鸡西矿业集团新发煤矿1.2Mta新井设计毕业论文

摘 要本设计矿井为鸡西矿务局新发煤矿1.20Mt/a新矿井设计，一共有3层可采煤层，分别为29#、24#、4#，煤层总厚度为4.6m。煤层工业牌号为1/3焦煤，设计井田的可采储量100.82Mt，设计服务年限为60.01a。本矿井设计采用以双立井开拓，划分为两个水平，共十八个采区，双翼开采，两个工作面达产，29#、24#、4#分层开采。集中大巷采用10t架线式电机车牵引，3t底卸式矿车运输，采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺为普通机械化采煤工艺。顶板处理方法为全部跨落法。关键词 矿井设计 立井开拓 走向长壁采煤法AbstractThis design mine is opened by the Xinfa coal mine 1.20Mt/a new mine design for Jixi Mining bureau, This mine altogether has 3 level that can adopt coal seam，which is 29#、24#、4#, The total thickness of coal seam is 4.6M.The coal seam industry quality is 1/3 of coking coal, design well field recover resources 100.82Mt, the design length of service is 60.01 years.This design mine uses the double vertical shaft development,divided as two mining levels, altogether 18 districts, biplane wing mining, two working face reach to produce, 27#、24#、4# consociation mining.The gathering main roadway uses 10 ton wire laying type electric locomotive hauling, 3 ton drop-bottom mine car transportation, the mining coal method is longwall coal mining method, the mining coal craft is the mechanized mining coal.The roof processing method is all cross falls the law.Key word Mine design Vertical shaft development Longwall coal mining method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31.1.3气象及地震情况31.1.4水文地质情况31.1.5煤田开发史31.1.6工农业及原料供应状况31.1.7水源及电源31.2 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41.2.4岩石性质、厚度特征61.2.5井田内水文地质情况61.2.6煤质、牌号及用途7第2章 井田境界、储量、服务年限92.1 井田境界92.1.1井田境界92.1.2井田境界确定的依据92.1.3井田未来发展情况92.2 井田储量92.2.1井田储量计算92.2.2保护地面建筑物及维护带大小92.2.3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、服务年限122.3.1矿井工作制度122.3.2设计生产能力和服务年限132.3.3矿井服务年限的确定13第3章 井田开拓153.1概述153.2 矿井开拓方案的选择153.2.1井筒形式和井筒位置153.2.2井筒的位置183.2.3开采水平的数目及标高193.2.4开拓巷道的布置203.3 选定开拓方案的系统描述213.3.1井硐形式和数目213.3.2井筒位置及坐标223.3.3水平数目及高度223.3.4石门、大巷数目及布置233.3.5井底车场的形式及选择243.3.6煤层群的联系253.3.7采区划分253.4 井硐布置和施工263.4.1井硐穿过的岩层性质及井硐支护263.4.2井筒布置及装备273.4.3井筒延深意见283.5 井底车场及硐室293.5.1井底车场形式的确定及论证293.5.2井底车场的布置，存车线路，行车路线布置长度303.5.3通过能力计算313.5.4井底车场主要硐室323.6 开采顺序333.6.1沿煤层走向的开采顺序333.6.2沿井田倾向的开采顺序333.6.3采区接续计划333.6.4 “三量”控制情况34第4章 采区巷道布置及采区生产系统364.1 采区概述364.1.1采区布置的要求364.1.2设计采区的位置、边界、范围及采区煤柱364.1.3采区的地质和煤层情况364.1.4采区的生产能力、储量和服务年限364.2 采区巷道布置374.2.1区段划分374.2.2采区上山布置384.2.3采区车场布置384.2.4煤仓形式、容量及支护414.2.5采区硐室简介424.2.6回采工作面的接续434.3 采区准备444.3.1采区巷道的准备顺序444.3.2主要巷道的断面图44第5章 采煤方法465.1 采煤方法的选择465.1.1采煤方法选择的制约因素465.2 回采工艺475.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备475.2.2设备选型475.2.3选择采煤工作面循环方式和劳动组织形式48第6章 井下运输与矿井提升516.1 矿井井下运输516.1.1运输方式和运输系统的确定516.1.2矿车的选型及数量516.1.3采区运输设备的选择526.2 矿井提升系统53第7章 矿井通风安全557.1 矿井通风系统的确定557.1.1概述557.1.2矿井通风系统的确定557.1.3主扇工作方式的确定567.2 风量计算与风量分配567.2.1矿井风量计算的规定567.2.2风量计算567.2.3风量分配587.2.4风速的验算587.2.5风量的调节方法与措施607.3 矿井通风阻力计算607.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力607.3.2矿井等积孔计算617.4 通风设备的选择627.4.1主扇的选择计算:627.4.2电动机的选择637.5 矿井安全生产措施647.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸647.5.2火灾与水患的预防657.5.3其他事故的预防657.5.4人员自救65第8章 矿井排水678.1概述678.1.1矿井水来源及涌水量678.1.2对排水设备的要求678.2 矿井主要排水设备688.2.1排水方式与排水系统简介688.2.2主排水设备及管路的选择计算69第9章 技术经济指标72结 论74致 谢75参考文献76附录177附录282VI绪 论煤炭作为一种不可再生资源，在世界的动力、电力、化工等领域有着举足轻重的重用。随着科技的发展和新能源的出现，煤炭的市场相对过去在缩减，但是我国是个煤炭资源的大国，并且由于石油等资源不足以成为煤炭的替代品，所以我国的目标就是以煤炭资源为基础。由于国家方针的支持，近年来煤炭事业得到了长足的进展，技术、安全、管理等方面也在逐渐的完善中，使我们采矿业在朝新的目标前进。作为一名采矿专业的学生，即将成为煤炭行业的工程技术人员。在通过大学的毕业设计中，我们把大学四年所学到的知识综合的利用上，把实践和理论相结合，做到采矿知识的实际成长。我做了黑龙江省鸡西市新发矿的新井设计，通过之前的收集资料，使我在毕业设计中能够比较合理的设计新发矿的新井。毕业设计中我们对开拓方式、采煤工艺、支护方式、通风安全方面、岩石力学等方面进行了一系列的设计，通过查阅书籍，网络查询等使我们对采矿学有了进一步的了解，并且在遵循高效、高速、安全、经济等有最合理性的原则下进行了此次设计。通过各位老师的不断指导我们的毕业设计也从开始的漏洞百出到现在能够较为合理的设计矿井，这次的设计使我们在采矿专业知识、CAD专业知识上面得到了质的飞跃，为我们将来在工作上打下了坚实的基础，让我们有更多的信心去迎接即将来临的采矿工作。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1交通位置新发矿位于黑龙江省鸡西市境内，距市区中心约4.0km。与滴道矿为邻，东与城子河煤矿西斜井毗连，坐标为：东经: 13048551300000北纬：452115451730新发矿的交通有城（下城子）鸡（鸡西），林（林口）密（密山）两条国有铁路穿过。井田南、北各有一条鸡西至滴道的公路穿过，市区的兴国西路由井田的中部通过。交通极为方便。见图1-1图1-1 交通位置图1.1.2地形地势新发井田地表为平缓丘陵，整个地势为东南高，西北低。海拔最低标高为186m，最高标高为211.3m。1.1.3气象及地震情况本区属于大陆性气候，四季温差悬殊。春季多风，夏季温和且时间短暂，夏秋季多雨，冬季严寒漫长。年平均气温在-1.34之间，最高气温+36.4，最低气温-35。年降雨量316528mm，年蒸发量1165.51200mm，风向以西偏北为主，风力大而猛，一般48级。地震情况：根据国家地震局资料，地震烈度均小于6度。1.1.4水文地质情况新发矿区境内无湖泊、水库和沟塘。有穆棱河，穆棱河为常年性河流，在矿区西部边界流过。本区西南部还有数条南北向季节性河流，雨季时汇入穆棱河。百年一遇洪水位为194.35m。1.1.5煤田开发史 新发为新近开发，无开发历史。1.1.6工农业及原料供应状况新发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水源及电源新发矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均来自鸡西供电局。1.2 地质特征1.2.1矿区范围内的地质情况新发走向为EW，倾向为S,倾角为25。地层厚度为570600m。表土及风化带厚度约2063m，表土中无流沙岩。岩层多由细砂岩及中砂岩构成。详见图（12），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新发范围内的主要地质构造为断层，有极少数的向斜和背斜，其中断层共有3个，都为正断层，铅直地层断距在20140m之间，都是倾向断层。区内构造形态以南西向倾斜的单斜和断裂为主，断层又以 NW向SE倾斜，并行排列的张扭正断层为主，在5、6线之间5B处有一条背斜，无岩浆侵入体。1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存不太深，倾角在 25左右见煤层赋存特征表。 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的厚度一般都大于10m,多为砂岩。1.2.5井田内水文地质情况新建煤矿地形大部分属漫岗，标高在160190米之间，井田北部及中部为河谷水文地质区，西部及南部为丘陵水文地质区。岩层的富水性主要取决于构造裂隙的发育和补给条件，浅部各煤层除大气降水补给地表强风化带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带。由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在着分带规律且有分层规律。如表1-2岩石力学强度指标表 ，如表1-3表1-2 岩石的物理性质指标表岩石 类型颗粒密度(g/cm3)块体密度(g/cm3)空隙率n(%)吸水率（%）软化系数KR凝灰岩2.56-2.782.29-2.501.5-7.50.5-7.50.52-0.86砂岩2.60-2.752.20-2.711.6-28.00.2-9.00.65-0.97泥灰岩2.70-2.802.10-2.701.0-10.00.5-3.00.44-0.54表1-3 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泥灰岩10-1002-1015-303-201.2.6煤质、牌号及用途本矿井煤属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占25.76%，发热量一般在65007500大卡/千。1）物理性质多为亮煤、半亮煤及半暗煤，水平层状构造，结构致密、脆质，垂直节理发育，玻璃光泽，距状或平面断口，镜下多见凝胶化基质，木质镜煤、丝炭，角质化物质较少，树脂体少，透明基质和形态分子含量略等，且发鲜红色，形态分子结构不归整，镜下可见无机物，有石英碎屑及菱铁矿物等。比重在1.351.48g/cm3之间，摩氏硬度约22.5。2）化学性质及煤种煤质变化规律符合希尔特定律： A挥发分随着深度的增加而降低，B煤的变质程度随着深度的增加而提高。上部的87、94两层为1/3焦煤，下部的93、96、98三层均为焦煤。3）煤的工艺特性煤层属中低灰份，灰份多为内在灰份，系二氧化硅、氧化铁等，氧化镁、氧化钙较少，故灰熔点可达1250以上。4）用途:一般作为配煤炼焦使用第2章 井田境界、储量、服务年限2.1 井田境界2.1.1井田境界根据鸡西矿物局（1989）鸡煤建字第377号文关于改动西鸡西立井东部井田境界的通知及能源投资公司能投煤技（1991）604号文，井田北部以各煤层露头为自然境界，南部至各煤层-900m标高，东部起F31号断层为界，西部到F2断层为界。井田东西走向长8km，南北倾斜宽4km，面积为32km2。2.1.2井田境界确定的依据1.井田范围、储量、煤层赋存及开发条件要与矿井生产能力相适应；2.保证井田有合理的尺寸；3.充分利用自然等条件划分井田；4.合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系。2.1.3井田未来发展情况本井田地质条件较好，开采难度不大，在开采前期即可达到产量，后期的存在小断层开采稍受影响。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29#、24#、4#共三层煤。倾角为25。2.2.2保护地面建筑物及维护带大小矿区内的地面建筑物和主要井巷等，应按级别、建筑物的结构、岩层层次及岩层移动的特性而采取不同的保护方法。保护方法有下列几种： .留安全煤柱；.充填老塘；.加固建筑物；.采用适当的采煤方法；.临时改变采煤影响的地面建筑物和主要井巷的用途。由于决定岩层移动角值时可能有错误，测煤层倾角时不够精确，决定受护地面建筑物以及井巷等的相互位置时有错误，在计算安全煤柱时不可避免地会发生误差。因此在计算受护面积时，应在受护对象的外侧加一围护带，维护带的保护级别从表21查取。表21 建筑物、构筑物保护煤柱的围护带宽度建筑物和构造保护等级围护带宽度（米）201510根据到鸡西矿区生产矿井调查、了解，本次设计对落差大于100m的断层，每侧留50m煤柱；落差在50100m之间的断层，每侧留30m的煤柱；落差小于50m的断层，每侧留20m的煤柱。露头煤柱按30m留取。2.2.3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；S块段平面积；煤层平均倾角；M 块段平均厚度；煤的容重。详见表22 表22 容重采用序号煤层号容重/（g/cm3）1291.42241.434 1.4块段面积在1：5000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。2.2.4储量计算评价本矿井的煤层发育良好，煤厚度较稳定，倾角25度左右，井田范围内大的构造可靠，水文地质条件中等，储量计算较为可靠。煤层储量见表23 表23 煤矿储量计算表水平煤层工业储量A+B+C(万t)可采储量（万t）工业场地井田境界断层开采损失其他损失合计292457.1375.7585.1238.08442.132.31673.361783.77242390.7244.2679.8036.54419.4241.52621.541769.1841981.45087.3633.39343.2030.16494.111487.34合计6829.30120.01252.28108.011204.72103.991789.015040.29291858.7150.2492.6233.37296.7234.29507.241351.47242357.8752.5986.5229.82394.0040.38603.311754.5642660.02149.2186.7326.46431.5730.38724.341935.68合计6876.60252.04265.8789.651122.29105.051834.895041.71总计13705.90372.05 518.15197.662327.01209.043623.90100822.3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，结合新发矿的实际情况，拟制定工作制度如下：设计年工作日330天，日提升16小时，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) 矿井设计生产能力的确定原则根据新发的实际地质情况、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应，现阶段的技术、设备、管理水平，国内的需求形势等因素确定。(2) 确定矿井生产能力的重要因素a、储量是指基础储量中经济可采部分。b、地质和开采条件技术装备和管理水平矿井与水平服务年限，矿井与水平服务年限计算公式T=Zm/(AK)式中T 设计计算服务年限Zm可采储量，万吨；A年产量，万吨/年K储量备用系数，宜采用1.31.51.设计生产能力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，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：0.9 Mt/a方案：1.2 Mt/a方案：1.5 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：（）式中：矿井设计可采储量，Mt生产能力， MtaK矿井储量备用系数，K.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：0.9 Mt/a （）80.01a方案：1.2Mt/a （）= 60.01a方案：1.8Mt/a （）= 48a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B1.2Mta，矿井服务年限60.01a。第3章 井田开拓3.1概述在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般要在技术可行的多种开拓方式中进行技术经济分析比较后，才能确定。确定井田开拓方式的原则：1.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。要使生产系统完善、有效、可靠，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，为集中生产创造条件；3.合理开发国家资源，减少煤炭损失；4.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、综合机械化、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，以及其他有益矿物的综合开采。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1井筒形式和井筒位置.井筒形式的确定根据新发井田的地表及煤层等实际情况，平硐开拓方式技术上不合理，应直接否定。因新发矿是高瓦斯矿井，煤层深度大，双斜井的压煤量大，所以也直接否定双斜井开拓方式。所以选择三个方案进行比较方案 主斜井副立井开拓方案 双立井开拓方案 多井筒分区域开拓以上三种井筒开拓方案技术比较如下：（） 主斜井副立井开拓的优点：1.大型斜井以胶带斜井做主井，在技术上经济上均很优越；2.副立井可以解决井下瓦斯量涌出量的问题，提升环节少，能力大，通风路线短、风量大。3.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。缺点：1.井筒在地面及井下的联系与配合要求十分严格，并且非常重要；2.井口近则井底车场布置、井下的联系就不太方便； 3.井低相近，则地面工业建筑比较分散，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。技术评价：井田的煤层倾角较大，25不适合用此方案，所以取消本方案。 （） 双立井开拓优点：1.适应性很强，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；3.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。缺点： 1.掘进费用大，掘进速度慢；2.石门总长度较长；3.初期投资多。技术评价：根据井田的地表情况，地质构造，煤层赋存等因素，采用双立井开拓方案可行。本矿井田的地表，地质构造，煤层赋存等因素，适合采用双立井开拓，故此方案在技术上可行。（） 多井筒分区域开拓开拓优点：井田尺寸大、深度大、辅助提升任务重、瓦斯涌出量大都可以解决。缺点：初期投资大，工程量大。技术评价：根据设计井田的经济方面考虑，此方案不适合新发的实际开采情况。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，如表3-1和表3-2表3-1 大巷比较方案特点分组集中大巷布置集中大巷布置优点1. 总的巷道工程量较少2. 生产比较集中3. 采区巷道分组联合布置4. 大巷容易维护，运输条件好1. 大巷工程量少2. 生产区域比较集中，运输条件好3. 采区巷道集中联合布置，开采程序比较灵活，开采强度大4. 大巷维护容易缺点1石门长度较长2掘进工程量大1. 总的石门长度大2. 初期工程量大，建井时间长3. 有反向运输适应条件1. 可采煤层数目多，间距大小不同2. 采区巷道为分组联合布置，煤层分组间距大3. 井底车场在煤层群上部或中间时，初期工程少，工期大1. 煤层间距小2. 井田走向长度大，服务年限长3. 下部煤层底版有坚硬有岩层，采区尺寸大，石门长度短表3-2 比较方案费用表 方案项目名称 方案一方案二 方案三 基建费用 （万元）立井开凿 300 130.4180.94石门运输603249井底车场75 175 203生产费用（万元）立井提升167.3 485.6596.3石门运输435.8 162.5 363.9 总计（万元）1038.1985.5 1393.14依据表上述各种方案比较，得知立井开拓最经济。3.2.2井筒的位置井口位置是井田开拓的重要问题。合理的井筒位置应使井下开采有利，井筒的开掘和使用安全可靠，地面工业场地布置合理：(1)井下条件井田走向储量中央或靠近中央位置，使井田两翼可采储量基本平衡；井筒应尽量避开或少穿地质及水文复杂的地层或地段；掘进维护有利。(2)地面条件井筒位置应选在有足够的空地，比较平坦的地方，并且满足防洪设计标准；井口要避开地面滑坡、岩崩、雪崩、泥石流、流砂等危险地区；井口及工业场地位置必须符合环境保护的要求；工业场地不占或少占用良田；井口位置便于矿井供电、给水和运输，并使附近有便于建设居民区、排矸设施的特点。充分利用地形，使地面的生产系统、工业场地总平面布置及地面运输合理，并尽可能使平整场地的工程量较少。根据以上的分析和要求，在西部有小学的存在，东部无特殊地面和地下情况，但中部的工业场地的位置与市政的近、远期规划相结合，并且有一条乡级沙石路，可省去一笔大费用和缩短工期。依据本井田的储量分布图，及剖面图，考虑地下和地面的各种要求，确定井口的位置在整个井田的储量中央。 3.2.3开采水平的数目及标高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：） 具有合理的阶段斜长；） 具有合理的区段数目；） 要有利于采区的正常接替；） 要保证开采水平有合理的服务年限及足够的储量；） 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：单水平上下山开采 水平标高 -800m 阶段垂高 900m 储 量 10082Mt 服务年限 60.01a方案二：两水平上山开采 一水平标高350m 二水平标高800m 阶段垂高 450m 一水平储量5040.29Mt 二水平储量5041.71Mt 一水平服务年限30a 二水平服务年限30.01a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规程规定，根据本井田的实际情况，本方案技术上可行。3.2.4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。1.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。根据煤层的数目和间距，大巷的布置方式分为单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）。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。.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单煤层布置（称分煤层运输大巷），分煤组布置（称分组集中运输大巷）和全煤组集中布置（称集中运输大巷）。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：（）分煤层大巷适用条件）煤层数不多，层间距大，石门长；）井田走向长度短，服务年限不长；）井底车场或平硐在煤层顶板；）煤质牌号不同，要求分采，分运；）产量，风量均大，需要疏解；）各煤层底板均有坚硬岩层。（）分组集中大巷适用条件）煤层数多，层间距大小悬殊；）按煤层的特点根据运输，通风要求组合，经济上有利；）多水平生产，容易解决运输，通风的干扰。（）集中运输大巷适用条件）适于煤层层数多，层间距不大的矿井；）井田走向长度大，服务年限长；）下部煤层底板有坚硬岩层，容易维护；）煤质牌号相同，要求分采分运；）自然发火严重，便于分区，分段处理事故；）采区尺寸大，石门长度短。本设计井田的可采煤层为29#、24#、4#煤层，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井硐形式和数目根据井田的地形，煤层赋存，地质构造等因素，经过井筒形式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：方案一 双立井开拓3.3.2井筒位置及坐标井筒位置就是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）工业场地占地面积；（2）地形与工程地质条件；（3）煤的运输方向；（4）生产建设与住宅位置。2. 井下条件（1）按运输量确定井筒位置；（2）根据地质条件确定井筒位置；（3）煤柱量；（4）勘探程度和初期工程量。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：+1748.9412，+912.9750副井：+1756.0662，+928.21753.3.3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；同时根据本井田的煤层赋存条件，地质构造等因素，该设计矿井在350m水平标高处划分一个水平，阶段垂高450m，阶段斜长为960m，在350m水平标高上布置水平开拓巷道，第二水平标高为-800m，阶段斜长为960m。井田范围内各煤层以350m开采水平为界，采用上山开采。3.3.4石门、大巷数目及布置本设计矿井中，大巷和石门服务年限较长，巷道断面设计基本原则是在满足安全与技术的条件下，提高断面利用率，缩小断面，有利于加快施工速度。该设计矿井大巷，石门断面的各项内容见图图3-3 大巷及石门断面图表3-3 巷道断面特征表名称断面形状支护形式断面积净断面掘进断面单位半圆拱锚喷m2m2数量14.6415.673.3.5井底车场的形式及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。1.设计依据：（1）井田开拓方式；（2）大巷运输方式及矿井生产能力；（3）地面布置及生产系统；（4）不同煤种需分运分提的矿井。2.设计要求：（1）井底车场富裕通过能力，应大于矿井设计生产能力的30%；（2）井底车场设计时，应该考虑到增产的可能性；（3）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；（4）应该考虑主、副井之间施工时便于贯通；（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，理使用方便，布局合理，注意节省工程量，便于施工和维护。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、井底车场形式的选择（1） 保证矿井生产能力，有足够的富裕系数，有增产的可能性；（2）调车简单，管理方便，弯道及道岔点少；（3）操作安全，符合有关规程、规范；（4）井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；（5）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；井底车场的形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底卸式矿车时，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。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卧式环形车场，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29#、24#、4#煤层，间距为172.4m,150.8,160.2m。大巷布置在29#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：（）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；（）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；（）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；（）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，使分区充填，分区通风的联系巷道尽量缩短；（）采区划分既要有意识地缩短大巷，又要充分注意人为境界处延的可能性；（）对于煤层稳定，开采条件好，生产能力大的采区，走向长度要适当加大；（9）开采多煤层的井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产；（10）对于自然发火倾向强烈的煤层或围岩压力大，难于维护的矿井，采区尺寸要适当缩小；（11）初期采区尺寸要适应目前输送机的实际长度及电压降的控制范围，后期采区尺寸可逐步加大根据该设计井田的地质构造及煤层赋存等因素。结合上述采区划分原则，以井田内的断层为边界，划分了9个采区，分别是东一、东二、东三、中一、中二、中三、西一、西二、西三。具体情况如图3-3图3-3 采区划分示意图3.4 井硐布置和施工3.4.1井硐穿过的岩层性质及井硐支护鸡西盆地是在晚侏罗纪开始发展形成的内陆含煤盆地，基底为元古界麻山群，含煤地层是中生界侏罗统鸡西群，上覆白垩系华山统陆相沉积，新生界第三系陆相含煤沉积和玄武岩沉积，第四系河湖相及山间河床，河谷相沉积层。 根据主副井围岩性质，并按规程规定，确定主副井筒支护方式如下： 主井井筒：表土段：混凝土砌碹煤层段：料石砌碹基岩段：锚喷支护副井井筒：表土段：混凝土砌碹煤层段：料石砌碹基岩段：锚喷支护3.4.2井筒布置及装备井筒布置应综合考虑井筒围岩性质，运输方式，通风安全等因素，具体遵循原则如下：1.煤矿安全规程，煤炭工业设计规范对运输、通风、管线等布置的要求，满足施工需要；2.于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；3.升容器发生掉道或跑车事故，对井筒中各种管线或其它设备的破坏应减少到最低程度；4.使用断面空间，减少井筒工程量。设施及辅助设施，本矿井建成投产时共开凿2个井筒，即主立井和副立井。详见主副井井筒断面图：图3-4和图3-5图3-4 主井断面图图3-5 副井断面图3.4.3井筒延深意见开拓延伸的方案的原则：1、保持或扩大矿井生产能力；2、适当的井筒断面，保证瓦斯涌出量按梯度增加仍能通过足够的风量；3、加强生产管理，延深的组织管理与技术管理施工与和紧密配合，协调一致，尽量减少延深对生产的影响；4、尽可能缩短新、旧水平的同时生产时期。方案一：直接延伸原有主副井；优点：可以充分利用原有设备和设施，提升系统简单，转运环节少，经营费用低，管理方便；缺点：原有井筒同时担负生产和延伸任务，施工和生产相互干扰，接井技术难度大，矿井将短期停产；延伸两个井筒的施工组织复杂，延伸后提升长度增加，提升能力下降；方案二：暗斜井延伸（即利用暗斜井或暗立井开拓下一水平，原有主副井不延伸）优点：生产与延伸相互干扰小，暗斜井做主井，系统简单，提升能力大，可充分利用原有井筒提力；缺点：增加了提升、运输环节和设备；通风系统复杂，受采动影响损失煤量。通过上述两种方案比较，并参照井筒延伸原则及本井田煤层赋存特征，初步决定采用立井延伸方案。3.5 井底车场及硐室3.5.1井底车场形式的确定及论证井底车场是链接井下运输和提升的枢纽。排水通风，动力供应及人员上下等，也必须通过井底车场。而井底车场的形式必须适应井下运输和井筒提升的要求、井筒形式、提升方式。井底车场形式的确定应该根据井田地质条件、井型大小、井田开拓方式、大巷运输方式、地面布置及生产系统等因素来选择。该矿井井底车场形式的选择依据如下：（1）该矿井设计生产能力为1.2Mt/a，年工作日330d，实行四六工作制，每日净提升16h；（2）矿井采用双立井开拓方式，两个开采水平，集中大巷布置，两翼来煤量基本相等；（3）主要运输大巷采用3t底卸式矿车运输，每列车由20辆矿车组成，由两台10t架架线式电机车一前一后牵引。卸载时，机车通过卸载站。辅助运输和掘进煤采用1.5吨固定式矿车，煤矸混合列车由20辆1吨矿车组成。一台10t架线式电机车牵引。（4）本设计矿井属于高瓦斯、低等涌水量矿井；经分析比较后，本设计矿井拟选用3.0t底卸式矿车环形卧式井底车场。3.5.2井底车场的布置，存车线路，行车路线布置长度 1井底车场线路布置的要求（1）井底车场的线路主要由主井空、重车线，副井进、出车线和回车线组成，由于通过各个井底车场的煤种数量不同，其各线路的数目和长度亦相应不同。（2）井底车场线路布置时，应充分考虑各硐室布置的合理性；（3）井底车场的线路工程量小；（4）为保证运行安全，应尽量避免在曲线巷道顶车，机械推车需布置在直线段上；（5）尽量减少道岔和交岔点；（6）线路布置要有利于通风；（7）底卸式矿车的井底车场设计要注意调头问题。2存车线长度的确定确定存车线长度是井底车场设计中的重要问题，如果存车线长度不足，将会使井下运输和井筒提升彼此牵制，影响矿井生产能力；反之，如果存车线过长，会使列车在车场内的调车时间增加，反而降低了车场通过能力，并增加车场工程量。根据我国煤矿多年的实践经验，各类存车线可以选用下列长度：（1）中小型矿井的主井空、重车线长度各为1.01.5列车长；（2）副井空、重车线长度， 中小型矿井按0.51.0列车长；（3）材料车线长度，中小型矿井应能容纳510个材料车；（4）调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和。3.存车线长度的计算主井空、重车线，副井进、出车线：L=mnLk+NLj+Lf式中： L主井空、重车线，副井进、出车线有效长度，m； m列车数目，列； n每列车的矿车数，按列车组成计算确定； Lk每辆矿车带缓冲器的长度， m； N机车数； Lj每台机车的长数；Lf附加长度，取10m。经过计算，得 主井L=1203.0+24.5+10=79m，副井L=1203.0+4.5+10=74.5m。材料车线有效长度L=ncLc+nsLs式中：L材料车线有效长度，m；nc材料车数，辆；Lc每辆材料车带缓冲器的长度，m；ns设备车数，辆；Ls每辆设备车带缓冲器的长度，m；L=ncLc+nsLs=102.4=24 m；根据实际需要，开设水泵硐室和变电所，取材料车线长60m。3.5.3通过能力计算 1.井底车场线路布置图见下图：2.矿井日产原煤0.4万吨，每日运日矸石量为40000.15=600t，日产掘进煤为40000.05=200t，3t底卸式矿车日运煤量为40000.94=3760t。3t底卸式矿车列车数为3760/（320）=62.6列。根据矿井矸石量与掘进煤的比例（15%/6%=5/2），确定1.5t煤矸石混合列车由13辆矸石与9辆煤车组成。每列矸石车与煤车的载重之比为2.713/1.59=5/2故符合要求，日混合列车数为（1200+480）/（2.713+1.59）=34.5（列）每日进入井底车场的3t底卸式矿车数与1.5t混合列车数之比为62.6/34.2=1.830每一调度循环时间为18.30分，列车进入井底车场平均间隔时间为22.5/6=3.00分，列车在井底车场平均运行时间为10.06分，5t底卸式矿车在井底车场平均运行时间为6.3分，1.5混合列车在井底车场平均运行进间为12分。3. 通过能力计算按公式计算： N=TaQ/1.15T=25.2Q/1.15T=25.2(