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集贤矿教学初步设计毕业论文目 录摘 要IAbstractII第1章 井田概况及地质特征11.1井田概况11.1.1 井田位置及范围11.1.2 交通位置11.1.3 地形地势21.1.4气候21.1.5河流21.1.6 工农业概况21.2 地质特征21.2.1 矿区范围内的地层情况21.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造41.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征51.2.4 岩石性质厚度特征51.2.5 井田内水文地质情况61.2.6 沼气煤尘及煤的自燃性61.2.7 煤质牌号及用途61.3 勘探程度及可靠性7第2章 井田、储量、服务年限102.1 井田境界102.1.1 井田周边情况102.1.2 井田境界确定依据102.1.3 井田未来发展情况102.2 井田储量102.2.1 井田储量的计算102.2.2 保安煤柱112.2.3 储量计算方法112.2.4 储量计算评价132.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限132.3.1 矿井工作制度132.3.2 设计生产能力确定142.3.3 矿井服务年限确定14第3章 井田开拓153.1 概述153.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述153.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况153.2 矿井开拓方案的选择153.2.1 井硐形式和井口位置153.2.2 开采水平数目和标高193.2.3 开拓巷道的布置193.2.4 矿井开拓方案的确定203.3 选定开拓方案的系统自述233.3.1 井硐形式和数目233.3.2 井硐位置及坐标233.3.3 水平数目及高度233.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置243.3.5 井底车场形式的选择273.3.6 煤层群的联系273.3.7 采区划分273.4 井筒布置及施工293.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护293.4.2 井硐布置及装备293.4.3 井筒延伸的初步意见323.5 井底车场及硐室333.5.1 井底车场形式的确定及论证333.5.2井底车场通过能力验算363.5.3井底车场主要硐室363.6 开采顺序373.6.1 沿煤层走向的开采顺序373.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序373.6.3 采区接续计划38第4章 采区巷道布置与采区生产系统394.1 采区概况394.1.1 设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱394.2 采区巷道布置394.2.1 区段划分394.2.2 采区上山布置414.2.采区车场布置424.2.4 采区煤仓形式，容量及支护424.2.5 采区硐室简介434.2.6 采区工作面接续454.3 采区准备464.3.1 采区巷道的准备顺序464.3.2 采区主要巷道的断面及支护方式47第5章 采煤方法505.1 采煤方法的选择505.1.1 采煤方法的选择505.2 回采工艺515.2.1 回采工艺过程和机械设备选择515.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式52第6章 井下运输和矿井提升566.1 矿井井下运输566.1.1 运输方式和运输系统的确定566.1.2 矿车的选型及数量566.1.3 采区运输设备的选择636.2 矿井提升系统646.2.1 矿井提升设备选择及计算64第7章 矿井通风安全667.1 矿井通风系统的确定66 7.1.2 矿井通风系统的基本要求667.1.2 矿井通风方式的选择677.1.3 矿井主要通风机工作方式选择687.1.4 采区通风系统707.2 矿井风量计算707.2.1 矿井风量计算的原则707.2.2 采煤工作面需风量计算707.2.3 掘进工作面需风量计算727.2.4 硐室需风量计算737.2.5 其他巷道需风量计算737.2.6 矿井总风量计算737.2.7 风量分配747.3 矿井通风阻力计算747.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力747.3.2 矿井等积孔的计算767.4 矿井通风设备选型777.4.1 主要通风机选型777.4.2 电动机选型807.5 矿井灾害预防措施807.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸807.5.2 火灾与水患的预防817.5.3 其他事故的预防817.5.4 避灾路线及自救规定82第8章 技术经济指标83致 谢85参考文献86IV第1章 井田概况及地质特征1.1井田概况 1.1.1 井田位置及范围 双鸭山矿业集团公司集贤煤矿位于双鸭山市东北部，距市中心19km，距福利镇9km。其地理坐标为：东经13113291312222，北纬461807464422。行政区隶属于双鸭山市四方台区管辖。该矿区东起集贤断层，西至第27勘探线，北起各煤层露头，南至北岗断层。东西长9 km，南北宽4.5km，面积约42.3km2。1.1.2 交通位置 集贤煤矿交通四通八达，通往双鸭山市内公路有东西两条，还有一条市区至东荣矿区的矿区铁路路经本矿。在矿区的北部约2.5 km有哈同公路由此经过，南部3.0 km处有一条福利至宝清至集贤公路，交通十分方便。（详见图1-1：交通位置示意图）。 图1-1 交通位置示意图 1.1.3 地形地势集贤煤矿勘探区位于三江平原的南部边缘，地势平坦，地面标高在85.0110.0米之间，相对高差25米，区内有一条季节性河流，即二道河子。该河发源于沙岗山与太保山，从南向北流经矿区东部，最后没入湿地。二道河子宽48米，深23米，流量046.46米/秒，1962年第三水文观测站观测量高洪位标高为86.98米。1.1.4气候矿区属寒温带大陆性气候，冬季封冻期较长，约五个月（10月末至来年3月），夏季较短，最高气温35，最低气温-31，年平均气温3.78，雨水多集中在7、8、9月份，年平均降雨量580mm，最大冻结深度2米左右，春、冬季多为西北风；夏、秋季多为西南与东南风。年平均风速4.2米/秒，最大风速24米/秒，风力9级。2000-2003年矿区频繁发生2.5级以下地震，对地下开采造成一定影响。1.1.5河流 本区主要河流为北部边缘的河，其支流有磨子沟、菜子沟、安化沟、土沟等。泾河流量随季节变化，最大流量8150m3/s，最小流量1m3/s。 1.1.6 工农业概况 本区内无工业区，区内镇、队以农业为主，其次种植少量经济作物。1.2 地质特征 1.2.1 矿区范围内的地层情况集贤煤矿位于双鸭山的东北部集贤煤田内，区域地层见区域地层表：表1-1集贤煤矿地层表年代地层厚度主要特征新生代第四系40-55粘土亚粘土并夹数层厚0.5-3米的薄砂层第三系10-50上部为灰绿、浅绿色的细砂岩、粉砂岩，下部为分选差且磨圆差的中、粗砂岩，胶结较差中生界鸡西群穆棱组400以灰色粉砂岩、灰白色的砂岩及粉砂岩线层为主，夹薄煤层3-7层均在0.50米以下城子河组800主要岩性是灰白色细砂岩、中砂岩、粉砂岩，并夹数层泞灰岩。夹煤50余层，具工业价值11层。本组底部有一套山麓相粗砂岩.太古界麻山群不清结晶片岩、绿泥片岩、片麻岩等有砂性花岗岩侵入体 图1-2 煤层综合柱状图1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 表1-2 主要断裂构造表断层名称性质走向倾向倾角落差控制程度1F正近EWN7210-20m可靠2F正N22ESE7240-60m较可靠表1-2 主要断裂构造表 （续表） 3F正N42WEN7510-15m较可靠4F正N70ENW7210-20m可靠5F正EWN760-10m不可靠 1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征表1-3 可采煤层及顶底板岩性特征表序号煤层名称煤层厚度/m层间距/m倾角/围岩煤的牌号硬度/f视密度/t/m3煤层构造及稳定性最小最大顶板底板平均132.12.94010中砂岩细砂岩焦煤2.5 1.30稳定 2.5253.03.215细砂岩粉砂岩焦煤2.51.30稳定 3.1150392.72.9513粉砂岩泥岩焦煤2.51.30稳定 2.8334121.41.616泥岩细砂岩焦煤2.51.30较稳定 1.5 1.2.4 岩石性质厚度特征本井区内地层组分可分为砂岩、粉砂岩，页岩及煤。岩石的抗压强度随深度的增加而强度加大,容重、比重及孔隙度相差不大，岩石的抗压强度主要受风化影响。生产中主要是受断层、破碎带等情况的影响，处理上有一定的困难。 1.2.5 井田内水文地质情况 矿区位于松花江冲积平原的南部边缘地带， 地势平坦，地面标高85110米，东南高、南北低，在地貌上以堆积地形为主，顶部全为松散与半胶结岩层所覆盖，矿区外围的东、南二面为花岗岩构成的丘陵地形。矿区东部有二道河，此河流为季节性无尾河，该河流发源于沙岗山与太宝山，由南向北，流经矿区东部，最后漫入湿地中。矿区中部有“七一”排水渠，矿井水全部排入渠内，最后汇入二道河。矿区西部边界外有安邦河，矿区水源就在安邦河冲积含水沙砾层分布区。由于矿区中部新构造运动的影响，二道河鱼安邦河道发生了位移，因而使矿区的水文地质条件有所不同，矿区东部水文地质条件比较简单，西部安邦河水、冲积潜水与煤系裂隙含水带有水力联系，导致矿床水文地质条件复杂化。 1.2.6 沼气煤尘及煤的自燃性 集贤煤矿主要开采一水平（-300米）以上的主要可采煤层3、5、9、12层。根据瓦斯等级鉴定为瓦斯矿井，但是随着向下一水平的延伸，已出现高瓦斯区（东一采区），实测瓦斯含量已高达7.61m3/tr，回采工作面绝对瓦斯涌出量9.5m3/min(含抽放量)。 1.2.7 煤质牌号及用途 本井田煤呈黑色，玻璃光泽，具有参差状，贝壳状断口，内生垂直裂隙较发育、性脆、易破碎，或成粉状，硬度一般较小，内含有黄铁矿及方解石充填物。该井田煤的宏观煤岩类型以半亮型光亮型为主。 9号煤层精煤挥发分为31.44-41.30，平均为37.13，胶质层厚度Y为5-19.5，平均为13.0，粘结性：4-8；16号煤层精煤挥发分为32.64-43.03，平均为37.63，胶质层厚度Y为6-22.0，平均为13.0，粘结性：4-7。该区各煤层发热量与灰分成反比，灰分越低发热量越高，反之则越低，一般为20.17MJ/kg-29.86 MJ/kg ,平均为24.50/ MJ/kg，国家标准发热量为24.54 MJ/kg ，比集贤矿混煤发热量22.15 MJ/kg 略高。各层煤碳（Cr）含量76.03-88.78,平均83.72,氢（Hr）含量3.6-6.98，平均5.52，氮（Nr）含量0.98-1.86，平均1.32，氧（Or）含量6.07-12.55,平均9.27,从碳（Cr）、氢（Hr）含量总和大于85来看，说明该区煤的组成是稳定的。各层煤含磷、含硫均很低，原煤含硫含量为0.02-0.44，平均0.3，属于特低硫煤，原煤磷含量为0.0020-0.1285，平均0.0242，属低磷煤。 煤的Vdaf37%,集贤煤矿煤层为含特低硫、低磷、低-中灰煤，高发热量的中-高变的气煤，局部为1/3焦煤。1.3 勘探程度及可靠性一、测量部分1.本区1：5000地形图是煤炭部航测遥感公司工测队1985年控制调绘，1986年航测成图的。2.平面座标系统为1954年北京座标系。高斯克吕格三度带投影，中央子午线132度、高程系统是1956年黄海高程系，等高线距2米。3.工程测量的方法及质量评述：生产补充勘探测量主要任务是钻孔定位测量，其方法是（1）完全按照1：5000地质勘探工程测量规范和煤炭资源勘探工程测量规范所规定的要求进行。（2）钻孔最终测量是在三、四等三角点上进行。经纬仪前方交会法测量孔位座标及其高程。（3）使用仪器前期为苏洲产J2型经纬仪，后期使用T2全站仪。（4）孔位定位测量质量满足地质报告要求，座标误差最大不超过0.5米，高程坐标不超过1米，取其平均值。二、钻探工程（一）钻探工程量及质量评述觉家街地质报告62前施工的钻探质量与勘探质量均比较低，但一般均进行电测井，校正等工作。62年后阶段提高了勘探质量，并结合控制构造与水文孔对过去质量较低的钻孔进行了适当的检查，物探测井也提高了质量，对部分质量较差的煤层点进行了补测工作。通过上述勘探工作，基本上保证了煤层厚度、结构、深度的可靠性。索利岗地质报告61年施工的四个钻孔（111114号孔），钻孔质量低劣，煤厚不清，煤芯采取率低，测井参数不全，此四个孔质料做参考用。其他钻孔质量参看历年各阶段勘探工程量及质量统计表。1990年提交的生产地质报告施工60个钻孔，13个钻孔全芯提取，47个孔阶段取芯，全部进行了测井。采样点数110个，甲级104个，乙级6个。钻孔质量参看历年各阶段勘探工程量及质量统计表。1998-2001矿井生产补充勘探共施工钻孔24个，完成工程量13982.75米。全部为有芯钻孔。其中特级孔5个，甲级孔12个，乙级孔7个，特、甲、乙级孔率达到100%。钻探参与验收的可采煤层点共54个层点，其中优质层点42个，合格层点6个，不合格层点6个,优质合格品率达到78，煤层煤芯采取率达到76.5。最后采用煤层层点：优质42个，合格12个，优质合格品率达到100。钻孔质量参看历年各阶段勘探工程量及质量统计表。（二）钻孔封闭质量的评述 觉加街勘探区地质报告是这样描述封孔资料的：“凡见可采煤层的钻孔一搬皆进行了封闭，1963年施工的钻孔，封孔方法和物资比较乱。而且未经验证，不好作叫阵实的平述”。“1963年施工的钻孔曾进行过检查，水泥凝固良好，一般封孔质量良好。 索利岗勘探区地质报告是这样描述封孔资料的：“本区施工的见煤钻孔均进行封闭，封闭方法是先用清水洗孔壁（指泥浆孔）待返上清水后，在设计层段之下端固定牢木矢锥或草把，然后用水泵将500水泥浆送入孔内。本区供施工135个 钻孔，进行钻孔检查的有两个（135和200号钻孔）。共检查8个层段，其底板深度与设计基本一致的有4个层段。其余4个层段有不同层度的位移；水泥凝固良好者有5个层段，一般者3个层段。 90年生产补充勘探的钻孔均进行了封闭，封闭的原则是第四系、第三系底部和见煤点及导水裂隙带处进行封闭，先洗孔，然后用500号水泥和江砂，按1：2比例封闭的，没作起封检查。 从至今的生产揭露看没有发现封闭不良的钻孔。 19982001年的生产补充勘探，各钻孔均按设计要求进行了钻孔封闭，使用材料是牡丹江产425号水泥，江砂、谷草等。水泥、江砂、水按1：2：0.7的比例用泵送至封闭位置。由于本次生产补充勘探是在矿井的中、深部，故上部第四系、第三系层含水层对下部影响不大，其封闭封原则是： （1）第四系（第三系）层在界面以上封厚30米。 （2）150180米强风化裂隙带封厚2030米。 （3）该矿井钻孔揭露的第一个可采煤层顶板按煤厚的1520倍进行封闭。 （4）以下按煤层分组封闭。孔口埋一暗标。封孔前所有钻孔都进行了清水冲洗，并都有封孔指示书和封孔报告。本次生产补充勘探的钻孔封孔情况没有作启封检查。望集贤矿在钻孔通过采区工作面时多加注意。封闭层段见钻孔柱状图。（三）简易水文工作的质量评价 该矿井水文地质条件基本清楚，最近一次生产补充勘探没有进行专门的水文地质勘探。只是在钻孔施工过程中遇到涌、漏水现象都进行了观测和记录，通过物探测井曲线，对钻孔的第四系、第三系底界面进行了划分。第2章 井田、储量、服务年限2.1 井田境界 2.1.1 井田周边情况 集贤煤田南靠双鸭山煤田，北近松花江，正处在三江平原的南部，包括集贤、索利岗、东荣和东辉区，面积达670平方公里。 2.1.2 井田境界确定依据在划分井田境界前应认真查看地理地形、地质条件的相关资料然后决定是否可以以自然地质条件作为井田境界。所确定的井田边界是否适于选择井筒位置，在此安排地面生产系统和各建筑物是否合理（例如交通运输是否便利）；并且要为矿井发展留有空间。随着机械技术设备的不断更新，因此所圈定的井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高等等。2.1.3 井田未来发展情况 井田的深部勘探到可采煤层，未来可继续延伸开采。2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算设计井田范围内计算的煤层为四层，各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井储量是指矿井内所埋藏的具有工业价值的煤炭数量。它不仅包含着煤在地下埋藏的数量，而且还表示煤炭的质量，反映井田的勘探程度及开采技术条件。矿井储量可分为矿井地质储量、矿井工业储量和矿井可采储量。矿井工业储量是指平衡表内111b。矿井设计储量是矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量。矿井可采储量是指矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率的储量。 2.2.2 保安煤柱按照保护煤柱的设计原则：在一般情况下，保护煤柱应根据围护面积边界和移动角值进行圈定。设保护煤柱是为了保护地面需要受保护的对象建筑等及周围的保护带。当受保护边界与煤层走向斜交时，应该根据基岩移动角求得垂直于围护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱。如若是立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400m的以边界角圈定，小于400m的以移动角圈定。为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下：1. 煤层大巷两侧煤柱各宽50100m； 2. 井田内部断层留设30m保安煤柱；3. 河流两侧各留设15m宽围护带；4. 地面建筑物留设20m宽围护带；5. 边界断层留设30m50m保安煤柱。2.2.3 储量计算方法1. 工业储量计算： 式中： Q块段储量, Mt；S块段平面积,m2；煤层平均倾角,O；M块段平均厚度,m；煤的视密度,t/m3。 经计算得： 2. 可采储量计算：计算工式如下：式中： =（215.0710.75.）0.8=163.45Z可采储量，Mt；Zc工业储量，Mt；P永久煤柱，Mt；C采区回采率。详见表2-1、2-2、2-3表2-1 矿井地质资源量汇总表 单位：Mt总资源储量煤 层资 源 储 量（331）（332)(333)合计322.145.129.0436.30539.9912.7921.2073.98933.7014.8619.4968.051223.524.278.4936.28合计119.3537.0458.22215.07表2-2 矿井设计资源/储量汇总表 单位：Mt煤层矿井地质资源/储量333折减量矿井工业资源/储量永久煤柱设计资源/储量井田境界断层336.302.4033.903.252.6328.02573.984.4369.553.124.5661.87968.057.9160.144.393.6952.061236.283.7032.586.325.6620.60合计215.0718.44196.6317.0816.54163.45表2-3 矿井可采储量计算表 单位：Mt水平煤层设计资源/储量煤柱损失量采区回采率可采储量工业场地井巷小计318.510.982.023.0080%13.18514.230.590.701.2980%11918.071.101.242.3480%13.371220.340.760.981.7480%15.81合计71.153.434.948.3780%53.362313.4500.980.9880%11.98912.9201.321.3280%10.961214.0501.571.5780%12.24合计50.4004.524.5280%43.88总计121.55 3.439.4612.89163.45回采要求：厚煤层不小于75%，中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%。经各煤层可采储量计算，汇总计算出本设计井田可采储量为163.45Mt。 2.2.4 储量计算评价 黑龙江双鸭山集贤煤矿矿井的各类储量计算严格按照煤炭工业矿井设计规范14规定执行。由于技术水平所限，储量的计算所得到的各种储量与实际可能有一定误差。2.3 矿井工作制度 生产能力 服务年限 2.3.1 矿井工作制度 依据煤炭工业矿井设计规范14有关规定，结合大佛寺煤矿的实际情况，拟制定工作制度：设计年工作日330d，日提升18h，采用“四六”作业制，三个班生产，1个班准备。2.3.2 设计生产能力确定 矿井生产能力的大小主要根据田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定，还应考虑当前及今后市场的需煤量。根据该井田的实际情况，初步拟定了三种矿井年生产能力方案。具体如下：方案A：1.5Mt/a；方案B：1.8Mt/a；方案C：2.4Mt/a。上述三种方案，具体选择哪一种，还应根据矿井服务年限来确定。 2.3.3 矿井服务年限确定 矿井服务年限的计算公式如下：式中：矿井设计可采储量，Mt；生产能力， Mta；矿井储量备用系数，K1.31.5。根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。矿井服务年限。 依据以上拟定的矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案A： 方案B： 方案C： 参照煤炭工业矿井设计规范即矿井生产能力：，矿井服务年限。 第3章 井田开拓3.1 概述 3.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式概述 矿井范围内的小煤矿生产规模较小，一般都开采大矿浅部及中型断层所夹未动的零星和孤立块段。 3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的原因及其具体情况 井田开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：地形地貌和地面外部条件；井田地质和水文地质条件；煤层赋存和开采技术条件；施工技术和设备条件；技术装备和工艺系统条件；总体设计和矿井生产能力要求等。对以上各种因素要综合研究，通过系统优化和多方案技术经济比较后确定。影响本设计井田开拓方式的具体因素如下： 1. 地表因素：本井田属于三江平原西部。 2. 煤层赋存情况整个井田的煤层上部标高在+50m，下部标高在-450m。整个矿区共有四层可采煤层，即3#、5#、9#、12#，全区发育。煤层走向长度为4.5km，倾向2.3km。本井田煤层系缓倾斜中厚煤层，平均倾角在13左右。煤层间距分别为40m、150m、33m。 3. 其他因素本井田没有大的河流，只有季节性河流从西南两个方向流入本井田。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井硐形式和井口位置 本井田地势平坦，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊方法施工，现针对本井田的实际情况，提出以下三种井筒开拓方案：1. 双立井开拓：适应性很强，可用于各种地质条件，同时在技术上也成熟可靠。一般在表土层厚、煤层赋存深时，应采用立井开拓。2. 双斜井开拓：对于表土层较薄、煤层赋存较浅、水文地质条件简单的煤田，一般都可以采用斜井开拓。斜井开拓在各种倾角煤层开拓中都得到了广泛的应用。3. 综合开拓（主斜井副立井）：兼备了斜井和立井的特点于一身，因此在某些具体条件下，采用单一的井筒形式开拓，在技术上有困难、经济上不合理，可以采用不同的井筒形式进行综合开拓。 技术比较:方案一：双立井开拓方式优点：1. 对于开采深部赋存煤层有长处； 2. 通风断面大，风阻小，满足大风量要求；3. 井筒短，提升速度快，提升能力大；4. 适应性强，技术成熟可靠；5. 便于井筒延伸。缺点：1. 需要大型的提升设备； 2. 初期投资大，建井期限稍长；3. 多水平开拓，立井石门长度大，掘进工程量大，掘进费用高。方案二：双斜井开拓方式优点：1. 井筒设备较简单；2. 建井期稍短些； 3. 掘进速度快，初期投资较双立井开拓较省；缺点：1. 通风线路长，通风阻力大，费用增加； 2. 井筒过长，煤柱损失严重；3. 辅助运输时间长；4. 井筒过长，如果地质条件复杂，不易维护，安全性降低。方案三:综合开拓（主斜井副立井）优点：见斜井和立井的优点；缺点：如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置、井下的联系就不方便；如井底相近，井口相距较远，地面工业建筑就比较分散，生产调度及联系不太方便，占地比较多，相应的增加煤柱损失。方案一：双立井开拓方式 如简图3-1所示；方案二：双斜井开拓方式 如简图3-2所示；方案三：综合开拓方式（主斜井副立井）如简图3-3所示。图3-1 双立井开拓图图3-2 双斜井开拓图图3-3 主斜-副立开拓图井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下：1. 井下条件： （1）勘探程度及初期工程量； （2）在井田走向储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量平衡； （3）井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段。2. 地面条件： （1）井口位置要与矿区总体规划的交通运输、供电、水源、居住区、辅助企业等的布局相协调，使之有利生产、方便生活； （2）井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区； （3）井筒位置应选在比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准；工业场地不占或少占用良田；井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求。在本设计井田中，提出三种井筒位置方案：立井：方案一：井筒位于井田浅部方案二：井筒位于井田深部方案三：井筒位于井田中部 经过简单的技术比较后认为：1. 井筒位于井田浅部，煤柱尺寸最小压煤量小，石门长度较长，但投资少，建井期短；2. 井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井筒延伸有利； 3. 井筒位于井田中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小。本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田倾向长度不大，但走向长度较大，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。 斜井： 方案一：井筒布置在最下层煤中 方案二：井筒布置在最下层煤地板中经分析认为：1. 在掘进时速度快，掘进容易，并且在过程中能产生一定的经济效益。但在不稳定煤层中不易维护；2. 虽掘进困难，费用高，无经济效益。但容易维护，适用于不稳定煤层中。综合本井田煤层赋存条件，本井田为低瓦斯矿井，虽煤层较稳定，但顶底板条件稍复杂，结合现代化技术，所以综合考虑，拟定采用斜井时将井筒布置在最下层煤地板中。 3.2.2 开采水平数目和标高 本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素： 1. 煤层赋存条件及地质构造； 2. 合理的水平服务年限； 3. 水平接替； 4. 生产成本； 5. 井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。 根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：方案一：井田划分2个开采水平，一水平标高-270m，二水平标高-450m，各水平均实行上山开采；方案二：井田划分3个开采水平，一水平标高-200m，二水平标高-350m，三水平标高-450m，各水平均实行上山开采。表3-1 水平储量及服务年限方案水平序号水平标高/米可采储量/万吨服务年限/年11-2707309332-45067003021-2005482242-3504264203-500426419从该表中可知，方案一采用二水平上山开采，具有合理的阶段垂高，阶段斜长并且一水平的储量能够满足服务年限，方案二采用三水平上山开采，增加开拓工程量，并且一水平服务年限不满足煤炭工业矿井设计规范， 因此选择方案一。3.2.3 开拓巷道的布置 开拓巷道是指为全矿井、一个水平或若干采区服务的巷道，如井筒、井底车场、主要石门、运输大巷和回风大巷（或总回风道）、主要风井等。运输大巷的布置：运输大巷服务于整个开采水平的煤炭和辅助运输（人员、矸石、材料、设备等）以及通风、排水和管线敷设，服务年限很长。煤层群开拓时，根据本设计地质情况主要巷道布置方式分为两类： 1. 集中布置：在开采水平距离比较近的煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用采区石门联络各煤层。优点：总的巷道工程量较少；生产比较集中采区巷道分组联合布置；大巷容易维护，运输条件好。不受煤层倾角影响。缺点：石门长度较长，掘进工程量大，建设时间长。适用条件：可采煤层数多，间距大小不同；采区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大；井底车场在煤层群上部或中间时，工期大初期工程少。 2. 分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设集中大巷，由集中运输大巷开采石门与各煤层联系。自井底车场开掘主要石门与个分组集中大巷贯通。优点：大巷工程量少；生产区域比较集中，运输条件好；采区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大；大巷维护容易。缺点：总的石门长度大，初期工程量大，建井时间长有反向运输。适用条件：煤层间距小井田走向长度大，服务年限长；下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短。根据矿井设计地质资料及生产能力和技术可行角度，参考本井田的地质条件及煤层赋存状如上。本井田共有可采煤层4层，即3#、5# 、9#、12#煤层。煤层间距离分别为40m、150m、33m针对上述情况，由技术分析和巷道工程量比较可知，本井田适合于分组集中大巷布置。 3.2.4 矿井开拓方案的确定 本井田走向长度为4500m，倾斜长度为2300m，倾角为13，垂深为450m，由+0-450m，现根据以上情况拟定提出三个方案，方案如下3.2.1进行经济比较。方案一、方案二和方案三在技术上均较合理，三者之间的区别在于井筒掘进费用以及他们的维护费用、提升费用，主石门掘进长度等等。三个方案的井底车场、水平运输大巷以及各种采区石门和采区上山（斜巷）的工程量基本相等。因此，只需要比较它们的不同之处，即生产经营费用、基建费用等。详见开拓方案经济比较表3-2，3-3，3-4，3-5。表3-2开拓方案一 基建费用表项目方案一 双立井开拓（暗斜井延伸）基建费/万元立井开凿5000.66796=333.98副井开凿5000.97552=487.76井底车场10000.41874=418.74一水平石门10100.43355=437.88二水平石门9000.43355=390.36小 计2068.72生产费/万元立井提升1.273090.271.4=3315.361.267000.51.4=5628.97一水平石门运输1.2730910.4=3508.32二水平石门运输 1.267000.90.4=2894.4排水1008760640.4=2242.56小计16189.61 合计费用/万元18258.33百分率100%表3-3开拓方案二 基建费用表项目 方案二 双斜井开拓（暗斜井延伸）基建费/万元主井开凿13500.34970=472.70副井开凿12000.40952=491.42井底车场5000.24226=121.13一水平石门11500.43355=498.58二水平石门12000.43355=520.26小 计2104.64生产费/万元主井提升1.216345.450.50.42=4119.05大巷运输1.216345.451.50.35=10297.6排水1008760640.32=1794.04小计16210.69费用/万元18315.33 表3-3开拓方案二 基建费用表 （续表）百分率102%表3-4开拓方案三基建费用表项目方案三 主斜-副立开拓（暗斜井延伸）基建费/万元主井开凿13500.34970=472.95副井开凿5000.97552=487.76井底车场3000.24226=72.68一水平石门11500.43355=498.58二水平石门12000.43355=520.26小 计2052.57生产费/ 万元主井提升1.216345.450.50.42=4119.05大巷运输1.216345.451.50.35=10297.6排水1008760640.32=1794.04小计16210.69合计费用/万元18623.4百分率111%表3-5 建井工程费用表项目 方案方案1方案2工程量/m单价/ 元/m费用/ 万元工程量/m 单价/ 元/m费用/ 万元初期主井井筒1856679.6123.565003497174.85副井井筒1859755.2180.215004095.2204.76主石门11304335.5489.78运输大巷1200210025212002100252井底车场4704187.4196.803002422.672.78小计969.35704.39后 期 主井井筒1856679.6123.566003497419.64 表3-5 建井工程费用表 （续表）副井井筒1859755.2180.21 6004095.2491.42主石门9054335.5392.01运输大巷1200210025212002100252井底车场 4704187.4196.803002422.672.78小计1144.581235.84总计2113.931940.23基建费用比较中，方案三直接被淘汰，方案一与方案二相差不多，所以需要进一步进行经济比较。从方案一与方案二的基建费用表和建井工程费用表可知，方案一投资费用最少，所以该设计矿井选择方案一。3.3 选定开拓方案的系统自述3.3.1 井硐形式和数目 本设计矿井年产1.8Mt由地质情况初步确定井田采用一对斜井开拓，即主斜井、副斜井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备。掘风井用于回风。 3.3.2 井硐位置及坐标 确定井筒坐标为：主井井口坐标为：=55575 =5181665 =+50 副井井口坐标为：=55600 =5181610 =+50 3.3.3 水平数目及高度 本井田采用二水平开拓,拟定第一水平为-270m,本井大部分采区的煤层阶段垂高为270m,实行上山开采。第二水平拟定标高为 -450m，阶段垂高248m,实行上山开采。 3.3.4 石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置1. 大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于各种大巷布置方式分述如下表3-6。表3-6 大巷布置方式特点煤层大巷岩石大巷优点1. 在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资；2. 探明地质情况总的巷道工程量较少。1. 如维护条件好，费用低，运输条件好，较少受地质构造的影响；2. 煤的损失少，安全条件好；缺点1煤层巷道维护困难，维护费用高；2保安煤柱增多，煤柱回收困难，资源损失大；3.煤层起伏褶曲较多时运输能力降低。1. 岩石工程量大，掘进速度慢，建设工期长；2. 投资费用高。适应条件1. 单独开拓的薄煤层或中厚煤层，资源/储量有限、服务年限短的；2. 煤质坚硬，围岩稳定，维护简单，费用不高的煤层；3. 煤层坚硬而顶板松软或膨胀，难以维护的。1. 煤层多，煤层间距小2. 井田走向长度大，服务年限长 在本设计井田中，由于煤层之间距离分别为40m、150m、33m，根据设计井田的地质资料和煤层间联系特点，12#煤层构造和赋存稳定性一般，特别是最下层煤底板结构稍复杂，所以岩层大巷的优点显著。2. 大巷数目：两条运输大巷。 图3-4 运输大巷断面图 表3-7 运输大巷参数表巷道形状支护方式断面积/m3掘进尺寸/m3净周长/m喷厚/mm净掘顶高底宽半圆拱形锚喷11.515.12750450013.3250 图3-5主要运输石门断面示意图表3-8主要石门参数表巷道形状支护方式断面积/m3掘进尺寸/m3净周长/m喷厚/mm净掘顶高底宽半圆拱形锚喷11.515.12750450013.3250 3.3.5 井底车场形式的选择 井底车场是连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称，是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉，因此井底车场设计是否合理直接影响矿井的安全