）矿井地质储量矿井地质资源量可由以下式计算： （2-2）式中：矿井地质资源量，Mt；煤层平均厚度，m；煤层底面面积，m2；煤容重，t/m3。将各参数代入（2-2）式中可得表2-1，所以地质储量为：=780.00（Mt）图2.2 地质块段划分示意图（2）矿井工业储量根据钻孔的布置，在矿井地质资源量中，60 %是探明的，30 %是控制的，10 %为推断的。依据煤层厚度及煤质，在探明的和控制的储量中，70 %的是经济的基础储量，30 %的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。矿井工业储量可用下式计算： （2-3）式中 矿井工业资源/储量； 探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量；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、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.8。表2-1 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煤层总储量/Mt总储量/Mt丁51202.8111.549.174429.597780.00276.73111.5111.8362.95111.548.94486.3111.5104.97556.8111.5112.63丁61202.891.540.233350.45276.7391.591.54362.9591.540.04486.391.585.89556.891.592.15327.6 （Mt）163.8 （Mt）140.4 （Mt）70.2 (Mt）62.4（Mt）因此将各数代入式2-3得：764.4（Mt）说明：（1）块段倾角是根据式（2-1）计算所得；（2）块段面积是由CAD 命令测得； （3）块段厚度统一取煤层平均厚度； （4）煤的容重都取为1.30 t/m3。2.2.3 矿井可采储量矿井设计资源储量按式下式计算： （2-4）式中矿井设计资源/储量断层煤柱、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。按矿井工业储量的3%算。则：764.40.97= 741.47（Mt）矿井设计可采储量式中矿井设计可采储量；工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计储量的2%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 %。本设计取0.75。则：741.47（12%）0.75 545.00（Mt）2.2.4 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2-2。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6Mt/a，所以取工业广场的尺寸为750800 m的长方形。煤层的平均倾角为7，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，其中心处于埋藏深度为-80 m，此处表土层厚度为60，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20m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2-3。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1.0120-1801.245-901.59-301.8表2-3 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m表土层厚度/m-80711、96045707065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：图2-3工业广场保护煤柱1. 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范规定，确定本矿井设计生产能力按年工作日330 d计算，三八制作业（两班生产，一班检修），每日两班出煤，净提升时间为16 h。3.2 矿井设计生产能力及服务年限3.2.1 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：煤田的地质是条件比较简单，储量丰富，可以加大矿区规模，建设成大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限的，则不能矿区其他规模不能太大；2）开发条件：包括矿区所定位处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，用电，用水，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：对国家煤炭户需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定井田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田储量丰富、地质结构简单、煤层稳定、开采技术条件好，有充足的条件建成大型矿井，根据井田的地质条件和可开采热饿储量最终选定矿井设计生产能力为6 Mt/a。3.2.3 矿井服务年限矿井的服务年限必须与井型相适应。矿井设计生产能是煤矿生产建设的重要指标，是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井可采储Zk、设计生产能力K、矿井服务年限力T三者之间的关系为： （3-1） 式中：矿井服务年限，a；矿井可采储量，Mt；设计生产能力，Mt；矿井储量备用系数，取1.3。确定井型时需要考虑备用系数的原因是：矿井各生产环节有一定的储备能力，矿井投产后，产量迅速提高；煤层地质条件变化，使储量变化；原于技术原因，使采出率降低，因而减少了储量。则矿井服务年限为：=545/（61.3） = 69.87（a）取整得服务年限为T=70 (a)服务年限符合要求。参看表3-1。表3-1 我国各类井型的新建矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（Mt/a）矿井设计服务年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角456及以上70353-560301.2-2.4502520150.45-0.9402015103.3 井型校核按矿井的实际煤个层开采能力，辅助生飞产能力，力量条件及条件安全因素对井夫型进行校核：1）煤层开采能力井田内有丁5、丁6煤层可采，总煤厚20 m，为中厚煤层，赋存稳定，厚度稍有变化。煤层倾角平均7 ，地质条件比较简单，因矿井设计生产关于能力为6 Mt/a，属于特大型矿井， 2）辅啊助生产环节的能发力校核本矿井设计为特大型矿井，开拓方式为立井两水平开拓，暗力斜井延伸，主立井采用箕你斗提煤，副立井采用罐笼辅助运输，运输能力与大型设备的下放可以满足人设计井型的要求。工作面生产的煤经分带运饿输斜巷中的胶带输送机到底主运输大巷，然后经大巷的胶带输我送机运至井他底煤仓，最后由主井箕斗云提升至地面，运输一连续，提升能力大。副井运输采用罐笼嚄提升、下放物料，能满足大型设备的运输，大巷辅助采运输采用齿轨卡轨车运输，运输能力大。3）通风安全条件的校核本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯涌云出量低，煤尘可爆炸性低，矿井投产前期采用副井运送进风，主井回风方式通风，后期另挖风井。轨道大巷运进风，运输大巷回风，工作面采用才后退式U型通风。4）矿井的设计妹生产能力与服务相适应，才能获得好的技术的经济的效益。煤炭工业矿井设计规范给出了井型和服务年限的对应要求，由于矿井的生产能力为600 万t/a，服务年限为70年=70年，所以，矿井服务年限符合国家规定。2. 井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在某一个井田范围内，从地面向地下对一系列巷道进行开掘进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等为矿井服务的生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数目、位置及其彼此联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，要求在技术上可行，经济上合理，生产上安全高效。开拓的好坏，关系到整个矿井生产的长远效益，涉及到矿井的基建工程量、初期投资和建设速度，从而影响矿井的总体经济效益。井田开拓具体有下列几个问题需要确定：（1）确定井筒的形式、数目及配合，正确选择井筒及工业广场的位置；（2）怎样确定开采水平的数目及位置；（3）布置大巷及井底车场；（4）如何确定开采程序，做好水平的接替；（5）进行开拓延深时、怎样进行深部开拓及技术改造；（6）如何确定通风、运输、供电系统。怎样解决开拓问题，与整个矿井生产的长期利益相关，涉及煤矿建设工程，投资和建设速度，从而影响矿井经济效益。因此，怎样确定开拓方式要遵循以下原则：（1）执行煤炭工业的技术政策，为高产高效创造条件。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）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的状态。（5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，应为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、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（1）井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井，各种井筒形式的优缺点比较及适用条件见表4-1-1。本矿井煤层倾角小，平均7 ，为近水平煤层，斜井开拓较长，通风和运输线路长经济上不合理；约60 m表土层厚度，无流沙层，水文地质情况中等简单，涌水量较大；井筒需要特殊施工冻结法建井，所以需采用立井开拓。表4-1-1 各种井筒优缺点比较及适用条件井筒形式优点缺点适用条件平硐链接和设备少、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、延伸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影响井筒短，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，风阻小，对深井开拓极为有利。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。2）井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初始的巷道工程，缩短施工周期，减少占地面积，降低运输成本，节约投资；要便于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则：（1）沿井田走向的有利位置当井田形状比较规整且资源量分布均匀时，应让井田的位置在走向中央；当储量分布不均匀时，应布置在储量的中央，以形成一个相对均匀的两翼储量，在走向上，可使井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。（2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒在井田与浅部时，石门工程量大，但第一水平，投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门门的运输量较小；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，如果煤采系基底有含水量大的岩石层不被允许井筒穿过时，延伸到深部井筒，对开采井田深部及向下扩展有利。从筒和工场地保护煤柱损失来看，愈靠近浅部，煤柱愈小，愈近深部，煤柱越大。因此，一般井筒位于井田倾向方向中偏上的位置。（3）有利于矿井初期开采的井筒位置尽可能靠近浅初始挖掘块的井筒的位置，以减少初始地下巷道工程量，节约投资，缩短工期。（4）地质及水文条件对井筒布置影响确保井筒，位于周围的地下停车场围岩稳定性和该室的底部，你应该尽量使井筒不通过流沙层的含水层，大，厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出煤，软煤层高应力区。（5）井口位置应便于布置工业广场井口附近要安置主，副井生产玩的系统及其附属建雨筑物及引进铁路线。为了接地系统的连接，和专用铁路线的建设和铁路，地面平坦，海拔差异不是太大，尽量避免通过村居住区，文物保护区，或采空区冒落带，洪水淹没范围，尽量避免桥梁工程，特别是大型桥梁隧道工程。（6）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。源于本井田倾角平缓，煤层厚度变化不大，因此把井筒置于井田中央，即工业场地之中。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。前期用副井进风，主井回风。后期巷道里井筒较远，通风线路长，在井田中下部另掘风井。共计三个井筒。4.1.2 工业场地的位置1工业场地选择的要求要有充足的场地，便于安置矿井地面生产系统及建筑物和构筑物；它具有良好的工程地质和水文地质条件，尽量避免不良的断层构造； 要便于供电、供水及与外部的运输联系；要避免井筒和工业场地遭受水患，井筒位置应高于当地最高洪水位；要充分利用地形，使工业场地布置及地面运输合理。2工业场地的位置工业广场的形状和面积：依据表2.2工业场地占地面积的规定，选择地面工业场的广场占地面积为60公顷，其形状为一长方形，长度方向和煤层的倾斜方向平行，宽度方向和煤层走向方向平行；长轴800 m，短轴750 m；地面标高+160 m。其地面位置在井田中央。其大小确定的依据前面第二章已经详细的讲述，在这里不作详述。4.1.3 开采水平的确定与划分开采水平划分依据及原则划分开采水平将影响煤矿建设期间的技术经济指标，以及建井初期工程量的影响，基建投资也影响。所以，划分开采水平要合理。原则如下：1）具有合理的阶段斜长阶段斜长要有利于运输煤炭，便于辅助提升，方便行人。合适区段数目。2）要有利于带区的正常接替为保证矿井均衡生产，一个带区产量开始削减，另一个新的带区应投入生产，提前准备好一个新带区。所以，一个带区的服务年限应比一个带区或采区的准备时间长。由此可见，阶段倾向斜长越长，带区储量多，带区的服务年限就越长，越有便于带区的接替。3）经济上有利的水平垂高实际生产建设表明，过小的水平垂高，挖掘产生严重的失调。加大水平垂高，不仅增加水平储量和服务年限，而且有利于集中生产、提高水平的生产能力，同时还能减少开采水平和同时生产的水平数目。因此在运输、通风、排水、巷道维护等技术条件较好的情况下，可以适当加大水平垂高。 井田主采煤层为丁5、丁6煤层。丁5、丁6煤层倾角较平缓，为近水平煤层，采用带区式和采区式开采方式。 考虑到井田范围比较大,倾角比较小，平均7。倾向走向长度都相当大，所以本矿井也可采用两水平的开采方式。采用水平划分时，立井开拓第一水平,二水平采用暗斜井延深。4.1.4矿井主要开拓巷道、煤层生产能力、开采顺序1矿井主要开拓巷道（1）大巷的布置本矿井属于低瓦斯矿井，煤层不易自燃，考虑到井田的面积和走向很大，面积约26 km2，平均倾向5.17 km，现有两种方案，一是布置两条大巷一条主运输，一条辅助运输；二是布置三条大巷，两条运输，一条回风，考虑到煤层较厚平均20m，所以将大巷布置在煤层底板岩层中，容易维护，三条大巷时，可将回风大巷布置在煤层中。（2）井底车场的布置井底车场一般服务时间较长，所以要安置在较坚硬的岩层中。因此布置位置选择在距煤层底板20 m的岩层中。煤层底板为较为坚硬的细粒砂岩。维护费用较低。（3）上下山的布置本矿井主要开采丁5、丁6煤层，属于中硬煤质，考虑掘进工期和掘进费用，本矿井设计运输上下山布置在煤层底板岩石中，轨道上下山布置在煤层中，因煤层倾角较小平均7度，属近水平煤层，上下山的长度可以适量延长，运输可以采用无极绳和胶带。2.煤层生产能力该设计只针对井田的丁5、丁6煤层两层煤，所以煤层的生产能力就是丁5、丁6煤层的生产能力，也就是本矿井的设计生产能力，600万t每年。3.开采顺序（1）煤层开采顺序：因本矿井只采丁5、丁6煤层，所以不用考虑其他煤层。（2）水平间开采顺序：先开采上山方向的煤，再开采下山方向的煤；（3）带区间开采顺序：首采靠近工业广场煤，即采用前进式开采。4.1.5矿井开拓方案比较1.提出方案根据以上分析和矿井的实际情况，我们提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分别如图4-1、至 图4-4。（1）方案一：立井二水平开拓暗斜井延伸采区和带区式准备主井、副井均为立井，布置在井田中上部，使用暗斜井延伸致第二水平，第一水平布置一风井，布置在工业广场内，主运输大巷和轨道大巷均布置在煤层底板岩层中，回风大巷布置在煤层中，井田的最北侧均采用采区式准备，三条大巷需掘进到井田边界。 图4-1 立井两水平开拓暗斜井延伸采区和带区式准备（2）方案二：立井二水平开拓暗立井延伸采区和带区式准备主井、副井均为立井，布置在井田中上部，采用暗立井延伸致第二水平，第一水平布置一风井，布置工业广场内，主运输大巷和轨道大巷均布置在煤层底板岩层中，回风大巷布置在煤层中，井田的最北两侧均采用采区式准备，三条大巷需掘进到井田边界。图4-2 立井两水平开拓暗立井延伸采区和带区式准备（3）方案三：立井二水平开拓暗斜井延伸全区采区式准备主井、副井均为立井，布置在井田中上部，采用暗斜井延伸致第二水平，第一水平布置一风井，布置在工业广场内，主运输大巷和轨道大巷均布置在煤层底板岩层中，井田的南北两侧均采用采区式准备，需要掘进上下山，但大巷不需要掘进到井田边界。 图4-3 立井两水平开拓暗斜井延伸全区采区式准备（4）方案四：立井二水平开拓暗立井延伸全区采区式准备主井、副井均为立井，布置在井田中上部，采用暗立井延伸致第二水平，第一水平布置一风井，布置在工业广场内，主运输大巷和轨道大巷均布置在煤层底板岩层中，井田的南北两侧均采用采区式准备，需要掘进上下山，但大巷不需要掘进到井田边界。图4-4 立井两水平开拓暗立井延伸全区采区式准备（2）技术比较一、二方案之间和三、四方案之间的不同之处都是第二水平是用暗立井延伸还是暗斜井延伸；一、三方案和二四方案之间的不同之处都是采用全区盘区准备还是局部盘区准备即大巷的长度和有无采区上下山，四个方案均采用立井开拓，方案间主要考虑到岩石大巷开拓工程量以及煤层上下山开拓工程量，以及二水平的延伸方案。这四种方案在技术上都是可行的，并且有对比性。3.粗略经济比较从以上技术比较可以看出，方案一和方案二的差别与方案三和方案四之间的差别是相同的，就是二水平的延伸方式不同，将四个方案分成两组，只比较一组，即只需要比较方案一与方案二，然后从中选择一个较优的方案与第二组中对应的方案进行详细的经济比较。本设计只比较各方案不同的地方。在上述经济比较中特说明以下几点：1、两方案大巷布置数目及位置相同；2、主、副井布置在岩层中，维护费用较低，因此不对维护费用进行比较；3、方案中相同部分未做比较分析，仅对不同之处进行了计算对比；各方案粗略经济计算表如表4-3到表4-6。方案一方案二基建费主暗斜2950805110-4=2375主暗立井开凿井开凿4501423210-4=640.44副暗斜井开凿2950838210-4=2472.7副暗立井开凿4501638810-4=737.46上、下1000580210-4=580.2井底车场和石门开凿22930550210-4=3224斜井车场1000580210-4=580.20小计5427.9小计5182.3产费/万元立井提升1.2255400.241.60=11768.8石门运输1.2255402.930.4=35919.5暗斜井提升1.2255402.950.42=37972.9立井提升1.2255400.451.60=22066.56排水（斜井）3002436572(0.32+0.28)10-4=11352.96排水（立井）30024365720.2810-4=5298小计61094.66小计63284总计费用/万元66522.56费用/万元68466.36 百分数(%)100.00百分数(%)103.00通过以上粗略经济比较可知，方案二比方案一在经济上多了3个百分点，且考虑到矿井设计生产能力为6 M万t，低瓦斯矿井，通风无特殊要求，涌水量平均144 m3/ h，最大292 m3/ h，涌水量不大，且斜井采用胶带运输提升能力大，故方案一与方案二比较选择方案一。因方案三和方案四之间的区别与方案一和方案二之间的区别相同，所以方案三和方案四之间的比较，不必重复比较，显然选择方案三。详细经济比较对方案一和方案三有差别的建井工程量、基建费和生产经营费分别计算汇总于下列表格中。表4-3 建井工程量 项 目方案一方案三初 期主井井筒/m240240副井井筒/m240240风井井筒/m240240一水平井底车场/m10001000一水平岩石大巷/m67984600一水平煤层大巷/m33990后 期主暗斜井井筒/m29502950副暗斜井井筒/m29502950二水平井底车场/m800800二水平岩石大巷/m99005800一水平岩石大巷/m32761700一水平煤层大巷/m16380二水平煤层大巷49500煤层上、下山09482岩石上、下山09482表4-4 方案一与方案三基建费用表项目 方案 方案一方案三工程量单 价费 用工程量单 价费 用()(元/)(万元)()(元/)(万元)初期主井井筒 表土段6018023108.16018023108.1基岩218014323256.2 副井井筒表土段6021660129.66021660129.6基岩段1801638829518016388295风井井筒表土段6017060102.366017060102.36基岩818011988215.8一水平井底车场10005802580.210005802580.2一水平岩石大巷679858023944.2460058022668.9一水平煤层大巷339944751521.1044750小 计7152.64356.2后期主暗斜井井筒295080511837.24295080511837.24副暗斜井井筒295083821912.77295083821912.77一水平岩石大巷327658021900.717005802986.34一水平煤层大巷16384475733054750二水平井底车场8005802464.28005802464.2二水平岩石大巷990058025743.98 580058023365.16二水平煤层大巷495044752215.13044750煤层上下山038520948238523652.47岩层上下山058020948258025501.46小 计14807.417719.6总 计2238623501.8表4-5 方案一生产经营费项目系数煤量/万吨运输距离/km基价/元/tkm费用/万元带区斜巷运输/万tkm一水平上山方向1.228768.21.30.3515707.44一水平下山方向1.26448.70.50.421625.07二水平上山方向1.29656.50.550.352230.65大巷运万tkm一水平1.2 35216.91.60.3523665.76二水平1.29656.51.50.427300.31提升/万tkm 立井 1.2556100.341.636302.21斜井1.29656.52.30.4211193.81 小计98025.25维护费/万tkm系数工程量m/a服务年限a基价元/m.a煤层大巷 1.299877226.82312.51岩石大巷1.21997472152588.63 排水/万tkm涌水量时间/h服务年限/a基价/元/m3一水平3008760720.285298.00二水平3008760720.326054.91小计16254.05 合计114279.3表4-6 方案三生产经营费项目系数煤量/万吨运输距离/km基价/元/tkm费用/万元采区上下山运万tkm一水平上山方向1.228768.21.930.3523319.5一水平下山方向1.26448.71.030.423347.65二水平上山方向1.29656.51.270.355150.78大巷运万tkm一水平1.235216.91.60.3523666二水平1.29656.51.50.427300.31提升/万tkm 立井 1.2556100.341.636302.21斜井1.29656.52.30.4211193.81 小计110280.0维护费/万tkm系数工程量m/a服务年限a基价元/m.a上、下山1.275997226.81759.56岩石大巷1.21997472152588.63 排水/万tkm涌水量时间/h服务年限/a基价/元/m3一水平3008760720.285298.00二水平3008760720.326054.91小计15701.1 合计125981.1表4-7 费用汇总表项目方案方案一方案三费用/万元百分率/%费用/万元百分率/%初期建井费7578.62131.005782.2100.00基建工程费22386100.0023501.8105.00生产经营费114279.3100.00125981.1110.32总费用136665.3100.00149482.9109.381. 开拓方案综合比较从上述技术经济比较结果来看：显然方案三的生产费用比方案一高10.32 %，其基建投资费也比方案一要高出5 %，方案三的总费用也比方案一要高出9.38 %。煤层的平均角度为7 ，为近水平煤层，且有落差不大的小断层，对生产的影响不大。综上所述，所以本设计决定采用方案一。4.2 矿井基本巷道4.2.1井筒根据矿井开拓布置，提升和通风等的要求，前期在工业广场内开掘主副及中央风井。考虑到本矿井服务年限相对较长70 a，生产能力为600 万t/a，属于特大型矿井，而圆形断面的立井服务年限长，承压性能好，通风阻力小，维护费用低以及便于施工，所以本矿井立井井筒采用圆形断面。有前面可知，本矿井采用两水平开采，延伸方式采用暗斜井延伸，分为主暗斜井和副暗斜井，考虑到斜井相对于立井难维护，确定斜井采用拱形断面。1. 主立井主井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径7.5 m，其断面积44.18 m，井筒内装备两对25 t箕斗，井壁采用砌碹支护方式。此外，还布置有检修道，动力电缆，照明电缆，通迅信号电缆，人行台阶等设施。主井断面如图4-5 所示。主要参数见表4-14。图4-5 主井井筒断面表4-8 主井井筒特征表井 型6.0 Mt/a提升容器两套25 t箕斗带平衡锤井 筒 直 径7.5 m井 深240 m井 断 面 积44.18 m2井筒支护混凝土井壁厚550 mm充填混凝土1100 mm基岩段毛段面积58.09 m2表土段毛段面积73.90 m22.副立井图4-6 副立井井筒断面表4-9 副井井筒特征表井 型6.0 Mt/a提升容器一对3.t矿车双层四车加宽罐笼两套井 筒 直 径8 m井 深240 m井 断 面 积50.26 m2井筒支护混凝土砌碹厚550 mm表土段井壁厚1100 mm基岩段毛段面积65.04 m2表土段毛段面积78.54 m23.风井本井田布置有三个回风井，前期风井位于矿井中央工业广场保护煤柱内，后期分别在井田的南北各布置一个风井，三个风井井筒都是圆形断面，井筒净直径6.5 m， 净断面33.18 m，采用预制管柱支护方式，井壁厚度达550 mm，但风井的深度不同，风井布置如图4-7，主要参数见表4-16图4-7 风井表4-10 风井特征表项目数量井型6.0 Mt/a井筒直径6.5 m井深240 m净断面积33.18 m2基岩段毛断面积45.36 m2表土段毛断面积59.45 m24.2.2井底车场煤矿为立井开拓，煤炭由胶带运输到井底煤仓，再由箕斗运至地面；物料经副立井运至井底车场，在井底车场换装，由矿车运到采区或带区。 1井底车场的形式和布置方式 依据矿井开拓方式，立井和大巷的相对位置关系，确定为卧式环形井底车场，副立井用罐笼提运，井底车场铺轨以矿车辅助运输，采用柴油机齿轨卡轨车牵引，井底车场形式和布置方式如图4-81-主井 2-副井 3-中央风井 4-胶带运输大巷 5-辅助运输大巷 6-回风大巷 7-中央变电所 8-水仓 9-水泵房 10-等候硐室 11-医疗室 12-爆破材料库13-井底煤仓.14-齿轨卡轨车检修及加油硐室图4-8 井底车场平面布置图2空重车线长度 大型矿井的副井空重车线的长度应为1.0-1.5 列车长。由于煤层底板为泥岩，煤层倾角平均7度，辅助运输采用MG1.9-9A 型1.5 吨固定厢式矿车运输，其尺寸为240013201200。机车选用JCP-8/600型国产柴油机齿轨卡轨机车，其尺寸为524011401620，每列车15 节车厢。 （1）列车的长度L524024001541240 mm41.24 m （2）副井空重车线的长度应41.241.5=61.8 6m （3）所选车场的副井空车线的长度L196.00 m60.75 m，（4）所选车场的副井重车线的长度L296.00 m60.75 m，符合要求。3.调车方式 运输大巷的煤由胶带运入井底煤仓。在重型车辆分离线矸石列车和机车，机车柴油机齿条辅助轴通过迂回空线牵引空旁路后的底。 材料的运行路线与矸石空车相同。4. 硐室（1）主井系统硐室主井系统的硐室由井底煤仓、皮带机头驱动硐室、装载胶带巷、清理井底撒煤硐室及水泵房等构成，是井底煤流集中和装载提升的关键。箕斗装载硐室布置在坚硬稳定的岩石中， 在根据线路线路的需要而决定布置其他的硐室。 其中，井底煤仓的有效容量可按日产量的15 %-25 %来进行计算，一般大型矿井取小值， 因本矿井日产量为18181.82 t，所以需要煤仓容量为2727.27 t，设置一个直径为11.m，高20 m的圆柱形煤仓，总容量约2845 t，满足矿井生产。直立煤仓通过一条装载输送机巷连接箕斗装载硐室，箕斗装载硐室为单侧式，这种布置煤仓容量大，多煤种可分装分运， 适应各种类型。（2）副井系统硐室副井系统硐室由中央水泵房、水仓、清理水仓硐室、中央变电所、调度室及等候室构成， 为节约材料及方便管理，考虑到锚索的安装，因此把中央变电所和中央水泵房布置在附近，并设有防爆密闭门。水仓设计矿井正常涌水量为144 m3/h，最大涌水量为292 m3/h，所需水仓的容量为： Q0=2928=2336 m3根据水仓的布置要求，水仓的容量为: Q =S L （4-1）式中: Q-水仓容量，m3； S-水仓有效断面积，8.15 m2; L-水仓长度，410 m； 则 Q=8.15410=3341.5 m3 由上面计算得知：QQ0，故设计的水仓容量满足要求。（3）其它硐室 有医疗硐室、机修硐室、消防车硐室、井下材料库、火药库、换装组装硐室、换矸硐室、乘人车场等。4.2.3主要开拓巷道1.胶带运输大巷该大巷布置在煤层底板的岩层中，距离煤层20-30m，考虑到矿车辅助运输，将其布置为水平大巷，大巷是沿着煤层走向掘进，即南北大巷，在一水平该大巷最南端见煤层，应加强维护。考虑到大巷服务年限较长，大巷采用半圆拱型断面，锚喷支护。胶带运输大巷断面如图4-9，巷道特征见表4-16，每米材料消耗量见表4-17。图4-9 胶带运输大巷断面表4-11 胶带运输大巷特征表项目围岩类别断面设计/m2设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm净周长/mm净掘宽高岩石14.216.24800390010014.4锚杆形式外露长度/mm排列方式间排距/mm长度/mm直径/mm顶帮顶帮顶帮树脂50矩形800800800800200020001818表4-12 胶带运输大巷每米工程量及材料消耗量表项目围岩类别计算掘进工程量/m3锚杆数量材料消耗量粉刷面积/m2巷道墙角喷射材料/m3锚杆树脂药卷/个钢筋/kg岩石16.20.0416.211063464.7111.46辅助运输大巷因矿井生产能力为600 万t，属于特大型矿井，所以增设辅助运输大巷，大巷采用双轨运输，该大巷距离胶带主运输大巷30 m，和胶带运输大巷在同一个水平。考虑到大巷服务年限较长，大巷采用半圆拱型断面，锚喷支护。辅助运输大巷断面如图4-10，巷道特征见表4-18，每米材料消耗量见表4-19。 图4-10 辅助运输大巷断面表4-13 辅助运输大巷特征表项目围岩类别断面设计/m2设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm净周长/mm净掘宽高岩石13.315.64600380010014.3锚杆形式外露长度/mm排列方式间排距/mm长度/mm直径/mm顶帮顶帮顶帮树脂50矩形800800800800200020001818表4-14 辅助运输大巷每米工程量及材料消耗量表项目围岩类别计算掘进工程量/m3锚杆数量材料消耗量粉刷面积/m2巷道墙角喷射材料/m3锚杆树脂药卷/个钢筋/kg岩石15.60.0415.711.033260.9011.143.回风大巷在井田中部，即生产北五采区、北七采区和北九采区