鸡西矿业集团滴道煤矿1.5Mta新井设计 (2)

摘 要本设计矿井为鸡西矿业集团滴道矿1.5Mt/a新井设计，共有4层可采煤层，分别为17#、18#、23#和34-2#层，平均总厚度8.4米，煤层倾角在1623之间，煤质多数为焦煤和1/3焦煤。设计井田的工业储量163.09Mt，可采储量123.08Mt,服务年限为59a。本矿井设计采用双立井方案开拓，划分为二个水平，分别采用上下山开采，一个工作面达产。采用分组集中布置，工作面采用刮板运输机运输，运输平巷采用带式运输机，大巷采用10吨架线式电机车牵引3吨底卸式矿车运输。采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺采用综合机械化采煤工艺。年工作日为330d，采用“三、八”式工作制，工作面长为230m，每刀进度为0.8m，每日割8刀。关键词：可采储量； 走向长壁； 采煤工艺AbstractThe task of this design is to construct a 1.5million tons new shaft for Jixi Ming Administration.This mine has four minable Coal Seam,they are 17# 18# 23# and 34-2# ,and its average thickness is 8.4meters,The luff of coal sean is between16and 23,the quality of coal almost is coke and one third coke.The industrial reserves of design shaft is 163.09million tons.Designed field of minable capacity is123.08million tons. It can adapt for 59years.This mine shaft is applied to double indined shaft development method; and is divided into two level. Layout of gathing gallergand mining district eross heading; This level is divided into 8 mining districts. 1 faces reach to ptoduce. With a pair of concentration, big alley is arranged, big alley adopt the wiring type generator vehicle of 10t pull the base of 3t unload type mine vehicle transportation, with tape transportation oblique alley, connect every coal seam, the method of coal mining slope the wall of coal mining to incline. Adapt “theree-eight” work situation, work face is 230 meters length of circle is 0.8 meters, and times is 8 one day.key words： Recoverable reserves Trend grows arm The technology of coal mining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21.1.3 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41.2.1 矿区范围内的地质情况41.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造61.2.3 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71.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性81.2.7 煤质 牌号及用途81.3 勘探程度及可靠性9第2章 井田储量102.1 井田境界102.1.1 井田周边状况102.1.2 井田境界102.1.3 井田未来发展情况102.2井田储量112.2.1 井田储量的计算112.2.2 保安煤柱112.2.3 储量计算方法122.2.4 储量计算的评价132.3 矿井工业制度 生产能力 服务年限132.3.1 矿井工作制度132.3.2 矿井生产能力132.3.3 矿井服务年限的确定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因素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 开采水平的数目及标高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223.3.3 水平数目及高度233.3.4 石门 大巷数目及布置233.3.5 井底车场的形式及选择253.3.6 煤层群的联系263.3.7 采区划分263.4 井筒布置和施工273.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护273.4.2 井筒布置及装备283.4.3 井筒延伸意见303.5 井底车场及硐室313.5.1 井底车场形式的确定及论证313.5.2 井底车场布置 储车线路 行车线路布置长度323.5.3 通过能力计算353.5.4 井底车场主要硐室363.6 开采顺序373.6.1 沿井田走向的开采顺序373.6.2 沿井田垂直方向的开采顺序373.6.3 采区接续计划373.6.4 “三量”控制情况38第4章 采区巷道布置及采区生产系统404.1 概述404.1.1 采区位置 边界 范围404.1.2 采区地质和煤质情况404.1.3 采区生产能力 储量及服务年限414.2 采区巷道布置424.2.1 区段划分424.2.2 采区上山布置424.2.3 采区车场布置424.2.4 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484.3.1 采区巷道的准备顺序484.3.2 采区巷道的断面图及支护方式49第5章 采煤方法525.1 采煤方法的选择525.1.1 采煤方法选择的制约因素525.1.2 采煤方法选择525.2 回采工艺525.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备525.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式54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586.2 矿井提升系统596.2.1 矿井提升设备选择及计算59第7章 矿井通风与安全627.1 矿井通风系统的确定627.1.1 概述627.2 风量计算与风量分配637.2.1 风量计算637.2.2 风量分配667.2.3 风量的调节方法与措施667.2.4 风速的验算667.3 矿井通风阻力计算697.3.1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力697.3.2 矿井等级孔的计算697.4 通风设备的选择707.4.1 主扇的选择计算707.4.2 电动机的选择717.4.3 反风措施717.5 矿井安全生产措施717.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸727.5.2 火灾与水患的预防727.5.3 其他事故的预防727.5.4 灾路线及自救73第8章 矿井排水748.1 概述748.1.1 矿井水来源及涌水量748.1.2 对排水设备的要求748.2 矿井主要排水设备758.2.1 排水方式与排水系统简介758.2.2 主排水设备及管路的选择计算76第9章 技术经济指标79参考文献81结 论82致 谢83附 录8476绪论本次设计是大学阶段的最后一次设计，设计的内容是鸡西矿业集团滴道矿1.5Mt/a新井设计，矿井低瓦斯，低涌水量，地理构造简单，可采煤层四层，总厚度8.4m。本设计主要包括井田概况及地质特征、井田开拓、采区巷道布置及采区生产系统、采煤方法、矿井通风、矿井排水等方面；设计中详细的介绍了新井建设所必须考虑的各个问题，严格按照有关规定进行设计，达到在安全生产的同时，高产高效，方便管理的目的。第1章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置滴道煤矿位于黑龙江省鸡西市境内，地理坐标：东经13042201305131；北纬451842452216。国有铁路林密线，国家级公路方虎横穿本共而过，此外本局还有连接洗煤厂，发电厂等铁路专用线，区内公路、乡路四通八达，交通十分便利。如（图1-1）。图11交通位置图1.1.2 地形地势滴道矿区属低山台地，河谷型地形，北侧和南侧声势陡峭，东部声势平坦，是穆棱河及其支流的冲积平原。西部是由第三纪玄武岩的方形台地，地面最大高差在250m左右。1.1.3 气象及地震情况滴道矿区处中温带湿润区,属大陆性多风气候, 区内由11月至翌年4月为冻结期，冻结深度为1.52.0m，最高气温在零上27至31，最低气温在-29至-34；滴道矿区无地震史。1.1.4 水文地质情况滴道矿区内无河流流入。1.1.5 煤田开发史 滴道煤田为新开发矿区，无开发历史。1.1.6 工农业及原料供应状况滴道矿区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 滴道矿区水源来自开采地下水，已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和鸡东县供电局，施行双回路供电。1.2 地质特征1.2.1 矿区范围内的地质情况滴道矿区属低山台地，河谷型地形，北侧和东侧是由古老的麻山群变质岩系组成的老年期地貌，声势陡峭，东部声势平坦，是穆棱河及其支流的冲积平原。西部是由第三纪玄武岩的方形台地，地面最大高差在250米左右。见（图12）煤层综合柱状图。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滴道矿区范围内的主要地质构造为断层，其中断层共有4个，铅直地层断距在20140m之间，都是倾向断层。见（表13）断层特征表。表13 断层特征表断层号与煤层走向关系基本特征可靠程度走向倾向倾角性质落差F11斜交N-SE-S11逆58可靠F12斜交E-SS-N10逆45可靠F52斜交EN-WSES-WM9正40可靠F66斜交N-SE-S11逆46可靠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1630，详见（表1-4）煤层赋存特征表。表1-4 煤层赋存特征表序号煤层号煤厚（m）密度工业储量/mt最小最大平均1172.12.52.31.444.662181.92.121.438.833231.82.32.11.440.77434-21.82.221.429.31.2.4 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。1.2.5 井田内水文地质情况滴道矿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。因为岩性的不同，岩层的含水性则极不均匀，不但存在着分带规律且有分层规律。岩石的物理性质指标如（表15）所示，岩石力学性质如（表16）所示。表15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16 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10-1002-1015-303-20从涌水量可以看出，只有大气降水通过强风化带渗入井下，补给单一，采掘工程一般不受水害影响，防水工作较简单，故水文地质条件属简单型。1.2.6 沼气 煤尘及煤的自燃性滴道矿瓦斯相对涌出量为4.36 m3/t，绝对涌出量为4.09 m3/分，属低沼气矿井。煤尘爆炸性：滴道煤矿基本无煤尘爆炸危险,煤尘爆炸指数为9%。煤的自燃情况：根据邻近生产矿井的调查该井田范围内的煤均属低硫不易自然煤层，但仍要在秋冬季节里注意防火。矿井涌水量：滴道矿井涌水量约70-121 m3/h，属于低等涌水量矿井。1.2.7 煤质 牌号及用途滴道矿区内的煤属低硫、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61007100大卡/千克。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。2 化学性质及煤种煤质变化规律符合希尔特定律： （1）挥发分随着深度的增加而降低；（2）煤的变质程度随着深度的增加而提高；本区各层多为焦煤，穆棱组17#，34-2#层为1/3焦煤。3 用途一般作为配煤炼焦。1.3 勘探程度及可靠性滴道矿区的勘探分普查、精查、补堪和深部补堪四类。勘探程度见（表17）所示，及煤层点质量统计见（表18）。 表17 勘探程度表时间勘探程度钻孔利用钻孔孔数米数孔数米数1984普查4341007.53129563.2表18煤层点质量统计表煤层号钻探测井采用甲乙丙计甲乙丙计甲乙丙计175216208852314876627171101841182988632539178231411523482424966324693802318121 24-244142179552458452251996第2章 井田储量2.1 井田境界2.1.1 井田周边状况根据上述原则，结合滴道矿区的实际情况, 滴道矿区境界确定为： 井田走向长度：6000多米； 倾向长度： 3500多米； 勘探面积： 21平方公里。地理坐标为：东经13042201305131；北纬451842452216。北部以+200标高线为界，南（深部）以-500米标高为界，东西以人为界线为界。2.1.2 井田境界1 以地理地形，地质条件作为划分井田境界的依据；2 要适当选择井筒位置，安排地面生产系统和各建筑物；3 井田要有合理的走向长度，以利于机械化程度的不断提高；4 划分的井田范围要为矿井发展留有空间。2.1.3 井田未来发展情况 随着技术的进步和勘探水平全面的提高，井田范围内探明储量会越来越精确。因此在今后的勘探中，可能会发现更深的可采煤层。2.2井田储量2.2.1井田储量的计算滴道矿区范围内计算的煤层有17#、18#、23#、342#四个煤层各煤层储量计算边界与井田境界基本一致。矿井初步设计应计算以下储量：1.矿井地质储量：勘探（精查）报告提供的储量，包括“能利用储量”和“暂不能利用储量”；2.矿井工业储量：勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的A、B、C三级储量，A、B、C三级储量的计算方法，应符合国家现行标准煤炭资源地质勘探规范的规定；3.矿井设计储量：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性煤柱损失量后的储量；4.矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地的保护煤柱，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。矿井工业储量是指井田精查地质报告提供的平衡表内A+B+C级储量，它是矿井设计的依据。2.2.2 保安煤柱为确保地面建筑物及工程设施的安全，滴道矿区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。滴道矿区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45、不含水的松散层55；岩层移动角：65；岩层边界角：55；主、副井筒均位于工业场地内，主、副井筒深度已超过500m，工业场地东西长388.2m，南北最大宽度为285.5m，按照现行煤矿安全工程中规定，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50米留设，境界线两侧各20m，盘区煤柱按20m留设，两侧各10m。按以上计算方法得：工业广场煤柱损失：3.6Mt；周边、断层保安煤柱损失：1.12Mt；损失总量：1.48Mt；损失率为： 11%。2.2.3 储量计算方法1. 工业储量计算计算公式如下：块段储量块段面积平均倾角的余弦值块段平均厚度容重根据储量诸图，通过等高线块段法计算滴道矿区工业储量为163.09Mt。各煤层工业储量、可采储量见（表21）可采煤层储量计算总表。2. 可采储量计算计算公式如下：=(c -P) C 式中：可采储量，Mt； c工业储量，Mt；P永久煤柱损失，Mt； C采区回采率。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，计算出滴道矿区可采储量为123.08 Mt。表21 可采煤层储量表煤层别工业储量(Mt)损失量(Mt)设计采出率可采储量(Mt)17#44.664.183%33.718#38.833.582%29.323#40.773.783%30.7734-2#38.833.582%29.3合计163.0914.8123.082.2.4 储量计算的评价滴道矿区设计的各类储量计算是严格执照有关规定执行的。由于技术水平所限，储量的计算设计所得到的各种储量与实际可能有一定误差。2.3 矿井工业制度 生产能力 服务年限2.3.1 矿井工作制度滴道矿区设计矿井年工作日确定为330d,矿井每日净提升时间为16h采用三班八小时工作制。2.3.2 矿井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A：1.8 Mt/a；方案B：1.5 Mt/a；方案C：1.2 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，Mt/a；K矿井储量备用系数，K=1.31.5；根据本设计矿井实际情况，K值取1.4。依据以上拟定矿井生产能力，服务年限的确定现提出三种方案，具体如下：方案A：1.8 Mt/a T=Z/（AK）=123.08/（1.81.4）=48.8a；方案B：1.5 Mt/a T=Z/（AK）=123.08/（1.51.4）=58.6a；方案C：1.2 Mt/a T=Z/（AK）=123.08/（1.21.4）=73.3a。 参照煤炭工业矿井设计规范规定，方案B比较合理，即：生产能力：A=1.5 Mt/a，矿井服务年限T=58.6a，约59年。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滴道煤矿以城子河矿、正阳矿为邻，两矿都以立井开拓为主。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素滴道矿建设必须严格按照基本建设程序办事，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。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，尢其是初期建设工程量，节约基建工程量，加快矿井建设；2 合理集中开拓布置，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 必须惯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，使主要巷道经常性保持良好状态； 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，自动化创造条件。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井筒形式和井筒位置 1. 井筒形式的确定根据滴道矿区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。现依据滴道矿井田的地形，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 双立井开拓；方案III 主斜副立斜井开拓。见开拓方案示意图（31）双斜井开拓方案示意图双立井开拓方案示意图 主斜副立方案示意图 图31 开拓方案示意图以上三种井筒开拓方案技术比较如下：（1） 双斜井开拓斜井与立井相比有如下优点： 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，井底车场及硐室投资少； 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。 缺点： 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； 由于斜井较长，沿井筒架设管路，电缆所需的管线长度较大； 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； 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。 适用条件 ：煤层赋存较浅，垂深在200m以内，煤层赋存深度为0m500m，含水砂层厚度小于20m40m，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：滴道矿区设计一水平设在100水平标高，滴道矿区赋存深度为+200m500m。根据煤层的赋存情况可以采用双斜井开拓，在技术上也是可行的。（2） 双立井开拓优点： 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； 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：与斜井优点相对应。适用条件：煤层赋存深度200m1000m，含水砂层厚度20m400m,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。滴道矿井田的地表，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。（3） 主斜井副立井开拓优点：兼有斜井和立井的优点，副井采用斜井开拓，井筒施工简单，掘进速度快，费用低，主井采用立井开拓，井筒容易维护，有效断面大，有利于通风，提升速度快。缺点：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，如井底相近，由井口相距较远，地面工业建筑物就比较分散，生产调度及联系不太方便，占地比较多，相应地增加煤柱损失。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。所以本矿井设计不利于用综合开拓。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均可行。根据规定，对技术可行的方案还应进行经济比较,如（表32）所示。表 3-2 开拓方案经济比较表项目名称方案一（万元）方案二（万元）方案三（万元）井筒主井2100105010-4=220.5550300010-4=165550300010-4=165副井2100105010-4=220.5550300010-4=1652100105010-4=220.5总计441330385.5因此，滴道矿井开拓方式为双立井开拓。2. 井筒的位置矿井井筒位置有以下几点要求：(1) 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；(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) 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。依据滴道矿井的储量分布图及剖面图，考虑水平划分及主要巷道布置，确定井口的位置，其坐标为：主井：(3500,3650)；副井：(3600,3700)。3.2.2 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：1 具有合理的阶段斜长；2 要有利于采区的正常接替；3 具有合理的区段数目；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（表3-3）： 表3-3 矿井的阶段高度（m） 井型开采缓斜煤层的矿井开采倾斜煤层的矿井开采急倾斜煤层的矿井大、中型矿井100250100250100150小型矿井601008012080120水平划分方案比较见（表3-4）：表3-4水平划分方案比较表方案方案一方案二方案三水平数目222水平标高-0，-200-100，-350，-100，-300方案分析一水平服务年限达不到30年比较合理一水平服务年限达34年，比较结果选择方案二比较合理参照上述三种方案的各项数据，各方案评价如下：综合上述方案评价，选取方案二为最优方案；（如图3-5） 图3-5 水平划分示意图3.2.3 开拓巷道的布置水平巷道的主要任务是担负煤矸、物料和人员的运输，以及通风，排水，敷设管线。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。1. 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）。各种方式的适用条件如下：（1） 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；（2） 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；（3）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。滴道矿区设计范围内共有四层可采煤层，即17#，18#，23#和34-2#煤层，17#，18#，23#各煤层间距小，故各煤层联合开采，34-2#离另三层较远，则有（表3-6）：表3-6 开拓方案比较表 方案一二三开拓巷道布置在23#和34-2#中间布置岩石集中运输巷在23#下与34-2#层下分别布置岩石集中运输巷在34-2#下的岩石中布置一条岩石集中运输巷道方案分析23#和342#层间距116m，需要掘石门进入煤层，工程量大，且巷道压煤量大。本方案属于分组集中开采，34-2#单独开采，17#、18#、23#集中开采，工程量大，但是运煤效果好，压煤量少。工程量过大，难于开采，不能使用。分析结果本设计矿井采用方案二的开拓方案，在23#下与34-2#层下分别布置岩石集中运输巷根据上表，方案二合理。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，经过井筒形式确定方案的技术分析和经济比较，滴道矿井采用双立井开拓，即一主一副两个井筒。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。根据滴道矿井的实际情况，并考虑到上述的条件，滴道矿井井筒位置详见开拓平面示意图，其井筒井口坐标为：主井：(3500,3650)；副井：(3600,3700)。 3.3.3 水平数目及高度根据滴道矿区的煤层赋存条件，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100m水平标高处划分第一个水平，阶段垂高300m；在350m水平标高上布置二水平，井底车场及各类硐室。3.3.4 石门 大巷数目及布置根据滴道矿区设计开拓巷道布置方案的技术分析和经济评价，确定滴道矿区设计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。滴道矿区设计中，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设计中相同，其内部设施也相同。滴道矿井设计运输大巷断面图如（图37）所示；石门断面图如（图38）所示。 图 37 运输大巷断面图 图38 石门断面图 3.3.5 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，直接影响着矿井的安全和生产。由于井筒形式，提升方式，大巷运输方式及大巷距井筒的水平距离等不同，因此井底车场的形式也各异。按照矿车在井底车场内运行特点，井底车场可分为：环行式和折返式两大类型。固定式矿车运煤时，则一般用折返式车场。井底车场型式选择的因素如下：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，弯道及交叉点少；3 调车简单，符合有关规程，规范；4 井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低；5 施工方便，各井筒间，井底车场巷道与主要巷道间能迅速惯通，缩短建设时间；6 当大巷或石门与井筒距离较大时，能够扣置下存车线和调车线，可选择立式井底车场，否则，可选择卧式井底车场。7 矿车提升的斜井井底车场，井筒不延深的一般采用平车场，井筒延深的一般采用甩车场。 根据滴道矿区设计矿井井筒形式及大巷，石门的布置，结合上述井底车场型式的选择因素，该设计矿井采用立式折返式井底车场。3.3.6 煤层群的联系滴道矿区设计矿井井田范围内共有四层可采煤层，即17#、18#、23#和34-2#煤层。17#、18#、23#各煤层间距小，故将其分为一组联合开采，34-2#离另三层较远，这一层单独开采。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 根据煤炭工业矿井设计规范，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；3 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；4 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；5 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；6 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；7 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长的可能性；8 对于煤层稳定，开采条件好并且生产能力大的采区，走向长度要适当的加长；9 为了充分发挥综合机械化效能，减少搬家次数，提高效率和回采率，减少采区煤柱损失，凡是厚且稳定的煤层，适合于综机开采的部分要单独划分出采区；10 开采多煤层的井田，应尽量联合布置采区，搞集中生产；11 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；12 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，将整个井田划分为6个采区；详见（图39）采区划分示意图。图39 采区划分示意图3.4 井筒布置和施工3.4.1 井筒穿过的岩层性质及井筒支护根据主副井围岩性质，并按煤矿安全规程规定，确定主副井筒支护方式如下：1. 主井井筒混凝土砌碹和料石砌碹；2. 副井井筒混凝土砌碹和料石砌碹。3.4.2 井筒布置及装备1. 井筒断面布置井筒断面布置应综合考虑井筒围岩性质，运输方式，通风安全等因素。俱体遵循原则如下：(1) 符合煤矿安全规程，煤炭工业设计规范对运输、通风、管线等布置的规定，满足施工需要；(2) 有利于井筒检修、维护、清扫和人员通行安全；(3) 当提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) 合理使用断面空间，减少井筒工程量；根据滴道矿区设计矿井年产量、提升方式等实际情况，滴道矿区设计矿井井筒按有关规定布置运输设施及辅助设施。详见（图310）主井筒断面图；（图311）副井井筒断面图。主井井筒：井筒直径6.5m，净断面面积33.2m2，掘进断面面积43m2井筒深度（550+30）m。井筒内装备一对16t刚性罐道立井多绳箕斗（JDG16/1504Y），采用18018010mm方形方型空心型钢罐道，端面布置采用树脂锚杆固定拖架。 副井井筒：井筒直径7m，净断面面积38.5m2，掘进断面积45m2。井筒深度（550+10）m，井筒采用600mm轨距，双层四车刚性立井多绳罐笼，担负矿井辅助提升任务。采用18018010mm方型空心型钢罐道，端面采用树脂锚杆固定拖架。罐道和井粱，罐道导向层间距均按6.0m设计。井筒内设有钢-玻璃钢复合材料梯子间，作为矿井安全出口和井筒检修之用，并敷设排水管路三趟。另外，井筒还敷设有动力电缆、通讯讯号电缆。 图 310 主井筒断面图 图311 副井井筒断面图3.4.3 井筒延伸意见根据滴道矿区设计矿井水平划分方案，滴道矿区设计矿井主副井筒从地面布置到一水平后需要延伸，根据下表所示，井筒仍按原有主副井延伸；见表（3-12）表312 延伸方式方案 延伸方式适用条件优点缺点延伸原有井筒1. 矿井产量小，井筒断面大，能隔出提升空间2. 井筒已经开凿，只进行清理、安装罐道梁。1.工程量小。2.一段提升占用人员少。1.施工与生产易发生干扰。2.安全条件差。新开暗井1.原井筒提升能力不足，不能下延或不经济。2.深部水平生产能力小于60 万/年。1.灵活性较大。2.不需要大型绞车设备。1.提升能力受限制。2.多段提升占用人员多。3.工程量大。延伸与暗井结合1.主井或副井能力大，允许继续延深。2.能力不足的井筒有暗井捣段。1.工程量较小。2.不需要大型绞车。1.施工与生产仍会发生干扰。2.某一新允多段提升人员较多。3.工程量较大。新建与延伸结合1. 深度较大的副井，需要增加风量。地面场地允许。2. 主井提升能力，地质条件允许。1.可以改造提升系统。2.又可以发挥原有设备能力。3.增加通风能力。1.地面要占用场地。2.工程量较大。3.需要大型设备。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连接井下运输的枢纽，井下的煤通过井底车场经井筒运至地面，地面的材料和设备通过井筒、井底车场运到各个工作面。排水、通风、动力供应及人员上下等，也必须通过井底车场。井底车场形式必须满足下列要求：1 车场的通过能力应比矿井生产能力有30%以上的富裕系数，要有增产的可能性；2 调车简单，管理方便并且弯道及交叉点少；3 井巷工程量少，建设投资省，便于维护，生产成本低；4 操作安全，符合有关规程、规范要求；5 施工方便，建设工期短。井底车场形式的确定，应根据井田地质条件、井型大小和大巷布置、提升方式及生产系统等因素确定。该矿井井底车场形式的选择依据如下：1矿井设计能力为1.5Mt/a，年工作日330d，实行三班八小时工作制，每日净提升为16h，矸石量占煤产量的20%，掘进煤占煤产量的5。2 矿井采用双立井、两个水平、集中运输大巷的开拓方式，两翼大巷的煤量基本相等；3 主立井装备采用一对16吨箕斗提升，副井采用双层四车刚性立井多绳罐笼提升；4 水平大巷运输采用10t架线式电机车牵引3t底卸式矿车方式，辅助运输采用1t固定式矿车；5 滴道矿区设计矿井属低瓦斯、低涌水量矿井；6 滴道矿区设计矿井井田地质条件较好。综合