双鸭山矿业集团东荣三矿3.0Mta新井设计

摘 要本设计为双鸭山矿业集团东荣三矿3.0Mt/a的新井设计。此矿区内有5层煤全区可采，且其均为厚煤层，煤层平均厚度为3.9m，走向长度为8km，倾向长度为3.1km，煤层平均倾角为12。本井田内可采储量为326.2Mt，服务年限为78a。煤的工业牌号为肥气煤。本设计采用立井多水平开拓，联合开采和集中大巷布置，大巷采用10t架线式电机车牵引5t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： 井田开拓 开采水平 走向长壁 采煤工艺AbstractThis new mine is designed for ShangyaShan mineral industry group limited liability company the third coal mine,which capacity is 3.0Mt/a.There are 4 coal seams can be adopted in this area, and the average thickness in coal seam is 3.9 meters. It is 8,000 meters along the longwall,and is 3,100 meters along the inclined longwall, the average rake angle is 12.0 degree in this coal seam.The whole of recoverable reserves is 326.24 million ton，which can be serviced 78 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, adopting the single lamella arrange the sum the cent set concentrates the main roadway arranges, the main roadway adopts 10 ton a line type electrical engineering cars lead 5.0 ton bed unload type car, pit tub carriage.The mining technology is along the longwall coal mining, and the mining texhnology is full-mechanized,the gob waste treats method is complete caving method.Key Words： vertical shaft development mining Level longwall coal minning coal mining technology 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矿区经济概况21.1.3本矿区邻矿区煤炭生产建设及规划情况31.1.4气象 地震31.1.5地形 地势31.2 地质特征41.2.1矿区范围内的地层情况41.2.2构造41.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征61.2.4 岩石性质、厚度特征71.2.5井田内水文地质情况81.2.6瓦斯、煤的自燃、地温及顶板情况81.2.7煤质、牌号及工业用途91.3勘探程度及可靠性10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井田未来发展状况112.2 井田储量112.2.1井田储量计算112.2.2保安煤柱122.2.3储量计算方法122.2.4储量计算评价132.3矿井工作制度 生产能力及服务年限132.3.1工作制度132.3.2生产能力142.3.3矿井设计服务年限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影响本井田设计矿井开拓方式的因素及具体原因153.1.3确定井田开拓方式的原则153.2矿井开拓方案的选择163.2.1井硐形式和井口位置163.2.2开采水平数目和标高253.2.3开拓巷道的布置263.3选定开拓方案的系统描述273.3.1井筒形式和数目273.3.2井筒位置及坐标273.3.3水平数目及高度273.3.4石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置273.3.5井底车场形式的选择303.3.6煤层群的联系313.3.7采区划分313.4井筒布置及施工333.4.1井筒穿过的岩层性质及井筒维护333.4.2井筒布置及装备333.4.3井筒延伸的初步意见343.5井底车场及硐室363.5.1井底车场形式的确定及论证363.5.2井底车场的布置 存车线路 行车线路布置长度373.5.3井底车场通过能力验算403.5.4井底车场主要硐室403.6开采顺序423.6.1沿井田走向的开采顺序423.6.2沿井田倾斜方向的开采顺序423.6.3采区接续计划433.6.4“三量控制”情况43第四章采区巷道布置454.1采区概况454.1.1设计采区位置、边界、范围采区煤柱454.1.2采区的地质和煤层情况454.1.3采区生产能力、储量及服务年限454.2采区巷道布置474.2.1区段划分474.2.2采区上山布置474.2.3采区车场布置484.2.4采区煤仓形式、容量及支护554.2.5采区硐室简介564.2.6采区工作面接续574.3采区准备594.3.1采区巷道准备顺序594.3.2采区巷道的断面图及支护方式59第5章采煤工艺625.1采煤方法的选择625.1.1采煤方法的选择625.2 回采工艺635.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备635.2.2工作面循环方式和劳动组织形式64第6章 井下运输和矿井提升666.1矿井井下运输666.1.1运输方式和运输系统的确定666.1.2矿车的选型及数量666.1.3采区运输设备的选择676.2矿井提升系统696.2.1 矿井提升设备的选择与计算69第7章矿井通风与安全717.1矿井通风系统的确定717.1.1概述717.1.2通风系统确定因素717.2风量计算与风量分配727.2.1矿井风量计算的规定727.2.2风量计算737.2.3风量分配767.2.4风速验算767.2.5风量调节方法与措施767.3矿井通风阻力计算777.3.1确定全矿井最大通风阻力和最小通风阻力777.3.2矿井等积孔的计算797.4通风设备的选择807.4.1主扇的选择计算807.4.2电动机的选择817.4.3反风措施817.5矿井安全技术措施827.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸827.5.2火灾与水患的预防827.5.3其他事故的预防83第8章矿井排水858.1概述858.1.1矿井水来源及涌水量858.1.2对排水设备的要求858.2矿井主要排水设备868.2.1排水方式与排水系统简介868.2.2主排水设备及管路的选择计算87第章 矿井主要技术经济指标90总结92致谢93参考文献94附录195附录2105VI绪论大学四年的学习，让我掌握了较多的专业知识，能过这次毕业设计和毕业答辩，更让我了解到了理论与实际的差距，同时也感受到了自己在专业课方面的一些不足之处。本设计为双鸭山矿业集团东荣三矿3.0Mt/a的新井设计，根据毕业实习时在东荣三矿所收集来的地质条件，以及指导教师所分的课题方向，本设计主要是关于新矿井的建设，其中包括了井田开拓、采煤工艺、采区设计、通风安全等方面的设计。本矿井走向长度为8km，倾向长度为3.1km，在本井田内共有5层煤，且其全为厚煤层，平均厚度为3.9m，煤层平均倾角为12。本井田内可采储量为326.2Mt，服务年限为78a。煤的工业牌号为肥气煤。本设计采用立井多水平开拓，联合开采和集中大巷布置，大巷采用10t架线式电机车牵引5t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。本设计能过多方案比较和综合技术比较以及相应的经济比较优化设计，其中开拓方案的比较，以大量的经济数据来核算，以便使设计更加合理。同时在设计过程中，结合了矿井的地质情况、煤层的受力等情况以及国内外的先进经验进行分析，这样使建成的矿井更加与实际相符。通过本次毕业设计，使我学到更多的采矿专业知识，更重要的是，让我所学的理论知识与实践条件相结合了起来，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交通位置双鸭山矿业集团东荣三矿位于黑龙江省集贤煤田东南端，西南距福利镇48km,经福利镇到矿业集团所在地双鸭山市为56km。如下图1-1交通位置图。图1-1交通位置图1.1.2矿区经济概况本区为农业区，工业基础较薄弱。但是，双鸭山矿业集团距本区较近，可以借助老区力量建设新区，人力来源及材料供应条件都是良好的。双鸭山地区现有大型火力发电厂三座。在矿区总体设计阶段。供电电源方案已达成协议，所以，供电电源已经解决。1.1.3本矿区邻矿区煤炭生产建设及规划情况 东荣矿区东西宽811km,南北长1629km。面积为230km2,东荣矿区总体设计规划用三对井进行开发。总规模这6.40Mt/a。本矿井内没有生产、在建及停闭矿，也没有小煤窑。本矿区第三季地层广泛分布，地下含水量较丰富，供水水源较充足。1.1.4气象 地震本地区属寒温带大陆性气候。冬季寒冷。夏季气温较高，年平均最高气温为20.123.7C；年降水量325.7692.3；年蒸发量1095.51460.6，年平均风速4.14.7m/s，风向多偏西风。年平均最低气温为17.423.9C，最低气温可达35C。每年十月至次年五月为冻结期，最大冻结深度为1.552.08m。根据国家地震局资料，东荣及其邻区地震裂度在5以下，过去无强烈地震记载。1.1.5地形 地势本井田处于三江平原的西南部，属高沙漫滩，地势低平，地面标高为5578m，井田东部有双山子，标高164.7m, 南临完达山北，西依索利岗山，标高为107.9m， 北面广阔平坦。本井田内没有大的河流，只有沙流河等季节性河流，从东，西两个方向流入本区。雨季沙流河流量为2.9m3/s.近年来随着农业生产的发展，在井田外侧修筑了一些排水渠道，致使湿地面积有所减少。1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况本井田的可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组。其上为鸡西群穆棱组。在穆棱组上覆有巨厚的第三、第四纪地层。晚侏罗第煤系地层不完全整合于元古界古生界基底之上，基底由元生界麻山群泥盆系青龙山组及侵入的花岗岩组成。上侏罗系上统鸡西群城子河组，这本井的主要含煤地层，该层主要由灰白色长石、石英、砂岩、灰色粉砂岩及少量的泥岩、凝灰岩、砾岩和砂质泥岩等组成。(附煤层综合柱状图1-2)第四系地层在田内广泛分布。主要由砾砂和粗砂组成。中间夹有不连续的亚粘土。在砂层上，伏有粘土及层厚810m的黑腐植土。区内四纪层厚度为东西薄、中间厚、南部薄、北部厚。第四系地层，除在井田内1416层勘探线上部有三块缺失，形成“三窗”外，其余各处均广泛分布。该地层由粉砂岩、泥岩组成。岩石胶结松散。以灰绿色为主，厚度变化不大。本井田内的断层多为正断层，褶曲较少，部分煤层有地表露头，但都有风化的痕迹，经过双鸭山测绘公司的多次勘测，对大部分的地质构造已经基本掌握清楚。1.2.2构造本井田位于三江盆地的西部，三江盆地是中生代以来的一个断陷凹陷地，区域构造属新华夏系第二隆起带北段由一些北北东向展开的次一级隆起带和凹陷带组成，这便导致本矿区形成压扭性断裂和断层，并且其断层多为倾向性断层。由于本井田处于区域性三种构造应力场的复合部位，应力集中构造较为复杂，特别是北部背向斜处构造对煤层的破坏较大，煤的变质程度有所提高，而且部分煤层有露头。 井田主要构造分述如下：1.断层如下表1-1所示：图1-2 煤层综合柱状图表1-1断层特征表序号名称性质产状落差倾角断层可靠性1F48逆NE2017034060可靠2F9正NE35013073可靠3F29正NE3104671可靠4F45逆EW700470可靠5F84正NE4506737可靠6F72正NE67102030可靠7F10逆NS14606073可靠2.岩浆活动：本井田内的岩浆岩以侵入为主，大多呈岩脉及岩床侵入于侏罗纪煤系地层中，为燕山后期产物，以酸性石英闪长岩，中性辉绿岩玄武岩为主，岩浆岩主要分布在F9断层与精查线17之间，或岩床侵入煤层中，使煤层局部变质。1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征本井田开采之煤层主要位于侏罗系鸡西群城子河含煤组，含煤性好，主要可采厚度19.8m，平均厚度为3.9m，地层总厚度700m，含煤系数5.27%，本区煤层发育较稳定，标志层清晰，物性特征明显，煤岩层相对可靠。可采煤层特征如下：16#煤层：全区发育且较稳定，煤层结构单一，厚度较大，煤质稳定，肉眼鉴定为半亮半暗型，块状。由南向北，由东向西增厚，煤层厚度为4.04.8m,平均厚度为4.2m，煤层顶部和底部局部出现了12层夹石，厚度为0.050.10m，岩性多为炭质泥岩，煤层顶板为粉砂岩，底板为炭质细砂岩及含炭质泥岩。煤层有露头，在0标高之上局部不可采。17#煤层： 该煤层基本上全区发育，仅在井田南部的浅部局部不可采，煤层的开采厚度在3.43.8m之间，平均厚度为3.6m，赋存较稳定，结构属复煤层，有12层夹矸，厚0.10.25m，岩性多为页岩，煤层顶板多为中砂岩，底板多为细砂岩。煤层有露头，在10m标高之上发育不稳定，煤变质程度较高，且有风化现象。18#煤层：大部可采煤层，可采厚度3.64.1m，平均厚度3.8m。可采范围内煤层厚度稳定，南西薄，向北、东增厚，结构属单一煤层，局部有薄层炭质泥岩或粉砂岩夹层石，顶板为粉砂岩，细砂岩及中砂岩，底板为细砂岩，砂岩。20#煤层：该层在全井田大部分区域发育，煤层在断层F9之后，逐渐变薄，结构单一，煤层厚度在3.44.4m，平均厚度为4.1m，煤层顶板为粉砂岩，底板为细砂岩。煤层有露头，露头煤质不稳定，且在0标高之上局部不可采。22煤层：全井田发育，只在井田南部浅部变薄，煤层结构较单一，厚度为3.14.0m，平均厚度为3.8m，在井田深部，煤层倾角有变大的倾向，煤层顶板为中细砂岩，底板为中砂岩。煤层在井田中部，有煤层露头，且煤质也有风化的倾向，在10m标高之上发育不稳定，且局部不可采。具体各煤层厚度、结构和顶底板情况分层如下表1-2所示： 表1-2煤层特征表煤层煤厚层间距稳定性结构发育程度顶板底板露头情况范围平均16#4.04.8m4.2m20m较稳定单一全区发育粉砂岩细砂岩有17#3.43.8m3.6m较稳定复杂全区发育细砂岩粉砂岩有12m18#3.64.1m3.8m较稳定单一大部发育粉砂岩中砂岩细砂岩无28m20#3.44.4m4.1m较稳定单一大部发育粉砂岩细砂岩有16m22#3.14.0m3.8m较稳定单一全区发育细砂岩中砂岩有1.2.4 岩石性质、厚度特征煤层顶底板的厚度一般都大于8m,多为砂岩。详见下表1-3。表1-3 岩石力学强度指标表名 称抗压强度/c(MPa)抗拉强度/t(MPa)摩擦角/()内聚力/C(MPa)细砂岩202004253550840粉砂岩1010022030404301.2.5井田内水文地质情况1、井田内各地段的水文地质特征各有不同，现分述如下：第三系孔隙含水层：在井田内广泛分布。其厚度发育规律为由东南往西北逐渐增厚，向东变薄。涌水量为0.0010.83 L/Sm。第三系裂隙透水层：本井田广泛发育，除山坡地区较薄外，其余均很厚。发育规律为：由南往北逐渐增厚。水的主要补给来源是大气降水及山区地下水。涌水量为0.7057L/Sm。基底岩层裂隙水：分布于低山和丘陵地带。由白玉岩、安同山岩及火成岩等组成。对煤系裂隙含水带补给量甚微，而且对矿床充水无影响。煤系裂隙含水带：本含水带是直接充水含水层。它与第三系有水力联系，但很微弱。2、地面水及各含水层之间的水力联系本井田煤系裂隙含水带补给条件不好，隔水性较弱。开采初期，矿井涌水量最大。随着开采的不断进行，水的静储量逐渐消耗，矿井的涌水量将会逐渐减少，并趋于相对稳定状态。矿井在开采过程中，排水将以疏干煤系风化裂隙带的储水量为主。本井田最大涌水量为279m3/h，正常涌水量为237 m3/h。3、井田内的主要隔水层有第四系顶部粘土、亚粘土；中部粘土。亚粘土层和第三系泥岩、砂岩层。1.2.6瓦斯、煤的自燃、地温及顶板情况本矿井属于低瓦斯矿井，相对涌出量1.43m3/t，绝对涌出量为3.95 m3/min，煤尘无爆炸危险，且煤层无自燃倾向性。随着开采深度的延伸，瓦斯涌出量大会给矿井的安全生产带来一定的困难。本矿井瓦斯取样的控制深度为40.5733.2m，在737.5m深以上，甲烷成分为0.7536.75；在400.4633.2m深度为28.1845.26；平均为34.3137.05。二氧化碳一般为6.448.95，瓦斯成份及含量均很低。由于地质报告没有明确提出矿井的瓦斯等级，所以，本设计只能根据上述数据进行分析，同时参考东荣二矿的煤尘及瓦斯情况，初步确定本矿井初期的瓦斯等级为低沼气矿井，并没有煤尘爆炸危险和自燃发火倾向。本矿井的恒温带温度为5.6C，深度为30m。400m水平的平均地温为20.5C；700m水平的平均地温度为28.3C。煤层顶底板岩石主要为粉砂岩和中细砂岩。抗压强度一般在6001100kg/cm2左右。预计本矿井各煤层顶底板类别均在一级以上。1.2.7煤质、牌号及工业用途1、煤种及其变化本矿井煤的挥发份一般大于30，属低变质煤。各煤层y值平均为59m/m，粘结性较低。煤种主要为气煤、肥煤次之，煤种在垂直方向上无明显变化。2、发热量各煤层煤的平均发热量(QfD)为63066849大卡/kg。3、元素分析各煤层碳(Cr)的平均含量为80.8482.66；(Or)的平均含量为10.6112.62；(Hr)的平均含量为5.325.86。说明煤的元素组成稳定，属低腐质煤。4、煤的有害成分灰分：本井田煤的灰分含量(Ag)为10.9624.45，多属中低灰分煤层。硫：各煤层硫的含量均很低，原煤全硫(SgQ)为0.10.41，属特低硫煤。磷：各煤层原煤磷的平均含量为0.0030.061，属特低低磷煤。5、工业用途评价本井田原煤按现行煤炭实用分类法，属于气煤，由于本区气煤低灰、低磷、低硫，具有一定的胶质层厚度，所以，本矿井原煤经洗选加工后可作为优良的配焦和化工精煤。副产品可供动力及民用。6、可选性所有煤层的煤均属于易选中等可选。1.3勘探程度及可靠性矿井总体设计确定，本井田包括精查区，东南部的一块详查区两个区域，其井田的边界范围为北起 F48断层，南至井田边界，西起F9断层断层，东至煤层露头线。在井田范围内，由于地质构造简单，煤层赋存稳定，其勘探程度较精确。对地质勘探程度的评价：井田储量以外，最后一次精查区内又钻了238个孔，13.6万余米，基本上搞清本井田的煤层赋存情况和主要的地质构造情况。但由于设备较落后，因此相当一部分断裂仍是推定的，控制程度还有较大摆动。根据本区断裂的一规律，往往在大断裂附近还有很多较小的断裂，再者由于煤层走向变化大，还可能有新的断裂没有控制，这些都需要在建井和生产过程中给予以注意。有的钻孔孔斜较大，对构造的推定也有一定的影响。第2章井田境界 储量 服务年限2.1井田境界2.1.1井田周边状况本井田北部以断层F48为界，南部以邻矿东荣二矿为界，西以600m标高为界，东以煤层天然露头为界。2.1.2井田境界确定的依据 在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。应按以下原则来划分：1.以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据。2.井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应。 3.划分的井田范围要为矿井发展留有空间。4.保证井田有合理的尺寸，以利于机械化程度的不断提高。2.1.3井田未来发展状况该井田内煤层埋藏较浅，倾角较小，随着技术的进步和勘探水平的提高，井田范围内探明的储量会越来越精确，可能在更深部发现可采煤层，远景储量丰富。2.2 井田储量2.2.1井田储量计算井田内可采煤层为16、17、17、20、22煤层。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。矿井工业储量是指平衡表内ABC级储量的总和。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煤量后乘以采区回采率的储量。2.2.2保安煤柱为保护地面建筑物及工程设施的安全，本设计对井筒及工业广场、规划中的大断层留设安全煤柱。其留设情况如下:1.采区边界留设20m保安煤柱。2.边界断层留设40m煤柱。3.井田内部断层留设30m煤柱。4.地面留设50m煤柱。主、副井筒均位于工业场地内，主、副井筒深度已超过300m，工业场地东西长540m，南北最大宽度为430m，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，工业场地围护带宽度为15m，煤柱按岩层移动角圈定，井田境界煤柱按40m留设，境界线两侧各30m，采区煤柱按20m留设，两侧各20m。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、服务设施和其他基础性设施。按以上计算方法得：工业广场煤柱损失：2.09Mt；周边、断层保安煤柱损失：35.03Mt。损失总量：82.41Mt；总损失率为：20.54%。2.2.3储量计算方法计算储量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)平均厚度视密度；矿井设计储量工业储量永久煤柱；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%；根据储量图、通过等高线块段法计算本井田工业储量为401.188Mt，可采储量为326.2421Mt。2.2.4储量计算评价东荣三矿的煤层相对可靠，煤层厚度比较稳定，倾角较平缓，煤层地板起伏不大，构造控制基本可靠，无岩浆岩，水文地质条件中等，储量计算较可靠。其具体情况如下表2-1所示：表2-1 可采煤层储量总表 单位：万t水平煤层工业储量煤炭损失量可采储量工业场地井田境界断层合计开采损失16#3518.5517.154.86228.21300.17403.612861.4717#3015.9213.1444.17238.46295.77343.382452.6918#3072.5815.2758.9268.38342.55350.062500.4120#3434.7813.0256.42213.25282.69391.072793.3422#3292.3316.9365.23268.38350.54374.852677.49小计16336.1675.46279.581216.681571.721862.9713285.4116#4121.7828.4688.19344.45461.1583.144165.317#4390.124.4884.17283.81392.46458.843570.2618#4510.9327.7999.2311.3438.29513.593668.5220#4999.8424.0487.52292.68404.24569.264066.1322#4757.0929.1891.82323.42444.42541.623868.71小计23779.72133.95450.91555.662140.512666.4519338.9总合计40115.88209.41730.482772.343712.234529.4332624.31计算可得：矿井可采储量为：326.2431Mt。2.3矿井工作制度 生产能力及服务年限2.3.1工作制度根据煤炭工业矿井设计规范规定：(1)矿井工作日按330d计算；(2)每日净提升时间16h；(3)矿井每昼夜四班工作，其中三班进行采掘，一班进行检修。2.3.2生产能力井田煤炭储量丰富(可采储量为326.2431Mt)，地质构造及水文地质简单，煤层赋存平缓(平均倾角12)，煤质优良，具有建设特大型矿井的条件。方案一：建2.4Mt/a的矿井。方案二：建3.0Mt/a的矿井。方案三：建4.0Mt/a的矿井。根据煤矿工业矿井设计规范矿井投产后服务年限不应过长，可由服务年限确定。(附矿井服务年限表2-2)表2-2 矿井服务年限表井型矿井设计生产能力/（Mt/a）矿井设计服务年限/a特大6.03.05.07060大型1.2，1.5，1.8，2.450中型0.45，0.6，0.940小型0.09，0.15，0.21，0.3各省自定2.3.3矿井设计服务年限矿井设计服务年限公式：式中矿井设计可采储量，Mt；生产能力， Mta；矿井储量备用系数，.31.5。矿井设计一般取K1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取K1.5，地方小煤矿可取K1.3 。根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。方案一：32624.31/(2401.4)97.10a；方案二：32624.31/(3001.4)77.68a；方案三：32624.31/(4001.4)58.26a。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骨干作用，同时考虑到本矿井对振兴老东北工业基地的需要，其服务年限也应略长些，从矿井储量条件来看，虽然本井田地质储量大，可采储量多，但是煤层储量大部分集中于二水平，从一水平的服务年限上看，选择选择方案二较要较合理一些，因此最终确定该矿井生产能力为3.0Mt/a，矿井服务年限为77.68a。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东荣三矿与东荣二矿为邻，东荣二矿以立井开拓为主。3.1.2影响本井田设计矿井开拓方式的因素及具体原因1.该井田所在位置属于丘陵地形，南北两侧高，中部平坦，工业场地宜选择在相对比较开阔的阶地上，标高高于50m。2.井田内煤层埋藏深度为50-650m，煤层倾角12左右，其中16#和17#的煤层层间距约为20m，17#、18#、20#、22#之间的煤层间距分别为12m，28m和16m，总体来说，煤层相当集中，可直接采用集中布置联合开采。3.煤层倾角在12左右，且含水层较少，可直接采用上山开采。4.煤层构造相对简单，无大、中型构造，共计7条断层，大断层为井田边界，中央的小断层对矿区的总体布置无太大的影响。5.顶、底板为粉砂岩、粉细砂岩等硬质岩层，稳定性较好。6.煤层厚度较大，而且结构较单一，虽然有煤层中含有少许夹层，但夹层多为页岩、泥岩，并不会对采煤工序产生太大的影响。3.1.3确定井田开拓方式的原则1.合理开发国家资源，减少煤炭损失。2.贯彻执行有关煤炭工业的技术政策,为多出煤、早出煤、出好煤、投资少、成本低、效率高创造条件。3.必须贯彻执行有关煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风系统，创造良好的通风环境，减少巷道维护量，使主要巷道保持良好状态。4.合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产过于分散，为集中生产创造条件。3.2矿井开拓方案的选择3.2.1井硐形式和井口位置(一)井硐形式方案比较：开拓方式的选择应全面考虑各种因素，主要因素包括：井田地质和水文地质条件；地形地貌和地面外部条件；技术装备和工艺系统条件；施工技术和设备条件；煤层赋存和开采技术条件；总体设计和矿井生产能力要求，当地的交通及经济条件等。针对以上因素要综合研究，需通过系统优化设计和多方案技术经济比较确定。1.双立井开拓优点：(1)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，管线短，人员升降速度快，生产系统比较简单，运输环节少，建井速度快，投产早。(2)机械化程度高，易于自动控制。(3)立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升有利。适用条件：煤层赋存深度在2001000m，含水层厚度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：根据本井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，本井田煤层赋存最深650m标高，煤层平均倾角12，满足采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。2.双斜井开拓斜井与立井相比有如下优点：(1)斜井采用胶带输送机，其提升能力和增产潜力大，改扩建比较方便，并且能容易实现多水平生产，并相应地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立井投资少，并且在斜井延伸过程中，生产和延伸相互影响较小。(3)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，井筒结构简单。 缺点： (1)围岩不稳固时，斜井井筒维护费用高，材料提升速度低，能力小，绞车钢丝绳磨损严重，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，需要多占用设备和人力。(2)在自然条件相同时，斜井要比立井长得多。(3)斜井通风风路较长，相对通风阻力也较大，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,井筒的维护也相对困难。(4)由于斜井较长，沿井筒敷设管路、电缆所需的管线长度较大，并且相应地就提出了建井初期的基建费。 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，不含流砂层，并且表土层不厚，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：本井田内部分煤层有露头，根据煤层的赋存情况,可以考虑双斜井开拓。针对本矿井的实际情况和现有的技术条件，可行的方案如下图31所示。图3-1开拓方案示意图3.开拓方案技术比较：方案和方案区别在于第二水平是立井开拓还是暗斜井开拓两方案比较，方案需要多开立井井筒200m，阶段石门850m，并相应增加了井筒和石门的运输，提升，排水费用；方案多开主暗斜井960m(倾角12)，并相应增加了斜井的提升和排水费用，粗略估算表明，两方案费用相差不大，采用立井提升，优点是提升能力大，矿井延伸在条件允许时，增加的设备较少，但施工条件差，施工速度慢，开拓维护费用高，采用斜井提升时，施工速度快，费用低，但需要与暗斜井配套设备，人员，材料运输需转载，考虑到方案的提升，排水工作环节少，人员上下较方便，在方案中未计入暗斜井上下部车场的石门运输费用，以及方案在通风方面优于方案，决定选用方案。(方案与方案具体的基建费用比较如下表3-1所示，由于在建井初期，方案和方案相同，所以只需要比较建井后期；同样，方案和方案也如此。)方案与方案比较同方案与方案类似，从国情上考虑，用暗立井延伸的矿井较少，而且考虑到在技术上，在暗立井通风、运输以及车场布置上，存在一定不可靠性。最后，通过粗略估计，方案比方案中所留保护煤柱的损失多，决定采用方案。(方案与方案具体的基建费用比较如下表3-2所示)余下的方案与方案技术上均可行，水平服务年限也均符合要求，需要通过经济比较，确定优劣。表3-1方案和方案建井后期基建费用表方案方案方案项目工程量(m)单价/元m-1费用（万元）工程量(m)单价/元m-1费用(万元)立井井筒200209000198960203000294副井井筒200109000189960103000291井底车场120027003249002700243主石门160024003847502400180运输大巷550021001155550021001155合计22502163百分率104.02%100%表3-2方案和方案建井后期基建费用表方案方案方案项目工程量(m)单价/元m-1费用（万元）工程量(m)单价/元m-1费用（万元）立井井筒960203000294200209000198副井井筒960103000291200109000189井底车场900270024312002700324主石门450240010813002400312运输大巷550021001155550021001155合计20912178百分率100%104.16%4.开拓方案的经济比较(方案和方案方案)在上述后期的基建费用上，方案与方案相差不大，而初期的基建费用比较表如下3-3所示。通过比较，同时我们也发现方案与方案在前期的基建费用上也不大，因此，我们得进行更一步的经济比较。方案与方案有差别的基建费在上面表中已经比较了，有差别的生产经营工程量和生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于表3-4、3-5、3-6。表3-3方案和方案建井初期基建费用表方案方案方案项目工程量m单价元m-1费用(万元)工程量m单价元m-1费用(万元)主井井筒325209000310.51300203000396副井井筒325159000306110053000331.5井底车场120027003249002700243主石门80024001924502400108运输大巷550021001155550021001155回风大巷5500180099055001800990合计3277.53223.5百分率101.68%100%在上述经济比较中需要说明以下几点：(1)两方案在各采区均布置有三条采区上山，且这些上山的开掘单价近似相同。针对采区上部、中部、下部车场数目相同，两方案虽略有差别，但基建费的差别很小，故不能作为其经济比较的重要指标。(2)采区上、中、下部车场的维护费用均按占采区上山维护费用的20%估算，采区上山的维护单价按采动影响与未受采动影响的平均单价估算。对于方案与方案，我们只算第一水平的采区上、中、下部车场的维护费来作比较。(3)井筒、井底车场、主石门、阶段大巷及总回风大巷和采区中部车场均布置于坚硬的岩层中，它们的维护费用低于15元/am，故比较中未对比其维护费用的差别。(4)立井、大巷、石门及采区上山的辅助运输费用均占运输费用的20%进行计算。(5)在初期投资中，方案在一水平时需多掘运煤上山及轨道上山各30m，在比较中未列入。(6)在列表中，对于风井掘进量，我们假定其是相同的，对于通风费用，我们在矿井的风量相同的条件下，可以根据经验比较判断出方案的费用较高（因为斜井的风路较长一些），但因其差别较小，故我们不作比较。生产经营费工程量比较(如下表3-4）：表3-4 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一区段二区段三区段四区段23.0961.9540.48711243.2723.0961.9530.4878432.4523.0961.9520.4875621.6423.0961.9510.4872810.82采区上山运输一区段二区段三区段四区段1.23.0102040.5377887.471.23.0102030.5375915.591.23.0102020.5373943.731.23.0102010.5371971.86大巷和石门运输一水平二水平1.211159.74(5.50.8)242183.821.216244.67(5.51.6)269202.29大巷和石门运输一水平二水平1.211159.74(5.50.45)239840.271.216244.67(5.50.45)257993.47立井提升一水平二水平1.211159.740.82511048.141.216244.671.529240.41斜井提升一水平二水平1.211159.741.216070.031.216244.671.937037.85采区上山维护（万ma）1.2362964.9534.6710-4144.38采区上山维护（万ma）1.2362102041.2510-4181.76排水/万m3一水平二水平23724365102.3910-421257.3923724365124.8410-425918.28排水/万m3一水平二水平2372436590.2110-418728.6823724365105.2610-421853.24生产经营费比较(如下表3-5）：表3-5生产经营费比较项目方案方案工程量/万t km-1单价/元(t km) -1费用/万元工程量/万t km-1单价/元(t km) -1费用/万元运输提升一区段二区段三区段四区段11243.278432.455621.642810.821521962