铁煤矿业集团大兴矿1.8Mta新井设计

摘 要本设计为铁煤集团大兴矿1.8Mt/a的新井设计。本矿区走向长度为4.7km，倾向长度为3.2km，煤层平均倾角为12，矿区内有4层煤全区可采，且均为厚煤层，煤层平均厚度为4.0m。本井田内可采储量为166.99Mt，服务年限为67a。煤的工业牌号为肥气煤。本设计采用立井多水平开拓，分煤层组集中大巷布置，大巷采用10t蓄电池电机车牵引3t底卸式矿车运输。采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为综合机械化采煤，采空区处理方法为全部垮落法。关键词 ：可采储量 服务年限 立井开拓 综合机械化 AbstractThis new mine is designed for the TieFa mineral group limited liability company DaXing coal mine,which capacity is 1.8Mt/a. It is 4,667 meters along the longwall,and it is 3,200 meters along the inclined longwall, the average rake angle is 12 degree in this coal seam .There are 4 coal seams can be adopted in this area, and the average thickness in coal seam is 4.0 meters.The whole of recoverable reserves is 166.99 million ton，which can be serviced 67 years.All of the coal seams are thick seam, and the indrstry card of the coal is fatty gas coal.We design two mining levels to develop all coal seams, choosing the group of seting concentrates the main roadway arranges, the main roadway adopts 10 ton accumulatur electrical engineering cars lead 3.0 ton bed unload type car, pit tub carriage.The mining techological is along the longwall coal mining, and the mining technology is full- mechanized,the gob waste treats method is complete caving method.Keyword: Recoverable reserves Length of service Vertical shaft development Full-mechanized目 录摘 要IAbstractII绪 论1第1章 井田概况及地质特征21.1井田概况21.1.1交通位置21.1.2气象、地震21.1.3水源及电源21.2 地质特征31.2.1矿区范围内的地层情况31.2.2地质构造及岩浆岩41.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征51.2.4水文情况51.2.5岩石性质、厚度特征81.2.6沼气、煤尘及煤的自然性81.2.7煤质、牌号及用途8第2章 井田境界、储量、服务年限92.1井田境界92.1.1井田周边状况92.1.2井田境界确定的依据92.1.3井田未来的发展情况92.2井田储量92.2.1井田储量的计算92.2.2保安煤柱102.2.3储量计算方法102.2.4储量计算评价112.3矿井工作制度、生产能力及服务年限122.3.1工作制度122.3.2生产能力122.3.3矿井设计服务年限13第3章 井田开拓143.1概述143.1.1井田内外及附近生产矿井开拓方式概述143.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况143.2矿井开拓方案选择143.2.1井筒形式和井口位置143.2.2开采水平数目和标高213.2.3开拓巷道布置223.3选定开拓方案的系统描述233.3.1井筒形式和数目233.3.2井筒位置及坐标233.3.3水平数目及高度233.3.4石门、大巷数目及布置243.3.5井底车场的形式选择243.3.6煤层群的联系253.3.7采区划分253.4井筒布置和施工263.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护263.4.2井筒布置及装备263.4.3井筒延伸的初步意见283.5井底车场及硐室293.5.1井底车场形式确定及论证293.5.2井底车场的布置、储车线路、行车线路布置长度293.5.3通过能力计算313.6开采顺序323.6.1沿井田走向的开采顺序323.6.2沿井田倾向的开采顺序323.6.3采区接续计划333.6.4“三量”控制情况33第4章 采区巷道布置354.1采区概述354.1.1设计采区的位置、边界、范围、采区煤柱354.1.2采区的地质和煤层情况354.1.3采区的生产能力、储量及服务年限354.2采区巷道布置364.2.1区段划分364.2.2采区上山布置364.2.3采区车场布置364.2.4煤仓形式、容量及支护434.2.5采区硐室简介444.2.6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示意图及支护方式46第5章 采煤工艺485.1采煤方法的选择485.2回采工艺485.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备485.2.2选择采面循环方式和劳动组织形式48第6章 井下运输和矿井提升506.1矿井井下运输506.1.1运输方式和运输系统的确定506.1.2井巷煤炭运输设备选型506.1.3采区运输设备的选择516.1.4工作面运输巷设备的选型526.2矿井提升系统536.2.1矿井提升设备选择及计算53第7章 矿井通风与安全557.1矿井通风系统的确定557.1.1概述557.2风量计算与风量分配567.2.1风量计算567.2.2风量分配607.2.3风量的调节方法与措施607.3矿井通风阻力的计算627.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力627.4通风设备的选择637.4.1主扇的选择计算637.4.2电动机的选择667.4.3反风措施667.5矿井安全技术措施667.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸667.5.2火灾与水患的预防677.5.3其他事故的预防67第8章 矿井排水698.1概述698.1.1矿井水来源及涌水量698.1.2对排水设备的要求698.2矿井主要排水设备708.2.1排水方式与排水系统简介708.2.2主排水设备及管路的选择计算71第9章 矿井主要技术经济指标74总结76致谢77参考文献78附录179附录28359绪 论毕业设计是每个大学生毕业时检验自己的一次机会，大学四年所学知识的个全部体现，为了更好的完成设计，我借毕业设计的机会去了铁煤集团大兴矿做了毕业实习，因此我毕业设计做了铁煤集团大兴矿（7#、13#、15#、16#）1.8Mt的新井设计，根据大兴矿的地质资料，大兴井田属于地质条件较好、煤层厚等地质构造且属于高瓦斯矿井，这对毕业设计是难得的练习机会，本设计在中要包括厚煤层采煤方法、开拓方式、支护方式、通风方式的选择和瓦斯抽放等。在开拓巷道的选择方面，总结其他矿的经验和科学的经济技术评价来布置开拓巷道。采煤工艺采用单一走向长壁式开采，根据煤层组和服务年限的要求，单独开采7#煤，由于煤层组之间层间距较远，拟采用三条煤层上山和分组集中大巷的布置方式。在做毕业设计过程中需要进行技术、经济比较方面的知识，并且能熟练运用CAD绘图软件，这就会对我所学知识进行一次检验。通过这大学的最后的学习机会，我将更好的让理论与实践相结合，统筹各科专业知识的联系性，合理运用。为以后的工作和学习中打下坚实的基础。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置大兴井田位于铁法煤田西部,隶属于辽宁省铁岭市铁法区小明和蔡牛镇所辖，地理坐标为：东经 12333151233635，北纬422136422527。井田北与大隆井田毗邻，以F1号断层400m等高线为界，东邻晓南井田以F2号断层为界，西界为F4、F3号断层，南以煤层最低可采厚度边界线为界。井田南北走向长6.4km，东西宽3.2km，面积为20.48km2，储量丰富。本区东部有长（春）大（连）铁路，可由铁岭车站及沈阳大青的列车直通该矿区，并且在矿区各井田均有矿用铁路线相连。另外该区有沥青路面公路多条，连接各大城市。相距铁岭市约32km，每天有通往沈阳、抚顺、彰武等地的客车，另有通往沈阳、辽阳的列车，交通运输十分便利。 1.1.2气象、地震本区处中温带湿润区,属大陆性多风气候,多风少雨。一般春、秋、冬三季多风降雨多集中在每年的七、八月份年降雨量达到1065.8mm，冬季降雪量很大。历年冻土深度一般在140cm左右。虽本区地处地震多发带，有感地震亦有过记载，但未对矿井生产造成影响。1.1.3水源及电源大兴井田地面标高在64.30104.60m，无盆地积水。在该井田内无较大河流，在井田中部有两条季节性小河，一是辽河屯小河，一是四家子小河，两条小河都是雨季河水增多，枯季几乎断流，没有明显渗水影响。井田北部有细河，平时水深0.5m左右，也属季节性河流。生产与生活用电均来自铁法市供电局供给。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地层情况铁法煤田属于中生代侏罗系陆相沉积煤系地层，位于松辽盆地的东南侧，大兴井田为一南北开阔，东西狭窄的盆地。井田北、东两翼煤层倾角平缓，西、南两翼煤层倾角转陡，平均为为1014，井田构造与区域构造规律一致。大兴井田是铁法煤田的沉积中心，也是铁法煤田的构造活动中心。整个煤田南北长为29.5km，东西宽为17.4km，面积为513.3km2，累计探明储量为22亿t。井田地层皆同区域地层，地表仅出露有黑云母安山岩，粗面岩，正长斑岩，其它均被第四系所掩覆。各煤层间距大，结构简单，厚度逐渐变薄；向东南各煤层群间距缩小，厚度急剧变薄或尖灭。据钻孔资料所见有中生界侏罗系、白垩系及新生界第四系，由下而上分述如下：1.侏罗系上统阜新组为井田内唯一含煤地层，本组分为四段：(1).底部砂砾岩段该段赋存较深，仅于煤田北部柏家沟及三家子局部地区有出露。下部以灰绿色、暗褐色砂砾岩为主，分选不好，砾径一般为2025cm。上部以灰色、深灰色砂岩为主，夹有砾岩，组成成分较复杂，砾径一般0.44.6cm，具波状及斜波状层理。该段厚约540m左右。 (2).上含煤段由灰、灰白、黑色砂岩、泥岩、含砾砂岩、砾岩及煤层组成，夹有菱铁矿结核体，具斜波状层理。局部亦有辉绿岩呈复式岩床侵入该段。该段厚130240m，一般约100m左右。(3).中部砂岩段本段为灰白色、灰色细砂岩夹粗砂岩、泥岩组成，层理发育，胶结致密，硬度略大，厚度3080m，一般60m左右。(4).下含煤段由灰黑色、灰白色、灰色砂岩、泥岩和煤层、炭泥岩组成。其岩石碎屑以长石、石英岩为主，泥质胶结，并有辉绿岩呈复式岩床侵入。该段厚约130200m，一般厚160m。产有Coniopteris（布列雅锥叶蕨）、Nilssonia（东方焦羽叶）等植物化石。2.白垩系下统孙家湾组 (1).灰绿色砂岩段夹有灰色粗砂岩、泥岩及不等粒砂砾岩层，泥质胶结，厚度300m左右，并与侏罗系呈假整合或平行不整合接触，受地层沉降构造运动的控制。(2).紫色砂岩、砾岩段本段以紫色为最大特征，以不等粒砂砾岩、砾岩和砂岩组成，间夹薄层泥岩，胶结为泥质松软。本井田该层多被无芯钻进，厚约150300m。1.2.2 地质构造及岩浆岩一.区域构造铁法盆地所处一级构造体系位置即新华夏系第二沉降带和纬向构造天山阴山断隆带（东端）交接复合部位。在省内的具体构造体系位置是：新华夏系松辽凹陷南 端（下辽河凹陷北端）和东西向构造赤峰开原隆起带东端（俗称内蒙地轴）交接复合部位。是纬向构造受新华夏系切割所形成的断陷盆地。火成岩侵入使煤层的连续性、厚度的稳定性遭到破坏，造成煤层产状异常，煤层倾角增大，煤层的回采率降低。在火成岩侵入区域，一旦火成岩与煤层发生侵入接触，就会使煤厚减小，甚至形成无煤区；煤层灰分增大，煤层热接触变质严重，形成天然焦；瓦斯变化异常带，形成煤与瓦斯突出区等现象。可以说火成岩侵入对煤层的破坏是十分严重的。这种构造格局使盆地呈北北东方向较长形轮廓，前震旦系构成了盆地基底，为中生代含煤建造提供了良好场所。就其盆地的形成、发展和后期变化，始终受新华夏系构造控制。因此，区内的构造和建造都反映出受到新华夏系构造控制的特征。二.井田构造大兴井田位于铁法煤田的西南部，该井田据目前已有的勘探成果表明，为一南北开阔，东西狭窄的盆形。井田北翼平缓，倾角一般在58之间，南翼较陡，倾角一般在2032之间，东翼平缓伸至晓南井田，井田的南北两端向上抬起。同时相伴生的还有一些起伏不平的短轴背向斜构造。下面从断层和褶曲两方面具体阐述一下大兴井田构造特点：1.断层井田内断层构造比较发育，共发育大小断层（落差5m）5条，断层密度2.8条/km2。其中边界断层4条，井田内1条。断层产状顺地层或斜交地层走向多，延伸距离较短，一般多为高角度断层，倾角在5565之间；断层的断距中间大，两端变小。通过分析，我们发现大兴井田内断层的分布有一定的规律性，断层本身也有一定的显著特征.主要断层构造见表1-1，大兴煤矿地质煤系柱状图见图1-1。表1-1 主要断层构造表序号断层编号断层性质走向（）倾向（）落差（m）断距（m）精度查明1F1正N20ESNN30W3075SE2010可靠2F2正N1020S5570SE2617可靠3F3逆N27WN20E80NESE1816可靠4F4逆SN转N30E6570E2723可靠5F5正N16W45W127较可靠1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存情况和可采特征见表1-2。 表1-2 煤层特征一览表煤层号煤层厚度m煤层结构层间距m可采程度顶板岩性底板岩性最小最大一般73.84.44.2单一95全层可采砂 岩粉砂岩133.23.53.3复杂全层可采粉砂岩粉砂岩30152.02.72.4复杂全层可采中细砂岩粉细砂岩25161.93.63.0单一全层可采泥岩细砂岩1.2.4水文情况一.含水层该井田可分为三个含水层1.第四系砂砾孔隙承压含水层该层赋存于粘土及亚粘土下部，主要由黄色及灰白色砂及砂砾所组成的冲洪积层。成分以石英、长石、花岗片麻岩砾为主，一般砾径25mm，最大砾径2030mm。分选性一般，部分带有棱角，上细下粗。2.白垩系玄武岩、砂砾岩裂隙承压弱含水层图1-1 大兴煤矿煤系地层综合柱状图该层顶板与第四系底板呈不整合接触，其底板与侏罗系含煤组顶部泥岩隔水层顶板相接。其岩性上部主要由紫红色粗砂岩、砂砾岩及中期喷发玄武岩复合层所组成。下部则由灰绿色粗砂岩、砂砾岩复合岩层所组成。而上、下两部又均夹泥岩、粉、细砂岩复合隔水夹层。 3.侏罗系含煤组粗砂岩及砂砾岩裂隙承压微弱直接充水含水层该层顶板为侏罗系含煤组顶部泥岩隔水层底板，底板为17-1层煤底板。其岩性主要由灰白色粗砂岩、砂砾岩复合岩层所组成。二.断层水在勘探过程中，共组合5条断层，实见断点63个。同时在全井田又进行59个简易水文观测孔观测，尚未发现较大的涌（漏）水现象。该含水层主要补给来源为白垩系间接充水含水层的微弱垂直渗透，又处于深部闭合、盐化微循环环境中，迳流条件极其微弱，排泄条件极差。三.隔水层该井田可分为三个隔水层。1.第四系粘土及亚粘土隔水层该层赋存于第四系砂砾孔隙承压含水层上部，主要由黄褐色或黄色的粘土及亚粘土所组成。塑性较强，隔水良好。起地表水与地下水的隔水作用。2.侏罗系含煤组顶部泥岩隔水层该层赋存于白垩系底板的下部，侏罗系含煤组顶板的上部。主要由灰黑色泥岩、粉、细砂岩所组成。致密，遇水膨胀，易碎。起与上覆弱含水层的隔水作用。该层在井田内普遍发育，最大厚度94.9m，最小厚度0m。其底板最大深度790.01m最小深度330.50m。3.侏罗系含煤组底部泥岩及粉、细砂岩隔水层该层赋存于17-1煤底板以下至下部含水层顶板为止。主要由灰黑色泥岩、粉、细砂砾所组成。多为泥质胶结，致密，较硬。起到含煤组直接充水含水层与底部含水层的隔水作用。该层在井田内普遍发育。最大厚度39.39m，最小厚度0m，平均厚度7.34m。最大深度1283.00m，最小深度651.74m。二.井田水文地质类型该井田直接充水含水层的补给来源为上部间接弱含水层的微弱垂直渗透，同时侏罗系含水层的粗砂岩及砂砾岩又多为泥质胶结，含水性很微弱。又由于岩石多为泥质胶结，又在断层两盘的挤压作用下，造成断裂闭合，使之导水性极弱；又因与地表水无水力联系，故对矿井充水虽有一定影响，但很小。虽然白垩系上部风化带含水性较强，又位于地下水位以下，但是由于距煤层较远，将近500m，又被致密较厚的泥岩、粉、细砂岩所隔，故对直接充水含水层无影响，断层又基本上不导水，使之与地表水无水力联系。所以该井田水文地质类型属于二类一型的水文地质条件简单的矿床。1.2.5岩石性质、厚度特征本区内岩性较细，主要由粉砂岩、细砂岩、粉细互层、中砂层及煤层组成，仅有较少的粗砂岩，含烁砂岩。煤层和岩层的物性差异均比较明显，各岩层的密度差别较小，-曲线在各种岩层反应平直煤层异常反应明显，岩石硬度多数为中等硬度的砂岩类。1.2.6沼气、煤尘及煤的自然性本矿属于瓦斯高突矿井，相对涌出量20.46m2 /t,绝对涌出量为88.88m2 /t。随着开采深度的延伸，瓦斯含量相对高出的部位，特别是接触变质煤和天然焦分布的地方。瓦斯赋存条件好涌出量大给矿井的安全生产带来一定的困难。煤尘爆炸指数为48.3055.63，因此属于有强爆炸或有爆炸危险。开采煤层均属高沼气煤层，矿井属高沼气等级矿井，由于辉绿岩的侵入，接触变质作用的影响，随着煤层赋存深度的增加，而瓦斯含量相对增高的趋势表现虽然不明显，但仍有所表现。自然发火期为24个月。随着今后矿井开采深度的不断增加，瓦斯涌出量也逐步加大，这给矿井生产会带来不利影响。因此，未来矿井的通风和瓦斯防治技术措施需要进一步提高。1.2.7煤质、牌号及用途本区的煤的肉眼鉴定，明亮至半亮型煤，少数属半暗型煤。镜下煤岩显微组分：镜质组由59.0182.75%，丝质组由2.3119.66%，角质组由03.40%，矿物质含量由2.6028.93%。根据粘结指数、精煤挥发分、胶质层厚度做为划分依据。7、16号煤层以气煤为主，13号煤层以气煤和肥煤为主，由浅往深变质程度逐步增高，其规律性明显，四个具有明显的界线含煤层群，所以煤的变质因素当以区域变质为主，但在局部地块由于受到构造运动的影响，导致变质程度产生很大的差异。辉绿岩岩浆溢出时具有一种上冲的拱力，作用在沉积盖层上，其范围主要在岩浆管道溢出附近，使岩煤层移位或使岩煤层的连续性遭到破坏，故对其他煤层无多大影响，不是本区煤层变质的主要因素。从上述各项指标来看，7、15号煤的含油率平均8.0211.75%，均大于7%，可考虑煤的综合利用。13号层大样试验结果讨论中，煤层灰分达30.65%，黏结性很差。进行浮选加工及炼焦用意义不大。其他煤层除了可选性较差，如果采用高新技术就可以作为炼焦或配炼焦用煤，提高利用率。第2章 井田境界、储量、服务年限2.1井田境界2.1.1井田周边状况本矿西起F4断层，东至F2断层，和小南井田相连，北起大隆井田，南27000纬线，走向长6.87km，宽3.13km，面积21.50km2，无村庄和田地。2.1.2 井田境界确定的依据1.要适于布局、选择井筒位置，安排地面生产系统和建筑物；2.以地理地形，地质条件划分井田境界； 3.划分的井田范围要为矿井发展空间；为增产创造条件；4.井田要有合理的走向长度以满足机械化程度的不断提高的要求；5.利用断层和岩浆岩侵入等地质构造为井田边界。2.1.3井田未来的发展情况随着开采的全面推进，根据地质资料、矿井生产能力及矿区外部条件等诸多因素可考虑矿井扩建，更大的提高矿井年生产能力和发展状况，引导周边的经济发展。2.2 井田储量2.2.1井田储量的计算井田内可采煤层为7、13、15、16号煤。矿井储量是指矿井内所埋藏的，具有工业价值的煤炭数量。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煤量后乘以采区回采率的储量。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。矿井的生产能力要和与其储量相适应，以保证有足够矿井和水平的服务年限。2.2.2保安煤柱为居住保地面建筑物及工程设施的安全，本设计对井筒及工业场地后期的风井、规划中的大断层留设安全煤柱，保护铁路和公路应留出保护煤柱。由于本矿区无地表移动参数实测资料，设计参照类似围岩情况按下数据留设安全煤柱：松散层移动角：含水松散层35、不含水的松散层47；岩层移动角：46；岩层边界角：68。主、副井筒均位于工业场地中心，主、副井筒深度已起过400m，工业场地东西长980m，南北最大宽度为840m，按照现行建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程规定，井筒煤柱地面受护面积包括井架、提升机房和围护带面积包括工业场内为煤炭生产直接服务的工业厂房、服务设施和围护带，围护带宽度为15m，煤柱按岩层移动角圈定，井田境界煤柱按30m留设，盘区煤柱按20m留设，两侧各10m。2.2.3储量计算方法计算标注以储量管理规程为依据，公式如下：块段储量=块段面积COS(平均倾角)平均厚度容重；矿井设计储量= 工业储量永久煤柱；块段可采储量=（工业储量永久煤柱）设计回采率；回采率要求：厚煤层不小于75%，中厚煤层不小于80%，薄煤层不小于85%；以上计算方法得：井田南北走向长4665m,东西宽3200 m,共有4个可采煤层,平均煤厚12.9m,煤的容重为1.35t/m3。则井田的工业储量=4665320012.91.35=2.60亿t1.地质损失：本井田内主要有5个断层,其中4个为边界断层,1个为井田内断层,其总长度为72930m.所以其地质损失为:54000412.91.35=3761640t2.永久煤柱损失3.田边界保护煤柱损失=52000012.91.35=1393200t4.工业广场压煤损失：工业场地压煤为一矩形区域,面积1183716m3,所以其损失为：118371612.91.35=31063414.4t5.为保护-600、-400主要大巷，需留设大巷保护煤柱，其损失为:6254112.91.35=1089151.5t6.采区之间以断层为界，不重复计算保护煤柱量。综上,该矿永久煤柱损失量为33545765.66t井田的可采储量计算公式: 式中： 矿井可采储量 矿井工业储量 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 采区采出率,厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.8； 薄煤层不低于0.85；地方小煤矿不低于0.7，考虑到本井田内断层、火成 岩发育，特别是火成岩难以预测，所以把出率定为0.7。t 则： =（259971120-37347405）0.75=166997786.3t即该井田的可采储量为166997786.3t。根据储量诸图、通过等高线块段法计算本井田工业储量为16699万t，可采储量为15872万t。2.2.4储量计算评价根据矿井服务年限中，能有效利用井巷、地面建筑和机电设备，充分发挥投资的作用。对于矿区均衡生产，大型矿井服务年限长的些会长期稳定地提供煤炭，也能充分地发挥其能力。大兴煤矿的煤层对比可靠，煤层厚度比较稳定，倾角较缓，煤层地板起伏不大，构造控制基本可靠，无火成岩，水文地质条件中等，储量计算可靠。矿井可采储量详见表2-1。表2-1 矿井可采储量汇总表水平别煤层别工业储量A+B+C（万t）损失储量（万t）可采储量（万t）工业场地井田边界断层开采损失合计I725391801591241025651974131995154203541936041391151452120165521044411011161814107206751625501264合计780156173330556121605440II7592423236823971417954130134655215222189584141132441533852341862213851026236016423224229825325310472949合计1819692310749021936529712683总计2599931061807120724977439177232.3 矿井工作制度、生产能力及服务年限2.3.1工作制度根据设计规范规定：1.矿井年工作日按330天计算；2.矿井每昼夜三班工作，其中三班进行采、掘工作，一班进行检修；3.每日净提升时间14h小时。科学的安排矿井工作制度，能更有效的提高生产，减轻工人工作压力，为安全生产提供基本的保障措施。2.3.2生产能力井田煤炭储量丰富（地质储量为25900万t，可采储量为16699万t），地质构造及水文地质简单，煤层赋存平缓（最大倾角12 14），煤质优良，具有建设大型矿井的条件。根据地质报告的资料描述，煤层储量丰富，地质构造比较简单，开采条件好，满足集中生产条件，且煤层生产能力大以及煤层赋存深等因素，初步决定采用大型矿井设计。并初步确定三个方案：方案一：建1.80Mt/a的矿井。方案二：建2.40Mt/a的矿井。方案三：建3.00Mt/a的矿井。2.3.3矿井设计服务年限1.根据设计规范，矿井的设计生产能力应为：大型矿井：1.20、1.50、1.80、2.40、3.00、4.00及以上（Mt/a）；中型矿井: 0.45、0.60、0.90（Mt/a）；小型矿井：0.09、0.15、0.21、0.30（Mt/a）；除上述井型以外，不应出现介于两种设计生产能力的中间井型。矿井设计服务年限公式： 式中：矿井设计可采储量，万t； 生产能力， 万t/a； 矿井储量备用系数，K1.31.5；矿井设计一般取K=1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取K=1.5，地方小煤矿可取K=1.3 。根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。方案一：=16699（1801.4）=67a方案二：=16699（2401.4）=46a方案三：=16699（3001.4）=39a从保证矿区均衡生产来看，井型较大的矿井对保证矿区产量起很大作用，其服务年限也相应略长些，因本井田地质储量大，可采储量多，煤层赋存条件和开采条件等因素，另根据第一水平开采服务年限考虑则选择方案一合理。该矿井生产能力为1.8Mt/a，矿井服务年限为67a。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大兴井田位于铁法区西南部，井田平坦。西南部稍高，东北稍低。一般地面标高在65m85m之间属于丘陵区，矿区煤层赋存稳定，断层少但落差大，大的断层都作为矿区的边界，矿区附近各个矿井井型不同，开拓方式以立井居多。3.1.2影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况地质构造（主要为断层）、顶板条件、地形及水文地质条件，矿井生产能力，煤层赋存情况及储量等对矿井开拓方式有较大影响。有三次岩浆侵入活动，其中对煤层、煤质影响较大的是第三纪辉绿岩。单一煤层较少，夹石以含炭泥岩、泥岩、粉砂岩为主。主要可采煤层都是12个自然分层组成；西部及南部较复杂。属于高沼气矿井，有煤尘爆炸的危险。煤层倾角1014之间，平均为12。7、13、15、16这四层煤的最大层间距在140m以上。宜选用立井开拓，便于井筒延伸。根据井田条件和设计规范有关规定，本井田划分为2个水平，阶段内采用采区式进行准备。3.2 矿井开拓方案选择 3.2.1井筒形式和井口位置（1）.井筒形式：根据大兴井田地形地貌、煤层赋存条件等实际情况：平硐开拓方式在技术上不合理应予以否定。本着合理开发全井田，初期井巷工程量少、投资省、效率高、成本低、效益好及早出煤和集中生产的原则，且煤层埋藏适中。真对这些设计条件提出了四个开拓方案：方案：双斜井开拓；方案：双立井开拓；方案：主立井副斜井开拓；以上三种井筒开拓方案比较如下：.双斜井开拓（斜井延伸）斜井与立井相比有如下优点：1. 井筒掘进技术和施工设备比较简单，掘进速度快，地面工业建 筑，井筒装备，井底车场及硐室都投资少，节省投资时间；2. 井筒装备和地面建筑物少，钢材和其他基本建筑材料消耗量小；3. 胶带输送机提升富余系数大，改扩建比较方便，容易实现多水 平生产，并能减少井下石门长度，缩短了建井周期。缺点：1. 在自然条件相同时，斜井要比立井掘进费用高；2. 围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，提升速度低，能力小钢丝绳磨损严重，提升费用高，当井田斜长较大时，采用多段绞车提升，转载环节多，系统复杂，更要多占用设备和人力；3. 由于斜井较长，沿井筒敷设管路，电缆和其它管线长度较大；4. 斜井通风路径较长，且瓦斯涌出量大的大型矿井，斜井井筒断面小，通风阻力过大，可能满足不了通风的要求，不得不另开专用进风或回风的立井并兼做辅助提升，加大了维护费用；5. 当表土为富含水的冲积层或流砂层时,斜井井筒掘进技术复杂,通过率不高，有时难以通过。适用条件 ：煤层赋存较浅，垂深在200m以内，煤层赋存深度为0500m，含水砂层厚度小于2040m，表土层不厚，水文地质情况简单的煤层。井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。技术评价：本井田一水平设在600水平标高，根据煤层的赋存情况不可以采用双斜井开拓。大兴矿井田赋存深度为-400m-800m。在技术上是不可行的。.双立井开拓（暗斜井延伸）优点：1.立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；2.机械化程度高，易于自动控制，便于实现机器化和自动化；3.井筒为圆形断面机结构合理，维护费用低，有效断面大通风条件好，管线短，人员升降速度快，安全系数高。缺点：与斜井优点相反，很方面提升和运输方面都有优越性。适用条件 ：煤层赋存深度200800m，含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。技术评价：本井田煤层倾角小、生产能力大、瓦斯涌出量大，斜井开拓井筒过长，掘进和维护费用高。井筒断面较小通风能力较差。兼于对斜井和立井的优缺点及适用条件的综合考虑立井方案技术上可行，从而选用双立井两水平开拓。.双斜井开拓（暗立井延伸）：优点：一水平采用斜井开拓，二水平采用立井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低。副井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风。缺点：如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系不方便，地面工业建筑物比较分散，生产调度及联系不太方便，占地比较多，相应地增加煤柱损失和不必要的经济支出。适用条件：介于双立井与双斜井之间技术评价：根据设计井田的地表状况，煤层赋存及工业广场的布置等实际情况，综合开拓不利于地面工业广场的布置，也不利于井底车场的布置，井下的联系和生产调度和运输较为繁琐，故该方案在技术不合理，不适合本设计矿井。所以本井田不利于用综合开拓。三种技术上可行的开拓方案示意图如下： 图3-1 双斜井开拓示意图 图3-2 双立井开拓示意图 图3-3 双斜井暗立井开拓示意图根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定双立井开拓与双斜井开拓方案在技术上可行。根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较。井硐开拓方案经济比较见表3-1、3-2。表3-1 经济分析比较表项目方案工程量m单价元m-1费用(万元)初期主井井筒665209000616.5副井井筒665159000612井底车场8902700240.3主石门9102300213.9运输大巷26842200590.4回风大2小 计2513.8具体比较工程量单价元m-1费用（万元）后期立井井筒9619000864.9副井井筒9619000864.9井底车场8902700240.3主石门9102300213.9运输大巷26842200241.2小 计2425.2合计费用(万元)4939表3-2 经济分析比较表项目方案工程量/m单价元m-1费用(万元)初期主井井筒329430001177.2副井井筒329430001177.2井底车场8302700199.2主石9运输大巷26842200590.4回风大2小 计3736.2具体比较工程量/m单价元m-1费用（万元）后期立井井筒200209000198副井井筒200109000189井底车场8302700224.1主石门32002300736运输大巷26842200590.48小 计1928.58合计费用(万元)5664.78.生产经营费工程量比较见下表3-3。表3-3 生产经营费工程量项目方案项目方案运输提升/万tkm工程量运输提升/万tkm工程量采区上山运输采区上山运输一区段二区段三区段四区段21.81020.140.324700.6221.81020.130.323525.4721.81020.120.322350.3121.81020.110.322211.52一区段二区段三区段四区段1.21.81247.640.434635.081.21.81247.630.433476.311.21.81247.620.432317.541.21.81247.610.431158.77大巷和石门运输大巷和石门运输一水平二水平立井提升一水平二水平1.22539.33.159598.551.212273.13.1546392.31工程量1.22539.30.8252513.91.212273.11.522091.58一水平二水平 斜井提升一水平二水平 1.22539.339141.481.212273.1344183.16工程量1.22539.31.23656.5921.212273.11.927982.67采区上山维护（万ma）1.23621020.132.410-4142.8采区上山维护（万ma）1.23621247.632.410-4174.7排水/万m3工程量排水/万m3工程量一水平66524365102.3910-459646.3一水平31982436590.2110-4252718.7二水平66524365124.8410-472724.3二水平319824365105.2610-4294880.4.生产经营费比较见下表3-4。表3-4 生产经营费比较项目方案方案工程量/万tkm-1单价/元(tkm) -1费用/万元工程量/万tkm-1单价/元(tkm) -1费用/万元运输提升一区段4700.6215271444635.082.019316.51二区段3525.471966909.923476.312.287925.98三区段2350.312285769.102317.542.505793.85四区段2211.522485484.561158.772.763198.20小计12967.9225307.5811587.726054.54大巷及石门一水平9598.551.1811326.299141.481.1810786.94二水平46392.311.1452887.2344183.161.1450368.80小计64213.5261155.74立井一水平2513.92.285731.703656.5922.428848.94二水平22091.581.8318336.0127982.671.7448689.84小计24067.7157538.78运提费合计113588.81144749.06维护采区上山142.8（万ma-1）42元(a m)-15997.6174.742元(a m)-17337.4排水费一水平59646.30.1519006.59252718.70.18446500.24二水平72724.30.25318399.25294880.40.31091412.92小计27405.84137913.16合计146992.25288999.62费用汇总表如下表3-5。表3-5费用汇总表项目方案方案费用/万元费用/万元初期建井费2425.23736.2基建工程费5664.785664.78生产经营费146992.25288999.6总费用155082.23298100.58经过两方案的经济比较，从而得出双立井开拓方案在经济上合理，因此，该矿井为双立井开拓。（2）.井筒位置：对矿井井筒位置有以下的要求：1.井