矿井概况及井田特征毕业设计.doc

中国矿业大学银川学院毕业设计矿井概况及井田特征毕业设计1矿井概况及井田特征31.1矿区概况31.2矿井地质概况51.2.1地质构造51.2.2化学性质、工艺性能121.2.3水文地质情况121.2.4瓦斯、煤尘和煤的自燃131.3井田勘探程度131.3.1地质勘探概况132矿井储量、生产能力及服务年限162.1井田境界162.2井田储量182.2.1矿井工业储量计算方法182.2.2可采储量计算方法182.2.3各种煤柱的尺寸和计算方法192.2.4煤柱损失计算212.3矿井生产能力及服务年限223井田开拓243.1概述243.2井田开拓253.2.1 井口形式、数目和位置的选择253.3井筒特征373.3.1主立井373.3.2 副立井383.3.3回风立井393.4井底车场413.4.1井底车场形式的选择413.4.2井底车场硐室433.5开采顺序及盘区、采煤工作面的配置463.5.1开采顺序463.5.2保证年产量的同采采区数和工作面数463.5.3采区工作面配置473.6井巷工程量和建井周期483.6.1概述483.6.2井巷工程量和建井周期的各计算图表484 采煤方法514.1采煤方法的选择514.2采区巷道布置及生产系统524.2.1 采区走向长度534.2.2区段斜长及数目534.2.3采区设计、采区巷道布置概况534.3采煤工艺设计584.3.1采煤工艺594.3.2工作面采煤能力测算：625矿井通风与安全645.1矿井通风系统的选择645.1.1 矿井通风系统的基本要求645.1.2矿井通风方式的选择645.1.3主要通风机工作方法695.1.4采区通风705.1.5工作面风流路线及风流控制725.2分量计算及分量分配735.2.1采煤工作面实际需风量735.2.2掘进工作面所需风量755.2.3峒室实际需风量765.2.4风速验算：785.3全矿通风阻力计算795.3.1计算原则795.3.2计算方法805.3.3计算矿井的总风阻及总等积孔845.3.4矿井通风设备的选择855.3.5电动机选型885.3.6防止特殊灾害的安全措施886矿井运输、提升及排水916.1矿井运输916.2矿井提升926.2.1主提升系统926.2.2、辅助提升系统926.3矿井排水926.3.1确定矿井的排水系统927技术经济分析及主要技术经济指标957.1 技术经济分析957.2主要技术经济指标95致谢97参考文献981矿井概况及井田特征1.1矿区概况青磁窑煤矿位于大同市区西12km，十里河下游北岸，地理坐标：北纬40064008，东经1130811311，大同市云冈旅游专线通过，矿内有煤炭集运站一座，专用线接至云冈编组站，正线全长8.12km。井田的北界、西界与晋华宫矿相邻；南界以十里河最高洪水位保安煤柱线为界；东部以煤层露头线为界。井田南北长4.5km，东西宽约2.7km，面积约10.8851km2。矿区范围为平缓的丘陵地形，洪水冲刷切割，沟谷发育，且形成陡壁，切割深度10-20m。全区地势为东高西低，最高处在东北部唐山一带标高1349.54m，最低点在大沙河与十里河交汇处，标高1117.07m，相对高差232.47m88。河流最大流量880m3s。年降水量分配极不均匀，降水量多集中在7-9月，约占年降水量的60-70，年最大降水量为628.3mm,年最小降水量为259.3mm。本区属于高原地带干旱大陆性气候，冬季严寒，夏季炎热，气候干燥，风沙严重。气温一般较低，以年温差与日温差大为特点，年平均气温为5.1,极端最高温度在39.9，极端最低温度-35，年度最高最低温差可达60以上，一般日温差在20。大同地区一向以风沙多而著称，西北风几乎贯穿全年，每年有风时间占全年时间70，平均无霜期122天，冰冻期为11月上旬至翌年4月下旬。最大冻土深度161cm。区内农田栽培植被均属一年一熟制，主要农作物品种有谷子、玉米、莜麦、糜子、马铃薯、胡麻、春小麦、豆类等。图1-1表1-1 大同站有关车距表线路京包线北同蒲线大秦线二连北京集宁太原平旺西韩岭湖东阳原茶坞秦皇岛距离(km)46038228512735510371013426531.2矿井地质概况1.2.1地质构造本井田位于大同煤田的东北端。总体为一不对称的向斜构造，东部为青磁窑逆断层构成本井田的东屏障，是煤层的露头线。井田内大部分地区地层平缓，倾角2-10，只有东部露头附近地层倾角变陡，最大倾角为69，出露处遭受不同程度的风、氧化，风化煤结构疏松，土状光泽，抗碎强度特别低，绝大部分已失去燃烧价值，但可以考虑作为提取腐植酸的原料。采用已有数据在煤层剥蚀线及露头处内推100m作为储量计算时的风化带宽度。(1)断层区内共有断层13条，其中逆断层3条，正断层10条，除东部青磁窑逆断层，落差大外，其它揭露的断层落差在1米左右.其中NW的断层7条， NE向断层6条，现将区内各断层分述如下。F1青磁窑逆断层： 为井田东部边界，出露于竹林寺、 青磁窑一带。 断层走向N10-30W,倾向NE，倾角55-60。最大落差200-300m，延伸长度10km以上。东盘太古界地层相继与寒武系中统张夏组、徐庄组、侏罗系永定庄组、大同组接触。F2正断层：2号煤井下大巷所见、走向N25W，倾向S65W，倾角68，井下见最大落差1m，延伸长度2650m。F3正断层：走向N25W，倾向N65E，倾角75，最大落差0.6m。延伸长度680m。 F4正断层：走向N50E,倾向N40W，倾角85,最大落差1.5m。延伸长度125m。F5正断层：走向N45E，倾向S45E，倾角75，最大落差0.6m，延伸长度130m。F6正断层：走向N25E，倾向SE,倾角80，记载落差0.30m，延伸长度780m。F7正断层：走向N25W，倾向S65W,倾角75左右，最大落差0.5m，延伸长度215m。 F8正断层：走向N10E,倾向N80W,倾角65，最大落差1.0m，延伸长度130m。F9逆断层：走向SN向，倾向E，倾角85，最大落差1.0m，延伸长度60m。F10逆断层：走向N25W,倾向N65E,倾角86，最大落差1.3m，延伸长度190m。F11正断层：走向N20W，倾向S70W，倾角84，最大落差1.4m，延伸长度160m。F12正断层：走向N50E，倾向SE，倾角70，落差1.2m，延伸长700m。F13正断层：走向N10W，倾向SW，倾角85，落差1m，延伸长70m。图1-2（2）褶曲S1大同向斜本井田总体为一东陡西缓的不对称向斜构造（大同向斜的一部分），主向斜轴在西南部为N60-30E，56421孔西北轴向转为N20W。在向斜的东及东北翼边缘，由于一系列断层的影响，地层倾角较陡，但离开断层带，往井田内方向地层倾角很快变为10以下。向斜的西及西南翼地层倾角平缓，一般均在10以下。并伴有极不发育的小型波状起伏。向斜主轴位于煤田的东北侧，56412、56411、56421、56433、56441一线，向北、向南进入晋华宫矿。S2背斜位于本区南部，大同向斜的西部，56422孔附近。与大同向斜平行，背斜轴长1200m，两翼倾角平缓，东翼倾角较大，约为6，西翼约为3。S3向斜：位于本区中部S2背斜的西侧。轴向近南北,向斜轴长1600m。两翼倾角平缓，均不超过3。2煤层本井田大同组含煤地层总厚平均为186m。共含2、3、7-1、7-2、8、9、10、11-1、12-1、12-2、14-2、14-3、15号共13层煤。煤层总厚16.05m，含煤系数为8.63。其中可采煤层6层，即2、3、7-1、11-1、12-2、14-2号，可采煤层总厚13.76m。各个煤层的煤尘都具有爆炸性；自然倾向性为不易自然煤层；煤质为低硫、低灰、发热量高的优质动力煤。1.2.2化学性质、工艺性能表1-2原煤主要指标汇总表层 名容重Mad %Ad %Vdaf %St.d %Qgr,dMJ/kgY mmPd %21.24-1.371.31(7)1.42-2.611.97(10)3.70-11.807.49(10)27.49-34.5930.00(10)0.33-3.461.20(10)28.31-32.0630.74(8) 00.0005-0.0020.0013(2)31.26-1.341.31(5)1.66-2.322.00(7)4.51-10.286.27(7)24.68-34.0329.56(7)0.30-1.920.78(7)30.67-32.9832.07(6)30.0007(1)7-11.27-1.331.31(6)1.65-2.211.95(8)2.49-14.536.76(8)32.38-35.7234.15(8)0.27-1.160.48(7)29.09-33.6031.34(6) 50.002-0.00250.0022(2)11-11.25-1.371.33(5)0.87-1.991.44(6)5.61-13.938.42(6)27.37-30.6529.24(6)0.37-3.461.29(4)31.45-32.5131.98(2)00.0184(1)12-21.28-1.351.32(2)1.19-1.981.52(4)5.30-13.378.95(4)27.92-33.9830.08(4)1.29-1.541.39(3)29.50-32.5131.01(2)总结煤质特点为：特低灰，特低低硫，特低磷，特高热值，弱粘结性.可用于优质动力煤，并且可供气化，高炉喷吹使用，随着今后用煤技术不断发展，本区煤炭将会有更多的用途。1.2.3水文地质情况本区位于大同煤田东北边缘，地表覆盖薄，属典型的低山丘陵地貌，黄土覆盖率低，植被稀少，降水少且强度集中，不利于大气降水的入渗补给，区内无常年地表水体，地表泄水条件良好；井田内煤层属于深部开采煤层；含水层单位涌水量0.1L/s.m，采掘工程受水害影响较小；年平均最大涌水量66-105m3/h；井田内采空区积水分布范围广，积水量可观，预计达200万m3，探放采空积水是我矿的一项重要任务。矿井正常涌水量预计为100m3/h。1.2.4瓦斯、煤尘和煤的自燃瓦斯2009年度矿井相对涌出量CH4为4.57 m3/t，CO2为5.95 m3/t，绝对瓦斯涌出量CH4为12.44m3/min，CO2为16.21 m3/min，鉴定等级为瓦斯矿井。本矿虽然鉴定等级为瓦斯矿井，但邻近晋华宫煤矿多年来被鉴定为高瓦斯矿井，由于瓦斯的赋存和运移受多种地质因素和地质条件影响，不能排除瓦斯在不断的开采煤层中有大量瓦斯涌出的可能，因此本矿要重视瓦斯检测工作，确保矿井安全生产。煤尘本矿煤尘爆炸检验报告见附件，3、7-1、11-1号煤的检验结果均有煤尘爆炸性，参照（煤矿安全规程）执行说明的规定，井田中只有一个煤样有煤尘爆炸危险性，该井田就应评价为有煤尘爆炸危险性煤层的井田。因此本矿井属于有煤尘爆炸危险性的井田。在生产中要尽量减少煤尘产生，工作面要喷雾洒水。煤的自燃据该矿统计采空区最短发火期为12个月，一般是18个月，3、7-1、11-1自燃倾向性测定，属于不易自燃煤层。1.3井田勘探程度1.3.1地质勘探概况青磁窑煤矿原为大同市最大的地方国营煤矿。位于大同煤田的东北部、云四勘探区东部边缘，地质勘探历史悠久，早在70年代就开始勘探：1976-1977年7月，115队进行云四普查勘探，施工钻孔40个以上，进尺15600m，同年12月提出报告。1978-1979年，115队进入云四区进行精查勘探工作，施工钻孔32个，进尺为10736.85m，并进行了采样化验工作，同时进行了地质测量及山地工程，同年6月，提交了云四区精查地质报告。随着国民经济的飞速发展，根据煤炭部及山西省煤炭工业管理局的批示精神，并依据北京煤矿设计研究关于云岗矿区总体规划的井田划分范围，补充进行云四区精查补充勘探工作，施工单位仍由山西煤田地质勘探115队负责，施工时间为1985年1月至10月，共施工钻孔22个，进尺为7187.77m，除水文孔及边缘煤层露头控制孔全部取芯外，其余钻孔非煤系地层采用不取芯钻进，个别钻孔煤系地层采用分段取芯，取芯钻进进尺为2930.22m，占总进尺的41%。所施工的22个钻孔全部进行电测井工作。于同年11月提出了大宁煤田云岗矿区云四区（吴官屯、麻村井田）最终地质勘探报告。该报告于1996年1月获山西省煤管局审查批准，决议书第20号。如前所述，随着国家对煤炭要求不断提高，从1978年至1985年两次在云四区勘探共施工钻孔54个，总进尺为17924.62m。1985年施工的22个孔，证实了以前旧孔质量大部可靠，仅个别钻孔如326、315、320、304、普4、普6等孔的2-3号煤层及326号孔的7-1号煤层有打薄的可能，故将326及普6孔捅开用电测验证，结果证实了以上煤层确系打薄。根据当时煤炭部颁布的质量标准，验证结果：（1985年施工的22个钻孔）钻探：甲级孔7个，乙级孔5个，丙级孔10个，甲乙级孔率占73%。测井：乙级孔16个，丙级孔6个，甲乙级孔率占73%。煤层及品质：1978-1979年及1985年两次施工煤层质量级别叫法不一，前者称之为合格，次品、参考，后者称之为甲、乙、丙，但评级的标准是一致的，煤层质量衡量的主要依据为煤芯长度采取率，根据当时的标准：煤层采取率75%的为合格或甲级，采取率在74-60%为次品或乙级，采取率在59%以下的为参或丙级，本次编制青磁窑矿矿井地质报告统称为甲、乙、丙三级，详见表2-1-1。表1-3 全孔钻探品质评级表煤层总数质 量甲级率甲乙丙54个孔259层次20842980%表1-4 全孔测井品质评级表煤层总数质 量甲级率甲乙丙22个孔127层次5464985%22个钻孔测井品质，详见表1-4由此可见，本区煤层质量是比较高的，满足了提交精查报告之要求。青磁窑矿占勘探区较少部分，面积仅有10.8851km2，井田内仅有钻孔13个，其中65年施工5个孔，59年施工7个孔，56年施工1个普查孔。加上北界区外普4，西南边界普27。本次生产矿井报告即利用上述15个钻孔，利用钻探工程量6088.44m，揭露煤层130层次。根据以上评级标准，现将15个孔，六层可采煤层质量评定结果列表2-1-3。表1-5 煤 层 质 量 表煤层级 别小计合格率%甲 乙丙2-312315100313114927-1102128311-183117312-25277114-233650合计513116583从表1-5可以看出，精查勘探煤层质量合格率（甲+乙）达到83%，完全可以满足矿井地质报告编制要求。2矿井储量、生产能力及服务年限2.1井田境界井田北界、西界与晋华宫井田相邻，南临十里河，青磁窑逆断层为井田东部屏界，井田南北长约4.5 km，东西宽约2.7km，井田面积10.8851km2，为一刀形。图2-12.2井田储量2.2.1矿井工业储量计算方法以煤层立面投影图为计算图，按地质条件，沿等高线、勘探线及煤柱线以及计算辅助线等，结合生产水平线，将煤层划分为若干块段借助计算机进行煤层储量计算分别计算，然后把各个分储量相加。储量单位：万吨，四舍五入，保留二为小数。此法适用于煤层厚度稳定，产状变化较大的情况。按照煤层底板等高线划分块段，再将两相邻等高线间的块段根据等高线的变化灵活分为若干小块，原则是各小块的煤层倾角大致相同，首先求出两相邻阶段底板等高线所夹小块的水平投影面积(B)及倾角()，然后根据以下公式求出真面积。 S1=Ssec 式中：S1煤层真面积，m2； 水平投影面积 ，m2； 煤层倾角,();再将各个小块的相加便得到煤层的真面积S1。根据煤层厚度及容重，由以下公式可计算出矿井的工业储量： Zc=S1D式中：Zc矿井工业储量，万t; S1煤层真面积，m2； D煤层厚度，m； 煤的容重，t/m3。此法的优点是能够真实反映煤层的自然形态，可以较为精确的算出不同水平的储量。2.2.2可采储量计算方法矿井可采储量Zk是矿井设计可以采出的储量，其计算方法为将工业储量中的因采区采出率(厚煤层不低于75%，中厚煤层不低于80%，薄煤层不低于85%，本矿井的煤层为中厚煤层厚煤层)的影响和保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量而不能采出的煤炭量即得矿井的可采储量。煤柱的留设详见下节。表2-1 矿井工业储量汇总表 单位：万吨水平煤层工业储量永久煤柱损失(矿井边界、大巷保护煤柱断层、工业广场、风井广场)开采损失可采储量备注一2#4006.91556.16690.152760.6其它各煤层均为不可采煤层3#2894.67407.78497.381989.517#3550.61492.82 61156 2446.23合计10452,191456.761799.097196.34二11#3089.19432.03531.392125.5812#2255.83313.11388.541554.1814#1566.15217.38269.751079.02合计6911.17962.521189.684758.78全矿井总计17363.362419.282988.7711955.122.2.3各种煤柱的尺寸和计算方法一、安全煤柱的计算规则1、地面建筑物和主要井巷安全煤柱的界线由岩层移动面和煤层相交的线决定。沿受护地面建筑物和主要井巷的边线留出围护带，由围护带起按，及诸角的值作出岩层移动面。2、如按角所作的岩层移动面与煤层相交的线低于安全深度时，则安全煤柱的下部境界线为在安全深度所作的水平面与煤层相交的线。3、为保护主要倾斜巷道（斜井，下山等），如开有主要倾斜巷道的煤层，到下部各层间的垂直安全距离N均小于安全深度H时，其下部各层均留安全煤柱。4、立井井筒和工业场地上的建筑物，应按下列规定留安全煤柱：1）、如井筒深度及工业场地下煤层的蕴藏深度均小于安全深度，则不论煤层为缓倾斜，倾斜及急倾斜煤层，立井井筒和工业场地上的建筑物只留一个总的安全煤柱。2）、如井筒深度及地面建筑物下煤层的蕴藏深度大于采掘安全深度时，此时则不分缓倾斜，倾斜及急倾斜煤层，均应留设井筒安全煤柱。而对工业场地上井筒附近的建筑物，按其使用意义在安全深度水平以下可不留安全煤柱。5、在地形比较简单，无滑坡和陡壁的地区，当缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层，单层采深与采厚的比值大于40；厚煤层分层采深与采厚的比值大于60时，对工业企业铁路线路可不留煤柱，采用长壁陷落采煤法进行开采。当薄及中厚煤层单层采深与采厚的比值大于60；厚煤层分层采深与采厚的比值大于80时，对路网III级铁路线路可不留煤柱，采用长壁陷落采煤法进行开采。6、受护地面建筑物的边界线，系围着该建筑物所作的长方形，长方形的诸边分别与煤层走向相平行和垂直。7、当受护建筑物或建筑群与煤层走向相斜交（铁路，河流及其它等），则其边界线也与煤层走向相斜交。工业广场的计算方法如图2-2：图2-22.2.4煤柱损失计算采区煤柱包括大巷，上山和区段巷道的保护煤柱，采区边界煤柱及采区内较大断层的煤柱。采区煤柱尺寸与煤柱上的矿山压力大小和煤体本身的强度有关。煤体本身强度愈大，采区煤柱的尺寸就愈小，反之，采区煤柱尺寸愈小。关于煤柱的留设的请参阅下表2-3：表2-2 煤柱宽度表位置名称中厚煤层煤柱宽度（m）厚煤层煤柱宽度（m）巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间水平大巷20302550主要回风巷202030采区上山20202530402025区段巷道8251520采区边界1010断层境界30m （断层不含承压水）两井田之间40m（两边各留20 m）断层落差大，含水断层一侧留3050m；落差大，断层一侧留1020m；采区内落差小的断层通常不留煤柱。2.3矿井生产能力及服务年限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。根据设计大纲规定以及结合矿井实际情况，规定该设计矿井年工作日为330d，每天净提升16h,每天四班班工作。青磁窑井田储量丰富，煤层赋存较稳定，顶底板条件好，断层少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，煤质为优质动力煤，且位于交通运输便利的华北地区，市场需求量大，经济效益好，宜建大型矿井。确定青磁窑矿井设计生产能力为120万吨/a。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： （2-4）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=11955.12/1201.4=71.16年 符合煤炭工业矿井设计规范要求。3井田开拓3.1概述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。3.2井田开拓3.2.1 井口形式、数目和位置的选择新建矿井根据井田内水文地质、井田边界、矿井设计生产能力和服务年限等综合因素，一般开拓主井(专用提升煤)、副井(用于提升矸石通风运输材料和上下人员)以及回风井(与副井一起通风回风)。（一） 井筒形式的选择请参阅表3-1井筒选择表表3-1 井筒选择表井筒形式优点缺点适应条件平硐开拓井下煤炭运输不需转载即可由平硐直接外运，工业设施简单，井巷工程量小，利于排水，掘进速度快，不留或少留工业场地煤柱，煤柱损失少。受地形即埋藏条件限制。适合煤层赋存较高的山岭、丘陵，或沟谷地区。立井开拓立井的适应性强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制1.施工复杂，设备多技术要求高；2.施工困难掘进速度慢；3.不能躲开煤层顶底板含水层。1.煤层埋藏较深，或冲击层厚；2.水文条件复杂，围岩不稳定需特殊施工；3.倾斜长度大，用立井开采兼顾小开采。斜井开拓1.地质条件较好井筒掘进技术简单;2.斜井开采每个水平井底车场易靠近储量中心;3.井口可靠近井田边界，工业广场留煤少;4.主井做斜井时可做安全出口;5.建井工期短;6.可用皮带运输，实现连续运提。受地形及煤层埋藏条件限制。1.便于布置工业广场和引进铁路，2.水文地质条件好。综合开拓可充分利用各种开拓方式的优点。影响选择矿井开拓方案的因素很多，主要是地质因素、技术因素和管理因素。矿井建设首先要选择合理的开拓方案。它直接关系到矿井的综合经济效益。选择矿井开拓方案的主要依据是地质因素和地理因素，其中地质构造、煤层赋存状况和地形条件又是关键因素，但在特定的条件下，技术装备和管理水平也可能成为决策时的主要因素。为此，在选择矿井开拓方案时需要综合考虑上述各种影响因素。1、预提开拓方案及确定较优方案根据本矿井的实际情况，现提出五个可行的矿井开拓方案进行比较，先通过技术比较，从中确定两个技术上相对优越的方案，然后对这两个方案进行详尽的经济比较，并综合考虑各种因素，从而确定一个技术上可行、经济上合理的最佳方案。 现针对第一水平的开拓，兼顾下水平的延伸，预提出五个开拓方案：方案：一对立井开拓，主副井均采用立井开拓，主井用箕斗提升，副井用罐笼提升，主要任务是提矸，担负人员和设备的升降、坑木入井，主副井均兼做进风井。（开拓方案剖面图见图3-1）图3-1 立井开拓系统示意图方案：斜井-立井联合开拓，主井为斜井开拓，皮带运提，副井为立井开拓，罐笼提升，主要担负提矸，人员和设备的升降、坑木入井。（开拓方案剖面图见图3-2）图3-2 斜井-立井开拓系统示意图方案：一对斜井开拓，即主副井都用斜井开拓，主井皮带运提，副井串车提升。（开拓方案剖面图见图3-3）图3-3 斜井开拓系统示意图方案：一对反斜井开拓，主井用皮带运提，副井用串车提升，主副井兼做进风井。（开拓方案剖面图见图3-4）图3-4 反斜井开拓系统示意图方案：反斜井-立井联合开拓，反斜井做主井，皮带运提，立井做副井，罐笼提升，做辅助运提，两井均兼做进风井。（开拓方案剖面图见图3-5）图3-5 反斜井-立井开拓系统示意图（二）开拓方案技术比较表3-2 预提方案比较表方案优点缺点第方案1 井口位置接近于井田中心，井下为双翼生产，易于保证矿井产量；2 井底车场位于储量中心，井下运营费用低；3 对地质条件的适应性较强，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制；4 井筒为圆形断面，结构合理，维护费用低，有效断面大，通风条件好，人员升降速度快；5 工业广场布置在井口附近，只压一个煤柱。1 立井井筒掘进技术和施工设备较复杂，掘进速度慢，需要穿越含水层，施工复杂，工作条件差；2 下水平的延伸较困难；3 提升费用高。第方案1 井下为双翼生产，易于保证矿井产量，井底车场位于储量中心，井下运营费用低；2 辅助运输采用立井，运输速度快；3 斜井采用皮带运输，提升能力大，能实现连续运提；4 延伸斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰少；5 地面工业广场可布置在井田边界，少压煤柱 。1 工业广场和斜井井筒大量压煤；2 井口位置不易布置在井田中央，立井井口和斜井井口不利于集中布置，工业广场比较分散；3 斜井线路长，管道铺设工程量大，费用高；4 井筒复杂，通风阻力大；第方案1 井下为双翼生产，易于保证矿井产量；2 主副井井口距离较近，便于集中布置工业广场；3 工业广场可以布置在井田边界，不压或少压煤柱；4 井底车场位于储量中心，井下运营费用低；5 斜井提升能力大，采用皮带提升，能实现连续运提，提升费用低；6 延伸井筒施工比较方便，对正常生产的干扰小。1 斜井大量压煤，煤柱损失量大；2 斜井线路长，管道铺设工程量大，费用高；3 斜井的有效断面利用率低，井同较长，通风困难；4 立井井筒掘进技术和施工设备较复杂，掘进速度慢；5 井筒延伸费用较高；6 二水平井筒延伸干扰一水平的正常生产。第方案1 井下为双翼生产，易于保证矿井产量，井底车场位于储量中心，井下运营费用低；2 采用斜井施工，掘进及施工设备简单，初期投资少；3 斜井采用皮带运输，提升能力大，能实现连续运提；4 延伸斜井井筒的施工比较方便，对生产的干扰少；5 工业广场可布置在井田范围内，生产比较集中；6 提升费用低。1 斜井井筒要比立井长得多，通风阻力较大；2 由于斜井较长，沿井筒敷设管路、电缆所需的管线长度较大，留保安煤柱，增加煤柱损失；3 第二水平立井井筒延伸困难，一二水平都需留较多的保安煤柱；4 深部开采时矿井多段提升转载，环节多，系统复杂，增加提升费用；第方案1 掘进技术与施工设备简单，掘进速度较快，便于施工；2 井下为双翼生产，易于保证矿井产量，井底车场位于储量中心，井下运营费用低；3 斜井采用皮带运输，提升能力大，能实现连续运提；4 副井立井开拓，辅助运提效率高。1 工业广场和斜井井筒大量压煤；2 地面工业广场布置分散；3 斜井井筒较长，增加了掘进量；4 井筒长，通风阻力较大通风困难；5 斜井维护费用高；6 第二水平井筒延伸困难，且都需留较多的保安煤柱，煤柱损失量大。由于本矿井的煤层埋藏较深，虽然为近水平煤层，但可采煤层达六层，所以垂高也较大，因此不宜用单水平开拓，至少要分两个水平，对第一水平的开拓方案的确定，要兼顾下水平的延伸，方案和方案都采用了反斜井开拓，不仅工业广场和井筒大量压煤，而且对下水平的延伸开拓带来较大的困难，技术上不合理，不予考虑。对于方案副井采用斜井开拓，由于本井田埋藏较深，斜井辅助运输极不合理，所以也不予考虑。对于方案和方案各有自己的优缺点，难以单纯的从技术方面加以取舍，因此对方案和方案进一步进行经济比较，以便确定最优的开拓方案。3、开拓方案经济比较对方案和方案进行经济比较时，两方案相同或基本相同的部分不参与比较，如副井都是立井开拓，两方案各项费用基本相同、采区的设备等也基本相同，不参与比较，矿井的涌水量不大，排水费用较少，对比较结果影响不大，也不参与比较。下面对两方案的第一水平主立井和主斜井的固定资产投资费用、井巷掘进费用和经营费用进行详细的经济比较，以便确定最优方案。1）两方案固定资产投资费用比较:两方案的固定资产投资费用见表3-3和表3-4。表3-3 的固定资产投资费用明细表项 目费 用单位/元备 注井 塔912302主井为多绳箕斗提升，副井为单绳罐笼提升。变 流 室152118箕 斗 间174777井 筒 装 备494464装载硐室及煤仓905256清理井底撒煤硐室212484清扫井底撒煤斜巷573077提升机设备1670829变流室设备933826箕 斗 设 备206186井口房设备104872井底设备197424清理井底散煤设备62815合 计6663245表3-4方案的固定资产投资费用明细表项 目费 用单位/元备 注井 塔512302主井为胶带提升，倾角为25o,副井为单绳罐笼提升。变 流 室152118井 筒 装 备1186714装载硐室及煤仓605256清理井底撒煤硐室212484清扫井底撒煤斜巷573077提升机设备1670829变流室设备933826胶 带 设 备3735467井口房设备104872井底设备197424清理井底散煤设备62815合 计99471842）两方案井巷工程费用明细表两方案的固定资产投资费用见表3-5和表3-6表3-5 方案的井巷工程费用明细表项目名称长度/m支护方式断面积(m2)单价(元/米)费用(元)备注立井井筒568.4锚 喷33.21854944613井底车场260.0锚 喷22.1569147940主 石 门1099.0锚 喷24.2602661598合 计1754151表3-6 方案的井巷工程费用明细表项目名称长度/m支护方式断面积(m2)单价(元/米)费用(元)备注斜井井筒1205.6锚 喷24.2623751089井底车场260锚 喷22.1569147940主 石 门541.5锚 喷24.2602325983合 计12250123）两方案生产经营费用明细表生产经营费用包括提升费用和水平运输费用，两方案的提升费用和水平运输费用分别列于表3-7和表3-8。表3-7 两方案的提升费用明细表项 目 名 称方案方案备注提升长度(m)549.51245.6提升长度=井筒长度+40m服务年限(年)3737年提升量(万t)300300提升总量(万t)1110011100单价（元/t.km）0.790.42年提升费（万元）130.8156.9总提升费(万元)4839.65805.3总 计(万元)4839.65805.3表3-8 两方案的水平运输费用明细表项目名称方案方案备注水平运距(m)1359.0801.5服务年限(年)3737年 运 量(万t)300300运输总量(万t)1110011100单价（元/t.km）0.100.10年运费（万元）81.549.2总 运 费(万元)3017.01820.4合计3017.01820.44）两方案生产经营费用汇总表见表3-9 表3-9 生产经营费用汇总表 单位：万元项 目 名 称方案方案备 注提 升 费 用4839.65805.3水平运输费用3017.01820.4合 计7856.67625.75）两方案经济比较汇总表(见表3-10)。表3-10 两方案经济比较汇总表 单位：万元项 目 名 称方案方案方案比方案增加量增加百分比(%)备注固定资产费用666.3994.7-328.4-49.29井巷工程费用175.4122.552.930.16经 营 费 用7856.67625.7230.92.94总 计8698.38742.9-44.6-0.51从前述经济比较的结果看：方案的固定资产费用比方案高49.29%，方案的井巷工程费用比方案低30.16%，方案的经营费用比方案低2.94%，总费用方案比方案高0.51%，两方案在经济费用上相差不多，低于10%，可以忽略不计。但方案工业广场、主斜井和副立井井筒大量压煤，煤柱损失量远大于方案一（方案一工业广场、主副立井只共同压一个煤柱）。因而综合经济技术因素，认为方案比方案优越。经过综合考虑多方面因素选用方案作为本矿井的开拓方案，即第一水平用一对立井开拓，主井用多绳箕斗提升，副井用单绳罐笼作为提升运输，两井兼做进风井。副井安装梯子间，作为一个安全出口。考虑到青瓷窑井田范围较大，矿井通风方式经过比较后确定为分盘区式通风，在井田东和西两方向各掘一个风井，即西风井和东风井，每个风井均安装安全楼梯，作为回风井并兼作安全出口。（三）井筒位置的确定原则1、有利于井下合理开采（1）井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。2、有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。3、尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。4、有利于掘进与维护（1）为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的水文、围岩和地质条件。（2）为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。（3）为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及受采动影响的地区。（4）井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。5、便于布置地面工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统之间互相联接，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，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其他水平，适当考虑筒延伸的影响。根据以上确定原则，结合井下开拓布置及地面要求，本着尽可能节省建设投资，缩短建井工期，为矿井提供最有利的生产条件，以获得最佳经济效益，特别是初期经济效益，把主副井井筒设在井田中央。（3）井筒数目的确定结合第四章风井的布置情况，本设计中设主副井各一个，风井两个。3.3井筒特征矿井前后共有4个井筒，分别为主立井、副立井、2个分区回风立井3.3.1主立井主井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为5.5m，掘断面面积25.52m2，净断面23.75，井深300.1m，井壁采用混凝土砌碹的支护方式，井筒内装备了两套12t的双箕斗，主井井筒断面和井筒特征表见图。图3-6主井井筒断面布置图表3-11 主井井筒特征井 型120万t提升容器JDS16/1504井 筒 直 径5.5m井 深300.1m净 断 面 积23.75井筒支护基岩段砌碹厚350基岩段毛断面积25.52表土冻结段砼厚1000表土段毛断面积45.36充填混凝土厚503.3.2 副立井副井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为6m，净断面面积为28.26m2，掘进断面积31.17m2，副立井内采