鸡西矿业集团城子河矿0.9Mta新井设计论文

摘 要该设计矿井为鸡西矿业集团城子河煤矿的新井设计，设计生产能力为0.9Mt/a，服务年限63a。井田共划分为2个水平开采，井田内有4层可采煤层。井田平均走向长4150m，平均倾斜长3800m，煤层平均倾角11，属缓倾斜煤层。本设计矿井采用双立井和集中大巷布置方式。共划分19个带区，其中首带区为1个，达产工作面1个。由于井田倾斜长度较大，且为缓倾斜煤层，以及煤层地质条件等因素影响，决定本井田内全部采用倾斜长壁采煤法开采,工作面全部为年工综合机械化采煤。作日为330天，采用“三、八”式工作制，工作面长为200m，每刀进度为0.8m，每日割六刀。提升设备为主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。由于本人所学知识有限，并缺乏相应的现场经验。因此，本设计中难免会出现一些问题，请各位老师不吝指正。关键词: 采煤工艺 倾斜开采 综合机械化 缓倾斜煤层 AbstractThis design mine pit for Jixi mining industry collection round wall sub-river coal mine new shaft design,Design productivity is 0.9Mt/a, service life 63a.Well field altogether division is 2 level mining,in the well field has 4 to be possible to mine coal the level.The well field moves towards long 4150m equally,medium bank long 3800m,coal bed average inclination angle 11,is the easy gradient coal bed.This design mine pit uses the double vertical shaft and concentrates the big lane arrangement way.Because the well field incline length is big,also is the easy gradient coal bed,as well as factor influences and so on coal bed geological condition,decided in this well field uses completely inclines long wall mining coal law mining,Working surface completely for synthesis mechanization mining coal.The year working day is 330 days,using three eighttype working system,the work face length is 200m,each knife progress is 0.8m,shears six knives every day.The lift technique primarily well uses the ore basket promotion, the vice-well uses the cage promotion,Because myself study the knowledge to be limited, and lacks the corresponding present s experience.Therefore, in this design can have some problems unavoidably, asks fellow teachers the liberal with to point out mistakes.Key words: Mining coal craft Inclined mining Synthesis mechanization Easy gradient coal bed绪论毕业设计是对我们大学四年所学知识的检验，可以考察我们综合运用的能力。通过大学四年的学习，我掌握了很多专业知识，这对能够良好的完成毕业设计打下了坚实的基础。我毕业设计的题目是：黑龙江省鸡西市城子河煤矿新井设计。我在毕业实习中收集到了很多城子河煤矿的资料，我的设计基本都是依据这些资料来进行的。由于是新井设计，所以井下所有系统都要由我来完成，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。设计中用到了非常多的专业知识，主要有采煤工艺、方法，通风、CAD制图以及很多电脑知识。由于本矿煤层是小倾角，所以我采用的一种新的方案：反倾向的巷道布置。它有很多优点，不需要布置上下山，因此，可以节省很多开采费用，也更利于矿井的生产和管理。设计中通过大量的方案比较，最终得到最优方案。力求做到技术上可行，经济上合理。通过此次毕业设计，我学到了更多的东西，其中包括理论知识和对问题的灵活处理。相信对我将来的工作会有非常有益。目录摘要IAbstractII绪论III第一章 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 交通位置11.1.2 地形地势21.1.3 气象和地震情况21.1.4 井田附近工矿农业概况及建设情况21.1.5 矿区材料水电的供给情况21.2 地质特征21.2.1 矿区内的地层情况21.2.2 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51.2.5 井田内的水文地质情况51.2.6 沼气、煤尘及煤的自然性51.2.7 煤质牌号及用途6第二章 井田境界、储量、服务年限72.1 井田境界72.1.1 井田境界确定的依据72.1.2 井田的未来发展情况72.2 井田储量72.2.1 井田储量的计算72.2.2 保安煤柱82.2.3 储量的计算方法82.2.4 储量计算方法的评价92.3 矿井的工作制度、生产能力、服务年限102.3.1 矿井的工作制度102.3.2 矿井设计生产能力的确定原则102.3.3 矿井服务年限11第三章 井田开拓123.1 概述123.1.1 井田内外及附近生产矿井开拓方式的概述123.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况123.2 矿井开拓方案的选择123.2.1 井筒形式和井口位置123.2.2 开采水平数目和标高133.2.3 开拓巷道的布置143.3 选定开拓方案的系统描述253.3.1 井筒形式和数目253.3.2 井筒位置及坐标253.3.3 水平数目及高度253.3.4石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置253.3.5 井底车场形式的选择263.3.6 煤层群的联系273.3.7 带区划分283.4 井筒布置和施工293.4.1 井硐穿过的岩层性质及井硐维护293.4.2 井硐布置及装备293.4.3 井筒延伸的初步意见333.5 井底车场及硐室333.5.1 井底车场形式的确定及论证333.5.2 井底车场的布置、存储线路、行车线路布置长度343.5.3 井底车场通过能力验算353.5.4 井底车场主要硐室383.6 开采顺序383.6.1 沿煤层走向的开采顺序393.6.2 沿煤层倾斜方向的开采顺序393.6.3 带采区接续计划393.6.4三量的控制情况40第4章 带区巷道布置及带区生产系统434.1 带区概述434.1.1设计带区的位置、边界、范围、带区煤柱434.1.2带区的地质和煤层情况434.1.3带区的生产能力、储量及服务年限434.2 带区巷道布置444.2.1区段划分444.2.2带区斜巷布置454.2.3带区车场布置454.2.4带区煤仓形式、容量及支护484.2.5带区硐室简介494.2.6带区工作面接续504.3 带区准备504.3.1带区巷道的准备顺序504.3.2带区主要巷道的断面示意图及支护方式50第5章 采煤方法535.1 采煤方法的选择535.1.1采煤方法选择的制约因素535.1.2采煤方法的选择535.2 回采工艺535.2.1选择和决定回采工作面的工艺过程及使用的机械设备535.2.2选择采面循环方式和劳动组织形式55第6章 井下运输和矿井提升586.1 矿井井下运输586.1.1 运输方式和运输系统的确定586.1.2 矿车的选型与数量586.1.3 采区运输设备的选择5962矿井提升系统606.2.1 矿井主提升设备的选择及计算60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627.1.2主扇工作方式的确定：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风量调节方法与措施677.2.4风速的验算677.3 矿井通风阻力的计算687.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力687.3.2矿井等积孔的计算717.4 通风设备的选择727.4.1主扇的选择计算727.4.2电动机的选择737.4.3反风措施737.5 矿井安全技术措施737.5.1预防瓦斯及煤尘爆炸737.5.2火灾与水患的预防747.5.3其他事故的预防74第8章 矿井排水768.1 概述768.1.1矿井水来源及涌水量768.1.2对排水设备的要求768.2 矿井主要排水设备778.2.1排水方式与排水系统简介778.2.2主排水设备及管路的选择计算77第9章 技术经济指标81总结83致谢84参考文献85附录1 中文翻译86附录2英文原文9380第一章 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置城子河矿位于鸡西市鸡西火车站东北，距离约5公里。矿内有运煤专用铁路与国铁林密线与鸡西车站相连，距离为7.5公里，往东至正阳煤矿6.5公里。此外还有公路通往鸡西、勃利、哈达、四海店等地，交通便利。地理坐标为东经北纬。如图（1-1）1.1.2 地形地势井田地形呈丘陵起伏。区内有四条河流，穆陵河、城子河、正阳河、白石河。其中穆陵河最大，该河在本井田深部流过，对本井田影响不大，此外城子河、正阳河，白石河均在井田内流过，是季节性小河，冬季干涸。对深部开采影响也不大。1.1.3 气象和地震情况该地区属于大陆性气候，年降水量在325.7692.3mm,年蒸发量在1095.51430.6mm，年平均风速4.14.7m/s风向多为西北风。最高气温，最低气温。结冻期由11月初至次年4月，结冻深度一般在2.0米。依据国家地震局资料，最大地震在3.43.6级。1.1.4 井田附近工矿农业概况及建设情况本井田周围为农业区，基本无其他企业。井田没有在建、生产、关闭的小矿。在井田外6.5km处有正生产的鸡西矿物局正阳煤矿。矿井瓦斯涌出量不大，属低沼气矿井。1.1.5 矿区材料水电的供给情况 本区内第四系地层广泛分布，地下含水量极其丰富，水源充足。 矿区东部还有一座规模较大的砖瓦厂，供给市内用。建井用的各种材料均可就近购买。矿区电源来源于鸡西发电厂，电压35千伏。变电所设有35、3.15、56千伏安三相变压器及4000千伏安变压器各两台。1.2 地质特征1.2.1 矿区内的地层情况全矿地层为向南倾斜的单斜构造，一般倾角在之间，矿山内断层很少，城子河矿水文地质条件简单第四纪含水层叫发育矿井涌水随季节变化。本井田的可采煤层均赋存在上侏罗系鸡西群城子河组，鸡西群穆棱组。第三系地层处均广泛分布，该地区由粉沙岩，泥岩组成，岩石胶结松散，以灰绿色为主，厚度变化不大。地层综合柱状图（12）地层综合柱状图（12）1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 该井田地层倾角在，基本构造形态为南倾的单斜构造，区内共有号断层一条，为正断层，断距2030米，特征如下表断层特征表11序号断层号与煤层走向关系基本特征摆动可靠程度影响范围走向倾向倾角性质落差/米1F1斜交南北东西正20305可靠整个井田1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征全区共有可采煤层4层，全部可采，稳定性非常好。见表（12）城子河煤矿煤层及顶底版板岩性特征表（12）煤层号厚度/米层间距顶板岩性底板岩性可采程度稳定程度最大-最小 平均最大-最小 平均36B#2.52.12.229.520.525砂页岩砂岩砂岩全层可采全层稳定36A#2.01.4 1.74743.545砂岩凝页岩砂岩凝灰岩全层可采全层稳定23#2.01.2 1.96655.560砂岩页岩砂岩灰岩全层可采全层稳定8#1.81.3 1.6砂页岩砾岩砂岩泥岩全层可采全层稳定 1.2.4 岩石性质、厚度特征城子河组为鸡西的的主要含煤层之一，下部砂岩开始到上部的砂岩止，由灰色砂岩和页岩泞灰岩组成，见表（13）厚度南北不一，由-650米到-710米。（14）岩石主要物理力学性质指标表名称容重kg/cm3孔隙度%抗压强度102kg/cm3抗拉强度102 kg/cm3变形模量102kg/c3弹性模量kg/cm3砂岩2.02.65252200.50.40.58110砾岩2.32.65151150.21.50.8828泥岩2.7 2.851.65.212.830.62.027510灰岩2.22.75205200.52.018510页岩2.02.416301100.21.013.528石英2.652.70.120.515351.03.06 206201.2.5 井田内的水文地质情况城子河矿矿区地势北高南低，地下水成因的类型为第四纪冲击层孔隙水及基岩风化的裂隙水，矿井涌水量随大气降水而变化，水文地质条件简单，矿井涌水量较小。目前矿井正常涌水量240 /h最大时650/h。含水层分布于煤层底板中岩石裂隙和构造裂隙中，随着矿井的深度增加有含水程度减弱的趋势。穆棱河离本矿的上方较远，向东逐渐流向立井井田的深部。本井的地层为陆相沉积地层，组成的岩性多为细粒物质，岩石的胶结良好，坚硬致密，地下水主要赋存与裂隙中。1.2.6 沼气、煤尘及煤的自然性城子河矿在开采范围内各煤层煤尘爆炸指数在33%67%之间，属于有煤尘爆炸危险的煤矿。城子河全矿为低瓦斯突出煤矿，瓦斯的相对涌出量是:8.7/h。未来各煤层瓦斯的涌出量随着开采深度的不延伸，涌出量有逐渐的增大的趋势。但基本对开采无影响。1.2.7 煤质牌号及用途全区可采煤层4层，均属中厚煤层，媒质程度中等，灰分6.038.3%挥发分26.539.6%，胶质层厚度9.124.4mm煤种皆为1/3JM，煤的发热量多在5000大卡/千克以上.原煤挥发分：26.3740.90%。胶质煤层厚度：825mm。煤中含硫量：0.250.55%属于低硫煤。含磷量：0.00200.027%属于低磷煤。发热量：56488130卡/克一般作为炼焦煤使用。煤经洗选加工后可做为优良的配焦和化工精练，副产品可供动力或民用。第二章 井田境界、储量、服务年限 2.1 井田境界2.1.1 井田周边状况本矿井东西部均以断层为界，深部以 -700米标高为技术境界。井田走向4.1公里，倾向3.8公里，井田面积15.6平方公里。东部在勘探时为了增加本井深部储量，经勘探结果分析以断层为界。 2.1.1 井田境界确定的依据井田境界确定的依据：1、保证井田的合理尺寸中型矿井走向不小于4000米；2、要适于选择井筒位置，合理安排地面生产系统和各建筑物；3、划分的井田范围要为矿井发展留有空间；4、以井田的勘探边界为矿界；5、以地理地形、地质条件作为划分井田境界的依据；2.1.2 井田的未来发展情况随着技术的进步和勘探水平的全面提高，井田范围内的储量会越来越精确，开采方法会进一步提高，可能在更深部发现可采煤层。产量会超过设计生产能力！2.2 井田储量2.2.1 井田储量的计算矿井工业储量是指平衡表内A+B+C级储量的总和。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。2.2.2 保安煤柱参照保护煤柱的设计原则如下：(1)在一般情况下，保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定。(2)地面受护面积包括受护对象及周围的受护带(3)当受护边界与煤层走向斜交时，洋感根据基岩移动角求得垂直与受护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱。(4)立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400m的以边界角圈定，小于400m的以移动角圈定。为了安全生产，本设计矿井依据煤矿安全规程，留设保安煤柱如下：1.边界断层留设30m50m保安煤柱；2.井田内部断层留设30m保安煤柱；3.河流两侧各留设15m宽围护带；4.地面建筑物留设20m宽围护带；5煤层大巷两侧煤柱各宽50100m，按以上方法计算得： 工业广场煤柱损失：3.82 Mt；断层保安煤柱损失：4.26 Mt；大巷保安煤柱损失：3.52Mt 边界保安煤柱损失：6.12 Mt；总损失为： 17.72Mt；2.2.3 储量的计算方法本矿有可采煤层4层，是36B#、36A#、23#、8#，采用地质块段法，用求积仪求出面积，进行斜面积换算，再乘以煤厚和容重。计算公式： 式中 块段储量 块段平均面积 煤层平均倾角块段平均厚度 煤的容重2.2.4 储量计算方法的评价具体情况如下表表2-1 可采煤层储量总表 煤层别面积/k 工业储量/万吨永久煤柱/万吨可采储量占总储量的百分比备注36B#12.853698.5361.92580.433.7%永久煤柱包括工业广场、井筒、井田边界、断层、河流建筑36A#13.363067.1320.32304.828.7%23#13.212264.8562.61509.620.9%8#13.292033.4410.31294.416.6%总计51.8111528.11665.17679.299.9%表2-2 分煤层分水平储量计算表水平煤层别工业储量 (万t)工业场地井田境界断层开采损 失其他损 失合计可采储量（万t）36B1749.8115.182.752.420%56427061100236A1268.390.563.940.520%42120919236231199.395.960.138.120%379205871248#907.067.845.128.620%20215076032合计5124.4371.3251.8159.620% 167683813340436B2059.40102767520%79620081478836A1690.1079451720%613154412117231378.2074748720%512139698288#1136.7056037120%44311048134合计6243.403128203520%2364603643357总计11528.137135646362120%404016642787522.3 矿井的工作制度、生产能力、服务年限2.3.1 矿井的工作制度矿井设计年工作日为330d，每天净提煤时间16h。采用“3、8”工作制，两班生产，一般检修。2.3.2 矿井设计生产能力的确定原则应根据地质条件，国民发展需要和国内外市场需求，技术装备和管理水平，充分考虑科学技术进步等因素，依据投资少，出煤快，经济效益好的原则合理确定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，还应该考虑到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：1.2Mt/a方案B：0.9Mt/a方案C：0.6Mt/a上述三种方案，具体选择哪一种，还应该根据矿井服务年限来确定。2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限计算公式如下：T=Z /（Ak） 式中 Z 矿井设计可采储量，Mt；A 矿井生产能力，Mt/a；k 矿井储量备用系数，k=1.31.5。 根据本矿井实际情况，取k=1.4。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A：1.2Mt/a T=Z /（Ak）= 78752/（1201.4）= 46.5a；方案B：0.9Mt/a T=Z /（Ak）= 78752/（901.4）= 63a方案C：0.6Mt/a T=Z /（Ak）= 78752/（601.4） =92.3a；参照煤矿工业设计规范规定，方案B较为合理，即：矿井生产能力为0.9Mt/a；矿井服务年限为T= 63a。第三章 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的概述本矿区地面标高在0至28m之间属于丘陵区，地区起伏不大，矿区煤层赋存稳定，断层少，大的断层都作为矿区的边界，矿区附近各个矿井井型不同，开拓方式以立井开拓、斜立井联合开拓居多，平硐开拓少见。3.1.2 影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况该区水文地质条件较单调，含水层带分布较有规律，火成岩裂痕含水且具有导水性，断层基本无水井田被火成岩带多条且裂痕发育。部分火成裂岩墙出露地表与冲沟及河流相通，构成岩裂痕水的补给来源，同时含水层还可能通过火成岩墙互相连通导入井下，充水因素较多，所以要加强对裂痕性质、裂痕密度、富水性及发育程度的调查，认真分析矿井充水条件，井田为一单斜构造，再加上煤层赋存较深，故采用立井开拓方式。3.2 矿井开拓方案的选择3.2.1 井筒形式和井口位置井口附近要有一定范围用以布置工业场地，其中包括主辅井生产系统建筑物与结构物矿井工业场地占地指标。选择井井筒位置应当充分利用地形，以地面生产条件系统布置要求，平坦地形最适合矿井建设，不仅平场工程量较小，大型建筑物基础处理也比较简单。1井筒形式：井筒形式选择立井井筒开拓。由于立井井筒的适应性很强，具有通过复杂地质地段的能力强，提升能力大，机械化程度高，易于自动控制，维护费用低，有效断面大，通风条件好，管线短，物料和人员升降速度快等优点。2.井口位置：井口位置的选择是井田开拓的重要组成部分。井口位置与开拓方式要相互协调，经综合比选后择优确定，特别是提、运煤炭的主井位置还要与地面生产系统、工业广场布置相匹配，需要综合考虑的主要因素和原则如下：（1）井下条件：在井田走向的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；勘探程度好及初期工程量少。（2）地面条件：井筒位置应选在比较平坦的地方，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；已确定井口位于井田走向方向的中部，但倾斜方向还不能确定，于是提出三种沿井田倾斜方向的井筒位置方案：方案一：井筒位于井田浅部方案二：井筒位于井田中部方案三：井筒位于井田深部（3）经过简单的技术比较后认为：井筒位于井田浅部，煤柱尺寸最小，压煤最少，但石门最长；井筒位于井田中部时，煤柱尺寸稍大，但石门长度较短，且沿石门的运输工程量也小；井筒位于井田深部，煤柱尺寸最大，压煤量最大，且初期工程量大，石门也较长，但对于开采井田深部煤层及井通延伸有利；本井田煤层均为缓倾斜中厚煤层，井田走向长度不大，但倾斜长度较大，从有利井下运输和保证初水平合理的服务年限出发，也应该将井筒布置在井田中部或稍靠上方的位置，由此可初步确定本设计井田的井筒位置在井田的中部稍靠上方。3.2.2 开采水平数目和标高煤层赋存为倾斜状态时，一般由浅部向深部开采，以达到工程量少、建设速度快、投资省、成本低的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，一个井田可以单水平开采，亦可以多水平开采（从上往下逐水平开采）。每个开采水平设井底车场和运输大巷，供该水平各采区煤的外运、辅助运输和通风用。本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：1合理的水平服务年限；2.煤层赋存条件及地质构造；3.生产成本；4.水平接替井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内。根据上述因素，本设计井田设计提出水平划分方案如下：方案一：井田划分两个开采水平；一水平运输标高-350m，上山开采，水平垂高360m；二水平运输标高为-700m，上山开采。方案二：井田划分三个开采水平，一水平标高-250m， 二水平标高-500m，三水平标高-700m。各水平均实行上山开采水平储量及服务年限如表3-1：表3-1 水平划分比较表可采储量（万吨）服务年限（年）方案一一水平3340.426.7二水平4335.734.8方案二一水平2059.116.8二水平3553.226.5三水平2062.516.2经过比较，方案一最优，故选用方案一，分两个水平开采。3.2.3 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：阶段或水平主要巷道是沟通采区与井底车场的交通运输干线，并进行通风排水及布置管线，当上一阶段采完后，又可作为下阶段开采水平的总回风道 ，其工作年限较长，如果用单一水平开拓，其工作年限与矿井服务年限相同。煤层群开拓时，主要巷道布置方式一般可分为三类：（1）单层布置：自井底车场开掘主要石门后，分煤层设置水平运输大巷。（2）分组集中布置：在煤层群中，相近的煤层为一组设分组集中大巷，由分组集中运输大巷开联络巷与各采区联系。自井底车场开掘主要石门与分组集中大巷贯通。（3）集中布置：在开采近距离煤层群时，只开掘一条水平集中运输大巷，用采区石门联系各采区。现依据矿井设计生产能力及技术可行角度，特提出以下二种大巷布置方式，如图3-1所示：方案一：分组集中运输大巷 方案二： 集中运输大巷图3-1 大巷布置图方案一：分组集中运输大巷方案二：集中运输大巷详细技术比较见表3-2：表3-2 大巷布置比较表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. 大巷维护容易特点分组集中大巷布置集中大巷布置缺点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，工期长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，石门长度短依据本井田的地质条件及煤层赋存状况：本井田共有可采煤层4层，即36B#、36A#、23#、8#，其中36B#与36A#平均间距25m,36A#与23#煤层平均间距45m。23#、和8#相距60米针对上述情况，有对比表可知，本井田适合于集中大巷布置，所以采用方案二。2开拓和巷道布置在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合理的开拓方式，一般应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。根据本设计的矿井的条件，特列如下方案进行比较：方案一：总石门分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面；方案一开拓及巷道布置如图3-2所示：图3-2 方案一开拓及巷道布置图方案一的优点如下：由于方案一用总石门贯穿所有煤层，总石门、分煤层大巷和带区车场中可以选用同一种运输设备，分煤层大巷与分带巷道之间再没有斜巷联系，所以，模式一的运输段数最少。方案一的缺点如下：（1）由于煤层倾角小，造成各水平总石门长度大，工程量大； （2）每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开拓掘进总工程量大，给费用和成本带来了过重的负担；（3）由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高；（4）由于带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤层底板穿向煤层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；总石门和两翼回风石门较长，压煤量较多；所以煤炭采出率低。（5）由于工程量大，又是单层开拓、扒皮式回采，所以采掘干扰严重；（6）各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困难，矿井生产期内的产量、煤质、煤种等综合指标不稳定；（7）由于井田境界是铅垂划分，一、二水平是水平划分，造成上部煤层俯斜工作面可推进长度过长，下部煤层俯斜工作面可推进长度过短，使得每层煤的仰、俯斜回采工作面可推进长度不均匀，分带接续不均衡，增加了分带巷道运输费用；（8）通风网路较长，通风费用较高； （9）当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，大巷的弯道数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该模式对构造适应能力差；（10）每层煤的护巷煤柱较大，在有自然发火危险的煤层中，护巷煤柱压裂方案二：首层：分煤层大巷带区车场及带区石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面；其它层：集中大巷反斜集中斜巷分煤层大巷带区材料车场及带区入风石门分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面；方案二开拓及巷道布置如图3-3所示：图3-3 方案二开拓及巷道布置图方案二的优点如下：（1）一水平井筒较短，建井工期较短，初期投资较低；（2）每层煤仰、俯斜回采工作面的推进长度相差较小，分带接续较均衡，分带巷道运输费较低；（3）分带运输巷和分带运料巷掘进通风较容易。方案二的缺点如下：（1）与方案一比较每层煤都要掘进多条分煤层大巷，分煤层大巷总条数过多，井田开拓工程量大掘进总，给生产成本带来了过重的负担。（2）由于带区材料车场和带区入风石门（也担负掘进运矸的任务）是从煤层底板穿向煤层，煤层倾角缓，要留大量的护巷煤柱；集中斜巷和两翼回风斜巷较长，压煤量较多；所以煤炭采出率低。（3）由于工程量大，又是单层开拓，所以采掘干扰严重。（4）由于巷道多，总工程量大，所以巷道维护量大，维护费用高。（5）各煤层的分煤层运输大巷和回风大巷处在下层煤下山阶段的上方，回风立井处在井田边界附近，煤层之间几乎不能实现同采，一般为扒皮式回采，给各煤层间的搭配开采造成极大的困难。（6）当井田内存在倾向断层时，分煤层回风大巷要频繁找煤，分煤层运输大巷的弯道数量增加，影响运输设备的运行速度且增加投资，所以，该模式对构造适应能力差。与方案一类似，一般在井田走向短，煤层数目少，煤层间距大，采用集中布置有困难且经济上不合理时，才采用此种布置模式。方案三：集中大巷带区下部车场反斜带区斜巷及煤仓分带运输巷及运料巷倾斜长壁回采工作面，方案三开拓及巷道布置如图3-4所示：图3-4方案三开拓及巷道布置图方案三优点如下：（1）由于煤层间的开采顺序是阶梯式，总工程量又少，所以采掘干扰轻微，回采面接续从容。井田每翼可安排13个带区阶梯式同采，增产潜力大，排产灵活，矿井服务年限内的均衡生产容易保证。（2）由于总工程量较其它模式大为减少，所以巷道维护量大为减少，巷道维护费大大降低。（3）大巷工程量及与大巷有关的联络巷道相对于其它三种模式大大减少，无总石门，也无回风石门，总工程量最少，大大降低了费用和成本。（4）由于带区斜巷的空间特性，层组内煤层的开采顺序必须是自上而下的顺序式，煤层间接续工程量少，薄煤层可在低准备量低成本状态下被采出，因此最大限度地遏制了采肥丟瘦的现象的发生；所以煤炭采出率较其它模式大为提高。带区斜巷与煤层的夹角较大，而且随着煤层的阶梯开采逐段报废，越来越短，所以压煤量为零；集中大巷处在煤层群的最下部煤层，无石门，护巷煤柱比其它模式大为减少； （5）由于层组内煤层间的开采顺序是阶梯式，带区斜巷又不煤，以给层组内煤层的搭配开采创造了条件，有利于矿井生产期内综合指标的稳定。（6）以斜巷代替石门做为煤层间的联络巷道，使得每层煤仰、俯斜工作面可推进长度失衡的状况较其它模式大为改善，最大限度地缓解了工作面接续的紧张状况，降低了分带巷道的运输费用。（7）当遇到走向断层时，集中大巷不必频繁转弯，带区斜巷向下延伸或向上调整带区斜巷的长度即可保证带区斜巷与所有煤层的联络，所以创新模式对地质构造的适应能力较强。方案三缺点如下：（1）由于一水平井筒较深，加之移交前要施工带区斜巷，所以初期工程量略大，工期略长；（2）井筒提升费略高；详见技术比较表3-3表3-3技术比较表序号对比项目评优准则方案一方案二方案三1移交工程量及投资少中优差2一水平总工程量及总投资少差差优3工期短中优差4巷道维护费少差差优5矿井出矸量少差差优6煤炭采出率高差差优7分带巷道长距离掘进通风易差优中8仰、俯斜工作面推进长度差值少差较优优9煤层间的搭配开采易差差优10对构造的适应能力强差差优11运输段数少优差中12分带巷道运输费少差较优优13带区斜巷运输费和井筒提升费少中优差14排水费少优差优15通风费少差优优3经济比较综合以上方案进行比较，方案一、方案二、方案三在技术均较合理，三者之间的区别在于基建费、生产费有所不同。因此只需要比较它们的不同之处，即基建费、生产费。详见开拓方案经济比较表3-4表3-4 经济比较表方案项目模式一模式二模式三基建费（万元）井筒2562井筒3450井筒3518石门3091石门0石门0集中斜巷0集中斜巷926集中斜巷0主要大巷5078主要大巷3068主要大巷1856带区车场18969带区车场16659带区车场3644带区煤仓7256带区煤仓7254带区煤仓3416带区斜巷0带区斜巷0带区斜巷4140小计37166小计28225小计16538生产费（万元）立井提升23334立井提升20895立井提升22986运输费用15368运输费用16785运输费用15872立井排水13569立井排水14569立井排水14896小计52275小计52250小计53757总计费用/万元89456费用/万元80484费用/万元69203从经济比较表可知方案三投资少，所以该设计选择方案三3.3 选定开拓方案的系统描述3.3.1 井筒形式和数目本本设计井田采用一对立井开拓，即主井、副井。主井用以提升煤炭，副井用以提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井。3.3.2 井筒位置及坐标井筒确定在大约整个井田中部偏上位置：主井井口坐标为： XA=421655 YA=5023415副井井口坐标为： XB=421658 YB=5022965主井井口标高为+29m，副井井口标高为+28m，拟定二水平为井筒最终水平。主井井深710m，副井井深690m，两井筒中心线间距为75m，主井井筒直径6.5m，副井井筒直径6.5m，均采用整体式混凝土井壁，井壁厚度450mm。3.3.3 水平数目及高度本井田采用两个水平开拓,第一水平为-350m,本井大部分采区的煤层浅部标高在+30,一水平垂高为360m,实行上山开采。第二水平拟定标高为-700m，二水平垂高350m,也实行上山开采。3.3.4石门、大巷(运输大巷、回风大巷)数目及布置1.大巷数目：2条。一条运输大巷、一条回风大巷。2.大巷布置：大巷布置形式主要有煤层大巷、岩石大巷两种，对于各种大巷布置方式分述如下：（1）煤层大巷：当煤层顶底板较稳定，煤层较坚硬，易维护，煤层起伏和断层、褶皱小时，可保证巷道较为平直，保证运输设备运行；没有瓦斯与煤的突出，无严重自燃发火等情况下，应优先考虑采用煤层大巷。对于新建矿井，在煤层中布置巷道，在建设期间，还有早出煤，早投产，节省投资以及探明地质情况的优点。（2）岩石大巷：优点很多，如维护条件好，费用低。大巷方向、坡度可根据运输等功能要求选定，而较少受地质构造的影响。可不留或少留护巷煤柱，煤的损失少，安全条件好，受煤和瓦斯突出以及自燃发火影响较小。缺点主要为岩石工程量大，掘进速度慢，投资费用高，建设工期长。综上所述，在本设计井田中，由于36B#、36A#、23#、8#，煤层间距相对小，可布置集中大巷。大巷与石门服务年限较长，运输能力要求大，所以大巷和石门的断面和支护设计基本相同，断面尺寸详见断面图3-5：1.设计依据图3-5 大巷断面图图3-5 大巷断面图3.3.5 井底车场形式的选择与井底车场型式选择有关的因素有：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，弯道及交叉点少；调车简单，符合有关规程，规范；井巷工程量小，建设投资省，便于维护，生产成本低；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；按照矿车在井底车场内运行特点，井底车场可分为：环行式和折返式两个类型。如表34所示。表34 井底车场形式比较表类型结构特点适用条件环行式立式1、存车线和回车线与主要运输巷道垂直；2、主、副井距主要运输大巷较远，有足够长度的布置存车线。1、0.91.5Mt/a的矿井；2、刀形车场适于0.6Mt/a的矿井，增加回车线，能力可提高到0.91.2Mt/a。斜式1、存车线与主要运输大巷分段；2、主要运输大巷可局部作回车线。1、适于0.60.9Mt