双鸭山矿业集团东荣一矿2.4Mta新井设计

摘 要本设计新井为双鸭山矿业集团东荣一矿（6#、8上#、8下#）2.4Mt/a新井设计，共有3层设计可采煤层，平均总厚度为5.13m，煤的工业片牌号为长焰煤。设计井田的可采储量为225Mt。服务年限为67a。划分三个水平开采。本设计矿井采用双立井的开拓方式、集中大巷及采区石门的大巷布置方式。共划分8个采区，其中首采区为1个，投产工作面2个，建井工期42.5个月。本设计采区为中一采区，大巷装车式下部车场，采用分区式回风，综合机械化采煤。年工作日为330d，采用“四、六”式工作制，工作面长为240m，每刀进度为0.8m，每日割9刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。本人已尽全力去做好这次毕业设计，但由于本人所掌握的知识量有限，缺乏一定的现场经验。因此，本设计中难免会出现一些问题，请各位专家老师不吝指正。关键词： 可采储量 采煤工艺 走向长壁采煤法 AbstractThe task of this design is to construct a 2.4million tons new shaft of (6#、8up#、8down#) for ShuangYaShan Mine Administration。This mine has three minable Coal Seams，and its average thickness is 5.13 meters，types of coal seam is long flame coal。Designed field of minable capacity is 225 million tons。 It can adapt for 67years，and is divided into three levels。This mine shaft is applied to double indined shaft development method； Layout of gathing gallergand mining district eross heading；This level is divided into 8 mining districts and 2 worked faces。Time of constructing shaft is 42.5 months。This worked face is middle 1 and right 1 worked face。Works is 330 days every year。 Adapt “four-six” work situation，work face is 240 meters length of circle is 0.8meters，and times is 9 one day。I have down my best to the graduate design。Because my limit working ability and time。There must be lots of faults in this design。I plead with directors point them out and redify it， and I will accept it sincerely and humblely。Key words: Recorerable reserves The technology of coal mining Adoption lengthways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地形地势21.1.3气象及地震情况21.1.4水文地质情况21.1.5煤田开发史21.1.6工农业生产及煤炭建设规划概况21.1.7水源及电源21.2 地质特征31.2.1矿区范围内的地质情况31.2.2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61.2.5井田内水文地质情况61.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性91.2.7煤质、牌号及用途91.3 勘探程度及可靠性9第2章 井田境界、储量、服务年限112.1 井田境界112.1.1井田周边状况112.1.2井田境界确定的依据112.1.3井田未来发展情况112.2 井田储量112.2.1井田储量计算112.2.2保安煤柱112.2.3储量计算方法132.2.4储量计算的评价132.3矿井工作制度、生产能力、服务年限142.3.1矿井工作制度142.3.2设计生产能力和服务年限142.3.3矿井服务年限的确定15第3章 井田开拓173.1概述173.2 矿井开拓方案的选择173.2.1井筒形式和井筒位置173.2.2开采水平数目及标高193.2.3开拓巷道的布置203.3 选定开拓方案的系统描述223.3.1井筒形式和数目223.3.2井筒位置及坐标243.3.3水平数目及高度253.3.4石门、大巷数目及布置253.3.5井底车场的形式选择263.3.6煤层群的联系273.3.7采区划分283.4 井硐布置和施工293.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒支护293.4.2井筒布置及装备303.4.3井筒延深意见313.5 井底车场及硐室323.5.1井底车场形式的确定及论证323.5.2井底车场的布置，存车线路，行车路线布置长度323.5.3通过能力计算353.5.4井底车场主要硐室373.6 开采顺序373.6.1沿煤层走向的开采顺序373.6.2沿井田倾向的开采顺序383.6.3采区接续计划38第4章、采区巷道布置404.1 采区概述404.1.1设计采区的位置、边界，范围及采区煤柱404.1.2采区的地质和煤层情况404.1.3采区的生产能力、储量和服务年限404.2 采区巷道布置414.2.1区段划分414.2.2采区上山布置424.2.3采区车场布置434.2.4采区煤仓形式、容量及支护454.2.5采区硐室简介464.2.6采区工作面接续474.3 采区准备474.3.1采区巷道的准备顺序474.3.2采区主要巷道的断面示意图及支护方式48第5章 采煤方法505.1 采煤方法的选择505.2采煤工艺505.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备505.2.2选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式52第6章 井下运输与矿井提升556.1 矿井井下运输556.1.1运输方式和运输系统的确定556.1.2矿车的选型及数量556.1.3采区运输设备的选择576.2 矿井提升系统57第7章 矿井通风与安全597.1 矿井通风系统的确定597.1.1概述597.1.2矿井通风系统的确定597.1.3主扇工作方式的确定607.2 风量计算与风量分配607.2.1矿井风量计算的规定607.2.2风量计算617.2.3风量分配627.2.4风速的验算637.2.5风量的调节方法与措施647.3 矿井通风阻力计算647.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力647.3.2矿井等积孔计算677.4 通风设备的选择677.4.1主扇的选择计算:687.4.2电动机的选择697.4.3反风措施697.5 矿井安全技术措施707.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸707.5.2火灾与水患的预防707.5.3其他事故的预防717.5.4避灾路线及自救71第8章 矿井排水738.1概述738.2 矿井主要排水设备738.2.1排水方式与排水系统简介738.2.2主排水设备及管路的选择计算73第9章 技术经济指标77参考文献79总结80致谢辞81附录182微波在矿物处理中的新发展82附录289Recent developments in microwave processing of minerals89VI绪论我国的煤炭资源丰富，储量和产量均居世界前列。特别是近年来随着国民经济的发展和综合国力的提高，石油、天然气、水力、核电等其他能源有了较大的发展，但是煤炭仍然是我国的主要能源，预计在今后相当长的时间内这种状况不会有根本性改变。自2002年以来我国煤炭行业呈现上升的趋势，国家对煤炭行业加大了管理力度，主张建设生产集中化矿井，减少煤矿安全事故。这就对我们从事采矿事业的工程技术人员有了更高的要求。作为一名即将从事煤炭行业的采矿专业学生，感到很荣兴，也感到自己身上的担子很重。在通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，为了能更好的巩固和运用这些知识，借毕业设计这个机会我做了东荣一矿（6#、8上#、8下#）2.4Mt/a新井设计，而且我在毕业实习中也收集到了很多东荣一矿的资料。本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括开拓方式、采煤工艺、支护方式、设备选型以及矿井的各个系统。本设计包括通风安全方面、采煤工艺方面、岩石力学方面以及CAD制图方面的知识。在设计时，需要对矿井的地质情况、煤层的受力等情况进行分析等工作。我通过做本次毕业设计，学到更多的采矿专业知识，巩固我所学过的各种知识，并且能够很好的运用他们，从而也为我以后的工作打下良好的基础。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置东荣一矿位于双鸭山煤田东部，距市中心55km， 东荣一矿交通四通八达有依饶公路路经东荣一矿，距红兴隆16km与福前线接轨。矿区铁路由双市经四方台矿、七星矿至东荣一矿，交通极为方便。见东荣一矿交通位置示意图 11。 1.1.2地形地势东荣一矿勘探区地势平坦，标高一般都在100m左右，最高标高170m。1.1.3气象及地震情况该区属大陆性寒温带气候，温差变化较大，夏季最高气温达到38，历史最大降雨量为737mm，平均降雨500mm，每年7、8、9三个月份为降雨期，年平均降雨量在452737mm。冬季最低气温达到零下39，一般为零下2030，冻土带深达2m以上。冻结期每年10月至翌年4月。根据中国地震裂度区划图2001双鸭山地区地震裂度小于6。1.1.4水文地质情况七星河从该区东侧流入挠力河，最后注入乌苏里江。1.1.5煤田开发史东荣一矿煤田为新近开发，无开发历史。1.1.6工农业生产及煤炭建设规划概况东荣一矿井田周边有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分农产品及生产原料。矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供。1.1.7水源及电源东荣一矿供水水源位于东荣一矿东部，共有水源井5眼，井深均为31.5m（1、2、3、4、5），其中只有三眼水井（3、4、5）正常运行，二眼（1、2）备用。水源井取第四系砂层水，每眼水井供水量为160m3/h，三眼水源井24h供水量为11720m3。三眼水井都是取第四系砂层水，铁锰含量超标，人体必需的微量元素铜、锌少。由于对水源井进行了全面净化，铁、锰指标基本达到了国家饮用水要求标准。可以满足东荣一矿居民生活用水的需要。图11交通位置图1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地质情况详见图12，煤层综合柱状图。东荣一矿为全隐蔽区，地层发育较简单，即由煤系、煤系基底以及上覆新生界第四系组成。其地层层序由老至新分述如下：1、元古界兴东群大盘道组（Pt1dq）：广泛分布于煤田外围，构成煤系基底，由石榴石片岩、石英黑云母片岩、含磁铁石英岩、石墨大理岩、花岗片麻岩组成的深变质岩类。厚度大于7400m。2、中生代早白垩系上统鸡西群：为一套陆相碎屑建造，不整合于下元古界地层之上，根据岩性与测井曲线反应又可分为城子河组（k1ch）和穆棱组（k1m）。（1）城子河组（k1ch）：由一套陆相碎屑岩类组成。最大厚度达到550m，旋迴性较明显。含煤地层受基底起伏控制，厚度变化大，煤层发育范围被基底起伏所限。本组岩性多由灰白色中细砂岩、灰色粉砂岩组成，含有少量薄层凝灰岩及泥岩。 （2）穆棱组（k1m）：由一套陆源深水相为主的碎屑岩类组成。厚度由北往南逐渐增厚，最大厚度达500m，与下部城子河组（k1ch）整合接触。含煤及旋迴性差，不含有可采煤层，含有小于0.5m的煤层35层，岩性多以灰色粉砂岩、灰白色细砂岩及少量灰白色的粗砂岩及薄层凝灰岩、泥岩组成。 （3）第三系：富锦组（Nf），以细、中粗粒泥质胶结的砂岩为主，夹黄绿色粉砂岩，呈半胶结状。下部砾岩层与城子河组地层为不整合接触，其上被第四系地层所覆盖。 （4）第四系：广泛分布于矿区范围内，主要由冲积、洪积碎屑物组成，多由粘土、亚粘土及砂层组成。粘土为弱含水或不含水，具有良好的隔水性能。1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造本区地质构造较简单主要有断裂、褶皱。断裂为主、褶皱次之。井田南部、东部局部有向斜构造，井田范围内主要有六条断层，叙述如下：F1断层： 位于东荣一矿东北部，走向近115125，倾向SW，倾角75，落差50-70m，正断层。 控制程度可靠。F10断层：位于东荣一矿中央， 断层走向132150, 倾向NE，倾角75，落差在030m，正断层。8号煤层采区巷道实见，控制程度可靠。F13断层：位于东荣一矿西部，断层走向130140, 倾向SW，倾角 7，落差015m，正断层。深部860孔实见， 控制程度较可靠。F14断层：位于东荣一矿西部， 断层走向127131,倾向SW，倾角 75，落差2040m，正断层。 控制程度较可靠。F17断层： 位于东荣一矿西南部，东荣勘探区边界断层，断层走向138153，倾向SW，倾角75，落差在70100m，正断层。 控制程度较可靠。F18断层： 位于东荣一矿西南部，为东荣勘探区西部边界断层。断层走向140150,，倾向NE，倾角75，落差1635m，正断层。 控制程度较可靠。南部断层：位于东荣一矿南部，为东荣勘探区南部边界断层。断层走向60112的弧形断层,倾向S，倾角80，落差6001500m，逆断层。控制程度可靠。详见东荣一矿断层统计一览表： 表1-1 东荣一矿井田断层统计一览表序 号断层编号性质产 状落差(m)可靠程度走 向 倾 角（）1F1正SW7050-70可靠2F10正NE750-30可靠3F13正SW750-15较可靠4F14正SW7520-40较可靠5F17正SW7570-100较可靠6F18正NE7516-35较可靠7南部断层逆S80600-1500可靠1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征煤层倾角在 5.7 -30 ，平均8，详见煤层综合柱状图。图1-2 煤层综合柱状图1.2.4岩石性质、厚度特征煤层顶底板性质较稳定厚度一般都大于7m,多为砂岩。1.2.5井田内水文地质情况本井田水文地质类型为中等，其划分的主要依据为：1、单井涌水量：从1984年建井到2006年底，由投产初期的矿井涌水量为346.9m3/h左右，到2006年7月矿井涌水量为500m3/h，尤其是1997年以来，矿井涌水量有增大趋势，据此条水文地质类型又偏复杂。2、开采受水害影响程度：采掘工程在一定程度上受水害影响，但因资料较清楚，不威胁矿井安全，从这一条看符合水文地质条件中等。3、防治水工作难易程度：矿井防治水工作较简单，主要是进行水文补勘，查清第三、四系厚度及水位动态，以合理确定回采上限和采掘针对性的防治水措施，及时查清巷道和空区积水，及时探放。4、受采掘破坏或影响的含水层：矿井充水主要含水层是煤系裂隙含水层，含水较丰富，单位涌水量为1.2L/sm，且以静储量为主。孔隙裂隙、含水层补给一般，只是含水层之间的相互补给。据此水文地质类型符合中等。综上所述，根据矿井水文地质规程第4条分类原则，确定该矿井水文地质类型为中等偏复杂。图1-3 东荣一矿矿井涌水量与时间关系曲线图表1-2 岩石力学强度指标表岩石 名称抗压强度c(MPa)抗拉强度t(MPa)摩擦角()内聚力C(MPa)砂岩20-2004-2535-508-40表1-3 煤层特征表序号煤层名称层间距（m）围 岩煤的牌号硬度容重煤层稳定性煤厚（m）倾角顶板底板16#33.822粉砂岩细 砂 岩长焰煤、贫煤、弱粘结煤中硬1.34较稳定163828上#粉砂岩粉 砂 岩长焰煤、贫煤、弱粘结煤中硬1.36较稳定145838下#中砂岩粉 砂 岩长焰煤、贫、烟、无烟、弱粘结煤中硬1.39较稳定2.0581.2.6沼气、煤尘及煤的自燃性 东荣一矿历年来瓦斯涌出量来看，相对涌出量波动在12m3/t之间。1995年2002年瓦斯量有所上升，达到35m3/t，仍属低沼气矿井。从实测瓦斯量可以看出矿井瓦斯出量与煤层埋藏深度、地质构造和岩浆岩有关。其变化规律为：1、随着深度的增加，瓦斯含量逐渐增加。2、向斜轴部区瓦斯含量增加。3、接近岩浆岩体区，瓦斯含量增加。本区煤层有自然发火现象。东荣一矿煤尘爆炸指数为3638，是最危险、最易引起爆炸的指标。1.2.7煤质、牌号及用途本地区煤层通过钻孔化验和矿井生产的实际开采证实，煤种有长焰煤（CYM）、弱粘结煤（RNM）、贪煤（PM）、无烟煤（WYM）、气煤（QM）等。工业用途主要为动力用煤，也可以作为配焦部分用煤。 本区煤层由于受岩浆岩侵入，煤质变化较大，线以东受岩浆岩影响较小，挥发分大于35，胶质层35mm；线以东受岩浆岩影响较大，挥发分小于15，胶质层为0。综上所述煤质特征：本井田依据“中国煤炭分类标准（GB5751-86）”，采用精煤干燥无灰基挥发分Vdaf()，粘结指数GRI（或Y），及奥亚膨胀度b（）作为指标来划分煤种。东荣一田煤层含特低硫、低磷、低中富灰煤，中等高发热量，低中高变质的长焰煤（CYM）、弱粘结煤（RNM）、气煤（QM）、贪煤（PM）、气煤（QM）以及无烟煤（WYM），可以作为民用及动力用煤。1.3 勘探程度及可靠性本矿井的勘探分普查、精查、补堪和深部补堪四类。A级储量1、煤层对比可靠，煤层的厚度、结构、已经查明，可采煤层的连续性已经确定。煤类、煤质特征及煤的工艺性能已查明。2、岩浆岩对煤层及煤质影响已查明。3、各项勘查工程已达到勘查阶段的控制要求。B级资源储量1、煤层对比可靠，煤层厚度，结构已经查明，煤类、煤质特征及煤的工艺性已基本查明。可采煤层的连续性已经确定。2、岩浆岩对煤层及煤质的影响查明。3、各项勘查工程达到勘查阶段的控制要求。C级储量1、煤层对比基本可靠，煤层厚度、结构、煤质等基本初步查明。2、构造已初步查明。3、各项勘查工程达到勘查阶段的控制要求。第2章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1井田周边状况东荣一矿地质条件较为特殊，主要的地质构造为断层。东起各煤层露头及F1断层，西至F18断层，北起各煤层露头线，南至东荣南部断层。东西长10.5km，南北宽6km，勘探面积43.2km2。断层落差较大。2.1.2井田境界确定的依据1、保证井田合理的走向长度及倾向长度；2、以大的断层为矿界；3、以保证井田的合理尺寸，及与邻近矿区处理好关系。2.1.3井田未来发展情况由于本井田几条断层的影响，投产时的产量可能不能及时达到设计生产能力，但随着开采深度的增加，煤层赋存条件好，采用新技术防治矿井瓦斯，产量会有较大的提高幅度。2.2 井田储量2.2.1井田储量计算参加储量计算的煤层有6#、8上#、 8下#共三层煤。根据煤炭资源地质勘探规范规定，工业指标确定为倾角小于25煤层，能利用储量选用厚度0.70m,灰分40%；暂不能利用储量厚度为0.600.70m,灰分在40%-50%之间。倾角为8，能利用储量厚度选用0.60m,暂不能利用储量选用0.500.60m。2.2.2保安煤柱保安煤柱是对相应的建筑物、河流、铁路的保护。对于必须留设保护煤柱的建筑物和构筑物，当其形状规整，且长轴与煤层走向或倾向平行时，宜采用垂直剖面法圈定保护边界。1、工业场地保护煤柱按照数字标高投影法，工业场地压煤近似为梯形。2、煤层内煤柱一般来说，井田边界煤柱30m，河流保护煤柱为河床两侧各40m，大的断层一侧留煤柱50m，有时也要根据具体的情况而定。（1）井筒煤柱地面受护面积，包括井架、提升机房和围护带，围护带的宽度为15m，主副井筒保护煤柱以岩层边界角圈定。（2）工业广场地面受护面积包括工业产地内为煤炭生产直接服务的工业厂房、服务设施和围护带，围护带的宽度为15m，煤按岩层移动角圈定。详见表21。表21地质条件及冲积层和基岩移动角值井 筒垂 深煤层 厚度煤层倾角冲积层厚度200m5.13m8456872.67020m（3）煤柱留取尺寸在区段运输平巷和轨道平巷之间留设区段煤柱，对一般煤质和围岩条件的近水平、缓斜及倾斜煤层、薄及中厚煤层不小于815m，厚煤层不小于1520m。详见表22。断层煤柱留取尺寸：断层落差很大，断层一侧煤柱宽度不小于30m，落差较大的断层一侧煤柱一般为1015m，落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。井田境界煤柱按30m留设。表22护巷煤柱尺寸名称薄及中厚煤层厚煤层备注巷道一侧两巷之间巷道一侧两巷之间水平大巷3040m4050m煤层倾角较小时煤柱可小一些采区上（下）山20m左右20m左右3040m2025m2.2.3储量计算方法采用分水平及投影块段法，用煤层真厚度和斜面积计算储量，块段平均厚度采用钻孔见煤厚度，以算术平均法求出。计算公式： 式中Q 块段储量,万t；S 块段平面积，km2； 煤层平均倾角，；M-块段平均厚度，m；煤的容重，g/cm3。详见表23 可得=44405.131.36/cos8=31281.4万t可采储量Z=（ZC+P）C=（31281.4-3128.14）0.8=22522.6万t块段面积在1：10000的煤层储量计算图上用电子求积仪求得，块段倾角采用余切尺量得。表23容重采用：序号煤层号容重/（g/cm3）161.3428上1.3638下1.392.2.4储量计算的评价本矿井的煤层发育良好，厚度较稳定，倾角缓傾，井田范围内大的构造控制可靠，水文地质条件中等，储量计算较为可靠。煤层储量见表24。表24可采储量计算表煤 层工业储量（万t）煤柱损失（万t）设计可采储量（万t）矿 界断 层井筒及工业广场其它69793.1576.34368.04105.67458.67027.68上8841.7368.92332.2899.844440.56320.128下12646.5299.59480.14151.51446.719174.84合计31281.4244.851180.46357.021345.8122522.562.3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矿安全规程，煤矿生产许可法和劳动法有关规定，结合东荣一矿的实际情况，拟制定工作制度如下：本人所设计的矿井采用的工作制度为年工作日330d，日提升16h，采用“四六”作业制，三班生产，一班准备。2.3.2设计生产能力和服务年限1、矿井设计生产能力是确定原则（1）地质条件（2）国民发展需要和国内外市场需求（3）技术装备和管理水平（4）充分考虑科学技术进步等因素（5）投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定。2、确定矿井生产能力的重要因素矿井与水平服务年限计算公式T=Z/(AK)式中T设计计算服务年限，a；Z可采储量，万吨；A年产量，万t/a；K储量备用系数，宜采用1.21.4。矿井生产能力的大小主要根据井田储量、煤层赋存状况、地质条件等情况来确定。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：1.8 Mt/a方案：2.4 Mt/a方案：3.0 Mt/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矿井服务年限的确定矿井服务年限的计算公式如下：T=Z/(AK)式中： Z矿井设计可采储量，Mt；A生产能力， Mta；K 矿井储量备用系数，K.21.4。表2-5 矿井服务年限表矿井生产能力（Mt/a）矿井服务年限a第一水平设计服务年限（a）煤层倾角小于25煤层倾角25-45煤层倾角大于453.0及以上6030_1.2-2.4502520150.45-0.940201510根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。 依据以上拟定的矿井生产能力，矿井服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案：1.8 Mt/a （）89a方案：2.4 Mt/a （）= 67a方案：3.0 Mt/a （）= 54a参照煤矿工业矿井设计规范规定，方案B较合理，即：矿井生产能力B2.4Mta，矿井服务年限67a。 第3章 井田开拓3.1概述井田开拓是井田建设的重要部分，如何经济、合理的建设成生产集中的大型矿井是井田开拓的宗旨。东荣一矿建设必须严格按照基本建设程序办事，根据精查报告确定的煤层自然产状，构造困素，顶底板条件，冲积层结构，地形及水文地质条件等，确定矿井开拓方式必须充分考虑多个主井工艺系统的机械化装备水平。矿井机械化程度的高低的不仅直接影响井型和经济效果，而且往往由于提升，运输设备的革新发展，而引起开拓本身发生变化。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1井筒形式和井筒位置、井筒形式的确定东荣一矿井田的地质特征决定了它的开拓方式，平硐开拓方式技术上不合理，应直接否定。现依据东荣一矿井田的地形，地质构造，煤层赋存等因素，提出三种井筒开拓方案，具体情况如下：方案I 双斜井开拓方案II 主立井副斜井开拓方案III 双立井开拓以上三种井筒开拓方案技术比较如下：I、双斜井开拓斜井的优点是与立井相比较得到的具体优点如下：（1）井筒装备和地面建筑物少，不用大型提升设备，钢材消耗量小。胶带输送机提升增产潜力大，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。（2）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，井底车场及硐室都比投资少。缺点：（1）在自然条件相同时，斜井要比立井长得多。围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，采用绞车提升时，提升速度低，能力小钢丝绳磨损严重，动力消耗大，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。（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。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,有时难以通过。（3）斜井通风风路较长，对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。适用条件 ：（1）煤层赋存较浅，垂深在200m以内。（2）煤层赋存深度为0500m。（3）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。（4）井筒不需要特殊方法施工的缓倾斜及倾斜煤层。技术评价：东荣一矿井田垂深可达-720m，根据煤层的赋存情况，技术上、经济上均不合理，因此东荣一矿不宜采用双斜井开拓。II、主井立副斜井开拓优点：（1）兼有斜井和立井的优点，主井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低。（2）副井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。缺点：（1） 如果井口相近，则井底相距较远，井底车场布置，井下的联系就不太方便。（2）如井底相近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调度及联系不方便，占地面积大，相应地增加了煤柱损失。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，如用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。III、双立井开拓优点：（1）井筒为圆形断机结构合理，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。（2）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机械化程度高，易于自动控制。缺点：与斜井优点相对应。适用条件：煤层赋存深度2001000m，含水砂层厚度20400m,立井开拓的适应性很强。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：根据东荣一矿井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案可行。但石门较长，通过比较立井较斜井长度较短，技术上是可行的。根据上述井硐开拓方案的技术比较，确定方案III双立井开拓方案在技术上可行。2、井筒位置对矿井井筒位置有以下的要求：（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有较好的水文，围岩和地质条件。（2）井筒沿煤层倾向的位置，应使总的石门工程量小，初期工程量及投资小，建井期短，且煤柱损失小。（3）井筒沿走向的有利位置应在井田的中央。当井田储量呈不均匀分布时，应在储量分布的中央，在此开成两翼储量比较均衡的双翼井田，应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。从东荣一矿井田的剖面图及平面图上看，综合考虑水平划分、储量的分布及主要巷道布置，双向来车运煤及产量均衡。确定井口的位置在整个井田的储量中央，坐标为：主井：-24400、64260副井：-24320、642103.2.2开采水平数目及标高开采水平通常是指水平大巷所在的水平标高，一般情况下与阶段的水平相同。开采水平的尺寸以水平垂高表示。水平垂高是指该水平开采范围的垂高。合理的水平垂高的要求：（1）具有合理的阶段斜长（2）具有合理的区段数目（3）要有利于采区的正常接替（4）要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量（5）经济上有利的垂高根据以上各方面原因及本井田的实际情况，现确定水平划分方案如下：方案一：两水平上下山开采 水平标高 -100m，-460 m 阶段垂高 410m 一水平储量20232.7万t 二水平储量2289.9万t 一水平服务年限60a 二水平服务年限7a方案二：三水平上山开采 水平标高 110m,400m，-600 m 阶段垂高 340 m，240 m，240 m 一水平储量 10465万t 二水平储量 6976.8万t 三水平储量 5080.8万t 一水平服务年限31a 二水平服务年限21a 三水平服务年限15a参照上述二种方案的各项数据，各方案评价如下：方案一：该方案的阶段垂高，设计不符合煤矿安全规程规定，初期投资大，见效慢，本方案不可取。方案二：该方案的一水平服务年限及垂高均符合煤矿安全规程规定，并且充分考虑了该矿井均衡发展的要求，根据本井田的实际情况，本方案技术上可行。3.2.3开拓巷道的布置水平巷道的主要任务是运煤、运矸，运料和运输人员，以及通风，排水系统铺设管线。对大巷的基本要求是便于运输，利于掘进和维护，能满足矿井通风安全的需要。根据煤层埋藏特征和煤炭设计规范的有关规定，并考虑到各煤层的间距较小，宜采用集中大巷，采区联合布置方式，为减少煤柱损失和保证大巷维护条件，运输大巷布置在8下#煤层的底板岩石中，上水平的运输巷用做下水平的回风巷，这样有利用井下运输效率。生产系统较简单。、开拓巷道布置方式的选择根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为全煤组集中布置（称集中运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和单煤层布置（称分煤层运输大巷）。采用集中运输大巷时，各煤层（组）间用采区石门联系。当煤层倾角太大时，层间联系也可用溜井或斜巷。各种方式的适用条件如下：一、集中运输大巷适用条件（1）自然发火严重，便于分区，分段处理事故；（2）下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护；（3）井田走向长度大，服务年限长；（4）采区尺寸大，石门长度短；（5）适于煤层层数多，层间距不大的矿井；（6）煤质牌号相同，要求分采分运。二、分组集中大巷适用条件（1）按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；（2）煤层数多，层间距大小悬殊；（3）多水平生产，容易解决运输，通风的干扰。三、分煤层大巷适用条件（1）井底车场或平硐在煤层顶板；（2）井田走向长度短，服务年限不长；（3）煤层数不多，层间距大，石门长；（4）各煤层底板均有坚硬岩层；（5）产量，风量均大，需要疏解；（6）煤质牌号不同，要求分采，分运。2、方案比较根据规定，对技术可行的方案进行经济比较 方案一、分组集中运输大巷 方案二、集中运输大巷 如表3-1和表3-2表3-1 开拓方案技术经济分析比较表方 案优 点缺 点适 用 条 件 方案一1、总的巷道工程量较少2、生产比较集中3、采区巷道联合布置4、大巷维护容易，运输条件好石门长度较大1、可采煤层数目多，间距大小不同2、采区巷道为分组集中联合3、井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期短 方岸二1、大巷工程量少2、生产区域比较集中，运输条件好3、采去行道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大4、大巷维护容易1、总的石门长度大2、初期工程量大3、建井时间较长4、有反向运输1、煤层间距大2、井田走向长度大，服务年限长3、下部煤层底版有坚硬岩层，采区尺寸大，石门长度短表3-2 比较方案费用表 方 案 项 目 方 案 一 方 案 二 上下山（万元） 2196 1098 石 门（万元） 1138.3 1499.5 总 计（万元） 3334.3 2597.5根据上表所述本设计井田的可采煤层为6#、8上#、8下#煤层联合开采，各煤层的煤质相同，不需要分采分运。所以根据本井田的实际情况，本井田采用集中运输大巷和采区式石门布置方式。3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1井筒形式和数目根据井田的地形地势，煤层赋存，地质构造等因素，经过第二节中井筒形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井开拓，即一主一副两个井筒。详见井筒开拓方案示意图：图3-1 方案一 双斜井开拓 图3-2 方案二 主斜副立井开拓图3-3 方案三 双立井开拓3.3.2井筒位置及坐标井筒位置就是结合自己所设计的矿井的地质情况来确定井筒沿煤层走向和倾斜方向上的具体尺寸，并用直角坐标和方位角予以表示，选择井筒位置的条件：1、地面条件（1）地形与工程地质条件（2）工业场地占地面积（3）生产建设与住宅位置（4）煤的运输方向2、 井下条件（1）根据地质条件确定井筒位置（2）勘探程度和初期工程量（3）煤柱量（4）按运输量确定井筒位置根据本井田的实际情况，并考虑到上述的条件，该设矿井井筒位置详见开拓示意图，其井筒井口坐标为：主井：-24400、64260副井：-24320、642103.3.3水平数目及高度水平设置总的原则是尽量加大一个水平的开采范围，资源储量和服务年限，使之适应高产高效；集中化生产的要求，同时尽量减少水平的设置，基于以上原则，同时根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，合理的水平划分方案的技术分析和经济评价，该设计矿井在110m水平标高处划分一个水平，阶段垂高340m，阶段斜长为2400m，在110m水平标高上布置水平开拓巷道，第二水平标高为-400m，阶段斜长为1724m，第三水平标高为-600m，阶段斜长为1724m井底车场及各类硐室井田范围内各上、下山联合开采。3.3.4石门、大巷数目及布置本设计矿井开拓巷道布置方案已在技术上进行合理的分析和经济上进行合理的经济评价，确定本设计矿井采用的开拓巷道布置方式为集中运输大巷及采区石门布置。本设计矿井走向长度很大，倾向也很大，因此大巷和石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计在本设计中基本相同。其内部设施也基本相同。巷道断面设计合理与否，直接影响煤矿生产的经济效果和生产的安全条件，其基本原则是在满足安全与技术要求的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低造价并有利于加快施工速度。该设计矿井大巷，大巷断面为半圆拱形，采用锚杆支护，石门断面的各项内容见图。图3-4 大巷断面图3.3.5井底车场的形式选择 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和生产。具体条件和因素如下：1、设计依据（1）井筒及数目；（2）矿井开拓方式；（3）矿井地面及井下生产系统的布置方式；（4）矿井设计生产能力及工作制度；（5）矿井主要运输巷道的运输方式；（6）矿井瓦斯等级及通风方式；（7）各种硐室有关的资料。2、设计要求（1）应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；（2）尽可能提高井底车场的机械化水平，简化调车作业，提高井底车场通过能力；（3）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（4）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；（5）井底车场线路不止应该结构简单，运行及操作系统安全可靠，管理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护；（6）为了保护井底车场的巷道和硐室，在其所在范围内应该留设相应的保安煤柱。3、立井井底车场的基本类型（1）环形式：立式、斜式、卧式；（2）折返式：梭式、尽头式。4、井底车场形式选择（1）保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性，调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；（2）操作安全，符合有关规程、规范，井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（3）施工方便，各井筒间、井底车场与主要运输巷道间能迅速贯通，缩短建井工期；（4）当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下存车线和调车线，可选择立式井底车场；（5）井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车时，其卸载站（即主井车线）可布置折返式，亦可布置环形式。但其装车站的线路布置必须与其相对应。 综上所述，结合本设计矿井的有关设计参数，通过对各种形式井底车场的适用条件及优缺点做简单比较后，初步拟定本设计井田井底车场形式为折返式车场，采用两翼来车的形式。3.3.6煤层群的联系本矿井共有三层煤，即：6#、8上#、8下#煤层，参见可采煤层特征表及巷道开拓方案示意图。大巷布置在48#煤层的底板岩石中。开采时采用下行式开采。3.3.7采区划分将井田划分成若干采区时，应考虑如下所述原则：（1）根据煤炭工业设计规范采区宜双面布置，当受地质条件限制时或安全上有特殊要求时，可单面布置；（2）如果井田走向长度不大，两翼均不超过1500m，可以不划分采区，直接从井田边界进行后退式回采，采区走向长度根据煤层地质条件，开采机械化水平，采区储量，生产能力与巷道维护等因素综合考虑；（3）初步设计一般负责划分第一水平全部采区，故需要沿井田走向全长统一考虑，作到初后期统筹兼顾，不但要全井合理，更要有利于初期；（4）采区划分要考虑采区接续关系，便其适应各翼储量及产量分配，要适应充填注砂井，回风井的既定位置，